大发煤矿3号煤层安全设施设计-安全工程专业本科生毕业设计.docx

内蒙古科技大学
本科生毕业设计说明书

题 目：大发煤矿3号煤层安全设施设计
学生姓名：蔡八一
学 号：201272135125
专 业：安全工程
班 级：安全12-1班
指导教师：赵自豪 副教授
98

内蒙古科技大学毕业设计说明书
摘 要

本次设计题目是神东公司大发煤矿3-1煤层开采设计，矿井井田面积34.43km2，煤层厚度2.28～3.95m，平均3.16m，煤层厚度变化小。煤层倾角1～3°。设计储量为13704.4万吨，设计井型年产120万吨，服务年限为87年。
设计采用斜井开拓，全矿划分三个盘区，布置两组大巷贯通全矿井。采用长壁采煤法，综合机械化开采。全矿布置一个综采工作面，选用MG2×375—HW型采煤机。矿井通风采用中央集中式通风方式，抽出式通风方法，掘进面采用局扇通风。井下多级水泵扬水排水配合自然排水的排水方式。地下涌水经处理后供给井下用水，其余排到地面。
工作面煤炭运输采用胶带输送机直接运输至地面，无轨胶轮车辅助运输材料、人员及设备和掘进面出煤。全矿配备3辆无轨胶轮车。
设计完成说明书页，图纸张。
关键词：开拓、采煤方法、无轨胶轮车、综合机械化开采

Abstract

The graduation project is the 3-1 coal mining design for Bulianta coal mine of Shendong company. Mine area is 34.43 km2, coal seam thickness is 2.28 ~ 3.95 meters, an average is 3.16 meters, seam thickness has small changes. Coal bed inclination angle 1~3° .Reserves of design is 137.044 million tons, Production capacity is 1.8 million tons, length of service is 87years.
Incline pioneering is used of the design,There are three panels and two groups of roadway layout through the whole mine. Use of long wall mining, comprehensive mechanized mining. All mine layout fully mechanized coal face. Selection of MG2 × 375-HW-Shearer.The Ventilation is central focus for the Mine and the ventilation methods is taking. Excavation of ventilation with the ventilation fan.The drainage way is Multilevel pumps drainage and Natural drainage.The groundwater is treatmented for underground water, the rest is into the ground.
Face coal transport conveyor belt used to direct ground transport, rubber tire trolley cars auxiliary transport materials, personnel and equipment and excavation of the coal. All mine equipped with 3 rubber tire trolley cars.
The design complet specification 82, drawing six.
Key words: development, mining methods, rubber tire trolley cars, the Composite mechanized mining

