矿井设计说明书.docx

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1、前言11矿区概况及井田地质特征21.1 矿区概况21.2 井田地质特征41.3 井田勘探程度102矿井储量年产量及服务年限112.1 井田境界112.2 井田储量112.3 矿井年储量及服务年限143井田开拓163.1 概述163.2 井田开拓163.3 井筒特征213.4 井底车场253.5 开采顺序及采区回采工作面的配置393.6 井巷工程量和建井周期424采煤方法454.1 采煤方法的选择454.2 采区巷道布置及生产系统454.3 综采工作面回采工艺设计475矿井运输、提升及排水525.1 矿井运输525.2 矿井提升605.3 矿井排水736矿井通风与安全技术措施836.1 矿井通风

2、系统的选择836.2 风量计算及风量分配846.3 全矿通风阻力计算896.4 扇风机选型946.5 矿井安全技术措施977矿山环保1017.1 矿山污染源概述1017.2 矿山污染源的防治102结论105致谢107参考文献：108附录A109前言本次毕业设计是据在河南省神火集团新庄煤矿进行的毕业实习中所收集的矿井生产图纸和资料，并作了一些改动以后，对矿井进行的初步设计。采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节。作为对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这四年来对基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。在设计过程中，把所学的理论知

3、识与实践经验综合起来应用。这样达到了对理论知识“温故而知新”的作用，同时也学到了一些实际生产过程中的经验。设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。在本次设计过程中，认真贯彻矿产资源法、煤炭法煤炭工业技术政策、煤炭安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。本设计以实践教学大纲及指导书为依据，严格按照安全规程的要求，采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、提升、排水、通风等各个生产系统进行了初步设计。由于时间关系和设计者水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正1矿区概况及井田地质

4、特征1.1 矿区概况1.1.1、 井田位置与范围成庄煤矿（以下简称井田），位于沁水煤田南翼，晋城市西北20km处，跨泽州和沁水两县。工业广场位于泽州县下村镇史村，地理坐标为北纬35。3411一35。3950,东经112o36,06w-11243,49o井田范围：根据中华人民共和国国土资源部于2002年10月14日颁发的成庄矿采矿许可证（副本）证号：1000000220020,有效期限28年9个月（2002年10月至2031年7月）。成庄井田北至大阳井田南界，南以纬线3941500为界，东以煤层露头及小窑为界，西以经线51500为界，东西倾斜长约3.4km,南北走向长约6.5km,面积21.5k

5、m2o山西省煤炭工业局于2005年6月9日颁发的成庄矿煤炭生产许可证（副本）（证号:G040502004G3）,矿井生产能力180万ta,有效期限2005年6月9日至2007年12月30日。1.1.2、 交通条件太（原）焦（作）铁路由井田东10余km处通过，侯（马）一月（山）铁路从西南约7km处通过。矿井有铁路专用线经古书院矿与太焦铁路接轨，距古书院矿18km。207国道（太原一洛阳）在成庄矿东侧约20多km处通过，晋（城）一长（治）、晋（城）一阳（城）、晋（城）一焦（作）、长（治）一邯（郸）、太（原）一长（治）高速公路已建成通车。交通极为便利（图l-l）o成庄矿交通位置图1.2 井田地质特征

6、地层井田内含煤地层主要为上石炭统太原组（CK）和下二叠统山西组（Pis）。1.2.1、 地层1.2.1.1 太原组（C3t）Kl石英砂岩（相当于晋祠砂岩）底或相当层位至K7砂岩底。连续沉积于本溪组之上，为主要含煤地层之一。由灰色中、细粒砂岩，灰黑色粉砂岩、泥岩，灰色粘土泥岩、石灰岩、硅质岩、菱铁矿及煤组成。属海陆交互相沉积。自下而上K2、K3、长三层石灰岩普遍发育，层位稳定，是对比煤层的良好标志层。自下而上编号依次为：16、14、13、11、8、7、6、5号，5号煤层薄而不稳定，属不可采煤层，根据规范要求。其余七层煤均为不可采煤层。煤层总厚7.79m。Ki石英砂岩：灰一灰白色，细粒结构，含少量

