【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ark sheet凈斷面(㎡)掘進(jìn)斷面(㎡)砌壁厚(㎜)混凝土消耗量m3/m450圖 43 風(fēng)井?dāng)嗝鎴D[12] Air shaft cross—section fig表 44 風(fēng)井?dāng)嗝嫣卣鞅?Air shaft cross—section mark sheet凈斷面（㎡）掘進(jìn)斷面（㎡）井筒直徑（㎜）砌旋厚度(㎜)6000450 開采水平的設(shè)計(jì) 水平高度的確定合理的開采水平垂高應(yīng)以合理的階段垂高（斜長(zhǎng)）為前提，并使開采水平有合理的服務(wù)年限，有利于礦井水平和采區(qū)的接替，還要有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。合理的水平垂高應(yīng)注意滿足以下要求。1)具有合理的階段斜長(zhǎng)；2)具有合理的區(qū)段數(shù)目；3)要有利于采區(qū)的正常接替；4)要保證開采水平有合理的服務(wù)年限及足夠的儲(chǔ)量；5)經(jīng)濟(jì)上有利的水平垂高。根據(jù)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范[1]規(guī)定．當(dāng)煤層傾角大于12度時(shí)，適合采用走向長(zhǎng)壁采煤法。劃分階段時(shí)上山長(zhǎng)度盡量大些，1000米左右為宜，下山盡量短些。近年來(lái)，隨著開采技術(shù)水平和采、掘、運(yùn)機(jī)械化裝備水平的不斷提高開采緩傾斜和傾斜煤層的階段垂高已有較明顯提高，因此對(duì)原規(guī)范做了修訂。修訂后的規(guī)范規(guī)定：開采緩傾斜和傾斜煤層的階段垂高為200—350米；開采急傾斜煤層的階段垂高為100—250米。并且要求90萬(wàn)噸以上的大型礦第一水平服務(wù)年限不得小于25年。《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)程》[2]規(guī)定：為使每個(gè)開采水平有足夠的儲(chǔ)量，保證服務(wù)年限，可按下式計(jì)算階段垂高。Ｈ＝ＡTKsinɑ/SMCr (41)H――階段垂高（米）；A――礦井年產(chǎn)量（噸）；T――水平服務(wù)年限（年）；K――儲(chǔ)量備用系數(shù)?。花花D―煤層平均傾角（度）；S――走向長(zhǎng)度（米）；M――階段內(nèi)煤層累計(jì)厚度（米）；C――采區(qū)回采率 ；r――煤容重??；Ｈ＝180000025176。/350020＝。由于本井田深部煤層賦存形成一個(gè)大坑，并且煤層間距較大，在布置第二水平時(shí)，下兩層煤距二水平較遠(yuǎn)，但儲(chǔ)量不甚豐富，不足以設(shè)開采水平。鑒于這些因素的影響，在二水平設(shè)輔助水平，開采坑左邊的煤。圖 44 水平劃分方式綜上所述，根據(jù)本礦井的實(shí)際情況，采用多水平上山開采，將井田劃分為三個(gè)階段，兩個(gè)水平。第一階段垂高為325米，第二階段垂高為350米，第三階段垂高為225米，這樣劃分對(duì)保證礦井正常生產(chǎn)是最有利的。 設(shè)計(jì)水平的巷道布置及方案比較本礦井共有五個(gè)可采煤層，煤層間距分別為8m，15m，50m，12m，下塊（坑底）大約27度。一水平設(shè)在600m，只采上山階段，下水平設(shè)在800m，采用兩上山開采。對(duì)于水平大巷的布置方式，一般有分煤層大巷和主要石門（各煤層間距較大），集中大巷和采區(qū)石門（煤層間距較?。?，分組集中大巷和主要石門（煤層間距相差懸殊，且大小不一）三種。1)分煤層大巷和主要石門：即在井田中央開拓貫穿石門聯(lián)系所有煤層，同時(shí)，在每個(gè)煤層內(nèi)開拓為本煤層服務(wù)的運(yùn)輸巷和軌道巷，各個(gè)煤層是獨(dú)立開采的。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是：采區(qū)巖石巷道總工程量少，開拓準(zhǔn)備速度快，并能迅速的布置采煤工作面．沿煤層掘進(jìn)大巷，施工容易，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低。其缺點(diǎn)是，每層煤都開掘大巷，開拓工程量大，軌道，管線占用多，分層布置采區(qū)，占用設(shè)備少，輔助人員多，巷道掘進(jìn)和維護(hù)工程量大，采區(qū)生產(chǎn)能力低，接替頻繁。生產(chǎn)分散，巷道壓力大，巷道變形維護(hù)困難，有時(shí)甚至難以維護(hù)，以至于影響礦井的正常生產(chǎn)，每層煤都留設(shè)保護(hù)煤柱，煤炭損失量大，在有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤層中，護(hù)巷煤柱壓裂透風(fēng)，容易引起自然發(fā)火，一般在走向長(zhǎng)度較短，煤層數(shù)目少，煤層間距大時(shí)才采用此方法。