【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 田構(gòu)造形態(tài)，查明了主要褶曲、煤層及煤質(zhì)等中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 技術(shù)特征。 2021 年對(duì)綜合精查勘探、地震補(bǔ)充勘探等區(qū)內(nèi)、區(qū)外近期勘探成果進(jìn)行了電子版精查匯編，對(duì)煤層、構(gòu)造等的研究程度又有了顯著提高。 目前，又基本完成了井田首采塊段的三維地震勘探，大大提高了礦井初期投產(chǎn)采區(qū)的可靠性。 綜上分析，設(shè)計(jì)認(rèn)為本井田資源條件是可靠的。 （三）開采技術(shù)條件好、煤層生產(chǎn)能力大 、有條件提高工作面單產(chǎn) （四）目前的采掘技術(shù)及裝備水平具有實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效的能 力 （五）管理先進(jìn)，有能力管理大型礦井，而且合理的礦井生產(chǎn)能力要適應(yīng)煤炭市場(chǎng)變化。 綜合以上因素，從礦井擁有的資源條件、開采技術(shù)條件、采場(chǎng)條件及目前采、掘工作面裝備水平、建設(shè)單位管理水平等方面分析，本礦井宜建特大型礦井。但從建設(shè)資金籌措渠道及降低市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)等因素考慮，本礦井初期生產(chǎn)能力又不宜過(guò)大。 三生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 根據(jù) “規(guī)程 ”規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力主要類型為：大型礦井。服務(wù)年限用下列公式計(jì)算： KAZT K ?? / 式中： T—礦井服務(wù)年限， a； A— 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬(wàn) t/a，本設(shè)計(jì)礦井為 3Mt/a； K—儲(chǔ)量備用系數(shù)，本礦井取 ； KZ —可采儲(chǔ)量，萬(wàn) t。 T=（ 300） =50a 符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，也符合《礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于大型礦井服務(wù)年限不少于 50 年的規(guī)定。 井田開拓 井田開拓的基本問(wèn)題 1 地質(zhì)條件對(duì)開采的影響 本井田位于淮南礦區(qū)，由淮河沖積形成很厚的表土層，地面標(biāo)高平均+20～ +26m 左右，煤層埋藏較 深。本區(qū)根據(jù)《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖（ 1990）》數(shù)據(jù)，劃分為 6 度基本烈度區(qū)，發(fā)生地震的可能性很低，地質(zhì)條件穩(wěn)定；而且儲(chǔ)量豐富，適合開采大型煤礦。 2 井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) (一 )井田開拓方式的選擇 井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開掘一系列井巷進(jìn)入煤體，建立礦井的提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)及監(jiān)測(cè)等生產(chǎn)系中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 統(tǒng)。用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)目、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓系統(tǒng)。在已定的井田地質(zhì)、地形及開采技術(shù)條件下，開拓巷道有多種布置方式，開拓巷道在井田內(nèi)的布置方式稱為開拓方式。合理的 開拓方式，需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能最終確定。 井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問(wèn)題，具體有下列幾個(gè)問(wèn)題需要認(rèn)真研究： ⑴ 確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場(chǎng)地的位置； ⑵ 合理確定開采水平的數(shù)目和位置； ⑶ 布置大巷和井底車場(chǎng)； ⑷ 確定礦井開采程序，做好開采水平的接替； ⑸ 進(jìn)行礦井開拓延伸，深部開拓及技術(shù)改造； ⑹ 合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。 確定開拓問(wèn)題，需根據(jù)國(guó)家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案，在解決開拓問(wèn)題時(shí)，應(yīng)遵循下列 原則： ⑴ 貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效煤制造條件，在保證生產(chǎn)可靠和安全的前提下減少開拓工程量，尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。 ⑵ 合理集中開拓布置，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 ⑶ 合理開發(fā)國(guó)家資源，減少煤炭損失。 ⑷ 必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定，要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常保持良好的狀態(tài)。 ⑸ 要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械 化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 ⑹ 根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其他有益礦物的綜合開采。 井田開拓方式按井筒傾角不同可分為平硐、斜井立井等三種方式，凡用一種井筒形式開拓全礦的屬于單一開拓，否則屬于綜合開拓。 一般來(lái)說(shuō)，平硐開拓簡(jiǎn)單，斜井次之，立井最為復(fù)雜。 平硐開拓的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)輸環(huán)節(jié)少、設(shè)備少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，但受地形及埋藏條件限制，只適用于賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地帶，并且要便于布置工業(yè)場(chǎng)地。由本井田的地質(zhì)條件來(lái)看，并無(wú)平硐開采的條件，因此在此不多做討論。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 下面重點(diǎn)分析斜井開拓和立井開拓 ： 1 斜井開拓 對(duì)于斜井開拓，其優(yōu)點(diǎn)有： （ 1）井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少； （ 2）地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場(chǎng)及硐室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延深施工方便，對(duì)生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅，不用大型提升設(shè)備，鋼材消耗少； （ 3）膠帶輸送機(jī)提升增產(chǎn)潛力大，改擴(kuò)建比較方便，容易實(shí)現(xiàn)多水平開采，并能減少井下石門長(zhǎng)度； （ 4）斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速?gòu)木渤冯x。 斜井開拓的缺點(diǎn)有： （ 1）斜井井筒長(zhǎng)，輔助提升能力少，提升深度有限； （ 2）通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大，管線長(zhǎng)度大； （ 3）斜井井筒通過(guò)富含水層、流砂層施工技術(shù)復(fù)雜。 當(dāng)煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡(jiǎn)單的緩傾斜煤層，一般采用斜井開拓。 2 立井開拓 對(duì)于立井開拓，其優(yōu)點(diǎn)有： （ 1）當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時(shí)，立井井筒容易施工； （ 2）對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層； （ 3）立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對(duì)輔助提升特別有利； （ 4）井筒斷面大，可滿 足高瓦斯礦井，煤與瓦斯突出礦井需風(fēng)量的要求，且阻力小，對(duì)深井開拓極為有利； （ 5）井筒為圓形斷面結(jié)構(gòu)合理，維護(hù)費(fèi)用低。 立井開拓的缺點(diǎn)有： （ 1）立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平； （ 2）井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。 綜上所述，由于本井田煤層瓦斯含量大，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，為便于通風(fēng)及對(duì)施工、開采過(guò)程中的安全考慮，采用立井開拓較為合理。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) （二）井口與工業(yè)廣場(chǎng)位置的選擇 1 井口位置的確定 井筒位置的確定原則 ⑴ 有利于井底車場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門的工程量要盡量少； ⑵ 有利 于首采采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)要盡量少遷村或不遷村； ⑶ 井田兩翼的儲(chǔ)量基本平衡； ⑷ 井筒不宜穿過(guò)厚表土層、厚含水層、斷層破壞帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層； ⑸ 工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)， 不受崖崩滑坡和洪水的威脅； ⑹ 工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)少占耕地，少壓煤； ⑺ 距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 因此，根據(jù)本井田的實(shí)際情況，確定主副井建在井田西部 43 鉆孔附近，定坐標(biāo)系南北為 x 軸，東西為 y 軸。確定井筒位置見表 坐標(biāo) 井筒 X Y 主井 副井 2 工業(yè)場(chǎng)地的位置、形狀和面積的確定 工業(yè)場(chǎng)地的選擇主要考慮以下因素： ⑴ 盡量位于儲(chǔ)量中心，使井下有合理的布局； ⑵ 占地要少，盡量做到不搬遷村莊； ⑶ 盡量布置在地質(zhì)條件較好的區(qū)域，同時(shí)工業(yè)場(chǎng)地的標(biāo)高要高于最高洪水位； ⑷ .