雞西礦業(yè)集團城子河礦0.6Mta新井設計

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摘 要本設計礦井為雞西礦業(yè)集團有限責任公司城子河煤礦0.6Mt/a新井設計，共有可采煤層3層，煤層平均厚度為2.0m，傾角為11，屬緩傾斜煤層。設計井田的可采儲量52.41Mt，服務年限為67.2年。本設計礦井打算采用雙立井開拓方式，劃分二個開采水平，一水平上山開采，二水平上下山開采。采用集中大巷布置，大巷采用10噸架線式電機車牽引3.0t底卸式礦車運輸。主井采用多繩摩擦箕斗提升，副井采用剛性組合罐道罐籠提升。由于井田傾斜長度較大，且為緩傾斜煤層，以及煤層地質條件等因素影響，決定采用傾斜長壁采煤法開采,工作面采用綜合機械化開采方式，采空區(qū)處理方法為全部垮落法。礦井的通風方式為中央并列抽出式。關鍵詞 開拓 水平 集中大巷 傾斜長壁 AbstractThe this design mineral well designs for the company city son of the group limited liability of the chicken west mineral industry river coal mine 0.6 Mts/a new well, having totally can adopt coal seam 3 layers, the coal seam average thickness is 2.0 ms, The Cape for 11 s, belong to tilt to one side coal seam slowly.Designing the well farmland can adopt to keep to measure a 52.41 Mts, the service time limit is 67.2 years. The this design mineral well plans an adoption double to sign well to expand a way, dividing the line 2 to mine level, a level climbs mountain to mine, even top and bottom mountain in Erh-shui mines.The adoption concentrates a big lane decoration, the big lane adopts 10 line type electrical engineering cars to lead the 3.0 t bottom unload type mineral car a conveyance.The main well adopts many ropes to rub to promote, the vice- well adopts a rigid combination bottle a way bottle cage to promote. Because the well farmland inclination length more big, and in order to tilt to one side coal seam slowly, and coal seam geology condition etc. factor influence, decide adopt tilt to one side long the wall adopt a coal method to mine, work noodles adoption comprehensive the mechanization mine a way, adopting empty area processing the method fall a method for all the falls The well ventilated way of mineral well for central be juxtaposed a draw out type.key words Expands The level Concentrated big lane Tilt to one side long wall目 錄摘 要IAbstractII目 錄III緒論7第1章 井田概況及地質特征81.1 井田概況81.1.1 交通位置81.1.2 地形地勢91.1.3 氣象和地震91.1.4 井田區(qū)及鄰區(qū)生產建設及規(guī)劃情況91.1.5 礦區(qū)經濟狀況91.2 地質特征91.2.1 礦區(qū)范圍內的地層情況91.2.2 井田范圍內和附近的主要地質構造101.