井田概况及地质特征毕业设计.doc

华北科技学院采矿工程专业毕业设计(论文） 井田概况及地质特征毕业设计1.1 井田概况1.1.1 井田位置及交通五阳煤矿交通条件较为便利。太焦铁路线自北而南横穿井田，襄垣火车站、五阳火车站位于井田之内，本矿铁路专用线与五阳站相接。邯长、太焦铁路在长治北站交会。太焦线北接石太、同浦线，南接陇海线。图1.1 五阳煤矿交通位置榆黄公路自本井田穿过，西距208国道1km。五阳煤矿距襄垣城约3km，距长治市约45km。距太原市约215km。潞安矿区的公路网连接着整个矿区，矿区至长治、太原等地均有汽车相通，交通真可谓“四通八达”，见图1.1。长治至各主要城市间距离见表1.2表1.2 长治市距各主要城市距离 名称起止线铁路/公路距离(km)太焦线长治太原铁路280太焦线长治新乡铁路217邯长线长治邯郸铁路220长太线长治太原公路250长邯线长治邯郸公路185长石线长治石家庄公路长北线长治北京公路长郑线长治郑州公路长天线长治天津公路长西线长治西安公路1.1.2 地形地势潞安矿区位于太行山中段西侧，长治盆地之西部。隶属的五阳井田位于矿区东北部。纵观其地貌特征，属黄士高原的低山丘陵地带，地势较为平坦，呈南高北低，西高东低。大多为黄士所覆盖，局部零星出露中奥陶系地层及二叠系地层，冲沟发育。最高点位于本区南文王山北断层附近，海拔为+945.50m，最低点位于漳河河谷，海拔+854.00m，最大高差为91.50m。1.1.3气象及地震本区属典型大陆性气候，干燥多风，四季分明，年平均气温8.9，日最高气温37.4，最低气温-29.1。年平均降水量为583.3mm，最大917.0mm，最小414.0mm，雨季集中在7、8、9三个月，日最大降水量109.7mm。年平均蒸发量为1755.3mm(高于降水量2.01倍)；最高为1996.3mm，最低为1502.1mm。年主导风向为西北风，夏季风向为东南风，最大风速为17m/s，最大风压为350Pa。冰冻期为每年10月末到翌年4月，最大冻土深度为0.75m。根据1990年国家地震局对五阳、襄垣县地区地震基本烈度的划分意见，本区地震基本烈度为6度。1.1.4 水源和电源1）水源矿井工业用水采用井下排水处理后复用。生活用水原准备取自常村矿井水源地奥灰水，用约10.5km的长距离输水管送到矿井工业场地。由于生活饮用水水源过远，目前，潞矿集团正在矿井工业场地与矿井东风井场地之间进行水源勘探，积极查明第四系底砾层及中奥陶系O2f、O2s等地层的水文情况，如其水量、水质能满足饮用水要求和标准，则优先利用其作为矿井饮用水源。2）电源长治地区有华北电网主力电厂漳泽电厂一处，处于漳泽水库大坝东约2.5km，现装机已达1000MW。长治北有220kV变电站一座，容量290MVA，电压为220/110/35kV，目前以220kV线路与霍县电厂（400MW）、漳泽电厂并网，该变电站为电力系统的枢纽变电站。矿区现有电源三处：西白兔电厂，规模（36+12）MW；长治电厂装机23MW；五阳矿坑口热电厂装机225MW。常村矿设有110kV变电站，是矿区的一座中心变电所，电源两回引自位于常村矿井东南约3km的辛安开闭所，两回引自五阳电厂，装置3台31.5MVA变压器，电压为110/35/6kV。本矿井电源条件可靠。1.1.5 周边小煤矿开采情况据五阳矿现有的资料，目前井田内共有小煤矿31个，其中，已关闭16座，在采15座。小煤矿多分布在井田的北、东及东南部边缘地带，见五阳煤矿地形地质图。从其分布的位置和五阳矿目前的开采情况看，只要小煤矿严格按照圈定的矿界开采，均不会对大矿的安全生产构成直接的影响。城关镇兴庄煤矿、城关镇联营煤矿、金星煤矿、西关村煤矿、王家庄煤矿分布在小黄庄断层以北的区域，均开采山西组3#煤层。由于小黄庄断层的天然阻隔，其开采对本矿的安全生产不会够成威胁。东山煤矿、东山底红星煤矿、芦沟村煤矿、西山底联矿、天仓煤矿、大道二坑煤矿、七五矿二坑口、崔家庄煤矿、襄林煤矿、果园村军办煤矿等位于五阳矿报废采空区内，除芦沟村煤矿（已关闭）开采太原组15-3#煤层外，其余矿均开采山西组3#煤层。只要小煤矿不越界开采也不会对矿井的安全生产造成影响。另外城关镇十字道煤矿地处小黄庄断层以南紧靠小黄庄断层的部位，开采山西组3#煤层。从目前的情况看，若小煤矿不越界开采同样也不会影响大矿的安全生产。但从以往的情况看，小煤矿越界开采比较严重，并且时有发生，给大矿的安全生产造成了很大的麻烦。如1988年与1993年五阳煤矿的井下特大透水事故就是因小煤矿的越界开采造成的。因此，在以后对小煤矿的管理中要接受这血的教训，对小煤矿严格管理，形成定期检查制度，发现问题，及时解决，排除隐患，防患于未然，确保大矿的安全生产。1.2 地质特征1.2.1区域地质构造潞安矿区位于沁水煤田东部中段，处于华北断块区吕梁太行断块沁水块坳东部次级构造单元的沾尚武乡阳城北北东向褶曲带中段，晋获断裂带西侧。矿区主体部分为新生代叠加的长治新裂陷，五阳井田位于新裂陷西北部。1.2.2 地层井田内及其外围广为第四系黄土覆盖，仅北部及西部沟谷中有二叠系上统上石盒子组，石千峰组及三叠系下统刘家沟地层出露。