【導(dǎo)讀】山西省太原市王封煤礦。機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)。序號(hào)圖紙名稱比例圖號(hào)備注。29號(hào)煤煤層底板等高線及資源量計(jì)算圖1:2020C1167-105-01. 3井田綜合地層柱狀圖1:500C1167-107-01. 5井田開(kāi)拓剖面圖方案一1:2020C1167-109-02. 8井底車場(chǎng)平、斷面圖1:200C1167-121-01. 10井下運(yùn)輸系統(tǒng)圖C1167-124-01. 11采區(qū)巷道布置及采掘機(jī)械配備平面圖1:2020C1167-163-01. 13通風(fēng)容易時(shí)期立體示意圖C1167-171-01. 15井下避災(zāi)路線圖1:2020C1167-171-03. 16井巷工程施工進(jìn)度圖表C1167-186-01. 19風(fēng)機(jī)房供電系統(tǒng)圖C1167-253-02. 24礦井工業(yè)場(chǎng)地總平面布置圖1:1000C1167-447-01. 太原理工礦山設(shè)計(jì)研究所：。王封煤礦位于山西省太原市萬(wàn)柏林區(qū)王封村西側(cè)，隸屬于太原市東山煤。礦有限責(zé)任公司。標(biāo)連線圈定，井田面積為，準(zhǔn)采8、9號(hào)煤層。本礦8號(hào)煤層將要采完，為了合理開(kāi)采井田內(nèi)9號(hào)煤層，提高礦井安全生。煤升級(jí)改造可行性研究報(bào)告》，該報(bào)告經(jīng)審查已于2020年8月1日得到批準(zhǔn)，現(xiàn)特委托貴所編制王封煤礦機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)原則如

　　

【正文】 宜過(guò)大。 2．開(kāi)采能力因素：本礦屬低瓦斯礦井，根據(jù) 8號(hào)煤層開(kāi)采情況和 9號(hào)煤層頂板條件，開(kāi)采 9號(hào)煤層時(shí)必須使用綜采回采工藝，投資大，若按生產(chǎn)能力，則不能充分發(fā)揮綜采設(shè)備的效益，所以生產(chǎn)能力也不能過(guò)小。 3．生產(chǎn)環(huán)節(jié)因素：井下煤炭采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用調(diào)度絞車，大巷兩側(cè)布置條帶開(kāi)采，生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸環(huán)節(jié)少，礦井生產(chǎn)能力適宜加大。 4．市場(chǎng)需求因素：本礦井開(kāi)采的煤層為優(yōu)質(zhì)貧煤，市場(chǎng)需求前景非常好，因此，適當(dāng)加大開(kāi)發(fā)力度不僅能產(chǎn)生 顯著的經(jīng)濟(jì)效益，而且能產(chǎn)生較好的社會(huì)效益。 王封煤礦機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ２７ 綜合考慮以上因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)分析比較后，礦井 設(shè)計(jì) 生產(chǎn)能力確定為。 三、礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限按下式計(jì)算： )( 0 05 7 0 2 aKAZT k ????? 式中： T──礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限， a； Zk──可采儲(chǔ)量， kt； A──礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力， kt/a； K──儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 。 礦井服務(wù)年限 。 第三節(jié) 井田開(kāi)拓 一、礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀 王封煤礦 1958年建井，開(kāi)采 2號(hào)煤層， 1981年本礦進(jìn)行了 技術(shù)改造， 1987年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力達(dá)到 ／ a。 