黑龙江省双鸭山市东荣三矿的1.5Mta新井设计

1摘要本矿井设计为黑龙江省双鸭山市东荣三矿的新井设计，设计生产能力1.5Mt/a，服务年限 78.6a。井田平均走向长 4km，平均倾斜长 3km，煤层平均倾角 5，属近水平煤层。共有 3层可采煤层，平均厚度 13.42m。由于井田倾斜长度较大，且为近水平煤层，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，工作面为综合机械化采煤。本设计中矿井开拓方式采用双立井方案，单水平开采，一个工作面达产。关键词：矿井设计、长壁采煤法、矿井开拓2AbstractThis design is a new mine planning with Dongrongsan Coal Mine in Heilongjiang Province. Mine planning capacity is 1.5Mt/a. Service is 78.6a. Well the average toward length of the field is 4km,and average skewed length is3km.The average inclination of the coal bed is 5,that is a nearly level coal bed. This field there are 2 can exploit coal bed, the average thickness of coal bed is 4.44m.As field more toward greater length, and coal bed is nearly level. And geological conditions Etc. causes impact, decision this field use more long wall coal mining, located all use integrated mechanized coal mining. This development method is inclined portal , one production level, and one located production.Keyword：Mine planning、Long wall coal mining、Mine development3目录摘要 .IAbstractII绪论 .1第一章 井田概况及地质特征 2第一节 井田概况 21.1交通位置 .21.2地形 地势 31.3气象 地震 31.4水源及电源 .3第二节 地质特征 32.1矿区内的地层情况 .32.2地质构造 .62.4岩石性质 厚度特征 .102.5井田水文地质情况 102.6沼气 煤尘及煤的自燃性 .12第三节 勘探程度及可靠性 .12第二章 井田境界 储量 服务年限 .14第一节 井田境界 .141.1井田周边状况 141.2井田境界确定的依据 141.3井田未来发展状况 14第二节 井田储量 .142.1井田储量的计算 142.3储量计算方法 152.4储量计算评价 16第三节 矿井工作制度 生产能力及服务年限 163.1工作制度 163.2生产能力 163.2矿井 17第三章 井田开拓 .18第一节 概述 .1841.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概 181.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 18第二节 矿井开拓方案选择 .192.1井筒形式和井口位置 192.2开采水平数目和标高 212.3开拓巷道布置 21第三节 选定开拓方案的系统描述 .313.1井筒形式和数目 313.3水平数目及高度 323.4石门大巷数目和布置 333.5井底车场形式选 343.6煤层群的联系 35第四节 井筒布置和施工 .384.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护 384.2井筒布置及装备 384.3井筒延伸的初步意见 40第五节 井底车场及硐室 .405.1井底车场形式确定及论证 405.2井底井场的布置、存车线路、行车线路布置长度 415.3井底车场通过能力验算 43第六节 开采顺序 .476.1沿井田走向的开采顺序 476.2沿煤层倾斜方向的开采顺序 476.3采区接续计划 48第四章 带区巷道布置及带区生产系统 .50第一节 带区概述 .501.1设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱 501.2带区的地质和煤层情况 501.3带区的生产能力、储量及服务年限 50第二节 带区巷道布置 .512.1区段划分 512.2采区斜巷布置 522.3采区车场布置 5252.4采区煤仓形式、容量及支护 552.5采区硐室简介 572.6采区工作面接续 57第三节 采区准备 .583.1采区巷道的准备顺序 583.2采区主要巷道的断面示意图及支护方式 58第五章 采煤方法 .60第一节 采煤方法的选择 .601.1采煤方法选择的制约因素 601.2采煤方法的选 60第二节 回采工艺 .602.