井田内地层从新至老有第四系(Q)、三叠系下统刘家沟组(T1L)、二叠系上统石千峰组(P2sh)、二叠系上统上石盒子组(P2s)、二叠系下统下石盒子组(P1x)、二叠系下统山西组(P1S)、石炭系上统太原组(C3t)、石炭系中统本溪组(C2b)、奥陶系中统峰峰组(Q2f)。1.2.3 井田地质构造矿区主构造线近南北，以褶曲为主，向斜紧密，背斜开阔，断裂较少，地层走向近南北，倾向西且略有起伏；倾角315。井田内揭露的断层共33条，其中正断层10条，逆断层23条。落差大于30m的断层有9条(包括井田南、北边界断层)，3010m的断层有20条，落差小于10mm的有4条。褶曲以北北东南北向为主，贯穿全井田的褶曲自西向东依次有坪村向斜、余吾背斜、余吾向斜、苏村背斜及五阳向斜。其中以西部的坪村向斜和东部的苏村背斜构成井田内煤层起伏的基本形态。另外，还有东邓向斜和墙则背斜。此外，井田内有陷落柱6个。1.3 煤层特征1.3.1 煤层自上而下的煤层特征为：3号煤层位于二叠系山西组下部，为上煤组，厚7.008.25m。一般8.00m，煤层稳定，顶板一般为泥岩，粉砂质泥岩，底板为黑色泥岩、粉砂岩，老底为中细粒砂岩。夹矸03层，一般1层，厚0.27m，属结构简单至较简单煤层。9号煤层位于石炭二叠系太原组中部K3石灰岩之上，下距12号煤层7.6235.68m，平均13.38m。煤层厚度35.07mm，平均4.2m，底板皆为泥岩。为不稳定型局部可采煤层。煤层特征见表1-3-1。表1-3-1 可采煤层煤层地质特征地层煤层编号煤层厚度m最小最大一般煤层结构层间距m最小最大平均煤层稳定程度顶底板岩性可采情况煤的容重(t/m)顶板底板二叠系山西组P1s37.008.258.00简单，含夹矸13层50.4873.1261.83稳定泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩全井田可采1.40石炭系太原组C3t935.074.2简单，含夹矸02层不稳定泥岩泥岩局部可采1.407.6235.6813.381201.950.71简单不稳定石灰岩泥岩局部可采1.4524.8045.1229.915-202.000.71复杂不稳定泥岩泥岩或粉砂质泥岩局部可采1.510.805.502.6215-302.951.18复杂，含夹矸13层较稳定泥岩、粉砂质泥岩泥岩或粉砂质泥岩局部可采1.501.3.2 煤质3号煤层主要为中灰、特低硫、低磷、高发热量、高熔点灰份贫煤，仅在矿井西部边界部分为无烟煤。9号煤层为富高灰、高硫、特低磷、高熔点灰份贫煤。12号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤及部分贫煤。15-2号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤。15-3号煤层为富高灰、高硫、低磷、高熔点灰份无烟煤。以上9、12、15-2、15-3煤层均属中等发热量。是优良的动力用煤及化工用煤。第111页 共108页2 井田境界与储量2.1 井田境界2.1.1 确定井田境界的依据及划分原则1) 确定井田境界的依据(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，安排地面生产系统和各建筑物；(3)划分的井田范围要为矿井发展留有空间；(4)井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提升。2) 井田境界划分的原则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有：(1)井田的储量，煤层赋存情况及开采条件要与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。2.1.2 井田周边情况矿井设计生产能力为5.0Mt/a，根据以上标准和开采技术水平并结合五阳矿区井田的实际情况确定井田南北长度约为5.8km，东西宽约为7.6km。上部以830水平为界，下部以230水平为界。井田参数如下：煤层倾角一般为4.010，由于煤层在不同方位的倾斜角度不同，南部约4.0左右，中部角度有所变大，约610左右，再往北又稍微变缓，倾角在6左右，平均倾角为6，倾斜面积为44.14km。2.2 井田工业储量2.2.1 井田储量的计算设计井田范围内计算储量的煤层有3#、9#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。它不包含着煤炭底下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田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。矿井设计储量是指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性煤柱损失的储量。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煤量后乘以采区回采率的储量。2.2.2 保安煤柱为了安全生产，本设计矿机依据煤矿安全规程规定，留设保安煤柱如下：1）各煤层在露头处留设20m保安煤柱。2）井田内部断层留设30m煤柱。2.2.3工业储量计算矿井主采煤层为3号和9号煤层，煤层倾角平均=6，煤的平均容重1.40t/m。