鹤岗矿业集团峻德煤矿2.4Mt_a新井设计_课程设计设计.doc

中国矿业大学银川学院毕业设计 中国矿业大学银川学院本 科 毕 业 设 计（ 2013 届）题 目 鹤岗矿业集团峻德煤矿2.4mt/a 新井设计 系 别 矿业工程系 专业班级 采矿09-3 目录摘 要vi第1章 矿井概况及井田地质特征11.1 矿井概况及井田地质特征11.1.1 矿井地质概况11.1.2 交通位置21.1.3 地形地势.气候及河流31.2 井田地质特征31.2.1 矿区范围内的地层情况31.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造71.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征71.2.4 岩石性质、厚度特征81.2.5 井田内水文地质情况81.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性81.2.7 煤质、牌号及用途9第2章 矿井储量、生产能力及服务年限102.1 井田境界102.1.1 井田境界确定的依据102.1.2 井田未来发展情况102.2 井田储量102.2.1 井田储量的计算102.2.2 保安煤柱102.2.3 储量计算方法112.2.4 储量计算的评价132.3 矿井生产能力及服务年限132.3.1 矿井工作制度132.3.2 设计生产能力的确定132.3.3 服务年限14第3章 井田开拓163.1 概述163.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述163.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况163.2井田开拓163.2.1 井田开拓方式163.2.2 井硐形式和井口位置163.2.3 开采水平数目和标高193.2.4 开拓巷道的布置203.2.5 矿井开拓方案确定213.3 井筒特征293.3.1 井筒形式和数目293.3.2 井筒位置及坐标293.3.3 水平数目及高度303.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置303.3.5 井底车场形式的选择323.3.6 煤层群的联系323.3.7 采区划分323.4 井底车场及硐室343.4.1 井底车场形式的确定及论证343.4.2 井底车场主要硐室353.5 开采顺序363.5.1 沿煤层走向的开采顺序363.5.2 沿井田倾斜方向的开采顺序363.5.3 采区接续计划363.6 井筒布置及施工373.6.1 井筒穿过的岩层性质及井筒维护373.6.2 井筒布置及装备373.6.3 井筒延伸的初步意见41第4章 采煤方法414.1 采煤方法的选择414.1.1 开采方法424.1.2 变电所、充电硐室、火药库424.1.3 工作制、人数434.2 采区巷道布置及生产系统434.2.1 区段划分434.2.2 采区上山布置434.2.3 采区车场形式选择474.2.4 采区煤仓形式，容量474.2.5 采区硐室简介494.2.6 采区工作面的接续514.2.7 采区巷道的准备顺序514.2.8 采区巷道的断面示意图及支护方式524.3采煤工艺设计574.3.1 机械设备选择574.3.2 采煤工艺过程584.4.3 循环方式和劳动组织形式58第5章 矿井通风与安全625.1矿井通风系统的选择625.1.1 矿井通风系统的基本要求625.1.2 矿井通风方式的选择635.1.3 矿井主要通风机工作方式选择665.1.4采区通风系统665.2风量计算及风量分配695.2.1 矿井风量计算的原则695.2.2 采煤工作面需风量计算695.2.3 掘进工作面需风量计算715.2.4 硐室需风量计算735.2.5 其它巷道需风量计算735.2.6 矿井总风量计算735.2.7 风量分配745.3全矿通风阻力计算775.3.1 矿井通风容易时期摩擦阻力775.3.2 矿井通风困难时期摩擦阻力785.3.3 矿井通风容易和困难时期总风阻和总等积孔795.4矿井通风设备选型805.4.1 主要通风机选型805.5 矿井灾害预防措施825.5.1 顶板安全技术措施825.5.2 瓦斯防治措施825.5.3 粉尘防治措施835.5.4 防灭火措施835.5.5 防治水措施83第6章矿井运输提升及排水846.1 矿井运输846.1.1 运输方式和运输系统的确定846.1.2 矿车的选型与数量856.1.3 采区运输设备的选择866.2 矿井提升系统876.2.1 矿井主要提升设备的选择及计算876.3 矿井排水系统896.3.1水泵的选型896.3.2管路计算90第7章 技术经济指标92致 谢94参 考 文 献95摘 要 本设计矿井为鹤岗矿业集团峻德煤矿2.4mt/a新井设计，共有4层可采煤层，厚度24.1m。煤层工业牌号为肥气煤，设计井田的可采储量190.22mt，服务年限为56.6a，本矿井设计采用立井一水平暗斜井延伸开拓方案，16t箕斗提升，划分两个水平，一个工作面达产。