1、I摘要本设计为矿井黑龙江省双鸭山矿业集团东荣五矿的新井设计，设计生产能力 1.5Mt/a，服务年限 77.6a。井田平均走向长 4km，平均倾斜长 3km，煤层平均倾角 5，属近水平煤层。设计的可采煤层共有 3层，平均厚度 4.47m。由于井田倾斜长度较大，且为近水平煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内采用倾斜长壁采煤法和走向长壁采煤法开采，14 煤层工作面为放顶煤，单工作面达产；15 、17 煤层工作面为综合机械化采煤，双工作面达产。设计中采用双立井开拓、单水平划分、集中大巷布置的开拓方式。大巷采用 10吨电机车牵引 3吨底卸式矿车运输。采用“四六”工作制，14 煤层工作面长 15
2、0m,截深 0.6m,日进 6刀。关键词：立井开拓、走向长壁采煤法、放顶煤、集中大巷全套图纸，加 153893706IIAbstractThis design is a new mine planning for Dongrong wu Coal Mine Shuangyashan Mining Administration of Heilongjiang Province. Mine planning capacity is 1.5Mt/a. Its service is 77.6a. The average toward length of the field is 4km,and ave
3、rage skewed length is 3km.The average inclination of the coal bed is 5,which is a nearly level coal bed. There are 3 can exploit coal bed in this field, which average thickness is 4.47m.As the field is more toward greater length and coal bed is nearly level. And geological condtions Etc. causes impa
4、ct, decision this field use longer wall coalmining and pit tubs transport one long wall mining on the strike coal mining. 14 coal bed adopts put top coal and one located production; 15 、17 coal bed adopting coal craft as to synthesize the mechanic nation adopt the coal craft and two located producti
5、on. This mine shaft is applied to double in dined shaft development method and divided one level .The big lane in concentration in adoption arranges, big alley adopt the wiring type generator vehicle of 10t pull the base of 3t unload type mine vehicle transportation,Adapt “four-six” work situation,
6、14 coal bed work face is 150 meters length of circle is 0.6 meters, and times is 6 one day.Keyword：vertical shaft development longwall coal mining methodPut top coal gathering main roadwayIII目录摘要 IAbstract .II目录 III绪论 1第 1章 井田概况及矿井地质特征 .21.1 井田概况 21.1.1井田位置及范围 .21.1.2交通位置 .21.1.3地形与河流 .21.1.4气象 .21.
7、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 .51.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征 .51.2.4岩石性质、厚度特征 .61.2.5井田内的水文地质情况 .61.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性 .61.2.7煤质、牌号及用途 .7第 2章 井田境界、储量及服务年限 .82.1 井田境界 82.1.1井田境界确定的依据 .82.1.2井田周边情况 .82.2 井田储量 82.2.1井田储量的计算 .82.2.2保安煤柱 .8IV2.2.3储量计算的评价 102.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限 .102.3.1矿井工作制度 102.3.2矿井
8、生产能力及服务年限 10第 3章 井田开拓 123.1 概述 .123.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 123.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 123.2 矿井开拓方案选择 .133.2.1井筒形式和井口位置 133.2.2开采水平的数目和标高 173.2.3开拓巷道的布置 183.3 选定开拓方案的系统描述 .213.3.1井筒形式、数目及位置 213.3.2石门、大巷的数目及布置 213.3.3井底车场形式的选择 223.3.4煤层群的联系 233.3.5采区的划分 233.4 井筒布置和施工 .253.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护 253.4.2井筒布置及装
9、备 253.4.3井筒延伸的初步意见 263.5 井底车场及硐室 .273.5.1井底车场形式确定及论证 273.5.2井底井场的布置、存车线路、行车线路长度 273.5.3 调度图表 .303.5.4井底车场通过能力的验算 323.5.5井底车场主要硐室 323.6 开采顺序 .333.6.1沿煤层走向的开采顺序 333.6.2沿煤层倾斜方向的开采顺序 333.6.3采区接续计划 33第 4章 采区巷道布置及采区生产系统 35V4.1 采区概述 .354.1.1设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱 354.1.2采区地质和煤层情况 354.1.3煤层自燃倾向性、及煤尘的爆炸指数 354.1.
