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1、 第 II 页中 国 矿 业 大 学本科生课程设计姓 名： 马剑 学 号： 01080113 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 辛置矿240万t/a新井设计 指导教师： 李学华 职 称： 教授 2011年7月 徐州说明书目录1 矿井概况与地质特征11.1矿井概况11.2井田地质特征21.2.1地质特征21.2.2构造特性21.2.3水文地质21.3煤层特征31.3.1总体特征31.3.2可采煤层详述31.3.3煤的特征51.3.4瓦斯、煤尘及自然发火52 井田境界和储量62.1井田境界62.2矿井储量计算62.2.1矿井工业储量62.2.2矿井可采储量81.井田边界保护煤
2、柱92.断层保护煤柱93.工业广场保护煤柱93.1矿井工作制度113.2矿井设计生产能力及服务年限11T =16471/(240×1.3 )= 52.8a11符合煤炭工业矿井设计规范要求。111.煤层开采能力123.通风安全条件的校核124 井田开拓134.1井田开拓的基本问题134.2 矿井基本巷道18参考文献20 中国矿业大学2011届本科生课程设计 第22页1 矿井概况与地质特征1.1矿井概况1.1.1地理位置与交通兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内，井田横跨兖州、曲阜两市。津铁路干线纵贯井田东北部，区内地势平坦，交通十分方便。矿井北距兖州市8km，东距程家庄2.1km，东南距邹城
3、市14km。矿井交通位置图见图1.1。图1.1 矿井交通位置图1.1.2地形与河流区内为第四系冲积平原，地形平坦，由东北向西南逐渐降低，坡度极为平缓。地面标高变化于+52m+44m之间。区内无河流穿过。1.1.3气象本区为温带半湿润季风区，属大陆与海洋间过渡性气候，四季分明。年平均气温14.1°，气温最低月为元月，平均气温-2°。最高气温为7月份，平均气温29°，最高可达40°以上。年平均降雨量712.7mm，年最小降雨量347.90mm，最大降雨量1179.3mm。雨季多集中在78月，有时延至9月，其降雨量约占全年降雨量的65%。年平均蒸发量1884.
4、8mm，最大蒸发量多在47月，约占全年蒸发量的45%。风向频率多为南及东南风，年平均风速2.73m/s，极端最大风速24m/s，最大风速的风向多为偏北风。结冰期由11月至翌年3月，最大冻土深度0.45m，最大积雪厚度0.19m。1.2井田地质特征兴隆庄井田位于兖州煤田东北隅，属全隐蔽井田。北部以滋阳断层为界，南邻鲍店井田，东接东滩井田，西靠杨村井田，西北以兖州城安全煤柱接上组煤层露头为界。1.2.1地质特征兖州煤田为一轴向北东、向东倾伏的不对称向斜。兴隆庄煤矿位于兖州向斜的北翼，为一走向北东北西，倾向南东北东，倾角2°13°的单斜构造。主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统
5、太原组，煤系和煤层沉积稳定，为华北型含煤岩系，无岩浆侵入，平均厚度310m，全部为第四系冲积层所覆盖，井田地层综合柱状图见图1-2。第四系厚度在132.4235.29m之间，平均厚度184.08m，分上中下三组，以粘土、砂质粘土，含粘土的砂（砾），或砂（砾）等相间组成，不整合于侏罗系之上。侏罗系的上侏罗统，最大残厚330.46m，仅保留于本区东南部的边缘地段，由紫红色细砂岩或中细粒砂岩，间夹细砂岩与泥岩互层所组成，底部偶见砾岩，与二叠系成不整合接触。二叠系之石盒子组最大残厚181.88m，一般厚度60m左右，以粘土岩为主，间夹细砂岩，其底部全区普遍发育着一层粗砂岩或含砾砂岩，孔隙度大，硅质接触
