【導(dǎo)讀】一般設(shè)計(jì)部分為姚橋礦。要求根據(jù)姚橋煤礦。實(shí)際條件，進(jìn)行礦井開拓、開采和巷道布置，以及通風(fēng)與安全技術(shù)設(shè)計(jì)。計(jì)要求技術(shù)方案決策合理，計(jì)算準(zhǔn)確，圖紙完備工整。方法，并對(duì)噴霧降塵系統(tǒng)進(jìn)行了研究。章中一部分，要求翻譯量不少于3000個(gè)漢字以上。論文摘要500字左右，并譯成英文，摘要內(nèi)容要準(zhǔn)確，表達(dá)清楚。徐州市沛縣境內(nèi)，傾斜寬約，走向長(zhǎng)13km，勘探面積約。采用兩水平立井延伸開拓，主運(yùn)輸采用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤。瓦斯礦井，煤塵有爆炸危險(xiǎn)，煤層有自燃發(fā)火傾向。對(duì)角式抽出式通風(fēng)。主要通風(fēng)機(jī)選擇型號(hào)為FBDCZ10-NO-25，2050Pa，礦井等積孔為。煤層注水采用下向長(zhǎng)孔隨采隨注的方式。注水鉆孔直徑45mm，長(zhǎng)度80m，間距15m，封孔深度5m，注水壓力，注水速度。同時(shí)注水鉆孔4個(gè)，日耗水量。

　　

【正文】 礦區(qū)總體設(shè)計(jì)，以及《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求該礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 。 （ 3）礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限 根據(jù)計(jì)算的可采儲(chǔ)量和推薦的礦井生產(chǎn)能力，考慮 。 服務(wù)年限 =礦井可采儲(chǔ)量247。礦井生產(chǎn)能力247。儲(chǔ)量備用系數(shù) （ 23） T=247。 200247。= 符合《規(guī)范》中設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 ～ 的大型礦井在非缺煤地區(qū)的服務(wù)年限不少于 50 年的要求。所以設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 。其中第一水平服務(wù)年限： T1=247。 200247。= ；符合煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。見表 24。 表 24 不同礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)礦井服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 （ Mt/a） 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限 （ a） 第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 煤層傾角 （ 176。 ） 25 25～ 45 45 70 35 ～ 60 30 ～ 50 25 20 15 ～ 40 20 15 15 井田開拓 井田開拓的基本問題 （ 1） 地質(zhì)條件的影響 本井田淺部?jī)?chǔ)量主要集中在湖區(qū)部分，而深部?jī)?chǔ)量主要集中在井田的西北部。整個(gè)井田現(xiàn)有儲(chǔ)量自然分布為三個(gè)區(qū)：東部湖區(qū)部分、中部水平、西北部。 煤系地層為巨厚的新生界地層所覆蓋，埋藏深；井田面積大，主要可采煤層賦存穩(wěn)定，厚度較大，傾角平緩，開采條件很好，大部分適合綜合開采。 煤層埋藏較深，第四系沖積層較厚，且有若干層汗水砂層，建井條 件比較困難，必須采用特殊施工法鑿井。上組煤瓦斯涌出量小，可以采用下山開中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 采，但距 7號(hào)煤層 65～ 85m 的太原群第四層灰?guī)r含水豐富；井田深部尤其在西北深部地溫高，對(duì)后期開采有影響。 （ 2） 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。 平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，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。 斜井開拓與立井開拓相比：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 輸送機(jī) 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) 、 輔助提升能力 小 ，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。 立井開拓不受煤層傾角、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。 本礦井煤層傾角小，平均 15176。 ，為緩傾斜煤層；水文地質(zhì)情況比較簡(jiǎn)單，涌水量小 ； 地勢(shì)平坦 ， 只能采用立井開拓。 2)主副井筒 位置的確定 井筒位置的確定原則：有利于第一水平的開采，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，石門工程量少 ； 有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村 ， 井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡 ； 井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層 ； 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，且避開高山、低洼和采中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅 ； 工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地，少壓煤 ； 距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 綜合以上因素，結(jié)合礦井實(shí)際情況，提出本礦井主副井筒布置位置如 下： 中央主井：經(jīng)距 ， 緯距 中央副井：經(jīng)距 ， 緯距 3)風(fēng)井井口位置的選擇 應(yīng)在滿足通風(fēng)要求的前提下，與提升井筒的貫通距離最短，并利用各種煤柱以減少保護(hù)煤柱的損失。 