鸡西矿业集团哈达煤矿1.5Mta新井设计

摘 要本设计矿井为鸡西矿业集团哈达煤矿1.5Mt/a新井设计。煤层工业牌号为1/3焦煤，可采储量173.46Mt，服务年限为80 a。井田走向长度6.75km，倾向长度4.25 km，共有四层可采煤层，全区可采，即23#、30#、36#、37#煤层，赋存深度+25m-800m，总厚度8.1m，平均倾角13.7，顶底板大都为粉沙岩，硬度较高。其中23#煤层与30#煤层间距135m、30#煤层与36#煤层间距40m、36#煤层与37#煤层间距25m，区内有四条断裂都为正断层落差范围在0250m，将井田划分为四个区域。设计矿井采用双立井开拓，划分三个水平。本设计为第一水平开拓，采用梭式井底车场，集中大巷采区石门开拓布置，井底车场和集中大巷布置在23#煤层底板中，30#、36#、37#煤层采用联合开采，在37#煤层底板中布置集中上山。大巷采用两辆10t架线电机车牵引3t底卸式矿车运输。设计采区为中央采区，走向长度2200m，倾斜长度1000m，煤层厚度2.5m倾角13.7。采用三条上山布置在煤层中，双翼采区单翼回采，工作面长度190m，上行式通风后退式回采，走向长壁采煤法，综合机械化回采工艺一次采全高。通风方式为两翼对角式。关键词 可采储量 集中大巷 采区石门 走向长壁采煤法AbstractThe design of the mine for JiXi Mining Group HaDa mine 1.5 Mt / a new well design. The coal industry brands is 1/3 coke，and the recoverable reserves is 173.46 Stand the years of service is 80a. The strike length is 6.75 Kaman the long tendency is 4.25 km of the mine. It have totally of four coal seams, the region could be adopted. The coal seam are23#、30#、36#、37#, depth of occurrence is +25 m 800m.The average seam thickness is 8.1m, and the average dip is 13.7. Most of the roof and floor is sand rock, and the sand rocks hardness is higher ,the 23# and 30# coal seam interval 135 m ,the 30# and 36# seam interval 40m, the 36#and37 # seam interval 25m . There are four faults of the gap in the range of 0250m, mine will be divided into four regional.Design of two-shaft mine exploration, divided into three levels. The design of exploration is the first level, using bottom-yard shuttle, concentrated in large mining area district cross-cut pioneering layout, bottom concentrated in large parking lots and roadway layout of the 23#seam floor ,30#、36#、37#seam mining in a joint, concentrated uphill laid in 37# seam floor. Two 10t transport planes motor traction 3t bottom tub transports in roadway.Design district of the central district, to the length of 2200 m, 1000 m length tilt, the seam thickness is 2.5 m and the average dip is 13.7, using three seam deployed in the mountains, wings mining area single-wing exploitation, Face length of 190 m, uplink ventilation retreat mining, long wall mining method, comprehensive mechanized mining process in a high-mining all. Ventilation flanks of roles.Keywords Producible reserve Gathering main roadway District cross-cut Long wall mining method along strike 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21.1.3 气象 地震31.1.4 煤田开发史及近况31.1.5 原材料供应及水电供给情况31.2 地质特征31.2.1 矿区范围内的地层情况31.2.2 地质构造31.