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 602.2选择采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 .64第一节 矿井井下运输 .641.1运输方式和运输系统的确定 641.2矿车的选型及数量 651.3带区运输设备的选择 66第二节 矿井提升系统 .672.1矿井主提升系统的选择与计算 67第七章 矿井通风与安全 .68第一节 矿井通风系统的确定 .681.1概述 681.2主扇工作方式的确定 68第二节 风量计算与风量分配 .692.1风量计算 692.2风量分配 722.3风量调节方法与措施 742.4风速的验算 74第三节 矿井通风阻力的计算 .753.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 753.2矿井等积孔的计算 78第四节 通风设备的选择 .7964.1主扇的选择计算 7974.2电动机的选择 .804.3反风措施 80第五节 矿井安全技术措施 .805.1预防瓦斯及煤尘爆炸 805.2火灾与水患的预防 815.3其他事故的预防 81第八章 矿井排水 .83第一节 概述 .831.1矿井水来源及涌水量 831.2对排水设备的要求 83第二节 矿井主要排水设备 .842.1排水方式与排水系统简介 842.2主排水设备及管路的选择计算 84第九章 带区供电 .88第一节 矿井供电系统概述 .881.1电力用户的分级和电压等级 881.2地面变电所 881.3井下供电系统 881.采区供电 89第二节采区电器设备的型号及数目 89第三节 变压器容量选择 .90第四节 电缆选择计算 .90第十章 技术经济指标 .93总结 95致谢 96参考文献 97附录 1 98附录 2 .1037绪论通过大学四年的学习，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，我做新安矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多新安矿的资料。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方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及 CAD制图方面的知识。采矿方面的知识更新很慢，本设计采用了一种创新模式，这是一个新的方案，主要是针对小煤层群的开采方法，本方法采用反倾向的巷道布置，不需要布置上下山，因此，可以节省很多开采费用，也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，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，以便是设计更加合理。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 他 们 ， 从 而 也 为 我 以 后的 工 作 打 下 良 好 的 基 础 。8第一章 井田概况及矿井地质特征第一节 井田概况1.1、井田位置及范围东荣三矿位于黑龙江省双鸭山市友谊县（三师十八团八营）境内，地理坐标为北纬 462600462700，东经 13140001314100，坐标系统采用 1954年北京坐标系统。行政区划隶属于黑龙江省双鸭山市宝山区。井田范围东以 F1和 F7断层为界，西以 3勘探线为界，北以煤层露头为界，南抵南部断层，东西长 4.5km ，南北宽 4.3km，面积：15.4km2。1.1.2、交通位置本矿东南部与宝清县交界，在双鸭山煤田东北缘七星河矿区内，西距双鸭山市 65km，南距双鸭山七星矿 15km。交通方便，向北 9公里有福前铁路，最近车站为兴隆站，铁路经由双鸭山和福利屯至佳木斯可通往全国各地，公路可通往宝清、福利和双鸭山。具体地理交通情况见图 1-1。1.1.3、地形与河流区内地势平坦，海拨标高 86.76150.27m，有人工河流三条，自北向南流，与该区东侧七星河汇合，流入绕力河注入乌苏里江。1.1.4、气象本区属大陆性气候，温差较大，最低温度达-39，一般-2030，每年11月至 4月为结冻期，冻土带深度达 20米左右，夏季最高温度零上 38，雨季集中在 7、8、9 月份，平均降雨量约 452737mm。勘探区所在友谊县，是黑龙江省主要农产品基地之一，该县在 2004年约有人口 20万余人，耕地面积 18万 7千余亩，县办工业较发达，有煤、铁、拖拉机配件、农机制造、制酒、面粉、大米等大中型工厂数拾处。井区西南约20km处是原始森林，木材蓄积量较大。9图 1-1双鸭山矿业集团交通示意图10第二节 地质特征2.1、矿区范围内的地层情况从老至新有元古界麻山群，中生界下白垩统，以及新生界第三、第四系。分别表述如下：1、元古界麻山群：主要分布在煤田外围，由拓榴石片岩，石英黑云母片岩及花岗片麻岩等 组成的变质岩系，厚度不清。2、下白垩统鸡西群城子河组：城子河组为主要含 煤地层，不整合覆于麻山群及古生代花岗岩之上，为陆相沉积，以灰白色砂岩与粉砂岩组成夹泞灰岩层 10余层。含煤 59余层，其中可采者 17层，集中分布于城子河组中段，总厚度 878m。3、穆棱组：由深灰色、浅灰绿色及灰色的粉砂岩、泥岩组成，夹灰白色粉砂岩及薄层泞灰质岩石。含煤性差，仅 24 层薄煤，均不可采。与下覆的城子河组地层为整合接触。总厚度 558m。4、下白垩统桦山群：见于向阳南部，由一套陆相碎屑岩类及中性火山碎屑岩类组成。厚度达 400m。5、第三系：见于向阳区南部及新安区东南部，以浅绿色细、中、粗粒泥质胶结的砂岩为主，夹黄绿色粉砂岩，呈半胶结状。下部砾岩层与城子河组地层不整合接触，其上被第四系所覆盖。厚度 280m。6、第四系：分布近代河床及低洼湿地，主要由腐植土、砂、砾、亚粘土及玄武岩等组成。厚度 80米。