【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 21）式中 T—礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，a Z—礦井可采儲(chǔ)量，萬t A—礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬t/a K—儲(chǔ)量備用系數(shù)，對(duì)于本礦井T = 108 /（106）= a同理可計(jì)算出第一水平的服務(wù)年限為 36a。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：240萬t/a大型礦井的服務(wù)年限不小于60a，開采傾角0～25186。煤層的礦井，第一水平服務(wù)年限不小于30a。經(jīng)校核儲(chǔ)量條件滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。4) 校核安全條件 m3/min， m3/min，礦井瓦斯等級(jí)為低瓦斯礦井。7煤層、8煤層自燃傾向性為自燃。煤與瓦斯突出及沖擊地壓危險(xiǎn)性小。涌水量很大。根據(jù)以上條件，本礦采用中央邊界式通風(fēng)，工作面采用U型通風(fēng)。在副井中鋪設(shè)四趟排水管道可滿足排水的要求。煤自燃的預(yù)防，可在開拓、回采工藝、巷道布置、監(jiān)測(cè)等方面來采取措施。綜上所述，本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬噸/年。4 井田開拓 井田開拓的基本問題 確定井筒的形式、數(shù)目、配置1) 井筒形式選擇的一般標(biāo)準(zhǔn)煤層賦存和地形等條件具有平硐開拓條件時(shí)，應(yīng)首先考慮采用平硐開拓。當(dāng)平硐以上煤層垂高或斜長(zhǎng)過大時(shí)，多開地面出口有利時(shí)，可采用階梯平硐開拓。 對(duì)于煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的緩傾斜、傾斜煤層，應(yīng)盡量采用斜井開拓。各種提升方式的斜井井筒傾角一般規(guī)定如下： 串車提升 ≤25176。 箕斗提升 2535176。 輸送機(jī) ≤16176。對(duì)于有條件的礦井，在急需煤炭地區(qū)，其淺部可采用片盤斜井開拓，提前出煤，由小到大，然后集中斜井開拓。片盤斜井可一個(gè)片盤生產(chǎn)，一個(gè)片盤準(zhǔn)備。 采用立井開拓的一般條件為：⑴ 煤層賦存較深或沖積層較厚時(shí)；⑵ 水文地質(zhì)條件復(fù)雜，井筒需要特殊施工時(shí)；⑶ 多水平開拓的急傾斜煤層；⑷ 其他井筒形式無法開拓的條件。根據(jù)井田特點(diǎn)，結(jié)合地面布置，采用單一的開拓方式不能滿足通風(fēng)、安全生產(chǎn)、提升、運(yùn)輸時(shí)或單一開拓不合理時(shí)，可采用平硐—立井、平硐—斜井、斜井—立井等綜合開拓方式。第一水平采用立井開拓的大中型礦井，其延深方式可采用延深井筒方法開拓深部水平，或采用膠帶輸送機(jī)暗斜井和至延深副井的開拓方式。當(dāng)條件受限制時(shí)，主副井不能直接延深時(shí)，也可采用暗立井延深開拓方式。大型礦井采用立井多水平開拓，而第二水平采用暗斜井延深時(shí)，暗斜井井筒個(gè)數(shù)、主副暗斜井的提升能力，以及通風(fēng)安全等條件均應(yīng)作詳細(xì)計(jì)算，避免出現(xiàn)暗斜井能力不足，要特別注意副井提升能力的校核。采用立井多水平開拓時(shí)，為避免出現(xiàn)多段提升，增加生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不宜多次采用暗斜井延深，避免增加設(shè)備占用量，增加投資費(fèi)用。2) 本礦井的井筒形式由于礦井煤層埋藏較深，沖積層厚度中等，斜長(zhǎng)較大，所以，本礦井采用立井多水平開拓方式。3) 井筒數(shù)目采用斜井或立井開拓時(shí)，新建礦井一般要開鑿一對(duì)井筒，滿足提升和輔助運(yùn)輸?shù)男枰M足礦井通風(fēng)和施工的需要。