鸡西煤矿集团公司张新矿0.9Mta新井设计

摘 要本设计为鸡西矿业集团张新煤矿新矿井设计，设计生产能力为0.9Mt。共有三层可采煤层，分别为3#、6D#、7#， 煤层总厚度为6.6m。煤层工业牌号为1/3焦煤.设计井田的可采储量为72.87Mt，设计服务年限为57.8年，本矿井设计采用以立井为主的开拓方式，划分为两个水平，十八个采区。一个工作面达产，达产时采区个数为一个。采煤工艺为综合机械化采煤工艺。关键词：矿井设计 采煤工艺 综合机械化采煤AbstractThe design is the mine pit for JiXi coal group zhangxin new mine design.design productive is 0.9Mt/a.There are 3 layers can adopt the coal seam in this mine, distinguishing to 3#,6D#,7#, total thickness in coal seam is 6.6 metre.Coal seam industry card number is 1/3 coal.The recoverable reserves of design the mine is 72.87 Mt, design the length of service time as 57.8 years.the development way of mine is vertical shaft development, dividing the line to two levels，eighteen distracts. One working face reaches to produce. The Mining technology is full-mechanized.Key words:Mine pit design Mining technology Full-mechanized 目录摘 要IAbstractII绪论I第1章 井田概况及矿井地质特征11.1 井田概况11.1.1 井田位置与交通11.1.2 地形与水系11.1.3 气象11.1.4 煤田开发史11.1.5 工农业及原料供应状况11.1.6 水源及电源21.2 地质特征41.2.1 矿区范围内的地层情况41.2.2 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61.2.4 岩石性质、厚度特征71.2.5 井田内的水文地质情况71.2.6 瓦斯、煤尘及煤的自燃性81.2.7 煤质、牌号及用途91.3 勘探程度及可靠性9第2章 井田境界、储量及服务年限112.1 井田境界112.1.1 井田周边状况112.1.2 井田境界确定的依据112.1.3 井田未来发展情况112.2 井田储量112.2.1 井田储量的计算112.2.2 保安煤柱122.2.3 储量计算方法122.2.4 储量计算的评价132.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限142.3.1 矿井工作制度142.3.2 矿井生产能力14第3章 井田开拓163.1 概述163.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述163.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况163.2 矿井开拓方案的选择163.2.1 井筒形式和井口位置163.2.2 开采水平数目和标高193.3 选定开拓方案的系统描述213.3.1 井硐形式和数目213.3.2 井硐位置及坐标213.3.3 水平数目及高度223.3.4大巷数目及布置223.3.5 井底车场形式的选择233.3.6 煤层群的联系243.3.7 采区划分243.4 井硐布置及施工253.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护253.4.2 井筒布置及装备253.4.3 井筒延伸的初步意见283.5 井底车场及硐室293.5.1 井底车场形式的确定及论证293.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度293.5.3 井底车场通过能力计算303.5.4 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 采区巷道布置与采区生产系统354.1 采区概况354.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱354.1.2 采区的地质和煤质情况354.1.3 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 采区上山布置364.2.3 采区车场布置364.2.4 采区煤仓形式、容量及支护414.2.5 采区硐室简介434.2.6 采区工作面的接续434.3 采区准备444.3.1 采区巷道的准备顺序444.3.2 采区主要巷道的断面示意图及支护方式45第5章 采煤方法475.1 采煤方法的选择475.2 回采工艺475.