新井为大雁矿区四矿1462MTA的新井设计

摘 要本设计新井为大雁矿区四矿1.2Mt/a的新井设计，共有4层设计可采煤层，平均总厚度为8m。设计井田的可采储量为95.76Mt，服务年限为57a。划分二个水平开采。井田平均走向长3.26km，平均倾斜长5.0km，煤层平均倾角6.7，属于缓倾斜煤层。本设计矿井采用双立井的开拓方式，集中大巷布置方式。共划分8个带区，其中首带区为二个，达产工作面一个。本设计带区为东一带区，大巷装车式下部车场，综合机械化采煤。年工作日为330d，采用“四、六”式工作制，工作面长为200m，每刀进度为0.8m，每日割九刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采。由于本人知识有限，缺乏一定的现场经验。因此，本设计中难免会出现一些问题，请各位专家老师不吝指正。关键词 可采储量 采煤工艺 倾斜开采 联合开采 联合开拓AbstractThe task of this design is to construct a 1.2million tons new shaft for Dayan of the four Administration.This mine has four minable Coal Seam,and its average thickness is 8 meters.Designed field of minable capacity is95.76lion tons. It can adapt for 57ars, and is divided into one levels. Average alignment in farmland in well lengthways 3.26km average slant lengthways 5.0km average rake angle in coal seam 6.7, belong to the the slant the coal seam.This mine shaft is applied to double indined shaft development method; Layout of gathing gallergand mining district eross heading; The well farmland turns to is divided into totally 8 adopt the synthesis mechanization mining coal and one worked faces. This worked face is east worked face, words 330 days every year. Adapt “four-six” work situation, work face is 200ters length of circle is 0.8meters, and times is nine one day.Because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology conditionetc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant.Because my limit working ability and time. There must be lots of faults in this design. I plead with dirextors point them out and redify it, and I will accept it sincerely and humblely.Key words Recoverable reserves The technology of coal mining Adoption slant Unites to mine Unites to expand 目录摘 要IABSTRACTII第1章 井田概况及矿井地质特征11.1 井田概况11.1.1 交通位置11.1.2 地形与河流11.1.3 气象11.2 地质特征21.2.1 矿区范围内的地层情况21.2.2 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41.2.4 岩石性质及厚度特征51.2.5 井田内的水文地质情况61.2.6 沼气及煤尘及煤的自燃性71.2.7 煤质及牌号及用途8第 2 章 井田境界及储量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92.2 井田储量92.2.1 井田储量的计算92.2.2 保安煤柱102.2.3 储量计算的评价112.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限11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 矿井开拓方案的选择123.2.1 井硐形式和井口位置123.2.2 开采水平数目和标高143.2.3 开拓巷道的布置153.3 选定开拓方案的系统描述163.3.1 井硐形式和数目163.3.2 井硐位置及坐标163.3.3 水平数目及标高173.3.4 石门及大巷数目及布置173.3.5 井底车场的形式选择173.3.6 煤层群的联系173.3.7 带区划分193.4 井硐布置和施工193.