鸡西矿业集团小恒山煤矿3.0Mta新井设计

摘 要本设计为鸡西矿业集团小恒山煤矿3.0Mt/a新井设计，共有5层设计可采煤层，平均总厚度为14.4m，煤的工业片牌号为1/3焦煤。设计井田的可采储量为310.60Mt，服务年限为74a，划分两个水平开采。本设计矿井采用双立井加二水平暗斜井延伸的开拓方式，分组集中大巷及采区石门的大巷布置方式，共划分10个采区，其中首采区为2个，投产工作面2个，建井工期48个月。本设计采区为西一采区，石门装车式下部车场，采用中央边界式通风，综合机械化采煤，采用“三、八”式工作制，工作面长为200m，每刀进度为0.8m，每日割7刀。提升设备为主井采用两对16t箕斗提升，副井采用罐笼提升。由于本人知识有限，缺乏一定的现场经验。因此，本设计中难免会出现一些问题，请各位专家老师批评指正、加以指导，避免在以后的工作中再次出现类似的错误。关键词： 水平； 开拓；走向长壁；综合机械化采煤 AbstractThe task of this design is to construct a 3.0million tons new shaft for Jixi xiao heng shan Administration.This mine has five minable Coal Seam, and its average thickness is 14.4 meters, types of coal seam is 1/3 coking coal. Designed field of minable capacity is 310.60million tons. It can adapt for 74years, and is divided into one 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 10mining districts and 2 worked faces. Time of constructing shaft is 48 months. This worked fece is west 1 and right 1 worked face, Adapt “three-eight” work situation, work face is 200 meters length of circle is 0.8meters, and times is 7 everyday.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 word: standard； exploit； Alignment the long wall adopts the coal meth； Integration mechanization coal mining目录摘要IAbstractII目录III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11.1.3气象 地震21.1.4水文地质21.1.5煤田开发史21.1.6工农业及原料21.1.7水源及电源21.2 地质特征21.2.1矿区内的地层情况21.2.2地质构造31.2.3煤层赋存及可采煤层特征41.2.4岩石性质、厚度特征61.2.5水文地质情况71.2.6沼气 煤尘及煤的自燃性71.2.7煤质 牌号及用途71.3勘探程度及可靠性7第2章 井田境界 储量 服务年限82.1 井田境界82.1.1井田周边状况82.1.2井田境界确定的依据82.1.3井田未来发展状况82.2 井田储量82.2.1井田的储量计算82.2.2保安煤柱82.2.3井田储量计算方法92.2.4储量计算评价102.3 矿井工作制度 生产能力及服务年限102.3.1矿井工作制度102.3.2生产能力102.3.3矿井设计服务年限11第3章 井田开拓123.1 概述123.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述123.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况123.2矿井开拓方案选择133.2.1井硐形式和井口位置133.2.2开采水平数目和标高153.2.3开拓巷道布置153.3 选定开拓方案的系统描述163.3.1井口形式和数目163.3.2井筒位置及坐标183.3.3水平数目及高度193.3.4石门大巷数目和布置193.3.5井底车场形式选择223.3.6煤层群的联系223.3.7采区划分223.4 井筒布置和施工233.