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征111.2.4 巖石性質、厚度特征111.2.5 井田內水文地質情況121.2.6 沼氣、煤塵及煤的自燃性131.2.7 煤質、牌號及用途131.3 勘探程度及可靠性13第2章 井田境界、儲量、服務年限152.1 井田境界152.1.1 井田周邊情況152.1.2 井田境界確定的依據(jù)152.1.3 井田未來發(fā)展情況152.2 井田儲量152.2.1 井田儲量的計算152.2.2 保安煤柱162.2.3 儲量計算方法162.2.4 儲量計算的評價172.3 礦井工作制度、生產能力、服務年限182.3.1 礦井工作制度182.3.2 礦井生產能力的確定182.3.3 礦井服務年限18第3章 井田開拓193.1 概述193.1.1 井田內外及附近生產礦井開拓方式概述193.1.2 影響本礦井開拓方式的因素及其具體情況193.2 礦井開拓方案的選擇193.2.1 井硐形式和井口位置193.2.2 開采水平數(shù)目和標高253.2.3 開拓巷道的布置263.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述283.3.1 井硐形式和數(shù)目283.3.2 井硐位置及坐標283.3.3 水平數(shù)目及高度293.3.4 石門、大巷數(shù)目及布置293.3.5 井底車場形式的選擇313.3.6 煤層群的聯(lián)系333.3.7帶區(qū)劃分333.4 井筒布置及施工343.4.1 井硐穿過的巖層性質及井硐維護343.4.2 井硐布置及裝備353.4.3 井筒延伸的初步意見363.5 井底車場及硐室373.5.1 井底車場形式的確定及論證373.5.2 井底車場的布置、存儲線路、行車線路布置長度373.5.3 井底車場通過能力驗算393.5.4 井底車場主要硐室413.6 開采順序423.6.1 沿煤層走向的開采順序423.6.2 沿煤層傾斜方向的開采順序423.6.3 帶區(qū)接續(xù)計劃423.6.4 三量計算43第4章 帶區(qū)巷道布置464.1 帶區(qū)概況464.1.1 設計帶區(qū)的位置、邊界、范圍、帶區(qū)煤柱464.1.2 帶區(qū)地質和煤質情況464.1.3 帶區(qū)生產能力、儲量及服務年限464.2 帶區(qū)巷道布置464.2.1 區(qū)段劃分464.2.2 帶區(qū)斜巷布置474.2.3 帶區(qū)車場布置484.2.4 帶區(qū)煤倉形式，容量及支護504.2.5 帶區(qū)硐室簡介514.2.6 帶區(qū)工作面接續(xù)524.3 帶區(qū)準備524.3.1 帶區(qū)巷道的準備順序524.3.2 帶區(qū)主要巷道的斷面及支護方式53第5章采煤方法545.1 采煤方法的選擇545.2 回采工藝545.2.1 選擇和決定回采工作面的工藝過程及使用的機械設備545.2.2 工作面循環(huán)方式和勞動組織形式55第6章 井下運輸和礦井提升586.1 礦井井下運輸586.1.1 運輸方式和運輸系統(tǒng)的確定586.1.2 礦車的選型及數(shù)量586.2 礦井提升系統(tǒng)60第7章 礦井通風安全627.1 礦井通風系統(tǒng)的確定627.1.1 概述：627.1.2 礦井通風系統(tǒng)的確定627.1.3 主扇工作方式的確定627.2 風量計算與風量分配637.2.1 風量計算637.2.2 風量分配647.2.3 風量的調節(jié)方法與措施647.2.4 風速的驗算657.3 礦井通風阻力計算667.3.1 確定全礦最大通風阻力和最小通風阻力667.3.2 礦井等積孔計算677.4通風設備的選擇687.4.1 主扇的選擇計算:697.4.2 電動機的選擇697.4.3 反風措施707.5 礦井安全生產措施707.5.1 預防瓦斯及煤塵爆炸707.5.2 火災與水患的預防717.5.3 其他事故的預防717.5.4 避災路線及自救規(guī)定：71第8章 礦井排水738.1 概述738.1.1 礦井水來源及涌水量738.1.2 對排水設備的要求738.2 礦井主要排水設備748.2.1 排水方式與排水系統(tǒng)簡介748.2.2 主排水設備及管路的選擇計算75第9章 技術經濟指標77總結79致 謝 辭80參考文獻：81附 錄182附 錄28771緒論經過大學四年的認真學習，以及幾次現(xiàn)場實習，我掌握了很多采礦專業(yè)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城子河煤礦的新井設計。在做設計之前，我在畢業(yè)實習中也收集到了很多城子河煤礦的資料。本設計主要是關于新礦井的設計，其中包括開拓方式、采煤工藝、支護方式、設備選型以及礦井的各個系統(tǒng)。本設計包括通風、運輸、安全、采煤工藝以及CAD制圖等各方面的知識。本設計主要是通過繪制各種圖紙來進行礦井的優(yōu)化設計，以及大量的方案比較，選出經濟合理的設計方案，以便使設計更加合理。同時，在設計時，還需要對礦井的地質條件以及周邊環(huán)境等情況進行分析，這樣才能使建成的礦井更加符合實際生產情況。我希望通過這次畢業(yè)設計，能夠學到更多的采礦專業(yè)知識，以鞏固以前從書本上所學到的各種理論知識，以便在今后的實際工作中更好地運用這些知識，為今后的工作打下堅實的基礎。第1章 井田概況及地質特征1.1 井田概況1.1.1 交通位置城子河礦位于雞西市東北，距雞西車站約5公里，其地理坐標為東經130-33-40，北緯45-20-40。