【文章內容簡介】 井開拓方式。立井開拓的適層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制。應性很強，一般不受煤為了避免采用箕斗井通風時封閉井塔困難和減少穿越表土層，初期決定開鑿一個風井。并采取中央邊界式通風，風井位于北部邊界處，這樣由于邊界留有邊界煤柱，風井就不需要留設保護煤柱，減少了煤柱的損失。同時為了減少煤柱損失和保護大巷維護條件，把運輸大巷設在煤層底板下30m處，根據(jù)該礦井井田走向、傾向長度及設計規(guī)范的有關規(guī)定，本井田可以劃分兩個水平或三個水平，初期采用立井開拓具體方案見第二節(jié)。同時由于太原組L7灰?guī)r距主采煤層二1層底板較近（），水壓較高，二1煤層底板太原組灰?guī)r含水層、寒武系灰?guī)r含水層富水區(qū)，有可能構成對二1煤層開采的突水威脅，因此后期掘進暗斜井時也不適宜采用暗立井。雖然把井筒落底于煤層底板從技術上可行，但是從安全性和可靠性角度來講，井筒落底于煤層頂板更合適。故決定把主、副井筒開掘與煤層頂板，后期主副井延伸時采用斜井延伸，具體方案見第二節(jié)。 影響立井開拓的主要因素分析影響設計礦井開拓方式的主要因素包括精查地質報告、所確定的煤層自然產(chǎn)狀、構造要素、頂?shù)装鍡l件、沖積層結構、地形以及水文地質條件等。其中以煤層賦存深淺和沖積層的水文地質條件對開拓方式的影響最大。 井田開拓 開拓方案的提出及技術比較根據(jù)前述各項決定，本井田在技術上可行的開拓方案有下列兩種： ⑴立井一水平加暗斜井二水平延伸，見圖4－1圖4－1 立井一水平加暗斜井二水平延伸開拓方式 ⑵立井一水平加暗斜井二、三水平，見圖4－2圖4－2 立井一、二水平加暗斜井三水平開拓方式 首先，根據(jù)以上開拓方案簡圖可以看出，兩方案從技術上均可行。其次，根據(jù)該礦井的實際情況，從以上兩方案的簡圖可知：雖然方案Ⅱ比方案Ⅰ多開設立井井筒、階段石門、和立井井底車場，但是與方案Ⅰ相較，方案Ⅱ相應減少了井筒和石門的運輸、提升、排水費用，且建井初期投資相對較少；所以兩方案要經(jīng)過經(jīng)濟比較才能夠確定其優(yōu)劣。 方案經(jīng)濟比較 我們在對方案Ⅰ和方案Ⅱ兩個方案進行比較時，可以只將兩個方案中有差別的基建工程量、基建費用、生產(chǎn)經(jīng)營費用及費用匯總表分別計算匯總于表4－表4－表4－3和表4－4。通過費用匯總表在經(jīng)濟上來比較兩方案的優(yōu)越。表4－1 基建工程量時期項目方案Ⅰ方案Ⅱ早期主井井筒/m+30+30副井井筒/m+10+10井底車場/m25792579主石門/m220220大巷/m1350+14001350后期主井井筒/m10701350副井井筒/m1070665+665井底車場/m25792579+2579主石門/m320320+320運輸大巷/m18002400+1800表4－2 基建費用表 方案項目方案Ⅰ方案Ⅱ工程量/m單價/ 費用/萬元工程量/m單價/ 費用/萬元早早期主井井筒50005000副井井筒58005800井底車場2579320025793200風井31946003194600大巷1350+1400390011503900小計后晚期主井井筒10704700665+6654700611副井井筒10704900665+6654900637井底車場2579460014992579+257946002898運輸大巷140041007381400 41001722小計5868萬元共計表4－3 生產(chǎn)經(jīng)營費用項目方案Ⅰ生產(chǎn)經(jīng)營費用/萬元項目方案Ⅱ生產(chǎn)經(jīng)營費用/萬元提升＝1070＝提升＝1300 ＝排水3652404＝排水36524（+）104＝合計合計表4－4 費用匯總表方案項目方案Ⅰ方案Ⅱ費用/萬元百分率/％費用/萬元百分率/％基建工程費100生產(chǎn)經(jīng)營費100總費用 100 從前面表格中的計算可以看出，方案Ⅱ的總費用要比方案Ⅰ％，很明顯方案Ⅰ要比方案Ⅱ優(yōu)越的多，故決定采用方案Ⅰ。主井落底在煤層附近，副井落底在二1煤層頂板，距二1煤層約50m，主井采用水平上裝載方式。 