10、4采区的生产能力、储量及服务年限 354.2 采区巷道布置 .364.2.1区段划分 364.2.2采区上山的布置 374.2.3采区车场布置 374.2.4采区煤仓形式、容量及支护 414.2.5硐室简介 424.2.6采区工作面接续 434.3 采区准备 .454.3.1采区巷道的准备顺序 454.3.2采区主要巷道的断面及支护方式 45第 5章 采煤工艺 485.1 采煤方法的选择 .485.1.1采煤方法选择的制约因素 485.1.2采煤方法的选择 485.2 回采工艺 .485.2.1选择回采工作面的工艺及机械设备 485.2.2.设备选型 .505.2.3 选择采面循环方式和劳动组
11、织形式 .53第 6章 井下运输和矿井提升 566.1 矿井井下运输 .566.1.1运输方式和运输系统的确定 566.1.2矿车的选型及数量 566.1.3采区运输设备的选择 596.2 矿井提升系统 .616.2.1矿井主提升系统的选择与计算 61第 7章 矿井通风与安全 667.1 矿井通风系统的确定 .667.1.1概述 66VI7.1.2 矿井通风系统的确定 .667.1.3主扇工作方式的确定 677.2 风量计算与风量分配 .677.2.1矿井风量计算原则 677.2.2风量计算 687.2.3风量分配 707.2.4风量调节的方法与措施 717.2.5风速的验算 737.3 矿井
12、通风阻力的计算 .747.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 747.3.2矿井等积孔的计算 777.4 通风设备的选择 .787.4.1主扇的选择计算 787.4.2电动机的选择 817.4.3反风措施 827.5 矿井安全技术措施 .837.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸 837.5.2火灾与水患的预防 857.5.3其他事故的预防 86第 8章 矿井排水 878.1概述 878.1.1矿井水来源及涌水量 878.1.2对排水设备的要求 878.2矿井主要排水设备 888.2.1排水方式与排水系统简介 888.2.2主排水设备及管路的选择计算 88第 9章 技术经济指标 92结论 .94致
13、谢 .95参考文献 .96附录 1 .97附录 2 1011绪论通过大学四年的学习，我对专业知识进行了系统的学习，为了能更好的巩固和运用这些知识，并使其系统化、条理化。我做了东荣五矿 1.5Mt/a的新井设计。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式的选择、采区巷道的布置、采煤工艺、矿井的提升和井下的运输、支护方式、设备选型、矿井通风、排水。在设计的过程中，对矿井的通风、排水、矿井的提升与井下运输等章节作了比较详细的论述。在以安全生产为前提，以提高矿井效益为目标，在现有的技术装备水平下尽量采用国内外最先进的生产设备及采煤工艺以求达到高产高效的目标。针对设计井田范围内煤层厚的特点，对 14
14、煤层采用了最先进的综采放顶煤采煤工艺，在此为了达到预期的高产高效的目的选用了目前国内外最先进的综采放顶煤支架及与其相配套的采煤设备。因此，在选型设计上已基本达到了高产高效的目的，另外，为了安全生产，在瓦斯的防治等安全方面都提出了相应的措施。设计中主要是通过绘制矿井的各种图纸及文字说明来进行矿井的优化设计，这其中文字部分包括大量的方案比较和计算，以便使设计更加合理，更符合实际要求。在设计时，需要根据矿井的地质情况、煤层的赋存情况进行综合分析，这样才能使建成的矿井更加与实际相符。我希望通过做本次毕业设计，我能够学到更多的采矿专业知识，巩固我所学过的各种知识，使我所学的知识系统化、条理化并且能够很好
15、的运用他们，从而也为我以后的工作打下良好的基础。2第 1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1井田位置及范围东荣五矿位于黑龙江省双鸭山市友谊县境内，地理坐标为北纬 462600462700，东经 13140001314100，行政区划隶属于双鸭山市宝山区。东侧有条高速公路作为边界，南侧有一东西走向的断层，西侧有数条断层，并有居民区，以此作为井田的边界，井田范围北侧以西峪村煤矿为其边界，南北长 4.0km ，东西宽 3.0km，面积：12.0km 2。1.1.2交通位置设计矿井东南部与宝清县交界，在双鸭山煤田东北缘七星河矿区内，西距双鸭山市 65km，南距七星矿 15km。交通十分
