【正文】 不大，但方案1的后期建井費(fèi)、基建工程費(fèi)和生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)相對(duì)均較少，開拓延伸對(duì)生產(chǎn)的影響略少一些，故決定采用方案1，即主、副井均為立井，布置于井田儲(chǔ)量中央，設(shè)475和750兩個(gè)水平，第一水平采用上下山式準(zhǔn)備方式，第二水平采用上山式準(zhǔn)備方式。 礦井基本巷道 井筒立井井筒斷面形狀有圓形和矩形，我國煤礦一般都采用圓形斷面。因?yàn)閳A形斷面井筒有利于采用混凝土、料石和錨桿噴射混凝土等永久支護(hù)，同時(shí)具有承受地壓性能好、通風(fēng)阻力小、服務(wù)年限長、維護(hù)費(fèi)用少以及便于施工等特點(diǎn)。本礦井井筒均選用圓形。1）主井井筒內(nèi)布置一對(duì)箕斗，采用鋼絲繩罐道，其布置形式如圖45所示。圖45 主井?dāng)嗝鎴D表431主井井筒特征井型150萬t提升容器一對(duì)16t箕斗井筒直徑井筒支護(hù)混凝土砌砼厚400mm凈斷面積㎡表土鋼筋砼厚1000mm基巖段毛斷面積㎡充填混凝土177。50㎜表土段毛斷面積㎡（2）副井井筒內(nèi)布置有一對(duì)罐籠以及梯子間和管路間，采用槽鋼組合罐道梁，球扁鋼組合管道。其布置形式如圖46所示。圖46 副井井筒斷面圖表432 副井井筒特征井型150萬t提升容器1對(duì)雙層單車3t罐籠井筒直徑井筒支護(hù)混凝土井壁厚450mm凈斷面積㎡表土段井壁厚1200mm基巖段毛斷面積㎡充填混凝土177。50㎜表土段毛斷面積㎡（3）圖47為風(fēng)井的布置形式，井筒內(nèi)布置有梯子間和管路間。 圖47 風(fēng)井井筒斷面圖表433 風(fēng)井井筒特征井型150萬t井筒直徑凈斷面積㎡ 井底車場 確定井底車場的形式和各種硐室的布置選擇井底車場形式的經(jīng)驗(yàn)及原則：（1）對(duì)于開采緩傾斜和傾斜煤層的立井和穿巖斜井，當(dāng)井筒距運(yùn)輸大巷距離近時(shí)（如40～60米），可采用臥式環(huán)形車場或梭式車場；井筒距離運(yùn)輸大巷較遠(yuǎn)時(shí)（如大于120米），可采用刀式環(huán)形車場或盡頭式車場；井筒距運(yùn)輸大巷適中時(shí)，選用立式車場；如井筒出車方向與大巷斜交，且距離較近時(shí)，可采用斜式環(huán)形車場；對(duì)中、小型礦井，無論甩車場或平車場，井底車場都可采用梭式車場。開采急傾斜煤層的礦井，可采用刀式環(huán)形車場或盡頭式車場。（2）井底車場的形式應(yīng)與礦井的井型相適應(yīng)。大中型礦井可采用環(huán)形式或折返式車場。生產(chǎn)能力大于120萬t/a的礦井，可采用增設(shè)主井復(fù)線的環(huán)形式或車站式車場；井型大，大巷用底卸式礦車運(yùn)煤時(shí)，應(yīng)采用折返式車場(注意,底卸式礦車受卸載方向限制不能掉頭)。大巷用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤時(shí)可采用環(huán)形式或折返式車場。中、小型礦井，按距井筒的遠(yuǎn)近，可采用刀式環(huán)形車場、盡頭式車場或梭形車場。（3）選擇井底車場的形式還應(yīng)考慮到地面出車方向的限制，有時(shí)要求采用斜式環(huán)形車場。井底車場的位置應(yīng)選在堅(jiān)硬、穩(wěn)定的巖層中，避開斷層和破碎地帶。如果不得不在圍巖不太好的地區(qū)設(shè)置時(shí)，不宜選用巷道斷面大的車場。本礦井采用立井刀式環(huán)行井底車場，如圖48所示：圖48 立井刀式環(huán)行井底車場調(diào)車方式采用頂推調(diào)車：電機(jī)車牽引重列車駛?cè)胲噲鲋剀嚲€13，電機(jī)車摘鉤，駛?cè)氲啦鞱1 ，經(jīng)錯(cuò)車線，過N2 道岔繞至列車尾部，將列車頂入主（副）井重車線。然后，電機(jī)車經(jīng)過道岔N3 ，繞道回車線12，入主（副）井空車線，牽引空列車駛向采區(qū)。