確定方案 綜上比較可知方案Ⅱ的總費用超過了方案Ⅰ％，故決定采用方案Ⅰ。即采用立井多水平上山式開拓方式：第一水平位于550m，采取上山開采；第二水平位于950m，采取上山開采。整個礦井劃分為兩個大的階段，第一階段的階段垂高為350m。 井筒特征在礦井開拓方式確定以后，還應對礦井主要井筒（包括主井、副井、風井）的橫斷面布置形式、井筒裝備、井筒斷面尺寸、井筒支護材料等特征進行說明。 井筒用途、布置及裝備 根據(jù)礦井開拓布置，礦井初期布置主井、副井和風井三個井筒。 主井：，裝備一對9t多繩標準箕斗，金屬罐道梁、鋼罐道，擔負全礦井的煤炭提升任務，見圖41。 副井：，裝備一對雙層單車()多繩罐籠(一寬一窄)，鋼罐道、設梯子間。井筒內敷設排水、壓風、灑水等管路及動力電纜及通訊信號電纜等。擔負全礦井的升降人員、提矸下料等輔助提升任務，并兼作礦井的安全出口，見圖42。 回風井：，擔負全礦井的回風。裝備梯子間，兼作礦井的安全出口，見圖43。各井筒特征見井筒特征表45序號名 稱單位主井副井回風井1井口坐標緯距Xm+++徑距Ym+++2井口標高m+++3提升方位角度180902604井筒深度m5井筒直徑凈m掘進凍結段m基巖段m6井筒斷面凈m2掘進凍結段m2基巖段m27砌壁厚度凍結段m基巖段m材料凍結段鋼筋砼鋼筋砼鋼筋砼基巖段素砼素砼素砼8表土層厚度m9凍結深度m10井筒裝備一對9t多繩箕的，鋼罐道一對雙層單車()多繩罐籠(一寬一窄)玻璃鋼梯子間 井筒施工方法 井田內新生界地層厚度大，預計井筒穿過新生界地層厚度約450m，且沖積層富水性強，穩(wěn)定性差，需采用特殊方法施工。根據(jù)國內特殊鑿井施工經(jīng)驗，采用凍結法和鉆井法施工均是可行的，二者投資相差不大，鉆井法施工，安全可靠，地面預制井壁質量高，但鉆井泥漿處理不便，施工速度提高較慢，目前提升井筒采用凍結法施工的居多?；鶐r段施工初步確定采用普通法，過含水層時，可考慮采用工作面預注漿等施工方法。 主、副井井筒內由于裝有提升設備，井筒安全間隙必須保證，對井筒偏斜要求高，而鉆井法施工的井筒成井均有偏斜，所以國內提升井筒多采用凍結法施工，考慮到本區(qū)煤層埋藏深、表土覆蓋層厚度大，表土下基巖尚有230多米，本次設計主、副井井筒表土段暫按凍結法施工考慮。 ，，根據(jù)目前特殊鑿井施工現(xiàn)狀，采用鉆井法或凍結法施工在技術上均可行，經(jīng)比較凍結法施工工期較鉆井法短約7個月，但準備工期較鉆井法長約5個月。總工期鉆井法略長，但從造價分析，目前鉆井井筒造價略低。綜合考慮到主、副、風井在同一廣場內，風井與主、副井可以避開積極凍結時間，而鉆機設備及施工隊伍少，故中央風井亦暫確定凍結法施工。 根據(jù)國內目前凍結法施工井筒現(xiàn)狀，結合本區(qū)具體情況井筒表土段擬采用雙層鋼筋砼塑料板夾層復合井壁。在以后階段設計中，根據(jù)技術發(fā)展和具體條件，進一步確定井壁結構形式。基巖段井壁采用素砼支護。 各立井斷面形狀的確定 、主井本礦井設計主、副井在表土段均變二次掘進斷面，200～，副井200m以淺，200～。砼標號C30～C70，深層表土段考慮內外壁采用雙側配筋；風井井壁結構同主井。主井井筒斷面布置如下：圖41 主井斷面布置圖 、副井，用作全礦井升降人員、下材料、設備及作為輔助提升。亦作為全礦井新鮮風流入口，井筒裝備一對一噸雙對雙層單車()多繩罐籠(一寬一窄)，并兼作排水。為防止斷繩事故，設有防墜器。支護材料：基巖段采用單層砼結構，凍結段采用雙層砼結構；井壁厚度：基巖段500mm，凍結段1000mm。井筒內裝備有鋼絲繩罐道、梯子間、電纜線和水管管道等。副井井筒斷面布置如下： 圖42 副井斷面布置圖副井風速校核：式中：——通過井筒的風速，m/s；——通過井筒的風量，m3/s；——井筒凈斷面積，m2；——井筒的有效斷面系數(shù)，；——《安全規(guī)程》規(guī)定的允許最大風速；由此： 所以井筒選擇符合要求。 風井風井主要用于回風兼作礦井的安全出口。配備有梯子間及管路、電纜等。采用砼支護，井壁厚度為750mm。風井井筒斷面布置如下： 線路總平面布置設計 井筒相對位置的確定： 本礦井所在地地形平坦，井筒位置不受地面限制，主井中心坐標為（+，+），副井中心坐標為（+， + ），（滿足《規(guī)程》中不小于30m的規(guī)定）。