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护233.4.2井筒布置及装备233.4.3井筒延伸的初步意见243.5 井底车场及硐室273.5.1井底车场形式确定及论证273.5.2井底井场的布置、存车线路、行车线路布置长度273.5.3井底车场通过能力验算293.5.4主要硐室313.6 开采顺序313.6.1沿井田走向的开采顺序313.6.2沿井田倾向的开采顺序323.6.3采区接续计划323.6.4“三量”控制情况32第4章 采区巷道布置及采区生产系统334.1 采区概述344.1.1设计采区的位置、边界、范围、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、储量及服务年限344.2 采区巷道布置344.2.1区段划分344.2.2采区上山布置354.2.3采区车场布置364.2.4采区煤仓形式 容量及支护394.2.5采区硐室简介404.2.6采区工作面接续404.3 采区准备414.3.1采区巷道的准备顺序414.3.2采区主要巷道的断面41第5章 采煤方法435.1 采煤方法的选择435.2 回采工艺435.2.1选择和决定回采工作面的工艺及使用的机械设备435.2.2选择采面循环方式和劳动组织形式44第6章 井下运输和矿井提升466.1 矿井井下运输466.1.1运输方和运输系统的确定466.1.2矿车的选型及数量466.1.3采区运输设备的选择506.2 矿井提升系统516.2.1 矿井主提升系统的选择与计算51第7章 矿井通风与安全537.1 矿井通风系统的确定537.1.1概述537.1.2通风系统选择537.1.3主扇通风方式的确定537.2 风量计算与风量分配537.2.1风量计算537.2.2.风量分配577.2.3风量调节方法与措施587.2.4风量验算597.3 矿井通风阻力的计算607.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力607.3.2等积孔637.4 通风设备的选择637.4.1主扇的选择计算637.4.2电动机的选择647.4.3 反风措施647.5 矿井安全技术措施647.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸647.5.2 火灾与水患的预防657.5.3 其他事故的预防65第8章 矿井排水668.1 概述668.1.1矿井水来源及涌水量668.1.2对排水设备的要求668.2 矿井主要排水设备678.2.1排水方式与排水系统简介678.2.2主排水设备及管路的选择计算68第9章 技术经济指标71结论73谢辞74参考文献75附件1：中文翻译76附件2：外文资料80绪论在通过大学四年的学习当中，我掌握了很多本专业的相关知识，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市小恒山煤矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多关于小恒山煤矿的资料。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、采煤工艺、岩石力学以及CAD制图方面的知识。在设计时，需要对矿井的地质情况、煤层的受力等情况进行综合分析等工作。我通过做本次毕业设计，学到了很多采矿工程方面的专业知识，巩固了我所学过的各种知识，并且做到了能够很好的运用它们，从而也为我以后的工作打下了良好的基础。我国煤炭资源丰富、储量和产量均居世界前列。近年来随着国民经济的发展和综合国力的提高，石油、天然气、水力、核电等其它能源有了较大的发展空间，但是煤炭资源仍是我国的主要能源。预计在今后相当长的时间内这种状况不会有根本性改变。进入新世纪以后，要求我国煤炭工业深化改革，尽快摆脱粗放经营的旧模式，步入低投入、高产出、高效益的良性循环轨道。煤炭工业的发展依赖的是先进的煤炭先进技术。其中包括采矿工程技术，作为一名采矿专业的学生，即将成为煤炭行业的工程技术人员，所以我们要为我们即将从事的采矿事业做出我们应有的贡献！- VII -第1章 井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1交通位置小恒山矿区位于黑龙江省鸡西市境内。地理坐标为北纬451842452231，东经13042201305131 。勘探区内公路四通八达,南部有林口至密山铁路线,国家级公路，通往小恒山矿有铁路专用线，交通较为方便（见图1-1）图1-1交通位置图1.1.2地形 地势小恒山煤矿地处恒山煤矿与二道河子煤矿之间,地表为丘陵地带，西部玄武岩覆盖,地势稍高,往东地势渐平,地面最大高差约50m。1.1.3气象 地震小恒山矿区处中温带湿润区,属大陆性多风气候, 区内由11月至翌年4月为冻结期，冻结深度为1.52.0m，最高气温在零上2731，最低气温在-29-34。汛期常发生在每年的七、八月份。年平均降水量312.5mm，季内最大降水量533.3mm。1.1.4水文地质小恒山矿区境内没有湖泊、水库和沟塘，矿区内水源均来开采自地下水。 1.1.5煤田开发史小恒山矿因为是新近开发的矿井，故无开发史。1.1.6工农业及原料小恒山井田周边有很多农田和国有林地分布，可为矿区提供足够的农产品及生产原料。1.1.7水源及电源小恒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鸡西市供电局和鸡东县供电局，实现了双线路供电。