采矿工程毕业设计（论文）-大同同煤集团四老沟煤矿14#煤层设计

1、山西大同大学煤炭工程学院2018 届毕业生设计山西大同大学本科生毕业设计中文题目： 同煤集团四老沟14#煤层毕业设计 英文题目：The 14#Coal Seam Mining Design of SiLaoGou Coal Mine 学 院： 煤炭工程学院 姓 名： 学 号： 专 业： 采矿工程 班 级：16级采矿专升本2班 指导教师： 职 称： 完成日期： 2018 年 5 月 30 日摘 要 本设计主题是为同煤集团四老沟矿井14#煤层设计的。大同四老沟煤矿位于大同西南方向25公里处，其详细的地理坐标为东径11256001130332，北纬39564340 0153。四老沟煤矿北部与同家梁矿

2、相邻，其东北部余白洞煤矿相邻，其西北部与马脊粱矿和燕子山矿相邻，并且南部与雁崖井田相邻，西南部与杏儿沟矿相邻，东南部与马口井田相邻。四老沟十四号煤层的地质条件相对来说比较简单，只是有几条小断层，根据煤层实际情况，小断层对我们的开采影响不大，但是我们还是在这些小断层周边留设了保护煤柱，而且在设计开拓巷道的时候尽最大努力避开这些小断层影响。其中一条断层还可以作为带区边界。四老沟矿距离大同较近，大同周边铁路四通八达，运输十分便利，而且井田内有公路贯穿，每日有客车来往，所以交通也很方便。 四老沟矿每年工作日为276 天（考虑国家最新规程，以及实际情况，实际生产工作日为300 天），工作制度为“三八”制

3、，每日出煤班数为两班，每班工作8 小时。安全技术措施包括井下瓦斯煤层爆炸预防、水灾预防、火灾预防等措施。关键词：基本资料；矿井开拓；采煤工艺全套图纸加扣 3346389411或3012250582ABSTRACTThis design theme is designed for coal seam No. 14 of Silaogou Coal Mine. Datong Silagou coal mine is located 25 kilometers southwest of Datong. Its detailed geographical coordinates are 112 56n

4、00 113 0332 east diameter and 39 56 (43) 40 0153 north latitude. The northern part of Siraogou coal mine is adjacent to Tongjialiang mine, the northeast Yubaidong coal mine is adjacent to the northeast, the northwestern part of the coal mine is adjacent to the Majiiliang mine and the Yanzishan mine,

5、 and the south is adjacent to the Yanya mine field, and the southwestern part to the Xingergou mine. The southeast is adjacent to the Makou mine field. The geological conditions of the coal seam No. 14 in Silaogou are relatively simple, but there are only a few small faults. According to the actual

6、situation of the coal seams, the small faults have little impact on our mining, but we have set up protection pillars around these small faults. And do your best to avoid the effects of these minor faults when designing roadways. One of the faults can also serve as a mining boundary. Silaogou mine i

7、s close to Datong, the railway around Datong is accessible, transportation is very convenient, and the road runs through the mine field, and there are buses and buses to and from each day, so the traffic is also very convenient. The working day of Silaogou Mine is 276 days per year (considering the

8、latest national regulations and actual conditions, the actual production working day is 300 days, the working system is four or six system, the number of coal production shifts is 3 classes per day, the working hours of each shift is 6 hours. The mine hovers 18 hours per day and night. Safety measur

9、es include underground gas seam explosion prevention, flood prevention, fire prevention and other measures.Keywords : basic data ; Mine exploitation ; coal mining process目 录1 井田概述及井田地质特征11.1 井田概述11.1.1井田的地理位置11.1.2井田的地形特点11.1.3交通条件11.1.4井田的气候条件21.1.5井田的水文情况31.1.6河流水系31.1.7地震烈度31.2 井田地质特征41.2.1 井田煤系地

10、层概述41.2.2 井田地质构造61.2.3 水文地质条件61.3 煤层特征71.3.1煤的特征71.3.2其它开采技术条件82 井田境界及储量112.1 井田境界112.2 矿井工业储量112.3 矿井可采储量122.3.1 安全煤柱留设原则122.3.2 矿井永久保护煤柱损失量133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限153.1 矿井工作制度153.2 矿井设计生产能力及服务年限153.2.1 确定依据153.2.2 矿井设计生产能力153.2.3 矿井服务年限164 井田开拓184.1井田开拓的基本问题184.1.1 确定井筒形式、数目、位置194.1.2工业广场的位置、形状和面积的确

