【文章內容簡介】 礦井的可采儲量，萬 t； K—— 礦井儲量備用系數，取 K=； A—— 礦井設計生產能力，萬 t/a。 由第二章計算結果可知：礦井可采儲量為 萬 t，則礦井服務年限為 T= ? = ? 60a 以上結果符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》的規(guī)定。 山東科技大學畢業(yè)設計 第 頁 經過礦井服務年限的核算，符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》之規(guī)定，因此最終確定礦井的生產能力為 240 萬 t/a。 4 井田開拓 井田開拓的基本問題 井筒形式 及數目的 確定 一般情 況下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三種。斜井適用于井田內煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質情況簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。平峒適用于地形條件合適，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)場地和引進鐵路，上山部分的儲量大致能滿足同類井型水平服務年限要求。綜合興隆莊煤礦的實際情況：（ 1）表土層較厚，平均為 ，且風化嚴重；（ 2）地處平原，地勢平坦，地面標高平均為 +50m左右，煤層埋藏較深，距地面垂深在 300～ 500m 之間。因此，斜井及平峒均不適用于興隆莊礦。 由于立井開拓的適應 性較強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制；在采深相同的條件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利；井筒的斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的的要求，且阻力小，對深井更為有利；當表土層為富含水的沖積層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質構造和煤層產狀均特別復雜的井田，能兼顧井田淺部和深部不同產狀的煤層。因此，綜合以上因素并結合興隆莊礦的實際情況，確定井筒的形式為立井。 本礦井采用一對立井開拓：主立井采用箕斗提煤；副立井采用罐籠 提升矸石，升降人員、設 備、材料，且兼作進風井。 副井安裝梯子間，作為一個安全出口?？紤]到興隆莊井田范圍較大，礦井通風方式經過比較后確定為兩翼對角式通風（具體比較情況見第九章），在井田西翼和東翼各掘一個風井，即西風井和東風井，每個風井均安裝梯子間，作為回風井并兼作安全出口。 井筒位置的確定 井筒是井下與地面出入的咽喉，是全礦井的樞紐。井筒位置的選擇對于建井期限、基本建設投資、礦井勞動生產率以及噸煤生產成本都有重要影響，因此，井筒位置一定要合理選擇。 選擇井筒位置時要考慮以下主要原則： 有利于井下合理開采 （ 1）井筒沿井 田走向的有利位置 山東科技大學畢業(yè)設計 第 頁 當井田形狀比較規(guī)則而儲量分布均勻時，井筒沿井田走向的有利位置應在井田的中央；當井田儲量分布不均勻時，井筒應布置在井田儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運輸工作量最小，通風網絡較短，通風阻力小。應盡量避免井筒偏于一側，造成單翼開采的不利局面。 （ 2）井筒沿煤層傾向的有利位置 在傾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同時考慮到減少煤損，盡量讓工業(yè)廣場保護煤柱圈住一些影響生產的地質構造和斷層。 有利于礦井初期開采 選擇井筒位置要與選擇初期開采區(qū)密切結合起來，盡可能使 井筒靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道工程量，節(jié)省投資和縮短建井期。 盡量不壓煤或少壓煤 確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護煤柱，做到不壓煤或少壓煤。為了保證礦井投產后的可靠性，在確定井筒位置時，要使地面工業(yè)場地盡量不壓首采區(qū)煤層。 有利于掘進與維護 （ 1）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，應使井筒通過的巖層及表土層具有較好的水文、圍巖和地質條件。 （ 2） 為加快掘進的速度，減少掘進費用，井筒應盡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。 （ 3）為便于井筒的掘進和維護，井筒不應設在受地質破壞比較劇烈的地帶及受采動影響的地區(qū)。 （ 4）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。 便于布置地面工業(yè)場地 井口附近要布置主、副生產系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)之間互相聯接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術條件，應盡量避免穿過村鎮(zhèn)居民山東科技大學畢業(yè)設計 第 頁 區(qū)、文物古跡保護區(qū)、陷落區(qū)或采空冒落區(qū)、洪水侵入區(qū)；要盡量少占農田、果園經濟作物區(qū)，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道 工程。為考慮長期運輸的行車安全和管理，要盡量避免與公路或其他農用道路相交，力求使接軌點位于編組站配線一側。 另外，井口標高應高于歷年的最高洪水位；還要考慮風向的影響，防止污染。總之，選擇井筒位置要統(tǒng)籌井田全局，兼顧前期和后期、地下與地面等各方面因素。不僅要考慮有利于第一水平，還應兼顧其他水平，適當考慮井筒延伸的影響。 通過以上分析，為了 減少煤柱損失，縮短煤炭外運距離，減少運輸費用，平衡井田西、東兩翼的運輸和通風系統(tǒng)，主副井布置在 井田儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田 。礦井通風方式為中央并列式，在井 田開采后期再設一個風井，已解決礦井通風問題。 為此，確定主井，副井，西風井，東風井具體位置見興隆莊煤礦開拓平面圖。 工業(yè)廣場位置、形狀和面積的確定 工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素： （ 1） 盡量位于井田儲量中心，使井下有合理的布局； （ 2） 占地要少，盡量做到不搬遷村莊； （ 3） 盡量布置在地質條件較好的區(qū)域，同時工業(yè)場地的標高要高于最高洪水位； （ 4） 盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失。 根據以上原則并結合本礦井的實際情況，工業(yè)廣場與主副井筒位置相同，靠近鐵路布置。依據《關于煤礦設計規(guī)范中若干條文修改的決定（試行）》之規(guī)定：井型 在 240 萬 t/a 及以上，占地面積標準為 公頃 /10 萬 t。由此確定工業(yè)廣場占地面積為 24 公頃。工業(yè)廣場形狀為矩形，其尺寸為：長179。寬 =600m179。400m=240000m2。 開采水平數目、位置和標高的確定 興隆莊井田范圍內煤層傾角 3186。~12186。，平均 8186。，為近水平煤層。全區(qū)范圍內山東科技大學畢業(yè)設計 第 頁 可采煤層為 3煤，若采用斜井延伸，由于煤層傾角太小，需要開鑿的斜井太長，在技術經濟上均不合理，因此決定采用立井單水平開拓。水平標高為－ 390m，采3 煤。 開拓方案的確定 根據第三章所核算礦井服務年限，全礦井服務年限為 ， 3 煤儲量豐富，服務年限長，為礦井主采煤層也是本設計開拓方案主要考慮對象。 方案的提出 由于本井田地形平坦，表土層較厚，所以采用立井開拓（主井設箕斗），并按井下運輸量最小的原則確定了井筒位于井田儲量的中央。為避免采用箕斗井回風時封閉井塔等困難和減少開鑿風井的數目，決定采用兩翼對角式通風（具體見第九章），風井位置見礦井開拓平面圖。 因本井田瓦斯和涌水都不大，水平內采用下山開采在技術上是可行的。 考慮到主采煤層 3煤層為厚度 ，布置煤層大巷及煤層上下山，巷道維護困難，維護費用高 。又根據興隆莊礦地質資料，煤層有自燃發(fā)火傾向。因此，布置煤層大巷及煤層上下山在技術和經濟上均不合理，故不予考慮布置煤層大巷及煤層上下山。 為減少煤柱損失和保證大巷及上下山的維護條件，運輸大巷和上下山均設于3煤層底板下垂距 15~25m 的厚層砂巖內，軌道大巷亦設于 3煤層底板厚層砂巖中，與 3 煤垂距 15~100m。其中，軌道大巷和運輸大巷的方向與煤層走向大體平行，沿直線掘進。軌道大巷水平布置，只設 3?的流水坡度，運輸大巷隨煤層起伏，坡度相應改變，但變化幅度不大，以與 3煤層保持 20m左右的垂距。 井田范圍內煤層 傾角 3186。~12186。，平均 8186。，為近水平煤層。因此，其準備方式既可以采用采區(qū)式，也可以采用帶區(qū)式。 根據前述各項決定，提出三種在技術上可行的方案： （ 1）方案 1 津鋪 鐵路以西塊段，采用帶區(qū)式準備； 津鋪鐵路以東塊段，大巷北 側采用帶區(qū)式準備，大巷南側深部采用下山開采。 山東科技大學畢業(yè)設計 第 頁 （ 2）方案 2 津鋪 鐵路以西塊段，采用帶區(qū)式準備； 津鋪 鐵路以東塊段，大巷北側采用采區(qū)式準備，大巷南側深部采用下山開采。 （ 3）方案 3 津鋪 鐵路以西塊段，采用采區(qū)式準備； 津鋪 鐵路以東塊段，大巷北側采用帶區(qū)式準備，大巷南側深部采用下山開采。 開拓方案技 術比較 方案 1 和方案 2的區(qū)別在于 津鋪 鐵路以東塊段，大巷北側是采用帶區(qū)式準備還是采區(qū)式準備。兩方案相比，方案 1 和方案 2 的基建費相同，二者差別在生產費上。粗略估算表明：方案 2的生產費比方案 1 多出 %，兩者相差不大，需通過經濟比較才能確定其優(yōu)劣。 方案 1 和方案 3的區(qū)別在于 津鋪 鐵路以西塊段是采用帶區(qū)式準備還是采區(qū)式準備。粗略估算表明：方案 1 比方案 3 多掘軌道大巷、運輸大巷，基建費方案 1比方案 3 多出 萬元；而方案 3 的生產費比方案 1 多出 萬元；總費用方案 3 比方案 1 多出 %，兩者也相差不 大，亦需通過經濟比較才能確定其優(yōu)劣。 表 4—1 各方案粗略估算費用表 方案 項目 方案 1 方案 2 生產費 /萬元 大巷運輸 179。 (179。 179。+179。 179。) = 大巷運輸 179。 (179。 179。) = 總計 費用 /萬元 費用 /萬元 百分率 100% 百分率 % 方案 1 方案 3 基建費 /萬元 軌道大 巷 800179。 179。 104= 運輸大巷 1105179。 179。 104= 小計 山東科技大學畢業(yè)設計 第 頁 生產費 /萬元 大巷運輸 179。 (179。 179。+179。 179。+179。 179。+179。 179。)= 大巷運輸 179。 179。 179。= 總計 費用 /萬元 費用 /萬元 百 分率 100% 百分率 % 開拓方案經濟比較 方案 1 和方案 2 及方案 1 和方案 3 有差別的建井工程量、生產經營工程量、基建費、生產經營費和經濟比較結果，分別計算匯總于表 4— 2 表 4— 2 費用匯總表 方案 項目 方案 1 方案 2 費用 /萬元 百分率 /% 費用 /萬元 百分率 /% 基建工程費 100 生產經營費 100 總費用 100 方案 項目 方案 1 方案 3 費用 /萬元 百分率 /% 費用 /萬元 百分率 /% 基建工程費 100 生產經營費 100 總費用 100 在上述經濟比較中需要說明以下幾點： （ 1）方案 1 和方案 2 在 津鋪 鐵路以西塊段的帶區(qū)劃分方案及帶區(qū)巷道布置形式相同；方案 1 和方案 3 在 津鋪 鐵路以東塊段、大巷北側的帶區(qū)劃分方案及 帶區(qū)巷道布置形式相同；三個方案在 津鋪 鐵路以東塊段、大巷南側下山開采方案相同。 （ 2）大巷和采區(qū)上下山的輔助運輸費用均按占運輸費用的 20%進行估算。 （ 3）三個方案的車場（帶區(qū)車場、采區(qū)車場）雖有差別，但基建費相差不大，故未予比較。 （ 4）井筒、井底車場、主石門、階段大巷和總回風巷等均布置于堅硬的巖層中，它們的維護費用低于 元 /am，故比較中未對比其維護費用的差別。 山東科技大學畢業(yè)設計 第 頁 綜合評價優(yōu)選 從以上技術經濟比較結果可以看出： （ 1） 方案 2 的 基建工程費 比方案 1 多出 %，其生產經營費用比方案 1多出 %，總費用上方案 2 比方案 1 多出 %，兩者相差較大。另外，從整體上來看，方案 1 的巷道布置系統(tǒng)比方案 2 的簡單，因此，決定采用方案 1。 （ 2） 方案 3 的 基建工程費 比方案 1 多出 %，其生產經營費用比方案 1多出 %，總費用上方案 2 比方案 1 多出 %，兩者相差較大。另外，從整體上來看，方案 1 的巷道布置系統(tǒng)比方案 3 的簡單，因此，決定采用方案 1。 綜合以上技術經濟比較結果，最終決定采用方案 1。 帶區(qū)和采區(qū)的劃分及布置 根據上述所確定開拓方案，井田范圍內主要采用帶區(qū)式準備，只在水平深部采用下山開采。由此，全礦第一水平共劃分為 7 個帶區(qū)、 2 個采區(qū)。其中， 津鋪鐵路以西劃分為 4 個帶區(qū) 和一個采區(qū) ：西一帶區(qū)，西二帶區(qū) ，西三帶區(qū)， 南一帶區(qū) 和南二采區(qū) ； 津鋪 鐵路以東劃分為 3 個帶區(qū)和 1 個采區(qū)：東一帶區(qū)、東二采區(qū)區(qū)、 北 一 帶區(qū) 區(qū)和 北 二 帶 區(qū)。具體布置見興隆莊 煤礦開拓平面圖。 煤層生產能力 3煤的可采厚度為 ，各煤層的原煤容重均為 。因此， 3 煤的煤層生產能力為 ， 礦井開拓延伸及深部開拓布置方案 根據前述，因本井田瓦斯和涌水都不大，水平內采用下山開采在技 術上是可行的。因此，水平內開采深部時采用巖石下山開采。 礦井帶區(qū)間 接替順序 帶區(qū)間接替順序 水平內首先開采井田西翼帶區(qū)。大巷兩側對應帶區(qū)采用跨大巷順序開采，帶區(qū)之間交叉生產，即：當開采西一帶區(qū)一分帶時，在西二帶區(qū)一分帶準備接替工作面，接替工