7、泥质及星散状黄铁矿，硅质胶结，分选性良好。沉积不稳定。厚0m-5.43m,平均3.30m。*石灰岩：深灰色、厚层状，致密坚硬，块状，性脆，裂隙充填方解石脉。上部质纯，含有燧石条带，底部含较多的泥质、有机质及星散状黄铁矿。靠下部常夹有薄层钙质泥岩。含小泽蜒、似纺锤蜓及腕足类等动物化石。厚7.10m-14.13m,平均9.85m。位于太原组下部。K3石灰岩：为13号煤顶板。灰一深灰色，厚层状，致密坚硬，性脆，夹少量燧石条带，含腕足类及蜓类等动物化石。沉积稳定，厚0.20m-6.19m,平均2.80m。旧石灰岩：为11号煤顶板，深灰色，含泥质较多，沉积不稳定，厚0m0.90m,平均0.49m。心石灰

8、岩：位于本组上部，为7号煤顶板。深灰色，致密坚硬，质不纯，含星散状黄铁矿及腕足类动物化石，沉积稳定，厚1.00m4.48m,平均2.35m。1.2.1.2 山西组（Pis）K7砂岩底（或相当层位的粉砂岩）至K8砂岩底，与下伏太原组呈整合接触，为主要含煤地层之一。由灰白灰色，中、细粒砂岩，灰黑色粉砂岩，泥岩及13层煤组成，其中主要煤层一层，编号3号，平均厚度6m,是本组唯一可采煤层。本组滨岸为过渡相沉积，在成庄、段都、坪头一带，均有零星出露。本组厚39.45m73.08m,平均49.83m,分上下两层段叙述如下：（1）下段：K7砂岩底至K砂岩底，厚20m左右，以灰色、深灰色细粒砂岩,灰黑色粉砂岩

9、、泥岩及3号煤层组成。3号煤层以下岩层常夹有不规则菱铁矿结核,具水平层理及不规则的水平层理，含保存不好的植物化石。K7砂岩：灰色、深灰色细粒砂岩，富含煤粒及暗色矿物，具缓波状层理，夹泥质包裹体，局部为中粒砂岩、粉砂岩。厚0.35m14.09m,平均3.98m。3号煤层：赋存于本段上部，结构简单、沉积稳定，为本区主要可采煤层之一。厚475m7.15m,平均厚6m。（2）上段：K砂岩底至K8砂岩底，一般厚30m左右，以灰白色中粒砂岩，灰色薄层细砂岩，灰黑色粉砂岩及泥岩组成，间夹不稳定的薄煤层12层。K砂岩：为山西组中部的一层砂岩，灰白色、中粒、钙质胶结。斜层理，沉积稳定，厚0.36m29.00m,

10、平均8.04m。山西省地处华北古板块内部，属典型的板内构造。根据山西省区域地质志按断块构造学说的划分方案，晋城矿区位于华北断块中的吕梁一太行断块沁水块坳东部次级构造单元沾尚一武乡一阳城北北东向褶带南段（图沁水块坳是山西省最大的四级构造单元，总体呈北北东向展布，沁水煤田的范围与块坳相当。沁水块坳是一个被断裂围限的矩形断块，主体部分出露二叠系和三叠系，周缘翘起，下古生界出露。沁水块坳形成于中生代，是受水平挤压形成的坳陷。相对周缘构造单元而言，沁水块坳较稳定，变形强度由边缘向内部减弱。块坳主体部分发育开阔的北北东向短轴褶曲，两翼岩层倾角一般小于20。，边缘断层多为逆冲性质，尤其是东西两侧边缘均向外侧

11、逆冲，显示了水平挤压特征。沁水块坳东侧以晋（城）一获（鹿）断裂带与太行山块隆相接。该断裂带是一条区域性的大断层，省内延展超过320km,总体走向北北东。有迹象表明，晋获断裂带生成时间较早，中生代燕山运动中“死而复苏”，表现为由西向东位移的逆冲断裂带。由于变形强度的差异，尤其是后期隆升剥蚀和改造的差异，晋获断裂带表现为分段特征。黎城以北基岩露头区，逆冲断裂保存完好，变质基底逆冲于下古生界之上。黎城以南线形构造仍然十分清楚，南段庄头断层至晋城之间地表出露为由古生界组成的线形褶皱。本井田位于太行山复背斜西翼，沁水盆地东翼南端。为阳城山字形构造体系脊柱部分南端东侧及马蹄形盾地的北侧与新华夏构造体系的复

