云驾岭新矿井设计方案毕业论文.doc

云驾岭新矿井设计方案毕业论文目 录第一章 矿区概述及井田特征11.1 矿区概述11.1.1 井田地理位置与交通条件11.1.2 自然地理11.2 井田地质特征21.2.1 地质特征21.2.2 地质构造31.2.3 水文地质41.3 煤层特征41.3.1 煤层41.3.2 含煤性概述41.3.3 煤层分述51.3.4 井田煤质特征51.3.5 可采煤层的煤质指标特征6第二章井田境界及储量62.1 井田境界62.2 井田工业储量72.3 井田可采储量82.3.1 井田煤柱留设82.3.2 可采储量计算9第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度93.1 矿井 生产能力及服务年限93.2 矿井工作制度10第四章 井田开拓124.1 概述124.1.1 地质构造124.1.2 煤层赋存状况124.1.3 水文地质情况124.2 开拓方式的确定134.2.1 开拓方案技术比较164.3 井筒位置的确定204.3.1 井筒位置的确定204.4 开采水平的设计244.4.1 水平高度的确定应考虑如下因素244.4.2 确定开采设计的较优方案254.4.3 设计水平的巷道布置254.5 井底车场274.5.1 确定井底车场的形式274.5.2 车场内各种存车线长度计算284.5.3 井底车场的调车方式304.5.4 井底车场的通过能力计算314.5.5 井底车场各硐室布置324.6 开拓系统的综述34第五章 采煤方法和带区巷道布置355.1 煤层的地质特征355.1.1 煤层埋藏条件355.1.2 煤质与地质情况355.1.3 顶底板构造特征365.2 带区巷道布置及生产系统365.2.1 带区数目及位置365.2.2 带区巷道布置365.2.3 带区生产系统375.2.4 带区内巷道掘进方法375.2.5带区生产能力385.2.9带区采出率395.2.6 及时支护形式405.2.7 带区车场选型设计416.1 采煤工艺方式426.1.1 带区煤层特征及地质条件426.1.2 采煤方法及其机械化程度的确定436.1.3 回采工作面参数的确定436.1.4 回采工作面破煤、装煤方式的确定456.1.6 采煤机的工作方式466.1.7 回采工艺466.1.8 回采工作面支护方式476.1.9 各工艺过程质量标准496.1.10各工艺过程安全注意事项506.1.11 循环图表、劳动组织、主要技术经济指标516.1.13 综合机械化采煤过程中应注意事项556.2 回采巷道布置566.2.1 回采巷道布置方式566.2.2 回采巷道布置方式56第六章 矿井提升和运输606.1 概述606.2 带区巷道设备选择606.2.1 设备选型原则606.2.2 带区运输设备选型及能力验算616.3 主运输大巷设备选择626.3.1 辅助运输大巷设备选择646.3.2 运输设备能力验算64第七章 矿井通风与安全667.1 通风方式与通风系统667.1.1 选择通风系统和原则667.1.2 通风系统的类型选择667.1.3 通风主扇工作方法的比较选择677.2 采区及全矿所需风量687.2.1 风量计算的原则和方法687.2.2 矿井所需风量计算687.3 矿井通风阻力和等积孔的计算737.3.1 通风阻力计算737.3.2 等积孔计算737.4 扇风机选型747.5 防治特殊灾害的安全措施767.5.1 预防煤尘事故767.5.2 预防火灾措施777.5.3 预防瓦斯777.5.4 突水事故777.5.5 其他事故77第八章 矿井排水798.1 概述798.1.1 排水系统的确定798.1.2 中央水泵房和水仓的布置798.2 矿井排水设备选型798.2.1 水泵的初选798.2.2 管路的确定818.2.3 管道特性曲线及工况的确定818.2.4 检验计算838.3 水仓及水泵房838.3.1水仓838.3.2 水泵房838.4 经济指标848.4.1 全年排水电耗858.4.2 排1m水电耗85第九章 技术经济指标89致谢91参考文献9289河北工程大学毕业设计(论文)第一章 矿区概述及井田特征第1.1节 矿区概述1.1.1 井田地理位置与交通条件云驾岭煤矿位于河北省武安市境内，南距武安市约5，介于西湖与高村之间。地理坐标：北纬364410，东经1140804。西午铁路从井田西部通过，矿专用铁路线在上泉站与西午线接轨；矿井南部约2.0公里有“邯长”公路，东临“邢都”公路，交通比较方云驾岭新矿交通图1.1.2 自然地理矿井北部以第一剖面线与郭二庄为界；南部以第13地质剖面线与上泉勘探区为界；西部以井田F4断层为界；东部以F22断层及-550m标高水平切各煤层为界。