采矿工程-七台河精煤集团新建二矿18Mta新井设计.docx

摘 要
本设计矿井为七台河矿业集团有限责任公司新建二矿1.80Mt/a新井设计，共有5层可采煤层，煤层平均厚度为1.5m，煤层工业牌号为1/3焦煤。设计井田的可采储量为177.37Mt，服务年限为70.4年。
本设计矿井采用双立井开拓方式，划分两个开采水平。采用集中大巷布置，大巷采用10吨蓄电池式电机车牵引3.0t底卸式矿车运输，采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为普通机械化采煤工艺，采空区处理方法为全部垮落法。
提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。
由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采。
关键词：开采水平;可采煤层;开拓方式走向长壁

Abstract
177.37key words：the level;workablecoalseam;developmentmethod;;alignment long wall;useable rederves

摘 要 I
ABSTRACT II
第 1 章 井田概况及地质特征 1
1.1 井田概况 1
1.1.1 交通位置 1
1.1.2 地形 地势 2
1.1.3 气象 地震 2
1.1.4 水源及电源 2
1.2 地质特征 2
1.2.1 矿区内的地层情况 2
1.2.2 地质构造 3
1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 3
1.2.4 岩石性质 厚度特征 5
1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性 6
1.2.7 煤质 牌号及用途 7
1.3 勘探程度及可靠性 8
第 2 章 井田境界及储量 11
2.1 井田境界 11
2.1.1 井田周边情况 11
2.1.2 确定井田的依据 11
2.1.3 井田境界 11
2.1.4 井田未来发展情况 12
2.2 井田储量 12
2.2.1 井田储量的计算 12
2.2.2 保安煤柱 13
2.2.3 储量计算的评价 14
2.3.1 矿井工作制度 14
2.3.2 矿井生产能力及服务年限 15
2.3.3 矿井设计服务年限 15
第3章 井田开拓 16
3.1 概 述 16
3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 16
3.1.3 确定井田开拓方式的原则 17
3.2 矿井开拓方案的选择 18
3.2.1 井硐形式和井口位置 18
3.2.2 开采水平标高 24
3.2.3 开拓巷道的布置 24
3.3 选定开拓方案的系统描述 26
3.3.1井硐形式和数目 26
3.3.2 井硐位置及坐标 26
3.3.3 水平数目及高度 27
3.3.4大巷数目及布置 28
3.3.5 井底车场形式的选择 31
3.3.6 煤层群的联系 33
3.3.7 带区划分 33
3.4 井筒布置及施工 35
3.4.1 井硐穿过岩层的性质及井硐维护 35
3.4.2 井硐布置及装备 35
3.4.3 井筒延伸的初步意见 36
3.5 井底车场及硐室 37
3.5.1 井底车场形式的确定及论证 37
3.5.2 井底车场的布置 37
3.5.3 井底车场通过能力验算 39
3.5.4 井底车场主要硐室 40
3.6 开采顺序 40
3.6.1 沿煤层走向的开采顺序 41
3.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序 41
3.6.3 带区接续计划 42
3.6.4 首带区选择及三量计算 42
第4章 带区巷道布置与带区生产系统 44
4.1带区概况 44
4.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱 44
4.1.2 带区地质和煤质情况 44
4.2 带区巷道布置 44
4.2.1 区段划分 44
4.2.2 带区煤仓形式，容量及支护 45
4.2.3 采区硐室简介 46
4.2.4 带区工作面的接续 47
4.3 带区准备 50
4.3.1 带区巷道的准备顺序 50
4.3.2 带区主要巷道的断面及支护方式 50
第5章　采煤方法 52
5.1 采煤方法的选择 52
5.2 回采工艺 52
5.2.1、选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 52
5.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式 53
第6章 井下运输和矿井提升 56
6.1 矿井井下运输 56
6.1.1 运输方式和运输系统的确定 56
6.1.2 矿车的选型及数量 56
6.2 矿井提升系统 58
6.2.1 矿井主提升设备的选择及计算 58
第7章 矿井通风系统的确定 60
7.1 矿井通风系统的确定 60
7.1.1 概述 60
7.1.2 通风系统确定的因素 60
7.2 风量计算与风量分配 61
7.2.1 风量计算 61
7.2.2 风量分配 66
7.2.3 风量的调节方法与措施 67
7.2.4 风速的验算 68
7.3 矿井通风阻力的计算 69
7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 69
7.3.2 矿井等积孔的计算 71
7.4 通风设备的选择 71
7.4.1 主扇的选择计算 71
7.4.2 电动机的选择 72
7.4.3 反风措施 72
7.5 矿井安全技术措施 72
第 8 章 矿井排水 76
8.1 概述 76
8.1.1 矿井水来源及涌水量 76
8.1.2 对排水设备的要求 76
8.2 矿井主要排水设备 77
8.2.1 排水系统和排水方式简介 77
8.2.2 主排水设备及管路选择计算 78
第9章 带区供电 81
9.1 矿井供电系统概述 81
9.1.1 电力用户的分级和电压等级 81
9.1.2、地面变电所 81
9.1.4 带区供电 81
9.2 带区电器设备的型号及数目 82
9.3 变压器容量选择 83
9.4 电缆选择计算 83
第 10 章 矿井主要技术经济指标 86
总 结 88
附录 1 91
煤矿瓦斯爆炸原因分析 91
附录 2 95

