采矿学毕业设计（论文）井田采区布置设计.doc

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1、1 矿井概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置与交通城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。南北长约5.4km，东西宽约图1-1城郊矿交通位置图3.5km，勘探面积约17km2，生产能力为1.5Mt/a。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为：东经11617301162521，北纬335352340035。井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95km，夏邑东站62km；东北至京沪铁路徐州车站约100km，东南至宿州车站约75km，距京九铁路的亳州车站55km，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通（见图1-

2、1）。1.1.2地形地貌城郊井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高在+31+35m之间，相对高差23m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为220m左右。工业广场标高+35m。1.1.3主要河流城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区最北部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水位标高+30.39m，最大流量384m3/s（1963年8月9日），年平均流量一般为12m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。本区地处中纬34附近，属半干旱、半

3、湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温14.3 ，日最高气温41.5，日最低气温为-23.4。年平均降水量962.9，年最大降水量1518.6，年最小降水量556.2mm。大气降水量多集中在78月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸发量1808.9mm。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于6度。1.2井田地质特征1.2.1井田地形及勘探程度本井田位于北北东向的永城隐伏背斜的一部分，总体为一向西偏南的单斜构造，倾角平缓，一般为4.3 9.7。井田内大部分区段发育有宽缓褶曲，局部地层走向和倾向有波状起伏现象。本井田累计完成钻孔335个，进尺191546.11米，其中本队施

4、工钻孔305个，外单位施工钻孔30个，精查钻孔119个，综合验收评级结果甲级87个，占73.1%，乙级28个，占23.5%，丙级4个，占3.4% 。全井田共穿煤层729层次，见煤点质量评级结果，甲级249个，占34.2%，乙级479个，占65.7%，丙级1个，占0.1% 。打薄打丢的煤层均经测井补救合格。本井田的勘探类型为二类（偏简单）二型。依据规范规定的工业指标及同设计部门的水平划分方案，选择块段法计算储量。1.2.2井田煤系地层概述及地质综合柱状本井田含煤地层自下而上依次为上石炭统太原组，下二叠统山西组，下石盒子组及上二叠统上石盒子组，如图1-2。1.2.3褶皱构造及断裂构造 井田内褶皱构

5、造均属褶幅不大的隆起和凹陷。主要有：蒋阁向斜（短轴向斜）、马岗背斜（短轴背斜）、城郊向斜，其位于永城县城东关及城厢乡之东，马岗背斜之西总体走向近南北，两翼倾角10左右，呈构造盆地状。此外还有F14、F5两个断层，F14断层位于井田边界，控制长度约4.3km，走向北东80左右，倾向北倾角70，为一北盘下降的正断层，中断落差较大约65m。F5断层位于井田东部，控制长度约5km，北端延出井田外趋于消失，走向北北东15左右，倾向南东东，倾角80，为一东盘下降的正断层。总之，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集

6、中在表现明显的背、向斜两侧。北部由于受小褶曲的影响，呈波状起伏，走向变化较大。地层产状总趋势向南西西方向倾斜，地层倾角一般在4.39.7,个别地段（东南部蒋阁向斜一带）达2030。褶皱和断裂构造呈北北东向和近东西展布。 1.2.4岩浆入侵及其对煤层的影响本井田的岩浆岩与邻区相比，虽然种类不多，平均分布范围不大，但在岩体所及范围内的煤层煤质都有一定影响。当岩浆岩进入煤系地层时，常会沿着较松软的煤层侵入，使煤层遭受不同程度的影响，对于本井田的主要可采煤层二2煤层影响不大，煤层基本上都可采。晚古生代中基性岩浆岩活动比较强烈，并对煤层有一定的破坏作用。1.2.5井田的水文地质特征新生界松散层划分为四个

7、含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性又弱，与基岩之间有平均厚44.29m的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但由于井田内砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。太原组上段灰岩是开采二2煤层的间接充水含水层，二2煤底板下距K3（L11灰岩，平均厚1.64m）平均距离50m，距L8灰岩（平均厚10.49m）平均距离80m，L8上距L11一般平均在30m左右，其间又有泥岩，砂质泥岩相隔，基本无水力联系，因此，如不受断裂构造影响，正常情况下不会造成突水。井田断层富水性微弱，具有一定的隔水性能，

