【文章內容簡介】 （25）式中：Zi—工業(yè)廣場煤柱量；S—工業(yè)廣場面積；M—煤層厚度；R—煤的容重。 則：Z=（533678+533678）/2Z=(萬t)工業(yè)廣場總煤柱損失量=(萬t)(4)邊界保護煤柱根據(jù)有關規(guī)定，邊界煤柱留30m。本井田邊界長度為20306m。則邊界保護煤柱儲量為：各煤層：2030630=(5)大巷保護煤柱 根據(jù)有關規(guī)定，大巷邊界煤柱留30m，經(jīng)計算大巷煤柱可按下列公式26計算。 （26）式中： Z—大巷煤柱損失量； L—大巷長度； b—煤柱寬度； M—煤層厚度； R—煤的容重。19得出大巷煤柱損失：(6)保護煤柱總的儲量損失為：++=可采儲量由公式22計算： （27）式中：Zg礦井工業(yè)儲量，萬t； P保護煤柱損失儲量，萬t； C采區(qū)回采率，取80%。則，Zk=（）80%= 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限1）礦井工作制度(1)礦井年工作日數(shù)的確定按照新版《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》規(guī)定：礦井設計生產(chǎn)能力按年工作日330天計算。所以，本礦井設計年工作日數(shù)為330天。(2)礦井工作制度的確定礦井工作制度設計采用“三八”工作制，即兩班采煤，一班準備，每班凈工作時間為8個小時。(3)礦井每晝夜凈提升小時數(shù)的確定按照《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》規(guī)定：礦井每晝夜凈提升時間14小時。這樣充分考慮了礦井的富裕系數(shù)，防止礦井因提升能力不足而影響礦井的增產(chǎn)或改擴建。因此本礦設計每晝夜凈提升時間為14小時。2）礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限(1)礦井生產(chǎn)能力的確定由于范各莊礦井田范圍大，煤炭儲量豐富，地質構造較簡單，煤層生產(chǎn)能力大，開采技術條件好，應建設大型礦井，初步確定礦井生產(chǎn)能力為400萬t/年。(2)礦井及第一水平服務年限的核算礦井服務年限的計算公式為： T= （28）式中： T——礦井的服務年限，a； Zk——礦井的可采儲量，萬t； K——礦井儲量備用系數(shù)，取K=；A——礦井設計生產(chǎn)能力，萬t/a。由第二章計算結果可知：，則礦井服務年限為： T=（400）65 a以上結果符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》的規(guī)定。表210 新建與改擴建礦井及第一開采水平設計服務年限礦井設計生產(chǎn)能力／Mta礦井設計服務年限／a不同煤層傾角的第一開采水平設計服務年限／a改造后礦井服務年限／a25176。以下25176。~45176。45176。以上7040－－ ~ 6035－－40 ~ 50 ~ 5030252030 ~ 40 ~ 4025201520 ~ 3020世紀70年代以來，國外主要采煤國家為適應科技進步、技術裝備更新周期縮短的發(fā)展趨勢，礦井設計服務年限趨向縮短，其大型礦井服務年限約為60 a左右，我國新建或改擴建的礦井亦呈現(xiàn)該發(fā)展趨勢。第一水平服務年限的計算公式為：T1=ZK1/AK （29）式中： T1——第一水平的服務年限，a； Zk1——第一水平的可采儲量，萬t； K——礦井儲量備用系數(shù)，取K=；A——礦井設計生產(chǎn)能力，萬t/a。由測量計算結果可知：第一水平可采儲量為20800萬t，則第一水平服務年限為 T1=20800/（400）=40a 由計算可知第一水平的北翼兩個采區(qū)的服務年限為20a以上結果符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》的規(guī)定。經(jīng)過礦井及第一水平服務年限的核算，二者均符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》之規(guī)定，故設計礦井的適宜年產(chǎn)量為400萬噸,礦井最佳服務年限為65年。 