雞西礦業(yè)集團(tuán)小恒山煤礦0.9Mta新井設(shè)計(jì)

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摘 要 本人今年畢業(yè)設(shè)計(jì)的礦井為雞西市礦業(yè)集團(tuán)小恒山礦的新井設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)井田可采儲(chǔ)量73.08Mt，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.9Mt/a，服務(wù)年限58a。井田平均走向長(zhǎng)3600m，平均傾斜長(zhǎng)4254m，井田內(nèi)有4層可采煤層。分別是4#、5# 、6#A和6#B，煤層平均總厚度4.06米。平均傾角11，屬緩傾斜煤層。地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤質(zhì)是焦煤。本礦井采用雙立井開拓，井田共劃分為2個(gè)開采水平，每個(gè)水平都采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法。工作面運(yùn)輸采用刮板輸送機(jī)刮煤，帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，大巷運(yùn)輸采用3t底卸式礦車運(yùn)輸。提升方式為立井箕斗提升，每天提升時(shí)間16h,四、六工作制提煤。工作面全部為普通機(jī)械化采煤。 由于本人能力和時(shí)間有限，所以在設(shè)計(jì)中必然存在許多不足之處，敬請(qǐng)各位專家和老師批評(píng)指正，本人誠(chéng)懇接受并予以改正，并將在以后的學(xué)習(xí)和工作中更加努力，為采礦這一行業(yè)多做貢獻(xiàn)。 關(guān)鍵詞 可采儲(chǔ)量 開采水平 機(jī)械化采煤 傾斜長(zhǎng)壁 Abstract Myself this year the graduation project mine pit is jixi City mining industry group small Mt. Hengshan ore new well design, Design well field recoverable resources 73.08Mt, Design productivity is 0.9Mt/a, service life 58a.The well field moves towards long 3600m equally, medium bank long 4254m, in the well field has 4 to be possible to mine coal the level. Respectively is 4#、5# 、6#Awith 6#B, coal bed average total thickness 4.06 meters. The average inclination angle 11, is the easy gradient coal bed.The geologic structure is simple, the anthrax is the coking coal.This mine pit uses the double vertical shaft development, well field altogether division is 2 mining levels, each level all uses inclines the long wall mining coal law. The working surface transportation uses the scraper conveyer to blow the coal, the belt type transports the opportunity coal, the big lane transportation uses the 3t bottom-dump mine car transportation.The promotion way for the vertical shaft ore basket promotion, promotes time 16h every day, four, six working systems raise the coal.Working surface completely for ordinary mechanized mining coal. Because myself ability and the time are limited, therefore has many deficiencies inevitably in the design, asks respectfully fellow experts and teacher criticizes points out mistakes, myself accept sincerely and correct, and in later study and the work, for will mine even more diligently this profession to make the contribution. key word May Mining Reserves Mining Stage Machinery mining Coal Incline Long Mining 緒論 通過(guò)大學(xué)四年對(duì)采礦專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)課的學(xué)習(xí)，我掌握了部分知識(shí)，為了能更好的鞏固和運(yùn)用這些知識(shí)，借畢業(yè)設(shè)計(jì)這個(gè)機(jī)會(huì)我做了黑龍江省雞西市礦業(yè)集團(tuán)小恒山礦的新井設(shè)計(jì)。其中包括開拓方式、采煤工藝、支護(hù)方式、設(shè)備選型和礦井的各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通風(fēng)安全方面、巖石力學(xué)方面以及CAD制圖方面的知識(shí)在這里也用到很多。本設(shè)計(jì)采用了一種創(chuàng)新模式，這是一個(gè)新的方案，主要是針對(duì)小傾角煤層群的開采方法，本方法采用反傾斜的巷道布置，因此，可以節(jié)省很多開采費(fèi)用，也更利于礦井的生產(chǎn)和管理。本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)繪制礦井的各種圖紙來(lái)進(jìn)行礦井的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這其中文字部分包括大量的方案比較，以便使設(shè)計(jì)更加合理。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)礦井的地質(zhì)情況、煤層的受力等情況進(jìn)行分析，這樣才能使建成的礦井更加與實(shí)際相符。 我希望通過(guò)做本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我能夠?qū)W到更多的采礦專業(yè)知識(shí)，鞏固我所學(xué)過(guò)的各種知識(shí)，并且能夠很好的運(yùn)用他們，從而也為我以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。 