6、式胶结，岩性稳定，整合于主要含煤地层山西组之上。二叠系山西组厚84.82152.91m，一般厚为129.62m，为本煤田的主要含煤地层，含有2#煤和稳定可采的3#煤，其中3#煤是井田的主采煤层，煤层底部多为细砂岩、粉砂岩互层，有时相变为中砂岩，整合于石炭系之上。上石炭系的太原群厚148.53185.13m，一般厚度173.42m，以粉砂岩和泥质岩为主，间加中砂岩、粘土岩、薄层灰岩及煤层组成，共含煤23层，均为不稳定、不可采煤层。中石炭系本溪群厚21.4936.00m，一般厚度28.75m，以灰岩为主，假整合于奥陶系之上。奥陶系马家沟统总厚725.20m，以石灰岩为主，有裂隙和洞穴，与下伏寒武系
7、呈整合接触。1.2.2构造特性井田位于兖州向斜的北翼。为一倾向南东至北东，倾角213°，一般为48°，走向北东至北北西的单斜构造，并发育着次一级小型的宽缓波状起伏。区内北东向逆断层不发育，而北西向的高角度正断层较发育，并具有断层走向的弯曲、分叉、合并、落差时大时小、呈“入”字型构造形态等特点。地质构造整体比较简单，但有的区域比较复杂，局部不能开采。主要断层特征见表1.1。1.2.3水文地质矿井水文地质比较简单。主要含水层为上覆的第四系覆盖层，总厚度平均184.08m，分上、中、下三组，中组粘类的厚度占73%左右，透水性弱，含水不丰富，上、下两组亦为含水不丰富的粘土层及砂岩层
8、。上组局部地段与地表径流和降雨进行垂直渗透补给，补给和排泄条件良好。下组含水层间夹有不稳定的粘土层，含水性较弱，且其上有中组为隔水层，补给和排泄条件较差。煤系底部的奥陶系灰岩，厚度在450m750m之间，虽然含水丰富，但因距3#煤层甚远，故近期内对矿井生产不产生影响。根据地质报告预测，矿井正常涌水量为400m3/h，最大涌水量为m3/h。表1.1 主要断层特征断层名称性质走向倾向倾角落差（m）滋阳断层正N40° 60°WNE80°2097500滋阳断层支一正N15° 65°WNE80°115小厂一号断层正NWSE70°018
9、小厂二号断层正NWSE70°028F3正NNWNWSWWSW70°020巨王林断层正N25° 85°WSW80°22110肖家庄二号断层正NNWNWWNEENNE60°70°061大岗头断层正N20° 80°WNE80°40肖家庄三号断层正NNWNWSWWSW70°75°051铺子断层正N3° 25°WSW80°867铺子断层支二正N40°E N40°WNWSW80°8281.3煤层特征1.3.1总体特征本井田主要含
10、煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，平均总厚306.17 m。共含煤26层，平均总厚17.88m，含煤系数5.84%。其中可采煤层3#煤平均总厚8.28m，占煤层平均总厚的46.3%。山西组含煤3层（即1#煤3#煤），可采者1层（3#煤）；太原组共含煤23层（即4#煤至18#煤），均为不稳定、不可采煤层。煤层厚度、间距和结构等情况见表1.2。1.3.2可采煤层详述山西组的3#煤稳定可采、厚度大，埋藏浅，水文地质的其它开采技术条件比较简单；第1、2层煤仅个别孔见到、均不可采。3#煤层位于兖州向斜的北翼，为一走向北东北西，倾向南东北东，倾角2°13°的单斜构造，平均倾角5&
11、#176;。本区一般推断由煤层露头（即第四系之下）推至垂深20m，作为风、氧化带深度。表1.2 可采煤层特征表煤层名称厚度（m）最小-最大平均(点数)夹石情况结构稳定性可采性层数岩性厚度（m）3#煤4.50-10.658.83（144）1-2炭质砂岩泥岩粘土岩<0.10<0.15<0.15较简单稳定全区可采图1.2 综合地质柱状图1.3.3煤的特征（1）物理性质和煤岩特征山西组3#煤为沥青弱玻璃光泽，厚层状，视密度1.241.46，平均1.35，暗煤为主。煤层显微标志明显，其特征见表1.3。表1.3 3煤层显微煤岩特征特征煤层有 机 组 分（%）无机组分（%）煤岩类型镜质组半