摘 要 II
Abstract III
第一章 矿区概况及地质特征 1
1.1 矿区概述 1
1.1.1 地理交通位置 1
1.1.2 开采范围 1
1.1.3 自然地理 2
1.1.4 矿井周围环境 2
1.1.5 矿区地质特征 3
1.2 井田地质 4
1.2.1 区域地质 4
1.3 煤层 6
1.3.1 含煤性 6
1.3.2 煤层对比 6
1.3.3 可采煤层 6
1.4 水文地质 6
1.4.1 区域水文地质 6
1.4.2 井田水文地质 7
1.4.3 矿井水文地质类型 8
1.4.4 煤矿供水水源 9
1.5 环境地质 9
1.5.1 瓦斯、煤尘、煤的自燃、地温 9
1.6 地质勘察及评述 10
1.6.1 地质勘查 10
第二章 生产能力及服务年限的确定 11
2.1 矿井工作制度及储量 11
2.1.1 工作制度 11
2.1.2 工业储量 11
2.2 生产能力的确定 11
2.2.1 生产能力的确定 11
2.2.2 服务年限的确定 12
第三章 矿井开拓及运输 13
3.1 矿井开拓 13
3.1.1 工业广场及井筒位置的选择 13
3.1.2 开拓运输方式的选择 14
3.1.3 风井的比选 15
3.2 开拓系统及井筒位置的确定 16
3.2.1 井筒数目 16
3.2.2 井筒的用途及位置确定 16
3.2.3 开拓系统的构成 17
3.3 盘区的划分及布置 19
3.3.1 盘区的划分及开采顺序 19
3.3.2 盘区布置 19
3.4 建筑物、河流、公路下开采 21
3.5 井底车场及硐室 22
3.5.1 井底车场 22
3.5.2 硐室的布置 22
3.6 井筒、硐室的支护 23
3.7 巷道掘进 24
3.7.1 巷道掘进进度指标 24
3.7.2 掘进工作面个数及机械配备 24
3.7.3 矿井生产时采掘比例关系 25
3.7.4 井巷工程量 25
第四章 采煤方法及装备 27
4.1 采煤方法 27
4.1.1 采煤方法的选择 27
4.1.2 工作面长度、推进度及采高的确定 27
4.2 工作面装备选择 29
4.3 回采工艺 43
4.4 工作面循环方式 46
第五章 矿井通风 49
5.1 矿井通风系统构建 49
5.1.1 主要回风井及大巷的布置 49
5.1.2 矿井通风线路 49
5.2 矿井风量的计算和分配 49
5.2.1 矿井总风量计算 49
5.2.2 矿井总风量分配 54
5.3 矿井通风阻力计算 56
5.3.1 矿井通风容易和困难时期确定 56
5.3.2 矿井通风阻力计算 57
5.4 矿井通风设施选型 60
5.4.1 主通风机选择 60
5.4.2 局部通风设备选型 61
第六章 矿井排水 62
6.1 井下排水 62
6.1.1 涌水量预测 62
6.1.2 排水系设施设计 62
6.2 供水设施 64
6.2.1 地面供水系统 64
6.2.2 消防系统 65
第七章 安全监测监控系统 68
7.1 监测参数的选择 68
7.1.1 参数的选择 68
7.1.2 监测方法 69
7.2 传感器的设计 69
7.2.1 模拟量传感器的工作原理 69
7.2.2 传感器的选型 70
7.3 系统集成 71
7.3.1 传感器的布置 71
7.3.2 信号的传输 73
7.3.3 系统的集成 73
7.4 监控系统的风电瓦斯闭锁装置 73
7.5 视频监控系统 74
7.5.1 地点的选择 74
7.5.2 人员的设置 74
7.6 矿井安全监测监控系统运行可靠性分析 74
第八章 安全避险六大系统 75
8.1 安全监测监控系统 75
8.2 压风自救系统 75
8.2.1 压风自救系统 75
8.2.2 管线的布置 76
8.2.3 施救装置选型 76
8.3 供水施救系统 76
8.3.1 水源 76
8.3.2 管路的铺设 76
8.3.3 施救装置选型 76
8.4 人员定位系统 77
8.4.1 传感器的设置 77
8.4.2 发射器的设置 78
8.4.3 系统的集成 78
8.4.4 整个系统的功能 78
8.5 通讯系统 79
8.5.1 电话机的选型 79
8.5.2 电缆选型的布置 79
8.5.3 系统的集成 80
8.6 紧急避险系统 80
8.6.1 避难硐室 80
参考文献 82
