【文章內(nèi)容簡介】 量，工作面單產(chǎn)偏高，實現(xiàn)的難度較大，而且井田開發(fā)強度低，因此，本設(shè)計不予采用。方案Ⅱ（）雖然噸煤投資??；但井田開發(fā)強度偏大，服務(wù)年限偏短，工作面接替緊張；在本井田斷層、褶皺較發(fā)育、煤層傾角變化較大的開采條件下，礦井初期達產(chǎn)和后期穩(wěn)產(chǎn)難度大。相對而言，方案I（）礦井設(shè)計生產(chǎn)能力與資源條件相適應(yīng)，礦井開發(fā)強度和服務(wù)年限適中，有利于穩(wěn)定發(fā)揮礦井資源優(yōu)勢和投資效益；工作面單產(chǎn)與井田構(gòu)造和煤層條件相適應(yīng)，工作面接替容易，礦井達產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)有保證；因此，本設(shè)計采用井型方案I。三、礦井服務(wù)年限。其中一水平計算服務(wù)年限為36a。4 井田開拓 井田開拓的基本問題一、井田主要特點本井田具有以下主要特點：（一）新生界松散層較厚?！?，一般在300m左右；（二）井田總體構(gòu)造形態(tài)為一傾向北西、傾角5176?！?0176。、不對稱的向斜，其向斜軸部大致在7線附近，7線以北向西傾斜，7線以南向北傾斜。（三）煤層埋藏較深，回采上限在260～380m之間；回采下限為1000m。（四）煤層賦存特征：井田內(nèi)二迭系煤系地層中含10可采煤層共2層，、。從煤層穩(wěn)定性上看，10煤層均屬較穩(wěn)定煤層。從煤層間距上看，10煤層平均相距90 m，10煤層具備上行開采的條件。井田內(nèi)10煤層厚度大，儲量豐富，賦存穩(wěn)定，適宜做首采煤層。10煤層F7以東和F2～5線2個塊段，煤層賦存淺、厚度大、構(gòu)造簡單，適合礦井前期開采。（五）儲量分布規(guī)律：本井田共有煤炭資源/；其中，%；大高家斷層以東（后備區(qū)），%。， Mt、%，、%；按水平分： Mt，%，641～ Mt、%， 800～ Mt、%。（六）井田東部巖漿侵入較為嚴(yán)重，一般呈巖脈狀和似層狀侵入煤系，其中0線以南主要入侵7煤組及其上下層位，且多集中在東部和西南部；0線以北則多入侵7至10煤組，巖體西厚東薄。巖漿所及，破壞煤層的結(jié)構(gòu)，使煤的變質(zhì)程度增高直至質(zhì)變?yōu)樘烊唤梗蚴姑簩雍穸茸儽∧酥帘煌涛g。（七）井田開采范圍大。東西長約18km，面積約99km2。其中大高家斷層以西約60 km2。二、開拓方式根據(jù)井田上述特點，本礦井采用立井、兩翼集中石門及大巷開拓方式。三、井口及工業(yè)場地位置選擇（一）井口及工業(yè)場地位置的選擇 本設(shè)計在確定井口位置時主要依據(jù)以下原則：1．井口位置盡量靠近構(gòu)造簡單、煤層賦存淺、厚度大、儲量豐富且易于初期開采的塊段，以便首采區(qū)布置；2．井口位置應(yīng)盡量靠近井田儲量中心，以利于全井田南、北兩翼煤層的開拓開采；3．井口處表土較薄，井底車場特別是主要硐室的巖性好；4．井口及工業(yè)場地盡量避開村莊、道路、河流；5．工業(yè)場地盡量少壓煤，特別是少壓開采條件好的煤；6．地面鐵路專用線走向順直流暢，并盡量少穿河流。根據(jù)上述原則，結(jié)合地面條件、井下首采塊段位置、表土層厚度及礦井開拓布置情況等因素，設(shè)計提出3個井口位置方案進行比選。方案I：井口位于7線G73孔西南200m處，地面標(biāo)高+，表土厚約300m。初期工業(yè)場地內(nèi)設(shè)主、副、回風(fēng)3個井筒，井底水平標(biāo)高為641m，位于7煤層頂板約90m處的細、粉砂巖中。后期在井田西翼深部設(shè)1個西回風(fēng)井。初期移交東一（10）及北一（10）2個10煤層采區(qū)，分別裝備1個10煤層高檔和綜采工作面。該方案移交井巷工程量28831m。工業(yè)場地壓煤量8580kt。方案Ⅱ：井口位于7線G75孔西南270m處，地面標(biāo)高+，表土厚約325m。