12、镜质组丝质组稳定组有机组分3#26.0-36.3411.16-21.1338.40-56.294.57-7.9389.75-95.253.81-11.83暗煤亮暗煤31.68（4）14.77（4）47.41（4）6.14（4）94.85（4）6.11（4）（2）一般煤质特征煤层煤质变化小，属低灰，低磷，低硫，高熔灰分，中高发热量，变质阶段的气煤，主要由碳、氢、氮、氧、硫等元素组成（见表1.4）。表1.4 煤中主要元素组成含量项目煤层元 素 分 析 （%）CdafHdafNdafOdaf+Sdaf3#83.17（26）5.48（26）1.52（26）9.84（26）（3）煤的工艺性能结焦性山西组
13、3煤胶质层厚度（Y）813mm，平均10mm左右，坩埚粘结性45。炼油性低温干馏试验焦油产率：山西组3煤层属富油煤，碳氢比<16，挥发份大于35%。（4）煤类的划分原精查报告依据1985年中国煤（以炼焦用煤为主）分类方案，以挥发份（Vdaf）及胶质层厚度（Y）两项指标划分：3煤为气煤二号（2）。按1986年10月颁布的中国煤炭分类（GB5751-86）国家标准，以挥发份（Vdaf）和粘结指数（G）为主，胶质层厚度（Y）、奥亚膨胀度（b）为辅助指标。依据矿化验室提供3煤粘结指数为43，确定煤类为QM43。1.3.4瓦斯、煤尘及自然发火本矿井3#煤属于氮气带，瓦斯和二氧化碳含量很底：矿井瓦斯
14、最大相对涌出量为0.534m3/t，二氧化碳相对涌出量为1.280m3/t；矿井瓦斯最大绝对涌出量为8.140m3/min，二氧化碳绝对涌出量为18.520m3/min；矿井为低瓦斯矿井。煤尘爆炸指数一般为37%42%，具有强爆炸性。煤层易自然发火，自然发火倾向性为类，发火期36个月。2 井田境界和储量2.1井田境界霍州矿区西起F1断层，东至霍山断层，北以310水平回风巷与F4断层为界，南至北焦家垣至珊垣村南一线以F6（为一倾向南东的正断层）断层为界，东北以2#煤层露头为界。井田尺寸井田走向最大10.12km ,平均7.42km；倾向长最大7.41km，最小3.98km 平均长约7.40km；
15、井田的水平宽度4.84-7.98km，井田的水平面积44.18km2。井田赋存状况示意图如图2.1所示。图2.1辛置矿井田赋存状况示意图井田倾斜面积计算：将井田划分为3块段，第一快段水平面积13.57m2，平均倾角为3.35°,倾斜面积为13.59；第二块段水平面积18.13，平均倾角为6.61°，倾斜面积为18.25；第三段水平面积12.48，平均倾角为7.21°，倾斜面积为12.58 S=13.59+18.25+12.58=44.42 S 井田的倾斜面积，km2；2.2矿井储量计算2.2.1矿井工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经地质勘探，煤层厚度和质量均
16、合乎开采要求，地质构造比较清楚。由表2.1知最低可采厚度为1.3m。本矿井设计对2煤进行开采设计，平均厚度3.8m，基岩无出露，均为第四系松散层覆盖。本次储量计算是在精查地质报告提供的1：10000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。设计采用块段法计算工业储量。地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和。块段划分如图2.2所示。表2.1 储量计算厚度、灰分指标储量类别能利用储量尚可利用储量煤的种类炼焦用煤非炼焦用煤褐煤炼焦用煤非炼焦用煤褐煤最低可采厚度/m缓斜煤层（0°25&
17、#176;）0.70.70.80.50.60.7倾斜煤层(25°45°)0.60.70.70.40.50.6急斜煤层（>45°）0.50.60.60.40.40.5最低灰分%4050图2.2辛置矿井田块段划分示意图根据煤炭工业设计规范，求得以下各储量类型的值：（1）矿井地质资源量矿井地质资源量可由以下等式计算：Zz=m×F××0.000001 （2.1）式中：Zz矿井地质资源量，Mt； m煤层平均厚度，m；F煤层底面面积，m2； 煤容重，t/m3。将各参数代入式2.1中可得表2.2，所以地质储量为：Zz=652.2（Mt）表2.
