鸡西矿业集团新发煤矿3.0Mt新井设计

摘 要本设计矿井为鸡西矿业集团公司新发矿3.0Mt/a新矿井设计,一共有4层可采煤层,分别为27#、7#、1#煤层.煤层总厚度为14.5米,全区走向长7. 5865km宽2.498km面积18.9511km2.煤层工业牌号为1/3焦煤.设计井田的可采储量为297.64Mt.服务年限为70.8年。本矿井设计采用双立井开拓,划分为两个水平,12个采区. 2个工作面达产,达产的采区个数为2个.采用5吨底卸式矿车运输,采煤方法为走向长壁采煤法,采煤工艺为综合机械化采煤工艺.顶板处理方法为全部跨落法.关键词 ：矿井设计； 开拓 ； 水平； 走向长壁AbstractThis is a new design for 3.0Mt/a Xinfa in Jixi coal mining Group.It has workable coal seams,they are 27#、7#、1#.Total thicknes of coal seam is 14.5 meters.The mine is7.5865km long and2.498km width.The mine area is 18.9511km2.The coal seam industry trademark is 1/3 coking coal.This mine field recoverable resources is297.64Mt This mine，s life is 70.8years.This mine pit design uses take the double vertical shalt development the division as two levels,eight pick area.Two working face can achieve 3.0Mt/a. The big lane transporation uses 5 tons Bottom-dump mine cars to transport,uses long wall mining on the strike to mine coal wining technology is full mechanized coal wining technology, use the caving method for all working faces.key words The mine pit design expands the level alignment long wall目 录摘 要1Abstract2目 录3绪论7第1章 井田概况及地质特征81.1 井田概况81.1.1井田位置及范围81.1.2交通位置81.1.3地形与河流91.1.4气象91.2 地质特征91.2.1矿区范围内的地层情况91.2.2井田范围内和附近的主要地质构造101.2.3岩石性质、厚度特征121.2.4井田内的水文地质情况131.2.5沼气、煤尘及煤的自燃性131.2.6煤质、牌号及用途131.3对地质勘探程度的评价14第2章 井田境界、储量、服务年限152.1 井田境界152.1.1 井田境界确定的依据152.1.2 井田情况152.1.3 井田未来发展情况152.2 井田储量152.2.1 井田储量的计算152.2.2 保安煤柱162.2.3 储量计算方法162.2.4 储量计算评价172.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限182.3.1 矿井工作制度182.3.2 矿井生产能力的确定182.3.3 矿井服务年限19第3章 井田开拓203.1 概述203.1.1、井田内外及附近生产矿井开拓方式概述203.1.2、本设计矿井开拓方式具体情况203.2 矿井开拓方案的选择203.2.1 井硐形式和井口位置203.2.2 开采水平数目和标高283.2.3 开拓巷道的布置293.3 开拓巷道的布置313.3.1井硐形式和数目313.3.2 井硐位置及坐标323.3.3 水平数目及高度323.3.4大巷数目及布置323.3.5 井底车场形式的选择353.3.6 采区划分363.4 井筒布置及施工373.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护373.4.2 井硐布置及装备373.4.3 井筒延伸的初步意见393.6.4 “三量”控制情况403.5 井底车场及硐室413.5.1井底车场形式确定及论证413.5.2井底井场的布置、存车线路、行车线路布置长度413.5.3井底车场通过能力验算433.5.4主要硐室453.6 开采顺序453.6.1 沿煤层走向的开采顺序463.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序463.6.3 采区接续计划46第4章 采区巷道布置与采区生产系484.1 采区概况484.1.1 采区位置、边界及范围484.1.2 采区地质和煤质情况484.1.3 采区生产能力、储量及服务年限484.2 采区巷道布置484.2.1 区段划分484.2.2 采区上山布置494.2.3采区车场布置524.2.4 采区煤仓形式、容量及支护564.2.5 采区硐室简介574.2.6 采区工作面接续584.3 采区准备59第5章 采煤方法605.1 采煤方法的选择605.2 回采工艺605.