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备475.2.2 设备选型485.2.3 工作面循环方式和劳动组织形式49第6章 井下运输和矿井提升526.1 矿井井下运输526.1.1 运输方式和运输系统的确定526.1.2 矿车的选型及数量536.1.3 采区运输设备的选择556.2 矿井提升系统566.2.1 矿井主提升设备的选择及计算56第7章 矿井通风安全587.1 矿井通风系统的确定587.1.1 概述587.1.2 矿井通风系统的确定587.1.3 主要通风机工作方式的确定597.2 风量计算与风量分配597.2.1 矿井风量计算的规定597.2.2 风量计算597.2.3 风量分配627.2.4 风速的验算627.2.5 风量的调节方法与措施637.3 矿井通风阻力计算637.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力637.3.2 矿井等积孔计算657.4 通风设备的选择657.4.1 主扇的选择计算657.4.2 电动机的选择667.4.3 反风措施677.5 矿井安全生产措施677.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸677.5.2 火灾与水患的预防687.5.3 其他事故的预防687.5.4 避灾路线及自救68第8章 矿井排水708.1 概述708.1.1 矿井水来源及涌水量708.1.2 对排水设备的要求708.2 矿井主要排水设备718.2.1 排水方式与排水系统简介718.2.2 主排水设备及管路的选择计算72第9章 技术经济指标75总结77致 谢78参考文献79附 录 180附 录 284VI绪论为了将这四年所学的知识系统的结合起来，我做了鸡西市张新矿的新井设计。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括了开拓方式、采煤工艺、支护方式、设备选型以及矿井的每个系统。本设计包括与采矿工程有关的专业知识及CAD的运用等。设计中涉及的资料由学校和矿上现场提供，设计中各种方案的选择由反复的详细经济技术比较及繁杂的计算确定。希望通过做这次毕业设计，我能够从中巩固所学过的各种知识，并且能够将其系统的与实践结合到一起，为以后的工作学习作个良好的铺垫。由于本人知识有限，缺乏一定的现场实践。因此，本设计中难免会出现一些问题，还望各位老师不吝指正。I第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置与交通张新煤矿位于鸡西市东南方约14km，行政区划属鸡西市恒山区，距离恒山区以东11.6km。地理坐标东经13101,北纬4512。井田东西走向长7km,南北倾斜长3km,面积21km2。本井田东部与鸡东矿相邻,以F25断层为界，西部与二道河子矿相接，以F30、F12断层为界，北以平麻断层为界。南以3#层-600标高为界。矿井内有铁路专用线在恒山车站与国家铁路相接，并且有直达矿区的公路，交通较为方便。具体地理交通情况见图1-1。1.1.2 地形与水系地形：井田内地势起伏，地形大部分属于山地，地面标高在+185+483.5m水系：井田主要河流是黄泥河，由西向东，横贯本区，水流常年不断，东至保安屯附近汇入石头河。在井田西部有二道河，呈南北向，水流较小，为季节性河流。1.1.3 气象本区最高气温34度，最低气温30度。冻结期为6个月，是当年11月中旬至次年5月中旬。最大冻土深度2.28m，一般为2.0m。7、8、9月为雨季，年降雨量559mm，年蒸发量1236.7mm，平均风级2至4级，平均风速2.8m/s，风向一般是WNW、WSW向。1.1.4 煤田开发史张新煤田为新近开发的煤矿，在此前并无开发历史。1.1.5 工农业及原料供应状况张新井田周边有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分农产品及生产原料。矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供。1.1.6 水源及电源张新矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均来自鸡西供电局。图1-1 张新矿交通位置示意图1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况张新井田位于鸡西含煤盆地南部条带中部，在井田范围内的地层详见表1-1。表1-1 地层层序表界系统群组地质厚度（米）新生界kz第四系Q全新统 Q4冲积层Q4210第三系R上第三系N玄武岩BN40100中生界MZ自系 K下 统 K1松山群K1hs猴石沟组K1h500东山组Kid130300侏罗系 J上 统 J3鸡西群J3j穆棱组J3m760860城子河组J3ch537710元古界Pt中下元古界麻山群Ptlms不详其地层分述如下：1.元古界麻山群：在井田北部8到10线，浅部背斜轴有该群地层露头出现，长1500m、宽350m、长轴呈北北东向。2.上件罗统鸡西群不整合于麻山群之上。地层二分，即穆棱组、城子河组（本区缺失滴道组）。 （1）城子河组（J3ch）： 7#煤层以下至基底，在南部条带均有分布。但受成煤前地理影响，各区厚度不一，总的趋势是由西向东逐渐增厚。7#煤层顶板至3#煤层底部，厚度200m至230m，是鸡西煤田主要含煤层段，该井田内可采煤层三层，可采层总煤厚6.6m。本段地层主要由细砂岩，页岩，砂岩，泞灰岩构成，泥岩及薄层凝灰岩次之。（2）穆棱含煤组（J3m）：与城子河组整合接触，分组界线不易划分。本组地层在南部条带发育较好，地层厚度稳定，标志明显，易对比，地层由西向东逐渐增厚。3.