内蒙古大雁煤矿井田设计说明书.doc

内蒙古大雁煤矿井田设计说明书摘要本设计矿井为内蒙古自治区大雁煤矿的新井设计，共有4层可采煤层，4层煤总厚度为14m，本设计方案针对于17#、18#、19#、25#煤层，设计生产能力为1.2Mt/a。设计井田的走向长平均为2500m，倾斜长平均为3250m，工业储量141.4 Mt,可采储量 100.9Mt，服务年限为 60 a。煤层倾角平均10属于近水平煤层。由于本井田煤层为近水平且倾斜长度较大，煤层地质条件等多方面因素影响，决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采。本矿井设计采用双立井方案开拓，单水平开采。采用带区集中大巷布置，采煤方法为小倾角煤层群联合开采采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤。关键词: 矿井设计 长壁采煤法 矿井开拓 AbstractMine design for the Inner Mongolia Autonomous Region Dayan mine design of the new wells，a total of 4 layers coal seam，average thickness of 14 m， The design of the program to address 17,18,19,the 25th seam design production capacity of 1.2Mt/a. Coal industry brands for 1/3 coke， coal mine design to the average length of 2500m， 3250m long average tilt. industrial reserves 141.418 Mt recoverable reserves 100.9Mt，years of service for a 60. Seam average dip is 10 horizontal seam. Due to the length of more inclined mine，and for nearly level seam coal geological conditions and the impact of factors such as， Mine decision within the oblique longwall mining exploitation. The use of mine-shaft design program development，single-level mining. Used with concentrated roadway layout，mining method for small dip seam coal mining joint group，Mining technology for integrated mechanized mining。Keywords: Mine Design longwall mining method mine development .绪 论次此毕业设计是关于内蒙古大雁煤矿四矿的新井设计，本设计结合了本人大学四年来所学的各类学科和知识经验，是对大学学习、生活的一次总结。 本设计中包括矿井开拓方式、采煤工艺、巷道支护、设备选型、安全通风等各个系统，设计当中需要应用到矿图CAD制图，煤矿安全规范，岩体体开挖与维护等有关方面工具书和资料，同时借鉴了大量有关的书籍和论文。本次设计通过对矿井地质概况和煤、岩性质进行对比分析，决定采用有利于小倾角煤层群开采的创新模式，其中需要大量的CAD绘图和文字说明以及公式计算，使得设计矿井更加切合实际，经济更加合理，管理更加方便。由于本人在这次设计上能力和时间欠缺，在这次设计当中可能存在很多的不足之处，诚请各位专家和老师批评指正，本人愿意接受并积极改正。第1章 井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1交通位置大雁矿区南靠巴彦嵯岗苏木，东邻牙克石市，西连海拉尔区，北到海拉尔河。矿区交通便利，滨洲线铁路在矿区中部穿过，国防公路301线在矿区北部通过。大雁火车站东距牙克石市19km，西至海拉尔区63km。向东经牙克石市可达加格达奇、哈尔滨、北京地区以及全国各地。向西经海拉尔区可到满洲里市。图 1-1 大雁矿区交通位置图1.1.2地形地势大雁矿区位于大兴安岭西北坡，呈高原状，海拨标高在+650-+900m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。四矿井田内地形比较简单，其地势为西南高而东北低，海拨标高在+600-+750m之间。1.1.3气象 地震四矿井田属亚寒带大陆性气候，年蒸发量较大，降雨量较小，平均年降水量为356.8mm，年平均蒸发量为1258.9mm，年平均气温为-3.5C,最低气温为-45.6C ，最高气温为+35.8C ，年平均风速为2.6m/s，最大风速为20 m/s，风向多为西南，每年9月中旬到次年5月为降雪期，结冻期为每年10月中旬至次年4月末，冻结厚度一般在2.5m左右。