雞西礦業(yè)集團小恒山煤礦1.8Mta新井設計

1、摘 要 本設計礦井為雞西礦業(yè)集團小恒山煤礦1.8Mt/a新井設計，本井田內共有可采煤層4層,分別為3#上、 3#下、 6#A和23#。煤層總厚度為7.9m，平均厚度2.0m左右。均為1/3焦煤，主要用于煉焦和工業(yè)用煤。井田平均走向長4400m，平均傾斜長5000m，煤層賦存深度+150m-700m，主要地質構造為單斜和斷層，煤層平均傾角11，屬緩傾斜煤層。本設計礦井工業(yè)儲量217.88Mt，可采儲量159.88Mt，服務年限64a。由于井田傾斜長度較大，且為緩傾斜煤層，確定采用傾斜長壁后退式開采，分為2個開采水平，水平標高分別為-60m和-450m，均采用上下山開采，工作面全部采用綜合機械化采

2、煤。 關鍵詞: 緩傾斜煤層；傾斜長壁采煤法；綜合機械化采煤全套圖紙，加AbstractThis design mine pit for the Jixi mining industry group Xiaohengshan coal mine 1.8Mt/a new well design，in this well field altogether has may pick coal bed 4，respectively is on under 3#up.3#down.6#A and 23#.Coal bed total thickness is 7.9m，about average thic

3、kness2.0m。Is 1/3 coking coal，mainly uses in the coking and the industrial used coal.The well field equally moves towards long 4400m，medium bank long 5000m，the coal bed tax saves depth +150m-700m，the main geologic structure for the monocline and the fault, the coal bed average inclination angle 11, i

4、s Slowly inclines the coal bed.This design mine pit commercial production 217.88Mt，recoverableresources 159.88Mt，service life 64 years。Because the well field inclinesthe length to be bigger, also for Slowly inclines the coal bed， determineduses inclines long wall backlash type mining, divides into 2

5、 mininglevels, the horizontal elevation respectively is -60m and -450m, useson descends a mountain mining, the working surface completely usessynthesis mechanization mining coal.Because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc.

6、 factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant.Key word:Slowly inclines coal bed；Inclines the long wall to pick；Synthesis mechanization mining coal目 錄摘 要1Abstract2目 錄3緒 論7第1章 井田概況及礦井地質特征81.1 井田概況81.1.1 礦區(qū)位置81.1.2 地形地勢：81.1.3 氣象及地震情況81.1.4 水文地質情況81.1.5 煤田開發(fā)史91.1.6 工農業(yè)

7、及原料供應狀況91.1.7 水源及電源91.2 地質特征101.2.1 礦區(qū)內的地層情況101.2.2 井田范圍內和附近的主要地質構造111.2.3 煤層賦存情況及可采煤層特征111.2.4 巖石性質 厚度 特征121.2.5 水文地質情況131.2.6 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14第2章 井田境界 儲量 服務年限162.1 井田境界162.1.1 井田周邊狀況162.1.2 井田境界確定的依據162.1.3 井田的未來發(fā)展情況162.2 井田儲量162.2.1 井田儲量的計算162.2.2 保安煤柱172.2.3 儲量計算方法172.

8、2.4 儲量計算的評價182.3 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19第3章 井田開拓203.1 概述203.1.1 井田內外及附近生產礦井開拓方式概述203.1.2 影響本設計礦井開拓方式的原因及其具體情況203.2 礦井開拓方案的選擇203.2.1 井硐形式和井口位置203.2.2 開拓巷道的布置253.2.3 開采水平數目和標高283.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述293.3.1 井筒形式和數目293.3.2 井筒位置及坐標293.3.3 水平數目及高度293.3.4 石門 大巷(運輸大巷、回風大巷)數目

9、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 井筒穿過的巖層性質及井筒維護343.4.2 井筒布置及裝備343.4.3 井筒延伸的初步意見373.5 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 通過能力計算403.5.4 井底車場主要硐室433.6 開采順序433.6.1 沿煤層走向的開采順序要說出從井田中央向井田兩翼由近及遠開采443.6.2 沿煤層傾斜方向的開采順序443.6.3 帶區(qū)接續(xù)計劃44第4章 帶區(qū)巷道布置464.

