魏迪-毕业设计

辽宁工程技术大学毕业设计摘要 本设计通过详细介绍城郊2矿的井田概况和施工方法，经过一系列的方案论证比较，选择了适合本矿井的开拓方式、施工方法和各生产系统。井田内地质构造比较简单，主要为纵贯井田南北的F5、F17断层，属于低瓦斯矿井，无煤尘爆炸危险；本井田主要有三层可采煤层，按埋藏深度从浅到深分别为三4、三2、三1煤层，煤层倾角19o25o，平均23o。经过技术经济比较，煤矿设计生产能力为60万t/a，服务年限为48年，采用立井开拓方案。本设计包括拟扩建矿建概况，施工准备，立井施工，井底车场及硐室施工以及大巷施工等内容。对于安全方面，本矿井为低瓦斯矿井，但为确保安全特设置瓦斯监控系统。 总之，通过技术经济等多方面的比较得出本设计的开拓方案、施工方法等均能满足矿井施工要求。关键词：立井开拓；冻结法；光面爆破；综合机械化配套、短段掘砌混合作业方式；中央分列式通风AbstractThis design through the detailed introduction of suburban 2 ore field survey and construction method, through a series of solutions, choose a suitable demonstration of the mine exploitation and construction method and the production system. Within the field of geological structure is simple, mainly through the field for F17 faults, belong to the F5 and low gas mine, no coal-dust explosion danger; The three main field by coal, from shallow to deep buried depth respectively, three 2, April 3, the thickness of the coal seam an average of 3:1 m, 1.46 respectively, 1.16 m j, 1.16, coal 19o Angle, average 25o 23o. After technical and economic comparison, coal production capacity of 60 million t/a, service for 48, using vertical development plan.Anyhow, through comparison of technical and economic aspects of the design of that plan, construction methods etc all can meet demands mine construction.Keywords: vertical pioneering, Freezing method, Smooth blasting, Comprehensive mechanized, mixing made a short way, The central FenLieShi ventilation.目 录前言.11 矿井设计基本情况.21.1 矿井概述及地质特征.21.2井田开拓与开采.101.3矿井主要生产系统.222 施工准备工作的编制.332.1开工前的准备工作.332.2施工设备、设施的安装.333 立井井筒施工组织设计.363.1井筒概括.363.2表土施工.373.3基岩掘砌.414 井巷过渡期及井底车场施工组织设计.524.1井巷过渡期.524.2井底车场.564.3与井筒连接的硐室和巷道施工.635 运输大巷施工组织设计.665.1运输大巷断面设计.665.2运输大巷断面布置图.705.3运输大巷施工.766 建井施工总工期.816.1建井工期.816.2工程排队及施工组织排队.836.3主要技术经济指标.84致谢.86参考文献.87前言本设计为城郊二矿的施工组织设计。