下白垩统桦山群（KUS）(1)东山组（K12d）与穆棱组平行不整合接触，地层厚度130m至300m，分布在井田北部，平麻断层以北， 地貌上呈东西向之陡峻的山，以灰绿色厚层安山质火山为主，角砾状，在局部地区为熔岩，夹灰绿色凝灰质粉砂岩细砂岩(2)猴石沟组（K12h），与东山组平行不整合接触，厚度大于500m，分布在平麻断层北。鸡西煤盆地向斜轴部，从岩性上大致可分为三段，下段以细砾岩，砾质砂岩为主。中段由浅黄色至黄褐色厚层中砂岩组成。上段以细砂岩，粉砂岩为主夹中砂岩，胶结不好。4.新生界上第三系玄武岩（BN4）玄武岩主要分布在井田南部，厚度0100m，形成平顶山。5.新生界第四纪冲积层（Q4）该层为中积物或洪积物，分布在沟谷及河床两侧，厚度110m，在河床、沟谷部位多由砂、砾石组成，在山坡地带多由原地风化物堆积而成。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造张新矿位于鸡西煤盆地南部向斜北翼中部，主背斜南侧，本区地层走向近东西，为向南倾斜的缓单斜构造，构造特点是断层发育，断层特点从平面看有北西，北东两组，北西多于北东，北东的落差大于北西的，从力学性质来分析，都属于张性及张扭性断层，无压性断层，断层面的倾角在7080 之间。主要断层构造见表1-1。表1-1 主要断裂构造表顺序名称性质断层面走向断层面 倾向倾角水平断 距(m)1F11B正176o 163oW75o10802F12正177oW75o3F12A正164o 174oE70o10504F25正170oE75o01605F27正192o213oE80o506F30正181o142oNW SW75o1.2.3 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中生界上侏罗统鸡西群城子河含煤组，本组共有厚薄煤层3组，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如下(附煤层特征表1-2)：(1)3#煤层：煤厚1.632.09m，一般厚度为1.8m，为单煤层，顶板岩性以细砂岩为主，底板岩性为细砂岩。(2)6D#煤层：煤厚1.882.21，一般厚度2.0m，为单煤层，顶板为泞灰岩，底板为页岩。(3)7#煤层：煤层厚度2.683.02m，一般厚度2.8m，顶板为页岩，底板为砂岩。表12 可采煤层特征表序 号煤 层 名 称煤层厚度（m）层 间 距 （m）倾 角 （）围岩硬 度 （）容重（t/m3）煤层 构造 及稳 定性最大最小顶板底板平均13#1.632.0915113细砂岩细砂岩1.0 1.42较稳定1.826D1.882.2113泞灰岩页岩1.0 1.46较稳定2.015037#2.683.0213页岩砂岩1.0 1.44较稳定2.81.2.4 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 岩石的物理性质指标表岩石 类型颗粒密度(g/cm3)块体密度(g/cm3)空隙率n(%)吸水率（%）软化系数KR 砂 岩2.60-2.752.20-2.711.6-28.00.2-9.00.65-0.97页岩2.10-2.412.24-2.651.4-10.60.3-8.10.48-0.91泞灰岩2.56-2.782.29-2.501.5-7.50.5-7.50.52-0.86细砂岩1.90-2.752.10-2.411.5-14.00.4-8.50.49-0.891.2.5 井田内的水文地质情况本区位于鸡西煤田南部条带，地形起伏，地面水径流条件良好。区内只有黄泥河与二道河（季节性河流），平水期流量均小于0.5L/s，坡降为7。区内含水层可分为煤系风化裂隙含水层，构造裂隙含水带和第四纪冲积含水层。1.煤系风化裂隙含水层全区发育，发育深度最大达110多m，岩性以中砂岩，细砂岩为主，裂隙性充水，水力性质为潜水，钻孔单位涌水量0.2L/sm，渗透系数小于0.225m/d.该含水层非均质性特别明显，不同地段富水程差别较大，在垂直分带上可视为渐变趋势。由浅至深富水程度逐渐减弱。2.构造裂隙含水带局部发育、条带状分布在断层上下盘低序次小错动裂隙中，导水性能差，多以静储量释放为主，出水量不大，多为裂隙性充水，一般无承压性。3.第四纪冲积合水层只在本区黄泥河与二道河子两岸地带发育，面积较小仅0.3km2，最大厚度达5m，由中粗砂及粗砂组成，分选较差，为孔隙性充水，水力性质一般为潜水。本区隔水层为第四纪亚粘土及辉长玢岩，前者局部发育，后者全区发育，隔水性能均良好，辉长玢岩以岩床形式赋存于主要含煤地层上部。倾向与煤层一致，最小厚度为80m。综合各项因素评价，一矿水文地质条件为：中等。1.2.6 瓦斯、煤尘及煤的自燃性1.瓦斯张新矿瓦斯相对涌出量为0.21m3/t，属于低瓦斯矿井，张新矿东西区的瓦斯涌出量变化稍大，是与辉长玢岩侵入体影响和地表冲击的覆盖条件有关。2.煤尘根据煤尘爆炸性试验指标，煤尘爆炸指数33-47%之间，该矿开采的煤层属于易发生爆炸危险的煤层。 3.煤的自燃井田范围内煤有自燃倾向，自然发火期为3个月左右。1.2.7 煤质、牌号及用途1. 煤的物理性质肉眼观察：呈黑色，油脂光泽，玻璃光泽，断口为眼球状及贝壳状，断口常参差不齐，条带状结构，肉眼煤岩类型为半亮煤半暗煤型。煤X光片显微特征：凝胶化组分占优势，以镜煤基质体居多，其次为丝炭组中有丝炭，镜煤丝炭，丝炭化基质体，半丝炭化其质体。矿物杂质有滚圆度较好的石英颗粒及粘土，碳酸盐、偶尔见到黄铁矿。2.煤的化学性质 煤中碳的含量自上（7#）而下（3#）逐渐降低，平均含量由90.1285.84%。有机硫的平均含量在0.30.5%之间，一般0.330.35%。