10、1 帶區(qū)概述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)地質和煤層情況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 分帶劃分464.2.2 帶區(qū)斜巷布置474.2.3 帶區(qū)煤倉形式 容量及支護474.2.4 帶區(qū)硐室簡介494.2.5 帶區(qū)工作面的接續(xù)494.3 帶區(qū)巷道布置494.3.1 帶區(qū)巷道的準備順序494.3.2 帶區(qū)主要巷道的斷面及支護方式50第5章采煤方法515.1 采煤方法的選擇515.2 回采工藝515.2.1 選擇和決定回采工作面的工藝過程及使用的機械設備515.2.2 工作面循環(huán)方式和勞動組織形式52第6章 井下

11、運輸和礦井提升556.1 礦井井下運輸556.1.1 運輸方式和運輸系統(tǒng)的確定556.1.2 礦車的選型及數量556.1.3 帶區(qū)運輸設備的選擇566.2 礦井提升系統(tǒng)576.2.1 礦井主提升設備的選擇及計算57第7章 礦井通風安全597.1 礦井通風系統(tǒng)的確定597.1.1 概述597.1.2 礦井通風系統(tǒng)的確定597.1.3 主扇工作方式的確定607.2 風量計算與風量分配607.2.1 礦井風量計算的規(guī)定607.2.2 風量計算607.2.3 風量分配647.2.4 風速的驗算647.2.5 風量的調節(jié)方法與措施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

12、阻力667.3.2 礦井等積孔計算677.4 主扇的選擇計算677.5 礦井安全生產措施697.4.1 預防瓦斯爆炸的措施697.4.2 預防煤塵爆炸的技術措施697.4.3 水患的預防措施707.4.4 火災的預防措施707.4.5 其他事故的預防717.4.6 避災路線及自救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第章 技術經濟指標78總結80致 謝81參考文獻：82附件1:資料論文83附件2：外文翻譯86緒 論我國是

13、煤炭資源豐富，儲量和產量均居世界前列。近年來隨著國民經濟的發(fā)展和綜合國力的提高，石油、天然氣、水力、核電等其他能源有了較大的發(fā)展，但是煤炭仍然是我國的主要能源，預計在今后相當長的時間內這種狀況不會有根本性改變。進入新世紀以后，要求我國煤炭工業(yè)深化改革，盡快擺脫粗放經營的舊模式，步入低投入、高產出、高效益的良性循環(huán)軌道。煤炭工業(yè)的發(fā)展依賴的是先進的煤炭方面的技術，因而需要更多的采礦工程技術人員。作為一名即將成為煤炭行業(yè)工程技術人員的采礦專業(yè)畢業(yè)生，我深感責任的重大。通過大學四年的學習，我掌握了很多專業(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市小恒山煤礦的新井設計

14、，為此在畢業(yè)實習過程中我收集到了很多關于小恒山煤礦的各種資料。畢業(yè)設計內容主要是關于新礦井的建設，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)。本設計還包括通風安全方面、采煤工藝方面、巖石力學方面和CAD制圖等方面的知識。為了可以節(jié)省很多開采費用，更利于礦井的生產和管理。本設計采用傾斜長壁分煤層大巷布置，不需要布置上下山，從而使整個礦井系統(tǒng)變的簡單，這種方法主要是針對小傾角煤層群的開采。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、煤層的受力等各項情況進行綜合分析，這樣才能使建成

15、的礦井更加符合實際情況。由于本人的知識程度和現(xiàn)場經驗有限，本次設計可能會出現(xiàn)一些錯誤和不妥之處，懇請各位老師不吝指正。本設計編寫過程中，吸收了以前諸多文獻的精華，參閱了國內外近年來發(fā)表的科技文獻，為此特向文獻作者表示感謝。第1章 井田概況及礦井地質特征1.1 井田概況 1.1.1 礦區(qū)位置1.位置：小恒山礦區(qū)位于黑龍江省雞西市境內，地理坐標為：東經13042201305131，北緯451842452216。2.交通：國有鐵路林密線、國家級公路方虎線橫穿本區(qū)而過，本區(qū)內還有連接洗煤廠，發(fā)電廠等鐵路專用線，區(qū)內公路、鄉(xiāng)路四通八達，交通十分便利（見圖11）。1.1.2 地形地勢：本區(qū)屬低山臺地，河谷

16、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100m左右。1.1.3 氣象及地震情況礦區(qū)內自11月至翌年4月為凍結期，凍結深度為1.52.0m，最高氣溫在零上3731，最低氣溫在零下2934，全年平均氣溫在零下0.5。屬大陸性季風氣候，處于亞寒帶，年降水量為370mm631mm，平均降雨量500mm，風向多為西北和西南，風力34級。小恒山礦區(qū)無地震史。1.1.4 水文地質情況小恒山礦區(qū)內無湖泊、水庫、溝塘和河流流過。1.1.5 煤田開發(fā)史小恒山礦為新設計礦井，所以無開發(fā)史。1.1.

