【正文】 位置。本井田形狀比較對稱，儲量分布比較均勻，故井筒的有利位 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，可使井田走向的井下運輸工作量減小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力較小。 （ 2） 井筒沿傾斜方向的有利位置。立井開拓時，應(yīng)沿傾向中部布置，考慮儲量，井筒定于井田傾斜方向的中部略靠下。 （ 3） 有利于礦井初期開采的井筒位置。 （ 4） 盡量不壓煤或減少壓煤。 （ 5） 地質(zhì)及水文條件也必須考慮。 （ 6） 井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場地。 經(jīng)后面方案比較及綜合考慮確定主、副井筒位置在井田中央的位置。 2． 風(fēng)井 本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜煤層， 初期 將風(fēng)井布置在井 田的中央 ，后期再在邊界布置邊界風(fēng)井 。 工業(yè)場地位置、形狀和面積 工業(yè)場地的選擇應(yīng)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)條件比較好的區(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)場地的壓煤損失。 本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 ，所以取工業(yè)廣場的尺寸為 500m 800m 的長方形。煤層的平均傾角為 6o，工業(yè)廣場的中心處在井田走向和傾向的中央，其中心處埋藏深度為 386m，該處表土層厚度為 40m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。 階段劃分和開采水平設(shè)置及參數(shù) 1．階段和開采水平設(shè)置 根據(jù)井田條件和《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，本井田劃分為兩 個階段。階段內(nèi)采用采區(qū)式準備方式，在井田每翼布置一個生產(chǎn)采取，為減少初期工程量，縮短建井時間，采區(qū)間采用前進式開采順序。 上山開采優(yōu)點： （ 1）上山開采時，煤向下運輸，上山運輸能力大，輸送機的鋪設(shè)長度較長，傾角較大時還可采用自溜運輸，運費低； （ 2）上山開采時，井下涌水可直接流入井底水倉，排水系統(tǒng)簡單； （ 3）上山開采時新鮮風(fēng)流由 進風(fēng)上山進去采區(qū)，污風(fēng)經(jīng)回風(fēng)上山流入回風(fēng) 17 道，新與污風(fēng)均向上流動，沿傾斜方向的風(fēng)路較短； （ 4）上山掘進的裝載、運輸、排水等相對簡單，掘進速度速快、效率高、成本相對比較低，沒有跑車事故的安全隱患。 上山開采的缺點： （ 1）從全礦看，上山開采有折返運輸； （ 2）但水平服務(wù)年限短，開采水平數(shù)目多，不利于合里集中生產(chǎn)。 下山開采的優(yōu)點： （ 1）下山開才時，向上運輸，無折返運輸，總的運輸工作量較少； （ 2）上下山同時開采的優(yōu)點是水平服務(wù)年限長，礦井開采水平數(shù)目少；有利于合理集中生產(chǎn)；新建礦井，可減少巷道工程量，縮短建 井工期，降低噸煤投資費用。 下山開采的缺點： （ 1）下山開采時，各采區(qū)要解決采區(qū)的排水問題； （ 2）下山掘進的裝載、運輸、排水等復(fù)雜，掘金速度慢、效率較低、成本高； （ 3）下山開采新風(fēng)由進風(fēng)下山進入采區(qū)，污風(fēng)經(jīng)回風(fēng)下山到回風(fēng)道，風(fēng)流在進風(fēng)下山和回風(fēng)下山內(nèi)方向相反，采區(qū)范圍內(nèi)沿傾斜方向的風(fēng)路長，在通風(fēng)最困難時，約比上山采區(qū)長一倍。 總之下山開采的優(yōu)點主要是充分利用原有開采水平的井巷和設(shè)施，節(jié)省開拓工程量和基建投資，可延長水平服務(wù)年限，推遲礦井下一水平延深的期限；上山開采在生產(chǎn)技術(shù)上較優(yōu)越。 上山開采適用條件 ： （ 1）開采薄或中厚煤層的單一煤層采區(qū)，采區(qū)服務(wù)年限短； （ 2）開采只有兩個分層的單一煤層采區(qū)，煤層頂?shù)装鍘r層比較穩(wěn)固，煤質(zhì)在中硬以上，上山不難維護， （ 3）煤層群聯(lián)合準備的采區(qū)，下部有維護條件較好的薄及中厚煤層； （ 4）為部分煤層服務(wù)的，維護期限不長的專用于通風(fēng)或運煤的上山。 下山開采適用條件： （ 1）對傾角小于 16度的緩斜煤層，瓦斯及水的涌出量不太大，前述下山開采的缺點并不嚴重，而其節(jié)約工程量的優(yōu)點則較突出； （ 2）當井田深部受自然條件限制，儲量不多，深部境界不一，設(shè)置開采水平有困難或不經(jīng)濟時，可在最 終水平以下設(shè)一部分下山采區(qū)； （ 3）一些多水平開采的礦井，由于開采強度大，井田走向長度短，水平接替緊張，原有生產(chǎn)水平保證不了礦井產(chǎn)量時，可在街坊鄰里中央部分布置一個或幾個下山采區(qū)，安排一部分生產(chǎn)任務(wù)，同時通過采區(qū)下山掘一部分下開采水平的大巷，車場及硐室，以加快下水平的開拓延深。 本設(shè)計由于采用綜采放頂煤工藝進行回采，瓦斯涌出量相比分層開采相對要高一些，而且階段斜長相對要長一些。綜合考慮不宜采用下行的通風(fēng)方式，在以 18 安全為前提綜合考慮決定本設(shè)計各階段均采用上山開采。 本設(shè)計由于采用綜采放頂煤工藝進行回采，瓦斯涌 出量相比分層開采相對要高一些，而且階段斜長相對要長一些。