鸡西矿业集团盛和煤矿1.5Mta新井设计

摘 要本设计矿井为鸡西矿业集团盛和煤矿1.5Mt/a新井设计。此矿区内有四层煤全区可采，分别是23#、34-2#、48#和54#，平均总厚度8.4米。煤层工业牌号为1/3焦煤和焦煤，煤层倾角为20，地质构造条件简单。设计井田的工业储量为169.83Mt，可采储量为123.9Mt，矿井服务年限为59年，本矿井设计采用立井开拓方案，划分三个水平，采用上山开采，一个工作面达产。采用集中布置，走向长壁后退式采煤法采煤，综合机械化回采工艺。工作面采用刮板输送机运输；区段运输平巷采用带式输送机运输；大巷采用14t架线式电机车牵引，3t底卸式矿车运输，采用1.5t固定式矿车作为辅助运输。通风方式为分区抽出式通风。工作面长度为220m，年工作日为330d，提升方式采用1对16t箕斗提升，净提升时间为16h，采用三八工作制。关键词 可采储量 分区抽出式 走向长壁由于本设计时间有限，本人的工作能力及现场经验也有限，因此在本设计中会出现一些问题，请各位专家及老师批评指正。AbstractThis design mine pit is abundant and the coal mine 1.5Mt/a newwell design for the Jixi mining industry group. In this mining area has four coals entire areas to be possible topick, respectively is 23#, 34-2#, 48# and 54#, the average totalthickness 8.4 meters. The coal bed industry trademark is 1/3 cokingcoal and the coking coal, the coal bed inclination angle is 20, thegeologic structure condition is simple. The design well fieldcommercial production is 169.83Mt, the recoverable resources is123.9Mt, the mine pit service life is 59 years, this mine pit designuses the vertical shaft development plan, divides three levels, usesclimbs mountains mining, a working surface reaches produces. Uses thecentralism arrangement, moves towards the long wall backlash type topick mining coal, the synthesis mechanization picks the craft.The working surface uses the scraper conveyer transportation; Thesector transports the even lane to use the belt type conveyertransportation; The big lane uses the 14t wire laying type electriclocomotive to tow, the 3t mine car transportation, uses the1.5t stationary type mine car to take the assistance transportation.Ventilates the way to extract the type for the district to ventilate.The working surface length is 220m, the year working day is 330d, thepromotion way uses1pairof16tpromotion, promotes the timeis only 16h,uses 38 work systems. The key word recoverable resources district extracts the type to movetowards the long wall Because this design time limited, myself working ability andscene experience also limited, therefore in this design has someproblems to be again unavoidable, asks fellow experts teacher tocriticize points out mistakes. 76目 录摘 要IAbstractII目 录1绪 论1第1章 井田概况及地质特征21.1 井田概况21.1.1 交通位置21.1.2 地形 地势21.1.3 气象 地震31.1.4 水文地质情况31.1.5 煤田开发史31.1.6 工农业及原料供应状况31.1.7 水源及电源31.2 地质特征31.2.1 矿区范围内的地质情况31.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征51.2.4 岩石性质、厚度特征61.2.5 井田内水文地质情况61.