17、6 工農業(yè)及原料供應狀況小恒山井田周圍有農田和國有林地分布，可為礦區(qū)提供部分農產品及生產資料。礦井建設及生產所需設備可由附近省市廠家提供。1.1.7 水源及電源小恒山礦區(qū)水源來自開采深層地下水，能夠滿足生產與生活需要。礦區(qū)地面設110KV變電所一座，所有用電載荷皆從110KV變電所6KV配電柜發(fā)出,下級主要變電所和主要用電設備均為雙回路供電，電源來自雞西市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)內的地層情況小恒山礦區(qū)位于雞西盆地北部條帶東端，區(qū)內地層總體向南傾斜，煤層傾角均在12以下，整個井田為單斜構造?；资窃沤缏樯饺?，含煤地層為中生界上侏羅統(tǒng)雞西群，包括滴

18、道組，城子河組和穆棱組，勘探區(qū)地層層序表（見表11）。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1-20第三系上新統(tǒng)N2玄武巖整和假整和0-40中生界侏羅紀上統(tǒng)J3雞西群穆棱組J3m整和假整和6城子河組J3ch不整和660-740滴道組J3a不整和0-130元古界麻山群Ptms變質巖系1500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

19、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，形成了煤田今日的構造形態(tài)。1.2.2 井田范圍內和附近的主要地質構造小恒山井田范圍內的主要地質構造為單斜和斷層，其中共有斷層5條，平均鉛垂斷距在25m以下（見表1-2）。 序號斷層編號性質產狀落差（m)可靠性走向傾向傾角1F1正NWSW75o045可靠2F2正NWSW75o030可靠3F3逆NWSW70o020可靠4F4逆NSNW70o030較可靠5F5正NWNW20o020可靠表1-2 主要斷裂構造表1.2.3 煤層賦存情況及可采煤層特征小恒山礦區(qū)

20、煤系地層屬侏羅紀上統(tǒng)城子河組地層。共有可采煤層4層，大部分為全層可采?？刹煽偤穸葹?.9m。（見表13）煤層賦存特征表及(圖12)煤層綜合柱狀圖。表1-3 煤層賦存特征表層次煤厚/m層平均間距/m穩(wěn)定性頂板底板最小最大平均3#上1.92.22.118較穩(wěn)定中砂巖粉砂巖3#下1.92.12.0穩(wěn)定中粗砂巖細砂巖656#A1.82.01.9較穩(wěn)定中細砂巖、粉砂巖凝灰質粉砂巖9323#1.72.11.9較穩(wěn)定中粗砂巖細砂巖1.2.4 巖石性質 厚度 特征巖石主要物理力學性質指標（見表14）。表14 巖石主要物理力學性質指標表名稱視密度kg/cm3孔隙度抗壓強度102 kg/cm3抗拉強度102 kg

21、/cm3變形模量102 kg/cm3彈性模量kg/cm3砂巖2.0 2.65252200.50.40.58110礫巖2.3 2.65151 150.21.50.8828泥灰?guī)r2.7 2.851.65.212.830.62.027510灰?guī)r2.22.75 205200.52.01 8510頁巖2.02.416301 100.21.01 3.52 8石英長石2.652.70.120.515 351.03.06 206 201.2.5 水文地質情況城子河組中段地層共有3個含水層，3#下煤層底板含水層，全區(qū)發(fā)育， 6#A底板含水層，只在第三勘探線之間發(fā)育，23#煤層底板含水層，全區(qū)發(fā)育。全區(qū)涌水量70

22、-150 m3/h，屬于低涌水量礦井。本區(qū)歷年最高洪水水位在+152m標高。1.2.6 沼氣、煤塵及煤的自燃性1.瓦斯:根據現(xiàn)有資料和鄰近生產礦井的調查，本礦區(qū)內含瓦斯，瓦斯相對涌出量為2.26m3/t,絕對涌出量為4.09m3/ min，屬于低瓦斯礦井。2.煤塵:根據煤塵爆炸性試驗指標，煤塵爆炸指數小于15%，該礦開采的煤層屬于沒有爆炸危險的煤層。3.煤的自燃性:根據對鄰近生產礦井的實際調查，及其鄰近礦井的報告該井田范圍內的煤層沒有自燃傾向，但在秋冬季節(jié)也應注意防火。4.地溫特征:本區(qū)恒溫深度1626m，溫度6,從地溫測量成果計算分析，本區(qū)平均地溫梯度為2.7 /100m, 平均地熱增溫率為