王封煤礦現(xiàn)開(kāi)采 8號(hào)煤層，采用刀柱法開(kāi)采，經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采， 8號(hào)煤層資源已經(jīng)枯竭。 目前礦井采用斜井開(kāi)拓，共有三個(gè)井筒，分別為主斜井（混合提升）、進(jìn)風(fēng)斜井和回風(fēng)斜井。 主斜井：傾角 17176。， 三心拱斷面，料石砌碹，凈斷面 ，井筒長(zhǎng)度284m。裝備有 800mm寬膠帶輸送機(jī)和軌道，擔(dān)負(fù)礦井煤炭提升和矸石提升以及材料下放任務(wù)，兼作進(jìn)風(fēng)井。 進(jìn)風(fēng)斜井：傾角 12176。， 矩形斷面，料石砌墻，凈斷面 ，井筒長(zhǎng)度 130m。主要是進(jìn)風(fēng)和行人。 回風(fēng)斜井：傾角 15176。 ， 半圓拱斷面，料石砌碹，凈斷面 ，井筒長(zhǎng)王封煤礦機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ２８ 度 220m。作為專用回風(fēng)井。 該礦井現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)為中央并列式，采用離心式通風(fēng)機(jī)抽出式通風(fēng)，主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)為 47211№ 20B（兩臺(tái)）。 井下有二條大巷，一條是機(jī)軌合一大巷，另一條為回風(fēng)大巷。 主斜井落底在 9號(hào)煤層，從主斜井井底到井下火藥庫(kù)這一段運(yùn)輸大巷（總運(yùn)輸巷）布置在 9號(hào)煤層中，采用三心拱斷面，料石砌碹， 凈斷面 ；運(yùn)輸大巷向西延伸逐步布置在 8號(hào)煤層中，采用矩形斷面，料石砌墻支護(hù)， 凈斷面 。回風(fēng)大巷全部沿 8號(hào)煤層頂板布置，采用矩形斷面 , 料 石砌墻支護(hù)，局部巷道 凈斷面 。 該礦井原主斜井機(jī)軌合一提升，配備 2JTP16型絞車一臺(tái)，輔助提升單鉤串車（雙滾筒絞車單鉤提升）。經(jīng)過(guò)校核，原主斜井不能滿足下綜采支架的要求。 二 、井口與工業(yè)場(chǎng)地位置的選擇 （一）井口及工業(yè)場(chǎng)地位置選擇的主要原則 有利于礦井開(kāi)拓部署，為礦井盡快達(dá)產(chǎn)創(chuàng)造條件。 為了減少地面土方工程量，井口及工業(yè)場(chǎng)地位置的選擇要充分考慮地形條件，應(yīng)盡量選擇在地勢(shì)較平坦地段。 充分考慮煤層賦存條件，根據(jù)煤層賦存特點(diǎn)，井口及工業(yè)場(chǎng)地位置的選擇要有利于主要可采煤層（ 9號(hào)煤層）及初期 首采煤層首采區(qū)域的開(kāi)采，并兼顧生產(chǎn)后期及其它煤層的開(kāi)采，以減少初期井巷工程量和場(chǎng)地壓煤量。 充分利用現(xiàn)有工業(yè)場(chǎng)地和設(shè)施，以減少礦井投資。 充分考慮電源、水源和煤炭運(yùn)輸?shù)韧獠織l件，井口及工業(yè)場(chǎng)地位置應(yīng)盡量靠近公路和鐵路集裝站，以減少進(jìn)場(chǎng)公路長(zhǎng)度及礦井生產(chǎn)營(yíng)運(yùn)費(fèi)用。 由于原有礦井井筒的能力有限，隨著生產(chǎn)能力的提高，采用綜合機(jī)械化開(kāi)采工藝，原有井筒不能滿足提升的需要，因此需要對(duì)原有井筒改造或新打井筒。 王封煤礦機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ２９ （二）井口及工業(yè)場(chǎng)地位置選擇方案 根據(jù)以上原則，結(jié)合本礦井地面及井下煤層開(kāi)采的具體條件，來(lái)確定本礦井 口及工業(yè)場(chǎng)地位置。 王封煤礦為生產(chǎn)礦井，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘查，原工業(yè)場(chǎng)地能夠滿足 生產(chǎn)能力要求。