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性71.2.7 煤质、牌号及用途71.3 勘探程度及可靠性7第2章 井田境界、储量、服务年限82.1 井田境界82.1.1. 确定井田的依据82.1.2. 井田境界82.1.3.井田未来发展情况82.2 井田储量82.2.1 井田储量计算82.2.2 保安煤柱的设计方法82.2.3 储量计算方法92.2.4 储量计算评价102.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限112.3.1 矿井工作制度112.3.2 矿井生产能力的确定112.3.3 矿井服务年限的确定11第3章 井田开拓133.1 概述133.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述133.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况133.1.3 确定井田开拓方式的原则133.2 矿井开拓方案的选择133.2.1 井硐形式和井口位置133.2.2 开采水平数目和标高173.2.3 开拓巷道的布置193.3 选定开拓方案的系统描述203.3.1 井硐形式和数目203.3.2 井筒位置及坐标203.3.3 水平数目及高度203.3.4 石门、大巷的布置203.3.5 井底车场形式的选择203.3.6 煤层群的联系233.3.7 采区划分233.4 井筒布置和施工243.4.1 井硐穿过的岩石性质及井硐支护243.4.2 布置及装备243.4.3 井筒施工283.4.4 延深意见283.5 井底车场及硐室283.5.1 井底车场形式的确定及论证283.5.3 存车线长度的确定293.5.4 井底车场设计303.6 开采顺序353.6.1 井田开采顺序353.6.2 沿井田走向的开采顺序363.6.3 沿煤层垂直方向的开采顺序363.6.4 采区接替计划36第4章 采区巷道布置及采区生产系统404.1 采区概述404.1.1 采区位置、范围及采区煤柱404.1.2 采区地质、煤层情况404.1.3 采区生产能力、储量及服务年限404.2 采区巷道布置424.2.1 区段划分424.2.2 采区上山布置424.2.3 采区车场布置424.2.4 采区煤仓形式、容量及支护484.2.5 采区硐室简介494.2.6 采区工作面接续494.3 采区准备494.3.1 采区巷道的准备顺序494.3.2 采区巷道的断面图及支护方式50第5章 采煤方法515.1 采煤方法的选择515.2 回采工艺515.2.1 回采工艺的选择及使用设备515.2.2 回采工作面的循环方式和劳动组织形式52第6章 井下运输和矿井提升556.1 矿井井下运输556.1.1 运输方式和运输系统的确定556.1.2 矿车的选型与数量556.1.3 采区运输设备的选择566.2 矿井提升系统57第7章 矿井通风与安全617.1 通风系统的确定617.1.1 概 述617.1.2 矿井通风系统的确定617.1.3 主扇工作方式的确定617.2 风量计算和风量分配627.2.1 矿井风量计算的规定627.2.2 采掘工作面及硐室所需风量的计算637.2.3 矿井总供风量677.2.4 风量分配677.2.5 风量的调节方法与措施687.2.6 风速验算687.3 矿井通风阻力的计算707.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力707.3.2 矿井等积孔的计算717.4 通风设备的选择727.4.1 主扇的选择计算727.4.2 电动机的选择737.4.3 反风措施737.5 矿井安全技术措施737.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施737.5.2 预防井下火灾747.5.3 预防水灾措施747.5.4 其它事故预防747.5.5 避灾路线及自救75第8章 矿井排水768.1 概述768.1.1 矿井水来源及涌水量768.1.2 对排水设备的要求768.2 矿井主要排水设备768.2.1 排水方式和排水系统简介778.2.2 主排水设备及管路选择计算77第9章 矿井主要技术经济指标81结 论83致 谢84参考文献85附录一86附录二91绪 论通过大学四年对采矿工程基础课的学习，让我们对矿井的主要生产系统：运输、排矸、通风和运料，有了初步的了解，对整个矿井的开拓方式、准备方式和回采方式有了更深一层的认识。我们现对鸡西矿业集团盛和煤矿进行1.5Mt/a新井设计。本设计包括：井田概况、井田储量，服务年限、井田开拓、采区巷道布置及采区生产系统、采煤方法、井下运输和矿井提升、矿井通风安全和矿井排水。通过本次设计的内容，起到了对采矿工程专业知识的融会贯通。由于本人对实地的工作经验不足，所以在设计中必然存在一些问题，望各位专家及老师多批评指正。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置盛和矿位于黑龙江省鸡西市滴道区境内，西起F30断层,东至F11断层与鸡西区相邻，北以河北背斜轴和54#露头为界，南以23#煤层的-900m标高垂直投影到地面线为界，东西长6.15km，南北宽3.5km，全区面积21.525km2。地理坐标在北纬451842452216，东经13042201305131。勘探区内公路四通八达,南部有林口至密山铁路线,国家级公路方虎线.