2)集中大巷和采區(qū)石門：在煤層群最下部的薄煤層或底板巖石中，開掘階段集中運(yùn)輸大巷為采區(qū)服務(wù)，在集中大巷內(nèi)，每隔一定距離開掘采區(qū)石門，將各個(gè)煤層聯(lián)系其起來(lái)，這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是：大巷布置在底板巖石中或最下部堅(jiān)硬煤層中，可以減少支撐壓力對(duì)大巷的影響，大大改善了巷道的維護(hù)條件，集中開拓各個(gè)煤層，采區(qū)生產(chǎn)能力大，大巷布置在巖石中，可按開采技術(shù)要求直線掘進(jìn)，便與采用大型運(yùn)輸設(shè)備，運(yùn)輸大巷工程量少，占用軌道，管線少，各個(gè)煤層可以同時(shí)進(jìn)行回采準(zhǔn)備，開采強(qiáng)度大，煤層內(nèi)可以不留設(shè)煤柱，煤炭損失少。其缺點(diǎn)是：初期工程量大，建井工期長(zhǎng)，采區(qū)石門多，總的石門長(zhǎng)度大，巖石工程量大，這種布置方式一般適用于井田范圍大，煤層層數(shù)多。煤層層間距不大的礦井中。3)分組集中大巷和主要石門：在階段內(nèi)將距離較近的煤層劃分為一組，在組內(nèi)的一個(gè)煤層或底板巖石中開掘一條為本組煤層服務(wù)的共同巷道，而在組內(nèi)的布置情況如同運(yùn)輸大巷采區(qū)石門。根據(jù)本井田的實(shí)際情況，可提出兩個(gè)可行方案：方案一：集中大巷布置優(yōu)點(diǎn)：開采水平只布置一對(duì)集中巷，大巷開拓工程量小，大巷一般布置在最下層煤的底板巖石中，容易維護(hù)，用采區(qū)石門貫穿各個(gè)煤層，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)煤層的準(zhǔn)備與回采，煤層可不留煤柱，損失小，若采用集中大巷布置，開設(shè)采區(qū)石門，采區(qū)布置相對(duì)集中，巷道維護(hù)較易，維護(hù)大巷少，則維護(hù)費(fèi)用低。生產(chǎn)區(qū)域比較集中，便于整個(gè)礦井的通風(fēng)運(yùn)輸效率，保證礦井的安全和持續(xù)生產(chǎn)。缺點(diǎn):礦井投產(chǎn)前需要掘進(jìn)主石門，集中運(yùn)輸大巷，采區(qū)石門，才能進(jìn)入上部煤層，煤組厚度大時(shí)，初期建井工程量較大，建井期較長(zhǎng)，巖石大巷工程量巨大，建井施工速度慢、投產(chǎn)慢、達(dá)產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，開拓費(fèi)用高。圖 45 集中大巷布置方式 Concentrate tunnel arrangement way 方案二：分組集中大巷布置優(yōu)點(diǎn)：在煤層間距不一并且較大的情況下，采用分組集中大巷可減少石門的長(zhǎng)度，分組后的大巷各自服務(wù)自己的水平，優(yōu)化了系統(tǒng)。缺點(diǎn)：分組布置導(dǎo)致生產(chǎn)分散，總的大巷開拓工程量和巷道維護(hù)量大等缺點(diǎn)。圖 46 分組集中大巷布置方式 Division coal seam tunnel arrangement way方案一和方案二在技術(shù)上都可行，所以下面就兩種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，看那種開拓方式更適合于本礦井。對(duì)于兩種方案的相同之處，就不加以比較，只要對(duì)大巷、石門等巷道布置不同之處加以比較。表 45 井巷工程巷道掘進(jìn)費(fèi)用表[15] Sinking and driving engineering tunnel driving fee table煤層巷道11784元／10米巖石巷道21840元／10米半煤巖巷道15440元／10米表 46 井巷工程輔助費(fèi)用綜合預(yù)算定額表[15] Sinking and driving engineering auxiliary expenses synthesis budget norm table錨噴煤層巷道48464元／10米砌旋巖石巷道55264元／10米錨噴煤層平巷23988元／10米表 47 井巷工程巷道維護(hù)費(fèi)用表[15] Sinking and driving engineering tunnel maintenance fee table煤層巷道400元／米巖石巷道80元／米半煤巖巷道240元／米表 48 巷道布置對(duì)比表 tunnel arrangement contrast table巷道名稱集中布置分組集中布置條數(shù)長(zhǎng)度(m)條數(shù)長(zhǎng)度(m)皮帶大巷19252900軌道大巷19252900石門14402185根據(jù)煤炭工業(yè)建設(shè)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)[11]：煤炭建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的建設(shè)期的計(jì)算期不超過(guò)30年。