采矿工程毕业设计（论文）-鸡西哈达煤矿0.9Mta新井设计[2]【全套图纸】 .doc

摘 要本设计矿井是鸡西哈达煤矿0.9mt/a新井设计，共有3层可采煤层，煤层平均总厚度为6.6m，煤层工业牌号以焦煤为主。设计井田的可采储量122.8711mt，服务年限为78a。本设计矿井采用双立井开拓方式，划分二个开采水平。井田内有3层可采煤层。井田平均走向长5225m，平均倾斜长3230m，煤层平均倾角12，属缓倾斜煤层。采用集中大巷布置，大巷采用10t蓄电池式电机车牵引3.0t底卸式矿车运输，采煤方法为倾斜长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺，采空区处理方法为全部垮落法。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。矿井的通风方式为两翼对角式。关键词 带区 水平 矿井设计 全套图纸，加153893706 abstractthe design mine is the hada of jixi mine which is a 0.9 mt / a new design,there are three layers coal totally, seam thickness of the average is 6.6 m.industrial grade coal is coke mainly. mine design of recoverable reserves 122.8711 mt, service time limit 60.this mine of design is applied to double indined shaft development method; two level is divided. there are three layers coal can be produced. average alignment in farmland in well lengthways 5225 ms, average slant lengthways 3230 ms, average rake angle in coal seam 12 which is a gently inclined seam. centralized roadway layout, roadway tansport using 10 tons of traction motor vehicles 3.0 t-bottom tub transport, coal mining technology for the coal is integrated for the method, goaf treatment is all falling. well mainly to upgrade equipment used winder, using cage belonging to mention. the method of blowing is from two bandskeywords band level mine design目 录摘 要iabstractii绪论1第1章 井田概况及地质特征21.1井田概况21.1.1 井田位置及范围21.1.2 交通位置21.1.3 地形地势21.1.4 气候21.1.5 河流21.1.6区内及邻区经济状况31.1.7 煤田开发史及近况31.2.8 原材料及水电供给情况31.3 地质特征31.3.1矿区内的地层情况31.3.2 井田范围内的地质构造41.3.3 煤层赋存状况及可采煤层特征41.3.4 岩石性质 厚度特征61.3.5 井田内水文地质情况61.3.6 沼气煤尘及煤的自燃性61.3.7 煤质牌号及用途71.3 勘探程度及可靠性71.3.1 对地质勘探程度的评价7第2章 井田境界 储量 服务年限92.1 井田境界92.1.1 井田周边情况92.1.2 井田境界确定的依据92.1.3 井田未来发展情况92.2 井田储量92.2.1 井田储量的计算92.2.2 保安煤柱102.2.3 储量计算方法112.2.4 储量计算的评价112.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限122.3.1 矿井工作制度122.3.2 矿井生产能力的确定122.3.3 矿井服务年限13第3章 井田开拓143.1 概述143.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述143.1.2 影响本设计矿井开拓方式的的因素及其具体情况143.2 矿井开拓方案的选择153.2.1 井硐形式和井口位置153.2.2水平数目和标高193.2.3 开拓巷道的布置203.3 选定开拓方案的系统描述243.3.1井硐形式和数目243.3.2 井硐位置及坐标243.3.3 水平数目及高度243.3.4 大巷数目及布置253.3.5 井底车场形式的选择253.3.6 煤层群的联系273.3.7 带区划分273.4 井硐布置及施工283.