通东海矿有铁路专用线,距牡密线的东海站，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（11） 交通位置图1.1.2 地形 地势本区属低山台地,河谷型地形,北侧和东侧是由古老的麻山群变质岩系组成的老年期地貌,声势陡峭,东部声势平坦,是穆棱河及其支流的冲积平原。西部是由第三纪玄武岩形成的台地,地面最大高差在250m左右。1.1.3 气象 地震矿区内自11月至翌年4月为冻结期,冻结深度为1.5-2.0mm,最高气温在零上37至31，最低气温在-29至-34，全年平均气温在零上0.5。年降水量在370631mm,平均降水量为540mm,属大陆性季风气候,处于亚寒带,风向多为西北和西南,风力3-4级。盛和矿无地震史。1.1.4 水文地质情况最大涌水量为369.3m3/h，最小涌水量为246.2m3/h。市内有穆陵河，但距离盛和煤矿较远，没有影响。1.1.5 煤田开发史 盛和矿为新开发的煤田，所以无开发史。1.1.6 工农业及原料供应状况 盛和矿井田周围有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分生产资料，矿井建设及生产所需设备可由附近省市厂家提供。1.1.7 水源及电源盛和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和鸡东县供电局可实现双回路供电。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地质情况盛和矿区地层走向为EW，倾向为S,倾角为20。地层厚度为900-1100m。表土及风化带厚度约20-63m，表土中无流沙岩。岩层多由细砂岩及中砂岩构成。详见图（12），煤层综合柱状图。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造盛和井田范围内的主要地质构造为断层，有极少数的向斜和背斜，其中断层共有5个，都是倾向断层。详见表（11），断层特征表。表1-1 断层发育及落差表 序号编号产状性质落差（m）控制程度备注倾向倾角1F9 N-S81逆断层70400控制可靠向南被F10截断2 F10W-S52正断层6001200基本可靠向东被F11截断 3F11N-S76正断层120500控制可靠 4F12S-E45正断层150700控制可靠向东被F11截断 5F30N-S50正断层30360控制可靠1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存不太深，倾角在17-23，详见煤层赋存特征表(1-2)。表（1-2） 煤层赋存特征表序号煤层号煤层厚度 /m视密度g/cm3面积万m2工业储量万t最小最大平均123#2.32.72.51.4114395036.5234-2#1.72.32.01.4114534097.5348#1.82.22.01.4014394058.0454#1.62.21.91.4014253790.5合计8.416982.51.2.4 岩石性质、厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于8m,多为砂岩。详见表(1-3)：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2.0- 2.65- 252- 200.5-0.40.5- 81- 10砾岩2.3- 2.65- 151- 150.2-1.50.8- 82- 8泥炭岩2.7- 2.851.6-5.212.830.6-2.02- 75- 10灰岩2.2-2.75- 205- 200.5-2.01- 85- 10页岩2.0-2.416-301- 100.2-1.01- 3.52- 8石英长石2.65-2.70.12-0.515- 351.0-3.06- 206- 201.2.5 井田内水文地质情况涌水量预计：计算公式K=Q/T式中K为充水系数；Q为实测涌水量；T为原煤产量。因为年工作日为330天，所以每月工作的天数为： 33012=27.5天 月产原煤： 15033027.5=12.5万t/月根据邻近生产矿井的生产资料含水系数选为1.3，产量按12.5万t/月，则:最大涌水量按1.5倍的正常涌水量计算，为246.21.5=369.3m3/h。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性根据邻近矿井生产的资料推测盛和矿井的瓦斯绝对涌出量为4.09m3/min，相对涌出量为4.36m3/t，属低瓦斯矿井。各煤层的煤尘爆炸指数在25.3%53.7%之间，属有煤尘爆炸危险的矿井，煤的自然发火期为8个月。1.2.7 煤质、牌号及用途本矿井煤属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占62.51%，发热量一般在65007500千卡。主要工业用途以冶金用煤为主，火电厂作动力用煤次之。1.3 勘探程度及可靠性1.本井田的精查工作量是很大的，除以往工作量以外，最后一次精查区内又钻了238个孔，13.6万余米，基本上搞清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，相当一部分断裂仍是推定的，控制程度还有较大摆动。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，还可能有新的断裂没有控制，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。2.矿井涌水量是用类比法推算的，瓦斯等级也是推算的，所以可靠性都不足，待矿井建成后，根据实际情况重新确定。第2章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1. 