采用集中大巷布置，大巷采用20t架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输，设计采区为南一采区，生产能力2.4mt/a，服务年限为9.05a，采煤方法为走向长壁后退采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺。关键词 立井开拓 采煤工艺 集中大巷 走向长壁采煤法100第1章 矿井概况及井田地质特征1.1 矿井概况及井田地质特征1.1.1 矿井地质概况峻德矿位于黑龙江省鹤岗市，为鹤岗煤田最南部的一个井田。其地理坐标为：东经1301440，北纬471150。井田的北部边界与兴安煤矿相邻，其界限为104150，两侧分别与f1断层和第十三层勘探线相交。南止煤系地层与上复第三系地层的-900标高不整合接触线。西起煤系地层基盘。东止3号煤层的-500标高铅直截面。全区走向长5025米，倾向长2050米，面积10301250平方米。本设计矿井生产能力为2.4mt/a，井田走向长度为5.025km，倾向长度为2.05km，可采煤层为4层煤，煤层平均倾角为20，赋存相对稳定。根据实际勘探资料，可以推算出本矿井的矿瓦斯相对涌出量为8.4 m3/t ，绝对瓦斯涌出量为35.7m3/min，矿井属低瓦斯矿井。煤尘自然发火期为9-14个月，煤尘存在爆炸性。1.1.2 交通位置区内东有峻德火车站，北距鹤岗火车站15km，西部有鹤大公路通过，交通方便。 图1-1 交通位置图1.1.3 地形地势.气候及河流峻德煤矿井田的地势东高西洼，洼地面积占三分之二左右。本地区属于大陆性寒温带气候，夏季时间短，中午酷热而冬季时间长寒冷，每年十二月至次年二月为最冷季节，冬季最低温度为-37，夏季平均气温为25，冬季多雪。春秋时节，多西北风，年降雨量大约为600mm，雨季集中在六，七，八月。峻德矿井田的地势东高西洼，洼地面积占三分之二左右。区内只有鹤立河在井田上方流过，后经人工改造从西部边界通过，最高洪水位238m，最大流量为180立方米每秒。地下水原始流向与地表河流流向一致。水力坡度2左右。 1.2 井田地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况本区地层基本与鹤岗区域性地层一致。根据1975年东北地区区域地层表的统一对比，区内自下而上有：前古生界；上侏罗统石头河子组、石头庙子组；下白垩统东山组；第三系地层。1前古生界(pt)：是本区最老的岩系，称之为黑龙江群，分布于本区的西、北部，它和侏罗纪前侵入的花岗岩共同构成煤系地层基底，其岩性和东北地区北部各地的古老岩系相似，按其变质程度，分为片麻岩和片岩两类：片麻岩多为普通片麻岩、黑云母片麻岩和角闪片麻岩，普通片麻岩含黑色矿物较少，肉红色的长石和白色的石英风化后呈粗大的颗粒状。2上侏罗统石头河子组(j3s)：发育在现在的生产矿区，为鹤岗煤田的主要含煤组，下部由底砾岩开始到上部的厚层南岭砾岩止，由灰白色的粗、中、细、粉砂岩及凝灰岩、泥质岩组成，含有36个可采和局部可采煤层，厚度南北不一由818m1288m不等。以其间的砾岩为界，由下而上分为北大岭含煤段、中部含煤段和上段。发育在峻德矿区，为矿区主要含煤层23层。3上侏罗统石头庙子组(j3st）：分布区内东部，平行不整合于石头河子组之上，层厚120m550m。由北往南变薄。上部主要以灰白色砂岩及灰黑色粉砂岩，泥岩组成，夹薄层凝灰质岩。下部以砾岩为主，与砂岩、粉砂岩、泥岩组成互层，夹薄煤层。4白垩系（k）：出露在峻德至河北一带，呈南北条带状分布在煤田东部，平行不整合于晚侏罗世煤系地层之上，为一套火山碎屑岩和陆相碎屑岩组成，尤以峻德区为发育。地层总厚2650m，自下而上按其岩性不同，分为白垩系下统（k1）和上统（k2）。在峻德矿区目前主要为下白垩统东山组。下白垩统东山组（k1dn）：为一套火山碎屑岩和火山集块岩组成，其间夹有薄层的砂岩、砾岩，分布于全矿区的东部，近几年又从新一矿东部施工钻孔中见到这套地层，尤其是在鹤岗市东山区东山采石场中，有集块岩的天然露头，所见到的这套地层更为标准，所以东北地区区域地层会议上，将白至系下部的这套地层正式命名为东山组。其在峻德区的分布主要在区内东部，平行不整合石头庙子组之上，厚度大于230m。为灰绿紫色安山质集块岩或角砾岩组成。5第三系(r）：大面积分布在煤田的东部、南部，不整合于中生界侏罗系、白垩系及前古生界变质岩系之上。为一套半胶结和胶结松散的碎屑岩组成，由灰色或灰绿色半胶结的中、粗、细砂岩、粉砂岩和泥岩组成，胶结不好为其特征。颗粒较粗者多呈松散状而颗粒较细者则呈块状。界系统组厚度（m）岩性化石第三系下统东山组大于450山灰绿色、半胶结的粗砂岩、中砂岩、细砂岩组成白垩系大于230为绿、紫色安山质集块岩或角砾岩组成侏罗系上侏罗系石头庙子组120500分上、下两部分，上部：主要以灰白色砂岩及黑色粉砂岩，泥岩组成。夹薄层凝灰抟岩。下部：以砾岩为主与砂岩、粉砂岩、泥岩互层组成。qnychioprir sp;cedophtetior sp;石头河子组1000分上、中、下三部分。上部：岩性较粗，以灰白色中砂岩为主，夹含砾粗砂岩、细砂岩及黑色粉砂岩、页岩、煤。中部：岩性较细，以灰白色中、细砂岩和灰黑色粉砂岩、泥岩为主。下部：岩性较粗。