1.5Mta新井設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

摘要本設(shè)計包括三部分：一般部分，專題部分和翻譯部分。一般部分是十一礦1.5Mt/a新井設(shè)計。全篇共分為十個部分：礦井概述及井田地質(zhì)特征、井田境界和儲量、礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限、井田開拓、準備方式－采區(qū)巷道布置、采煤方法、井下運輸、礦井提升與運輸、礦井通風與安全和礦井主要經(jīng)濟技術(shù)指標。十一礦井位于河南省平頂山市境內(nèi)。十一礦位于平頂山市區(qū)西北13km處，行政區(qū)劃屬平頂山市湛河區(qū)和寶豐縣共同管轄。礦井地理坐標為東經(jīng)113°8′26″～113°11′15″,北緯33°47′30″～33°51′20″。井田南北長8.05km，東西寬3.25km。設(shè)計面積約25.5km2。二煤層為可采煤層，厚度為7.5m，平均傾角為10°。礦井十一礦設(shè)計年生產(chǎn)能力為1.5Mt/a，服務(wù)年限為64a。礦井工作制度為“三八”制。礦井的采煤方法主要為走向長壁綜合機械化放頂煤。礦井為兩水平采區(qū)開拓。第一水平標高為-500m，第二水平采用暗斜井延深至-700m礦井采用一礦一面的高效作業(yè)方式。工作面長度為240m。運輸大巷采用膠帶運輸煤炭，軌道大巷采用礦井通風方式為抽出通風方式，風井布置方式為兩翼對角式。專題部分介紹了礦井水災防治。翻譯部分的一篇關(guān)于無人工作面綜合機械化刨煤機機組的研究和應(yīng)用，題目為“Researchandpracticeofunmannedminingfacewithfullmechanizedplow”關(guān)鍵詞：礦井設(shè)計；機械化綜采放頂煤技術(shù)；長壁開采ABSTRACTThisdesignincludesthreeparts:Generalpart,translationpartandspecialpart.ThegeneralpartisamineofNo.11mineral1,500,000tnewwellindesign.TheNo.11mineislocatedinhenanpingdingshanterritory.11inpingdingshanmineinurbannorthwest13km,administrativedivisionZhanHeOubaofengcountyofpingdingshan'sjurisdiction.TogetherwithMinegeographicalcoordinatesforlongitude113°8°26"~113','15",11°latitude3347°~3330"','20"51.North-southlength8.05km,compartmentalizedwest-eastwidth325km.Designareaabout25.5km2.Twocoalseamrecognizebase-levelcycle,thicknessfor7.5m,averageinclinationfor10°.Mine246.9t/hnormalsection,belongtolowgasmine.Coal-dustexplosiondanger,andcoalseamareaspontaneouscombustiontendency.TheNo.11minedesignannualproductioncapacityisupto1.5Mt/a,for64aservicelife.Mineworksystemfor"38"system.Themainmethodsofminecoalfortowardslongwallcomprehensivemechanizedtopcoalcaving.Mineastwolevelsofminingdevelopment.Thefirstlevelelevation-upto500mbsecondlevelusedarkshaftsofextendingthedeepto-700m.Adoptsverticalshaftexpand,Lord,mainlyusedforascensionismainlyusedforshaftwellofcoalgangue,andascendpersonnel,materialetc.Byusingaoremineefficientpracticesside.Face240minlength.TransportationDaHangadoptstapetransportcoal,railDaHangadoptswiringtypeelectriclocomotivetraction3.0tfixedboxharvestersgangueandmaterialsetc.TransportationFormineventilationwayoutventilationmode,windWellslayoutsfortwo-wingdiagonaltype.Theprojectssectionminefloodcontrolisintroduced.Translationpartofanarticleaboutnoonecomprehensivemechanizedminingcoalunitsoftheplane,anditsapplicationistrueandtitled"miningfacedifferentunmannedfullaccountofmechanizedfarm"Keywords:minedesign;Mechanizationlong-walltopcoalcavingtechnology;Longwallmining目錄一般部分1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述11.1.1礦