采矿工程本科毕业设计顾桥井田.doc

第一章矿区概述机井田地质特征1.1矿区概述1.1.1 矿区的地理位置、地形特点、交通条件及居民点分布情况一、位置与交通顾桥井田位于安徽省淮南市凤台县城西北约20km处，地理坐标为东经116°2615116°3700，北纬32°434732°5230。位于潘谢矿区中西部，东距凤台县县城约20km。其东与丁集矿井为邻，其西与张集矿井相接。井田范围：北起F81断层，南止F211断层，西自1煤层隐伏露头，东至三十一勘探线和13-1煤层-1000m底板等高线地面垂直投影线。全井田南北走向长平均约13km，东西倾斜宽平均11km左右，面积约140km2。顾桥井田南部有阜（阳）淮（南）铁路，潘谢矿区铁路从矿井井口附近通过，矿井煤炭产品可通过上述铁路西接京九线，东达京沪线，进而可运往全国各地；井田中部有凤（台）利（辛）省道，东部边缘有凤（台）蒙（城）公路。矿井进场道路从凤（台）利（辛）公路延接入矿，只有687m长的距离；另外，井田内的永幸河、西南外缘的西淝河均可通行民船，继而与淮河相接，形成水上运输通道。因此，顾桥矿井对外交通十分方便。二、地形与河流本井田位于淮河冲积平原，地形平坦，除西淝河与岗河沿岸一带地势低洼、雨季易成内涝以外，地面标高一般为+21+24m。总体地势为西北高、东南低。永幸河由西北至东南流经井田中部；而与永幸河流向相同的西淝河则流经井田西南缘外侧，在鲁台孜入淮，是地表水集中排放的主渠道。此外，井田内尚有纵横交错的人工沟渠。三、气候与气象本区属季风温暖带半湿润气候，季节性明显，夏季炎热，冬季寒冷。年平均气温15.1 ，极端最高气温41.2 （66年8月8日），极端最低气温-22.8 （69年1月31日）。年平均降雨量926.30mm，最大1723.5mm（1954年），最小471.9mm（1966年），日最大降雨量320.44mm ,小时最大降雨量75.3mm。降雨多集中在6、7、8三个月，约占全年的40%。年平均蒸发量1610.14mm（水面），最大2008.1mm（58年），最小1261.2mm（80年）。蒸发量大于降雨量，潮湿系数近似0.5。春夏两季多东南风、东风，秋季多东南、东北风，冬季多东北、西北风。平均风速3.18m/s，最大风速20m/s。年初霜期在11月上旬，终霜期为次年4月中旬，无霜期191238天。初雪一般在11月上旬，终霜在次年3月中旬，雪期72127天，最长138天，最短26天，最长连续降雪6天，日最大降雪量16cm .冻结及解冻无定期，一般夜冻日解。冻结深度412cm，最大冻结深度30cm。四、地震根据历史资料，淮南地区地震活动强度不大，以轻度破坏和有感地震为主。颖上县志记载有感地震16次，其中1931年在明龙山曾发生6.25级地震，震中最大烈度7度。其它地区地震，如1668年郯城8.5级地震，1917年霍山6.25级地震，1937年荷泽7级地震，对本区均有波及，但无较大破坏。在抗震方面，安徽省地震局皖震发地字（84）020号文对淮南地区未来百年内的地震基本烈度定为7度。五、供电电源矿区附近有田家庵、平圩及洛河3座电厂，井田附近有张集、芦集2座220kV区域变电所，矿井电源充足，供电可靠。经计算，顾桥矿井及同建的选煤厂的最大用电负荷为100000kW，其中矿井10000kW。矿井地面设110kV变电所1座；其2回供电电源接自芦集220kV区域变电所。经淮南矿业（集团）公司与淮南供电部门协商，供电部门业已同意由芦集220kV变电所分配给本矿井2个110kV出线间隔，并签订了供电协议。另外，供电部门计划在顾桥镇附近建设1座220kV区域变电所。若建设时间允许，顾桥矿井2回110kV线路也可考虑接自该变电所，因此矿井供电电源可靠。六、供水水源矿井及选煤厂最高日用水量为11939.5m3，其中水眼井需日供水量2941.5m3。本井田地下水资源十分丰富。新生界第二含水组水质均符合饮用水标准，含水组沙层较厚，水量丰富，水质优良，可作为矿井饮用水等生活用水水源；另外，矿井井下排水量较大，正常涌水量为850m3/h，经深度净化处理后也可满足矿井生产用水的要求，因此矿井供水水源丰富可靠。1.2 井田地质特征1.2.1地形本井田地形平坦，地面标高一般为2124m。永幸河流经井田中部；凤（台）利（辛）公路及潘谢矿区铁路自东至西纵贯全井田。1.2.2地层及煤层顾桥井田属全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系和新生界。本井田新生界松散层 224.10576.00m。