井田以东为土山云驾岭深部含煤预测区。井田东西长7.2km,南北长4.5km, 呈东西向近似长方形，面积是32.42.。第1.2节 井田地质特征1.2.1 地质特征本区基本为一单斜构造，以断裂为主，伴随有宽缓的波曲和火成岩的侵入，地层在第17勘探线以北近南北走向，向东倾斜。17勘探线以南走向转为北东，向南东倾斜。地层倾角1520左右。对2#煤回采影响最大的是断层。该区断层大部分为高角度的正断层，断层倾角一般为6570。以断层走向论，大体上可分为两组，14勘探线以北除F12断层为北北西之外，其余均为北北东；南部多为北东向。井田内大断层发育，落差大于30 m的23条，大于20 m小于30 m的4条。大断层密度2.8条/平方公里。火成岩主要入侵煤层是7#、8#、9#，对2#煤基本没有影响。该井田位于太行山脉与华北平原间的低山丘陵地带，武安盆地的西部，呈现山前过渡平原的地形特征，北洺河由西向东横穿井田中部。河床两岸地形各异。最高标高355.77m，最低标高246.87m，高差108.90m。该区井田为全掩盖区，经钻孔地面调查及井巷工程的揭露，地层自老至新有：奥陶系、石炭系、二迭系及新生界。现由老至新分述如下：1) 奥陶系中统 灰、深灰色石灰岩及角砾状石灰岩、致密、质较纯裂隙发育。2）中石炭统本溪组 本组主要为黑灰色、深灰色粉砂岩，夹5-6层薄层石灰岩，其中以伏青、大青、本溪三层较稳定、粉砂岩中含植物化石。石灰岩中含海百合茎礁科等动物化石。含煤10-14层可采及部分可采者有4、6、7、8、9等6层，局部夹落层细粒砂岩。底部为一层含鲕粒铝土泥岩。3）上石炭统太原组和山西组主要为灰、浅灰、灰黑色中细粒砂岩及粉砂岩、粉砂岩含鲕状结构。含煤2-3层。1号煤及2号煤为可采和部分可采煤层。1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。4）下石河子组 底部为深灰色中粒砂岩含云母碎片俗称骆驼脖砂岩厚度变化大，向上为灰、灰绿色粉砂岩及铝土质泥岩富含铁质鲕粒尤以上部更为发育具标志作用。4）上石河子组一段以灰，灰绿及紫花斑色含植物化石粉砂岩为主。局部铝土质间夹数层灰，灰绿色中细粒砂岩，中上部有中性火成岩侵入。5）上石河子组二段以灰白色浅灰色中厚层状含砾砂岩2-3组，间夹暗紫色花斑色粉砂岩及灰色细粒砂岩底部砂岩一般较厚约40米，具磨圆度差，分选不良等特点，上部与中部火成岩侵入。6）上石河子组三段紫花斑色及绿灰色粉砂岩为主。局部夹不稳定绿灰色中粒细砂岩，底部为一层中粗粒砂岩，在下部有中性火成岩侵入。7）上石河子组四段上部以紫红色粉砂岩为主颜色较深俗称猪肝色中部含2-3层绿灰色中厚层状含粒砂岩，多含肉红色及石底部常为一层粗粒砂岩，底部局部地段也有中性火成岩侵入。8) 石千峰组 以紫红色含钙质结核的粉砂岩为主。局部为灰绿色夹紫色细粒砂岩薄层，底部常为一层含砂岩，本段上部剥蚀仅见泥灰岩以下一段。9) 新生界 主要为灰色，肉红色石英质，石灰质卵石及粘土，亚粘土组成。厚度变化大，50米以上以卵石为主。以下以粘土和亚砂土为主。1.2.2 地质构造井田为单斜构造，以断裂构造为主，伴有宽缓的褶曲及火成岩侵入。矿井地质构造复杂，井田地质类型为三类三型。地层走向近南北，倾向向东或向东南倾斜，倾角1030。断层基本为高角度正断层，断层面倾角一般6070，以NNE及NE为主，断层面一般不宽，井田南部断层较多且落差大，北部构造相对简单，大中型断层一般相互交叉或切割，落差大的切割落差小的。小构造比较发育，走向与其邻近的大中型断层基本一致，但延伸不远即消失。1.2.3 水文地质井田内含水层自下而上有奥灰强含水层，厚度大，富水性较强；大青灰岩含水层厚度56m，为较强含水层；伏青灰岩含水层厚度3.5m左右，为较强含水层：野青灰岩含水层含水性差，一般不含水；山西组砂岩含水层厚7.0m左右，含水性弱到中等；上石盒子组细砂岩以上含水层厚度大于100m，虽含水性不强，但静储量比较大；第四系砂砾石层最厚94m，一般5060m，富水性较强。矿井正常涌水量340m/h，且主要集中在井底车场附近P2S地层。开采2号煤层主要受山西组2号煤层顶板砂岩水影响，因水量较小，影响不大。矿井水文地质类型为中等。第1.3节 煤层特征1.3.1 煤层本区石炭、二迭系煤系地层总厚度210m。含煤1116层。煤层总厚度约15m，可采或部分可采煤层有1、2、4、6、7、8、9等七层。其中以2、6号煤层为矿井主采煤层。7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，故暂不可采。各煤层变质程度较高，煤种牌号为无烟煤。1.3.2 含煤性概述本井田含煤地层主要为石炭系太原组和二迭系本溪组为主要含煤地层，总厚度为250米左右。两组含煤1416层。