大雁矿业集团一矿1.2Mta新井设计

摘 要本设计新井为大雁矿区一矿1.2Mt/a的新井设计，共有4层设计可采煤层，平均总厚度为8m。设计井田的可采储量为103.242Mt。服务年限为61a。划分一个水平开采。井田平均走向长4700m，平均倾斜长2724m，煤层平均倾角9，属于缓倾斜煤层。本设计矿井采用双立井的开拓方式，集中大巷布置方式。共划分11个带区，其中首带区为二个，达产工作面一个。本设计带区为西一，大巷装车式下部车场，综合机械化采煤。年工作日为330d，采用“四、六”式工作制，工作面长为190m，每刀进度为0.8m，每日割九刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采。关键词 水平 采煤工艺 倾斜开采AbstractThe task of this design is to construct a 1.2million tons new shaft for Dayan of the first Ming Administration.This mine has four minable Coal Seam,and its average thickness is 8 meters. Designed field of minable capacity is 103.242 million tons. It can adapt for 61years, and is divided into one levels. Average alignment in farmland in well lengthways 4700 ms, average slant lengthways 2724ms, average rake angle in coal seam 9, belong to the slant the coal seam.This mine shaft is applied to double indined shaft development method; Layout of gathing gallergand mining district eross heading; The well farmland turns to is divided into totally 11adopt the synthesis mechanization mining coal and two worked faces. This worked face is west one worked face, words 330 days every year. Adapt “four-six” work situation, work face is 190 meters length of circle is 0.8meters, and times is nine one day.Because the well farmland slant length is bigger,and incline the coal seam for the ,and coal seam geology conditionetc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant.Key words Level The technology of coal mining Adoption slant目录摘 要IAbstractII绪论1第1章 井田概况及矿井地质特征21.1 井田概况21.1.1 井田位置及范围21.1.2 交通位置21.1.3 地形与河流31.1.4 气象31.2 地质特征31.2.1 矿区范围内的地层情况31.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造51.2.3 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 井田内的水文地质情况71.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性81.2.7 煤质、牌号及用途9第2章 井田境界、储量及服务年限102.1 井田境界102.1.1 井田境界确定的依据102.1.2 井田周边情况102.2 井田储量102.2.1井田储量的计算102.2.2 保安煤柱112.2.3 储量计算的评价122.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限122.3.1 矿井工作制度122.3.2 矿井生产能力及服务年限122.3.3 矿井设计服务年限13第3章 井田开拓143.1 概述143.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述143.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况143.2 矿井开拓方案的选择153.2.1 井硐形式和井口位置153.2.2 开采水平数目和标高173.2.3 开拓巷道的布置183.3 选定开拓方案的系统描述253.3.1 井筒形式和数目253.3.2 井筒位置及坐标253.3.3 水平数目及高度253.