摘 要本設計礦井為雞西礦業集團哈達煤礦1.5Mt/a新井設計。煤層工業牌號為1/3焦煤，可采儲量173.46Mt，服務年限為80 a。井田走向長度6.75km，傾向長度4.25 km，共有四層可采煤層，全區可采，即23#、30#、36#、37#煤層，賦存深度+25m-800m，總厚度8.1m，平均傾角13.7，頂底板大都為粉沙巖，硬度較高。其中23#煤層與30#煤層間距135m、30#煤層與36#煤層間距40m、36#煤層與37#煤層間距25m，區內有四條斷裂都為正斷層落差范圍在0250m，將井田劃分為四個區域。設計礦井采用雙立井開拓，劃分三個水平。本設計為第一水平開拓，采用梭式井底車場，集中大巷采區石門開拓布置，井底車場和集中大巷布置在23#煤層底板中，30#、36#、37#煤層采用聯合開采，在37#煤層底板中布置集中上山。大巷采用兩輛10t架線電機車牽引3t底卸式礦車運輸。設計采區為中央采區，走向長度2200m，傾斜長度1000m，煤層厚度2.5m傾角13.7。采用三條上山布置在煤層中，雙翼采區單翼回采，工作面長度190m，上行式通風后退式回采，走向長壁采煤法，綜合機械化回采工藝一次采全高。通風方式為兩翼對角式。關鍵詞 可采儲量 集中大巷 采區石門 走向長壁采煤法AbstractThe design of the mine for JiXi Mining Group HaDa mine 1.5 Mt / a new well design. The coal industry brands is 1/3 coke，and the recoverable reserves is 173.46 Stand the years of service is 80a. The strike length is 6.75 Kaman the long tendency is 4.25 km of the mine. It have totally of four coal seams, the region could be adopted. The coal seam are23#、30#、36#、37#, depth of occurrence is +25 m 800m.The average seam thickness is 8.1m, and the average dip is 13.7. Most of the roof and floor is sand rock, and the sand rocks hardness is higher ,the 23# and 30# coal seam interval 135 m ,the 30# and 36# seam interval 40m, the 36#and37 # seam interval 25m . There are four faults of the gap in the range of 0250m, mine will be divided into four regional.Design of two-shaft mine exploration, divided into three levels. The design of exploration is the first level, using bottom-yard shuttle, concentrated in large mining area district cross-cut pioneering layout, bottom concentrated in large parking lots and roadway layout of the 23#seam floor ,30#、36#、37#seam mining in a joint, concentrated uphill laid in 37# seam floor. Two 10t transport planes motor traction 3t bottom tub transports in roadway.Design district of the central district, to the length of 2200 m, 1000 m length tilt, the seam thickness is 2.5 m and the average dip is 13.7, using three seam deployed in the mountains, wings