【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)重要環(huán)節(jié)，因 為開(kāi)拓方式一經(jīng)確定，并按設(shè)計(jì)施工后，就難以再改變，如果確定的開(kāi)拓方式不合理，不僅影響基本建設(shè)費(fèi)用和建井速度，更重要的是在整個(gè)服務(wù)年限期間會(huì)使礦井的正常生產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)受到影響。因此，確定礦井開(kāi)拓方式時(shí)必須慎重考慮礦井開(kāi)拓設(shè)計(jì)，包括確定主、副井和風(fēng)井的井筒形式、深度、數(shù)量、位置、階段高度、大巷位置、采（帶）區(qū)劃分以及開(kāi)采順序與通風(fēng)運(yùn)輸系統(tǒng)。 井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題 井田開(kāi)拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開(kāi)拓一系列巷道進(jìn)入媒體，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開(kāi)拓的 井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱(chēng)為開(kāi)拓方式。合理的開(kāi)拓方式，需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開(kāi)拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。 井田開(kāi)拓主要研究如何布置開(kāi)拓巷道等問(wèn)題，具體有下列幾個(gè)問(wèn)題需認(rèn)真研究。 、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場(chǎng)地的位置； ； ； ，做好開(kāi)采水平的接替； 、深部開(kāi)拓及技術(shù)改造； 、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。 確定開(kāi)拓問(wèn)題，需根據(jù)國(guó)家政策，綜合考慮地質(zhì)、開(kāi)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(kāi)拓問(wèn)題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則： ，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開(kāi)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)。 ，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)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 ，減少煤炭損失。 。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)常保持良好狀態(tài)。 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。 ，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開(kāi)采，以及其它有益礦物的綜合開(kāi)采。 影響井田開(kāi)拓的主要因素 本礦井 開(kāi)拓需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題： ，傾角 75o，落差達(dá) 4090m，將會(huì)對(duì)礦井開(kāi)拓布置產(chǎn)生重要影響。 ，在斷層右側(cè)，傾角變化較小，煤層賦存相對(duì)穩(wěn)定；斷層左側(cè)傾角變化較大，從 7o－ 40o 均有出現(xiàn)，且在井田中部，煤層賦存狀況及其 復(fù)雜，開(kāi)拓時(shí)均應(yīng)予以考慮。 井筒形式、數(shù)目的確定 （ 1） 井硐形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡(jiǎn)單，斜井次之，立井最復(fù)雜。 平硐開(kāi)拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場(chǎng)地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)量大致能滿足同類(lèi)井型水平服務(wù)年限要求。 斜井開(kāi)拓與立井開(kāi)拓相比：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；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車(chē)場(chǎng)及硐室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延伸施工方便，對(duì)生產(chǎn) 干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；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。缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)輔助提升能力少，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大；斜井井筒通過(guò)富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。 立井開(kāi)拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 深相同的的條件下，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，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(kāi)拓極為 有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時(shí)，立井井筒比斜井容易施工；對(duì)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。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。 根據(jù)自然地理?xiàng)l件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等因素，綜合考慮石臺(tái)煤礦的實(shí)際情況： 地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高平均 +33m 左右，煤層埋藏較深； 礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 ，為中小 型礦井。 