[初中教育]采矿工程毕业设计.doc

毕业设计（论文）目录前言11 矿区概述及井田特征21.1 概述21.1.1 矿区的地理位置及行政隶属关系21.1.2 地形、地貌、交通等情况21.1.3 气候地震等情况31.2 井田及其附近的地质特征31.2.1 井田的地层层位关系及地质构造31.2.2 含煤系及地层特征41.2.3 水文地质51.3 煤质及煤层特征51.3.1 井田内煤层及埋藏条件51.3.2 煤层的含瓦斯性、自燃性、爆炸性71.3.3 井田的勘探程度及进一步勘探要求72 井田境界及储量82.1 井田境界82.1.1 井田范围82.1.2 边界煤柱留设82.1.3工业广场保护煤柱留设82.1.4 边界的合理性92.2 井田的储量92.2.1 井田储量的计算原则92.2.2 矿井工业储量103 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度123.1 矿井年产量及服务年限123.1.1 矿井的年产量123.1.2 服务年限123.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性133.2 矿井的工作制度134 井田开拓144.1 井筒形式、位置和数目的确定144.1.1 井筒形式的确定144.1.2 井筒位置及数目的确定154.2 开采水平的设计194.2.1 水平划分的原则194.2.2 开采水平的划分205 采准巷道布置275.1 设计采区的地质概况及煤层特征275.1.1 采区概况275.1.2 煤层地质特征及工业储量275.1.3 采区生产能力及服务年限275.2 采区形式、采区主要参数的确定285.2.1 采区形式285.2.2 采区上山数目、位置及用途285.2.3 区段划分285.3 采区车场及硐室295.3.1 车场形式295.3.2 采区煤仓296 采煤方法.316.1 采煤方法的选择316.1.1 选择的要求316.1.2 采煤方法316.2 开采技术条件317 建井工期及开采计划337.1 建井工期及施工组织337.1.1 建井工期337.1.2 工程排队及施工组织排队347.2 开采计划357.2.1 开采顺序及配产原则357.2.2 开采计划35 结论37参考文献39附录A40附录B. 46前言中国是世界最大产煤国，煤炭在中国经济社会发展中占有极重要的地位。煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占75%以上。煤炭发展的快慢，将直接关系到国计民生。作为采矿专业的一名学生，我很荣幸能够为祖国煤炭事业尽一份力。毕业设计是毕业生把大学所学专业理论知识和实践相结合的重要环节，使所学知识一体化，是我们踏入工作岗位的过度环节，设计过程中的所学知识很可能被直接带到马上的工作岗位上，所以显得尤为重要。学生通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及内容，培养实事求是、理论联系实际的工作作风和严谨的工作态度，培养自己的科学研究能力，提高了编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力。该说明书为刘官屯矿0.90Mt/a井田初步设计说明书，在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予指导，并合理运用平时及课堂上积累的知识，查找有关资料，力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述，并进行了技术和经济比较。论述了本设计的合理性，完成了毕业设计要求的内容。同时说明书图文并茂，使设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中，得到了指导老师的详细指导和同学的悉心帮助，在此表示感谢。由于设计时间和本人能力有限，难免有错误和疏漏之处，望老师给予批评指正。1 矿区概述及井田特征1.1 概述1.1.1 矿区的地理位置及行政隶属关系矿区位于唐山市东北约13km处的荆各庄村附近，在开平煤田凤山西北侧。矿井走向长5km，倾斜长2.2km，井田面积11km2。南与马家沟矿业公司相距6km，中间有陡河相隔，北与陡河电厂相距3.5km。行政属开平区管辖。1.1.2 地形、地貌、交通等情况1) 地形地貌为一平坦的冲积平原，北部山区为燕山山脉的余脉，井田北、东、南三面被低山包围， 颇有山前扇状地景观。井田地面标高-100m。2) 交通该矿区的交通十分方便，铁路：一条通往用煤大户陡河电厂的专用线，并与吕陡线在井田上方交汇；另一条经马家沟矿业公司与老京山线的开平站相联。