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护283.4.2 井硐布置及装备293.4.3 井筒延伸的初步意见303.5 井底车场及硐室313.5.1 井底车场形式的确定及论证313.5.2 井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度323.5.3 井底车场通过能力验算333.5.4 井底车场主要硐室343.6 开采顺序353.6.1 沿煤层走向的开采顺序353.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序353.6.3 带区接续计划353.6.4 三量控制情况36第4章 带区巷道布置与带区生产系统394.1带区概况394.1.1 设计带区的位置及带区煤柱394.1.2 带区地质和煤质情况394.1.3 带区生产能力 储量及服务年限394.2 带区巷道布置394.2.1 条带划分394.2.2 带区巷道布置404.2.3 带区车场布置404.2.3 带区煤仓形式 容量 支护424.2.4 带区硐室简介454.2.5 带区工作面的接续454.3 带区准备464.3.1 带区巷道的准备顺序46第5章 采煤方法485.1 采煤方法的选择485.2 回采工艺485.2.1 决定回采工作面的工艺过程及设备485.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式50第6章 井下运输和矿井提升526.1 矿井井下运输526.1.1 运输方式和运输系统的确定526.1.2 矿车的选型及数量526.1.3 带区运输设备的选择546.2 矿井提升系统556.2.1 矿井主提升设备的选择及计算55第7章 矿井通风安全587.1 矿井通风系统的确定587.1.1 概述587.1.2 矿井通风系统的确定587.1.3 主扇工作方式的确定597.2 风量计算与风量分配597.2.1 矿井风量计算597.2.2 风量计算607.2.3 风量分配627.2.4 风速的验算637.2.5 风量的调节方法与措施637.3 矿井通风阻力的计算647.3.1确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力647.3.2矿井等积孔的计算657.4 通风设备的选择667.4.1主扇选择计算667.4.2电动机的选择677.4.3反风措施687.5 矿井安全技术措施687.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施687.5.2 预防井下火灾687.5.3 预防水灾措施687.5.4 其它事故预防687.5.5 避灾路线及自救69第8章 矿井排水708.1 概述708.1.1 矿井水来源及涌水量708.1.2 对排水设备的要求708.2 矿井主要排水设备718.2.1 排水方式与排水系统简介71第9章 技术经济指标74参考文献：76总结78致谢辞79附 录 180附 录 28365绪论在四年的大学学习生活中，学习和掌握了很多煤炭方面的知识。为了将所学知识系统、有序的进行梳理并且能够更好的运用这些专业和与专业有关知识，在老师的指导下我做了该矿的新井设计。本设计主要是关于新矿井的建设的生产，其中包括开拓方式的确立、采煤方法、支护方式的选择、设备选型以及矿井的各个系统的运行。本设计包括通采煤工艺、 通风安全、岩石力学以及cad制图的方面的知识。我希望通过本次设计，能巩固和运用专业知识，并且能够更好的将所学知识系统化的梳理，从而为以后工作打下坚实的基础。通过毕业设计，进一步巩固所学的理论知识，提高个人分析问题,解决问题的能力,培养应用所学知识解决工程设计及相关实际问题的能力、独立工作能力和独立学习的能力，使学生得到工程技术人员基本技能的综合训练,同时，在毕业设计中出现的大量设计内容可以可以cad绘图，使得计算机操作能力有进一步的提高，培养我们实事求是脚踏实地的刻苦钻研的精神和 对待知识严谨的科学态度。 第1章 井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1 井田位置及范围井田在杏花深部（哈达）立井精查勘探区范围内。该勘探区位于黑龙江省鸡东县哈达镇与鸡西市哈达镇境内，地理坐标是东经1318，北纬4520。勘探区的西侧是杏花煤矿，北侧是东海煤矿。井田范围是人为设定的界限，本井田东西走向5.2km，南北倾斜宽3.2km，面积约23.56 km2。1.1.2 交通位置有城密国防公路横贯本井田，境内大车道纵横交错，均可通汽车。井田南侧有哈尔滨至东方红的牡密国有铁路线，井田东侧有杏花至哈达的矿井运煤专用线。本井田距鸡西车站13km，交通较为便利。可详见交通位置图1-1。1.1.3 地形地势属于缓坡丘陵地形。井田北部及中部皆为山岗地带，岗沟起伏不平，地表平均标高+210 m，最高山头+285m；井田南部为穆陵河床地带，地表标高+177 m左右。1.1.4 气候该矿区属于大陆性气候，最高气温36c ，最低气温零下35c ，降雨多集中在79月,年降水量540mm左右，冻结期由11月至次年4月末。冻结深度一般为2.0 m，风向多西风，最大风速为25m/s。