【文章內(nèi)容簡介】 較大的含水層。為便于井筒的掘進(jìn)和維護(hù)，井筒不應(yīng)設(shè)在受地質(zhì)破壞比較劇烈的地帶及采動影響的地區(qū)。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(jìn)和維護(hù)。綜合考慮礦井的地質(zhì)條件，煤炭儲量情況，瓦斯含量情況，在本礦井中可提出3個技術(shù)可行性方案。方案一： 主、副井井筒都設(shè)于井田中部，都打到第一水平井底車場，采用仰俯開采。開拓巷道及工業(yè)廣場布置如下圖：立井單水平開拓方案圖方案2：主副井井筒設(shè)于井田 邊界，采用俯斜開采。開拓巷道與工業(yè)廣場布置圖如下：立井單水平開拓方案圖方案3：用立井單水平加暗斜井進(jìn)行開拓。將主、副井井筒打在井田的東部邊界處。用暗斜井延伸水平下部的煤層。開拓巷道與工業(yè)廣場布置如下圖所示：立井單水平開拓方案圖 開拓方案技術(shù)比較三個方案相同的不需參與比較的項(xiàng)目，包括礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、水平劃分。通風(fēng)方式，采區(qū)劃分，主、副井井筒斷面及裝備，風(fēng)井井筒及斷面，總回風(fēng)道的布置。方案 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)方案一1. 井筒短，初期工程量小。2. 提升能力大，機(jī)械化程度高。3. 出煤早，見效快。1. 100水平以上都要采用俯斜開采，提升、運(yùn)和掘進(jìn)工作量較大。2. 開采100水平以下采用仰斜開采時，通風(fēng)、排水更困難，費(fèi)用增高，管理更復(fù)雜。方案二和方案一基本相同，只是采用上山開采，在提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和掘進(jìn)等方面比下山開采更優(yōu)越。 井筒延伸，增加了石門，掘進(jìn)、排水費(fèi)用大大增加，提升設(shè)備也較復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多。 方案三1. 井筒工程量相對較小，基建投資減小。2. 井底車場布置簡單，易于掘進(jìn)及生產(chǎn)管理。1. 提升相對復(fù)雜，提升環(huán)節(jié)較多。煤炭上運(yùn)，運(yùn)輸費(fèi)用高。2. 主井兼做回風(fēng)井，井塔封閉要求高，漏風(fēng)率大。通風(fēng)較困難。3. 地面生產(chǎn)系統(tǒng)分散，不便管理。方案一和方案二開拓的基本思路是一致的，只是開采水平選擇不一樣，方案一井筒位于井田中部，井筒短，初期工程量小，提升能力大，機(jī)械化程度高，出煤早，見效快。但是單水平開采，在100水平以下都要用俯斜開采，提升、運(yùn)和掘進(jìn)工作量較大，通風(fēng)、排水更困難，費(fèi)用增高，管理更復(fù)雜。方案二較方案一雖然立井井筒工程量較大，增加了石門，掘進(jìn)費(fèi)用大大增加，提升設(shè)備也較復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多。上山開采，在提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和掘進(jìn)等方面比下山開采更優(yōu)越，整體運(yùn)輸費(fèi)用減小，便于后期生產(chǎn)管理。方案三提出用主井兼做回風(fēng)井，并將主井開鑿于井田淺部，這雖然減少了井筒及石門的總體工程量，但井下運(yùn)輸相對復(fù)雜，全部上山提升環(huán)節(jié)多。煤炭上運(yùn)，運(yùn)輸費(fèi)用高。對井塔封閉要求高，漏風(fēng)率大，通風(fēng)較困難。地面生產(chǎn)系統(tǒng)也較分散，不便管理。綜合考慮，應(yīng)該放棄方案三，將方案一和方案二進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。 方案一和方案二的經(jīng)濟(jì)比較：將方案一和方案二進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，其初期基建費(fèi)及工程量，維護(hù)費(fèi)用，運(yùn)輸費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果匯總于下表。