七煤集团龙湖六矿1.2Mta新井设计

摘 要本设计为七台河精煤集有限责任团公司龙湖六矿1.20 Mt/a新井设计，该矿共有6层可采煤层，分别为58#、59#、62C#、63#、65B#、67上#煤层，煤层总厚度为15.2 m。全区走向长3600 m，倾向长3450 m，面积为12.42 m2。煤层工业牌号为1/3焦煤，设计井田的可采储量为115.2 Mt。本矿井的服务年限为68.8 a。本矿井设计采用双立井开拓，划分为两个生产水平，一个工作面达产，大巷运输采用3 t底卸式矿车运输。采煤方法为倾向长壁采煤法，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；立井开拓；综合机械化采煤AbstractThis is a new design for 1.20 Mt/a of Longhu No.6 mine in Qitaihe coal mining Group,It has six workable coal seams,they are 58#、59#、62C#、63#、65B#、67up#.Total thickness of coal seam is 15.2 meters. The mine is 3.6 km long and 3.45 km width.The mine area is 12.42 square km2. The coal seam industry trademark is 1/3 coking coal, this mine field recoverable resources is 115.2 Mt, this mines life is 68.8 years. This mine pit design uses the double vertical shaft development, this shaft as two levels, one working face can achieve 1.20 Mt/a, various coal beds all are alone mine. The big lane transportation uses 3 tons Bottom-dump mine cars to transport, uses long wall mining on the strike to mine,Coal winning technelegy is full mechaniszed coal winning technology.We use the caving method for all working faces. Key words: The mine pit design; vertical shaft development; Fullmechanized coal winning technology目 录摘 要IAbstractII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 地形条件21.1.3 主要河流31.1.4 气象及地震31.1.5 水源和电源31.2 地质特征31.2.1 矿区范围内的地层情况41.2.2 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61.2.4 岩石性质、厚度特征81.2.5 井田内的水文地质情况81.2.6 瓦斯、煤尘爆炸性及煤的自燃性91.3 地质勘探程度及可靠性9第2章 井田境界 储量 服务年限102.1 井田境界102.1.1 井田周边状况102.1.2 井田境界确定的依据102.1.3 井田境界未来发展情况102.2 井田储量102.2.1 井田储量的计算112.2.2 保安煤柱112.2.3 储量计算方法112.2.4储量计算的评价122.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限132.3.1 矿井工作制度132.3.2 矿井的生产能力132.3.3 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因素及具体情况143.2 矿井开拓方案的选择143.2.1 确定井田开拓方式的原则143.2.2井硐形式和井口位置153.2.3 开采水平数目和标高173.2.4 开拓巷道布置183.3 选定开拓方案的系统描述203.3.1 井筒形式和数目213.3.2 井筒位置及坐标213.3.3 水平数目及标高213.3.4 石门、大巷数目及布置213.3.5 井底车场的形式及选择223.3.6 煤层群的联系233.3.7 带区划分233.4 井硐布置和施工243.