W352鸡西矿业集团城子河矿0.9Mta新井设计

摘 要本设计新井为鸡西矿业集团城子诃煤矿0.9Mt/a的新井设计，共有4层设计可采煤层，平均厚度为7.6m，煤的工业片牌号为1/3焦煤。设计井田的可采储量为78.50，服务年限为63a，全矿井划分为二个水平开采。煤层平均倾角15，井田平均走向长4900m，平均倾向长4000m。本设计矿井开拓方式为双立井开拓，集中大巷方式。共划分4个采区，其中首采区为1个，投产工作面1个，建井工期43.6个月。本设计采区为东一采区，大巷装车式下部车场，采煤工艺为综合机械化采煤。年工作日为330天，采用“三、八”式工作制，工作面长为180m，每刀进度为0.8m，每日割七刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。关键词：可采储量 走向长壁 采煤工艺AbstractThe task of this design is to construct a 0.9 million tons cheng zi he for Jixi Ming Administration.This mine has four minable Coal Seam, and its average thickness is 7.4 meters, types of coal seam is 1/3 coking coal. Designed field of minable capacity is 78.50 million tons. It can adapt for 63years, and is divided into two level.This mine shaft is applied to double indined shaft development method; Layout of gathing gallergand mining district eross heading; This level is divided into 4 mining districts and 1 worked faces. Time of constructing shaft is 43.6 months. This worked fece is middle 1 worked face, ords 330das every year. Adapt “three-eight” work situation, work face is 180 meters length of circle is 0.8 meters, and times is7one day.Because my limit working ability and time. There must be lots of faults in this design. I plead with dirextors point them out and redify it, and I will accept it sincerely and humblely.key words：Recoverable reserves trike longwall The technology of coal mining47目录摘 要IAbstractII绪论VII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21.1.3 气象及地震情况21.1.4 煤田开发史21.1.5工农业及原料供应状况21.1.6水源及电源21.2 地质特征31.2.1矿区范围内的地质情况31.2.2井田范围内和附近的主要地质构造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41.2.5 井田内水文地质情况41.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性41.2.7 煤质、牌号及用途5第2章 井田境界储量服务年限62.1 井田境界62.1.1井田周边状况62.1.2井田境界确定的依据62.1.3井田未来发展情况62.2 井田储量62.2.1井田储量计算62.2.2 保安煤柱的设计方法62.2.3、矿井设计服务年限9第3章 井田开拓113.1概述113.2 矿井开拓方案的选择113.2.1井筒形式和井筒位置113.2.2井筒的位置153.2.3开采水平的数目及标高153.2.4开拓巷道的布置163.3 选定开拓方案的系统描述183.3.1 井筒形式和数目183.3.2井筒位置及坐标183.3.3.水平数目及高度193.3.4.石门、大巷数目及布置193.4 井筒布置及施工203.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护203.4.2 井硐布置及装备213.4.3 井筒延伸的初步意见243.5 井底车场及硐室243.5.1井底车场形式的确定及论证243.5.2井底车场的布置，存车线路，行车路线布置长度253.5.3 井底车场通过能力验算273.5.4 井底车场主要硐室293.6 开采顺序303.6.1沿煤层走向的开采303.6.2 沿井田倾向的开采顺序31第4章 采区巷道布置及采区生产系统344.1 采区概述344.1.1 设计采区的位置、边界，范围及采区煤柱344.1.2采区的地质和煤层情况344.1.3采区的生产能力、储量和服务年限344.2 采区巷道布置354.2.1 区段划分354.2.2 采区上山布置364.2.3 采区车场布置364.2.4 煤仓储量形式和支护374.2.5采区硐室简介384.3 采区准备404.3.1 采区巷道的准备顺序404.3.2 主要巷道的端面支护40第5章 采煤方法425.1 采煤方法的选择425.1.1采煤方法选择的制约因素425.1.2采煤方法选择425.2 回采工艺425.