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征61.2.4 岩石性质 厚度特征61.2.5 井田内水文地质情况61.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性81.2.7 煤质 牌号及用途81.3 勘探程度及可靠性81.3.1 对地质勘探程度的评价8第2章 井田境界 储量 服务年限92.1 井田境界92.1.1 井田周边状况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 保安煤住102.2.3 储量计算方法112.2.4 储量计算的评价122.3 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 生产能力的确定122.3.3 矿井服务年限的确定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因素及具体情况163.2 矿井开拓方案的选择173.2.1 井硐形式和井口位置173.2.2 开采水平数目和标高213.2.3 开拓巷道的布置233.3 选定开拓方案的系统描述243.3.1 井筒形式和数目243.3.2 井筒位置及坐标243.3.3 水平数目及高度253.3.4 大巷数目及布置263.3.5 井底车场形式的选择263.3.6 煤层群的联系293.3.7 采区划分293.4 井筒布置及施工303.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒维护303.4.2 井筒布置及装备313.4.3 井筒延伸的初步意见343.5 井底车场及硐室343.5.1 井底车场形式的确定及论证343.5.2 井底车场的布置线路及行车线路布置长度353.5.3 井底车场通过能力验算363.5.4 井底车场主要硐室373.6 开采顺序393.6.1 沿井田走向的开采顺序393.6.2 沿井田倾斜方向的开采顺序393.6.3 采区接续计划403.6.4 三量控制40第4章 采区巷道布置与采区生产系统424.1 采区概况424.1.1 采区位置 边界及范围424.1.2 采区地质和煤质情况424.1.3 采区生产能力 储量及服务年限424.2 采区巷道布置424.2.1 区段划分424.2.2 采区上山布置434.2.3 采区车场布置444.2.4 采区煤仓形式 容量及支护474.2.5 采区硐室简介484.2.6 采区工作面接续494.3 采区准备494.3.1 采区巷道的准备顺序494.3.2 采区巷道的断面图及支护方式49第5章 采煤方法535.1 采煤方法的选择535.2 回采工艺545.2.1 工作面设备选用545.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式55第6章 井下运输和矿井提升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606.1.3 采区运输设备的选择626.2 矿井提升系统646.2.1 提升方式646.2.2 矿井主提升设备的选择及计算64第7章 矿井通风与安全677.1 通风系统的确定677.1.1 概 述677.1.2 矿井通风系统的确定677.1.3 主扇的工作方式确定677.2 风量计算和风量分配687.2.1 矿井风量计算687.2.2 风量分配727.2.3 风量的调节方法与措施737.2.4 风速验算737.3 矿井通风阻力的计算757.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力757.3.2 矿井等积孔的计算767.4 通风设备的选择777.4.1 主扇的选择计算777.4.2 电动机的选择787.4.3 反风措施787.5 矿井安全技术措施787.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施797.5.2 预防井下火灾797.5.3 预防水灾措施797.5.4 其它事故预防797.5.5 避灾路线及自救80第8章 矿井排水818.1 概述818.1.1 矿井水的来源及性质818.1.2 涌水量818.1.3 对排水设备的要求818.2 矿井主要排水设备828.2.1 排水方式与排水系统选择828.2.2 主排水设备及管路的选择计算828.2.3 井底水窝排水设备的选择84第9章 技术经济指标85总 结89致 谢90参 考 文 献91附 录 93附 录 9674绪论本次毕业设计是大学本科四年学习过程中最后一个关键阶段，同时也是对我所学知识和能力进行综合性的考核和锻炼，毕业设计能够使我们理论联系实际，培养我严肃认真的科学态度和和工作作风，同时也是对所学专业知识的深入了解、学习的过程，并且锻炼我绘图以及计算能力的应用技巧；毕业设计能够把我所学的专业知识串联起来并进行综合运用，为参加工作投入到社会实践中去做个良好的铺垫。同时毕业设计也是培养我们个人分析问题,解决问题的能力,培养我们实事求是的科学态度和严谨的工作作风,为以后的工作打下坚实的基础。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置图1-1 交通位置图本区位于黑龙江省鸡东县与杏花矿和东海矿两矿之间,其地理坐标在北纬4521，东经13110。勘探区内公路四通八达,南部有林口至密山铁路线,国家级公路方虎线.通往东海矿有铁路专用线,距牡密线的东海站，哈达站约10Km，公路可通鸡西，密山，交通较方便。