1.1.5 河流井田范围内最大河流为穆陵河，由西向东呈蛇曲型流经本区深部，其他尚有哈达河、杏花河，分布于井田的东部及中部，皆由北向南注入穆陵河。穆陵河夏秋季水量较大，流量78.1m3/s，最大流量3120m3/s，并且流过井田深部，但对本井田影响不大。哈达河在井田东部境界附近流过，影响也不大；其余则是季节性水沟，对本井田开采影响较小。1.1.6区内及邻区经济状况区内镇、队主要以农业为主，其次种植少量经济作物如蔬菜、黄烟等；井田邻近穆陵河的河砂、砾岩可供建筑之用。井田北侧有青山萤石矿正在开采，可供炼钢催化剂之用。1.1.7 煤田开发史及近况在井田的露头部分有育新、东山等数处地方小煤矿以及隶属于鸡西矿业集团的国营煤矿-正阳煤矿正在生产中。图1-1 交通图1.2.8 原材料及水电供给情况生产生活水来源自开采地下水，基本能够满足生产与生活需要；原材料以及用电均来自鸡西市。 1.3 地质特征1.3.1矿区内的地层情况哈达矿区位于鸡西盆地北部条带东端，基底是元古界麻山群，含煤地层为中生界上侏罗统鸡西群（滴道组，城子河组和穆棱组）和桦山群之东山组，勘探区地层层序表如表1-1。表1-1 勘探区地层层序表界系统群组接触关系地层厚度m新生界第四系全新统q4冲积层q4整和整和假整和整和假整和整和整和整和1-25第三系上新统n2玄武岩0-30中生界侏罗纪上统j3鸡西群穆棱组jm6城子河组jch550-660滴道组ja0-90桦山群东山组jd0-140元古界麻山群ptms变质岩系18001.3.2 井田范围内的地质构造哈达矿区位于鸡西煤盆地北部条带的东端，地层走向近东西、倾向南、单斜,地层倾角616之间。矿区所涉及的主要断层分述如下：正f17:位于勘探区东部，走向ne20，倾向nw30，倾角60，落差240m。第10剖面1号和2号孔控制，正断层，属推断断层。正f6:为勘探区西部断层，走向ne15,倾向nw75，倾角55，落差100220m，正断层。由6981、69-82号孔实见，程度可靠,详见断层发育及落差表1-2。1.3.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，本组共有薄及中厚煤层3组，为了清楚起见，现将各煤层的特征以文字分述如下：(1)30#煤层：煤层厚度1.82.6 m，平均煤层厚度2.1m，全区发育，煤层结构复杂，17-23勘探线中部发育最好， 容重1.42t/m3 ,灰份高大35，全区可采，顶板为中细砂岩，底板为煤泥岩，真底为细砂岩。表1-2 断层发育及落差表位置编号产状性质落差（m）控制程度备注倾向倾角勘探区东部f17ne20nw3060正断层240基本可靠，69-81、6982号孔控制孔实见资料来源于地质报告勘探区西部f6ne15nw7555正断层110220基本可靠，8011孔实见，61110、8015孔控制资料来源于地质报告(2)36#煤层：煤层厚度1.982.62m，平均煤层厚度2.3m，平均倾角12，17勘探线到28勘探线间发育，属于中稳定的中厚煤层，结构单一，容重1.41 t/ m3，顶板为泥岩，底板为细粉砂岩，灰分在20-24。(3)37#煤层 煤厚1.932.47 m，平均2.2m，属于稳定的煤层，容重为1.39 t/ m3，顶板为粉砂岩或粗砂岩，底板为细砂岩，灰分一般在21%左右。各层的详细阐述见表1-3：表1-3 煤层特征表层次煤厚（m）平均间距（m）稳定性发育范围顶板底板最小最大平均301.82.62.1稳定全区发育细砂岩泥岩40361.982.622.3稳定全区发育泥岩细砂岩20371.932.472.2稳定全区发育粉砂岩粗砂岩细砂岩1.3.4 岩石性质 厚度特征岩石性质及厚度特征详见表1-3所示。表1-3 岩石主要物理力学性质指标表 名 称容重kg/cm3孔隙度%抗压强度102kg/cm3抗拉强度102kg/cm3变形量102kg/c3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110泥岩2.72.851.65.212.830.62.027510砾岩2.32.65151150.21.50.8828灰岩2.22.75205200.52.018510页岩2.02.416301100.21.013.5281.3.5 井田内水文地质情况参看精查地质报告水文部分的论述可知:本井田开采的煤层位于较深部或深部。水文地质条件简单，矿井涌水量主要受下列因素的影响：1.垂深400以内（包括风化裂隙带）裂隙发育，裂隙水对矿井涌水量有影响。2.地质构造对本矿井涌水量的影响：本井田构造教复杂，有向斜和断层相互切割。有关地质部门采用类比法进行初步推算，本井田在开采期间的正常涌水量约为100 m3/h，最大涌水量为150 m3/h。井筒检查孔测算的井筒施工期间涌水量为99.3m3/h。1.3.6 沼气煤尘及煤的自燃性本井田在勘探过程中，未做钻孔的瓦斯采样工作。设计矿井采用瓦斯数据是根据本井田浅部矿井-正阳煤矿的瓦斯涌出量梯度法推算的。推算结果为矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。1.3.7 煤质牌号及用途本井田煤层碳的含量由上往下逐渐增高，其平均含量在8491%，有机硫的含量较低，平均在0.310.53%之间，一般在0.35%左右。磷的含量很低，平均在0.00320.006%之间。