潘三矿400 万ta新井初步设计-浅析深井巷道支护技术-关于煤与瓦斯突出矿井无人工作面开采保护层的论文

摘要本设计包括三个部分一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为潘三矿400万T/A新井初步设计，共分10章1矿区概述及井田地质特征；2井田境界和储量；3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4井田开拓；5准备方式采区巷道布置；6采煤方法；7井下运输；8矿井提升；9矿井通风与安全技术；10矿井基本技术经济指标。城郊矿井田位于河南省永城市境内，东南距淮南市洞山约34公里。地处凤台县城正北，相距县城15公里左右。行政区划属淮南市潘集区所管辖，井田范围地跨潘集、芦集、田集、贺疃四个乡。潘三矿濒临淮河，东起自第九勘探线与潘一矿相毗邻，西至第十五勘探线和丁集勘探区相邻，矿井北部以F1断层作为与未来的潘四矿之分界线，南部以131煤层900M水平的底板等高线作为深部的井境界，矿井东西走向长约93KM，南北倾斜宽约58KM，面积约54KM2。矿区铁路专用线与阜淮线、淮南线连接，向东南经合肥至芜湖，可延伸至沪杭、皖赣线，向西约90公里经阜阳至京九线各站，公路30公里与206国道相接。水运由淮河进入长江，在淮河建有自营码头，专门从事煤炭的水运业务。煤炭主要销往淮南平圩与洛河电厂及江浙一带，交通十分便利。矿井最大涌水量为1000M3/时，正常涌水量为700M3/时；煤质为气煤；全矿井最大绝对瓦斯涌出量为50M3/MIN，属高瓦斯矿井；煤层具有一定的自燃发火危险性，自然倾向性等级为级，煤尘具有一定的爆炸危险性。矿井采用立井单水平上下山开拓，采用中央并列式和两翼对角式混合通风。一矿一面，采煤方法为长壁综采一次采全高开采。煤炭运输采用阻燃胶带和底卸式矿车，辅助运输采用蓄电池电机车牵引矿车。矿井年工作日为330D，每天净提升时间16H。矿井工作制度为“三八”制。专题部分题目是浅析深井巷道支护技术。翻译部分是一篇关于煤与瓦斯突出矿井无人工作面开采保护层的论文，英文原文题目为STUDYONMININGTHEPROTECTIVESEAMWITHTHEMANLESSWORKINGFACEINCOALANDGASOUTBURSTMINES。关键词立井；采区；综采；中央并列式；两翼对角式ABSTRACTTHISDESIGNINCLUDESOFTHREEPARTSTHEGENERALPART,SPECIALSUBJECTPARTANDTRANSLATEDPARTTHEGENERALPARTISANEWPRELIMINARYDESIGNOFPANSANWELLSTHATANNUALOUTPUTIS18MTTHEDESIGNINCLUDESTENCHAPTERS1MINEANDMINEGEOLOGICALFEATURESOUTLINED2WAIDAREALMANDRESERVES3MINESYSTEM,DESIGNCAPACITYANDLENGTHOFSERVICE4WAIDADEVELOP5TOPREPARETHEWAYWITHTHEDISTRICTROADWAYLAYOUT6MININGMETHODS7UNDERGROUNDTRANSPORT8MINEHOIST9MINEVENTILATIONANDSECURITYTECHNOLOGIES10MINETHEBASICTECHNICALANDECONOMICINDICATORSPANSANMINELOCATEDINTHENORTHWESTOFHUAINANCITYANHUIPROVINCEHUAIHEIRIVER,SOUTHEASTOFHUAINANCITYDONGSHANFROMABOUT34KMISLOCATEDINFENGTAICOUNTY,DUENORTH,ABOUT15KMAWAYFROMTOWNANADMINISTRATIVEDIVISIONUNDERTHEJURISDICTIONOFHUAINANCITYAREA,IDARANGEACROSSPANJI,LUJI,TIANJIANDHETUANPANSANMINETHEVERGEOFTHEHUAIHERIVER,THEEASTFROMTHE9THLINEANDTHEPANYIMINEADJACENTTOTHEWEST,THE15THEXPLORATIONLINESANDTHESMALLSETOFEXPLORATIONAREAADJACENTTOTHENORTHF1FAULTASMINEANDMINEOFTHEFUTUREFOURLINEPANSIMINE,131COAL900MSOUTHTOTHELEVELOFBOTTOMCONTOURASTHEREALMOFDEEPWELLS,MINESEASTWESTLENGTHOFABOUT93KM,NORTHSOUTHTILTWIDTHOF58KM,ANAREAOFABOUT54KM2MINESPECIALRAILWAYLINEANDTHEFUYANGHUAINAN,HUAINANCABLECONNECTION,TOTHESOUTHEASTBYTHEHEFEIWUHU,CANBEEXTENDEDTOHANGZHOU,ANHUIANDJIANGXILINE,ABOUT90KILOMETERSWESTTOBEIJINGKOWLOONLINEBYTHEFUYANGSTATIONS,HIGHWAYSAND206NATIONALHIGHWAY