初期工業(yè)場地內(nèi)設(shè)主、副、回風(fēng)3個井筒，井底水平標(biāo)高為641m，位于7煤層頂板約110m處的粉砂巖中。后期在井田西翼深部設(shè)1個西回風(fēng)井。初期移交東一（10）及北一（10）2個10煤層采區(qū)，分別裝備1個10煤層高檔和綜采工作面。該方案移交井巷工程量28941m，。工業(yè)場地壓煤量10220kt。該井口位置方案井下開拓布置見圖232及圖233。方案Ⅲ：井口位于7線0413孔東南300m處，地面標(biāo)高+，表土厚約340m。工業(yè)場地內(nèi)設(shè)主、副、回風(fēng)3個井筒。井底水平標(biāo)高為650m，位于7煤層頂板約180m處的砂巖、砂質(zhì)泥巖中。初期移交北一（10）和南二（10）2個10煤層采區(qū)，分別裝備1個10煤層綜采和高檔普采工作面。該方案移交井巷工程量29978m，。工業(yè)場地壓煤量14860kt。以上3個井位方案技術(shù)經(jīng)濟比較見表231。井口位置方案比較表表231 方案名稱比較項目井口位置方案Ⅰ井口位置方案Ⅱ井口位置方案Ⅲ井口位置7線G73孔西南200m處7線G75孔西南270m處7線0413孔東北300m處井口處地形、地貌地面平坦地面平坦地面平坦、無村莊井口處原始標(biāo)高（m）+++井口處表土層厚度（m）300325340井筒數(shù)目(初期/后期)3/43/43/3水平標(biāo)高（m）650641650井底車場層位及巖性7煤頂板90m細砂巖7煤頂板110m粉砂巖7煤頂板180m砂巖、砂質(zhì)泥巖移交采區(qū)及工作面數(shù)2/22/22/2工業(yè)場地煤柱（kt）85801022014860鐵路專用線長度（km）場外公路長度（km）井巷工程量（m）288312894129978井巷工程投資（萬元）萬噸掘進率（m/萬t）建井工期(月)(出煤/竣工)以上3個井位方案相比，方案I具有以下主要優(yōu)點：，靠近DF2以東開采條件較好的10煤層塊段，初期采場條件好，工程量較少，建井工期短。，節(jié)省井筒投資。，分別比方案Ⅱ和方案Ⅲ少1640kt和6280kt。方案I主要缺點：，后期通風(fēng)、運輸距離長，開采井田深部需補打回風(fēng)井。、DF61 兩條斷層的影響，井底車場巷道巖性較差。方案Ⅱ主要優(yōu)點：，初期可打開DF2以東和3～6線2個開采條件較好（煤層賦存淺、厚度大、構(gòu)造簡單、適合前期開采）的10煤層塊段，尤其是距離適合綜采的塊段較近，礦井達產(chǎn)有保證。，井底車場巷道及硐室?guī)r性相對較好。Ⅲ較短。方案Ⅱ主要缺點：，竣工工期較長。（落差0～200m）斷層。Ⅰ較厚。方案Ⅲ主要優(yōu)點：，有利于后期井田深部煤層的開采。，有利于井底車場巷道施工和維護。方案Ⅲ主要缺點：、煤層埋藏淺及勘探程度高的東部塊段較遠，首采面的可靠性較差。，分別比方案Ⅰ和方案Ⅱ多6280kt和4640kt，且壓好煤多。，增加礦井初期建設(shè)投資。綜上分析，上述3個井口位置均不同程度地受到井下構(gòu)造、首采區(qū)條件、表土層厚度及地面條件的限制，井位選擇的難度較大；相對而言，方案Ⅱ井口位于井田中淺部，靠近DF2以東和3～6線2個條件較好的10煤層開采塊段，即距離適合綜采的開采塊段較近，初期采場條件好，工程量較少，投產(chǎn)工期較短，移交工作面勘探程度高，且井口處表土層相對較??；因此，設(shè)計采用井位方案Ⅱ（井口位于7線G75孔西南270m處）。（二）前期回風(fēng)井位置關(guān)于前期回風(fēng)井的位置，設(shè)計考慮了2個方案。方案I：回風(fēng)井設(shè)在工業(yè)場地內(nèi)，礦井前期采用中央并列式通風(fēng)方式。方案Ⅱ：回風(fēng)井設(shè)在井田淺部7線0413孔西南200m處，礦井前期采用中央分列式通風(fēng)方式。2個方案相比，工期、工程量相差不大，雖然方案Ⅱ具有回風(fēng)井井筒較淺、井筒投資較省、對礦井通風(fēng)管理、災(zāi)害應(yīng)變能力有利等優(yōu)點，但卻存在以下不足：1．