18、2 煤层地质储量计算煤层块段倾角/(°)块段面积/km2煤厚/m容重/t/m3储量/Mt总储量/Mt213.3513.594.151.3576.00228.3426.6118.253.761.3592.0237.2112.583.581.3560.32（2）矿井工业储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量。矿井工业储量可用下式计算：Zg=Z111b+Z122b+Z2m11+Z2m22+Z333k （2.2）式中：Zg矿井工业资源/储量； Z111
19、b探明的资源量中经济的基础储量； Z122b控制的资源量中经济的基础储量； Z2m11探明的资源量中边际经济的基础储量； Z2m22控制的资源量中边际经济的基础储量； Z333推断的资源量； k可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，k值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，k取0.7。该式取0.8。 因此将各数代入式2.2得：Zg=223.77(Mt)2.2.2矿井可采储量安全煤柱留设原则1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱，本井田内地表没有村庄。2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场
20、地、村庄煤柱。岩层移动角为70°，表土层移动角为45°；3.维护带宽度：风井场地20m，其他15m；4.断层煤柱宽度50m，井田境界煤柱宽度为50m；5.工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2.1。表221 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8以指标规定城郊矿工业场地计算为：1、 占地面积指标取：1.0公顷/10万t2、 面积计算：240万t × 1.0公顷/10万t =24公顷3、 工业广场尺寸为480m
21、×500m2.3.2矿井永久保护煤柱损失量1.井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设50m宽，边界长度28.27km，则井田边界保护煤柱面积为141.64公顷，则井田边界煤柱压煤量为：141.4×3.8×1.35/cos5.70=7.289Mt2.断层保护煤柱断层煤柱留设50m宽，断层长度为5.15km，则断层保护煤柱面积为51.5公顷，则断层煤柱压煤量为：(以二区段指标为准求)51.5×3.76×1.35/cos6.610=2.632Mt3.工业广场保护煤柱工业广场按级保护留围护带宽度15m，工业广场面积由表221确定，取30公顷。工业广场保护
22、煤柱如图2.3。面积为154.6公顷，则工业广场保护煤柱压煤量为：154.6×3.8×1.35/cos4.50 =7.96Mt。表222 保护煤柱损失量煤 柱 类 型储 量（万t）井田边界保护煤柱728.9断层保护煤柱263.2工业广场保护煤柱796合 计1788.1图221 工业广场面积计算示意图2.3.3 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk = （Zg-P）×C （2.5）式中： Zk矿井可采储量，万t；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万t；C采区采出率，厚煤层不小于0.
23、75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。则，矿井设计可采储量：Zk =（22377-1788.1）×0.8=16471（万t）3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，确定本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，四六制作业（三班生产，一班检修），每日三班出煤，净提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方
24、案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1.资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2.开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；3.国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4.投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计生产能力井田储量丰富，煤层赋存稳定，
25、顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定辛置矿矿井设计生产能力为240万t/a。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为：式中: T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，万t；A设计生产能力,万t；K矿井储量备用系数，取1.3；则，矿井服务年限为：T =16471/(240×1.3 )= 52.8a 符合煤炭工业矿
26、井设计规范要求。本设计为两水平带区开采，水平在300m服务年限为32.4基本符合煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1.煤层开采能力井田内2#煤层平均3.8m，为中厚煤层，地质构造简单，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以带区布置倾斜长臂工作面。2.辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为双立井两水平开拓，主立井采用箕斗提升运煤，副立井采用轨道辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经斜巷胶带输送机到胶带输大巷送机运到井底煤仓，再