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备605.2.2选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式66第6章 井下运输和矿井提升696.1 矿井井下运输696.1.1运输方式和运输系统的确定696.1.2巷煤炭运输设备选型696.1.3采区运输设备的选择736.1.4工作面运输巷设备的选型746.2 矿井提升系统75第7章 矿井通风与安全777.1 矿井通风系统的确定777.1.1概述777.1.2通风方式选择777.2 风量计算与风量分配777.2.1风量计算777.2.2矿井总的风量计算807.2.3.风量分配807.2.4量调节方法与措施817.2.5风量的调节方法与措施827.3 矿井通风阻力的计算827.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力827.4 通风设备的选择837.4.1主扇的选择计算837.4.2 反风措施847.5 矿井安全技术措施857.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸857.5.2 火灾与水患的预防857.5.3 其他事故的预防85第8章 矿井排水878.1 概 述878.2 矿井主要排水设备878.2.1排水系统简介878.2.2 主排水设备及管路的选择计算888.2.3 井底水窝排水设备的选择90第9章 技术经济指标90结论93致 谢 辞94参 考 文 献95附 录196附 录299绪论为了能在即将面临的工作岗位上积累经验，更好的巩固和运用这些知识，学校组织了毕业设计。借这个机会我做了黑龙江省鸡西矿业集团有限责任公司新发煤矿3.0Mt/a的新井设计，在毕业实习中收集到了很多新发煤矿的资料。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式、采煤工艺、支护方式、设备选型以及矿井的各个系统。我的任务就是建设个新矿井，将专业知识应用到设计之中。本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸来进行矿井的优化设计，这其中文字部分包括大量的方案比较，以便使设计更加合理。在设计时，需要对矿井的地质情况、煤层的受力等情况进行分析，这样才能使建成的矿井更加与实际相符。我希望通过做本次毕业设计，我能够学习和运用更多的采矿专业知识，巩固我所学过的各种知识，并且能够很好的运用他们，从而也为我以后的工作打下良好的基础。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1井田位置及范围新发煤矿位于黑龙江省鸡西市境内，地理坐标为北纬452115451730，东经13048551300000。1.1.2交通位置 新发矿位于黑龙江省鸡西市境内，距市中心约4.0km，西与滴道矿为邻，东与城子河斜井毗邻。图1-1交通位置图1.1.3地形与河流矿区内地形受各时代的岩层所支配，后有加地质作用的装饰，北面基盘为麻山群变质岩形成的陡峻山峰，西面为玄武岩组成的，海拨标高一般在+180.0211.3m。穆棱河由东向西流过本井田，注入下游的乌苏里江。1.1.4气象本区属大陆性气候，四季温差较大，最高气温+36.4最低温度达-35，年平均气温在-1.3-4，年降雨量316528mm，年蒸量1165.51200mm，风向以西偏北为主，风力大而猛，一般48级。每年11月至翌年4月为冻结期。1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况本区位于鸡西煤田北条带中部，根据钻孔揭露的地层情况，自下而上划分为：远古麻山群，侏罗系上统鸡西群城子河组和穆棱组，白垩系桦山群，第四系冲积层。分别表述如下：1.元古界麻山群：主要分布在煤田外围，由拓榴石片岩，石英黑云母片岩及花岗片麻岩等 组成的变质岩系，厚度不清。2.侏罗系上统鸡西群城子河组：城子河组为主要含煤地层，总厚度350-470m。3.穆棱组：该组地层与城子河组地层整和接触。地层在区内发育较好，由西向东捎有增厚，平均厚度为325m，岩性以灰及灰绿色细粒碎屑为主，并夹有较多层的凝灰岩，含煤18余层。4.白垩统桦山群：平行不整和与穆棱组之上，由上而下可划分为东山组和猴石沟组，厚度约70100m，平均厚度为80m。岩性主要由灰绿色安山质火山碎屑岩，凝灰岩，粉沙岩等组成。5.第四系冲积层：区内广泛分布，第四系冲积层主要发育在穆棱河河谷的两岸，由河体形成之冲积层，一般厚度约510m，有腐植土，砂，砾和卵石组成。