【導讀】及井田地質(zhì)特征、井田開拓、采煤方法及采區(qū)巷道布置、礦井通風和安全、防火灌漿設(shè)計。見解，結(jié)論要合理。說明書條理要清楚，論述充分，文字通順，符合專業(yè)技術(shù)要求，圖紙。全篇共分為五章：礦井概述及井田地。紅衛(wèi)三礦設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬t/a，服務(wù)年限為62年。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一次采全高開采。礦井開拓方式為立井兩水平。礦井布置一個工作面生產(chǎn)，兩個掘進工作面準備，生產(chǎn)能力為120萬t/a。運輸大巷采用3噸底卸式礦車運煤，大巷輔助運輸采用礦車運輸材料和矸石。礦井通風方式為混合通風方式，礦井初期采用兩翼對角式通風，后期采用混合式通風。

　　

【正文】 分類表 井型 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，（萬 t/年） 大型礦井 1 150、 180、 300、 400、 500 及以上 中型礦井 4 60、 90 小型礦井 1 2 30 根據(jù)本井田煤層賦存情況、井田水文地質(zhì)情況及我國煤礦礦井井型分類表，特提出礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 90 萬 t、 120 萬 t、 150 萬 t 三個方案，并對三個方案作比較論證。 最終推薦礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 120 萬 t/a。理由如下： (1）本井田主采煤層煤層厚度較厚， 5 煤平均在 米左右，而且地質(zhì)水文條件也比較簡單。 (2）本井田最大走向長度為 ，最大傾斜長度平均 ，依據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》本井田可建設(shè)成為大型礦井。 表 25 我國各類礦井井田走向長度表 礦井井型 小型礦井 中型礦井 大型礦井 井田走向長度 (km) 不小于 不小于 不小于 (3)本井田煤層埋藏較深，所施工的井筒較長 ，因此，滿足施工要求及裝備布置需要井筒斷面不宜過小，故井筒基建費用增加。 (4)移交首采區(qū)的煤層條件適宜綜合機械化開采，礦井生產(chǎn)能力不宜過小，應(yīng)充分發(fā)揮綜采設(shè)備的潛力。 (5)在設(shè)備相同，工程量相仿的情況下，礦井生產(chǎn)能力越大，生產(chǎn)效率越高，礦井的綜合效益越好，但是受煤層厚度限制，太大的礦井恐不易達產(chǎn)。 我國目前對煤炭的需求量急劇上升，本礦井煤炭可以方便地運往全國各地，特別是長三角地區(qū)，彌補我國煤炭需求缺口。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 確定 紅衛(wèi)三礦 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 120 萬 t/a。 4)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： kZT Ak? ? （ 24） 式中 : T——礦井服務(wù)年限， a； Zk——礦井可采儲量， 萬 t； A——設(shè)計生產(chǎn)能力 ,萬 t； K——礦井儲量備用系數(shù)，取 ； 則，礦井服務(wù)年限為： T=179。 =62 年 符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求。 表 26 我國各類井型的礦井和第一水平設(shè) 計服務(wù)年限 礦井設(shè)計 生產(chǎn)能力 （萬 t/a） 礦井設(shè)計服務(wù)年限（ a） 第一水平服務(wù)年限（ a） 煤層傾角 25176。 煤層傾角 25176。 ~45176。 煤層傾角 45176。 600 及以上 80 40 300500 70 35 120240 60 30 25 20 4590 50 25 20 15 930 各省自定 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因素對井型進行校核：。 井田內(nèi) 5號煤層平均厚度 ，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，可以布置一個綜采工作面保產(chǎn)。 礦井設(shè)計為大型礦井，開拓方式為雙立井多水平開拓，主立井采用箕斗提煤，副立井采用罐籠提升，運輸能力和大型設(shè)備的下放可以達到設(shè)計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機到到上下山膠帶輸送機進入采區(qū)煤倉，然后在大巷裝車經(jīng)礦車運到井底煤倉，再經(jīng)主立井箕斗提升至地面，提升能力大，自動化程度高。副井運輸采用罐籠提升、下放設(shè)備、物料等，能滿足大型設(shè)備的下放與提升的要求。