mining area single-wing exploitation, Face length of 190 m, uplink ventilation retreat mining, long wall mining method, comprehensive mechanized mining process in a high-mining all. Ventilation flanks of roles.Keywords Producible reserve Gathering main roadway District cross-cut Long wall mining method along strike 目 錄摘要IAbstractII緒論1第1章 井田概況及地質特征21.1 井田概況21.1.1 交通位置21.1.2 地形地勢21.1.3 氣象 地震31.1.4 煤田開發史及近況31.1.5 原材料供應及水電供給情況31.2 地質特征31.2.1 礦區范圍內的地層情況31.2.2 地質構造31.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征61.2.4 巖石性質 厚度特征61.2.5 井田內水文地質情況61.2.6 沼氣 煤塵及煤的自燃性81.2.7 煤質 牌號及用途81.3 勘探程度及可靠性81.3.1 對地質勘探程度的評價8第2章 井田境界 儲量 服務年限92.1 井田境界92.1.1 井田周邊狀況92.1.2 井田境界確定的依據92.1.3 井田未來發展情況92.2 井田儲量92.2.1 井田儲量的計算92.2.2 保安煤住102.2.3 儲量計算方法112.2.4 儲量計算的評價122.3 礦井工作制度 生產能力 服務年限122.3.1 礦井工作制度122.3.2 生產能力的確定122.3.3 礦井服務年限的確定14第3章 井田開拓163.1 概述163.1.1 井田內外及附近生產礦井開拓方式概述163.1.2 影響本設計礦井開拓方式的因素及具體情況163.2 礦井開拓方案的選擇173.2.1 井硐形式和井口位置173.2.2 開采水平數目和標高213.2.3 開拓巷道的布置233.3 選定開拓方案的系統描述243.3.1 井筒形式和數目243.3.2 井筒位置及坐標243.3.3 水平數目及高度253.3.4 大巷數目及布置263.3.5 井底車場形式的選擇263.3.6 煤層群的聯系293.3.7 采區劃分293.4 井筒布置及施工303.4.1 井筒穿過的巖層性質及井筒維護303.4.2 井筒布置及裝備313.4.3 井筒延伸的初步意見343.5 井底車場及硐室343.5.1 井底車場形式的確定及論證343.5.2 井底車場的布置線路及行車線路布置長度353.5.3 井底車場通過能力驗算363.5.4 井底車場主要硐室373.6 開采順序393.6.1 沿井田走向的開采順序393.6.2 沿井田傾斜方向的開采順序393.6.3 采區接續計劃403.6.4 三量控制40第4章 采區巷道布置與采區生產系統424.1 采區概況424.1.1 采區位置 邊界及范圍424.1.2 采區地質和煤質情況424.1.3 采區生產能力 儲量及服務年限424.2 采區巷道布置424.2.1 區段劃分424.2.2 采區上山布置434.2.3 采區車場布置444.2.4 采區煤倉形式 容量及支護474.2.5 采區硐室簡介484.2.6 采區工作面接續494.3 采區準備494.3.1 采區巷道的準備順序494.3.2 采區巷道的斷面圖及支護方式49第5章 采煤方法535.1 采煤方法的選擇535.2 回采工藝545.2.1 工作面設備選用545.2.2 選擇采煤工作面循環方式和勞動組織形式55第6章 井下運輸和礦井提升596.1 礦井井下運輸596.1.1 運輸方式和運輸系統的確定596.1.2 礦車的選型與數量606.1.3 采區運輸設備的選擇626.2 礦井提升系統646.2.1 提升方式646.2.2 礦井主提升設備的選擇及計算64第7章 礦井通風與安全677.1 通風系統的確定677.1.1 概 述677.1.2 礦井通風系統的確定677.1.3 主扇的工作方式確定677.2 風量計算和風量分配687.2.1 礦井風量計算687.2.2 風量分配727.2.3 風量的調節方法與措施737.2.4 風速驗算737.3 礦井通風阻力的計算757.3.1 確定全礦井最大通風阻力和最小通風阻力757.3.2 