礦內有運煤專用鐵路與國鐵林密線西雞西車站相接，距離為7.5公里，往東至正陽煤礦6.5公里。此外尚有公路通往雞西、勃利、哈達、四海店等地，交通很方便。交通位置圖見圖1-1：圖1-1 交通位置圖1.1.2 地形地勢 整個井田地形呈丘陵起伏，地勢較為平坦。井田內共四條河流即穆棱河、城子河、正陽河、白石河。其中穆棱河最大，流量最大2200 m3/s，最小0.60 m3/s，但該河在本井田極深部流過，對本井田影響較小。此外，城子河、正陽河、白石河均在井田內流過，是季節(jié)性小河，冬季干涸。而且這幾條小河是本礦區(qū)良好的天然排泄渠道，雨季積水緩慢，排泄迅速，很少釀成災害，對本井田開拓影響較小。1.1.3 氣象和地震礦區(qū)屬大陸性氣候，最高氣溫38C，最低溫度零下35C，結凍期由11月初至次年4月末。凍結深度一般為2.0米，風向多為西北風，最大風速25m/s。雨季集中在7、8、9月份，平均降雨量約452737mm。根據(jù)國家地震局報告雞西及其鄰區(qū)裂度在6以下，過去無強烈地震記載。1.1.4 井田區(qū)及鄰區(qū)生產建設及規(guī)劃情況本礦區(qū)東西長2.8km，南北寬4.5km，面積13.6km2，規(guī)劃用一對井進行開發(fā)，規(guī)模為60萬t/a。本區(qū)距雞西礦物局約5km,附近有礦井2對，即正陽礦和杏花礦。1.1.5 礦區(qū)經濟狀況 本區(qū)為農業(yè)區(qū)，工業(yè)基礎較薄弱，但是雞西礦物局距本區(qū)較近，可借助老區(qū)力量建設新區(qū)，人力資源及材料供應條件都是良好的。 雞西地區(qū)現(xiàn)有區(qū)域變電站兩座，正在興建的大型火力發(fā)電廠一座，在礦區(qū)總體設計階段，供電電源方案已達成協(xié)議，所以，供電問題容易解決。 1.2 地質特征1.2.1 礦區(qū)范圍內的地層情況本井田的可采煤層均賦存在上侏羅系雞西群城子河組和雞西群穆棱組，在穆棱組上覆有巨厚的第三、第四地層，晚侏羅紀煤系地層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龍山組及侵入的花崗巖組成。地層系統(tǒng)表見表1-1： 表1-1 地層系統(tǒng)表界系統(tǒng)（群）組厚度（米）新生界第四系全新統(tǒng)10-20全新統(tǒng)溫泉河組20-40上更新統(tǒng)顧鄉(xiāng)屯組10-40中更新統(tǒng)40-80下更新統(tǒng)白土山組15-50第三系上新統(tǒng)富錦組121中生界侏羅系上統(tǒng)（雞西群）穆棱組570城子河組930東榮組250古生界中統(tǒng)青龍山組不清元古界麻山群不清 第四系地層在井田內廣泛分布，主要由礫砂和粗砂組成，中間夾有不連續(xù)的亞粘土，在砂層上，伏有粘土及層厚8 10m的黑腐殖土，區(qū)內四紀層厚度規(guī)律為東西薄，中間厚，南部厚，北部厚。 第三系地層處均廣泛分布，該地區(qū)由粉沙巖，泥巖組成，巖石膠結松散，以灰綠色為主，厚度變化不大。1.2.2 井田范圍內和附近的主要地質構造本礦區(qū)為一向南傾斜的單傾斜褶皺，巖層傾角變化不大，一般為10到12度。本井田的區(qū)域構造主要受新華夏系和北西向構造應力場的控制，又前者派生的次級構造占明顯優(yōu)勢，本區(qū)主要斷層為F1斷層，詳見表1-2：表1-2 斷層特征表 順序名稱性質斷層面走向落差（m）影響范圍1F1正斷層北向南10-50整個井田1.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征本井田開采之煤層主要位于侏羅系雞西群城子河含煤組，本組共有中厚煤層3組，本井田具有經濟價值的可采煤層均集中在雞西群城子河組，該組地層厚度780m，可采的煤層有24#、24#上、25#三個煤層，平均厚度2.0m，各煤層傾角在1012。本井田儲量較大，煤層均是全井田發(fā)育的可采煤層，可采厚度從1.87 2.27m，主要煤層穩(wěn)定，為單一煤層，底部多為炭質泥巖，煤層頂板為粉沙巖，細砂巖，底板為粉沙巖及含炭質粉沙巖。見表1-3：表1-3 可采煤層特征表序號煤層名稱煤層厚度（m）層間距（m）傾角（度）圍巖煤的牌號硬度（f）容重（t/）煤層構造及穩(wěn)定性最大最小頂板底板平均124石英砂巖石英砂巖-氣煤F31.325單一煤層較穩(wěn)定224上21.4粉砂巖粉砂巖及細砂巖-氣煤F31.325單一煤層較穩(wěn)定32533.7粉砂巖粉沙巖及細砂巖-氣煤F31.325單一煤層穩(wěn)定1.2.4 巖石性質、厚度特征有關巖石性質及厚度特征詳見表1-4所示。圖1-2 煤層綜合柱狀圖表1-4 巖石主要物理力學性質指標表名稱容重kg/cm3孔隙度%抗壓強度102kg/cm3抗拉強度102 kg/cm3變形模量102kg/c3彈性模量kg/cm3砂巖2.02.65252200.50.40.58110礫巖2.32.65151150.21.50.8828泥巖2.7 2.851.65.212.830.62.027510灰?guī)r2.22.75205200.52.018510頁巖2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06 206201.2.5 井田內水文地質情況1、本區(qū)內水文地質條件比較簡單。