七台河精煤集团新建三矿1.5Mta新井设计

摘 要本设计矿井为七台河精煤集团公司新建三矿新井设计，设计生产能力为1.5Mt/a，服务年限67a。井田内共划分为2个水平开采，共有82#、85#、87#、90#、91#共5层可采煤层,井田平均走向长度为5.3km，平均斜长度为3.5km，煤层平均倾角12左右，属缓斜煤层，采用双立井开拓。由于井田走向长度较大，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进行开采,工作面采用综合机械化开采。本设计矿井采用双立井和集中大巷布置方式，对角式通风。关键词 倾斜长壁采煤法；立井开拓；综合机械化。 AbstractThis mine pit design is designed for the No.3 coal mine of Xin Jian of Qi Taihe Coal Mining Group.The design production ability is 1.5Mt/a,Service time limits 67a.The minefield totally divides the line to two levels,there are 82#、85#、87#、90#、91#five layers can adopt. The average alignment grow is 5.3km, the long of tilt direction is 3.5km and the average of the coal seam is 12 or so,belongs to inclined coal seam. Because the alignment length is so long and the coal seam geology condition etc.factor influence that the design decide to take the Inclined longwall coal mining method ,the working face adopt the Mining Technology of the Fully Mechanized.This design mineral well apot the double signs well to expand and the set out of cent set rock entries, divide area well ventilated.Keywords Inclined longwall coal mining method Vertical shaft developmentFully -Mechanized目录摘 要IAbstractII绪 论VI第 1 章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 交通位置11.1.2 地形 地势11.1.3 气象 地震21.1.4 水源及电源21.2 地质特征21.2.1 矿区内的地层情况21.2.2 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 厚度特征51.2.5 井田水文地质情况61.2.6 瓦斯 煤尘及煤的自燃性61.2.7 煤质 牌号及用途61.3 勘探程度及可靠性7第 2 章 井田境界及储量82.1 井田境界82.1.1 井田周边情况82.1.2 确定井田的依据82.1.3 井田境界82.1.4 井田未来发展情况82.2 井田储量92.2.1 井田储量的计算92.2.2 保安煤柱92.2.3 储量计算的评价102.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限112.3.1 矿井工作制度112.3.2 矿井生产能力及服务年限112.3.3 矿井设计服务年限12第 3 章 井田开拓133.1 概 述133.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述133.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况133.1.3 确定井田开拓方式的原则133.2 矿井开拓方案的选择133.2.1 井硐形式和井口位置133.2.2 开采水平数目和标高173.3 选定开拓方案的系统述203.3.1 井硐形式和数目203.3.2 井硐位置及坐标203.3.4 石门 大巷数目及布置223.3.5 井底车场的形式选择253.3.6 煤层群的联系253.3.7 带区划分263.4 井硐布置和施工273.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护273.4.2 井筒布置及装备283.4.3 井筒延深的初步意见313.5 井底车场及硐室313.5.1 井底车场形式的确定及论证313.5.2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度323.5.3 井底车场通过能力计算353.5.4 井底车场主要硐室363.6 开采顺序373.6.1 沿井田走向的开采顺序373.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序373.6.3 带区接续计划373.6.4 “三量”控制情况38第 4 章 带区巷道布置及带区生采产系统414.1 带区概述414.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱414.1.2 带区地质及煤层情况414.1.3 带区生产能力 储量及服务年限414.2 带区巷道布置424.2.1 区段划分424.2.2 带区斜巷布置434.2.3 带区车场布置444.2.4 带区煤仓形式 容量及支护514.2.5 带区硐室简介534.2.6 带区工作面的接续534.3 带区准备544.3.1 带区巷道的准备顺序544.3.2 带区主要巷道的断面及支护方式55第5章采煤方法575.1 采煤方法的选择575.2 回采工艺575.