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摘 要本设计矿井为鸡西市城子河煤矿的矿井设计，设计生产能力为0.9Mt/a，服务年限60.26a。井田共划分为6个采区开采，井田内有4层可采煤层。井田平均走向长4000m，平均倾斜长3000m，煤层平均倾角16。城子河矿位于鸡西市鸡西火车站东北约5公里。其地理坐标为东经北纬。矿内有运煤专用铁路与国铁林密线西鸡西车站相连，距离为7.5公里，往东至正阳煤矿6.5公里。此外上有公路通往鸡西、勃利、哈达、四海店等地，交通十分方便。由于井田走向长度较大，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用走向长壁采煤法开采，工作面全部为综合机械化采煤。关键词 走向长壁 矿井设计 综合机械化AbstractThis design coal mine designs for the mine well of the cheng zi he coal mine of the ji xi City, the design produces the ability is 0.9 Mt/ a, service time limit 60.26 as.The well farmland totally divide the line to 6 adopt the area to mine, there are 4 layers in the well farmland can adopt the coal seam.The well farmland average alignment long 4000 ms, tilt to one side the long 3000 ms equally, coal seam average 16 of Cape of .The cheng zi he mine locates the ji xi train station northeast of the ji xi City about 5 kilometers.Its geography sits the mark as east longitude northern latitudes.There are the luck coal appropriation railroad and the country irons in the tie lin mi the ji xi station connect with each other, being apart from to 7.5 kilometers, going to positive 6.5 kilometers of sun coal mine eastwards.Have the highway to lead to the ji xi, benefit of boli , hada to reach in addition and up, the whole world store etc. ground, the transportation is very convenient.Because the well farmland alignment the length compare greatly, and the coal seam geology condition etc. factor influence, decide all adoption alignments inside the farmland of this well long the wall adopts the coal method to mine, working to face all for comprehensive the mechanization adopts the coal.Keyword long wall mine well designs the comprehensive mechanization目 录摘 要IAbstractII绪论VII第一章 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气象和地震情况21.1.4井田区及邻区生产建设及规划情况21.1.5矿区经济状况21.2 地质特征21.2.1 矿区范围内的地层情况21.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造31.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征41.2.4 岩石性质、厚度特征61.2.5 水文地质情况61.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性61.2.7 煤质、牌号及用途71.3 勘探程度及可靠性7第二章 井田境界、储量、服务年限82.1 井田境界82.1.1 井田境界确定的依据82.1.2 井田周边情况82.1.3 井田未来发展情况82.2 井田储量82.2.1 井田储量的计算82.2.2 保安煤柱92.2.3 储量计算方法92.2.4 储量计算的评价102.