礦井等積孔的計算767.4 通風設備的選擇777.4.1 主扇的選擇計算777.4.2 電動機的選擇787.4.3 反風措施787.5 礦井安全技術措施787.5.1 預防瓦斯和煤塵爆炸的措施797.5.2 預防井下火災797.5.3 預防水災措施797.5.4 其它事故預防797.5.5 避災路線及自救80第8章 礦井排水818.1 概述818.1.1 礦井水的來源及性質818.1.2 涌水量818.1.3 對排水設備的要求818.2 礦井主要排水設備828.2.1 排水方式與排水系統選擇828.2.2 主排水設備及管路的選擇計算828.2.3 井底水窩排水設備的選擇84第9章 技術經濟指標85總 結89致 謝90參 考 文 獻91附 錄 93附 錄 9674緒論本次畢業設計是大學本科四年學習過程中最后一個關鍵階段，同時也是對我所學知識和能力進行綜合性的考核和鍛煉，畢業設計能夠使我們理論聯系實際，培養我嚴肅認真的科學態度和和工作作風，同時也是對所學專業知識的深入了解、學習的過程，并且鍛煉我繪圖以及計算能力的應用技巧；畢業設計能夠把我所學的專業知識串聯起來并進行綜合運用，為參加工作投入到社會實踐中去做個良好的鋪墊。同時畢業設計也是培養我們個人分析問題,解決問題的能力,培養我們實事求是的科學態度和嚴謹的工作作風,為以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 交通位置圖1-1 交通位置圖本區位于黑龍江省雞東縣與杏花礦和東海礦兩礦之間,其地理坐標在北緯4521，東經13110?？碧絽^內公路四通八達,南部有林口至密山鐵路線,國家級公路方虎線.通往東海礦有鐵路專用線,距牡密線的東海站，哈達站約10Km，公路可通雞西，密山，交通較方便。1.1.2 地形地勢哈達煤礦地處完達山與老爺嶺結合部,地表為緩坡丘陵地帶.西部玄武巖覆蓋,地勢稍高,往東地勢漸平,多為農田.地面平均高程約+ 210m.1.1.3 氣象 地震本區處中溫帶濕潤區,屬大陸性多風氣候, 區內由11月至翌年4月為凍結期，凍結深度為1.5至2.0米，最高氣溫在零上27至31，最低氣溫在-29至-34，有兩條季節性小溪由北向南流過,夏季有水，冬季干涸，夏季地表水通過這兩條小河排泄向南匯入穆棱河。雖本區地處地震多發帶，有感地震亦有過記載，但未礦井生產造成影響。1.1.4 煤田開發史及近況設計井田原是麻山礦的接續礦，井田周邊都有礦井正在生產，西部杏花礦正在生產，東部東海礦在生產，北部正陽礦正在生產，深部臨近河流。區內鄉鎮以農業為主，其次種植少量經濟作物如蔬菜等；井田鄰近穆陵河的河砂、礫巖及杏花大隊后山的火山碎屑巖，可供建筑之用。1.1.5 原材料供應及水電供給情況水源來自開采地下水供應，滿足生活需要的同時供應生產用水；原材料由雞西市供應，生活用電來自雞西市。1.2 地質特征1.2.1 礦區范圍內的地層情況哈達礦區位于雞西盆地北部條帶東端，基底是元古界麻山群，含煤地層為中生界上侏羅統雞西群，包括滴道組，城子河組和穆棱組，勘探區地層層序表如表1-1，圖1-2 煤系地層綜合柱狀圖。1.2.2 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：一組位于盆地中央的平陽-麻山古背斜，在古背斜軸部發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；二組走向近北東或北西方向的剪切斷裂。表1-1勘探區地層層序表界系統群組接觸關系地層厚度m新生界第四系全新統Q4沖積層Q4整和假整和150第三系上新統N2玄武巖070整合中生界侏羅紀上統J3雞西群穆棱組J3m50110整合城子河組J3ch650900整合滴道組J3a0150整和元古界麻山群Ptms變質巖系1700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、北西斷裂進一步發展，形成了煤田的今日構造形態。哈達礦區位于雞西煤盆地北部條帶的東端，地層走向近東西、傾向南、單斜。地層傾角12.514.8之間。礦區所涉及的斷層分述如下：12F1：位于井田勘探區西北部斷層，發育規模較大，延展長度在2.5Km以上，為較大的正斷層，斷層處在18剖面線附近，斷層產狀N(1535)W/( 6269)EN在井田中部尖滅，落差在30250m之間，斷層控制可靠。 圖1-2 煤系地層綜合柱狀圖 （單位:m）F2：位于井田勘探區西部，斷層產狀N32E/80WN，落差440m。第10剖面1號和2號孔控制，正斷層，在勘探區中部與F1斷層相交并殲滅。