8、一般情况下不会发生大导水威胁。综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单元，开采煤层远离地表水体，无流水影响，间接充水岩层“灰岩”虽然单位涌水量较大，局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远离断层，一般是不会突水的，本矿井水文地质，工程地质条件属中等类型。矿井正常涌水量1180m3/h，考虑上段灰岩突水，最大涌水量为1917m3/h，目前矿井涌水量为1100m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（P1s），煤层总厚度平均10.21m，总的含煤系数为5.93%。下二叠统山西组（P1s）含二煤组，由13个分层组成，

9、分层编号从下至上分别为二1、二2、二3，煤层平均总厚度为8.84m，含煤系数为3.8%。下石盒子组（P1x）含三煤组，由47个分层组成，分层编号从下至上分别为三1、三21、三22、三3、三4、三5、三6及三7。煤层总厚度为6.27m，含煤系数为9.0%。井田内二2、三1、三22、三4煤层为可采煤层，详见煤层情况一览表。煤层埋深大于235m时，煤层基本正常，但局部较深的部位有风化现象，参考邻区陈四楼井田所确定的风化带深度为21m，故认为本井田风化带的深度为20m合适。表1-1煤层情况一览表煤组号煤层编号煤分层数煤厚最小最大平 均(m)间距最小最大平 均(m)夹矸层数可 采情 况含 煤系 数煤层稳

10、定性二煤组二310.20.400.301.405.102.910不可采3.8%不稳定二212.7.6801全区可采稳定23.040.0830.47二1120.20.550.4001不可采不稳定图1-1 城郊煤矿综合柱状图1.3.2煤的特征二2煤层属低灰分，特低硫，特低磷，高发热量，易选的优质无烟煤。首先可作为化工用煤，包括气化用煤及发生炉煤气用煤和化肥用煤，其次作为动力用煤及民用燃料等。表1-2可采煤层煤质特征表煤层编号煤质牌号原 煤精 煤Ad(%)St.d(%)Qnet.ad(MJ/kg)Ag(%)Vr(%)Cc(%)Hr(%)二2WY8.6435.6714.41(178)0.141.050

11、.498(8)20.732.428.5(155)2.5011.536.23(147)5.629.867.80(145)91.0395.2992.76(98)3.244.203.78(101)TR13.3215.0114.35(4)0.101.000.49(8)29.630.429.9(4)3.978.966.58(4)10.0310.7210.41(5)90.5291.7091.23(3)3.944.194.05(3) 注： 最小值最大值/算术平均值（样品个数）1.3.3其它开采技术条件（1）煤层顶底板三煤组煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，抗压强度一般小于600kg

12、/cm2（局部大于600kg/cm2），稳定性差，管理有一定困难。二2煤层直接顶，底板多为细中粒砂岩，厚层状泥岩（厚度一般大于5m），局部为砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度一般大于600kg/cm2 ，岩石的完整性，稳定性较好，顶板易于管理，底板一般不易发生底鼓。（2）瓦斯、煤尘等井田中各煤层沼气含量一般小于0.5cm3/g，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。煤的硬度系数为f = 0.92 。（3）地温井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地浊梯度为2.670C/100m，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。从二2煤层地温等值线图上看出，等温线与煤

13、层底板等高线基本平行，二2煤层-500m以浅的地温一般低于26。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田边界 井田划分的原则有：（1）要充分利用自然条件划分井田；（2）要有与矿区开发强度相适应的矿井数目和井田范围；（3）照顾全局；（4）为矿井发展留有余地；（5）直（折）线原则；（6）安全经济效果好；根据以上的划分原则，再结合城郊矿的实际情况，将其边界做如下划分：北西以正断层F14为边界； 南东以正断层F5为边界； 北东以煤层露头和永城集团人为划分的井田边界线-280m等高线为界；南以永城集团人为划分的-580m等高线井田边界线作为边界；2.1.2井田边界扩大的可能性由于本井田边界一部分以