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限102.3.1 矿井工作制度102.3.2 矿井生产能力的确定102.3.3 矿井服务年限11第三章 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 影响本矿井开拓方式的因素及其具体情况123.1.3 确定井田开拓方式的原则123.2 矿井开拓方案的选择133.2.1 井硐形式和井口位置133.2.2 开采水平数目和标高193.2.3 开拓巷道的布置213.3 选定开拓方案的系统描述233.3.1井硐形式和数目233.3.2 井筒位置及坐标233.3.3 水平数目及高度243.3.4大巷数目及布置243.3.5 井底车场形式的选择253.3.6 煤层群的联系283.3.7 采区划分293.4 井筒布置及施工303.4.1 井筒穿过的岩层性质及井硐维护303.4.2 井硐布置及装备303.4.3 井筒延伸的初步意见313.5 井底车场及硐室313.5.1 井底车场形式的确定及论证313.5.2 井底车场的布置323.5.3 井底车场通过能力验算363.5.4 井底车场主要硐室363.6 开采顺序373.6.1 沿煤层走向的开采顺序373.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序383.6.3 采区接续计划383.6.4三量的控制情况39第四章 采区巷道布置与采区生产系统414.1 采区概况414.1.1 采区位置、边界及范围414.1.2 采区地质和煤质情况414.1.3 采区生产能力、储量及服务年限414.2 采区巷道布置414.2.1 区段划分414.2.2 采区上山布置434.2.3 采区车场布置454.2.4 采区煤仓形式、容量及支护524.2.5 采区硐室简介544.2.6 采区工作面接续544.3.1 采区巷道的准备顺序564.3.2 采区巷道的断面图及支护方式56第五章 采煤方法605.1 采煤方法的选择605.2 回采工艺605.2.1回采工艺及机械设备605.2.2选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式62第六章 井下运输和矿井提升646.1 矿井井下运输646.1.1运输方式和运输系统的确定646.1.2 矿车的选型与数量656.1.3 采区运输设备的选择666.2 矿井提升系统676.2.1 提升方式676.2.2 矿井主提升设备的选择68第七章 矿井通风与安全707.1 通风系统的确定707.1.1 概 述707.1.2 矿井通风系统的确定707.1.3 通风机工作方式的确定717.2 风量计算和风量分配727.2.1 矿井风量计算的原则727.2.2采掘工作面及硐室所需风量的计算727.2.3矿井总供风量757.2.4风量分配的基本原则757.2.5风量的调节方法与措施767.2.6风速验算767.3 矿井通风阻力的计算787.3.1确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力787.3.2矿井等积孔的计算797.4 通风设备的选择807.4.1 主扇的选择计算:807.4.2 电动机的选择817.4.3 反风措施817.5 矿井安全技术措施817.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施817.5.2 预防井下火灾827.5.3 预防水灾措施827.5.4 其它事故预防827.5.5 避灾路线及自救83第八章 矿井排水848.1 概 述848.1.1 矿井水的来源及性质848.1.2 涌水量848.1.3 对排水设备的要求848.2 矿井主要排水设备858.2.1 排水方式与排水系统简介858.2.2 主排水设备及管路的选择计算86第九章 技术经济指标88结论90致 谢 辞91参 考 文 献92附录一93附录二97绪论煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费结构中，煤炭占75%以上。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，储量居世界前列，而且品种齐全，为我们发展煤炭工业提供了必要的资源条件。随着国民经济的发展，我国的国有重点煤矿企业机械化程度将有长足的进步，安全条件将进一步得到改善，矿井采煤技术接近世界先进水平，我国的采煤方法的改革、矿井现代化建设将提高到一个新的水平。我作为一名采矿工程专业即将毕业的学生，也即将成为煤炭行业的工程技术人员，成为煤炭行业的一员我感到万分的高兴。在经过大学四年的历练，我已经掌握了许多关于采矿工程专业的专业知识，那么为了能更好的掌握、运用和升华这些专业知识，毕业设计为我们提供了一个非常吻合的契机，我将做的是黑龙江省鸡西市城子河矿的新井设计，在毕业实习中我收集到了许多关于城子河煤矿的资料。本矿井设计的主要内容是关于新矿井的设计，其中包括开拓方式、采煤巷道布置与采区生产系统、采煤方法、井下运输和矿井提升、巷道的支护及设备的选型等。其中还包括通风与安全方面、回采工艺方面、以及CAD制图等方面的知识。总之，毕业设计是一次综合的练兵机会，是我们四年所学的一次大检阅，为我们以后的工作和学习打下了夯实的基础，我想经过这次毕业设计的洗礼，我也将成为一名合格的煤炭行业工程技术人员，为采矿行业贡献自己的一份微薄之力。82 第一章 井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1交通位置城子河矿位于黑龙江省鸡西市境内，距鸡西火车站东北约5公里。其地理坐标为东经北纬。矿内有运煤专用铁路与国铁林密线西鸡西车站相连，距离为7.5公里，往东至正阳煤矿6.5公里。此外尚有公路通往鸡西、勃利、哈达、四海店等地，交通十分方便。 如图（1-1）1.1.2地形地势本设计井田的地形呈丘陵起伏。矿山地形属老年期地貌，北部是基底古；古老变质岩露出的山脊，一般标高+200米，中部为含煤地带的缓坡丘陵，一般标高+50+100区内有四条河流，穆陵河、城子河、正阳河、白石河。其中穆陵河最大，流量最大，最小，但是该河在本井田深部流过，对本井田影响不大。