磷的含量平均在0.0030.006%。原煤发热量在56486615大卡之间。原煤灰分除3#煤层低于20%外，其余各层在2030%之间。3.煤的牌号及用途：我矿煤种1987年由煤炭部批准所有煤层综合定为1/3焦煤。主要工业用途以冶金用煤为主，火电厂作动力用煤次之。1.3 勘探程度及可靠性一九七七年十月至一九七九年十月，由一零八地质队在本区进行深部详查勘探，完成机钻孔60个，计40880.57m，测井实测米为40066m，条件米为474766m。张新深部详查地质报告，各项原始基础资料完整、齐全。勘探质量，勘探程度和研究程度较高，达到详查标准。0至-300标高勘探网度已达到400400m，-300m至-600m标高也达到详查以上勘探程度。本次报告对计量范围内的所有钻孔的见煤点进行质量评估，钻探煤层点质量评估是根据煤层的采取率，采取率75%以上（含75%）的煤层点为合格，74%以下为不合格煤层点。 通过多次勘探得知本设计矿井可采煤层点518个，优质煤层点355个，合格煤层点138个，不合格煤层点25个。优质合格每层点占总煤层点数19.5%，其中不合格点78年有2个，68、69年12个、58、59年11个。所以本次报告储量计算采用的煤层点质量比较可靠。第2章 井田境界、储量及服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边状况井田北部以平麻断层为界；南部以7#煤层-600m标高为界；西部与二道河子矿相接，以F30、F12断层为界；东部与鸡东矿相邻，以F25断层为界。煤层平均倾角为13，平均容重1.40t/m3.2.1.2 井田境界确定的依据1.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.划分的井田范围要为矿井发展留有空间；3.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据；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 井田未来发展情况该井田西部与二道河子矿相邻，随着技术的快速发展和勘探水平的不断提高，有可能在更深部发现可采煤层。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算井田储量的定义是在矿井井田的边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它反映的不仅是煤炭资源的埋藏量，而且表示了煤炭的质量、勘探程度以及开采经济、技术条件。矿井工业储量是平衡表内A、B、C三级储量的总和。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。2.2.2 保安煤柱按照保护煤柱的设计原则：(1)地面受保护面积包括受保护对象及周围的保护带。(2)在一般的情况下，保护煤柱应该根据围护面积边界和移动角值进行圈定。 (3)当受保护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直于围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，留设保安煤柱如下所示：1.边界断层留设30m50m保安煤柱；2.井田内部断层留设30m保安煤柱；3.河流两侧各留设15m宽围护带；4.地面建筑物留设20m宽围护带5煤层大巷两侧煤柱各宽50100m。严格按照上述规定后计算得：工业广场煤柱损失：1.29Mt；断层、地面、边界保安煤柱损失：8.84Mt；开采损失量：8.29Mt。2.2.3 储量计算方法1.工业储量计算计算公式如下：式中： Q 块段储量S 块段平面积煤层平均倾角M 块段平均厚度煤的容重2.可采储量计算计算公式如下：ZK =（ZCP）C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%。 2.2.4 储量计算的评价本设计矿井的各类储量的计算均严格按照有关规定执行。由于技术水平有限，储量的计算设计所得到的各种储量与实际有可能存在一定的误差。矿井各种储量见表21，22。表2-1 矿井工业储量表煤层工业储量（Mt）备注ABA+BCA+B+C3#7.398.8816.2613.3029.576D#7.448.9316.3813.4029.787#11.1413.3624.5020.0544.55总计259731.1757.1446.75103.90表2-2 矿井工业储量汇总表水平煤层工业储量A+B+CMt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3#11.60.320.330.341.20.052.249.366D#13.080.380.420.530.980.142.4510.637#19.270.580.480.521.90.193.6715.6合计43.951.281.231.394.080.388.3635.593#12.0100.630.561.00.072.265.866D#13.8700.290.331.70.162.487.117#20.0700.720.61.510.23.0313.05合计45.9501.641.494.210.438.7726.03总计89.901292.872.888.290.8117.1372.872.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限2.3.1 矿井工作制度（1）矿井年工作日按330天计算；（2）矿井每昼夜三班工作，其中两班进行采、掘工作，一班进行检修；（3）每日净提升时间16小时。