以灰白色砾岩，中粗砂岩为主，夹灰黑色粉砂岩、泥岩、炭页岩，凝灰质岩石等组成。含采煤层四层。coniopferie twrejcneicphcenicopseies rpecioinginkgoirers chgifcifa;podogamife tareotafur;pifyopyreum tindhrfnoenu;前古生界不详由花岗岩、花岗片麻岩、石英石、角闪片岩等组成表1-1 区域地层一览表图1-2 煤层综合柱状图1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造f字头的断层为原报告存在的。断裂构造控制程度从总体上看是基本可靠的，它们大多数是通过矿井实际钻孔控制的，但就局部或剖面线的联系上可能要有一定的出入。表1-2 主要断裂构造表顺序名称性质断层面走向断层面倾向倾角/落差/m水平断距/m1f4正wnsw20-2440-5030-502f5逆newn15-2050-5520-403f6正wees18-2040-6018-251.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征各煤层的岩石性质、厚度特征详见岩石主要物理力学性质指标表1-3。表1-3 岩石主要物理力学性质指标表煤层号厚度/米层间距倾角围岩煤的牌号硬度/f视密度/t/m3煤层结构及稳定性 平均平均平均顶板底板21#4.56.16.034353420细砂岩粗砂岩褐煤2.31.3稳定24-1#4.06.0 5.819细砂岩细砂岩褐煤2.31.3较稳定25#6.06.36.220粉砂岩细砂岩褐煤2.31.4较稳定26#3.86.3 6.020粉砂岩细砂岩褐煤2.31.3稳定1.2.4 岩石性质、厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于20m,多为砂岩，岩石性质、厚度特征详见岩石主要物理力学性质指标表1-4。表1-4 岩石主要物理力学性质指标表名称容重102 kg/cm3孔隙度%压强度102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩2.0- 2.65- 252- 200.5-0.40.5- 81- 10砾岩2.3- 2.65- 151- 150.2-1.50.8- 82- 8泥炭岩2.7- 2.851.6-5.212.830.6-2.02- 75- 10灰岩页岩2.2-2.75- 205- 200.5-2.01- 85- 102.0-2.416-301- 100.2-1.01- 3.52- 8石英长石2.65-2.70.12-0.515- 354.0-3.06- 206- 201.2.5 井田内水文地质情况鹤岗煤田处于小兴安岭山地与松花江下游合江平原之间的丘陵区，峻德井田位于丘陵区最南端。井田大部分处于鹤立河河谷区。本区地层无完整的隔水层。主要含水层为第四系孔隙含水层和白垩系，侏罗系，前古生界地层风化带含水层。峻德矿属于水文地质条件复杂矿井。主要表现是： q值为0.773.94,矿井正常涌水量300 m3/h最大涌水量500m3/h。采掘工程受水害威胁，防治水工程量大，难度大，经济技术效果差。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性就21、24-1号煤层经历年来瓦斯鉴定，该井为低瓦斯矿井，但随着开采的深入，瓦斯的含量及涌出量会逐步提升，在不久的将来将变成高瓦斯矿井。该矿对以开采的21、24-1、25和26煤层分别做了煤尘爆炸性鉴定，结论是四个煤层均存在爆炸性。爆炸试验中其火焰长为：21号层300400、24-1号层320530。25号层260310mm26号层310480mm煤层自然发火期，21号层为18个月、24-1号层为9个月、25号层为13个月、26号层为16个月煤层自然倾向性分类：21、24-1号煤层为类，25、26煤层为类。1.2.7 煤质、牌号及用途峻德井田各煤层的宏观煤岩类型以半亮岩为主，暗淡型其次。有较明显的丝炭薄层。煤的结构复杂。有条带状及线理状结构，煤质一般较脆，内生裂隙较发育。显微组分以凝胶化基质体为主，其次为镜煤、木炭、木质结构镜煤占8090，丝炭化物质也较为常见。尤以上部层为多，占318，角质化物质一般不超过1。煤层的挥发分为30.67%43.39%，角质层厚度为0mm17mm.粘结性指数为099%。本次报告是按新煤种分类划分的。本区粘结性指数指标化验资料较少，根据生产大样化验资料和少数钻孔的化验资料，与先期化验资料进对比综合确定。由于温度增加50度，有粘结性指标化验资料的挥发分比先期化验的挥发分数值提高1.52。根据这些数据对全区煤层煤种进行了划分。本区煤种比较简单，均为褐煤。第2章 矿井储量、生产能力及服务年限 2.1 井田境界2.1.1 井田境界确定的依据1.以大的断层和勘探线为矿界。峻德矿仅北部与兴安煤矿相邻。2.以保证井田的合理尺寸，及与邻近矿区处理好关系。2.1.2 井田未来发展情况由于本井田几条断层的影响，投产时的产量可能不能及时达到设计生产能力，但随着开采深度的增加，煤层赋存条件好，采用新技术防治矿井瓦斯，产量会有较大的提高幅度. 