玫瑰营矿矿井初步设计煤矿毕业设计说明书

. . . . 玫瑰营矿矿井初步设计煤矿毕业设计说明书目 录前言1中文摘要1英文摘要2第1章 矿区概述与井田特征3第1.1节 矿区概述3第1.2节 井田地质特征6第1.3节 煤层特征8第2章 井田境界和储量10第2.1节 井田境界10第2.2节 井田工业储量10第2.3节 井田可采储量11第3章 矿井的年产量服务年限与工作制定14第3.1节 年产量与服务年限14第3.2节 矿井工作制度14第4章 井田开拓16第4.1节 概述16第4.2节 开拓方式确定17第4.3节 开采水平的设计26第4.4节 井底车场29第4.5节 开拓系统综述38第5章 采煤方法和采区巷道布置39第5.1节 煤层的地质特征39第5.2节 采煤方法与回采工艺40第5.3节 开采巷道与生产系统47第5.4节 采区车场设计与峒室49第5.5节 采区采掘计划51第6章 矿井运输与提升54第6.1节 概述54第6.2节 采区运输设备的选择54第6.3节 主要巷道运输设备的选择54第6.4节 提升58第7章 矿井通风与安全69第7.1节 矿井通风方式与通风系统的选择69第7.2节 采区与全矿所需风量70第7.3节 矿井通风阻力计算76第7.4节 扇风机选型77第7.5节 防止特殊灾害的安全措施80第8章 矿井排水83第8.1节 概述83第8.2节 排水设备选型83第8.3节 水仓与水泵房87第8.4节 技术经济指标88第9章 技术经济指标94致 96参考资料97前 言本次毕业设计，我们组所做的是矿务局下属的玫瑰营矿矿井初步设计。在毕业设计之前，我们设计组在景昆老师带领下到云驾岭进行为期一个月的毕业实习，在此期间我们搜集了毕业设计所需的资料，同时在生产一线积累了实际生产的经验。在实习过程中我们更加深刻的了解了我们以后的工作，并且，更重要的是学到了重要的设计思想与设计中所涉与的现场工作经验，为毕业设计与以后的工作打下良好的基础。本次毕业设计是我们设计小组的共同成果。是同学们经过共同讨论与指导老师经过多次指导的结晶、经过大家反复比较后确定的，是我们大学四年采矿专业学习的总结。玫瑰营矿矿井初步设计包括以下几个部分：1、 矿井水文、地质、村庄、交通等基本情况概述。2、 矿井井田围煤的地质储量、工业储量与可采储量。3、 矿井生产能力与服务年限。4、 矿井井田的总体开拓设计，井筒位置与形式选择、水平划分、延伸方案确定、采区划分、井底车场的确定与线路计算、硐室布置等容。 本设计时间为2004-3-15到2004-6-6共12周时间。时间较为充足，由于本人水平有待提高，缺少工作经验，所以在设计中难免有不足和欠考虑之处，希望各位老师和同学给予批评指正，本人不胜感激。AbstractThis graduation design is about the new mine planning for Meiguiying coal mine which is a coal mine belonging for Handan CMA. It involves the geology, development ,operation, transportation, haulage, ventlation and drainage among other respect. In specical terms:1. Summary of the mine. This chapter mainly intruduces the position, geology and condition of the coal seam.2. Mine development .This chapter extrapolates among other areas, reserve, serving limits, working system, spot of the draft, selection of level, further drift of mine, panel division and underground station.3. Design of mining districts and retreating technology. This chapter explains the situation of the mining district, technology and techniques of the working face, roadway layout and operation system in the mining district, the design of the mining district station, cave layout and schedule for drivage and mining in the main mining district.4. Operational system of the mine. This chapter states transportation, haulage, ventalation and drainage systems of the mine and the selection of equipment used in the system mentioned above.In order to practice and