【正文】 圖 立井三水平上山開采（二）經(jīng)濟比較鑒于方案一和方案三是兩水平開拓，方案二和方案四是三水平開拓。 方案比較（一）提出方案根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種在技術上可行的開拓方案，分述如下：方案一：立井兩水平、上下山開采，一水平標高300m，二水平標高500m。要保證開采水平要有足夠的儲量和合理的服務年限 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 28 頁 這是水平劃分的最重要的部分，對于年設計產(chǎn)量 120 萬 t/a 的礦井來說，第一水平服務年限應不少于 25 年。由此確定工業(yè)廣場占地面積為 公頃。為考慮長期運輸?shù)男熊嚢踩凸芾恚M量避免與公路或其他農(nóng)用道路相交，力求使接軌點位于編組站配線一側。盡量不壓煤或少壓煤確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護煤柱，做到不壓煤或少壓煤。要建立完善的通風、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。（一）井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認真研究。我國各類井型的礦井和第一水平設計服務年限見表 。根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面， ”的發(fā)展模式，可以布置一個綜采工作面保產(chǎn)。礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定：（一）資源情況：煤田地質條件簡單，儲量豐富，應加大礦區(qū)規(guī)模，建設大型礦井。 取防水煤柱垂直高度為 45m，其傾斜長度平均為 235m，則防水煤柱損失量為： 萬噸。（二）斷層保護煤柱斷層煤柱留設 30m 寬，則斷層保護煤柱損失量為： 萬 t。、δ75176。工業(yè)場地占地面積指標見表 。（六）煤層容重：5 號煤層容重為 ，6 號煤層容重為 井田地質勘探本區(qū)煤田勘探自 1956 年始，由華東地質局 325 隊進行詳查，以后又由原淮北礦務局勘探隊進行大量補勘工作，直到礦井投產(chǎn)后的 1977 年，該期間先后完成和提交《一、二、三井田詳勘報告》 ， 《四、五、六井田詳勘報告》 ， 《二水平延深勘探報告》 。中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 第四部分的水平面積由 AutoCAD 工具中的查詢面積可得；S4=（km 2） ，則第四部分的實際井田面積為；S4=176。最小為 5176。煤系地層總厚 997m，含煤 20 層，平均煤厚 ，其中下石盒子組含主要可采煤層五煤層，山西組含主要可采煤層六煤層。洗精煤可作為較好煉焦配煤，中煤可以直接用于發(fā)電。平均灰分瘦煤和焦煤均為％。無煙煤灰分 Ad=～ ％，平均 ％。煤層原始結構幾乎全部消失，呈鋼灰色，致密塊狀，堅硬、比重大，垂直柱狀節(jié)理發(fā)育，參差狀斷口。煤種的分布與巖漿巖體的厚度分布呈相關關系，具有一定的規(guī)律性。（四）6 煤層頂板（1）直接頂：灰黑色泥巖，致密、塊狀，底部呈薄層狀，含植物化石，厚 0～。（2）老頂：為細粒砂巖：淺灰色，塊狀，少含菱鐵質，硅質膠結，性硬，平均厚度 。粉砂巖與砂巖互層狀。20 線以西 2～3 個分層為主，局部有 1 個或 2 個分層；20 線以東 2 個分層為主，局部為 1 個或3 個分層。6 煤層之上局部含 1～3 層 ～ 的薄煤層， 5 煤層，位于下石盒子組下部，為井田內(nèi)主要可采煤層之一。本溪組隔水層在太灰與奧灰之間，本溪組底部有一厚約 22m 的鐵鋁質泥巖，是太灰與奧灰的良好隔水層。太原組巖溶裂隙含水組本組自 K1 鋁質泥巖下至本溪組，總厚度 171～203m，平均 180m，以薄層泥巖和砂巖互層為主，各段相對獨立，水力聯(lián)系不暢，僅在構造或沉積變薄處發(fā)生補給關系，中、下段因距可采煤層較遠，故影響不大，未作詳細水文地質工作，僅觀測其水位動態(tài)。W NW～SW 正F54 斷層 25 65 N40176。如表 。E。E，長約 。該組含煤 4 層，自上而下依次為 5 煤層。其上為細～中粒砂巖，泥鈣中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 5 頁 質膠結，見斜層理；中部以灰～深灰色砂質泥巖夾條帶砂巖及泥巖，泥巖中常見雜色團塊及菱鐵質鮞粒，富含植物化石；上部發(fā)育一層灰白色中～粗粒含碩石英砂巖，鈣質膠結。13 灰的頂面為與太原組的分界面。本區(qū)煤田勘探自 1956 年始，由華東地質局 325 隊進行詳查，以后又由原淮北礦務局勘探隊進行大量補勘工作，直到礦井投產(chǎn)后的 1977 年，該期間先后完成和提交《一、二、三井田詳勘報告》 ， 《四、五、六井田詳勘報告》 ， 《二水平延深勘探報告》 。春末夏初常有干熱風，最大風速為 20 米/秒；夏季時有暴風，最大風力 9 級，冬季風可達 6 級。最大積雪深度 350 毫米。一年之中 7～8 月天氣最熱，最高溫度一般為 35～39℃ ，極端最高氣溫 ℃，出現(xiàn)在 1972 年 6 月 11 日；12 月至第二年 2 月最冷，最低溫度一般為零下 12～15℃，極端最低氣溫零下 23℃，出現(xiàn)在 1955 年 1 月 7 日。 