采矿工程毕业设计（论文）-鸡西矿业集团新发煤矿1.5Mta新井设计【全套图纸】 .doc

摘 要本设计矿井为鸡西矿业集团公司新发矿1.5mt/a新井设计,一共有4层可采煤层,分别为41#、36a#、29#、27#煤层.煤层总厚度为6.65米,全区走向长7.1588km,宽2.1113km面积15.1143km2.煤层工业牌号为1/3焦煤.设计井田的可采储量为135.47mt。本矿井设计采用双立井开拓,划分为两个水平，8个采区，2个工作面达产，达产采区个数为2个。大巷运输采用5吨底卸式矿车运输,采煤方法为走向长壁采煤法,采煤工艺为普通机械化采煤工艺。顶板处理方法为全部跨落法。关键词：矿井设计 立井开拓 走向长壁采煤法 全套图纸，加153893706abstract this is a new design for 1.5mt/a xinfa in jixi coal mining group.it has workable coal seams,they are 41#、36a#、29#、27# total thicknes of coal seam is6.65 meters.the mine is 7.1588km long and 2.1113km width.the mine area is 15.1143km2.the coal seam industry trademark is 1/3 coking coal.this mine field recoverable resources is135.47.this mine pit design uses take the double vertical shalt development the division as two levels,eight pick area.2 working face can achieve 1.5mt/a. the big lane transporation uses 5tons bottom-dump mine cars to transport,uses long wall mining on the strike to mine coal wining technology is full mechanized coal wining technology, use the caving method for all working faces.key phrase:the mine pit design vertical shaft development moves to wards the log wall to pick 目 录摘要i绪论vii第1章 井田概况及矿井地质特征11.1 井田概况11.1.1 井田位置及范围11.1.2 交通位置11.1.3 地形与河流11.1.4 气象21.2 地质特征21.2.1 矿区范围内的地层情况21.2.2井田范围内和附近的主要地质构造31.2.3 岩石性质、厚度特征(附岩石物理力学性质指标表1-3)41.2.4 井田内的水文地质情况51.2.5 沼气、煤尘及煤的自燃性51.2.6 煤质、牌号及用途5第2章 井田境界 储量 服务年限72.1井田境界72.1.1 井田境界确定的依据72.1.2 井田周边情况72.2 井田储量72.2.1 井田储量的计算72.2.2 保安煤柱82.2.3 储量计算方法82.2.4、储量计算的评价92.3矿井工作制度、生产能力、服务年限92.3.1 矿井工作制度92.3.2 矿井生产能力的确定92.3.3 矿井服务年限10第3章 井田开拓113.1 概述113.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述113.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况113.2 矿井开拓方案的选择113.2.1 井硐形式和井口位置井筒形式113.2.2 开采水平数目和标高123.2.3 开拓巷道的布置143.3 选定开拓方案的系统描述173.3.1 井硐形式和数目173.3.2 井硐位置及坐标183.3.3 水平数目及高度193.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置193.3.5 井底车场形式的选择213.3.6 煤层群的联系223.3.7 采区划分223.4 筒布置及施工223.4.1 穿过的岩层性质及井硐维护223.4.2 布置及装备233.4.3 井筒延伸的初步意见2635 井底车场及硐室263.5.1 井底车场形式的确定及论证263.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度273.5.3 通过能力计算283.5.4 井底车场主要硐室293.6 开采顺序293.6.1 沿煤层走向的开采顺序要说出从井田中央向井田两翼由近及远开采293.6.2 沿煤层走向方向的开采顺序323.6.3 采区接续计划323.6.4 “三量”控制情况32第4章 采区巷道布置与采区生产系统344.1采区概况344.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱344.1.2 采区地质和煤质情况344.1.3 采区生产能力、储量及服务年限344.2 采区巷道布置344.2.1 区段划分344.2.2 采区巷道布置354.2.3 采区下部车场布置354.2.4 采区煤仓形式，容量及支护384.2.5 采区硐室简介394.2.6 采区工作面的接续404.3 采区准备404.3.1 采区巷道的准备顺序404.3.2 采区主要巷道的断面及支护方式41第5章采煤方法435.1 采煤方法的选择435.2 回采工艺435.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备435.