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护193.4.2 井筒布置及装备213.4.3 井硐延伸的初步意见213.5 井底车场及硐室233.5.1 井底车场形式的确定及论证233.5.2 井底车场的布置243.5.3 井底车场通过能力计算253.5.4 井底车场主要硐室263.6 开采顺序293.6.1 沿井田走向的开采顺序293.6.2 沿井田倾向的开采顺序293.6.3 带区接续计划293.6.4 三量控制情况30第 4 章 带区巷道布置及带区生产系统334.1 带区概述334.1.1 设计带区的位置及带区煤柱334.1.2 带区地质及煤层情况334.1.3 带区生产能力储量及服务年限334.2 带区巷道布置344.2.1 区段划分344.2.2 带区斜巷布置344.2.3 带区车场布置354.2.4 带区煤仓形式容量及支护374.2.5 带区硐室简介384.2.6 带区工作面接续394.3 带区准备404.3.1 带区巷道准备顺序404.3.2 主要巷道断面示意图及支护方式40第 5 章 采煤方法415.1 采煤方法的选择415.1.1 采煤方法的选择415.2 回采工艺415.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备415.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式43第 6 章 井下运输和矿井提升456.1 矿井井下运输456.1.1 运输方式和运输系统的确定456.1.2 矿车的选型及数量456.1.3 带区运输设备的选择506.2 矿井提升系统516.2.1 矿井提升设备的选择与计算51第 7 章 矿井通风系统的确定537.1 矿井通风系统的确定537.1.1 概述537.1.2 通风系统确定的因素537.2 风量计算与风量分配537.2.1 风量计算537.2.2 风量分配577.2.3 风速计算577.2.4 风量的调节方法和措施597.3 矿井通风阻力的计算597.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通阻力597.3.2 矿井等积孔的计算607.4 通风设备的选择617.4.1 主扇的选择计算617.4.2 电动机的选择627.4.3 反风措施627.5 矿井安全技术措施62第 8 章 矿井排水648.1 概述648.1.1 矿井水来源及涌水量648.2 矿井主要排水设备648.2.1 排水方式和排水系统简介648.2.2 主排水设备及管路选择计算65第 9 章 技术经济指标69致 谢 辞72参考文献73附录174附录278第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。矿区交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，滨洲线铁路在矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市18km，向西至海拉尔区64km。向西经海拉尔市可到我国边陲重镇满洲里市。向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京以及全国各地。1.1.2 地形与河流大雁矿区位于大兴安岭西北坡，地势为四周高中部低，呈盆地状，海拨标高在+640+700m之间，地表植被以草本植物为主，有部分森林，矿区北部及南部有小溪和沼泽。大雁四矿井田内地形比较简单，其地势为东南高而西北低，海拨标高在+653+716m之间，一般在+650m左右。海拉尔河为本地区的主要区域性河流，总体流向为由北东流向南西，河床宽为58130m，属老年期河流，弯曲率较大，沿河两岸牛轭湖及河漫滩广泛分布。其最大洪峰流量为1057m3/s，多年平均流量为66m3/s。该河流距离矿区最近点在1km以外，又为丘陵所隔，对矿井开发无影响。胜利沟小溪发源于区外东南部的低山间，上游呈树枝状，源头有群泉出露，总体流向为由南东流向北西，最终于扎罗木得西北端注入海拉尔河。该小溪汇集有大气降水及火山岩风化裂隙水，全长35km，流域面积97km2，该河冬季干涸，夏季畅流，汛期水量骤增，最大流量为3.38m3/s，最小流量为0.067m3/s，沿河遍布沼泽。1.1.3 气象本区属亚寒带大陆性气候，冬季漫长而寒冷，春季干燥风大，夏季湿润短促，秋季气温骤降，年降雨量小，蒸发量大，年平均降水量为345.2mm，年平均蒸发量为1314.7mm，年平均气温为-3.1,最低气温为-46.7，最高气温为+36.5 ，年平均风速为2.9m/s，最大风速为23 m/s，风向多为西北，降雪期为每年9月到翌年的5月中旬，结冻期为每年10月至翌年4月末，冻结厚度一般在3m左右，并有岛状永久冻土层。本地区地震动峰值加速度（g）为0.05，对照地震裂度为6度。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况大雁煤田位于新华夏系第三隆起带（大兴安岭隆起带）的西坡，第三沉降带的东缘，在海拉尔盆地的五九南屯凹陷中段，大雁煤田为一向斜构造，即大雁扎尼河向斜。向斜轴的方向为N4080E，倾向北西，倾角1530。