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护243.4.2 井硐布置及装备253.4.3 井硐延深的初步意见253.5 井底车场及硐室283.5.1 井底车场形式的确定及论证283.5.2 井底车场的布置 储车线路 行车线路布置长度283.5.3 井底车场通过能力验算303.5.4 井底车场主要硐室313.6 开采顺序323.6.1 沿井田走向的开采顺序323.6.2 沿井田倾向的开采顺序323.6.3 带区接续计划333.6.4 “三量”控制情况33第4章 带区巷道布置364.1 带区概述364.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱364.1.2 带区的地质和煤层情况364.1.3 带区的生产能力、储量及服务年限364.2 带区巷道布置374.2.1 区段划分374.2.2 带区巷道布置384.2.3 带区车场布置384.2.4 带区煤仓形式、容量及支护444.2.5 带区硐室简介454.2.6 带区工作面接续464.3 带区准备464.3.1 带区巷道的准备顺序464.3.2 带区主要巷道的断面示意图及支护方式46第5章 采煤工艺485.1 采煤方法的选择485.2 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 选择采面循环方式和劳动组织形式526.1 矿井井下运输556.1.1 运输方式和运输系统的确定556.1.2 矿车的选型及数量566.1.3 带区运输设备的选择576.2 矿井提升系统586.2.1 矿井主提升设备的选择及计算586.2.2 矿井提升设备60第7章 矿井通风与安全617.1 矿井通风系统的确定617.1.1 概述617.2 风量计算与风量分配617.2.1 风量的计算617.2.2 风量的分配637.2.3 风量的调节方法与措施637.2.4 风速的验算647.3 矿井通风阻力的计算657.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力657.3.2 矿井等积孔的计算677.4 通风设备的选择677.4.1 主扇的选择计算687.4.2 电动机的选择687.4.3 反风措施687.5 矿井安全技术措施69第8章 矿井排水728.1 概述728.2 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 主排水设备及管理的计算73第9章 矿井主要技术经济指标76结论77致谢78参考文献79附录一80附录二8692绪 论我国煤炭资源丰富，储量和产量均居世界前列。近年来，由于国际石油价格的不断攀升，以煤为原料的化学工业逐步地显示出竞争优势，以神华集团为代表的一批煤制油和煤制烃工厂开工建设，拉开了中国新能源崛起的序幕。目前，中国炼焦、煤气化制合成氨、甲醇等煤化工业呈现快速发展趋势，煤炭液化、甲醇制烯烃、二甲醚、煤化工联产等新型煤化工技术研究与工业化正在启动发展，引进和开发自主知识产权技术将成为我国煤化工业发展的重要支撑。在未来二十年，煤化工行业将是我国能源行业主要的发展方向，我国将成为世界最大的煤化工业国家。煤炭工业的发展依赖的是先进的煤炭技术，其中包括采矿工程技术。作为一名采矿专业的学生，即将成为煤炭行业的工程技术人员。在通过大学四年的学习，掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用这些知识。借毕业设计这个机会我做七台河精煤集团有限责任公司龙湖六矿的新井设计。本设计主要是关于新井设计，其中主要包括井田开拓方式、巷道的布置、采煤工艺的选择、通风排水系统以及矿井的各个系统。毕业设计是大学本科四年学习的最后阶段。通过毕业设计进一步巩固所学的理论知识，结合现场的实际，经过自己的努力完成矿井的初步设计任务。从而培养应用所学的知识解决工程设计及相关实际问题的能力、独立工作能力，使自己得到采矿工程技术人员的基本技能的综合训练。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置龙湖六矿位于黑龙江省七台河市勃利县北兴农场境内，距七台河市中心25 km。地理坐标东经1311213115,北纬45504553。勃利至宝清公路从井田中部通过。七台河市距佳木斯市172 km，距牡丹江市232 km，距哈尔滨市587 km。七台河市到以上各市均有铁路和公路相通，交通方便。如图1-1 交通位置示意图。图1-1 交通位置示意图1.1.2 地形条件本区地貌为丘陵地形，地面被第四系残积，坡积及洪积层所覆盖，仅东南火山熔岩地形局部裸露。地势总的趋势东南高，西北低，地面最低标高为90.00 m，最高标高为182.92 m，平均标高为130.00 m。本区地貌可分为三种形态：1.堆积地形：西部龙湖河床两岸及沟谷为冲积地层，地势平缓沼泽湿地遍布。2.堆积侵蚀地形：煤系地层受长期侵蚀，流水冲刷及堆积作用结果，形成缓波状丘陵地形。3.火山熔岩地形：为中性火山熔岩组成，经剥蚀和刻切后形成陡坡峭壁，呈穹窿及脊状低山。1.1.3 主要河流本区内只有龙湖河位于井田西部，发源于龙湖东沟，全长约19 km，流向西北注入倭肯河。该河无固定河道，河谷与沼泽相连。每年的11月至翌年4月结冻。最大结冻深度为1.52.0 m。