附录A 83
附录B 89
附图 96
致谢 97

内蒙古科技大学毕业设计说明书
第一章 矿区概况及地质特征
1.1 矿区概述
1.1.1 地理交通位置
大发煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌兰木伦镇，行政属于乌兰木伦镇管辖，井田位于乌兰木伦河一级阶地的西缘；南与上湾井田连接，西与呼和乌素及尔林兔毗邻，北与李家塔矿接壤，其地理坐标为：
东经：110°4′16″～ 110°10′18″，
北纬：390°18′31″～390°22′43″。
大发煤矿交通较为便利。该矿井位于包（头）～神（木）铁路之西，与铁路仅以乌兰木伦河一河之隔，距矿井南部约5km的包神铁路黑炭沟集装站已于该矿装车站专线铁路直通，矿区内主干公路也从井田通过，南至大柳塔、神木、榆林，北至东胜、包头，均有公路相通。
1.1.2 开采范围
井田南北长及东西宽均为6km左右，面积为34.43km2 ，批准开采深度高程：
1、4359425，37419950
2、4361384，37423630
3、4361070，37424290
4、4359355，37425200
5、4359070，37425780
6、4359700，37426260
7、4359365，37427180
8、4359650，37427930
9、4358985，37428350
10、4358000，37428670
11、4357800，37428310
12、4357180，37428560
13、4354150，37422780
1.1.3 自然地理
1、 地形地貌及水文
矿区内地表多为第四系风积沙等松散层所覆盖。地形相对较平缓，呈西高东低之势，地表标高一般在1130～1260m。地表水系较发育，补连沟自西向东横穿矿井，常年有水，乌兰木伦河沿矿井东边界流过。
2、 气象
区内年降水量在195～531mm，平均357mm，降水多集中在7～9月份，蒸发量大，气候干燥，属半干旱半沙漠的高原大陆性气候。
3、 地震
该区无地震历史资料。据《中国地震裂度区划图》划分，该地区属地震裂度6度以下地区。
4、 经济
本区富含煤炭资源，工业比较发达，主要以煤炭开发，煤化工，电力开发为主，地方经济发展较快。
1.1.4 矿井周围环境
矿井周围有神东煤炭公司上湾煤矿、后补连露天矿，东南相邻的上湾煤矿井田面积约25.8km2，目前生产能力1000万t。矿井北部的后补连露天矿井田面积1.8 km2，年生产能力100万t。在矿井东南部以及补连沟口还有两个地方小窑，情况简述如下：
1、白石头煤矿：
位于矿井之东南边缘，是伊金霍洛旗所属的地方小窑。其以平硐方式开采1-2煤层，煤层厚2.5m左右，炮采为主，矿车及人力车运输，采用自然通风，井下涌水量较大，年产量10万t以上，于2003年6月矿井关闭，采矿证注销，矿井尚未发生过煤尘及瓦斯爆炸。
2、补连乡煤矿：
位于矿区内补连沟沟口附近。该煤矿以平硐方式开采1-2煤上分层，煤层厚1.7～1.9m。炮采工艺，开采范围不大，该矿现以小四轮运输，年产量为6万t左右，老窑内积水，现已关闭多年。但此老窑因开采历时已久，其采空的具体范围不详。
1.1.5 矿区地质特征
1、 地层
据大量钻孔揭露及地质填图资料，矿区地层走向大部呈NE向，只是在大柳塔-石圪台地层走向为NNW，倾向SSW，矿区地层由老至新有三叠系上统永坪组（T3y），侏罗系下统富县组（J1f），中、下统延安组（J1-2y），中统直罗组（J2z）安定组（J2a），第三系及第四系。
2、 地质构造
本井田位于华北地台鄂尔多斯台向斜东翼——陕北斜坡上，基底为坚固的前震旦系结晶岩系。印支期及其以后的历次构造运动对本区的影响甚微，主要表现为垂向运动，仅形成一系列的假整合面，无岩浆活动，未发现大的断层，矿区系鄂尔多斯早中侏罗世含煤盆地的一部分。该盆地是在地台基础上形成的继承式盆地，盖层地层总体为西向缓倾的大单斜层，倾角0°～3°左右，坡降5-17‰。
3、 岩浆岩
本区域无岩浆岩活动记载。
1.2 井田地质
1.2.1 区域地质
1、 地层
根据钻孔揭露和区内沟谷两侧山脊零星的出露，本区自下而上发育以下地层。
（1） 中生界三叠系上统延长组：该地层为本区含煤地层的沉积基底，为一套浅绿色至浅灰绿色的碎屑岩建造，以细、中粒砂岩为主，偶见煤线与岩屑，钻孔揭露最大厚度137m。
