毕业设计（论文）甘肃窑街煤电集团三矿设计

第页窑街煤电集团公司三矿目录TOC\o"1-3"\h\u21870目录 1226631矿区概况及井田地质特征 3298231.1矿区概述 329949 327074井田地形与河流 43688气象及地震 49859开发历史、现况及小窑分布、开采 524383水源及电源 5144161.2井田地质特征 5204811.2.1井田内的地形情况 623086 623068 72150二煤层顶底板条件 858801.2.4水文地质特征 9296651.2.5煤质、煤的用途 101145井田勘探程度 14228222井田境界和储量 1547262.1井田境界 158304 1526866 1560242.2矿井工业储量 155408 1523356 1631602 1630115 1680092.3矿井可采储量 188092 185376 23182163矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 2422885 2418818 24250524井田开拓 2618394.1井田开拓的基本问题 264801 2626971 26301554.1.3工业广场位置、形状和面积的确定 28274464.1.4开采水平数目、位置和标高的确定 296258 293894 4131407 4110086 41308604.1.9矿井水平间、带区间和煤层间接替顺序 41207774.2矿井基本巷道 4211610 4218457 431428 4343365准备方式——带区巷道布置 5673325.1煤层的地质特征 5617562 59118315.3带区车场选型设计 66176246采煤方法 70242516.1采煤工艺方式 70120756.2回采巷道布置 85320597井下运输 90183967.1概述 90124757.2带区运输设备选择 9198057.3大巷运输设备选择 95219438矿井提升 97299658.1概述 97134398.2主副井提升 97274519矿井通风及安全 100162559.1矿井通风系统选择 10046639.2带区及全矿所需风量 111165669.3全矿井巷通风阻力 120168249.4扇风机选型 12664189.5防止特殊灾害的安全措施 1331565610设计矿井基本技术经济指标 137

1矿区概况及井田地质特征1.1矿区概述地理位置及交通条件窑街煤电集团公司三矿地处甘、青两省交界处甘肃侧，东距甘肃省兰州市120km，西至青海省西宁市124km。矿区内专用铁路支线（海窑铁路），由铁运处集配站向南到海石湾火车站与兰青铁路接轨；向北25Km经连城铝厂、连城电厂至西北铁合金厂；向东到三矿选煤楼装车点。矿区公路向南17km，到海石湾与兰青公路相接；向北66km至永登县与兰新公路衔接。铁路、公路交通运输十分便利。图1-1窑街煤田交通位置图井田地形与河流本井田位于窑街煤田的中部，基本上呈一北东—南西向不规则的条带状展布（见图1—1）。井田范围根据甘肃省国土资源厅2001年10月15日颁发的三矿6200000140145号采矿许可证确定。西部以煤层零点边界线为界；南部以煤层露头、原窑街矿务局确定的人工边界及1735岩石中巷为界，与已报废的三号井相邻；中东部及东南部以F512逆断层上盘煤二层底板断煤交线、五二和五四风井保护煤柱边界线、1700岩石中巷为界，与地方煤矿相邻；东北部以F6逆断层下盘煤二层底板断煤交线、煤二层1720底板等高线、F14正断层煤二层下盘断煤交线、煤二层1800底板等高线为界，与红古区炭洞沟煤矿毗邻，以F15正断层下盘煤二层底板断煤交线、煤二层1400底板等高线为界，与红古区獐儿沟煤矿相邻；北部以F602正断层上盘煤二层底板断煤交线以北150m为界；西北部以煤二层1100底板等高线、F3—ab正断层下盘顶板切割线、F3逆断层下盘煤二层1100底板等高线、矿区铁路线为界，与深部扩大区相连。毕业设计论文代做平台《580毕业设计网》是专业代做团队也有大量毕业设计成品提供参考bysj580QQ3449649974本井田展布于大通河河谷东侧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地上，西部及西北部地势比较平坦，东南部、东部及东北部为中山区。海拔标高在1791～2060m之间，大通河自北向南从井田西侧流过，经享堂峡汇入湟水河。大通河为矿区内唯一的常年河流，河水最大流量为1540m3/s，最小流量为3/s，一般流量为100～200m3/s，最大流速，一般流速。年总径流量为20～36亿立方米。1.1.3气象及地震窑街矿区属干旱大陆性山地气候，降雨量少，蒸发量大，气候干燥。根据气象资料，年降雨量最小值为（1965年），最大值为（1967年）。每年降雨多在7、8、9三个月，11、12、1月降雨较少。年蒸发量最小值为（1989年），最大蒸发量为（1965年），年蒸发量是年降雨量的倍。矿区内6、7、8三个月气温较高，12、1、2三个月气温较低。月平均最高气温℃（1961年7月），月平均最低气温℃（1977年1月）。气温极值：最高气温℃（1956年8月2日），最低气温℃（1972年2月8日）。矿区多山谷风，根据气象资料，历年最大风速20m/s（1961年7月），历年月内最大风速一般为8～12m/s。根据气象资料，矿区最早冻结日期为11月中旬，最迟解冻日期为次年3月底，历年土壤最大冻结深度为108cm（1977年2月）。窑街在中国主要地震区和地震带上，位于祁连山褶皱系地震带内，祁连山褶皱带内的地震活动性总的来看并不很高，但在某些地段则相当强烈。1995年7月22日发生在永登七山的级地震，窑街、海石湾一带震感强烈，人们至今记忆犹新。根据井田周边区域发生的地震情况综合分析，本区地震烈度定为八度。1.1.4开发历史、现况及小窑分布、开采原四号井1958年9月由西安煤矿设计院提出按水力采煤设计，同年10月动工，12月停工，1959年5月15日复工，1966年8月正式移交投产，1971年达到设计生产能力。1980年第一次核定矿井生产能力为30万t/年。1998年第二次核定矿井生产能力仍为30万t/年。据不完全统计，在井田井田范围内及周边地带，小煤窑有资料记载的达126个（实际数量大于此数据），目前大部分小煤窑已关闭或停采，但井田范围内或周边区域仍有28个（对）小煤窑正在开采。关闭和正在开采小煤窑的井口地面位置大多分布在红沟、炭洞沟、獐儿沟一带，少数分布于三分库、原供应处、矸石山周围及葛家庄等一带，但其井田范围内留有井田隔离煤柱，对本井田开采无太大影响。1.1.5水源及电源靠近大通河，水源有大通河提供，能够满足生产需要；矿区供电由窑街变电所供电，矿内有35/6kv变电所一座，16000kv的变压器2台。1.2井田地质特征1.2.1井田内的地形情况本井田地表绝大部分被第四系黄土层所覆盖，仅在其东北、东南部的獐儿沟、炭洞沟、红沟、东山坡一带，有煤系基底元古界震旦系变质岩、中生界白垩系、侏罗系沉积岩、新生界第四系烧变岩地层出露，在井田东北部F19-1断裂带的变质岩地层中，还有岩浆岩侵入体存在。窑街煤田位于祁吕贺“山”字型构造体系。窑街煤田的成煤环境自始至终都受着祁吕贺“山”字型构造体系的控制。侏罗纪晚期到白垩纪早期，由于受区域应力的作用，在煤田西南部沉积边缘附近形成了北东向的一系列短轴褶皱构造，分别为喇嘛沟背斜、马家岭向斜、程家窑背斜、塌山向斜、羊场背斜、机修厂向斜等。表1-1窑街煤电井田地层综合柱状图地层单位地