12、合部位。北西向压扭性开阔背向斜褶曲伴有少数与褶曲轴向近似垂直的张性断裂和与褶曲轴向斜交的扭性断裂。表121主要地质构造特征表煤组煤层一般厚度（m）煤层结构顶底板岩性稳定性可采程度倾角（）容重(tm3)夹石层数夹石厚度顶板底板下5.8-一般局石盒3#6.35普遍含一层夹为泥岩或粉砂较稳部不4左右，1.3560.3m粉砂岩泥岩子石定可左右组采1.2.2、 井田构造井田内构造主要为一走向北北东（北部）逐渐转折为北东向（南部），倾向北西的单斜构造。井田内地层平缓，倾角3。一10。，一般在6。以内。在此基础上发育着波幅不大两翼平缓，开阔的背向斜褶曲构造，褶曲轴向大多为北西一南东向,使井田内地层呈波状起伏

13、。伴有少数落差较小，延伸长度较短的高角度正断层。断层走向多为北东向，倾向多为北西。所见断层落差均未超过20m,属小型断层。落差小于5m的断层和小型陷落柱较为发育。但在矿井生产过程中未发现岩浆岩活动。总的说来，本井田构造仍属简单类。1.2.3、 水文地质成庄井田东缘为长河冲积洪积河谷地带，井田地势西北高、东南低、东西向沟谷发育，沟谷水流注入长河。长河为沁河支流，由东北向西南从井田东缘流过。史村河、河底河等长河支流由西北向东南注入长河（这些河流均为石盒子组泉水补给，其补给面积小）为季节性河流。长河全长约20km,两岸发育有狭窄的阶地，河谷内建有南庄水库。井田内的史村河、河底河的上游分别建有刘村，常

14、坡两座水库。河流、水库渗漏段、地表水补给地下水。成庄井田从水文地质单元上来讲，属延河泉域。延河泉是我省较大的岩溶大泉之一，它位于阳城县东冶乡延河村北沁河西岸。高出河面约5m,出露地层为奥陶系中统上马家沟组灰岩，泉水沿上马家沟组灰岩底部涌出，其单泉平均流量为3.1m%。延河泉泉口出露标高463.78m,泉水流量受降水影响大，不稳定系数为2.3。由于受地层岩性、地质构造、岩溶、地形和水文网的控制，整个泉域构成一个完整的从补给、径流到排泄的地下水流域。中奥陶统厚层石灰岩是组成延河泉域的主要含水层，沁水向斜使泉域地层构成南部向北，东西两侧向中间倾斜的储水构造。泉域的东边界为晋获断裂带；西边界为震旦系变

15、质岩；南边界为山西与河南间的天然分水岭（老地层出露段）；北边界为寺头断层。延河泉域东邻晋城三姑泉域，东北靠长治辛安泉域、北倚洪洞广胜寺泉域，总面积为2990kn其中奥陶系出露面积1316k成庄井田位于长河上游一带，在区域水文地质上，属长河径流带的中上游。井田内上、下马家沟组岩溶十分发育，有大的溶洞，据钻孔揭露，溶洞内有大的涌沙现象。岩溶地下水的补给来自东部和东北部高平一带的灰岩裸露区和浅埋区的降雨入渗补给，以及丹河上游径流灰岩区和断裂的渗漏补给。由于晋获断裂带（延河泉域东边界）以大阳为界，分为南北两段，南段为阻水断裂，北段为透水段，在高平一带为导水断裂，岩溶地下水处于分流状态，一部分地下水补给

16、成庄地区，一部分流向三姑泉。因此，成庄井田内的岩溶地下水资源极其丰富。井田内岩溶地下水供水井出水量极其可观，单井出水量达2200-2800m3do井田内的区域地下水，除奥陶系岩溶水外，还有石炭系薄层一中厚层石灰岩裂隙水和二叠系砂岩裂隙水，以及第四系冲积层孔隙水。但这部分地下水分布范围局限，一般水量不是很大。现简述如下：（一）第四系冲积层孔隙潜水主要分布于盆地及河、沟谷地带，含水量变化较大，7-9月份为富水期，1-4月份为贫水期，靠大气降水及季节性水流补给，仅供当地人畜饮用水用。在无污染地区，水质一般良好，多为重碳酸硫酸一钙镁型水，PH值7.127.8左右，总硬度181.62309.42mgL受