1.1.3气象和地震情况该地区属于大陆性气候，年平均风速4.14.7m/s风向多为西北风，最大25m/s，最高气温，最低气温。年降水量在325.7692.3mm,年蒸发量在1095.51430.6mm，结冻期由11月初至次年4月，结冻深度一般在2.0米，依据国家地震局资料，无最大在3.43.6级。1.1.4井田区及邻区生产建设及规划情况本矿区东西长4.0km，南北宽3.0km，面积12.00km2，且规划用一对井进行开发，规模为0.9Mt/a。 本井田没有生产，在建设中及停闭矿井，也没有小煤窑，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，最大涌水量386m3/h，矿井瓦斯不大。 1.1.5矿区经济状况 该矿区为农业区，工业基础比较薄弱，但是鸡西矿务局距本矿区较近，可借助此力量建设新区，人力资源及材料供应条件都是比较好的。 本矿区的供电电源容易解决，因为鸡西地区现有区域变电站两座及大型火力发电厂一座，在矿区总体设计阶段，供电电源方案已达成协议。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况 该矿区的地层的情况比较简单，易于观察。本设计井田的可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组，鸡西群穆棱组，在穆棱组上覆有巨厚的第三，第四地层晚侏罗系煤系地层不整合于元古界古生界基底之上，基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成。见表1-1表1-1 地层系统表 界系统（群）组厚度（米）新生界第四系全新统10-20全新统温泉河组20-40上更新统顾乡屯组10-40中更新统40-80下更新统白土山组15-50第三系上新统富锦组121中生界侏罗系上统（鸡西群）穆棱组570城子河组930东荣组250古生界中统青龙山组不清元古界麻山群不清 第四系地层在井田内广泛分布，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8 10m的黑腐殖土，区内四纪层厚度规律为东西薄，中间厚，南部厚，北部厚。第三系地层处均广泛分布，该地区由粉砂岩，泥岩组成，岩石胶结松散，以灰绿色为主，厚度变化不大。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 本井田的区域构造主要受新华夏系和北西向构造应力场的控制，又前者派生的次级构造占明显优势，本区主要断层为F1，一个主要断层，详见断层特征表 表1-2表1-2 断层特征表顺序名称性质断层面走向落差（m）影响范围1F1逆断层北向东50150整个井田1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征由煤层地址资料及煤层赋存情况可知本井田开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，本井田具有经济价值的可采煤层均集中在鸡西群城子河组，该组地层厚度930m，可采的煤层有23#、8#、3C#、3B#四个煤层，平均厚度1.8m，各煤层倾角在1618，本井田储量较大，煤层均是全井田发育的可采煤层，可采厚度从1.6 2.2m，主要煤层稳定，为单一煤层，底部多为炭质泥岩，煤层顶板为粉砂岩，细砂岩，底板为粉砂岩及含炭质粉砂岩。全区共有可采煤层4层，而且全部可采.特征表13可采煤层特征表煤层号厚度/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23#1.92.0 1.9砂页岩砂岩砂岩全层可采全层稳定8#1.81.9 1.621.424 22.7砂岩凝页岩砂岩凝灰岩全层可采全层稳定3C#2.024 2.23540 37.5砂岩页岩砂岩灰岩全层可采全层稳定3B#1.72.9 1.81720 18.5砂页岩砾岩砂岩泥岩全层可采全层稳定煤矿的地层综合柱状图如下表 1-4 所示1.2.4 岩石性质、厚度特征表1-5 可以很好的说明该井田的岩石的主要的物理力学性质表1-5 岩石主要物理力学性质指标表名称容重kg/cm3孔隙度%抗压强度102kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/c3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110砾岩2.32.65151150.21.50.8828泥岩2.7 2.851.65.212.830.62.027510灰岩2.22.75205200.52.018510页岩2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06 206201.2.5 水文地质情况1、依据地质资料显示井田内各地段的水文地质特征各有不同，第四系孔隙含水层，全井田广泛发育，除山坡地区较薄外，其余均很厚，由南向北逐渐增厚，水的主要补给来源是大气降水和山区地下水，涌水量0.7057L/sm，第三系孔隙含水层在井田内广泛分布，其厚度发育规律为由东南向西北逐渐增厚，向东便薄，涌水量为0.0010.83L/sm，煤系裂隙含水带，本含水带是直接充水含水层，它与第三系有水力联系，但很微弱。 井田内的主要隔水层有第四系顶部黏土，亚黏土，中部黏土，亚黏土层和第三系泥岩，砂岩层。地面水及各含水层之间的关系是井田煤系裂隙水补给条件不好，富水性较小，矿井在开采过程中，排水将以疏干煤系风化裂隙带的储水量为主，开采初期，矿井涌水量增大，随着开采的不断进行，水的静储量逐渐消耗，矿井的涌水量会逐渐减小，并趋于相对稳定状态。本井田最大涌水量366m/h，正常涌水量324m/h。