层

代

号层

次柱状分层厚度

（米）

最大-最小

平均岩石名称岩性描述界系统群组新生

界第

四

系Q1

黄土层上部为腐植煤，下部为淡黄色黄土层。2

砾石层灰色砾石层，空隙间被中、细砂充填。中

生

界白

垩

系下统可口群Klh3未见全厚砂质泥岩

粉砂岩

砂岩

砂砾岩上部紫红色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩；下部紫红色厚层状沙砾岩、砂岩，夹粉砂岩或砂质泥岩。侏

罗

系上

统享

堂

群J3x4

砂岩

砂质泥岩

含砾砂岩上部紫红色为主的杂色砂岩，砂质泥岩；下部灰白色、灰绿色含砾砂岩为主，夹薄层紫红色砂岩及砂质泥岩中

统窑

街

群第

五

组J52x5

砂岩

粘土岩

粗砂岩上部厚层状砂岩；中部粘土岩和砂岩互层；下部粗砂岩夹粘土岩及煤线。第

四

组J42x6

油叶岩

砂岩

砂质泥岩油叶岩（油一、二、三层）、砂岩、砂质泥岩第

三

组J32x7

铝质泥岩厚层状灰绿色、深灰色铝质泥岩，致密。第二

组J22y8

油叶岩灰黑色油叶岩（油四层）9EQ\F(0～6.37,3.05)煤一层为井田主采煤层，分布稳定。10

煤二层为井田主采煤层，分布稳定。11EQ\F(0～7.45,1.60)煤三层为井田主采煤层，分布稳定。F19断层是窑街煤田东部的边界断层，是由一条主干大断层和一组大小不等的分支断层所组成的一个断裂带，称为F19断裂带。F19断层走向近SN，倾向E，倾角35～65°（或更大）。它北起连城以西，向南东到塔儿沟折向南东东，经连城铝厂过大通河，到乐山村南再折向南南东，经獐儿沟、炭洞沟、捷路沟进入海石湾，向南延伸到下旋子。F19大断裂控制了窑街煤田的沉积面貌，而成为窑街煤田煤田与海石湾的天然境界关系。一煤层条件1、煤一层煤一层为本井田内主要可采煤层之一，深黑色，沥青光泽，层状构造，条带状结构，阶梯状断口。以光亮型煤为主，中间夹暗煤条带。煤层结构比较简单，除局部地方偶含透镜状、薄层状炭质泥岩夹石1～2层外，一般不含夹石。煤一层位于中侏罗统窑街群第二组的顶部（即Jeq\o(\s\up12(2),\s\do4(2y))的顶部），厚度为0～，平均厚，属中厚煤层，分布较稳定。2、煤二层为矿井主采煤层，黑色，沥青光泽，块状构造，条带状结构，阶梯状断口。中上部特别是中部以光亮型、半亮型煤为主。煤二层厚度为0～，平均厚，属特厚煤层，煤厚变化不大。3、煤三层为井田内局部可采煤层，黑色，沥青光泽，层状构造，条带状结构，参差状断口。以暗淡型煤为主，间夹亮煤条带。结构简单，一般不含夹石或仅有一层夹石。煤三层厚度为0～，平均厚。煤三层局部与煤二层合并或相变为炭质泥岩夹煤线。二煤层顶底板条件1、煤一层直接顶板为灰绿色、灰色厚层状铝质泥岩，致密坚硬，块状构造，有时相变为隐晶质灰岩或油页岩。平均厚米，随回柱而垮落，属易冒落的松软顶板，顶板管理困难，该岩石的抗压强度为～。直接底板为黑色层状油页岩（油四层），水平层理发育，间夹菱铁矿透镜体，致密坚硬，无受压隆起现象，平均厚米，该岩石的抗压强度为～。2、煤二层直接顶板为灰白色中细粒石英砂岩，厚层状，主要矿物成分为石英、长石、云母，硅质胶结，致密坚硬，平均厚米。井田内局部在石英砂岩之下有薄层的炭质泥岩，为煤二层的伪顶，页片状，松软易冒落。煤二层的老顶为油页岩（油四层）。在井田东部烧变岩区一带，煤二层直接顶为烧变岩，烧变岩松散、破碎、易冒落，顶板管理极难。直接顶板石英砂岩的抗压强度为～。直接底板为黑色炭质泥岩或炭质粉砂岩夹煤线，致密块状，遇水易膨胀变软，平均厚米，该岩石的抗压强度为～，软化系数为～。有时煤二层底板相变为砂岩或砂砾岩，此类岩石致密坚硬，机械强度较高，稳定性好。3、煤三层直接顶板和直接底板均为黑色炭质泥岩或炭质粉砂岩夹煤线，岩石机械强度较小，易冒落。直接顶板平均厚米，直接底板平均厚米。表1-2本井井田煤层组合特征简表煤层名称含煤层组最大～最小结构层间距(m)稳定程度可采程度平均厚度(m)煤一层Jeq\o(\s\up12(2),\s\do4(2y))EQ\F(0～6.37,3.05)较简单较稳定中厚煤层

