【文章內(nèi)容簡介】 開采水平或不小于20年配產(chǎn)；，均應(yīng)符合合理開采程序，厚、薄煤層及不同煤質(zhì)煤層合理搭配開采，不應(yīng)采厚丟??；，應(yīng)體現(xiàn)生產(chǎn)集中原則，并應(yīng)保證采區(qū)及工作面合理接替?，F(xiàn)初步擬定了三種礦井年生產(chǎn)能力方案，具體如下：方案A：方案B：方案C：根據(jù)《煤礦工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》礦井投產(chǎn)后服務(wù)年限不應(yīng)過長，可由服務(wù)年限確定。礦井及第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限如表28。表28 礦井及第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 Mt/a礦井設(shè)計服務(wù)年限a第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限 a煤層傾角25176。煤層傾25176。~45176。煤層傾角45176。7035—6030—50252015—40201515 服務(wù)年限礦井可采儲量Zk、設(shè)計生產(chǎn)能力A礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為： 式中： ——礦井服務(wù)年限，a； ——礦井可采儲量，； ——設(shè)計生產(chǎn)能力，； ——礦井儲量備用系數(shù)。確定井型時需要考慮備用系數(shù)的原因是，礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井投產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高；局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少；有的礦井由于技術(shù)原因，使采出率降低，從而減少了儲量。代入數(shù)據(jù)得，礦井服務(wù)年限為：方案A：方案B：方案C：參照《煤礦工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，方案C較為合理，即： Mt/a；礦井服務(wù)年限為T=72a。第3章 井田開拓 概述 井田內(nèi)外及附近礦井開拓方式概述本設(shè)計城山煤礦井田位于黑龍江省雞西市城子河區(qū)，井田東側(cè)是正陽煤礦和東海煤礦，西側(cè)是沈煤集團(tuán)新城煤礦。東海煤礦采用斜井開拓方式，淺部正陽煤礦和地方小井采用箕斗斜井開拓方式。 影響本設(shè)計礦井開拓方式的因素及具體情況井田開拓方式的選擇應(yīng)全面考慮各種因素，主要因素包括：（特別是表土層情況）；；；；；。對以上各種因素要綜合研究，通過系統(tǒng)優(yōu)化和多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。影響本設(shè)計井田開拓方式的具體因素如下：本井田屬于緩坡丘陵地形，井田北部及中部皆為山崗地帶，崗溝起伏不平。整個井田的煤層上部標(biāo)高在+150m，下部標(biāo)高在750m，東西部分別以城F49和F19斷層為界。整個礦區(qū)共有5層可采煤層，即36B、36A、28，4全區(qū)發(fā)育。本井田煤層系緩傾斜薄煤層，平均傾角在15176。左右。本井田南部有穆陵河流過，雖然水量較大，但從井田深部流過，對本井田影響不大。附近河流對本井田開發(fā)影響不大。 礦井開拓方案的選擇 井筒形式和井口位置在一定的井田地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件下，礦井開拓巷道有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通稱為開拓方式。開拓方式主要是指井筒的形式。按照井筒的傾角不同(水平、傾斜、垂直)分為平硐開拓、斜井開拓、立井開拓和綜合開拓方式(平、斜、立井中的任何二或三種形式相結(jié)合進(jìn)行開拓)等四種方式。井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復(fù)雜。