厚度可达15米。1） 太原组 主要为灰、浅灰、灰黑色中细粒砂岩及粉砂岩、粉砂岩含鲕状结构。含煤2-3层。1号煤及2号煤为可采和部分可采煤层。1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。2） 本溪组本组主要为黑灰色、深灰色粉砂岩，夹5-6层薄层石灰岩，其中以伏青、大青、本溪三层较稳定、粉砂岩中含植物化石。石灰岩中含海百合茎礁科等动物化石。含煤10-14层可采及部分可采者有4、6、7、8、9等6层，局部夹落层细粒砂岩。底部为一层含鲕粒铝土泥岩。1.3.3 煤层分述1) 2号煤层2#煤层赋存稳定,井田内全部可采。巷道及钻孔揭露煤厚为2.195.34m，平均煤层厚度4.5m左右，属厚煤层，煤层结构复杂，中下部夹0.090.48m的黑灰色粉砂岩，煤层倾角1030。上距1号煤1520m，下距6号煤层36m左右。2）6号煤层6#煤为矿井可采煤层，煤层厚度3m，属较稳定薄煤层。1.3.4 井田煤质特征该井田含煤1116层,煤层总厚度约15m，可采或部分可采煤层有1、2、4、6、7、8、9等七层。其中以2、4、6号煤层为矿井主采煤层。 1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。各煤层变质程度较高。其中 2#煤层，黑色，以镜煤为主，亮煤次之。煤层厚度4.5m。煤层结构复杂，中下部有一层夹矸，厚度0.080.82m，平均0.26 m，夹矸岩性为粉砂岩，局部变相为炭质泥岩。煤层普氏硬度1.8。伪顶：煤层上部有一层0.35m厚的粉砂岩伪顶，灰黑色，含炭质，泥质胶结，局部变相为炭质泥岩。直接顶：粉砂岩，厚度5.8m，灰黑色，含黄铁矿及云母碎片，局部变相为细粒砂岩。老顶：细粒砂岩，厚度4.8m，灰色，石英为主，长石次之，个别地段变相为中粒砂岩。底板：粉砂岩，厚度3.3m，灰黑色，泥质胶结，含植物根部化石，具缓波状层理。从各煤层煤质资料整理的结果，按照煤矿储量规范方案来看，挥发分个别低于10，一般在1014左右，其粘结性多为粉状和粘着，胶质煤层厚度为零，测定曲线类型皆为平滑下降，皆为贫煤。煤的分带现象不甚明显，亦无一定规律。1.3.5 可采煤层的煤质指标特征大煤层（2号煤）煤质的基本特征是水分较低，一般平均为0.86；灰分较高，一般在10.225.2；挥发分的含量稍低为0.4左右，在井田西部较高为0.5，因而大煤层属于低硫煤。与此相反，含磷量较高为0.09，固定含炭量较低，发热量在84008500之间。从煤的胶结性来看，收缩度XMM平均为11，而胶质层厚度为零，曲线类型为光滑下降，粘结性为粉状至粘着。因此大煤的物理特性一般，呈金刚光泽或半金刚光泽，断口为半贝壳状 。煤岩条纹不甚明显，煤的比重为1.31.4。野青煤胶结性来看，收缩度XMM平均为13，而胶质层厚度为零，曲线类型为光滑下降，粘结性为粉状至粘着。因此野青煤也为贫煤。煤的物理特性呈金刚半金刚光泽，断口为半贝壳状 。煤岩条纹不甚明显，煤的比重为1.4。山青水分平均为0.94，灰分为21.3挥发分为13.7，固定炭为67.4，硫分2.55，磷分0.79，发热量平均为8324，煤的胶结性指数，收缩度XMM为817，胶结层厚度YMM为0，粘结性亦为粉状至粘着，煤的物理特性于野青相似，煤的比重为1.45，按主要指标挥发分在1014之间皆为贫煤。第二章井田境界及储量第2.1节 井田境界 在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则为：（1）井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和矿井生产能力相适应；（2）保证井田有合理尺寸；（3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；（4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。矿井北部以第一剖面线与郭二庄为界；南部以第13地质剖面线与上泉勘探区为界；西部以井田F4断层为界；东部以F22断层及550m标高水平切各煤层为界。井田以东为土山云驾岭深部含煤预测区。井田东西长7.2km,南北长4.5km,面积是32.42.可采煤层为2号6号共2个煤层.井田尺寸井田南北宽约4.5km，东西长约7.2 km，煤层的平均倾角约为9o。井田的水平面积按下式计算：S=H L （2.1）式中： S井田的面积，km2； H井田的水平宽度，km； L井田的平均走向长度，km。则，井田的水平面积为：S=4.57.2=32.4（km2）第2.2节 井田工业储量本井田的储量是按块段结合等高线法计算的，其中的块段是以等高线，境界线，级别线，地质剖面线划分的。