鸡西矿业集团张新煤矿1.8Mta新井机械设计

摘 要本设计为鸡西矿业（集团）公司张新矿的1.8Mt/a的新井设计。此矿区内有三层可采煤层，煤层平均厚度为2.8m，走向长度为5.9km,倾向长度为2.8km，煤层平均倾角为20。可采储量为160.5Mt，可采年限为64a。本设计采用双立井开拓，划分18个采区，一水平可回采北一一、北一二、北一三，北二一、北二二、北二三、北三一、北三二、北三三采区，采用集中大巷布置，单一走向长壁采煤法，综合机械化回采工艺。本新井设计采用“四、六”式工作制，工作面长为190m，每刀进度为1m，每日割7刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。通风方式为中央边界式通风。关键词：开拓，水平，走向长臂AbstractThis design is the new pit design of the 1.8 Mt/ a to Jixi mineral industry group of Zhangxin mineral. This mining area has totally three layers can adopt the coal seam , the averagethickness is 2.8 metre, Strike length is 5.9 km and inclined length is 2.8 km average rake angle in coal seam 20, designing the mine can adopt to keep the 160.5 Mts of deal, the service time limit is 64 years.This design adopts the pit two levels expand, dividing the line eight adopt the zone, a the level can return to adopt the north one one, north one two, south one three, north two one,north two two,north two three,north three one , north three one,north three two,north three three, the adoption concentrates the big lane arranges, one alignment lengthways the pit adopts the method of coal adopts the coal, synthesizing the mechanization return to adopt the craft . Adapt “four-six” work situation, work face is 190 meters, length of circle is 1 meters, and times are 7 one day. Main shaft adopts ship to hoist, auxiliary adopts cage to hoist. Ventilating the way is a central margin type to ventilate.key words: expands , the level, alignment long wall69目录摘要IAbstractII绪论1第一章 井田概况及地质特征21.1井田概况21.1.1交通位置21.1.2地形 地势 气象 地震31.1.3主要河流 湖泊31.1.4煤田开发史及近况31.1.5附近工矿农业概况及原材料供应情况41.1.6水电的供给情况41.2地质特征41.2.1矿区内的地层情况41.2.2井田范围内和附近的主要地质构造61.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征71.2.4岩石性质 厚度及特征81.2.5井田水文地质情况91.2.6瓦斯 煤尘及煤的自然性91.2.7煤质 牌号及用途101.3勘探程度及可靠性10第2章 井田境界 储量 服务年限122.1井田境界122.1.1井田周边状况122.1.2井田境界确定的依据122.1.3井田未来发展状况122.2井田储量132.2.1井田储量计算132.2.2保安煤柱132.2.3储量计算方法142.2.4储量计算评价142.3矿井工作制度 生产能力及服务年限152.3.1工作制度152.3.2生产能力152.3.3矿井设计服务年限16第3章 井田开拓173.1概述173.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述173.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况173.2矿井开拓方案选择183.2.1井筒形式和井口位置183.2.2开采水平数目和标高203.2.3开拓巷道布置213.3选定开拓方案的系统描述213.3.1井筒形式和数目213.3.2井筒位置及坐标213.3.3水平数目及高度223.3.4石门 大巷数目和布置223.3.5井底车场形式选择233.3.6煤层群的联系243.3.7采区划分243.4 井筒布置和施工253.