矿井开采课程设计

《矿井开采课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿井开采课程设计（44页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、240Mt矿井开拓系统设计说姓名：XXX班级：XZXXX学号：XXXXX指导老师：XXXXXXX日期：2012年6月240Mt矿井开拓系统设计摘要本设计基于安徽省淮北矿务局桃园矿井的矿井开拓设计，全篇共分为五个主要部分：矿井概况及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力、井田开拓和采区巷道布置。井田位于宿州市南郊。本井田主要采煤层为2煤层。该煤层赋存稳定，平均厚度4.2米。倾角平均为13,为缓倾斜厚煤层。井田内工业储量2.952亿吨。属高瓦斯矿井。该矿井年设计生产能力240万t/a，服务年限56年。第一水平采用立井单水平开拓，第二水平采用暗立井开拓。第一水平标高-390m,第二

2、水平标高-600m。矿井布置两个个综采工作面保证全矿井的产量，长度210m采用走向长壁开采，煤的运输采用胶带输送机运输。矿井的通风方式采用中央对角式。关键词：立井开拓；多水平延深；采区开采；服务年限；长壁放顶采煤目录第一章矿井概况及井田地质特征41.1矿井概况41.2井田地质特征61.3煤层特征7第二章井田境界及储量92.1井田境界92.2工业储量122.3井田开采储量14第三章矿井工作制度和设计生产能力163.1矿井工作制度163.矿井设计生产能力及服务年限16第四章井田开拓的基本问题204.1井田开拓方式的确定204.2大巷的布置方式204.3开采水平的划分284.4采区的划分和布置情况2

3、9第五章采区巷道布置345.1采区煤层地质特性345.2采区巷道布置及生产系统345.3采区车场形式选择375.4采区采掘接替计划安排40第六章矿井延伸方案42第七章矿井及首采区主要技术经济指标表44第一章矿井概况及井田地质特征第一节井田概况、地理位置与交通条件本矿井位于宿州市南郊，陆路西通206国道，东接104省道；铁路向东经矿区专用线一青芦铁路直通京沪线，向西经矿区专用线进阜淮线汇入京九铁路大动脉；内河水路纵横通达，南临浍河，涡阳，淮河，北依新汴河，附近有蚌埠，徐州等河运码头；海运由铁路抵达连云港，浦口以及安徽裕西港口装船出海，地理位置优越交通便利。交通位置图见图1-1。图1-1交通位置图

4、、地形地势本矿位于淮北平原中部，区内地势平坦，海拔标高为+20.3+27.10m,一般在+23.5+24.5m之间。、河流湖泊本矿区属淮河流域。矿区内没有大的河流，矿内沟渠流量受大气降水控制，每年7-9月雨季时，水位较高，枯水季节（当年10月至次年3月）,沟渠水量很少甚至干涸。浍河在祁南矿中部流过，其为中小型季节性河流，距本矿南部边界仅2.5km。历年最高洪水位+24.5m,对矿坑及矿井建设影响不大。、矿区气候条件本区气候温和，属北温带季风区海洋大陆性气候。气候变化明显，四季分明，冬季寒冷多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和。据宿州市气象局19801998年观测资料，年平均气温14.6C,最高气温

5、40.3C,最低气温-12.5G年平均降雨量766mm雨量多集中在7、8月分。最大冻土深度0.17m,最大风速20m/s，年平均风速2.2m/s，主导风向为东东北风。无霜期210240天，冻结期一般在12月上旬至次年2月中旬。、地震及地震烈度：据历史资料记载，安徽省北部地区自公元925年以来发生有感地震40余次，其中从1960年以来，发生较大的地震有7次（见表1-1）。根据安徽省地震局1996年编制出版的安徽地震烈度区划图查得，本区属于46级地震区，地震烈度为7度。表1-1近年安徽北部地区发生较大地震统计表时间1965年1971年1973年1979年1981年1983年1999年3月15日7月

6、13日9月22日3月2日12月20日12月20日1月12日震中位置固镇灵璧临涣固镇固镇菏泽利辛自自自地震级别4.03.34.55.03.05.94.2第二节矿井地质特征、井田地形本矿区位于淮北平原中部，区内地势平坦，海拔标高为+20.3+27.10m，般在+23.5+24.5m之间。、地质构造1、构造形态本井田总体成单斜构造倾角为13o,倾角由浅向深逐渐减小，至井田南部及较大断层附近倾角又开始变大。2、断裂构造本井田断裂构造简单，断层稀少，节理较发育。3、褶皱构造井田内发育着次一级的宽缓褶皱，褶曲比较发育，且具有短轴宽缓的特点。综上所述，本井田属于地质构造简单，倾角平缓。井田的水文地质据宿州气

7、象站1951-1982年资料，历年平均降雨量866.7毫米，相邻生产矿井有祁南煤矿，稍远的有祁东煤矿、任楼煤矿和朱仙庄煤矿，以上各矿水文地质特征与本矿基本相似，在正常情况下，矿井正常涌水量为150m3/h左右。相邻矿井的开采可能造成一定区域范围内的灰岩、煤系和四含水位的下降，也可能造成一定范围内的地面下沉，其它方面则影响不大，但各矿的有关水文地质特征和参数对本矿有参考价值。(1) 其它开采地质条件煤层顶、底板特征由于本矿构造不太复杂，中有少量宽缓褶皱，没有大、中型断层，可采煤层顶、底板较平整，顶板较完整。煤层顶、底板不太复杂。煤层倾角本矿煤层属于缓斜煤层平均倾角13度。其它特殊地质因素1瓦斯：

8、据矿井瓦斯多年测定结果，矿井瓦斯相对涌出量16m3/t.,定为高瓦斯矿井。2煤的自燃和煤尘爆炸危险性：本矿井各煤层均没有煤尘爆炸危险性；大部分煤层具有自燃倾向。3特殊地质因素的评定：其它特殊地质因素中，主要是瓦斯的危害性较大，邻近的芦岭煤矿也为高瓦斯矿井，曾发生多次严重的瓦斯爆炸事故，因此，其它特殊地质因素属较复杂型，1.3煤层特征煤层埋藏条件和特征本矿区煤层埋藏较深，地面标高为+23米，煤层露头线为-150米，煤层最深超过-600米。共有7层煤，分别为中3、中4、B1上、B1下、C1上、C1下、5、7煤层，但除了3号和5号煤层厚度外，其余均为不可采煤层。三号煤层3.6M，五号煤层5.2M。煤

