1、- 1 - 摘 要本设计矿井为铁煤集团大兴矿 1.5Mt/a 新井设计，共有三层可采煤层，单层平均厚度 3.3m， 总厚度约 10m。设计井田的可采储量 133Mt，服务年限为63.1a，本矿井设计采用三水平立井方案开拓，一个工作面达产。采用集中煤层联合开采，大巷采用 12t 蓄电车牵引 3t 底卸式矿车运输，采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺。关键字：可采储量 采煤工艺 综合机械化 走向长壁采煤法全套图纸，加153893706- 2 - AbstractThis mine design for the mineral 1.5 Mts/ a new mine of the
2、chicken west mineral industry group limited liability company East China Sea, there are 3 coal seams can adopt, 3.3 in average total thickness meters, they are all coal seams is 10 meters.The industrial btsmd of coal seam is 63.1a for growing133Mt of recoverable reserves of bituminous and design wel
3、l field and serving time limit, the design is diveded with two vertical shaft development way of mine for Three mining level, one district faces reach to ptoduce. With a pair of concentration, big alley is arranged, big alley adopt the wiring type generator vehicle of 12t pull the base of 3t unload
4、type mine vehicle transportation, with tape transportation oblique alley, connect every coal seam, the method of coal mining slope the wall of coal mining to incline.Keywords： Aecoverable reserves Coal winning technology Full-mechanized Longwall coal winning method - 3 - - 1 - 目 录摘 要 1Abstract 2绪论 1
5、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 气象及地震 21.1.3 水源、电源条件 21.2 地质特征 .31.2.1 矿区范围内的地层情况 31.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 41.2.3 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 水文地质情况 71.2.6 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 .8第 2 章 井田境界、储量、服务年限 .92.1 井田境界 .92.1.1 井田周边情况 92.1.2 井田境界确定的依据 92.1.3 井田未来发展情况 .
6、102.2 井田储量 .102.2.1 井田储量的计算 .102.2.2 保安煤柱 .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 矿井生产能力的确定 .122.3.3 矿井服务年限 .12- 2 - 第 3 章 井田开拓 .143.1 概述 .143.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 .143.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 .143.2 矿井开拓方案的选择 .143.2.1 井硐形式和井口位置 .143.2.2 开采水平数目和标高 193.2.3