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备575.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式59第6章 井下运输和矿井提升616.1 矿井井下运输616.1.1 运输方式和运输系统的确定616.1.2 矿车的选型及数量616.2 矿井提升系统636.2.1 矿井主提升设备的选择及计算63第7章 矿井通风安全657.1 矿井通风系统的确定657.1.1 概述：657.1.2 矿井通风系统的确定657.1.3 主扇工作方式的确定667.2 风量计算与风量分配667.2.1 矿井风量计算的规定667.2.2 风量计算667.2.3 风量分配697.2.4 风速的验算697.2.5 风量的调节方法与措施707.3 矿井通风阻力计算717.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力717.3.2 矿井等积孔计算727.3.3 主扇的选择计算727.4 矿井安全生产措施747.4.1 预防瓦斯爆炸的措施747.4.2 预防煤尘爆炸的技术措施757.4.3 水患的预防措施757.4.4 火灾的预防措施767.4.5 其他事故的预防76第8章 矿井排水788.1 概述788.1.1 矿井水来源及涌水量788.1.2 对排水设备的要求788.2 矿井主要排水设备798.2.1 排水方式与排水系统简介798.2.2 主排水设备及管路的选择计算80第9章 技术经济指标83结 论85致 谢86参考文献：87附录1 89附录2 94绪 论通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用这些知识，借毕业设计这个机会我做七台河精煤集团公司新建三矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多新建三矿的资料。本设计主要是关于新矿井的设计，其中包括新建三矿井田概况及地质特征、井田境界储量及服务年限、井田开拓、采区巷道布置、采煤工艺、井下运输和矿井提升、矿井通风与安全、矿井排水、采区供电等各个系统。本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及CAD制图方面的知识。采矿方面的知识更新很慢，本设计采用了一种创新模式，这是一个新的方案，主要是针对小倾角煤层群的开采方法，本方法采用反倾向的巷道布置，不需要布置上下山，因此，可以节省很多开采费用，也更利于矿井的生产和管理。本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸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，以便使设计更加合理。在设计时，需要对矿井的地质情况、煤层的受力等情况进行分析，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，并且能够很好的运用它们，从而也为我以后的工作打下良好的基础。VII第 1 章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置新建三矿位于黑龙江省七台河矿区西北部，行政区属七台河市新兴区。矿址距七台河火车站约2.5公里。东南距七台河矿务局15公里。地理坐标：东经13053,北纬4545。区内有矿区专用线经七台河站与牡佳线接轨。公路可通经依兰、佳木斯、鸡西、宝清、密山、哈尔滨等市级县及对苏口岸。铁路、公路、交通运输都很方便。交通位置图详见图1-1。 图1-1 交通位置示意图1.1.2 地形 地势新建三矿地形属漫岗及丘陵区，地势特点是西高东低，标高在+160+190米之间，井田内有新、老两条七台河，均为季节性河流。期流量小于井田北部有倭肯河，属常年河流，河道蜿延曲折，属老年期河流，井田西部有条较大的季节性水沟，是汛期主要的防泛地点。1.1.3 气象 地震1.新建三矿属于亚寒带。年最高气温30.538.2，年最低气温-31-37.2，年平均气温1.15.1。年降水量为500mm。冻结期为11月至翌年4月，最大冻结深度为1.291.96m。年间多西北风，年平均风速为2.34.4m/s，最大风速1633m/s。 2.地震根据辽宁省地震大队1964年地震资料本区地震强烈度为度。1.1.4 水源及电源1.水源根据已批准的七台河矿区总体发展规划，矿井用水取自桃山水库。2.电源根据1986年1月3日七台河矿物局与佳木斯电业局会谈纪要及达成协议，本井电源引自七台河西部变电所。1.2 地质特征1.2.1 矿区内的地层情况1.新建三矿地层为中生上侏罗统鸡西城子河组下部，地层厚度约800米，含煤24层，总厚11.93米，含煤系数见煤系综合柱状图1-2。图1-2煤系地层综合柱状图2.现将各段地层自下而上分述如下：第一段：上自91层顶板20米处含动物化石，层位往下城子河组，底砾岩，厚约250米，以粉砂岩细砂岩为主，以底砾岩化石层位，99层顶板浅灰绿色凝灰岩（厚0.40.6米）为主要标志，含煤五层其中99层局部可采。第二段：上限至91层顶板40米处粗砂岩含水层上，厚约300米，以细、中砂岩为主，岩性往上渐粗，92层直接顶为含云母砂岩，93层直接顶为含粗砂岩。此段含煤5层，其中82#、85#、87#、90#、91#五层煤是我矿主要开采层。本段含煤系数高达4%，是七台河矿区主要含煤地层段之一。第三段：上限74层底板到91层顶板40米止，厚约160米，岩性以中粗细砂岩为主，从下往上渐细，沉积完整，含煤7层，81#、80#、79#、78#、77#、76#、75#层等煤层不可采。