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备425.2.2择采煤工作面循环方式和劳动组织形式43第6章 井下运输与矿井提升466.1 矿井井下运输466.1.1 运输方式和运输系统的确定466.1.2矿车的选型与数量466.1.3 采区运输设备的选择486.2矿井提升系统496.2.1 提升方式496.2.2 矿井主提升设备的选择及计算49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527.2 风量计算与风量分配537.2.1矿井风量计算的规定537.2.2采掘工作面及硐室所需风量的计算547.2.3 矿井风量分配577.2.4风量的调节方法与措施587.3 矿井通风阻力的计算597.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力597.3.2 矿井等积孔的计算607.4 通风设备的选择607.4.1主扇的选择计算607.4.2电动机的选择617.5 矿井安全生产措施627.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸627.5.2火灾与水患的预防627.5.3 其他事故的预防63第8章 矿井排水648.1 概述648.1.1矿井水来源及涌水量648.2 矿井主要排水设备658.2.1 排水方式与排水系统简介658.2.2 主排水设备及管路的选择计算66第9章 技术经济指标70结 论72致谢辞73参考文献：74附 录 175附录279绪论大学四年的学习和实践里，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，本设计主要是关于新矿井的建设，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。本设计采用单一走向长壁式采煤法的巷道布置，按照需要布置三条上山，分别是运输上山，轨道上山，通风上山。因此，需要很多开采、维护费用，但是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，从而为我以后的工作打下良好的基础。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置城子河煤矿位于鸡西火车站东北约5公里处。城子河煤矿地理坐标为东经130-33-40北纬45-20-40。矿内有运煤专用铁路与鸡西车站相连，与车站距离约为7.5公里，并有公路通往、勃利、哈达、四海店等地，交通十分便捷。 图1-1 交通位置图1.1.2 地形地势该矿井田地形教平缓。一般标高+200米，中部为含煤地带的缓坡丘陵，矿山地形属老年期地貌，古老变质岩露出的山脊，地区内有四条河流，分别是白石河、正阳河、城子河、穆陵河。其中穆陵河最大，流量最大2200m/s最小0.6m/s，由于该河在本井田深部流过，对本井田影响不大。1.1.3 气象及地震情况该矿所在地区属于大陆性气候，最低气温-32最高气温37。年降水量在335.7694.3mm,年蒸发量在1195.51430.6mm，年平均风速4.24.8m/s风向多为西北风，最大风速25m/s结冻期由11月初至次年4月结冻深度一般在2.0米左右，依据国家地震局资料无地震记载。1.1.4 煤田开发史城子河煤田为新近开发，无开发历史1.1.5工农业及原料供应状况本井田目前没有生产，在井田外6.5km处有正生产的鸡西矿业集团正阳煤矿，矿井正常涌水量100m3/h，矿井瓦斯不大，属低沼气矿井1.1.6水源及电源鸡西地区现有区域变电站两座，在矿区总体设计阶段，供电电源方案已达成协议，供电电源已经解决。 矿区电源来源于鸡西发电厂，本区内第四系地层广泛分布，地下含水量极其丰富，水源充足。鸡西市内有多家砖瓦场，供给市内用，建井用的各种材料均可就近购买非常方便。 1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地质情况全矿地层为单斜构造，一般倾角在1015之间，井田内断层很少，城子河矿水文地质条件简单矿井涌水随季节变化。第四系地层在井田内分布广泛，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6 8m的黑腐殖土。 城子河煤矿开采鸡西群城子河组内煤层，全区可采煤层共4层，均为中厚煤层。图1-2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井田范围内的主要地质构造为断层，其中断层共有3个，都为逆断层，都是倾向断层。区内构造形态以南西向倾斜的单斜和断裂为主，无岩浆侵入体。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存不太深，倾角在5- 20，全区共有可采煤层4层，全部可采，见表11煤层及顶底板岩性特征表煤层号厚度/米层间距顶板岩性底板岩性可采程度稳定程度最大最小 平均最大最小 平均29#2.02.12.049.5-50.650砂页岩砂岩砂岩全层可采全层稳定4A#2.01.6 1.826.525.525砂岩凝页岩砂岩凝灰岩全层可采全层稳定3C#2.11.9 2.016.510.515砂岩页岩砂岩灰岩全层可采全层稳定3A2.01.2 1.6砂页岩砾岩砂岩泥岩全层可采全层稳定1.2.4 岩石性质、厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于6.5m,多为砂岩。1.2.5 井田内水文地质情况井田西部及南部为丘陵水文地质区。，浅部各煤层除大气降水补给地表强风化带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带。由于岩性的不同，岩层的含水性不均匀，不但存在着分带规律且有分层规律。1.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性城子河全矿为瓦斯突出煤矿，立井属于高沼气矿井，个瓦斯的相对涌出量是立井:19.24/h未来个煤层瓦斯的涌出量随着开采深度的不延伸，涌出量有逐渐的增大的趋势。 城子河矿在开采范围内各煤层煤尘爆炸指数在33%67%之间，属于有煤尘爆炸危险的煤矿。1.2.7 煤质、牌号及用途煤层肉眼坚定类型，多属半亮几半暗煤，颜色深黑，条痕黑褐色，断口参差壮，或平坦壮，硬度23，煤中夹石主是煤页岩、砂页岩、页岩和少量的细粒岩等。全区可采煤层4层，均属中厚煤层，媒质程度中等，灰分6.038。