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 由资料提供的说明本井田瓦斯取样的控制浓度在340.5933.2m，在737.5m以上，甲烷成份为0.8536.75，在800.4933.2m深为28.1845.26，平均为34.3137.05，二氧化硫一般为6.448.95，瓦斯成分及含量均很低，由于地质报告并没有明确的提出矿井的瓦斯等级如何，所以本设计只能根据上述的不完全数据进行分析，同时参考正阳井的煤尘瓦斯情况，初步确定本矿井瓦斯等级为低沼气矿井，有煤尘爆炸危险和自然发火倾向问题。1.2.7 煤质、牌号及用途 本矿井的煤质的挥发分一般大于40，属低变质煤，个煤层Y值平均为59m/m，粘结性较低，煤种较好，适合多种工业原料，煤种在垂向上无明显变化。1、有害成分a.灰分：本井田煤的灰分含量（Ag）为10.9624.45，多属中低灰煤层，其中几个主要可采煤层均为低灰煤层。b.硫：各煤层硫的含量很低，原煤全硫（SgQ）为0.1 0.41属特低硫煤。c.磷：各煤层原煤磷的平均含量为0.003 0.061属特低-低磷煤。2、发热量 各煤层煤的平均发热量（QfD）为3063 6849大卡/kg。3、工业用途评述本井田原煤按现行煤炭应用分类法属于气煤，由于本区气煤低灰低磷，低硫，具有一定的胶质层厚度，所以，本矿井原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。具有良好的经济发展潜力。1.3 勘探程度及可靠性由于本矿井所在地区从1965年就开始进行地质勘探工作，先后经过多方普查，详查，精查阶段，而且采用了钻探、测井和地震等，相互结合的综合勘探手段，精查地质报告提供的资料比较齐全，精查阶段查明了主要断层和构造及煤层厚度，结构和分布范围，勘探的结果比较可靠地提供了煤层层位的对比资料和测井成果。第二章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田境界确定的依据井田境界确定的依据可以分析为，以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据；要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物；划分的井田范围要为矿井发展留有空间；井田要有合理的走向长度，以利于机械化。2.1.2 井田周边情况本矿井深部以斜井为界，浅部以现生产井实见的断层为界，深部以-900及-950标高为技术境界，东部以断层边界为界。走向4.0公里，倾斜3.0公里，井田面积12.00平方公里。关于井田境界除东部外其余均和勘探境界相同。东部在勘探时为了增加本井深部储量，经勘探结果分析以井田境界为界。2.1.3 井田未来发展情况 本井田地质结构简单，煤层赋存状态好，初期产量就能达到设计生产能力，随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层。有很好的趋势可供发掘。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算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。设计井田范围内计算的煤层有23#、8#、3C#、3B#四层，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的数量，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，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后乘以采区回采率的储量。2.2.2 保安煤柱参照保护煤柱的设计原则如下：在一般情况下，保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定。地面受护面积包括受护对象及周围的受护带当受护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直与受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。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：1.各煤层在露头处留设20 m保安煤柱；2.边界断层留设20m 保安煤柱；3.井田内部断层留设20m保安煤柱；4.河流两侧各留设20m保安煤柱；5.地面建筑物留设50m保安煤柱。按以上方法计算得： 工业广场煤柱损失：5.21Mt； 断层保安煤柱损失：4.07Mt； 大巷保安煤柱损失：4.83 Mt； 边界保安煤柱损失：4.82 Mt； 总损失为：18.93 Mt；2.2.3 储量计算方法1.工业储量计算计算公式如下：块段储量=块段面积平均倾角余割块段平均厚度容重.2.可采储量计算 计算公式如下 ZK=（ZCP）C （2-1）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%。经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为60.26 Mt。根据原城子河煤矿立井初步设计储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为111.5Mt，各煤层工业储量见表2-1可采煤层储量计算总表。