采礦工程畢業(yè)設計（論文）開灤礦業(yè)集團東歡坨礦1.5mta新井設計【全套圖紙】

1、摘 要本設計礦井為開灤礦業(yè)集團有限責任公司東歡坨煤礦1.5Mt/a新井設計，共有三層可采煤層，煤層平均總厚度為9.2m，煤層工業(yè)牌號為肥氣煤。設計井田的可采儲量127.56 Mt，服務年限為61a。本設計礦井采用雙立井開拓方式，劃分兩個開采水平。采用集中大巷布置，大巷采用10t架線式電機車牽引3.0t底卸式礦車運輸，采煤方法為走向長壁后退式采煤法，采煤工藝為綜合機械化采煤工藝，采空區(qū)處理方法為全部垮落法。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。礦井的通風方式為中央分區(qū)抽出式。關鍵詞： 開拓方式 水平開采 集中大巷 走向長壁 全套圖紙，加153893706AbstractThis

2、 design mine pit for Kailuan Mining industry Group Limited liability company east happy lump coal mine 1.5Mt/a new well design, altogether has three to be possible to mine coal the level, coal bed average total thickness is 9.2m, the coal bed industry trademark is the fat gas coal. Design well field

3、 recoverable resources 127.56 Mt, the service life is 61a.This design mine pit selects the double vertical shaft development method, divides two mining levels.Uses concentrates the big lane arrangement, the big lane uses the 10t wire laying type electric locomotive to tow the 3.0t bottom-dump mine c

4、ar transportation, the mining coal method for moves towards the long wall backlash type mining coal law, the mining coal craft for the synthesis mechanization mining coal craft, picks the depletion region processing method for to break down completely falls the law.The main well uses the multi-ropes

5、 to rub the ore basket promotion, the vice-well uses the rigid combination pot cage promotion.The mine pit well ventilated way extracts the type for the central district.Key word: Development way Mining level Gathering main roadway Longwall coal mining method目 錄摘 要1Abstract2緒論1第1章 井田概況及地質(zhì)特征21.1 井田概況

6、21.1.1 交通位置21.1.2 地形地勢31.1.3 氣象及地震情況31.1.4 礦區(qū)煤田發(fā)展史31.1.5 礦區(qū)工農(nóng)業(yè)及原料供應31.1.6 主要建筑材料供應情況31.1.7 水源、電源條件31.2 地質(zhì)特征41.2.1 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況41.2.2 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造51.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征51.2.4 巖石性質(zhì)、厚度特征51.2.5 水文地質(zhì)情況61.2.6 沼氣、煤塵及煤的自燃性61.2.7 煤質(zhì)、牌號及用途61.3 勘探程度及可靠性7第2章 井田境界、儲量、服務年限82.1 井田境界82.1.1 井田境界確定的依據(jù)82.1.2 井田境界82.1.3

7、 井田未來發(fā)展情況82.2 井田儲量82.2.1 井田儲量的計算82.2.2 保安煤柱92.2.3 儲量計算方法92.2.4 儲量計算的評價102.3 礦井工作制度、生產(chǎn)能力、服務年限102.3.1 礦井工作制度102.3.2 礦井生產(chǎn)能力的確定102.3.3 礦井服務年限10第3章 井田開拓123.1 概述123.1.1 井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述123.1.2 影響本設計礦井開拓方式的原因及其具體情況123.2 礦井開拓方案的選擇123.2.1 井硐形式和井口位置123.2.2 開采水平數(shù)目和標高173.2.3 開拓巷道的布置183.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述203.3.1 井硐形

8、式和數(shù)目203.3.2 井筒位置及坐標203.3.3 水平數(shù)目及高度213.3.4 大巷數(shù)目及布置213.3.5 井底車場形式的選擇233.3.6 煤層群的聯(lián)系233.3.7 采區(qū)劃分233.4 井筒布置及施工243.4.1 井筒穿過的巖層性質(zhì)及井筒維護243.4.2 井筒布置及裝備263.4.3 井筒延伸的初步意見293.5 井底車場及硐室293.5.1 井底車場形式的確定及論證293.5.2 井底車場的布置、存儲線路、行車線路布置長度303.5.3 井底車場通過能力驗算313.5.4 井底車場主要硐室343.6 開采順序343.6.1 沿井田走向的開采順序343.6.2 沿井田傾斜方向的開

9、采順序343.6.3 采區(qū)接續(xù)計劃353.6.4 “三量”控制情況35第4章 采區(qū)巷道布置374.1 采區(qū)概況374.1.1 采區(qū)位置、邊界及范圍374.1.2 采區(qū)地質(zhì)和煤質(zhì)情況374.1.3 采區(qū)生產(chǎn)能力、儲量及服務年限374.2 采區(qū)巷道布置374.2.1 區(qū)段劃分374.2.2 采區(qū)上山布置384.2.3 采區(qū)車場布置404.2.4 采區(qū)煤倉形式、容量及支護454.2.5 采區(qū)硐室簡介464.2.6 采區(qū)工作面接續(xù)464.3 采區(qū)準備474.3.1 采區(qū)巷道的準備順序474.3.2 采區(qū)巷道的斷面圖及支護方式47第5章 采煤工藝515.1 采煤方法的選擇515.2 回采工藝515.2.

