【文章內容簡介】 明了主要褶曲、煤層及煤質中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 等技術特征。 2021 年對綜合精查勘探、地震補充勘探等區(qū)內、區(qū)外近期勘探成果進行了電子版精查匯編，對煤層、構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采區(qū)的可靠性。 綜上分析，設計認為本井田資源條件是可靠的。 （三）開采技術條件好、 煤層生產能力大、有條件提高工作面單產 （四）目前的采掘技術及裝備水平具有實現(xiàn)工作面高產高效的能 力 （五）管理先進，有能力管理大型礦井，而且合理的礦井生產能力要適應煤炭市場變化。 綜合以上因素，從礦井擁有的資源條件、開采技術條件、采場條件及目前采、掘工作面裝備水平、建設單位管理水平等方面分析，本礦井宜建特大型礦井。但從建設資金籌措渠道及降低市場風險等因素考慮，本礦井初期生產能力又不宜過大。 三生產能力及服務年限 根據(jù)“規(guī)程”規(guī)定，礦井設計生產能力主要類型為：大型礦井。服務年限用下列公式計算： KAZT K ?? / 式中： T— 礦井服務年限， a； A— 礦井設計生產能力，萬 t/a，本設計礦井為 3Mt/a； K— 儲量備用系數(shù)，本礦井取 ； KZ — 可采儲量，萬 t。 T=（ 300 ） =50a 符合現(xiàn)場實際需要，也符合《礦井設計規(guī)范》關于大型礦井服務年限不少于 50 年的規(guī)定。 井田開拓 井田開拓的基本問題 1 地質條件對開采的影響 本井田位于淮南礦區(qū)，由淮河沖積形成很厚的表土層， 地面標高平均+20～ +26m左 右，煤層埋藏較深 。本區(qū)根據(jù)《中國地震烈度區(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，地質條件穩(wěn)定；而且儲量豐富，適合開采大型煤礦。 2 井筒形式、數(shù)目、位置及坐標 (一 )井田開拓方式的選擇 井田開拓是指在井田范圍內，為了采煤，從地面向地下開掘一系列井巷進入煤體，建立礦井的提升、運輸、通風、排水和動力供應及監(jiān)測等生產系中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 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、地形及開采技術條件下，開拓巷道有多種布置方式，開拓巷道在井田內的布置方式稱為開 拓方式。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，才能最終確定。 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要認真研究： 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； ⑷確定礦井開采程序，做好開采水平的接替； ⑸進行礦井開拓延伸，深部開拓及技術改造； ⑹合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。 確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質、開采技術等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案，在解決開拓問題 時，應遵循下列原則： ⑴貫徹執(zhí)行國家有關煤炭工業(yè)的技術政策，為早出煤、出好煤高產高效煤制造條件，在保證生產可靠和安全的前提下減少開拓工程量，尤其是初期建設工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設。 ⑵合理集中開拓布置，簡化生產系統(tǒng)，避免生產分散，做到合理集中生產。 ⑶合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。 ⑷必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產的有關規(guī)定，要建立完善的通風、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好的狀態(tài)。 ⑸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。 ⑹根據(jù)用戶需要，應照顧到不同煤質、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。 一般來說，平硐開拓簡單，斜井次之，立井最為復雜。 平硐開拓的優(yōu)點是運輸環(huán)節(jié)少 、 設備少 、 系統(tǒng)簡單 、 費用低，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)場地。 由本井田的地質條件來看，并無平硐開采的條件，因此在此不多做討論。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 18 頁 下面重點分析斜井 開拓和立井開拓： 1 斜井開拓 對于斜井開拓，其優(yōu)點有： （ 1） 井筒施工工藝、施工設備與工序 比較 簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少 ； （ 2） 地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延深施工方便，對生產干擾少，不易受底板含水層的威脅 ，不用大型提升設備，鋼材消耗少； （ 3）膠帶輸送機提升增產潛力大，改擴建比較方便，容易實現(xiàn)多水平開采，并能減少井下石門長度； （ 4） 斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離 。 斜井開拓的缺點有： （ 1） 斜井井筒長，輔助提升能力少， 提升深度有限； （ 2） 通風路線長、阻力大，管線長度 大 ； （ 3） 斜井井筒通過富含水層、流砂層施工技術復雜。 當煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質情況簡單的緩傾斜煤層，一般采用斜井開拓。 