鸡西矿业集团东山煤矿1.8Mta的新井设计毕业论文.doc

中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）鸡西矿业集团东山煤矿1.8Mt/a的新井设计毕业论文目 录摘 要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 气象及地震情况21.1.4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矿区范围内的地层情况31.2.2井田范围内和附近的主要地质构造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51.2.5 井田内水文地质情况51.2.6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 储量 112.1 井田境界112.1.1井田周边状况112.1.2井田境界确定的依据112.1.3井田未来发展情况112.2 井田储量112.2.1井田储量计算112.2.2保安煤柱112.2.3储量计算方法122.2.4储量计算评价12第3章矿井工作制度 生产能力 服务年限133.1矿井工作制度143.2设计生产能力和服务年限143.3矿井服务年限的确定14第4章 井田开拓164.1概述164.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述164.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及其具体情况164.2 矿井开拓方案的选择164.2.1井硐形式和井筒位置164.2.2开采水平的数目及高194.2.3开拓巷道的布置204.3 选定开拓方案的系统描述204.3.1井硐形式和数目204.3.2井筒位置及坐标214.3.3水平数目及高度224.3.4石门、大巷数目及布置224.3.5井底车场的形式及选择234.3.6煤层群的联系244.3.7采区划分244.4 井硐布置和施工254.4.1井硐穿过的岩层性质及井硐支护254.4.2井硐布置及装备254.4.3井筒延深意见274.5 井底车场及硐室284.5.1井底车场形式的确定及论证284.5.2井底车场的布置，存车线路，行车路线布置长度284.5.3通过能力计算294.5.4井底车场主要硐室314.6 开采顺序314.6.1沿煤层走向的开采顺序324.6.2沿井田倾向的开采顺序324.6.3采区接续计划324.6.4“三量”控制情况33第5章、采区巷道布置345.1 采区概述345.1.1 设计采区的位置 边界 范围及采区煤柱345.1.2采区的地质和煤层情况345.1.3采区的生产能力 储量 服务年限345.2 采区巷道布置345.2.1区段划分345.2.2采区上山布置355.2.3采区车场布置365.2.4煤仓形式、容量及支护375.2.5采区硐室简介375.2.6采区工作面的接续385.3 采区准备395.3.1采区巷道的准备顺序395.3.2主要巷道的断面图39第6章 采煤方法436.1 采煤方法的选择436.1.1采煤方法选择的制约因素436.1.2采煤方法选择436.2回采工艺436.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备446.2.2设备选型466.2.3选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式49第7章 井下运输与矿井提升527.1 矿井井下运输527.1.1运输方式和运输系统的确定527.1.2矿车的选型及数量527.1.3采区运输设备的选择557.2 矿井提升系统55第8章 矿井通风安全568.1 矿井通风系统的确定568.1.1概述：568.1.2矿井通风系统的确定568.1.3主扇工作方式的确定568.2 风量计算与风量分配588.2.1矿井风量计算的规定588.2.2风量计算588.2.3风量分配608.2.4风速的验算608.2.5风量的调节方法与措施618.3 矿井通风阻力计算618.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力618.3.2矿井等积孔计算628.4 通风设备的选择658.4.1主扇的选择计算:678.4.2电动机的选择688.5 矿井安全生产措施688.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸688.5.2火灾与水患的预防688.5.3其他事故的预防708.5.4避灾路线及自救规定，71第9章 矿井排水729.1概述729.1.1矿井水来源及涌水量729.1.2对排水设备的要求729.2 矿井主要排水设备739.2.1排水方式与排水系统简介739.2.2主排水设备及管路的选择计算74第10章 技术经济指标7710.1 矿井设计概算.7710.1.1井巷工程概算的编制依据.7710.1.2井巷工程概算的编制方法.7710.1.3矿建工程费用的计算方法.7810.2 劳动定员和劳动生产率.7810.2.1 定员范围.7810.2.2 定员依据.7810.2.3 定员方法.7910.3技术经济指标表.80结 论82致 谢 辞83参考文献84第82页第1章 井田概况及地质特征1.1.1 交通位置东山矿位于黑龙江省鸡西市境内，距鸡西市西南方向15km。其地理坐标为：东经: 13042201305131 北纬：451842452216。东山矿的交通以铁路、公路为骨干。有矿山铁路专线与鸡西站相连；公路通达鸡西市、密山市等地，交通较为便利，见（图11）。