16、便利，最近的车站为兴隆站，铁路经由双鸭山和福利屯至佳木斯可通往全国各地，公路可通往宝清、福利和双鸭山。具体地理交通情况见图 1-1：1.1.3地形与河流区内地势海拔较高，海拔标高在 7031500m 左右；共有三条人工河流，自北向南流，与该区东侧的七星河汇合，经绕力河最后汇入乌苏里江。1.1.4气象本区属大陆性气候，温差大，一般-2030，最低温度达-39，每年的结冻期较长，冻土带深度高达 20米左右，夏季最高温度在零上 38，降雨集中在 7、8、9 月份，平均降雨量约 452737mm。3图 1-1 双鸭山矿业集团交通示意图1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况从老到新依次有元古界麻
17、山群、中生界下白垩统、以及新生界第三、第四系。现分别表述如下：1.元古界麻山群：主要分布在煤田以外，由拓榴石片岩、花岗片麻岩、石英、黑云母片岩、粉砂岩等组成的变质岩系，厚度不详。2.下白垩统鸡西群城子河组：城子河组为主要的含煤地层，不整合覆于麻山群及古生代花岗岩之上，以灰白色砂岩与粉砂岩组成夹泞灰岩层10余层。3.穆棱组：由深灰色、浅灰绿色及灰色的粉砂岩、细砂岩、泥岩等组成，夹灰白色粉砂岩及薄层泞灰质岩石。含煤性差，且均不可采。与下覆4的城子河组地层为整合接触。总厚度高达 558m。4.第三系：在向阳区南部及新安区东南部，以浅绿色细、中、粗粒泥质胶结的砂岩为主，中间夹有黄绿色粉砂岩。厚度达 2
18、80m左右。5.第四系：分布在近代河床及低洼湿地，由腐植土、砂、砾及玄武岩等组成。厚度在 80m左右。其中第四系的煤系地层综合柱状图见图 1-2：岩 性 拄 状 煤 岩 层名 称 厚 度最 大 -最 小平 均 岩 性 描 述比 例1： 20地 层 单 位系 统 组第四系 上侏 罗统 城子河组 中 砂 岩 1.495硅 质 胶 结 ， 坚 硬煤 7-286 (m)以 无 烟 煤 为 主（ 直 接 顶 ）细 砂 岩（ 老 底 ） .195层 状 节 理 逐 渐 出 现 并 增 厚砂 质 泥 岩（ 直 接 顶 ） 0-23层 状 节 理 逐 渐 出 现 并 增 厚煤 1.6细 砂 岩（ 老 底 ）
19、280硅 质 胶 结 ， 坚 硬 ， 呈 块 状 结构 ， 普 遍 发 育中 砂 岩（ 直 接 顶 ） 致 密 ， 块 状 结 构 。 含 结 核 ，顺 层 呈 串 珠 状 分 布煤 17.8-2中 砂 岩 04395硅 质 胶 结 ， 坚 硬以 无 烟 煤 为 主以 无 烟 煤 为 主53图 1-2 地层综合柱状图51.2.2井田范围内和附近的主要地质构造构造：设计井田范围内地质构造简单，没有大的断裂构造。该区为双鸭山煤田东端，由德发向斜，保安背斜及向阳向斜组成不对称的煤盆地，而新安向斜则为双鸭山煤田北部兴隆凸地，东侧由于断裂而保存下来的煤盆地，地层走向受基盘控制，以下主要列出落差较大的若干
20、断层，落差很小的不予考虑。主要断层见表 1-1：表 1-1 主要断层表顺序 名称性质断层面走向断层面倾向倾角落差（m）水平断距(m)1 F1 正 EW SN 75o 8.9 582 F2 正 SN WE 40o 2.1 463 F3 正 SN SW 42o 02.5 064 F7 正 NW SW 60o 02.3 075 F8 正 SN WE 60o 01.7 056 F12 正 EW SN 65o 03.0 051.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征设计井田开采的煤层主要位于第四系鸡西群城子河含煤组，本组共有中厚、厚煤层 3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以文字叙述
21、如下(附煤层特征表)1-2：表 1-2 可采煤层特征表煤 层1457厚 度.92煤 层煤 层煤 层煤 层 结 构简 单 可 采 性全 区 可 采 顶 底 板 岩 性最 小 最 大平 均 层 间 距最 小 最 大平 均8613简 单简 单 全 区 可 采全 区 可 采 顶 板 底 板中 砂 岩泥 岩 细 砂 岩砂 质 泥 岩细 砂 岩 砂 质 泥 岩细 砂 岩细 砂 岩中 粗 砂 岩 中 砂 岩细 砂 岩(1) 14 煤层：煤层厚度为 7.912.9m，一般平均厚度为 8.86m，顶底板岩性以中砂岩为主，其次为粉砂岩、泥岩。(2) 15 煤层：煤层厚度 1.92.9m，一般平均厚度为 2.36m
