【文章內(nèi)容簡介】 他斷層按其落差大小不同，落差50m的斷層，兩側(cè)各留50m的煤柱；落差20m ~ ≤50m的斷層，兩側(cè)各留30m煤柱；落差10m ~ ≤20m的斷層，兩側(cè)各留20m煤柱；落差10m的斷層不留設(shè)斷層煤柱。各類永久煤柱損失的計算方法各類永久煤柱損失的計算公式如下：P=SMγ/cosα （2—2）式中 P——永久煤柱損失煤量，萬t；S——煤柱的面積，m2； M——煤層平均厚度；γ——煤的平均容重，t/m3；α——煤層平均傾角，176。 各類永久煤柱損失的計算結(jié)果各類煤柱不可避免會有重疊，當(dāng)各類煤柱相互重疊時，應(yīng)根據(jù)優(yōu)先級不同，其儲量應(yīng)算入優(yōu)先級較高的煤柱之中。例如，京滬鐵路煤柱與兗石鐵路煤柱相重疊部分，其儲量應(yīng)算入京滬鐵路煤柱；鐵路煤柱與工業(yè)廣場煤柱相重疊部分，其儲量應(yīng)算入鐵路煤柱；礦井邊界煤柱與斷層煤柱重疊部分，其儲量應(yīng)算入礦井邊界煤柱，其余類推。計算結(jié)果見表2—2。表2—2 各類永久煤柱損失煤量計算結(jié)果表 (單位：萬t)煤柱類別水平鐵路煤柱工廣煤柱邊界煤柱斷層煤柱風(fēng)井煤柱總計京滬鐵路兗石鐵路第一水平第二水平合計二、礦井可采儲量的計算礦井可采儲量的計算公式如下：ZK =（Zg–P）C （2—3） 式中 ZK——礦井可采儲量，萬t； Zg——礦井工業(yè)儲量，萬t；P——永久煤柱損失煤量，萬t；C——采區(qū)采出率。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。計算結(jié)果見表2—3。表2—3 礦井可采儲量匯總表 (單位：萬t) 類別水平工業(yè)儲量煤柱損失有效儲量可采儲量全礦井第一水平第二水平第三章 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限第一節(jié) 礦井工作制度一、礦井年工作日數(shù)的確定按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按年工作日300天計算。所以，本礦井設(shè)計年工作日數(shù)為300天。二、礦井工作制度的確定礦井工作制度設(shè)計采用“四六”工作制，即三班采煤，一班準(zhǔn)備，每班凈工作時間為6個小時。三、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(shè)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(shè)計每晝夜凈提升時間為14小時。第二節(jié) 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限一、礦井生產(chǎn)能力的確定由于東灘礦井田范圍大，煤炭儲量豐富，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，煤層生產(chǎn)能力大，開采技術(shù)條件好，應(yīng)建設(shè)大型礦井，初步確定礦井生產(chǎn)能力為240萬t/年。二、礦井及第一水平服務(wù)年限的核算礦井服務(wù)年限的計算公式為： T= （3—1）式中 T——礦井的服務(wù)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(shè)計生產(chǎn)能力，萬t/a。由第二章計算結(jié)果可知：，則礦井服務(wù)年限為 T== 60a以上結(jié)果符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。第一水平服務(wù)年限的計算公式為： T1= （3—2）式中 T1——第一水平的服務(wù)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(shè)計生產(chǎn)能力，萬t/a。由第二章計算結(jié)果可知：，則第一水平服務(wù)年限為 T1== 30a以上結(jié)果符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。經(jīng)過礦井及第一水平服務(wù)年限的核算，二者均符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》之規(guī)定，因此最終確定礦井的生產(chǎn)能力為240萬t/a。第四章 井田開拓第一節(jié) 井田開拓的基本問題一、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(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)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(wù)年限要求。綜合東灘煤礦的實際情況：（1）表土層較厚，且風(fēng)化嚴(yán)重；（2）地處平原，地勢平坦，地面標(biāo)高平均為+50m左右，煤層埋藏較深，距地面垂深在500～1100m之間。因此，斜井及平峒均不適用于東灘礦。