采矿工程毕业设计.docx
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采矿工程毕业设计
第3章井田开拓
第一节开拓方案的确定
一、方案的提出
根据本矿井田境界及工业场地的选择，秉着技术上可行，经济上合理的原则，初步提出两个方案。
方案一：
（方案一开拓平、剖面图如图所示）
本方案采用主斜井、副斜井、回风立井的开拓方式。
主斜井井口标高+1147m，倾角16°，一水平斜长301m，二水平斜长421m，井筒为半圆拱形，净断面积14.2
，铺设带宽1200mm的钢绳芯强力胶带输送机担负煤炭提升任务。
副斜井井口标高+1145m，一水平斜长681m，二水平斜长952m，倾角7°，井筒为半圆拱形，净断面积14.2㎡，回风立井采用圆形断面，井口标高+1147m，一水平标高+1064m，二水平标高+1031m，断面直径4.0m。
三个井筒均采用混凝土砌碹永久支护。
巷道布置上，本方案沿煤层掘进胶带运输巷及辅助运输巷直达井田边界，胶带运输大巷沿煤层顶板布置，轨道运输大巷沿煤层底板布置。
利用副斜井进风，回风立井回风。
方案二：
（方案二开拓平、剖面图如图所示）
本方案大巷布置方式及回风井与方案一相同，主井、副井采用立井的开拓方式。
主立井井口标高+1147m，井口标高+1147m，一水平标高+1064m，采用圆形断面，断面直径6m，井筒长83-116m，副立井井口标高、井底标高以及断面形状与主立井相同，其断面直径为6.5m。
主立井与副立井各通过一段750m长的石门与大巷连接。
二、方案比较
1.技术比较，方案技术比较如表3-1所示。
表3-1技术比较
方案优缺点
方案一
方案二
优
点
1.斜井施工工艺简单，施工准备时间短；
2.斜井可直接作为安全出口，十分方便；
3.井筒内安装设备简单；
4.采用胶带输送机运输实现了运输的连续性；
5.实现了辅助运输从地面到工作面的一条龙服务。
1.井筒较斜井短,管缆铺设短。
2.井筒为圆形，结构合理维护条件好，有效断面大，风阻小，通风条件好；
3.提升费用较斜井要省。
缺
点
1.斜井的井筒较长，维护费用和提升费用较高；
1.井筒的掘进施工困难；
2.井底马头门巷道的施工设计复杂，工程量大。
2.经济比较
方案经济比较如表3-2、表3-3、表3-4、表3-5所示。
表3-2方案一基本建设费用表
项目名称
特征
岩石
硬度
计算
单位
单价
（万元）
工程量（m）
费用（万元）
井
巷
工
程
费
主斜井
表土段
砌碹
软岩
10m
6.9993
146
102.1898
基岩段
砌碹
中硬
10m
6.1066
285
174.0381
副斜井
表土段
砌碹
软岩
10m
6.9993
300
209.979
基岩段
砌碹
中硬
10m
6.1066
399
243.6533
设备费用
1.2m胶带输送机
1m
0.5023
431
216.4913
制动器
套
14
1
14
备注：
两方案中相同部分不进行经济比较
表3-3方案二基本建设费用表
项目名称
特征
岩石
硬度
计算
单位
单价
（万元）
工程量
费用
（万元）
井
巷
工
程
费
主
立井
永久锁口
砌碹
软岩
1m
2.5988
10m
25.9880
表土段
砌碹
软岩
10m
17.2271
35m
60.2949
基岩段
砌碹
中硬
10m
11.3409
71m
80.5204
副
立
井
永久锁口
砌碹
软岩
1m
2.7727
10m
27.7270
表土段
砌碹
软岩
10m
18.1138
35m
63.3983
基岩段
砌碹
中硬
10m
12.1148
71m
86.0151
运输石门
砌碹
中硬
10m
5.7600
1500m
864.0000
设备费用
16吨长箕斗
个
20
2个
40
双层罐笼
个
5.2
2个
10.4
单层罐笼
个
2.5
1个
2.5
多绳摩擦式提升机
台
106
2
212
1.2m胶带输送机
1m
0.5023
750
376.725
备注：
两方案中相同部分不进行经济比较
表3-4方案一生产经营费用表
项目名称
工程量单位
工程量
单价
费用（万元）
提升费用
主井
m
996m
0.75元/t·Km
89.64
备注：
两方案中相同部分不进行经济比较
项目方案
第一方案
第二方案
基本
建设
费用
井巷工程
（1）
729.8602
1209.9437
主要设备工程
（2）
230.4913
641.625
（1）+
（2）合计
960.215
1851.5687
生产
经营
费用
井巷维护费用（3）
3
提升、运输、排水及供电费（4）
32.325
46.844
（3）+（4）合计
32.325
49.844
总计
992.54
1901.4127
表3-5方案经济比较总表单位：
