鸡西哈达煤矿煤层1.5Mta新井设计

摘 要本设计矿井为鸡西哈达煤矿1.50Mt/a新矿井设计，该设计井田的工业储量170.4684Mt，可采储量125.4547Mt，设计服务年限为60a。一共有4层可采煤层，分别为23#、28#、30#、36#，煤层总厚度为8.0m，煤层为1/3焦煤，采用分层布置，23#、28#、30#、36#，4层集中开采。本矿井设计采用的开拓方式为立井开拓，划分为两个水平，十七个带区。每个带区独立开采，达产带区个数为两个，两个工作面同时开采。大巷运输采用14t架线式电机车牵引3t底卸式矿车运输，采用的采煤方法为倾斜长壁采煤法，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 新矿井设计 集中开采 倾斜长壁采煤法 AbstractThe design of mine coal is 1.50 Mt / a new mine design of Jixi Hada. The industrial reserves of the mine design is 170.4684 Mt, recoverable reserves is 125.4547Mt.The years servicing are 60 years. The mine has four layers a coal seam, for23#,28#,30#,36#, the total thickness is 8.0 m, The seam coal industry brands are one third, a hierarchical layout, 23#,28#,30#,36#,4-focused mining. The design of mine coal used the program of mine-shaft development, divided into two levels, with 17 districts.the independence of each mining, production of the belt to the number two, while two face exploitation. The method of transport are the 14 t-linear motor vehicle traction 3 t-bottom tub transport, The mining method is inclined longwall mining method,The coal mining technology is integrated mechanized mining technique. Roof approach is the entire cross-loading method. Keywords New mine design Concentrated mining Inclined longwall mining method 目 录摘 要IAbstractII绪论1第 1 章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 交通位置11.1.2 地形 地势21.1.3 气象 地震21.1.4 水源及电源21.2 地质特征21.2.1 矿区内的地层情况21.2.2 地质构造31.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征41.2.4 岩石性质 厚度特征71.2.5 井田水文地质情况81.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性91.2.7 煤质 牌号及用途91.3 勘探程度及可靠性9第 2 章 井田境界及储量112.1 井田境界112.1.1 井田周边情况112.1.2 井田境界确定的依据112.1.3 井田境界112.1.4 井田未来发展情况112.2 井田储量122.2.1 井田储量的计算122.2.2 保安煤柱132.2.3 储量计算的评价142.2.4 储量计算的方法142.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限162.3.1 矿井工作制度162.3.2 矿井生产能力及服务年限162.3.3 矿井设计服务年限17第 3 章 井田开拓183.1 概 述183.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述183.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况183.1.3 确定井田开拓方式的原则183.2 矿井开拓方案的选择193.2.1 井硐形式和井口位置193.2.2 开采水平数目和标高233.2.3 开拓巷道的布置253.3 选定开拓方案的系统描述273.3.1 井硐形式和数目273.3.2 井硐位置及坐标273.3.3 水平数目及标高283.3.4 石门 大巷数目及布置283.3.5 井底车场的形式选择283.3.6 煤层群的联系293.3.7 带区划分303.4 井硐布置和施工313.