2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算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。矿井工业储量是指平衡表内331、332、333级储量的总和。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有21#、24-1#、25#、26#四层，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的数量，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。2.2.2 保安煤柱本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下：1.各煤层在露头处留设25m保安煤柱；2.边界断层留设30m保安煤柱；3.井田内部断层留设25m保安煤柱；4.河流两侧各留设30m保安煤柱；5.地面建筑物留设50m保安煤柱。按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：24.1mt； 井田边界保安煤柱损失：24.2mt 断层保护煤柱损失：26.6mt 巷道保护煤柱损失：26.98mt总损失量：101.88mt；2.2.3 储量计算方法采用分水平及投影块段法，用煤层真厚度和斜面积计算储量，块段平均厚度采用钻孔见煤厚度，以算术平均法求出。工业储量：式中： q块段储量；s块段平面积；煤层平均倾角；m块段平均厚度；煤的视密度. 经计算本设计矿井工业储量为339.69mt。可采储量： 式中：z可采储量，190.22mt；p保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量，101.88mt；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；地方小煤矿不低于0.7经各煤层可采储量计算，得出本设计井田可采储量为190.22mt。详见表2-1、2-2、2-3。表2-1 矿井地质资源总汇表单位：mt总资源储量煤层资源储量331332333合计2157.7816.6413.1487.5524-155.8616.0812.7084.632562.6018.0214.2394.852654.8915.8012.4883.17合计231.1366.5452.55350.20表2-2 矿井可采煤层储量表单位：mt煤层矿井地质资源储量333折减量矿井工业储量永久煤柱设计资源储量井田边界断层2187.552.6384.925.457.2572.2224-184.632.5482.096.286.0169.812594.852.8592.007.706.0678.242683.172.4980.686.026.0568.61合计350.2010.51339.6825.4425.37288.88表2-3矿井可采储量汇总表单位：mt水 平煤层设计资源储量煤炭损失量可采储量工业场地井巷合计开采损失2136.116.033.389.45.3421.3624-134.915.833.269.095.1620.662539.126.533.6610.185.7923.152634.31.5.723.208.935.0820.40合计144.4524.113.537.621.3785.482136.113.383.286.8425.9924-134.903.263.266.6624.982539.123.663.666.8028.662634.303.203.206.0725.03合计144.4313.513.526.91104.74总计288.8824.127.051.147.56190.222.2.4 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 矿井生产能力及服务年限2.3.1 矿井工作制度依据煤矿安全规程，煤矿生产许可法和劳动法有关规定：设计年工作日330天，日提升20小时，采用三八工作制，二班半生产，半班准备。2.3.2 设计生产能力的确定本矿井已查明的工业储量为339.69 mt,，估算本井田内工业广场煤柱，境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的30.1%，各可采层均为中厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为80%，由此计算确定本井田的可采储量为190.22mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量情况，地质构造比较简单，煤层赋存深等因素，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案，即：方案一：矿井设计生产能力1.8mt/a；方案二：矿井设计生产能力2.4mt/a；方案二：矿井设计生产能力3.0mt/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 服务年限矿井服务年限的计算公式如下：tz/(ak)式中: t矿井服务年限，a； a生产能力，mt/a；z矿井设计可采储量，mt； k矿井储量备用系数，k1.31.5。