【正文】 分利用各種開拓方 式的優(yōu)點。斜井 斜井綜合 開拓根據(jù)根據(jù)潞安集團五陽煤礦水文地質(zhì)條件，地面地下情 況及地形地貌特征，本礦井只宜采用立井開拓或斜井開拓。 （二）井筒位置選擇 選擇井筒位置就是確定井筒沿走向和傾斜方向上的具 體尺寸，并用直角坐標和方位角予以表示。選擇井筒位置的 主要條件： 地面條件 井口附近要有一定的范圍，用以布置工業(yè)場地，其中包 括主副井生產(chǎn)系統(tǒng)建筑物與結(jié)構(gòu)物。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī) 范》礦井工業(yè)場地的占地面積指標，大型礦井占地面積指標 為 ～ 公頃/10 萬噸。由于礦井占地多，矸石山和煤泥 水對生態(tài)和美觀有污染，故應(yīng)選擇荒地結(jié)合地形布置生產(chǎn)系 統(tǒng)，以減少土石方工程，認真貫徹少占不占良田，不拆或少 拆村莊，盡量減少環(huán)境污染的方針。 井下條件 井筒沿走向的最有利位置應(yīng)當設(shè)在儲量等分線上或其 附近。沿井田傾斜方向主要運輸石門的運輸功與石門長度成 正比，所以井筒位置應(yīng)該力求減少石門長度。采用單水平開 拓時，應(yīng)該盡可能靠近運輸大巷，并采用臥式車場；采用多 水平開拓時，應(yīng)該按初后期石門長度總和最小位置確定井筒 位置。 為了減少煤柱，在選擇井筒位置時，如果能設(shè)在井田之 外，應(yīng)選擇在無煤區(qū)，薄煤區(qū)，高灰分區(qū)，變質(zhì)區(qū)，火成巖活動區(qū)和開采有實際困難的部位。如不能設(shè)在井田之外應(yīng)結(jié) 合其他條件盡量使井筒設(shè)在煤層淺部以減少壓煤，也便于后 期回收。 從地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置要求，平坦地形最適合礦井建設(shè)， 不僅平場工程量小，大型建筑物的基礎(chǔ)處理也比較簡單。但 是井口附近又不能過分低洼要避免洪水災(zāi)害要盡可能避開 滑坡巖崩流沙和泥石流危險區(qū)，以及其他不利于施工的工程 地質(zhì)條件。 主副井相對位置的選擇： 斜井或立井在同一工業(yè)場地內(nèi)相對位置一般如下： (1)斜井 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》 ，礦井各出口之間的距離不得小 于 30m。該規(guī)定系指巖柱最小尺寸?？紤]到斜井井口經(jīng)常設(shè) 有人車站人車存車線等，使井筒斷面增大，故在方案或初步 設(shè)計階段確定主副井位置時，一般使兩互相平行的主副井中 線或提升中線相距 35～40m， 。 (2)立井 主副井之間距離按規(guī)定同樣不得小于 30m，設(shè)計時考慮 井上井下生產(chǎn)流程能夠合理銜接以及井塔施工安裝和設(shè)備 布置需要，主副井中心距約變動于 50～100m 請參閱圖主副 井相對位置。本井田可采用立井開拓(主井設(shè)箕斗、副井為 罐籠)或斜井(主井為皮帶)開拓，井筒位于井田中央煤層綜合考慮上述各種因素選定井筒位置，本著優(yōu)先考慮第 一水平快速達產(chǎn)，以便使整個礦井投產(chǎn)，兼顧下水平的延伸 開 拓 的 原 則 ， 主 井 井 筒 位 置 的 坐 標 為 ： ， 。井口標高 。主副井之間間距為 75m， 井筒位置位于井田走向中央，工業(yè)廣場布置在井筒周圍。井 口位置和工業(yè)廣場的布置如圖所示：副井 主井 4038500工業(yè)廣場38408000工業(yè)廣場和井口位置二 、水平劃分及階段垂高的確定，各水平間連接暗井 和布置 設(shè)計時，井田沿煤層傾斜方向劃分階段數(shù)量多少，主要 取決于井田傾斜長度和階段高度的尺寸大小，井田開拓設(shè)計 著重欲選擇開采水平的標高，使其貫穿于全部煤層有利于開 采。階段高度或斜長往往隨煤層傾角與回風道標高不同而有 較大變化，階段斜長在一定程度上受采區(qū)斜長控制，緩斜煤 層和近水平煤層的深部以及傾斜長度過大的局部塊段，往往 采用上下山或增設(shè)中間水平開采。