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护253.4.2井筒布置及装备253.4.3井筒延伸的初步意见263.5井底车场及硐室273.5.1井底车场形式确定及论证273.5.2井底井场的布置 存车线路 行车线路布置长度273.5.3井底车场通过能力验算293.5.4井底车场主要硐室293.6开采顺序303.6.1沿井田走向的开采顺序303.6.2沿井田倾向的开采顺序303.6.3采区接续计划303.6.4“三量”控制情况31第4章 采区巷道布置及采区生产系统334.1采区概述334.1.1设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱334.1.2采区的地质和煤层情况334.1.3采区的生产能力 储量及服务年限334.2采区巷道布置344.2.1区段划分344.2.2采区上山布置354.2.3采区车场布置364.2.4采区煤仓形式 容量及支护384.2.5采区硐室简介394.2.6采区工作面接续404.3采区准备414.3.1 采区巷道准备顺序414.3.2 主要巷道断面示意图及支护方式41第5章 采煤方法455.1采煤方法的选择455.2回采工艺465.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备465.2.2选择采面循环方式和劳动组织形式47第6章 井下运输和矿井提升496.1矿井井下运输496.1.1运输方式和运输系统的确定496.1.2矿车的选型及数量496.1.3采区运输设备的选择506.2矿井提升系统516.2.1矿井主要提升设备的选择及计算51第7章 矿井通风与安全537.1矿井通风系统的确定537.1.1概述537.1.2 通风系统确定的因素537.2风量计算与风量分配547.2.1风量计算547.2.3风量分配577.2.3风量调节方法与措施577.2.4风速的验算587.3矿井通风阻力的计算607.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力607.3.2矿井等积孔的计算627.4通风设备的选择637.4.1主扇的选择计算637.4.2电动机的选择637.4.3反风措施647.5矿井安全技术措施647.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸647.5.2火灾与水患的预防657.5.3 其他事故的预防657.5.4人员自救65第8章 矿井排水678.1概述678.1.1矿井水来源及涌水量678.1.2对排水设备的要求678.2矿井主要排水设备688.2.1排水方式与排水系统简介688.2.2主排水设备及管路的选择计算68第9章 矿井主要技术经济指标72结论74致谢辞75参考文献76附录一77附录二83绪论中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一。据不完全统计，我国煤炭探明总储量在9000亿吨以上，居世界前列,含煤面积55万平方千米，而且煤种齐全, 这样就为了我国发展煤炭工业提供了必要的资源条件。而我国煤炭产业要发展、进取，步入低投入、高产出、高效益的良性循环轨道，那就需要更加先进的煤炭技术。而作为一个即将要进入矿区进行生产、生活的“采矿人”，借毕业设计机会我做了黑龙江省鸡西市张新煤矿的新井设计，同时也在刚刚结束的毕业实习当中收集到了很多张新矿的地质资料。本设计主要是关于新矿井的建设，涵盖面大，涉及面广，其中包括采煤工艺、支护方式、设备选型、开拓方式以及矿井的各个系统，其中也涉及了采煤工艺、岩石力学方面、通风安全方面以及电子制图方面的知识。在设计时，需要对矿井的地质情况等情况进行综合分析等工作。我通过做本次毕业设计，巩固并加深了我大学四年所学的知识，并且能够更加灵活的运用他们，从而也为我以后的工作打下良好的基础。第一章 井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1交通位置张新煤行政区划属鸡西市恒山区,位于鸡西市东南方约12km，距恒山区以东11.6km, 地里坐标东经131o01,此纬45o12,井田东西走向长7km,南北倾斜长3.8km,面积26.6km2.井田东部与鸡东矿相邻,以F25断层为界，西部与二道河子矿相接以F30断层为界，北界以各煤层露头为界,南部以-600等高线为界。矿内有铁路专用线在恒山车站与国铁相接，有直达矿区的公路，交通方便。图1-1 张新矿交通位置示意图1.1.2地形 地势 气象 地震地形、地势：井田北部由东山组火山碎屑所组成近东西向的低山,是鸡西煤盆地南北条带的分界线,构成本区北部屏障。南部为第三纪玄武岩覆盖而形成平顶山。中部为黄泥河呈东西贯穿全区，而形成低凹平缓的丘陵地貌。井田内最高点是东碗山，标高483.5m；最低点是黄泥河谷,标高185m。气象：本区最高气温34 ，最低气温30 。