公路：北距10km与京沈高速公路、102国道相联，南距7km经开平与205国道、津秦高速公路相联，形成了比较完整的交通网，四通八达。井田内共有8个自然村，主要从事农业，除东新庄外其它7个村庄已搬迁完毕。 图1-1 刘官屯矿交通位置图Fig.1-1 Liuguantun Mining traffic and location3) 水文本区东南的陡河。发源于北部山地。下游集入石榴河。向南流入渤海。主流全长100km。河水终年不固，不冻。在双桥村一带有水库。水库大坝距井田东端最近距离2.2km。陡河最高水位+219.5m。低于地面标高40m左右。冬季水位介于+216+217m。1.1.3 气候地震等情况本区系于半大陆性气候。夏季炎热多雨。多东南风；冬季严寒凛冽。秋冬多西北风。雨季集中在七、八、九三个月。年平均降雨量648.8毫升。最高气温38.50C。最低气温-22.6。年平均气温10.6。冻结期由11月二旬至次年3月上旬。冻结深0.66m。地震烈度六级。1.2 井田及其附近的地质特征1.2.1 井田的地层层位关系及地质构造开平煤田位于燕山南麓，在大地构造上位于中朝地台燕山沉降带的东南侧。燕山南麓煤田在地质力学体系上处于天山阴山纬向构造带、新华夏系构造带和祁吕贺兰山山字形的三个巨型构造体系的交汇部位。开平煤田受新华夏构造体系的影响，以一系列向的褶曲及逆断层组成，北部受纬向构造的影响逐渐向南弯转成走向近东西向。煤系地层由石炭系中统唐山组，上统开平组、赵各庄组及下二叠系大苗庄组、唐家庄组等组成。岩性以砂岩、泥岩为主，基底地层为中奥陶系马家沟组石灰岩，分布于煤田周边地带，与煤系地层呈不整合接触，见井田地质特征表1-1。煤田向南倾伏，其南部界限可能跨过宝坻奔城大断层伸入另一个二级构造单元华北断陷。经钻口和电测曲线对比推断，本区主要断层共有2条，分别为F1 和F2。区内尚未发现有大面积岩浆活动，所见分布于煤田西侧和南侧，区内未发现区域变质或侵入变质现象。说明：据2001全国地层委员会和2004国际地层委员会发布的时代划分方案，石炭纪二分，二叠纪三分，但为了与矿上其他资料吻合方便起见，本次仍沿用旧的时代划分方案。本井田西部以I号勘探线和F1断层为界，东部以VI号勘探线为界，北部以-300m等高线为界，南部以-750等高线。井田内赋存有9、12-2号两个可采煤层。表1-1 井田地质特征表Tab. 1-1 Well field geological feature table界系统年代组厚度/m新生界第四系Q不整合洼里组0890上古生界二叠系上统P222800P21古冶组346下统P12唐家庄组180P11大苗庄组79石炭系上统C32赵各庄组74C31开平组70中统C2唐山组-平行不整合-马家沟组65下古生界奥陶系中统O2345下统O12亮甲山组115O11冶里组203寒武系上统33凤山组6832长山组4831崮山组82中统2张夏组120下统12馒头组15011景儿峪组263元古界震旦系上统Z2W迷雾山组1200Z2Y杨庄组400下统Z1K高于庄组600Z1T+H大红峪黄崖关组不整合五台群450太古界前震旦Ar1.2.2 含煤系及地层特征开平煤田构造形式以褶皱为主，线型排列比较明显，向斜背斜多呈相间平行排列，区内由西至东有：蓟玉向斜及其两侧的窝洛沽向斜、丰登坞背斜、车轴山向斜、卑子院背斜、弯道山西缸窑向斜、凤山缸窑背斜、开平向斜。本设计的十组煤分四个分层，走向中部厚，沿走向往两侧逐渐变薄，但从钻孔看，变化不大，整个十组煤厚度均匀。从全矿井看，煤层角度东部较小，西部边界偏大。深部角度小，浅部角度大。1）表土层及风化层的深度矿井田内地势平坦，为第四系冲积层所覆盖，冲 积层较厚，井田浅部以风积细粉砂岩为主，颗粒细而均匀，表土层厚度平均在100m，且有流沙。2）煤层总数及可采层数本区煤层岩性变化不大，煤层结构相对简单，有少量夹矸，共含十一个煤组。本设计的十组煤全区发育，9、12-2均为可采煤层。1.2.3 水文地质荆东四矿的水文地质条件属一般型，有八个含水层，自下而上分别为：1）奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层（）2）K2K6砂岩裂隙承压含水层（）3）K6煤12砂岩裂隙承压含水层（）4）煤9煤7砂岩裂隙承压含水层（）5）煤5以上砂岩裂隙承压含水层（）6）风化带裂隙、孔隙承压含水层（）7）第四系底部卵石孔隙承压含水层（）8）第四系中上部砂卵砾孔隙承压和孔隙潜水含水层（）其中与矿井生产较密切的为、。全矿预测涌水量：最大涌水量 419.6 m3/h正常涌水量 256.3 m3/h1.3 煤质及煤层特征1.3.1 井田内煤层及埋藏条件煤层走向主体为东西走向，整体近似于长方形，煤层赋存比较稳定，全区发育，平均倾角为14左右，可采煤层间距见表1-2。