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摘要该设计矿井为七台河精煤集团公司新铁四矿0.9Mt/a新井设计，共有8层可采煤层，分别为57、59、60、62、65、88、98、99煤层，煤层总厚度为10m。井田走向长4.3km，倾斜长1.6km，煤层的工业牌号为1/3焦煤。本矿井设计采用双立井开拓，划分为两个水平。大巷运输采用3吨底卸式矿车运输，采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为普通机械化采煤工艺。顶板处理方法为全部跨落法。关键词: 矿井设计;立井开拓; 走向长壁采煤法AbstractThis is a new design of 0.90Mt/a for Xintie No.4 of Qitaihe coal mining Group.It has eight workable coal seams,they are 57、59、60、62、65、88、98、99.Total thickness of coal seam is 10.0m meters. The coal seam industry trademark is 1/3 coking coal.This mine pit design uses the double vertical shaft development, this shaft as two levels, The big lane transportation uses 3tonsBottom-dump mine cars to transport, uses long wall mining on the strike to mine,Coal winning technelegy is full mechaniszed coal winning technology.Weuse the caving method for all working faces.Keyword:The mine pit design;Vertical shaft development;The long wall mining on the strike目 录摘要IAbstractII目 录III绪论- 1 -第1章井田概况及矿井地质特征- 2 -1.1 井田概况- 2 -1.1.1 井田位置及范围- 2 -1.1.2 交通位置- 2 -1.1.3 地形与河流- 3 -1.1.4 气象- 3 -1.2 地质特征- 3 -1.2.1 矿区范围内的地层情况- 3 -1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造- 4 -1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征- 4 -1.2.4 岩石性质、厚度特征- 6 -1.2.5 井田内的水文地质情况- 6 -1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性- 6 -1.2.7 煤质、牌号及用途- 7 -1.3 勘探程度及可靠性- 7 -第2章 井田境界、储量及服务年限- 9 -2.1 井田境界- 9 -2.1.1 井田境界确定的依据- 9 -2.1.2 井田周边情况- 9 -2.2 井田储量- 9 -2.2.1 井田储量的计算- 9 -2.2.2 保安煤柱- 10 -2.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限- 11 -2.3.1 矿井工作制度- 11 -2.3.2 矿井生产能力及服务年限- 11 -第3章 井田开拓- 12 -3.1 概述- 12 -3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述- 12 -3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况- 12 -3.2 矿井开拓方案的选择- 12 -3.2.1 井硐形式和井口位置- 12 -3.2.2 开采水平数目和标高- 13 -3.2.3 开拓巷道的布置- 15 -3.3 选定开拓方案的系统描述- 19 -3.3.1 井硐形式和数目- 19 -3.3.2 井硐位置及坐标- 19 -3.3.3 水平数目及高度- 19 -3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置- 19 -3.3.5 井底车场形式的选择- 21 -3.3.6 煤层群的联系- 23 -3.3.7 采区划分- 23 -3.4 井筒布置及施工- 24 -3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护- 24 -3.4.2 井硐布置及装备- 25 -3.4.3 井筒延伸的初步意见- 26 -3.5 井底车场及硐室- 27 -3.5.1 井底车场形式的确定及论证- 27 -3.5.2 井底车场的布置、存储线路、线路布置长度- 27 -3.5.3 井底车场主要硐室- 32 -3.6 开采顺序- 32 -3.6.1 沿煤层走向方向的开采顺序- 33 -3.6.2 采区接续计划- 33 -第4章 采区巷道布置与采区生产系统- 35 -4.1 采区概况- 35 -4.1.1 采区位置、边界及范围- 35 -4.1.2 采区地质和煤质情况- 35 -4.1.3 采区生产能力、储量及服务年限- 35 -4.2 采区巷道布置- 35 -4.2.1 区段划分- 35 -4.2.2 采区上山布置- 36 -4.2.3 采区车场布置- 37 -4.2.4 采区煤仓形式、容量及支护- 44 -4.2.5 采区硐室简介- 44 -4.2.6 采区工作面接续- 45 -4.3 采区准备- 49 -4.3.1 采区巷道的准备顺序- 49 -4.3.2 采区巷道的断面图及支护方式- 49 -第5章 采煤方法- 53 -5.1 采煤方法的选择- 53 -5.2 回采工艺- 54 -5.