0%挥发分2639.6%，胶质层厚度9.024.0mm煤种皆为1/3JM，没的发热量多在5000大卡/千克以上，原煤灰分6.058.37%原煤挥发分：26.3740.90%胶质煤层厚度：823mm没中含硫量：0.250.55%属于低硫煤。含磷量：0.00200.027%属于低磷煤。发热量：56488130卡/克一般作为炼焦煤使用。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。第2章 井田境界储量服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况本矿井西部以F1为界，深部以 -700标高为技术境界，东部以断层F2为界。走向4.9公里，倾斜4.0公里，井田面积20.14平方公里。井田境界全部与勘探境界相同。2.1.2井田境界确定的依据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。2.1.3井田未来发展情况由于本井田几条断层的影响，投产时的产量可能不能及时达到设计生产能力，但随着开采深度的增加，煤层赋存条件好，采用新技术防治矿井瓦斯，产量会有较大的提高幅度. 2.2 井田储量2.2.1井田储量计算参加储量计算的煤层有29#、4#、3C#、3A#共四层煤。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。2.2.2 保安煤柱的设计方法对于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。1.立井井筒保护煤柱设计采用垂直剖面法。（见开拓剖面图）2.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。3.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，有时也要根据具体的情况而定。详见表（21）。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）2015105（1）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20米，主副井筒保护煤柱以岩层边界角圈定。（2）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20米，煤按岩层移动角圈定。（3）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815米，厚煤层不小于1520米。采区边界一般留设宽度10米左右。详见表（22）。表22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30404050煤层倾角较小时煤柱可小一些采区上（下）山20左右20左右30402025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30米，落差较大的断层一侧煤柱一般为1015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40米留设。2.2.3储量计算方法采用分水平及投影块段法，用煤层真厚度和斜面积计算储量，块段平均厚度采用钻孔见煤厚度，以算术平均法求出。计算公式：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，详见表（23）。 表23容重采用表序号煤层号容重/（g/cm3）1291.4241.433C 1.4243A 1.382.2.4储量计算评价本矿井的煤层发育良好，厚度较稳定，倾角绶倾，井田范围内大的构造控制可靠，水文地质条件中等，储量计算较为可靠。煤层储量见表（24）。表24城子河 煤矿储量计算表煤层号面积/m2工业储量/Mt永久煤柱可采储量占总储量百分比2914.6310632.102.5029.6027.20%411.7410627.202.7024.5023.82%3C13.2010622.203.2019.0022.57%3A11.7410626.202.8023.4025.22%总计108.8011.2078.502.3矿井工作制度、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：设计年工作日330天，日提升16小时，采用三八工作制，二班生产，一班准备。2.3.2 设计生产能力和服务年限1. 矿井设计生产能力方案比较本矿井已查明的工业储量为108.62Mt,，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10.3%，各可采层均为厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为80%，由此计算确定本井田的可采储量为78.50Mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量情况，地质构造比较简单，煤层赋存深等因素，初步决定采用中型矿井设计。并初步确定三个方案，即矿井生产能力为1.20Mt/a，0.90Mt/a和0.60Mt/a三个方案，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=87a ； P2=63a； P3=43a；经与规程和采矿设计手册相核对，确定63a较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为0.9Mt/a。2.2.3、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：p=Z/(AK)=7850.8/（1.490）=63a第3章 井田开拓3.1概述根据精查报告确定的煤层自然产状，冲积层结构，顶底板条件，构造困素冲积层结构，地形及水文地质条件等，其中煤层赋存深度和冲积层的水文地质条件对开拓方式影响最大。确定井田开拓方式的原则：1.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。3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。