采矿工程毕业设计（论文）-双鸭山矿业集团东荣三矿0.9Mta新井设计【全套图纸】 .doc

摘 要本设计为双鸭山东荣三矿0.9mt/a的新井设计，共有3层设计可采煤层，总厚度为4.4m，煤的工业牌号为1/3焦煤。设计井田的可采储量为77.2mt，服务年限为57a，划分两个水平开采。本设计矿井采用双立井的开拓方式，分组集中大巷及采区石门的大巷布置方式。共划分8个采区，其中首采区1个，投产工作面1个。本设计采区为南一上，大巷装车式下部车场，采用中央分列式通风，普通机械化采煤。年工作日为330d，采用“四六”式工作制，工作面长为190m，每刀截深为0.8m，每日割6刀。关键词：走向长壁采煤法、分组集中大巷、立井开拓全套图纸，加153893706 abstractthe task of this design is to construct a 0.9million tons new shaft for shuangyashan ming administration. this mine has three mixable coal seam, and its average thickness is 4.4 meters, types of coal seam is 1/3 coking coal. designed field of mixable capacity is 77.2 million tons，it can adapt for 57 years, and is divided into two levels.this mine shaft is applied to double in dined shaft development method; layout of gating allargando mining district eros heading; this level is divided into 8 mining districts and one worked faces. this worked face is south 1 up worked face, rods 330 days every year. adapt “four-six” work situation, work face is 190 meters length of circle is 0.8meters, and times is 6 one day.key words: longwall coal mining methodgathering main roadwayvertical shaft development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交通位置21.1.2地形 地势31.1.3气象 地震31.1.4本矿区邻矿区煤炭生产建设及规划情况31.1.5矿区经济概况31.2 地质特征41.2.1矿区范围内的地层情况41.2.2构造41.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征51.2.4 岩石性质 厚度特征61.2.5井田内水文地质情况61.2.6 瓦斯 煤的自燃 地温及顶板情况71.2.7煤质 牌号及工业用途71.3 勘探程度及可靠性8第2章 井田境界 储量 服务年限102.1 井田境界102.1.1井田周边状况102.1.2井田境界确定的依据102.1.3井田未来发展状况102.2 井田储量102.2.1 井田储量计算102.2.2 保安煤柱112.2.3 储量计算方法122.2.4 储量计算评价122.3 矿井工作制度 生产能力及服务年限132.3.1工作制度132.3.2生产能力132.3.3矿井设计服务年限13第3章 井田开拓153.1 概述153.2 矿井开拓方案的选择153.2.1 井硐形式和井筒位置153.2.2开采水平的数目及标高183.2.3 开拓巷道的布置193.3 选定开拓方案的系统描述203.3.1 井筒形式和数目203.3.2 井筒位置及坐标213.3.3 水平数目及高度223.3.4 石门 大巷数目及布置223.3.5 井底车场的形式及选择243.3.6 煤层群的联系253.3.7 采区划分253.4 井筒布置和施工253.