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备- 54 -5.2.2选择采煤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- 58 -6.1 矿井井下运输- 58 -6.1.1 运输方式和运输系统的确定- 58 -6.1.2 矿车的选型与数量- 59 -6.1.3 采区运输设备的选择- 60 -6.2 矿井提升系统- 62 -6.2.1 提升方式- 62 -6.2.2 矿井主提升设备的选择及计算- 62 -第7章 矿井通风与安全- 65 -7.1 通风系统的确定- 65 -7.1.1 概 述- 65 -7.1.2 矿井通风系统的确定- 65 -7.1.3 主扇工作方式的确定- 65 -7.2 风量计算和风量分配- 66 -7.2.1 矿井风量计算- 66 -7.2.2采掘工作面及硐室所需风量的计算- 66 -7.2.3矿井总供风量- 69 -7.2.4风量分配- 69 -7.2.5风量的调节方法与措施- 70 -7.2.6风速验算- 70 -7.3 矿井通风阻力的计算- 72 -7.3.1确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力- 72 -7.3.2矿井等积孔的计算- 73 -7.4 通风设备的选择- 74 -7.4.1 主扇的选择计算- 74 -7.4.2 电动机的选择- 75 -7.4.3 反风措施- 75 -7.5 矿井安全技术措施- 75 -7.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施- 75 -7.5.2 预防井下火灾- 76 -7.5.3 预防水灾措施- 76 -7.5.4 其它事故预防- 76 -7.5.5 避灾路线及自救- 76 -第8章 矿井排水- 78 -8.1 概 述- 78 -8.1.1 矿井水的来源及性质- 78 -8.1.2 涌水量- 78 -8.1.3 对排水设备的要求- 78 -8.2 矿井主要排水设备- 79 -8.2.1 排水方式与排水系统简介- 79 -8.2.2 主排水设备及管路的选择计算- 79 -8.2.3 井底水窝排水设备的选择- 81 -第9章 技术经济指标- 82 -总 结- 84 -致 谢 辞- 85 -参考文献- 86 -附 录 1- 87 -附 录 2- 92 -VI绪论在这四年的学习生活中，使我掌握了很多煤矿当中的专业知识，为了能更好的巩固和运用这些知识，也是想考察以下自己的知识储备，在毕业设计时锻炼一下自己，在这次毕业设计中，我做了黑龙江省七台河精煤集团公司新铁四矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多新铁煤矿的资料。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括井田地质探测、井田开拓方式、采煤工艺、采区设计、矿井通风及排水、设备选型等。本设计当中更多的运用了AutoCAD制图及Office的知识。也为了以后在工作中能够更好的完成。本设计采用了一种创新模式，主要是针对倾角较大的煤层群的开采方法，本方法采用24上山布置，内设新型皮带，这样使矿井运输更顺畅，也更加安全，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了方案比较，以便使设计更加合理。在设计时，需要对矿井的地质情况、岩石力学性质等进行分析，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，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他们，从而也为我以后的工作打下坚实的基础。第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围新铁四矿位于黑龙江省七台河市茄子河区于、铁山乡管辖区内，地理坐标为北纬13105291311042，东经454209454453，东起F24断层，西至27勘探线。北以119号煤层露头和F14断层为界，南以F37断层及白垩系底界-500米。标高垂直投影为界。走向长4.3公里，倾向宽1.6公里，面积6.88平方公里。1.1.2 交通位置该区距七台河市约25公里，距茄子河区约10公里，距富强矿约3公里。本区有通往七台河市、密山市的公路，有通往七台河市的矿区、铁路、交通十分方便。交通位置见图1-1。图1-1 交通位置图1.1.3 地形与河流本区大部分属于平原地形，井田中部有一季节性河流，立新河流过，对本矿的采掘生产影响不大。本区最高洪水位为210米标高。所有井口门均高于最高洪水位。汛期，立新河流域是新铁四矿的防汛地点。1.1.4 气象区内由11月至翌年4月为冻结期，冻结深度为1.5m2m，最高气温在零上2731，最低气温在-2934，全年平均气温在零上0.5，年降水量为370mm631mm。