1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造本井田位于鸡西煤田北部条带的中部，穆棱河向斜的北部边缘上。地层走向近东向西，向南倾斜，呈一单斜构造。地层倾角20-30图1-2 煤系地层综合柱状图序号断层编号性质产状落差（m)可靠性走向倾向倾角1F1正NE1575W75o70103可靠2F2正NE4075SE75o55可靠3F3正NW3075NE75o5080可靠4F4正NE4575NW75o6090较可靠5F5正NE1575E75o85110可靠 表1-1 主要断裂构造表表1-2煤层特征表层次煤厚（m）层平均间距（m）稳定性顶板底板最小最大平均277.48.6887 较稳定中砂岩粉砂岩73.74.24.0稳定中粗砂岩细砂岩9412.12.72.5较稳定中细砂岩、粉砂岩凝灰质粉砂岩1.2.3岩石性质、厚度特征表1-3 岩石性质、厚度特征床号岩性厚度（m）面积（km2）相应层位1辉绿岩141995102027号煤层2辉绿岩10-10251457号煤层3辉绿岩07-14253201号煤层 表1-4 岩石主要物理力学性质指标表名称容重kg/cm3孔隙度%抗压强度102kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/c3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110砾岩2.32.65151150.21.50.8828泥岩2.7 2.851.65.212.830.62.027 510灰岩2.22.75205200.52.018 510页岩2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06 20 620 1.2.4井田内的水文地质情况 本区地形西部高,东部平缓,七星河阶地绝对标高为90-100m,河漫滩绝对标高为85-90m, 下白垩统煤系被很厚的第四系冲击层所复盖.七星河从区外东南部流过,河床蛇曲,据杨家围子河流观测站资料,最大流量达569m3/s,冬季流量很小,几乎断流.七星河最高洪水位淹没范围为七星河以东，洪水位标高为88-95m。1.2.5沼气、煤尘及煤的自燃性1.瓦斯：新安煤矿属于低瓦斯矿井， 主要可采煤层（CH4平均含量为0.15m3/t，可燃质、CO各煤层平均含量为0.5m3/t，可燃质各主要可采煤层瓦斯自然成分以N2为主，CO次之，CH4最少，本矿瓦斯相对涌出量为0.547m3/t，属于低瓦斯矿井。2.煤尘：根据煤尘爆炸性试验指标，煤尘爆炸指数45-53%之间，该矿开采的煤层属于易爆炸危险的煤层。3.煤的自燃：据井下勘探资料该矿井12煤有自燃发火的倾向，煤层的自然发火期为3-6个月，矿井总体为级自然发火矿井。4.地温特征：本区恒温深度1626米，温度6,从地温测量成果计算分析，本区平均地温梯度为2.7 /100m, 平均地热增温率为38.2m/1，地温梯度小于3。本区基本属于地温正常区。但随着开采深度的增加，地温将有所升高。给生产安全带来负面影响。5.地压特征：没有地压观测资料，但勘探中表现出一定的特征，煤岩层在断层附近特别破碎，特别是在大断层附近表现的尤为明显。随着开采深度的增加，地压增大，增加了巷道变形的危险，给巷道支护增加了难度。1.2.6煤质、牌号及用途根据中国煤的分类方案，本区以长焰煤为主，无烟煤、贫煤、弱粘结煤、气煤1号等次之。各层煤的牌号分布与煤的原始质料及其转变、聚积环境，及后期变质因素有关。7上、7号煤层为无烟煤、贫煤及弱粘结煤，线以东以区域变质为主，除7号煤层深部有少量气煤1号外，其余各层均为长焰煤。1.灰份：12层煤基本一致，其它层勘探灰份偏低，而勘探煤样灰份均偏高。其原因，勘探煤样包括夹石，而钻探煤样剔除0.05m以上的夹石，因此灰份偏低。2.挥发份：多数相差1左右，个别层相差2。3.胶质层厚度：勘探煤样偏低，勘探高12m/m，包括部分中深部钻孔，而勘探多在200m以上。4.发热量：因勘探较勘探煤样灰份低，因此发热量相应较勘探高。1.3对地质勘探程度的评价 本矿井所在地区从1965年就开始进行地质勘探工作，先后经过普查，详查，精查阶段，采用了钻探，测井和地震，相互结合的综合勘探手段，精查地质报告提供的资料比较齐全，精查阶段查明了主要断层和构造及煤层厚度，结构和分布范围，比较可靠地提供了煤层层位的对比资料和测井成果。 东煤公司1984年6月对本区精查地质报告的批复认为，基本达到煤炭资源地质勘探规范的标准。存在问题1瓦斯取样虽然不少，但是，未作矿井瓦斯涌出量的祥述，也未指出矿井的瓦斯等级。2对于落差小于30m的断层，未作评价，控制不够，给设计带来一定困难。第2章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田境界确定的依据井田境界是指矿井所占的煤田的范围，确定井田的境界主要包括以下几个方面：1.划分井田境界的主要依据是以地理地形、地质条件作为基础条件；2.做井田境界选择时要考虑好适于选择井筒位置，同时要有能合理安排地面生产系统和各建筑物的地表；3. 井田内要有合理的走向长度，以利于创建新型高产高效矿井，提高机械化程度；4.