【導(dǎo)讀】市，是全國(guó)六大無(wú)煙煤生產(chǎn)基地之一。煤炭開(kāi)采有百年歷史，至今XX. 三產(chǎn)業(yè)為一體的大型綜合企業(yè)，列入全國(guó)500強(qiáng)大型國(guó)有企業(yè)。XX集團(tuán)先后建成12對(duì)生產(chǎn)礦井，最高年產(chǎn)700萬(wàn)噸。井，設(shè)計(jì)能力315萬(wàn)噸，20xx年生產(chǎn)原煤400余萬(wàn)噸。XX一礦位于XX煤田東部，西南距XX市50km，東南距XX市39km，行政區(qū)域隸屬XX市管轄。井田含煤面積km2，總資源儲(chǔ)量。采技術(shù)條件較為簡(jiǎn)單。具有良好的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。與現(xiàn)有XX產(chǎn)品相比，其灰分更低，塊煤增多，更加受市場(chǎng)歡迎，因此，產(chǎn)量急劇下滑，企業(yè)富余人員多，安置壓力大。接替礦井，能夠安置富余人員，使礦區(qū)穩(wěn)定發(fā)展。（集團(tuán)）有限責(zé)任公司XX一礦項(xiàng)目建議書(shū)的批復(fù)》；有限責(zé)任公司XX一礦環(huán)境影響報(bào)告書(shū)審查意見(jiàn)的復(fù)函》，見(jiàn)附錄；田XX一井田勘探報(bào)告》礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審備案證明），見(jiàn)附錄；究論證工作，以盡可能減少資源損失，提高回采上限和資源利用率。

　　

【正文】 高設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，不僅順應(yīng)了市場(chǎng)需求，也有利于實(shí)現(xiàn)礦井最佳經(jīng)濟(jì)效益。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限的關(guān)系 根據(jù)礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力考慮了 Mt/a、 和 ：當(dāng)生產(chǎn)能力為 ，服務(wù)年限為 ；當(dāng)生產(chǎn)能力為 ，服務(wù)年限為 ；當(dāng)生產(chǎn)能力為 ，服務(wù)年限為 。依照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)第十章 電 氣 32 能力 ～ ，其服務(wù)年限一般不應(yīng) 小于 60a，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 3～5Mt/a，其服務(wù)年限不小于 70a。盡管礦井服務(wù)年限只是礦井的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，不可能成為確定礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的決定性因素，但顯然礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 3Mt/a，其服務(wù)年限太短不符合規(guī)范要求；礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，其服務(wù)年限基本符合規(guī)范要求；礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 ，服務(wù)年限偏長(zhǎng)。 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)對(duì) XX 一礦項(xiàng)目建議書(shū)和可行性研究報(bào)告的批復(fù)中，均批復(fù)礦井建設(shè)規(guī)模為 。 