大巷用電機(jī)車為：14噸架線式電機(jī)車。礦車為：3噸固定式礦車。驗(yàn)算空、重車線長度運(yùn)輸大巷采用機(jī)車運(yùn)行時(shí)，根據(jù)所選的電機(jī)車類型、礦車規(guī)格，驗(yàn)算主、副井空、重車線長度是否滿足《設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求?！对O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“主井空、～2列礦車”；“副井進(jìn)、出車線的長度，大型礦井應(yīng)各能容納1～；中、～1列礦車。在出車線上應(yīng)增設(shè)一段雙道，作為材料和設(shè)備車的停放及編組之用，其長度對(duì)大型礦井應(yīng)能容納10以上的材料車；對(duì)中、小型礦井應(yīng)能容納5～10個(gè)以上的材料車。”可用下式進(jìn)行驗(yàn)算：L = mnL1 + L2 + L3式中： L — 空、重車線長度； m — 列車數(shù)，應(yīng)別為：～2，～； n — 每列車礦車數(shù)，n=15； L1 — 一列礦車長度，L1 =3450mm； L2 — 電機(jī)車長度，L2 = 4900mm； L3 — 電機(jī)車制動(dòng)距離，一般取12～15m，這里取15m。則主井空、重車線的長度至少為：L = 15 + + 15= m副井空重車線的長度至少為 ：L = 15 + + 15= m 主要開拓巷道大巷斷面設(shè)計(jì)（一）選擇巷道的斷面形狀本礦井為設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為150萬噸的礦井，設(shè)計(jì)第一水平運(yùn)輸大巷一般服務(wù)年限30年以上。采用900mm軌距的雙軌運(yùn)輸大巷，其凈寬在3 m以上，又穿過中等穩(wěn)定巖層，故選用鋼筋砂漿錨桿與噴射混凝土支護(hù)。采用半圓拱形斷面。（二）確定巷道斷面尺寸確定巷道的凈寬度 大巷選用ZK149/550型電機(jī)車，車寬：A1 = 1335 mm，高 h = 1600 mm；3噸固定式礦車，車寬1200 mm，礦車高：1400 mm 。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，取人行道寬c = 840 mm，非人行道一側(cè)寬a = 400 mm。根據(jù)《煤礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》中規(guī)定，本巷雙軌中線距為：1600 mm，則兩機(jī)車之間的距離為： 1600－（1335/2＋1335/2）＝265 mm故巷道凈寬為： B＝a1＋b＋c1 ＝（400＋1335/2）＋1600＋（1335/2＋840） ＝4175 mm確定巷道拱高h(yuǎn)0 半圓拱形巷道拱高h(yuǎn)0 = B/2 =≈2088 mm。半圓拱半徑R = 2088 mm。確定巷道壁高h(yuǎn)3 (1)按架線電機(jī)車導(dǎo)電弓子要求確定h3 由《井巷工程》知半圓拱形壁高要滿足的條件為： h3 ≥h4 ＋hc －[（R－n）2 （k＋b1）2 ]1/2 式中： h4 — 軌面起電機(jī)車架線高度，按《煤礦安全規(guī)程》，取h4＝2000 mm； hc— 道床總高度，大巷選用24kg/m的鋼軌，得hc＝3600 mm，道岔高h(yuǎn)b ＝200 mm； n— 導(dǎo)電弓子距拱壁安全距離，取n＝300 mm； K— 導(dǎo)電弓子寬度之半，K＝718/2＝359 ，取K＝360 mm； b1— 軌道中線與巷道中線間距 b1＝B/2－a1 ＝4175/2－（400＋1335/2）＝1020 mm；故h3 ≥2000＋360－[（2088－300）2 －（360＋1020）2 ]1/2 ＝1223 （2）、按管道要求確定h3 h3 ≥h5＋h7＋hb －[R2 －（K＋m＋D/2＋b2 ）2 ]1/2 式中： h5 — 渣面至管子底高度，按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，取h5 ＝1800 mm； h7 — 管子懸吊件總高度，取h7 ＝900 mm； m — 導(dǎo)電弓子距管子距離，取m＝300 mm； D — 壓氣管法蘭盤直徑，D＝335 mm； b2— 軌道中線與巷道中線間距，b2 ＝B/2－c1 ＝4175/2－（1335/2＋840）＝580 mm；故 h3≥1800＋900＋200－[20882 －（360＋300＋335/2＋580）2 ]1/2 ＝1374 mm（3）、按人行道要求確定h3 h3≥1800＋hb－[R2－（R－j）2]1/2 ＝1800＋200－[20882－（2088－200）2]1/2 ＝1800＋200－891＝1108 mm綜合以上計(jì)算并考慮一定的富余量，確定本礦井大巷的壁高為h3＝1600 mm，則巷道的凈高為H＝h3－h(huán)b＋h0 ＝1600－200＋2088＝3488 mm。 確定巷道凈斷面積S和凈周長P凈斷面積S＝B（＋h2）式中： h2 ＝渣面以上巷道壁高，h2＝h3－h(huán)b ＝1600－200＝1400 mm。則S＝4175（4175＋1400）＝ mm2≈ m2 凈周長 P＝＋2h2 ＝＋2＝ m 用風(fēng)速校核巷道斷面運(yùn)輸大巷最高允許風(fēng)速vm ＝8 m/s。已知通過大巷風(fēng)量為 Q＝ m3/s，則 v＝Q/S＝247?！?m/s＜vm 滿足要求。選擇支護(hù)參數(shù)本巷道采用錨噴支護(hù)， m，間距M＝≈ m，排距M′＝ m，錨桿直徑d＝14 mm，噴射混凝土層厚T1 ＝100 mm，而錨桿露出長度T2＝50 mm。 故支護(hù)層厚度T＝T1 ＝100 mm。選擇道床參數(shù)根據(jù)大巷通過的運(yùn)輸設(shè)備，已選用24kg/m的鋼軌，其道床參數(shù)hc、hb 分別為360 mm 和200 mm，渣面至軌面高度ha ＝hc－h(huán)b＝160 mm。確定巷道掘進(jìn)斷面尺寸巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度：B1 ＝B＋2T＝4175＋2100＝4375 mm；巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)高度：H1＝H＋hb＋T＝3488＋200＋100＝3788 mm；巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面積：S1＝B1（＋h3）＝4375（4375＋1600）≈ m2 大巷斷面圖見圖49：圖49 大巷斷面示意圖5 采區(qū)巷道布置 煤層地質(zhì)特征 可采煤層概況本井田煤炭儲(chǔ)量比較豐富，井田內(nèi)主要可采煤層共有2層，即：9煤層、12煤層。兩煤層均賦存穩(wěn)定。9煤層為穩(wěn)定的中厚煤層，～，煤巖類型以光亮型為主，下層以半亮型為主，界線明顯。內(nèi)生節(jié)理發(fā)育，玻璃光澤。煤的硬度f=～。12煤層為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的中厚煤層，～?！Ｃ簬r類型以光亮型為主。內(nèi)生節(jié)理發(fā)育，玻璃光澤，貝殼狀斷口。煤的硬度f=～。各煤層特征見表51表512。表511 煤層物理特征特征煤層顏色光澤煤巖組分煤巖類型煤的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造塊度黃鐵礦結(jié)核9煤層深黑色似玻璃狀光澤鏡煤亮煤和暗煤光亮型半亮型條帶狀，透鏡狀結(jié)構(gòu)粉碎塊狀含12煤層深黑色玻璃光澤鏡煤亮煤和暗煤光亮型條帶狀，層狀結(jié)構(gòu)粉碎塊狀含表512 可采煤層特征表號(hào)煤層名稱煤層厚度/m層間距/m傾角/(186。)硬度容重穩(wěn)定性最小最大平均19煤層12～較穩(wěn)定15212煤層12～較穩(wěn)定 煤種及煤質(zhì)變化采區(qū)9煤層以2號(hào)肥煤為主，局部氣肥煤；12煤層以2號(hào)肥煤為主。