【文章內容簡介】 工業(yè)廣場保護煤柱斷層及防水保護煤柱合 計 礦井可采儲量井田的可采儲量Z按下式計算：Z=(Q－P) C (25)式中：Q——礦井工業(yè)儲量， P——各種永久煤柱的儲量之和， P=＋＋－= C——采區(qū)回采率，；。；設計開采的二2煤層屬中厚煤層。則計算可采儲量為：Z=(Q－P) C=（－）=108t。在備用儲量中，估計約為50%為回采率過底和受未知地質破壞影響所損失的儲量。井田實際采出儲量用下式計算：Z實際=Z－Z（K－1）50%/K (26) 式中：Z實際 ——井田實際采出煤量，萬t； Zk——礦井的可采儲量，； K——礦井儲量備用系數(shù)，；由23式，得： Z實際=－（－1）50%/ =。礦井工業(yè)儲量及各水平儲量見表24。表24　 　礦井儲量統(tǒng)計表煤層名稱水平序號工業(yè)儲量/萬t永久煤柱損失可采儲量/萬t工廣和村莊/萬t防水/萬t斷層/萬t邊界煤柱/萬t合計/萬t二2一二00小計3 礦井工作制度、設計生產能力及服務年限 礦井工作制度按照《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》的規(guī)定，參考《關于煤礦設計規(guī)范中若干條文修改決定的說明》，確定本礦井設計生產能力按年工作日330d計算?！叭酥啤弊鳂I(yè)（兩班生產、一班準備檢修）每天兩班出煤，凈提升時間為16h。 礦井設計生產能力及服務年限 確定依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》：礦井設計生產能力應根據(jù)資源條件、開采條件、技術裝備、經濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：1）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。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；2）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。條件好者，應加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模，否則應縮小規(guī)模；3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質、產量等）的預測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)；4）投資效果：投資少、工期短、生產成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。 礦井設計生產能力本井田儲量豐富，設計開采煤層賦存穩(wěn)定，煤層厚度大部分比較穩(wěn)定，屬中厚煤層()；煤層平均傾角小，屬近水平煤層。因地質構造簡單，同時煤田范圍較大，開采技術好的礦井適合布置大型礦井。因此，初步確定礦井的設計生產能力為240萬t/a。 礦井服務年限礦井服務年限必須與井型相適應。礦井可采儲量Zk、設計生產能力A礦井服務年限T三者之間的關系為： T＝Zk /（AK） （31）式中： T——礦井服務年限，a；Zk——礦井可采儲量，萬t；A——設計生產能力，萬t；K——礦井儲量備用系數(shù)。確定井型時需要考慮備用系數(shù)的原因是，礦井各生產環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井投產后，產量迅速提高；局部地質條件變化，使儲量減少；有的礦井由于技術原因，使采出率降低，從而減少了儲量。則，礦井服務年限為：T = = a服務年限符合要求。 井型校核下面按礦井的實際煤層開采能力，各輔助生產環(huán)節(jié)的能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：1）煤層開采能力礦井的開采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產能力，根據(jù)本設計第四章（礦井開拓）與第六章（采煤方法）的設計可知，該礦由于煤層地質條件較好，二2煤厚度較厚，布置一個一次采全高綜采工作面完全可以達到本設計的產量。2）輔助生產環(huán)節(jié)的能力校核本礦井為大型礦井，開拓方式為立井開拓，主井提升容器為兩對12t底卸式提升箕斗，運煤能力和大型設備的下放可以達到設計井型的要求。工作面生產的原煤一律用強力膠帶輸送機運到帶區(qū)（采區(qū)）煤倉，運輸能力也很大，自動化程度較高。輔助運輸采用雙層罐籠，同時本礦井井底車場調車方便，通過能力大，滿足矸石，材料和人員的調動要求。所以各輔助生產環(huán)節(jié)完全可以達到設計生產能力的要求。3）通風安全條件的校核本礦井無煤塵爆炸性，瓦斯含量低，屬于低瓦斯礦井。水文地質條件中等，在副井中鋪設兩趟水管路可以滿足排水要求。礦井采用對角式通風，有專門的風井，可以滿足要求。輔助運輸大巷進風，煤炭運輸大巷回風，工作面采用后退式U型通風，通過第九章的通風設計知可以滿足通風需要。