采矿工程毕业设计（论文）-开滦矿业集团东欢坨矿2.4Mta新井设计【全套图纸】

《采矿工程毕业设计（论文）-开滦矿业集团东欢坨矿2.4Mta新井设计【全套图纸】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采矿工程毕业设计（论文）-开滦矿业集团东欢坨矿2.4Mta新井设计【全套图纸】（86页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、1 摘摘 要要 本设计矿井为开滦矿业集团公司东欢坨矿 2.4Mt/a 新井设计，共有 4 层可 采煤层，平均厚度 14m，倾角 13。设计井田的可采储量 211.82Mt，服务年 限为 63a。 本矿井设计采用双立井方案开拓，划分两个水平，两个工作面达产。采用 集中大巷布置，大巷采用 14t 架线式电机车牵引 5t 底卸式矿车运输，采煤方 法为走向长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺，采空区处理方法为全 部垮落法。 主井采用多绳摩擦箕斗提升，副井采用刚性组合罐道罐笼提升。 关键词：立井开拓 开采水平 综合机械化 采区 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 2 Ab

2、stractAbstract This design mineral well as the kailuan mineral industry group company the forth Donghuantuo coal mine 2,400,000 t/a the new well in year designs, having totally 4 layers can adopt the coal seam, average thickness 14 rice. The coal seam industry card number is a fatty spirit coal, des

3、igning the well farmland can adopt to keep the deal 211,820,000 ton, the service time limit is 63 years。 This mineral well design adoption a upright well project expands, dividing the line two levels, two work reaches to produce. The big lane in concentration in adoption arranges, the big lane adopt

4、s 14 ton a line type electrical engineering cars lead 5 ton bottom unload type mineral cars transport, adopting coal method as the alignment long the wall adopts the coal method, adopting coal craft as to synthesize the mechanization adopt the coal craft, adopting empty the area handles method as al

5、l falls the method. The main well adoption many rub the box promotes, the vice-well adopts the rigid combination a cage promotes. KeyKey Words:Words: Vertical shalf develpoment Mining level Full-mechanized District 3 目 录 摘 要 1 Abstract 2 绪论 7 第 1 章 矿区概况及井田地质特征 .8 1.1 井田概况 .8 1.1.1 矿区地理位置 .8 1.1.2 水陆

6、交通状况 .8 1.1.3 地形地势 .9 1.1.4 气象及地震情况 .9 1.1.5 矿区煤田发展史 .9 1.1.6 矿区工农业及原料供应 .9 1.1.7 主要建筑材料供应情况 .9 1.1.8 水电供给情况 .9 1.2 地质特征 10 1.2.1 矿区范围内的地层情况 10 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 13 1.2.3 煤层赋存情况及可采煤层特征 13 1.2.4 岩石性质、厚度特征 14 1.2.5 水文地质情况 14 1.2.6 沼气、煤尘、矿井涌水及煤的自燃性 14 1.2.7 煤质、牌号及用途 15 1.3 勘探程度及可靠性 15 4 1.3.1 对地质勘探

7、程度的评价 15 第 2 章 井田境界、储量、服务年限 16 2.1 井田境界 16 2.1.1 确定井田境界的依据 16 2.1.2 井田周边情况 16 2.1.3 井田未来发展情况 16 2.2 井田储量 16 2.2.1 井田储量的计算 16 2.2.2 保安煤柱 17 2.2.3 储量计算方法 17 2.2.4 储量计算的评价 18 2.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限 18 2.3.1 矿井工作制度 18 2.3.2 矿井生产能力确定 18 2.3.3 矿井服务年限的确定 19 第 3 章 井田开拓 20 3.1 概述 20 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 20

8、3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 20 3.1.3 确定井田开拓方式的原则 20 3.2 矿井开拓方案的选择 21 3.2.1 井筒形式和井口位置 21 3.2.2 开采水平数目及标高 24 3.2.3 开拓巷道的布置 25 3.3 选定开拓方案的系统描述 26 3.3.1 井筒形式和数目 26 3.3.2 井筒位置及坐标 26 3.3.3 水平数目及高度 27 3.3.4 石门、大巷数目及布置 .27 3.3.5 井底车场形式的选择 29 3.3.6 煤层群的联系 29 3.3.7 采区划分 29 3.4 井筒布置和施工 31 5 3.4.1 井筒穿过岩层性质及井硐支护

9、31 3.4.2 井筒布置及装备 31 3.4.3 井筒延伸的初步意见 34 3.5 井底车场及硐室 34 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 34 3.5.2 井底车场的布置、储车线路、行车线路布置长度 35 3.5.3 井底车场通过能力验算 37 3.5.4 井底车场主要硐室 40 3.6 开采顺序 40 3.6.1 沿井田走向开采顺序 40 3.6.2 沿井田倾向开采顺序 41 3.6.3 采区接续计划 41 3.6.4 “三量”控制情况 42 第 4 章 采区巷道布置 44 4.1 采区概述 44 4.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱 .44 4.1.2 采区的地质和煤层

10、情况 44 4.1.3 采区的生产能力、储量及服务年限 44 4.2 采区巷道布置 44 4.2.1 区段划分 44 4.2.2 采区上山布置 45 4.2.3 采区车场布置 46 4.2.4 采区煤仓形式、容量及支护 53 4.2.5 采区硐室简介 54 4.2.6 采区工作面接续 55 4.3 采区准备 56 4.3.1 采区巷道的准备顺序 56 4.3.2 采区主要巷道断面示意图及支护方式 56 第 5 章 采煤工艺 59 5.1 采煤方法的选择 59 5.2 回采工艺 59 5.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用机械设备 59 5.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式 61