1.1.2 地形地势哈达煤矿地处完达山与老爷岭结合部,地表为缓坡丘陵地带.西部玄武岩覆盖,地势稍高,往东地势渐平,多为农田.地面平均高程约+ 210m.1.1.3 气象 地震本区处中温带湿润区,属大陆性多风气候, 区内由11月至翌年4月为冻结期，冻结深度为1.5至2.0米，最高气温在零上27至31，最低气温在-29至-34，有两条季节性小溪由北向南流过,夏季有水，冬季干涸，夏季地表水通过这两条小河排泄向南汇入穆棱河。虽本区地处地震多发带，有感地震亦有过记载，但未矿井生产造成影响。1.1.4 煤田开发史及近况设计井田原是麻山矿的接续矿，井田周边都有矿井正在生产，西部杏花矿正在生产，东部东海矿在生产，北部正阳矿正在生产，深部临近河流。区内乡镇以农业为主，其次种植少量经济作物如蔬菜等；井田邻近穆陵河的河砂、砾岩及杏花大队后山的火山碎屑岩，可供建筑之用。1.1.5 原材料供应及水电供给情况水源来自开采地下水供应，满足生活需要的同时供应生产用水；原材料由鸡西市供应，生活用电来自鸡西市。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围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，包括滴道组，城子河组和穆棱组，勘探区地层层序表如表1-1，图1-2 煤系地层综合柱状图。1.2.2 地质构造鸡西煤盆地的古构造轮廓受近于南北向压应力的影响，大体上可分为二组：一组位于盆地中央的平阳-麻山古背斜，在古背斜轴部发育一条逆冲断裂称平-麻断裂，将鸡西煤盆地的基底分成了中间凸起，走向近东西的南北两个凹陷盆地；二组走向近北东或北西方向的剪切断裂。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整和假整和150第三系上新统N2玄武岩070整合中生界侏罗纪上统J3鸡西群穆棱组J3m50110整合城子河组J3ch650900整合滴道组J3a0150整和元古界麻山群Ptms变质岩系1700侏罗纪晚期，含煤地层形成。沉积前的古构造以及后来的燕山运动都对含煤地层起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向压力进一步加强，使东西向褶皱和北东、北西断裂进一步发展，形成了煤田的今日构造形态。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12.514.8之间。矿区所涉及的断层分述如下：12F1：位于井田勘探区西北部断层，发育规模较大，延展长度在2.5Km以上，为较大的正断层，断层处在18剖面线附近，断层产状N(1535)W/( 6269)EN在井田中部尖灭，落差在30250m之间，断层控制可靠。 图1-2 煤系地层综合柱状图 （单位:m）F2：位于井田勘探区西部，断层产状N32E/80WN，落差440m。第10剖面1号和2号孔控制，正断层，在勘探区中部与F1断层相交并歼灭。F3：为井田勘探区东部贯通整个勘探区断层，断层产状N(4055)W/60WS，落差50350m，正断层，程度基本可靠。F4：位于井田勘探区东南部断层与F3连接。断层产状N(012)E/70SE，落差约0150m，正断层，延展长度2Km以上，程度基本可靠。详细情况请见表1-2断层发育及落差表。表1-2 断层发育及落差表 位置编号产状性质落差(m)控制程度备注走向倾角倾向勘探区北部正F1N15WN35W6269EN正断层30250控制可靠来源于01年报告及生产实见东部勘探区边界正F2N32E80WN正断层440基本可靠，80-19号孔控制孔实见资料来源于以往地质报告勘探区东部贯穿正F3N4OWN45 W60WS正断层50350控制可靠资料来源于以往地质报告勘探区东北部正F4N0EN12E70SE正断层0150基本可靠，80-11孔实见，61-110、80-15孔控制资料来源于以往地质报告1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 本设计井田开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河组，本组共有中厚煤层4层，为了清楚起见，现将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况分层情况如下图表1-3可采煤层及顶底板岩性特征表 。1.2.4 岩石性质 厚度特征有关岩石性质及厚度特征详见表1-4所示。1.2.5 井田内水文地质情况根据精查地质报告水文部分的论述，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：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232.12.72.5稳定全区发育粉砂岩沙质泥岩135301.72.22.0稳定全区发育细砂岩粉砂岩40361.92.52.3稳定全区发育粉砂岩粉砂岩25371.21.51.3稳定全区发育泥岩中砂岩表1-4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102 kg/cm3变形模量102kg/c3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110砾岩2.32.65151150.21.50.8828泥岩2.7 2.851.65.212.830.62.027510灰岩2.22.75205200.52.018510页岩2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06206201.