第四系：松散冲积层不整合覆盖于煤系地层之上，厚220米。 1.2.2 地质构造1.新建三矿位于勃利煤田弧型构造前弧西翼内侧，区内构造形态以南西向倾斜的单斜构造和断裂为主，断层又以 NW向NE倾斜，并行排列的张扭性正断层为主，只有19线南端有一条宽缓隐伏背斜，无岩浆岩侵入体。2.新建三矿井田内控制有大中型断层3条，都是与岩层走向斜交的正断层。主要断层特征可归纳为：以张扭性正断层为主，阶梯状并行排列，南北走向，东北倾向。3.新建三矿的所有大断层均为正断层，本矿的大断层的特征见表1-1。 表1-1 主要断裂构造序号断层编号断层性质走 向（） 倾 向（）落差（m）断距（m）查明程度1F4正NWSE2723可靠2F5正NWSE127可靠3F6正NWSE86可靠1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征1.煤层对比的方法和依据：经生产实践和补充勘探证实，原矿井地质报告关于煤层对比方法正确，对比可靠，煤层对比的主要标志层：87#层顶板含砾粗砂岩石，94#层顶板云母粉砂岩，97#层顶含动物化石层位。99#层顶板浅灰绿色凝灰岩层，100#层顶板云母粉砂岩，全区较发育。 2.煤层组合特征，82#与85#层，87#与90#层，91#与92#层为典型的伴生煤层，层位稳定，层间距微变，易于识别和对比。本井田内有煤24层，其中可采和局部可采13层，而82#、85#、87#、90#、91#是我矿的主力煤层。其赋存状况，各煤层特征及变化规律，可采煤层特征见表1-2。表1-2 可采煤层特征表 1.2.4 岩石性质 厚度特征本区内岩性较细，主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂层及煤层组成，仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。煤层和岩层的物性差异均比较明显，各岩层的密度差别较小，曲线在各种岩层反应平直煤层异常反应明显，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。有关岩石性质及厚度特征详见表1-3。表1-3 岩石的物理性质指标表名称容重kg/cm3孔隙度%抗压强度102kg/cm抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/m弹性模量102kg/cm砂岩2.02.65252200.50.40.58110砾岩2.32.65151150.21.50.8828泥岩2.7 2.851.65.212.830.62.027 510灰岩2.22.75205200.52.018 510页岩2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06 20 6201.2.5 井田水文地质情况新建三矿地形大部分属漫岗，标高一般在+160+190米，井田北部及中部为河谷水文地质区，西部及南部为丘陵水文地质区。岩层的富水性主要决定于构造裂隙的发育和补给条件，新建三矿深部煤层正处在倭肯河河床下，故补给来源丰富。浅部各煤层，除大气降水补给地表强风化裂隙带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度随着埋藏深度增加而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带，由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在分带规律且有分层规律。1.2.6 瓦斯 煤尘及煤的自燃性1.瓦斯：新建三矿煤矿属于低瓦斯矿井，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0.547m3/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4553%之间，该矿开采的煤层属于易爆炸危险的煤层。3.煤的自燃：据井下勘探资料该矿井煤有自燃发火的倾向，煤层的自然发火期为36个月，矿井总体为级自然发火矿井。 1.2.7 煤质 牌号及用途新建三矿所采各煤层多属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占62.3，发热量一般在65007500大卡/千克。1.煤层的物理性质各煤层多为亮煤，半亮煤及半暗煤，水平层状构造 ，结构致密，质脆，垂直节理发育，玻璃光泽，踞状或平面断口，镜下多见凝胶化基质，木质镜煤，丝炭，角质化物质较少。2.化学性质及煤种 从深部钻孔看，我矿煤质变化规律符合希尔特定律。A挥发份随深度增加而降低； B煤的变质程度随深度增加而提高； 如：85#均为1/3焦煤，煤层82#、87#、90#、91#均为焦煤。所有煤层可作为炼焦用煤使用。1.3 勘探程度及可靠性对地质勘探程度的评价1.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238个孔，136km，基本上搞清本井田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。根据本区断裂的一般规律，往往在大断裂附近还有很多较小的断裂，再者由于煤层走向变化大，还可能有新的断裂没有控制，这些都需要在建井和生产过程中予以注意。有的钻孔孔斜较大，对构造的推定也有一定的影响。2.矿井涌水量是用类比法推算的，瓦斯等级也是推算的，所以可靠性都不足，待矿井建成后，根据实际情况重新确定。第 2 章 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况新建三矿与新立、新兴相连，及上下层关系，与新立矿开采同一组煤层，以七台河河床中心和+80、-250、-400米标高为界分割，与新兴矿以74层底板为界，故本矿的安全生产和邻矿安全生产互为影响，本矿的开采对新兴矿工业广场及井巷工程有较大的影响，因此本次报告充分考虑这一因素，并留设永久煤柱。