鸡西矿业集团城子河矿0.6Mta新井设计

摘 要本设计矿井为鸡西矿业集团有限责任公司城子河煤矿0.6Mt/a新井设计，共有可采煤层3层，煤层平均厚度为2.0m，倾角为11，属缓倾斜煤层。设计井田的可采储量52.41Mt，服务年限为67.2年。本设计矿井打算采用双立井开拓方式，划分二个开采水平，一水平上山开采，二水平上下山开采。采用集中大巷布置，大巷采用10吨架线式电机车牵引3.0t底卸式矿车运输。主井采用多绳摩擦箕斗提升，副井采用刚性组合罐道罐笼提升。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，决定采用倾斜长壁采煤法开采,工作面采用综合机械化开采方式，采空区处理方法为全部垮落法。矿井的通风方式为中央并列抽出式。关键词 开拓 水平 集中大巷 倾斜长壁 AbstractThe this design mineral well designs for the company city son of the group limited liability of the chicken west mineral industry river coal mine 0.6 Mts/a new well, having totally can adopt coal seam 3 layers, the coal seam average thickness is 2.0 ms, The Cape for 11 s, belong to tilt to one side coal seam slowly.Designing the well farmland can adopt to keep to measure a 52.41 Mts, the service time limit is 67.2 years. The this design mineral well plans an adoption double to sign well to expand a way, dividing the line 2 to mine level, a level climbs mountain to mine, even top and bottom mountain in Erh-shui mines.The adoption concentrates a big lane decoration, the big lane adopts 10 line type electrical engineering cars to lead the 3.0 t bottom unload type mineral car a conveyance.The main well adopts many ropes to rub to promote, the vice- well adopts a rigid combination bottle a way bottle cage to promote. Because the well farmland inclination length more big, and in order to tilt to one side coal seam slowly, and coal seam geology condition etc. factor influence, decide adopt tilt to one side long the wall adopt a coal method to mine, work noodles adoption comprehensive the mechanization mine a way, adopting empty area processing the method fall a method for all the falls The well ventilated way of mineral well for central be juxtaposed a draw out type.key words Expands The level Concentrated big lane Tilt to one side long wall目 录摘 要IAbstractII目 录III绪论7第1章 井田概况及地质特征81.1 井田概况81.1.1 交通位置81.1.2 地形地势91.1.3 气象和地震91.1.4 井田区及邻区生产建设及规划情况91.1.5 矿区经济状况91.2 地质特征91.2.1 矿区范围内的地层情况91.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造101.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征111.2.4 岩石性质、厚度特征111.2.5 井田内水文地质情况121.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性131.2.7 煤质、牌号及用途131.3 勘探程度及可靠性13第2章 井田境界、储量、服务年限152.1 井田境界152.1.1 井田周边情况152.1.2 井田境界确定的依据152.1.3 井田未来发展情况152.2 井田储量152.2.1 井田储量的计算152.2.2 保安煤柱162.2.3 储量计算方法162.2.4 储量计算的评价172.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限182.3.1 矿井工作制度182.3.2 矿井生产能力的确定182.3.3 矿井服务年限18第3章 井田开拓193.1 概述193.