生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)期不超過(guò)20年為宜，計(jì)算按20年計(jì)算。費(fèi)用計(jì)算：集中布置：掘進(jìn)費(fèi)用=9252184+9252184+4402184= 維護(hù)費(fèi)用=(92580+92580+44080)20 =　　　 輔助費(fèi)用=925+925+440 =　　 總費(fèi)用=++ =2132萬(wàn)元分層布置：掘進(jìn)費(fèi)用=90021842+90021842+18521842 =　　　 維護(hù)費(fèi)用=(900802+900802+185802)20 =輔助費(fèi)用=9002+9002+1822 =　　 總費(fèi)用=++ =從經(jīng)濟(jì)上比較可以明顯看出，集中布置比分組集中布置要省錢的多，所以從經(jīng)濟(jì)上選擇，集中布置要更合理。經(jīng)過(guò)以上綜合分析，從安全性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、地質(zhì)構(gòu)造等因素考慮，集中布置明顯比分層布置更適合與本礦井，即第一方案優(yōu)于第二方案，因此，確定為第一方案，井田開拓方式為集中大巷采區(qū)石門布置。 大巷的位置、數(shù)目、用途和規(guī)格1)大巷的位置選擇大巷位置的原則：掘進(jìn)量少，費(fèi)用少，維護(hù)條件好，煤柱損失少，有利于通風(fēng)和防火，運(yùn)輸方便。本礦井的可采煤層有五層，運(yùn)輸石門布置在煤層底板600水平處，直接通過(guò)采區(qū)下部車場(chǎng)與上山相連，運(yùn)輸上山與軌道上山分別布置在煤層底板巖石中，相距20米遠(yuǎn)，上山上端與回風(fēng)石門相連，回風(fēng)石門直接與回風(fēng)大巷連接，回風(fēng)大巷布置在井田上邊界。2)大巷的數(shù)目和用途根據(jù)運(yùn)輸和通風(fēng)條件，本礦井供布置三條大巷：運(yùn)輸大巷（皮帶大巷）、軌道大巷、回風(fēng)大巷。a皮帶大巷：將采區(qū)采出的煤運(yùn)至禁地煤倉(cāng)，完成運(yùn)輸任務(wù)。b軌道大巷：承擔(dān)整個(gè)水平進(jìn)風(fēng)、運(yùn)料、排水、排矸等任務(wù)。c回風(fēng)大巷：只承擔(dān)回風(fēng)任務(wù)。3)大巷的規(guī)格因?yàn)榇笙锏姆?wù)年限都較長(zhǎng)，所以都采用錨噴支護(hù)。各大巷具體斷面如下：圖 47 運(yùn)輸大巷斷面圖 Transport the big lane sectional drawing圖 48 軌道大巷斷面圖 Track transport the big lane sectional drawing圖 49 回風(fēng)大巷斷面圖 Chapter of wind big lane sectional drawing 采區(qū)劃分及開采順序 采區(qū)形式及尺寸的確定采區(qū)是在階段內(nèi)劃分的一個(gè)開采區(qū)域，它是礦井生產(chǎn)的基本單元。采區(qū)尺寸主要受到地質(zhì)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素影響，加大采區(qū)走向長(zhǎng)度可以相對(duì)減少采區(qū)上山、車場(chǎng)和硐室的掘進(jìn)量；減少上山煤柱和區(qū)間煤柱損失；減少采煤工作面搬遷次數(shù)；增加采區(qū)儲(chǔ)量和服務(wù)年限；有利于采區(qū)和礦井的合理集中生產(chǎn)。根據(jù)《礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]規(guī)定，開次煤層群時(shí)，應(yīng)按集中和分組布置開采方式的不同，劃分集中煤組采區(qū)和分煤組采區(qū)；當(dāng)井田地面有重要建筑物，按其保護(hù)等級(jí)劃分必須留設(shè)保護(hù)煤柱時(shí)，采區(qū)劃分應(yīng)以其保護(hù)煤柱為界。對(duì)于走向長(zhǎng)壁采煤法開采的采區(qū)走向長(zhǎng)度，綜合機(jī)械化采煤?jiǎn)我聿蓞^(qū)走向長(zhǎng)度一般不小于1000米，雙翼采區(qū)一般不少與2000米。由于本井田一水平內(nèi)煤層賦存較復(fù)雜，還有工業(yè)廣場(chǎng)煤柱及斷層的影響，綜合考慮各方面因素，在一水平設(shè)計(jì)3個(gè)采區(qū)。