冻结期为6个月，自当年10月中旬至明年5月中旬。最大冻土深度2.28m，一般2.0m。7、8、9月为雨季，年降雨量559mm，年蒸发量1236.7mm，6至9月平均绝对温度12至20mb。平均风级2至4级，平均风速2.8m/s，风向一般是WNW、WSW向。地震：此地区未发生过大中型地震，小型地震不足以对矿区造成影响。1.1.3主要河流 湖泊井田主要河流是黄泥河，由西向东，横贯本区，水流终年不断，东至保安屯附近汇入石头河。其次在井田西部有二道河，呈南北向，在薛家葳子附近汇入黄泥河，水流较小，为季节性河流。1.1.4煤田开发史及近况一九五三年以前，鸡西矿务局曾在此区做少许地面调查工作，并施工部分槽井探，发现了数层可采煤层，但无正式资料。一九五六年由东北煤田第二地质局普查二队负责在此进行正式调查，以轻型山地工程为主，施工六个钻机钻孔，计1684.94m，填绘二万五千分之一地质图，提交了张新普查地质报告，经东北煤田地质局批准。一九五八年一O八队在普查的基础上，将本区划分为东西两个勘探区，首先选择西区进行精查勘探，从五八年六月至五九年三月，完成机钻孔31个，计8932.68m，手钻3099.64m,槽探1243.3m3,提高张新西区精查地质报告,经东北煤田第二地质局审查批准。紧接着进行了张新东区精查勘探，施工机钻孔21个，计6244米，手钻4086.3m,槽探1012.3m3,于一九五九年九月二十五日提交张新东区精查地质报告,经省煤田地质公司审查后,因勘探程度不足而降为详查.一九六八年至一九六九年,鸡西矿务局地质队在本区进行补充勘探,共施工机钻孔17个，计6555.07m，并提交张新补充勘探地质报告，未审批。一九七七年十月至一九七九年十二月，一O八地质队在本区进行深部详查勘探，完成钻孔60个，计40880.57m，测井实测为40066m，提交张新深部详查地质报告，各项原始基础资料完整齐全。1.1.5附近工矿农业概况及原材料供应情况张新井田周边有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分农产品及生产原料。矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供。1.1.6水电的供给情况张新矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均来自鸡西供电局。1.2地质特征1.2.1矿区内的地层情况张新井田位于鸡西含煤盆地南部条带之中部，在井田范围内的地层见地层层序表，其地层分述如下：1.元古界麻山群在井田北部8到10线，浅部背斜轴有该群地层露头出现，长1500m、宽350m、长轴呈北北东向。2.上侏罗统鸡西群不整合于麻山群之上。地层二分，即穆棱组、城子河组（本区缺失滴道组）。 （1）城子河组（J3ch）： 一号煤层以下至基底，在南部条带均有分布。但受成煤前古地理影响，各区厚度不一，总的趋势是由西向东逐渐增厚。八号煤层顶板至一号煤层底部，厚度220240m，是鸡西煤田主要含煤层段，该井田内可采煤层三层，可采层总煤厚5.4m。本段地层主要由细砂岩，炭页岩，砂页构成，泥岩及薄层凝灰岩次之。（2）穆棱含煤组（J3m）：与城子河组整合接触，分组界线不易划分。本组地层在南部条带发育较好，地层厚度稳定，标志明显，易对比，地层由西向东逐渐增厚。3.下白垩统桦山群（KUS）(1)、东山组（K12d）与穆棱组平行不整合接触，地层厚度130300m，分布在井田北部，平麻断层以北， 地貌上呈东西向之陡峻的山，以灰绿色厚层安山质火山为主，角砾状，在局部地区为熔岩，夹灰绿色凝灰质粉砂岩细砂岩(2)、猴石沟组（K12h），与东山组平行不整合接触，厚度大于500m，分布在平麻断层北。鸡西煤盆地向斜轴部，从岩性上大致可分为三段，下段以细砾岩，砾质砂岩为主。中段由浅黄色至黄褐色厚层中砂岩组成。上段以细砂岩，粉砂岩为主夹中砂岩，胶结不好。4.新生界上第三系玄武岩（BN4）玄武岩主要分布在井田南部，厚度0100m，形成平顶山。5.新生界第四纪冲积层（Q4）该层为中积物或洪积物，分布在沟谷及河床两侧，厚度110m，在河床、沟谷部位多由砂、砾石组成，在山坡地带多由原地风化物堆积而成。（详见煤系地层综合柱状图1-2）图1-2 煤系地层综合柱状图1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造张新矿位于鸡西煤盆地南部向斜北翼中部，主背斜南侧，本区地层走向近东西，为向南倾斜的缓单斜构造，构造特点是断层发育，断层特点从平面看有北西，北东两组，北西多于北东，北东的落差大于北西的，从力学性质来分析，都属于张性及张扭性断层，无压性断层，断层面的倾角在7080之间。主要断层构造见表1-1。表1-1 主要断裂构造表顺序名称性质断层面走向断层面倾向倾角落差 （m）水平断 距(m)1F30正181142NW SW75o65107152F18A正152135E75o210103F12A逆164174E70o13010504F27逆170E75o171505F25逆124o 186oW80o709401606F49逆184192E75o1905001.