范各庄煤矿180wt初步设计 毕业设计

太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名李珍珍专业采矿工程学号0504121043指导教师周贵全所属系（部）资源开发系二九年五月太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目范各庄煤矿180万吨初步设计资源开发系采矿工程专业姓名李珍珍设计时间200年月日200年月日评阅意见成绩指导教师（签字）职务200年月日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡系专业姓名答辩内容问题摘要评议情况记录员（签名）成绩评定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注评定成绩为100分制，指导教师为30，答辩组为70专业答辩组组长（签名）200年月日摘要范各庄井田位于开平向斜之东南翼，南北走向长约42公里，东西倾向宽约30公里，井田面积约145平方公里。主要开采7、9、12号煤层，各层煤自燃性不强，属于不易自燃煤层。且瓦斯浓度都比较低。本设计的对象是12号煤层。矿井地质储量212107万吨，可采储量16098万吨。矿井服务年限638年，设计生产能力180万T/A。三层煤分别为325米、252米厚，354米厚，相距20米左右，倾角135度。采用立井、双水平、集中大巷开拓方式。矿井移交生产至达到设计能力时，共开凿3个井筒，即主、副立井、回风立井。工业广场位于井田中部。本井田12号煤层划分为4个采区，采用采区式准备。设计采用走向长壁采煤方法开采。回采工艺采用后退式、一次采全高综合机械化采煤法。作业制度为“四六制”，三班采煤、一班检修。工作面的设备有双端可调双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。采空区采用全部跨落法管理顶板。矿井运输大巷采用矿车运输作为主运输，通风方式为中央分列式通风。关键字立井带区式走向长壁采煤方法中央分列式通风ABSTRACTFANGEZHUANGMINELOCATEDINKAIPINGSYNCLINEONTHESOUTHEASTWING,ABOUT42KILOMETERSNORTHSOUTH,30KILOMETERSWIDEEASTWESTTENDENCY,MINEANAREAOFABOUT145SQUAREKILOMETERSNO7,9,12MAJORCOALMINING,ISNOTSPONTANEOUSCOMBUSTIONOFCOALATALLLEVELS,ANDSPONTANEOUSCOMBUSTIONOFCOALISNOTEASYANDLOWGASCONCENTRATIONTHEDESIGNOFTHETARGETCOALSEAMISONTHE12THMINE212,107,000TONSOFGEOLOGICALRESERVES,RECOVERABLERESERVESOF16098MILLIONTONSMINE638YEARSOFSERVICE,THEDESIGNPRODUCTIONCAPACITYOF18MILLIONT/ATHREECOALWERE325METERS,252METERSTHICKAND354METERSTHICK,ABOUT20METERSAWAYFROMANINCLINATIONOF135DEGREESTHEUSEOFVERTICAL,BILEVEL,FOCUSEDONWAYSTODEVELOPROADWAYMINETHETRANSFEROFPRODUCTIONCAPACITYTOMEETTHEDESIGNOFDRILLEDSHAFT3,THATIS,LORD,VICESHAFT,RETURNAIRSHAFTINDUSTRYSQUAREISLOCATEDINTHECENTRALMINECOALMINEONTHE12THOFTHISISDIVIDEDINTOFOURMININGAREA,MININGAREATYPEREADYTOADOPTDESIGNAPPROACHTOTHEEXPLOITATIONOFLONGWALLMININGEXTRACTIONPROCESSUSINGBACKSTYLE,AMININGWIDEINTEGRATEDMECHANIZEDMININGMETHODGAOOPERATINGSYSTEMAS“SYSTEM46“,THREECOALMINING,AGROUPOFMAINTENANCEEQUIPMENTFACEADOUBLESIDEDOUBLEDRUMSHEARERADJUSTABLE,HYDRAULICSUPPORT,FLEXIBLESCRAPERPLANE,BROKENMACHINES,ETCAREREPRODUCEDGOAFMETHODMAKEUSEOFALLCROSSLOADINGROOFMANAGEMENTMINEROADWAYTRANSPORTTRAMCARTRANSPORTUSEDASTHEMAINTRANSPORTATION,VENTILATIONBREAKDOWNFORTHECENTRALVENTILATIONKEYWORDSSHAFTSTYLEBANDSTOLONGWALLMININGMETHODSAREACENTRALVENTILATION第一章矿井概述及井田地质特征1第一节矿井概况1第二节井田地质特征3一、地质构造3二、井田水文地质特征4第三