東 風(fēng)井井筒中心位置：經(jīng)距 ，緯距 西風(fēng)井井筒中心位置：經(jīng)距 ， 緯距 表 25 井筒坐標(biāo) 名稱 X Y Z 中央主井 35 中央副 井 35 東風(fēng)井 35 西風(fēng)井 39495529 35 （ 3） 工業(yè)場(chǎng)地的位置 工業(yè)場(chǎng)地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中部。 工業(yè)場(chǎng)地的形狀和面積： 表 26 礦井工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo) 井型 (Mt/a) 占地面積指標(biāo) (公傾 /Mt) 、 7～ 8 、 9～ 10 、 12～ 13 、 15 根據(jù)工業(yè)場(chǎng)地占地面積規(guī)定， ～ 公頃 /10 萬噸， 本井田將工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田的中央位置， 中央廣場(chǎng)為長(zhǎng)方形，長(zhǎng) 500m 寬 400m，呈東北走向，面積 20公頃。 （ 4） 開采水平的確定及 采區(qū)劃分 本礦井煤層露頭標(biāo)高為 211m，煤層埋藏最深處達(dá) 850m，垂直高度達(dá)589m，根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 為 200～ 350m，因此必須采用多水平開采，由于本礦被井田中央走向大斷層劃分為南北兩部分，其中任何一部分均不能劃分為兩個(gè)階段，結(jié)合階段斜長(zhǎng)考慮，決定本井田劃分為兩個(gè)水平，階段垂高在 150～ 300m之間變化。 井田主采 煤層為 7 煤層， 7 號(hào)煤層平緩，傾角為 5～ 25176。 ， 平均為 15176。 ，為緩傾斜煤層，一水平由于斷層影響，并且煤層褶皺比較大，大巷布置困難，若采用帶區(qū)開采 需設(shè)置輔助水平，生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜 ，因此選擇采用采區(qū) 準(zhǔn)備方式 。二水平經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比較后再確定開采方式 。 （ 5） 主要開拓巷道 1） 運(yùn)輸大巷的布置 由于運(yùn)輸大巷要為上下 兩 個(gè)水平的開采服務(wù)，且煤層的頂?shù)装寰鶠槟鄮r，為便于維護(hù)和使用，且不受煤層開采的影響，將第一水平大巷布置在距煤層底板大約 20m 處的細(xì)砂巖中，第二水平大巷也布置在距煤層底板大約20m 處的細(xì)砂巖中。巖層大巷其優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù) 條件好，維護(hù)費(fèi)用低，巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度；便于設(shè)置煤倉(cāng)。 2） 井底車場(chǎng)的布置 由于井底車場(chǎng)一般要為整個(gè)礦井服務(wù)，服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)，故要布置在較堅(jiān)硬的巖層中。本礦井布置位置選擇在煤層底板中。煤層底板為堅(jiān)硬的細(xì)砂巖。維護(hù)費(fèi)用較低。 （ 6） 礦井開拓延伸及深部開拓方案 本礦井開拓延伸可考慮以下二種方案： 雙立井延伸；雙暗斜井延伸。 雙立井延伸：采用雙立井延伸時(shí)可充分利用原有的各種設(shè)備和設(shè)施，提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)少，經(jīng)營(yíng)費(fèi)低，管理較方便。但采用這種方法延伸時(shí) ，原有井筒同時(shí)擔(dān)任生產(chǎn)和延伸任務(wù)，施工與生產(chǎn)相互 干擾，立井接井時(shí)技術(shù)難度大，礦井將短期停產(chǎn)；延伸兩個(gè)井筒施工組織復(fù)雜，為延伸井筒需要掘進(jìn)一些臨時(shí)工程，延伸后提升長(zhǎng)度增加，能力下降，可能需要更換提升設(shè)備。 暗斜井延伸：采用兩個(gè)暗斜井延伸時(shí)，暗斜井立井內(nèi)鋪設(shè)膠帶輸送機(jī)，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單且 運(yùn)輸 能力大，可充分利用原有井筒能力，同時(shí)生產(chǎn)和延伸相互干擾少。其缺點(diǎn)是增加了提升、運(yùn)輸環(huán)節(jié)和設(shè)備，通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜。 本設(shè)計(jì)選擇 立 井延伸。 （ 7） 開采順序 本井田開采順序?yàn)橄?開 采第一水平，再 開 采第二水平； 采區(qū)內(nèi)回采順序：采用后退式，即由采區(qū)邊界向采區(qū)上山推進(jìn)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 帶區(qū)內(nèi)回采順序：采用后 退式，即由帶區(qū)邊界向大巷推進(jìn)。 （ 8） 方案比較 1） 提出方案 根據(jù)以上地質(zhì)條件、儲(chǔ)量分布以及 《煤礦安全規(guī)程》 ，本設(shè)計(jì)對(duì)井田的開拓方式做了 三 個(gè)方案： 第一方案 全井田劃分為兩個(gè)水平，即 450、 650。