區(qū)地理位置11.1.2礦區(qū)地形特點11.1.3地震情況11.1.4礦區(qū)交通條件11.1.5礦區(qū)氣候條件21.1.6礦區(qū)水文情況31.1.7區(qū)域經(jīng)濟情況31.2井田地質(zhì)特征3井田地形特點31.2.2井田地質(zhì)勘探程度31.2.3井田煤系地層概述41.2.4井田地質(zhì)構(gòu)造61.2.5巖漿活動61.2.6井田水文地質(zhì)特征71.3煤層特征81.3.1煤層埋藏條件81.3.2可采煤層81.3.3煤層圍巖性質(zhì)91.3.4煤的特征92井田境界和儲量2.1井田境界122.1.1井田范圍122.1.2開采界限12井田尺寸122.2礦井工業(yè)儲量13井田地質(zhì)勘探132.2.2儲量計算基礎(chǔ)132.2.3工業(yè)儲量計算132.3礦井可采儲量162.3.1安全煤柱留設(shè)原則162.3.2礦井保護煤柱損失量172.3.3礦井設(shè)計儲量182.3.4礦井設(shè)計可采儲量183礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度193.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限193.2.1確定依據(jù)193.2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力193.2.3礦井服務(wù)年限193.2.4井型校核204井田開拓4.1井田開拓的基本問題204.1.1開采水平的確定及采區(qū)劃分22開拓方案的提出234.2開拓方案比較24技術(shù)比較24經(jīng)濟比較25方案二、三的詳細經(jīng)濟比較294.3礦井的基本巷道314.3.1井筒31主要開拓巷道314.3.3井底車場及硐室314.4.4驗算井底車場空重車線長度325準備方式-采區(qū)巷道布置5.1煤層的地質(zhì)特征40采區(qū)位置及范圍415.2采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)41采區(qū)走向長度的確定41確定采區(qū)巷道布置415.2.3采區(qū)巷道布置參數(shù)確定42煤柱尺寸的確定42采區(qū)上山布置42區(qū)段平巷的布置42采區(qū)內(nèi)工作面的接替順序42采區(qū)通風、運輸及其它系統(tǒng)43采區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進方法43采區(qū)生產(chǎn)能力44采區(qū)采出率455.3采區(qū)車場選型46采區(qū)上部車場選型46采區(qū)中部車場選型46采區(qū)主要硐室476采煤方法6.1采煤工藝方式49采煤工藝確定49機械化程度50工作面長度的確定51工作面落煤、裝煤方式及落煤、裝煤機械516.1.5工作面運煤方式及運煤機械52工作面支護方式及支架選型53各工藝過程注意事項56采煤工藝58回采工作面噸煤成本59工作面勞動組織和作業(yè)循環(huán)圖表60采煤方法和回采工藝的分析和論證626.2回采巷道布置65采區(qū)巷道布置656.2.2回采巷道斷面選擇及其掘進方式657井下運輸7.1概述67礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及工作制度67運輸系統(tǒng)677.2采區(qū)運輸設(shè)備的選擇67設(shè)備選型原則：67采區(qū)運煤設(shè)備選型及能力驗算67采區(qū)輔助運輸設(shè)備選型717.3大巷運輸設(shè)備選擇73大巷運輸設(shè)備的選擇73運輸大巷設(shè)備運輸能力驗算758礦井提升8.1概述758.2主副井提升75主井提升設(shè)備選型75副井設(shè)備選型769礦井通風及安全技術(shù)9.1通風方式選擇789.1.1礦井通風系統(tǒng)和通風方式78采區(qū)通風概述82采區(qū)上（下）山通風系統(tǒng)82工作面通風829.1.6通風構(gòu)筑物839.2采區(qū)及全礦所需風量84采煤工作面所需風量的計算84掘進通風85掘進通風方法87礦井實際總需風量87礦井風量的分配88風速驗算899.3全礦通風阻力的計算90確定礦井通風容易時期和困難時期90礦井通風阻力計算的方法90礦井總等積孔939.4通風機選型94選擇風機的基本原則及技術(shù)資料94礦井自然風壓949.4.3通風機風壓95風機風量及風機選型959.4.5電動機的選擇96對礦井主要通風設(shè)備的要求969.5礦井災害防治措施97瓦斯管理措施97煤塵的防治97防火97防水9810設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標99參考文獻101專題部分礦井水災防治1我國礦井水害分布1.1華北石炭二疊紀煤田的巖溶-裂隙水水害區(qū)1042.2華南晚二疊世煤田的巖溶水水害區(qū)1042.3東北侏羅紀煤田的裂隙水水害區(qū)1042.4西北侏羅紀煤田的裂隙水水害區(qū)1052.5西藏—滇西中生代煤田的裂隙水水害區(qū)1052.6臺灣第三紀煤田的裂隙-孔隙水水害區(qū)1062我國煤礦水害防治對策研究現(xiàn)狀2.1我國煤礦水害防治對策研究現(xiàn)狀1062.2煤礦水害防治方法1103近期我國煤礦水災的主要特點及防治對策3.1概述1123.2老空、老窯水充水特征1133.3老空、老窯水水害原因1133.4老空、老窯水事故的預防措施1144礦井發(fā)生水災的主要原因1145礦井防治水新技術(shù)5.1礦井水文地質(zhì)勘探的理論研究成果及新技術(shù)115礦井水文地質(zhì)勘探的理論研究成果1155.2注漿堵水的發(fā)展120注漿堵水在煤礦防治水害中的應(yīng)用與發(fā)展1205.3對煤層底