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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 地理位置21.1.2 境界范围21.1.3 自然地理31.1.4 地形地貌31.2 地质特征31.2.1 地质构造31.2.2 瓦斯 煤尘 自燃 地温71.2.3 水文地质81.3 勘探程度及可靠性9第2章 井田境界 储量 服务年限112.1 井田境界112.2 井田储量112.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限122.3.1 矿井工作制度122.3.2 矿井设计生产能力122.3.3 矿井服务年限13第3章 井田开拓153.1 概述153.2 矿井开拓方案的选择153.3 方案的具体选择及系统描述153.4 井硐布置和施工193.4.1 主斜井193.4.2 副斜井203.4.3 回风斜井223.4.4 井壁结构253.5 井底车场及硐室253.5.1 井底车场布置形式及计算253.5.2 存车线的计算263.5.3主要硐室293.6 开采顺序293.7 采区的划分29第4章 采区巷道布置304.1 采区概述304.2 采区巷道布置304.2.1 首采区位置304.3 采区的生产能力、储量及服务年限314.4 采区车场布置324.4.1 车场存车线长324.4.2 车场的计算324.4.3 采区硐室344.5 采区准备344.5.1 采区巷道的准备顺序344.5.2采区主要巷道的支护方式34第5章 采煤方法365.1 采煤方法的选择365.1.1 轻型放顶煤机采工艺365.1.2 分层炮采工艺395.2 回采工艺405.2.1 采区概况405.2.2 采区巷道布置405.2.3 采煤方法405.2.4 采区运输设备405.2.5 选择采面循环方式和劳动组织形式40第6章 井下运输和矿井提升436.1 矿井井下运输436.2 矿井提升系统436.2.1 主井提升设备436.2.2 副井提设备43第7章 矿井通风与安全457.1 矿井通风系统的确定457.2 风量计算与风量分配457.2.1 风量计算457.2.2 矿井总的风量计算477.2.3 风量分配487.2.4 风量调节方法与措施497.2.5 风量的调节方法与措施507.3 矿井通风阻力的计算507.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力507.4 通风设备的选择547.4.1 主扇的选择计算547.4.2 反风措施547.5 矿井安全技术措施547.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸547.5.2 火灾与水患的预防557.5.3 其他事故的预防55第8章 矿井排水578.1 概述578.1.1 给水范围578.1.2 给水水源578.1.3 给水系统578.1.4 排水578.2 矿井主要排水设备578.2.1 主排水设备及管路的选择计算57第9章 矿井主要技术经济指标61总结63谢辞64参考文献65附录167附录270II摘要黑龙江省鸡西、七台河、双鸭山、鹤岗等四大矿区是东北乃至全国重要的煤炭生产基地，在我国国民经济的发展历程中发挥过重要作用。为了适应社会主义市场经济的要求，发展生产力，建设跨地区大型企业集团，经黑龙江省人民政府批准，2004年12月将鸡西、七台河、双鸭山、鹤岗四个国有重点煤矿矿区组建为“黑龙江龙煤矿业集团有限责任公司”。新华勘探区位于鹤岗矿区南部，面积12.6km2，煤炭资源量70.88Mt。初步设计规格年产0.45Mt，服务年限65.4a。采用斜井开拓。根据本矿井煤层赋存条件、水文地质特征并结合鹤岗矿区的生产现状和外部建设条件，采用先进设计思想及矿井管理模式，以经济效益为中心，改革矿井开拓布置，力求最大限度地增效减人、缩短工期、减少占地、节约投资。关键词：轻型放顶煤支架；走向长壁采煤法；斜井开拓AbstractJixi, Qitaihe, Shuangyashan, Hegang, Heilongjiang Province,the four mines in northeast China and the countrys major coal production base, In Chinas economic development course played an important role. In order to adapt to the socialist market economy, the development of productive forces, to build trans-regional large-scale enterprise groups, by the Heilongjiang provincial government approval in December 2004 to Jixi, in Qitaihe, in