【文章內(nèi)容簡介】 較大的含水層。為便于井筒的掘進和維護，井筒不應設(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。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目，包括礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力、水平劃分。通風方式，采區(qū)劃分，主、副井井筒斷面及裝備，風井井筒及斷面，總回風道的布置。方案 優(yōu)缺點優(yōu) 點缺 點方案一1. 井筒短，初期工程量小。2. 提升能力大，機械化程度高。3. 出煤早，見效快。1. 100水平以上都要采用俯斜開采，提升、運和掘進工作量較大。2. 開采100水平以下采用仰斜開采時，通風、排水更困難，費用增高，管理更復雜。方案二和方案一基本相同，只是采用上山開采，在提升、運輸、通風、排水和掘進等方面比下山開采更優(yōu)越。 井筒延伸，增加了石門，掘進、排水費用大大增加，提升設(shè)備也較復雜，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，易于掘進及生產(chǎn)管理。1. 提升相對復雜，提升環(huán)節(jié)較多。煤炭上運，運輸費用高。2. 主井兼做回風井，井塔封閉要求高，漏風率大。通風較困難。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、運和掘進工作量較大，通風、排水更困難，費用增高，管理更復雜。方案二較方案一雖然立井井筒工程量較大，增加了石門，掘進費用大大增加，提升設(shè)備也較復雜，環(huán)節(jié)較多。上山開采，在提升、運輸、通風、排水和掘進等方面比下山開采更優(yōu)越，整體運輸費用減小，便于后期生產(chǎn)管理。方案三提出用主井兼做回風井，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，但井下運輸相對復雜，全部上山提升環(huán)節(jié)多。煤炭上運，運輸費用高。對井塔封閉要求高，漏風率大，通風較困難。地面生產(chǎn)系統(tǒng)也較分散，不便管理。綜合考慮，應該放棄方案三，將方案一和方案二進行經(jīng)濟比較。 方案一和方案二的經(jīng)濟比較：將方案一和方案二進行經(jīng)濟比較，其初期基建費及工程量，維護費用，運輸費用等經(jīng)濟比較結(jié)果匯總于下表。在比較中需要說明以下幾點：（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，費用也基本相同，故未對其進行比較（2）兩方案中井底車場的形式和建設(shè)費用雖稍有差別，但相對較小，故也未予以比較。（3）運輸費用中運距不包括準備巷道，只包括大巷和石門的運輸。掘進費用比較表 表41深 度（M）凈 徑（M）單 價(元/10M）費 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510提升費用比較表 表42（見下頁）項目方案提升煤量 （萬t）單 價(萬/）距 離（米）費 用（萬元）合 計（萬元）方案一一水平475方案二一水平575 排水費用比較表 表45項目方案涌 水 量（m3/h）單 價(萬/)費 用(萬元)合 計（萬元）方案一俯斜開采192142464仰斜開采211322方案二俯斜開采192126306維護費用比較表 表46項目方 案 一方 案 二服務(wù)年限（年）工程量（m）單價(元/米)總費用（萬元）服務(wù)年限（年）工程量（m）單價 (元/米)總 費 用（萬元）主井4251560015副井4001557015大巷201918150018總計方案經(jīng)濟比較表 表47項目方案掘進費用（萬元）提升費用（萬元）運輸費用（萬元）排水費用（萬元）維護費用（萬元）總 計（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用低。綜合考慮，選擇方案一為最優(yōu)方案，本次設(shè)計即采用單水平分區(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井，采用中央邊界式通風方式。遵循《設(shè)計規(guī)范》2—13條選擇井筒的依據(jù)，應遵循以下原則：(1).本井田范圍內(nèi),地勢平坦,煤層埋藏深度較大,因為淺部采用立井開拓方式,為便于通風,減少漏風,早出煤，達到設(shè)計產(chǎn)量時,本礦井設(shè)計三個井筒,即主井、副井、西風井。(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,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,減少運輸費用,《規(guī)范》2～13條,選擇井筒位置,應遵循以下原則: ,縮短貫通時間,減少工程量。 。 ,井下運輸、通風合理。 ,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，風井位置布置在采區(qū)開拓長度距集中大巷最遠，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方式，另外敷設(shè)排水管兩路，風管一路，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）風井風井井筒采用立井形式，圓形斷面。采用混凝土支護方式，備有安全出口。表43 風井井筒斷面圖4）風速驗算根據(jù)后面通風設(shè)計部分的風速驗算，各井筒風速均符合《煤炭工業(yè)設(shè)計規(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 水平高度的確定應考慮如下因素根據(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)計年產(chǎn)量A取300萬噸，根據(jù)設(shè)計規(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，否則底板會風道難于維持，采區(qū)上下行人、運料、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，階段高度的計算已無實際意義，應按水平運輸大巷兩側(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)計規(guī)范》規(guī)定，采用盤區(qū)準備時盤區(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，分攤到每噸煤的折舊費減少。但階段斜長過大又會使一部分生產(chǎn)經(jīng)營費增加。 確定開采設(shè)計的較優(yōu)方案結(jié)合本井田的實際情況，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)計規(guī)范》規(guī)定，礦井第一水平服務(wù)年限不應低于25年,該井田分為一個水平，在150米。 設(shè)計水平的巷道布置㈠ 對大巷布置的一般要求 大巷的主要任務(wù)是擔負煤矸、物料和人員的運輸，以及通風，排水、敷設(shè)管線。對大巷的基本要求方便運輸，利于掘進和維護，能滿足礦井的通風和安全的需要。根據(jù)礦井生產(chǎn)能力和地質(zhì)條件的不同，大巷可選不同的運輸設(shè)備和運輸方式，而不同的運輸設(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輸大巷的布置。運輸大巷可有單煤層布置（稱分煤層運輸大巷），分煤組布置（稱分組集中運輸大巷），或全煤組集中布置(稱集中運輸大巷)，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，間距遠則易分組集中。我國一些礦區(qū)的實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. 運輸大巷布置的選則確定運輸大巷在煤組中的具體位置是與選擇運輸大巷的布置方式密切聯(lián)系的。由于運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道，其總的使用期限達十余年至數(shù)十年，為便于維護和使用，應不受開采各煤層的采動影響，一般將運輸大巷設(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)，掘進施工容易，掘進速度快，有利于采用綜掘，沿煤掘進能進一步探明煤層賦存情況。但是煤層大巷也有下列缺點：① 煤層大巷的巷道維護困難，維護費用高。② 當煤層起伏，褶曲較多時，如大巷沿一定坡度沿煤層掘進，則巷道彎曲轉(zhuǎn)折多，機車運行速度受到限制，將減低運輸能力。③ 為便于巷道維護，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 當煤層有自然發(fā)火危險時，一旦發(fā)火就必須封閉大巷，導致礦井停產(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，而該煤層又有較堅硬的頂板，有設(shè)置大巷的條件。④ 煤組底部有煤質(zhì)堅硬、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輸大巷。（2） 巖層大巷巖層大巷能適應地質(zhì)構(gòu)造的變化，便于保持一定的坡度和方向?？稍谳^長距離 內(nèi)直線布置，彎曲轉(zhuǎn)折少，利于提高列車運行速度和通過能力；巷道維護條件好，維護費用底，并可少留或不留煤柱，對預防火災及安全生產(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工程量大，要求的掘進設(shè)備多，掘進速度慢。 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)投資省；便于維護；生產(chǎn)成本低；5. 施工方便