通過(guò)以上分析，綜合各種因素，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力以 適，裝備二個(gè)綜采放 頂煤工作面，礦井有增產(chǎn)到 3Mt/a 的可行性，故礦井主要提升、通風(fēng)系統(tǒng)能力按滿足 3Mt/a 考慮設(shè)備選型。 三、礦井服務(wù)年限 根據(jù)礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量和推薦的礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，考慮 儲(chǔ)量備用系數(shù)，礦井服務(wù)年限為 。 第三節(jié) 井田開(kāi)拓 一、開(kāi)拓方式 本井田煤系地層上部被巨厚新生界地層覆蓋，新生界地層平均厚480m，煤層埋藏深度平均 580m，由于煤層埋藏較深且松散覆蓋層較厚，故采用立井開(kāi)拓方式。 二、井口、工業(yè)場(chǎng)地位置及開(kāi)拓方案的選擇和確定 ㈠、影響 井口及工業(yè)場(chǎng)地位置選擇 的主要因素 井田形態(tài)和儲(chǔ)量分 布 第十章 電 氣 33 本井田 被 斷層 分 割 成東西 兩 大塊 段， 塊段呈傾斜條帶展布，由于淺部基巖薄，可利用儲(chǔ)量分布在條帶中深部，高級(jí)儲(chǔ)量集中分布在東部塊段中央，故井筒位置要首先有利于東部 塊段 開(kāi)發(fā)，同時(shí)兼顧西部塊段，并盡量位于井田中深部。 表土 層厚度 本井田 表土 層厚 ～ ，平均 ，總的趨勢(shì)為 由西向東、由淺至深逐漸增厚，井位選擇有利于全井田開(kāi)拓條件下，應(yīng)盡可能使井筒穿過(guò)較薄的表土層，以減少井筒凍結(jié)費(fèi)和施工難度。 煤層上覆基巖厚度 和巖性 本井田 二 1 煤層上覆基巖厚度 0～ 300m，平均厚度 80～ 100m， 變 化趨勢(shì)由淺而深逐漸增厚。為保證主井裝載系統(tǒng)和井底水窩（煤倉(cāng)上口至主井井底總高度為 85m）位于穩(wěn)定巖層內(nèi)，同時(shí) 避免 井筒落底 直接 穿 過(guò)L8灰?guī)r 含水層 ，井口位置 要求 煤層上覆基巖厚度 盡可能大于 95m。 井位選擇還要使井底車(chē)場(chǎng)位于穩(wěn)定巖層內(nèi)，有利于巷道及硐室穩(wěn)定和支護(hù)，有利于井巷快速施工，盡早建成投產(chǎn)。 斷裂構(gòu)造與壓煤影響 井田斷裂構(gòu)造較發(fā)育，井口位置應(yīng)保證井底車(chē)場(chǎng)巷道、硐室與斷層保持一定的安全距離，同時(shí)為減少井筒及工廣有效壓煤，井位選擇應(yīng)盡可能使工廣保護(hù)煤柱與斷層及淺部安全煤巖柱實(shí)現(xiàn)部分合并，減少有效壓煤。 地面因素 本礦井鐵路、供電線路均從井田西南方向接軌和架設(shè)，井位選擇應(yīng)盡量縮短礦井鐵路和供電線路長(zhǎng)度，并避開(kāi)地面村莊和河流，減少相互影響。 第十章 電 氣 34 ㈡、井口 位置與開(kāi)拓方案的選擇 綜合分析以上各種影響因素，本著有利于整個(gè)井田開(kāi)發(fā)，有利于礦井初期生產(chǎn)和后期接續(xù)，有利于減少初期投資和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，有利于減少壓煤損失，提高礦井建設(shè)和生產(chǎn)期間的安全可靠性，實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效。設(shè)計(jì)提出了西塊段方案、東塊段淺部方案、東塊段中部和深部方案共五個(gè)井位與開(kāi)拓方案，分述如下： 前兩個(gè)方案中，西塊段方案：井口位于 F16 斷層西側(cè)、 11602 孔西 北200m，該位置表土層厚 470m，煤層上覆基巖厚 39m，煤層底板標(biāo)高435m。東塊段淺部方案：井口位于 XX 村莊西與韓營(yíng)村之間，煤層底板標(biāo)高 402m，表土層厚 ，煤層上覆基巖厚 20m。