鸡西哈达煤矿0.9Mta新井设计论文

摘 要 本设计新井为鸡西矿业集团哈达煤矿0.9Mt/a的新井设计，共有3层设计可采煤层，分别为36#、37#、39#煤层，平均总厚度为5.1m。设计井田的可采储量为76.94Mt。服务年限为60a。划分两个水平开采。井田最大走向长5100m，平均倾斜长3600m，煤层平均倾角9，属于缓倾斜煤层。 本设计矿井采用双立井的开拓方式，集中大巷布置。共划分6个带区，其中首带区为1个，达产工作面1个。本设计带区为中一，大巷装车式下部车场，综合机械化采煤。年工作日为330天，采用“四、六”式工作制，工作面长为200m，每刀进度为0.8m，每日割9刀。 提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。 由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采。 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，请各位专家老师不吝指正。 关键词 可采储量 采煤工艺 倾斜开采 Abstract The task of this design is to construct a 0.9million tons new shaft for jixi Ming Administration.This mine has three minable Coal Seam,and its average thickness is 5.1 meters.Designed field of minable capacity is 76.94 million tons. It can adapt for 60years, and is divided into two levels. Average alignment in farmland in well lengthways 5.1km, average slant lengthways 3.6km, average rake angle in coal seam 9, belong to the the slant the coal seam. This mine shaft is applied to double indined shaft development method; Layout of gathing gallergand mining district eross heading; The well farmland turns to is divided into totally 6adopt the zone mines and 1worked faces. This worked fece is west six worked face, words 330 days every year. Adapt “four-six” work situation, work face is 200meters length of circle is 0.8meters, and times is 9one day. Because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant. 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 The technology of coal mining Adoption slant 目 录 摘 要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 选题意义 1 1.2 井田概况 2 1.2.1 井田位置及范围 2 1.2.2 交通位置 2 1.2.3 地形地势 3 1.2.4 气候 3 1.2.5 河流 4 1.2.6 井田区及邻区经济状况 4 1.2.7 煤田开发史及近况 4 1.2.8 原材料及水电供给情况 4 1.3 地质特征 4 1.3.1 矿区范围内的地层情况 4 1.3.2 井田范围内和附近的主要地质构造 7 1.3.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 7 1.3.4 井田内的水文地质情况 8 1.3.5 沼气 煤尘及煤的自燃性 9 1.3.6 煤质 牌号及用途 9 1.4 勘探程度及可靠性 10 第2章 井田境界 储量 服务年限 11 2.1 井田境界 11 2.1.1 井田境界确定的依据 11 2.1.2 井田周边情况 11 2.1.3 井田未来发展情况 11 2.2 井田储量 11 2.2.1 井田储量的计算 11 2.2.2 保安煤柱 12 2.2.3 储量计算方法 13 2.2.4 储量计算的评价 14 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 14 2.3.1 矿井工作制度 14 2.3.2 矿井生产能力的确定 14 2.3.3 矿井服务年限 15 第3章 井田开拓 16 3.1 概述 16 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 16 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 16 3.1.3 确定井田开拓方式的原则 17 3.2 矿井开拓方案的选择 17 3.2.1 井硐形式和井口位置 17 3.2.2 开采水平数目和标高 23 3.2.3 开拓巷道的布置 25 3.3 选定开拓方案的系统描述 27 3.3.1 井硐形式和数目 27 3.3.2 井硐位置及坐标 28 3.3.3 水平数目及高度 28 3.3.4 石门及大巷数目及布置 28 3.3.5 井底车场形式的选择 31 3.3.6 煤层群的联系 32 3.3.7 带区划分 32 3.4 井筒布置及施工 33 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护 34 3.4.2 井硐布置及装备 34 3.4.3 井筒延伸的初步意见 36 3.5 井底车场及硐室 37 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 37 3.