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护253.4.2 井筒布置及装备263.4.3 井筒延深意见283.5 井底车场及硐室283.5.1 井底车场形式的确定及论证283.5.2 井底车场的布置 存车线路 行车路线布置长度293.5.3 井底车场通过能力验算313.6 开采顺序353.6.1 沿井田走向的开采顺序363.6.2 沿井田倾向的开采顺序363.6.3 采区接续计划363.6.4 “三量”的控制37第4章 采区巷道布置394.1 采区概述394.1.1 采区布置的要求394.1.2 设计采区的位置 边界 范围及采区煤柱394.1.3 采区的地质和煤层情况394.1.4 采区的生产能力 储量和服务年限404.2 采区巷道布置404.2.1 区段划分404.2.2 采区上山布置414.2.3 采区车场布置424.2.4 煤仓形式 容量及支护504.2.5 采区硐室简介514.2.6 回采工作面的接续514.3 采区准备524.3.1 采区巷道的准备顺序524.3.2 主要巷道的断面图52第5章 采煤工艺555.1 采煤方法的选择555.1.1 采煤方法选择的制约因素555.1.2 采煤方法的选择555.2 回采工艺555.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及机械设备555.2.2 设备选型565.2.3 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式56第6章 井下运输与矿井提升596.1 矿井井下运输596.1.1 运输方式和运输系统的确定596.1.2 矿车的选型与数量596.1.3 采区运输设备的选择616.2 矿井提升系统626.2.1 主井提升设备选择和计算63第7章 矿井通风与安全647.1 矿井通风系统的确定647.1.1 概述647.1.2 各种通风方式优缺点647.1.3 通风方式657.1.4 主扇工作方式的确定657.2 风量计算与风量667.2.1 矿井风量计算的规定667.2.2 风量计算667.2.3 风量分配687.2.4 风速验算697.2.5风量调节方法与措施697.3 矿井通风阻力计算697.3.1确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力697.3.2 矿井等积孔的计算727.4 通风设备的选择737.4.1 主扇的选择计算737.4.2 电动机的选择747.4.3 反风措施757.5 矿井安全生产措施757.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸757.5.2 水患与火灾的预防767.5.3 其它事故的预防777.5.4 避灾路线及自救煤炭工业矿井设计规程规定78第8章 矿井排水798.1 概述798.1.1 矿井水来源及涌水量798.1.2 对排水设备的要求808.2 矿井主要排水设备808.2.1 排水方式与排水系统简介808.2.2 主排水设备及管路的选择计算81第9章 矿井主要技术经济指标85总 结87致 谢88参考文献89附录190附录210496绪 论本学年的下学期进入了我们大学学习生活中的一个非常重要的阶段：毕业设计。为了巩固所学专业知识，使我们能更好地理论联系实际，加强我们的实际动手能力、计算能力、处理问题、解决问题的能力，我们进行了此次的毕业设计。本设计是双鸭山矿业集团东荣三矿(1#、7#、13#)0.9mt/a新井设计，年产0.9mt。东荣三矿的地质条件较好，瓦斯涌出量小，含水少。煤层赋存深度为：+50-650m。地面标高+50+78m，可采煤层共3层，即1#，7#，13#。煤层总厚度4.4m,倾角13左右。煤层地表有露头,但在-30m标高以上的煤层因有风化倾向且厚度不均匀，属不可采区，回采工作面从-50m标高开始布置。通过技术和经济比较，本矿井在井田开拓方式上采用双立井开拓，分组集中大巷布置方式，由于1#煤层距7#、13#煤层相对较远，且1#煤层较厚，通过技术和经济上的比较，选择分组集中大巷布置。 本设计矿井一水平在-270m，在一水平上根据矿井实际地质条件，将一水平分成八个采区，由北向南依次命名为：北二上、北二下、北一上、北一下、南一上、南一下、南二上、南二下。其中南一上为达产采区，采区生产能力为0.9mt/a，服务年限为5.3a。本设计矿井的采煤方法为走向长壁采煤法，采用高档普采,全矿采用中央分列式通风。采用“四六”工作制，矿井的年工作日为330d，工作面长为190m。采空区处理方法为全部垮落法。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置双鸭山矿业集团东荣三矿在西南方向距福利屯48km,经福利屯到双鸭山市为56km，地图位置处于黑龙江省集贤煤田东南端，见图1-1交通位置图。 1-1 交通位置图1.1.2地形 地势本井田内只有二道河子等季节性河流，没有大的河流，而二道河子在西、南两个方向流入本区。在雨季二道河子流量为2.9m3/s。近年来随着农业生产的发展，在井田内修筑了一些排水管道，致使湿地面积有所减少。本井田处于三江平原的西南部，属高沙漫滩，地势低平，地面标高为+55+78m，井田东部有双山子，标高+164.7m，西面为索利岗山，标高为+107.9m，南面为完达山北 ，北面属于广阔平坦地势。1.1.3气象 地震寒温带大陆性气候为本地区气候类型。