2.1.2 确定井田的依据1.以地理地形,地质条件作为划分井田境界的依据；2.要适于选择井筒位置,安排地面生产系统和各建筑物；3.划分的井田范围要为矿井发展留有空间；4.井田要有合理的走向长度,以利于机械化程度的不断提高。2.1.3 井田境界井田境界：东：F3断层；西：F5断层 ；南：-600米等高线为界；北：以82层煤煤层露头为界；井田走向长度：5311m 井田倾向长度：3500m 勘探面积:1855000km22.1.4 井田未来发展情况新建三矿田煤层赋存稳定，地质条件简单，煤炭资源储量丰富，有很好的发展前景，有改扩建的潜力。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：(1)矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量”和“暂不能利用储量”；(2)矿井工业储量：勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量，A、B、C三级储量的计算方法，应符合国家现行标准煤炭资源地质勘探规范的规定；(3)矿井设计储量：矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱，防水煤柱，井田境界煤柱和已有的地面建筑物，构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量；(4)矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以带区回采率。2.矿井工业储量是指井田精查地质报告提供的平衡表内A+B+C级储量，它是矿井设计的依据。井田工业储量应按储量块段法进行计算。块段储量=块段面积*块段平均厚度*容重/cos为煤层平均倾角计算得Zc=562500001.413.5104 /cos12=2233662743.矿井可采储量的计算Z=(Zc-P) C 式中：Z可采储量，t Zc工业储量， tP永久煤柱损失， t 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0.7t。 计算得：Z=（223366274-55841568）0.85=142396000t。2.2.2 保安煤柱参照保护煤柱的设计原则如下：1.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；2.地面受护面积包括受护对象及周围的受护带；3.当受护边界与煤层走向斜交时，应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的以边界角圈定，小于400m的以移动角圈定。为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱。1.各煤层在露头处留设20 m保安煤柱；2.边界断层留设20 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；5.地面建筑物留设50 m保安煤柱。按以上方法计算得：工业广场煤柱损失为10.324Mt；断层、地面、边界保安煤柱损失为70.821Mt； 总损失量为83.125Mt；损失率为24.9%。2.2.3 储量计算的评价本设计矿井的各类储量计算严格执照有关规定执行。由于技术水平所限，储量的计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定误差。矿井可采储量见表2-1。 表2-1 矿井可采储量汇总表 单位（Mt）水平别煤层别工业储量A+B+C煤炭损失量可采储量工业场地井田境界断层开采损失其他损失合计损失8218.6060.3540.3240.2110.1120.0311.03217.5748516.5600.4230.3250.3670.3460.2031.66414.8968715.3690.3100.3270.2150.1240.1391.11514.2549020.3250.2550.2680.1860.2380.1571.10419.2219119.2260.2270.1020.2570.1810.1420.90918.317合计90.0861.5691.3441.2360.9810.6725.82481.1988212.3660.2630.2360.2110.1580.1240.99211.3748513.3620.2470.2960.2130.2570.1141.12712.2358715.7520.3240.2180.2290.1240.1721.06714.6859015.5840.2680.3270.1360.1420.0690.94214.6429119.530.2590.2910.2280.2560.1421.17618.354合计76.5941.3611.3681.0170.8370.6315.21461.198总计166.6802.932.7222.2531.8181.30311.038142.3962.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限2.3.1 矿井工作制度根据矿井设计规范规定：(1)矿井年工作日按330天计算；(2)矿井每昼夜三班工作，其中二班半进行采、掘工作，半班进行检修；(3)每日净提升时间16h小时。2.3.2 矿井生产能力及服务年限1. 根据矿井设计规范，矿井的设计生产能力应为：大型矿井：120、150、180、240、300、400及以上（Mt/a）；中型矿井: 45、60、90（Mt/a）；小型矿井：9、15、21、30（Mt/a）；除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。2.