reinforce the wealth of the knowledge learned in the past four years, I try my best to introduce various state-of-the-arts when respecting the specific situation of Meiguiying coal mine. For instance, among wall mining on the inclination, longwall mining on the strike with top coal drawing, and among others, driftion and retaining gateways along goaf are preferred in the mine with a college students ability to do elementary scientific research. Whats more , it has been completed with the aid of AutoCAD 2000, which streamlined the design process dramatically and lessened the hardness of drawing significantly. 关键词：井田、煤柱、运输巷道、控顶距、矿第1章 矿区概述与井田特征第1.1节 矿区概述1.1.1、井田地理位置与交通条件玫瑰营煤矿位于省武安市境，南距武安市约5，介于西湖与高村之间。地理坐标：北纬364410，东经1140804。西午铁路从井田西部通过，矿专用铁路线在上泉站与西午线接轨；矿井南部约2.0公里有“邯长”公路，东临“邢都”公路，交通比较方便。图1-1 交通位置图1.1.2、自然地理条件矿井北部以煤层风氧化带为界；南部以-550m标高水平为界；西部以井田F1断层为界；东部以F5断层与玫瑰营村为界。井田南北长3，东西宽8.5。呈南北向近似长条形，有效面积25.56782。1.1.3、地形条件矿区位于太行麓山前丘陵地带，武安盆地的西部，属山间平原地貌，地形微向东倾斜。北洺河东西向横穿矿区中部，地势北高南低，岸往北呈阶地式增高，最高标高达355.77m，河床与其以南地势低缓，最低标高为246.86m，最大高差108.91m。矿区围全为新生界近代和下更新统松散沉积物所覆盖。除现代河谷和黄土分布的低平地带外，余者均为下更新统的冰碛泥砾和冰水沉积的灰绿、灰白夹褐红色粘土。在卵石表面可见到擦痕和压坑，卵石大小不一，大者直径可达0.8m，由红色粘土与砂充填。1.1.4、气候条件本区为温带大陆性气候，四季分明，春旱、夏热、秋雨、冬寒，根据武安市气象站资料统计，年降雨量介于1472mm（1963年）135mm（1966年），平均降雨量600mm，最大月降雨量1026mm（1963年8月），降雨多集中在7、8、9三个月。年蒸发量2000mm左右。平均气温12.6,最高温度41.3(1968年6月11日)，最低温度-19.9(1967年1月15日)。降雪与冻结日期自11月中旬至次年3月初，约90余天，最大冻结厚度41cm。平均风速2.7m/s左右，最大风速22.7m/s，风向北东，北北东居多。1.1.5、地震条件据省历史地震资料，历史上有记载并影响到本区的地震有：1、1314年10月5日在涉县、武安（北纬365，东经1138）发生6级地震，地震烈度8，坏官民庐舍，涉县死326人，武安死14人。2、1708年10月26日在永年（北纬367，东经1147）发生5.5级地震，地震烈度7，震倒城垛数十处，坏民舍无数，人多露宿。沙河县同年地震。3、1805年在（北纬371，东经1145）发生5级地震，地震烈度6，屋有坏者，沙河县亦震。4、1830年6月12日在磁县（北纬364，东经1142）发生7.5级地震，地震烈度10，山崩地裂，涌出黄黑沙土，井水浸溢，漳、洼两河涸，房屋倒塌十之八九，达20余万间，压死5485人。受波与的武安县房屋倒塌无数，城垣坍塌，半成废墟。地震波与、武安、广平、肥乡、永年、馆等县。5、1966年3月8日5时29分，在省地区隆尧县东的马兰、白家寨一带，发生6.8级强烈地震，震源深度10公里，震中烈度为9度强。极震区面积300平方公里。继这次地震之后，3月22日在宁晋县东汪镇分别发生了6.7级和7.2级地震各一次，地震震源深度9公里，震中烈度为10度，极震区面积约137平方公里，东汪镇一带房屋几乎全部塌平，地裂冒水，村外宽大裂缝纵横交错，裂缝宽0.7m以上，绵延数十米至数公里不等。沙河县以褡裢、显德旺等地较重，倒房394间，严重破坏324间，山区有6处大滑坡，3月26日在老震区以北的束鹿南发生了6.2级地震，3月29日在老震区以东的巨鹿北发生了6级地震。从3月8日至29日在21天的时间里，地区连续发生了5次6级以上地震，此次地震一直延续到5月15日，4.9级以上地震达10次之多。这一地震群统称为地震。6、1972年10月12日7时在沙河县西庄公社樊下一带（北纬3657.5，东经11418.5）发生5.2级地震，地震烈度6，先听到爆破声大的巨响，随即感到地面上拱，激烈跳动，房屋个别倒塌，余震持续到10月18日。第1.2节 井田地质特征1.2.1、地质特征本区基本为一单斜构造，以断裂为主，伴随有宽缓的波曲和火成岩的侵入，地层在第17勘探线以北近南北走向，向西倾斜。