【文章內(nèi)容簡介】 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力時礦井服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（Mt/a）礦井設(shè)計服務(wù)年限（a）第一水平設(shè)計服務(wù)年限煤層傾角25176。25176?！?5176。45176。7035～6030～50252015～40201515，設(shè)計生產(chǎn)能力為2400000t，代入式（23），可得T＝Zk/（AK） ＝（）＝63（年）符合《規(guī)范》～，不同礦井設(shè)計生產(chǎn)能力時礦井服務(wù)年限見表23。 井田開拓 井田開拓的基本問題1）井田開拓方式的選擇地質(zhì)條件對開采方式的影響影響設(shè)計礦井開拓方式的主要因素包括精查地質(zhì)報告、所確定的煤層自然產(chǎn)狀、構(gòu)造要素、頂?shù)装鍡l件、沖積層結(jié)構(gòu)、地形以及水文地質(zhì)條件等。其中以煤層賦存深淺和沖積層的水文地質(zhì)條件對開拓方式的影響最大。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(rèn)真研究：(1)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；(2)合理確定開采水平的數(shù)目和位置；(3)布置大巷和井底車場；(4)確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；(5)進(jìn)行礦井開拓延伸，深部開拓及技術(shù)改造；(6)合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)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(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，在解決開拓問題時，應(yīng)遵循下列原則：1）井硐形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)（1）確定井硐形式井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐開拓是最簡單最有利的方式，斜井次之，立井最復(fù)雜。在針對某一具體井田時，應(yīng)從其地形、地質(zhì)、開采技術(shù)技術(shù)條件及經(jīng)濟(jì)條件等方面綜合考慮。平硐開拓受地形及埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存在較高的山嶺、溝壑地區(qū)，而且有利于布置工業(yè)場地，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求時才能采用。斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工比較簡單，建井速度快，井筒施工價格便宜，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒的裝備、井底車場和硐室都比立井簡單；井筒延深施工方便，對生產(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，人員可迅速從井筒撤離。缺點(diǎn)是：在同樣難過的地質(zhì)條件下，斜井的井筒較長，導(dǎo)致通風(fēng)路線，運(yùn)輸路線都同樣的增加，同時井筒的維護(hù)費(fèi)用也相應(yīng)的增加，施工技術(shù)復(fù)雜，價格高。斜井開拓的適用條件是：煤層埋藏較淺、表土層不厚、水文地質(zhì)情況簡單、無流沙層、井筒不需特殊施工的緩斜和中傾斜煤層。立井開拓立井井筒短，提升速度快，提升能力大，有利于輔助提升，不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在開采深度相同的的條件下,；井筒斷面積大，可滿足煤與瓦斯突出礦井、高瓦斯礦井需風(fēng)量的要求，而且通風(fēng)阻力小，對深井開拓極為有利；當(dāng)表土層為流沙層或含水層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均較為復(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)備比較多，要有很高的技術(shù)，裝備，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。采用斜井開拓，與立井相比，對于一樣的開采深度，斜井的井筒要長，沿井筒鋪設(shè)管路、電纜及其它線路的長度較大，采用絞車提升的比較慢，對240萬噸/年的大型礦井來說，副井的提升能力也不能滿足；另外，斜井井筒的維護(hù)也比較困難，而且維護(hù)量大，保護(hù)煤柱的損失也比立井的大；采用斜井開拓，通風(fēng)路線長，阻力大，不利于瓦斯的排出。立井開拓需要較長的石門聯(lián)系，但總體來說，立井開拓具有以下優(yōu)點(diǎn)：承壓能力大，維護(hù)井筒工程量少，維護(hù)費(fèi)??；煤柱損失較斜井少，易穿沖積層和含水層；提升能力大，機(jī)械化程度高，易于自動控制；圓形斷面有效面積大，通風(fēng)條件好，較為經(jīng)濟(jì)；人員升降速度快。