17、污染区则水质变坏。（二）二叠系砂岩裂隙水和石炭系裂隙岩溶水，赋存于二叠系砂岩及石炭系灰岩中的裂隙岩溶中。二叠系含水层主要是厚层砂岩中裂隙含水，隔水层为底部的泥岩和砂质泥岩。在二叠系分布较广的山区，其沟谷及两岸常有下降泉出露，泉水出自砂岩层中，水量随季节性变化很大。在无污染地区水质良好，常作为当地供水水源。水源类型为重碳酸硫酸一钾钠钙镁型水，PH值7.47.8,总硬度:56.16237.6mgL,井下资料428.04mgL石炭系含水层分布在层位稳定，厚度大，岩溶裂隙发育程度变化较大的厚层石灰岩中，其富水性变化也很大。一般与石灰岩所处位置及岩溶发育程度有关，岩溶发育程度又与地形地貌、地质构造、地下

18、水动力条件有关。所以，富水段多分布于盆地、沟谷及地质构造较为发育地区，区内在上覆地层厚度大于50m,且距河谷较远的地段，往往富水性很少。水质多为重碳酸硫酸一钙型水，局部受煤系地层中尤其是煤中的硫分的影响，水质发生变化，多为硫酸重碳酸一钙镁型水。PH值7.4,总硬度122.76309.42mgL（三）奥陶系石灰岩岩溶水主要赋存于中奥陶统上、下马家沟组石灰岩中，尤其赋存于下马家沟组石灰岩中。该组石灰岩厚度巨大，岩溶裂隙发育，溶蚀强烈，层位稳定，补给充分，富水性极强。地下水总的径流方向是由东北、西南、西部向延河泉水排泄带流动。富水性也是由东北、西南、西部向延河泉水排泄带渐渐变强。中南部好于其它部位。

19、相对隔水层为中奥陶统底部之含石膏脉的泥质灰岩。水质类型属重碳酸一钙型或重碳酸硫酸一钙镁型水，PH值7-7.5左右，总硬度162.6441.07mgL.井田内奥陶系峰峰组基本不含水。124、煤质、煤的牌号与特征（一）煤质、煤的牌号由于瓦斯的比重小于空气和向压强小的空间运移的特性，导致煤层中的瓦斯会在漫长的地质年代里，透过煤层和顶板及上覆岩层的空隙、裂隙向上运移扩散。煤层埋深愈深，瓦斯向空气扩散的行程（煤及上覆岩、土层）愈长，所受阻力愈强，瓦斯愈难扩散而易保存。由此可知，煤层埋藏越深以及向斜轴部的瓦斯含量相对较高；反之，煤层埋藏越浅以及背斜轴部的瓦斯含量较低。在同一层煤中，随着埋深的增加，瓦斯含量

20、亦会逐渐增加。由此可知，井田西部3号煤层埋深比东部大，因而井田西部3号煤层的瓦斯含量比东部高。日后，成庄矿矿井的瓦斯含量将会随着开采深度的增加而“与时俱增瓦斯的运移、扩散除与埋深、盖层厚度有关外，与其上覆岩层的透气性、孔隙大小，孔隙率，裂隙大小、断层等关系更大。陷落柱、断层附近、背斜轴部受张力影响，煤岩层会形成不同的程度的裂隙，增加其透气性使瓦斯含量不同程度地降低。煤层顶板为粗、中、细粒砂岩的地方透气性较好，瓦斯含量相对来说也会降低一些。封闭型的向斜构造轴部有利于封存瓦斯。闭合而完整的背斜加上覆盖着不透气的地层是良好的储集瓦斯构造，在其轴部煤层内往往积存高浓度瓦斯，形成“气顶”。在倾伏背斜的轴

