姚橋煤礦1.2Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖-采礦工程.zip

姚橋煤礦1.2Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖-采礦工程.zip,煤礦,1.2,Mta,設(shè)計(jì),CAD,采礦工程 任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)日期：20XX年3月12日 至 20XX年6月10日 設(shè)計(jì)題目： 姚橋煤礦1.2 Mt/a新井設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)專題題目： 沿空掘巷小煤柱穩(wěn)定機(jī)理分析 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求： 以實(shí)習(xí)礦井姚橋煤礦條件為基礎(chǔ)，完成姚橋煤礦1.2Mt/a新井設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括：礦井概況、礦井工作制度及設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、井田開(kāi)拓、首采區(qū)設(shè)計(jì)、采煤方法、礦井通風(fēng)系統(tǒng)、礦井運(yùn)輸提升等。 撰寫(xiě)一篇關(guān)于沿空掘巷小煤柱穩(wěn)定機(jī)理分析的專題論文。 完成與采礦有關(guān)的科技論文翻譯一篇，題目為“Coal fires”。 院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：摘 要 本設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。 一般部分為姚橋煤礦1.2Mt/a新井設(shè)計(jì)。姚橋煤礦座落在江蘇省沛縣和山東省微山縣境內(nèi)，交通便利。井田走向（東西）長(zhǎng)約5km，傾向（南北）長(zhǎng)約4km，總面積為18.8km2。主采煤層為7＃、8＃ 、16＃、21＃煤，煤層傾角為5~16，平均總厚度為4.86m。井田地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單。 井田工業(yè)儲(chǔ)量為12844萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量為9128萬(wàn)t。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。礦井服務(wù)年限為58.51a，涌水量不大，礦井正常涌水量為250m3/h，最大涌水量為400m3/h。礦井瓦斯相對(duì)涌出量為0.0054m3/t，絕對(duì)涌出量為0.0384m3/min，為低瓦斯礦井。 井田開(kāi)拓方式為立井單水平上下山開(kāi)拓。采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，采用礦車進(jìn)行輔助運(yùn)輸。礦井通風(fēng)方式為中央并列式通風(fēng)。礦井年工作日為330d，工作制度為“三八”制。 一般部分共包括10章：1、礦區(qū)概述與地質(zhì)特征；2、井田境界和儲(chǔ)量；3、礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限；4、井田開(kāi)拓；5、準(zhǔn)備方式——帶區(qū)巷道布置；6、采煤方法； 7、井下運(yùn)輸；8、礦井提升；9、礦井通風(fēng)與安全；10、設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 專題部分題目是沿空掘巷小煤柱穩(wěn)定機(jī)理分析。 翻譯部分主要內(nèi)容是關(guān)于煤炭火災(zāi)的研究，英文題目為：Coal fires 關(guān)鍵詞：立井；單水平；帶區(qū)；中央并列式通風(fēng) ABSTRACT This design includes three parts: the general part, the special subject part and the translation part. The general part is a new design for Yaoqiao mine. Yaoqiao mine is located in jiangsu and shandong province WeiShanXian peixian county territory. It is very convenient to get to the mine in terms of both highway and railway. The length of the coalfield is 5km,the width is about 4km，and the total area is 18.8km2.The 7＃、8＃ 、16＃、21＃ are the main coal seams, and its dip angle is 5~16 degree. The thickness of the mine is about 4.86m in all. The geologic structure of this coalfield is simple. The recoverable reserves of the coalfield are 128.44 million tons,and the minable reserves are 91.28 million tons. The designed productive capacity is 1.2 million tons percent year, and the service life of the mine is 58.51 years. The normal flow of the mine is 250m3 per hour and the max flow of the mine is 400 m3 per hour. The relative mine gas gush is 0.0054 m3/t and the absolute gush is 0.0384 m3/min, so it is a low gas mine. The mine is a single level in two shafts to develop. Te central laneway uses Belt Conveyor to transit coal, and trolley wagons are used for accessorial transportation in the roadway.The ventilation mode of this mine is center juxtapose form. The “three-eight” working system is used in the Zhaizhen mine. It produces for 330 days a year. This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Underground transportation of the mine; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms of the designed mine. Special subject parts of topics is stability mechanism analysis of Roadway driving along goaf small pillar . Translation part is mainly about Coal fire research, English questions: Coal fires Keywords: Shaft; Single level; Panel； Center juxtapose ventilation 目 錄 一般部分 1 礦井概況與地質(zhì)特征 1 1.1 礦井概況 1 1.1.1地理位置與交通 1 1.1.2 地形地貌及水文情況 1 1.1.3 氣候條件 1 1.1.4 其它條件 1 1.2 井田地質(zhì)特征 3 1.2.1 地層 