F3：為井田勘探區東部貫通整個勘探區斷層，斷層產狀N(4055)W/60WS，落差50350m，正斷層，程度基本可靠。F4：位于井田勘探區東南部斷層與F3連接。斷層產狀N(012)E/70SE，落差約0150m，正斷層，延展長度2Km以上，程度基本可靠。詳細情況請見表1-2斷層發育及落差表。表1-2 斷層發育及落差表 位置編號產狀性質落差(m)控制程度備注走向傾角傾向勘探區北部正F1N15WN35W6269EN正斷層30250控制可靠來源于01年報告及生產實見東部勘探區邊界正F2N32E80WN正斷層440基本可靠，80-19號孔控制孔實見資料來源于以往地質報告勘探區東部貫穿正F3N4OWN45 W60WS正斷層50350控制可靠資料來源于以往地質報告勘探區東北部正F4N0EN12E70SE正斷層0150基本可靠，80-11孔實見，61-110、80-15孔控制資料來源于以往地質報告1.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征 本設計井田開采之煤層主要位于侏羅系雞西群城子河組，本組共有中厚煤層4層，為了清楚起見，現將各煤層厚度、結構、容重和頂底板情況分層情況如下圖表1-3可采煤層及頂底板巖性特征表 。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。1.2.5 井田內水文地質情況根據精查地質報告水文部分的論述，本井田開采的煤層位于較深部或深部。水文地質條件簡單，礦井涌水量主要受下列因素的影響：表1-3 煤層特征表層次煤厚(m)平均間距(m)穩定性發育范圍頂板底板最小最大平均232.12.72.5穩定全區發育粉砂巖沙質泥巖135301.72.22.0穩定全區發育細砂巖粉砂巖40361.92.52.3穩定全區發育粉砂巖粉砂巖25371.21.51.3穩定全區發育泥巖中砂巖表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灰巖2.22.75205200.52.018510頁巖2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06206201.地質構造對本礦井涌水量的影響：本井田構造復雜，有單斜和大斷層相互切割。2.垂深400以內裂隙不發育，裂隙水對礦井涌水量影響不大。 地質部門給出數據本井田開采期間正常涌水量約90 m3/h，最大涌水量為130 m3/h。井筒檢查孔測算的井筒施工期間涌水量為110 m3/h。1.2.6 沼氣 煤塵及煤的自燃性井田在勘探過程中，未做鉆孔的瓦斯采樣工作。設計礦井采用瓦斯數據是根據本井田相鄰礦井-正陽煤礦的瓦斯涌出量梯度法推算的。予計礦井瓦斯等級為低瓦斯礦井，沒有自燃性。1.2.7 煤質 牌號及用途本井田煤層碳的含量變化不大，其平均含量在8691%，有機硫的含量較低，平均在0.340.51%間，一般在0.37%左右。磷的含量很低，平均在0.00320.005%間。30#、36#、37#煤層屬于中灰分(25%)，23#為低灰分煤層。煤的揮發分為19.833.24%，膠質層厚度平均值為8.914.7 m 。厚煤發熱量一般大于5700千卡/kg,凈煤發熱量大于8600千卡/kg，容重為1.35t/m3。根據煤心煤樣的分析結果，本區煤種弱粘結煤至瘦煤都有分布，但無肥煤出現，而以1/3焦煤類為主；上部23煤層以1/3焦煤為主，弱粘結煤次之；本區煤有害成分(硫、磷)含量很低，膠質層厚度大于8mm具有粘結性，所有煤層可作為煉焦用煤使用。1.3 勘探程度及可靠性1.3.1 對地質勘探程度的評價1.本井田的精查工作量是很大的，除以往工作量以外，最后一次精查區內又鉆了238個孔，基本上搞清本井田的煤層賦存情況和主要的地質構造情況。但由于地質構造復雜，相當一部分斷裂仍是推定的，控制程度還有較大擺動。根據本區斷裂的一般規律，往往在大斷裂附近還有很多較小的斷裂，再者由于煤層走向變化大，還可能有新的斷裂沒有控制，這些都需要在建井和生產過程中予以注意。2.礦井涌水量是用類比法推算的，瓦斯等級也是推算的，所以可靠性都不足，待礦井建成后，根據實際發現情況重新確定。第2章 井田境界 儲量 服務年限2.1 井田境界2.1.1 井田周邊狀況哈達井田東西兩側是東海煤礦和杏花煤礦，北側是正陽煤礦，南隔穆陵河與雞東鎮相望。經技術經濟分析后，確定本設計井田境界為：地表人為定界以臨近礦井采掘范圍為界，深部以麻山坐標系統5020100為技術邊界，北部為正陽煤礦和地方小井。