板突水的新認識1255.4水體下采煤技術(shù)途徑發(fā)展的新趨勢128概述1285.4.2水體下采煤地質(zhì)、水文地質(zhì)條件分析1295.4.3系統(tǒng)監(jiān)測水體下采煤時的地下水動態(tài)1295.4.4系統(tǒng)監(jiān)測工作面(采區(qū))地表及巖層移動1295.4.5探測導水裂隙帶的發(fā)育高度1305.4.6確定防水煤(巖)柱留設(shè)的方法1315.4.7研究、試驗有利于水體下安全開采的采煤方法1325.4.8判定防水煤(巖)柱隔水作用的有效性及開采上限的合理性1325.4.9水體下采煤技術(shù)途徑發(fā)展的新趨勢132參考文獻134翻譯部分英文原文136中文譯文141致謝145一般部分2井田境界和儲量2.1井田境界井田范圍東部邊界：井田東起50勘探線與平煤五礦為鄰，二（己）組煤層在-280m煤層底板等高線以淺與平煤香山公司為鄰，以深與平煤五礦為鄰），西至59勘探線，南起各煤層露頭，（己）煤層分別以-300m、-500m、-550m、-700m為南界，與地方煤礦香山礦相鄰〕，二（己）組煤層-800m底板等高線。開采界限十一礦井田范圍內(nèi)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組和上統(tǒng)上石盒子組。可采煤層總厚8.58m，可采煤層含煤系數(shù)1.80％。井田尺寸東西走向長(H)8.05Km，南北傾向平均寬(L)3.25km。井田水平面積(S)：(km2）。井田賦存狀況如圖2-1所示。圖2-1井田賦存狀況示意圖2.2礦井工業(yè)儲量井田地質(zhì)勘探十一礦先后進行了資源精查勘查、礦井地質(zhì)勘探等兩大階段。兩大階段勘查工作均投入了大量的工程量，共計施工247個鉆孔，鉆探總進尺134192.31m。井田范圍內(nèi)鉆孔分布分布都比較均勻，勘探詳細?？碧匠潭葘儆诰?。儲量計算基礎(chǔ)本次儲量計算是按照《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》DZ/0215-2002要求的工業(yè)指標進行資源儲量計算。1、煤層最低可采厚度井田內(nèi)各煤層傾角淺部大于5°，深部一般小于15°，其中一4煤為非煉焦用煤，依據(jù)現(xiàn)行《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》，確定其最低可采厚度為純煤真厚0.8m。二1、二2為煉焦用煤，依據(jù)現(xiàn)行的《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》，確定其最低可采厚度為純煤真厚0.702、灰分各煤層能利用儲量見煤點最高原煤灰分（Ad）為40%。3、硫份各煤層見煤點原煤最高硫分（St.d）為3%。4、發(fā)熱量煤層最低發(fā)熱量（Qnet，d）17.0MJ/kg工業(yè)儲量計算1、井田可采煤層井田內(nèi)可采煤層自下而上包括：二1、二2、等煤層。其平均厚度下表可見：名稱最小～最大(m)平均厚度(m)二20～4.700.89二10.37～23.727.52、資源/儲量估算方法選用在平面投影圖上采用地質(zhì)塊段法，分塊段在煤層底板等高線圖上進行資源儲量估算。煤層厚度采用真厚度，故塊段資源儲量的采用估算公式為：Q＝S?Secα?M?D式中：Q—塊段儲量(單位：104t)S—塊段平面積(單位：104m2)M—塊段純煤平均真厚(單位：m)D—煤層視密度(單位：t/m3)α—煤層底板傾角（單位：°）3、參數(shù)的確定（1）、煤層厚度(a)、見煤點厚度利用：礦區(qū)內(nèi)煤層傾角一般小于15°，故參加資源儲量估算的見煤點為鉆孔見煤點、井巷工程見煤點，各煤厚均為純煤真厚。鉆孔見煤點為鉆探、測井綜合質(zhì)量達可級以上的見煤點，井巷工程見煤點為實測煤厚點。（b）煤層夾矸處理：煤層中單層厚度小于0.05m的夾矸，可與煤層合并計算采用厚度，參加儲量估算，但并入夾矸以后煤層總灰分不大于40%；夾矸厚度大于0.05m小于煤層的最低可采厚度，且煤分層厚度均等于或大于夾矸厚度時，將上下煤分層厚度相加，作為采用厚度，參加儲量估算。（c）塊段平均煤厚：為塊段內(nèi)及附近所有見煤點純煤真厚的算術(shù)平均值。2、塊段平面積塊段平面積是利用AutoCAD軟件，在煤層底板等高線圖上讀取面積數(shù)據(jù)，面積數(shù)據(jù)乘以面積系數(shù)25即為換算后實際代表的塊段平面積。該方法求得的面積數(shù)據(jù)精確，速度快捷。3、煤層傾角采用作圖法確定。即：在煤層底板等高線圖上，沿煤層傾向量取相鄰等高線之間的水平距離，高差與其間的水平距離的比值為煤層坡度，然后利用反正切函數(shù)求得煤層傾角。不同部位煤層傾角的算術(shù)平均值即為塊段煤層傾角。4、視密度以本礦1997年7月平頂山煤業(yè)（集團）有限責任公司地質(zhì)測量處編制的《平頂山礦區(qū)十一礦井田補充勘探暨礦井地質(zhì)報告》、2002年10月15日平頂山天安煤業(yè)股份編制的《河南省平頂山煤田天安十一礦資源儲量復核報告》提供資料，各煤層視密度見表2-1。表2-1各煤層視密度一覽表煤層編號視密度（t/m3）二2煤1.32二1煤1.32現(xiàn)將二1煤層采用地質(zhì)塊段法進行計算。計算二1煤地質(zhì)資源儲量時，主要是根據(jù)煤層傾角大體一致的原則將整個井田劃分為15個儲量塊，并分別加以標號、計算。其儲量塊段的劃分如圖2-2所示。圖2-2二1煤層儲量塊段的劃分各塊段的儲量可按下式計算：(2-1)式中Zi——各塊段儲量，萬t；Si——各塊段的煤層面積，m2；Mi——各塊段煤層的厚度，m；γi——各塊段煤的容重，均按1.32t/m3計算。具體計算情況見表2-2所示。