在比較中需要說明以下幾點(diǎn)：（1）兩方案中階段的劃分和采區(qū)的布置均相同，故大巷和采區(qū)上山的開掘長度相同，費(fèi)用也基本相同，故未對其進(jìn)行比較（2）兩方案中井底車場的形式和建設(shè)費(fèi)用雖稍有差別，但相對較小，故也未予以比較。（3）運(yùn)輸費(fèi)用中運(yùn)距不包括準(zhǔn)備巷道，只包括大巷和石門的運(yùn)輸。掘進(jìn)費(fèi)用比較表 表41深 度（M）凈 徑（M）單 價(元/10M）費(fèi) 用（元）方案一主 井表土段1003306033 基巖段 425 36721156副 井表土段10042265022．7基巖段 40042095683．8石 門0000總計(jì)275．2方案二主 井表土段1003306033基巖段 60039943239．7副 井表土段10042265022．7基巖段 550423307128．2石 門10805*38000總計(jì)510提升費(fèi)用比較表 表42（見下頁）項(xiàng)目方案提升煤量 （萬t）單 價(萬/）距 離（米）費(fèi) 用（萬元）合 計(jì)（萬元）方案一一水平475方案二一水平575 排水費(fèi)用比較表 表45項(xiàng)目方案涌 水 量（m3/h）單 價(萬/)費(fèi) 用(萬元)合 計(jì)（萬元）方案一俯斜開采192142464仰斜開采211322方案二俯斜開采192126306維護(hù)費(fèi)用比較表 表46項(xiàng)目方 案 一方 案 二服務(wù)年限（年）工程量（m）單價(元/米)總費(fèi)用（萬元）服務(wù)年限（年）工程量（m）單價 (元/米)總 費(fèi) 用（萬元）主井4251560015副井4001557015大巷201918150018總計(jì)方案經(jīng)濟(jì)比較表 表47項(xiàng)目方案掘進(jìn)費(fèi)用（萬元）提升費(fèi)用（萬元）運(yùn)輸費(fèi)用（萬元）排水費(fèi)用（萬元）維護(hù)費(fèi)用（萬元）總 計(jì)（萬元）方案一464方案二510306由以上比較可看出，（）/=%，方案一的生產(chǎn)系統(tǒng)更為簡單，后期工程量較小。而且方案一比方案二的綜合費(fèi)用低。綜合考慮，選擇方案一為最優(yōu)方案，本次設(shè)計(jì)即采用單水平分區(qū)俯斜 仰斜開采。 井筒位置的確定在井田內(nèi)布置一對主副立井，在井田邊界北部布置一個風(fēng)井，采用中央邊界式通風(fēng)方式。遵循《設(shè)計(jì)規(guī)范》2—13條選擇井筒的依據(jù)，應(yīng)遵循以下原則：(1).本井田范圍內(nèi),地勢平坦,煤層埋藏深度較大,因?yàn)闇\部采用立井開拓方式,為便于通風(fēng),減少漏風(fēng),早出煤，達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時,本礦井設(shè)計(jì)三個井筒,即主井、副井、西風(fēng)井。(2).井筒位置的選擇牽涉井下、地面等一系列因素,關(guān)系重大,選擇時要對井下開采有利,又要便于井筒的開拓和維護(hù),還要注意充分利用地形,使工業(yè)廣場便于布置,減少工業(yè)廣場土石量,減少運(yùn)輸費(fèi)用,《規(guī)范》2～13條,選擇井筒位置,應(yīng)遵循以下原則: ,縮短貫通時間,減少工程量。 。 ,井下運(yùn)輸、通風(fēng)合理。 ,少占地,少壓煤。 。 ,含水層,較厚的沖積層,有煤和瓦斯突出危險的煤層。 。 ,便于維護(hù)和開拓。根據(jù)以上原則確定井筒及工業(yè)廣場位置如圖所示：主副井特征如表所示，風(fēng)井位置布置在采區(qū)開拓長度距集中大巷最遠(yuǎn)，并且儲量較為豐富的采區(qū)。礦井初期需開鑿三個井筒，分別為主立井、副立井、回風(fēng)立井。（1）主井主井井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為6 m。井筒內(nèi)裝設(shè)安裝兩對8噸底卸式箕斗，井壁采用混凝土支護(hù)方式。主井主要用于提煤。 主井井筒斷面圖表41（2）副井副井井筒采用立井開拓，圓形斷面， m2。