1.1.2 地形地势东山矿区井田地表为丘陵起伏，整个地势为东南高，西北低。海拔最低标高为214.0m，最高标高为290.0m。1.1.3 气象及地震情况东山矿区属于中温带大陆性气候。年平均降水量为581mm。最高气温为36C，最低气温为35C，年平均气温3.5C。春季秋季多风，春夏之际以西南风为主冬季以西北风为主。最大风速为24m/s。正阳矿在史料中无地震发生过。1.1.4水文地质情况东山矿区境内无湖泊、水库和池塘。最大涌水量为140m/h, 最小涌水量为46m/h。1.1.5煤田开发史 东山煤田为新近开发，无开发历史。1.1.6工农业及原料供应状况东山井田周边有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分农产品及生产原料。矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供。1.1.7水源及电源东山矿区矿目前生产、生活用水主要采用滴水崖村深井奥陶系灰岩水，通过架设管道输送至坑口供该矿生产、生活使用。该水水质好，水量丰富，能满足该矿的生产和生活需要。生产与生活用电均来自鸡西供电局和鸡东供电局，可实现双回路供电。1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况东山矿区地层走向为NE，倾向为SE,倾角为11度左右。地层厚度为570-650m。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。见（图12）。1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造东山井田范围内的主要地质构造为断层，断层共有2个，都为正断层，铅直地层断距在2030m之间。见（表11）。标11断层特征表序号断层号与煤层走向关系基本特征延展情况摆动情况(m)可靠程度走向倾向倾角性质落差(m)1F11斜交N65WS25W正24全区5可靠2F3斜交N60WS30W正23全区6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6- 21，见（表12）。 表12 煤层赋存特征表序号煤层名称层间距（m）围岩煤的牌号 硬度容重（g/cm3）煤层稳定性 煤厚（m）倾角(o)顶板底板11#上282030泥岩粉沙岩气-肥气煤中硬1.4较稳定2.011.223#上粉沙岩粉沙岩焦煤中硬1.4稳定2.01133#下中细岩细砂岩焦煤中硬1.4较稳定1.811.346#A泥岩细砂岩焦煤中硬1.4稳定1.811.11.2.4 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。本区位于沁水煤田北端边缘，属沁水块坳缘翘起带(大地构造单元按山西省区域地质志1982年所划分)，区域构造以东西向褶皱带派生有北东向，近东西向断裂为基本特征。据井下巷道揭露及地表填图，本井田主要由两组宽缓的背斜向斜构造组成，发育3个陷落柱，此外，在井田北部发育2条正断层，现分述如下：1、向斜：位于井田东部。轴向北东一南西向，两翼基本对称，倾角79，一般8。2、背斜：位于井田西南部，轴向近东西向，倾角平缓，一般倾角58。3、F1正断层：位于井田北部，据井下巷道揭露，落差为10m，倾角80，断层走向近东西向，倾向南，为南盘下降，北盘上升的正断层，井田内延深长度约1320m左右。F2正断层：位于15号煤层井田北界，系该矿北界的天然矿界，走向近东西向，倾向北，为北盘下降，南盘上升的正断层，落差20m，倾角80，井田内延伸750米，东西两端延伸出井田。4、陷落柱：K9：位于井田北部，呈椭圆形，长轴为70m，短轴为40m，陷落倾角7580。K13：位于15号煤层井田北部东界，呈椭圆形，长轴为70m，短轴为40m，陷落倾角7580。K35：位于井田西南角矿界处，呈圆形，轴长约80m，陷落倾角7580。综上所述，井田内没有大中型断裂，也无岩浆岩侵入，虽以褶曲构造为主，但煤层稳定，倾角平缓。发育的小断层和陷落柱对采区的合理划分也影响不大。故井田内地质构造复杂程度为一类。1.2.5 井田内水文地质情况东山矿地形大部分属漫岗，标高在240-270米之间，岩层的富水性主要取决于构造裂隙的发育和补给条件，浅部各煤层除大气降水补给地表强风化带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带。由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在着分带规律且有分层规律。见（表1-2）、(表1-3）、(表1-4）。 表1-3 岩石的物理性质指标表岩石 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KR凝灰岩2.56-2.782.29-2.501.5-7.50.5-7.50.52-0.86砂岩2.60-2.752.20-2.711.6-28.00.2-9.00.65-0.97泥灰岩2.70-2.802.10-2.701.0-10.00.5-3.00.44-0.54表1-4 岩石力学强度指标表岩石 名称抗压强度c(MPa)抗拉强度t(MPa)摩擦角()内聚力C(MPa)砂岩20-2004-2535-508-40泥灰岩10-1002-1015-303-20（1）地表水井田内无大的地表积水和河流，发育的冲沟多属雨季排洪通道，平时干涸无水。（2）含水层根据已获得的水文地质资料，奥陶系石灰岩、太原组石灰岩、二叠系砂岩以及松散冲积层为本区含水层，水文地质条件亦较复杂。l、奥陶系石灰岩含水层为煤系地层之基底。