边界煤层露头线为+830m，+230m以下的煤炭储量目前尚未探明，作为矿井的远景储量。工业储量计算计算公式如下：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；根据储量计算图，通过等高线块段计算本井田工业储量为687.7193Mt。2.3 井田可采储量2.3.1安全煤柱留设原则1) 工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱。2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定，用岩层移动角确定工业场地、村长煤柱。岩层移动角为75，表土层移动角为45。3）维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m。4) 断层保护煤柱宽度30m，井田境界保护煤柱宽度为30m5) 工业场地占地面积指标应控制在： 井型（万吨/年） 指标（公顷/10万吨）400600 0.450.6240300 0.70.8120180 0.91.04590 1.21.3（注：指标中小井取大值，大井取小值）我所设计的矿井为生产能力是5.0Mt/a，故工业场地占地指标选为0.5公顷/10万吨，所以面积定为25公顷。2.3.2矿井永久保护煤柱损失量1）井田边界保护煤柱：井田边界保护煤柱留设50m宽，则井田边界保护煤柱损失量为8.899Mt。2) 断层煤柱断层煤柱可按下式计算：Z =LbMR式中 L断层的长度； B断层煤柱的宽度； M煤柱的平均厚度，11.2m； R煤柱的平均容重，1.4t/m；则井田边界断层煤柱损失：Q28803011.21.4/cos6136.2万t3）工业广场保护煤柱本矿井设计年生产能力为5.0Mt/a，按煤矿设计工业规范，占地面积指标应在（0.450.6）公顷/10万吨之间小井取大值，故取0.5。占地面积为500.525公顷。故设计工业广场的尺寸为450560的长方形，面积为：20104，尺寸为450560的长方形。工业广场位置处的煤层的平均倾角为6，工业广场的中心处在井田走向中央，倾向中央煤层中部，中心处煤层深度为+530m。副立井、地面建筑物均在工业广场内。工业广场按大型矿井级保护，留围护带宽度为20m。本矿的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2.1：表2.1 矿井地质条件及冲积层和基岩层移动角广场中心煤层深度煤 层 倾 角煤层厚度冲积层厚度冲积层移动角走向移动角下山移动角上山移动角mmm+530611.23045757570.2由此根据以上条件，作图确定保护煤柱为梯形，其压煤量经计算为8.615Mt。4）斜井保护煤柱煤柱损失量Q=（150+220）1220/211.21.4=3538976t3.539Mt2.3.3可采储量计算井田的可采储量Z按下式计算：Z=(QP) C式中 Q矿井工业储量， P各种永久煤柱的储量之和， P=889.9+136.2+861.5+353.9 =2241.5万t C带区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.80。薄煤层不低于0.85；设计开采的3号和9号煤层均属厚煤层，采区回采率取为0.75。则计算可采储量为：Z=(QP) C=（687.719322.415）0.75=501.6325Mt由此可得本矿井的可采储量为501.6325Mt。Zk矿井的可采储量，50163.25万t；矿井工业储量及各水平储量见表2.2。表2.2 矿井储量统计煤层名称工业储量/万t永久煤柱损失可采储量/万t工业广场/万t断层/万t边界煤柱/万t斜井保护煤柱/万t合计/万t50163.253煤 9煤68771.93861.5136.2889.9353.92241.53 矿井工作制度、生产能力、服务年限3.1 矿井工作制度该设计矿井年工作日确定为300天，矿井每日净提升时间为16h，采用“四六”工作制度。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力我所设计的潞安集团五阳一矿矿井生产能力为5.0Mt/a。3.2.2 矿井服务年限的确定矿井服务年限的计算公式如下：T=Z/(AK)式中 Z矿井设计可采储量，Mt A生产能力，Mt/a K矿井储量备用系数，K=1.31.5根据本设计矿井实际情况，K值取1.4T=Z/(AK)=50163.25/(5001.4)=71.6670,故符合煤炭工业矿井设计规范要求。第一水平服务年限的计算公式为：T1= （3-2）式中： T1第一水平的服务年限，a；Zk1第一水平的可采储量，万t；K矿井储量备用系数，取K=1.4； A矿井设计生产能力，万t/a。 T1=35905/(5001.4)= 51.29a 35a,完全符合煤炭工业矿井设计规范要求。4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题4.1.1 井田内矿井开拓方式概述井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料，具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。