11、定204.1.3开采水平划分204.1.4开拓巷道布置方式214.1.5矿井开拓方案比较234.2井底车场244.2.1井筒244.2.2各种硐室244.2.3主要开拓巷道255准备方式265.1煤层的地质特征265.1.1首采带区煤层特征265.1.2地质构造265.2采区巷道布置及生产系统265.2.1带区准备方式的确定265.2.2采煤方法及工作面长度的确定275.2.3确定带区各种巷道的支护方式275.2.4煤柱尺寸的确定275.2.5带区生产系统27图5-1 采区布置图285.2.6带区生产能力285.3带区车场选型设计296采煤方法306.1 采煤工艺方式306.1.1 煤层的赋存

12、特征及采煤方式306.1.2回采工作面破煤、装煤方式306.1.3采煤机的工作方式326.1.4 回采工艺33根据以上原则，结合本设计的特点，选用PEM10001000型破碎机。356.1.5 回采工作面支护方式356.1.6 端头支护及超前支护方式366.1.7回采工作面正规作业循环386.2 回采巷道布置396.2.1回采巷道布置方式396.2.2回采巷道支护397矿井提升417.1矿井提升概述417.2主副井提升418矿井通风及安全技术438.1矿井通风系统选择438.1.1矿井通风系统的基本要求438.1.2矿井通风方式的选择438.1.3矿井通风方法的选择448.2矿井风量计算458

13、.2.1 矿井总风量458.2.2风量分配488.3 矿井通风阻力488.3.1 通风阻力的计算488.3.2 矿井总风阻的计算498.4选择矿井通风设备508.4.1选择主要通风机508.4.2电动机选型509防止特殊灾害的安全措施529.1瓦斯管理措施529.2煤尘的防治529.3预防井下火灾的措施529.4防水措施5310 设计矿井基本技术经济指标54致 谢571 井田概述及井田地质特征1.1 井田概述1.1.1井田的地理位置大同四老沟煤矿位于大同西南方向25公里处，其详细的地理坐标为东径11256001130332，北纬39564340 0153。四老沟煤矿北部与同家梁矿相邻，其东北部

14、余白洞煤矿相邻，其西北部与马脊粱矿和燕子山矿相邻，并且南部与雁崖井田相邻，西南部与杏儿沟矿相邻，东南部与马口井田相邻。东南部以大同组底部煤层露头线为界。1.1.2井田的地形特点四老沟井田位于大同煤田的北东部。煤层地势从东南到西北逐渐下降，根据地质为丘陵山区地形。在丘陵山区内绿色植物分布稀疏，土地沙漠化严重。仅沟谷和山脊地区有岩层出露。地表被洪水冲刷切割剧烈，沟谷发育。最高点在井田东南边缘口泉山脉，最高标高1550m，最低点位于口泉沟口河床处，标高1100m，最大相对高差450m。一般标高在13000m左右。1.1.3交通条件四老沟矿距离大同较近，大同周边铁路四通八达，运输十分便利，而且井田内有

15、公路贯穿，每日有客车来往，所以交通也很方便。四老沟井田东北侧有京包铁路线、大秦线，东侧有北同蒲线均交汇于大同市铁路枢纽，并与口泉沟、云岗沟两条铁路支线相连，通往同煤集团公司各生产矿。井田内有口泉沟铁路支线。从大同市沿京包线至北京全长382km，至包头450km，沿北同蒲线至太原355km，沿大秦线至秦皇岛630km。井田东侧有大同至太原208国道及大同至运城高速公路。井田内沿口泉河有大同市至王村公路，有沿胡家湾沟、麻皮泊沟经盘道村去往鹅毛口乡的简易公路，鹅毛口乡怀仁公路与大同至太原的主干公路相交，可通往大同市、太原市、河北省、内蒙古等地。此外，井田内各条沟中均有向外运输煤炭的简易公路，所以本井

16、田铁路、公路交通便利，运输方便，为矿井的交通运输打下了坚实的基础。四老沟矿交通位置如图1.1图1-1 矿区交通位置1.1.4井田的气候条件 年平均温度6.5 ； 最高和最低温度37，-28； 结冻期在10月上旬至翌年四月下旬，最大冻土深度161cm左右； 年平均降雨量419.88mm； 最大降雨量634.7mm；风向：大同地区多为北西风和北风，次为西风和西北风最大风速29m/s，平均风速3.0m/s。大同地区属于中温带、大陆性气候，昼夜温差比较大，冬季温度低而且干燥，春季沙尘暴严重，夏季温度高。每年降雨大部分集中在七、八、九三个月。每年蒸发量平均1880.1mm，一般大于降雨量的34倍。简易井