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度 37 3.5.3 通过能力计算 39 3.5.4 井底车场主要硐室 41 3.6 开采顺序 42 3.6.1 沿煤层走向的开采顺序 42 3.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序 42 3.6.3 带区接续计划 42 3.6.4 三量控制情况 43 第4章 带区巷道布置与带区生产系统 45 4.1 带区概况 45 4.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱 45 4.1.2 带区地质和煤质情况 45 4.1.3 带区生产能力、储量及服务年限 45 4.2 带区巷道布置 46 4.2.1 区段划分 46 4.2.2 带区斜巷布置 46 4.2.3 带区煤仓形式，容量及支护 47 4.2.4 带区硐室简介 48 4.2.5 带区工作面的接续 49 4.3 带区准备 51 4.3.1 带区巷道的准备顺序 51 4.3.2 带区主要巷道的断面及支护方式 51 第5章　采煤方法 54 5.1 采煤方法的选择 54 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 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 矿车的选型及数量 58 6.2 矿井提升系统 59 第7章 矿井通风安全 61 7.1 矿井通风系统的确定 61 7.1.1 概述 61 7.1.2 矿井通风系统的确定 61 7.2 风量计算与风量分配 62 7.2.1 风量计算 62 7.2.2. 风量分配 67 7.2.3 风量调节方法与措施 69 7.2.4 风速的验算 70 7.3 矿井通风阻力的计算 70 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 70 7.3.2 矿井等积孔的计算 74 7.4 通风设备的选择 75 7.4.1 主扇的选择计算 75 7.4.2 反风措施 76 7.5 矿井安全技术措施 76 7.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸 76 7.5.2 火灾与水患的预防 77 7.5.3 其他事故的预防 78 第8章 矿井排水 80 8.1 概述 80 8.1.1 矿井水来源及涌水量 80 8.1.2 对排水设备的要求 80 8.2 矿井主要排水设备 81 8.2.1 排水方式与排水系统简介 81 8.2.2 主排水设备及管路的选择计算 82 第9章 技术经济指标 85 参考文献： 87 致 谢 辞 88 附录一 89 附录二 95 65 第1章 绪论 1.1 选题意义 通过本毕业设计以达到巩固和加深所学理论知识的目的，能够更好的将理论结合实践并指导实际生产，经过开学时实习与实践，对煤矿各生产环节有了进一步认识并对存在的问题进行分析研究，以培养我们的综合能力。通过毕业设计，进一步巩固大学所学专业的理论知识，培养我们应用所学知识来解决实际问题的能力、以及单独工作的能力， 使学生对工程技术人员应具有的基本的技能得到综合训练。 通过毕业设计，我们能够发现自己对所学专业知识掌握的不足之处，纠正某些错误的观点认识，进而加深对所学专业知识的理解。同时毕业设计也是对我们个人分析问题,解决问题的考验，培养我们实事求是的科学态度和严谨的工作作风，为以后的工作打下坚实的基础。毕业设计是培养学生实事求是，理论联系实际、严肃认真的科学态度和工作作风，增强运用辨证唯物主义原理指导生产技术的能力。和国家关于国民经济建设，特别是有关煤碳工业生产建设的方针政策。巩固扩大和深入专研所学知识，增强计算、绘图等基本技能，进一步培养分析与解决生产实际问题的能力。 1.2 井田概况 1.2.1 井田位置及范围 井田在哈达深部立井精查勘探区范围内。该勘探区位于黑龙江省鸡东县哈达镇与鸡西市杏花镇境内，地理坐标是东经1318′，北纬4520′。勘探区的西侧是杏花煤矿，北侧是东海煤矿，南侧隔穆陵河和鸡东镇相望。勘探区西起原城F60断层，东止F17断层，北起麻山坐标系统5025000，南至5020500，本井田东西走向5.1公里，南北倾斜宽3.6公里，面积约18平方公里。 1.2.2 交通位置 有城密国防公路横贯本井田，境内大车道纵横交错，均可通汽车。井田南侧有哈尔滨至东方红的牡密国有铁路线，井田北侧有城子河至正阳的矿井运煤专用线。本井田距鸡西车站11.5公里，至哈达河车站12公里，交通较为方便。详见交通位置图1-2-1。 图1-2-1 交通位置图 1.2.3 地形地势 属于缓坡丘陵地形。