3 1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造 3 1.2.3 水文地質(zhì) 4 1.3 煤層特征 4 1.3.1 煤層 4 1.3.2 煤質(zhì)及用途 5 1.3.3 煤層開(kāi)采技術(shù)條件 5 2 井田境界和儲(chǔ)量 6 2.1井田境界 6 2.1.1本井田邊界的演變過(guò)程 6 2.2井田工業(yè)儲(chǔ)量 6 2.2.1 儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) 6 2.2.2 井田勘探程度 6 2.2.3 礦井工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算 7 2.3 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 8 2.3.1 永久煤柱損失量 8 2.3.2 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 9 2.4 礦井可采儲(chǔ)量 9 2.4.1 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱煤量 9 2.4.2 主要井巷保護(hù)煤柱煤量 10 2.4.3 礦井可采儲(chǔ)量 10 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 12 3.1 礦井工作制度 12 3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 12 3.2.1 確定依據(jù) 12 3.2.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 12 3.2.3 礦井服務(wù)年限 12 3.2.4 井型校核 12 4 井田開(kāi)拓 14 4.1井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題 14 4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 14 4.1.2工業(yè)場(chǎng)地的位置 16 4.1.3開(kāi)采水平的確定及帶區(qū)、采區(qū)的劃分 16 4.1.4主要開(kāi)拓巷道 17 4.1.5開(kāi)拓方案比較 17 4.2礦井基本巷道 27 4.2.1井筒 27 4.2.2井底車場(chǎng) 31 4.2.3大巷 32 5 準(zhǔn)備方式—帶區(qū)巷道布置 35 5.1煤層地質(zhì)特征 35 5.1.1帶區(qū)位置 35 5.1.2 帶區(qū)煤層特征 35 5.1.3 煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況 35 5.1.4 水文地質(zhì) 35 5.1.5 地質(zhì)構(gòu)造 36 5.2 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 36 5.2.1 帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定 36 5.2.2 帶區(qū)巷道布置 36 5.2.3 帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 36 5.2.4 帶區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法 40 5.2.5 帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 40 5.3 帶區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì) 41 6 采煤方法 42 6.1采煤工藝方式 42 6.1.1 帶區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件 42 6.1.2 確定采煤工藝方式 42 6.1.3 回采工作面參數(shù) 42 6.1.4回采工作面破煤、裝煤方式 43 6.1.5回采工作面支護(hù)方式 46 6.1.6端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式 48 6.1.7各工藝過(guò)程注意事項(xiàng) 48 6.1.8回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 50 6.2回采巷道布置 52 6.2.1回采巷道布置方式 52 6.2.2回采巷道支護(hù)參數(shù) 53 7 井下運(yùn)輸 55 7.1 概述 55 7.1.1 井下運(yùn)輸原始數(shù)據(jù) 55 7.1.2 井下運(yùn)輸系統(tǒng) 55 7.2 煤炭運(yùn)輸方式和設(shè)備的選擇 57 7.2.1 煤炭運(yùn)輸方式的選擇 57 7.2.2 帶區(qū)煤炭運(yùn)輸設(shè)備選型及驗(yàn)算 57 7.2.3 運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 58 7.3 輔助運(yùn)輸方式和設(shè)備選擇 59 7.3.1 輔助運(yùn)輸方式選擇 59 7.3.2 輔助運(yùn)輸設(shè)備選擇 59 8 礦井提升 62 8.1 礦井提升概述 62 8.2 主副井提升 62 8.2.1 主井提升 62 8.2.2 副井提升 65 9 礦井通風(fēng)與安全 67 9.1 礦井概況、開(kāi)拓方式及開(kāi)采方法 67 9.1.1 礦井地質(zhì)概況 67 9.1.2 開(kāi)拓方式 67 9.1.3 開(kāi)采方法 67 9.1.4 變電所、充電硐室、火藥庫(kù) 67 9.1.5 工作制、人數(shù) 67 9.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 67 9.2.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 67 9.2.2 礦井通風(fēng)方式的選擇 68 9.2.3 礦井主要通風(fēng)機(jī)工作方式的選擇 69 9.2.4 帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求 69 9.2.5 工作面通風(fēng)方式的選擇 70 9.3 礦井風(fēng)量計(jì)算 71 9.3.1 工作面所需風(fēng)量的計(jì)算 71 9.3.2 備用面需風(fēng)量的計(jì)算 72 9.3.3 掘進(jìn)工作面需風(fēng)量 72 9.3.4 硐室需風(fēng)量 73 9.3.5 其它巷道所需風(fēng)量 73 9.3.6 礦井總風(fēng)量計(jì)算 73 9.3.7 風(fēng)量分配 74 9.4 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 74 9.4.1礦井最大阻力路線 74 9.4.2礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 77 9.4.3礦井通風(fēng)總阻力 80 9.4.4兩個(gè)時(shí)期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔 81 9.5選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 81 9.5.1選擇主扇 81 9.5.2電動(dòng)機(jī)選型 83 9.6安全災(zāi)害的預(yù)防措施 83 9.6.1預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施 83 9.6.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施 83 9.6.3防水措施 84 10 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 86 專題部分 88 1 礦井概況與地質(zhì)特征 1.1 礦井概況 1.1.1地理位置與交通 姚橋煤礦座落在江蘇省沛縣和山東省微山縣境內(nèi)，昭陽(yáng)湖西畔，距江蘇省徐州市西北大約82km，距沛縣縣城約17km，距微山縣縣城約10km。