14、自然条件为划分依据，另一部分以永城集团根据矿井的发展战略而划分的。在以两个正断层划分的边界处，F14断层落差达17-107m，F5断层落差达42-135 m，并且这两处的煤层不很稳定，由此可见，这两处的边界均无扩大的可能性。在人为划分的边界处，由于受相邻矿区的制约和社会上各方面的因素的影响，再加上本矿区集团总部的总体规划，这些边界处暂无扩大的可能性。2.1.3井田边界的特征本井田的走向长度最小约4.9km，最大长度约5.8km，平均长度约5.35km。井田的倾向长度最大约3.5km，最小长度约2.88km，平均长度约3.22km。井田的水平宽度约3.5km。经过测量井田的水平面积为约17k。2

15、.2矿井工业储量2.2.1井田勘探类型、钻孔及勘探分布本井田的勘探类型当属中等偏简单构造，稳定到较稳定的煤层。考虑习惯用法并参考相邻井田（勘探区）的经验，采用较为稳妥的作法以二类二型的基本线距进行勘探。经过计算穿过本煤层的钻孔密度为2.70个/k，使用合理。 根据本井田的地质报告，井田的勘探类型为二类二型（偏简单稳定划分各级储量的基本网度为： A级 一般500500（米） B级 一般10001000（米） C级一般20002000（米）A、 B级储量，允许跨越已经查明的单个断层，跨越时，断层两侧各留50米划分为C级储量。A、 B级储量不与风氧化带下界，插入的可采边界相接触，经查明煤层的平均厚度

16、为7米。2.2.2计算标高的划分根据煤炭工业设计规范第2-6条，矿井的设计生产能力一般以一个生产水平来保证。矿井设计生产能力在120-180万t/a的矿井，矿井第一水平设计服务年限一般不少于30a。再结合本矿井的垂高和煤层厚度，按不同的标高计算的工业储量为：风氧化带下界-280m-440m，工业储量为 8257.5万t；-440m-480m，工业储量为3076.5万t；-480m-580m，工业储量为5644.5万t；2.3矿井可采储量2.3.1井田内各保护煤住（1）井田边界保护煤住 本井田北西边界以F14断层为界，其落差为17-107m，属于较大的断层，参考矿井设计指南的有关章节，设定其保护

17、煤柱宽度为50m。同样，南东边界以F5断层为界。其落差为42135m，也是较大的断层，故设定其保护煤柱的宽度为50m。北东边界部分有风氧化带，留设其保护煤柱为30m。其余的人为边界根据煤炭工业设计规范的要求留设煤柱20m。由本井田的走向长度为5.8km，倾向长度为3.22km，主要可采煤层的厚度为7米。可通过块段法（煤层倾角小于15，块段法计算误差很小）计算得，边界保护煤柱的储量为891万吨。（2）矿井工业场地煤柱根据煤炭工业设计规范第5-22条：矿井工业场地的占地面积指标，应不小于下表的规定。表2-1矿井工业场地的占地面积指标井型占地指标（公顷/10万吨）大型井0.81.1中型井1.31.8

18、小型井2.02.5本矿的设计生产能力为150万t/a，因此，参考表2-1取本矿井工业场地的占地面积为1.0（公顷/10万吨），那么本矿井的工业广场的面积为150000，一般认为工业广场的形状为矩形，则取工业广场长为500m，宽为300m。参考城郊煤矿的井田地质报告知本矿的基岩移动角和松散移动角如下表：表2-2地质开采条件和岩层移动角地质开采条件基岩移动角/（）松散移动角/（）井筒垂深煤层倾角煤层厚度松散层厚度45515m77m30m7466.673.3参考煤矿特殊开采方法确定工业广场的保护等级为级，因其保护带的宽度为20m，应用垂直剖面法计算工业广场保护煤柱的留设宽度，其具体作法如图2-1。经

