采矿工程毕业设计（论文）-七台河精煤集团公司新富煤矿1.8Mta新井设计【全套图纸】 .doc

1 摘 要 新富设计矿井年产 180mt，服务年限为 62a。井田内部地质、水文地质、 煤层赋存条件都较良好。区内有可采煤层 7 层，分别为： 6#、15#、21#、30#、33#、35#、40#。采用走向长壁采煤方法。开拓方式采用 双立井开拓，集中运输大巷、采区石门的布置形式。采用综合机械化采煤。通 风方式为混合式（分区式与两翼对角式） 。 关键词：关键词：开拓方式；走向长壁；可采煤层 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 2 abstract xin fu design mine pit yearly produces 180mt, the service lifeis 62a. the mine field interior geology, the hydrology geology, thecoal bed tax save the condition to be all better. in the area has maypick coal bed 7, respectively is: 6#, 15#, 21#, 30#, 33#, 35#, 40#.uses moves towards the long wall mining coal method. the developmentway uses the double vertical shaft development, the centralismtransports the big lane, picks area shimen the arrangement form. usessynthesis mechanization mining coal. ventilates the way for the mixedstyle (district type and two wings opposite angles type). keywords：development methoal;trend grows arm;workble coal seam 3 绪论 在大四的下半学期，我们进入了毕业设计阶段。在这个阶段中，要求我们 把以往所学的知识综合的运用到矿井的设计上，这次设计涉及到很多的知识点， 同时也把过去较为分散的学科联系了起来。通过这次设计力求作到：能灵活运 用各科知识来解决矿井设计中所遇到的问题。 此次毕业设计的课题是：七台河精煤集团新富新井设计。其相关资料已在 毕业实习中做了收集准备工作。此次设计的内容会涉及到很多采矿专业学科的 知识重点，主要有：井田境界的划分、井田储量的计算、生产能力及服务年限 的确定、井筒的开拓形式、大巷的布置形式、开采顺序、采煤方法、井下运输 与提升、矿井的通风与排水等。在设计时，要对选定的形式进行技术、经济上 的比较后再加以确定，力求做到在技术上可行，在经济上合理。 这次设计是我们在大学里最后的任务，通过这次设计我们要完成学生向技 术人员的转变，这对我来说是十分重要的。所以在进行此次毕业设计的过程中， 我要使自己努力做到：始终保持严肃认真的态度；科学运算、合理规划设计内 容；灵活运用专业知识；同时做到有疑必问；有错必纠。 4 目录 摘要1 abstract.2 绪论3 目录4 第 1 章 井田概况及地质特征8 1.1 井田概况.8 1.1.1 交通位置8 1.1.2 自然地理9 1.1.3 邻井与小窑9 1.2 地质特征.9 1.2.1 矿区范围内的地层情况9 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造11 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征12 1.2.4 岩石性质、厚度特征13 1.2.5 井田内的水文地质情况13 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性13 1.3 勘探程度及可靠性.13 1.3.1 对地质勘探程度的评价.13 第 2 章 井田境界 储量 服务年限14 2.1 井田境界.14 2.1.1 井田境界确定的依据14 2.1.2 井田周边情况14 2.1.3 井田未来发展情况14 2.2 井田储量.14 2.2.1 井田储量的计算14 2.2.2 保安煤柱15 5 2.2.3 储量计算方法15 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限16 2.3.1 矿井工作制度16 2.3.2 矿井生产能力的确定16 2.3.3 矿井服务年限16 第 3 章 井田开拓17 3.1 概述.17 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述17 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素17 3.1.3 确定井田开拓方式的原则17 3.2 矿井开拓方案的选择.18 3.2.1 井筒形式和井筒位置18 3.2.2 开采水平数目和标高22 3.2.3 开拓巷道的布置23 3.3 选定开拓方案的系统描述.25 3.3.1 井硐形式和数目25 3.3.2 井硐位置及坐标25 3.3.3 水平数目及高度26 3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置 .26 3.3.5 井底车场形式的选择27 3.3.6 煤层群的联系28 3.3.7 采区划分28 3.4 井筒布置和施工.29 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护29 3.4.2 井筒布置及装备29 3.4.3 井筒延伸的初步意见30 3.5 井底车场及硐室.30 3.5.1 井底车场形式的确定及论证30 3.5.2 井底车场的布置、存车线路、行车线路布置长度31 3.5.3 通过能力计算34 3.5.4 井底车场主要硐室35 3.6 开采顺序.35 3.6.1 沿井田走向的开采顺序.36 3.6.2 沿井田倾向的开采顺序.36 3.6.3 采区接续计划36 3.6.4 “三量控制”情况37 6 第 4 章 采区巷道布置及采区生产系统38 4.1 采区概述.38 4.1.1 设计采区的位置、边界，范围及采区煤柱38 4.1.2 采区地质和煤质情况.38 4.1.3 采区生产能力、储量及服务年限.38 4.2 采区巷道布置.38 4.2.1 区段划分38 4.2.2 采区上山布置39 4.2.3 采区车场布置40 4.2.4 煤仓形式，容量及支护43 4.2.5 采区硐室简介45 4.2.6 采区工作面的接续45 4.3 采区准备.46 4.3.1 采区巷道的准备顺序.46 4.3.2 采区主要巷道的断面示意图及支护方式.47 第 5 章 采煤方法49 5.1 采煤方法的选择.49 5.1.1 采煤方法选择的制约因素：.49 5.1.2 采煤方法选择.49 5.2 回采工艺.49 5.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备.49 5.2.3 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式.50 第 6 章 井下运输与矿井提升53 6.1 矿井井下运输.53 6.1.1 运输方式和运输系统的确定.53 6.1.2 矿车的选型与数量.53 6.1.3 采区运输设备的选择.54 6.2 矿井提升系统55 6.2.1 主井提升设备选择和计算.55 第 7 章 矿井通风与安全57 7.1 矿井通风系统的确定.57 7.1.1 概述.57 7.2 风量计算与风量分配.58 7.2.1 矿井风量计算的规定58 7.2.2 矿井风量的计算59 7.2.3 矿井总供风量61 7 7.2.4 风量分配61 7.2.5 风速验算62 7.2.6 矿井风量的调节方法与措施62 7.3 矿井通风阻力的计算.63 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力63 7.3.2 矿井等积孔的计算67 7.4 通风设备的选择.67 7.4.1 主扇的选择计算:67 7.4.2 电动机的选择:.69 7.4.3 反风措施69 7.5 矿井安全技术措施.70 7.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸70 7.5.2 火灾与水患的预防70 7.5.3 其他事故的预防70 7.5.4 避灾路线及自救71 第 8 章 矿井排水72 8.1 概 述72 8.2 矿井主要排水设备.72 8.2.1 排水方式与排水系统简介72 8.2.2 主排水设备及管路的选择计算72 第 9 章 技术经济指标74 结论76 致谢辞77 参考文献78 附录一79 附录二81 8 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 新富设计矿井的地理坐标为东经 1317-13111，北纬 4544-45 48。新富井田境界主要以断层划分。南界、东界、西界、北界分别与大丰详 终区、东方红精查勘探区、北岗矿深部区、茄子河详查区相邻，东西走向长 5km，南北倾斜宽 3.5km。 七台河至宝清公路横穿新富矿区后与矿区的公路相连，公路等级为约为白 色二、三级水泥路面，并有铁路从新富矿区通过。交通方便，见图 1-1 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东 东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东东 东 东 东东 东东 东 东 东 图 1-1 新富设计矿井交通位置图 1.1.2 自然地理 新富设计矿区地形主要以丘陵地形为主，南北两侧高，中部受茄子河侵蚀 较低洼，区内最高标高为+200m，一般在+180m-+200m 之间，区内只有茄子 河流经，从新富井田东部流入，从西部流出。其最大流量是 75.58，最sm / 3 大流速 0.762m/s。 1.1.3 邻井与小窑 新富矿井区内有相当数量的小煤窑。为防止将来对新建新富矿井生产造成 影响，必须对小井进行严格的监督管理，监督其开采情况，杜绝将来小井的开 采影响大井的安全生产，减少事故隐患。 1.2 地质特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况 新富矿区主要以元古界的花岗岩及花岗片麻岩作为本区沉积地层的基底。 新富矿区含煤层主要赋存在中生界侏罗系上统城子河组之上。层厚 1000m1200 m。总共含煤 50 层。总厚度为 30.44m。含煤系数 3.24%，其中 可采 7 层。 9 （1）城子河组下段：为 35 以上煤层顶板砾岩以下层段，地层厚 150- 180m，其中局部可采一层（40#） ，岩性以粉砂岩为主。 （2）城子河组中段：是指 31 煤层顶板含砾粗砂岩至 35 上层顶板砂岩间 的地层。全区可采二层（33#、35#） 。岩性以砂岩、粉砂岩、砾粗砂岩为主。 （3）城子河上段：为 630 煤层。其中全区可采 4 层 （6#、15#、21#、30#） 。 （4）白垩系下统猴石沟组，仅在矿区东南 f4 上盘出露，控制厚度 200 余米，由粉砂岩、粗砂岩、中砂岩组成，与下伏地层为平行不整合接触 （5）第四系残积层、坡积层，不整合于下伏地层之上，厚度为 1-20 米。 详见综合柱状图 1-2。 上 统 系 罗 罗 侏 侏 界 生 中 统系界 地层系统 柱 状 煤 层 号 煤 厚 (m) 岩 性 描 述 组 城 组 河 子 6 15 21 30 33 35 40 1.5 1.8 1.6 1.4 1.5 1.6 1.4 粗砂岩、砂岩 粉砂岩 砾岩、粗砾岩 图 1-2 综合柱状图 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 新富井田范围内的地质构造主要以断层为主。区内受南北挤压应力影响而 产生一组自东向西正冲断裂，以 f3、f4 断层为代造，连同自北向南的断裂， 以 f5、f1 为代造，构成该区的主向断裂。派生构造沿主干断层滑裂产生了 f2 正断层。 经过钻探及综合分析，新富井田有 5 条大断裂，都为正断层。详见主要 断裂构造表 1-1。 表 1-1 主要断裂构造 序 号 断层 编号 断层 性质 走向（）倾向（） 落差 （m） 查明 程度 1f1正2030ne7880en145可靠 2f2正1534ne7880en478可靠 3f3正3050ne2040nw101可靠 4f4正2035nw2243ne130可靠 5f5正1628nw81wn201可靠 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 新富井田全区可采煤层共有 7 层，总厚度为 10.8 米，倾角 18。全区发育 且可采煤层，自上而下编号为：6#、15#、21#、30#、33#、35#、40#，各煤层 赋存状况、顶底板条件及煤层平均厚度详见煤层特征表 1-2。 表 1-2 煤层特征表 煤层号 层间距 煤厚 煤层稳定性 容重 硬度 6# 15# 21# 30# 33# 35# 40# 1.5m 1.8m 1.6m 1.4m 1.5m 1.6m 1.4m 稳定可靠 稳定可靠 稳定可靠 稳定可靠 稳定可靠 稳定可靠 稳定可靠 中硬 中硬 硬 中硬 中硬 中硬 中硬 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 75m 132.5m 20m 34m 4m 85m 10 1.2.4 岩石性质、厚度特征 新富设计矿井的井田范围内的岩石岩性较细，主要由粉砂岩、细砂岩、粉 细互层、中砂层及煤层组成，仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。详见岩石主要物 理力学性质指标表 1-3。 表 1-3 岩石物理力学性质指标表 名 称 容重 3 /cmkg 孔隙度抗压强度 2 10 3 /cmkg 抗拉强度 2 10 3 /cmkg 变形模量 2 10 3 /cmkg 弹性模 量 3 /cmkg 砂 岩 2.0-2.65-252-200.4-0.50.5-81-10 砾 岩 2.3-2.65-151-150.2-1508-82-8 石 英 2.65-2.70.12-0.515-351.0-3.06-206-20 灰 岩 2.2-2.75-205-200.5-2.01-85-10 1.2.5 井田内的水文地质情况 茄子河为新富矿区的主要河流，河床标高在 180m 左右，最大流量为 75.88m3，流速为 0.762 m/s，属于季节性河流，区内地势较低而且平缓，茄子 河对第四系地层冲刷搬运使本区沉积了 78m，地下水位 2m 左右。 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 新富矿井瓦斯涌出量比较稳定，属于低瓦斯矿井。精查报告显示矿井的相 对瓦斯量为：2.85.3，同时区内构造复杂，大中型断层直达地表，且导tm / 3 水、导气性较好，为瓦斯的逸出提供了良好的条件。当开采水平的加深，断层 对瓦斯的影响将会降低，瓦斯的涌出量会相应的增加，这也是今后设计和生产 必须考虑的技术问题之一。 同时根据精查报告显示，新富矿井属于有煤尘爆炸危险矿井。 煤层自然发火期在 13 个月左右，在设计和生产时应给予考虑。 11 1.3 勘探程度及可靠性 1.3.1 对地质勘探程度的评价 新富井田的精查程度，搞清本井田的煤层赋存情况和主要的地质构造情况。 但由于井田范围较大，煤层走向长度很大所以相当一部分断裂是推定的，控制 程度还有较大摆动，所以在建井和投入生产后应做进一步的勘探。 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界确定的依据 井田境界的圈定是矿区总体设计的一项重要任务。其具体的划分原则如下： 1.从地质条件出发。以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据； 2划分井田时，应处理好与相邻井田的关系。做到统筹坚固，纵观全局。 3应留出相应的后备区，为以后的矿井建设提供良好条件 4.井田要有合理的走向长度和倾斜长度，以利于机械化程度的不断提高。 2.1.2 井田周边情况 新富矿位于黑龙江省七台河市境内，探明井田内部有茄子河以及一些小煤 窑，周边还有生产能力较小的小井。