22、，为单煤层，6顶板为细砂岩、中粗粒砂岩，伪顶为砂质泥岩。(3) 17 煤层：煤层厚度 1.82.7m，一般厚度 2.2m，顶板为细砂岩、中粗砂岩及含炭粉砂岩。1.2.4岩石性质、厚度特征详见岩石物理力学性质指标表 1-3： 表 1-3 中砂岩岩床统计表床号 岩性 厚度（m） 面积（km 2） 相应层位1 中砂岩 1.419.95 11.20 14 煤层2 中砂岩 15.523.2 15.4 15 煤层3 中砂岩 0.714.3 4.20 17 煤层1.2.5井田内的水文地质情况本区地形西部高，东部比较平缓，七星河阶地绝对标高为 90100m,七星河从区外东南部流过，河床呈蛇曲状，观测站资料表明
23、,该河的最大流量达 569m3/s，冬季流量很小，几乎断流。七星河最高洪水位淹没范围为七星河以东，在井田范围以外，洪水位标高为 4552m。对井田范围内的开采情况没有影响。1.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性1.瓦斯：东荣五矿属于低瓦斯矿井，在地质条件简单，开采深度浅，+100m水平以上，瓦斯涌出量较小。随着深度增加，瓦斯涌出量逐渐增加，不同煤层瓦斯含量也有不同，主要可采煤层 CH4平均含量为7m3/t，可燃质、CO 2各煤层平均含量为 0.15m3/t，可燃质在各主要可采煤层的自然成分以 N2为主，本矿瓦斯工作面绝对涌出量为8m3/min。掘进面瓦斯绝对涌出量为 4.8m3/min，其它巷道的瓦
24、斯绝对涌出量为 2.28m3/min属于低瓦斯矿井。2.煤尘：根据煤尘爆炸性试验指标，该矿开采的煤层均无爆炸性。3.煤的自燃：根据邻近矿井资料表明，该矿井 15 煤层有自燃发火的倾向，14、17 煤层均无自燃发火的倾向。4.地温特征：本区恒温深度在 1626m 的范围内，温度为 6,从地温测量结果计算分析得知，本区平均地温梯度为 2.7/100m，平均地热增温率为 38.2m/1，设计井田的范围基本属于地温正常区。但随着开采深度的增加，地温将有所升高。71.2.7煤质、牌号及用途根据中国煤炭的分类方案，本区以无烟煤为主，其容重为 1.4g/cm3,其硬度为 2.3。该煤种主要为民用燃料和化工染
25、料及冶金用煤，主要可采煤层的煤质特征见表 1-4： 表 1-4 煤质特征表煤层1457煤层 水 分 灰 分 挥 发 分 全 硫 发 热 量 煤种原煤精煤 .23608197.345082.69 无烟煤8第 2章 井田境界、储量及服务年限2.1 井田境界2.1.1井田境界确定的依据1.主要以地理地形、大的断裂构造等作为划分井田境界的依据；2.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高；3.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物；2.1.2井田周边情况本矿北侧以西峪村煤矿为其边界，东侧有公路作为该井田的边界，南侧为一东西走向的断层，西侧有数条断层，并且有居民区，以此作为该井田的
26、边界。设计井田南北走向长度约 4 km，东西走向长度约为 3 km。西距双鸭山市 65km，南距双鸭山七星矿 15km。交通方便，向北 9km有福前铁路，最近车站为兴隆站，铁路经由双鸭山和福利至佳木斯可通往全国各地，公路可通往宝清、福利和双鸭山。2.2 井田储量2.2.1井田储量的计算井田范围内开采的煤层为 14 、15 、17 三层，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。参加计算的煤层最小厚度为 1.8m，最大厚度为 12.9m,最高灰分为 21.69，最低灰分为 8.58(原煤)量。矿井工业储量是指在当前的技术经济条件下，依照国家的能源政策能够合理开采利用的储量。矿井可采储量是指矿井工业储
27、量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率的储量。经初步计算，井田范围内共有工业储量 226.32Mt。2.2.2保安煤柱煤矿安全规程 ，留设保安煤柱如下：1.井田边界的断层处留设 30m50m 保安煤柱；2.井田内部较大的断层处留设 30m保安煤柱；93.地面建筑物按其等级留设 1520m 宽的围护带；4.煤层大巷两侧煤柱各留 50100m 宽的保安煤柱。按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：1.62Mt；断层、采区、边界保安煤柱损失：4.57 Mt；开采损失量：18.2 Mt。工业广场保安煤柱的留设如图 2-1： mnk2k233m2 2dabc图 2-1 安全
