林家灣煤礦礦井通風系統(tǒng)安全畢業(yè)設計

1、1 井田地質條件1.1 礦井概況1.1.1 礦井地理位置及交通條件林家灣煤礦位于黑龍江省集賢煤田東南端，西南距福利屯38km，經(jīng)福利屯到礦業(yè)集團所在地雙鴨山市為46km，經(jīng)福利屯至富錦縣公路穿過本設計井田的中部，富前鐵路在林家灣礦區(qū)南部邊緣外約3km處通過，交通比較方便，詳見圖1-1交通位置圖。本井田位于三江平原的西南部，屬高河漫灘，地勢低平，地表標高+85m+87m。井田東部有雙山子，標高+174m；西依索利崗山，標高為+227.9m；南鄰完達山北麓；北面地勢廣闊平坦。圖1-1 交通位置圖1.1.2 礦井氣候及地震條件本區(qū)屬寒溫帶大陸性氣候，夏季氣溫較高，冬季寒冷，年平均最高氣溫為20.12

2、3.7；年平均最低氣溫為-17.4-23.9，最低氣溫達-35；年降水量325.7392.3mm；年蒸發(fā)量1095.51430.6mm；年平均風速4.14.7m/s，最大風速可達24m/s，風向多偏西風；每年十月至次年五月為凍結期，最大凍結深度1.552.08m。根據(jù)國家地震局有關資料，集賢及其鄰區(qū)地震烈度在6以下，過去無強烈地震記載。1.2 井田地質特征1.2.1 礦區(qū)的地層情況本設計井田的可采煤層均賦存在上侏羅系雞西群城子河組，其上為雞西群穆棱組，在穆棱組上覆的是第三、第四紀地層。晚侏羅系地層不整和于元古界古生界基底上，基底由元古界麻山群泥盆系青龍山組及侵入的花崗巖組成，詳見表1-1地層系

3、統(tǒng)表。表1-1地層系統(tǒng)表界系統(tǒng)（群）組厚度（m）新 生 界第 四 系全新統(tǒng)1020全新統(tǒng)溫泉河組2040上更新統(tǒng)顧鄉(xiāng)屯組1040中更新統(tǒng)4080下中新統(tǒng)白山土組1550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7570城子河組887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，主要由礫砂和粗砂等組成，中間夾有不連續(xù)的亞粘土，在砂層上，覆有粘土及厚度810m的黑腐植土。區(qū)內四紀地層厚度為東西薄，中間厚，南部薄，北部厚。第三系地層，除在井田極少數(shù)塊段缺失，形成“天窗”外，其余各處廣泛存在。該地層由粉砂巖、泥巖等組成。巖石膠結松散，以灰綠色為主，厚度變化

4、不大。上侏羅系上統(tǒng)雞西群城子河組，為井田的主要含煤地層，該層主要由灰白色長石、砂巖、灰色粉砂巖及泥巖、凝灰色砂巖和砂質泥巖等組成，含煤地層特征詳見圖1-2煤層綜合柱狀圖。圖1-2 煤層綜合柱狀圖1.2.2 井田的主要地質構造本井田位于三江盆地的西部，是中生代以來的一個斷陷凹陷地。區(qū)域構造屬新華夏系第三隆起帶，北段由一些一級隆起帶和凹陷帶共同組成。1.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征本井田具有經(jīng)濟價值的可采煤層均集中于雞西群城子河組，該組地層厚度為887m。煤層平均總厚達14m，可采煤層有17#、27#和28#煤層，其傾角在15左右。可采煤層特征分述如下：17#煤層：全區(qū)發(fā)育且穩(wěn)定，為本區(qū)主要

5、可采煤層，煤層結構簡單，厚度較大，煤質穩(wěn)定，本煤層內沒有夾矸，煤層厚度4.55.0m，平均厚度4.8m，視密度為1.3t/m3，頂板為中粗砂巖，平均厚度9.8m，底板為粗砂巖，平均厚度6.5m，下距27#煤層約125m。27#煤層：全區(qū)發(fā)育且穩(wěn)定，為本區(qū)主要可采煤層，煤層結構較簡單，煤質穩(wěn)定，本煤層在極少數(shù)塊段內有夾矸，其厚度不超過0.1m，煤層厚度4.54.9m，平均厚度4.7m，視密度為1.3t/m3，頂板為粉砂巖，平均厚度7.8m，底板粉砂巖，平均厚度20m，下距28#煤層約30m。28#煤層：全區(qū)發(fā)育且穩(wěn)定，為本區(qū)主要可采煤層，煤層結構較簡單，煤質變化不大，部分數(shù)塊段內有夾矸，其厚度不

6、超過0.1m，煤層厚度4.24.7m，平均厚度4.5m，視密度為1.3t/m3，頂板為粉細互層，平均厚度5.4m，底板粉砂巖，平均厚度10.2m。1.2.4 井田內水文地質情況第四系孔隙含水層：在全礦井廣泛發(fā)育，除山坡地區(qū)較薄外，其余均很厚，發(fā)育的規(guī)律為：由南向北逐漸增厚。水的主要補給來源是大氣降水和山區(qū)地下水，涌水量為0.7057l/（sm）。第三系孔隙含水層：在井田內廣泛存在，其厚度發(fā)育規(guī)律為由東南向西北逐漸增厚，向東變薄。其涌水量為0.0010.83l/（sm）。煤系裂隙含水帶：本含水層是直接充水含水層。它與第三系有一定水力聯(lián)系，但很微弱。基底巖層裂隙水：分布于低山和丘陵地帶，由花崗巖，