(1)平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，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(jìn)鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。(2)斜井開拓對十表土層較薄、煤層賦存較淺、水文地質(zhì)條件簡單的煤田，一般都可以采用斜井開拓。由于帶式輸送機(jī)運(yùn)煤方式的廣泛應(yīng)用，對于煤層賦存較深，但只要斜井能通過表土層，往往采用斜井或以斜井為主的綜合開拓方式。特別是大型或特大型礦井并下全部采用帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，則可實(shí)觀從工作面到地面的連續(xù)運(yùn)輸下有力地保證礦井高產(chǎn)高效。斜井開拓與立井開拓相比優(yōu)點(diǎn)是：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。 斜井開拓與立井開拓相比缺點(diǎn)是：斜井井筒長，提升深度有限，輔助提升能力小；通風(fēng)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(fù)雜。當(dāng)表土深，有較厚的含水沖積層或流砂時，斜井通過較復(fù)雜、較昂貴。同樣開采水平，斜井比立井長，維護(hù)費(fèi)用高，當(dāng)圍巖條件差時維護(hù)困難。采用絞車提升時，速度低，能力小，鋼繩磨損嚴(yán)重，動力消耗大，提升費(fèi)用高。當(dāng)井田傾斜很長時需要多段提升時則轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復(fù)雜，效率低，成本高。由于斜井較長，因此各種管線敷設(shè)長度大，通風(fēng)阻力大，增加了費(fèi)用。人員進(jìn)出井和材料設(shè)備等輔助運(yùn)輸時間長。上述這 些缺點(diǎn)都隨著開采深度和斜井斜長的加大而逐步突出。(3)立井開拓適應(yīng)性很強(qiáng)，可用于各種地質(zhì)條件，同時，在技術(shù)上也成熟可靠。因此，在地質(zhì)條件不能使用平嗣開拓又不利于斜井開拓時均可采用立井開拓。一般在表土厚、煤層賦存深時，應(yīng)采用立井開拓。當(dāng)水文地質(zhì)復(fù)雜(如覆蓋有厚表土含水砂巖，需用特殊施工方法開鑿井筒時(如用凍結(jié)法、鉆井法或注漿法等)，則立井是首選的方式。多水平開采的急傾斜煤層應(yīng)優(yōu)先考慮立井開拓。立井開拓受煤層傾角、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(fēng)量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時，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，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。根據(jù)城山煤礦井田的地表地形，地質(zhì)構(gòu)造，煤層賦存等因素考慮平洞開拓方式在技術(shù)上是不合理的，所以不考慮采用平硐開采。現(xiàn)提出三種井筒開拓方案，具體情況如下：方案一：雙立井開拓；方案二：雙斜井開拓；方案三：主斜井副立井開拓；以上三種井筒開拓方案技術(shù)比較如下：方案一：雙立井開拓，見圖31優(yōu)點(diǎn)： ，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利。 ，易于自動控制。 ，維護(hù)費(fèi)用低，有效斷面大通風(fēng)條件好，管線短，人員升降速度快。缺點(diǎn)： ，建井期限稍長； ； ，立井石門長度大，掘進(jìn)工程量大，掘進(jìn)費(fèi)用高。適用條件: 適用條件：煤層賦存深度200～1000m，含水砂層厚度20～400m,立井開拓的適應(yīng)性很強(qiáng)，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(dāng)?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。技術(shù)評價：根據(jù)井田的地表情況，地質(zhì)構(gòu)造，煤層埋深，運(yùn)輸能力等因素考慮，采用雙立井開拓方案在技術(shù)上是可行的。