井田北部及中部皆为山岗地带，岗沟起伏不平，地表平均标高+110 m，最高山头+185 m；井田南部为穆陵河床地带，地表标高+77 m左右。 1.2.4 气候 矿区属于大陆性气候，最高气温36 C ，最低气温零下35C ，年降水量540毫米左右，冻结期由11月至次年4月末。冻结深度一般为2.0 m，风向多西风，最大风速为25米/s。 1.2.5 河流 区内最大河流为穆陵河，由西向东呈蛇曲型流经本区深部，其他尚有哈达河、杏花河，分布于井田的东部及中部，皆由北向南注入穆陵河。穆陵河夏秋季水量较大，流量78.1 m3/s，最大流量3120 m3/s，在井田深部流过，对本井田影响不大。哈达河在井田东部境界附近流过，影响也不大；其余则是季节性水沟，对本井田开采影响较小。 1.2.6 井田区及邻区经济状况 区内镇、队以农业为主，其次种植少量经济作物如蔬菜、黄烟等；井田邻近穆陵河的河砂、砾岩及杏花大队后山的火山碎屑岩，可供建筑之用。井田北侧有青山萤石矿正在开采，可供炼钢催化剂之用。 1.2.7 煤田开发史及近况 设计井田原是麻山矿的接续矿，在井田的露头部分还有育新、东山等数处地方小煤矿以及隶属于鸡西矿务局的国营煤矿-正阳煤矿正在生产中。 1.2.8 原材料及水电供给情况 水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要；原材料以及生产生 活用电均来自鸡西市。 1.3 地质特征 1.3.1 矿区范围内的地层情况 井田内的地层有桦山群之东山组、鸡西群之穆陵组、城子河组、滴道组。城子河组为主要含煤地层。穆陵组含煤不佳，滴道组不含可采煤层。四者总厚度为1474 m。由上到下分述如下： ①东山组（kjd）：总厚度为210 m，东厚西薄，岩性为中酸性的火山碎屑岩、粉砂岩、泥岩薄层所组成。 ②穆陵组（J3m）：厚度为658 m，岩性为灰色粉砂岩、细砂岩、深灰-黑色泥岩较多。灰绿色凝灰质砂岩、泥岩十余层为标志。还有局部可采煤层2～3层。煤层的夹层或顶底板含凝灰页岩为特征。 ③城子河组（J3ch）：厚度470～550 m，法院农场较薄粒度变粗，由灰白色中粗砂岩、泥岩夹煤25层组成。其中可采或局部可采4层煤，即本井田之开采煤层。本地层以黑色泥岩及黄褐色含斜长石凝灰砂岩为特征。 ④滴道组（J23d）：厚度0～61.4 m ，岩性以砾岩为主夹细粉砂岩薄层泥 岩，质坚硬抗风化，不整合于麻山群之上，城子河组之下。 ⑤煤系下伏地层，麻山群Pt1-2 m 。 地表部分还有全新统（Q4）的冲击层伏盖厚度3～25 m 。 详见煤系地层综合柱状图1-2-1： 图1-3-1 煤系地层综合柱状图 1.3.2 井田范围内和附近的主要地质构造 本井田位于鸡西煤田北部条带东端，地层走向总趋势为北70～30东，5～15向南倾斜，因受大断裂作用影响及倾伏褶曲，局部地块走向为北偏西或南北向，向西倾斜。本区地层倾角平缓，走向变化大，断裂多，再加褶曲的影响，所以整个井田属于构造复杂区。 经过钻探及综合分析，本井田有6条大断裂，都为正断层。详见主要断裂构造表1-3-2： 主要断裂构造表1-3-2 序 号 断层 编号 断层 性质 产状 落差 查明 程度 走向（） 倾向（） 最大 最小 1 城F60 正 N20E～N30E 30～75SE 220 60 可靠 2 城F33 正 N20～35W 75SW 300 300 可靠 3 正F6 正 N10～20W 55～70SE 250 40 可靠 4 正F17 正 N22WN55 50～70NE 300 150 可靠 1.3.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 本井田开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，本组共有厚薄煤层3组，36#、37#、39#为了清楚起见，现将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况分层以文字叙述如下(附煤层特征表)： (1)36号煤层：煤层厚度1.5～1.9 m，平均煤层厚度1.7 m，煤层结构简单，赋存稳定，无夹石，全区发育，容重1.35T/ m3，顶板为中砂岩，伪顶为0.1 m的煤泥岩或含炭泥岩，底板为细砂岩。 (2)37号煤层：煤层厚度1.4～1.8 m，平均煤层厚度1.6 m，平均倾角9，全区发育，属于稳定的中厚煤层，结构单一，容重1.40 T/ m3，顶板为中砂岩，底板为粉砂岩，灰分在12%左右。 (3)39号煤层：煤层厚度1.7～1.9 m, 平均煤厚1.8m， 平均倾角9，全区发育，结构单一，无夹石，容重1.38T/ m3，顶板为中砂岩，底板为细砂岩 附：岩石主要物理力学性质表 表1-2-4 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 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 2.0- 2.6 5- 25 2- 20 0.5-0.4 0.5- 8 1- 10 砾岩 2.3- 2.6 5- 15 1- 15 0.2-1.5 0.8- 8 2- 8 泥灰岩 2.7- 2.85 1.6-5.2 12.83 0.6-2.0 2- 7 5- 10 灰岩 2.2- 2.7 5- 20 5- 20 0.5-2.0 1- 8 5- 10 页岩 2.0- 2.4 16-30 1- 10 0.2-1.0 1- 3.5 2- 8 石英长石 2.65- 2.7 0.12-0.5 15- 35 1.0-3.0 6- 20 6- 20 1.3.4 井田内的水文地质情况 根据精查地质报告水文部分的论述，本井田开采的煤层位于较深部或深部。