36，37号煤层属于中灰分（25%），30号煤层为高灰分煤层 ,平均灰分30%，胶质层厚度平均值为9.215.9m 。根据煤心煤样的分析结果，本井田煤种弱粘结煤至瘦煤都有分布，但无肥煤出现，而以气煤及焦煤类为主；30、36、37号煤层以焦煤、主焦煤为主、肥气煤次之、弱粘结煤最少，所有煤层可作为炼焦及部分可作用煤使用。1.3 勘探程度及可靠性1.3.1 对地质勘探程度的评价1.本井田的精查工作量是很大的，除以往工作量以外，最后一次精查区内又钻了238个孔，13.6万余米，基本上搞清本井田的煤层赋存情况和主要的地质构造情况。根据本区断裂的一般规律，往往在大断裂附近还有很多较小的断裂，再者由于煤层走向变化大，还可能有新的断裂没有控制，这些都需要在建井和生产过程中注意的。2.矿井涌水量是用类比法推算的，瓦斯等级也是推算的，所以可靠性都不足，待矿井建成后，根据实际生产情况需进行重新确定。图1-2 煤层柱状图第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况本设计哈达井田位于黑龙江省鸡东县哈达镇与鸡西市杏花镇境内，井田西侧为杏花煤矿，北侧是东海煤矿。根据设计需要及要求，确定本设计井田境界为：西以f6断层为界，东以f17断层为界；井田走向5.2km,倾向3.2km,井田面积约23.56km2。2.1.2 井田境界确定的依据1.划分的井田范围要为矿井发展留有空间；以地理地形、地质条件作为划分井田境界的主要依据；2.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高以达到高产高效的目的；3.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物。2.1.3 井田未来发展情况该设计井田东部以f17断层为界，西以f6断层为分界线，将整个煤田划分成三个块段，随着技术的进步和勘探水平的不断提高，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1.矿井初步设计应计算以下储量:（1）矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量”和“暂不能利用储量”；（2）矿井工业储量：勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的a、b、c三级储量，a、b、c三级储量的计算方法，应符合国家现行标准煤炭资源地质勘探规范的规定。（3）矿井设计储量：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性煤柱损失量后的储量；（4）矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以带区回采率。2.矿井工业储量是指井田精查地质报告提供的平衡表内a+b+c级储量，它是矿井设计的依据。井田工业储量应按储量块段法进行计算：井田工业储量=井田面积煤层厚度容重/cos为煤层平均倾角计算得zc=532500006.61.42 / cos12 =137.245mt。各煤层工业储量见表2-1可采煤层储量计算总表：表2-1 可采煤层储量总表 单位：mt煤层名称工业储量（mt）设计损失量（mt）可采储量（mt）回采率abca+b+c304.36865.669434.08744.1254.216836.90820.8363.47286.386238.26548.1245.089643.03440.8373.79367.216433.98644.9965.066539.92950.8合计11.63519.272106.338137.24514.3729122.8712.2.2 保安煤柱为了矿井安全生产，本设计矿井严格按照煤矿安全规程要求留设保安煤柱，具体留设保安煤柱的原则如下：1.井田内部断层留设30m保安煤柱；2.河流两侧各留设15m宽围护带；3.边界断层留设30m50m保安煤柱；4.地面建筑物留设20m宽围护带。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： 2.45mt； 断层、地面、边界保安煤柱损失：11.9229mt； 总损失量：14.3729mt；损失率：12.7%。2.2.3 储量计算方法1.可采储量计算 计算公式如下：zk=（zcp）c （2-1） 式中 zk 可采储量；zc 工业储量；p 永久煤柱损失；c 采区回采率；由公式(2-1) 可知: zk =（137.245-14.3729）80%=122.871mt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122.8711mt。煤层储量计算块段划分是以本井田的地质资料为依据的，具体是以正f6和f17两个断层为界划分的，划分的示意图如2-1所示：图2-1 储量计算块段划分示意图2.2.4 储量计算的评价本设计井田的各类储量计算严格按照有关规定所执行的。由于在量取长度和计算损失时存在误差，所以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 1.