向斜的浅部比较陡，一般倾角在1520，中部略缓，深部平缓，呈一向北西倾斜而为断裂所破坏的单斜构造。区内出露地层主要为古生界泥盆系上统大民山组（D2d）的蚀变安山岩、酸性熔岩、薄层凝灰岩、凝灰质砂砾岩；中生界白垩系下统龙江组（K1l）的下部中酸性熔岩段、上部凝灰碎屑岩段，梅勒图组（K1m）的酸性熔岩和碎屑岩、大磨拐河组（K1d）的凝灰碎屑岩、泥岩、砂岩、煤层及伊敏组（K1y）的泥岩、粉砂岩及煤层；新生界第四系（Qh）的松散沉积物。本区域地层时代、厚度、岩性及化石属种等情况，详见“表1-1 区域地层一览表”。界系统组符号厚 度（m）岩 性 变 化 情 况新生界第四系海拉尔组Qh6-57上部为黑色腐植土和黄色风成砂，下部为粘土，亚粘和砂砾。中生界白垩系下 统伊敏组K1ym 33-250 主要为泥岩和粉砂岩，夹细、中、粗砂岩、煤层及碳质泥岩。与下部地层整合接触。大磨拐河组K1d20-220 为主要含煤组，含4个煤层，编号为：27、31、32、36煤层。梅勒图组K1m50-370 上为泥岩、砂岩和薄煤层，中为中基性熔岩，下为泥岩夹玄武岩和薄煤层。龙江组K1lj 50-120 上部为凝灰碎屑岩，下部为中酸性熔岩。古生界泥盆系上泥盆统大民山组D3d不详主要为蚀变安山岩、酸性熔岩、薄层凝灰岩、凝灰质砂岩。表1-1 区域地层一览表区域内构造以断裂为主，地层基本是单斜状产出。断裂方向以近东西向的走向断裂及南北向断裂为主。大雁煤田内无岩浆侵入。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造1.断裂构造大雁煤田内断层大部分是向南倾斜，与煤系地层倾向相反，造成含煤地层在平面上重复出现，沿倾斜方向呈阶梯状抬起。四矿主要断层情况详见“表1-2 主要断裂构造”表。 顺序名称性质断层面走向断层面倾向倾角（ o）落差（m）水平断距(m)1F5正NESE3048206212422F6正EWS35451550073F7正SNEW10202580736表1-2 主要断裂构造2.褶曲构造本区褶曲构造简单，通过生产实见，仅在2526勘探线之间赋存一背斜褶曲，其曲扭方向为N40W，翼角为7，其附近煤岩层节理较发育。从总体上看，断层较为发育，本区构造条件属于中等，断层性质均为张扭性正断层，有逢断必正的规律。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采的煤层主要位于白垩系下统大磨柺河含煤组，本组共有中厚煤层4层，为了便于区别，现将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况分层详见下表“表1-3 可采煤层特征表”表1-3 可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚度（m）层间距（m）倾角（）围岩煤的牌号硬度（）容重（t/m3）煤层构造及稳定性最小最大顶板底板平均1171.82.29.5-207中砂岩粉砂岩褐煤2.51.3稳定2.02191.72.36中粗砂岩细砂岩褐煤2.51.3较稳定2.19.1-163262.02.46细砂岩粉砂岩细砂岩褐煤2.51.4较稳定2.28.5-254311.62.47中粗砂岩细砂岩褐煤2.51.2稳定1.81.2.4 岩石性质及厚度特征矿区内煤层顶、底板均为泥岩或粉砂岩，胶结较差，遇水膨胀,有底鼓的倾向，易产生冒顶，矿山开采时要留设一定厚度的煤皮假顶及底煤，同时需加强支护，并留有足够的保安煤柱，切实做好顶、底板管理工作。本区煤层围岩较硬,硬度在23之间。各煤层顶、底板依据勘探资料及井下生产实见做如下叙述：区内煤层顶底板岩石约有85%以上为泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、粉砂岩及细砂岩组成，15%以下为粗砂岩及含砾砂岩组成。据肉眼鉴定，这几种岩性均由泥质或凝灰质胶结，松散破碎。由于煤层较软、抗压强度低，极不利于巷道及采面支护，容易使巷道变形和支护困难。岩石性质见“表1-4 岩石主要物理力学性质指标表”。表1-4 岩石主要物理力学性质指标表名称容重102 kg/cm3孔隙度压强度102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩2.0- 2.65- 252- 200.5-0.40.5- 81- 10砾岩2.3- 2.65- 151- 150.2-1.50.8- 82- 8泥炭岩2.7- 2.851.6-5.212.830.6-2.02- 75- 10灰岩2.2-2.75- 205- 200.5-2.01- 85- 10页岩2.0-2.416-301- 100.2-1.01- 3.52- 8石英长石2.65-2.70.12-0.515- 354.0-3.06- 206- 201.2.5 井田内的水文地质情况大雁煤田位于大兴安山脉西北麓，属于海拉尔盆地的一部分，煤田的南北两侧由火成岩组成，地表标高一般在+650m左右，由于是后期剥蚀（侵蚀）构造的影响构成了现代低山丘陵地形，大雁煤田内没有主要河流通过，四矿井田位于大雁煤田的东南部，胜利河由东南向西北流经四矿井田的西南部后汇入海拉尔河。本区含水层以煤系风化裂隙带含承压水为主，风化带以下为煤系风化裂隙含水层为辅。本区第四系地层基本无水，但却是大气降水及火山岩裂隙水渗入补给煤系地层含水层的良好通道。1.地表水与地下水的关系本区含水层以煤系风化裂隙带含水层为主，风化带以下煤系孔隙含水层为辅。