目 錄 摘要 I Abstract II 緒論 III 第1章 井田概況及礦井地質(zhì)特征 1 1.1 井田概況 1 1.1.1 井田位置及范圍 1 1.1.2 交通位置 1 1.1.3 地形與河流、湖泊、水庫(kù)、溝塘 1 1.1.4 氣象情況 1 1.1.5 煤田開發(fā)史 2 1.1.6 附近工礦農(nóng)業(yè)概況及原材料供應(yīng)情況 2 1.1.7 水電的供給情況 2 1.2 地質(zhì)特征 3 1.2.1 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況 3 1.2.2 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造 4 1.2.3 煤層賦存狀況及主要地質(zhì)構(gòu)造 4 1.2.4 巖石性質(zhì)、厚度特征 5 1.2.5 井田內(nèi)的水文地質(zhì)情況 6 1.2.6 沼氣、煤塵及煤的自燃性 6 1.2.7 煤質(zhì)、牌號(hào)及用途 6 第2章 井田境界 儲(chǔ)量 服務(wù)年限 8 2.1 井田境界 8 2.1.1 井田周邊狀況 8 2.1.2 井田境界確定的依據(jù) 8 2.1.3 井田的未來(lái)發(fā)展情況 8 2.2 井田儲(chǔ)量 8 2.2.1 井田儲(chǔ)量的計(jì)算 8 2.2.2 保安煤柱 9 2.2.3 儲(chǔ)量計(jì)算方法 9 2.2.4 儲(chǔ)量計(jì)算的評(píng)價(jià) 10 2.3 礦井工作制度 生產(chǎn)能力 服務(wù)年限 10 2.3.1 礦井工作制度 10 2.3.2 礦井生產(chǎn)能力的確定 10 2.3.3 礦井服務(wù)年限 11 第3章 井田開拓 12 3.1 概述 12 3.1.1 井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述 12 3.1.2 影響本設(shè)計(jì)礦井開拓方式的原因及其具體情況 12 3.2 礦井開拓方案的選擇 12 3.2.1 井筒形式和井口位置 12 3.2.2 開采水平數(shù)目和標(biāo)高 14 3.2.3 開拓巷道的布置 15 3.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述 22 3.3.1 井筒形式和數(shù)目 22 3.3.2 井筒位置及坐標(biāo) 22 3.3.3 水平數(shù)目及高度 23 3.3.4 石門、大巷數(shù)目及布置 23 3.3.5 井底車場(chǎng)的形式選擇 25 3.3.6 煤層群的聯(lián)系 26 3.3.7 帶區(qū)劃分 27 3.4 井筒布置及施工 28 3.4.1 井筒穿過(guò)的巖層性質(zhì)及井筒維護(hù) 28 3.4.2 井筒布置及裝備 28 3.4.3 井筒延伸的初步意見 31 3.5 井底車場(chǎng)及硐室 31 3.5.1 井底車場(chǎng)形式的確定及論證 31 3.5.2井底車場(chǎng)的布置、存儲(chǔ)線路、行車線路布置長(zhǎng)度 32 3.5.3 通過(guò)能力計(jì)算 33 3.5.4 井底車場(chǎng)主要硐室 35 3.6 開采順序 36 3.6.1 沿煤層走向的開采順序 36 3.6.2 沿煤層傾斜方向的開采順序 36 3.6.3 帶區(qū)接續(xù)計(jì)劃 37 第4章 帶區(qū)巷道布置與帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 39 4.1帶區(qū)概況 39 4.1.1 設(shè)計(jì)帶區(qū)的位置、邊界、范圍、帶區(qū)煤柱 39 4.1.2 帶區(qū)地質(zhì)和煤質(zhì)情況 39 4.1.3 帶區(qū)生產(chǎn)能力、儲(chǔ)量及服務(wù)年限 39 4.2 帶區(qū)巷道布置 39 4.2.1 區(qū)段劃分 39 4.2.2 帶區(qū)斜巷布置 40 4.2.3 帶區(qū)車場(chǎng)布置 41 4.2.4 帶區(qū)煤倉(cāng)形式，容量及支護(hù) 41 4.2.5 帶區(qū)硐室簡(jiǎn)介 43 4.2.6 帶區(qū)工作面的接續(xù) 43 4.3 帶區(qū)準(zhǔn)備 44 4.3.1 帶區(qū)巷道的準(zhǔn)備順序 44 4.3.2 帶區(qū)主要巷道的斷面及支護(hù)方式 45 第5章　采煤方法 47 5.1 采煤方法的選擇 47 5.2 回采工藝 47 5.2.1 選擇和決定回采工作面的工藝過(guò)程及使用的機(jī)械設(shè)備 47 5.2.2 選擇采面循環(huán)方式和勞動(dòng)組織形式 49 第6章 井下運(yùn)輸和礦井提升 51 6.1 礦井井下運(yùn)輸 51 6.1.1 運(yùn)輸方式和運(yùn)輸系統(tǒng)的確定 51 6.1.2 礦車的選型及數(shù)量 51 6.1.3 帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備的選擇 52 6.2 礦井提升系統(tǒng) 53 6.2.1 礦井主提升設(shè)備的選擇及計(jì)算 53 第7章 礦井通風(fēng)與安全 55 7.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 55 7.1.1 概述： 55 7.1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 55 7.1.3 主扇工作方式的確定 56 7.2 風(fēng)量計(jì)算與風(fēng)量分配 56 7.2.1 礦井風(fēng)量計(jì)算的規(guī)定 56 7.2.2 風(fēng)量計(jì)算 56 7.2.3 風(fēng)量分配 59 7.2.4 風(fēng)速的驗(yàn)算 59 7.2.5 風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法與措施 60 7.3 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 61 7.3.1 確定全礦最大通風(fēng)阻力和最小通風(fēng)阻力 61 7.3.2 礦井等積孔計(jì)算 62 7.4 礦井設(shè)備的選擇 62 7.4.1 主扇的選擇計(jì)算 62 7.4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 63 7.4.3 反風(fēng)措施 64 7.5 礦井安全技術(shù)措施 64 第8章 礦井排水 66 8.1 概述 66 8.1.1 礦井水來(lái)源及涌水量 66 8.1.2 對(duì)排水設(shè)備的要求 66 8.2 礦井主要排水設(shè)備 67 8.2.1 排水方式與排水系統(tǒng)簡(jiǎn)介 67 8.2.2 主排水設(shè)備及管路的選擇計(jì)算 68 第9章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 70 參考文獻(xiàn) 72 結(jié)論 73 致 謝 74 附錄1：中文資料論文 75 附錄2：外文翻譯 79 73 第1章 井田概況及礦井地質(zhì)特征 1.1 井田概況 1.1.1 井田位置及范圍 小恒山煤礦位于黑龍江省雞西市小恒山區(qū)境內(nèi)，西起F1斷層，東至F5斷層與雞西西區(qū)區(qū)相鄰，北以6#B號(hào)煤層露頭為界，南以4#號(hào)煤層―600米標(biāo)高垂直投影到地面線為界，東西長(zhǎng)3600m ,南北寬4254m，全區(qū)面積15.31km2 。地理坐標(biāo)為： 東經(jīng)13042′20″—13051′31″， 北緯4518′42″—4522′16″。 1.1.2 交通位置 煤礦附近有公路和鐵路，離雞西火車站非常近，交通運(yùn)輸十分便利。（見圖1—1）。 1.1.3 地形與河流、湖泊、水庫(kù)、溝塘 本區(qū)屬低山臺(tái)地，河谷型地形，北側(cè)和東側(cè)是由古老的麻山群變質(zhì)巖系組成的老年期地貌，聲勢(shì)陡峭，東部聲勢(shì)平坦，是穆棱河及其支流的沖積平原。西部是由第三紀(jì)玄武巖的方形臺(tái)地，地面最大高差在250米左右。本人設(shè)計(jì)的新礦井附近沒(méi)有河流經(jīng)過(guò)。也沒(méi)有湖泊、水庫(kù)和溝塘。 1.1.4 氣象情況 區(qū)內(nèi)從11月至翌年4月為凍結(jié)期，凍結(jié)深度為1.5～2.0m，最高氣溫在+37～31，最底氣溫在―29～―34，全年平均氣溫在―0.5。屬大陸性季風(fēng)氣候，處于亞溫帶，年降水量為370mm～630mm，平均降雨量500mm，風(fēng)向多為西北風(fēng)和東南風(fēng)，風(fēng)力3～5級(jí)。 1.1.5 煤田開發(fā)史 本礦井是新井設(shè)計(jì)，無(wú)開發(fā)史。 