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况城子河组本组在本区为陆相含煤沉积碎屑岩组成，由深灰灰白色粉砂岩、细中砂岩组成，常出现粗砂岩和含砾粗砂岩。可采煤层8层，煤厚10米。煤层较稳定，标志层较明显，对比清楚，为本区最有经济价值的含煤部位。根据岩性、岩相特征和含煤情况可分为两段。中段（粉细砂岩含煤段）：下界为87号煤层顶部粗砂岩，上界为56号煤层顶板粗砂岩，层段厚406米，由灰白色灰色粗、中砂岩、粉细砂岩互层、粉砂岩等组成，岩性由下往上逐渐变细，岩相由下部河床相为主，上部则以河漫相为主。其中可采煤层5层，分别是65层、62层、60层、59层、57层，可采煤层总厚6.6米，可采煤层间距适中。下段（含砾砂岩段）：下界自109号煤层顶部砾岩至上界87号煤层顶部厚层粗砂岩，层段厚237米，由含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、薄层粉砂岩、粉细砂岩互层、煤层等所组成，含可采煤层3层，可采煤层总厚度3.4米，即88号、98号、99号，在98号煤层上部有灰黑色泥质粉砂岩35米。本段底部有层间砾岩，厚约15米砾石成份主要由花岗岩、石英斑岩和少量凝灰岩砾组成，砾径由315公分，分选性差，滚园度较好，砂质充填，矽质胶结，质坚硬。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造构造：勃利煤田的大地构造位置，处于新华夏系第二隆起带双鸭山至鸡西中生代坳陷带的中部。由一系列褶皱和逆断层组成，呈现向南突出的弧形构造。铁东精查勘探区位于勃利煤田弧形构造转折端偏东南地区，区内受近南北压应用，发生比较强烈的褶皱的断裂变动，已控制的构造，以近似东本的复褶皱为并伴随褶皱产生了近似平行轴向的逆断层、随着压应力的加强，由剪切力产生较断层，其规模较小。综观全区基本构造形态为，大致为东西走向向南倾斜的构造。断裂构造见表1-2。表1-2 主要断裂构造表序号断层编号断层性质走向倾向落差（m）查明程度1F51正N88E77S100较可靠2F19逆S65E76N80可靠3F24正S87E89S56较可靠岩浆岩：该区分布着不同时代及不同类型的侵入岩类和喷出岩类，据现有资料，侵入岩可分为元古界侵入岩类，燕山期侵入岩类，喷出岩类有燕山期喷出岩及喜山期喷发岩以及新构造期喷发岩。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征表1-3 可采煤层特征表煤号煤层平均厚度(m)围岩容重(t/m3)煤层稳定性煤层可采程度顶板底板571.5中砂岩细砂岩1.42稳定全层可采591.4粉砂岩细砂岩1.4稳定全层可采601.0细砂岩中砂岩1.39较稳定全层可采621.4中砂岩中砂岩1.41稳定全层可采651.3中粗砂岩中砂岩1.4较稳定全层可采881.0粉砂岩中粗砂岩1.38较稳定全层可采981.3中粗砂岩中砂岩1.41稳定全层可采991.1细砂岩中砂岩1.38较稳定全层可采图1-4煤层柱状图1.2.4 岩石性质、厚度特征表1-5 岩石的主要物理力学性质指标表名称容重kg/cm3孔隙度抗压强度102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102 kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110凝灰岩2.72.851.65.212.830.62.027510灰岩2.22.75205200.52.018510页岩2.02.416301100.21.013.5281.2.5 井田内的水文地质情况 区内第四系地层总厚度约510米，其上分层为0.40.5米腐植土，中部为45.5米厚的粘土，淤泥层，发育较稳定连续，隔水性能良好。下分层为14米厚的砂砾含水层，发育极不稳定，呈透镜体状分布。区内南部为茄子河支流立新河，为区内主要河流，该河床标高为208.5米，最大流量为3500米3/小时，属于季节性河流，该区最高洪水位标高在208212米。区内地势西高东低，由于立新河对第四系地层的冲刷搬运，使河谷区沉积了大量泥沙，造成立新河下游二采区境内河水滞流，流速缓慢，但对河谷区矿井不构成直接威胁。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性1瓦斯：从瓦斯剖面图分析，瓦斯风化带东深西浅，瓦斯富集区多在-200-400米。先期矿井瓦斯涌出量低，这主要是因为开采深度较浅，开采面积相对较小，加之，本区构造比较复杂。大中型断层多数直达地表，且其导水，导气性较好，为瓦斯逸散提供了良好的条件。2煤尘：根据煤尘爆炸性试验指标，煤尘爆炸指数15%23%之间，该矿开采的煤层属于非爆炸危险的煤层。3煤的自燃：新铁四矿目前尚无煤层自然发火的测定资料。历史上，铁东矿筹备处小井及其它小煤矿地面存煤及矿石山出现过自然发火现象，但详细情况不详。4地温特征：本区平均地温梯度为每百米2.75，其地温梯度度化规律是由东向西，由北向南地温梯度增高，本区西南部地温梯度较高，全区地温梯度都小于3，为地温正常区。地热增温率为每增高1度深度增加37.87米。5地压特征：没有地压观测资料，由勘探资料，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，可能能增加巷道变形的危险，给巷道支护增加难度。1.2.7 煤质、牌号及用途本区煤层由上部焦煤到下部无烟煤的物理性质是渐变的。硬度和韧性小，而质脆易碎，内生裂隙较发育，有的多被分解石脉充填。具见壳状断口，在亮煤和暗煤中以细条带状结构为主，无条带结构次之，层理清楚，断口平坦。