因此，本設(shè)計(jì)仍采用原有工業(yè)場(chǎng)地。原主斜井采用機(jī)軌合一提升，采用綜采工藝后，原主斜井不能滿足下放綜采支架的要求。為了解決這一問(wèn)題，需要布置一個(gè)副井來(lái)下放綜采設(shè)備。 目前本礦采用三個(gè)斜井開(kāi)拓，分別為主斜井、進(jìn)風(fēng)斜井和回風(fēng)斜井。因?yàn)橐黾右粋€(gè)副井，需要對(duì)原有井筒整合或新建井筒。 三 、開(kāi)拓方案 本井田位于山西省 呂梁山東側(cè) ， 地處西山煤田東北部， 區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，切割甚劇，地形復(fù)雜，屬中低山區(qū)。其地勢(shì)南高北低，最高點(diǎn)位于 井田南部邊界附近的山梁，標(biāo)高為 ，最低點(diǎn)位于井田東部溝內(nèi)，標(biāo)高 ，最大相對(duì)高差 ， 井田內(nèi)可采煤層賦存在 +1085～ +1169m之間，煤層總體埋藏較淺， 9號(hào)煤層賦存穩(wěn)定，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，井田勘探程度較高，井田內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，主要為斷層、陷落柱和褶曲，地層傾角一般 6176。主采煤層 9號(hào)煤層，煤層厚 ～ ，平均 。 井筒方案比選 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查和與礦方充分交流，為了便于副井場(chǎng)地布置，充分利用地面設(shè)施，提出兩個(gè)方案供選擇。 方案一： 原主斜井仍采用機(jī)軌合一，煤炭 采用膠帶輸送機(jī)提升，下放小型設(shè)備和材料采用單鉤串車，兼作進(jìn)風(fēng)；原回風(fēng)斜井改為副斜井，裝備單鉤串車下放綜采設(shè)備，兼作進(jìn)風(fēng)，同時(shí)刷大井筒斷面；在原回風(fēng)斜井西部新打一個(gè)回風(fēng)斜井，擔(dān)負(fù)礦井的回風(fēng)任務(wù)，兼做一個(gè)安全出口。原進(jìn)風(fēng)行人斜井報(bào)廢。 方案二： 王封煤礦機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ３０ 原主斜井仍采用機(jī)軌合一，煤炭采用膠帶輸送機(jī)提升，下放小型設(shè)備和材料采用單鉤串車，兼作進(jìn)風(fēng)；原回風(fēng)斜井改為副斜井，裝備單鉤串車下放綜采設(shè)備，兼作進(jìn)風(fēng)，同時(shí)刷大井筒斷面；刷大原進(jìn)風(fēng)斜井?dāng)嗝?，改其為回風(fēng)斜井。 井筒方案技術(shù)比較見(jiàn)表 231。 表 231 井筒方案技術(shù)比較表 方案一 方案二 優(yōu)點(diǎn) 新掘回風(fēng)斜井距離原回風(fēng)斜井風(fēng)機(jī)房近，可以利用原風(fēng)機(jī)房，投資少。 在礦井機(jī)械化采煤升級(jí)改造中，影響礦井生產(chǎn)少。 風(fēng)機(jī)房遠(yuǎn)離居住區(qū)，減少了擾民。 縮短了通風(fēng)距離，通風(fēng)費(fèi)用低。 刷大原進(jìn)風(fēng)行人斜井，施工較容易。 井筒改造過(guò)程中，矸石量少。 缺點(diǎn) 新開(kāi)鑿一個(gè)井筒，出矸量大。 新掘回風(fēng)斜井井筒角度大，施工較困難。 礦井在機(jī)械化采煤升級(jí)改造過(guò)程中影響生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。 風(fēng)機(jī)房離居住區(qū)近，風(fēng)機(jī)噪聲影響居民生活。 新建風(fēng)機(jī)房，增加投資。 從技術(shù)比較來(lái)看，方案一明顯優(yōu)于方案二。 井筒方案經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表 232。 