本区第四系基本不含水（仅在井田西部砂砾层含水），但却是大气降水渗入煤系地层含水层的良好通道。地下水有较完整的循环系统,即:补给、径流、排泄过程天然状态下，地下水总的径流方向是由东南向西北，也就是由东南补给，排泄于西北方向，井田内地下水的水质类型为HCO3-Ca水，矿化度为355412mm/l3。2.矿区内含水层及隔水层本区的含水层可分为如下四类：第四系孔隙含水层、煤系风化裂隙带含水层、煤系内孔隙含水层及煤层裂隙含水层。3.矿区水文 地质特点（1）、本矿区地下水埋藏较浅，主要以煤层裂隙水为主。（2）、煤层中裂隙发育，导水性强。（3）、第四系地层有较厚的粘土分布，对大气降水的补给起到一定隔水作用。（4）、本矿区地势较高，第四系地层水量不大，且补给条件较差，易于疏干。4.综合各项因素评价四矿水文地质类型为:中等。1.2.6 沼气及煤尘及煤的自燃性1.瓦斯矿井瓦斯含量及煤尘爆炸指数较低，煤的自然发火期为36个月，瓦斯涌出量非常小。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0.15m3/t，可燃质、CO2各煤层平均含量为0.5m3/t，可燃质各主要可采煤层瓦斯自然成分以N2为主，CO2次之，CH4最少，本矿瓦斯相对涌出量为3.2m3/t，属于低瓦斯矿井。2.煤尘根据煤尘爆炸性试验指标，煤尘爆炸指数1523%之间，该矿开采的煤层属于不易发生爆炸危险的煤层。3.煤的自燃本区煤样的燃点试验结果为原样燃点为253，还原样燃点为265，氧化样燃点256，说明煤的燃点比较低。本区煤种为褐煤，煤化程度低、燃点比较低，极易风化成粉末和碎块，煤层含水分又较高，煤炭采出后堆积在一起，因湿度较大，煤堆很容易发热，当温度达到临界值时，就会发生煤的自燃。井下煤层裸露点封闭或通风不及时，也会发生煤层的自燃现象。本区煤层自燃发火期为36个月。矿井总体为级自然发火矿井。4.地温特征本区恒温深度1626m，温度6,从地温测量成果计算分析，本区平均地温梯度为2.7/100m,平均地热增温率为38.2m/1，地温梯度小于3。本区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,给生产安全带来负面影响。5.地压特征根据地压观测资料，煤岩层在断层附近特别破碎，特别是在大断层附近表现的尤为明显。随着开采深度的增加，地压增大。1.2.7 煤质及牌号及用途1.煤的物理性质及特征本区所有煤层其物理性质共性明显，差异不大，一般多为黑褐-黑色，条痕浅褐色-褐色，具有沥青光泽，多属暗淡（或半暗淡）型煤。结构单一或呈条带状，常见条带状结构或木质结构，具层状或块状构造，断口平坦，个别呈参差状断口，外生裂隙发育。硬度在13之间（摩氏硬度），具较强韧性，煤的比重1.151.84之间，平均1.481.66；煤的容重在1.061.57之间，平均1.201.43。根据本区各煤层进行磨片镜下鉴定结果表明，本区煤岩组分以凝胶化物质为主，其次是丝质炭化物质，以及含量不高的稳定组分和矿物杂质。矿物以泥质和浸染状粘土为主，石英颗粒次之。2.煤的化学性质和工艺性能本区各煤层的化学性质比较稳定，根据4个计量煤层的煤芯煤样化验结果，其煤质指标如下：水分（Wt）：2.69% 20.08%，平均9.57%；灰分(Ad)：7.13% 49.26%，平均18.17%；挥发分（Vdaf）39.06% 53.75%，平均45.30%，属高挥发分。粘结性：属弱粘结性。本区煤种牌号单一，区内各煤层其坩埚粘结性几乎都是1，煤化程度低，均属褐煤，其中27、32号煤层属低灰分煤，31号煤层属于高灰分外，36号煤层属于中灰分煤。从平面上看，本区内煤层的主要煤质指标灰分产率（Ad）值随深度变化不大，挥发分产率（Vdaf）值随着深度加大而降低的趋势。本区煤的发热量（Qnet.d ）平均为19.91MC/kg，灰分（Ad）平均为18.17%，硫（St.d）平均为0.56%，灰熔点（ST）为1380，属中灰，特低硫，高熔点煤。3.煤质及工业用途 本区煤种为褐煤，煤的灰分产率较高，干燥基发热量较低，全硫含量为低硫煤，本区煤可供发电、锅炉用煤和民用生活燃料用煤。第 2 章 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况井田北部以煤层露头标高线为界，南（深部）以F6断层为界，西以正F5断层为界；东以正F7断层为界，井田境界内无三下一上开采。2.1.2 井田境界确定的依据（1）井田范围、储量要与矿井生产能力相适应。（2）井田要有合理的尺寸以保证各个开采水平有足够的储量和服务年限。（3）充分利用自然等条件确定井田境界。（4）井田要有合理的开采范围，便于矿井的发展。2.1.3 井田未来发展情况井田范围内煤层由大雁四矿进行开采，由于技术和经济原因对于井田深部的勘探数据很少，随着科技的进步在技术上对井田深部进行精确探查，可能发现新的可采煤层。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算1.矿井初步设计应计算以下储量根据区域地质报告和井田地质精查报告计算井田地质储量（能利用储量和暂不能利用储量）、矿井工业储量（精查中的“A、B、C”三级储量）、矿井设计储量和矿井设计可采储量等。2.井田工业储量应按储量块段法进行计算Zc =SHr/cos 式中 Zc井田工业储量，Mt；S块段面积，km2；H块段总厚度，m；r煤的容重，t/m3；为煤层平均倾角，。