含煤地层为石炭、二叠系，共有9层可采煤层，平均总厚度24.11m，其中13-1、11-2、8、6-2和1煤层为主采煤层，平均总厚度21.14m，各煤层赋存稳定，倾角一般5°15°。1.2.3 井田的勘探程度顾桥井田从1966年至1980年间在原有勘探区内先后施工钻孔387个，井田范围扩大后，又增加了原属张集、丁集二井田的部分钻孔49个、顾桥煤层气测试井1个和井筒检查孔7个，全井田共有钻孔444个，钻探工程量346528.70m。其中地质孔407个，工程量326336.65m；水文孔37个，工程量20192.05m，抽水25次。此外，还施工了供水水源详勘孔56个，工程量5885.81m。上述钻孔绝大部分实施了测井工作。为配合原有勘探区的资源勘探工作，还进行了光电和模拟地震勘探，共施工测线长1661.08km，计22786个物理点。为了进一步查明地质构造及主要煤层的赋存状况，1995年又对原勘探区大部分区段进行了高分辨率数字地震补充勘探，完成测线总长781.5km，物理点计35470个，目前即将完成首采块段三维地震勘探工作。实践证明：在资源勘探过程中，采用地震先行、钻探验证、测井定厚的综合方法是合理的，地震和钻探工程在一水平和首采区进行加密控制是正确的，而后期又对生产水平和地质勘探程度偏低的深部及南部实施高分辨率数字地震勘探也是必要的。经过上述各阶段勘探工作，控制了本井田总体地质构造形态，查明了主要断层和褶曲的发育情况，查明了可采煤层层位、厚度、结构、可采范围和煤质特征，查明了水文地质条件及供水水源的水质类型，确定了主要供水含水层，并对其它开采技术条件作了详细了解，地质勘探研究程度是比较高的。1.2.4井田的地质构造本井田位于淮南复向斜中部，属陈桥背斜东翼与潘集背斜西部衔接带。煤系地层总体形态为一走向近南北、倾向东、倾角多为5°15°的反“S”型单斜构造。其中发育有一系列宽缓褶曲和断层。根据褶曲和断层发育特点，可将本井田划分为北部宽缓褶曲挤压区、中部简单单斜区、中南部“X” 型共轭剪切区和南部单斜构造区四部分。共发现断层167条，大致可划分为近东西、北西、北东向3个断层组。由于受区域构造作用影响，井田五线以北构造中等，五线F92断层之间构造简单，F92断层以南构造中等偏复杂。 1.2.4井田的水文地质特征本井田水文地质条件属巨厚覆盖层下多煤层、多含水层、充水因素复杂的矿床，其富水性属简单中等，与地表水体无水力联系。（一）主要充水因素本井田基岩被厚度介于224.10576.00m之间的西北厚、东南薄的新生界松散层所覆盖。按松散沉积物组合特征及其含、隔水性能不同，自上而下大致可分为4个含水组、4个隔水组和1个碎石层。其中第三隔水组除在局部古地形隆起处变薄或缺失外，绝大部分分布稳定，厚度一般为3055m，系其上、下含水层间的良好隔水层。第四含水组在七线以北与基岩直接接触，厚度多为3080m，系基岩含水组的主要补给水源。底部的碎石层若与含水层接触时，有可能起到一定的导水作用。二叠系砂岩以中、细粒为主，局部裂隙发育，一般为钙质充填，富水性弱，以储存量为主，且因间夹泥岩和煤层，含水组之间在自然状态下无密切的水力联系。但是，若被断层切割或受采动影响而致地下水水力均衡遭到破坏时，上、下含水层之间有可能互相沟通，从而导致局部砂岩裂隙水突溃现象的发生。石炭系太灰岩溶裂隙含水组主要由自上而下编号的13层灰岩与其间的泥岩、粉砂岩和薄煤层组成。其中第1、3、4、5和12层灰岩分布稳定,并以第3、4和12层灰岩厚度较大。该含水组上距1煤层较近，一般为1620m，且灰岩水压较高，如果直接开采1煤层，必将因太灰的水压超过1煤层底板隔水层抗压强度而引发突水事故。潘谢矿区资料表明：奥陶系灰岩中下部岩溶裂隙比较发育，虽分布不均，但富水性弱中等，系太灰的主要补给水源。本井田断层带多为泥岩和粉、细砂岩碎块充填，并呈胶结状，正常情况下可起到相对隔水作用。但是，若不同层位的含水层受断层切割而对口，且断层带又未被泥质和岩屑所充填，或受到采动影响，导致断层活化，破坏了地下水的水力均衡，断层带则很可能成为地下水突溃的主要途径。综上所述，本井田新生界第四含水层孔隙水、二叠系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水对井下开采均有较大影响。但是，只要在可采煤层浅部留设适当的防水煤柱，四含水一般不致于溃入矿坑而对煤层开采构成大的威胁。这样，二叠系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水便成为本矿井开采的主要充水因素。（二）矿井涌水量预计本次设计的矿井涌水量预计范围为一水平（一水平标高-780m，11-2煤层下山采至-920m）的首采区。