（2） 中生界中下侏罗统延安组：该地层为本地区的主要成煤地层，为一套内陆盆地沉积的碎屑岩建造。地层厚度154—194.83m。平均180m左右，与下伏延长组呈假整合接触。按沉积规律和含煤特性，自上而下分为下、中、上三个岩段。
下岩段：自延长组顶至4－1煤顶板砂岩底，层厚43.00～69.96m，平均为56.28m，由灰色、灰白色细粒砂岩、粉砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，一般下部多为粗粒屑沉积，上部多为细粒屑沉积，含4、5两个煤组，煤层层数虽多，但煤分层较薄，除4－3煤、5－2煤赋存外，其他煤层不存或成煤线，含煤系数6.18％，含煤性差。
中岩段：起于4－1煤顶板砂岩底到2－2煤顶板砂岩底为止，层厚49.78～78.06m，平均66.32m，主要由灰色、深灰色粉砂岩、细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，细粒沉积较多，中、粗粒砂岩呈透镜状局部发育，含2、3两个煤组，其中2－2煤、3－1煤为主要可采煤层，厚度较大，结构单一，煤质较好，全区稳定，本岩段含煤系数16.19％，含煤性好。
上岩段：起始于2－2煤层顶板砂岩底至延安组顶界面，层厚41.88～85.33m，平均60.00m，主要由灰白色细、中、粗粒砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，含1煤组，向东分岔成3个煤层，分别为1－1、1－2上、1－2煤，除1－2煤外均为局部可采煤层，
1－2煤层厚度较大，稳定性好，是区内的主采煤层，本岩段在无论煤层还是岩层在矿区东部边缘均受到不同程度的冲刷。含煤系数为14.05％，含煤性好。
（3） 中生界中侏罗统直罗组：该地层由浅兰色、浅黄绿色及灰色砂泥岩、砂岩组成。厚度83.48—141.42m之间，该地层下部有大型树干化石，局部可见煤线，与下伏延安组呈假整合接触。
（4） 上侏罗至下白垩统志丹群：该地层仅见与矿区的西部边缘。岩性多为具大型交错层理的砂岩，区部砾岩发育，残留厚度50m左右，与下伏地层呈不整合接触，
（5） 新生界更新统马兰黄土：该沉积仅见与沟掌或沟谷两侧，成分为含沙黄土，垂直节理发育，形成陡崖，残留厚度3～5m，分布范围不大，与下伏地层呈不整合关系接触。
（6） 全新统第四纪松散层：按成因分类，主要为风积沙、冲淤积、河床冲积物等，厚度一般为10～20m，局部可达50m。
2、构造
矿区内基本为一单斜构造，地层走向N20°～30°W左右，倾向S60°～70°W左右，地层倾角为0°～3°，煤层底板具宽缓的波状起伏，在东部稍有隆起。
根据目前揭露情况在全矿范围内仅发现10条正断层，落差0.3～5.04m，其中只有位于坐标（54674，23333）附近的F3断层（产状： 30°～ 60°<55°，H＝5.04m）和位于坐标（55353，25788）附近的F5断层（产状：90°<46°，H＝2.9m），落差较大，对回采造成了一定的影响。总体上看，根据构造分类标准，属Ⅰ类区域。
1.3 煤层
1.3.1 含煤性
井田主要含煤地层为中下侏罗统延安组，其地层总厚度平均为180m左右，自上而下共含煤8—13层煤，含煤总厚度20m，含煤系数为11%，延安组地层含可采煤层11层，平均总厚17.82m，可采煤层含煤系数9.9%。
1.3.2 煤层对比
依据本地区的含煤地层的沉积规律和各煤层的自身特征，对煤层的对比方法采用标志层法、测井曲线组合法、层间距法以及煤层底板等高线发展趋势法和其他辅助方法反复对比，互相印证后认为：1－2煤层，2－2煤层和3－1煤层对比可靠，其他各煤层对比较为可靠。
1.3.3 可采煤层
井田内有可采煤层11层，批准开采的有7层，为1－1，1－2上1#分煤层、1－2上2#分煤层、1－2、2－2上、2－2和3－1煤层,主要可采煤层1－2煤层、2－2煤层和3－1煤层，现将批准的可采煤层中3－1赋存情况简述如下：
3－1煤层：该煤层位于延安组中岩段的中下部，为本区最下一层主要可采煤层，煤层厚度2.28～3.95m，平均3.16m，该煤层厚度变化小，区内大部分地区厚度大于3m，在北部煤层稍厚，东南煤层较薄，结构简单，全区基本不含矸。属稳定煤层。
