安全工程毕业设计（论文）-伊泰酸次沟煤矿1200万吨新井设计（含全套CAD图纸）

本科生毕业设计（论文） 第- 1 -页 1 井田概况及地质特征 全套设计，联系全套设计，联系 153893706 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置交通位置 酸刺沟矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗沙圪堵镇东 27km 处，井 田位于准格尔煤田中部，南部详查区西北角，行政区划隶属鄂尔多斯市准 尔旗哈岱高勒乡。 地理坐标范围为： 东经 11110151111445 北纬 394045394445 本区交通以公路为主，铁路为辅。薛魏公路从井田中西部南北向通过， 路面为二级柏油路面，由薛魏公路向北至薛家湾约 17km，由薛家湾经呼大 公路向北至呼和浩特市约 118km，向西经 109 国道至鄂尔多斯市约 150km。向东经和林县到清水河县约 180km。 大准、准东铁路及已开工建设的呼准铁路在矿区的北侧通过，矿井距 本科生毕业设计（论文） 第- 2 -页 大准铁路唐公塔集装站约 22km，距准东铁路敖包湾站约 16km，准东铁 路沙圪堵站至乌素沟站现已建成通车。设计中的准能黑岱沟露天矿铁路专 用线（南坪支线）从井田东北角通过，矿井交通非常便利。 井田交通位置详见图 111。 图 111 1.1.2 地形地貌地形地貌 本区为鄂尔多斯黄土高原的一部分，黄土覆盖广泛，厚度大，部分为 风积砂覆盖，植被稀少，居民点分散，由于受水流风蚀等影响，区内沟谷 纵横交错，沟谷呈树枝状，十分发育。区内地形总体为中北部高，东西部 低，区内有一由北向南延伸的平梁，平梁东西两侧较低。最高点位于勘查 区中北部后樊家湾，海拔标高为+1283.90m，最低点位于勘查区东南部南坪 沟与井田边界交汇处(Y05 孔东)，海拔标高+1089.90m，最大海拔标高差 194m；一般海拔标高为+1230+1180m，一般相对标高差 50m 左右。 1.1.3 河流河流 本科生毕业设计（论文） 第- 3 -页 区内无大的地表水体，仅在沟谷中由于大气降水而形成间歇性水流， 地表径流量很小，部分深沟中有泉水涌出，但流量很小。南北向平梁两侧 支沟较多，平梁东侧由北向南依次为酸刺沟、石宝图沟、南坪沟、冲水沟； 平梁西侧支沟由北向西南有独贵沟、喇叭沟、巴塔沟。沟内无常年地表迳 流，雨季山洪暴发，形成短暂的地表迳流，西侧支沟水流汇入井田外围十 里长川，东侧支沟水流汇入井田外黑岱沟，以迳流方式注入黄河。 1.1.4 气象及地震气象及地震 1、气象 本区属于大陆性干旱气候。春季干旱多风；夏季昼炎热夜温凉，日温 差较大；秋季凉爽；冬季严寒。寒暑变化剧烈，昼夜温差较大，准格尔旗 最高气温 38.3，最低气温-30.9，一般年平均气温 5.37.6。霜冻和冰 冻期长，为 195 天左右，一般结冰期为每年 11 月至翌年 34 月份，最大 冻土深度 1.50m，降雨最多集中于 79 月，占总降水量的 60%70%，年 降水量为 277.7544.1mm，平均为 401.6mm。年平均蒸发量为 2108.2mm，是降雨量的 58 倍。常发生春旱，春季多风，平均风速 2.3m/s，最大风速 20m/s，主要集中在 45 月和 1011 月。 1.1.5 水文地质条件水文地质条件 （一）地下水的补给、径流、排泄条件 1、补给 直接充水含水层地下水的补给源以大气降水为主，大气降水通过零星 出露的煤系地层露头或黄土覆盖的隐伏煤系地层露头垂直下渗补给。其次 接受区外地下水的侧向径流补给。松散层潜水直接接受大气的垂直渗入补 给。因补给量非常有限、煤层直接充水含水层补给来源贫乏，富水性弱， 水文地质条件简单。 2、径流 地下水接受补给后，总的流向为由北及西北、向南东及东运动，局部 地段由于煤系地层的起伏或透水性的差异等因素的影响，而略有变化。潜 水一般沿沟谷方向径流，承压水一般沿地层走向径流。 本科生毕业设计（论文） 第- 4 -页 3、排泄 地下水排泄有如下几种形式：承压水以侧向径流的形式排出区外。在 有利地形部位（如沟、谷、洼地）以泉的形式排出地表、形成地表流水， 在局部地下水埋藏浅的部位以蒸发的形式排泄，但此类排泄量微乎其微； 潜水的排泄方式有沿沟谷方向的径流排泄、人工挖井开采排泄、蒸发排泄， 向深部承压水的渗入排泄等。 总之，井田降水量少，煤层直接充水含水层补给区面积小，沟谷纵横 且切割深、无良好的汇水地形。构造总体为向西倾斜，具波状起伏的单斜， 对地下水储存不利。煤层直接充水含水层的补给量极小，富水性弱。 （二）含（隔）水层特征 1、第四系松散层潜水含水层 岩性为上更新统马兰组（Q3m）黄土、全新统冲洪积（Q4al+pl）砂砾石， 残坡积（Q4）砂土及风积（Q4eol）砂等，全区分布广泛，多为透水不含水 层，只有沟谷中的冲洪积（Q4al+pl）砂砾石层构成松散层潜水的主要含水层。 根据水文地质填图水井调查资料：含水层厚度为 1.806.00m。