根据煤炭工业矿井设计规范规定：（1）矿井年工作日按330d计算；（2）每日净提升时间16h。2.其他制度：本矿井采取每昼夜四班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修。2.3.2 矿井生产能力的确定1.根据煤炭工业矿井设计规范，不同井型的矿井的设计生产能力应符合下列要求：大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0及以上（mt/a）；中型矿井: 0.45、0.6、0.9（mt/a）；小型矿井：0.9、0.15、0.21、0.3（mt/a）；除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。2.矿井设计生产能力的确定原则应根据地质条件，国民发展需要和国内外市场需求，技术装备和管理水平，充分考虑科学技术进步等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。3.确定矿井生产能力的重要因素(1)地质和开采条件技术装备和管理水平;(2)储量是指基础储量中经济可采部分。矿井生产能力的大小主要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定，还应该考虑到当前及今后市场的需煤量。根据该井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下： 方案a：0.9mt/a方案b：1.2mt/a方案c：1.5mt/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） （2-2）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取k=1.4,由公式2-2可知：z=(137.245-14.3729)0.8=98.297mt。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：0.9mt/a t=z /（ak）=98.297 /（0.91.4）=78a；方案b：1.2mt/a t=z /（ak）=98.297 /（1.21.4）=58.5a方案c：1.5mt/a t=z /（ak）=98.297/（1.51.4）=46.8a；参照煤矿工业矿井设计规范规定,矿井生产能力1.2-2.4mt/a的矿井服务年限不应小于50a，矿井生产能力0.45-0.9mt/a的矿井服务年限不应小于40a，但根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来看，并且考虑到当前及今后市场的需煤量，方案c较为合理，即：矿井生产能力为0.9 mt/a；矿井服务年限为t=78a。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本设计哈达井田位于黑龙江省鸡东县哈达镇与鸡西市杏花镇境内，井田西侧为杏花煤矿，北侧是东海煤矿。东海煤矿采用斜井开拓方式，杏花煤矿采用立井开拓方式，本井田结合井田开拓依据，初步拟订为双立井开拓方式。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的的因素及其具体情况1确定井田开拓方式的原则（1） 合理开发国家资源，减少煤炭损失；合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分为集中生产创造条件。（2） 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，创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。（3）贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，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，节约基建工程量，加快矿井建设。遵守以上开拓方式原则的同时，还需要通过系统优化和多方案技术经济比较后才能确定。2.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缓坡丘陵地形，井田北部及中部皆为山岗地带，岗沟起伏不平。地表平均标高+210m。井田南部为穆陵组河床地带，地表平均标高+177m。（2）煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+0m，下部标高在-650m，整个矿区共有3层可采煤层，即30#、36#、37#，全区发育。煤层走向长度为5.2m，倾向3.3km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在12左右。（3）其他因素本井田南部有穆陵河流过，虽然水量较大，但从井田深部留过，对本井田影响不大，其他河流如哈达河、杏花河分别留经井田东部境界，附近河流对本井田开发影响不大。