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摘 要本设计为鹤岗矿业集团兴山煤矿1.5Mt/a的新井设计，共有7层可采煤层，总厚度为12.6m，煤的工业片牌号为1/3焦煤。设计井田的可采储量为158Mt。服务年限为75a。划分二个水平开采。本设计矿井采用双立井的开拓方式，走向长壁采煤方法，分组集中大巷及采区石门的大巷布置方式。共划分16个采区，两个工作面达产。年工作日为330天，采用“四、六”式工作制，设计工作面长为160m，每刀进度为0.8m，每日割6刀。关键词：可采储量 二水平开采 双立井开拓 AbstractThe task of this design is to construct a 1.5million tons new shaft for Hegang Xingshan Mine Administration.This mine has seven minable Coal Seam, and its average thickness is 12.6 meters, types of coal seam is 1/3 coking coal. Designed field of minable capacity is 158 million tons. It can adapt for 75 years, and is divided into two level.This mine shaft is applied to double indined shaft development method, Trend long wall coal mining .Layout of gathing gallergand mining district eross heading, divided into 16 mining districts and tow worked faces. 2 faces reach to produce. Adapt “four-six” work situation, work face is 160 meters length of circle is 0.8 meters, and times is 6 one day.Key words: Trend long wall coal mining Two level adoption Two Vertical shaft development 目录摘要IAbstractII绪论1第1章 井田概况及地质特征21.1 井田概况21.1.1 交通位置21.1.3 主要河流、雨量31.1.4 煤田开发历史及近况31.1.5 水电供给情况31.2 地质特征31.2.1 井田范围内的地层情况31.2.2 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51.2.4 井田内水文地质情况51.2.5 沼气、煤尘及煤的自燃性51.2.6 煤质、牌号及用途51.3 勘探程度及可靠性6第2章 井田境界、储量、服务年限72.1 井田境界72.1.1 井田周边状况72.1.2 井田境界确定的依据72.1.3 井田未来发展情况72.2 井田储量72.2.1 井田储量的计算72.2.2 保安煤柱72.2.3 储量计算方法102.3 矿井工业制度、生产能力、服务年限112.3.1 矿井工作制度112.3.2 矿井生产能力的确定112.3.3 矿井服务年限的确定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 响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况133.2 矿井开拓方案的选择133.2.1 井硐形式和井筒位置133.2.2 开采水平的数目及标高183.3 选定开拓方案的系统描述193.3.1 井筒形式和数目193.3.2 井筒位置及坐标193.3.3 水平数目及高度203.3.4 石门、大巷数目及布置203.3.5 井底车场的形式及选择223.3.6 煤层群的联系233.3.7 采区划分233.4 井筒布置和施工243.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护243.4.2 井筒布置及装备253.4.3 井筒延深意见263.5 井底车场及硐室273.5.1 井底车场形式的确定及论证273.5.2 井底车场布置 储车线路 行车线路布置长度273.5.3 通过能力计算293.5.4 井底车场主要硐室303.6 开采顺序303.6.1 沿井田走向的开采顺序303.6.2 沿井田垂直方向的开采顺序313.6.3 采区接续计划313.6.4 “三量”控制情况31第4章 采区巷道布置334.1 采区概述334.1.1 采区位置、边界、范围334.1.2 采区地质和煤层情况334.1.3 采区生产能力 储量、服务年限334.2 采区巷道布置344.2.1 区段划分344.2.2 采区上山布置344.2.3 采区车场布置344.2.4 煤仓形式 容量及支护404.2.5 采区硐室简介414.2.6 采区工作面接续414.3 采区准备424.3.1 采区巷道的准备顺序424.3.2 采区巷道的断面图及支护方式43第5章 采煤工艺445.1 采煤方法的选择445.1.1 采煤方法选择的制约因素445.1.2 采煤方法选择455.2 回采工艺455.