2.3.2 矿井生产能力1.矿井设计生产能力的确定原则确定矿井的生产能力应考虑储量、地质条件与开采技术条件以及合理的服务年限等几个因素，另外还应该考虑到当前及今后市场的需煤量。依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。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89.90 Mt,，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18.1%。 根据地质报告的资料描述，井田内各可采煤层均为中厚煤层，地质构造较为简单，可拟定本设计矿井采用中型矿井设计。并初步确定两个方案，即矿井生产能力为0.6Mt/a，0.9Mt/a两个方案，分析论证如下：按照公式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= 86.8a P2=57.8a 参照采矿设计手册相上对确定服务年限的原则，设计生产能力为0.6Mt的矿井服务年限过长，并且确定57.8a为比较合理的服务年限，本矿井的生产能力初步定为0.90Mt/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张新煤矿与二道河子煤矿相邻，两矿之间共留设60m保安工业煤柱并且互不影响，二道河子煤矿以综合开拓方式为主。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因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）地形地貌和地面外部条件；（2）井田地质和水文地质条件（特别是表土层情况）；（3）煤层赋存和开采技术条件；（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。影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：（1）地表因素：本井田属于山地地形，地表平均标高+190m左右。（2）煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+150m，下部标高在-600m，东部以F25断层为界,西部以F30 、F12断层为界；整个矿区共有三层可采煤层，即3#、6D#、7#。煤层走向长度为7公里左右，倾向长度为3.6公里左右。本井田煤层是缓倾斜中厚煤层，平均倾角在13左右。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井筒形式和井口位置1井筒形式：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、立井开拓和综合开拓方式等四种方式。根据本矿井的地质条件、煤层赋存等条件，本设计矿井井筒形式的选择可从以下两种方案的比较中得知：方案一：双立井开拓方案二：双斜井开拓方案示意图见图3-1、3-2。图3-1 图3-2 通过对这两种方案的比较可知方案一的井筒短，提升速度快，提升能力大，通风断面大，通风阻力较小，而且便于井筒延伸，对开采深部的可采煤层有利，但是初期投资较大。方案二掘进速度快，初期投资较省，建井期稍短，但是在井筒过长，煤的损失比较严重。通风线路长，通风阻力较大。而且井筒过长导致的难以维护的问题也比较严重，所以综合上面的论述和比较，本设计矿井初步选定为双立井开拓。2.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。井口位置要与开拓方式要相互协调，并经综合比选后择优确定。需综合考虑的主要因素和原则如下：（1）井下条件单水平开拓时需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；多水平开拓时，在考虑各水平石门总和小的同时，应首先考虑第一水平的开采，然后兼顾其他水平。在井田走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；要与初期移交达产采区的位置及其接续统一考虑。尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段。尽量减少井筒及工业场地煤柱数量。（2）地面条件：应选在比较平坦的地方，并且尽量减少土石方工程量；井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险区域；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；井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等的布局相协调，使之有利生产、方便生活。在本设计井田中，井筒沿走向的有利位置应在井田的中央。已确定井口位于井田走向方向的中部，但倾斜方向还不能确定，于是提出两种沿井田倾斜方向的井筒位置方案：方案一：井筒位于井田中部稍靠上方。方案二：井筒位于井田中部稍靠下方。