17勘探线以南走向转为北东，向南东倾斜。地层倾角1120左右。对2#和4#煤回采影响最大的是断层。该区断层大部分为高角度的正断层，断层倾角一般为5070。以断层走向论，断层基本都为北西走向。本井田共有五条大断层，其中F1和F5断层横贯整个井田，其余三条断层都在井田歼灭。火成岩主要入侵煤层是7#、8#、9#，对2#和4#煤基本没有影响。该井田位于太行山脉与华北平原间的低山丘陵地带，武安盆地的西部，呈现山前过渡平原的地形特征，北洺河由西向东横穿井田中部。河床两岸地形各异。最高标高355.77m，最低标高246.87m，高差108.90m。该区井田为全掩盖区，经钻孔地面调查与井巷工程的揭露，地层自老至新有：奥系、石炭系、二迭系与新生界。现由老至新分述如下：1) 奥系中统灰、深灰色石灰岩与角砾状石灰岩、致密、质较纯裂隙发育。2）中石炭统组本组主要为黑灰色、深灰色粉砂岩，夹5-6层薄层石灰岩，其中以伏青、大青、三层较稳定、粉砂岩中含植物化石。石灰岩中含海百合茎礁科等动物化石。含煤10-14层可采与部分可采者有4、6、7、8、9等6层，局部夹落层细粒砂岩。底部为一层含鲕粒铝土泥岩。3）上石炭统组和组主要为灰、浅灰、灰黑色中细粒砂岩与粉砂岩、粉砂岩含鲕状结构。含煤2-3层。1号煤与2号煤为可采和部分可采煤层。1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。4）下石河子组 底部为深灰色中粒砂岩含云母碎片俗称骆驼脖砂岩厚度变化大，向上为灰、灰绿色粉砂岩与铝土质泥岩富含铁质鲕粒尤以上部更为发育具标志作用。4）上石河子组一段以灰，灰绿与紫花斑色含植物化石粉砂岩为主。局部铝土质间夹数层灰，灰绿色中细粒砂岩，中上部有中性火成岩侵入。5）上石河子组二段以灰白色浅灰色中厚层状含砾砂岩2-3组，间夹暗紫色花斑色粉砂岩与灰色细粒砂岩底部砂岩一般较厚约40米，具磨圆度差，分选不良等特点，上部与中部火成岩侵入。6）上石河子组三段紫花斑色与绿灰色粉砂岩为主。局部夹不稳定绿灰色中粒细砂岩，底部为一层中粗粒砂岩，在下部有中性火成岩侵入。7）上石河子组四段上部以紫红色粉砂岩为主颜色较深俗称猪肝色中部含2-3层绿灰色中厚层状含粒砂岩，多含肉红色与石底部常为一层粗粒砂岩，底部局部地段也有中性火成岩侵入。8) 石千峰组以紫红色含钙质结核的粉砂岩为主。局部为灰绿色夹紫色细粒砂岩薄层，底部常为一层含砂岩，本段上部剥蚀仅见泥灰岩以下一段。9) 新生界主要为灰色，肉红色石英质，石灰质卵石与粘土，亚粘土组成。厚度变化大，50米以上以卵石为主。以下以粘土和亚砂土为主。1.2.2、地质构造井田为单斜构造，以断裂构造为主，伴有宽缓的褶曲与火成岩侵入。矿井地质构造复杂，井田地质类型为三类三型。地层走向近南北，倾向向东或向东南倾斜，倾角1030。断层基本为高角度正断层，断层面倾角一般5070，以NW为主，断层面一般不宽，井田南部断层较多且落差大，北部构造相对简单，大中型断层一般相互交叉或切割，落差大的切割落差小的。小构造比较发育，走向与其邻近的大中型断层基本一致，但延伸不远即消失。1.2.3、水文地质井田含水层自下而上有奥灰强含水层，厚度大，富水性较强；大青灰岩含水层厚度56m，为较强含水层；伏青灰岩含水层厚度3.5m左右，为较强含水层：野青灰岩含水层含水性差，一般不含水；组砂岩含水层厚7.0m左右，含水性弱到中等；上石盒子组细砂岩以上含水层厚度大于100m，虽含水性不强，但静储量比较大；第四系砂砾石层最厚94m，一般5060m，富水性较强。矿井正常涌水量340m/h，且主要集中在井底车场附近P2S地层。开采2号煤层主要受组2号煤层顶板砂岩水影响，因水量较小，影响不大。矿井水文地质类型为中等。第1.3节 煤层特征1.3.1、煤层本区石炭、二迭系煤系地层总厚度210m。含煤1116层。煤层总厚度约15m，可采或部分可采煤层有1、2、4、6、7、8、9等七层。其中以2、4号煤层为矿井主采煤层。7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，故暂不可采。各煤层变质程度较高，煤种牌号为无烟煤。1.3.2、含煤性概述本井田含煤地层主要为石炭系组和二迭系组为主要含煤地层，总厚度为250米左右。两组含煤1416层。厚度可达15米。1） 组 主要为灰、浅灰、灰黑色中细粒砂岩与粉砂岩、粉砂岩含鲕状结构。含煤2-3层。1号煤与2号煤为可采和部分可采煤层。1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。2） 组本组主要为黑灰色、深灰色粉砂岩，夹5-6层薄层石灰岩，其中以伏青、大青、三层较稳定、粉砂岩中含植物化石。石灰岩中含海百合茎礁科等动物化石。含煤10-14层可采与部分可采者有4、6、7、8、9等6层，局部夹落层细粒砂岩。底部为一层含鲕粒铝土泥岩。1.3.3、煤层分述1) 2号煤层2#煤层赋存稳定,井田全部可采。巷道与钻孔揭露煤层厚度为4.6-5.19m，平均煤层厚度4.9m左右，属厚煤层，煤层结构复杂，为稳定性煤层。中下部夹0.090.48m的黑灰色粉砂岩，煤层倾角1030。上距1号煤1520m，下距4号煤层平均距离为38.90m左右。2)4号煤层4位于野青灰岩之下，上距2号煤层38.90m，煤层厚度0.682.68m，平均厚度1.68m。