綜合考慮不宜采用下行的通風(fēng)方式，在以安全為前提綜合考慮 決定 本設(shè)計各階段均采用上山開采。 2． 階段和開采水平參數(shù) （ 1） 各階段設(shè)計 儲量 的計算 Zg=S M R 104/cosα176。 式 中： Zg—— 階段的設(shè)計儲量，萬 t； S —— 階段 井田水平面積， m2； M—— 煤層的厚度， ； R —— 煤的容重， ； α —— 為煤層傾角， 6176。 。 第一階段： Zg= 17608500 104/cos6176。= 萬 t 第一 階段： Zg= — =27270 萬 t （ 2） 各階段可采 儲量 的計算 階段 可采儲量是礦井設(shè)計的 該階段的 可以采出的儲量，可以按下式計算： Zk=Zg C 式中： Zk—— 礦井可采儲量， 萬 t； Zg—— 礦井 設(shè)計 儲量， 萬 t； C—— 采區(qū)采出率，厚煤層不小于 ；中厚煤層不小于 ；薄煤層不小于 。 第一階段： Zk = = 萬 t （ 3） 第一階段的服務(wù)年限 T1=Zk1/（ A K） 式中： T1—— 階段 的服務(wù)年限，年； Zk1—— 階段 的可采儲量，萬噸； A —— 礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力，萬噸 /年 。 則： T1=（ 400） = 年 30 年 符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求 的 第一階段的服務(wù)年限。 開拓方案 及經(jīng)濟 技術(shù)比較 井田延伸方案有兩種：立井延伸和斜井 開拓 。這兩種延伸方案在經(jīng)濟和技術(shù)上都是可行的，所以都可以采用。 綜合以上四種情況，提出以下 技術(shù)上可行的 兩 種開拓方案：方案一 、 立井多 水平 雙斜井延深 （ 如 圖 41） ， 方案二 、 立井多水平雙立井延深 （ 如 圖 42） 。 方案一 立井多 水 平 雙斜 井延深 19 177。0160240320400480+49177。0160240320400480560560177。0160240320400480560+49177。0160240320400480560圖 41 方案二 立井多水平雙立井延深 圖 42 方案 一、 立井多水平雙斜井延深 優(yōu)點：立井延伸的適應(yīng)性強，不受煤層傾角、厚度、深度、和瓦斯及水文等自然條件的限制。立井井筒段，相應(yīng)的管纜敷設(shè)長度短，提升速度快，提升能力大。對輔助提升特別有利。井筒斷面大，能下放外形尺寸較大的材料和設(shè)備。井筒支護條件好，且易于維護。井筒通風(fēng)斷面大，通風(fēng)阻力小，允許通過的風(fēng)量大，有利于礦井通風(fēng)。 缺點：井筒施工技術(shù)負責(zé)，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備負責(zé)，成井速度較慢，開鑿費用較高，基建投資大。另外立井直接延伸比較 困難，對生產(chǎn)干擾大。 方案 二、 立井多水平雙立井延深 優(yōu)點：由于本方案采用膠帶輸送機運送機運輸，可實現(xiàn)二水平煤流到一水平的連續(xù)運輸，運輸能力大，效率高，煤流運輸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折鏈接靈活，可接受多點來煤。對生產(chǎn)水平過度期的提煤有利，當?shù)V井需增產(chǎn)而要求提升能力加大時，更換或改造帶式輸送機也比較容易，在技術(shù)和經(jīng)濟上都十分優(yōu)越。而且斜井延伸施工較容易，對生產(chǎn)干擾較少。開拓的井筒掘進技術(shù)和施工設(shè)備比較簡單，掘進速度快，精通裝備較簡單，減少了基建費用，延伸工期短有利于水平之間的接續(xù)。煤層傾角較小，涌水量不大，瓦斯含量低，使下山 開采的缺點得以減輕。 缺點：副井采用暗斜井延 深 ，輔助運輸提升能力不大、效率不高，斜井井筒長度比立井井筒 長，井筒維護費用高。 對以上敘述的 兩 種方案所需費用粗略估算如表 41所 示 : 表 41 方案二 方案一 20 基建費 主立井開鑿 120 104= 主暗斜井開 鑿 1148 2980104= 副立井開鑿 120 104= 副暗斜井開 鑿 1148 104= 石門開鑿 1750 104= 石門開鑿 700 104= 井底車場 1000 900 104=90 斜井車場 800 900104=72 生產(chǎn)費 立井提升 19090 = 暗斜井提升 19090 91%= 石門運輸 19090= 主井提升 19090= 排水費 24365 104= 石門運輸 800= 排水費 24365 104= 總計 % 100% 根據(jù)以上方案的技術(shù)經(jīng)濟比較， 經(jīng)濟上：最經(jīng)濟的方案是方案 一 。技術(shù)上：方案 二 有立井延深施工，技術(shù)要求高，施工難度大且對礦井的正常生產(chǎn)有一定的影響；而且開拓延伸費用相對較高，方案 一 施工技術(shù)要求不高，對礦井生產(chǎn)沒有直接影響 ，但是 在后期輔助運輸比較復(fù)雜，下方大型設(shè)備的能力不大 ， 選擇該 方案不利于后期的輔助運輸。 根據(jù)本設(shè)計的初始條件， 經(jīng)過以上技術(shù)分析比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果， 綜合考慮， 最終 選擇方案一 。 參考文獻 : [1]杜計平，《采礦學(xué)》，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)， 2022。 [2] 國家煤礦安全監(jiān)察局 .煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2022. 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