表2-2二1煤層儲量計算表塊號傾角α（°）平面面積（m2）煤層面積（m2)煤厚（m）容重（t/m3）儲量（Mt）1101401101.981491021.599.01.321771.332121667307.941734499.514.81.321098.983111860367.651979761.917.51.321959.964101646637.581741517.967.01.321609.16515834937.6864391.014.91.32559.096122211385.122260788.786.91.322059.137111375557.621401303.527.01.321294.8815664269.93687702.836.81.32617.28964361289.784385312.986.31.323646.831061067296.821073175.795.81.32821.621151515502.641521291.616.11.321224.941252739183.772749647.018.41.323048.811391114608.631128502.376.81.321012.94148592643.57598467.8210.61.32837.381552475162.242484616.967.11.322328.58合計-25527252.8726102001.65--23890.83二1煤平均厚度7.5m，煤層傾斜面積26.1km2，平均容重1.32t/m3，則二1煤工業(yè)儲量為：238.9Mt2.3礦井可采儲量安全煤柱留設(shè)原則（1）工業(yè)場地、井筒留設(shè)保護煤柱，對較大的村莊留設(shè)保護煤柱，對零星分布的村莊不留設(shè)保護煤柱。（2）各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地煤柱。由于煤層為近水平煤層，故走向與上下山巖層移動角大致相等，取值：走向巖層移動角δ=75°，上山移動角γ=70°，下山移動角β=75°，表土層移動角φ=45°。（3）圍護帶寬度是根據(jù)礦區(qū)建筑物的保護等級劃定的。風井屬Ⅰ級保護建筑物，故風井場地留設(shè)20m寬的圍護帶；工業(yè)廣場屬Ⅱ級保護建（構(gòu)）筑物，留設(shè)15m寬圍護帶。（4）井田邊界煤柱寬度為50m。（5）工業(yè)廣場占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條，工業(yè)廣場占地面積指標見表2-3。表2-2工業(yè)廣場占地面積指標井型（萬t/a）占地面積指標（公頃/10萬t）240及以上1.0120～1801.245～901.59～301.8礦井保護煤柱損失量1、井田邊界保護煤柱井田邊界保護煤柱留設(shè)50m寬，則井田邊界保護煤柱損失量為1053萬t。2、工業(yè)廣場保護煤柱本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a，取工業(yè)廣場尺寸為400m×300m的長方形。工業(yè)廣場所在位置煤層傾角為11°，其中心處煤層埋藏深度為-500m，該處表土層厚度為24m，主井、副井、風井及地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。工業(yè)廣場按Ⅱ級保護留維護帶，寬度為15m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動角見表2-3。表2-3巖層移動角廣場中心煤層埋深/(m)煤層傾角/(°)煤層厚度/(m)沖積層厚度/(m)φ/(°)δ/(°)γ/(°)β/(°)340117.52445757075工業(yè)廣場保護煤柱作法示意見圖2-3。圖2-3工業(yè)廣場保護煤柱示意圖據(jù)此可由開拓平面圖計算出工業(yè)廣場壓煤平面面積為141900m2P＝141900/cos11°×7.5×1.32=133.6萬t。3、井筒保護煤柱除工業(yè)廣場中的井筒外，后期在井田兩翼有兩個回風井，即東、西回風井，其壓煤量為：P＝(181860+68443)×7.5×1.32=231.3萬t。由于斜井長度較長，故工業(yè)廣場煤柱不足以保護斜井全長，故其額外增加的保護煤柱壓煤量為：P＝60197×7.5×1.32＝55.萬t。則井筒保護煤柱壓煤量為：231.3+55.6＝287萬t。4、大巷保護煤柱礦井設(shè)計布置二條大巷，大巷保護煤柱寬度為147m，長度總計為3500m，則其總壓煤量為：P＝147×3500×7.5×1.32＝475.3萬t。則礦井的保護煤柱損失量為：P＝133.6+231.3+287+475.3＝1127.2萬t。礦井設(shè)計儲量礦井設(shè)計儲量是從礦井工業(yè)儲量中減去礦井永久保護煤柱損失量P1之后的儲量?？砂聪率接嬎悖菏街小V井可采儲量，萬t；——保護井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護煤柱損失量，Mt。則礦井設(shè)計儲量=23890.83-1127.2=22763.63萬t。礦井設(shè)計可采儲量礦井設(shè)計可采儲量是礦井設(shè)計的可以采出的煤量，是從礦井設(shè)計儲量中減去工業(yè)場地、井筒、井下主要巷道等保護煤柱煤量后得出的儲量?？砂聪率接嬎悖菏街衂k——礦井可采儲量，萬t；P2——工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和，萬t；C——采區(qū)采出率。關(guān)于采出率C有如下規(guī)定：厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85；地方小煤礦不小于0.7。則礦井設(shè)計可采儲量為：Zk=(23890.83-1173.8)×0.75=17039.7725萬t＝170.4Mt3礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，確定設(shè)計礦井年工作日為330天，工作制度采用“三八制”。