该河属于季节性河流，常年流量为0.021.00 m3/s。1.1.4 气象及地震1 气象本区属于寒温带大陆性气候。年最高气温30.5 38.2 ，年最低气温-31 -37.2 ，年平均气温1.1 5.1 。年降水量为323.9747.6 mm。年蒸发量968.81635.3 mm。冻结期为11月至翌年4月，最大冻结深度为1.291.96 m。年间多西北风，年平均风速为2.34.4 m/s，最大风速1633 m/s。 2 地震根据辽宁省地震大队1964年地震资料本区地震强烈度为度。1.1.5 水源和电源1 水源根据已批准的七台河矿区总体发展规划，矿井用水取自桃山水库。2 电源根据1998年1月3日七台河精煤集有限责任团公司与佳木斯电业局会谈纪要及达成协议，本井电源引自七台河东部变电所。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况本区赋存的地层为中侏罗统万隆组（J2W），上侏罗统鸡西群滴道组（J3d）城子河组（J3ch），白垩系桦山群东山组（k1d）及第四系（Q）。自下而上分述如下：1 万隆组 本区仅分布在F1断层以北，本区所见为万隆组地层的一部分，其岩性为正常沉积岩，以粗粒碎屑岩为主，夹粉砂岩，细砂岩及凝灰岩等。本区实控厚度为500 m。2 滴道组本组仅赋存于本区南部，控制厚度为180 m，本组含煤层16层，总厚度12.65m。复结构煤层较多，稳定性差。可采煤层有109、110两层，岩性在横向上变化较大，不稳定。本组与下伏万隆组呈不整合接触。3 城子河组本组是本区主要含煤地层，地层厚度188 m,含煤10层，其中可采煤层6层，可采煤层总厚度15.2 m。本组岩性为粉砂岩，细砂岩，粉细砂岩互层，中砂岩，粗砂岩，含砾粗砂岩。煤层及少量薄层凝灰岩，云母质粉砂岩等。与滴道组呈整合接触。4 东山组本组地层出露于南部。本区控制厚度为400 m。岩性主要为灰绿色安山质角砾岩，砾径213 cm，偶夹含凝灰质的沉积岩。与城子河组呈不整合接触。5 第四系为残积、坡积、冲洪积层，由粘土、砂砾石及粉、细、中砂岩等组成，厚0.510 m。冲洪积层本区仅在沟谷地带有所分布。与东山组呈不整合接触。详见表1-1 本区地层简表。表1-1 本区地层简表第四系第四系Q不整合白垩系下统东山组K1d不整合下白垩系下统鸡西群城子河组J3ch整合滴道组J3d不整合侏罗采中统万隆组J2w1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造勃利煤田地质构造处于新华夏系第二隆起带之上的三江穆棱河中生代聚煤坳陷带的中部。煤田内主要由一系列褶皱及逆冲断裂所组成，呈现向南突出的弧形构造。本区位于弧形构造东翼，区内褶皱、断层较发育，并伴随岩浆活动。1 褶皱本区总的构造形态为：一复式背斜，北部发育一个背斜，中部为一向斜。本区褶皱具有三个特征：1.大部分轴面为直立状，即两翼地层倾斜相差不大，但局部地段不对称，即一翼地层倾斜较陡，而另一翼较缓。2.普通具有向东倾伏趋势，即西部出现露地层较老，而东部出现露地层较新，局部也有出现反向倾伏的现象。3.所有褶皱由浅部向深部均有波幅较大变为波幅较小，亦即由复杂变为简单趋势。2 断层本区断裂十分发育，断块活动特点为北升南降趋势。总体地层走向为 NE45 左右，地层倾角一般为20 50 断层共有4个，都为正断层。详见表12 断层特征表。表1-2 断层一缆表序号断层号性质产状落差可靠程度走向倾向倾角最大最小一般1F1逆NE45NW604050可靠2F17正NSE7553500120310可靠3F31正NE60S65251402080可靠4F69正NW30W7020070130可靠本区断层控制程度可分为可靠和较可靠两种，可靠断层即断层走向和倾向均有勘探工程和巷道控制，较可靠断层为勘探工程控制断层确实存在。本区断层构造规律：1.总体为北部上升，南部下降的规律。2.逆断层多数为走向断层，与褶曲轴平行，褶曲与逆断层相伴出现。3.断层成组出现，且性质相同。4.沿底层走向、地堑、地垒相同出现的规律。5.本区较大的走向断层为主干断层，其次生断层十分发育。上述褶曲与断层构造为本区的构造骨架，反映了本区的构造格局。在生产中揭露了落差在2 m以下的断层非常多，无法进行编号。此类断层无预见性，延展长度较小，产状变化较大。3 岩浆活动本区岩浆活动可分为两期，第一期为大规模侵入活动时期，岩浆侵入煤系地层之中呈岩床产出，镜下鉴定为闪长粉岩。第二期岩体以岩盖形态产出，覆盖于含煤地层之上，分布高山顶部，镜下鉴定岩性为安山岩。详见图1-2 煤层综合柱状图。图1-2 煤层综合柱状图1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征1 煤层本区含煤地层为城子河组。含煤10 层，其中可采煤层为6层，可采煤层总厚度为15.2 m。可采煤层均为中厚煤层。本区城子河组参与储量计算的煤层有10层，其中参与能利用储量计算的煤层有6层。自上而下分别为58#、59#、60上#、62A#、62C#、62D#、63#、64#、65B#、67上#煤层，参与暂不能利用储量计算的有60上#、62A#、64#、65A#。