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护313.4.2 井筒布置及装备333.4.3 井硐延伸的初步意见343.5 井底车场及硐室363.5.1 井底车场形式的确定及论证363.5.2 井底车场布置373.5.3 井底车场通过能力计算393.5.4 井底车场主要硐室403.6 开采顺序433.6.1 沿井田走向的开采顺序433.6.2 沿煤层垂直方向的开采顺序433.6.3 带区接续计划433.6.4 “三量”控制情况44第 4 章 带区巷道布置及带区生采产系统484.1 带区概述484.1.1 设计带区的位置 边界 范围 带区煤柱484.1.2 带区地质及煤层情况484.1.3 带区生产能力 储量及服务年限484.2 带区巷道布置504.2.1 区段划分504.2.2 带区巷道布置504.2.3 带区车场布置504.2.4 带区煤仓形式 容量及支护544.2.5 带区硐室简介564.2.6 带区工作面接续574.3 带区准备574.3.1 带区巷道准备顺序574.3.2 主要巷道断面示意图及支护方式58第 5 章 采煤工艺605.1 采煤方法的选择605.1.1 采煤方法的选择605.2 回采工艺615.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备615.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式62第 6 章 井下运输和矿井提升646.1 矿井井下运输646.1.1 运输方式和运输系统的确定646.1.2 矿车的选型及数量646.1.3 带区运输设备的选择696.2 矿井提升系统716.2.1 矿井提升设备的选择与计算71第 7 章 矿井通风安全737.1 矿井通风系统的确定737.1.1 概述737.1.2 通风系统确定的因素737.2 风量计算与风量分配757.2.1 风量计算757.2.2 风量分配807.2.3 风速验算807.2.4 风量的调节方法和措施837.3 矿井通风阻力的计算837.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通阻力837.3.2 矿井等积孔的计算857.4 通风设备的选择867.4.1 主扇的选择计算867.4.2 电动机的选择877.4.3 反风措施877.5 矿井安全技术措施87第 8 章 矿井排水918.1 概述918.1.1 矿井水来源及涌水量918.1.2 对排水设备的要求918.2 矿井主要排水设备928.2.1 排水系统和排水方式简介928.2.2 主排水设备及管路选择计算93第 9 章 技术经济指标97总 结99致 谢 辞100参考文献101附录1103附录210772绪论毕业设计是临毕业之前的最后一次学习机会，它是对四年来所学知识的综合运用和回顾，是更加贴近煤矿实际工作需要，是从理论与实践结合的过程；理论联系实际的能力培养、严肃认真的科学态度和和工作作风等都是在这一关键阶段锻炼并运用的，它对我以后的工作和学习将起到很大的帮助作用。通过毕业设计,我们能够发现自己对所学专业知识掌握的不足之处,纠正某些错误的观点认识，进而加深对所学专业知识的理解,锻炼看图和制图的能力。同时毕业设计也是对我们个人分析问题，解决问题的考验，培养我实事求是的科学态度和严谨的工作作风，为以后的工作发展打下坚实的基础，使我更快的融入到实际工作中。第 1 章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置本区位于黑龙江省鸡东县哈达镇与鸡西市常青两镇境内，其地理坐标在北纬1530，东经13150。勘探区内公路四通八达,有城密国防公路横贯本井田，林口至密山铁路线，通往东海矿有铁路专用线。井田南侧有哈尔滨至东方红的牡密国有铁路线,距东海站，哈达河站约10km，公路可通鸡西，密山，交通较为方便。见图1-1。图1-1哈达交通图1.1.2 地形 地势本区属于缓坡丘陵地形，北部及中部皆为山岗地形，岗沟起伏不平，地表平均标高+110m，最高山头+185m。井田南部为穆陵河河床地带，往东地势平坦，多为农田，地表标高+177m左右。1.1.3 气象 地震本区地处中温带湿润区,属大陆性多风气候。区内由11月至翌年4月为冻结期，冻结深度一般为2.0m，最高气温在零上2836，最低气温在-26-30。年平均降水量540mm，季内最大降水量312.5mm,为哈达河在1965年8月10日，连续几天暴雨后，洪水位置骤然上升，溢出河床。淹没了井田内标高183184m以下的田地。本地区地处于地震多发带，曾有过有感地震记载，但不会对矿井生产造成影响。1.1.4 水源及电源哈达矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均来自鸡西市供电局。1.2 地质特征1.2.1 矿区内的地层情况哈达矿区位于鸡西盆地北部条带东端，基底是元古界麻山群，含煤地层为中生界上侏罗统鸡西群（滴道组，城子河组和穆棱组）和桦山群（东山组）。新生界：第四系：全新统Q4，冲积层Q4，整合，125m。第三系：上新统N2，玄武岩，整合，030m。中生界：侏罗纪，上统J3。鸡西群，穆棱组J3m，6m城子河组J3ch，550660m，滴道组J3a，090m，整合。