1、 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 1 页全套图纸，加 153893706一般部分中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 2 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置永城矿区陈四楼井田位于河南省永城市境内，为城厢、陈集、顺和乡所辖。井田中心南距永城老县城 8 km,地理坐标；东经 1162220“，300035“。矿区北靠陇海铁路，东临京沪铁路，青（龙山) 阜（阳）铁路从矿区东南约 20 km 处穿过，西有京九铁路商阜段。永城老县城距商丘车站 95 km，徐州车站 97 km，宿州车站74 km，其间均有柏油公路相连。区内主要村镇之间亦有简易公路相通，交通
2、运输堪称方便。具体见矿区交通位置图 1-1。1.1.2 地形、地貌矿区均为 45.0278.06 米厚的第四系冲积层覆盖，构成一个西北部高，东南部低的较为宽阔的山间盆地平原。区内地形较为平坦，海拔高度一般在 31.533.5 米之间，相对高差一般不超过 2 米。矿区东西两侧皆为寒武、奥陶系灰岩，构成北东、南西走向的低山丘陵，东部有白顶山、老鸦山等；西部有相山、陈蒋山等，海拔高度一般为 100350米之间，这些小山为地下水和地表水的天然分水岭。区内流经的地表水系自西向东为岱河，岱河最高洪水位为+32.60m。随着矿井开采，地表塌陷，在矿井田工业广场南部、西南部形成面积较大的塌陷积水区，曾经积水常
3、年不枯，后因建设用地，利用煤矸石充填进行改造。在井田其他地段也有较大开采塌陷区，多经地方政府改造成鱼塘、农田等。1.1.3 气象及地震（井田位于黄淮冲积平原东部，地势低洼平坦，自西北向东南微微倾斜，地面标高32.4936.50 m，一般为 32 m 至 35 m 之间，相对高差 3 m 左右。地表广为巨厚的新生界松散冲积物所覆盖。区内地表水系不甚发育，最大的河流-沱河在井田南部 2 km 处流过。井田内用于灌溉的沟渠纵横交错。沱河属淮河水系，发源于商丘市东北之响河，向东南流入安徽省的新汴河，全长 120 m，其流量受大气降水控制，年平均流量 12 m3/s，有记载的最大流量384 m3/s（1
4、963 年） 。本区属半湿润、半干旱的大陆性气候，冬春干早，夏秋多雨，四季分明。据永城县气象站资料：气温：19741984 年观测，月平均最高气温 26.89 （7 月份） ，最低-0.32 ，年平均卫 14.3 。日最高气温 41 (1959 年 7 月 30 日)，最低-19 (1957 年 2 月 21 日)。降雨量：最大降雨量 1022.5 mm（1977 年） ，最小为 630.4 mm，年平均 813.6 mm；日最大降雨量 2 07 mm(1957 年 7 月 I4 日)，一次最大降雨量为 443.4 mm ( 1965 年 7 月 5日18 日)。蒸发量：历年最大蒸发量 198
5、5.7 mm（1978 年） ，最小 1603.2 mm，(1975 年)，平均1745.4 mm。相对湿度平均 6873.16。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 3 页冬春季多西北风，夏季多东北风偶有东南风，最大风速 183 m/s(1982 年 4 月 21 日) 。每年 12 月至翌年 3 月为降雪和冰冻期，最大冻土深度 19 cm。据中国地震烈度表载，本区属六度地震区.河南省地震局受永城煤炭工业联合公司委托，提出“ 永城县地震基本烈度鉴定意见书 ” （84）豫震烈字第 002 号文)，该文在分析了地质构造及本区地震史之后，认为.“本区不可能发生六级左右地震，主要是受邻区强震影
6、响，其地震基本烈度六度是最适宜的。 ”又提出“鉴于永城煤炭储量丰富，现已投入建井，将来发展远景可观，据此建议，对特别重要的工程和建筑物，可提高 1 度设防。 ”煤炭部基建司对陈四楼矿井方案设计审查意见明确：“建筑物地震烈度均按 6 度设防，但对六大要害系统按 7 度的构造措施设计。 ”1.1.4 地温二 2 煤层在-650 m 以深，除 63 至 65 线范围地温低于 31 ，其余均高于 31 ，属一级热害区；三 煤层仅在 0312 孔至-650 m 以深出现小范围的一级热害区。2井田内其余地段地温均属正常。1.1.5 矿区开发历史及生产建设规划矿区现有生产矿井葛店煤矿、新庄煤矿、车集煤矿等