21、部，通常也比相同埋深的翼部瓦斯储量高。但是当背斜的顶部岩层为透气岩层或因张力形成连通地面的裂隙时，瓦斯会大量流失，轴部瓦斯含量反而比翼部小。在陷落柱、断层的周围和软煤区瓦斯涌出也会发生异常。由于本区小型断层发育，小型断层破坏性差，不能形成良好的通道，因而不能使瓦斯扩散释放出来，这是造成本矿瓦斯含量高的主要原因。表1-2一2煤的工业分析表序号煤层名称牌号水分(%)M灰分(%)A挥发分（）V含硫量（%）S发热量MJZKgQ备注13#WY1.6215.27.80.07734.91（二）煤尘据地质报告和成庄矿3号煤层测试数据，3号煤层无爆炸危险性；虽然煤尘无爆炸性，但是，煤尘是井下生产环节中一种极其有

22、害的物质，它在一定条件下会引起燃烧，爆炸，甚至危害生产人员的健康，因此在煤矿生产中必须高度重视煤尘的防治。（三）煤的自燃据成庄矿3号煤层测试成果，自燃性发火倾向IV级，为不易自燃煤层。1.3 井田勘探程度1959-1975年曾多次在本井田内及外围进行过地质勘探工作，为矿井开发与建设提供了可靠的地质资料。成庄井田面积为74.3338kn?,其中东部49.88kn为精查区，西部24.5Ikn?为备用区，备用区只进行了详查勘探。井田内以往地质勘探工作如下：1959年晋城煤矿筹备处152队提交了阳城矿区普查地质报告，1962年复审降为概查地质报告。本井田属概查区的东北部分。同年施测了1：1万地形地质图

23、772.6kn1962年复审分别降为1:2.5万与1:5万精度使用。1965年5月一1966年6月114队在长河区进行了普、详查勘探，提交了长河勘探区普、详查地质报告，本井田属长河勘探区之东北部分。山西省煤管局于1966年12月以第8号文批准普详查地质报告。1966年2月114队在本井田（未包括备用区）进行精查勘探施工，同时进行了成庄区水源勘探及1:10000地质测量，面积127kn.同年12月114队提交成庄井田精查地质报告，山西省煤管局于1969年8月以（69）晋革煤地字第1号文批准精查报告。1973年2月一1973年12月114队在长河区进行详查勘探，并提交长河勘探区详查地质报告。山西省

24、煤管局于1974年4月以02号文批准。1974年8月一1975年9月114队在本井田（未包括备用区）进行了精查补充地质勘探，并提交了成庄井田精查（补充）勘探地质报告。山西省煤管局于1977年以第1号文批准。1995年5月晋城矿务局地测处调绘，山西煤田地质综合普查队1995年10月采用航测成图，完成了井田1：5000地形地质图（不包括备用区）。1989年12月1997年3月由中煤三H一处和川煤九处施工井筒检查孔7个,钻探总进尺1315.32mo2矿井储量年产量及服务年限2.1 井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。

25、一般以下列情况为界：1 .以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；2 .以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；3 .以相邻的矿井井田境界煤柱为界；4 .人为划分井田境界。成庄井出北至大阳井田南界，南以纬线3941500为界，东以煤层露头及小窑为界，西以经线51500为界，东西倾斜长约3.4km,南北走向长约6.5km,面积21.5卜府。井田沿走向长度最大为6.7km,最小为6km,平均为6.5km。沿倾向最大为3.7km,最小为3.2km,平均为3.4km。2.2 井田储量矿井储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它

26、不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量。本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一。块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个煤厚相近钻孔连成块段。根据此块段的面积，煤的容重，平均煤厚计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。2.2. K矿井工业储量矿井工业储量是勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量之和，其中高级储量A、B级之和所占比例应符合表2-2-1的规定。由煤层底板等高线及储量计算图上提供的资料可计算出来设计矿井工业储量汇总表见2-2-20表221矿井高级储量比例地质开采条件储量级别比例（）简单

27、中等复杂大型中型小型大型中型小型中型小型井田内A+B级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平内A+B级储量占本水平储量的比例70604060503040不作具体规定第一水平内A级储量占本水平内储量的比例4030153020不作具体规定不要求表2-2-2矿井工业储量汇总表煤层名称工业储量（万吨）ABA+BCA+B+C备注3#煤层6110.16982.913093436417457符合总计6110.16982.913093436417457符合2.2.2、 矿井设计储量矿井设计储量为矿井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、构筑物需要留设的保