本地区地震动峰值加速度（g）为0.04，对照地震裂度为5-6度。1.1.4附近概况矿区北部有海拉尔河由东向西流过，矿区内有胜利沟小溪及布洛莫也沟小溪由东向西流过。1.1.5主要材料供应矿井建设所需的建材如砖、瓦、料石、砂等材料在当地就可供给。钢材、木材等材料需从外地购进。1.1.6水电供应情况靠近矿井西部埋藏较浅的奥灰岩溶水，含水丰富，是理想的供水水源。本矿电源引用35kV变电所；另外以发电机作为备用电源。1.2地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况根据其岩性特征，岩石组合及含煤情况，可分为上中下三段：表1-1 区 域 地 层 一 览 表界系统组符号厚 度（m）岩 性 变 化 情 况化石种类新生界第四系海拉尔组Qh8-61 上部主要为黑色腐植土和黄色风成砂，下部为粘土，和砂砾。中生界白垩系下 统伊敏组K1ym 243-869 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。 含蕨类、银杏、铁杉等植物化石。大磨拐河组K1d198-633 为主要含煤组，4个可采煤层。 主要含费尔干蚌，叶肢介费尔干蚌视近种，蕨类、银杏及铁杉。梅勒图组K1m147-364 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K1lj 520-1190 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主要为蚀变安山岩、酸性熔岩、薄层凝灰岩、凝灰质砂岩。本段地层主要由粉砂岩、粗砂、煤层和含砾泥岩组成。含砾泥岩位于本段最下部，砾石成份主要由凝灰岩块、粉砂岩块及玄武岩块组成，砾径0.6-2.5cm，为四矿井田重要的对比标志层。1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造大雁煤田总的构造是一个褶皱轴向为北58度东，南部较缓，北部较陡，北翼被65度东断层斜切破坏的向斜构造。四矿井田位于大雁煤田的东北部，属向斜构造北翼，走向为北58度东，倾向北西。四矿井田内主要断裂的产状、分布情况、特征及确定依据分述如下： F1断层：赋存于四矿井田北部的5-11勘探线间，展布方向近东西向，倾向南东，由东向西至25勘探线被F10断层所切割，在大雁煤田中分布长度约4200m，在四矿井田分布长度为2600m，落差最大为87m，最小为43m，平均为65m，断层面呈上陡下缓的波状，倾角在35度45度之间，该断层控制程度可靠。 F2断层：赋存四矿井田西部的10-15勘探线之间，与F1断层属同生断层，展布方向近南向北，倾向西东，往北与F1断层合并，平均落差为68m。断层面情况及倾角与F1断层相同。 F6断层:赋存于四矿井田偏东部2-6勘探线间,走向近南北，倾向东西,倾角14-40，断层呈现上陡下缓的波状，落差最大65m，最小39m，平均52m。 F10断层：赋存于四矿井田中部5-9勘探线间，分布长度400m，走向北东，倾向南东，倾角23-46，落差最大250m，最小150m，平均200m。 1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征（一）可采煤层矿区内所含主要可采煤层为17、18、19、25号煤层。详见煤层特征表1-2。表1-2可采煤层特征表煤层编号煤层平均厚度（m）平均层间距（m）夹矸稳定性可采性顶板岩性底板岩性173.60250稳定全区可采粉砂岩泥岩183.200稳定全区可采粉砂岩泥岩30193.800稳定全区可采细粒砂岩粉砂岩45253.400稳定全区可采粉砂岩铝质泥岩（二）煤质1. 煤的物理性质宏观煤炭类型属半光亮型煤。微观煤炭类型为黑色、性脆、比重中等、硬度小、裂隙发育。条带状结构、层状至块状构造。2煤质特征表1-3煤质特征表项目原、精煤26Mad(%)精煤0.681.231.360.491.240.85原煤0.511.030.790.311.530.67Ad(%)原煤7.9027.1821.9615.4822.9820.97原煤4.738.886.404.7814.498.53Vdaf(%)精煤15.5323.5718.1315.5326.6320.43原煤14.0217.8815.8514.2824.4017.96St.d(%)原煤0.190.470.350.404.201.48精煤0.480.710.490.381.570.64Pd(%)原煤0.0120.012GR.I原煤69.5088.8071.9567.1087.4068.50Qb.daf(Mj/kg)精煤36.1835.9735.7834.5435.7833.91胶质层厚度Y(mm)原煤17.517.5煤类低灰、特低硫的焦煤中灰、中硫的焦煤1.2.4岩石性质 厚度特征本矿区内岩性较细，主要由煤层、中砂岩、粉砂岩及细砂岩组成，仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。