【導(dǎo)讀】為此，設(shè)計(jì)本著“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高效率”的原則，結(jié)合礦井建設(shè)內(nèi)外。計(jì)理念，把礦井建設(shè)成為現(xiàn)代化大型安全高效礦井。堅(jiān)持以經(jīng)濟(jì)效益為中心，做。到布局合理、生產(chǎn)集中、系統(tǒng)完善、環(huán)節(jié)流暢，給礦井生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。以人為本，貫徹安全、環(huán)保、節(jié)能等原則，建設(shè)安全、環(huán)保、集約型礦井。

　　

【正文】 下山開(kāi)采，礦井采區(qū)接續(xù)條件較好。但該方案井口位于井田西部，位置偏西距井田走向儲(chǔ)量中心約 2km，先期開(kāi)發(fā)的井田西部塊段，勘查程度相對(duì)較低，煤層瓦斯 含量較高，且不利于礦井向東部發(fā)展，因此，方案 Ⅳ也 不宜作為礦井開(kāi)拓的推薦方案。 根據(jù)以上分析，結(jié)合開(kāi)拓方式，設(shè)計(jì)對(duì)方案 I 和方案Ⅱ進(jìn)行了進(jìn)一步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較， 方案Ⅱ?yàn)闇\部立井方案，井筒短，初期工程量少，壓煤量少，基建投資省，但該方案的主要不足是： （ 1）對(duì)于整個(gè)井田而言，井口位于北部邊界附近，距離全井田儲(chǔ)量中心距離較遠(yuǎn)，后期開(kāi)發(fā)不利。 （ 2）本方案為淺部方案，由于礦井涌水量較大，井筒落底水平較淺則對(duì)礦井的生產(chǎn)接替非常不利，后期大部分為下山開(kāi)采，開(kāi)拓工程量大，排水困難，運(yùn)營(yíng)河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 費(fèi)用 高。 （ 3）井口及工業(yè)廣場(chǎng)壓首采區(qū)煤量較大，不利于礦井初期投產(chǎn)采區(qū)工作面的布置。 （ 4） 該區(qū)域表土層后 ， 井筒需要特殊方法施工，井筒投資高，工期長(zhǎng)。 綜合以上分析，盡管方案Ⅱ初期工程量較小，基建投資較省，但由于該方案 為邊界淺部井方案，初期排水困難，排水系統(tǒng)復(fù)雜，且該方案后期井下主輔運(yùn)輸距離長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高，對(duì)整個(gè)井田的開(kāi)發(fā)非常不利。因此，方案 II 也不宜作為礦井的推薦方案。 而方案 I（趙家寨方案）則可以彌補(bǔ)方案Ⅱ的不足。方案 I1（一對(duì)立井開(kāi)拓方案）和方案 I2（一立一斜聯(lián)合開(kāi)拓方案）井口及工業(yè)場(chǎng)地位置基本相同，方案 I1主井采用立井，方案 I2主井采用斜井。 主斜井裝備帶式輸送機(jī)運(yùn)輸，提升能力大，可以實(shí)現(xiàn)煤炭從工作面到地面的連續(xù)運(yùn)輸，易實(shí)現(xiàn)全礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)的集中控制，效率高，成本低，作為人員安全出口，斜井更為便利。 但 對(duì)于本礦井而言，主斜井與主立井相比，其缺點(diǎn) 也比較明顯 ： （ 1）井口處表土層厚度約 116m，斜井通過(guò)表土段 長(zhǎng)度約 421m，斜井通過(guò)表土段施工復(fù)雜，斜井比立井長(zhǎng)度大，井筒維護(hù)費(fèi)用高，各種管線的投資也比立井高。 （ 2）主斜井落底水平標(biāo)高為 150m，后期利用初期 325～ 150m 的 集中上山 作為暗斜井進(jìn)行煤炭提升，井筒需兩段提升，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高，管理復(fù)雜。 立井的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種條件，技術(shù)上也成熟可靠。尤其是厚表土地層時(shí)，則立井更為有利。 方案 I1（一對(duì)立井）和方案 I2（主斜副立）初期投資相差不多，從主運(yùn)輸角度看，方案 I2 采用主斜井可以使全礦井主運(yùn)輸連續(xù)化而顯得更加優(yōu)越。但本礦井表土層厚達(dá) 116m，主斜井穿表土層長(zhǎng)度約 421m，施工難度較大，同時(shí)由于井筒長(zhǎng)度大，維護(hù)費(fèi)用相應(yīng)較高，同時(shí)后期需兩段提升，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高，管理復(fù)雜。從鄭煤（集團(tuán)）公司現(xiàn)有生產(chǎn)礦井實(shí)際開(kāi)拓情況看，僅米村、王莊、白坪礦采用了立井 — 斜井聯(lián)合的綜合開(kāi)拓方式，且部分礦井斜井井筒施工過(guò)程中由于涌水量大，施工非常困難，投資高、工期長(zhǎng)。因此，主要考慮到礦區(qū)目前表土段井筒施工的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)推薦采用方案 I1，即趙家寨一 對(duì)立井開(kāi)拓方案，主、副立井位于同一廣場(chǎng)，該方案同其他方案相比，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)： 3 井田開(kāi)拓 25 主、副立井表土段較淺， 可以采用普通法施工， 對(duì)井筒的施工和維護(hù)有利，節(jié)省基建投資。 主、副立井工業(yè)場(chǎng)地位置鄰近新密公路，地面公路投資少，聯(lián)系方便。 礦井初期為上山開(kāi)采，有利于礦井的排水、通風(fēng)，特別是在本礦井涌水量較大的情況下，優(yōu)點(diǎn)更為突出。 工業(yè)場(chǎng)地位置鄰近趙家寨、周莊、谷莊三個(gè)村莊，工業(yè)場(chǎng)地壓煤與村莊煤柱有大部分重合，壓煤損失大大減少，這幾個(gè)村莊也可不用搬遷，減少了搬遷費(fèi)用。 從全礦井來(lái)看，井筒位于井田中南 部，鄰近首采區(qū)，對(duì)首采區(qū) （中央采區(qū)）的開(kāi)采有利，且工業(yè)場(chǎng)地的壓煤對(duì)首采區(qū)影響較少；同時(shí)，井筒基本位于儲(chǔ)量中心附近位置，有利于礦井東西兩翼的開(kāi)拓。 根據(jù)施工的井檢孔資料，井筒落底 325m 水平，井底車(chē)場(chǎng)巷道及硐室所處巖性較好，有利于施工及維護(hù)，同時(shí)，也可兼顧到前、后期的開(kāi)采，全礦井可用一個(gè)水平開(kāi)拓，減少了開(kāi)拓、準(zhǔn)備工程量。 本礦井主、副、風(fēng)井井筒檢查孔均已施工。主、副井筒位置，表土段厚度 50m左右，自上而下為耕土、粉土、粉質(zhì)粘土等，其余為基巖段，巖性以砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖等，普氏系數(shù)一般為 f=2~8。