根据本设计矿井实际情况，k值取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。方案一：1.8mt/a tz/(ak) 75.5a方案二：2.4mt/atz/(ak) 56.6a方案三：3.0mt/atz/(ak)45.3 a参照煤炭工业矿井设计规范规定，如表2-4（规范2005年版）由于2.4mt矿井设计服务年限要大于50a小于60a所以方案二较合理，即：矿井生产能力为：a2.4mt/a，矿井服务年限t56.6a表2-4新建矿井设计服务年限矿井设计生产能力（mt/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平设计服务年限（a）煤层倾角4506.0及以上7035-3.0-5.06030-1.2-2.4502520150.45-0.940201515经过对比和本身的煤层赋存的地质条件情况可以规定为本矿井的第一水平不少于25年，根据本煤田的走向、倾向、赋存及地质条件经过计算第一开采水平服务年限为28年。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鹤岗矿区地面标高在+150m+250m，属于丘陵区，矿区煤层赋存稳定，矿区附近各个矿井井型不同，开拓方式以立井居多。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况1.地表因素：本井田地势较低，属于丘陵地形，地表标高+180m+220m。2.煤层赋存情况：整个井田的煤层的赋存深度+200m-500m,整个矿区共有四层可采煤层，即21#、24-1#、25#和26#全区发育。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角20。3.其他因素:构造较简单，井田范围内有f4，f5，f6三条断层。顶底板为粉砂岩等硬质岩层，稳定性较好。4、鹤立河贯穿整个煤田，对于开采有些影响。3.2井田开拓3.2.1 井田开拓方式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。2.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。3.必须贯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，创造良好的通风环境，减少巷道维护量，使主要巷道保持良好状态。4.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产过于分散，为集中生产创造条件。本设计矿井采用立井一水平暗斜井延伸开拓方式。第一水平标高为-150m，为进行高产高效矿井设计开采并结合本矿井实际情况，在井田内一水平划分为三个采区，分别为中一采区，南一采区，北一采区。3.2.2 井硐形式和井口位置1.井筒形式方案比较：开拓方式按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四种方式。参照平硐开拓方式的适用条件，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，平硐开拓方式对本设计井田不适用，予以排除。立井开拓和斜井开拓方式在技术上均可行，综合开拓方式虽然对工业广场布置和井底车场要求很高，但针对本井田的地质情况，综合开拓方式也可行，予以考虑。因此对峻德矿第一水平开拓方式选择提出三种开拓方案。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：综合开拓方式 见图3-3。图3-1 双立井开拓图3-2 双斜井开拓图3-3 综合开拓对三种方案进行初步经济技术比较，经过比较方案三的投资投资费用略高于方案一和方案二，但方案三井口相距较远，不利工业广场的布置，地面工业建筑分散，生产调度联系不方便，且地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失，所以应排除方案三，对方案一和方案二进行进一步的比较。2.井口位置方案比较井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。在选择开拓方式的同时，就要考虑各种可能的井口位置。（1）在井田走向方向的储量中央或靠进中央位置使井田两翼可采储量基本平衡，保持两翼均衡生产和采区的正常接续，而且巷道维护、通风等费用也相应降低。若因地面、井下某种因素影响靠近中央位置，需要偏离时，在可能条件下要少偏离，尽量避免井筒偏于一侧，形成单翼生产的不利局面。（2）在井田倾斜方面采用单水平开采时考虑上、下山合理的长度，井筒与井底车场形成一体，尽可能不搞石门。采用多水平开拓时，在考虑各水平石门工程量总和小的同时，应首先考虑第一水平的开采，然后兼顾其他水平。（3）井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的底层或地段。