平衡表内最小的可采厚度为0.7米，灰分小于40%。对于厚度在0.5-0.6米及灰分在40-50%的煤层列在平衡表外，0.5以下的煤层不计入工业储量。7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，在目前的技术条件下暂不可采，故也不计入工业储量。工业储量计算块段的面积S必须采用真面积（即煤层斜面积）。用煤层底板等高线上的水平投影面积换算成真面积。储量计算公式： Q=SM （21） 式中 Q-储量（万t）；S-煤层水平投影面积（m2）；M-煤层平均厚度（m）；-煤的容重(t/m3)。井田的全部实际面积为：S=30982588井田的地质储量为：Q=S7.51.6=37Mt井田的可采煤层为2# 6#煤，故其工业储量为3.7Mt第2.3节 井田可采储量2.3.1 井田煤柱留设在本井田范围内，各类煤柱的留设原则为：1. 断层煤柱：断层按其落差大小及对煤层的破坏程度而留设保安煤柱，落差50米者，两侧各留50m（水平距离），落差50m（水平距离），两侧各留30m（水平距离），落差20m 者，不留保安煤柱。2. 井田边界煤拄：按50 m（水平距离）留设。3. 三下保安煤柱设计时, 边界角0=0=58 0=58-0.3 移动角=73 =73-0.6 松散移动角45-煤层真倾角4. 在井田开采初期, 由于工业广场范围内布置主、副井和其他相关的建筑，根据下表确定工业广场面积为100160=16000m2，井田范围内的松散层大于100米，=40， 经过计算，得工业广场保护煤柱为m2。其质量为 160004.181.40=1352万吨 矿井工业场地占地指标表 表2-2井 型大 型 井中型井小 型 井生产能力（万吨/年）120、150、180、24045、60、909、15、21、30占地指标（公顷/10万吨）0.81.11.31.82.02.5井田边界的周长为22429米,边界煤柱宽为50米,所以边界煤柱为：22429507.51.6=1346万吨西部的煤柱为：4192307.51.6=150万吨东部上的煤柱为;4094307.51.6=145万吨东部下的煤柱为：4535307.51.6=160万吨保护煤柱的总量为：1352+1346+150+145+160=3153万吨2.3.2 可采储量计算可采储量为： Q采=（Q工-P）（1-n）K （22） 式中 Q采-可采储量； Q工-工业储量；P-永久煤柱；n-地质及水文损失系数，马家河煤矿取2.3%；K-设计采区回收率，2#煤取75%。将各数值带入，得： Q采 =（ 37000-3153）75%=25385万吨第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度第3.1节 矿井 生产能力及服务年限云驾岭新矿的可采储量为25385万吨万吨，除去1.4储量备用系数，按设计生产能力计算矿井服务年限按设计生产能力300万t/年计算，矿井服务年限 （31）式中 Z可-矿井可采储量（万t）A-矿井设计生产能力（万t/年）T-矿井服务年限（a）K-储量备用系数，取1.4 代入数据,得 T=25385（3001.4）=60a 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年 表3-1表3-1 新建矿井设计服务年限 矿井设计生产能力(Mta)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25煤层倾角2545煤层倾角4560及以上7035-30506030-12245025201515 04509402015 15第3.2节 矿井工作制度根据有关规定，达到矿井设计生产能力时按年工作日330天，采煤为昼夜工作制，分三班工作，每班工作6小时。三班出煤，一班准备，但在准备期间可在部分采区出煤。第四章 井田开拓第4.1节 概述4.1.1 地质构造井田为单斜构造，以断裂构造为主，伴有宽缓的褶曲及火成岩侵入。矿井地质构造复杂，井田地质类型为三类三型。地层走向近南北，倾向向东或向东南倾斜，倾角1030。断层基本为高角度正断层，断层面倾角一般6070，以NNE及NE为主，断层面一般不宽，井田南部断层较多且落差大，北部构造相对简单，大中型断层一般相互交叉或切割，落差大的切割落差小的。小构造比较发育，走向与其邻近的大中型断层基本一致，但延伸不远即消失。4.1.2 煤层赋存状况该井田含煤1116层,煤层总厚度约15m，可采或部分可采煤层有1、2、4、6、7、8、9等七层。其中以2、6号煤层为矿井主采煤层。1号煤及2号煤为可采和部分可采煤层。1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，故暂不可采。