井田走向6.75km,傾向3.55km,井田面積約23.96km2。2.1.2 井田境界確定的依據1.以地理地形、鄰近礦井開采范圍及地質條件作為劃分井田境界的依據；2.要適于選擇井筒位置，合理安排地面生產系統和各建筑物；3.劃分的井田范圍要為礦井發展留有空間；4.井田要有合理的走向長度，以利于機械化程度的不斷提高；5.以自然地質構造，如大斷層為邊界劃分。2.1.3 井田未來發展情況該設計井田東部以東海礦采掘范圍為界，西以杏花礦采掘范圍為屆，隨著技術的進步和勘探水平的全面提高，井田范圍內的儲量勘探會越來越精確，可能在更深部發現可采煤層。2.2 井田儲量2.2.1 井田儲量的計算設計井田范圍內的煤層有23#、30#、36#、37#四層煤，各煤層儲量計算邊界與井田境界基本一致。礦井儲量是指礦井井田范圍內通過地質勘探查明并且符合國家煤炭計算標準的全部儲量。礦井工業儲量是指平衡表內A+B+C級儲量的總和。礦井設計可采儲量是礦井工業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及工業場地保護煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護煤柱等后乘以采區回采率的儲量。見表 2-1 分煤層分水平出量計算表。 表2-1 分煤層分水平儲量計算表 (單位：Mt)分水平煤層號工業儲量設計損失可采儲量備注ABC工業廣 場斷層煤柱邊界損失 一水平236.528.239.030.531.30.4817.38采區回采率80%。306.167.235.130.160.90.3213.92366.127.687.150.920.3714.78372.815.533.820.20.70.298.84 二水平2314.4515.376.630.801.830.2826.83305.827.655.361.401.680.2112.63366.887.866.921.91.720.2514.44372.635.43.791.081.470.067.36三水平3010.611.357.590.212.320.3121.363611.4912.3810.090.612.180.2724.72377.838.743.450.522.030.2414.14合計813197436896832117.333.09173.52.2.2 保安煤住參照保護煤柱的設計原則如下：(1)在一般情況下，地面建筑物的保護煤柱應根據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，本設計礦井依據煤礦安全規程，留設保安煤柱如下：1.各煤層在露頭處留設20 m保安煤柱；2.井田境界留設20m 保安煤柱；3.井田內部斷層兩側留設30m保安煤柱按以上方法計算公式：工業廣場煤柱損失：式中 P - 工業廣場保護煤住損失量，Mt；SX - 第x號層煤的工業廣場受護面積，m2；h - 平均厚度，m ；r - 煤的容重，t/m3。邊界保安煤柱損失：式中 P - 工業廣場保護煤住損失量，Mt； L - 井田邊界周長，m； h - 煤層厚度，m； r - 煤的容重，t/m3。斷層煤柱：式中 P - 工業廣場保護煤住損失量，Mt； Sx - 第x個斷層的受護面積，m2。總損失量=28.712Mt；損失率=11.832 %。2.2.3 儲量計算方法1.工業儲量計算工業儲量=A級儲量+B級儲量+C級儲量計算公式如下：塊段儲量=塊段面積平均傾角余割塊段平均厚度容重.根據原和哈達立井初步設計儲量諸圖，通過等高線塊段法計算本井田工業儲量為242.66Mt，可采儲量為173.46 Mt。各煤層工業儲量見表2-2可采煤層儲量計算總表，塊段劃分見圖2-1 塊段儲量劃分。2.可采儲量計算 計算公式如下計算數值見表 2-2式中 ZK - 設計可采儲量，Mt；ZC - 工業儲量，Mt；P - 永久煤柱損失，Mt；C - 采區回采率?；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173.46 Mt。 表2-2 可采煤層儲量總表 (單位：Mt)煤層名稱工業儲量設計損失量可采儲量回采率A B CA+B+C2315.3824.621.5361.5118.22843.2820.83016.1825.8822.6464.7018.19646.5040.83618.6029.7626.0474.420.94953.4520.83710.5116.8214.7242.0511.82630.2240.8合計60.6797.0684.93242.6669.198173.52.2.4 儲量計算的評價本設計井田的儲量計算根據煤礦安全規程規定和標準執行。