1、中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 1 页摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为城郊矿 500 万 t/a 新井设计。主采煤层为 3 号煤、2 号煤，平均倾角为 3，煤层平均总厚为 11.13m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为 68655 万 t，矿井可采储量 47912 万 t。矿井服务年限为 68.45a，涌水量不大，矿井正常涌水量为 200m3/h，最大涌水量为360m3/h。井田中各煤层瓦斯含量一般小于 0.5cm3/g，属低瓦斯矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。井田为双立井单水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用
2、矿车运输。矿井通风方式为混合式通风，前期中央风井回风，后期带区风井回风。矿井年工作日为 330d，工作制度为“四六” 制。一般部分共包括 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。专题部分题目是炮采工作面高产高效技术研究翻译部分主要内容为关于电磁辐射在冲击矿压预测中的应用，英文题目为：Calculation of electromagnetic Radiation criterion for Rockb
3、ust Hazard Forecast in coal mines（15）.全套图纸，加 153893706中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 2 页ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The designed productive capacity is 5 million tons percent year.The three and two is the main coal seam, and its dip
4、 angle is 3 degree. The thickness of the mine is about 11.13m in all. The mine Geology quality condition is simple by Comparison.The proved reserves of the minefield are 686.55 million tons.The recoverable reserves are 465.62 million tons., and the service life of the mine is 66.52 years. The normal
5、 flow of the mine is 200m3 percent hour and the max flow of the mine is 360 m3 percent hour. The mineral well gas gushes less than 0.5cm3/g, for low gas mineral well.All the coal seam do not have the danger of explor, or burn by itself.The mine farmland is a single level in an inclined well to expan
6、d. The mine farmland signs the single level of well to expand for the double.The mine lane adopts the tape conveyance luck coal, assistance conveyance adoption mineral car.The well ventilated way of the mineral well is well ventilated for admixture type, expecting the central breeze well to return t
7、o breeze before, expecting to take the area breeze well to return to breeze later.The working system “four-six” is used in the ChengJiao mine. It produced 330d/a.This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and wor
8、king system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.The special subj
9、ect parts of topics is The technique research of the 中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 3 页blasting working face produce efficiently.Translation part of main contentses is an topic with the name of Calculation of electromagnetic Radiation criterion for Rockbust Hazard Forecast in coal mines.目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特
10、征61.1 矿区概述61.2 井田地质特征71.3 煤层特征92 井田境界和储量122.1 井田境界122.2 矿井工业储量132.3 矿井可采储量143 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限183.1 矿井工作制度183.2 矿井设计能力及服务年限184 井田开拓214.1 井田开拓的基本问题214.2 矿井基本巷道345 准备方式-带区巷道布置485.1 煤层的地质特征485.2 带区巷道布置及生产系统495.3 带区车场选型设计546 采煤方法556.1 采煤工艺方式556.2 回采巷道布置727 井下运输757.1 概述757.2 带区运输设备选择767.3 大巷运输设备选择77中国矿
11、业大学 2006 届本科生毕业设计第 4 页8 矿井提升818.1 概述818.2 主副井提升819 矿井通风与安全849.1 矿井概况849.2 矿井通风系统的确定859.3 矿井风量计算899.4 矿井阻力计算939.5 选择矿井通风设备1019.6 安全技术措施10310 矿井基本技术经济指标106专题部分炮采工作面高产高效研究109参考文献126翻译部分英文原文128中文译文134致谢139中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 5 页一般部分中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 6 页第一章 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置与交通城郊煤矿位于河南省