冬季寒冷，而夏季气温较高，年平均最高气温为20.123.7c；年平均最低气温为17.423.9c，最低气温可达35c。年平均风速4.14.7m/s，风向多偏西风，年降水量325.7692.3mm；年蒸发量1095.51460.6。每年十月至次年五月为冻结期，最大冻结深度为1.552.08m。集贤及其邻区地震裂度在6以下，过去无强烈地震记载。1.1.4本矿区邻矿区煤炭生产建设及规划情况 东荣矿区东西宽811km,南北长23km，面积为230km2,东荣矿区总体设计规划用四对井进行开发，总规模达5.1mt/a。第四季地层在本矿区分面范围广，地下含水量很丰富，供水水源充足。本矿井内没有生产、在建及停闭矿，也没有小煤窑，总体环境好。1.1.5矿区经济概况本区为农业区，工业基础较为薄弱，但是，本区距双鸭山不远，可以借助老区力量建设新区，人力来源及材料供应条件都非常便利，且供应充足。双鸭山地区现有区域变电站两座及正在兴建的一座大型火力发电厂。在矿区总体设计阶段。供电电源方案已达成协定。所以，供电电源没有问题。1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况本井田的可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组。其上为鸡西群穆棱组。在穆棱组上覆有巨厚的第三、第四纪地层。晚侏罗第煤系地层不整合于元古界古生界基底之上，基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成。第四系地层在田内广泛分布。主要由砾砂和粗砂组成。中间夹有不连续的亚粘土。在砂层上，有粘土及层厚810m的黑腐植土。区内四纪层厚度为中间厚、东西薄、南部薄、北部厚。第四系地层，除在井田内1416层勘探在线部有三块缺失形成“天窗”。该地层由粉砂岩、泥岩等组成。岩石胶结松散，以灰绿色为主，厚度变化不大且均匀。三块“天窗”基本连成一片，伏盖着南三采区局部及南，四采区大部。“天窗”距最上一个开采煤层的距离约为80250。“天窗”对这两个采区的开休将有一定影响，在开采时探水和排水工作要加强。上侏罗系上统鸡西群城子河组，这本井的主要含煤地层，该层主要由灰白色长石、石英、砂岩、灰色粉砂岩及少量的泥岩、凝灰岩、砾岩和砂质泥岩等组成。 1.2.2构造本井田构造属盆地内的缓摈集陷带。本井田位于三江盆地的西部，三江盆地是中生代以来的一个断陷凹陷地，区域构造属新华夏系第二隆起带，北段由一些东北方向展开的次一级隆起带和凹陷带组成。由于本井田处于区域性三种构造应力场的复合部位，应力集中构造较为复杂，特别是北部背向斜处构造对煤层的破坏相对来说较大，造成部分煤层区域的不可采，且煤的变质程度有所提高，断层多为压扭性断裂，导水性能差。井田主要构造表述如下：1.断层见表1-1断层落差及发育表所示。表1-1 断层落差及发育表序号名称性质产状落差倾角断点可靠度1f48逆ne200170-34060可靠2f9逆ne35040-13073可靠3f29逆ne31050-9671可靠4f45正ew70015-2570可靠5f84逆ne45013-2245可靠6f72正ne67010-2030可靠7f10逆ns146040-6073可靠2.岩浆活动岩浆岩主要分布在f9断层与精查线之间，或岩床侵入煤层中，使煤层局部变质。本井田内的岩浆岩以侵入为主，大多呈岩脉及岩床侵入于晚侏罗纪煤系地层中，其产物为燕山期产物，以中性石英闪长岩，基性辉绿岩玄武岩为主。1.2.3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，含煤性好，含煤系数5.86%，主要可采厚度4.4m，平均厚度为1.47m，地层总厚度700m，本区煤层发育较稳定，标志层清楚，物性特征明显，煤岩层相对可靠。可采煤层特征如下：1#煤层：可采厚度1.92.2m，平均厚度2.1m。可采范围内煤层厚度稳定，南北厚，向西南变薄，结构属单一煤层，局部有薄层炭质泥岩或粉砂岩夹层石，顶板为粉砂岩，细砂岩及中砂岩，底版为细砂岩，中砂岩。因其煤层有露头，有风化倾向，且岩质松，易透水煤层0处以上不可采，在050m处，煤层赋存差，煤层厚度呈无规律分布，并且煤层极薄，无开采价值，故从-50m处开始布置采煤工作面；7#煤层：结构单一且呈规律性变薄，煤层厚度在1.01.2m，平均厚度为1.1m，煤层顶板为粉砂岩，底板为细砂岩。煤层有露头，露头煤质不稳定，并且厚度不均，造成一定的煤层损失；13煤层：全井田发育，只在井田南部浅部变薄，煤层结构较单一，厚度为1.01.3m，平均厚度为1.2m，在井田深部，煤层倾角有变大的倾向，煤层顶板为细砂岩，底板为粉砂岩。煤层在井田中部，有煤层露头，且煤质也有风化的倾向，在20m标高之上发育不稳定，且局部不可采。具体各煤层厚度、结构和顶底板情况分层见表1-2煤层特征表所示。