节煤层埋藏特征5第二章井田境界及储量7第一节井田境界7一、井田划分的依据7二、井田划分的结果7第二节地质储量的计算8第三节可采储量的计算9一、可采储量的计算9二、工业场地保护煤柱9第三章矿井工作制度及生产能力13第一节矿井工作制度13第二节矿井设计生产能力及服务年限13第三节各种参数校核14一、生产能力进行校核14二、校核各种辅助生产环节能力14三、校核储量条件14四、校核安全生产条件15第四章井田开拓16第一节井田开拓发式的确定16一、确定井筒的形式、数目、配置、通风方式16二、确定开采水平和阶段高度17三、开采水平布置18四、采区划分及开采20五、矿井开拓设计方案的确定21六、矿井开拓设计方案的经济技术比较24第二节工作面的配备29第五章矿井基本巷道及建井计划30第一节井筒、石门与大巷30第二节井底车场和硐室30一、选择井底车场形式的经验及原则30二、采区主要硐室的布置31二、采区巷道布置及生产系统35第六章采煤方法42第一节采煤方法42第二节工作面巷道布置方式43第三节回采工艺与劳动组织44一、综采工作面的设备选型及配套44二、综采工艺方式的选择48三、采煤机的工作方式和进刀方式48四、采煤机滚筒螺旋的选择50五、综采工作面巷道布置及端头支架50六、综采工作面组织循环作业及循环图表的编制51第四节采区的准备与工作面接替53一、采区主要巷道参数确定53二、确定采区生产能力54三、计算采区回采率54第七章井下运输55第一节运输系统和运输方式的确定55第二节运输设备的选择55一矿车、材料车和人车55二大巷内运输设备的选型和计算56第八章矿井提升57第九章矿井通风与安全58第一节矿井通风设计的内容和要求58一、矿井基建时期的通风58二、矿井生产时期的通风58三、矿井通风设计的内容58四、矿井通风设计的要求59第二节矿井通风系统的选择59一、选择矿井通风系统LIX二、选择矿井主要通风机的工作方法61三、选择矿井通风方式62第三节全矿所需风量的计算及其分配62一、矿井风量计算原则62二、矿井风量计算方法63三、风速验算68第四节通风阻力及等积孔的计算70一、矿井通风阻力的计算原则70二、矿井通风阻力计算70三、等积孔计算72第五节矿井通风设备的选择72一、矿井通风设备的要求72二、选择主要通风机73三、选择电动机75四、电费计算76第六节矿井灾害防治76一、防治瓦斯76二、防治煤尘77三、防灭火77第十章经济技术比较79第一节矿井设计概算79一井巷工程概算的编制依据79二井巷工程概算的编制方法80三矿建工程费用的计算方法80第二节劳动定员和劳动生产率81一定员范围81二定员依据81三定员方法81四计算劳动生产率82第三节原煤生产成本83第四节主要技术经济指标84参考文献88第一章矿井概述及井田地质特征第一节矿井概况范各庄井田位于开平向斜之东南翼，属河北省唐山市东北滦县境内，为开采煤田的一部分，矿区地理位置为东经11828，北纬3938。本井田有京山铁路通过，北距京山线古冶车站102公里，西北距京山线洼里车站110公里，京山铁路东与东北、西与京津内地各铁路相衔接。还有若干公路干线通过。矿区内电力网，有唐山发电厂，与天津、北京连成三角供电网33000伏、50周波，总容量75000千瓦，供唐山市工业照明及开滦各矿用电，开滦所属林西发电厂33000伏、25周波，总容量39000千瓦，专供各矿之用，启新水泥厂所属电厂33000伏、25周波，总容量3800千瓦，自用。矿区内主要工业部门除煤矿企业外，尚有启新水泥厂、古冶矾土矿、铁路车辆制造厂、机械制造厂，炼钢厂、纺织厂、造纸厂和橡胶厂与开滦林西中央机械制修厂。建筑材料有水泥、料石、耐火砖、建筑砖等。井田内沙河横贯西部，流向大致与煤系地层走向平行，河面开阔，水力坡度较小。为间歇性河。洪讯时流量聚增，河床最宽可达一公里，东部洪水位最远可侵入范各庄及张家庄窝西。1956年9月尖角测得沙河最大流量为14228M3/秒，水位标高2731公尺，水面宽度1100公尺，最大水深138公尺，最大流速227公尺/秒。矿区气候属半大路性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，年平均温度为108，最高温度为376，最低温度为226，冻结期为11月中旬到3月下旬，土壤冻结深度为0507公尺，雨季为7、8、9三月，雨量占全年雨量76，最大降雨量为2483公厘/日，53584公厘/月，93024公厘/季，113515公厘/年，年平均降水量为645公厘，最多风向为东风，但冬季偏北风最大风速为25公尺/秒，地震烈度为六级。图11地理交通位置图。第二节井田地质特征一、地质构造范各庄煤田位于开平煤田东南翼。开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田贮运要构造股价，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为NE向。自古治以北主向斜轴逐渐转为东西向，向斜两翼不对称，西北翼地层请教比较平缓，向北往南发育两组轴向与主向斜轴斜角或直交的短轴倾伏褶皱构造，东南翼断层不很发育，规模亦较小。多见于褶皱构造的的轴部，正断层较多，逆断层较小。范各庄井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜，式由于开平向斜在发育过程中北部手青龙山东南构造带影响。主向斜轴在古治以北发生偏移，呈东南向派生出的南北应力场，形成的次一级构造。