10、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 選擇采煤工作面循環(huán)方式和勞動組織形式53第6章 井下運輸和礦井提升566.1 礦井井下運輸566.1.1 運輸方式和運輸系統(tǒng)的確定566.1.2 礦車的選型與數(shù)量566.1.3 采區(qū)運輸設備的選擇586.2 礦井提升系統(tǒng)596.2.1 提升方式596.2.2 礦井主提升設備的選擇及計算59第7章 礦井通風與安全617.1 礦井通風系統(tǒng)的確定617.1.1 概 述617.1.2 礦井通風系統(tǒng)的確定617.1.3 主扇工作方式的確定617.2 風量計算和風量分配627.2.1 礦井風量計算的規(guī)定627.2.2 采掘工作面及硐室所需風

11、量的計算627.2.3 礦井總供風量657.2.4 風量分配657.2.5 風量的調(diào)節(jié)方法與措施667.2.6 風速驗算667.3 礦井通風阻力的計算687.3.1 確定全礦井最大通風阻力和最小通風阻力687.3.2 礦井等積孔的計算707.4 通風設備的選擇717.4.1 主扇的選擇計算717.4.2 電動機的選擇727.4.3 反風措施727.5 礦井安全技術措施727.5.1 預防瓦斯和煤塵爆炸的措施727.5.2 預防井下火災737.5.3 其它事故預防73第8章 礦井排水758.1 概 述758.1.1 礦井水的來源及性質(zhì)758.1.2 涌水量758.1.3 對排水設備的要求758.

12、2 礦井主要排水設備768.2.1 排水方式與排水系統(tǒng)簡介768.2.2 主排水設備及管路的選擇計算768.2.3 井底水窩排水設備的選擇78第9章 礦井主要技術經(jīng)濟指標79總結(jié)81參 考 文 獻82致 謝83附 錄1 外文資料翻譯譯文84附 錄2 外文原文92緒論東歡坨井田地處河北省唐山市，附近有北京、天津等各大城市。東歡坨井田的開采，對附近大城市的煤炭供應有相當大的幫助。根據(jù)有關部門提供的相關資料，東歡坨井田范圍內(nèi)地質(zhì)條件優(yōu)越，就目前的技術條件具備一定的開采條件。本設計礦井為1.5Mt/a的新型礦井設計。整個井田勘探面積約為15Km2。共有可采煤層三層，煤層總厚度達9.2m，多為肥煤，混有

13、少數(shù)氣煤。經(jīng)初步計算，設計井田的可采儲量為127.56Mt，服務年限為61a。本設計礦井采用雙立井開拓方式，整個礦井劃分為兩個水平開采，一水平服務年限25a。運輸大巷布置選用集中大巷布置方式。大巷運輸選用10t架線式電機車牽引3t底卸式礦車運輸。一水平劃分為六個采區(qū)，均為雙翼采區(qū)。結(jié)合相關地質(zhì)資料及有關規(guī)定，本設計礦井采用走向長壁后退式采煤方法，綜合機械化采煤工藝，采空區(qū)處理選用全部垮落法，礦井通風方式采用中央分區(qū)抽出式。第1章 井田概況及地質(zhì)特征1.1 井田概況1.1.1 交通位置1礦區(qū)地理位置東歡坨井田位于河北省豐潤縣韓城與新軍屯兩鎮(zhèn)之間，東距唐山市約15km。詳見圖1-1。2水陸交通狀況

14、由唐山市至玉田、寶坻縣的公路經(jīng)過本井田。井田北有京秦鐵路，東有京山和唐遵鐵路，京唐高速公路和唐山市外環(huán)線公路均在礦井附近，交通便利。圖1-1 交通位置圖1.1.2 地形地勢本井田屬于沖積平原地形，井田內(nèi)無山巒起伏，也無河流穿過，地形平坦。北部油房莊附近地形標高為+25m，南部南曹莊附近為+5m，地形坡降為1.6，地勢東北高，西南低。1.1.3 氣象及地震情況本區(qū)屬大陸性氣候。平均氣溫11.1，最低氣溫-21，最高氣溫39.6。平均降雨量為614.7mm，最大降雨量為1007.7mm，年平均蒸發(fā)量1321.1mm，平均濕度34.8%。冰凍期由每年12月至翌年3月初，凍土深度0.60.8m。積雪最