7、安山巖及變質巖等組成，對煤系裂隙含水帶補給量很微弱，而且對礦床充水無影響。井田內的主要隔水層有第四系頂部粘土、亞粘土，中部粘土，亞粘土和第三系泥巖和砂巖層。開采初期，礦井涌水量最大，隨著開采的不斷進行，水的靜儲量逐漸消耗。礦井的涌水量將會逐漸減少，進而趨于相對穩(wěn)定。本井田最大的涌水量為140.16m3/h，正常涌水量為92.15 m3/h。1.2.5 瓦斯、煤塵及煤的自燃性本礦井的瓦斯等級為低瓦斯礦井，相對涌出量為1.92 m3/t，絕對瓦斯涌出量為11.04 m3/t，并且本礦井的煤有煤塵爆炸危險和自燃發(fā)火傾向。2 井田開拓2.1 井田儲量2.1.1 井田儲量的計算a礦井工業(yè)儲量它是指井田精

8、查地質報告提供的平衡表內a+b+c,它是礦井設計的依據(jù)。井田工業(yè)儲量應按儲量塊段法進行計算：塊段儲量=塊段面積塊段平均厚度視密度cos；為煤層平均傾角。計算得: mt。b永久煤柱煤量要計算井田可采儲量，首先要確定各種永久煤柱損失。永久煤柱一般是指保護工業(yè)廣場和井筒的工業(yè)廣場煤柱，井田境界和大斷層兩側的井田境界煤柱和斷層煤柱，以及保護地面建筑物、河流、鐵路等而留設的保護煤柱等。煤層群開采時，應采用重復采動條件下的移動角值。受保護面積邊界是由受保護建筑物和主要井筒的邊界向外加上一部分備用量即維護帶確定的。受保護建筑物邊界一般不是直接以被保護建筑物的外邊界為準，而是取平行于煤層走向或傾斜方向的與受保

9、護建筑物外緣相連的直線所圍成的面積，作為受保護建筑物的邊界。工業(yè)廣場面積的取值，依據(jù)設計井型大小按煤礦設計規(guī)范中煤礦工業(yè)廣場占地指標所列數(shù)值的規(guī)定選取。表2.1工業(yè)廣場占地指標表井型（萬噸/年） 指標（公頃/10萬噸） 400600 0.450.6 240300 0.70.8 120180 0.91.0 4590 1.21.3 （指標中中小井取大值，大井取小值）本礦井井型為180萬噸/年，工業(yè)廣場占地面積為： 180100.9100001.62105 m2設計工業(yè)廣場形狀為長方形 長為405 m, 寬為400 m。圍護帶寬度為：20m，地面標高+85 m。工業(yè)廣場三視圖如圖2.1。a.確定受保

10、護面積。如圖所示，在開拓平面圖上通過建筑物四個角分別做平行與煤層走向和傾斜的四條直線，得矩形abcd。在矩形的外緣加上15m寬的維護帶，得受保護面積abcd。b.確定受保護煤柱。通過受保護面積中心作一沿煤層傾斜剖面1在這個剖面上，由維護帶的邊緣點m1，n1起在表土層以o=45度劃兩條保護線，即m1m2，n1n2。然后在基巖中于下山和上山方向按上山移動角=75和下山移動角=64.6作保護線，與煤層相交得n和k，則通過n和k的走向線分別為保護煤柱的上部和下部邊界。以同樣的方法在平行煤層走向的剖面2，按其走向移動角=75作保護線，求得沿走向的煤柱邊界ab和cd，將nk和ab，cd均繪制在平面圖上，即

11、得保護煤柱邊界abcd。煤柱是一個梯形。c.煤柱煤量計算：工業(yè)場地煤柱煤量=梯形面積*煤層平均厚度*煤層平均密度，本礦井的表土層厚度為20米，煤層平均傾角15,=75，則圖2.1 工業(yè)廣場煤柱損失示意圖=75-0.8=63，沖擊層移動角45 。見煤標高c=30m,沖擊層厚20m,地面標高+85m經(jīng)計算工業(yè)廣場煤柱梯形高為：1140 m。梯形上底為：900 m；下底為：1020m。所以工業(yè)廣場煤柱損失面積為： s1/2（9001020）11401.09106 m2則損失煤量為：1.09106 141.3cos152.05107 噸。由于損失量較大，對于礦井開采不利，在礦井生產(chǎn)末其應對該部分煤柱進

12、行回收，因此在計算中，工業(yè)廣場煤柱損失按工業(yè)儲量的5%計算則工業(yè)廣場保護煤柱損失量為0.05248.71106t=12.44106t2.1.2 礦井邊界煤柱煤量 設計礦井邊界每側留有20m寬度，由底板等高線看出，本井田邊界周長為：22000m。故總共邊界煤柱煤量為：22000201.314=8.008t2.1.3 礦井可采儲量計算 礦井可采儲量的計算公式為： z（zcp）c （2.1） 式中:z礦井可采儲量 zc礦井工業(yè)儲量 p各種永久煤柱煤量損失之和 c采區(qū)回采率，厚煤層不低于0.75，中厚煤層不低于0.80，薄煤層不低于0.85。z（248.71106t20.510612.44105t8.