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置253.3.5 井底车场形式的选择273.3.6 煤层群的联系293.3.7 带区划分293.4 井筒布置及施工303.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒维护303.4.2 井筒布置及装备313.4.3 井筒延伸的初步意见323.5 井底车场及硐室323.5.1 井底车场形式的确定及论证323.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度333.5.3 通过能力计算343.5.4 井底车场主要硐室353.6 开采顺序353.6.1 煤层走向的开采顺序363.6.2 煤层倾斜方向的开采顺序363.6.3 带区接续计划363.6.4 “三量控制”情况37第4章 带区巷道布置与带区生产系统394.1 带区概况394.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱394.1.2 带区地质和煤质情况394.1.3 带区生产能力、储量及服务年限394.2 带区巷道布置394.2.1 带区条带的划分394.2.2 分带巷道的布置404.2.3 带区下部车场布置404.2.4 带区煤仓形式、容量及支护434.2.5 带区硐室简介454.2.6 带区工作面的接续454.3 带区准备474.3.1 带区巷道的准备顺序474.3.2 带区主要巷道的断面及支护方式47第5章 采煤方法495.1 采煤方法的选择495.2 回采工艺495.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备495.2.2 设备选型495.2.3 工作面循环方式和劳动组织形式50第6章 井下运输和矿井提升536.1 矿井井下运输536.1.1 运输方式和运输系统的确定536.1.2 矿车的选型及数量546.1.3 带区运输设备的选择556.2 矿井提升系统56第7章 矿井通风安全587.1 矿井通风系统的确定587.1.1 概述587.1.2 矿井通风系统的确定587.1.3 主要通风机工作方式的确定597.2 风量计算与风量分配597.2.1 矿井风量计算的规定597.2.2 风量计算597.2.3 风量分配627.2.4 风量的调节方法与措施637.2.5 风速的验算637.3 矿井通风阻力计算657.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力657.3.2 矿井等积孔计算677.4 通风设备的选择677.4.1 主扇的选择计算677.4.2 电动机的选择687.4.3 反风措施687.5 矿井安全技术措施697.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸697.5.2 火灾与水患的预防697.5.3 其他事故的预防707.5.4 避灾路线及自救70第8章 矿井排水718.1 概述718.1.1 矿井水来源及涌水量718.1.2 对排水设备的要求718.2 矿井主要排水设备728.2.1 排水方式与排水系统简介728.2.2 主排水设备及管路的选择计算73第9章 技术经济指标75总结77致 谢78附录 180附录 28364绪论四年的大学生活已接近尾声，四年里我们有过欢笑，有过泪水，在这里我们迎来了毕业设计，它是全面检验是我们对知识理解、运用的能力，是我们走向工作岗位前一个很好的锻炼自己机会。四年的时间里我们系统的学习了专业的采矿学知识，为了很好地完成毕业设计，我做的是大雁一矿的新井设计，由此我全面的收集该矿的地质资料，设计主要是关于新矿井的建设，其中系统地包括开拓方式、采煤工艺等，涉及矿井的各个系统。设计使我们对通风、排水、制图等方面的知识，做了系统、全面的回顾，使我们对矿井设计有了更深层次的了解。本设计采用了一个新的方案，主要是针对小倾角煤层群的开采方法，本方法采用24反倾向的巷道布置，不需要布置上下山，因此，可以节省很多巷道掘进、维护费用，也有利于矿井的生产和管理。设计中涉及到一些方案的技术分析和经济比较，使我们真正理解矿井优化处理是以矿井地质状况、煤层赋存等现场情况为基本，这样才能使我们的矿井设计能运用到实际。我真心的希望通过做本次毕业设计，我能够学到更多、更深层次的采矿专业知识，巩固我所学过的各种知识，并且能够很好的运用它们，从而也为我以后的工作打下良好的基础。第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围大雁矿区位于大兴安岭西麓的海拉尔河中游，隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔鄂温克族自治旗管辖。一矿则位于大雁矿区的东部，其地理坐标为东经：12030561203718,北纬491311491500。大雁一矿井田范围：东起F2断层及煤层基底；南起各煤层露头及F5断层为界；西至井田边界第17勘探线；北至滨洲线铁路煤柱。井田走向近似东西，倾斜方向近似南北，面积9.8998km2。