30KMPHASESHIPPINGFROMTHEHUAIHERIVERINTOTHEYANGTZERIVER,HUAIHERIVERBUILTINTHESELFTERMINAL,SPECIALIZINGINCOALSHIPPINGBUSINESSHUAINANCOALARESOLDTOPOWERPLANTSANDZHEJIANGAREA,THETRAFFICISVERYCONVENIENTMINETHEMAXIMUMDISCHARGEIS1000M3/H,THENORMALDISCHARGEIS700M3/HCOALTOGASCOALALLMINEGASEMISSIONINTHEABSOLUTEMAXIMUMFORTHE50M3/MIN,AHIGHGASMINESCOALHASACERTAINRISKOFSPONTANEOUSCOMBUSTION,ANDTHENATURALTENDENCYOFGRADEANDCOALDUSTEXPLOSIONHASACERTAINRISKMINEUSESSHAFTSINGLETHELEVELOFDEVELOPMENTANDUSESCENTRALPARALLELANDTHETWOWINGSOFTHEROLESOFVENTILATIONSIDEOFAMINE，MININGMETHODFORAFULLYMECHANIZEDLONGWALLMININGHEIGHTCOALTRANSPORTATIONBYTHEENDOFFLAMERETARDANTTAPEANDBOTTOMDUMPCARAUXILIARYTRANSPORTUSESBATTERYLOCOMOTIVETRACTIONTRAMCARMINEISWORKINGDAYSFOR330DAYS,THENETEVERYDAYTOENHANCETHETIME16HOURSMINESYSTEMIS“38“STRUCTURESPECIALSUBJECTPARTISABOUTTHERESEARCHOFDEEPROADWAYSSUPPORTINGTECHNOLOGYTRANSLATIONPARTOFANARTICLEONMININGTHEPROTECTIVESEAMWITHTHEMANLESSWORKINGFACEINCOALANDGASOUTBURSTMINESTHEORIGINALENGLISHTEXTOFTHETITLESTUDYONMININGTHEPROTECTIVESEAMWITHTHEMANLESSWORKINGFACEINCOALANDGASOUTBURSTMINESKEYWORDSSHAFTPANELSFULLYMECHANIZEDMININGCENTRALPARALLELWINGSDIAGONALVENTILATION目录1矿区概述及井田地质特征111矿区概述1111矿区地理位置与交通1112地形地貌1113主要河流112井田地质特征2121井田地质构造2122煤层特征2123煤质3124水文地质特征4125其他开采地质条件42井田境界与储量521井田境界522矿井工业储量计算5221储量计算依据5222矿井工业储量523矿井可采储量计算6231安全煤柱留设原则6232矿井永久保护煤柱损失量6233矿井可采储量8234井型校核83矿井工作制度、设计生产能力及服务年限1031矿井工作制度1032矿井设计生产能力及服务年限10321矿井设计生产能力及服务年限确定依据10322矿设计生产能力10323矿井服务年限10324井型校核114井田开拓1241井田开拓的基本问题12411确定井筒形式、数目、位置12412工业场地的位置13413开采水平的确定14414大巷和井底车场的布置14415开拓方案比较1442矿井基本巷道22421井筒22422井底车场及硐室25423主要开拓巷道275带区巷道布置3151煤层地质特征31511带区位置及范围31512带区煤层特征31513地质构造31514顶底板特性31515水文地质31516地表情况3152带区巷道布置及生产系统（见首采区巷道布置平剖面图）31521带区准备方式的确定32522生产系统32523带区内巷道掘进32524带区生产能力及采出率3353带区车场及主要硐室34531带区下部车场设计34532带区车场的调车方式34533带区主要硐室346采煤方法3661采煤工艺方式36611带区煤层特征及地质条件36612确定采煤工艺方式36613回采工作面长度的确定36614回采工作面的推进方向和推进度37615综采工作面的设备配套37616回采工作面破煤、装煤方式37617回采工作面支护方式39618端头支护及超前支护方式41619各工艺过程注意事项416110回采工作面正规循环作业和工作面成本4262回采巷道布置45621回采巷道布置方式45622回采巷道参数457井下运输4771概述47711井下运输的原始条件和数据47712井下运输系统4772煤炭运输方式和设备选择4773辅助运输方式和设备选择4874大巷运输设备选择498矿井提升5181矿井提升概述5182主副井提升51821主井提升51822副井提升539矿井通风及安全5591矿井地质、开拓、开采概况55911矿井地质概况55912矿井通风系统的基本要求55913矿井通风方式的确定55914主要通风机工作方式选择56915带区通风系统的确定57916回采工作面进回风巷道的布置58917通风构筑物5992矿井风量计算59921采煤工作面实际需要风量59922备用面需风量的计算61923掘进工作面