桦山群，东山组J3a，整合，0140m。元古界：麻山群Ptms，变质岩系，整合，大于1800m。1.2.2 地质构造鸡西煤盆地的古构造轮廓受近于南北向压应力的影响，大体上可分为二组：一是位于盆地中央的平阳麻山古背斜，在古背斜轴部发育一条逆冲断裂称平麻断裂，将鸡西煤盆地的基底分成了中间凸起，走向近东西的南北两个凹陷盆地。二是走向近北东或北西方向的剪切断裂。侏罗纪晚期，含煤地层形成。沉积前的古构造以及后来的燕山运动都对含煤地层起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向压力进一步加强，使东西向褶皱和北东、北西断裂进一步发展，形成了煤田的今日构造形态。哈达矿区位于鸡西煤盆地北部条带的东端，地层走向近东西倾向。地层倾角616之间。矿区所涉及的断层分述如下：F4:为勘探区西部边界断层，发育规模较大，延展长度在2km以上，西部是逆断层，东部为正断层，走向NE510近南北走向，向东西倾斜，倾角6075，落差由转动枢纽处向东西两侧逐步加大。F5:位于勘探区西部，走向NW21，倾向SE70，倾角80，落差3245m。第10剖面1号和2号孔控制，正断层。F6:为勘探区中部断层，走向NW35,倾向NE28，倾角55，落差100220m，正断层。由912号孔实见，程度基本可靠。F17:为勘探区中部断层，走向NW30NW55，大致为南北弧形，向西倾斜，倾角45，落差约44m，正断层，延展长度3公里以上，由8019号钻孔控制，程度基本可靠。F160:位于勘探区东北部，走向NE35，倾角65，落差在035m之间，逆断层，规模较小，上部渐灭，未在地表露出，由8124号孔控制，程度基本可靠。见主要断层发育及落差表1-1。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田可开采煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组中，主要可采煤层发育在城子河组地层中，全区发育的有4层（23#、28#、30#、36#）,主要可开采层4层（23#、28#、30#、36#）。其它煤层因可采点少，连不成块而未参与储量计算。本井田城子河组地层，含煤性好，主要可采层总厚4.0m，煤层最大总厚度8.0m，地层总厚度750m，含煤系数2.75%。各煤层特征及其变化规律详见煤层及顶底板岩性特征表1-2。表1-1 主要断层发育及落差表位置编号产状性质落差（m）控制程度备注倾向倾角西部勘探区边界F4NE5106075枢纽031111剖面，控制可靠来源于81年报告及生产实见东部勘探区边界F160NE3565正断层035基本可靠，8124号孔控制资料来源于以往地质报告勘探区中部F17NW305545正断层44基本可靠，8019孔实见资料来源于以往地质报告表1-2 煤层及顶底板岩性特征（单位：m）煤层煤厚层平均间距稳定性发育范围顶板底板最小最大平均231.942.082.0稳定全区发育粉砂岩粉砂岩38281.952.252.1稳定全区发育粉砂岩细砂岩32301.902.192.0较稳定全区发育泥岩粉砂岩30361.801.971.9较稳定全区发育图1-2 煤岩层综合柱状图各可采煤层厚度、结构、容重和顶底板情况，可见采煤层特征如下：23#煤层：全区发育且稳定的中厚煤层，为本区主要可采层，煤层结构单一，厚度中厚，煤质较稳定，块状。部分见煤点为13层夹矸，岩性为煤页岩或页岩，厚度在0.030.29m之间。煤层厚度1.942.08m，平均厚度2.00m，顶板粉砂岩，平均厚度3.77m，底板粉砂岩，平均厚度m，下距28#煤层约30m。28#煤层：全区发育稳定，本区主要可采层，浅部较复杂，含多层夹矸，岩性为煤页岩，厚度0.040.19m，深部煤层结构较简单，块状。20、21剖面线深部受粉岩影响成为天然焦，煤层顶板为粉砂岩，平均厚度为.7m，底板是粉砂岩或中砂岩，平均厚度4.81m，煤层厚度1.952.25m，平均厚度2.10m，下距30#煤层约为27m。30#煤层：全区发育，较稳定，12-19剖面线之间局部可采，结构单一，宏观煤岩为半亮型、粉状。煤层厚度1.902.19m，平均厚度2.00m。煤层顶底板为粉细砂岩，顶板平均厚度m，底板平均厚度2.43m，下距36#煤层约为23m。36#煤层：全区发育较稳定，原煤灰份在20%-24%左右，而被列入表外量，16线以西含夹矸，岩性为煤页岩，厚度0.050.09m。16线以东，煤层结构单一，块状。煤层厚度1.801.97m，平均厚度1.90m，煤层顶板为粉砂岩或页岩，平均厚度.22m，底板是粉砂岩或细砂岩，厚约1.84m。详见图1-2。1.2.4 岩石性质 厚度特征本区内岩性较细，主要由粉砂岩、细砂岩、中砂层及煤层组成，仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。煤层和岩层的物性差异均比较明显，各岩层的密度差别较小，曲线在各种岩层反应平直煤层异常反应明显，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。