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采的煤层主要位于中生界上侏罗统鸡西群城子河含煤组，本组共有煤层3组，为了清楚起见，现将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况分层以文字叙述如下(附煤层特征表1-2)：城子河组各煤层情况由下至上为：2号层，17线以西可采，煤厚2.2-3.0m，结构复杂，夹二至三层炭页岩，顶板为细砂岩，底板为煤页岩互层。6D层，12线以下可采，距2号层119m，煤厚2.6-3.2m，结构简单，顶板为泞灰质，底板为页岩。7号层，距6D层48m，煤厚2.6-3.4m，结构简单，顶板为页岩，底板为粉砂岩。（附可采煤层及顶底板岩性特征表1-2）表12 可采煤层特征表序 号煤 层 名 称煤层厚度（m）层 间 距 （m）倾 角 （）围岩煤的牌号硬度 （）容重（t/m3）煤层 构造 及稳 定性最小最大顶板底板平均12#2.23.011920细砂岩煤页岩1/3焦煤1.01.4较稳定2.626D#2.63.220泞灰质页岩1/3焦煤1.01.4较稳定2.94837#2.63.420页岩粉砂岩1/3焦煤1.01.4较稳定3.01.2.4岩石性质 厚度及特征本区内岩性较细，主要由砂页岩、细砂岩、炭页岩及煤层组成，仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。（详见岩石物理力学性质指标表1-3）表1-3 岩石的主要物理力学性质指标表岩石 类型颗粒密度（g/cm3)块体密度（g/cm3)空隙率n(%)吸水率（%）软化系数KR细砂岩2.31-2.742.29-2.501.5-7.50.5-7.50.52-0.86炭页岩2.60-2.752.20-2.711.6-28.00.2-9.00.65-0.97砂页岩2.70-2.802.10-2.701.0-10.00.5-3.00.44-0.541.2.5井田水文地质情况1.区域水文地质本区位于鸡西煤田南部条带、地形起伏，地面水经流条件良好，区内只有黄泥河与二道河（季节性河流）区内含水层可分为煤系风化裂隙含水层，构造裂隙含水带和第四纪冲积含水层。（1） 煤系风化裂隙含水层全区发育，发育深度最大达110m，岩性以中砂岩，细砂岩为主，裂隙性充水，水力性质为潜水，渗透系数小于0.225m/d.该含水层非均质性特别明显，不同地段富水程差别较大，在垂直分带上可视为渐变趋势。由浅至深富水程度逐渐减弱。（2）构造裂隙含水带：局部发育、条带状分布在断层上下盘低序次小错动裂隙中，导水性能差，多以静储量释放为主，裂隙性充水，一般无承压性。（3）第四纪冲积合水层：只在本区黄泥河与二道河子两岸地带发育，面积较小仅0.3km2，最大厚度达5m，由中粗砂及粗砂组成，分选较差，为孔隙性充水，水力性质一般为潜水。本区隔水层为第四纪亚粘土及辉长玢岩，前者局部发育，后者全区发育，隔水性能均良好，辉长玢岩以岩床形式赋存于主要含煤地层上部。倾向与煤层一致，最小厚度为80m。2.矿井涌水量对我矿煤层开采有较大影响的是第四纪冲积含水层和风化裂隙含 水层。这两个含水层主要受大气降水直接补给，是我矿充水的主要因素，其次是构造裂隙含水带，经过建矿以来开采积累的水文地质资料确认我矿水文地质条件比较简单，矿井最大涌水量为1998m3/h（1987年8月由于暴雨使河水出槽，沿西二采和东一采一水平采空区进入大井）矿井正常涌水量在350-450m3/h。1.2.6瓦斯 煤尘及煤的自然性张新自1964年投产以来，在已开采的七个煤层中，瓦斯涌出量较大的煤层为2号层和6D上层。属高沼气矿井。煤尘爆炸指数在30-47%之间，具有爆炸性。据78-59孔的井温测试，在1000m深时，井温达36C，我矿二水平-240标高，东西主运道掘进时，巷道温度可达30C左右，基本符合随着开采深度增加，地温逐渐升高规律，无地温异常。1.2.7煤质 牌号及用途1.煤的物理性质：肉眼观察：呈黑色，油脂光泽，玻璃光泽，断口为眼球状及贝壳状，断口常参差不齐，条带状结构，肉眼煤岩类型为半亮煤半暗煤型。煤X光片显微特征：凝胶化组分占优势，以镜煤基质体居多，其次为丝炭组中有丝炭，镜煤丝炭，丝炭化基质体，半丝炭化其质体。矿物杂质有滚圆度较好的石英颗粒及粘土，碳酸盐、偶尔见到黄铁矿。2.煤的化学性质： 煤中碳的含量自上（2#）而下（7#）逐渐降低，平均含量由90.1285.84%。有机硫的平均含量在0.30.5%之间，一般0.330.35%。磷的含量平均在0.0030.006%。原煤发热量在56486615大卡之间。 3.煤的牌号及用途我矿煤种1987年由煤炭部批准所有煤层综合定为1/3焦煤。主要工业用途以冶金用煤为主，火电厂作动力用煤次之。1.3勘探程度及可靠性一九五三年以前，鸡西矿务局曾在此区做少许地面调查工作，一九五六年由东北煤田第二地质局普查二队负责在此进行正式调查，填绘二万五千分之一地质图，提交了张新普查地质报告，经东北煤田地质局批准。 一九五八年一O八队在普查的基础上，将本区划分为东西两个勘探区，首先选择西区进行精查勘探，提高张新西区精查地质报告,经东北煤田第二地质局审查批准。 紧接着进行了张新东区精查勘探，于一九五九年九月二十五日提交张新东区精查地质报告,经省煤田地质公司审查后,因勘探程度不足而降为详查. 