地面河流大者為穆棱河，因離本井田較遠，對本井影響不大，其余幾條季節(jié)性小河如城子河、白石河等對本井田影響較小。本礦淺部正常涌水量為220m立方米/時，最大為340立方米/時。2、井田內的主要隔水層有第四系頂部黏土，亞黏土，中部黏土，亞黏土層和第三系泥巖，砂巖層。3、地面水及各含水層之間的關系 本井田煤系裂隙水補給條件不好，富水性較小，礦井在開采過程中，排水將以疏干煤系風化裂隙帶的儲水量為主，開采初期，礦井涌水量增大，隨著開采的不斷進行，水的靜儲量逐漸消耗，礦井的涌水量會逐漸減小，并趨于相對穩(wěn)定狀態(tài)。1.2.6 沼氣、煤塵及煤的自燃性 本井田瓦斯取樣的控制濃度在340.5933.2m。在737.5m以上，甲烷成分為0.8536.75，在800.4933.2m深為28.1845.26，平均為34.3137.05，二氧化硫一般為6.448.95，瓦斯成分及含量均很低，初步確定本礦井瓦斯等級為低沼氣礦井，并有煤塵爆炸危險和自然發(fā)火傾向。1.2.7 煤質、牌號及用途 本礦井煤的揮發(fā)分一般大于40，屬低變質煤，個煤層Y值平均為59m/m，粘結性較低，煤種主要為氣煤，長焰煤次之，煤種在垂向上無明顯變化。1、灰分本井田煤的灰分含量（Ag）為10.9624.45，多屬中低灰煤層，其中幾個主要可采煤層均為低灰煤層。2、發(fā)熱量 各煤層煤的平均發(fā)熱量（Qf/D）/為3063 6849J/kg。3、元素分析 各煤層碳（Cr）的平均含量為80.84 82.66（Hr）的平均含量為5.32-5.86。（Or）的平均含量為10.61-12.62 ，說明煤的元素組成穩(wěn)定，屬低變質煤。4、工業(yè)用途評述本井田原煤按現(xiàn)行煤炭應用分類法屬于氣煤，由于本區(qū)氣煤低灰、低磷、低硫，具有一定的膠質層厚度，所以，本礦井原煤經洗選加工后可做為優(yōu)良的配焦和化工精練，副產品可供動力或民用。1.3 勘探程度及可靠性 本礦井所在地區(qū)從1965年就開始進行地質勘探工作，先后經過普查，詳查，精查階段，采用了鉆探，測井和地震，相互結合的綜合勘探手段，精查地質報告提供的資料比較齊全，精查階段查明了主要斷層和構造及煤層厚度，結構和分布范圍，比較可靠地提供了煤層層位的對比資料和測井成果。存在的問題：1、瓦斯取樣雖然不少，但是，未作礦井瓦斯涌出量的祥述，也未指出礦井的瓦斯等級。2、對于落差小于30m的斷層，未作評價，控制不夠，給設計帶來一定困難。第2章 井田境界、儲量、服務年限2.1 井田境界2.1.1 井田周邊情況本設計井田境界為：西部以坐標系統(tǒng)5195150為技術邊界，東部以5189700為井田境界，深部以24煤層650煤層底板等高線邊界，淺部為25煤層+100m為界，南部以650煤層底板等高線為井田境界。井田走向2.8km,傾向4.8km,井田面積約13km2。本井田沒有生產、在建及停閉礦井，也沒有小煤窯，在井田外6.5公里處正在生產的是雞西礦物局正陽煤礦。2.1.2 井田境界確定的依據(jù)1、以地理地形、地質條件作為劃分井田境界的依據(jù)；2、井田要有合理的走向長度，以利于機械化程度的不斷提高；3、劃分的井田范圍要為礦井發(fā)展留有空間；4、要適于選擇井筒位置，合理安排地面生產系統(tǒng)和各建筑物。2.1.3 井田未來發(fā)展情況隨著技術的進步和勘探水平的全面提高，井田范圍內的儲量會越來越精確，可能在更深部發(fā)現(xiàn)可采煤層。2.2 井田儲量2.2.1 井田儲量的計算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、礦井井下主要巷道保護煤柱后乘以采區(qū)回采率的儲量。設計井田范圍內計算的煤層有24#、24上#、25#三層，各煤層儲量計算邊界與井田境界基本一致。2.2.2 保安煤柱參照保護煤柱的設計原則如下：(1)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。(2)地面受護面積包括受護對象及周圍的受護帶(3)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400m的以邊界角圈定，小于400m的以移動角圈定。為了安全生產，本設計礦井依據(jù)煤礦安全規(guī)程，留設保安煤柱如下：1.各煤層在露頭處留設30 m保安煤柱；2.邊界斷層留設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.地面建筑物留設50m保安煤柱。按以上方法計算得： 工業(yè)廣場煤柱損失：2.17Mt； 斷層保安煤柱損失：2.10Mt； 大巷保安煤柱損失：2.39Mt； 邊界保安煤柱損失：3.21Mt； 總損失為：9.87 Mt；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=塊段面積平均傾角余割塊段平均厚度容重.