表1-2 煤层特征表煤层煤厚层间距稳定性结构发育程度顶板底板露头情况范围平均1#1.92.2m2.2m99较稳定单一全区发育粉砂岩细砂岩细砂岩中砂岩有7#1.01.2m1.1m较稳定单一全区发育粉砂岩细砂岩有4913#1.01.3m1.2m较稳定复杂大部发育细砂岩粉砂岩有1.2.4 岩石性质 厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于8m,多为砂岩。详见下表1-3岩石力学强度指标表。表1-3 岩石力学强度指标表名 称抗压强度/c(mpa)孔隙度抗拉强度/t(mpa)摩擦角/()内聚力/c(mpa)细砂岩202003.24.54253550840粉砂岩101003.74.222030404301.2.5井田内水文地质情况1.井田内各地段的水文地质特征各有不同其水文特征表述如下：第三系孔隙含水层：其厚度发育规律为由东南往西北逐渐增厚，向东变薄。其在井田内广泛分布。其涌水量为0.0020.84l/min。第四系孔隙含水层：发育规律为：由南往北逐渐增厚。水的主要补给来源是大气降水及山区地下水。本井田广泛发育，除山坡地区较薄外其余地方均很厚。涌水量为0.7057l/sm。煤系裂隙含水带：本含水带是直接充水含水层。它与第三系有水力联系，但互相影响很微弱，几乎可以忽略。基底岩层裂隙水：由花岗岩、安同山岩及变质岩等组成。分布于低山和丘陵地带。对煤系裂隙含水带补给量很小，而且对矿床充水基本无影响。2.井田内的主要隔水层亚粘土层和第三系泥岩、砂岩层。有第四系顶部粘土、亚粘土、中部粘土。3.地面水及各含水层之间的水力联系开采初期，矿井涌水量最大。但本井田煤系裂隙含水带补给条件不好，隔水性较小。矿井在开采过程中，排水将以疏干煤系风化裂隙带的储水量为主。随着开采的不断进行，水的静储量逐渐消耗，矿井的涌水量将会逐渐减少，并趋于相对稳定状态。本井田最大涌水量为192.9m3/h，正常涌水量为68 m3/h。 1.2.6 瓦斯 煤的自燃 地温及顶板情况本矿井煤尘无爆炸危险，且煤层无自燃倾向性，属于低瓦斯矿井。相对涌出量1.43m3/min，绝对涌出量为2.4m3/min。本矿井瓦斯成份及含量均很低，瓦斯取样的控制深度为340.5933.2m，在737.5m深以上，甲烷成分为0.7536.75；在900.4933.2m深度为28.1845.26；平均为34.3137.05。二氧化碳一般为6.448.95。由于地质报告没有明确提出矿井的瓦斯等级，所以，本设计只能根据上述数据进行分析，同时参考本矿井的煤尘及瓦斯情况，初步确定本矿井初期的瓦斯等级为低瓦斯矿井，并没有煤尘爆炸危险和自燃发火的倾向。本矿井的恒温带温度为5.6c，深度为20m。500m水平的平均地温为19.5c；700m水平的平均地温度为25.3c。煤层顶底板岩石主要为粉砂岩和细砂岩。煤层顶底板条件好，抗压强度一般在5001100kg/cm2左右。1.2.7煤质 牌号及工业用途1.煤种及其变化本矿井煤种主要为气煤、长焰煤次之，煤种在垂直方向上无明显变化。煤的挥发份一般大于38，除断层处以及露头处少量煤层外，属于低变质煤。各煤层y值平均为59m/m，粘结性较低。2.煤的有害成分本矿井赋存煤层主要的有害成分有以下几方面：(1)灰分：多属中低灰分煤层，煤的灰分含量(ag)为10.9624.45，；(2)硫：属特低硫煤，各煤层硫的含量均很低，原煤全硫为0.10.41；(3)磷：属特低低磷煤，各煤层原煤磷的平均含量为0.0030.061。3.元素分析各煤层碳(cr)的平均含量为80.8482.66；(hr)的平均含量为5.325.86；(or)的平均含量为10.6112.62。说明煤的元素组成稳定，属低腐质煤。4.可选性根据本井田煤层的特性，可以判断属于易选和中等可选。5.工业用途评价本井田原煤按现行煤炭实用的分类法，属于气煤。由于本区的气煤具有低灰、低磷、低硫，具有一定的胶质层厚度等特点，所以，本矿井原煤经洗选加工后可作为优良的配焦和化工精煤。1.3 勘探程度及可靠性本井田包括精查区，一块详查区两个区域，其井田的边界范围为：南： f10断层；北：煤层露头线；西：f48断层；东：f84断层。在井田范围内，由于地质构造简单，煤层赋存稳定，其勘探程度较精确。对地质勘探程度的评价：最后一次精查区内钻了238个孔，13.6万余米，基本上清楚本井田的煤层赋存情况和主要的地质构造情况。根据本区断裂的一规律，往往在大断裂附近还有很多较小的断裂，但仍有相当一部分断裂仍是推定的，控制程度还有较大摆动，这在一定程度上影响了勘探的准确性。见图12煤层综合柱状图。图1-2 煤层综合柱状图第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况本井田北部以断层f48为界，南部以东荣二矿为界，西以-650m标高为界，东以煤层天然露头为界，以此确定了本井田的范围。无特殊建筑。2.1.2井田境界确定的依据 在煤田划分为井田时，要保证各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。