一九六八年至一九六九年,鸡西矿务局 地质队在本区进行补充勘探,并提交张新补充勘探地质报告，未审批。一九七七年十月至一九七九年十二月，一O八地质队在本区进行深部详查勘探，提交张新深部详查地质报告，各项原始基础资料完整齐全。由于井田内大中型断层较多，互相切割交叉的也较多，影响采区的合理划分，小断层特别发育影响巷道的合理布置，直接影响煤层开采，根据矿井地质规程有关规定，断层单项地确定为四类。褶曲单项为二类，岩浆岩单项为三类。综合确定矿井的构造类别为四类。井田内采与煤层稳定性评价的8个可采煤层中共选点378个，根据煤层可采性指数和煤厚变异系数，确定煤层稳定程度为二类，因此，张新矿地质条件类型确定为四类二型。勘探网度 0至-300标高达到400400m，-300至-600m标高为7501000m。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1井田境界2.1.1井田周边状况井田北部以平麻断层为界；南部以7号层-600标高为界；西部与二道河子矿相接，以F30断层为界；东部与鸡东矿相邻，以F25断层为界。煤层平均倾角为20，平均容重1.4t/m3。2.1.2井田境界确定的依据1.要合理的安排井田的走向长度，以利于不断提高机械化程度。2.划分的井田范围要为矿井发展留有空间。3.大断层导致的天然分界线。4.要适于选择井筒位置，安排地面生产系统和各建筑物。5.以地理地形，地质条件作为划分井田境界的依据。2.1.3井田未来发展状况本矿井经济效益比较好，从储量上看，随着开采深度的提高，煤层富存条件将会越来越复杂，这样会导致机械化开采越来越困难，并且强度增加，影响本矿发展的不利因素主要有以下几个方面：一、受地震的影响，水平衔接会比较滞后。二、随着开采深度的提高，矿井出现突水等事故发生的概率提升，可能发生较大的水害隐患，采、掘工程水文地质条件的超前探查任务仍十分艰巨，需要投入更大的资金和人力。三、受煤赋存条件限制，煤层压茬关系紧张，造成回采工作面衔接困难。2.2井田储量2.2.1井田储量计算矿井储量是指矿井内所埋藏的，具有工业价值的煤炭数量。井田内可采煤层为2#、6D#、7#。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。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。矿井工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计中计算的断层煤柱，防水煤柱，井田境界煤柱和已有的地面建筑物，构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。2.2.2保安煤柱为了安全要求要求，居住保地面建筑物及工程设施的安全，本设计对井筒及工业场地后期的风井、规划中的大断层留设安全煤柱。由于本矿区无地表移动参数实测资料，设计参照类似围岩情况按下数据留设安全煤柱：松散层移动角：含水松散层45 、不含水的松散层55 ；岩层移动角：65 ；岩层边界角：55 ；主、副井筒都位于工业场地内，主、副井筒深度均起过400m，工业场地东西长500m，南北最大宽度为400m，按照现行建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程规定，井筒煤柱地面受护面积包括井架、提升机房和围护带面积包括工业场内为煤炭生产直接服务的工业厂房、服务设施和围护带，围护带宽度为15m，煤柱按岩层移动角圈定，井田境界煤柱按50m留设，各煤层在煤层露头留设40m，境界线两侧各20m。按以上计算方法得：工业广场煤柱损失：6.20Mt周边、断层保安煤柱损失：10.1287Mt损失总量： 16.3287Mt； 损失率为： 7.5%2.2.3储量计算方法计算标注以储量管理规程为依据，公式如下：块段储量=块段面积cos(平均倾角)平均厚度容重矿井设计储量=工业储量永久煤柱块段可采储量=（工业储量永久煤柱）设计回采率回采率要求：厚煤层不小于75%，中厚煤层不小于80%，薄煤层不小于85%通过运用储量诸图、通过等高线块段法等方法计算出本井田工业储量为216.961Mt，可采储量为160.504Mt。（详见表2-1矿井工业储汇量兑表）表2-1 矿井工业储汇量兑表煤层工业储量（万吨）备注ABA+BCA+B+C2#1765.22118.33883.53177.47060.96D#1778.92134.73913.63202.07115.67#1879.92255.94135.83383.87519.6总计5424.06508.911932.99763.221696.12.2.4储量计算评价本矿区的煤层厚度稳定，层倾角不大，且稳定，煤层底板起伏不大构造控制基本可靠。表2-2 矿井工业储量汇总表2.3矿井工作制度 生产能力及服务年限2.3.1工作制度矿井设计年工作日为330d，每天四班作业，三班半生产，半班准备，每天净提升时间为16h。2.3.2生产能力井田煤炭储量丰富（地质储量为216.96Mt/a，可采储量为160.5Mt/a），地质构造及水文地质简单，煤层赋存平缓（平均倾角为20），煤质优良，具有建设大型矿井的条件。方案一：建3.0Mt/a的矿井。