根據(jù)原城子河礦初步設計儲量諸圖，通過等高線塊段法計算本井田工業(yè)儲量為62.28Mt，各煤層工業(yè)儲量見表2-1：表2-1 可采煤層儲量總表煤層別工業(yè)儲量（萬t）備注ABCA+BA+B+C24#941.4950.1376.81891.52268.324#上784.5821.5314.61606.01920.625#832.7852.4354.21685.12049.3總計2558.62624.01026.65241.66228.2表2-2 分煤層分水平儲量計算表水平煤層別工業(yè)儲量A+B+C(萬t)損 失 煤 量可采儲量（萬t）工業(yè)場地井田境界斷層24#954.0545.9761.28831.824#上783.2835.2552.59675.525#910.0448.9258.87787.1合計2510.04120.14172.742294.424#1372.8962.2469.2686.741075.724#上1103.3570.6565.6572.9871.825#1247.9379.4776.4678.14983.3合計3709.13217.16201.37237.782674.4總計6228.2217.16321.71210.525241.82.可采儲量計算 計算公式如下 ZK=（ZCP）C （2-1）式中 ZK 可采儲量；ZC 工業(yè)儲量；P 永久煤柱損失；C 采區(qū)回采率?；夭梢螅褐泻衩簩硬粦∮?0%，薄煤層不應小于85%。經各煤層可采儲量計算，匯總計算出本設計井田可采儲量為52.41 Mt。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。設計生產能力為60萬噸/年。2.3 礦井工作制度、生產能力、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330d，礦井每日凈提升16h，采用四六工作制制度。2.3.2 礦井生產能力的確定1.礦井設計生產能力的確定原則應根據(jù)地質條件，國民發(fā)展需要和國內外市場需求，技術裝備和管理水平，充分考慮科學技術進步等因素，依據(jù)投資少，出煤快，經濟效益好的原則合理確定。礦井生產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。根據(jù)該井田的實際情況，初步擬定了三種礦井年生產能力方案，具體如下： 方案A：0.3Mt/a方案B：0.6Mt/a方案C：0.9Mt/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） （2-2） 式中 Z 礦井設計可采儲量，Mt；A 礦井生產能力，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=1.3。依據(jù)以上擬定的礦井生產能力，服務年限的確定現(xiàn)提出三種方案，具體如下：方案A：0.3Mt/a T=Z /（Ak）=52.41 /（0.31.4）=134 a；方案B：0.6Mt/a T=Z /（Ak）=52.41 /（0.61.4）=67.2 a方案C：0.9Mt/a T=Z /（Ak）=52.41 /（0.91.4）=44.8 a；參照煤礦工業(yè)設計規(guī)范規(guī)定，方案B較為合理，即：礦井生產能力為0.6 Mt/a；礦井服務年限為T=67.2 a。第3章 井田開拓3.1 概述3.1.1 井田內外及附近生產礦井開拓方式概述本區(qū)距雞西礦務局約5km，本井田沒有生產、在建及停閉礦井，也沒有小煤窯，在井田外6.5公里處正在生產的是雞西礦物局正陽煤礦。3.1.2 影響本礦井開拓方式的因素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)煤層賦存和開采技術條件；(3)地形地貌和地面外部條件；(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緩坡丘陵地形，井田北部及中部皆為平原，地表平均標高+100m。2.煤層賦存情況整個井田的煤層上部標高在+100m，下部標高在-650m，整個礦區(qū)共有3層可采煤層，即24#、24#上、25#，全區(qū)發(fā)育。煤層走向長度為2.8km，傾向4.8km。本井田煤層系緩傾斜薄煤層，平均傾角在11左右。3.2 礦井開拓方案的選擇3.2.1 井硐形式和井口位置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。開拓方式按照井筒的傾角不同（水平、傾斜、垂直）分為平硐開拓、斜井開拓和立井開拓。平硐開拓：在侵蝕基準面以上的山嶺或丘陵地區(qū)的煤層，由地面開鑿通向煤層的平硐，可利用平硐開拓煤田的全部或一部分。斜井開拓：對于表土層較薄、煤層賦存較淺、水文地質條件簡單的煤田，一般都可以采用斜井開拓。立井開拓：適應性很強，可用于各種地質條件，同時在技術上也成熟可靠。一般在表土層厚、煤層賦存深時，應采用立井開拓。1.井筒形式：平硐開拓是最簡單的開拓方式，有很多突出優(yōu)點。首先我們應該考慮平硐開拓方式是否可行。參照平硐開拓方式適用條件，結合本設計井田的地形地質及煤層賦存特征可知：平硐開拓方式的條件不具備。因此，平硐開拓方式對本設計井田不適用，排除采用平硐開拓方式。立井開拓和斜井開拓方式在技術上均可行。