胡郑国贾家沟煤矿万吨矿井初步设计.pdf

胡郑国贾家沟煤矿万吨矿井初步设计 Revised by BETTY on December 25,2020 太原理工大学继续教育学院 毕业设计说明书 毕 业 生 姓 名：胡郑国 专业：采矿工程专升本 学号：1442041D016 指 导 教 师：所属系（部）：采矿工程系 二一 年 月太原理工大学继续教育学院 毕业设计评阅书 题目：贾家沟煤矿 150 万吨设计 采矿工程 系 采矿工程 专业 姓名 胡郑国 设计时间：201 年 月 日201 年 月 日 评阅意见：成绩：指导教师：（签字）职 务：201 年 月 日 太原理工大学继续教育学院 毕业设计答辩记录卡 采矿工程 系 采矿工程 专业 姓名 胡郑国 答 辩 内 容 问 题 摘 要 评 议 情 况 记录员：（签名）成 绩 评 定 指导教师评定成绩 答辩组评定成绩 综合成绩 注：评定成绩为 100 分制，指导教师为 30%，答辩组为 70%。专业答辩组组长：（签名）201 年 月 日摘 要 本设计是开采贾家沟煤矿04、10#煤层，本矿位于吕梁市离石区城北街道办事处沙麻沟村，行政区划属离石区管辖。该矿西部外有209 国道通过，南距王家沟约3km，距离石区约 7km，交通十分便利。煤层厚度分别为1.98m、5.96m，煤层间距为28m。据井田外围资料调查该井田为低瓦斯矿井，4#煤层瓦斯涌出量平均为3.14m3/t。煤层均有爆炸危险性。煤的自燃倾向等级为级，不易自燃。根据矿井涌水量预测，该矿矿井4#煤层涌水量一般为 80-160 m3/h，矿井开拓延深开采 10 号煤时，涌水量会增大。开拓方案一：在东西走向，沿井田边界线布置大巷，采用主、副斜井开拓方式，大巷布置采用集中布置。采用分区式回风。开拓方案二：在东西走向及南北走向沿井田边界线布置大巷，采用主斜井、副立井开拓方式，大巷布置采用集中布置。采用分区式回凤。方案一、二的工业广场都位于武家村附近。方案二巷道掘进工作量较方案一巷道掘进工作量大，工业场地也较大，所以选择方案一。开拓方案一中将整个井田划分为三个盘区，28 个条带。矿井达产时的首采工作面位于一号盘区，该盘区划分为7 个条带，工作面长度为 200m，推进长度为 2100m，回采工艺采用后退式、综采一次性采全高机械化采煤法，采用“三八制”作业制度。采空区采用全部跨落法管理顶板。矿井通风采用抽出式通风，矿井总风量为65m3/s。困难时期和容易时期的风阻分别为1572 aP、1960 aP。通风机的型号为 FBCDZ-8-NO22B，其风量范围为 55-123m3/s,风压范围为756-2860 aP。关键词：矿井开拓、采煤方法、综合机械 Abstract This design is the exploitation of coal mine 04,jia jia gou 10#coal,the mine is located in Lishi District North Street offices Sha Ma Gou Cun,Lvliang City,administrative division is Lishi District jurisdiction.The mine of West Road 209,South from Wangjiagou about 3km,distance stone area of about 7km,the traffic is very convenient.Coal seam thickness are respectively 1.98M,5.96m,seam spacing of 28m.According to Ida Ida for external data to investigate the low gas mine,4#gas emission with an average of 3.14m3/t.Danger of explosion of coal seam are.Coal natural tendency of grade,not easy to spontaneous combustion.According to the prediction of water yield of mine,the mine 4#coal seam water inflow in general for 80-160 m3/h,the exploitation of coal mine deep mining of No.10 