水文地质条件简单，矿井涌水量主要受下列因素的影响： 冲积孔含水层：分布在河流两面岸，成狭长条带状相等距离的由东往西分布排列，宽为50～120m。含水层厚度一般东薄西厚，其厚度主要决定于河流的大小而异。西部：哈达河冲积层一般8～14m，富水性强，渗透系数为35.88m/d，单位涌量为6.34m3/h。部分地段由于表土复盖较薄，仅0.5～1m，且含水层直接受地面水的补给，因次地下水呈自由水出现。东部：自长山沟以东厚1.5～4.5m，含水性弱，渗透系数为0.009～1.802m/d，单位涌量为0.1～0.122m3/h，由于表土复盖较厚，2～5.5m，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和冲积孔含水层水，水力性质呈潜水状态，对浅部矿井充水造成良好条件。构造裂隙含水带：埋藏于风化裂隙含水量水带之下，两者为渐变过渡关系，呈承压水，据简易水文，抽水及矿井调查证实，此带含水性弱，岩芯较为完整，在60m以上冲洗液消耗不大于0.35m3/h，以下则不大于0.15m3/h，随着深度的增加涌水量则显著减少。矿井涌水量一般为185m3/h，最大涌水量为233m3/h。本井田无历史涌水事故。 1.3.5 沼气 煤尘及煤的自燃性 本矿井属低瓦斯矿井，瓦斯的相对涌出量为8 m3以下。经过测量随着开采深度的逐渐加深没有出现瓦斯涌出量明显增大现象。 开采煤层属于瓦斯涌出量低，硫磷等矿物含量极底低，但是随着开采深度的逐渐加深，瓦斯的涌出量逐渐增大，在将来的生产过程中会造成一定的不利影响。因此，在未来的开采过程中矿井的通风和瓦斯的防治要逐渐加强。 1.3.6 煤质 牌号及用途 本井田煤层碳的含量由上往下逐渐增高，其平均含量在84～91%，有机硫的含量较低，平均在0.31～0.53%间，一般在0.35%左右。磷的含量很低，平均在0.0032～0.006%间。36、37号煤层属于中灰分（﹤25%），39号为低灰分煤层。煤的挥发分为21.8～35.18%，胶质层厚度平均值为9.2～15.9 m 。厚煤发热量一般大于5590千卡/kg,净煤发热量大于8200千卡/kg。 根据煤心煤样的分析结果，本区煤种弱粘结煤至瘦煤都有分布，但无肥煤出现，而以气煤及焦煤类为主；上部36～37煤层以一号肥气煤为主，弱粘结煤次之；39号煤层以焦煤类之肥炭煤、主焦煤及瘦煤为主、肥气煤次之、弱粘结煤最少。本区煤有害成分（硫、磷）含量很低，胶质层厚度大于8mm具有粘结性，所有煤层可作为炼焦用煤使用。 1.4 勘探程度及可靠性 对地质勘探程度的评价 1.本井田的精查工作量是很大的，除以往工作量以外，最后一次精查区内又钻了15个孔，13.6万余米，基本上搞清本井田的煤层赋存情况和主要的地质构造情况。但由于地质构造复杂，相当大一部分断裂仍是推定的，控制程度还有较大幅度的波动。根据本区断裂的一般规律，往往在大断裂附近还有很多较小的断裂，再者由于煤层走向变化大，还可能有新的断裂没有控制，这些都需要在建井和生产过程中予以注意。有的钻孔孔斜较大，对构造的推定也有一定的影响。 第2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 1.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据； 2.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物； 3.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高； 4.划分的井田范围要为矿井发展留有空间。 2.1.2 井田周边情况 杏花井田西侧是杏花煤矿，北侧是东海煤矿，南隔穆陵河与鸡东镇相望。经技术经济分析后，确定本设计井田境界为：西以城F60 断层为界，东以正F17断层为界，北部以-250标高为界，南部以-650标高为井田边界。井田走向5.1km,倾向3.6km,井田面积约 18.36km2。 2.1.3 井田未来发展情况 该设计井田东部以城F60断层为界，西以F17断层为采掘范围，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。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 设计井田范围内计算的煤层有36#、37#、39#三层，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各级储量的总和。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、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带区回采率的储量。 2.2.2 保安煤柱 参照保护煤柱的设计原则如下： (1)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。 (2) 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400米的以边界角圈定，小于400米的以移动角圈定。 (3) 地面受护面积包括受护对象及周围的受护带 (4) 当受护边界与煤层走向斜交时，洋感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。 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30m保安煤柱； 2.