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备455.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式46第6章 井下运输和矿井提升486.1 矿井井下运输486.1.1 运输方式和运输系统的确定486.1.2 矿车的选型及数量486.1.3 采区运输设备的选择496.2 矿井提升系统506.2.1 矿井提升设备选择及计算50第7章 矿井通风与安全527.1 矿井通风系统的确定527.1.1 概述527.1.2 系统确定因素527.2 风量计算与风量分配537.2.1 风量计算537.2.2 风量分配567.2.3 风量的调节方法与措施567.2.4 风速的验算567.3 矿井通风阻力的计算577.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力577.3.2 矿井等积孔的计算607.4 通风设备的选择617.4.1 主扇的选择计算617.4.2 电动机的选择627.4.3 反风措施627.5 矿井安全技术措施627.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸627.5.2 火灾与水患的预防637.5.3 其它事故预防637.5.4 避灾路线及自救63第8章 矿井排水658.1 概述658.1.1 矿井水来源及涌水量658.1.2 对排水设备的要求658.2 矿井主要排水设备668.2.1 排水方式与排水系统简介668.2.2 主排水设备及管路的选择计算66第9章 矿井主要技术经济指标69参考文献71总结72致谢73附录174附录279VI绪论大学四年即将结束，这四年中掌握了大量的理论知识，但理论和实际存在着相当大的差距，为了能更好的适应大学毕业后的实践工作，适应现场的工作情况，我们需要毕业设计对我们前几年所学的理论知识进行系统的总结和考核。在学期开始的时候，我们就进行了毕业实习，目的就是为毕业设计做准备，熟悉现场情况，尤其是收集毕业设计所需的现场资料。经过一个多月的实习，我们顺利完成了实习任务，为毕业设计做好了充足的准备。本毕业设计的内容是鹤岗矿业集团兴山煤矿1.5Mt/a矿井设计，兴山煤矿地质情况比较简单，井田内部有几个比较大的断层，煤层倾角也比较大，几条比较大的断层可作为采区的边界。本设计主要内容是根据井田的实际情况确定开拓形式、开采方法、巷道的布置、井下运输提升和通风排水方式的选择等。在这方面，主要是在现有的技术和设备条件下，借鉴并采用适合本井田实际情况的先进技术设备和经验，充分利用各种技术和自然条件，达到少投入高收益的高产高效的目的。我国虽然是资源大国，而作为我们主要能量来源的煤炭的储量更是居世界前列，我国虽然有如此的资源优势，但在技术上确不容乐观，我国的煤炭开采技术远远落后于西方国家，工人死亡率更是遥遥领先，这种现状需要我们所有的采煤人的共同努力来改变。所以我们要积极参考、学习并吸收利用国外的先进技术和经验，为本国煤炭事业服务，提高我国的煤炭生产技术。本设计还要绘制出井田开拓形式平面图、井田开拓剖面图、采区布置平面图、采区布置剖面图和工作面布置图。对于我们这些只有理论而实践经验比较薄弱的人来说，这无疑将是很大的挑战，但我们会充分利用我们的所学来完成任务，并在该过程中使我们的水平得到不断的提高。设计中将对现在煤炭生产中存在的普遍问题进行论述并加以解决，在现有的技术条件和遵照国家有关规定的基础上，保证劳动力和设备得到充分利用，尽量用最少的成本获得最大的收益，从而达到高产高效的目的。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置兴山煤矿隶属于龙煤集团鹤煤公司，位于黑龙江省鹤岗市。为鹤岗煤田最南部的一个井田。其地理坐标为：东经1301440北纬471150。区内交通便利，东有兴山火车站，北距鹤岗火车站15KM.西部有鹤大公路通过，方便的交通为煤矿的发展提供了基础。 1.1.2地形地势兴山煤矿井田的地势比较平坦，起伏不大，东部略高于西部，其中洼地面积占三分之二左右。井田的北部边界与兴安煤矿相邻。其界限为：纬线104150为界。纬线两端分别与F1断层和第十三层勘探线相交。由它们的连线的垂直截面组成北部的人文边界。南止煤系地层与上复第三系地层的-500标高不整合接触线。西起煤系地层基盘。东止3号煤层的-500标高铅直截面。全区走向长5.4KM，宽3.2 KM,面积17.28平方KM。 1.1.3 主要河流、雨量区内无较大河流经过，只有鹤立河在井田上方流过后经人工改造从西部边界通过。经多年观察最高洪水位238M，最大流最为180立方米每秒。地下水原始流向与地表河流流向一致。水力坡度2左右。年平均降雨量为600mm左右，雨季集中在六，七，八三个月。1.1.4 煤田开发历史及近况兴山煤矿是由鹤岗矿务局设计处设计，并经原黑龙江省煤炭工业管理局，龙建字627号对兴山煤矿初步设计的批复。1978年8月1日动工建设，1981年11月26日正式投产。矿井设计能力150万吨每年。1.1.5水电供给情况兴山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鹤岗市供电局。 1.2 地质特征1.2.1 井田范围内的地层情况1煤系地层中的主要可采煤层可做为地层对比的重要标志层。