全区煤层显微组合中镜质组占绝对优势。在6099，丝质组为次之，一般为10，半镜质组为12；稳定组分不存在。经质组分含量达到20的占少数点，连不成面，对煤的变质影响不大。灰份：均为中灰煤，但灰份自东向西有增高的趋势。而QfGw一般在50006500卡/克。固定炭在8092，硫在0.170.48，由上向下硫分增加，磷在0.0040.136属低硫，低磷煤。挥发份：多数相差1左右，个别层相差2。发热量：发热量较高。1.3勘探程度及可靠性自一九五六年至一九六二年经历了普查、精查阶段。一九八一年十月，七煤集团地质队提交了铁东矿东深部精查补充勘探地质报告。新铁四矿范围内共施工了546个钻孔，总工程量为210381m，平均每平方公里为14.87个钻孔，采用可采煤层点1421个、其中甲级356个、已级点268个、丙级点277个未评级520个，甲、已级点率为35.82 。由于钻探质量较低，直接影响了精查地质报告和深部补充勘探地质报告的质量，对煤层灰分的确定，高级储量的圈定有着间接的影响。 表1-6 勘探一览表名称项目钻孔数甲级乙级丙级为评级普查142157144112121详查8245575742精查20012125614541矿区周边1927357428补勘3842344754合计1421356268277520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.要合理安排地面工业广场和其它建筑物。 2.1.2 井田周边情况新铁四矿北部以119号露头线为界，南部以-500标高线为界，西部以F51号断层为界，东部以F24号断层为界。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算井田范围内的煤层有57号、59号、60号、62号、65号、88号、98号、99号，共八层。矿井储量详见表2-1，2-2。 表2-1 矿井工业储量表煤层工业储量（万t）备注ABABCABC57190.0285.0475.0882.31357.359177.4266.1443.5823.61267.160126.6190.0316.6588.2904.862177.3266.0433.3833.61266.965164.6247.0411.6764.71176.388126.7190.0316.7588.2904.998164.7247.0411.7764.61176.399139.3209.0348.3647.1995.4总计1266.61900.13166.75882.39049表2-2矿井可采储量表水平煤层工业储量A+B+C(万t) 煤柱损失可采储量（万t）工业 场地井田 境界断层巷道合计开采损失57814.455438.60106.6236.1578.359760.352408.00100220.3540.060542.936295.7070.7157.3385.662760.242408.0090220.4539.865705.832377.52298.5204.5501.388543.10295.7034.7157.4385.798705.70377.5044.5204.6501.199597.20316.31855.3173.1424.1合计5429.621728657.340600.31573.73855.957542.9107295.80141.8157.5385.459506.896285.40129.4146.8359.860361.975193.9097.9104.9257.162506.7101275.40133.4146.9359.865470.5100275.022154136.4334.288361.840193.9062.9104.8257.098470.653265.0084136.5334.199398.241224.31885.3115.5282.7合计3619.461319738.740888.71049.32570.1总计904983048396801489262364262.2.2 保安煤柱为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下：1.边界断层留设50m保安煤柱，井田内部断层留设30m保安煤柱；2.井田边界留设30m保安煤柱；3.巷道两侧各留设30m保安煤柱。2.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限2.3.1 矿井工作制度根据设计规范规定：1.矿井年工作日按330天计算；2.矿井每昼夜四班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修；3.每日净提升时间14h。2.3.2 矿井生产能力及服务年限新铁四矿已查明的工业储量为90.5Mt,，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16.4%，各可采层均为厚煤层，按矿井设计规范要求确定新铁四矿的采区采出率为0.85，由此计算确定本井田的可采储量为64.2Mt。根据地质报告的资料描述，井田内的煤储量较丰富，地质构造比较简单，煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用中型矿井设计。即矿井生产能力为0.9Mt/a：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：P=51a 即本矿井的生产能力为0.9Mt/a，矿井服务年限为51年。