【文章內(nèi)容簡介】 Ⅳ工業(yè)廣場應充分利用地形，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威脅；Ⅴ工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤；Ⅵ水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。②井筒沿井田走向方向的有利位置本井田形狀南窄北寬，儲量分布不均勻，井筒的有利位置應在井田走向的儲量中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可以使井田走向的井下運輸工作量最小，通風網(wǎng)路較短，通風阻力小。③井筒沿井田傾斜方向的有利位置 立井開拓時，本井田中部無大的斷層構(gòu)造，屬一般情況，井筒布置在井田的中央靠上部位。④有利于礦井初期開采的井筒位置礦井應盡快達產(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)廣場保護煤柱。因為本井田內(nèi)只有一條新橋礦通往永城縣的公路，并不需留設保護煤柱。但要考慮車集村莊的煤柱，為了減少工業(yè)廣場所壓煤柱，將車集村莊煤柱和工業(yè)廣場煤柱合并考慮，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)條件對井筒布置的影響要保證井筒、井底車場及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應使井筒盡量不穿過或少穿過流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應力區(qū)。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，在確定延伸方式時應綜合考慮，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，一水平以下延伸方式的不同，將會選擇不同的井筒坐標。⑦井口位置應便于布置工業(yè)場地井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)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(shù)條件。綜合以上七方面的因素，結(jié)合礦井實際情況，提出本礦井井筒布置位置如下：主井井筒中心位置：，副井井筒中心位置：，（3）風井位置的選擇本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜～近水平煤層，第一水平采用帶區(qū)式開采，少部分傾角大的地方受條件限制采用采區(qū)式開采。由于井田走向較長，～，所以只有一個技術(shù)、經(jīng)濟上可行的方案：分區(qū)對角式通風。故在設計中采用分區(qū)對角式通風，因表土層較厚，共設計兩個風井：北風井服務第一、二水平的北翼，北翼下一水平的通風通過回風斜巷與北風井相連。南風井服務第一、二水平的南翼，南翼下一水平的通風通過一段回風平巷與南風井相連。風井井口位置的選擇，應在滿足通風要求的前提下，與提升井筒的貫通距離最短，并利用各種煤柱以減少保護煤柱的損失。北翼風井布置在井田邊界之外，不留煤柱；另外將南翼風井布置在斷層煤柱內(nèi)，從而減少了煤柱損失?？紤]到北翼上部要滿足礦井初期的開采要求，在此精確提出北風井的位置：北風井井筒中心位置：經(jīng)距39462100m，緯距3761500m。 工業(yè)廣場的位置、形狀和面積的確定工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素：（1）盡量位于儲量中心，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，同時工業(yè)場地的標高要高于最高洪水位；（4）盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失。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相同，其面積及保護煤柱的大小詳見第二章第三節(jié)內(nèi)容，工業(yè)廣場面積20104m2，定為400m500m的矩形。 開采水平的確定 本礦井煤層露頭標高為300m，煤層埋藏最深處達1000m，垂直高度達700m，因此必須采用多水平開采，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(jié)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(chǎn)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(chǎn)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，需用暗斜井延伸；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(chǎn)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(shù)與經(jīng)濟比較，以選擇最優(yōu)方案。 礦井開拓延伸及深部開拓方案本礦井開拓延伸可考慮以下二種方案：雙立井延伸；雙暗斜井延伸。雙立井延伸：采用雙立井延伸時可充分利用原有的各種設備和設施，提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)少，經(jīng)營費低，管理較方便。但采用這種方法延伸時，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(chǎn)和延伸任務，施工與生產(chǎn)相互干擾，立井接井時技術(shù)難度大，礦井將短期停產(chǎn)；延伸兩個井筒施工組織復雜，為延伸井筒需要掘進一些臨時工程，延伸后提升長度增加，能力下降，可能需要更換提升設備。暗斜井延伸：采用兩個暗斜井延伸時，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。