1.1.6 附近工礦農(nóng)業(yè)概況及原材料供應(yīng)情況 礦業(yè)開發(fā)主要對(duì)煤炭的開采利用。農(nóng)產(chǎn)品主要是水稻和蔬菜的栽種，供給給本區(qū)人食用，既實(shí)惠又健康。 原材料的供應(yīng)也很方便，無(wú)論是公路還是鐵路，都十分便利。 1.1.7 水電的供給情況 水源來(lái)自地下水的開采，能夠滿足生產(chǎn)與生活需要。電源為雙回路供電，主要來(lái)自雞西供電局和雞東縣供電局。 圖1—1 交通位置圖 1.2 地質(zhì)特征 1.2.1 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況 從老至新有元古界麻山群，中生界下白堊統(tǒng)，以及新生界第三、第四系。 分別表述如下： 1、元古界麻山群：主要分布在煤田外圍，由拓榴石片巖，石英黑云母片巖及花崗片麻巖等 組成的變質(zhì)巖系，厚度不清。 2、下白堊統(tǒng)雞西群城子河組：城子河組為主要含煤地層，不整合覆于麻山群及古生代花崗巖之上，為陸相沉積，以灰白色砂巖與粉砂巖組成夾濘灰?guī)r層10余層?？偤穸?78m。 3、穆棱組：由 深灰色、淺灰綠色及灰色的粉砂巖、泥巖組成，夾灰白色粉砂巖及薄層濘灰質(zhì)巖石。與下覆的城子河組地層為整合接觸?？偤穸?58m。 4、下白堊統(tǒng)樺山群：見于向陽(yáng)南部，由一套陸相碎屑巖類及中性火山碎屑巖類組成。厚度達(dá)400m。 5、第三系：見于向陽(yáng)區(qū)南部及新安區(qū)東南部，以淺綠色細(xì)、中、粗粒泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖為主，夾黃綠色粉砂巖，呈半膠結(jié)狀。下部礫巖層與城子河組地層不整合接觸，其上被第四系所覆蓋。厚度280m。 6、第四系：分布近代河床及低洼濕地，主要由腐植土、砂、礫、亞粘土及玄武巖等組成。厚度80m。 表1—1 地層層序表 界 系 統(tǒng) 群 組 接觸關(guān)系 地層厚度m 新 生 界 第 四 系 全新統(tǒng)Q4 沖積層Q4 不整和 整和—假整和 整和—假整和 不整和 不整和 1-20 第 三 系 上新統(tǒng)N2 玄武巖 0-40 中 生 界 侏羅紀(jì) 上統(tǒng)J3 雞 西 群 穆棱組J3m 6 城子河組J3ch 660-740 滴道組J3a 0-130 元古界 麻山群Ptms 變質(zhì)巖系 >1500 1.2.2 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造 雞西煤盆地的古構(gòu)造輪廓受近于南北向壓應(yīng)力的影響，大體上可分為二組：一是位于盆地中央的平陽(yáng)—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(gè)凹陷盆地。二是走向近北東或北西方向的剪切斷裂。 侏羅紀(jì)晚期，含煤地層形成。沉積前的古構(gòu)造以及后來(lái)的燕山運(yùn)動(dòng)都對(duì)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(jìn)一步加強(qiáng)，使東西向褶皺和北東、北西斷裂進(jìn)一步發(fā)展，形成了煤田的今日構(gòu)造形態(tài)。 1.2.3 煤層賦存狀況及主要地質(zhì)構(gòu)造 小恒山井田范圍內(nèi)的主要地質(zhì)構(gòu)造為斷層，其中斷層有5條。主要斷裂構(gòu)造如表1—2： 序號(hào) 斷層編號(hào) 性質(zhì) 產(chǎn)狀 落差（m） 可靠性 走向 傾向 傾角 1 F1 正 NW SW 75o 0~20 可靠 2 F2 正 NW SW 75o 0~25 可靠 3 F3 正 NW SW 20 o 0~20 可靠 4 F4 正 NS NW 70o 0~24 可靠 5 F5 正 NW NW 70 o 0~20 可靠 表1—2 主要斷裂構(gòu)造表 圖1─2 煤系地層綜合柱狀圖 1.2.4 巖石性質(zhì)、厚度特征 表1─3 巖石的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表 巖石 類型 顆粒密度 （g/cm3) 塊體密度 （g/cm3) 空隙率 n(%) 吸水率 （%） 軟化系數(shù) KR 細(xì)砂巖 2.56-2.78 2.29-2.50 1.5-7.5 0.5-7.5 0.52-0.86 中砂巖 2.60-2.75 2.20-2.71 1.6-28.0 0.2-9.0 0.65-0.97 粗砂巖 2.70-2.80 2.10-2.70 1.0-10.0 0.5-3.0 0.44-0.54 1.2.5 井田內(nèi)的水文地質(zhì)情況 本區(qū)地形西部高,東部平緩,根據(jù)附近煤礦可知?dú)v年洪水位標(biāo)高為88～95m。 1.2.6 沼氣、煤塵及煤的自燃性 1.瓦斯：設(shè)計(jì)新礦井屬于低瓦斯礦井， 主要可采煤層（CH4平均含量為8.24m3/t，可燃質(zhì)、CO2各煤層平均含量為7.86m3/t，可燃質(zhì)各主要可采煤層瓦斯自然成分以N2為主，CO2次之，CH4最少，本礦瓦斯相對(duì)涌出量為7.66m3/t，屬于低瓦斯礦井。 2.煤塵：根據(jù)煤塵爆炸性試驗(yàn)指標(biāo)，煤塵爆炸指數(shù)在45-53%之間，該礦開采的煤層屬于易爆炸危險(xiǎn)的煤層。 3.煤的自燃情況：根據(jù)對(duì)臨近礦井的考查，煤層有自燃發(fā)火的傾向，煤層的自燃發(fā)火期為3-6個(gè)月，秋冬季要防火。 1.2.7 煤質(zhì)、牌號(hào)及用途 本礦區(qū)內(nèi)的煤層是由高等植物所形成的腐植煤，肉眼觀察：呈黑色，油脂光澤，玻璃光澤，斷口為眼球狀及貝殼狀，斷口常參差不齊，條帶狀結(jié)構(gòu)，肉眼煤巖類型為半亮煤～半暗煤型。 煤中碳的含量自4#煤層向下逐漸降低，平均含量由80.25%降到73.86%。有機(jī)硫的平均含量在0.2～0.5%之間。原煤發(fā)熱量在5444～7088大卡之間。原煤灰分除6#B號(hào)煤層低于25%外，其余各層在25～35%之間。稀有分散元素，鍺的平均含量在1.0～2.44克、噸，無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 煤X光片顯微特征：凝膠化組分占優(yōu)勢(shì)，以鏡煤基質(zhì)體居多，其次為絲炭組中有絲炭，鏡煤絲炭，絲炭化基質(zhì)體，半絲炭化其質(zhì)體。礦物雜質(zhì)有滾圓度較好的石英顆粒及粘土，碳酸鹽、偶爾見到黃鐵礦。 本礦井的原煤主要工業(yè)用途以冶金用煤為主，火電廠作動(dòng)力用煤次之。 1.3 勘探程度及可靠性 自一九五八年至一九六九年經(jīng)歷了普查、精查階段。一九八一年十月，雞西市礦業(yè)集團(tuán)地質(zhì)隊(duì)提交了小恒山礦東深部精查補(bǔ)充勘探地質(zhì)報(bào)告。小恒山礦范圍內(nèi)共施工了398個(gè)鉆孔，總工程量為210381.86m，平均每平方公里為10.69個(gè)鉆孔，采用可采煤層點(diǎn)1221個(gè)、其中甲級(jí)306個(gè)、已級(jí)點(diǎn)168個(gè)、丙級(jí)點(diǎn)227個(gè)未評(píng)級(jí)520個(gè)，甲、已級(jí)點(diǎn)率為38.82％ 。 由于鉆探質(zhì)量較低，影響了精查地質(zhì)報(bào)告和深部補(bǔ)充勘探地質(zhì)報(bào)告的質(zhì)量，對(duì)煤層灰分的確定。對(duì)儲(chǔ)量的預(yù)測(cè)有著很大的影響。 第2章 井田境界 儲(chǔ)量 服務(wù)年限 2.1 井田境界 2.1.1 井田周邊狀況 根據(jù)上述原則,結(jié)合小恒山礦區(qū)井田的實(shí)際情況,小恒山井田境界確定為：東經(jīng) 13042′20″—13051′31″，北緯4518′42″—4522′16″西起F1斷層，東至F5斷層與雞西西區(qū)相鄰，北以6#號(hào)煤層露頭為界，南以4#號(hào)煤層―600米標(biāo)高垂直投影到地面線為界。 2.1.2 井田境界確定的依據(jù) 1.井田要有合理的走向長(zhǎng)度，以利于機(jī)械化程度的不斷提高。 