【文章內(nèi)容簡介】 首采區(qū)煤層。 （ 5） 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對井筒布置的影響 要保證井筒、井底車場及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)使井筒盡量不穿過或少穿過流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應(yīng)力區(qū)。 （ 6） 井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場地 井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相聯(lián)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(shù)條件。 （ 7） 井筒井口位置的標(biāo)高應(yīng)高于當(dāng)?shù)?的歷年最高洪水位。 風(fēng)井位置的選擇 本井田 的井田上部有煤層露頭，為了盡可能的少壓煤和利用煤層的風(fēng)氧化帶正好在井田的上邊界中部這一地理優(yōu)勢，因此將風(fēng)井布置在煤層露頭的中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 包圍圈內(nèi)，為了避免后期通風(fēng)路線過長需要在工業(yè)廣場上另開設(shè)一風(fēng)井以達到最小的減少煤的損失的目的 。 表 41井筒的坐標(biāo) 坐標(biāo) 井筒 X軸 y軸 主井 3756875 3946300 副井 3757775 3946285 風(fēng)井 3757840 3947750 確定工業(yè)廣場位置 礦井工業(yè)廣場屬于一級保護 建筑，工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素。 （ 1） 盡量位于儲量中心，使井下有合理的布局。 （ 2） 處于當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，避免空氣污染。 （ 3） 占地面積盡量小，盡量做到不搬遷村莊。 （ 4） 盡量布置在地勢比較平坦、地質(zhì)條件較好的區(qū)域，同時工業(yè)場地的標(biāo)高要高于歷年最高洪水位。 （ 5） 盡量減少工業(yè)廣場壓煤量。 綜合以上五條原則，結(jié)合本礦的具體情況，井田中部的地面標(biāo)高為最高并且遠離村莊，因此把工業(yè)廣場選在井田的中部。 確定開采水平位置、標(biāo)高及水平垂高 本礦井為中型礦井，井田可采儲量有限，故借鑒現(xiàn)有礦井的經(jīng)驗確定開采水平的數(shù)目為兩個。 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，有利于礦井水平和采區(qū)的接替，還要有較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。設(shè)計時主要考慮以下因素： （ 1） 階段斜長 目前，煤炭運輸、輔助提升、行人條件和合理的區(qū)段數(shù)目是制約階段斜長的主要因素，階段斜長在隨著先進設(shè)備的不斷出現(xiàn)有加大的趨勢，目前一般可達到 1500m，少數(shù)能達到 2021m。 （ 2） 有利于采區(qū)正常接替 階段斜長增長，采區(qū)儲量多，采區(qū)服務(wù)年限長對采區(qū)接替有利。 （ 3） 經(jīng)濟上有利的水平垂高 開采水平垂高過小，造成嚴(yán)重的 采掘失調(diào)，合理的增加水平垂高，可以減少水平數(shù)目，減少基建工程量，目前我國礦井一般的階段垂高如表 42所示。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 表 42我國礦井階段垂高表 井型 緩傾斜煤層 /m 傾斜煤層 /m 急傾斜煤層 /m 大中型礦井 100～ 250 100～ 200 100～ 150 小型礦井 60～ 100 80～ 120 80～ 120 根據(jù)本礦實際情況，煤層傾角較小，平均為 7186。 