万元
说明：
1.两方案中相同部分不进行经济比较；
2.认为两方案辅助运输费用相同；
3.认为两方案通风、排水费用相同；
4.认为两方案井底车场形式工程量及相关费用一样；
5.各联络巷、辅助设施的相关费用不比较。
通过对两个方案的技术、经济比较可以看出，从技术上方案一较优，从经济上方案一比方案二要节省资金16.4％，所以设计认为方案一较方案二更合理，确定将方案一作为本井田的开拓方案。
第二节井筒形式、数目及位置
一、井筒用途、布置及装备
根据开拓布置，本矿井移交生产时共建成三条井筒，即主斜井、副斜井和回风立井。
其中主斜井担负井下煤炭提升并兼作矿井入风井和安全出口；副斜井作为全矿矸石、材料、设备及人员辅助运输提升井，同时兼入风井和安全出口；回风立井作为全矿专用回风井兼作安全出口。
（1）主斜井：
井筒断面为半圆拱形，净断面积10.1m2，井筒倾角16º，一水平井筒斜长301m，二水平井筒斜长为421m，井筒表土回填段斜长为146m。
井筒内铺设B=1200mm宽强力胶带输送机，担负全矿井煤炭提升任务兼进风及安全出口，敷设有消防洒水管路、排水管道、动力通信信号、照明电缆，并设置行人台阶。
（2）副斜井：
井筒断面为半圆拱形，净断面积16.1m2，井筒倾角11º，一水平井筒斜长681m，二水平井筒斜长为952，井筒表土回填段斜长为300m。
担负全矿井提矸、下料、运人任务并兼进风井及安全出口，运行无轨胶轮车，敷设有消防洒水管路。
井筒内每隔100m设一车辆会让硐室。
（3）回风立井：
回风立井担负矿井的回风任务，是矿井的专用回风井，井筒直径4.0m，净断面积12.56m2，一水平（+1064m）垂深83m,二水平（+1031m）垂深116m。
井筒内敷设有灌浆管路，并设置梯子间，用于回风和兼作安全出口。
各井筒特征详见表2-2-1。
序
号
井筒特征
井筒名称
主斜井
副斜井
回风立井
1
井口
坐标（m）
经距（Y）
37426417.507
37426497.755
37426368.31
纬距（X）
43610897.460
4361025.160
4360775.220
2
井口标高（m）
1149.818
1147.308
1147.308
3
提升方位角
38°
38°
4
井筒倾角（度）
16
11
90
5
水平标高
（m）
一水平
1064
二水平
1031
6
井筒深度
或斜长（m）
一水平
301
681
83
二水平
421
952
116
7
井筒直径
或宽度
（m）
净
3.5
4.5
4.0
掘进
4.5/3.7
5.5/4.7
4.9
8
井筒断面积（m2）
净
15.2
15.2
12.56
掘进
15.2/11.6
21.8/18.1
15.54
9
支护方式
厚度（mm）
500/100
500/100
450
材料
钢筋混凝土/锚喷
钢筋混凝土/锚喷
钢筋混凝土
10
井筒装备
带式输送机
无轨胶轮车
梯子间
二、井筒特征及结构
（1）主斜井
主斜井井口标高+1150m，井底标高+1100m，考虑胶带输送机主运输，倾角为16°，井筒斜长194.1m。
井筒断面为半圆拱形，净宽4900mm，净断面积15.7m2。
表土段采用混凝土砌碹，支护厚度300mm；进入稳定基岩后，采用锚杆喷射混凝土支护，锚杆类型为树脂锚杆，锚深2000mm，间排距见特征表，喷射混凝土厚度150mm。
为方便撤煤清理，巷道底板铺设厚170mm混凝土。
井筒内部装备有带宽1200mm的胶带输送机运煤，敷设有通讯、照明电缆和消防洒水管路。
图1.3.5主斜井表土段
图1.3.6主斜井基岩段
表1-3-5主井特征
围岩类别
断面/m2
设计掘进尺寸/mm
锚杆
净周长/m
净
掘
进
宽度/mm
高度/mm
形式
外露/mm
排列方式
排间距/mm
长度/mm
直径/mm
顶
帮
顶
帮
顶
帮
岩
15.79
19.02
5500
4220
树脂
50
三花
800×800
1000×1000
2200
1900
20
16
13.45
（2）副斜井
副斜井布置在工业广场中部，行驶无轨胶轮车进行矿井辅助运输，承担进风井兼作安全出口。
井口标高+1150m，井底标高+1100m，为方便无轨胶轮车在副井井筒内调车，副斜井倾角为8°，井筒斜长359.3m。
井筒断面为半圆拱形，净宽5400mm，净断面积20.085m2。
表土段采用混凝土砌碹，支护厚度450mm，掘进断面积26.778m2；进入稳定基岩后采用锚杆喷射混凝土支护，锚杆类型为树脂锚杆，锚深2000mm，间排距为800×800mm，喷射混凝土厚度150mm，掘进断面积26.778m2。
为满足无轨胶轮车运输需要，井筒底板铺设250mm混凝土，在井筒右侧设有水沟。
井筒内设有动力、照明和通讯电缆及消防洒水管路。
图1.3.7副斜井表土段