依據(jù)本井田的地質狀況、煤層賦存情況及井型、服務年限等要求，對本井田開拓方式選擇提出三種方案：方案一：雙立井開拓方式方案二：雙斜井開拓方式方案三：主立井副斜井開拓方式（1）技術比較詳見技術比較表3-1表3-1 技術比較表方案名稱優(yōu) 點缺 點雙立井開拓1.適應性強，技術成熟可靠2.井筒短，提升速度快，提升能力大；3.通風斷面大，風阻小，滿足大風量要求4.便于井筒延伸5.對于開采深部賦存煤層有長處。1.初期投資大，建井期限稍長；2.需要大型的提升設備；3.多水平開拓，立井石門長度大，掘進工程量大，掘進費用高。雙斜井開拓1.掘進速度快初期投資較雙立井開拓省；2井筒設備較簡單；3.建井期稍短些；1.井筒過長，煤柱損失嚴重；2.通風線路長，通風阻力大，費用增加；3.井筒過長，地質條件復雜時，不易維護，安全性降低；4.輔助運輸時間長。主立副斜井1.掘進速度快；2.滿足最大風量的通風要求；3.有助于輔助運輸。1.井口相距較遠，不利工業(yè)廣場的布置；2.地面工業(yè)建筑分散，生產調度聯(lián)系不方便；3.地面工業(yè)建筑占地多，增加了煤柱損失。依據(jù)開拓方案技術比較，可初步選定兩種較合理開拓方案：方案一：雙立井開拓方式，如圖3-1方案二：雙斜井開拓方式（主井采用皮帶提升（17），副井采用串車提升（25）3-2所示：圖3-1 方案一圖3-2 方案二（2）經濟比較方案一、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帶區(qū)石門和帶區(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、生產經營費用、基建費用和維護費用等。詳見開拓方案經濟比較表3-2表3-2 經濟比較表方 案雙 立 井 開 拓雙 斜 井 開 拓內 容工 程 量單價（元）費 用（元）工 程 量單價（元）費 用（元） 單 位名 稱數(shù)量單位數(shù)量數(shù)量數(shù)量單位數(shù)量數(shù)量基 巖 段 主 井 掘 進35.010m319581118530160.2310m85031321806基 巖 段 副 井 掘進37.610m399101500166150.7010m92151388700基 巖 段 主 井 輔助 費34.510m427811454554155.9710m147742304300基 巖 段 副 井 輔助 費35.610m45214160961815010m147742216100表 土 層 副 井 輔助 費410m234359374015.610m11822114423主 井 提 升 費 用75.910m0.85865.128010m0.39831.84副 井 提 升 費 用72.810m2.7142048625.5110m0.681157343箕 斗2個243750487500罐 籠2個218750437500鋼 絲 繩 輸 送 機17010m4955842350串 車1010m525052500主 井 提 升 機1個1017501017501個9200092000副 井 提 升 機1個8762508762501個923750923750總 計 11545865 21285750噸 煤 成 本 15.94 24.13從經濟比較表可知，立井開拓比斜井開拓投資少，所以該設計礦井選擇方案一：采用雙立井開拓方式。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，經綜合比選后擇優(yōu)確定，特別是主井位置還要與地面生產系統(tǒng)、工業(yè)廣場布置相匹配，需要綜合考慮的因素和原則如下：(1)井下條件井田走向儲量中央或靠近中央位置，使井田兩翼可采儲量基本平衡；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)；井口及工業(yè)場地位置必須符合環(huán)境保護的要求；工業(yè)場地不占或少占用良田。在本設計井田中，提出三種井筒位置方案：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：井筒位于井田深部方案1方案2方案3技術比較：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筒延伸有利；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小；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，也可以多水平開采（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。本設計井田水平標高的確定主要考慮了以下幾個因素：(1)合理的水平服務年限；(2)煤層賦存條件及地質構造；(3)生產成本；(4)水平接替；(5)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如下兩個水平標高劃分方案：方案一：井田劃分兩個開采水平；一水平標高-250m，二水平標高為-500m。一水平實行上山開采，二水平上下山開采。方案二：井田劃分三個開采水平，一水平標高-200m，二水平標高-400m，三水平標高-600m。各水平均實行上山開采。