某煤礦表土層厚26m，煤層賦存深（下界為800m），礦區(qū)產(chǎn)量大（240萬T/A），走向較傾斜長（， km），故立井開拓是最佳井硐形式。（2）井硐位置的確定合理的井筒位置應(yīng)使井下開采有機(jī)，井筒的開掘和使用安全可靠，工業(yè)廣場布置合理。礦區(qū)設(shè)置井筒時，井筒沿礦區(qū)有力的位置應(yīng)在礦區(qū)中央。某煤礦沿東南、中、西北三部分組成，從各方面因素考慮，井硐應(yīng)設(shè)在中部。井硐沿井田傾斜方向的有利位置要求煤柱損失少。考慮到某煤礦賦存較深，因此井硐為不占用淺部煤量而略靠下部，見煤點(diǎn)定在550某礦地質(zhì)條件無特別之處，井筒的位置受地形的影響不大。但從煤礦生產(chǎn)均衡、通風(fēng)來看，選擇在中下部比較合理。為避免井筒受洪水的影響，《規(guī)范》。根據(jù)相關(guān)水文資料，確定井筒地面標(biāo)高為＋。故確定各井筒坐標(biāo)如表24所示（3）井筒和工業(yè)廣場位置的確定原則：有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運(yùn)輸大巷的布置； 使首采區(qū)布置的在井筒附近的富煤階段； 煤田的兩翼的儲量盡量平衡； 井筒最好不要穿過煤層的地質(zhì)條件比較復(fù)雜的區(qū)域； 工業(yè)廣場要努力避開山丘、低谷和采空區(qū)，不能受崖崩滑坡，洪水威脅；工業(yè)廣場應(yīng)不要壓煤，少壓煤； 距離電源、水源距離近，礦井鐵路專用線長度短，道路布置合理。 為便于地面運(yùn)輸及工業(yè)廣場布置，主井井筒位置布置方案也可以選擇在井田東部邊界附近。經(jīng)后面方案比較確定主、副井筒位置在井田中央。根據(jù)工業(yè)場地占地面積指標(biāo)（表23），本礦井的實際情況，本煤礦將工業(yè)廣場布置在煤田的儲量中央位置，井筒設(shè)置在煤田中部地區(qū)。表24 井筒位置坐標(biāo)名稱XYZ主井副井南風(fēng)井按《規(guī)程》規(guī)定：每一個礦井必須至少能有兩個可以使人的通達(dá)地面的安全通道，各出口的距離最小不低于30米。所以在井田中部設(shè)置一對主、副立井，間距為50m。主井裝備箕斗，用于煤炭提升；副井裝備罐籠，用于提升材料，矸石，升降人員，并裝備有梯子間、排水管、通訊電纜等設(shè)備，同時用作進(jìn)風(fēng)井。3）開采水平確定傾斜、急傾斜煤層的開采總是由淺入深按預(yù)先劃分的階段逐漸向深部發(fā)展，初期工程量少、建設(shè)快，可以迅速投產(chǎn)發(fā)揮生產(chǎn)效果。因此，除水平煤層采用單一水平開拓或因防水需要留待后期開采的淺部水平之外，已經(jīng)成了井田開發(fā)的必然規(guī)律。在技術(shù)上由于將井田劃分為階段不僅減少了人員、材料、煤炭的反向提升，也有效地解決了采區(qū)傾斜運(yùn)輸存在的實際困難。但是，階段高度也不能過小，否則儲量少，服務(wù)年限短，造成接續(xù)緊張，使全井階段總數(shù)增加，后期工程量增大，使經(jīng)營效果下降。設(shè)計時，井田沿煤層傾斜劃分階段數(shù)量多少，主要取決于井田傾斜長度和階段高度的尺寸大小。階段尺寸一般以階段垂高或階段斜長表示，并按標(biāo)高注明。井田開拓設(shè)計著重于選擇開采水平的標(biāo)高，使其貫穿全部煤層，有利于開采。階段高度或斜長往往隨煤層傾角與回風(fēng)道標(biāo)高不同而有較大變化。階段斜長在一定程度上受采區(qū)斜長控制。緩傾斜煤層或傾斜煤層的深部以及傾斜長度過大的局部塊段，往往采用上下山或增設(shè)中間水平開采。而近水平煤層有時用一個水平開采幾個階段。本設(shè)計礦井開采煤層的傾角為16176。，為緩傾斜煤層，～。根據(jù)“緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高宜為150～350m”，本井田煤層露頭線最高標(biāo)高為200m左右，煤層最深部標(biāo)高為900m左右，故井田宜劃分為兩個階段，即一個水平，階段平均垂高350m左右，上山階段垂高可適當(dāng)加大。兩個階段劃分為：第一階段從煤層露頭線～550m，第二階段從550m至井田深部邊界。結(jié)合本礦井的實際情況，本設(shè)計采用兩水平開采，水平標(biāo)高550m。4）主要開拓巷道本設(shè)計礦井賦存穩(wěn)定，底板起伏不是很大，為緩傾斜煤層，煤層厚度變化不大。礦井軌道大巷、運(yùn)輸大巷布置均布置在煤層中，井底車場布置成環(huán)形。5）礦井開拓方案比較井田開拓方案比較結(jié)合本礦實際提出以下兩種開拓方案： 方案一：立井單水平開拓主、副井筒均采用立井。大巷布置在煤層中，如圖22所示。圖22 開拓方案一示意圖方案二：主斜副立單水平開拓斜井提煤運(yùn)輸能力大，立井輔助運(yùn)輸能力大，為此提出主井采用斜井開拓，副井采用立井開拓。大巷布置在煤層中，沿底板掘進(jìn)，主井傾角為16176。，具體見圖23。圖23 開拓方案二示意圖技術(shù)比較：以上所提兩個方案大巷布置及水平數(shù)目均相同，區(qū)別在于井筒形式和井筒位置、部分基建及生產(chǎn)費(fèi)用。方案一、二主井井筒形式不同。