Zc=16.3(2.0+1.8+2.1+1.9)1.35/ cos6.7=143.44Mt3.矿井可采储量的计算Z=(Zc-P) C式中 Z可采储量，Mt Zc工业储量，Mt P永久煤柱损失，Mt C带区回采率,厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85；地方小煤矿不低于0.7。计算得：Z=（143.44-23.74）0.8=95.76Mt2.2.2 保安煤柱1.工业场地及主要井巷保护煤柱留设（1）工业场地保护煤柱留设，应在确定地面受保护面积后，用移动角圈定煤柱范围。工业场地地面受保护面积应包括受保护对象及围护带，围护带宽度为15m。（2）本矿井采用斜巷连接带区与条带，在斜巷外留设30m保安煤柱。带区之间留设5m煤柱。2.断层带及井田境界煤柱的留设井田范围三面以断层为界一面以煤层露头为界，为开采安全确定断层与煤层露头均留设50m的煤柱进行保护。在井田范围内有一小断层，在其周围留设30m的保安煤柱。2.2.3 储量计算的评价储量完全按照规定计算，结果正确。但是由勘察数据做的地质分析与实际地质情况存在着一定的出入，所以储量在数值上与实际存在着误差。2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限本矿井采用“四、六”工作制，即三班采、掘工作，一班进行检修；每天矿井净提升时间为16h；年工作日为330d。 本矿井已查明的工业储量为143.44Mt,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16%，各可采层均为中厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的带区采出率为80%，由此计算确定本井田的可采储量为95.76Mt。根据井田地质精查报告的资料描述，初步决定采用大型矿井设计。并设计确定三个方案，即矿井生产能力为0.9Mt/a， 1.2Mt/a和1.5Mt/a三个方案，分析如下：P=Z/AK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=76a ； P2=57a； P3=45.6a；经与规程和采矿设计手册相核对，确定57a为比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为1.2Mt/a。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井田内生产矿井为大雁四矿，与其相邻为大雁一矿，一矿开拓方式为双立井综合开拓。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况（1）工业场地宜选择在相对比较开阔的地界上。（2）开采水平的数目及其服务年限。（3）井田范围内的地形、地质、水文和煤层赋存条件。（4）矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置对以上影响因素要综合研究，通过系统优化设计和多方案技术经济比较确定。1.双斜井开拓斜井与立井相比有如下优点：（1）矿井提升不需大型设备，与同类井型立井相比设备投资少，井筒掘进技术和施工设备比较简单。（2）胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生产。 适用条件 ：煤层赋存较浅，垂深在200m以内，煤层赋存深度为0600m，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。井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。技术评价：本矿井一水平设在+415m水平标高，煤层倾角小，斜井开拓沿煤层布置井巷长，缩短井巷长度加大井巷的倾角则需要留设保安煤柱；在矿井进行多水平开采时，对于井筒延深需过断层，增加投资。2.双立井开拓优点： （1）生产系统比较简单，机械化程度高，易于自动控制。（2）立井的井筒短，运输环节少，提升速度快。（3）井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，通风条件好，管线短。（4）对于倾斜长度大的井田，能较合理的兼顾浅部和深部的开采。适用条件：煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度2040m,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。技术评价：根据本井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，本井田煤层赋存最深+0m标高，满足采用双立井开拓，故此方案在技术上也可行。3.综合开拓（主井立井，副井斜井）本设计开拓形式是考虑了井筒的不同位置。见表3-1 开拓方案经济比较表。