表2-1 可采煤层储量总表 单位：Mt煤层别面积/k 工业储量/Mt永久煤柱可采储量占总储量的百分比备注23#12.0029.444.4320.4418.33%永久煤柱包括工业广场、井筒、井田边界、断层、河流建筑等8#9.5325.454.6017.1515.38%3C#9.8828.314.9418.2616.37%3B#11.1028.304.9620.0918.01%总计42.51111.518.9375.9468.10%2.2.4 储量计算的评价 本设计井田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，储量计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定的误差。但总体上是准确的。2.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限2.3.1 矿井工作制度 该设计矿井年工作日确定为330d，矿井每日净提升16h，采用三八工作制制度。2.3.2 矿井生产能力的确定1.矿井设计生产能力的确定原则依据投资少，出煤快，出好煤，经济效益好、技术上合理、经济上可行的原则合理确定。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， 2.确定矿井生产能力的重要因素根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定矿井生产能力的大小，还要考虑到今后及当前市场的需煤量。依据井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下： 方案一：1.2Mt/a方案二：0.9Mt/a方案三：0.6Mt/a上述三种方案，应该根据矿井服务年限来确定具体选择哪一种方案。 2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限计算公式如下：T=Z /（Ak） （2-2） 式中 Z 矿井设计可采储量，Mt；A 矿井生产能力，Mt/a；k 矿井储量备用系数，k=1.31.5。 根据本矿井实际情况，取k=1.4。依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案A:1.2Mt/a T=Z /（Ak）=7594 /（1201.4）=45.20 a方案B:0.9Mt/a T=Z /（Ak）=7594/（901.4） =60.26a；方安C:0.6Mt/a T=Z /（Ak）=7594/（601.4）=90.40a参照煤矿工业设计规范规定，确定方案二较为合理，即：矿井生产能力为90 Mt/a；矿井服务年限为T=60.26 a。第三章 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鸡西矿务局距本区约5km，鸡西矿务局现有生产矿井12对，1984年末实际生产能力已达到650万吨，全局共有职工68237人本井田内没有生产、在建及停闭矿井，也没有小煤窑。但在井田外的西南方约6.5km处有正在生产的鸡西矿务局正阳煤矿。正阳煤矿采用立井开拓，设计生产能力90万t/a，一水平标高为150m，目前正开采9号，15号和16三个煤层，共布置四个采区。本区内第四系地层广泛分布，地下含水量极其丰富，供水水源充足。3.1.2 影响本矿井开拓方式的因素及其具体情况影响井田开拓方式的主要因素包括以下几点：考虑矿井技术装备和采煤工艺系统的条件；煤层赋存的条件和开采技术条件；地质地貌和地面外部条件； 井田的地质概况和水文地质条件；施工的技术和设备条件的允许；矿井的总体设计思路和矿井生产能力的要求等。将以上所有因素进行综合考虑和定位，可以确定影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：地表因素为本井田属于缓坡丘陵地形，井田北部及中部皆为平原。地表平均标高+87m。煤层赋存情况为整个井田的煤层上部标高在50m，下部标高在-950m，整个矿区共有4层可采煤层，即23#、8#、3C#、3B#，全区发育。煤层走向长度为4.0km，倾向3.0km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在16左右。3.1.3 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。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置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。开拓方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（平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合进行开拓）等四种方式。开拓方式依据井筒 （或平硐）与煤层位置的不同又有若干分类。斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般都可以采用斜井开拓。斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应用。平硐开拓：在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层，由地面开凿通向煤层的平硐，可利用平硐开拓煤田的全部或一部分。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。一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。1.井筒形式由于本井田地势平坦，表土较厚，若斜井开拓则倾向过长，不宜采用。所以确定采用立井开拓。