28、护煤柱等永久煤柱损失量。而在该井田范围内只有煤田境界煤柱和断层煤柱。可暂时按工业储量的5%7%计入，本设计取5%,故：z、=4p式中：ZS矿井设计储量；Zg矿井工业储量；P永久煤柱损失量，可暂按工业储量的5%7%计入，本设计取5%；由此：矿井设计储量Z,=17457X(1-5%)=16584.15万吨2.2.3、 矿井设计可采储量矿井设计可采储量为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后乘以采区回采率所得到的储量。各种主要巷道的保护煤柱及可采储量见表2-2-3；矿井工业广场地保护煤柱留设见图2-2-1；工业广场保护煤柱设计计算参数见表2-2-4o工业场地指标计算，其

29、工业广场面积为18X0.9X10000=162000平方米，松散层移动角二45。，基岩移动角Y=75,=69o,=72o煤层倾角平均约在Q=4。由垂直断面法求得3#煤层保护煤柱压煤为360.7万t。3#煤层保护煤柱的计算方法见图2-2-1（垂直断面法计算图）。表223矿井可采储量汇总表开采水平煤层名称工业储量（A+B+C）（万吨）矿井设计储量（万吨）矿井可采储量（万吨）永久性煤柱设计储量损失断层境界设计煤柱损失可采储量工业广场井下巷道其他I3#1745725.98342.317089360.794820012816.9表22-4工业广场保护煤柱设计参数表煤层倾()()埋深（m）角煤厚（m）()

30、()356457269722972.3矿井年储量及服务年限2.3. K矿井工业制度根据设计大纲规定以及结合矿井实际情况。规定该设计矿井年工作日为330天，每日四班工作，每班工作6小时，每日净提升时间数为16小时。2.3.2、 矿井服务年限初步设定该矿井设计年产量为180Mta,根据公式：T=-AK式中：T矿井服务年限，年；Z矿井可采储量，万吨；A矿井生产能力，万吨/年；K储量备用系数，K=I.3-1.5,此处取1.3o由此验算服务年限如下：符合要求。12816.9180x1.3=54.750 年图2-2-1工业广场保护煤柱计算图3井田开拓3.1 概述井田内基本情况：根据井田精查报告资料显示，本

31、井田基本概况可分为以下几个方面来介绍。3.1.1、 表土层矿区内煤层赋存条件一般较浅，且表土层为较薄的第四纪沉积层所覆盖，厚度达20m,根据现有开采技术水平，选用立井开拓和斜井开拓都是可以的。3.1.2、 断层井田内没有较大的断层，可不依据自然条件作为划分井田的原则，这几条断层落差都小于10米，给开采没有带来不利的影响。其中有不少的陷落柱，但对开采没有影响。3.1.3、 矿井涌水该区为含水性较弱的岩层，给开采没有带来一定程度的影响，但在开采过程中要对井下涌水问题给予充分重视，以避免在开采中所带来的不必要的灾害。3.2 井田开拓3.2.1、 井田开拓中问题分析3.2.1.1. 井田内阶段划分根据

32、煤层埋藏深度和倾斜斜长，可将井田沿倾向划分为两个阶段，其阶段斜长最大为1900米，由于本矿瓦斯较大，为了确保开采安全性，减少因瓦斯涌出带来的灾害，根据矿井实际情况和煤层的赋存情况，经过综合技术分析，本矿开采决定使用带区方式进行准备。3.2.1.2. 田开拓方式由于本井田本井田为丘陵地带，表土层薄，所以确定采用立井和斜井两种开拓方式，并按照工业广场少压煤，至少不压好煤和井下生产费用较低的原则确定了主、副井筒位于井田走向中央。若用立井开拓，为了避免采用箕斗井通风时封闭井塔困难，决定开凿一个风井。并在前期采取中央并列式通风，这样由于风井位于工业广场保护煤柱内，风井就不需要留设保护煤柱，减少了煤柱的损

33、失。同时为了减少煤柱损失和保护大巷维护条件，把运输大巷设在煤层底板下垂距为30m的岩层中。根据成庄井田煤层赋存条件和设计规范的有关规定，本井田可以划分为1个水平，采用带区式或盘区式准备。水平划分及位置在后面的方案中进行详细说明。3.2.1.3. 井筒形式、数目及其配置.井筒形式选择由于成庄矿区表土层较浅，煤层赋存较浅，所以采用立井开拓方式。立井开拓井筒短，提升速度快，提升能力大，通风有效断面大，能够满足矿井通风的需要。而采用斜井开拓掘进费用低，建井工期短，投产快，可以实现煤的连续运输，具体选择要做后续比较。井筒数目因为成庄井田走向长度不大，且为高瓦斯矿井，无论采用那种开拓方式，都需开凿一对提升