方案一主井為立井，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，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，對深井開拓極為有利，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；方案二主井為斜井，斜井的運(yùn)輸提升能力比立井大，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，人員可迅速從井筒撤離。斜井開拓的缺點(diǎn)是：斜井井筒長，輔助提升能力少，提升深度有限；通風(fēng)路線長、阻力大，管線長度大。經(jīng)濟(jì)比較：表24 基建費(fèi)用表方案一方案二工程量/m單價/元m1費(fèi)用/萬元工程量/m單價/元m1費(fèi)用/萬元初期主井井筒/m副井井筒/m井底車場/m主石門/m運(yùn)輸大巷/m630630310160675300030009008005419219212286303501606753000300090080080019264總 計表25 生產(chǎn)運(yùn)營費(fèi)用項 目方案一項 目方案二立井提升10000=斜井提升10000=巷道維護(hù)172234總 計總 計表26 費(fèi)用匯總表方案一方案二費(fèi)用/萬元費(fèi)用/萬元基建工程費(fèi)生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)總費(fèi)用經(jīng)過詳細(xì)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)上的對比，雖然方案二提升能力比方案一高，但是在采用立井井筒時，可以滿足年產(chǎn)量范圍內(nèi)的提升需求，而且生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)和總費(fèi)用相對方案一都較節(jié)省，且投產(chǎn)速度快、井巷工程量少，綜上，選擇的是方案一。 礦井基本巷道1）井筒礦井共有三個井筒，分別為主立井、副立井、中央風(fēng)井。四個井筒均為立井開拓，圓形斷面。（1）主井：主井井筒采用立井形式，圓形斷面，，井筒內(nèi)裝備兩對12t箕斗，井壁采用鋼筋混凝土及砌碹支護(hù)方式，厚450毫米。此外，還布置有檢修道、動力電纜、照明電纜、通訊信號電纜和人行臺階等設(shè)施。主井主要用于提升煤炭。（2）副井：擔(dān)負(fù)全礦井人員、材料、設(shè)備的升降任務(wù)，為礦井主要進(jìn)風(fēng)井。副井井筒采用立井形式，圓形斷面，，井筒內(nèi)裝備一對3t雙層單車罐籠，井壁采用鋼筋混凝土及砌碹支護(hù)方式，井筒主要用于提料、運(yùn)人、提升設(shè)備、矸石等。采用金屬罐道梁，行鋼組合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井內(nèi)除裝備罐籠外，還設(shè)有梯子間作為安全出口，并設(shè)有管子道、電纜道等設(shè)備。（3）風(fēng)井：風(fēng)井井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為6m，采用混凝土支護(hù)方式井壁厚度400米，備有安全出口。（4）井筒斷面圖主井井筒斷面圖和斷面特征分別見圖24和表27，副井?dāng)嗝鎴D和斷面特征分別見圖25和表28，風(fēng)井?dāng)嗝鎴D和斷面特征分別見圖26和表29。圖24 主井井筒斷面布置圖表27主井井筒特征表井型提升容器兩對12t的長形箕斗井筒直徑井深610m凈斷面井筒支護(hù)混凝土砌碹井壁厚450mm表土段砌碹井壁厚1000mm充填混凝土厚50mm基巖斷面表土層圖25副井井筒斷面布置圖表28副井井筒特征表井型提升容器井筒直徑井深590m凈斷面井筒支護(hù)混凝土砌碹井壁厚450mm表土段砌碹井壁厚1000mm充填混凝土厚50mm基巖斷面表土層主圖26風(fēng)井井筒斷面布置圖表29風(fēng)井井筒特征表井型提升容器無井筒直徑5m井深200m凈斷面井筒支護(hù)混凝土井壁厚400mm表土段井壁厚800mm充填混凝土厚50mm基巖斷面表土層2）井底車場及主要硐室（1）井底車場位置及形式井底車場是礦井的咽喉，是煤、料、人、物的轉(zhuǎn)運(yùn)處，是樞紐，是開采水平布置的重要部分。井底車場形式的選擇與井筒形式、井型大小，井筒與大巷的距離，空間相對位置、運(yùn)輸方式及設(shè)備有關(guān)。選擇的影響因素：井田開拓方式、礦井生產(chǎn)能力；井筒形式，大巷運(yùn)輸方式，井筒與大巷之間的距離；地面生產(chǎn)系統(tǒng)；煤種分運(yùn)時，設(shè)不同的卸載系統(tǒng)。選擇井底車場形式的原則：車場的通過能力，應(yīng)比礦井生產(chǎn)能力有30%以上的富裕能力；調(diào)車簡單、管理方便，彎道及交岔點(diǎn)少；操作簡單，符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求；井巷工程量小，建設(shè)投資省，便于維護(hù)，生產(chǎn)成本低；施工方便，縮短建設(shè)時間。（2）主要的車場形式有環(huán)行式、折返式兩大類。環(huán)行式：空、重列車在車場內(nèi)不在同一巷道內(nèi)的軌道上作相向而行（不同路）。按井筒與大巷距離的遠(yuǎn)近，可布置成三種類型：近，用臥式；遠(yuǎn)，用立式；中距離、用斜式。臥式存車線與大巷平行，主、副井距大巷較近。利用大巷作繞道回車線及調(diào)車線，可節(jié)省車場開拓工程量。調(diào)車方便，但在彎道上頂推調(diào)車，安全性差，需慢速運(yùn)