煤层不稳定，结构简单，井田部全部可采，上距2#煤最小距离为37.30m，最大距离为40.40m1.3.4、井田煤质特征该井田含煤2层,煤层总厚度约6.58m，其中以2、4号煤层为矿井主采煤层。2#煤层，黑色，以镜煤为主，亮煤次之。煤层厚度4.65.19 m，平均4.9 m。煤层结构复杂，中下部有一层夹矸，厚度0.080.82m，平均0.26 m，夹矸岩性为粉砂岩，局部变相为炭质泥岩。煤层普氏硬度1.8。伪顶：煤层上部有一层0.35m厚的粉砂岩伪顶，灰黑色，含炭质，泥质胶结，局部变相为炭质泥岩。直接顶：粉砂岩，厚度5.8m，灰黑色，含黄铁矿与云母碎片，局部变相为细粒砂岩。老顶：细粒砂岩，厚度4.8m，灰色，石英为主，长石次之，个别地段变相为中粒砂岩。从各煤层煤质资料整理的结果，按照煤矿储量规方案来看，挥发分个别低于10，一般在1014左右，其粘结性多为粉状和粘着，胶质煤层厚度为零，测定曲线类型皆为平滑下降，皆为贫煤。煤的分带现象不甚明显，亦无一定规律。1.3.5、可采煤层的煤质指标特征大煤层（2号煤）煤质的基本特征是水分较低，一般平均为0.86；灰分较高，一般在10.225.2；挥发分的含量稍低为0.4左右，在井田西部较高为0.5，因而大煤层属于低硫煤。与此相反，含磷量较高为0.09，固定含炭量较低，发热量在84008500之间。从煤的胶结性来看，收缩度XMM平均为11，而胶质层厚度为零，曲线类型为光滑下降，粘结性为粉状至粘着。因此大煤的物理特性一般，呈金刚光泽或半金刚光泽，断口为半贝壳状 。煤岩条纹不甚明显，煤的比重为1.31.4。野青煤胶结性来看，收缩度XMM平均为13，而胶质层厚度为零，曲线类型为光滑下降，粘结性为粉状至粘着。因此野青煤也为贫煤。煤的物理特性呈金刚半金刚光泽，断口为半贝壳状 。煤岩条纹不甚明显，煤的比重为1.4。山青水分平均为0.94，灰分为21.3挥发分为13.7，固定炭为67.4，硫分2.55，磷分0.79，发热量平均为8324，煤的胶结性指数，收缩度XMM为817，胶结层厚度YMM为0，粘结性亦为粉状至粘着，煤的物理特性于野青相似，煤的比重为1.45，按主要指标挥发分在1014之间皆为贫煤。第2章井田境界与储量第2.1节 井田境界矿井北部以煤层风氧化带为界；南部以-550m标高水平为界；西部以井田F1断层为界；东部以F5断层与玫瑰营村为界。井田南北最大宽度为3.4，最小宽度为2.95，平均宽度为3.17。东西最大长度为9.03，最小长度为7.34，平均长度为8.18。呈南北向近似长条形，有效面积25.56782。第2.2节井田工业储量本井田的储量是按块段结合等高线法计算的，其中的块段是以等高线，境界线，级别线，地质剖面线划分的。平衡表最小的可采厚度为0.7米，灰分小于40%。对于厚度在0.5-0.6米与灰分在40-50%的煤层列在平衡表外，0.5以下的煤层不计入工业储量。7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，在目前的技术条件下暂不可采，故也不计入工业储量。其储量计算方法如下：将井田划分为三个部分计算储量：第一部分的平均倾角和投影面积为：11 S投548782.172计算的实际面积为： S除13976339.10第二部分的平均倾角和投影面积为：27 S投186603.732计算的实际面积为： S除5235756.50第三部分的平均倾角和投影面积为：15.5 S投154186.852计算的实际面积为： S除4000155.08第四部分的平均倾角和投影面积为：17 S投131534.052计算的实际面积为： S除3438601.83井田的全部实际面积为：S=26650852.5井田的工业储量为：Q=S*6.58*1.4=245.507653Mt田的可采煤层为2#、4#煤，其工业储量为245.507653Mt第2.3节 井田可采储量井田的可采储量为：Zk(Z-P)*C (Z为工业储量，P为煤柱损失量，C取0.8)在本设计中P的损失考虑以下几方面的因素：(1) 断层煤柱损失。由于F2 、F3 断层的落差都小于50米，所以要留设计30米的保护煤柱。F4断层落差大于50米，要留50米的保护煤柱。F2断层煤柱损失=2680.4030 *25*6.58*1.4=617296.81tF3断层煤柱损失=5700.2870*25*6.58*1.4=1312776.1tF4断层煤柱损失=12591.7336*25*6.58*1.4=2899876.25t(2) 井田边界煤柱损失。该井田东部以F5大断层与玫瑰营村庄为边界留保护煤柱50米，井田东部以F1大断层为边界留50米的保护煤柱，其他边界留20米保护煤柱。F1断层煤柱损失=6119.9022*25*6.58*1.4=1409413.48tF5断层煤柱损失=6684.7431*25*6.58*1.4=1539496.34t井田边界煤柱损失=13673.9408*25*6.58*1.4=3149108.57t(3) 工业广场。在本设计中，综合考虑各种因素，将工业广场设计在井田中部。