13、008106t）80%166.21106t所以設計礦井可采儲量為166.21106t2.2 礦井生產(chǎn)能力和服務年限2.2.1 礦井生產(chǎn)能力的確定a煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的有關規(guī)定礦井的設計生產(chǎn)能力應為：大型礦井：120、150、180、240、300、400及以上（萬t/a）；中型礦井：45、60、90（萬t/a）；小型礦井：9、15、21、30（萬t/a）。除上述井型以外，不應出現(xiàn)介于兩種設計生產(chǎn)能力的中間井型。b.礦井設計生產(chǎn)能力方案比較本礦井已查明的工業(yè)儲量為248.71mt，各可采層均為厚煤層，按礦井設計規(guī)范要求確定本礦的采區(qū)采出率為80%，由計算確定本井田的可采儲量為162.87mt。

14、根據(jù)地質報告的資料描述，煤層儲量較豐富，地質構造比較簡單，煤層生產(chǎn)能力大以及煤層賦存深等因素，初步?jīng)Q定采用大型礦井設計。并初步確定三個方案：方案一：礦井設計生產(chǎn)能力1.5mt/a；方案二：礦井設計生產(chǎn)能力1.8mt/a；方案三：礦井設計生產(chǎn)能力2.4mt/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。按照公式 （2.2）式中:礦井設計服務年限，a；井田的可采儲量，mt；礦井生產(chǎn)能力，mt/a；礦井儲量備用系數(shù)，一般取1.4。計算得：a；a；a。經(jīng)與煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范和礦井設計手冊相核對，確定65.96a為比較合理的服務年限，其詳見表2-2設計規(guī)范規(guī)定的各井型服務年限。即本礦

15、井的生產(chǎn)能力為1.8mt/a。表2-2 設計規(guī)范規(guī)定的各井型服務年限井 型礦井設計生產(chǎn)能力/（萬t/a）礦井設計服務年限/a特大6003005007060大型120，150，180，24050中型45，60，9040小型9，15，21，30各省自定2.2.2 礦井設計服務年限礦井服務年限計算公式如下：式中:礦井設計服務年限，a；井田的可采儲量,mt；礦井生產(chǎn)能力,mt/a；礦井儲量備用系數(shù)，一般取1.4。計算得 a。2.2.3 礦井工作制度 根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的有關規(guī)定，本設計礦井采用的工作制度為：礦井年工作日330d；礦井每晝夜三班工作，其中兩班進行采、掘工作，一班進行檢修；每日凈提升

16、時間16h。2.3 井田開拓方式2.3.1 概述a井田內外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述本設計礦井附近沒有正在生產(chǎn)的礦井，而在其附近只有正在興建的東榮三礦，三礦設計采用雙立井開拓；在距東榮四礦18km有正在生產(chǎn)的集賢煤礦，也采用立井開拓。b 影響本設計礦井開拓方式的因素及具體情況a.井田位于三江平原的西南部，屬高河漫灘，地勢低平，地表標高+85m+87m。井田東部有雙山子，標高+174m；西依索利崗山，標高為+227.9m；南鄰完達山北麓；北面廣闊平坦。井田內沒有大的河流，只有一些季節(jié)性河流。b.井田南北寬約2.2km，東西長約6.0km，面積13.2km2?？刹擅簩?層，資源較為豐富。c.煤層賦

17、存穩(wěn)定，傾角平均15，且含水層較少，只有一個約5m的含水砂層，瓦斯涌出量小，可以采用下山開采。d.井田內煤層埋藏較深，從-150m到-710m，不宜采用斜井和平峒開拓。e.頂?shù)装鍨榉凵皫r等硬質巖層，穩(wěn)定性較好。2.3.2 礦井開拓方案的選擇a井硐形式和井口位置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、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。a.井硐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。

18、因此，平硐開拓方式對本設計井田不適合，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，由于綜合開拓對工業(yè)廣場布置和井底車場要求很高，針對本井田的地質狀況，綜合開拓方式不予以考慮。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兩個方案：方案一：雙立井開拓方式；方案二：雙斜井開拓方式。各方案詳見圖2-2雙立井開拓方式示意圖和圖2-3雙斜井開拓方式示意圖。圖2-2 雙立井開拓方式示意圖圖2-3 雙斜井開拓方式示意圖方案一：雙立井開拓方式優(yōu)點：(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)便于井筒延伸；(4)通風斷面大，風阻

19、小，滿足大風量要求；(5)對于開采深部賦存煤層有長處。缺點：(1)需要大型的提升設備；(2)初期投資大，建井期限稍長；(3)多水平開拓，立井石門長度大，掘進工程量大，掘進費用高。技術評價：本設計礦井的地表、地質構造、煤層賦存等因素，適合用雙立井開拓。方案二：雙斜井開拓方式優(yōu)點：(1)掘進速度快，初期投資較雙立井開拓較省；(2)井筒設備較簡單；(3)建井期稍短些。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，如果地質條件復雜，不易維護，安全性降低；(4)輔助運輸時間長。技術評價：本設計礦井煤層賦存為-150-710m，垂深達560m，只有一個5m的含

20、水砂層，根據(jù)有關規(guī)定可用斜井開拓，因而雙斜井開拓也行。通過比較可知，雙立井在經(jīng)濟上比雙斜井合適，因而本設計礦井采用雙立井開拓。b.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：井下條件：(1)井口布置在井田走向的儲量中央或靠近中央位置，使井田兩翼可采儲量基本平衡；(2)在井田傾斜方面：采用單水平開采時考慮上、下山合理的長度，井筒與上山下部運輸大巷靠近，與井底車場形成一體，盡可能不搞石門。采用多水平開拓時，在考慮各水平石門工程量總和小的同時，應

21、首先考慮第一水平的開采，然后兼顧其他水平。井筒與井底車場及主要運輸大巷位置的選擇統(tǒng)一考慮；(3)開拓方式和井口位置選擇時，一定要與初期移交達產(chǎn)采區(qū)的位置及其接續(xù)統(tǒng)一考慮。初期采區(qū)要選擇在地質（特別是構造、煤層厚度及穩(wěn)定性、頂?shù)装澹┖退臈l件好、煤層儲量豐富、勘探程度高、地面無建筑物或少量易遷建筑物，便于迅速達產(chǎn)和增產(chǎn)的地段，同時盡量靠近井田中部。井筒應靠近初期移交、達產(chǎn)采區(qū)。從井筒到井底巷道掘出井筒場地保護煤柱后即可掘進準備采區(qū)和工作面，使基建工程量少和貫通連鎖工程短，達到投資少，建井工期短的好效果；(4)井筒應盡量避開或少穿地質及水文復雜的底層或地段。同時將井底車場置于地質和水文條件好的穩(wěn)定