各煤层变质程度较高，煤种牌号为无烟煤。4.1.3 水文地质情况井田内含水层自下而上有奥灰强含水层，厚度大，富水性较强；大青灰岩含水层厚度56m，为较强含水层；伏青灰岩含水层厚度3.5m左右，为较强含水层；野青灰岩含水层含水性差，一般不含水；山西组砂岩含水层厚7.0m左右，含水性弱到中等；上石盒子组细砂岩以上含水层厚度大于100m，虽含水性不强，但静储量比较大；第四系砂砾石层最厚94m，一般5060m，富水性较强。矿井正常涌水量340m/h，且主要集中在井底车场附近P2S地层。开采2号煤层主要受山西组2号煤层顶板砂岩水影响，因水量较小，影响不大。矿井水文地质类型为中等。第4.2节 开拓方式的确定定井筒形式、位置、数目（包括主井、副井和风井方案的提出） 确定井筒位置，数目。选择井筒的位置应考虑如下原则： 初期开采条件有利，储量可靠，井巷工程量省，建井工期短。 井田两翼储量大致平衡，井下运输、通风、开采比较有利。 要充分利用地形，少占地，少压煤。 井口标高要高于历年最高洪水位。 井筒应尽量避免穿过流沙层、含水层、较厚的冲击层，有煤和瓦斯突出危险的煤层。 井底距奥陶灰岩要保持一定的安全距离。 井底车场及主要硐室尽量布置在较稳定的岩层中，便于硐室的开掘和维护。 对井下合理开采的井筒位置1.井筒沿井田走向的位置井筒沿井田走向的的有利位置以后应在井田中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，以此形成两翼储量比较均匀的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧。（1） 井筒设在井田中央（储量分布的中央），可使沿井田走向的井下运输工作量小，而井田偏于一翼边界的相应井下工作量要较前者大； （2） 井筒设在井田中央时，两翼产量分配，风量分配比较均匀，通风网络较短，通风阻力较小。井田偏于一侧时，一翼通风距离较长，风压较大。当产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增加。如要降低风压，就要增加巷道断面，增加掘进工程量。（3） 井筒设在井田中央时，两翼分担比较均匀，各水平两翼开采结束的时间比较接近。如井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产量集中于另一侧，将使运输，通风过于集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产。（4） 实际工作中，由于井田地质条件和其他因素的影响，只要尽可能使两翼均衡，同时可将井筒布置在靠近高级储量地段，使初期投产的采区地质构造简单，储量可靠。从而使矿井建设投产后有可能的储量和较好的开采条件，以便迅速达到设计能力。2.井筒沿煤层倾向的位置 立井开拓时井筒沿煤层倾向位置的几个原则。井筒设在井田中部，可使石门总长度最短、沿石门的运输工作量小；井筒设在浅部时，总的石门工程量虽然稍大，但初期（第一水平）工程量较及投资较少，建井期较短；井筒设在深处的初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工作量也较大，但如煤系基底有含水特大的岩层，不允许井筒穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利；而在浅、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井开采，生产系统较复杂，环节较多。从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，则煤柱损失愈大。 对掘进与维护有利的井筒位置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具有较好大的水文、围岩和地质条件。虽然用特殊凿井法可以在水文地质情况复杂的条件下掘砌井筒，但所需的施工设备较多，掘进速度慢，掘进费用高。因此，井筒应可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及采动影响的地区。井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。综合考虑矿井的地质条件，煤炭储量情况，瓦斯含量情况，在本矿井中可提出3个技术可行性方案。方案一： 主、副井井筒都设于井田中部，都打到第一水平井底车场，采用上、下山开采。开拓巷道及工业广场布置如下图：方案2：主副井井筒设于井田 边界，采用上山开采。方案3：用立井单水平加暗斜井进行开拓。