11、 6 第 6 章 井下运输和矿井提升 64 6.1 矿井井下运输 64 6.1.1 运输方式和运输系统的确定 64 6.1.2 矿车的选型及数量 65 6.1.3 采区运输设备的选择 66 6.2 矿井提升系统 67 6.2.1 矿井主提升设备的选择及计算 67 第 7 章 矿井通风与安全 71 7.1 矿井通风系统的确定 71 7.1.1 概述 71 7.1.2 矿井通风系统的确定 71 7.1.3 主扇工作方式的确定 71 7.2 风量计算与风量分配 72 7.2.1 风量计算 72 7.2.2 风量分配 73 7.2.3 风量的调节方法与措施 74 7.2.4 风速的验算 74 7.3

12、矿井通风阻力的计算 75 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 75 7.3.2 矿井等积孔的计算 77 7.4 通风设备的选择 78 7.4.1 主扇的选择计算 78 7.4.2 电动机的选择 78 7.4.3 反风措施 79 7.5 矿井安全技术措施 79 第 8 章 矿井排水 82 8.1 概述 82 8.1.1 井水来源及涌水量 82 8.1.2 排水设备的要求 82 8.2 矿井主要排水设备 83 8.2.1 排水方式与排水系统简介 83 8.2.2 主排水设备及管路的选择计算 83 第 9 章 矿井主要技术经济指标 86 7 总 结 .88 致 谢 .89 参考文献 .9

13、0 附录 1 91 附录 2 95 绪论 本设计说明书是毕业设计的一部分，根据矿方提供的地质资料，通过这几 个月对地质资料的分析研究，用平时所学的知识完成开滦矿业集团东欢坨矿 2.4Mt/a 的新井设计。本设计矿井的地质条件较简单，低瓦斯、中等水文条件。 地质影响因素以断层为主，断层发育可控制，煤层厚度大。井下采煤的特点是： 地下作业、生产环节多、工序复杂。因此，如何以开采为中心，建立地面及井 下生产系统，搞好掘进、运输、提升、通风、排水、动力供应，搞好生产技术 及组织管理。做到生产集中化，达到高产高效。是本设计的重点。本设计矿井 采用了立井开拓，划分两个水平。采用箕斗提升，采用集中大巷，分煤

14、层开采， 通过三个月多的设计，本设计说明书也编写完毕。 由于本人水平有限，加之时间紧迫，设计中的错误和不妥之处，恳请各位 专家和老师不吝指正。 8 第 1 章 矿区概况及井田地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 矿区地理位置 本设计井田位于河北省丰润县韩城与新军屯两镇之间，东距唐山市约 15km。具体见交通位置图 1-1。 9 多织寨 多织寨 新军屯 识道 声道 钱家营东欢坨 韩城 唐山 曹家庄 赵各庄 荆各庄 名庄 陕河水库 唐山市交通位置图 1：200万 图 1-1 交通位置图 1.1.2 水陆交通状况 由唐山市至玉田、宝坻县的公路经过本井田。井田北有京秦铁路，东有京 山和唐遵铁路，京唐

15、高速公路和唐山市外环线公路均在矿井附近，交通便利。 1.1.3 地形地势 本井田属于冲积平原地形，井田内既无山峦起伏，也无河流穿过，地形甚 为平坦。北部油房庄附近地形标高为+20m，南部南曹庄附近为+2m，地形坡降 为 1.6，地势东北高，西南低。 1.1.4 气象及地震情况 本区属大陆性气候，冬季寒风凛冽，夏季炎热多雨。最低气温-21，最 高气温 36.9，平均气温 11.1。平均降雨量为 614.7mm，最大降雨量为 1007.7mm，年平均蒸发量 1321.1mm，平均湿度 34.8%。冰冻期由每年 12 月至 10 翌年 3 月初，冻土深度 0.60.8m。积雪最小厚度 40mm，最大

16、厚度 190mm。年 最多风向为东风，其次为偏北风，最大风速为 25m/s。根据河北省最新颁布的 地震区划图，本区地震烈度为八度。 1.1.5 矿区煤田发展史 开滦矿区已有百余年的煤炭开采历史，是我国大型煤炭地之一，包括本矿 井在内，开滦(集团)有限责任公司现共有生产矿井 10 个。因本井田被巨厚冲 积层覆盖，除划给地方的鲁各庄区外，附近别无其它小煤矿建设或开采。 1.1.6 矿区工农业及原料供应 矿区煤炭、钢铁、水泥、陶瓷等工业非常发达，轻工业也比较发达；农业 主要以小麦、玉米、高梁及棉花等农作物为主，发展情况良好。 1.1.7 主要建筑材料供应情况 矿井建设所需的主要建筑材料如钢材、木材、

17、水泥、砂石等都可以在当地 得到解决。 1.1.8 水电供给情况 矿井水资源丰富，能保证生产及生活用水，水源可靠。矿井电源引自韩城 220kV 变电站，供电电源可靠。矿井工业场地建有 110kV 变电站，双回路运行。 1.2 地质特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况 本井田地层与开平煤田其它各矿地层基本相同，精查地质勘探揭露了第四 系及上古生界地层，总厚度为 1821m。由老到新叙述如下： 1、中奥陶统马家沟组(O2) 根据区域地质资料，中奥陶统的马家沟组地层在开平煤田厚约 400m，以 厚层块状灰色与褐红色豹皮状石灰岩为主。本井田钻孔揭露该地层最大厚度 91.63m，顶部多呈黄褐色，溶洞裂隙