暗斜井立井內(nèi)鋪設膠帶輸送機，系統(tǒng)較簡單且生產(chǎn)能力大，可充分利用原有井筒能力，同時生產(chǎn)和延伸相互干擾少。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(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。 方案比較 根據(jù)以上分析，提出以下四種方案，如圖41所示（1）兩水平開采，立井井筒位于600煤層處，雙暗斜井延伸第二水平，一、二水平均上下山開采，巖層大巷。（2）兩水平開采，立井井筒位于600煤層處，雙暗斜井延伸第二水平，一、二水平均上下山開采，煤層大巷。（3）兩水平開采，井筒位于750水平煤層處，石門到達大巷；二水平立井延伸，石門到達大巷，一、二水平均上下山開采，巖層大巷。（4）兩水平開采，井筒位于750水平煤層處，石門到達大巷；二水平立井延伸，石門到達大巷，一、二水平均上下山開采，煤層大巷。圖41 開拓方案示意圖（1）技術(shù)比較方案1與方案2的區(qū)別在于大巷掘在巖層中還是煤層中，兩方案生產(chǎn)系統(tǒng)都比較簡單可靠，相同的石門開鑿和石門運輸費用沒有比較。方案3與方案4的區(qū)別也僅在于大巷掘在巖層中還是煤層中。都要開一段石門。對前四個方案費用粗略估算如表所示：表41 方案1和方案2的粗略比較方案項目方案 1方案 2基建費/萬元立井開鑿26623000104=407立井開鑿26473000104=407暗斜井延伸21100104 =暗斜井延伸21100104 =井底車場1000900104=90井底車場1000900104=90大巷開鑿10500104=大巷開鑿10500104=小計小計生產(chǎn)費/萬元立井提升=立井提升=暗斜井提升=暗斜井提升=斜立井排水24365(727+727)104=斜立井排水24365(727+727)104=小計小計總計費用/萬元費用/萬元百分率%百分率100% 表42 方案3和方案4的粗略比較 方案 3方案 4基建費/萬元立井開鑿29123000104=585立井開鑿29123000104=585石門開鑿2(+)1100104 =石門開鑿2(+)1100104 =井底車場1000900104=90井底車場1000900104=90大巷開鑿10500104=1377大巷開鑿10500104=小計小計生產(chǎn)費/萬元立井提升=立井提升=石門運輸(+) =石門運輸(+) =立井排水24365(727+727)104=立井排水24365(727+727)104=小計小計總計費用/萬元費用/萬元百分率100%百分率%余下的3方案均屬技術(shù)上可行，水平服務年限也都符合要求。兩者相比方案2的總投資要少一些，但是方案3的生產(chǎn)經(jīng)營費用可能要低一些。因此，兩方案還需要通過具體的經(jīng)濟比較，才能確定其優(yōu)劣。（2）開拓方案經(jīng)濟比較第第3方案有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、基建費、生產(chǎn)經(jīng)營費和經(jīng)濟比較結(jié)果，分別計算匯總于下列表中：項目方案 2方案 3初期主井井筒/m632+30882+30副井井筒/m632+15882+15井底車場/m10001000主石門/m2571402運輸大巷/m52505250后期主井井筒/m0343副井井筒/m0343主暗斜井/m25360副暗斜井/m25360運輸大巷/m10500+525010500+5250井底車場/m10001000主石門/m504839表43 建井工程量表44 基建費用表方案 2方案 3工程量/m單價/元?m1費用/萬元工程量/m單價/元?m1費用/萬元初期主井井筒708300010053000副井井筒69330009903000297井底車場10009001000900主石門257239914022399運輸大巷5250131252501312小計/萬元后期主井井筒03433000副井井筒03433000主暗斜井井筒253611000主暗斜井井筒253611000井底車場10009001000900主石門50423998392399運輸大巷157502399157502399小計/萬元共計/萬元表45 生產(chǎn)經(jīng)營工程量項 目方 案 2項 目方 案 3運 輸 提 升/萬tkm工 程 量運 輸 提 升/萬tkm工 程 量一水平石門運輸=一水平石門運輸=二水平暗斜井運輸=二水平石門運輸=二水平石門運輸=二水平立井提升=二水平立井提升=排水/萬m3工程量排水/萬m3工程量二 水 平72724365104=二 水 平72724365104=表46 生產(chǎn)經(jīng)營費用項目方 案 2方 案 3運輸提升工程量/m單價/元m－1費用/萬元工程量/m單價/元m－1費用/萬元一水平石門運輸二水平暗斜井運輸二水平石門運輸二水平立井提升小 計14291排 水工程量/m單價/元m－1費用/萬元工程量/m單價/元m－1費用/萬元二水平總 計表47 費用匯總表方案方案2方案3項目費用/萬元百分率/%費用/萬元百分率/%初期建井費100%194%基建工程費100%%生產(chǎn)經(jīng)營費%100%總費用%100%在上述經(jīng)濟比較中需說明以下幾點：① 兩方案中，各帶區(qū)的劃分與布置類似，故帶區(qū)服務年限及各帶區(qū)上山的總開掘長度一樣，兩方案上山開掘費及維護費未進行經(jīng)濟比較。各車場也未進行比較。② 在運輸費用中，方案3的區(qū)別僅在于方案2的第二水平與方案3的第二水平的運輸方式的不同，故運輸費用僅對方案2的第二水平與方案的第二水平作了比較。③ 立井、大巷、石門及采區(qū)上下山的輔助運輸費用均按占運輸費用的20%進行估算。④ 兩方案由于井筒位置不同，其井筒保護煤柱也不同。方案3井筒位置偏于煤層下部，因此方案3的煤柱損失將比方案2的多，在綜合比較中須考慮到這一點。另外方案3中第一水平的石門煤柱損失也要在綜合比較中考慮。⑤ 綜合比較及結(jié)果：%，但考慮到方案3的井筒位于煤層的中下部，因此初期工程量較大，石門長度較長，不利于礦井的早期投產(chǎn)，特別是方案3的初期建井費比方案2凈多出94%；此外，考慮到方案3的煤柱損失（工業(yè)廣場煤柱和第一水平石門煤柱）較大，而且立井延伸工藝較復雜，立井接井時礦井將短期停產(chǎn)。故認為方案2較方案3優(yōu)。綜上所述：綜合經(jīng)濟、