矿井初期开采4-117-2煤时正常涌水量为850m3/h，最大涌水量为1330m3/h；开采1煤时，经蔬水降压后，另增太灰涌水量805m3/h。1.2.5井下岩层地温特征根据淮南矿区九龙岗矿长观孔资料，本井田所在地的恒温带深度为自地表向下30m，恒温带温度为16.8。已有测温资料表明：本井田属于以地温异常区为主的高温区，平均地温梯度为3.08/100m。从纵向上看，垂深500m处平均地温在31以上，已达一级高温区；垂深700m处平均地温在37左右，已进入二级高温区；垂深在800m处平均地温高达40以上。预计-780m水平地温可达37.743.7，平均40.1。1.3煤层特征1.3.1煤层本井田的煤系地层为石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。井田内二叠系含煤层段总厚734m，含煤33层，煤层总厚度为30.08m，含煤系数为4.10%，自下而上依次分为7个含煤段。在中、下部厚约490m的一五含煤段中，集中分布9层可采煤层，平均总厚24.11m。其中13-1、11-2、8、6-2和1煤层为主要可采煤层，平均总厚21.14m；17-2、13-1下、7-2和4-1为局部可采煤层，平均总厚2.97m。可采煤层主要特征表煤层厚度（m）最小最大平均间距（m）顶 板 岩 性底 板 岩 性结 构可采性稳定性17-204.350.97泥岩和中砂岩泥 岩简 单局部可采不稳定10413-11.708.254.65泥岩，局部为细砂岩泥 岩较间接全区可采稳 定113-1下01.850.56泥 岩泥 岩简 单局部可采不稳定7411-20.897.234.0浅部为中、细砂岩，其它地段为泥岩泥 岩简单较简单全区可采稳 定80805.152.52古河流冲蚀处为石莫砂岩，其余为泥岩泥岩，局部为含炭泥岩简 单大部可采较稳定47-202.940.76泥岩，局部为砂岩泥岩，局部为砂岩较间接局部可采不稳定416-20.607.103.41泥岩，局部为砂岩泥 岩简 单基本全区可采稳 定404-105.200.68泥 岩泥 岩简 单局部可采不稳定8311.8511.897.46砂质泥岩，部分为砂岩砂质泥岩较复杂全区可采稳 定1.3.2煤层可燃性及煤尘爆炸性本井田可采煤层除6-2和1煤层不自燃很易自燃以外，其余均很易自燃。煤尘均具有强爆炸性。1.3.3主要可采煤层顶底板岩石力学特征本井田主要可采煤层顶板主要由泥岩、砂质泥岩和少量砂岩组成；底板均为泥岩和砂质泥岩。顶、底板泥岩、砂质泥岩的抗压强度较低，平均介于342513kg/cm2，砂岩的抗压强度较高，平均介于5711224kg/cm2。但总体来看，本井田主要可采煤层顶、底板岩石工程地质条件比较差，巷道支护和顶板管理比较困难。1.3.3瓦斯本井田共采集13-1、11-2、8、7-2、6-2和1煤层瓦斯样125个。根据本井田主要煤层瓦斯测试成果与潘谢矿区生产矿井瓦斯资料综合分析，本矿井应属高瓦斯矿井。随着矿井开采深度的增加，局部可能出现煤与瓦斯突出现象。1.3.4煤质本井田可采煤层煤质稳定，煤种单一，属中灰富灰、特低硫、低磷特低磷、富油高油、高熔难熔灰分、具较强粘结性的气煤和1/3焦煤。可作良好的配焦和动力、化工用煤。第二章 井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界顾桥井田北起F81断层，南止F211断层，西自1煤层隐伏露头，东至三十一勘探线和13-1煤层-1000m底板等高线地面垂直投影线。全井田南北走向长平均约13km，东西倾斜宽平均11km左右，面积约140km2。其中，本设计开采的13-1煤层南北走向约10km，东西倾斜约6km，煤层倾角3°10°，平均5°。属于中厚厚煤层。F86F92F103首采块段中，13-1煤层平均厚度为4.2m，F105F110F114首采块段中13-1煤层平均厚度为5.2m。13-1煤层煤层下距太灰340m。煤厚1.708.25m，平均厚4.65m，五线以北厚度多低于平均值，十一线以南多高于平均值。结构较简单，常见12层夹矸，顶底板多泥岩，局部顶板为细砂岩。煤厚变异系数为25.6%，属稳定煤层。13-1下煤层系13-1煤层的下分层，两者呈合并分叉关系。最大厚度1.85m，平均厚0.56m。七线十二线-750m-800m以浅地段为分叉区，煤层储量单独计算，其平均厚为1.04m，结构简单，顶底板多泥质岩，变异系数25%，煤层较稳定。