27、经主立井箕斗提升至地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用900mm轨距矿车运输，运输能力大，调度方便灵活。3.通风安全条件的校核本矿井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量为6.20m3/t·d，属于低瓦斯矿井。水文地质条件简单，涌水量较小（250-300m3/h）。瓦斯涌出量小，属于低瓦斯矿井.矿井采用中央分列式通风，工业广场布置一个风井，可以轻松满足通风需要。4.矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表321。表321 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限
28、矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）煤层倾角<25°煤层倾角25°45°煤层倾角>45°600及以上7035300500603012024050252015459040201515（5）第一水平服务年限校核由本设计第四章井田开拓可知，矿井是立井两水平开采，350水平，水平服务年限为32.4年。由表3.1可知，本设计第一水平的服务年限符合矿井设计规范的的要求。表3.1 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角<25°25
29、°45°>45°600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究：（1）确定井筒的形式、数目和配合，合理选择井筒及工业广场位置。（2）井田内的
30、再划分，划分阶段、开采水平、采区、盘区或带区，合理确定开采水平的高度、数目和位置。（3）布置大巷及井底车场。（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替。（5）进行矿井开拓延深、深部开拓和技术改造。（6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：（1）贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。（2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中
31、生产。（3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。（4）必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。（5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。（6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：（1）本井田煤层埋藏较深，煤层可采线在540m，最深处到60m，表土层厚度大，平均202.4m。（2）本井田瓦斯含量低，对开拓方式的选择影响不大；水文地质中等，采掘工作受
32、水害影响，但不威胁矿井安全，防治水工作易于进行。（3）本矿地表地势平坦，多为荒地，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+24m。（4）主采2#煤层平均厚度3.8m，半坚硬，煤尘易爆炸，为全水平可采煤层.（5）k8含水层离2# 煤较近（6）井田内小煤窑开采时间长，采煤时应该注意。4.1.1井筒形式、位置及数目（1）井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。具体见表4.1。表4.1 井筒形式比较井筒形式优点缺点适用条件平硐运输环节和设备少、系统简单、费用低；工业设施简单；井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用；施工条件好，掘进速度快，加快
33、建井工期；煤炭损失少。受地形影响特别大有足够储量的山岭地带斜井与立井相比：井筒施工工艺、设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方便；主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿井的提升需要；斜井井筒可作为安全出口。与立井相比：井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限；通风线路长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。立井不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制；井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利；当表土层为富含
34、水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工；井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平；井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。本矿井煤层倾角小，平均5.7°，为近水平煤层。地表平坦无起伏，且煤层埋藏较深，平硐开拓没有条件。表土层平均厚度202.4m，如果用斜井开拓不仅斜井过长，而且会造成运输距离和通风路线过长，经济上不合理。所以本设计采用立井开拓。表土层无强含水层，属稳定表土层，立井井筒表土段施工方法采用普通施工法。 （2）井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩
35、短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以
36、延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。有利于矿井初期开采的井筒位置尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。井口位置应便于布置工业广场井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，以及