19、过作图可知工业广场留设煤柱的形状为梯形，计算并测得该梯形的上边长度为516m，下边长度为648m，高为826m。则梯形的面积为： S =(a+b)h/2=（516+684）826/2=4.81105工业广场的保护煤柱量为： Q= sh (2-1)式中 Q保护煤柱量,万t S保护煤柱的面积， 煤的容重，t/m，取1.47 h煤层的厚度，m，为7将数据带入式（2-1）得: Q=4.811051.477 =504.21万t图2-1垂直剖面法计算工广保护煤柱 3 矿井工作制度和设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度根据煤炭工业设计规范第2-4条：矿井设计生产能力按年工作日300天计算，每天3班作业，

20、每天净提升时间为14小时。因此规定本矿井年工作日数为300天，每日出煤2班，每班工作8小时，矿井每昼夜净提升14小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定矿井的年生产能力参考煤炭工业设计规范可知，矿井设计生产能力主要类型有：大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0（Mt/a）及以上中型矿井：0.45、0.6、0.9（Mt/a）小型矿井：9、15、21、30（万吨/年）在大型矿井中不能出现介于两种设计生产能力的中间井型，经勘测表明本井田的矿井工业储量为16978.5万吨，若采用180万吨/年，矿井的服务年限为49年达不到煤炭工业设计规范规定的服务年限60年，若采用120万吨/年

21、的井型，矿井的服务年限达75年，因此确定本矿井的井型为150万吨/年，服务年限为60年。3.2.2第一水平的服务年限计算矿井的设计服务年限时，可以用下式： T=Zk/(AK) （3-1） 式中 T矿井第一水平服务年限，aA 矿井设计生产能力，万t/aK储量备用系数，一般采用1.31.5，本井田地质条件及其它条件简单因此取下限1.3Zk矿井可采储量，万t 计算矿井可采储量时，可用下式： Zk/（ZgP）C （3-2）式中 Zg矿井工业储量，万t/a P保护工业场地、井筒、井田境界、河流建筑物等留置的永久煤柱损失，万t/a C采区采出率，厚煤层不小于0.75，中厚煤层不小于0.80，薄煤层不小于0

22、.85，本矿取C=0.75在本煤矿中，P为边界保护煤柱、工业广场保护煤柱、断层保护煤柱之和。因此代入数据可知：Zk= (ZgP)C= (16978.51395)0.75= 15583.5万t由公式（31）得 T= Zk/AK = 15583.5/1501.3 = 60万t符合煤炭工业设计规范第2-6条的规定。当第一水平为440m时，其服务年限为 ：T= Zk/AK = (8257.5504)0.75/1501.3 = 30年符合煤炭工业设计规范的要求。当第一水平为480米时，其服务年限为：T= Zk/AK = 88400.75/1501.3 = 34 年符合煤炭工业设计规范第2-6条的规定。4

23、 井田开拓井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料，具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。其中包括确定，主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。4.1确定井硐形式、数目、位置及坐标4.1.1 井筒形式的确定目前我国井筒一般为立井、斜井和平硐三种形式，由于地形所限平硐这种开拓方式不适用于城郊矿井井田。斜井开拓与立井开拓相比，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；地面工业建筑、井筒装备、井筒装备、井底车场

24、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；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；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。与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大，管线长度长；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。而立井不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制，而且井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。本井田表土层厚度在5.1175.94m之间，平均30m，表土层厚度较厚，然而本井田煤层倾角平均在7左右，地面标高为35m，很明显，采

25、用斜井开拓时斜井井筒的长度比立井要长的多，井筒压煤量较立井而言大的多，此外采用斜井施工时危险性相对立井而言较大。综上所述，立井开拓在经济和技术、安全三方面都占有很大的优势。故本矿井在井筒形式上采用立井。4.1.2主、副井井筒位置的选择（1）井筒沿井田走向方向的有利位置本井田形状比较对称，储量分布比较均匀，在井田中部存在一条落差比较大的康沟断层，将井田天然地分为东西两翼，故井筒的有利位置应在井田走向的储量中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可以使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立井开拓时，立井井筒位于井田倾斜方向的中部略靠上时，可以使