23、38.2m/1，地溫梯度小于3。本區(qū)基本屬于地溫正常區(qū)。但隨著開采深度的增加，地溫將有所升高。給生產安全帶來一定的負面影響。1.2.7 煤質、牌號及用途根據中國煤的分類方案，本區(qū)以1/3焦煤為主，無煙煤、貧煤、弱粘結煤和氣煤等次之。各層煤的牌號分布與煤的原始質料及其轉變、聚積環(huán)境，及后期變質因素有關。根據大量煤的工業(yè)分析，結焦性試驗，本區(qū)內極大部分煤的揮發(fā)分均小于15%，角質層為零。根據上述主要煤質指數，本區(qū)內的煤可作為工業(yè)用煤和煉焦。 1.灰份：各個煤層灰份基本一致，但勘探煤樣灰份均偏高。其原因，勘探煤樣包括夾石，而鉆探煤樣剔除0.05m以上的夾石，因此灰份偏低。2.揮發(fā)份：基本相同。3.角

24、質層厚度：勘探煤樣偏低，勘探為12m，包括部分中深部鉆孔，而勘探多在200m以上。4.發(fā)熱量：因勘探煤樣灰份低，因此發(fā)熱量較高。1.3 勘探程度及可靠性小恒山礦井田范圍內勘探網度在400m500m500m500m米，勘探已經達到精查程度，勘探鉆探甲、乙級孔率為88.4%，煤層甲、乙級點率為87.8%，物探甲、乙級孔率和煤層層點率均為100%。經過綜合評定，本區(qū)勘探類型為二類二型中等。圖1-2 煤系地層綜合柱狀圖第2章 井田境界 儲量 服務年限 2.1 井田境界2.1.1 井田周邊狀況小恒山礦井井田地處黑龍江省雞西市恒山區(qū)境內。東部與二道河子礦交界，西部與恒山礦相鄰，在雞西煤田西南緣的小恒山村境

25、內，距雞西市30km，交通方便，向北有林密鐵路，最近車站為雞西站，鐵路經由雞西至牡丹江可通往全國各地，公路可通往密山，雞西和牡丹江。根據小恒山礦區(qū)的實際情況，小恒山井田境界確定為東經13042201305131，北緯451842452216。2.1.2 井田境界確定的依據1.以地理地形、地質條件作為劃分井田境界的依據；2. 井田范圍的劃分要為礦井發(fā)展留有空間； 3.井田要有合理的走向長度，以利于機械化程度的不斷提高；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 井田的未來發(fā)展情況由于目前的勘探水平和技術水平還不能說是最先進的，所以隨著技術的進步和勘探水平全面的提高，可能在

26、該井田的更深部發(fā)現(xiàn)更多可采煤層。2.2 井田儲量2.2.1 井田儲量的計算小恒山井田范圍內計算的煤層有四層，分別為3#上、3#下、6#A和23#。各煤層儲量計算邊界與井田境界基本一致。礦井儲量是指礦井內所埋藏的具有工業(yè)價值的煤炭數量。它不僅包含著煤礦在地下埋藏的數量，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。礦井設計儲量是指礦井工業(yè)儲量減去設計計算的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相應保護煤柱后乘以采區(qū)回采率的儲量。2.2.2 保安煤柱保護煤柱的留設參

27、照如下原則：1.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.當受護邊界與煤層走向斜交時，應該根據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。本設計礦井依據煤礦安全規(guī)程，留設保安煤柱如下：（1）邊界斷層留設30m保安煤柱；（2）井田內部斷層留設30m保安煤柱；（3）河流兩側各留設30m保安煤柱；（4）地面建筑物留設30m保安煤柱；（5）煤層大巷兩側各留設50m 保安煤柱。 按以上方法計算得：工業(yè)廣場煤柱損失7.1Mt； 斷層、地面、邊界、巷道保

28、安煤柱損失：13.4Mt； 總損失量：20.5Mt； 損失率：9.41%。2.2.3 儲量計算方法1.工業(yè)儲量計算計算公式：地段儲量=地段面積地段平均厚度視密度/平均角余弦根據儲量圖，通過地段等高線計算本井田工業(yè)儲量為217.88Mt。各煤層工業(yè)儲量見（表2-1）煤層可采儲量總表。2.可采儲量計算計算公式如下：Z =(c-P)C式中：Z可采儲量，Mt；c工業(yè)儲量，Mt；P永久煤柱損失，Mt； C采區(qū)回采率，%。得：=（217.88-20.5）81%=159.88Mt回采要求：中厚煤層不應小于80%，薄煤層不應小于85%。表2-1煤層可采儲量計算總表序號煤層號A+B+C/Mt工業(yè)儲量/Mt損失量