1.2 地质特征1.2.1矿区内的地层情况小恒山矿区位于鸡西盆地北部条带东端，基底是元古界麻山群，含煤层为中生界上侏罗纪鸡西群，井田西北部煤层倾角在9-13，井田中部煤层倾角在9-12，都为单斜构造，局部有断层。勘探区地层层序表（如表1-1）：表1-1地层层序表界系统群组接触关系地层厚度m新生界第四系全新统Q4冲积层Q4不整和1-20第三系上新统N2玄武岩整和假整和0-40中生界侏罗纪上统J3鸡西群穆棱组J3m整和假整和6城子河组J3ch不整和660-740滴道组J3a不整和0-130元古界麻山群Ptms变质岩系不整和15001.2.2地质构造 小恒山煤矿井田范围内主要地质构造为断层，其中断层有5个，铅直断距在50 m左右，（详见表1-2）。侏罗纪晚期，含煤地层形成。沉积前的古构造以及后来的燕山运动都对煤层起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北压力进一步加强。 小恒山区位于鸡西煤盆地北部条带的东端，地层走向近东西、倾向南、单斜。地层倾角813之间。 表1-2断层特征表 顺 序 号 断层编号断层性质 产状 落差（m）存在依据及控制情况 备注 走向 倾向 倾角 最大 最小 可靠 1F1 正断层N35E N67600100 较可靠 2 F2正断层N50ES56325东向F2西向F4 3F3正断层N60WSW702015 较可靠 4 F4正断层N50WNE733010可靠 5 F5正断层N20ESE7057090 可靠1.2.3煤层赋存及可采煤层特征煤层赋存较深，倾角在 11左右，主要煤层发育在城子河组地层中，可采煤层为： 3#上、3#下、34#，47#，48-2#（见表1-3）表1-3可采煤层特征煤层号煤层厚度煤层结构层间距可采程度顶板岩性底版岩性3#上2.9m简单18m全区可采粉沙岩中砂岩3#下2.9m简单全区可采细砂岩砂岩162m34#2.9m简单全区可采细中砂岩中砂岩细砂岩18m47#2.9m简单全区可采细砂岩粉砂岩夹粗砂岩22m48-2#2.8m简单全区可采细砂岩细砂岩中砂岩图1-2煤层柱状图1.2.4岩石性质、厚度特征小恒山区内岩性较细，主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂层及煤层组成，仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。煤层和岩层的物性差异均比较明显，各岩层的密度差别较小，曲线在各种岩层反应平直煤层异常反应明显，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。1.2.5水文地质情况小恒山矿受大气降水直接补给，岩石风化裂隙不发育，地下水呈裂隙水形式。已探明含煤地层风化裂隙带总深度在80100 m，而强风化裂隙带在5060 m以内。目前新井建在+50-700 m标高之间，垂深750 m，风化裂隙水对其直接影响很小，含水性弱，单位涌水量为70121m3/h，由于表土层覆盖25.5m，对降水的补给与渗透起到到控制作用，使地下水呈承压水出现，地下水补给来源主要是大气降水，水力性质呈潜水状态。1.2.6沼气 煤尘及煤的自燃性 1、瓦斯赋存情况及涌出量根据现有资料和临近生产矿井的调查，小恒山矿区内含瓦斯，瓦斯相对涌出量为0.447，瓦斯绝对涌出量为4.233，属于低瓦斯矿井。2、煤尘爆炸性煤尘爆炸指数小于10， 煤尘没有爆炸危险性。3、煤的自燃情况 根据实际调查及其临近矿井的调查报告，该井田范围内的煤没有自燃倾向。但在秋东季也应注意防火。1.2.7煤质 牌号及用途小恒山矿区内的煤层是由高等植物所形成的腐植煤，其肉眼煤岩成份主要是亮煤、暗煤、夹镜煤丝带、丝炭较少，黑色光亮裂隙发育，质脆，黑色条带状结构，其煤岩类型多为光亮型、半亮型和半暗型。原煤灰分变化较大，一般在2031，硫含量在0.220.37之间；磷含量一般在0.0030.014之间，是低硫、低磷的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勘探程度及可靠性自一九八九年至一九九九年经历了普查、精查阶段。二零零一年十月，鸡西矿业集团地质队提交了小恒山煤矿深部精查补充勘探地质报告。共施工了398个钻孔，总工程量210381.86m，平均每平方公里10.69个钻孔，可采煤层点1221个、其中甲级306个、乙级168个、丙级227个，未评级520个，甲、乙级率为38.82 。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况小恒山矿区的境界为：西起F1断层，北至地面标高为+50m，东起F断层，南至-700m标高，走向长度为7 km，倾斜长度为4 km。2.1.2井田境界确定的依据1.以地理地形和地质条件作为划分井田境界的依据；2. 划分的井田范围要为矿井发展留有空间；3. 