井田所处范围内大多以丘陵地形为主，区 内有茄子河流经。 2.1.3 井田未来发展情况 新富设计井田东部以 f4 断层为界，西以 f3 断层为界；南部以 f5 断层为 界，北部以 f1 断层为界。在此境界内圈定采掘范围，随着技术的进步和勘探 水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤 层。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 新富设计井田范围内有 7 层可采煤层。分别为 6#、15#、21#、30#、33#、35#、40#，各煤层计算储量的边界和井田边界基本 一致。 矿井储量是指在划定的井田范围内，计算矿井开采煤层的储量。矿井储量 可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井开采储量。 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符合开 采要求，地质构造比较清楚可供利用的储量即平衡表内 a+b+c 级储量的总和。 12 矿井的可采储量是矿井设计的可以采出的储量，计算公式为： z=（）cpzc 式中： z-矿井可采储量； -矿井工业储量； c z p-保护工业广场、井筒、井田境界、河流、建筑物等留设的永 久煤柱损失； c-采区采出率，新富设计矿井采出率取 0.83。 2.2.2 保安煤柱 在设计保安煤柱时，应查阅相关资料确定具体的原则，根据煤矿安全规 程中的有关规定【3】，留设保安煤柱如下： 1.各煤层在露头处留设 4050 m 保安煤柱； 2.边界断层留设 40 m 保安煤柱； 3.井田内部断层留设 20 m 保安煤柱； 4.河流两侧各留设 30 m 保安煤柱； 5.地面建筑物留设 50 m 保安煤柱。 2.2.3 储量计算方法 1.工业储量计算 计算公式如下： 工业储量=块段总面积/cos 倾角块段总厚度容重. 经过计算得：=47250000cos1810.81.4 c z =18701.05 ,万/吨 2.可采储量计算 计算公式如下： z =（zcp）c = (18701.05-1000)0.83% =14691.87，万/吨 式中： z-可采储量； zc-工业储量； p-永久煤柱损失； c-采区回采率。 可采煤层储量一览表 2-1 工业储量(万吨) 煤层名称 a+b+c 设计损失量(万吨)可采储量(万吨)回采率 13 6#2597.37139.92039.783% 15#3116.84167.672447.8183% 21#2773.84149.782177.9683% 30#2424.2129.481904.6183% 33#2594.9137.522039.6283% 35#2772.5146.942179.2183% 40#2421.4128.711902.9383% 2.2.4 储量计算的评价 新富设计井田的各类储量计算严格按照有关规定进行计算。但由于技术水 平有限，和勘探地质资料的不健全，储量计算设计所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 新富设计矿井年工作日拟定为 330 天，矿井每日净提升 16 小时，采用“四、 六”工作制制度。 2.3.2 矿井生产能力的确定 根据新富井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况综合考虑，拟定矿井 年生产能力为 1.8mt。在确定矿井生产能力后，应根据矿井的服务年限进行比 较。 2.3.3 矿井服务年限 在划定的井田范围内，当矿井生产能力一定时，可按下式计算出矿井的 服务年限 p： p=z /（ak） 式中： z-矿井可采储量，mt； a-矿井生产能力，mt/a； k-矿井储量备用系数，k=1.31.5。 根据新富地质、煤层赋存状况等情况，取 k=1.35。 以下提出三种方案： （1） 矿井年生产能力 1.5mt/a; （2） 矿井年生产能力 1.8mt/a； （3） 矿井年生产能力 2.4mt/a； 经过计算： =146.9187/（1.81.35） 1 p 14 =61.662a 73a 2 p 46a 3 p 根据有关规定:年产 2.4mt 的矿井服务年限在 5070 年之间，年产 1.5mt 的矿井服务年限在 5060 年之间。由此可知：新富设计矿井拟订的 1.8mt/a 生产能力矿井符合有关规定 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 新富矿位于黑龙江省七台河市境内，探明井田内部有茄子河以及一些小煤 窑，周边还有生产能力较小的小井。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素 井田开拓方式的选择应根据国家的方针政策，针对该井田的地形、地质、 水文、煤层赋存情况，结合井型大小、设备供应、施工技术等条件，综合分析， 全面比较，确定合理的方案。在此，结合精查报告给出的煤层自然产状，构造 因素，顶底板条件，冲积层结构，地形及水文地质条件等，确定了对新富矿有 很大影响的因素是： （1）煤层赋存的深度情况； （2）冲积层的水文地质条件； 3.1.3 确定井田开拓方式的原则 新富矿井设计中的井田开拓所要解决的问题是，在一定的矿山地质和开采 技术条件下，根据矿区总体设计的原则规定，正确的解决下列问题： （1）确定井筒的形式、数目及其配置，合理选择井筒及工业场地的位置。 （2）合理的确定开采水平数目和位置。 （3）大巷及井底车场的布置要做到减少施工量、满足矿井的生产需求。为 了使矿井生产连续、稳定确定矿井开采程序，做好开采水平的接替。 （4）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术的研究，为矿井的发展做好准备。 应该指出，上述问题对整个矿井的开采有长远的影响，它不仅关系到矿井 的基本建设工程量、初期投资和建设速度，尤其重要的是矿井的生产条件和技 术面貌。因此在确定并解决这些问题时，应遵循以下原则： 15 （1）在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尢其是初期建设 工程量，节约基建工程量，加快矿井建设。同时要合理开发国家资源，不应有 采易采煤，丢难采煤的问题出现【13】。 （3）必须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，为安全生产创造良好的条件。同时要尽量减少巷道维护费用，使主要巷道 经常性保持良好状态。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，自动化创造条件。 （4）根据用户需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采，以便满足不 同用户的需求。 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1 井筒形式和井筒位置 井田的开拓方式按井筒形式可分为： （1）平硐开拓：是最简单最有利的开拓方式。我国一些地形为丘陵、山岭 的矿区比较广泛的采用这种开拓方式。 （2）斜井开拓：这种开拓方式在我国应用很广，有多种不同的形式。对于 表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般都可以采用斜井 开拓。 （3）立井开拓：这种方式在我国被广泛的应用着，其适应性很强，可用于 各种地质条件，同时在技术上也成熟可靠。一般在表土层厚、煤层赋存深时， 多采用立井开拓。 1.井筒形式： 平硐开拓无疑是最简单的开拓方式，优点颇多。结合新富矿所处井田的地 形地质及煤层赋存条件可知：并不具备平硐开拓方式的条件。因此，平硐开拓 方式在新富矿设计井田中不适用，应直接否定。现依据新富井田的地质条件、 煤层赋存深度情况及井型、服务年限等要求，对新富井田开拓方式的选择提出 三种方案： （1）方案一：双立井开拓方式 （2）方案二：双斜井开拓方式 （3）方案三：综合（主斜、副立）开拓方式 对以上提出的三种开拓方式进行技术对比： 方案一：双立井开拓方式 优点：（1）立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别 有利。井筒为圆形断面，结构合理，节约了维护费用，有较大的断面便于通风， 人员升降速度快。 （2）可用于多种地质条件，适应性强，技术成熟可靠； 16 （3）便于井筒延伸，机械化程度高，易于自动控制 缺点：（1）初期的开拓巷道工程量大，增大了初期的投资，同时也影响 到了建井期限。 （2）井筒掘进技术和施工设备要求很高，掘进速度较慢而且需要 大型的提升设备。 （3）改扩建比较烦琐，多水平开拓时，增大了石门的工程量。 技术评价：根据新富井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立 井开拓可行。 方案二：双斜井开拓方式 优点： （1）开拓巷道工程量小，掘进速度快，减少了初期的投资。 （2）对井筒的掘进技术和施工设备要求不高； （3）地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比较简单。 （4）建井期较短； 缺点： （1）与立井相比在自然条件下，斜井的井筒过长，围岩不稳定时， 井筒的维护费用高。煤柱损失严重； （2）斜井的断面小、通风线路长，增大了通风阻力，费用增加； （3）提升速度低，能力小，动力消耗大，提升费用高。 （4）如果生产能力过大，辅助运输及提升的工作量太大。 技术评价：结合新富井田各种条件，斜井开拓在技术上是可以采用的。 方案三：主立井副斜井开拓方式 这种综合性的开拓方式在我国也有应用，其兼有斜井和立井的优点，但因 为其井口距离远，地面工业建筑分散、占地多、不利于工业广场的布置、生产 调度和联系不方便。因此综合开拓并不适用于新富井田的设计。 通过对开拓方式的技术比较，在技术上双立井和双斜井开拓方式在技术上 都可以被运用于新富矿的井田设计。具体的井筒开拓方式见示意图 3-1。 +200 +150 +100 +50 +0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 -400 方 案 一 +200 +150 +100 +50 +0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 -400 +200 +150 +100 +50 +0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 -400 方 案 二 方 案 三 17 图 3-1 井筒开拓方式示意图 通过技术比较，选定了方案一和方案二。根据规定还应对这两个方案 进行经济比较以便选出最佳方案。见开拓方案经济比较表 3-1。 