【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 采用的是 斜井開(kāi)拓方式，單水平開(kāi)采。由于成 莊煤礦井田表土層厚 薄，煤層埋藏也較淺，所以井筒施工方式采用斜井開(kāi)拓。斜井開(kāi)拓在地質(zhì)條件適宜，井筒不需要特殊的情況下 ， 具有施工速度快 、 施工簡(jiǎn)單 、工程造價(jià)低 、 井筒維護(hù)簡(jiǎn)單 、 維護(hù)費(fèi)用低 、 煤炭提升連續(xù) 、 提升能力大等優(yōu)點(diǎn)。在煤層賦存較淺，表土層較薄，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的地區(qū)，一般均可選用斜井開(kāi)拓。 影響 礦 井開(kāi)拓的主要因素分析 影響設(shè)計(jì)礦井開(kāi)拓方式的主要因素包括精查地質(zhì)報(bào)告、所確定的煤層自然產(chǎn)狀、構(gòu)造要素、頂?shù)装鍡l件、沖積層結(jié)構(gòu)、地形以及水文地質(zhì)條件等。其中以煤層賦存深淺和沖積層的水文地質(zhì)條件對(duì)開(kāi)拓方式的影響最大。 成莊礦井所屬的沁水煤田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，煤層沒(méi)有自然發(fā)火現(xiàn)象，水文地質(zhì)條件也不復(fù)雜，煤層埋藏淺，表土層薄，從技術(shù)條件上來(lái)說(shuō)，采用立井和斜井開(kāi)拓都是可行的 。 井田開(kāi)拓 對(duì)井田開(kāi)拓中若干問(wèn)題分析 井田開(kāi)拓方式 由于本井田 地形為低山 — 丘陵區(qū)，表土層薄 且 水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，采用立井和斜井開(kāi)拓均是可行的，所以初步提出三個(gè)開(kāi)拓方式 ， 然后將三個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。由于井田 境界與其他礦井的井田境界相連，所以采用斜井開(kāi)拓時(shí)，工業(yè)廣場(chǎng)不能布置在井田范圍之外。 由于設(shè)計(jì)礦井的年產(chǎn)量較大，所以決定主井采用膠帶輸送機(jī)輸送煤炭。運(yùn)輸大巷設(shè)在煤層底板 巖層中，在運(yùn)輸大巷內(nèi)設(shè)井底煤倉(cāng)，煤炭直接河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 19 溜到輸送機(jī)上，提升到地面。這樣，采用主井通風(fēng)和主井下人 就不是很合理。另外，副斜井中鋪設(shè)有兩條軌道，為了充分利用這兩條軌道，決定采用副斜井下人。 由于設(shè)計(jì)礦井的煤層賦存角度較小，基本為近水平煤層，所以一般可以采用帶區(qū)式或盤區(qū)式開(kāi)采。成莊礦井采用的是盤區(qū)式開(kāi)采，分區(qū)式通風(fēng)。本次設(shè)計(jì)，本著鍛煉技能，熟悉礦井設(shè)計(jì)的基本原則和方法的精神，決定采用帶區(qū)式開(kāi)采。帶區(qū)式開(kāi)采一般采用中央并列式通風(fēng)，故本設(shè)計(jì)礦井采用中央并列式通風(fēng)。 根據(jù) 成 莊井田 3號(hào) 煤層賦存條件和設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本井田可以劃分為 1－ 2個(gè)水平 。 水平劃分及位置在后面的方案中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 井硐形式、數(shù) 目及其配置 ⑴ .井硐形式選擇 由于 成 莊礦區(qū) 為低山 — 丘陵地帶，地勢(shì)起伏較大，表土層較薄，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單， 井筒 不需要特殊 施工，從而 在 確定 方案時(shí)可以提出斜井開(kāi)拓、立井開(kāi)拓以及混合開(kāi)拓的方式。 ⑵井筒數(shù)目 因?yàn)?成 莊井田走向長(zhǎng)度大，且為 高 瓦斯礦井， 所以在第一水平和第二水平各設(shè)一個(gè)回風(fēng)立井，在開(kāi)采過(guò)程中，除了加大通風(fēng)風(fēng)量外，還要進(jìn)行瓦斯抽放。這樣，加上主副井筒，井田范圍內(nèi)共設(shè)四個(gè)風(fēng)井。 ⑶井筒位置選擇 根據(jù)井田地形和地質(zhì)條件， 由于煤層賦存角度小，且自西向東煤層埋藏逐漸加深，在提出的斜井方案中，為了縮短井筒長(zhǎng)度， 將主、 副井筒設(shè)置在井田走向的中央 靠西邊的地方；在提出的立井方案中，主副井筒位于井田走向的中央。 運(yùn)輸大巷和總回風(fēng)巷的布置 為了減少煤柱損失和便于維護(hù)巷道，將運(yùn)輸大巷布置在距 離 煤層 底板約 25m巖石中。布置巖石大巷時(shí)，應(yīng)避免在松軟、吸水膨脹、易風(fēng)化的巖石中布置，同時(shí)還應(yīng)避開(kāi)支承壓力的不利影響。 考慮到 3號(hào) 煤層不具有自燃發(fā)火傾向， 且煤質(zhì)為比較堅(jiān)硬的無(wú)煙煤，將巷道布置在煤層中維護(hù)并不困難。所以在采用條帶式開(kāi)采時(shí)，將運(yùn)煤平巷和運(yùn)料平巷 布置在 煤層中。