将主、副井井筒打在井田的东部边界处。用暗斜井延伸水平下部的煤层。各方案剖面图如下图所示：4.2.1 开拓方案技术比较三个方案相同的不需参与比较的项目，包括矿井的设计生产能力、水平划分。通风方式，采区划分，主、副井井筒断面及装备，风井井筒及断面，总回风道的布置。 开拓方案比较表 表4-1方案优缺点优 点缺 点方案一1. 井筒短，初期工程量小。2. 提升能力大，机械化程度高。3. 出煤早，见效快。1. -100水平以下都要采用下山开采，提升、运和掘进工作量较大。2. 开采-100水平以下采用下山开采时，通风、排水更困难，费用增高，管理更复杂。方案二和方案一基本相同，只是采用上山开采，在提升、运输、通风、排水和掘进等方面比下山开采更优越。 井筒延伸，增加了石门，掘进、排水费用大大增加，提升设备也较复杂，环节较多。 方案三1. 井筒工程量相对较小，基建投资减小。2. 井底车场布置简单，易于掘进及生产管理。1. 提升相对复杂，提升环节较多。煤炭上运，运输费用高。2. 主井兼做回风井，井塔封闭要求高，漏风率大。通风较困难。3. 地面生产系统分散，不便管理。方案一和方案二开拓的基本思路是一致的，只是开采水平选择不一样，方案一井筒位于井田中部，井筒短，初期工程量小，提升能力大，机械化程度高，出煤早，见效快。但是单水平开采，在-100水平以下都要用下山开采，提升、运和掘进工作量较大，通风、排水更困难，费用增高，管理更复杂。方案二较方案一虽然立井井筒工程量较大，增加了石门，掘进费用大大增加，提升设备也较复杂，环节较多。上山开采，在提升、运输、通风、排水和掘进等方面比下山开采更优越，整体运输费用减小，便于后期生产管理。方案三提出用主井兼做回风井，并将主井开凿于井田浅部，这虽然减少了井筒及石门的总体工程量，但井下运输相对复杂，全部上山提升环节多。煤炭上运，运输费用高。对井塔封闭要求高，漏风率大，通风较困难。地面生产系统也较分散，不便管理。综合考虑，应该放弃方案三，将方案一和方案二进行经济比较。 方案一和方案二的经济比较：将方案一和方案二进行经济比较，其初期基建费及工程量，维护费用，运输费用等经济比较结果汇总于下表。在比较中需要说明以下几点：（1）两方案中阶段的划分和采区的布置均相同，故大巷和采区上山的开掘长度相同，费用也基本相同，故未对其进行比较（2）两方案中井底车场的形式和建设费用虽稍有差别，但相对较小，故也未予以比较。（3）运输费用中运距不包括准备巷道，只包括大巷和石门的运输。掘进费用比较表 表4-2深 度（M）净 径（M）单 价(元/10M）费 用（元）方案一主 井表土段1005.63306033 基岩段 425 5.636721156副 井表土段100422650227基岩段 400420956838石 门0000总计2752方案二主 井表土段1005.63306033基岩段 6005.6399432397副 井表土段100422650227基岩段 5504233071282石 门10805*3800086.4总计510掘进费用比较表 表4-3深 度（M）净 径（M）单 价(元/10M）费 用（元）方案一主 井表土段1005.63306033 基岩段 425 5.636721156副 井表土段100422650227基岩段 400420956838石 门0000总计2752方案二主 井表土段1005.63306033基岩段 6005.6399432397副 井表土段100422650227基岩段 5504233071282石 门10805*3800086.4总计510提升费用比较表 表4-4项目方案提升煤量 （万t）单 价(万/t.km）距 离（米）费 用（万元）合 计（万元）方案一一水平6699.831.354754296.34296.3方案二一水平3987.21.334752518.95525.9二水平2712.631.856003011排水费用比较表 表4-5项目方案涌 水 量（m3/h）单 价(万/t.km)费 用(万元)合 计（万元）方案一上山开采1920.0732142464下山开采2110.1526322方案二一水平1920.0658126306二水平1600.1125180维护费用比较表 表4-6 项目方 案 一方 案 二服务年限（年）工程量（m）单价(元/米)总费用（万元）服务年限（年）工程量（m）单价 (元/米)总 费 用（万元）主井53.14251533.953.16001547.8副井53.14001531.953.15701545.4大巷28.9201918105.344.2150018119.3总计171.1223.1方案经济比较表 表4-7项目方案掘进费用（万元）提升费用（万元）运输费用（万元）排水费用（万元）维护费用（万元）总 计（万元）方案一275.24296.3239.5464171.15446.1方案二5105525.9115.2306223.16680.2由以上比较可看出，（6680.2-5446.1）/6680.2=18.47%，方案一的生产系统更为简单，后期工程量较小。