Shuangyashan, Hegang four key state-owned coal mines to the formation of Coal Mine in Heilongjiang Lung Group Limited Liability Company. Xinhua exploration area in Hegang mine in southern area of 12.6 km2 ,the coal resources in 70.88Mt. Preliminary design specifications with an annual output of 450,000 tons, service life of 65.4 years. Incline pioneering use.According to the occurrence of coal mine conditions, hydrological and geological features with the Hegang Mine Production and Construction of external conditions, use of advanced design and mine management models, and cost-effective, pioneering reform mine layout, effort to maximize efficiency is reduced, and shorten the construction period, reducing land, save and invest. Keywords : Light side caving stent；Longwall mining method；Incline pioneering 绪论首先是对自已所学知识的综合运用，其次是接近我们与煤矿事业的距离，这也是深入向实际学习的过程，这次设计也是大学本科四年教学过程中最后一个阶段是对我们知识能力进行综合性培养和锻炼，培养我们理论联系实际，严肃认真的科学态度和和工作作风，同时也对所学专业知识的深入，绘图，计算能力的提高，与此同时也是对煤炭工业矿井设计规范、煤矿安全规程等煤炭工业方针政策有了时宜一步的深入了解。通过毕业设计,让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。改革开放以来，煤炭企业进入调整期后，不少老的矿井，由于种种原因，不能适应形势的发展而进入困难时期。煤炭企业成为难以快步前进的落伍者。经过煤炭科技人员的努力，煤矿开采技术、采掘机械化水平和生产集中化程度都有了很大的提高。但由于过度开采，重复建设及其它原因，导致煤炭行业步入低谷期。东北老工业基地的大部分煤炭企业经营困难，有的已经倒闭或濒临倒闭。最近几年世界煤炭总产量为4500Mt左右。2002年中国原煤产量1300Mt左右，居世界第一。在新能源完全取代煤炭资源以前，煤炭资源仍是我国的主要能源。进入20世纪末90年代末期，在采取关井压产、限产压库、调整结构、管制总量、扩大出口等措施后，国有煤矿扭亏为盈的工作初见成效，形势向好的方向转化。但总体而言，国内煤炭工业很多方面与国外存在较大的差距，包括生产技术、管理水平、科研开发、安全状况、效率效益、职工素质等方面，与先进产煤国相比，都不在同一水平上。本矿井的设计本着降低成本，提高效益的原则，为煤矿矿井增产增效以及矿井今后生产水平能正常接续进行有益的设计。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 地理位置新华勘探区位于鹤佳铁路新华站西4km处，东经 13012111301735，北纬470233 470049，勘探区东部有鹤佳铁路通过，鹤佳公路（201国道）以及新华农场通往各分场的公路贯穿区内，交通十分方便井田位置图见图1-1，行政区划隶属鹤岗市新华农场所辖。图1-1 新华井田交通位置图1.1.2 境界范围新华勘探区北部边界为F1断层和峻德23线；南部边界为F12与F1交点，F15与5线交点的两点连线；西部边界为F8、F12；东部边界为3线以北F32断层，3线以南F15断层。平均走向长2.4km，倾向宽约5km，面积12km2。拟先期开采的新华斜井区呈近似三角形态，北东以F1号断层上盘为界，南西以F8断层为界，西以33号煤层露头线为界，南以F14断层（深部为煤系基底）为界，该区长约3.5km,宽约1.4km,面积约4.9km2。1.1.3 自然地理该区属大陆性寒温带气候，冬春两季多风寒冷，夏季多雨，年平均降雨量为600mm左右，雨季多集中在六、七、八三个月。每年十月中旬至翌年四月为结冻期，井田气象如下：极端最低气温：-33.9最大冻结深度：2.38m最大积雪厚度：40cm平均积雪厚度：14cm最大降雨量：48mm/min年均降雨量：645.4mm最大风速：24m/s结冻时间：210天主导风向：西风（14频率）地震裂度：六级该区主要以农业为主，种植的农作物主要有水稻，小麦、大豆、玉米和蔬菜等。