【正文】 力與井田地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤炭?jī)?chǔ)量及質(zhì)量、煤層賦存條件、建井條件、采掘機(jī)械化裝備水平及市場(chǎng)銷售量等許多因素有關(guān)。經(jīng)分析比較， 設(shè)計(jì)認(rèn)為礦井的生產(chǎn)能力確定為 150 萬 t/a 不僅是可行的，也是合理的。 礦井的服務(wù)年限 礦井的生產(chǎn)能力為 150 萬 t/a，考慮 的儲(chǔ)量備用系數(shù)，礦井服務(wù)年限參見以下公式： P=Z/（ AK） （ 3—1） 式中： K— 礦井備用系數(shù)，取 A— 礦井生產(chǎn)能力，取 150 萬 t/a Z— 礦井儲(chǔ)量 P— 礦井服務(wù)年限 代入數(shù)據(jù)得： 礦井服務(wù)年限為 P= =60 年 礦井的一般工作制度 ① 礦井的年工作日數(shù)： 330d ② 每晝夜提升時(shí)數(shù)： 14h ③ 工作制：采用 “三八 ”工作制，兩班半采煤，半班準(zhǔn)備。采用這種制度既增加了出煤時(shí)間，又保證了設(shè)備的維修，從而 可以大幅度提高工作面單產(chǎn)和保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減輕了工人體力勞動(dòng)，提高了工作效率。 裴文風(fēng)：阜龍井田年產(chǎn) ／ a 礦井設(shè)計(jì) 10 4 井田開拓 井 筒 形式的確定 在井田范圍內(nèi)，為了將埋藏在地下的煤炭資源開采出來，以滿足國民經(jīng)濟(jì)和發(fā)展的需要，需要從地表開鑿井峒，把地面和井下聯(lián)系起來，因此，井筒是每個(gè)礦井開拓系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)，井筒是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的樞紐，是從地面到井下出入的必經(jīng)之路，正確的選擇井筒形式具有特別重要的意義，井筒的形式正確與否，不但影響建井的速度、初期投資與總投資的大小，而且直接影到到礦井生產(chǎn)能力、生產(chǎn)管理及噸煤成本的 高低，因此本次設(shè)計(jì)綜合考慮各個(gè)方面的因素馬隊(duì)各種井筒形式做了各方面的比較，以便選擇合理的井筒形式。 設(shè)計(jì)本礦井的井筒形式時(shí)，考慮到了井田的地形、地貌、地質(zhì)條件、煤層特征、開采深度、水文情況、地質(zhì)構(gòu)造、儲(chǔ)量、表土以及生產(chǎn)規(guī)模煤炭加工方式、煤炭外運(yùn)方式等等，并結(jié)合設(shè)備材料的供應(yīng)情況、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等因素，經(jīng)過各方面的經(jīng)濟(jì)分析后，決定采用立井開拓。 立井開拓足利用垂直井巷山地面進(jìn)入，并通過一系列巷道到達(dá)煤層的一種開拓方式，立井開拓足我國開拓廣泛應(yīng)用的一種方式，開采本次設(shè)計(jì)礦井的條件，立井開拓對(duì)本礦井同樣適用 ，立井開拓有以下優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制，立井井簡(jiǎn)短，提升速度快，提升能力大，對(duì)輔助提升特別有利對(duì)井型特 大的礦井，可采用大斷面的立井井筒，裝備兩套提升設(shè)備，井筒斷面很大，可滿足大風(fēng)量的要求，由于井簡(jiǎn)短，通風(fēng)阻力小，對(duì)深井更有力。 