4）礦井的設計生產能力與服務年限相適應，才能獲得好的技術經濟效益。本設計中第一水平傾斜范圍為460m～740m，第一水平服務年限的計算公式為：T ==式中: T——第一水平服務年限，a《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》給出了井型和服務年限的對應要求，見表31。本礦井的服務年限以及第一水平的服務年限的設計服務年限符合規(guī)定。表31 我國各類井型的礦井和第一水平設計服務年限礦井設計生產能力（萬t/a）礦井設計服務年限（a）第一開采水平服務年限（a）煤層傾角25176。煤層傾角25176?！?5176。煤層傾角45176。600及以上8040——300～5007035——120～2406030252045～90502520159～30各省自定4 井田開拓井田開拓是在總體設計已經劃定的井田范圍內，根據(jù)精查地質報告和其它補充資料，具體體現(xiàn)在總體設計合理原則，將主要巷道由地表進入煤層，為開采水平服務所進行的井巷布置和開掘工程。其中包括確定主、副井和風井的井筒形式、深度、數(shù)量、位置、階段高度、大巷位置、采（帶）區(qū)劃分以及開采順序與通風運輸系統(tǒng)。 井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產系統(tǒng)。這些用于開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濟比較，才能確定。本礦井開拓方式的確定，主要考慮到以下因素：1) 地形平坦，地勢高差小，有內澇威脅；2) 煤層埋深較大，且表土層厚度大，平均200 m；3) 第四系覆蓋層較厚，井筒需要特殊鑿井方法施工；為防止第四系水潰入井下，需留設合理的防水煤柱；4) 太原組灰?guī)r水壓較大，水量相對豐富，巖溶裂隙比較發(fā)育，選擇井筒位置時需留有足夠的隔水巖柱；5) 本礦井為低瓦斯礦井。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：1) 貫徹執(zhí)行國家有關煤炭工業(yè)的技術政策，為早出煤、出好煤高產高效創(chuàng)造條件。在保證生產可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設。2) 合理集中開拓部署，簡化生產系統(tǒng)，避免生產分散，做到合理集中生產。3) 合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。4) 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，使主要巷道經常保持良好狀態(tài)。5) 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。6) 根據(jù)用戶需要，應照顧到不同媒質、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標1）井筒形式的確定井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。，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)場地和引進鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務年限要求。：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；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；主提升膠帶化有相當大的提升能力，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，人員可迅速從井筒撤離。缺點是：斜井井筒長，提升深度有限，輔助提升能力小；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術復雜。、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，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；當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對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。主要缺點是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，井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設投資大。由于表土層厚且含水，地表是平原，煤層埋深較大，第一水平只能用立井開拓。