2個工業(yè)場地，生產(chǎn)管理不便；2．場地分開布置，占地面積大，壓煤多，且對東一采區(qū)的走向條帶布置極為不利；3．回風(fēng)大巷須布置在10煤層頂板，需要留設(shè)保護煤柱；4．10煤層露頭走向變化較大，回采上限標(biāo)高相差120m（260m～380m）回風(fēng)大巷布置、施工較為困難。5．生產(chǎn)期間回風(fēng)大巷的掘進處在回風(fēng)流中，施工條件較差；6．礦井前期通風(fēng)線路短，負(fù)壓低；后期通風(fēng)線路長，負(fù)壓高，西部和北部需各打一個風(fēng)井。前、后期需設(shè)5個井筒。綜合上述分析認(rèn)為，中央分列式通風(fēng)方式不及中央并列式通風(fēng)方式好，故設(shè)計采用方案I。（三）后期風(fēng)井及其位置后期開采深部采區(qū)煤層時，南翼采區(qū)最大通風(fēng)距離將達到18km左右，超過了回風(fēng)井風(fēng)機通風(fēng)能力范圍，必須增設(shè)一個風(fēng)井。設(shè)計提出開鑿回風(fēng)井（方案Ⅰ）和開鑿進風(fēng)井（方案Ⅱ）2個方案進行分析比較。方案Ⅰ：在井田西部第9勘探線G911孔東約160m處開鑿1個西回風(fēng)井，回風(fēng)水平標(biāo)高800m，布置800m總回風(fēng)巷，用采區(qū)回風(fēng)石門與總回風(fēng)巷聯(lián)絡(luò)，形成采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。該方案的優(yōu)點是：1．南北兩翼實行分區(qū)通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，利于礦井風(fēng)量的調(diào)節(jié)。2．采區(qū)巷道服務(wù)時間短，巷道維護工程量小。3．后期南翼采區(qū)回風(fēng)水平標(biāo)高800m，進風(fēng)水平標(biāo)高1000m，抗災(zāi)能力強；井筒施工工程量小。該方案缺點是：1．人員只能從副井下井，到作業(yè)地點的線路長，增加了工人的勞動強度。2．進風(fēng)路線長，對工作面降溫不利。方案Ⅱ：在井田西部第9勘探線G911孔西約500m處開鑿1個進風(fēng)井，井筒內(nèi)安裝提升設(shè)備，可以上下人員，回風(fēng)水平標(biāo)高1000m。該方案的優(yōu)點：1．進風(fēng)井可以上下人員，到作業(yè)地點的線路短，可以降低工人勞動強度，且不需增加風(fēng)機管理人員。2．進風(fēng)路線短，有利于工作面的降溫。該方案的缺點：1．全礦井只有1個回風(fēng)井，不利于井下風(fēng)量的調(diào)節(jié)。2．進、回風(fēng)水平在同一水平標(biāo)高，抗災(zāi)能力小。3．深部采區(qū)總回風(fēng)巷布置在1000m水平，壓力大，服務(wù)時間長，巷道維護工程量大；井筒施工工程量大（比方案Ⅰ多施工200m）。綜上分析，方案Ⅰ南北兩翼實行分區(qū)通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠，井下風(fēng)量調(diào)節(jié)容易，礦井抗災(zāi)能力強，井巷維護工程量小，因此，本設(shè)計推薦此方案，即在井田西部第9勘探線G911孔東約160m處開鑿1個回風(fēng)井。四、井筒數(shù)目及用途根據(jù)礦井提升和通風(fēng)要求，本礦井初期在工業(yè)場地內(nèi)設(shè)主井、副井和回風(fēng)井3個井筒。，裝備1套16t雙箕斗，用于井下煤炭提升并兼進部分風(fēng)。，用于井下輔助提升和進風(fēng)。井筒內(nèi)設(shè)梯子間，作為礦井的一個安全出口。，主要用于礦井回風(fēng)。井筒內(nèi)裝備密閉梯子間，作為礦井的另一個安全出口。礦井后期，在井田西部增設(shè)一個西回風(fēng)井。礦井前期采用中央并列式通風(fēng)，后期為混合式通風(fēng)。