其他煤質(zhì)情況見表513。表513 可采煤層原煤工業(yè)分析綜合表項(xiàng)目煤層灰分Ag(%)硫分S(%)揮發(fā)Vr(%)發(fā)熱量(卡/克)煤質(zhì)牌號(hào)9煤層～～～5200～757271372號(hào)肥煤為主，局部氣肥煤12煤層～～～4600～763060162號(hào)肥煤 各煤層頂?shù)装鍘r性1）9煤層頂、底板頂板情況：9煤層直接頂由于原始沉積和小型構(gòu)造影響，沿走向及傾向均起伏不平，呈波浪狀，巖性為深灰色粉砂巖，致密均一,直立裂隙發(fā)育，其上為層狀細(xì)砂巖。底板情況：底板變化比頂板變化表現(xiàn)更為突出，起伏不平，巖性變化不大，一般為灰色、灰褐色的粉砂巖，含雜亂植物根化石，局部底鼓，～。其下為硅質(zhì)膠結(jié)的細(xì)砂巖，分布穩(wěn)定。2）12煤層頂、底板頂板情況：12煤層直接頂炭質(zhì)含量很高，呈腐泥質(zhì)泥巖，褐色條痕，分布比較穩(wěn)定，與老頂之間存在明顯層見滑動(dòng)，～。老頂為致密粉砂巖，塊狀結(jié)構(gòu)，含結(jié)核，順層呈串珠狀分布。底板情況：～，巖石較完整，灰色塊狀結(jié)構(gòu)。老底為致密粉砂巖，塊狀結(jié)構(gòu)含結(jié)核，順層呈串珠狀分布。 煤塵和瓦斯1）瓦斯范各莊礦瓦斯鑒定情況為：179。/min，179。/。， m3/min，鑒定為低瓦斯礦井。瓦斯涌出量見表514。表514 礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯等級(jí)絕對(duì)涌出量(m3/min)相對(duì)涌出量(m3/td)瓦斯(CH4)CO2瓦斯(CH4)CO2低2）煤塵在本礦取樣做煤塵爆炸性試驗(yàn)，結(jié)果為：火焰長度及巖粉含量均為零，屬無爆炸危險(xiǎn)煤層。 3）自然發(fā)火及地溫范各莊礦各煤層均沒有自然發(fā)火的傾向，井下各工作地點(diǎn)溫度正常穩(wěn)定,均在17~21℃之間，沒有異常區(qū)，沒有超過26℃的工作地點(diǎn)。 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 確定采區(qū)走向長度根據(jù)沿井田走向有無大的地質(zhì)變化，如斷層，無煤帶，傾角變化很大等地質(zhì)條件，利用這些地質(zhì)變化帶劃分采區(qū)，確定走向長度。若沒有地質(zhì)地質(zhì)條件限制時(shí)，采區(qū)走向長度應(yīng)從技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上有利的原則來確定。技術(shù)上的因素主要考慮區(qū)段巷道的運(yùn)輸維護(hù)和供電問題。經(jīng)濟(jì)上有利的采區(qū)走向長度，應(yīng)是與采區(qū)走向有關(guān)的巷道掘進(jìn)、維護(hù)、運(yùn)輸?shù)鹊膰嵜嘿M(fèi)用最低的長度。根據(jù)我國煤礦實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：對(duì)于緩傾斜和傾斜煤層，如果開采條件好，采掘機(jī)械化程度較高，區(qū)段集中巷采用帶式輸送機(jī)。生產(chǎn)能力較大的采區(qū)，其走向長度為10001500米。綜合機(jī)械化開采，采區(qū)單面布置時(shí)，走向長度一般不小于1000米；雙面布置時(shí)，走向長度不小于2000米。普通機(jī)械化開采時(shí)，一般為12001500米。范各莊礦井田內(nèi)沒有大的地質(zhì)變化，設(shè)計(jì)采用綜合機(jī)械化開采，井田劃分為4個(gè)采區(qū)，采區(qū)走向長度為2700米。 確定區(qū)段斜長和區(qū)段數(shù)目使用走向長壁采煤法的采區(qū)，區(qū)段斜長等于回采工作面長度加上區(qū)段平巷和護(hù)巷煤柱的寬度。區(qū)段平巷寬度，根據(jù)巷道斷