7、8 处。另外，已经逐步形成了煤矿产业链，除部分大件煤矿机械外，基本可以满足煤矿建设需要。1.1.6 矿井电源、水源情况矿井工业场地至矿区集配站的铁路专用线正线里程 15.86 km。新、老两条永砀公路，分别自工业场地两侧经过，将矿井工业场地与铁路干线和土产材料产地连通，交通条件较好。矿井永久电源由永城 220 KV 变电站供给。地方集资兴建的永城 110 KV 变电站，可作为本矿井建井期的施工电源。为确保施工安全，另一回电源可取自新庄矿井。矿区热电站应尽快建设。经初步勘探证实，上第三系孔隙承压水，无论其水量和水质均可满足本矿井永久水源的要求。矿区北部的芒山，生产白灰、石子、料石等土产材料。水泥
8、、钢材木材等亦可通过公路运至本矿。矿井建设的外部条件比较落实、可靠。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 4 页山 东 省 安徽省 江 苏 省河南省4020340402030 160 170160 170 4020340402030顺 和永 城 市夏 邑亳 州 芒 山砀 山商 丘 市 徐 州 市薛 湖 茴 村涡 阳 淮 北 市 宿 县图 例 铁 路公 路 陈 四 楼 井 田陈 四 楼 井 田图 1-1 陈四楼矿井交通位置图1.2 井田地质特征1.2.1 地层永城煤田为华北型沉积，地层分区属华北区、鲁西分区、徐州小区的范畴。本井田无基岩出露，全都被新生界冲积层所覆盖，缺失上奥陶统至下石炭统
9、、三迭系至第三系古新统两段。钻探揭露的基岩地层上至石千峰组（平顶山砂岩)，下至中奥陶统马家沟灰岩，厚度约 1100 m。自下而上叙述如下:1、中奥陶统马家沟组(O 2m)，由白云质灰岩、灰岩组成，井田内揭露厚度 3045.20 m。2、石炭系(C 23)，假整合于中奥陶统之上；中统本溪组（C 2b)，由铝质泥岩及山西式铁矿组成，厚度 222 m，平均 8.78 m；上统太原组（C 3t） ，由 911 层薄至中厚层状灰岩和泥岩、砂质泥岩及粉、砂岩组成，间夹不可采煤层 35 层，厚度 93164 m，平均 133 m；3、二迭系(P)，揭露厚度 961.2 m，下统齐全，上统 K6 标志层以上多
10、被剥蚀；山西组（P 1S） ，厚度 89.94131.78 m，平均 106.43 m，由泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成。二 2 煤层赋存于中部，下以 K3 灰岩标志层顶界与石炭系分界，上以 K4 鲕状铝质泥岩底界与下石盒子组分界；下石盒子组（P 1x） ，厚度 48.63112.27 m，平均 74.92 m，由泥岩、砂质泥岩、砂岩及三煤组组成，以 K5 砂岩标志层底界与上石盒子分界； 上石盒子组（P 2s） ，钻孔穿见厚度 728.98 m，共分四段，每段底部都以一层稳定的砂岩标志层相分界（K 5K9） ，其基岩组成也是以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及砂岩为主，不含具有工业价值的煤层。4、新生界
11、（R 2）井田内覆盖层中，仅有上第三系和第四系，缺失下第三系。厚度 300430 m，平均348.73 m。由粘土、亚粘土、亚砂土及中、细、粉砂交互成层。上第三系为河湖相沉积，直接覆盖于古生界之上。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 5 页1.2.2 地质构造新华夏体系及东西向构造构成永城煤田的骨架，本煤田有永城背斜及北部的孔庄芒山背斜组成。陈四楼井田位于永城隐伏背斜之西冀，大致呈单斜构造，总体走向 NNW，倾向SWW。受多期构造运动的影响，褶曲、断裂均较发育。地层倾角在露头处局部较大，向深部逐渐变小，一般为 48，局部偏大。1、褶曲 井田内褶曲比较发育，近东西向的自南向北有八里庙向斜
12、、胡庄背斜、小陈庄向斜及汉陈向斜等。表 1-1 井田地层划分表地 层 系 统 厚度（m）最小 -最大界 系 统 组 段 符 号 标志层代号平 均 300-430新生界第四系|第三系R2348.73石千峰组 P2Sh1 K9 残厚 51四 P2S4 K8 172三 P2S3 K7 200二 P2S2 K6 233上二叠统上石盒子组 P2S1 K5 81.65-150.68124.0848.53-112.27下石盒子组P1x K474.92二叠系下二叠统山西组P1s 89.94-131.78106.43上统太原组Cat K3 K2123.09-201.86151.542.0-22.0石炭系中统本溪