區(qū)內(nèi)鐵路交通方便，有徐（州）沛（屯）鐵路專用線，在沙塘與隴海鐵路線接軌，支線直達(dá)姚橋煤礦。姚橋礦井工廣距沛屯集配站8km。 沛屯集配站距各大城市距離見(jiàn)表1-1-1。 表1-1-1 沛屯集配站距各大城市距離 鐵路沛屯集配站至 單位：km 沙塘 徐州 連云港 上海 浦口 北京 兗州 石臼所 63.3 82.4 305 833 422 893 243.4 543.4 區(qū)內(nèi)公路交通也十分方便，徐州至濟(jì)寧省級(jí)公路從礦井西側(cè)穿過(guò)，東與京滬高速公路相連。京杭大運(yùn)河從礦區(qū)東部通過(guò)，可供100噸級(jí)機(jī)船常年航行，水路交通也較為方便。礦井交通位置圖見(jiàn)圖1-1。 1.1.2 地形地貌及水文情況 姚橋井田地貌屬黃淮沖積平原，為第四系地層覆蓋地區(qū)，礦井陸地部分地勢(shì)平坦，略向東傾斜，陸地地面高程33.54～37.47m，東部昭陽(yáng)湖湖底高程為30.00～33.00m，湖內(nèi)常年積水。 井田內(nèi)較大的地表水體有： 1、東部昭陽(yáng)湖二級(jí)壩以北，井田所及部位長(zhǎng)年積水，水位標(biāo)高一般為 33.00～34.00m，最高水位36.90m，湖水面積602km2，湖容量為3817Mm3，最低水位32.02m，湖水面積87km2，湖容量18 Mm3，每年1月份湖面冰封，5～7月份湖水減少難以通航。 2、京杭大運(yùn)河位于湖陸交界處，本井田范圍內(nèi)與湖水貫通。 3、楊屯河貫穿井田中部，水面寬40～50m，全年可通航。 4、沿河位于井田西端，大部分時(shí)間干枯。 1.1.3 氣候條件 姚橋煤礦所在地氣候?qū)俦睖貛敾磪^(qū)氣候，具有長(zhǎng)江流域和黃河流域過(guò)渡性特點(diǎn)。冬季多在大陸性冷高壓控制下，天氣寒冷干燥；春季冷暖氣團(tuán)交錯(cuò)，天氣多變，干旱少雨夏季處于副熱帶高壓邊緣，高溫多雨；秋季陽(yáng)光充足，天高氣爽，四季分明。年平均降雨量789.2mm，平均降水日81.8d，雨季開(kāi)始6～7月，極端降水1178mm/a（1971年）和492.4mm/a（1981年），最大日降水量393mm/d（1971年）。 年平均氣溫13.8℃，七月最熱（27℃），一月最冷（-1.1℃）霜期約170d。 1.1.4 其它條件 地震：姚橋煤礦位于大地構(gòu)造體北斷塊區(qū)的南部，秦嶺東西構(gòu)造帶東段，新華夏系第二隆起帶的西側(cè)，東距郯城廬江斷裂帶約150km，西距聊城斷裂帶約160km，附近有豐邳斷裂、沛縣斷裂、微山斷裂等次一級(jí)斷裂構(gòu)造。礦區(qū)具有發(fā)生五級(jí)左右地震的條件。較大地震條件不明顯，造成破壞性影響的主要是來(lái)自鄰區(qū)的大震。國(guó)家地震局1976年9月地震烈度區(qū)劃資料本區(qū)屬七度地震區(qū)。 圖1-1 礦井交通位置圖 1.2 井田地質(zhì)特征 1.2.1 地層 該井田第四系沖積層廣泛分布，為全掩蓋式煤田，最老地層為寒武系鳳山組（∈3 f），最新地層為第四系（Q）?，F(xiàn)將地層由老至新分述如下： 1、寒武系鳳山組（∈3 f）：最大厚度60.78m，巖性主要為淺灰～灰色泥晶灰?guī)r、鮞?；?guī)r、夾少量竹葉狀灰?guī)r。與上覆地層整合接觸。 2、奧陶系（O）：奧陶系地層最大厚度為569.30m，灰色、厚～中厚層狀，以白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主,多具水平層理。與上覆地層假整合接觸。 3、石炭系（C） (1)、本溪組（C2b）：兩極厚度26.64m～41.46m，平均厚度37.40m左右，中下部由泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，夾薄層灰?guī)r；上部以淺灰～灰白色石灰?guī)r為主，夾薄層灰綠色泥巖。與上覆地層整合接觸。 (2)、太原組（C3t）：本組地層兩極厚度為146.29m～182.63m，平均厚度160m左右，為一套海陸交互相含煤沉積地層。本組有灰?guī)r14～15層，全井田穩(wěn)定?？刹擅簩?7號(hào)和21號(hào)位于本組中下部。與上覆地層整合接觸。 4、二迭系（P） (1)、山西組（P11sh）：該組地層為井田內(nèi)主要含煤地層，兩極厚度64.16m～130.83m，平均厚度105m左右，砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤組成，富含植物化石，含煤4層，其中7、8號(hào)煤層位于本組地層中下部，為井田內(nèi)主要可采煤層。與上覆地層整合接觸。 (2)、下石盒子組（P21xs）：該組地層兩極厚度200.57m～297.13m，平均厚度242m左右，巖性主要由砂質(zhì)泥巖、泥巖及砂巖組成，底部是一層厚而穩(wěn)定的中、粗砂巖，平均厚度10m左右，下距山西組7號(hào)煤層60m左右。與上覆地層整合接觸。 (3)、上石盒子組（P12ss）：該組地層最大殘厚為211.95m，巖性以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主；底部發(fā)育一厚層狀中、粗粒砂巖。與上覆地層不整合接觸。 5、下白堊～上侏羅統(tǒng)（K1+J3） 井田內(nèi)該地層最大殘厚為448.76m，為一套干燥氣候條件為主的內(nèi)陸盆地沉積。與上覆地層不整合接觸。 6、第四系（Q） 井田內(nèi)該地層兩極厚度為80.60m～226.86m，平均厚度163m左右，自東向西，由南至北，該地層有逐漸增厚的趨勢(shì)，巖性主要由粘土、砂質(zhì)粘土、混粒土及各種粒級(jí)的砂組成。 1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造 井田內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，落差≥2m的斷層共有378條，其中落差≥5m的斷層共有138條，5m～20m有88條，落差≥20m有50 條，大多數(shù)為高角度正斷層，逆斷層較少只有6條。 姚橋井田由于受區(qū)域構(gòu)造的影響，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，南、北、西邊界皆為落差較大的斷層，總體為一向北西傾斜的單斜構(gòu)造，地層走向在陸上的西部為N15°E左右，中部和東部為N30°～40°E， 靠近北部袁堂斷層附近為NE向。湖區(qū)次一級(jí)褶曲較發(fā)育，地層在走向和傾向上均有起伏變化。從采掘資料來(lái)看，以7勘探線為界，西翼淺部地層傾角為12°～16°，中部及湖區(qū)地層傾角為5°～8°。 1.2.3 水文地質(zhì) 姚橋井田南、北、西三面被大斷層切割，為補(bǔ)給不暢的相對(duì)隔水邊界，但在袁堂斷層局部及井田東南、西南煤層露頭區(qū)存在水源補(bǔ)給，為一相對(duì)獨(dú)立的封閉～半封閉的水文地質(zhì)單元。井田內(nèi)主要含水層自上而下有：第四系松散砂層含水層、下白堊上侏羅統(tǒng)礫巖含水層、下石盒子組底部分界砂巖含水層、7煤頂?shù)装迳皫r裂隙含水層、太原組灰?guī)r含水層、奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層。 第四系粘土層發(fā)育，其中3隔、4隔巖性主要為粘土，厚度平均為33.56m、13.79m,且分布穩(wěn)定，隔水性強(qiáng)，有效地阻隔了大氣降水、地表水、第四系中上部砂層水與第四系底部含水層水、基巖地下水的水力聯(lián)系。井田內(nèi)7、8煤層距L4灰距離較大，其間地層主要為砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖、薄層灰?guī)r組成，可以作為良好的隔水層，一般對(duì)7、8煤開(kāi)采沒(méi)有威脅。受袁堂斷層的影響，斷層下盤(pán)奧灰強(qiáng)含水地層與上盤(pán)煤系地層對(duì)接，奧灰含水層在袁堂斷層局部區(qū)段與煤層頂板砂巖裂隙含水層及L4灰含水層產(chǎn)生水力聯(lián)系，對(duì)礦井充水。由上述可知，礦井不僅接受直接揭露的含水層水的補(bǔ)給，同時(shí)也接受與之有水力聯(lián)系的其它含水層水的間接補(bǔ)給。 