方案二：雙斜井開拓，見圖32 優(yōu)點(diǎn)：，掘進(jìn)速度快，地面工業(yè)建筑，井筒裝備，井底車場及硐室都比立井投資少； ，不用大型提升高備，鋼材消耗量?。? ，改擴(kuò)建比較方便，容易實(shí)現(xiàn)多水平生產(chǎn)，并能減少井下石門長度。缺點(diǎn)：，通風(fēng)阻力大，費(fèi)用增加； ，如果地質(zhì)條件復(fù)雜，不易維護(hù)； 。適用條件：煤層賦存較淺，垂深在200m以內(nèi)，煤層賦存深度為0～500m，含水砂層厚度小于20～40m，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡單的煤層．井筒不需要特殊方法施工的緩傾斜及傾斜煤層．技術(shù)評價：本井田煤層傾角小、傾向長度大、瓦斯涌出量較大，斜井開拓井筒過長，井筒斷面較小通風(fēng)較差，不利于瓦斯的抽放。兼于對斜井和立井的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件的綜合考慮雙斜井開拓方式在技術(shù)上不適合作為該礦井開拓方式。方案三：主斜井副立井開拓，見圖33優(yōu)點(diǎn)：，掘進(jìn)速度快，地面工業(yè)建筑，井筒裝備，井底車場及硐室都比立井投資少； ，不用大型提升高備，鋼材消耗量??； ，改擴(kuò)建比較方便，容易實(shí)現(xiàn)多水平生產(chǎn)，并能減少井下石門長度。 ，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利。 ，易于自動控制。 ，維護(hù)費(fèi)用低，有效斷面大通風(fēng)條件好，管線短，人員升降速度快。 ，不利于工業(yè)廣場的布置； ，生產(chǎn)調(diào)度及聯(lián)系不方便； ，增加了煤柱損失。適用條件：大型礦井需要膠帶輸送機(jī)斜井輸送，而通風(fēng)、輔助提升等需要立井來滿足的礦井，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡單的煤層。技術(shù)評價：根據(jù)本井田煤層賦存較深，考慮到前期投資和技術(shù)可行性，確定雙立井開采和雙斜井開采在技術(shù)上可行。上述井硐開拓方案的技術(shù)比較，確定雙立井開拓與雙斜井拓方案在技術(shù)上可行。根據(jù)規(guī)定，對技術(shù)可行的方案還應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。二．井口位置確定井口位置的選擇是井田開拓的重要組成部分。在選擇開拓方式(井筒形式及其用途)的同時，就要考慮各種可能的井口位置。井口位置與開拓方式要相互協(xié)調(diào)，經(jīng)綜合比選后擇優(yōu)確定。特別是提、運(yùn)煤炭的主井位置還要與地面生產(chǎn)系統(tǒng)、工業(yè)場地布置相匹配。井口及工業(yè)場地的位置一旦選定，不僅直接影響建設(shè)和生產(chǎn)初期的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，而且對整個礦井生產(chǎn)期間都有重大影響，因此，必需全面考慮井下和地面的各種條件。需要綜合考慮的主要因素和原則如下：(1)在井田走向方向的儲量中央或靠近中央位置使井田兩翼可采儲量基本平衡，這樣可使走向運(yùn)輸大巷的運(yùn)輸費(fèi)用最低，同時在生產(chǎn)中能保持兩翼均衡生產(chǎn)和采區(qū)的正常接續(xù)，而且巷道維護(hù)、通風(fēng)等費(fèi)用也相應(yīng)降低。若因地面、井下某種因素影響靠近中央位置，需要偏離時，在可能條件下要少偏離，下盡量避免井筒偏于一側(cè)，形成單翼生產(chǎn)的不利局面，特別是第一水平兩翼可采儲量的平衡問題，更要認(rèn)真研究。圖31 雙立井剖面示意圖圖32 雙斜井剖面示意圖圖33 主斜副立剖面示意圖 (2)在井田傾斜方面:采用單水平開采時考慮上、下山合理的長度，井簡與上山下部運(yùn)輸大巷靠近，與井底車場形成一體，盡可能不搞石門。采用多水平開拓時，在考慮各水平石門工程量總和小的同時，應(yīng)著先考慮第一水平的開采，然后兼顧其他水平。井筒與井底車場及主要運(yùn)輸大巷位置的選擇應(yīng)統(tǒng)一考慮。(3)開拓方式和井口位置選擇時，一定要與初期移交達(dá)產(chǎn)采區(qū)的位置及其接續(xù)統(tǒng)一考慮。初期采區(qū)要選擇在地質(zhì)（特別是構(gòu)造，煤層厚度及穩(wěn)定蘭性，頂?shù)装濉澈退臈l件好煤層儲量豐富與勘探程度高地面無建筑物或少量易遷建筑物，以便于迅速達(dá)產(chǎn)和增產(chǎn)的地段，同時盡量靠近井田中部。