由于立井開拓的適應(yīng)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(fēng)量的的要求，且阻力小，對深井更為有利；當(dāng)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(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)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(jié)合東灘礦的實際情況，確定井筒的形式為立井。 本礦井采用一對立井開拓：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(shè)備、材料，且兼作進風(fēng)井。副井安裝梯子間，作為一個安全出口?？紤]到東灘井田范圍較大，礦井通風(fēng)方式經(jīng)過比較后確定為兩翼對角式通風(fēng)（具體比較情況見第九章），在井田西翼和東翼各掘一個風(fēng)井，即西風(fēng)井和東風(fēng)井，每個風(fēng)井均安裝梯子間，作為回風(fēng)井并兼作安全出口。二、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(shè)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。選擇井筒位置時要考慮以下主要原則：有利于井下合理開采（1）井筒沿井田走向的有利位置當(dāng)井田形狀比較規(guī)則而儲量分布均勻時，井筒沿井田走向的有利位置應(yīng)在井田的中央；當(dāng)井田儲量分布不均勻時，井筒應(yīng)布置在井田儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運輸工作量最小，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)較短，通風(fēng)阻力小。應(yīng)盡量避免井筒偏于一側(cè)，造成單翼開采的不利局面。（2）井筒沿煤層傾向的有利位置在傾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同時考慮到減少煤損，盡量讓工業(yè)廣場保護煤柱圈住一些影響生產(chǎn)的地質(zhì)構(gòu)造和斷層。有利于礦井初期開采選擇井筒位置要與選擇初期開采區(qū)密切結(jié)合起來，盡可能使井筒靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道工程量，節(jié)省投資和縮短建井期。盡量不壓煤或少壓煤確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護煤柱，做到不壓煤或少壓煤。為了保證礦井投產(chǎn)后的可靠性，在確定井筒位置時，要使地面工業(yè)場地盡量不壓首采區(qū)煤層。有利于掘進與維護（1）為使井筒的開掘和使用安全可靠，減少其掘進的困難及便于維護，應(yīng)使井筒通過的巖層及表土層具有較好的水文、圍巖和地質(zhì)條件。（2）為加快掘進的速度，減少掘進費用，井筒應(yīng)盡可能不通過或少通過流沙層、較厚的沖積層及較大的含水層。（3）為便于井筒的掘進和維護，井筒不應(yīng)設(shè)在受地質(zhì)破壞比較劇烈的地帶及受采動影響的地區(qū)。（4）井筒位置還應(yīng)使井底車場有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進和維護。便于布置地面工業(yè)場地井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)之間互相聯(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，應(yīng)盡量避免穿過村鎮(zhèn)居民區(qū)、文物古跡保護區(qū)、陷落區(qū)或采空冒落區(qū)、洪水侵入?yún)^(qū)；要盡量少占農(nóng)田、果園經(jīng)濟作物區(qū)，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。為考慮長期運輸?shù)男熊嚢踩凸芾恚M量避免與公路或其他農(nóng)用道路相交，力求使接軌點位于編組站配線一側(cè)。另外，井口標(biāo)高應(yīng)高于歷年的最高洪水位；還要考慮風(fēng)向的影響，防止污染。總之，選擇井筒位置要統(tǒng)籌井田全局，兼顧前期和后期、地下與地面等各方面因素。不僅要考慮有利于第一水平，還應(yīng)兼顧其他水平，適當(dāng)考慮井筒延伸的影響。通過以上分析，考慮到東灘礦實際情況：京滬鐵路大動脈和兗石鐵路穿過井田中部，且鐵路煤柱壓煤較多；井田東翼有一大塊風(fēng)化帶。為了減少煤柱損失，縮短煤炭外運距離，減少運輸費用，平衡井田西（前期）、東（后期）兩翼的運輸和通風(fēng)系統(tǒng)，主副井布置在京滬鐵路附近即井田儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田。礦井通風(fēng)方式為兩翼對角式，在井田兩翼各布置一個風(fēng)井。為了使通風(fēng)路線最短并減少初期建井工程量，西風(fēng)井布置在井田西翼中部?？紤]到減少壓煤量并兼顧礦井東翼通風(fēng)系統(tǒng)，東風(fēng)井布置在風(fēng)化帶中。為此，確定主井坐標(biāo)為（20490925，3925265，+），副井坐標(biāo)為（20491005，3925230，+），西風(fēng)井坐標(biāo)為（20488620，3924575，+），東風(fēng)井坐標(biāo)為（20492560，3927450，+）。