方案二：建2.4Mt/a的矿井。方案三：建1.8Mt/a的矿井。根据煤矿工业矿井设计规范矿井投产后服务年限不应过长，可由服务年限确定。2.3.3矿井设计服务年限矿井设计服务年限公式： =（）式中：矿井设计可采储量，Mt 生产能力，Mta K矿井储量备用系数，K=.31.5矿井设计一般取K =1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取K=1.5，地方小煤矿可取K =1.3 。根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。方案一：P=Z/AK =160.5/(3.01.4)=38a方案二：P=Z/AK =160.5/(2.41.4)=48a方案三：P=Z/AK =160.5/(1.81.4)=64a从保证矿区均衡生产来看，井型较大的矿井对保证矿区产量起骨干作用，其服务年限也应略长些，因本井田地质储量大，可采储量多，则选择方案三合理。该矿井生产能力为1.8Mt/a，矿井服务年限为64a。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矿区属于平原地区，没有丘陵，地面标高在+200左右，地区起伏不大，矿区煤层赋存稳定，断层较少，大的断层都作为矿区的边界。 井田涌水量不大，瓦斯等级为低瓦斯矿井，故可以用下山开采。根据井田条件和设计规范有关规定，本井田划分为两个水平，阶段内采用采区式进行准备。3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况地质构造（主要为断层）、顶板条件、地形及水文地质条件，矿井生产能力，煤层赋存情况及储量等条件对矿井开拓方式有较大影响。煤层平均倾角为20 ，地质构造较少，涌水量不大，选用立井开拓，此开拓方式适应能力较强确定井田开拓方式的原则：1. 要根据国家的技术水平和设备供应情况，制定出相应的供应情况，并为采用新技术，发展采煤机械化，自动化创造条件。2. 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，尤其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设3. 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。4. 合理开发国家资源，减少煤炭损失。5. 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。根据用户需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采。3.2矿井开拓方案选择3.2.1井筒形式和井口位置根据鸡西市张新矿的地形与地质情况、煤层赋存条件以及工业场地的占地位置，为了达到高产、高效，合理利用全矿资源，集中生产、集中运输、初期井巷工程量少、投资省、出煤早等原则，设计提出以下了两个开拓方案：方案一：双立井开拓方案二：双斜井开拓以上二种井筒开拓方案比较如下：斜井与立井相比：斜井优点：斜井的井筒地面建筑物少，钢材消耗量小，同时装备量也大大降低，也不用大型提升设备；使用斜井开拓时，可以减少石门长度，胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，可以较易的实现多水平生产；井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井筒装备，井底车场及硐室都投资少。 缺点：在自然条件相同时，斜井要比立井长得多；由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大；通风的风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升；围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低，能力小钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力。立井优点：维护费用低，有效断面大通风条件好，管线短，机械化程度高，人员升降速度快立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，易于自动控制，井筒为圆形断面机结构合理。缺点：与斜井优点相对。适用条件 ：斜井煤层赋存较浅，煤层赋存深度为0500m，垂深在200m以内，含水砂层厚度小于2040m，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层。井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。立井煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层厚度，倾角，水文，瓦斯等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。