井田的水平面积按下式计算：S=H× L （2.1）式中： S井田的水平面积，m2；H井田的平均水平宽度，m；L井田的平均走向长度，m；则，井田的水平面积为：S = 10× 6 = 60（km2）2.1.2工业储量井田内各煤层储量计算采用的工业指标，参照现行规范，统一为： 最低可采厚度0.70m 最高可采灰份40煤层的容重采用各层的算术平均值；因地层倾角一般不大于15°，故储量计算面积采用实测的水平面积本次储量计算是在精查地质报告提供的1：10000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：=S×M×R (2-1)其中：矿井的工业储量，t； S 井田的倾斜面积，km2； M煤层的厚度，m； R 煤的容重，t/m3倾斜面积60 km2 ，煤层厚度从1.78.25m，平均厚度4.65 m。，煤的容重取R=1.4t/m3。则：=60×106×4.65×1.4=390.6×106t高级储量符合煤炭工业设计规范要求。2.1.3可采储量1边界断层保护煤柱边界保护煤柱损失量可按下列公式计算=L×B×M×R (2-2) 其中：边界煤柱损失量，m； L边界保护煤柱宽度，m； B边界长度，m； M煤层厚度，m； R煤的容重，t/m，取R=1.4。保护煤柱留设原则1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为70°，表土层移动角为45°；3.维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；4.断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m；5.工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条。井田边界保护煤柱留设20m宽=20×32000×4.65×1.4=416.6×t2工业广场煤柱损失根据煤矿矿井设计手册工业广场占地指标，本设计矿井为3 Mt的大型矿井，工业广场占地指标为0.81.1公顷/10万吨，取1.0公顷/10万吨，其总占地面积： =30公顷=30。故设计工业广场长、宽分别为650m和450m，并按以及保护留维护带20m。得出工业广场安全煤柱面积为231.9公顷，因此工业广场的煤柱量为：=S×h×R=231.9×4.65×1.4=699.1t (2-6)3其他永久煤柱损失（包括水平煤柱，采区煤柱，隔离煤柱，地址构造带煤柱等煤柱损失），按约占工业储量的5%计算，= 390.65%=1953t4.永久煤柱损失=（416.6+699.1+1953）=3068.7t5.可采储量式中： -可采储量，t； -工业储量，t； P -储量损失，t；C -回采率,本煤层取85这样，=（39060-3068.7）×85%=30592.6t2.1.4矿井设计生产能力及服务年限2.1.4.1矿井工作制度本矿井设计年工作日为330天。每天三班作业，其中二班生产、一班检修。每班工作8h，每天净提升时间16h。2.1.4.2矿井外部条件（一）矿井建设的外部条件本矿井铁路装车站与潘谢矿区铁路紧靠在一起，而潘谢矿区铁路与淮阜铁路相接、东通京沪铁路、西连京九铁路；矿井工业场地南约0.68km处有凤利公路通过，矿井场外道路直接与之相连，交通十分方便。本井田南邻西淝河，井田内有永幸河，地下水资源丰富，矿井水源充沛；本区人口稠密，加之矿区拥有大量的工程技术人员及熟练的技术工人，劳动力资源丰富；矿区附近有田家庵、平圩及洛河3座电厂，井田附近有张集、芦集2座220kV区域变电所，矿井电源充足，供电可靠。综上分析，矿井具有良好的外部条件。 （二）资源条件分析本矿井共探明地质储量39060万t。其中，可采储量30592.6万t。本井田采用“地震先行、钻探验证、测井定厚”的综合勘探方法进行了精查地质勘探，基本控制了井田构造形态，查明了主要断层、褶曲、煤层及煤质等技术特征。目前，又基本完成了井田首采块段的三维地震勘探，大大提高了矿井初期投产采区的可靠性。综上分析，设计认为本井田资源条件是可靠的。（三）生产能力及服务年限根据“规程”规定，矿井设计生产能力主要类型为：大型矿井。服务年限用下列公式计算：式中：T矿井服务年限，a；A 矿井设计生产能力，万t/a，本设计矿井为3Mt/a；K储量备用系数，本矿井取1.4；可采储量，万t。T=30592.6/（300×1.4）=72.8>70a符合现场实际需要，也符合矿井设计规范关于大型矿井服务年限不少于70年的规定。2.2井田开拓2.2.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入媒体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。