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述193.1.2 影响本矿井开拓方式的因素及其具体情况193.2 矿井开拓方案的选择193.2.1 井硐形式和井口位置193.2.2 开采水平数目和标高253.2.3 开拓巷道的布置263.3 选定开拓方案的系统描述283.3.1 井硐形式和数目283.3.2 井硐位置及坐标283.3.3 水平数目及高度293.3.4 石门、大巷数目及布置293.3.5 井底车场形式的选择313.3.6 煤层群的联系333.3.7带区划分333.4 井筒布置及施工343.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护343.4.2 井硐布置及装备353.4.3 井筒延伸的初步意见363.5 井底车场及硐室373.5.1 井底车场形式的确定及论证373.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度373.5.3 井底车场通过能力验算393.5.4 井底车场主要硐室413.6 开采顺序423.6.1 沿煤层走向的开采顺序423.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序423.6.3 带区接续计划423.6.4 三量计算43第4章 带区巷道布置464.1 带区概况464.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱464.1.2 带区地质和煤质情况464.1.3 带区生产能力、储量及服务年限464.2 带区巷道布置464.2.1 区段划分464.2.2 带区斜巷布置474.2.3 带区车场布置484.2.4 带区煤仓形式，容量及支护504.2.5 带区硐室简介514.2.6 带区工作面接续524.3 带区准备524.3.1 带区巷道的准备顺序524.3.2 带区主要巷道的断面及支护方式53第5章采煤方法545.1 采煤方法的选择545.2 回采工艺545.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备545.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式55第6章 井下运输和矿井提升586.1 矿井井下运输586.1.1 运输方式和运输系统的确定586.1.2 矿车的选型及数量586.2 矿井提升系统60第7章 矿井通风安全627.1 矿井通风系统的确定627.1.1 概述：627.1.2 矿井通风系统的确定627.1.3 主扇工作方式的确定627.2 风量计算与风量分配637.2.1 风量计算637.2.2 风量分配647.2.3 风量的调节方法与措施647.2.4 风速的验算657.3 矿井通风阻力计算667.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力667.3.2 矿井等积孔计算677.4通风设备的选择687.4.1 主扇的选择计算:697.4.2 电动机的选择697.4.3 反风措施707.5 矿井安全生产措施707.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸707.5.2 火灾与水患的预防717.5.3 其他事故的预防717.5.4 避灾路线及自救规定：71第8章 矿井排水738.1 概述738.1.1 矿井水来源及涌水量738.1.2 对排水设备的要求738.2 矿井主要排水设备748.2.1 排水方式与排水系统简介748.2.2 主排水设备及管路的选择计算75第9章 技术经济指标77总结79致 谢 辞80参考文献：81附 录182附 录28771绪论经过大学四年的认真学习，以及几次现场实习，我掌握了很多采矿专业知识，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了黑龙江省鸡西城子河煤矿的新井设计。在做设计之前，我在毕业实习中也收集到了很多城子河煤矿的资料。本设计主要是关于新矿井的设计，其中包括开拓方式、采煤工艺、支护方式、设备选型以及矿井的各个系统。本设计包括通风、运输、安全、采煤工艺以及CAD制图等各方面的知识。本设计主要是通过绘制各种图纸来进行矿井的优化设计，以及大量的方案比较，选出经济合理的设计方案，以便使设计更加合理。同时，在设计时，还需要对矿井的地质条件以及周边环境等情况进行分析，这样才能使建成的矿井更加符合实际生产情况。我希望通过这次毕业设计，能够学到更多的采矿专业知识，以巩固以前从书本上所学到的各种理论知识，以便在今后的实际工作中更好地运用这些知识，为今后的工作打下坚实的基础。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置城子河矿位于鸡西市东北，距鸡西车站约5公里，其地理坐标为东经130-33-40，北纬45-20-40。矿内有运煤专用铁路与国铁林密线西鸡西车站相接，距离为7.5公里，往东至正阳煤矿6.5公里。此外尚有公路通往鸡西、勃利、哈达、四海店等地，交通很方便。交通位置图见图1-1：图1-1 交通位置图1.1.2 地形地势 整个井田地形呈丘陵起伏，地势较为平坦。井田内共四条河流即穆棱河、城子河、正阳河、白石河。其中穆棱河最大，流量最大2200 m3/s，最小0.60 m3/s，但该河在本井田极深部流过，对本井田影响较小。此外，城子河、正阳河、白石河均在井田内流过，是季节性小河，冬季干涸。而且这几条小河是本矿区良好的天然排泄渠道，雨季积水缓慢，排泄迅速，很少酿成灾害，对本井田开拓影响较小。1.1.3 气象和地震矿区属大陆性气候，最高气温38C，最低温度零下35C，结冻期由11月初至次年4月末。冻结深度一般为2.0米，风向多为西北风，最大风速25m/s。雨季集中在7、8、9月份，平均降雨量约452737mm。根据国家地震局报告鸡西及其邻区裂度在6以下，过去无强烈地震记载。1.1.4 井田区及邻区生产建设及规划情况本矿区东西长2.8km，南北宽4.5km，面积13.6km2，规划用一对井进行开发，规模为60万t/a。本区距鸡西矿物局约5km,附近有矿井2对，即正阳矿和杏花矿。1.1.5 矿区经济状况 本区为农业区，工业基础较薄弱，但是鸡西矿物局距本区较近，可借助老区力量建设新区，人力资源及材料供应条件都是良好的。 