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铁四矿位于黑龙江省七台河市茄子河区于、铁山乡管辖区内，在矿区内有向阳煤矿、新富煤矿部分井区，周围再无其他大型矿井。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.煤层赋存条件；2.井田地质条件； 3.矿井设备和采煤工艺；4.施工技术.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：井田大部分地区为平原地带,局部为丘陵地带，地表平均标高+234m。2.煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+245m左右，下部标高在-500m，东部以F24断层为界,西部以F51勘探线为界，南部以-500m标高为界。整个矿区共有八层可采煤层，即57号、59号、60号、62号、65号、88号、98号、99号全区发育。煤层走向长度为4.3公里，倾向1.6公里。本井田煤层系缓倾斜薄煤层，平均倾角在24。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置1.井筒形式：根据煤层的赋存条件，又因为立井井筒相对斜井井筒压煤量少，且立井井筒的适应性很强，具有通过复杂地质地段的能力强，易于自动控制，维护费用低，物料和人员升降速度快等优点，所以井筒形式选择立井井筒开拓。2.井口位置：井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下：（1）井下条件：在井田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；（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田地；在本设计井田中，井筒沿走向的有利位置应在井田的中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，在此开成两翼储量比较均衡的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。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，于是提出三种沿井田倾斜方向的井筒位置方案：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（3）经过简单的技术比较后认为；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；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通延伸有利；本井田煤层均为缓倾斜薄煤层，井田走向长度较大，但倾斜长度不大，从保证首采区的尺寸的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下方。3.2.2 开采水平数目和标高煤层赋存为倾斜状态时，一般又浅部向深部开采，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，亦可以多水平开采。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。在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展方向，高产高效矿井要求集中在一个水平，12个工作面生产。这就要求加大工作面、采区和水平的走向及倾斜尺寸，要求有丰富的储量和较长的服务年限。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。本设计井田提出水平划分方案如下：方案一：井田划分两个开采水平；一水平标高-200 m，阶段垂高445 m，二水平标高为-500 m，二水平垂高为300 m。一、二水平实行均上山开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-50 m，二水平标高-250 m，三水平标高-500 m。各水平均实行上山开采。水平划分见图3-1。图3-1 水平划分剖面图表3-2 水平储量表方案水平可采储量（Mt）服务年限（a）方案一一水平38.5631二水平25.7020方案二一水平22.6018二水平20.2417三水平21.4216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。故而采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，两水平标高分别为-200 m和-500 m，一水平垂高为445m，二水平垂高为300 m。一、二水平均采用上山开采。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、主要风井等。运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输以及通风、排水和管线架设，服务年限长。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掘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，用石门联系各采区。现依据井田地质特征及技术可行角度等因素，可以排除单层布置，特提出以下二种大巷布置方式，见图3-3.