28、煤柱的留设图其参数见表 2-1： 10表 2-1安全煤柱的留设参数表煤层倾角煤层厚度井筒中心通过煤层的距离 5 13.42m 590m 45 77 77 732.2.3储量计算的评价设计矿井的各类储量计算见表 2-2： 表 2-2 矿井工业储量汇总表水平煤层号工业储量A+B+C(Mt)工业场地井田境界 断层其他损失 合计开采损失可采储量(Mt)14 149.4 5.98 7.02 1.046 0.897 14.942 26.90 107.5815 37.10 1.484 1.7437 0.259 0.223 3.71 6.678 26.7117 39.80 1.592 1.8706 0.279
29、 0.239 3.98 7.164 28.655合计 226.32 9.053 10.634 1.584 1.359 22.632 45.552 162.9452.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限2.3.1矿井工作制度根据设计规范的规定：(1)矿井的年工作日按 330d计算；(2)每天的净提升时间按 16h计算；(3)矿井采用“四六”制，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修；2.3.2矿井生产能力及服务年限1.根据设计规范的规定，矿井的设计生产能力分为以下三种：大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0 及以上（Mt/a） ；中型矿井: 0.45、0.6、0.9（Mt/a）
30、；小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.3（Mt/a） ；除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力中间的井型。112.矿井设计生产能力方案比较本矿井已查明的工业储量为 226.32Mt,，估算本井田内工业广场煤柱，境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的 10%，各可采层为中厚、厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为 80%，由此计算确定本井田的可采储量为 162.945Mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量适中，地质构造比较简单，煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案，即矿井生产能力为 1.20Mt/a，1.50Mt/a 和 1.80
31、Mt/a三个方案，分析论证如下：按照公式P=Z/AK (2-1)式中 P为矿井设计服务年限，a；Z井田的可采储量,Mt；A为矿井生产能力,Mt/a；K为矿井储量备用系数，一般取 1.4；计算得：P1=96a ； P2=77.6a； P3=64a；经与规程和采矿设计手册相核对，并考虑 15 、17 煤层的生产能力确定 77.6a为比较合理的服务年限，即本矿井的设计生产能力为1.50Mt/a。12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矿井开拓设计是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料，具体体现总体设计的合理原则，认真分析研究主要井巷如何
32、深入地下或山体，以便接近或进入煤层的预定位置，为采区开采打开通道，其中包括确定主副井、风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷布置、采区划分、开采顺序与通风、运输系统。设计井田，煤层的赋存深度大约在离地表 500m左右，煤层倾角较小，并在井田范围内有含水丰富的冲击层，矿区地面标高在1500 至703m 之间，地区起伏较大，矿区煤层赋存稳定，断层少落差不大，大的断层都作为矿区的边界，矿区附近各个矿井井型不同，开拓方式主要以立井开拓为主。考虑通风、施工等条件，初步选用双立井开拓。 3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况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)井田