37、修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。由于本井田倾角平缓，厚度变化小，地面平坦、高差不大，断层少。故把井筒置于井田中央。（3）井筒数目为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，辅助提升及进风设置一副井。矿井瓦斯含量低，但煤层易自燃，且井田面积很大，所以采用中央分列式通风，共计三个井筒。4.1.2工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状和面积：根据表2.3工业
38、场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为30公顷，形状为矩形。由于地表较平坦，依据井筒、井底车场位置选择而确定在井田中央。4.1.3开采水平及大巷的确定本矿井采2#煤层，平均倾角为5.7°，煤层煤层可采线在540m，最深处到60m，垂直高度最大达490m。根据煤炭工业设计规范规定，缓倾斜、倾斜煤层的阶段垂高宜为200350m。由于本矿井开采近水平煤层，井下煤炭运输采用带式输送机，辅助运输采用无轨胶轮车，上下山斜长限制较少，所以阶段垂高可适当加长，只设一个水平也在考虑之中。采用两个水平划分时，立井开拓第一水平，针对第二水平延深方式的不同，提出不同方案进行对比。根据地质资料，本矿井
39、2#煤层上方约20米处有含水层，而且由于大巷服务年限长，若采用煤层大巷则维护困难。综合考虑各种因素，确定开拓大巷均为底板岩层大巷。4.1.4开拓方案比较 （1）提出方案根据以上分析及矿井的实际情况，现提出以下三种在技术上可行的开拓方案，分别如图4.24.5所示。方案一：主副井都采用立井，在井田中央、3#煤的底板岩层中沿北偏东41°南偏西34°布置两条-370m水平岩层大巷，大巷距煤层底板30m左右。大巷西侧延伸到西六带区与西八带区交界处。同时掘首采面的运煤和辅助运输斜巷，首采面运煤斜巷与胶带运输大巷通过带区煤仓连接。考虑到要保证首采面的出煤量，也就是首采面的长度，将首采面设
40、置在西六带区靠近井底车场一侧，首采面长度278m，倾向推进长度1945m。津浦铁路东侧大巷在巨王林断层附近向北转角55。大巷穿铁路保护煤柱一段为倾角1.6°的斜巷，长度约716m，保证铁路东侧大巷处于-350m水平，便于布置后期各盘区煤仓。方案如图4.1所示。方案二：主副井都采用立井，位于井田走向中央、倾向中央偏上处。在3#煤层的底板岩层中沿走向布置两条-310m水平岩层大巷，穿大岗头断层时以1.56°的倾角斜穿而上，直到离煤层底板20m处。首采区为西四盘区，在盘区运输上山与运输大巷的接头处布置盘区煤仓。开采一水平下部煤层时，通过两条长2300m，倾角为14的暗斜井延深至-
41、410m水平，布置上下山带区。整个井田为-310m水平、-410m水平两水平上下山开拓。方案如图4.2所示。方案三：在方案二基础上进行修改。主副井位置及一水平布置同方案二。二水平开拓时：主井采用暗斜井延深，副井直接延深。副立井延深到-410m水平时，通过石门与二水平辅助运输大巷相连。方案如图4.3所示。上述三种方案中，井田以巨王林断层、大岗头断层及津浦铁路为界分为东西两翼。方案一中东翼依次命名为东一盘区、东三盘区、东五盘区、东七带区，西翼依次命名为西二盘区、西四盘区、西六带区、西八带区。方案二中东翼依次命名为东一盘区、东三盘区、东五带区、东七带区，西翼以此命名为西二盘区、西四盘区、西六带区、西
42、八带区。方案三采带区划分同方案二。（2）技术比较方案一采用立井单水平开拓，主要考虑实现生产高度集中化、简化开采系统、减少开拓工程量，以及首采西六带区储量大、地质条件简单。方案二采用两水平开拓暗斜井延深，主要考虑初期投资少，能够迅速地出煤和达到设计能力，工业场地压煤量少，以及方案一中长距离巷道（工作面平巷或斜巷、上下山）掘进及维护带来的不利因素（如通风、电压降、煤巷自燃问题等）；在方案二基础上提出方案三，主要考虑两水平开拓延深方式的不同带来的优缺点，采用主井暗斜井延深副立井直接延深。但是两水平开拓存在以下缺点：开拓工程量大，贯通距离长；增加了煤流转运环节； 方案二和方案三的不同之处就在于副井是采
43、用暗斜井延深还是直接延深。二者优缺点方案1方案2优点 产与施工相互干扰少；井筒支护条件好，且易于维护，贯通石门易于维护；副暗斜井延深掘进技术和施工速度比较简单，掘进速度较快；排水环节少，管线短，费用少；贯通距离小；辅助运输方便，速度较快。车场及硐室工程量小。缺点 井掘进较石门掘进困难，维护费用高；副立井直接延深，施工技术复杂，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，投资大；排水环节多，管线长，费用高。对生产有一定干扰；二水平主副井落底点距离较远，贯通石门较长；车场及硐室工程量大。这两种方案在技术上都是可行的，并且有可比性。图4.1 方案二 一水平立井开拓二水平暗斜井延深图4.2 方案三 一水平立井开
44、拓二水平副井直接延深、主井暗斜井延深（3）经济比较两种方案进行详细的经济比较步骤较多，因此，把相近的第二、三方案进行粗略的经济比较，选出经济上有明显优势的方案，再与方案一进行详细经济比较。在比较过程中，方案二、三中差别不大的地方没有详细列出。两方案的粗略估算费用表见表4.34.4。表4.3 方案一 立井开拓二水平暗斜井延深费用计算表基建费（万元）项目数量（10m）基价（元）费用（万元）副暗斜井209.18 27895.00 583.51 生产费（万元）项目数量（万m3）基价（元/m3）费用（万元）立井排水25590.20 1.9349389.09 暗斜井排水14064.20 1.1315892.55 小计65281.63 总计费用（万元）65865.14 百分率106.84 表4.4 方案二 立井开拓二水平副井直接延深、主井暗斜井延深基建费（万元）项目数量（10m）基价（元）费用（万元）副立井延深段11.70 92491.00 108.21 开凿石门208.67 23997.00 500.75 项目数量（100m3）基价（元）费用（万元）换装硐室36.61 16572.00 60.67
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