矿井工业场地占地指标表井 型大 型 井中型井小 型 井生产能力（万吨/年）120、150、180、24045、60、909、15、21、30占地指标（公顷/10万吨）0.81.11.31.82.02.5三下保安煤柱设计时,在峰峰矿区岩层移动角如下： 边界角0=0=580=58-0.3 移动角=73=73-0.6 松散移动角58-煤层真倾角（本矿井平均倾角为11） 在井田开采初期, 由于工业广场围布置主、副井、洗煤厂和其他相关的建筑，根据下表确定工业广场面积为600300=180000m2（设计生产能力为180万吨，占地指标为1.0,满足要求）,洗煤厂根据矿井生产能力，可得其占地指标（0.8公顷/100万吨）洗煤厂面积取100150=15000 m2，所以工业广场总面积为500390=195000 m2井田围的松散层大约93.9米，=58，经过计算，得工业广场保护煤柱面积为： 20717.4583m2工业广场的保护煤柱损失=Q2+ Q4=4472.4533*25*4.90*1.4+4820.2483*25*1.68*1.4=1050456.34t2S22不能动煤柱2S22=井田边保护煤柱损失+工业广场保护煤柱损失=3149108.57+1050456.34=4199564.91t2M22可采煤柱 333断层煤柱333 =（F1+ F2+ F3+ F4+ F5）断层煤柱损失=7778858.98t122b可采储量 122b=（ZP）*0.8=(工业储量2S22333)*0.8=(2455076534199564.917778858.98)*0.8=186823383t第3章 矿井的年产量、服务年限与工作制度第3.1节 年产量与服务年限3.1.1、储量计算参数的确定在本矿井中，Z取245507653吨，P取15699198.2吨，C取0.8。 Zk =（Z-P）*C。 （3-1-1） =186.823383 Mt3.1.2、方法计算T=Zk/AK (3-1-1)式中：T：矿井设计服务年限；Zk：矿井可采储量；A：矿井设计生产能力；K：储量备用系数。3.1.3、矿井工作日数矿井的年工作日为300天。每日净提升14小时。第3.2节 矿井设计生产能力与服务年限3.2.1、设计的年生产能力由公式 T= Zk/AK 得， Zk取18682.3383万吨，A取180万吨，K取1.4；求的T=74年。3.2.2、矿井服务年限 由规规定，对年产量120、180、240万吨的矿井服务年限不少于50年，又考虑到煤炭市场供求量的需求，故设计矿井的适宜年产量为180万吨。3.2.3、矿井工作制度采煤为昼夜工作制，分三班工作，每班工作8小时。两班出煤，一班准备，但在准备期间可在部分采区出煤。第4章 井田开拓第4.1节 概述4.1.1、地质构造井田为单斜构造，以断裂构造为主，伴有宽缓的褶曲与火成岩侵入。矿井地质构造复杂，井田地质类型为三类三型。地层走向近南北，倾向向东或向东南倾斜，倾角1030。断层基本为高角度正断层，断层面倾角一般5070，以NW为主，断层面一般不宽，井田南部断层较多且落差大，北部构造相对简单，大中型断层一般相互交叉或切割，落差大的切割落差小的。小构造比较发育，走向与其邻近的大中型断层基本一致，但延伸不远即消失。4.1.2、煤层赋存状况该井田含煤1116层,煤层总厚度约15m，可采或部分可采煤层有1、2、4、6、7、8、9等七层。其中以2、4号煤层为矿井主采煤层。1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，故暂不可采。各煤层变质程度较高，煤种牌号为无烟煤。4.1.3、水文地质情况井田含水层自下而上有奥灰强含水层，厚度大，富水性较强；大青灰岩含水层厚度56m，为较强含水层；伏青灰岩含水层厚度3.5m左右，为较强含水层；野青灰岩含水层含水性差，一般不含水；组砂岩含水层厚7.0m左右，含水性弱到中等；上石盒子组细砂岩以上含水层厚度大于100m，虽含水性不强，但静储量比较大；第四系砂砾石层最厚94m，一般5060m，富水性较强。矿井正常涌水量340m/h，且主要集中在井底车场附近P2S地层。开采2号煤层主要受组2号煤层顶板砂岩水影响，因水量较小，影响不大。矿井水文地质类型为中等。第4.2节 开拓方式的确定4.2.1、 定井筒形式、位置、数目（包括主井、副井和风井方案的提出） 确定井筒位置，数目。选择井筒的位置应考虑如下原则： 初期开采条件有利，储量可靠，井巷工程量省，建井工期短。 井田两翼储量大致平衡，井下运输、通风、开采比较有利。 要充分利用地形，少占地，少压煤。 井口标高要高于历年最高洪水位。 井筒应尽量避免穿过流沙层、含水层、较厚的冲击层，有煤和瓦斯突出危险的煤层。 井底距奥灰岩要保持一定的安全距离。 井底车场与主要硐室尽量布置在较稳定的岩层中，便于硐室的开掘和维护。 对井下合理开采的井筒位置1.井筒沿井田走向的位置井筒沿井田走向的的有利位置以后应在井田中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，以此形成两翼储量比较均匀的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧。（1） 井筒设在井田中央（储量分布的中央），可使沿井田走向的井下运输工作量小，而井田偏于一翼边界的相应井下工作量要较前者大； （2） 井筒设在井田中央时，两翼产量分配，风量分配比较均匀，通风网络较短，通风阻力较小。井田偏于一侧时，一翼通风距离较长，风压较大。当产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增加。如要降低风压，就要增加巷道断面，增加掘进工程量。