地下水位埋 深 h=2.005.20m，涌水量 Q=0.2310.810L/s，水温 13，据邻区准格尔煤 田南部详查报告资料：含水层厚度为 35m，地下水位埋深 h=12m，水位 标高 H=11371160m，涌水量 Q=0.010.7L/s，单位涌水量 q=0.1L/sm，水 质较好。含水层富水性弱，由于大气降水的补给量小，所以补给条件差， 潜水含水层与下部承压水含水层的水力联系较小，而与地表短暂的洪水水 力联系密切。 2、第三系（N2）半胶结岩层隔水层 岩性为红色、棕红色粘土，即红土层，含丰富呈层状分布的钙质结核， 呈半胶结状态，出露于井田东南部沟掌一带，仅 4 个钻孔揭露厚度 19.7265.50m，平均 46.50m，该隔水层的透水性微弱，但在井田内分布不 太连续，只能起局部隔水的作用，隔水性能相对较差。 3、石炭系二叠系碎屑岩类承压水含水层 二叠系上统石千峰组（P2sh）：岩性主要为砖红色砂质泥岩、灰绿 本科生毕业设计（论文） 第- 5 -页 色砂岩，含砾粗粒砂岩等。椐邻区资料，泉流量 Q=0.11L/s，含裂隙孔 隙承压水，在井田仅零星分布。 二叠系上统上石盒子组（P2s）：岩性为紫色泥岩、粉砂岩，黄绿色、 灰白色中粗粒砂岩、砂砾岩，据邻区资料，泉流量 Q=0.013.5L/s，单位涌 水量 q400mm 时，抑止煤尘爆炸最低岩粉量为 10%65%， 煤尘有爆炸危险性。 （七）煤的自燃 井田内各可采煤层煤的变质程度低，挥发分高，丝炭含量高，吸氧性 强，且含有黄铁矿结核或薄膜，煤层易发生自燃。 据近年来对部分电厂用煤调查结果，准格尔煤田各煤层的自然发火期 一般为 4060 天。 （八）地温 恒温带深度 5080m，温度 617，一般为 12，388m 深度时温度 14.2，本区属于地温正常区域，无地热危害。 本科生毕业设计（论文） 第- 21 -页 2 井田开拓 2.1 井田境界及可采储量 2.1.1 井田境界井田境界 酸刺沟矿井位于内蒙古自治区准格尔煤田中部，南部详查区的西北角。 设计的井田境界由 28 个拐点坐标连线组成，与准格尔矿区总体规划中划定 的酸刺沟井田境界相一致。井田境界示意图见图 211，井田境界拐点坐 标见表 211。井田南北走向长 11.5km，东西倾斜宽 5.7km，面积 76.5km2。井田的东部及北部与哈尔乌素露天矿为界，南部与规划的黄玉川 井田为界，西部以 6 号煤层+600m 底板等高线为界。 表 211 井田境界拐点坐标一览表 点号纬 距 X(m)经 距 Y(m)点号纬 距 X(m)经 距 Y(m) 14406463.0437515348.68154397775.0437514003.38 24406192.8037515360.02164397004.3737514447.14 34405640.7537515188.84174393998.0037514656.40 44405332.0937515018.70184394012.4237520884.92 54404831.6137514664.09194399720.0037520930.00 64404461.8637514308.50204399865.0037520675.00 74404092.1037513952.92214401165.0037519300.00 84403415.1037513001.82224401583.9437519697.27 94401984.4237512998.56234401740.0037519510.00 104401402.5037513108.93244401760.0037519410.00 114401015.9237513109.05254402480.0037518470.00 124400708.1037513164.10264402840.0037518680.00 134399706.1137513655.64274404647.5637520191.84 本科生毕业设计（论文） 第- 22 -页 144398872.1837513915.65284407175.5137515160.31 酸 刺 沟 井 田 北方电力公司井田 北方电力公司井田 准格尔旗银泰煤矿 准格尔旗银泰煤炭有限责任公司 黑岱沟煤矿 宁夏富龙煤业有限公司 大饭铺煤矿 准格尔旗兴隆煤炭有限责任公司 原伊泰酸刺沟煤矿 2 3 4 6 7 9 10 11 13 14 16 图2-1-1 井田境界示意图 北 195 14000 16000 18000 20000 195 195 14000 16000 18000 20000 98000 96000 04000 5 8 12 15 17 18 19 20 21 22 23 24 25 28 26 27 1 06000 04000 06000 195 43 44 94000 96000 98000 00000 02000 43 44 94000 00000 02000 2.1.2 资源储量资源储量 1、资源储量计算范围 矿井资源储量计算的依据是 2006 年 6 月内蒙古自治区煤田地质局 151 勘探队提供的内蒙古自治区准格尔煤田酸刺沟煤矿煤炭资源储量核实报 告 。