29、/Mt設計采出率可采儲量/Mt13#上 52.4757.925.4581%42.5023#下49.9755.165.1981%40.4836#A47.4752.404.9381%38.45423#47.4752.404.9381%38.45總計217.8820.50159.882.2.4 儲量計算的評價通過各項充分的計算，得到上述精確結論，各類儲量計算過程嚴格執(zhí)照有關規(guī)定執(zhí)行。但由于目前技術水平的限制，計算結果與實際儲量可能存在一定的誤差。 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 本設計礦井年工作日確定為330d，礦井每日凈提升時間為16h，采用“三八”工作制度,其中兩

30、班半進行采、掘工作，半班進行檢修。2.3.2 礦井生產能力的確定礦井生產能力的大小主要根據井田儲量、煤層賦存狀況和地質條件等情況來確定，還應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的確定方案，具體如下： 方案A：1.5Mt/a；方案B：1.8Mt/a；方案C：2.4Mt/a；三種方案，具體選擇哪一種，還應該根據礦井的服務年限來決定。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： T礦井服務年限，a；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，k=1.31.5。根據本礦井實際情況，取k=1.4。依

31、據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1：A=1.5Mt/aT=Z /Ak =159.88/1.51.4=95.17a方案2：A=1.8Mt/aT=Z /Ak=159.88/1.81.4=64a方案3：A=2.4Mt/aT=Z /Ak=159.88/2.41.4=47.58a參照煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范規(guī)定，方案2較為合理，即：礦井生產能力為1.8Mt/a；礦井服務年限為64a。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小恒山井田附近有新礦采用立井開拓，三水平開采，一水平在-50m標高。恒山礦采用立井開拓，兩水平開采，一水平在-50m

32、標高。二道河子礦采用立井兩水平開采，一水平在-100m標高。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.煤層賦存和開采技術條件； 2.技術裝備和工藝系統(tǒng)條件；3.地形地貌和地面外部條件；4.井田地質和水文地質條件；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。通過對以上各種因素的綜合研究，經過系統(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）地表因素本井田范圍內無山脈溝壑，屬平原地帶，平均地表標高+150m，區(qū)內無河流。（2）煤層賦存情況小恒山煤礦整個井田的煤層上部標高在+150 m，下部

33、標高在-700m，東部以F1斷層為界,西部以F5斷層為界。整個礦區(qū)共有可采煤層四層，即3#上、3#下、6#A和23#，全區(qū)發(fā)育。煤層走向長度為4400m，傾向長度5000m。本井田煤層屬緩傾斜中厚煤層，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1.井硐形式方案比較根據小恒山井田煤層賦存情況，不具備平硐開拓的條件，所以直接否定?，F(xiàn)依據小恒山井田的地形、地質構造及煤層賦存等因素，提出以下三種方案，具體情況如下（見圖31）。方案1雙立井開拓；方案2雙斜井開拓；方案3主斜井副立井綜合開拓。以上三種井筒開拓方案技術比較如下：（1）雙立井開拓優(yōu)點：立井的井筒短，提升速度快

34、，提升能力大；機械化程度高，易于自動控制；井筒為圓形斷面，結構合理，維護費用低，有效斷面大，通風條件好，管線短，人員升降速度快。缺點：與斜井優(yōu)點相反。適用條件：立井開拓的適應性很強，一般不受煤層傾角、煤層厚度、瓦斯和水文等自然條件限制，適用于煤層賦存深度較深，含水地層厚度較厚。技術評價：本井田煤層賦存深度最深-700m標高，煤層平均傾角11，最大垂直高度850m,滿足采用雙立井開拓的條件，故此方案在技術上可行，可以采用雙立井開拓。 （2）雙斜井開拓優(yōu)點：井筒掘進技術和施工設備比較簡單，掘進速度快； 容易實現(xiàn)多水平生產，帶式輸送機提升,增產潛力大，不需要大型提升設備。井筒裝備和地面建筑物少；缺點

35、：在相同的自然條件下，斜井要比立井長得多；沿井筒敷設管路、電纜所需的管線長度較大； 通風風路長，不適合瓦斯涌出量較大的大型礦井； 當表土為富含水的沖積層或流砂層時,斜井井筒掘進技術復雜,有時難以通過；采用絞車提升，提升速度低，能力小，動力消耗大，提升費用高，絞車提升轉載環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復雜，更多的占用設備和人力，使工人的勞動強度加大 ；斜井井筒斷面小，通風阻力過大。 適用條件 ：井筒不需要特殊方法施工的緩傾斜及傾斜煤層及煤層賦存深度較淺，含水地層厚度較少，表土層不厚、水文地質情況簡單的煤層。技術評價：本井田采用兩水平開采，一水平設在-60m水平標高，根據煤層的賦存情況，雙斜井開拓方案在技術上可行，