22、巖層中，并注意不受底部強含水層承壓水威脅。地面條件：(1)井筒位置應選在比較平坦的地方，并且滿足防洪設計標準；(2)井口要避開地面滑坡、巖崩、雪崩、泥石流、流砂等危險地區(qū)；(3)井口及工業(yè)場地位置必須符合環(huán)境保護的要求；(4)工業(yè)場地不占或少占用良田；(5)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，提出三種井筒位置方案：方案一：井筒位于井田淺部；方案二：井筒位于井田中部稍靠上方；方案三：井筒位于井田深部。經(jīng)過初步的技術比較后決定：確定井田的井筒位置在井田中部，其優(yōu)點是井筒位于井田中部時，煤柱尺寸稍大，但石門長度較短，

23、且沿石門的運輸工程量也小。b開采水平數(shù)目和標高a.開采水平劃分的原則開采水平必須要足夠的服務年限，因為開拓一個水平需要大量的工程量，耗費大量資金，沒有足夠的服務年限是不合理的。特別是第一水平，必須按煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的有關規(guī)定實施，其詳見表2-3礦井的階段垂高和表2-4礦井和開采水平設計服務年限；表2-3 礦井的階段高度（m）煤層傾斜傾斜、緩傾斜煤層急傾斜煤層階段高度（m）200350100250(1)保證上、下山的合理斜長，水平劃分直接影響到階段斜長，合理的水平劃分，應使開采水平范圍的井巷工程量和維護費最少，礦井提升、排水、生產(chǎn)和管理費用最低；(2)要有利于采區(qū)的正常接替；(3)具有合理的

24、區(qū)段數(shù)目。表2-4 礦井和開采水平服務年限井型礦井設計生產(chǎn)能力萬t/a礦井設計服務年限a開采水平設計服務年限/a開采025的煤層礦井開采2545的煤層礦井開采4590的煤層礦井特 大60080403005007035大120、150、180、24060302520中45、60、9050252015小9、15、21、30各省自定b.根據(jù)實際情況提出的方案方案：兩水平開采，一、二水平都上山開采； 水平標高：-430m，-710m；階段垂高：280m，280m； 一、二水平服務年限都為32.3a。具體情況見圖2-4水平劃分方案一示意圖。 圖2-4 水平劃分示意圖c.對方案的評價該方案的階段垂高和服務

25、年限都符合有關規(guī)定，即全礦分兩個水平開拓，一水平標高-430m，階段垂高280m，二水平標高-710m，階段垂高也為280m，一水平上山開采，二水平上山開采，各水平服務年限均為32.3a。c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。本設計在此處主要考慮運輸大巷的布置。a.開拓巷道布置方式的簡介根據(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）。各種方式的適用條件如下：分煤層運輸大巷適用條件：(1)煤層數(shù)不多，層

26、間距大，石門長；(2)井田走向長度短，服務年限不長；(3)井底車場或平硐在煤層頂板；(4)煤質牌號不同，要求分采，分運；(5)各煤層底板，均有堅硬巖層。分組集中運輸大巷適用條件：(1)煤層數(shù)多，層間距大小懸殊；(2)按煤層的特點根據(jù)運輸、通風要求組合，經(jīng)濟上有利；(3)多水平生產(chǎn)，容易解決運輸，通風的干擾。集中運輸大巷適用條件：(1)適合于煤層層數(shù)多，層間距不大的礦井；(2)井田走向長度大，服務年限長；(3)底部煤層底板有堅硬巖層，容易維護；(4)煤質牌號相同，不要求分采分運；(5)自燃發(fā)火嚴重，便于分區(qū)，分段處理事故。b根據(jù)實際情況提出的方案本設計礦井可采煤層3層：17#、27#和28#，1

27、7#和27#相距125m，27#和28#相距30m，且煤層頂?shù)装鍘r性較好，屬中等以上硬度巖石，掘進巷道好維護，據(jù)以上條件提出以下兩個方案：方案一：分組集中布置，在17#和28#煤層底板中分別布置大巷；方案二：集中大巷布置，在28#煤層底板中布置大巷。c各方案的評價方案一，能縮短一定的建井工期，石門較短；方案二，壓煤量略少于方案一，建井工期要長一點，石門也較長。綜上所述，本設計礦井采用分組集中大巷布置。2.3.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述a井筒形式和數(shù)目本設計礦井采用一對立井開拓，即主井和副井，另加一風井。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、兼作進風井；風井為全礦回風服務。b

28、井筒位置及坐標井筒位置就是確定井筒沿煤層走向和傾斜方向上的具體尺寸，并用直角坐標和方位角予以表示。選擇井筒位置的條件：a地面條件(1)工業(yè)場地占地面積；(2)地形與工程地質條件；(3)煤的運輸方向；(4)生產(chǎn)建設與住宅位置。b井下條件(1)按運輸量確定井筒位置；(2)根據(jù)地質條件確定井筒位置；(3)煤柱量；(4)勘探程度和初期工程量。主井井口標高為+87m，副井井口標高為+85m，擬定二水平為井筒最終水平。主井井深432m，副井井深430m，兩井筒中心線間距為71m，主井井筒直徑6.5m，副井井筒直徑8m，均采用整體式混凝土井壁，主井壁厚度450mm，副井壁厚度550mm。c.水平數(shù)目及高度本