17、温测量结果以及小窑的调查成果都显示，四老沟井田属地温正常地区，不影响正常开采。1.1.5井田的水文情况四老沟矿位于口泉河北部。供水源大部分都是其他矿井的废水。四老沟矿位于口泉河的中上游，河谷最窄处如桥东铁路下为40M。最高洪水位：据115队1950年7月观测资料上游为1298.79M下游为1259.30M大同地区每年降水量为312.9左右，最高温度35天气干燥少雨典型的干旱大陆性气候。结冻从11月份到第二年3月份，冻土深度为50，主导风向为西北风。矿井地处两河分界。南部银塘沟，三井沟3001珍珠沟、东窑沟胡家湾沟。各沟常年干涸，尽在雨季时洪水流经，为季节性沟谷。四老沟矿井日用水设计优先使用矿井

18、涌水。如果矿井涌水不能完全满足矿井及工业园区的用水量，则引用册田水库的水来补充工业园区的用水需求。1.1.6河流水系本区属于海河流域，永定河水系，桑干河支系。1.1.7地震烈度大同地区地震多以小震、群震形式出现。本设计根据有关部门规定工业场地建筑均按地震烈度7设防。1.2 井田地质特征1.2.1 井田煤系地层概述大同煤田区域地层由以下构成：（1）太古界集宁群由青灰、浅灰、肉红、灰黑色花岗片麻岩、辉石浅粒岩、黑云辉石斜长片麻岩等组成，出露于井田东部南缘的七峰山一带。（2）寒武系据玉龙洞实测剖面资料，总厚度为466m,分上、中二个统。1）中统下部毛庄组：厚53m，以砖红、紫红色页岩和灰紫色白云质泥

19、灰岩为主，页岩页理面具有食盐假晶，底部为含砾钙质砂岩，下部含石膏层。2）中统中部徐庄组：厚79m，最底部有一层厚4-6cm的角砾状白云质灰岩，往上是猪肝紫-紫红色夹绿色页岩及薄层泥岩，再上为灰色结晶灰岩夹薄层鲕状灰岩及生物碎屑灰岩。3）中统上部张夏组：厚179m，以灰色中厚层鲕状灰岩为主，中上部夹薄层泥质条带灰岩和生物碎屑灰岩。4）上统下部崮山组：厚53m，以竹叶状和泥质条带状灰岩互层为主，中夹生物碎屑灰岩、结晶灰岩、鲕状灰岩。5）上统中部长山组:：厚19m，主要由紫红色含铁质竹叶状灰岩组成。6）上统上部凤山组：厚83m，由灰黄、紫红色生物碎屑灰岩、泥质条带灰岩、竹叶状灰岩、白云质灰岩等组成。

20、（3）奥陶系大同地区最大厚度在400m，四老沟一般厚68m。以灰、深灰色厚层状灰岩为主，中夹豹皮状灰岩，灰绿色钙质泥岩及页岩，广泛出露于口泉山脉南麓一带。（4）石炭系1）中统本溪组：厚25-45m，一般厚34m。以灰白、灰褐色粉砂岩、细砂岩互层为主。底部含山西式鸡窝状铁矿和G层铝土泥岩。有时含1-2层薄层状灰岩和不稳定薄煤层或煤线。与下伏奥陶系为平行不整合接触。2）上统太原组：一般厚80m。由灰、灰黑色或少量灰白色中、细粒砂岩、砂质泥岩、煤层等组成。本组是大同煤田主要含煤地层之一，含煤层数有十多层，其中3、5、8号煤层为主要可采煤层。与下伏本溪组整合接触，二者连续沉积。（5）二叠系下统山西组：

21、一般厚60m，两极厚度45-90m。由灰、深灰色砂质泥岩、粉砂岩与灰白色中粒砂岩等组成。含煤四层,即山1、山2、山3、山4，其中以山4号煤层发育最好，局部可采。本组与下伏太原组整合接触。（6）侏罗系1）下统永定庄组：一般厚度111.69m，由灰紫、灰黄等杂色粉砂岩、砂岩、砂砾岩组成。底部砂砾岩（K8）厚度为0.72-18.15m，平均8.19m。与下伏地层为角度不整合接触。2）中统大同组：厚54.0-236.78m,一般厚202.64m。由灰、灰白、深灰色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、中、细粒砂岩及煤层组成。含煤20余层，在本井田内以11-2、12-1、14-3号煤层为主要可采煤层，全井田发育，厚