而且方案一比方案二的综合费用低。综合考虑，选择方案一为最优方案，本次设计即采用单水平分区上下山开采。第4.3节 井筒位置的确定4.3.1 井筒位置的确定在井田内布置一对主副立井，在井田边界西部布置一个风井，采用分区对角抽出式通风方式。遵循设计规范213条选择井筒的依据，应遵循以下原则：(1).本井田范围内,地势平坦,煤层埋藏深度较大,因为浅部采用立井开拓方式,为便于通风,减少漏风,早出煤，达到设计产量时,本矿井设计三个井筒,即主井、副井、西风井。(2).井筒位置的选择牵涉井下、地面等一系列因素,关系重大,选择时要对井下开采有利,又要便于井筒的开拓和维护,还要注意充分利用地形,使工业广场便于布置,减少工业广场土石量,减少运输费用,使地面布置合理.遵照规范213条,选择井筒位置,应遵循以下原则: 1.选择井口位置应考虑第一水平的开采,缩短贯通时间,减少工程量。 2.保证第一水平要有足够的服务年限。 3.井口位置一般选择在井田中央,井下运输、通风合理。 4.要充分利用地形,少占地,少压煤。 5.井口标高要高于历年最高洪水位。 6.井筒要尽量避免穿越流沙层,含水层,较厚的冲积层,有煤和瓦斯突出危险的煤层。 7.井底距奥灰水保持一定的安全距离。 8.井底车场及主要硐室尽量布置在稳定的岩层中,便于维护和开拓。根据以上原则确定井筒及工业广场位置如图所示：（2）副井副井井筒采用立井开拓，圆形断面，净直径为6.5m，断面面积为33.18 m2。井筒内装设井筒装备一对3吨双层单车普通罐笼，井壁采用混凝土支护方式，另外敷设排水管两路，风管一路，消防洒水管路一路。此外尚有动力信号及通讯电缆等。井筒主要用于运人、提料。提升设备、矸石等。副井井筒断面和井筒特征表分别见图4-1和表4-1。副井井筒特征表 表4-1图4-1 副井井筒断面(1:50)2、主井：（1）主井主井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为6 m，断面面积为28.27m2。井筒内装设安装两对8吨底卸式箕斗，井壁采用混凝土支护方式。主井主要用于提煤。主井井筒断面和井筒特征表分别见图4-2和表4-2。井筒特征表 表4-2图4-2 主井井筒断面(1:50)3、风井：风井除用作通风外，一般又可作安全出口。因此，风井井筒内应设置梯子间（图4-3），井口布置包括、安全出口及风硐等，本矿井采用风硐平行与安全出口的布置方式（图4-4）。图4-3 风井井筒断面（1:50）第4.4节 开采水平的设计4.4.1 水平高度的确定应考虑如下因素1、根据水平服务年限 根据煤炭工业设计规范规定，为使每个开采水平有足够的储量保证服务年限，可按下式计算必须的阶段高度。H=AKTsin/（SMC） (4-3-1)式中：H-阶段垂高，A-矿井年产量，T-水平服务年限，-阶段内煤层平均倾角，K-储量备用系数，S-井田走向长度，M-阶段内煤层累计厚度，-煤的容重，可取1.6；C-采区回采率，可取0.70.85；本井田参数如下：矿井设计年产量A取300万吨，根据设计规范定水平服务年限T取25年，储量备用系数K取1.4，阶段内煤层平均倾角取9度，S取7200米，M取7.5米 ，取1.6，C取0.8；计算得，阶段垂高H为150米，取H为150米。2、根据煤层赋存条件及地质构造 煤层倾角不同对阶段高度影响较大。急倾斜煤层因受采动影响阶段不能太高，否则底板会风道难于维持，采区上下行人、运料、溜煤都比较困难，因此急倾斜煤层阶段垂高一般比缓倾斜和倾斜煤层较小。水平或近水平煤层，阶段高度的计算已无实际意义，应按水平运输大巷两侧盘区上、下山长度决定水平开采范围的大小，并要保证水平服务年限。盘区上、下山长度根据煤炭工业设计规范规定，采用盘区准备时盘区上山长度一般不超过1500米，盘区下山不宜超过1000米。用盘区石门溜煤眼开采时盘区斜长可按条件而定。3、根据生产成本合理的阶段高度应使吨煤成本低，劳动生产率高。我国大多数矿井过去的阶段高度偏小，水平储量不足，造成接替紧张，增大了后期总工程量，使管理复杂化。一般阶段高度增大，全井水平数目减少，水平储量增加，分摊到每吨煤的折旧费减少。但阶段斜长过大又会使一部分生产经营费增加。4.4.2 确定开采设计的较优方案结合本井田的实际情况，在断层F12以上的煤层倾角较小，都在200以下，在断层F12以下的煤层倾角较大，都在200以上。矿井瓦斯和矿井涌水量都不大，且煤层局部受断层切割，落差较大，故本井田比较适合上山式走向长壁开采。