1、目錄前言11 礦區(qū)概述及井田特征21.1 概述21.1.1 礦區(qū)的地理位置及行政隸屬關系21.1.2 地形、地貌、交通等情況21.1.3 氣候地震等情況31.2 井田及其附近的地質(zhì)特征31.2.1 井田的地層層位關系及地質(zhì)構造31.2.2 含煤系及地層特征41.2.3 水文地質(zhì)51.3 煤質(zhì)及煤層特征51.3.1 井田內(nèi)煤層及埋藏條件51.3.2 煤層的含瓦斯性、自燃性、爆炸性71.3.3 井田的勘探程度及進一步勘探要求72 井田境界及儲量82.1 井田境界82.1.1 井田范圍82.1.2 邊界煤柱留設8.3工業(yè)廣場保護煤柱留設82.1.4邊界的合理性92.2 井田的儲量92.2.1 井田儲

2、量的計算原則92.2.2 礦井工業(yè)儲量103 礦井的年產(chǎn)量、服務年限及一般工作制度123.1 礦井年產(chǎn)量及服務年限123.1.1 礦井的年產(chǎn)量123.1.2 服務年限123.1.3 礦井的增產(chǎn)期和減產(chǎn)期，產(chǎn)量增加的可能性133.2 礦井的工作制度134 井田開拓144.1 井筒形式、位置和數(shù)目的確定144.1.1 井筒形式的確定144.1.2 井筒位置及數(shù)目的確定154.2 開采水平的設計194.2.1 水平劃分的原則194.2.2 開采水平的劃分204.2.3 設計水平儲量及服務年限234.2.4 設計水平的巷道布置234.2.5 大巷的位置、數(shù)目、用途和規(guī)格234.3 采區(qū)劃分及開采順序2

3、44.3.1 采區(qū)形式及尺寸的確定244.3.2 開采順序254.4 開采水平井底車場形式的選擇264.4.1 開采水平井底車場選擇的依據(jù)264.4.2 井底車場主要硐室274.5 開拓系統(tǒng)綜述304.5.1 系統(tǒng)概況304.5.2 移交生產(chǎn)時井巷的開鑿位置、初期工程量315 采準巷道布置335.1 設計采區(qū)的地質(zhì)概況及煤層特征335.1.1 采區(qū)概況335.1.2 煤層地質(zhì)特征及工業(yè)儲量335.1.3 采區(qū)生產(chǎn)能力及服務年限335.2 采區(qū)形式、采區(qū)主要參數(shù)的確定345.2.1 采區(qū)形式345.2.2 采區(qū)上山數(shù)目、位置及用途345.2.3 區(qū)段劃分345.3 采區(qū)車場及硐室355.3.1

4、車場形式355.3.2 采區(qū)煤倉355.4 采準系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)365.4.1 采準系統(tǒng)365.4.2 通風系統(tǒng)365.4.3 運輸系統(tǒng)365.5 采區(qū)開采順序365.6 采區(qū)巷道斷面376 采煤方法396.1 采煤方法的選擇396.1.1 選擇的要求396.1.2 采煤方法396.2 開采技術條件396.3 工作面長度的確定406.3.1 按通風能力確定工作面長度406.3.2 根據(jù)采煤機能力確定工作面長度416.3.3 按刮板輸送機能力校驗工作面長度416.4 采煤機械選擇和回采工藝確定426.4.1 采煤機械的選擇426.4.2 配套設備選型446.4.3 回采工藝方式的確定44

5、6.5 循環(huán)方式選擇及循環(huán)圖表的編制476.5.1 確定循環(huán)方式476.5.2 勞動組織表486.5.3 機電設備表496.5.4 技術經(jīng)濟指標表507 建井工期及開采計劃517.1 建井工期及施工組織517.1.1 建井工期517.1.2 工程排隊及施工組織排隊527.2 開采計劃537.2.1 開采順序及配產(chǎn)原則537.2.2 開采計劃538 礦井通風558.1 概述558.2 礦井通風系統(tǒng)的選擇558.2.1 通風方式的選擇568.2.2 通風方法的選擇578.3 礦井風量的計算與風量分配578.3.1 礦井總進風量578.3.2 回采工作面所需風量的計算588.3.3 掘進工作面所需風

6、量598.3.4 硐室所需風量的Qd的計算608.3.5 其他巷道所需風量618.3.6 風量的分配17628.4 礦井總風壓及等積孔的計算628.4.1 計算原則628.4.2 計算方法648.4.3 計算等積孔658.5 通風設備的選擇668.5.1 礦井主要扇風機選型計算668.5.2 電動機選型計算688.5.3 耗電量688.6 災害防治綜述13698.6.1 井底火災及煤層自然發(fā)火的防治措施698.6.2 預防煤塵爆炸措施708.6.3 預防瓦斯爆炸的措施708.6.4 避災路線709 礦井運輸與提升719.1 概述719.2 采區(qū)運輸設備的選擇719.2.1 采區(qū)運輸上山皮帶的選

7、擇719.2.2 采區(qū)軌道上山運輸設備的選擇729.2.3 運輸順槽轉(zhuǎn)載機和皮帶機選擇729.2.4 回風順槽中運輸設備的選擇739.2.5 工作面刮板輸送機的選擇739.3 主要巷道運輸設備的選擇749.4 提升749.4.1 提升系統(tǒng)的合理確定749.4.2 主井提升設備的選擇759.4.3 副井提升設備的選擇7610 礦井排水7710.1 礦井涌水7710.1.1 概述7710.1.2 礦山技術條件7810.2 排水設備的選型計算7810.2.1 水泵選型7810.3 水泵房的設計8010.3.1 水泵房支護方式和起重設備8010.3.2 水泵房的位置8010.3.3 水泵房規(guī)格尺寸的計