地质构造对本矿井涌水量的影响：本井田构造复杂，有单斜和大断层相互切割。2.垂深400以内裂隙不发育，裂隙水对矿井涌水量影响不大。 地质部门给出数据本井田开采期间正常涌水量约90 m3/h，最大涌水量为130 m3/h。井筒检查孔测算的井筒施工期间涌水量为110 m3/h。1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性井田在勘探过程中，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相邻矿井-正阳煤矿的瓦斯涌出量梯度法推算的。予计矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井，没有自燃性。1.2.7 煤质 牌号及用途本井田煤层碳的含量变化不大，其平均含量在8691%，有机硫的含量较低，平均在0.340.51%间，一般在0.37%左右。磷的含量很低，平均在0.00320.005%间。30#、36#、37#煤层属于中灰分(25%)，23#为低灰分煤层。煤的挥发分为19.833.24%，胶质层厚度平均值为8.914.7 m 。厚煤发热量一般大于5700千卡/kg,净煤发热量大于8600千卡/kg，容重为1.35t/m3。根据煤心煤样的分析结果，本区煤种弱粘结煤至瘦煤都有分布，但无肥煤出现，而以1/3焦煤类为主；上部23煤层以1/3焦煤为主，弱粘结煤次之；本区煤有害成分(硫、磷)含量很低，胶质层厚度大于8mm具有粘结性，所有煤层可作为炼焦用煤使用。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，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。但由于地质构造复杂，相当一部分断裂仍是推定的，控制程度还有较大摆动。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予以注意。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，根据实际发现情况重新确定。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边状况哈达井田东西两侧是东海煤矿和杏花煤矿，北侧是正阳煤矿，南隔穆陵河与鸡东镇相望。经技术经济分析后，确定本设计井田境界为：地表人为定界以临近矿井采掘范围为界，深部以麻山坐标系统5020100为技术边界，北部为正阳煤矿和地方小井。井田走向6.75km,倾向3.55km,井田面积约23.96km2。2.1.2 井田境界确定的依据1.以地理地形、邻近矿井开采范围及地质条件作为划分井田境界的依据；2.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物；3.划分的井田范围要为矿井发展留有空间；4.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高；5.以自然地质构造，如大断层为边界划分。2.1.3 井田未来发展情况该设计井田东部以东海矿采掘范围为界，西以杏花矿采掘范围为届，随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储量勘探会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算设计井田范围内的煤层有23#、30#、36#、37#四层煤，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井井田范围内通过地质勘探查明并且符合国家煤炭计算标准的全部储量。矿井工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。矿井设计可采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及工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱等后乘以采区回采率的储量。见表 2-1 分煤层分水平出量计算表。 表2-1 分煤层分水平储量计算表 (单位：Mt)分水平煤层号工业储量设计损失可采储量备注ABC工业广 场断层煤柱边界损失 一水平236.528.239.030.531.30.4817.38采区回采率80%。306.167.235.130.160.90.3213.92366.127.687.150.920.3714.78372.815.533.820.20.70.298.84 二水平2314.4515.376.630.801.830.2826.83305.827.655.361.401.680.2112.63366.887.866.921.91.720.2514.44372.635.43.791.081.470.067.36三水平3010.611.357.590.212.320.3121.363611.4912.3810.090.612.180.2724.72377.838.743.450.522.030.2414.14合计813197436896832117.333.09173.52.2.2 保安煤住参照保护煤柱的设计原则如下：(1)在一般情况下，地面建筑物的保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定。