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式44第6章 井下运输和矿井提升476.1 矿井井下运输476.1.1 运输方式和运输系统的确定476.1.2 矿车的选型及数量476.2 矿井提升系统496.2.1 矿井主提升设备的选择及计算49第7章 矿井通风安全517.1 矿井通风系统的确定517.1.1 概述：517.2 风量计算与风量分配527.2.1 矿井风量计算527.2.2 风量分配547.2.3 风量的调节方法与措施547.2.4 风速的验算557.3 矿井通风阻力计算567.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力567.3.2 矿井等积孔计算577.4.1 主扇的选择计算577.4.2 电动机的选择587.4.3 反风措施587.5 矿井安全技术措施58第8章 矿井排水628.1 概述628.2.1 排水方式与排水系统简介628.2.2 主排水设备及管路的选择计算62第9章 技术经济指标65结论67参考文献68致 谢70附录1：中文资料论文71附录2：外文翻译76绪论本设计内容是鸡西矿业集团公司新发矿（41#、36a#、29#、27#煤层）1.50mt/a新井设计，煤层倾角28 ，煤平均总厚度6.65m，相对瓦斯涌出量为1.08 m3/t，属于低瓦斯矿井。主要内容严格按照毕业设计文件汇编的统一要求，设计分为九章，主要内容为：第一章 井田概况及地质特征；第二章 井田境界及储量；第三章 井田开拓；第四章 采区巷道布置及采区生产系统；第五章 采煤工艺；第六章 井下运输和矿井提升；第七章 矿井通风系统的确定；第八章 矿井排水；第九章 技术经济指标。我严格按照以上步骤依次进行设计。井田开拓方式的选择应该考虑的主要因素包括：井田地质和水文地质条件，煤层赋存和开采技术条件，地形地貌和地面外部条件，技术装备和工艺系统条件。根据以上因素，结合本矿井的实际情况最终选择双立井开拓。采煤方法的选择应该考虑的主要因素包括：煤层倾角，煤层厚度，煤层的地质构造情况，煤层及围岩特征，煤层的含水性，瓦斯涌出量及煤的自燃情况。根据以上因素，结合本矿井的实际情况最终选择走向长壁采煤法。根据本矿井的实际情况选择使用普通机械化采煤工艺。由于本人的知识和经验有限，在本次设计当中会出现一些错误，希望各位老师和专业能够给予指正。48第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围新发煤矿位于黑龙江省鸡西市境内地理坐标为北纬452115451730，东经13048551300000。1.1.2 交通位置 新发矿位于黑龙江省鸡西市境内，距市中心约4.0km，西与滴道矿为邻，东与城子河斜井毗邻。图1-1 交通位置图1.1.3 地形与河流矿区内地形受各时代的岩层所支配，后有加地质作用的装饰，北面基盘为麻山群变质岩形成的陡峻山峰，西面为玄武岩组成的桌装台地，海拨标高一般在+186.0211.3m。穆棱河由东向西流过本井田，注入下游的乌苏里江。1.1.4 气象本区属大陆性气候，四季温差较大，最高气温+36.4最低温度达-35，年平均气温在-1.3-4，年降雨量316528mm，年蒸量1165.51200mm，风向以西偏北为主，风力大而猛，一般48级。每年11月至翌年4月为冻结期。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况本区位于鸡西煤田北条带中部，根据钻孔揭露的地层情况，自下而上划分为：远古麻山群，侏罗系上统鸡西群城子河组和穆棱组，白垩系桦山群，第四系冲积层。分别表述如下：1元古界麻山群：主要分布在煤田外围，由拓榴石片岩，石英黑云母片岩及花岗片麻岩等 组成的变质岩系，厚度不清。2侏罗系上统鸡西群城子河组：城子河组为主要含煤地层，总厚度350-470m。3穆棱组：该组地层与城子河组地层整和接触。地层在区内发育较好，由西向东捎有增厚，平均厚度为725m，岩性以灰及灰绿色细粒碎屑为主，并夹有较多层的凝灰岩，含煤18余层。4白垩统桦山群：平行不整和与穆棱组之上，由上而下可划分为东山组和猴石沟组，厚度约70100m，平均厚度为80m。岩性主要由灰绿色安山质火山碎屑岩，凝灰岩，粉沙岩等组成。5第四系冲积层：区内广泛分布，第四系冲积层主要发育在穆棱河河谷的两岸，由河体形成之冲积层，一般厚度约510m，有腐植土，砂，砾和卵石组成。1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造本井田位于鸡西煤田北部条带的中部，穆棱河向斜的北部边缘上。地层走向近东向西，向南倾斜，呈一单斜构造。地层倾角20-30。图1-2 煤系地层综合柱状图序号断层编号性质产状落差（m)可靠性走向倾向倾角1f1正ne1575w75o4575可靠2f2正ne4075se75o50可靠3f3正nw3075ne75o4070可靠4f4正ne4575nw75o4070较可靠5f5正ne1575e75o85110可靠表1-1 主要断裂构造表表 1-2 煤层特征表层次煤厚（m）层平均间距（m）稳定性顶板底板最小最大平均410.62.61.630较稳定中砂岩粉砂岩36a0.403.11.75稳定中粗砂岩细砂岩10290.82.81.8较稳定中细砂岩、粉砂岩凝灰质粉砂岩11270.52.51.5较稳定中粗砂岩细砂岩1.2.3 岩石性质、厚度特征(附岩石物理力学性质指标表1-3)表1-3 岩石物理力学性质指标床号岩性厚度（m）面积（km2）相应层位1辉绿煤层2辉绿岩10-102514510号煤层3辉绿岩07-142532012号煤层1.2.4 井田内的水文地质情况 本区地形西部高,东部平缓,下白垩统煤系被很厚的第四系冲击层所复盖。穆棱河由东向西流过本井田，注入下游的乌苏里江,最大流量达569m3/s,冬季流量很小,几乎断流。 1.2.5 沼气、煤尘及煤的自燃性1、瓦斯：新发煤矿属于低瓦斯矿井， 主要可采煤层（ch4平均含量为0.15m3/t，可燃质、co各煤层平均含量为0.5m3/t，可燃质各主要可采煤层瓦斯自然成分以n2为主，co次之，ch4最少，本矿瓦斯相对涌出量为1.08m3/t，属于低瓦斯矿井。