15、大厚度190mm，最小厚度40mm。年最大風速為25m/s。根據(jù)河北省最新頒布的地震區(qū)劃圖，本區(qū)地震烈度為八度。1.1.4 礦區(qū)煤田發(fā)展史本設計礦區(qū)為新建礦井，煤田范圍內(nèi)無發(fā)展史。1.1.5 礦區(qū)工農(nóng)業(yè)及原料供應礦區(qū)煤炭、鋼鐵、水泥、陶瓷等工業(yè)非常發(fā)達，輕工業(yè)也比較發(fā)達；農(nóng)業(yè)主要以小麥、玉米、高梁及棉花等農(nóng)作物為主，發(fā)展情況良好。1.1.6 主要建筑材料供應情況礦井建設所需的主要建筑材料如鋼材、木材、水泥、砂石等都可以在當?shù)氐玫浇鉀Q。1.1.7 水源、電源條件礦井水資源豐富，能保證生產(chǎn)及生活用水，水源可靠。礦井電源引自韓城220kV變電站，供電電源可靠。礦井工業(yè)場地建有110kV變電站，雙回路

16、運行。1.2 地質(zhì)特征1.2.1 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況東歡坨礦地層走向為N58°E，傾向為NS，傾角為9-13°。地層厚度175m，表土及風化帶厚度為25m，表土中無流沙層，巖層多由粉砂巖組成。詳細參考綜合柱狀圖1-2。圖1-2 綜合柱狀圖1.2.2 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造東歡坨井田范圍內(nèi)主要地質(zhì)構(gòu)造為斷層，其中斷層4個。均為正斷層，鉛直地層斷距在5-10m之間，大多數(shù)為傾向斷層。詳細參考斷層特征表。表1-1 主要斷裂構(gòu)造表序號斷層編號斷層性質(zhì)產(chǎn)狀落差查明程度走向(°)傾向(°)最大最小1F1正N20EN30E3075SE22060可靠2F2正N

17、2035W75SW300300可靠3F3正N1020W5570SE25040可靠4F4正N2238W5070NE300150可靠1.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征東歡坨井田范圍內(nèi)開采煤層為上石炭統(tǒng)趙各莊組與下二迭統(tǒng)大苗莊組。可采煤層為3層，分別為5#、8#、9#，全區(qū)可采。全區(qū)可采總厚度為9.2m。詳細特征參見表1-2。層次煤厚(m)平均間距(m)穩(wěn)定性發(fā)育范圍頂板底板最小最大平均5#3.54.13.83842穩(wěn)定全區(qū)發(fā)育細砂巖粉砂巖8#2.22.52.4穩(wěn)定全區(qū)發(fā)育粗砂巖中砂巖9#2.73.23.0穩(wěn)定全區(qū)發(fā)育粉砂巖細砂巖表1-2 煤層特征表1.2.4 巖石性質(zhì)、厚度特征有關巖石性質(zhì)及厚

18、度特征詳見表1-3所示。 表1-3 巖石主要物理力學性質(zhì)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22.65252200.50.40.58110礫巖2.3 2.65151150.21.50.8828泥巖2.7 2.81.6512.830.62.027510灰?guī)r2.2 2.75205200.52.018510頁巖2.0 2.416301100.21.013.5281.2.5 水文地質(zhì)情況根據(jù)煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范按直接充水含水層的富水性及補給條件，東歡坨井田礦床屬于水文地質(zhì)簡單礦床。1.2.6 沼氣、煤塵

19、及煤的自燃性1瓦斯賦存情況及涌出量經(jīng)過相關部門的瓦斯鑒定結(jié)果，東歡坨礦井瓦斯絕對涌出量為0.211m3min，瓦斯相對涌出量為0.142m3t，采區(qū)最大瓦斯相對涌出量為0.270 m3t。屬低瓦斯礦井。2煤塵爆炸性及煤的自燃情況本礦井煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)34.540.2。9煤較易自燃，9煤自然發(fā)火期為1217個月。地溫正常，無熱害。1.2.7 煤質(zhì)、牌號及用途主要可采煤層均屬較高揮發(fā)份的肥氣煤，煤種單一，以肥氣煤號、號、號為主，氣煤號、號甚少。1.3 勘探程度及可靠性東歡坨井田范圍內(nèi)進行了大量的精查工作。除以往工作量外，最后在精查區(qū)又探了多個鉆孔，基本上搞清了本井田的煤層賦存情況和主要地質(zhì)

20、構(gòu)造。但由于勘探水平有限，有一部分地質(zhì)構(gòu)造是難推定的，控制程度有一定的擺動。礦井涌水量和瓦斯涌出量是用類比法推算的，所以可靠性都不足待礦井建成投產(chǎn)后根據(jù)實際測得的數(shù)據(jù)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 井田境界確定的依據(jù)1井田范圍、儲量、煤層賦存及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應；2保證井田有合理的尺寸；3充分利用自然等條件劃分井田；4合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井之間的關系。2.1.2 井田境界根據(jù)上述原則，結(jié)合東歡坨礦區(qū)井田的實際情況，東歡坨井田境界的確定為：西部以F1斷層為界；東部以F4斷層為界，上部以煤層露頭線為界；下部以-650m標高線為界。井田