表1-3 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102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102 kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110砾岩2.32.6515 1150.21.50.8828泥灰岩2.72.81.65.2 12.830.62.027510灰岩2.22.7520 5200.52.018510页岩2.02.41630 1100.21.013.528石英长石2.62.70.120.5 15351.03.06206201.2.5 井田水文地质情况冲积孔含水层：分布在河流两岸，成狭长条带状相等距离的由东往西分布排列，宽为50120m。含水层厚度一般东薄西厚，其厚度主要决定于河流的大小而异。西部：哈达河冲积层一般814m，富水性强，渗透系数为35.88m/d，单位涌量为6.34m3/h。部分地段由于表土覆盖较薄，仅0.51m，且含水层直接受地面水的补给，因此地下水呈自由水出现。东部：自长山沟以东厚1.54.5m，含水性弱，渗透系数为0.0091.802m/d，单位涌量为0.10.122m3/h，由于表土覆盖较厚，25.5m，对降水的补给与渗透起到控制作用，使地下水呈承压水出现。地下水补给来源主要是大气降水和冲积孔含水层水，水力性质呈潜水状态，对浅部矿井充水造成良好条件。构造裂隙含水带：埋藏于风化裂隙含水带之下，两者为渐变过渡关系，呈承压水，据抽水及矿井调查证实，此带含水性弱，岩芯较为完整，在60m以上冲洗液消耗不大于0.35m3/h，以下则不大于0.15m3/h，随着深度的增加涌水量则显著减少。矿井涌水量一般为76.6 m3/h，最大涌水量为157.4m3/h。1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性本矿井瓦斯绝对涌出量4.5m3/min，小于10 m3属于低瓦斯矿井，开采深度加大后，涌出量也无明显变化。开采煤层属于低沼气煤层，矿井属低沼气等级矿井，属无煤尘爆炸危险煤层，硫、磷含量低，属不易自燃煤层。1.2.7 煤质 牌号及用途本矿区内的煤层主要是由植物形成的腐植煤，煤岩成份主要是亮煤、暗煤、丝炭较少，裂隙发育，质脆，层状结构，煤岩类型多为光亮型、半亮型和半暗型；矿物杂质多见。原煤灰分变化较大，一般在19.5至28。净煤灰分一般在10左右，胶质层厚度在12.0mm至17.5mm，粘结指数G在7585%之间，原煤分析基高位发热量为5900-6500千卡规律，精煤挥发分一般在32%左右，硫含量在0.22-0.37之间。磷含量一般在0.003-0.014之间。是低硫、低磷的1/3焦煤。主要工业用途以冶金用煤为主，火电厂做动力用煤次之和部分民用。1.3 勘探程度及可靠性1.工程量及工程质量统计到1993年月结束，历时三年，竣工钻孔是个，总工程量1.684km，超千米孔14个。本次勘探竣工钻孔24个，全部按煤炭部落98年12月颁发的确煤田勘探钻孔工程质量标准进行验收。91年前竣工钻孔参加了东煤公司的复查，92年后施工的钻孔本队验收。验收成果：特级孔4个，甲级孔8个，乙级孔7个，丙级孔5个，特、甲、乙级孔层12层，不合格层18层，优质合格层率为72.6%。测井验收66层，均为优质层，优质层率100%。2. 对地质勘探程度的评价在经过大量的精查工作后，除以往工作量以外，最后一次精查，基本上搞清了本井田的煤层赋存情况和主要的地质构造情况。但由于地质构造复杂，相当一部分断裂不是确定的，控制程度有较大摆动。根据本区断裂的一般规律，往往在大断裂附近还有很多较小的断裂，再者由于煤层走向变化大，这些都需要在建井和生产过程中予以注意。有的钻孔孔斜较大，对构造的推定也有一定的影响。第 2 章 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况该井田东西两侧是杏花煤矿和东海煤矿，南与鸡东镇隔穆陵河相望。井田北部，南（深部）以人为边界为界，西以F4断层为界；东以F160断层为界。煤层平均倾角为11，平均容重1.35t/m3。2.1.2 井田境界确定的依据首先，以地理地形,地质条件作为划分井田境界的依据。其次，要适于选择井筒位置,安排地面生产系统和各建筑物。再次，划分的井田范围要为矿井发展留有空间。最后，井田要有合理的走向长度,以利于机械化程度的不断提高。2.1.3 井田境界井田境界：北部，南（深部）以人为边界为界，西以F4断层为界；东以F160断层为界。井田走向长度：5.1km； 倾向长度： 3.3km； 勘探面积： 15.5km2。2.1.4 井田未来发展情况该井田西部与杏花矿相邻，随着开采深度的增加，煤层赋存条件好，采用新技术，产量会有较大的提高幅度，随着技术的进步和勘探水平全面的提高，井田范围内探明储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层。 图2-1 煤层储量计算块段划分示意图2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算1. 矿井设计的依据矿井工业储量是指井田精查地质报告提供的平衡表内A+B+C级储量，它是矿井设计依据。2. 