綜上所述， 本礦 初期決定 采用 立井開(kāi)拓 。 （ 2） 主、副井井筒位置的選擇 ①井筒位置的確定原則 Ⅰ .有利于 第一水平的開(kāi)采，并兼顧其他水平，有利于井底車(chē)場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門(mén)工程量少； Ⅱ .有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村； 井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡； Ⅲ .井筒不宜穿過(guò)厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層； Ⅳ 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(kāi)高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅； Ⅴ .工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地，少壓煤； Ⅵ .水源、電源較近，礦井鐵路專(zhuān)用線短，道路布置合理。 ② 井筒沿井田走向方向的有利位置 本井田 北部煤層賦存相對(duì)穩(wěn)定，南部?jī)A角小 ， 相對(duì)平緩， 儲(chǔ)量分布 不 均勻，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲(chǔ)量中央 ， 以形成兩翼儲(chǔ)量比較均勻的雙翼井田，可以使井田走向的井下運(yùn)輸工作量最小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力小。 ③ 井筒沿井田傾斜方向的有利位置 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 立井開(kāi)拓時(shí)， 本井田中部偏左有大斷層，井筒布置在井田的中央靠上部位，位于斷層稍右側(cè)。 ④ 有利于礦井初期開(kāi)采的井筒位置 礦井應(yīng)盡快達(dá)產(chǎn)，使井筒布置在第一水平的位置最優(yōu)。 ⑤ 盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒 確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱。 因?yàn)楸揪飪?nèi)無(wú)主要鐵路，并不需留設(shè)保護(hù)煤柱。 為了 減少工業(yè)廣場(chǎng)所壓 煤柱，將斷層煤柱和工業(yè)廣場(chǎng)煤柱合并考慮，并且 保證 在井田走向的中央。傾向的中央靠上部位。 ⑥ 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對(duì)井筒布置的影響 要保證井筒、井底車(chē)場(chǎng)及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)使井筒盡量不穿過(guò)或少穿過(guò)流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應(yīng)力區(qū)。 本礦井 礦井涌水量與地表水無(wú)水力聯(lián)系，斷層導(dǎo)水性弱。本礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡(jiǎn)單類(lèi)型。 ⑦ 井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場(chǎng)地 井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進(jìn)鐵路專(zhuān)用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專(zhuān) 用線與國(guó)家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專(zhuān)用線短，工程量小及有良好的技術(shù)條件。 （ 3） 風(fēng)井位置的選擇 本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜煤層，第一水平采用 采區(qū) 式開(kāi)采，少部分傾角 小 的地方 可采用帶區(qū) 式開(kāi)采。由于井田走向較長(zhǎng)， ， 且南部井田不規(guī)則，考慮后期開(kāi)采過(guò)程中可能因線路較長(zhǎng)帶來(lái)通風(fēng)困難問(wèn)題，前期采用中央分列式通風(fēng)，后期在南部開(kāi)新風(fēng)井，煤層埋藏較淺，淺部風(fēng)井深度不超過(guò) 100m，費(fèi)用不高，方案可行。 故在設(shè)計(jì)中 采用 中央分列 式通風(fēng)， 中央 風(fēng)井服務(wù)第一、二水平的 中北部。 南翼 風(fēng)井服務(wù)第一、二水平的南翼 ，南翼下一水平的通風(fēng)通過(guò)一段回風(fēng)平巷與南風(fēng)井相連。 風(fēng)井井口位置的選擇，應(yīng)在滿足通風(fēng)要求的前提下，與提升井筒的貫通距離最短，并利用各種煤柱以減少保護(hù)煤柱的損失。 中央 風(fēng)井布置在井田邊界之外，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 不留煤柱；另外將南翼風(fēng)井布置在 難以開(kāi)采的三角煤區(qū) ， 且利用一部分邊界煤柱，從而減少了煤柱損失。 工業(yè)廣場(chǎng)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： （ 1）盡量位于儲(chǔ)量中心，使井下有合理的布局； （ 2）占地要少，盡量做到不搬遷村莊； （ 3）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； （ 4）盡量減少工業(yè)廣場(chǎng)的壓煤損失。 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相同，其面積及保護(hù)煤柱的大小詳見(jiàn)第二章第三節(jié)內(nèi)容，工業(yè)廣場(chǎng)面積 179。 104m2，定為300m250m的矩形。 開(kāi)采水平的確定 本礦井煤層露頭標(biāo)高為 17m，煤層埋藏最深處達(dá) 850m，垂直高度達(dá) 833m，因此必須采用多水平開(kāi)采，根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為 200～ 350m，根據(jù)本礦井的實(shí)際條件，結(jié)合階段斜長(zhǎng)考慮，決定煤層的階段垂高選為 250m左右。 