2、煤尘：根据煤尘爆炸性试验指标，煤尘爆炸指数45-53%之间，该矿开采的煤层属于易爆炸危险的煤层。3、煤的自燃：据井下勘探资料该矿井29#煤有自燃发火的倾向，煤层的自然发火期为3-6个月，矿井总体为级自然发火矿井。4、地温特征：本区恒温深度1626米，温度6,从地温测量成果计算分析，本区平均地温梯度为2.7 /100m, 平均地热增温率为38.2m/1，地温梯度小于3。本区基本属于地温正常区。但随着开采深度的增加，地温将有所升高。给生产安全带来负面影响。5、地压特征：没有地压观测资料，但勘探中表现出一定的特征，煤岩层在断层附近特别破碎，特别是在大断层附近表现的尤为明显。随着开采深度的增加，地压增大，增加了巷道变形的危险，给巷道支护增加了难度。1.2.6 煤质、牌号及用途根据中国煤的分类方案，本区以焦煤为主，无烟煤、贫煤、弱粘结煤、气煤等次之。各层煤的牌号分布与煤的原始质料及其转变、聚积环境，及后期变质因素有关。29#煤层为无烟煤、贫煤及弱粘结煤，其余各层均为长焰煤。灰份：4层煤基本一致，其它层勘探灰份偏低，而勘探煤样灰份均偏高。其原因，勘探煤样包括夹石，而钻探煤样剔除0.05m以上的夹石，因此灰份偏低。挥发份：多数相差1左右，个别层相差2。发热量：因勘探较勘探煤样灰份低，因此发热量相应较勘探高。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1.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据；2.要合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系；3.保证井田有合理的尺寸；4.井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应； 2.1.2 井田周边情况新发矿井田范围内没有小煤矿及老窑，但周围废气小煤窑星罗棋布，矿井东北部有鸡西北刚公司斜井，西部有市属育新煤矿。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算 在划定的井田范围内，计算矿井开采煤层的储量，是进行矿井设计和生产建设的依据。矿井工业储量是指平衡表内a+b+c级储量的总和。矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率的储量。设计井田范围内计算的煤层41#、36a#、29#、27#四层，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井开采储量（z）是矿井设计的可以采出的储量，故 z=（zc-p）c式中 p保护工业场地、井筒、井田境界、河流、建筑物等留置的永久煤柱损失； c采区采出率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85。2.2.2 保安煤柱参照保护煤柱的设计原则如下：(1)在一般情况下，保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定。(2)地面受护面积包括受护对象及周围的受护带(3)当受护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直与受护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱。(4)立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400米的以边界角圈定，小于400米的以移动角圈定。为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下：1.边界断层留设30m50m保安煤柱；2.井田内部断层，本次设计对落差大于100m断层，留50m煤柱；落差在50100m之间的断层，留30m煤柱；落差小于50m的断层留20m煤柱。3.河流两侧各留设15m保安煤柱；4.地面建筑物留设20m保安煤柱；5.煤层大巷两侧煤柱各宽50100m；按以上方法计算得： 工业广场煤柱损失：9.62mt； 断层、地面、边界、巷道保安煤柱损失：16.98mt； 总损失量：26.6mt；2.2.3 储量计算方法计算方法：用底板等高线平面投影分水平块段法。计算公式：块段面积块段平均厚度容重/cos（煤层平均倾角）经计算得：本矿井的工业储量为195.19mt，开采储量为135.47mt。所以本矿井设计以此为设计依据。其具体储量计算数据如下表2-1。表2-1储量计算水平煤层工业储量a+b+c(mt)损失（mt）可采储量（mt）工业场地井田境界断层其它损失开采损失合计4125.231.081.10.990.713.7836a27.210.391.131.130.684.082927.830.331.091.080.654.172723.160.321.030.930.603.47合计103.432.124.351.132.6415.528.7474.694122.341.371.300.770.343.3536a22.742.111.370.880.313.412925.842.141.390.840.293.882720.841.881.230.720.273.13合计91.767.55.293.211.2113.7730.9860.78总计195.19 9.62 9.647.343.8529.27135.47回采要求：中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%。经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为135.47mt。2.2.4、储量计算的评价 本设计井田的各类储量计算严格执照有关规定执行。由于技术水平所限，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 该设计矿井年工作日确定为330天，矿井每日净提升16时，采用四六作制制度。