全局可采煤二层Jeq\o(\s\up12(2),\s\do4(2y))中部EQ\F(0～109.88,27.41)复杂较稳定特厚煤层可采煤三层Jeq\o(\s\up12(2),\s\do4(2y))底部EQ\F(0～7.45,1.60)简单1较稳定全局可采1.2.4水文地质特征为了有针对性地做好矿井水文地质，按照目前井田的含水层、涌水量、开采受水害影响及防治水的难易程度，根据《矿井水文地质规程》第二章矿井水文地质类型的划分及其工作要求将井田矿井水文地质类型分析如下：一、受采掘破坏或影响的含水层本井田煤系地层之上分布有强透水强含水的第四系冲积层，砾石层与井田西侧的常年性河流大通河连通，形成砾石层潜水，其补给条件好，补给水源充沛，单位涌水量在～公升/秒·米；煤层底板之下煤系地层底部的侏罗系下统炭洞沟群由厚层状砂岩、砂砾岩、砾岩、砂质泥岩等组成，补给水源少或极少。二、涌水量井田矿井平均涌水量为254m3/h，最大涌水量为534m3/h（2004年）。井田内有代表性的含水层为砾石层，而砾石层的涌水量约占矿井涌水量的75%，因此，砾石层潜水的平均涌水量为3/h。水文地质复杂类型应属中等。三、开采受水害影响程度采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全。因小煤窑在井田内无序地开采，使井田内有大量的小窑废巷存在，而这些废巷和地面相通，一但发生暴雨，洪水沿小窑井筒及废巷溃入本井田下，威胁矿井安全。属中等。四、防治水的难易程度防治水的工程量较大，但难度不大，防治水的经济技术效果较好。属中等。从以上受采掘破坏或影响的含水层、涌水量、开采受水害影响程度及防治水工作的难易程度四个方面综合评价，井田矿井水文地质类型应属中等。1.2.5煤质、煤的用途煤质即与煤有内在联系的各种物理、化学指标的综合。井田井田范围内共有140个钻孔采过煤样，其中煤一层69个，煤二层128个，煤三层29个，在生产过程中也采了不少煤样，但都不是全层厚的样。一、煤一层1、物理性质深黑色，沥青光泽，阶梯状或参差状断口。条痕褐色，较脆，硬度左右，容重3，比重3，橙黄色火焰。2、化学工艺性质经精查勘探和生产补充勘探阶段钻孔煤样化验成果确定，原煤工业分析结果，分析基水分（Weq\o(\s\up12(f),\s\do4())）为～8.37%，平均为5.46%，可燃基挥发分（Veq\o(\s\up12(r),\s\do4())）为～47.13%，平均为36.84%，灰分（Aeq\o(\s\up12(g),\s\do4())）为～34.85%，平均为11.89%，干燥基发热量（Qeq\o(\s\up12(g),\s\do4(DT))）为～，平均为，可燃基发热量（Qeq\o(\s\up12(r),\s\do4(DT))）为～，平均为，焦渣特征1—5，全硫（Seq\o(\s\up12(g),\s\do4(Q))）平均为1.11%，磷分（Peq\o(\s\up12(g),\s\do4())）平均为0.0433%，胶质层最终收缩率（X）值为，胶质层厚度（Y）为0，焦炭粉状，。根据煤炭质量分级(GB/T15224.1—2004)，煤一层按照动力煤质量分级标准为：低灰、中硫、高热值的不粘煤。主要用途为工业和民用燃料用煤。井田范围内煤一层灰分的变化规律：①井田范围内大部分区域煤一层灰分小于10%，属于特低灰煤区。②在六采区东北部及西南部沉积边界以东20米左右之区域、五采区东北部沉积零点边界线以西30米左右及烧变边界以里30～60米左右的区域，煤一层灰分在10～16%之间，为低灰煤区。③窑街煤田成煤环境为山间断陷盆地，因此在井田东北部及西南部沉积零点边界线附近煤一层的灰分较高。在井田的东部靠近烧变无煤区附近煤一层灰分也较高，在六采区深部F3断层下盘煤一层灰分也较高，以上三个区域灰分大于16%，为中灰、高灰区。二、煤二层1、物理性质黑色，沥青光泽，阶梯状或参差状断口，硬度为～，容重3，比重3，易燃，呈黄色火焰，内外生裂隙均较发育，性脆。2、化学工艺性质经精查勘探和生产补充勘探阶段钻孔煤样及生产过程中采样化验成果确定，原煤工业分析结果，分析基水分（Weq\o(\s\up12(f),\s\do4())）为～16.72%，平均为7.17%，可燃基挥发分（Veq\o(\s\up12(r),\s\do4())）为～46.92%，平均为31.97%，灰分（Aeq\o(\s\up12(g),\s\do4())）为～39.80%，平均为17.55%，干燥基发热量（Qeq\o(\s\up12(g),\s\do4(DT))）为～，平均为，可燃基发热量（Qeq\o(\s\up12(r),\s\do4(DT))）为～，平均为，焦渣特征1-4，全硫平均（Seq\o(\s\up12(g),\s\do4(Q))）0.44%，磷分平均（Peq\o(\s\up12(g),\s\do4())）0.0311%，罗加指数（LR），低温干馏焦油率6.58%，胶质层最终收缩率（X）值为，胶质层厚度（Y）为0，焦炭粉状，曲线形态呈平滑下降，灰熔点1236—1304℃。煤灰成分分析结果：SiO244.09%，Fe2O312.45%，Al2O320.57%，CaO12.37%，MgO5.31%。元素分析结果：Cr80.45%，Hr4.54%，Nr1.07%，Or13.16%。平均着火点为℃。根据煤炭质量分级(GB/T15224.1—2004)，煤二层按照动力煤质量分级标准为：中灰、特低硫、高热值的不粘煤。虽然煤二为特低硫煤，但煤质牌号为不粘煤，焦油产率低，不能做炼焦和配焦煤，而其发热量较高，为良好的动力用煤（机车和火力发电）、化工用煤及民用煤（露头附近的煤腐植酸含量较高，可制化肥或提取腐植酸等）。三、煤三层1、物理性质黑色，暗沥青光泽，层状构造，条带状结构，硬度较大，比重3，容重1.40t/m3。2、化学工艺性质工业分析结果：分析基水分（Wf）为～6.71%，平均为5.23%，可燃基挥发分（Vr）为～45.55%，平均为35.03%，灰分（Aeq\o(\s\up12(g),\s\do4())）为～35.1%，平均为25.38%，干燥基发热量（Qeq\o(\s\up12(g),\s\do4(DT))）为～，平均为，可燃基发热量（Qeq\o(\s\up12(r),\s\do4(DT))）为～，平均为，焦渣特征1-4，全硫平均（Seq\o(\s\up12(g),\s\do4(Q))）0.51%，胶质层最终收缩率（X）值为，胶质层厚度（Y）为0，焦炭粉状。根据煤炭质量分级(GB/T15224.1—2004)，煤三层按照动力煤质量分级标准为：中灰、低硫、高热值的不粘煤。为良好的动力和化工用煤。从以上煤质资料可见，各煤层的物理及化学性质是接近的，另外，各煤层镜煤最大反射率也很接近，煤一为、煤二为、煤三为，均属Ⅱ类变质阶段；稀散元素Ge、Ga、U的含量也很接近：煤一分别为、、，煤二分别为、、，煤三分别为、、。表1-3本井井田煤质分析结果汇总表项目煤层工业分析(%)发热量(MJ/kg)磷Peq\o(\s\up11(g),\s\do4())Weq\o(\s\up11(f),\s\do4())Aeq\o(\s\up11(g),\s\do4())Veq\o(\s\up11(r),\s\do4())Seq\o(\s\up11(g),\s\do4(Q))Qeq\o(\s\up11(g),\s\do4(DT))Qeq\o(\s\up11(r),\s\do4(DT))煤二层～16.72,7.17)～39.80,17.55)～46.92,31.97)～0.86,0.44)～29.56,24.93)～32.72,30.93)项目煤层元素分析(%)煤灰分析(%)胶质层测定Ceq\o(\s\up11(r),\s\do4())Heq\o(\s\up11(r),\s\do4())Neq\o(\s\up11(r),\s\do4())Oeq\o(\s\up11(r),\s\do4())SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOXY煤二层0项目煤层焦渣特征罗加指数LR低温干馏Teq\o(\s\up11(g),\s\do4())(%)灰熔点(℃)容重T1T2T3t/m3煤二层1—4123612731304井田勘探程度解放前，本矿区曾先后进行了地质调查，并著有报告及地质简图。煤田中的油页岩最先由霍世诚先生所发现，并著有评述。解放后，1954年3月国家地质部六O三队进行了窑街至炭山岭间1∶50000地质路线图的测绘工作，提交有《甘肃省永登窑街煤田外围普查报告》，并附有地质图。为了满足生产的需要，1959年原窑街矿务局组建了勘探队，从建队至1987年在井田内进行了必要的生产补充勘探，施工了大量的地面和井下钻孔。从1953年至1987年长达三十四年的普查、详查、精查、精查补充勘探及生产补充勘探过程中，一三四队、一四九队及原窑街矿务局勘探队在本井田范围内，共计施工地面钻孔283个，钻探总进尺达。普查、详查、精查、精查补充勘探及生产补充勘探过程，勘探程度基本满足井田设计要求。