(2)地面受护面积包括受护对象及周围的受护带(3)立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400m的以边界角圈定，小于400m的以移动角圈定。为了安全生产，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20 m保安煤柱；2.井田境界留设20m 保安煤柱；3.井田内部断层两侧留设30m保安煤柱按以上方法计算公式：工业广场煤柱损失：式中 P - 工业广场保护煤住损失量，Mt；SX - 第x号层煤的工业广场受护面积，m2；h - 平均厚度，m ；r - 煤的容重，t/m3。边界保安煤柱损失：式中 P - 工业广场保护煤住损失量，Mt； L - 井田边界周长，m； h - 煤层厚度，m； r - 煤的容重，t/m3。断层煤柱：式中 P - 工业广场保护煤住损失量，Mt； Sx - 第x个断层的受护面积，m2。总损失量=28.712Mt；损失率=11.832 %。2.2.3 储量计算方法1.工业储量计算工业储量=A级储量+B级储量+C级储量计算公式如下：块段储量=块段面积平均倾角余割块段平均厚度容重.根据原和哈达立井初步设计储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为242.66Mt，可采储量为173.46 Mt。各煤层工业储量见表2-2可采煤层储量计算总表，块段划分见图2-1 块段储量划分。2.可采储量计算 计算公式如下计算数值见表 2-2式中 ZK - 设计可采储量，Mt；ZC - 工业储量，Mt；P - 永久煤柱损失，Mt；C - 采区回采率。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173.46 Mt。 表2-2 可采煤层储量总表 (单位：Mt)煤层名称工业储量设计损失量可采储量回采率A B CA+B+C2315.3824.621.5361.5118.22843.2820.83016.1825.8822.6464.7018.19646.5040.83618.6029.7626.0474.420.94953.4520.83710.5116.8214.7242.0511.82630.2240.8合计60.6797.0684.93242.6669.198173.52.2.4 储量计算的评价本设计井田的储量计算根据煤矿安全规程规定和标准执行。计算数据会跟实际数值有一定差异，但是误差不会很大。2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限2.3.1 矿井工作制度该设计矿井年工作日确定为330d，矿井每日净提升16h，采用四班六小时工作制度，即三班生产一班检修。2.3.2 生产能力的确定1.矿井设计生产能力的确定原则首先应根据地质条件，国家发展需要和市场需求、技术装备和管理水平等条件，充分考虑矿井随开采技术的提高而出现改扩建等问题，依据投资少、出煤快，经济效益好的原则合理确定。图2-1 块段储量划分2.确定矿井生产能力的重要因素(1)考虑本井田走向长度大，地质条件不是很复杂，并且都为可靠控制可加大生产能力；(2)在储量一定的前提下，考虑矿井后期改扩建和市场需求定位矿井生产能力；(3)在现有技术及装备的前提下合理开发资源，并且矿井管理也要到位。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：1.8Mt/a方案B：1.5Mt/a方案C：1.2Mt/a方案的选定还应考虑在服务年限满足设计规范的要求前提下合理确定生产能力。2.3.3 矿井服务年限的确定矿井服务年限计算公式如下：式中 Z - 设计矿井可采储量，Mt；A - 矿井生产能力，Mt/a；k - 矿井储量备用系数，k=1.31.5。 根据本矿井实际情况，取k=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A：1.8Mt/a =173.46 /(1.81.4)=68.83 a；方案B：1.5Mt/a =173.46 /(1.51.4)=82.6 a ；方案C：1.2Mt/a =173.46 /(1.21.4)=103.25 a；参照煤碳工业矿井设计规范规定见表2-3，考虑煤矿后期发展改扩建等因素方案B较为合理，即：矿井生产能力为1.5 Mt/a；矿井服务年限为T=82.6a。表2-3 新建矿井设计服务年限标准矿井设计生产能力(Mta)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25煤层倾角2545煤层倾角456.0及以上70353.05.060301.22.4502520150.450.9402015 15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，井田东西两侧是东海煤矿和杏花煤矿，北侧是正阳煤矿。东海煤矿采用斜井开拓方式，杏花矿采用立井开拓方式，北部正阳煤矿和地方小井采用箕斗斜井开拓方式。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况1.井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：(1)矿区总体设计和矿井生产能力要求； (2)建设施工技术和应用设备条件； (3)技术装备和工艺系统条件；(4)井田地质构造和水文地质条件；(5)煤层赋存状态和现阶段开采技术条件；(6)地表的地形地貌和地面外部条件等。