要适于选择井筒位置，安排地面生产系统和各建筑物；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井田未来发展状况随着技术的进步和勘探水平全面的提高，井田范围内探明储量会越来越精确,可能在更深部发现可采煤层,远景储量丰富。2.2 井田储量 2.2.1井田的储量计算矿井储量是指矿井内所埋藏的，具有工业价值的煤炭数量。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保安煤柱为保护居住地面建筑物及工程设施的安全，本设计对井筒及工业场地后期的风井、规划中的大断层留设安全煤柱。由于小恒山矿区无地表移动参数实测资料，设计参照类似围岩情况按以下数据留设安全煤柱：松散层移动角：含水松散层45、不含水的松散层55岩层移动角：70岩层边界角：55主、副井筒均位于工业场地内，主、副井筒深度200m，工业场地东西长400m，南北最大宽度为600m，按照现行建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程规定，井筒煤柱地面受护面积包括井架、提升机房和围护带面积包括工业场内为煤炭生产直接服务的工业厂房、服务设施和围护带，围护带宽度为25m，煤柱按岩层移动角圈定，井田境界煤柱按40m留设，境界线两侧各20m，盘区煤柱按20m留设，两侧各10m。按以上计算方法得：工业广场煤柱损失：608万t； 周边、断层保安煤柱损失：1500万t；损失总量： 2108万t， 损失率为： 2.2.3井田储量计算方法计算标注以储量管理规程为依据，公式如下：块段储量=块段面积cos(平均倾角)平均厚度视密度矿井设计储量工业储量永久煤柱块段可采储量=（工业储量永久煤柱）设计回采率回采率要求：厚煤层不小于75%，中厚煤层不小于80%，薄煤层不小于85%1、工业储量计算：计算公式：ZK=(md)cos式中：ZK工业储量；S块段面积；煤层平均倾角；d煤的平均厚度；煤的视密度。 经计算得工业储量为395.34Mt2，可采储量计算：计算工式如下：Zc=( zk -p) c式中：Zc-可采储量，Mt； zk -工业储量,Mt； p-永久煤柱，Mt； c-采区回采率。得：Zc =310.6Mt（见表2-1）。表2-1 可采煤层储量总表序号煤层号A+B+C（Mt）工业储量（Mt）损失量（Mt）设计采出率可采储量（Mt）13#上75.5179.615.9283%62.6723#下77.0179.614.6283%61.92377.1179.613.5282%61.23477.1179.613.5283%63.23577.476.93.5083%61.75总计381.14395.3421.08310.602.2.4储量计算评价 小恒山煤矿的煤层对比可靠，煤层厚度比较稳定，倾角较缓，煤层底板起伏不大，构造控制基本可靠，无火成岩，水文地质条件中等，储量计算可靠。2.3 矿井工作制度 生产能力及服务年限2.3.1矿井工作制度矿井设计年工作日为330天，每天三班作业，二班半生产，半班准备，每天净提升时间为16小时。2.3.2生产能力井田煤炭储量丰富（工业储量为395.4Mt，可采储量为310.6Mt），地质构造及水文地质简单，煤层赋存平缓（最大倾角13），煤质优良，具有建设大型矿井的条件。方案一：建2.4Mt/a的矿井；方案二：建3.0Mt/a的矿井；方案三：建4.0Mt/a的矿井。根据煤炭工业矿井设计规范矿井投产后服务年限不应过长，可由服务年限确定（见表2-2）。表2-2矿井及第一开采水平设计服务年限矿井设计生产能力 （ Mt/a）矿井设计服务年限（ a）3.0及以上60701.22.45060 0.450.9 40502.3.3矿井设计服务年限矿井设计服务年限公式： （）式中：T矿井设计可采储量，Mt； Z生产能力， Mta； K矿井储量备用系数，K.31.5。矿井设计一般取K=1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取K=1.5，地方小煤矿可取K=1.3 。根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。方案一：PZ/AK=310.60（2.41.4）=92年；方案二：PZ/AK=310.60（3.01.4）=74年；方案三：PZ/AK=310.60（4.01.4）=55年。从保证矿区均衡生产来看，井型较大的矿井对保证矿区产量起骨干作用，其服务年限也应略长些，因本井田地质储量大，可采储量多，则选择方案二合理。该矿井生产能力为3.0Mt/a，矿井服务年限为74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小恒山矿区地面标高在，属于丘陵区，地区起伏不大，矿区煤层赋存稳定，断层少但落差大，大的断层都作为矿区的边界，矿区附近各个矿井井型不同，开拓方式以立井居多。3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况地质构造（主要为断层）、顶板条件、地形及水文地质条件、矿井生产能力、煤层赋存情况及储量等对矿井开拓方式有较大影响。