詳細(xì)情況見(jiàn)表和礦井開拓平面圖。表 49 采區(qū)劃分明細(xì)表 Mine sectional divide detailed statement項(xiàng)目走向長(zhǎng)度（m）傾斜長(zhǎng)度（m）煤層厚度（m）工業(yè)儲(chǔ)量（萬(wàn)噸）東一采區(qū)17001050 2190東二采區(qū)1500800 2308南一采區(qū)2200900 2771 開采順序合理的開采順序是在考慮煤層采動(dòng)影響的前提下，有步驟、有計(jì)劃的按照一定的順序進(jìn)行，保證采區(qū)、工作面的正常接替，以保證安全、均衡、高效的生產(chǎn)，并且有利于提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。合理的開采順序可以保證開采水平、采區(qū)、回采工作面的正常接替，保證礦井持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，最大限度地采出煤炭資源，減少巷道掘進(jìn)率及維護(hù)工程量；合理的集中生產(chǎn)，充分發(fā)揮設(shè)備能力，提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，便于防止災(zāi)害，保證生產(chǎn)安全可靠。根據(jù)《礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]規(guī)定，新建礦井采區(qū)開采順序必須遵循先近后遠(yuǎn)，逐步向井田邊界擴(kuò)展的前進(jìn)式開采。多煤層開采時(shí)，一般先采上層，后采下層的下行式開采，還應(yīng)厚、薄煤層合理搭配開采；開采有煤與瓦斯突出煤層時(shí)，應(yīng)按開采保護(hù)層、抽放瓦斯及單獨(dú)開采等技術(shù)措施要求，順序開采。為保證均衡生產(chǎn),一個(gè)采區(qū)開始減產(chǎn),另一個(gè)采區(qū)即應(yīng)投入生產(chǎn)。為此，必須準(zhǔn)備好一個(gè)新的采區(qū)。所以，一個(gè)采區(qū)的服務(wù)年限應(yīng)大于一個(gè)采區(qū)的開拓準(zhǔn)備時(shí)間。整個(gè)井田開采工作考慮到建井工期和投產(chǎn)初期的運(yùn)輸問(wèn)題，首采區(qū)設(shè)在工業(yè)廣場(chǎng)附近一水平上山階段的東一采區(qū)，東二采區(qū)準(zhǔn)備，一水平只采上山階段，服務(wù)年限即可達(dá)到《設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]要求。 開采水平井底車場(chǎng)形式的選擇 開采水平井底車場(chǎng)選擇的依據(jù)井底車場(chǎng)是連接井筒和井下主要運(yùn)輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運(yùn)輸和提升的樞紐，是礦井生產(chǎn)的咽喉。因此，井底車場(chǎng)設(shè)計(jì)是否合理，直接影響著礦井的安全和生產(chǎn)。根據(jù)《礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]規(guī)定，井底車場(chǎng)布置形式應(yīng)根據(jù)大巷運(yùn)輸方式、通過(guò)井底車場(chǎng)的貨載運(yùn)量、井筒提升方式、井筒與主要運(yùn)輸大巷的相互位置、地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置和井底車場(chǎng)巷道及主要硐室處圍巖條件等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。當(dāng)大巷采用帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，輔助運(yùn)輸采用有軌系統(tǒng)時(shí)，宜采用環(huán)形車場(chǎng)。本礦井是多水平開采，水平分別設(shè)置與600米、800米處，一水平在600米處布置井底車場(chǎng)及運(yùn)輸石門。1)礦井設(shè)計(jì)能力：180萬(wàn)噸／年，每年的工作日為330天，每日凈提升時(shí)間為16小時(shí)。2)立井開拓：井田兩翼運(yùn)輸量大致相等。3)，井下主要運(yùn)輸大巷采用皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，其輔助運(yùn)輸采用一噸標(biāo)準(zhǔn)式固定礦車、平板車和材料車。4)巖巷布置，矸石量為產(chǎn)量的10％，由副井提升。5)礦井為高瓦斯礦井，／噸。6)選擇井底車場(chǎng)的形式為環(huán)行臥式井底車場(chǎng)，由主要石門及其他巷道