煤层和岩层的物性差异均比较明显，各岩层的密度差别较小，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。见表1-4表1-4 岩石主要物理力学性质指标表名称容重kg/cm3孔隙度抗压强度102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102 kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩2.01- 2.595- 243- 200.5-0.40.7- 8.62- 9砾岩2.22- 2.56- 161- 150.2-1.50.9- 8.42- 8泥炭岩2.65- 2.791.6-5.211.900.6-2.03- 85- 10灰岩2.18-2.674- 195- 20.50.5-2.01- 85- 11页岩2.0-2.516-311- 100.2-1.01- 3.53- 91.2.5井田水文地质情况大雁煤田内无主要河流，四矿井田位于大雁煤田的西北部，有季节性河流布洛莫也沟和胜利沟两条溪流：1.布洛莫也沟：发源于区外东南部的低山丘陵中，由东南向东北方向流经四矿井田东南角并注入海拉尔河，该河流常年不断流，最大流量0.542m3/s，最小流量0.088m3/s，沿河遍布沼泽。2.胜利沟：发源于区外东南部低山区，进入四矿井田东部流向西北注入海拉尔河，冬季干涸，夏季畅流，最大流量为3.83m3/s，流速0.5m/s，单位渗透量为0. 50m3/d.m。1.2.6沼气. 煤尘及煤的自然性四矿井田煤层瓦斯为低沼气矿井，但有煤尘爆炸危险和自燃现象。具体叙述如下:1.瓦斯含量：根据通风队2004年对四矿一井的瓦斯含量实际测定结果，平均日产一吨煤的沼气涌出量最大为1.19m3，最小为0.38m3，属于低级沼气矿井。2.煤尘：根据通风队2004年对四矿一井的测定结果，号煤层的煤尘指数为30.56%。3.煤的自燃：四矿煤种主要为褐煤，煤化程度较低、燃点比较低，极易风化，煤层含水份又较高，煤炭运到地面以后积在一起，煤堆很容易发热，当温度达到临界值时，就会发生煤的自燃。1.3勘探程度及可靠性1.3.1勘探程度（1）基本查明了主要可采煤层的结构、层位及厚度。（2）基本查明了可采煤层的煤质、煤岩特征，确定了煤的种类。（3）基本查明了井田主要的地质构造及地层沉积特征。（4）初步评价了主要可采煤层顶、底板岩层的工程地质特征，了解了煤层自燃、煤尘爆炸及矿井瓦斯含量。1.3.2可靠性本矿区地质报告中未对矿井瓦斯涌出量、煤尘爆炸指数等作出详细的分析，建议补测。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1井田境界1地理坐标东经：14937001493949，北纬：992856993203。2.自然地理大雁矿区位于大兴安岭西北坡，地势为高原，海拨标高在+650-+900m之间，四矿井田内地形比较简单，其地势为西南高而东北低，海拨标高在+600-+750m之间。3.气象、地震四矿井田属亚寒带大陆性气候，年平均降水量为356.8mm，年平均蒸发量为1258.9mm，年平均气温为-3.5C,最低气温为-45.6C ，最高气温为+35.8C 。 大雁矿区呈不规则形，东西长3450m，南北宽3950m，面积为13.6275km2。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有17#、18#、19#、25#，矿井储量是指矿井内储藏具有工业价值的煤炭量。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。矿井可采储量指的是工业储量减掉断层、井田境界、工业广场以及井下主要巷道等保护煤柱以后与带区回采率的乘积所得的储量。2.2.2保安煤柱为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下：1地面工业广场留设20m保安煤柱。2煤层大巷两侧留设煤柱各宽50100m。3井田边界断层留设30m50m保安煤柱。4井田内部断层留设35m保安煤柱。按以上方法计算得：工业广场及井筒煤柱损失：698.265Mt；断层、地面、边界保安煤柱损失：1430.97Mt；开采损失1854.9718Mt；总损失量：3551.849Mt；损失率：23%。2.2.3储量计算方法1.工业储量计算通过等高线块段法计算本设计井田的工业储量为141.418Mt，各煤层工业储量见表2-1可采煤层储量计算表。2.可采储量计算计算公式如下： ZK=（ZCP）C式中 ZK可采储量；ZC工业储量；P永久煤柱损失量；C带区回采率。薄煤层中C取0.85；中厚煤层中C取0.8。