9、层倾角平均为13度。煤层赋存稳定，煤层变化不大，为稳定煤层。煤层的围岩性质(见表1-1)表1-15煤顶底板特征类别直接顶老顶直接底老底名称粗砂岩粉细互层粗砂岩细砂岩厚度2.2610.001.754.56硬度(f)4-68-104-68-10强度米pa450500400500煤层特征1、煤质本井田煤层属高陆等陆生植物生成的腐植煤类。煤层以深成变质为主，煤层工业牌号以肥煤、焦煤为主，多为中等挥发分，粘结性强，结焦性好，特低硫，特底磷。1）水分：煤层原煤Mad般为0.51.70%，水分标准差为5.98，属中等变化。2）灰分：煤层中灰煤，一般值1325%，灰分标准差为4.80，属变化小煤层。3）硫：各

10、煤层均属特低硫煤。4）磷：煤层属低磷煤。5）发热量：各煤的Qb.d值约为26.00mJ/KG。6）煤的用途：本矿区洗精煤为配煤炼焦，中煤可作动力煤及民用。经热处理后可用于小化肥工业。7）煤层属有煤尘煤炸危险。8）煤的自燃、各煤层属不自燃发火易自燃发火。2、瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温（1）瓦斯钻孔取样瓦斯测定结果、各层煤瓦斯测定结果属高瓦斯矿井。煤尘没有爆炸性，煤有自燃性：据地质报告提供资料，中组煤煤尘指数为29.4237.60%,参照邻近矿煤层有自然发火倾向的实际情况，煤尘没有爆炸性。第二章井田境界和储量第一节井田境界(1) 井田划分的原则井田的境界、储量及开采条件与矿井生产能力相适应对于一

11、个矿井特别是机械化程度高的现代化大型矿井，要求井田有足够的储量和合理的服务年限。而中、小型矿井，储量可少些。随着开采技术的发展，当初设计时划分的范围，可能满足不了矿井长远发展要求。因此，要为矿井发展留有余地。(2) 保证井田有合理的尺寸井田尺寸是指井田范围内煤层的走向长度、倾斜长度、倾斜方向的水平投影宽度及井田面积。我国煤矿生产实践表明，井田走向长度大些、倾斜长度小些，在技术经济上都较为有利。根据我国煤矿当前开采技术水平，井田走向长度应达到：(3) 大型8km715km中型4km47km小型1.55km充分利用自然条件划分井田为减少开采技术上的困难，降低煤柱损失，往往利用大断层、大褶曲、无煤带

12、、河流、国家铁路、城镇等作为井田边界。(4) 统筹兼顾，照顾全局总之，要全面规划，处理好浅部与深部矿井、新矿井与老矿井之间的关系，为矿区的建设和发展创造好条件。(5) 留有余地当煤层开采厚度较大、开采条件好时，为了加快新区建设，节约初期投资，可先建中小型矿井，待中后期扩建或新建大型矿井。划分井田时，应适当将井田划分的大一些，或在井田范围外留一个后备区暂不建井,备将来扩建发展当需要加大开发强度，必须在浅部、深部同时建井，或浅部已有矿井开发，需在深部另建新井时，应考虑给浅部矿井的发展留有余地，不使浅部矿井过早报废。(6) 直(折)线原则井田境界的划分应有利于矿井开采，在不受地质条件限制时，一般应以

13、直线或折线作为井田边界，尽量避免曲线，以利于矿井设计和生产管理要达到安全、经济效果好。(1) 划分井田的方法按地质构造划分井田。(2) 按煤层赋存条件划分井田。(3) 按媒质、煤种分布规律划分井田。(4) 按地形、地物界限划分井田。(5) 按伴生有益矿产富集带或其他开采技术条件划分井田人为划分井田。井田境界本设计井田境界，北以-150米煤层露头线为边界，南以大断层为边界，东以人为倾斜法划分井田，西以与坨城矿界线为界。全矿井东西走向长约8.2公里，南北水平宽3公里，煤层平均倾角13度，井田面积约为25平方公里。井田境界详见开拓图。图2-2井田开拓平面图图2-3井田开拓剖面图第二节矿井工业储量本井

14、田煤层平均厚度4.2m平均倾角13煤的容重为每立方米1.4吨。据生产矿井储量管理规程规定煤层最低可采厚度为0.70米，核定工业储量。Zg=SxMXd/cosa=8.2X6X4.2X1.4X1000000/0.98=2.952亿吨其中：Zg矿井的工业储量，吨。S井田的水平面积，平方米。M煤层的可采厚度，米。d煤的容重，d=1.4方米。a煤层倾角，a=13度。第二节矿井可米储量2.3.1 井田各种储量损失的确定边界煤柱(含边界断层)根据煤矿安全规程规定，边界煤柱留设3050m的边界煤柱，本设计留40m作为井田的边界煤柱。Q边=(8.2+6)*2*40*4.2*1.4/0.98=413万吨断层煤柱没

15、有大断层，不留煤柱(3)河流煤柱本井田内没有河流，在井田外南部有一河流，但对本矿区安全生产无威胁，所以不留设煤柱。工业广场煤柱受保护面积边界是由受保护建筑物和主要井筒的边界向外加上一部分备用量即维护带确定的。受保护建筑物边界一般不是直接以被保护建筑物的外边界为准，而是取平行于煤层走向或倾斜方向的与受保护建筑物外缘相连的直线所围成的面积，作为受保护建筑物的边界。地面建筑物和主要井筒的保护煤柱是从受保护的边界起，按基岩移动角B、丫和S及表土层移动角？所做的保护平面与煤层的交线来确定。煤层群开采时，应采用重复采动条件下的移动角值。基岩移动角和表土层移动角如图所示。规程规定240万t矿井占地面积标准为