風(fēng)井位置表土段厚度 160m 左右，自上而下主要由黃土、粘土、中粗砂、砂質(zhì)粘土等組成，其余為基巖段，巖性以 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 表 31 井 筒 特 征 表 序 號(hào) 名 稱(chēng) 單位 井 筒 主立井 副立井 回風(fēng)立井 1 井口 坐標(biāo) X m y m 2 井口設(shè)計(jì)標(biāo)高 m + + + 3 井筒方位角 度 0 0 27 4 設(shè)計(jì)凈直徑 m D= D= D= 5 設(shè)計(jì)凈斷面 m2 6 支護(hù)厚度（表 /基） mm 500/400 500/450 850/450 7 支護(hù)材料（表 /基） 鋼筋砼 /砼 鋼筋砼 /砼 鋼筋砼 8 表土及風(fēng)化帶厚度 m 60 60 164 9 落底標(biāo)高 m 325 325 130 10 水平以下深度 m 0 28 0 11 井筒垂深 m 464 261 12 井筒裝備 一對(duì) 20t 多繩箕斗 一對(duì) 4車(chē)罐籠，玻璃鋼梯子間 玻璃鋼梯子間 砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖等，普氏系數(shù)一般為 f＝ 2～ 8。第四系底部有一層厚度～ 的粘土夾礫石段， 含水較豐富。另外，井檢孔在砂巖段鉆進(jìn)時(shí)，泥漿消耗量也比較嚴(yán)重， 表明其含水豐富。 根據(jù)井檢孔資料，結(jié)合礦區(qū)生產(chǎn)、建井經(jīng)驗(yàn)，主、副立井筒由于表土段厚度較小，可采用普通鉆爆法結(jié)合工作面預(yù)注漿施工，表土段及基巖風(fēng)氧化段采用鋼筋混凝土支護(hù)，基巖段采用素混凝土支護(hù)，局部采用錨網(wǎng)噴加鋼筋混凝土加強(qiáng)支護(hù)；在井筒接近含水層之前，應(yīng) 采取 先探后掘 的措施施工。 風(fēng)井由于表土段較厚，含水層富 水性較強(qiáng)，設(shè)計(jì)采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)深度228m，采用雙層鋼筋混凝土支護(hù)。 為減少井筒涌水量，提高井筒施工質(zhì)量，在井筒施工過(guò)程中需摻入適量的增強(qiáng)防水劑，以保證井壁結(jié)構(gòu)質(zhì)量。 井筒斷面分別見(jiàn)圖 31～ 33 3 井田開(kāi)拓 27 圖 31 主井 井筒 斷面圖 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 32 副井井筒斷面圖 3 井田開(kāi)拓 29 圖 33 風(fēng)井井筒斷面圖 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 井底車(chē)場(chǎng)型式 根據(jù)礦井開(kāi)拓布署，井底車(chē)場(chǎng)型式為環(huán)型車(chē)場(chǎng)，主井采用水平上裝載方式。井底車(chē)場(chǎng)型式詳見(jiàn)圖 34。 輔助運(yùn)輸選用 8t防爆蓄電池機(jī)車(chē)牽引 12輛 礦車(chē)。調(diào)車(chē)線有效長(zhǎng)度 50m，進(jìn)車(chē)線有效長(zhǎng)度 50m，材料車(chē)線長(zhǎng)度按 1列車(chē)考慮，有效長(zhǎng)度 30m。 井底車(chē)場(chǎng)硐室 （一）井底煤倉(cāng) 主井采用水平上裝載方式，井底煤倉(cāng)位于井底車(chē)場(chǎng)水平之上，通過(guò)上倉(cāng)膠帶巷與膠帶大巷聯(lián)系。 煤倉(cāng)容量 Qm=（ ～ ） Am 式中： Qm—— 井底煤倉(cāng)有效容量， t； Am—— 礦井設(shè)計(jì)日產(chǎn)量， 9091t/d； （ ～ ） —— 系數(shù)，取 。 Qm=179。 9091≈ 1800t。 煤倉(cāng)型式 井底煤倉(cāng)采用圓形直倉(cāng)，煤倉(cāng)直徑 10m，有效高度 30m，采用混 凝土砌碹支護(hù)。