風(fēng)井的個(gè)數(shù)是根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)要求以及安全生產(chǎn)的需要合理確定的。若采用主井通風(fēng)，用箕斗或膠帶輸送機(jī)井筒做風(fēng)井時(shí)，應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。 呂家坨礦為新建礦井，且瓦斯涌出量低，綜合考慮后確定布置 1 個(gè)主井、1 個(gè)副井、1 個(gè)風(fēng)井。 確定工業(yè)廣場(chǎng)及井口位置1) 工業(yè)廣場(chǎng)及井口位置確定的原則⑴ 對(duì)初期開采有利，即儲(chǔ)量必須可靠，井巷工程量省，建井工期較短。⑵ 應(yīng)使井田兩翼儲(chǔ)量大致平衡，即井筒應(yīng)位于儲(chǔ)量中心，利于井下運(yùn)輸、通風(fēng)和開采系統(tǒng)布置，減少生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。 ⑶ 盡量不占良田、少占農(nóng)田。充分利用地形地貌布置工業(yè)廣場(chǎng)，以便使地面生產(chǎn)系統(tǒng)合理，便于與外界溝通，使運(yùn)輸方便。 ⑷ 井筒應(yīng)盡量避免穿過流沙層、較大含水層、較厚的沖積層、有煤和瓦斯突出的煤層以及較大面積的采空區(qū)和大斷層，以減少施工困難，并盡量少壓煤。 ⑸ 工業(yè)廣場(chǎng)和井筒應(yīng)有良好的工程地質(zhì)條件，不受洪水、巖崩、泥石流、滑坡及森林火災(zāi)的威脅。 ⑹ 用斜井開拓時(shí)，應(yīng)考慮井筒層位的合理選擇，考慮其經(jīng)濟(jì)技術(shù)的合理性。 呂家坨礦工業(yè)廣場(chǎng)和主副井井口布置在井田走向的中央，對(duì)于本礦井井田走向中央也大致是井田儲(chǔ)量中央。2) 風(fēng)井位置的確定風(fēng)井位置應(yīng)根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)合理選擇。⑴ 采用中央邊界式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，主、副井筒設(shè)在井田儲(chǔ)量中央，風(fēng)井設(shè)在井田上部邊界中央。 ⑵ 采用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)、回風(fēng)井并列在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。一般可利用其一井筒進(jìn)風(fēng)，另一井筒回風(fēng)，主副井筒相距30～50m。大型礦井相距可達(dá)60～100m，并在井田上部邊界附近設(shè)安全出口，如果礦井水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，無突水危險(xiǎn)時(shí)，且主副井筒均能上下人員，也可以單獨(dú)設(shè)置安全出口。 ⑶ 采用對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，風(fēng)井設(shè)在井田兩翼上部邊界。 ⑷ 采用分區(qū)式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，回風(fēng)井設(shè)在各采區(qū)的上部邊界。根據(jù)呂家坨礦的生產(chǎn)實(shí)際：產(chǎn)量為240萬噸/年，走向不太長(zhǎng)。為保證井下生產(chǎn)時(shí)有足夠的風(fēng)量，本礦井開采前期采用中央邊界式通風(fēng)。 確定開采水平和階段高度開采水平的確定是礦井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到礦井的基本建設(shè)投資及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，是礦井開拓的重要參數(shù)。開采水平的高度根據(jù)煤層賦存條件、生產(chǎn)技術(shù)水平及水平接替等因素綜合考慮決定。