图3-3 大巷布置方式平面图方案一：分组集中运输大巷方案二：集中运输大巷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8层，即57号、59号、60号、62号、65号、88号、98号、99号，其中57号与59号煤层之间平均间距30 m，59号与60号煤层平均间距22.6 m，60号与62号煤层平均间距14.5m，62号与65号煤层之间平均间距20.5 m，65号与88号煤层之间平均间距240 m，88号与98号煤层之间平均间距25 m，98号与99号煤层之间平均间距30 m。针对上述情况，有对比表可知，本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案二。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。合理的开拓方式，一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。方案一：总石门分煤层布置上山采区下部车场采区上山及煤仓区段运输巷及运料巷走向长壁回采工作面。图3-4 分煤层布置图方案一的优点如下：用总石门贯穿所有煤层，总石门、分煤层大巷和采区车场中可以选用同一种运输设备，采区内各煤层有独立的运输及通风系统，运输费用较低。方案一的缺点如下：1由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高；2由于在采区内布置多个下部车场和采区上山，要留大量的护巷煤柱；3当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，大巷的弯道数量增加，对构造适应能力差。一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置方案。方案二：集中大巷采区下部车场联合上山及煤仓区段运输巷及运料巷走向长壁回采工作面。图3-5 联合上山布置图方案二与一方案相比优点如下：1由于总工程量较其它方案大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道维护费大大降低；2由于煤层间的开采顺序是阶梯式，所以采掘干扰小，采区内布置双翼工作面进行阶梯式同采，矿井服务年限内的均衡生产容易保证；3由于总工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延长了矿井的服务年限，减少建井数量。 方案二的缺点如下：1工作面接续时所掘进的区段平巷的通风比较复杂，如高瓦斯矿井需另开专用石门，构成独立通风系统，成本较高；2石门较长、维护费用较高；3运输量大，工作强度大。表3-6 开拓分析表特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1. 石门工程量较少2. 巷道运输条件好3. 可构成相对独立运输系统1. 总的掘进工程量少2. 生产区域比较集中 3. 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1总的掘进工程量大2建井初期工程量较大1. 总的石门长度大2. 运输系统比较复杂适应条件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，工期长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，采区尺寸大，石门长度短2.经济比较 表3-7 技术比较表序号对比项目评优准则方案一方案二1移交工程量及投资少中差2一水平总工程量及总投资少差优3工期短中差4巷道维护费少差优5矿井出矸量少差优6煤炭采出率高差优7区段掘进通风易差中8煤层间的搭配开采易差优10对构造的适应能力强差优11运输段数少优中12采区巷道运输费少差优13采区运输费和井筒提升费少中差14排水费少优优15通风费少差优两者之间的区别在于岩石巷道掘进费用以及它们的维护费用、运输费用。经粗略比较一方案的费用远远大于二方案，所以该设计矿井选择方案二。 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双立井开拓，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的确定 理由为：1.地处井田储量中央：井筒距北部边界1.0公里，南部边界0.5公里，西部边界2.6公里，东部边界1.6公里；2.有较好的地形条件：井口处标高+225.4m，地面坡度不足3，平正土方量较小；3.确定井筒坐标为： （1）主井井口坐标为： XA=429400YA=5065200（2）副井井口坐标为： XB=429500YB=5065200主井井口标高为+225.4m，副井井口标高为+225.4m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深725.4m，副井井深725.4m，两井筒中心线间距为75m，主井井筒直径5.5m，副井井筒直径6.5m，井壁均厚度400mm。主、副井壁充填混凝土厚度为50mm3.3.3 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+245m,阶段垂高为+445m,实行上山开采.第二水平拟定标高为-500m，阶段垂高为300m,实行上山开采。3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置1.大巷数目：一条运输大巷。