礦井歷年年平均涌水量為325m3/h,年平均最大涌水量為465m3/h，1993年以來(lái)年平均涌水量為355 m3/h。礦井月平均最大涌水量577m3/h。－400m水平平均涌水量200m3/h，最大涌水量577m3/h；－650m水平平均涌水量100m3/h，最大涌水量193m3/h。排水系統(tǒng)根據(jù)2003年礦井地質(zhì)報(bào)告預(yù)計(jì)正常涌水量為508m3/h，最大涌水量為609m3/h。井田水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度，綜合評(píng)定為中等類型。 1.3 煤層特征 1.3.1 煤層 姚橋井田含煤層有太原組、山西組、下石盒子組，平均地層總厚503米，含煤20余層，煤層總厚15.42m，可采煤層有山西組7、8號(hào)煤和太原組17、21號(hào)煤，含煤系數(shù)3.1％。截至2005年底查明資源儲(chǔ)量56543.8Mt。 7煤層兩極厚度1.38m～9.86m，平均厚度4.86m，煤厚變異系數(shù)24%，7號(hào)煤層厚度大多在4.5m～5.5m之間，7號(hào)煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，局部含夾矸2～3層，厚度0.04～2.42m，夾矸層位一般位于7號(hào)煤層中下部，為全井田可采的穩(wěn)定型厚煤層。 8煤層位于山西組地層下部，煤層厚度0～5.95m，平均厚度3.32m，煤厚變異系數(shù)35%，煤層厚度變化無(wú)明顯規(guī)律，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多為一層，局部為兩層，夾矸兩極厚度為1～2.73m，為局部可采的較穩(wěn)定煤層。 17煤層厚度0～2.65m，平均厚度1.14m，煤層可采性指數(shù)為0.70，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾矸一層，局部?jī)蓪?，厚?.05～0.92m，巖性多為泥巖、炭質(zhì)泥巖，為大部分可采的較穩(wěn)定煤層。 21煤層厚度0～2.66m，平均厚度1.36m，以中厚煤層為主，21號(hào)煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般含夾矸一層，少數(shù)含矸兩層，厚度0.20～0.30m，巖性以泥巖為主，為大部分可采的穩(wěn)定煤層。 姚橋井田可采煤層為7、8、17、21號(hào)煤層，煤性脆，易碎成粉末狀，堅(jiān)硬程度多為松軟級(jí)。天然焦為黑色～鋼灰色，光澤暗淡，硬度大，變質(zhì)程度高者不染手。 姚橋井田煤層屬于中等偏低變質(zhì)的煙煤，各層揮發(fā)份產(chǎn)率普遍較高， 7號(hào)煤的平均揮發(fā)份產(chǎn)率為38.88%，8號(hào)煤的平均揮發(fā)份產(chǎn)率為36.56%，17號(hào)煤的平均揮發(fā)份產(chǎn)率為42.89%，21號(hào)煤的平均揮發(fā)份產(chǎn)率為44.92%。姚橋井田各煤層原煤水分含量為1.30～1.67%，屬低水分煤層。各煤層原煤灰分普遍較低，7號(hào)煤層平均灰分為14.31%， 8號(hào)煤層平均灰分在11.57%左右， 17號(hào)煤層平均灰分在15.87%左右， 21號(hào)煤層平均灰分12.52%，以上各煤層均為低灰煤。原煤中的硫分主要以有機(jī)硫和黃鐵礦形式存在。7號(hào)煤層原煤全硫含量為0.74%，為低硫煤；8號(hào)煤層原煤全硫含量為0.93%，為中硫煤；17號(hào)煤層原煤全硫含量均2.08%，為中高硫煤層；21號(hào)煤層全硫含量3.86%為高硫煤層。 7號(hào)煤層高位發(fā)熱量為28.03 MJ/Kg；8號(hào)煤層高位發(fā)熱量為29.35MJ/Kg，17號(hào)煤層高位發(fā)熱量為28.34 MJ/Kg； 21號(hào)煤層高位發(fā)熱量為29.76 MJ/Kg；各煤層的發(fā)熱量均屬特高熱值煤。 1.3.2 煤質(zhì)及用途 煤的工業(yè)分類按照《中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 5751--86）》進(jìn)行分類確定。 7、8、17號(hào)煤層為氣煤（QM）。 21號(hào)煤層 為肥煤（QF）。 7、8號(hào)煤層可作為煉焦配煤和良好的動(dòng)力用煤。 17、21號(hào)煤層的工業(yè)用途基本與7、8號(hào)煤層相同。但由于兩煤層含硫分較高，應(yīng)采取相應(yīng)的脫硫措施。 1.3.3 煤層開(kāi)采技術(shù)條件 (1)、7號(hào)煤層的直接頂板為灰黑色、深灰色砂質(zhì)泥巖或泥巖，局部為中、細(xì)砂巖，一般厚度為3～4m，其上多發(fā)育一層灰～灰白色中細(xì)粒砂巖，7號(hào)煤層頂板穩(wěn)定性較好，以中等穩(wěn)定為主，局部為穩(wěn)定型。底板一般為深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚度一般為2～6m，以中等穩(wěn)定型為主。 (2)、8號(hào)煤層直接頂板多為泥巖、砂質(zhì)泥巖或炭質(zhì)泥巖，局部為中細(xì)砂巖，以中等穩(wěn)定型為主，局部為穩(wěn)定型；直接底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖或泥巖，個(gè)別孔為細(xì)砂巖，一般厚度3m左右，以中等穩(wěn)定型為主，局部為穩(wěn)定型。 (3)、17號(hào)煤頂板巖性為灰黑色泥巖，一般厚度3～6m左右，為不穩(wěn)定型；老頂為L(zhǎng)9灰?guī)r，平均厚度1.48m左右，抗壓強(qiáng)度高；底板巖性多為灰?guī)r，局部為泥巖、粉砂巖，一般厚度3m左右，為穩(wěn)定～中等穩(wěn)定型底板。 (4)、21號(hào)煤直接頂板為L(zhǎng)12灰?guī)r，厚度一般5.0m左右，為穩(wěn)定型頂板；底板一般為泥巖、砂質(zhì)泥巖，厚度2.5m左右，為中等穩(wěn)定～不穩(wěn)定型底板。 (5)、姚橋礦礦井瓦斯成份以二氧化碳為主，甲烷含量很低。瓦斯相對(duì)涌出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10 m3/t，屬低瓦斯礦井。 (6)、姚橋煤礦各主要可采煤層的可燃基揮發(fā)分都較高，均有爆炸性危險(xiǎn)，且太原組各主要可采煤層的可燃基揮發(fā)分的平均較大，因此煤塵爆炸性更大。 (7)、姚橋礦投產(chǎn)至今，已發(fā)生多次煤層自燃現(xiàn)象，發(fā)火原因多是因?yàn)椴煽諈^(qū)封閉不好、漏風(fēng)等引起煤層自燃，處理方法多采用封閉、注漿、注水等方法滅火。 (8)、恒溫帶深度為30m，恒溫帶的溫度為16℃。地溫梯度平均約為2.35℃/百米，屬于地溫正常區(qū)。 2 井田境界和儲(chǔ)量 2.1井田境界 2.1.1本井田邊界的演變過(guò)程 井田處于江蘇省沛縣楊屯鎮(zhèn)與山東省微山縣張樓鄉(xiāng)境內(nèi)，北以F19斷層為界與上海大屯能源股份有限公司龍東煤礦接壤；南以F14斷層為界與上海大屯能源股份有限公司徐莊煤礦相鄰；西北以F19斷層為界與徐州礦務(wù)集團(tuán)三河尖煤礦毗鄰，東為山東微山崔莊煤礦。姚橋井田的范圍：以國(guó)土資源部2009年2月19日批準(zhǔn)的采礦許可證中25個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)圈定的范圍為準(zhǔn)，井田面積走向長(zhǎng)度13.70km，傾斜長(zhǎng)度4.65 km，采礦登記面積為63.7581 km2，開(kāi)采深度為-135m～-1300m。由于本井田范圍第四系沖積層較厚，無(wú)小煤礦及老窯。姚橋煤礦礦區(qū)范圍拐點(diǎn)坐標(biāo)見(jiàn)表1-1-2。 