7、开拓巷道的布置 203.3 选定开拓方案的系统描述 .223.3.1 井筒形式和数目 .223.3.2 井筒位置及坐标 .223.3.3 水平数目及高度 .223.3.4 大巷数目及布置 .233.3.5 井底车场形式的选择 .233.3.6 煤层群的联系 .243.3.7 采区划分 .253.4 井筒布 置和施工 .253.4.1 井筒穿过的岩层性质及井硐维护 .253.4.2 井筒布置及装备 .263.4.3 井筒延伸的初步意见 .293.5 井底车场及硐室 .323.5.1 井底车场形式的确定及论证 .323.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度 .323.5.3 井底车场
8、通过能力验算 .343.5.4 井底车场主要硐室 .353.6 开采顺序 .353.6.1 沿井田走向的开采顺序 .353.6.2 沿井田倾斜方向的开采顺序 .353.6.3 采区接续计划 .353.6.4 “三量”控制情况 .36第 4 章 采区巷道布置 .374.1 采区概况 .374.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱 .37- 3 - 4.1.2 采区的地质和煤质情况 .374.1.3 采区的生产能力、储量及服务年限 .374.2 采区巷道布置 .374.2.1 区段划分 .374.2.2 采区上山布置 .374.2.3 采区车场布置 .384.2.4 采区煤仓形式、容量及支
9、护 .454.2.5 采区硐室简介 .464.2.6 采区工作面接续 .464.3 采区准备 464.3.1 采区巷道的准备顺序 .464.3.2 采区巷道的断面图及支护方式 .46第 5 章 采煤工艺 .485.1 采煤方法的选择 .485.2 回采工艺 485.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 .485.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 .49第 6 章 井下运输和矿井提升 .526.1 矿井井下运输 .526.1.1 运输方式和运输系统的确定 .526.1.2 矿车的选型与数量 .536.1.3 采区运输设备的选择 .546.2 矿井提升系统 .54第
10、7 章 矿井通风与安全 .567.1 通风系统的确定 .567.1.1 概 述 567.1.2 矿井通风系统的确定 .567.1.3 主扇工作方式的确定 .567.2 风量计算和风量分配 .567.2.1 矿井风量计算的规定 567.2.2 采掘工作面及硐室所需风量的计算 .567.2.3 风量分配 .607.2.4 风量的调节方法与措施 .60- 4 - 7.2.5 风速验算 .607.3 矿井通风阻力的计算 .617.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力 617.4 通风设备的选择 .657.4.1 主扇的选择计算 .657.4.2 电动机的选择 .657.4.3 反风措施 .65
11、7.5 矿井安全技术措施 .667.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 .667.5.2 其它事故预防 .667.5.3 避灾及自救 .66第 8 章 矿井排水 .678.1 概 述 .678.1.1 矿井水的来源及涌水量 .678.1.2 对排水设备的要求 .688.2 矿井主要排水设备 .688.2.1 排水方式与排水系统简介 .688.2.2 主排水设备及管路的选择计算 .68第 9 章 矿井主要技术经济指标 71总结 .74参 考 文 献 74致 谢 75附 录 1 外文资料翻译译文 .76附 录 2 外文原文 .80- 1 - 绪论本设计为大兴矿井的新井设计，主要设计内容包括：开拓方式
12、、采区布置、井下运输、采煤工艺、设备选型以及矿井的各个系统。其中还囊括了矿井通风安全、矿井排水系统、岩石力学以及 CAD 制图方面的知识。本设计矿井为 1.5Mt/a 的新型矿井设计。整个井田勘探面积约为14.5Km2。共有可采煤层三层，煤层总厚度达 10m。经初步计算，设计井田的可采储量为 132.65Mt，服务年限为 63.1a。本设计矿井采用双立井开拓方式，整个矿井划分为三个水平开采，一水平服务年限 25.7a。运输大巷布置选用集中大巷布置方式。大巷运输选用 12t 蓄电池电机车牵引 3t 底卸式矿车运输。一水平划分为两个采区。结合相关地质资料及有关规定，本设计矿井采用走向长壁后退式采煤