该报告对井田内的可采煤层 4、6上、6、7 号煤进行了储量估算，资 本科生毕业设计（论文） 第- 23 -页 源储量估算范围为井田境界拐点坐标圈定的范围，总面积 76.5km2。 2、资源储量估算的工业指标 煤层厚度0.80m 最高灰分（Ad）40% 最高硫分（St.d）3% 最低发热量（Qnet.d）17.0MJ/kg 3、资源储量估算方法及有关参数的确定 本区地质构造简单，煤层产状平缓（倾角小于 15） ，煤种单一，故选 用地质块段法计算资源储量，计算时采用煤层伪厚度和水平投影面积计算。 各煤层视密度值详见表 212。 4、资源储量计算原则 （1）煤层中单层厚度0.05m 的夹矸一律剔除，厚度0.05m 的夹矸与 煤合并利用，但全层的灰分、硫分和发热量应符合要求。 （2）当煤层中夹矸单层厚度0.80m 时，被夹矸分开的煤层原则上作为 独立分层。 （3）煤层顶底部，当煤分层厚度夹矸厚度时，上下煤分层合并计算 厚度；当煤层分层厚度夹矸厚度时，该煤分层不予以利用。 （4）同一煤层若仅个别钻孔单层夹矸厚度超过最低可采厚度，而上下 煤分层均达到可采厚度时，上下煤分层仍合并利用。 （5）由多个煤分层组成的复杂结构煤层当各煤分层总厚0.80m，夹矸 总厚不超过煤分层总厚的 1/2 时，以各煤分层总厚作为利用厚度，但煤层顶 底部的煤分层仍按第三条的原则取舍。 表 212 可采煤层视密度值一览表 煤层编号46上67 容重（tm3）1.501.451.51.5 （6）本次参加资源量估算的 6上、6 号煤层，个别钻孔中 6上与 6 号煤 本科生毕业设计（论文） 第- 24 -页 层的层间距（夹矸）小于最低可采厚度，为了便于资源量计算，强行将它 们分开，分别进行估算资源量。 （7）对高灰煤原则上全部剔除。 5、矿井资源储量 矿井资源储量计算的依据是 2006 年 6 月内蒙古自治区煤田地质局 151 勘探队提供的内蒙古自治区准格尔煤田酸刺沟煤矿煤炭资源储量核实报 告 。 .井田尺寸 井田东西走向长 11.5km，南北倾斜宽 5.7km，煤层平均倾角为 10。 井田的水平面积按下式计算： S=HL （公式 2- 1） 式中:S-井田的水平面积，m2； H-井田的平均水平宽度，m； L-井田的平均走向长度，m； 则，井田的水平面积为 76.5km2 .矿井工业储量 S =76.5/COS10 =77.68 工业储量计算 工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要 求，目前可供利用的列入平衡表内的储量，即 A+B+C 级储量。本设计采用 求积仪法结合算术平均法计算工业储量： (1)利用求积仪法测得井田水平面积为 10.68km2。 (2)用算术平均法计算矿井工业储量： Zg=S（Mii）/cos 式中： Zg工业储量，t； S井田面积,76.5Km2； M14 号煤层平均厚度，3m； M26上煤层平均厚度，4.5m； M36 号煤层平均厚度，4m； 本科生毕业设计（论文） 第- 25 -页 M47 号煤层平均厚度，4.5m； 14 号煤的平均容重，1.5t/m3； 26上煤的平均容重，1.45t/m3； 36 号煤的平均容重，1.5t/m3 47 号煤的平均容重，1.5t/m3 Zg=77.68（31.5+4.51.45+4.51.5+41.5）=1843.11 6、矿井工业资源储量 经计算，矿井总工业资源储量为 1843.11Mt，其中：4 号煤层 349.56Mt；6上煤层 506.86Mt；6 号煤层 466.08Mt;7 号煤层 151.71Mt。 矿井工业资源储量见表 2-1-4。 7、矿井设计资源储量 矿井设计资源储量=矿井工业资源储量永久煤柱损失；（公式 2-2） =1843.11-293.54 =1549.57 Mt 本矿井永久煤柱包括井田境界煤柱、铁路专用线煤柱（南坪支线） 、输 电线路海子塔变电站煤柱等。 经计算，矿井总设计资源储量为 1549.57Mt。 矿井设计资源储量见表 214。 矿井可采储量计算 矿井的可采储量是矿井设计的可以开采的储量，其计算公式为： Zk= Zg (1-P)C (2-2) 式中： Zk 矿井可采储量，Mt； Zg矿井工业储量，Mt； P永久煤柱损失，为矿井总储量的 5%； C采区采出率，按设计规程规定本区内煤层属于中厚煤 层，取 0.8。 Zk=1843.11(1-0.05 ) 0.8 =1400.76 Mt 本科生毕业设计（论文） 第- 26 -页 8、矿井设计可采储量 矿井设计可采储量（矿井设计资源储量工业场地及主要井巷保护 煤柱损失）采区回； =(1843.11-293.54) 0.8 （公式 2-3） =1239.66 Mt 采区回采率 4 号、5 号煤取 80%，6上及 6 号煤取 75%。 经计算，矿井总设计可采储量为 1239.66Mt。 矿井设计可采储量见表 214。 