12、永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、蒋口乡的一部分，交通便利。走向长约 7.81km，倾向长约7.01km，井田面积 44km2。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为：东经 11617301162521，北纬335352340035。井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95km，夏邑东站 62km；东北至京沪铁路徐州车站约 100km，东南至宿州车站约 75km，距京九铁路的亳州车站 55km，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通（见图 111） 。1.1.2 地形地貌城郊井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高为+30m，向东南倾斜。
13、区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为 100m 左右。工业广场标高+30.0m 。1.1.3 主要河流城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+29.79m， （1963 年 8 月 9 日） ，年平均水位标高+26.39m ，最大流量 384m3/s（1963 年 8 月 9 日） ，年平均流量一般为 12m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。河流对开采不构成影响。本区地处中纬 34 附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平
14、均气温 14.3 ，日最高气温 41.5，日最低气温为-23.4。年平均降水量 962.9，年最大降水量 1518.6，年最小降水量 556.2。大气降水量多集中在 78 月份，可占全年降水量的 50%以上，年蒸发量 1808.9。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于 6 度。中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 7 页1.2 井田地质特征1.2.1 地质构造城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧。见图 121城郊井田构造纲要
15、图 。图 111 城郊矿交通位置图城 郊 矿 勘 探 区公 路铁 路图 例 宿 县淮 北 市涡 阳 茴 村薛 湖 徐 州 市商 丘 市 砀 山芒 山亳 州 夏 邑 永 城 市顺 和30204034020401701601701603020403402040 省 南 河 江 苏 省省 徽 安山 东 省中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 8 页1）褶皱构造井田内褶皱构造除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的隆起和凹陷。主要有：四里禅向斜、柏窑背斜。2）断裂构造井田地层走向为北北东向，中部、北部由于受小褶曲的影响，呈波状起伏，走向变化较大。地层产状总趋势向南西西方向倾斜，地层倾角
16、一般在 0 6,褶皱和断裂构造呈北北东向和近东西展布。本井田精查勘探时在 44km2 范围内大小组合断层 3 条，其中较大的断层有 3 条，井田东北部即以一大断层为界。总之，整个井田以近北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造。晚古生代中基性岩浆岩活动比较强烈，并对煤层有一定的破坏作用。1.2.2 水文地质条件新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性又弱，与基岩之间有平均厚 44.29m 的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但由于井田内
17、砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。太原组上段灰岩是开采二煤层的间接充水含水层，二煤底板下距K3（L11 灰岩，平均厚 1.64m）平均距离 50m，距 L8 灰岩（平均厚10.49m）平均距离 80m，L8 上距 L11 一般平均在 30m 左右，其间又有泥岩，砂质泥岩相隔，基本无水力联系，因此，如不受断裂构造影响，正常情况下不会造成突水。本井田断层富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情况下不会发生导水威胁。综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单元，开采煤层远离地表水体，无流水影响，间接充水岩层“灰岩”
18、单位涌水量不大，局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远离断层，一般是不会突水的，本矿井水文地质，工程地质条件属中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 9 页中等类型。中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 10 页矿井正常涌水量 200m3/h，考虑上段灰岩突水，最大涌水量为360m3/h。1.2.3 地温井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地温梯度为 2.67 /100m，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。从二煤组煤层、三煤组煤层地温等值线图上看出，等温线与煤层底板等高线基本平行，二煤组煤层-500m 以浅的地温一般低于 30C，-600m 以深的地温
19、除井田东南部小面积低温区外，一般为一级高温区。-700m 以深地段，地温大于 31，为一级高温区，其余地段地温一般低于 31。图 121 城郊井田地质构造简图1.3 煤层1.3.1 煤层埋藏条件中中中F63中中F3中中中中F28中中中中中中中中中中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 11 页煤层走向为东西走向，北高南低，平均倾角为 3，其中上部及下部煤中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 12 页层更加平缓，倾角一般为 0 度，中部煤层倾角较大，有 6 度左右。本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（P 1s）及下石盒子组（P 1 x） ，煤层总厚度平均 11.13m。下二叠统山西组