1.4 水文地质
1.4.1 区域水文地质
大发煤矿位于区域水文地质分区的鄂尔多斯高原，其构造隆廓为一平缓的单斜构造，地貌特征属于鄂尔多斯高原毛乌素沙漠的东南缘，多为丘陵地区，无明显的山地，地势相对平坦，基本呈西北高、东南低之势，区内沟壑纵横，乌兰木伦河为最终的汇集地。
1.4.2 井田水文地质
矿井内，地表水体主要是补连沟，区内地下水的赋存和分布主要受气候、地貌、地层、地质构造及地表水系等因素控制。
矿井内位于半干旱气候区，降水少，蒸发量大，地下水主要来源于大气降水的渗入，因此区内地下水比较贫乏。
矿井内地形总体上呈西北高、东南低之势，乌兰木伦河是区内所有地表水的排泄区，补连沟汇集了区内大部分水量，直接控制着地表水的运移，补连沟以南苏家梁—王家梁—树梁一线的山脊为南部分水岭，分水岭以北的水汇入补连沟，分水岭以南的地表水汇入黑炭沟及其它沟谷归入乌兰木伦河，补连沟以北的分水岭由李家湾—赵家渠—前补连村和李家塔一线的山脊构成，分水岭南翼的水排入补连沟，分水岭北翼的水汇入呼和乌素沟，区内，地表水径流受地形地貌的控制，地表水径流方向为西北—东南。下面将本区各含水层的情况进行以下简述：
1、松散层类孔隙水以潜水形式在全区广泛分布，但其厚度富水性变化较大，其含水层主要分布在乌兰木伦河谷，其次是补连沟泉域，主要为第四系全新统风积层潜水含水层和第四系全新统冲积层潜水含水层。
2、碎屑岩类孔隙～裂隙水全区广泛分布，含水岩性以粗、中细砂岩为主，隔水层岩性以泥岩、砂质泥岩、煤组成。
3、地下水的补给、径流、排泄条件
潜水：
矿井内，潜水含水层以大气降水为主要补给来源，径流方式为两种：一是地表径流，以补连沟为排泄区，一是地下径流，以补连沟和乌兰木伦河为排泄区域。地表径流方向与地形地貌形态一致，基岩潜水径流方向为西北～东南。
承压水：
位于1-2煤层以下的含水岩段由于承压水补给区较远，矿井内2-2煤层以上承压含水层可局部由承压转为无压含水层。其余下部煤层所属含水层均为承压含水层。
4、充水因素分析
大气降水：
该区年降水量194.7～531.6mm，平均357.3mm，年蒸发量2297～2833mm，平均2457.4mm，降水集中在7～9月份，大气降水入渗量约占降水量的5%，在第四系直接覆盖于煤层处，或煤层顶板间接与第四系松散层沟通出，大气降水成为矿井直接充水因素。
地表水系
乌兰木伦河是径流井田东部边缘的最大的地表水体，其次是井田内的补连沟，其他溪沟为季节性支沟，当在洪水位线以下开采时，地表水可直接或间接的使矿坑充水。
地下水
井田内1-2煤层以上的各地层不同程度的含有潜水，在1-2煤层以下碎屑岩类，含有承压水，潜水主要受大气降水补给，局部地表水补给，承压水主要是侧向补给，根据钻孔抽水试验资料，单孔涌水量均小于0.01L/s·m，因此，煤系地层富水性较差，地下水不丰富。
综上所述，矿井充水因素主要来源于大气降水的补给，其次为地表水和地下水的补给，该井田处于半干旱、半沙漠地区，蒸发量大于降水量的6～7倍， 且降水比较集中，易形成集中排泄，除地表流失及蒸发外，仅少量部分入渗地下，补给潜水，深部承压水由于补给源较远，且岩石节理、裂隙不发育，地下水径流缓慢，故含水较弱，开采时不会发生突水问题，应引起注意的是浅部边缘地带和补连沟，乌兰木伦河一带，在这些地域开采时应加以防范。
1.4.3 矿井水文地质类型
矿井位于鄂尔多斯台向斜东胜隆起之东南边缘地带，构造形态基本为一南西倾的单斜构造，地层倾角1～3°，无断层及大的褶皱，工作区内水文地质条件简单，煤层顶底板岩性致密，均为弱含水层，导水性差，再加上离补给区远，矿井涌水主要来自于受大气降水补给孔隙－裂隙水，涌水量较小185m3/h，根据上述条件认为该矿水文地质类型为一类Ⅰ型。
1.4.4 煤矿供水水源
1、地面生活用水来自于考考赖水源地。
2、生产、绿化等用水主要为矿井水的重复利用。
1.5 环境地质
1.5.1 瓦斯、煤尘、煤的自燃、地温
1、 瓦斯
从区内及邻区各生产矿井及开采小窑调查结果表明，自开采以来，从未发生过瓦斯爆炸事故。
从区内各煤芯煤样瓦斯解吸测定来看，其甲烷含量在0～0.19m3/t，CO2含量为0.01～0.15m3/t，由此反映了本区各煤层瓦斯含量很小或无解吸量。