确定井田的依据1.要适于选择井筒位置,安排地面生产系统和各建筑物；2.井田要有合理的走向长度,以利于机械化程度的不断提高；2.1.2. 井田境界井田境界：北部以+150标高线为界，南（深部）以-900m标高为界，西以F30断层为界；东以F11断层为界。2.1.3.井田未来发展情况随着科技的不断进步与发展，本井田的勘探水平也会不断的提高，可能在深部发现可采煤层。2.2 井田储量2.2.1 井田储量计算参加储量计算的煤层有23#、34-2#、48#和54#共四层煤。2.2.2 保安煤柱的设计方法1.保护煤柱的留设方法 依据煤矿安全规程，（以下简称规程）。（1）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，应在确定地面受保护面积后，用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轿车房，井口房或通风机房风道等，围护宽度为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，按国家现行标准建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定执行。（2）断层带几井田径界煤柱的留设1.断层带及井田境界煤柱可按照实习矿井所留设煤柱尺寸获取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，设计时应结合实习井的具体情况和“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井田边界煤柱留设为40m；断层带煤柱留设为40m；井筒周边煤柱留设为15m。2.2.3 储量计算方法采用分水平及投影块段法，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，以算术平均法求出。工业储量：计算公式：式中 Q块段储量；S块段平面积；煤层平均倾角；M块段平均厚度；煤的视密度，详见表（21）。表（21）煤层视密度序号煤层号视密度/（g/cm3）1231.41234-21.413481.404541.40块段面积在1：5000的煤层储量计算图上用电子求积仪求得，块段倾角采用余切尺量得。23#： Mt34-2#： Mt48#： Mt54#： Mt可采储量：式中 Z可采储量，Mt；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量，Mt； C采区采出率，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。23#： Mt34-2#： Mt 48#： Mt54#： Mt2.2.4 储量计算评价盛和矿的煤层发育良好，厚度较稳定，倾角缓倾斜，井田范围内大的构造控制可靠，水文地质条件中等，储量计算较为可靠。煤层储量见表（22）。表（22） 煤层储量计算表煤层号工业储量（万t）煤柱损失（万t）回采率可采储量（万t）ABCABC井田边界工业广场采区煤柱2346303405036.5190.5942000.813687.534-252804004097.51851041020.8229504851502934058.01911141020.8129505446802903790.51791251000.832802.5合计16982.5745.5437504123902.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限2.3.1 矿井工作制度依据煤矿安全规程，煤矿生产许可法和劳动法有关规定，结合盛和矿的实际情况，拟制定工作制度如下：设计年工作日330d，日提升16h，采用“三八”工作制。2.3.2 矿井生产能力的确定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：1.2Mt/a方案B：1.5Mt/a方案C：1.8Mt/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 矿井服务年限的确定矿井服务年限的计算公式如下：（）式中： T矿井服务年限，a；矿井设计可采储量，Mt；生产能力，Mta；K矿井储量备用系数，K.31.5；根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。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：1.2Mt/a （）123.9/（1.21.4）=74a方案：.5Mt/a （）=123.9/（1.51.4）=59a方案：1.8Mt/a （）=123.9/（1.81.4）= 49a参照煤炭工业矿井设计规范规定，如表2-3，表（23） 矿井与水平服务年限矿井生产能力Mt/a矿井服务年限(a)第一水平设计服务年限（a）煤层倾角小于25度煤层倾角25-45度煤层倾角大于45度3.0及以上60-7030-35_1.2-2.450-6025-3020-2515-200.45-0.940-5020-2515-2010-15经以上表格比较，方案：1.2Mt/a，T=74a60a；方案：1.5Mt/a, T=59a,较为合理；方案：1.8Mt/a，T=49a50a。所以方案B较合理，即：矿井生产能力为：A1.5Mt/a，矿井服务年限59a。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 盛和煤矿与城子河煤矿邻近，周边无小井，情况具以查明。