对以上各种因素要综合分析研究确定，影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：a地表外部条件本井田属于缓坡地形，井田北部及中部皆为小起伏地形，岗沟起伏不平。地表平均标高+210m。井田南部为穆陵组平原地带，地表平均标高+200m，有季节性河流从矿区深部流过，对井田开拓每有影响。b地下煤层赋存状况整个井田共有4层可采煤层，即23#、30#、36#、37#，全区发育，煤层赋存上部标高在+25m，下部标高在-800m，东西部分别以人为定界。整个矿区。煤层走向长度为6.75km，倾斜长度3.55km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在13.7左右，有四条大的断裂构造将井田划分4个区域。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置由于地质条件的千变万化和现阶段煤炭开采技术的应用不同，矿井开拓巷道有多种布置方式。合理的开拓方式，应在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后取其最优化的方案，才能确定。开拓方式按照井硐形式不同分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓方式(平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合进行开拓)等四种方式。对应不同的地质条件相同的开拓方式又有不同。 各种开拓方式的适用条件简述如下：平硐开拓：适用在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层，由地面开凿通向煤层的平硐，可利用平硐开拓煤田的全部或一部分。立井开拓：适用在一般表土层较厚、煤层赋存深时，斜井运输困难，井筒维护困难得前提下应采用立井开拓。其优点是具有适应性强，可用于各种地质条件。斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，大都可以采用斜井开拓，斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应用。其优点是提升能力强。1.井硐形式井田处于平原地带，首先平硐开拓可以不去考虑。其次我们应对立井开拓和斜井开拓方式在技术上进行分析，综合开拓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状况，综合开拓方式也可行，应该予以考虑。依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限、经济合理化等要求，对本井田开拓方式选择提出三种方案见图3-1(1)方案一：主副井采用双立井开拓方式；(2)方案二：主副井采用双斜井开拓方式；(3)方案三：主井采用立井、副井采用斜井的开拓方式。 图3-1开拓方式示意图2.技术比较方案一：主副井采用双立井开拓方式结合本井田地质条件具有如下优点：(1)对井田地质条件适应性强，开采技术也处于世界先进水平，所以在技术上成熟可靠，特别是本井田表土层较厚； (2)井筒掘进短，方便维护；(3)对井田深部开采应用性较强； (4)由于本矿井设三个水平，井筒延伸时不涉及到二次转载节省提升和运输时间；(5)通风断面大，风阻小，通风回路短，满足大风量要求。 缺点：(1)初期投资大，建井期限稍长；(2)需要大型提升设备，提升能力不如斜井。方案二：主副井采用双斜井开拓方式结合本井田地质条件具有如下优点：(1)掘进速度快，初期投资较双立井开拓多；(2)井筒设备较简单，运输能力强 。缺点：(1)井筒过长，煤柱损失严重；(2)通风线路长，通风阻力大，费用增加；(3)井筒过长，表土层厚不易维护，安全性降低；(4)辅助运输时间长。方案三：主井采用立井、副井采用斜井的开拓方式结合本井田地质条件具有如下优点：(1)主提升能力大，可使用于大型矿井；(2)可满足最大风量的通风要求。缺点：(1)主副井口相距较远，不利于管理； (2)地面工业建筑分散，生产调度及联系不方便；(3)地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。本设计矿井生产能力为1.5Mt，煤层赋存垂深1000m，一水平垂深410m，表土层厚度50m，煤层倾角13.7，由于生产能力不是很大，依据开拓方案技术比较，可初步选定两种较合理开拓方案：方案一：主副井采用双立井开拓方式方案二：主副井采用双斜井开拓方式3.经济比较方案一与方案二在技术均有合理性，需要对两者进行井筒掘进费用以及维护费用、提升费用，压煤量等等进行经济分析。需要对两方案的建井工程量、生产经营费用、基建费用和维护费用等进行比较。 详见开拓方案经济比较表3-1。 表3-1开拓方案经济比较表 (单位：万元)方 案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓内容工程 量单价费 用工程量单 价费 用 单位 名称数量单位数量数量数量单位数量数量主井掘进410m0.32131.21330m0.185246.05副井掘进410m0.399163.61330m0.192255.36主井辅助费410m0.429175.891330m0.148196.84副井辅助费410m0.452180.631330m0.168223.44表土辅助费50m0.23411.7162m0.22636.6主提升费1840m0.86157.87副提升费1840m0.121222.64箕斗2个2.444.88罐笼2个2.194.38输送机1350m0.079106.65串车120个0.0586.96主井提升机1个101.75101.751个91.291.2副井提升机1个80.7680.761个91.2491.24总 计 1235.8 1263.98吨煤成本 8.24 8.14由经济比较可看出两方案在第一水平开采成本上立井合理，还考虑斜井井筒过长，压煤量很大，并且表土层巷道过长，不利于后期维护，所以该设计矿井主副井采用双立井开拓方式2.