20、（P 1s）含二煤组，由 1 个分层组成，为 2 号煤，煤层平均总厚度为 4.18m，下石盒子组（ P1x）含三煤组，由 1 个分层组成，为 3 号煤，煤层总厚度为 6.95m，井田内二、三煤层为可采煤层。1.3.2 煤质三煤层属低灰分，特低硫，特低磷，高发热量，易选的优质无烟煤。而二煤层以富灰分为主，特低硫，特低磷，中等发热量，中等可选性的无烟煤。各可采煤层中贫煤数量较少，除它的发热量量稍高于无烟煤外，其它煤质特征与无烟煤相似。三煤层煤为无烟煤，首先可作为化工用煤，包括气化用煤及发生炉煤气用煤和化肥用煤，其次作为动力用煤及民用燃料等。二煤层煤可用于发电，水泥工业及民用。1.3.3 煤层顶底板
21、三煤煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，抗压强度一般大于 600kg/cm2（极小部分小于 600kg/cm2） ，稳定性好，管理难度小。二煤煤层直接顶，底板多为细中粒砂岩，厚层状泥岩（厚度一般大于5m） ，局部为砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度一般小于 600kg/cm2 ，岩石的完整性差，稳定性较差，顶板不易于管理，底板一般不易发生底鼓。1.3.4 瓦斯、煤尘等井田中各煤层瓦斯含量一般小于 0.5cm3/g，属低瓦斯矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 13 页表 131 煤层情况一览表煤组号煤分层数平均煤
22、厚(m)夹矸层数可采情况 煤层稳定性三煤组1 6.95 0 可采 稳定二煤组1 4.18 0 可采 稳定中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 14 页第二章 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围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，处理好相邻矿井间的关系。根据以上原则，矿西北以 F3 断层为界，F3 断层中间与煤层露头相连，煤层露头为
23、环状，东北以 F16 断层为界，西部以及南部为人为边界，按矿区内统一划分的井田边界。 2.1.2 开采界限本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（P 1s）及下石盒子组（P 1 x） ，煤层总厚度平均 11.13m。下二叠统山西组（P 1s）含二煤组，由 1 个分层组成，为 2 号煤，煤层平均总厚度为 4.18m，下石盒子组（ P1x）含三煤组，由 1 个分层组成，为 3 号煤，煤层总厚度为 6.95m，井田内二、三煤层为可采煤层，开采范围为井田范围内的 2、3 号煤层，作为后期储备资源开采。矿井设计只针对 3 号煤层。开采上限：3 号煤层以上无可采煤层。下部边界：人为划分的下部井田边界。2.1
24、.3 井田尺寸井田走向平均长约 7.81km，倾向平均长约 7.01km，本次储量计算是在精查地质报告提供的 1：10000 煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠，井田面积 44km2。中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 15 页2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础1.根据城郊井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2.依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为 0.8m，原煤灰分不大于 40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为 0.70.8m；3.依据国务院过函（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容
25、要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量列入平衡表外的储量；394603946039470394703948039480394039403940394039410394103942039420394039403940394075 75403750 375037560 375603750 375037580 3758037590 375903760 376037610 3761037620 376203760 376037640 3764037650 37650-50-6-50-50-60 -60-70-70-80 -80-860图 211 城郊井田煤层赋存状况示意图中
26、国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 16 页4.储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5.井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。6.煤层容重：3 号煤层容重为 1.4t/m3，2 号煤层容重为 1.4t/m32.2.2 井田地质勘探井田地质勘探类型为精查，属详细勘探。井田范围内钻孔分布，井田内北部边界附近和西部及东部边界附近，钻孔布置较少；其它区域钻孔分布比较均匀，勘探详细。井田内北部边界附近、西部边界附近以及东部边界
27、附近属 B 级储量，断层附近属 C 级储量，其它区域为 A 级储量。高级储量占 99.6%，符合煤炭工业设计规范要求。3 号煤层最小可采厚度为 4.40m，最大可采厚度为 8.86m，平均6.95m。2.2.3 工业储量计算井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，矿井主采煤层为 3 号煤层以及 2 号煤采用算术平均法。即煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：Zg=SMR （211）其中：Zg矿井的工业储量，t；S 井田的倾斜面积， km2；M煤层的厚度，m；R 煤的容重，t/m 3，取 R=1.4 t/m3。则：Zg=441000 3/cos30（6. 95+4.18）
28、1.4=686550000t=68655 万 t2.3 矿井可采储量2.3.1 安全煤柱留设原则1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 17 页分布的村庄不留设保护煤柱，本井田内地表没有村庄。2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为 70，表土层移动角为 41；3.维护带宽度：风井场地 20m，其他 15m；4.断层煤柱宽度 30m，井田境界煤柱宽度为 20m；5.工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表 2.1。表 22