而且各煤层赋存都比较稳定，结构特征明显。每个煤层都有它的特殊结构。这些特殊煤层为地层对比提供了方便和依据。2煤层结构和煤层之间的岩石性质，也是做为地层对比的重要标志。它们都是全区发育且比较稳定。因此说煤层间的岩石性质也是估为地层对比的重要标之一。3. 含煤地层是由三部分组成。其特点是：上、下两段岩性较粗，含可采煤层层数少。中部岩性较细，含可采煤层层数多，是主要含煤层段。4.煤层总厚度12.6M，含煤率4.7%。煤层厚度总趋势为由北向南增厚，煤层层间距由北向南变薄，同时出现合并和尖灭。如221与222到20勘探线以南合并为一个煤层。242南部变薄以至于尖灭。11号煤层到15线以南变为不可采，逐渐尖灭。由浅到深，煤层层间距增大，煤层中的夹矸变薄。兴山矿煤层赋存情况见煤层综合柱状图。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造鹤岗煤田位于佳依地堑的西北侧，为一向东倾斜的单斜构造。走向近南北，倾角2045。兴山井田褶皱简单，煤系地层走向呈北北东，向东倾斜的单斜构造。倾角2035，一般30沿局部有波状起伏。然而断裂则相当复杂，反映本区构造形迹是以断裂为主。兴山矿井田断裂主要分两组：一组近东西，倾向北，倾角平缓；一组近南北，倾向东或西，倾角较陡。一般情况后组被前组所载。这些断层在断面上表现的是：落差较大的断层呈舒缓波状，有时将个别煤层断失。断层对煤层都有一定的影响和损坏，给开采带来了不同程度的影响。这些断层把断层切成若干不规则的几何图形，促使煤层走向变短，工作面不好布置。同时煤炭回收率降低，地抟损失量大。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本区具有工业价值的煤层富集在石头诃子组地层之中，其中全区可采煤层7层。全区可采的煤层有7个层，即：21、22-1、22-2、23、24-1、27-1、28煤层。各煤层煤种的分布具有一定的规律性。垂直变化：上部煤层挥发分低于37%，胶质层厚度为010m/m，粘结性指数大于85%，下部煤层挥发分低于37%,胶质层为9-11m/m，粘结性指数也大于85。7个可采煤层总厚度12.6M，含煤率为4.75%。1.2.4 井田内水文地质情况鹤岗煤田处于小兴安岭山地与松花江下游合江平原之间的丘陵区，兴山井田位于丘陵区最南端。井田大部分处于鹤立河河谷区，地下水的静储量，动储量都较大，但本区地层有完整的隔水层。主要含水层为第四系孔隙含水层和白垩系，侏罗系，前古生界地层风化带含水层。本区煤系地层上方有隔水层，不直接与上覆第四系含水砂层接触。这特征决定了矿井涌水量不大，采掘工作受水害威胁较小。1.2.5 沼气、煤尘及煤的自燃性兴山煤矿开采了7个煤层，就所有煤层经历年来瓦斯鉴定，该井为低沼气矿井，瓦斯含量1998年测定为0.3 0M3/吨煤2.56 M3/吨煤。我矿对以开采的煤层分别做了煤尘爆炸性鉴定，结论是七个煤层均不存在爆炸性。煤层自然发火期平均为15个月。煤本矿自建井到现在无瓦斯、煤尘等重大灾害发生。1.2.6 煤质、牌号及用途兴山井田各煤层以半亮岩为主要煤岩类型，暗淡型其次，有较明显的丝炭薄层。煤的结构复杂，有条带状及线理状结构，煤质一般较脆，内生裂隙较发育。显微组分以凝胶化基质体为主，其次为镜煤、木炭、木质结构镜煤占口8090%，丝炭化物质也较为常见。尤以上部层为多，占318%，角质化物质一般不超过1%。煤层的挥发分为30.67%43.39%，角质层厚度为017mm.粘结性指数为099。各煤层均为低硫（S0.1O.15）、低磷（Pc一般小于0.1%），且变化稳定。各煤层灰分较高，多为中高灰分煤层，含量一般为16.3436.08%。 本区产煤多用于民用和动力用煤。1.3 勘探程度及可靠性自1975年始至1983年共施工了186个机钻孔。工程量为73884.84M。其中包括80年以后施工的目的不同的6个孔。工程量是3390.7M。手钻孔5823.46M。对原报告的186个钻孔进行了研究分析，认为原报告钻孔见煤点运用是可靠的仅7578年少数孔个别煤层有改动。原报告主体构造形态基本准确。各年度的钻孔量不同。1977年钻孔可以，但无测井资料7778年的钻孔一部分为无芯孔，测井资料也不能满足要求。7880年钻孔质量较好 ，测井资料尚可。各年度的钻孔量不同。 第2章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边状况井田的北部边界与兴安煤矿相邻。其界限为：纬线104150为界。纬线两端分别与F1断层和第十三层勘探线相交。由它们的连线的垂直截面组成北部的人文边界。南止煤系地层与上复第三系地层的-500标高不整合接触线。西起煤系地层基盘。东止3号煤层的-500标高铅直截面。全区走向长5.4KM，宽3.2 KM,面积17.28KM2。 2.1.2 井田境界确定的依据由于井田内的地质构造主要以断层为主，井田境界的确定应以如下标准为依据：（1）以大的断层和勘探边界为矿界；（2）以保证井田的合理尺寸，及与邻近矿区处理好关系。 152.1.3 井田未来发展情况由于井田的开采主要受几条断层的影响，投产时的产量可能只能达到设计生产能力，但随着开采深度的增加，煤层赋存条件好，采用新技术过断层，产量会有较大的提高幅度.2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算兴山井田范围内计算的煤层有21#、22-1#、22-2#、23#、24-1#、27-1#、28#，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。