表 232 井筒 方案 主要費(fèi)用 經(jīng)濟(jì)比較表 序號(hào) 項(xiàng) 目 方案一 方案二 方案二比方案一 (%) 工程量（ m） 費(fèi)用 （萬(wàn)元） 工程量（ m） 費(fèi)用 （萬(wàn)元） 1 井筒 88 130 2 地面設(shè)施（風(fēng)機(jī)房） 合計(jì) + 從經(jīng)濟(jì)比較來(lái)看，方案一明顯優(yōu)于方案二。 綜上所述，井筒方案采用方 案一。 開(kāi)拓方案 本礦為生產(chǎn)礦井，若利用現(xiàn)有兩條大巷（ 8號(hào)煤層）開(kāi)采 9號(hào)煤層，采用大巷條帶式布置，工作面推進(jìn)長(zhǎng)度短（ 200400m），綜采工作面搬家次數(shù)多，不能充分發(fā)揮綜采設(shè)備效能。因此，重新布置大巷，加大回采工作面推進(jìn)長(zhǎng)王封煤礦機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ３１ 度。 根據(jù)選定的井筒方案，結(jié)合井下煤層賦存條件及井田特征，設(shè)計(jì)提出了兩個(gè)開(kāi)拓方案進(jìn)行比選，各方案分述如下： 方案一： 初期 利用井底車場(chǎng)南部的原有 8號(hào)煤層三條下山，雙翼開(kāi)采井田南部和東南部 9號(hào)煤層。 后期 平行總運(yùn)輸巷在 9號(hào)煤層中新掘一條軌道大巷，該軌道大巷擔(dān)負(fù)井田西部輔助運(yùn)輸，然后 在原總運(yùn) 輸巷集中煤倉(cāng)附近向南在 9號(hào)煤層中掘進(jìn)三條下山，下山掘進(jìn)到井田南部，利用該下山開(kāi)采井田西部 9號(hào)煤層。 詳見(jiàn)井田開(kāi)拓方案一平面圖 231和剖面圖 232。 方案二： 利用井底車場(chǎng)南部的原有 8號(hào)煤層三條下山開(kāi)采井田東南部 9號(hào)煤層，在井田南部 F12斷層北側(cè)沿該斷層布置運(yùn)輸、軌道和回風(fēng)大巷開(kāi)采井田中、西部 9號(hào)煤層。該大巷布置在 9號(hào)煤層中，與原 8號(hào)煤層三條下山連接。 詳見(jiàn)井田開(kāi)拓方案二平面圖 233。 3. 方案技術(shù)比較 兩方案的技術(shù)比較見(jiàn)表 233。 表 233 開(kāi)拓方 案技術(shù)比較表 方案一 方案二 優(yōu)點(diǎn) 首采區(qū)雙翼開(kāi)采，獲得的煤量多，服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，相應(yīng)減少了新開(kāi)下山的服務(wù)時(shí)間（維護(hù)時(shí)間）。 三角煤損失少。 相比較沒(méi)有反向運(yùn)輸。 通風(fēng)阻力小。 回采工作面推進(jìn)距離長(zhǎng)，有利于發(fā)揮綜采設(shè)備效能。 在準(zhǔn)備 9號(hào)煤層工作面期間可以回采原 8號(hào)煤層大巷煤柱，增加了礦井經(jīng)濟(jì)效益。 缺點(diǎn) 首采區(qū)下山西翼工作面推進(jìn)長(zhǎng)度稍短，不利于發(fā)揮綜采設(shè)備效能。 新掘的三條大巷服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用大。 三角煤損失多。 相比較煤炭反向運(yùn)輸多。 通風(fēng)阻力大。 從技術(shù)上比較來(lái)看，兩方案各有優(yōu)點(diǎn)。但從提高資源回收率來(lái)說(shuō)，方案一較好。 4．方案經(jīng)濟(jì)比較 王封煤礦機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ３２ 兩方案不同之處：方案一新掘進(jìn)的三條下山要比方案二新掘進(jìn)的三條大巷短，并且服務(wù)時(shí)間也短，因此掘進(jìn)和維護(hù)費(fèi)用低。從經(jīng)濟(jì)方面考慮， 方案一好于方案二。 綜合考慮兩方案技術(shù)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，本設(shè)計(jì)推薦采用方案一。 四、開(kāi)采水平的劃分 本礦井田面積較小，煤層傾角不大，整個(gè)井田采用一個(gè)水平開(kāi)采。 井底車場(chǎng)水平標(biāo)高 +1090m。 