表2-1 可采储量计算表 （Mt）水平煤层编号工业储量煤 柱 损 失开采损失可采储量工广及井筒断层井田边界其它1731.0351.4611.2631.6210.0024.37124.6881833.9861.6531.6271.8830.0034.59525.8241935.3651.8321.6441.9850.0034.68026.9052541.0292.0381.8602.3990.0054.90232.731合计141.4186.9826.4277.8820.01618.549100.9按照有关设计要求，经过所有可采煤层的汇总计算得出：本设计井田可采储量为100.9Mt。2.2.4储量计算的评价 本设计井田的各类储量计算严格按照有关规定执行。由于技术水平和时间有限，储量计算设计得到的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 本设计矿井确定年工作日为330天，矿井每日净提升16小时，工人采用三八工作制制度。2.3.2矿井生产能力的确定根据本设计井田的实际情况，拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下：方案A：1.5Mt/a方案B：1.2Mt/a方案C：0.9Mt/a上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。2.3.3矿井服务年限 矿井服务年限计算公式如下：式中 T矿井服务年限，a；Z可矿井可采储量,Mt；A矿井生产能力，Mt/a；K储量备用系数，取1.21.5。根据实际情况,本矿k取1.2。根据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定提出三种方案，具体如下：方案A：1.5Mt/a T= Z可/（Ak）=101.1/（1.51.4）=48.1 a；方案B：1.2Mt/a T= Z可/（Ak）=101.1/（1.21.4）=60.1 a方案C：0.9Mt/a T= Z可/（Ak）=101.1/（0.91.4）=80.2 a；按照煤矿工业设计规范中的相关规定，方案B较为合理，即：矿井生产能力为1.2Mt/a；矿井服务年限为60.1a。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设计矿井位于内蒙古自治区大雁镇，井田北靠河流，西接大雁一矿区。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：井田地质构造和水文地质条件、煤层赋存和开采技术条件、生产设备和采煤工艺系统条件、施工技术条件、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：1地表因素本井田属于高原地形，地势起伏较小。2煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在750m，下部标高在400m，北部以断层为界。整个矿区共4层可采煤层，即17#，18#，19#、25#，全区发育。煤层走向长度为2.5km，倾3.25km。本井田煤层系近水平中厚煤层，平均倾角在10左右。3.1.3确定井田开拓方式的原则（1）贯彻执行有关国家对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、减少浪费创造条件要使生产系统安全、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，尤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。（3）坚持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。（4）要适应当前国家的生产、施工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，自动化创造良好条件。（5）根据各类煤炭用户需求，将不同煤质及煤种的煤层分别开采。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1井硐形式和井口位置立井开拓和斜井开拓方式在本矿井设计上均可行，综合开拓虽然对工业广场布置和井底车场要求很高，针对本井田的地质状况，不适益采用综合开拓方式。依据本井田的地质状况、生产能力、煤层赋存情况以及服务年限等设计要求，对本井田开拓方式选择提出两种方案：方案一：双立井开拓方式；方案二：双斜井开拓方式；（1）技术比较方案一：双立井开拓方式优点：井筒维护条件好，维护费用低； 井筒短，提升速度快，提升能力大；适应地质构造性强，机械化程度高、技术成熟可靠；通风条件好，有效通风断面大，节省通风费用；有利于井筒延伸。缺点：初期投资较大，建井时间较长；设备及开拓技术要求高；方案二：双斜井开拓方式 优点： 掘进速度快，初期投资比双立井开拓省；井筒设备较简单、建井时间较短。缺点： 井筒过长，如果地质条件复杂，不易维护，安全性降低，运输费用增加。