岩性主要为厚层状石灰岩，岩性坚硬、质纯，含有方解石脉，普遍有被水侵蚀溶解现象，风化面有小溶洞存在，钻孔揭穿该灰岩时，冲洗液漏失严重，孔内不返水，水位立即下降，甚至漏到底。根据119队精查勘探资料，该区奥陶系石灰岩卡斯特溶洞发育，水量丰富，但水位较深，水位标高在650米左右。又据滴水崖村深井调查，该奥灰水位标高约610米。上覆本溪组地层以泥岩为主，形成很好的隔水层，阻止了上部含水层与奥陶系石灰岩的水力联系。2、太原组灰岩、砂岩含水层本组地层发育三层含水层，即K2石灰岩、K3、K4石灰岩及砂岩含水层，其中K2灰岩含水性最强。1)、K2灰岩：井田发育良好，一般分为三层，中间被黑色泥岩所分隔，其顶部为厚达5m以上的泥岩及砂质泥岩，底板有时为一层厚度小于2m的泥岩与15号不可采煤层接触，有时则为15号煤层直接顶板，纯厚度一般412m，溶洞较发育。该灰岩在本区埋藏较浅，钻探过程中，冲洗液漏失严重，经抽水与物探测水试验对比，该层石灰岩单位涌水量0.0150.192L/s.m，渗透系数0.132.13m/d。该层补给条件良好，富水性弱到中等。2)、K3、K4灰岩：位于太原组中、上部，为13号及11号煤层之顶板。厚度28M，岩性坚硬，钻孔中有被水溶蚀，或为方解石脉充填现象，有漏水现象。其厚度及含水性不及K2灰岩，钻探过程中，冲洗液消耗量为0.020.52m3/h，但埋藏浅，易接受地表降水之补给，故亦是本区含水层之一。3)砂岩含水层：太原组砂岩以中细粒石英砂岩为主，厚度较大，裂隙发育，含水性较强，埋藏深度不大，易接受地表降水之补给，亦是井田内主要含水层之一。3、二叠系砂岩含水层包括山西组和上下石盒子组，岩性以砂岩、砂质泥岩和泥岩为主。其中砂岩层数多，厚度大，以中细粒为主。为局部含水岩层，与大气降水有密切关系，钻探过程中，冲洗液消耗量为0.090.35m3/h。井田内该层位较高，构成山峰山坡，处于当地侵蚀基准面以上，仅靠大气降水的补给，含水层厚度虽大，但泄水条件良好，为透水岩层。4、第四系红土，黄土冲积层含水层仅分布于井田西北部，厚度大，主要接受地表降水补给，含水性强，为当地居民饮用及农田灌溉之主要水源地。根据冠沟村前水井抽水实验结果，涌水量1.85L/s，渗透系数为20m3/h。水量较丰富。 综上所述，井田内水文地质条件属简单中等类型，3号煤层为顶板局部含水以顶板进水为主的泄水条件良好的透水矿床属二类一型，9号煤层为顶板进水为主的裂隙充水矿床，属二类一型。（3）含水层补、径、排条件区域内地下水的主要补给来源为大气降水和地表河流。奥陶系灰岩含水层的补给主要靠露头区大气降水以及流经河流的直接补给，沿溶洞、裂隙向深部迳流。其上各含水层的补给则主要靠相互间的裂隙渗透。浅部地层风化裂隙较为发育，渗透能力相对增强，又与第四系潜水联系较密，故含水性较下部略强。第四系松散层含水层主要靠大气降水以及河流的直接补给，受季节性影响明显。（4）周围矿井对井田水文地质条件影响该矿井田内无其他小煤矿开采，9号煤层井田四周东和南有：庄只上煤矿、固庄煤矿，西有：刘家村煤矿、兴寨煤矿、神益沟煤矿，北有：西沟煤矿；15号煤层井田四周东和南有：固庄煤矿，西南有：刘家村煤矿，正西有：神益沟和大寨沟煤矿，北有闫家沟和西沟煤矿等，上述煤矿，除固庄煤矿属省劳改局管辖外，其它均属乡镇煤矿，分别开采8、9、15号煤层，采煤方法大体相同，爆破落煤，人工装煤，矿车运输，串车提升，木质支护，井筒料石砌碹，抽出式通风，矿灯、防爆灯照明，大部属高瓦斯矿井。据矿方调查了解，上述邻近矿井井下涌水量均不大，无采空区积水或水量很小，目前对本矿开采未有影响。（5）充水因素分析井田内大面积基岩裸露，出露地层以下石盒子组为主，井田内可采煤层中部埋藏较深，东部较浅。现将生产矿井充水因素分析如下：由于井田位于盂县盆地中南部低山丘陵区，距边缘基岩裸露区较远，基岩区接受大气降水及流经河流，沿裂隙溶洞向深部迳流之地下水对矿井影响不大。下伏奥陶系石灰岩裂隙岩溶水水位标高均低于可采煤层底板标高，且有本溪组泥岩隔水层相隔，对矿井无影响。地表水随季节性变化明显，雨季多以洪水形式流出区外，对矿井一般无多大影响。地表水随季节性变化明显，雨季多以洪水形式流出区外，对矿井一般无多大影响。井田内大面积基岩裸露，接受大气降水含水性较强，且潜水条件良好。9号煤层矿井相邻井田有大面积的采空区，加之发育断层的裂隙带、破碎带存在，均存在水害发生的隐患。富水性较强的K2灰岩是15号煤层的直接顶板。综上所述，水害对可采煤层矿井都存在一定的危害性， 在煤层开采过程中，应引起足够得重视，应随时监测，以防水患发生。（6）矿井涌水量该矿现开采3号和9号煤层，井下水量不大，日涌水量约60100m3，水源主要来自井筒淋水和地表渗透水，工作面一般无水。采用富水系数法预算其涌水量：现实际产量为 120万吨年，一年按330个工作日计算，日产原煤3636.36吨，其富水系数为0.070.1lm3/t，但考虑到随着生产的不断进行。采空面积的加大等综合因素，其富水系数采用0.130.22m3/t，其涌水量预计为260440m3/d，其中正常涌水量为250m3/d，最大涌水量为500m3/d。（7）供水水源该矿目前生产、生活用水主要采用滴水崖村深井奥陶系灰岩水，通过架设管道输送至坑口供该矿生产、生活使用。该水水质好，水量丰富，能满足该矿的生产和生活需要。（8）矿井主要水害及防治措施该矿自开采以来，尚未发生过水灾事故，地下水对采掘工作影响不大，水害隐患主要是采空区透水、断层的导水、向斜核部集水及汛期洪水。日常生产中不能放松对水害的观察和防治工作，应具体做到：l、每年汛期前必须将井筒周围的水沟渠挖好疏通，并由专人负责。2、必须认真检查井田内地表存在的导水裂隙或导水通道，并将其回填密实。3、必须研究井田内及邻矿的水文地质，随时观察井下各种涌水现象，做好常规矿井水文地质工作。