从瓦斯分析结果来看，主要为氮气（N2），一般为91.71%，其波动范围83.72～99.14%。而甲烷由1.67～15.29% CO2为0.85～5.33%，故可划为二氧化碳～氮气带，属于低沼矿井。
本区煤层瓦斯含量较小的主要原因是煤的变质程度低，煤层埋藏浅所致，其次是不粘煤在成煤过程中以遭受了不同程度的氧化。
2、煤尘
本区的煤尘具有爆炸性。
3、地温
区内通过对b106、b115、b202、L6号孔的井温测量，地温样度为1.9℃/100m。对BK10号孔的简易地温测量，其结果地温梯度为2.0℃/100m。区内无地温异常区存在。
1.6 地质勘察及评述
1.6.1 地质勘查
1、1982年，内蒙勘探117队在该地区进行了普找工作，涉及该矿的只有162＃孔。
2、1985年，内蒙煤勘151队在补连区进行了普查勘探工作，与矿内施工钻孔9个，并提交了相应的地质报告。
3、1985年－1987年，151队在补连区转为详查勘探，在本矿范围内施工深孔17个，浅孔11个，钻探工程量5432.59米，并与1987年底提交了《补连区详查地质报告》。
4、1986年，151队在补连详查区东部进行了高于详查，低于精查的勘探，并进行了1∶5000的航空地质及水文地质调绘。总施工钻孔54个，本矿内可利用孔6个，与当年提交了地质报告。
5、1987年—1988年，由151队对李家塔井田（李家塔井田3—3′勘探线以南现已划入大发井田）和大发矿的前身——马家塔井田进行了精查勘探，可利用钻孔29个。与1980年提交了精查地质报告。
6、1992年由华能精煤公司出资，151队对现大发矿范围进行了补充勘探，与同年提交了补充地质报告。

第二章 生产能力及服务年限的确定
2.1 矿井工作制度及储量
2.1.1 工作制度
全矿采用4班6小时工作制度.其中三班为采煤工作,一班为设备检修工作。全矿全年工作日为300天，全天净提升时间为14小时。
2.1.2 工业储量
该矿井在采矿权证圈定范围内获得的3-1煤的工业储量为17572.2万吨。能利用储量（A+B+C+D） 13704.4万吨，A级储量6055.9万吨，B级储量5441.1万吨，C级储量2207.4万吨，D级储量0万吨。暂不能利用（各种煤柱 ）储量合计为441.7万吨， B级441.7万吨；其中场区保护煤柱441.7万吨。所以3-1煤的可采总储量为13704.4万吨。
2.2 生产能力的确定
2.2.1 生产能力的确定
根据本井田煤层赋存状况、地质构造、开采技术条件、采掘工作面设备配备以及设计要求，设计确定矿井生产能力为120万吨/年。分析如下：
1、优越的地质条件为工作面高产奠定了基础
本矿井为低瓦斯、近水平煤层，主要可采煤层为中厚煤层，开采条件好，赋存稳定，水文地质及构造简单，没有岩浆岩侵入，断层对回采的影响不大。以上条件为综采工作面高产高效奠定了基础。
2、煤炭科技进步为矿井高产高效创造了条件
中厚煤层长壁综采在我国煤矿生产中普遍使用，占综采比例70%以上，技术、装备和生产管理已经成熟，先进的采掘设备为工作面高产提供了保证。
设计根据矿井煤层赋存条件，综采工作面选用大功率、大运量、高强度的采掘设备，完全可以满足工作面高产高效生产的需要。
综上所述，设计确定矿井生产能力为120万吨/年是合理的。 初步确定年生产能力为120万吨/年。
2.2.2 服务年限的确定
矿井服务年限按下式计算：
T=ZKAK=17302.4÷120÷1.3=87.8 （2-1）
式中:T—矿井服务年限，年。
Zk—矿井可采储量，万吨。
A—矿井设计生产能力，万吨/年。
K—储量备用系数，由于矿井地质条件简单，取K=1.3。
经计算，矿井服务年限为87年。按现行《煤炭工业矿井设计规范》要求，服务年限合适。

第三章 矿井开拓及运输
3.1 矿井开拓
3.1.1 工业广场及井筒位置的选择
1、 主井位置选择的考虑因素
（1） 矿区地形、地质构造和矿体的埋藏条件。
（2） 矿井的生产能力和井筒的服务年限。
（3） 矿山岩石性质及水文地质条件。井筒应避免开掘在含水层、受断层破坏和不稳固岩层中，尤其应避开熔岩发育的岩层和流沙层。
（4） 井筒位置应考虑地表和地下运输联系方便，应使运输功最小，开拓工程量最少。
（5） 矿床的勘探程度、储量及远景。
（6） 应保证井口及有关建筑物不受山坡滚石、山崩和雪崩等危害。
（7） 井口标高应高出历年最高洪水位3m以上。
