雞西礦業(yè)集團小恒山煤礦0.9Mta新井設計

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摘 要本人今年畢業(yè)設計的礦井為雞西市礦業(yè)集團小恒山礦的新井設計，設計井田可采儲量73.08Mt，設計生產(chǎn)能力為0.9Mt/a，服務年限58a。井田平均走向長3600m，平均傾斜長4254m，井田內有4層可采煤層。分別是4#、5# 、6#A和6#B，煤層平均總厚度4.06米。平均傾角11，屬緩傾斜煤層。地質構造簡單，煤質是焦煤。本礦井采用雙立井開拓，井田共劃分為2個開采水平，每個水平都采用傾斜長壁采煤法。工作面運輸采用刮板輸送機刮煤，帶式輸送機運煤，大巷運輸采用3t底卸式礦車運輸。提升方式為立井箕斗提升，每天提升時間16h,四、六工作制提煤。工作面全部為普通機械化采煤。由于本人能力和時間有限，所以在設計中必然存在許多不足之處，敬請各位專家和老師批評指正，本人誠懇接受并予以改正，并將在以后的學習和工作中更加努力，為采礦這一行業(yè)多做貢獻。 關鍵詞 可采儲量 開采水平 機械化采煤 傾斜長壁AbstractMyself this year the graduation project mine pit is jixi City mining industry group small Mt. Hengshan ore new well design, Design well field recoverable resources 73.08Mt, Design productivity is 0.9Mt/a, service life 58a.The well field moves towards long 3600m equally, medium bank long 4254m, in the well field has 4 to be possible to mine coal the level. Respectively is 4#、5# 、6#Awith 6#B, coal bed average total thickness 4.06 meters. The average inclination angle 11, is the easy gradient coal bed.The geologic structure is simple, the anthrax is the coking coal.This mine pit uses the double vertical shaft development, well field altogether division is 2 mining levels, each level all uses inclines the long wall mining coal law. The working surface transportation uses the scraper conveyer to blow the coal, the belt type transports the opportunity coal, the big lane transportation uses the 3t bottom-dump mine car transportation.The promotion way for the vertical shaft ore basket promotion, promotes time 16h every day, four, six working systems raise the coal.Working surface completely for ordinary mechanized mining coal.Because myself ability and the time are limited, therefore has many deficiencies inevitably in the design, asks respectfully fellow experts and teacher criticizes points out mistakes, myself accept sincerely and correct, and in later study and the work, for will mine even more diligently this profession to make the contribution.key word May Mining Reserves Mining Stage Machinery mining Coal Incline Long Mining緒論通過大學四年對采礦專業(yè)基礎知識與專業(yè)課的學習，我掌握了部分知識，為了能更好的鞏固和運用這些知識，借畢業(yè)設計這個機會我做了黑龍江省雞西市礦業(yè)集團小恒山礦的新井設計。其中包括開拓方式、采煤工藝、支護方式、設備選型和礦井的各個系統(tǒng)的設計。通風安全方面、巖石力學方面以及CAD制圖方面的知識在這里也用到很多。本設計采用了一種創(chuàng)新模式，這是一個新的方案，主要是針對小傾角煤層群的開采方法，本方法采用反傾斜的巷道布置，因此，可以節(jié)省很多開采費用，也更利于礦井的生產(chǎn)和管理。本設計主要是通過繪制礦井的各種圖紙來進行礦井的優(yōu)化設計，這其中文字部分包括大量的方案比較，以便使設計更加合理。在設計時，需要對礦井的地質情況、煤層的受力等情況進行分析，這樣才能使建成的礦井更加與實際相符。我希望通過做本次畢業(yè)設計，我能夠學到更多的采礦專業(yè)知識，鞏固我所學過的各種知識，并且能夠很好的運用他們，從而也為我以后的工作打下良好的基礎。