圖 44 主副井相對位置圖設計依據(jù)：⑴設計礦井基本概況，見表4－6⑵主副井的提升概況提升設備：主井：9t箕斗一對。副井：一對雙層單車()多繩罐籠(一寬一窄)。表4－6 設計礦井基本概況表1開拓方式立井開拓2生產(chǎn)能力3年工作日330d4日提升時間16h5矸石系數(shù) 井底車場及硐室 井底車場型式井底車場是連接礦井主要提升井筒和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱。它聯(lián)系著井筒提升和井下運輸兩大生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為提煤、提矸、下料、供電和升降人員等各項工作服務。 從礦車在井底井場內的運行特點看，井底車場有兩大類，即環(huán)形式和折返式。，由于井筒落于煤層頂板，致使井筒距主要運輸巷道較遠故選擇環(huán)形井底車場；另外由于環(huán)形刀式車場可減少掘進工程量，并且在直線段頂推礦車比較安全，故選用立井刀式環(huán)行井底車場。 圖45 井底車場設計示意圖 車場設計基本參數(shù)本設計礦井采用一條運輸大巷布置，大巷內鋪設雙規(guī)，軌距均為600mm，軌型為24kg/m；井底車場選用規(guī)矩600mm,軌型為30kg/m、24kg/m。井下運煤采用3t底卸式礦車運煤； ；XK86/110KBT型蓄電池電機車牽引。 一些基本問題的確定 （1）井下主要運輸大巷采用K12D型3t底卸式礦車（外形尺寸為368012001400）運煤，每列車由17輛礦車組成；電機車選用蓄電池式電機車，型號XK86/110KBT，其尺寸為450010601550。 （2），其尺寸為20008801150，掘進煤列車由37輛礦車組成；煤矸混合列車由28輛礦車組成，其中煤車九輛，礦石車19輛；本礦井選用1t材料車，每列材料車按20輛考慮，型號為MC16A A，外形尺寸20008801150；。 （3）煤車直接由主井重車線落入井底煤倉；矸石列車在副井重車線機車分離以后，電機車經(jīng)機車繞道至副井空車線牽引空車經(jīng)繞道出井底車場；材料的運行路線與矸石空車相同。 空重車線長度、列車運行及調車方式、車場通過能力. 空重車線長度井底車場線路包括存車線和行車線。存車線為存放空、重車輛的線路，它由主井重車線、主井空車線、副井重車線、副井空車線及材料車線組成。根據(jù)我國煤礦多年實踐經(jīng)驗，各類存車線可以選用下列長度：～；中小型礦井主井空、～?！?；～。副井提升矸石，矸石列車較煤列車短，但為使其長度留有調整的余地，并考慮到出矸工作不均勻、不連續(xù)，故副井空、。材料車線長度，大型礦井應能容納10輛以上材料車，一般為15～20倆材料車；中小型礦井應能容納5～10輛材料車。根據(jù)本設計礦井實際生產(chǎn)能力，各類線長度如下：、重車線長度L=mnL1+L2+L3式中：L—主井空、重車線長度，mm—列車數(shù)，列數(shù)，；n—每列車的礦車數(shù)，輛，取17輛；L1—一個礦車長度，m，3680mm；L2—電機車長度，m，4500mm；L3—列車制動距離，m，取13m；L=mnL1+L2+L3=202++13 =，取112m。、副井空、重車線長度 L=mnL1+L2+L3式中： L—副井空、重車線長度，m m—列車數(shù)，列數(shù)，； n—每列車的礦車數(shù)，輛，取37輛； L1—一個礦車長度，m，2000mm； L2—電機車長度，m，4500mm； L3—列車制動距離，m，取13m；L＝mnL1+L2+L3=372000+4500+13000 ＝,取92m.、材料車線長度 L=10L材 式中： L—材料車線長度，m； L材—一輛材料車長度，m，2000mm； L=10L材=102000=20000mm 取L=20m 調車方式東翼：電機車牽引列車駛入調車線，機車摘鉤繞到列車尾部，將列車頂入副井重車線。機車經(jīng)回車線至副井空車線，掛鉤后牽引列車返回東翼。西翼：機車牽引列車進入車場調車線，當列車尾部經(jīng)過1號道岔即換向頂列車進入副井重車線。機車經(jīng)回車線至