表3-1 开拓方案经济比较表项目名称方案一（万元）方案二（万元）方案三（万元）井筒主井942354610-4=334240984610-4=236240984610-4=236副井940312510-4=294235984610-4=231940312510-4=294风井940176510-4=166240298310-4=72240298310-4=72提升费用258.3+245.5=503.8362.5+138.6=501.1362.5+245.5=608.1折旧费用22.4+22.4=44.848.7+38.8=87.548.7+22.4=70.1投资费用157+119=276285.0+96.5=381.5285.0+119=404总计1618.61509.11684.2井筒位置的选择是开拓方式很重要的环节，除考虑地形地势等自然因素外，还要兼顾井田浅部和深部的开采。经比较确定在井田中央位置布置。3.2.2 开采水平数目和标高水平是运输大巷及井底车场所在的位置及所服务的开采范围，合理的水平划分应该具有合理的阶段斜长和条带数目，要有利于带区的正常接续，在初期投资上合理，保证开采水平有合理的服务年限及储量等。根据以上原因及本井田的实际情况，现确定水平划分方案如下表3-2水平划分方案比较表。表3-2 水平划分方案比较表方案方案一方案二水平数目32水平标高+450m，+250m，+50m+415m，+150m，方案分析一水平服务年限为18a，过短，所以此方案不合理。一水平服务年限为36a，符合规定。比较结果选择方案二比较合理综合以上：本设计矿井为2个水平，一水平标高为+415m，二水平标高为+150m。详见图3-1 水平划分示意图。总储量为Zc=75.7856Mt，设计生产能力为1.20Mt/a；服务年限为T水平=Z/AK=60.6/(1.21.4)=36a。图3-1 水平划分示意图3.2.3 开拓巷道的布置根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用带区斜巷联系。当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。各种方式的适用条件如下：（1）分组集中大巷适用条件煤层数多，层间距大小悬殊；按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；多水平生产，容易解决运输、通风的干扰；（2）集中运输大巷适用条件适于煤层层数多，层间距不大的矿井；井田走向长度大，服务年限长；下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护；带区尺寸大，斜巷长度短。比较详见图3-2开拓方案剖面示意图和表3-3开拓方案比较表和。图3-2 开拓方案剖面示意图表3-3 开拓方案比较表方案方案一方案二开拓巷道布置在各组煤层底板下布置岩石集中运输巷在所有煤层底板下布置岩石集中运输巷方案分析对于本井田可采的4层煤间距都小于50m，施工量大，压煤多17#、19#、26#、31#集中开采，工程量较方案少，运煤效果好，压煤量少分析结果本设计矿井采用方案二的开拓方案，在煤层下布置岩石集中运输巷3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井硐形式和数目根据井田的地形地势、煤层赋存等条件及井筒形式的技术分析确定本矿井采用双立井开拓方式，一主立井一副立井。3.3.2 井硐位置及坐标井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示，选择井筒位置的条件：1.地面条件井筒应布置在地形开阔的地方根据地形与工程地质的条件以及地面煤炭的外运等合理选择。2.井下条件根据井底车场的运输与装卸关系，及保安煤柱的留设合理选择。考虑到上述的条件和本矿的具体条件，设计矿井井筒位置位于井田中央，坐标分别为主井：（657217，7051916，655）；副井：（657146，7051920，650）。3.3.3 水平数目及标高本设计矿井为2个水平，一水平标高为+415m，二水平标高为+150m。3.3.4 石门及大巷数目及布置本设计矿井选择集中大巷运输方式，双轨布置；采用反倾斜斜巷布置，实现分带与带区之间的联系，斜巷为带区的运输服务，运输能力要求大；大巷和斜巷的断面设计和支护设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济和安全，该设计矿井大巷和斜巷断面的各项内容见图3-3大巷断面图和图3-4斜巷断面图。3.3.5 井底车场的形式选择井底车场设计是否合理，直接影响着矿井的安全和生产。由于井筒形式，提升方式，大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同，井底车场的形式也各异。本矿井根据实际情况采用环行尽头式井底车场。3.3.6 煤层群的联系本设计矿井井田范围内共有四层可采煤层， 17#，19#，26#，31#各煤层间距均在50m以内，故各煤层联合开采，利用反倾斜斜巷联系分带与带区的运输，斜巷为带区服务。 图3-3 大巷断面图图3-4 斜巷断面图3.3.7 带区划分带区划分应根据地质条件、煤层赋存条件、开采技术条件及装备水平等经综合分析比较后确定， 结合带区划分原则，本设计矿井第一水平划分为八个带区。详细见带区划分示意图（图3-5）。图3-5 带区划分示意图3.4 井硐布置和施工3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护参见井筒开拓剖面图。本设计矿井井筒穿过的岩层性质如下：基岩段：细砂岩 砂砾岩根据主副井围岩性质，并按规程规定，确定主副井筒支护方式如下：主井井筒表土段：混凝土砌碹；煤层段：料石砌碹；基岩段：锚喷支护副井井筒表土段：混凝土砌碹；煤层段：料石砌碹；基岩段：锚喷支护井硐穿过岩层主要为细砂岩。