表 214 矿井设计可采储量汇总表 单位：Mt 工业场地和主要井巷煤柱 煤层 工业资 源/储量 设计资 源/储 量工业场地井田边界小计 开采 损失 设计可采 储量 Mt 4349.56294.0154.01.54855.5558.8235.21 6上 上 506.86426.3178.32.24580.5585.26341.05 6466.08392.02722.06474.0678.4313.62 7524.34441.02812.32283.3288.2352.82 合计1843.11 1549.5 7 285.368.18 293.5 4 309.9 1 1239.66 9、各种煤柱留设 （1）井田边界煤柱：根据有关规程规范的要求，井田边界煤柱两侧各 留设 20m。 （2）铁路保护煤柱：铁路保护煤柱包括矿井铁路专用线和哈尔乌素露 天矿铁路专用线煤柱。铁路维护带宽度按 10m 留设，煤柱宽度按移动角计 算，4 煤及 5 煤煤柱宽度为 220270m、6上、6 号煤煤柱宽度为 本科生毕业设计（论文） 第- 27 -页 270320m。 （3）工业场地及井筒保护煤柱：工业场地保护煤柱表土段移动角按 45计算，基岩段移动角按 70计算。 （4）大巷保护煤柱：大巷两侧各留设 50m 保护煤柱。 （5）输电线路杆塔保护煤柱：井田内的输电线路包括井田西部的 220kV 输电线路、井田东北角的 110kV 输电线路以及矿井两回 110kV 供电 线路，煤柱宽度按移动角计算。 经计算，全矿井煤柱损失为 532.89Mt。其中永久煤柱 399.67 Mt；工业场地 和主要井巷煤柱 133.22 Mt。各种煤柱留设煤量见表 2-1-4。 2.1.3 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 （一）矿井工作制度 按照煤炭工业矿井设计规范GB50215-2005 要求，设计矿井年工作 日为 330d，每日净提升时间为 16h。每天四班作业，其中三班生产，一班 检修。 （二）矿井设计生产能力 50 65 56 50 50 63 50 63 本科生毕业设计（论文） 第- 28 -页 根据本井田煤层赋存状况、地质构造、开采技术条件、采掘工作面配 备以及设计委托要求，设计确定矿井生产能力为 12.0Mt/a。分析如下： 1、优越的地质条件为工作面高产奠定了基础 本矿井为低瓦斯、近水平煤层，主要可采煤层厚度大，赋存稳定，水 文地质及构造简单，没有断裂构造及岩浆岩侵入，以上条件为综采工作面 高产高效奠定了基础。 2、煤炭科技进步为矿井高产高效创造了条件 中厚煤层长壁综采在我国煤矿生产中普遍使用，占综采比例 70%以上， 技术、装备和生产管理已经成熟，其中大采高综采近年来更是取得了飞速 发展，神东矿区采用引进设备大采高工作面单产已经达到了 10.0Mt/a。 本矿井 4 号煤为中厚厚煤层，采用国产设备开采，6上煤为特厚煤层， 平均厚度 4m，第一分层采用引进的大采高综采设备开采，全矿井可以实现 12.0Mt/a 的生产能力。 3、先进的采掘设备为工作面高产提供了保证 目前国内外大采高综采设备均向大型化、重型化以及自动化方向发展， 国外高产高效综采工作面长度已达 435m，最大采高已达 6m，综采工作面 实现了自动化控制。在综采设备方面，采煤机装机功率超过 2000kW，牵引 速度平均为 1521m/min，生产能力达到 75t/min；刮板机长度已超过 450m，装机功率已达 3000kW，大幅度地提高了设备的可靠性。 设计根据矿井煤层赋存条件，综采工作面采用全引进设备，选用大功 率、大运量、高强度的采掘设备，完全可以满足工作面高产高效生产的需 要，确定的 12.0Mt/a 生产能力是可行的。 （三）矿井及水平服务年限 矿井服务年限按下式计算： a ；（公式 2-4） 5 . 79 1.312000 123966 KA Z T 本科生毕业设计（论文） 第- 29 -页 式中：T矿井服务年限，a Z矿井可采储量，万 t A矿井设计生产能力，万 t/a K储量备用系数，由于矿井地质条件简单，取 1.3 经计算，矿井服务年限为 79.5a，符合煤炭工业矿井设计规范的有 关规定。随着全井田精查勘探工作的进行，设计可采储量有望提高，另外， 井田西部为未规划和未勘探的区域，向西有着较大的发展空间，可做为矿 井的后备开采区。届时矿井的服务年限将得到进一步延长。 2.2 井田开拓 2.2.1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 （一）地质构造及老窑对开采的影响 本矿井属构造简单地区。总体上为走向北北东，倾向北西西、倾角小 于 10的单斜构造，但局部发育有小的褶曲。井田内未发现断层及岩浆岩侵 入，主要可采煤层赋存稳定，水文地质条件简单，瓦斯含量很小。以上地 质构造对开采没有大的影响，但本矿井煤层自然发火期较短，开采时应采 取有效的防灭火措施。 在井田的北部分布有 5 个地方小煤矿，其中伊泰煤炭股份公司所属的 原小酸刺沟煤矿现已停产，其它煤矿均在建设或筹建当中。井田内的老窑 分布仅在井田东北角的伊泰集团公司酸刺沟小煤矿存在（现已停产） ，该小 煤矿采空区范围对回采工作面布置有一定的影响。 （二）井田开拓方案比选 （1）井口及工业场地位置的选择 本矿井可行性研究报告中已对工业场地位置方案进行了详细的论述， 推荐方案工业场地位于井田中部西坪沟东侧，场地标高在+1162+1208m 左右，地形较为开阔平坦，西面靠近薛魏公路。