目 錄摘要IAbstractII緒論III第1章 井田概況及礦井地質特征11.1 井田概況11.1.1 井田位置及范圍11.1.2 交通位置11.1.3 地形與河流、湖泊、水庫、溝塘11.1.4 氣象情況11.1.5 煤田開發(fā)史21.1.6 附近工礦農(nóng)業(yè)概況及原材料供應情況21.1.7 水電的供給情況21.2 地質特征31.2.1 礦區(qū)范圍內的地層情況31.2.2 井田范圍內和附近的主要地質構造41.2.3 煤層賦存狀況及主要地質構造41.2.4 巖石性質、厚度特征51.2.5 井田內的水文地質情況61.2.6 沼氣、煤塵及煤的自燃性61.2.7 煤質、牌號及用途6第2章 井田境界 儲量 服務年限82.1 井田境界82.1.1 井田周邊狀況82.1.2 井田境界確定的依據(jù)82.1.3 井田的未來發(fā)展情況82.2 井田儲量82.2.1 井田儲量的計算82.2.2 保安煤柱92.2.3 儲量計算方法92.2.4 儲量計算的評價102.3 礦井工作制度 生產(chǎn)能力 服務年限102.3.1 礦井工作制度102.3.2 礦井生產(chǎn)能力的確定102.3.3 礦井服務年限11第3章 井田開拓123.1 概述123.1.1 井田內外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述123.1.2 影響本設計礦井開拓方式的原因及其具體情況123.2 礦井開拓方案的選擇123.2.1 井筒形式和井口位置123.2.2 開采水平數(shù)目和標高143.2.3 開拓巷道的布置153.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述223.3.1 井筒形式和數(shù)目223.3.2 井筒位置及坐標223.3.3 水平數(shù)目及高度233.3.4 石門、大巷數(shù)目及布置233.3.5 井底車場的形式選擇253.3.6 煤層群的聯(lián)系263.3.7 帶區(qū)劃分273.4 井筒布置及施工283.4.1 井筒穿過的巖層性質及井筒維護283.4.2 井筒布置及裝備283.4.3 井筒延伸的初步意見313.5 井底車場及硐室313.5.1 井底車場形式的確定及論證313.5.2井底車場的布置、存儲線路、行車線路布置長度323.5.3 通過能力計算333.5.4 井底車場主要硐室353.6 開采順序363.6.1 沿煤層走向的開采順序363.6.2 沿煤層傾斜方向的開采順序363.6.3 帶區(qū)接續(xù)計劃37第4章 帶區(qū)巷道布置與帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)394.1帶區(qū)概況394.1.1 設計帶區(qū)的位置、邊界、范圍、帶區(qū)煤柱394.1.2 帶區(qū)地質和煤質情況394.1.3 帶區(qū)生產(chǎn)能力、儲量及服務年限394.2 帶區(qū)巷道布置394.2.1 區(qū)段劃分394.2.2 帶區(qū)斜巷布置404.2.3 帶區(qū)車場布置414.2.4 帶區(qū)煤倉形式，容量及支護414.2.5 帶區(qū)硐室簡介434.2.6 帶區(qū)工作面的接續(xù)434.3 帶區(qū)準備444.3.1 帶區(qū)巷道的準備順序444.3.2 帶區(qū)主要巷道的斷面及支護方式45第5章采煤方法475.1 采煤方法的選擇475.2 回采工藝475.2.1 選擇和決定回采工作面的工藝過程及使用的機械設備475.2.2 選擇采面循環(huán)方式和勞動組織形式49第6章 井下運輸和礦井提升516.1 礦井井下運輸516.1.1 運輸方式和運輸系統(tǒng)的確定516.1.2 礦車的選型及數(shù)量516.1.3 帶區(qū)運輸設備的選擇526.2 礦井提升系統(tǒng)536.2.1 礦井主提升設備的選擇及計算53第7章 礦井通風與安全557.1 礦井通風系統(tǒng)的確定557.1.1 概述：557.1.2 礦井通風系統(tǒng)的確定557.1.3 主扇工作方式的確定567.2 風量計算與風量分配567.2.1 礦井風量計算的規(guī)定567.2.2 風量計算567.2.3 風量分配597.2.4 風速的驗算597.2.5 風量的調節(jié)方法與措施607.3 礦井通風阻力計算617.3.1 確定全礦最大通風阻力和最小通風阻力617.3.2 礦井等積孔計算627.4 礦井設備的選擇627.4.1 主扇的選擇計算627.4.2 電動機的選擇637.4.3 反風措施647.5 礦井安全技術措施64第8章 礦井排水668.1 概述668.1.1 礦井水來源及涌水量668.1.2 對排水設備的要求668.2 礦井主要排水設備678.2.1 排水方式與排水系統(tǒng)簡介678.2.2 主排水設備及管路的選擇計算68第9章 技術經(jīng)濟指標70參考文獻72結論73致 謝74附錄1：中文資料論文75附錄2：外文翻譯7973第1章 井田概況及礦井地質特征1.1 井田概況1.1.1 井田位置及范圍小恒山煤礦位于黑龍江省雞西市小恒山區(qū)境內，西起F1斷層，東至F5斷層與雞西西區(qū)區(qū)相鄰，北以6#B號煤層露頭為界，南以4#號煤層600米標高垂直投影到地面線為界，東西長3600m ,南北寬4254m，全區(qū)面積15.31km2 。地理坐標為：東經(jīng)13042201305131，北緯451842452216。1.1.2 交通位置煤礦附近有公路和鐵路，離雞西火車站非常近，交通運輸十分便利。（見圖11）。1.1.3 地形與河流、湖泊、水庫、溝塘 本區(qū)屬低山臺地，河谷型地形，北側和東側是由古老的麻山群變質巖系組成的老年期地貌，聲勢陡峭，東部聲勢平坦，是穆棱河及其支流的沖積平原。西部是由第三紀玄武巖的方形臺地，地面最大高差在250米左右。本人設計的新礦井附近沒有河流經(jīng)過。也沒有湖泊、水庫和溝塘。