煤层倾角在913之间，地质构造较多，由于F3断层将煤层从中间断开落差较大，再加上3#下与煤层间距为162m。立井延伸和石门都太长。从技术上来看选用立井加暗斜井开拓对该井田都有利。根据井田条件和设计规范有关规定，本井田划分为2个水平，阶段内采用采区式进行准备。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，尤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.必须贯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；6.根据用户需要，应将不同煤质、煤种的煤层分别开采。3.2矿井开拓方案选择3.2.1井硐形式和井口位置井硐形式的确定根据地形地貌、煤层赋存条件及确定的工业场地位置，本着合理开发全井田，集中生产运输环节简单、初期井巷工程量少、投资省、出煤早、达产快、安全、高效的原则，设计提出了三个井硐开拓方案：方案一：双立井加暗斜井开拓（图3-1）；方案二：双立井开拓（图3-2）；方案三：双斜井开拓（图3-3）。以上三种井筒开拓方案比较如下：斜井与立井相比：斜井优点：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，井底车场及硐室都投资少；井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升设备，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，并减少了井下石门的长度。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，更要多占用设备和人力；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 ：斜井煤层赋存较浅，垂深在200m以内，煤层赋存深度为0500m，含水砂层厚度小于2040m，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立井优点：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，井筒为圆形断面机结构合理，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：与斜井优点相反。立井煤层赋存深度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方案一：图3-1立井加暗斜井方案二：图3-2立井开拓方案三：图3-3斜井开拓斜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：本井田煤层倾角小、走向长度大、生产能力大、瓦斯涌出量小，斜井开拓井筒过长，井筒断面较小通风较差。兼于对斜井和立井的优缺点及适用条件的综合考虑立井方案技术上可行，从而选用立井一水平加暗斜井两水平开拓。立井一水平加暗斜井与双立井开拓比较：立井加暗斜井开拓兼有立井和斜井开拓的优点，矿井建井初期选用立井，延伸选用斜井，这两种设计一水平为150m，如用斜井在此水平延伸根据煤层的赋存情况技术上可行，如采用立井用石门与井底车场相连，石门过长。立井井筒延伸过长。故立井一水平加暗斜井技术上可行。根据上述井筒开拓方案的技术比较，确定立井与立井一水平加暗斜井开拓方案在技述上可行。根据规定，对技术可行方案应进行经济比较。井筒开拓方案经济比较表（如表3-1）。3.2.2开采水平数目和标高根据井田条件和设计有关规定，本井田可划分2-3个水平。方案一：两个水平布置，标高：150 ，500；方案二：三个水平布置，标高：150 ， 350 ，550；小恒山区煤层倾角较小采用二个水平下山比较合理，石门长度合理；采用三水平布置增加了巷道的数目加大了投资，于是综合考虑还是选用两个水平进行开拓。3.2.3开拓巷道布置开采水平布置的核心问题是运输大巷的布置，运输大巷可有单煤层布置（称分煤层运输大巷）分煤组布置（称分组集中运输大巷）或全煤组集中布置（称集中运输大巷）主要根据煤层的数目和层间距来确定。采用分煤层或分组集中大巷时，各煤层大巷之间、各大巷与井底车场之间用石门联系；用集中运输大巷时，各煤层组之间用采区石门联系（详见图3-4）。图3-4开拓巷道布置图3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井口形式和数目井硐位置的确定：对矿井井筒位置有以下的要求：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；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；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。方案技术比较： 方案一和方案二比较，在建井初期相比，所有的投资相等，方案一建井位置与方案二相同，两方案工业广场压煤量相同，方案一从第一水平用暗斜井开拓，减少二、三水平石门长度，方案二延伸立井井筒和石门工程量大。