1.1.2 交通位置图1-1 交通位置图矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。矿区交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，滨洲线铁路在矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市18km，向西至海拉尔区64km。详见交通位置图1-1。1.1.3 地形与河流大雁矿区位于大兴安岭西北坡，地势为四周高中部低，呈盆地状，海拨标高在640900m之间，地表植被以草本植物为主，有部分森林，矿区北部及南部有水系和沼泽。大雁一矿井田内地形比较简单，其地势为东南高而西北低，海拨标高在653716m之间，一般在675m左右。地貌单元：第1-5勘探线间属沟谷类型，第5-17勘探线间属冲积平原型。海拉尔河为本地区的主要区域性河流，总体流向为由北东流向南西，河床宽为58130m，其最大洪峰流量为1057m3/s，多年平均流量为66m3/s。该河流距离矿区最近点在1km以外，又为丘陵所隔，对矿井开发无影响。胜利沟小溪发源于区外东南部的低山间，上游呈树枝状，源头有群泉出露，总体流向为由南东流向北西，最终于扎罗木得西北端注入海拉尔河。该小溪汇集有大气降水及火山岩风化裂隙水，全长35km，流域面积97km2，该河冬季干涸，夏季畅流，汛期水量骤增，最大流量为3.38m3/s，最小流量为0.067m3/s，沿河遍布沼泽。1.1.4 气象本区属亚寒带大陆性气候，春季干燥风大，夏季湿润短促，秋季气温骤降，冬季漫长而寒冷。年降雨量小，蒸发量大，年平均降水量为345.2m，年平均蒸发量为1314.7mm，年平均气温为-3.1C,最低气温为-46.7C ，最高气温为+36.5C ，年平均风速为2.9m/s，最大风速为23m/s，风向多为西南，降雪期为每年9月到翌年的5月中旬，结冻期为每年10月至翌年4月末，冻结厚度一般在3m左右，并有岛状永久冻土层。本地区地震动峰值加速度为0.05，对照地震裂度为6。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况大雁煤田位于新华夏系第三隆起带（大兴安岭隆起带）的西坡，第三沉降带的东缘，在海拉尔盆地的五九-南屯凹陷中段，大雁煤田为一向斜构造，即大雁-扎尼河向斜。向斜轴的方向为N4080E，倾向北西，倾角1530。向斜的浅部比较陡，一般倾角在1520，中部略缓，深部平缓，呈一向北西倾斜而为断裂F1和F2所破坏的单斜构造。表1-1 区域地层一览表界系统组符号厚度（m）岩性变化情况新生界第四系海拉尔组Qh657上部为黑色腐植土和黄色风成砂，下部为粘土，亚粘和砂砾。中生界白垩系下统伊敏组K1ym233850主要为泥岩和粉砂岩，夹细、中、粗砂岩、煤层及碳质泥岩。与下部地层整合接触。大磨拐河组K1d200620为主要含煤组，含4个煤层，编号为：27、31、32、36煤层。梅勒图组K1m150370上为泥岩、砂岩和薄煤层，中为中基性熔岩，下为泥岩夹玄武岩和薄煤层。龙江组K1lj5001200上部为凝灰碎屑岩，下部为中酸性熔岩。古生界泥盆系上泥盆统大民山组D3d不详主要为蚀变安山岩、酸性熔岩、薄层凝灰岩、凝灰质砂岩。区内出露地层主要为古生界泥盆系上统大民山组的蚀变安山岩、酸性熔岩、薄层凝灰岩、凝灰质砂砾岩；中生界白垩系下统龙江组的下部中酸性熔岩段、上部凝灰碎屑岩段，梅勒图组的酸性熔岩和碎屑岩、大磨拐河组的凝灰碎屑岩、泥岩、砂岩、煤层及伊敏组的泥岩、粉砂岩及煤层；新生界第四系的松散沉积物。本区域地层时代、厚度、岩性及化石属种等情况，详见“区域地层一览”表1-1。区域内构造以断裂为主，地层基本是单斜状产出。断裂方向以近东西向的走向断裂及南北向断裂为主。大雁煤田内无岩浆侵入。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造1、大雁煤田内断层大部分是向南倾斜，与煤系地层倾向相反，造成含煤地层在平面上重复出现，沿倾斜方向呈阶梯状抬起。一矿位于大雁煤田的东部，根据一O九地质队精查及矿务局补勘成果，区内经钻探、物探实见证实：共有六条大、中型断层，这些断层其力学性质均属张扭性正断层。其中F2、F5为井田边界走向断层；F8为井田边界倾向断层；F9为井田内断层；F3、F7为边界斜交断层，主要断层情况详见“主要断裂构造”表1-2。表1-2 主要断裂构造顺序名称性质断层面走向断层面倾向倾角落差（m）水平断距(m)1F2正EWSE10 o30 o4012016322F3正NENWSESW25 o50 o161200263F5正NESE30 o48 o2012012424F7正EWS35 o45 o1550075F8正SNEW10 o20 o25807366F9正SNEW5 o11 o0300122、本区褶曲构造简单，通过生产实见，仅在1213勘探线之间赋存一背斜褶曲，其曲扭方向为N40W，翼角为7，其附近煤岩层节理较发育。从总体上看，断层较为发育，本区构造条件属于中等，断层性质均为张扭性正断层，有逢断必正的规律。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采的煤层主要位于白垩系下统大磨柺河含煤组，本组共有中厚煤层4组，可见煤层柱状图1-2。