其中包括确定主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。4.1.2 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（特别是水文条件复杂且涌水量大情况）；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）五阳矿煤层埋藏较浅，表土层平均厚度为30m左右，水文地质情况较简单，很适合斜井开凿。2）井田内地质构造比较简单，只有一个东西走向的断层，且在井田下部，不影响井筒的开凿。3）矿井生产能力大，为500万吨每年，斜井的提升运煤能力大，主提升胶带有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要。立井的提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，故五阳矿采用主斜副立的井筒开凿方式。4.1.3 确定井田开拓方式的原则根据精查报告确定的煤层自然产状，构造因素，顶底板条件，冲积结构，地形及水文地质条件等，五阳矿必须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要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益，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。1)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，尢其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设。2) 合理开发国家资源，减少煤炭损失。3) 合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件。4) 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，自动化创造条件。5) 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。6)根据用户需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采。4.1.4 井硐形式和井口位置1)井硐形式根据五阳矿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。现依据五阳井田的地形、地质构造、煤层赋存等因素，由于五阳矿井田内地势平坦，表土层厚度平均为30m左右，含水层较少，没有流沙，井筒穿过该区域相对容易，因此，很适合斜井开拓。又因为煤层埋藏较浅，为了减少辅助提升距离，副井采用立井的形式足以满足辅助提升需要，因此矿井采用主斜井副斜井开拓方案比较大。(1)斜井与立井开拓的优缺点比较斜井开拓与立井开拓相比，井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井筒装备、井底车场及垌室都比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限；通风路线长、阻力大，管线长度长；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。对井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑五阳矿煤矿的实际情况：五阳矿矿井田内地势平坦，为表土层厚度平均为30m左右，含水层较少，没有流沙，井筒穿过该区域相对容易，因此，很适合斜井开拓；且矿井地表标高很高，属于山上开采，井筒位置高出洪水线标高，不受洪水的威胁，且矿井年设计生产能力为5.0Mt/a，为大型矿井。综上所述，本矿采用主斜副立开拓。(2)风井形式的选择本井田煤层赋存条件比较好，属于缓倾斜近水平煤层，采用带区式开采，瓦斯含量较小，但通风距离较长，需要开凿风井以供应井下正常通风量，因此初步选定为中央分列式通风，副井进风，风井回风。(3)工业广场的位置、形状和面积的确定工业场地的选择主要考虑以下因素：尽量位于储量中心，使井下有合理的布局；占地要少，尽量做到不搬迁村庄；尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则和本矿井的实际情况，工业广场与副井筒布置位置相同，其面积及保护煤柱的大小详见第二章第三节内容，工业广场面积25104m2，定为450m560m的矩形。(4)开采水平的确定本矿井煤层露头标高为+830m，煤层埋藏最深处达+230m，垂直高度达600m，因此可采用一个水平开采或两水平开采，根据煤炭工业矿井设计规范规定，缓倾斜、倾斜煤层的阶段垂高为200350m，根据本矿井的实际条件，结合阶段斜长考虑，再综合矿井生产能力，决定采用两水平，第一水平煤层的阶段垂高选为230m左右，第二水平的阶段垂高200。