地震淮北礦區(qū)位于蘇魯豫皖交界地區(qū)，東有郯廬大斷裂，西有阜陽麻城斷裂，北有秦嶺緯向構造帶，南有宿南斷裂（五河～利辛斷裂） 。 河流及水體礦區(qū)內(nèi)地勢平坦。楊莊礦交通便利，礦區(qū)鐵路專用線在青龍山站與符夾線、濉阜線接軌，可北通徐州，南至符離集，西達阜陽、亳州，與隴海、京滬、京九鐵路干線聯(lián)網(wǎng)。51′51″2，北緯 33176。礦井的采煤方法主要為走向長壁綜合機械化一次采全高。全篇共分為十章：礦井概述及井田地質特征、井田境界和儲量、礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限、井田開拓、準備方式－采區(qū)巷道布置、采煤方法、井下運輸、礦井提升與運輸、礦井通風與安全和礦井主要經(jīng)濟技術指標。楊莊礦設計年生產(chǎn)能力為 120 萬 t/a，位于安徽省淮北市，井田走向（東西）長約 ，傾向（南北）長約 ，井田總面積為 。礦井布置一個工作面生產(chǎn)，一個工作面?zhèn)溆?，年生產(chǎn)能力為 120 萬t/a。53′32″3～33176?；此?、淮徐公路以及徐合、連霍高速公路等可通全國各地。流經(jīng)該井田的河流皆南北走向，西部有岱河，東部有龍河，閘河，南部有龍岱河，均注入濉河，屬淮河水系。自公元前 179 年以來，在淮北地區(qū)這塊土地內(nèi)發(fā)生的地震以及鄰省波及的中強地震 40 余次。氣壓以 12 月最高，為 780 毫米汞柱。土壤凍結一般出現(xiàn)在 12 月至次年 2 月 14 日，凍土厚度一般在 100～150 毫米，最大厚度可達 300 毫米。 礦區(qū)經(jīng)濟概況本礦地處華東平原，地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，工農(nóng)業(yè)基礎好，對能源需求大，很有必要建設大中型礦井來滿足本地區(qū)的需要。1986 年，原淮北礦務局勘探隊在楊莊井田與朱莊井田、李樓井田等重新調整過的井田邊界范圍基礎上，以滿足三水平延深設計為目的，施工 41個鉆孔，總計 ,的進尺量，于 1990 年提交 《三水平延深補充勘探地質報告》 。（二）上石炭統(tǒng)太原組（C3t）整合于本溪組之上，厚約 162m。該組下部含 7 煤層。2 煤層局部可采點；3 煤層一般具有 2～3 個分層，只有 32 煤層為不穩(wěn)定的局部可采煤層；4 煤層局部較穩(wěn)定，為中厚煤層，淺部多與 5 煤層合并，深部逐漸分開，該煤層受巖漿侵蝕破壞嚴重，大部分不可采；5 煤層為較穩(wěn)定的中厚煤層，僅有個別不可采點，局部地段亦被巖漿侵蝕，為主要可采煤層之一。向斜東翼傾角 15176。井田內(nèi)延展約 。表 楊莊煤礦井田斷層一覽表名稱 落差（m）傾角（176。E～40176?？碧綍r期資料后期資料：該組單位涌水量 ，滲透系數(shù) 。 井田涌水量據(jù)礦井地質資料，礦井最大涌水量 310m3/t, 正常涌水量 190m3/t。下距 K2標志層約 19m，煤厚 ～，平均 ，分布穩(wěn)定。3 個分層中以 32 分層較為穩(wěn)定，31 分層次之。底板底板為中粒砂巖或粉砂巖。巖石抗壓強度一般為 MPa，普氏硬度 f=，屬Ⅱ級巖石。（2）老頂：深灰色粉砂巖，塊狀、斷口平坦，結構均一；灰色、中、細粒砂巖，塊狀，以石英為主，長石次之，局部可見寬條帶。（一） 物理性質本井田煤的物理性質，以受巖漿巖影響程度的不同而分為三類：影響輕微的稍受影響者，以暗煤為主，黑色塊狀或鱗片狀，一般硬度較大，有一定韌性。不易燃燒，燃燒時崩解，并發(fā)出噼啪聲。硫分 =～ ％，平均％。平均硫分瘦煤為 ％，焦煤為 ％。中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 13 頁 瓦斯根據(jù)以前礦井瓦斯等級鑒定，本礦井為低瓦斯礦井，瓦斯涌出量較小，具體數(shù)據(jù)如下：5 煤層在一、二水平的瓦斯涌出量一般在 ～ 3/t，個別達 m3/t。本礦井設計只針對 5 號煤層設計。平均為 10176。=（km 2） 。1986 年，原淮北礦務局勘探隊在楊莊井田與朱莊井田、李樓井田等重新調整過的井田邊界范圍基礎上，以滿足三水平延深設計為目的，施工 41個鉆孔，總計 ,的進尺量，于 1990 年提交 《三水平延深補充勘探地質報告》 。據(jù)此，確定工業(yè)廣場占地面積為 公頃，工業(yè)廣場的形狀為長方形，長 450m,寬 320m。表土層移動角為 45176。中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 （三）工業(yè)廣場保護煤柱工業(yè)廣場按Ⅱ級保護煤柱寬度 15m，工業(yè)廣場面積有表 確定，取 公頃，工業(yè)廣場保護煤柱如圖 ，則工業(yè)廣場保護煤柱壓煤量為： 萬 t。各種保護煤柱損失量見表 。煤田地質條件復雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大；（二）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市） ，交通（鐵路、公路、水運） ，用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。（二）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設計為大型礦井，開拓方式為雙立井二水平開拓，主立井采用箕斗提煤，副立井采用罐籠提升，運輸能力和大型設備的下放可以達到設計井型的要求。