详见1-3 可采煤层特征表。表1-3 可采煤层特征表序号煤层号煤层间距（m）顶板岩性底板岩性发育可采范围158#30.4粉砂岩粗砂岩全区发育，全区可采259#27.3粗砂岩粉砂岩全区发育，全区可采362C#10.6粉砂岩粉砂岩全区发育，全区可采463#11.5粉砂岩粉砂岩全区发育，全区可采565B#10.8粉砂岩粉砂岩全区发育，全区可采567上#粉砂岩粉砂岩全区发育，全区可采可采煤层具的特征:1.可采煤层层数多，但煤层的赋存范围、赋存部位、赋存标高差别很大。2.煤层厚度变化具有明显规律性。2 煤质本区煤层以光亮-半光亮型为主。煤硬度小，裂隙发育，质脆易碎。煤的比重为1.331.66，平均为1.58。煤的容重为1.271.58平均为1.39。煤的变质阶段为：焦煤、肥煤、1/3焦煤为-阶段、无烟煤、贫煤为-阶段。原煤煤质主要指标如下：灰分：全区煤灰分为8.04%39.85% ,平均为23.69% 。属中灰-富灰煤，以中灰煤为主。水分：肥煤为0.15%1.54% ，平均为0.75% ；1/3焦煤为0.44%1.55% ，平均为0.83% ；焦煤为0.31%1.18% ，平均为0.76% ；瘦煤为0.73% 0.83% ，平均为0.64% ；贫煤为0.52%1.06% ，平均为0.67% ；无烟煤为1.40%1.69 ,平均为1.55%。挥发分:肥煤为23.59%34.52% ，平均为27.97% ；1/3焦煤为28.15%35.94% ，平均为30.68% ；焦煤为19.98%27.88% ，平均为24.46% ；瘦煤为17.45%19.89% ,平均为18.59% ;贫煤为12.30%18.78% ,平均为15.70% ；无烟煤为7.66%7.80% ，平均为7.73%。发热量：肥煤为21.5132.68 MJ/ kg ，平均为27.97% MJ/ kg ；1/3焦煤为21.5931.26 MJ/ kg ，平均为27.69 MJ/ kg ；焦煤为21.2632.25 MJ/ kg ，平均为27.19 MJ/ kg ；瘦煤为22.6130.68 MJ/ kg ,平均为27.17 MJ/ kg ；贫煤为25.3727.70 MJ/ kg ,平均为26.30 MJ/ kg ；无烟煤为24.9827.06 ，平均为26.02 MJ/ kg 。粘结指数：肥煤为90103 ，平均为97 ；1/3焦煤为87102 ，平均为95 ；焦煤为5398 ，平均为89。胶质层厚度：肥煤为25.539.5 mm ，平均为28 mm ；1/3焦煤为9.025.0 mm ，平均为21.0 mm ；焦煤为7.725.0 mm ，平均为19.2 mm。全区为高熔灰煤，煤层中硫的含量为0.29%，属于低硫煤，煤层中磷的含量基本属于低中磷煤，本区煤的主要用做炼焦用煤，亦可作为动力和民用煤。1.2.4 岩石性质、厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于8 m ，均为砂岩。其力学性质详见表1-4 岩石的主要物理力学性质指标表。表1-4 岩石的主要物理力学性质指标表岩石类型颗粒密度（g/cm3）块体密度(g/cm3)空隙率n(%)吸水率(%)软化系数（%）凝灰岩2.56-2.782.29-2.501.50-7.50.50-7.50.52-0.86砂 岩2.60-2.752.20-2.711.60-2.60.20-8.00.65-0.97泥灰岩2.80-2.902.10-2.701.00-100.50-3.00.44-0.541.2.5 井田内的水文地质情况本区地下水补给来源以大气降水为主。岩层富水性与区内地形地貌、岩石性质、地质构造等因素有关。七、八月为降水量集中期，地下水位高，二、三月份地下水位最低。本区水文地质类型为类型。1 含水层根据煤层分布情况，自上而下分为两个含水层:第含水层：位于煤系地层上部的第四系底层中，局部发育，主要分在勘探区北部、西部、中部的地势低洼处，含水层厚2.0 m ，为孔隙承压水，含水性较弱。第含水层:位于煤系地层浅部的风化裂隙中，深70-80 m，呈面状分布，含水厚度57.73 m 。地下水存在类型多为潜水。地势低洼处富水，丘陵顶部贫水。岩性较粗，富水性好。岩性较细，富水性差。2 矿井涌水量根据地质部门对矿井涌水预计，正常涌水量为320 m3/h，最大用水量为440 m3/h 。1.2.6 瓦斯、煤尘爆炸性及煤的自燃性1 瓦斯根据钻孔采样资料，瓦斯含量为11.8 mtg.全区瓦斯可分三带，浅部为CO带,中部为N带,深部为CH4带。由于地质报告提供瓦斯等级，则按低瓦斯矿井设计。2 煤尘爆炸性在本区煤层做了煤的爆炸实验，实验结果全有爆炸性。火焰长度为5mm，加岩粉量108 g才能制止。3 煤的自燃性本区对煤层的煤芯煤样进行化验均为不自燃。4 地温根据七台河市地区气象站资料，推定本区恒温带深度为626 m，温度为6本区平均地温梯度为2.6，平均地热增温率为38.7。地温梯度小于3。本区属温度正常区。