矿井设计生产能力方案比较本矿井已查明的工业储量为223366274t,，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%，各可采层均为薄煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的带区采出率为85%，由此计算确定本井田的可采储量为142396560 t。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，还应该考虑到当前及今后市场的需煤量。根据该井田的实际情况，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：0.9Mt/a矿井服务年限计算公式如下：T=Z /（Ak） 式中： Z矿井设计可采储量，Mt；A矿井生产能力，Mt/a；k矿井储量备用系数，取k=1.4。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 T=Z /（Ak）=14239.6 /（1501.4）=67a；方案B：1.2Mt/a T=Z /（Ak）=14239.6 /（1201.4）=84 a方案C：0.9Mt/a T=Z /（Ak）=14239.6 /（901.4） =112 a；参照煤矿工业设计规范规定，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=67a。2.3.3 矿井设计服务年限矿井设计服务年限 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： T=Z /（Ak）=14239.6 /（1501.4）=67a；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新建三矿与新兴煤矿为邻，新建三矿以立井开拓为主。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况1.井田内煤层埋藏深度为0-600，煤层倾角12左右。其中各层间距为28m、22m、22m、24m可联合开采。2.煤层平均倾角约12，且含水层较少，可以采用仰斜和俯斜开采。3.构造简单、井田内有F3、F4、F5里三条大断层。4.顶、底板为粉砂岩、粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。3.1.3 确定井田开拓方式的原则1.贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，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，节约基建工程量，加快矿井建设。2.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分为集中生产创造条件。3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。4.必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造良好的条件，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、自动化创造条件。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置1.井硐形式方案比较开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：井田地质和水文地质条件；煤层赋存和开采技术条件；地形地貌和地面外部条件；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件；总体设计和矿井生产能力要求等。根据该井田的地质及煤层等实际情况，平硐开拓方式在技术上不合理，应直接否定，现依据该井田的地形、地质构造、煤层赋存等因素，提出两种井筒开拓方案，具体情况如下：方案1双斜井开拓；方案2双立井开拓；以上两种井筒开拓方案技术比较如下：(1)双斜井开拓：斜井与立井相比有如下优点：井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井筒装备，井底车场及硐室都比立井投资少。井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升高备，钢材消耗量小。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，并能减少井下石门长度。缺点：在自然条件相同时，斜井要比立井长得多。围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低，能力小，钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力。由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大。斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升。当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂,有时难以通过。适用条件 ：煤层赋存较浅，垂深在200米以内，煤层赋存深度为0+600米，含水砂层厚度小于2040米，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：本井田一水平设在0水平标高，根据煤层的赋存情况采用斜井开拓在技术上不可行。(2)双立井开拓：立井与斜井相比有如下优点：立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。机械化程度高，易于自动控制。