为了清楚起见，现将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况分层详见下表“可采煤层特征”表1-3图1-2 煤层柱状图1.2.4 岩石性质、厚度特征矿区内煤层顶、底板均为泥岩或粉砂岩，胶结较差，遇水膨胀,有底鼓的倾向，易产生冒顶，矿山开采时要留设一定厚度的煤皮假顶及底煤，同时需加强支护，并留有足够的保安煤柱，切实做好顶、底板管理工作。本区煤层围岩属软岩,硬度在34之间。各煤层顶、底板依据勘探资料及井下生产实见做如下叙述：名称容重102 kg/cm3孔隙度压强度102kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110砾岩2.32.65151150.21.50.8828泥炭岩2.72.851.65.212.830.62.027510灰岩2.22.75205200.52.018510表1-4 岩石主要物理力学性质指标区内煤层顶底板岩石约有87%以上为泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、粉砂岩及细砂岩组成，13%以下为粗砂岩及含砾砂岩组成。据肉眼鉴定，这几种岩性均由泥质或凝灰质胶结，松散破碎。地层岩石性质可见“岩石主要物理力学性质指标”表1-4。表1-3 可采煤层特征序号煤层名称煤层厚度（m）层间距（m）倾角（）围岩煤的牌号硬度（）容重（t/m3）煤层构造及稳定性最小最大顶板底板平均1271.82.29.5607含砾泥岩含砾砂岩褐煤2.51.4稳定2.02311.72.58细砂岩粉沙泥岩褐煤2.51.4较稳定2.29.1563321.82.69细砂岩粉砂岩细中砂岩褐煤2.51.4较稳定2.08.5504361.62.411砂质泥岩泥岩砾岩褐煤2.51.4稳定1.81.2.5 井田内的水文地质情况大雁煤田位于大兴安山脉西北麓，属于海拉尔盆地的一部分，煤田的南北两侧由火成岩组成，地表标高一般在+700m左右，由于是后期剥蚀（侵蚀）构造的影响构成了现代低山-丘陵地形，大雁煤田内没有主要河流通过，一矿井田位于大雁煤田的东南部，胜利河由东南向西北流经一矿井田的西南部后汇入海拉尔河。1.地表水与地下水的关系本区含水层以煤系风化裂隙带含水层为主，风化带以下煤系孔隙含水层为辅。地下水有较完整的循环系统,即:补给、径流、排泄过程天然状态下，地下水总的径流方向是由南南东向北北西，也就是由南南东补给，排泄于北北西方向，井田内地下水的水质类型为HCO3-Ca水。2.矿区内含水层及隔水层本区的含水层可分为如下四类：第四系孔隙含水层、煤系风化裂隙带含水层、煤系内孔隙含水层及煤层裂隙含水层。3.矿区水文、地质特点本矿区地下水埋藏较浅，主要以煤层裂隙水为主；煤层中裂隙发育，导水性强；第四系地层有较厚的粘土分布，对大气降水的补给起到一定隔水作用；本矿区地势较高，第四系地层水量不大，且补给条件较差，易于疏干。4.综合各项因素评价一矿水文地质类型为:中等。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性1.瓦斯矿井瓦斯含量及煤尘爆炸指数较低，瓦斯涌出量非常小。主要可采煤层CH4平均含量为0.15m3/t，可燃质、CO2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，CO2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4553%之间，该矿开采的煤层属于易发生爆炸危险的煤层。3.煤的自燃本区煤样的燃点试验结果为原样燃点为253、还原样燃点为265、氧化样燃点256，说明煤的燃点比较低。本区煤的自燃发火期为36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1626m，温度6,从地温测量结果，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。5.地压特征根据地压观测资料，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。1.2.7 煤质、牌号及用途1.煤的物理性质及特征本区所有煤层其物理性质共性明显，差异不大，一般多为黑褐-黑色，条痕浅褐色-褐色，具有沥青光泽，多属暗淡（或半暗淡）型煤。结构单一或呈条带状，常见条带状结构或木质结构，具层状或块状构造，断口平坦，个别呈参差状断口，外生裂隙发育。硬度在13之间（摩氏硬度），具较强韧性，煤的比重1.151.84之间，平均1.6；煤的视密度在1.061.57之间，平均1.4。根据本区各煤层进行磨片镜下鉴定结果表明，本区煤岩组分以凝胶化物质为主，其次是丝质炭化物质，以及含量不高的稳定组分和矿物杂质。矿物以泥质和浸染状粘土为主，石英颗粒次之。本区煤种为褐煤，煤岩鉴定其变质阶段为0阶段。2.煤的化学性质和工艺性能本区各煤层的化学性质比较稳定，根据22个计量煤层的煤芯煤样化验结果，其煤质指标如下：水分：2.69%20.08%，平均9.57%；灰分：7.13%49.26%，平均18.17%；挥发分：39.06%53.75%，平均45.30%，属高挥发分；粘结性：属弱粘结性。