21、參數(shù)如下： 井田走向長度：5150m 傾斜長度：2620m 勘探面積：14711300m22.1.3 井田未來發(fā)展情況該井田向東和向西均以自然斷層為界，向下以-650m標高為界，隨著技術的進步和勘探水平的全面提高，井田范圍內(nèi)探明儲量會越來越精確，可能在更深部發(fā)現(xiàn)可采煤層。2.2 井田儲量2.2.1 井田儲量的計算東歡坨井田范圍內(nèi)計算儲量的煤層有5#、8#、9#各煤層儲量計算邊界與井田境界基本一致。礦井儲量可分為礦井地質(zhì)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(nèi)A+B+C級儲量的總和。礦井設計儲量=工業(yè)儲量-斷層煤柱-防水煤柱-井田境界煤柱-永久性煤柱損失。礦井可采儲量=礦井設計

22、儲量-(工業(yè)場地保護煤柱+保護煤柱煤量)×采區(qū)回采率。2.2.2 保安煤柱本設計礦機依據(jù)礦井設計安全規(guī)程規(guī)定，留設保安煤柱如下：1各煤層在露頭處留設20m保安煤柱；2邊界斷層留設20m保安煤柱；3井田內(nèi)部斷層留設30m煤柱。2.2.3 儲量計算方法1工業(yè)儲量計算 計算公式：塊段儲量=塊段面積×平均傾角×塊段平均厚度×容重 根據(jù)儲量計算圖、通過登高線塊段計算本井田工業(yè)儲量為127.56Mt。表2-1 可采煤層儲量計算總表水平煤 層(萬t)工業(yè)儲量(萬t) 煤炭損失量(萬t)可 采儲 量(萬t)工 業(yè)場 地邊 界斷 層開 采損 失合計 5#3072.3122

23、.89184.34553.01860.242212.068#2102.184.08126.13378.38588.591513.519#2263.890.56135.83407.48633.861629.94合計7438.2297.53446.31338.872082.75355.51 5#4245.36169.81254.72764.161188.73056.668#2904.72116.19172.28522.85813.322091.409#3128.16125.13187.69563.07875.882252.28合計10278.2411.13614.691850.082877.974

24、00.34總合計17716.4708.661060.993188.954960.612755.852可采儲量計算 計算公式如下： 式中 可采儲量，Mt； 工業(yè)儲量，Mt； 永久煤柱損失，Mt； 采區(qū)回采率。 本設計礦井煤層厚度介于2.43.8之間，屬中厚煤層。按相關規(guī)定，取回采率C=80%。經(jīng)各煤層可采儲量計算，匯總計算出來本井田可采儲量為127.56Mt。2.2.4 儲量計算的評價本設計礦井的相關計算均嚴格按照有關規(guī)定執(zhí)行，但由于本人的技術水平有限，計算所得的數(shù)據(jù)可能與實際的礦井儲量有一定的誤差。2.3 礦井工作制度、生產(chǎn)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330

25、d，礦井每日凈提升時間為16h，采用三班八小時工作制度。2.3.2 礦井生產(chǎn)能力的確定礦井生產(chǎn)能力的大小主要依據(jù)井田儲量、煤層賦存狀況、地質(zhì)條件等情況來確定，還應該考慮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(chǎn)能力方案，具體計算如下： 方案A：1.8Mt/a 方案B：1.5Mt/a 方案C：1.2Mt/a上述方案，還應根據(jù)礦井服務年限及今后市場的需煤量確定最終方案。2.3.3 礦井服務年限礦井服務年限的計算公式如下：式中 礦井設計可采儲量，Mt； 生產(chǎn)能力，Mt/a； 礦井儲量備用系數(shù)，K =1.3-1.5；根據(jù)本設計礦井實際情況，K值取1.4。依據(jù)以上擬訂的礦井生

26、產(chǎn)能力，服務年限的確定現(xiàn)提出的三種方案具體如下：方案A：1.8Mt/a 方案B：1.5Mt/a方案C：1.2Mt/a參照煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范規(guī)定，方案B比較合理，即：礦井生產(chǎn)能力：A=1.5Mt/a,礦井服務年限：T=61a。第3章 井田開拓3.1 概述3.1.1 井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述東歡坨井田東鄰范各莊礦，西鄰趙各莊礦，井田范圍內(nèi)無開發(fā)史。范各莊礦及趙各莊礦全部采用雙立井多水平分組大巷開拓方式。本井田范圍內(nèi)，煤層傾角913°，屬于低瓦斯、水文礦井。井田范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，多為斷層，混有少數(shù)的背斜。本設計礦井可采儲量為127.56Mt，年產(chǎn)量為1.5Mt/a，礦井設計總