（3）经过简单的技术比较后认为：井筒位于井田中部稍靠上方时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，而且沿石门的运输工程量也小；井筒位于井田中部稍靠下方时，煤柱尺寸较大，压煤量略大，且初期工程量大，但对于开采井田深部煤层及井筒延伸有利；本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度较小，但倾斜长度较大，为了便于井下运输和开采深部煤层及井筒延伸出发，应该将井筒布置在井田中部或稍靠下方的位置，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合理的水平垂高的要求：1.具有合理的阶段斜长和区段数目2.要有利于采区的正常接续3.要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量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如下表3-1。表3-1 水平划分方案比较表方案方案一方案二方案三水平数目222水平标高-300，-600-200，-600-100，-250，-600方案分析煤炭损失量大。 巷道利用率高，煤炭损失小。一水平服务不到30年不符合规定。比较结果选择方案二比较合理综合以上：本设计矿井初步定为2个水平，一水平标高为-200，二水平标高为-600，矿井开拓方式为双立井为主的开拓方式。3.2.3 开拓巷道的布置现依据矿井设计生产能力及技术可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，服务时间很长。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分组集中大巷，由分组集中运输大巷开采区石门与各采区联系。自井底车场开掘主要石门与分组集中大巷贯通。（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，用采区石门联系各采区。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：方案一：分组集中运输大巷方案二：集中运输大巷详细技术比较见表3-2：表3-2 大巷布置比较表特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点生产比较集中采区巷道分组联合布置大巷容易维护，运输条件好大巷工程量少生产区域比较集中，运输条件好采区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大缺点石门长度较长总的石门长度大初期工程量大有反向运输适应条件可采煤层数目多，间距大小不同采区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期短井田走向长度大，服务年限长采区尺寸大，石门长度短有对比表结合本设计矿井的各种可知条件，可知本井田适合于集中大巷布置。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，地质构造等因素，经过第二节中井筒形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井开拓，即一主一副两个井筒。 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（1）工业场地占地面积（2）地形与工程地质条件（3）煤的运输方向（4）生产建设与住宅位置2.井下条件（1）按运输量确定井筒位置（2）根据地质条件确定井筒位置（3）煤柱量（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，其井筒井口坐标为：确定井筒坐标为：主井井口坐标为： XA=425089YA=5008726副井井口坐标为： XB=425198YB=5008666主井井口标高为+206m，副井井口标高为+205m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深806m，副井井深805m，两井筒中心线间距为m，主井井筒净直径4.5m，副井井筒净直径6.5m，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,拟定第一水平为-200m,本井大部分采区的煤层浅部标高在+150,一水平垂高为350m,实行上山开采。第二水平拟定标高为-600m，实行上山开采。3.3.4大巷数目及布置1、大巷数目：一条运输大巷。2. 大巷布置：根据大巷布置技术比较表，本设计矿井采用的大巷布置方式为集中运输大巷。有关大巷断面尺寸详见图3-5。 图3-5 大巷断面图表3-3 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12.9914.802050430018.632003.3.5 井底车场形式的选择1.井底车场的线路平面布置的基本要求(1)井底车场线路主要由主井空、重车线，副井进、出车线和回车线组成； (2)井底车场线路布置在满足通过能力和使用要求的前提下，集合主、副井系统硐室的功能特点，协调不止与其相关的辅助线路，并应做到线路顺畅、紧凑合理；(3)井底车场的工程量要小；(4)尽量减少道岔和交岔点；(5)要注意列车的装载与卸载方向的一致，即注意调头问题。 2.立井井底车场的基本类型(1)环形式：立式、斜式、卧式；(2)折返式：梭式、尽头式； 3.井底车场形式选择(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；(7)井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车时，其卸载站（即主井车线）可布置折返式，亦可布置环形式。