井筒的數(shù)目及位置 井筒的數(shù)目 井筒是連接地而與井下主要巷道的通路，是礦井的咽喉，為了保證礦井的正常生產(chǎn)以滿足煤炭的運(yùn)輸、通風(fēng)、上下人員、運(yùn)料設(shè)備等的需要一個(gè)礦井必須有兩個(gè)井筒，本礦井采用中央分裂式通風(fēng)方式，所 以需要三個(gè)井簡(jiǎn)，一個(gè)為立井擔(dān)負(fù)提升煤炭的任務(wù)，另一個(gè)為了副井完成進(jìn)風(fēng)、上下、人員、運(yùn)送材料、設(shè)備和矸石等輔助提升，另外單獨(dú)在井田上部邊界的中央部位設(shè)一個(gè)風(fēng)井，作為回風(fēng)專用井筒。 遼寧遼寧技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 井筒的位置 對(duì)井下開采有利的井筒位置應(yīng)該使井巷工程量、井下運(yùn)輸工作量、井巷維護(hù)工作量都很少的位置，通風(fēng)安全條件好，煤柱損失少、有利于井下開采部署等一系列的問題?？紤]到井筒鹽井田走向布置優(yōu)點(diǎn)，井筒位置設(shè)在井田中央即主副井位于井 田 中央，由于采用中央邊界式通風(fēng)，所以風(fēng)井在井田中央上部邊界，這種通風(fēng)線路較短，通風(fēng)阻力小 ，井下漏風(fēng)較少。 由于回風(fēng)井設(shè)在井田上部，故回風(fēng)井的深度較小，但轉(zhuǎn)入深部開采后，仍要維護(hù)較長(zhǎng)的上山回風(fēng)巷道，還要為風(fēng)井井口建設(shè)物，并留設(shè)井煤柱，工業(yè)場(chǎng)地分散，與本井田煤層賦存深瓦斯涌出量的條件相適應(yīng)。井筒的參數(shù)見表 4－ l。 表 4－ l井筒特征表 —1 Table of well chamber characteristic 井筒名稱 井筒用途 井筒長(zhǎng)度 斷面尺寸 直徑（ m） 凈斷面積（ m2） 主井 提升 610m 副井 輔助提升、通風(fēng) 600m 風(fēng)井 回風(fēng)兼安全出口 360m 在煤層走向方向盡量位于井田的中央，即要求其兩翼的長(zhǎng)度和儲(chǔ)量大致相等。這主要是考慮到礦井的煤炭運(yùn)輸問題。當(dāng)井筒位于井田內(nèi)的煤炭?jī)?chǔ)量中心時(shí)，全礦的運(yùn)輸費(fèi)用達(dá)到最低，當(dāng)井筒位于井田一翼而形成單翼開采時(shí)，礦井的運(yùn)輸費(fèi)用將增加一倍。這樣，由于技術(shù)上的不合理而帶來經(jīng)濟(jì)上的不合理，所以布置單翼開采的井田顯然是不可行的。 裴文風(fēng)：阜龍井田年產(chǎn) ／ a 礦井設(shè)計(jì) 12 圖 4—1 主 井?dāng)嗝鎴D Fig． 4—1 main well cross section 遼寧遼寧技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 灑水管壓風(fēng)管信號(hào)通訊電纜排水管動(dòng)力電纜 圖 4－ 2 副井?dāng)嗝鎴D － 2 Auxiliary shaft cross—section fig 裴文風(fēng)：阜龍井田年產(chǎn) ／ a 礦井設(shè)計(jì) 14 圖 4—3 風(fēng)井?dāng)嗝鎴D Fig． 4—3 A ir shaft cross section 開采水平的設(shè)計(jì) 水平高度的確定 根據(jù)礦井井田斜長(zhǎng)的大小，開采煤層的多少和煤層傾角的陡緩，井田內(nèi)可設(shè)一個(gè)或幾個(gè)開采水平。開采水平的 劃分與井田內(nèi)階段的劃分密切聯(lián)系，而井田內(nèi)劃分階段多少主要取決與井田斜長(zhǎng)和階段尺寸大小。開采水平的尺寸以水平垂高表示 （ 或稱水平高度 ） 。水平垂高是指該水平開采范圍的垂高，若一個(gè)開采水平只開采一個(gè)上山階段，階段的垂高就是水平垂高，如不加說明，即指階段高度。 