先期在井田的中部設(shè)置工業(yè)廣場(chǎng)，一對(duì)主副井至 650 水平，掘 450 的水平大巷 一 條。在井田的淺部邊緣分別建東、西兩個(gè)風(fēng)井和掘東、西總回風(fēng)大巷； 后期 掘 650 水平大巷；所有的井筒均采用立井開拓，且均不穿過太原群第四灰?guī)r，礦井在 450 水平達(dá)。大巷大部分布置在煤層底板的巖層中，局部穿越煤層；本井田在中部和 西北部采用采區(qū)式開采；東部湖區(qū)采用帶區(qū)式俯斜開采。示意布置見圖23。 圖 23 開拓示意圖一 第二方案 全井田劃分為兩個(gè)水平，即 450、 650，兩水平垂高 200m。先期在井田的中部設(shè)置工業(yè)廣場(chǎng)，一對(duì)主副井至 450 水平；在井田的淺部邊緣分別建東、西兩個(gè)風(fēng)井和掘東、西總回風(fēng)大巷；沿 450 水平掘 一 條 運(yùn)輸 大巷； 后期 沿 650掘一條 水平 大巷 。 所有的井筒均采用立井開拓，且均不穿過太原群第四灰?guī)r，礦井在 450 水平達(dá) 。大巷大部分布置在煤層底板的巖層中，局部穿越煤層；本井田在中部和西北部采用采區(qū)式 開采；東部湖區(qū)采用帶區(qū)式俯斜開采。示意布置見圖 24。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 圖 24 開拓示意圖二 第三方案 全井田劃分為兩個(gè)水平，即 450、 650，兩水平垂高 200m。先期在井田的中部設(shè)置工業(yè)廣場(chǎng)，一對(duì)主副井至 450 水平；在井田的淺部邊緣分別建東、西兩個(gè)風(fēng)井和掘東、西總回風(fēng)大巷；沿 450水平掘一條運(yùn)輸大巷；后期采用暗斜井延伸到 650 水平，沿 650 掘一條水平大巷。所有的井筒均采用立井開拓，且均不穿過太原群第四灰?guī)r，礦井在 450 水平達(dá) 。大巷大部分布置在煤層底板的巖層中，局部穿越煤層；本井田在中部和西 北部采用采區(qū)式開采；東部湖區(qū)采用帶區(qū)式俯斜開采。示意布置見圖 25。 圖 25 開拓示意圖三 三 種方案在技術(shù)上都是可行的，現(xiàn)將 三 種方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)、工程量及經(jīng)濟(jì)比較。所以在此我們只對(duì) 三 種方案的不同地方進(jìn)行比較 ，具體見表 27和表28。 表 27 三方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較 方案 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 一 不用延伸 工程量大，建設(shè)工期長(zhǎng)，壓煤多 二 工程量少，建設(shè)工期短?？梢约哟髮?duì)已有 巷道的利用率。 通風(fēng) 三 便于各水平的運(yùn)輸，個(gè)水平的過渡比較簡(jiǎn) 單，安全 斜井的運(yùn)輸路線長(zhǎng) 表 28 三方案的經(jīng)濟(jì)比較 比較對(duì)象 掘進(jìn)量（ m） 單價(jià)（萬 元 /m） 工程費(fèi)（萬 元 ） 井筒 方案一 6882 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 方案二 4382 方案三 4882 石門 方案一 1176 方案二 2410 方案三 3058 工程費(fèi)合計(jì) （萬元） 方案一 1650 方案二 方案三 從經(jīng)濟(jì)對(duì)比中，我們可以看出方案二比方案一 、方案三 省錢，工程量少，并且能夠達(dá)到整個(gè)礦井生產(chǎn)的 需要。因此本設(shè)計(jì)的開拓方案采用第二方案，即兩翼對(duì)角、立井、 立 井延伸的開拓的方式。 礦井基本巷道 (1)井筒 由前章確定的開拓方案可知第一水平主、副井都為立井，在井田中央設(shè)置中央風(fēng)井。一般來說，立井井筒橫斷面形狀有圓形、矩形兩種，但圓形斷面的立井服務(wù)年限長(zhǎng)，承壓性能好，通風(fēng)阻力小，維護(hù)費(fèi)用少及便于施工的特點(diǎn)，因此，主、副立井及 東、西 風(fēng)井均采用圓形斷面。 1） 主井 井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為 ，斷面面積 ，井筒內(nèi)裝備一對(duì) 16t 箕斗，井壁采用鋼筋混凝土及砌碹支護(hù)方式。此外， 還布置有檢修道、動(dòng)力電纜、照明電纜、通訊信號(hào)電纜和人行臺(tái)階等設(shè)施。主井主要用于提升煤炭。主井井筒斷面和井筒特征表分別見圖 25 和表 29。 2） 副井 兩個(gè)副井采用相同的設(shè)計(jì)， 井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為 6m，斷面面積為 ，井筒內(nèi)裝備一對(duì) 3t 雙層單車罐籠，井壁采用鋼筋混凝土及砌碹支護(hù)方式，井筒主要用于提料、運(yùn)人、提升設(shè)備、矸石等。采用金屬罐道梁，行鋼組合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井內(nèi)除裝備罐籠外，還設(shè)有梯子間作為安全出口，并設(shè)有管子道、電纜道等設(shè)備。副井井筒斷面和井筒特征 表分別見圖 26和表 210。 3）風(fēng)井 兩個(gè)風(fēng)井采用相同的設(shè)計(jì)， 井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為，斷面面積為 ，采用混凝土支護(hù)方式，備有安全出口。風(fēng)井井筒斷面和井筒特征表分別見圖 27 和表 211。 4） 風(fēng)速驗(yàn)算 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 副井作為進(jìn)風(fēng)井，風(fēng)井作為回風(fēng)井，其斷面的大小必須符合風(fēng)速要求。由第 四 章礦井通風(fēng)的風(fēng)速驗(yàn)算可知，所