8、算8010.4 水倉設計8110.4.1 水倉的位置及作用8110.4.2 水倉容量計算8111 技術經(jīng)濟指標8311.1 全礦人員編制8311.1.1 井下工人定員8311.1.2 井上工人定員8311.1.3 管理人員8311.1.4 全礦人員8411.2 勞動生產(chǎn)率8411.2.1 采煤工效8411.2.2 井下工效8411.2.3 生產(chǎn)工效8411.2.4 全員工效8411.3 成本8511.4全礦主要技術經(jīng)濟指標86結(jié)論92參考文獻93附錄A94附錄B97前言中國是世界最大產(chǎn)煤國，煤炭在中國經(jīng)濟社會發(fā)展中占有極重要的地位。煤炭是工業(yè)的糧食，我國一次能量消費中，煤炭占75%以上。煤炭發(fā)

9、展的快慢，將直接關系到國計民生。作為采礦專業(yè)的一名學生，我很榮幸能夠為祖國煤炭事業(yè)盡一份力。畢業(yè)設計是畢業(yè)生把大學所學專業(yè)理論知識和實踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)，使所學知識一體化，是我們踏入工作崗位的過度環(huán)節(jié)，設計過程中的所學知識很可能被直接帶到馬上的工作崗位上，所以顯得尤為重要。學生通過設計能夠全面系統(tǒng)的運用和鞏固所學的知識，掌握礦井設計的方法、步驟及內(nèi)容，培養(yǎng)實事求是、理論聯(lián)系實際的工作作風和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，培養(yǎng)自己的科學研究能力，提高了編寫技術文件和運算的能力，同時也提高了計算機應用能力及其他方面的能力。該說明書為劉官屯礦0Mt/a井田初步設計說明書，在所收集地質(zhì)材料的前提下，由指導教師給予指導

10、，并合理運用平時及課堂上積累的知識，查找有關資料，力求設計出一個高產(chǎn)、高效、安全的現(xiàn)代化礦井。本設計說明書從礦井的開拓、開采、運輸、通風、提升及工作面的采煤方法等各個環(huán)節(jié)進行了詳細的敘述，并進行了技術和經(jīng)濟比較。論述了本設計的合理性，完成了畢業(yè)設計要求的內(nèi)容。同時說明書圖文并茂，使設計的內(nèi)容更容易被理解和接受。在設計過程中，得到了指導老師的詳細指導和同學的悉心幫助，在此表示感謝。由于設計時間和本人能力有限，難免有錯誤和疏漏之處，望老師給予批評指正。1 礦區(qū)概述及井田特征1.1 概述礦區(qū)的地理位置及行政隸屬關系礦區(qū)位于唐山市東北約13km處的荊各莊村附近，在開平煤田鳳山西北側(cè)。礦井走向長5km，

11、傾斜長2.2km，井田面積11km2。南與馬家溝礦業(yè)公司相距6km，中間有陡河相隔，北與陡河電廠相距km。行政屬開平區(qū)管轄。地形、地貌、交通等情況1) 地形地貌為一平坦的沖積平原，北部山區(qū)為燕山山脈的余脈，井田北、東、南三面被低山包圍， 頗有山前扇狀地景觀。井田地面標高-100m。2) 交通該礦區(qū)的交通十分方便，鐵路：一條通往用煤大戶陡河電廠的專用線，并與呂陡線在井田上方交匯；另一條經(jīng)馬家溝礦業(yè)公司與老京山線的開平站相聯(lián)。公路：北距10km與京沈高速公路、102國道相聯(lián)，南距7km經(jīng)開平與205國道、津秦高速公路相聯(lián)，形成了比較完整的交通網(wǎng)，四通八達。井田內(nèi)共有8個自然村，主要從事農(nóng)業(yè)，除東新

12、莊外其它7個村莊已搬遷完畢。圖1-1 劉官屯礦交通位置圖Fig.1-1 Liuguantun Mining traffic and location3) 水文本區(qū)東南的陡河。發(fā)源于北部山地。下游集入石榴河。向南流入渤海。主流全長100km。河水終年不固，不凍。在雙橋村一帶有水庫。水庫大壩距井田東端最近距離。陡河最高水位+。低于地面標高40m左右。冬季水位介于+216+217m。氣候地震等情況本區(qū)系于半大陸性氣候。夏季炎熱多雨。多東南風；冬季嚴寒凜冽。秋冬多西北風。雨季集中在七、八、九三個月。年平均降雨量648.8毫升。最高氣溫。最低氣溫。年平均氣溫。凍結(jié)期由11月二旬至次年3月上旬。凍結(jié)深。地

13、震烈度六級。1.2 井田及其附近的地質(zhì)特征 井田的地層層位關系及地質(zhì)構造開平煤田位于燕山南麓，在大地構造上位于中朝地臺燕山沉降帶的東南側(cè)。燕山南麓煤田在地質(zhì)力學體系上處于天山陰山緯向構造帶、新華夏系構造帶和祁呂賀蘭山山字形的三個巨型構造體系的交匯部位。開平煤田受新華夏構造體系的影響，以一系列向的褶曲及逆斷層組成，北部受緯向構造的影響逐漸向南彎轉(zhuǎn)成走向近東西向。煤系地層由石炭系中統(tǒng)唐山組，上統(tǒng)開平組、趙各莊組及下二疊系大苗莊組、唐家莊組等組成。巖性以砂巖、泥巖為主，基底地層為中奧陶系馬家溝組石灰?guī)r，分布于煤田周邊地帶，與煤系地層呈不整合接觸，見井田地質(zhì)特征表1-1。煤田向南傾伏，其南部界限可能跨

14、過寶坻奔城大斷層伸入另一個二級構造單元華北斷陷。經(jīng)鉆口和電測曲線對比推斷，本區(qū)主要斷層共有2條，分別為F1 和F2。區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有大面積巖漿活動，所見分布于煤田西側(cè)和南側(cè)，區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)區(qū)域變質(zhì)或侵入變質(zhì)現(xiàn)象。說明：據(jù)2001全國地層委員會和2004國際地層委員會發(fā)布的時代劃分方案，石炭紀二分，二疊紀三分，但為了與礦上其他資料吻合方便起見，本次仍沿用舊的時代劃分方案。本井田西部以I號勘探線和F1斷層為界，東部以VI號勘探線為界，北部以-300m等高線為界，南部以-750等高線。井田內(nèi)賦存有9、12-2號兩個可采煤層。表1-1 井田地質(zhì)特征表Tab. 1-1 Well field geologica