1.1.4 地形地貌区地势平坦，略呈西高东低的趋势，多为农田。区内有三条高压输电线路，分别为11万伏（两条）和22万伏，自西北向东南跨区而过，东部为大鹤立河，地面标高为+235m+250m。该区为新区，目前无小窑开采。1.2 地质特征1.2.1 地质构造1.地层情况：鹤岗煤田区域地层自下而上有下元古界黑龙江群和麻山群，古生界震旦系和寒武系，中生界侏罗系和白垩系，新生界的下第三系、上第三系和第四系。新华斜井区的主要地层有中生界侏罗系和白垩系及新生界第四系，自下而上为：（1）前古生界变质岩，是本区最古老的岩系，主要由伟晶花岗岩、混合岩、石英片岩、角闪片岩等组成，为煤系地层的基底。（2）侏罗系上统石头河子组，该组地层是本区的主要含煤组，主要由灰白色砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、灰黑色粉砂岩、黑色薄层泥岩、碳质页岩及煤和灰绿、褐色、灰白色凝灰岩等组成。厚度约1100m，含36个煤层组，本区实际控制最大厚度530.7m,赋存12个可采或局部可采煤层。（3）石头庙组，本组地层分为两段：南岭砾岩段和二龙山砂岩段，与下部地层呈整合接触。（4）下白垩统东山组火山碎屑岩段，本段主要由安山质砾岩，安山质集块岩，夹薄层长石砂岩和深灰色粉砂岩组成，与下伏地层石头庙子组呈平行不整合接触。（5）第三系，不整合与下伏地层之上。主要由灰绿色胶结不好的砂岩、泥岩、砂砾岩等组成。2.地质构造鹤岗煤田处于吉黑褶皱系佳木斯隆起的西北部，属中生代内陆山间断陷盆地，盆地东南缘被依兰伊通断裂带（佳依地暂）呈北东向切割，呈现为残破的向斜构造。本区位于鹤岗煤田的南端，北邻峻德矿，区内大多为第三系层覆盖，仅F1断层上盘的西北部有一小块露头，侏罗系含煤地层为北北东走向，向东倾斜的单斜构造，地层倾角1535，F1断层为勘探区内最大断裂构造，属反斜正断层，走向北西，倾向南西，倾角5060，落差大于500m，将新华区切割成东西两部分。断层上盘（西部）由于相对位置下降，只剥蚀了部分煤系地层（312号煤层），为大部分煤系地层的存留提供了必要的空间。在靠近地层下盘附近的某些地段，在相对位置上升的过程中受到强烈的风化剥蚀，将东山组地层、石头庙子组地层、石头河子组含煤地层剥蚀殆尽，因而第三系地层在这些地段直接覆盖于前古生界变质岩系之上，本区主要构造为断层，由于中部受F1、F26两条相背倾斜的断层切割使其基底花岗岩抬起形成地垒，把新华勘探区分为东西两部分。本区断裂发育，在12.5km2内查明断层35条，每km22.8条。其中，落差小于30m的5条，落差在30100m的18条，落差大于30m的12条。经钻探控制，可靠断层7条，较可靠断层9条，推断断层19条，按规模可分为三组：（1）北西向大断层（F8、F12、F1、F26、F15），这组断层规模较大，走向为NW或NNW，落差皆大于150m，几乎纵贯全区，控制了井田边界。（2）中等规模断层（F2、F3、F10、F14、F25、F27、F34），这组断层除F14、F34为北东向外，其余为北西向，该组断层落差为50150m。（3）小断层（F4、F5、F6、F7、F9、F16、F21、F32等），这组断层一般规模较小，控制程度较差，多为推断断层，走向为北东向、北西向两组、落差为20100m， 本区构造发育规律性较明显，F26发育于22线至5线间，在5线斜交于F15，F6在6、7线间与F12相交，F12则在深部斜交于F1，F1斜交于F15，而F15则沿着N-SE走向交于佳依地暂，大断层多相截小断层。从该区断层与煤系地层倾向关系上看，多呈反斜顺斜反斜顺斜规律，构成不同的赋煤地质块段。因而能较好地存留部分煤层。断层统计见表1-1岩浆活动：在本区竣工的47个钻孔中未发现火山岩。表1-1 断层统计一览表 名 称性 质断距（m）走 向范围（勘探线）控 制 孔可靠性F1正大于280mNW21线8线913905919可靠F2正40270NW2189189029113897可靠F3正3015NW218911291139119可靠F4正100X65W324推断F5正80NE223推断F6正大于100NE56推断F7正125N65E232推断续表1-1 断层统计一览表名 称性 质断距（m）走 向范围（勘探线）控 制 孔可靠性F8正30270NW2189118911792691119149116可靠F9正120N65E2223推断F10正120N55W68推断F11正4565N75W259120较可靠F10正120N80W68推断F12正60NW223推断F13正105N60W2237436较可靠F14正80N80W25推断F15正大于500NNW228推断F16正70160NNW223921较可靠F17正110N70W233推断F19正40N70W233921较可靠F20正40N30E35推断F21正30NE223861较可靠F23正大于200N75W222推断F27正180NW23推断F29正150N80W233推断3.煤层特征1.煤层本区含煤地层为上侏罗统鹤岗群石头河子组。石头河子组分为三段，上段为富力岩段， 中间为中部含煤段，下部为北大岭含煤段，共含36个煤层组。