16、0.70.8公顷/10万t。本设计矿井所占地面积为0.8*24=192000米2。为充分利用地形，工业广场设计为长方形，取边长400X500米。工业广场布置在井田走向中央，其岩层移动角见下表2-1:表21岩层移动角地质采矿条件基岩移动角/度松散层移动角0/度主要岩层松散层厚度/米倾角/度采厚/米Y345砂岩、页岩、石灰岩、砂质页岩5011.66.57464.3671.04保护煤柱高h=720米上底长L1=825米下底长L2=625米水平梯形面积S=(L1+L2)Xh/2=667000平方米工业广场保护煤柱Q广场：Q广场=SX米Xd/cosa=976.47万吨2.3.2 矿井的可采储量矿井总的可

17、采储量Zk:Zk=(Zg-P)XC二()*0.85=1.88亿吨式中：Zg-矿井工业储量，万吨。P-矿井煤柱煤量，万吨,P=Q边+Q断+Q广=0.738亿吨C采区采出率，根据要求取C=0.85。2.3.3 按开采水平计算的矿井可采储量井田开拓时设计第一水平为-200以上，第二水平为-200-400，（详见第四章矿井开拓），则可采储量见表2-2：表2-2矿井储量项目工业储量损失储量口采储量n水平（亿t）（万t）（万t）第一水平1.250.250.85第二水平0.630,130.43第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第一节矿井工作制度3.1.1 确定矿井工作天数按照规范规定：矿井设计生产能

18、力按年工作日330天计算。所以,本矿井设计年工作日为330天，“四六”工作制，即三班采煤，一班准备，每班工作六小时。从目前大多数综采工作面来看，四六制，三班采煤、一班准备的形式是较合适的。考虑到煤矿工作条件的特点，为减轻工人体力劳动，提高效率，今后应向每班纯工作6h的四六制过渡。3.1.2 确定矿井每昼夜净提升小时数按照规范规定：矿井每天净提升时间16小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每天净提升时间为16小时。第二节矿井设计生产能力及服务年限确定矿井的生产能力对于储量丰富，地质构造简单，煤层生产能力大，开采技术条件好的矿区宜建设大型

19、矿井。当煤层赋存深，表土层厚，冲积层含水丰富，井筒需要特殊施工时，为扩大开采范围降低吨煤成本，建设大型矿井较为合理。对煤层生产能力大，地形地貌复杂的矿区，工业广场不易选择和布置，为避免过多的地面工程，井型应当定大一些，储量不丰富，煤层生产能力不大，或为薄煤层，或地质构造复杂,或有煤与瓦斯突出危险，宜建中小矿井。由于本矿井煤层赋存较深，表土层较厚，且储量丰富，没有煤与瓦斯突出危险。因此，可以设计为大型矿井。综合考虑各方面因素，初步确定本矿井的设计生产能力为240万吨/年校核矿井煤层的开采能力是否满足设计生产能力的要求矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力，本矿井计划用2个采区的一个高产、

20、高效工作面保证全矿井的产量。主采煤层厚度4.2m,工作面长度210m,采煤机截深0.8m，每天进4刀，一年330d,工作面回采率95%，则综采面的生产能力为：2X210X4.2X0.8X4X330X1.4X95%=247万吨240万吨故能够满足矿井设计生产能力的要求。校核各种辅助生产环节的能力根据后面矿井运输提升部分的设计可知，矿井的各种辅助运输能力都能满足矿井生产能力的要求。校核储量条件矿井的设计生产能力应与矿井储量相适应，以保证矿井有合理的服务年限。3.2.2 矿井服务年限的验算由T=Z/（KXA）其中：T矿井的服务年限（年）Z矿井的可采储量（万t）K矿井储量备用系数，K取1.4确定井型时

21、考虑储量备用系数k的原因是：矿井各生产环节有一定的储备能力，矿井投产后可能超产；局部地质条件变化，如煤层露头降低、小于25m的断层、小窑开采深度加深等，使储量减少；有的矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。A矿井生产能力（万t/年）ZkAK=1.89亿吨/(240*1.4)=56年T二根据煤炭工业矿井设计规范的规定，为发扌车投资效益和保证矿井正常生产接替与稳定发展，矿井设计服务年限和第一开采水平设计服务年限不应小于表2-3所列数值。表2-3矿井及第一开采水平设计服务年限矿井设计生产能力/Mt/a矿井设计服务年限/a第一水平设计服务年限/a煤层倾角456.0及以上70353.05.06

22、0301.22.4502520150.450.940201515对于本井田，设计四种方案进行比较，见表2-4表2-4生产能力服务年限对照表方案In出IV设计年生产能力/万吨150180240300/年907556.545服务年限/年59493729第一水平服务年限/年对照表2-3可得以上四种方案均能满足服务年限要求，考虑到当前能源消耗量的不断增长形势，及国家在今后几年内将停止对探矿权的批准，当前及今后相当一段时间内，煤炭能源供应紧张、需求量比较大的局面不会得到彻底改变，所以应尽量加大矿井生产能力。但是由于该井田内断层群积聚，地质构造复杂，瓦斯含量高，煤层容易自然，如果一开始就设计过高的生产能力

23、就给初期建井带来巨大压力，所以比较合适的年生产能力是240万吨。240万吨的年生产能力和其他方案相比还有以下优点：(1) 与150万吨、180万吨方案相比有优点： 该井田交通便利、电源充足，且煤炭资源的需求量比较大、煤炭价格比较高，在经济上，采用相对比较大的矿井可以获取更大的利润。生产经营费用随着生产能力增大而减少，采用240万吨/年的矿井可以节约生产费用，从而提高矿井的经济效益。本矿井主要可采煤层2层，构造较简单可以适当布置综合机械化开采，构造复杂则布置小采区普通机械或者炮采，可以达到较高的生产能力。由于矿井采用综采、普采等采煤工艺相结合，能够有效地进行采区接替，使矿井开拓、生产、运输协调、

24、统一，满足矿井生产能力要求。(2) 与300万吨方案有优点：井田面积小，煤层厚度较薄且可采厚度不均匀，矿井生产能力受到限制；初期建井工程量较小，比如所选的设备较小、井筒巷道断面较小、掘进速度较快；工作面单产较低、瓦斯涌出少、所需风量较少，有利于矿井安全管理；比较容易达到核定生产能力，有利于为今后的安全稳产，为将来扩大生产能力留有空间。根据上述比较，本设计认为，该井田应建大矿井。从井下开拓布局看，采区接替能保证，随着煤炭行业新技术的不断发展和利用，可以达到年产240万吨的矿井生产能力。因此，本矿井的生产能力为240万t合理。，矿井服务年限为56年,其中第一水平的服务年限为37年第四章井田开拓的基