井筒內(nèi)裝設(shè)井筒裝備一對3噸雙層單車普通罐籠，井壁采用混凝土支護(hù)方式，另外敷設(shè)排水管兩路，風(fēng)管一路，消防灑水管路一路。此外尚有動力信號及通訊電纜等。井筒主要用于運(yùn)人、提料。提升設(shè)備、矸石等。副井井筒斷面和井筒特征表分別見圖42和表41。表42 副井井筒斷面 （3）風(fēng)井風(fēng)井井筒采用立井形式，圓形斷面。采用混凝土支護(hù)方式，備有安全出口。表43 風(fēng)井井筒斷面圖4）風(fēng)速驗(yàn)算根據(jù)后面通風(fēng)設(shè)計(jì)部分的風(fēng)速驗(yàn)算，各井筒風(fēng)速均符合《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《煤礦安全規(guī)程的規(guī)定》規(guī)定。 開采水平的設(shè)計(jì) 水平高度的確定應(yīng)考慮如下因素根據(jù)水平服務(wù)年限 根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，為使每個開采水平有足夠的儲量保證服務(wù)年限，可按下式計(jì)算必須的階段高度。H=AKTsinα/（SMγC） (431)式中：H階段垂高，A礦井年產(chǎn)量，T水平服務(wù)年限，α階段內(nèi)煤層平均傾角，K儲量備用系數(shù)，S井田走向長度，M階段內(nèi)煤層累計(jì)厚度，γ煤的容重，；C采區(qū)回采率，—；本井田參數(shù)如下：礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量A取300萬噸，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范定水平服務(wù)年限T取25年，階段內(nèi)煤層平均傾角α取9度，S取7200米， ，；計(jì)算得，階段垂高H為150米，取H為150米。根據(jù)煤層賦存條件及地質(zhì)構(gòu)造 煤層傾角不同對階段高度影響較大。急傾斜煤層因受采動影響階段不能太高，否則底板會風(fēng)道難于維持，采區(qū)上下行人、運(yùn)料、溜煤都比較困難，因此急傾斜煤層階段垂高一般比緩傾斜和傾斜煤層較小。水平或近水平煤層，階段高度的計(jì)算已無實(shí)際意義，應(yīng)按水平運(yùn)輸大巷兩側(cè)盤區(qū)上、下山長度決定水平開采范圍的大小，并要保證水平服務(wù)年限。盤區(qū)上、下山長度根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，采用盤區(qū)準(zhǔn)備時盤區(qū)上山長度一般不超過1500米，盤區(qū)下山不宜超過1000米。用盤區(qū)石門溜煤眼開采時盤區(qū)斜長可按條件而定。根據(jù)生產(chǎn)成本合理的階段高度應(yīng)使噸煤成本低，勞動生產(chǎn)率高。我國大多數(shù)礦井過去的階段高度偏小，水平儲量不足，造成接替緊張，增大了后期總工程量，使管理復(fù)雜化。一般階段高度增大，全井水平數(shù)目減少，水平儲量增加，分?jǐn)偟矫繃嵜旱恼叟f費(fèi)減少。但階段斜長過大又會使一部分生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)增加。 確定開采設(shè)計(jì)的較優(yōu)方案結(jié)合本井田的實(shí)際情況，該煤層傾角9176。，礦井瓦斯和涌水量都不大，故本井田比較適合帶區(qū)開采。根據(jù)《設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，礦井第一水平服務(wù)年限不應(yīng)低于25年,該井田分為一個水平，在150米。 設(shè)計(jì)水平的巷道布置㈠ 對大巷布置的一般要求 大巷的主要任務(wù)是擔(dān)負(fù)煤矸、物料和人員的運(yùn)輸，以及通風(fēng)，排水、敷設(shè)管線。對大巷的基本要求方便運(yùn)輸，利于掘進(jìn)和維護(hù)，能滿足礦井的通風(fēng)和安全的需要。根據(jù)礦井生產(chǎn)能力和地質(zhì)條件的不同，大巷可選不同的運(yùn)輸設(shè)備和運(yùn)輸方式，而不同的運(yùn)輸設(shè)備又對大巷提出了不同的要求。