18、发育，与上覆煤系地层呈平行不整合接触。 2、中石炭统唐山组(C2) 本层总厚度为 5060m。底部为 7m 左右的“G 层铝土岩”，顶部为厚约 11 4m 的唐山灰岩即 K3灰岩，中间主要为灰色、深灰色的砂岩与浅灰、灰白色铝 土质粘土岩，夹两层薄层灰岩即 K1与 K2。 3、上石炭统 (1) 开平组(C31) 本组顶界为 K6灰岩底，厚约 60m。主要以灰色、深灰色细砂岩、粉砂岩与 粘土岩为主，夹两层海相灰岩(即 K4、K5灰岩)。含煤 1 层， 14 煤是古生代煤 系地层最下部一个较稳定的可采煤层。 (2) 赵各庄组(C32) 本组顶界为 11 煤与 14 煤之间的细砂岩底面，厚度为 506

19、0m。岩性以粉 砂岩、细砂岩与砂岩为主，夹粘土岩与煤层，近底部为 K6 灰岩。 4、下二迭统 (1) 大苗庄组(P11) 该组顶为 5 煤顶板的中砂岩或细砂岩底部，厚 60l00m。岩性以灰色、 深灰色粉砂岩、细砂岩为主，局部夹粘土岩或中砂岩，含 5 煤、7 煤、11 煤三 层煤，为稳定可采煤层。 (2) 唐家庄组(P12) 本组顶界为“A 层铝土岩”之下的巨粗不等粒长石石英砂岩底部冲刷面， 厚度为 120230m，一般厚 200m 左右。 5、上二迭统古冶组 由灰紫、灰绿等杂色的砂砾岩、粗砂岩、细砂岩、中砂岩、粉砂岩、粘土 岩沉积交互组成。下段含“A 层铝土岩”，其底部为一杂色巨粗不等粒长石

20、石 英砂岩，与底部唐家庄组呈冲刷接触，为一套陆相碎屑沉积，厚度约 560m。 6、第四系 覆盖于全井田，由北向南逐渐加厚，厚度为 150650m。上部由各粒度的 砂层、砾石层、粘土层交互组成，下部以杂色巨厚砾石层与卵石层为主，含水 丰富，局部夹少量砂层或砂砾层。 详细参考综合柱状图 11。 12 岩性拄状煤岩层 名称 厚度 最大-最小 平均 岩性描述 比 例 1：200 地层单位 系 统组 第 四 系 上 侏 罗 统 大 苗 庄 组 砂岩0.5-6.0 4.5 硅质胶结，坚硬 煤5 1.45-3.0 2.5 (m) 以半亮型和半暗淡型煤为主 （老顶） 粗砂岩 （老底） 0-2.5 2.0 层状

21、节理逐渐出现并增厚 细砂岩 （老顶） 0-2.5 2.0 层状节理逐渐出现并增厚 煤7 4.0-7.0 5.0 以半亮型和光亮型煤为主 粉砂岩 （老底） 3.0 硅质胶结，坚硬，呈块状结 构，普遍发育 细砂岩 （老顶） 4.0 致密，块状结构。含结核， 顺层呈串珠状分布 煤11 2.3-4.1 3.5 以半亮型和光亮型煤为主 细砂岩 0-3.0 2.5 硅质胶结，坚硬 粉砂岩 （老底） 3.0 硅质胶结，坚硬，呈块状结 构，普遍发育 煤12 1.9-5.0 3.0 以半亮型和光亮型煤为主 粉砂岩 （老底） 3.0 硅质胶结，坚硬，呈块状结 构，普遍发育 （老顶） 图 11 综合柱状图 13 1

22、.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 本井田位于车轴山向斜两翼，车轴山向斜属开平煤田西侧的一个含煤构造， 主要受新华夏系构造控制，构造线多呈北东向。车轴山向斜为一狭长不对称向 西南方向倾伏的大型含煤向斜，向斜轴走向约为 NE60，向斜轴面向北西方向 倾斜。以向斜轴划分，其东南翼(缓倾斜翼)地层走向 NE30，产状较缓，倾角 1225，一般 20左右；其西北翼(急倾斜翼)地层走向 NE70，产状较陡， 倾角 6580，一般为 70左右。 经过精查地质勘探、二维和三维地震勘探，本井田共查明 4 条断层。缓倾 斜翼多发育张性、张扭性的高角度倾向或斜交正断层，急倾斜翼多发育走向压 性逆断层。详细参

23、考断层特征表 11。 表 11 断层特征表 断层产状 序 号 断层 编号 断层 性质 断层 落差(m) 走向倾向倾角（） 控制 程度 1F2 正016 N.WN.W 6272可靠 2F3 逆 38N.EN.W55 可靠 3F5 逆04 N.EN.W 4264可靠 4F7 正018 N.ES.E 4958可靠 1.2.3 煤层赋存情况及可采煤层特征 设计井田范围内开采煤层为下二迭统大苗庄组。可采煤层为 4 层，全区可 采。全区可采总厚度为 14m，详细参考煤层特征表 12。 表 12 煤层特征表 煤 厚(m)层 次 最小最大平均 平均 间距(m) 稳定性 发育 范围 顶 板底 板 51.453.