图1.3.8副斜井基岩段
表1-3-8副井特征
围岩类别
断面/m2
设计掘进尺寸
锚杆
净周长/m
净
设计掘进
宽度/mm
高度/mm
形式
外露/mm
排列方式
排间距/mm
长度/mm
直径/mm
顶
帮
顶
帮
顶
帮
煤
20.085
26.778
5700
4950
树脂
50
三花
800×800
1000×1000
2200
1900
20
16
17.478
（3）回风立井
两回风立井分别布置在两翼风井工业广场中央处，用作回风兼安全出口。
井口标高+1150m，井底标高+1100m，井筒深度50m，直径5500mm，井筒净断面积23.75m2，混凝土砌碹井壁150mm，掘进断面积30.19m2。
井筒内敷设有灌浆管路，并设置梯子间，井筒断面见图1.4.8，特征表见表1-3-9。
图1.3.9井筒断面图
表1-3-9风井特征
井型
8Mt
井筒直径
4m
井深
83m
净断面面积
23.75m2
掘进断面面积
30.19m2
三、主要开拓巷道
根据井田开拓方式，结合煤层赋存条件，主运大巷布置在煤层中，考虑排水及通风需要，回风大巷岩煤层底板布置，辅运大巷布置在煤层底板中。
考虑本区内煤质坚硬，巷道采用连续采煤机掘进，巷道服务年限长，故井下巷道均采半圆形断面。
主运大巷净宽4300mm，净面积12.8m2，掘进宽度4500mm，掘进面积14.2m2。
辅运大巷净宽为5400mm，净面积19.0m2，掘进宽度5700mm，掘进面积21.8m2。
回风大巷净宽为4900mm，净面积19.0m，掘进宽度5200mm，掘进面积20.1m2。
大巷支护为锚网喷加锚索支护，锚杆采用Φ18圆钢，间排距800×800，锚索采用Φ12.24钢绞线，间排距1700×2400，顶板铺Φ4×120钢筋网片。
钢筋网片规格：
2700×1700。
各主要大巷断面特征以下所示。
图1.3.10主运输大巷
表1-3-11主运巷道特征
围岩类别
断面/m2
设计掘进尺寸/mm
锚杆
净周长/m
净
设计掘进
宽度/mm
高度/mm
形式
外露
/mm
排列
排间距/mm
长度/mm
直径/mm
顶
帮
顶
帮
顶
帮
煤
12.8
14.2
4500
3650
树脂
50
三花
800×800
1000×1000
2200
1900
20
16
13.8
图1.3.11辅助运输巷
表1-3-13辅助运输巷道特征
围岩类别
断面/m2
设计掘进尺寸
锚杆
净周长/m
净
设计掘进
宽度/mm
高度/mm
形式
外露/mm
排列
排间距/mm
长度/mm
直径/mm
顶
帮
顶
帮
顶
帮
岩
18.9
22.3
5500
4650
树脂
50
三花
800×800
1000×1000
2200
1900
20
16
16.57
图1.3.12回风巷断面
表1-3-15回风巷道特征
围岩
断面/m2
设计掘进寸
锚杆
净周长/m
净
设计掘进
宽度/mm
高度/mm
形式
外露/mm
排列
排间距/mm
长度/mm
直径/mm
顶
帮
顶
帮
顶
帮
岩
17.05
18.17
4800
4400
树脂
50
三花
800×800
1000×1000
2200
1900
20
16
15.6
第三节井底车场及硐室
一、井底车场形式
由于井下主运输采用带式输送机，辅助运输采用防爆无轨胶轮车方式，加之井下辅助运输量也不很大，故井下不设井底车场，为方便辅助运输车辆会车和避让，在副斜井井底设错车硐室，辅助运输车辆在井下可利用硐室通道或大巷之间的联络巷进行转向、掉头。
二、井底车场硐室
本矿井井底主要硐室有：
设在辅运暗斜井井底（4号煤层）附近的中央变电所、中央水泵房及水仓、消防材料库等。
1、井底煤仓的形式及容量
由于井下主运输采用带式输送机，故不设井底煤仓
2、水仓容量及长度计算
根据采区布置和主排水泵房位置，设计将水仓布置在辅运暗斜井井底，水仓入口设在辅运暗斜井井底、4号煤层辅运大巷南侧。
井底水仓设主、副水仓，两仓定期交替清理，清理方式采用人工清理。
水仓容量Q=8QZ=8×300=2400m3
式中：
Q—水仓容量，
；
8—时间，h；
QZ—矿井正常涌水量，考虑到井田3号煤层的老空积水的排放，涌水量按照300m3/h计算。
水仓净断面S净=12.8
。
水仓总长度L=Q/S净=2400/12.8=187.5m，取水仓总长度为210m，满足矿井8小时正常涌水量。
3、爆破材料库及井下消防材料库
考虑到矿井采用综合机械化采煤法，巷道掘进采用综掘（爆破材料用量少），另外，辅助运输采用防爆无轨胶轮车，运输快捷方便，因此井下不设爆破材料库。
井下开采时利用各煤层的辅助运输运大巷与运输大巷之间的联络巷作为消防材料库。
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