2井田境界和储量井田境界井田划分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。煤田范围划分为井田的原则有：1、井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；2、保证井田有合理尺寸；3、充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4、合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。井田范围甘肃窑街煤电集团三矿井田位于

甘肃省兰州市红古区地区。井田境界为：东北以FS18断层和FS68断层为界；东以峄山断层为界；西南以鲍61号孔和204号孔的连线垂直下切与鲍店煤矿为界；西北以35号孔及54号孔连线为界；西以54号孔与218号孔的连线垂直下切与兴隆庄煤矿相临；南至F60断层与南屯井田相邻（如图2—1）。2。开采深度标高为-400~-1000m。地层走向以30°～60°东为主，倾向北西或南东。矿井工业储量勘探类型及储量等级的圈定井田勘探类型根据矿井勘探情况，其勘探类型为Ⅰ类Ⅱ型。钻孔及勘探线分布全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27m，其中水文钻孔3个，为1865.61m。铁路以西块段，3、16上、17煤层勘探工程间距和见煤点控制密度为：A级750m；B级1500m；C级3000m。铁路以东块段，3、16上、17煤层勘探工程间距和见煤点控制密度为：A级500m；B级1000m；C级2000m。储量等级的圈定根据对煤矿床的勘探，研究程度和煤炭工业建设的需要，将煤炭储量划分为A、B、C、D四级。 由于本矿井煤质稳定，煤类单一，水文地质条件中等，煤系中无岩浆岩破坏活动，因此储量级别的划分主要依据对地质构造和煤层的控制、研究程度。 总的来看，铁路以西地质构造复杂程度总体上偏简单，以东偏中等，一号井东断层以西，第14勘探线以南，地质构造复杂程度较简单；一号井东断层以东，第14勘探线以北，地质构造复杂程度偏复杂。邻近不可采边界的块段均不圈定高级储量；断层煤柱不圈定高级储量，一律降为C级储量；对难以开采的小而孤立的块段，不圈定储量，不进行单独计算。煤层最小可采厚度该井田煤层倾角小于25°，各煤层经洗选后均能达到炼焦用煤要求，根据《生产矿井储量管理规程》的规定，确定煤层的最小可采厚度为0.70m。矿井工业储量的计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。井田范围内全区可采煤层为3煤、16上煤和17煤共3层煤。其中，3煤平均厚度为10.44m，16上煤平均厚度为0.93m，17煤平均厚度为0.98m，可采煤层总厚为10.44m。矿井的工业储量根据经纬网网格法来计算。经过计算，得出井田范围内有123个经纬网格，根据煤层倾角分为两部分：第一部分煤层平均倾角平均7°，完整方格个数为90个，不完整部分拼合方格13个；第二部分煤层平均倾角为18°，完整方格个数为12个，不完整部分拼合方格8个。每个经纬网方格的面积为S=500×500=250000m2，煤的容重取1.35t/m3。矿井工业储量的计算公式如下：Zg=N1×S×M×γ/cosα1+N2×S×M×γ/cosα2（2—1）式中Zg——矿井工业储量，万t；S——每个经纬网方格的面积，m2；N1——第一部分煤层倾角较小部分面积，m2；N2——第二部分煤层倾角较大部分面积，m2；M——煤层平均厚度；γ——煤的平均容重，t/m3；α1——第一部分煤层平均倾角，°；α2——第二部分煤层平均倾角，°。则矿井的工业储量为：Zg=N1×S×M×γ/cosα1+N2×S×M×γ/cosα2=250000×103×׺＋250000×20×׺根据甘肃窑街煤电集团三矿矿地质勘探资料，矿井各级储量具体情况见表2—1。表2—1矿井工业储量表（单位：万t）储量级别项目A+B+C级储量A级B级储量C级储量A+B级储量百分比储量百分比全矿井第一水平第二水平（其中，百分比为该级储量与其对应工业储量的比率。）由表中数据可以看出：井田范围内A+B级储量占工业储量的75.7%，大于40%；第一水平内A+B级储量占水平工业储量的78.8%，大于70%；第一水平内A级储量占水平工业储量的48.6%，大于40%。根据《矿井设计指南》中关于矿井井型与矿井设计的高级储量比例之规定，本矿井的储量符合煤炭设计规范的要求。矿井可采储量各类永久煤柱的计算1、各类永久煤柱留设宽度及其依据各类永久煤柱包括铁路煤柱、兖石铁路煤柱、工业广场煤柱、西风井煤柱、矿井边界煤柱、断层煤柱。具体留设如下：（1）铁路煤柱=1\*GB3①铁路煤柱按照原煤炭工业部[79]煤半字第270号文批复“关于印发山东省甘肃窑街煤电集团三矿矿井初步设计审查意见的通知”，确定铁路煤柱保护等级为Ⅰ级，保护煤柱围护带宽度为20m。设计留设岩层移动角为：第四系35°，上侏罗红层55°，煤系地层75°。由于铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。根据垂直剖面法作图，如图2—2所示。图2—2京煤柱剖面图由此算得的铁路一侧煤柱宽度为：°°°=484.4049（m）根据甘肃窑街煤电集团三矿矿现场生产经验，取b=500m，以保证铁路大动脉的安全。则铁路煤柱总宽度为：B=500×2+60=1060（m）②兖石铁路煤柱按照山东省煤炭工业局[2000]鲁煤生字第73号文“关于甘肃窑街煤电集团三矿煤矿偃石铁路和北风井保护煤柱留设的批复”，确定兖石铁路保护等级为Ⅱ级，保护煤柱卫围护带宽度为15m。保护煤柱岩层移动角拟采用[85]鲁煤生字第355号文的数据：第四系45°，红层65°，煤系地层75°。