36、可以采用雙斜井開拓。(3)主斜井副立井開拓優(yōu)點：兼有斜井和立井的優(yōu)點，主井采用斜井開拓，井筒施工簡單，掘進速度快，費用低。副井采用立井開拓，井筒容易維護，有效斷面大，有利于通風，提升速度快。缺點：如果井口相近，則井底相距較遠，井底車場布置，井下的聯(lián)系就不太方便，如井底相近，由井口相距較遠，地面工業(yè)建筑物就比較分散，生產調度及聯(lián)系不方便，占地面積大，相應地增加了煤柱損失。技術評價：根據小恒山煤礦的實際情況，主斜井副立井開拓方案在技術上不合理,不能采用主斜井副立井開拓方案。具體開拓方案及經濟比較見井硐開拓方案經濟比較(見表3-1)井硐開拓方案經濟比較表和(圖3-1)井硐開拓方案示意圖。表3-1 井

37、硐開拓方案經濟比較表方案項目方案方案基建費/萬元立井開鑿石門開鑿井底車場22100.3=1268000.08=6410000.09=90斜井開鑿石門開鑿井底車場0.117502=1653000.08=648000.09=72生產費/萬元 立井提升石門運輸1.20.50.50.85=0.2551.20.50.80.381=0.183斜井提升石門運輸1.20.50.87=0.5221.20.50.3=0.18總計費用/萬元280.438費用/萬元300.702方案一方案二方案三圖3-1 井硐開拓方案示意圖經比較得出：本設計礦井最終采用雙立井開拓方案。2.井口位置井口位置的選擇主要存在以下條件限制。

38、（1）井下條件井筒與井底車場及主要運輸大巷位置應布置在井田走向中央或靠進中央位置，使井田兩翼可采儲量基本平衡，使走向運輸大巷的運輸費用降低，避免井筒偏于一側，形成單翼生產的不利局面?？紤]合理的上、下山長度，井筒與運輸大巷靠近，與井底車場形成一體，盡量減少各水平石門工程量的同時，應首先考慮第一水平的開采，兼顧其它水平；選擇開拓方式和井口位置時，應同時考慮初期移交達產采區(qū)的位置及其接續(xù)問題。初期達產采區(qū)應選擇在煤層儲量豐富、地質和水文條件比較好的地區(qū)，這樣有利于迅速達產和增產。達到基建工程量少、貫通連鎖工程短、前期投資少，建井工期短的最佳效果；有條件時可將工業(yè)廣場布置在無煤帶和煤層無開采價值的地帶

39、。盡量減少工業(yè)場地煤柱數量；井筒應盡量不穿地質及水文復雜的地層和地段。盡量將井底車場置于條件好的穩(wěn)定巖層中。（2）地面條件井筒應建在比較平坦的地方，減少土石方工程量； 工業(yè)場地要盡量不占良田； 井口要避開地面滑坡和泥石流等危險地區(qū)；井口位置必須滿足防洪標準；工業(yè)場地位置必須符合環(huán)境保護的要求；井口位置要適應礦區(qū)交通運輸、供電、水源、居住區(qū)及輔助企業(yè)等布局，形成有利于生產，方便于生活的局面。在本設計井田中，已確定井口位于井田走向方向的中部，為確定傾斜方向位置，提出三種沿井田傾斜方向的井筒位置方案：方案1井筒位于井田淺部；方案2井筒位于井田中部；方案3井筒位于井田深部。經過技術比較后認為：井筒位于

40、井田淺部，壓煤最少，但石門最長；井筒位于井田中部，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筒延伸有利；由于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 開拓巷道的布置1.開拓巷道布置方式的選擇大巷的布置方式根據煤層的數目和間距分為分煤層大巷、分組集中大巷和集中大巷布置。各種開拓巷道布置方式的適用條件如下：（1

41、）分煤層大巷適用于：井田走向長度短，服務年限不長的；煤層數不多，層間距較大，石門較長的；井底車場或平硐布置在煤層頂板的；煤質牌號不同，要求分采、分運的；產量大、風量大的；各煤層頂、底板均為堅硬巖層的。（2）分組集中大巷適用于：多個煤層中相距較近的兩個或幾個；要求運輸、通風合理組合，經濟上有利的；難以解決運輸、通風干擾，多水平生產的；煤層數多，煤層間距相差較大的。（3）集中運輸大巷適用于：煤質牌號相同的多個間距較小的；井田走向長度大，服務年限長的；下部煤層底板有堅硬巖層，容易維護的；自然發(fā)火嚴重，難以分區(qū)、分段處理事故的；采區(qū)尺寸大，石門長度較短的。詳見開拓方案比較（見表32）和開拓方案剖面示意