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置在一定的开采技术条件、井田地质条件下，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。开拓方式按照井筒的倾角不同分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓方式等四种方式。1.井筒形式平硐开拓是最简单最有利的开拓方式，我国一些地形为山岭、丘陵的矿区比较广泛的采用平硐开拓，具备很多突出优点。本矿井属于缓丘陵地形，所以我们应该首先考虑平硐开拓方式是否可行。但根据平硐开拓方式适用条件，结合本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知：平硐开拓方式的条件不具备。因此，排除采用平硐开拓方式。立井开和斜井开拓方式在技术上均可行，在技术行有困难、经济上不合理的，可采用不同井硐形式进行综合开拓。依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求，对本井田开拓方式选择提出三种方案：方案一：双立井开拓方式 见图3-1方案二：双斜井开拓方式 见图3-2方案三：主斜、副斜井开拓方式 见图3-3 图3-1 方案一双立井开拓图3-2 方案二双斜井开拓 图3-3 方案三双斜井开拓技术比较1.方案一：双立井开拓方式优点：（1）井筒短，提升速度快，提升能力大；适应性强，技术成熟可靠；（2）对于开采深部赋存煤层有长处；（3）通风断面大，风阻小，满足大风量要求； 4）便于井筒延伸。缺点：（1）初期投资大，建井期限稍长；（2）需要大型的提升设备；（3）多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。2.方案二：双斜井开拓方式优点：（1）掘进速度快，建井期稍短，初期投资较双立井开拓较省；（2）井筒设备较简单。缺点：（1）井筒稍长，辅助运输时间长，通风线路长，通风阻力大，费用增加；（2）如果地质条件复杂，不易维护，安全性降低。 3.方案三：主斜 副斜井开拓方式优点：（1）掘进速度快，初期投资较双立井开拓较省；（2）井筒设备较简单；（3）建井期稍短些。缺点：（1）井筒太长，煤柱损失严重；（2）通风线路过长，通风阻力过大，费用过大；（3）井筒太长，如果地质条件复杂，不易维护，安全性降低；（4）辅助运输时间长。方案三在技术上可行，但是主、副斜井均以90 角度布置，斜井井筒太长，通风阻力大 而且辅助运输时间太长，通风线路长，通风阻力大，费用增加；所以重点考虑一、二两个方案。方案一：双立井开拓方式方案二：双斜井开拓方式：主井采用皮带提升（17o），副井采用串车提升（25o）(2)经济比较方案一、方案二在技术均较合理，两者之间的区别在于井筒掘进费用以及维护费用、提升费用，主石门掘进长度等等。两个方案的井底车场、水平运输大巷工程量基本相等。因此，只需要比较它们的不同之处，即建井工程量、生产经营费用、基建费用和维护费用等。 详见开拓方案经济比较表3-13-1 开拓方案经济比较表方案 双立井双斜井内容工程量单价费用工程量单价费用单位名称数量单位数量单位数量单位数量单位数量单位数量单位主井掘进62.010米32000元198.4万元15810米8503元134.34万元副井掘进62.210米39910元248.24万元14510米9215元133.6万元主井提升费用62.010米8580元158.0万元15810米3980元62.88万元副井提升费用62.210米27100元145万元14510米6810元98.75万元副井辅助费用44.510米45214元203.46万元14510米14744元213.43万元主井辅助费用60.010米42781元256.68万元15810米147144元232.49万元箕斗2个243750元487.50万元罐笼2个218750元437.50万元钢丝绳输送机16010米4955元79.28万元串车1210米5250元63万元合计149.67万元189.58万元吨煤成本16.6321.06元经济比较后，本矿井设计的开拓方式应该采用双立井开拓方式。2.井口位置井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分之一。井口位置的选择直接影响的开拓方式的布置，井口位置的确立综合考虑的主要因素如下：(1)井下条件井田走向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。(2)地面条件井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；并且要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；井口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。 在本设计井田中，由于田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度为5.2km，为了从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，并考虑能够将井筒布置在井田储量的中心位置，所以将井筒布置在井田中部稍靠上方的位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。