2.以地理地形、地質(zhì)條件作為劃分井田境界的依據(jù)； 3.要適于選擇井筒位置，合理安排地面生產(chǎn)系統(tǒng)和各建筑物； 4.劃分的井田范圍要為礦井發(fā)展留有空間； 2.1.3 井田的未來(lái)發(fā)展情況 隨著技術(shù)的革新和采礦人才水平的提高，將井田的開采率，也可能在更深部發(fā)展可采煤層。 2.2 井田儲(chǔ)量 2.2.1 井田儲(chǔ)量的計(jì)算 設(shè)計(jì)井田范圍內(nèi)計(jì)算的煤層4#、5#、6#A和6#B。共4層，各煤層的面積基本相同。礦井儲(chǔ)量是指礦井內(nèi)所埋藏的數(shù)量，具有工業(yè)價(jià)值的煤炭數(shù)量。它不僅包含著煤礦在地下埋藏的數(shù)量，而且還表示煤炭的質(zhì)量，反映井田的勘探程度及開采技術(shù)條件。礦井儲(chǔ)量可分為礦井地質(zhì)儲(chǔ)量、礦井工業(yè)儲(chǔ)量和礦井可采儲(chǔ)量。 礦井工業(yè)儲(chǔ)量是指平衡表內(nèi)A+B+C級(jí)儲(chǔ)量的總和。礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量是礦井工業(yè)儲(chǔ)量減去設(shè)計(jì)計(jì)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(gòu)筑物需要留設(shè)的保護(hù)煤柱等永久煤柱損失量后的儲(chǔ)量。礦井可采儲(chǔ)量是指礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量減去工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護(hù)煤柱后乘以采區(qū)回采率的儲(chǔ)量。 2.2.2 保安煤柱 參照保護(hù)煤柱的設(shè)計(jì)原則如下： 1.地面受護(hù)面積包括受護(hù)對(duì)象及周圍的受護(hù)帶 2.在一般情況下，保護(hù)煤柱應(yīng)根據(jù)受護(hù)面積邊界和移動(dòng)角值進(jìn)行圈定。 3.當(dāng)受護(hù)邊界與煤層走向斜交時(shí)，應(yīng)該根據(jù)基巖移動(dòng)角求得垂直與受護(hù)邊界方向的上山方向移動(dòng)角和下山方向移動(dòng)角，然后再確定保護(hù)煤柱。 4.立井保護(hù)煤柱應(yīng)按其深度，用途，煤層賦存條件和地形特點(diǎn)留設(shè)，立井深度大于或等于400米的以邊界角圈定，小于400米的移動(dòng)角圈定。 為了安全生產(chǎn)，本設(shè)計(jì)礦井依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》，留設(shè)保安煤柱如下： 1.邊界斷層留設(shè)30m保安煤柱； 2.地面建筑物留設(shè)30m保安煤柱； 3.井田內(nèi)部斷層留設(shè)30m保安煤柱； 4.河流兩側(cè)各留設(shè)30m保安煤柱； 5.煤層大巷兩側(cè)煤柱各寬30m保安煤柱； 按以上方法計(jì)算得：工業(yè)廣場(chǎng)煤柱損失1.7828 Mt； 斷層、地面、邊界和巷道保安煤柱損失：8.3672 Mt； 總損失量：10.15Mt。 2.2.3 儲(chǔ)量計(jì)算方法 1.工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算 計(jì)算公式如下： 塊段儲(chǔ)量=塊段面積平均傾角正割視密度塊段平均厚度 根據(jù)儲(chǔ)量諸圖，四層煤厚度為4.06米。4#為1.4米，5#為0.9米，6#A為0.9米，6#B為0.86米。通過(guò)等高線塊段法計(jì)算本井田工業(yè)儲(chǔ)量為101.5Mt。 2.可采儲(chǔ)量計(jì)算 計(jì)算公式如下：Zk=(Z-P)C 式中：Zk—可采儲(chǔ)量，Mt Z—工業(yè)儲(chǔ)量，Mt P—永久煤柱損失，Mt C—采區(qū)回采率 得Zk =7308萬(wàn)噸 表2—1 可采煤層儲(chǔ)量表 序號(hào) 煤層號(hào) 工業(yè)儲(chǔ)量 Mt 損失量 Mt 設(shè)計(jì)采出率 可采儲(chǔ)量 Mt 1 4# 3250.00 325.00 80% 2340.00 2 5# 2250.00 225.00 80% 1620.00 3 6#A 2250.00 225.00 80% 1620.00 4 6#B 2400.00 240.00 80% 1728.00 總計(jì) 10150.00 1015.00 80% 7308.00 回采要求：厚煤層不應(yīng)小于75%,中厚煤層不應(yīng)小于80%，薄煤層不應(yīng)小于85%。經(jīng)各煤層可采儲(chǔ)量計(jì)算，匯總計(jì)算出本井田可采儲(chǔ)量為73.08Mt。 2.2.4 儲(chǔ)量計(jì)算的評(píng)價(jià) 本設(shè)計(jì)井田的各類儲(chǔ)量計(jì)算嚴(yán)格執(zhí)照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。由于技術(shù)水平所限，儲(chǔ)量計(jì)算設(shè)計(jì)所得到的各種儲(chǔ)量與實(shí)際可能有一定的誤差。 2.3 礦井工作制度 生產(chǎn)能力 服務(wù)年限 2.3.1 礦井工作制度 該設(shè)計(jì)礦井年工作日確定為330天，礦井每日凈提升16小時(shí)，采用四六工作制制度。 2.3.2 礦井生產(chǎn)能力的確定 礦井生產(chǎn)能力的大小主要根據(jù)井田儲(chǔ)量、煤層賦存狀況、地質(zhì)條件等情況來(lái)確定，還應(yīng)該考慮到當(dāng)前及今后市場(chǎng)的需煤量以及技術(shù)因素。根據(jù)該井田的實(shí)際情況，初步擬定了三種礦井年生產(chǎn)能力方案，具體如下： 方案A：0.6Mt/a 方案B：0.9Mt/a 方案C：1.2Mt/a 上述三種方案，具體選擇哪一種，還應(yīng)該根據(jù)礦井服務(wù)年限來(lái)確定。 2.3.3 礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限計(jì)算公式如下：T=Z /（Ak） 式中：Z—礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，Mt； A—礦井生產(chǎn)能力，Mt/a； k—礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，k=1.3～1.5。 根據(jù)本礦井實(shí)際情況，取k=1.4。 依據(jù)以上擬定的礦井生產(chǎn)能力，服務(wù)年限的確定現(xiàn)提出三種方案，具體如下： 方案A：0.6Mt/a T=Z /（Ak）=73.08Mt/（0.6Mt/a1.4）=87a； 方案B：0.9Mt/a T=Z /（Ak）=73.08Mt/（0.9Mt/a1.4）=58a； 方案C：1.2Mt/a T=Z /（Ak）=73.08Mt/（1.2Mt/a1.4）=43.5 a； 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》礦井投產(chǎn)后服務(wù)年限不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，可由服務(wù)年限確定。礦井及第一開采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限。見表2―2。 表2―2 礦井及第一開采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生 產(chǎn)能力 （Mt/a） 礦井設(shè)計(jì)服 務(wù)年限 （a） 第一開采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 （a） 煤層傾角 <25 煤層傾角 25- 45 煤層傾角、 >45 3.0及以上 70 30～35 ～ ～ 1.2～2.4 60 30 25 20 0.45～0.9 50 20 20 15 從表中可以看出，方案A和方案C不符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，而方案B較為合理，即：礦井生產(chǎn)能力為0.9 Mt/a；礦井服務(wù)年限為T=58a。 