25、本问题第一节井田开拓方式的确定几种开拓方式的比较矿井开拓方式按并筒倾角不同分为平硐、斜井、立井三种形式。凡用一种井筒形式开拓整个井田的属于单一开拓，否则属于综合开拓。矿井单一开拓方式分类及适用条件，见表4-1。表4-1矿井开拓方式分类及适用条件开拓方式分类优缺点适用条件备注平硐开拓优点：开拓、运输、排水等系统简单，省去了提升、排水环节及设备；煤炭、矸石可直接运到地面；平硐施工技术简单等。缺点：平硐开拓受到地形条件的限制山岭起伏地区；平硐水平以上有足够的煤炭储量；煤层埋藏深度在当地侵蚀基准面上；冲积厚度小于10m冲积厚度从硐口算起（不包括路堑长度）斜井开拓优点：斜井井筒施工简单，掘进速度快，费用

26、低；斜井用胶带提煤时，提升能力大；有利于矿井延深施工和新旧水平接替等缺点：在开采深度相同条件下，斜井井筒比立井长，铺设的管线也长，维护费用高，通风、排水阻力大；受自然条件限制煤层赋存厚度0500m冲积厚度小于2040m,水文地质情况简单的煤层冲积厚度专指含水砂层立井开拓优点：井筒能够通过复杂地质条件（如流砂层）的地段，机械化程度高；圆形断面井筒维护费用低，有效断面大，通风条件好；井筒敷设的管线短，人员、材料升降速度快缺点：井筒施工复杂、开凿费用高，掘进速度慢煤层赋存厚度2001000m冲积厚度为20400m;煤层上赋岩层水文地质条件复杂，井筒需要特殊方法施工；多水平开采的急倾斜煤层根据上述开拓

27、方式的优缺点及桃园矿井自身条件，本设计采用立井开拓方式。其理由有以下几点：（1）桃园井田地势平坦，不具备平硐开拓方式。（2）虽然斜井开拓有施工简便，建设快、投资少的优点，但一般生产能力较小、生产费用高，过去多用于中小矿井使用。虽然在开采浅部时斜井比立井距离短，但是从长远考虑，用立井在后期的生产中更有利于开采水平的延深。（3）斜井井筒比立井长，铺设的管线也长，维护费用高，通风、排水阻力大。而立井井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，增效断面大，通风条件好，管线短、人员升降速度快。（4）立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制，技术上也比较可靠。立井能通过复杂的地质条件

28、，提升能力大机械化程度高，易于自动控制。以此，确定采用立井多水平上山开拓的开拓方式。井口及工业场地位置的选择选择井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角给予表示。井筒到了开采水平的深度，用井口与水平标高及井筒倾角、斜长等表示；平硐则用水平长度表示。根据本井田特点，设计对井口及工业场地位置选择主要考虑以下因素：（1）地面条件 井口附近要有一定范围，用以布置工业场地，其中包括主、副井生产系统建筑物与结构物。尽量不占或少占良田，不占经济园林，建井期间不迁村庄，投产初期少迁移村庄。 选择矿井位置应当充分利用地形。井口附近不能过分低洼，应满足防洪设计标准，要尽可能避开滑

29、坡、岩崩、流砂和泥石流危险区，以及其它不利施工的工程地质条件。井筒应放在表土层薄和无底砾层的地方。 适当照顾井田深部开采。 加速施工准备、减少矿井生产期间配套工程、缩短工人居住区与井口的距离都应作为比较因素。铁路专用线要短，工程量要少。因煤矿用电量大每吨原煤消耗30-70千瓦/小时（包括水力采煤），应使井口位置靠近国家大区电网或容量、等级符合要求的一次变电所。为了有利生产方便生活，使工人有充裕的休息时间，居住区位置距离矿井，一般不应大于2.5公里。 铁路专用线尽量避开开采后的塌陷区，以减少铁路的维护费用。(2)井下条件 尽量位于储量中心，保持两翼均衡生产，使生产过程中通风、运输合理，减少生产费

30、用。井田储量一定时，沿井田走向大巷运输功的变化可因井筒位置不同而成倍增加。当井田形状规则，储量分布均匀时，最小运输功位置恰在井田中心。井筒设于此处，不仅达运输费低、巷道维护、采区准备及通风费也相应降低。若井筒设在井田边界，运输功将增大一倍。所以大型矿井或高瓦斯矿井，如无特殊原团，尽量避免单翼开采。如采用多水平开拓，应按初、后期石门长度总和最小确定井筒位置。如总工程量相同，应尽量减少初期石门长度。 副井井筒与井底车场连接处，主井底卸载点及装载峒室等尽可能处于岩性较好的内层位中。若煤层底板有强含水层，井筒位置应设在沿倾斜方向的深部，使井底车场位于煤层顶板。 尽量少压煤，压煤便于后期回收。工业场地煤

31、柱量多少，因煤层厚度、赋存深度和场地范围大小而异，一般约为全井工业储量37%。包括风井煤柱时不超过10%。为使矿井投产后尽快达到设计能力，必须把初期采区和井筒位置选在勘探程度高，构造消楚、简单、煤层稳定、开采条件好的块段，使开拓准备工程量小，建设时间短，以实现先近后远，按采区前进开采的合理原则。根据以上条件，井口位置提出以下三个方案(见图2-2):第一方案：主井井口设在经线39502467,纬线3710550附近，地面标高为+25m第二方案：主井井口设在经线39502635,纬线3710806附近，地面标高为+25m第三方案：主井井口设在经线39502815,纬线3711028附近，地面标高为