29、井田采用兩水平開拓,擬定第一水平標高為-430m,階段垂高為280m,采用上山開采。第二水平擬定標高為 -710m，階段垂高也為280m,采用上開采。d.石門、大巷數(shù)目及布置a.大巷數(shù)目：一條運輸大巷、一條回風大巷。b.大巷布置：大巷布置形式主要有煤層大巷、巖石大巷兩種，至于選擇哪種大巷布置方式需要進行比較。煤層大巷與巖石大巷相比較有下列缺點：(1)煤層大巷的巷道維護困難，維護費用高；(2)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；(3)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；(4)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

30、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，由于本設計礦井煤層軟，厚度大，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，在 28#煤層底板可布置巖石集中大巷，本設計礦井中，大巷和石門服務年限較長，運輸能力要求大，所以大巷和石門的斷面和支護設計在本設計中相同。其內部設施也相同。巷道斷面設計合理與否，直接影響煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效果和生產(chǎn)的安全條件，其基本原則是在滿足安全與技術要求的條件下，力求提高斷面利用率，縮小斷面，降低造價并有利于加快施工速度。本設計礦井大巷，石門斷面的各項內容見圖2-5運輸大巷斷面示意圖，圖2-6石門斷面示意圖和表2-5大

31、巷石門主要參數(shù)表 。圖2-5 運輸大巷斷面示意圖 圖2-6 石門斷面示意圖表2-5 大巷石門主要參數(shù)表巷道形狀支護方式斷面積（m2）設計尺寸（m2）凈周長(m)噴厚(mm)凈掘頂高底寬半圓形錨噴14.4817.684.24.514.99300e.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)。a.設計依據(jù)(1)礦井設計生產(chǎn)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(chǎn)

32、系統(tǒng)的布置方式；(7)各種硐室有關的資料。b.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。c.設計要求(1)井底車場有足夠的富裕通過能力，一般應大于礦井設計生產(chǎn)能力的30%；(2)井底車場設計時，應該考慮到增產(chǎn)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。(7)井底車場形式也取決于礦車的類型，當

33、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）可布置折返式，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環(huán)形臥式車場。f.煤層群的聯(lián)系本設計礦井井田范圍內共有三層可采煤層，即17#，27#和28#煤層，參見可采煤層特征敘述以及巷道開拓方案示意圖。27#和28#煤層間距小，故可聯(lián)合開采，17#煤層離另兩層較遠，這一層單獨開采。g.采區(qū)劃分本設計井田走向長度較大，欲從井田邊界沿整個階段后退式開采，無論從時間、投資和實際開采技術條件上都要受到限制，按技

34、術要求可將井田沿煤層走向劃分為采區(qū)，并按一定的順序回采，每個采區(qū)有一套生產(chǎn)設施，包括上下山提升、運輸設備，以便獨立進行生產(chǎn)與準備。將井田劃分為若干采區(qū)時應該考慮如下原則：(1)采區(qū)走向長度根據(jù)煤層地質條件，開采機械化水平，采區(qū)儲量，生產(chǎn)能力與巷道維護等因素綜合考慮；(2)初步設計一般負責劃分第一水平全部采區(qū)，故需要沿井田走向全長統(tǒng)一考慮，做到初后期統(tǒng)籌兼顧，不但要全井合理，更要有利于初期；(3)采區(qū)劃分既要有意識地縮短大巷，又要充分注意人為境界處延的可能性；(4)對于煤層穩(wěn)定，開采條件好，生產(chǎn)能力大的采區(qū)，走向長度要適當加大；(5)初期采區(qū)尺寸要適應目前輸送機的實際長度及電壓降的控制范圍，后期

35、采區(qū)尺寸可逐步加大根據(jù)該設計井田的地質構造及煤層賦存等因素。結合上述采區(qū)劃分原則，本設計礦井第一水平劃分為六個采區(qū)，2.3.4 井筒布置和施工a.井筒穿過的巖層性質及井筒支護本設計井田采用雙立井開拓方式，布置兩個井筒，井筒穿過的巖石大部分為粉砂巖，有少部分的細砂巖和中砂巖，詳見綜合柱狀圖。依據(jù)井筒特征及裝備情況，參考地質及水文地質資料，對本設計礦井井硐支護形式采用整體灌注式，其優(yōu)點是：整體性好，強度較高；防水性能好；便于機械化，施工方便，勞動強度低。主井井壁厚度均為450mm，副井井壁厚度均為550mm。b.井筒布置及裝備井筒斷面布置應綜合考慮井筒圍巖性質、運輸方式、通風安全等因素，具體遵循原

36、則如下：(1)符合煤礦安全規(guī)程煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范，對通風、運輸、管線布置的要求，滿足施工需要；(2)有利于井筒檢修、維護、清掃和人員通行安全；(3)當提升容器發(fā)生掉道或跑車事故，對井筒中各種管線或其他設備的破壞減小到最低程度；(4)合理使用斷面空間，減少井筒工程量。 根據(jù)本設計礦井生產(chǎn)能力、服務年限、提升方式等實際情況，本設計礦井井筒按有關規(guī)定布置運輸設施及輔助設施，采用的斷面尺寸如下：主井：井筒直徑6.5m，附有一對16t箕斗，鋼絲繩罐道；副井：井筒直徑8 m，附有一對1.5t礦車雙層四車罐籠，并設有梯子間，敷設電纜、排水管等，具體情況見圖2-7主井斷面圖和圖2-8副井斷面圖。c.井筒延伸