3.2.2水平数目和标高1. 开采水平简称“水平”即运输大巷及井底车场所在的位置及所服务的开采范围。开采水平的尺寸以水平垂高表示,所谓水平垂高是指该水平开采范围的垂高，合理的开采水平以合理的阶段垂高为前提，合理的水平垂高的要求：（1） 经济上有利的垂高；（2） 要有利于带区的正常接替，使煤炭生产连续化；（3） 开采水平有合理的服务年限及足够的储量；（4）在技术上合理，并具有合理的阶段斜长。根据上述因素，本设计井田设计提出如下两个水平划分方案，并且划分示意图如3-4所示： 图3-4 水平划分示意图方案一：井田划分三个阶段，布置两个开采水平；一水平标高-200m，水平垂高250m，二水平标高为-400m。一水平实行仰俯斜开采，二水平仰斜开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-100m，实行俯斜开采；二水平标高-350m，实行仰俯斜开采；三水平标高-600m。各方案水平储量及服务年限详见表3-2：表3-2 水平储量及服务年限表方案水平数储量（mt）服务年限（a）方案一一水平83.47553二水平53.7725方案二一水平29.92519二水平49.55331三水平43.393 28从该表中可知，根据煤炭工业矿井设计规范要求90mt/a的矿井的一水平服务年限不能低于20a，而方案二的一水平服务年限为19a，不符合设计规范的要求；而方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限为53a不小于20a的基本要求，且储量充足，有利于采区的接续。故而本矿井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-200m和-400m，一水平垂高为250m，二水平垂高为200m。一水平采用仰俯斜开采，二水平采用仰斜开采。3.2.3 开拓巷道的布置开拓巷道是指服务于为全矿井、一个水平或若干带区的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷（或总回风道）、主要风井等。1.运输大巷的布置运输大巷属于开拓巷道，它服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输（人员、矸石、材料、设备等）以及通风，一般服务年限很长。根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）。如果带区采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用斜巷联系。（1）分煤层大巷布置优点：总的巷道工程量较少；运输条件好，生产比较集中；带区巷道分组联合布置大巷容易维护。缺点：石门长度较长掘进工程量大。适用条件：井底车场或平硐在煤层顶板；煤层数不多，层间距大，石门长；井田走向长度短，服务年限不长； 各煤层底板，均有坚硬岩层；产量，风量均大，需要疏解。(2)集中大巷布置优点：大巷工程量少维护容易；带区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大；生产区域比较集中，运输条件好；缺点：存在反向运输； 总的石门长度大； 初期工程量大，建井时间长。适用条件：下部煤层底版有坚硬有岩层，带区尺寸大，石门长度短；煤层间距小；井田走向长度大，服务年限长。 依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：本井田共有可采煤层3层，即30#、36#、37# 煤层，其中30#与36#平均间距40m,36#与37#煤层平均间距20 m。井田走向5.2km,服务年限78a。 通过上述两种方式的优、缺点，结合30#、36#、37#三层可采煤层间距小的实际情况，本矿井适合集中大巷布置方式。2.开拓巷道布置根据本设计的矿井的条件，特列以下两个方案进行比较：方案一：首层：分煤层大巷带区车场及带区石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面；其它层：集中大巷反斜集中斜巷分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面方案一的优点如下：（1）一水平井筒较短，建井工期较短，初期投资较低；（2）每层煤仰、俯斜回采工作面的推进长度相差较小，分带接续较均衡，分带巷道运输费较低；（3）分带运输巷和分带运料巷掘进通风较容易。方案一的缺点如下：（1）当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，分煤层运输大巷的弯道数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该模式对构造适应能力差。（2）由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高。