井口位置井口位置的选择对矿井整体规划和煤炭开采都非常重要，是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互协调，应结合井田地质、地面条件、煤层赋存状态经综合比较后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下：表3-3 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2.有较好的地形条件：井口处标高+200 m，地面坡度不足2，平正土方量小；3.交通条件好：靠近城密公路，井口距公路 1500 m；确定井筒坐标：主井井口坐标： X=5021905， Y=430176；副井井口坐标： X=5021850， Y=430150；风井井口坐标： X=5023810， Y=428405主井井口标高为+210 m，副井井口标高为+209 m，风井标高+210m，拟定三水平为井筒最终水平。主井井深415 m，副井井深409.5 m，两井筒中心线间距为70 m，主井井筒直径5.5 m，副井井筒直径6.5 m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450 mm。3.3.3 水平数目及高度本井田采用多水平开拓,拟定第一水平标高为-200 m,井田大部分采区的煤层浅部标高在+25左右,阶段垂高为225m,实行上山开采.第二水平拟定标高为 -425 m，23#实行上下山开采，其他层上山开采。第三水拟定标高-650m 实行上、下山开采。3.3.4 大巷数目及布置1.大巷数目：一条运输大巷、一条回风大巷。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种。 主要运输大巷的布置方式确定为岩石大巷。布置的原则是巷道服务时间长，岩石巷道容易维护和管理。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，而较少受地质构造的影响，可少部分留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好。虽然岩石巷道掘进工程量大，掘进速度慢，投资费用高，建设工期长，但是由于矿井服务年限长，主要巷道的维护时间相应也很长，岩石巷道可以保证巷道维护投资少且安全性可靠，这些优点都是煤层巷道不能满足的，且煤本身存在自然发火的可能性，煤层巷道在维护时间长的条件下不具备安全可靠的内部条件，故本设计采用岩石巷道掘进主要运输巷道。有关大巷及石门断面技术特征详见图 3-3，3-4所示。3.3.5 井底车场形式的选择井底车场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，是矿井生产的咽喉，因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的安全和生产。1.设计依据(1)井底车场通过能力应满足矿井设计生产能力，井筒与大巷相对位置；(2)矿井开拓方式，车场两翼来煤量、矿井水平高程；(3)矿井瓦斯涌出量及通风方式，两翼配风量，井筒进出风量； (4)矿井主要运输巷道的运输方式，通过设备的最大外缘尺寸；(5)井筒及数目； (6)矿井地面及井下生产系统的布置方式；(7)井底车场所在地的地质条件、矿井涌水量、含水层等情况。2.设计要求(1)井底车场设计时，应该考虑到矿井该扩建增产的可能性；(2)尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业方式，提高井底车场通过能力； 图 3-3 石门断面图 (单位:mm)表3-4 石门断面特征表巷道形状支护方式断面积(m2)设计尺寸(m) 净周长(m)喷厚(m)净断面掘进断面顶高低宽半圆形锚喷13.2415.21200042001432100图 3-4 大巷断面图 (单位:mm)表3-5 大巷断面特征表巷道形状支护方式断面积(m2)设计尺寸(m) 净周长(m)喷厚(m)净断面掘进断面顶高顶宽半圆形锚喷13.2415.212000420014.32100(3)井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%； (4)应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；(5)井底车场线路应该结构简单、运行及操作系统安全可靠、管理使用方便、布局合理、注意节省工程量、便于施工和维护；(6)为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。3.立井井底车场的基本类型(1)环形式：立式、斜式、卧式；(2)折返式：梭式、尽头式；4.井底车场形式选择：本矿井设计生产能力1.5Mt/a，年工作日330d，日产煤炭4546t井底车场的通过能力应大于此数值的30%，即每天运输能力 5910t/d，为了满足此要求，对几种车场形式进行分析对比，环形式车场不能满足运输能力要求，所以设计选用梭式井底车场。车场设计满足如下要求：(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