左右，煤田的傾向長度比較短，因此取第一水平和第二水平的垂高取 100m。 階段運輸大巷位置的選擇 由于運輸大巷不僅要為上水平開采的煤層服務(wù)還將作為開采下水平 煤層的總回風(fēng)道，其總的使用年限達數(shù)十年以上，為了便于維護和使用，應(yīng)不受開采個煤層的采動影響。 大巷布置在煤層中的優(yōu)點是：容易施工，掘進速度快，掘進費用低，便于機械化作業(yè)，掘進中可以進一步探明煤層變化情況和地質(zhì)構(gòu)造。缺點是巷道受采動影響，維護困難，維護費用高，大巷兩側(cè)要留 30m～ 40m 煤柱，煤炭損失較大，采區(qū)發(fā)生火災(zāi)時，不易密封。 大巷布置在巖層中的優(yōu)點是：巷道維護條件好，維護費用低，巷道施工能按要求保持一定的方向和坡度；少留煤柱或不留煤柱，減少煤炭損失，便于設(shè)置煤倉；在有瓦斯突出和自然發(fā)火危險的礦井中，采區(qū) 封閉好。缺點是巖石工程量大，掘進施工困難，掘進速度慢，掘進費用高。 綜合以上各方面的因素，大巷布置在煤層中經(jīng)濟上雖然占有很大的優(yōu)勢，但相對于巖石大巷而言技術(shù)上很難達到很好的支護效果，安全上得不到保證。大巷布置在煤層底板巖石中，可采用目前先進的跨采技術(shù)，提高煤炭的采出率。 因此，本礦井第一水平階段運輸大巷布置在距二 2煤層底板 15m 的穩(wěn)定細砂巖 中。 井田開拓方案的確定 本井田地形平坦，表土較厚且有流沙層，所以采用立井開拓，并按流沙層較薄，井下生產(chǎn)費用較低的原則確定了井筒位于井田走向中部流沙層薄處。采用一個 主立井和一個副立井，為了減少穿越流沙層開鑿風(fēng)井的數(shù)目和限于本井田的儲量而少壓煤采用風(fēng)井布置在煤層露頭之外，并且整個礦井服務(wù)年限中采用混合式通風(fēng)方式，立井井筒采用特殊方法施工。 根據(jù)井田條件和礦井設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本井田可劃分為 1～ 2 個水平 ，階段內(nèi)采用采區(qū)和帶區(qū)的的混合的準(zhǔn)備方式，第一采區(qū)為兩翼開采，約 5個階段，第二采中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 區(qū)為單翼開采，有 10 個階段，第三采區(qū)為單翼開采，共有 8 個階段，每一個階段沿走向長約 1000m，本礦井為一礦一面的高效礦井，因此只需在生產(chǎn)采區(qū)布置一個工作面和一個備用面，可以滿足生產(chǎn)任務(wù)。 根據(jù)煤 層賦存情況和礦井可采儲量，遵照礦井設(shè)計規(guī)范規(guī)定，將礦井生產(chǎn)能力確定為 150 萬 t/a，儲量備用系數(shù)按 計算，因為本井田制約備用系數(shù)的因素相對較少。可以知道本礦井的服務(wù)年限為 60a，本井田的主要可采煤層為二 2煤層，為單一的煤層開采，為了減少煤柱損失和保證大巷維護條件 ，大巷布置在煤層底板下的砂巖內(nèi)，其它采區(qū)上山均布置在煤層中，最后再加以回收，第二水平開采時，再在工業(yè)廣場掘一風(fēng)井變主要的通風(fēng)方式為中央并列式，因此在確定開拓方案時，風(fēng)井的比較方案將在第九章做進一步的討論。 綜合本礦井各方面的因素，在保證安全的條件 下，提出了五種方案，其具體的 布置情況可以參考如下： 方案Ⅰ 立井兩水平 一水平 480 采區(qū)布置 二水平 580 帶區(qū)布置 方案 Ⅱ 立井兩水平 一水平 440 采區(qū)布置 二水平 580 帶區(qū)布置 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 立井兩水平開拓 主暗斜井延伸 副立井直接延伸 一水平 480 二水平 580 方案 Ⅲ 方案Ⅳ 立井兩水平開拓 主暗斜井延伸 副立井直接延伸 一水平 440 二水平 580 方案 Ⅴ 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 目前方案比較法是我國確定礦井開采設(shè)計方案時應(yīng)用最廣泛的方法，方案比較法的實質(zhì)就是對不同的方案進行技 術(shù)經(jīng)濟分析和對比，從中選出相對最優(yōu)越的一種方案， 一般情況下應(yīng)比較以下內(nèi)容： （ 1） 工程量。