井筒應(yīng)靠近初期移交、達(dá)產(chǎn)采區(qū)。使井筒到底，巷道掘出井筒場地保護(hù)煤柱后即可掘進(jìn)準(zhǔn)備采區(qū)和工作面，使基建工程量少和貫通連鎖工程短，達(dá)到投資少、建井工期短的好效果。(4)井筒應(yīng)盡量避開或少穿地質(zhì)及水文復(fù)雜的地層或地段。如厚沖積層、含水沙層、強(qiáng)含水巖層和喀斯特溶洞、大斷層、構(gòu)造破碎帶、煤和瓦斯突出煤層、軟弱膨脹性大的地層、老井采空區(qū)等。同時應(yīng)將井底車場(包括巷道、硐室、井底水窩等)置于地質(zhì)和水文條件好的穩(wěn)定巖層中，并注意不受底部強(qiáng)含水層承壓水威脅。(5)盡量減少井筒及工業(yè)場地煤柱數(shù)量，特別是少壓或不壓前期開采條件好的煤層。有條件時可放在無煤帶和煤層無開采價值的地帶。(1)井筒位置應(yīng)選在比較平坦的地方。在山區(qū)、丘陵地帶要結(jié)合地面生產(chǎn)系統(tǒng)，充分利用地形盡量減少土石方工程量。(2)井口應(yīng)滿足防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。附近有河流或水庫(特別是上游水庫)時要考慮避免一旦決堤后的威脅及防范措施。(3)井口要避開地面滑坡、宕崩、雪崩、泥石流、流砂等危險地區(qū)。工業(yè)場地要盡可能在沒有砂土液化等工程地質(zhì)條件好的地段，強(qiáng)震、多展地區(qū)的工程地質(zhì)條件尤應(yīng)重視。(4)井口及工業(yè)場地位置必須符合環(huán)境保護(hù)的要求。(5)工業(yè)場地要少占或不占良田。(6)井口位置要與礦區(qū)總體規(guī)劃的交通運(yùn)輸、供電、水源、居住區(qū)、輔助企業(yè)等布局相協(xié)調(diào)，使之有利生產(chǎn)，方便生活。影響確定井口位置的因素很多，需要全面考慮。但對每一個具體的礦井，一般只有幾個條件直接影響井口位置選擇。在全面詳細(xì)掌握和分析研究資料的基礎(chǔ)上提出23個方案經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。有時，某個條件突出，成為主要矛盾時，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析即可決定井口位置而無需比較。根據(jù)上述要求現(xiàn)提出三種井口位置方案，具體情況如下：方案一：井口位于井田的淺部；方案二：井口位于井田的中部；方案三：井口位于井田的深部。詳見剖面示意圖圖34圖34 井筒位置比較示意圖以上三種井筒開拓方案技術(shù)比較如下：方案一：井口位于井田的淺部時石門掘進(jìn)工程量加大，運(yùn)輸費(fèi)增加。方案二：井口位于井田的中部時同樣是石門掘進(jìn)量大，運(yùn)輸費(fèi)用大。方案三：井口位于井田的深部即下部時，沒有了石門掘進(jìn)量且運(yùn)輸費(fèi)用也相對減少。根據(jù)本井田的儲量分布圖及剖面圖?？紤]主要巷道布置，運(yùn)輸費(fèi)用，掘進(jìn)工程量等因素，確定井口的位置在整個井田的走向中央靠近傾向上部。 開采水平數(shù)目和標(biāo)高根據(jù)礦井井田斜長（垂高）的大小、開采煤層的多少和煤層傾角的陡緩，井田內(nèi)可設(shè)一個或幾個開采水平。開采水平的劃分與井田內(nèi)階段的劃分密切相聯(lián)系，而井田內(nèi)劃分階段的多少主要取決于井田斜長和階段尺寸的大小。開采水平的尺寸以水平垂高（或稱水平高度）表示，水平垂高是指該水平范圍的垂高。合理的開采水平垂高應(yīng)以合理的階段垂高（斜長）為前提，并使開采水平有合理的服務(wù)年限，有利于水平和采區(qū)的接替，還要有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好。合理的水平垂高應(yīng)注意滿足一下要求：根據(jù)以上各方面原因，考慮到本礦井煤層傾角15176。，傾斜長度近3500m，不具備單水平開采的條件，同時礦井的瓦斯涌出量較大，屬于高瓦斯礦井，所以不適合采用上下山式開采。因此，針對本礦井提出以下兩種方案方案一：井田劃分為三個開采水平，采用上山式開采；方案二：井田劃分為四個開采水平，采用上山式開采。表32 水平儲量及服務(wù)年限表方案水平垂高（m）斜長（m）儲量(Mt)服務(wù)年限（年）