第 1 章 井田概况及地质特征
新建二矿位于黑龙江省七台河矿区西北部，行政区属七台河市新兴区。矿址距七台河火车站约2.5公里。东南距七台河矿务局15公里。地理坐标：东经130°53′,北纬45°45′。
新兴区内有矿区专用线经七台河站与牡佳线接轨。公路可通往依兰、佳木斯、鸡西、宝清、密山、哈尔滨等市级县及对苏口岸。铁路、公路、交通运输都很方便。交通位置详见图1-1：

图1-1 新建二矿交通位置示意图
新建二矿地形属漫岗及丘陵区，地势特点是西高东低，标高在160～190米之间，井田内有新老两条七台河，均为季节性河流，新七台河河床宽约20米，平水期流量0.5 m3/秒，洪水期流量为10～25 m3/秒。老七台河平水期流量小于0. m3/秒，洪水期流量10～30 m3/秒、井田北部有倭肯河，属常年河流,河宽约30米，水深1～2米，平水期流量10～30m3/秒，洪水期流量达1000 m3/秒以上，河道蜿延曲折，属老年期河流，井田西部有条较大的季节性水沟——西大沟，是汛期主要的防泛地点。
1、温度、气温、降水量、结冻期、风速
属于亚寒带，年最高气温30.5℃～38.2℃，年最低气温-31℃～37.2℃，年平均气温1.1℃～5.1℃.年降水量为500mm。年蒸发量968.8～1635.3mm。冻结期为11月至翌年4月，最大冻结深度为1.29～1.96m。年间多西北风，年平均风速为2.3～4.4m/s，最大风速16～33m/s。
2、地震
根据辽宁省地震大队1964年地震资料本区地震强烈度为Ⅵ度。
1、水源
根据已批准的七台河矿区总体发展规划，矿井用水取自桃山水库。
2、电源
根据1986年1月3日七台河矿物局与佳木斯电业局会谈纪要及达成协议，
本井电源引自七台河西部变电所。

1.建二矿地层为中生上侏罗统鸡西城子河组下部，地层厚度约800米，含煤24层，总厚11.93米，含煤系数1.9％。
2.现将各段地层自下而上分述如下：
第一段：上自97层顶板20米处含动物化石，层位往下城子河组，底砾岩，厚约250米，以粉砂岩细砂岩为主，以底砾岩化石层位，99层顶板浅灰绿色凝灰岩（厚0.4-0.6米）为主要标志，含煤五层其中99层局部可采，据桃山部分钻孔揭露底砾岩约厚20-30米，再往下是火山碎屑岩，系滴道组。
第二段：上限至82层顶板40米处粗砂岩含水层上，厚约300米，以细、中砂岩为主，岩性往上渐粗，85层直接顶为含云母砂岩，87层直接顶为含粗砂岩。此段含煤5层，其中82#、85#、87#、90#、91#五层煤是新建二矿主要开采煤层。本段含煤系数高达4%,是七台河矿区主要含煤地层段之一。
第三段：上限74层底板到91层顶板40米止，厚约160米，岩性以中粗细砂岩为主，从下往上渐细，沉积完整，含 煤7层，81、80、79、78、77、76、75层等这些煤层全不可采，供小窑开发。
第四系：松散冲积层不整合覆盖于煤系地层之上，厚2-20米。
：
表1-1 断层特征表
序