15、l feature table界系統(tǒng)年代組厚度/m新生界第四系Q不整合洼里組0890上古生界二疊系上統(tǒng)P222800P21古冶組346下統(tǒng)P12唐家莊組180P11大苗莊組79石炭系上統(tǒng)C32趙各莊組74C31開平組70中統(tǒng)C2唐山組-平行不整合-馬家溝組65下古生界奧陶系中統(tǒng)O2345下統(tǒng)O12亮甲山組115O11冶里組203寒武系上統(tǒng)33鳳山組6832長山組4831崮山組82中統(tǒng)2張夏組120下統(tǒng)12饅頭組15011景兒峪組263元古界震旦系上統(tǒng)Z2W迷霧山組1200Z2Y楊莊組400下統(tǒng)Z1K高于莊組600Z1T+H大紅峪黃崖關組不整合五臺群450太古界前震旦Ar 含煤系及地層特征開平煤

16、田構造形式以褶皺為主，線型排列比較明顯，向斜背斜多呈相間平行排列，區(qū)內(nèi)由西至東有：薊玉向斜及其兩側(cè)的窩洛沽向斜、豐登塢背斜、車軸山向斜、卑子院背斜、彎道山西缸窯向斜、鳳山缸窯背斜、開平向斜。本設計的十組煤分四個分層，走向中部厚，沿走向往兩側(cè)逐漸變薄，但從鉆孔看，變化不大，整個十組煤厚度均勻。從全礦井看，煤層角度東部較小，西部邊界偏大。深部角度小，淺部角度大。1）表土層及風化層的深度礦井田內(nèi)地勢平坦，為第四系沖積層所覆蓋，沖 積層較厚，井田淺部以風積細粉砂巖為主，顆粒細而均勻，表土層厚度平均在100m，且有流沙。2）煤層總數(shù)及可采層數(shù)本區(qū)煤層巖性變化不大，煤層結(jié)構相對簡單，有少量夾矸，共含十一個

17、煤組。本設計的十組煤全區(qū)發(fā)育，9、12-2均為可采煤層。 水文地質(zhì)荊東四礦的水文地質(zhì)條件屬一般型，有八個含水層，自下而上分別為：1）奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層（）2）K2K6砂巖裂隙承壓含水層（）3）K6煤12砂巖裂隙承壓含水層（）4）煤9煤7砂巖裂隙承壓含水層（）5）煤5以上砂巖裂隙承壓含水層（）6）風化帶裂隙、孔隙承壓含水層（）7）第四系底部卵石孔隙承壓含水層（）8）第四系中上部砂卵礫孔隙承壓和孔隙潛水含水層（）其中與礦井生產(chǎn)較密切的為、。全礦預測涌水量：最大涌水量 419.6 m3/h正常涌水量256.3 m3/h1.3 煤質(zhì)及煤層特征 井田內(nèi)煤層及埋藏條件煤層走向主體為東西走向，整

18、體近似于長方形，煤層賦存比較穩(wěn)定，全區(qū)發(fā)育，平均傾角為14°左右，可采煤層間距見表1-2。表1-2 煤層間距見表Tab .1-2 Seam pitch table煤層平均厚度（m)煤層間距(m)941512-23煤層賦存狀態(tài)十煤組共分9、12-2分層。全區(qū)發(fā)育。見煤層柱狀圖，如圖1-2。圖1-2 綜合柱狀圖Fig. 1-2 Synthesis column map本區(qū)煤層中夾石在井田中部最薄，往南北兩翼逐漸變厚，沿傾向方向變化小，沿走向方向向南北變化稍大，本組地層一般厚度，以粉砂巖為主，粘土巖含量減少，各種巖石所占的百分比為：粘土巖10.1，粉砂巖類占52.6，砂巖類占31.4，石灰

19、巖占2.9。巖相組合上為淺海相薄層泥質(zhì)碳酸鹽巖和瀉湖海灣相粉砂巖及砂巖沉積物的交替沉積。煤的容重見表1-3。表 1-3 煤的容重3 Bulk density of coal容重最小最大平均t/m3本組內(nèi)賦存三層石灰?guī)r，由下而上命名為K4、K5、K6，其中K5石灰?guī)r為深灰色泥質(zhì)生物碎屑巖，時而接近鈣質(zhì)粘土巖。特點是含灰白色的動物介殼，富集成層，與深灰色泥質(zhì)灰?guī)r交替成細帶狀，形成明顯的水平層理和水平波狀層理，極易區(qū)別于其它石灰?guī)r。厚度薄但比較穩(wěn)定。本組比較突出的特點是出現(xiàn)了含煤沉積，是典型的海陸交互相沉積序列。井田內(nèi)各煤層的偽頂多為薄層泥巖，直接頂一般為粘土巖或粉砂巖，底板多為粉砂巖次之。區(qū)內(nèi)雖然

20、巖性變化大，但有一定規(guī)律，即由東往西，由下向上巖性逐漸由細變粗，北部和中部較穩(wěn)定，各類砂巖層理不甚發(fā)育，破碎易風化，具有較強的膨脹性，遇水后即軟化，斷裂帶附近層間滑動發(fā)育，其內(nèi)的巷道圍巖不穩(wěn)定，易冒落變形，位于煤層間的巷道有不同程度的移動和破壞。 煤層的含瓦斯性、自燃性、爆炸性本井田煤層瓦斯含量均很低，屬低沼礦井，據(jù)化驗資料，瓦斯絕對涌出量為：1.27/min，平均4.75 m3/min，相對涌出量為：0.393/t，平均1.17 m3/t。煤塵爆炸指數(shù)為：為38.4264.20；本區(qū)由于煤燃點低，易自燃發(fā)火，煤塵試驗結(jié)果為火焰長度40mm，巖粉量55%，具有爆炸性。自燃發(fā)火期為3-6個月。