27、服務年限為61a。3.1.2 影響本設計礦井開拓方式的原因及其具體情況根據(jù)相關的詳細報告內(nèi)容可初步確定本設計礦井水文地質(zhì)等條件對井田開拓的影響較小，只有煤層賦存深度對開拓方式的影響較大。本設計礦井建設必須按照相關規(guī)定、規(guī)范的建設程序辦事，擬訂開拓方案必須充分考慮主井工藝系統(tǒng)的械化裝備水平。機械化程度的高低直接影響井型和經(jīng)濟效果，而且提升、運輸設備的革新發(fā)展對開拓方式的選擇也有較大的影響。3.2 礦井開拓方案的選擇3.2.1 井硐形式和井口位置按照煤層的傾角不同，開拓方式劃分為以下四種形式：(1)平硐開拓；(2)斜井開拓；(3)立井開拓；(4)綜合開拓方式。由于開拓方式對礦井建設的影響極大，因此

28、在確定方案之前，應該進行詳細的技術經(jīng)濟比較及分析，以保證開拓方案的合理性、可行性。1井筒形式根據(jù)本設計井田的地形地質(zhì)及煤層賦存特征可知：平硐開拓方式的條件不具備。由于本設計井田的煤層賦存較深，斜井開拓在技術及經(jīng)濟上較立井開拓有相當大的劣勢，也不適于本井田。依據(jù)本井田的地質(zhì)狀況、煤層賦存、井型、服務年限等要求，提出以下三種立井開拓方案：(1)方案一：雙立井開拓方式(井口位置位于井田中部)：如圖3-1所示。圖3-1 雙立井開拓方式圖(井口位置位于井田中部)(2)方案二：雙立井開拓方式(井口位置位于井田淺部)：如圖3-2所示。圖3-2 雙立井開拓方式圖(井口位置位于井田淺部)(3)方案三：立井加暗斜

29、井開拓方式：如圖3-3所示。圖3-3 雙立井加暗斜井開拓方式(1)技術比較方案一：雙立井開拓方式(井筒位于井田中部)優(yōu)點：井筒短，提升速度快，提升能力大； 便于井筒延伸；對于開采深部賦存煤層有長處；適應性強，技術成熟可靠；通風斷面大，風阻小，滿足大風量要求。缺點：需要大型的提升設備；多水平開拓，由于井田煤層的間距較大，開挖立井石門長度大，掘進工程量大，掘進費用高；井底車場位于煤層中部的巖石當中，受煤層采動影響，車場不穩(wěn)定，不利于后期開采； 初期投資大，建井期限稍長。方案二：雙立井開拓方式(井筒位于井田淺部)優(yōu)點：井筒短，提升速度快，提升能力大。大于斜井提升的能力； 井底車場位于最下部煤層的底部

30、，車場比較穩(wěn)定，有利于后期井田開采；便于井筒延伸；適應性強，技術成熟可靠，本井田的地質(zhì)條件完全適合立井開拓；對于開采深部賦存煤層有長處；通風斷面大，風阻小，滿足大風量要求。缺點： 多水平開拓，立井石門長度大，掘進工程量大，掘進費用高；需要大型的提升設備；初期投資大，建井期限稍長。方案三：立井加暗斜井開拓方式優(yōu)點：有助于輔助運輸。掘進速度快；可滿足最大風量的通風要求；缺點：地面工業(yè)建筑分散，生產(chǎn)調(diào)度及聯(lián)系不方便； 地面工業(yè)建筑占地多，增加了煤柱損失；井口相距較遠，不利于工業(yè)廣場的布置。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：方案二：雙立井開拓方式(井筒位于井田淺部)方案三：立井加暗斜

31、井開拓方式(2)經(jīng)濟比較經(jīng)比較，方案一和方案二中，二方案明顯優(yōu)與一方案，一方案不適合井田的后期開采，方案二、方案三，在技術上較合理，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采區(qū)石門和采區(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(chǎn)經(jīng)營費用、基建費用和維護費用等。 詳見開拓方案經(jīng)濟比較表3-1、3-2、3-3、3-4所示。初期項目方案二方案三主井井筒385385副井井筒365365井底車場11001100主石門535535運輸大巷29002900 表3-1 建井工程量從圖3-2、圖

32、3-3以及表3-1可以看出方案二及方案三在礦井建設初期即一水平的投資是相同的，不需要進行比較。故對此兩種方案的二水平的投資建設進行詳細的經(jīng)濟比較。表3-2 方案粗略估算費用表方案二方案三基建費用(-360-570)(萬元)立井開拓400.5主暗斜330石門開鑿42.8副暗斜330井底車場99上下斜井車場108小計542.3小計768生產(chǎn)費(萬元)立井提升3678.9暗斜井提升7229.7石門運輸2863.4主井提升4856.1立井排水1200排水(斜立)2158.6總計費用7742.3費用14244.4小計8284.6小計15012.4百分率100百分率181.2%表3-3 生產(chǎn)經(jīng)營工程量項目