由于兖石铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。根据垂直剖面法作图，如图2—3所示。图2—3兖石铁路保护煤柱剖面图由此算得的铁路一侧煤柱宽度为：°°°=361.561（m）取b=370m。则兖石铁路煤柱总宽度为：B=370×2+65=805（m）（2）工业广场保护煤柱根据《关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）》之规定：井型在240万t/a及以上，占地面积指标为1.0公顷/10万t。据此，确定工业广场占地面积为24公顷，工业广场的形状为长方形，长600m,宽400m。又根据《煤炭工业矿井设计规范》之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为15m。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长×宽=630×430=270900m2。根据垂直剖面法作图，如图2—4所示。图2—4工业广场保护煤柱剖面图由作图法可得工业广场保护煤柱尺寸为：AD=1370.5922m；BC=1424.1821m；hk=1197.3872m。（3）西风井保护煤柱根据垂直剖面法作图，如图2—5所示。图2—5西风井保护煤柱剖面图由作图法可得保护西风井煤柱尺寸为：AD=720.9039m；BC=731.6219m；hk=726.2629m。（4）矿井边界煤柱矿井边界煤柱人为边界者留设如下：西部与鲍店矿井边界，按[95]兖矿局生字第678号文，本矿一侧留设25m保护煤柱；西北部与兴隆庄矿井边界煤柱，按鲁煤生[1999]第145号文，本矿一侧留设40m保护煤柱。（5）断层煤柱根据甘肃窑街煤电集团三矿矿井现场生产经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度，断层煤柱留设如下：一号井东断层两侧各留50m煤柱，其他断层按其落差大小不同，落差>50m的断层，两侧各留50m的煤柱；落差>20m~≤50m的断层，两侧各留30m煤柱；落差>10m~≤20m的断层，两侧各留20m煤柱；落差<10m的断层不留设断层煤柱。2、各类永久煤柱损失的计算方法各类永久煤柱损失的计算公式如下：P=S×M×γ/cosα（2—2）式中P——永久煤柱损失煤量，万t；S——煤柱的面积，m2；M——煤层平均厚度；γ——煤的平均容重，t/m3；α——煤层平均倾角，°。各类永久煤柱损失的计算结果各类煤柱不可避免会有重叠，当各类煤柱相互重叠时，应根据优先级不同，其储量应算入优先级较高的煤柱之中。例如，铁路煤柱与兖石铁路煤柱相重叠部分，其储量应算入铁路煤柱；铁路煤柱与工业广场煤柱相重叠部分，其储量应算入铁路煤柱；矿井边界煤柱与断层煤柱重叠部分，其储量应算入矿井边界煤柱，其余类推。计算结果见表2—2。表2—2各类永久煤柱损失煤量计算结果表(单位：万t)煤柱类别水平铁路煤柱工广煤柱边界煤柱断层煤柱风井煤柱总计铁路兖石铁路第一水平第二水平合计矿井可采储量的计算矿井可采储量的计算公式如下：ZK=（Zg–P）C（2—3）式中ZK——矿井可采储量，万t；Zg——矿井工业储量，万t；P——永久煤柱损失煤量，万t；C——采区采出率。根据《煤炭工业矿井设计规范》的规定，3煤采出率取0.75，16上煤和17煤采出率取0.85。计算结果见表2—3。表2—3矿井可采储量汇总表(单位：万t)类别水平工业储量煤柱损失有效储量可采储量全矿井第一水平第二水平3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度一、矿井年工作日数的确定按照《煤炭工业矿井设计规范》规定：矿井设计生产能力按年工作日300天计算。所以，本矿井设计年工作日数为300天。二、矿井工作制度的确定矿井工作制度设计采用“四六”工作制，即三班采煤，一班准备，每班净工作时间为6个小时。三、矿井每昼夜净提升小时数的确定按照《煤炭工业矿井设计规范》规定：矿井每昼夜净提升时间14小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为14小时。矿井设计生产能力及服务年限一、矿井生产能力的确定由于甘肃窑街煤电集团三矿矿井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，应建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为240万t/年。二、矿井及第一水平服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： T=（3—1）式中 T——矿井的服务年限，a； Zk——矿井的可采储量，万t； K——矿井储量备用系数，取K=1.4；A——矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为25137.9342万t，则矿井服务年限为T=a60a以上结果符合《煤炭工业矿井设计规范》的规定。第一水平服务年限的计算公式为： T1=（3—2）式中 T1——第一水平的服务年限，a； Zk1——第一水平的可采储量，万t； K——矿井储量备用系数，取K=1.4；A——矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：第一水平可采储量为20049.8608万t，则第一水平服务年限为T1=a30a以上结果符合《煤炭工业矿井设计规范》的规定。经过矿井及第一水平服务年限的核算，二者均符合《煤炭工业矿井设计规范》之规定，因此最终确定矿井的生产能力为240万t/a。