但其装车站的线路布置必须与其相对应。综合以上：本设计矿井初步设计已确定为立式环形。3.3.6 煤层群的联系本设计矿井井田范围内共有三层煤可采，即3#，6D#，7#煤层，详见可采煤层特征表及井田开拓平面图。3#，6D#，7#各煤层间距较大，所以各煤层进行单层开采。3.3.7 采区划分将井田划分成若干采区时，应考虑如下所述原则：（1）根据，采区宜单翼布置；（2）采区走向长度根据煤层地质条件，开采机械化水平，采区储量，生产能力与巷道维护等因素综合考虑。（3）初步设计一般负责划分第一水平全部采区，故需要沿井田走向全长统一考虑，作到初后期统筹兼顾，不但要全井合理，更要有利于初期的建井设计；（4）采区划分要考虑采区接续关系，以便其适应各翼的储量及产量平均分配；（5）要适应充填注砂井，回风井的既定位置，使分区充填，分区通风的联系巷道尽量缩短；（6）采区划分既要有意识地缩短大巷，又要充分注意人为境界处延的可能性；（7）对于煤层稳定，开采条件好，生产能力大的采区，走向长度要适当加大；（8）为了充分发挥综合机械化效能，减少搬家次数，提高效率和回采率，减少采区煤柱损失，凡是厚度稳定，适合于综机开采的部分要单独划分出采区；（9）开采多煤层的井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产；（10）对于自燃发火倾向强烈的煤层或围岩压力大，难于维护的矿井，采区尺寸要适当缩小；（11）初期采区尺寸要适应目前输送机的实际长度及电压降的控制范围，后期采区尺寸可逐步加大根据该设计井田的地质构造及煤层赋存等因素。结合上述采区划分原则，本设计矿井第一水平划分为九个采区。分别为北一一、北一二、北一三、北二一、北二二、北二三、东一一东一二东一三。见采区划分示意图3-6。图3-6 采区划分示意图3.4 井硐布置及施工3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维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砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩。根据本设计矿井的地质及水文地质资料，参考主副井围岩性质，并按煤矿安全规程规定，初步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3.4.2 井筒布置及装备井筒布置及装备，具体遵循原则如下：（1）符合煤矿安全规程煤炭工业设计规范，对通风、运输、管线布置的要求，满足施工需要；（2）有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；（3）当提升容器发生掉道或跑车事故，对井筒中各种管线或其他设备的破坏减小到最低程度；（4）合理使用断面空间，减少井筒工程量。主井为提升煤和入风所用，其净直径为4.5m，副井为提升矸石、运料和人员所用，其净直径为6.5m。主副井都采用料石砌碹支护和混凝土锚喷，其中主井壁厚为450mm,副井壁厚为450mm,主、副井壁充填混凝土厚度为50mm。主井井筒：井筒净直径4.5m，净断面面积23.7m2，掘进断面面积33.2m2，井筒深度806m。井筒内装备一对12t刚性罐道立井多绳箕斗，采用18018010mm方形方型空心型钢罐道，端面布置采用树脂锚杆固定拖架。详见主井井筒断面图3-7。图3-7 主井断面图副井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积33.2m2，掘进断面积43m2。井筒深度805m，井筒装备两对1t固定式矿车600mm轨距，双层四车刚性立井多绳罐笼，担负矿井辅助提升任务，兼作进风井筒。详见副井井筒断面图3-8。采用18018010mm方型空心型钢罐道，端面采用树脂锚杆固定拖架。罐道和井粱，罐道导向层间距均按6.0m设计。井筒内设有钢-玻璃钢复合材料梯子间，作为矿井安全出口和井筒检修之用，并敷有排水管，供水管，放水管。另外，井筒还敷设有动力电缆、通讯讯号电缆。图3-8 副井断面图3.4.3 井筒延伸的初步意见开拓延伸的方案的原则：1.保持或扩大矿井生产能力。2.充分利用现有井巷，设施及设备，减少临时辅助工程时不时降低投资成本。3.积极采用新技术，新工艺和设备。4.加强生产管理，延深的组织管理与技术管理和与施工紧密配合，协调一致，尽量减少井筒延深对矿井正常生产的影响。5.尽可能缩短新、旧水平的同时生产时期。根据本设计矿井水平划分方案，该设计矿井主副井筒从地面布置到一水平后需要延伸，在进一步进行地质勘探后，初步决定采用立井延伸方案。3.5 井底车场及硐室3.5.1 井底车场形式的确定及论证井底车场的设计依据如下：（1）该矿井设计生产能力为0.9Mt/a，年工作日330d，实行三八工作制，每日净提升16小时；（2）矿井采用双立井开拓方式，两个开采水平，集中大巷布置；（3）主要运输大巷采用3t固定矿车运输，每列车由16辆矿车组成，由10t架线式电机车牵引。辅助运输采用1吨固定式矿车，掘进煤列车由37辆矿车组成，煤矸混合列车由28辆矿车组成，其中煤车10辆，矸石车辆18辆。井底车场设1吨翻车机处理掘进煤； （4）矸石量占矿井产量的20%，由副井提升。掘进煤占5%，由翻车机翻入井底煤仓。综合以上，结合设计要求，本设计矿井井底车场形式拟选用环形立井底车场。3.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度1井底车场布置的原则问题的确定（1）车场形式，初步设计已确定为立式环形。