号
断层号
与煤层走向
关系
基本特征
控制程度
摆动
可靠程度
走向
倾向
倾角
性质
落差/m
1
F4
斜交
N20°-40°W
NE
50°
正
20-70
58-118 63-235 61-13
±10m
可靠
2
F9
斜交
N38°-50°W
N40°-52°W
50°
正
50-200
61-77 61-127
±30m
可靠
1．煤层对比的方法和依据：经生产实践和补充勘探证实，原矿井地质报告关于煤层对比方法正确，对比可靠，煤层对比的主要标志层：87层顶板含砾粗砂岩石，94层顶板云母粉砂岩，97层顶含动物化石层位。99层顶板浅灰绿色凝灰岩层，100层顶板云母粉砂岩，全区较发育。
2．煤层组合特征，85与87层，90与91层，95与96层为典型的伴生煤层，层位稳定，层间距微变，易于识别和对比。 本井田内有煤24层，其中可采和局部可采13层，而82#、85#、87#、90#、91#五层煤是新建二矿主要开采煤层。其赋存状况，各煤层特征及变化规律见表1-2，及图1-2：
表1-2 可采煤层特征表

1-2 煤岩层综合柱状图
1.2.4 岩石性质 厚度特征图
新建二矿区内岩性较细，主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂层及煤层组成，仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。
煤层和岩层的物性差异均比较明显，各岩层的密度差别较小，γ─γ曲线在各种岩层反应平直煤层异常反应明显，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。各类岩石的物理性质详见表1-3，岩石力学强度见表1-4：

表1-3 岩石的物理性质指标表

3

表1-4 岩石力学强度见表
岩石名称
抗压强度
σc(MPa)
抗拉强度
σt(MPa)
摩擦角
φ(°)
内聚力
C(MPa)
砂岩
20-200
4-25
35-50
8-40
泥灰岩
10-100
2-10
15-30
3-20
1.2.5 井田水文地质情况
新建二矿地形大部分属漫岗，标高一般在160-200米，井田北部及中部为河谷水文地质区，西部及南部为丘陵水文地质区。岩层的富水性主要决定于构造裂隙的发育和补给条件，我矿深部煤层（100-101层）露头正处在倭肯河河床下，故补给来源丰富 。
浅部各煤层，除大气降水补给地表强风化裂隙带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度随着埋藏深度增加而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带，由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在分带规律且有分层规律。
82#85#87#90#91#新建二～～历年来新建二矿所采各煤层多属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占62.3％，发热量一般在6500～7500大卡/千克。
1．煤层的物理性质
已开采各煤层多为亮煤，半亮煤或半暗煤，水平层状构造 ，结构致密，质脆，垂直节理发育，玻璃光泽，踞状或平面断口，镜下多见凝胶化基质，木质镜煤，丝炭，角质化物质较少，并以角质层为主，树脂体则少，透明基质和形态分子，含量少等，且发鲜红色，形态分子结构不规整，镜下可见无机物，有石英碎屑及菱铁矿物等。
2．化学性质及煤种
从生产实际和深部钻孔看，我矿煤质变化规律符合希尔特定律。
A挥发份随深度增加而降低，
B煤的变质程度随深度增加而提高，
如：82#为1/3焦 煤，煤层85#、87#、90#、91#均为焦煤。现将主要开采煤层煤样分析见表1-5：
3．煤的工艺特性
现开采煤层多属中低灰份，灰分多为内在灰份。系二氧化硅、氧化铝、氧化铁等，氧化镁、氧化钙较少，故灰熔点达1250℃以上。
煤的可选性为易选，易选中等煤的可选性灰份与粒度成正比，如层随着粒度的增大，灰份逐增，是因为结核状无机物难破碎而致。煤样分析详见表1-5：