2005 年 1 月 19 日伊泰集团 本科生毕业设计（论文） 第- 30 -页 组织专家对可行性研究报告进行了评审，肯定了推荐的工业场地位置方案； 2006 年 6 月 16 日6 月 19 日，中国国际工程咨询公司组织有关专家组对 可行性研究报告形成的评估意见，也肯定了该报告，因此，初步设计不再 对工业场地位置做进一步的论述。 各井口位置详见图 2-3-1。 （2）井田开拓方式 根据确定的工业场地位置，煤层埋藏深度在 300m 左右，不具备平硐开 拓条件，应以采用斜井开拓为宜。如果采用立井开拓，地面不仅需要布置 井塔、绞车房等一系列设备和设施，而且立井提升系统复杂，生产管理难 度大，另外，井下辅助运输为无轨胶轮车运输，主要设备及一些材料在井 底需要换装，不利于辅助运输连续化，效率低，最重要的一点是立井下放 连采和重型胶轮车等大型设备非常困难；如果采用大口径（直径大于 10m）立井，国内尚无使用的先例，需要全套引进国外设备，不仅投资高， 井筒施工也有一定的难度，而且设备可靠性和运转方式尚不清楚。基于以 上几点，设计认为主、副井采用立井开拓不可取，因此，不再对立井开拓 进行详细的比较。 根据本矿井具体条件，主、副井筒均设计为斜井，主斜井装备胶带输 送机运煤，副斜井作辅助运输井，提出两个开拓方案： 1、方案无轨胶轮车斜井方案 本方案在工业场地的东边中间位置开凿主、副斜井，主井向东北方向 布置，副井向北然后折而向东布置。主斜井倾角 16，斜长 1029m，井底到 6 号煤层底板，主斜井安装 1.8m 带宽的胶带输送机。副斜井按胶轮车斜井 考虑，倾角 6，向北进入大巷位置后，向东平行于大巷进入 4 号煤。进入 4 号煤后，副斜井继续向前掘进至 6上煤层，进入 6上煤层总长度为 2290m。风井为立井，布置在工业场地的东北方向，井底落底于 6上煤底板 本科生毕业设计（论文） 第- 31 -页 主斜井井底附近，井筒深度为 352m。本方案井筒到底后，在井底沿倾斜方 向布置大巷开拓首采区域。 本方案在井田中部东西向布置一组三条大巷，井田北部南北向布置一 组三条大巷开拓全井田。井田开拓方式面图、剖面图分别见图 2-3-1、图 2- 3-2。 本科生毕业设计（论文） 第- 32 -页 02000 00000 94000 44 43 02000 00000 98000 96000 94000 44 43 195 06000 04000 06000 04000 96000 98000 20000 18000 16000 14000195 20000 18000 16000 14000 13000195 195 北 海子塔110kV变电站 薛 魏 公 路 薛 魏 公 路 薛 魏公 路 哈尔乌素露天矿铁路专用线 矿井铁路专用线 矿井铁路专用线 副斜井 北方电力井田 6 煤一盘区 6 煤二盘区 6 煤二盘区 储煤厂 露天矿选煤厂 960 940 980 980 860 880 900 920 940 960 980 960 上 860 820 840 800 780 760 740 720 700 680 660 图2-3-1 井田开拓方式（方案）平面图 上 本科生毕业设计（论文） 第- 33 -页 +700 +800 +900 +1000 +1100 +700 +800 +900 +1000 +1100 +1200 +600+600 +1200 图2-3-2 井田开拓方式（方案）剖面图 本科生毕业设计（论文） 第- 34 -页 主要优点： （1）井上下一条龙连续运输，材料设备不需转载，环节少，效率高； （2）地面生产系统简单，生产管理非常方便； （3）增产潜力大，摆脱了长期以来传统的轨道运输对矿井大幅度提高 生产能力的制约，增产时只需增加部分车辆即可。 主要缺点： （1）井筒工程量大，投资高； （2）胶轮车斜井施工工期较长。 2、方案绞车轨道斜井方案 本方案主斜井布置与方案相同，副斜井在主斜井的北侧平行于主斜 井布置，倾角 20，井筒长度 649m，井底落在 6上煤层底板。副斜井装备 2JK3/30E 型双钩绞车，电机功率 185kW，担负矿井的辅助提升，为了下 放连续采煤机等大型设备，副斜井中还装备了 JZ25/1300 型慢速绞车，电机 功率 45kW。由于井下采用无轨胶轮车运输，为了实现材料、设备在有轨系 统与无轨系统之间的转换，在副斜井井底设置换装站，另外，副斜井井底 还需设置无轨胶轮车检修、加油及存放硐室。 本方案风井及大巷布置与方案相同，井田开拓方式见图 233。 主要优点：井筒工程量小，投资省，工期短； 主要缺点： 1、材料设备在井底需要换装，不能实现连续运输，环节多，效率低， 占用人员多，较胶轮车斜井每班多 1315 人左右； 2、井底车场需布置大型换装硐室，生产调度管理较为复杂。 以上两个开拓方案井巷工程量及投资比较详见表 231 和表 232。 综合比较以上两种开拓方式，尽管胶轮车斜井投资高，但考虑胶轮车 本科生毕业设计（论文） 第- 35 -页 斜井系统简单，效率高，增产潜力大，有利于矿井高产高效生产，因此， 设计本着利于生产、方便管理的原则，推荐胶轮车斜井开拓方案，即方 案。 