合理的開采水平垂高應(yīng)以合理的階段垂高 （ 斜長(zhǎng) ） 為前提，并使開采水平有合理的服務(wù)年限，有利于礦井水平和采區(qū)的接替，還要有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。合理的水平垂高應(yīng)滿足以下要求： 具有合理的階段斜長(zhǎng)： 階段劃分為采區(qū)是普遍應(yīng)用的一種準(zhǔn)備方式，由于階段內(nèi)設(shè)傾 斜可布置幾個(gè)區(qū)段，因此必須考慮以下因素對(duì)決斷斜長(zhǎng)的影響。 a） 煤的運(yùn)輸，對(duì)緩斜和傾斜煤層，上山用輸送機(jī)或溜槽運(yùn)煤時(shí)，上山斜長(zhǎng)一般不因運(yùn)遼寧遼寧技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 煤而受限制。對(duì)急傾斜煤層，過高的溜煤眼在掘進(jìn)和維護(hù)上都比困難，并且大高度溜煤眼容易 沖毀支護(hù)，造成堵眼事故還會(huì)使煤破碎，故溜煤眼高度一般不超過 70～ l00m。 b） 輔助提升采區(qū)一般均采用一段單鉤串車提升，滾筒直徑太大時(shí)，在井下運(yùn)輸，安裝都不很方便，故絞車滾筒直徑一般不大于 ，上山斜長(zhǎng)受絞車滾筒容繩量限制， c） 行人條件：階段斜長(zhǎng)過大時(shí)行人不便，要考慮機(jī)械升降人員，并為此 增加輔助提升工作量。 因此，應(yīng)綜合考慮上述因素的限制，規(guī)定合理階段斜長(zhǎng)的范圍。 d） 有和的區(qū)段數(shù)目： 上午合理的區(qū)段數(shù)目，是指能保證采區(qū)正常生產(chǎn)和接替的區(qū)段數(shù)，由于是在保證工作面長(zhǎng)度合理的前提下劃分區(qū)段，所以區(qū)段數(shù)目從另一個(gè)側(cè)面反映了對(duì)斜長(zhǎng)的要求。 為了合理集中生產(chǎn)，減少礦井同時(shí)生產(chǎn)的采區(qū)個(gè)數(shù)，采區(qū)生產(chǎn)能力一般較大，普采區(qū)內(nèi)同時(shí)開采的工作面數(shù)目一般達(dá) 2～ 3 個(gè)，特別當(dāng)厚煤層采用分層開采時(shí)，沿空掘巷時(shí)，要確保采區(qū)內(nèi)的工作面的正常接替，區(qū)段數(shù)目多一些比較有利。 要有利于采區(qū)的正常接替： 為保證礦井均衡生產(chǎn)，一個(gè)采區(qū)開始減產(chǎn)時(shí)，另一個(gè)采區(qū)即應(yīng)投入生產(chǎn)，為此必須提前準(zhǔn)備好一個(gè)新采區(qū)，所以一個(gè)采區(qū)服務(wù)年限應(yīng)大于采區(qū)的開拓準(zhǔn)備時(shí)間。由此看來，階段斜長(zhǎng)大，采區(qū)儲(chǔ)量多，采區(qū)服務(wù)年限長(zhǎng)，對(duì)采區(qū)的接替當(dāng)然是有利的。 要保證開采水平有合理的服務(wù)年限及足夠的儲(chǔ)量： 開拓一個(gè)水平要掘進(jìn)許多巷道，基建投資較大，為了充分發(fā)揮這些設(shè)施和投資的效果，應(yīng)有合理的水平服務(wù)年限。很明顯，井型越大，開采水平的工程量也就越大，設(shè)施也就更復(fù)雜，投資也就越多，水平服務(wù)年限應(yīng)更長(zhǎng)。 以有利于礦井均衡生產(chǎn)和水平接替來看，開 拓延伸一個(gè)新水平一般需要 3～ 5a，從上水平過渡到下水平也得需要 2～ 3a 以上，故水平接替時(shí)間一般需要 5～ 8a，為使開采水平的生產(chǎn)少受開拓延伸的干擾，也應(yīng)有合理的最低服務(wù)年限。 經(jīng)濟(jì)上有利的水平垂高： 在實(shí)際工作中，一般是針對(duì)礦井具體提出幾個(gè) 方 案，進(jìn)行技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)比較。