在进行井田境界的划分时，应按以下几个原则来划分，使其合理：(1)要以地理地形、地质条件作为划分井田境界；(2)要使井田范围、储量、煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应；(3)划分的井田范围要为矿井发展留有空间使以后的发展不受限制；(4)保证井田有合理的尺寸，以利于机械化程度的不断提高和生产能力的提高，为增产提供必要的基础。2.1.3井田未来发展状况该井田内煤层埋藏较浅，倾角较小，随着技术的进步和勘探水平的提高，井田范围内探明的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层，远景储量丰富。在将来，随着科学的发展，机械化程度提高，生产能力，经济效益等将有很大的提升空间。2.2 井田储量2.2.1 井田储量计算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、构筑物等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煤量后乘以采区回采率的储量。具体留煤柱的范围视矿井实际地质条件、煤层赋存情况而定。井田内可采煤层为1、7、13煤。矿井储量是指矿井内所埋藏的，具有工业价值的煤炭数量。2.2.2 保安煤柱为保护地面建筑物及保证地面工程设施的安全，本设计对井筒及工业广场、规划中的大断层留设安全煤柱。以安全生产为生产导向，本设计矿井依据煤炭工业矿井设计规程规定，留设保安煤柱如下所示：(1)在采区边界留设20m保安煤柱；(2)在边界断层留设40m煤柱；(3)在井田内部断层留设30m煤柱；(4) 地面留设50m煤柱；主、副井筒均位于工业场地内，工业场地按梯形留设，主、副井筒深度已起过270m，工业场地东西长330m，南北最大宽度为390m，按照现行建筑物 、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程规定，井筒煤柱地面受护面积包括井架、提升机房和围护带面积包括工业场内为煤炭生产直接服务的工业厂房、服务设施和围护带，围护带宽度为20m，煤柱按岩层移动角圈定，井田境界煤柱按40m留设，境界线两侧各20m，采区煤柱按20m留设，两侧各20m。根据以上留设煤柱情况，计算得到煤炭损失量为：工业场地损失为：326.88万t；断层损失为：321.98万t；井田境界损失为：397.09万t；开采损失为：1350.37万t；损失总量：2396.32万t；损失率为：4.3。2.2.3 储量计算方法计算标注以储量管理规程为依据，计算储量有以下公式：块段储量块段面积cos(平均倾角)平均厚度容重矿井设计储量工业储量永久煤柱块段可采储量(工业储量永久煤柱)设计回采率对于回采率有如下要求：厚煤层不小于75%，中厚煤层不小于80%，薄煤层不小于85%。根据储量图、等高线块段法等计算方法对本井田工业储量为10115.18mt，可采储量为7718.86mt。2.2.4 储量计算评价东荣三矿的煤层对比可靠，煤层厚度比较稳定，倾角较缓为13，煤层地板起伏不大，地质构造控制基本可靠，无火成岩，水文地质条件较好，储量计算较可靠。其具体储量情况见表2-1可采煤层储量总表。表2-1 可采煤层储量总表 单位：万t水平煤层工业储量(万t)煤炭损失量(万t)可采储量(万t)工业场地断层井田境界开采损失合计1#1931.0237.2858.2150.22257.79403.51527.527#1103.4843.5327.8450.00147.31268.68834.813#1011.5354.2021.4135.66135.04246.31765.22合计4046.03135.01107.46135.88540.14918.493127.541#2896.6476.87121.44120.32386.70705.332191.317#1655.2266.7137.2578.11220.97403.041252.1813#1517.2948.2955.8362.78202.56369.461147.83合计6069.15191.87214.52261.21810.231477.834591.32总合计10115.18326.88321.98397.091350.372396.327718.86计算可得：矿井可采储量为：7718.86mt。2.3 矿井工作制度 生产能力及服务年限2.3.1工作制度根据煤炭工业矿井设计规范规定：(1)矿井工作日为330d；(2)采用“四六”工作制，其中三班进行采掘，一班进行检修；(3)每天的净提升时间为16h，满足矿井生产需要。2.3.2生产能力井田煤炭储量丰富(可采储量为7718.86mt)，地质构造稳定，水文地质简单，煤层赋存平缓(平均倾角13)，从总体情况看，煤存赋存条件稳定，顶底板条件好，且煤质优良，具有建设中型矿井的条件。方案一：建0.6mt/a的矿井；方案二：建0.9mt/a的矿井；方案三：建1.2mt/a的矿井。