根据煤炭资源地质勘探规范规定，工业指标确定为倾角小于25煤层，能利用储量选用厚度0.70m,灰分40%；暂不能利用储量厚度为0.600.70m,灰分在40%-50%之间。倾角在25-45，能利用储量厚度选用0.60m,暂不能利用储量选用0.500.60m。矿井储量是指矿井内所埋藏的，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤炭在地下埋藏的数量，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，矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量。2.2.2 保安煤柱在井田开采过程中，必须留设保护煤柱的建筑物和构筑物，当其形状规整，且长轴与煤层走向或倾向平行时，宜采用垂直剖面法圈定保护边界。.对于立井井筒保护煤柱设计，应优先采用采用垂直剖面法；.对于工业场地保护煤柱，按照数字标高投影法，工业场地压煤近似为梯形。.煤层内煤柱一般来说，井田边界煤柱40米，河流保护煤柱为河床两侧各40米，大的断层一侧留煤柱1540米。 1上述规定并非不变，有时也要根据具体的情况而定。详见下表。表（21）建筑物、构筑物保护煤柱的围护带宽度建筑物和构造保护等级围护带宽度（米）.井筒煤柱地面受护面积，包括井架、提升机房和围护带，围护带的宽度为m，主副井筒保护煤柱以岩层边界角圈定。.工业广场地面受护面积包括工业产地内为煤炭生产直接服务的工业厂房、服务设施和围护带，围护带的宽度为米，煤按岩层移动角圈定。详见表（22）。表（22）地质条件及冲积层和基岩移动角值井筒垂深煤层厚度煤层倾角冲积层厚度700m4.1418-20457269.67820m.煤柱留取尺寸在区段运输平巷和轨道平巷之间留设区段煤柱，对一般煤质和围岩条件的近水平、缓斜及倾斜煤层、薄及中厚煤层不小于米，厚煤层不小于米。采区边界一般留设宽度米左右。详见表（23）。断层煤柱留取尺寸：断层落差很大，断层一侧煤柱宽度不小于米，落差较大的断层一侧煤柱一般为米，落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。井田境界煤柱按米留设。表（23）护巷煤柱尺寸名称薄及中厚煤层厚煤层备注巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间水平大巷煤层倾角较小时煤柱可小一些采区上（下）山左右左右为了安全生产，本设计矿井依据规程规定，留设保安煤柱如下：(1) 各煤层在露头处留设30m保安煤柱。(2) 边界断层留设30m煤柱。(3) 井田内部断层留设30m煤柱。(4) 河流两侧各留设20m煤柱。(5) 地面留设50m煤柱。2.2.3 储量计算方法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采区回采率。32.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=214.6Mt3. 可采储量计算计算公式如下：K=(c -P) C 式中：K可采储量，Mt c工业储量，MtP永久煤柱损失，Mt C采区回采率具体煤层的储量见可采煤层储量总表。可采煤层储量表(单位：Mt)煤层号储量2122-122-22324-127-128工业储量51.1732.8720.7928.8226.7130.9930.62煤柱损失2.9361.7941.1336.0521.3671.7924.98回采储量382451551722322回采率%0.80.80.80.80.80.80.8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，汇总计算出本井田可采储量为1.58Mt。2.2.4 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，或小的地质构造不易探明，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，有待工程实际总进一步改进。2.3 矿井工业制度、生产能力、服务年限2.3.1 矿井工作制度依据煤矿安全规程，煤矿生产许可法和劳动法有关规定，结合兴山矿的实际情况，拟制定工作制度如下：本设计矿井每年工作日为330天，采用四班六小时工作制度，每班工作六小时，四班生产，边采边准，每天净提升时间为14-18小时。2.3.2 矿井生产能力的确定(1) 矿井设计生产能力是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。4(2) 确定矿井生产能力的重要因素a、储量是指基础储量中经济可采部分。b、地质和开采条件技术装备和管理水平矿井与水平服务年限，矿井与水平服务年限计算公式T=Zm/(A*K)式中 T 设计计算服务年限Zm可采储量，万吨；A年产量，万吨/年K储量备用系数，宜采用1.31.5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，还应考虑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：1.2Mt/a方案B：1.5Mt/a方案C：1.8 Mt/a方案A：1.2 Mt/a （）15750（1201.4）=93.75a方案B：.5Mt/a （）=15750（1501.4）=75a方案C：1.8Mt/a （）=15750（1801.4）=62.5a参照煤矿工业矿井设计规范规定，方案B较合理，即：矿井生产能力：A1.5Mt/a，矿井服务年限T75a。