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 20 方案的提出及技術(shù)比較 根據(jù)前述各項(xiàng)決定，本井田在技 術(shù)上可行的開(kāi)拓方案有下列三種： ⑴ 斜 井 開(kāi)拓 兩水平，見(jiàn)圖 3－ 2－ 1； 圖 3－ 2－ 1 斜 井二水平開(kāi)拓 ⑵ 主斜 井 、副立井單水平開(kāi)拓 ，見(jiàn)圖 3－ 2－ 2； 圖 3－ 2－ 2 主斜井、副立井單水平 開(kāi)拓 ⑶ 雙立井開(kāi)拓 ，見(jiàn) 下頁(yè) 圖 3－ 2－ 3。 圖 3－ 2－ 3 立井一水平加暗斜井二水平延伸 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 21 方案一采用雙斜井開(kāi)拓，由于表土層薄，地質(zhì)水 文條件簡(jiǎn)單，施工也比較方便，井筒的維護(hù)量也不大。主斜井長(zhǎng) 1016m,副斜井長(zhǎng) 825m,采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，運(yùn)量大，因此，從技術(shù)上，該 方案 是可行的。 方案二采用主斜井、副立井的開(kāi)拓方式，就技術(shù)而言，該方案也是可行的，井筒的維護(hù)量也不大。副井采用罐籠運(yùn)料、出矸、上下人也能滿足要求，只是 ，該方案采用兩個(gè)工業(yè)廣場(chǎng)的形式，形式上比較分散，廣場(chǎng)的有效利用率就會(huì)降低，廣場(chǎng)壓煤與采用一個(gè)工業(yè)廣場(chǎng)的形式相比就會(huì)增加，管理上也比較分散。因此，初步淘汰該方案，設(shè)計(jì)中也不再考慮該方案。 方案三采用雙立井開(kāi)拓，較之雙斜井而言，井筒的 維護(hù)工程量就會(huì)更小，另外，井筒的長(zhǎng)度也較小。主井采用箕斗提煤，副井采用一對(duì) 噸雙層礦車四車多繩罐籠，另外還有一個(gè)材料罐籠，用于運(yùn)料、出矸、上下人。從技術(shù)上分析，該方案也是可行的。 方案經(jīng)濟(jì)比較 由于 方案Ⅰ和方案Ⅲ在 水平劃分上是相同的，在各水平內(nèi)均采用相同的采煤方法，因此， 方案比較法在對(duì)不同的開(kāi)拓方案進(jìn)行比較時(shí)，一些相同的部分可以不進(jìn)行比較， 于是我們?cè)趯?duì)方案Ⅰ和方案Ⅲ兩個(gè)方案進(jìn)行比較時(shí)，可以只 將兩個(gè)方案中有差 別的 建井 工程量、 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量 、 基建費(fèi)用及 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng) 費(fèi)用 分別計(jì)算 ，并匯總于 下頁(yè) 表 3－ 2－ 表 3－ 2－ 表 3－ 2－ 3 和表 3－ 2－ 4。 最后，將費(fèi)用匯總列于表 325。 通過(guò)費(fèi)用匯總表 從 經(jīng)濟(jì)上來(lái)比較兩方案的優(yōu)越。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 22 表 3－ 2－ 1 建井工程量 項(xiàng)目 方案一 方案三 初期 主井井筒 1016 +20 付井井筒 825 365+5 井底車場(chǎng) 562 711 主石門 127 160 運(yùn)輸大巷 7100 7100 后期 主井井筒 付井井筒 井底車場(chǎng) 200 200 主石門 運(yùn)輸大巷 980+7100 795+7100 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 23 表 3－ 2－ 2 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量 項(xiàng)目 方案一 項(xiàng)目 方案三 運(yùn)輸提升 萬(wàn) t/km 工程量 運(yùn)輸提升 （萬(wàn) t/km） 工程量 大巷及石門運(yùn)輸 一 水平 二 水平 斜井提升 179。 13270179。 =113060 179。 19692179。 （ +） =190933 179。 32962179。 =40187 大巷 及石 門運(yùn) 輸 一 水平 二 水平 立井 提升 179。 15135179。 =128950 179。 17827179。 (+) =168892 179。 32962179。 =15327 維護(hù) 萬(wàn) m178。 a 179。 2179。 40179。 1800179。 1 179。 10175。4= 維護(hù) （萬(wàn) m178。 a） 179。 2179。 40179。 1800179。 1 179。 10175。4= 排水 /萬(wàn) m179。 一 水平 二 水平 179。 24179。 365179。 179。 10175。4= 179。 24179。 365179。 179。10175。4= 排水 /萬(wàn) m179。 一 水平 二 水平 179。 24179。 365179。 179。10175。4= 179。 24179。 365 179。 179。10175。