13、组Cab K18.78古生界奥陶系 中统 马家沟组 Ozm 揭穿 402、断裂井田内断裂构造均为正断层，据葛店煤矿井下及芒山地表所见，推定断层面倾角均为 70。发现并已被控制的断层 4 条，以 NNE 向断裂为主，近东西向断裂也较发育。断层特征及控制情况断 层编 号 性 质延展方向 倾 角（）长 度（m）落 差（m）可靠度F1 正 东西 53 1900.50 33 AF2 正 东西 70 800.14 10 AF3 正 东西 59 566.80 0-27 A中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 6 页F4 正 南北 58-68 2004.46 17-107 B3、岩浆活动据侧定，井田内岩
14、浆岩活动大致有两个期次：基性岩偏老为华力西运动晚期产物，酸性岩为燕山运动早晚期产物。基性岩主要为辉绿岩，一般在三煤组中顺煤层侵入三4、三 、三 5 煤层中，呈岩脉或岩席产出；酸性岩主要为闪长岩类及花岗岩类，呈岩墙及2 岩席产出。受岩浆岩侵入影响地段，使煤层结构复杂，或变为天然焦，降低了煤层的经济价值。1.2.3 水文地质1、含水层及隔水层特征自上而下分为四个含水组：1）新生界孔隙含水组：区内松散地层沉积为冲积及湖积，其厚度受古地形影响而东薄西厚、南薄北厚。含水砂层一般为 112 层，平均总厚 86.34 m。浅部以大气降水垂直渗入为主，中部及深部以水平侧向渗透为主。属孔隙承压水，q=0.004
15、7.0 /sm，K=0.623 m/d。含水砂层之间及其与基岩之间有厚度比较稳定的粘土层，形成天然的隔水屏障，局部地段与基岩处有透镜状砂层，即所谓“天窗” ，对浅部开采会具有一定影响。2）二迭系砂岩裂隙，孔隙含水组：主要由上、下石盒子组及山西组砂岩裂隙孔隙承压水组成。其补给方式以水平侧向渗透补给为主，渗透能力差，富水性弱，迳流滞缓，以静储量为主，易于疏干。q=0.1213 /sm，K=0.5683.91 m/d，水质类型为 SO4-Na。3）石炭系灰岩岩溶裂隙含水组：主要含水岩层为石灰岩(11 层)。灰岩以L2、L3、L4 、 L7、L8、L9 、L10 七层比较稳定，岩溶裂隙比较发育，但多被
16、泥质或钙质充填。补给方式为远方侧向渗透补给。q=0.0006852.068 /sm，K=0.004927.473 m/d。水质类型 SO4CaNa，矿化度 2q/l。4）奥陶系岩溶裂隙含水组：区域范围内，在安徽省闸河煤田东西两侧出露，本煤田仅在芒山有局部出露。岩溶发育，富水性强。补给方式以远方水平渗透为主。=0.00068515.7 /sm， 0.0027.473 m/d。水质类型 SO4CaNa，矿化度 2.2064.43 qKg/l。2、井田水文地质条件本井田水文地质类型为中等简单，其主要依据是：1）直接充水含水层，三煤层和二煤层顶板砂岩含水性弱，单位涌水量一般小于 0.01 /sm，为简
17、单类型；2）上复新生界含水层与基岩界面之间有厚度大于 3 0 m 的粘土层阻隔，正常地段对煤系地层无充水作用；3）下伏太原组灰岩含水层与二 2 煤层之间有砂岩和泥岩组成的隔水层，厚度在 50 m以上，正常地段二 2 煤层的开采不存在底板突水的威胁；4）井田内断层富水性及导水性弱，q50a符合煤炭工业矿井设计规范要求。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 16 页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 M2 煤层平均 7.5m，为厚煤层，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