煤系地层总厚约1.15km。新华井田共有可采或局部可采煤层9层，即：17、21、22、23、25、27、28、30和33号煤层，现分述如下：17号煤层：由于后期剥蚀，仅部分块段（5线至6线间）见到该层，局部发育、属全区可采的特厚煤层，结构复杂，含8层以上夹石，可采厚度15m以上，顶底板一般为粉砂岩。21号煤层：局部发育、全区可采、结构复杂特厚煤层。煤层总厚15m左右，主要发育于F1上盘4线以北，距17号煤层6070m，顶底板一般为粉砂岩。22号煤层：局部发育、全区可采、结构复杂的特厚煤层。尤以F1上盘6线以北发育，结构较简单，一般有2层夹石，上部夹石为凝灰岩。煤层可采厚度最大为12.67m，最小为2.5m，平均约8m左右，其顶板为粉砂岩，距21号煤层平均40m。23号煤层：大部发育、全区可采、属厚煤层，发育于F1上盘6线以北，结构单一，可采厚度最大为7.32m，最小为1.5m，平均为4m左右，距该煤层底板2m左右有一薄煤层，顶底板为粉砂岩，距22号层间距平均为20m。25号煤层：全区发育、可采厚煤层、结构较简单，最大厚度为5.5m，最小4.03m，平均5.0m，煤层下部有一层薄夹石，顶板为4m左右的浅褐色凝灰岩，底板为粉砂岩距23号煤层间距最大为54m，最小为36m，平均42m。27号煤层：大部发育、大部可采的薄中厚煤层，单一结构，煤层可采厚度最大2.36m，最小0.41m，平均厚度1.50m，顶板为细粉砂岩，距25号层间距为25m。28号煤层：全区发育、可采的中厚煤层单一结构，可采厚度最大为3.3m，最小为1.4m，平均2m左右。顶底板一般为细砂岩，距27号层间距16m。30号煤层：全区发育大部可采中厚煤层，结构复杂，最大厚度为5.67m，最小0.75m，平均3m左右，顶底板为粉砂岩。距28号煤层间距60m。33号煤层：大部发育大部可采的中厚煤层，结构复杂，该层上下煤质不好或为碳页，中部一般为12m煤层，可采厚度最大4.6m，最小0.71m，顶底板多为碳页，距30号层间距80m。2.煤质该区为区域变质作用。煤种有CY、BN、QM、QF等，其中，QM占总储量87.5%；CY占总储量9.7%；QF占总储量2.1%；BN占总储量0.7%，从各煤层储量图上看，由西北向东南，由浅至深变质程度逐渐增强。原煤灰份平均值为23.7%，原煤容重平均值为1.41，可做为动力煤和民用煤。1.2.2 瓦斯 煤尘 自燃 地温1.瓦斯勘探中共采用瓦斯煤样13个，经煤炭研究院抚顺分院检测试验，自燃甲烷含量0.41933.981ml/g(毫升/克燃质)，自然瓦斯成分中甲烷含量4.4372.40%。相邻峻德矿原为低瓦斯矿井，2001年以后为高瓦斯矿井，2004年瓦斯绝对涌出量40.41 m3/min，相对涌出量为7.68m3/t。由于随开采深度的加大，涌出呈逐年上升的趋势，该矿于2004年10月开始进行瓦斯抽放。新华井田详查地质报告将本井田定性为高瓦斯突出矿井，根据相邻峻德煤矿瓦斯涌出的实际情况，本矿井按高瓦斯矿井设计。2.煤尘本矿井煤尘爆炸试验，火焰长度小于5060mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量2590%，煤尘有爆炸危险。 3.煤的自燃井田详查地质报告根据测试结果分析，井田内各可采煤层均为不自燃煤层。在龙煤集团中间审查后，地质部门认为本区煤层自燃样化验点较少，确定煤层为不自燃煤层的依据不够充分。收集峻德煤矿煤的自燃发火期，毗邻竣德煤矿各煤层自然发火期： 17号煤层自燃发火期9个月。4.地温本区普查、详查阶段共做了3个孔的测温工作，都是近似稳态测温。从测温数据上看，大部点地温梯度超过3/100m，此井田属于地温异常区。1.2.3 水文地质本区主要含水层为第四系孔隙含水层、第三系孔隙含水层和煤系风化裂隙含水带。第四系含水层厚度24.051.95m，岩性主要由粗砂、砾砂、砾石组成，分选性差。鹤立河谷东侧砾砂含水层透水性好，含水丰富，为孔隙潜水，主要受大气降水和鹤立河水的补给。第三系含水层厚0108.7m，上部岩性颗粒较粗，由灰绿色砂岩、砂砾岩、砾岩组成，东南部较厚，泥质半胶结，分选性差。中下部岩性颗粒较细，由灰绿色的砂岩、泥岩组成，分选性及透水性差。煤系风化裂隙含水带是本区主要充水含水层，发育厚度100m左右，上部岩石疏松，为强风化带，裂隙多被砂及泥质充填，富水性极弱；下部岩芯较坚硬，裂隙不甚发育，富水性弱。本区的隔水层，其一是第四系顶部及底部的粘土层，这二层在全区发育均不稳定，有的部位缺失。其二是煤系风化裂隙含水带以下的厚煤层及岩石较完整的厚层泥岩层及凝灰岩层。本区断裂构造发育、水文地质条件复杂，由于水文工作未与详查勘探同步进行，水文资料较小，故现阶段尚不能有针对性地进行防治水设计。要求在精查勘探阶段加强水文地质工程，以利疏干排水和正常观测，保证煤炭生产的安全进行。综上所述，本区水文地质条件复杂，在煤层开采之前应布置一定的水文地质工程，以进行疏干排水和正觉观测，保证煤炭生产的安全进行。