鸡西地区现有区域变电站两座，正在兴建的大型火力发电厂一座，在矿区总体设计阶段，供电电源方案已达成协议，所以，供电问题容易解决。 1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况本井田的可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组和鸡西群穆棱组，在穆棱组上覆有巨厚的第三、第四地层，晚侏罗纪煤系地层不整合于元古界古生界基底之上，基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成。地层系统表见表1-1： 表1-1 地层系统表界系统（群）组厚度（米）新生界第四系全新统10-20全新统温泉河组20-40上更新统顾乡屯组10-40中更新统40-80下更新统白土山组15-50第三系上新统富锦组121中生界侏罗系上统（鸡西群）穆棱组570城子河组930东荣组250古生界中统青龙山组不清元古界麻山群不清 第四系地层在井田内广泛分布，主要由砾砂和粗砂组成，中间夹有不连续的亚粘土，在砂层上，伏有粘土及层厚8 10m的黑腐殖土，区内四纪层厚度规律为东西薄，中间厚，南部厚，北部厚。 第三系地层处均广泛分布，该地区由粉沙岩，泥岩组成，岩石胶结松散，以灰绿色为主，厚度变化不大。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造本矿区为一向南倾斜的单倾斜褶皱，岩层倾角变化不大，一般为10到12度。本井田的区域构造主要受新华夏系和北西向构造应力场的控制，又前者派生的次级构造占明显优势，本区主要断层为F1断层，详见表1-2：表1-2 断层特征表 顺序名称性质断层面走向落差（m）影响范围1F1正断层北向南10-50整个井田1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，本组共有中厚煤层3组，本井田具有经济价值的可采煤层均集中在鸡西群城子河组，该组地层厚度780m，可采的煤层有24#、24#上、25#三个煤层，平均厚度2.0m，各煤层倾角在1012。本井田储量较大，煤层均是全井田发育的可采煤层，可采厚度从1.87 2.27m，主要煤层稳定，为单一煤层，底部多为炭质泥岩，煤层顶板为粉沙岩，细砂岩，底板为粉沙岩及含炭质粉沙岩。见表1-3：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（度）围岩煤的牌号硬度（f）容重（t/）煤层构造及稳定性最大最小顶板底板平均124石英砂岩石英砂岩-气煤F31.325单一煤层较稳定224上21.4粉砂岩粉砂岩及细砂岩-气煤F31.325单一煤层较稳定32533.7粉砂岩粉沙岩及细砂岩-气煤F31.325单一煤层稳定1.2.4 岩石性质、厚度特征有关岩石性质及厚度特征详见表1-4所示。图1-2 煤层综合柱状图表1-4 岩石主要物理力学性质指标表名称容重kg/cm3孔隙度%抗压强度102kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/c3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110砾岩2.32.65151150.21.50.8828泥岩2.7 2.851.65.212.830.62.027510灰岩2.22.75205200.52.018510页岩2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06 206201.2.5 井田内水文地质情况1、本区内水文地质条件比较简单。地面河流大者为穆棱河，因离本井田较远，对本井影响不大，其余几条季节性小河如城子河、白石河等对本井田影响较小。本矿浅部正常涌水量为220m立方米/时，最大为340立方米/时。2、井田内的主要隔水层有第四系顶部黏土，亚黏土，中部黏土，亚黏土层和第三系泥岩，砂岩层。3、地面水及各含水层之间的关系 本井田煤系裂隙水补给条件不好，富水性较小，矿井在开采过程中，排水将以疏干煤系风化裂隙带的储水量为主，开采初期，矿井涌水量增大，随着开采的不断进行，水的静储量逐渐消耗，矿井的涌水量会逐渐减小，并趋于相对稳定状态。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 本井田瓦斯取样的控制浓度在340.5933.2m。在737.5m以上，甲烷成分为0.8536.75，在800.4933.2m深为28.1845.26，平均为34.3137.05，二氧化硫一般为6.448.95，瓦斯成分及含量均很低，初步确定本矿井瓦斯等级为低沼气矿井，并有煤尘爆炸危险和自然发火倾向。1.2.7 煤质、牌号及用途 本矿井煤的挥发分一般大于40，属低变质煤，个煤层Y值平均为59m/m，粘结性较低，煤种主要为气煤，长焰煤次之，煤种在垂向上无明显变化。1、灰分本井田煤的灰分含量（Ag）为10.9624.45，多属中低灰煤层，其中几个主要可采煤层均为低灰煤层。2、发热量 各煤层煤的平均发热量（Qf/D）/为3063 6849J/kg。3、元素分析 各煤层碳（Cr）的平均含量为80.84 82.66（Hr）的平均含量为5.32-5.86。（Or）的平均含量为10.61-12.62 ，说明煤的元素组成稳定，属低变质煤。4、工业用途评述本井田原煤按现行煤炭应用分类法属于气煤，由于本区气煤低灰、低磷、低硫，具有一定的胶质层厚度，所以，本矿井原煤经洗选加工后可做为优良的配焦和化工精练，副产品可供动力或民用。1.3 勘探程度及可靠性 本矿井所在地区从1965年就开始进行地质勘探工作，先后经过普查，详查，精查阶段，采用了钻探，测井和地震，相互结合的综合勘探手段，精查地质报告提供的资料比较齐全，精查阶段查明了主要断层和构造及煤层厚度，结构和分布范围，比较可靠地提供了煤层层位的对比资料和测井成果。存在的问题：1、瓦斯取样虽然不少，但是，未作矿井瓦斯涌出量的祥述，也未指出矿井的瓦斯等级。