coal,water quantity will increase.Development plan:in the east-west,along the boundary line layout of roadway,the principal,deputy inclined shaft development mode,roadway layout adopts centralized layout.The zone return air.Scheme two:to develop along the mine roadway boundary arrangement in east-west and north-south,the main inclined shaft,vertical shaft development mode,roadway layout adopts centralized layout.The partition type back to phoenix.Scheme one or two industrial Plaza are located near the village wu.Scheme two roadway drivage workload is scheme of tunnel excavation work,industrial site is large,so the selection scheme.One of the mine development plan will be divided into three zones,28 bands.The first longwall mine production when located in a dial area,the area of the plate is divided into 7 bands,the length of the working face is 200m,promote the length of 2100m,retreating,fully mechanized mining all high disposable mechanized mining method mining technology,using the three eight system operating system.Goaf with fully caving method of roof management.Mine ventilation exhaust ventilation method,mine total wind quantity is 65m3/s.The times of difficulty and period of easy wind resistance is respectively 1572,1960.Fan type FBCDZ-8-NO22B,the air volume range is 55-123m3/s,the pressure range of 756-2860.Key words:mine development,mining method,comprehensive mechanized coal mining 目 录 第一章 井田概述和井田地质特征 第一节 矿区概述 一、矿区地理位置及交通条件 贾家沟煤矿位于吕梁市离石区城北街道办事处沙麻沟村，行政区划属离石区管辖。井田地理坐标为：东经 11108491110959 北纬 373352373446 该矿西部外有 209 国道通过，南距王家沟约 3km，距离石区约 7km，与太(原)军(渡)干线公路相连，距吕梁火车站 2km,又与孝柳铁路邻近，经离石区向西可通陕西，向东可通汾阳、孝义，直至全国各大中城市，交通十分便利。二、矿区的工农业生产建设状况 该区属中、低山区，区内地形复杂，侵蚀冲刷强烈，沟谷发育，井田总体地势北高南低，最高点位于井田东北部，海拔为 1179.16m，最低点位于井田西部沙麻沟村西，海拔为 950.0m，最大相对高差为 229.16m。北川河流经本井田西部外围，井田内无河流，但沟谷较发育，雨季时有短暂洪水泄流均汇入北川河，北川河在离石区西与东川河、南川河汇集，向西流入黄河。该区位于晋西黄土高原，属温带大陆性气候，其特点为四季分明，昼夜温差大，冬季少雪干旱，春季多风，夏季雨量集中，秋季阴雨天较多。