1.3 地质勘探程度及可靠性根据集团公司勘探队生产补勘资料和十年的井巷工程数据，对原报告进行修改和补充，对以往的采探成果及补充勘探成果加入本次报告之中。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。为矿井生产、开拓延伸和设计提供可靠的地质数据。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边状况本井田位于黑龙江省七台河市勃利县北兴农场境内，距七台河市中心25km。勃利至宝清公路从井田中部通过。龙湖六矿与新强矿和向阳矿为邻。根据地质条件经技术经济比较分析后确定本矿的边界为：北以F1断层为界，南以F31断层为界，东以F17断层为界，西以第9勘探线为界，深部以-600 m标高为界。矿区范围有以下8个拐点坐标连线圈闭。如表2-1 井田坐标点表2-1 井田坐标点点号坐标点点号坐标点15079889 44070355083033 43942325081000 44010665084707 43159835082092 43909775080962 44195145082748 43935285080641 4419382.1.2 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.要适于选择井筒位置，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。根据地质报告圈定的井田境界为：北以F1断层为界，南以F31断层为界，东以F17断层为界，西以第9勘探线为界，深部以-600 m标高为界。2.1.3 井田境界未来发展情况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。但随着开采深度的增加，煤层赋存条件好，采用新技术防治矿井瓦斯，产量会有较大的提高幅度。 2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算井田储量计算的范围：北以F1断层为界，南以F31断层为界，东以F17断层为界，西以第9勘探线为界，储量计算深部为-600m标高。设计井田范围内计算的煤层有58#、59#、62C#、63#、65B#、67上#六层煤可采，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。它不仅包含着煤炭在地下埋藏的数量，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。矿井设计储量是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煤柱损失量后的储量。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采区回采率的储量。2.2.2 保安煤柱留设的保安煤柱主要有工业广场煤柱、采区井巷煤柱及断层边境煤柱。煤柱留设的依据是根据国家煤炭工业局制定的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程计算的：井田边界留设煤柱25 m保护煤柱；断层两边各留设15 m保护煤柱；巷道两边各留设10 m保护煤柱。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15 m。工业广场保护煤柱是以表2-2地质开采条件、冲积层和岩层移动角为依据留设。表22 地质开采条件、冲积层和岩层移动角井筒垂深（m）煤层厚度(m)煤层倾角（）（）（）（）（）表土厚度（m）3302.6114577777052.2.3 储量计算方法计算方法：用底板等高线平面投影分水平块段法。储量计算标准以规程为依据，计算如下：计算公式：块段储量=块段面积块段平均厚度容重/cos式中 煤层平均倾角。可采储量计算公式：Z=(Zc-P)C式中 Z矿井可采储量；P保护工业场地、井筒、井田境界、湖泊等留设的永久煤柱损失量；C采区采出率,中厚煤层不低于0.8；Zc矿井工业储量。经计算得：本矿井的工业储量为153.6 Mt，可采储量为115.2 Mt。可以进行矿井设计并以此数据为设计依据。详见表2-3 矿井可采储量汇总表。表2-3 矿井可采储量汇总表序号煤层号工业储量(万t)煤炭损失量 (万t)可采储量(万t)工业场地井田境界断层开采损失合计158#2611.4784.7823.9947.97470.01626.751984.72259#2630.2584.2624.5149.03473.45631.251999.00362C#2850.8185.2628.5957.19513.15684.192166.62463#2352.4582.3415.634.21415.44564.591787.86565B#2412.1281.2521.1642.32434.18578.911833.21667上#2491.7980.7222.9345.86448.52598.031893.76合计15348.9498.61136.78276.582762.753593.7211665.172.2.4储量计算的评价本设计矿井的各类储量计算严格执照有关规定执行的。