24、02.5 稳定 全区 发育 砂岩粗砂岩 26.0 74.07.05.0 稳定 全区 发育 细砂岩 粉砂岩 粉砂岩或 粘土层岩 15.3 112.34.13.5 稳定 全区 发育 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩或 粘土层岩 141.95.03.0 59.7 稳定 全区 发育 细砂岩 粉砂岩或 粘土层岩 14 1.2.4 岩石性质、厚度特征 岩石性质特征如表 13 所示： 表 13 岩石性质特征表 名称 容重 kg/cm3 孔隙度 % 抗压强度 102kg/cm3 抗拉强度 102 kg/cm3 变形模量 102kg/c3 弹性模量 kg/cm3 砂岩22.55232200.50.40.58110 砾岩2

25、.22.75161140.21.50.8828 泥岩2.6 2.81.6512.850.72.027511 灰岩2.22.852052190.52.117410 页岩2.12.416301100.21.213.528 1.2.5 水文地质情况 根据煤炭资源地质勘探规范按直接充水含水层的富水性及补给条件， 东欢坨井田矿床属于水文地质复杂矿床。主要特征是煤层位于底下水位以下， 以第四系底部卵砾石水及煤底板强含水组和奥灰水为补给水源。 1.2.6 沼气、煤尘、矿井涌水及煤的自燃性 1、瓦斯赋存情况及涌出量 根据“冀煤安办（2004）4 号文“关于 2004 年度开滦集团公司矿井瓦斯 等级鉴定结果的批

26、复”，东欢坨矿井瓦斯绝对涌出量为 0.211m3min，瓦斯 相对涌出量为 0.142m3t，采区最大瓦斯相对涌出量为 0.270 m3t。随着开 采向深部延伸，瓦斯涌出量可能会增大，届时要及时进行瓦斯等级鉴定。 2、煤尘爆炸性及煤的自燃情况 本矿井煤尘具有爆炸性，爆炸指数 10.713.4。5 煤易自燃，5 煤自 然发火期为 812 个月。地温正常，无热害。 3、矿井涌水量 本矿井水文地质条件比较复杂，比较准确的预计矿井涌水量有一定难度。 本次设计根据开滦煤业公司水文地质部门对矿井涌水量的批复，结果如下： -450 水平：Q正常=350.4m3/h，Q最大=500.5m3/h； -600 水

27、平：Q正常=360.7m3/h ，Q最大=520.4m3/h。 根据会议纪要所确定的原则，以上水量预计结果可作为本次设计的依据。 15 1.2.7 煤质、牌号及用途 主要可采煤层均属较高挥发份的气煤，煤种单一，以气煤号、号、 号为主，肥气煤号、号甚少。 1.3 勘探程度及可靠性 1.3.1 对地质勘探程度的评价 设计井田范围内进行了大量的精查工作。除以往工作量外，最后在精查区 又探了多个钻孔，基本上搞清了本井田的煤层赋存情况和主要地质构造。但由 于勘探水平有限，有一部分地质构造是难推定的，控制程度有一定的摆动。 矿井涌水量和瓦斯涌出量是用类比法推算的，所以可靠性都不足待矿井建 成投产后根据实际

28、测得的数据重新确定。 16 第 2 章 井田境界、储量、服务年限 2.1 井田境界 2.1.1 确定井田境界的依据 1）以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据； 2）要适于选择井筒位置，安排地面生产系统和各建筑物； 3）划分的井田范围要为矿井发展留有空间； 4）井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提升。 2.1.2 井田周边情况 根据上述原则，结合东欢坨矿区井田的实际情况，本井田境界的确定为： 西部以 3 号勘探线为界；东部以 8 号勘探线为界，上部以-200 水平为界；下 部以-800 水平为界。井田参数如下： 井田走向长度：6.780km. 倾斜长度：2.817km. 勘探面

29、积：19.719 km2 2.1.3 井田未来发展情况 设计井田向东和向西均以勘探线为界，是人为边界.向下以-800 标高为界， 随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田向两边开拓的条件较好，井田范 围内探明储量会越来越精确，并可能在更深部发现可采煤层。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 设计井田范围内计算储量的煤层有 5#、7#、11#、14#各煤层储量计算边界 与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的，具有工业价值的煤炭数 量。它不包含着煤炭底下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田勘探 程度及开采技术条件。矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可 采储量。

30、矿井工业储量是指平衡表内 A+B+C 级储量的总和。矿井设计储量是指工业 储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物， 17 构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失的储量。矿井可采储量是指矿井 设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱煤量后 乘以采区回采率的储量。 2.2.2 保安煤柱 为了安全生产，本设计矿机依据煤矿安全规程规定，留设保安煤柱如 下： 1、各煤层在露头处留设 50m 保安煤柱。 2、井田内部断层留设 40m 煤柱。 2.2.3 储量计算方法 1、工业储量计算 计算公式如下： 块段储量=块段面积平均倾角块段平均厚度容重 根据储量

31、计算图、通过登高线块段计算本井田工业储量为 308.1118Mt。 可采储量 矿井可采储量=(矿井工业储量-永久性煤柱)采区回采率。 永久性煤柱包括工业场地煤柱及主石门煤柱、风井场地煤柱、冲积层防水 煤柱、断层煤柱、奥灰防水煤柱、村庄煤柱及井田边界煤柱。 本设计井田煤采区回采率取 80%. 2、可采储量计算 计算公式如下： CPZZ c )( 式中 可采储量，Mt; Z 工业储量，Mt； c Z 永久煤柱损失，Mt； P 采区回采率； C 表 21 可采储量总表 18 煤炭损失量 水 平 煤层 工 业 储 量 工业场 地 井田边 界 断 层开采损失合计 可 采 储 量 52457.858013

32、085.8532.41828.211629.64 75370.7597279184.81161.991722.793647.96 113500.2675190124.8782.0921171.8922328.368 143122.4540169110.9700.511020.412102.04 I 合计14451.31292768506.33177.0024743.3029708.008 52650.824520107.9655.584828.4841822.336 75832.555343232.41420.831749.234083.32 114116.977129156.9952.014

33、1208.9142908.056 143759.539426139.4840.0261099.4262660.104 II 合计16359.87263118636.63868.4544886.05411473.816 总合计30811.185558861142.97045.4569629.35621181.824 回采率要求：厚煤层不应小于 75%，中厚煤层不应小于 80%，薄煤层不应 小于 85%。 经各煤层可采储量计算，汇总计算出来本井田可采储量为 211.82Mt,具体 见可采储量总表 21。 2.2.4 储量计算的评价 本设计矿井的各类计算严格按照有关规定执行。由于技术水平有限，储量