依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求，对本井田开拓方式选择提出三种方案：方案一：双立井加暗斜井开拓方式方案二：双立井开拓方式（井筒位于井田中部）方案三：双立井开拓方式井筒布置方案详见图3-1：图3-2：图3-3图3-1 (方案1双立井加案斜井开拓方式)图3-2 （方案2双立井开拓方式井田下部）图3-3 （方案3双立井开拓方式）(1) 技术比较(2) 方案一：立井加暗斜井开拓方式优点：掘进速度快；可满足最大风量的通风要求；有助于辅助运输。缺点：井口相距较远，不利于工业广场的布置； 地面工业建筑分散，生产调度及联系不方便；地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。方案二：双立井开拓方式优点：适应性强，技术成熟可靠； 井筒短，提升速度快，提升能力大；通风断面大，风阻小，满足大风量要求；便于井筒延伸对于开采深部赋存煤层有益处。缺点：初期投资大，建井期限稍长；需要大型的提升设备；多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。方案三：双立井开拓方式优点：适应性强，技术成熟可靠； 井筒短，提升速度快，提升能力大；通风断面大，风阻小，满足大风量要求；便于井筒延伸对于开采深部赋存煤层有益处。缺点：初期投资大，建井期限稍长；需要大型的提升设备；多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。依据开拓方案技术比较，方案二第一水平斜长过长，此方案不合理。初步选定两种较合理开拓方案：方案一：双立井加暗斜井开拓方式方案三：双立井开拓方式(2)经济比较考虑到各煤层间距较小，一般都在35m左右，宜采用集中大巷布置。为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，大巷设于3C煤层底板下垂距40m的 厚岩层内。上阶段运输大巷做下阶段回风大巷使用。方案一和方案三的区别仅在于第二水平式用暗斜井还是直接延伸立井。两方案的 生产系统较简单可靠。两方案对比，第三方案多开立井井筒（2200），阶段石门（750m）和立井井底车场；并相应增加了井筒和石门的 运输、提升、排水费用。而第一方案则多开暗斜井井筒（倾角16度，21000m）和暗斜井上、下部车场；并相应的增加了斜井的 提升和排水费用。粗略的估算，工作的 环节少，人员上下较方便，在方案一中未计入暗斜井上、下部车场的石门运输费用，以及方案三在通风方面优于方案一，所以决定采用方案三。表3-1 方案比较表方案项目方案3方案1基建费/万元立井开凿27119.510142.3主暗斜井开凿10001492.310149.2石门开凿750580.11044.49副暗斜井开凿10001492.310149.2井底车场1000580.11058.1上下斜井车场（300500）580.11046.4总计小计244.89小计344.8表3-2 生产经营费项目方案3方案1工程量/万tkm单价/元（tkm）费用/万元工程量/万tkm单价/元（tkm）费用/万元大巷及石门运输（3751）7188.434144.90.77526462.29（3.751.02）7188.434288.260.77626607.68表3-3 生产经营工程量项目方案3方案1工程量工程量大巷及石门运输/万元km4.757188.434144.94.777188.434288.26 从上表可看出，方案三的运输费用低于方案一。另外，从开采水平来看，方案三，对生产影响少于方案一（因方案一需延伸2次）。因此，确定方案三为最优方案。2.井口位置矿井的井口位置的选择是井田开拓的主要部分之一。井口位置与开拓方式要相互协调，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)井下条件井田走向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；勘探程度及初期工程量。(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；井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；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，对于井筒位置的选择列出如下三种方案：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：井筒位于井田深部由图3-4，3-5，3-6所示图3-4 方案1图3-5 方案2图3-6 方案3经过简单的技术比较后认为：井筒位于井田浅部，这样的位置是煤柱尺寸最小，压煤量也最少，但是石门最长，经济上不甚合理；井筒位于井田中部时，虽然煤柱尺寸稍大，但是石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小，经济上考虑还是不错的；井筒位于井田深部，缺点是煤柱尺寸最大，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，所以此方案有不当之处；本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度不大，倾斜长度较大，从有利井下运输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上方的位置，由多方面的考虑初步确定放在井田中部且稍靠上方的位置。3.2.2 开采水平数目和标高根据煤层的赋存条件和倾斜长度，考虑一个井田可以单水平开采，也可以多水平开采（从上往下逐水平开采）。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、辅助运输和通风等用。