根据设计规范规定，矿井第一水平服务年限不应低于25年,该井田分为一个水平，在-100米。4.4.3 设计水平的巷道布置 对大巷布置的一般要求 大巷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。对大巷的基本要求方便运输，利于掘进和维护，能满足矿井的通风和安全的需要。根据矿井生产能力和地质条件的不同，大巷可选不同的运输设备和运输方式，而不同的运输设备又对大巷提出了不同的要求。1. 开采水平大巷的布置方式开采水平布置的核心问题是运输大巷的布置。运输大巷可有单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷），或全煤组集中布置(称集中运输大巷)，主要根据煤层的数目和间距来定。采用集中或分组集中的基本出发点都是为了合理集中生产。但根据煤层间距大小不同，集中的程度也不一样，间距近可以全部集中，间距远则易分组集中。我国一些矿区的实际情况是层间距小于50m的煤层一般采用集中布置。采用分组集中布置的分组间距一般大于70m.本井田共有二个可采煤层，2和6间距平均40m。经初步比较集中分组布置须掘进石门约2千米，分组集中布置须开掘大巷5千米。所以本井田采用集中分组布置。2. 运输大巷布置的选则确定运输大巷在煤组中的具体位置是与选择运输大巷的布置方式密切联系的。由于运输大巷不仅要为上水平开采的各煤层服务，还将作为开采下水平各煤层的总回风道，其总的使用期限达十余年至数十年，为便于维护和使用，应不受开采各煤层的采动影响，一般将运输大巷设在煤组的底板岩层中，有条件时，也可设在煤组底部煤质坚硬围岩稳固的薄及中厚煤层中。（1） 煤层大巷 通常分煤层运输大巷为煤层内大巷，条件适宜的集中大巷有时也在煤层内。大巷设在煤层内，掘进施工容易，掘进速度快，有利于采用综掘，沿煤掘进能进一步探明煤层赋存情况。但是煤层大巷也有下列缺点： 煤层大巷的巷道维护困难，维护费用高。 当煤层起伏，褶曲较多时，如大巷沿一定坡度沿煤层掘进，则巷道弯曲转折多，机车运行速度受到限制，将减低运输能力。 为便于巷道维护，须在煤层大巷上下两侧各留40-50m的煤柱，煤柱回收困难，资源损失大。 当煤层有自然发火危险时，一旦发火就必须封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受采动影响破坏，密闭效果不好，处理火灾更困难。从世界各国技术发展来看，煤层大巷是发展趋势。就我国目前情况而言，在某些条件适合的情况下，可考虑使用煤层大巷： 煤层赋存不稳定、地质构造复杂的小型矿井，尤其地方小煤矿或生产勘探井，煤层大巷对探明地质情况、及早布置和准备采区有重要意义； 井田走向长度不大或煤组中距其它煤层甚远的单个薄或中厚煤层，储量有限，服务年限不长。 煤系基底有近距离富含溶洞水的岩层，不宜布置底板岩层大巷，而该煤层又有较坚硬的顶板，有设置大巷的条件。 煤组底部有煤质坚硬、围岩稳固、无自然发火危险的薄或中厚煤层，也可在该煤层中布置运输大巷。（2） 岩层大巷岩层大巷能适应地质构造的变化，便于保持一定的坡度和方向。可在较长距离 内直线布置，弯曲转折少，利于提高列车运行速度和通过能力；巷道维护条件好，维护费用底，并可少留或不留煤柱，对预防火灾及安全生产也是有利的；另外岩石大巷布置比较灵活，有利于设置采区煤仓。岩石大巷的主要问题是岩石掘进工程量大，要求的掘进设备多，掘进速度慢。第4.5节 井底车场4.5.1 确定井底车场的形式 井底车场的选择原则：1. 车场的通过能力，应比矿井生产能力有30%以上的富裕系数，有增产的可能性；2. 调车简单，管理方便，弯道及交叉点少；3. 操作安全，符合有关规程、规范要求；4. 井巷工程量小，建设投资省；便于维护；生产成本低；5. 施工方便，各井筒间、井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩短建设时间。 井底车场的设计依据：1. 矿井设计生产能力及工作制度。本矿的设计年生产能力为300万吨，年工作日为300天，两班生产，一班准备，每日净提升时间为14小时。2. 开拓方式。本矿采用立井开拓，立井延伸。3. 井筒。本矿主井净直径5.0M,装备一对8吨双箕斗；副井净直径5.5M，装备双层单车（3吨）罐笼提升。4. 各种硐室的有关资料。5. 矿井沼气涌出量及通风系统。6. 井上、下生产系统。7. 井底车场所处位置的地质、水文地质及矿井涌水量。根据以上条件，本井田设计采用立井刀把式车场，水平大巷采用ZK10-6/250型单机10吨架线式电机车，运煤采用MD3.3-6型底卸式矿车，15节/车，运矸采用MG-1.7-9型固定式矿车，材料车采用MC1.5-6A型材料车。4.5