2.3.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力是煤矿生产建设的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌，是井田开拓的一个重要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应等因素确定。对于具体矿井，应根据该矿实际情况综合计算其矿井生产能力，本设计就新发矿起实际情况提出以下三种设计方案：方案a：1.2mt/a方案b：1.5mt/a方案c：1.8mt/a上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。2.3.3 矿井服务年限 矿井服务年限计算公式如下：t=z /（ak） 式中： z矿井设计可采储量，mt；a矿井生产能力，mt/a；k矿井储量备用系数，k=1.31.5； 根据本矿井实际情况，取k=1.4。依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案a：1.2mt/a t=z /（ak）=135.47/（1.21.4）=81a； 方案b：1.5mt/a t=z /（ak）=135.47/（1.51.4）=64.5a；方案c：3.0mt/a t=z /（ak）=135.47 /（1.81.4）=50 a； 参照设计规范规定的各类矿井的矿井和开采水平设计服务年限，详见表2-2，根据以上方案b比较合理，所以矿井生产能力为1.5mt/a，矿井服务年限为t=64.5a。表2-2 各类矿井和水平服务年限井 型矿井设计生产能力/万t/年矿井设计服务年限/a开采水平设计服务年限/ a开采025煤层矿井开采2545煤层矿井开采4590煤层矿井特大60030050080、7040、35大120、150、180、24060302520中45、60、9050252015小9、15、21、30自定第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发矿位于黑龙江省鸡西市境内，距市中心约4.0km，西与滴道矿为邻，东与城子河斜井毗邻。新发矿井田范围内没有小煤矿及老窑，但周围废气小煤窑星罗棋布，矿井东北部有鸡西北刚公司斜井，西部有市属育新煤矿。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 井田开拓方式的原则：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,合理地确定开采水平数目和位置，布置打巷及井底车场。确定矿井开采顺序，作好开采水平的接替，进行矿井开拓延伸、深部开拓及技术改造。对以上各种原则综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：（1）地表因素本井田属于平原地形，地表平均标高+120m。（2）煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+100 m，下部标高在-800m，北以煤层露头为界，南以边界线为界，西以f1断层为界，东以f5断层为界。整个矿区共有四层可采煤层，即41#、36a#、29#、27#,全区发育。煤层走向长度为7.1588km，倾向2.1113 km。本井田煤层系倾斜中厚煤层，平均倾角在28左右。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置井筒形式1.井筒形式选择：井筒形式主要有立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓四种形式。由于立井井筒的适应性很强，具有通过复杂地质地段的能力强，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，物料和人员升降速度快等优点。所以经过比较选择井筒形式为立井开拓。2.井口位置：井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下：（1）井下条件：在井田走向的储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量基本平衡，井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段，勘探程度及初期工程量。（2）地面条件：井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准，要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区，及工业场地位置必须符合环境保护的要求，工业场地不占或少占用良田，位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等的布局相协调，使之有利生产、方便生活。所以根据在本设计井田煤层赋存情况来看，井筒的走向位置应在井田的中央。（3）井筒的位置是由走向和倾斜坐标确定的所以现提出以下方案：方案一：井筒位于井田中央上部方案二：井筒位于井田中央中部方案三：井筒位于井田中央下部经过简单的技术比较后认为：井筒位于井田中央上部，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长，井筒位于井田中央中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小，井筒位于井田中央下部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利。本井田煤层均为倾斜中厚煤层，井田走向长度较大，但倾斜长度不大，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，也应该将井筒布置在井田中央中部或稍靠上方的位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田中央中部稍靠上方。