計算數據會跟實際數值有一定差異，但是誤差不會很大。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，采用四班六小時工作制度，即三班生產一班檢修。2.3.2 生產能力的確定1.礦井設計生產能力的確定原則首先應根據地質條件，國家發展需要和市場需求、技術裝備和管理水平等條件，充分考慮礦井隨開采技術的提高而出現改擴建等問題，依據投資少、出煤快，經濟效益好的原則合理確定。圖2-1 塊段儲量劃分2.確定礦井生產能力的重要因素(1)考慮本井田走向長度大，地質條件不是很復雜，并且都為可靠控制可加大生產能力；(2)在儲量一定的前提下，考慮礦井后期改擴建和市場需求定位礦井生產能力；(3)在現有技術及裝備的前提下合理開發資源，并且礦井管理也要到位。礦井生產能力的大小主要根據井田儲量、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：1.8Mt/a方案B：1.5Mt/a方案C：1.2Mt/a方案的選定還應考慮在服務年限滿足設計規范的要求前提下合理確定生產能力。2.3.3 礦井服務年限的確定礦井服務年限計算公式如下：式中 Z - 設計礦井可采儲量，Mt；A - 礦井生產能力，Mt/a；k - 礦井儲量備用系數，k=1.31.5。 根據本礦井實際情況，取k=1.4。依據以上擬定的礦井生產能力，服務年限的確定現提出三種方案，具體如下：方案A：1.8Mt/a =173.46 /(1.81.4)=68.83 a；方案B：1.5Mt/a =173.46 /(1.51.4)=82.6 a ；方案C：1.2Mt/a =173.46 /(1.21.4)=103.25 a；參照煤碳工業礦井設計規范規定見表2-3，考慮煤礦后期發展改擴建等因素方案B較為合理，即：礦井生產能力為1.5 Mt/a；礦井服務年限為T=82.6a。表2-3 新建礦井設計服務年限標準礦井設計生產能力(Mta)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25煤層傾角2545煤層傾角456.0及以上70353.05.060301.22.4502520150.450.9402015 15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井田位于黑龍江省雞東縣哈達鎮與雞西市杏花鎮境內，井田東西兩側是東海煤礦和杏花煤礦，北側是正陽煤礦。東海煤礦采用斜井開拓方式，杏花礦采用立井開拓方式，北部正陽煤礦和地方小井采用箕斗斜井開拓方式。3.1.2 影響本設計礦井開拓方式的因素及具體情況1.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)礦區總體設計和礦井生產能力要求； (2)建設施工技術和應用設備條件； (3)技術裝備和工藝系統條件；(4)井田地質構造和水文地質條件；(5)煤層賦存狀態和現階段開采技術條件；(6)地表的地形地貌和地面外部條件等。對以上各種因素要綜合分析研究確定，影響本設計井田開拓方式的具體因素如下：a地表外部條件本井田屬于緩坡地形，井田北部及中部皆為小起伏地形，崗溝起伏不平。地表平均標高+210m。井田南部為穆陵組平原地帶，地表平均標高+200m，有季節性河流從礦區深部流過，對井田開拓每有影響。b地下煤層賦存狀況整個井田共有4層可采煤層，即23#、30#、36#、37#，全區發育，煤層賦存上部標高在+25m，下部標高在-800m，東西部分別以人為定界。整個礦區。煤層走向長度為6.75km，傾斜長度3.55km。本井田煤層系緩傾斜中厚煤層，平均傾角在13.7左右，有四條大的斷裂構造將井田劃分4個區域。3.2 礦井開拓方案的選擇3.2.1 井硐形式和井口位置由于地質條件的千變萬化和現階段煤炭開采技術的應用不同，礦井開拓巷道有多種布置方式。合理的開拓方式，應在技術可行的多種開拓方式中進行技術經濟分析比較后取其最優化的方案，才能確定。開拓方式按照井硐形式不同分為平硐開拓、斜井開拓、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。對應不同的地質條件相同的開拓方式又有不同。 各種開拓方式的適用條件簡述如下：平硐開拓：適用在侵蝕基準面以上的山嶺或丘陵地區的煤層，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。