设计主要分为六部分：矿井设计基本情况、施工准备工作的编制、立井井筒施工设计、井巷过渡期及井底车场施工组织设计、运输大巷设计施工、建井施工总工期及主要技术经济指标。在内容上设计以设计原理和设计方法为主线，力求在阐明基础原理的基础上，密切结合矿井的实际条件，采用先进的施工方法。设计中的重要数据和图表都是以城郊煤矿的地质资料、井筒断面图、巷道断面图、等为依据，严格的依照了矿井建设专业毕业设计教学大纲的要求进行计算和描绘。在进行设计过程中，严格遵守煤矿安全规程和煤矿施工设计规范的有关规定，不仅注重加强了基本理论、基本方法技能的学习和基本能力的培养；而且注重了与其它课程的联系，特别是与课本及规程的衔接与配合。在设计中得到了指导老师以及其他老师和同学的精心指导和大力帮助，在此一并表示感谢！由于本人学识水平有限，加上时间仓促，本设计中错误和不足在所难免，恳请各位老师和同学批评指正。 作者： 2010年6月8日921 矿区概述及地质特征1.1 矿 区 概 况1.1.1 交通位置永夏矿区城郊2矿井田位于河南省永城煤田中部，永城县位于井田西分，南北长约4.8km，东西宽约1.44km，北邻陈四楼井田，勘探面积7km2。地理坐标为：东经11617301162521，北纬335352340035。井田内地势平坦，交通方便。永城县城西北至陇海铁路商丘车站95km，夏邑车站62km,东北至京沪铁路徐州车站97km，东南至宿州车站74km，均有柏油公路相通，各乡村之间亦有公路相通。图1-1交通位置1.1.2地形地貌及水系本井田位于黄淮冲积平原的东部，地势低平开阔，西北高，东南低，坡降为1450016000，井田东南部的3405孔处最低，地面标高31.03m；井田北部的0005孔处最高，地面标高34.58m.一般高程3234m。全为第四系全新统之亚砂土及亚粘土所覆盖。井田地表水系不发育，仅有纵横交错用于排涝的人工沟渠，较大河流为沱河，由北西流向南东，横贯全井田，注入安徽省的新汴河。沱河平水年流量一般为12 m3/s,雨季最大流量384 m3/s，最高洪水位标高为34.79m。本区地处中纬（34），属半旱，半润湿气候, 蒸汽量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温143，月平均气温最高为267（7月份），月平均最低为0.7（月份）降雪期和冰冻期为每年12月至翌年3月最大冻土深度为19cm，一般为10cm年平均降雨量多集中在78月份，占全年50本区岁没有破坏性地震的历史记载，但千年来，邻区（东部）安徽省肖县、宿县一带历史记载的强烈地震比较频繁，达38次之多，影响到本区地震裂度为6度。1.1.3 矿区经济条件城郊矿井录属于河南省国有企业永煤集团，企业生产设备先进，规模宏大，经济效益好。除煤矿外，该企业还有许多附属企业如龙宇能源集团，正龙集团等。农业主要以小麦为主，加之其交通便利，各种企业较多，所以经济发展迅速，经济状况良好。1.1.4 地 质 特 征1）地层本区系永城煤田城郊矿井，永城煤田的区域属华北地层区，鲁西分区，徐州小区。上奥陶至下石炭统，三叠系至古新统缺失。井田地层基本和区域地层相一致，根据钻孔揭露自下而上可分为中奥陶统(O2),中、上石炭统（C2C3）,二叠系（P）和新生界（KHz）。由老至新叙述如下：中奥陶统（O2） 在井田内穿见最大厚度达490.42m，可能包括部分下奥陶统。中石炭统、本溪统（C2b） 主要由铝土泥岩和鲕状铝土泥岩组成，厚度4.5411.42m，平均厚度8.21m。上石炭统太原组（C3t） 由较稳定的薄厚层状灰岩、泥岩、沙质泥岩组成，局部夹有鲕状铝土泥岩。含煤层厚度0.180.75m，平均厚度0.4m。本组厚度135.7159.20m，平均厚度145.82m。所含灰岩911层，自下而上编号L1L11，其中L2、L8、L11厚度稳定，其余各层为较稳定和不稳定。