风量计算61924硐室需风量62925其它巷道风量计算62926矿井总风量计算62927风量分配及风速验算63928通风构筑物6493矿井通风阻力计算64931计算原则65932确定矿井通风容易和困难时期65933矿井最大阻力路线65934矿井通风阻力计算68935两个时期的矿井总风阻和总等积孔7194选择矿井通风设备71941选择主要通风机71942主要通风机的选择72943电动机选型7495安全灾害的预防措施75951预防瓦斯和煤尘爆炸的措施75952预防井下火灾的措施75953防水措施7610设计矿井基本技术经济指标77专题部分79深井开采的矿压显现特征分析791深部开采巷道围岩稳定性分析802巷道围岩的变形破坏特征8121平煤五矿变形观测8122协庄煤矿变形观测813冲击地压显现特征834深部采场矿压特点845结论85参考文献86翻译部分87致谢961矿区概述及井田地质特征11矿区概述111矿区地理位置与交通城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。南北长约102KM，东西宽约805KM，勘探面积约50KM2。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为东经11617301162521，北纬335352340035。井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95KM，夏邑东站62KM；东北至京沪铁路徐州车站约100KM，东南至宿州车站约75KM，距京九铁路的亳州车站55KM，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通（见图1）。图1城郊矿交通位置图112地形地貌城郊井田位于淮河冲积平原的东部，地势平坦，海拔标高在3134M之间，相对高差23M，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为220M左右。工业广场标高35M。113主要河流城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高3479M，（1963年8月9日），年平均水位标高3039M，最大流量384城郊矿勘探区公路铁路图例宿县淮北市涡阳茴村薛湖徐州市商丘市砀山芒山亳州夏邑永城市顺和30204034020401701601701603020403402040省南河江苏省省徽安山东省M/S（1963年8月9日），年平均流量一般为12M/S。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。本区地处中纬34附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温143，日最高气温415，日最低气温为234。年平均降水量9629MM，年最大降水量15186MM，年最小降水量5562MM。大气降水量多集中在78月份，可占全年降水量的50以上，年蒸发量18089。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于6度。12井田地质特征121井田地质构造城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧。井田内褶皱构造除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的隆起和凹陷。122煤层特征本井田的主要含煤地层下石盒子组（P1X），煤系地层总厚度平均17217M，煤层总厚度平均1021M，总的含煤系数为593。下石盒子组（P1X）含三煤组，由47个分层组成，分层编号从下至上分别为三1、三2、三3、三4、三5、三6及三7。煤层总厚度为1027M，含煤系数为90。井田内三2煤层为可采煤层，详见煤层情况一览表。表11煤层情况一览表煤组号煤层编号煤分层数煤厚最小最大平均M间距最小最大平均M夹矸层数可采情况含煤系数煤层稳定性三710200500380不可采不稳定0622102410三610121200530不可采不稳定0431429375三51202011705701偶见可采点不稳定0901440657三41300535504502不可采较稳定040935410三3102095030不可采不稳定0521521432三2104076859301可采较稳定（31线以南稳定）253032422886三1210200540340不可采不稳定三煤组三11120320303540365229463301不可采90较稳定偏不稳定123煤质三2煤层以富灰分为主，特低硫，特低磷，中等发热量，中等难选的无烟煤。各可采煤层中贫煤数量较少，除它的发热量量稍高于无烟煤外，其它煤质特征与无烟煤相似。三2煤组各层煤可用于发电，水泥工业及民用。各主采煤层的煤质特征见下表表12各主采煤层的煤质特征下表原煤精煤煤层编号煤质牌号ADSTDQNETADMJ/KGAGVRCCHRWY136834042010830231470625718130627576245133680472630953836679063936992234035244339340三2TR16792630207211042061054724629327511436118878911997114410551190409195911493814494169124水文地质特征新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性又弱，与基岩之间有平均厚4429M的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，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。