18、布置一个综采工作面，采用分层开采：也可以布置一个综放工作面达到保产效果。（2）辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为双立井单水平盘区式开拓，主立井采用箕斗提煤，副立井采用罐笼提升，运输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条带斜巷胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主立井箕斗提升至地面，提升能力大，自动化程度高。副井提升罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用电机车运输，运输能力大，调度方便灵活。（3）通风安全条件的校核矿井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量不大，属低瓦斯矿井，为保证大型矿井的安全要求须采取预抽瓦斯措施。矿井采用中
19、央并列式通风，可以满足通风需要。（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。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 17 页4 井田开拓4.1 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
20、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
21、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、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、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，以及其它有益矿物的综合开采。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
22、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，提中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 18 页升深度有限；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。立井开拓不受
23、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。本矿井煤层倾角平均 6.3，为近水平煤层；表土层较厚，含流沙层；井筒需要特殊施工方法，采用冻结法施工，因此采用立井开拓，延伸可采用立井延伸或采用暗斜井
24、延伸方案或为一水平开采。经后面方案比较确定井筒形式为双立井开拓，单水平开采。（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，减少工程量；2）有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；3）井田两翼储量基本平衡；4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、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威胁；6）工业广场宜少占耕地，少压煤；7）距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。根据井筒位置的确定原则，考虑井田内大断层对
25、大巷开拓的影响，经后面方案比较确定主、副井筒位置在井田中央附近。4.1.2 工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状和面积：根据表 2.1 工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为 1.44 公顷，形状为矩形，长为 480m,宽为 300m。4.1.3 开采水平的确定及采带区划分设计中只针对 M2 煤层。M2 煤层倾角平变化较小，为 48，平均 6.3。全部近水平煤层，为实现高产高效，故依据倾角设计为采区或带区开采。M2 煤层生产能力：可采储量为 10509 万 t，服务年限为 62.55a。4.1.4 主要开拓巷道M2 煤层平均厚度为 7.5m