33、地质和水文地质条件（特别是表土层情况） ；(2)煤层赋存情况和开采技术条件；(3)技术装备和工艺系统条件；(4)地形地貌和地面外部条件； (5)施工技术和设备条件；(6)总体设计和矿井生产能力要求等；对以上各种因素要综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：1.地表因素本井田属于缓坡高山地形，海拔最高的地区在本井田范围之外，其井田范围内地势起伏比较平缓。2.煤层赋存情况13整个井田的煤层上部标高在 300m，下部标高在 100m，北部及西部以断层为界。整个矿区共有 3层可采煤层，煤层平均走向长度为 4.0km，倾向3.0km。本井田煤层系近水平中厚
34、、厚煤层，平均倾角在 5.0左右。3.2 矿井开拓方案选择3.2.1井筒形式和井口位置井口附近要有一定范围用以布置工业场地，其中包括主副井生产系统建筑物与结构物矿井工业场地占地指标。选择井井筒位置应当充分利用地形，以地面生产条件系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，不仅平场工程量较小，大型建筑物基础处理也比较简单。地面条件：1.工业场地占地面积：井口附近要有一定的范围用以布置工业场地，其中包括主副井生产系统建筑物与结构物，根据煤炭工业设计规范矿井工业场地的占地面积指标，该矿井占地约有 1214.4 公顷，由于矿井占地较多，矸石和煤泥水对生态有一定的影响，故应选择荒山坡地结合地形布置生产系统，以
35、减少土石工程，认真贯彻不占良田，少占农田，不拆或少拆村庄的方针。2.地形与工程地质条件：选择井筒的位置应当充分利用地形，从地面生产系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，这样不仅平场工程量少，大型建筑物基础比较简单，井口附近不能过分低洼，不仅要避免洪水灾害，还要避开滑坡、岩崩、流沙河、泥石流等危险区。3.煤的运向：为了减少运输费用，在确定井筒位置时，要考虑主要运输所在的位置，有条件的应尽量使提升井筒或运输平硐靠近主要运向的一侧。井下条件：1.按最小运输功确定井筒的位置：通常把运量和运距的乘积叫做运输功，以吨公里表示，在同一井田内，大巷运输费用的高低与所消耗的运输功近似成正比。井田储量一定时，沿井
36、田走向大巷运输功的变化可因井筒位置的不同而成倍的增加，当井田形状规则，储量分布均匀时，最小运输功的位置在井田的中心，井筒设于此处，不仅运输费用低，巷道维护、采区准备及通风费用14也相应降低。2.根据地质条件：井筒位置应选择在以丘陵坡地为主的宽缓地带，该处冲击层薄，地下补给范围有限，工程地质条件较好。土地亩产较低，如果井筒位于冲击平原，应该根据钻孔资料寻找基岩隆起区，可利用古地形和掩埋着的冲击层。3.煤柱量：为减少煤柱量，在选择井筒位置时，如果不能设在井田之外，应结合其他条件尽量使井筒设在煤层浅部，尽可能少压煤，也便于后期回收，浅部没有条件时，井筒应选择在无煤区、薄煤区、高灰分区、变质区，但是又
37、不能给井筒的施工带来困难。依据本井田的储量分布图及剖面图。考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置在整个井田的储量中心，坐标为：主井坐标： 纬度 93237.5，经度 95594副井坐标： 纬度 92560.5，经度 95218.5根据地形地貌、煤层赋存条件及确定的工业场地位置，本着合理开发全井田，最大限度的利用资源、集中生产运输环节简单、初期井巷工程量少、投资省、出煤早、达产快、安全、高效的原则，设计提出了三个开拓方案：方案一：双立井开拓方案二：双斜井开拓方案三：主立副斜井开拓以上三种井筒开拓方案比较如下：(一)适用条件比较：斜井:主要适用于煤层赋存较浅，垂深在 200m以内，煤层赋存深度
38、为0500m，含水砂层厚度小于 2040m，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层；井筒不需要特殊施工方法的缓倾斜及倾斜煤层。立井:适用于煤层赋存深度在 2001000m，含水砂层厚度 20400m,并且立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角，厚度，瓦斯，水文等自然条件的限制；技术上也比较可靠，当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。(二)斜井与立井的技术比较：综上所述，对以上几种开拓方案进行相应的技术比较，以便从中选出较为合理的方案，具体比较见表 3-1： 15表 3-1 技术比较表方案 名称 优点 缺点1 双立井1.适应性强2.井筒短，提升速度快3.通风断面大，满足风量的要求4.技