本井田断层富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情况下不会发生大导水威胁。综上所述，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，无流水影响，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。矿井正常涌水量180250M/D。125其他开采地质条件1煤层顶底板三2煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，抗压强度一般小于600KG/CM（局部大于600KG/CM），稳定性差，管理有一定困难。2瓦斯、煤尘等井田中各煤层沼气含量一般小于05CM/G，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。3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267/100M，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。从三2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，煤层500M以浅的地温一般低于30，600M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。2井田境界与储量21井田境界矿井井田范围东部边界为人为划分，西部以F7断层为界，南部以F20断层为界。井田走向长度约为12KM，倾斜长约为8KM。煤层最小倾角1，最大倾角335，平均倾角13。22矿井工业储量计算221储量计算依据1根据城郊煤矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准计算能利用储量的煤层最低可采厚度为08M，原煤灰分不大于40。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0708M；3依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求禁止新建煤层含硫份大于3的矿井。硫份大于3的煤层储量列入平衡表外的储量；4储量计算厚度夹石厚度不大于005M时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法；6煤层容重三煤为优质无烟煤，其容重均为140T/M。222矿井工业储量本矿井的主采煤层为三煤，其厚度分别为593M。因此在计算工业储量时只针对这层煤，对于其它不可采煤层不予以计算。本设计的储量计算是在精查地质报告提供的110000煤层底板等高线图基础上计算出来的，因此计算数据真实可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为ZGSM/COS（21）式中ZG矿井的工业储量，万T；S井田水平面积，KM2；M煤层的厚度，M；煤的容重，本矿井为14T/M；煤层倾角,。ZG71659314/COT估算可采储量ZK8060991504295463535432万T1设计600万T/A矿井服务年限TZK/AK463535432/（60014）55260A取500万T/A。（注第三章详细说明）23矿井可采储量计算231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、村庄煤柱。3维护带宽度风井场地20M，村庄10M，其他15M；4根据经验井田边界保护煤柱留50M，断层保护煤柱的留设按落差大于50M时，断层两侧各留40M，落差小于50M时，两侧各留30M。本矿井井田内的几条大断层的落差均大于50M，因此在两侧各留40M的保护煤柱。5工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表21。表21工业场地占地面积指标井型（万T/A）占地面积指标（公顷/10万T）240及以上101201801245901593018232矿井永久保护煤柱损失量1边界保护煤柱按下式计算（22）COS/MBLZ边界式中Z边界边界煤柱损失量，万T；L井田边界长度，M；B保护煤柱宽度，M；M煤层厚度，M；煤的容重，T/M。根据经验井田边界保护煤柱留50M，断层保护煤柱的留设按落差大于50M时，断层两侧各留40M，落差小于50M时，两侧各留30M。本矿井井田内的几条大断层的落差均大于50M，因此在两侧各留40M的保护煤柱。井田边界保护煤柱TZ万边界63159COS/40193503742断层保护煤柱按下式计算（23）COS/MBLZ断层式中断层保护煤柱损失量，万T；断层Z断层长度，M；L煤柱宽度，M；BM煤层厚度，M；煤层容重，T/M。TZ万）（断层126853COS/419354017389701253工业广场保护煤柱根据煤炭工业设计规范第522条规定工业广场的面积为0811平方公顷/10万T。