1.1.4 氣象情況區(qū)內從11月至翌年4月為凍結期，凍結深度為1.52.0m，最高氣溫在+3731，最底氣溫在2934，全年平均氣溫在0.5。屬大陸性季風氣候，處于亞溫帶，年降水量為370mm630mm，平均降雨量500mm，風向多為西北風和東南風，風力35級。1.1.5 煤田開發(fā)史本礦井是新井設計，無開發(fā)史。1.1.6 附近工礦農(nóng)業(yè)概況及原材料供應情況礦業(yè)開發(fā)主要對煤炭的開采利用。農(nóng)產(chǎn)品主要是水稻和蔬菜的栽種，供給給本區(qū)人食用，既實惠又健康。原材料的供應也很方便，無論是公路還是鐵路，都十分便利。1.1.7 水電的供給情況水源來自地下水的開采，能夠滿足生產(chǎn)與生活需要。電源為雙回路供電，主要來自雞西供電局和雞東縣供電局。圖11 交通位置圖1.2 地質特征1.2.1 礦區(qū)范圍內的地層情況從老至新有元古界麻山群，中生界下白堊統(tǒng)，以及新生界第三、第四系。分別表述如下：1、元古界麻山群：主要分布在煤田外圍，由拓榴石片巖，石英黑云母片巖及花崗片麻巖等 組成的變質巖系，厚度不清。2、下白堊統(tǒng)雞西群城子河組：城子河組為主要含煤地層，不整合覆于麻山群及古生代花崗巖之上，為陸相沉積，以灰白色砂巖與粉砂巖組成夾濘灰?guī)r層10余層?？偤穸?78m。3、穆棱組：由 深灰色、淺灰綠色及灰色的粉砂巖、泥巖組成，夾灰白色粉砂巖及薄層濘灰質巖石。與下覆的城子河組地層為整合接觸。總厚度558m。4、下白堊統(tǒng)樺山群：見于向陽南部，由一套陸相碎屑巖類及中性火山碎屑巖類組成。厚度達400m。5、第三系：見于向陽區(qū)南部及新安區(qū)東南部，以淺綠色細、中、粗粒泥質膠結的砂巖為主，夾黃綠色粉砂巖，呈半膠結狀。下部礫巖層與城子河組地層不整合接觸，其上被第四系所覆蓋。厚度280m。6、第四系：分布近代河床及低洼濕地，主要由腐植土、砂、礫、亞粘土及玄武巖等組成。厚度80m。表11 地層層序表界系統(tǒng)群組接觸關系地層厚度m新生界第四系全新統(tǒng)Q4沖積層Q4不整和整和假整和整和假整和不整和不整和1-20第三系上新統(tǒng)N2玄武巖0-40中生界侏羅紀上統(tǒng)J3雞西群穆棱組J3m6城子河組J3ch660-740滴道組J3a0-130元古界麻山群Ptms 變質巖系15001.2.2 井田范圍內和附近的主要地質構造雞西煤盆地的古構造輪廓受近于南北向壓應力的影響，大體上可分為二組：一是位于盆地中央的平陽麻山古背斜，在古背斜軸部發(fā)育一條逆沖斷裂稱平麻斷裂，將雞西煤盆地的基底分成了中間凸起，走向近東西的南北兩個凹陷盆地。二是走向近北東或北西方向的剪切斷裂。侏羅紀晚期，含煤地層形成。沉積前的古構造以及后來的燕山運動都對含煤地層起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向壓力進一步加強，使東西向褶皺和北東、北西斷裂進一步發(fā)展，形成了煤田的今日構造形態(tài)。1.2.3 煤層賦存狀況及主要地質構造小恒山井田范圍內的主要地質構造為斷層，其中斷層有5條。主要斷裂構造如表12：序號斷層編號性質產(chǎn)狀落差（m）可靠性走向傾向傾角1F1正NWSW75o020可靠2F2正NWSW75o025可靠3F3正NWSW20 o020可靠4F4正NSNW70o024可靠5F5正NWNW70 o020可靠表12 主要斷裂構造表圖12 煤系地層綜合柱狀圖1.2.4 巖石性質、厚度特征表13 巖石的主要物理力學性質指標表巖石 類型顆粒密度（g/cm3)塊體密度（g/cm3)空隙率n(%)吸水率（%）軟化系數(shù)KR細砂巖2.56-2.782.29-2.501.5-7.50.5-7.50.52-0.86中砂巖2.60-2.752.20-2.711.6-28.00.2-9.00.65-0.97粗砂巖2.70-2.802.10-2.701.0-10.00.5-3.00.44-0.541.2.5 井田內的水文地質情況本區(qū)地形西部高,東部平緩,根據(jù)附近煤礦可知歷年洪水位標高為8895m。1.2.6 沼氣、煤塵及煤的自燃性1.瓦斯：設計新礦井屬于低瓦斯礦井， 主要可采煤層（CH4平均含量為8.24m3/t，可燃質、CO2各煤層平均含量為7.86m3/t，可燃質各主要可采煤層瓦斯自然成分以N2為主，CO2次之，CH4最少，本礦瓦斯相對涌出量為7.66m3/t，屬于低瓦斯礦井。2.煤塵：根據(jù)煤塵爆炸性試驗指標，煤塵爆炸指數(shù)在45-53%之間，該礦開采的煤層屬于易爆炸危險的煤層。3.煤的自燃情況：根據(jù)對臨近礦井的考查，煤層有自燃發(fā)火的傾向，煤層的自燃發(fā)火期為3-6個月，秋冬季要防火。1.2.7 煤質、牌號及用途本礦區(qū)內的煤層是由高等植物所形成的腐植煤，肉眼觀察：呈黑色，油脂光澤，玻璃光澤，斷口為眼球狀及貝殼狀，斷口常參差不齊，條帶狀結構，肉眼煤巖類型為半亮煤半暗煤型。煤中碳的含量自4#煤層向下逐漸降低，平均含量由80.25%降到73.86%。有機硫的平均含量在0.20.5%之間。原煤發(fā)熱量在54447088大卡之間。原煤灰分除6#B號煤層低于25%外，其余各層在2535%之間。稀有分散元素，鍺的平均含量在1.02.44克、噸，無經(jīng)濟價值。煤X光片顯微特征：凝膠化組分占優(yōu)勢，以鏡煤基質體居多，其次為絲炭組中有絲炭，鏡煤絲炭，絲炭化基質體，半絲炭化其質體。礦物雜質有滾圓度較好的石英顆粒及粘土，碳酸鹽、偶爾見到黃鐵礦。本礦井的原煤主要工業(yè)用途以冶金用煤為主，火電廠作動力用煤次之。1.3 勘探程度及可靠性自一九五八年至一九六九年經(jīng)歷了普查、精查階段。一九八一年十月，雞西市礦業(yè)集團地質隊提交了小恒山礦東深部精查補充勘探地質報告。小恒山礦范圍內共施工了398個鉆孔，總工程量為210381.86m，平均每平方公里為10.69個鉆孔，采用可采煤層點1221個、其中甲級306個、已級點168個、丙級點227個未評級520個，甲、已級點率為38.82 。