井底車(chē)場(chǎng)和運(yùn)輸大巷的布置 （ 1）運(yùn)輸大巷的布置 由于運(yùn)輸大巷要為 各水平 的開(kāi)采服務(wù)以及本煤層厚度為 2m， 煤的 f 系數(shù)為，屬于軟煤， 為便于維護(hù)和使用，且不受煤層開(kāi)采的影響， 水平大巷布置在距煤層底板 20m 左右 的細(xì)砂巖中。 由于煤層賦存條件以及煤質(zhì)硬度等客觀因素的影響，布置 巖層大巷其優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù)條件 好，維護(hù)費(fèi)用低，巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度；在開(kāi)采上下水平時(shí)，可以跨大巷開(kāi)采，不留保護(hù)煤柱，減少煤柱損失，便于設(shè)置煤倉(cāng)。 （ 2）井底車(chē)場(chǎng)的布置 由于井底車(chē)場(chǎng)一般要為整個(gè)礦井服務(wù)，服 務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)，故要布置在較堅(jiān)硬的巖層中。本礦井布置位置可以選擇在煤層頂板或者煤層底板中。煤層頂板為中硬中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 的砂泥巖，底板為堅(jiān)硬的中細(xì)砂巖。后者相對(duì)于前者維護(hù)費(fèi)用較低，但對(duì)于不同的開(kāi)拓方案還需進(jìn)行技術(shù)與經(jīng)濟(jì)比較，以選擇最優(yōu)方案。 礦井開(kāi)拓延伸及深部開(kāi)拓方案 本礦井開(kāi)拓延伸可考慮以下二種方案： 立井延伸；雙暗斜井延伸。 雙立井延伸：采用雙立井延伸時(shí)可充分利用原有的各種設(shè)備和設(shè)施，提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)少，經(jīng)營(yíng)費(fèi)低，管理較方便。但采用這種方法延伸時(shí)，致使井筒需打在煤層較深處，增大井筒的保護(hù)煤柱量。同時(shí)，該方 法使原有井筒同時(shí)擔(dān)任生產(chǎn)和延伸任務(wù)，施工與生產(chǎn)相互干擾，立井接井時(shí)技術(shù)難度大，礦井將短期停產(chǎn)；延伸兩個(gè)井筒施工組織復(fù)雜，為延伸井筒需要掘進(jìn)一些臨時(shí)工程，延伸后提升長(zhǎng)度增加，能力下降，可能需要更換提升設(shè)備。 暗斜井延伸：采用兩個(gè)暗斜井延伸時(shí)，原有井筒的位置，水平的劃分，上山或下山開(kāi)采 都不受太大 影響。暗斜井立井內(nèi)鋪設(shè)膠帶輸送機(jī)，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單且生產(chǎn)能力大，可充分利用原有井筒能力，同時(shí)生產(chǎn)和延伸相互干擾少。其缺點(diǎn)是增加了提升、運(yùn)輸環(huán)節(jié)和設(shè)備，通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜。 開(kāi)采順序 本井田開(kāi)采順序?yàn)橄炔傻谝凰剑?采第二 、三 水平； 采區(qū)開(kāi)采順序：采用采區(qū)前進(jìn)式，即由井筒向井田邊界推進(jìn)； 采區(qū)內(nèi)回采順序：采用后退式，即由采區(qū)邊界向采區(qū)上山推進(jìn)。 方案比較 根據(jù)以上分析，提出以下四種方案，如圖 41所示 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 方案一：二水平副立井延伸，主暗斜井延伸 三水平 副暗斜井延伸，主暗斜井延伸 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 方案二：二水平副立井延伸，主暗斜井延伸 三水平副立井延伸，主暗斜井 延伸 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 方案三：二水平副暗立井延伸，主暗斜井延伸 三水平副暗斜井延伸，主暗斜井 延伸 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 方案四：二水平副暗立井延伸，主暗斜井延伸 三水平副暗斜 井延伸，主暗斜井延伸 圖 41 開(kāi)拓方案示意圖 （ 1）三水平開(kāi)采，立井井筒位于 280 煤層處，頂板車(chē)場(chǎng)，主暗斜井、 副立井延伸 至 第二水 平，水平標(biāo)高 550，石門(mén)到達(dá) 主采煤層 ，雙暗斜井延伸 至三水平，水平標(biāo)高 850。（以下各方案各水平標(biāo)高與方案一相同） （ 2）三水平開(kāi)采，立井井筒位于 280 煤層處，主暗斜井、副立井延伸 至 第二水平；主暗斜井、副立井延伸 至 第三水平 （ 3）三水平開(kāi)采，井筒位置改變，一水平仍位于 280 水平煤層處，車(chē)場(chǎng)位于底板巖石中；二、三水平雙暗斜井延伸。 （ 4）三水平開(kāi)采，井筒位于 280 水平煤層處，石門(mén)到達(dá) 主采煤層 ；二水平暗副立井延伸，主暗斜井延伸，石門(mén)到達(dá) 主采煤層 ；三水平雙暗斜井延伸。 方案說(shuō)明：各方案中除一水平雙立井開(kāi)拓外，其他多用斜井開(kāi)拓 ，特別是主井 。主要考慮到立井延伸施工過(guò)程相對(duì)與斜井延伸來(lái)說(shuō)較復(fù)雜，需要從旁邊開(kāi)掘斜巷從下部開(kāi)掘，并向上掘進(jìn)，直到與上部貫通，這樣會(huì)影響到正在生產(chǎn)的開(kāi)采水平的煤炭提升，影響到 礦井產(chǎn)量。斜井延伸則可以在不影響正常生產(chǎn)的情況下開(kāi)掘。缺點(diǎn)是斜井長(zhǎng)度太長(zhǎng)，工程量大，運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè) 03 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 （ 1）技術(shù)比較 方案一和二主要區(qū)別在于三水平用斜井還是立井延伸，方案三和四在三水 平延伸方案相同的情況下，改變井筒位置，比較二水平立井延伸和斜井延伸的區(qū)別。 表 41 開(kāi)拓方案粗略經(jīng)濟(jì)比較 方案一 方案二 基建費(fèi) /萬(wàn)元 主暗斜井井開(kāi)鑿 179。 1050179。 1e4= 副立井開(kāi)鑿 300179。 3000179。 1e4=90 副暗斜井井開(kāi)鑿 179。 1150179。 1e4= 主暗斜井開(kāi)鑿 179。 1050179。 1e4= 上下斜井車(chē)場(chǎng) (300+500)179。 900179。 1e4=72 石門(mén)開(kāi)鑿 900179。 800179。 1e4=72 井底車(chē)場(chǎng) 1000179。 900179。 1e4=90 小計(jì) 小計(jì) 生產(chǎn)費(fèi) /萬(wàn)元 石門(mén)運(yùn)輸 1179。 179。 179。= 立井提升 179。 179。 179。 +179。179。 179。 = 暗斜井