【文章內(nèi)容簡介】 井開拓的適用條件及優(yōu)點：立井開拓的適用條件一般為：（1）煤層賦存較深或沖擊層較厚。（2）適用于水文復雜，多水平開采的傾斜煤層。（3）立井開拓的適應(yīng)性很強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件限制，技術(shù)上也比較可靠。當?shù)刭|(zhì)條件不利于平硐或斜井開拓時均采用立井開拓方式。其優(yōu)點如下：（1）能通過復雜的地質(zhì)條件，提升能力大，機械化程度高，易于自動控制；（2）井筒為圓形斷面、結(jié)構(gòu)合理、維護費用低、有效斷面大、通風條件好、管線短、人員升降速度快。 確定井田開拓方式 確定井筒形式、位置、數(shù)目井筒形式由于煤層埋藏深、表土層厚，不具備斜井開拓的條件，且水文地質(zhì)條件中等，故采用立井開拓。我國在煤礦開采中，立井開拓的井筒一般都采用圓形斷面。它具有承受地壓性能好，通風阻力小以及便于施工等優(yōu)點。根據(jù)以上所述情況，本礦井采用圓形井筒。井筒位置的確定選擇井筒的位置應(yīng)考慮如下原則：（1）初期開采條件有利，儲量可靠，井巷工程量省，建井工期短。（2）井田兩翼儲量大致平衡，井下運輸、通風、開采比較有利。（3）要充分利用地形，少占地，少壓煤。（4）井口標高要高于歷年最高洪水位。（5）井筒應(yīng)盡量避免穿過流沙層、含水層、較厚的沖擊層，有煤和瓦斯突出危險的煤層。（6）井底車場及主要硐室盡量布置在較穩(wěn)定的巖層中，便于硐室的開掘和維護。對井下合理開采的井筒位置：（1）井筒沿井田走向的位置井筒沿井田走向的的有利位置以后應(yīng)在井田中央。當井田儲量呈不均勻分布時，應(yīng)在儲量分布的中央，以此形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，應(yīng)盡量避免井筒偏于一側(cè)。①井筒設(shè)在井田中央（儲量分布的中央），可使沿井田走向的井下運輸工作量小，而井田偏于一翼邊界的相應(yīng)井下工作量要較前者大； ②井筒設(shè)在井田中央時，兩翼產(chǎn)量分配，風量分配比較均勻，通風網(wǎng)絡(luò)較短，通風阻力較小。井田偏于一側(cè)時，一翼通風距離較長，風壓較大。當產(chǎn)量集中于一翼時，風量成倍增加，風壓按二次方關(guān)系增加。如要降低風壓，就要增加巷道斷面，增加掘進工程量。③井筒設(shè)在井田中央時，兩翼分擔比較均勻，各水平兩翼開采結(jié)束的時間比較接近。如井筒偏于一側(cè)，一翼過早采完，然后產(chǎn)量集中于另一側(cè)，將使運輸，通風過于集中，采煤掘進互相干擾，甚至影響全礦生產(chǎn)。④實際工作中，由于井田地質(zhì)條件和其他因素的影響，只要盡可能使兩翼均衡，同時可將井筒布置在靠近高級儲量地段，使初期投產(chǎn)的采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，儲量可靠。從而使礦井建設(shè)投產(chǎn)后有可能的儲量和較好的開采條件，以便迅速達到設(shè)計能力。（2）井筒沿煤層傾向的位置立井開拓時井筒沿煤層傾向位置的幾個原則。井筒設(shè)在井田中部，可使石門總長度最短、沿石門的運輸工作量?。痪苍O(shè)在淺部時，總的石門工程量雖然稍大，但初期（第一水平）工程量較及投資較少，建井期較短；井筒設(shè)在深處的初期工程量最大，石門總長度和沿石門的運輸工作量也較大，但如煤系基底有含水特大的巖層，不允許井筒穿過時，它可以延伸井筒到深部，對開采井田深部及向下擴展有利；而在淺、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井開采，生產(chǎn)系統(tǒng)較復雜，環(huán)節(jié)較多。從保護井筒和工業(yè)場地煤柱損失看，愈靠近淺部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，則煤柱損失愈大。（3）對掘進與維護有利的井筒位置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具有較好大的水文、圍巖和地質(zhì)條件。