边界断层留设30 m保安煤柱； 3.井田内部断层留设30 m保安煤柱； 4.地面建筑物留设50 m保安煤柱。 按以上方法计算得： 块段储量=块段面积块段平均厚度容重/cosθ θ——为煤层平均倾角 计算得Zc=1458225532(1.7＋1.6＋1.8) 1.40/ cos9=105.14Mt。 （三）矿井可采储量的计算 Z=(Zc-P) C 式中：Z——可采储量， Zc——工业储量，Mt 　　　　 P——永久煤柱损失，Mt C——带区回采率,厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85；地方小煤矿不低于0.7。 计算得：Z=（10514-1407）0.85=76Mt 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. 根据原杏花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105.14Mt，各煤层工业储量见表2-1可采煤层储量计算总表。 2.可采储量计算 计算公式如下：ZK=（ZC－P）C 式中： ZK—可采储量； ZC—工业储量； P—永久煤柱损失； C—带区回采率。 表2-1 矿井可采储量汇总表 (单位：Mt)， 阶段别 煤 层别 工业储量 A+B+CMt 煤炭损失量 可采 储量 工业 场地 井田 境界 断 层 开采 损失 其他损失 合计 损失 Ⅰ 36 11.66.6 0.65 0.50 3.205 4.20 0.37 3.74 8.5 37 11.74.5 0.47 0.36 0.85 3.67 0.34 2.69 7.23 39 11.44 0.50 0.37 0.92 4.43 .36 2.58 8.20 合计 34.52.7 2.20 1.70 3.69 16.00 1.42 14.01 20.5 Ⅱ 36 11.35 0.71 0.45 0.85 4.10 0.40 6.51 8.83.1 37 11.69.9 0.65 0.33 0.73 4.20 0.35 6.26 3.43.6 39 11.71.5 0.60 0.30 0.79 3.80 0.37 5.86 2285.5 合计 36.72.2 2.59 1.50 3.14 15.80 1.44 24.47 9107 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76Mt。 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。但由于由于技术水平所限，实际的勘测可能出现一些误差，进而导致储量的计算上可能出现一定的误差。所以再今后的生产中注意核对、改正。 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 本设计矿井年工作日根据《规程》确定为330天，矿井每日净提升16小时，采用四六工作制制度。 2.3.2 矿井生产能力的确定 矿井生产能力的大小主要根据井田储量、地质条件、煤层赋存状况等情况来确定，还应该考虑到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：0.6Mt/a 方案B：0.9Mt/a 方案C：1.2Mt/a 上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。 2.3.3 矿井服务年限 矿井服务年限计算公式如下：T=Z /（Ak） 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=1.3～1.5。 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：0.6Mt/a T=Z /（Ak）=76 /（0.61.4）=90.4 a； 方案B：0.9Mt/a T=Z /（Ak）=76/（0.91.4）=60.5 a 方案C：1.2Mt/a T=Z /（Ak）=76 /（1.21.4）=45.4 a； 参照《煤矿工业设计规范》规定，方案B较为合理，即：矿井生产能力为0.9 Mt/a；矿井服务年限为T=60.5 a。 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 本设计哈达井田位于黑龙江省鸡东县哈达镇与鸡西市杏花镇境内，井田西侧是杏花煤矿，北侧是东海煤矿。东海煤矿采用斜井开拓方式，杏花河煤矿采用立井开拓方式。 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 井田地质和水文地质条件（特别是表土层情况）； 2 煤层赋存和开采技术条件； 3 地形地貌和地面外部条件； 4 施工技术和设备条件； 5 技术装备和工艺系统条件； 6 总体设计和矿井生产能力要求等。 对以上各种因素要综合考虑，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： 本井田属于缓坡丘陵地形，井田北部及中部皆为山岗地带，岗沟起伏不平。地表平均标高+110m。井田南部为穆陵组河床地带，地表平均标高+177m。 （2）煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在-250 m，下部标高在-650m，东西部分别以城F60断层和正F17为界。整个矿区共有三层可采煤层，即36#、37#、39#，全区发育。煤层走向长度为5.1公里，倾向3.6公里。