本区煤种牌号单一，区内各煤层其坩埚粘结性几乎都是1，煤化程度低，均属褐煤，其中27、32号煤层属低灰分煤，31号煤层属高灰分，36号煤层属中灰分煤。从平面上看，本区内煤层的主要煤质指标灰分产率值随深度变化不大，挥发分产率值随着深度加大而降低的趋势。各煤层含硫量变化不大，均属特低硫。本区煤的发热量平均为19.91MJ/kg，灰分平均为18.17%，硫平均为0.56%，灰熔点为1380，属中灰、特低硫、高熔点煤。3.煤质及工业用途本区煤种为褐煤，煤的灰分产率较高，干燥基发热量较低，全硫含量为低硫煤，为此，本区煤可供如下两个方面使用：火力发电及锅炉用煤。民用生活燃料用煤。第2章 井田境界、储量及服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田境界确定的依据1.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据；2.合理选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物；3.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高；4.划分的井田范围要为矿井发展留有空间，处理好与各企业之间的关系。2.1.2 井田周边情况大雁矿区位于大兴安岭西麓的海拉尔河中游，隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔鄂温克族自治旗管辖。矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。矿区交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，滨洲线铁路在矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市18km，向西至海拉尔区64km。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为27#、31#、32#、36#四层，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具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤在地下埋藏的数量，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可采储量。矿井工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以带区回采率的储量。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的防水煤柱、断层煤柱、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煤柱损失量后的储量。2.2.2 保安煤柱1.工业场地及主要井巷保护煤柱留设（1）在一般情况下，保护煤柱应根据围护面积边界和移动角值进行圈定。（2）当受保护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直于围护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱。（3）立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400m的以边界角圈定，小于400m的以移动角圈定。（4）根据煤炭工业矿井设计规范中“矿井工业广场占地指标”表2-1的规定，本井田取1.05H/10万t，则工业广场占地面积为：1201.05/10=12.6104m22.断层带及井田边界煤柱的留设为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下：（1）地面建筑物留设20m宽围护带；（2）边界断层留设30m50m保安煤柱；（3）井田内部断层留设30m保安煤柱；（4）煤层大巷两侧煤柱各宽50100m。按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：229.2万t；开采损失量：2867.8万t。断层、地面、边界保安煤柱损失：917.9万t；表2-1 工业广场占地面积指标井型（万t/a）占地指标（H/10万t）井型（万t/a）占地指标（H/10万t）井型（万t/a）占地指标（H/10万t）92.30601.302400.90152.10901.103000.85211.901201.054000.80301.701501.005000.75451.501800.95-H面积，公顷。2.2.3 储量计算的评价本设计矿井的各类储量计算严格按照有关规定执行。