21、井田的勘探程度及進一步勘探要求目前，勘探程度已達到精查，確定了高級儲量為50%以上，但為了滿足以后生產(chǎn)要求，應提高一水平的勘探程度，使高級儲量達到70%以上。2 井田境界及儲量2.1 井田境界 井田范圍本井田西部以I號勘探線和F1斷層為界，東部以VI號勘探線為界，北部以-300等高線為界，南部以-750等高線為界。井田內(nèi)賦存有9、12-2號兩個可采煤層。 邊界煤柱留設礦井走向長5km，傾斜長，井田面積11km2。井田內(nèi)地形比較完整，井田四周依據(jù)相關規(guī)定和安全考慮分別留設20m的邊界煤柱。由于井田西面和南面為斷層所包圍，故西部和南部的井田邊界即為斷層保護煤柱和井田境界保護煤柱，按煤礦安全規(guī)程2規(guī)

22、定，邊界煤柱的留法及尺寸：1)井田邊界煤柱留30m；2)階段煤柱斜長60m，若在兩階段留設，則上下階段各留30m；3)斷層煤柱每側(cè)各為20m；4)采區(qū)邊界煤柱留10m。根據(jù)參考煤炭工業(yè)設計規(guī)范1和礦井安全規(guī)程2的相關數(shù)據(jù)要求和規(guī)定，本井田所留的各種保護煤柱均合理，符合規(guī)定。.3工業(yè)廣場保護煤柱留設由設計規(guī)范規(guī)定：工業(yè)場地占地面積：45-90萬t/年，1.21.3公頃/10萬t；120-180萬t/年，0.91.0公頃/10萬t；240-300萬t/年，0.70.8公頃/10萬t，400-600萬t/年，0.45-0.6公頃/10萬t。本礦井設計年產(chǎn)90萬t，則工業(yè)廣場占地面積為S=（90/10

23、）*1.2=10.8公頃=108000m2。則工業(yè)廣場設計成長380m ,寬290m的矩形。在確定地面保護面積后，用移動角圈定煤柱范圍，工業(yè)場地地面受保護面積應包括保護對象及寬度15m的圍護帶。在工業(yè)場地內(nèi)的井筒，圈定保護煤柱時，地面受保護對象應包括絞車房、井口房或通風機房、風道等，圍護帶寬度為15m。2.1.4 邊界的合理性在本井田的劃分中，充分的利用到現(xiàn)有條件，既降低了煤柱的損失，也減少了開采技術上的困難，使工作面的部署較為簡易。同時，本井田的劃分使儲量與生產(chǎn)相適應，礦井生產(chǎn)能力與煤層賦存條件、開采技術裝備條件相適應。井田有合理的尺寸，條帶尺寸滿足煤炭工業(yè)設計規(guī)范1的要求，走向長度劃分合理

24、，使礦井的開采有足夠的儲量和足夠的服務年限，避免礦井生產(chǎn)接替緊張。根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范1的規(guī)定，采區(qū)開采順序必須遵守先近后遠，逐步向邊界擴展的原則，并應符合下列規(guī)定：1)首采采區(qū)應布置在構造簡單，儲量可靠，開采條件好的塊段，并宜靠近工業(yè)廣場保護煤柱邊界線。2)開采煤層群時，采區(qū)宜集中或分組布置，有煤和瓦斯突出的危險煤層，突然涌水威脅的煤層或煤層間距大的煤層，單獨布置采區(qū)。3)開采多種煤類的煤層，應合理搭配開采。綜上所述，礦井首采區(qū)定在靠近工業(yè)廣場的西北部，采區(qū)儲量豐富，有利于運輸?shù)募泻蜏p少巷道的開拓費用，所以井田劃分是合理的。因此，綜上來看，本井田的劃分是合理的，也就是說本井田設計的邊界是合

25、理的。2.2 井田的儲量 井田儲量的計算原則1)按照地下實際埋藏的煤炭儲量計算，不考慮開采、選礦及加工時的損失；2)儲量計算的最大垂深與勘探深度一致。對于大、中型礦井，一般不超過1000m；3)精查階段的煤炭儲量計算范圍，應與所劃定的井田邊界范圍相一致；4)凡是分水平開采的井田，在計算儲量時，也應該分水平計算儲量；5)由于某種技術條件的限制不能采出的煤炭，如在鐵路、大河流、重要建筑物等兩側(cè)的保安煤柱，要分別計算儲量；6)煤層傾角不大于15度時，可用煤層的偽厚度和水平投影面積計算儲量；7)煤層中所夾的大于0.05m厚的高灰煤（夾矸）不參與儲量的計算；8)參與儲量計算的各煤層原煤干燥時的灰分不大于

26、40%。 礦井工業(yè)儲量礦井的工業(yè)儲量：勘探地質(zhì)報告中提供的能利用儲量中的A、B、C三級儲量。本井田的工業(yè)儲量的計算：1）工業(yè)儲量井田煤層埋藏深度為-300-750標高之間。工業(yè)儲量為: Eg11000000×（4+3）×t2）井田永久煤柱井田永久煤柱損失包括鐵路、井田境界、斷層防護煤柱，和淺部礦井水下開采防水煤柱。a斷層煤柱損失斷層的兩側(cè)各留20m的保護煤柱，此斷層的面積為1188×40=47520m²,故此斷層保護煤柱損失為：47520×（3+4）×tb井田境界煤柱損失井田境界留設30m的邊界煤柱，總長為13528m；井田境界保護煤