继续了解井田内及邻矿的采空区和古空区的开采时间、开采深度、开采范围、分布情况和积水情况。4、密切注意遇断层或陷落柱的导水性，以及向斜核部的富水情况。5、严格坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，在探水前必须先清好退路，并加强支护。从涌水量可以看出，只有大气降水通过强风化带渗入井下，补给单一，采掘工程一般不受水害影响，防水工作较简单，故水文地质条件属简单型。1.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性矿井瓦斯绝对涌出量为6.3m3/分，相对涌出量为3.4m3/t，属低瓦斯矿井。煤的自燃发火期为6-8个月。1.2.7 煤质、牌号及用途东山矿井煤属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占25.76%，发热量一般在6500-7500大卡/千克。1.物理性质多为亮煤、半亮煤及半暗煤，水平层状构造，结构致密、脆质，垂直节理发育，玻璃光泽，距状或平面断口，镜下多见凝胶化基质，木质镜煤、丝炭，角质化物质较少，树脂体少，透明基质和形态分子含量略等，且发鲜红色，形态分子结构不归整，镜下可见无机物，有石英碎屑及菱铁矿物等。比重在1.35-1.48g/cm3之间，摩氏硬度约2-2.5。2.化学性质及煤种煤质变化规律符合希尔特定律： A挥发分随着深度的增加而降低，B煤的变质程度随着深度的增加而提高。上部的1#上号层为1/3焦煤，下部的3#上、3#下和6#A三层均为焦煤3.煤的工艺特性煤层属中低灰份，灰份多为内在灰份，系二氧化硅、氧化铁等，氧化镁、氧化钙较少，故灰熔点可达1250以上。4.用途一般作为配煤炼焦使用。1.3 勘探程度及可靠性东山矿井的勘探分普查、精查、补堪和深部补堪四类。勘探程度及煤层控制程度详见（表 15）。表 15 勘探程度表时间施工单位勘探程度钻孔利用钻孔孔数米数孔数米数2000204勘探队普查5812465212002002204勘探队普查661246601200总计124154504112134400表 1-6 煤层点质量统计表煤层号钻探测井采用甲乙丙计甲乙丙计甲乙丙计1#上5017239063245927723161163#上5216208852314876627171103#下4118298863253917823141156#A482424966324693802318121第2章 井田境界 储量 2.1 井田境界2.1.1井田周边状况东山矿西与小恒山煤矿相邻，东与二道河子煤矿相邻，北以煤层露头线为矿界，南部与通华木林场相邻。井田东西走向长平均4.8Km，南北倾向宽1-3.8km，面积约17.1Km2。2.1.2井田境界确定的依据1. 以大的断层和勘探边界为矿界；2. 以保证井田的合理尺寸，及与邻近矿区处理好关系；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。2.1.3井田未来发展情况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,远景储量丰富。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1#上、3#上、3#下和6#A共四层煤。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保安煤柱按照保护煤柱的设计原则：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. 地面受保护面积包括受保护对象及周围的保护带；3. 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；4. 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400米的以边界角圈定，小于400米的以移动角圈定。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.边界断层留设30m50m保安煤柱；2.井田内部断层留设30m保安煤柱；3.河流两侧各留设15m宽围护带；4.地面建筑物留设20m宽围护带；5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：3.83Mt断层、地面、边界保安煤柱损失：10.24.1 Mt2.2.3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。计算公式：式中Q块段储量，Mt;S块段平面积, m2 ;煤层平均倾角, ;M 块段平均厚度,m；煤的视密度，t/m3。见（表24）。 表 24容重采用：序号煤层号视密度（t/m3）11#上1.423#上1.433#下1.446#A1.4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。2.2.4储量计算评价本矿井的煤层发育良好，厚度较稳定，倾角绶倾，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25）。表 25煤矿储量计算表煤层号面积（m2）工业储量（Mt）永久煤柱（Mt）可采储量（Mt）1#上16.7610647.9053.62936.30393#上17.110648.8783.70337.0443#下17.110643.99.03.332733.33976#A17.4810644.9663.406734.0798总计18.573914.0714140.7674第3章矿井工作制度 生产能力 服务年限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，结合东山矿的实际情况，拟制定工作制度如下：设计年工作日330d提升16h，采用“三八”作业制，二产，一班准备。