【文章內(nèi)容簡介】 技術(shù)原因，使采出率降低，從而減少了儲(chǔ)量。因此，需要考慮儲(chǔ)量備用系數(shù)。《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》：計(jì)算礦井及第一開采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限時(shí)，～。結(jié)合本設(shè)計(jì)礦井的具體情況。把數(shù)據(jù)代入公式31得礦井服務(wù)年限：本礦井設(shè)計(jì)只有一個(gè)水平，因此。 井型校核按礦井的實(shí)際煤層開采能力，運(yùn)輸能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對井型進(jìn)行校核：（1）煤層開采能力的校核井田內(nèi)4煤層為首采煤層，為中厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化較小。煤層傾角平均5～15176。，地質(zhì)條件簡單，根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個(gè)綜采工作面來滿足生產(chǎn)能力要求。（2）運(yùn)輸能力的校核本礦井設(shè)計(jì)為大型礦井，開拓方式立井單水平開拓，主井采用箕斗提升機(jī)提煤，副井采用罐籠輔助運(yùn)輸，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)分帶斜巷里的膠帶輸送機(jī)運(yùn)到帶區(qū)或采區(qū)煤倉，由大巷內(nèi)的膠帶輸送機(jī)運(yùn)至井底煤倉，再經(jīng)主井箕斗提升機(jī)提升至地面，運(yùn)輸連續(xù)，運(yùn)輸能力大，自動(dòng)化程度高。副井運(yùn)輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的運(yùn)輸。井下輔助運(yùn)輸采用礦車運(yùn)輸，運(yùn)輸能力能滿足礦井要求，技術(shù)成熟，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。（3）通風(fēng)安全條件的校核礦井瓦斯涌出量小，屬于低瓦斯礦井，礦井煤塵爆炸危險(xiǎn)性不大，但是煤層有自然傾向性，自燃發(fā)火期為6~12個(gè)月，因自燃發(fā)火期很長，所以不需要采取特殊防范措施?？紤]到本井田走向和傾向平均都不大于4km，范圍較小，因此礦井采用中央并列式通風(fēng)，在井田中央的工業(yè)廣場設(shè)置一個(gè)中央風(fēng)井，可以滿足通風(fēng)要求。（4）儲(chǔ)量條件的校核根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》：礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限相適應(yīng)，才能獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。井型和服務(wù)年限的對應(yīng)要求見表31。表31 我國各類井型的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限第一開采水平服務(wù)年限煤層傾角25176。煤層傾角25176?！?5176。煤層傾角45176。600及以上7040——300～5006035——120～2405030252045～90402520159～30各省自定由上表可知：煤層傾角低于25176。，～ Mt/a時(shí)，礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限不宜小于50a，第一開采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限不宜小于30a。本設(shè)計(jì)中，煤層傾角低于25176。，，符合《規(guī)范》的規(guī)定。4 井田開拓井田開拓是為整個(gè)礦井和各個(gè)水平開采進(jìn)行的總體性的井巷布置、工程實(shí)施和開采部署。井巷布置和工程實(shí)施包括設(shè)計(jì)和開掘由地表通達(dá)采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)的各種井巷。開采部署是對井田內(nèi)各開采煤層的開采方法和順序做出總體性的安排。井田的開拓解決的是礦井全局性的生產(chǎn)建設(shè)問題，是礦井開采的戰(zhàn)略部署。合理的開拓方式需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。井田開拓具體有下列幾個(gè)問題需要確定：（1）確定井筒的形式、數(shù)目、和配合，合理選擇井筒及工業(yè)廣場位置。（2）井田內(nèi)的再劃分，劃分階段、開采水平、采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)，合理確定開采水平的高度、數(shù)目和位置。（3）布置大巷及井底車場。（4）確定礦井開采程序，做好開采水平的接替。（5）進(jìn)行礦井開拓延深、深部開拓和技術(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(shí)，應(yīng)遵循下列原則：（1）貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，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)。（2）合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。（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(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。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)。