02000 00000 94000 44 43 02000 00000 98000 96000 94000 44 43 195 06000 04000 06000 04000 96000 98000 20000 18000 16000 14000195 20000 18000 16000 14000 13000195 195 北 海子塔110kV变电站 薛 魏 公 路 薛 魏 公 路 薛 魏公 路 哈尔乌素露天矿铁路专用线 矿井铁路专用线 矿井铁路专用线 副斜井 北方电力井田 6 煤一盘区 6 煤二盘区 6 煤二盘区 储煤厂 露天矿选煤厂 960 940 980 980 860 880 900 920 940 960 980 960 上 860 820 840 800 780 760 740 720 700 680 660 井田开拓方式（方案）平面图 上 本科生毕业设计（论文） 第- 36 -页 表 231 开拓方案井巷工程量（可比部分）比较表 序 号 项 目 方案 胶轮车斜井方案 方案 轨道斜井方案 表土段 掘进面积 27.5m2， 长 367m，倾角 6 掘进面积 26.2m2， 长 130m，倾角 20 基岩段 掘进面积 24.2m2， 长 1923m，倾角 6 掘进面积 22.9m2， 长 519m，倾角 20 1副斜井 小计2290m649m 2井底车场巷道掘进面积 21.6m2，300m 3换装硐室掘进面积 52.3m2，70m 4胶轮车检修及加油硐室掘进面积 39.0m2，50m 5车辆存放硐室掘进面积 30.2m2，80m 合 计2290m1149m 比 较0-1141m 表 232 开拓方案投资（可比部分）比较表 序 号 项 目 方案 （万元） 方案 （万元） 副斜井表土段477.1169.0 副斜井基岩段1730.7415.2 井底车场巷道219.0 换装硐室205.0 胶轮车检修及加油硐室159.2 车辆存放硐室108.7 1 井巷 工程 小计3259.91276.1 提升绞车及电控 2JK3/30E，185kW 252.1 慢速绞车 JZ25/1300，45kW25.6 换装硐室设备(25t 双钩、5t 双钩)150.0 斜井人车 XRB15-9/69.00 1.5t 矿车，30 辆18.8 副斜井轨道铺设（30kg/m，双轨）70.0 2 主要设 备及安 装 小计525.5 3主要建构筑物（绞车房）29.5 合 计3259.91831.1 比 较0-1428.8 本科生毕业设计（论文） 第- 37 -页 （三）风井形式比较 根据煤层埋藏深度，风井可采用立风井和斜风井两种形式，设计对这 两种风井形式比较如下： 1、立风井方案 风井布置在工业场地的东北方向，距主斜井直线距离约 1060m，井口 标高为+1265.5m，井底落底于 6上煤，直径 5.5m，井筒深度 352m，混凝土 砌碹支护，井筒净面积为 23.8m2，掘进断面为 31.2 m2。井筒中装备有玻璃 钢梯子间。 2、斜风井方案 井口位于主斜井的东南侧，平行与主斜井布置，井口标高+1165m，井 底标高+890m（6上煤层） ，井筒长度 804m，倾角 20，井筒净宽 5.6m，锚 喷支护，井筒净断面为 23.4m2，掘进断面为 25.4 m2。 斜风井方案井田开拓方式见图 234。 两方案投资比较见表 233。 表 233 风井方案投资（可比部分）比较表 序 号 项 目 立风井方案 （万元） 斜风井方案 （万元） 井筒352.0828.0 井底巷道84.0（115m）213.1（296m）1井巷工程 小计570.11041.1 2凿井措施费188.0132.0 3井筒装备（梯子间）96.8 4风井公路及风井场地购地费218.2 5风井输电线路21.0 合 计1014.11173.1 比 较087.0 从以上比较可以看出，立风井较斜风井投资少 87.0 万元。另外，立井 本科生毕业设计（论文） 第- 38 -页 较斜井施工工期要短。立井平均进度指标按 100m/月计算，斜井按 120m/月 计算，立井较斜井施工工期要短约 3.0 个月。 02000 00000 94000 44 43 02000 00000 98000 96000 94000 44 43 195 06000 04000 06000 04000 96000 98000 20000 18000 16000 14000195 20000 18000 16000 14000 13000195 195 北 海子塔110kV变电站 薛 魏 公 路 薛 魏 公 路 薛 魏公 路 哈尔乌素露天矿铁路专用线 矿井铁路专用线 矿井铁路专用线 副斜井 北方电力井田 6 煤一盘区 6 煤二盘区 6 煤二盘区 储煤厂 露天矿选煤厂 960 940 980 980 860 880 900 920 940 960 980 960 上 860 820 840 800 780 760 740 720 700 680 660 图2-3-4 井田开拓方式（斜风井方案）平面图 上 本科生毕业设计（论文） 第- 39 -页 综合比较，本着节省投资、缩短建井工期的原则，设计推荐立风井方案。 （三）水平划分 本井田煤层倾角较小，属近水平煤层，可采及局部可采煤层共有 4 层。 