总的来看，范各庄向斜区构造比较复杂，形成的断裂构造多与区域构造应力场有关有明显的规律性。中部单斜区构造相对比较简单。同时随着井田开往深部延深，构造发育越来越复杂，断层落差增大。断层面形式多样化对生产的影响也越来越大。矿井主要断层见表121。表121矿井主要断层一览表名称性质断层面倾角倾角/（0）落差/M备注F0高角度正断层SWW70084015贯穿整个单斜构造F17逆断层NW20070对79煤层采掘生产有较大影响FNEE51070对下部各煤层都有影响FSW53025对12煤层有一定影响F65070035F两条平行正SW83086090为F0断层伴生构造断层组成断层组FSW50二、井田水文地质特征根据水文地质调查,在井田境界范围内有8个含水层含水层均为孔隙、裂缝层状构造沙、砾、卵石层、石灰岩层,除第四纪冲积层沙砾,卵石含水层以16向南倾斜成层处,期于沙岩,石灰岩层向西、西南倾斜,倾角131545度。本地区年平均降雨量为61745MM，多集中在、8、9三个月，多年平均、8、9三个月的降雨量为46379MM，占多年平均降雨量的751，1959年沙河最高洪水位为29572MM。表122矿井地层一览表矿井地层一览表地质年代代纪世岩层总厚度/M岩层组成及特征含煤层数及厚度/M备注石炭系中统唐山组60以紫、绿色的粘土岩和浅灰色得分砂岩为主石炭系上统开平组60以粉砂岩为主，粘土岩较唐山组有所减少含煤六层，即煤15、煤141、煤142、煤143即煤13本组煤层局部可采石炭系上统赵各庄组70本组地层以粉砂岩和砂岩为主，粘土岩次之本组含煤四层，即煤121/2、煤122、煤121和煤11其中煤121和煤11为主要可采煤层二叠系上统大苗庄组70本组地层为过渡相粘土岩与陆相碎岩的交替沉积含煤六层，即煤9、煤8、煤7、煤61/2、煤6和煤5其中煤7和煤9厚度大，为层位较稳定的主要可采煤层二叠系上统唐家庄组220岩性以粗碎屑砂质岩类为主含煤主要为5煤层水源一粤陶纪石灰岩涌水及冲击层含水为工业及饮水源水量充足，岩层地下水主要由充水量极为丰富的冲击层含水层补给，冲击层含水层地下水由雨水补给。第三节煤层埋藏特征范各庄井田煤系地层主要由石灰系、二迭系地层组成，其中包括中石灰统唐山组、上石唐统开平组、赵各庄组、下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统、上覆地层为二迭系统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。井田可采煤层共有3层，其结构、厚度及特征见表131表131可采煤层特征表煤层厚度/M序号煤层名称最小最大平均层间距/M倾角/硬度容量稳定性17煤1854163251350409157稳定29煤0133452521731350407151较稳定312煤1058323542271350311151不稳定7煤层为复杂结构厚煤层，煤层中央有23层炭质成分含量很高的粉砂岩夹矸，中间一层厚度较大，约04米，广泛发育，比较稳定。煤岩类型以半亮型和半暗淡型为主，中间夹12层暗淡型煤，底部为光亮型煤。9煤层为复杂结构的中厚煤层，含有12层泥浆，粉砂岩夹石。煤岩类型以亮型为主，界限明显，内生节理发育，玻璃光泽。12煤层为复杂结构厚煤层，距底板约03M普遍喊有一层0102M厚的松软泥岩夹石。煤岩类型以光亮型和半光亮型为主，内生节理发育，玻璃光泽，贝壳状断口。各煤层原煤工业分析见表132表132项目煤层灰分AG硫分S挥发分VR发热量卡/克煤质牌号7煤26723829310904305804727733680298655207652606012号肥煤为主，局部肥焦煤和气肥煤9煤2417317028801052441633063387135104600763060161、2号肥煤12煤1138355215771533382132975338332165200757271372号肥煤为主，局部气肥煤瓦斯涌出量见表133表133绝对涌出量M3/MIN相对涌出量M3/TD矿井瓦斯等级瓦斯CH4CO2瓦斯CH4CO2低0733373012545第二章井田境界及储量第一节井田境界一、井田划分的依据（一）在井田划分时，它保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤的各部分得到合理性开发。井田划分的范围，储量，煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应。对于现代化大型矿井，要求井田有足够储量和合理服务年限。同时考虑到矿井发展余地，井田范围应适当的划的大些。本设计的年设计生产能力为180万T/A,属于大型矿井。因此在划分井田范围时，应与该生产能力相适应。（二）保证井田有合理的尺寸。通常情况下，为合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。如井田长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限，造成矿井接替紧张。井年走向长度过长，又会给矿井通风，井下运输带来不便。根据实际地质情况，并参照我国煤矿的实践经验，选择一个合理的尺寸。（三）合理划分矿井开采范围，处理相邻矿井关系。划分矿井边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两部分。一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资。