27、柱所占面積為405840m²，經(jīng)計算，故境界保護煤柱損失為：405840×7×t。t3）礦井設計儲量Es= EgP1萬t4）采區(qū)回采率礦井采區(qū)回采率，應該符合下列規(guī)定：厚煤層不應小于75；中厚煤層不應小于80；薄煤層不應小于85。全礦采區(qū)回采率按下式計算：=5）礦井設計可采儲量 Ek（ EsPz）× （2-1） 式中 Ek設計可采儲量Es井田設計儲量Pz煤柱損失采區(qū)平均回采率煤柱損失Pz主要包括工業(yè)廣場壓煤、 階段間煤柱等工業(yè)廣場壓煤Y 9煤層壓煤量（828+905）×683÷2×4×t12-2煤層壓煤量（8409

28、26）×704÷2×3×tt階段煤柱（2851 1861 ）×（4+3）×÷cos14 4.42 t設計可采儲量：Ek =（EsPz）t3 礦井的年產(chǎn)量、服務年限及一般工作制度3.1 礦井年產(chǎn)量及服務年限 礦井的年產(chǎn)量礦井的年產(chǎn)量（生產(chǎn)能力）確定的合理與否，對保證礦井能否迅速投產(chǎn)、達產(chǎn)和產(chǎn)生效益至關重要。而礦井生產(chǎn)能力與井田地質(zhì)構造、水文地質(zhì)條件、煤炭儲量及質(zhì)量、煤層賦存條件、建井條件、采掘機械化裝備水平及市場銷售量等許多因素有關。經(jīng)分析比較，設計礦井的生產(chǎn)能力確定為0.9 Mt/a，合理可行，理由如下：1)儲量豐富煤炭儲量

29、是決定礦井生產(chǎn)能力的主要因素之一。本井田內(nèi)可采的煤層達到2層，保有工業(yè)儲量為1.03億t，按照0.9Mt/a的生產(chǎn)能力，能夠滿足礦井服務年限的要求，而且投入少、效率高、成本低、效益好。2)開采技術條件好本井田煤層賦存穩(wěn)定，井田面積大，煤層埋藏適中，傾角小，結(jié)構簡單，水文地質(zhì)條件及地質(zhì)構造簡單，煤層結(jié)構單一，適宜綜合機械化開采，可采煤層均為厚煤層。3)建井及外運條件本井田內(nèi)良好的煤層賦存條件為提高建井速度、縮短建井工期提供了良好的地質(zhì)條件。本井田內(nèi)交通十分便利，劉官屯礦井田大部位于河北省豐南市境內(nèi)，地處交通要塞，是華北通往東北的咽喉地帶，京沈、京秦、大秦三大鐵路橫貫全境。津山、京沈干線km橫跨東

30、西，東有秦皇島港，西鄰天津港，新建的唐山港位于津秦兩港之間。境內(nèi)鐵路公路交織成網(wǎng)，交通發(fā)達，為煤炭資源的運輸提供了便利條件。綜上所述，由于礦井優(yōu)越的條件及外部運輸條件，礦井的生產(chǎn)能力為90萬t是可行的、合理的，并且符合煤礦安全規(guī)程和設計規(guī)范的相關要求。 服務年限礦井保有工業(yè)儲量1.03億tt，按0.9Mt/a的生產(chǎn)能力，考慮1.4的儲量備用系數(shù)，則 （3-1）式中： K 礦井備用系數(shù)，取1.4 A Zk礦井可采儲量，萬t P 礦井服務年限，年代入數(shù)據(jù)得P= 7201.4 /（90×因為服務年限大于45年，所以符合設計規(guī)范要求。 礦井的增產(chǎn)期和減產(chǎn)期，產(chǎn)量增加的可能性建井后產(chǎn)量出現(xiàn)變化

31、，其可能性為：1)地質(zhì)條件勘探存在一定的誤差，有可能出現(xiàn)新的斷層。2)由于國民經(jīng)濟發(fā)展對煤炭的需求變化，導致礦井產(chǎn)量增減。3)礦井的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井投產(chǎn)后，迅速突破設計能力，提高了工作面生產(chǎn)能力。4)工作面的回采率提高，導致在相同的條件下，礦井服務年限增加。5)采區(qū)地質(zhì)構造簡單，儲量可靠，因此投產(chǎn)后有可靠的儲量及較好的開采條件。3.2 礦井的工作制度結(jié)合本礦井煤層條件、儲量情況、以及達成產(chǎn)量所需要的時間；同時考慮設備檢修以及工人工作時間等實際的因素，在滿足煤礦安全規(guī)程的條件之下，本礦井工作制度安排如下：礦井工作日為330天。本礦井工作制度采用“三八”制，兩班采煤，一班檢修，日

32、提升工作時間為16小時。4 井田開拓井田開拓方式應該通過對礦井設計生產(chǎn)能力，地形地貌條件，井田地質(zhì)條件，煤層賦存條件，開采技術及裝備設施等綜合因素進行方案比較以及系統(tǒng)優(yōu)化之后確定。因此，在解決井田開拓問題時，應遵循以下原則：1）貫徹執(zhí)行有關煤炭工業(yè)的技術政策，為多出煤、早出煤、出好煤、投資少、成本低效率高創(chuàng)造條件。要使生產(chǎn)系統(tǒng)完善、有效、可靠，在保證生產(chǎn)可高和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設。2）合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，為集中生產(chǎn)創(chuàng)造條件。3）合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。4）必須貫徹執(zhí)行有關煤礦安全生產(chǎn)的有關規(guī)定。要建立完善

33、的通風系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。5）要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜合機械化、自動化創(chuàng)造條件。6）根據(jù)用戶需要，應照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其他有益礦物的綜合開采。4.1 井筒形式、位置和數(shù)目的確定 井筒形式的確定井筒是聯(lián)系地面與井下的咽喉，是全礦的樞紐。井筒選擇應綜合考慮建井期限，基建投資，礦井勞動生產(chǎn)率及煤的生產(chǎn)成本，并結(jié)合開拓的具體條件選擇井筒。 礦井開拓，就其井筒形式來說，一般有以下幾種形式：平硐、斜井、立井和混合式。下面就幾種形式進行技術分析，然后進行確定采用哪種開拓方式。平硐

