【正文】 12煤層：中灰（15—25）、高硫（）、中磷（—）開采煤層灰分成分及煤灰熔融性12煤層的SiO2的含量在45%左右，5煤層略高，%，11煤層略低，%；12煤層的Al2O3的含量在36%左右，只是11煤層較低，%；8煤層的Fe2O3的含量都在5%以下，112煤層的Fe2O3的含量較高；各煤層CaO的含量均在5%以下。各煤層煤灰均屬難融熔灰，相對來說11煤層的灰融點(diǎn)較低，主要是因?yàn)槠涿夯抑蠥l2O3的含量較低。微量元素煤層中含有鍺、釩、鈦、鎵等微量元素，但均達(dá)不到可采品位。2 礦井儲量、年產(chǎn)量及服務(wù)年限 井田境界井田境界應(yīng)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、儲量、水文、煤層賦存情況、開采技術(shù)條件、開拓方式及地貌、地物等因素，進(jìn)行技術(shù)分析后確定。一般以下列情況為界：1．以大斷層、褶曲和煤層露頭、老窯采空區(qū)為界；2．以山谷、河流、鐵路、較大的城鎮(zhèn)或建筑物的保護(hù)煤柱為界；3．以相鄰的礦井井田境界煤柱為界；4．人為劃分井田境界。呂家坨煤礦井田境界，北部以林西礦為界，南、東分別與錢家營礦和范各莊礦為界，礦井淺部以12煤層露頭為界，深部至5煤層1000米底板等高線為界。，面積41km2 井田儲量礦井儲量是指礦井井田邊界范圍內(nèi)，通過地質(zhì)手段查明的符合國家煤炭儲量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的全部儲量，又稱礦井總儲量。它不僅反映了煤炭資源的埋藏量，還表示了煤炭的質(zhì)量。本井田采用塊段法計(jì)算的各級儲量，塊段法是我國目前廣泛使用的儲量計(jì)算方法之一。塊段法是根據(jù)井田內(nèi)鉆孔勘探情況，由幾個(gè)煤厚相近鉆孔連成塊段。根據(jù)此塊段的面積，煤的容重，平均煤厚計(jì)算此塊段的煤的儲量，再把各個(gè)經(jīng)過計(jì)算的塊段儲量取和即為全礦井的井田儲量。礦井工業(yè)儲量是勘探（精查）地質(zhì)報(bào)告提供的“能利用儲量”中的A、B、C三級儲量之和，其中高級儲量A、B級之和所占比例應(yīng)符合表2－1的規(guī)定。由煤層底板等高線及儲量計(jì)算圖上提供的資料可計(jì)算出來設(shè)計(jì)礦井工業(yè)儲量匯總表見2－2。表2－1 礦井高級儲量比例 地質(zhì)開采條件儲量級別比例（％）簡單中等復(fù)雜大型中型小型大型中型小型中型小型井田內(nèi)A+B級儲量占總儲量的比例4035253540202515第一水平內(nèi)A+B級儲量占本水平儲量的比例70604060503040不作具體規(guī)定第一水平內(nèi)A級儲量占本水平內(nèi)儲量的比例4030153020不作具體規(guī)定不要求表2－2 礦井工業(yè)儲量匯總表煤層名稱工業(yè)儲量（萬噸）備注ABA+BCA+B+C71煤層6073符合總計(jì)6073符合礦井設(shè)計(jì)儲量為礦井工業(yè)儲量減去設(shè)計(jì)計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、構(gòu)筑物需要留設(shè)的保護(hù)煤柱等永久煤柱損失量。而在該井田范圍內(nèi)只有煤田境界煤柱和斷層煤柱?？蓵簳r(shí)按工業(yè)儲量的5％－7％計(jì)入，本設(shè)計(jì)取6％，故：＝－P式中： Z——礦井設(shè)計(jì)儲量；Z——礦井工業(yè)儲量；P ——永久煤柱損失量，可暫按工業(yè)儲量的5％－7％計(jì)入，本設(shè)計(jì)取6％；由此：礦井設(shè)計(jì)儲量Z＝（1－6％）＝礦井設(shè)計(jì)可采儲量為礦井設(shè)計(jì)儲量減去工業(yè)場地保護(hù)煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護(hù)煤柱后乘以采區(qū)回采率所得到的儲量。