32、+25m三种方案的优缺点比较见表4-2。表4-2井口位置方案比较万案优点缺点第一万案1. 铁路专用线较短，运费较低；2. 建井期间不迁村庄；3. 两翼储量接近均衡1. 勘探程度底，构造尚不清楚；2. 投资较咼第一方案1. 勘探程度咼，构造消楚、简单；2. 两翼储量接近均衡，生产过程中通风、运输合理，生产费用较低；3. 石门较短，开拓工程量小1. 距村庄近，干扰大一些；2. 铁路专用线比第一方案长第三方案1. 内层位岩性较好，构造简单；2. 移交米区条件好；3. 地面及周围，土地比较贫瘠1. 两翼储量相差较大，南翼可米储量大；2. 铁路专用线较长，工程量较长；3. 开拓准备工程量大，建设时间长，

33、运输路线长，巷道维护费用高根据以上条件并结合桃园矿的实际情况选择第二方案，主、副井井口坐标为：主井：经距X=39502635纬距丫=3710806标高Z=+25米；副井：经距X=39502554纬距Y=3710787标高Z=+25米。风井位置选择和主、副井相似，大多数条件完全一致，如地质条件、煤柱煤量、勘探程度、初期工程量、占地面积、交通运输以及防洪设计标准等；都要共同遵守。风井与主副井区别，多数没有提升设备。不受运输条件制约只需解决施工临时运输。选择位置时主要应按通风要求，并尽量与总回风道直接沟通，以减少通风工程和阻力消耗。井筒矿井设计有主井，副井，风井，主井担负提煤，辅助进风；副井为出矸石

34、、上下人员、提升设备材料、主要进风之用；风井为出风井筒。根据提升容积的布置，主井井筒净直径为7.0米，断面33.2M2,，井筒深400米;副井井筒净直径净6.5米，断面15.92M2,一水平井筒深450米,其中布置一对双层4车罐笼，球扁钢组合罐道、工字钢罐梁，内设梯子间、排水管、压风管、防尘供水管及动力、通讯、信号电缆；风井净直径为净6.5米，一水平井筒深328.6米，内设玻璃钢复合材料结构封闭梯子间、灌浆管，井口设有防爆盖、出风道及安全出口图4-1主井断面图4-2副井断面井底车场的形式井底车场辅助运输的形式根据井下开拓部署、井筒数目及相对位置、提升方式和大巷运输，选用刀式环行车场，采用600

35、MM1.5T固定矿车辅助运输。重车运行方向4*空车运行方向冲f村料车运行方向I-王井；己-副蒔;3-翻茏（翻车机M同案皿-煤仓；5-営斗装载殉室呛-清悝井底斛巷;7中央变电所；水泵捋！m-等恨藝山-谓度室；人车停车场；丘-工具室；i3-水仓；14一主井违车銭订5立井空车御用-副井重车线i门一副井空车绐捋一材料车线；19-绕道；20-调车线；闭，M2,N3,曲N5NG道茁编号厂31Qlz图4-3井底车场大巷采用皮带运输井底车场主要硐室 主井系统：煤仓、箕斗装载硐室等； 副井系统：副井井筒与井底车场连接硐室内，铺设三股道与井筒中三个提升罐笼相对应，设有上层行人平台，可满足双层同时上下人员，连接部分

36、采用钢筋混凝土结构；排水系统：车场内设有中央水泵房、内水仓、外水仓、管子道等；Q井下中央变电所：-540m水平中央变电所与中央水泵房联合布置，中央变电所高于中央水泵房。等候室、调度室、电机车修理间及工具保管硐室等。第二节大巷布置的方式运输大巷的布置方式及位置为了保证生产使用，便于维护，减少煤柱损失，一般将主要运输大巷布置在煤层底板不受采动影响或影响小的坚硬岩层或煤组下部煤质坚硬、围岩稳定、无自然发火的薄及中厚煤层中。为了保护大巷不受采动影响，底板岩石大巷必需与煤层保持适当距离，根据我国经验，煤层与大巷之间岩柱尺寸，随煤层赋存深度和岩石性质而变，一般为1030米。关键在于岩层本身的坚硬程度。本设

37、计根据煤层赋存情况及矿井生产能力，确定布置一条集中运输大巷，以采区石门贯穿个煤层。运输大巷位于五号煤层底板中。如图4-4图4-4运输大巷位置(2) 总回风巷布置方式及位置总回风巷位置选择在3煤底板岩石中，与3煤层垂距为15-20米图4-5回风大巷位置4.3开采水平划分431回风水平标高的确定根据煤炭工业设计规范规定，在地面水体及松散含水层下采煤时，必须保留安全煤岩柱。安全煤岩柱的最小高度（水体底面至回采上限）确定情况：当煤系地层上覆隔水性好的松散层或厚度较大的弱含水层时，安全煤岩柱的最小高度亦可等于冒落带的最大高度，另加2-15米的保护层厚度，但其最小高度不得小于20米。本井田地质条件较好，但

38、考虑尽量避免下行通风造成回风道内局部瓦斯汇集，本设计取回风水平标高-150米。（2）水平标高的确定井田开拓设计着重于选择开采水平的标高，使其贯穿全部煤层。阶段高度或斜长往往随煤层倾角与回风道标高不同而有较大变化。阶段高度或斜长在一定程度上受采区高度或斜长控制。缓倾斜煤层或倾斜煤层的深部以及倾斜长度过大的局部块段，往往采用上下山或增设中间水平开采。而近水平煤层有时用一个水下开采几个阶段。将井田划分为阶段不仅减少了人员、材料、煤炭的反向提升，也有效地解决了采区倾斜运输存在的实际困难。确定的原则： 根据水平服务年限，若井田走向短阶段高度小、水平储量少，造成水平服务年限过短，延深频繁，影响正常生产。为

39、避免出现开拓延伸与生产长期下扰的不利局面，除在设计时适当选择延伸方案形成独立的施工系统以加快延伸速度缩小其影响外，有条件的可加大阶段高度来解决。 根据水平接替关系。在上一水平减产之前，新水平即应作好准备。因此，一个水平从投产起到减产为止的时间必须大于新水平开拓准备需要的时间。正常情况下，大型矿井采区准备时间需要1.52年。井底车场、石门及主要运输大巷亦需1.52年，延深并筒1年，合计45年时间。水平过度时间有些矿井很长，设计的减产时间有的接近34年。开拓延伸与水平过渡合计需79年时间。所以，每个矿井在确定水平高度时，必须使开采时间大于开拓延深加上水平过渡所需要的时间。即使急倾斜煤层水平服务年限