根据当前的发展情况和矿山现在的要求，当今煤矿科技迅猛发展，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，要求有丰富的资源、储量和较长的服务年限。一水平上、下山开采方式是优越的，可保证生产合理集中化，稳定生产，节省总井巷工程量，经济效益好。因此使用上下山开采的意义很大。在条件适宜时，应该优先考虑使用上下山开采。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：合理的水平服务年限；煤层赋存条件及地质构造；生产成本；水平接替；井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。根据上述因素，本设计井田设计提出如下两个水平标高划分方案：3-7 方案一图例方案一：井田划分两个开采水平；一水平标高-350 m，二水平标高为-650 m。一水平实行上下山开采，二水平下山开采。 3-8 方案二图例方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-250 m，二水平标高-450 m，三水平标高-650 m。各水平均实行上山开采。各方案水平储量及服务年限详见表3-5。表3-5 水平储量及服务年限表储量（万吨）服务年限（年）方案一一水平4050.132.1二水平3543.928.1方案二一水平2750.5121.8二水平2667.2521.8三水平2177.0317.3从该表中可知，方案一方案二的一、二水平服务年限都符合最新规范要求的服务年限，而方案二的一水平服务年限过短，不符合最新规范要求的服务年限。故而采用方案一的水平划分方法，即划分二个开采水平，一、二、水平标高分别为-320 m、-660 m，一水平垂高为600 m，二水平垂高为300m。一水平采用上下山开采，二水平采用上山开采。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（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，服务年限很长。根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为分煤层运输大巷、分组集中运输大巷和称集中运输大巷。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。(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： 图 3-10 方案一 集中大巷布置 图 3-9 方案二 分组集中大巷布置两种技术方案的优缺点详见表3-6所示。表3-6 大巷布置方案比较表特 点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1采区巷道采用分组联合布置. 2.生产比较集中3.总的巷道工程量较少时间可以；大巷容易维护，运输条件好1. 大巷容易维护；好管理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，效率高4. 大巷工程量少费用低缺点1掘进工程量大时间长2石门长度较长费用多1.总的石门长度长 2.存在反向运输3. 初期工程量大，建井时间长适应条件1. 井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期大可采煤层数目多，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. 可采煤层数目多，间距大小不同1. 井田走向长度大，服务年限长2. 煤层间距小3.下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短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4层，即23#、8#、3C#、3B#，其中23#与8#平均间距22.7m,3C#与3B#煤层平均间距37.56 m，8#与3C#平均间距19.54 m。针对上述情况，方案一集中大巷布置，方案二采区大巷长度很大，工程量增加，费用高，经济上不合理。故而采用方案一。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一对立井开拓，即主井、副井。另外还设有回风井。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，回风井专门用于回风。3.3.2 井筒位置及坐标(1)主、副井地处井田储量中央；井筒距北部边界1.2公里，南部边界2.5公里，西部边界2.6公里，东部边界2.8公里；(2)有较好的地形条件：井口处标高+61m，地面坡度不足3，平正土方量小；(3)交通条件好：靠近哈同公路。确定井筒坐标：主井井口坐标： XA=5192416， YA=44459245；副井井口坐标： XB=5192389， YB=44459288；主井井口标高为+61 m，副井井口标高为+62 m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深670m，副井井深670 m，两井筒中心线间距为84 m，提升方位角为23，主井井筒直径5.5 m，副井井筒直径6.5 m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450 mm。3.3.3 水平数目及高度本井田采用两水平开拓,拟定第一标高为-350 m,实行上下山开采.第二水平拟定标高为 -650 m，实行上山开采。3.3.4大巷数目及布置本矿井设计拟定设计一条运输大巷、一条回风大巷。