各種主要巷道的保護(hù)煤柱及可采儲量見表2－3；礦井工業(yè)廣場地保護(hù)煤柱留設(shè)見圖2－1；工業(yè)廣場保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)見表2－4。表2－3 礦井可采儲量匯總表開采水平煤層名稱工業(yè)儲量(A+B+C)(萬噸)礦井設(shè)計(jì)儲量（萬噸）礦井可采儲量（萬噸）永久性煤柱損失設(shè)計(jì)儲量設(shè)計(jì)煤柱損失可采儲量斷層境界工業(yè)廣場井下巷 道其他Ⅰ71無表2－4 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)表煤層傾角（176。）煤厚（m）Φ（176。）γ（176。）β（176。）δ（176。）埋深（m）1245756975600圖2－1 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱計(jì)算圖 礦井年儲量及服務(wù)年限根據(jù)設(shè)計(jì)大綱規(guī)定以及結(jié)合礦井實(shí)際情況。規(guī)定該設(shè)計(jì)礦井年工作日為330天，每日三班工作，每日工作8小時(shí)，每日凈提升時(shí)間數(shù)為16小時(shí)。，根據(jù)公式：式中：T——礦井服務(wù)年限，年； Z——礦井可采儲量，萬噸；　 A——礦井生產(chǎn)能力，萬噸/年；　　　K——儲量備用系數(shù)，K=～。由此驗(yàn)算服務(wù)年限如下： =50年符合要求。3 井田開拓原礦井采用的是立井開拓方式，暗斜井延伸。由于呂家坨煤礦井田表土層厚，流沙層較多，所以井筒施工方式采用立井開拓。立井開拓的適應(yīng)性很強(qiáng)，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制。立井的井筒短、提升能力大、對輔助提升特別有利。對于煤層賦存較深、表土層厚、水文情況比較復(fù)雜、井筒需要特殊法施工或多水平開采急斜煤層的礦井，一般都應(yīng)該采用立井開拓。影響設(shè)計(jì)礦井開拓方式的主要因素包括精查地質(zhì)報(bào)告、所確定的煤層自然產(chǎn)狀、構(gòu)造要素、頂?shù)装鍡l件、沖積層結(jié)構(gòu)、地形以及水文地質(zhì)條件等。其中以煤層賦存深淺和沖積層的水文地質(zhì)條件對開拓方式的影響最大。井田開拓方式由于本井田地勢平坦，表土層厚且有流沙層，所以確定采用立井開拓方式，并按照工業(yè)廣場少壓煤，至少不壓好煤和井下生產(chǎn)費(fèi)用較低的原則確定了主、副井筒位于井田偏南部的井田走向中央。為了避免采用箕斗井通風(fēng)時(shí)封閉井塔困難和減少穿越流沙層，決定開鑿一個(gè)風(fēng)井。開采前期采用中央并列式通風(fēng)方式，后期采用中央邊界式通風(fēng)方式，在井田西翼和中部各布置一個(gè)風(fēng)井，以滿足生產(chǎn)需要。風(fēng)井就不需要留設(shè)保護(hù)煤柱，減少了煤柱的損失。同時(shí)為了減少煤柱損失和保護(hù)大巷維護(hù)條件，把運(yùn)輸大巷設(shè)在煤層底板下垂距為30m的巖層中。根據(jù)呂家坨井田71煤層賦存條件和設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本井田可以劃分為2－3個(gè)水平（即3－4個(gè)階段）；階段內(nèi)采用帶區(qū)式或采區(qū)式準(zhǔn)備。