40、允许小于10年，也不能小于接替需要的时间。 根据煤层赋存条件及地质构造。急倾斜煤曾因受采动影响阶段不能太高.水平或近水平煤层，阶段高度的计算已无实际意义，有时利用地质构造划分阶段，如向、背斜轴及走向大断层或其他构造变化等。根据生产成本。合理的阶段高度应使吨煤成本低、劳动生产率高。我国大多数矿井过去采用的阶段高度偏小，水平储量不足，造成接替紧张，增大了后期总工程量，使管理发杂化。井田设计回采上限为-150m,开采下限为一600m开采煤层垂高300m煤层倾角一般为13。根据煤层的赋存情况，第一水平标高本设计提出方案，一为-370米，一为-390米，其阶段斜长及小阶段划分情况见表2-7。表4-3阶段

41、斜长及小阶段划分情况标高/米阶段垂咼/米煤层倾角13水平服务年限阶段斜长/米工作面斜长/米-370220320-480三个小阶段：90-14026.7-390240350-520三个小阶段：105-15029.2两种方案中的水平服务年限都符合煤炭工业矿井设计规范的规定，依据阶段垂高、阶段斜长、工作面长度情况，结合煤层的赋存情况，设计确定第一水平标高为-390米。第二水平标高根据合理的阶段斜长及工作面长度，并考虑便于井底车场布置，使井底车场主要峒室有较好的层位，设计确定第二水平标高为-600米。4.4采区划分和布置情况采区划分的原则及方案（1）采区划分的原则采区走向长度或斜倾条带的倾斜长度应根据

42、煤层地质条件、开采机械化水平、集中化生产的要求、开拓及采掘准备巷道布置综合考虑。根据接替要求，一般应保证机械化回采1年以上。按照目前我国集中化采煤水平，综合机械化回采，一翼长度不小于10002000m普采不小于5001000m倾斜长度与水平（或阶段）划分一致； 在全井田和第一水平采区划分时，要详细研究地质和地面条件确定采区界限，特别是工作面的回采不应逾越的各种特殊条件，如落差较大的断层或断层带、无煤区（或冲刷带）、火成岩体或天然焦不可采区的边界、煤质分界（需要分采分运时）煤层结构复杂区、地堑地垒构造、向背斜轴、需不同开采方法的变换区（例如由于煤层厚度不同一次采全高需变换为分层开采或放顶煤开采、

43、由于倾角转为急倾斜从而使采煤方法改变）、永久煤柱、需要“三下”采煤的区域、前期留煤柱而后期再开采（例如大的村庄煤柱、河流煤柱、干线煤柱等）、老采空区界限，强含水层威胁的区域，瓦斯异常的地带等； 初期投产和达产的采区应尽量靠近主、副井（安全煤柱），以求尽量缩短工期和降低投资。在选择井口位置时，就应考虑初期采区具有好的开采条件和丰富的储量，使其服务年限长。投产后能长期稳定的生产，取得较好的技术经济指标；有条件时，中央双翼采区是优越的方案，中央采区上（下）山带式输送机运煤直达井底煤仓，辅助运输上（下）山直通井底车场。此方案出煤快、投资少、效益高。在地质条件优越、机械化装备好的情况下，两翼走向长度均应

44、尽可能长一些。中央双翼采区可同时进行两个工作面的生产。若只需一个工作面生产，服务年限长，更能保证稳定生产；在矿井两翼布置单翼还是双翼采区，需要进行技术经济比较。过去在工作面产量不大（特别是普采工作面），一翼走向不太长时，双翼采区具有可加大采区能力减少掘进率、节省投资等优点，因此采区（盘区）多以双面布置为宜。近年来，随着采煤工艺的发展，综采高产高效工作面发展快。在主客观条件均具备时，一个综采工作面可达年产百万吨到几百万吨的产量，工作面走向长度加长（条件好的达到20003000m以上）。若用双面布置，则开掘时间长，并有折返运输。这时单翼采区（上、下山靠近井底车场一面）更为有利；开发多煤层的井田，对

45、近距离煤层经比较可布置联合采区；在全井田和第一水平采区划分时，要和采区接续统一考虑，应安排两翼较为均衡的生产。尽可能避免两翼（或多方向）产量变化。（2）米区划分方案基于以上因素，并着重考虑采区走向长度、煤层倾角变化、开采机械化水平、采区产量要求、开拓及采掘准备巷道布置综合，本设计提出两套方案（采区命名以井筒位置为准则，方案比较见表3-1）:案;1:北一采区：采区南部界限在7勘探线偏北，北以补4勘探线为界；北二采区：采区南以补4勘探线为界，北部以井田边界为界；南一采区：采区南以补9勘探线为界，北部界限在7勘探线偏北；南二采区：采区南以井田边界为界，北以补9勘探线为界。万案2：北一采区：采区南部界

46、限在7勘探线偏北，北部界限在补3勘探线附近;北二采区：采区南部界限在补3勘探线附近，北部以井田边界为界。南一采区：采区南部界限在8勘探线偏南100米左右，北部界限在7勘探线偏北；南二采区：采区南以井田边界为界，北部界限在8勘探线偏南100米左右。表4-4采区划分方案比较方案优点缺点第1方案四个采区储量接近，两翼通风均衡采区（特别是北二采区）煤层倾角变化大，给开采带来困难第2方案采用综采和高档普采相结合，充分利用煤层赋存特征，既能保证产量，又能改善工作环节矿井两翼采区出煤不平衡经比较，选择方案2划分采区，采区双翼布置工作面，同时尽量使同采区两翼生产平衡。采区基本参数本设计取南一采区作为设计对象，

47、该采区位于矿井南翼，为双翼上山采区，采区上限标高为-150m。全区煤层较稳定，煤层平均厚度4.2m,煤层倾角13左右。煤层瓦斯含量较大，为防止工作面的瓦斯浓度超限，保证采区的正常生产，需对工作面的瓦斯进行抽排。煤层有自然发火危险性。（1）保护煤柱尺寸根据矿井设计规范，本设计采区边界（两采区之间）留15m煤柱，上山（岩巷）之间的煤柱为15m两侧各80m区段煤柱为10m（2）采区走向长度采区划分根据接替要求，普采采区一翼的走向长度一般为500-1000米；对于综合机械化采煤的工作面，有条件的尽可能跨越上山（下山或石门）回采，其采区一翼走向长度一般不小于1000-2000米；高档普采其采区一翼走向长