26、，赋存稳定，煤层厚度变化不大，煤质硬度不太硬。故矿井开拓大巷布置在岩层中，留大煤柱护巷，大巷间距 45m。一条辅助运输大巷，一条胶带回风巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，辅助运输大巷和主运输大巷距煤层底板一定距离掘进。大巷基本保持与煤层同方向布置，局部半煤岩及岩巷，巷道坡度不随煤层而起伏,一般保持 35。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 19 页4.1.5 方案比较（1）提出方案根据以上分析及矿井的实际情况，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分别如图 4-14-3 所示。方案一：主副井都采用立井，在井田靠近中部位置煤层的底板岩层中沿东西布置两条-510m 水平岩层大巷，大巷
27、距煤层底板 30m 左右。同时掘首采面的运输和辅助运输斜巷，首采面运输斜巷与运输大巷通过带区煤仓连接。考虑到要保证首采面的出煤量，也就是首采面的长度，将首采面设置在西翼南二带区工业广场保护煤柱以西，首采面长度大约1300m。整个井田为-510m 水平上下山开拓。方案如图 4-1 所示 方案二：主副井都采用立井，主副井都采用立井，在井田靠近中部位置煤层的底板岩层中沿东西布置两条-510m 水平岩层大巷，大巷距煤层底板 30m 左右。同时掘首采面的运输和辅助运输斜巷，首采面运输斜巷与运输大巷通过带区煤仓连接。首采面布置在东翼一带区工业广场保护煤柱以东，首采面长度大约 1300m。布置井田东部带区时
28、，用倾角13 度暗斜井延伸至-750m 水平，东部采布置成上山采区。 ，整个井田为-510m 水平上山,暗斜井延伸-750m 水平上山开拓,方案如图 4-2 所示方案三：主副井都采用立井，主副井都采用立井，在井田靠近中部位置煤层的底板岩层中沿东西布置两条-510m 水平岩层大巷，大巷距煤层底板 30m 左右。同时掘首采面的运输和辅助运输斜巷，首采面运输斜巷与运输大巷通过带区煤仓连接。首采面布置在东翼一带区工业广场保护煤柱以东，首采面长度大约 1300m。布置井田南部带区时，用立井直接延伸至-750m 水平，南部采布置成上山采区。 ，整个井田为-510m 水平、-750m 水平两水平上山开拓，方
29、案如图 4-3 所示。由于井田中部煤层埋藏较浅，前期在井田中部布置中央回风井经济上合理。因此，提出的三种方案前期都采用副井进风，中央风井回风的中央并列式通风方式。前期通风比较容易。根据以上分析，现提出以下三种在技术上可行的开拓方案，分述如下：1）方案一:立井单水平上山开拓，如图 4.1：图 4.1 立井单水平上下山开拓 2）方案二: 立井双水平暗斜井延伸开拓，如图 4.2：中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 20 页图 4.2 立井双水平加暗斜井开拓3）方案三:，立井双水平直接延伸山开拓,如图 4.3：图 4.3 立井双水平直接延伸上山开拓（2）技术比较方案一与方案二 三主要区别是单水
30、平还是两水平，方案二 三多开立井井筒 240m 和一个井底车场及大巷 12800m。优点是初期一水平立井浅，基建速度快。方案二方案三的区别是用暗立井延伸还是暗斜井延伸。暗斜井延伸的优点是井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快；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。暗立井延伸的优点是立井井筒短，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、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利。（3）开拓方案经济比较1）粗略比较四个方案建
31、井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费等粗略比较结果，下列表中：见表 4.1、表 4.2、表 4.3。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 21 页表 4.1 方案一汇总表立井单水平上下山开拓数量（10M） 基价（元）费用（万元）费用（万元）主井开凿 表土段 3.4 105965 36.03基岩段 48.0 76581 367.6 403.62副井开 凿 表土段 3.4 147257 50.07基岩段 47.6 97552 464.3 514.37风井开 凿 表土段 3.4 105965 36.02基岩段 47.1 76581 359.93 395.95井底车 场 岩巷 100 4