26、石门长度较短，沿石门的运输工作量较小。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小。（3）有利于矿井初期开采的井筒位置应尽可能使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓工程量，节省投资和缩短建井工期。（4）尽量不压煤或少压煤合理布置井筒确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。（5）地质及水文地质条件对井筒布置的影响要保证井筒、井底车场及硐室位于稳定的围岩中，应使井筒尽量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、煤与瓦斯突出煤层、较软煤层及高应力区。（6）井口位

27、置应便于布置工业场地井口附近要布置主、副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联接，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，专用线短，工程量小及有良好的技术条件。（7）井筒井口位置的标高应高于当地的历年最高洪水位。4.1.3 风井位置的选择本井田的井田上部有煤层露头，为了尽可能的少压煤和利用煤层的风氧化带正好在井田的上边界中部这一地理优势，因此将风井布置在煤层露头的包围圈内，为了避免后期通风路线过长需要在工业广场上另开设一风井以达到最小的减少煤的损失的目的。表4-1井筒的坐标 坐标井筒X轴y轴主井37568753946300副井3757775394628

28、5风井375784039477504.2确定工业广场位置矿井工业广场属于一级保护建筑，工业场地的选择主要考虑以下因素。（1）尽量位于储量中心，使井下有合理的布局。（2）处于当地主导风向的上风向，避免空气污染。（3）占地面积尽量小，尽量做到不搬迁村庄。（4）尽量布置在地势比较平坦、地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于历年最高洪水位。（5）尽量减少工业广场压煤量。综合以上五条原则，结合本矿的具体情况，井田中部的地面标高为最高并且远离村庄，因此把工业广场选在井田的中部。4.3确定开采水平位置、标高及水平垂高本矿井为中型矿井，井田可采储量有限，故借鉴现有矿井的经验确定开采水平的数目为两个。合理

29、的开采水平垂高应以合理的阶段垂高（斜长）为前提，并使开采水平有合理的服务年限，有利于矿井水平和采区的接替，还要有较好的技术经济效果。设计时主要考虑以下因素：（1）阶段斜长目前，煤炭运输、辅助提升、行人条件和合理的区段数目是制约阶段斜长的主要因素，阶段斜长在随着先进设备的不断出现有加大的趋势，目前一般可达到1500m，少数能达到2000m。（2）有利于采区正常接替阶段斜长增长，采区储量多，采区服务年限长对采区接替有利。（3）经济上有利的水平垂高开采水平垂高过小，造成严重的采掘失调，合理的增加水平垂高，可以减少水平数目，减少基建工程量，目前我国矿井一般的阶段垂高如表4-2所示。表4-2我国矿井阶段

30、垂高表井型缓倾斜煤层/m倾斜煤层/m急倾斜煤层/m大中型矿井100250100200100150小型矿井601008012080120根据本矿实际情况，煤层倾角较小，平均为7左右，煤田的倾向长度比较短，因此取第一水平和第二水平的垂高取100m。4.4阶段运输大巷位置的选择由于运输大巷不仅要为上水平开采的煤层服务还将作为开采下水平煤层的总回风道，其总的使用年限达数十年以上，为了便于维护和使用，应不受开采个煤层的采动影响。大巷布置在煤层中的优点是：容易施工，掘进速度快，掘进费用低，便于机械化作业，掘进中可以进一步探明煤层变化情况和地质构造。缺点是巷道受采动影响，维护困难，维护费用高，大巷两侧要留3

31、0m40m煤柱，煤炭损失较大，采区发生火灾时，不易密封。大巷布置在岩层中的优点是：巷道维护条件好，维护费用低，巷道施工能按要求保持一定的方向和坡度；少留煤柱或不留煤柱，减少煤炭损失，便于设置煤仓；在有瓦斯突出和自然发火危险的矿井中，采区封闭好。缺点是岩石工程量大，掘进施工困难，掘进速度慢，掘进费用高。综合以上各方面的因素，大巷布置在煤层中经济上虽然占有很大的优势，但相对于岩石大巷而言技术上很难达到很好的支护效果，安全上得不到保证。大巷布置在煤层底板岩石中，可采用目前先进的跨采技术，提高煤炭的采出率。因此，本矿井第一水平阶段运输大巷布置在距二2煤层底板15m的稳定细砂岩中。4.5井田开拓方案的确