井筒为圆形断面，结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，人员升降速度快。缺点：井筒掘进技术和施工设备相对复杂，掘进速度慢，地面工业建筑，井筒装备，井底车场及硐室等初期投资较多。适用条件：煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度20400m，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，地质构造，煤层赋存状况等因素，满足采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。开拓方案经济比较见表3-1。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）井筒主井1475105010-4=154.9700300010-4=210副井1475105010-4=154.9700300010-4=210风井700300010-4=210150300010-4=45井底车场80090010-4=72100090010-4=90石门开凿35080010-4=28205080010-4=164二水平延深开凿3000115010-4=3451200115010-4=138总计964.88572.井口位置井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。在选择开拓方式的同时，就要考虑各种可能的井口位置。对矿井井筒位置有以下的要求：(1)井下条件：在井田走向方向的储量中央或靠近中央位置使井田两翼可采储量基本平衡，这样可使走向运输大巷的运输费用最低，同时在生产中能保持两翼均衡生产和带区的正常接续，而且巷道维护、通风等费用也相应降低。若因地面、井下某种因素影响靠近中央位置，需要偏离时，在可能条件下要少偏离，尽量避免井筒偏于一侧，形成单翼生产的不利局面，特别是第一水平可采储量的平衡问题。在井田倾斜方面：采用单水平开采时考虑上、下山合理的长度，井筒与上山下部运输大巷靠近，与井底车场形成一体，尽可能不搞石门。采用多水平开拓时，在考虑各水平石门工程量总和小的同时，应首先考虑第一水平的开采，然后兼顾其他水平。井筒与井底车场及主要运输大巷位置的选择统一考虑。开拓方式和井口位置选择时，一定要与初期移交达产带区的位置及其接续统一考虑。初期带区要选择在地质（特别是构造、煤层厚度及稳定性、顶底板）和水文条件好、煤层储量丰富、勘探程度高、地面无建筑物或少量移迁建筑物，便于迅速达产和增产的地段，同时尽量靠近井田中部。井筒应靠近初期移交、达产带区。是井筒到底巷道掘出井筒场地保护煤柱后即可掘进准备带区和工作面，使基建工程量少和贯通连锁工程短，达到投资少，建井工期短的好效果。井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段。同时将井底车场置于地质和水文条件好的稳定岩层中，并注意不受底部强含水层承压水威胁。尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条件好的煤层。有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带。2.地面条件(1)井筒应建在比较平坦的地方。在山区、丘陵地带要结合地面生产系统充分利用地形尽量减少土石方工程量。(2)井口应满足防洪设计标准。(3)井口要避开地面滑坡、岩崩、泥石流、流砂等危险地区。(4)井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求。(5)工业场地要少占或不占良田。(6)井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等布局相协调，使之有利于生产，方便生活。根据本井田的地质情况井筒可位于井田中央位置。将井筒放在井田中央位置时，压煤量为240.1万吨，此时水平标高定在了-300m。确定井口的位置，坐标为：主井：（502260，431520）副井：（502240 ,431500）3.2.2 开采水平数目和标高1.开采水平简称“水平”。运输大巷及井底车场所在的位置及所服务的开采范围。开采水平的尺寸以水平垂高表示。水平垂高是指该水平开采范围的垂高。合理的水平垂高的要求：(1)具有合理的阶段斜长；(2)具有合理的区段数目；(3)要有利于带区的正常接替；(4)证开采水平有合理的服务年限及足够的储量；(5)经济上有利的垂高。根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平划分方案见表3-2。表3-2 矿井的阶段高度（m）井 型开采缓斜煤层的矿井开采倾斜煤层的矿井开采急倾斜煤层的矿井大、中型矿井100250100250100150小型矿井6010080120801202.水平划分方案比较根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：方案1：井田划分两个开采水平；一水平标高-300 m，水平垂高300 m，二水平标高为-600 m。一水平实行上下山开采，二水平上山开采。方案2：井田划分三个开采水平，一水平标高-200 m，二水平标高-400 m，三水平标高-600 m。各水平均实行上山开采水平储量及服务年限见表3-3。表3-3 水平储量及服务年限储量（Mt）服务年限（a）方案1一水平82.8839二水平59.5128方案2一水平48.8223二水平46.7522三水平46.7522从该表中可知，方案2的一水平服务年限达不到规范要求的服务年限，水平储量严重不足，而方案1的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于30a的基本要求，储量充足，且有利于带区的接续，巷道利用率高，吨煤成本相对较低。