2)主、副井井筒位置的选择井口位置与开拓方式要相互协调，需要经过综合比选后择优确定，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，井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分，需要综合考虑。选择的主要因素和原则为：选择的主要因素：(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基本平衡；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；工业场地不占或少占用良田； 井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；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。(2) 井筒位置的确定原则有利于水平的开采，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采条带布置在井筒附近的富煤阶段，首采条带少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。3）井筒沿井田走向方向的有利位置本井田形状规则，储量分布较均匀，其中井田南部煤层储量占整个井田比重较大，井筒的有利位置应在井田走向的储量中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可以使井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。4）井筒沿井田倾斜方向的有利位置 斜井开拓时，由于煤层倾角较小，为减少斜井长度，采用顶板穿层斜井，且本井田中部无大的断层构造，属一般情况，斜井井筒布置在井田的边界靠里的位置，副立井则布置在接近于井田中部的+540水平位置，以便利于开采煤层储量较大的井田南部煤层。5）有利于矿井初期开采的井筒位置矿井应尽快达产，使井筒布置在第一条带的位置最优。6）尽量不压煤或少压煤合理布置井筒确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱。因为本井田内无铁路、公路、城镇等，并不需留设保护煤柱。仅要考虑工业广场的保护煤柱即可。7）地质及水文地质条件对井筒布置的影响要保证井筒、井底车场及硐室位于稳定的围岩中，应使井筒尽量不穿过或少穿过流沙层、较大的含水层、较厚冲积层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层、较软煤层及高应力区。8）井口位置应便于布置工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件。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，以此形成、成两翼储量比较均衡的双翼井田，尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。4.1.5 井硐形式技术评价和经济比较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，该井筒开拓方案中排除其他明显不技术上不合理的方案后，双斜井开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井下井底车场的布置，井下的联系和生产调度较为繁琐，但考虑到其运煤提升能力大，故也作为一种方案进行比较说明。具体的方案选择要做经济比较来确定。图4.1 方案一 立井两水平开拓直接延深图4.2 方案二 立井两水平开拓暗斜井延伸图4.3 方案三 斜井两水平开拓直接延伸图4.4 方案四 主斜副立两水平主井暗斜井延深开拓 2）技术比较以上所提四个方案大巷布置及水平数目均相同，区别在于井筒形式和井筒延伸方式不同，以及部分基建、生产费用不同。方案一、方案二主井井筒形式相同，只是延伸方式不同。方案一是立井两水平开拓直接延深，方案二是斜井延深，两方案比较，方案一多开立井段170m、阶段石门1500m、采用立井提升，优点是提升能力大，矿井延深在条件允许时增加的设备少；但施工条件差，施工速度慢，开拓维护费用高。采用斜井提升时，施工速度快，费用低，但需要与暗斜井配套的设备、人员，考虑到方案二减少了运煤环节，减少了运输距离，胶带运输适用于倾角不大的暗斜井，方案二优于方案一。方案三、方案四主井形式相同，只是副井形式不同，且在延深上也有所不同。方案三是斜井两水平开拓直接延深，方案四是主斜副立两水平主井暗斜井延深开拓，两方案比较，方案四中暗斜井直接和胶带运输大巷联通，减少了二水平石门开凿量，且方案三斜井直接延深，需要开设较长距离的石门，增加了后期生产基建费用，作综合分析，明显方案四优于方案三。具体方案比较如下所示。