同时将井底车场置于地质和水文条件好的稳定岩层中，并注意不受底部强含水层承压水威胁。（4）尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条件好的煤层，有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带。（5）井口应满足防洪设计标准,避开地面滑坡、岩崩、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、辅助企业等布局相协调，使之有利于生产，方便生活，工业场地要少占或不占良田。在本设计井田中，提出三种井筒位置方案：方案一：井筒位于井田浅部方案二：井筒位于井田中部方案三：井筒位于井田深部经过简单的技术比较后认为：1井筒位于井田浅部时，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长；2井筒位于井田中部时，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；3井筒位于井田深部，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筒延伸有利。本井田煤层均为倾斜中厚煤层，井田走向长度大，但倾斜长度不大，但煤层总厚度大。从有利井下运输和减少提升费用，节约成本方面出发，应该将井筒布置在井田的中部稍上部。3.2.3 开采水平数目和标高采煤科技迅速发展，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，高产高效矿井要求集中在一个水平，12个工作面生产。这就要求加大工作面长度、采区上山的走向及倾斜尺寸及水平垂高，要求有丰富的资源、储量和较长的服务年限。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：(1)本井田共有四层可采煤层，赋存标高+200-500m，共有三条主要断层；(2)设计矿井生产能力定为2.4mt/a，根据 煤炭工业矿井设计规范规定一水平服务年限不少于25a，整个矿井开采不少于50a； (3)提高矿井机械化应用强度，减少煤炭生产成本；(4)井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内，便于维护；(5)考虑减少主要巷道工程量。根据上述因素，本设计井田设计提出如下二个水平标高划分方案：方案一：井田划分二个开采水平；一水平标高-150 m，二水平标高为-500m，两个水平实行上山开采。各方案水平储量及服务年限详见表3-1表3-1 水平储量及服务年限表方案水平序号阶段划分数目阶段斜长/m水平垂高/m水平标高/m可采储量/万t服务年限/a一1 21023350-15096.1428.612-50096.0828.00二131023350-15096.1428.612511.5-35053.7616.003511.5-50040.3212.00从该表中可知，方案二的一水平服务年限达到规范要求的服务年限，其他水平储量严重不足，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25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，即划分二个开采水平，一水平标高分别为-150m，二水平标高-500，一、二水平均采用上山开采。3.2.4 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(或总回风道)、主要风井等。运输大巷的布置方式可分为：单煤层布置；分煤组布置；全煤组集中布置，采用集中运输大巷时，各煤层(组)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。各种布置方式都有自己的实用条件。本设计矿井共四层可采煤层，即21#、24-1#、25#和26#煤层全区可采，最上层21#煤层距24-1#煤层间距34m，24-1#煤层与25#煤层间距35m，25#煤层距26#煤层34m,井田走向长度5025m，可采用分组集中大巷和集中大巷采区石们的布置方式。区内由三条断裂构造将煤层分为四个大的块段，这样对上述两种方案做比较如下：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两种技术方案的优缺点详见表3-2所示。表3-2 大巷布置方案比较表特点分组集中大巷集中大巷采区石门优点1. 采区巷道分组联合布置2. 大巷容易维护，运输条件好3. 石门工程量小4. 初期工程量少1.总的大巷工程量少，维护工作量少2.生产区域比较集中，运输效率高3.采区巷道集中联合布置，开采顺序比较灵活，开采强度可较大缺点1. 大巷工程量大，掘进费用高2. 生产区域分散，煤柱损失大1.初期工程量大2.不适合煤层间距大的条件适应条件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，石门长度短针对上述情况，方案一：分组集中大巷布置，将煤层分为两组，集中开采，技术上可行。