雖然用特殊鑿井法可以在水文地質(zhì)情況復雜的條件下掘砌井筒，但所需的施工設(shè)備較多，掘進速度慢，掘進費用高。因此，井筒應(yīng)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。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和維護。綜上所述，根據(jù)本礦的實際條件，在走向方向上：布置在井田儲量中央有利于礦井的兩翼開采，有利于通風、運輸、工作面的接替，故井筒位置選在井田走向中央。在傾斜方向上：布置在井田中央可以避免布置在井田淺部時形成的過長石門開拓，也可以避免布置在井田深部所造成的工業(yè)廣場壓煤過多。故井筒位置選在井田傾向儲量中央。井筒數(shù)目的確定根據(jù)目前的技術(shù)經(jīng)濟條件，采用立井開拓時，立井的數(shù)目至少在兩個以上。同時根據(jù)本井田具體的條件，兩個立井可以滿足井田運輸?shù)囊螅诒镜V井設(shè)計中，將西北部邊界風井和主、副井作為礦井的初期工程。因此，本礦井設(shè)計為三個井筒即：主井、副井和回風立井。井筒用途、布置及裝備主井主要負責煤的提升；副井負責升降人員、設(shè)備、材料及提升矸石等，并兼作通風、排水；風井總回風兼做安全出口。（1）主井①主井井筒裝備采用剛性裝備剛性罐道,主井罐道梁采用組合罐道、山形式布置，罐道與罐道梁的連接方式采用鋼軌連接。②主井提升采用箕斗，用q=(ocaT)/(3600Nt1)求出一次提升量，再按松散煤的容重計算出松散體積，選擇一對16t箕斗提升。③主井井筒采用圓形斷面，這里選用JDG16/1504標準底卸式四繩16t箕斗。井筒支護采用混凝土厚度450mm，充填混凝土50mm罐道梁中心線間距，可用下式求得：H＝a＋2h＋S0 =3328mm 式中：a——兩側(cè)罐道之間間距，取a=2900mm；h——組合鋼罐道高度，取h=158mm。S0——罐道與罐道梁連接處凹槽墊板寬度，取S0=112mm。主井井筒斷面見圖。 主井平面布置圖（2）副井：①副井井筒裝備采用剛性裝備（剛性罐道）,罐道梁采用工字鋼、通梁式布置，罐道與罐道梁的連接方式采用鋼軌連接。②副井提升設(shè)備采用1噸單層雙車多繩摩擦提升罐籠，根據(jù)礦車規(guī)格和《設(shè)計規(guī)范》有關(guān)要求驗算，選用GDGY12/754型多繩提升罐籠。，罐道梁采用20b工字鋼。③副井井筒斷面選用圓形 副井平面布置圖3號罐道梁中心線間距可按下式求出：L1＝a+2h+S0=1674mm （）L2＝B+f2+b2/2 =1584mm （）式中：L1 —— 1～2號梁中心線，mm；L2 —— 罐道中心線與2號罐道梁中心線間距，mm；a —— 兩側(cè)罐道之間的距離，1114mm；h —— 木罐道厚度，200 mm；S0 ——罐道與罐道梁連接處墊板凹槽處寬度，取S0=160mm；b2 ——2號罐梁寬度，取168mm。梯子間尺寸M、S、T根據(jù)梯子間、管道間布置，可按下列公式計算M=600+600+m+=1361mm （）式中：600 —— 兩梯子中心距，mm；600 —— 梯子中心到壁板距離加另一梯子中心到井壁距離，mm；m —— 梯子間隔板總厚度，金屬梯子間m=77mm；如圖425所示，左側(cè)布置梯子間，右側(cè)布置管路，最后，根據(jù)圖解法解出井筒的直徑（5500mm）以及罐籠在井筒中的位置。（3）風井： 風井用于礦井回風，兼做安全出口。M、S、T與罐籠井筒一樣，取決于梯子間的布置和結(jié)構(gòu)尺寸。最后，根據(jù)總回風量及梯子間布置確定井筒的直徑(5000mm)。風井斷面圖風井除用作通風外，一般又可作安全出口。因此，風井井筒內(nèi)應(yīng)設(shè)置梯子間。井口布置包括安全出口及風硐等，風井直徑為5000mm。 開拓方案的確定開拓方案的提出嶺東礦位于大興安嶺西坡,地形平坦。煤層埋藏較深，Ⅰ2煤～Ⅰ3煤水文地質(zhì)類型為二類二型，局部水文地質(zhì)條件偏復雜。所以該礦井不能采用斜井開拓方式和平硐開拓方式。綜合分析本礦井采用立井開拓方式，并且采用一正一副兩個井筒，邊界開鑿風井，作為回風使用兼作安全出口。