鑒于以上兩個(gè)方案，都存在著煤層上覆基巖太薄，井底車(chē)場(chǎng)位于風(fēng)化基巖范圍內(nèi)，井底水窩穿過(guò)太原群上段灰?guī)r含水層，建井有風(fēng)險(xiǎn)，井筒落底水平高，井下全部下山開(kāi)采，全井田開(kāi)發(fā)不合理等問(wèn)題，故在方案初步優(yōu)化階段，兩個(gè)方案已被排除。以下僅就三個(gè)主要方案作詳細(xì)分析論述。 方案一：河?xùn)|方案（中部方案一） 該方案井筒位于在 6806 孔附 近，石門(mén)河?xùn)| 500~650m。井筒位置最新施工了東 1 號(hào)鉆孔，據(jù)該孔資料，地面自然標(biāo)高 ，煤層底板標(biāo)高 ，煤厚 ，表土層厚 ，煤層上覆基巖厚 ，車(chē)場(chǎng)位于煤層頂板 ，處于 10m 厚砂巖層位內(nèi)，車(chē)場(chǎng)水平標(biāo)高 460m。車(chē)場(chǎng)水平上基巖厚 86m，扣除風(fēng)化帶后穩(wěn)定基巖厚 51m，則井底水平下主井深 ，主井井筒最低點(diǎn)穿過(guò)二 1煤層進(jìn)入底板巖層 ，該位置二 1煤層距 L8灰?guī)r頂 27m 左右，故主井水窩底距 L8 灰?guī)r頂 ；副井水窩穿過(guò)二 1煤層進(jìn)二 1煤底板巖層 ，距 L8灰?guī)r頂 。風(fēng)井底標(biāo)高 450m，風(fēng)井井深 。 第十章 電 氣 35 該方案的優(yōu)缺點(diǎn)為： 優(yōu)點(diǎn)： 1）表土層較薄，井筒凍結(jié)深度略小，井筒投資較省。 2）井底車(chē)場(chǎng)位于 10m 厚中粒砂巖內(nèi)，有利于車(chē)場(chǎng)硐室巷道布置和支護(hù)。 3）井底距 L8灰?guī)r之間有 以上的防水巖柱高度。 缺點(diǎn)： 1）投產(chǎn)水平上盤(pán)區(qū)大面積范圍二 1 煤層頂板基巖厚度小于 40m，其中頂板基巖厚度小于 30m 的范圍，約占投產(chǎn)采區(qū)的近三分之二，該部分需留作淺部煤巖柱。因此，投產(chǎn)水平上盤(pán)區(qū)因頂板基巖較薄，造成可采工作面較少，且走向長(zhǎng)度短，很難適應(yīng)綜放開(kāi)采 快速推進(jìn)的要求，尤其是采區(qū)可采儲(chǔ)量少，服務(wù)年限短，造成接替緊張。 2）鐵路、供電線路分別比方案二、方案三長(zhǎng) 、 ，且地面需修建跨河鐵路大橋一座，地面投資高。 方案二：河西方案（中部方案二） 井口位于河西 240~370m，文莊村東 300m。三個(gè)井筒均位于工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，呈三角形展布，主井與副井呈一線，與 F16 斷層帶平行，距 F16 斷層 220m，主副井間距 150m，風(fēng)井距 F16 斷層 310m。該位置最新施工了西 1 號(hào)鉆孔，據(jù)該孔資料，井筒位置煤層底板標(biāo)高約 左右，地面自然標(biāo)高 ，表土 層厚 ，煤層上覆基巖厚 ，井底車(chē)場(chǎng)位于煤層頂板 ，處于砂巖與砂質(zhì)泥巖互層段。車(chē)場(chǎng)水平標(biāo)高 480m，至井底水平主、副井均深 ，車(chē)場(chǎng)水平上基巖厚 ，扣除風(fēng)化帶后，穩(wěn)定基巖厚 。自煤倉(cāng)上口至主井水窩底高度 ，則井底車(chē)場(chǎng)水平下主井深 ，井筒最低點(diǎn)穿過(guò)二 1煤層進(jìn)入底板巖層 ，第十章 電 氣 36 該位置二 1煤層距 L8 灰?guī)r頂 26m 左右，主井穿透 L8灰?guī)r進(jìn)入灰?guī)r底板。副井井底水窩深 26m，進(jìn)入二 1煤層底板巖層 ，下距 L8灰?guī)r頂 。風(fēng)井底標(biāo)高 470m，風(fēng)井井深 。 分析方案二的優(yōu)缺點(diǎn)為： 優(yōu)點(diǎn)：兩個(gè)投產(chǎn)采區(qū)均位于三維物探范圍之內(nèi)，構(gòu)造已探明。 