34、计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定误差。 2.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限 2.3.1 矿井工作制度 该设计矿井年工作日确定为 330 天，矿井每日净提升时间为 16h，采用 “四六”工作制度。 2.3.2 矿井生产能力确定 矿井生产能力的大小主要依据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况 来确定，还应该考虑当前及今后市场的需煤量。根据该井田的实际情况，初步 拟定了三种矿井年生产能力方案，具体计算如下： 方案 A：3.0Mt/a 方案 B：2.4Mt/a 19 方案 C：2.0Mt/a 上述三种方案，具体选择哪一种，还应根据矿井服务年限的确定。 2.3.3 矿井服务年限的确定 矿

35、井服务年限的计算公式如下： T=Z/(AK) 式中 Z矿井设计可采储量，Mt A生产能力，Mt/a K矿井储量备用系数，K=1.31.5 根据本设计矿井实际情况，K值取 1.4 依据以上拟订的矿井生产能力，服务年限的确定现提出的三种方案具体如 下： 方案 A：3.00Mt/a T=Z/(AK)= 21181.824/(3001.4)=50 年 方案 B：2.4Mt/a T=Z/(AK)=21181.824/(2401.4)=63 年 方案 C：1.8Mt/a T=Z/(AK)=21181.824/(1801.4)=84 年 参照煤炭工业矿井设计规范规定，方案 B 比较合理，即：矿井生产能 力：

36、A=2.4Mt/a,矿井服务年限：T=63 年。所以确定本设计采用方案 B，矿井生 产能力定为 2.4Mt/a。 20 第 3 章 井田开拓 3.1 概述 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 本设计东欢坨井田位于河北省丰润县韩城与新军屯两镇之间,周围有唐山 矿,范各庄矿,钱家营矿等都采用立井开拓方式。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括： (1)井田地质和水文地质条件（特别是水文条件复杂且涌水量大情况）； (2)煤层赋存和开采技术条件； (3)地形地貌和地面外部条件； (4)技术装备和工艺系统条件； (5)施工技

37、术和设备条件； (6)总体设计和矿井生产能力要求等。 对以上各种因素要综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。 影响本设计井田开拓方式的具体因素如下： a.断裂因素 本井田断裂构造发育, 断层主要影响采区及工作面布置，对开采产生较大 影响. b.水文情况 本井田水文条件复杂且涌水量大, 奥灰突水是矿井安全的最大威胁. 故需 加强对奥灰水的水文观测，开采下部煤层时应提前对奥灰进行专门水文地质勘 探。 c.其他因素 本井田可能受地震等因素的影响。 3.1.3 确定井田开拓方式的原则 根据精查报告确定的煤层自然产状，构造因素，顶底板条件，冲积结构， 地形及水文地质条件等，东欢坨矿必须按照基

38、本建设程序办事，确定矿井开拓 方式必须充分考虑多个主要工艺系统的机械化装备水平。矿井机械化程度的高 低不仅直接影响井型和经济效益，而且往往由于提升、运输设备的革新发展， 而引起开拓本身发生变化。 21 (1)贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资 少、成本低、效率高创造条件要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产 可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尢其是初期建设工程量，节约基建工程 量，加快矿井建设。 (2) 合理开发国家资源，减少煤炭损失。 (3) 合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造 条件。 (4) 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并

39、为采用新技术，新工 艺，发展采煤机械化，自动化创造条件。 (5) 必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统， 创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。 (6)根据用户需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采。 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1 井筒形式和井口位置 1、井筒形式的确定 根据东欢坨井田的地表及煤层等实际情况，现依据东欢坨井田地表、地质 构造、煤层赋存等因素，对井筒形式进行比较,首先要在技术上合理,经济上再 做比较确定. 平硐开拓：在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层，由地面开凿通 向煤层的平硐，可利用平硐开拓煤田的全部或一部分。 平硐

40、是最简单的形式, 可根据本设计井田的地形地质及煤层赋存情况可以 看出平峒井筒开拓方式在技术上不合理应该予以否定。 斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田， 一般都可以采用斜井开拓。斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应 用。 立井开拓：适应性很强，可用于各种地质条件，同时在技术上也成熟可 靠。一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。 以上两种井筒开拓方案技术比较如下： 1）双立井开拓 优点：井筒能通过复杂条件地段（流沙层），机械化程度好。圆形断面井 筒维护费用低度，有效断面大，通风条件好，井筒敷设线路短，人员、材料升 降快。 缺点：施工复杂，开掘费用高，掘进

41、速度慢。 22 2）双斜井开拓 优点：井筒施工简单，掘进速度快，费用低，斜井用胶带提煤时，提升能 力大，有利于矿井延伸和新水平接替。 缺点：在开采深度相同的条件下，斜井井筒长度比立井井筒长，铺设管线 也长。井筒维护费用高，通风、排水阻力大，受自然条件限制。 技术评价：根据设计井田的地表状况， 煤层赋存及工业广场的布置等实 际情况，该井筒开拓方案双斜井开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井 下井底车场的布置，井下的联系和生产调度较为繁琐.具体的要做经济比较来 确定.下面对各开拓方案进行经济比较，如开拓方案经济比较表 31 所示： 方案一 立井开拓 图 31 立井开拓示意图 方案一 斜井开拓 图