48、度可达1000-2000米。根据南一采区的地质情况，设计采用综采，采区走向长度2000米左右。（3）采区斜长米区斜长等于阶段斜长，本米区煤层倾角13左右，米区斜长600米左右。(2) 区段数目和长度的确定对于近水平、缓倾斜及倾斜煤层采用走向长壁采煤法开采，采区沿倾向划分若干区段进行回采，一般一个区段内安排一个采煤工作面回采，区段斜长为采煤工作面的长度、区段上下两平巷的宽度及护巷煤柱宽度之和。因此划分区段时，首先要考虑工作面的长度。确定工作面的合理长度主要从以下两个方面考虑： 煤层地质条件：煤层内地质条件往往对确定工作面长度起着重要作用。小的地质构造对工作面的回采过断层推进度有一定的影响，顶板管

49、理也相对较复杂，当工作面小断层、构造较多时，容易打乱正规循环，则工作面不宜过长。当工作面内部出现一些较大落差的断层时，工作面过断层需要重新开切眼、搬家，从而影响工作面的产量，因此工作面也不宜过长。反之，工作面长度可适当加长。 工作面设备状况：工作面长度与使用的采煤方法和采煤工艺有关。由于现代技术的飞速发展，新技术在煤矿生产中的不断推广应用，使工作面长度加大成为现实。只要在地质条件许可，使用综合机械化采煤技术，工作面长度可加大。综上所述，结合南一采区煤层赋存和地质构造分布特点，普采工作面长度范围在120m170m之间比较合理，本设计工作面长度取200m左右,采区内共划分3个区段。开采程序及工作面

50、命名开采程序采区的接替主要考虑以下因素： 投产采区的服务年限和准备采区所需要的时间的关系，以及采区开拓顺序； 各个风机的服务对象及服务年限，应尽量使各个通风系统的连续生产，以减少风机的作用期，节省费用；为使生产集中、通风系统简单，采区应按通风系统进行井田开拓和采区接替。按以上所述，准备先投产南一、北一采区，并达产。采区接替按前进式考虑，在采区内应遵循沿倾斜小阶段由上向下的开采顺序，回采工作面米用后退式。工作面命名规则工作面名称：ABCDEA代表水平；B代表采区，南翼采区为单数，北翼采区双数，如1表示南一,2表示北一,3表示南二，4表示北二；C代表阶段，阶段自上而下以此为1、2、3；D代表采区阶

51、段翼，1代表南翼，2代表北翼；E煤层代号，（）表示里面的数字加十。示例：11117代表：工作面为一水平，南一采区，一阶段南翼工作面、属7煤层。第五章采区巷道布置5.1采区煤层地质特性采区上限标高为-150m。全区煤层较稳定，煤层平均厚度4.2m,煤层倾角13左右。煤层瓦斯含量较大，为防止工作面的瓦斯浓度超限，保证采区的正常生产，需对工作面的瓦斯进行抽排。煤层有自然发火危险性，煤尘没有爆炸危险性。5.2采区巷道布置及生产系统采区上山采区上山布置方式考虑了三个方案：岩石上山煤层上山煤层、岩层上山相结合。三种方案的比较如下表3-2。表5-1上山布置方式方案比较表采区上山布置方式优缺点比较岩石上山布置

52、采区岩石上山工程量大，巷道掘进费用高，速度慢，工期长，但维护费用低煤层上山布置施工速度快，但煤柱多，维护费用高，尤其是上山和工作面上，下顺槽多出平面向交叉，对煤炭及辅助运输系统不利。且漏风大，通风管理复杂煤层、岩层上山相结合克服了岩石，煤层上山布置的缺点，对移交工期，辅助运输，通风管理，巷道维修均有利根据上表比较及该采区煤层的特点，该区瓦斯涌出量较大，为使上山的维护及满足通风要求，根据煤层顶底板岩性情况，在煤层底板布置三条岩石上山：运输上山、轨道上山和回风上山。各区段在煤层中布置两条平巷，一条为运输巷，一条为轨道巷，即上顺槽和下顺槽。三条上山的倾角：运输上山为13左右，轨道上山与回风上山为13

53、左右。轨道上山（石门）、回风上山（石门）、运输上山（石门）的支护形式采用锚喷，断面形状为半圆拱形，普采轨道上山（石门）、回风上山（石门）净断面积为10m2，运输上山净断面积为12m2；综采轨道上山（石门）、回风上山（石门）净断面积为12m2，运输上山净断面积为12m2区段平巷采区瓦斯含量较大，煤层有自然发火危险，区段平巷如果采用双巷布置，不但会因为要护巷煤柱而造成煤炭资源的损失，而且还可会使采区自然发火危险性增大，因此区段平巷采用单巷布置。下区段开采时需另掘区段回风巷。下区段回风巷和上区段运输巷之间留取10-20m煤柱，其作用是防止上区段采空区中的瓦斯、矿井涌水涌入下区段回采工作面，保证工作面

54、的安全回采，此外还减少了巷道工程量，提高经济效益。区段回风、运输平巷采用锚网锁支护，断面形状为梯形。综采工作面区段回风净断面积为1om，运输平巷净断面积为12m上山与区段平巷的联系区段运输平巷与轨道上山之间通过采区车场联结，运输上山与区段运输平巷之间通过溜煤眼形成采区运煤系统。区段回风巷与回风上山通过斜巷联结，形成采区通风系统。同时，上山与区段平巷之间设有必要的联结斜巷供行人用。采区生产系统1）运煤系统在工作面敷设刮板输送机，运输平巷和皮带上山布置有皮带运输机。运煤线路：工作面运出的煤炭f区段运输平巷f溜煤眼f运输上山f采区煤仓-390运输大巷f井底车场f主井f地面。2）运料系统采区运料采用轨