（5）要適應(yīng)當(dāng)前國家的技術(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。（6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。、數(shù)目、位置及坐標(biāo)（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(fù)雜。① 平硐開拓受地形埋藏條件限制，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)場地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。② 斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡單，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、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，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：斜井井筒長，提升深度有限，輔助提升能力??；通風(fēng)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(shù)復(fù)雜。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；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)該礦井的地質(zhì)條件，煤層埋藏較深，最淺的地方有400m，最深的地方達(dá)到800m以上；煤層傾角較小，大部分傾角都在15176。以下，屬于緩傾斜煤層。礦井水文地質(zhì)條件簡單，涌水量較小。井上地形較為平坦，無太大起伏，因而不適宜平硐開拓。由于煤層埋藏較深，如果用斜井開拓不僅斜井過長，而且會(huì)造成運(yùn)輸距離和通風(fēng)路線過長，經(jīng)濟(jì)上不合理。經(jīng)過比較，本設(shè)計(jì)采用立井開拓。（2）井筒位置的確定① 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(yùn)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；，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；，少壓煤；、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不規(guī)則，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，運(yùn)輸費(fèi)用最小，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本井田中部有一條落差較大的斷層（F2斷層），落差0～60m，傾角為80176。，為高角位正斷層。為了使井筒不受斷層影響，又有利于井田內(nèi)煤炭的開采，井筒布置在斷層盡頭東南，接近250m煤層底板等高線處。④ 有利于礦井初期開采的井筒位置設(shè)計(jì)應(yīng)減少初期工程量，使礦井盡快達(dá)產(chǎn)，盡快獲得經(jīng)濟(jì)效益，所以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(hù)煤柱。將井筒建設(shè)在工業(yè)場地內(nèi)，工業(yè)場地保護(hù)煤柱可以包含井筒保護(hù)煤柱，因?yàn)楸揪镏醒胗幸粭l大斷層，斷層要留保護(hù)煤柱，為了不給開采帶來麻煩，應(yīng)使工業(yè)場地盡量靠近斷層，并且保證井筒在井田走向的中央，傾向的儲(chǔ)量中央靠上部。⑥ 地質(zhì)及水文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(yīng)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(yīng)力區(qū)。本礦井水文地質(zhì)條件簡單，涌水量也較小，設(shè)計(jì)時(shí)將井底車場布置于4下部的巖層中。⑦ 口位置應(yīng)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(jìn)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(shí)際情況，提出本礦井井筒布置位置經(jīng)緯坐標(biāo)如下：主井井筒中心位置：經(jīng)度20559300，緯度3978550；副井井筒中心位置：經(jīng)度20559225，緯度3978700。為減少壓煤，工業(yè)場地的位置選擇在主、副井口附近。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(biāo)。設(shè)計(jì)工業(yè)廣場的尺寸為m的矩形，面積為m2。工業(yè)場地的位置及形狀如圖41所示。圖41工業(yè)廣場布置示意圖、采區(qū)的劃分開采水平劃分的依據(jù)：（1）是否有合理的階段斜長；（2）階段內(nèi)是否有合理的分帶、區(qū)段數(shù)目；（3）要保證開采水平有合理的服務(wù)年限和足夠的儲(chǔ)量；（4）要使水平高度在經(jīng)濟(jì)上合理。本井田主采煤層為4和6煤層，其他煤層不采，設(shè)計(jì)只針對4和6煤層。在各個(gè)煤層中，煤層傾角只有在靠近北翼邊界東北部才達(dá)到15，局部達(dá)到20，而其余部分煤層傾角都在10以下，井田南部傾角很小，大部分在5左右，為近水平煤層。井田內(nèi)煤層標(biāo)高落差為200～600m，為400m?！兑?guī)范》規(guī)定，緩傾斜煤層階段垂高宜為200～350m。