由于鉆探質量較低，影響了精查地質報告和深部補充勘探地質報告的質量，對煤層灰分的確定。對儲量的預測有著很大的影響。第2章 井田境界 儲量 服務年限2.1 井田境界2.1.1 井田周邊狀況根據(jù)上述原則,結合小恒山礦區(qū)井田的實際情況,小恒山井田境界確定為：東經(jīng) 13042201305131，北緯451842452216西起F1斷層，東至F5斷層與雞西西區(qū)相鄰，北以6#號煤層露頭為界，南以4#號煤層600米標高垂直投影到地面線為界。2.1.2 井田境界確定的依據(jù)1.井田要有合理的走向長度，以利于機械化程度的不斷提高。2.以地理地形、地質條件作為劃分井田境界的依據(jù)；3.要適于選擇井筒位置，合理安排地面生產(chǎn)系統(tǒng)和各建筑物；4.劃分的井田范圍要為礦井發(fā)展留有空間；2.1.3 井田的未來發(fā)展情況隨著技術的革新和采礦人才水平的提高，將井田的開采率，也可能在更深部發(fā)展可采煤層。2.2 井田儲量2.2.1 井田儲量的計算設計井田范圍內計算的煤層4#、5#、6#A和6#B。共4層，各煤層的面積基本相同。礦井儲量是指礦井內所埋藏的數(shù)量，具有工業(yè)價值的煤炭數(shù)量。它不僅包含著煤礦在地下埋藏的數(shù)量，而且還表示煤炭的質量，反映井田的勘探程度及開采技術條件。礦井儲量可分為礦井地質儲量、礦井工業(yè)儲量和礦井可采儲量。 礦井工業(yè)儲量是指平衡表內A+B+C級儲量的總和。礦井設計儲量是礦井工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、構筑物需要留設的保護煤柱等永久煤柱損失量后的儲量。礦井可采儲量是指礦井設計儲量減去工業(yè)場地保護煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護煤柱后乘以采區(qū)回采率的儲量。2.2.2 保安煤柱參照保護煤柱的設計原則如下：1.地面受護面積包括受護對象及周圍的受護帶2.在一般情況下，保護煤柱應根據(jù)受護面積邊界和移動角值進行圈定。3.當受護邊界與煤層走向斜交時，應該根據(jù)基巖移動角求得垂直與受護邊界方向的上山方向移動角和下山方向移動角，然后再確定保護煤柱。4.立井保護煤柱應按其深度，用途，煤層賦存條件和地形特點留設，立井深度大于或等于400米的以邊界角圈定，小于400米的移動角圈定。為了安全生產(chǎn)，本設計礦井依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范，留設保安煤柱如下：1.邊界斷層留設30m保安煤柱；2.地面建筑物留設30m保安煤柱；3.井田內部斷層留設30m保安煤柱；4.河流兩側各留設30m保安煤柱；5.煤層大巷兩側煤柱各寬30m保安煤柱； 按以上方法計算得：工業(yè)廣場煤柱損失1.7828 Mt； 斷層、地面、邊界和巷道保安煤柱損失：8.3672 Mt；總損失量：10.15Mt。2.2.3 儲量計算方法1.工業(yè)儲量計算計算公式如下：塊段儲量=塊段面積平均傾角正割視密度塊段平均厚度根據(jù)儲量諸圖，四層煤厚度為4.06米。4#為1.4米，5#為0.9米，6#A為0.9米，6#B為0.86米。通過等高線塊段法計算本井田工業(yè)儲量為101.5Mt。 2.可采儲量計算計算公式如下：Zk=(Z-P)C 式中：Zk可采儲量，Mt Z工業(yè)儲量，MtP永久煤柱損失，MtC采區(qū)回采率得Zk =7308萬噸表21 可采煤層儲量表序號煤層號工業(yè)儲量Mt損失量Mt設計采出率可采儲量Mt14#3250.00325.0080%2340.0025#2250.00225.0080%1620.0036#A2250.00225.0080%1620.0046#B2400.00240.0080%1728.00總計10150.001015.0080%7308.00回采要求：厚煤層不應小于75%,中厚煤層不應小于80%，薄煤層不應小于85%。經(jīng)各煤層可采儲量計算，匯總計算出本井田可采儲量為73.08Mt。2.2.4 儲量計算的評價 本設計井田的各類儲量計算嚴格執(zhí)照有關規(guī)定執(zhí)行。由于技術水平所限，儲量計算設計所得到的各種儲量與實際可能有一定的誤差。2.3 礦井工作制度 生產(chǎn)能力 服務年限2.3.1 礦井工作制度 該設計礦井年工作日確定為330天，礦井每日凈提升16小時，采用四六工作制制度。2.3.2 礦井生產(chǎn)能力的確定礦井生產(chǎn)能力的大小主要根據(jù)井田儲量、煤層賦存狀況、地質條件等情況來確定，還應該考慮到當前及今后市場的需煤量以及技術因素。根據(jù)該井田的實際情況，初步擬定了三種礦井年生產(chǎn)能力方案，具體如下：方案A：0.6Mt/a方案B：0.9Mt/a方案C：1.2Mt/a上述三種方案，具體選擇哪一種，還應該根據(jù)礦井服務年限來確定。2.3.3 礦井服務年限 礦井服務年限計算公式如下：T=Z /（Ak） 式中：Z礦井設計可采儲量，Mt；A礦井生產(chǎn)能力，Mt/a；k礦井儲量備用系數(shù)，k=1.31.5。 根據(jù)本礦井實際情況，取k=1.4。依據(jù)以上擬定的礦井生產(chǎn)能力，服務年限的確定現(xiàn)提出三種方案，具體如下：方案A：0.6Mt/a T=Z /（Ak）=73.08Mt/（0.6Mt/a1.4）=87a；方案B：0.9Mt/a T=Z /（Ak）=73.08Mt/（0.9Mt/a1.4）=58a；方案C：1.2Mt/a T=Z /（Ak）=73.08Mt/（1.2Mt/a1.4）=43.5 a；根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范礦井投產(chǎn)后服務年限不應過長，可由服務年限確定。礦井及第一開采水平設計服務年限。見表22。