本井田可行的幾種水平劃 分和階段垂高確定方案見參閱表 上山和下山開采在工作面方面沒有多大的差別，但在采 區(qū)運輸提升排水和上下山掘進等方面卻有不同之處。上山開 采煤向下運輸，上山的運輸能力大，運輸費用低但有折反運 輸：井下涌水可直接流入井底水倉，排水系統(tǒng)簡單，風流由 采區(qū)下部的集中運輸巷道流向采區(qū)上部的集中回風平巷，通 風系統(tǒng)簡單，通風容易。下山開采煤向上運輸，無折返運輸， 運輸工作量少：各采區(qū)都要解決采區(qū)內(nèi)的排水問題，如礦井 涌水量大，增加了硐室和排水設(shè)備而且通風系統(tǒng)較復(fù)雜。但 是，可以充分利用原有開采水平的井巷和設(shè)施，節(jié)省開拓工 程量和開拓時間，有利于集中生產(chǎn)和水平接替，延長水平服 務(wù)年限。 考慮到本井田涌水量不大，瓦斯含量不高，所以通風和 排水都不會影響本礦井的水平劃分。所以劃分兩個水平時，各水平都采用上下山開采，有利于水平接替，相對節(jié)省開拓 時間。節(jié)省開拓費用。開采水平間的連接可采用暗斜井或暗 立井連接，暗井的開拓可充分利用原有設(shè)備和設(shè)施，盡量使 提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)少，經(jīng)營費用低，管理較方便。故 除了受地質(zhì)水文條件限制外，首先考慮上述因素。 階 段 主 要 參 數(shù)水平數(shù) 劃分階段 目/個 數(shù)目/個 階段斜長 /m 1664 兩個 水平 4 1549 1549 1434 2060 3 2060 2060 階段垂高 /m 145 135 135 125 180 180 180 水平服務(wù) 年限/a 水平實際 出煤量/ 萬t 備注47 38三個 水平29 28 28 注：水平采出煤量計算中把儲量備用系數(shù)所指的備用儲 量，一半劃分為地質(zhì) 損失，一半劃分為增產(chǎn)儲量。該增產(chǎn)儲量合并計入水平 實際采出煤量中 三、 主要運輸大巷及回風道的布置方式和位置選擇 (一)、主要運輸大巷 階段或水平主要運輸大巷是溝通采區(qū)與井底車場的主 要交通運輸干線，并進行通風排水及布設(shè)管線。當上階段采 完后，又可以作為下一階段或水平的總回風道，其工作年限長。主要運輸大巷在符合開拓要求的前提下，要盡量縮短大 巷長度避免過多的彎曲轉(zhuǎn)折以減少開拓工程，作到運輸方 便，有利通風，并應(yīng)設(shè)在堅硬耐久不易風化無自然發(fā)火的煤 巖層內(nèi)。 布置方式分為集中布置，分組集中布置與分層布置三 種。本礦井設(shè)計采用分組集中布置，請參閱圖 423 集中運 輸大巷布置 大巷位置選擇為了保證生產(chǎn)使用，便于維護減少煤柱損 失，一般將主要運輸大巷布置在煤層底板不受采動影響的堅 硬巖層或煤組下部媒質(zhì)堅硬圍巖穩(wěn)定無自然發(fā)火的簿及中 厚煤層中，為了保護大巷不受采動影響，底板巖石大巷必須 與煤層保持適當距離，根據(jù)我國經(jīng)驗，煤層與大巷間巖柱尺 寸隨煤層賦存深度和巖石性質(zhì)而變，一般為 10～30m。大巷 與煤層距離本礦井選用巖石大巷，根據(jù)不同水平的水文地質(zhì) 條件大巷與煤層間距取 10～30m， 請參閱圖集中運輸大巷 2采區(qū)石門 3煤煤層 大巷大巷與煤層距離（二）總回風道布置 回風大巷的布置原則與運輸大巷布置基本相同，并且對 于一個具體礦井來說，常采用相同的布置方式。實際上，上 水平的運輸大巷可以作為下水平的回風大巷。礦井第一水平 總回風道布置應(yīng)根據(jù)具體情況區(qū)別對待。 覆蓋沖擊層很厚，含水量比較大，一般要在井田淺 部留設(shè)防水煤柱，在這種情況下可將總回風道布置在防水煤 柱內(nèi)。 對于急傾斜傾斜和大多數(shù)緩斜煤層的礦井，根據(jù)圍 巖和煤層情況及開采要求，回風大巷可設(shè)在煤組穩(wěn)固的底板 巖層中，有條件時，可設(shè)在煤組下部堅硬圍巖穩(wěn)固的簿及中 厚煤層中。 為便于總回風道的掘進和維護，全井田回風大巷的 標高宜一致。 