井筒比双立井长，损失煤柱比较严重；通风线路较长，通风阻力较大，费用增加；（2）经济比较表3-1 井筒开拓方案比较表方案项目方案一方案二工程量（米）单价(元/米)费用(万元)工程量(米)单价(元/米)费用(万元)初期主井井筒22085001874003000120副井井筒22085001874003000120井底车场9909008199090081主石门000000运输大巷36009003243600900321小计（万元）779642后期（维护）主井井筒22080001764007000280副井井筒22080001764007000280井底车场8009007280090072主石门1480800118.41700800136运输大巷57008004565700800456小计（万元） 998.41224共计1777.41866从经济比较表可知，立井开拓比斜井开拓投资少，所以本设计矿井选择方案一：采用双立井开拓方式。2井口位置在本设计井田中，井筒沿走向的有利位置应在井田的中央，有利于两翼均衡生产。本设计已确定井口位于井田走向方向的中部，这样断层、工业广场及井筒的部分保护煤柱重合，有利于减少煤柱损失。但倾斜方向还不能确定，井筒可以位于井田的浅部、中部、深部。通过简单的技术比较优缺点后认为：本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度不大，从有利井下运输和保证矿井生产能力以及合理的服务年限出发，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的位置。3.2.2开采水平数目和标高根据井田煤层的赋存条件和倾斜长度，可以单水平开采，也可以分多水平开采。为了满足煤矿的高产、高效和提高矿井机械化生产程度，就要求加大工作面、带区和水平的走向及倾向长度，要尽量集中在一个水平，12个工作面达产。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：（1） 井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于稳定性较好的岩层内。（2） 井田煤层赋存条件及地质构造；（3） 合理的水平服务年限和水平接替情况；（4） 生产成本及生产、施工的工程量；根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：方案一：井田划分为一个开采水平；方案二：井田划分为两个开采水平。表31 水平储量及服务年限表储量（Mt）服务年限（年）方案一单水平100.960.1方案二一水平3922二水平6238.9从该表可知，方案二中的一水平不能达到合理的服务年限，且根据本井田地质条件所限制，不利于多水平开采；而方案一有利于带区的接续，且巷道利用率高，生产成本和工程量相对较低。所以本设计采用方案一的水平划分方法，即划分一个开采水平。3.2.3开拓巷道的布置一般情况下，井下巷道开拓方式有多种，需要经过综合经济技术分析对比以后，选择最优方案确定开拓方式。（1）开拓方案方案一：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；方案二：1、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；2、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。方案一的优点如下：运输段数比较少。方案一的缺点如下：1、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。2、由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰比较严重。3、由于带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤层底板穿向煤层，要留大量的保护煤柱，所以煤炭浪费严重，回采率低。4、因为煤层倾角较小，造成各水平总石门长度较大，因此工程量也较大，维护费用较高，每个煤层都要掘进多条分煤层大巷，井田开拓掘进总工程量大，加大了费用和成本。5、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，该方案对构造适应能力差。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，才采用此种布置方案。方案二的优点如下：1、一水平井筒较短，建井工期短，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，通风费用比较低。3、各个层煤仰、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：1、集中斜巷和两翼回风斜巷较长，压煤量较多，煤炭采出率低，煤炭浪费严重。2、由于总工程量大，又是单层开拓，所以采掘干扰严重。