每天三班作業(yè)，每班工作8小時，其中兩班生產(chǎn)，一班準備。礦井每晝夜凈提升時間為16h。3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限確定依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》第條規(guī)定：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：1、資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井。2、開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模；否則應(yīng)縮小規(guī)模。3、國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)。4、投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力平頂山天安煤業(yè)十一礦井田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，開采條件較簡單，技術(shù)裝備先進，經(jīng)濟效益好，交通運輸便利，市場需求量大，宜建設(shè)大型礦井。故確定十一礦礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a。礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。礦井設(shè)計可采儲量Zk、設(shè)計生產(chǎn)能力A礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為：式中T——礦井服務(wù)年限，a；Zk——礦井設(shè)計可采儲量，萬t；A——設(shè)計生產(chǎn)能力，萬t；K——礦井儲量備用系數(shù)，取1.3。則礦井服務(wù)年限為：T=17040/(150×1.3)=64a符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求。井型校核按礦井的實際煤層開采能力、輔助生產(chǎn)能力、儲量條件及安全條件等因素對井型進行校核：1、煤層開采能力井田內(nèi)二煤平均7.5m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個綜放工作面保產(chǎn)。2、輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設(shè)計為大型礦井，開拓方式為雙立井二水平開拓。主井裝備16t箕斗一對，提升能力大，能滿足提升方面的要求。大巷和石門采用強力膠帶輸送機運煤，運輸能力也能達到要求，機械化程度較高。輔助運輸采用柴油機牽引齒軌卡軌車運輸，運輸能力很大，且車場簡單，所以本設(shè)計中采用立井刀式井底車場。調(diào)車和通過能力均能滿足要求，輔助運輸能力能滿足生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求。3、通風安全條件的校核礦井煤塵無爆炸危險性，屬低瓦斯礦井。礦井通風方式為：兩翼對角式通風，可以滿足通風需要。4、礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng)，有足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》關(guān)于表3-1的有關(guān)要求。新建礦井設(shè)計服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力(Mt/a)礦井設(shè)計服務(wù)年限(a)第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限(a)煤層傾角<25°煤層傾角25°～45°煤層傾角>45°6.0及以上7035——3.0～5.06030——1.2～2.4502520150.45～0.9402015表3-14井田開拓4.1井田開拓的基本問題本設(shè)計井田平均走向長8.05km。井田平均傾斜長3.25km。井田的平均水平寬度3.53km。煤層的最大傾角為15°,最小傾角為5°，平均為10°。井田的水平面積為25.5km2，井田主要可采煤層為二煤層，平均厚度為7.5m斯和水涌出量均不大。用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較，才能確定。井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認真研究。1、確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置；2、合理確定開采水平的數(shù)目和位置；3、布置大巷及井底車場；4、確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；5、進行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造；6、合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。依據(jù)以上所述地質(zhì)情況和結(jié)合礦井開拓的其他問題，確定該礦井開拓方式，具體分述如下：井硐的形式、數(shù)目：本井田處平原地區(qū)，且煤層傾角小，煤層埋藏距離地表200～300m。因此井筒施工無需采用特殊施工方法。井筒形式：一般情況下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三種。