各类储量详见“矿井工业储量总汇”表2-2：表2-2 矿井工业储量汇总表水平别煤层别工业储量A+B+C(万t)开采损失可采储量（万t）工业场地井田境界断层其它损失合计273597.850.8533.46195.897.62287.82719.562590.42313665.158.6830.04198.885.61293.21733.022638.87323607.356.5528.23197.576.23288.58721.462597.26363468.963.1226.47182.725.18277.49693.762497.65合计14339.1229.2118.2775.0624.641147.12867.810324.22.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限2.3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范的规定，本设计矿井选用：1.矿井年工作日按330d计算；2.矿井每昼夜四班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修；3.每日净提升时间16h。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的规定矿井的设计生产能力应为：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、0.6、0.9（Mt/a）；小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.3（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143.39Mt,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103.24Mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量适中，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，初步决定采用中型矿井设计。并初步确定三个方案，即矿井生产能力为0.90Mt/a，1.20Mt/a和1.50Mt/a三个方案，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；计算得：P1=82a； P2=61a； P3=49a；根据煤炭工业矿井设计规范参照“矿井及第一开采水平设计服务年限”表2-3表2-3 矿井及第一开采水平设计服务年限矿井设计生产能力 Mt/a矿井设计服务年限 a第一开采水平设计服务年限 a煤层倾角456.0以上7035-3.05.06030-1.22.4502520150.450.940201510参照煤炭工业矿井设计规范规定，经与规程和采矿设计手册相核对，确定61a为比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为1.20Mt/a。2.3.3 矿井设计服务年限矿井设计服务年限计算得：P=Z/AK=103.24/（1.4120）=61a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大雁矿区位于大兴安岭西北坡，地势为四周高中部低，呈盆地状，海拨标高在640900m之间。大雁一矿井田内地形比较简单，其地势为东南高而西北低，海拨标高在653716m之间，一般在675m左右。地貌单元：第1-5勘探线间属沟谷类型，第517勘探线间属冲积平原型。矿区煤层赋存稳定，断层少，大的断层都为矿区的边界，矿区附近各个矿井井型不同，开拓方式以立井居多。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：（1）井田地质和水文地质条件；（2）煤层赋存和开采技术条件；（3）施工技术装备和工艺系统条件；（4）总体设计和矿井生产能力要求等。对以上各种因素要综合研究，通过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）地表因素本井田位于大兴安岭西北坡，地势为四周高中部低，呈盆地状，海拨标高在640900m之间，地表植被以草本植物为主，有部分森林，矿区北部及南部有水系和沼泽，地表平均标高+700m。（2）煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+670m，下部标高在+220m，西部以F8断层为界,东部以8勘探线为界。整个矿区共有四层可采煤层，即27#、31#、32#、36#，全区发育。煤层走向长度为4.7km，倾向2.7km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在9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1井筒形式 技术经济学在评价项目的优劣或评价（方案）的优劣时，其评价期起于项目建设开始年，止于项目投产后25a，评价期大约为30a左右。评价准则是：哪个项目或模式在评价期内的费用净现值最底，哪个项目或模式就最优。本方案认为应把设计规范所规定的煤矿矿井一水平的最底服务年限作为评价期的截止年限，即评价期止于矿井投产25a至40a。按照上述技术经济学的观点，评价期止于投产后的25a，接近于一水平的服务年限。