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：一般用于单层煤开采，当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，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。（2）岩石大巷：大巷布置在岩石中维护条件好，费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，受地质构造的影响较小。可留少量煤柱，煤的损失少，安全条件好。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。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。因此，根据新铁四矿地质条件，运输大巷和回风大巷采用岩石大巷布置。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3-8。图3-8 大巷、石门断面图3.3.5 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）矿井开拓方式及井筒及数目；（3）矿井主要运输巷道的运输方式；（4）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，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。3.立井井底车场的基本类型：表3-9 立井井底车场的基本类型表类型结构特点适用条件环形式立式1.存车线和回车线与主要大巷垂直2.主、副井距主要运输大巷较远，有足够长度的布置存车线1.90-150万t/a的矿井2.刀形车场适用于60万t/a，增加回车线可提高到90-120 万t/a斜式1.存车线和回车线与主要大巷分段2.主要运输大巷可局部作回车线1.适用于60-90万t/a的矿井2.地面出车受限制时使用梭式1.存车线和回车线与主要大巷平行2.主、副井距主要运输大巷较近适用于60-90万t/a的矿井折返式梭式利用主要运输大巷作主、副井空、重车线、调车线、回车线利用于大型底纵卸式、底侧卸式矿车，可用于大型矿井尽头式利用石门作主井空、重车线利用于大型底纵卸式、底侧卸式矿车，可用于大型矿井4.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）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（4）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；（5）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；（6）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，亦可布置环形式。但其装车站的线路布置必须与其相对应。综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，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立式。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57号、59号、60号、62号、65号煤层组成统一的准备系统，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24左右，各煤层平巷为水平布置时，常采用石门联系。区段运输集中巷通过溜煤眼和石门与各煤层超前运输巷联系。3.3.7 采区划分本设计矿井井田走向长度大，欲从井田边界沿整个阶段用后退回采，无论从时间上，投资上和实际开采条件上都要受到限制，势必按技术要求沿走向将井田划分成采区并按采区前井方向回采。每个采区有一套生产设施，包括上下山提升，运输设备，以便独立地进行生产与准备。将井田划分成若干采区时，应考虑如下所述原则：1.根据矿井设计规范，采区尽可能实行双翼布置，当受地质条件限制时可单翼布置；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.采区划分要考虑采区接续关系，便其适应各翼储量及产量分配；4.开采多煤层的井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产； 5.井田开采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；6.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；7.对于自然发火倾向强烈的煤层或围岩压力大，难于难护的矿井，采区尺寸要适当缩小。结合上述采区划分原则，本设计矿井第一水平划分为六个采区，采区划分见图3-10。图3-10 采区划分图3.4 井筒布置及施工3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护表3-11 立井井筒支护类型表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浇注应用1、整体性好，强度较高2、防水性能好3、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2、喷射过程中，回强率高 整体预制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、地面预制混凝土构件强度高2、混凝土右切块在深砂层中，必须与防水材料配套使用经比较， 本设计井筒支护形式为：混凝土整体灌注式，主副井井壁厚度均为400毫米。