表22 礦井及第一開采水平設計服務年限礦井設計生產(chǎn)能力 （Mt/a）礦井設計服務年限 （a）第一開采水平設計服務年限 （a）煤層傾角453.0及以上7030351.22.4603025200.450.950202015從表中可以看出，方案A和方案C不符合煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的規(guī)定，而方案B較為合理，即：礦井生產(chǎn)能力為0.9 Mt/a；礦井服務年限為T=58a。第3章 井田開拓3.1 概述3.1.1 井田內外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述 附近有新礦采用立井開拓，兩水平開采。3.1.2 影響本設計礦井開拓方式的原因及其具體情況 井田開拓方式的選擇應全面考慮各種因素，主要因素包括：1.井田地質和水文地質條件（特別是表土層情況）；2.地形地貌和地面外部條件；3.煤層賦存和開采技術條件；4.技術裝備和工藝系統(tǒng)條件；5.施工技術和設備條件；6.總體設計和礦井生產(chǎn)能力要求等。對以上各種因素要綜合研究，通過系統(tǒng)優(yōu)化和多方案技術經(jīng)濟比較后確定。影響本設計井田開拓方式的具體因素如下：1.地表因素本井田屬于平原地形，地表平均標高+220m。2.煤層賦存情況整個井田的煤層上部標高在+200 m，下部標高在600m，東部以F5斷層為界,西部以F1斷層為界，北以6#號煤層露頭為界，南以4#號煤層-600米標高垂直投影到地面線為界。整個礦區(qū)共有四層可采煤層，即4#、5#、6#A、6#B，全區(qū)發(fā)育。煤層走向長度為3600米，傾向4254米。本井田煤層系緩傾斜中煤層，平均傾角在11左右。3.2 礦井開拓方案的選擇3.2.1 井筒形式和井口位置1.井筒形式選擇立井井筒開拓。由于立井井筒的適應性很強，具有通過復雜地質地段的能力強，提升能力大，機械化程度高，易于自動控制，維護費用低，有效斷面大，通風條件好，管線短，物料和人員升降速度快等優(yōu)點。2.井口位置：井口位置的選擇是井田開拓的重要組成部分。井口位置與開拓方式要相互協(xié)調，經(jīng)綜合比選后擇優(yōu)確定，特別是提、運煤炭的主井位置還要與地面生產(chǎn)系統(tǒng)、工業(yè)廣場布置相匹配，需要綜合考慮的主要因素和原則如下：（1）井下條件：在井田走向的儲量中央或靠近中央位置，使井田兩翼可采儲基本平衡；井筒應盡量避開或少穿地質及水文復雜的地層或地段；勘探程度及初期工程量。（2）地面條件：井口及工業(yè)場地位置必須符合環(huán)境保護的要求；井筒位置應選在比較平坦的地方，并且滿足防洪設計標準；井口要避開地面滑坡、巖崩、雪崩、泥石流、流砂等危險地區(qū)；工業(yè)場地不占或少占用良田；井口位置要與礦區(qū)總體規(guī)劃的交通運輸、供電、水源、居住區(qū)輔助企業(yè)等的布局相協(xié)調，使之有利生產(chǎn)、方便生活。在本設計井田中，井筒沿走向的有利位置應在井田的中央。當井田儲量呈不均勻分布時，應在儲量分布的中央，在此開成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田，應盡量避免井筒偏于一側，造成單翼開采的不利局面。已確定井口位于井田走向方向的中部，但傾斜方向還不能確定，于是提出三種沿井田傾斜方向的井筒位置方案：方案一：井筒位于井田淺部方案二：井筒位于井田中部方案三：井筒位于井田深部（3）經(jīng)過簡單的技術比較后認為：井筒位于井田淺部，煤柱尺寸最小，壓煤最少，但石門最長井筒位于井田中部時，煤柱尺寸稍大，但石門長度較短，且沿石門的運輸工程量也??；井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，壓煤量最大，且初期工程量大，石門也較長，但對于開采井田深部煤層及井通延伸有利；本井田煤層均為緩傾斜中厚煤層，井田走向長度不大，但傾斜長度較大，從有利井下運輸和保證初水平合理的服務年限出發(fā)，也應該將井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置，由此可初步確定本設計井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。3.2.2 開采水平數(shù)目和標高煤層賦存為傾斜狀態(tài)時，一般由淺部向深部開采，以達到工程量少、建設速度快、投資省、成本低的效果。根據(jù)煤層的賦存條件和傾斜長度，一個井田可以單水平開采，亦可以多水平開采（從上往下逐水平開采）。每個開采水平設井底車場和運輸大巷，供該水平各采區(qū)煤的外運、輔助運輸和通風用。煤礦科技迅猛發(fā)展，在高度機械化的基礎上實現(xiàn)高度集中化是主要的發(fā)展方向，高產(chǎn)高效礦井要求集中在一個水平，12個工作面生產(chǎn)。這就要求加大工作面、采區(qū)和水平的走向及傾斜尺寸。本設計井田水平標高的確定主要考慮了以下幾個因素：合理的水平服務年限；1.煤層賦存條件及地質構造；2.生產(chǎn)成本；3.水平接替4.井底車場及其主要硐室的位置應盡量處于較好的巖層內。根據(jù)上述因素，本設計井田設計提出水平劃分方案如下：方案一：井田劃分兩個開采水平；一水平運輸標高60m，二水平標高為400 m。一水平、二水平都實行仰俯斜開采。方案二：井田劃分三個開采水平，一水平標高60 m，二水平標高200 m，三水平標高400 m。一二水平實行俯斜開采，三水平實行仰俯斜開采。水平儲量及服務年限如下：表31 水平儲量及服務年限表可采儲量（Mt）服務年限（a）方案一一水平26.4621二水平46.6237方案二一水平21.4217二水平16.3813三水平35.2828從該表中可知，方案二的一水平服務年限達不到規(guī)范要求的服務年限，水平儲量嚴重不足，而方案一的水平服務年限能夠滿足一水平服務年限不小于20年的基本要求，儲量充足，且有利于采區(qū)的接續(xù)，巷道利用率高，噸煤成本相對較低。