29、1 工业场地占地面积指标井 型（万 t/a） 占地面积指标（公顷/10 万 t）240 及以上 1.0120-180 1.245-90 1.59-30 1.8以指标规定城郊矿工业场地计算为：1、占地面积指标取：1.0 公顷/10 万 t2、面积计算：500 万 t 1.0 公顷/10 万 t = 50 公顷2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量1.井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设 20m 宽，则井田边界保护煤柱损失量为 399.11万 t。2.断层保护煤柱断层煤柱留设 30m 宽，则断层保护煤柱损失量为： 691.15 万 t。3.工业广场保护煤柱工业广场按级保护留围护带宽度 15m，工业广场
30、面积由表 221确定，取 50 公顷。工业广场保护煤柱如图 2.3。面积为 154.23 公顷，则工业广场保护煤柱压煤量为：154.23（6.95+4.18）1.4 = 2403.21 万 t。中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 18 页4.大巷保护煤柱大巷中心距离为 50m，煤层大巷两侧的保护煤柱宽度各为 40m，岩石大巷两侧的保护煤柱宽度各为 30m，则大巷保护煤柱损失量为 1278.85 万t。5.井筒保护煤柱主、副井井筒和前期风井保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，后期风井井筒保护煤柱在边界煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为 0。各种保护煤柱损失量见表 2.2。表 222 保护煤
31、柱损失量煤 柱 类 型 储 量（万 t）井田边界保护煤柱 399.11断层保护煤柱 691.15工业广场保护煤柱 2403.21大巷保护煤柱 1278.85井筒保护煤柱 0合 计 4772.32（ 1） =4；（ 2） 70， 8；（ 3） ， -. 6；（ ） 维 护 带 宽 度 为 5M工 业 广 场 保 护 煤 柱 中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 19 页2.3.3 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk = （Z g-P）C （2.5）式中： Zk矿井可采储量，万 t；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护
32、煤柱损失量，万 t；C采区采出率，厚煤层不小于 0.75；中厚煤层不小于 0.8；薄煤层不小于 0.85；地方小煤矿不小于 0.7。则，矿井设计可采储量：Z k =（68655-4772.32 ）0.75=47912.01（万 t）中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 20 页第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330 天，工作制度采用“ 四六制 ”，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班工作 6 小时。矿井每昼夜净提升时间为 16 小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 确定依据煤炭工业矿井
33、设计规范第 2.2.1 条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1.资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2.开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市） ，交通（铁路、公路、水运） ，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；3.国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4.投资效果：投资少、
34、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2 矿井设计生产能力城郊井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定城郊矿井设计生产能力为 5.0Mt/a。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 21 页3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量 Zk、设计生产能力 A 矿井服务年限 T 三者之间的关系为：（3
35、21）式中: T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，万 t；A设计生产能力,万 t；K矿井储量备用系数，取 1.4；则，矿井服务年限为：T =47912/5001.4 = 68.45a3 号煤层服务年限为：T =29918.10/5001.4 = 42.75a符合煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4 井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1.煤层开采能力井田内 3 煤层平均 6.95m，为特厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“ 一矿一井一面 ”的发展模式，可以布置一个放顶煤工作面保产。2.辅助生产环节的能力校核矿井设计为特大型矿井，开
36、拓方式为双立井单水平开拓，主立井采用箕斗提升运煤，副立井采用轨道辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经斜巷胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主立井胶带运输机提升至地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用 900mm 轨距矿车运输，运输能力大，调度方便灵活。3.通风安全条件的校核本矿井 煤尘无爆炸危险性，瓦 斯 涌 出 量 为 0.5m3/t， 属 于 低 瓦 斯 矿 井 。T= ZkAK中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 22 页水 文 地 质 条 件 简 单 ， 涌 水
37、 量 较 小 （ 200 m3/h） 。 瓦斯涌出量小，矿井采用混合式通风，后期设一条专用回风大巷，东区布置一个风井，可以轻松满足通风需要。4.矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表 321。表 321 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限第一开采水平服务年限（a ）矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计服务年限（a） 煤层倾角 45600 及以上 70 35 300500 60 30 120240 50 25 20 154590 40 20 15 15中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 23 页第四章 井田开拓4.1