在一定的井田地質(zhì)、開采技術(shù)條件下，礦井開拓巷道可有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通稱為開拓方式。合 理的開拓方式，一般要在技術(shù)可行的多種開拓方式中進行技 術(shù)經(jīng)濟分析比較后，才能確定。 四、礦井各水平煤層上下山和采區(qū)的開采順序，第一水 平的劃分和配采關(guān)系 開采順序是指礦井工作應(yīng)有計劃有步驟的按順序進行， 作到采掘并舉， 掘進先行， 合理的開采順序應(yīng)滿足下列要求： 保證開采水平、采區(qū)、采煤工作面的生產(chǎn)正常接替。 盡量降低掘進率，減少井巷工程量和基建投資。 礦井各水平的開采順序按照從上到下的原則，作好水平 接替和礦井延深工作。采區(qū)內(nèi)各煤層和各工作面必須有一定 的順序組織開采才能保證均衡生產(chǎn)。在煤層群中，上下煤層 的開采順序，一般先采上層在采下層，在同一分段內(nèi)，上下 層如同時開采，應(yīng)使上層工作面超前一段距離，避免受下層 頂板巖石移動影響。一般上層超前 4060m 以上，使老頂來 壓不致影響下層開采。 同一煤層內(nèi)，沿傾斜方向的開采順序，采用下行式開采 順序。沿煤層走向方向的開采順序采用雙翼開采，有利于礦 井的均衡生產(chǎn)和合理配采，確保生產(chǎn)的連續(xù)性，有利于礦井 的通風運輸?shù)戎饕a(chǎn)系統(tǒng)的管理。 第一水平劃分為四個采區(qū)，采區(qū)走向長平均 1440m，傾 向長 1580/1400m。 配采：煤層牌號相同不需配采，兩翼配采產(chǎn)量的比例與兩翼的儲量分布的比例大體一致。本礦井為大型礦井設(shè)兩個 備采工作面；生產(chǎn)工作面結(jié)束前安排接替工作面。采煤工作 面年進度為 3420m。 五、選擇礦井開拓方案 影響選擇礦井開拓方案的因素很多，主要是地質(zhì)因素、 技術(shù)因素和管理因素。 礦井建設(shè)首先要選擇合理的開拓方案。它直接關(guān)系到礦 井的綜合經(jīng)濟效益。選擇礦井開拓方案的主要依據(jù)是地質(zhì)因 素和地理因素，其中地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存狀況和地形條件又 是關(guān)鍵因素，但在特定的條件下，技術(shù)裝備和管理水平也可 能成為決策時的主要因素。為此，在選擇礦井開拓方案時需 要綜合考慮上述各種影響因素。 預(yù)提開拓方案及確定較優(yōu)方案 根據(jù)本礦井的實際情況，現(xiàn)提出五個可行的礦井開拓方 案進行比較，先通過技術(shù)比較，從中確定兩個技術(shù)上相對優(yōu) 越的方案，然后對這兩個方案進行詳盡的經(jīng)濟比較，并綜合 考慮各種因素，從而確定一個技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的最 佳方案。 現(xiàn)針對第一水平的開拓，兼顧下水平的延伸，預(yù)提出五 個開拓方案： 方案Ⅰ：一對立井開拓，主副井均采用立井開拓，主井 用箕斗提升，副井用罐籠提升，主要任務(wù)是提矸，擔負人員 和設(shè)備的升降、坑木入井，主副井均兼做進風井。開拓方案剖面圖見圖主立井副立井井底車場主石門集中運輸大巷立井開拓系統(tǒng)示意圖方案Ⅱ：斜井立井聯(lián)合開拓，主井為斜井開拓，皮帶 運提，副井為立井開拓，罐籠提升，主要擔負提矸，人員和 設(shè)備的升降、坑木入井。 （開拓方案剖面圖見圖）副立井穿層斜井集中運輸大巷 井底車場 主石門斜井立井開拓系統(tǒng)示意圖主斜井/副斜井集中運輸大巷 井底車場 主石門方案Ⅲ：一對斜井開拓，即主副井都用斜井開拓，主井皮帶運提，副井串車 提升。 （開拓方案剖面圖見圖） 斜井開拓系統(tǒng)示意圖 方案Ⅳ：一對反斜井開拓，主井用皮帶運提，副井用串車提升，主副井兼做 進風井。 （開拓方案剖面圖見圖）主斜井/副斜井主石門 井底車場集中運輸大巷反斜井開拓系統(tǒng)示意圖方案Ⅴ：反斜井立井聯(lián)合開拓，反斜井做主井，皮帶運提，立井做副井， 罐籠提升，做輔助運提，兩井均兼做進風井。 （開拓方案剖面圖見圖）主斜井副立井主石門 井底車場集中運輸大巷反斜井立井開拓系統(tǒng)示意圖 開拓方案技術(shù)比較 預(yù)提方案比較表 方案 優(yōu)點 缺點 ，井 下為雙翼生產(chǎn)，易于保證礦井產(chǎn) 備較復(fù)雜，掘進速度慢，需要 量； 運營費用低； 升能力大，機械化程度高，易于 自動控制； ，結(jié)構(gòu)合理， 維護費用低，有效斷面大，通風 條件好，人員升降速度快； ，只 壓一個煤柱。 穿越含水層，施工復(fù)雜，工作 ； ，井下 條件差； ，提 。 第Ⅰ，易于保證礦 井產(chǎn)量， 井底車場位于儲量中心， 煤； 井下運營費用低； 快； 第Ⅱ方案 大，能實現(xiàn)連續(xù)運提； 便，對生產(chǎn)的干擾少； 界，少壓煤柱 。 ，易于保證礦 ，煤柱損失量 井產(chǎn)量； 中布置工業(yè)廣場； 界，不壓或少壓煤柱； 第Ⅲ方案 運營費用低； 大； 量大，費用高； 井同較長，通風困難； 備較復(fù)雜，掘進速度慢； ，便于集 ，管道鋪設(shè)工程 ， ，井下 ，采用皮帶提 ； 升，能實現(xiàn)連續(xù)運提，提升費用 低； ，對正 常生產(chǎn)的干擾小。 ，易于保證礦 ， 井產(chǎn)量， 井底車場位于儲量中心， 通風阻力較大； 井下運營費用低； 備簡單，初期投資少； 第Ⅳ方案 大，能實現(xiàn)連續(xù)運提； 便，對生產(chǎn)的干擾少； 內(nèi)，生產(chǎn)比較集中； 。 于集中布置，工業(yè)廣場比較分 ，管道鋪設(shè)工程 ，通風阻力大；，運輸速度 央，立井井口和斜井井口不利 ，提升能力 散； 量大，費用高；的正常生產(chǎn)。，沿井筒敷設(shè) 大，留保安煤柱，增加煤柱損 3. 第 二 水 平 立 井 井 筒 延 伸 困 安煤柱； 載，環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復(fù)雜，增加 提升費用；，掘進及施工設(shè) 管路、電纜所需的管線長度較 ，提升能力 失； 難，一二水平都需留較多的保 ，掘 進速度較快，便于施工； 煤； ，易于保證礦 ； 井產(chǎn)量， 井底車場位于儲量中心， ，增加了掘進 井下運營費用低； 第Ⅴ方案 大，能實現(xiàn)連續(xù)運提； 高。 量； 困難； ，且 都需留較多的保安煤柱，煤柱 損失量大。 ，提升能力 ，通風阻力較大通風 ，輔助運提效率 ；由于本礦井的煤層埋藏較深，雖然為近水平煤層，但傾 斜長度大，所以垂高也較大，因此不宜用單水平開拓，至少 要分兩個水平，對第一水平的開拓方案的確定，要兼顧下水 平的延伸，方案Ⅳ和方案Ⅴ都采用了反斜井開拓，不僅工業(yè) 廣場和井筒大量壓煤，而且對下水平的延伸開拓帶來較大的 困難，技術(shù)上不合理，不予考慮。對于方案Ⅲ副井采用斜井 開拓，由于本井田埋藏較深，斜井輔助運輸極不合理，所以 也不予考慮。對于方案Ⅰ和方案Ⅱ各有自己的優(yōu)缺點，難以 單純的從技術(shù)方面加以取舍，因此對方案Ⅰ和方案Ⅱ進一步 進行經(jīng)濟比較，以便確定最優(yōu)的開拓方案。第五章礦井基本巷道第一節(jié) 井 筒 井筒在礦井開發(fā)和開采中的作用是不言而喻的，它是整 個礦井的進口和出口，井筒選擇決定于其用途、服務(wù)年限等 因素，井筒的斷面大小更是整個礦井的關(guān)鍵因素，它決定了 礦井的用途、井型、服務(wù)年限等。同時，井筒穿過的巖層性 質(zhì)、涌水情況、選擇的支護方式及施工方法等因素也決定了 井筒的斷面形狀。 一、井筒斷面形狀和布置形式 井筒斷面形狀 井筒斷面形狀主要根據(jù)井筒的用途、服務(wù)年限、穿過的 巖層性質(zhì)、選擇的支護材料，及施工方法等因素確定。 我國的礦井中，立井井筒斷面大多選用圓形，只有少數(shù) 小型礦井選用矩形。 圓形斷面常采用混凝土、料石或混凝土噴砼支護，具有 服務(wù)年限長、承受地壓性能較好、生產(chǎn)期間支護不需要或很 少需要維修、通風阻力小，以及便于施工等一系列優(yōu)點，因 此，服務(wù)年限在 10 年以上的礦井都采用圓形斷面。其主要 缺點是斷面利用率較差。立井井筒