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况盛和矿建设必须严格按照基本建设程序办事，确定矿井开拓方式必须充分考虑多个主井工艺系统的机械化装备水平。矿井机械化程度的高低不仅直接影响井型和经济效果，而且往往由于提升，运输设备的革新发展，而引起开拓本身发生变化。3.1.3 确定井田开拓方式的原则1.要适应当年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；2.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；3.合理开发国家资源，减少煤炭损失；4.贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件。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，尤其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设；5.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分为集中生产创造条件。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置（一） 井硐形式方案比较开拓方式的选择应全面考虑各种因素，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。对以上因素要综合研究，通过系统优化设计和多方案技术经济比较确定。1. 双斜井开拓（如图3-1）图（3-1）双斜井开拓示意图斜井与立井相比有如下优点：（1）带式输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现水平生产，并能减少井下石门长度；（2）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，井底车场及硐室投资都比较少；（3）井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升设备，钢材消耗量小。 缺点：（1）由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大；（2）在自然条件相同时，斜井要比立井长得多；（3）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；（4）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，钢丝绳磨损严重，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。 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。技术评价：根据本井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，本井田煤层赋存最深-900m标高，平均煤层倾角20，满足采用双斜井开拓，故此方案在技术上可行。2. 双立井开拓 （如图3-2）图（3-2）双立井开拓示意图优点： （1）立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升有利；（2）机械化程度高，易于自动控制；（3）井筒为圆形断面机结构合理，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200-900m，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、瓦斯和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。技术评价：根据本井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，本井田煤层赋存最深-900m标高，平均煤层倾角20，满足采用双立井开拓，故此方案在技术上也可行。3. 主斜副立井开拓 （如图3-3）图（3-3）主斜副立开拓示意图优点：兼有斜井和立井的优点。缺点：如果井底相距近，则井口相距较远，地面建筑物比较分散，占地较多，相应地增加煤柱损失。地面井口相距近时，井底车场相距较远，布置及调度不太方便。适用条件：介于双立与双斜的适用条件之间。技术评价：根据盛和矿地质条件的实际情况，该方案在技术上不合理。经过以上的技术条件比较，较为合理的只有方案一和方案二，所以以下对两个方案进行经济比较，（见表3-1）：表3-1 开拓方案经济比较表项目名称方案一（万元）方案二（万元）井筒主井1500105010-4=157.5400300010-4=120副井1500115010-4=172.5400300010-4=120风井20300010-4=650105010-4=5.25总计336245.25经以上技术比较和经济比较，方案二为最优方案。（二） 井口位置井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。在选择开拓方式的同时，就要考虑各种可能的井口位置。1.井下条件（1）在井田走向方向的储量中央或靠进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采区的正常接续，而且巷道维护、通风等费用也相应降低。