4= 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 24 表 3－ 2－ 3 基建 費(fèi)用 方案 項(xiàng)目 方案一 方案三 工程量 /m 單價(jià) (元 /m) 費(fèi)用 /萬(wàn)元 工程量 /m 單價(jià) (元 /m) 費(fèi)用 /萬(wàn)元 初 期 主井井筒 付井井筒 井底車場(chǎng) 主石門 運(yùn)輸大巷 1016 825 562 127 7100 370 711 160 7100 小計(jì) 后 期 主井井筒 付井井筒 井底車場(chǎng) 主石門 運(yùn)輸大巷 200 8080 200 7895 小計(jì) 共計(jì) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 25 表 32－ 4 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用 項(xiàng)目 方案一 方案三 工程量 萬(wàn) t/km 單價(jià) 元 /t?km 費(fèi)用 /萬(wàn)元 工程量 萬(wàn) t/km 單價(jià) 元 /t?km 費(fèi)用 /萬(wàn)元 大巷及 石門運(yùn)輸 一水平 113060 128950 二水平 190933 168892 斜井 /立井 40187 15327 運(yùn)提費(fèi) 合計(jì) 維護(hù)帶區(qū)上山費(fèi) 萬(wàn) m178。 a 35 元 /年 178。 米 （萬(wàn) m178。 a） 35 元 /年 178。 米 排水費(fèi) 一水平 8 二水平 10878.55 小計(jì) 合計(jì) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 26 表 3— 2— 5 費(fèi)用匯總表 方案一 方案三 費(fèi)用 /萬(wàn)元 百分率﹪ 費(fèi)用 /萬(wàn)元 百分率﹪ 初期建井費(fèi) 100 基建工程費(fèi) 100 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi) 100 總費(fèi)用 100 從前面表格中的 比較中 可以看出， 方案Ⅲ 的總費(fèi)用要比 方案Ⅰ的高出％， 在兩個(gè)方案技術(shù)上均可行的情況下，采用比較經(jīng)濟(jì)的方案， 故決定采用方案 Ⅰ 。 確定方案 綜上比較可知 ， 方案 Ⅲ 的總費(fèi)用 超過(guò)了 方案 Ⅰ 的 ％ ，故決定采用方案 Ⅰ 。即采用 雙斜井開(kāi)拓 。第一水平位于 +460m，采取上山開(kāi)采；第二水平位于 +440m，采取上 下 山開(kāi)采。整個(gè)礦井劃分為 三個(gè) 階段 。 井筒特征 在礦 井開(kāi)拓方式確定以后，還應(yīng)對(duì)礦井主要井筒（包括主 斜 井、副 斜井 和 風(fēng)井）的橫斷面布置形式、井筒裝備、井筒斷面尺寸 、井筒支護(hù)材料等特征進(jìn)行說(shuō)明。 主 斜 井 主 斜 井主要用于提煤。井筒 斷面為半圓拱型，斷面壁高 ,寬度為,半圓拱的半徑 ,凈斷面積為 ,掘進(jìn)斷面積為 m2。井筒采用 混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度 120mm,充填 50mm。井筒斜長(zhǎng) 1016m,傾角為 16176。 。井筒內(nèi)裝備鋼繩芯膠帶輸送機(jī)。 主 斜 井井筒斷面布置如下： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 27 圖 3－ 3－ 1 主 斜 井?dāng)嗝娌贾脠D 副 斜 井 副斜井主要用于上下 人員、 運(yùn)送 設(shè)備、材料及提升矸 石等，并兼作通風(fēng)、排水。為防止斷繩事故，設(shè)有防墜器。 副斜 井 井筒斷面為半圓拱型，井壁高 ,道渣高度 200mm,道渣面至軌道面高 160mm。井 筒 寬度 ,井筒 凈 斷面積 ，井筒掘進(jìn)斷面積 m2。井筒采用混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度 120mm,充填 50mm。井筒斜長(zhǎng) 825m,傾角為 18176。 。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 28 副 斜 井井筒斷面布置如下： 圖 3－ 3－ 2 副 斜 井?dāng)嗝娌贾脠D 副斜井 風(fēng)速校核： max60QVVS?? 式中 ： V —— 通過(guò)井筒的風(fēng)速， m/s； Q —— 通過(guò)井筒的風(fēng)量， m3/min； S —— 井筒凈斷面積， m2； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 29 maxV —— 《安全規(guī)程》規(guī)定的允許最大風(fēng)速； 由此： 60V ? ? ＝ 8m/s 所以井筒選擇符合要求。 風(fēng)井 風(fēng)井主要用于回風(fēng)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(hù)，井壁厚度為 300mm，井深 260m，井筒直徑 .。 風(fēng)井井筒斷面布置如 下頁(yè)圖 ： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 30 風(fēng)井?dāng)嗝鎴D 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 31 表 3－