大巷輔助運輸采用礦車運輸，運輸方便靈活， 能滿足要求。 礦井煤塵無爆炸危險性，瓦斯涌出量不大，屬低瓦斯礦井，為保證大型礦井的安全要求須采取預(yù)抽瓦斯措施。礦井采用兩翼對角式通風，通風線路短，阻力小，可以滿足通風需要。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 ，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求，見上表。 井田開拓 井田開拓的基本問題 井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些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。 、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置； ； ； ，做好開采水平的接替； 、深部開拓及技術(shù)改造； 、運輸及供電系統(tǒng)。 確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全 面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應(yīng)遵循下列原則： ，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)。 ，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 ，減少煤炭損失。 。要建立完善的通風、運輸、供電系統(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)。 設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。 ，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。 井筒形式、數(shù)目和位置的確定： 一般情況下，井筒的開拓方式有立井、斜井和平峒三種。其使用條件和優(yōu)缺點比較如表 27： 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 表 27 井筒開拓形式的使用條件和優(yōu)缺點比較 井筒形式 立井開拓 斜井開拓 平硐開拓 煤層條件 埋藏深表土層厚為緩傾斜煤層 傾角小于 25176。表土層薄，無流沙層 傾角較小，地形復(fù)雜 優(yōu)點 井身短，通過井筒 的各種管線長度小，提升速度快，機械化程度高，對輔助提升有利，人員提升快；井筒斷面大，通風阻力 小；生產(chǎn)經(jīng)營費用低，有利于井筒維護，適應(yīng)性強，技術(shù)可靠，不受煤層瓦斯煤層等限制 開拓部署能適應(yīng)產(chǎn)量大、生產(chǎn)集中的要求，主斜井不受長度限制，井筒裝備及井底車場，地面設(shè)施簡單；施工簡單，掘進快，初期投資少，延伸方便，安全出口好 最簡單的開拓方式，技術(shù)、經(jīng)濟最有利，主運輸環(huán)節(jié)少，設(shè)備少，地面工業(yè)廣場簡單，水可自流，無水倉施工條件好，掘進速度快 缺點 井筒施工復(fù)雜，裝備復(fù)雜，其建井投資大，井筒延伸困難 井身長，通過井筒各種管線長，生產(chǎn)經(jīng)營費較高，維護難，串車提升能力小，對地質(zhì)條件適應(yīng)性差 對井田地質(zhì)構(gòu)造和自然條件有一定限制 適用條件 生產(chǎn)能力大，煤層埋藏深，表土層厚 水文條件復(fù)雜 ,開 采煤層不受條件限制，凡不適合斜井、平硐、綜合方式時均可采用立井開拓 地質(zhì)構(gòu)造簡單井田走向較短 山嶺、丘陵、溝谷地區(qū)煤層埋于山中 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 由于立井開拓的適應(yīng)性較強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制；在采深相同的條件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利；井筒的斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風 量的的要求，且阻力小，對深井更為有利；當表土層為富含水的沖積層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田，能兼顧井田淺部和深部不同產(chǎn)狀的煤層。因此，結(jié)合 紅衛(wèi)三 礦的實際情況： 1)表土層較厚，平均為 ，且風化嚴重； 2)地處平原，地勢平坦，地面標高平均為 +30m 左右，煤層埋藏較深。表土層中含有流沙層。所以，斜井及平峒均不適用于 紅衛(wèi)三 礦。 綜合以上因素并結(jié)合 紅衛(wèi)三 礦的實際情況，確定井筒的形式為立井。 