從以下方面進(jìn)行分析論證：1) 是否有合理的階段斜長(zhǎng)；2) 階段內(nèi)是否有合理的區(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。其中開采水平有合理的服務(wù)年限很重要，須符合規(guī)范規(guī)定。水平垂高可按下表選取。表41 礦井水平垂高表井 型緩傾斜、傾斜煤層急傾斜煤層大、中型礦井150～250100～150小型礦井80～12060～100采用上下山開拓時(shí)，水平垂高可大于250 m。 對(duì)于開采近水平煤層的礦井，用盤區(qū)上（下）山準(zhǔn)備時(shí)，盤區(qū)上山長(zhǎng)度一般不宜超過1500 m，盤區(qū)下山不宜超過1000 m。用盤區(qū)石門和溜煤眼開采時(shí)，盤區(qū)斜長(zhǎng)可根據(jù)具體確定。采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法時(shí)，階段斜長(zhǎng)可取1000～1500 m。 為擴(kuò)大水平的開采范圍，對(duì)傾角在16176。以下的緩傾斜煤層，可采用上下山開拓。在井田深部受自然條件限制時(shí)，且儲(chǔ)量不多，深部境界不一致，設(shè)置開采水平有困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可在最終水平以下設(shè)下山開采。在開采水平以上的上山煤層斜長(zhǎng)過長(zhǎng)，用一個(gè)階段開采技術(shù)上有困難，安全上又不可靠時(shí)，可考慮設(shè)置輔助水平。用多水平上下山開采的礦井，為解決下山采區(qū)排水、通風(fēng)和輔助運(yùn)輸?shù)壤щy，也可考慮設(shè)置輔助水平。開采近水平煤層分煤層開拓，距開采水平較遠(yuǎn)的煤層，其儲(chǔ)量不大，設(shè)置開采水平不經(jīng)濟(jì)時(shí)，也可以設(shè)置輔助水平。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，呂家坨礦計(jì)劃設(shè)三個(gè)主水平，三個(gè)水平都采用上、下山開拓。第一水平標(biāo)高為－760m，第二水平標(biāo)高為－1100m。第一水平垂高為：310m，第二水平垂高為：340 m。 開采水平布置及井底車場(chǎng)的選型開采水平布置的原則：1) 開采煤層群時(shí)，應(yīng)根據(jù)煤層數(shù)目、煤層間距條件，選擇采用分煤層運(yùn)輸大巷主要石門的布置方式，或集中運(yùn)輸大巷采區(qū)石門的布置方式，或者采用分組集中打巷主要石門的布置方式。某些礦區(qū)的經(jīng)驗(yàn)表明：煤層間距小于50 m時(shí)，一般可采用集中運(yùn)輸大巷的布置方式；而采用分組集中大巷的布置方式時(shí)，分層間距一般應(yīng)大于70 m。2) 有些煤層的層間距雖然較大，但煤層受斷層切割，或者賦存狀態(tài)不穩(wěn)定，只有局部可采，儲(chǔ)量較少，不宜單獨(dú)布置運(yùn)輸大巷，可根據(jù)具體情況，與其他相鄰煤層化為一組。對(duì)于瓦斯涌出量很大的有些煤層，為了滿足技術(shù)上和安全上的要求，也可以分別劃分為煤組。對(duì)有突然涌水危險(xiǎn)的煤層也可考慮單獨(dú)劃組。 3) 運(yùn)輸大巷一般布置在底板巖層中，但在下列條件下，也可考慮布置在煤層中： ⑴ 距其他煤層很遠(yuǎn)，儲(chǔ)量有限的單個(gè)薄及中厚煤層； ⑵ 煤組（或煤系）底部有距離很近的富含溶洞水或含水層，不宜布置底巖石運(yùn)輸大巷，而在煤層中有堅(jiān)硬頂板、有布置大巷條件的薄及中厚煤層； ⑶ 井田走向較短，運(yùn)輸大巷服務(wù)年限不長(zhǎng)，而煤層厚度又不大、大巷維護(hù)不困難時(shí)； ⑷ 煤組（或煤系）底部有煤質(zhì)堅(jiān)硬、圍巖穩(wěn)固、無自然發(fā)火危險(xiǎn)的薄及中厚煤層，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較有利時(shí)； ⑸ 煤層賦存不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的中、小礦井，尤其是地方小礦井或生產(chǎn)勘探性礦井。