井田境界的划分要为矿井发展留有空间。2.1.2 井田情况根据原鸡西业集团（1989）鸡煤建字第377号文关于改动西鸡西立井东部井田境界的通知及能源投资公司投煤技（1991）604号文井田部分确定出以各煤层露头为自然境界，南部至各煤层-800m标高东部以28号断层为界，西部到F2断层为界井田东西走向约为7.5865公里，南北倾斜平均2.598公里，面积约为19.7公里2.1.3 井田未来发展情况由于本井田几条断层的影响，在矿井初期投产期的产量可能未能及时达到设计生产能力，但随着开采深度的增加，煤层赋存好以及新技术应用，产量能有较大提高。随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算设计井田范围内计算的煤层有27#、7#、1#三层，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的数量，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量、和矿井设计可采储量。1.矿井地质储量：是指勘探报告提供的储量包括能利用储量和昝不能利用储量2.矿井工业储量：是指勘探报告提供的能利用储量中的A、B、C三级储量的计算方法3.矿井设计可采储量：矿井设计储量减去场地的保护煤柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率的值。2.2.2 保安煤柱保安煤拄是保证每矿安全生产的措施之一，可以减少很多重大隐患。为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下：1.各煤层在露头处留设20 m保安煤柱；2.边界断层留设20m 保安煤柱；3.井田内部断层留设20m保安煤柱；4.河流两侧各留设20m保安煤柱；5.地面建筑物留设50m保安煤柱。按以上方法计算得： 工业广场煤柱损失：10.84Mt；断层保安煤柱损失：9.4Mt；井田境界保安煤柱损失：17.72 Mt；总煤损为：37.96 Mt；2.2.3 储量计算方法1.工业储量计算计算公式如下：用煤层真厚度和斜面积计算储量块段平均厚度采用钻孔见煤厚度以平均法求出： 煤炭工业储量 ， 万t ； 块段水平投影面积，平方米； 块段内煤层的平均真厚度，米； 块段内煤层的视密度 ；详见表2-1 煤层倾角。表2-1 可采煤层储量总表 序号 煤层号视密度1271.4271.4311.42.2.4 储量计算评价 本矿井的煤层发育良好，厚度较稳定，倾角为缓倾角。井田范围内的构造，控制可靠，水文地质条件中等。但由于技术水平所限，储量计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定的误差。矿井储量见表2-2 表2-2 分煤层分水平储量计算表水平别煤层别工业储量A+B+C(百万t)损失（百万t）可采储量（百万t）工业场地井田境界断层开采损失其他损失合计27112.632.734.33.4615.180.9526.6286.01750.460.852.161.696.790.4811.9738.49127.880.291.371.063.730.306.7521.13合计190.973.877.836.2125.71.7345.34145.6327104.122.495.451.7614.16023.8680.26756.592.322.730.887.61013.5443.05138.192.161.710.555.0709.4928.7合计198.96.979.893.1926.84046.89152.01总计389.8710.8417.719.452.541.7392.23297.642.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限2.3.1 矿井工作制度 根据煤矿安全规程、煤矿生产许可法和劳动法有关规定结合新发煤矿的实际情况拟订该设计矿井年工作日确定为330d，采用三八工作制制度。2.3.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力的设计应根据国家经济发展需要和国内外市场需求，地质条件、技术装备和管理水平，充分考虑先进生产方法等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。确定矿井生产能力的重要因素是指矿井的基础储量中经济可采部分、地质和开采条件技术装备以及管理水平。根据该井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下： 方案A：2.4Mt/a方案B：3.0Mt/a方案C：4.0Mt/a上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限计算公式如下：T=Z /（A.k） （2-2） 式中 Z 矿井设计可采储量，Mt；A 矿井生产能力，Mt/a；k 矿井储量备用系数，k=1.31.5。 