据 19821990 年离石县城关镇气象资料，年最大降水量为 744.8mm(1985 年)，最小降水量为 327.3mm(1986年)，年平均降水量 507.0mm，降水量多集中在 7、8、9 三个月；最高气温 32.5，最低气温-21.7，年平均气温 8.9。年蒸发量为 14821941mm，蒸发量大于降水量。每年 11 月份结冰。次年 3 月份解冻。最大冻土深度 0.85m，全年无霜期平均为 186d。冬季多西北风，夏季多东南风，最大风速日平均值为 3.1ms。据山西省地震局发布的地震烈度表，本区属六级烈度区。据史料记载，1829 年(清道光九年三月)离石地区曾发生过 5 级以上地震。震中在离石区东部。本区以农业为主，主要农作物有谷子、莜麦、豆类及油料等，近年工矿企业发展较快，其中煤矿为该区重要的支柱行业。三、矿区的电力供应基本情况 该煤矿目前生活用水取自于井筒中的浅层潜水。开拓中，在井筒壁做一水仓将第三、四系中的浅层潜水积贮起来，用水泵抽出地面直接供生活之用。而生产用水为处理后的井下排水。扩建后，现有水源不能满足生产要求，需打深井。矿井供电采用双回路供电方式，两回路 10kV 电源分别引自下安变电站及沙会则变电站。四、矿区的水文简况（一）地表河流 本地区常年性河流有属于黄河水系的三川河及主要支流北川河 (流量 1.98 m3s)，东川河（流量 0.70 m3s）和南川河（流量 0.50 m3s）。本井田位于北川河东部。（二）含水层 1、变质岩类风化裂隙含水层组 分布于区域西部的王家会背斜轴部及东部广大地区，岩性为前寒武系的混合岩化花岗岩、片麻岩等。一般泉流量小于 0.5Ls，水质优良，为 HC03-Ca2+型，矿化度0.5gL。2、碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组 奥陶系由灰岩、豹皮灰岩、泥炭岩和白云质灰岩组成。厚度大、水位标高一般在 810829m 之间，单井出水量一般大于 1000td，水质良好，为型，矿化度-0.5gL。其中马家沟组岩溶发育，多见溶洞，富水性较好。而峰峰组较差。3、碎屑岩类裂隙含水层组 本含水层组包括了石炭系和二叠系所有的含水层。石炭系太原组碎屑岩类及碳酸岩类裂隙含水层：岩性为石灰岩(L5、K2、L1)组成，彼此之间隔以泥岩及少量砂岩。单位出水量10500td，渗透系数8.53md，水位标高 8741044m。二叠系山西组砂岩裂隙含水层：岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩，富水性弱，单位出水量一般小于 10td，渗透系数0.012md，水位标高 8811053m。二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层：岩性主要由砂岩组成，易风化，裂隙发育，富水性好，在沟谷中泉水出露较多，流量一般为0.5Ls，单位出水量为 10500td，渗透系数0.22md。水位标高 8821078m。4、松散岩类孔隙含水层组 主要是指分布于三川河及其主要支流河谷中的第四系冲洪积砂砾岩层，一般厚度 35m，局部稍厚，泉流量达 18.7Ls，富水地段单井出水量 5001500td。第三系上新统底砾岩，呈半胶结状态，主要分布于沟谷中，富水性较差，泉流量一般为0.4Ls，民井水量一般小于 10td。（三）隔水层 各个含水层之间的泥岩及砂质泥岩及奥陶系泥灰岩等均是良好的隔水层。（四）地下水的补给、迳流及排泄 1、奥陶系岩溶水 井田奥陶系岩溶水属柳林泉域，大气降水和地表水的入渗是主要的补给来源。岩溶水的迳流条件主要受地质构造的控制。从向斜两翼汇集于向斜轴部，进而沿主迳流带从北、南两个方向汇流于金罗一带，流向柳林泉集中排泄区。柳林泉出露标高 801m 左右，泉群总流量 4.07 m3s。2、石炭系、二叠系裂隙水 该含水层组的补给主要是来自大气降水和河流及河谷松散层的有限下渗补给。地下水一般顺地层沿倾向方向运移，在沟谷切割深处以泉的形式排出地表。另外，煤矿的人工开采是又一排泄途径。3、第四系及第三系孔隙水 主要是大气降水和地表水的入渗补给，河谷松散层孔隙水与地表水联系密切。第三系含水层经短距离的迳流后，一般以泉的形式排泄于沟谷中，另外则是人工开采排泄。本井田位于中阳离石向斜中段东翼、东川河南侧，奥陶系岩溶水的迳流区。（五）矿井充水因素分析 根据井田水文地质特征，及生产矿井资料证实矿井充水与和古窑水与下部含水层的水均会通过裂隙涌入矿井。（六）构造对井田水文地质条件的影响 本井田为一单斜构造，煤矿在开采中也未发现岩层的大规模破碎及矿坑水的异常增大等现象，预计构造对矿井的充水影响不大。