4) 大巷若布置在煤層中，需在上下幫兩側(cè)各留30～40 m 保護(hù)煤柱。5) 巖石運(yùn)輸大巷應(yīng)布置在堅(jiān)硬、穩(wěn)定、厚度較大的巖層中，應(yīng)考慮大巷距上部煤層的發(fā)現(xiàn)距離。根據(jù)我國經(jīng)驗(yàn)，這一法線距離一般為20～30 m。對(duì)急傾斜煤層，一般應(yīng)布置在底板移動(dòng)線之外，并留出10～20 m 的安全巖柱。6) 大巷的方向與煤層走向大體一致。為便于機(jī)車行使，大巷應(yīng)盡量取直，不宜彎曲折轉(zhuǎn)過多。但要注意，不要因取直巷道造成大巷維護(hù)不利和開采困難。7) 近水平煤層的大巷應(yīng)與井田內(nèi)煤層的主要延展方向一致，便于在其兩側(cè)布置盤區(qū)。采用分煤層（組）布置大巷時(shí)，上下煤層（組）的大巷方向應(yīng)一致，平面位置宜重疊，便于留設(shè)安全煤柱，并便于上下煤層配采。8) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)要求設(shè)置總回風(fēng)道時(shí)，總回風(fēng)道的布置原則，同上述運(yùn)輸大巷基本相同。礦井第一水平的總回風(fēng)道應(yīng)盡可能保持標(biāo)高一致。當(dāng)井田上部邊界標(biāo)高不一致時(shí)總回風(fēng)道可按不同標(biāo)高分段設(shè)置，但分段不宜過多。當(dāng)井田上部沖積層厚、含水豐富，留有防水煤柱時(shí)，總回風(fēng)道應(yīng)布置在防水煤柱內(nèi)。呂家坨礦井兩可采煤層的間距較小，地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，故設(shè)計(jì)采用集中大巷布置。 采區(qū)劃分及其布置采區(qū)劃分應(yīng)遵循以下原則：1) 采區(qū)宜雙翼布置，當(dāng)受地質(zhì)條件限制時(shí)，或在安全上有特殊要求時(shí)，可以單翼布置。采區(qū)走向長(zhǎng)度的確定應(yīng)以技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理為原則。2) 開采煤層群時(shí)，宜集中或分組布置采區(qū)。煤層群分組時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的礦山地質(zhì)和開采技術(shù)條件，綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的合理性。在礦山地質(zhì)條件方面，應(yīng)將層間距較近的煤層化為一組，但要適當(dāng)注意個(gè)煤層的傾角、厚度、頂?shù)装鍘r性的一致性以及地質(zhì)構(gòu)造方面的情況，以利于開采。根據(jù)我國經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)煤層間距小于20～30m時(shí)，適合采用聯(lián)合布置采區(qū)；煤層數(shù)多、可采總厚度大時(shí)，采用聯(lián)合布置更為有利。關(guān)于在開采水平范圍內(nèi)的采區(qū)布置問題，應(yīng)考慮：礦井初期開采的采區(qū)，應(yīng)盡量布置在井筒附近，貫徹先進(jìn)后遠(yuǎn)、采區(qū)前進(jìn)式開采的原則，逐步向井田邊界擴(kuò)展；應(yīng)優(yōu)先考慮布置中央采區(qū)的可能性；主、副井和風(fēng)井貫通距離應(yīng)盡量縮短；對(duì)傾角小于16176。的煤層，采用上下山同時(shí)布置采區(qū)；初期開采的采區(qū)，應(yīng)盡量布置在高級(jí)儲(chǔ)量區(qū)域內(nèi)。在井田范圍內(nèi)，采區(qū)的開采順序，一般采用前進(jìn)式（即從井田中央開始，向井田兩翼邊界推進(jìn)的方式）；如采用上下山開采時(shí)，上山階段可采用前進(jìn)式，下山階段采用后退式。煤層組與組間的開采順序是：原則上采用下行式，即先采上組煤層，依次開采下組煤層。