其中 4 号煤和 7 号煤之间、6上和 6 号煤之间间距较近，平均间距分别为 10.72m 和 10.34m，而 7 号煤和 6上煤间距较大，平均为 30.75m。根据煤层 赋存特点，设计将 4 号和 5 号煤划分为一个煤组为上煤组，将 6上和 6 号煤 划分为一个煤组为下煤组。一个煤组划分为一个水平，即全井田划分为两 个开采水平，4 号煤和 7 号煤为一水平，6上和 6 号煤为二水平。 一水平标高为+988m（副斜井井底进入 4 号煤） ，二水平标高为 +940m（副斜井进入 6上煤） 。 由于主、副斜井及风井均布置到二水平（下煤组） ，故两个水平之间采 用井筒联络。 （四）大巷布置 矿井主运输为胶带输送机运输，辅助运输为无轨胶轮车运输，因此， 为满足运输及通风的需要，设计布置三条大巷，分别为胶带机大巷、辅运 大巷和回风大巷。 1、大巷层位 上下两个煤组分别布置大巷，本着多做煤巷少做岩巷的原则，各大巷 均沿煤层布置。 （1）上煤组大巷层位 一、二盘区上煤组大巷布置在 4 号煤层中，井田北部的三盘区由于 4 号煤层不可采，故大巷布置在 7 号煤层中。 （2）下煤组大巷层位 6上煤和 6 号煤层平均间距为 11.32m，如果联合布置大巷，由于辅助运 输对巷道坡度的要求，则每个顺槽与大巷之间的联络斜巷长度为 110m，而 且每个工作面均需设置溜煤眼，增加了岩巷工程量。因此，设计一、二盘 本科生毕业设计（论文） 第- 40 -页 区胶带机大巷、辅运大巷两层煤分别布置，回风大巷集中布置在 6上煤。井 田北部的三盘区由于 6上煤和 6 号煤层合并为一层煤，故三条大巷均布置在 6 号煤层中。 2、大巷布置 矿井主运输为胶带输送机运输，辅助运输为无轨胶轮车运输，因此， 为满足运输及通风的需要，设计布置三条大巷，分别为胶带机大巷、辅运 大巷和回风大巷。由于煤层属近水平煤层，因此大巷既可沿走向布置，也 可沿倾向布置。盘区大巷如果沿南北走向布置，则存在以下几方面的问题： （1）大巷西翼为仰斜开采，对于大采高工作面来说，容易片帮，对于 放顶煤工作面来说不利于顶煤放出。 （2）输电线路杆塔以及铁路专用线保护煤柱大体为南北方向，不利于 回采工作面回采。 （3）高级储量区域位于井田的最东侧，首采区有部分区域位于高级储 量区外面。 （4）不利于井田今后向西发展。 因此，设计盘区大巷采用倾向布置，工作面沿走向回采。在主斜井井 底沿倾向布置一组大巷开拓一、二盘区；在井田的北部二盘区边界布置一 组大巷开拓三盘区，三盘区大巷通过一组南北走向大巷在井底煤仓附近与 一、二盘区大巷相连。 （五）盘区划分及开采顺序 1、盘区划分 全井田每个煤组（水平）各划分为三个盘区，一、二盘区以井底煤仓 为分界线，盘区长 7.3km，一盘区为单翼盘区，北翼采用连续采煤机开采， 二盘区为双翼盘区。三盘区位于井田的北部，为单翼盘区，盘区长约 4.8km。 本科生毕业设计（论文） 第- 41 -页 2、开采顺序 各盘区内均实行下行开采，即先开采 4 号煤层，待解放出 6上煤层后上 下煤组保持一定的错距，同时开采。最后开采 6 号煤层。盘区接替顺序本 着由近及远的原则，即先一盘区，后二盘区，再三盘区。 六、村庄及建筑物下开采 本矿井范围内居民点分散，没有成规模的村庄，村民房屋均为平房， 工业场地附近的几户村庄处于工业场地保护煤柱之内。对于其它受开采影 响的村庄，按搬迁考虑。 设计中的哈尔乌素露天矿选煤厂以及铁路专用线、本矿井铁路专用线、 输电线路均留设保护煤柱。 2.2.2 矿井基本巷道矿井基本巷道 （1）井筒 一、井筒用途、布置及装备 根据矿井生产系统以及通风需要，矿井移交生产时共布置三个井筒， 分别为主斜井、副斜井和回风立井。主、副斜井均位于矿井工业场地，回 风立井位于风井场地。 1、主斜井 担负全矿井的煤炭提升任务，同时兼进风井及矿井的安全出口。主斜 井倾角 16，全长 1029m，井筒落底于 6 号煤底板，井筒净宽 5.5m，安装 1800mm 宽的胶带输送机，另一侧安装架空检修装置，井筒中间设置有行人 台阶。另外，井筒中敷设有输氮管路、排水管路、压风管路、消防洒水管 路、动力电缆和信号电缆以及束管监测管。主斜井井筒断面布置见图 241（a）和图 241（b） 。 2、副斜井 副斜井为胶轮车斜井，担负全矿井材料、设备及人员的运输任务，同 时兼进风及矿井的安全出口。副斜井倾角 6，全长为 2290m，井筒落底于 本科生毕业设计（论文） 第- 42 -页 6上煤。井筒净宽 5.5m，底板铺设 200mm 厚的混凝土。 副斜井井筒断面布置见图 242（a）和图 242（b） 。 3、回风立井 回风井为立井，净直径 5.5m，担负全矿井的回风任务，井筒中安装玻 璃钢梯子间，作为矿井的安全出口，井筒深度 352m，井筒落底于 6上煤。 回风立井井筒断面布置见图 243。 以上各井筒特征详见表 241。 