1.确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2.合理确定开采水平的数目和位置；3.布置大巷及井底车场；4.确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5.进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6.合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1.贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2.合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。4.必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。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、综掘机械化、自动化创造条件。6.根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。2.2.1.1井筒形式和位置井筒是井下和地面出入的咽喉，是全矿生产的枢纽。井筒（硐）形式及其位置的选择，对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，因此必须正确选择。井筒形式目前只有三种:平硐、斜井和立井。在一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井复杂。但在解决具体问题时，必须从自然地质条件、技术条件和经济条件各个方面综合考虑。一般来说平硐开拓的优点是运输环节和设别少、系统简单、费用低，工业设施简单，井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用，施工条件好，掘进速度快，加快建井工期，煤损少。缺点是受地形影响特别大。适用于有足够储量的山岭地带。下面就斜井开拓和立井开拓进行重点比较分析：1斜井开拓对于斜井开拓，其优点有：（1）井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；（2）地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁，不用大型提升设备，钢材消耗少；（3）胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平开采，并能减少井下石门长度；（4）斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。斜井开拓的缺点有：（1）斜井井筒长，辅助提升能力少，提升深度有限；（2）通风路线长、阻力大，管线长度大；（3）斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。适用条件：井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。2立井开拓对于立井开拓，其优点有：（1）当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒容易施工；（2）对于地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层；（3）立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；（4）井筒断面大，可满足高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；（5）井筒为圆形断面结构合理，维护费用低。立井开拓的缺点有：（1）立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平；（2）井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。适用条件：对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。综上所述，由于本井田煤层瓦斯含量大，水文地质条件复杂，为便于通风及对施工、开采过程中的安全考虑，采用立井开拓较为合理。