水平劃分及位置在后面的方案中進(jìn)行詳細(xì)說明。.井硐形式、數(shù)目及其配置⑴.井硐形式選擇由于呂家坨礦區(qū)地勢平坦，表土層較厚，流沙層較多井筒需要特殊鑿巖法施工，從而確定采用立井開拓方式。立井開拓井筒短，提升速度快，提升能力大，通風(fēng)有效斷面大，能夠滿足礦井通風(fēng)的需要。⑵井筒數(shù)目因?yàn)樾虑f井田走向長度不大，且為低瓦斯礦井，前面已經(jīng)確定采用立井開拓方式，故只需開鑿一對提升井筒和一個(gè)風(fēng)井即可。后期可以在下一水平的上方東西邊界開設(shè)一個(gè)風(fēng)井用于第二水平的回風(fēng)。⑶井筒位置選擇根據(jù)井田地形和地質(zhì)條件，從首先滿足第一水平的開采，縮短貫通距離，減少井巷工程量考慮，將主、副井筒設(shè)置在井田走向的中央處。該處的地質(zhì)構(gòu)造清楚、簡單、開采條件好。根據(jù)前述各項(xiàng)決定，本井田在技術(shù)上可行的開拓方案有下列三種：⑴立井三水平，見圖3－2－1；圖3－1 立井三水平立井延伸開拓⑵立井兩水平暗斜井延伸，見圖3－2－2； 圖3－2 立井兩水平暗斜井延伸⑶立井一水平加暗斜井二水平延伸，見圖3－2－3。 圖3－3 立井一水平加暗斜井二水平延伸從以上方案的簡圖可以對方案Ⅱ和Ⅲ方案進(jìn)行比較，兩方案的生產(chǎn)系統(tǒng)均簡單可靠，但是方案Ⅲ比方案Ⅱ多開階段石門（1850m）且相應(yīng)的增加了暗斜井角度的抬高，使井筒和石門的運(yùn)輸、提升、排水費(fèi)用增大，所以在方案Ⅱ和方案Ⅲ中決定選擇方案Ⅰ。余下的Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)方案均屬技術(shù)上可行的方案，水平服務(wù)年限也均符合要求（大型礦井第一水平服務(wù)年限應(yīng)大于25年）。兩者相比，雖然方案Ⅱ的總投資要比方案Ⅰ高些，但是其初期投資較少，因此兩方案要通過經(jīng)濟(jì)比較才能夠確定其優(yōu)劣。Ⅰ 由于方案Ⅰ和方案Ⅱ在第一水平內(nèi)的準(zhǔn)備方式和采煤方法都完全相同，方案比較法在對不同的開拓方案進(jìn)行比較時(shí)，一些相同的部分可以不進(jìn)行比較，于是我們在對方案Ⅰ和方案Ⅲ兩個(gè)方案進(jìn)行比較時(shí)，可以只將兩個(gè)方案中有差表31 基建工程量方案項(xiàng)目方案Ⅰ方案Ⅱ工程量 /m工程量 /m初期主井井筒870870副井井筒870870風(fēng)井井筒650650井底車場910910后期主井井筒2003300（暗斜井）副井井筒2003300（暗斜井）風(fēng)井井筒10001000（暗斜井）井底車場910130石 門4000表32 基建費(fèi)方案項(xiàng)目方案Ⅰ方案Ⅱ工程量/m單價(jià)元/米費(fèi)用/萬元工程量/m單價(jià)元/米費(fèi)用/萬元初期主井井筒870870副井井筒870870風(fēng)井井筒650650井底車場910910后期主井井筒200330034151127副井井筒200330034151127風(fēng)井井筒10001000井底車場910石 門4000130總計(jì)表33 生產(chǎn)經(jīng)營工程量方案項(xiàng)目方案Ⅰ方案Ⅱ工程量工程量立井提升/萬tkm二水平68986898石門運(yùn)輸/萬tkm二水平68984排水/萬立方米二水平6182436561824365表34 生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)方案項(xiàng)目方案Ⅰ方案Ⅱ工程量/萬tkm單價(jià)/元/（tkm）費(fèi)用/萬元工程量/萬tkm單價(jià)/元/（tkm）費(fèi)用/萬元立井提升石門運(yùn)輸40846排水費(fèi)155373660515537總計(jì)表35 綜合比較方案項(xiàng)目方案Ⅰ方案Ⅱ費(fèi)用（萬元）百分率（﹪）費(fèi)用（萬元）百分率（﹪）基建工程費(fèi)100生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)100總費(fèi)用100從前面表格中的計(jì)算可以看出，方案Ⅰ的總費(fèi)用要比方案Ⅱ％，很明顯方案Ⅱ要比方案Ⅰ優(yōu)越的多，故決定采用方案Ⅱ。