井硐支护见表3-4。表3-4 立井井筒支护类型类型名称采用材料适用情况优缺点砌筑式砂浆、料石、混凝土、预制块取材方便的普通法造井，井筒使用近年来，冻结法井筒在膨胀粘土层做临时支护1、砌筑后能立即承受压力2、砌体强度较低3、整体受力及防水性差整体式整体灌注混凝土井筒各种施工方法包括基岩井壁/注应用1、整体性好，强度较高2、防水性能好3、便于机械化，施工方便，劳动强度低混凝土锚喷混凝土、（锚杆、金属胀）在岩层较稳定，淋水小且井筒装配少或钢丝绳罐道的井筒中采用1、掘进工程量小，施工快，效率高2、喷射过程中，回墙率高，粉末多整体预制式预制装配式大型配筋砌块丘宾筒机地面整体、浇注，预制钢筋混凝土井筒使用钻井法，沉井法施工时，需地面预制的井筒;在地压大的涤井井筒中，常采用丘宾筒、组合钢板等住户结构。1、丘宾筒、地面预制混凝土构件强度高2、丘宾筒、混凝土右切块在深砂层中，必须与防水材料配套使用3.4.2 井筒布置及装备箕斗提升的井筒不应兼作风井；作为安全出口的立井井筒，当井深超过300米时，应每隔200米左右设置一个休息点；井筒平面内布置提升容器时，所允许的间隙不应过小；井筒允许最大风速不超过下表的要求：表3-5 井筒允许最大风速表井筒名称允许最大风速（m/s）无提升设备的风井15专为升降物料的风井12升降人员和物料的风井8设梯子间的风井8修理井筒时8立井井筒装备包括：罐道、罐笼、罐道梁、梯子间、罐路、电缆、井口、井底金属支撑结构、托管梁、电缆支架、过巷装置等。井筒断面详见图3-6主井断面图和图3-7副井断面图。3.4.3 井硐延伸的初步意见立井井筒延伸沿原有井筒直接下沿，设计原有井筒的断面很大，考虑了井筒延深时提升吊桶与箕斗或罐笼平行断面不够大的问题。图3-6 主井井筒断面图图3-7 副井井筒断面图3.5 井底车场及硐室3.5.1 井底车场形式的确定及论证本矿井设计采用环形卧式井底车场。井底车场形式的布置必须保证矿井的生产能力有足够的富裕系数，考虑增产的可能性；操作安全，调车方便，符合规程规定。井底车场的形势也取决于矿车的选择，本矿井采用3t底卸式矿车，综合原则和规定以及本矿的实际情况采用了设计的车场。3.5.2 井底车场的布置1.井底车场线路布置的要求（1）底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题；（2）线路布置要有利于通风，尽量减少工程量以及少布置道岔和交岔点；（3）为保证运行安全，应尽量避免在曲线巷道顶车，机械推车需布置在直线段上；2.存车线长度的确定确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题。根据我国煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用下列长度：（1）大中型矿井的主井空、重车线长度各为1.52.0列车长；（2）副井空、重车线长度， 大中型矿井按1.01.5列车长；（3）材料车线长度，大中型矿井应能容纳1520个材料车；（4）调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和；3.存车线长度的计算(1) 主井空、重车线，副井进、出车线L=mnLk+NLj+Lf式中 m列车数目,列; n每列车的矿车数，辆; Lk每辆矿车带缓冲器的长度，m; N机车数,台; Lj每台机车的长数，m;Lf附加长度，取10m。经过计算，得L=1.5153.45+14.5+10=92.125m(2) 材料车线有效长度L=ncLc+nsLs式中 nc材料车数，辆;Lc每辆材料车带缓冲器的长度，m;ns设备车数，台;Ls每辆设备车带缓冲器的长度，m;L=202.4+12.5=50.5m根据实际需要，开设水泵硐室和变电所，取材料车线长60m。3.5.3 井底车场通过能力计算 矿井日产原煤3694t，每日运矸石量为36940.15=554t，日产掘进煤为36940.06=222t，3t底卸式矿车日运煤量为36940.94=3472t。3t底卸式矿车列车数为3472/（315）=78列。根据矿井矸石量与掘进煤的比例（15%/6%=5/2），确定1.5吨煤矸石混合列车由15辆矸石与11辆煤车组成，每列矸石车与煤车载重之比为（1.715）/（1.511）=17/11，故符合要求，每日混合列车数为（554+222）/（1.715+1.511）=19（列）每日进入井底车场的3t底卸式矿车数与1.5吨混合列车数之比为78/19=4.1/1按公式计算：N=TaQ/1.15T式中 N井底车场年通过能力，Mt;Ta每年运输工作时间等于矿井设计年工作日数与日生产时间的乘积，min;Q每一调度循环进入井底车场的所有列车的净载煤重，t；T每一调度循环时间,min；1.15运输不均衡系数；计算得：N=3301660/(1.1530)通过能力富余系数为312.4/240=1.302，满足设计规范要求。附表3-6 调度图表及图3-8井底车场线路布置图。3.5.4 井底车场主要硐室1.主井系统硐室主井硐室主要有3t卸载硐室。2.副井系统硐室 副井硐室主要有中央变电所和中央水泵房，负责全矿井的电和水。3.其它硐室 其他硐室有机电硐室和柴油机硐室等。