表 1-2 煤层间距见表Tab .1-2 Seam pitch table煤层平均厚度（m)煤层间距(m)941512-23煤层赋存状态十煤组共分9、12-2分层。全区发育。见煤层柱状图，如图1-2。图1-2 综合柱状图Fig. 1-2 Synthesis column map本区煤层中夹石在井田中部最薄，往南北两翼逐渐变厚，沿倾向方向变化小，沿走向方向向南北变化稍大，本组地层一般厚度72.60m，以粉砂岩为主，粘土岩含量减少，各种岩石所占的百分比为：粘土岩10.1，粉砂岩类占52.6，砂岩类占31.4，石灰岩占2.9。岩相组合上为浅海相薄层泥质碳酸盐岩和泻湖海湾相粉砂岩及砂岩沉积物的交替沉积。煤的容重见表1-3。表 1-3 煤的容重 Tab.1-3 Bulk density of coal容重最小最大平均t/m31.191.461.30本组内赋存三层石灰岩，由下而上命名为K4、K5、K6，其中K5石灰岩为深灰色泥质生物碎屑岩，时而接近钙质粘土岩。特点是含灰白色的动物介壳，富集成层，与深灰色泥质灰岩交替成细带状，形成明显的水平层理和水平波状层理，极易区别于其它石灰岩。厚度薄但比较稳定。本组比较突出的特点是出现了含煤沉积，是典型的海陆交互相沉积序列。井田内各煤层的伪顶多为薄层泥岩，直接顶一般为粘土岩或粉砂岩，底板多为粉砂岩次之。区内虽然岩性变化大，但有一定规律，即由东往西，由下向上岩性逐渐由细变粗，北部和中部较稳定，各类砂岩层理不甚发育，破碎易风化，具有较强的膨胀性，遇水后即软化，断裂带附近层间滑动发育，其内的巷道围岩不稳定，易冒落变形，位于煤层间的巷道有不同程度的移动和破坏。1.3.2 煤层的含瓦斯性、自燃性、爆炸性本井田煤层瓦斯含量均很低，属低沼矿井，据化验资料，瓦斯绝对涌出量为：1.275.56m3/min，平均4.75 m3/min，相对涌出量为：0.393.38m3/t，平均1.17 m3/t。煤尘爆炸指数为：为38.4264.20；本区由于煤燃点低，易自燃发火，煤尘试验结果为火焰长度40mm，岩粉量55%，具有爆炸性。自燃发火期为3-6个月。1.3.3 井田的勘探程度及进一步勘探要求目前，勘探程度已达到精查，确定了高级储量为50%以上，但为了满足以后生产要求，应提高一水平的勘探程度，使高级储量达到70%以上。2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围本井田西部以I号勘探线和F1断层为界，东部以VI号勘探线为界，北部以-300等高线为界，南部以-750等高线为界。井田内赋存有9、12-2号两个可采煤层。2.1.2 边界煤柱留设矿井走向长5km，倾斜长2.2km，井田面积11km2。井田内地形比较完整，井田四周依据相关规定和安全考虑分别留设20m的边界煤柱。由于井田西面和南面为断层所包围，故西部和南部的井田边界即为断层保护煤柱和井田境界保护煤柱，按煤矿安全规程2规定，边界煤柱的留法及尺寸：1) 井田边界煤柱留30m；2) 阶段煤柱斜长60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；3) 断层煤柱每侧各为20m；4) 采区边界煤柱留10m。根据参考煤炭工业设计规范1和矿井安全规程2的相关数据要求和规定，本井田所留的各种保护煤柱均合理，符合规定。2.1.3工业广场保护煤柱留设由设计规范规定：工业场地占地面积：45-90万t/年，1.21.3公顷/10万t；120-180万t/年，0.91.0公顷/10万t；240-300万t/年，0.70.8公顷/10万t，400-600万t/年，0.45-0.6公顷/10万t。本矿井设计年产90万t，则工业广场占地面积为S=（90/10）*1.2=10.8公顷=108000m2。则工业广场设计成长380m ,宽290m的矩形。在确定地面保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，工业场地地面受保护面积应包括保护对象及宽度15m的围护带。在工业场地内的井筒，圈定保护煤柱时，地面受保护对象应包括绞车房、井口房或通风机房、风道等，围护带宽度为15m。2.1.4 边界的合理性在本井田的划分中，充分的利用到现有条件，既降低了煤柱的损失，也减少了开采技术上的困难，使工作面的部署较为简易。同时，本井田的划分使储量与生产相适应，矿井生产能力与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应。井田有合理的尺寸，条带尺寸满足煤炭工业设计规范1的要求，走向长度划分合理，使矿井的开采有足够的储量和足够的服务年限，避免矿井生产接替紧张。