若因地面、井下某种因素影响靠近中央位置，需要偏离时，在可能条件下要少偏离，尽量避免井筒偏于一侧，形成单翼生产的不利局面，特别是第一水平量亦可采储量的平衡问题。（2）在井田倾斜方面：采用单水平开采时考虑上、下山合理的长度，井筒与上山下部运输大巷靠近，与井底车场形成一体，尽可能不搞石门。采用多水平开拓时，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。（3）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，并注意不受底部强含水层承压水威胁。（4）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. 地面条件（1）井口应满足防洪设计标准；（2）井口要避开地面滑坡、岩崩、泥石流、流砂等危险地区；（3）工业场地要少占或不占良田；（4）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。依据盛和井田的储量分布图及勘探线剖面图，确定井田的储量中心，考虑井田的划分和井口位置，大体可分两种方案：方案一：井筒位于断层的上盘；方案二：井筒位于断层的下盘。井口具体位置的优点和缺点见表（3-2）：优 点缺 点方案一便于井筒继续延伸下水平压煤量大；井底车场位于煤层上方，难与支护。方案二压煤损失小；集中上山布置时，上山距离井底车场近，便于运输。不适合井筒继续延伸，应开暗斜井，以减少石门的长度。 经以上技术比较，方案二比较合理。3.2.2 开采水平数目和标高1.开采水平简称“水平”。运输大巷及井底车场所在的位置及所服务的开采范围。开采水平的尺寸以水平垂高表示。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：（1）具有合理的区段数目；（2）要有利于采区的正常接替；（3）证开采水平有合理的服务年限及足够的储量；盛和煤田，四层煤，全区可采，煤层倾角为17-23，井田走向长6150m,四层煤总厚8.4m，平均煤厚为2.1m，属于中厚煤层。根据Z=（Z-P） 可得 Z=44479.26L因为盛和煤矿的生产能力为1.5Mt/a，可根据表3-3得表（33） 矿井与水平服务年限矿井生产能力Mt/a矿井服务年限(a)第一水平设计服务年限（a）煤层倾角小于25煤层倾角25-45煤层倾角大于453.0及以上60-7030-35_1.2-2.450-6025-3020-2515-200.45-0.940-5020-2515-2010-15第一水平服务年限至少为25a。由P= 得Z=P得根据开拓面图量出斜长L=1.18km可知第一水平开到-250标高，井筒垂深400m，二水平与三水平根据暗斜井，主副井筒长度与倾角分别定为-550，-900标高，服务年限分别为19a和15a。2. 水平划分方案比较 表3-4 水平划分方案比较表 方案方案一方案二方案三水平数目333水平标高-250，-550，-900-250，-550，-900-250，-550，-900方案分析煤层倾角较大，第一水平到地面长度过长，提升困难。比较合理工业广场过于分散，难管理，压煤损失量大。比较结果选择方案二比较合理见图（3-4）：综合以上：本设计矿井为3个水平，一水平标高为-250，二水平标高为-550，三水平标高为-900。矿井开拓方式为双立井为主的综合开拓。可采储量为Z=123.9Mt，设计生产能力为150Mt/a；服务年限为T=Z/AK=123.9/(1.51.4)=59a。 图（3-4） 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根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置，分煤组布置和全煤组集中布置。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。本采区采用集中运输大巷。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，要求分采分运；自然发火严重，便于分区，分段处理事故；采区尺寸大，石门长度短。由于本井田的煤层间距比较小，平均为30m左右，走向长度不大，煤层的顶底板分别为细砂岩和粗砂岩，岩性较坚硬，适合于集中运输大巷。具体布置见图（3-5）：图（3-5）水平切面示意图3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井硐形式和数目双立井开拓，分三水平开采。一水平储量大，倾角20采用上山开采，二水平与三水平的煤层倾角均为20左右，经过经济比较，二水平与三水平采用暗斜井开拓，上山开采。3.3.2 井筒位置及坐标井口位于井田中央主井：（403550，5023725）；副井：（403450，5023775）。3.3.3 水平数目及高度分三个水平，第一水平标高为-250，第二水平标高为-550，第三水平标高为-900。3.3.4 石门、大巷的布置为了保证井下运输能力，主石门与大巷的断面尺寸相同，布置详见断面图。断面尺寸见图（3-6）及（3-7）。表3-5 大巷断面特征表巷道形状断面积（m2）设计尺寸（mm）净周长(m)喷厚(mm)锚 杆净掘顶高底宽外露排列间距杆长直径半圆形14.8916.91950410013.6310050方形8001600143.3.5 井底车场形式的选择井底车场形式选择的因素：调车简单，管理方便，弯道及交叉点少；保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；符合有关规程，规范；井巷工程量小，建设投资省，便于维护；施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速惯通，缩短建设时间；当大巷或石门与井筒距离较小时，不能够布置下存车线和调车线，可选择卧式井底车场，否则，可选择立式井底车场。