所以选用第一方案； 方案一和方案三比较，第三方案的斜井井筒过长石门也长。第一方案大大减少了井筒的长度经济上极其有利，所以第一方案优先。 方案二和方案三比较，方案三立井的井口在井田之外，偏离储量中心，巷道往返量大，相应的增加了运输、提升、排水费用。总投资大于第二方案。 依据本井田的储量分布图，及勘探线图，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。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。根据煤矿安全规程规定，一个矿井必须有两个通向地面的出口，用于安全和通风需要，以井筒的不同位置进行比较（详见井筒开拓方案示意图）从上述经济比较来看，图3-5的井筒位置优于其他两个方案，故其在经济上符合矿井设计规范。考虑工业广场压煤量：图3-5的压煤量为10Mt;图3-6的压煤量为8.5 Mt；图3-7的压煤量为9.0Mt。但是考虑大三者都能达到回采率80的前提下，再联系到经济比较后得出，最后选择图3-5做为井筒的最佳位置。综合上述各种方案的优缺点，方案一还是比较优越。因此，选用方案一进行井田开拓。图3-5立井在中部图3-6立井在浅部图3-7立井在深部表31开拓方案经济比较表方案一方案二方案三基建费/万元工程量m单价元费用万元工程量m单价元费用万元工程量m单价元费用万元立井200300060立井200300060斜井18901150217.3暗斜井14751150169.6立井延伸3503000105斜延伸井690115079.3石门96080056石门1800800144石门121580097.2井底车场65090058.5井底车场65090058.5井底车场70090063大巷3585800286.8大巷3585800286.8大巷2400800192合计630.9654.3648.8由上表可看出，最终确定方案一无论在技术上还是在经济比较上都为最优方案。3.3.2井筒位置及坐标选择井筒的条件：井下条件：在井田走向的储量中央或近中央使两翼可采储量平衡，减少走向运输大巷的运输费用。巷道好维护，通风费用低保持两翼均衡生产和采区正常接续，采用多水平开采，井田倾斜方面各水平石门工程量总和小同时考虑第一水平兼顾其他水平，减少煤柱数量，少压、不压开采条件好的煤层。地面条件：井筒位置比较平坦，满足防洪设计标准，符合环境保护要求有利生产、方便生活。主井坐标：经度-419290，纬度5006515；副井坐标：经度-419360，纬度5006510；风井坐标：经度-418625，纬度5008090。3.3.3水平数目及高度小恒山井田煤层倾角小走向长度长，不利于用单水平或多水平开采并且煤层赋存较深，如选用水平数目过少上山长度不满足规定，必须设辅助水平则引起投资费用增加和生产分散，由于运输、提升等技术设备的发展，对缓倾斜煤层矿井规定垂高为：150m250m，但实际工作中已经比规定中有较大提高，大型矿井水平垂高对于缓倾斜增加到200m400m，故此新矿设计中选用两水平开采，垂高最大为400m，满足技术要求和生产需要，是较合理的水平数目。3.3.4石门大巷数目和布置采用分组集中大巷并且此矿井选用两水平开拓煤层间距小，在每一水平大巷数目为两个，主石门为一个，A组大巷布置在3#上与3#下层煤下部的岩石中，B组大巷布置在下层组煤的底版岩层中便于维护，主石门因煤层的长度大小有所不同。小恒山矿井中，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相同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。（详见图3-8与图3-9）。井筒布置及装备：主井：井筒直径7.0m，净断面积38.465m2，掘进面积44.157 m2，井筒深度200 m，井筒内装备两对16t刚性罐道，立井多绳箕斗。采用180mm180mm10mm方形空心型钢罐道，端面布置采用树脂锚杆固定托架。副井：井筒直径7.0m，净断面积38.465 m2，掘进断面积44.157 m2，井筒深度200 m， 900mm轨距，双层四车刚性立井多绳罐笼，担负矿车辅助提升任务，兼做进风井筒，采用180mm180mm10mm方型空心型罐道，断面采用树脂锚杆固定托架。图3-8大巷石门断面示意图 图3-9回风大巷断面示意图3.3.5井底车场形式选择与井底车场型式选择有关的因素有：保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；调车简单，管理方便，弯道及交叉点少；符合有关规程、规范；井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低；施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩短建设时间；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。