井田開拓 井田開拓的基本問題1）井筒形式及數(shù)目的確定一般情況下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三種。斜井適用于井田內煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質情況簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。平峒適用于地形條件合適，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，上山部分的儲量大致能滿足同類井型水平服務年限要求。綜合范各莊煤礦的實際情況：(1)表土層較厚，平均為50m，且風化嚴重； (2)地處平原，地勢平坦，地面標高平均為+25m左右，煤層埋藏較深，距地面垂深在200～800m之間。(3)井田范圍內煤層傾角7186。~35186。，平均12186。，為緩傾斜煤層。由于煤層傾角太小，若采用斜井延伸，需要開鑿的斜井太長，在技術經(jīng)濟上均不合理。因此，斜井及平峒均不適用于范各莊礦。由于立井開拓的適應性較強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制；在采深相同的條件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利；井筒的斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的的要求，且阻力小，對深井更為有利；當表土層為富含水的沖積層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質構造和煤層產(chǎn)狀均特別復雜的井田，能兼顧井田淺部和深部不同產(chǎn)狀的煤層。因此，綜合以上因素并結合范各莊礦的實際情況，確定井筒的形式為立井。 本礦井采用兩對立井開拓：主立井采用箕斗提煤；副立井采用罐籠提升矸石，升降人員、設備、材料，且兼作進風井。副井安裝梯子間，作為一個安全出口?？紤]到范各莊井田范圍較大，礦井通風方式經(jīng)過比較后確定為兩翼對角式通風（具體比較情況見第九章），在井田中央和南翼邊界各掘一個風井，即中央風井和畢各莊風井，每個風井均安裝梯子間，作為回風井并兼作安全出口。 2）井筒位置的確定井筒是井下與地面出入的咽喉，是全礦井的樞紐。井筒位置的選擇對于建井期限、基本建設投資、礦井勞動生產(chǎn)率以及噸煤生產(chǎn)成本都有重要影響，因此，井筒位置一定要合理選擇。考慮到范各莊礦實際情況：東西方向短，南北方向長及地質構造的影響。為了減少煤柱損失，縮短煤炭外運距離，減少運輸費用，平衡井田北（前期）、南（后期）兩翼的運輸和通風系統(tǒng)，主副井布置在井田地質構造區(qū)并且靠近井田的中央。礦井通風方式為兩翼對角式，在井田北翼及南翼邊界各布置一個風井。各井筒井坐標如下：（表211）表211 井田內各井筒坐標、標高及井徑井 筒坐 標標 高井徑(m)緯 距經(jīng) 距井 口井 底主 井＋25－3507副 井＋25－320北風井＋25－125南風井＋25－1253）工業(yè)場地位置、形式和面積工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素：盡量位于井田儲量中心，使井下有合理的布局；占地要少，盡量做到不搬遷村莊；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；盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失。4）開采水平的確定范各莊礦井田全區(qū)范圍內可采煤層為112煤層，本設計只考慮9煤層和12煤層，而12煤層相距也較小，為30m，因此礦井采用立井、多水平集中運輸大巷、集中上山、階段石門開拓方式。井田劃分為兩個個開采水平，即一水平，標高－310m，上下山開采，水平垂高345m，斜長1300－1400m；二水平，標高－620m，上下山開采，階段垂高300m，斜長12001350m； 5）運輸大巷和井底車場的布置(1)運輸大巷的布置由于本井田煤層埋藏比較深，沖擊地壓比較大，，運輸大巷為上下兩個階段服務，為便于維護和使用，使大巷不受煤層開采的影響，兼顧井底車場的位置，將大巷布置在12煤層底板以下20m的灰色中粗砂巖～深灰粉砂巖層內。