為了防止堵倉(cāng)，結(jié)合礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)和建設(shè)單位意見(jiàn)，設(shè)計(jì)考慮了空氣炮、檢修孔及內(nèi)壁設(shè)耐磨微晶板等措施。 （二）主井底清理撒煤硐室 主井采用水平上裝載方式，清理撒煤硐室位于井底車(chē)場(chǎng)水平，采用耙斗（ P30B）結(jié)合沉淀池的機(jī)械清理方式。 （三）水倉(cāng) 水倉(cāng)容量 3 井田開(kāi)拓 31 V＝ 2179。（ Q+3000） 式中： V—— 主要水倉(cāng)有效容量， m3； Q—— 礦井每小時(shí)正常涌水量， 1910m3/h。 V＝ 2179。（ 1910+3000） =9820 m3。 水倉(cāng)布置及清理方式 水倉(cāng)布置在副井西南側(cè)，內(nèi)、外水倉(cāng)共三條，每條均可單獨(dú)清理，水倉(cāng) 有效長(zhǎng)度總 計(jì) 1230m，有效容量 10500m3，滿(mǎn)足《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。 水倉(cāng)清理方式設(shè)計(jì)采用 半 機(jī)械 化 清理。 （四）井下爆炸材料庫(kù) 在 井底 車(chē)場(chǎng)附近布置 有 井下爆炸材料庫(kù)，采用壁槽式，容量 1920kg。爆炸材料庫(kù)進(jìn)風(fēng)道與 325m 軌道運(yùn)輸大巷相連，回風(fēng)道與采區(qū)專(zhuān)用回風(fēng)巷相連。 （五）其他硐室 副井井底設(shè)有主變電所，長(zhǎng)度 50m；主排水泵房，長(zhǎng)度 100m。考慮到主變電所和主排水泵房設(shè)備多，散發(fā)熱量大，因此設(shè)有回風(fēng)道通風(fēng)。 井底車(chē)場(chǎng)還設(shè)有等候室、工具保管室、調(diào)度室、醫(yī)療室、消防材料庫(kù)等。 電機(jī)車(chē)修理間 、變流室、充電硐室布置在下車(chē)場(chǎng)附近，通過(guò)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷與采區(qū)回風(fēng)上山相連。 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 34 井底車(chē)場(chǎng)總平面圖 3 井田開(kāi)拓 33 井底車(chē)場(chǎng)主要巷道和硐室的支護(hù)方式 根據(jù)井筒檢查孔資料，井底車(chē)場(chǎng)主要位于二 1煤層上部的砂巖、砂質(zhì)泥巖中 ，巖性 f=4～ 6，原設(shè)計(jì) 井底車(chē)場(chǎng)主要硐室采用鋼筋砼或砼砌碹支護(hù)，一般硐室和車(chē)場(chǎng)巷道原則上采用掛網(wǎng)錨噴支護(hù) ；在 實(shí)際施工中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件發(fā)生變化，主副井井底車(chē)場(chǎng)附近巖性基本上為 f4 和 120m 左右的煤層，故多采用掛網(wǎng)錨噴 +14槽鋼鋼 （或 36U 型鋼） +砌碹的支護(hù)形式 。 井底車(chē)場(chǎng) 及硐室工程量見(jiàn)表 32。 