33、方案二項目方案三運輸提升(3t.km)工程量運輸提升(3t.km)工程量大巷及石門運輸二水平18002.5大巷及石門運輸二水平20202.5立井提升22115.8立井提升21389.2維護采區(qū)上山(萬m.a)28.12維護采區(qū)上山(萬m.a)10.359.44排水(m3)8753.17排水(m3)10255.81表3-4 基建費用表方案項目方案二方案三工程量單價費用工程量單價費用主井井筒23090002070000110030003300000副井井筒21590001935000110030003300000井底車場11009009900001100900990000主石門5358004280

34、00運輸大巷2900800232000029008002320000小計67530009910000經(jīng)經(jīng)濟比較后，方案二的運輸費用和維護費用相對少于方案三，所以決定該設計礦井應該采用二方案：雙立井開拓方式。2井口位置的確定井口位置的選擇對井田開拓有著極其重要的作用。井口位置的選擇要綜合考慮多方面因素，提、運煤炭的主井位置要與地面生產(chǎn)系統(tǒng)、工業(yè)廣場布置相匹配。綜合考慮本設計礦井的井下條件及地面工業(yè)廣場的條件，提出以下三種井筒位置的方案：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：井筒位于井田深部經(jīng)過簡單的技術比較后認為：(1)井筒位于井田淺部，煤柱尺寸最小，壓煤最少，但石門最短； (

35、2)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通延伸有利；(3)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選擇方案一，即井筒位置位于井田淺部。3.2.2 開采水平數(shù)目和標高礦井水平劃分就是合理解決階段垂高和斜長。水平劃分的原則：1開采水平必須有足夠的服務年限開拓出一個開采水平需要大量的工程量，耗費大量的資金，因此保證合理

36、的水平服務年限是極其重要的。按照煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范規(guī)定，對于3Mt以下的大型礦井不能少于25a，3Mt以上的特大型礦井不能少于30a。2保證上、下山的合理斜長水平劃分與階段斜長想對應。劃分時，應使井巷工程量和維護費用最少，生產(chǎn)經(jīng)營管理費用最低。受絞車鋼繩長度限制，一水平的斜長不能大于1130m。3有利于井巷和硐室的開鑿維護必須與礦井開拓方式，井筒位置聯(lián)系考慮，使劃分的水平方案對井巷硐室的開鑿維護有利。根據(jù)井田斜長(垂高)的大小，開采煤層多少和煤層傾角的陡緩，井田設一個或多個水平，本井田三層煤距離分別為：5#至8#煤層42m，8#至9#煤層38m?，F(xiàn)依據(jù)井田的實際情況擬定以下水平劃分的兩個方案

37、：方案一：一水平上山開采，二水平上下山開采一水平標高：-360m 二水平標高：-570m一水平儲量：5355.51萬t 二水平儲量：7400.34萬t一水平服務年限：25a 二水平服務年限：36a方案二：三水平上山開采一水平標高：-360m 二水平標高：-570m三水平標高：-650m一水平儲量：5535.51萬t 二水平儲量：5355.51萬t 三水平儲量：1864.83萬t一水平服務年限：25a 二水平服務年限：25a三水平服務年限：9a參照上述兩種方案的各項數(shù)據(jù)，各方案評價如下：方案一：該方案的階段垂高及斜長均符合要求，雖然二水平下部有部分煤需要下山開采，但是煤量不是很多，而且較三水平開

38、采少開拓一個水平，節(jié)省了大量資金，故此方案在技術及經(jīng)濟上均較為合理?？梢圆捎谩７桨付涸摲桨傅碾A段垂高及斜長均符合要求，在技術上不存在問題。但是，此方案較方案一多開采一個水平，在資金投入上較一方案大了很多。所以，此方案雖然在技術上合理，但在經(jīng)濟上較方案一有較大劣勢。綜上所述，通過各方案在技術及經(jīng)濟上的比較，權(quán)衡利弊可知方案一較方案二更為可行。故選用第一方案作為本設計礦井的水平劃分方式。即：全礦建一個井，在-360m標高處設第一水平，階段垂高210m，在-570m標高處設第二水平，一水平的可采儲量為55.36Mt，二水平的可采儲量為74Mt；一水平服務年限為25a，二水平的服務年限為36a。一水

39、平采用上山開采方式，二水平采用上下山開采方式。3.2.3 開拓巷道的布置本設計采用二水平開拓。一水平服務年限25a，二水平服務年限36a。運輸大巷布置在符合開拓要求的前提下，綜合考慮技術上的相關條件(如：避免過多的彎曲、轉(zhuǎn)折等)及經(jīng)濟上的條件(如：盡量縮短大巷長度，減少開拓工程量等)。結(jié)合本設計礦井的實際地質(zhì)情況：本設計礦井可采煤層為三層，三層煤間距分別為5#煤層距8#煤層38m；8#煤層距9#煤層42m。所以分組集中大巷布置方式不合理。下面對分層大巷布置方式和集中大巷布置方式進行簡單的比較：如圖3-4及圖3-5所示：方案一：集中大巷布置方式：如圖3-4所示。圖3-4 集中大巷布置方圖方案二：