42、圖（圖32）。表3-2 開拓方案比較表方案方案一方案二方案三開拓巷道布置3#下與6#A中間布置巖石集中運輸巷。在各個煤層底板分別布置煤層運輸巷與回風巷。在23#下的巖石中布置一條巖石集中運輸巷道方案分析3#下與6#A層間距65m，需要掘石門進入煤層，工程量大，且巷道壓煤量大。本方案屬于分組分層開采， 各個煤層單獨開采，每層掘進兩條煤層大巷，工程量較大，但是運煤效果好，壓煤量少。工程量過大，難于開采，不能使用。分析結果本設計礦井采用方案二的開拓方案，在各個煤層底板分別布置煤層運輸巷與回風巷。依據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3#上、3#下、6#A和23#，其中3#上與

43、3#下平均間距18m， 3#下與6#A平均間距65m，6#A與23#平均間距93m。針對上述情況，由對比表可知，本井田適合于分層布置，單層開采，所以采用方案二。 圖3-2 開拓方案剖面示意圖3.2.3 開采水平數目和標高煤層開采一般順序是由淺部向深部逐層開采。根據煤層的賦存狀況，井田開采可采用單水平開采或多水平開采。每個開采水平設井底車場和運輸大巷，供該水平各采區(qū)運煤、運料、排矸和通風使用。隨著煤礦科技的迅速發(fā)展，使目前的煤礦實現(xiàn)了高度的機械化，高產高效礦井是煤礦發(fā)展的主要趨勢，這就要求采煤工作集中在一個水平，12個工作面生產。這就要求加大工作面、采區(qū)和水平的走向及傾斜長度。水平標高的確定主要

44、受以下幾個因素影響：1.煤層賦存條件及地質構造； 2.生產成本；3.合理的水平服務年限；4.水平接替；5.井底車場及其主要硐室的位置?？紤]到上述因素，對本設計井田水平劃分提出以下兩個方案： 方案一：井田劃分兩個開采水平，一水平標高-60 m，二水平標高為-450 m。兩水平均實行上下山開采。方案二：井田劃分三個開采水平，一水平標高-50 m，二水平標高-350 m，三水平標高-700 m。一水實行上山開采，二水平實行上下山開采，三水平實行下山開采。水平儲量及服務年限（見表33）。表33 水平儲量及服務年限表方案水平可采儲量/Mt服務年限/a方案一一水平79.9432二水平79.9432方案二一

45、水平49.9720二水平47.9619三水平61.9525通過該表可知，方案二的一水平服務年限達不到規(guī)范要求，不能采用。方案一的水平服務年限能夠滿足一水平服務年限不小于25a的要求，儲量充足。故而采用方案一的水平劃分方法，即劃分二個開采水平，一、二水平標高分別為-60m和-450m ，一二水平均采用上下山開采。3.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述3.3.1 井筒形式和數目本礦井采用雙立井開拓方式，一主井,一副井。3.3.2 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位置，選擇井筒位置的依據：1.地面條件（1）根據工業(yè)場地占地面積確定井筒位置；（2）根據生產建設與住宅位置確定井筒位

46、置；（3）根據地形地勢與工程地質條件確定井筒位置； （4）根據煤的運輸方向確定井筒位置。2.井下條件（1）根據地質條件確定井筒位置；（2）根據勘探程度和初期工程量確定井筒位置；（3）根據壓煤量確定井筒位置； （4）根據運輸量確定井筒位置。根據上述的條件，并考慮到小恒山井田的實際情況，確定該設計礦井井筒位置，詳見井田開拓方式平面圖。兩立井井口坐標分別為：主井：（ ，）；副井：（ ，）。 3.3.3 水平數目及高度小恒山井田地表標高為+150m采用二水平開拓,第一水平標高為-60m,實行上、下山開采。第二水平標高為-450m，實行上、下山開采。3.3.4 石門 大巷(運輸大巷、回風大巷)數目及布置

47、1.大巷數目：兩條（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：掘進施工容易，掘進速度快；早出煤，早投產，節(jié)省投資以及及時探明地質情況；巷道維護困難，維護費用高；當煤層起伏褶曲較少，巷道彎曲轉折多，所以煤層大巷機車運行速度受到限制，運輸能力低。煤層大巷適用于：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；煤層群下部的薄或中厚煤層；煤質堅硬，圍巖穩(wěn)定，易于維護，維護費用不高的煤層；煤系底部有強含水層或富含水的溶巖時；煤層堅硬而頂板松軟或膨脹，難以維護的。（2）巖石大巷： 巖石工程量大