（四）选择好井口与工业广场位置。划分应考虑井筒与工业广场位置的选择，使有利于井田开拓和采区布置，有利于矿井建设施工和工业场地布置。二、井田划分的结果北部及西北与吕家坨矿相接。经多次调整，最终确定为表211中的11个角点坐标联线为两矿井技术边界。见表211。表211范吕井田技术边界点坐标点号X坐标Y坐标点号X坐标Y坐标139247094805239199094620339201894422439192494422539169693452639109794144373905379260583902549221793898009259010388912923841138801092070西及西南部与钱家营矿相邻，两矿的技术边界指标未定，暂以毕25孔和毕34孔联线，再经毕34孔与毕15孔联线延至9煤层800米等高线上，作为范各庄矿与钱家营矿的储量计算边界。东部及南部以14煤层的基岩露头为界。井田范围井田走向长平均4200M，倾斜长平均为3000M。井田面积为S58500500145107第二节地质储量的计算矿井工业储量是指在井田范围内经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚。目前即可开发利用，可列入平衡表内的储量。一般为ABC级储量。由于本矿井属沉积稳定的缓倾斜区，构造简单，煤层标志层明显稳定。煤层的主要质量指标和经济技术指标都符合工业要求，能满足当前生产故可将地质储量作为工业储量。井田工业储量的计算公式ZCSM/COS式中煤层倾角,（）；煤容重,T/M3；M煤层的厚度,M；S井田面积,。ZC1325157145107/COS1375933104TZC2252151145107/COS1356626104TZC3354151145107/COS1379548104T总的工业储量ZCZC1ZC2ZC3212107104T第三节可采储量的计算一、可采储量的计算矿井可采储量的计算公式为Z（ZCP）C式中Z矿井可采储量ZC矿井工业储量P各种永久煤柱煤量损失之和C采区回采率，厚煤层不低于075，中厚煤层不低于080，薄煤层不低于085。Z（21210710662110641611060512106）8016098106T所以设计矿井可采储量为16098106T。二、工业场地保护煤柱（一）永久煤柱煤量要计算井田可采储量，首先要确定各种永久煤柱损失。永久煤柱一般指保护地面工业广场和井筒的工业场地煤柱，井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的煤柱等。井筒和工业广场上的建筑物只留设一个总的保安煤柱。其中工业广场的面积确定如下设计矿井生产能力180万吨，根据煤矿设计规范规定，每100万吨煤所占的工业广场面积为09公顷，故设计矿井的工广面积为1809162公顷安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得,煤柱的留设的计算方法与步骤如下基岩移动角和表土层移动角如下图所示图21岩层移动角示意图安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得。断面断面建筑物的长轴方向煤层围护带图22用垂直断面法确定建筑物下安全煤柱A确定受保护面积。如图所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四条直线，得矩形ABCD。在矩形的外缘加上15M宽的维护带，得受保护面积ABCD。B确定受保护煤柱。通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面1在这个剖面上，由维护带的边缘点M1，N1起在表土层以O45度划两条保护线，即M1M2，N1N2。然后在基岩中于下山和上山方向按上山移动角75和下山移动角646作保护线，与煤层相交得N和K，则通过N和K的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。以同样的方法在平行煤层走向的剖面2，按其走向移动角75作保护线，求得沿走向的煤柱边界AB和CD，将NK和AB，CD均绘制在平面图上，即得保护煤柱边界ABCD。煤柱是一个梯形。C煤柱煤量计算工业场地煤柱煤量梯形面积煤层平均厚度煤层平均密度本矿井的表土层厚度为20米，煤层平均倾角13，73，则750863，冲击层移动角45。见煤标高C30M,冲击层厚60M,地面标高30M梯形高度HZ1Z2368334702M梯形上底AB2284568M梯形下底CD2336672M得S底05（568672）7024352104M2。7煤工业场地煤柱量4352104325157222106T9煤工业场地煤柱量4352104252151166106T12煤工业场地煤柱量4352104354151233106T故工业广场总煤柱量为621106T（二）矿井边界煤柱煤量设计矿井边界每侧留有20M宽度，由底板等高线看出，本井田边界周长为14600M，所以可算出各煤层的煤柱量为7煤层14600201573251489105T9煤层14600201512521111105T12煤层14600201513541561105T故总共边界煤柱煤量为4161105T（三）断层保护煤柱本井田无大的断层，只有一些小断层，所有断层长度总为1200M，断层每侧留设保护煤柱30M，断层保护煤柱煤量断层长度煤柱宽度煤层厚度煤的平均密度对本矿井7煤层120030325157183105T，9煤层120030252151137105T，12煤层120030354151192105T，故断层总保护煤柱煤量512105T。