在一般條件下，平硐最簡單，斜井次之，立井復雜，選擇井筒形式必須從自然地質(zhì)條件，技術(shù)條件和經(jīng)濟條件等各方面因素綜合考慮。各井筒適用條件斜井：適用于井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。平峒：適用于地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場地和引進鐵路，上山部分的儲量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。立井：煤層埋藏深、表土厚或水文情況復雜，井筒需特殊施工；開采煤層受傾角、厚度、CH4、水文等條件限制；多水平開采的急斜煤層；凡不適合斜井、平硐及綜合開拓方式時，均可采用立井開拓?？紤]到本井田境界較大，屬低瓦斯礦井等因素，本區(qū)沖積層由南向北逐漸加厚，介于200－300m之間，大致分五個層段，自上而下分述為：1．耕土～細砂層段：地表耕土層厚1－2m，多為砂質(zhì)粘土或粉砂：其下為細砂，局部夾粘土層，含水性中等，為潛水含水層段。2．粘土及砂質(zhì)粘土層段：沉積較穩(wěn)定，局部夾砂層透鏡體，隔水性強。3．卵石～中粗砂層段：粒度分選差，局部夾粘土層透鏡體，含水性較強，承壓含水層段。4．粘土～砂質(zhì)粘土層段：覆蓋于底部卵石層之上，在背斜軸附近局部直接和基巖接觸，隔水強。5．底部卵礫石層段：含粗、中砂、主要分布于井筒附近及背斜北翼，背斜南翼多以粘土或粘土夾卵石與基巖直接接觸，含水性較強，為承壓含水層。本設(shè)計中決定采用主副兩個井筒，均為立井，主井提升煤炭，副井提升材料兼做進風井，根據(jù)不同開拓方案：在井田西南翼開掘一個風井或在工業(yè)廣場內(nèi)單獨開鑿一風井，滿足礦井通風要求。井硐的位置：井筒是井下與地面出入的咽喉，是全礦井的樞紐。井筒位置的選擇對于建井期限、基本建設(shè)投資、礦井勞動生產(chǎn)率以及噸煤生產(chǎn)成本都有重要影響，因此，井筒位置一定要合理選擇。選擇井筒位置時要考慮以下主要原則：有利于井下合理開采井筒沿井田走向的有利位置：當井田形狀比較規(guī)則而儲量分布均勻時，井筒沿井田走向的有利位置應(yīng)在井田的中央；當井田儲量分布不均勻時，井筒應(yīng)布置在井田儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運輸工作量最小，通風網(wǎng)絡(luò)較短，通風阻力小。應(yīng)盡量避免井筒偏于一側(cè)，造成單翼開采的不利局面。井筒沿煤層傾向的有利位置：在傾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同時考慮到減少煤損，盡量讓工業(yè)廣場保護煤柱圈住一些影響生產(chǎn)的地質(zhì)構(gòu)造和斷層。有利于礦井初期開采：選擇井筒位置要與選擇初期開采區(qū)密切結(jié)合起來，盡可能使井筒靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道工程量，節(jié)省投資和縮短建井期。盡量不壓煤或少壓煤：確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護煤柱，做到不壓煤或少壓煤。為了保證礦井投產(chǎn)后的可靠性，在確定井筒位置時，要使地面工業(yè)場地盡量不壓首采區(qū)煤層。有利于掘進與維護為使井筒的開掘和使用安全可靠，減少其掘進的困難及便于維護，應(yīng)使井筒通過的巖層及表土層具有較好的水文、圍巖和地質(zhì)條件;為加快掘進的速度，減少掘進費用，井筒應(yīng)盡可能不通過或少通過流沙層、較厚的沖積層及較大的含水層；為便于井筒的掘進和維護，井筒不應(yīng)設(shè)在受地質(zhì)破壞比較劇烈的地帶及受采動影響的地區(qū)；井筒位置還應(yīng)使井底車場有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進和維護。便于布置地面工業(yè)場地：井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)之間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術(shù)條件，應(yīng)盡量避免穿過村鎮(zhèn)居民區(qū)、文物古跡保護區(qū)、陷落區(qū)或采空冒落區(qū)、洪水侵入?yún)^(qū)；要盡量少占農(nóng)田、果園經(jīng)濟作物區(qū)，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。為考慮長期運輸?shù)男熊嚢踩凸芾?，要盡量避免與公路或其他農(nóng)用道路相交，力求使接軌點位于編組站配線一側(cè)。另外，井口標高應(yīng)高于歷年的最高洪水位；還要考慮風向的影響，防止污染。總之，選擇井筒位置要統(tǒng)籌井田全局，兼顧前期和后期、地下與地面等各方面因素。終上所述，經(jīng)后面方案比較確定主、副井筒位置在井田中央。工業(yè)場地位置布置要求（1）井田兩翼儲量基本平衡；（2）工業(yè)廣場應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；（3）工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤；（4）水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。工業(yè)場地位置：結(jié)合以上要求，根據(jù)井筒位置，工業(yè)場地的布置選擇在主、副井井口附近，即井田中部。工業(yè)場地的形狀為矩形，占地面積為12公頃。長為400m，寬為300m。開采水平的確定及采區(qū)劃分本設(shè)計中只針對二層。