盡量減少工業(yè)廣場(chǎng)的壓煤損失。 工業(yè)場(chǎng)地的位置選擇在主、副井的井口附近，即井田邊界南邊附近。根據(jù)以上原則和本礦井的實(shí)際情況，工業(yè)廣場(chǎng)與主副井筒布置位置大致相同。 工業(yè)場(chǎng)地的形狀和面積，根據(jù)工 業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)確定地面工業(yè)廣場(chǎng)的占地面積為 30 公頃，布置為矩形，長(zhǎng) 600m，寬 500m. 三 立井開拓方案的比較 井田開拓的方案 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) （ 1）方案的提出 本井田開拓方式的選擇，主要考慮到以下幾個(gè)因素： a. 本井田煤層埋藏較深，煤層可采線最淺處在 420m，最深處到1000m。 b. 煤層傾角較小，平均傾角只有 5176。，為近水平煤層，并且下部煤層更加平緩?？刹捎脦^(qū)布置，也可采用盤區(qū)布置。 c. 本礦地表地勢(shì)平坦，且多為農(nóng)田，無(wú)大的地表水系和水體，平均標(biāo)高為 +24m。 綜上，提出以下四個(gè)方案： 方案一： 立井兩水平，直接延深，帶區(qū)布置 方案二：立井兩水平，直接延深，盤區(qū)布置 方案三：立井兩水平，暗斜井延深，帶區(qū)布置 方案四：立井兩水平，暗斜井延深，盤區(qū)布置 四種開拓方案的開拓示意圖見圖 221 所表示。 圖 221 開拓方式比較示意圖 （ 2）方案比較 a. 粗略經(jīng)濟(jì)比較 這四種方案在技術(shù)上都是可行的，都參加經(jīng)濟(jì)比較，所需費(fèi)用粗略估算如表 222。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第21頁(yè) 表 222 各方案粗略估算費(fèi)用表 方案 項(xiàng)目 方案一、方 案二 方案三、方案四 基建費(fèi)用 （萬(wàn)元） 主井 2907500104=175 主斜井 41251400104=577 副井 2908000104=200 副斜井 41251500104=619 井底車場(chǎng) 10001600104=160 斜井井底車場(chǎng) （ 300+500） 1600104=128 石門開鑿 411421200104=987 小計(jì) 1522 小計(jì) 1324 生產(chǎn)費(fèi)用 （萬(wàn)元） 立井提升 5250= 斜井提升 5250= 石門運(yùn)輸 5250= 立井提升 5250=3213 立井排水 4002436540104= 立井排水 4002436540104= 斜井排水 4002436540104= 小計(jì) 小計(jì) 總計(jì) 費(fèi)用 費(fèi)用 （萬(wàn)元） （萬(wàn)元） 百分率 100% 百分率 % 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 方案一、二與方案三、四的區(qū)別在于是用立井延深還是暗斜井延深，相同部分可不做比較。直接延深可充分利用原設(shè)備、設(shè)施，投資少，提升單一，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，車場(chǎng)工程量相對(duì)減少等。但延深與生產(chǎn)相互影響而且礦井提升能力相對(duì)降低。暗斜井開拓延深與生產(chǎn)互不干擾，原井筒提升能力不降低，暗斜井的位置不受原井筒限制，可選在對(duì)開采下部煤層有利的位置上。但增加了上部車場(chǎng)工程量及運(yùn)輸提升環(huán)節(jié)和設(shè)備。通過(guò)粗略比較我們可以看出方案三、四在投資上要多 一點(diǎn)，所以我們排除方案三、四。余下的方案一、二在技術(shù)上均屬可行，具體采用那個(gè)方案要經(jīng)過(guò)詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)比較才能確定。 b. 詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較 對(duì)方案一和方案二的建井工程量和基建費(fèi)的比較和比較結(jié)果見表 223和表 224。 表 223 建井工程量 項(xiàng)目 方案一 方案二 初期 風(fēng)井 /m 630+5 380+5 膠帶運(yùn)輸大巷 /m 1900 600 軌道運(yùn)輸大巷 /m 1900 600 采區(qū)上山 /m 20212 回風(fēng)石門 700 后期 主井 /m 290 副井 /m 290 風(fēng)井 /m 480+5 主暗斜井 /m 2280 副暗斜井 /m 2280 石門 /m 24114 膠帶運(yùn)輸大巷 /m 10500 5000 軌道運(yùn)輸大巷 /m 10500 5000 回風(fēng)大巷 /m 1200 盤一區(qū)上山 /m 14002 20212 盤二區(qū)上山 /m 24002 盤三區(qū)上山 /m 10002 盤五區(qū)上山 /m 18002 盤六區(qū)上山 /m 15002 盤八區(qū)上山 /m 20212 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第23頁(yè) 表 224 基建費(fèi)用表 方案 時(shí)期 項(xiàng)目 方案一 方案二 工程量 單價(jià) 費(fèi)用 工程量 單價(jià) 費(fèi)用 （ m） （元 m 1） （萬(wàn)元） （ m） （元 m 1） （萬(wàn)元） 初期 風(fēng)井 /m 630+5 7500 380+5 7500 膠帶運(yùn)輸大巷 /m 1900 1200 228 600 1200 72 軌道運(yùn)輸大巷 /m 1900 1200 228 600 1200 72 采區(qū)上山 /m 20212 1000 400 回風(fēng)石門 700 1200 84 小計(jì) 后期 主井 /m 290 7500 副井 /m 290 8000 200