13、方法，综合机械化采煤工艺，采空区处理选用全部垮落法。通过本次毕业设计使我认识到学多的问题，知道了自己掌握知识方面的不足，还有许多专业知识没有完全理解和贯通，在今后的工作和学习中还要继续努力。由于本人水平有限，设计中还存在许多不足和错误，恳请各位专家和学者给予指正。- 2 - 第 1 章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置大兴井田位于铁煤西部,隶属于辽宁省铁岭市铁法区小明、蔡牛镇所辖，地理坐标为：东经 12333151233635，北纬 422136422527.该井田北与大隆井田毗邻，以 F15、F 16号断层及72 煤层525m 等高线为界，东邻晓南井田以 F6号断层为界
14、，西界为 F2号断层，南以煤层最低可采厚度边界线为界。南北走向长 6.4km，东西宽3.2km，面积为 20.48km2。本区可由铁岭车站及沈阳大青专次列车直通该矿区，并且在矿区各井填均有矿用铁路线相连。另外该区有沥青路面公路多条，四通八达，相距铁岭市约 32km，每天有通往沈阳、抚顺、彰武等地的客车，另有通往沈阳、辽阳的列车，交通运输十分便利。1.1.2 气象及地震本区处中温带湿润区,属大陆性多风气候,一般春、秋、冬三季多风，历年冻土深度一般在 140cm 左右，降雨多集中在每年的七、八月份，年降雨量达到1065.8mm。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
15、.3 水源、电源条件大兴井田地面标高在 64.30104.60m，该井田内无较大河流，仅在井田中部有两条季节性小河，一是辽河屯小河，一是四家子小河，两条小河都是雨季河水增多，枯季几乎断流。生活与生产用电均来自铁煤集团公司。- 3 - 1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况本井田属于中生代侏罗系陆相沉积煤系地层，位于松辽盆地的东南侧，地势较平坦，除元古代地层在煤田西侧以低山形势出露外，其它地层几乎全被第四系沉积层所覆盖，前震旦系变质岩系构成井田的基底，其上依次沉积了侏罗系地层、白垩系地层及第四系沉积物，整个煤田南北长为 29.5km，东西宽为17.4km，面积为 513.3km2，累计
16、探明储量为 22 亿 t。井田地层皆同区域地层，地表仅出露有黑云母安山岩，粗面岩，正长斑岩，其它均被第四系所掩覆。据钻孔资料所见有中生界侏罗系、白垩系及新生界第四系，由下而上分述如下：1.中生界 (1)侏罗系上统阜新组 为井田内唯一含煤地层，本组分为四段：底部砂砾岩段 该段赋存较深，仅于煤田北部柏家沟及三家子局部地区有出露。下部以灰绿色、暗褐色砂砾岩为主，分选不好，砾石成分以花岗片麻岩、石英岩砾为多，砾径一般为 2025cm，最大 1m 左右。上部以灰色、深灰色砂岩为主，夹有砾岩，组成成分较杂，砾径一般 0.55cm，具波状及斜波状层理。该段厚约500m 左右。下含煤段 由灰黑色、灰白色、灰色
17、砂岩、泥岩和煤层、炭泥岩组成。仅在井田西部和南端岩石为杂色，深灰色的粗砂岩，含砾砂岩及砂砾岩和少许泥岩、煤层，其岩石碎屑以长石、石英岩为主，泥质胶结，并有辉绿岩呈复式岩床侵入。该 段厚约 130200m，一般厚 160m。 中部砂岩、泥岩段 本段为灰白色、泥岩、灰色细砂岩夹粗砂岩组成，层理发育，胶结致密，硬度略大，厚度 4070m，一般 50m 左右。上含煤段 由灰、灰白、灰黑色砂岩、泥岩、含砾砂岩、砾岩及煤层组成，夹有菱铁矿结核体，具斜波状层理。局部亦有辉绿岩呈复式岩床侵入该段。该段厚- 4 - 150300m，一般约 200m 左右。(2)白垩系下统孙家湾组 本组最大特征是以颜色区分为两段
18、：下部灰绿色砂岩段 夹有泥岩、灰色粗砂岩及不等粒砂砾岩层，泥质胶结，厚度 300m 左右，并与侏罗系呈假整合或平行不整合接触。上部紫色砂岩、砾岩段 本段以紫色为最大特征，以不等粒砂砾岩、砂岩和砾岩组成，间夹薄层泥岩，胶结为泥质松软。本井田该层多被无芯钻进，厚约 150300m。2.新生界第四系：上部由黄色或灰褐色的亚粘土所组成，含少量铁锰质结核，全井田皆有分布。下部以砂、砂砾石为主，中夹砂层，底部较粗，一般砾径 5mm 左右，平均厚度 15m 左右，与白垩系呈不整合接触。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造大兴井田位于铁煤的西南部，该井田据目前已有的勘探成果表明，为一南北开阔，东西狭窄的