經(jīng)濟(jì)比較的項(xiàng)目包括：水平范圍的開拓工程量及掘進(jìn)費(fèi)用，相應(yīng)范圍的井巷維護(hù)費(fèi)，煤炭沿井筒的提升費(fèi)，排水費(fèi)等。如果新采區(qū)巷道布置類型的參數(shù)不同還應(yīng)該比較采區(qū)的巷道掘進(jìn)費(fèi)用，維護(hù)費(fèi)及煤的運(yùn)輸費(fèi)，根據(jù)比較的結(jié)果綜合考慮技術(shù)、管理、安全等因素，最后確定 。 裴文風(fēng)：阜龍井田年產(chǎn) ／ a 礦井設(shè)計(jì) 16 綜上所述，水平高度受一系列因素影響，也是井下開采技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)集中程度的綜合反映， 50 年代礦井生產(chǎn)技術(shù)及集中等程度較低，水平垂高一般不超過 100m，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，開采強(qiáng)度不斷加大，相應(yīng)地要求加大階段斜長(zhǎng)，所以不少礦井的水平垂高也達(dá) 150～ 250m，根據(jù) 1994 年設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：緩斜、傾斜煤層階段垂高為 150～ 250m，急傾斜為 100～ 150m，本次設(shè)計(jì)桃花井田煤層傾角為 15。屬于緩傾斜煤層，所以把階段垂高定為 250m，分兩個(gè)水平進(jìn)行開拓。所以是多水平開拓。本礦井劃分為三個(gè)階段：第一決斷高度 為 250m，即從 200~450m，第二階段為 200m，即 450～ 650m，第三階段高度為 150m，為了滿足第一水平服務(wù)年限的需要，本礦井劃分為兩個(gè)水平，即第一水平為第一階段，采用上山式開拓，第二水平 到 － 650m，采用上下山混合式開 采 。 本礦井第一水平的儲(chǔ)量計(jì)算：本井田第一水平高度為 250m，煤層平均傾角為 15176。，則其斜長(zhǎng)為 250/sinl5176。=，其走向長(zhǎng)度 5000m同時(shí)第一水平需要留以下煤柱以保證開采的順利進(jìn)行，井田邊界煤柱 30m，第一水平留設(shè)階段煤柱 30m，工業(yè)場(chǎng)地壓煤量在第一 水平極少，可以忽略，則第一水平可采儲(chǔ)量計(jì)算如下： P=（ ） （ 500060） （ +++） = 萬 t 所以 ZKP== 萬 t 設(shè)計(jì)水平的巷道布置、大巷的數(shù)目、位置及用途： 皮帶運(yùn)輸大巷： ① 采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤時(shí)為連續(xù)運(yùn)輸，運(yùn)量大，效率高，易于實(shí)現(xiàn) 自 動(dòng)化，對(duì)巷道坡度沒有嚴(yán)格要求，但要求巷道直，其設(shè)備能力要考慮兩翼產(chǎn)量分配不均的因素和每一翼運(yùn)輸?shù)牟痪庀禂?shù)，因而每翼設(shè)備均應(yīng)留有叫大的富裕能力，這樣 可以使設(shè)備利用不夠充分，另外，為解決輔助運(yùn)輸問題，還需要另開一跳軌道輔助運(yùn)輸大巷。我國少數(shù)礦井大巷用膠帶輸送機(jī)，其走向長(zhǎng)度均很短，在特大型礦井設(shè)計(jì) 中 [2]，對(duì)大巷運(yùn)輸方式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，一些地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜的礦井采用了大容量底卸式礦車運(yùn)煤，一些地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單煤層傾角平緩，采用上下山盤區(qū)或帶區(qū)準(zhǔn)備的礦井則采用了膠帶運(yùn)輸。 ② 運(yùn)料大巷 由于本礦井采用分煤層集中開 采 ，所以也采用分煤層集中通風(fēng)、運(yùn)料、各煤層的帶區(qū)回風(fēng)巷通過穿寬層斜面巷與回風(fēng)石門相連接，達(dá)到給各煤層回風(fēng)和運(yùn)料的目的。 ③ 大巷的規(guī)格 由于 機(jī)軌分巷布置，巷道斷面得以減小，但是以滿足通風(fēng)的要求運(yùn)輸和主石門的斷面部分都為 ，具體規(guī)格及支護(hù)參數(shù)詳見大巷斷面圖 [5]。 遼寧遼寧技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ④ 大巷布置方式 大巷的主要任務(wù)是擔(dān)負(fù)煤炭、矸石物料、設(shè)備和人員的運(yùn)輸，進(jìn)行通風(fēng)，泄水鋪設(shè)管線對(duì)大巷的基本要求是便于運(yùn)輸，對(duì)于掘進(jìn)和維護(hù)，能滿足礦井通風(fēng)安全的需要，根據(jù)井型大小和礦井地質(zhì)條件的不同，大巷可選用不同的運(yùn)輸方式和設(shè)備，而不同的運(yùn)輸設(shè)備 [10]對(duì)大巷提出了不同的要求。 大巷運(yùn)煤采用礦井或膠帶輸送機(jī)各有不同的特點(diǎn)，采用礦車運(yùn)煤，可同時(shí)統(tǒng)一解決煤矸，物料和 人員的問題，能適應(yīng)兩翼生產(chǎn)不均衡的變化且能滿足不同煤種分采分運(yùn)的要求，對(duì)大巷道彎曲沒有多大的限制，運(yùn)煤過程中產(chǎn)生的煤塵較少，通風(fēng)安全較有利，而且長(zhǎng)距離運(yùn)輸沒有多大困難，采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤為連續(xù)運(yùn)輸，運(yùn)輸量大，效率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)巷道坡度及變形量沒有嚴(yán)格要求，但要求巷道直，本礦井屬于大型礦井，采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，大巷服務(wù)年限很少，一般采用錨噴或砌碹，大巷斷面滿足通過風(fēng)量和風(fēng)速限制的要求，大巷風(fēng)速不大于 6m/s。 運(yùn)輸大巷的延伸方向以便于布置采區(qū)為原則，一般情況下與煤層走向一致，大巷的坡度以便于運(yùn)輸和流水為 原則，一般使大巷向井底車場(chǎng)方向有 3‰ 的坡度為防止局部地段積水，盡量使大巷有朝向井巷，車場(chǎng)的下坡。 運(yùn)輸大巷采用集中運(yùn)輸大巷，各煤層之間采用石門聯(lián)系，井筒開鑿直開采水平，開掘井底車場(chǎng)，集中運(yùn)輸大巷，到達(dá)采區(qū)位置后，掘采區(qū)石門及車場(chǎng)，進(jìn)行采區(qū)準(zhǔn)備這種方式的特點(diǎn)是開采水平內(nèi)只布置一對(duì)集中運(yùn)輸大巷，故總體的大巷開拓工程量占用的軌道管線均較少，大巷布置在煤組底板巖層中，維護(hù)較易，維護(hù)的大巷少，總的開拓巷道維護(hù)工作量少，生產(chǎn)區(qū)域比較集中，有利于提高井下運(yùn)輸效率，由于以采區(qū)石門貫穿各個(gè)煤層可同時(shí)進(jìn)行若干煤層的準(zhǔn)備和回采， 開采順序較為靈活，開采強(qiáng)度較大，但這種方式也有其缺點(diǎn)，比如：礦井投產(chǎn)前要掘石門，集中運(yùn)輸大巷，采區(qū)石門等才能進(jìn)行上部煤層的準(zhǔn)備與回采，煤組厚度大時(shí)，初期建井工程量大，