根據(jù)礦井提升的需要與本礦的地質條件，及《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，設立主副井筒各一個，主井用來提升煤炭，副井用來運送人員、材料、矸石及通風等。本礦井瓦斯涌出量小，且礦井采用條帶式開采，但由于井田面積大，通過第九章的比較，采用兩翼對角式的通風方式。2）井筒位置的確定井筒位置的確定原則：，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少；，首采區(qū)少遷村或不遷村；；、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；本礦井在二2煤層底板下部230m處有一太原組灰?guī)r承壓含水層，壓力大，水量也較大，設計時須使井筒、井底車場與該承壓水之間有一定厚度的保護層，在確定延深方式時應綜合考慮，盡量使井底車場避開該含水層。因此，為避開太原組承壓含水層的影響，一水平以下延深方式的不同，將會選擇不同的井筒位置。依據(jù)本礦實際條件，主副井筒選址考慮布置在儲量中心和盡量減少工廣壓煤。經后面方案比較確定主、副井筒位置大致位于井田中央，井田傾向的中上部。風井井口位置的選擇應在滿足通風條件的前提下，與提升井筒的貫通位置最短，并利用各種煤柱以減少保護煤柱的損失。在設計中采用初期中央并列式后期兩翼對角式通風，因表土層較厚，共設計三個風井：中央風井服務工業(yè)附近的一水平帶區(qū)；東風井服務第一、二水平的東翼，東翼下一水平的通風通過回風斜巷與東風井相連。西風井服務第二水平的西翼，西翼下一水平的通風通過一段回風平巷與西風井相連。東翼風井布置在井田邊界之外，不留煤柱；另外將西翼風井布置在斷層煤柱內，從而減少了煤柱損失。 工業(yè)場地的位置1）布置要求，避開法定保護的文物古跡，風景區(qū)、內澇低洼區(qū)和采空區(qū)，不受巖崩、滑坡、泥石流和洪水等災害威脅；，少壓煤；，電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。2）工業(yè)場地位置結合以上要求，根據(jù)井筒位置，工業(yè)場地的布置：；。3）工業(yè)場地形狀、面積工業(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)場地的占地面積為20公頃，形狀為矩形，長500 m,寬400 m。為了減少邊角煤，短邊平行于F4斷層保護煤柱線。 開采水平的確定本礦井煤層露頭標高為460m，煤層埋藏最深處達920m，垂直高度達460m，根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為200～350m，根據(jù)本礦井的實際條件，結合階段斜長考慮，決定煤層的階段垂高選為200m左右。 本井田可劃分兩個和三個水平，但考慮三個水平生產系統(tǒng)過于復雜，如果兩個水平都采用上下兩個階段可簡化生產系統(tǒng)，因此采用兩個水平開采。由于太原組灰?guī)r水壓較大，且水量豐富，需用暗斜井延深；或者井筒位置打在煤層的靠下部位。 井底車場和運輸大巷的布置1）運輸大巷的布置，為便于維護和使用，且不受煤層開采的影響，將第一水平大巷布置在煤層中，第二水平大巷布置在距煤層底板30m處的中細砂巖中。第一水平煤層大巷的優(yōu)點是巷道掘進速度快，礦井投產早，而且掘進出煤量也很可觀；第二水平巖層大巷其優(yōu)點是巷道維護條件好，維護費用低，巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度；在開采上下水平時，可以跨大巷開采，不留保護煤柱，減少煤柱損失，便于設置煤倉。2）井底車場的布置由于井底車場一般要為整個礦井服務，服務時間較長，故要布置在較堅硬的巖層中。本礦井布置位置可以選擇在煤層頂板或者煤層底板中。煤層頂板為中硬的砂泥巖，底板為堅硬的中細砂巖。后者相對于前者維護費用較低，但對于不同的開拓方案還需進行技術與經濟比較，以選擇最優(yōu)方案。 礦井開拓延深及深部開拓方案本礦井開拓延深可考慮以下二種方案：雙立井延深；雙暗斜井延深。雙立井延深：采用雙立井延深時可充分利用原有的各種設備和設施，提升系統(tǒng)單一，轉運環(huán)節(jié)少，經營費低，管理較方便。但采用這種方法延深時，受太灰水的限制，致使井筒需打在煤層較深處，增大井筒的保護煤柱量。同時，該方法使原有井筒同時擔任生產和延深任務，施工與生產相互干擾，立井接井時技術難度大，礦井將短期停產；延深兩個井筒施工組織復雜，為延深井筒需要掘進一些臨時工程，延深后提升長度增加，能力下降，可能需要更換提升設備。暗斜井延深：采用兩個暗斜井延深時，原有井筒的位置，水平的劃分，上山或下山開采的確定都不受太灰水的影響。暗斜井主井內鋪設膠帶輸送機，系統(tǒng)較簡單且生產能力大，可充分利用原有井筒能力，同時生產和延深相互干擾少。其缺點是增加了提升、運輸環(huán)節(jié)和設備，通風系統(tǒng)較復雜。 開采順序本井田開采順序為先采第一水平，再采第二水平上下山；采區(qū)開采順序：采用采區(qū)前進式，即由井筒向井田邊界推進；采區(qū)內回采順序：采用后退式，即由采區(qū)邊界向采區(qū)上山推進。 方案比較