2.2.1.2井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，可以按以下原则确定：1）沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。3）工业场地应尽量靠近地质构造简单、块段完整且储量丰富的块段，以利于首采区位置选择和首采工作面布置，并尽量减少初期工程量，减少投资，缩短建井工期；尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。4）地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。5）井口位置应便于布置工业广场，工业场地尽量不压或少压好煤；井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。6）井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。7）井筒应尽量避开地质构造复杂地带，以保证井筒施工的可靠性。8）工业场地尽量布置在开阔地带，并尽量靠近已有的公路及铁路，尽量减少铁路、公路、供电线路的长度，以降低工程造价。因此，根据本井田的实际情况，即将井筒及工业场地设在十线12孔北约120m处。虽然初期开采水平较深，初期采煤工作面集中布置于矿井北翼，但由于该井位具有表土层薄、已施工的井筒检查钻及三维地震资料揭露该井位处地质条件简单且可靠，首采块段开采条件好，13-1煤层生产能力大，初期大巷不需穿过复杂构造带，铁路专用线短，工程量少，工期短等诸多优点。2.2.1.3开采水平划分1 开采水平划分依据及原则开采水平的划分将影响矿井建设时期的技术经济指标，影响建井初期工程量，影响基建投资。所以，开采水平的划分要合理。其所遵循的原则如下：1）具有合理的阶段斜长合理的阶段斜长要便于煤炭的运输，便于辅助提升，方便行人。同时还要考虑要有合理的区段数目。2）要有利于采区的正常接替为保证矿井均衡生产，一个采区开始减产，另一个新的采区应投入生产，必须提前准备好一个新采区。所以，一个采区的服务年限应大于一个采区的开拓准备时间。由此可见，阶段斜长越长，采区储量多，采区的服务年限就越长，越有利于采区的接替。3）经济上有利的水平垂高我国多年的生产建设实际表明，开采水平垂高过小，将造成严重的采掘失调。合理的加大开采水平垂高，可以增加水平储量和服务年限，有利于集中生产，提高开采水平的生产能力，减少开采水平和同时生产的水平数目。故在运输、通风、排水、巷道维护等技术条件能够达到的情况下，可以适当加大水平垂高，减少水平数目。对开采进水平煤层的矿井，用带区上下山准备时，带区上山的长度一般不超过2000 m，带区下山不宜超过1500 m；用石门带区准备时，斜长不受此限制。采用带区准备时，采煤工作面推进方向的长度可达1500 m。2.2.5井田开拓的方案根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一：立井两水平，直接延深，带区布置方案二：立井两水平，直接延深，盘区布置方案三：立井两水平，暗斜井延深，带区布置方案四：立井两水平，暗斜井延深，盘区布置各方案粗略估算费用表方案项目方案一、方案二方案三、方案四基建费用（万元）主井 290×7500×10-4=175主斜井 4125×1400×10-4=577副井290×8000×10-4=200副斜井4125×1500×10-4=619井底车场1000×1600×10-4=160斜井井底车场（300+500）×1600×10-4=128石门开凿4114×2×1200×10-4=987小计1522小计1324生产费用（万元）立井提升1.2×5250×0.85×0.85=4551.7斜井提升1.2×5250×2.28×0.48=6894.7石门运输1.2×5250×2.2×0.381=5280.7立井提升1.2×5250×0.60×0.85=3213立井排水400×24×365×40×0.1825×10-4=2557.9立井排水400×24×365×40×0.163×10-4=2284.6斜井排水400×24×365×40×0.084×10-4=1177.3小计12390.3小计13569.6总计费用13449.3费用14358.6（万元）（万元）百分率100%百分率106.8%方案一、二与方案三、四的区别在于是用立井延深还是暗斜井延深，相同部分可不做比较。直接延深可充分利用原设备、设施，投资少，提升单一，转换环节少，车场工程量相对减少等。