34、：一般就是適合于煤層埋藏較淺，而且要有適合于開掘平硐的高地勢，例如山地或丘陵，也就是要有高于工業(yè)廣場以上具有一定煤炭儲量。本井田地勢比較平緩，高低地的最大高差也不過幾十米，而且煤層埋藏較深，很顯然，利用平硐開拓對于本井田來說是沒有可行性的。斜井：利用斜井開拓首先要求煤層埋藏較淺、傾角較大的傾斜煤層，且當?shù)氐乇頉_積層較厚，利用豎井開拓困難時，即便是煤層埋藏較深，不惜打較長的斜井井峒的條件下才可能使用，而本井田的條件卻不盡如此，全部的可采煤層均賦存于-50m以下，最深達-500m。這樣一來，如果按照皮帶斜井設計時，傾角不超過17度的話，此時斜井的井筒長度將是很大的。太長的斜井提升幾乎是不可能的，而

35、且工程量也是非常巨大的，跟著相關的維護和運輸?shù)荣M用也會大幅度的增加，以上種種因素決定了本井田使用斜井開拓也是不可行的。立井：適用于開采煤層埋藏較深且地表附近沖積層不厚的情況，而且越是這種情況就越顯示出立井的優(yōu)越性。混合式：對于本礦井來說。由于利用平硐和斜井都是不可行的，所以混合式也就不予考慮。本井田的煤層埋藏較深，地表附近的沖積層又比較薄，它對井筒的開鑿將不會造成影響。而且立井開拓的一大好處就是，如果基巖賦存較穩(wěn)定時，開鑿以后，其維護費用幾乎為零，本井田采用立井開拓時，對于煤炭的提升也較合適。根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范1規(guī)定：煤層埋藏較深、表土層較厚、水文地質(zhì)條件復雜及主要可采煤層賦存比較穩(wěn)定儲量比

36、較豐富等特點本設計采用立井開拓 井筒位置及數(shù)目的確定1) 井筒的數(shù)目a 根據(jù)本礦區(qū)煤層的埋藏的具體條件，各井筒均采用立井。b主井、副井、風井各一個（見圖4-1、4-2、4-3）。c井筒參數(shù)表4-1井筒參數(shù)Tab.4-7 Well chamber parameter井筒名稱用途井筒長度/m提升方法斷面尺寸直徑/m凈斷面積/主井提升煤炭520箕斗提升副井進風、進人、運料排矸480罐籠提升風井回風兼作安全出口200該設計采用三個井筒的井田開拓方式：主井、副井、風井，通風方式為中央邊界式通風。2) 井筒的位置選擇井筒位置的原則：a 有利于第一開采水平的開采，并兼顧其它水平，有利于井底車場的布置和主要運

37、輸大巷位置的選擇，石門工程量小。b有利于首采采區(qū)不只在井筒附近的富煤塊段，首采采區(qū)少遷村或不遷村。井田兩翼儲量基本平衡。c 井筒不易穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或較弱巖層。d 工業(yè)廣場應充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山，低洼地和采空區(qū)，不受滑坡和洪水威脅。e工業(yè)廣場宜少占農(nóng)田少壓煤f 水源，電源較近，礦井設在鐵路專用線路短，道路布置合理點。便于布置工業(yè)場地的位置，主要是根據(jù)以下一些原則：a有足夠的場地，便于布置礦井地面生產(chǎn)系統(tǒng)及其工業(yè)建筑物和構筑物。b有較好的工程、水文地質(zhì)條件，盡可能避開滑坡、崩巖、溶洞、流沙層等不良地段，這樣既便于施工，又可以防止自然災

38、害的侵襲。c便于礦井供電、給水、運輸，并使附近有便于建設居住區(qū)、排矸設施的地點。d避免井筒和工業(yè)場地遭受水患、井筒位置要高于當?shù)刈罡吆樗弧充分利用地形、使地面生產(chǎn)系統(tǒng)，工業(yè)場地總平面布置及其地面運輸合理，并盡可能是平整場地的工程量少。對井田開采有利的井筒位置，確定依據(jù)：傾斜方向的位置：從保護井筒和工業(yè)場地繁榮煤柱損失看，愈靠近淺部，煤柱的尺寸愈小；愈靠近深部，煤柱的損失愈大。因此，井筒沿傾斜方向位于井田中上。走向的位置a) 井筒沿井田走向的位置應在井田中央，當井田儲量不均勻分布時，應在儲量分布的中央，以次形成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田。應該避免井筒偏于一側(cè)造成單翼開采的不利局面。 b) 井

39、筒設在井田中央時，可以使沿井田走向運輸工作量小，而井田偏于一側(cè)的相應井下運輸工作量比前者要大。c) 井筒設在井田中央時，兩翼分配產(chǎn)量比較均衡，兩翼開采結(jié)束的時間比較接近。d) 井筒設在井田中央時，兩翼風量分配比較均衡，通風線路短，通風阻力小。綜合考慮，主副井筒位置選在井田走向中央位置，位于傾向中上部。風井井口位置的選擇:風井井口位置的選擇，應在滿足通風要求的前提下，與提升井筒的貫通距離較短，并應利用各種煤柱。有條件時風井的井口也可以布置在煤層露頭以后。綜合考慮，本礦井的風井沿走向布置在井田的邊界中部。圖4-1主井斷面圖1 Main shaft crosssection fig主井凈直徑m，提升

40、容器為9t箕斗一對，采用Jkm4×4（）型多繩磨擦輪提升機，配JRZ170/4916型繞線式異步電動機兩臺，每臺1000KW。最大提升速度為/s，該提升設備擔負本礦全部煤炭提升。圖 4-2副井斷面圖2 Auxiliary shaft crosssection fig副井凈直徑m，提升容器為一噸雙層四車多繩罐籠一對（一寬一窄），采用Jk.25×4（）型多磨擦輪提升機，配JRZ50012型繞線異步電動機兩臺，每臺500KW，最大提升速度/s。副井每次提升或下放四輛重車時，另一側(cè)必須配四輛空車，下放液壓支架時其重量限制在10.5t以內(nèi)（包括平板車重），另一側(cè)必須配兩輛重車。圖4-