4.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。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1井筒形式和井筒位置1.井筒形式的确定现依据城子河井田的地形，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：（1）双斜井开拓斜井与立井相比有如下优缺点：优点：1. 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，井度车场及硐室都比投资少。2. 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。3. 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：4. 在自然条件相同时，斜井要比立井长得多。5. 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。6. 由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大。7. 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。8. 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150m水平标高，根据煤层的赋存情况不宜采用双斜井开拓城子河矿井田赋存深度为350m 700m在技术上是可行的。（2）双立井开拓优点：1.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。2.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，3.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。城子诃矿井田的地表，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）主井立副斜井开拓优点：兼有斜井和立井的优点，主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低。副井采用立井开拓，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，生产调度及联系不方便，占地面积大，相应地增加了煤柱损失。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。表3-1 开拓方案技术经济分析比较表 方案优点缺点方案一1.井口位置接近井田边界，井下为双翼生产，易于保证矿井产量。2.第二水平、第三水平石门工程量小。1.工业场地压煤量较小。2.井筒延伸需要建上下部两个车场，工程量较大，不利于生产。3.运输费用高，井下需要人员多。方案二1.井口位置接近井田中央，井下为双翼生产，易于保证矿井产量2.立井安装速度快，检修容易，能耗低。3.井筒延伸方便。4.初期投资省。5.井上运输距离短，营运费用低。1.工业场地压煤量较大。2.井下存在反向运输。3、第二水平的石门较长。方案三1.主井井口位于井田边界，压煤量小。2.主井作为安全出口，安全性能高。3.连续提升，能保证运输能力。1.井巷工程量大，不利于施工。2.长距离的胶带输送机提升，可靠性差。3.主井口地面标高低，防洪工程量大。表3-2 开拓方案比较表方 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5010m31958145728515510m8503132621基岩段副井掘进4910m39910170016614510m92151342625.5基岩段主井辅助费4510m42781195081.415510m147742304300基岩段副井辅助费4210m452141926116.414510m147742152571表土层副井辅助费410m23435937401310m11822161961主井提升费用8010m0.85869.429010m0.39835.84副井提升费用1510m2.714304862710m0.681187343箕斗2个243750487500 罐笼2个218750437500钢丝绳输送机16010m4955792800串车1210m525063000主井提升机1个101750010175001个9200092000副井提升机1个8762508762501个92375009237500总 计 12549862.8 21281575.5吨煤成本 14.00 24.00依据上述各种方案比较，得知立井开拓最经济3.2.2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央，坐标为：主井：5023800、421300副井：5023900、4212003.2.3开采水平的数目及标高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：单水平上下山开采 水平标高 -100m 阶段垂高 400m 储 量 108.62百万吨 服务年限 80年方案二：二水平上下山开采 水平标高 150m,400m 阶段垂高 250m，250m 一水平储量33.8百万吨 二水平储量74.82百万吨 一水平服务年限36 二水平服务年限70参照上述三种方案的各项数据，各方案评价如下：方案一：该方案的阶段垂高，设计不符合规程规定，初期投资大，见效慢，本方案不可取。方案二：该方案的一水平服务年限及垂高均符合规程规定，根据本井田的实际情况，本方案技术上可行3.2.4开拓巷道的布置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，敷设管线对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要根据煤层埋藏特征和煤炭设计规范的有关规定， 宜采用集中大巷。