22、度稳定。其次7-3、8、9、15-1、15-2号煤层为次要可采煤层。上部2、3号煤层厚度稳定，已为大斗沟矿开采。底界灰白色砂砾岩（K11）与下伏永定庄组为平行不整合接触。3）中统云岗组：厚0-203.22m，一般厚110.72m，分上、下两段。下段：青磁窑段，一般70m。以灰白、灰黄色中粗砂岩、砂砾岩为主。砂岩磨圆度差，交错层理发育。底部砂砾岩（K21）厚0-18.64m，与下伏大同组呈平行不整合接触。上段：石窟段，一般厚50m，由灰紫、紫红色砂砾岩、砂岩、粉砂岩组成。下部岩性变化大，透镜体发育，上部砂岩常含断续球状结核。1.2.2 井田地质构造大同煤田为一开阔的、北东向的向斜构造，向北东倾伏

23、。南东翼倾角一般2060，局部直立、倒转。北西翼被白垩系覆盖。受东西向六棱山脉、恒山山脉和五台山山脉隆起构造体系的影响，煤田主干构造线（云岗-马道头-玉井向斜轴和该向斜东缘的压扭性断裂，山阴-怀仁-大同断裂）呈北东向。地质综合柱状图如下图1.2。1地层形态及褶曲四老沟井田位于大同煤田的中东缘地带，属于大同向斜的中东翼。是一个走向北1050东，倾向北西的单斜构造，地层倾角一般都在5以内，四老沟井田外东部煤层露头处地层倾角较大，从南至北倾角4070，局部直立、倒转。由煤层露头线向北西地层变缓到15左右，水平距离约1000m，而且边缘位置超过25以上的水平距离不超过 300m。四老沟井田内大部分地区

24、的地层产状平缓，有缓波状的起伏，发育次级褶皱，四老沟区主要有史家沟向斜，盘道背斜和老窑沟向斜，对煤层的开采影响不大。2.断层井田内断层较多，但都是小断层对于煤层的开采影响不大。1.2.3 水文地质条件1断层、陷落柱等裂隙导水性虽然四老沟井田内有口泉河通过，但断层大多分布于台阶地上，虽多属张性、张扭性含水或导水的断层，但因地形控制承受大气降水的补给条件差，口泉河北部广大地区大同组煤层多数采空，侵蚀基准面上的地层不含水，而下煤组石炭、二叠系地层及其上覆地层的含水性甚弱，因此分析认为以后矿井生产中过断层时不会受到地下水的危害。2矿井水的水质及其腐蚀性矿井水的PH值一般在7.07.5之间，最高为9.0

25、1，多属中性或弱碱性水，对井下建筑材料、设备、管路的腐蚀性不大3井泉及小窑现状井田主要充水水源为东南部口泉河谷冲积含水层通过河流两边开采裂隙导入采空区，北部为大气降水通过开采导水裂隙直接进入矿井，成为矿井充水的补给来源。地下水补给依靠雨水，采空区积水导致矿井充水。矿井水文地质类型为中等，矿井主要水害为采空积水。综上所述：四老沟水文地质条件比较复杂，所以在生产过程中要做好防水措施，生产过程中尽量远离含水层，为了安全生产，提前做好探测和防护。1.3 煤层特征14#层为本井田批准开采煤层。1.3.1煤的特征本矿开采14煤层， 14煤层成黑色，由亮煤及暗煤组成。14煤层的宏观煤岩类型以半亮型煤为主，半

26、暗型煤为辅。煤岩成份亮煤为主，暗煤次之。14煤层大部分为中灰煤，中硫煤。对煤的化学性质及工艺特性分析如下：1、水分：煤的分析基水分（Mad）各层煤在2.78%4.16之间变化，水分从上到下有下降的趋势，以14层煤最低，为2.78。实际生产原煤全水分(Mt)在7左右。因此本矿井煤属于低水分煤。2、灰分（Ad）：14煤灰分为29.6，属于富灰分煤。3、挥发分（Vdaf）:各层煤的挥发分均大于38,属高挥发分煤。4、硫分（St.d）：各层煤硫分在1.143.14之间变化，14煤为3.41，属富硫煤。5、磷含量（Pdaf）：14煤含量0.005，属于低磷煤。1.3.2其它开采技术条件1、瓦斯、煤尘和煤

27、的自燃（1）、瓦斯等级矿井瓦斯相对涌出量2.04m3/t，绝对涌出量0.43m3/min，属低瓦斯矿井。（2）、煤尘爆炸性据有关地质资料提供，本区煤层火焰长度大，有爆炸危险性，煤层爆炸指数39%。（3）、煤的自燃倾向性煤的自燃倾向性属容易自燃煤层，自燃发火期为6个月左右。（4）、根据调查本区域地温小于3/100M，属正常区。56 2 井田境界及储量2.1 井田境界井田界限：在煤田划分为井田时，要保证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。应根据地质构造，储量，水文地质条件，煤层赋存状态，煤质分布规律，开采技术条件，矿井生产能力和开拓方式，并结合地貌地物等因素，进行技术经济比较后