详见煤系地层综合柱状图 1-2：2.2、井田范围内和附近的主要地质构造构造：该区为双鸭山煤田东端，由德发向斜，保安背斜及向阳向斜组成一不对称煤盆地，而新安向斜则为双鸭山煤田北部兴隆凸地，东侧由于断裂而保存下来的煤盆地，地层走向受基盘控制，多为 NE及 NNE向、倾向为 S，一般倾角 1220，主要断层构造见表 1-1。岩浆岩：该区分布着不同时代及不同类型的侵入岩类和喷出岩类，据现有资料，侵入岩可分为元古界侵入岩类，燕山期侵入岩类，喷出岩类有燕山期喷出岩及喜山期喷发岩以及新构造期喷发岩。图 1-2 煤系地层综合柱状图11界 系 群 组 段 厚度（m） 分布范围 岩性特征 接触关系第四系1565 全区发育由河漫滩，冲积层，洪积层以及坡积层等组成。多为砂质粘土、粘土、砂层、砂砾等组成，顶部为腐植土。新生界第三系0280第 8线东侧普遍发育本系由浅绿，绿色泥质粉砂岩及浅灰色、分选甚差，磨圆度不好的细砂岩组成。胶结不良成半胶结，粒度由上而下变粗。穆棱组5、6 线南侧发育本组主要由粉砂岩、泥岩组成，次为细砂岩夹少量中砂岩，全组岩石颜色较其下部的城子和组偏浅，上中部基本不含煤，本组被早白垩纪辉绿岩侵入。上 0270中 220374中生界下白垩统鸡西群城子和组下 0230全区发育本组由灰白色砂岩，灰浅灰色砂岩和粉砂岩与细砂岩互层组成夹有薄层凝灰岩，粒度由上而下由细变粗。为便于对比，划分为上中下三段，主要煤层集中于中段，本组被早白垩纪岩浆分二期侵入。元古界麻山群分布本区外围构造盆地基地主要由黑云母片花岗麻岩，石英片岩，石英岩，绿泥石片岩，片岩等组成。被前古生界粗粒、斑状黑云母花岗岩侵入。不整合不整合整合不整合表 1-1 主要断裂构造表12顺序 名称 性质 断层面 走向 断层面 倾向 倾角 落差（m） 水平断距(m)1 F1 正 NW SW 75o 7.0 582 F2 正 NE SE 75o 3.5 463 F3 正 NW SW 75o 01.7 064 F7 正 NW SW 75o 1.75.9 075 F8 正 SE NE 75o 02.3 052.3、煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采的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，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 1-2)：表 12 可采煤层特征表煤层厚度（m）围岩最大最小序号煤层名称 平均层间距（m）倾角（） 顶板 底板煤的牌号硬度（）容重（t/m 3）煤层构造及稳定性7.9 12.9114上8.865中砂岩粉砂岩气煤弱粘结煤长焰煤25 136不稳定1.9 2.92 152.36508 5中粗砂岩细砂岩气煤弱粘结煤无烟煤贫煤长焰煤25 145较稳定1.8 2.73 172.2262 5细砂岩粉砂岩细砂岩气煤弱粘结煤长焰煤25 136较稳定(1)14号煤层：煤厚 7.912.9m，一般平均厚度为 8.86m，为单煤层，顶13板岩性以中砂岩为主，其次为粉砂岩。(2)15号煤层：煤厚 1.92.9m，一般厚度 2.36m，为单煤层，顶板为中粗粒砂岩，伪顶为粉砂岩。(3)17号煤层：煤层厚度 1.82.7m，一般厚度 2.2m，顶板为粉砂岩，伪顶是含炭粉砂岩。2.4、岩石性质、厚度特征详见岩石物理力学性质指标表 1-3：表 1-3 辉绿岩岩床统计表床号 岩性 厚度（m） 面积（km2） 相应层位1 辉绿岩 1.419.95 10.20 8号煤层2 辉绿岩 1.010.25 14.5 10号煤层3 辉绿岩 0.714.25 3.20 12号煤层2.5、井田内的水文地质情况本区地形西部高,东部平缓,七星河阶地绝对标高为 90100m,河漫滩绝对标高为 8590m,下白垩统煤系被很厚的第四系冲击层所复盖.七星河从区外东南部流过,河床蛇曲,据杨家围子河流观测站资料,最大流量达 569m3/s,冬季流量很小,几乎断流。七星河最高洪水位淹没范围为七星河以东，洪水位标高为4552m。2.6、沼气、煤尘及煤的自燃性1、瓦斯：新安煤矿属于低瓦斯矿井，在地质条件简单，开采深度浅，-350米水平以上，瓦斯涌出量非常小。随着深度增加，瓦斯涌出量逐渐增加，不同煤层瓦斯含量也有不同。根据勘探资料 10号煤层瓦斯含量较高，其它各煤层含量较小。主要可采煤层 CH4平均含量为 0.15m3/t，可燃质、CO 2各煤层平均含量为 0.5m3/t，可燃质各主要可采煤层瓦斯自然成分以 N2为主，CO 2次之，CH 4最少，本矿瓦斯相对涌出量为 0.547m3/t，属于低瓦斯矿井。2、煤尘：根据煤尘爆炸性试验指标，煤尘爆炸指数 45-53%之间，该矿开采的煤层属于易发生爆炸危险的煤层。3、煤的自燃：根据邻近矿井资料该矿井 12煤有自燃发火的倾向，煤层的14自然发火期为 36 个月，矿井总体为级自然发火矿井。4、地温特征：本区恒温深度 1626 米，温度 6,从地温测量成果计算分析，本区平均地温梯度为 2.7/100m,平均地热增温率为 38.2m/1，地温梯度小于 3。本区基本属于地温正常区。但随着开采深度的增加，地温将有所升高。给生产安全带来负面影响。5、地压特征：根据地压观测资料，煤岩层在断层附近特别破碎，特别是在大断层附近表现的尤为明显。随着开采深度的增加，地压增大。2.7、煤质、牌号及用途根据中国煤炭的分类方案，本区以长焰煤为主，无烟煤、贫煤、弱粘结煤、气煤 1号等次之。各层煤的牌号分布与煤的原始质料及其转变、聚积环境及后期变质因素有关。8 上、10 号煤层为无烟煤、贫煤及弱粘结煤，除 12号煤层深部有少量气煤 1号外，其余各层均为长焰煤。