（七）水文地质类型 综上所述，该矿煤层为(顶板)孔裂隙充水矿床，同时结合多年来煤矿开采排水情况和本井田周围矿井的排水情况分析，本井田水文地质类型属简单。（八）采空区及古窑破坏区积水对本井田的影响 本井田开采历史悠久，井田内存在有采空区及古窑破坏区，局部积水。另外，周围其它煤矿也在开采，水来源主要是顶板淋水和采空区渗水，但必须注意古窑积水，因采空范围不明，破坏程度不清，风化裂隙发育，受潜水补给蕴藏了一定量的采空积水，对未来开发有潜伏性危险，应引起足够重视。（九）矿井涌水量 该矿现开采 4 号煤层，实际生产能力 150 万 t/a，矿井涌水量一般为 80-160 m3/h，矿井开拓延深开采 10 号煤时，矿井充水主要是顶板淋水(太原组灰岩岩溶水)和采空区塌陷裂隙带导水，涌水量会增大。随着开采范围的扩大，致使塌陷裂隙的增多，上覆基岩风化带 含水层水及大气降水等的影响，矿井涌水量也将发生变化，因此，必须在生产过程中，加强水文地质工作，及时指导矿井安全生产。第二节 井田地质特征 一、地层 本井田内第四系、第三系地层广泛发育，地表未见基岩出露，井田内无钻孔资料，依据邻区钻孔资料将本井田内地层由老至新分述如下：（一）奥陶系中统峰峰组（O2f）为含煤地层之基底，为灰色、黑灰色，厚层状石灰岩夹浅灰或灰黄色泥灰岩，厚度约 70110m，平均 90m。（二）石炭系中统本溪组（C2b）本组地层岩性为灰色粉砂岩、灰黑色泥岩、灰色粘土岩、浅灰色石灰岩及灰白色、深灰色碎屑状铝土矿。其底部铝土矿及粘土岩中含黄铁矿结核，含植物化石。厚度48.71m，平均 35.33m，与下伏地层呈平行不整合接触。（三）石炭系上统太原组（C3t）本组地层由灰白色各粒级砂岩、灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、黑色炭质泥岩、浅灰色石灰岩及煤层组成，含植物化石。为主要含煤地层之一，厚度98.52m，平均 89.75m。与下伏本溪组地层为整合接触。（四）二叠系下统山西组（P1s）本组地层岩性由灰白色各粒级砂岩，灰色灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成。井田东部该组地层大部被剥蚀，仅存于中西南部，最大残留厚度约 55m 左右，与下伏地层呈连续沉积。（五）第三、四系(N+Q)上部淡黄色黄土、砂土、亚砂土、质软、疏松、垂直节理发育，局部含砾石层。厚度一般为 010m，平均 8.50m 左右。中部为棕黄色砂土、粘土、棕红色粘土，含条带状钙质结核层，厚度一般为040m，平均 25m 左右。下部为棕红色砂质粘土，砾石层夹有钙质结核，底部见半胶结砾石层，砾石为石灰岩及少量片麻岩。与下伏地层呈角度不整合接触。厚度一般为 0170m，平均140m 左右。二、含煤地层 井田内含煤地层为石炭系上统太原组(C3t)及二叠系下统山西组(P1s)，现分述如下：（一）石炭系上统太原组(C3t)该组地层为 K1砂岩之底至 L5灰岩之顶，为一套海陆交互相含煤沉积，岩性由灰白色各粒级砂岩、灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、黑色炭质泥岩、浅灰色石灰岩及煤层组成，共含煤 5 层，自上而下编号为 6、7、10、11、12 号，其中，10 号煤层为全井田可采煤层，其余煤层不稳定，不可采，本组地层底部发育一层较稳定的中粒砂岩(K1)，与下伏本溪组地层呈整合接触。（二）二叠系下统山西组(P1s)该组为一套陆相碎屑含煤地层，岩性由灰白色各粒级砂岩，灰色灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，本组厚度 55m，共含煤 5 层，自上而下为 2、3、4、5、5下号，其中，4 号煤层为井田可采煤层，其它为不可采的薄煤层，本组地层底部发育一层稳定的中粒砂岩(K2)，与下伏太原组呈整合接触。三、地质构造（一）区域构造 本井田处于华北地台之山西隆起之西缘，鄂尔多斯台坳的河东断凹部位，发育有近南北向褶皱及高角度的正断层。区域构造主要有离石大断裂和中阳离石向斜。本井田位于中阳离石向斜西翼北东部。（二）矿区构造 本井田为一单斜构造，走向北西南东，倾向南西，倾角 3左右，断层、陷落柱不发育，无岩浆岩侵入。总之，井田构造属简单类型(Ia)。