故而采用方案一的水平劃分方法，即劃分兩個開采水平，一、二水平標高分別為60 m和400 m，一、二水平都采用仰俯斜開采。3.2.3 開拓巷道的布置開拓巷道是指為全礦井、一個水平或若干采區(qū)服務的巷道，如井筒、井底車場、主要石門、運輸大巷和回風大巷（或總回風道）、主要風井等。1.運輸大巷的布置：運輸大巷服務于整個開采水平的煤炭和輔助運輸（人員、矸石、材料、設備等）以及通風、排水和管線敷設，服務年限很長。煤層群開拓時，主要巷道布置方式一般可分為三類：（1）單層布置：自井底車場開掘主要石門后，分煤層設置水平運輸大巷。（2）分組集中布置：在煤層群中，相近的煤層為一組設分組集中大巷，由分組集中運輸大巷開采區(qū)石門與各采區(qū)聯(lián)系。自井底車場開掘主要石門與個分組集中大巷貫通。（3）集中布置：在開采近距離煤層群時，只開掘一條水平集中運輸大巷，用采區(qū)石門聯(lián)系各采區(qū)。現(xiàn)依據(jù)礦井設計生產(chǎn)能力及技術可行角度，特提出以下二種大巷布置方式：方案一：分組集中大巷方案二：集中運輸大巷詳見比較表：表32 大巷比較表特點分組集中大巷布置集中大巷布置優(yōu)點1. 總的巷道工程量較少2. 生產(chǎn)比較集中3. 大巷容易維護，運輸條件好4. 采區(qū)巷道分組聯(lián)合布置1. 大巷工程量少2. 大巷維護容易3. 生產(chǎn)區(qū)域比較集中，運輸條件好4. 采區(qū)巷道集中聯(lián)合布置，開采程序比較靈活，開采強度大缺點1石門長度較長2掘進工程量大1. 總的石門長度大2. 有反向運輸3. 初期工程量大，建井時間長適應條件1. 可采煤層數(shù)目多，間距大小不同2. 井底車場在煤層群上部或中間時，初期工程少，工期大3. 采區(qū)巷道為分組聯(lián)合布置，煤層分組間距大1. 煤層間距小2. 下部煤層底版有堅硬有巖層，采區(qū)尺寸大，石門長度短3. 井田走向長度大，服務年限長依據(jù)本井田的地質條件及煤層賦存狀況：本井田共有可采煤層4層，即4#、5#、6#A、6#B、，其中4#與5#平均間距24m,5#與6#A煤層平均間距19m，6#A與6#B平均間距17m。針對上述情況，有對比表可知，本井田適合于集中大巷布置，所以采用方案二。在一定的井田地質條件、開采技術條件下，礦井開拓巷道有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通稱為開拓方式。合理的開拓方式必需技術可行。如果有多種開拓方式，必須在技術可行的前提下進行技術經(jīng)濟分析比較，之后才能確定。開拓方式按照井筒的傾角不同（傾斜、水平、垂直）分為斜井開拓、平硐開拓、立井開拓和綜合開拓方式（平、斜、立井中的任何二或三種形式相結合進行開拓）等四種方式。開拓方式依據(jù)井筒 （或平硐）與煤層位置的不同又有若干分類。模式一：集中運輸大巷總石門分帶區(qū)下部車場帶區(qū)斜巷及煤倉分帶運輸巷及運料巷傾斜長壁回采工作面；模式二：1.首層：分煤層大巷分層石門分帶運輸巷及運料巷傾斜長壁回采工作面；2.其它層：與首層模式一樣； 3.模式三：集中集中大巷帶區(qū)下部車場反斜帶區(qū)斜巷及煤倉分帶運輸巷及運料巷傾斜長壁回采工作面。模式一的優(yōu)點如下：由于模式一用總石門貫穿所有煤層，總石門、分煤層大巷和帶區(qū)車場中可以選用同一種運輸設備，分煤層大巷與分帶巷道之間再沒有斜巷聯(lián)系，所以，模式一的運輸段數(shù)最少。模式一的缺點如下：1.由于煤層傾角小，造成各水平總石門長度大，工程量大；2.每層煤都要掘進多條分煤層大巷，分煤層大巷總條數(shù)過多，井田開拓掘進總工程量大，給費用和成本帶來了過重的負擔；3.由于巷道多，總工程量大，所以巷道維護量大，維護費用高；4.由于工程量大，又是單層開拓、扒皮式回采，所以采掘干擾嚴重；5.由于帶區(qū)材料車場和帶區(qū)入風石門（也擔負掘進運矸的任務）是從煤層底板穿向煤層，煤層傾角緩，要留大量的護巷煤柱；總石門和兩翼回風石門較長，壓煤量較多；所以煤炭采出率低。6.由于井田境界是鉛垂劃分，一、二水平是水平劃分，造成上部煤層俯斜工作面可推進長度過長，下部煤層俯斜工作面可推進長度過短，使得每層煤的仰、俯斜回采工作面可推進長度不均勻，分帶接續(xù)不均衡，增加了分帶巷道運輸費用；7.通風網(wǎng)路較長，通風費用較高；8.當井田內存在傾向斷層時，分煤層回風大巷要頻繁找煤，大巷的彎道數(shù)量增加，影響運輸設備的運行速度且增加投資，所以，該模式對構造適應能力差；9.每層煤的護巷煤柱較大，在有自然發(fā)火危險的煤層中，護巷煤柱壓裂透風容易引起自然發(fā)火；一般在井田走向短，煤層數(shù)目少，煤層間距大，采用集中布置有困難且經(jīng)濟上不合理時，才采用此種布置模式。模式二的優(yōu)點如下：1.每層煤仰、俯斜回采工作面的推進長度相差較小，分帶接續(xù)較均衡，分帶巷道運輸費較低；2.一水平井筒較短，建井工期較短，初期投資較低；3.分帶運輸巷和分帶運料巷掘進通風較容易。模式三的缺點如下：1.每層煤都要掘進多條分煤層大巷，分煤層大巷總條數(shù)過多，井田開拓掘進總工程量大，給生產(chǎn)成本帶來了過重的負擔；2.由于工程量大，又是單層開拓、扒皮式回采，所以采掘干擾嚴重；3.由于巷道多，總工程量大，所以巷道維護量大，維護費用高；4.由于帶區(qū)材料車場和帶區(qū)入風石門（也擔負掘進運矸的任務）是從煤層底板穿向煤層，煤層傾角緩，要留大量的護巷煤柱；集中斜巷和兩翼回風斜巷較長，壓煤量較多；所以煤炭采出率低。5.各煤層的分煤層運輸大巷和回風大巷處在下層煤下山階段的上方，回風立井處在井田邊界附近，煤層之間幾乎不能實現(xiàn)同采，一般為扒皮式回采，給各煤層間的搭配開采造成極大的困難，礦井生產(chǎn)期內的產(chǎn)量、煤質、煤種等綜合指標不穩(wěn)定；6.