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在9左右。 （3）其他因素 本井田南部有穆陵河流过，虽然水量较大，但从井田深部留过，对本井田影响不大，其他河流如哈达河、杏花河分别留经井田东部境界。附近河流对本井田开发影响不大。 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,努力做到为投资少、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，为多出煤、早出煤、出好煤为国家更好的服务 （2）合理开发国家资源，减少煤炭损失，在规定允许的范围内尽大可能的多产出。 （3）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。 （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。 （6）根据用户需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采，以做到产品的最大化利用，使生产价值最优化。 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。 ①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。 ②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。 ③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： 平硐开拓是最简单的开拓方式，有很多突出优点。首先我们应该考虑平硐开拓方式是否可行。参照平硐开拓方式适用条件，结合本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知：平硐开拓方式的条件不具备。因此，平硐开拓方式对本设计井田不适用，排除采用平硐开拓方式。立井开拓和斜井开拓方式在技术上均可行，综合开拓虽然对工业广场布置和井底车场要求很高，但针对本井田的地质状况，综合开拓方式也可行，应该予以考虑。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： ①方案一：双立井开拓方式 ②方案二：双斜井开拓方式 ③方案三：主立井副斜井开拓方式 （1）技术比较 方案一：双立井开拓方式 优点：①适应性强，技术成熟可靠； ②通风断面大，风阻小，满足大风量要求； ③井筒短，提升速度快，提升能力大； ④便于井筒延伸 ⑤对于开采深部赋存煤层有长处。 缺点：①初期投资大，建井期限稍长； ②多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高 ③。需要大型的提升设备； 方案二：双斜井开拓方式 优点：①掘进速度快，初期投资较双立井开拓较省； ②井筒设备较简单； ③建井期稍短些； 缺点：①井筒过长，煤柱损失严重； ②通风线路长，通风阻力大，费用增加； ③井筒过长，施工费用提高，如果地质条件复杂，不易维护，安全性降低； ④辅助运输时间长。 方案三：主立井副斜井开拓方式 优点：①掘进速度快； ②可满足最大风量的通风要求； ③有助于辅助运输。 缺点：①井口相距较远，不利于工业广场的布置； ②地面工业建筑分散，生产调度及联系不方便； ③地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。 详见技术比较表3-2-1 表3-2-1 技术比较表 方 案 名 称 优 点 缺 点 Ⅰ 双 立 井 开 拓 1.适应性强，技术成熟可靠 2.井筒短，提升速度快，提升能力大； 3.通风断面大，风阻小，满足大风量要求 4.便于井筒延伸 5.对于开采深部赋存煤层有长处。 1.初期投资大，建井期限稍长； 2.需要大型的提升设备； 3.多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。 Ⅱ 双斜井开拓 1.掘进速度快初期投资较双立井开拓省； 2井筒设备较简单； 3.建井期稍短些； 1.井筒过长，煤柱损失严重； 2.通风线路长，通风阻力大， 费用增加； 3.井筒过长，施工费用提高，地质条件复杂时，不易维护，安全性降低； 4.辅助运输时间长。 Ⅲ 主立副斜井 1.掘进速度快； 2.满足最大风量的通风要求； 3.有助于辅助运输。 1.井口相距较远，不利工业广场的布置； 2.地面工业建筑分散，生产调度联系不方便； 3.地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。 依据开拓方案技术比较，可初步选定两种较合理开拓方案： ①方案一：双立井开拓方式 ②方案二：双斜井开拓方式（主井采用皮带提升（17），副井采用串车提升（25）如图所示： （2）经济比较 方案一、方案二在技术均较合理，两者之间的区别在于井筒掘进费用以及他们的维护费用、提升费用，主石门掘进长度等等。两个方案的井底车场、水平运输大巷以及各种带区石门和带区上山（斜巷）的工程量基本相等。因此，只需要比较它们的不同之处，即建井工程量、生产经营费用、基建费用和维护费用等。