第三节 煤层的埋藏特征 一、煤层的赋存特征（一）含煤性 井田内赋存含煤地层为山西组、太原组，总厚度 144.75m，含煤 10 层，煤层总厚约 9.14m，含煤系数为，其中山西组地层厚度 55m，煤层厚度 2.89m，含煤系数，太原组地层厚度 89.75m，煤层厚度 6.25m，含煤系数。（二）可采煤层 井田内可采煤层共 2 层，分别为 4、10 号煤层，现分述如下：4 号煤层：位于山西组中下部，下距 K2砂岩约 24m 左右，厚度2.02m，平均1.98m，结构简单，含一层夹矸，顶板为砂质泥岩，底板为细砂岩，该煤层在井田东部已大面积剥蚀且风氧化严重，可利用资源仅赋存于井田西南部，为稳定可采煤层，属本矿批采煤层之一。10 号煤层：位于太原组中部，L1灰岩之下，上距 4 号煤层约 28m 左右。煤层厚度6.00m，平均 5.96m，结构复杂，含夹矸 04 层，顶板为石灰岩，厚度 10m 左右，底板为砂质泥岩，井田东部被剥蚀且风氧化，煤层经风氧化后压实变薄，该煤层为稳定可采煤层，亦属本矿批采煤层之一。地层综合柱状图 1-3-1 煤层特征见表 1-3-1。表 1-3-1 可采煤层特征表 地层 单位 煤层 编号 厚度(m)层间距（m）可采程度 顶底板岩性 最小 最大 平均 顶板 底板 山西组 4 28 稳定可采 砂质泥岩 细砂岩 太原组 10 稳定可采 石灰岩 砂质泥岩 二、煤质及工业用途（一）煤的物理性质及煤岩特征 各煤层主要为黑色、褐黑色，条带状结构，玻璃和强玻璃光泽，硬度一般为23，有一定韧性，不规则状，阶梯状断口，比重稍大；内生裂隙发育。1、宏观煤岩特征 各煤层的宏观煤岩特征基本相近，宏观煤岩组分以亮煤为主，次为暗煤，镜煤、少量丝炭、宏观煤岩类型主要为半亮型和半暗型，光亮型次之，少量暗淡型。条带状结构，线理状结构，层状构造，次为均一状结构，块状构造。2、微观煤岩特征 4、10 号煤的显微煤岩组分以有机组分为主，无机组分次之；其中有机组分中又以镜质组为主，丝质组次之，无机组分主要为粘土岩，少量石英及硫化物类。镜质组油浸最大反射率(RMax)：4 号煤为，10 号煤为，平均（二）煤的化学性质、煤的用途 1、煤的化学性质 根据 2006 年 6 月 23 日山西煤矿安全装备技术测试中心检验报告及原报告对 4号煤层煤质化验资料，结果如下：水分(Mad)：原煤，浮煤;灰分(Ad)：原煤，平均；浮煤，平均;挥发分(Vdaf)：原煤，平均；浮煤，平均;全硫(Std)：原煤，平均；浮煤，平均;发热量：kg;粘结指数：87;胶质层厚度(Y)：20.5mm;固定碳：原煤;焦渣特征(CRC)：原煤 7;真密度(TRD)：原煤m3;磷(Pd)：原煤;根据山西省离石区高崖湾煤矿扩建勘探(精查)报告对 10 号煤层煤质化验资料，结果如下：水分(Mad)：原煤：；浮煤：;灰分(Ad)：原煤，平均；浮煤，平均;挥发分(Vdaf)：原煤，平均；浮煤，平均;全硫：原煤，平均：浮煤，平均;发热量：kg;粘结指数：73;焦渣特征(CRC)：原煤 56;磷(Pd)：;2、煤的用途 4 号煤为低灰、低硫、特低磷、高热值之焦煤。10 号煤为低灰中灰、中高硫高硫、特低磷、高热值之焦煤。4 号煤可用作炼焦用煤；10 号煤可作炼焦配煤和动力用煤。（三）煤的工艺性能 据地质报告资料，4、10 号煤具有良好的结焦性，焦炭的抗碎性及耐磨性能良好。（四）煤的可选性 据山西省离石区高崖湾煤矿扩建勘探(精查)报告资料，当选用理论灰分为8时，4 号煤为极易选煤，10 号煤为中等可选煤。当选用理论灰分为 6时，4、10 号煤均为极难选煤。三、瓦斯、煤尘爆炸性及煤的自燃性（一）瓦斯 该矿 4 号煤层相对瓦斯涌出量 3.14 m3/t，绝对涌出量 0.82 m3/min，CO2相对瓦斯涌出量 2.02 m3/t，绝对涌出量 0.35 m3/min，为低瓦斯矿井。（二）煤尘 本矿于 2006 年 6 月由山西煤矿安全装备技术测试中心进行了 4 号煤煤尘爆炸性测试，煤层具有爆炸性。参照邻近的七里滩村煤矿的鉴定资料，10#煤煤层也具有爆炸性。（三）煤的自燃 本矿于 2006 年 6 月 23 日由山西煤矿安全装备技术测试中心对 4 号煤层进行了煤的自燃倾向性测试，自燃等级为级，倾向性质为不易自燃；参照七里滩村煤矿鉴定资料，10 号煤也为不易自燃煤层，自燃等级为级。四、其它开采技术条件 顶、底板条件：(1)4 号煤层 顶板岩性为砂质泥岩，厚度约 4m 左右，其上为一层厚约 1m 的粉砂岩，裂隙发育，不易管理。底板岩性为细砂岩，平均 1.5m 左右，据邻区高崖湾煤矿扩建勘探(精查)地质报告，顶板抗压强度，稳定性差。(2)10 号煤层 顶板为 L1石灰岩，厚约 18m 左右，裂隙发育。