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 附近有新礦采用立井開拓，兩水平開采。 3.1.2 影響本設(shè)計(jì)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(yīng)全面考慮各種因素，主要因素包括： 1.井田地質(zhì)和水文地質(zhì)條件（特別是表土層情況）； 2.地形地貌和地面外部條件； 3.煤層賦存和開采技術(shù)條件； 4.技術(shù)裝備和工藝系統(tǒng)條件； 5.施工技術(shù)和設(shè)備條件； 6.總體設(shè)計(jì)和礦井生產(chǎn)能力要求等。 對(duì)以上各種因素要綜合研究，通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化和多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。影響本設(shè)計(jì)井田開拓方式的具體因素如下： 1.地表因素 本井田屬于平原地形，地表平均標(biāo)高+220m。 2.煤層賦存情況 整個(gè)井田的煤層上部標(biāo)高在+200 m，下部標(biāo)高在―600m，東部以F5斷層為界,西部以F1斷層為界，北以6#號(hào)煤層露頭為界，南以4#號(hào)煤層-600米標(biāo)高垂直投影到地面線為界。整個(gè)礦區(qū)共有四層可采煤層，即4#、5#、6#A、6#B，全區(qū)發(fā)育。煤層走向長(zhǎng)度為3600米，傾向4254米。本井田煤層系緩傾斜中煤層，平均傾角在11左右。 3.2 礦井開拓方案的選擇 3.2.1 井筒形式和井口位置 1.井筒形式選擇立井井筒開拓。由于立井井筒的適應(yīng)性很強(qiáng)，具有通過(guò)復(fù)雜地質(zhì)地段的能力強(qiáng)，提升能力大，機(jī)械化程度高，易于自動(dòng)控制，維護(hù)費(fèi)用低，有效斷面大，通風(fēng)條件好，管線短，物料和人員升降速度快等優(yōu)點(diǎn)。 2.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(diào)，經(jīng)綜合比選后擇優(yōu)確定，特別是提、運(yùn)煤炭的主井位置還要與地面生產(chǎn)系統(tǒng)、工業(yè)廣場(chǎng)布置相匹配，需要綜合考慮的主要因素和原則如下： （1）井下條件： ①在井田走向的儲(chǔ)量中央或靠近中央位置，使井田兩翼可采儲(chǔ) 基本平衡； ②井筒應(yīng)盡量避開或少穿地質(zhì)及水文復(fù)雜的地層或地段； ③勘探程度及初期工程量。 （2）地面條件： ①井口及工業(yè)場(chǎng)地位置必須符合環(huán)境保護(hù)的要求； ②井筒位置應(yīng)選在比較平坦的地方，并且滿足防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)； ③井口要避開地面滑坡、巖崩、雪崩、泥石流、流砂等危險(xiǎn)地區(qū)； ④工業(yè)場(chǎng)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(yùn)輸、供電、水源、居住區(qū)輔助企業(yè)等的布局相協(xié)調(diào)，使之有利生產(chǎn)、方便生活。 在本設(shè)計(jì)井田中，井筒沿走向的有利位置應(yīng)在井田的中央。當(dāng)井田儲(chǔ)量呈不均勻分布時(shí)，應(yīng)在儲(chǔ)量分布的中央，在此開成兩翼儲(chǔ)量比較均衡的雙翼井田，應(yīng)盡量避免井筒偏于一側(cè)，造成單翼開采的不利局面。 已確定井口位于井田走向方向的中部，但傾斜方向還不能確定，于是提出三種沿井田傾斜方向的井筒位置方案： 方案一：井筒位于井田淺部 方案二：井筒位于井田中部 方案三：井筒位于井田深部 （3）經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的技術(shù)比較后認(rèn)為： ①井筒位于井田淺部，煤柱尺寸最小，壓煤最少，但石門最長(zhǎng) ②井筒位于井田中部時(shí)，煤柱尺寸稍大，但石門長(zhǎng)度較短，且沿石門的運(yùn)輸工程量也??； ③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(zhǎng)，但對(duì)于開采井田深部煤層及井通延伸有利； ④本井田煤層均為緩傾斜中厚煤層，井田走向長(zhǎng)度不大，但傾斜長(zhǎng)度較大，從有利井下運(yùn)輸和保證初水平合理的服務(wù)年限出發(fā)，也應(yīng)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(shè)計(jì)井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。 3.2.2 開采水平數(shù)目和標(biāo)高 煤層賦存為傾斜狀態(tài)時(shí)，一般由淺部向深部開采，以達(dá)到工程量少、建設(shè)速度快、投資省、成本低的效果。根據(jù)煤層的賦存條件和傾斜長(zhǎng)度，一個(gè)井田可以單水平開采，亦可以多水平開采（從上往下逐水平開采）。每個(gè)開采水平設(shè)井底車場(chǎng)和運(yùn)輸大巷，供該水平各采區(qū)煤的外運(yùn)、輔助運(yùn)輸和通風(fēng)用。 煤礦科技迅猛發(fā)展，在高度機(jī)械化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高度集中化是主要的發(fā)展方向，高產(chǎn)高效礦井要求集中在一個(gè)水平，1～2個(gè)工作面生產(chǎn)。這就要求加大工作面、采區(qū)和水平的走向及傾斜尺寸。 本設(shè)計(jì)井田水平標(biāo)高的確定主要考慮了以下幾個(gè)因素： 合理的水平服務(wù)年限； 1.煤層賦存條件及地質(zhì)構(gòu)造； 2.生產(chǎn)成本； 3.水平接替 4.井底車場(chǎng)及其主要硐室的位置應(yīng)盡量處于較好的巖層內(nèi)。 根據(jù)上述因素，本設(shè)計(jì)井田設(shè)計(jì)提出水平劃分方案如下： 方案一：井田劃分兩個(gè)開采水平；一水平運(yùn)輸標(biāo)高―60m，二水平標(biāo)高為―400 m。一水平、二水平都實(shí)行仰俯斜開采。 方案二：井田劃分三個(gè)開采水平，一水平標(biāo)高―60 m，二水平標(biāo)高―200 m，三水平標(biāo)高―400 m。一二水平實(shí)行俯斜開采，三水平實(shí)行仰俯斜開采。 水平儲(chǔ)量及服務(wù)年限如下： 表3—1 水平儲(chǔ)量及服務(wù)年限表 可采儲(chǔ)量（Mt） 服務(wù)年限（a） 方案一 一水平 26.46 21 二水平 46.62 37 方案二 一水平 21.42 17 二水平 16.38 13 三水平 35.28 28 從該表中可知，方案二的一水平服務(wù)年限達(dá)不到規(guī)范要求的服務(wù)年限，水平儲(chǔ)量嚴(yán)重不足，而方案一的水平服務(wù)年限能夠滿足一水平服務(wù)年限不小于20年的基本要求，儲(chǔ)量充足，且有利于采區(qū)的接續(xù)，巷道利用率高，噸煤成本相對(duì)較低。故而采用方案一的水平劃分方法，即劃分兩個(gè)開采水平，一、二水平標(biāo)高分別為―60 m和―400 m，一、二水平都采用仰俯斜開采。 3.2.3 開拓巷道的布置 開拓巷道是指為全礦井、一個(gè)水平或若干采區(qū)服務(wù)的巷道，如井筒、井底車場(chǎng)、主要石門、運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷（或總回風(fēng)道）、主要風(fēng)井等。 1.