表1-5 煤样分析表

为了更好地满足煤炭生产的需要 ，合理利用煤炭资源，为给二水平延深提供可靠的地质资料，根据矿务局勘探队1998年提交的新建深部补勘地质报告和1991年本科提供的矿井地质报告和十余年的井巷工程资料，对1991年提交的原矿井地质报告进行修改和补充。对以往的采探实际成果及补充勘探成果，全面收集，系统整理，综合分析。根据钻探以及井巷新揭露的地质资料，修改构造，重新核实储量，矿井生产，开拓深部和长远规划提供了可靠的地质资料依据。
随着开采深度增加，煤炭生产对测量精度、地质构造分析的精度，以及绘图精度的要求进一步提高，本次报告的数据资料、图纸及文字说明均用计算机处理，其精度达到相当高的水平，对生产应用既方便又可靠，减少了由于人为因素的影响而造成的误差，尤其是微机绘图一项为全国首创。
历次地质工作及质量评述：
1956年108勘探队在区内进行普查找矿工作，并于1957年末提出了西至青龙山，东至新兴，面积约204平方公里的概查。
1958年204勘探队在概查报告基础上，进行了七台河区（包括胜利深部、浅部)的普查勘探，当年提出了中间资料，继而越过详查阶段，进行了精查，1959年末提出精查报告，因勘探深度不够又继续进行补充勘探报告，并于1960年5月提出了精补报告。 204队在1964年提交了胜利深部精查补充勘探报告和七台河勘探区地质最终报告（第二次精查补充）。1958年～1964年204勘探队在本区共施工216个孔，工程量67282.82米。1970年局地测处勘探队在本区施工一个浅部补勘孔，进尺122.0米。1978年～1986年局地测处勘探队对本区深部（-400米～800米）进行补充勘探，共施工了28个孔，进尺21865.79米，其中五个孔在-400米以上，其可采煤层点73个，综合评级结果为甲级39个，乙级18个，丙级16个，甲乙级层点率为78％，其中测井甲乙级层点率为100％。新建二矿
深部勘探地质报告1988年10月提交，于1988年12月经东煤公司批准，共获B+C级储量2622.20万吨，表外储量424.8万吨。1991年矿井地质报告，经东煤公司批准共获得A+B 级储量4615.5万吨 C级储量6866.2万吨，表外储量3211.6万吨。本井田内共布有22条勘探线，共施工了245个钻孔，总工程量89270.61米，平均每平方公里为3.7个钻孔。本次报告井田利用钻孔234个，外围利用11个。可采煤层点987个，其中甲级642个，乙级204个，丙级141个，甲乙级层率为84.7％质层率100%。

第 2 章 井田境界及储量
新建二矿与新立、新兴相连，与新立矿开采同一组煤层，以七台河河床中心和+80、-250、-400米标高为界分割，与新兴矿以74层底板为界，故本矿的安全生产和邻矿安全生产互为影响，本矿的开采对新兴矿工业广场及井巷工程有较大的影响，因此本次报告充分考虑这一因素，并留设永久煤柱。
新建二矿井田内小窑开采历史较长，因历史原因，除早期开采的小煤窑资料收集不全外，近十多年小煤窑资料齐全，现生产的矿务局系统的3对，市政小井15对。
小煤矿开采煤层大都是边缘三角煤或不计量、灰分超限的煤层，对本矿的安全生产无影响。