32、1874 418.8基建费用（万元）大巷 岩巷 1280 18829 2410.1 2828.9小计 系数煤量（万吨）提升高度（km）单价（元） 费用（万元）立井提升 1.2 10509 0.51 1.6 10290.04涌水量（m3/h) 时间（h） 服务年限基价（元） 费用（万元）排水 257 10509 62.55 0.28 4730.20系数煤量（万吨）平均运距（km）基价（元） 费用（万元）生产费用（万元）运输 1.2 10509 3.3 0.35 14565.47小计 合计 33067.57中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 22 页表 4.2 方案二汇总表项 目 数量(1
33、0m) 基价(元) 费用(万元) 费用(万元)表土段 3.4 105965 36.0281主井开凿基岩段 47.1 76581 360.6965后期主井开凿 暗斜井 55 60287 331.5785728.30表土段 3.4 147257 50.06738副井开凿基岩段 46.6 97552 454.5923后期副井开凿 暗斜井 55 59075 324.9125829.57表土段 3.4 105965 36.0281风井开凿基岩段 46.4 76581 355.3358391.36井底车场 100 41874 418.7400其他基建主石门 570 18829 1073.253井底车场 1
34、00 41874 418.7400基建费用（万元）后期其他基建 主石门 20 18829 37.65801948.391系数 煤量(万 t) 提升高度 (km) 基价(元 /t.km)立井提升 1.2 10509 0.5 1.6暗斜井提升 1.2 4505 1.2 0.5 12813.26涌水量(m 3) 时间 (h) 服务年限 (年) 基价(元 /t.km)排水257 8760 62.55 0.283942.96大巷运输 系数 煤量(万 t) 平均运距 (km) 基价(元 /t.km)一水平 1.2 6004 3.9 0.35生产费用(万元)二水平 1.2 4505 3.4 0.351626
35、7.69合计 37440.52方案三 立井双水平直接延伸开拓方案项 目 数量(10m) 基价(元) 费用(万元) 费用(万元)表土段 3.4 105965 36.03基建费用（万元）主井开凿基岩段 47.1 76581 360.69588.18中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 23 页后期主井开凿 暗立井 25 76581 191.45表土段 3.4 147257 50.07副井开凿基岩段 46.6 97552 454.92后期副井开凿 暗立井 25 97552 243.88748.87表土段 3.4 105965 36.03风井开凿基岩段 46.4 76581 355.34391.
36、36井底车场 100 41874 418.74其他基建主石门 570 18829 1073.3井底车场 100 41874 418.74后期其他基建主石门 179 18829 337.041281.84系数 煤量(万 t) 提升高度 (km) 基价(元 /t.km)立井提升 1.2 10509 0.5 1.6暗立井提升 1.2 4505 0.2 1.611818.56涌水量(m 3) 时间(h) 服务年限(年) 基价(元 /t.km)排水257 8760 62.55 0.283942.96大巷运输 系数 煤量(万 t) 平均运距 (km) 基价(元 /t.km)一水平 1.2 6004 3.5
37、 0.35生产费用( 万元)二水平 1.2 4505 2.9 0.3514312.97合计 34050.74表 4.3 开拓方案详比较汇总表方案 方案一 方案二 方案三名称 双立井单水平上下 山开拓 立井双水平直接延 伸上山开拓 立井双水平加暗斜 井延伸开拓基建费用(万元) 2828.9 1948.39 1281.84生产费用(万元) 14565.47 16267.69 14312.97合计 (万元) 33067.57 37440.52 34050.74百分比 100 110.8 103三种方案详细经济总费用方案三比方案二高 11%。方案二比方案一高 3%，综合考虑技术经济因素，可知方案一投入