根据煤炭工业设计规范1的规定，采区开采顺序必须遵守先近后远，逐步向边界扩展的原则，并应符合下列规定：1) 首采采区应布置在构造简单，储量可靠，开采条件好的块段，并宜靠近工业广场保护煤柱边界线。2) 开采煤层群时，采区宜集中或分组布置，有煤和瓦斯突出的危险煤层，突然涌水威胁的煤层或煤层间距大的煤层，单独布置采区。3) 开采多种煤类的煤层，应合理搭配开采。综上所述，矿井首采区定在靠近工业广场的西北部，采区储量丰富，有利于运输的集中和减少巷道的开拓费用，所以井田划分是合理的。因此，综上来看，本井田的划分是合理的，也就是说本井田设计的边界是合理的。2.2 井田的储量2.2.1 井田储量的计算原则1)按照地下实际埋藏的煤炭储量计算，不考虑开采、选矿及加工时的损失；2)储量计算的最大垂深与勘探深度一致。对于大、中型矿井，一般不超过1000m；3)精查阶段的煤炭储量计算范围，应与所划定的井田边界范围相一致；4)凡是分水平开采的井田，在计算储量时，也应该分水平计算储量；5)由于某种技术条件的限制不能采出的煤炭，如在铁路、大河流、重要建筑物等两侧的保安煤柱，要分别计算储量；6)煤层倾角不大于15度时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量；7)煤层中所夹的大于0.05m厚的高灰煤（夹矸）不参与储量的计算；8)参与储量计算的各煤层原煤干燥时的灰分不大于40%。2.2.2 矿井工业储量矿井的工业储量：勘探地质报告中提供的能利用储量中的A、B、C三级储量。本井田的工业储量的计算：1）工业储量井田煤层埋藏深度为-300-750标高之间。工业储量为: Eg11000000（4+3）1.3/cos14=103195876.3t2）井田永久煤柱井田永久煤柱损失包括铁路、井田境界、断层防护煤柱，和浅部矿井水下开采防水煤柱。a断层煤柱损失断层的两侧各留20m的保护煤柱，此断层的面积为118840=47520m,故此断层保护煤柱损失为：47520（3+4）1.3=43.2万tb井田境界煤柱损失井田境界留设30m的边界煤柱，总长为13528m；井田境界保护煤柱所占面积为405840m，经计算，故境界保护煤柱损失为：40584071.3=369.31万t。P143.2+369.31412.51万t3）矿井设计储量Es= EgP110319.58412.519907.07万t4）采区回采率矿井采区回采率，应该符合下列规定：厚煤层不应小于75；中厚煤层不应小于80；薄煤层不应小于85。全矿采区回采率按下式计算：=0.775）矿井设计可采储量 Ek（ EsPz） （2-1） 式中 Ek设计可采储量Es井田设计储量Pz煤柱损失采区平均回采率煤柱损失Pz主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等工业广场压煤Y 9煤层压煤量（828+905）683241.3307.75万t12-2煤层压煤量（840926）704231.3242.44万tY=307.75242.44550.19万t阶段煤柱（2851 1861 ）（4+3）1.3cos14 4.42 tPz550.194.42554.61设计可采储量：Ek =（EsPz）=（9907.07554.61 ）0.77 7201.4万t3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度3.1 矿井年产量及服务年限3.1.1 矿井的年产量矿井的年产量（生产能力）确定的合理与否，对保证矿井能否迅速投产、达产和产生效益至关重要。而矿井生产能力与井田地质构造、水文地质条件、煤炭储量及质量、煤层赋存条件、建井条件、采掘机械化装备水平及市场销售量等许多因素有关。经分析比较，设计矿井的生产能力确定为0.9 Mt/a，合理可行，理由如下：1)储量丰富煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。本井田内可采的煤层达到2层，保有工业储量为1.03亿t，按照0.9Mt/a的生产能力，能够满足矿井服务年限的要求，而且投入少、效率高、成本低、效益好。2)开采技术条件好本井田煤层赋存稳定，井田面积大，煤层埋藏适中，倾角小，结构简单，水文地质条件及地质构造简单，煤层结构单一，适宜综合机械化开采，可采煤层均为厚煤层。3)建井及外运条件本井田内良好的煤层赋存条件为提高建井速度、缩短建井工期提供了良好的地质条件。本井田内交通十分便利，刘官屯矿井田大部位于河北省丰南市境内，地处交通要塞，是华北通往东北的咽喉地带，京沈、京秦、大秦三大铁路横贯全境。津山、京沈干线km横跨东西，东有秦皇岛港，西邻天津港，新建的唐山港位于津秦两港之间。