2、对于落差小于30m的断层，未作评价，控制不够，给设计带来一定困难。第2章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况本设计井田境界为：西部以坐标系统5195150为技术边界，东部以5189700为井田境界，深部以24煤层650煤层底板等高线边界，浅部为25煤层+100m为界，南部以650煤层底板等高线为井田境界。井田走向2.8km,倾向4.8km,井田面积约13km2。本井田没有生产、在建及停闭矿井，也没有小煤窑，在井田外6.5公里处正在生产的是鸡西矿物局正阳煤矿。2.1.2 井田境界确定的依据1、以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据；2、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、划分的井田范围要为矿井发展留有空间；4、要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物。2.1.3 井田未来发展情况随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算矿井储量是指矿井内所埋藏的数量，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。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。矿井工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。矿井设计储量是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煤柱损失量后的储量。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道保护煤柱后乘以采区回采率的储量。设计井田范围内计算的煤层有24#、24上#、25#三层，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)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，留设保安煤柱如下：1.各煤层在露头处留设30 m保安煤柱；2.边界断层留设30m 保安煤柱；3.井田内部断层留设30m保安煤柱；4.河流两侧各留设30m保安煤柱；5.地面建筑物留设50m保安煤柱。按以上方法计算得： 工业广场煤柱损失：2.17Mt； 断层保安煤柱损失：2.10Mt； 大巷保安煤柱损失：2.39Mt； 边界保安煤柱损失：3.21Mt； 总损失为：9.87 Mt；2.2.3 储量计算方法1.工业储量计算计算公式如下：块段储量=块段面积平均倾角余割块段平均厚度容重.根据原城子河矿初步设计储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为62.28Mt，各煤层工业储量见表2-1：表2-1 可采煤层储量总表煤层别工业储量（万t）备注ABCA+BA+B+C24#941.4950.1376.81891.52268.324#上784.5821.5314.61606.01920.625#832.7852.4354.21685.12049.3总计2558.62624.01026.65241.66228.2表2-2 分煤层分水平储量计算表水平煤层别工业储量A+B+C(万t)损 失 煤 量可采储量（万t）工业场地井田境界断层24#954.0545.9761.28831.824#上783.2835.2552.59675.525#910.0448.9258.87787.1合计2510.04120.14172.742294.424#1372.8962.2469.2686.741075.724#上1103.3570.6565.6572.9871.825#1247.9379.4776.4678.14983.3合计3709.13217.16201.37237.782674.4总计6228.2217.16321.71210.525241.82.可采储量计算 计算公式如下 ZK=（ZCP）C （2-1）式中 ZK 可采储量；ZC 工业储量；P 永久煤柱损失；C 采区回采率。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52.41 Mt。2.2.4 储量计算的评价 本设计井田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，储量计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定的误差。设计生产能力为60万吨/年。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 该设计矿井年工作日确定为330d，矿井每日净提升16h，采用四六工作制制度。2.3.2 矿井生产能力的确定1.矿井设计生产能力的确定原则应根据地质条件，国民发展需要和国内外市场需求，技术装备和管理水平，充分考虑科学技术进步等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。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，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：0.3Mt/a方案B：0.6Mt/a方案C：0.9Mt/a上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。 2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限计算公式如下：T=Z /（Ak） （2-2） 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，k=1.31.5。