第三章矿井工作制度及生产能力第一节矿井工作制度矿井工作制度和设计生产能力是其它设计的依据，如采煤、通风、运输、提升设计等。设计规范规定矿井设计生产能力按年工作日330D计算，每天3班作业，每天净提升时间为16H。所以，设计本矿井年工作日330D，每天三班作业一班检修，每班工作6H，即采用四六制工种，每天净提升时间为16H。第二节矿井设计生产能力及服务年限确定矿井生产能力的主要因素1资源储量资源是井田范围内供开采的煤炭及其它矿产资源的数量，它是确定矿井设计生产能力的基础。计算资源储量应计算下列储量矿井地质储量、矿井工业储量、矿井设计储量、矿井可开采储量、矿井采区回采率。2地质和开采条件对于煤田范围广阔，储量丰富，地质构造简单，煤层生产能力大，开采技术条件好的矿区，宜建设大型矿井，对于地质构造比较复杂、储量不很丰富、煤层生产能力不大或储量较丰富，但多为薄煤层，开采条件较差的矿区，宜建设中小型矿井。3技术设备与管理水平当前，中国普通机械化采煤面单产水平为3060万TA,普通综合机械化采煤面单产水平90150万TA大功率高产高效综采面单产水平300万TA以上。4矿井与水平服务年限为发挥投资效益和保证矿井正常生产接替与稳定发展，矿井与第一水平的设计服务年限不应小于表321中的数值。表321矿井及开采水平设计服务年限表第一开采水平设计服务年限矿井设计生产能力（MTD）矿井设计服务年限（A）2525454560及以上80403050703512246030252004509502520155国家和市场对煤炭的需要与经济效益国家或地区经济发展需要（或国内市场需求）是确定矿井设计生产能力的重要前题，有市场才有经济效益。第三节各种参数校核一、生产能力进行校核本矿井采区同采个数为1个，第一水平工作面长为200M，区段斜长为206M，采煤机截深为06M，每天割9刀，煤厚为354M,一年生产日是330天，回采率是95。A20006935415133095181万吨180万吨符合设计要求。二、校核各种辅助生产环节能力由于采用最新的提升和运输设备，并根据设计生产能力设计大巷和井底车场，所以这些辅助生产环节都能满足矿井生产能力的需求。三、校核储量条件根据储量、地质构造、煤层生产能力及开采技术条件，本矿井设计生产能力为180万吨/A。矿井服务年限用下式计算TZ/AK式中T矿井设计服务年限，A；Z矿井可采储量，TA矿井设计生产能力，万T/A；K储量备用系数，取14。T16098106/（18010414）638年第一水平服务年限39年，符合实际要求。四、校核安全生产条件此项工作主要考虑瓦斯、通风、水文地质等因素对矿井生产能力的影响。本矿井属于低瓦斯矿井，故通风能力对矿井生产能务没有多大限制，又本矿井涌水量较大，为减少矿井排水年限，设计该矿井为180万TA可适合其要求。第四章井田开拓开拓设计是矿井设计的关键，它直接关系到矿井的布局，关系到矿井长远的技术经济效益，关系到安全生产。第一节井田开拓发式的确定一、确定井筒的形式、数目、配置、通风方式（一）、井筒形式的选择1、选择的一般标准煤层赋存和地形等条件具有平硐开拓条件时，应首先考虑采用平硐开拓。当平硐以上煤层垂高或斜长过大时，多开地面出口有利时，可采用阶梯平硐开拓。对于煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质条件简单的缓倾斜、倾斜煤层，应尽量采用斜井开拓。各种提升方式的斜井井筒倾角一般规定如下串车提升25箕斗提升2535输送机16对于有条件的矿井，在急需煤炭地区，其浅部可采用片盘斜井开拓，提前出煤，有小到大，然后集中斜井开拓。片盘斜井可一个片盘生产，一个片盘准备。采用立井开拓的一般条件为（1）煤层赋存较深或冲积层较厚时；（2）水文地质条件复杂，井筒需要特殊施工时；（3）多水平开拓的急倾斜煤层；（4）其他井筒形式无法开拓的条件。根据井田特点，结合地面布置，采用单一的开拓方式不能满足通风、安全生产、提升、运输时或单一开拓不合理时，可采用平硐立井、平硐斜井、斜井立井等综合开拓方式。第一水平采用立井开拓的大中型矿井，其延深方式可采用延深井筒方法开拓深部水平，或采用胶带输送机暗斜井和至延深副井的开拓方式。当条件受限制时，主副井不能直接延深时，也可采用暗立井延深开拓方式。大型矿井采用立井多水平开拓，而第二水平采用暗斜井延深时，暗斜井井筒个数、主副暗斜井的提升能力，以及通风安全等条件均应作详细计算，避免出现暗斜井能力不足，要特别注意副井提升能力的校核。采用立井多水平开拓时，为避免出现多段提升，增加生产环节，不宜多次采用暗斜井延深，避免增加设备占用量，增加投资费用。2、本矿井的井筒形式由于范各庄矿煤层埋藏较深，且倾角较小，所以，本矿井采用立井多水平开拓方式。（二）、井筒数目采用斜井或立井开拓时，新建矿井一般要开凿一对井筒，满足提升和辅助运输的需要并满足矿井通风和施工的需要。风井的个数是根据通风系统要求以及安全生产的需要合理确定的。若采用主井通风，用箕斗或胶带输送机井筒做风井时，应符合煤矿安全规程的规定。范各庄矿为新建矿井，且瓦斯涌出量低，所以设1个主井、1个副井、1个风井。（三）、风井位置的确定（1）采用中央边界式通风系统时，主、副井筒设在井田中央，风井设在井田上部边界中央。（2）采用中央并列式通风系统时，进、回风井并列在工业广场内。