故而采用方案1的水平划分方法，即划分两个开采水平，一、二水平标高分别为-300 m和-600 m，一水平垂高为300 m，二水平垂高为300 m。一水平采用俯采和仰采开采，二水平采用单俯采开采。开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干带区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷（或总回风道）、主要风井等。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（人员、矸石、材料、设备等）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)单层布置：自井底车场开掘主要石门后，分煤层设置水平运输大巷。(2)分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设集中大巷，由集中运输大巷开采石门与各煤层联系。自井底车场开掘主要石门与个分组集中大巷贯通。(3)集中布置：在开采近距离煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用带区石门联系各煤层。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出图3-1所示二种大巷布置方式： 分组集中大巷集中大巷图3-1 大巷布置方式两种方案优缺点比较见表34。表34 优缺点比较特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1. 总的巷道工程量较少2. 生产比较集中3. 带区巷道分组联合布置4. 大巷容易维护，运输条件好1. 大巷工程量少2. 生产区域比较集中，运输条件好3. 带区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大4. 大巷维护容易。缺点1 石门长度较长2 掘进工程量大1. 初期工程量大，建井时间长2. 有反向运输适应条件1 可采煤层数目多，间距大小不同2带区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大3.井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期大1. 煤层间距小2. 井田走向长度大，服务年限长3. 下部煤层底版有坚硬有岩层，带区尺寸大，石门长度短依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：本井田共有可采煤层5层，即82#、85#、87#、90#、91#，各层煤之间的间距都不是很大。针对上述情况，由对比表可知，本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案2。3.3 选定开拓方案的系统述3.3.1 井硐形式和数目本设计井田采用一对立井开拓，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 2.井下条件(1)工业场地占地面积 (1)按运输量确定井筒置(2)地形与工程地质条件 (2)根据地质条件确定井筒位置(3)煤的运输方向 (3)煤柱量(4)生产建设与住宅位置 (4)勘探程度和初期工程量根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，该设矿井井筒位置详见开拓示意图3-2。 图3-2井筒位置图两立井位于井田中央，坐标分别为：主井 （502260，431520）；副井 （502240，431500）。3.3.3 水平数目及标高根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，合理的水平划分方案的技术分析和经济评价，该设计矿井在-300m水平标高处划分一个水平，阶段垂高300m，在-300m水平标高上布置水平开拓巷道，井底车场及各硐室，井田范围内各煤层以-300m开采水平为界，再用上下山开采。3.3.4 石门 大巷数目及布置1.大巷数目：一条运输大巷、一条回风大巷。2.大巷布置：大巷布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：当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；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。对于新建矿井，在煤层中布置巷道，在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资以及探明地质情况的优点。下列情况宜布置煤层大巷：单独开拓的薄煤层或中厚煤层；煤层群中相距较远的单个薄煤层或中厚煤层，走向不大， 资源/储量有限、服务年限短的；煤层群（组）下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的；煤质坚硬，围岩稳定，维护简单，费用不高的煤层；煤系底部有强含水层或富含水的岩溶时，不宜布置底板大巷的；煤层坚硬而顶板松软或膨胀，难以维护的。(2)岩石大巷：优点很多，如维护条件好、费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，而较少受地质构造的影响。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要为岩石工程量大，掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。在具体条件下是采用岩石大巷还是煤层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理的确定。