各方案粗略费用估算表方案一 立井两水平开拓直接延伸数量（10m）基价（万元）费用（万元）费用（万元）基建费用（万元）主井开凿表土段314.715744.15427.96基岩段429.1385383.82副井开凿表土段320.376861.13606.30基岩段4212.9802545.17井底车场岩巷1204.1874502.49502.49一水平石门岩巷204.335586.7186.71二水平石门岩巷1504.3355650.33650.33小计2273.79生产费用（万元）立井提升系数煤量（万t）提升高度（km）基价（元）费用（万元）第一水平1.2359050.281.619302.53第二水平1.2142580.451.612318.91排水涌水量（m/h）时间（h）平均运距基价（元）费用（万元）一水平3134467600.280.41566.16二水平3131752000.450.4987.08石门运输系数煤量（万t）平均运距（km）基价（元）费用（万元）第一水平1.2359050.20.43446.88第二水平1.2142581.50.410265.76小计47887.32合计50161.11方案二 立井两水平开拓暗斜井延伸数量（10m）基价（元）费用（万元）费用（万元）基建费用（万元）主立井开凿表土段314.715744.15 272.61 基岩段259.1385228.46 副立井开凿表土段320.376861.13 385.64 基岩段2512.9802324.51 一水平石门开凿岩巷204.335586.71 86.71 井底车场岩巷1204.1874502.49 502.49 主暗斜井开凿岩巷97.93.6826360.53 360.53 副暗斜井开凿岩巷97.93.6826360.53 360.53 小计1968.51 生产费用（万元）提升系数煤量（万t）提升高度（km）基价（元）费用（万元）立井提升1.2501630.281.626967.63暗斜井提升1.2142580.9790.427035.13石门运输系数煤量（万t）平均运距（km）基价（元）费用（万元）两水平1.2501630.20.44815.648排水涌水量（m/h）时间（h）平均运距（km）基价（元）费用（万元）一水平立井3134467600.280.41566.16二水平斜井3131752000.9790.442362.18立井3131752000.450.4987.08小计43733.82合计45702.33方案一和方案二粗略比较得出方案二优于方案一。 方案三 斜井两水平开拓直接延伸数量（10m）基价（万元）费用（万元）费用（万元）基建费用（万元）主斜井开凿表土段10.884.397447.84365.06基岩段90.713.497317.21副斜井开凿表土段10.884.397447.84365.06基岩段90.713.497317.21一水平石门开凿岩巷404.3355173.42173.42井底车场岩巷1204.1874502.49502.49二水平石门开凿岩巷1403.6826515.56515.56小计1921.58生产费用（万元）斜井提升系数煤量（万t）提升高度（km）基价（元）费用（万元）一水平1.2359051.01590.4218383.85二水平1.2142581.63190.4211726.89排水涌水量（m/h）时间（h）运距（km）基价（元）费用（万元）一水平斜井3134467601.01590.45682.37二水平斜井3131752001.63190.43579.58石门运输系数煤量（万t）平均运距（km）基价（元）费用（万元）一水平1.2359050.40.46893.76二水平1.2142581.40.49581.38小计55847.82合计57769.40方案四 主斜副立两水平开拓主井暗斜井延伸数量（10m）基价（万元）费用（万元）费用（万元）基建费用（万元）主斜井开凿表土段10.884.397447.84365.06基岩段90.713.497317.21副立井开凿表土段320.376861.13606.30基岩段4212.9802545.17井底车场岩巷1204.1874502.49502.49二水平石门岩巷2254.3355975.49975.49暗斜井开凿岩巷61.63.6826226.85226.85小计2936.32生产费用（万元）斜井提升系数煤量（万t）提升高度（km）基价（元）费用（万元）第一水平1.2359051.01590.4218383.85第二水平1.2142581.63190.4211726.89排水涌水量（m/h）时间（h）运距（km）基价（元）费用（万元）一水平3134467600.280.41566.16二水平3131752000.450.4987.08石门运输系数煤量（万t）平均运距（km）基价（元）费用（万元）第一水平1.2359050.40.46893.76第二水平1.2142580.40.42737.54小计42295.27合计45231.59方案三和方案四比较，很明显得出方案四优于方案三。方案总汇明显得出所对比方案的优劣，如下表所示方案方案一方案二方案三方案四名称立井两水平开拓直接延伸立井两水平开拓暗斜井延伸斜井两水平开拓直接延伸主斜副立两水平开拓主井暗斜井延伸基建费用（万元）2273.791968.511921.582936.32生产费用（万元）47887.3243733.8255847.8242295.27合计（万元）50161.1145702.3357769.445231.59百分比109.76%100%127.72%100%3）经济比较方案二、方案四差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于表4.1、表4.2和表4.3中。