一般可利用副井进风，主井回风，也可以设单独回风井。（3）采用对角式通风系统时，风井设在井田两翼上部边界。（4）采用分区式通风系统时，回风井设在各采区的上部边界。根据本设计矿井的生产实际产量为180万吨/年。为保证井下生产时有足够的风量并考虑到尽快投产的需要，本矿井采用中央分列式通风。二、确定开采水平和阶段高度开采水平的确定是矿井设计的关键，它直接关系到矿井的基本建设投资及生产经营费用，是矿井开拓的重要参数。开采水平的高度根据煤层赋存条件、生产技术水平及水平接替等因素综合考虑决定。从以下方面进行分析论证（1）是否有合理的阶段斜长；（2）阶段内是否有合理的区段数目；（3）要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量；（4）要使水平高度在经济上合理。其中开采水平有合理的服务年限很重要，必须符合规范规定。阶段垂高可按下表选取表411矿井阶段垂高表M井型缓倾斜、倾斜煤层急倾斜煤层大、中型矿井200350100250小型矿井8012060120采用上下山开拓时，水平垂高可大于250M。对于开采进水平煤层的矿井，用盘区上（下）山准备时，盘区上山长度一般不宜超过1500M，盘区下山不宜超过1000M。用盘区石门和溜煤眼开采时，盘区斜长可根据具体确定。采用倾斜长臂采煤法时，阶段斜长可取10001500M。为扩大水平的开采范围，对倾角在16以下的缓倾斜煤层，可采用上下山开拓。在井田深部受自然条件限制时，且储量不多，深部境界不一致，设置开采水平有困难或不经济时，可在最终水平以下设下山开采。在开采水平以上的上山煤层斜长过长，用一个阶段开采技术上有困难，安全上又不可靠时，可考虑设置辅助水平。用多水平上下山开采的矿井，为解决下山采区排水、通风和辅助运输等困难，也可考虑设置辅助水平。开采近水平煤层分煤层开拓，距开采水平较远的煤层，其储量不大，设置开采水平不经济时，也可以设置辅助水平。根据以上标准，范各庄矿设两个水平、三个阶段，第一水平用上山开拓，第二水平用上下山开拓。第一水平标高为400M，第二水平标高为650M。第一水平垂高为300M，第二水平垂高为400M。三个阶段斜长分别为1240M,1033M,620M。三、开采水平布置（一）开采水平布置的原则（1）开采煤层群时，应根据煤层数目、煤层间距条件，选择采用分煤层运输大巷主要石门的布置方式，或集中运输大巷采区石门的布置方式，或者采用分组集中打巷主要石门的布置方式。某些矿区的经验表明煤层间距小于50M时，一般可采用集中运输大巷的的布置方式；而采用分组集中打巷的布置方式时，分层间距一般应大于70M。（2）有些煤层的层间距虽然较大，但煤层受断层切割，或者赋存状态不稳定，只有局部可采，储量较少，不宜单独布置运输大巷，可根据具体情况，与其他相邻煤层化为一组。对于瓦斯涌出量很大的有些煤层，为了满足技术上和安全上的要求，也可以分别划成煤组。对有突然涌水危险的煤层也可考虑单独划组。（3）运输大巷一般布置在底板岩层中，但在下列条件下，也可考虑布置在煤层中距其他煤层很远，储量有限的单个薄及中厚煤层；煤组（或煤系）底部有距离很近的富含溶洞水或含水层，不宜布置底岩石运输大巷，而在煤层中有坚硬顶板、有布置大巷条件的薄及中厚煤层；井田走向较短，运输大巷服务年限不长，而煤层厚度又不大、大巷维护不困难时；煤组（或煤系）底部有煤质坚硬、围岩稳固、无自然发火危险的薄及中厚煤层，经技术经济比较有利时；煤层赋存不稳定、地质构造复杂的中、小矿井，尤其是地方小矿井或生产勘探性矿井。（4）大巷若布置在煤层中，需在上下帮两侧各留3040M保护煤柱。（5）岩石运输大巷应布置在坚硬、稳定、厚度较大的岩层中，应考虑大巷距上部煤层的发现距离。根据我国经验，这一法线距离一般为2030M。对急倾斜煤层，一般应布置在底板移动线之外，并留出1020M的安全岩柱。（6）大巷的方向与煤层走向大体一致。为便于机车行使，大巷应尽量取直，不宜弯曲折转过多。但要注意，不要因取直巷道造成大巷维护不利和开采困难。（7）近水平煤层的大巷应与井田内煤层的主要延展方向一致，便于在其两侧布置盘区。采用分煤层（组）布置大巷时，上下煤层（组）的大巷方向应一致，平面位置宜重叠，便于留设安全煤柱，并便于上下煤层配采。（8）矿井通风系统要求设置总回风道时，总回风道的布置原则，同上述运输大巷基本相同。矿井第一水平的总回风道应尽可能保持标高一致。当井田上部边界标高不一致时总回风道可按不同标高分段设置，但分段不宜过多。当井田上部冲积层厚、含水丰富，留有防水煤柱时，总回风道应布置在防水煤柱内。范各庄矿井可采煤层三层的间距都比较小，地质条件较简单，所以，采用集中大巷布置。四、采区划分及开采采区划分应遵循以下原则（1）采区宜双翼布置，当受地质条件限制时，或在安全上有特殊要求时，可以单翼布置。采区走向长度的确定应以技术上可行、经济上合理为原则。（2）开采煤层群时，宜集中或分组布置采区。煤层群分组时，应根据具体的矿山地质和开采技术条件，综合考虑技术经济上的合理性。在矿山地质条件方面，应将层间距较近的煤层化为一组，但要适当注意个煤层的倾角、厚度、顶底板岩性的一致性以及地质构造方面的情况，以利于开采。根据我国经验，当煤层间距小于2030M时，适合采用联合布置采区；煤层数多、可采总厚度大时，采用联合布置更为有利。关于在开采水平范围内的采区布置问题，应考虑矿井初期开采的采区，应尽量布置在井筒附近，贯彻先进后远、采区前进式开采的原则，逐步向井田边界扩展；应优先考虑布置中央采区的可能性；主、副井和风井的贯通距离应尽量缩短；对倾角小于16的煤层，采用上下山同时布置采区；初期开采的采区，应尽量布置在高级储量内。