底板岩性为砂质泥岩，厚度约3.50m 左右，据邻区高崖湾煤矿扩建勘探(精查)地质报告，顶板抗压强度，比较稳定，但局部裂隙发育，加之地下水活动的影响，存在不稳定因素。第二章 井田境界与储量 第一节 井田境界 贾家沟井田由以下 7 个坐标点连线圈定，拐点坐标如下：本井田属不规则井田，其南北最长距离为 4200m，东西最长距离 6475m,面积18.96km2。第二节 地质储量的计算 依地质报告中所提供的可采煤层底板等高线图,因地质报告中未提供详细的井田地质分级储量资料,现根据井田面积,煤层厚度,容重的资料,将本井田内的煤层都看作探明的可采储量进行估算.经提供的贾家沟井的地质储量图,计算本井田的面积为,根据地质报告中提供的资料,本井田设计的 4 号煤层的平均厚度为 1.98m，10 号煤层的煤层平均厚度为5.96m,煤层的平均容重为 m3。其工业储量计算如下：Zc=S H 式中 Zc 矿井工业储量，Mt S 井田面积,2m H 煤层厚度,m 煤的密度，即容重 t/m3 ZC1=cos3 =t=10 号煤层：ZC2=/cos3 =矿井工业总储量：Zc=ZC1+ZC2 =+=第三节 可采储量的计算 因井田边界的煤柱、井筒及工业广场的煤柱、城镇与村庄煤柱、河流煤柱及已探明的井田内的断层等所需的煤柱均没有实际数字可选用,也没有资料,所以按煤柱计算法进行估算。其中工业广场等煤柱损失按工业储量的10%计算,因 4 号煤层为中厚煤层,10 号煤层为厚煤层，根据煤矿设计规范的要求,4 号煤层的采区回采率为80%，10 号煤层的采区回采率为 75%。煤层可采储量计算公式为：Z=（Zc P）C 式中 Z 矿井可采储量，Mt Zc 矿井工业储量，Mt P 保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量，本矿井按储量的10%计算，C表示采区采出率，4 号煤层为中厚煤层,而 10 号煤层为厚煤层，所以取 C1=80%，C2=75%。Z1=（ZC1P）C1 =Z2=（ZC2P）C1 =所以：Z=Z1+Z2 =+=第三章 矿井工作制度与生产能力 第一节 矿井工作制度 由煤炭工业矿井设计规范规定，设计矿井年工作日数为330d。设计施行三八作业工作制，其中两班生产，一班检修，两个采煤班，在采煤班内进行“落、装、运、支、移等工序，准备班进行回柱放顶、检修设备、推移转载机等工作。每煤班工作小时为 8 小时，每昼夜净提升量为 16 小时。关于工作制度，按每班完成的循环次数应为整数，即每一个循环不要跨班完成，否则不便于工序之间的衔接，施工管理也比较困难，不利于实现正规循环作业。第二节 矿井生产能力及服务年限 矿山生产能力是矿山建设最重要的问题之一,生产能力确定的正确与否直接关系着企业投资和经济效益的好坏,因此必须认真的深入的调查研究以确定好矿山的生产能力 根据实际情况、井田境界、煤层赋存条件、煤炭需求量及生产的需要和设计任务书，确定本井田年产量为 150 万 t/年。其设计依据如下：开采四号煤层时，布置一个工作面生产，每昼夜为两个班生产，其中每班进 5 刀，工作面长度初步确定为 200m,则根据条件可粗劣计算矿井工作面的生产能力为：52002330=1440093t，采掘工作所出的煤按照回采出煤的 10%计算，则年采掘出煤为 144009310%=，全矿井年出煤为 1584102t.考虑生产过程可能出现停产整顿等情况，确定矿井生产能力为150 万 t/年。本矿井设计可采储量为，矿井生产能力确定为150 万 t/年，规程规定了大，中，小型矿井的服务年限以及生产能力与服务年限的关系式：T=Z/(AK)式中 T 矿井服务年限，a Z 矿井可采储量，万 t(Z=)A 矿井设计生产能力，万 t/年。K 储量备用系数，一般取 矿井服务年限：T=（a）根据煤炭工业矿井设计规范的要求，生产能力为 150 万 t/年的矿井，其矿井设计服务年限应大于 60 年，本矿井设计服务年限为年，符合煤炭工业矿井设计规范的要求。我国各类井型的矿井和服务年限见表 3-2-1 表 3-2-1 我国各类井型的矿井和服务年限 井型 设计生产能力(Mt/a)矿井服务年限 特大 70 大 60 中 50 第四章 井田开拓 第一节 井田开拓方式的确定 一、确定开拓方式的主要原则 1、确定井筒的形式、数目及其配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、合理地确定开采水平数目和位置；3、合理布置大巷及井底车场；4、确定矿井开采程序，作好开采水平的接替；5、进行矿井开拓延深，深部开拓及技术改造；6、力求简化生产系统，尽量减少井巷工程量；7、尽可能提高机械化程度，提高生产效率，实现安全高效；8、投资少，工期短，见效快。