1.3 勘探程度及可靠性一九六五年由原黑龙江省煤炭工业管理局，地质局一九队在该区进行过1：2.5万地质测量工作，一九八七年第三物测大队根据鹤岗矿区外围找煤研究课题组的建议，在新华区布置了六条地震勘探线，进行地震勘探，通过对地震资料的解释分析，认为该区第三系地层之下赋存侏罗系含煤地层，据东煤公司指示，先后由东煤公司地质局一九队和鹤岗矿务局地质队在该区上钻施工，其中：1991年完成普详查勘探，1992年至1997年进入精查勘探。共完成普详精查钻孔77个，工程量55.592km。综合分析见煤系综合柱状图1-2。该井田共含9个可采或局部可采煤层，煤种以气煤为主，区内构造以断裂为主。探明地质储量51.24Mt。其中工业储量50.36Mt。图1-2 煤系综合柱状图第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界新华勘探区北部边界为F1断层和峻德23线；南部边界为F12与F1交点、F15与5线交点的两点连线；西部边界为F8、F12断层；东部边界为3线以北F32断层，3线以南F15断层。平均走向长2.4km，倾向宽约5km，面积12km2。新华井田所含煤层受F1和F26两断层切割，形成东西两个区域，西部基底花岗岩抬起形成地垒，东部地层陷入地堑之内，造成东部煤层埋藏较深（-100m标高以下），断裂成残缺不完整的地段，储量又较少，另外，新华井田中部有201国道穿过，从南到北，贯穿整个勘探区，新华井田西部煤层-300m标高以下为公路保护煤柱，公路保护煤柱以西部分埋藏较浅，开采条件好，确定为先期开采区域。2.2 井田储量储量计算是按中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）进行划分；另按国家矿产储委颁发的煤炭资源地质勘探规范的有关规定确定煤层最低可采厚度大于0.7m，原煤最高灰分低于40%时为可利用储量。煤层最低可采厚度为0.60.7m，原煤灰分为40%50%时为暂不能利用储量。本次储量计算在比例尺1：5000各煤层底板等高线图上进行，储量分煤种、分水平分级别、分块段进行计算，公式为：储量=平面积块段倾角正割块段平均煤厚容重回采率要求：厚煤层不小于75%，中厚煤层不小于80%，薄煤层不小于85%新华勘探区地质储量51.24Mt，工业储量50.36Mt，其中西部区工业储量33.536Mt，东部区工业储量16.824Mt。由于本设计首采区布置在西部所以列出西部的地质储量见表2-1表2-1 新华井田西部区分煤层储量汇总表 序 号123456789合 计煤 层172122232527283033+120以上万t地质储量-2.94.4134.140.53.550.825.9262.1+120至100(万t)地质储量-141 323. 323.8242.6457.9152141.9310.284.91854.3100至-300(万t)地质储量-83.8136.7137.5202.5149.2250.2322.644.61327.1合计地质储量-224.8463.4384.5794.5341.7395.6683.6155.43443.52.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限2.3.1 矿井工作制度矿井设计年工作日为330d，每天三班作业，其中二班生产，一班准备，每班工作8h，每天净提升时间为16h。2.3.2 矿井设计生产能力根据鹤岗煤田新华勘探区煤炭详查报告和鹤岗矿区生产情况，以市场供求，技术可行与经济合理为原则，依据煤炭工业设计规范规定，确定矿井设计能力为0.45Mt/a。现分述如下：1.市场供求当前我国由于国民经济保持较高的增长速度拉动了国内煤炭消费的增长，同时煤炭出口的大幅增加及关井压产力度的加大，减少了煤炭供应能力。我国煤炭总体上由前几年的严重供大于求转向供求基本平衡，煤炭销售转旺，市场活跃，局部地区煤炭供应趋紧；全国煤炭价格回升幅度较大，煤炭企业经济效益明显好转。2.储量分析井田内-100m标高以上可采煤层为7层，即22、23、25、27、28、30、33，其中赋存较完整的为25、30层，共四块，为矿井主采煤层，可采储量为15.453Mt，占矿井可采储量的37.5%，适合机械化开采，但先期开采煤层22、23号煤层为厚煤层、块段不规则、走向短。因此，工作面装备水平不宜过高。3.井田构造井田内构造以断裂为主，由于中部受F1、F26两条相背倾斜的断层切割，使其基底花岗岩抬起形成地垒，把新华勘探区分为东西两部分，本区断裂发育，在12.5km2内查明断层35条，每平方千米2.8条，如果煤层实际揭露后，再出现小的构造，必将影响工作面正常推进，降低单产，同时由于构造多，矿井可采储量也会随之减少，矿井服务年限也会相应缩短，由于全井田勘探控制程度不高，绝大部分为C级储量，开采前应进行三维地震勘探，提高首采区控制程度，按技术政策要求，井型不宜过大。4、工作面单产的确定：根据设计原则，对平均厚度大于5m，走向长度小于350m的不规则块段，宜采用机采放顶煤，一次采全高，根据邻井峻德矿生产实际，工作面长平均100m，采二放一作业，多点出煤，二刀一放工作面配套设备SGW-40T溜子，轻型掩护式液压支架ZFS4500-16/26，最大控顶距4.3m，最小控顶距3.5m，日推进2刀，日产量1400t，工作面年产量为0.462Mt。