技术评价：本井田煤层倾角小、倾向长度大、生产能力大、瓦斯涌出量小，斜井开拓井筒过长，井筒断面较小，通风比较困难。兼于对斜井和立井的优缺点及适用条件的综合考虑立井方案技术上可行，从而选用立井开拓。表3-1 双立井开拓与双斜井开拓方案比较表方案 项目方案一方案二工程量（米）单价(元/米)费用(万元)工程量(米)单价(元/米)费用(万元)初期主井井筒4402072.5891.2120080696.7副井井筒4402072.5891.2120080696.7井底车场12009001081200900108主石门080001208009.6运输大巷50008004005000800400小计（万元）690.4711后期主井井筒1000666.3666.64110080688.7副井井筒1000666.3666.64110080688.7井底车场12009001081200900108主石门080001208009.6运输大巷50008004005000800400小计（万元）641.28695共计1331.681406双立井兼有立井和斜井开拓的优点：本矿井建设初期选用立井，延伸选用斜井，如使用双斜井开拓，会大大的增加了巷道长度，成本过高，故立井两水平在经济上已不可行，因此，该矿井采用双立井开拓。（详见图3-1 井筒开拓方案示意图）方案一 双立井开拓方方案二 双斜井开拓图3-1 井筒开拓方案示意图对矿井井筒位置有以下的要求：井筒应尽量布置在沿走向的井田中央。当井田储量呈不均匀分布时，此时井筒在储量的中央，这样会形成两翼储量比较均衡的双翼井田，要尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的分布不均不利局面；当井筒沿煤层倾向布置时，应使总的石门工程量小，初期工程量及投资小，建井期短，且煤柱损失小；为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层有较好的水文，围岩和地质条件。依据本井田的储量分布图以及剖面图。考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置在整个井田的储量中央，坐标为：主井：425225，5009125副井：425175，50090503.2.2开采水平数目和标高根据井田条件和设计有关规定，本井田可划分2至4个水平。方案一：二水平布置标高：240 600方案二：三水平布置标高：100 400 600此区煤层倾角较小，采用二水平布置采区上山略长，但如使用三水平布置，会导致第一水平服务年限过短，不利于接续，同时三水平开采大幅度的增加了开拓水平运输大巷的工程量，使维护费用过大，不利于矿井的收益与安全生产。综合提出的两种方案，选用两水平开采比较合理。3.2.3开拓巷道布置开采水平布置的核心问题是运输大巷的布置，运输大巷分为单煤层布置（分煤层运输大巷）分煤组布置（分组集中运输大巷）或全煤组集中布置（集中运输大巷），主要是根据煤层的数目和间距决定。采用分煤层或分组集中大巷时，各煤层大巷之间、各大巷与井底车场之间则采用石门联系；用集中运输大巷时，各煤层组之间采用采区石门联系。本设计井田的可采煤层有7#层、6D#层、2#层。由于煤层倾角不大与煤层间距大的特点及以上论述选用集中布置大巷，各煤层之间，大巷和井底车场之间用石门联系，生产区域比较集中，利于提高井下运输效率，开采顺序比较灵活。3.3选定开拓方案的系统描述3.3.1井筒形式和数目由于立井开拓比较优秀，其适应性很强，可用于各种地质条件，在技术上也较成熟、可靠，所以选择第一方案。根据煤矿安全规程规定，一个矿井必须有两个通向地面的出口，以策安全和通风需要，采用两井筒不太远的采区，用风井回风，共建三个立井。（详见图3-1井筒开拓方案示意图）3.3.2井筒位置及坐标选择井筒的条件：井下条件 将井筒布置在井田走向的储量中央或近中央的位置会使两翼可采储量平衡，达到减少走向运输大巷运输费用的目的。巷道易维护，通风费用低保持两翼均衡生产和采区正常接续，采用多水平开采，井田倾斜方面各水平石门工程量总和小同时考虑第一水平兼顾其他水平，减少煤柱数量，少压、不压开采条件好的煤层。地面条件 井筒布置的位置要求比较平坦，满足防洪设计标准；符合环境保护要求有利生产、方便生活。在满足以上的条件下井筒位置主井：425225，5009125副井：425175，50090503.3.3水平数目及高度在本设计井田中，煤层倾角较小，走向长度较长，不利于用单水平开采，并且由于煤层赋存较深，如选用的水平数目过少，会导致上山长度过长，不满足安全规定。由于运输与提升等技术设备的发展，对缓倾斜煤层矿井的规定垂高为：150m到250m，但实际设计和布置中已经比规定中有较大提高，大中型矿井水平垂高对于缓倾斜增加至400m左右，故此矿井选用两水平垂高最大为440m，满足技术要求和生产要求是较合理的水平数目。3.3.4石门 大巷数目和布置采用集中布置大巷，并且此矿井选用二水平开拓煤层间距小，在每水平均布置一个大巷，大巷布置在各层煤下部的岩石中这样便于维护。在此设计中，一水平的大巷和石门服务年限均较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计在本设计中相同，其内部设施也相同。巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的安全条件和生产的经济效果。在满足安全与技术要求的条件下，力求提高巷道断面的利用率缩小断面，降低造价并有利于加快施工速度。（矿井大巷各项内容详见下图3-2）。 图3-2 运输大巷、石门断面图3.3.5井底车场形式选择与井底车场型式的选择相关的因素有：符合有关规程，调车简单，规范有足够的富裕系数，有增产的可能性；保证矿井生产能力，管理方便，调车简单，弯道及交叉点少；施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速惯通，缩短建设时间；井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低；当大巷或石门与井筒距离较小时，不能够布置下存车线和调车线，可选择卧式井底车场，否则，应选择立式井底车场。根据本设计的矿井井筒形式、集中大巷与石门布置，结合上述井底车场型式的选择因素，该设计矿井选用立井卧室环形井底车场，利用大巷作为主井存车线和调车线，副井通过绕道与大巷连接。3.3.6煤层群的联系本矿区煤层间距小，并采用集中大巷布置，煤层间由主石门联系。 3.3.7采区划分划分采区时，应考虑的原则：根据煤炭工业设计规范，开采多煤层的井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产；采区划分要考虑采区接续关系，便其适应各翼储量及产量分配；对于煤层稳定，开采条件好，生产能力大的采区，走向长度要适当加大；采区宜双面布置，当受地质条件限制时或安全上有特殊要求时，可单面布置；如果井田走向长度不大，两翼均不超过1500m，可以不划分采区，直接从井田边界进行后退式回采；为了充分发挥综合机械化效能，减少搬家次数，提高效率和回采率，减少采区煤柱损失，凡是厚度稳定，适合于综机开采的部分要单独划分出来采区；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，生产能力与巷道维护等因素综合考虑。本设计采用双立井开拓，划分18个采区，一水平可回采北一一、北一二、北一三，北二一、北二二、北二三、北三一、北三二、北三三采区，二水平可回采南一一、南一二、南一三，南二一、南二二、南二三、南三一、南三二、南三三采区（详见图3-3采区的划分示意图）图3-3采区的划分示意图3.4 井筒布置和施工3.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护井筒穿过的岩石大部分为细砂岩，有少部分的粉砂岩。副井支护：混凝土井壁厚550mm，充填混凝土50mm；主井支护：混凝土井壁厚450mm，充填混凝土50mm。3.4.2井筒布置及装备井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质，运输方式，通风安全等因素具体遵循原则如下：（） 符合煤矿安全规程与相关规定，对运输、通风、管线等布置的要求，必须合理满足规定与施工需要；（） 根据断面尺寸，合理使用断面空间，减少掘进工程量；（） 必须有利于设备的检修、维护与清扫和工作人员的通行安全；（） 当提升容器发生故障时，对井筒中各种管线或其它设备的破坏应减少到最低程度根据该设计矿井年产量、提升方式等实际情况，本设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施。（见图3-4、3-5主副井井筒断面图 ）主井装备：一对16t多绳箕斗；副井装备：一对1.5t矿车双层四车罐笼。图3-4 主井断面图图3-5 副井断面图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-240水平延伸至-600水平。井筒延伸方案主要有以下两种：方案一：斜井延伸；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升；缺点：增加了提升、运输环节和设备，通风系统复杂。方案二：立井延伸；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，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；用方案一（斜井延伸）虽然通风较为困难，但是却大大的缩短了开拓第二水平石门的开凿长度，而且较易维护。而用第二方案（立井延伸）随通风较为容易，并可较为容易的利用原有的设备，但通过技术和经济比较，第二水平采用斜井延伸比较优越。经过上述，我建议选择第一方案（斜井延伸）。3.5井底车场及硐室3.5.1井底车场形式确定及论证矿井设计能力为1.8Mt/a，年工作日为330d，三班半生产，半班准备，每日净提升时间为16h；立井开拓，井筒处于井田中央，两翼来煤量基本相同；主井净直径6.5m，装备一对16t多绳箕斗，副井净直径6.5m，装备一对1吨双层四车罐笼；主要运输大巷采用3t底卸运煤，每列车由27辆矿车组成，8t蓄电池电机车双机牵引，卸时，机车过卸载站。辅助运输和掘进煤采用1.5t固定式矿车，煤矸混合列车由22辆1.5t矿车组成，一台10吨架线式电机车牵引。