二、井筒的位置、形式、数目及矿井通风方式（一）工业广场位置的选择 该区属中、低山区，区内地形复杂，侵蚀冲刷强烈，沟谷发育，井田总体地势北高南低，最高点位于井田东北部，海拔为 1179.16m，最低点位于井田西部沙麻沟村西，海拔为 950.0m，最大相对高差为 229.16m。工业广场的选择应位于地面比较开阔，有足够的场地布置主、副井地面生产系统；目前已具备较好的供电条件，地面运输条件良好，供水距离较近，征地费用较便宜的地方。并且尽量选择位于井田储量的中央，对井下开拓布置有利，矿井运输和通风较有利的地方。根据上述原则，并结合该矿井的实际情况，将该矿井的工业广场选在位于该井田内的武家村附近。因为该处地势较为开阔、平坦，而且此处的交通较为便利，也具备了良好的供电、供水系统。（二）井筒形式的选择 该矿工业广场位于井田内的武家村附近，该处煤层埋深约 220m 左右，可供选择的井筒形式有斜井和立井。方案一:采用主、副斜井开拓方式。主斜井 X=，Y=，主井井筒倾角为 23兼作进风井，同时布置所需综合管线，主井内铺设台阶并安装扶手作为矿井的安全出口。副斜井 X=，Y=，倾角为 21，采用料石砌碹支护方式，井筒内铺设轨道，担负全矿井的矸石、材料。方案二：采用主斜井、副立井开拓方式。主斜井 X=，Y=，井筒方位角为303。兼作进风井，同时布置所需综合管线，主井内铺设台阶并安装扶手作为矿井的安全出口。副立井 X=，Y=三、井田内的再划分 本矿井开采的 4、10 号煤层平均层间距为 28m，4 号层平均厚度为 1.98m，10 号层平均厚度为 5.96m，4 号煤为低灰、低硫、特低磷、高热值之焦煤，10 号煤为低灰中灰、中高硫高硫、特低磷、高热值之焦煤。4 号煤可用作炼焦用煤；10 号煤可作炼焦配煤和动力用煤。由于本矿煤层倾角仅为 3属于近水平煤层,所以可以决定采用带区式开采。这种划分方式的巷道布置系统简单，巷道掘进工程量少，维护费用低，投产也较快；运输系统简单，占用设备少，运输费用低；通风路线短，风流方向转折变化少，同时使巷道交叉点和风桥等通风构筑物也相应减少。四、大巷的布置 大巷布置采用集中布置在 4 号和 10 号煤层中,在 4 号煤层中集中布置一对轨道、回风大巷，通过轨道材料回风斜巷与回风大巷相联。运输大巷布置于 10 号煤层中，4 号、10 号煤层各工作面通过溜煤眼及进风斜巷与运输大巷相联。目前国内大中型煤矿多采用煤层巷道掘进以减少矸石排放及缩短巷道掘进时间，所以，大巷布置推荐采用在煤层中集中布置方式且各大巷均采用半圆拱形断面，锚喷支护。五、井田开拓方案 根据开拓方式布置原则、工业场地位置的选择和煤层赋存条件，设计提出了两个开拓方案进行比选，方案分述如下：方案一:采用主、副斜井及集中回风立井开拓方式。主斜井 X=，Y=708m,作为主提升井，采用料石砌碹支护方式。主井筒内铺设胶带输送机，担负全矿井的煤炭提升任务，井筒方位角为 180，主井井筒倾角为 23兼作进风井，同时布置所需综合管线，主井内铺设台阶并安装扶手作为矿井的安全出口。副斜井 X=4160376，Y=577 m，井筒方位角为 180，副斜井井筒倾角为 21,兼作进风井，采用料石砌碹支护方式，井筒内铺设轨道，作为运送材料、提升矸石之用。在东西走向，沿井田边界线布置大巷，大巷布置采用集中布置,在 4 号煤层中集中布置一对轨道、回风大巷，通过轨道材料回风斜巷与回风大巷相联。运输大巷布置于 10 号煤层中，4 号、10 号煤层各工作面通过溜煤眼及进风斜巷与运输大巷相联。回风立井 1 井口坐标 X=；Y=230m，井筒内设置安全出口，供盘区 1，盘区 2 回风专用；回风立井 2 井口坐标 X=，Y=230m，井筒内设置安全出口，供盘区 3 回风专用；即采用盘区风井通风，这种通风方式通风路线短，盘区通风方便，风阻小，建井时还可以从几个盘区同时施工，以加快矿井建设速度。方案二:采用主斜井、副立井开拓方式。主斜井 X=，Y=742m,作为主提升井，采用料石砌碹支护方式,井筒方位角为 303，主井井筒倾角为 23。副立井 X=，Y=230m，井筒内设置一对一吨矿车双层双车罐笼，一个材料罐笼带平衡锤。担负全矿井的材料、设备、矸石等全部提升任务，并兼作进风井，同时布置所需综合管线，主井内铺设台阶并安装扶手作为矿井的一个安全出口。此种方式井筒比较分散,不易于集中管理，占用工业场地面积较大。