根据本矿井实际情况，取k=1.4。矿井生产能力的大小主要依据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定，见表2-3。表2-3 矿井井型与服务年限的关系矿山规模矿井生产能力（万t/a）矿井服务年限大型300，400120，150，180，2406050中型45，60，9040小型9，15，21，3030依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案A：2.4Mt/a T=Z /（Ak）=88.5a方案B：3.0Mt/a T=Z /（Ak）=70.8a方案C：4.0Mt/a T=Z /（Ak）=53.1a；参照煤炭工业矿井设计规范规定，方案B较为合理，即：矿井生产能力为3.0 Mt/a；矿井服务年限为T=70.8 a。第3章 井田开拓3.1 概述3.1.1、井田内外及附近生产矿井开拓方式概述新发矿位于黑龙江省鸡西市境内，距市中心约4.0km，新发井田位于滴道矿和城子河矿斜井中间。新发矿井田范围内没有小煤矿及老窑，但周围存在很多废弃小煤窑，矿井东北部有鸡西北刚公司双斜井，西部有市属育新煤矿，采用双立井开拓。3.1.2、本设计矿井开拓方式具体情况通过对影响矿井开拓方式各种因素的综合研究，系统优化和多方案技术经济比较后确定。影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：1.地表因素。本井田属于平原地形，地表平均标高+140m。2.煤层赋存情况。整个井田的煤层上部标高在+100 m，下部标高在-800m，东部以F3、F4断层为界,西部以3勘探线为界，南部以F5断层为界。整个矿区共有3层可采煤层，即27#、7#、1#,全区发育。煤层走向长度为7.5865Km，倾向2.598Km。本井田煤层平均倾角在28左右。 3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。井硐形式分为三种：平硐开拓、立井开拓和斜井开拓方式。，一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。1.井筒形式平硐开拓是最简单的开拓方式，有很多突出优点。首先我们应该考虑平硐开拓方式是否可行。参照平硐开拓方式适用条件，结合本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知：平硐开拓方式的条件不具备。因此，平硐开拓方式对本设计井田不适用，排除采用平硐开拓方式。立井开拓和斜井开拓方式在技术上均可行，综合开拓虽然对工业广场布置和井底车场要求很高，但针对本井田的地质状况，综合开拓方式也可行，应该予以考虑。依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求，对本井田开拓方式选择提出四种方案：（1）方案一：双立井开拓方式（2）方案二：双斜井开拓方式（3）方案三：双立井加暗斜井开拓方式（4）方案四：主斜副立开拓方式方案1 方案2方案3、方案四图3-1 开拓方式示意图由于本井田地势平坦，表土较厚，若斜井开拓则倾向过长，不宜采用，而一立一斜压煤量太多不合理。所以确定采用立井开拓。根据井田条件和设计规范有关规定，本井田可划分为2个水平，阶段内采用采区式进行准备。考虑到各煤层间距较大，一般都在100米左右，宜采用集中大巷布置。为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，大巷设于27#煤层底板下垂距40m的 厚岩层内。上阶段运输大巷做下阶段回风大巷使用。方案项目方案1方案3基建费/万元立井开凿22007293.410145.9主暗斜井开凿10001224.410122.4石门开凿1050593.21062.3副暗斜井开凿10001224.410122.4井底车场1000593.21059.3上下斜井车场（300500）593.21047.4总计小计369.5小计392.3方案1和方案3的区别仅在于第二水平式用暗斜井还是直接延伸立井。两方案的 生产系统较简单可靠。两方案对比，第一方案多开立井井筒（2200），阶段石门（1050m）和立井井底车场；并相应增加了井筒和石门的 运输、提升、排水费用。而第3方案则多开暗斜井井筒（倾角14度，21000m）和暗斜井上、下部车场；并相应的增加了斜井的 提升和排水费用。粗略的估算，工作的 环节少，人员上下较方便，在方案3中未计入暗斜井上、下部车场的石门运输费用，以及方案1在通风方面优于方案3，所以决定采用方案1。从下表可看出，方案1的运输费用低于方案3。另外，从开采水平来看，方案1仅需延伸一次立井，对生产影响少于方案3（因方案3需延伸2次）。因此，确定方案1为最优方案。