2.3.3 矿井服务年限的确定矿井服务年限的计算公式如下：（）式中 矿井设计可采储量，Mt 生产能力， Mta K矿井储量备用系数，K.31.5根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。 （）=15750（1501.4）=75a所以，本矿井设计生产能力为1.5MT/a，设计服务年限为75a.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矿区地面标高平均300多米，地区起伏不大，煤层赋存稳定，断层多落差大，大断层大都作为矿区边界，开拓方式为双立井开拓可采储量为157.5Mt，年产量1.5Mt，服务年限为75a。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况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，尢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，避免生产分散，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) 必须惯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，使主要巷道经常性保持良好状态。(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。 12具体情况如下：1. 该井田所在位置属于丘陵地形，地势无大起伏，工业场地宜选择在相对比较开阔的阶地上.2. 井田内煤层埋藏深度为+200-400，煤层倾角20左右。其中21#、22-1#和22-2#煤层间距较近，这三层可联合开采。23#、24-1#、27-1#、28#层间距较近，这四层煤可联合开采。22-1#、23#之间的距离接近180m，不宜采用联合开采。 3. 煤层平均倾角约20，且含水层较少，可以采用上山开采。4. 构造简单无大、中型构造，有F5、F7、F8、三条断层。5. 顶、底板为粉砂岩，粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井筒位置1. 井筒形式的确定根据兴山矿井的地表及煤层等实际情况，平硐开拓方式技术上不合理，应直接否定。现依据兴山矿井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出三种井筒开拓方案，具体情况如下：方案I 双斜井开拓方案II 双立井开拓方案III 主斜井副立井开拓以上三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。 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0500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50水平标高，兴山矿井田赋存深度为+200m400m根据煤层的赋存情况可以采用双斜井开拓，在技术上也是可行的。（2）双立井开拓优点： 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。 井筒为圆形断机结构合理，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：与斜井优点相对应。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：根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案可行兴山矿井田的地表，地质构造，煤层赋存等因素，适合采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。（3）主斜副立开拓优点：兼有斜井和立井的优点，副井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低，主井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。缺点：如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便，如井底相近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调度及联系不太方便，占地比较多，相应地增加煤柱损失。适用条件：介于双立井与双斜井之间技术评价：根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际情况，如用综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置，井下的联系和生产调度较为繁琐，故该方案在技术不合理，不适合本设计矿井。所以本井田不利于用综合开拓。