32、定本井田地形平坦，表土较厚且有流沙层，所以采用立井开拓，并按流沙层较薄，井下生产费用较低的原则确定了井筒位于井田走向中部流沙层薄处。采用一个主立井和一个副立井，为了减少穿越流沙层开凿风井的数目和限于本井田的储量而少压煤采用风井布置在煤层露头之外，并且整个矿井服务年限中采用混合式通风方式，立井井筒采用特殊方法施工。根据井田条件和矿井设计规范的有关规定，本井田可划分为12个水平，阶段内采用采区和带区的的混合的准备方式，第一采区为两翼开采，约5个阶段，第二采区为单翼开采，有10个阶段，第三采区为单翼开采，共有8个阶段，每一个阶段沿走向长约1000m，本矿井为一矿一面的高效矿井，因此只需在生产采区布置

33、一个工作面和一个备用面，可以满足生产任务。根据煤层赋存情况和矿井可采储量，遵照矿井设计规范规定，将矿井生产能力确定为150万t/a，储量备用系数按1.3计算，因为本井田制约备用系数的因素相对较少。可以知道本矿井的服务年限为60a，本井田的主要可采煤层为二2煤层，为单一的煤层开采，为了减少煤柱损失和保证大巷维护条件，大巷布置在煤层底板下的砂岩内，其它采区上山均布置在煤层中，最后再加以回收，第二水平开采时，再在工业广场掘一风井变主要的通风方式为中央并列式，因此在确定开拓方案时，风井的比较方案将在第九章做进一步的讨论。综合本矿井各方面的因素，在保证安全的条件下，提出了五种方案，其具体的布置情况可以参

34、考如下：立井两水平 一水平-480 采区布置 二水平-580 带区布置方案方案立井两水平 一水平-440 采区布置 二水平-580 带区布置方案立井两水平开拓 主暗斜井延伸 副立井直接延伸 一水平-440 二水平-580方案立井两水平开拓 主暗斜井延伸 副立井直接延伸 一水平-480 二水平-580方案单水平立井开拓-440水平目前方案比较法是我国确定矿井开采设计方案时应用最广泛的方法，方案比较法的实质就是对不同的方案进行技术经济分析和对比，从中选出相对最优越的一种方案，一般情况下应比较以下内容：（1）工程量。应分别按实物单位计算。（2）基本建设投资。可分别按价值单位计算井巷和地面建筑、机电设

35、备安装及其它工程费用。（3）基本建设费（4）机电设备及主要材料需用量。（5）生产经营费，可按生产过程计算生产经营费用，其中包括巷道维护费，运输提升费、通风费和排水费。（6） 其他。矿井生产能力，煤炭采出率，巷道掘进率。根据以上的原则和本井田的情况：本井田地势平坦位于黄淮冲积平原的东部，西北高东南低，坡降为1/45001/600。可见本井田不能采用平硐的开拓方式，井田冲积层和表土层很厚，开凿斜井困难，不易维护。况且煤层倾角较小若采用斜井，其井筒长度太长，煤损失较多。因此排除了斜井开拓的可能性。因本井田涌水很大，使用上下山开采在技术上的困难较多并且排水费用也很高，尤其是在下山掘进的过程中排水困难更

36、多。故决定在阶段内均采用上下山开采并否定了单水平上下山的开拓方案，本煤层平均厚度达7m，属特厚煤层并且煤的硬度不大，若布置煤层大巷，该大巷将服务整个矿井的第一水平的开采，维护费用很高，将会造成煤的吨煤成本加大，为了降低成本和再技术少遇困难，采用在煤层底板下的坚固砂岩内布置大巷。上述的五种方案除方案技术上不可行以外，其余方案均属技术上可行，那么下面就其余的四个方案进行经济比较，以确定经济上合理的一个方案，使矿井的总经济费用达到优化的目的。具体的经济费用比较项目如表4-3、表4-4、表4-5、表4-6、表4-7、表4-8。表4-3 技术上可行各方案粗略估算费用表 方案项目方案方案生产经营费/万元第