19、盆形。井田南翼较陡，倾角一般在 2032之间，北翼平缓，倾角一般在 58之间，东翼平缓伸至晓南井田，西翼转陡约40，井田的南北两端向上抬起。井田构造与区域构造规律一致，主要构造线呈 NNE 向。井田内断层比较发育，详见图 1-1 及相关表 1-1。表 1-1 主要断裂构造表序号断层编号断层性质走向()倾向() 落差(m)断距(m) 查明程度1 F2 正 N5E11 11S20E 28 16 可靠2 F3 正 N8W13 13N25E 21 17 可靠3 F4 逆 N10E30 12N18W 24 26 可靠4 F5 正 N3W10 N6W18E 13 5 可靠- 5 - 2上统系 罗罗 侏侏界
20、生中 统系界 地 层 系 统 柱 状 92.71.3806165214.6358.3.805煤层号 煤层(m)地层厚 肥 气 煤 粉 砂 岩粉 砂 岩细 砂 岩 ， 粉 砂 岩 夹 中 砂 岩细 砂 岩中 砂 岩 ， 细 砂 岩粉 砂 岩 夹 粗 砂 岩 ， 深 灰 色粉 砂 岩 夹 粗 砂 岩肥 气 煤 黑 灰 色 粉 砂 质 砂 岩中 砂 岩 ， 深 灰 色灰 色 细 砂 岩肥 气 煤 ， 粉 砂 泥 质 岩岩 性 描 述图 1-1 煤系地层综合柱状图1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田共有煤层三组，为了清楚起见，现将各煤层厚度、结构、视密度和顶底板情况分层以文字叙述如下(附煤层特
21、征表 1-2)：(1)2#：煤层厚度 3.14.0 m，煤层平均厚度 3.8 m，平均倾角 13，全- 6 - 区发育，属于稳定的中厚煤层，结构单一，视密度 1.35t/ m3，顶板为细砂岩或泥岩，底板为粉砂岩，灰分在 32%左右。(2)4#：煤厚 2.93.7 m，平均 3.5m，属于稳定的煤层，煤层，煤层结构单一，视密度为 1.35 t/ m3，顶板中部为粉砂岩，南北部为中粗砂岩，底板为细砂岩，灰分一般在 20%左右。(3)9#：煤层厚度 2.62.9m，平均煤层厚度 2.7 m，煤层结构简单，赋存稳定，无夹石，全区发育，视密度 1.35t/ m3，顶板为中细砂岩，底板为粉砂岩。表 1-2
22、 煤层特征表1.2.4 岩石性质、厚度特征岩石性质、厚度见表 1-3。(见 7 页)表 1-3 岩石主要物理力学性质指标表名称 视密度kg/cm3 孔隙度抗压 102 kg/cm3抗拉 102 kg/cm3变形模量102 kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩 2.0 2.4 621 320 0.60.4 0.56 17砾岩 2.32.7 616 115 0.251.5 0.87 28泥岩 2.72 .9 1.65.4 12.83 0.82.0 28 611灰岩 2.22.6 620 418 0.72.0 17 611页岩 2.02.3 1628 111 0.31.0 13.5 37煤厚(m)煤
23、层号最小 最大 平均层平均间距(m)稳定性 发育范围 顶板 底板2# 3.6 3.9 3.8 较稳定 全区发育粉砂泥质岩灰色细砂岩254# 3.1 3.7 3.5 稳定 全区发育 砂岩 粉砂岩509# 2.4 2.8 2.7 较稳定 全区发育 粉砂岩 粉砂岩- 7 - 1.2.5 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：1.地质构造对本矿井涌水量的影响：本井田构造复杂，有向斜和较多的断层相互切割。2.垂深 400m 以内(包括风化裂隙带)裂隙发育，裂隙水对矿井涌水量有影响。在勘探过程中，共组合 33 条断层
24、，实见断点 63 个。同时在全井田又进行59 个简易水文观测孔观测，尚未发现较大的涌(漏)水现象。据 632 号孔抽水试验，0.001198 L/sm，=0.005892 m/d。可见断层导水性和含水性极其微弱该井田直接充水含水层的补给来源为上部间接弱含水层的微弱垂直渗透，同时侏罗系含水层的粗砂岩及砂砾岩又多为泥质胶结，含水性很微弱，0.2 l/sm。虽然白垩系上部风化带含水性较强，又位于地下水位以下，但是由于距煤层较远，将近 500m，又被致密较厚的泥岩、粉、细砂岩所隔，故对直接充水含水层无影响，断层又基本上不导水，使之与地表水无水力联系。所以该井田水文地质类型属于二类一型的水文地质条件简单
25、的矿床。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性本矿属于瓦斯高突矿井，相对涌出量 20.46m2 /t,绝对涌出量为 88.88m2 /t 。随着开采深度的延伸，瓦斯赋存条件好涌出量大给矿井的安全生产带来一定的困难。煤尘爆炸指数为 48.3055.63 ，因此属于有强爆炸或有爆炸危险。开采煤层均属高沼气煤层，矿井属高沼气等级矿井，属有煤尘爆炸危险煤层，属低硫特低磷不易自燃煤层。自然发火期为 36 个月。随着今后矿井开采深度的不断增加，瓦斯涌出量也逐步加大，这给矿井生产会带来不利影响，因此，未来矿井通风、瓦斯防治技术措施将需进一步增强。1.2.7 煤质、牌号及用途本井田煤层碳的含量由上往下逐渐增高，其