表 3-1 开拓方案经济比较表 项目 方案 双立井开拓双斜井开拓 长度(m) 单价(万元) 井 巷 掘 进 主井 副井 提 升 设 备 主井 副井 299 299 设备名称数量费用(万元) 箕 斗 2个523.2 罐 笼 2个484.3 2.5747.5 2.3687.7 井 筒 提 升 主井 副井 单价 (元） 费用 (元) 329 229 1.061 2.04 349.1 467.2 2442.7 6601.61056 6601.61056 输送 机 1个185 6600.304200.6 长度(m) 3921个 7100.8 584 2689 费用(万元)长度(m) 单价(万元) 费用(万元) 设备名称数量费用(万元) 串 车 单价 (元） 费用 (元) 长度(m) 合计(万元) 以上只是对两种方案的建井总费用进行了简单的计算，最终确定开拓形式 还需通过净现值法进行比对，各项费用见表 3-2。 表 3-2 净现值比较表 内容 服务 年限 生产能 力 建井 期限 吨煤 投资 吨煤 成本 售价利率 年万吨/年年元/吨元/吨 元/ 吨 % 双立井62a 180 万 吨 5a150 元174 元 520 元 6.4 双斜井62a 180 万 4a140 元163 元 520 6.4 18 吨元 年成本(万元)净现值(万元) 双立井30466.8196825704.6846 双斜井28409.4538857164.2981 由此可以看出双立井的净现值要低于双斜井的净现值，同时结合对两种方 案掘进、提升、设备的经济比较，可以确定：新富设计矿井采用双立井的开拓 方式最优。 2.井筒位置： 在确定井筒位置时，应和井筒的形式相呼应，同时要有利于井下开采，要 使井筒的开掘和使用更加安全，地面建筑的布置更合理。选择井筒位置时应综 合考虑以下因素： （1）井筒应尽可能的处在井田的储量中心，当井田储量分布不均匀时，应 在储量分布的中央，以免井筒位置过于偏于一侧，给单翼开采带来不便。 （2）应尽量减少掘进工程量，降低初期的各项费用。 （3）应使井筒处于地质条件良好的地段，使井筒的开掘和维护更安全、可 靠。 综合考虑新富矿的地质水文条件，兼顾对井下开采有利的条件，确定了井 筒的位置坐标为： 主井：（432105，71650） 副井：（432090，71715） 西风井：（431590，71590） 东风井：（433115，71820） 北风井：（432265，73175） 3.2.2 开采水平数目和标高 合理的开采水平应该有合理的服务年限利于矿井水平和采区接替，还要有 良好的技术经济效果。在确定开采水平数目和标高时应注意以下几点【5】： 1)水平垂高在技术及经济要合理； 2)区段数目的确定要合理； 3)为保证矿井均衡生产，采区的接替要合理； 4)开采水平内的储量要充足，服务年限要合理 新富井田为缓倾斜煤层并不适合上下山开采，因此在技术比较上不予考虑， 综合上述因素，现提出两种方案 方案一：两水平上山开采。 第一水平标高-100m，第二水平标高：-400m，阶段垂高 300m 方案二：三水平上山开采 19 第一水平标高0m，第二水平标高：-200m，第三水平标高:-400m 水平储量及服务年限见表 3-3。 表 3-3 水平储量表 可采储量（万吨） 服务年限（年） 一水平7425.7533方案一 二水平7236.9829 一水平4431.3419 二水平5228.5422 方案二 三水平5003.4221 通过该表可看出，方案二的水平储量不足，水平服务年限短，不利于采区 接替。方案一的水平储量及服务年限基本满足规定且有利于采区的接续，在技 术经济上都比较合理。所以采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平， 一水平标高为-100 m，二水平标高为-400m。阶段垂高为：300m。均采用上山 式开采。 3.2.3 开拓巷道的布置 大巷担负着煤矸、物料和人员的运输，以及通风、排水、铺设管线。因此 在布置开拓巷道的时候，应本着便于运输、利于掘进和维护、满足矿井通风安 全。在选取大巷运输方式和设备时，应根据新富矿的生产能力和地质条件来确 定。 运输大巷的布置方式大致分为： （1）分煤层大巷和主要石门。 （2）集中大巷和采区石门。 （3）分组集中大巷和主要石门。 由于新富矿井各煤层间距不均；设计采区较多，并不适合分煤层大巷和主 要石门布置。现对后两种形式各自的优缺点进行归纳，以便选出适合新富矿井 的运输大巷的布置形式。祥见下表 3-4。 表 3-4 运输大巷布置形式比较表 特点分组集中大巷 主要石门布置 集中大巷 采区石门布置 20 优 点 1.总的开拓巷道工程量较少 2.生产较为集中 3.大巷容易维护，便于运输。 1.只布置一条集中运输巷故总 的大巷开拓工程量少 2.大巷布置在煤组底版岩层下 部故总的开拓航道维护工作 量小。 3.生产区域集中，便于运输 4.开采顺序比较灵活，开采强 度大 缺 点 1总石门长度较集中大巷长 2掘进工程量大 3.煤住损失较集中大巷大 1.采区石门长，总的石门工程 量大 2.如果煤组厚度大时，初期建 井工程量较大。 两种大巷布置方式见示意图 3-2。 方案一：分组集中大巷 方案二：集中大巷 图 3-2 大巷布置方式示意图 结合新富设计井田的地质及煤层赋存状况等条件，在确定了井筒位置的前 提下可以看出：新富井田的水平大巷的形式采用集中大巷布置较为合适。 21 3.3 选定开拓方案的系统描述 3.3.1 井硐形式和数目 通过对井筒形式方案的技术、经济比较，再结合新富井田的各种地理因素， 确定了新富矿采用双立井开拓。 3.3.2 井硐位置及坐标 在确定井筒位置及坐标时，应符合以下主要条件： （1）地面部分要留出一定的范围，以便给工业广场的建设留出足够的面 积。