當井田內存在傾向斷層時，分煤層回風大巷要頻繁找煤，分煤層運輸大巷的彎道數(shù)量增加，影響運輸設備的運行速度且增加投資，所以，該模式對構造適應能力差；7.每層煤的護巷煤柱較大，在有自然發(fā)火危險的煤層中，護巷煤柱壓裂透風容易引起自然發(fā)火；8.由于是分層開拓，容易助長短期行為，引發(fā)掏肥丟瘦，浪費資源的現(xiàn)象。與模式一類似，一般在井田走向短，煤層數(shù)目少，煤層間距大，采用集中布置有困難且經(jīng)濟上不合理時，才采用此種布置模式。在目前設計、制造和使用的回采工作面機械設備的條件下，以上幾種井田開拓模式的適用條件是傾角12以下的煤層，但對現(xiàn)有機械設備采取一些相關措施，也可將適用條件擴大到傾角為17的煤層。模式三與其它模式相比優(yōu)點如下：1.大巷工程量及與大巷有關的聯(lián)絡巷道相對于其它三種模式大大減少，無總石門，也無回風石門，總工程量最少，大大降低了費用和成本；2.由于總工程量較其它模式大為減少，所以巷道維護量大為減少，巷道維護費大大降低；3.由于煤層間的開采順序是階梯式，總工程量又少，所以采掘干擾輕微，回采面接續(xù)從容。井田每翼可安排13個帶區(qū)階梯式同采，增產(chǎn)潛力大，排產(chǎn)靈活，礦井服務年限內的均衡生產(chǎn)容易保證；4.帶區(qū)斜巷與煤層的夾角較大，而且隨著煤層的階梯開采逐段報廢，越來越短，所以壓煤量為零；集中大巷處在煤層群的最下部煤層，無石門，護巷煤柱比其它模式大為減少；由于帶區(qū)斜巷的空間特性，層組內煤層的開采順序必須是自上而下的順序式，煤層間接續(xù)工程量少，薄煤層可在低準備量低成本狀態(tài)下被采出，因此最大限度地遏制了采肥丟瘦的現(xiàn)象的發(fā)生；所以煤炭采出率較其它模式大為提高；5.由于層組內煤層間的開采順序是階梯式，帶區(qū)斜巷又不壓煤，所以給層組內煤層的搭配開采創(chuàng)造了條件，有利于礦井生產(chǎn)期內綜合指標的穩(wěn)定；6.由于總工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延長了礦井的經(jīng)濟壽命，會減少單位歷史階段內的建井數(shù)量；效益高；成本低；安全狀況好；從而使得該模式具有了環(huán)保型的特性，推廣后，將有利于煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。7.以斜巷代替石門做為煤層間的聯(lián)絡巷道，使得每層煤仰、俯斜工作面可推進長度失衡的狀況較其它模式大為改善，最大限度地緩解了工作面接續(xù)的緊張狀況，降低了分帶巷道的運輸費用；8.當遇到走向斷層時，集中大巷不必頻繁轉彎，帶區(qū)斜巷向下延伸或向上調整帶區(qū)斜巷的長度即可保證帶區(qū)斜巷與所有煤層的聯(lián)絡，所以創(chuàng)新模式對地質構造的適應能力較強；9.排水費和通風費比其它模式低；10.護巷煤柱少，在有自然發(fā)火危險的煤層中，安全狀況比其它模式好；11.由于帶區(qū)斜巷是逆傾向穿層布置，所以巷道受力狀態(tài)好，容易維護；創(chuàng)新模式與其它模式比缺點如下：1.由于一水平井筒較深，加之移交前要施工帶區(qū)斜巷，所以初期工程量略大，工期略長；2.井筒提升費略高；詳見技術比較表33表33 技術比較表序號對比項目評優(yōu)準則模式一模式二模式三1移交工程量及投資少中優(yōu)差2一水平總工程量及總投資少差差優(yōu)3工期短中優(yōu)差4巷道維護費少差差優(yōu)5礦井出矸量少差差優(yōu)6煤炭采出率高差差優(yōu)7分帶巷道長距離掘進通風易差優(yōu)中8仰、俯斜工作面推進長度差值少差較優(yōu)優(yōu)9煤層間的搭配開采易差差優(yōu)10對構造的適應能力強差差優(yōu)11運輸段數(shù)少優(yōu)差中12分帶巷道運輸費少差較優(yōu)優(yōu)13帶區(qū)斜巷運輸費和井筒提升費少中優(yōu)差14排水費少優(yōu)差優(yōu)15通風費少差優(yōu)優(yōu)依據(jù)開拓方案技術比較，可初步選定三種較合理開拓方案：模式一：雙斜井開拓，如圖31；模式二：主斜副立開拓，如圖32；模式三：雙立井開拓，如圖33。圖31 雙斜井開拓圖圖32 主斜副立開拓圖圖33 雙立井開拓圖（2）經(jīng)濟比較方案一、方案二在技術均較合理，兩者之間的區(qū)別在于井筒掘進費用以及他們的維護費用、提升費用，主石門掘進長度等等。兩個方案的井底車場、水平運輸大巷以及各種采區(qū)石門和采區(qū)上山（斜巷）的工程量基本相等。因此，只需要比較它們的不同之處，即建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營費用、基建費用和維護費用等。詳見開拓方案經(jīng)濟比較表34。表34 經(jīng)濟比較表項目名稱方案一（萬元）方案二（萬元）方案三（萬元）井筒主井3000115010-4=3453000115010-4=345600300010-4=180副井3000115010-4=345600300010-4=180600300010-4=180風井600300010-4=180600300010-4=180600300010-4=180石門開鑿35080010-4=28125080010-4=100200080010-4=160總計898805700從經(jīng)濟比較表可知方案三投資少，所以該設計礦井選擇方案三。3.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述3.3.1 井筒形式和數(shù)目本設計井田采用一對立井開拓，即主井、副井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人員、下放材料和設備及兼作進風井。