平均厚度為7.5m，傾角平均為10°左右，為緩斜煤層，瓦斯和水涌出量均不大，但由于煤層賦存情況，經(jīng)后邊的技術(shù)經(jīng)濟比較，得出最優(yōu)開拓方案。開拓方案的提出根據(jù)十一煤礦地形、地貌特征及煤層賦存條件，在技術(shù)上可行的基礎(chǔ)上提以下四種開拓方案：根據(jù)前述各項決定，決定本井田在技術(shù)上可行的開拓方案有下列四種。方案一：立井、暗立井兩水平開拓方式第一階段水平垂高定為282m，主副井標高+101m，主副井落底后下設(shè)-500m水平車場；-500m水平巖石運輸大巷按照3%流水坡度掘進，布置在二煤層下部巖石中，延伸時通過階段運輸石門將立井與第二水平的暗立井聯(lián)系起來；回風大巷通過回風石門與風井聯(lián)系。主、副井井筒均為立井，布置在井田中央，在井田的上部邊界設(shè)置回風井，總共設(shè)兩個開采水平，第二水平以下尚有一小部分煤炭可采用下山開采的方式予以解決。開采后期考慮在井田的兩翼設(shè)立兩個風井，采用對角式通風。如下圖所示：方案一立井兩水平暗立井延深方案二：立井、暗斜井兩水平開拓方式其一水平井筒延伸形式基本上與方案一相同，只是在延伸第二水平時主副井筒均采用斜井形式。這種開采方式所需掘進的階段石門長度較短，對礦井的運輸有利，且第二水平采用斜井的形式有利于延伸及礦井末期的開采。大巷與風井開拓方式與方案一相同，如下圖所示。方案二立井暗斜兩水平井延深方案三：立井、暗主斜副立兩水平開拓方式主、副井井筒均為立井，布置在井田中部偏上的位置，暗主井采用斜井形式，有利于實現(xiàn)煤炭的連續(xù)運輸，提升能力大。暗副井為立井形式，副井之間采用階段石門相聯(lián)系，共設(shè)兩個開采水平開拓全礦井。其通風形式與方案一相同。其具體布置方式如下圖所示：方案三立井兩水平暗主斜副立延深方案四：立井、暗立井三水平開拓方式第一階段水平井筒延伸形式基本與方案一相同，布置在二煤層下部巖石中，延伸時通過階段運輸石門將立井與第二水平的暗立井聯(lián)系起來；回風大巷通過回風石門與風井聯(lián)系。礦井主、副井井筒均為立井，布置在井田中央，在井田的上部邊界設(shè)置回風井，總共設(shè)三個開采水平，開采后期考慮在井田的兩翼設(shè)立兩個風井，采用對角式通風。如下圖所示：方案四立井、暗立井三水平開拓方式4.2開拓方案比較技術(shù)比較因為煤層埋藏深，傾角小，第一水平只考慮立井的開拓方式；由于煤層間距離較大，只能考慮分煤層布置階段運輸大巷以解決運輸問題。以上所提方案均為多水平開拓方式。區(qū)別主要在于井筒形式、位置及階段運輸石門布置不同，這就會造成基本費用與生產(chǎn)費用不同。方案一、方案二主要是暗井井筒形式不同。方案一暗主副井均為立井，立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，主要缺點是井筒施工技術(shù)復雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，掘進速度慢，基建投資大；方案二第二水平延伸時暗主副井均為斜井，斜井的運輸提升能力比立井大，有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒也可作為安全出口，井下一旦發(fā)生事故，人員也可從主斜井迅速撤離。經(jīng)過以上技術(shù)分析、比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果（見表4），在方案一、方案二中選擇方案二：立井、暗立井斜井兩水平開拓方式。方案三、方案四的主要區(qū)別也是在于暗井井筒布置方式的不同，方案三采用主斜副立的開拓方式，其優(yōu)點是二水平實現(xiàn)煤炭的連續(xù)運輸，運輸能力大，同時斜井井筒也可作為安全出口，井下一旦發(fā)生事故，人員也可從主斜井迅速撤離。方案四主副井均采用立井形式，經(jīng)過以上技術(shù)分析、比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果（見表4-1），在方案三、四中選擇方案四：立井、暗斜井兩水平開拓方式。經(jīng)濟比較表4-1開拓方案所需費用粗略估算表方案一:立井暗立井兩水平開拓項目數(shù)量(10m)基價(元)費用(萬元)費用(萬元)基建費用(萬元)主井開鑿表土段7145889102.12660.29基巖段5699672558.16副井開鑿表土段7176902123.83802.59基巖段54.5124542678.75主暗井開鑿基巖段3999672388.72855.75副暗井開鑿基巖段37.5124542467.03石門開鑿巖巷320418731339.941339.94井底車場巖巷240418741004.981004.98小計4663.54生產(chǎn)費用(萬元)立井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)44034.191.2170400.6011.6排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)3090.532108760640.28大巷運輸系數(shù)煤量(萬t)平均運距(km)基價(元/t.km)26318.251.2170402.50.35小計73442.97合計⑨費用(萬元)78106.51方案二:立井暗斜井兩水平開拓項目數(shù)量(10m)基價(元)費用(萬元)費用(萬元)基建費用(萬元)主井開鑿表土段7145889102.12660.29基巖段5699672558.16副井開鑿表土段7176902123.83802.59基巖段54.5124542678.75暗斜井開鑿主斜井16534970577.011252.71副斜井16540952675.71井底車場巖巷240418741004.981004.98小計3720.56生產(chǎn)費用(萬元)立井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