表4.1方案二 立井两水平开拓暗斜井延伸项目数量（10m）基价（万元）费用（万元）费用（万元）初期建井费用（万元）主井开凿表土段3.000014.715744.1471272.6096基岩段25.00009.1385228.4625副井开凿表土段3.000020.376861.1304385.6354基岩段25.000012.9802324.5050井底车场岩巷120.00004.1874502.4880502.4880一水平石门开凿岩巷20.00004.335586.7186.71小计1247.4430后期基建费用（万元）主井开凿斜井段97.93.6826360.5265360.5265副井开凿斜井段97.93.6826360.5265360.5265小计721.0530生产费用（万元）系数煤量（万t）提升高度（km）单价（元/t.km）费用（万元）立井提升1.2501630.281.626967.6288暗斜井提升1.2142580.9790.427035.125328石门运输系数煤量（万t）平均运距（km）基价（元）费用（万元）两水平1.2501630.20.44815.648排水涌水量（m）时间（h）运距（km）基价（元）费用（万元）一水平立井3134467600.280.41566.16二水平斜井3131752000.9790.442362.18立井3131752000.450.4987.08小计43733.82合计45702.3181表4.2方案四 主斜副立两水平开拓主井暗斜井延伸项目数量（10m）基价（万元）费用（万元）费用（万元）初期建井费用（万元）主斜井开凿表土段10.88004.397447.8437365.0566基岩段90.71003.497317.2129副立井开凿表土段3.000020.376861.1304385.6354基岩段25.000012.9802324.5050井底车场岩巷120.00004.1874502.4880502.4880小计1513.310后期建井费用（万元）主井开凿斜井段61.63.6826226.8482226.8482副井开凿立井段1712.9802220.6634220.6634二水平石门岩巷2254.3355975.49975.49小计1423.016生产费用（万元）斜井提升系数煤量（万t）提升高度（km）单价（元/t.km）费用（万元）一水平1.2359050.901590.4218383.848308二水平1.2142581.63190.4211726.885621排水涌水量（m）时间（h）运距（km）基价（元）费用（万元）一水平立井3134467600.280.41566.16二水平立井3131752000.450.4987.08石门运输系数煤量（万t）运距（km）基价（元）费用（万元）第一水平1.2359050.40.46893.76第二水平1.2142580.40.42737.54小计42295.27合计45231.5815开拓方案费用总汇表方案方案二方案四名称立井两水平开拓暗斜井延伸主斜副立两水平主井暗斜井延伸项目费用（万元）百分比（%）费用（万元）百分比（%）初期基建费用1247.44382.41513.31100后期基建费用721.05350.71423.0016100生产费用43733.82103.442295.27100总费用45702.3110145231.5816100在上述经济比较中需要说明一下几点：1）两方案大巷布置数目及位置相同，均在岩层中沿煤层底板掘进，一条岩层胶带运输大巷，一条岩层机轨大巷。2)井筒大巷的辅助运输费用均占运输费用的20%进行计算；3）主、副井及风井布置在岩层中，维护费用较低，故未对其比较维护费用的差别。4）主、辅运输大巷断面大小不同，大巷维护费用按平均维护费用计算。由对比结果知，方案二和方案四的总费用近似相同，但设计矿井生产能力大，斜井有利煤的运出，且运输能力大，立井的延深比较困难，综合比较两方案，副井的形式相同，主井的形式不同，从符合满足日产量的等因素出发，方案四优于方案二，故选择方案四作为矿井开拓方式。4.2 矿井基本巷道4.2.1井筒矿井共有三个井筒，分别为主斜井、副立井、南回风立井。1）主斜井位于井田中央，井口在+600水平标高部分，担负全矿井500Mt/a的煤炭运输。井筒内装备B=1400mm的胶带输送机；设有一趟消防撒洒水管路，靠近机尾段铺设检修轨道，井筒断面为半圆拱形，净断面积为16.81m，倾角22，表土层段掘进断面积为23.77m，基岩掘进断面积为19.01m，井筒断面布置如图4.5所示。图4.5 主斜井表土段断面图4.6 主斜井基岩段断面1）副立井副井井筒净直径8.0m，要装备两套提升设备，一套为一对900mm轨距1.5t矿车双层四车罐笼，另一套为一个双层四车带平衡锤的宽罐，采用组合罐道，井筒内布置有玻璃钢梯子间，从+600m水平至地面的排水管路，井筒内另有一趟压风管路、动力电缆、通信电缆等。井筒断面图如图4.7所示。2）风井风井净直径