（3） 井筒设在井田中央时，两翼分担比较均匀，各水平两翼开采结束的时间比较接近。如井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产量集中于另一侧，将使运输，通风过于集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产。（4） 实际工作中，由于井田地质条件和其他因素的影响，只要尽可能使两翼均衡，同时可将井筒布置在靠近高级储量地段，使初期投产的采区地质构造简单，储量可靠。从而使矿井建设投产后有可能的储量和较好的开采条件，以便迅速达到设计能力。2.井筒沿煤层倾向的位置 立井开拓时井筒沿煤层倾向位置的几个原则。井筒设在井田中部，可使石门总长度最短、沿石门的运输工作量小；井筒设在浅部时，总的石门工程量虽然稍大，但初期（第一水平）工程量较与投资较少，建井期较短；井筒设在深处的初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工作量也较大，但如煤系基底有含水特大的岩层，不允许井筒穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部与向下扩展有利；而在浅、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井开采，生产系统较复杂，环节较多。从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，则煤柱损失愈大。 对掘进与维护有利的井筒位置为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难与便于维护，应使井筒通过的岩层与表土具有较好大的水文、围岩和地质条件。虽然用特殊凿井法可以在水文地质情况复杂的条件下掘砌井筒，但所需的施工设备较多，掘进速度慢，掘进费用高。因此，井筒应可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层与较大的含水层。为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带与采动影响的地区。井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。综合考虑矿井的地质条件，煤炭储量情况，瓦斯含量情况，在本矿井中可提出3个技术可行性方案。方案1：用立井两水平进行开拓。将主、副井井筒打在井田中央（井田储量的中央）工业广场布置在断层之上，减少煤柱损失。井筒只开拓到一水平，一水平采用上山联合开采，二水平采用上下山联合开采。方案2：用立井三水平进行开拓。将主、副井井筒布置在井田的中央（井田储量的中央）工业广场布置在断层之上，减少煤柱损失。在开采第二、三水平时直接将主、副井井筒延伸到第二、三水平。方案3用立井两水平进行开拓。将主、副井井筒打在井田中央（井田储量的中央）工业广场布置在断层之上，减少煤柱损失。一水平采用上下山开采，用暗斜井延伸第二水平。各方案剖面图如下图所示：4.2.2、开拓方案技术比较 三个方案一样的不需参与比较的项目，包括矿井的设计生产能力、水平划分。通风方式，采区划分，主、副井井筒断面与装备，风井井筒与断面，总回风道的布置。方 案 位 置 优 点 缺 点方案1将主、副井井筒打在井田中央用立井两水平进行开拓。1. 井田两翼储量均匀，运输、通风、供电、压风等较有利。2. 提升环节少，便于以后扩大产量。3. 水平延伸工程量少。4. 井筒工程量小。1. 工业广场煤柱损失大。2. 石门工程量比较大。3. 通风线路比较长。方案2将主、副井井筒布置在井田的中央，用立井三水平进行开拓。4. 井田两翼储量均匀，运输、通风、供电、压风等较有利。1. 提升环节少，便于以后扩大产量。2. 水平延伸工程量少。3. 交通便利。1. 石门长度较长，工程量较大。2. 延伸对开采影响大。3. 受奥灰水影响比较大。方案3将主、副井井筒打在井田中央（井田储量的中央），用暗斜井延伸第二水平。1. 井田两翼储量均匀，运输、通风、供电、压风等较有利。2. 见煤快，初期工程量小。3. 石门比短，工程量小1. 风井工程量比较大，费用高。2. 提升环节多，通风困难。3. 维护费用高。4.2.3、开拓方案经济比较对于本矿井井田走向长度不足5公里，倾斜长度1.8公里，井田的可采储量有限，因此在考虑井田的开拓方案时，工业广场的压煤成为主要考虑因素。方案1技术上可行但经济上不合理，故不与考虑。下就方案2与方案3作各项经济比较。初期基建费与工程量深度（M）断面（M2）工程量（M3）单价（元/10M）费用方案2主 井表土段9523.322215.480255762422.5基岩段 25023.325830.035010875250副 井表土段 9533.173153.988448840636基岩段 25033.178292.539690992250石 门33012.2402616974560142总计235184030700方案3主 井表土段5023.32116680255401275基岩段30023.326996350101050300副 井表土段5033.171658.5113789568945基岩段25033.178292.539690992250石 门81512.29943169741383381总计28056 4396151二水平基建费与工程量长度（M）断面（M2）工程量（M3）单价（元/10M）费用方案2主井延伸30023.326996350101050300副井延伸30033.179951396901190700石 门9212.2115916974156161总计181062397161方案3主暗斜井 300 60017.110260280601683600副暗斜井 30060017.110260280601683600石 门15112.2148216974256307总计220023623507结论经以上比较项目中可得，方案2比方案3工程量少8434M2，投资省1591797元，各占20.2%和24.8%，可见方案2优于方案3，同时在方案2中井筒可避免穿越大的含水层。