其優(yōu)點是便于大巷的維護，維護費用低，巷道施工條件能夠保持一定方向和坡度；在開采上下階段時可跨大巷開采，不留保護煤柱，減少煤柱損失，同時便于設置煤倉。(2)井底車場的布置 由于井底車場一般要為整個礦井服務，服務年限長，故要布置在較堅硬的巖層中，且與大巷要相符，即布置在12煤層底板下方。6）礦井開拓延伸方案及階段劃分本礦井開拓延伸方案可以考慮以下兩個方案：(1)立井延伸采用立井延伸時，可以充分利用原來的各種設備和設施，提升系統(tǒng)單一，轉運環(huán)節(jié)少，經(jīng)營費用低，管理費用較方便。但采用這種方法延伸時，井筒同時擔任生產(chǎn)和延伸任務，施工與生產(chǎn)相互干擾，立井延伸時礦井將短期停產(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，延伸后提升高度增加，提升能力下降。(2)暗斜井延伸采用暗斜井延伸時，原有井筒的位置、水平的劃分，上山或上下山開采同時生產(chǎn)和延伸相互干擾較小，其缺點是增加了提升運輸環(huán)節(jié)和設備。7）方案比較(1)方案說明借鑒我國現(xiàn)有高產(chǎn)高效礦井及國外生產(chǎn)礦井的經(jīng)驗，結合本井田實際情況特提出以下五種開拓方案： ①立井一水平加暗斜井延伸，一水平上下山開采，二水平上下山開采，一水平和二水平分界位于490；②立井一水平加暗斜井延伸，一水平上山開采，二水平上山開采，一水平和二水平分界位于620；③立井兩水平，雙立井延伸二水平，均采用上下山開采，兩水平分界位于490；④立井兩水平，雙立井延伸二水平，暗斜井延伸三水平，一水平上下山開采，二水平上山開采，三水平上山開采，一水平和二水平分界位于490；⑤立井三水平，立井延伸二、三水平，一水平上下山開采，二、三水平均采用上山開采。(2)粗略分析①對于方案二，一水平上山開采傾斜長度需要L=（490125）/sin12176。=，考慮斜長較長，不參加經(jīng)濟比較；②對于方案五，立井需要800m，考慮目前國內立井最深也就剛突破1000m，技術難度較大，不參加經(jīng)濟比較；③對于方案四，620m～800m的斜長是865m，且礦井涌水量正常在240m3/h，傾角在12176。左右，下山完全可以開采，所以對于方案四也不做經(jīng)濟比較。參加經(jīng)濟比較的是方案一和方案三。(3)開拓方案經(jīng)濟比較對于方案一和方案三的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、基建費和經(jīng)濟比較結果分別匯總，見表212～216。表212 建井工程量表項目方案一方案三初期主井井筒（m）375375副井井筒（m）345345井底車場（m）10001000運輸大巷（m）23362336石門（m）460460后期主井井筒（m）310副井井筒（m）310主暗斜井（m）1490副暗斜井（m）1490井底車場（m）1000斜井車場（m）800，主石門（m）運輸大巷（m）51145114 方案項目方案一方案三工程量（m）單價（元/m）費用（萬元）工程量（m）單價（元/m）費用（萬元）初期主井井筒（m）375330+20副井井筒（m）345310+10井底車場（m）1000300030010003000300運輸大巷（m）23362336石門（m）460113460113小計（m）45664566后期主井井筒（m）310副井井筒（m）310主暗斜井（m）1490副暗斜井（m）1490井底車場（m）10003000300斜井車場（m）8003000240主石門（m）運輸大巷（m）46724672小計（m）共計表213 生產(chǎn)經(jīng)營工程量表214 生產(chǎn)經(jīng)營工程量項目方案一項目方案三運輸提升/（萬tkm）工程量運輸提升/（萬tkm）工程量采區(qū)上山運輸相同采區(qū)上山運輸相同大巷及石門運輸一水平二水平13650=37674=大巷及石門運輸一水平二水平13650=37674=立井提升一水平二水平13650=5733立井提升一水平二水平13650=5733=斜井提升二水平=斜井提升二水平維護采區(qū)上山費相同維護采區(qū)上山費相同排水/萬m3一水平二水平2002436520024365