根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓与双斜井开拓方案在技术上可行根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较,如表3-2-1和3-2-1所示。表3-2-1方案一基建费用表方案项目方 案 一工程量m单价元m-1费用(万元)初期主井井筒250207500202.5副井井筒250157500198.75井底车场8802700237.6主石门9002400216运输大巷540021001134回风大巷54001800972小 计2960.85后期主井井筒350207500277.5副井井筒350107500270井底车场8802700237.6主石门10502400252运输大巷540021001134小 计2171.1合计费用(万元)5131.95表3-2-2方案二基建费用表 方案项目方 案 二工程量m单价元m-1费用(万元)初期主井井筒640204000264副井井筒64054000258井底车场8802700237.6主石门7902400189.6运输大巷540021001134回风大巷54001800972小 计3055.2具体比较工程量单价费用（万元）后期主井井筒900204000368副井井筒900104000364井底车场8802700237.6主石门7902400189.6运输大巷540021001134小 计2293.2合计费用(万元)5348.4经过方案的经济比较，从而得出立井开拓方案在经济上合理，因此，该矿井采用立井开拓。112. 井筒的位置对矿井井筒位置有以下的要求：(1) 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。(2) 井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量小，初期工程量及投资小，建井期短，且煤柱损失小。(3) 为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层有较好的水文，围岩和地质条件。依据本井田的储量分布图，及剖面图考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置在整个井田的储量中心，坐标为：主井：（-116950，101700）副井：（-116850，101750）3.2.2 开采水平的数目及标高用水平垂高来表示开采水平的尺寸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) 要有利于采区的正常接替(4) 要保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如下：方案一：单水平上山开采 储 量157.5Mt 服务年限75a方案二：二水平上山开采 一水平储量65.6Mt 二水平储量91.9Mt 一水平服务年限 31.24a 二水平服务年限 43.76a参照规程规定及上述两种方案的各项数据，方案一该方案在技术上可行，但前期工程量较大，在经济上不合理，因而该方案不是最优方案；而方案二在技术上可行，并且前期工程量较小，所以在经济上也合理，所以选取方案二为最优方案，即全矿分两个水平开拓，一水平标高50m，阶段垂高250m，二水平标高400m，阶段垂高为350m，采用上山式开采，一水平服务年限31.24a。 3.2.3 开拓巷道的布置便于运输、利于掘进和维护是对大巷的基本要求，能满足矿井通风安全的需要。水平巷道的主要任务是担负煤矸，物料和人员的运输，以及通风，排水，敷设管线 1.开拓巷道布置方式的选择根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置即分煤层运输大巷，分煤组布置即分组集中运输大巷和全煤组集中布置即集中运输大巷采用集中运输大巷时，各煤层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各种方式的适用条件如下：(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； 煤质牌号不同，要求分采，分运； 产量，风量均大，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； 煤质牌号相同，要求分采分运； 自然发火严重，便于分区，分段处理事故； 采区尺寸大，石门长度短17本设计井田共有七层可采煤层，分别为21#、22-1#、22-2#、23#、24-1#、27-1#、28#号煤层，上三个煤层之间距离较小，下四层之间距离也较小，而第三和第四层之间距离较远，所以采用分组集中布置大巷。各煤层之间，各大巷和井底车场之间用石门相连生产区域比较集中，利于提高井下运输效率。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井筒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。此外，由于该矿井采用两翼对角式通风，所以该矿井有两个风井，布置在井田的两侧边缘。3.3.2 井筒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) 地面工业场地的位置和占地面积(2) 选用场地的地形和工程地质条件(3) 煤在地面的运输(4) 地面生产建设和住宅的位置2 .