各方案水平儲量及服務年限詳見表3-3：表3-3 水平儲量及服務年限表儲量（萬噸）服務年限（年）方案一一水平1926.624.7二水平3315.042.5方案二一水平1372.817.6二水平1700.421.8三水平1388.417.8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，一水平標高分別為-250 m和-500 m，一水平垂高為350 m，二水平垂高為250 m。一水平采用上山開采,二水平采用上下山開采。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。根據(jù)煤層的數(shù)目和間距，大巷的布置方式分為單煤層布置（稱分煤層運輸大巷），分煤組布置（稱分組集中運輸大巷）和全煤組集中布置（稱集中運輸大巷）。采用集中運輸大巷時，各煤層（組）間用采區(qū)石門聯(lián)系當煤層傾角太大時，層間聯(lián)系也可用溜井或斜巷。1.分煤層大巷適用條件煤層數(shù)不多，層間距大，石門長；井田走向長度短，服務年限不長；井底車場或平硐在煤層頂板；風量大，需要疏解；各煤層底板均有堅硬巖層。2.分組集中大巷適用條件煤層數(shù)多，層間距大小懸殊；按煤層的特點根據(jù)運輸，通風要求組合，經濟上有利；多水平生產，容易解決運輸，通風的干擾；3.集中運輸大巷適用條件適于煤層層數(shù)多，層間距不大的礦井；井田走向長度大，服務年限長；下部煤層底板有堅硬巖層，容易維護；采區(qū)尺寸大，石門長度短現(xiàn)依據(jù)礦井設計生產能力及技術可行角度，特提出以下兩種大巷布置方式：兩種技術方案的優(yōu)缺點詳見表3-4：表3-4 大巷布置方案比較表特 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.生產比較集中3.采區(qū)巷道分組聯(lián)合布置4.大巷容易維護，運輸條件好1.大巷工程量少2.生產區(qū)域比較集中，運輸條件好3.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4.大巷維護容易缺點1石門長度較長2掘進工程量大1.總的石門長度大2.初期工程量大，建井時間長3.存在反向運輸適應條件1.可采煤層數(shù)目多，間距大小不同2.采區(qū)巷道為分組聯(lián)合布置，煤層分組間距大3.井底車場在煤層群上部或中間時，初期工程少，工期大1.煤層間距小2.井田走向長度大，服務年限長3.下部煤層底板有堅硬有巖層，采區(qū)尺寸大，石門長度短依據(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3層，即25#、24#上、24#，其中25#與24#上平均間距32.5m,24#上與24#煤層平均間距23 m，針對上述情況，方案二采用集中運輸大巷布置，巷道數(shù)量少，工程量小，經濟上較為合理。方案一巷道較多，工程量大，費用高，經濟上不合理。故采用方案二比較合理。3.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述3.3.1 井硐形式和數(shù)目本設計井田采用一對立井開拓，即主井、副井,另外還設有回風井。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，回風井專門用于回風。3.3.2 井硐位置及坐標(1)地處井田儲量中央；井筒距北部邊界1.7公里，南部邊界2.8公里，西部邊界1.5公里，東部邊界1.3公里；(2)有較好的地形條件：井口處標高+117m，地面坡度不足2，工程量??；(3)交通條件好：靠近哈同公路。確定井筒坐標：主井井口坐標： XA=5192416， YA=44459258；副井井口坐標： XB=5192396， YB=44459297；主井井口標高為+117m，副井井口標高為+117m，擬定二水平為井筒最終水平。主井井深517m，副井井深517m，兩井筒中心線間距為54 m，主井井筒直徑5.5m，副井井筒直徑6.5 m，均采用整體式混凝土井壁，井壁厚度450mm。3.3.3 水平數(shù)目及高度本井田采用多水平開拓,擬定第一標高為-250m,實行上山開采，第二水平擬定標高為-500m，實行上、下山開采。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。 (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，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：單獨開拓的薄煤層或中厚煤層；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；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，如維護條件好，費用低。