2 立井開拓 對于立井開拓，其優(yōu)點有： （ 1）當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒容易施工； （ 2）對于地質構造和煤層產狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產狀的煤層； （ 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量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利； （ 5）井筒為圓形斷面結構合理，維護費用低。 立井開拓的缺點有： （ 1）立井井筒施工技術復雜，需用設備多，要求有較高的技術水平； （ 2）井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設投資大。 綜上所述，由于本井田煤層瓦斯含量大，水文地質條件復雜，為便于通風及對施工、開采過程中的安全考慮，采用立井開拓較為合理。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 （二）井口與工業(yè)廣場位置的選擇 1 井口位置的確定 井筒位置的確定原則 ⑴ 有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，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 井田兩翼的儲量基本平衡； ⑷ 井筒不宜穿過厚表土層、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)廣場應充分利用地形，有良好的工程地質條件，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) 廣場應 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)本井田的實際情況，確定主副井建在井田西部 43 鉆孔附近，定坐標系南北為 x 軸，東西為 y 軸。確定井筒位置見表 坐標 井筒 X Y 主井 0 副井 0 2 工業(yè)場地的位置、形狀和面積的確定 工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素： ⑴ 盡量位于儲量中心，使井下有合理的布局； ⑵ 占地要少，盡量做到不搬遷村莊； ⑶ 盡量布置在地質條件較好的區(qū)域，同時工業(yè)場地的標高要高于最高洪水位； ⑷ .盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失。 工業(yè)場地的位置選擇在主、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際情況，工業(yè)廣場與主副井筒布置位置 大致 相同 。 工業(yè)場地的形狀 和面積，根據(jù)工業(yè)場地占地面積指標確定地面工業(yè)廣場的占中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 20 頁 地面積為 30公頃，布置為矩形，長 600m，寬 500m. 三 立井開拓方案的比較 井田開拓的方案 （ 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. 本礦地表地勢平坦，且多為農田，無大的地表水系和水體，平均標高為 +24m。 綜上，提出以下四個方 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)濟比較 這四種方案在技術上都是可行的，都參加經(jīng)濟比較，所需費用粗略估算如表 222。 中國礦業(yè)大學2021屆本科生畢業(yè)設計 第21頁 表 222 各方案粗略估算費用表 方案 項 目 方案一、方案二 方案三、方案四 基建費用 （萬元） 主井 290750010 4=175 主斜井 4125140010 4=577 副井 290800010 4=200 副斜井 4125150010 4=619 井底車場 1000160010 4=160 斜井井底車場 （ 300+500） 160010 4=128 石門開鑿 41142120010 4=987 小計 1522 小計 1324 生產費用 （萬元） 立井提升 5250 = 斜井提升 5250= 石門運輸 5250= 立井提升 5250=3213 立井排水 400243654010 4= 立井排水 4002436540104=2284.6 斜井排水 4002436540104=1177.3 小計 小計 總計 費用 費用 （萬元） （萬元） 百分率 100% 百分率 % 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 22 頁 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備、設施，投資少，提升單一，轉換環(huán)節(jié)少，車場工程量相對減少等。但延深與生產相互影響而且礦井提升能力相對降低。暗斜井開拓延深與生產互不干擾，原井筒提升能力不降低，暗斜井的位置不受原井筒限制，可選在對開采下部煤層有利的位置上。但增加了上部車場工程量及運輸提升環(huán)節(jié)和設備。通過粗略比較我們可以看出方案三、 四在投資上要多一點，所以我們排除方案三、四。余下的方案一、二在技術上均屬可行，具體采用那個方案要經(jīng)過詳細的經(jīng)濟比較才能確定 。 b. 詳細經(jīng)濟比較 對方案一和方案二的建井工程量和基建費的比較和比較結果見表223 和表 224。 表 223 建井工程量 項目 方案一 方案二 初期 風井 /m 630+5 380+5 膠帶運輸大巷 /m 1900 600 軌道運輸大巷 /m 1900 600 采區(qū)上山 /m 20212 回風石門 700 后期 主井 /m 290 副井 /m 290 風井 /m 480+5 主暗斜井 /m 2280 副暗斜井 /m 2280 石門 /m 2 4114 膠帶運輸大巷 /m 10500 5000 軌道運輸大巷 /m 10500 5000 回風大巷 /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 中國礦業(yè)大學2008屆本科生畢業(yè)設計 第23頁 表 224 基建費用表 方案 時期 項目 方案一 方案 二 工程量 單價 費用 工程量 單價 費用 （ m） （元 m 1） （萬元） （ m） （元 m 1） （萬元） 初期 風井 /m 630+5 7500 380+5 7500 膠帶運輸大巷 /m 1900 1200 228 600 1200 72 軌道運輸大巷 /m 1900 1200 228 600 1200 72 采區(qū)上山 /m 20212 1000 400 回風石門 700 1