42、 32 斜井开拓示意图 23 表 31 开拓方案经济比较表 方案 （立井） 方案 （斜井） 比较内容 工程量（m） 设备（型号） 投资（万 元） 工程量 （m） 设备（型号） 投资（万 元） 立井井筒640652.8 斜井井筒33202154 立井井口及井底 车场 1120436.8 斜井上部及下部 车场 1040405.6 石门600234 大巷（可比）2600910.020078.0 井巷 工程 小计49602233.645602637.6 立井提升设备JK-3.5/11.5 2 台 383.2 立井提升容器1.5t 双车罐笼73.8 立井井筒装备钢梁、钢罐道201.3 斜井提升设备TY-

43、2.52 2 台 266.6 排水管路D402 1725m99.4D402 4980m 286.9 机电 设备 小计757.7553.5 工程 量及 设备 合计2991.33191.1 立井提升164.6 斜井提升79.6 石门及大巷运输99.1165.2 排水(-450m、-600m 各 按 20m3/min) 1000.81442.4 运营 费 (万元 /a） 合计1264.51687.2 总合计4255.84878.3 通过技术分析，经济上的比较可以看出，采用方案立井开拓是最优的方 案。 深部水平开拓： 24 深部水平开拓涉及到主、副井是否延伸的问题，要确定深部水平的开拓方 式，首先要确

44、定主、副井井筒是否延伸。 2、井口位置的确定 在本设计井田中，提出三种井筒位置方案： 方案一：井筒位于井田浅部 方案二：井筒位于井田中部 方案三：井筒位于井田深部 经过简单的技术比较后认为： 井筒位于井田浅部，煤柱尺寸最小，压煤最少，初期工程量小，石门长 度不大。易于投产； 井筒位于井田中部时，煤柱尺寸较大，且石门与浅部大致长度相等；不 易投产； 井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石 门也较长，但对于开采井田深部煤层及井筒延伸有利。 故本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，从各方面考虑也应该将井筒布置在井 田浅部的位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的浅部。 3.2

45、.2 开采水平数目及标高 煤层赋存为倾斜状态时，一般以浅部向深部开采，以达到工程量少、建设 速度快、投资省、成本低的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田 可以单水平开采，亦可以多水平开采（从上往下逐水平开采）。每个开采水平 设井底车场和运输大巷，供该水平各采区煤的外运、辅助运输和通风用。 本设计东欢坨矿在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展方向， 高产高效矿井要求集中在一个水平，12 个工作面生产。这就要求加大工作 面、采区和水平的走向及倾斜尺寸，采用水平上、下山开采方式是优越的，可 保证生产合理集中化，稳定生产，节省总井巷工程量，经济效益好。因此使用 上下山开采的意义很大。在

46、条件适宜时，应该优先考虑使用上下山开采。 本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素： (1)合理的水平服务年限； (2)煤层赋存条件及地质构造； (3)生产成本； (4)水平接替； (5)井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。 根据上述情况，本设计矿井设计两个水平划分方案。 25 方案一：本井田划分三个阶段，两个水平，一水平标高在-450m，采用上 山开采，二水平在-600m 采用上下山式开采。 方案二：本井田划分三个阶段，三个水平，一水平标高在-400m，二水平 标高在-600m，三水平在-800m，全采用上山式开采。 比较见水平划分比较表 32。 表 32 水平划分比较表

47、 方案水平划分储量（万吨）服务年限（年） 一水平 9708.00840 方案一 二水平 11473.81647 一水平 6060.60825 二水平 7305.12530 方案二 三水平 7816.09132 从该表中知道，二方案第一水平服务年限不够，而且水平过多，工程量较 大。一方案第一水平服务年限满足规范要求，大于 30 年，根据本设计井田的 煤层倾角在 13左右， 故应采用上下山式开采，所以选用方案一。即划分为 两个水平，一水平标高在-450m，采用上山开采方式，二水平标高在-600m，采 用上下山开采方式。 3.2.3 开拓巷道的布置 开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道

48、，如井筒、井底 车场、主要石门、运输大巷和回风大巷（或总回风道）、主要风井等。 1.运输大巷的布置 运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输（人员、矸石、材料、设 备等）以及通风、排水和管线敷设，服务年限很长。 根本设计矿井走向大约在 6700m 左右，服务年限较长，煤种较单一，与分 煤层运输大巷的石门长度相同，所以只采用一条大巷布置，大巷布置在 14 煤 层的底板岩石中，根据设计井田勘探情况，5 煤、7 煤附近和 11 煤底板赋存沉 凝灰岩，吸水后易松软、膨胀，在上述层位特别是沿 5 煤，7 煤掘进巷道维护 困难。而沿 14 煤底板砂岩布置的巷道状况比较理想。在大巷向 5 煤打一石门， 采

49、用分煤层开采。大巷布置方案示意图 33。 26 主要运输石门 主要运输大巷 主井 副井 图 33 大巷布置方案示意图 3.3 选定开拓方案的系统描述 3.3.1 井筒形式和数目 本设计井田有三个立井。采用一对立井开拓，即主井、副井。另外还设有 回风井。 主井用以提升煤炭，并担当辅助进风。副井用以提矸、升降人员、下放材 料和设备及兼作进主要进风井和安全出口，风井位于井田上部边界，担当全矿 回风，兼做安全出口。 3.3.2 井筒位置及坐标 井硐确定在井田浅部位置，因为 1、位于储量中央，施工工程量少， 2、有较好的的地形条件，井口处地形较好，坡度近水平。平正土方量小， 井口标高在+20m。 井筒坐

50、标： 主井：X:392000 副井：X:391945 Y:96275 Y:96357 东风井：X:392285 西风井：X:390560 Y:97860 Y:96650 27 3.3.3 水平数目及高度 本设计井田多水平开拓，分两个水平，一水平标高在-450m。阶段垂高为 250m，采用上山开采。第二水平标高在-600m。阶段垂高 150m，采用上下山开 采，若再往深部开采，重新确定井田边界设第三水平，需经方案比较后确定。 3.3.4 石门、大巷数目及布置 大巷数目：本设计矿井有一条主要运输大巷，一条总回风大巷，五条主要 石门。 大巷布置：有煤巷和岩巷两种。 (1)煤层大巷 当煤层顶底板较稳定