具体面积应参考煤炭工业设计规范 。 （2）选择井筒位置时要充分利用地形条件，并综合考虑井田的地形与工 程地质条件中的问题。 （3）在确定井筒位置时，应尽量靠近主要购煤用户的位置，这样可以减 少巷道的施工量。 （4）住宅区域要选择在适当的位置。 （5）选择井筒位置时，应使井筒处在井田储量的中心，同时使井下的施 工量减少到最底。 综合上述条件，并考虑新富井田的实际情况，矿井的井筒位置见开拓示意 图。 3.3.3 水平数目及高度 新富井田采用二水平开拓，第一水平标高为-100m，垂高 300m。并将水 平开拓巷道，井底车场和各类硐室布置在第一水平；第二水平标高为-400m， 阶段垂高 300m。两水平均采用上山式开采。 3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置 新富设计矿井采用集中运输大巷采区石门的布置形式。因此大巷和石门的 服务年限长，为了保证运输、安全生产，大巷和石门的断面和支护形式基本相 同。在设计巷道断面时，应综合考虑以下几点： （1）在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取 得最佳的经济效果。同时要考虑到大巷的用途和其所要服务的年限。巷道的净 断面，必须满足行人、运输、通风、安全设施服务、设备安装、检修和施工的 需要。 （2）井筒的断面选择通风阻力小的形状和支护方式，既有利于安全生产 又可以降低开拓成本，节约建井投资。 大巷和石门的断面形式和支护方式见图 3-3。 图 3-3 大巷及石门断面图 22 3.3.5 井底车场形式的选择 在选择井底车场形式时，应综合考虑井田开拓方式、井筒形式、提升方式、 大巷运输方式、矿井生产能力及大巷距井筒的水平距离。按照矿车在井底车场 内的运输特点，井底车场可分为环行式和折返式两大类。 设计井底车场的原则【2】： （1）车场的通过能力，应比矿井生产能力有 30%的富裕系数，有增产的 可能性。车场的形式选择要符合煤炭行业的有关规章制度。 （2）应该减少弯道和岔点，以便调车简单、管理方便。 （3）尽量减少井巷的施工量，节省建设投资；要便于维护；使生产成本 降到最小。 （5）应使车场的施工较为方便及车场巷道和主要巷道能迅速贯通，以便 减短建设时间。应尽可能的提高井底车场的机械化水平，以便提高井底车场的 通过能力。 井底车场联系着井下运输与提升两大环节，关系到整个矿井的安全和生产。 所以其设计的是否合理相当重要的。 本着井底车场设计有关的原则、规定规范，结合新富设计矿井的有关设计 参数，通过对几种常见井底车场形式的适用条件的比对，初步选定新富设计矿 井采用卧式环形车场，两翼来车。 3.3.6 煤层群的联系 新富设计井田范围内共有可采煤层 7 层，分别为： 6#、15#、21#、30#、33#、35#、40#。经过简单的经济比较确定 6#、15#采用 单层开采，上山采用两煤一岩的布置形式。21#、30#、33#、35#平均间距不大， 故采用联合开采，同用一组岩石上山。40#距 35#远，故采用单层，煤层上山 式开采。 3.3.7 采区划分 参阅相关的规程规定，结合新富设计矿井的地质条件、煤层赋存状况，将 井田沿走向划分成若干采区，并按采区的前进方向，在每个采区布置一套生 产设施，包括提升、运输设备，以便独立的进行采区生产和采区准备。详见 采区划分示意图 3-4。 黑龙江科技学院 图名 制图 指导老师 审核 班级 比例 日期 井田开拓方式 王然采矿03-6 1:5000 429500430000430500433000431500432500431000432000433500434000434500 7000070500710007150072000725007300073500 429500430000430500433000431500432500431000432000433500434000434500 7000070500710007150072000725007300073500 西一采区 西二采区 西三采区 西四采区 东一采区 东二采区 东三采区 北一采区 北二采区 北三采区 图 3-4 采区划分示意图 23 3.4 井筒布置和施工 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护 新富设计矿井的井筒形式为双立井，即一主一副。在综合柱状图中已经具 体的体现了井筒所穿过的岩层的性质。井筒支护采用喷浆混凝土的支护形式。 3.4.2 井筒布置及装备 井筒是矿井通达地面的主要进口，是矿井生产期间提升运输煤炭（矸石） 、 运送人员、材料和设备、以及通风和排水的咽喉工程，其设计和施工质量的优 劣直接关系到矿井建设的成败。因此，井筒设计必须合理，要给予足够的重视。 要满足井下运输、通风的要求；要合理利用井筒断面，做到布置紧凑、少投资、 便于施工、安全可靠。值得注意的是：用箕斗提升的井筒不应兼做风井【6】。 根据新富设计矿井井筒所处范围的水文地质条件、矿井年产量、提升方式、 通风需要等实际情况，井筒断面的布置详见图 3-5 主副井井筒断面图。 4000mm罐道梁层间 距 1对1.5t矿车双 层四车罐笼 提升容器 6.5m井筒直径 1.80mt/a井型 副井井筒断面特征 名称 内容 主井井筒断面特征 名称内容 井型 净直径 支护方式 罐道规格 梁层间距 提升容器 充填厚度 1.80mt/a 6.5m 混凝土井壁 4000mm 一对16t箕斗 500mm 钢轨罐道 图 3-5 主副井井筒断面图 3.4.3 井筒延伸的初步意见 一个矿井在投产若干年后，由于现有生产水平不能保持矿井正常的持续的 24 生产能力，必须开始组织矿井的延深。