由于技术水平所限，储量的计算所得各种储量与实际可能有一定的误差。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330 d计算；每日净提升时间为16 h。经过分析研究本矿井采用“三八”的工作制度，即两班生产，一班准备。2.3.2 矿井的生产能力本矿井已查明的工业储量为153.6 Mt，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6.7%，各可采煤层均为中厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为80%，由此计算确定本井田的可采储量为115.2 Mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量丰富，地质构造简单，煤层赋存条件等因素。初步确定三个方案，即矿井生产能力为0.9 Mt/a,1.2 Mt/a，和1.5 Mt/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；Z井田的可采储量；A为矿井生产能力；K为矿井储量备用系数，一般取1.4。计算得P1= Z/AK =115.2/0.91.4=91.4 a； P2= Z/AK =115.2/1.21.4=68.8 a； P3= Z/AK =115.2/1.51.4=54.8 a。经与规程和采矿设计手册相核对，确定68.8 a比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为1.2 Mt/a。2.3.3 矿井设计服务年限矿井设计服务年限由上述公式计算得 P=Z/AK=11517.9/1.4120=68.8 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本矿与新强矿和向阳矿为邻，其中新强矿为0.9 Mt/a,采用立井开拓集中运输的开拓方式。向阳矿为斜井开拓，上山开采，集中运输的开拓方式。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的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：地形地貌和地面外部条件；井田地质和水文地质条件；煤层赋存和开采技术条件；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。影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：本井田所在位置属于丘陵地形；工业场地宜选在相对比较开阔的平地上，标高高于+130 m；本井田煤层埋藏的深度为+130 m 600 m。煤层倾角在10 42 。煤层浅部赋存标高一般为+130 m，深部开采到-600 m。垂深在730 m左右；顶底板为粉砂岩、粗砂岩和细砂岩等硬质岩层，稳定性好；本矿井属于低瓦斯矿井，矿井瓦斯相对涌出量0.26 m3/t，绝对涌出量0.72 m3/min。对以上各种因素要综合研究，通过系统优化和多种方案技术经济比较后确定。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 确定井田开拓方式的原则1.贯彻执行有关煤炭工业的技术政策，技术经济合理，早出煤，出好煤，投资少，成本低，效率高创造条件。2.合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件；3. 必须贯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，创造良好的生产条件，减少巷道维护量。使主要巷道经常性保持良好状态；4. 合理开发国家资源，减少煤炭损失，要使生产系统完善，有效，可靠，在保证生产安全和可靠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.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、综合机械化、自动化创造条件。3.2.2井硐形式和井口位置1 井硐形式根据龙湖井田的地表及煤层等实际情况，平硐开拓方式技术上不合理，应直接否定。现依据龙湖井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出二种井筒开拓方案，即斜井开拓方式与立井开拓方式。当采用斜立井开拓方式时具有如下优缺点。优点：斜井采用胶带输送机提升能力大，运输连续容易实现自动化；在水平交替时期，胶带输送机提升有利于两个水平同时生产，斜井井筒延深比较容易解决；斜井施工比较简单。