（8） 井筒位置应尽量避免压矿，尽量位于岩层移动带以外一定距离，否则应留保安矿柱。
（9） 井口应有足够的工业场地，以便布置各种建筑物、构筑物、调车场、贮矿场、废石场等，同时考虑不占农田或少占农田。
（10） 每个矿井应有两个或两个以上通往地表的独立出口，两个出口之间的距离不得小于30m；若出口建筑物用防火材料建筑时，距离不小于20m。
（11） 改扩建矿井应考虑原有井筒和有关建筑物、构筑物的利用。
2、 工业广场位置的确定
矿区内地表多为第四系风积沙等松散层所覆盖。地形相对较平缓，呈西高东低之势。在补连沟以南，地表标高在+1228.5m～+1235.3m。在井田中央位置，矿山岩石性质稳定，水文地质比较简单，地势平缓，其向南有主要公路干线，只需要修筑一条公路就可以与主干公路相通。但是其向北为补连沟，向东为古冲沟，向西为洪积层，且离工业场地的距离较近，不适合井筒的布置，不利于全矿的开拓。所以不宜选择此地作为工业广场。
在地面标高1120m～1145m，在井田的南边界处，地势平坦，且直接和公路相通，不需要另外建设交通线路，虽然这样会增加井下的运输长度，但是井下采用胶带输送机连续运输，其运输成本远低于井上的运输成本。经综合考虑，确定此处为工业场地。
3.1.2 开拓运输方式的选择
由于煤层底板标高在+1010m～+1070m，地面与煤层地板的垂直高度在75m～135m之间。考虑煤层埋藏深度不大，不适宜用立井开拓，而且立井施工技术难度大，所以排除立井开拓的可能。现在比选平硐和斜井开拓。
1、斜井开拓——胶带运输方案
主井和副井采用斜井开拓，井下布置煤巷，巷道沿煤层底板掘进。一般煤层赋存较浅，垂深在200米以内，最大到500米，均可考虑采用斜井开拓。而且斜井的倾角可以在一定范围内调整，所以其井口和井底的位置机动性和适应性较强。
斜井开拓具有施工简便，建设快、投资少的优点，但一般生产能力较小、生产费用高。
该矿设计能力为120万吨/年，拟订主要运输方式采用胶带输送机运输，辅助运输采用无轨胶轮车运输，所以其主斜井允许最大倾角16°，副井最大倾角为10度。主、副斜井均沿倾向布置，主斜井长度为235m,副斜井长度为400m。主斜井掘进至煤层底板，继续沿走向布置运输大巷。副井掘进至煤层底板沿走向继续掘进布置为辅运大巷。主斜井井筒长度为235m，副斜井井筒长度400m，按照各井筒施工费用计算，采用斜井开拓布置主要井筒的费用为317.5万元。
按照无轨胶轮车运输的适应条件，一般巷道倾角应不大于12°，巷道倾角大于8.5°时，连续纵坡长度一般应不大于500；巷道倾角在5.7°～8.5°时，连续纵坡长度应不大于700～800m；巷道倾角小于5.7°时，一般无特殊要求。超过上述值应设缓坡段，缓坡段坡度一般应小于1.7°～3.4°。所以副斜井的倾角合适。
各巷道施工费用见表3.1。
表3.1各巷道的施工费用表 单位：元/米
名称
平硐
斜井
立井
煤巷
岩巷
费用
4000
5000
10000
1500
3000

2、平硐开拓—胶带运输方案
平硐开拓按照平硐允许最大倾角5‰设计，副井采用斜井开拓，最大倾角10°，采用胶带运输机连续运输，无轨胶轮车辅助运输。其初步井筒工程量为400m斜井井筒和1465m平硐井筒。初步造价为786万元。
由以上可知，如果采用平硐开拓，则平硐的井筒长度太长，井筒压煤量太大，经济上在井筒施工方面的投资是斜井开拓的一倍。本着少投资，早投产的原则，不宜采用平硐开拓方案。
综合分析比较可行的开拓方式，以斜井开拓为最优开拓方式。所以选择此方案为本设计的开拓方式。也确定将井田东边界突出部分处定为工业广场。
3.1.3 风井的比选
设计拟订采用集中通风，所以风井井筒是集中布置在工业广场，由此，风井可以选择采用立风井和斜风井两套方案，如果采用斜风井，其倾角确定为25°，其井筒长度为149m，施工费用确定为74.5万元；而立风井其井筒长度为62m，施工费用确定为62万元；但是采用立风井会在煤层中掘进一条近135m的煤巷，大概需要施工时间4天，施工费用确定为20.25万元；所以立风井的施工费用应该为82.25万元。从经济和建井工期两方面比较，由于立井较斜井施工工期要短。立井平均进度指标按100m/月计算，斜井按120m/月计算，立井较斜井施工工期要短约17天。经综合比较立风井工期要比斜风井短10天左右,基本可以确定施工工期一致，但是立风井的投资成本较斜风井高。