2.3.3矿井设计服务年限矿井设计服务年限公式： 式中 矿井设计服务年限，a；矿井设计可采储量，mt；生产能力， mta；矿井储量备用系数，k.31.5。矿井设计一般取k1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取k1.5，地方小煤矿可取k1.3 。根据本设计矿井实际情况，k值取1.5。方案一：方案二：方案三：从保证矿区均衡生产来看，此矿井对保证矿区产量起骨干作用，其服务年限应略长些，因本井田地质储量较大，可采储量多，但有些地方经地质勘探表明，有井田境界采区部分在一定范围内的赋存不稳定且厚度不均，且在相当一定范围内为不可采煤层，属不可采区。经综合考虑，选择方案二较合理。该矿井生产能力为0.9mt/a，矿井服务年限为57.17a。第3章 井田开拓3.1 概述东荣三矿建设严格按照基本建设程序办事，确定矿井开拓方式必须充分考虑多个主井工艺系统的机械化装备水平。矿井机械化程度的高低的不仅直接影响井型和经济效果，而且往往由于提升，运输设备的革新发展，而引起开拓本身发生变化。在一定条件下，应保证矿井以后的发展空间，要保留一定的富余系数，以做将来发展之用。确定井田开拓方式的原则：(1)要多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高等创造条件。节约基建工程量，加快矿井建设；(2)开拓布置方式要合理集中，尽量集中生产，简化生产系统；(3)最大限度地减少煤炭损失；(4)通风系统要建立完善，尽量减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态，使各系统保持正传运转；(5)为采用新技术，新工艺，发展采煤机械化，自动化创造条件。与本国的科技情况、设备供应情况相适应。根据需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采，经勘探表明，本矿井所探明的煤层中，煤质一致，没有必要进行分层开采，这在一定程度上减少了开拓费用。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井筒位置1.井硐形式的确定根据东荣三矿井田的地表及煤层等实际情况，平硐开拓方式技术上不合理，应直接否定，而主立井斜副井开拓方式也不提倡，也予以排除。现依据东荣三矿井田的地形、地质构造、煤层赋存等因素，提出两种井筒开拓方案，具体情况表述如下：方案i：双斜井开拓方案ii：双立井开拓以上两种井筒开拓方案技术比较如下：(1)双斜井开拓适用条件 ：煤层赋存较浅，垂深在200m以内，煤层赋存深度为0500m，含水砂层厚度小于2040m，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层。(2)双立井开拓适用条件：煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角，厚度，瓦斯，水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。技术评价：本井田一水平设在270m水平标高，根据煤层的赋存情况不宜采用双斜井开拓。东荣三矿井田赋存深度为50m650m。在技术上是可行的，但经综合考虑，一水平布置在270m为合理布置方式。根据井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓与双斜井开拓方案在技术上可行。根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较，见表3-1开拓方案优缺点比较表和表3-2开拓方案费用比较表。表3-1 开拓方案优缺点比较表方案优点缺点方案一1井口位置接近井田边界，易于保证矿井产量。2第二水平石门工程量小。1工业场地压煤量较小；2运输费用高，井下需要人员多；3井筒延伸需要建上下部两个车场，工程量较大，不利于生产。方案二1井口位置接近井田中央，井下如果为双翼生产时，易于保证矿井产量；2井上运输距离短，营运费用低；3井筒延伸方便，更利于矿井扩大其生产能力；4初期投资小；5立井安装要比斜井安装快，且检修容易，能更快排除事故。1工业场地压煤量较大，使煤炭损失加大；2在运输方面，井下存在着反向运输；3第二水平的石门较长。在一定范围内说，立井开拓的缺点与斜井开拓的优点相对应，在这两种开拓方式中，优缺点互相渗透。