37、的初步意見礦井開拓延伸應遵循如下原則及要求：(1)保持或擴大礦井生產(chǎn)能力；(2)充分利用現(xiàn)有井巷、設備及設施，減少臨時輔助工程量，降低投資；(3)積極采用新技術、新工藝和設備；(4)加強生產(chǎn)管理、延伸的組織管理與技術管理，施工與生產(chǎn)緊密配合，協(xié)調一致，盡量減少延伸時對生產(chǎn)的影響；(5)盡可能縮短新、舊水平的同時生產(chǎn)時間。圖2-7 主井斷面圖為了保證采區(qū)正常接續(xù)和均衡生產(chǎn)，本礦井需將主副井從-430m水平延伸至-710m水平。井筒延伸方案主要有以下兩種：方案一：直接延伸原有主副井；優(yōu)點：可以充分利用原有設備和設施，提升系統(tǒng)簡單，轉運環(huán)節(jié)少，經(jīng)營費用低，管理方便；缺點：原有井筒同時擔負生產(chǎn)和延伸任

38、務，施工和生產(chǎn)相互干擾，接井技術難度大，礦井將短期停產(chǎn)；延伸兩個井筒的施工組織復雜，延伸后提升長度增加，提升能力下降；方案二：暗井延伸（即利用暗斜井或暗立井開拓下一水平，原有主副井不延伸）優(yōu)點：生產(chǎn)與延伸相互干擾小，暗斜井做主井，系統(tǒng)簡單，提升能力大，充分利用原有井筒提力；缺點：增加了提升、運輸環(huán)節(jié)和設備；通風系統(tǒng)復雜。通過上述兩種方案比較，并參照井筒延伸原則及本井田煤層賦存特征，初步?jīng)Q定采用直接延伸原有主副井方案。圖2-8 井斷面圖2.3.5 井底車場及硐室a.井底車場形式的確定及論證井底車場是連接井上、下運輸?shù)臉屑~，井下的煤通過井底車場經(jīng)井筒運至地面，地面的材料和設備通過井筒、井底車場運到

39、各個工作面。排水、通風、動力供應及人員上下等，也必須通過井底車場。而井底車場的形式必須適應井下運輸和井筒提升的要求，井筒形式、提升方式、大巷運輸方式的不同，井底車場的形式也各異。井底車場形式必須滿足下列要求：(1)保證礦井生產(chǎn)能力，有足夠的富裕系數(shù)，又增產(chǎn)的可能性；(2)調車簡單，管理方便，彎道及分岔點少；(3)操作安全，符合有關規(guī)程規(guī)范；(4)井巷工程量小，建設投資省，便于維護，生產(chǎn)成本低；(5)施工方便，各井筒間、井底車場巷道間距迅速貫通，縮短建設時間；(6)大巷和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；大巷或石門與井筒的距離較近時，可選擇臥式或斜式井底車場。

40、井底車場形式的確定應該根據(jù)井田地質條件、井型大小、井田開拓方式、大巷運輸方式、地面布置及生產(chǎn)系統(tǒng)等因素來選擇。本設計礦井井底車場形式的選擇依據(jù)如下：(1)本設計礦井設計生產(chǎn)能力為1.8mt/a，年工作日330d，實行三八工作制，每日凈提升16h；(2)礦井采用雙立井開拓方式，兩個開采水平，分組集中大巷布置； (3)主立井裝備16t的箕斗提升，副立井裝備多繩兩層四車鋼罐籠；(4)主要運輸大巷采用10t架線式電機車牽引3t底卸式礦車，輔助運輸采用1.5t固定式礦車；井底車場設有卸載坑，1.5t翻車機處理掘進煤；(5)本設計礦井屬于低瓦斯、低等涌水量礦井；(6)本設計礦井井田內地質條件較好。綜合以上

41、所述，結合設計要求，經(jīng)分析比較后，本設計礦井擬選用3t底卸式礦車環(huán)形刀式井底車場。b.井底車場的布置 井底車場線路布置的要求(1)井底車場的線路主要由主井空、重車線，副井進、出車線和回車線組成，由于通過各個井底車場的煤種、數(shù)量不同，其各線路的數(shù)目和長度亦相應不同。(2)井底車場線路布置時，應充分考慮各硐室布置的合理性；(3)井底車場的線路工程量??；(4)為保證運行安全，應盡量避免在曲線巷道頂車，機械推車需布置在直線段上；(5)盡量減少道岔和交岔點；(6)線路布置要有利于通風；(7)底卸式礦車的井底車場設計要注意調頭問題。c.主井系統(tǒng)硐室主井設有3t底卸式礦車卸載站硐室、井底煤倉及井底煤倉裝載硐

42、室、清理井底散煤硐室及水窩泵房等。主井井底散煤采用礦車處理，用絞車提升至車場水平。d.副井系統(tǒng)硐室副井系統(tǒng)硐室有副井井筒與井底車場連接處（馬頭門）、主排水泵房（中央水泵房）、水倉及清理水倉硐室、主變電所（中央變電所）及等候室等。主排水泵房和主變電所應聯(lián)合布置，以便使主變電所向主排水泵房的供電距離最短。為防止井下突然涌水淹沒礦井，變電所與水泵房的底板標高應高出井筒與井底車場聯(lián)結處巷道軌面標高0.5m，水泵房及變電所通往井底車場的通道應設置閉門。e.其它硐室其它硐室有調度室、醫(yī)療室、架線電機車庫及修理間、充電硐室、防火門硐室、防水門硐室、消防材料庫、人車站等。其位置應根據(jù)線路布置和各自要求確定。2