综合比较，本着节省投资、缩短建井工期的原则，设计推荐斜风井方案。
3.2 开拓系统及井筒位置的确定
3.2.1 井筒数目
确定主要井筒数目为3个。其中一个主井，一个副井，一个回风井。采用集中布置。集中布置具有以下特点：
优点：工业场地布置集中，可减少工业场地平整的土石方量；井底车场布置集中，可减少井底车场工程量；井筒相距较近，建井工程量小，建井期短；井上、井下生产集中，生产管理方便，可先将一条新井筒延深到新水平，另一条井筒可由下向上反掘。
缺点：两井相距较近，若一井发生火灾，往往会危及另一井的安全；主井在井口卸矿时，飞扬的粉尘可能随进风风流进入矿井，因此，一般要求在主井口安装收尘设施，或者在主、副井之间设置隔尘设施。
由于集中布置的优点很突出，所以采用主井和副井集中布置。参考现在的大型矿井的通风方式，一般均采用集中通风，只有井田范围太大的矿井在后期才考虑分区通风。由于集中通风便于集中管理，其优点很突出，所以风井位置决定一起集中布置在工业场地。初步确定主井井口地面标高在+1130m,副井井口地面标高在1130.5m。风井井口地面标高1128.6m。
3.2.2 井筒的用途及位置确定
主井主要用于运输，副井用于行人、下放材料、辅助运输及进风。风井主要用于回风和兼作全矿的安全出口。
确定主井井口地面标高在+1130m,副井井口地面标高在1130.5m。风井井口地面标高1128.6m。具体坐标及装备见表3.2。
表3.2 井筒位置特征表
名称
主斜井
副斜井
斜风井
坐标
4359244 37427748
4359267 37427793
4359224 37427725
井口地面标高
+1130m
+1130.5m
+1128.6m
井筒倾角
16°
10°
25°
提升方位角
62°
62°
62°
井筒长度
235m
400m
150m
井筒用途
主要用于运输
下放材料人员及辅助运输和进风
回风和兼作全矿的安全出口
装备
胶带输送机
混凝土底板
行人台阶
规格（宽×高）(mm)
4830×3120
5600×4600
4500×3800
3.2.3 开拓系统的构成
主斜井由工业广场沿井田倾向向下掘进，掘进至煤层底板沿煤层底板掘进布置为主运大巷；副斜井由工业广场沿井田倾向向下掘进，与主斜井平行，掘进至煤层底板沿煤层底板掘进布置为辅运大巷，副斜井也兼做为进风井。风井也采用斜井向下掘进，布置在煤层顶板的岩石层中。然后平行于两条大巷掘进布置为回风巷。
全矿布置两组大巷，即由井筒底直接沿煤层向井田西境界掘进布置为东大巷，为了兼顾二盘区和三盘区的开采，掘进至煤层底板高程在+1225m左右时，垂直现有大巷在掘进三条大巷布置为北大巷。每组大巷均由主运、辅运及回风巷构成。其中接续东大巷掘进至井田西境界布置为区段平巷为一盘区的一个区段服务，可以随采随弃。东大巷则服务于整个矿井，北大巷服务于矿井的二和三盘区。其具体布置见开拓系统图。
1、主斜井
主斜井位于工业场地西北侧，地面标高＋1130m，主要用于全矿的运输。主斜井倾角16°，井筒落于煤层底板，井筒长度235m。采用圆弧拱形断面。装备胶带输送机。
2、副斜井
副斜井和主斜井集中布置，地面标高＋1130.5m，主要用于材料、人员的运输进出和进风，倾角10°，井筒落于煤层底板，井筒斜长400m。采用圆弧拱行断面。巷道底板打混凝土。
3、斜风井
斜风井与主、副井采用集中布置，还作为全矿发生水灾时的安全出口，地面标高+1128.6m，主要是用于回风，井筒落于煤层顶板的岩层中，斜长150m，倾角25°，设行人台阶和安全出口。其井口布置见主要巷道断面图。
4、大巷
根据设计规范，煤矿采用3巷布置形式，即需要布置3条大巷。因此三条大巷均接井筒底部沿煤层底板平行掘进，大巷总长度1996m,辅运大巷采用矩形断面，主运大巷为半圆拱断面，回风大巷为半圆拱断面，其倾角都为2°。
5、顺槽
顺槽垂直大巷布置，采用矩形断面。主顺和辅顺间隔30m布置，位置在工作面左侧，工作面右侧布置为回风顺槽。主、辅两顺槽每相距100m布置一条联络巷。顺槽一直掘进至井田南边界布置工作面。顺槽总长度为6300m。其规格断面见主要巷道断面图。而且上一个工作面的辅运顺槽可以作为下个工作面的回风顺槽。
以上巷道的断面形状和规格详见主要巷道断面图。
3.3 盘区的划分及布置
3