所以，当选择井筒形式时，可以只对一水平的合理性进行对比，尤其是小倾角煤层群，二水平延伸有多种形式可以选择，对项目的优劣无大的影响。本矿井为单水平开拓，所以不需考虑二水平延伸等经济技术指标。小倾角（12）煤层群矿井一水平剖面图一般如图3-1所示。用m1,m2,m3,mm代表一个含有m层煤的煤层群，煤层倾角小于12，走向和倾向的边界一般采用铅垂划界。设一水平最上部煤层沿倾向的下部端点距地表深度为H，单位m；通常h1的最小值一般不小于50m，或不小于一个风氧化带的深度；含煤地层铅垂厚度为h，单位m，一般为数m至数百m；井田走向长为L，单位m；煤层倾角为，单位；煤层数为m（m2）；一水平倾向宽度为B，单位为m。为不失一般性，设矿井地表平缓，煤层群平板一块，无褶曲，质量均匀，煤层层间距均等，煤层群几何中心即是储量中心。由图3-1，无论主斜井还是副斜井都不可能平行于煤层放在煤层群的中下部或底部，因为明显不合理，所以只能穿煤层布置于煤层群的上部，便使得斜井井筒压煤量少的优点不复存在，反而增加了压煤量。又由于h1的存在，且h1多数情况下都不仅只是一个风氧化带的深度，所以辅助斜井的提升能力大为降低且受提升长度限制。在优缺点综合对比后，本设计认为，小倾角煤层群的大、中型矿井井筒形式一般不宜采用斜井，也不宜采用立-斜井综合，而采用立井。国内小倾角煤层群矿井的井筒形式实际绝大多数都为立井已说明了这一点，这里不在冗烦。图3-1 矿井一水平剖面图井筒形式选择立井井筒开拓。由于立井井筒的适应性很强，具有通过复杂地质地段的能力强，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，物料和人员升降速度快等优点。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，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，需要综合考虑的主要因素和原则如下：（1）井下条件：在井田走向的储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量均衡；井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段；勘探程度及初期工程量。（2）地面条件：井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准；井口要避开地面滑坡、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；井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等的布局相协调，使之有利生产、方便生活。在本设计井田中，井筒沿走向的有利位置应在井田的中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。已确定井口位于井田走向方向的中部，但倾斜方向还不能确定，于是提出三种沿井田倾斜方向的井筒位置方案：方案一：井筒位于井田浅部方案二：井筒位于井田中部方案三：井筒位于井田深部（3）经过简单的技术比较后认为：井筒位于井田浅部，压煤最少，煤柱尺寸最小，但石门最长；井筒位于井田中部时，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；井筒位于井田深部，压煤量最大，煤柱尺寸最大，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筒延伸有利。本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，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上方。3.2.2 开采水平数目和标高煤层赋存为倾斜状态时，一般由浅部向深部开采，以达到工程量少、投资省、建设速度快的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田可以单水平开采，亦可以多水平开采。煤矿科技迅猛发展，在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展方向，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、带区和水平的走向及倾斜尺寸，要求有丰富的储量。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：1.合理的水平服务年限；2.煤层赋存条件及地质构造；3.生产成本；4.井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：因其倾向长度平均为2724m, 将井田划分一个开采水平，水平标高+350m，实行仰俯斜开采，水平垂高300m。条带长度俯斜部分为1500m；仰斜部分为1200m。3.2.3 开拓巷道的布置 开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干带区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷、风井等。