由于本井田为集中上山开采，井底车场距离运输大巷较远，所以初步定为立井尽头式单翼进车的车场。图（3-6） 主石门断面图图（3-7）运输大巷断面图3.3.6 煤层群的联系盛和煤矿可采煤层为四层，煤层倾角为20，层间距平均为30米左右23#和34-2#之间距离为35m，34-2#和48#之间距离为30m，48#和54#之间距离为25m。3.3.7 采区划分 将井田划分为若干采区时，应考虑如下所述原则：1.采区划分要考虑采区接续关系，方便各翼储量及产量分配；2.如果井田走向长度不大，两翼均不超过1500m，可以不划分采区，直接从井田边界进行后退式回采；3.为了充分发挥综合机械化采煤的效率，减少搬家次数，提高效率和回采率，减少采区煤柱损失量，凡是厚度稳定，适合于综合机械化开采的部分要单独划分采区；4.采区划分既要有意识地缩短大巷，又要充分注意人为境界外延的可能性；5.初期采区尺寸要适应目前输送机的实际长度及电压降的控制范围，后期采区尺寸可逐步加大；6.对于煤层稳定，开采条件好，生产能力大的采区，走向长度要适当加大；7.开采多煤层的井田，应尽量联合布置采区，进行集中生产；8.采区走向长度根据煤层地质条件，开采机械化水平，采区储量，生产能力及巷道维护等因素综合考虑。根据盛和井田的地质构造及煤层赋存等因素。结合上述采区划分原则，盛和矿第一水平划分为三个采区，分别为一采区，二采区和三采区。详见采区划分示意图。见图（3-8）图（3-8） 采区划分示意图3.4 井筒布置和施工3.4.1 井硐穿过的岩石性质及井硐支护盛和井田地层层序以前震旦系花岗片麻岩系构成煤系之基底，其上发育了中生界侏罗系，白垩系地层，主要含煤层处于城子河组中段。 根据地质及水文地质资料，选用井硐支护类型为整体式锚喷混凝土，主副井混凝土井壁厚400mm，外加充填混凝土50mm，利用金属倒楔式锚杆。 3.4.2 布置及装备主井井筒直径为6.5m，采用球扁组合管道，布置一对16t箕斗，罐道布置在箕斗两侧，两箕斗相距500mm，箕斗与罐道梁相距50mm，箕斗与井梁相距200mm。副井井筒直径为7.0m，采用38KSDKDF钢轨，布置一对1.5t矿车双层四车罐笼。后附井筒断面图3-6（1：50），详细装备见表（3-6）和表（3-7）。表（3-6） 主井井筒特征表序号名称单位内容1井型Mt/a1.52井筒净直径m6.53井筒掘进直径m7.44井筒净断面积m233.25井筒掘进断面积m243.06井壁支护形式混凝土砌壁7井壁厚度mm4508罐道规格球扁钢组合罐道9罐道梁规格槽钢（222b ）组合10罐道梁层间距mm400011提升容器一对16t箕斗带平衡锤12井筒装备防腐材料电弧喷涂主井：用于提煤；副井：用于升降人员、设备、材料及提升矸石等。井筒布置及装备见井筒断面图。见图（3-9）及（3-10）。表（3-7） 副井井筒特征表序号名称单位数量1井筒直径m7.02提升容器一对1.5t双层四车罐笼,一个材料罐笼带平衡锤3井筒支护mm 混凝土井壁/4004罐道规格216b 卧放5罐道梁规格32c6罐道梁间距mm4168图（3-9） 副井井筒断面图（3-10） 主井井筒断面3.4.3 井筒施工采用普通施工法，过断层时，采用冻结法凿井。3.4.4 延深意见根据本设计矿井水平划分方案，该设计矿井主副井筒从地面布置到一水平后需要延伸，井筒延伸方案主要有以下两种：方案一：直接延伸原来的主副井；方案二：暗斜井延伸。表3-8 方案经济比较表项目名称方案一（万元）方案二（万元）井筒主井300300010-4=901000105010-4=105副井300300010-4=901000115010-4=115石门开凿175080010-44=64总计320289表3-9方案技术比较表名 称优点缺点方 案 一可充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转换环节少，经营费用低，管理较方便。原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工生产相互干扰，接井技术大。方 案 二生产与延伸相互干扰小，暗斜井作主井，系统简单，提升能力大。增加了提升，运输环节和设备，通风系统较复杂。经以上的技术和经济比较，方案二比较合理，所以采用暗斜井延伸。3.5 井底车场及硐室3.5.1 井底车场形式的确定及论证井底车场可分为环行式井底车场和折返式井底车场，环行可分为卧式、斜式、立式三种基本类型；折返式可分为梭式和尽头式。影响选井底车场形式的因素：1.井田开拓方式：井底距主要运输巷道的距离远时，可选用刀式环行车场或尽头式折返车场。2.大巷运输方式及矿井生产能力：年产90万t及以上矿井，通常采用底卸式矿车运煤，应选择折返式车场。3.地面布置及生产系统：要根据铁路站线与井筒相对位置、提升方位角，结合井下主要运输巷道方向，选择车场形式。根据以上因素选择环行折返式井底车场。3.5.2 井底车场线路布置的要求1.井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；2.井底车场的线路工程量小；3.底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题；4.尽量减少道岔和交岔点。3.5.3 存车线长度的确定根据我国煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用下列长度：1.大型矿井的主井空、重