方案二：集中大巷采区石门布置，在26#煤层底板布置主要运输大巷，掘进采区石门开采21#、24-1#、25#各煤层，这样节省巷道掘进量和维护费用。采区石门长度会很大，工程量增加，但是和在掘进一条主要运输巷道相比，相对巷道工程量减少很多，在技术上可行，经济上也更合理。故而采用方案二。3.2.5 矿井开拓方案确定根据前述各项决定，本井田可划分2个水平，阶段内采用采区式准备，最终提出三个方案，进行详细的技术经济比较，确定矿井开拓方案：方案一 双立井多水平上山式集中大巷开拓 图3-4方案二 双立井暗斜井多水平上山式集中大巷开拓 图3-5方案三 双斜井多水平上山式集中大巷开拓 图3-6 图3-4 双立井多水平上山式集中大巷开拓 图3-5 双立井暗斜井多水平上山式集中大巷开拓 图3-6 双斜井多水平上山式集中大巷开拓表3-4 各方案粗略估算费用表方案项目方案一基建费用/万元立井开凿石门开凿 井底车场小计632.06生产费/万元立井提升石门运输立井排水小计12731.32总计费用/万元13363.38百分率108.3%方案项目方案二基建费用/万元井筒开凿石门开凿 井底车场小计538.33生产费/万元暗斜井提升立井提升石门运输立、斜井排水小计11796.66总计费用/万元12334.99百分率100%方案项目方案三基建费用/万元主、副斜井开凿石门开凿井底车场小计535.786生产费/万元斜井提升石门运输立井排水小计11915.49总计费用/万元12451.276百分率100.9%方案一和方案二的区别仅在于第二水平是用暗斜井延深还是直接延深立井。两方案生产系统较简单可靠。两方案对比，第一方案需多开立井井筒（2 350m）、阶段石门（425m）和立井井底车场，并相应地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。第二方案则多开暗斜井井筒（倾角20，21023m）和暗斜井的上、下部车场，并相应地增加了斜井的提升和排水费用。方案三需总用打斜井井筒（倾角20，22046m）和斜井的上、中、下部车场，并相应地增加了斜井的提升和排水费用。对三方案的基建费和生产费粗略估算如表3-4所列，粗略估算后认为：第二方案和第三方案的费用相差不不大，方案二的总费用和生产费都比方案一低，两方案需要通过详细的经济比较，才能确定其优劣。而方案一的总费用明显高于其余两个方案予以排除。第二方案和第三方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于表3-5表3-9。 表3-5 开拓方案二和三的建井工程量项目方案二方案三初期主井井筒/m副井井筒/m井底车场/m主石门/m运输大巷/m37035580042524001023.10238004252400项目方案二方案三后期主井井筒/m副井井筒/m井底车场/m主石门/m运输大巷/m102310238004252400102310238004252400 表3-6 生产经营工程量项目方案二项目方案三运输提升工程量运输提升工程量采区上山运输一区段二区段三区段四区段采区上山运输一区段二区段三区段四区段大巷及石门运输一水平二水平立井提升一水平暗斜井提升二水平大巷及石门运输一水平二水平斜井提升一水平二水平维护采区上山维护维护采区上山维护排水一水平二水平排水一水平二水平表3-7 基 建 费方案项目方案方案二方案三工程量单价/万元费用/万元工程量单价/万元费用/万元初期主井井筒/m副井井筒/m井底车场/m主石门/m运输大巷/m37035580042524000.30.30.090.080.08111106.572341921023102380042524000.1050.1050.090.080.08107.4107.47234192小计515.5512.8后期主井井筒/m副井井筒/m井底车场/m主石门/m运输大巷/m1023102380042524000.1050.1050.090.080.08107.4107.472341921023102380042524000.1050.1050.090.080.08107.4107.47234192小计512.8512.8共计1028.31025.6表3-8生产经营费项目方案二方案三工程量/m单价/万元费用/万元工程量/m单价/万元费用/万元运输提升采区上山一区段1956.60.508993.951956.60.508993.95二区段1467.450.652956.781467.450.652956.78三区段978.30.759742.53978.30.759742.53项目方案二方案三工程量/m单价/万元费用/万元工程量/m单价/万元费用/万元四区段489.150.832406.97489.150.832406.97小计3100.233100.23大巷及石门一水平23732.80.3929303.323732.80.3929303.3二水平23732.80.3819042.217363.70.3819042.2小计18345.618345.6立井、斜井斜井一水平3461.041.023530.2610116.120.484855.73二水平13577.160.486517.04