中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 23 頁 表 我國各類井型的礦井和第一水平相應設計服務的年限第一水平服務年限（a）礦井設計生產(chǎn)能力（萬 t/a）礦井設計服務年限（a） 煤層傾角25176。確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置；合理確定開采水平的數(shù)目和位置；布置大巷及井底車場；確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；進行礦井開拓延深、深部開拓及技術改造；合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。為了保證礦井投產(chǎn)后的可靠性，在確定井筒位置時，要使地面工業(yè)場地盡量不壓首采區(qū)煤層。另外，井口標高應高于歷年的最高洪水位；還要考慮風向的影響，防止污染。工業(yè)廣場形狀為矩形，其尺寸為：長寬=450m320m=144000m2。水平高度在經(jīng)濟上有利 從技術與經(jīng)濟統(tǒng)一的觀點來說，技術上合理的水平垂高能獲得較好的經(jīng)濟效果，可以通過經(jīng)濟的比較方法選擇有利的水平垂高，經(jīng)濟比較的項目包括：水平范圍內(nèi)的開拓工程量及掘進費用、井巷維護費、煤炭提升費、排水費等，如果采區(qū)巷道布置類型和參數(shù)不同，還應該比較采區(qū)的巷道掘進、維護及煤的運輸費用。如圖 。故方案一和方案三進行費用粗略估算比較，方案二和方案四進行費用粗略估算比較。如圖 。階段內(nèi)采用采區(qū)式準備。階段斜長大時，采區(qū)儲量就大，服務年限就長，噸煤的開拓準備工程量也少。依據(jù)《關于煤礦設計規(guī)范中若干條文修改的決定（試行） 》之規(guī)定：井型在 120～180 萬 t/a，占地面積標準為 公頃/10 萬 t。為了便于地面系統(tǒng)之間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術條件，應盡量避免穿過村鎮(zhèn)居民區(qū)、文物古跡保護區(qū)、陷落區(qū)或采空冒落區(qū)、洪水侵入?yún)^(qū)；要盡量少占農(nóng)田、果園經(jīng)濟作物區(qū)，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。有利于礦井初期開采選擇井筒位置要與選擇初期開采區(qū)密切結合起來，盡可能使井筒靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道工程量，節(jié)省投資和縮短建井期。必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關規(guī)定。合理的開拓方式，需要對技術可行的幾種開拓方式進行技術經(jīng)濟比較，才能確定。（四）礦井的設計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應，保證有足夠的服務年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》要求。 井型校核按礦井的實際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：（一）煤層開采能力井田內(nèi) 5 號煤層平均厚度 4m，6 號煤層平均厚度為 ，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。 礦井設計能力及服務年限 確定依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》第 條規(guī)定：礦井設計生產(chǎn)能力應根據(jù)資源條件、開采條件、技術裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。則： H=40177。 礦井永久保護煤柱損失量（一）井田邊界保護煤柱留設 50m 寬，井田邊界長 11474m,則井田邊界保護煤柱損失量為： 萬 t。、γ75176。 礦井可采儲量中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 18 頁 安全煤柱留設原則（一）工業(yè)廣場保護煤柱根據(jù)《關于煤礦設計規(guī)范中若干條文修改的決定（試行） 》之規(guī)定：井型在 120 萬 t/a 及以上，占地面積指標為 公頃/10 萬 t。12345N中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 硫份大于 3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量；（四）儲量計算厚度：夾石厚度不大于 時，與煤分層合并計算，復雜結構煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的 50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；（五）井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