26、平均含量在 8293%，有机硫的含量较低，平均在 0.270.53%间，一般在 0.34%左右。磷的含量很低，平- 8 - 均在 0.00420.007%间。2 #、4 #、9 #均属于中灰分(25%)。煤的挥发分为21.631.85%，胶质层厚度平均值为 8.213.7 m 。厚煤发热量一般大于23768kj/kg,净煤发热量大于 32540kj/kg。煤的牌号，由上往下其规律性逐步过度，2 #以气煤为主，4 #以气肥煤为主，9 #以肥焦焦煤为主，由浅往深变质程度逐步增高，其规律性明显，三个含煤层群具有明显的界线，所以煤的变质因素当以区域变质为主，但在局部地块由于受到构造上升，下降的影响，导
27、致上述之处变质程度的差异。玢岩侵入到煤层中，挥发分骤然下降至 5%左右，使煤成为高变质。但从钻孔实见资料来看，侵入体仅使煤层围岩数 m 产生变质，范围不大，故对其他煤层无多大影响，不是本区煤层变质的主要因素从上述各项指标来看，2 #的含油率平均 7.0212.75%，大于 7%，可考虑煤的综合利用。9 #大样试验结果讨论中，煤层灰分达 33.65%，黏结性很差，进行浮选加工及炼焦用意义不大。其他煤层除了可选性较差，如能突破这一关键，可考虑作为炼焦或配炼焦用煤。1.3 勘探程度及可靠性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 187 个孔，118km，基本上搞清本井田
28、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。- 9 - 第 2 章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况本矿西起 F2断层，东和小南井田相连，北起大隆井田，走向长约 5.0km，宽 2.89km，面积 14.45km2。2.1.2 井田境界确定的依据以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据，划分的井田范围要为矿井发展留有空间，并且合理安排地面生产系统和各建筑物。2.1.3 井田未来发展情况随着技术的进步和勘探设备、水平的全面提高，可能在更深部发现可采煤层,远景储量丰富。2.2 井田储量2.2.1 井田储量
29、的计算矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。本设计井田范围内计算的煤层 2#、4 #、9 #三层，煤层倾角在 13左右，走向平缓，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。2.2.2 保安煤柱据煤矿安全规程中相关规定，井田保安煤柱的设计原则如下：1.地面受护面积包括受护对象及周围的受护带。2.在一般情况下，保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定。 3.当受护边界与煤层走向斜交时，洋感根据基岩移动角求得垂直与受护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱。4.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
30、定。根据以上规定，本设计矿井留设保安煤柱如下：- 10 - (1)边界断层留设 30 m 保安煤柱； (2)地面建筑物留设 15 m 保安煤柱；(3)井田内部断层留设 20 m 保安煤柱； (4)河流两侧各留设 20 m 保安煤柱。按以上方法计算得：断层、边界保安煤柱损失：8.421Mt；工业广场煤柱损失：12.26Mt；总损失率(包括开采损失)：15%2.2.3 储量计算方法1.工业储量计算计算如下：井田工业储量=煤层面积煤层平均倾角余割煤层平均厚度视密度.根据原大兴矿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 206.78Mt，各煤层工业储量见表 2-1 可采煤层储量计算总