下二叠统山西组（P1S）主要由泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成，厚度72.4130.10m，平均102.54m，平均3层。下二叠统下石盒子组（P1X）由泥岩、砂质泥岩和砂岩、鲕状铝土泥岩及煤层组成，厚度45.03105.00m，平均69.63m，含煤57层，其中三1、三2、三4为可采煤层，是井田内重要的含煤地层。上二叠统上石盒子组（P2S）由泥岩、铝土泥岩、中细粒砂岩组成，本组平均厚度747.59m，分为P2S1、P2S2、P2S3、P2S4四段。上二叠统石干峰组（P2S） 主要由泥岩砂质泥岩粉砂岩组成，夹由紫斑泥岩和砂岩。 第三系（R）中新统（N2）：厚度76.10170.16m，平均厚度99.41m，底部局部由次生炭酸岩沉积，中上部以粘土为主，夹亚粘土及少量砂土。上新统（N2）：厚度151.69192.97m，平均厚度171.57m，以细中砂为主，与粘土、亚粘土交替沉积。第四系（Q）更新统（Qp）：厚度45.2079.50m，平均厚度59.76m，由粉砂、细砂与粘土、亚粘土及少量亚粘土所组成，局部见有中砂。粘性土厚度大于砂性土。全新统(Qh)：厚度27.1848.90m，平均厚34.17m，以粘土 亚粘土为主，夹细砂及亚粘土。 1.1.5地质构造本区位于华北台块东南隅，山东台背斜徐蚌凹折带中，秦岭昆嵛纬向构造带东段北支的南侧，新华夏系第二沉降带的东侧。由有一系列北东1030左右的隐伏带、向斜及断裂构造所组成。 1）断层构造本区东以F1断层，南以F20断层，西以F5断层，北以F5、F7之间风化带为界，矿区内主要有一条正断层：F17断层，生产揭露的多为小断层，其特征如下： F5正断层：位于西部边界，走向NNE, 倾向SEE，倾角80，最大落差100米。 F20正断层：位于南部边界，走向EW, 倾向N，倾角70，最大落差大于350米。 F17正断层：位于蒋阁向斜东翼，走向接近SN, 倾向W，倾角70,最大落差145米，区内延伸长度3500米 F1正断层:位于东南角边界,走向NNE,倾向NWW,倾角70,最大落差280米。表1-1 主要断层特征一览表断层编号地点断层性质 断层产状落差/m延伸长度/m走向倾向倾角F5正断层井田西部边界正断层NNESEE801004940F20正断层井田南部边界正断层EWN703501400F17正断层蒋阁向斜东翼正断层近SNW701453650F1正断层东南角边界正断层NNENWW7028011202）褶曲构造 本区已经查明的褶曲构造有1个，如下：蒋阁向斜：位于井田东南角，轴向近南北，延伸长约5.5km，宽约1.8km，为短轴向斜。3）岩浆岩本区基本没有岩浆岩的分布。1.1.6 水文地质条件根据含、隔水层岩性组合特征、埋藏条件等自上而下分为四个含水组，即新生界孔隙含水组、二叠系裂隙含水组、石炭系太原组岩溶裂隙含水组、奥陶系岩溶裂隙含水组。现分述如下：1）新生界孔隙含水组（）区域为新第三系、第四系冲、湖积松散地层，可细分为上、中、下、底四个含水段。各段地下水的赋存条件、富水性、水质水量、水位均具明显的差异性，砂层为1121层，总厚80.13159.04米，平均119.67米。 上段：直接受大气降水补给，循环条件好，交潜强烈，与地表水有互补关系，具有典型的强烈蒸发特点，单位涌水量0.876.71Ls.m,渗透系数54198md。 中下段：有良好的稳定隔水层，以水平侧向渗透补给为主，径流变缓，补给区与含水层分布区不一致，单位涌水量0.0011.45Ls.m,渗透系数54198md。 底端粘土层是隔离下部基岩风氧化带的稳定隔水层，厚度由几米到上百米，虽然局部有砂层透镜体与风氧化带直接接触，具封闭性好，微渗透。2）二叠系裂隙含水组（）由上石盒子、下石盒子、山西组砂岩含水层段组成，具弱承压性，顶部为风氧化带，深度在基岩面下，垂深18米左右，其上新生界底部粘性土隔水层，垂直越流补给微弱。含水层之间又有泥岩、砂质泥岩隔水，基本无联系。地下水均以本层水平侧向远方运移补给为主，补给源不足，径流滞缓，以消耗静储量为主。本组岩相变化大，裂隙发育又不均，多被方解石石脉冲填，富水性强弱也各段不一，上石盒子组比下石盒子组、山西组相对富水性较强。