根据大量煤样的工业分析，结焦性试验，7 勘探线以东挥发分大于 35%，胶质层 35m/m，7 线以西挥发分小于 15%，胶质层为零。根据上述主要煤质指标，7 线东侧长焰煤可作动力煤，7 线西侧无烟煤亦可作动力煤。而其它煤种可作动力煤或民用煤。1灰份：12 层煤基本一致，其它层勘探灰份偏低。2挥发份：多数相差 1左右，个别层相差 2。3发热量：发热量相应较高。15第二章 井田境界、储量及服务年限第一节 井田境界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.划分的井田范围要为矿井发展留有空间；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。1.2、井田周边情况本矿北侧以西峪村煤矿为其边界，东侧有公路作为该井田的边界，南侧为一东西走向的断层，西侧有数条断层，并且有居民区，以此作为该井田的边界。西距双鸭山市 65km，南距双鸭山七星矿 15km。交通方便，向北 9公里有福前铁路，最近车站为兴隆站，铁路经由双鸭山和福利屯至佳木斯可通往全国各地，公路可通往宝清、福利和双鸭山。第二节 井田储量2.1、井田储量的计算设计井田范围内计算的煤层为 14#、15#、17#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。162.2、保安煤柱按照保护煤柱的设计原则：煤矿安全规程 ，留设保安煤柱如下：1.边界断层留设 30m50m 保安煤柱；2.井田内部断层留设 30m保安煤柱；3.河流两侧各留设 15m宽围护带；4.地面建筑物留设 20m宽围护带；5煤层大巷两侧煤柱各宽 50100m。按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：161.65 万吨；断层、地面、边界保安煤柱损失：457.09 万吨；开采损失量：1822.9 万吨。2.3、储量计算的评价本设计矿井的各类储量计算严格按照有关规定执行。各类储量见表 2-1表 2-2 矿井工业储量汇总表水平煤层号工业储量A+B+C(万 t)工业场地井田境界断层其他损失合计开采损失可采储量（万 t）14 14942 598 702 104.6 89.7 1494.2 2690 1075815 3710 148.4 174.37 25.97 22.26 371 667.8 267112 3980 159.2 187.06 27.86 23.88 398 716.4 2865.5合计 22632 905.3 1063.4 158.4 135.9 2263.2 4555.2 16294.517第三节 矿井工作制度、生产能力及服务年限3.1、矿井工作制度根据设计规范规定：（1）矿井年工作日按 300天计算；（2）矿井每昼夜四班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修；（3）每日净提升时间 14小时。3.2、矿井生产能力及服务年限一. 根据设计规范 ，矿井的设计生产能力应为：大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0 及以上（Mt/a） ；中型矿井:0.45、0.6、0.9（Mt/a） ；小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.3（Mt/a） ；除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。二. 矿井设计生产能力方案比较本矿井已查明的工业储量为 22632Mt,，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%，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16294.5Mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量适中，地质构造比较简单，煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素，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，1.50Mt/a 和 1.80Mt/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=96a ； P2=77.6a； P3=54a；18经与规程和采矿设计手册相核对，并考虑第二、三煤层的产量确定77.6a为比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为 150Mt/a。第三章 井田开拓第一节 概述1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述本设计井田，煤层的赋存深度大约在离地表 500米左右，煤层倾角较小，并在井田范围内油含水丰富的冲击层，矿区地面标高在11500 至703m 之间属于丘陵区，地区起伏不大，矿区煤层赋存稳定，断层少落差不大，大的断层都作为矿区的边界，矿区附近各个矿井井型不同，开拓方式以立井开拓、斜立井联合开拓居多，平硐开拓少见。1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及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)技术装备和工艺系统条件；(5)施工技术和设备条件；(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研究，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，地势起伏较平。2煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在 300m，下部标高在 100m，北部及西部以断层为界。整个矿区共有 3层可采煤层，即 14、15、17 号，全区发育。煤层走向长度为 4.0km，倾向 3.0km。本井田煤层系近水平中厚煤层，平均倾角在5.0左右。19第二节 矿井开拓方案选择2.1井筒形式和井口位置井口附近要有一定范围用以布置工业场地，其中包括主辅井生产系统建筑物与结构物矿井工业场地占地指标。选择井井筒位置应当充分利用地形，以地面生产条件系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，不仅平场工程量较小，大型建筑物基础处理也比较简单。一、 地面条件：1、工业场地占地面积井口附近要有一定的范围用以布置工业场地，其中包括主副井生产系统建筑物与结构物，根据煤炭工业设计规范矿井工业场地的占地面积指标，该矿井占地约有 1214.4 公顷，由于矿井占地较多，矸石和煤泥水对生态有一定的影响，故应选择荒山坡地结合地形布置生产系统，以减少土石工程，认真贯彻不占良田，少占农田，不拆或少拆村庄的方针。2、地形与工程地质条件选择井筒的位置应当充分利用地形，从地面生产系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，这样不仅平场工程量少，大型建筑物基础比较简单，井口附近不能过分低洼，不仅要避免洪水灾害，还要避开滑坡、岩崩、流沙河泥石流危险区。3、煤的运向为了减少运输费用，在确定井筒位置时，要考虑主要运输所在的位置，有条件的应尽量使提升井筒或运输平硐靠近主要运向一侧。二、 井下条件：1、按最小运输功确定井筒的位置通常把运量和运距的乘积叫做运输功，以吨公里表示，在同一井田内，大巷运输费高低与所消耗的运输功近似成正比。井田储量一定时，沿井田走向大巷运输功的变化可因井筒位置的不同而成倍的增加，当井田形状规则，储量分布均匀时，最小运输功的位置在井田的中心，井筒设于此处，不仅运输费用低，巷道维护、盘区准备及通风费用也相应降低。2、根据地质条件：井筒位置应选择在以丘陵坡地为主的宽缓地带，该处冲击层薄，地下补20给范围有限，工程地质条件较好。土地亩产较低，如果井筒位于冲击平原，应该根据钻孔资料寻找基岩隆起区，可利用故地形和掩埋着的冲击层。3、煤柱量：为减少煤柱量，在选择井筒位置时，如果不能设在井田之外，应结合其他条件尽量使井筒设在煤层浅部，即可少压煤，也便于后期回收，浅部没有条件时，井筒应选择在无煤区、薄煤区、高灰份区、变质区，但是又不能给井筒的施工带来困难。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心，坐标为：主井坐标：经度 94200，纬度 97535副井坐标：经度 94140，纬度 97535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，设计提出了三个开拓方案：方案一：双立井开拓方案二：双斜井开拓方案三：主立副斜开拓以上三种井筒开拓方案比较如下：(一)适用条件比较：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: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。(二)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，并能减少井下石门长度。缺点：在自然条件相同时，斜井要比立井长；围岩不稳固时，斜井井筒维21护费用高，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;由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大。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：与斜井优点相对。技术比较表： 方案名称优点 缺点1双 立 井1、 适应性较强2、 井筒短，提升速度快3、 通风断面大，能满足大风量的要求。4、 技术上比较可靠1、 初期投资大，建井期较长。2、 需要大型提升设备3、 多水平开拓时，立井石门长度大，掘进石门的工程量大2双斜 井1、 掘进速度快，初期投资叫双立井少。2、 井筒设备简单1、 井筒过长，增加煤柱的损失。2、 通风路线长，通风阻力大，满足不了通风的要求。3、 3、井筒过长，地质条件如果复杂，不利于维护。依据开拓方案技术比较表可初步选定两种较合理的开拓方案。方案一：双立井开拓方案二：双斜井开拓经济比较22方案 双立井 双斜井 内容 工 程 量 单 价 费用 工程量 单价 费用单 位 名称长度单位金额 单位小计单位长度 单位金额 单位小计 单位基 岩 段主 井 掘进500 米 3195.8 元 162.98万元1850 米 850.3 元 157.3万元基 岩 段副 井 掘进500 米 3991 元 199.55万元1814 米 921.5 元 167.2万元基 岩 段主 井 辅助510 米 4278 元 218.2万元1850 米 1477.4 元 273.3万元基 岩 段副 井 辅助500 米 4521 元 226.1万元1814 米 1182 元 267.9万元表 土 层副 井 辅助50 米 2343.5 元 11.7万元181 米 1477 元 21.4万元主 井 提升105 Wtkm0.725 元tkm76 万元144 Wtkm0.245 元 tkm 35.28万元副 井 提升105 Wtkm0.725 元tkm76 万元120 Wtkm0.305 元 tkm36.55 万元合计 万元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，一个井田可以单水平开采，亦可以多水平开采（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，供该水平各带区煤的外运、辅助运输和通风用。