48、，掘進速度慢，投資費用高，建設工期長； 安全條件好，受煤塵和瓦斯突出以及自燃發(fā)火影響較??； 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； 可不留或少留保安煤柱，煤的損失少； 維護條件好，費用低。適用條件：與煤層大巷相對。針對上述條件，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。根據本設計礦井的實際情況，煤層大巷與巖石大巷相比較：掘進時間短，速度快，出煤早，見效快；本區(qū)煤層起伏褶曲較少，巷道彎曲轉折少，所以煤層大巷機車運行速度不受到限制，運輸能力穩(wěn)定；煤層頂板堅硬，易于維護，巷道維護不必留設過多保安煤柱；瓦斯涌出量較低無煤塵爆炸危險，煤層無自燃發(fā)火可能

49、；煤層大巷的維護時間短，總體維護費用比巖石大巷低。綜上所述，通過簡單的費用計算，結合本設計礦井實際情況，煤層大巷與巖石大巷相比優(yōu)點大于缺點。在本設計井田中，由于各個煤層間距離均比較遠，可采用分煤層布置大巷布置。因此，運輸大巷及回風大巷均采用煤層大巷布置。本設計礦井石門服務年限較長，大巷布置在煤層中，服務年限較短,但石門及大巷的斷面基本一致,見具體斷面和支護設計（見圖33）。圖3-3 主要巷道斷面圖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(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，直接影響礦井的生產和安全。

50、1.設計依據（1）井田開拓方式；（2）礦井瓦斯等級及通風方式；（3）礦井地面及井下生產系統(tǒng)的布置方式； （4）各種硐室有關的資料；（5）礦井主要運輸巷道的運輸方式； （6）井筒形式及數目；（7）礦井設計生產能力及工作制度。2.設計要求：（1）井底車場的通過能力，應比礦井設計生產能力有30%以上的富裕系數，；（2）提高井底車場的機械化水平，簡化調車作業(yè)，增大井底車場通過能力； （3）井底車場線路布置應該布局合理，結構簡單，管理使用方便，運行及操作系統(tǒng)安全可靠，注意節(jié)省工程量，便于施工和維護；（4）應該考慮有增產的可能性； （5）充分考慮主、副井之間施工時相互聯(lián)系的方便；（6）井底車場內及附近的巷

51、道和硐室，應留設相應的保安煤柱。3.立井井底車場的基本類型：（1）環(huán)行式：立式、斜式、臥式；（2）折返式：梭式、盡頭式。4.井底車場形式選擇的依據：井底車場形式必須滿足下列要求：（1）保證車場有足夠的通過能力，有30%以上的富裕系數，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)范要求；（4）井巷工程量少，建設投資??；便于維護，生產成本低；（5）施工方便，各井筒間、井底車場巷道與主要巷道間能迅速貫通，縮短建設時間。 根據上述原則，結合本設計礦井的實際情況，確定本設計井田井底車場形式為主井臥式環(huán)行井底車場，采用兩翼來車的形式。3.3.6 煤層群的聯(lián)系由

52、于各個煤層間距比較大，決定了本設計井田煤層開采時的聯(lián)系方式是集中石門聯(lián)系，即各個煤層單個形成一個采準系統(tǒng)，大巷采用分煤層布置方式。各層煤由各層運輸大巷運至運輸主石門，統(tǒng)一通過井底車場由主井提升至地面。3.3.7 帶區(qū)劃分小恒山井田地質構造簡單，但走向長度較大，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2.0m左右，頂、底板良好。采用傾斜長壁采煤法可以節(jié)省大量采掘費用。傾斜長壁采煤法的礦井內的劃分一般是條帶式、帶區(qū)式和盤區(qū)式。所以本設計礦井決定采用傾斜長壁帶區(qū)式巷道布置。帶區(qū)是指能共用一個帶區(qū)煤倉的所有煤層的所有工作面所組成的區(qū)域?，F(xiàn)將本設計井田一水平3上煤層劃分為以下帶區(qū)(見圖35)。圖35 帶區(qū)劃分示意圖3.4 井筒布置及施工3.4.1 井筒穿過的巖層性質及井筒維護 本設計礦井采用雙立井開拓，一主、一副兩個井筒，井筒掘進穿過的巖石大部分為粉砂巖，現(xiàn)根據井筒特征及裝備情況，參考小恒山地質資料，