缺點(diǎn)： （ 1）井筒位置煤層上覆基巖較薄，主井水窩將穿過(guò) L8 灰?guī)r含水層，建井有風(fēng)險(xiǎn)。 （ 2）投產(chǎn)水平上盤(pán)區(qū)近二分之一范圍二 1 煤層基巖厚度小于 30m，需留作淺部煤巖柱而不能開(kāi)采，可布工作面較少，采區(qū)因留設(shè)淺部煤巖柱而條件變差。 （ 3）井底車(chē)場(chǎng)處于砂巖與砂質(zhì)泥巖互層內(nèi)，對(duì)車(chē)場(chǎng)巷道及硐室支護(hù)不利，也影響掘進(jìn)速度和建設(shè)進(jìn)度。 方案三：深部方案 該方案井口位置在文莊村西南 450m，距 11603 鉆孔約 250m， 距 F16斷層帶 550m，與方案二相比，井口位置沿 F16 斷層帶向西南移了約 1km。該位置最新施工了一主檢孔和一風(fēng)檢孔，兩檢查孔相距 166m，結(jié)合兩井檢孔資料，地面自然標(biāo)高 ～ ，推算主井位置煤層底板標(biāo)高、副井位置煤層底板標(biāo)高 ，表土層厚度 518～ 524m，煤厚 ，煤層上覆基巖厚 ~，井底車(chē)場(chǎng)位于煤層頂板 ～，處于 厚的中細(xì)粒砂巖內(nèi)，車(chē)場(chǎng)水標(biāo)高 525m，至井底水平主、副井深 607m，車(chē)場(chǎng)水平上主井位置基巖厚 ，扣除風(fēng)化帶后穩(wěn)定基巖 ，煤倉(cāng)上口標(biāo)高按 考慮，煤倉(cāng)上口至主井水窩底高度 ，則主井水窩底標(biāo)高 ，井底車(chē)場(chǎng)水平下主井深 26m，第十章 電 氣 37 井筒最低點(diǎn)進(jìn)入二 1 煤層底板 ，該位置二 1 煤層底板距 L8 灰?guī)r頂，井底水窩底距 L8灰?guī)r頂 。副井井底水窩深 26m，穿過(guò)二 1煤層底板下 ，距 L8 灰?guī)r頂 。風(fēng)井底標(biāo)高 515m，風(fēng)井井深。 方案三的優(yōu)缺點(diǎn)為： 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）井筒位于井田儲(chǔ)量中心，兩翼基本均衡，整個(gè)井田開(kāi)發(fā)合理。 （ 2）井底 車(chē)場(chǎng)處于 厚的中細(xì)粒砂巖內(nèi)，有利于車(chē)場(chǎng)巷道及硐室的穩(wěn)定與支護(hù)，有利于加快建設(shè)進(jìn)度。 （ 3）地面鐵路、供電線路長(zhǎng)度最短，分別比方案一和方案二少 和 1km，地面投資省，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低。 （ 4）地面工業(yè)廣場(chǎng)遠(yuǎn)離河道，防洪條件相對(duì)較好。 （ 5）井底車(chē)場(chǎng)距斷層帶最遠(yuǎn)，井底水窩距 L8 灰?guī)r之間有一定隔水巖柱高度。 缺點(diǎn)是：表土層相對(duì)較厚，井筒凍結(jié)費(fèi)用較高。 三個(gè)方案開(kāi)拓方式平、剖面圖見(jiàn)圖 231～ 4。 ㈢、井口位置與開(kāi)拓方案的確定 通過(guò)以上分析，三個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，但總體而言，方案三技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。為進(jìn)一步論 證三個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)可比性，設(shè)計(jì)進(jìn)行了諸方案的經(jīng)濟(jì)比較，見(jiàn)表 231。 從經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果看，初期投資三個(gè)方案相差不大，基本相同。方案一略低，方案三略高；年運(yùn)營(yíng)費(fèi)相差 40 余萬(wàn)元，方案三最低，方案一最高。