)30318.621.2170400.6011.6暗斜井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)1583.061.294900.20.42排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)3090.532108760640.28大巷運輸系數(shù)煤量(萬t)平均運距(km)基價(元/t.km)26318.251.2170402.50.35小計61310.46合計⑨費用(萬元)65031.02方案三:立井暗主斜副立兩水平開拓項目數(shù)量(10m)基價(元)費用(萬元)費用(萬元)基建費用(萬元)主井開鑿表土段7145889102.12660.29基巖段5699672558.16副井開鑿表土段7176902123.83802.59基巖段54.5124542678.75暗井開鑿主斜井16534970577.011044.04副立井37.5124542467.03井底車場巖巷240418741004.981004.98小計3511.88生產(chǎn)費用(萬元)立井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)30318.621.2170400.6011.6暗斜井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)1583.061.294900.20.42排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)3090.532108760640.28大巷運輸系數(shù)煤量(萬t)平均運距(km)基價(元/t.km)26318.251.2170402.50.35小計61310.46合計⑨費用(萬元)64822.35方案四:立井暗立井三水平開拓項目數(shù)量(10m)基價(元)費用(萬元)費用(萬元)基建費用(萬元)主井開鑿表土段01458890.00558.16基巖段5699672558.16副井開鑿表土段01769020.00678.75基巖段54.5124542678.75二水平暗井開鑿主立井21.599672149.51317.64副立井20124542168.13三水平暗井開鑿主立507673.02副立井13.51245424483.51石門開鑿巖巷320418731339.941339.94井底車場巖巷360418741507.461507.46小計12074.97生產(chǎn)費用(萬元)立井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)44034.191.2250650.9151.6排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)3090.532108760640.28大巷運輸系數(shù)煤量(萬t)平均運距(km)基價(元/t.km)26318.251.2250652.50.35小計73442.97合計⑨費用(萬元)85517.94表4-2開拓方案所需費用粗略估算匯總表開拓方案匯總表方案方案一方案二方案三方案四名稱立井暗立井兩水平開拓立井暗斜井兩水平開拓立井暗主斜副立兩水平開拓立井暗立井三水平開拓基建費用(萬元)4663.543720.563511.8812074.97生產(chǎn)費用(萬元)73442.9761310.4661310.4673442.97合計(萬元)78106.5165031.0264822.3585517.94百分比100.0083.26100.00131.93經(jīng)過以上技術(shù)分析、比較，再結(jié)合粗略估費用結(jié)果，在方案一、方案二中選擇方案二；立井暗斜井兩水平開拓。在方案三、方案四中選擇方案三；立井暗主斜副立兩水平開拓。下面對初選方案，即方案二、方案三作進一步詳細比較。方案二、三的詳細經(jīng)濟比較按方案比較的原則，我們對兩個方案的主要初期、后期基建費、生產(chǎn)經(jīng)營費分別計算匯總后再進行比較，如表4.3所示。表4-3開拓方案的詳細經(jīng)濟比較表方案二:立井暗斜井兩水平開拓項目數(shù)量(10m)基價(元)費用(萬元)費用(萬元)基建費用(萬元)主井開鑿表土段7145889102.12660.29基巖段5699672558.16副井開鑿表土段7176902123.83802.59基巖段54.5124542678.75暗斜井開鑿主斜井16534970577.011252.71副斜井16540952675.71井底車場巖巷240418741004.981004.98小計3720.56生產(chǎn)費用(萬元)立井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)30318.621.2170400.6011.6暗斜井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)1583.061.294900.20.42排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)3090.532108760640.28大巷運輸系數(shù)煤量(萬t)平均運距(km)基價(元/t.km)26318.251.2170402.50.35小計61310.46合計⑨費用(萬元)65031.02方案三:立井暗主斜副立兩水平開拓項目數(shù)量(10m)基價(元)費用(萬元)費用(萬元)基建費用(萬元)主井開鑿表土段7145889102.12660.29基巖段5699672558.16副井開鑿表土段7176902123.83802.59基巖段54.5124542678.75暗井開鑿主斜井16534970577.011044.04副立井37.5124542467.03井底車場巖巷240418741004.98