34、井筒和一个风井。后期可以在水平边界出分别各开凿一个井筒。井筒位置选择根据井田地形和地质条件，从缩短贯通距离，减少井巷工程量考虑，将主、副井筒设置在井田走向的中央处。该处的地质构造清楚、简单、开采条件好。地势相对平缓。3.2.1.4. 运输大巷和总回风巷的布置为了减少煤柱损失和便于维护巷道，将运输大巷布置在距离煤层30m处的3#煤层底板岩石中。布置岩石大巷时，应避免在松软、吸水膨胀、易风化的岩石中布置，同时还应避开支承压力的不利影响。考虑到3#煤层不具有自燃发火倾向，且煤质为比较坚硬的无烟煤，将巷道布置在煤层中维护并不困难。所以将回风大巷布置在3#煤层中。3.2.2、 方案的提出及技术比较根据前

35、述各项决定，本井田在技术上可行的开拓方案有下列三种：方案一：双立井开拓方案方案二：由于地面至第一水平只有300米左右,故可考虑用用主斜副立开拓。但经过论证地面属丘陵地带，用此方案两井筒地面联系比较困难，不紧凑。工业广场布置复杂，不适合大型矿井连续运输的宗旨，所以在技术上予以淘汰。方案三：双斜井开拓方案。方案三3.2.3、 方案经济比较由于方案I和方案In在第一水平内的准备方式和采煤方法都完全相同，方案比较法在对不同的开拓方案进行比较时，一些相同的部分可以不进行比较，于是我们在对方案I和方案【II两个方案进行比较时，可以只将两个方案中有差表32-1基建工程量时期项目方案I方案W早期主井井筒/m2

36、94+20907副井井筒/m296+5809井底车场/m15860+1626019800+12090主石门/m150运输大巷/m30003000相同方案未参与比较。表322基建费用表方案项目方案I方案In工程量/m元/m用/万元工程量/m单价元/m费用/万元初期主井井筒29499593293.0190735920325.79副井井筒297118503351.4180938572312.05井底车场3232027220874.313189028459907.56石门1504065281.3运输大巷100019490584.7100019490584.7小计2397.632343.10共计2397

37、.632343.10别的基建工程量、基建费用、生产经营费用及费用汇总表分别计算汇总于表321、表322、表32-3和表324。通过费用汇总表在经济上来比较两方案的优越。表3-2-3生产经营费用项目方案I生产经营费用/万元项目/万元提升1.2x12816.9x294x0.85=384.35提升1.212816.99060.48=669.58井井筒294180.0029=15.329筒907180.00809180.0025=36.4维6180.0029=15.5维护护排水180x24x365x54.7x0.3x10-4=2587.53排水1802436554=2846.28合计3002.68合计

38、3593.06表3-2-4费用汇总表方案项目方案I方案HI费用/万元百分率/%费用/万元百分率/%基建工程费2397.63102.32343.10100生产经营费3002.6883.63593.06100总费用5400.3190.975936.16100从前面表格中的计算可以看出，方案I的总费用要比方案In的低出9.03%,很明显方案【要比方案川优越的多，故决定采用方案I。324、确定方案综上比较可知方案III的总费用超过了方案I的10%,故决定采用方案I。即采用两立井一水平。第一水平位于620m,采取上下山结合开采。整个矿井划分为两个大的阶段，水平垂高为180m。3.3 井筒特征在矿井开拓方

39、式确定以后，还应对矿井主要井筒（包括主井、副井、风井）的横断面布置形式、井筒装备、井筒断面尺寸、井筒支护材料等特征进行说明。3.3.1、 V主井主井主要用于提煤。井筒直径6.50m,采用16t多绳摩擦式提煤箕斗进行煤炭提升。支护材料：基岩段采用单层碎结构，井壁厚度：基岩段400mm。井筒装备有钢丝绳罐道，井深294m。主井井筒断面布置如下:图33-1主井断面布置图3.3.2、 副井副井主要用于升降人员、设备、材料及提升砰石等，并兼作通风、排水。为防止断绳事故，设有防坠器。井筒净直径7.0m。支护材料：采用混凝土砌硝；井壁厚度：基岩段450mm。井筒内装备有钢丝绳罐道、梯子间、电缆线和水管管道等