應(yīng)分別按實物單位計算。 （ 2） 基本建設(shè)投資?？煞謩e按價值單位計算井巷和地面建筑、機電設(shè)備安裝及其它工程費用。 （ 3）基本建設(shè)費 （ 4） 機電設(shè)備及主要材料需用量。 （ 5） 生產(chǎn)經(jīng)營費，可按生產(chǎn)過程計算生產(chǎn)經(jīng)營費用，其中包括巷道維護費，運輸提升費、通風(fēng)費和排水費。 （ 6） 其他。礦井生產(chǎn)能力，煤炭采出率，巷道掘進率。 根據(jù)以上的原則和本井田的情況： 本井田地勢平坦位于黃淮沖積平原的東部，西北高東南低，坡降為 1/4500～ 1/600?？?見本井田不能采用平硐的開拓方式，井田沖積層和表土層很厚，開鑿斜井困難，不易維護。況且煤層傾角較小若采用斜井，其井筒長度太長，煤損失較多。因此排除了斜井開拓的可能性。因本井田涌水很大，使用上下山開采在技術(shù)上的困難較多并且排水費用也很高，尤其是在下山掘進的過程中排水困難更多。故決定在階段內(nèi)均采用上下山開采并否定了單水平上下山的開拓方案 Ⅴ ，本煤層平均厚度達7m，屬特厚煤層并且煤的硬度不大，若布置煤層大巷，該大巷將服務(wù)整個礦井的第一水平的開采，維護費用很高，將會造成煤的噸煤成本加大，為了降低成本和再技術(shù)少遇困難，采 用在煤層底板下的堅固砂巖內(nèi)布置大巷。上述的五種方案除方案 Ⅴ 技術(shù)上不可行以外，其余方案均屬技術(shù)上可行，那么下面就其余的四個方案進行經(jīng)濟比較，以確定經(jīng)濟上合理的一個方案，使礦井的總經(jīng)濟費用達到優(yōu)化的目的。具體的經(jīng)濟費用比較項目如表 4表 4單水平立井開拓 440 水平 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 表 4表 4表 4表 48。 表 43 技術(shù)上可行各方案粗略估算費用表 方案 項目 方案 Ⅰ 方案 Ⅱ 生 產(chǎn) 經(jīng) 營 費 /萬元 第 一 水 平 立井提升 10430 = 立井提升 =3798 石門運輸 10430 = 石門運輸 = 續(xù) 表 43 技術(shù)上可行各方案粗略估算費用表 方案 項目 方案 Ⅰ 方案 Ⅱ 立井排水 1180 24 365 34 = 立井排水 1180 24 365 30 = 生 產(chǎn) 經(jīng) 營 費 /萬元 第 一 水 平 立井提升 = 立井提升 7726 = 石門運輸 = 石門運輸 7726 1 = 生 產(chǎn) 經(jīng) 營 費 /萬元 第 一 水 平 立井排水 1180 24 365 26 104= 立井排水 1180 24 365 30 104= 小計 基 建費用 /萬元 石門開鑿 990 104 石門開鑿 990 104 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 = = 總計 費用 /萬元 費用 /萬元 百分率 100％ 百分率 ％ 方案 項目 方案 Ⅲ 方案 Ⅳ 基建費 /萬元 主立井開鑿 515 104= 主立井開鑿 475 104= 主暗斜井開鑿 1004 104= 主暗斜 井開鑿 1370 104= 續(xù) 表 43 技術(shù)上可行各方案粗略估算費用表 方案 項目 方案 Ⅲ 方案 Ⅳ 小計 小計 生 產(chǎn) 經(jīng) 營 費 /萬元 立井提升 10430 = 立井提升 =3798 主暗斜井提升 1 = 主暗斜井提升 7726 = 生 產(chǎn) 經(jīng) 營 費 /萬元 排 水 費 一水平 1180 24 365 34 104= 排 水 費 一水平 1180 24 365