38、井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。1.确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2.合理确定开采水平的数目和位置；3.布置大巷及井底车场；4.确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5.进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6.合理确定矿井通风、运输及供电系统。确
39、定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1.贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠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，做到合理集中生产。3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。4.必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，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
40、工艺、发展采煤机械化、掘进机械化、自动化创造条件。6.根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 24 页4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标1.井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，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，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业
41、建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。对于平原地区的城郊矿的来说，由于煤层埋藏深度大，不能建斜井。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井
42、需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，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，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角小，平均 3，为近水平煤层；表土层厚，有流沙层；水文地质情况中等；井筒需要特殊施工，根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑城郊矿的实际情况：（1） 表层土较厚，淮河冲积形成，风化严重；（2） 地面标高平均+30m 左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在400900m 之间；（3） 矿井年设计生产能力为 50
43、0 万 t/a，为大型矿井。综上所述，矿井只能采用立井开拓。中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 25 页根据矿井提升的需要与本矿的地质条件及煤矿安全规程的规定，在本井田的中上部设立主副井筒各一个。主井用来提升煤炭，副井用来运送人员、材料、矸石及通风等。本矿井的瓦斯含量不大，属于低瓦斯矿井，矿井通风容易。同时考虑到井田走向较长，确定前期采用中央风井回风，后期采用带区风井回风，以保证矿井的正常通风。2.井筒位置的确定井筒位置的确定原则：（1）有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；（2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要
44、尽量少迁村或不迁村；（3）井田两翼的储量基本平衡；（4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；（5）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、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水的威胁；（6）工业场地宜少占耕地，少压煤；（7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理。2）井筒位置的确定综上，为便于地面运输及工业广场布置，主井井筒位置布置方案也可以选择在井田西部边界附近。考虑以上井筒位置确定原则，并结合矿井实际情况，最终确定主、副井筒位于井田的中央，有利于减少矿井保护煤柱损失；同时，也便于以后二号煤延深开采。风井井口位置的选择应在满足通风条件的
45、前提下，与提升井筒的贯通位置最短，并利用各种煤柱以减少保护煤柱的损失。本矿井前期采用中央风井回风，故将风筒布置在工业广场保护煤柱内，从而减少了煤柱的损失。综合以上因素，结合矿井实际情况，提出本矿井井筒布置位置如下：表 411 井筒位置坐标井筒名称 X Y Z中国矿业大学 2006 届本科生毕业设计第 26 页副井 39441520 3758945 30主井 39441532 3758874 30中央风井 39441500 3758043 30东风井 39437360 3757150 304.1.2 工业场地的位置工业场地的选择主要考虑以下因素：尽量位于储量中心，使井下有合理的布局；（1） 占地
46、要少，尽量做到不搬迁村庄；（2） 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；（3） 尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则和本矿井的实际情况，工业广场与主副井筒布置位置相同，其面积及保护煤柱的大小详见第 2 章规定以及设计确定大小的内容，工业广场面积 50 公顷，定为 710m710m 的正方形。4.1.3 开采水平的确定及采带区划分井田主采煤层为 3 号煤层，2 号煤层近期暂不开采，后期根据需要可采用延伸井筒方式开采 3 号煤层以下煤层。设计中只针对 3 号煤层。3 号煤层倾角平缓，为 06 ，一般 3，为近水平煤层，故设计为单水平开采。水平标高-700m，带区式开采。3 号煤层生产能力：可采储量为 29918.10 万t，服务年限为 42.75a。由于大巷标高以下方向断层 F48 的存在，使得