1. 開采水平大巷的布置方式開采水平布置的核心問題是運(yùn)輸大巷的布置。運(yùn)輸大巷可有單煤層布置（稱分煤層運(yùn)輸大巷），分煤組布置（稱分組集中運(yùn)輸大巷），或全煤組集中布置(稱集中運(yùn)輸大巷)，主要根據(jù)煤層的數(shù)目和間距來定。采用集中或分組集中的基本出發(fā)點(diǎn)都是為了合理集中生產(chǎn)。但根據(jù)煤層間距大小不同，集中的程度也不一樣，間距近可以全部集中，間距遠(yuǎn)則易分組集中。我國一些礦區(qū)的實(shí)際情況是層間距小于50m的煤層一般采用集中布置。，2＃和6＃間距平均40m。經(jīng)初步比較集中分組布置須掘進(jìn)石門約2千米，分組集中布置須開掘大巷5千米。所以本井田采用集中分組布置。2. 運(yùn)輸大巷布置的選則確定運(yùn)輸大巷在煤組中的具體位置是與選擇運(yùn)輸大巷的布置方式密切聯(lián)系的。由于運(yùn)輸大巷不僅要為上水平開采的各煤層服務(wù)，還將作為開采下水平各煤層的總回風(fēng)道，其總的使用期限達(dá)十余年至數(shù)十年，為便于維護(hù)和使用，應(yīng)不受開采各煤層的采動影響，一般將運(yùn)輸大巷設(shè)在煤組的底板巖層中，有條件時，也可設(shè)在煤組底部煤質(zhì)堅(jiān)硬圍巖穩(wěn)固的薄及中厚煤層中。（1） 煤層大巷 通常分煤層運(yùn)輸大巷為煤層內(nèi)大巷，條件適宜的集中大巷有時也在煤層內(nèi)。大巷設(shè)在煤層內(nèi)，掘進(jìn)施工容易，掘進(jìn)速度快，有利于采用綜掘，沿煤掘進(jìn)能進(jìn)一步探明煤層賦存情況。但是煤層大巷也有下列缺點(diǎn)：① 煤層大巷的巷道維護(hù)困難，維護(hù)費(fèi)用高。② 當(dāng)煤層起伏，褶曲較多時，如大巷沿一定坡度沿煤層掘進(jìn)，則巷道彎曲轉(zhuǎn)折多，機(jī)車運(yùn)行速度受到限制，將減低運(yùn)輸能力。③ 為便于巷道維護(hù)，須在煤層大巷上下兩側(cè)各留4050m的煤柱，煤柱回收困難，資源損失大。④ 當(dāng)煤層有自然發(fā)火危險時，一旦發(fā)火就必須封閉大巷，導(dǎo)致礦井停產(chǎn)，而且因煤柱受采動影響破壞，密閉效果不好，處理火災(zāi)更困難。從世界各國技術(shù)發(fā)展來看，煤層大巷是發(fā)展趨勢。就我國目前情況而言，在某些條件適合的情況下，可考慮使用煤層大巷：① 煤層賦存不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的小型礦井，尤其地方小煤礦或生產(chǎn)勘探井，煤層大巷對探明地質(zhì)情況、及早布置和準(zhǔn)備采區(qū)有重要意義；② 井田走向長度不大或煤組中距其它煤層甚遠(yuǎn)的單個薄或中厚煤層，儲量有限，服務(wù)年限不長。③ 煤系基底有近距離富含溶洞水的巖層，不宜布置底板巖層大巷，而該煤層又有較堅(jiān)硬的頂板，有設(shè)置大巷的條件。④ 煤組底部有煤質(zhì)堅(jiān)硬、圍巖穩(wěn)固、無自然發(fā)火危險的薄或中厚煤層，也可在該煤層中布置運(yùn)輸大巷。（2） 巖層大巷巖層大巷能適應(yīng)地質(zhì)構(gòu)造的變化，便于保持一定的坡度和方向。可在較長距離 內(nèi)直線布置，彎曲轉(zhuǎn)折少，利于提高列車運(yùn)行速度和通過能力；巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用底，并可少留或不留煤柱，對預(yù)防火災(zāi)及安全生產(chǎn)也是有利的；另外巖石大巷布置比較靈活，有利于設(shè)置采區(qū)煤倉。巖石大巷的主要問題是巖石掘進(jìn)工程量大，要求的掘進(jìn)設(shè)備多，掘進(jìn)速度慢。 井底車場確定井底車場的形式㈠ 井底車場的選擇原則：1. 車場的通過能力，應(yīng)比礦井生產(chǎn)能力有30%以上的富裕系數(shù)，有增產(chǎn)的可能性；2. 調(diào)車簡單，管理方便，彎道及交叉點(diǎn)少；3. 操作安全，符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求；4. 井巷工程量小，建設(shè)投資??；便于維護(hù)；生產(chǎn)成本低；5. 施工方便