境内铁路公路交织成网，交通发达，为煤炭资源的运输提供了便利条件。综上所述，由于矿井优越的条件及外部运输条件，矿井的生产能力为90万t是可行的、合理的，并且符合煤矿安全规程和设计规范的相关要求。3.1.2 服务年限矿井保有工业储量1.03亿t，设计可采储量7201.4万t，按0.9Mt/a的生产能力，考虑1.4的储量备用系数，则 （3-1）式中： K 矿井备用系数，取1.4 A 矿井生产能力，0.9Mt/a Zk矿井可采储量，万t P 矿井服务年限，年代入数据得P= 7201.4 /（901.4）=57.15年因为服务年限大于45年，所以符合设计规范要求。3.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性建井后产量出现变化，其可能性为：1) 地质条件勘探存在一定的误差，有可能出现新的断层。2) 由于国民经济发展对煤炭的需求变化，导致矿井产量增减。3) 矿井的各个生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，迅速突破设计能力，提高了工作面生产能力。4) 工作面的回采率提高，导致在相同的条件下，矿井服务年限增加。5) 采区地质构造简单，储量可靠，因此投产后有可靠的储量及较好的开采条件。3.2 矿井的工作制度结合本矿井煤层条件、储量情况、以及达成产量所需要的时间；同时考虑设备检修以及工人工作时间等实际的因素，在满足煤矿安全规程的条件之下，本矿井工作制度安排如下：矿井工作日为330天。本矿井工作制度采用“三八”制，两班采煤，一班检修，日提升工作时间为16小时。4 井田开拓井田开拓方式应该通过对矿井设计生产能力，地形地貌条件，井田地质条件，煤层赋存条件，开采技术及装备设施等综合因素进行方案比较以及系统优化之后确定。因此，在解决井田开拓问题时，应遵循以下原则：1）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，在保证生产可高和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件。3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。4）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，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的综合开采。4.1 井筒形式、位置和数目的确定4.1.1 井筒形式的确定井筒是联系地面与井下的咽喉，是全矿的枢纽。井筒选择应综合考虑建井期限，基建投资，矿井劳动生产率及煤的生产成本，并结合开拓的具体条件选择井筒。 矿井开拓，就其井筒形式来说，一般有以下几种形式：平硐、斜井、立井和混合式。下面就几种形式进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓方式。平硐：一般就是适合于煤层埋藏较浅，而且要有适合于开掘平硐的高地势，例如山地或丘陵，也就是要有高于工业广场以上具有一定煤炭储量。本井田地势比较平缓，高低地的最大高差也不过几十米，而且煤层埋藏较深，很显然，利用平硐开拓对于本井田来说是没有可行性的。斜井：利用斜井开拓首先要求煤层埋藏较浅、倾角较大的倾斜煤层，且当地地表冲积层较厚，利用竖井开拓困难时，即便是煤层埋藏较深，不惜打较长的斜井井峒的条件下才可能使用，而本井田的条件却不尽如此，全部的可采煤层均赋存于-50m以下，最深达-500m。这样一来，如果按照皮带斜井设计时，倾角不超过17度的话，此时斜井的井筒长度将是很大的。太长的斜井提升几乎是不可能的，而且工程量也是非常巨大的，跟着相关的维护和运输等费用也会大幅度的增加，以上种种因素决定了本井田使用斜井开拓也是不可行的。立井：适用于开采煤层埋藏较深且地表附近冲积层不厚的情况，而且越是这种情况就越显示出立井的优越性。混合式：对于本矿井来说。由于利用平硐和斜井都是不可行的，所以混合式也就不予考虑。本井田的煤层埋藏较深，地表附近的冲积层又比较薄，它对井筒的开凿将不会造成影响。而且立井开拓的一大好处就是，如果基岩赋存较稳定时，开凿以后，其维护费用几乎为零，本井田采用立井开拓时，对于煤炭的提升也较合适。根据煤炭工业设计规范1规定：煤层埋藏较深、表土层较厚、水文地质条件复杂及主要可采煤层赋存比较稳定储量比较丰富等特点本设计采用立井开拓4.1.2 井筒位置及数目的确定1) 井筒的数目a 根据本矿区煤层的埋藏的具体条件，各井筒均采用立井。b主井、副井、风井各一个（见图4-1、4-2、4-3）。