23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、带区和水平的走向及倾斜尺寸，要求有丰富的资源储量。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、煤层赋存条件及地质构造；3、生产成本；4、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水平划分方案如下：方案一：井田划分为一个开采水平；方案二：井田划分为两个开采水平。表 31水平储量及服务年限表储量（Mt） 服务年限（年）方案一 单水平 99.08 59.8一水平 45 26方案二二水平 54 34从该表可知，方案二中的一水平达不到合理的服务年限，且根据本井田地质条件限制，不利于多水平开采；而方案一有利于带区的接续，且巷道利用率高，吨煤成本相对较低。故而采用方案一的水平划分方法，即划分一个开采水平。3.2.3开拓巷道布置阶段或水平主要巷道是沟通带区与井底车场的交通运输干线，并进行通风排水及布置管线，当上一阶段采完后，又可作为下阶段开采水平的总回风道，其工作年限较长，如果用单一水平开拓，其工作年限与矿井服务年限相同。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间距来定。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，各煤层组之间用带区石门联系。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24式：如图所示：132一 一132方案一：分组集中运输大巷方案二：集中运输大巷详见比较表：表 32开拓方案比较表特点 分组集中大巷布置 集中大巷布置25优点1.总的巷道工程量较少2.生产比较集中3.带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. 带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.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，工期长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，石门长度短本设计井田的可采煤层为 1、2 号煤层，倾角小。针对上述情况，由对比表可知，本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案二。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。详见一下比较:（1）开拓方案方案一：总石门分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分26带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面；32方案一平面图方案二：3227方案二平面图1、首层：分煤层大巷带区车场及带区石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面；2、其它层：集中大巷反斜集中斜巷分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面；方案三：集中大巷带区下部车场反斜带区斜巷及煤仓分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面。32方案三平面图方案一的优点如下：由于方案一用总石门贯穿所有煤层，总石门、分煤层大巷和带区车场中可以选用同一种运输设备，分煤层大巷与分带巷道之间再没有斜巷联系，所以，方案一的运输段数最少。方案一的缺点如下：1、每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开拓掘进总工程量大，给费用和成本带来了过重的负担；2、由于煤层倾角小，造成各水平总石门长度大，工程量大；3、由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高；4、由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重；5、由于带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤层底板穿向煤层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；总石门和两翼回风石门较长，压煤量较多；所以煤炭采出率低。