生产经营费项目方案1方案2工程量/万tkm单价/元（tkm）费用/万元工程量/万tkm单价/元（tkm）费用/万元大巷及石门运输（4251）7099.434122.730.79625392.06（4.250.2）7099.436342.060.77327658.39生产经营工程量项目方案1方案2工程量工程量大巷及石门运输/万元km4.757099.434122.734.777099.436342.06费用汇总表方案项目方案1方案2费用/万元百分率/%费用/万元百分率/%初期建井费287.30287.30基建工程费1201.741201.74总费用28658.1329659.31 2.井口位置井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配， 在本设计井田中，提出三种井筒位置方案：方案一：井筒位于井田中部断层上方案二：井筒位于井田中部正中方案三：井筒位于井田深部偏左上方案1方案2方案3图3-2井筒位置示意图经过简单的技术比较后认为：方案1压煤量最小，但石井筒位于断层上，维护费用高；方按2，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利；方案3，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小；地表最薄。本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度不大，但倾斜长度较大，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，也应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置，而且井筒地面交通便利，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠左上方。3.2.2 开采水平数目和标高煤层赋存条件多种多样，当赋存条件为倾斜煤层时，开采方法一般是由浅渐深的开采，这样开采的好处是工程量少，建设速度快、投资省、成本低等。井田的开采水平可以单个也可以多个，主要由服务年限和运输难易程度决定。每个开采水平设井底车场和运输大巷，供该水平各采区煤的外运、辅助运输和通风用。当前，煤矿是向着高产高效和高度机械化的趋势上发展，高产高效矿井要求集中在一个水平，12个工作面生产。这就要求加大工作面、采区和水平的走向及倾斜尺寸，要求有丰富的资源储量和较长的服务年限。水平上、下山开采方式是优越的，可保证生产合理集中化，稳定生产，节省总井巷工程量，经济效益好。因此使用上下山开采的意义很大。在条件适宜时，应该优先考虑使用上下山开采。本设计井田符合井田设计并提出如下两个水平标高划分方案：方案一：布置两个开采水平；一水平标高为-350 m， 水平垂高468 m，二水平标高为-800 m， 水平垂高460m。一水平实行上山开采，二水平上下山开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-250 m， 水平垂高296m二水平标高-450 m， 水平垂高329m三水平标高-800 m。 水平垂高313m各方案水平储量及服务年限详见表3-1表3-1 水平储量及服务年限表储量（百万吨）服务年限（年）方案一一水平152.0150二水平145.6342方案二一水平82.6429二水平108.9636三水平106.0435从该表中可知，方案二的一水平服务年限达不到规范要求的服务年限，水平储量严重不足，而方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于30年的基本要求，储量充足，且有利于采区的接续，巷道利用率高，吨煤成本相对较低，故而采用方案一。3.2.3 开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷（或总回风道）、主要风井等。根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。各个布置方式见表3-2。表3-2 各开拓大巷适用条件运输大巷布置方式适用条件分煤层大巷1.煤层数不多，层间距大，石门长；2.井田走向长度短，服务年限不长；3.井底车场或平硐在煤层顶板；4.煤质牌号不同，要求分采，分运；5.产量，风量均大，需要疏解；6.各煤层底板均有坚硬岩层分组集中大巷1.煤层数多，层间距大小悬殊；2.按煤层的特点根据运输，通风要求合，经济上有利；3.多水平生产，容易解决运输，通风的干扰；集中大巷1.适于煤层层数多，层间距不大的矿井；2.田走向长度大，服务年限长；3.下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护；4.煤质牌号相同，要求分采分运；5.自然发火严重，便于分区，分段处理事故；6.采区尺寸大，石门长度短 现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下两种大巷布置方式：方案一 分组集中大巷布置方案二 集中大巷布置图3-3大巷示意图两种技术方案的优缺点详见表3-3所示。表3-3 大巷布置方案比较表特 点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1.