c井筒参数表4-1井筒参数Tab.4-7 Well chamber parameter井筒名称用途井筒长度/m提升方法断面尺寸直径/m净断面积/主井提升煤炭520箕斗提升5.523.75副井进风、进人、运料排矸480罐笼提升7.034.46风井回风兼作安全出口2006.028.30该设计采用三个井筒的井田开拓方式：主井、副井、风井，通风方式为中央边界式通风。2) 井筒的位置选择井筒位置的原则：a 有利于第一开采水平的开采，并兼顾其它水平，有利于井底车场的布置和主要运输大巷位置的选择，石门工程量小。b有利于首采采区不只在井筒附近的富煤块段，首采采区少迁村或不迁村。井田两翼储量基本平衡。c 井筒不易穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或较弱岩层。d 工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山，低洼地和采空区，不受滑坡和洪水威胁。e工业广场宜少占农田少压煤f 水源，电源较近，矿井设在铁路专用线路短，道路布置合理点。便于布置工业场地的位置，主要是根据以下一些原则：a有足够的场地，便于布置矿井地面生产系统及其工业建筑物和构筑物。b有较好的工程、水文地质条件，尽可能避开滑坡、崩岩、溶洞、流沙层等不良地段，这样既便于施工，又可以防止自然灾害的侵袭。c便于矿井供电、给水、运输，并使附近有便于建设居住区、排矸设施的地点。d避免井筒和工业场地遭受水患、井筒位置要高于当地最高洪水位。e充分利用地形、使地面生产系统，工业场地总平面布置及其地面运输合理，并尽可能是平整场地的工程量少。对井田开采有利的井筒位置，确定依据：倾斜方向的位置：从保护井筒和工业场地繁荣煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小；愈靠近深部，煤柱的损失愈大。因此，井筒沿倾斜方向位于井田中上。走向的位置a) 井筒沿井田走向的位置应在井田中央，当井田储量不均匀分布时，应在储量分布的中央，以次形成两翼储量比较均衡的双翼井田。应该避免井筒偏于一侧造成单翼开采的不利局面。 b) 井筒设在井田中央时，可以使沿井田走向运输工作量小，而井田偏于一侧的相应井下运输工作量比前者要大。c) 井筒设在井田中央时，两翼分配产量比较均衡，两翼开采结束的时间比较接近。d) 井筒设在井田中央时，两翼风量分配比较均衡，通风线路短，通风阻力小。综合考虑，主副井筒位置选在井田走向中央位置，位于倾向中上部。风井井口位置的选择:风井井口位置的选择，应在满足通风要求的前提下，与提升井筒的贯通距离较短，并应利用各种煤柱。有条件时风井的井口也可以布置在煤层露头以后。综合考虑，本矿井的风井沿走向布置在井田的边界中部。图4-1主井断面图Fig.4-1 Main shaft crosssection fig主井净直径5.5m，提升容器为9t箕斗一对，采用Jkm44（）型多绳磨擦轮提升机，配JRZ170/4916型绕线式异步电动机两台，每台1000KW。最大提升速度为7.38m/s，该提升设备担负本矿全部煤炭提升。 图 4-2副井断面图Fig.4-2 Auxiliary shaft crosssection fig副井净直径7.0m，提升容器为一吨双层四车多绳罐笼一对（一宽一窄），采用Jk.254（）型多磨擦轮提升机，配JRZ50012型绕线异步电动机两台，每台500KW，最大提升速度8.02m/s。副井每次提升或下放四辆重车时，另一侧必须配四辆空车，下放液压支架时其重量限制在10.5t以内（包括平板车重），另一侧必须配两辆重车。图4-3风井断面图Fig.4-3Air shaft crosssection fig风井位于井田上部边界中部，净直径6.0m用于排风，同时做为安全出口。4.2 开采水平的设计4.2.1 水平划分的原则确定原则：1） 根据煤炭工业设计规范规定：（1）90万t的矿井第一水平服务年限不得小于20年，缓倾斜煤层的阶段垂高为200350m；（2）条件适宜的缓倾斜煤层，宜采用上下山开采相结合的方式；（3）近水平多煤层开采，当层间距不大时，宜采用单一水平开拓。 2）根据煤层赋存条件及地质构造煤层的倾角不同对阶段高度的影响较大，本井田的属于缓倾斜煤层，其平均倾角为14，煤层标高从-750m标高到-300m标高。根据煤炭工业设计规范规定缓倾斜煤层的阶段垂高为200350m,故划分为两个阶段。再结合本井田的煤层标高差较小，阶段斜长较短的实际情况，宜采用单水平上下山开采。