为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，运输大巷布置在3a煤层的底板下的厚砂岩中，上水平的运输巷用做下水平的回风巷，这样有利用井下运输效率，生产系统较简单。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（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。表3-3 开拓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. 有反向运输适应条件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. 下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短本设计井田的可采煤层为29#，4#，3c#，3a#煤层，。各煤层的煤质相同，不需要分采分运所以根据本井田的实际情况，本井田采用集中大巷，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，开采顺序灵活。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,一个风井三个井筒详见井筒开拓方案示意图图3-1 井筒开拓方案示意图 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）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：主井：5023800、421300副井：5023900、4212003.3.3.水平数目及高度水平设置总的原则是尽量加大一个水平的开采范围，资源储量和服务年限，使之适应高产高效；集中化生产的要求，同时尽量减少水平的设置，基于以上原则，同时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150m水平处划分一个水平，阶段垂高250m，阶段斜长为1050m，第二水平标高为-400m，阶段斜长为1665m，。第一水平采用上山开采第二水平采用、下山开采。3.3.4.石门、大巷数目及布置根据本设计矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价，确定本设计矿井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置本设计矿井中，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基本相同其内部设施也基本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大巷，石门断面的各项内容见图：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12.9914.801.954.1013.631503.4 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，详见综合柱状图。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：方案一：砌筑式（砂浆砌体）方案二：整体灌注式经比较，方案二较方案一相比，有如下优点：（1）整体性好，强度较高；（2）防水性能好；（3）便于机械化，施工方便，劳动强度低。所以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450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）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。主井为提升煤兼入风所用，其直径为6.5米，副井为提升矸石、运料和人员所用，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，其中主井壁厚为450mm,副井壁厚为500mm,主、副井壁充填混凝土厚度为50mm。详见主副井井筒断面图(32，33)。图32 主井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423m。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33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412m，井筒装备两对1.5t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-150水平延伸至-450水平。井筒延伸方案主要有以下两种：1）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，矿井将短期停产；延伸两个井筒的施工组织复杂，延伸后提升长度增加，提升能力下降；2）方案二：暗斜井延伸（即利用暗斜井或暗立井开拓下一水平，原有主副井不延伸）优点：生产与延伸相互干扰小，暗斜井做主井，系统简单，提升能力大，可充分利用原有井筒提力；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，分组集中大巷布置，3.主要运输大巷采用10t蓄电池电机车牵引3.0t底卸式矿车，辅助运输采用1.0t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；井底车场设有卸载坑，1.0t翻车机处理掘进煤；4.本设计矿井属于高瓦斯、低等涌水量矿井；综合以上所述，结合设计要求，经分析比较后，本设计矿井拟选用3.0t底卸式矿车立式环行井底车场。3.5.2井底车场的布置，存车线路，行车路线布置长度1.井底车场线路布置的要求(1)井底车场的线路主要由主井空、重车线，副井进、出车线和回车线组成，由于通过各个井底车场的煤种数量不同，其各线路的数目和长度亦相应不同。