綜上所述，礦井初期在工業(yè)場地內(nèi)設(shè)主、副、回3個井筒，后期增設(shè)1個西回風(fēng)井，全礦井前、后期共設(shè)4個井筒。五、水平劃分及水平標(biāo)高的確定（一）水平劃分本井田煤層回采上限為260～380m，平均320m，回采下限1000m，回采總高度為680m，煤層傾角5176?！?0176。，井田淺部、深部煤層傾角較大，中部煤層傾角較小。根據(jù)井田的具體特點，本設(shè)計在水平劃分時，著重考慮了以下主要原則：1．第一水平應(yīng)有較合理的儲量和較適中的服務(wù)年限；2．本礦井采用走向長壁與傾斜長壁相結(jié)合的采煤方法，水平劃分時應(yīng)保證工作面有一個合理的有效推進長度和合理的區(qū)段數(shù)目；3．井底車場所處層位巖性較好，以便于車場巷道的維護。根據(jù)上述原則，結(jié)合井田煤層傾角變化較大的具體特點，本設(shè)計提出2個水平劃分方案進行比較：方案Ⅰ：全井田采用一個水平上、下山開采方式。該方案水平標(biāo)高設(shè)為800m，上山部分階段垂高420～540m，由于水平以上垂高過大，考慮在641m水平建立包括運輸、通風(fēng)等系統(tǒng)的輔助水平。方案Ⅱ：全井田劃分為二個水平開采，礦井后期通過暗斜井延深方式。一水平標(biāo)高641m，采用上、下山開采方式，下山采至800m；二水平標(biāo)高1000m。上述兩個方案相比，雖然方案Ⅰ對800m以淺、641m以深開采有利，但由于主、副立井受太灰水影響，不能直延至800m水平；且礦井初期投資大、工期長，故設(shè)計不采用。根據(jù)本井田的具體特點，結(jié)合井底車場及相關(guān)硐室的巖性，設(shè)計確定全井田劃分為二個水平開采。第一水平標(biāo)高為641m，采用上、下山開采方式，下山采至800m；第二水平標(biāo)高暫定為1000m，采用暗斜井延深方式。（二）水平標(biāo)高的確定1．防砂煤柱的計算基礎(chǔ)～。按照沉積物的組合特征和含、隔水情況，可將新生界自上而下大致分為一含、一隔、二含、二隔、三含和三隔計3個含水層（組）和3個隔水層（組）。其中三隔主要由粘土和亞粘土組成，厚度大，分布較穩(wěn)定，隔水性能好，又直覆于煤系之上，可以阻隔上覆一、二、三含及地表水與下伏基巖含水層（組）間的水力聯(lián)系。本井田可采煤層淺部的覆巖巖性總體屬中硬型；煤層傾角多在5176?！?0176。之間；基巖的風(fēng)氧化帶厚度為自新生界底界面向下垂深25m。（2）防砂煤柱的留設(shè)依據(jù)、計算公式及參數(shù)選取根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程（2000版）》中有關(guān)條款及其附錄六的具體規(guī)定，結(jié)合本井田新生界底部沉積物的具體情況和可采煤層及其覆巖的賦存特點，確定在可采煤層的淺部留設(shè)防砂煤柱。公式為：Hs=Hb+Hm式中：Hs—防砂煤柱高度；Hb—保護層厚度；因松散層底部粘土層厚度大于累計采厚，故取3A；A=∑M /n，其中∑M為累計采厚，n為煤層分層數(shù)。Hm—垮落帶高度；公式為：Hm=（M－ω）/〔（K－1）cosα〕式中M為煤層厚度；α為煤層傾角；ω為垮落過程中頂板的下沉值，；K為垮落巖石的碎脹系數(shù)，考慮到煤系多為砂巖與泥巖相間沉積。（3）防砂煤柱高度計算結(jié)果本井田可采煤層隱伏露頭處防砂煤柱高度計算結(jié)果見表233。2．回采上限標(biāo)高的確定由于用以計算防砂煤柱的鉆孔中煤層及其覆巖的厚度不同，因而計算的煤柱高度不盡一致，加上基巖頂界面標(biāo)高又有差異，故煤柱的底界面參差不齊，且均位于基巖風(fēng)氧化帶內(nèi)。為確保安全生產(chǎn)和巷道的維修與管理，本次一律自風(fēng)氧化帶底界下移15～25m左右取整確定回采上限，因此，防砂煤柱高度一般在40～50m之間。而據(jù)此確定的大高家斷層以西可采煤層的回采上限標(biāo)高則均在260～380 m之間，見表23