综上所述，根据煤层开采能力，市场供求预测及相邻矿井生产实际，设计推荐矿井设计能力0.45Mt/a。2.3.3 矿井服务年限本矿井采用二个水平开拓，一水平标高设在-100m，二水平标高设在-300m，矿井服务年限为：T=Z/AK式中: T设计计算服务年限，a；Z-300以上可采储量，Z=31.25+9.97=41.22Mt；A年产量，A=0.45Mt；K储量备用系数，取1.4。T= Z/AK=41.22/0.451.4=65.4a其中，一水平（-100以上）可采储量15.453Mt，服务年限T1=24.5a。设计规格及生产服务年限符合国家煤炭工业矿井设计规范新建矿井年产量在0.450.9（Mt/a）矿井设计的服务年限不少于40a，第一开采水平设计服务年限煤层倾角小于25的不得少于20a。第3章 井田开拓3.1 概述新华井田可采煤层中部受F1、F26两条相背倾斜的断层切割，使其底部花岗岩抬起形成地垒，把该区分为东西两部分。西部煤层埋藏相对较浅，煤层露头附近距地表40m60m，埋藏较浅，东部煤层陷入地堑之内，造成东部煤层埋藏较深，绝大部分在-300m标高以下，最深达-1.0km。可见新华井田西部煤层开采条件相对较好，宜前期开发。3.2 矿井开拓方案的选择本井田煤系地层为中生界侏罗系和白垩系及新生界第四系，煤层露头距地表40m60m，埋藏较浅，地层倾角为1535，但是其倾向长度大约1.3km故采用斜井多水平开拓。3.3 方案的具体选择及系统描述新华井田可采煤层中部受F1、F26两条相背倾斜的断层切割，使其底部花岗岩抬起形成地垒，把该区分为东西两部分。西部煤层埋藏相对较浅，煤层露头附近距地表40m60m，埋藏较浅，东部煤层陷入地堑之内，造成东部煤层埋藏较深，绝大部分在-300m标高以下，最深达-1.0km。可见新华井田西部煤层开采条件相对较好，宜前期开发。设计结合矿井设计生产能力，本着缩短建井工期，做到投资少、见效快的设计指导思想，矿井宜采用斜井开拓。由于本矿井为高瓦斯矿井，为满足通风、行人及运输要求，需布置主、副、回风3个斜井井筒。根据煤层的赋存形态、地形地貌，结合两个不同工业场地位置，设计提出了二个开拓方案进行比选：方案一：鹤佳公路以西新华农场以北场地开拓在新华农场北侧30号煤层露头线91-17号钻孔附近布置3个斜井井筒即主斜井、副斜井和回风斜井，3个井筒自北西向东沿30号煤层底板布置，主、副斜井及回风斜井井口标高均为+242.0m，井筒落底标高为-100m。初期采用平石门开采各个煤层。根据各煤层的开采范围、压茬关系及工作面接续安排，自下而上分别布置-100m轨道石门、-100m胶带输送机石门、-25m轨道石门及+50m回风石门。待井筒附近-100m水平以上煤层开采完毕后，从-100m井底车场沿30号煤层底板向南布置-100m轨道大巷、-100m胶带输送机大巷和-100m回风大巷，开采井筒以南100m以上区域，通过石门及分煤层上、下山开采各煤层。生产中期通过轨道暗斜井、胶带暗斜井及回风暗斜井进行水平延深，二水平标高-300m。在-300m水平30号煤层底板布置一组水平大巷，即-300m轨道大巷、-300m胶带输送机大巷和-300m回风大巷，仍采用石门及分煤层上、下山开采各煤层。对于井田东部煤层，设计布置一组-300m水平石门，即-300m轨道石门、-300m胶带输送机石门和-300m回风石门，开采东部煤层。矿井采用大扒皮的开采顺序，分区石门分煤层布置上山开采。矿井采用抽出式的通风方式，主、副斜井进风，回风斜井回风。矿井通风方式为抽出式，该方案布置详见图。该方案主斜井倾角22，斜长913m，装备带宽1.0m的胶带输送机；副斜井倾角20，斜长1.0km，装备一台JK-2/20E型单绳缠绕式提升机，采用串车提升；回风斜井倾角20，斜长1.0km，安装BDK-8-NO26型对旋轴流式通风机2台，一用一备。矿井移交井巷工程量9.891km。方案二：鹤佳公路以西峻德南新村以北场地开拓在峻德南新村以北，鹤佳公路以西侧20号勘探线附近布置3个斜井井筒，即主斜井、副斜井和回风斜井，3个井筒自北向南偏西方向穿层布置。主、副斜井及回风斜井井口标高均为+240.0m，井筒落底标高为-100m。初期在井田中西部沿30号煤层底板布置一组水平大巷，即-100m轨道大巷、-100胶带输送机大巷和-100m回风大巷，通过石门及分煤层上山开采各煤层。对于井田东部煤层，设计布置一组-300m水平石门，即-300m轨道石门、-300m胶带输送机石门和-300m回风石门，开采东部煤层。矿井采用大扒皮的开采顺序，分区石门分煤层布置上山开采。矿井采用抽出式的通风方式，主、副斜井进风，回风斜井回风。矿井通风方式为抽出式。该方案主斜井倾角20，斜长994m，装备带宽1.0m的胶带输送机；副斜井倾角22，斜长908m，装备一台JK-2/20E型单绳缠绕式提升机，采用串车提升；回风斜井倾角22，斜长908m，安装BDK-8-NO26型对旋轴流式通风机2台，一用一备。矿井移交井巷工程量约10.879km。 