4井田开拓井田开拓的基本问题井筒形式及数目的确定一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。斜井适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。平峒适用于地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。综合甘肃窑街煤电集团三矿煤矿的实际情况：（1）表土层较厚，平均为95.57m，且风化严重；（2）地处平原，地势平坦，地面标高平均为+50m左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在500～1100m之间。因此，斜井及平峒均不适用于甘肃窑街煤电集团三矿矿。由于立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；在采深相同的条件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；井筒的断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的的要求，且阻力小，对深井更为有利；当表土层为富含水的冲积层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。因此，综合以上因素并结合甘肃窑街煤电集团三矿矿的实际情况，确定井筒的形式为立井。本矿井采用一对立井开拓：主立井采用箕斗提煤；副立井采用罐笼提升矸石，升降人员、设备、材料，且兼作进风井。副井安装梯子间，作为一个安全出口。考虑到甘肃窑街煤电集团三矿井田范围较大，矿井通风方式经过比较后确定为两翼对角式通风（具体比较情况见第九章），在井田西翼和东翼各掘一个风井，即西风井和东风井，每个风井均安装梯子间，作为回风井并兼作安全出口。井筒位置的确定井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原则：1、有利于井下合理开采（1）井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。（2）井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。2、有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。3、尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。4、有利于掘进与维护（1）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具有较好的水文、围岩和地质条件。（2）为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。（3）为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及受采动影响的地区。（4）井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。5、便于布置地面工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统之间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其他水平，适当考虑井筒延伸的影响。通过以上分析，考虑到甘肃窑街煤电集团三矿矿实际情况：铁路大动脉和兖石铁路穿过井田中部，且铁路煤柱压煤较多；井田东翼有一大块风化带。为了减少煤柱损失，缩短煤炭外运距离，减少运输费用，平衡井田西（前期）、东（后期）两翼的运输和通风系统，主副井布置在铁路附近即井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田。矿井通风方式为两翼对角式，在井田两翼各布置一个风井。为了使通风路线最短并减少初期建井工程量，西风井布置在井田西翼中部。考虑到减少压煤量并兼顾矿井东翼通风系统，东风井布置在风化带中。为此，确定主井坐标为（20490925，3925265，+47.71），副井坐标为（20491005，3925230，+47.71），西风井坐标为（20488620，3924575，+44.85），东风井坐标为（20492560，3927450，+48.56）。具体位置见甘肃窑街煤电集团三矿煤矿开拓平面图。工业广场位置、形状和面积的确定工业场地的选择主要考虑以下因素：尽量位于井田储量中心，使井下有合理的布局；占地要少，尽量做到不搬迁村庄；尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则并结合本矿井的实际情况，工业广场与主副井筒位置相同，靠近铁路布置。依据《关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）》之规定：井型在240万t/a及以上，占地面积标准为1.0公顷/10万t。由此确定工业广场占地面积为24公顷。工业广场形状为矩形，其尺寸为：长×宽=600m×400m=240000m2。开采水平数目、位置和标高的确定甘肃窑街煤电集团三矿井田范围内煤层倾角3º~9º，平均7º，为近水平煤层。全区范围内可采煤层为3煤、16上煤和17煤，其中16上煤和17煤间距10.46m，可集中布置；而3煤与这两层煤相距168.48m，若采用斜井延伸，由于煤层倾角太小，需要开凿的斜井太长，在技术经济上均不合理，因此决定采用立井两水平开拓。其中，第一水平标高为－670m，主采3煤；第二水平标高为－845m，开采16上和17煤。开拓方案的确定aa，而第二水平服务年限仅为15.14a。第一水平3煤储量丰富，服务年限长，为矿井主采煤层；第二水平的两层煤均为厚度不足1m的薄煤层，储量有限，服务年限短，并且16上、17煤层埋藏较深，故只作为备用储量。综合以上因素，本设计开拓方案主要考虑第一水平，第二水平暂不考虑。1、方案的提出由于本井田地形平坦，表土层较厚，所以采用立井开拓（主井设箕斗），并按井下运输量最小的原则确定了井筒位于井田储量的中央。为避免采用箕斗井回风时封闭井塔等困难和减少开凿风井的数目，决定采用两翼对角式通风（具体见第九章），风井位置见矿井开拓平面图。因本井田瓦斯和涌水都不大，水平内采用下山开采在技术上是可行的。考虑到主采煤层3#煤层为厚度8.53m的特厚煤层，布置煤层大巷及煤层上下山，巷道维护困难，维护费用高。并且煤层褶曲较多，若大巷沿煤层布置，巷道坡度及方向变化较大，辅助运输矿车的运行将受到限制。又根据甘肃窑街煤电集团三矿矿地质资料，各煤层均有自燃发火倾向。因此，布置煤层大巷及煤层上山在技术和经济上均不合理，故不予考虑布置煤层大巷及煤层上下山。为减少煤柱损失和保证大巷及上下山的维护条件，运输大巷和上下山均设于3#煤层底板下垂距15~25m的厚层砂岩内，轨道大巷亦设于3#煤层底板厚层砂岩中，与3煤垂距15~100m。其中，轨道大巷和运输大巷的方向与煤层走向大体垂直，沿直线掘进。轨道大巷水平布置，只设3‰的流水坡度，运输大巷随煤层起伏，坡度相应改变，但变化幅度不大，以与3#煤层保持25m左右的垂距。井田范围内煤层倾角3º~9º，平均7º，为近水平煤层。因此，其准备方式既可以采用采区式，也可以采用带区式。根据前述各项决定，提出三种在技术上可行的方案：图4—1方案1图4—2方案2图4—3方案3（1）方案1铁路以西块段，采用带区式准备；铁路以东块段，大巷北侧采用带区式准备，大巷南侧深部采用下山开采。如图4—1。（2）方案2铁路以西块段，采用带区式准备；铁路以东块段，大巷北侧采用采区式准备，大巷南侧深部采用下山开采。