根据小恒山矿井井筒形式及分组集中大巷、石门布置，结合上述井底车场型式的选择因素，该设计矿井选用立式（折返调车）井底车场，两翼来车，利用主石门作为主井存车线和调车线。3.3.6煤层群的联系小恒山矿区煤层间距有大有小，井田内可采层有3#上、3#下、煤层。其煤层倾角均在11左右，3#上煤层距离3#下煤层18m, 3#下煤层距离煤层162 m，煤层距离煤层22 m，煤层距离煤层18m。由于3#上煤层与3#下煤层距离其它三层煤间距太大，因此采用分煤组布置，故3#上煤层与3#下号煤层采用集中大巷开采；、煤层间距小采用集中大巷布置，由于煤层倾角不同，煤层间联系可能是溜煤井或斜巷。3#上、3#下、 煤厚分别为2.9m 、2.9 m、2.9 m、2.9 m 、2.8m。3.3.7采区划分划分采区时，应考虑的原则：根据，采区划分要考虑采区接续关系，使其适应各翼储量及产量分配；开采多煤层的井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产；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；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；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；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；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，适合于综合机械化开采的部分要单独划分出来采区（详见3-10图）。图310采区的划分示意图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的岩石大部分为粉砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩。副井支护：混凝土井壁厚450mm，充填混凝土50mm；主井支护：混凝土井壁厚400mm，充填混凝土50mm。3.4.2井筒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、对运输、通风、管线等布置的要求，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（详见图示3-11和3-12）。主井：主井井筒：井筒直径7.0m，净断面面积38.465m2，掘进断面面积44.157m2井筒深度200m。井筒内装备两对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。副井井筒：井筒直径7.0m，净断面面积38.465m2，掘进断面积44.157m2。井筒深度200m，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井筒延伸原则：1保持或扩大矿井生产能力；2.充分利用现有井巷、设备和设施，减少辅助工程量；3.积极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.尽可能缩短新旧水平的同时生产时期。 图311主井井筒断面 图312副井井筒断面3.5 井底车场及硐室3.5.1井底车场形式确定及论证矿井设计能力为3.0 Mt/a，年工作日为330天，二班半生产，半班准备，每日净提升时间为16小时；立井加暗斜井开拓，井筒处于井田中央，两翼来煤量基本相同；主井净直径7.0m，装备两对16t多绳箕斗，副井净直径7.0m，装备一对1.5t双层四车罐笼；主要运输大巷采用5t底卸运煤，每列车由22辆矿车组成，由两台10t架线式电机车一前一后牵引，卸时，机车通过卸载站。辅助运输和掘进煤采用1.5t固定式矿车，煤矸混合列车由22辆1.5t矿车组成，两台10t架线式电机车牵引。矸石量占矿井产量15，掘进量占10。井底车场形式为立式环行车场。3.5.2井底井场的布置、存车线路、行车线路布置长度井底车场线路布置的要求：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；井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；井底车场的线路工程量小；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；尽量减少道岔和交岔点；线路布置要有利于通风；底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题。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；存车线长度的计算 副井空、重车线计算公式：L=mnL1+NL2+ L3式中：L 空重车线长度，m；n 每列车的矿车数，辆；m 列车数，列；L1 一个带缓冲器列车的长度，m；L2 每台电机车长度，m；L3 列车制动距离，m；N电机车数量，台。