41、3風井斷面圖3Air shaft crosssection fig風井位于井田上部邊界中部，凈直徑m用于排風，同時做為安全出口。4.2 開采水平的設計 水平劃分的原則確定原則：1） 根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范規(guī)定：（1）90萬t的礦井第一水平服務年限不得小于20年，緩傾斜煤層的階段垂高為200350m；（2）條件適宜的緩傾斜煤層，宜采用上下山開采相結(jié)合的方式；（3）近水平多煤層開采，當層間距不大時，宜采用單一水平開拓。2）根據(jù)煤層賦存條件及地質(zhì)構造煤層的傾角不同對階段高度的影響較大，本井田的屬于緩傾斜煤層，其平均傾角為14°，煤層標高從-750m標高到-300m標高。根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范規(guī)

42、定緩傾斜煤層的階段垂高為200350m,故劃分為兩個階段。再結(jié)合本井田的煤層標高差較小，階段斜長較短的實際情況，宜采用單水平上下山開采。3）根據(jù)生產(chǎn)成本階段高度增大，全礦井水平數(shù)目減少，水平儲量增加，分配到每t煤的折舊費減少，但階段長度大會使一部分經(jīng)營費相應增加，其中隨著階段增大而減少的費用有：井底車場及硐室、運輸大巷、回風大巷、石門及采區(qū)車場掘進費、設備購置及安裝費用等；相應增加的費用有：沿上山的運輸費、通風費、提升費、傾斜巷道的維修費，此外還延長生產(chǎn)時間、增加初期投資，因此要針對礦井的具體條件提出幾個方案進行經(jīng)濟技術比較，選擇經(jīng)濟上合理的方案。4）根據(jù)水平接替關系在上一水平減產(chǎn)前，新水平即

43、作好準備，因此一個水平從投產(chǎn)到減產(chǎn)為止的時間，必須大于新水平的準備時間。正常情況下，大型礦井的準備時間要1.52年，井底車場、石門及主要運輸大巷亦需要1.52年，延伸井筒需要1年，合計需要45年的時間。開拓延伸加上水平過渡需要79年，所以每個礦井在確定水平高度時，必須使開采時間大于開拓延伸加上水平過渡所需要的時間。根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范：當煤層傾角大于12度時，宜采用走向長壁采煤法。本礦井煤層傾角平均為14度，故采用走向長壁采煤法。 開采水平的劃分根據(jù)本井田的實際情況，以及煤層賦存的條件，提出兩個在技術上可行的方案 ：方案一：采用立井單水平上下山開采 總的來說，兩個方案再在技術術上均可行，各

44、有優(yōu)缺點，需要通過經(jīng)濟比較，才能確定其優(yōu)劣。 首先對下階段的巷道布置在技術上比較兩方案的優(yōu)缺點，詳見表4-2。表4-2兩種開拓方案的技術分析表Tab.4-2 two kind of development plan technical analytical table方案方案一：采用立井單水平上下山開采方案二：采用立井雙水平加暗斜井上山開采優(yōu)點(1）開拓巷道工程量小，兩階段共用一組大巷和平巷，掘進率較低(2）提升運輸距離較短(3）保護煤柱損失少，可以提高回采率(4) 下山階段輔助運輸容易(1) 采準巷道施工容易，工藝簡單(2) 對工作面通風有利，可以避免下行風帶來的缺點，通風費用較少(3) 對

45、于煤炭的回采有利(4) 延伸井筒的施工比較方便缺點(1) 施工技術復雜,設備要求多(2) 掘進速度慢，掘進費用高(3) 下山開采，工作面生產(chǎn)難度增加，排水困難（4）順槽內(nèi)運輸費用較高，生產(chǎn)費用較高（5）兩順槽間風壓差別較大，通風困難(1）開拓巷道工程量大，增加準備時間(2）提升能力小,動力消耗大,提升費用高(3）風路長,風阻大,通風費用高(4）暗斜井的維護較為困難，維護費用高對于兩個方案進行經(jīng)濟比較：因兩個方案劃分的采區(qū)基本相同，所以采區(qū)上山的經(jīng)濟比較可以忽略不計，具體比較如下：圖4-4立井開拓方案一圖4-5立井開拓方案二表4-3案一，單水平上下山開采Table 4-3 pioneering

46、single-level downhill 項目工程量單價費用運輸提升萬t1520萬t/t 排水萬m³m³/m³合計表4-4方案二：暗斜井延伸，兩水平開采Table 4-4 Option 2: Inclined Shaft extension, the two levels of exploitation名 稱掘 進 費用長度（m）費用（元/m）總費用（萬元）運輸暗斜 井9223000回風暗斜 井9223000井底車場11003000330運輸大巷12693000合計通過兩個方案進行經(jīng)濟比較，很顯而易見，方案二比方案一明顯增加兩條912m的暗斜井，以及增加相應的采

47、準巷道，掘進費用明顯高于方案一，而且相應的運煤、提升費用尚未計入表中，使得方案一的優(yōu)勢更加突出，所以方案一為最優(yōu)方案。綜上所述，本設計采用單水平上下山聯(lián)合的方式。 設計水平儲量及服務年限本井田設計水平為-580水平，第一階段的設計可采儲量為萬t，設計水平的服務年限為34.1年。表4-5 水平儲量及服務年限5 Horizontal reserves and service life水平序號可采儲量/萬t服務年限/年第一階段第二階段 設計水平的巷道布置由于本井田煤層間距較近，層間距80m，故采用集中大巷布置，為便于維護，將大巷布置到12-2煤層底板巖層中，又由于設計中通風方式為邊界式，所以采用兩條