矿井初步设计应计算以下储量矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量”和“暂不能利用储量”；矿井工业储量：勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量，A、B、C三级储量的计算方法，应符合国家现行标准煤炭资源地质勘探规范的规定；矿井设计储量：矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱，防水煤柱，井田境界煤柱和已有的地面建筑物，构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量；矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以带区回采率。2.2.2 保安煤柱1. 保护煤柱的留设方法工业场地及主要井巷保护煤柱留设：工业场地保护煤柱留设，在确定地面受保护面积后，用岩石移动角圈定煤柱范围。移动角数值应采用本矿区实测数据或与本矿区条件类似的矿区的实测数据选取。工业场地地面受保护面积应包括受保护对象及围护带，围护带宽度为15m。不包括在工业场地范围内的立井，圈定其保护煤柱时，地面受保护对象应包括绞车房，井口房或通风机房风道等，围护带宽度为20m。圈定立井保护煤柱时，应根据井筒深度、岩性、用途、煤层赋存条件及地形特点等因素。斜井受保护对象应包括绞车房、斜井井筒及井底车场。井口围护带宽度应为10m。 斜井或巷道上方的煤层是否留设保护煤柱，应根据巷道距地表的垂深，巷道所在的围岩性质，巷道与煤层的法线距离等因素确定。斜井或巷道下方煤层，应从巷道保护煤柱边界起，用岩层移动角圈定保护煤柱。断层带及井田境界煤柱的留设：断层带及井田境界煤柱可按照煤炭工业矿井设计规范的要求留设3050m的煤柱宽度来计算。并不是所有的地面建筑物、河流等均须留置保护煤柱，设计时应结合所设计矿井的具体情况和“三下”采煤理论进行分析。2. 本井田边界煤柱留设及断层 井筒周边煤柱的留设断层带煤柱留设为30m；井田边界煤柱留设为20m；井筒周边煤柱留设为15m。2.2.3 储量计算的评价本矿井煤层厚度比较稳定，发育较好，倾角较缓，煤层底板起伏不大，构造控制基本可靠，储量计算较可靠。本设计矿井的储量计算严格按照有关规定执行，由于技术手段所限，储量的计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定误差。2.2.4 储量计算的方法井田工业储量应按储量块段法进行计算。见图2-1。井田工业储量=井田面积煤层厚度容重/cos为煤层平均倾角，（）；Zc工业储量，Mt。计算得Zc=622500001.35(2.0+2.1+2.0+1.9)104 /cos11=170.4684Mt3.矿井可采储量的计算Z=(Zc-P) C式中：Z可采储量， Mt； 表2-1 矿井可采储量汇总表 单位：（Mt） 水平别煤层别工业储量A+B+C煤炭损失量可采储量工业场地井田境界断层开采损失其他损失合计损失2328.41130.83720.72480.85234.85720.377.502219.92552831.25250.94190.76130.89505.48870.357.877422.9303028.41151.15120.72510.85255.22740.347.50242205.53625.57031.25580.68870.80984.96580.367.127120.852合计113.64564.18612.89993.409420.90911.4230.009183.63652314.205600.36240.42612.25360.403.751122.8312815.626300.38060.44752.36630.323.938722.9483014.205800.36260.42632.25380.353.751322.4363612.785100.34440.42382.14090.373.563522.855合计56.822801.4501.70479.01451.4415.004641.818总计170.46844.18614.34995.114128.50362.8645.0137125.4547 Zc工业储量， Mt； P永久煤柱损失，Mt； C带区回采率,厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85；地方小煤矿不低于0.7。 因为本矿井属于中厚煤层,所以选择0.80。 计算得：Z=（170.4684-13.6501）0.80=125.4547Mt详见矿井可采储量汇总表2-1。2.3 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炭工业矿井设计规范规定：矿井年工作日按330d计算，每日净提升时间16h小时。本矿井采用每昼夜三班工作制，其中两班进行采、掘工作，一班进行检修。2.3.2 矿井生产能力及服务年限1. 根据煤炭工业矿井设计规范 矿井的设计生产能力大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0及以上（Mt/a）；中型矿井: 0.45、0.60、0.90（Mt/a）；小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.30（Mt/a）。