3）根据生产成本阶段高度增大，全矿井水平数目减少，水平储量增加，分配到每t煤的折旧费减少，但阶段长度大会使一部分经营费相应增加，其中随着阶段增大而减少的费用有：井底车场及硐室、运输大巷、回风大巷、石门及采区车场掘进费、设备购置及安装费用等；相应增加的费用有：沿上山的运输费、通风费、提升费、倾斜巷道的维修费，此外还延长生产时间、增加初期投资，因此要针对矿井的具体条件提出几个方案进行经济技术比较，选择经济上合理的方案。4）根据水平接替关系在上一水平减产前，新水平即作好准备，因此一个水平从投产到减产为止的时间，必须大于新水平的准备时间。正常情况下，大型矿井的准备时间要1.52年，井底车场、石门及主要运输大巷亦需要1.52年，延伸井筒需要1年，合计需要45年的时间。开拓延伸加上水平过渡需要79年，所以每个矿井在确定水平高度时，必须使开采时间大于开拓延伸加上水平过渡所需要的时间。根据煤炭工业矿井设计规范：当煤层倾角大于12度时，宜采用走向长壁采煤法。本矿井煤层倾角平均为14度，故采用走向长壁采煤法。4.2.2 开采水平的划分根据本井田的实际情况，以及煤层赋存的条件，提出两个在技术上可行的方案 ：方案一：采用立井单水平上下山开采 总的来说，两个方案再在技术术上均可行，各有优缺点，需要通过经济比较，才能确定其优劣。 首先对下阶段的巷道布置在技术上比较两方案的优缺点，详见表4-2。表4-2两种开拓方案的技术分析表Tab.4-2 two kind of development plan technical analytical table方案方案一：采用立井单水平上下山开采方案二：采用立井双水平加暗斜井上山开采优点(1）开拓巷道工程量小，两阶段共用一组大巷和平巷，掘进率较低(2）提升运输距离较短(3）保护煤柱损失少，可以提高回采率(4) 下山阶段辅助运输容易(1) 采准巷道施工容易，工艺简单(2) 对工作面通风有利，可以避免下行风带来的缺点，通风费用较少(3) 对于煤炭的回采有利(4) 延伸井筒的施工比较方便缺点(1) 施工技术复杂,设备要求多(2) 掘进速度慢，掘进费用高(3) 下山开采，工作面生产难度增加，排水困难（4）顺槽内运输费用较高，生产费用较高（5）两顺槽间风压差别较大，通风困难(1）开拓巷道工程量大，增加准备时间(2）提升能力小,动力消耗大,提升费用高(3）风路长,风阻大,通风费用高(4）暗斜井的维护较为困难，维护费用高对于两个方案进行经济比较：因两个方案划分的采区基本相同，所以采区上山的经济比较可以忽略不计，具体比较如下：图4-4立井开拓方案一Fig. 4-4 vertical shaft development planNo.1图4-5立井开拓方案二Fig.4-5 Vertical shaft development plan No.2表4-3案一，单水平上下山开采Table 4-3 pioneering single-level downhill 项目工程量单价费用运输提升 万t1520万t0.669元/t1016.8万元 排水 万m404.3万m0.1525元/m61.65万元合计1078.4万元表4-4方案二：暗斜井延伸，两水平开采Table 4-4 Option 2: Inclined Shaft extension, the two levels of exploitation名 称掘 进 费 用长度（m）费用（元/m）总费用（万元）运输暗斜 井9223000276.6回风暗斜 井9223000276.6井底车场11003000330运输大巷12693000380.7合计1263.9万元通过两个方案进行经济比较，很显而易见，方案二比方案一明显增加两条912m的暗斜井，以及增加相应的采准巷道，掘进费用明显高于方案一，而且相应的运煤、提升费用尚未计入表中，使得方案一的优势更加突出，所以方案一为最优方案。 综上所述，本设计采用单水平上下山联合的方式。5 采准巷道布置5.1 设计采区的地质概况及煤层特征5.1.1 采区概况设计采区为一采区，该采区位于井田西翼，西至井田勘探线，东部边界到工业广场保护煤柱线，大巷布置在-580水平，采区平均走向长2416m，倾斜长1256m，采区内共发育两个个可采煤层，煤厚分别为3m、4m。煤层赋存简单，无断层及火成岩侵入等地质构造，煤层倾角平均为14度。煤变质程度高，煤质好，绝对涌出量为10.5m3/min。发火期短，煤层直接顶较厚并且软弱。5.1.2 煤层地质特征及工业储量一采区做为首采区，是上山开采，采区开采两层煤，煤层平均倾角为14，属于缓倾斜煤层，采区内地质构造简单，无断层，煤质较好，水分含量0.5615.54,瓦斯相对涌出量为10.5m3t，煤尘无爆炸性危险自然发火期为3-6个月，煤层顶底板较为稳定。采区工业储量为3369.2万t。5.1.3 采区生产能力及服务年限采区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度、工作面长度及推进度。