48、大巷布置，大巷距煤層底板間距一般30m。大巷支護方式掘進時期及時支護采用錨桿支護，后期采用混凝土砌碹，巷道斷面特征見圖4-6。 大巷的位置、數(shù)目、用途和規(guī)格1)大巷的位置選擇大巷位置的原則：掘進量少，費用少，維護條件好，煤柱損失少，有利于通風和防火，運輸方便。本礦井的可采煤層有兩層，雙軌大巷布置在12-2號煤層底板巖層的-580m水平處，距煤層底板30m。2)大巷的數(shù)目和用途根據(jù)運輸和通風條件，本礦井共布置一條雙軌大巷。承擔整個水平運煤、進風、運料、排水、排矸、行人等任務。3)大巷的規(guī)格因為大巷的服務年限都較長，所以都采用錨噴支護。各大巷具體斷面如下：圖 4-6雙軌大巷斷面圖6 Transpo

49、rt the big lane sectional drawing大巷運輸方式采用礦車運輸，軌型為18公斤/m，軌道大巷軌距600 mm，對大巷運輸方式選擇的依據(jù)是：1）由于設計生產(chǎn)能力小，采用此種運輸方式能滿足要求。2）噸公里運輸費較低。3）運輸能力大，機動性強，隨著運距和運量的變化可以增加列車數(shù)。4）礦車運煤可同時統(tǒng)一解決煤炭、矸石、物料和人員的運輸問題。5）對巷道直線度要求不高，能適應長距離運輸。4.3 采區(qū)劃分及開采順序采區(qū)形式及尺寸的確定根據(jù)井田地質(zhì)情況，煤層賦存較穩(wěn)定，煤層厚度在4左右，井田走向長度5km，井田內(nèi)兩條大的斷層構造，以上條件很適合布置綜合機械化采煤。而設計規(guī)范規(guī)定綜采

50、工作面雙翼采區(qū)走向長度應超過15002000m。因此將井田共劃分四個采區(qū)，其中一階段兩個上山采區(qū)，北一采區(qū)和北二采區(qū)，均為雙翼采區(qū)。二階段兩個下上采區(qū)：南一采區(qū)，南二采區(qū)。表4-6 井田各采區(qū)技術特征表Table 4-6 Mine technical characteristics of the mining area Table采區(qū)走向長度/m傾斜長度/m工業(yè)儲量/萬t采煤方式落煤方式準備方式N124161197走向長壁綜采雙翼上山采區(qū)N218461038走向長壁綜采雙翼上山采區(qū)S12281756走向長壁綜采雙翼下山采區(qū)S22226904走向長壁綜采雙翼下山采區(qū)合計87693895開采順序合

51、理的開采順序是在考慮煤層采動影響的前提下，有步驟、有計劃的按照一定的順序進行，保證采區(qū)、工作面的正常接替，以保證安全、均衡、高效的生產(chǎn)，并且有利于提高技術經(jīng)濟指標。合理的開采順序可以保證開采水平、采區(qū)、回采工作面的正常接替，保證礦井持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，最大限度地采出煤炭資源，減少巷道掘進率及維護工程量；合理的集中生產(chǎn)，充分發(fā)揮設備能力，提高技術經(jīng)濟效益，便于防止災害，保證生產(chǎn)安全可靠。根據(jù)礦井設計規(guī)范規(guī)定，新建礦井采區(qū)開采順序必須遵循先近后遠，逐步向井田邊界擴展的前進式開采。多煤層開采時，一般先采上層，后采下層的下行式開采，還應厚、薄煤層合理搭配開采；開采有煤與瓦斯突出煤層時，應按開采保護層、抽放瓦

52、斯及單獨開采等技術措施要求，順序開采。為保證均衡生產(chǎn),一個采區(qū)開始減產(chǎn),另一個采區(qū)即應投入生產(chǎn)。為此，必須準備好一個新的采區(qū)。所以，一個采區(qū)的服務年限應大于一個采區(qū)的開拓準備時間。由于雙翼兩個采區(qū)條件相近，大巷長度又大致相等，所以采區(qū)開采順序可任選一個先采，本設計開采順序為：N1采區(qū)，S1采區(qū)，N2采區(qū)，S2采區(qū)。煤層間下行式，區(qū)段內(nèi)后退式回采。4.4 開采水平井底車場形式的選擇開采水平井底車場選擇的依據(jù)井底車場是連接井筒和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運輸和提升的樞紐，是礦井生產(chǎn)的咽喉。因此，井底車場設計是否合理，直接影響著礦井的安全和生產(chǎn)。根據(jù)礦井設計規(guī)范規(guī)定，井底車場

53、布置形式應根據(jù)大巷運輸方式、通過井底車場的貨載運量、井筒提升方式、井筒與主要運輸大巷的相互位置、地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置和井底車場巷道及主要硐室處圍巖條件等因素，經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定。由于本設計中主井提升方式為箕斗提升，大巷采用礦車運輸，井底車場與大巷距離較遠且需用石門聯(lián)系，從主副井井底車場到大巷均與石門聯(lián)系，所以井底車場型式選為立式車場。如圖4-7。主井副井井底煤倉水倉5水泵房6中央變電所 7清煤斜巷圖 4-7井底車場示意圖7 Shaft station abridged general view crosssection distinction井底車場主要硐室根據(jù)礦井設計規(guī)范規(guī)定，井下硐室應根據(jù)設備安裝尺寸進行布置，并應便于操作、檢修和設備更換，符合防水、防火等安全要求。井下主要硐室位置的選擇，應符合下列規(guī)定：a應選擇在穩(wěn)定堅硬巖層中，應避開斷層、破碎帶、含水巖層；b井下硐室不布置在煤與瓦斯突出危險煤層中和沖擊地壓煤層中。井底車場的主要硐室包括煤倉、箕斗裝載硐室、中央變電所、中央水泵房及火藥庫。1)井底煤倉及裝載硐室井底煤倉位置應根據(jù)大巷運輸方式、裝載硐室位置、圍巖條件及裝載膠帶機巷與裝載硐室相互聯(lián)系等因素比較確定。井底煤倉宜選用圓形直倉，井底煤倉的有效容量