（3）方案3铁路以西块段，采用采区式准备；铁路以东块段，大巷北侧采用带区式准备，大巷南侧深部采用下山开采。2、开拓方案技术比较方案1和方案2的区别在于铁路以东块段，大巷北侧是采用带区式准备还是采区式准备。两方案相比，方案1和方案2的基建费相同，二者差别在生产费上。粗略估算（如表4—1）表明：方案2的生产费比方案1多出10.62%，两者相差不大，需通过经济比较才能确定其优劣。方案1和方案3的区别在于铁路以西块段是采用带区式准备还是采区式准备。粗略估算（如表4—1）表明：方案1比方案3多掘轨道大巷（800m）、运输大巷（1105m），基建费方案1比方案3多出371.32万元；而方案3的生产费比方案1多出966.48万元；总费用方案3比方案1多出10.24%，两者也相差不大，亦需通过经济比较才能确定其优劣。表4—1各方案粗略估算费用表方案项目方案1方案2生产费/万元大巷运输×××××大巷运输×××总计费用/万元费用/万元百分率100%百分率110.62%方案1方案3基建费/万元轨道大巷800××10-4运输大巷1105××10-4小计生产费/万元大巷运输×××××××××大巷运输×××总计费用/万元费用/万元百分率100%百分率110.24%3、开拓方案经济比较方案1和方案2及方案1和方案3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4—2~表4—6。表4—2建井工程量项目方案1方案2带区煤层运煤平巷/m2370带区煤层运料平巷/m2400煤仓/m31083采区轨道上山/m2095采区运输上山/m2130方案1方案3运输大巷/m1105轨道大巷/m800带区煤层运煤平巷/m带区煤层运料平巷/m煤仓/m32166采区轨道上山/m4649采区运输上山/m4665表4—3生产经营工程量项目方案1项目方案2运输/万t·km工程量运输/万t·km工程量带区煤层运煤平巷运输采区岩石上山运输东一带区一分带××东一采区一区段××二分带××二区段××三分带××三区段××四分带××四区段××五分带××五区段××六分带0六区段××东二带区一分带××七区段××二分带××八区段××三分带××九区段××四分带××十区段××五分带××六分带0大巷运输大巷运输东一带区××东一采区××东二带区××带区煤层运输平巷维护/（万·m·a）×(2370×6.11+2400×6.29)×10-4方案1方案3运输/万t·km工程量运输/万t·km工程量带区煤层运煤平巷运输采区岩石上山运输西一带区西一采区一分带××一区段××二分带××0=0二区段××三分带××三区段××四分带××0.61=265.90四区段××五分带××五区段××西二带区六区段××一分带××0=0七区段××二分带××八区段××三分带××九区段××四分带××十区段××西三带区西二采区一分带××0=0一区段××二分带××二区段××三分带××三区段××四分带××四区段××西四带区五区段××一分带××0=0六区段××二分带××七区段××三分带××八区段××四分带××九区段××西五带区十区段××一分带××0=0十一区段××二分带××三分带××四分带××西六带区一分带××0=0二分带××三分带××四分带××西七带区一分带××0=0二分带××三分带××四分带××西八带区一分带××0=0二分带××三分带××四分带××大巷运输大巷运输西一带区××西一采区××西二带区×2038×西二采区××西三带区××西四带区××西五带区××西六带区××西七带区××西八带区××带区煤层运输平巷维护/（万·m·a）×××××12.56)×10-4表4—4基建费用表方案项目方案1方案2工程量单价/元·m-1费用/万元工程量/m单价/元·m-1费用/万元带区煤层运煤平巷/m2370带区煤层运料平巷/m2400煤仓/m31083采区轨道上山/m2095采区运输上山/m2130总计方案项目方案1方案3工程量单价/元/元·m-1费用/万元工程量/m单价/元·m-1费用/万元运输大巷/m1105轨道大巷/m800带区煤层运煤平巷/m带区煤层运料平巷/m煤仓/m32166采区轨道上山/m4649采区运输上山/m4665总计表4—5生产经营费方案1方案2项目工程量/万t·km单价/元(t·km)-1费用/万元项目工程量/万t·km单价/元(t·km)-1费用/万元运输运输带区煤层运煤平巷采区岩石上山东一带区东一采区一分带一区段二分带二区段三分带三区段四分带四区段五分带五区段六分带00六区段东二带区七区段一分带八区段二分带九区段三分带十区段四分带五分带六分带00小计大巷大巷东一带区东二带区东一采区小计小计运输费合计运输费合计维护带区煤层运输平巷费用万·m·a元(m·a)-1合计方案1方案3项目工程量/万t·km单价/元(t·km)-1费用/万元项目工程量/万t·km单价/元(t·km)-1费用/万元运输运输带区煤层运煤平巷采区岩石上山西一带区西一采区一分带18.20一区段二分带00二区段三分带三区段四分带265.90四区段五分带五区段西二带区六区段一分带00七区段二分带八区段三分带九区段四分带十区段西三带区西二采区一分带00一区段二分带二区段三分带三区段四分带四区段西四带区五区段一分带00六区段二分带七区段三分带八区段四分带九区段西五带区十区段一分带00十一区段二分带三分带四分带西六带区一分带00二分带三分带四分带西七带区一分带00二分带三分带四分带西八带区一分带00二分带三分带四分带小计小计大巷大巷西一带区西一采区西二带区西二采区西三带区西四带区西五带区西六带区西七带区西八带区小计小计运输费合计运输费合计维护带区煤层运输平巷费用合计合计表4—6费用汇总表方案项目方案1方案2费用/万元百分率/%费用/万元百分率/%基建工程费100生产经营费100总费用100方案项目方案1方案3费用/万元百分率/%费用/万元百分率/%基建工程费100生产经营费100总费用100在上述经济比较中需要说明以下几点：（1）方案1和方案2在铁路以西块段的带区划分方案及带区巷道布置形式相同；方案1和方案3在铁路以东块段、大巷北侧的带区划分方案及带区巷道布置形式相同；三个方案在铁路以东块段、大巷南侧下山开采方案相同。（2）大巷和采区上下山的辅助运输费用均按占运输费用的20%进行估算。（3）三个方案的车场（带区车场、采区车场）虽有差别，但基建费相差不大，故未予比较。·m，故比较中未对比其维护费用的差别。4、综合评价优选从以上技术经济比较结果可以看出：（1）方案2的基建工程费比方案1多出46.18%，其生产经营费用比方案1多出21.23%，总费用上方案2比方案1多出25.73%，两者相差较大。另外，从整体上来看，方案1的巷道布置系统比方案2的简单，因此，决定采用方案1。（2）方案3的基建工程费比方案1多出45.13%，其生产经营费用比方案1多出39.55%，总费用上方案2比方案1多出40.21%，两者相差较大。另外，从整体上来看，方案1的巷道布置系统比方案3的简单，因此，决定采用方案1。综合以上技术经济比较结果，最终决定采用方案1。带区和采区的划分及布置根据上述所确定开拓方案，井田范围内主要采用带区式准备，只在水平深部采用下山开采。由此，全矿第一水平共划分为10个带区、2个采区。其中，铁路以西划分为8个带区：西一带区～西八带区；铁路以东划分为2个带区和2个采区：东一带区、东二带区、东一采区和东二采区。具体布置见甘肃窑街煤电集团三矿煤矿开拓平面图。煤层生产能力3煤的可采厚度为8.53m，16上3。因此，3煤的煤层生产能力为11.5155t/m2，16上煤的煤层生产能力为1.2555t/m2，17煤的煤层生产能力为1.323t/m2。矿井开拓延伸及深部开拓布置方案根据前述，当第一水平采完时，开采第二水平采用直接延伸立井井筒的方案。因本井田瓦斯和涌水都不大，水平内采用下山开采在技术上是可行的。因此，水平内开采深部时采用岩石下山开采。