38、少，见效快，经济效益好。因此本设计采用方案双水平上下山开拓作为最终的开拓方案。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 24 页4.2 矿井基本巷道4.2.1 井筒根据煤矿安全规程第二十一条 巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求：(1)主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于 2m。宽度满足运输、通风行人需要。(2)采区（包括盘区，以下各条同）内的上山、下山和平巷的净高不得低于 2m，薄煤层内的不得低于 1.8m。(3)综采工作面运输巷净断面不得小于 12、回风巷的净断面不得小于 10。根据以上标准要求及设计矿井条件选择主要巷道断面。本
39、矿井初期共有三个井筒，分别为主井、副井和风井。井筒穿过的第四系地层主要由砂层、砾石层以及土层组成。其中局部含夹粘土薄层，水文地质情况较复杂，砂砾层为强含水层，含水丰富,疏水后易形成流砂，会给井筒施工带来难度，根据上述情况，采用立井施工，表土段必须采用特殊施工方法，表土段采用冻结法施工，冻结深度为100m，深入基岩层大于 10m。因此，综合以上因素并结合该矿的实际情况，故而采用立井开拓方式。（1）主立井位于矿井工业场地内，担负全矿井 120 万 t/a 的煤炭运输。井筒采用圆形断面，净直径 4.5m，净断面 15.9，井筒装备一对 9t 箕斗，担负全矿井的主提升，罐道为端面布置，采用玻璃钢复合管
40、道，滚轮罐耳， 。井壁采用钢筋混泥土支护，主井井壁厚度为700mm，其中内层井壁为 400mm，配双层钢筋，外层井壁为 300mm，配单层钢筋。如图 4.5所示。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 25 页图 4.5 主井形状断面布置图井筒特征（2）副立井位于矿井工业场地，担负全矿的材料和设备提升采用一吨矿车单层双车普通罐笼提升，井筒采用圆形断面,净直径 6.5m，净断面 33.17，井筒装备一个 1t 矿车单层双车加宽罐笼，同时配备一个 1t 矿车单层双车普通罐笼做为主罐配重。担负全矿井人员、设备、材料、矸石的升降任务并兼做进风及安全出口，井筒内设玻璃钢梯子间、管子间并吊挂动力，通风
41、及信号电缆，采用玻璃钢复合罐道端面布置，滚轮罐耳。井壁采用钢筋混凝土支护,井壁厚度为 900mm，其中内层井壁为 500mm，配双层钢筋，外层井壁为400mm，配单层钢筋。如图 4.6 所示。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 26 页图 4.6 副井形状断面布置图井筒特征（3）回风立井位于矿井西部靠进井田边界，担负一采区的通风任务，井筒采用圆形断面，净直径为 4m，净断面 12.56，担负矿井总回风兼做安全出口，内设玻璃钢梯子间。风井井壁厚度为 900mm，其中内层井壁为 500mm，配单层钢筋，外层井壁为 400mm，也配单层钢筋。井筒断面布置如图 4.7 所示。中国矿业大学 20
42、12 届本科毕业设计 第 27 页图 4.7 风井形状断面布置图井筒特征（4）风速验算所选定的副井做为进风井口，风井做为出风井口，其断面的大小必须符合风速要求。由第九章矿井通风与安全的风速验算，所选择的井筒符合风速要求。4.2.2 井底车场及硐室井底车场是连接矿井主要提升井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称。它联系着井筒提升和井下运输两大生产环节，为提煤、提矸石、下物料、通风、排水、供电和升降人员等各项工作任务。它是井下运输的总枢纽。1井底车场形式的确定井底车场的形式有环形式和折返式两大类型，环形式又可分为卧式、斜式及立式，折返式可分为梭式和尽头式。本矿井第一水平主井、副井距主要运输大
