【文章內(nèi)容簡介】 第 12 頁 Ⅰ 2 Ⅰ 3 Ⅰ 4 小計 第二水平 Ⅱ 1 Ⅱ 2 Ⅱ 3 小計 第三水平 Ⅲ 1 Ⅲ 2 Ⅲ 3 Ⅲ 4 小計 總計 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 3 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度 按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，參考《關(guān)于煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文修改決定的說明》，確定本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按年工作日 330d 計算?！?三八制 ‖作業(yè)，每天三班出煤，凈提升時間為 16h。 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力服務(wù)年限 礦井 設(shè)計生產(chǎn)能力 本井田儲量豐富，設(shè)計開采煤層賦存穩(wěn)定，煤層厚度大部分比較穩(wěn)定，屬厚煤層 (5m)，為緩傾斜煤層（傾角 17176。）。礦井總的工業(yè)儲量為 萬 t，可采儲量為 萬 t。 因地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，同時煤田范圍較大，開采技術(shù)好的礦井應(yīng)建設(shè)大型礦井，故本設(shè)計 初步確定礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為 。 井型校核 下面按礦井的實際煤層開采能力，各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核： （ 1）煤層開采能力 礦井的開采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力，根據(jù)本設(shè)計第四章（礦井開拓）與第六章（采煤方法）的設(shè)計可知 ，該礦由于煤層傾角 17度， 工作面不宜太長 ，暫定長度 160m，布置一個一次采全高綜采工作面完全可以達到本設(shè)計的產(chǎn)量。 （ 2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 本礦井為大型礦井，開拓方式為立井開拓，主井提升容器為一對 12t 底卸式提升箕斗，運煤能力和大型設(shè)備的下放可以達到設(shè)計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤一律用強力膠帶輸送機運到采區(qū)煤倉，運輸能力也很大，自動化程度較高。輔助運輸采用雙層罐籠，大巷輔助運輸采用 600mm 軌距的 固定車廂式礦車，同時本礦井井底車場調(diào)車方便，通過能力 大，滿足矸石，材料和人員的調(diào)動要求。所以各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全可以達到設(shè)計生產(chǎn)能力的要求。 （ 3）通風安全條件的校核 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 本礦井 有 煤塵爆炸性，淺部瓦斯含量低，屬于低瓦斯礦井。水文地質(zhì)條件中等，在副井中鋪設(shè)兩趟水管路可以滿足排水要求。礦井采用對角式通風，有專門的風井，可以滿足要求。井田中部有大斷層，對于開拓有一定的影響，留設(shè)有保護煤柱。 （ 4）儲量條件校核 礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng)，以保證有足夠的服務(wù)年限。 礦井服務(wù)年限的計算： T = KAZ? (31) 式中： T—— 礦井設(shè)計服務(wù)年限，年； Z—— 礦井可采儲量， 萬 t； A—— 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力， 150 萬 t /a； K—— 儲量備用系數(shù)，取 ； 由 3—1 式得： T=(150)= ； 因此，本礦井的開采年限符合規(guī)范的要求。 本設(shè)計中第一水平傾斜范圍為 17m～ 280m，第一水平服務(wù)年限的計算公式為： T = KAZ? = 式中 : T—— 第一水平服務(wù)年限， a 本礦井的服務(wù)年限以及第一水平的服務(wù)年限的設(shè)計服務(wù)年限符合規(guī)定。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 4 井田開拓 井田開拓是在總體設(shè)計已經(jīng)劃定的井田范圍內(nèi)，根據(jù)精查地址報告和其它補充資料，具體體現(xiàn)在總體設(shè)計合理原則，將主要巷道由地表進入煤層，為開采水平服務(wù)所進行的井巷布置和開掘工程。合理的確定井田開拓方式是礦井設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，因為開拓方式一經(jīng)確定，并按設(shè)計施工后，就難以再改變，如果確定的開拓方式不合理，不僅影響基本建設(shè)費用和建井速度，更重要的是在整個服務(wù)年限期間會使礦井的正常生產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟指 標受到影響。因此，確定礦井開拓方式時必須慎重考慮礦井開拓設(shè)計，包括確定主、副井和風井的井筒形式、深度、數(shù)量、位置、階段高度、大巷位置、采（帶）區(qū)劃分以及開采順序與通風運輸系統(tǒng)。 井田開拓的基本問題 井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入媒體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較，才能確定。 井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題 ，具體有下列幾個問題需認真研究。 、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置； ； ； ，做好開采水平的接替； 、深部開拓及技術(shù)改造； 、運輸及供電系統(tǒng)。 確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應(yīng)遵循下列原則： ，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安 全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。 ，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 產(chǎn)。 ，減少煤炭損失。 。要建立完善的通風、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。 ，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。 ，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物 的綜合開采。 影響井田開拓的主要因素 本礦井開拓需要考慮以下幾個問題： ，傾角 75o，落差達 4090m，將會對礦井開拓布置產(chǎn)生重要影響。 ，在斷層右側(cè)，傾角變化較小，煤層賦存相對穩(wěn)定；斷層左側(cè)傾角變化較大，從 7o－ 40o 均有出現(xiàn)，且在井田中部，煤層賦存狀況及其復雜，開拓時均應(yīng)予以考慮。 