40、分層大巷布置：如圖3-5所示。圖3-5 分層大巷布置圖兩種方案的比較見表3-5。表3-5 大巷布置方案比較表特點分層大巷布置集中大巷布置優(yōu)點1.初期工程量少2.初期投資少3.建井速度快4.施工技術及裝備簡單1.大巷工程量少2.生產(chǎn)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總的開拓工程量大2生產(chǎn)管理麻煩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.煤層間距大2.集中布置在技術上有困難，經(jīng)濟上不合理。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(zhì)條

41、件及煤層賦存狀況：本井田共有可采煤層3層，即5#、8#、9#煤層，其中5#與8#平均間距38m, 8#與9#煤層平均間距42 m。針對上述情況，本設計礦井井田走向長5250m，底板有堅硬巖石，容易維護，而方案二在技術及經(jīng)濟上較方案一都有所不及，故本設計礦井采用方案一，集中大巷布置方式。即：三層煤為一組，集中開拓布置大巷。 3.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述3.3.1 井筒形式和數(shù)目根據(jù)本設計礦井井田的地表、煤層、地質(zhì)構(gòu)造等因素，本設計礦井采用雙立井開拓，一主井一副井兩個井筒。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 井筒位置及坐標根據(jù)本井

42、田的實際情況，并考慮地面及井下的具體條件，本設計礦井井筒位置在9#煤層底板；為減少保護井筒和工業(yè)場地煤柱損失及適當減少初期工程量，將井筒設在沿傾斜中部靠上方的位置。井筒坐標主井： x:95614 副井:x:95702，y:383534 y:383523z:+25 z:+53.3.3 水平數(shù)目及高度根據(jù)本設計井田的煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造等因素，合理的水平劃分方案的技術分析和經(jīng)濟評價，本設計礦井在-360m水平標高劃分一個水平，階段垂高210m，在-360m及-570m水平布置開拓巷道，井底車場及各類硐室。井田范圍內(nèi)一水平采用上山開采，二水平采用上下山開采。3.3.4 大巷數(shù)目及布置1大巷數(shù)目根據(jù)

43、本設計礦井開拓巷道布置方案的技術分析和經(jīng)濟評價，確定本設計礦井采用的開拓巷道布置方式為集中大巷及采區(qū)石門布置方式。即：采用一條集中運輸大巷布置于9#煤層底板，5#、8#兩層煤通過采區(qū)石門與集中大巷聯(lián)系。2大巷布置大巷布置形式主要有煤層大巷、巖石大巷兩種。 結(jié)合本設計礦井的實際地質(zhì)情況以及大巷服務年限等情況，對以下兩種大巷布置方式進行比較：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：當煤層起伏褶曲較多時，巷道彎曲轉(zhuǎn)折多，機車運行速度受到限制，運輸能力降低； 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(chǎn)，而且因煤柱受影響破壞，封閉效果不好，處理火災困難；

44、煤層大巷的巷道維護困難，維護費用高；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。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5#、8#、9#煤層間距小，所以布置巖石集中大巷。大巷與石門服務年限較長，運輸能力要求大，所以大巷和石門的斷面和支護設計基本相同，斷面尺寸詳見大巷斷面圖及表3-6大巷斷面特征表。圖3-6 大巷斷面圖表3-6 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(mm)凈掘頂高底寬半圓形錨噴12.9914.801950410013.631503.3.5 井底車場形式的選擇井底車

45、場是井下運輸與提升的重要環(huán)節(jié)，井底車場設計是否合理，直接影響著礦井的安全和生產(chǎn)。井底車場分為：環(huán)行式和折返式兩大類型，固定式礦車運煤時則一般用折返式車場。井底車場形式的選擇：(1)操作安全，符合有關規(guī)程、規(guī)范； (2)井巷工程量少，建設投資省，便于維護，生產(chǎn)成本低；(3)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(diào)車線，可選擇立式井底車場；(4)調(diào)車簡單，管理方便，彎道及交岔點少；(5)保證礦井生產(chǎn)能力，有足夠的富裕系數(shù)，有增產(chǎn)的可能性；(6)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； (7)井底車場形式也取決于礦車的類型，當采用定向卸載的底縱卸式、底側(cè)卸式

46、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(jié)合本設計礦井的有關設計參數(shù)，按照相關的依據(jù)及要求，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立井梭式井底車場。3.3.6 煤層群的聯(lián)系本設計礦井井田范圍內(nèi)共有三層可采煤層，即：5#、8#、9#煤層，參見可采煤層特征表及巷道開拓方案示意圖，由采區(qū)石門將三層煤聯(lián)系，采用集中大巷布置。3.3.7 采區(qū)劃分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(zhì)條件、開采機械化水平、采區(qū)儲量、生產(chǎn)能力及巷道維護等因素綜合考慮； 2采區(qū)劃分要考