除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。2. 矿井设计生产能力方案比较 本矿井已查明的工业储量为170.4684Mt,，估算本井田内工业广场煤柱，境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的10%，各可采层均为中厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的带区采出率为80%，由此计算确定本井田的可采储量为125.4547Mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量丰富，地质构造比较简单，煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案，矿井生产能力为：方案一：1.20Mt/a 方案二：1.50Mt/a 方案三：1.80Mt/a分析论证如下：按照公式P=Z/AK式中，P为矿井设计服务年限，a；Z井田的可采储量, Mt； A 为矿井生产能力, Mt/a； K为矿井储量备用系数，一般取1.4。经计算得：方案一： P=125.4547/（1.201.4）=75 a；方案二： P=125.4547/（1.501.4）=60 a：方案三： P=125.4547/（1.801.4）=49 a；分析：根据煤矿安全规程、采矿设计手册中，关于大型矿井设计服务年限不小于50a的规定，确定60a为比较合理的服务年限，所以本矿井的生产能力定为1.50Mt/a。2.3.3 矿井设计服务年限矿井设计服务年限 P=Z/AK式中，P为矿井设计服务年限，a；Z井田的可采储量, Mt；A为矿井生产能力, Mt/a；K为矿井储量备用系数，一般取1.4。计算得：p= Z/AK=125.4547/（1.501.4）=60a。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哈达煤矿与杏花煤矿相邻，再远有东海煤矿和正阳煤矿，杏花煤矿的开拓方式为立井开拓。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况井田开拓方式选择的主要因素包括：井田地质和水文地质条件；煤层赋存和开采技术条件；地形地貌和地面外部条件；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件；总体设计和矿井生产能力要求等。该井田所在位置属于丘陵地形，南北两侧高，中部受茄子河之侵蚀，较低洼。井田内煤层埋藏深度为-20-750m，煤层倾角11左右。其中23#、28#、30#、36#四层间距分别为38m、32m和30m，这四层煤的间距均小于50m ，这四层煤可联合开采。煤层平均倾角约11，且含水层较少，可以采用带区开采。构造简单，西部有两条相交断层F4、F5,东部边界有一条断层F160，中部有正F6、正F17二条断层。顶、底板为粉砂岩，粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。3.1.3 确定井田开拓方式的原则合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分散为集中生产创造条件。贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为尽早见煤、提高煤质量、减少投资、降低成本、高效率创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尤其是初期工程建设，减少基建工程量，加快矿井建设。合理开发国家资源，减少煤炭损失。必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术，新工艺，发展采煤机械化，自动化创造条件。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置1.井硐形式方案比较开拓方式的选择应全面考虑各种因素，煤层赋存和开采技术条件、井田地质和水文地质条件、地形地貌和地面外部条件、总体设计和矿井生产能力要求等；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件。开拓方式按照井筒的倾角不同（水平、倾斜、垂直）分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓方式（平、斜、立井中的任何两种形式相结合进行开拓）四种方式。开拓方式依据井筒与煤层位置的不同又有许多类型。立井开拓：适应性很强，可用于各种地质条件，同时在技术上也成熟可靠。一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般都可以采用斜井开拓。斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应用。对上述因素要多方面综合考虑，通过系统优化设计和多方案技术经济比较确定。（1）立井开拓立井的优点：立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。机械化程度高，易于自动控制。