井下条件(1) 首先应考虑井下的运输量(2) 考虑井下的地质条件(3) 井下留设煤柱情况(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：主井：（-116950，101700）副井：（-116850，101750）3.3.3 水平数目及高度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50m水平标高处划分第一个水平，阶段垂高250m，在-50m水平标高上布置水平开拓巷道，井底车场及各类硐室，采用上山开采。3.3.4 石门、大巷数目及布置通过该设计矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济比较，确定本设计矿井采用的开拓巷道布置方式为分组集中大巷及采区石门布置。共有4条运输大巷，两个回风大巷，运输大巷布置在所在采区的底板岩层中，回风大巷分别位于井田的两个边界。由于本设计矿井大巷和石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计在本设计中采用相同尺寸，其内部设施也相同。巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件，其基本原则是在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低造价，并有利于加快施工速度。该设计矿井运输大巷断面、石门断面图如下图所示。 运输大巷断面图 石门断面图3.3.5 井底车场的形式及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。井底车场的形式由于井筒形式，提升方式，大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同而不同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固定式矿车运煤时，则一般用折返式车场。井底车场型式选择的因素如下：(1) 保证在满足矿井生产能力的基础上，有足够的富裕系数，为后期增产的可能性做准备；(2) 要保证井下调车简单，管理方便，尽量减少弯道及交叉点；(3) 井底车场调车要符合有关规程，规范(4) 尽量减少井巷工程量，节省建设投资，维护方便和降低生产成本；(5) 施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速惯通，缩短建设时间；(6) 当大巷或石门与井筒距离较大时，能够扣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) 矿车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表（3-3）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运输大巷垂直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、90-150万吨/年的矿井2、刀形车场适于60万吨/年的矿井，增加回车线，能力可提高到90-120万吨每年斜式1、存车线与主要运输大巷分段2、主要运输大巷可局部作回车线1、适于60-90万吨/年的矿井2、地面出车方向受限制时应用卧式1、存车线与主要运输线平行2、主、副井距主要运输大巷较近适于60-90万吨/年的矿井折返式梭式利用主要运输大巷作井，井空重线、调车线和回车线适于45万吨/年的矿井，利用大型底卸式矿车可用于大型矿井尽头式利用石门作主井空、重车线适于45万吨/年的矿井，利用大型底卸式矿车可用于大型矿井根据本设计矿井井筒形式及大巷，石门的布置，结合上述井底车场型式的选择因素，该设计矿井采用立井环形井底车场。243.3.6 煤层群的联系本设计矿井井田范围内共有七层可采煤层，即21#、22-1#、22-2#、23#、24-1#、27-1#、28#。21#、22-1#、22-2#间距较小，采用联合开采，23#、24-1#、27-1#、28#间距较小，采用联合开采，由区段石门来联络。3.3.7 采区划分兴山矿井井田走向长度大，如果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进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。将井田划分成采区时，应考虑如下所述原则：(1) 在多煤层的井田的开采过程中，应尽量联合布置采区，搞集中生产；(2) 如果井田走向长度不大，两翼均不超过1500m，可以不划分采区，直接从井田边界进行后退式回采；(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) 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；(5) 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；(6) 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；(7) 