总的巷道工程量较少2.生产比较集中3.采区巷道分组联合布置4.大巷容易维护，运输条件好1.大巷工程量少2.生产区域比较集中，运输条件好3.采区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大4.大巷维护容易缺点1石门长度较长2掘进工程量大1.总的石门长度大2.初期工程量大，建井时间长3.存在反向运输适应条件1.可采煤层数目多，间距大小不同2.采区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大3.井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期大1.煤层间距小2.井田走向长度大，服务年限长3.下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：本井田共有可采煤层3层，即27#、7#、1#，其中27#与7#平均间距87m,7#与1#煤层平均间距94 m。针对上述情况，方案一采区大巷长度很大，工程量增加，费用高，经济上不合理。故而采用方案二。3.3 开拓巷道的布置3.3.1井硐形式和数目本设计井田采用一对立井开拓，即主井、副井。另外还设有回风井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井，回风井专门用于回风。3.3.2 井硐位置及坐标井筒确定在井田中部偏左的位置虽然煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，而且井筒位于井田中部井下石门的运输工程量也小；井口处标高+140 m，地面坡度不足2，平正土方量小；相对的来说地表条件最为优越；所以将井筒确定在此处。确定的井筒坐标为：主井井口坐标： XA=414041.7， YA=5121493.7；副井井口坐标： XB=413957.2 ， YB=5121516.6；主井井口标高为+134.5 m，副井井口标高为+134.5 m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深934.5 m，副井井深934.5 m，两井筒中心线间距为60 m，提升方位角为28，主井井筒直径7 m，副井井筒直径7.5 m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度500 mm。3.3.3 水平数目及高度本井田经过技术经济比较后确定采用多水平开拓，即两个水平；一水平标高为-350 m， 水平垂高460m，二水平标高为-800 m， 水平垂高468m。一水平实行上山开采，二水平上下山开采。3.3.4大巷数目及布置大巷的数目应该为一条运输大巷和一条回风大巷。大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种。两种大巷布置方式的优点如下表3-4。本设计井田对大巷布置提出两种方案：方案一：煤层大巷布置方案二：岩石大巷布置表3-4大巷布置比较表煤层大巷岩层大巷优点当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。对于新建矿井，在煤层中布置巷道，在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资以及探明地质情况的优点。优点很多，如维护条件好，费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，而较少受地质构造的影响。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要为岩石工程量大，掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。在具体条件下是采用岩石大巷还是煤层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理的确定。 综上所述，煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点，岩层大巷的优越性还是主要的。在本设计井田中，由于27#、7#、1#，煤层间距较大，应布置岩石集中大巷。 有关大巷及石门断面技术特征详见图3-5及图3-6所示图3-4大巷断面示意图表3-5 大巷断面特征表巷道形状支护方式断面积（m2）设计尺寸（m）净周长(m)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷12.8415.204440506012.67150图3-5 石门断面示意图表3-6 石门断面特征表巷道形状支护方式断面积（m2）设计尺寸（m）净周长(m)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷12.8415.204440506012.671503.3.5 井底车场形式的选择井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉，因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的安全和生产。