井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大通风条件好，管线短，人员升降速度快。适用条件：煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。实际情况分析：根据本井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等实际情况，本井田煤层赋存最深-750m标高，平均煤层倾角11，倾角较小, 立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。缩短建井工期，满足采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。（2）斜井开拓斜井的优点：井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升设备。井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井筒装备，井底车场及硐室都比立井投资少。胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生产，并能减少井下石门长度。 缺点：在自然条件相同时，由于倾角较小，斜井要比立井长得多。围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低，能力小，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力。由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大。斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升。当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂,有时难以通过。 适用条件：煤层赋存较浅，垂深在200m以内，煤层赋存深度为0500m，含水砂层厚度小于2040m，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层。井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。实际情况分析：本井田一水平设在-310m水平标高，根据煤层赋存较深的情况，开拓工程量大，不适宜采用双斜井开拓。本设计开拓形式还考虑了井筒的不同位置。见表3-1。2.井口位置在选择开拓方式的同时，就要考虑井口的位置，井口位置的选择也是井田开拓的一项重要组成部分。根据本井田情况，应在井田走向方向的储量中央或靠近中央位置使井田两翼可采储量基本平衡，这样可使走向运输大巷的运输费用最低，同时在生产中能保持两翼均衡生产和带区的正常接续，而且巷道维护、通风等费用也相应降低。当因为地面、井下地质，水文等因素影响，需要偏离中央位置时，在条件允许下要少偏离，尽量避免井筒偏于一侧，形成单翼生产的不利局面，特别是第一水平两翼可采储量的平衡问题，要认真考虑。在开拓方式和井口位置选择的时候，一定要与初期移交达产带区的位置及其接续统一考虑。初期带区要选择在地质和水文条件好、煤层储量丰富、勘探程度高、地面无建筑物或少量易迁建筑物，便于迅速达产和增产的地区，同时尽量靠近井田中部。井筒应靠近初期移交、达产带区。井筒建设到底时，巷道掘出井筒场地保护煤柱后即可掘进准备带区和工作面，使基建工程量少和贯通连续工程短，达到投资少，建井工期短的好效果。表3-1 开拓方案经济比较表方案项目方案一方案二方案三基建费（万元）井筒1956井筒1959井筒2172石门1435石门0石门0集中斜巷0集中斜巷0集中斜巷0主要大巷29291主要大巷29291主要大巷5858带区车场9768带区车场9768带区车场1519带区煤仓950带区煤仓950带区煤仓190带区斜巷0带区斜巷1296带区斜巷2930小计43400小计43264小计12669生产费（万元）立井提升23338立井提升20897立井提升22989运输费用15368运输费用16785运输费用15872立井排水13569立井排水14569立井排水14896小计52275小计52250小计53757总计费用/万元48627.5费用/万元48489费用/万元18044.7在井田倾斜方向上，因为本设计采用两水平开拓，所以在考虑各水平石门工程量总和小的同时，应首先考虑第一水平的开采，然后兼顾其他水平。井筒与井底车场及主要运输大巷位置的选择统一考虑。如果，采用单水平开采时考虑工作面倾斜长合理的长度，井筒与运输大巷靠近，与井底车场形成一体，尽可能不搞石门。井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的底层或地段。同时将井底车场置于地质和水文条件好的稳定岩层中，并注意不受底部含水层承压水威胁。尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条件好的煤层。有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带。（2）井筒应建在比较平坦的地方。