37、一水平立井提升1.2104300.5150.848=5465.99立井提升1.27857.50.4750.848=3798石门运输1.2104300.2250.1=281.6石门运输1.27857.50.2250.1=212.15续表4-3 技术上可行各方案粗略估算费用表 方案项目方案方案立井排水118024365340.27=9489.2立井排水118024365300.27=8428.63生产经营费/万元第一水平立井提升1.25153.50.6150.848=3225.2立井提升1.277260.0.6150.848=4835.12石门运输1.25153.50.990.1=751.4石门运

38、输1.2772610.1=1126.5生产经营费/万元第一水平立井排水118024365260.3510-4=9406.5立井排水118024365300.3510-4=10781.28小计28119.8929181.68基建费用/万元石门开凿9902143.210-4=212.18石门开凿9902143.210-4=212.18总计费用/万元28832.07费用/万元29393.86百分率100百分率101.9 方案项目方案方案基建费/万元主立井开凿51511867.510-4=611.18主立井开凿47511867.510-4=563.71主暗斜井开凿10042430.810-4=244.

39、05主暗斜井开凿13702430.810-4=333.02续表4-3 技术上可行各方案粗略估算费用表 方案项目方案方案小计855.23小计896.73生产经营费/万元立井提升1.2104300.5150.848=5465.99立井提升1.27857.50.5150.848=3798主暗斜井提升1.25153.50.3171=1960.4主暗斜井提升1.277260.3081.37=3734.44生产经营费/万元排水费一水平118024365340.2710-4=10242.24排水费一水平118024365300.2710-4=8428.63二水平118024365260.3510-4=842

40、9.67二水平118024365300.3510-4=10781.78总计费用/万元29654.83费用/万元31225.15百分率100百分率105方案、的主要区别是在水平位置的不同，从表中的粗略估算费用可以看出方案的生产经营费和基建费用都高于方案，从保证安全，技术可行，经济合理的角度出发，由于方案的经济费用更加合理，因此选用方案。同样，方案、的主要区别也是水平位置的不同，方案的生产经营费和基建费都高于方案，因此选择方案。余下的方案、均属技术上可行，水平服务年限也都符合要求，两者相比，虽然方案的总投资要比方案高一些，但其运输能力大，费用低，另外，方案采用采区布置而方案则采用带区布置，两者相比

41、，方案比方案少掘六条上山，但方案却比方案多掘运输大巷，两者的基建费那一个更加合理一些需要作进一步的经济比较，其余如井底车场、井底煤仓和各种硐室，两个方案基本上相差不多，在比较的过程中可以认为他们近似相似，因此他们的费用比较可以略去。方案、有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费。就以上这些经济费用做详细的比较其比较结果和各方案之间的相对费用折算成百分率也汇于表4-4至表4-8，比较过程如下：表4-4 建井工程量项目方案方案初期主井井筒/m515+20515+20副井井筒/m515+5515+5井底车场/m10001000运输大巷/m33525252后期主井井筒/m100主斜井井筒

42、/m995副井井筒/m100100后期井底车场/m10001000主石门/m990990运输大巷/m2440+54805350+5480表4-5生产经营工程量项目方案项目方案运输提升/万t km工程量运输提升/万t km工程量采区上山运输带区运输一采区一区段1.2329.5470.21= 581.31一带区一分带1.2356.332.280=974.92二区段1.2329.5460.21= 498.26二分带1.2363.632.075=903.94三区段1.2329.5450.21= 415.22三分带1.2369.451.885=835.70四区段1.2329.5440.21= 332.18四分带1.2376.271.675=756.30五区段1.2329.5430.21= 249.13五分带1.2382.571.485=681.74续表4-5生产经营工程量项目方案项目方案运输提升/万t km