39、术上比较可靠1.初期投资大，建井期长。2.需要大型提升设备3.多水平开拓时，立井石门长度较大，工程量较大2 双斜井1.掘进速度快，初期投资与双立井相比较少2.井筒设备简单1.井筒过长，增加煤柱的损失且不利于井筒的维护2.通风路线较长，通风阻力大，满足不了通风的要求3主立副斜1.掘进速度快2.可满足最大风量的通风要求3.有利于辅助提升1.井口相距太远，不利于工业场地的布置2.地面建筑分散3.占地较多，煤柱损失较多依据开拓方案技术比较表可初步选定两种较为合理的开拓方案。方案一：双立井开拓方案二：双斜井开拓上述两种开拓方案在技术上是可行的，为从上述两种开拓方案中选出比较合理的方案，以下对两种开拓方案
40、进行相应的经济比较，以便从中选出符合要求的开拓方案。详细经济比较表 3-2： 方 案内容 双 立 井 双 斜 井基岩段主 井掘进基岩副 井掘进基岩段主 井辅助基岩段副 井辅助表土层主 井掘进表土层副 井掘进主井提升副井提升合计 (万元)工程量 单价 费用长度 单位 金额 单位 172.6单位名称 单位 长度 单位 金额 单位 小计 单位工程量 单价 费用540m3195.8元 215.万元 195850.316.54039124921.5180.5540427823147289.354042511.7147.289.450234.51.718221.450 1818221.4104.85Mtk
41、m61800.2749.23104.85 1500.3245.301027 163mmmmmMtkm元元元元234.507250.725元/tkm元/tkm元 76小计 万元万元万元万元万元万元万元 19519519518mmmmmmMtkmMtkm元元元元元元元/tkm元/tkm万元万元万元万元万元万元万元万元表3-2 经济比较表经过上述的技术经济比较可知，对于本设计矿井而言，选用双立井开拓在技术和经济上都比较有利。3.2.2开采水平的数目和标高16根据设计矿井的煤层赋存条件和倾斜长度，井田可以单水平开采，也可以多水平开采。每个水平设井底车场和运输大巷，为该水平的运输、通风等环节服务。现代科
42、技的高速发展，以及采煤机械化程度的提高务必要求矿井高产高效。高产高效矿井要求集中在一个水平，单采区、单工作面生产。这就要求加大工作面、采区和水平的走向及倾斜尺寸，要求有丰富的资源储量。设计井田水平标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.生产成本；4.巷道的掘进量；5.生产采区、工作面的数目尽量减少，对井下运输减少不必要的麻烦，实现高产高效的目标。根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：详细比较见表3-3：方案一：一个开采水平；方案二：两个开采水平；表 3-3 水平储量及服务年限表形式 储量（Mt）阶段垂高标高 服务年限（年）方案一 单
43、水平 162.945 260 160 77.6一水平 59.04 60 240 24.6方案二二水平 111.3 160 140 53从该表可知，方案二中的一水平达不到合理的服务年限，且根据设计井田地质条件，设计矿井不利于多水平开采；而方案一有利于采区的接续，且巷道利用率高，吨煤成本相对较低。故而采用方案一的水平划分方法，即划分一个开采水平，水平标高定在 160m。3.2.3开拓巷道的布置17开拓巷道是运输、通风的主要线路，该设计矿井采用单水平开拓，其服务年限与矿井服务年限相同，主要巷道在符合矿井开拓要求的前提下，尽量缩短大巷长度，避免过多的弯曲、转折，以减少开拓工程及维护的费用，方便运输。使
44、运输功最小。为此应将其选在坚硬耐久，不易风化、无自燃发火的煤、岩层内。1.开拓巷道布置方式的选择：依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下三种大巷布置方式，并对其进行技术经济比较，从中选出较优的方案。 方案一：分煤层大巷布置方案二：分组集中运输大巷方案三：集中运输大巷详见开拓方案技术比较表 3-4：表 3-4 技术比较表特点分组集中大巷布置 分煤层大巷布置 集中大巷布置优点1.总的巷道工程量较少，生产比较集中2.大巷容易维护，运输条件好1.初期投资少，建井速度快2.初期工程量少，加以沿煤层掘进，施工技术及装备均较简单1.大巷工程量少，生产区域比较集中2.采区巷道集中联合布置，开采程序比较