表 241 井筒特征表 井筒名称 序 号 井筒特征 主斜井副斜井回风立井 纬距（X）4397040.0004397090.0004397706.000 1井筒坐标 经距（Y）37517790.00037517730.00037518600.000 2方位角（）231180155 3井筒倾角（）16690 4井口标高（m）+1165.0+1168.0+1265.5 5井底标高（m）+881.4+905.0+915.0 6井筒深度或斜长（m）（1029）（2290）352.0 净550055005500 7 井筒直径 或 宽度 （mm） 掘进（表土基 岩） 630058006300580067006300 净21.221.223.8 8 井筒断面 （m2）掘进（表土基 岩） 27.223.927.524.235.331.2 厚度（mm）400150400150600400 9井筒支护 形式（表土基 岩） 混凝土锚喷混凝土锚喷混凝土 10井筒装备胶带输送机梯子间 本科生毕业设计（论文） 第- 43 -页 本科生毕业设计（论文） 第- 44 -页 本科生毕业设计（论文） 第- 45 -页 本科生毕业设计（论文） 第- 46 -页 本科生毕业设计（论文） 第- 47 -页 二、井筒支护 主斜井及副斜井表土段采用混凝土砌碹支护，支护厚度为 400mm，基 岩段为锚喷支护，支护厚度为 150mm。 回风立井采用混凝土砌碹支护，表土段支护厚度为 600mm，基岩段支 护厚度为 400mm。 以上各井筒均采用普通法施工。 （2）井底车场及硐室 一、井底车场 本矿井主、副井筒均为斜井，主运输采用胶带输送机，辅助运输采用 无轨胶轮车，无传统意义上的井底车场，副斜井进入 4 煤层和 6上煤层之后， 通过联络巷与辅助运输大巷相连即可。 风井井底为一简易的卧室环形车场，与回风大巷相连。 二、井底硐室布置 1、井底煤仓 上煤组设一个井底煤仓，煤仓型式为直立煤仓，直径 7.0m，高度 50m，煤仓容量 1500t；下煤组大巷与主斜井直接搭接，高差为 89m，大 巷胶带机来煤通过溜槽溜入主斜井胶带机。 2、井底水仓 井底水仓布置在 6上煤辅运大巷的西侧，矿井正常涌水量为 276m3/h， 水仓容量按容纳 8h 正常涌水量计算，设计布置两条水仓，总容量为 2210 m3。水仓入口处设置了沉淀池，水仓清理采用高压水冲搅沉泥，主排水泵 排泥的清理方式。 3、水泵房及主变电所 井底水泵房及中央变电所联合布置，布置在 6上煤辅运大巷的西侧。水 泵房布置三台水泵，一台工作，一台备用，一台检修，水泵房通过管子道 本科生毕业设计（论文） 第- 48 -页 与主斜井相连。 4、消防材料库 在 4 煤和 6上煤的辅运大巷和回风大巷之间各布置有消防材料库。 5、爆炸材料发放硐室 在 4 煤和 6上煤的胶带机大巷和回风大巷之间各布置有爆炸材料发放硐 室，其通风为单独的新鲜风流，回风流引入总回风巷。 2.2.3 大巷运输设备选择大巷运输设备选择 （1） 运输方式的选择 一、主运输方式选择 井下煤炭采用带式输送机运输。4 煤综采工作面来煤经 4 煤顺槽带式输 送机及 4 煤东翼大巷带式输送机运往 4 煤井底煤仓（容量 1500t） ；6上煤综 采工作面来煤经 6上煤顺槽带式输送机及 6上煤东翼大巷带式输送机直接转 入主斜井带式输送机。为保证进入选煤厂动筛跳汰机的原煤粒度300mm ，在主斜井井口房内设 1 台 8/300 CC TD 筛分破碎机。 可行性报告完成后，用户与设计单位联合对带式输送机的 CST 及变频 驱动方式国内应用情况进行了调研，目前国内井下带式输送机防爆变频驱 动适应的电机功率500kW，本次设计时 6上煤东翼大巷带式输送机仍采用 CST 软起动技术。 二、辅助运输方式选择 辅助运输具有多样性、复杂性和运输不均衡性，因此，选择合适的辅 助运输方式尤为重要，既要与矿井的开拓部署相适应，又要适应大型现代 化高产高效矿井的发展需要。 无轨胶轮车辅助运输在国外一些国家已大量采用，如南非、澳大利亚、 加拿大、美国、英国和德国，我国神东、兖州、晋城等矿区也在推广使用。 无轨胶轮车运输除一次性投资较高外，系统维护工作量较少，且不受中间 本科生毕业设计（论文） 第- 49 -页 环节的影响，运输灵活、方便，为有效利用工时、提高工效及实现快速采 掘创造了条件。 本矿井构造简单，煤层倾角较小，属于近水平煤层，井下所有巷道均 沿煤层布置，锚喷支护，辅助运输量较少，但巷道沿煤层布置有一定的起 伏。因此，结合本矿井的具体条件，设计辅助运输方式采用无轨胶轮车运 输。无轨胶轮车运输系统具有以下优点： （1）机动灵活，调度方便、快捷，可以根据需要合理配置车辆； （2）无轨胶轮车运输可以实现快速搬家倒面，给综采工作面搬家带来 巨大的方便，为工作面快速推进创造了条件； （3）效率高，环节少，摆脱了长期以来传统的轨道运输对矿井大幅度 提高生产能力的制约，增产潜力大； （4）占用人员少，工人劳动强度低，可以实现减人增效的目的； （5）对巷道底板的起伏、变坡适应性强，且能适应长距离运输，可实 现从地面到工作面不需转载的直达运输。 无轨胶轮车动力选择： 无轨胶轮车动力有防爆低污染柴油机、蓄电池和拖曳电缆三种。以拖 曳电缆为动力的无轨胶轮车无法适应长距离运输需要；以蓄电池为动力的 无轨胶轮车优点是无尾气排放，噪音低，缺点是外形尺寸较大，同时受蓄 电池容量所限，在长距离大坡度的情况下，难以满足整班连续运输；以柴 油机为动力的无轨胶轮车优点