由于本井田地形平坦，可采煤層埋深大，且傾角不大，在井田各部分的埋深不同，差別比較大，又考慮到本礦井為大型礦井，為適應(yīng)相應(yīng)的提升能力，和機械化程度,早投產(chǎn)的要求, 顯然，采用平硐開拓不現(xiàn)實，所以，所有方案均采用立井開拓。開拓方案的提出：方案1：立井延伸到兩個水平開拓。主井布置在井田中央，主副井首先打到200米水平，通過石門找到煤層，布置第一水平大巷。主副井延伸到500水平，通過石門找到煤層，布置第二水平大巷方案2：立井單水平加暗斜井。主副井均為立井，二水平為暗斜井延伸，軌道大巷采用電機車運輸。軌道大巷和運輸大巷布置在巖層中。方案3：立井三水平開拓。主井布置在井田中央，軌道大巷和運輸大巷布置在巖層中，沿底板掘進，局部半煤巖巷和巖巷，回風巷布置在巖層中沿頂板掘進。方案4：立井兩水平加暗斜井開拓，井筒布置在井田中央。主井副井在一水平均為立井開拓，三水平為暗斜井延伸，布置于井田中央，軌道大巷采用電機車運輸，軌道大巷和運輸大巷布置在巖層中，沿底板掘進，局部半煤巖巷和巖巷，回風大巷布置在煤層中沿頂板掘進。開拓方案的比較（1） 開拓方案技術(shù)比較以上所提四個方案大巷布置及水平數(shù)目均相同，區(qū)別在于井筒形式和井筒位置不同，及部分基建、生產(chǎn)費用不同。 方案一、二的主、副井井筒形式不同。方案一主、副井兩水平均為立井，立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利方案二主、副井一水平為立井，二水平為斜井，斜井的運輸提升能力比立井大，有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術(shù)復雜。經(jīng)過以上技術(shù)分析、比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果，在方案一、二中選擇方案二：立井兩水平開拓（井筒位于中部邊界）。 方案三、四主、副井井筒形式也不同。方案三主、副井兩水平均為立井，立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利方案四主、副井一水平為立井，二水平為斜井，斜井的運輸提升能力比立井大，有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術(shù)復雜。經(jīng)過以上技術(shù)分析、比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果，在方案三、四中選擇方案四：立井兩水平開拓加暗斜井延伸（井筒位于中部邊界）。（2）經(jīng)濟比較 表41 方案一：立井兩水平開拓方案一：立井兩水平開拓項目數(shù)量/10m基價/元費用/萬元費用/萬元基建費用/萬元主井開鑿表土段 基巖段 副井開鑿表土段 基巖段 井底車場巖巷 一水平石門巖巷 二水平石門巖巷 小計生產(chǎn)費用/萬元立井提升系數(shù)煤量/萬t提升高度/Km基價/元費用/萬元第一水平第二水平排水涌水量/m3時間/h服務(wù)年限/年基價/元費用/萬元4508760石門運輸系數(shù)煤量/萬t平均運距/Km基價/元費用/萬元第一水平第二水平小計合計 表42 方案二：立井單水平開拓加暗斜井延伸方案二：立井單水平開拓加暗斜井延伸項目數(shù)量/10m基價/元費用/萬元費用/萬元基建費用/萬元主井開鑿表土段 基巖段 斜井段36826副井開鑿表土段 基巖段43 斜井段36826井底車場巖巷 41874一水平石門巖巷 小計生產(chǎn)費用/萬元立井提升系數(shù)煤量/萬t提升高度/Km基價/元費用/萬元暗斜井提升排水涌水量/m3時間/h服務(wù)年限/年基價/元費用/萬元4508760石門運輸系數(shù)煤量/萬t平均運距/Km基價/元費用/萬元一水平石門小計合計 表43 方案三：立井三水平開拓方案三：立井三水平開拓項目數(shù)量/10m基價/元費用/萬元費用/萬元基建費用/萬元主井開鑿表土段 基巖段 副井開鑿表土段 基巖段85 井底車場巖巷100 一水平石門巖巷 二水平石門巖巷 三水平石門巖巷 小計生產(chǎn)費用/萬元立井提升系數(shù)煤量/萬t提升高度/Km基價/元費用/萬元第一水平第二水平第三水平排水涌水量/m3時間/h服務(wù)年限/年基價/元費用/萬元