根据本矿井实际情况，取k=1.3。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：0.3Mt/a T=Z /（Ak）=52.41 /（0.31.4）=134 a；方案B：0.6Mt/a T=Z /（Ak）=52.41 /（0.61.4）=67.2 a方案C：0.9Mt/a T=Z /（Ak）=52.41 /（0.91.4）=44.8 a；参照煤矿工业设计规范规定，方案B较为合理，即：矿井生产能力为0.6 Mt/a；矿井服务年限为T=67.2 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本区距鸡西矿务局约5km，本井田没有生产、在建及停闭矿井，也没有小煤窑，在井田外6.5公里处正在生产的是鸡西矿物局正阳煤矿。3.1.2 影响本矿井开拓方式的因素及其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)井田地质和水文地质条件（特别是表土层情况）；(2)煤层赋存和开采技术条件；(3)地形地貌和地面外部条件；(4)技术装备和工艺系统条件；(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丘陵地形，井田北部及中部皆为平原，地表平均标高+100m。2.煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+100m，下部标高在-650m，整个矿区共有3层可采煤层，即24#、24#上、25#，全区发育。煤层走向长度为2.8km，倾向4.8km。本井田煤层系缓倾斜薄煤层，平均倾角在11左右。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。开拓方式按照井筒的倾角不同（水平、倾斜、垂直）分为平硐开拓、斜井开拓和立井开拓。平硐开拓：在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层，由地面开凿通向煤层的平硐，可利用平硐开拓煤田的全部或一部分。斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般都可以采用斜井开拓。立井开拓：适应性很强，可用于各种地质条件，同时在技术上也成熟可靠。一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。1.井筒形式：平硐开拓是最简单的开拓方式，有很多突出优点。首先我们应该考虑平硐开拓方式是否可行。参照平硐开拓方式适用条件，结合本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知：平硐开拓方式的条件不具备。因此，平硐开拓方式对本设计井田不适用，排除采用平硐开拓方式。立井开拓和斜井开拓方式在技术上均可行。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：双立井开拓方式方案二：双斜井开拓方式方案三：主立井副斜井开拓方式（1）技术比较详见技术比较表3-1表3-1 技术比较表方案名称优 点缺 点双立井开拓1.适应性强，技术成熟可靠2.井筒短，提升速度快，提升能力大；3.通风断面大，风阻小，满足大风量要求4.便于井筒延伸5.对于开采深部赋存煤层有长处。1.初期投资大，建井期限稍长；2.需要大型的提升设备；3.多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。双斜井开拓1.掘进速度快初期投资较双立井开拓省；2井筒设备较简单；3.建井期稍短些；1.井筒过长，煤柱损失严重；2.通风线路长，通风阻力大，费用增加；3.井筒过长，地质条件复杂时，不易维护，安全性降低；4.辅助运输时间长。主立副斜井1.掘进速度快；2.满足最大风量的通风要求；3.有助于辅助运输。1.井口相距较远，不利工业广场的布置；2.地面工业建筑分散，生产调度联系不方便；3.地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。依据开拓方案技术比较，可初步选定两种较合理开拓方案：方案一：双立井开拓方式，如图3-1方案二：双斜井开拓方式（主井采用皮带提升（17），副井采用串车提升（25）3-2所示：图3-1 方案一图3-2 方案二（2）经济比较方案一、方案二在技术均较合理，两者之间的区别在于井筒掘进费用以及他们的维护费用、提升费用，主石门掘进长度等等。两个方案的井底车场、水平运输大巷以及各种带区石门和带区上山（斜巷）的工程量基本相等。因此，只需要比较它们的不同之处，即建井工程量、生产经营费用、基建费用和维护费用等。详见开拓方案经济比较表3-2表3-2 经济比较表方 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 称数量单位数量数量数量单位数量数量基 岩 段 主 井 掘 进35.010m319581118530160.2310m85031321806基 岩 段 副 井 掘进37.610m399101500166150.7010m92151388700基 岩 段 主 井 辅助 费34.510m427811454554155.9710m147742304300基 岩 段 副 井 辅助 费35.610m45214160961815010m147742216100表 土 层 副 井 辅助 费410m234359374015.610m11822114423主 井 提 升 费 用75.910m0.85865.128010m0.39831.84副 井 提 升 费 用72.810m2.7142048625.5110m0.681157343箕 斗2个243750487500罐 笼2个218750437500钢 丝 绳 输 送 机17010m4955842350串 车1010m525052500主 井 提 升 机1个1017501017501个9200092000副 井 提 升 机1个8762508762501个923750923750总 计 11545865 21285750吨 煤 成 本 15.94 24.13从经济比较表可知，立井开拓比斜井开拓投资少，所以该设计矿井选择方案一：采用双立井开拓方式。