3.2.2 开采水平数目和标高煤层赋存为倾斜状态时，一般由浅部向深部开采，以达到工程量少、建设速度快、投资省、成本低的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田可以单水平开采，亦可以多水平开采。每个开采水平设井底车场和运输大巷，供该水平各采区煤的外运、辅助运输和通风用。煤矿科技迅猛发展，在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展方向，要达到高产高效就要尽量减少开采水平和工作面的数量。这就要求加大工作面、采区和水平的走向及倾斜尺寸。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：1. 具有合理的阶段斜长；2. 具有合理的区段数目；3. 要有利于采区的正常接替；4. 要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量；5. 经济上有利的水平垂高；根据上述因素本井田总体阶段垂高在1000米左右不适于单水平开采，所以本设计井田设计提出以下两种水平划分方案：方案一：井田划分两个开采水平；一水平运输标高-350 m，二水平标高为-800 m。一水平实行上下山开采，二水平下山开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-250 m，二水平标高-400 m，三水平标高-800 m。各水平均实行上山开采。水平储量及服务年限如表3-1：表3-1 水平储量及服务年限可采储量（m吨）服务年限（年）方案一一水平74.6935.5二水平60.7829方案二一水平50.5825二水平 35.8018.5三水平49.0921从该表中可知，方案二的一水平服务年限达不到规范要求的服务年限，水平储量严重不足，而方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于30年的基本要求，储量充足，且有利于采区的接续，巷道利用率高，吨煤成本相对较低。故而采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，一、二水平标高分别为-350 m和-800 m，一水平采用上山开采，二水平采用下山开采。3.2.3 开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷、主要风井等。开拓巷道布置方式的选择：根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置，分煤组布置分和全煤组集中布置。采用集中运输大巷时，各煤层间用采区石门联系。当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。各种方式的优缺点如下：1分煤层大巷布置：优点：在各可采煤层中都布置大巷，相应地在各煤层单层准备采区，就每一个采区来说，工程量较小，各分煤层大巷之间只开一条主运输石门，石门工程量不大，由于建井时可首先进行上部煤层的开拓和准备，初期工程量较少，初期投资少，建井速度快。缺点：每个煤层均布置大巷，总的开拓工程量大。各煤层布置采区，总的采区数目多，生产采区数目多，总的维护工作量大。每条大巷均需要留设护巷煤柱，损失大。2集中大巷布置：优点：开采水平内只布置一条或一对集中运输大巷总的大巷开拓工程量少，大巷一般布置在煤层组底板岩层或最下部较坚硬的薄及中厚煤层中。维护容易，生产区域较集中。缺点：矿井投产前要掘主要石门，集中运输大巷，采区石门。初期建井工程量较大，建井工期长，每个采区要掘采区石门。3分组集中运输大巷：这种方式可看做前两种方式的综合，兼有前两种方式的部分特点。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下二种大巷布置方式：如图3-1，图3-2所示：本井田共有可采煤层4层，即41#、36a#、29#、27#，其中41#与36a#平均间距30m,36a#与29#煤层平均间距10m，29#与27#平均间距11m。针对上述情况，由对比表可知，本井田适合于集中大巷布置。 图3-1 分组集中大巷布置图3-2集中大巷布置其经济比较详见表3-2：表3-2分组与集中大巷布置经济比较特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1. 总的巷道工程量较少2. 生产比较集中3. 采区巷道分组联合布置4. 大巷容易维护，运输条件好1. 大巷工程量少2. 生产区域比较集中，运输条件好3. 采区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大4. 大巷维护容易缺点1石门长度较长2掘进工程量大1. 总的石门长度大2. 初期工程量大，建井时间长3. 有反向运输适应条件1. 可采煤层数目多，间距大小不同2. 采区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大3. 井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期大1. 煤层间距小2. 井田走向长度大，服务年限长3. 下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。由于前面已经确定本设计矿井为立井两水平开拓所以根据地形地貌、煤层赋存条件及确定的工业场地位置，本着合理开发全井田，集中生产运输环节简单、初期井巷工程量少、投资省、出煤早、达产快、安全、高效的原则，设计提出了两个开拓方案：方案一：双立井两个水平开拓方案二：双立井两水平加暗斜井开拓详见开拓方案剖面示意图3-3。以上两种井筒开拓方案比较如下：方案一与方案二进行比较，其经济比较详见表3-3。