详见开拓方案经济比较表3-2-2 表3-2-2 经济比较表 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 45.6 10m 31958 1457285 155.97 10m 8503 132621.9 基岩段副井掘进 42.6 10m 39910 1700166 145.70 10m 9215 1342625.5 基岩段主井辅助费 45.6 10m 42781 195081.4 155.97 10m 14774 2304300.8 基岩段副井辅助费 42.6 10m 45214 1926116.4 145.70 10m 14774 2152571.8 表土层副井辅助费 4 10m 23435 93740 13.7 10m 11822 161961.4 主井提升费用 80.9 10m 0.858 69.42 90 10m 0.398 35.84 副井提升费用 15.8 10m 2.71 430486 27.51 10m 0.681 187343 箕斗 2 个 243750 487500 罐笼 2 个 218750 437500 钢丝绳输送机 160 10m 4955 792800 串车 12 10m 5250 63000 主井提升机 1 个 1017500 1017500 1 个 92000 92000 副井提升机 1 个 876250 876250 1 个 9237500 9237500 总 计 12549862.8 21281575.5 吨煤成本 13.94 23.65 从经济比较表可知，立井开拓比斜井开拓投资少，所以该设计矿井选择方案 一：采用双立井开拓方式。 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： ⑴井下条件： ①在井田走向的储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量基本平衡； ②井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段； ③勘探程度高及初期工程量少的位置。 ⑵地面条件： ①井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准； ②井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区； ③工业场地不占或少占用良田； ④井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求； ⑤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，提出三种井筒位置方案： 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 经过简单的技术比较后认为： ①井筒位于井田浅部，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长，施工量较大工程费用高，运输距离大； ②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； ③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； ④本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度不大，但倾斜长度较大，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，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。 3.2.2 开采水平数目和标高 煤层赋存为倾斜状态时，一般情况下由浅部向深部开采，进而达到工程量少、建设速度快、投资省、见效快、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，也可以多水平开采。每个开采水平分别设井底车场和运输大巷，供该水平各带区煤的外运、辅助运输和通风等用。 随着煤矿技术的迅猛发展，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，1～2个工作面生产。这就要求加大工作面、带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。 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) 水平接替； 3) 煤层赋存条件及地质构造； 4) 生产成本； 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。 根据上述因素，本设计井田设计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-350 m，水平垂高350 m，二水平标高为-500 m。一水平实行上下山开采，二水平上山开采。 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 水平储量及服务年限如下： 储量（万吨） 服务年限（年） 方案一 一水平 36 二水平 29.5 方案二 一水平 24 二水平 22 三水平 19 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30年的基本要求，储量充足，且有利于带区的接续，巷道利用率高，吨煤成本相对较低。故而采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，一水平标高分别为-350 m和-500 m，一水平垂高为300 m，二水平垂高为150 m。一水平采用上下山开采，二水平采用单上山开采。 