立井開拓：適用在一般表土層較厚、煤層賦存深時，斜井運輸困難，井筒維護困難得前提下應采用立井開拓。其優點是具有適應性強，可用于各種地質條件。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，大都可以采用斜井開拓，斜井開拓在各種傾角煤層開拓中都得到了廣泛的應用。其優點是提升能力強。1.井硐形式井田處于平原地帶，首先平硐開拓可以不去考慮。其次我們應對立井開拓和斜井開拓方式在技術上進行分析，綜合開拓雖然對工業廣場布置和井底車場要求很高，但針對本井田的地質狀況，綜合開拓方式也可行，應該予以考慮。依據本井田的地質狀況、煤層賦存情況及井型、服務年限、經濟合理化等要求，對本井田開拓方式選擇提出三種方案見圖3-1(1)方案一：主副井采用雙立井開拓方式；(2)方案二：主副井采用雙斜井開拓方式；(3)方案三：主井采用立井、副井采用斜井的開拓方式。 圖3-1開拓方式示意圖2.技術比較方案一：主副井采用雙立井開拓方式結合本井田地質條件具有如下優點：(1)對井田地質條件適應性強，開采技術也處于世界先進水平，所以在技術上成熟可靠，特別是本井田表土層較厚； (2)井筒掘進短，方便維護；(3)對井田深部開采應用性較強； (4)由于本礦井設三個水平，井筒延伸時不涉及到二次轉載節省提升和運輸時間；(5)通風斷面大，風阻小，通風回路短，滿足大風量要求。 缺點：(1)初期投資大，建井期限稍長；(2)需要大型提升設備，提升能力不如斜井。方案二：主副井采用雙斜井開拓方式結合本井田地質條件具有如下優點：(1)掘進速度快，初期投資較雙立井開拓多；(2)井筒設備較簡單，運輸能力強 。缺點：(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，表土層厚不易維護，安全性降低；(4)輔助運輸時間長。方案三：主井采用立井、副井采用斜井的開拓方式結合本井田地質條件具有如下優點：(1)主提升能力大，可使用于大型礦井；(2)可滿足最大風量的通風要求。缺點：(1)主副井口相距較遠，不利于管理； (2)地面工業建筑分散，生產調度及聯系不方便；(3)地面工業建筑占地多，增加了煤柱損失。本設計礦井生產能力為1.5Mt，煤層賦存垂深1000m，一水平垂深410m，表土層厚度50m，煤層傾角13.7，由于生產能力不是很大，依據開拓方案技術比較，可初步選定兩種較合理開拓方案：方案一：主副井采用雙立井開拓方式方案二：主副井采用雙斜井開拓方式3.經濟比較方案一與方案二在技術均有合理性，需要對兩者進行井筒掘進費用以及維護費用、提升費用，壓煤量等等進行經濟分析。需要對兩方案的建井工程量、生產經營費用、基建費用和維護費用等進行比較。 詳見開拓方案經濟比較表3-1。 表3-1開拓方案經濟比較表 (單位：萬元)方 案雙 立 井 開 拓雙 斜 井 開 拓內容工程 量單價費 用工程量單 價費 用 單位 名稱數量單位數量數量數量單位數量數量主井掘進410m0.32131.21330m0.185246.05副井掘進410m0.399163.61330m0.192255.36主井輔助費410m0.429175.891330m0.148196.84副井輔助費410m0.452180.631330m0.168223.44表土輔助費50m0.23411.7162m0.22636.6主提升費1840m0.86157.87副提升費1840m0.121222.64箕斗2個2.444.88罐籠2個2.194.38輸送機1350m0.079106.65串車120個0.0586.96主井提升機1個101.75101.751個91.291.2副井提升機1個80.7680.761個91.2491.24總 計 1235.8 1263.98噸煤成本 8.24 8.14由經濟比較可看出兩方案在第一水平開采成本上立井合理，還考慮斜井井筒過長，壓煤量很大，并且表土層巷道過長，不利于后期維護，所以該設計礦井主副井采用雙立井開拓方式2.井口位置井口位置的選擇對礦井整體規劃和煤炭開采都非常重要，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調，應結合井田地質、地面條件、煤層賦存狀態經綜合比較后擇優確定，特別是提、運煤炭的主井位置還要與地面生產系統、工業廣場布置相匹配，需要綜合考慮的主要因素和原則如下：表3-3 大巷布置方案比較表特點分組集中大巷集中大巷采區石門優點1. 采區巷道分組聯合布置2. 大巷容易維護，運輸條件好3. 