单位涌水量0.0010.07Ls.m，渗透系数0.0020.80md。3）石炭系太原组岩溶裂隙含水组（）本含水层主要为灰岩（11层、局部13层）次为砂岩，灰岩总厚70多米，以L10、L8、L4、L2四层灰岩，沉积稳定，厚度大。据钻孔揭露L10及以下各层灰岩都有不同程度的漏水现象。岩溶裂隙发育不均，又多被泥质、钙质充填，富水性强弱不同，以本层远方水平侧向运移为主。封闭条件较好，静水压力传递快，补给区、分布区、排泄区不一致。单位涌水量0.0012.87Ls.m,渗透系数0.0057.47md。4）奥陶系岩溶裂隙含水组（）奥陶系灰岩在安徽闸河煤田东西两侧广泛出露，永城境内在芒山一带有零星剥蚀残丘，井田东永城伏背斜轴部奥陶系灰岩大面积隆起，直接被新生界地层覆盖，走向与背斜轴一致，岩溶裂隙沿垂深减弱，部分被泥质、钙质充填，加之受构造断裂控制，灰岩富水性很不均一，大理岩、大理岩化灰岩富水性较强而结晶灰岩相对比较弱。地下水补给源除露头处受大气降水补给外，广泛隐伏区主要为水平侧向运移，补给量较大，以潜流形式向远方排泄。单位涌水量0.0023.56Ls.m,渗透系数0.0096.22md。综上所述，本井田断层富水性较弱，具有一定的隔水性能，一般情况下不会发生大的导水威胁，煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接水的水源，但由于井田内砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。同时本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单元，开采煤层远离地表水体，无充水影响，间接充水岩层“灰岩”，虽然单位涌水量较大，局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远离断层，一般是不会突水的。本矿井水文地质，工程地质条件属中等类型。1.1.7地下水的补给、径流及排泄条件本矿井可供选择的水源，地下水有新生界松散层和生产期间井下排水，地表水有沱河。根据本井天的水文地质特征，地表水沱河属季节性河流，流量不稳定，旱季断流，不能作为 供水水源；新生界第三系上新统含水组，其含水砂层厚55.58113.65，平均80.16，含水丰富，水质符合要求，是可靠的供水水源另外，井下排水经处理后亦可作为消防洒水和选煤长洗煤等的供水水源。1.1.8矿井涌水量矿井预计正常涌水量1182m3/h，考虑上段灰岩突水，最大涌水量为1917m3/h。1.1.9煤层及煤质 1）煤层本井田含煤地层自下而上依次为上石炭统太原组，下二叠统山西组，下石盒子组及上二叠统上石盒子组，由煤层分析可知：一、四、五煤组所含煤层不具有工业价值，可采煤层均赋予于三煤组之中，是本区设计的主要对象。 三1煤层位于三煤层下部，下距K4标志层顶平均间距15.64m，上距三22煤层底板平均间距4.19m，属可采煤层。 三2煤层三2煤层赋存于三煤组中下部，下距三1煤层顶板平均间距4.19m上距三4煤层底板平均间距8.42m，属可采煤层。 三4煤层三4煤层赋存在三煤组中上部，下距三2煤层顶板平均间距8.42m，上距K5标志层底平均29.76m，属可采煤层。特征详见下表1-2表1-2 可采煤层特征表煤层煤层厚度（M）煤层间距（M）夹矸岩性稳定性可采情况煤层结构最小最大平均层数总厚(M)顶板底板三40.813.551.468.42020.28泥岩砂质泥岩泥岩砂质泥岩较稳定大部可采简单复杂三20.802.031.16010.28泥岩砂质泥岩砂岩泥岩砂质泥岩较稳定可采简单4.19三10.802.031.16010.24泥岩砂质泥岩泥岩砂质泥岩较稳定偏不稳定大部可采简单较简单2）煤质 三4及三2煤层:以亮煤、暗煤为主，含有少量的镜煤及丝煤，属于亮半暗型煤，为中灰分，特低硫、特低磷，氟含量也很低，具有高发热的无烟煤。 三1煤层：三1煤层与三2、三4煤层相比，暗煤含量增多，多为半暗型煤，以富灰分为主，特低硫、特低磷，其他有害元素砷、氟含量低具有中等发热量的无烟煤。