矿井设计一、井田概况某井田含有两层煤，煤层厚度分别为1M 6m,2M 8m,走向长度8km ，倾斜长度1860m ，煤层间距10m ，煤层倾角34°，煤层露头深度为72m ，设计生产能力为180万t/a 。

瓦斯等级属于低瓦斯矿井。

地表较为平坦，水文地质简单，煤层顶底板均为中等稳定砂岩。

初步设计矿井开拓方式，并初步分析大巷布置方式，同时设计井底车场。

二、井田开拓一、储量计算1、矿井地质资源量计算t 2604025.1)86(18608000万=⨯+⨯⨯=Z Z2、矿井资源/储量计算以勘探地质报告为基础，矿井可行性研究和初步设计阶段的矿井工业资源/储量计算按下式计算：k Z Z Z Z Z Z M M b b g 333222112122111++++=g Z ——矿井工业资源/储量；b Z 111——探明的资源量中经济的基础储量；b Z 122——控制的资源量中经济的基础储量；112M Z ——探明的资源量中边际经济的基础储量；222M Z ——控制的资源量中边际经济的基础储量；333Z ——推断的资源量；k ——可信度系数，取0.7～0.9，地质构造简单、煤层赋存稳定的取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定的取0.7。

根据钻孔布置，在矿井地质资源储量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。

根据煤层厚度和地质，在探明和控制的资源量中，70%的是经济基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业/资源储量：t Z b 万8.10936%70%6026040111=⨯⨯=t Z b 万4.5468%70%3026040122=⨯⨯=t Z M 万2.4687%30%6026040112=⨯⨯=t Z M 万6.2343%30%3026040222=⨯⨯=因为地质条件简单，k 取0.9，则t k Z 万6.23439.0%1026040333=⨯⨯= 则g Z =10936.8+5468.4+4687.2+2343.6+2343.6=25778.8万t3、矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量可按下式计算)(1P Z Z g S -=式中S Z ——矿井设计资源/储量；1P ——断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物煤柱、露头煤柱、水平面煤柱等永久煤柱损失量之和。

1P 按矿井设计资源/储量的3%估算。

则t 25005.497%25778.8万=⨯=S Z4、矿井设计可采储量矿井设计可采储量t Z k 万3.20004%804.25005=⨯=二、矿井设计生产能力和服务年限参照大型矿井服务年限的下限（大于50a ）的要求，T 取70年，储量备用系数取1.4，则矿井设计生产能力A 为：t TK Z A k 万1.2044.1703.20004=⨯== 根据煤层赋存情况和设计可采储量，按煤炭工业矿井设计规范规定，将矿井设计生产能力A 确定为120万t/年，则矿井服务年限为年4.794.11803.20004=⨯==AK Z T k 三、阶段划分和开采水平设置在矿井设计中，确定合理的水平垂高或阶段垂高，是井田划分中的重要问题。

水平高度确定的合理与否，不仅影响矿井的基本建设投资，同时还要影响生产技术的合理性以及生产费用的大小，而且水平高度一经确定，将要在较长的时间内影响矿井的生产成本与效果。

因此，合理的开采水平高度，需要经过技术经济比较才能确定。

本矿年产量180万吨，井田走向长度8000m ，倾斜长度1860m ，煤层可采总厚度14m ，其中上层煤厚6m ，下层煤厚8m ，间距10m ，煤层倾角34°。

在确定本矿的水平高度时，考虑了以下几个主要因素：1）保证采区正常接替与均衡生产在采区的生产能力，采区走向长度及煤层厚度一定时，阶段垂高不同，其服务年限也应不同。

阶段垂高小，则采区服务年限短，采区搬家频繁，造成采掘关系紧张，均衡生产时间短。

另外，采区车场、硐室等巷道工程也得不到充分利用。

2）阶段内具有合理的区段数目本矿属近水平煤层，煤层间距也不大，可设置一个开采水平进行集中开采。

近水平煤层开采水平垂高的确定，主要取决于煤层的赋存条件，与煤层内布置的工作面关系不大。

3）要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量水平内的煤炭储量要保证开采水平有一个合理的服务年限。

在这个服务年限内，设备、井巷工程等都得到合理的利用，同时又避免延深频繁，接续紧张。

根据井田斜长或垂高大小、开采煤层数目的多少、层间距远近和倾角陡缓的不同，井田内可以设计一个或者多个开采水平。

由于该煤层组倾角为34°属于中斜煤层，并不适合采用下山开采，只能采用上山开采，考虑到煤层倾向长度为1860M ，若采用一个开采水平开采多个上山，开采时施工难度和经济效益并不理想，则确定一个水平只开采一个上山。

井田内划分的阶段数目取决于井田斜长、阶段垂高或者阶段斜长。

初步确定将该井田划分为3个水平3个阶段进行开采。

（1）阶段斜长：1860/3=620m ；（2）阶段垂高：620×sin34°=346.7m（3）水平标高：第一水平：-（346.7+72）=-418.7m ；第二水平：-（346.2×2+72）=-764.4m ；第三水平：-（346.2×3+72）=-1328.1m 。

（4）区段斜长：缓倾斜煤层的阶段，区段数可取3～5个，而中斜和急斜煤层的阶段，区段数可取2～3个。

则将一个采区划分为2个区段，则每个区段斜长分别为620/2=310m ，1m 2m 煤层厚度分别为6m 和8m ，属于厚煤层，开采方式采用综采长壁放顶煤采煤法，区段保护煤柱20m,则采煤工作面的长度为310-20-10-10=270m 。