(2)井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；(3)井底车场的线路工程量小；(4)为保证运行安全，应尽量避免在曲线巷道顶车，机械推车需布置在直线段上；(5)尽量减少道岔和交岔点；(6)线路布置要有利于通风；(7)底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题。2.存车线长度的确定确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题，如果存车线长度不足，将会使井下运输和井筒提升彼此牵制，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。根据我国煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用下列长度：(1)中小型矿井的主井空、重车线长度各为1.01.5列车长；(2)副井空、重车线长度， 中小型矿井按0.51.0列车长；(3)材料车线长度，中小型矿井应能容纳510个材料车；(4)调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和；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10 m。a、主井：m=1列，n17辆，L14m，N=1台，L24.5m，L310m则：L1174+14.5+1082.5，取L83mb、副井；m=1列，n28辆，L12.0m，N=1台，L24.5m，L315m则：L1282.0+14.5+1575.5，取L76m(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；ns-设备车数，辆；Ls-每辆设备车带缓冲器的长度，m；L=ncLc+nsLs=102.4=24 m；根据实际需要，开设水泵硐室和变电所，取材料车线长60m。4. 线路道岔的计算表3-4 道岔型号表序号道岔型号名称辙叉角主要尺寸（mm）质量KgabLTL01ZDK930/7/40单开80748515680351320026252ZDX930/4/1522渡线14021039424858166842000900035533ZDC930/4/20对称1402102300485871221366（1）单开道岔非平行线路联接ZDK930-7-40 ：=80748 ；=45 ；a=5165mm ；b=8035mm ； R=25000mm可得，m、n、H、T、K.=-=37 T=8364mm m=5156+16399*sin/sin=13957mmM=23359； H=M-R*cos=5682mm ； n=H/sin=8035mm ；Kp=R/180=3.14*45*25000/180=19625mm（2）单开道岔平行线路联接ZDK930-7-40：=80748 ； a=5156mm ；b=8035mm ； R=25000mm； T=1748mm ；m=14370mm； n=m-T=12622mm（3）渡线道岔线路联接 ZDK930-4-1522：=140210 ；a=3942mm ；b=4858mm ； L=16684mm ；T=2000 mm ；L0=9000mm求：C、SC=S/sin-S0/tan0.5=3145mmS=L*tan=4159mm5.调车方式3.0t底卸式列车厢采用通过式调车，1.0t固定式列车采用顶推调车。3.5.3 井底车场通过能力验算1.按运量和净载重计算：本设计生产能力为0.9Mt/a，日产煤2730t，矸石量占20%，日运量为273020%=546t；掘进煤占5%，日运量为27305%=136.5 t；井底车场线路布置采用3.0t底卸矿车运煤，10t蓄电池电机车牵引，每列车内由17辆矿车组成；辅助运输采用1.0t固定式矿车， 每日3.0 t底卸式列车数=2850/（317）=55.9列；每日煤矸混合列车数（6001500）/（1.719+91）18.2则列车数为55.9：18.23：1。每一调度循环内有3列3.0t底卸式矿车和1列1.0t固定式矿车组成，每一调度循环时间=2.88+2.90+2.90+15=23.68 min；列车进入井底车场的平均间隔时间=23.68/4=5.92 min；列车在井底车场平均运行时间=（3467.4+1170.9）/4=643s=10.72min。2.井底车场通过能力计算：N25.2(1733+19)/（1.1523.68）=150.9万t/a；车场通过能力富裕系数： K149.9/90=1.671.3井底车场通过能力满足要求。 表3-4 矿车运行时间 3.5.4 井底车场主要硐室1.主井系统硐室主井设有3.0 t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、清理井底散煤硐室及水窝泵房等。主井井底散煤采用矿车处理，用绞车提升至车场水平。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闭门。3.其它硐室其它硐室有调度室、医疗室、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、防水门硐室、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，要研究采煤和掘进安排特点，了解有关政策与规程、规范规定、合理的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；4.4.降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资。3.6.1沿煤层走向的开采根据该设计矿井的煤层分布及采区划分的具体情况，采用井田双翼同时开采，这样有利于矿井的均衡生产和合理配采，确定生产的连续性；有利于矿井通风、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，采用走向长壁开采，这样以减少初期工程量和基建投资，并且投产快。详见采区接续图表。表3-4 采区接续表3.6.2 沿井田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，将该一水平划分为四个采区，详见采区分布