3、井田中的煤层之间几乎不能实现同时开采，给各煤层间的相互搭配开采造成较大的困难。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、由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高。6、地质构造适应能力差。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，才采用此种方案布置。方案三的优点如下：1、相对于其它三种方案大巷工程量及与大巷有关的联络巷道大大减少，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。2、由于总工程量较其它方案大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道维护费大大降低。3、有利于回采工作面的接续，增产潜力大，排产灵活，矿井服务年限内的均衡生产容易保证。4、该开拓方案最大限度地遏制了煤炭浪费现象的发生；所以煤炭采出率较其它方案大为提高。5、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方案大为改善，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。6、该开拓方案对地质构造的适应能力较强。7、由于带区斜巷是逆倾向穿层布置，所以巷道受力状态好，维护简单。8、由于总工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，有利于延长了矿井的经济寿命，减少单位历史阶段内的建井数量；效益高；成本低；安全状况好；从而使得该方案具有了环保型的特性，将有利于煤炭行业的可持续发展。方案三缺点如下：井筒提升费略高，一水平井筒较深，且移交前要施工带区斜巷，所以初期工程量略大，工期略长。表33 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少差差优3工期短中优差4巷道维护费少差差优5仰、俯斜工作面推进长度差值少差较低优6煤炭采出率高差差优7分带巷道长距离掘进通风易差优中8矿井出矸量少差差优9煤层间的搭配开采易差差优10对构造的适应能力强差差优11运输段数少优差中12分带巷道运输费少差较优优13带区斜巷运输费和井筒提升费少中优差14排水费少优差优15通风费少差优优（2）经济比较方案一、方案二、方案三在技术上都较合理，三者之间的区别在于井筒掘进费用以及维护费用、提升费用，主石门掘进长度等等。因此，只需要比较它们的不同之处，即建井工程量、生产经营费用、基建费用和维护费用等。详见开拓方案经济比较表。表34 开拓方案经济比较方案项目方案一方案二方案三基建费（万元）井筒5944井筒6430井筒6528石门3296石门0石门0集中斜巷0集中斜巷1037集中斜巷0主要大巷5088主要大巷5088主要大巷1696带区车场22979带区车场22979带区车场2526带区煤仓7252带区煤仓7252带区煤仓2417带区斜巷0带区斜巷0带区斜巷2140小计44559小计42786小计15307生产费（万元）斜井提升23338斜井提升20897斜井提升22989运输费用15368运输费用16785运输费用15872排水13569排水14569排水14896小计52275小计52250小计53757总计费用/万元96834费用/万元95036费用/万元69066从经济比较表可知方案三投资少，所以该设计矿井选择方案三。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井硐形式和数目本设计井田采用一对立井开拓，即主井和副井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸石、升降人员、材料和生产施工设备及兼作进风井。3.3.2井硐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；2井下条件（1）按运输量和地质条件确定井筒位置；（2）保护煤柱量；（3）勘探程度和初期工程量。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开拓图，其井筒井口坐标为： X Y Z主立井 541180 5456200 760副立井 541200 5456250 7603.3.3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，使之适应矿井的高产高效和集中化生产的要求，同时尽量减少水平的设置。基于以上原则，同时根据本设计井田的煤层赋存条件、地质构造等因素，并且通过合理的技术分析和经济评价，该设计矿井采用单水平开采，水平垂高220m。3.3.4石门 大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置1.大巷数目：一共两条大巷，一条运输大巷、一条回风大巷。