運(yùn)輸大巷的布置： 運(yùn)輸大巷服務(wù)于整個(gè)開采水平的煤炭和輔助運(yùn)輸（人員、矸石、材料、設(shè)備等）以及通風(fēng)、排水和管線敷設(shè)，服務(wù)年限很長(zhǎng)。 煤層群開拓時(shí)，主要巷道布置方式一般可分為三類： （1）單層布置：自井底車場(chǎng)開掘主要石門后，分煤層設(shè)置水平運(yùn)輸大巷。 （2）分組集中布置：在煤層群中，相近的煤層為一組設(shè)分組集中大巷，由分組集中運(yùn)輸大巷開采區(qū)石門與各采區(qū)聯(lián)系。自井底車場(chǎng)開掘主要石門與個(gè)分組集中大巷貫通。 （3）集中布置：在開采近距離煤層群時(shí)，只開掘一條水平集中運(yùn)輸大巷，用采區(qū)石門聯(lián)系各采區(qū)。 現(xiàn)依據(jù)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及技術(shù)可行角度，特提出以下二種大巷布置方式： 方案一：分組集中大巷 方案二：集中運(yùn)輸大巷 詳見比較表： 表3—2 大巷比較表 特點(diǎn) 分組集中大巷布置 集中大巷布置 優(yōu) 點(diǎn) 1. 總的巷道工程量較少 2. 生產(chǎn)比較集中 3. 大巷容易維護(hù)，運(yùn)輸條件好 4. 采區(qū)巷道分組聯(lián)合布置 1. 大巷工程量少 2. 大巷維護(hù)容易 3. 生產(chǎn)區(qū)域比較集中，運(yùn)輸條件好 4. 采區(qū)巷道集中聯(lián)合布置，開采程序比較靈活，開采強(qiáng)度大 缺 點(diǎn) 1．石門長(zhǎng)度較長(zhǎng) 2．掘進(jìn)工程量大 1. 總的石門長(zhǎng)度大 2. 有反向運(yùn)輸 3. 初期工程量大，建井時(shí)間長(zhǎng) 適應(yīng) 條件 1. 可采煤層數(shù)目多，間距大小不同 2. 井底車場(chǎng)在煤層群上部或中間時(shí)，初期工程少，工期大 3. 采區(qū)巷道為分組聯(lián)合布置，煤層分組間距大 1. 煤層間距小 2. 下部煤層底版有堅(jiān)硬有巖層，采區(qū)尺寸大，石門長(zhǎng)度短 3. 井田走向長(zhǎng)度大，服務(wù)年限長(zhǎng) 依據(jù)本井田的地質(zhì)條件及煤層賦存狀況：本井田共有可采煤層4層，即4#、5#、6#A、6#B、，其中4#與5#平均間距24m,5#與6#A煤層平均間距19m，6#A與6#B平均間距17m。針對(duì)上述情況，有對(duì)比表可知，本井田適合于集中大巷布置，所以采用方案二。 在一定的井田地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件下，礦井開拓巷道有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通稱為開拓方式。合理的開拓方式必需技術(shù)可行。如果有多種開拓方式，必須在技術(shù)可行的前提下進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，之后才能確定。 開拓方式按照井筒的傾角不同（傾斜、水平、垂直）分為斜井開拓、平硐開拓、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(jié)合進(jìn)行開拓）等四種方式。開拓方式依據(jù)井筒 （或平硐）與煤層位置的不同又有若干分類。 模式一：集中運(yùn)輸大巷—總石門—分帶區(qū)下部車場(chǎng)—帶區(qū)斜巷及煤倉(cāng)—分帶運(yùn)輸巷及運(yùn)料巷—傾斜長(zhǎng)壁回采工作面； 模式二： 1.首層：分煤層大巷—分層石門—分帶運(yùn)輸巷及運(yùn)料巷—傾斜長(zhǎng)壁回采工作面； 2.其它層：與首層模式一樣； 3.模式三：集中集中大巷—帶區(qū)下部車場(chǎng)—反斜帶區(qū)斜巷及煤倉(cāng)—分帶運(yùn)輸巷及運(yùn)料巷—傾斜長(zhǎng)壁回采工作面。 模式一的優(yōu)點(diǎn)如下： 由于模式一用總石門貫穿所有煤層，總石門、分煤層大巷和帶區(qū)車場(chǎng)中可以選用同一種運(yùn)輸設(shè)備，分煤層大巷與分帶巷道之間再?zèng)]有斜巷聯(lián)系，所以，模式一的運(yùn)輸段數(shù)最少。 模式一的缺點(diǎn)如下： 1.由于煤層傾角小，造成各水平總石門長(zhǎng)度大，工程量大； 2.每層煤都要掘進(jìn)多條分煤層大巷，分煤層大巷總條數(shù)過(guò)多，井田開拓掘進(jìn)總工程量大，給費(fèi)用和成本帶來(lái)了過(guò)重的負(fù)擔(dān)； 3.由于巷道多，總工程量大，所以巷道維護(hù)量大，維護(hù)費(fèi)用高； 4.由于工程量大，又是單層開拓、扒皮式回采，所以采掘干擾嚴(yán)重； 5.由于帶區(qū)材料車場(chǎng)和帶區(qū)入風(fēng)石門（也擔(dān)負(fù)掘進(jìn)運(yùn)矸的任務(wù)）是從煤層底板穿向煤層，煤層傾角緩，要留大量的護(hù)巷煤柱；總石門和兩翼回風(fēng)石門較長(zhǎng)，壓煤量較多；所以煤炭采出率低。 6.由于井田境界是鉛垂劃分，一、二水平是水平劃分，造成上部煤層俯斜工作面可推進(jìn)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，下部煤層俯斜工作面可推進(jìn)長(zhǎng)度過(guò)短，使得每層煤的仰、俯斜回采工作面可推進(jìn)長(zhǎng)度不均勻，分帶接續(xù)不均衡，增加了分帶巷道運(yùn)輸費(fèi)用； 7.通風(fēng)網(wǎng)路較長(zhǎng)，通風(fēng)費(fèi)用較高； 8.當(dāng)井田內(nèi)存在傾向斷層時(shí)，分煤層回風(fēng)大巷要頻繁找煤，大巷的彎道數(shù)量增加，影響運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行速度且增加投資，所以，該模式對(duì)構(gòu)造適應(yīng)能力差； 9.每層煤的護(hù)巷煤柱較大，在有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤層中，護(hù)巷煤柱壓裂透風(fēng)容易引起自然發(fā)火； 一般在井田走向短，煤層數(shù)目少，煤層間距大，采用集中布置有困難且經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)，才采用此種布置模式。 模式二的優(yōu)點(diǎn)如下： 1.每層煤仰、俯斜回采工作面的推進(jìn)長(zhǎng)度相差較小，分帶接續(xù)較均衡，分帶巷道運(yùn)輸費(fèi)較低； 2.一水平井筒較短，建井工期較短，初期投資較低； 3.分帶運(yùn)輸巷和分帶運(yùn)料巷掘進(jìn)通風(fēng)較容易。 模式三的缺點(diǎn)如下： 1.每層煤都要掘進(jìn)多條分煤層大巷，分煤層大巷總條數(shù)過(guò)多，井田開拓掘進(jìn)總工程量大，給生產(chǎn)成本帶來(lái)了過(guò)重的負(fù)擔(dān)； 2.由于工程量大，又是單層開拓、扒皮式回采，所以采掘干擾嚴(yán)重； 3.由于巷道多，總工程量大，所以巷道維護(hù)量大，維護(hù)費(fèi)用高； 4.由于帶區(qū)材料車場(chǎng)和帶區(qū)入風(fēng)石門（也擔(dān)負(fù)掘進(jìn)運(yùn)矸的任務(wù)）是從煤層底板穿向煤層，煤層傾角緩，要留大量的護(hù)巷煤柱；集中斜巷和兩翼回風(fēng)斜巷較長(zhǎng)，壓煤量較多；所以煤炭采出率低。 5.各煤層的分煤層運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷處在下層煤下山階段的上方，回風(fēng)立井處在井田邊界附近，煤層之間幾乎不能實(shí)現(xiàn)同采，一般為扒皮式回采，給各煤層間的搭配開采造成極大的困難，礦井生產(chǎn)期內(nèi)的產(chǎn)量、煤質(zhì)、煤種等綜合指標(biāo)不穩(wěn)定； 6.當(dāng)井田內(nèi)存在傾向斷層時(shí)，分煤層回風(fēng)大巷要頻繁找煤，分煤層運(yùn)輸大巷的彎道數(shù)量增加，影響運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行速度且增加投資，所以，該模式對(duì)構(gòu)造適應(yīng)能力差； 7.