43、.3.6 開采順序開采順序是指礦井采掘工作應有計劃、有步驟地按一定順序進行，做到采掘并舉，掘進先行，因此，需要研究采煤和掘進安排特點，了解有關政策與規(guī)程、規(guī)范規(guī)定。a.沿井田走向的開采順序根據(jù)本設計礦井的煤層分布及采區(qū)劃分的具體情況，采用井田雙翼布置單翼開采，開采順序是采用前進式，由靠近井筒的采區(qū)向井田邊界推進，采區(qū)內的工作面推進是后退式，由采區(qū)邊界向采區(qū)上下山推進。這樣投資省、出煤快、效益好；有利于礦井的均衡生產(chǎn)和合理配采，確定生產(chǎn)的連續(xù)性；有利于礦井通風、運輸?shù)戎饕a(chǎn)系統(tǒng)的管理，依據(jù)本設計礦井的采區(qū)劃分的具體情況，采用走向長壁開采，這樣以減少初期工程量和基建投資，并且投產(chǎn)快。詳見表2-6

44、采區(qū)接續(xù)圖表。 表2-6 采區(qū)接續(xù)表b.沿井田傾向的開采順序在同一煤層內，沿煤層傾斜方向的開采順序，可分為上行式和下行式開采。除近水平煤層外，對于緩傾斜、傾斜和急傾斜煤層，根據(jù)其采動影響關系，一般只采用下行式開采順序。本礦屬于緩傾斜煤層，考慮到本設計井田內共有三個可采煤層，即17#、18#和28#煤層。其中17#煤層位于最上部，28#煤層位于最下部，17#和18#煤層分為一組，28#煤層自己一組，根據(jù)其采動影響關系，采用下行開采順序。c.采區(qū)接續(xù)計劃根據(jù)井田的地質條件，以自然斷層為界，將該井田劃分為6個采區(qū)。合理的采區(qū)接續(xù)應有如下要求：(1)保證開采水平、采區(qū)的生產(chǎn)正常接續(xù)，從而保證礦井持續(xù)穩(wěn)

45、產(chǎn)、高產(chǎn)；(2)符合煤層采動影響關系，最大限度采出煤炭資源；(3)合理集中生產(chǎn)，充分發(fā)揮機械設備的能力，提高礦井的勞動生產(chǎn)率，簡化巷道布置，減少巷道維護費；(4)便于災害防治，有利于巷道維護。(5)降低掘進率，減少井巷工程量和基建投資。d.“三量”控制情況a.礦井開拓煤量的確定開拓煤量是指井田范圍內掘進的開拓巷道所圈定的尚未開采的可采煤量，可按下式計算： （2.2）式中:開拓煤量，萬t； 已開拓范圍內的地質儲量，萬t；已開拓范圍內的地質損失，萬t；dd留設的臨時和永久煤柱，萬t；采區(qū)回采率，%。本井田的開拓煤量計算：萬t。b.準備煤量的確定準備煤量是指在開拓煤量范圍內已完成開采所必須的采區(qū)運輸

46、巷道,采區(qū)回風巷道，采區(qū)上山，區(qū)段石門及采區(qū)車場等掘進。掘進工程所圈定的可采儲量,也就是礦井已生產(chǎn)和準備的采區(qū)包有的可采儲量。準備煤量（采區(qū)走向長度采區(qū)斜長煤層平均厚度煤層的視密度地質損失呆滯煤量）采區(qū)回采率本設計礦井的準備煤量=（200011009.51.3-7800000-2819000）0.8=1595.78萬t。c.回采煤量的確定回采煤量是指準備煤量范圍內已被采煤巷道所固定的可采儲量?？砂聪率接嬎悖?（2.3）式中:回采煤量，萬t；已為采煤巷道所固定的可采儲量，萬t；工作面回采率，%。萬t。d.煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的有關規(guī)定(1)開拓煤量可采期一般為35a以上；(2)準備煤量可采期一般

47、為1a以上；(2)回采煤量可采期一般為6個月以上。e.本設計礦井回的實際情況(1)開拓煤量可采期=1789.741801.4=7.1a5a，滿足要求；(2)準備煤量可采期=1595.781801.4=6.3a1a，滿足要求；(3)回采煤量可采期=179.7121801.4=8.6個月6個月，滿足要求。在一般情況下，礦井“三量”符合上述規(guī)定即能達到平衡，并有一定的合理儲備，但其為概括性指標，“三量”可能符合要求但不一定滿足接續(xù)要求，所以“三量”只可作采掘關系的參考指標。經(jīng)過以上計算的“三量”的可采期滿足設計規(guī)范要求，就可以移交生產(chǎn)。3 采煤方法和采取巷道布置3.1 采區(qū)巷道布置3.1.1 采區(qū)概

48、述a.設計采區(qū)的位置、邊界、范圍、采區(qū)煤柱本設計采區(qū)位于井田中部。淺部以-150m標高垂直投影為界，深部以-430m標高垂直投影為界。走向長2000m，南北傾斜長1100m，采區(qū)面積為2.2km2。本采區(qū)采用上山開采，采區(qū)煤柱包括采區(qū)范圍內的巷道煤柱、采區(qū)邊界煤柱、斷層煤柱和隔水煤柱等，按其作用和性質可分為護巷煤柱和隔離煤柱兩大類。采區(qū)煤柱留設如下：(1)煤層在采區(qū)邊界留設40m煤柱，井田境界處留設20m保護煤柱；(2)三條上山處留設35m保安煤柱。b.采區(qū)的地質和煤層情況此采區(qū)煤層發(fā)育穩(wěn)定，地質構造簡單，傾角在15左右。煤層頂?shù)装逡约毶皫r為主，頂?shù)装鍡l件穩(wěn)定，采區(qū)內水文地質條件簡單，地下水涌