矿井水平间、带区间和煤层间接替顺序1、水平间接替顺序矿井投产后，首先开采第一水平，在第一水平减产前1～1.5年，完成下一个开采水平的基本井巷工程和准备、安装工程。2、带区间接替顺序第一水平内首先开采井田西翼带区。大巷两侧对应带区采用跨大巷顺序开采，带区之间交叉生产，即：当开采西一带区一分带时，在西二带区一分带准备接替工作面，接替工作面在生产工作面结束前10～15天完成巷道掘进和设备安装工程；当西二带区一分带投入生产后3个月左右，开始在西一带区二分带沿空掘巷，准备下一个接替工作面……依次类推。当西翼带区全部采完前1～1.5个月，完成东翼接替带区和接替工作面的掘进工程和设备安装工程。东翼带区及采区间采用顺序开采，即：当东一带区结束后，接着开采东二带区，然后开采东一采区，最后开采东二采区。3、煤层间接替顺序自上而下，首先开采3煤，然后联合开采16上煤和17煤，其接替顺序同水平间的接替顺序。矿井基本巷道井筒1、主井如图4—4，主井井筒断面形状为圆形，净直径为6.5m，净断面积为33.18㎡，掘进断面44.18㎡，井深717.71m。井筒井壁为混凝土砌碹井壁，厚450mm，充填混凝土厚50mm。主井采用两对12t多绳箕斗提煤。2、副井如图4—2，掘进断面59.45m2，井深717.71m。井筒井壁为混凝土砌碹井壁，厚550mm，充填混凝土厚50mm。副井布置一对1.5t固定箱式矿车双层四车罐笼，一个带平衡锤的加宽双层四车罐笼。3、风井如图4—6、图4—7西风井井筒和东风井井筒均为圆形断面，净直径为5m，净断面积为19.63㎡，掘进断面26.42m2，西风井井深602.85m，东风井井深701.26m。两风井井筒井壁均为混凝土砌碹井壁，厚350mm，充填混凝土厚50mm。两风井均设梯子间。风速验算如下表。表4—7井筒风速验算表井筒名称风量(m3/min)井筒断面（m2）实际风速(m/s)允许风速(m/s)验算结果最低最高副井井筒——8符合规定西风井井筒——15符合规定（注：新鲜风流主要从副井进入井下，主井不作为进回风井，故其风速不需验算；东风井因不在矿井通风设计服务范围内，因此，其风速未进行验算。表中风量为通风容易及通风困难两个时期通过各井筒的最大风量。）通过验算，风速符合《规程》的规定，所选用井筒断面满足设计要求。井底车场井底车场的型式和布置形式井底车场采用立井刀式环行车场，其布置形式见图4—8。验算主、副井空重车线长度（1）主井空重车线长度验算由于井下煤炭采用胶带输送机运输，所以，主井的空重车线不需验算。（2）副井空重车线长度验算—9B，其外形尺寸为：2400×1150×1150（mm）（长×宽×高）。参考煤矿现场生产经验，一列车一般为20辆矿车，则一列车长度为48m。而副井重车线长度为60.94m，空车线长度为49.209m，均大于1列车的长度，符合《煤炭工业矿井设计规范》的规定。3、调车方式设计采用顶推调车方式：电机车牵引重列车驶入车场调车线，电机车摘钩，驶过道岔N2，经错车线，过N1道岔绕至列车尾部，将列车顶入副井重车线。然后，电机车经过道岔N2绕道回车线，进入副井空车线，牵引列车驶向带区。4、各种峒室的布置井底车场各种峒室及其布置见图4—8。主要开拓巷道1、各种巷道的断面形式及其参数本设计中的主要开拓巷道有运输大巷、轨道大巷、东翼运输石门、东翼轨道石门和总回风巷等。各种巷道的断面形式、断面大小、支护方式及其它参数见图4—9～图4—13。2、各段巷道风速验算各段巷道的通风验算结果见下表。表4—8井巷风速验算表巷道名称风量(m3/min)巷道断面（m2）实际风速(m/s)允许风速(m/s)验算结果最低最高井底车场——8符合规定轨道大巷——8符合规定运输大巷6符合规定总回风石门——8符合规定（注：表中风量为通风容易及通风困难两个时期通过各段巷道的最大风量。）通过验算，风速符合《规程》的规定，所选用巷道断面满足设计要求。3、巷道掘进及支护工艺各种开拓巷道均为岩石巷道，其掘进方式为钻爆法，支护形式为锚喷支护。第139页图4—4主井井筒断面布置图井筒特征井型240万t/a提升容器两对12t长型箕斗多绳摩檫轮提升机井筒直径井深净断面积33.18㎡井筒支护混凝土砌碹厚450㎜充填混凝土厚50㎜基岩段毛断面积44.18㎡表土段毛断面积44.18㎡图4—5副井井筒断面布置图井筒特征井型240万t/a提升容器一对1.5t固定箱式矿车双层四车罐笼；一个带平衡锤的加宽双层四车罐笼井筒直径井深净断面积2井筒支护混凝土砌碹厚550mm充填混凝土厚50㎜基岩段毛断面积59.45m2表土段毛断面积59.45m2图4—6西风井井筒断面布置图井筒特征井型240万t/a净断面积19.63㎡井筒直径5m基岩段毛断面积26.42㎡井深表土段毛断面积26.42㎡图4—7东风井井筒断面布置图井筒特征井型240万t/a净断面积19.63㎡井筒直径5m基岩段毛断面积26.42㎡井深表土段毛断面积26.42㎡图4—8-670m井底车场布置图图4—9运输大巷断面图巷道特征围岩类别断面（m2）掘进尺寸（mm）喷射厚度mm锚杆净周长(m)净掘宽高形式外漏长度排列方式间排距锚深规格L×Φ煤48003900100钢筋沙浆50矩形80016001900×16图4—10轨道大巷断面图巷道特征掘进断面16.6m2锚杆间距800mm喷层厚度100mm净断面14.3m2锚深1600mm巷道坡度3‰水沟S掘0.36m2锚杆排距800mm岩石硬度F=4~6水沟S净0.20m2锚杆排数12根净周长14.8m每米锚杆数15根图4—11东翼运输石门断面图巷道特征围岩类别断面（m2）掘进尺寸（mm）喷射厚度mm锚杆净周长(m)净掘宽高形式外漏长度排列方式间排距锚深规格L×Φ煤48003900100钢筋沙浆50矩形80016001900×16图4—12东翼轨道石门断面图巷道特征掘进断面16.6m2锚杆间距800mm喷层厚度100mm净断面14.3m2锚深1600mm巷道坡度3‰水沟S掘0.36m2锚杆排距800mm岩石硬度F=4~6水沟S净0.20m2锚杆排数12根净周长14.8m每米锚杆数15根图4—13总回风巷断面图巷道特征掘进断面16.7m2锚杆间距800mm型式树脂锚杆净断面15.7m2锚杆排距800mm外露长度100mm掘进宽度4800mm锚杆长度2100mm喷层厚度100mm掘进高度4000mm锚杆直径16mm巷道坡度3‰净周长15m排列方式菱形岩石硬度F=4~65准备方式——带区巷道布置煤层的地质特征一、煤层埋藏条件带区内主采煤层为山西组3#煤层。3煤厚层块状，内生裂隙发育，煤层赋存稳定，厚度在5.16~10.54m之间，平均厚度为8.53m。3煤含夹石2~3层，以中下部一层较为稳定，一般厚0.3~0.5m，中上部一层较稳定，厚0.03m，上部一层夹石时有时无，结构复杂。煤层倾角平缓，一般3°~9°，平均7°，最大18°，最小近水平状态。煤层大致是东西走向，南北倾向。二、煤质特征根据甘肃窑街煤电集团三矿矿资源勘探阶段煤质化验结果，3煤的工业牌号为为QM443。3煤原煤灰分平均为14.16％左右，硫分平均为0.44％，磷分平均为0.0118％，属于低～中灰、特低硫、特低磷煤。三、煤层顶、底板条件3煤直接顶板以粉砂岩（64.2％）为主，厚1.00～12.88m，平均3.14m。次为泥岩（29.7％）和细砂岩（6.1％），节理发育，破碎易冒落，局部区域发育一层炭质泥岩伪顶，厚0.3m，老顶厚10～20m，为中细砂岩，厚层状，硅质胶结，属最坚固至坚固岩石，抗压强度900～1300kg/cm2。煤层直接底板一般为深灰色粉砂岩，次为灰色细砂岩，局部区域发育一层深灰色泥岩伪底。老底为灰白色中、细砂岩互层，致密坚硬（见煤层综合柱状图）。四、煤层的含瓦斯特征根据勘探阶段取样器采取3煤的19个瓦斯煤样化验结果：从瓦斯含量看，CH4平均含量小于1cm33/t，绝对涌出量为3.316m3/min，采区最大相对涌出量为0.788m3/t；矿井CO233/min3/t，矿井