井筒形式、數(shù)目的確定 （ 1） 井硐形式的確定 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，立井最復雜。 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。 斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡單，掘進速度快，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。缺點是：斜井井 筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 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。 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；當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)狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點是立井井筒施工技術(shù)復雜，需用設(shè)備多，要求 有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設(shè)投資大。 根據(jù)自然地理條件、技術(shù)經(jīng)濟條件等因素，綜合考慮石臺煤礦的實際情況： (1) 地勢平坦，地面標高平均 +33m左右，煤層埋藏較深； (2) 礦井年設(shè)計生產(chǎn)能力為 ，為大型礦井 ； (3) 礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡單類型。 綜上所述， 本礦初期決定采用 立井開拓 。 （ 2） 主、副井井筒位置的選擇 ①井筒位置的確定原則 Ⅰ .有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少； Ⅱ .有利于首采區(qū)布置 在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村； 井田兩翼儲量基本平衡； Ⅲ .井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層； Ⅳ 工業(yè)廣場應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅； Ⅴ .工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤； 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 Ⅵ .水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 ② 井筒沿井田走向方向的有利位置 本井田 北部煤層賦存相對穩(wěn)定，南部傾角小 ， 相對平緩， 儲量分布 不 均勻，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲量中央 ， 以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可以使 井田走向的井下運輸工作量最小，通風網(wǎng)路較短，通風阻力小。 ③ 井筒沿井田傾斜方向的有利位置 立井開拓時， 本井田中部偏左有大斷層，井筒布置在井田的中央靠上部位，位于斷層稍右側(cè) ，可以使斷層保護煤柱與工廣保護煤柱重合一部分，減少煤炭損失 。 ④ 有利于礦井初期開采的井筒位置 礦井應(yīng)盡快達產(chǎn)，使井筒布置在第一水平的位置最優(yōu)。 ⑤ 盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒 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。 因為本井田內(nèi)無主要鐵路，并不需留設(shè)保護煤柱。 為了 減少工業(yè)廣場所壓煤柱，將斷層煤柱和工業(yè)廣場煤柱合并考慮，并且 保 證 在井田走向的中央。傾向的中央靠上部位。 ⑥ 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)。 本礦井 礦井涌水量與地表水無水力聯(lián)系，斷層導水性弱。本礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡單類型。 ⑦ 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。 （ 3） 風井位置的選擇 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜煤層，第一水平采用采區(qū)式開采，少部分傾角小的地方可采用帶區(qū)式開采。 由 于煤層距地表淺，因地表高低起伏較大，無法開掘淺部總回風巷， 并且 井田 面積較大 ， 井田走向長度為，傾向長度為 4Km，井田不規(guī)則，考慮后期開采過程中可能因線路較長帶來通風困難問題， 本礦井初步設(shè)計采用混合式通風： 前期采用中央分列式通風，后期在 西部和 南部 各開一 新風井， 由于 煤層埋藏較淺，淺部風井深度不超過 200m，費用不高，方案可行。 故在設(shè)計中 采用中央分列式通風，中央風井服務(wù)第一、二水平的中 東 部。西 翼風井服務(wù)第一、二水平的 西 翼， 西 翼下一水平的通風通過一段回風平巷與 西 風井相連。 南部風井主要服務(wù)二、三水平南部采區(qū)通風。 風井井口位置的選擇，應(yīng)在滿足通風要求的前提下，與提升井筒的貫通距離最短，并利用各種煤柱以減少保護煤柱的損失。中央風井布置在井田邊界之外 巖石中 ，不留煤柱；另外將 西 翼風井布置在難以開采的三角煤區(qū)，且利用一部分邊界煤柱，從而減少了煤柱損失。 工業(yè)廣場的位置、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(zhì)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(jù)以上原則和本礦井的實際情況，工業(yè)廣場與主副井筒布置位置相同，其面積及保護煤柱的大小詳見第二章第三節(jié)內(nèi)容，工業(yè)廣場面積 12179。104m2，定為 400m300m的矩形。 開采水平的確定 本礦井煤層露頭標高為 － 17m，煤層埋藏最深處達 － 850m，垂直高度達833m，因此必須采用多水平開采，根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定 ，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為 200～ 350m，根據(jù)本礦井的實際條件，結(jié)合階段斜長考慮，決定煤層的階段垂高選為 280m左右。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 井底車場和運輸大巷的布置 （ 1）運輸大巷的布置 由于運輸大巷要為各水平的開采服務(wù)以及本煤層厚度為 6m，煤的 普式系數(shù) f=，屬于軟煤，為便于維護和使用，且不受煤層開采的影響，水平大巷布置在距煤層底板 30m左右的細砂巖中。由于煤層賦存條件以及煤質(zhì)硬度等客觀因素的影響，布置巖層大巷其優(yōu)點是巷道維護條件好，維護費用低，巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度；在開采上下水平時，可