我国综采放顶煤工作面长度一般>150m ，高产高效>200m ，最长300m，该工作面年产量为180万t，设计为270m的工作面长度合理。

四、井筒布置4.1 井筒形式的确定矿井开拓，就其井筒形式来说，一般有以下几种形式：平硐、斜井、竖井和混合式。

下面就几种形式进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓方式方式。

平硐：一般就是适合于煤层埋藏较浅，而且要有适合于开掘平硐的高地势，也就是要有高于工业广场以上的一定煤炭储量，这是主要的方面，可就是这一点，本井田不能满足要求，本井田地势比较平缓，高低地的最大高差也不过几十米，而且煤层埋藏较深，很显然，利用平硐开拓对于本井田来说是没有可行性的。

故舍掉。

但是，平硐开拓也有它的好处，首先，它减少了斜井、竖井开拓的提升费用，运输和排水等费用也大幅度降低，条件好的可将标准铁路直接延伸到井内。

本井田的地质条件无法满足这方面的要求，所以不能用平硐开拓。

斜井：利用斜井开拓首先要求煤层埋藏较浅、倾角较大的倾斜煤层，且当地地表冲积层较厚，利用竖井开拓困难时，即便是煤层埋藏较深，不惜打较长的斜井井峒的条件下才可能使用，而本井田的条件却不尽如此，全部的可采煤层均赋存于-72米以下，最深达-1500米。

这样一来，如果按照皮带斜井设计时，倾角不超过17度的话，此时斜井的井峒长度将是很大的。

我们知道，太长的斜井提升几乎是不可能的，而且工程量也是非常巨大的，跟着相关的维护和运输等费用也会大幅度的增加，以上种种因素决定了本井田使用斜井开拓也是不可行的。

竖井：适用于开采煤层埋藏较深且地表附近冲积层不厚的情况，而且越是这种情况就越显示出竖井的优越性。

本井田的煤层埋藏较深，地表附近的冲积层又比较薄，它对井筒的开凿将不会造成影响。

而且立井开拓的一大好处就是，如果基岩赋存较稳定时，开凿以后，其维护费用几乎为零，本井田采用立井开拓时，对于煤炭的提升也较为合适。

混合式：对于本矿井来说。

由于利用平硐和斜井都是不可行的，所以混合式也就不予考虑。

4.2 井筒位置及数目的确定井筒位置的确定，主要是根据以下一些原则进行的。

在煤层走向方向尽量位于井田的中央，即要求其两翼的长度大致相等。

这主要是考虑到矿井的煤炭运输问题。

井筒设在井田中央（储量分配的中央），可使沿井田走向的井下运输的工作量最小，而井筒偏在一翼边界时的相应井下运输工作量要较前者为大。

井筒设在井田中央时，两翼产量分配、风量分配比较均衡，通风网路较短，通风阻力较小。

井筒偏于一翼时，一翼通风距离长、风压增大。

当产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增加。

如果要降低风压，就要增大巷道端面，增加掘进工程量。

井筒设在井田中央时，两翼分担产量比较均衡，各水平两翼开采结束的时间比较接近。

如井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产量集中于另一翼，将使运输、通风过分集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产。

所以当井筒位于井田内的煤炭储量中心时，全矿的运输费用达到最低，当井筒位于井田一翼而形成单翼开采时，矿井的运输费用将增加一倍。

这样，由于技术上的不合理而带来经济上的不合理，所以布置单翼开采的井田显然是不可行的。

井筒布置方案分析方案对比方案A 方案B 方案C优点a初期（第一水平）工程量及建井工期最短。

b工业广场压煤最少a石门长度较短b沿石门工程量最少煤层斜长适中，有利采区布置a煤系基底有含水特大的岩层不允许井筒穿过时可采用b有利于深部及向下扩展缺点a总石门工程量较大b布置下水平巷道石门很长而增大了运输量.工程量a布置下水平巷道石门有部分工程量b工业广场压煤增大a初期工程量较大b工业广场压煤最大c石门长度及沿石门运输长度较大方案比较：煤层的可采厚度大，为减少工业场地煤柱损失及适当减少工程量，可考虑使井筒设在倾斜中部靠上的适当位置并应使保护煤柱不占初期投产部分。

对开采厚煤层时损失是严重问题，井筒应靠近煤层浅部。

在倾斜方向上也要尽量位于中心，同时兼顾各水平井底车场的布置形式及位置。

本井田位于-72米—-1500米之间，煤炭埋藏较深，因此井筒在倾斜方向的位置，如果位于其正中心或煤层深部，它的压煤量是比较大的，同时，井筒的掘进深度将达到1000米，工程造价也是比较高的，考虑以上因素，井筒在倾斜方向上不能位于其正中心或深部。

另外，本设计采用三个水平开采，所以确定此处的井筒位置，第二水平在-760m，开采第三水平时考虑延伸井筒，以节省工程造价，同时减少井筒的维护费用，这样也就确定了井筒在倾斜方向上的位置。

井筒位置的确定，要顾及井口标高及地面工业广场的布置，由于考虑到最高洪水位，所以要求井筒的位置确定的井口标高在+45米以上。

另外，地面工业场地的布置也基本上决定井筒的位置，一般要求工业广场尽量布置集中，达到不占良田、少占农田的原则，还要求整个工业场地要布置在地势比较平缓的地带，使得场地内的建筑不受大的影响。

井筒尽量不穿断层、破碎带，井底车场围岩较好。

避免初期搬迁村庄。

尽量使工程量少、投资小，便于井下采区划分，同时有利于通风、行人安全。