煤质分析资料如下表所示： 表1-3 煤质分析资料表煤层名称水份%灰份%硫份%磷份%挥发份%发热量大卡 （K/g）三1煤层0.920.450.610.0049.517040三2煤层1.220.100.620.0079.487089三4煤层1.327.550.640.0059.5071731.1.10其他开采技术条件 1）煤层顶底板 三4煤层顶底板：三4煤层赋存于三煤组中部，下距三2煤层顶板平均间距8.42米，上距K5标志层底平均为29.76米。煤层顶板主要以泥岩和砂质泥岩为主，个别点为砂岩。煤层底板大部分为泥岩和砂质泥岩。后期的构造运动和冲刷作用对煤层稳定程度影响甚小。 三2煤层顶底板：三2煤层赋存于三煤组中部，下距三1煤层顶板平均间距4.19米，上距三4煤层底板平均间距8.42米，三2煤层的成煤环境在三煤组中相对较好，绝大部分为单层结构，厚度稳定，煤层底板多为泥岩和砂质泥岩，顶板大部分为泥岩，局部为砂质泥岩和砂岩。 三1煤层顶底板：三1煤层位于三煤组下部，下距K4标志层顶平均间距15.56米，上距三2煤层底板平均间距4.19米，三1煤层形成于废弃三角洲平原上，砂泥物质来源较丰富，植物生长受到不同程度的影响，使得煤层厚度不稳定，双层结构的较多，灰分较高，沉缺及不可采点较多，三1煤层底板多为泥岩，砂质泥岩，顶板以泥岩和砂质泥岩为主，局部为砂岩。三煤组的顶底板抗压强度一般小于600kg/cm2（局部大于600 kg/cm2），稳定性差，管理有一定困难。伪顶厚0.10.5米，多为炭质泥岩，局部为泥岩，呈零星分布。 2）瓦斯井田中各煤层沼气含量一般小于0.5 cm3/g，属低瓦斯矿井。 3）煤尘爆炸性各煤层均无煤尘爆炸危险。 4）煤的自燃倾向各煤层均属不自燃发火煤层。 5）地温井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地温梯度为2.67。C/100m，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。从二2煤，三2煤层地温等值线图上看出，等温线与煤层底板等高线基本平行，二2煤层-500m以浅的地温一般低于30C,-600m以深的地温除井田东南部小面积低温区外，一般为一级高温区。在3127空（F3断层西侧）-700m以深地段，地温大于31C；为一级高温区。其余地段地温一般低于31C。1.2 井田开拓与开采1.2.1 井田境界本井田属于永夏矿区城郊井田，位于城郊井田东南部，其境界范围划分以城郊矿井精查地质报告为依据，东以经线为界，西至线，南以F20断层为界，北以F5F7之间风化带为界。南北长约4.8km，东西宽约1.44km，含煤面积约为6.8km2。井田四周无小窑开采。井田境界如图1-2所示，各主要边界点坐标如下表1-4所示：图1-2 井田境界图表1-4 主要边界点坐标序号XY序号XY123456789101.2.2 矿井资源/储量计算1）矿井地质资源/储量 储量计算的最低可采厚度为0.7m，最高灰分以不大于40为限。 第一水平地质储量3277.1689万吨 第二水平地质储量5332.1091万吨2）矿井资源/储量评价和分类从精查地质报告中对资源的控制程度和资源量的计算结果分析，121b级储量为探明的（预可研）经济基础储量，122b级储量为（包含安全煤柱）控制的经济基础储量。1.2.3矿井工业资源/储量 矿井工业储量122b2M22333k 式中：122b经济的基础储量； 2M22边界经济的基础储量； 333推断的资源量； K可信度系数。这里矿井工业储量等于矿井地质储量。1.2.4矿井设计资源/储量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、地面建(构)筑物煤柱等永久煤柱损失量后的储量，即为矿井设计储量。