1.井底车场的设计依据主要有几个方面：(1)矿井的井型及工作制度；(2)矿井的开拓方式；(3)矿井的井筒及数目；(4)矿井的主要运输巷道的运输方式；(5)矿井瓦斯等级和通风方式；(6)矿井地面和井下生产系统的布置方式；2. 井底车场的设计要求：首先井底车场富裕通过能力应大于矿井设计生产能力的30%；其次在设计井底车场时，应该考虑到增产的可能性；再次尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通过能力；第四应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；第五井底车场线路不止应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护；第六为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。3.立井井底车场的基本类型(1)环形式：立式、斜式、卧式；(2)折返式：梭式、尽头式；4.井底车场形式选择：根据井底车场所处的地质构造，井筒与大巷的相对位置及地面生产系统的布置，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为环形卧式车场。3.3.6 采区划分本设计井田走向长度较大，欲从井田边界沿整个阶段前进开采，无论从时间、投资和实际开采技术条件上都要受到限制，势必按技术要求将井田沿走向划分为采区，并按一定的顺序回采，每个采区有一套生产设施，包括上下山提升、运输设备，以便独立进行生产与准备。本设计井田以井田境界内的断层为界，将一水平划分为12个采区，详见采区划分示意图3-6。图3-6 采区划分示意图3.4 井筒布置及施工3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护本设计井田采用双立井开拓方式，布置两个井筒，井筒穿过的岩石大部分为粉砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩，详见综合柱状图。依据井筒特征及装备情况，参考地质及水文地质资料，本设计矿井井硐支护形式采用混凝土整体灌注方式，主副井井壁厚度均为500毫米。因为这种方式的优点是：1.整体性好，强度较高；2.防水性能好；3.便于机械化，施工方便，劳动强度低。3.4.2 井硐布置及装备井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质、运输方式、通风安全等因素，具体遵循原则如下：1.符合煤矿安全规程煤炭工业矿井设计规范等规章规程要求；2.有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；3.当提升容器发生掉道或跑车事故时，应尽量减少井筒中各种管线或其他设备的破坏程度；4.合理使用断面空间，减少井筒工程量。根据设计矿井生产能力、服务年限、提升方式等实际情况，本设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施，采用断面尺寸如下：图3-7 主井断面示意图主井：井筒直径5.5m，附有两对16吨箕斗，钢丝绳罐道；图3-8副井断面示意图副井：井筒直径6.5m，净断面面积33.2m2，掘进断面积43m2。井筒深度460m，井筒装备一对1t固定式矿车600mm轨距，双层四车刚性立井多绳罐笼，担负矿井辅助提升任务，兼作进风井筒。采用18018010mm方型空心型钢罐道，端面采用树脂锚杆固定拖架。罐道和井粱，罐道导向层间距均按6.0m设计。井筒内设有钢-玻璃钢复合材料梯子间，作为矿井安全出口和井筒检修之用，并敷有排水管路三趟（一趟预备），井下消防洒水管路。另外，井筒还敷设有动力电缆、通讯讯号电缆。3.4.3 井筒延伸的初步意见为了保证采区正常接续和均衡生产，本矿井将延伸原主副井，从-350水平延伸至-800水平。井筒延伸方案主要有以下两种：方案一：直接延伸原有主副井；方案二：暗斜井延伸（即利用暗斜井或暗立井开拓下一水平，原有主副井不延伸）主要优、缺点见表3-7表3-7井筒延伸方案对比表优点缺点方案一可以充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转运环节少，经营费用低，管理方便；原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工和生产相互干扰，接井技术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井筒的施工组织复杂，延伸后提升长度增加，提升能力下降方案二生产与延伸相互干扰小，暗斜井做主井，系统简单，提升能力大，可充分利用原有井筒提力增加了提升、运输环节和设备；通