47、慮采區(qū)接續(xù)關系，使其適應各翼儲量及產(chǎn)量分配；3初步設計一般負責劃分一水平采區(qū)，需要沿走向全長統(tǒng)一考慮，作到初后期統(tǒng)籌兼顧，全井合理，更有利于初期生產(chǎn)；4初期采區(qū)尺寸要適應目前輸送機長度及電壓降的控制范圍，后期采區(qū)尺寸可適當加大；5采區(qū)劃分要有意識地縮短大巷，又要充分注意人為境界外延的可能性；6采區(qū)走向長度不大，兩翼均不超過1500m，可以不劃分采區(qū)，直接從井田境界后退式回采；7開采多煤層井田，應盡量聯(lián)合布置采區(qū)，搞集中生產(chǎn)；8煤層穩(wěn)定、開采條件好、生產(chǎn)能力大的采區(qū)，走向長度要適當增大。結(jié)合上述原則，本設計井田以井田境界內(nèi)的斷層為界，將整個井田劃分為6個采區(qū)，詳見圖3-7。圖3-7 采區(qū)劃分示意

48、圖3.4 井筒布置及施工3.4.1 井筒穿過的巖層性質(zhì)及井筒維護1井筒穿過的巖石性質(zhì)東歡坨井田煤系地層主要由石炭系，二迭系地層組成，其中包括中石炭系唐山組，上石炭統(tǒng)開平組、趙各莊組，下二迭統(tǒng)的大苗莊組、唐家莊組?；诪榻?jīng)過長期剝蝕夷平的中奧陶統(tǒng)，上覆地層為上二迭統(tǒng)古冶組陸相碎屑石。含煤建造由一套海相、過度相、陸相地層組成。根據(jù)巖性可以分以下幾層：(1)粉砂巖泥巖層該層厚度為80150m，平均厚度120m，主要為深灰色粉砂巖，泥巖夾灰白色砂巖，碩砂巖，橫向分布于井田大部分范圍。(2)中部粉砂巖，細砂巖層該層全區(qū)發(fā)育，厚度120-120m， 平均厚度150m，主要以灰色，灰白色粉砂巖，細砂巖石為主

49、， 灰色，白色砂巖，砂碩巖及少量深灰色泥巖，該層層理清晰，多呈波狀。2井筒布置及裝備井筒平面布置設計的依據(jù)和要求：(1)設計依據(jù)提升容器與井筒裝備、井壁之間的安全間隙；井筒通過的風量；井筒裝備的類型和規(guī)格；提升容器的種類、數(shù)量、外形尺寸； 桶子間的平面尺寸，管路及電纜的規(guī)格、數(shù)量和布置。(2)布置要求井筒平面內(nèi)布置提升容器時，所允許的間隙不應過?。换诽嵘木膊粦孀黠L井；作為安全出口的立井井筒，當井底超過300m時，宜每隔200m左右設置一個休息點；井筒允許最大風速不超過表3-7所列。表3-7 允許最大風速表井 筒 名 稱允許最大風速(m/s)無提升設備的風井專為升降物料的風井升降人員和物

50、料的風井設梯子間的風井修理井筒時1512888根據(jù)井筒特征，裝備情況和地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，選用井硐支護類型為整體式錨噴混凝土，主副井混凝土井壁厚400mm，外加充填混凝土50mm，利用金屬倒楔式錨桿，設計錨圖為大于50kN,排間距為0.9,1.1m 。3井筒支護類型(見表3-8)表3-8 井筒支護類型表類型名稱采用材料使用情況優(yōu)缺點砌筑式砂漿、料石、混凝土、預制塊取材方便的普通法造井，井筒使用近年來，凍結(jié)法井筒在膨脹粘土層做臨時支護1、砌筑后能立即承受壓力2、砌體強度較低3、整體受力及防水性差整體式整體灌注混凝土井筒各種施工方法包括基巖井壁灌注應用1、整體性好，強度較高2、防水性能好3、便于機

51、械化，施工方便，勞動強度低混凝土、錨噴混凝土、(錨桿、金屬脹)在巖層較穩(wěn)定，淋水小且井筒裝配少或鋼絲繩罐道的井筒中采用1、掘進工程量小，施工快，效率高2、噴射過程中，回強率高，粉末多本礦井主副井筒均采用整體灌注式。3.4.2 井筒布置及裝備主井井筒直徑為6.5m，采用球扁組合管道，布置一對16t箕斗， 罐道布置在箕斗兩側(cè)，兩箕斗相距500mm，箕斗與罐道梁相距50mm，箕斗與井梁相距200mm。副井井筒直徑為6.5m ，采用38KSDKDF 鋼軌，布置一對1t礦車雙層四車罐籠，罐道布置籠兩側(cè)，罐籠與井壁相距100mm，罐籠與罐道相距120mm，罐籠與井梁相距120mm。詳見圖3-8、圖3-9、表3-9、表3-10。圖3-8 副井井筒斷面圖副井井筒斷面特征表井型1.5Mt/a提升