43、巷比较近，可利用主要运输巷道作绕道回车线及调车线，从而能够节约车场的工程量，利用这一特点设计井底车场采用梭式。井底车场布置见图 4.8。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 28 页图 4.8 井底车场2空重车线长度煤炭工业设计规范规定，辅助运输采用固定式矿车列车时，应有下列要求：1）大型矿井主、副井空、重车线有效长度应各容纳 1.01.5 列列车；2）副井空车线一侧应并列布置一条材料车线，大型矿井材料车线有效长度应容纳 15辆材料车或 1.0 列材料车。由于采用胶带输送机运煤，可不设主井的空、重车线。（1）副井空、重车线长度可按下式计算：（4.1）kjfLmnNL式中： L副井空、重车
44、线有效长度，m；m列车数目，取 1.3 列；n每列车的的列车数，按列车组成计算确定，辆；每辆矿车带缓冲器的长度，m；kN机车数，台；每台机车的长度，m；jL附加长度，一般取 10m。f上式中，n 的数值可由下表确定：表 4.9 每列车的列车数固定式矿车(t) 底卸式矿车机车粘重1.0 1.5 3.0 3.0 5.0 7t 架线 3050 1416 8t 蓄电池 2025 1216 14 10t 架线 34 1719 1517 单机14t 架线 2934 26301215双机 10t 架线 2030 2032本矿井设计选用 10t 齿轨机车，带动 1.5t 卡轨车箱，由上表可得每列矿车数应为17
45、19 辆，此处按 18 辆计算。则，副井空、重车线长度为：L=1.3 18 2.4+1 10.29+10=76.3（m）可取副井空、重车线长度为 80m。（2）井底车场调车线的有效长度仍按上式计算中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 29 页此时 m 取 1.0，则，调车线长度为：L=1.0 18 2.4+1 10.29+10=63.49（m）可取井底车场调车线长度为 70m。（3）材料车线有效长度按下式计算：（4.2）cLns式中： L材料车线的有效长度，m；材料车数，辆；c每辆材料车带缓冲器长度，m；设备车数，辆；sn每辆设备车带缓冲器的长度，m。则，L=15 2.4+8 2.7=5
46、7.6（m）可取材料车线的有效长度为 60m。（4）人车线的有效长度按（4.1）式计算，式中 m 取 1.0。则，人车线的有效长度为：L=1.0 12 4.28+10.29+10=71.65（m）取人车线的有效长度为 75m。3井底车场调车方式井底车场的调车方式有以下四种：（1）顶推调车电机车牵引重列车驶入车场重车线，电机车摘钩绕到列车尾部，将列车顶入主、副井重车线；（2）专用设备调车设置专用调车机车，调车绞车或钢丝绳推车机等专用调车设备，当由电机车牵引的重列车驶入调车线后，电机车摘钩，驶向空车线牵引空车调车作业由专用设备完成；（3）顶推拉调车在调车线上始终存放一列重车，在下一列重车驶入调车线
47、的同时将原来的重列车顶入主井重车线，新牵引进的重列车存放在调车线；（4）甩车调车电机车牵引重列车行至分车道岔前 1020m 进行减速，并在行进中电机车与重列车摘钩，电机车加速驶过分车道岔后，将道岔搬回原位，重列车借助惯性驶向重车线。综合考虑以上四种调车方式，根据本矿井的实际情况，本着快速、简便的原则，设计采用第二种调车方式，即顶推调车4硐室主井系统硐室主要包括箕斗装载硐室、装载胶带机巷、井底煤仓、主井井底清理撒煤硐室等。（1）箕斗装载硐室及装载胶带机巷装载硐室净宽 6.8m，净高 14.7m；采用马蹄形断面，锚喷加钢筋混凝土支护。硐室上部与装载胶带机巷相连；装载胶带机巷净宽 5.2m，净高 3
48、.5m。主井箕斗装载硐室及装载胶带机巷共同构成井下煤炭装载系统。（2）井底煤仓中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 30 页主井井底煤仓为一垂直断面煤仓，坐落于井底车场胶带运输斜巷与主井之间，煤仓净直径8.0m，煤仓上口标高为-350m，下口标高-390m。上下口采用钢筋混凝土结构，仓体采用素砼支护；煤仓底部设有压风清扫系统，上下设有满载和空载信号；煤仓有效容量约700t。（3）井底清理撒煤系统本矿井主井箕斗装载采用上提式。主井井底清理撒煤系统设于-400m 水平。主井井筒撒煤经沉淀池沉淀后装入 1.5t 固定式矿车，经电机车牵引至大巷翻车机煤仓，经转载进入井下主胶带机系统。副井系统硐室主要包括副井马头门、中央变电所、中央水泵房、管子道、井底水仓及副井井底清理系统等。（4）井马头门根