本设计井田对大巷布置提出两种方案：方案一：煤层大巷布置方案二：岩石大巷布置煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点：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，巷道弯曲转折多，机车运行速度受到限制，运输能力降低；为了便于巷道维护，巷道维护留设保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大；煤层有自燃发火危险时，一旦发火就要封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受影响破坏，封闭效果不好，处理火灾困难。综上所述，煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点，岩层大巷的优越性是主要的。在本设计井田中，由于82#、85#、89#、90#、91#煤层间距小，可布置岩石集中大巷。因此，运输大巷采用岩石大巷布置，回风大巷采用岩层大巷布置。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。图3-3 大巷断面图表3-5 大巷断面特征表巷道形状支护方式断面积（m2）设计尺寸（m）净周长(m)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷12.9914.801950410013.63150图3-4 石门断面图表3-6 石门断面特征表巷道形状支护方式断面积（m2）设计尺寸（m）净周长(m)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷12.9914.801950410013.631503.3.5 井底车场的形式选择井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉。因此，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。按照矿车在井底车场内运行特点，井底车场可分为：环行式和折返式两大类型。底卸式矿车运煤时，则一般用折返式车场。井底车场形式选择的因素如下：(1)矿井生产能力，有足够的富裕系数增产的可能性；(2)调节简单，管理方便，弯道及交叉点少；(3)调车简单，符合有关规定、规范；(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；(6)当大巷或石门与井筒距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场，否则可选择卧式井底车场；(7)矿山提升的斜井井底车场，井筒不延深的一般采用平车场，井筒延深的一般采用甩车场。3.3.6 煤层群的联系本设计井田煤层群开采时的联系方式是联合准备，即82#、85#、87#、90#、91#煤层组成一个统一的采准系统，准备巷道为五个煤层共用，大巷采用集中布置方式。煤层倾角一般在11左右。本设计带区斜巷按逆倾向（反倾斜）布置，由于带区斜巷要与带区下部车场相连，所以注定了带区下部车场要向集中运输大巷的下帮开掘，带区下部车场方位与集中运输大巷垂直，然后施工一个回头，与带区斜巷相连。上述带区下部车场、带区煤仓和带区运输斜巷的布置方式，是一种最佳组合，以最少的工程量实现了集中运输大巷与各煤层的联系并保障了各项功能的完善。带区运输入风斜巷和带区运料回风斜巷倾角相同、层位相同、各自的下部车场工程量相同，从而保证了每层煤仰、俯斜工作面采止线能顺畅地贴近，避免了在采止线附近维护采空区巷道和Z形通风现象的发生。带区斜巷的层位按穿过一水平煤层群剖面图几何中心点考虑。带区斜巷倾角均取最佳角度24。带区运输入风斜巷中的设备选用铸石刮板运输机，投资少，运营费低。带区运料回风斜巷中的运输设备可选用绞车硐室在斜巷上部的单钩串车运输方式，也可采用绞车硐室在斜巷下部的单轨吊车运输方式，还可以采用内燃机车牵引的单轨吊车，实现从带区运料回风斜巷的辅助运输的连续化。带区运输入风斜巷和带区运料回风斜巷一般是平行交替布置，它们之间的间距是一个工作面的长度。带区运料回风斜巷与煤层群最下部煤层有一交点，自交点沿最下部煤层施工一回风联络巷与处在最下部煤层中的集中回风大巷相连，构成回风回路，这条回风联络巷始终担负回风的任务。同理带区运输入风斜巷在类似位置也有一回风联络巷，其功能是在带区运输入风斜巷仅担负掘进任务时为掘进工作面回风；当带区运输入风斜巷担负运输、入风和掘进任务时，回风联络巷中的风门关闭，分带运输巷的掘进工作面的回风与两个回采工作面串联，即 “半掘串一采”。3.3.7 带区划分本设计井田走向长度较大，地质构造复杂，欲从井田边界沿整个阶段前进开采，无论从时间、投资和实际开采技术条件上都要受到限制，势必按技术要求将井田沿走向划分为带区，并按一定的顺序回采，每个带区有一套生产设施，包括上下山提升、运输设备，以便独立进行生产与准备。本设计矿井采用倾斜长壁采煤法。由于各煤层的倾角都小于12，且煤层赋存稳定，构造简单，厚度为3.5米左右，顶底板良好。采用倾斜长壁采煤法比走向采煤法多很多优点，可以节省大量开采费用。采用倾斜长壁采煤法的矿井内的划分一般是条带式、带区式和盘区式。由于条带式和盘区式巷道布置方式其工程良大，所以采用带区巷道布置。带区是指能共用一个带区煤仓的所有煤层的所有工作面所组成的区域。见图35。 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本设计井田采用双立井开拓方式，布置两个井筒，井筒穿过的岩石大部分为粉砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩，依据井筒特征及装备情况，参考地质及水文地质资料，对本设计矿井井硐支护形式提出两种可行方案：方案1：砌筑式（砂浆砌体）方案2：整体灌注式经比较，方案2较方案1相比，有如下优点：(1)整体性好，强度较高；(2)防水性能好；(3)