2.井口位置井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后择优确定，特别是主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的因素和原则如下：(1)井下条件井田走向储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量基本平衡；井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段；勘探程度及初期工程量。(2)地面条件井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准；井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；工业场地不占或少占用良田。在本设计井田中，提出三种井筒位置方案：方案一：井筒位于井田浅部方案二：井筒位于井田中部方案三：井筒位于井田深部方案1方案2方案3技术比较：井筒位于井田浅部，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长；井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井筒延伸有利；井筒位于井田中部时，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；本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度不大，但倾斜长度较大，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，也应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。3.2.2 开采水平数目和标高煤层赋存为倾斜状态时，一般由浅部向深部开采，以达到工程量少、建设速度快、投资省、成本低的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田可以单水平开采，也可以多水平开采（从上往下逐水平开采）。每个开采水平设井底车场和运输大巷，供该水平各采区煤的外运、辅助运输和通风用。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：(1)合理的水平服务年限；(2)煤层赋存条件及地质构造；(3)生产成本；(4)水平接替；(5)井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。根据上述因素，本设计井田设计提出如下两个水平标高划分方案：方案一：井田划分两个开采水平；一水平标高-250m，二水平标高为-500m。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-200m，二水平标高-400m，三水平标高-600m。各水平均实行上山开采。各方案水平储量及服务年限详见表3-3：表3-3 水平储量及服务年限表储量（万吨）服务年限（年）方案一一水平1926.624.7二水平3315.042.5方案二一水平1372.817.6二水平1700.421.8三水平1388.417.8从该表中可知，方案二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，而方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于20年的基本要求，储量充足，且有利于采区的接续，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，即划分两个开采水平，一水平标高分别为-250 m和-500 m，一水平垂高为350 m，二水平垂高为250 m。一水平采用上山开采,二水平采用上下山开采。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。根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）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）间用采区石门联系当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。1.分煤层大巷适用条件煤层数不多，层间距大，石门长；井田走向长度短，服务年限不长；井底车场或平硐在煤层顶板；风量大，需要疏解；各煤层底板均有坚硬岩层。2.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；3.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；采区尺寸大，石门长度短现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下两种大巷布置方式：两种技术方案的优缺点详见表3-4：表3-4 大巷布置方案比较表特 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.采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.采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.总的石门长度大2.初期工程量大，建井时间长3.存在反向运输适应条件1.可采煤层数目多，间距大小不同2.采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.