3.2.3 开拓巷道的布置 开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干带区服务的巷道，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。 （一）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、排水和管线铺设，服务年限很长。 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集中大巷，由集中运输大巷开采石门与各煤层联系。自井底车场开掘主要石门与个分组集中大巷贯通。 （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，用带区石门联系各煤层。 现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下二种大巷布置方式：如图所示： 方案一：分组集中大巷 方案二：集中大巷 方案一：分组集中大巷 方案二：集中大巷 详见比较表： 大巷方按比较表 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. 大巷容易维护，运输条件好生 3. 带区巷道分组联合布置 4. 产比较集中 1. 大巷工程量少 2. 带区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大 3. 生产区域比较集中，运输条件好 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. 带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，带区尺寸大，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3层，即36#、37#、39#，其中36#与37#平均间距24m,37#与39#煤层平均间距26 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。 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、运人、运料和设备及兼作进风井。 3.3.2 井硐位置及坐标 井筒确定在73-62钻孔附近，理由是： （1）地处井田储量中央：井筒距北部边界1.2公里，南部边界2.1公里，西部边界3.0公里，东部边界1.6公里； （2）有较好的地形条件：井口处标高+10 m，地面坡度不足2，平正土方量小； （3）交通条件好：靠近城密公路，井口距公路 1500 m； （4）有较好的居名点条件：工人村距井口 400 m左右。 确定井筒坐标为：①主井井口坐标为： XA=5023571 YA=427843 ②副井井口坐标为： XB=5023657 YB=427850 主井井口标高为+100 m，副井井口标高为+100 m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深625 m，副井井深610 m，两井筒中心线间距为86m，提升方位角为25，主井井筒直径6.5 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 本井田采用多水平开拓,拟定第一水平为-350 m,本井大部分带区的煤层浅部标高在-250,阶段垂高为350 m,实行上、下山开采.第二水平拟定标高为 -500 m，实行上山开采。若再确定往井田境界外的深部发展时,设第三水平,需经方案比较后确定. 3.3.4 石门及大巷数目及布置 1.大巷数目：一条运输大巷、一条回风大巷。 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：如果煤层顶底板较稳定，煤质较坚硬时，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；在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。 下列情况宜布置煤层大巷： ①单独开拓的薄煤层或中厚煤层； ②煤层群（组）下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的； ③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； ④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； ⑤煤层坚硬而顶板松软或膨胀，难以维护的； ⑥煤质坚硬，围岩稳定，维护简单，费用不高的煤层； （2）岩石大巷： 优点： 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，而较少受地质构造的影响。可不留或少留护巷煤柱，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，安全系数高。 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。 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： ①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。 ②煤层大巷的巷道维护困难，维护费