3.2设计生产能力和服务年限1. 矿井设计生产能力是确定原则应根据地质条件，国民发展需要和国内外市场需求，技术装备和管理水平，充分考虑科学技术进步等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。2. 设计生产能力矿井生产能力的大小主要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定，还应考虑当前及今后市场的需煤量。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：2.4 Mta方案：1.8 Mta方案：1.5 Mta上述三种方案，具体选择哪一种，还应根据矿井服务年限来确定。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：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：2.4 Mta （）41.8 a；方案： 1.8 Mta （）= 55.8 a；方案：1.5t Mta （）=67 a。表 26 各类井型的矿井和开采水平设计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_1.2-2.450-6025-3020-2515-200.45-0.940-5020-2515-2010-15参照煤炭工业矿井设计规范规定，见（表26），方案B较合理，即：矿井生产能力：方案B1.8 Mta，矿井服务年限55年。第4章 井田开拓4.1概述4.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述东山矿位于黑龙江省鸡西市境内，距鸡西市西南方向15km。西与小恒山煤矿相邻，小恒山煤矿采用双立井开拓。东与二道河子煤矿相邻，河子煤矿采用双立井开拓。北以煤层露头线为矿界，南部与通华木林场相邻。井田东西走向长平均4.8Km，南北倾向宽1-3.8km，面积约17.1Km2。4.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素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（特别是表土层情况）；2. 煤层赋存和开采技术条件；3. 地形地貌和地面外部条件；4. 技术装备和工艺系统条件；5. 施工技术和设备条件；6. 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：本井田属于平原地形，地表平均标高249m。（2）煤层赋存情况东山矿的煤层上部标高在+250m，下部标高在-650m，东部以F7断层为界,西部以3勘探线为界。整个矿区共有四层可采煤层，即1#上、3#上、3#下和6#A，全区发育。煤层东西走向长平均4.8Km，南北倾向宽1-3.8km，面积约17.1Km2。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在11左右。4.2 矿井开拓方案的选择4.2.1井硐形式和井筒位置1. 井硐形式的确定根据东山井田的地表及煤层等实际情况，不具备平硐开拓的条件。现依据东山井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出三种井筒开拓方案，具体情况如下：方案I 双斜井开拓方案II 双立井开拓方案III 主立井副斜井开拓以上三种井筒开拓方案技术比较如下：（） 双斜井开拓斜井与立井相比有如下优点：1) 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投资少；2) 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；3) 带式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：1) 在自然条件相同时，斜井要比立井长得多；2) 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；3) 由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大；4) 斜井通风路线较长，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；5) 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。技术评价：本井田煤层赋存深度为250m650m根据煤层的赋存情况不宜采用双斜井开拓但在技术上是可行的。（）双立井开拓优点：1) 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；2) 机械化程度高，易于自动控制；3) 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。缺点：与斜井优点相反。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：根据井田的地表情况、地质构造和煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案可行，故此方案在技术上可行。