51、，煤层较坚硬，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时， 可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃 发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。对于新建矿井，在煤层中布置巷道， 在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资以及探明地质情况的优点。 下列情况宜布置煤层大巷： 单独开拓的薄煤层或中厚煤层； 煤质坚硬，围岩稳定，维护简单，费用不高的煤层； 煤层群（组）下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的； 煤层坚硬而顶板松软或膨胀，难以维护的。 煤系底部有强含水层或富含水的岩溶时，不宜布置底板大巷的； (2)岩石大巷 优点很多，如维护条件好，费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要 求选定，而

52、较少受地质构造的影响。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安 全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要为岩石工程量大， 掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。在具体条件下是采用岩石大巷还是煤 层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理的确定。 本设计矿井根据本矿井的地质情况，主要大巷全部采用岩巷。因大巷使用 时间长，采用煤巷维护困难，本设计矿井煤有一定的自然发火期，经过综合考 虑决定采用岩石大巷。 有关大巷及石门断面技术特征详见图 33、表 33 所示。 28 图 34 大巷断面图 表 33 大巷断面特征表 断面积（m2）设计尺寸（m）巷道 形状 支护 方式净掘顶高底宽 净周长 (m)

53、喷厚 (mm) 半圆形锚喷16.5718.742300460015.422100 29 3.3.5 井底车场形式的选择 1.设计依据 (1)井筒及数目； (2)矿井开拓方式； (3)矿井设计生产能力及工作制度； (4)矿井瓦斯等级及通风方式； (5)矿井主要运输巷道的运输方式； (6)矿井地面及井下生产系统的布置方式； 2.设计要求 (1)井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的 30%； (2)井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性； (3)尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通 过能力； (4)应该考虑主、副井之间施工时便于贯通； (5)井底车场线路不止应该结构

54、简单，运行及操作系统安全可靠，管理使 用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护； (6)为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保 安煤柱。 (7)井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底 侧卸式矿车时，其卸载站（即主井车线）可布置折返式，亦可布置环形式。但 其装车站的线路布置必须与其相对应。 综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，车场定在中央，需要左右两 边进车，根据设计矿井的年生产能力 2.4Mt，通过对各种形式井底车场的适用 条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为折返式车场。 3.3.6 煤层群的联系 本设计井田煤层群开

55、采时联系采用石门联系，根据煤层间距条件。即 5# 采用三条煤层上山开采，7#、11#煤层采用联合布置，上山同样布置在煤层中， 14#煤层也采用三条煤层上山开采。煤层倾角一般在 13左右，煤层群间采用 石门联系。 3.3.7 采区划分 本设计井田走向长度较大，地质构造复杂，欲从井田边界沿整个阶段前进 30 开采，无论从时间、投资和实际开采技术条件上都要受到限制，势必按技术要 求将井田沿走向划分为采区，并按一定的顺序回采，每个采区有一套生产设施， 包括上下山提升、运输设备，以便独立进行生产与准备。 将井田划分为若干采区时应该考虑如下原则： (1)；采区走向长度不大，两翼均不超过 1500m，可以不

56、划分采区，直接 从井田境界后退式回采； (2) 采区走向长度根据煤层地质条件、开采机械化水平、采区储量、生产 能力及巷道维护等因素综合考虑； (3)初步设计一般负责划分一水平采区，需要沿走向全长统一考虑，作到 初后期统筹兼顾，全井合理，更有利于初期生产； (4)采区划分要考虑采区接续关系，使其适应各翼储量及产量分配； (5)采区划分要有意识地缩短大巷，又要充分注意人为境界外延的可能性； (6)煤层稳定、开采条件好、生产能力大的采区，走向长度要适当增大； (7)开采多煤层井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产； (8)初期采区尺寸要适应目前输送机长度及电压降的控制范围，后期采区 尺寸可适当加大。

57、结合上述原则，本井田按断层、煤层开采和井田边界划分为 18 个采区。 详情参见采区划分示意图 35 西二中 西二上 西二下 中二下 中二中 中二上 东二下 东二中 东二上 西一中 西一下 中一中 东一中 东一上 中一上 西一上 东一下 中一下 31 图 35 采区划分示意图 3.4 井筒布置和施工 3.4.1 井筒穿过岩层性质及井硐支护 井筒穿过岩性详情见综合柱状图。主井采用双层钢筋混凝土在表土段，混 凝土在基岩段，副井在表土段用符合井壁，基岩段用混凝土 3.4.2 井筒布置及装备 1）主井井筒 主井井筒净直径 6.5m，准备装备一对 20t 箕斗，采用冷弯方形管罐道， 要安装从-600m 水

58、平至地面的排水管路，另有动力电缆、通信电缆等。 2）副井井筒 副井井筒净直径 8.0m，要装备两套提升设备，一套为一对 900mm 轨距 1.5t 矿车双层四车罐笼，另一套为一个双层四车带平衡锤的宽罐，采用组合 罐道，井筒内布置有玻璃钢梯子间，从-600m 水平至地面的排水管路，井筒内 另有一趟压风管路、动力电缆、通信电缆等。 3）风井井筒 风井井筒净直径 7.0m。 主井井筒断面图如图 35 所示，主井井筒断面特征表如表 34 所示： 副井井筒断面图如图 36 所示，副井井筒断面特征表如表 35 所示： 32 表 34 主井井筒断面特征表 名称内容名称内容 井型 2.40Mt/a 梁层间距