每層煤的護(hù)巷煤柱較大，在有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤層中，護(hù)巷煤柱壓裂透風(fēng)容易引起自然發(fā)火； 8.由于是分層開拓，容易助長(zhǎng)短期行為，引發(fā)掏肥丟瘦，浪費(fèi)資源的現(xiàn)象。 與模式一類似，一般在井田走向短，煤層數(shù)目少，煤層間距大，采用集中布置有困難且經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)，才采用此種布置模式。 在目前設(shè)計(jì)、制造和使用的回采工作面機(jī)械設(shè)備的條件下，以上幾種井田開拓模式的適用條件是傾角12以下的煤層，但對(duì)現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備采取一些相關(guān)措施，也可將適用條件擴(kuò)大到傾角為17的煤層。 模式三與其它模式相比優(yōu)點(diǎn)如下： 1.大巷工程量及與大巷有關(guān)的聯(lián)絡(luò)巷道相對(duì)于其它三種模式大大減少，無(wú)總石門，也無(wú)回風(fēng)石門，總工程量最少，大大降低了費(fèi)用和成本； 2.由于總工程量較其它模式大為減少，所以巷道維護(hù)量大為減少，巷道維護(hù)費(fèi)大大降低； 3.由于煤層間的開采順序是階梯式，總工程量又少，所以采掘干擾輕微，回采面接續(xù)從容。井田每翼可安排1～3個(gè)帶區(qū)階梯式同采，增產(chǎn)潛力大，排產(chǎn)靈活，礦井服務(wù)年限內(nèi)的均衡生產(chǎn)容易保證； 4.帶區(qū)斜巷與煤層的夾角較大，而且隨著煤層的階梯開采逐段報(bào)廢，越來(lái)越短，所以壓煤量為零；集中大巷處在煤層群的最下部煤層，無(wú)石門，護(hù)巷煤柱比其它模式大為減少；由于帶區(qū)斜巷的空間特性，層組內(nèi)煤層的開采順序必須是自上而下的順序式，煤層間接續(xù)工程量少，薄煤層可在低準(zhǔn)備量低成本狀態(tài)下被采出，因此最大限度地遏制了采肥丟瘦的現(xiàn)象的發(fā)生；所以煤炭采出率較其它模式大為提高； 5.由于層組內(nèi)煤層間的開采順序是階梯式，帶區(qū)斜巷又不壓煤，所以給層組內(nèi)煤層的搭配開采創(chuàng)造了條件，有利于礦井生產(chǎn)期內(nèi)綜合指標(biāo)的穩(wěn)定； 6.由于總工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延長(zhǎng)了礦井的經(jīng)濟(jì)壽命，會(huì)減少單位歷史階段內(nèi)的建井?dāng)?shù)量；效益高；成本低；安全狀況好；從而使得該模式具有了環(huán)保型的特性，推廣后，將有利于煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 7.以斜巷代替石門做為煤層間的聯(lián)絡(luò)巷道，使得每層煤仰、俯斜工作面可推進(jìn)長(zhǎng)度失衡的狀況較其它模式大為改善，最大限度地緩解了工作面接續(xù)的緊張狀況，降低了分帶巷道的運(yùn)輸費(fèi)用； 8.當(dāng)遇到走向斷層時(shí)，集中大巷不必頻繁轉(zhuǎn)彎，帶區(qū)斜巷向下延伸或向上調(diào)整帶區(qū)斜巷的長(zhǎng)度即可保證帶區(qū)斜巷與所有煤層的聯(lián)絡(luò)，所以創(chuàng)新模式對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的適應(yīng)能力較強(qiáng)； 9.排水費(fèi)和通風(fēng)費(fèi)比其它模式低； 10.護(hù)巷煤柱少，在有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤層中，安全狀況比其它模式好； 11.由于帶區(qū)斜巷是逆傾向穿層布置，所以巷道受力狀態(tài)好，容易維護(hù)； 創(chuàng)新模式與其它模式比缺點(diǎn)如下： 1.由于一水平井筒較深，加之移交前要施工帶區(qū)斜巷，所以初期工程量略大，工期略長(zhǎng)； 2.井筒提升費(fèi)略高； 詳見技術(shù)比較表3—3 表3—3 技術(shù)比較表 序號(hào) 對(duì)比項(xiàng)目 評(píng)優(yōu) 準(zhǔn)則 模式 一 模式 二 模式 三 1 移交工程量及投資 少 中 優(yōu) 差 2 一水平總工程量及總投資 少 差 差 優(yōu) 3 工期 短 中 優(yōu) 差 4 巷道維護(hù)費(fèi) 少 差 差 優(yōu) 5 礦井出矸量 少 差 差 優(yōu) 6 煤炭采出率 高 差 差 優(yōu) 7 分帶巷道長(zhǎng)距離掘進(jìn)通風(fēng) 易 差 優(yōu) 中 8 仰、俯斜工作面推進(jìn)長(zhǎng)度差值 少 差 較優(yōu) 優(yōu) 9 煤層間的搭配開采 易 差 差 優(yōu) 10 對(duì)構(gòu)造的適應(yīng)能力 強(qiáng) 差 差 優(yōu) 11 運(yùn)輸段數(shù) 少 優(yōu) 差 中 12 分帶巷道運(yùn)輸費(fèi) 少 差 較優(yōu) 優(yōu) 13 帶區(qū)斜巷運(yùn)輸費(fèi)和井筒提升費(fèi) 少 中 優(yōu) 差 14 排水費(fèi) 少 優(yōu) 差 優(yōu) 15 通風(fēng)費(fèi) 少 差 優(yōu) 優(yōu) 依據(jù)開拓方案技術(shù)比較，可初步選定三種較合理開拓方案： ①模式一：雙斜井開拓，如圖3—1； ②模式二：主斜副立開拓，如圖3—2； ③模式三：雙立井開拓，如圖3—3。 圖3—1 雙斜井開拓圖 圖3—2 主斜副立開拓圖 圖3—3 雙立井開拓圖 （2）經(jīng)濟(jì)比較 方案一、方案二在技術(shù)均較合理，兩者之間的區(qū)別在于井筒掘進(jìn)費(fèi)用以及他們的維護(hù)費(fèi)用、提升費(fèi)用，主石門掘進(jìn)長(zhǎng)度等等。兩個(gè)方案的井底車場(chǎng)、水平運(yùn)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(yíng)費(fèi)用、基建費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用等。詳見開拓方案經(jīng)濟(jì)比較表3—4。 表3—4 經(jīng)濟(jì)比較表 項(xiàng)目名稱 方案一（萬(wàn)元） 方案二（萬(wàn)元） 方案三（萬(wàn)元） 井筒 主井 3000115010-4=345 3000115010-4=345 600300010-4=180 副井 3000115010-4=345 600300010-4=180 600300010-4=180 風(fēng)井 600300010-4=180 600300010-4=180 600300010-4=180 石門開鑿 35080010-4=28 125080010-4=100 200080010-4=160 總計(jì) 898 805 700 從經(jīng)濟(jì)比較表可知方案三投資少，所以該設(shè)計(jì)礦井選擇方案三。 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 本設(shè)計(jì)井田采用一對(duì)立井開拓，即主井、副井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人員、下放材料和設(shè)備及兼作進(jìn)風(fēng)井。 3.3.2 井筒位置及坐標(biāo) 井筒確定在（5006635，418185），（418250，5006640） 兩點(diǎn)，理由是： 1.有較好的地形條件：井口處標(biāo)高+220m，地面坡度不足1，平正土方量小； 2.地處煤層傾斜方向的便上部，位于煤層走向的中央。詳見井田開拓方式平面圖； 3.