31、表。2.可采储量计算CPZK)(式中： 可采储量；工业储量；永久煤柱损失；采区回采率详见表 2-1。- 11 - 表 2-1 矿井可采储量汇总表(万 t)损失储量水平 煤层 工业储量A+B+C工业场地井田边界 断层开采损失 合计可采储量2 3021 164 115 23 151 453 20544 2782 150 107 21 139 417 1892I9 2146 116 82 17 107 322 1459合计 7949 430 304 61 397 1192 54052 2554 212 28 17 128 383 17364 2352 195 25 15 118 353 1560II
32、9 1815 150 19 11 90 272 1234合计 6721 557 72 43 336 1008 45702 2283 90 101 37 114 343 15524 2103 84 93 33 105 315 1511III9 1622 65 72 26 81 243 1102合计 6008 239 266 96 300 901 4085总计 20678 1226 642 200 1033 3101 13265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 132.65Mt2.2.4 储量计算的评价本设计井田的各类
33、储量计算严格执照有关规定执行。由于技术水平所限，储量计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定的误差。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 本设计矿井工作制度：年工作日确定为 330d，矿井每日净提升 16d，采用三八工作制制度。- 12 - 2.3.2 矿井生产能力的确定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。根据本井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下：方案 A：1.5Mt/a方案 B：1.2Mt/a方案 C：1.8Mt/a2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限： /()TZAK式中 矿井设计可采储量，Mt；Z矿井
34、生产能力，Mt/a；A矿井储量备用系数，取 1.4K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：1.5Mt/a aKAZT1.63)4.150/(326)/( 方案 B：1.2Mt/a 978方案 C：1.8Mt/a .2./参照煤炭工业矿井设计规范中规定，方案 A 较为合理，即：矿井生产能力为 1.5Mt/a；矿井服务年限为 T=63.1 a。- 13 - 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设计大兴矿井，位于辽宁江省调兵山市境内，井田与大隆矿相邻，大隆矿以立井开拓为主。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及
35、其具体情况对本井田开拓方式的影响因素主要包括：井田水文地质条件；煤层赋存条件；施工技术、设备等。具体如下：1.地表因素本井田属于缓坡丘陵地形，地表标高+63+76m 左右。 2.煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在-200 m，下部标高在-850m，东西部分别以断层为界。整个矿区共有三层可采煤层，即 2 #、4 #、9 #，全区发育。煤层走向长度平均为 5.0km，倾向 2.89km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在13左右。煤层顶底板以砂岩和粉砂岩为主，涌水量较小，但煤与瓦斯突出，对通风条件要求较高。 3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置井硐开拓方式按照井筒的倾角不
36、同分为斜井开拓、平硐开拓、立井开拓和综合开拓方式。1.井硐形式本矿井设计煤层赋存在-200m-850m，平硐开拓方式对本设计井田不适用。依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求，对本井田开拓方式选择提出三种方案：方案一：双立井开拓方式 (井筒至-200m 标高)方案二：双立井开拓方式(井筒至-450m 标高)- 14 - 方案三：双斜井开拓方式(1)技术比较方案一与方案二比较：方案一与方案二的区别在于井筒的深浅，通过图 3-1 可以看出方案一用下山式开采，方案二采用上山开采，结合本井田的地址资料，属于高瓦斯、煤尘矿井，根据煤炭工业矿井设计规范中规定，本井田不适用于下山开采，所以