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱的留设与压煤开采规程的有关规定，各种煤柱留设如下：断层煤柱留设30m，由于F5、F20、F1断层即是井田边界，因此这三条断层依规定留设40m煤柱；井田境界40m；地面建（构）筑物20m，由于本区地面基本没有什么建筑物，因此不用留设；本井田内砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁，因此不用留设防水煤柱。1.2.5矿井设计可采储量矿井设计储量减去工业场地、井筒和井下主要巷道等保护煤柱损失量后的储量乘以采区回采率，即为矿井设计可采储量。按照规定，各种保护煤柱留设如下：工业场地留设15m，井筒20m；井下水平大巷30m。各种煤柱损失计算结果详见下表1-5:表1-5 煤柱损失计算表水平煤层煤柱损失（万吨）断层防水井田境界工业场地井筒井下大巷一（-300-600）三132.739024.03516.3583.24547.755三232.739024.03516.3583.24547.755三442.965030.25120.5884.10265.278合计107.219078.32153.25410.59158.648二（-600-900）三120.700015.60011.2462.84716.583三220.700015.60011.2462.84716.583三48.682025.56415.6473.59621.492合计22.48056.66438.1299.54054.578全矿井合计129.6990134.93591.39320.13212.1261.2.6 煤层储量计算汇总矿井储量汇总见下表1-6：表1-6 矿井储量汇总表水平煤层地质储量（万吨）工业储量（万吨）设计储量(万吨）采区回采率可采储量（万吨）（-300-600）三11767.1911767.1911678.831485%1351.9011三2721.406721.406684.950085%551.8756三4788.5719788.5719749.143385%603.2575合计3277.16893277.16893113.31042507.0342（-600-900）三1583.0667583.0667553.850085%446.0461三2784.3394784.3394745.122485%600.0196三4687.7491687.7491653.361685%526.1280合计2055.15522055.15521952.397485%1572.1937总计5332.10915332.10915065.50364079.22801.2.7 开拓方式本井田煤层埋藏较深，表土层较厚，水文地质条复杂及主要可采煤层赋存比较稳定，储量比较丰富等特点，本设计采用立井开拓方式。1.2.8 井筒个数、用途及装备 根据开拓部署，矿井投入生产时设三个竖井，即，主井、副井和风井。井筒特征图见表1-7 主井净直径6.0m，。该井承担矿井煤炭提升任务。主井井筒断面布置见图13。 副井净直径6.0m，该井主要担负全矿井人员、设备材料与矸石等辅助提升任务，兼作矿井主要进风及安全出口。副井井筒断面布置见图14。 风井净直径4.0m，该井担负全矿井回风兼作安全出口，风井井筒断面见图15。表1-7 井筒特征表井筒名称主井副井风井井 口坐 标经距纬距井口标高（米）+32+32+32井筒倾角（度）909090井筒深度（米）第一水平632632632第二水平891876825井筒直径（米）净6.06.04.0掘进6.86.84.6井筒断面（M2）净28.2628.2612.56掘进36.3036.3016.62砌壁厚度（mm）400400300材料混凝土混凝土混凝土井筒装备箕斗罐笼梯子间风速核算（m/s）3.71.95.6备注 图1-3 主井井筒断面布置图图1-4 副井井筒断面布置图 图1-5 风井井筒断面布置图1.2.9 井筒施工方法表土段采用冻结法施工，基岩段采用综合机械化配套、短段掘砌混合作业方式，对于基岩富水性较强段采用工作面注浆。1.2.10 井壁结构1）表土段井壁结构根据井筒穿过地层的水文地质条件，确定主、副、风井表土段采用冻结法施工。主井井筒的内外井壁总厚度为850mm，副井井筒的内外井壁总厚度为1100mm，风井井筒内外壁的总厚度为950mm。