本礦井煤層傾角大小不一，部分為近水平煤層；表土層薄，無流沙層；水文地質(zhì)情況比較簡單，涌水量較??；井筒不需要特殊施工，因此可采用立井開拓，延伸可采用立井延伸或采用暗斜井延伸方案或為一水平開采。經(jīng)后面方案比較確定井筒形式為雙立井開拓，一水平開采 本礦井采用一對立井開拓：主立井采用箕斗提煤；副立井采用罐籠提升矸石，升降人員、設(shè)備、材料，且兼作進風井。副井安裝梯子間，作為一個安全出口?？紤]到 紅衛(wèi)三礦 井田范圍較大，礦井通風方式經(jīng)過比較后確定為兩翼對角式通風，后期為混合式通風（具體比較情況見第九章），在井田西翼和東翼各掘一個風井，即西風井和東風井，每個風井均安裝梯子間，作為回風井并兼作安全 出口。 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。 井筒位置的確定原則 1)有利于井下合理開采 （ 1）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。 （ 2）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。 2)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。 3)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)中國礦業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 煤層。 4)有利于掘進與維護 （ 1）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。 （ 2）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。 （ 3）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)。 （ 4）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。 5)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。不僅要考慮有利 于第一水平，還應(yīng)兼顧其他水平，適當考慮筒延伸的影響。 根據(jù)以上確定原則，結(jié)合井下開拓布置及地面要求，本著盡可能節(jié)省建 設(shè)投資，縮短建井工期，為礦井提供最有利的生產(chǎn)條件，以獲得最佳經(jīng)濟效益，特別是初期經(jīng)濟效益，把主副井井筒設(shè)在井田中央靠近煤層的上部。 結(jié)合第四章風井的布置情況，本設(shè)計中設(shè)主副井各一個，風井三個。 、形狀和面積 工業(yè)廣場的選擇主要考慮以下因素： 1）盡量位于儲量的中心，使井下有合理的布局； 2）占地要少，盡量做到不搬遷村莊； 3）盡量布置在地質(zhì)條件比較好的區(qū) 域，同時工業(yè)場地的標高要高與歷年最高洪水位； 4）盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失； 根據(jù)以上原則并結(jié)合本礦井的實際情況，工業(yè)廣場與主副井筒位置相同。依據(jù)《關(guān)于煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文修改的決定（試行）》之規(guī)定：井型在 120~180 萬 t/a，占地面積標準為 公頃 /10 萬 t。由此確定工業(yè)廣場占地面積為 公頃。工業(yè)廣場形狀為矩形，其尺寸為：長179。寬 =360m179。 400m=144000 2m ，長邊與煤層走向垂直。 、 位置和標高 ： 劃分原則： 1)要有合理的階段斜長，指在采用合理的回采工藝及合理的工作面參數(shù)、采區(qū)巷道布中國礦業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 置及生產(chǎn)系統(tǒng)、一定的采區(qū)設(shè)備條件下所能達到的階段斜長。需考慮以下因素： (1)煤的運輸 開采近水平煤層的礦井，采用采區(qū)上山準備時，可以采用絞車牽引礦車，或者采無極繩絞車牽引 (2)輔助運輸 輔助運輸采用絞車時，由于井下運輸、安裝不方便，所以一般絞車的直徑一般不大于 。開采近水平煤層或者采用傾斜長壁開采時的階段斜長可達 1500— 1800m，可采用兩段或三段提升。所以， 階段的斜長有所加長。 (3)行人 對于沒有人車或其他運人的設(shè)備到工作面的礦井，階段斜長過大會使行人不方便。 2)要有合理的區(qū)段數(shù) 為保證采區(qū)正常的生產(chǎn)和接替，就需要有合理的區(qū)段數(shù)目，它從另一個側(cè)面反映了階段斜長的要求。要保證采區(qū)內(nèi)的工作面的正常接替，區(qū)段數(shù)目多一些比較有利，但是這樣斜長過大，對輔助運輸和煤炭的運輸以及行人等都有不利的影響。所以選用一個合理的斜長是很重要的。目前，近水平煤層區(qū)段數(shù)目可取 3— 7