井田开拓方案技术比较根据上述二个方案的开拓布置，从技术上分析如下：方案一： 优点：1井口布置在新华井田煤层露头附近，井巷工程量小，建井工期短。2地面场地开阔，地势平坦，便于工业场地布置，填挖方工程量小。3工业场地远离鹤立河，水文地质条件简单，便于井筒施工。缺点：1工业场地占地均为良田，不便于土地征用。2工业场地位于鹤佳公路以西，且距公路相对较远，煤炭产品及矸石均采用汽车外运，运输费用较高，且不利于环保。方案二： 优点：1工业场地紧邻鹤佳公路，且距竣德铁路较近，煤炭产品通过输煤栈桥可实现铁路运输，铁路专运线接轨点距装车站不足1km。煤炭及矸石外运方便，运输条件便利。2工业场地占地均为鹤立河边的坡地，有利于土地征用。缺点：1工业场地离鹤立河较近，水文地质条件相对复杂，不便于井筒施工。2工业场地位于鹤立河西侧，根据峻德桥小鹤立河最高洪水位标高239.3m，此处工业场地全部处于填方地段。3为实现煤炭产品铁路运输，需布置跨越河流及公路的栈桥，同时对外公路需修建桥涵，初期投资高。 井田开拓方案经济比较以上二个方案经济比较(可比部分)见表3-1。经过最后分析我认为选择第二方案更能够实现设计的预期目的。表3-1 井田开拓方案经济比较表 序号比较内容单位方案一方案二工程量费用(万元)工程量费用(万元)1井巷投资主斜井m9131036.69941128.6副斜井m10001091.1908990.7回风斜井m10001105.59081003.8-100m水平大巷m-23282026.9-100m水平石门m16861466.124082094.0+50、-25m石门m29502565.3-煤层上山及其它m554334.11545931.6小 计m81037598.790918175.62工业场地工业场地购地hm28.162300.08.1900.0挖方工程量万m33.438.8-填方工程量万m32.911.08.5144.5场外道路及桥涵km3.2952.10.6492.9输煤栈桥及专用线系统m-1296.1运输设备m自卸汽车280.0720345.2小 计-2547.8-3534.2工业场地压煤量Mt0.10-投 资 合 计-11180.6-11354.3投 资 比 较-173.7-03.4 井硐布置和施工矿井投产时共布置3个井筒，主斜井、副斜井和回风斜井。主、副斜井进风，回风斜井回风。由于井筒在到达一水平时要通过表土层与基岩段所以在巷道维护方面会有所不同。3.4.1 主斜井井筒净宽4.8m，净断面15.8m2，斜长994m，倾角20。井筒担负全矿井煤炭提升，并兼作进风井。装备B1000mm，Q220t/h，St2000胶带输送机。井筒断面布置见图。表土段主斜井断面示意图见图3-1,基岩段主斜井断面示意图见图3-2。图3-1 表土段主斜井断面示意图图3-2 基岩段主斜井断面示意图3.4.2 副斜井井筒净宽4.6m，净断面14.7m2，斜长908m，倾角22。担负矿井设备、材料及矸石的运输任务，并兼作主要进风井和安全出口。井筒内铺设600mm轨距、30kg/m钢轨，采用串车提升，装备一台JK-2.0/20E型单绳缠绕式提升机，井筒内敷设排水管、压风管、消防洒水管以及动力、通信电缆。井筒平面布置表土段副斜井断面图见图3-3，基岩段副斜井断面图见图3-4。 图3-3副井表土段副斜井断面图 图3-4基岩段副斜井断面图3.4.3 回风斜井井筒净宽4.8m，净断面15.8m2，斜长908m，倾角22。担负全矿井回风任务并兼作矿井的安全出口。井筒内敷设防火灌浆管路。井筒平面布置表土段回风斜井断面图见图3-5，基岩段回风斜井断面图见图3-6。图3-5表土段回风斜井断面图图3-6基岩段回风斜井断面图主副回三条斜井的具体数据见表3-2表3-2 井筒特征表项目单位主斜井副斜井回风斜井井口坐标纬距（X）m100218.166100188.792100228.115经距（Y）m113407.513113437.197113367.500 井口标高（Z）m+240.000+240.000+240.000提升方位角度282828井筒倾角度202222井底车场标高（一水平）m-100-100-100续表3-2 井筒特征表项目单位主斜井副斜井回风斜井井筒长度全长m994908908其中表土段m146133133基岩段m848775775净宽度(直径)m4.84.64.8支护厚度表土段mm350350350基岩段mm120120120断面净断面m215.814.715.8掘进断面表土段m220.018.920.0基岩段m217.316.217.3施工方法普通法普通法普通法砌壁材料表土段混凝土混凝土混凝土基岩段挂网锚喷挂网锚喷挂网锚喷井筒装备装备B=1000胶带输送机，胶带输送机装备一台JK-2/20E型单绳缠绕式提升机，采用串车提升安装BDK-8-NO26型对旋轴流式通风机2台，一用一备3.4.4 井壁结构本区为平原，地势平坦，略呈西高东低的趋势，地表冲积层变化较大，第三系厚度由北西向南东逐渐增厚01.2km，第四系松散冲积砂层厚度4090m，设计矿井工业场地处无第三系，第四系厚度50m左右。由于第四系含水层水量较大，且矿井工业场地靠近鹤立河，在井筒施工表土段时必须解决井筒涌水问题。