大巷的布置方式拟定选择煤层大巷、岩石大巷两种方式。 (1)煤层大巷选择煤层大巷时，煤层顶底板应该较稳定，煤层应该较坚硬，而且易维护，煤层起伏和断层、褶皱小的时候，这样的条件可保证巷道较为平直，就可以保证运输设备正常运行；不会出现瓦斯与煤的突出的情况，亦不会出现严重自燃发火等情况下，这时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，出好煤，早投产，投资少以及容易探明地质情况的优点。下列情况宜布置煤层大巷： 煤质坚硬，围岩稳定，维护简单，费用不高的煤层；煤系底部有强含水层或富含水的岩溶时，不宜布置底板大巷的；煤层坚硬而顶板松软或膨胀，难以维护的。 单独开拓的薄煤层或中厚煤层；煤层群中相距较远的单个薄煤层或中厚煤层，走向不大， 资源储量有限、服务年限短的；煤层群（组）下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的； (2)岩石大巷岩石大巷的优势是很多的，这样的大巷维护条件相对很好，而且投资费用低。通过运输功能来选定大巷的方向、坡度，这样的布置也可以较少受地质构造的影响。护巷煤柱可以留出也可以不留，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。它的缺点主要为岩石工程量相对比较大，掘进的速度相对慢些，投资的费用高，建设的工期相对长些。采用岩石大巷还是煤层大巷在具体的条件下具体分析，而且需要做全面细致的方案比较才能合理的确定选用什么样式的大巷。本设计井田对大巷布置提出两种方案：方案一：煤层大巷布置方案二：岩石大巷布置煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点： 当煤层起伏褶曲较多时，巷道弯曲转折多，机车运行速度受到限制，运输能力降低；煤层大巷的巷道维护困难，维护费用高； 为了便于巷道维护，巷道维护留设保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大；煤层有自燃发火危险时，一旦发火就要封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受影响破坏，封闭效果不好，处理火灾困难。综上所述，煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点，岩层大巷的优越性还是主要的。在本设计井田中，由于煤层间距较小，应布置岩石集中大巷。 集中大巷及石门断面技术特征详见图3-6，3-7所示。3.3.5 井底车场形式的选择井底车场设计的成败决定着矿井的生产和安全。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非常重要的步骤之一。1.井底车场的设计依据如下：主要有矿井主要运输巷道的运输方式；矿井瓦斯等级及通风方式；矿井设计生产能力及工作制度；矿井开拓方式；井筒及数目；矿井地面及井下生产系统的布置方式等几点；2.井底车场的设计要求主要有以下方面：最大程度的提高井底车场的机械化水平，相对简化调车作业，适当的提高井底车场的通过能力；井底车场设计时，应该考虑到未来有可能增产的情况；井底车场富余通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；图3-10石门断面表3-7 石门断面特征表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14.5015.603.374.213.6150表3-8 大巷断面特征表应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；井底车场线路应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护；为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。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14.1015.603.374.213.6150图3-11大巷断面图3.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；4.井底车场形式选择：(1) 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；保证矿井生产能力，有足够的富余系数，有增产的可能性；调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；操作安全，符合有关规程、规范；井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；(2)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；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。综上所述，根据井底车场所处的地质构造，井筒与大巷的相对位置及地面生产系统的布置，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比较后，初步拟定本设计井底车场形式为环形刀式车场。图3-12环行刀式车场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，23与8#煤层相距约22.7m， 8与3C煤层相距约37.5
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