故本矿选用方案2作为最终方案。主副井特征如表所示，风井位置布置在采区开拓长度距集巷最远，并且储量较为丰富的采区。表4-1 井筒特征表井筒名称井筒坐标井口标高(m)井筒倾角(o)井筒直径(m)井筒断面(m2)砌壁经距纬距净掘进净掘进厚度(mm)材料主井21200.0581738.03200905.15.820.626.6350钢筋混凝土副井21195.3881775.12205905.15.820.626.6350钢筋混凝土风井18254.0083531.00210906.06.928.437.2450钢筋混凝土井筒用途、布置与装备 主井主要负责煤的提升与附近采区的回风；副井负责人员的上下、井下所需材料的提升与矸石的提升，并且兼作进风井；风井总回风。1、副井：（1） 副井井筒装备采用刚性装备（刚性罐道）,罐道梁采用工字钢、通梁式布置，罐道与罐道梁的连接方式采用钢轨连接。（2） 副井提升设备采用罐笼，根据矿车规格和设计规有关要求验算，选用GDGY-12/754型多绳提升罐笼。罐道采用38.45kg钢轨，罐梁采用20b工字钢。（3） 副井井筒断面选用圆形断面，罐道梁中心线间距可按下式求出： L1=a+2(h-)+b2/2+b1/2=1528mm （421） L2= a+2(h-)+b3/2+b1/2=1528mm （422） 式中 ： L1-12号梁中心线，mm；L2-13号梁中心线，mm；a-两侧罐道之间的距离，1150mm；h-木罐道厚度，180mm；-钢罐笼卡如木罐笼的厚度，16mm；b1、b2、b3-分别为1号、2号、3号罐梁宽度，50mm。梯子间尺寸M、S、T根据梯子间、管道间布置，可按下列公式计算：M=600+600+m+b2/2=1302mm 式中： 600-两梯子中心距，mm； 600-梯子中心到壁板距离加另一梯子中心到井壁距离，mm； m-梯子间隔板总厚度，金属梯子间m=77mm；如图4-1所示，左侧布置梯子间，右侧布置管路，取T=350mm，因此，S=1600-T=1250mm。最后，根据图解法解出井筒的直径（5124mm）以与罐笼在井筒中的位置。（见图4-1）图4-1 副井井筒断面(1:50)2、主井：（1）主井井筒装备采用刚性装备（刚性罐道）,主井罐道梁采用工字钢、山形式布置，罐道与罐道梁的连接方式采用钢轨连接。（2）主井提升采用箕斗，用求出一次提升量，再按松散煤的容重计算出松散体积，选择8吨箕斗。（3）主井井筒采用圆形断面，这里选用JL-8型单绳提升箕斗。罐道梁中心线间距，可用下式求得： H=a+2h+S0=1870mm （423）式中： a-两侧罐道之间间距，1400mm； h-钢轨罐道高度，180mm； S0-罐道与罐道梁连接处凹槽垫板宽度，110mm。罐道中心线与2号梁中心线之间的距离L=B+f1+b2/2=1325mm （424） 式中: B-箕斗中心线到箕斗一侧距离，1100mm；f1-箕斗到2号罐梁之间的距离，200mm；b2-2号罐梁的宽度，50mm。图4-2中，M、S、T与罐笼井筒一样，取决于梯子间的布置和结构尺寸。最后，根据图解法解出井筒的直径(5096mm)以与罐笼在井筒中的位置。（见图4-2）图4-2 主井井筒断面(1:50)3、风井：风井除用作通风外，一般又可作安全出口。因此，风井井筒应设置梯子间（图4-3），井口布置包括、安全出口与风硐等，本矿井采用风硐平行与安全出口的布置方式（图4-4）。图4-3 风井井筒断面（1:50）图4-4 风硐平行与安全出口的布置方式。第4.3节 开采水平的设计4.3.1、水平高度的确定应考虑如下因素1、根据水平服务年限 根据煤炭工业设计规规定，为使每个开采水平有足够的储量保证服务年限，可按下式计算必须的阶段高度。 H=AKTsin/（SMC） (4-3-1)式中：H-阶段垂高，A-矿井年产量，180万T-水平服务年限，37-阶段煤层平均倾角，13K-储量备用系数，1.4S-井田走向长度，8148.875M-阶段煤层累计厚度，6.58-煤的容重，可取1.31.4；C-采区回采率，可取0.70.85；本井田参数如下：矿井设计年产量A取90万吨，根据设计规定水平服务年限T取25年，储量备用系数K取1.4，阶段煤层平均倾角取18度，S取4750米，M取7.1米 ，取1.4，C取0.8；计算得，阶段垂高H为249米，取H为250米。2、根据煤层赋存条件与地质构造 煤层倾角不同对阶段高度影响较大。急倾斜煤层因受采动影响阶段不能太高，否则底板会风道难于维持，采区上下行人、运料、溜煤都比较困难，因此急倾斜煤层阶段垂高一般比缓倾斜和倾斜煤层较小。