如果上山開采，一個(gè)水平服務(wù)一個(gè)階段，因此水平垂高也為200～350m；如果采用上下山開采，一個(gè)水平服務(wù)兩個(gè)階段，水平垂高為400～700m。因此，本設(shè)計(jì)既可采用單水平上下山開拓，也可采用兩水平上山開拓。由于靠近北翼邊界煤層傾角達(dá)到15，局部達(dá)到20，而南翼煤層傾角很小，在5左右。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中采區(qū)布置與帶區(qū)布置各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件，在本設(shè)計(jì)中，把井田南翼劃分為三個(gè)帶區(qū)，北翼劃分為一個(gè)帶區(qū)和一個(gè)大采區(qū)或者兩個(gè)采區(qū)。由于瓦斯涌出量很小，煤層自燃發(fā)火期長，因此本設(shè)計(jì)在各水平只布置兩條大巷。一條運(yùn)輸大巷，與主井連接，負(fù)責(zé)運(yùn)煤回風(fēng)；一條軌道大巷，與副井相連，負(fù)責(zé)行人、進(jìn)風(fēng)和輔助運(yùn)輸。由于有兩層煤可采，但是4煤層和6煤層距離較遠(yuǎn)，采用聯(lián)合布置太不經(jīng)濟(jì)。所以在本設(shè)計(jì)中采用分煤層單獨(dú)布置，前期只考慮4煤層。大巷布置在4煤層的底板巖層中，距離煤層底板0～30m，大巷可以東西布置，也可以南北布置，至于怎么布置是最優(yōu)的，需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。（1）提出方案根據(jù)以上分析及礦井的實(shí)際情況，現(xiàn)提出以下四種在技術(shù)上可行的開拓方案，分別如圖42～45所示。方案一：主副井都采用立井，在井田靠近中部位置4煤層的底板巖層中沿東西布置兩條300m水平巖層大巷，大巷距煤層底板30m左右，在井田東部掘到煤層中，再往東的大巷沿煤層布置，是一段長度為600m，傾角為10的斜巷。同時(shí)掘首采面的運(yùn)輸和輔助運(yùn)輸斜巷，首采面運(yùn)輸斜巷與運(yùn)輸大巷通過帶區(qū)煤倉連接?？紤]到要保證首采面的出煤量，也就是首采面的長度，將首采面設(shè)置在南翼帶區(qū)工業(yè)廣場保護(hù)煤柱以東，首采面長度大約2100m。北翼采區(qū)都通過煤層下山與大巷相連，整個(gè)井田為300m水平上下山開拓。方案如圖42所示。方案二：主副井都采用立井，在井田靠近中部位置4煤層的底板巖層中沿東西布置兩條300m水平巖層大巷，大巷布置方式、首采面的位置都與方案一相同。在首采面運(yùn)輸斜巷與運(yùn)輸大巷的接頭處布置首采首采帶區(qū)的帶區(qū)煤倉。布置北翼采區(qū)時(shí)，通過兩條長1240m，傾角為14的暗斜井延伸至620m水平，在北三采區(qū)增設(shè)450m輔助水平，布置上山采區(qū)。整個(gè)井田為300m水平、620m水平兩水平上山開拓。方案如圖43所示。方案三：主副井都采用立井，在井田靠近中部位置4煤層的底板巖層中沿南北布置兩條300m水平巖層大巷，大巷距煤層底板30m左右，在井田北部掘到煤層中，再往北的大巷沿煤層布置，是一段長度為1240m，傾角為14的斜巷，作為北翼采區(qū)的煤層下山。同時(shí)掘首采面的運(yùn)輸和輔助運(yùn)輸平巷，首采面運(yùn)輸斜巷與運(yùn)輸大巷通過溜煤眼連接。首采面設(shè)置在南翼斷層旁邊，從西向東推進(jìn)，首采面長度為2000m。整個(gè)井田為300m水平上下山開拓，方案如圖44所示。方案四：主副井都采用立井，大巷布置方式、首采面的位置都與方案三相同。在首采面運(yùn)輸斜巷與運(yùn)輸大巷的接頭處布置首采分帶的溜煤眼。布置北翼采區(qū)時(shí)，通過兩條長1100m，傾角為13的暗斜井延伸至550m水平，北翼采區(qū)布置成上山采區(qū)。整個(gè)井田為300m水平、550m水平兩水平上山開拓。方案如圖45所示。由于井田中部煤層埋藏較淺，在井田中部布置中央回風(fēng)井經(jīng)濟(jì)上合理；又因?yàn)榫锓秶淮螅捎弥醒氩⒘惺酵L(fēng)在技術(shù)上可行。因此，提出的四種方案都采用副井進(jìn)風(fēng)，中央風(fēng)井回風(fēng)的中央并列式通風(fēng)方式。前期通風(fēng)比較容易，后期通風(fēng)相對來說較困難。方案一和方案二均是把井田分為南二帶區(qū)、南四帶區(qū)、南六帶區(qū)，北五帶區(qū)、北一采區(qū)和北三采區(qū)六個(gè)區(qū)進(jìn)行開采，方案三和方案四把前兩個(gè)方案中的北一采區(qū)和北三采區(qū)合為一個(gè)大采區(qū)，叫北一采區(qū)，并且把整個(gè)井田南翼劃分為一個(gè)大采區(qū)。前兩個(gè)方案首采區(qū)均為南二帶區(qū)，后兩個(gè)方案首采區(qū)均為南翼采區(qū)。（2）技術(shù)比較一二方案之間以及三四方案之間的不同主要是單水平布置還是兩水平布置；一二和三四方案的主要不同是大巷布置的方位不同，一二方案大巷是東西布置、三四方案大巷是南北布置。提出方案一，主要考慮開拓工程量省，有利于南翼帶區(qū)工作面的布置；第二種方案在方案一的基礎(chǔ)上考慮下山開采的不利因素，設(shè)置多水平，上山開拓；提出方案三，主要考慮將北翼劃分為一個(gè)大采區(qū)，延伸的一段斜的煤層大巷作為開采北翼采區(qū)的下山用，節(jié)省了掘進(jìn)工程量；提出方案四是在方案三的基礎(chǔ)上考慮了下山開采的不利因素，用暗斜井延伸了水平，形成了兩水平上山開拓。這四種方案在技術(shù)上都是可行的，并且有可比性。（3）粗略經(jīng)濟(jì)比較四種方案進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)比較步驟較多，因此，把相近的一二方案和三四方案先分開分別進(jìn)行粗略的經(jīng)濟(jì)比較，選出經(jīng)濟(jì)上有明顯優(yōu)勢的方案進(jìn)行下一步的詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較。在比較過程中，由于風(fēng)井的布置這四個(gè)方案中都是相同的，因此，沒有列入