下部煤层底板有坚硬有岩层，采区尺寸大，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3层，即25#、24#上、24#，其中25#与24#上平均间距32.5m,24#上与24#煤层平均间距23 m，针对上述情况，方案二采用集中运输大巷布置，巷道数量少，工程量小，经济上较为合理。方案一巷道较多，工程量大，费用高，经济上不合理。故采用方案二比较合理。3.3 选定开拓方案的系统描述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,另外还设有回风井。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，回风井专门用于回风。3.3.2 井硐位置及坐标(1)地处井田储量中央；井筒距北部边界1.7公里，南部边界2.8公里，西部边界1.5公里，东部边界1.3公里；(2)有较好的地形条件：井口处标高+117m，地面坡度不足2，工程量小；(3)交通条件好：靠近哈同公路。确定井筒坐标：主井井口坐标： XA=5192416， YA=44459258；副井井口坐标： XB=5192396， YB=44459297；主井井口标高为+117m，副井井口标高为+117m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深517m，副井井深517m，两井筒中心线间距为54 m，主井井筒直径5.5m，副井井筒直径6.5 m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450mm。3.3.3 水平数目及高度本井田采用多水平开拓,拟定第一标高为-250m,实行上山开采，第二水平拟定标高为-500m，实行上、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。 (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，岩层大巷的优越性还是主要的。在本设计井田中，由于煤层间距较小，应布置岩石集中大巷。 有关大巷及石门断面技术特征详见图3-6，3-7：图3-6 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（mm）净周长(m)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷12.9914.801950410013.63100图3-7大巷断面图表3-7 大巷断面特征表巷道形状支护方式断面积（m2）设计尺寸（mm）净周长(m)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷12.9914.801950410013.631003.3.5 井底车场形式的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矿井的安全和生产。1.设计依据(1)矿井设计生产能力及工作制度；(2)矿井开拓方式；(3)井筒及数目；(4)矿井主要运输巷道的运输方式；(5)矿井瓦斯等级及通风方式；(6)矿井地面及井下生产系统的布置方式；2.设计要求(1)井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；(2)井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；(3)尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通过能力；(4)应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；(5)井底车场线路不止应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护；(6)为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。3.立井井底车场的基本类型(1)环形式：立式、刀式、卧式；(2)折返式：梭式、尽头式；4.井底车场形式选择原则：(1)保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；(2)调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；(3)操作安全，符合有关规程、规范；(4)井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；(5)施工方便，各井筒间、井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通，缩短建井工期；(6)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；综上所述，根据井底车场所处的地质构造，井筒与大巷的相对位置及地面生产系统的布置，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为环形刀式车场。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，用石门联系。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。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。3.3.7带区划分本设计井田走向长度较小，倾斜长度较大，地质构造简单，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，包括提升、运输设备，以便独立进行生产与准备。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2.0米左右，顶底板良好,所以，本设计矿井采