石門工程量小4. 初期工程量少1.總的大巷工程量少，維護工作量少2.生產區域比較集中，運輸效率高3.采區巷道集中聯合布置，開采順序比較靈活，開采強度可較大缺點1. 大巷工程量大，掘進費用高2. 生產區域分散，煤柱損失大1.初期工程量大2.不適合煤層間距大的條件適應條件1.可采煤層數目多，間距大小不同2.采區巷道為分組聯合布置，煤層分組間距大3.井底車場在煤層群上部或中間1.煤層間距小2.井田走向長度大，服務年限長3.下部煤層底版有堅硬有巖層，采區尺寸大，石門長度短2.有較好的地形條件：井口處標高+200 m，地面坡度不足2，平正土方量??；3.交通條件好：靠近城密公路，井口距公路 1500 m；確定井筒坐標：主井井口坐標： X=5021905， Y=430176；副井井口坐標： X=5021850， Y=430150；風井井口坐標： X=5023810， Y=428405主井井口標高為+210 m，副井井口標高為+209 m，風井標高+210m，擬定三水平為井筒最終水平。主井井深415 m，副井井深409.5 m，兩井筒中心線間距為70 m，主井井筒直徑5.5 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 水平數目及高度本井田采用多水平開拓,擬定第一水平標高為-200 m,井田大部分采區的煤層淺部標高在+25左右,階段垂高為225m,實行上山開采.第二水平擬定標高為 -425 m，23#實行上下山開采，其他層上山開采。第三水擬定標高-650m 實行上、下山開采。3.3.4 大巷數目及布置1.大巷數目：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。 主要運輸大巷的布置方式確定為巖石大巷。布置的原則是巷道服務時間長，巖石巷道容易維護和管理。大巷方向、坡度可根據運輸等功能要求選定，而較少受地質構造的影響，可少部分留護巷煤柱，煤的損失少，安全條件好。雖然巖石巷道掘進工程量大，掘進速度慢，投資費用高，建設工期長，但是由于礦井服務年限長，主要巷道的維護時間相應也很長，巖石巷道可以保證巷道維護投資少且安全性可靠，這些優點都是煤層巷道不能滿足的，且煤本身存在自然發火的可能性，煤層巷道在維護時間長的條件下不具備安全可靠的內部條件，故本設計采用巖石巷道掘進主要運輸巷道。有關大巷及石門斷面技術特征詳見圖 3-3，3-4所示。3.3.5 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節的樞紐，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(1)井底車場通過能力應滿足礦井設計生產能力，井筒與大巷相對位置；(2)礦井開拓方式，車場兩翼來煤量、礦井水平高程；(3)礦井瓦斯涌出量及通風方式，兩翼配風量，井筒進出風量； (4)礦井主要運輸巷道的運輸方式，通過設備的最大外緣尺寸；(5)井筒及數目； (6)礦井地面及井下生產系統的布置方式；(7)井底車場所在地的地質條件、礦井涌水量、含水層等情況。2.設計要求(1)井底車場設計時，應該考慮到礦井該擴建增產的可能性；(2)盡可能提高井底車場的機械化水平，簡化調車作業方式，提高井底車場通過能力； 圖 3-3 石門斷面圖 (單位:mm)表3-4 石門斷面特征表巷道形狀支護方式斷面積(m2)設計尺寸(m) 凈周長(m)噴厚(m)凈斷面掘進斷面頂高低寬半圓形錨噴13.2415.21200042001432100圖 3-4 大巷斷面圖 (單位:mm)表3-5 大巷斷面特征表巷道形狀支護方式斷面積(m2)設計尺寸(m) 凈周長(m)噴厚(m)凈斷面掘進斷面頂高頂寬半圓形錨噴13.2415.212000420014.32100(3)井底車場富裕通過能力，應大于礦井設計生產能力的30%； (4)應該考慮主、副井之間施工時便于貫通；(5)井底車場線路應該結構簡單、運行及操作系統安全可靠、管理使用方便、布局合理、注意節省工程量、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：本礦井設計生產能力1.5Mt/a，年工作日330d，日產煤炭4546t井底車場的通過能力應大于此數值的30%，即每天運輸能力 5910t/d，為了滿足此要求，對幾種車場形式進行分析對比，環形式車場不能滿足運輸能力要求，所以設計選用梭式井底車場。車場設計滿足如下要求：(1)保證礦井生產能力，有足夠的富裕系數，有增產的可能性；(2)調車簡單