基岩段的主井、副井和风井井筒均采用综合机械化配套、短段掘砌混合作业方式，素混凝土井壁。主井井壁厚度为400mm，副井、风井井壁厚度为450mm。1.2.11 工业场地位置选择工业场地是指矿井地面工业生产的场所，包括生产指挥机构在内。例如，主、副井，矿井变电所和压风机站，煤炭加工生产系统（筛煤或洗煤厂、铁路装车站，储煤场和煤仓，矸石排放或处理设施），供水、供热，机电维修场以及行政福利设施等。地理位置实际上反映着主、副井的位置。而且应该尽量不压煤或尽量少压煤，尽量缩小占地面积、减少煤柱损失，尽量利用荒山、坡地、不占良田。所以考虑地理位置和交通形式决定选择不压煤或少压煤的.根据煤炭工业设计规范中矿井工业场地占地面积指标的规定，中型矿井为1.31.8公顷/10万吨，所以本矿井工业广场占地面积在7.810.8公顷之间。本区为冲击平原地带，为贯彻不占良田，少占农田，不拆或少拆村庄的方针，本矿井工业广场占地面积可取为8公顷。综合考虑矿井工业广场位置布置的原则和影响其布置的条件，现预提出三个方案进行比较：方案一：工业广场设在井田北部，等高线-350-450附近；方案二：工业广场设在井田中央等高线-700处；方案三：工业广场设在井田底部，等高线-800附近。三个方案的工业广场在矿区的相对位置如下图1-6所示：图1-6预提方案工业广场相对位置图下面从地面和井下条件综合考虑，比较上述三方案，确定出最合理方案。比较内容见下表1-8：表1-8 工业广场位置选择预提方案比较方案序号优点缺点一地势平坦，平场工程量小；位于煤层浅部，压煤少；距主要运向一侧较近，井上运输成本低。位于井田边界，煤炭井下运输成本增大，离生活区远不利于生产；附近有大的断层，不利于施工二地势平坦，平场工程量小；位于井田中央，便于两翼开采；煤炭井下运输成本最小；井筒石门距离较短。距北部主要运向一侧偏远，运输成本较大；三地势平坦，平场工程量小；位于井田边界，煤炭井下运输成本较大；距主要运向一侧最远，地面运输成本最大；显然，方案二在经济上合理，技术上可行，因此，确定方案二为最合理的方案，即矿井工业广场布置在井田中央，等高线-700附近。1.2.12 井筒数目的确定本设计对井筒数目提出了两个方案进行比较。方案：矿井移交生产时开凿三个井筒，即主井、副井和风井。主井担负全矿井的煤炭提升任务兼进风。副井担负全矿井的辅助提升和矿井主要进风任务，并兼作矿井的安全出口。风井担负全矿井的回风任务兼作安全出口，井筒内设置梯子间，并布置有消防洒水及灌浆管等。该方案主要优点： 建井期间施工改绞灵活方便，施工速度快，建井工期短； 回风井任务专一，通风系统安全性好； 主井井筒不需要采用密闭措施，漏风量小，矿井通风费用低。缺点： 井筒工程量大，施工队伍占用多； 井筒开凿费用高。方案：矿井移交生产时开凿两个井筒，即主井、副井。主井担负全矿井的煤炭提升任务，并兼作矿井回风和安全出口。副井担负全矿井的辅助提升和矿井进风任务，兼作矿井的安全出口，并布置有消防洒水管道及灌浆管道等。该方案主要优点： 一井多用，矿井的井筒工程量少； 井筒开凿费用低。缺点： 建井综合施工速度慢，建井工期长； 主井兼作回风井，漏风量大，井筒装备腐蚀严重，井筒断面需要加大，通风费用高。根据以上比较结果，本矿井初期开凿三个井筒具有较多的优点，故本设计推荐三个井筒方案，即矿井移交生产时开凿主井、副井和风井。主井担负全矿井的煤炭提升任务，装备一对非标25t箕斗，井筒净直径为6.0m，井筒深度为632 m；副井担负全矿井的辅助提升和矿井主要进风任务，并兼作矿井的安全出口，其内装备一对3t底卸式矿车双层单车罐笼，设梯子间、管路和线缆，副井井筒直径为6.0m，深度为632m；风井担负全矿井的回风任务兼作安全出口，井筒内设置梯子间和灌浆管路，风井井筒直径为4.0m，井筒深度为632m。1.2.13 水平划分及水平标高根据本井田的地质条件可知，整个井田为缓倾斜、倾斜煤层，倾角在2030。之间，煤层底板等高线分布在-300-900m间，垂高达600m，根据煤炭工业矿井设计规范的规定，当矿井划分为阶段开采时，其阶段垂高宜为200350m(缓倾斜、倾斜煤层)。