双立井开拓：优点：充分利用原有设备和设施，提升系统单一，转运环节少，经营费用低管理方便。缺点：原有井筒担负生产和延伸任务，施工与生产相互干扰主井接井时技术难度大施工复杂。双立井加暗斜井开拓：优点：生产与延伸相互干扰少，暗斜井的位置方向倾角以及提升方式均不受原方式限制，系统简单且能力大。缺点：增加了提升运输环节和设备。通风系统较复杂。经两方案的比较，从而选择双立井两水平开拓为最优方案，因此本设计采用双立井两水平开拓。表3-3 井筒开拓方案比较表方案项目方案一方案二工程量（米）单价(元/米)费用(万元)工程量(米)单价(元/米)费用(万元)初期主井井筒430300099280300084副井井筒430300099280300084井底车场12009001081200900108主石门8008006462680050运输大巷4210800336.84210800336.8小计（万元）706.8662.8后期主井井筒3553000106.54053000121.5副井井筒35030001054003000120井底车场12009001081200900108主石门114080091.22140800171.2运输大巷4210800336.8 8420800673.6小计（万元）747.51194.3共计1454.31857.13.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井硐形式和数目本设计井田采用一对立井开拓，即主井、副井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井。图3-3 开拓方案剖面示意图3.3.2 井硐位置及坐标确定井硐为应以以下几点为参考：（1）地处井田储量中央；（2）有较好的地形条件：井口处标高+120，地面坡度不足1；（3）交通条件好：靠近公路，井口距公路 1700 m；确定井筒坐标为：主井井口坐标为： xa=502850 ya=413550副井井口坐标为： xb=502800yb=413500主井井口标高为+120 m，副井井口标高为+124m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深517.15 m，副井井深517.15 m，两井筒中心线间距为50m，主井井筒直径6.5 m，副井井筒直径6.5 m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450 mm。3.3.3 水平数目及高度本井田采用多水平开拓,拟定第一水平为-350 m,本井大部分采区的煤层浅部标高在+100,实行上山开采.第二水平拟定标高为 -800 m，实行下山开采。3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置 根据井田的地形地势，煤层赋存地质构造等因素 ，经过前期工作中对井筒形式的技术经济比较，现确定：1.大巷数目：一条运输大巷、一条回风大巷。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于各种大巷布置方式分述如下： （1）煤层大巷：当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。对于新建矿井，在煤层中布置巷道，在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资以及探明地质情况的优点。（2）岩石大巷：优点很多，如维护条件好，费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，而较少受地质构造的影响。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要为岩石工程量大，掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。在具体条件下是采用岩石大巷还是煤层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理的确定。本设计井田对大巷布置提出两种方案：方案一：煤层大巷布置方案二：岩石大巷布置煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点：煤层大巷的巷道维护困难，维护费用高，当煤层起伏褶曲较多时，巷道弯曲转折多，机车运行速度受到限制，运输能力降低，为了便于巷道维护，巷道维护留设保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大，煤层有自燃发火危险时，一旦发火就要封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受影响破坏，封闭效果不好，处理火灾困难。综上所述，煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点，岩层大巷的优越性是主要的。在本设计井田中，由于41#、36a#、29#、27#层间距小，可布置岩石集中大巷。因此，运输大巷和回风大巷均采用岩巷。大巷与石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见断面图3-4。图3-4 主要大巷与石门断面图3.3.5 井底车场形式的选择 井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉，因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的安全和生产。1.设计依据（1）矿井设计生产能力及工作制度：（2）矿井开拓方式；（3）井筒及数目：（4）矿井主要运输巷道的运输方式；（5）矿井瓦斯等级及通风方式；（6）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（7）各种硐室有关的资料；2.