1.以地理地形,地质条件作为划分井田境界的依据.
2.要适于选择井筒位置,安排地面生产系统和各建筑物.
3.划分的井田范围要为矿井发展留有空间.
4.井田要有合理的走向长度,以利于机械化程度的不断提高.
井：
东：以右边界为界；
西：以青龙山为界 ；
南：以下边界为界；
北：以98层煤煤层露头为界；
井田走向长度：5800m
倾向长度： 3600m
勘探面积： 18.15km2
新建二矿井田煤层赋存稳定，地质条件简单，煤炭资源储量丰富，有很好的发展前景，有改扩建的潜力。
（一）矿井初步设计应计算以下储量：
1.矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量”和“暂不能利用储量”；
2.矿井工业储量：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，A、B、C三级储量的计算方法，应符合国家现行标准《煤炭资源地质勘探规范》的规定；
3.矿井设计储量：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护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量；
4.矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率。
（二）矿井工业储量是指井田精查地质报告提供的平衡表内A+B+C级储量，它是矿井设计的依据。
井田工业储量应按储量块段法进行计算：
块段储量=块段面积×段平均厚度×容重/cosθ
θ——为煤层平均倾角
计算得Zc=85.7×250000×1.4×5×104 /cos11°=2445.77Mt
（三）矿井可采储量的计算
Z=(Zc-P) ×C
中：Z——可采储量，
Zc——工业储量，Mt
　　　　 P——永久煤柱损失，Mt
C——采区回采率,厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85；地方小煤矿不低于0.7。
计算得：Z=（188.5-7.5）×0.98=177.38Mt
详见表2-1。
（一） 保护煤柱的留设方法
1. 工业场地及主要井巷保护煤柱留设
（1）工业场地保护煤柱留设，应在确定地面受保护面积后，用移动角圈定煤柱范围。移动角数值应采用本矿区实测数据或与本矿区条件类似的矿区的实测数据选取。工业场地地面受保护面积应包括受保护对象及围护带，围护带宽度为15m。
（2）不包括在工业场地范围内的立井，圈定其保护煤柱时，地面受保护对象应包括轿车房，井口房或通风机房风道等，围护宽度为20m。圈定立井保护煤柱时，应根据井筒深度、岩性、用途、煤层赋存条件及地形特点等因素，按国家现行标准《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定执行。
（3）斜井受保护对象应包括绞车房、井田、斜井井筒及井底车场。井口围护宽度应为10m。
（4）当斜井大巷、上、下山位于煤层中时，其保护煤柱宽度，可按本矿区或与本矿区条件类似的矿区经验确定；或根据实测资料用分析法确定。
斜井或巷道上方的煤层是否留设保护煤柱，应根据巷道距地表的垂深，巷道所在的围岩性质，巷道与煤层的法线距离等因素确定。斜井或巷道下方煤层，应从巷道保护煤柱边界起，用岩层移动角圈定保护煤柱。
2. 断层带及井田径界煤柱的留设
断层带及井田境界煤柱可按照实习矿井所留设煤柱尺寸获取20～50m的煤柱宽度来计算。并不是所有的地面建筑物、河流等均须留置保护煤柱，设计时应结合实习井的具体情况和“三下”采煤理论进行分析。
（二）新建二矿井田边界煤柱留设及断层、井筒周边煤柱的留设
井田边界煤柱留设为20m；断层带煤柱留设为20m；井筒周边煤柱留设为15m；地面留设50m煤柱。
新建二矿矿井设计的各类储量计算严格按照有关规定执行。由于技术水平所限，储量的计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定误差。详情见表2-1表2-1
水
平别
煤
层别
工业储量
A+B+C万吨
煤炭损失量
可采
储量
工业
场地
井田
境界
断
层
开采
损失
其他损失
合计
损失
Ⅰ
82
2845.7

85
2725.6

87
2566.9

90
2496.8

91
2205

合计
12840

Ⅱ
82
2540.8

85
2406.7

87
2355.6

90
2302.7

91
2012.0

合计
11617.77

总计
2445.77

2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限
根据《设计规范》规定：
1．矿井年工作日按330天计算；
2．矿井每昼夜四班工作，其中三班半进行采、掘工作，半班进行检修；
3．每日净提升时间16h小时。
一. 根据《设计规范》，矿井的设计生产能力应为：
大型矿井：120、150、180、240、300、400及以上（Mt/a）；
中型矿井: 45、60、90（Mt/a）；
小型矿井：9、15、21、30（Mt/a）；
除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。
二. 矿井设计生产能力方案比较
新建二矿矿井已查明的工业储量2445.77Mt，估算本井田内工业广场煤柱、境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的%，各可采层均为薄煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为%，由此计算确定本井田的可采储量为Mt。
根据地质报告的资料描述，煤层储量丰富，煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用中型矿井设计。并初步确定三个方案，即矿井生产能力为1.20Mt/a， 1.50Mt/a和1.80Mt/a三个方案，分析论证如下：
按照公式
P=Z/AK
式中，P——为矿井设计服务年限，a；
Z——井田的可采储量,Mt；
A——为矿井生产能力,Mt/a；
K——为矿井储量备用系数，一般取1.4；
计算得：
P1= ； P2=36.2a； P3=34.2a；
经与《规程》和采矿设计手册相核对，确定70.4a为比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为1.80Mt/a。
矿井设计服务年限 P=Z/AK
式中，P——为矿井设计服务年限，a；
Z——井田的可采储量,Mt；
A——为矿井生产能力,Mt/a；
K——为矿井储量备用系数，一般取1.4；
计算得：p= Z/AK=17737.64.4）=70.4a。