綜上比較可知方案Ⅰ的總費(fèi)用超過了方案Ⅱ的10％，故決定采用方案Ⅱ。即采用立井兩水平加暗斜井延伸。第一水平位于600m，采取上下山開采；第二水平位于800m，采取上山開采。在礦井開拓方式確定以后，還應(yīng)對礦井主要井筒（包括主井、副井、風(fēng)井）的橫斷面布置形式、井筒裝備、井筒斷面尺寸、井筒支護(hù)材料等特征進(jìn)行說明。主井主要用于提煤。，采用1對32t多繩摩擦式提煤箕斗進(jìn)行煤炭提升。支護(hù)材料：基巖段采用單層砼結(jié)構(gòu)，凍結(jié)段采用雙層砼結(jié)構(gòu)；井壁厚度400mm，充填混泥土50mm井筒裝備有鋼絲繩罐道。主井井筒斷面布置如下圖3－4 主井?dāng)嗝娌贾脠D副井主要用于升降人員、設(shè)備、材料及提升矸石等，并兼作通風(fēng)、排水。為防止斷繩事故，設(shè)有防墜器。井筒凈直徑8米，采用混凝土支護(hù)，充填混泥土50mm，井筒壁厚500mm。井筒內(nèi)還設(shè)有玻璃鋼梯子間，并敷設(shè)有排水管、消防灑水管、壓風(fēng)管、動(dòng)力電纜和信號電纜。井筒斷面布置如下：圖3－5 副井?dāng)嗝娌贾脠D副井風(fēng)速校核：式中：——通過井筒的風(fēng)速，m/s；——通過井筒的風(fēng)量，m3/s；——井筒凈斷面積，m2；——井筒的有效斷面系數(shù)，；——《安全規(guī)程》規(guī)定的允許最大風(fēng)速；由此： ＝8m/s所以井筒選擇符合要求。風(fēng)井主要用于回風(fēng)或兼作礦井安全出口。配備有玻璃鋼梯子間及管路、電纜等。采用混凝土砌碹壁，井壁厚度400mm。風(fēng)井?dāng)嗝鎴D如下：圖36風(fēng)井井筒斷面圖井壁的支護(hù)材料及井壁厚度：為了防止井筒圍巖風(fēng)化及承受地壓，保證井筒的形狀，必需對井筒進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)井壁厚度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇井壁的支護(hù)材料為混凝土支護(hù)，以節(jié)約原材料、降低成本、保證安全生產(chǎn)、加快建井速度為依據(jù)，結(jié)合本礦井筒斷面尺寸。設(shè)計(jì)本礦主井井壁厚度為400mm，副井井壁厚度為500mm，風(fēng)井井壁厚度為400mm。井筒深度：井筒深度除自井口至開采水平的井筒長度外，還需要加井窩的深度。井窩深度：箕斗井為清理井底撒煤，平臺下再設(shè)≥4m井底水窩。故一般井筒需要開挖到井底車場水平以下3040m。如井底裝載硐室設(shè)于開采水平以上時(shí)，可以不設(shè)水窩，編制井筒特征表如下表331所示：表3－6 井筒特征井筒名稱主井副井風(fēng)井井口坐標(biāo)X（m）Y（m）用途提煤提料、矸、人、進(jìn)風(fēng)回風(fēng)提升設(shè)備一對16t箕斗——井筒傾角（176。）909090斷面形狀圓圓圓支護(hù)方式混凝土砌碹壁混凝土砌碹壁混凝土砌碹壁井筒壁厚（mm）400500400提升方位角（176。）140140——井筒深度（m）650650650斷面積凈（）掘（）井底車場是連接礦井主要提