在山区、丘陵地带要结合地面生产系统充分利用地形尽量减少建设工程量。井口应满足防洪设计标准。井口要避开地面滑坡、岩崩、泥石流、流砂等危险地区。井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求。工业场地要尽量少占或不占良田。井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等布局相协调，使之有利于生产，方便生活。3.2.2 开采水平数目和标高1. 开采水平是运输大巷及井底车场所在的位置及所服务的开采范围。开采水平的划分是以水平垂高来表示的，水平垂高是指该水平开采范围的垂高。合理的水平垂高的要求：要具有合理的阶段斜长，合理的区段数目，要有利于带区的正常接替，保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量，经济上有利的垂高。见表3-2。实际情况分析:根据以上各方面原因及本井田的实际情况，当选择一个水平，阶段时斜长过长，不利于开采和运输，选择三个水平斜长又过短，搬家频繁，浪费时间，所以选择两个水平，三个阶段最适合，现确定水平划分方案如下表3-3。表3-2 矿井的阶段高度（m）井型开采缓斜煤层的矿井开采倾斜煤层的矿井开采急倾斜煤层的矿井大、中型矿井2003502003501002502. 水平划分方案比较表3-3 水平划分方案比较表（m）方案方案一方案二方案三水平数目122水平标高-400-310，-550-250，-600方案分析在-20-750之间斜长大，开采困难，难于运输斜长适合，利于接续，比较合理两水平之间斜长小，搬家频繁，不利开采比较结果选择方案二比较合理根据以上方案比较：本设计矿井采用；两个水平，一水平标高为-310m，二水平标高为-550m。矿井开拓方式为双立井开拓。见图3-1。工业储量为Zc=170.4684 Mt，设计生产能力为1.50Mt/a；服务年限为P=Z/AK=125.4547/(1.501.4)=60a。式中：P为矿井设计服务年限，a；Z井田的可采储量, Mt；Zc工业储量， Mt；A为矿井生产能力, Mt/a；K为矿井储量备用系数，一般取1.4。图3-1 水平划分示意图3.2.3 开拓巷道的布置1. 开拓巷道布置方式的选择：按照煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置，分煤组集中布置和全煤组集中布置。采用分组集中运输大巷时，各煤层（组）间用带区石门联系。当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。集中运输大巷适用条件：适于煤层层数多，层间距不大的矿井，井田走向长度大，服务年限长，下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护，煤质牌号相同，不要求分采分运，自然发火不严重，便于分区，分段处理事故，带区尺寸大，石门长度短。根据本设计实际地质情况，四层煤层数多，层间距不大，井田走向长度大，服务年限长，下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护，煤质牌号相同，不要求分采分运，自然发火不严重，便于分区，分段处理事故，所以，本设计采用集中运输大巷。2. 阶段或水平是合理划分带区的手段，划分是否合理直接影响到当上一阶段采完后，又可作为下一阶段或水平的总回风道，其工作年限较长。如果采用单一水平开拓，其工作年限与矿井服务年限相同。见开拓方案技术比较表3-4和开拓方案剖面示意图3-2。表3-4 开拓方案技术比较表方案方案一方案二方案三开拓巷道布置于36#下岩石布置轨道上山，运输上山，回风上山在36#下的岩石中布置岩石集中运输大巷在36#下的岩石中布置岩石集中运输巷道方案分析由于倾角小，需要掘石门进入煤层，巷道过长，工程量大，施工困难，难维护。本方案属于集中开采，工程量较方案一少，而且运煤效果好。此方案属于集中开采，工程量更少，运输方便，而且压煤少。分析结果本设计矿井采用方案三的开拓方案，在36#层下布置岩石集中运输大巷图3-2 开拓方案剖面示意图 3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井硐形式和数目根据本矿井实际条件，倾角较小，煤层赋存较深，所以采用双立井的立井开拓方式，一主井，一副井。采用两翼对角式通风，选用两风井。3.3.2 井硐位置及坐标井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体坐标，用直角坐标和方位角予以表示，选择井筒位置的条件：1. 井下条件：按运输量确定井筒位置，根据地质条件确定井筒位置，煤柱量，勘探程度和初期工程量。2. 地面条件：工业场地占地面积，地形与工程地质条件，煤的运输方向，生产建设与住宅位置。比较分析：根据本井田的实际情况，地面平坦，地面无建筑物，地处井田储量中央，压煤较少，周围煤层赋存条件好，有利于首采区开采，与初期移交达产带区的位置及其接续统一考虑，该位置靠近初期移交、达产带区，基建工程量少和贯通连续工程短，投资少，建井工期短，无泥石流、流砂等危险地区，交通便利，考虑到上述的条件，该设矿井井筒位置详见开拓示意图。主井，副井位于井田中