37、选择方案二。方案二与方案三比较：双立井开拓：优点：井筒短，提升速度快，通风断面大，风阻小，满足大风量要求，方便开采深部赋存煤层，适应性强，技术成熟可靠。 缺点：多水平开拓，掘进工程量大，立井石门长度大，需要大型的提升设备，建井期限稍长。双斜井开拓： 优点：井筒设备比立井开拓简单，掘进速度快，建井期稍短，投资要相对较少。缺点：井筒过长，不易维护，通风阻力大，费用增加，安全性降低，煤柱损失严重。两个方案在技术上均可行，现主进行经济比较。 方 案 一- 15 - 方 案 二方 案 三图 3-1 井田开拓方案示意图- 16 - (2)经济比较 方案二与方案三的经济比较祥见下表 3-1表 3-2表 3-
38、1 基建投资费用表方案 双 立 井 开 拓 双 斜 井 开 拓内容 工 程 量 单 价(元) 费用(元) 工 程量 单价(元) 费用(元)单位 名称数量数量数量数量数量数量基岩段主井掘进 520 3195 1661000 1880 1100 2068000基岩段副井掘进 520 3991 2075320 1880 1011 1900000基 岩 段 主 井辅 助 费 520 4278 2224560 1880 1477 2720360基 岩 段 副 井辅 助 费 520 4521 2350282 1880 1477 2720360主井提升费用 560 0.85 49.7 2030 0.39 4
39、8.95副井提升费用 530 0.71 146 1930 0.68 132合计 10811111.2 15969067.3- 17 - 表 3-2 生产经营费用表项目 方案二 项目 方案三运输提升 经营费用 经营费用 工程量大巷及石门运输一水平 17310大巷及石门运输一水平 23419立井提升 26522 立井提升 21398维护采区上山(万 m.a) 31.02维护采区上山(万 m.a) 11.40排水 (m3) 11653 排水 (m3) 14113合计 55516 合计 58941.3从上表可知，立井开拓比斜井开拓投资少，所以该设计矿井选择方案二.双立井开拓方式。2.井口位置井口位置的
40、选择是井田开拓的重要组成部分。本设计从地质资料上计算，矿井井口处在储量中央，所在位置地层良好，水文影响可忽略不计，地表平坦，不受滑坡、岩崩等地质灾害影响。井筒位置在井田的中部稍靠上方，见下表3-3。表 3-3 井筒位置比较表井筒位置 优点 缺点井田浅部 煤柱尺寸最小，压煤最少。 石门最长。井田中部 煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小。 石门较长井田深部 煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初 期工程量大，石门也较长 开采井田深部煤层及 井通延伸有利从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，确定将井筒布置在井- 18 - 田中部位置。3.2.2 开采水平数目和标高本设计井田水平标
41、高的确定主要考虑了以下几个因素：1.煤层赋存条件及地质构造；2.合理的水平服务年限；3.水平接替以及生产成本；根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：方案一：井田划分两个开采水平；一水平标高-450 m，水平垂高 250 m，二水平标高为-650 m。一水平实行上山开采，二水平上下山开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-450 m，二水平标高-650 m，三水平标高-850 m，各水平均实行上山开采。水平储量及服务年限见下表 3-4。表 3-4 水平开拓方案比较表方案 开采水平 可采储量(Mt) 服务年限(a)一水平 54 25.7方案一 二水平 95 37.4一水平 54
42、 25.7二水平 45 19.3方案二三水平 40 18.1从该表中可知，方案一比方案二少开一条大巷，但是本井田的地质资料是高瓦斯，高煤尘的双突矿井。从安全出发，不宜采用下山开采，符合煤矿安全工程中规定。方案二的一水平服务年限 25.7 a，满足一水平服务年限不小于 25a 的基本要求，储量充足，且有利于采区的接续 ，故而采用方案二的水平划分方法，即划分三个开采水平，一、二、三水平标高分别为-450 m、-650 m 和-850m，一水平垂高为 250 m，二水平垂高为 200m，三水平垂高200m。 三水平同时采用上山开采。3.2.3 开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服