28、方能确定。划分时一般要遵守以下原则：（1）井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应（2）保证井田有合理的尺寸；（3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；（4）合理规划井田开采范围，处理好相邻矿井之间的关系；（5）留有余地；（6）直（折）线划分本设计题目四老沟矿井地处口泉沟中腹，北部与同家梁矿相邻，东部与白洞矿相邻，西北部与马脊梁矿和燕子山矿相邻，西南部与雁崖矿相邻，东南部以大同组底部煤层露头线为界，井田东西走向5.504km，南北倾向长3.299km,井田面积14.88 平方公里。2.2 矿井工业储量矿井工业储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国

29、家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量。四老沟矿井设计对14# 煤层进行开采设计，都属于A 级储量，平均煤厚7.8m。工业储量的计算本矿井目前只开采煤层为14# 煤层，根据所了解的煤矿地质报告，该井田划为单个块段，使用CAD软件测量其面积，得：S=14882312m 2 。根据倾角求得各块段的实际面积：S= S/ cos3.49 0 =14910044m 2 ；各块段的储量计算公式为：Zi=SiMii (2-1)式中：Zi块段储量，Mt；Si块段实际面积，m 2 ；Mi块段内煤层的厚度，m；i块段内煤的体积质量，均为1.43 t/m。则计

30、算结果如下：Z=149100443.011.43=64.17（Mt）；2.3 矿井可采储量矿井的设计储量是指矿井的工业储量减去井田境界、断层保护煤柱等永久煤柱量。2.3.1 安全煤柱留设原则（1）工业广场、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30m,村庄30m，其他30m。（4）断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为30m。（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2-1。表2-1 工业场地

31、占地面积指标井 型/Mta-1占地面积指标/ha（0.1Mt）-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.82.3.2 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30m 宽，则井田边界保护煤柱损失量为2.3527Mt。（2）断层保护煤柱：断层煤柱留设30m 宽，则断层保护煤柱损失量为0.5839Mt。（3）工业场地保护煤柱：工业场地按II 级保护，围护带宽度30m,工业场地面积由表2-1 确定，取6.805 公顷，煤层地质条件为：14#号煤层倾角3。煤层倾角（）煤厚（m）（）（）（）（）埋深（m）37.845726975300表2-2

32、工业广场保护煤柱设计参数表（4）井筒保护煤柱：主、副井井筒保护煤柱在工业场地保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。则矿井可采储量按下式计算：Z k =（ZgP）C (2-2)式中：Z k 矿井设计可采储量，Mt；Zg采区工业储量，Mt；P开采煤柱损失，Mt；C采区回采率，薄煤层取C=85%；中厚煤层取C=80%；厚煤层取C=75%。本设计中C 取80%。（5）村庄边界保护煤柱：村庄边界保护煤柱留设30m 宽，则村庄边界保护煤柱损失量为0.6937Mt。（6）经计算，矿井设计可采量为48.382Mt.3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工

33、作制度年工作日为276 天（考虑国家最新规程，以及实际情况，实际生产工作日为300 天）,工作制度为“三八”制，每日出煤班数为2 班，每班工作8小时。矿井每昼夜提升时间为16小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 确定依据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，交通，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。（3）国家需求：对国家煤炭需求量（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

34、低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，相反则缩小规模。3.2.2 矿井设计生产能力四老沟矿井田经过计算的工业储量为60.474Mt，而实际开采储量48.382Mt，因此，储量丰富，而且井田内煤层赋存稳定，地质构造，及水文地质条件简单，开采技术条件较好，煤层生产能力大。同时，四老沟矿采取的是机械化采煤，并取得较好的技术经济效果，另外考虑到矿井有增产的可能，故本矿设定为0.9Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限分为矿井设计服务年限和矿井实际服务年限。1.矿井设计服务年限是指矿井设计时按矿井设计可采储量，设计生产能力并考虑储量备用系数所计算出的矿井设计开采年限，简称矿井服务年限。2.矿

35、井实际服务年限是指在矿井未报废之前，矿井的实际服务年限是不确定的，与设计服务年限有一定差异，甚至有较大的差异，它取决于可采储量计算的准确性，变化程度和矿井历年产煤量。矿井实际服务年限大多数时候小于设计服务年限。矿井服务年限按下式计算：T=Z/（KA） （3-1）式中：T 矿井服务年限，年；Z 矿井可采储量，Mt；A 矿井生产能力，Mt/a；K 储量备用系数，考虑到煤层厚度大，该矿井为新建矿井。故储量备用系数取上限值1.3。T=48.382/（1.30.9）=41.35a经计算，四老沟矿矿井服务年限为41.35a。根据表3-1表3-1 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表矿井设计生产能力/ Mt