表1-1-2 姚橋煤礦礦區(qū)范圍拐點(diǎn)坐標(biāo) 點(diǎn)號(hào) X Y 點(diǎn)號(hào) X Y 點(diǎn)號(hào) X Y 5 3861085 39498000 3 3863500 39498000 1 3864850 39498000 4 3862000 39498000 2 3864500 39498000 03 3865250 39498000 04 3865100 39496070 06 3865500 39491920 89 3863250 39488000 05 3865950 39483600 90 3864090 39490000 88 3862810 39486500 G 3863135 39486305 I 3862687 39482945 18 3862100 39482940 H 3862970 39485813 K 3862245 39482385 19 3861160 39484500 20 3859500 39485270 22 3858230 39487100 87 3859540 39480500 21 3858270 39486590 23 3858700 39489250 86 3860170 39481250 85 3860670 39493200 2.2井田工業(yè)儲(chǔ)量 2.2.1 儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) 工業(yè)儲(chǔ)量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘探厚度與質(zhì)量均合乎開(kāi)采要求，目前可供開(kāi)采利用的列入平衡表內(nèi)的儲(chǔ)量。 礦井的地質(zhì)資源量=探明的資源量331+控制的資源量332+推斷的資源量333； 探明的資源量331=經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量111b+邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量2M11+次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量2S11； 探明的資源量332=經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量122b+邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量2M22+次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量2S22； 礦井工業(yè)儲(chǔ)量=111b+122b+2M11+2M22+333k。 2.2.2 井田勘探程度 本勘測(cè)區(qū)控制面積38.4km2，全區(qū)共施工153個(gè)鉆孔，工程量106355.56m，平均每平方公里3.98個(gè)鉆孔。地震勘測(cè)完成物理點(diǎn)856個(gè)，采取煤樣226個(gè)，瓦斯、巖樣和水樣22個(gè)，測(cè)地溫孔3個(gè)。 井田內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)主要褶曲和斷層以及煤層賦存條件已查清；井田水文地質(zhì)條件已基本查明，所提資料基本滿足設(shè)計(jì)要求。 2.2.3 礦井工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算 由地質(zhì)勘探知，本礦井可采煤層有四層，分別為7#、8#、17#和21#煤層。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)7#煤層進(jìn)行設(shè)計(jì)。 由于煤層產(chǎn)狀、厚度、煤質(zhì)比較穩(wěn)定，傾角變化比較大，本次儲(chǔ)量計(jì)算采用地質(zhì)塊段法，即以塊段面積乘以塊段平均煤厚和煤層容重，即得該塊段的儲(chǔ)量。根據(jù)地質(zhì)勘探情況，將礦體劃分為五個(gè)塊段，在各塊段范圍內(nèi)，用算術(shù)平均法求得每個(gè)塊段的儲(chǔ)量，煤層總儲(chǔ)量即為各塊段儲(chǔ)量之和。 A塊段水平面積為4.89km2，傾角為16； B塊段水平面積為2.55 km2，傾角為13； C塊段水平面積為4.12 km2，傾角為 5； D塊段水平面積為3.90 km2，傾角為 8； E塊段水平面積為3.31 km2，傾角為 11； 根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，7#的容重為1.38 t/m3。 礦井工業(yè)儲(chǔ)量利用下式計(jì)算： （2-1） 式中: —— 礦井工業(yè)儲(chǔ)量，Mt； —— 各塊段煤層平均厚度，m； —— 煤層容重，t/m3； —— 各塊段水平面積，km2； —— 各塊段煤層的傾角, °； 把各塊段的數(shù)值帶入式2-1得： 34.12Mt 17.55Mt 27.74Mt 26.41Mt 22.62Mt 則礦井工業(yè)儲(chǔ)量： Mt 其中111b+2M11大約占60%，122b+2M22大約占30%，333k大約占10%。 2.3 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量為礦井工業(yè)儲(chǔ)量減去計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構(gòu)）筑物煤柱等永久煤柱損失量的儲(chǔ)量。 2.3.1 永久煤柱損失量 （1）井田境界煤柱 可按下列公式計(jì)算： （2-2） 式中： ——邊界煤柱損失量，t； ——邊界長(zhǎng)度，m； ——邊界寬度，斷層邊界30 m，人為邊界30 m。 ——煤的容重，取平均容重1.38t/m3； ——煤層平均厚度，m； 則井田的斷層邊界煤柱損失量為： 北部邊界斷層：萬(wàn)t 井田的人為邊界煤柱損失量為： 西部人為邊界：萬(wàn)t 東部人為邊界：萬(wàn)t 南部人為邊界：萬(wàn)t 北部人為邊界：萬(wàn)t 綜上井田邊界煤柱損失量為： 萬(wàn)t （2）斷層煤柱 井田內(nèi)只有一條落差大于5m的斷層，即F13，傾角70°，落差0～25m，由于礦井涌水量小，瓦斯涌出量低，因此斷層保護(hù)煤柱按30m留設(shè)，即斷層兩側(cè)各留30m的保護(hù)煤柱。 斷層保護(hù)煤柱損失量為： 萬(wàn)t （3）防水煤柱的留設(shè) 由于煤層頂?shù)装鍫顟B(tài)較好，致密性較好，井田范圍內(nèi)又無(wú)較大水系，區(qū)內(nèi)地表水體一般不與其下各含水層發(fā)生水力聯(lián)系，并且各含水層之間均有一定厚度的隔水巖層。含水層水位各不相同，說(shuō)明其無(wú)水力聯(lián)系。因此，無(wú)需留設(shè)防水煤柱。 井田保護(hù)煤柱損失量見(jiàn)表2-2。 表2-2保護(hù)煤柱損失量 煤柱類型 損失量（萬(wàn)t） 井田邊界保護(hù)煤柱 354.44 斷層及防水保護(hù)煤柱 69.25 合 計(jì) 423.69 綜合以上計(jì)算，井田保護(hù)煤柱損失量： 2.3.2 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量按下式計(jì)算： （2-3） 式中： ——礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量，Mt； ——礦井工業(yè)儲(chǔ)量，Mt； ——煤柱損失量，Mt； 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量： Mt 2.4 礦井可采儲(chǔ)量 礦井設(shè)可采儲(chǔ)量為礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量減去工業(yè)場(chǎng)地和主要井巷煤柱煤量后乘以采區(qū)回采率后得到的儲(chǔ)量。 2.4.1 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱煤量 工業(yè)廣場(chǎng)的占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文件修改決定的說(shuō)明》中第十五條，工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)見(jiàn)表2-3。 表2-3工業(yè)廣場(chǎng)占地面積指標(biāo)表 井型（Mt/a） 占地面積指標(biāo)（ha/0.1Mt） 2.4及以上 1.0 1.2～1.8 1.2 0.45～0.9 1.5 0.09～0.3 1.8 礦井井型設(shè)計(jì)為1.2Mt/a，因此由表2-3可以確定本設(shè)計(jì)礦井的工業(yè)廣場(chǎng)為14.4公頃=m2。