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于各种大巷布置方式分述如下：（1）煤层大巷优点：当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。对于新建矿井，在煤层中布置巷道，在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资以及探明地质情况等。（2）岩石大巷：优点：大巷维护条件好、费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，而较少受地质构造的影响。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要为：岩石工程量大，掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。本设计井田对大巷布置提出两种方案：方案一：煤层大巷布置方案二：岩石大巷布置煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点：为了便于巷道维护，巷道维护留设保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大；当煤层起伏褶曲较多时，巷道弯曲转折多，机车运行速度受到限制，运输能力降低；煤层大巷的巷道维护工程量和维护费用比较大；如果煤层起火，处理火灾困难，导致矿井无法生产。由于本设计矿井中，运输能力要求大而且大巷服务年限较长，所以大巷采用锚喷支护。该设计矿井大巷断面的各项内容见图3-5： 图3-5 运输大巷断面图3.3.5井底车场形式的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，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）井筒及数目；（2）矿井主要运输巷道的运输方式；（3）矿井开拓方式；（4）矿井设计生产能力及工作制度；（5）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（6）矿井瓦斯等级及通风方式。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%，并考虑增产的可能性；（2）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；（3）井底车场线路布置结构尽量简单，运行及控制系统要求安全可靠，管理使用方便，注意节省工程量，便于施工和维护；（4）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分为：（1）环形式分为：立式、斜式、卧式；（2）折返式分为：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，操作安全，符合规范。（3）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（4）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；（5）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；根据以上要求及规定，考虑到本设计矿井的有关设计参数和实际情况，并经过方案对比以后，初步拟定本设计井田井底车场形式为环型尽头式车场，采用两翼来车的形式。3.3.6煤层群的联系本设计井田煤层群开采时的联系方式是联合准备，即17#，18#，19#，25#煤层组成一个统一的采准系统，准备巷道为四个煤层共用，大巷采用集中布置方式。煤层倾角一般在10左右。本设计带区斜巷按反倾斜布置，带区下部车场要向集中运输大巷的下帮开掘，集中运输大巷与带区下部车场方位垂直，然后施工一个回头，与带区斜巷相连。3.3.7带区划分由于本设计矿井采用倾斜长壁采煤法,各煤层的倾角均在10左右，且煤层赋存稳定、构造比较简单，顶底板良好。因为采用带区式巷道布置，所以采用带区划分，即能共用一个带区煤仓的所有煤层的所有工作面所组成的区域。据此将整个井田划分为10个带区，详见带区划分示意图3-6。图3-6 带区分布示意图3.4 井筒布置及施工3.4.1井硐穿过的岩层性质及井硐维护井筒穿过岩层多为细砂岩及中砂岩，围岩基本稳定，较长时间不支护会出现小块掉落，胶结性好，无泥质冲击物。本矿井主副井均采用整体灌式。 副井支护：混凝土井壁厚450mm，充填混凝土50mm；主井支护：混凝土井壁厚450mm，充填混凝土50mm。3.4.2井硐布置及装备井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质，运输方式，通风安全等因素具体遵循原则如下：1符合，对运输、通风、管线等布置的要求，满足施工需要； 2有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；3当提升容器发生掉道或跑车事故，对井筒中各种管线或其它设备的破坏应减少到最低程度；4合理使用断面空间，减少井筒工程量；本设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施。