36、a-1矿井设计服务年限第一水平设计服务年限（煤层倾角）6.0及以上70353.0-5.060301.2-2.4502520150.45-0.940201510因本矿井服务年限41.35a40a 符合要求,故本矿设定为0.9Mt/a。4 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓设计是研究如何从地面开拓通道把地下的煤生产出来，包括研究如何进行巷道的设计和井筒的选型，也要选择开掘方式，还包括以后的运煤，运料，行人，通风，安全，排水，电力供应，现在的设计方向是建立高产高效的新型矿井，效率更高，尽快投产，尽快获得收益，开拓方式是地面向下开拓时，井田巷道的参数、数目、位置被相互参照，联系和配合，开拓方式根

37、据煤层厚度，位置，埋深，井筒数目有着不同的选择方式和不同的组合，实际上我们选用合理的开拓方式，参与对几种开拓方式大量估算，看技术要求能不能被满足，并且确定可行性，经济性和实用性，还要考虑历年最高洪水等。开拓问题解决的好坏，关系到整个矿井生产的长远利益，关系到矿井的基建工程量、初期投资和建设速度，从而影响矿井经济效益。因此，在确定开拓方式是要遵循以下原则：（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。（

38、3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。（4）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的状态。（5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，应为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。4.1.1 确定井筒形式、数目、位置井筒形式目前有三种：平硐、斜井和立井。在一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。一般情况下埋深大都选择立井，埋深小于300m可选择斜井，煤层位置良好可选择平硐。平硐开拓受地形及埋藏条件限制，要求地形条件合适，即在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

39、类井型水平服务年限的要求。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；主提升胶带有相当大的提升能力，可满足特大型矿井提升的需要；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，辅助提升能力小，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，在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升

40、能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯的矿井、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求，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，基建投资大。本矿井煤层倾角为3，为近水平煤层；表土层厚，无流沙层；水文地质情况比较简单，涌水量小；煤与瓦斯不突出矿井。井筒位置选择要考虑井筒之间的位置，并且需要在工业广场内，且需要和办公楼保持一定的距离，需要选择在矿井经济储量的中央，两翼煤炭储量要平均，且要减少建井初

41、期的工程量，建井的工时被缩短了；工业广场按现阶段规范要求的占地面积，大巷运输费用被降低，节省初期的资金投入，当然矿井的迅速获得收益和正常产煤的优点被扩大。因此，可以按以下原则确定： 沿井田走向的有利的位置 沿井田倾向有利的位置 有利于矿井初期开采的井筒位置 地质及水文条件对井筒布置影响 井口位置应便于布置工业广场综上所述，工业场地内布置主井、副井，和回风井。其中主井主要承担矿井煤炭提升并且兼进风；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，回风井主要承担回风任务。4.1.2工业广场的位置、形状和面积的确定近水平煤层要考虑井田边界形状，长边大致沿着煤层走向；有一定的夹角。布置工业广场

42、时应充分利用荒山、坡地、劣地，避开村庄和良田，尽最大可能把对地面的影响降到最低。4.1.3开采水平划分开采水平划分的目的，是有计划、按顺序、安全合理地开采煤层，减少煤炭损失；布置开采水平大巷、井底车场；减少同时掘进的巷道工程量和巷道维护工程量；利于生产组织和管理，获得好的技术经济效果。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，水平上、下山开采方式是优越的， 可保证生产合理集中化，稳定生产，节省总井巷工程量， 经济效益好。因此使用上下山开采的意义很大。在条件适宜时，应该优先考虑使用上下山开采。根据四老沟井田范围内可采煤层距离较近的情况，依据现有的技

43、术条件，采用单水平完全满足矿井的生产需求，所以本矿井设计采用单一水平开采。4.1.4开拓巷道布置方式开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，当前的井底车场位于工业广场内部，与办公大楼有一定距离；水平大巷有三条，分别用于运煤，运材料运人和回风。对大巷的基本要求是便于运输、利于掘进和维护、能满足矿井通风和安全需要。1、 大巷类型选择 运输大巷运输方式选择我国目前常用的大巷运煤方式主要有矿车和胶带机两种方式。其各自优缺点见表4-1。表4-1 大巷运输方式比较运输方式优点缺点适用条件矿车运输1可同时统一解决煤炭、矸石、物料、和人员的运输问题。2运输能力大，机动性强，随着运距和运量的变化可以