（）主斜井副井立开拓优点：兼有斜井和立井的优点，主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低副井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。缺点：如果井口相距较近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便，如井底相距较近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调度及联系不方便，占地面积大，相应地增加了煤柱损失。适用条件：介于双立井与双斜井之间技术评价：根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际情况，如用综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置，井下的联系和生产调度较为繁琐，虽然该方案在技术不太合理，但可行如果经济比不是很大的话尽量本井田不采用综合开拓。 根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓，双斜井开拓方，综合开拓方案在技术上都可行根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较，见（表3-1）表 3-1 比较方案费用表方案项目方案一方案二方案三基建费用（万元）主斜井开凿主立井开凿主斜井开凿11000.105=115.51750.3=52.511000.105=115.5副斜井开凿副立井开凿副立井开凿11000.115=126.51750.3=52.51750.3=52.5井底车场井底车场井底车场5000.09=4510000.09=905000.09=45总计（万元）287195213依据表上述各种方案比较，得知双立井开拓最经济。2. 井筒的位置对矿井井筒位置有以下的要求：（）井筒沿走向有的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，在此开成两翼储量比较均衡的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面；（）井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量小，初期工程量及投资小，建井期短，且煤柱损失小；（）为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层有较好的水文，围岩和地质条件。依据本井田的储量分布图，及剖面图考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置在整个井田的储量中央，坐标为：主井：415760、5008620副井：415240、50086904.2.2开采水平的数目及高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. 具有合理的阶段斜长；2. 具有合理的区段数目；3. 要有利于采区的正常接替；4. 要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量；5. 经济上有利的垂高。根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平如下： 由(-P)C()得=/C+P式中：水平内的工业储量，万吨第一水平的最小服务年限，a;生产能力， 1.8Mt/a;K矿井储量备用系数，取.4C采区采出率， 取0.82P永久煤柱损失6.3Mt。 所以第一水平工业储量必须大于83.13Mt。 第一水平可采储量必须大于63Mt。现确定水平划分方案如下：方案一：单水平上下山开采 水平标高 -300m; 阶段垂高 550m; 可采储量140.7674Mt; 服务年限55.8a。方案二：三水平上山开采 水平标高+75，-250m,550m； 阶段垂高175m； 一水平可采储量63.76 Mt； 二水平可采储量46.62 Mt； 三水平可采储量30.24 Mt； 一水平服务年限25.3a； 二水平服务年限18.5a； 三水平服务年限12a。参照上述二种方案的各项数据，各方案评价如下：方案一：该方案的阶段垂高，设计不符合规程规定，初期投资大，见效慢，本方案不可取。方案二：该方案的一水平服务年限及垂高均符合规程规定，根据本井田的实际情况，本方案技术上可行。4.2.3开拓巷道的布置水平巷道的主要任务是担负煤矸，物料和人员的运输，以及通风，排水，敷设管线对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要。根据煤层埋藏特征和煤炭设计规范的有关规定，并考虑到各煤层的间距较小，宜采用集中大巷，采区联合布置方式，为减少煤柱损失和 保证大巷维护条件，运输大巷布置在6A煤层的底板下的厚砂岩中，上水平的运输巷用做下水平的回风巷，这样有利用井下运输效率。生产系统较简单。.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（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种方式的适用条件如下：（）分煤层大巷适用条件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) 煤质牌号不同，要求分采，分运；4) （）各煤层底板均有坚硬岩层。