本矿工业广场面积取1平方公顷/10万T，故工业广场面积为50公顷。本矿井设计生产能力为500万T/年，所以取工业广场的尺寸为1000M500M的长方形。煤层的平均倾角为145，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为600M，该处表土层厚度为220M，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为15M。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表22。表22岩层移动角广场中心深度/M煤层倾角/煤层厚度/M冲击层厚度/M600907593220417070658由此根据上述以知条件，画出如图21所示的工业广场保护煤柱的尺寸图21工业广场保护煤柱通过计算求得工业广场保护煤柱244619759314/COS145205758万T井田保护煤柱永久损失量见表23。4其他保护煤柱6099150425304957万T60M570M85540M350M2150M0M表23保护煤柱损失量煤柱类型储量（万T）井田边界保护煤柱159963断层保护煤柱168512工业广场保护煤柱205758其他保护煤柱304957233矿井可采储量矿井可采储量可按下式计算ZKZGPC（24）式中ZK矿井的可采储量，万T；ZG矿井的工业储量，万T；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤柱损失量，万T；C采区采出率，厚煤层不低于075，中厚煤层不低于080，薄煤层不低于085，本矿井为厚煤层，因此取075。井田保护煤柱永久损失量P159963168512209797304957839163万T矿井可采储量ZK60991508391630753944990万T234井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核1矿井生产能力校核井田内三煤厚593M，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大，都为缓倾斜煤层，开采条件较简单。布置一个高产高效工作面，即可达产。2辅助生产环节的能力校核本矿井设计为特大型矿井，开拓方式立井两水平暗立井延伸开拓，主井提升容器采用两对30T箕斗，副井提升容器为一对双层四15T罐笼，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机通过主要运输石门运到井底煤仓，再经主井箕斗提升至地面，运输能力能满足设计井型的需求。副井采用加宽容器提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。3通风安全条件的校核本矿井煤尘不具有爆炸性瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单矿井通风采用中央边界式通风，有专门的风井回风，可以满足通风的要求。4储量条件校核本矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表24。表24我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限第一开采水平服务年限（A）矿井设计生产能力（万T/A）矿井设计服务年限（A）煤层倾角45600及以上8040300500703512024060302520459050252015930各省自定3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限31矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中规定，矿井设计生产能力宜按工作日330天计算，每天净提升时间宜为16小时。参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，本矿井作业采取“三八”工作制，每日两班生产、出煤，一班检修，每日提升时间为16小时。32矿井设计生产能力及服务年限321矿井设计生产能力及服务年限确定依据煤炭工业矿井设计规范第221条规定矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定1资源情况煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2开发条件包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模否则应缩小规模；3国家需求对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4投资效果投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。322矿设计生产能力本矿井井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，煤层属厚煤层，厚度变化不大，煤层倾角较大，平均倾角13，为缓斜煤层，开采条件一般，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。