a、主井：m=1列，n22辆，L14.2m，N=2台，L24.5m，L345m则：L1224.2+24.5+45146.4，取L147mb、副井；m=1列，n22辆，L12.2m，N=1台，L24.5m，L315m则：L1222.4+14.5+45102.3m，取L103mc、调车线长度：L1224.2+14.5+15111.9m,取取L112m（2）材料车线长度LnL1式中：n容纳材料的车数，取10台；L1材料车长度，为2.4m；L102.424m根据实际需要，开设水泵硐室和变电所，取材料车线长80m。附井底车场线路图（如图313）。5t底卸式列车采用折返式调车，1.5t固定式列车采用通过或折返调车。图313调车方式表3-2车场调度图表 3.5.3井底车场通过能力验算采用电机车运输时，井底车场通过能力按下式计算N=式中： N-井底车场年通过能力 ， t； Q-每一次调度循环进入井底车场的所有列车的净载煤重 ，t； T-每一次调度循环时间 ， min； Ta-每年运输工作时间等于矿井设计年工作日数与日生产时间的乘积 ， min；井底车场通过能力应考虑留有一定的备用储备能力，一般应大于矿井设计生产能力的30%。Ta=3301660=316800 Q=2254+291.5=467 tT=22.5 minN=5.71 Mt富裕系数为：（571-300）300=90满足设计规范中富裕系数大于30的要求。设计采用22kg/m钢轨，900mm轨距，6号道岔，线路的曲线半径25m。线路连接计算：(1)单开道岔非平行线路联接道岔 ZDK922/6/30 ， a=4862mm， b=6838mm ，=92744 ，R=25000mm =45，L=11700 ， 质量kg1798 允许5t矿车10t机车，速度5.0=-=45-92744=353216TRtg（2）25000tg（353216/2）=8012mmM=bsin+Rcos=25784 mmm=a+(b+T)=17069 mmH=M- Rcos=8106 mm n=49308 mmf=a+bcos-Rsin=7497 mmKp=4129(2)单开道岔平行线路联接S=2300 B=13800 mmm=13991 mmTRtg（2）=2069 mmn=-Rtgcos=m-T=11922 mmL=+T=20731 mmC=n-b=5084 mmKp=4129(3)渡线道岔线路连接（SO=800 mm）LO=13800 mmL=2a+ LO=23524 mmN=13991C=N-=508 mm(4)三角道岔线路连接型直三角道岔线路连接=90，1=90-=803216T1= Rtg（12）=21178 mm L=a+b+R+S=39001 mmK=-b- T1=4261 mmm=(b+K+ T1)sin+ T1=26484 mm3.5.4主要硐室 原则：符合煤炭工业矿井设计规范的规定；硐室布置一般随井底车场型式的不同而变化。主井系统硐室：推车机及翻车机硐室、底卸式矿车卸载站硐室、井底煤仓及箕斗带式输送机装载硐室、清理撒煤硐室及水泵房室等。副井系统硐室：主排水泵硐室、水仓及清理水仓硐室、主变电所、副井井底操车设备硐室及等候室等。3.6 开采顺序3.6.1沿井田走向的开采顺序根据该设计矿井的煤层分布及采区划分的具体情况，采用由中央向两侧开采，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；依据采区划分的具体情况，采用走向长壁开采（详见表3-3）。表3-3采区接续表3.6.2沿井田倾向的开采顺序下行开采 即：从上而下开采煤层。3.6.3采区接续计划编制采区接替计划时应使投产采区或近期接替生产的采区，准备工程量小、时间短、生产条件好，同时生产和同时准备的采区数目不宜太多，几个采区同时生产的矿井，各采区接替的时间宜彼此错开，不宜排在同一年度（详见采区接续表）。3.6.4“三量”控制情况1.开拓煤量：Q开=（LD-Q地损-Q呆滞）KL-煤层两翼已开拓的走向长度，m；-采区平均倾斜长度，m；-开拓区煤层平均厚度，m；D-煤的视密度，t/m3Q地损-地质及水文地质损失，t；Q呆滞-呆滞煤量，t；K-采区采出率L=1080m ， =2.9m ， =1320m ， D=1.5 t/m3 ， K=0.75 Q呆滞=801500 t ， Q地损=1022000 tQ开=（108013202.91.5-801500-1022000）0.75=2026.17万t 2.准备煤量 Q准=（LhD-Q地损-Q呆滞）KL-采区走向长度，m；h-采区倾向长度，m； -采区煤层平均厚度，m 。Q开=（108013202.91.45-801500）0.75=803.14万t 3.回采煤量 Q回= LhMDKL-工作面走向可采长度，m；M-采高，m；L-工作面回采率。Q回=108010002.91.450.92=417.8万t三量可采期确定及计算（1）三量可采期按原煤炭部规定为：开拓煤量3至5a、准备煤量1a以上、回采煤量4至6个月以上。（2）开拓煤量