59、4000mm 净直径 6500mm 提升容器一对 20 吨箕斗 支护方式混凝土井壁充填厚度 500mm 罐道规格冷弯方形管 图 36 主井井筒断面图 33 图 37 副井井筒断面图 表 35 副井井筒断面特征表 名称内容 井型 2.40Mt/a 井筒直径 8000mm 提升容器1 对 1.5 吨矿车 罐道梁层双层四车罐笼 间距 4000mm 34 3.4.3 井筒延伸的初步意见 为了保证采区正常接续和均衡生产，本矿井将延伸原主副井，从-450 水 平延伸至-600 水平。井筒延伸方案主要有以下两种： 1）方案一：直接延伸原有主副井； 优点：可以充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转运环节少，

60、经营 费用低，管理方便； 缺点：原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工和生产相互干扰，接井技 术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井筒的施工组织复杂，延伸后提升长度 增加，提升能力下降； 2）方案二：暗斜井延伸（即利用暗斜井或暗立井开拓下一水平，原有主 副井不延伸） 优点：生产与延伸相互干扰小，暗斜井做主井，系统简单，提升能力大， 可充分利用原有井筒提力； 缺点：增加了提升、运输环节和设备；通风系统复杂。工程量可能增大。 比较：延伸原有主副井筒再打石门到煤层与用暗斜井延伸到下一水平的工 程量小，花费少。 通过上述两种方案比较，并参照井筒延伸原则及本井田煤层赋存特征，初 步决定采用直接延伸原有主副井

61、筒方案。 3.5 井底车场及硐室 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 井底车场形式的确定应该根据井田地质条件、井型大小、井田开拓方式、 大巷运输方式、地面布置及生产系统等因素来选择。该矿井井底车场形式的选 择依据如下： (1)该矿井设计生产能力为 2.4Mt/a，年工作日 330d，实行四六工作制， 每日净提升 16h； (2)矿井采用双立井开拓方式，两个开采水平，集中大巷布置，两翼来煤 量基本相等； (3)主要运输大巷采用单机 14t 架线式电机车牵引 5.0t 底卸式矿车，辅助 运输采用 1.5t 固定式矿车；井底车场设有卸载坑，1.5t 翻车机处理掘进煤； (4)本设计矿井属于低瓦斯、

62、中等涌水量矿井； 综合以上所述，结合设计要求，经分析比较后，本设计矿井拟选用 5.0t 35 底卸式矿车折返式井底车场。 3.5.2 井底车场的布置、储车线路、行车线路布置长度 1.井底车场线路布置的要求 (1)井底车场的线路主要由主井空、重车线，副井进、出车线和回车线组 成，由于通过各个井底车场的煤种数量不同，其各线路的数目和长度亦相应不 同； (2)井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性； (3)井底车场的线路工程量小； (4)为保证运行安全，应尽量避免在曲线巷道顶车，机械推车需布置在直 线段上； (5)尽量减少道岔和交岔点； (6)线路布置要有利于通风； (7)底卸式矿车的井底

63、车场设计要注意调头问题。 2.存车线长度的确定 确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题，如果存车线长度不足，将 会使井下运输和井筒提升彼此牵制，影响矿井生产能力；反之，如果存车线过 长，会使列车在车场内的调车时间增加，反而降低了车场通过能力，并增加车 场工程量。根据我国煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用下列长度： 、大型矿井主井空重车线长度各为 1.52.0 列车长。 、副井空重车线长度各为 1.01.5 列车长。 、大型矿井材料车线长度应能容纳 1520 个材料车。 、调车线长度通常为 1.0 列车和电机车长度之和。 对本矿井而言， 3.存车线长度的计算 主井空、重车线，副井进、出车线

64、长度为 fjk LLNLnmL 式中 主井空、重车线，副井进、出车线有效长度，m； L 列车数目，列； m 每列车的矿车数，按列车组成计算确定； n 每辆矿车带缓冲器的长度， m; k L 机车数, N 每台机车的长数 j L 附加长度，取 10 m。 f L 36 a.主井 m=1 列，n22 辆，L14m，N=1 台，L24.5m，L310m； 则 L1224+14.5+10102.5，取L102.5m 主井空重车线长度为 102.5m b.副井 m=1 列，n28 辆，L12.0m，N=1 台，L24.5m，L315m； 则L1282.0+14.5+1575.5，取L76m 副井空重车线

65、长度为 材料车线有效长度为 sscc LnLnL 式中 材料车线有效长度，m； L 材料车数，辆； c n 每辆材料车带缓冲器的长度，m； c L 设备车数，辆； s n 每辆设备车带缓冲器的长度，m； s L 依据公式得 L=ncLc+nsLs=102.4=24 m； 根据实际需要，开设水泵硐室和变电所，取材料车线长 60m。 调车方式 5.0t 底卸式列车厢采用通过式调车，采用底卸式矿车，设专用机车调车 线路布置，右翼来车时专用机车驶入卸载坑侧通过线，让重列车牵引过过卸载 坑，专用机车进入空车线，在其尾部挂钩，将空车驶回右翼，原牵引机车驶入 专用机车位置，等待左翼来车。 1.5t 固定式列车采用顶推调车。各列车运行详见井底车场运行图表 1-主井重车线;2-主井空车线;3-副井重车线;4-副井空车线; 5-材料车线;6-调车线7-通过线 图 38 折返式车场示意图 37 3.5.3 井底车场通过能力验算 矿井日产煤 7000t，矸石量占 20%，日运量为 1400t，掘进煤占 5%，日运 量为 350t，5t 底卸列车日运量占 95%，为 6650t，每日 5t 底卸式列车数 =6650/（522）=60.45 列，每日 1.5t 煤矸混合列车数=（350+1400） /（171.5+51.5）=53 列。 每