具體位置見東灘煤礦開拓平面圖。三、 工業(yè)廣場位置、形狀和面積的確定工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素：（1） 盡量位于井田儲量中心，使井下有合理的布局；（2） 占地要少，盡量做到不搬遷村莊；（3） 盡量布置在地質(zhì)條件較好的區(qū)域，同時工業(yè)場地的標(biāo)高要高于最高洪水位；（4） 盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失。根據(jù)以上原則并結(jié)合本礦井的實際情況，工業(yè)廣場與主副井筒位置相同，靠近鐵路布置。依據(jù)《關(guān)于煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文修改的決定（試行）》之規(guī)定：井型在240萬t/a及以上。由此確定工業(yè)廣場占地面積為24公頃。工業(yè)廣場形狀為矩形，其尺寸為：長寬=600m400m=240000m2。四、開采水平數(shù)目、位置和標(biāo)高的確定東灘井田范圍內(nèi)煤層傾角3186。~9186。，平均7186。，為近水平煤層。全區(qū)范圍內(nèi)可采煤層為3煤、16上煤和17煤，可集中布置；，若采用斜井延伸，由于煤層傾角太小，需要開鑿的斜井太長，在技術(shù)經(jīng)濟上均不合理，因此決定采用立井兩水平開拓。其中，第一水平標(biāo)高為－670m，主采3煤；第二水平標(biāo)高為－845m，開采16上和17煤。五、開拓方案的確定根據(jù)第三章所核算礦井及第一水平服務(wù)年限， 。第一水平3煤儲量豐富，服務(wù)年限長，為礦井主采煤層；第二水平的兩層煤均為厚度不足1m的薄煤層，儲量有限，服務(wù)年限短，并且16上、17煤層埋藏較深，故只作為備用儲量。綜合以上因素，本設(shè)計開拓方案主要考慮第一水平，第二水平暫不考慮。方案的提出由于本井田地形平坦，表土層較厚，所以采用立井開拓（主井設(shè)箕斗），并按井下運輸量最小的原則確定了井筒位于井田儲量的中央。為避免采用箕斗井回風(fēng)時封閉井塔等困難和減少開鑿風(fēng)井的數(shù)目，決定采用兩翼對角式通風(fēng)（具體見第九章），風(fēng)井位置見礦井開拓平面圖。因本井田瓦斯和涌水都不大，水平內(nèi)采用下山開采在技術(shù)上是可行的?？紤]到主采煤層3，布置煤層大巷及煤層上下山，巷道維護困難，維護費用高。并且煤層褶曲較多，若大巷沿煤層布置，巷道坡度及方向變化較大，輔助運輸?shù)V車的運行將受到限制。又根據(jù)東灘礦地質(zhì)資料，各煤層均有自燃發(fā)火傾向。因此，布置煤層大巷及煤層上山在技術(shù)和經(jīng)濟上均不合理，故不予考慮布置煤層大巷及煤層上下山。為減少煤柱損失和保證大巷及上下山的維護條件，運輸大巷和上下山均設(shè)于3煤層底板下垂距15~25m的厚層砂巖內(nèi)，軌道大巷亦設(shè)于3煤層底板厚層砂巖中，與3煤垂距15~100m。其中，軌道大巷和運輸大巷的方向與煤層走向大體垂直，沿直線掘進。軌道大巷水平布置，只設(shè)3‰的流水坡度，運輸大巷隨煤層起伏，坡度相應(yīng)改變，但變化幅度不大，以與3煤層保持25m左右的垂距。井田范圍內(nèi)煤層傾角3186。~9186。，平均7186。，為近水平煤層。因此，其準(zhǔn)備方式既可以采用采區(qū)式，也可以采用帶區(qū)式。根據(jù)前述各項決定，提出三種在技術(shù)上可行的方案：圖4—1 方案1圖4—2 方案2圖4—3 方案3（1）方案1京滬鐵路以西塊段，采用帶區(qū)式準(zhǔn)備；京滬鐵路以東塊段，大巷北側(cè)采用帶區(qū)式準(zhǔn)備，大巷南側(cè)深部采用下山開采。如圖4—1。（2）方案2京滬鐵路以西塊段，采用帶區(qū)式準(zhǔn)備；京滬鐵路以東塊段，大巷北側(cè)采用采區(qū)式準(zhǔn)備，大巷南側(cè)深部采用下山開采。（3）方案3京滬鐵路以西塊段，采用采區(qū)式準(zhǔn)備；京滬鐵路以東塊段，大巷北側(cè)采用帶區(qū)式準(zhǔn)備，大巷南側(cè)深部采用下山開采。開拓方案技術(shù)比較方案1和方案2的區(qū)別在于京滬鐵路以東塊段，大巷北側(cè)是采用帶區(qū)式準(zhǔn)備還是采區(qū)式準(zhǔn)備。兩方案相比，方案1和方案2的基建費相同，二者差別在生產(chǎn)費上。粗略估算（如表4—1）表明：%，兩者相差不大，需通過經(jīng)濟比較才能確定其優(yōu)劣。方案1和方案3的區(qū)別在于京滬鐵路以西塊段是采用帶區(qū)式準(zhǔn)備還是采區(qū)式準(zhǔn)備。粗略估算（如表4—1）表明：方案1比方案3多掘軌道大巷（800m）、運輸大巷（1105m），；；%，兩者也相差不大，亦需通過經(jīng)濟比較才能確定其優(yōu)劣。表4—1 各方案粗略估算費用表 方案項目方案1方案2生產(chǎn)費/萬元大巷運輸(+) =大巷運輸() =總計費用/萬元費用/萬元百分率100%百分率%方案1方案3基建費/萬元軌道大巷800104=運輸大巷1105104=小計生產(chǎn)費/萬元大巷運輸(+++)=大巷運輸=總計費用/萬元費用/萬元百分率100%百分率%開拓方案經(jīng)濟比較方案1和方案2及方案1和方案3有差別的建井