表3-6 调度图表图3-7 井底车场线路布置图3.6 开采顺序3.6.1 沿井田走向的开采顺序根据该设计矿井的煤层分布及带区划分的具体情况，采用井田仰俯斜开采，这样有利于矿井的均衡生产和合理配采，确定生产的连续性；有利于矿井通风、运输等主要生产系统的管理，依据本设计矿井的带区划分的具体情况，采用倾斜长壁开采，这样以减少初期工程量和基建投资，并且投产快。详见带区接续图表。3.6.2 沿井田倾向的开采顺序本矿井设计总体采用下行式开采。在开采的时候，为早达产，将首先开采靠近井底车场的东一带区，然后开采西一带区层煤的，故开采顺序依次为东一带区到西一带区，中一和中二带区将最后开采。3.6.3 带区接续计划根据井田的地质条件，以自然断层为界，将该井田第一水平划分为8个带区，带区接续详见表3-7 带区接续表。表3-7 带区接续表3.6.4 三量控制情况矿井生产的准备工作包括水平开拓、采区准备和开切工作面三个阶段。通常用三量来反映矿井采掘工程效果、生产准备情况和采掘关系。所以，搞好三量管理是保证生产正常接续、稳产高产的重要环节。1.矿井开拓煤量的确定计算公式为：Q开=(LD-Q地损 Q呆滞)K式中 Q开开拓煤量，t；L煤层两翼已开拓的倾斜长度，m；带区平均走向长，m；开拓区煤层平均厚度，m；D煤的视密度，t/m3 ； Q地损地质及水文地质损失，Mt； Q呆滞呆滞煤量，t； K 采区采出率。本设计矿井的开拓煤量计算：Q开(250043681.35-0-1.422)0.85=8.8Mt 2.准备煤量的确定计算公式为：Q准=(LhD-Q地损 Q呆滞)K 式中 Q准准备煤量，Mt；L 带区倾斜长度，m；H 带区走向长度，m；采区煤层平均厚度，m；本设计矿井准备煤量：Q准(25004361.352-0-0)0.85=3.12Mt3.回采煤量的确定计算公式为：Q回 =LhMDK式中 Q回 回采煤量，Mt ； L工作面走向可采长度，m； h工作面倾斜可采长度，m； M设计采高或采厚，m； K工作面回采率。 Q回 =400120021.350.85=1.38Mt根据有关规定，开拓煤量、准备煤量、回采煤量都应该有一定的可采期。设计矿井可采期的计算：（1）开拓煤量可采期=期末开拓煤量/当年计划产量或设计生产能力=8.8（1.41.2）=5.24a5a，满足要求；（2）准备煤量可采期=期未准备煤量/当年平均月计划产量或平均月计划能力=3.12（1.41.2）=1.86a1a，满足要求；（3）回采煤量可采期=期末回采煤量/当年平均月计划回采量=1.38/（1.41.2）=0.82a0.5a，满足要求。经过以上计算可“三量”及可采期满足设计规范要求，可以移交生产。第 4 章 带区巷道布置及带区生产系统4.1 带区概述4.1.1 设计带区的位置及带区煤柱本设计带区为东部带区，位于井田中部偏东，北部以煤层露头标高为界，南部、东部、西部均以人为划定边界。走向长428m，南北倾向长1250m。带区内留设的煤柱宽度为：带区边界30m，相邻分带5m，岩石大巷30m。4.1.2 带区地质及煤层情况北一带区煤层发育稳定，地质构造简单，倾角在6.7左右。煤层顶底板以细砂岩为主，顶底板条件稳定，带区内水文地质条件简单，地下水涌出量50m3/h,瓦斯绝对涌出量为8.08m3/min。4.1.3 带区生产能力储量及服务年限带区煤层全部可采，根据几何法求得可采储量为10.8242Mt,带区设计生产能力为1.2Mt/a。采用倾向长壁采煤法采煤。带区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度，工作面长度和推进度。一个采煤工作面产量A0（Mt/a)可由下式计算：A0 = L V0 M r C0式中 L采煤工作面的长度，m；V0工作面推进度，km；M煤层厚度或采高，m；r煤的密度 ，t/m3；C0采煤工作面采出率，中厚煤层取95%。设计回采工作工艺为综采，日进尺数为7.2m。所以V0=7.2330=2.376km，即工作面年推进度为2.376km。因此，一个采煤工作面产量为A0=2002.37621.350.95=1.2189Mt 。带区生产能力为 AB=K1K2 Ai 式中 n同时生产的采煤工作面数，取1；K1带区掘进出煤系数，取为1.06；K2工作面之间出煤影响系数。 本带区采用1个工作面，AB=1.21891.07=1.3043Mt 本带区储量丰富，可采储量为 10.8242 MtTn=Z/（AC） 式中 Tn带区服务年限，a;Z带区可采储量，Mt；A带区生产能力，Mt；C储量备用系数，取1.4。P=10.82420.8/（1.21.4）=5.16a4.2 带区巷道布置4.2.1 区段划分由于本带区采用倾向长壁采煤法，区段划分则以工作面长度为标志。本设计采用并列式通风，一水平设在+350m标高处，斜巷长286m，条带垂高240m,确定合理工作面长后，将本带区划分为两个分带。4.2.2 带区斜巷布置 根据地质条件的不同，斜巷可以开在煤层的底板岩石中，也可以开在煤层中。根据设计带区的条件，17#，19#，26#，31#距离较近，采用联合布置。4.2.3 带区车场布置带区下部车场多由带区装车站和辅助提升车场组合而成。因为运输能力的限制不可采用石门装车式，采用顶板绕道大巷装车式车场。1.装车站线路设计根据装车站所在的位置不同，大巷装车站线路又分为通过式和尽头式两种。由于本带区位于位于井田中央，因此装车站线路选为大巷通过式。装车站线路总长度L为：L= L1+L2+L3+3L4式中 L车场线路长度，m；L1空车存车线长度，L1=Le+nLm+(35m)；Le机车长，m；Lm列车长度，m；n一列车矿车个数，辆；L2