缺点：由于煤层赋存较深，采用斜井开拓井筒长度大，用多台胶带输送机提升，环节多，投资高，生产费用高；工业场地及井筒压煤量大；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；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，斜井井筒断面小，通风阻力过大。 经分析比较，本井采用斜井开拓方式技术上缺点较多。经济上不够合理，故本次设计采用立井开拓方式。该开拓方案具有的优点：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。技术经济比较详见3-1井硐形式技术经济比较表2 井筒位置井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示，选择井筒位置条件如下：1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。2 井下条件：根据地质条件确定井筒位置；按运输量确定井筒位置；保护煤柱的留设；勘探程度和初期工程量等。表3-1 井硐形式技术经济比较表立井开拓斜井开拓主井副井主井副井直径净直径(m)5.57.0倾角（）1524掘进直径（m）6.37.9面积净面积（m2）23.738.5面积净面积（m2)12.816.29掘进面积（m2)31.249掘进面积（m2)15.38.3垂深（m)380340斜长（m)1313804支护厚度（mm)350450支护厚度（mm)100150掘进费用（万元)99.65131.23掘进费用（万元)231.8781.89支护费用（万元)152.5182.21支护费用（万元)611.98297.62提升费用（万元）709.31418.7提升费用（万元)820.71642.3合计（万元）2693.593686.36从井田的走向和倾向上看。井田中心大致在F69断层附近的中部。根据井上下自然条件设计中考虑了3个不同井筒位置方案。经过全面分析比较后最终以2个方案参与比较。方案一：井口位置选在F69断层中间和10号勘探线之间。井口自然标高为+122 m。该方案具有以下优缺点：优点：井口位置位于井田中心；运输、通风费用低；工业场地压煤量少。缺点：工业场地的工程量大；井筒穿F69断层，维护费用高；初期工程量大，投资高。方案二：井口位置选在F69断层的东部。井口地面自然标高为+130 m左右。该方案具有以下优缺点：优点：工业场地比较平坦，工程量少；初期开采条件较好；初期工程量少，投资少。缺点：井口偏于井田东部，稍偏离储量中心；压一水平煤量比较多。经分析比较方案二具有工业场地平坦、工程量小、开采条件好、投资少等优点。图3-1 井筒布置示意图3.2.3 开采水平数目和标高本井田煤层一般赋存在+130 m左右，只有少部分在+130 m以上。煤层开采深部境界为-600 m。开采垂深在700730 m之间。根据设计规范和本井田的地质条件水平划分考虑了两个方案，方案一为2个水平开拓，方案二为3个水平开拓。两个水平开拓的标高分别为-200 m和-600 m。垂高为330 m和400 m。该方案根据本井煤层赋存条件，水平储量和服务年限基本符合原则规定。三个水平标高分别为-150 m、-400 m和-600 m。垂深为280 m、250 m和200 m。该方案具有初期经济投入少，建井工期短，投产快等优点，但储量和服务年限少，经济效益不太合理。 图3-2 水平划分示意图3.2.4 开拓巷道布置开拓巷道是为全矿井，一个水平或若干采区服务的巷道，包括井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷、主要风井等。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，服务年限较长。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。各种方式的适用条件如下： 分煤层大巷适用条件：井田走向长度短，服务年限不长；煤层数不多，层间距大，石门长；煤质牌号不同，要求分采，分运；产量，风量大，需要疏解；各煤层底板均有坚硬岩层。集中运输大巷适用条件：井田走向长度大，服务年限长；适于煤层层数多，层间距不大的矿井；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。分组集中大巷适用条件：煤层数多，层间距大；按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；多水平生产，容易解决运输，通风的干扰。根据井田的地质条件和煤炭工业矿井设计规范的有关的规定，考虑到各煤层的间距，综合分析后决定本矿井采用分组集中大巷和回风大巷联系。2 开拓和巷道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经济分析比较后，才能确定。根据本设计的矿井的条件，进行如下方案进行比较：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。