设计要求：（1）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（2）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；（3）尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通过能力；（4）应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；（5）井底车场线路不止应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护；（6）为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。3.立井井底车场的基本类型：（1）环形式：立式、斜式、卧式；（2）折返式：梭式、尽头式；4.井底车场形式选择：（1）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（3）操作安全，符合有关规程、规范；（4）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（5）施工方便，各井筒间、井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通，缩短建井工期；（6）当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场；（7）井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车时，其卸载站（即主井车线）可布置折返式，亦可布置环形式。但其装车站的线路布置必须与其相对应。 综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为环行立式车场。3.3.6 煤层群的联系本设计井田煤层群开采时的联系方式是单一准备与联合准备并用，即41#为单一准备，36a#、29#、27#层为联合准备组成一个统一的采准系统，大巷采用集中布置方式。3.3.7 采区划分本设计井田走向长度较大，地质构造复杂，欲从井田边界沿整个阶段前进开采，无论从时间、投资和实际开采技术条件上都要受到限制，势必按技术要求将井田沿走向划分为采区，并按一定的顺序回采，每个采区有一套生产设施，包括上下山提升、运输设备，以便独立进行生产与准备。本设计矿井采用走向长壁采煤法。由于各煤层的倾角都在28左右，且煤层赋存稳定，构造简单，厚度为6.65米左右，顶底板良好。所以将井田划分为8个采区，即西一采区、西二采区、西三采区、西四采区、东一采区、东二采区、东三采区、东四采区，详见图3-5采区划分。3.4 筒布置及施工3.4.1 穿过的岩层性质及井硐维护 本设计井田采用双立井开拓方式，布置两个井筒，井筒穿过的岩石大部分为粉砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩，依据井筒特征及装备情况，参考地质及水文地质资料，对本设计矿井井硐支护形式提出两种可行方案： 方案一：砌筑式（砂浆砌体）方案二：整体灌注式经比较，方案二较方案一相比，有如下优点：（1）整体性好，强度较高；（2）防水性能好；（3）便于机械化，施工方便，劳动强度低。所以本设计井筒支护形式为：混凝土整体灌注式，主副井井壁厚度均为450毫米。图3-5 采区划分详图3.4.2 布置及装备井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质、运输方式、通风安全等因素，具体遵循原则如下：（1）符合煤矿安全规程煤炭工业矿井设计规范，对通风、运输、管线布置的要求，满足施工需要；（2）有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；（3）当提升容器发生掉道或跑车事故，对井筒中各种管线或其他设备的破坏减小到最低程度；（4）合理使用断面空间，减少井筒工程量。主井为提升煤兼入风所用，其直径为6.5米，副井为提升矸石、运料和人员所用，其直径为6.5米。主副井都采用料石砌碹支护和混凝土锚喷，其中主井壁厚为450mm,副井壁厚为500mm,主、副井壁充填混凝土厚度为50mm。详见主副井井筒断面图3-6，3-7。图36 主井井筒断面主井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积33.2m2，掘进断面面积43m2 井筒深度517.15m。井筒内装备一对16t刚性罐道立井多绳箕斗（jdg16/1504y），采用18018010mm方形方型空心型钢罐道，端面布置采用树脂锚杆固定拖架。 副井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积33.2m2，掘进断面积43m2。井筒深度650m，井筒装备两对3t底卸式矿车600mm轨距，双层四车刚性立井多绳罐笼，担负矿井辅助提升任务，兼作进风井筒。采用18018010mm方型空心型钢罐道，端面采用树脂锚杆固定拖架。罐道和井粱，罐道导向层间距均按6.0m设计。井筒内没有钢-玻璃钢复合材料梯子间，作为矿井安全出口和井筒检修之用，并敷有排水管路三趟（一趟预备），井下消防洒水管路。另外，井筒还敷设有动力电缆、通讯讯号电缆。图3-7 副井井筒断面3.4.3 井筒延伸的初步意见为了保证采区正常接续和均衡生产，本矿井将延伸原主副井，从-350水平延伸至-800水平。井筒延伸方案主要有以下两种：方案一：直接延伸原有主副井；优点：可以充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转运环节少，经营费用低，管理方便；缺点：原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工和生产相互干扰，接井技术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井