故設(shè)計(jì)工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為m的矩形，面積為m2。 工業(yè)廣場(chǎng)位置處的煤層的平均傾角為8°，工業(yè)廣場(chǎng)的中心處在井田儲(chǔ)量中央，傾向中央偏于煤層中上部，該處表土層厚度為163m，中心埋深622m，地面標(biāo)高約為-128m。主井、副井、風(fēng)井、地面建筑物均在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。主井、副井、風(fēng)井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)?！督ㄖ铩⑺w、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》第14條和第17條規(guī)定工業(yè)廣場(chǎng)屬于Ⅱ級(jí)保護(hù)，需要留20m寬的圍護(hù)帶。 本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖移動(dòng)角見(jiàn)表2-4。 表2-4 地質(zhì)條件、沖積層及巖層移動(dòng)角 廣場(chǎng)中心深度/m 煤層傾角/° 煤層厚度/m 風(fēng)積沙層厚度/m /° δ/° γ/° β/° 622 8 4.86 30 45 74 65 70 工業(yè)廣場(chǎng)壓煤計(jì)算示意圖如圖2-2所示： 工業(yè)廣場(chǎng)壓煤可以按下式計(jì)算： （2-4） 式中： ——工業(yè)廣場(chǎng)壓煤量，t； ——工業(yè)廣場(chǎng)壓煤水平面積， m2； ——煤的容重，取平均容重1.38 t/m3； ——煤層平均厚度，m。 根據(jù)以上條件和方法，可以計(jì)算出，工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)煤柱損失量為： Mt 2.4.2 主要井巷保護(hù)煤柱煤量 由于礦井設(shè)計(jì)開(kāi)采結(jié)束時(shí)要對(duì)大巷煤柱進(jìn)行回收，因此大巷保護(hù)煤柱不計(jì)入永久煤柱損失量。 2.4.3 礦井可采儲(chǔ)量 礦井的可采儲(chǔ)量按下式計(jì)算： （2-5） 式中：——礦井可采儲(chǔ)量，Mt； —— 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量，Mt； ——工業(yè)廣場(chǎng)及主要井巷煤柱煤量，Mt； ——采區(qū)回采率，厚煤層不低于0.75；中厚煤層不低于0.80；薄煤層不低于0.85。設(shè)計(jì)開(kāi)采的7#煤層屬厚煤層，采區(qū)回采率取為0.80。 Mt Mt 圖2-2工業(yè)廣場(chǎng)壓煤計(jì)算示意圖 φ——表土層移動(dòng)角 β——基巖上山移動(dòng)角 λ——基巖下山移動(dòng)角 δ——基巖走向移動(dòng)角 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范》2.2.3條規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)宜按年工作日330d計(jì)算，每天凈提升時(shí)間宜為16h。礦井工作制度采用“三八制”作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班檢修。 3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.2.1 確定依據(jù) 《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開(kāi)采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國(guó)家對(duì)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。 （1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大； （2）開(kāi)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(yùn)），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動(dòng)力來(lái)源等。條件好者，應(yīng)加大開(kāi)發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模，否則應(yīng)縮小規(guī)模； （3）國(guó)家需求：對(duì)國(guó)家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測(cè)是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)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。 3.2.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 本礦井井田范圍內(nèi)煤層賦存簡(jiǎn)單，地質(zhì)條件較好，首采煤層平均厚度4.86m，煤層平均傾角5～16°，局部?jī)A角最大的地方為18°，屬近緩傾斜煤層。全國(guó)煤炭市場(chǎng)需求量大，經(jīng)濟(jì)效益好。結(jié)合本礦區(qū)的煤炭?jī)?chǔ)量，確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。 3.2.3 礦井服務(wù)年限 礦井可采儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和礦井服務(wù)年限三者之間的關(guān)系為： （3-1） 式中： —— 礦井服務(wù)年限，a； —— 礦井可采儲(chǔ)量，91.28Mt； —— 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，1.2 Mt/a； —— 礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。 礦井投產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要有一定的儲(chǔ)備能力。例如局部地質(zhì)條件變化，使儲(chǔ)量減少；或者礦井由于技術(shù)原因，使采出率降低，從而減少了儲(chǔ)量。因此，需要考慮儲(chǔ)量備用系數(shù)?！睹禾抗I(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.2.6條規(guī)定：計(jì)算礦井及第一開(kāi)采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限時(shí)，儲(chǔ)量備用系數(shù)宜采用1.3～1.5。結(jié)合本設(shè)計(jì)礦井的具體情況，礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)選定為1.3。 把數(shù)據(jù)代入公式3-1得礦井服務(wù)年限： 本礦井設(shè)計(jì)只有一個(gè)水平，因此，第一水平服務(wù)年限也是58.51a。 3.2.4 井型校核 按礦井的實(shí)際煤層開(kāi)采能力，運(yùn)輸能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核： （1）煤層開(kāi)采能力的校核 井田內(nèi)7#煤層為首采煤層，煤厚4.86m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化較小。煤層傾角平均5～16°，地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，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(gè)綜采工作面來(lái)滿足生產(chǎn)能力要求。 （2）運(yùn)輸能力的校核 本礦井設(shè)計(jì)為大型礦井，開(kāi)拓方式立井單水平開(kāi)拓，主井采用箕斗提升機(jī)提煤，副井采用罐籠輔助運(yùn)輸，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)分帶斜巷里的膠帶輸送機(jī)運(yùn)到帶區(qū)或采區(qū)煤倉(cāng)，由大巷內(nèi)的膠帶輸送機(jī)運(yùn)至井底煤倉(cāng)，再經(jīng)主井箕斗提升機(jī)提升至地面，運(yùn)輸連續(xù)，運(yùn)輸能力大，自動(dòng)化程度高。副井運(yùn)輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的運(yùn)輸。井下輔助運(yùn)輸采用礦車運(yùn)輸，運(yùn)輸能力能滿足礦井要求，技術(shù)成熟，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。 （3）通風(fēng)安全條件的校核 礦井瓦斯涌出量小，屬于低瓦斯礦井，礦井煤塵爆炸危險(xiǎn)性不大，但是煤層有自然傾向性，所以需要采取特殊防范措施，采用三巷布置，加一條風(fēng)巷?？紤]到本井田走向和傾向平均都不大于4km，范圍較小，因此礦井采用中央并列式通風(fēng)，在井田中央的工業(yè)廣場(chǎng)設(shè)置一個(gè)中央風(fēng)井，可以滿足通風(fēng)要求。 （4）儲(chǔ)量條件的校核 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.2.5條規(guī)定：礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限相適應(yīng)，才能獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。井型和服務(wù)年限的對(duì)應(yīng)要求見(jiàn)表3-1。 表3-1 我國(guó)各類井型的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn) 能力 礦井設(shè)計(jì)服務(wù) 年限 第一開(kāi)采水平服務(wù)年限 煤層傾角 <25° 煤層傾角 25°～45° 煤層傾角 >45° 600及以上 70 40 — — 300～500 60 35 — — 120～240 50 30 25 20 45～90 40 25 20 15 9～30 各省自定 由上表可知：煤層傾角低于25°，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2～2.4 Mt/a時(shí)，礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限不宜小于50a，第一開(kāi)采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限不宜小于30a。 本設(shè)計(jì)中，煤層傾角低于25°，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt/a，礦井服務(wù)年限為58.51a，第一水平服務(wù)年限為58.51a，符合《規(guī)范》的規(guī)定。 4 井田開(kāi)拓 4.1井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題 井田開(kāi)拓是為整個(gè)礦井和各個(gè)水平開(kāi)采進(jìn)行的總體性的井巷布置、工程實(shí)施和開(kāi)采部署。 井巷布置和工程實(shí)施包括設(shè)計(jì)和開(kāi)掘由地表通達(dá)采區(qū)、盤(pán)區(qū)或帶區(qū)的各種井巷。開(kāi)采部署是對(duì)井田內(nèi)各開(kāi)采煤層的開(kāi)采方法和順序做出總體性的安排。井田的開(kāi)拓解決的是礦井全局性的生產(chǎn)建設(shè)問(wèn)題，是礦井開(kāi)采的戰(zhàn)略部署。合理的開(kāi)拓方式需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開(kāi)拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。 井田開(kāi)拓具體有下列幾個(gè)問(wèn)題需要確定： （1）確定井筒的形式、數(shù)目、和配合，合理選擇井筒及工業(yè)廣場(chǎng)位置。 （2）井田內(nèi)的再劃分，劃分階段、開(kāi)采水平、采區(qū)、盤(pán)區(qū)或帶區(qū)，合理確定開(kāi)采水平的高度、數(shù)目和位置。 （3）布置大巷及井底車場(chǎng)。 （4）確定礦井開(kāi)采程序，做好開(kāi)采水平的接替。 （5）進(jìn)行礦井開(kāi)拓延深、深部開(kāi)拓和技術(shù)改造。 （6）合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。 確定開(kāi)拓問(wèn)題，需根據(jù)國(guó)家政策，綜合考慮地質(zhì)、開(kāi)采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開(kāi)拓問(wèn)題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則： （1）貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開(kāi)拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。 （2）合理集中開(kāi)拓部署，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 （3）合理開(kāi)發(fā)國(guó)家資源，減少煤炭損失。 （4）必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。 （5）要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 （6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開(kāi)采，以及其它有益礦物的綜合開(kāi)采。 4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) （1）井筒形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡(jiǎn)單，斜井次之，立井最復(fù)雜。 ① 平硐開(kāi)拓受地形埋藏條件限制，只有在地形條件合適，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(chǎng)地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。 ② 斜井開(kāi)拓與立井開(kāi)拓相比：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場(chǎng)及硐室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延伸施工方便，對(duì)生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速?gòu)木渤冯x。缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)，提升深度有限，輔助提升能力?。煌L(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大；斜井井筒通過(guò)富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。 ③ 立井開(kāi)拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對(duì)輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風(fēng)量的要求，且阻力小，對(duì)深井開(kāi)拓極為有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時(shí)，立井井筒比斜井容易施工；對(duì)地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。 根據(jù)該礦井的地質(zhì)條件，煤層埋藏較深，最淺的地方有350m，最深的地方達(dá)到1050m以上；煤層傾角較小，大部分傾角都在15°以下，屬于緩傾斜煤層。礦井水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，涌水量較小。井上地形較為平坦，無(wú)太大起伏，因而不適宜平硐開(kāi)拓。由于煤層埋藏較深，如果用斜井開(kāi)拓不僅斜井過(guò)長(zhǎng)，而且會(huì)造成運(yùn)輸距離和通風(fēng)路線過(guò)長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)上不合理。經(jīng)過(guò)比較，本設(shè)計(jì)采用立井開(kāi)拓。 （2）井筒位置的確定 ① 筒位置的確定原則： a.利于第一水平的開(kāi)采，并兼顧其他水平，有利于井底車場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門(mén)工程量少； b.利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村； C.井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡； D.井筒不宜穿過(guò)厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層； E.工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開(kāi)高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅； F.工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地，少壓煤； g.水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 ② 井筒沿井田走向方向的有利位置 本井田形狀不規(guī)則，儲(chǔ)量分布不均勻，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲(chǔ)量中央，以形成兩翼儲(chǔ)量比較均勻的雙翼井田，可以使井田走向的井下運(yùn)輸工作量最小，運(yùn)輸費(fèi)用最小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力小。 ③ 井筒沿井田傾斜方向的有利位置 本井田中部有一條落差較大的斷層（F13斷層），落差0～25m，傾角為70°，為高角位正斷層。為了使井筒不受斷層影響，又有利于井田內(nèi)煤炭的開(kāi)采，井筒布置在斷層盡頭西南，接近-750m煤層底板等高線處。 ④ 有利于礦井初期開(kāi)采的井筒位置 設(shè)計(jì)應(yīng)減少初期工程量，使礦井盡快達(dá)產(chǎn)，盡快獲得經(jīng)濟(jì)效益，所以井筒布置在第一水平的位置最優(yōu)。 ⑤ 盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒 確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱。將井筒建設(shè)在工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)，工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱可以包含井筒保護(hù)煤柱，因?yàn)楸揪镏醒胗幸粭l大斷層，斷層要留保護(hù)煤柱，為了不給開(kāi)采帶來(lái)麻煩，應(yīng)使工業(yè)場(chǎng)地盡量靠近斷層，并且保證井筒在井田走向的中央，傾向的儲(chǔ)量中央靠上部。 ⑥ 地質(zhì)及水文條件對(duì)井筒布置的影響 要保證井筒、井底車場(chǎng)及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)使井筒盡量不穿過(guò)或少穿過(guò)流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應(yīng)力區(qū)。 本礦井水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，涌水量也較小，設(shè)計(jì)時(shí)將井底車場(chǎng)布置于7#下部的巖層中。 ⑦ 井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場(chǎng)地 井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進(jìn)鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專用線與國(guó)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。 綜合以上七方面的因素，結(jié)合礦井實(shí)際情況，提出本礦井井筒布置位置經(jīng)緯坐標(biāo)如下： 主井井筒中心位置：經(jīng)度39506200，緯度3861350； 副井井筒中心位置：經(jīng)度39506150，緯度3861250。 4.1.2工業(yè)場(chǎng)地的位置 為減少壓煤，工業(yè)場(chǎng)地的位置選擇在主、副井口附近。 工業(yè)場(chǎng)地的形狀和面積：根據(jù)工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場(chǎng)地的占地面積為14.4公頃。設(shè)計(jì)工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為m的矩形，面積為m2。工業(yè)場(chǎng)地的位置及形狀如圖4-1所示。 圖4-1工業(yè)廣場(chǎng)布置示意圖 4.1.3開(kāi)采水平的確定及帶區(qū)、采區(qū)的劃分 開(kāi)采水平劃分的依據(jù)： （1）是否有合理的階段斜長(zhǎng)； （2）階段內(nèi)是否有合理的分帶、區(qū)段數(shù)目； （3）要保證開(kāi)采水平有合理的服務(wù)年限和足夠的儲(chǔ)量； （4）要使水平高度在經(jīng)濟(jì)上合理。 本井田主采煤層為7#煤層，其他煤層不采，設(shè)計(jì)只針對(duì)7#煤層。在各個(gè)煤層中，煤層傾角只有在靠近南翼邊界西南部才達(dá)到16，局部達(dá)到18，而其余部分煤層傾角都在10以下，井田北部?jī)A角很小，大部分在5左右，為近水平煤層。井田內(nèi)煤層標(biāo)高落差為-350～-1050m，為700m?！兑?guī)范》規(guī)定，緩傾斜煤層階段垂高宜為200～350m。如果上山開(kāi)采，一個(gè)水平服務(wù)一個(gè)階段，因此水平垂高也為200～350m；如果采用上下山開(kāi)采，一個(gè)水平服務(wù)兩個(gè)階段，水平垂高為400～700m。因此，本設(shè)計(jì)既可采用單水平上下山開(kāi)拓，也可采用兩水平上山開(kāi)拓。 由于靠近西翼邊界煤層傾角達(dá)到16，局部達(dá)到18，而東翼煤層傾角很小，在5左右。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中采區(qū)布置與帶區(qū)布置各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件，在本設(shè)計(jì)中，把井田東翼劃分為二個(gè)大采區(qū)，西翼劃分為兩個(gè)帶區(qū)。 4.1.4主要開(kāi)拓巷道 由于瓦斯涌出量很小，煤層容易自燃，因此本設(shè)計(jì)在各水平布置三條大巷。一條運(yùn)輸大巷，與主井連接，負(fù)責(zé)運(yùn)煤；一條軌道大巷，與副井相連，負(fù)責(zé)行人、進(jìn)風(fēng)和輔助運(yùn)輸；