初步确定本矿井的设计生产能力为50MT/A。323矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应，矿井可采储量ZK、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为TZK/AK（31）式中ZK矿井可采储量，3944990万T；A设计生产能力,500万T/A；K矿井储量备用系数，取14；T矿井服务年限，A。则矿井服务年限为T3944990/（50014）5636A；矿井服务年限不符合煤炭工业矿井设计规范要求。A取400万T/A。T3944990/400147045A矿井服务年限均符合煤炭工业矿井设计规范要求。324井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核1矿井生产能力校核井田内三2煤厚593M，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大，都为缓倾斜煤层，开采条件较简单。布置一个高产高效工作面，即可达产。2辅助生产环节的能力校核本矿井设计为特大型矿井，开拓方式立井两水平暗立井延伸开拓，主井提升容器采用两对20T箕斗，副井提升容器为一对双层四15T罐笼，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机通过主要运输石门运到井底煤仓，再经主井箕斗提升至地面，运输能力能满足设计井型的需求。副井采用加宽容器提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。3通风安全条件的校核本矿井煤尘不具有爆炸性瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单矿井通风前期采用中央并列式通风，后期采用边界式通风，有专门的风井回风，可以满足通风的要求。4储量条件校核本矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表31。表31我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限第一开采水平服务年限/A煤层倾角煤层倾角煤层倾角矿井设计生产能力/万TA1矿井设计服务年限/A45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定4井田开拓41井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。1确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2合理确定开采水平的数目和位置；3布置大巷及井底车场；4确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则1贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。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，节约基建投资，加快矿井建设。2合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。3合理开发国家资源，减少煤炭损失。4必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5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、综掘机械化、自动化创造条件。6根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。411确定井筒形式、数目、位置1井筒形式的确定井筒形式有三种平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。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、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，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。缺点是斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角一般，平均13，为缓倾斜煤层；表土层较厚平均达到220M；水文地质情况比较简单，涌水量较小，煤层最小埋深300M，最大埋深880M，高差大，因此不宜采用斜井开拓，宜采有立井开拓。2井筒数目的确定本井田煤层埋藏深，具有地温高，地压大，瓦斯小等特点。根据上述特点，对初期工业场地内的井筒数目提出了如下方案工业场地内布置主井、副井，井田东西边界处各布置一个回风井。其中主井井筒主要承担矿井煤炭提升及兼进部分风；副井井筒主要担负矸石、人员、设备及材料等辅助提升和进风，井筒内装备梯子间，作为矿井的安全出口，井筒内布置有压风管、洒水管、动力电缆和通讯电缆。