因此本矿井宜划分两个或两个以上的水平。下面以划分两个水平和三个水平进行比较。方案一划分两个阶段，两个水平，以-300-600为第一水平，-600-900为第二水平；方案二划分三个阶段，三个水平，以-300-500为第一水平，-500-700为第二水平，-700-900为第三水平。表1-9为不同水平划分方案的阶段参数。表1-9 水平划分的阶段参数方案阶段数目/个阶段垂高/m两个水平2300300三个水平3200200200根据第一水平必须满足规定服务年限的要求，将两方案比较如下表1-10：表1-10方案比较矿井设计生产能力(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）规定必须达到的服务年限（a）两个水平三个水平0.9321912200.64829180.45643924显然，当划分为三个水平时，只有井型为0.45Mt/a时，其第一水平服务年限符合规定。而划分为两个水平时，井型0.6Mt/a和0.45Mt/a的第一水平服务年限均符合规定，考虑到目前井型向大型化发展，确定井型为0.6Mt/a，划分三个水平显然不合理，因此，水平划分确定为两个水平，即-300-600为第一水平，-600-900为第二水平。两水平相关参数如下表1-11所示：表1-11 水平划分序号开采范围可采储量（万吨）服务年限（a）备注一-300-6002507.034229符合规定的大于20a二-600-9001572.1937191.2.14 大巷布置方式本矿井为低瓦斯矿井，故运输大巷采用双轨架线式电机车运输。运输大巷选取的运输设备为：ZK10-6/250架线式电机车及1.5吨固定式矿车。选取24kg/m的钢轨，钢筋混凝土轨枕，混凝土道床。在人行道一侧布置水沟，水沟深500mm，宽550mm。管子悬吊在人行道一侧，电缆挂在非人行道侧，通讯电缆挂在管子上方。 由于回风大巷内没有机械设备通过，因此其断面设计只需考虑通风情况。1.2.15 采区划分及开采顺序根据对煤层赋存条件，煤层开采条件及地质构造条件等诸因素分析后，采区划分主要以落差较大断层、煤层可采边界等自然边界作为采区划分的主要依据。另外设计也考虑了采用综合机械化对采煤工作面的要求，尽量发挥综机效能。据此矿井划分为1个采区1.3 矿井主要生产系统1.3.1 井筒提升矿井设计产量0.60Mt/a，采用一对立井开拓方式，主井净直径6.0m，装备一对JDG-6/754的标准箕斗，担负矿井的煤炭提升任务；副井净直径6.0m，装备一对1吨矿车单层双车普通罐笼，担负矿井人员、设备、材料等辅助提升任务，兼作进风井。1） 主井提升设备计算原则：在不加大提升机及井筒直径的前提下，选择较大的提升容器，以采用较低的提升速度，节省电耗。确定小时提升量Ah=式中： Ah小时提升量，th；An矿井年产量，60万t年；c提升不均衡系数。煤炭工业设计规范规定：有井底煤仓时为1.101.15；无井底煤仓时为1.20。本设计取1.15；af提升能力富裕系数，取1.2；br年工作日，330天；t日工作小时数，16h；代入数据计算得： =156.8t/h合理的提升速度在选择提升容器时，一般都采用经济速度法，常用的经济提升速度为vm=(0.30.5) ，m/s式中 H提升长度，666m。取vm=0.3代入数据计算得：vm=0.3=7.54 ms 估计一次提升循环时间TxTx=+ u +，s 式中： a提升加速度，取a =0.7ms2；u爬行时间，箕斗可取10 s；休止时间，查表得=20 s。代入数据计算得：Tx=124s一次合理提升量的确定Q=5.44t根据上述计算值，从箕斗规格表中选取型号为JDG-6/754的标准箕斗表1-12 箕斗特征表箕斗型号装载重量(t)自重(t)箕斗容积(m3)提升钢丝绳直径（mm）最大提升高度(m)JDG-6/75467.926.632501200 2） 选择钢丝绳按煤矿安全规程的规定，提升钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数的方法进