1) 采区生产能力A： （5-1） 式中：L回采工作面长度，取180m V工作面年推进度，工作面每日进4刀，截深0.8m，因此年推度为1056m M采高，4m r 煤的容重，1.3t/ C工作面回采率，厚煤层0.93则: A=180118841.30.93 =90.92万t/a同时考虑5的掘进出煤。则采区的生产能力为：A总= A（1+5%）=103.41.05=95.47万t/a；再将上面计算出来的生产能力通过通风能力、风速和风量限制要求计算式中检验，得出符合要求。2) 采区服务年限T： （5-2）式中：Z本采区设计可采储量，2351.16万t A本区生产能力，90万t/a=2351.16/901.4=18.65年5.2 采区形式、采区主要参数的确定5.2.1 采区形式按照煤层群开采的联系为联合准备，即各煤层共用两个岩石上山和区段石门，煤层倾角平均为14，瓦斯量低、顶底板均无较大涌水，根据煤层赋存条件，本设计采用走向长壁采煤法。5.2.2 采区上山数目、位置及用途设计的上山在最下部煤层的底板开掘。运输上山作为采区的主运输，其内铺设皮带，运输采区工作面的出煤。轨道上山铺设轨道作为采区的辅助运输，运送矸石、设备、材料、兼作行人。5.2.3 区段划分采区倾向长1256m，其中留4m的区段平巷，区段间保护煤柱留10m宽，井田境界煤柱30m，阶段煤柱30m，则本采区可以划分为6个区段，工作面长180m。5.3 采区车场及硐室5.3.1 车场形式区段上部车场为顺向平车场，中部为单向甩车场，下部为直向平车场。每个采区只有一个综采工作面，运输量不大，所以只设材料绕道车场，运料斜巷在大巷入口处取平，由大巷进入车场绕道存车线，然后直接进入轨道上山。这种布置方式使用方便，运行可靠。1) 上部车场：车场形式为顺向平车场（与回风道在同一水平），矿车或材料车经轨道上山提至平车场平台，然后沿着矿车行进方向经回风石门运至工作面或所需材料地点。2) 车场：车场形式为石门甩车场形式，单道起坡方式。由轨道上山提升上来的矿车，通过甩车道甩到中部轨道石门中，再进到区段轨道平巷。3) 下部车场：本下部车场的绕道属于顶板绕道，从上山来看，通过竖曲线落平后摘钩，沿车场的高道自动滑行到下部车场存车线。由井底来车，则进入车场的底道，自动滑行到下部车场的低道存车线后，挂钩由绞车房提升上去。根据轨道上山起坡点到大巷的距离，本车场属于斜式顶板绕道。85.3.2 采区煤仓在采区煤仓的尺寸确定之前，首先对煤仓的容量进行确定：按循环产量计算煤仓容量Q Q=Llhr （5-3）式中：L工作面长度，m l截深，m h采高，m r煤的容重，1.3t/ m3所以Q =1800.841.3=748.8t 由以上计算作为依据，选择煤仓容量为800t。 由经验 （5-4） R=2.963 h=25m采区煤仓用混凝土收口，在煤仓上口设铁箅子，煤仓溜口与装车方向相同，闸门的形式为单扇闸门，开启方式为气动。 6 采煤方法6.1 采煤方法的选择6.1.1 选择的要求1）煤炭资源损失少，采用正规采煤方法。2）安全及劳动条件好。3）便于生产管理。4）材料消耗少。5）尽可能采用机械化采煤，达到工作面高产高效。6.1.2 采煤方法 本矿井的两层煤均属于缓倾斜煤层，根据本采区的形状特点，采用走向长壁后退垮落采煤法。表6-1 全井田各采区采煤方法Table 6-1 entire mining area of the mine mining method采区采煤方法落煤方式顶板管理一采区走向长壁采煤法综采局部普采全部垮落法二采区走向长壁采煤法综采局部普采全部垮落法三采区走向长壁采煤法综采局部炮采全部垮落法四采区走向长壁采煤法综采局部炮采全部垮落法6.2 开采技术条件两层煤在井田内全区发育，煤层赋存稳定，是井田的主要可采煤层，煤层顶底板多为砂页岩、泥岩或石灰岩，底板为粉砂岩、细砂岩。各煤层具线理状、条带状结构，层状构造普遍发育。瓦斯：开采煤层属于低瓦斯煤层，瓦斯绝对涌出量为4.75 m3/min。煤尘：具有爆炸危险性。煤的自燃：煤的自燃发火期为36个月。本井田内各煤层主要为褐煤和长焰煤，煤质黑色，条痕微带褐色，沥青光泽，具参差状、贝壳状、阶梯状、眼球状断口。本井田内可采煤层均为褐煤，煤的工业分析，元素分析和其他煤质试验证实，原煤的发热量较高，属于中灰煤，硫磷含量低，易筛分，是良好的发电和工业用煤。7 建井工期及开采计划7.1 建井工期及施工组织7.1.1 建井工期建井工期是指由井筒开凿起到移交生产的全部时间。建井工程量是指由井筒开始建井到移交生产时止的全部开拓巷道、准备巷道及回采巷道工程量的总和。各项工程量计算如下表：表7-1井筒工程量计算表Table 7-1 shaft project in terms of form井筒名称井口