五、運(yùn)輸、軌道和回風(fēng)大巷位置 初期開(kāi)采 9號(hào)煤層時(shí)利用原有開(kāi)采 8號(hào)煤層時(shí)的三條下山， 8號(hào)煤層頂板為石灰?guī)r， 下山可以采用矩形斷面，料石砌墻支護(hù)。頂板破碎處采用半圓拱斷面，料石砌碹。 后期 在 9號(hào)煤層中布置三條下山，分別為運(yùn)輸、軌道和回風(fēng)下山，回風(fēng)下山專用回風(fēng)。三條下山采用梯形斷面、掛網(wǎng)可縮性工字鋼棚子支護(hù)。過(guò)煤柱時(shí)采用工字鋼棚密集支護(hù)。 六、采區(qū)劃分及開(kāi)采順序 如前所述，開(kāi)采 9 號(hào)煤層時(shí)利用原有三條下山和新掘的下山。井田分為三個(gè)采區(qū)，分別為一采區(qū)、二采區(qū)和三采區(qū)。采區(qū)依次順序開(kāi)采。采區(qū)內(nèi)條帶（區(qū)段）采用前進(jìn)式，條帶（區(qū)段）內(nèi)采用后退式。 第四節(jié) 井 筒 一、 井筒數(shù)目及用途 礦井機(jī)械化采煤升級(jí)改造后共布置 3個(gè)井筒，即主 斜井、副斜井和回風(fēng)斜井。 主斜井：擔(dān)負(fù)全礦井煤炭提升和材料、小型設(shè)備下放任務(wù)任務(wù)，兼作進(jìn)風(fēng)井。 副斜井：擔(dān)負(fù)全礦井綜采設(shè)備升降 、上下人員 和矸石提升任務(wù)，兼作進(jìn)風(fēng)井和安全出口。 王封煤礦機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ３３ 回風(fēng)斜井：擔(dān)負(fù)礦井回風(fēng)任務(wù)，作為礦井一個(gè)安全出口。 二、井筒布置及裝備 主斜井：井筒長(zhǎng)度 284m，傾角 17176。，三心拱斷面，凈寬 ，凈面積 ㎡。裝備膠帶輸送機(jī)和單鉤串車，同時(shí)布置下井電纜。主斜井井筒內(nèi)無(wú)人行道，應(yīng)在井筒內(nèi)每隔 30m打一個(gè)躲避硐室。 副斜井：井筒長(zhǎng)度 220m，傾角 15176。，半圓拱斷面，凈寬 ，凈面積 ㎡ ，設(shè)臺(tái)階、扶手 。裝備單鉤串車，同時(shí)布置排水管線。 回風(fēng)斜井：井筒長(zhǎng)度 88m，傾角 21176。，半圓拱斷面，凈寬 ，凈面積 ㎡，設(shè)臺(tái)階、扶手。 各 井筒斷面見(jiàn)圖 24圖 24圖 243。 井筒特征見(jiàn)表 241。 表 241 井筒特征表 井 筒 名 稱 主斜井 副斜井 回風(fēng)斜井 井口坐標(biāo) (m) 緯距 X 經(jīng)距 Y 標(biāo) 高 (m) 井口 ＋ + + 井底 ＋ 1120 +1120 +1130 井筒傾角 17176。 15176。 21176。 提升方位角 78176。 349176。 井筒長(zhǎng)（深）度 (m) 284 220 88 井筒斷面形狀 三心拱 半圓拱 半圓拱 井筒掘進(jìn)斷面 (m2) 井筒掘進(jìn)寬 (m) 井筒凈斷面 (m2) 井筒凈寬 (m) 井筒裝備 膠帶輸送機(jī) 單鉤串車 單鉤串車 臺(tái)階、扶手 臺(tái)階、扶手 井筒用途 煤炭提升，兼進(jìn)風(fēng) 井 大型設(shè)備提升 、上下人員 ，兼進(jìn)風(fēng)和安全出口 專用回風(fēng)井， 兼作安全出口 備注 已有 已有 新開(kāi)井筒 （三）井壁結(jié)構(gòu) 主斜井：表土段采用鋼筋混凝土碹支護(hù)，基巖段采用料石砌碹支護(hù)。 王封煤礦機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ３４ 副斜井：表土段采用鋼筋混凝土碹支護(hù)，基巖段采用料石砌碹支護(hù)。 回風(fēng)斜井：表土段采用鋼筋混凝土支護(hù)，基巖段采用料石砌碹支護(hù)。 第五節(jié) 井底車場(chǎng)及硐室 一、井底車場(chǎng)形式 本礦井主、副井筒均為斜 井，主斜井落底在 +1090m，在井底設(shè)有平車場(chǎng)，車場(chǎng)內(nèi)設(shè)儲(chǔ)車線。主斜井井底車場(chǎng)能滿足機(jī)械化采煤升級(jí)改造后生產(chǎn)要求，不需進(jìn)行改造。改造原回風(fēng)斜井井底作為副斜井井底車場(chǎng)，設(shè)平車場(chǎng)，車場(chǎng)內(nèi)設(shè)