（3）由于带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤层底板穿向煤层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；集中斜巷和两翼回风斜巷较长，压煤量较多；所以煤炭采出率低。（4）由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重。（5）各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困难。适用条件：一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置模式。方案二：集中大巷带区下部车场反斜带区斜巷及煤仓分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面。方案二优点如下：（1）大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于方案一大大减少，无总石门，也无回风石门，总工程量最少，大大降低了费用和成本。（2）由于总工程量较其它模式大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道维护费大大降低。（3）由于总工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延长了矿井的经济寿命，会减少单位历史阶段内的建井数量；效益高；成本低；从而使得该模式具有了环保型的特性，推广后，将有利于煤炭行业的可持续发展。（4）以斜巷代替石门做为煤层间的联络巷道，使得每层煤仰、俯斜工作面可推进长度失衡的状况较其它模式大为改善，最大限度地缓解了工作面接续的紧张状况，降低了分带巷道的运输费用。（5）由于带区斜巷是逆倾向穿层布置，所以巷道受力状态好，容易维护。方案二缺点如下：（1）由于一水平井筒较深，加之移交前要施工带区斜巷，所以初期工程量略大，工期略长；（2）井筒提升费略高；3.经济比较方案一、方案二、在技术均较合理，二者之间的区别在于基建费、生产费不同。只需要比较它们的不同之处，即基建费、生产费。详见开拓方案经济比较表3-3:表3-3 经济比较表方案项目模式一模式二基建费（万元）井筒650井筒652石门0石门0集中斜巷100.8集中斜巷0主要大巷5058主要大巷1606带区车场22605带区车场2503带区煤仓7108带区煤仓2367带区斜巷0带区斜巷2140小计42279小计12769生产费（万元）立井提升20097立井提升21986运输费用17085运输费用16052立井排水14403立井排水14886小计52570小计5291总计费用/万元9484费用/万元6567.9从经济比较表可知方案二投资少，所以该设计矿井选择方案二。在目前设计、制造和使用的回采工作面机械设备的条件下，以上几种井田开拓模式的适用条件是倾角12以下的煤层，但对现有机械设备采取一些相关措施，也可将适用条件扩大到倾角为17的煤层。由于本矿井设计的二水平实行仰斜开采，并且煤层倾角达到15,需要对二水平的开采采取必要措施，其主要措施如下：输送机蹿动措施: 采煤机司机、移架工、推溜工应密切配合，确保工作面“三直一平”；控制好工作面上、下两巷的推进度；工作面支架出现倾斜时，要及时摆正；工作面发现刮板输送机有滑动趋势时，应及时甩刀或赶溜；利用支架侧护板，调整刮板输送机，阻止其上蹿下滑；埋设地销或安设千斤顶，防止刮板输送机蹿动；采用合理进刀方式，防止刮板输送机上窜下滑。综上所述本矿井设计井硐形式选择为双立井开拓方式，共划分两个水平，大巷布置的选择采用集中大巷布置方式，开拓巷道采用集中大巷带区下部车场反斜带区斜巷及煤仓分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面的布置方式。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井筒形式和数目本设计井田采用一对立井开拓，即主井、副井各一个， 主井的职能是提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井，另外设有回风井，回风井专门用于回风。3.3.2 井筒位置及坐标井筒确定在76-118钻孔附近，理由是：(1)地处井田储量中央：井筒距北部边界0.45km，南部边界1.28km，西部边界1.3km，东部边界1.25km；(2) 交通条件好：靠近城密公路，井口距公路 1500m；有较好的地形条件：井口处标高+220m，地面坡度不足2。确定井筒坐标：主井井口坐标： xa=5022960， ya=429730；副井井口坐标： xb=5023025， yb=429680；主井井口标高为+220m，井深420m，副井井口标高为+222m，井深422m，主、副井筒中心线间距为50m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井筒直径6.5m，副井井筒直径6.5m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450