43、务的巷道，如井筒、井底- 19 - 车场等。1.运输大巷的布置运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输以及通风、排水和管线敷设，服务年限很长。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：(1)集中布置；(2)分组集中布置；(3)分层布置。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下二种大巷布置方式，详见图 3-2。分组集中大巷布置图- 20 - 集中大巷布置图图 3-2 开拓巷道布置图方案一：分组集中大巷方案二：集中大巷二者技术比较详见下表 3-5.表 3-5 开拓巷道技术比较表特点 分组集中大巷布置 集中大巷布置优点生产比较集中，采区巷道分组联合布置，通风条件好。大巷工程量少，生产区
44、域比较集中，采区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大。缺点 掘进工程量大总的石门长度大，初期工程量大，建井时间长适应条件可采煤层数目多， 煤层分组间距大初期工程少，工期大煤层间距小，井田走向长度大，服务年限长，下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短- 21 - 依据本井田的地质条件及煤层赋存状况，以上两种在技术上都可行(详细见图 3-2)。在经济上进行比较。由于是高瓦斯矿井，根据煤矿安全规程中规定，不适合开煤层上山，所以二者同是岩石巷道，石门断面与运输大巷相同，只计算两种情况的不同处的巷道长度即可。集中大巷分 5 个区段，总计石门长 1680m。分组集中大巷开三条上山巷道，
45、总长计 2940m。 ，由对比知本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案二。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井筒形式和数目本设计井田采用双立井开拓，即主井、副井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井。3.3.2 井筒位置及坐标井筒确定理由：1.地处井田储量中央：井筒距北部边界 1.3km，南部边界 2.6km，西部边界 2.6km，东部边界 2.4km；2.有较好的地形条件：井筒所在地表标高+70m，地面坡度不足 3，平正土方量小； 3.交通条件好：靠近公路、铁路。确定井筒坐标为：主井井口坐标为： X=22444650Y=38443800Z=110副井井
46、口坐标为： X=22444800Y=28443600Z=80主井井筒直径 6.5 m，副井井筒直径 6.5 m，井壁厚度 450 mm，均采用整体式混凝土井壁。3.3.3 水平数目及高度本井田采用三水平联合开拓,拟定第一水平为-450m,本井大部分采区的煤层浅部标高在-200m,阶段垂高为 250 m,实行上山开采.第二水平拟定标高为 -650 m，第三水平标高-850m。 - 22 - 3.3.4 大巷数目及布置1.大巷及石门数目(1)石门：六条，其中上区段运输石门作为下区段回风石门(2)大巷：两条，运输和回风各一条。2.大巷布置形式(1)煤层大巷；(2)半煤岩大巷；(3)岩石大巷。本井田属
47、于高瓦斯矿井，对通风要求较高，并且首采区服务年限长达10.4 年，不适用在煤层中开采，故选择岩石大巷。大巷与石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见图 3-3。3.3.5 井底车场形式的选择立井井底车场的基本类型有环形式、折返式。1.在设计中，主要考虑增产的可能性，所以井底车场富裕通过能力应大于矿井设计生产能力的 30%，主、副井之间施工时便于贯通，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。2.调车简单，管理方便，弯道及交岔点少，当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场，当采用底侧卸式矿车时，布置环形式车场，其装车站的线路布置必须与其相对应。结合本设计矿井的有关设计参数，初步拟定本设计井田井底车场形式为环行式井底车场，两翼来车形式。- 23 - 410130R19508024120360603915032080图 3-3 大巷断面图