第3章 井田开拓
3.1 概 述
3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述
新建二矿位于黑龙江省七台河矿区西北部，行政区属七台河市新兴区。矿址距七台河火车站约2.5公里。东南距七台河矿务局15公里。地理坐标：东经130°53′,北纬45°45′。
3.1.2 影响本矿井开拓方式的因素及其具体情况
井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：
1．井田地质和水文地质条件（特别是表土层情况）；
2．煤层赋存和开采技术条件；
3．地形地貌和地面外部条件；
4．技术装备和工艺系统条件；
5．施工技术和设备条件；
6．总体设计和矿井生产能力要求等。
对以上各种因素要综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：
a.地表因素
本井田属于缓坡丘陵地形，井田北部及中部皆为平原。地表平均标高+67m。
b.煤层赋存情况
整个井田的煤层上部标高在-50m，下部标高在-700m，整个矿区共有5层可采煤层，即82#、85#、87#、90#、91# 煤层，五层煤全区发育。煤层走向长度为5.8km，倾向3.6km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在11°左右。
(1)贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件。使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尢其是初期建设工程量，节约基建工程量，快矿井建设。
(2)合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条
件。
(3)合理开发国家资源，减少煤炭损失。
(4)必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。
(5)要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术，新工艺，发展采煤机械化，自动化创造条件。
(6)根据用户需要，应将不同煤质、煤种的煤层分别开采。

在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。
开拓方式按照井筒的倾角不同（水平、倾斜、垂直）分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓方式（平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合进行开拓）等四种方式。开拓方式依据井筒（或平硐）与煤层位置的不同又有若干分类。
一、平硐开拓：在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层，由地面开凿通向煤层的平硐，可利用平硐开拓煤田的全部或一部分。
二、斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般都可以采用斜井开拓。斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应用。
三、立井开拓：适应性很强，可用于各种地质条件，同时在技术上也成熟可靠。一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。
(一)井筒形式
平硐开拓是最简单的开拓方式，有很多突出优点。首先我们应该考虑平硐开拓方式是否可行。参照平硐开拓方式适用条件，结合本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知：平硐开拓方式的条件不具备。因此，平硐开拓方式对本设计井田不适用，排除采用平硐开拓方式。由于本井田地势平坦，表土较厚，若斜井开拓则倾向过长，不宜采用。所以确定采用立井开拓。依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求，对本井田开拓方式选择提出三种方案：
1、方案一：双立井开拓方式
2、方案二：双立井开拓方式（井筒位于井田中部）
3、方案三：双立井加暗斜井开拓方式
井筒布置方案一详见图3-1，方案二见图3-2，方案三见图3-3：

图3-1 双立井开拓方式
图3-2 双立井开拓方式（井筒位于井田中部）

图3-3 双立井加暗斜井开拓方式

(二)技术比较
方案一：双立井开拓方式
优点：
1．适应性强，技术成熟可靠；
2．井筒短，提升速度快，提升能力大；
3．通风断面大，风阻小，满足大风量要求；
4．便于井筒延伸；
5．对于开采深部赋存煤层有长处。
缺点：
1．初期投资大，建井期限稍长；
2．需要大型的提升设备；
3．多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。
（井筒位于井田中部）1．适应性强，技术成熟可靠；
2．井筒短，提升速度快，提升能力大；
3．通风断面大，风阻小，满足大风量要求；
4．便于井筒延伸；
5．对于开采深部赋存煤层有长处。
缺点：
1．初期投资大，建井期限稍长；
2．需要大型的提升设备；
3．多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。
方案一：双立井开拓方式
方案三：双立井加暗斜井开拓方式
(三)经济比较
考虑到各煤层间距较小，一般都在15m左右，宜采用集中大巷布置。为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，大巷设于82#煤层底板下垂距40m的 厚岩层内。上阶段运输大巷做下阶段回风大巷使用。
方案1和方案3的区别仅在于第二水平是用暗斜井还是直接延伸立井。两方案的 生产系统较简单可靠。两方案对比，第一方案多开立井井筒（2×200），阶段石门（1050m）和立井井底车场；并相应增加了井筒和石门的 运输、提升、排水费用。而第3方案则多开暗斜井井筒（倾角10度，2×1000m）和暗斜井上、下部车场；并相应的增加了斜井的 提升和排水费用。粗略的估算，工作的 环节少，人员上下较方便，在方案3中未计入暗斜井上、下部车场的石门运输费用，以及方案1在通风方面优于方案3，所以决定采用方案1。具体方案分析见表3-1、3-2、3-3、3-4：
表3-1 方案分析表
方案
方案1
方案3
基建费/万元
立井开凿
2×200×7298.5×10＝291.94
主暗斜井开凿
1000×1230.4×10＝123.4
石门开凿
1050×583.2×10＝61.24
副暗斜井开凿
1000×1230.4×10＝123.4
井底车场
1000×598.2×10＝59.82
上下斜井车场
（300＋500）×593.2×10＝47.4
总计
小计
267.5
小计
292.2