矿井延深是在矿井不停产的条件下进行 的，因此会给施工带来很多复杂的问题。在选择井筒延深的方案时，应满足以 下要求： （1）在延深过程中，应保证矿井生产能正常进行，尽量避免生产与延深 相互干扰。 （2）应尽量利用已有的或者永久性的井巷、硐室和设施为延深工作服务， 减少临时工程量，缩短准备工期和减少矿井延深投资。 （3）在延深过程中必须保证工作人员安全，并尽量缩短停止生产提升的 时间。 根据新富设计矿井的水平划分方案，该矿井在第一水平生产即将结束时， 井筒需要延深。根据地质勘探资料初步拟定井筒按原有主副井延深。 3.5 井底车场及硐室 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 结合煤炭部对井底车场的设计要求和设计原则，联系新富设计矿井的各种 条件，初步拟订新富矿的井底车场形式的选择依据如下： （1）新富设计生产能力为 1.8mt/a，年工作日 330d，实行“四、六”工作 制，每日净提升 16 小时； （2）采用双立井开拓方式，开采水平为两个，集中大巷采区石门布置， 两翼来煤； （3）辅助运输和掘进煤、矸的运输均采用 1.5 吨固定式矿车，煤矸混合 列车由 27 辆 1.5 吨矿车组成。一台 10t 架线式电机车牵引。主运输大巷采用 3t 底卸式矿车运输，每列车由 23 辆矿车组成，由两台 10t 架线式电机车牵引。 由于新富矿的地质水文条件良好，初期开拓的水平运输大巷与主、副井筒 位置较进，且所需井底车场的通过能力较大，再结合有关规程规定和上述依据， 确定新富设计矿井采用主井部分为折返式、副井部分为环形卧式车场。 3.5.2 井底车场的布置、存车线路、行车线路布置长度 首先要确定矿井的矿车总数，根据定额法公式： w=， g q3 . 0 式中：w-矿车数量，台； q-矿井日产量，吨； n-工作的电机车台数，台； g-矿车载重，吨； w=0.35454/3=545.4546 25 同时矿井的备用修理矿车数量为总矿车数的 20%；材料车数量为总矿车 数量的 10%，所以用于运输的 3t 底卸矿车为：5460.7/1723 辆，材料车数量 为 54 辆。根据采矿设计手册的有关数据,可知目前矸石与材料车的周转率 为每天 12 次.所以材料列车每次拖挂 27 辆材料矿车即可 1井底车场线路布置的要求 通过查阅采矿设计手册 ，列出如下要求： （1）井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性； （2）底卸式矿车的井底车场设计要注意列车的装载和卸载方向一致。 （3）井底车场的线路主要由主、副井空、重车线，副井进、出车线组成， 由于通过井底车场的煤种数量不同，其各线路的数目和长度亦相应不同。 （4）尽量减小井底车场的施工工程量；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）应少铺设道岔，同时尽量避免交叉点的出现；线路布置要有利于通 风，线路上尽量不设风门，尤其是立井车场的副井线应禁设风门。 2确定存车线长度。 存车线长度的确定是矿井井底车场设计中必须经历的一个重要步骤。存车 线的长短直接影响到矿井的运输、提升；井底车场的通过能力以及井底车场的 工程量。由于新富设计矿井的井下运输采用 10t 架电式电机车牵引 3t 底卸矿 车和 1.5t 固定矿车的运输方式，故在此仅考虑运输大巷采用矿车的列车运输 时对存车线长度的要求，具体要求如下： 1）大型矿井的主井空、重车线长度各为 1.52.0 列车长； 2）大型矿井的副井空重车线长度各为 1.0-1.5 列车长。副井提升矸石，矸 石列车较煤列车短，但为了使其长度留有调整的余地，并考虑到出矸工作不均 匀、不连续、所以副井的空、重车线长度一般不小于 1 列煤车的长度，小型矿 井按 0.51.0 列车长； 3）大型矿井应能容纳 15-20 个以上材料车； 4）调车线长度通常为 1.0 列车和电机车长度之和； 3.存车线长度的计算 主井空、重车线，副井进、出车线： l=mnl +nl +l 123 式中： l-主井和副井的空重车线长度，m； m-列车数，列； n-每列车携带的矿车数； l-一辆矿车和缓冲器的长度，m； 1 n-一列车的机车数,台； 26 l -每台机车的长度，m 2 l -安全制动距离，取 10 m； 3 经过计算，得 主井 l=1.5234+24.5+10=157m， 副井 l=1273.0+4.5+10=95.5m。 材料车线有效长度的确定，根据公式：l=nclc 式中： l-材料车线长度，m； nc-一列车携带的材料车数，辆； lc-每辆材料车加缓冲器的长度，m； l=nclc =272.465 m； 在确定材料车线长度时，应外加 5-10 的安全距离。所以 l=70m. 井底车场具体的线路布置见图 3-6。 36400 14 13 12 6 6 12 13 11 4 5 4 42100 95500 8 3 2 9 3 2 7 1 1200 5 157000157000111110 8000050000 47000 5000047000 10 955007000023510 1 图 3-6 井底车场线路布置图 调车方式如图所示。两翼来煤的煤列车，均为折返式调车。右翼来的矸石 列车或煤矸混合列车，通过副井系统，空车环形返回，而左翼来的矸石列车或 混合列车为折返调车方式。设计采用 24 公斤/米钢轨。3t 底卸矿车线路采用 600 毫米轨距 5 号道岔，线路曲线半径为 30 米。1.5 吨矿车线路采用 600