40、。井深为297m。副井井筒断面布置如下：图3-3-2副井断面布置图副井风速校核:式中：V通过井筒的风速，m/s；Q通过井筒的风量，m3s;S井筒净断面积，m2；M井筒的有效断面系数，圆形井取0.8；Vmax一一安全规程规定的允许最大风速；由此:v120000.838.46560=6.5ms8ms所以井筒选择符合要求。3.3.3、 、风井风井主要用于回风兼作矿井的安全出口。配备有梯子间及管路、电缆等。采用碎支护，井壁厚度为400mm,井深270m。风井井筒断面布置如下：图333风井断面布图置表3-3-1井简特征井筒名称主井副井风井井X(m)394499839449283944848口Y(m)坐5

41、17460517480517342标Z(m)914.21916.54921.38用途提煤提料、砰、人、进风回风提升设备16t箕斗1.5t双层四罐笼井筒倾角（）909090断面形状圆圆圆支护方式混凝土砌硝壁混凝土砌碗壁混凝土砌罐壁井筒壁厚（mm）400450400提升方位角（）270180井筒深度（m）294297270断净（11）33.16638.46523.746面m掘（）积38.46544.15628.2603.4井底车场井底车场是连接矿井主要提升井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和嗣室的总称。它联系着井筒提升和井下运输两大生产环节，为提煤、提砰、下料、供电和升降人员等各项工作服务。井底车场

42、首先必须保证矿井生产所需要的运输能力，并应满足矿井不断持续增产的需要。为此，井底车场的设计通过能力应大于矿井生产能力30-50%O其次，在满足井底车场通过能力的前提下应尽量减少其掘砌体积，而且井底车场应便于管理和安全操车。井底车场设计示意图如下：井底车场布置图3-4-13.4.1、 设计基本参数主井净直径6.50m,装备有一对16t箕斗，副井净直径7m,装备一对1.5t双层四车罐笼。井下主要运输大巷采用皮带运煤，辅助运输采用IOt架线式电机车牵引。1.5t固定式矿车（每列车由19辆矿车组成）。砰石辆占矿井产量的15%,由副井提升。掘进煤辆占5%,由皮带运至井底煤仓从主井提升。矿井为高沼气矿井，

43、最大沼气含量14m3t,矿井总进风量250m3s,主、副井同时进风，风井回风。3.4.2、 一些基本问题的确定车场形式，初步设计已确定为立式环形，南北两翼来车均由主石门进入井底车场。车线长度，副井空、重车线长原则上按1.5列车长考虑，设计取100m。副井进车线不受主井的影响，出车线受人车线的影响，比较长，可达100m。材料车线按20辆1.5t材料车考虑。主、副井中心线间距离，南北70m,东西20m。设计采用30Kgm的钢轨。系统采用5号道岔和4号道岔。曲线半径为20mo皮带大巷和轨道大巷断面均为17.In?,巷道采用锚喷支护，主要碉室及交岔点采用混凝土或料石砌53.4.3s线路联接计算3.4.

44、3.1. 单开道岔非平行线路联接己知：道岔DK930-5-20,a=4252mm,b=5848mm,=111836,R=20000mm,=90。查表得：m=11218mm,n=8884mm,H=6282mm,T=6034mm,KP=11721mm3.4.3.2. 对称道岔非平行线路联接已知：道岔ZDC930-4-20,a=2300mm,b=4858mm,a=1402,10，R=20000mm,=90。查表得：m=27995mm,H=26420mm,T=14280mm,KP=22568mr11o单开道岔非平行线路联接如图3-4-2oQ基本起轨点一图3-4-2单开道岔非平行线路联接图3-4-3对称道岔非平行线路连接3.4.3.3. 单开道岔平行线路联接已知：道岔DK938-5-20,a=4551mm,b=6049mm,=Ho1836,R=20000mm,S=1600mmoT=1978.6mm0查表得：L=I3430mm,c=331.8mm,n=6179.8mm,m=815