在东西走向及南北走向沿井田边界线布置大巷，如方案二开拓图所示。大巷布置采用集中布置,在 4 号煤层中集中布置一对轨道、回风大巷，通过轨道材料回风斜巷与回风大巷相联。运输大巷布置于 10 号煤层中，4 号、10 号煤层各工作面通过溜煤眼及进风斜巷与运输大巷相联。回风立井 1 坐标 X=；Y=230m，供盘区 1。回风立井 2 坐标 X=；Y=230m，供盘区2 回风专用。回风立井 3 坐标 X=；Y=230m，供盘区 3 回风专用。采用料石砌碹支护方式，井筒内铺设台阶并安装扶手作为矿井的一个安全出口。六、两方案的技术比较 结合该矿的实际情况，将该矿的工业广场设在已具备较好的供电条件，地面运输条件良好，供水距离较近的武家村附近，这样的选择而且留设煤柱较少。考虑到该井田煤层埋深较浅，井筒形式的选择主要有双斜井和主斜副立两种方案的选择，两方案各有优缺点，现做技术比较如表 4-1-1 所示。由于该井田煤层倾角较小，为近水平煤层，故采用条带式开采，对于大巷的布置也主用有两种方案，但两种方案的大巷布置均采用集中布置,在 4 号煤层中集中布置一对轨道、回风大巷，通过轨道材料回风斜巷与回风大巷相联。运输大巷布置于 10 号煤层中，4 号、10 号煤层各工作面通过溜煤眼及进风斜巷与运输大巷相联。目前国内大中型煤矿多采用煤层巷道掘进以减少矸石排放及缩短巷道掘进时间，具体布置方式如前所述及两方案对比图所示。两方案的技术比较见表 4-1-1，表 4-1-1 开拓方案技术比较表 井 筒 参 数 方案一 方案二 主斜井，斜长 708m 主斜井，斜长 742m 副斜井，斜长 577m 副立井，垂深 220m 回风立井，垂深 230m 回风立井，垂深 230m 大巷 长度 63983=19194m 84683=25404m 优 点 生产能力比较大,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,井底车场及硐室都比立井简单,一般无须大型提升设备,因而初期投资较少,建井期较短.大巷长度较短，运输较为便捷。以胶带斜井做主井，立井作为副井，这样副井的辅助提升比价容易，提升能力也较大，而且通风路线短，阻力小，风量也较大。缺 点 斜井井筒维护费用高,提升费用较高,通风能力比立井差。井筒掘进技术和施工设备复杂,掘进速度慢,地面工业建筑,井筒装备,井底车场及硐室比斜井复杂,初期投资较大,建井期长。通过上表可知，方案二巷道掘进工作量较方案一巷道掘进工作量大；采用方案二所占用的工业场地也较大。经过比较,考虑本煤层埋藏不深,方案一采用副斜井,斜井具有的初期投资少,建井期短等优点比较明显,且主副井工业场地可以布置在一起,管理简单方便,地面工业建筑,井筒装备,井底车场及硐室都比较简单.方案二采用副立井,立井的通风能力强的优点不是太明显,且主副井筒井口不在一处,相差 682m,需要分别布置工业场地,造成工业场地比较分散,对管理造成不便.从经济角度上来看，采用双斜井的方案较采用主斜副立的方案更为经济，故本方案决定采用方案一的双斜井的井筒形式。对于大巷的布置，采用方案一显然比方案二的投入费用更少，并且采用方案一的巷道布置形式，井下的交通更为便捷。故采用方案一所示的巷道布置形式。综上所述，决定采用方案一对井田进行开拓。第二节 盘区的划分及开采顺序 根据选定的开拓方案,整个矿井划分为一个水平，每个煤层均划为三个盘区。矿井开采顺序首先投产 4 号煤层附近的一盘区,在一盘区布置第一个工作面，并同时在一盘区准备第二个工作面，并采用带区式煤仓，即两个工作面共用一个煤仓。采完一盘区后,依次回采相继的盘区。当 4 号煤层采完之后，再对 10 号煤层进行回采，具体的盘区划分见矿井开拓平面图 第五章 矿井基本巷道及建井计划 第一节 井筒、石门与大巷 一、井筒数目及用途 矿井达到设计生产能力时，共使用三个井筒，即主斜井、副斜井和回风立井。各井筒用途分述如下：（1）主斜井：担负全矿井煤炭提升任务，并兼作进风井和安全出口。（2）副斜井：担负全矿井人员升降、提升矸石、下放材料、设备等辅助提升任务，并兼作进风井。（3）回风立井：回风和安全出口。二、井筒、大巷的布置及装备 矿井移交生产至达到设计能力时，先开凿 3 个井筒，即主斜井、副斜井、回风立井,开掘为回采工作面服务的运输大巷,轨道大巷,及回风大巷,各井筒及大巷的装备如下:（1）主斜井：采用料石砌碹支护的方式,装备 1.0m 带宽的钢绳芯胶带运输机,设置轨距为 600mm 宽的检修轨道,采用矿车检修,检修轨道与胶带机之间铺设台阶,作为人