在井田范围内，采区的开采顺序，一般采用前进式（即从井田中央开始，向井田两翼边界推进的方式）；如采用上下山开采时，上山阶段可采用前进式，下山阶段采用后退式。煤层组与组间的开采顺序是原则上采用下行式，即先采上组煤层，依次开采下组煤层。但在煤层间距远，上下山煤层不受采动影响时，经论证可行时，也可先布置下组煤的开采。本矿井采用两翼同采，两面布置，为便于煤层间联系及通风与运煤采用联合布置采区，采区开采顺序采用前进式，煤层组与组之间的开采顺序采用下行式。矿井内开拓水平内同时生产的采区个数应符合“规范”规定，见表412。表412矿井同时生产的采区个数矿井设计生产能力（MTA）采区个数（个）60及以上67及以上40、504624、303415、182312及以下12五、矿井开拓设计方案的确定范各庄矿地处华北平原，井田范围内地面标高约为20M左右，表土层及风化带厚度（垂高）约90M。表土层中央有一定厚度的流沙层。本井田煤层下以800M地板等高线，上以各煤层露头为界，西部以第27号探测线东部以17号探测线为界。井田走向长42KM，倾向长为30KM，井田内主要可采煤层3层，倾角14左右，各煤层情况如下表表413各煤层情况表层别层厚（M）间距（M）顶底板7煤3259煤225135除12煤顶板有2M的碳质泥岩外，其余全是粉沙岩和沙2612煤354岩，较稳定。M904各煤层成层平稳，地质构造简单，无大断层，煤质较硬；有煤尘潜在爆炸性危险，煤层自然发火期较长；平均密度为15T/M3；本矿为低瓦斯矿井；涌水量偏大，为110M3/MIN。由于本井田地势平坦，表土层厚且有流沙层，所以，确定采用立井开拓（主井设箕斗），按煤矿设计手册上的规定，井筒布置在井田走向的中央。因设计矿井为大型矿井，产量较大，应该使通风线路尽量的简单且短，保证总够的供风量。但同时本矿井瓦斯涌出量较小，是低瓦斯矿井。如果采用中央并列式通风方式，则易造成用箕斗井回风时造成通风困难；如果采用两翼对角式通风，供风量有足够的保证，但是要建设两个风井，本矿井虽然产量较大可是却是低瓦斯矿井，采用此种通风方式较浪费。中央分列式较适应本矿井，本井田采用中央分列式通风方式。根据井田条件和设计规范规定，本井田可划分为23个水平，34个阶段，阶段内采用采取式准备方式，每个阶段沿走向划分为2个走向长为2300M的采区。考虑到各煤层间距较小，宜采用集中大巷布置。为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，大巷设于煤121煤层地板下垂距为30M的厚层粉砂岩内。上阶段运输大巷留作下阶段回风大巷使用。采区采用岩石集中上山联合布置。根据以上分析，列出技术上可行的几种方案方案一立井两水平上下山；方案二立井一水平上下山加暗斜井；方案三立井两水平加暗斜井方案一立井两水平上下山方案二立井一水平上下山加暗斜井方案三立井两水平加暗斜井六、矿井开拓设计方案的经济技术比较表414建井工程量比较表时期项目方案1方案2方案3初期主井井筒/M副井井筒/M井底车场/M运输大巷/M主石门/M455204552010002550455204552010002550455204552010002550后期主井井筒/M副井井筒/M井底车场/M主石门/M运输大巷/M30030010008001500255022550150025508808803005001500255022550表415生产经营工程量项目方案1项目方案2项目方案3运输提升工程量运输提升工程量运输提升工程量采区上山运输一水平一区段二区段12136060196195911213605019616326采区上山运输一区段二区段12136060196195911213605019616326采区上山运输一区段二区段12136060196195911213605019616326三区段四区段五区段六区段二水平一区段二区段三区段121360401961306112136030196979612136020196653112136010196326512173030221370161217302022913412173010224567三区段四区段五区段六区段二水平一区段二区段三区段121360401961306112136030196979612136020196653112136010196326512173030221370161217302022913412173010224567三区段四区段五区段六区段二水平一区段二区段三区段121360401961306112136030196979612136020196653112136010196326512173030221370161217302022913412173010224567大巷石门运输一水平二水平128093282719248128093363496176大巷石门运输一水平二水平128093282719248128093363496176大巷石门运输一水平二水平128093282719248128093363496176采区上山维护（万MA）一水平二水平1242116012481041389124288014521041226采区上山维护（万MA）一水平二水平1242116012481041389124288014521041226采区上山维护（万MA）一水平二水平1242116012481041389124288014521041226排水/（万