44、增加列车数。3能满足不同煤种煤炭的分采和分运要求。4对巷道直线度要求不高，能适应长距离运输。5吨公里运输费比较低。1不连续运输。2井型越大，列车调度工作越紧张，其运输能力受到限制。中小型矿井，也有在大型矿井中使用的。要求大巷平，能适应多弯道。胶带运输1实现大巷连续化运输，运输能力大。2操作简单，比较容易实现自动化。3装卸载设备少，卸载均匀。1不能适应不同煤种的分采分运。2要求大巷直。3需开另外一个辅助运输大巷。运量大，运距较短，煤种单一、装载点少、大巷比较直的矿井。2 、大巷布置方式选择根据煤层数目和层间距的大小，运输大巷布置有三种方式：单层布置、分组布置和集中布置。由于本设计只对单煤层进行设

45、计，大巷采用单层布置。其优点：准备工程量小，初期工程量小。3 、大巷层位选择确定运输大巷在煤层中的具体位置是与选择运输大巷的布置方式密切联系的。由于大巷服务时间长，为了便于维护和使用，大巷不应受到开采煤层采动影响。一般将大巷设在煤层底板岩层中，有条件时，可以考虑设在煤层中。其优缺点见表4-2。表4-2 煤层大巷和岩层大巷比较比较内容煤层大巷岩层大巷掘进及工 期施工设备简单，速度快，工期短，费用低；超前勘探煤层变化。岩石工程量大，速度慢，费用高，工期长。维 护维护（大巷、管线、轨道、水沟等）工作量大，费用高，大巷维护频繁，影响生产。维护条件好，费用低，少维修，对生产有利。使 用地质构造复杂时，煤

46、巷弯道多，对运输方式有限制，通过能力小，不利于采区煤仓布置。能适应地质变化，可取直或分段取直，方向和坡度一定，对运输方式不限，通过能力大，有利于布置采区煤仓。煤 损大巷两侧各留煤柱3040m或4050m，煤损大。不留或少留煤柱，丢煤少。安 全对防火安全不利，煤层自燃时，封闭大巷导致停产。对防火安全有利。本设计的主采煤层14#煤层厚度为7.8m。大巷采用岩巷掘进，维护条件好，费用低，少维护，对生产有利。4、盘（带）区划分根据煤层的赋存条件，该井田为近水平煤层，倾角3左右，可以采用带区式准备。根据矿井的实际情况，可将井田划分为4个带区。4.1.5矿井开拓方案比较（1）方案一：立井多水平岩巷开拓。主

47、井，副井，风井均为立井，将其布置在井田中央的位置，风井也采用立井形式，但是布置在井田边界，沿煤层的走向布置三条大巷于井田中央，运输大巷沿煤层底板进行掘进、辅助运输大巷则沿着煤层底板掘进，沿底板岩层进行掘进回风大巷。（2）方案二：立井单水平岩巷开拓，立井直接延伸。主井，副井，风井形式均为立井，并在井田中央的位置布置，风井也采用立井形式，选择在回风大巷布置，沿着煤层的走向布置三条大巷于井田中央，运输大巷沿煤层底板进行掘进、辅助运输大巷则沿着煤层底板掘进，沿底板岩层进行掘进回风大巷。（3）方案三：主斜井副立井单水平煤巷开拓。主井选用为斜井形式、副井选用为立井形式、风井采用为立井形式，主井和风井均布置

48、在井田的上部边界、副井布置在井田的中央，在井田的中部布置两条煤层大巷，即皮带大巷、轨道大巷均沿着煤层底板掘进，回风大巷沿煤层上覆的老顶岩层进行掘进。上述方案一中将三条大巷均布置在煤层中，其优点是显而易见的，煤巷在掘进时有专用的机械化设备，能过实现高效快速的工作，有利于实现快速的投产，有力于煤矿进行资金回转，但是也有很多的缺点，比如丢失煤柱比较严重，降低了煤炭的采出率，煤巷不容易进行支护，煤巷中瓦斯比较高等。方案二大巷都选为岩巷，岩巷对不同的地质情况都有很强的适应能力，本身具有很强的支撑能力，便于沿中线掘进，巷道的维护费用与煤巷比较来说更加低。方案三主井采用斜井形式并在该巷道中布置胶带输送机，能