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，煤的損失少，安全條件好，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；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；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；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，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)越性還是主要的。在本設計井田中，由于煤層間距較小，應布置巖石集中大巷。 有關大巷及石門斷面技術特征詳見圖3-6，3-7：圖3-6 石門斷面圖表3-6 石門斷面特征表巷道形狀支護方式斷面積（m2）設計尺寸（mm）凈周長(m)噴厚(mm)凈掘頂高底寬半圓形錨噴12.9914.801950410013.63100圖3-7大巷斷面圖表3-7 大巷斷面特征表巷道形狀支護方式斷面積（m2）設計尺寸（mm）凈周長(m)噴厚(mm)凈掘頂高底寬半圓形錨噴12.9914.801950410013.631003.3.5 井底車場形式的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。1.設計依據(jù)(1)礦井設計生產能力及工作制度；(2)礦井開拓方式；(3)井筒及數(shù)目；(4)礦井主要運輸巷道的運輸方式；(5)礦井瓦斯等級及通風方式；(6)礦井地面及井下生產系統(tǒng)的布置方式；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能力的30%；(2)井底車場設計時，應該考慮到增產的可能性；(3)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；(4)應該考慮主、副井之間施工時便于貫通；(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、刀式、臥式；(2)折返式：梭式、盡頭式；4.井底車場形式選擇原則：(1)保證礦井生產能力，有足夠的富裕系數(shù)，有增產的可能性；(2)調車簡單，管理方便，彎道及交岔點少；(3)操作安全，符合有關規(guī)程、規(guī)范；(4)井巷工程量少，建設投資省，便于維護，生產成本低；(5)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；(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；綜上所述，根據(jù)井底車場所處的地質構造，井筒與大巷的相對位置及地面生產系統(tǒng)的布置，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環(huán)形刀式車場。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，用石門聯(lián)系。煤層傾角一般在11左右。本設計帶區(qū)斜巷按逆傾向（反傾斜）布置，由于帶區(qū)斜巷要與帶區(qū)下部車場相連，所以注定了帶區(qū)下部車場要向集中運輸大巷的下幫開掘，帶區(qū)下部車場方位與集中運輸大巷垂直，然后施工一個回頭，與帶區(qū)斜巷相連。上述帶區(qū)下部車場、帶區(qū)煤倉和帶區(qū)運輸斜巷的布置方式，是一種最佳組合，以最少的工程量實現(xiàn)了集中運輸大巷與各煤層的聯(lián)系并保障了各項功能的完善。帶區(qū)運輸入風斜巷和帶區(qū)運料回風斜巷傾角相同、層位相同、各自的下部車場工程量相同，從而保證了每層煤仰、俯斜工作面采止線能順暢地貼近，避免了在采止線附近維護采空區(qū)巷道和Z形通風現(xiàn)象的發(fā)生。帶區(qū)斜巷的層位按穿過一水平煤層群剖面圖幾何中心點考慮。帶區(qū)斜巷傾角均取最佳角度24。帶區(qū)運輸入風斜巷中的設備選用鑄石刮板運輸機，投資少，運營費低。帶區(qū)運料回風斜巷中的運輸設備可選用絞車硐室在斜巷上部的單鉤串車運輸方式，也可采用絞車硐室在斜巷下部的單軌吊車運輸方式，還可以采用內燃機車牽引的單軌吊車，實現(xiàn)從帶區(qū)運料回風斜巷的輔助運輸?shù)倪B續(xù)化。帶區(qū)運輸入風斜巷和帶區(qū)運料回風斜巷一般是平行交替布置，它們之間的間距是一個工作面的長度。帶區(qū)運料回風斜巷與煤層群最下部煤層有一交點，自交點沿最下部煤層施工一回風聯(lián)絡巷與處在最下部煤層中的集中回風大巷相連，構成回風回路，這條回風聯(lián)絡巷始終擔負回風的任務。帶區(qū)運輸入風斜巷在類似位置也有一回風聯(lián)絡巷，其功能是在帶區(qū)運輸入風斜巷僅擔負掘進任務時為掘進工作面回風。3.3.7帶區(qū)劃分本設計井田走向長度較小，傾斜長度較大，地質構造簡單，欲從井田邊界沿整個階段前進開采，無論從時間、投資和實際開采技術條件上都要受到限制，勢必按技術要求將井田沿走向劃分為帶區(qū)，并按一定的順序回采，每個帶區(qū)有一套生產設施，包括提升、運輸設備，以便獨立進行生產與準備。由于各煤層的傾角都小于12，且煤層賦存穩(wěn)定，構造簡單，厚度為2.0米左右，頂?shù)装辶己?所以，本設計礦井采