倾斜长壁条带开采长度也是巷道布置中一项主要参数，它受地质条件限制和技术水平影响。根据煤矿开采学带区设计规定条带长度俯斜部分一般为1000到1500m；仰斜部分一般为700到1200m。1运输大巷的布置运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输（人员、矸石、材料、设备等），以及通风、排水和管线敷设，服务年限很长。2开拓巷道的布置在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技术分析经济比较后，才能确定。根据本设计的矿井的条件，特列如下方案进行比较：方案一：总石门分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面。方案一开拓剖面如图3-2所示。方案一的优点如下：由于方案一用总石门贯穿所有煤层，总石门、分煤层大巷和带区车场中可以选用同一种运输设备，分煤层大巷与分带巷道之间再没有斜巷联系，所以，模式一的运输段数最少。方案一的缺点如下：（1）由于煤层倾角小，造成各水平总石门长度大，每层煤分煤层大巷总条数过多，井田开拓掘进总工程量大，维护费用高；（2）当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，大巷的弯道数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，该模式对构造适应能力差；（3）由于带区材料车场和带区入风石门是从煤层底板穿向煤层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱，压煤量较多，所以煤炭采出率低；（4）每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风容易引起自然发火；（5）通风网路较长，通风费用较高。图3-2 方案一开拓剖面图（6）由于是分层开拓，最易助长短期行为，引发掏肥丢瘦、浪费资源的现象。一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置模式。方案二：首层：分煤层大巷带区车场及带区石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面；其它层：集中大巷反斜集中斜巷分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面。方案二开拓剖面如图33所示。方案二的优点如下：（1）一水平井筒较短，建井工期较短，初期投资较低；（2）分带运输巷和分带运料巷掘进通风较容易；（3）每层煤仰、俯斜回采工作面的推进长度相差较小，分带接续较均衡，分带巷道运输费较低。方案二的缺点如下：各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定。与方案一类似，一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置模式。在目前设计、制造和使用的回采工作面机械设备的条件下，以上两种井田开拓模式的适用条件是倾角12以下的煤层，但对现有机械设备采取一些相关措施，也可将适用条件扩大到倾角为17的煤层。方案三：集中大巷带区下部车场反斜带区斜巷及煤仓分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面。方案三开拓巷道布置如图34所示。方案三优点如下：（1）大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于其它两种模式大大减少，无总石门，也无回风石门，总工程量最少，大大降低了费用和成本及巷道维护费用；（2）由于煤层间的开采顺序是阶梯式，总工程量又少，所以采掘干扰轻微，回采面接续从容，矿井服务年限内的均衡生产容易保证；图3-3 方案二开拓剖面图图3-4方案三开拓及巷道布置图（3）带区斜巷与煤层的夹角较大，而且随着煤层的阶梯开采逐段报废，越来越短，所以压煤量为零； （5）由于带区斜巷的空间特性，层组内煤层的开采顺序必须是自上而下的顺序式，煤层间接续工程量少，薄煤层可在低准备量低成本状态下被采出，因此最大限度地遏制了采肥丟瘦的现象的发生，所以煤炭采出率较其它模式大为提高；（6）以斜巷代替石门做为煤层间的联络巷道，使得每层煤仰、俯斜工作面可推进长度失衡的状况较其它模式大为改善，最大限度地缓解了工作面接续的紧张状况，降低了分带巷道的运输费用；表3-1 技术比较表序号对比项目评优准则方案一方案二方案三1移交工程量及投资少中优差2一水平总工程量及总投资高差中较优3工期短中优差4巷道维护费少差差优5矿井出矸量少差差优6煤炭采出率高差差优7分带巷道长距离掘进通风易中优中8仰、俯斜工作面推进长度差值少差优较优9煤层间的搭配开采易差差优10对构造的适应能力高差差优11运输段数少优差中12分带巷道运输费高差较优优13带区斜巷运输费和井筒提升费少中优中14排水费少优差优15通风费少差优优（7）当遇到走向断层时，集中大巷不必频繁转弯，带区斜巷向下延伸或向上调整带区斜巷的长度即可保证带区斜巷与所有煤层的联络，所以创新模式对地质构造的适应能力较强；（8）排水费和通风费比其它模式低；