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；(8) 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；(9) 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；(10) 根据煤炭工业设计规范，采区宜双面布置，当受地质条件限制时或安全上有特殊要求时，可单面布置；(11) 对于自然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；(12) 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，以井田内自然断层为界，将第一水平划分为8个采区详见下图所示采区划分示意图。采区划分示意图3.4 井筒布置和施工3.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护井筒穿过岩层多为细砂岩及中砂岩，围岩，基本稳定，较长时间不支护会出现小块掉落，胶结性好，无泥质冲击物。本矿井主副井均采用整体灌注式。1. 主井井筒表土段：混凝土砌碹煤层段：料石砌碹2.副井井筒表土段：混凝土砌碹煤层段：料石砌碹3.4.2 井筒布置及装备1. 井筒断面布置井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质，运输方式，通风安全等因素俱体遵循原则如下：(1) 运输、通风、管线等布置要符合煤矿安全规程和煤炭工业设计规范对的要求和施工需要；(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它设备的破坏应减少到最低程度；(4) 合理使用断面空间，减少井筒工程量；根据该设计矿井年产量、提升方式等实际情况，本设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施。详见图34主井筒断面图，图35副井井筒断面图。 图 34 主井筒断面图主井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积33.2m2，掘进断面面积43m2井筒深度400m。井筒内装备一对16t刚性罐道立井多绳箕斗（JDG16/1504Y），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。图35 副井井筒断面图副井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积33.2m2，掘进断面积43m2。井筒深度400m，井筒装备一对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。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。井筒内没有钢-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，并敷有排水管路三趟（一趟预备），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 井筒延深意见井筒延伸的原则：1、能满足矿井原生产和扩大生产的能力；2、要充分利用上水平使用的井巷、设备和设施，减少辅助工程量；3、尽量采用新的技术设备和工艺；4、加强生产管理，延伸组织管理和技术管理，生产管理，紧密的结合，协调一致，尽量减少延伸对生产产生的影响；5、尽可能把新旧水平的同时生产时期缩短。 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，但是在进一步进行地质勘探后，井筒仍按原有主副井延深。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是连接井下运输的枢纽，井下的煤通过井底车场经井筒运至地面，地面的材料和设备通过井筒、井底车场运到各个工作面。排水、通风、动力供应及人员上下等，也必须通过井底车场。而井底车场的形式必须适应井下运输和井筒提升的要求，井筒形式、提升方式、大巷运输方式的不同，井底车场的形式也各异。井底车场形式必须满足下列要求：(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，弯道及交叉点少；(3) 操作安全，符合有关规程、规范要求；(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，建设工期短。12井底车场形式的确定，应根据井田地质条件、井型大小和大巷布置、提升方式及生产系统等因素确定。该矿井井底车场形式的选择依据如下：(1) 矿井设计能力为1.5Mt/a，年工作日330d，实行四六工作制，每日净提升为14h，矸石量占煤产量的20%；掘进煤占煤产量的5。(2) 矿井采用双立井、两个水平、集中运输大巷的开拓方式，两翼大巷的煤量基本相等；(3) 主立井装备采用一对16吨箕斗提升，副井采用双层四车刚性立井多绳罐笼提升；(4) 水平大巷运输采用10t架线式电机车牵引3t底卸式矿车方式，辅助运输采用1t固定式矿车；(5) 本设计矿井属低瓦斯、低等涌水量矿井；(6) 本设计矿井井田地质
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