表 32 井底車(chē)場(chǎng)巷道及硐室工程量表 序號(hào) 名 稱(chēng) 支護(hù)方式 巷道長(zhǎng)度 （ m） 掘進(jìn)體積 （ m3） 1 副井井筒與井底車(chē)場(chǎng)連接處 14槽鋼 +砼碹 68 1860 2 主井井底清理撒煤硐室及通道 14槽鋼 +砼碹 1735 3 箕斗裝載硐室及給煤皮帶巷 砼碹 4 井底煤倉(cāng)及給煤機(jī)硐室 砼碹 5 上倉(cāng)斜巷及相關(guān)硐室 砼碹 6 車(chē)場(chǎng)巷道（包括風(fēng)井） 錨噴 7 交岔點(diǎn) 14槽鋼 +砼碹 71 8 主變電所及通道 砼碹 9 主排水泵房及通道 36U 型鋼 +砼碹 10 管子道 錨噴 11 水倉(cāng)（包括沉淀池） 36U 型鋼 +砼碹 12 風(fēng)井排水系統(tǒng) 錨噴 13 井下消防材料庫(kù) 砼碹 977 14 等候室及通道 錨噴 15 井下爆炸材料庫(kù) 砼碹 3967 16 電機(jī)車(chē)修理間、變流室、充電室 36U 型鋼 +錨噴 17 調(diào)度室、保健室、工具保管室 砼碹 18 合 計(jì) 74851 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 開(kāi)采順序及采區(qū)、采煤工作面的配置 本礦井主體構(gòu)造特征為一背斜構(gòu)造 —— 滹沱背斜，結(jié)合其構(gòu)造特點(diǎn)，設(shè)計(jì) 將首采區(qū)域劃分為 1 1 31 三個(gè)采區(qū)。 11 采區(qū)布置采區(qū)上山，與井底車(chē)場(chǎng)相連；12 采區(qū)布置有采區(qū)石門(mén)，并與 11 采區(qū)上山通過(guò)上部車(chē)場(chǎng)聯(lián)系。 31 采區(qū)是將首采區(qū)域的二 3煤?jiǎn)为?dú)劃分為一個(gè)采區(qū)。 根據(jù)礦井開(kāi)拓布置，礦井移交生 產(chǎn)時(shí)，在 11 采區(qū)布置一個(gè)二 1煤綜放工作面（ 11206），在 12 采區(qū)布置一個(gè)綜放工作面（ 12202）， 31 采區(qū)布置一個(gè)二 3煤薄煤層綜采工作面（ 31106）配采。 11206 工作面位于 11 采區(qū)西翼，工作面煤層平均厚度 左右，煤層傾角3176。，工作面走向長(zhǎng)度 1999m 左右，回采煤量 。 12202 工作面位于 12 采區(qū)西翼，工作面煤層平均厚度 左右，煤層傾角3176。，工作面走向長(zhǎng)度 1792m 左右，回采煤量 。 31106 工作面位于采區(qū)西翼 11206 正上方，工作面平均煤厚 左右， 煤層傾角 3176。，工作面走向長(zhǎng)度 994m 左右，回采煤量 。 采區(qū)尺寸的確定取決于地質(zhì)構(gòu)造條件、煤層開(kāi)采技術(shù)條件及采區(qū)機(jī)械化裝備水平。一般來(lái)說(shuō)，采區(qū)尺寸大，則采區(qū)巷道掘進(jìn)率低，工作面搬家次數(shù)少，工作面單產(chǎn)和綜采設(shè)備利用率高，采區(qū)服務(wù)年限長(zhǎng)，有利于采區(qū)接替，煤炭損失少，回采率高；但采區(qū)尺寸加大又使采區(qū)煤炭及輔助運(yùn)輸、通風(fēng)等費(fèi)用增加，巷道維護(hù)時(shí)間延長(zhǎng)，維修費(fèi)用增加，同時(shí)供電距離增加，電壓降增大，影響工作面機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 綜合上述因素，并結(jié)合礦井地質(zhì)條件，全礦井共劃分為 7 個(gè)采區(qū)，其中二 1煤 6個(gè)采區(qū)，二 3煤 1個(gè)采區(qū)。二 1煤 4 個(gè)上山采區(qū)， 2個(gè)下山采區(qū)：11采區(qū)為雙翼采區(qū)，走向長(zhǎng)度約 4000m，傾向?qū)挾燃s 1100m； 12采區(qū)為雙翼采區(qū)，走向長(zhǎng)度約 4000m，傾向?qū)挾燃s 1700m； 13采區(qū)為單翼采區(qū)， 走向長(zhǎng)度 1500～ 2020m，傾向?qū)挾绕骄?2700m， ； 14 采區(qū) 為單翼采區(qū)， 走向長(zhǎng)度平均 1700m，傾向?qū)挾绕骄?800m； 21