3井筒位置的确定1）井筒位置的确定原则有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；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、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；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；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。2）井筒位置的确定由于受到F14断层的影响，为了有利于第一水平的开采，并兼顾其它水平，因此将井筒位置定在井田走向的中央，倾斜方向在靠近F14断层的位置，这样布置还可以利用F14断层的部分保护煤柱减少工业广场压煤量。412工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田走向中部，倾斜方向上靠近F14断层的位置。工业场地的形状和面积根据表21工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为40公顷，形状为矩形，长边平行于井田走向，长为800M,宽为500M。413开采水平的确定根据煤矿工业矿井设计规范324规定矿井开采水平划分应根据煤层赋存条件、地质条件、开采技术与装备水平、资源/储量和生产能力等因素，经综合比较确定，并应符合下列规定1当矿井划分为阶段开采时，其阶段垂高宜为1）缓倾斜、倾斜煤层200M350M；2）急倾斜煤层100M250M2条件适宜的缓倾斜煤层，瓦斯含量低，涌水量不大时，宜采用上、下山开采相结合的方式；3近水平多煤层开采，当层间距不大时，宜采用单一水平开拓；当层间距大时，可分煤（组）层多水平开采。井田主采煤层是三2煤层，煤层最大倾角335，最小1，平均倾角是13。煤层开采上限标高300M，开采下限标高880M，井田落差达到了580M。井田最大倾斜长度71KM，最小49KM，平均倾斜长度约60KM。根据本井田的煤层赋存条件，提出下列两个水平划分方案1）煤层设两个水平一水平300M650M，大巷布置在650M标高。二水平650M880M，水平内分两个阶段，大巷布置在850M标高。2）煤层设三个水平一水平300M500M，大巷布置在500M标高。二水平500M700M，大巷布置在700M标高。三水平700M880M，大巷布置在850M标高。414大巷和井底车场的布置1大巷的布置由于本井田煤层埋藏比较深，煤层较厚，平均厚度到59M，为减少煤柱损失和保证巷道维护条件，各矿井轨道大巷和胶带大巷布置在煤层底板20M的岩层中，大巷间距35M，这样不需要留设大巷保护煤柱，大巷可以直接跨采。一水平回风大巷布置在井田开采上限附近，同样布置在煤层底板中。2井底车场的布置由于井底车场一般要为整个矿井服务，服务年限长，故要布置在较坚硬的岩层中。415开拓方案比较根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下方案1立井两水平直接延伸主、副井筒均为立井，布置于井田中央，延伸方式采用立井延伸，轨道大巷和运输布置在岩层当中。立井井筒位于650M煤层处，双立井延伸至第二水平，二水平标高850M，二水平通过石门到达主采煤层。如图41方案1。方案2立井两水平加暗斜井开拓主、副井及回风井筒均为立井，布置于井田中央，延伸方式采用暗斜井延伸，轨道大巷布置在岩层当中，运输大巷布置在煤层底板岩层之中。主立井井简位于650M煤层处，暗斜井延伸至第二水平，二水平标高850M，二水平通过石门到达主采煤层如图42方案2。方案3立井三水平开拓主、副井及回风井筒均为立井，布置于井田中央，延伸方式采用立井延伸，轨道大巷布置在岩层当中，运输大巷布置在煤层底板岩层之中。立井井筒位于500M煤层处，双立井延伸至二三水平，二水平标高700M的，三水平标高850M，二三水平通过石门到达主采煤层。如图43方案3。方案4立井两水平加暗斜井开拓主、副井及回风井筒均为立井，布置于井田中央，延伸方式采用暗斜井井延伸，轨道大巷布置在岩层当中，运输大巷布置在煤层底板岩层之中三水平开采，主立井井简位干500M煤层处，暗立井延伸至第二水平，暗斜井延伸至第三水平，二水平标高700M，三水平标高850M，二三水平通过石门到达主采煤层。如图44方案4。图41方案1立井两水平直接延伸图42方案2立井两水平加暗斜井延伸148M150234506789150234506789150234056780915023405678091096M150234060780915023406780987,41569,图43方案3立井三水平直接延伸图44方案4立井三水平加暗斜井延伸方案1和方案2主要区别在于二水平用暗斜井延深还是直接延深立井，这两种方案在技术上都是可行的，所以要进行经济比较才能确定其可行性两方案对比时，第一方案需多开立井井筒（2200M），阶段石门（1148M）和立井井底车场，并相应地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。第二方案则多开暗斜井井筒（倾角7，21096M）和暗斜井的上、下部车场；并相应地增加了斜井的提升和排水费用。