49、够够好的增加煤炭的运输量，缺点主要是距离长，增加了材料的消耗量，增加了矸石的排放量。经过最终比较分析，选择方案二。 4.2井底车场4.2.1井筒矿井一共有三个井筒，分别为主立井、副立井、回风立井。（1）主立井定于矿井工业场地中心地带，担负全矿井的煤炭提升。（2）副立井位于矿井工业场地中心地带，担负本矿的材料、设备和人员提升。（3） 回风立井回风立井承担矿井的回风任务。4.2.2各种硐室当前设计矿井的主要硐室有：井底煤仓、中央变电所、水仓、水泵房、主副井联络巷等。图4-1 井底车场硐室4.2.3主要开拓巷道本矿井布置一条运输大巷，一条轨道运输大巷及一条回风大巷，均布置在煤层底板岩层中，大巷水平间

50、距30 m，共三条大巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，大巷位于井田中央。5准备方式5.1煤层的地质特征5.1.1首采带区煤层特征本首采带区所采煤层为14#煤层，其煤层特征如表5-1：表5-1 一带区煤层特征表煤层名称煤厚/m平均倾角/ 结构稳定性容重/tm-3普氏硬度/f牌号147.83 单一稳定1.4322.5优质无烟煤一带区的煤层结构简单，赋存稳定，厚度变异系数为31%，属较稳定煤层。带区内煤层瓦斯含量较低，其绝对瓦斯涌出量为2.04m3/t，相对瓦斯涌出量为0.43m3/t；煤尘无爆炸性危险；煤无自燃发火倾向；地温、地压稳定。5.1.2地质构造首采带区为向斜构造的一部分，倾角较小，

51、平均为3。5.2采区巷道布置及生产系统5.2.1带区准备方式的确定带区准备方式优点：合理集中生产，使采准巷道系统有合理的生产能力和增产能力；巷道系统简单，减少巷道掘进及维护工程量；生产系统完善，功能齐全，为机械化和自动化创造条件；煤损少，安全好。本设计中矿井大巷布置在煤层地板的岩层中，辅助运输采用无轨胶轮车，从而很好的解决了带区准备方式存在的许多问题，如辅助运输、行人比较困难的问题。因此采用带区准备方式。5.2.2采煤方法及工作面长度的确定首采带区煤层厚7.8m，倾角3，属近水平煤层。煤层厚度为7.8m，故采用一次采全厚放顶煤采煤法。根据规范规定：综采工作面长度一般不小于150m。5.2.3确

52、定带区各种巷道的支护方式支护方式采用锚网支护，锚索加强，该支护方式经济效益好，而且掘进速度快。5.2.4煤柱尺寸的确定带区内的煤柱主要是带区边界煤柱、大巷保护煤柱。井田内共置四个带区，各区两边各留设10m 的保护煤柱。水平运输大巷布置在煤层底板岩层中，轨道大巷布置在煤层板中，回风大巷布置在煤层顶板中，水平间距30m，外侧各留设30m 保护煤柱。5.2.5带区生产系统1、运煤系统煤由工作面刮板运输机辅助运输大巷无轨交流车大巷胶带输送机2、通风系统带区工作面风流路线为：主井辅助运输大巷工作面胶带运输巷工作面工作面回风斜巷回风大巷回风立井3、排矸系统仅仅在进入带区时，才挖掘岩石绕道，产生大量矸石，矸

53、石山较小，由皮带转运矿车运到井底车场。图5-1 采区布置图5.2.6带区生产能力本矿井初期采用一个工作面回采，因此这个工作面的生产能力即为矿井的生产能力0.9Mt/a。工作面工作制度采用“三八”工作制，即两班采煤，一班检修。双向割煤，往返一次割两刀，每刀进尺0.6m，每个循环进尺1.2m，每班一个循环。由于采用一次采全厚，工作面产量大，只布置一个工作面即可满足矿井产量要求。1、带区生产能力1）工作面的生产能力，按下式计算：A0=LV0MC0（5-1）式中： A0工作面生产能力，Mt/a；L工作面长度，m；M煤层厚度，m；V0工作面年推进长度，V0=30060.8=1440（m/a）；煤层容重，tm3；C0工作面回采率（割煤高度为3 m，回采率为80%）则： A0=150（30.80）14401.43=0.74Mt/a5.3带区车场选型设计带区煤层倾角小，平均3，为近水平煤层。带区布置，斜巷直接和大巷连接，不设带区车场，采用无轨胶轮车辅助运输，带区辅助运输斜巷硬化，以便于无轨胶轮车的行驶。煤层底板坡度小，起伏不大，无轨胶轮车完全可以适应，故不设带区绞车房。6采煤方法6.1 采煤工艺方式6.1.1 煤层的赋存特征及采煤方式1采煤方法选择的原则采煤方法选择是否合理，直接影响到整个