55、道运输。运料路线：地面f副井f-390运输大巷f采区下部车场f轨道上山f上部车场f区段回风平巷f工作面。3）排矸系统排矸路线：采区掘进头f中部车场f轨道上山f下部车场f-390运输大巷f副井f地面4）排水（供水）系统排水路线：区段运输巷一轨道上山-390运输大巷一井底车场水仓一副井地面。供水线路：风井供水管路-总回风巷供水管路一回风上山一采区各用水点（工作面、掘进头等）。5）瓦斯抽排系统采区瓦斯含量较大，为防止工作面的瓦斯浓度超限，保证采区的正常生产，需对工作面的瓦斯进行抽排。高位钻孔抽放：在工作面回采时预先在回风巷距开切眼50m先施工个咼位钻场，以后每隔100m施工一个咼位钻场打咼位抽放钻孔

56、，咼位钻场布置在工作面的煤层顶板中，每个钻场布置4个抽放钻孔，孔径91mm孔深120m终孔位置控制在工作面风巷向下30-40m及煤层顶板10-15m的范围内。上隅角埋管抽放：在工作面的回采过程中，在上隅角每间隔15m交替埋入8寸铁皮管，利用井下移动抽放系统进行抽放，一方面可以解决上隅角的瓦斯超限问题，同时可以增加抽放量，提高抽放效果。6）米区通风系统（1）规程有关采区通风的规定每一个生产水平和每一个采区，都必须布置单独的回风道，实行分区通风；回采工作面和掘进工作面都应采用独立通风；煤层倾角大于12度的回采工作面都应采用上行通风，若采用下行通风时，必须报矿总工程师批准，并遵守下列规定：回采工作面

57、风速不得大于4m/s; 机电设备没在回风巷时，采煤工作面回风巷内风流瓦斯能度不得超过1%并应装有瓦斯自动检测报警断电装置；进风，回风巷中，都必须设有消防管路； 开采有煤层爆炸危险煤层的矿井，在矿井的两翼相邻的煤层，都必须用岩粉棚或水棚隔开；在所有运输巷和回风巷中，必须撒布岩粉或冲洗巷道。 7）采区上山通风系统由于两采区生产能力大，所需风量多，瓦斯涌出量大，采用三条上山，一条上山回风（行人），以满足风量要求，这样设置有利于：保证工作面各用风点大风量的要求，对于瓦斯涌出量大的矿井，效果更好；轨道上山的下部车场可不设风门，车辆通过方便；上山绞车房便于得到新鲜风流；Q进风风流不受上山运煤和瓦斯污染，含

58、煤尘及瓦斯较少。缺点是作为运料用的各区段甩车场与工作面回风巷连联处的需设置风门，不易管理,漏风大。8）回采工作面的通风系统设计工作面采煤工艺采用走向长壁，回采工作面采用u型上行通风系统,该系统有如下特点： 采空区漏风小； 瓦斯自然流动方向与风流流动方向一致，有利于较快地降低工作面的瓦斯浓度；风流方向与运煤方向相反，引起煤层飞扬，增加了回采工作面进风流中的煤尘浓度，同时煤炭在运输中放出的瓦斯又随风流带回工作面，增加了工作面的瓦斯浓度；运输设备运转时所产生的热量随进风流散发到回采工作面，使工作面的气温升高； 在工作面上隅角附近，由于风速很低或者完全不流动，有容易积聚瓦斯。5.4风流路线及风流控制采

59、区绞车房和变电所所需要的新鲜风由轨道上山直接供给。采区绞车房的回风是经联络小巷处的调节风窗回入采区回风上山石门，变电所的回风是经回风上山进入回风石门。煤仓不通风，煤仓上口，上山输送机的机头峒室的新鲜风流直接由石门通过联络巷中的调节风窗供给。掘进工作面所需的新鲜风流，从轨道上山经采区中部车场，在平巷内由局部通风机送往掘进工作面，污风由回风斜巷经回风上山到采区回风石门，在由回风石门到回风大巷。采区通风路线：大巷新鲜风流一采区下部车场一轨道上山一采区车场（或联络巷）一工作面运输平巷一工作面-工作面回风平巷一回风联络巷f米区回风上山（石门）f回风大巷风井。风流控制：为控制风流流量及流向，需设置一些通风

60、构筑物，如风门、风桥、调节风窗及密闭墙等。5.3米区车场形式选择（1）采区上部车场米区上部车场主要有顺向（逆向）平车场、甩车场、转盘车场三种形式，其优缺点比较及使用条件见表3-3。表5-2采区上部车场形式比较车场形式优缺点使用条件顺向平车场车辆运行顺当，调车方便，回风巷短；通风能力较大，车场巷道断面大绞车房位置选择受到限制或绞车房距总回风巷较近时使用逆向平车场摘挂钩操作方便，安全；车辆需反向运行，调车时间长，运输能力不大煤层群联合布置的采区，且有采区回风石门与煤层回风巷及总回风巷相连；运输量小，可用小于8度的甩车场代替甩车场调车简单，劳动强度小等；绞车房位于回风标高以上，维护比较困难，而且绞车

61、房回风有一段下行风，通风条件较差对于煤层上山，采用甩车场可减少工程量转盘车场其工程量省，调车简单；但工人劳动强度大，车场通过能力小使用小型矿井综合考虑三种车场形式的优缺点及该采区的地质条件、上山布置，决定采用逆向平车场。为克服其部分缺点，在此可将其设计成能自动滚动的小角度甩车场。矿车（或材料车）经轨道上山提至平车场的平台，待最末一个矿车拉过岔道后停车摘勾，在反向经岔道送至采区石门（或平巷）。（2）采区中部车场采区中部车场一般采用甩车场，无极绳运输时采用平车场。甩车场可分为单侧甩车场和双侧甩车场（比较见表3-4）。表5-3中部甩车场形式比较车场形式优点缺点适用条件单侧甩车场提甩车时间短，操作劳动强度小，矿车能自溜，提升能力大甩车道处易磨钢丝绳上山倾角小于25度时采用双侧甩车场两翼分别甩车，调车方便，搬道岔劳动量小,推车劳动量大易磨钢丝绳，两翼人员来往困难，工程量大上山倾角小于25度,小阶段两翼开采不同标咼综合考虑，决定采用小角度（近似平车场）的单侧甩车场，这样有利于上部绞车