（2）车线长度，主井空、重车线长原则上按1列车长考虑，设计取80米。副井进车线受主井重车线的影响，出车线受人车场的影响，都比较长，均可达150m。因受地面不止的限制，副井位于主井西侧，致使副井进车顶车线路过长。材料车线，按20辆1t材料车考虑。（3）主井系统采用5号道岔，副井系统采用4号道岔。曲线半径为20m。（4）经过技术经济比较确定底卸式矿车卸载站与翻车机硐室联合布置。3.5.3 井底车场通过能力计算1.井底车场线路布置图3-9。 图3-9 井底车场线路图2.矿井日产原煤2727t，；矸石量占20%、日运量为544t；掘进煤占5%、日运量为136t；3t底卸式列车日运量占95%，为2584t；每日3t底卸式列车数=2584/（316）=53.8列；每日一吨煤矸混合列车数=（136+544）/（101+181.7）=16.7；列车数比=53.8/16.73/1。 每一调度时间=2.86+2.92+2.92+16.00=24.6min；列车进入井底车场的平均间隔时间=24.6/4=6.15min；列车在井底车场的平均运行时间=（3482.6+1260.7）/4=677.1s=11.29min。3.通过能力计算按公式计算：N=TaQ/1.15T=3001460Q/1.15T=25.2(3316+1101)/(1.1524.6)=1.37Mt通过能力富余系数为1.49/0.9=1.521.3。满足设计规范要求。3.5.4 井底车场主要硐室1.主井系统硐室主井设有3.0t底卸式矿车卸载站硐室、翻车机硐室、井底煤仓及井底煤仓装载硐室和水窝泵房等。其中翻车机硐室和卸载站硐室联合布置。2.副井系统硐室副井系统硐室有副井井筒与井底车场连接处（马头门）、主排水泵房（中央水泵房）、水仓及清理水仓硐室、主变电所（中央变电所）及等候室等。主排水泵房和主变电所应联合布置，以便使主变电所向主排水泵房的供电距离最短。为防止进下突然涌水淹没矿井，变电所与水泵房的底板标高应高出井筒与井底车场联结处巷道轨面标高0.5米，水泵房及变电所通往井底车场的通道应设置风门。3.其它硐室其它硐室有调度室、医疗室、休息架线电机车库及修理间、蓄电池电机车库及充电硐室、防火门硐室、井下火药库、消防材料库、人车站等。其位置应根据线路布置和各自要求确定。3.6 开采顺序开采顺序是指矿井采掘工作应有计划、有步骤地按一定顺序进行，做到采掘并举，掘进先行，因此，要合理的开采本设计矿井，开采顺序应满足下列要求：1.保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替，以保证矿井持续稳产、高产；2.符合煤层采动影响关系，最大限度地开采煤炭资源；3.合理集中生产，充分发挥机械设备的能力，提高矿井的劳动生产率，简化巷道布置；4.降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资。3.6.1 沿煤层走向的开采顺序本设计矿井首采工作面布置在井田储量中央处，所以沿煤层走向的开采顺序为向双翼由近及远开采，这样有利于矿井的均衡生产和合理配采，有利于生产的连续性，也利于矿井通风、运输等主要生产系统的管理，依据本设计矿井的采区划分的具体情况，采用走向长壁采煤法，这样可以减少初期工程两和基建投资，且投产比较快。3.6.2 沿煤层倾向的开采顺序在同一煤层内，沿倾斜煤层的开采顺序，可分为上行式和下行式开采。除近水平煤层外，对于缓倾斜、倾斜和急倾斜煤层，根据其采动影响关系，一般只采用下行式开采顺序。本矿属于缓倾斜煤层，故沿煤层倾斜方向上采用下行式开采顺序。在垂直方向上的开采顺序是，先采完第一水平，再采第二水平。3.6.3 采区接续计划根据井田的地质条件，以自然断层为界，将该井田划分为十八个采区，详见采区分布示意图。合理的采区接续应符合如下要求：1.开采水平、采区的生产正常接续，从而保证矿井持续稳产、高产；2.符合煤层采动影响关系，最大限度采出煤炭资源；3.合理集中生产，充分发挥机械设备的能力，减少巷道维护费；4.便于灾害防治，有利于巷道维护。本设计矿井第一水平采区接续计划详见采区接续图表3-7。3-7 采区接续图表第4章 采区巷道布置与采区生产系统4.1 采区概况4.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱本设计采区为北一一采区。西部以F12断层为界，东部以F27断层为界。浅部以+150m标高为界，深部以-200m标高为界。走向长1980 m，南北倾斜长1498m。采区煤柱包括采区范围内的边界煤柱、断层煤柱等。按其作用和性质可分为护巷煤柱和隔离煤柱两大类。本采区采用走向长壁采煤法开采，采区煤柱留设如下：各煤层在采区边界留设5m煤柱，井田境界处留设30m保护煤柱。4.1.2 采区的地质和煤质情况该设计采区地质条件较为简单，地层厚度在50m左右，岩性以中砂岩和细砂岩为主。采区内主要可采煤层为3#、6D#、7#煤层，结构比较简单，厚度稳定，煤质较好。4.1.3 采区的生产能力、储量及服务年限1.影响采区生产能力的因素（1）地质构造和开采技术条件（2）煤层赋存情况（3）回采工艺和装备水平2.确定采区生产能力的方法（1）采煤工作面单产计算（2）采区内同采工作面数目（3）采区运输通风能力3.采区生产能力、储量和服务年限结合有关要求、技术条件和采区煤层赋存情况，暂定设计采区生产能力为0.90Mt/a 。本设计采区工业储量可按几何法求得，为 8.7Mt，可采储量为7.4Mt，由此可由以下公式求得采区服务年限。 Tn=Z/（AC）式中：