（详见图示主、副井井筒断面图3-73-8）副井井筒断面(3-7)主井井筒断面(3-8)立井井筒装备包括：罐道、罐道梁，梯子间，罐路，电缆、井口和井底金属支撑结构，以及托管梁，电缆支架等。主井井筒：井筒直径6.5m，井筒深度（250+30）m。井筒内装备一对12t多绳箕斗带平衡锤，混凝土砌壁，球扁钢组合罐道，槽钢组合。副井井筒：井筒直径6.5m，井筒深度（250+30）m，井筒装备一对1t固定式矿车600mm轨距，双层四车钢性立井多绳罐笼，担负矿井辅助提升任务，兼作进风井筒。3.5 井底车场及硐室3.5.1井底车场形式的确定及论证井底车场是连接井下运输的枢纽，井底车场形式的确定，必须适应井下运输和井筒提升的要求，井筒形式、提升方式、大巷运输方式的不同，井底车场的形式也不同。井底车场形式必须满足下列要求：1、车场的通过能力应比矿井的生产能力有30%以上的富余系数，有增产的可能性；2、调车简单，管理方便，管道及交叉点少；3、施工方便，建设工期短；4、井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；5、操作安全，符合规程、规范中的有关规定。现综合考虑本设计矿井的地质情况：1该矿井设计生产能力为1.2Mt/a，年工作日330d，实行三八工作制制度，每日净提升16小时；2矿井采用双立井开拓方式，一个开采水平，集中大巷布置；3主要运输大巷采用3t底卸式矿车运输，每列车由15辆矿车组成，由一台10t架线式电机车牵引。卸载时，机车通过卸载站。辅助运输、掘进煤和矸石列车采用1.5t固定式矿车，由19辆1.5吨矿车组成，一台10t架线式电机车牵引。4本设计矿井属于低瓦斯、低涌水量矿井。通过以上条件的分析，本设计采用环行尽头式车场。3.5.2井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度井底车场线路布置的要求：1、井底车场的线路主要由主井空、重车线，副井进、出车线和回车线组成，由于通过各个井底车场的煤种数量不同，其各线路的数目和长度也相应不同；2、井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；3、井底车场的线路工程量小；4、为保证运行安全，应尽量避免在曲线巷道顶车，机械推车需布置在直线段上；5、尽量减少道岔和交叉点；6、线路布置要有利于通风；线路上尽量不设风门，尤其是主要车场的副井线应禁设通风。7、列车的装载与卸载方向的一致，即注意调头问题。存车线长度的确定：1、大型矿井的主井空、重车线长度各为1.5-2.0列车长；2、材料车线长度，大型矿井应能容纳15个材料车；3、调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和；主井空、重车线，副井空、重车线：L=mnLk+NLj+Lf式中 L主井空、重车线，副井空、重车线有效长度，m；M列车数目，列；n每列车的矿车数，按列车组成计算确定；Lk每辆矿车带缓冲器的长度，m；N机车数；Lj每台机车的长数；Lf附加长度，取10m；经过计算得：主井 L=115（3.68+0.2）+14.5+10=70m副井 L=1.519（2.4+0.2）+14.5+10=88.6m人车线有效长度L=mnRLR+Lj+Lf式中 L人车线有效长度，m；nR人车数，辆；LR每辆人车带缓冲器的长度，m；Lj每台机车的长度，m；Lf附加长度,一般取10,m;L= mnRLR+Lj+Lf=154.16+4.5+10=35.3m如图(3-9)。3.5.3通过能力计算 采用电机车运输时，井底车场通过能力按下式计算N=式中 N-井底车场年通过能力 t,Q-每一次调度循环进入井底车场的所有列车的净载煤重 t，T-每一次调度循环时间 min.Ta-每年运输工作时间等于矿井设计年工作日数与日生产时间min的乘积min；井底车场通过能力应考虑留有一定的备用储备能力，一般应大于矿井设计生产能力的30%。井底车场线路图3-9Ta=3301660=316800minQ=3315+0.25191.5=142 tT=26minN=1.68Mt满足设计规范要求设计采用30kg/m钢轨，600mm轨距，6号道岔，线路的曲线半径25m线路连接计算：表37 道岔型号表序号道岔型号名称辙叉角主要尺寸（mm）质量/KgabLTL1ZDK630/6/25单开92744497251281010021092ZDC630/3/15对称18260625602852537512533ZDX630/6/2516渡线9274449725128195444243 (1) 单开道岔非平行线路联接道岔 ZDK630/6/25 a=4972mm b=5128mm =92744 R=