交通條件好：靠近公路鐵路和公路； 確定井筒坐標(biāo)為：主井井口坐標(biāo)為：（5006635，41818），副井井口坐標(biāo)為：（5006640，418250）。 主井井口標(biāo)高為+220 m，副井井口標(biāo)高為+220m，擬定二水平為井筒最終水平。主井井深600 m，副井井深600 m，兩井筒中心線間距為65m，主井井筒直徑6.5 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(shù)目及高度 本井田采用二水平開拓,擬定第一水平為―60m,實(shí)行仰、俯斜開采.第二水平擬定標(biāo)高為 ―400 m，實(shí)行仰、俯斜開采。 3.3.4 石門、大巷數(shù)目及布置 1.大巷數(shù)目：一條運(yùn)輸大巷、一條回風(fēng)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(duì)于各種大巷布置方式分述如下： （1）煤層大巷：當(dāng)煤層頂?shù)装遢^穩(wěn)定，煤層較堅(jiān)硬，易維護(hù)，煤層起伏和斷層、褶皺小時(shí)，可保證巷道較為平直，保證運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行；沒(méi)有瓦斯與煤的突出，無(wú)嚴(yán)重自燃發(fā)火等情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用煤層大巷。對(duì)于新建礦井，在煤層中布置巷道，在建設(shè)期間，還有早出煤，早投產(chǎn)，節(jié)省投資以及探明地質(zhì)情況的優(yōu)點(diǎn)。 下列情況宜布置煤層大巷： ①煤層群中相距較遠(yuǎn)的單個(gè)薄煤層或中厚煤層，走向不大，資源/儲(chǔ)量有限、服務(wù)年限短的； ②單獨(dú)開拓的薄煤層或中厚煤層； ③煤層群（組）下部的薄及中厚煤層中開集中大巷的； ④煤質(zhì)堅(jiān)硬，圍巖穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單，費(fèi)用不高的煤層； ⑤煤系底部有強(qiáng)含水層或富含水的巖溶時(shí)，不宜布置底板大巷的； ⑥煤層堅(jiān)硬而頂板松軟或膨脹，難以維護(hù)的。 （2）巖石大巷 優(yōu)點(diǎn)很多，費(fèi)用低，如維護(hù)條件好。大巷方向、坡度可根據(jù)運(yùn)輸?shù)裙δ芤筮x定，而較少受地質(zhì)構(gòu)造的影響?？刹涣艋蛏倭糇o(hù)巷煤柱，安全條件好，煤的損失少，受煤和瓦斯突出以及自燃發(fā)火影響較小。缺點(diǎn)主要為巖石工程量大，掘進(jìn)速度慢，投資費(fèi)用高，建設(shè)工期長(zhǎng)。在具體條件下是采用巖石大巷還是煤層大巷需要做全面細(xì)致的方案比較才能合理的確定。 本設(shè)計(jì)井田對(duì)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 煤層大巷與巖石大巷相比較有下列缺點(diǎn)： ①煤層大巷的巷道維護(hù)困難，維護(hù)費(fèi)用高； ②為了便于巷道維護(hù)，巷道維護(hù)留設(shè)保安煤柱增多，煤柱回收困難，資源損失大； ③當(dāng)煤層起伏褶曲較多時(shí)，巷道彎曲轉(zhuǎn)折多，機(jī)車運(yùn)行速度受到限制，運(yùn)輸能力降低； ④煤層有自燃發(fā)火危險(xiǎn)時(shí)，一旦發(fā)火就要封閉大巷，導(dǎo)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(zāi)困難。 綜上所述，煤層大巷與巖石大巷相比缺點(diǎn)大于優(yōu)點(diǎn)，巖層大巷的優(yōu)越性是主要的。在本設(shè)計(jì)井田中，由于4#、5#、6#A、6#B煤層間距小，可布置巖石集中大巷。因此，運(yùn)輸大巷采用巖石大巷布置，回風(fēng)大巷采用巖層大巷布置。 大巷與石門服務(wù)年限較長(zhǎng)，運(yùn)輸能力要求大，所以大巷和石門的斷面和支護(hù)設(shè)計(jì)基本相同，斷面尺寸詳見斷面圖： 圖3—4 大巷與石門斷面圖 3.3.5 井底車場(chǎng)的形式選擇 井底車場(chǎng)是連接井筒和井下主要運(yùn)輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運(yùn)輸和提升兩個(gè)環(huán)節(jié)的樞紐，是礦井生產(chǎn)的咽喉，因此井底車場(chǎng)設(shè)計(jì)是否合理直接影響礦井的安全和生產(chǎn)。 1.設(shè)計(jì)依據(jù) （1）礦井瓦斯等級(jí)及通風(fēng)方式； （2）礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及工作制度； （3）礦井開拓方式； （4）井筒及數(shù)目； （5）礦井主要運(yùn)輸巷道的運(yùn)輸方式； （6）礦井地面及井下生產(chǎn)系統(tǒng)的布置方式； （7）各種硐室有關(guān)的資料； 2.設(shè)計(jì)要求： （1）井底車場(chǎng)富裕通過(guò)能力，應(yīng)大于礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的30%； （2）應(yīng)該考慮主、副井之間施工時(shí)便于貫通； （3）井底車場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮到增產(chǎn)的可能性； （4）盡可能提高井底車場(chǎng)的機(jī)械化水平，簡(jiǎn)化調(diào)車作業(yè)，提高井底車場(chǎng)通過(guò)能力； （5）井底車場(chǎng)線路不止應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)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(hù)； （6）為了保護(hù)井底車場(chǎng)的巷道和硐室，在其所在范圍內(nèi)應(yīng)該留設(shè)相應(yīng)的保安煤柱。 3.立井井底車場(chǎng)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； 4.井底車場(chǎng)形式選擇： （1）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； （2）操作安全，符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范； （3）井巷工程量少，建設(shè)投資省，便于維護(hù)，生產(chǎn)成本低； （4）施工方便，各井筒間、井底車場(chǎng)與主要運(yùn)輸巷道間能迅速貫通，縮短建井工期； （5）調(diào)車簡(jiǎn)單，管理方便，彎道及交岔點(diǎn)少； （6）當(dāng)大巷或石門與井筒的距離較大時(shí)，能夠布置下存車線和調(diào)車線，可選擇立式井底車場(chǎng)； （7）井底車場(chǎng)形式也取決于礦車的類型，當(dāng)采用定向卸載的底縱卸式、底側(cè)卸式礦車時(shí)，其卸載站（即主井車線）可布置折返亦可布置環(huán)形式。但其裝車站的線路布置必須與其相對(duì)應(yīng)。 綜上所述，結(jié)合本設(shè)計(jì)礦井的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)對(duì)各種形式井底車場(chǎng)的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)做簡(jiǎn)單比較后，初步擬定本設(shè)計(jì)井田井底車場(chǎng)形式為刀式車場(chǎng)，采用兩翼來(lái)車的形式。 3.3.6 煤層群的聯(lián)系 本設(shè)計(jì)井田煤層群開采時(shí)的聯(lián)系方式是聯(lián)合準(zhǔn)備，即4#、5#、6#A、6#B煤層組成一個(gè)統(tǒng)一的采煤系統(tǒng)，準(zhǔn)備巷道為4個(gè)煤層共用，大巷采用集中布置方式。煤層傾角一般在11