但在煤層間距遠(yuǎn)，上下山煤層不受采動(dòng)影響時(shí)，經(jīng)論證可行時(shí)，也可先布置下組煤的開采。礦井開拓水平內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的采區(qū)個(gè)數(shù)應(yīng)符合“規(guī)范”規(guī)定，見表42。表42 各類礦井采區(qū)個(gè)數(shù)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（Mt/a）采區(qū)個(gè)數(shù)，3～5，2～3，21～2呂家坨礦每個(gè)階段劃分為兩個(gè)采區(qū)，采區(qū)采用集中布置；井田范圍內(nèi)采用前進(jìn)式開采順序；煤層群開采順序?yàn)橄滦惺健Ｍ瑫r(shí)生產(chǎn)的采區(qū)一個(gè)，一個(gè)采區(qū)保證全礦井的產(chǎn)量。 井田開拓設(shè)計(jì)方案比較 開拓方案技術(shù)比較由于本井田地勢(shì)平坦，表土層厚且有沖擊層，所以，確定采用立井開拓（主井設(shè)箕斗），按煤礦設(shè)計(jì)手冊(cè)上的規(guī)定，井筒布置在井田走向的中央。根據(jù)井田條件和設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定，本井田可劃分為2個(gè)水平，4個(gè)階段。階段內(nèi)采用采區(qū)式進(jìn)行準(zhǔn)備。在井田內(nèi)每翼布置一個(gè)生產(chǎn)采區(qū)，并采用采區(qū)前進(jìn)式開采順序。結(jié)合煤層的賦存條件，井田開拓可分成兩個(gè)水平開拓，第一、二水平均可采用立井開拓，第二個(gè)水平也可以采用暗斜井延伸。在井田實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，采區(qū)劃分和大巷布置不變，提出技術(shù)上可行的四種方案，如圖421所示：方案Ⅰ：立井兩水平開拓立井直接延伸，上、下山開采。第一水平標(biāo)高為760m，立井開拓；第二水平標(biāo)高為1100m。方案Ⅱ：立井兩水平開拓暗斜井延伸，上、下山開采。工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田中央也就是儲(chǔ)量中央，第一水平標(biāo)高為760m，立井開拓；第二水平標(biāo)高為1100m。方案Ⅲ：立井兩水平開拓加暗斜井延伸，上、下山開采。工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田靠近煤層淺部邊界，第一水平標(biāo)高為760m，立井開拓；第二水平標(biāo)高為1100m。方案Ⅳ：立井兩水平開拓加暗斜井延伸，上、下山開采。工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田中央，如圖所示，第一水平標(biāo)高為760m，立井開拓；第二水平標(biāo)高為1100m。 方案Ⅰ：立井兩水平開拓立井直接延伸 方案Ⅱ：立井兩水平開拓加暗斜井延伸 方案Ⅲ：立井兩水平開拓暗斜井延伸 方案Ⅳ：立井兩水平開拓加暗斜井延伸圖 41 各方案示意圖在井田實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行方案的粗略經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，根據(jù)技術(shù)條件，將方案1與方案方案3與方案4進(jìn)行比較，排除其中兩個(gè)相對(duì)較劣的方案，然后對(duì)剩下的兩個(gè)方案進(jìn)行精確的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，粗略方案經(jīng)濟(jì)比較見下表。表43 方案一 立井兩水平開拓立井直接延伸　　　數(shù)量（10m）基價(jià)（元）費(fèi)用（萬元）費(fèi)用（萬元）基建費(fèi)用（萬元）主井開鑿表土段5 基巖段 副井開鑿表土段5 基巖段95 井底車場(chǎng)巖巷240 一水平石門巖巷50 二水平石門巖巷80 小計(jì)　 生產(chǎn)費(fèi)用（萬元）立井提升系數(shù)煤量（萬t）提升高度（km）基