（）分组集中大巷适用条件1) 煤层数多，层间距大小悬殊；2) 按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；3) 多水平生产，容易解决运输，通风的干扰。（）集中运输大巷适用条件1) 适于煤层层数多，层间距不大的矿井；2) 井田走向长度大，服务年限长；3) 下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护；4) 采区尺寸大，石门长度短。本设计井田的可采煤层为1#上、3#上、3#下和6#A，各煤层间距均较近，可以联合开采，各煤层的煤质基本相同，不需要分采分运所以根据本井田的实际情况，本井田采用集中运输大巷和采区石门布置方式。4.3 选定开拓方案的系统描述4.3.1井硐形式和数目根据井田的地形地势，煤层赋存，地质构造等因素，经过第二节中井筒形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井开拓，即一主一副两个井筒详见井筒开拓方案示意图：图 31 方案一、双立井开拓图 32 方案二、双斜井开拓图 33 方案三、主斜副立井开拓4.3.2井筒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尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示，选择井筒位置的条件：1.地面条件（1）工业场地占地面积；（2）地形与工程地质条件；（3）煤的运输方向；（4）生产建设与住宅位置。2. 井下条件（！）按运输量确定井筒位置；（2）根据地质条件确定井筒位置；（3）煤柱量；（4）勘探程度和初期工程量。0根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，该设矿井井筒位置详见井田开拓平面图，其井筒井口坐标为：主井：415760、5008620副井：415240、50086904.3.3水平数目及高度水平设置总的原则是尽量加大一个水平的开采范围，资源储量和服务年限，使之适应高产高效；集中化生产的要求，同时尽量减少水平的设置，基于以上原则，同时根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，合理的水平划分方案的技术分析和经济评价，该设计矿井在+75m水平标高处划分一个水平，阶段垂高350m，阶段斜长为1960 m，在+75m水平标高上布置水平开拓巷道，第二水平标高为-250m，阶段斜长为1500m，第三水平标高为-550m，阶段斜长为1350m。第一水平井田范围内各煤层以+250100m开采水平为界，采用上下山开采第二水平井田范围内各煤层以-100400m开采水平为界，采用上、下山开采。第二水平井田范围内各煤层以-400700m开采水平为界，采用上、下山开采。4.3.4石门、大巷数目及布置根据东山矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价，确定东山矿井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置东山矿井中，大巷和石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计在本设计中基本相同，其内部设施也基本相同。巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件，其基本原则是在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低造价并有利于加快施工速度。该设计矿井大巷，石门断面的各项内容见图。4.3.5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直接影响矿井的安全和生产。1.设计依据（1）矿井设计生产能力及工作制度；（2）矿井开拓方式；（3）井筒及数目；（4）矿井主要运输巷道的运输方式；（5）矿井瓦斯等级及通风方式；（6）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（7）各种硐室有关的资料。2.设计要求：（1）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（2）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；（3）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；（4）应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；（5）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；（6）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：（1）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（3）操作安全，符合有关规程、规范；（4）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（5）施工方便，各井筒间、井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通，缩短建井工期；（6）当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场；（7）井底车场形式也取决于矿车的类型