设计结合峻德煤矿疏干工程的实践经验，在井筒施工表土段时，在井筒四角布置4个疏干井和一个观测井，以减少井筒表土段施工时的涌水量，对井筒施工的工作面采用小水泵排水。当疏干达到达到设计水位时，即可开槽施工。井筒表土段采用普通法施工，主、副及回风斜井均采用混凝土支护，支护厚度350mm，基岩段采用锚喷支护，喷射厚度120mm。3.5 井底车场及硐室根据主副井筒与中央石门的相对位置及地面生产系统布置，采用甩车场，由于石门运输方式采用输送机运煤，井底车场只设副井空、重车线。因为井底煤仓在运输水平以下，所以主井井底需设清理斜下和运输机装载硐室，清理撒煤和积水。根据井田的地质构造、煤层赋存条件、井筒与主要大巷的相对位置以及井上、下运输的要求，矿井生产初期-100m水平井底车场布置在30号煤层底板岩中，车场形式为卧式。-100m水平井底车场主要硐室有：井底煤仓及装载硐室、主斜井井底清理撒煤硐室、井下中央变电所、中央水泵房及水仓、井下消防材料库及火药发放硐室等。井底煤仓为圆形立式煤仓，直径6.0m，计算煤仓有效容量为1500t矿井井下涌水量较大的特点，按要求设计井底水仓，水仓分为内仓和外仓。矿井后期采用暗斜井延深，后期水平标高-300m，根据生产需要在-300m水平布置井底车场巷道及相关硐室。3.5.1 井底车场布置形式及计算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；调车简单，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；由于采用斜井开拓故选择一段高低道来解决车场在实际中的应用问题。 1、道岔选择ZDK622/5/15型单开道岔具体参数如下：a=3768mm b=4232mm =1118362、基础数据计算=2200001=sin-1sincos= 213341=tan-1tan1/cos=121022a=3768cos=3493.6b=4232cos=3923.8b=4232cos1=3936.1图3-7 道岔标高表示图3.5.2 存车线的计算斜井井底车场线路布置的要求：主井采用胶带机、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。 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 （1） 副井空、重车线计算公式：L=mnL1+NL2+ L3式中：L 空重车线长度，mn 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，mL2 每台电机车长度，mL3 列车制动距离，mN电机车数量，台m=1列，n22辆，L12.2m，N=1台，L24.5m，L315m则：L1222.4+14.5+1572.3m，取L73m调车线长度：L1222.2+14.5+1567.9m,取L68m（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2.4mL102.424m根据实际需要，开设水泵硐室和变电所，所规定的距离选择80m的井底车场线路。 示意图见图3-8图3-8 井底车场长度示意图图3-9 A-A 井底车场断面示意图3.5.3主要硐室原则：符合煤矿安全规程及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、井底煤仓及箕斗胶带输送机装载硐室、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 开采顺序本矿井编制开采顺序的一般原则是：由浅而深，由近及远，先采构造简单区后采构造复杂区，各煤层由上向下开采，根据上述原则，矿井首采22号一分段，接替工作面为23号层一分段及25号层一分段，直至一水平开采结束。 3.7 采区的划分划分采区时，应考虑的原则：根据煤炭工业设计规范，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；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1.5km，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，适合于综机开采的部分要单独划分出来采区。但是，由于新华井田地质覆存条件的复杂与多变，所以导致整个新华采区的划分没有十分理想的划分形式，主要特点是：走向短；煤层倾角大；断层多样；裂隙带较多。第4章 采区巷道布置4.1 采区概述本井田断层多，落差大，煤层间距1570m，一般50m左右，设计采用分区石门、上下山的布置方式，分煤层布置巷道。故本井田分煤层布置采区，采区的划分主要以断层位置及煤层开采的合理性来划分。为便于矿井的储量计算，设计将整个井田分为3个区，即井田西部-100m以上、-100-300m、和井田东部区-300m。4.2 采区巷道布置4.2.
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