M3）一水平二水平12002436534131044584811200243654026104540827排水/（万M3）一水平二水平12002436534131044584811200243654026104540827排水/（万M3）一水平二水平12002436534131044584811200243654537104476929表416基建费用表104方案1方案2方案3价格工程量/M单价/元M1费用/万元工程量/M单价/元M1费用/万元工程量/M单价/元M1费用/万元主井井筒副井井筒井底车场主石门运输大巷475475100025503000300090080080014251425902044754751000255030003000900800800142514259020447547510002550300030009008008001425142590204初期小计579579579主井井筒副井井筒井底车场主石门运输大巷3003001000230076503000300090080080090909018455215002550300030009008008001202048808808001500765011001200900800800968105672120612后期小计100632410064共计158590315854表417生产经营费用表方案1方案2方案3工程量/万TKM单价/元（TKM）1费用/万元工程量/万TKM单价/元（TKM）1费用/万元工程量/万TKM单价/元（TKM）1费用/万元采区上山运输一区段二区段三区段四区段五区段六区断采区下山运输一区段二区段三区段1959116326130619796653132651370169134036204930520076308520901092114321932119819861294039756955642964126191307988231959116326130619796653132651370169134036204930620076308520901092114321932119819861294039756955642964126191307988231959116326130619796653132651370169134456703620493062007630852090109211432193211981986129403975695564296412619130798823小计45673452145673452134521大巷及石门运输一水平二水平小计271924834961703810375103604131106527192483496170381037510360413110652719248349617038103751036041311065立井提升一水平二水平小计384415546151321235074376939783844155461513214550743779195384415546151321092915568595358维护费上山下山小计1389122635（元A1M1604861573561221751389122635（元A1M1604861573561221751389122635（元A1M160486157356122175排水费一水平二水平小计458481540827008390152538464182471545848156248000839018253846411024554584814769290083901725384641822705共计120935614111671207341表418总费用表方案1方案2方案3基建费用/万元158590315854生产经营费用/万元120935614111671207341总费用/万元136584615014671365881从经济技术等各方面比较而言，方案一优于其它方案，故选择方案一进行开拓。第二节工作面的配备在达到设计生产能力时工作面的配备在第六章进行详细的介绍。选用MXA300/45型采煤机，工作面选用SGZC764/500型刮板输送机，工作面液压支架选用ZY3200/23/45（D）型支撑掩护式液压支架，区段运输平巷胶带输送机选用SSJ1200/4200型可伸缩胶带输送机。第五章矿井基本巷道及建井计划第一节井筒、石门与大巷立井井筒端面形状有圆形和矩形，我国煤矿一般都采用采用圆形断面。因为圆形断面井筒有利于采用混凝土、料石和锚杆喷射混凝土等永久支护。同时，圆形断面井筒具有承受地压性能好、通风阻力小、服务年限长、维护费用少以及便于施工等特点。本矿井主副井筒及运输大巷选用圆形井筒。从井筒断面图册中选取，本矿井各巷道断面图见断面图册第二节井底车场和硐室一、选择井底车场形式的经验及原则（1）对于开采缓倾斜和倾斜煤层的立井和穿岩斜井，当井筒距运输大巷距离近时（如4060米），可采用卧式环形车场或梭式车场；井筒距离运输大巷较远时（如大于120米），可采用刀式环形车场或尽头式车场；井筒距运输大巷适中时，选用立式车场；如井筒出车方向与大巷斜交，且距离较近时，可采用斜式环形车场；对中、小型矿井，无论甩车场或平车场，井底车场都可采用梭式车场。开采急倾斜煤层的矿井，可采用刀式环形车场或尽头式车场。（2）井底车场的形式应与矿井的井型相适应。大中型矿井可采用环形式或折返式车场。生产能力大于150万T/A的矿井，可采用增设主井复线的环形式或车站式车场；井型大，大巷用底卸式矿车运煤时，应采用折返式车场注意,底卸式矿车受卸载