表3-2 开拓方案费用比较表方 案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓内 容工程量单价(元)费用(元)工程量单价(元)费用(元)名 称数量单位数量数量数量单位数量数量基岩段主井掘进费45.210m4.21042.110615110m95621.9105基岩段副井掘进费39.610m51041.910612110m102371.7106基岩段主井辅助费37.810m5.41041.810513910m186542.9106基岩段副井辅助费58.710m5.61042.3106128.610m139583.2106表土层副井辅助费610m3.210410.110415.410m142322.6105主井提升费用91.410m0.96971.388810m0.41445.89副井提升费用16.210m3.824.310525.110m0.7582.3105箕 斗2个2.61054.9105罐 笼2个3.31054.4105钢丝绳输送机1个5.21021.6105110m51208.5105串 车23个4.31032.61042310m55849.3104主井提升机1个2.01062.11061个98569.5104副井提升机1个7.91059.61051个9.51069.5106总 计1.31072.1107根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存、经济比较等各方面因素，采用双立井开拓方案可行。东荣三矿井田的地表、地质构造、煤层赋存等因素，适合采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。2.井筒的位置对于矿井井筒位置的要求：(1)井筒沿走向的有利位置应在井田的中央，以免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面；(2)为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层有较好的水文，围岩和地质条件； (3)井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量小，煤柱损失小，初期工程量小，投资小，建井期短且利于施工。依据本井田的储量分布图，及剖面图，且考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置在整个井田的储量中央，其坐标为：主井：(5193307, 44659454)副井：(5193227, 44659380)3.2.2开采水平的数目及标高开采水平的尺寸以水平垂高表示，合理的水平垂高的要求有以下几点：(1)阶段斜长合理；(2)区段数目合理；(3)对采区的正常接替有利；(4)保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量。根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平划分方案如下：方案一：三水平上山开采； 水平标高-180m,-280m，-580m； 阶段垂高200m； 储 量7718万t； 服务年限86a。方案二：两水平上山开采； 水平标高 270m,510m； 阶段垂高 320m，325m； 一水平储量3128万t； 二水平储量4591万t； 一水平服务年限23a； 二水平服务年限34a。参照上述两种方案的各项资料，各方案评价如下：方案一：该方案的阶段垂高，设计不符合煤炭工业矿井设计规程规定，初期投资大，见效慢，所以本设计方案不可取；方案二：该方案的一水平服务年限及垂高均符合煤炭工业矿井设计规程规定，根据本井田的实际情况，本设计方案在技术是上可行的。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，这些巷道可以说是整个矿井的一个主要脉络，承载着井下运输、通风等关键环节。运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和人员、矸石、材料、设备等的辅助运输以及通风、排水和管线敷设，服务年限很长，在考虑运输大巷的布置及开拓时，要充分根据矿井的自身条件，使之布置在经济上合理，在技术上可行。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：(1)单层布置：自井底车场开掘主要石门后，分煤层设置水平运输大巷；(2)分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设集中大巷，由集中运输大巷开掘石门与各煤层联系，自井底车场开掘主要石门与各分组集中大巷进行贯通；(3)集中布置：在开采近距离煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用采区石门联系各煤层以实现运输。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下两种大巷布置方式：方案一：分组集中大巷；方案二：集中大巷；两种技术方案的优缺点详见表3-3大巷布置优缺点比较表。表3-3 大巷布置优缺点比较表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。