水平或近水平煤层，阶段高度的计算已无实际意义，应按水平运输大巷两侧盘区上、下山长度决定水平开采围的大小，并要保证水平服务年限。盘区上、下山长度根据煤炭工业设计规规定，采用盘区准备时盘区上山长度一般不超过1500米，盘区下山不宜超过1000米。用盘区石门溜煤眼开采时盘区斜长可按条件而定。3、根据生产成本合理的阶段高度应使吨煤成本低，劳动生产率高。我国大多数矿井过去的阶段高度偏小，水平储量不足，造成接替紧，增大了后期总工程量，使管理复杂化。一般阶段高度增大，全井水平数目减少，水平储量增加，分摊到每吨煤的折旧费减少。但阶段斜长过大又会使一部分生产经营费增加。4.3.2、根据井田自然地质条件以与设计规的有关规定确定开采设计的较优方案结合本井田的实际情况，在断层F12以上的煤层倾角较小，都在200以下，在断层F12以下的煤层倾角较大，都在200以上。矿井瓦斯和矿井涌水量都不大，且煤层局部受断层切割，落差较大，故本井田比较适合上山式走向长壁开采。根据设计规规定，矿井第一水平服务年限不应低于25年，运煤上山和轨道上山一般不应超过1500M，故将本井田划分为两个水平，第一水平设在250M，第二水平设在550M。4.3.3、设计水平的巷道布置 对大巷布置的一般要求 大巷的主要任务是担负煤矸、物料和人员的运输，以与通风，排水、敷设管线。对大巷的基本要求方便运输，利于掘进和维护，能满足矿井的通风和安全的需要。根据矿井生产能力和地质条件的不同，大巷可选不同的运输设备和运输方式，而不同的运输设备又对大巷提出了不同的要求。1. 开采水平大巷的布置方式开采水平布置的核心问题是运输大巷的布置。运输大巷可有单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷），或全煤组集中布置(称集中运输大巷)，主要根据煤层的数目和间距来定。采用集中或分组集中的基本出发点都是为了合理集中生产。但根据煤层间距大小不同，集中的程度也不一样，间距近可以全部集中，间距远则易分组集中。我国一些矿区的实际情况是层间距小于50m的煤层一般采用集中布置。采用分组集中布置的分组间距一般大于70m.本井田共有三个可采煤层，其中1煤西翼不可采东翼可采，1和2间距平均13m，2和5间距平均54m。经初步比较集中分组布置须掘进石门约2千米，分组集中布置须开掘大巷5千米。所以本井田采用集中分组布置。2. 运输大巷布置的选则确定运输大巷在煤组中的具体位置是与选择运输大巷的布置方式密切联系的。由于运输大巷不仅要为上水平开采的各煤层服务，还将作为开采下水平各煤层的总回风道，其总的使用期限达十余年至数十年，为便于维护和使用，应不受开采各煤层的采动影响，一般将运输大巷设在煤组的底板岩层中，有条件时，也可设在煤组底部煤质坚硬围岩稳固的薄与中厚煤层中。（1） 煤层大巷 通常分煤层运输大巷为煤层大巷，条件适宜的集巷有时也在煤层。大巷设在煤层，掘进施工容易，掘进速度快，有利于采用综掘，沿煤掘进能进一步探明煤层赋存情况。但是煤层大巷也有下列缺点： 煤层大巷的巷道维护困难，维护费用高。 当煤层起伏，褶曲较多时，如大巷沿一定坡度沿煤层掘进，则巷道弯曲转折多，机车运行速度受到限制，将减低运输能力。 为便于巷道维护，须在煤层大巷上下两侧各留40-50m的煤柱，煤柱回收困难，资源损失大。 当煤层有自然发火危险时，一旦发火就必须封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受采动影响破坏，密闭效果不好，处理火灾更困难。从世界各国技术发展来看，煤层大巷是发展趋势。就我国目前情况而言，在某些条件适合的情况下，可考虑使用煤层大巷： 煤层赋存不稳定、地质构造复杂的小型矿井，尤其地方小煤矿或生产勘探井，煤层大巷对探明地质情况、与早布置和准备采区有重要意义； 井田走向长度不大或煤组中距其它煤层甚远的单个薄或中厚煤层，储量有限，服务年限不长。 煤系基底有近距离富含溶洞水的岩层，不宜布置底板岩层大巷，而该煤层又有较坚硬的顶板，有设置大巷的条件。 煤组底部有煤质坚硬、围岩稳固、无自然发火危险的薄或中厚煤层，也可在该煤层中布置运输大巷。（2） 岩层大巷岩层大巷能适应地质构造的变化，便于保持一定的坡度和方向。可在较长距离 直线布置，弯曲转折少，利于提高列车运行速度和通过能力；巷道维护条件好，维护费用底，并可少留或不留煤柱，对预防火灾与安全生产也是有利的；另外岩石大巷布置比较灵活，有利于设置采区煤仓。岩石大巷的主要问题是岩石掘进工程量大，要求的掘进设备多，掘进速度慢。本井田第一水平主采2#和4#煤,4#煤底板为坚硬而稳定的岩层，考虑到煤层的服务年限故将一水平运输大巷布置在4煤的底板岩层中。第4.4节 井底车场确定井底车场的形式 井底车场的选择原则：1. 车场的通过能力，应比矿井生产能力有30%以上的富裕系数，有增产的可能性；2. 调车简单，管理方便，弯道与交叉点少；3. 操作安全，符合有关规程、规要求；4. 井巷工程量小，建设投资省；便于维护；生产成本低；5. 施工方便，各井筒间、井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩短建设时间。 井底车场的设计依据：1. 矿井设计生产能力与工作制度。本矿的设计年生产能力为90万吨，年工作日为300天，两班生产，一班准备，每日净提升时间为14小时。2. 开拓方式。本矿采用立井开拓，立井延伸。3. 井筒。本矿主井净直径5.0M,装备一对8吨双箕斗；副井