对两方案的基建费和生产费估算如下表43表43方案1和方案2粗略估算费用方案1方案2150234607891502346089792M立井开凿22003000104120主暗斜井开凿1096105010411508石门开凿11488001049184副暗斜井开凿1096115010412604基建费/万元井底车场掘进13009001041170井底车场掘进400650900104945小计32884小计33562立井提升121901308508516484暗斜井提升1219013109604812003石门运输1219013114803819979立井提升12190130610213963生产费/万元立井排水2202436539610152510411641排水斜、立井2202436539610063012710414504小计27627小计27416总计费用/万元2795584费用/万元2775162百分率1008百分率100粗略估算后认为第一和第二方案的费用相差不大。考虑到方案1的提升、排水的环节少，人员上下较方便，在方案2中未计入暗斜井上、下部车场的石门运输费用，以及方案1在通风方面优于方案2，所以决定选用方案1。方案3和方案4的主要区别在于第三水平用暗斜井延深还是直接用立井延深。对两方案的基建费和生产费粗略估算如下表44表44方案3和方案4粗略估算费用方案3方案4立井开凿2150300010490主暗斜井开凿79210501048316石门开凿13698001041095副暗斜井开凿79211501049108井底车场掘进13009001041170井底车场掘进400650900104945基建费/万元小计3165小计2687立井提升121140808508598907暗斜井提升1211408115204875698石门运输12114081369038154082立井提升1211408078509298866立井排水220243652377015251046696排水斜立井22024365237700530141048841生产费/万元小计159685小计183405费用/万元16285费用/万元186092百分率100百分率11427方案4的总费用比方案3约高143。超过10，即方案3比方案4费用低。再考虑到方案3的提升、排水等环节都比方案4更少，即生产系统更为简单可靠一些。所以决定采用方案3。留下的方案1和方案3相比，两种方案技术上均可行，水平服务年限也符合要求，方案3的总费用、基建费和生产费都比方案1低，两方案需要通过详细经济比较，才能确定其优劣。对两方案的基建费和生产费粗略估算如下列个表表45方案1和方案3的建井工程量期间项目方案1方案3立井井筒/M6002050020副井井筒/M60055005井底车场/M13001300主石门/M00初期运输大巷/M22002200立井井筒/M250350副井井筒/M250350井底车场/M130021300主石门/M11488781369后期运输大巷/M38006000380026000表46方案1和方案3的生产经营工程量项目方案1项目方案3运输提升/万TKM工程量运输提升/万TKM工程量采区上山运输采区上山运输一水平12228160878240389一水平1215211051594004二水平12190130548125029二水平1215211051594004三水平1211408039654121大巷及石门运输大巷及石门运输一水平122281622602342一水平121521122401570二水平12190133348763866二水平121521130785618335三水平12114083569488582立井提升立井提升一水平122281606159739一水平12152110591266二水平1219013085193933二水平121521107127772三水平1211408085116362维护采区上山/万MA维护采区上山/万MA一水平1242175624771044176一水平1242103016851041666二水平1242109620871042196二水平1242103016851041666三水平12427921289104980排水/万M3排水/万M3一水平22024365475410495437一水平22024365316910463618二水平22024365396110479517二水平220243653169100463618三水平22024365237710447718表47方案1和方案3的基建费用表方案1方案3项目工程量/M单价/元M1费用/万元工程量/M单价/元M1费用/万元主井井筒62030001865203000156副井井筒6053000181550530001515井底车场13009001171300900117主石门0800008000运输大巷22008001762200800176初期小计66056005主井井筒2503000753503000105副井井筒2503000753503000105井底车场13009001172600900234主石门11488009184224780017976运输大巷9800800784158008001264后期小计114284188776共计180334248826表48方案1和方案3的生产经营费方案1方案3项目工程量/万TKM单价/元TKM1费用/万元工程量/万TKM单价/元TKM1费用/万元采区上山一水平2403890831995229940040837802332二水平12502906480018569400408752032三水平541210643463744小计2795414187864大巷及石门一水平60234208523190174015703851546045二水平76386603812910329561833503922202387三水平48858