3.3.2 井筒位置及坐標井筒確定在（5006635，418185），（418250，5006640） 兩點，理由是：1.有較好的地形條件：井口處標高+220m，地面坡度不足1，平正土方量??；2.地處煤層傾斜方向的便上部，位于煤層走向的中央。詳見井田開拓方式平面圖；3.交通條件好：靠近公路鐵路和公路；確定井筒坐標為：主井井口坐標為：（5006635，41818），副井井口坐標為：（5006640，418250）。主井井口標高為+220 m，副井井口標高為+220m，擬定二水平為井筒最終水平。主井井深600 m，副井井深600 m，兩井筒中心線間距為65m，主井井筒直徑6.5 m，副井井筒直徑6.5 m，均采用整體式混凝土井壁，井壁厚度450 mm。3.3.3 水平數(shù)目及高度本井田采用二水平開拓,擬定第一水平為60m,實行仰、俯斜開采.第二水平擬定標高為 400 m，實行仰、俯斜開采。3.3.4 石門、大巷數(shù)目及布置1.大巷數(shù)目：一條運輸大巷、一條回風大巷。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤層大巷、巖石大巷兩種，對于各種大巷布置方式分述如下： （1）煤層大巷：當煤層頂?shù)装遢^穩(wěn)定，煤層較堅硬，易維護，煤層起伏和斷層、褶皺小時，可保證巷道較為平直，保證運輸設備運行；沒有瓦斯與煤的突出，無嚴重自燃發(fā)火等情況下，應優(yōu)先考慮采用煤層大巷。對于新建礦井，在煤層中布置巷道，在建設期間，還有早出煤，早投產(chǎn)，節(jié)省投資以及探明地質情況的優(yōu)點。下列情況宜布置煤層大巷：煤層群中相距較遠的單個薄煤層或中厚煤層，走向不大，資源/儲量有限、服務年限短的；單獨開拓的薄煤層或中厚煤層；煤層群（組）下部的薄及中厚煤層中開集中大巷的；煤質堅硬，圍巖穩(wěn)定，維護簡單，費用不高的煤層；煤系底部有強含水層或富含水的巖溶時，不宜布置底板大巷的；煤層堅硬而頂板松軟或膨脹，難以維護的。（2）巖石大巷優(yōu)點很多，費用低，如維護條件好。大巷方向、坡度可根據(jù)運輸?shù)裙δ芤筮x定，而較少受地質構造的影響?？刹涣艋蛏倭糇o巷煤柱，安全條件好，煤的損失少，受煤和瓦斯突出以及自燃發(fā)火影響較小。缺點主要為巖石工程量大，掘進速度慢，投資費用高，建設工期長。在具體條件下是采用巖石大巷還是煤層大巷需要做全面細致的方案比較才能合理的確定。本設計井田對大巷布置提出兩種方案：方案一：煤層大巷布置方案二：巖石大巷布置煤層大巷與巖石大巷相比較有下列缺點：煤層大巷的巷道維護困難，維護費用高；為了便于巷道維護，巷道維護留設保安煤柱增多，煤柱回收困難，資源損失大；當煤層起伏褶曲較多時，巷道彎曲轉折多，機車運行速度受到限制，運輸能力降低；煤層有自燃發(fā)火危險時，一旦發(fā)火就要封閉大巷，導致礦井停產(chǎn)，而且因煤柱受影響破壞，封閉效果不好，處理火災困難。綜上所述，煤層大巷與巖石大巷相比缺點大于優(yōu)點，巖層大巷的優(yōu)越性是主要的。在本設計井田中，由于4#、5#、6#A、6#B煤層間距小，可布置巖石集中大巷。因此，運輸大巷采用巖石大巷布置，回風大巷采用巖層大巷布置。大巷與石門服務年限較長，運輸能力要求大，所以大巷和石門的斷面和支護設計基本相同，斷面尺寸詳見斷面圖： 圖34 大巷與石門斷面圖3.3.5 井底車場的形式選擇 井底車場是連接井筒和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運輸和提升兩個環(huán)節(jié)的樞紐，是礦井生產(chǎn)的咽喉，因此井底車場設計是否合理直接影響礦井的安全和生產(chǎn)。1.設計依據(jù)（1）礦井瓦斯等級及通風方式；（2）礦井設計生產(chǎn)能力及工作制度；（3）礦井開拓方式；（4）井筒及數(shù)目；（5）礦井主要運輸巷道的運輸方式；（6）礦井地面及井下生產(chǎn)系統(tǒng)的布置方式；（7）各種硐室有關的資料；2.設計要求：（1）井底車場富裕通過能力，應大于礦井設計生產(chǎn)能力的30%；（2）應該考慮主、副井之間施工時便于貫通；（3）井底車場設計時，應該考慮到增產(chǎn)的可能性；（4）盡可能提高井底車場的機械化水平，簡化調車作業(yè)，提高井底車場通過能力；（5）井底車場線路不止應該結構簡單，運行及操作系統(tǒng)安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意節(jié)省工程量，便于施工和維護；（6）為了保護井底車場的巷道和硐室，在其所在范圍內應該留設相應的保安煤柱。3.立井井底車場的基本類型：（1）環(huán)形式：立式、斜式、臥式；（2）折返式：梭式、盡頭式；4.井底車場形式選擇：（1）保證礦井生產(chǎn)能力，有足夠的富裕系數(shù)，有增產(chǎn)的可能性；（2）操作安全，符合有關規(guī)程、規(guī)范；（3）井巷工程量少，建設投資省，便于維護，生產(chǎn)成本低；（4）施工方便，各井筒間、井底車場與主要運輸巷道間能迅速貫通，縮短建井工期；（5）調車簡單，管理方便，彎道及交岔點少；（6）當大巷或石門與井筒的距離較大時，能夠布置下存車線和調車線，可選擇立式井底車場；（7）井底車場形式也取決于礦車的類型，當采用定向卸載的底縱卸式、底側卸式礦車時，其卸載站（即主井車線）可布置折返亦可布置環(huán)形式。但其裝車站的線路布置必須與其相對應。 綜上所述，結合本設計礦井的有關設計參數(shù)，通過對各種形式井底車場的適用條件及優(yōu)缺點做簡單比較后，初步擬定本設計井田井底車場形式為刀式車場，采用兩翼來車的形式。3.3.6 煤層群的聯(lián)系本設計井田煤層群開采時的聯(lián)系方式是聯(lián)合準備，即4#、5#、6#A、6#B煤層組成一個統(tǒng)一的采煤系統(tǒng)，準備巷道為4個煤層共用，大巷采用集中布置方式。煤層傾角一般在11