本设计井田的可采煤层为1#、7#、13#煤层，1#与7#相隔较远，约为99m，7#、13#煤层较近,为49m，可联合开采，各煤层的煤质相同，不需要分采分运。根据本井田的实际情况，本井田采用分组集中大巷和大巷装车式布置方式。且由于顶底板条件好，煤层赋存稳定，采用煤层运输大巷布置方式。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井筒形式和数目根据井田的地形地势，煤层赋存，地质构造等因素，经过第二节中井筒形式确定方案的技术分析和经济比较，本矿井采用双立井开拓，即一主一副两个井筒。井筒开拓方案比较示意见图3-1双立井开拓图、图3-2双斜井开拓图。图3-1 双立井开拓图图3-2 双斜井开拓图3.3.2 井筒位置及坐标选择井筒位置的条件：1.地面条件(1)煤的运输方向；(2)地形与地质条件；(3)工业场地占地面积；(4)生产建设与住宅的位置。2.井下条件(1)煤柱量；(2)根据地质条件确定井筒位置；(3)按运输量确定井筒位置。该矿井井筒位置详见井田开拓方式平面图，其井筒井口坐标为：主井：(5193307, 44659454)副井：(5193227, 44659380)3.3.3 水平数目及高度要达到高产高效的目的，尽量加大一个水平的开采范围，资源储量和服务年限；但基于集中化生产的要求，又要尽量减少水平的设置，基于此，且根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，煤层倾向长度为3000m,考虑到0标高处以上的煤层露头不可采，将其作为露头保护煤柱至-50m标高处。设计矿井在270m水平标高处划分一个水平，阶段垂高250m，阶段斜长为1000m，在270m水平标高上布置水平开拓巷道，第二水平标高为-510m，阶段斜长为1800m。井底车场及各类硐室。井田范围内各煤层以270m为开采第一水平为界，采用上山式开采。第二水平煤层以-510m为开采第二水平为界，采用上、下山式开采。3.3.4 石门 大巷数目及布置本设计采用的开拓巷道布置方式为分组集中运输大巷，装车方式为大巷装车式布置方式。由于顶底板条件好，本采区运输大巷在煤层中开掘，回风大巷在岩石中开掘，打回风石门与之相联，是上煤层组煤层大巷，下煤层组岩石大巷，见井田开拓方式剖面图。本设计矿井中，根据大巷的服务年限与运输能力，巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件。断面设计的基本遵循的准则是：在满足安全与技术要求的条件下，使断面利用率最大，并且在允许的范围内缩小断面，降低断面的造价，有利于施工。该设计矿井大巷断面的各项内容见图3-3运输大巷断面图和图34回风大巷断面图。图3-3 运输大巷断面图图34 回风大巷断面图3.3.5 井底车场的形式及选择井底车场是矿井生产的咽喉，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。因此，井底车场设计是否合理，直接影响着矿井的安全和生产。由于井筒形式，提升方式，大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同，井底车场的形式也各异。按照矿车在井底车场内运行特点，井底车场可分为：环行式和折返式两大类型。固定式矿车运煤时，则一般用折返式车场。井底车场型式选择的因素如下：(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，弯道及交叉点少；(3)调车简单，符合有关规程，规范；(4)井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低；(5)施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速惯通,缩短建设时间。立井井底车场的基本类型见表3-4。表3-4 立井井底车场的基本类型表类型结构特点适用条件环形式立式1存车线和回车线与主要运输大巷垂直；2主、副井距，主要运输大巷较远，有足够长度的布置存车线。10.91.5mt/a的矿井。2刀形车场适于0.6mt/a的矿井，增加回车线，能力可提高到0.91.2mt/a。斜式1存车线与主要运输大巷分段；2主要运输大巷可局部作回车线。1适于0.60.9mt/a的矿井；2地面出车方向受限制时应用。卧式1存车线与主要运输线平行；2主、副井距主要运输大巷较近。适于0.60.9mt/a的矿井。折返式梭式利用主要运输大巷作井，井空重线、调车线和回车线。适于0.45mt/a的矿井， 尽头式利用石门作主井空、重车线。适于0.45mt/a的矿井，大型底卸式矿车可用于大型矿井。根据本设计矿井井筒形式及大巷，石门的布置，结合上述井底车场型式的选择因素，该设矿井采用环形卧式井底车场，大巷运煤主要是3t底卸式矿车，辅助运输是1t固定式矿车，轨距是600mm，轨型为24kg/m。3