49、出量92.15m3/h,瓦斯絕對涌出量為11.04m3/s。c.采區(qū)的生產(chǎn)能力、儲量及服務年限a.采區(qū)煤層全部可采，采區(qū)設計生產(chǎn)能力為1.8mt/a，采用走向長壁采煤法采煤。b.采區(qū)生產(chǎn)能力是采區(qū)內同時生產(chǎn)的回采工作面和掘進工作面的產(chǎn)量的總和。影響采區(qū)生產(chǎn)能力的因素有煤層賦存狀況和地質構造，采區(qū)類型，礦井生產(chǎn)能力，采區(qū)正常接替和準備時間、掘、運、通風的裝備水平及設備能力等。采區(qū)生產(chǎn)能力的基礎是采煤工作面生產(chǎn)能力，而采煤工作面的產(chǎn)量取決于煤層厚度，工作面長度和推進度。一個采煤工作面產(chǎn)量（mt/a)可由下式計算： （3.1）式中:采煤工作面的長度，m；3.1.2 采區(qū)巷道布置a.區(qū)段劃分本采區(qū)采用

50、走向長壁采煤法，劃分則以工作面長度為標志。工作面長度為180m，采區(qū)傾斜長度為1100m左右，則采區(qū)共劃分為6個區(qū)段進行開采。初期投產(chǎn)采用中央邊界抽出式通風，設立專門的回風井回風?；仫L大巷設在-150m標高處，運輸大巷設在-430m標高處。本采區(qū)煤層系典型的緩傾斜厚煤層，應用綜合機械化采煤工藝開采，達產(chǎn)需要一個工作面開采。b.采區(qū)上山布置a.上山條數(shù)的確定在一般情況下，布置兩條上山（一條運輸上山，一條軌道上山），就可以滿足采區(qū)運輸、通風和行人的需要，但在下列情況下還需要布置一條回風上山：生產(chǎn)能力很大的厚煤層采區(qū)，集中聯(lián)合布置采區(qū)、分組聯(lián)合布置采區(qū)；產(chǎn)量較大，瓦斯涌出量很大的采區(qū)特別是下山采區(qū)；

51、產(chǎn)量較大，經(jīng)常出現(xiàn)上、下分階段同時生產(chǎn)、需要簡化通風系統(tǒng)的采區(qū)；運輸和軌道上山均布置在底板巖石中，需要弄清煤層情況或為提前掘進其他采區(qū)的巷道以及需要泄水的采區(qū)?？紤]該礦井的煤層厚度可達4.5m，為安全起見，根據(jù)設計規(guī)范等對安全的最新要求擬布置三條上山，分別為軌道上山，運輸上山和回風上山，間距大致為30m。b.上山位置的選擇(1)煤層上山優(yōu)點：掘進容易、費用低、速度快、聯(lián)絡巷道工程量少。缺點：煤層上山受工作面采動影響較大，生產(chǎn)期間上山的維護困難，需要金屬可伸縮支架，煤柱留設多。適用條件：開采薄或中厚煤層的單一煤層采區(qū)，采區(qū)服務年限短；煤層頂?shù)装鍘r石比較穩(wěn)定，煤質在中硬以上，上山不難維護；為部分煤

52、層服務的，維護期限不長的專用通風或運煤上山。(2)巖石上山優(yōu)點：維護狀況良好，維護費用低，煤柱留設少。缺點：掘進困難，聯(lián)絡巷道工程量大。適用條件：對單一厚煤層采區(qū)和聯(lián)合準備采區(qū)，在未采用可伸縮金屬支架的情況下，為改善維護條件，將上山布置在煤層底板巖石中。根據(jù)本設計采區(qū)煤層的厚度大、硬度小、頂?shù)装鍘r性等實際情況，結合上述煤層上山和巖石上山實用條件，本設計采區(qū)只能用三條巖石上山布置，三條巖石上山布置在17#煤層底板巖石中。詳見采區(qū)布置平剖面圖。軌道上山與回風上山傾角都為15，在煤層底板起坡。軌道上山內用絞車提升，運輸上山內鋪設普通膠帶輸送機運輸，通風上山通達回風大巷，采用中央邊界抽出式通風方式。c

53、.采區(qū)車場布置煤礦礦井井底車場和硐室設計規(guī)范的規(guī)定：(1)采區(qū)車場和硐室的設計，應根據(jù)采區(qū)巷道布置、采區(qū)生產(chǎn)能力和服務年限、運輸方式和礦車類型、地質構造和圍巖性質、煤塵、瓦斯及水文情況等因素進行全面考慮確定；(2)采區(qū)車場和硐室應根據(jù)圍巖情況盡量布置在穩(wěn)定巖層或煤層中；(3)采區(qū)車場巷道斷面應根據(jù)圍巖情況確定，可為半圓拱形，跨度大時視圍巖情況也可采用三心拱形，應優(yōu)化選擇錨噴支護，當錨噴支護有困難時，也可采用其他支護方式。本設計礦井采區(qū)上部、中部車場均采用平車場。采區(qū)下部車場由采區(qū)裝車站和輔助提升車場組合而成。根據(jù)煤炭裝車地點的不同，采用大巷裝車式，由于煤層傾角為15，故采用頂板繞道大巷裝車式車場。運輸大巷位于煤層底板巖石內，大巷中心線至煤層底板垂直距離20m，上山與大巷交角90。大巷用10t架線式電機車牽引3t底卸式礦車，列車由25個礦車組成。上山輔助運輸由絞車牽引1.5t固定式礦車完成。車場與大巷鋪設30kg/m鋼軌。d.采區(qū)煤倉形式、容量及支護a.采區(qū)煤倉形式采區(qū)煤倉的形式按傾角分為：垂直式、傾斜式和混合式三種。垂直式煤倉一般為圓形斷面，圓形斷面利用率高，不易形成死角，便于維護，施工方便，速度快；傾斜式煤倉可分為拱形斷面或圓形斷面，其傾角應在60以上，