6、各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回28风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定；7、由于井田境界是铅垂划分，一、二水平是水平划分，造成上部煤层俯斜工作面可推进长度过长，下部煤层俯斜工作面可推进长度过短，使得每层煤的仰、俯斜回采工作面可推进长度不均匀，分带接续不均衡，增加了分带巷道运输费用；8、当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，大巷的弯道数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该方案对构造适应能力差；9、通风网路较长，通风费用较高；10、每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风容易引起自然发火；另外，由于是分层开拓，最易助长短期行为，引发掏肥丢瘦、浪费资源的现象。一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置方案。方案二的优点如下：1、一水平井筒较短，建井工期较短，初期投资较低；2、每层煤仰、俯斜回采工作面的推进长度相差较小，分带接续较均衡，分带巷道运输费较低；3、分带运输巷和分带运料巷掘进通风较容易。方案二的缺点如下：1、由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高；2、由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重；3、由于带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤层底板穿向煤层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；集中斜巷和两翼回风斜巷较长，压煤量较多；所以煤炭采出率低。4、各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定；5、当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，分煤层运输29大巷的弯道数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该方案对构造适应能力差；6、每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风容易引起自然发火；7、由于是分层开拓，容易助长短期行为，引发掏肥丢瘦，浪费资源的现象。与方案一类似，一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置方案。在目前设计、制造和使用的回采工作面机械设备的条件下，以上几种井田开拓方案的适用条件是倾角 12以下的煤层，但对现有机械设备采取一些相关措施，也可将适用条件扩大到倾角为 17的煤层。方案三优点如下：1、大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于其它三种方案大大减少，无总石门，也无回风石门，总工程量最少，大大降低了费用和成本；2、由于总工程量较其它方案大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道维护费大大降低；3、由于煤层间的开采顺序是阶梯式，总工程量又少，所以采掘干扰轻微，回采面接续从容。井田每翼可安排 13 个带区阶梯式同采，增产潜力大，排产灵活，矿井服务年限内的均衡生产容易保证；4、带区斜巷与煤层的夹角较大，而且随着煤层的阶梯开采逐段报废，越来越短，所以压煤量为零；集中大巷处在煤层群的最下部煤层，无石门，护巷煤柱比其它方案大为减少；由于带区斜巷的空间特性，层组内煤层的开采顺序必须是自上而下的顺序式，煤层间接续工程量少，薄煤层可在低准备量低成本状态下被采出，因此最大限度地遏制了采肥丟瘦的现象的发生；所以煤炭采出率较其它方案大为提高；5、由于层组内煤层间的开采顺序是阶梯式，带区斜巷又不压煤，所以给层组内煤层的搭配开采创造了条件，有利于矿井生产期内综合指标的稳定；6、以斜巷代替石门做为煤层间的联络巷道，使得每层煤仰、俯斜工作面可推进长度失衡的状况较其它方案大为改善，最大限度地缓解了工作面接续的紧张状况，降低了分带巷道的运输费用；7、当遇到走向断层时，集中大巷不必频繁转弯，带区斜巷向下延伸或向上调整带区斜巷的长度即可保证带区斜巷与所有煤层的联络，所以创新方案对地质构造的适应能力较强；308、排水费和通风费比其它方案低；9、护巷煤柱少，在有自然发火危险的煤层中，安全状况比其它方案好；10、由于带区斜巷是逆倾向穿层布置，所以巷道受力状态好，容易维护；11、由于总工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延长了矿井的经济寿命，会减少单位历史阶段内的建井数量；效益高；成本低；安全状况好；从而使得该方案具有了环保型的特性，推广后，将有利于煤炭行业的可持续发展。方案三缺点如下：1、由于一水平井筒较深，加之移交前要施工带区斜巷，所以初期工程量略大，工期略长；2、井筒提升费略高；表 33 技术比较表序号 对比项目 评优准则 方案 一 方案 二 方案 三1 移交工程量及投资 少 中 优 差2 一水平总工程量及总投资 少 差 差 优3 工期 短 中 优 差4 巷道维护费 少 差 差 优5 矿井出矸量 少 差 差 优6 煤炭采出率 高 差 差 优7 分带巷道长距离掘进通风 易 差 优 中8 仰、俯斜工作面推进长度差值 少 差 较优 优