45、灵活，开采强度大，大巷维护容易缺点1.长度较长2.掘进工程量大1.总的开拓工程量大，相应的设备占用量多，生产采区分散管理不便1.总的石门长度大2.初期工程量大，建井时间长且有反向运输18适应条件1.可采煤层数目多，间距大小不同，煤层间距大2.井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期长1.煤层数多，层间距大，石门长2.井田走向长度短，服务年限不长3.煤质牌号不同，要求分采分运1.煤层间距小井田走向长度大，服务年限长2.下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大3.自然发火严重，便于分区，分段处理事故设计井田的可采煤层为 14、15、17 煤层，由地质资料可知，该三层煤的层间距较小，又因为三层煤的
46、煤质及煤牌号相同，不需要分采分运，所以，根据煤层的赋存条件、煤层顶地板岩石的地质情况，排除分层布置的开拓方案。对另外两种巷道开拓方案详细比较选择较优的方案：方案二：集中运输大巷布置方案三：分煤层大巷布置2.巷道开拓方案的技术评价1)方案一 集中大巷及采区石门布置如图 3-1： 集中大巷布置在 17 煤层底板岩石中，14、15 煤层通过采区斜巷与大巷联系，因为集中大巷服务年限较长，且煤层有自燃发火的倾向，故该集中大巷布置在煤层底板，且围岩条件较好，该方案在技术评价上能满足矿井生产的要求。图 3-1 集中大巷及采区石门布置图191主井 2副井 3井底车场 4主要石门 5集中大巷 6集中回风巷2)方
47、案二 分煤层大巷布置及石门布置如图 3-2：1主要石门 2、3、5分别为 14、15、17 煤层运输大巷4、7、8分别为 14、15、17 煤层采区上山 9、10、6分别为 14、15、17 煤层回风大巷即在 14、15、17 煤层底板各布置一条大巷，由于围岩条件较好，故在技术上是可行的。图 3-2 分煤层大巷布置及石门布置图3.巷道布置的方案的经济评价：综合上述的技术评价，上述两种方案在技术上可行，下面通过经济比较择优选用。见表 3-5： 表 3-5 经济比较表方案一方案二方案名称项目长度（m）单价（元）费用（万元）长度(m) 单价(元) 费用（万元）大巷 3000 527.4 158.22
48、 9000 412.1 370.8920石门 900 527.4 47.47 448 527.4 23.63总计 3900 205.69 94800 394.5经过上述的技术经济比较决定该设计矿井开拓巷道采用集中运输大巷的布置方式。 3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井筒形式、数目及位置井硐形式经过上节的技术经济比较后确定采用立井开拓，全矿共有主副井、五个风井，主副井的坐标位置分别为：（93237.5，95594） （92560.5， 95218.5）五个风井分别在各采区的上侧。井口标高大约为 750m左右。3.3.2石门、大巷的数目及布置1.大巷数目：一条运输大巷。2.大巷布置：大巷布
49、置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于各种大巷布置方式分述如下：(1)煤层大巷：在煤层顶底板比较稳定的情况下及煤层起伏和断层、褶皱较小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备的正常运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷，另外煤层大巷还有出煤早的特点。(2)岩石大巷：维护条件好，费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，受地质构造的影响较少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火的影响较小；缺点主要是岩石工程量大，掘进速度慢，掘进费用高，建设工期长等缺点。经过上节的技术经济比较，该设计矿井采用集中大巷布置。大巷断面见图 3-3：大巷设计参数见表 3-6：表 3-6 大巷设计参数表设计尺寸巷 道形 式支 护形 式断面积(m 2) 顶高 底宽净周长(m)锚 喷 厚度 (mm)21半圆拱 锚喷 15.7