表3-2 生产经营费用表

项目
方案1
方案2
工程量/万t·km
单价/元·（t·km）
费用/万元
工程量/万t·km
单价/元·（t·km）
费用/万元
大巷及石门运输
（3．75＋1）×7089.4＝33674.65

0.784

26400.9256
（3.75＋0.2）×8012.4＝31648.98

0.77

24369.7146
表3-3 生产经营工程量
项目
方案1
方案2
工程量
工程量
大巷及石门运输/万元·km
4.75××7089.4＝33674.65
4.77×8012.4＝38219.15
表3-4 生产建设费用
方案
方案1
方案2
费用/万元
百分率/%
费用/万元
百分率/%
初期建井费
267.30

267.30

基建工程费
1201.74

1201.74

总费用
27907.21

28528.40

从以上各表可以看出，方案1的运输费用低于方案3。另外，从开采水平来看，方案1仅需延伸一次立井，对生产影响少于方案3（因方案3需延伸2次）。因此，确定方案1为最优方案。
四、井口位置
井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下：
(一)井下条件
1．井田走向储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量基本平衡；
2．井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段；
3．勘探程度及初期工程量。
(二)地面条件
1．井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准；
2．井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；
3．井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；
4．工业场地不占或少占用良田；
5．井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等的布局相协调，使之有利生产、方便生活。
在本设计井田中，提出三种井筒位置方案，详见图3-4、3-5、3-6所示：
方案一：井筒位于井田浅部
方案二：井筒位于井田中部
方案三：井筒位于井田深部

图3-4 井筒位于井田浅部

图3-5 井筒位于井田中部

图3-6 井筒位于井田深部

经过简单的技术比较后认为：
(1)井筒位于井田浅部，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长；
(2)井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利；
(3)井筒位于井田中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小；
(4)本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度不大，但倾斜长度较大，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，也应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。
煤层赋存为倾斜状态时，一般由浅部向深部开采，以达到工程量少、建设速度快、投资省、成本低的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田可以单水平开采，亦可以多水平开采（从上往下逐水平开采）。每个开采水平设井底车场和运输大巷，供该水平各采区煤的外运、辅助运输和通风用。
煤矿科技迅猛发展，高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展方向，高产高效矿井要求集中在一个水平，1～3个工作面生产。这就要求加大工作面、采区和水平的走向及倾斜尺寸，要求有丰富的资源、储量和较长的服务年限。水平上、下山开采方式是优越的，可保证生产合理集中化，稳定生产，节省总井巷工程量，经济效益好。因此使用上俯斜开采的意义很大。在条件适宜时，应该优先考虑使用仰俯斜开采。
本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：
(1)合理的水平服务年限；
(2)煤层赋存条件及地质构造；
(3)生产成本；
(4)水平接替；
(5)井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。
根据上述因素，本设计井田设计提出如下两个水平标高划分方案采用井田划分两个开采水平，一水平标高-350 m，二水平标高为-550 m。一水平实行仰俯斜开采，二水平实行俯斜开采。
开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷（或总回风道）、主要风井等。
一．运输大巷的布置
运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输（人员、矸石、材料、设备等）以及通风、排水和管线敷设，服务年限很长。
根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）．采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系。当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。大巷布置方案比较见3-5：

表3-5 大巷布置方案比较表
(一)分煤层大巷适用条件
1．煤层数不多，层间距大，石门长；
2．井田走向长度短，服务年限不长；
3．井底车场或平硐在煤层顶板；
4．煤质牌号不同，要求分采，分运；
5．产量风量均大，需要疏解；
6．各煤层底板均有坚硬岩层。
(二)分组集中大巷适用条件
1．煤层数多，层间距大小悬殊；
2．按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；
3．多水平生产，容易解决运输与通风的干扰问题。
(三)集中运输大巷适用条件