3.4.2 井硐布置及装备井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质、运输方式、通风安全等因素，具体遵循原则如下：1.矿井通风、运输、管线布置要满足施工需要；2.有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；3.合理使用断面空间，减少井筒工程量。主井为提升煤所用，其直径为5.5米，副井为提升矸石、运料和人员兼入风所用，其直径为6.5米。主副井都采用料石砌碹支护和混凝土锚喷，主、副井壁厚均为400mm,主、副井壁充填混凝土厚度为50mm，主副井井筒断面见图3-12，3-13。图3-12 主井井筒断面图3-13 副井井筒断面主井井筒：井筒直径5.5m，净断面面积23.7m2，掘进断面面积32.2m2，井筒深度725m。井筒内装备一对12t钢丝绳罐笼，利用立井多绳箕斗进行提升，端面布置采用树脂锚杆固定拖架。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725m，井筒装备一对3t矿车双层单车普通罐笼，600mm轨距，担负矿井辅助提升任务，兼作进风井筒。利用立井钢丝绳提升，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。井筒内设有玻璃钢复合材料梯子，作为矿井安全出口和井筒检修之用，并敷有排水管路三趟，井下消防洒水管路。另外，井筒还敷设有动力电缆、通讯讯号电缆。3.4.3 井筒延伸的初步意见为了保证采区正常接续和均衡生产，本矿井将延伸原主副井，从-200水平延伸至-500。井筒延伸方案主要有以下两种：方案一：直接延伸原有主副井优点：可以充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转运环节少，经营费用低，管理方便。缺点：原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工和生产相互干扰，接井技术难度大；延伸两个井筒的施工组织复杂。方案二：暗斜井延伸优点：生产与延伸相互干扰小，系统简单，提升能力大，可充分利用原有井筒提升能力。缺点：增加了提升、运输环节和设备，通风系统复杂。通过上述两种方案比较，并参照井筒延伸原则及本井田煤层赋存特征，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形式的确定应该根据井田地质条件、井型大小、井田开拓方式、大巷运输方式、地面布置及生产系统等因素来选择。该矿井井底车场形式的选择依据如下：1.该矿井设计生产能力为0.9Mt/a，年工作日330天，实行四六工作制，每日净提升14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，两翼来煤；3.主要运输大巷采用3t底卸式矿车运煤，10t架线式电机车牵引，每列车由17辆矿车组成。辅助运输采用1t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9辆，矸石车19辆。井底车场设1t翻车机处理掘进煤。4.本设计矿井属于低瓦斯、低涌水量矿井；综合以上所述，结合设计要求，经分析比较后，本设计矿井选用环形立式井底车场。3.5.2 井底车场的布置、存储线路、线路布置长度1井底车场线路布置的要求（1）井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；（2）井底车场的线路工程量小；（3）尽量减少道岔和交岔点；（4）线路布置要有利于通风；（5）底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题。2存车线长度的确定存车线长度计算是井底车场设计中的重要环节，如果存车线长度不足，影响矿井生产能力；反之，如果存车线过长，会使列车在车场内的调车时间增加，反而降低了车场通过能力，并增加车场工程量。各类存车线可以选用下列长度：（1）大型矿井的主井空、重车线长度各为1.52列车长；（2）副井空、重车线长度，大型矿井按1.01.5列车长；（3）材料车线长度，大型矿井应能容纳15个材料车。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： L主井空、重车线，副井进、出车线有效长度，m；m-列车数目，列；n-每列车的矿车数，按列车组成计算确定；Lk-每辆矿车带缓冲器的长度，m;N-机车数；Lj-每台机车的长数；Lf-附加长度，取10m；经过计算，得主井L=117（3.45+0.2）+24.5+10=81.05m副井L=1.537（2.0+0.2）+24.5+10=141.1m根据实际情况，主井车线设为80m，副井车线设为150m。（2）材料车线有效长度L=ncLc+nsLs式中： L-材料车线有效长度，m；nc-材料车数，辆；Lc-每辆材料车带缓冲器的长度，m；L= nsLs=202.2=44m；根据实际需要，开设水泵硐室和变电所，取材料车线长45m。4线路道岔的计算（1）单开道岔非平行线路联接已知: 道岔DK624-5-15
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