但延深与生产相互影响而且矿井提升能力相对降低。暗斜井开拓延深与生产互不干扰，原井筒提升能力不降低，暗斜井的位置不受原井筒限制，可选在对开采下部煤层有利的位置上。但增加了上部车场工程量及运输提升环节和设备。通过粗略比较我们可以看出方案三、四在投资上要多一点，所以我们排除方案三、四。余下的方案一、二在技术上均属可行，具体采用那个方案要经过详细的经济比较才能确定。b. 详细经济比较对方案一和方案二的建井工程量和基建费的比较和比较结果见表2-2-3和表2-2-4。表2-2-3 建井工程量 项目方案一方案二初期风井/m630+5380+5胶带运输大巷/m1900600轨道运输大巷/m1900600采区上山/m2000×2回风石门700后期主井/m290副井/m290风井/m480+5主暗斜井/m2280副暗斜井/m2280石门/m2×4114胶带运输大巷/m105005000轨道运输大巷/m105005000回风大巷/m1200盘一区上山/m1400×22000×2盘二区上山/m2400×2盘三区上山/m1000×2盘五区上山/m1800×2盘六区上山/m1500×2盘八区上山/m2000×2 基建费用表 方案时期 项目方案一方案二工程量单价费用工程量单价费用（m）（元·m-1）（万元）（m）（元·m-1）（万元）初期风井/m630+57500476.3380+57500288.8胶带运输大巷/m19001200228600120072轨道运输大巷/m19001200228600120072采区上山/m2000×21000400回风石门700120084小计923.3916.8后期主井/m2907500187.5副井/m2908000200风井/m480+57500363.8主暗斜井/m22801400319.2副暗斜井/m22801500342胶带运输大巷/m105001200126050001200600轨道运输大巷/m105001200126050001200600回风大巷/m12001200144盘一区上山/m1400×210002802000×21000400盘三区上山/m1000×21000200盘五区下山/m1800×21100198盘八区下山/m2000×21100400共计4647.85263.8在上述经济比较中需说明以下几点；以上方案，布置相同的地方不做比较，只对那些可以用带区又可以用盘区的部分作比较。在以上方案经济比较中，所列各项工程造价是根据市场价格而统一确定的。由对比结果可知，在初期建井费上，两个方案差别不大，用那个都可以。但是总的来说，方案二的费用比方案一的费用多了5.2%，方案一较之方案二更节省，相对较优。综合经济、技术和安全三方面的考虑，选取最优方案方案一，即立井直接延深两水平开拓，第一水平为-750m,第二水平为-1020m。2.2.2矿井基本巷道2.2.2.1井筒本矿井中央区工业场地内设主井、副井和中央回风井3个井筒。全矿井有三个井筒构成，分别是主井、副井和风井，都为立井，圆形断面。（1）主井主井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为6m，断面面积28.27m，井筒内装备一对20t箕斗，井壁采用钢筋混凝土及砌碹支护方式。此外，还布置有检修道、动力电缆、照明电缆、通讯信号电缆和人行台阶等设施。主井主要用于提升煤炭。主井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为6m，断面面积28.27m2，井筒内装备一对20t箕斗，井壁采用钢筋混凝土及砌碹支护方式。此外，还布置有检修道、动力电缆、照明电缆、通讯信号电缆和人行台阶等设施。主井主要用于提升煤炭。主井井筒断面和井筒特征表分别见图。井筒特征表井型3 Mt提升容器一对20t底卸式箕斗井筒直径5.6m井深630880m净断面积24.63m2井筒支护钢筋混凝土及砌碹基岩段毛断面积33.69m2表土段毛段面积43.5944.77m22）副井副井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为7.7m，断面面积为46.56m，井筒内装备一对3t双层单车罐笼，井壁采用钢筋混凝土及砌碹支护方式，井筒主要用于提料、运人、提升设备、矸石等。采用金属罐道梁，行钢组合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井内除装备罐笼外，还设有梯子间作为安全出口，并设有管子道、电缆道等设备。副井井筒断面和井筒特征表分别见图和表。