方案一的优点：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，方案一的运输段数最少。方案一的缺点：每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开拓掘进总工程量大。巷道维护量大，维护费用高。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；总石门和两翼回风石门较长，压煤量较多；所以影响煤炭采出率。由于井田境界是铅垂划分，造成上部煤层俯斜工作面可推进长度过长，下部煤层俯斜工作面可推进长度过短，使得每层煤的回采工作面可推进长度不均匀，分带接续不均衡，增加了分带巷道运输费用。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，所以，该模式对构造适应能力差。通风网路较长，通风费用较高。另外，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：分组集中大巷带区下部车场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。方案二的优点：大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于方案一减少，总工程量减少，大大降低了费用和成本；由于总工程量较方案一减少，所以巷道维护量相应的减少，巷道维护费相应的降低；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，对地质构造的适应能力较强；排水费和通风费比方案一低；由于总工程量少；出矸量少；煤炭采出率高；效益高；成本低；安全状况好。将有利于煤炭行业的可持续发展。方案二的缺点：由于一水平井筒较深，加之移交前要施工带区斜巷，所以初期工程量略大，工期略长；井筒提升费略高。方案一和方案二在技术上均比较合理，二者之间的区别在于基建费用、生产费用不同。只需要比较它们的不同之处，即基建费用、生产费用。详见表3-2 开拓方案经济分析比较表表3-2 开拓方案经济比较表方案项目方案一方案二基建费（万元）井筒203.6井筒253.1石门240.5石门231.4主要大巷5088主要大巷476.6带区煤仓141.7带区煤仓1437带区斜巷206.4带区斜巷2141小计1301.0小计1318.9生产费（万元）立井提升20318立井提升21289运输费用15368运输费用11672立井排水12349立井排水12496小计4803.5小计4545.7总计费用（万元）6104.55费用（万元）5864.6从开拓方案经济比较表可知方案二的总费用比方案一的总费用低将近400万元，方案二还有总工程量少；出矸量少；煤炭采出率高等特点、综合分析决定本设计矿井选择方案二的开拓方案。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井筒形式和数目经过上节的技术及经济分析比较后决定本设计采用一对立井开拓，即主井、副井。主井用以提升煤，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井。同时，在工业广场内设有两风井。3.3.2 井筒位置及坐标井筒确定在10号勘探线附近，理由是：1.井筒地处井田储量中央；2.有较好的地形条件，井口处标高+130 m左右，地面比较平坦；3.交通条件好，有较好的居民点条件。 确定井筒坐标为：1.主井井口坐标为：（5082067 440816） 2.副井井口坐标为：（5081987 440776）主井井口标高为+131 m，副井井口标高为+133 m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深780 m，副井井深735 m，两井筒中心线间距为50 m，主井井筒直径5.5 m，副井井筒直径7.0 m 。3.3.3 水平数目及标高本矿井共设二个水平。其中一水平标高为-200 m，二水平标高为-600 m。 3.3.4 石门、大巷数目及布置大巷与石门服务年限较长，运输能力要求大，石门直接与大巷相连。本设计用集中运输大巷和回风大巷，带区平巷由石门相连。所以大巷和石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见图3-3 大巷及石门断面图和表3-3 大巷及石门断面特征表。图3-3 大巷及石门断面图表3-3 巷道断面特征表名称断面形状支护形式断面积净断面掘进断面单位半圆拱锚喷m2m2数量14.6415.673.3.5 井底车场的形式及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将直接影响着矿井的安全生产。1.设计依据：矿井设计生产能力及工作制度：矿井开拓方式；井筒及数目；矿井主要运输巷道的运输方式；矿井瓦斯等级及通风方式；矿井地面及井下生产系统的布置方式；各种硐室有关的资料。2.影响井底车场形式选择的因