相對(duì)于礦井十幾億元投資來(lái)說(shuō)，可比投資相差幾十萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)比較第十章 電 氣 38 結(jié)果將不影響方案的取舍。 礦井井口位置與開(kāi)拓方案的確定， XX 集團(tuán)公司組織召開(kāi)了多次論證會(huì)，并分別在上述三個(gè)方案的井口位置均施工了井檢孔，以求獲得可靠的地質(zhì)資料，使決策更科學(xué)。 最終本著有利于長(zhǎng)遠(yuǎn)生產(chǎn)并兼顧基建，有利于井下開(kāi)拓并兼顧地面的原則，考慮到方案三優(yōu)點(diǎn)突 出，一致確定推薦方案三。 在預(yù)可行性研究報(bào)告和可行性研究報(bào)告的評(píng)審中、專(zhuān)家均認(rèn)為方案三是合適的。目前，礦井供電線路已架設(shè)，前期施工準(zhǔn)備基本就緒。 由于煤層為近水平，井田兩大塊段受斷層限制，走向長(zhǎng)均為 2km 左右，故井筒落底后沿煤層傾斜布置運(yùn)輸大巷，大巷貼近斷層煤柱，實(shí)現(xiàn)井下單翼盤(pán)區(qū)式開(kāi)采。據(jù)調(diào)查，走向長(zhǎng)度 2km，非常適宜綜采連續(xù)推進(jìn)，有利于礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。 方案經(jīng)濟(jì)比較表 表 231 方案名稱(chēng) 項(xiàng)目 河?xùn)|方案一 河西方案二 深部方案三 工程量 井巷 表 土層厚度（ m） 456 504 518 凍結(jié)深度（ m） 513 561 575 井筒掘砌（ m） 凍結(jié)段 505179。 3 553179。 3 567179。 3 普通段 巷道（ m） 500179。 3 地面 鐵路（ km） 橋梁（ m） 200m 可比投資 萬(wàn)元 井巷 井筒 凍結(jié)費(fèi) 1584 2046 掘砌費(fèi) +20 巷道 450 小計(jì) 450 地面 鐵路 1365 650 橋梁 540 小計(jì) 1905 650 合計(jì) 2355 地面年運(yùn)營(yíng)費(fèi)（萬(wàn)元 /a） 88． 2 42 0 第十章 電 氣 39 注： 1）凍結(jié)費(fèi)用取 11 萬(wàn)元 /m 2）鐵路取 650 萬(wàn)元 /km 3）運(yùn)費(fèi)取 元 /t km 三、水平劃分及標(biāo)高 本井田煤層開(kāi)采標(biāo)高介于 350～ 750m，階段垂高 300～ 400m，由于煤層傾角很緩，故傾斜長(zhǎng)度達(dá) 10km。為實(shí)現(xiàn)整個(gè)井田合理開(kāi)發(fā)，保證水平上合理服務(wù)年限，根據(jù)井筒位置最新施工的兩個(gè)井檢孔資料，設(shè)計(jì)確定井底車(chē)場(chǎng)水平標(biāo)高由可研報(bào)告 階段的 510m 調(diào)整為 525m。先期開(kāi)采塊段（ F16~F17）通過(guò) 525m 水平作傾斜運(yùn)輸大巷實(shí)現(xiàn)上下盤(pán)區(qū)開(kāi)采。后期開(kāi)采塊段（ F15~F16）與先期開(kāi)采塊段之間煤層錯(cuò)斷 50～ 150m， 若 通過(guò)525m 水平作平石門(mén)開(kāi)拓，石門(mén)長(zhǎng) ，巷道工程量太大，工期太長(zhǎng)，故自井底水平向上作斜巷穿過(guò) F16斷層帶到 F15~F16塊段的淺部 410m 水平，通過(guò) 410m 水平作傾斜運(yùn)輸大巷，實(shí)現(xiàn)西部塊段開(kāi)發(fā)。故礦井不作水平運(yùn)輸大巷，不需設(shè)置第二水平，但由于傾斜長(zhǎng)度太長(zhǎng)，為便于沿傾斜方向分段開(kāi)拓和運(yùn)輸、排水，設(shè)置兩個(gè)輔助水平 ，輔助水平標(biāo)高為 410m和 580m。 四、大巷布置及層位選擇 全井田設(shè)計(jì)沿 F16 斷層煤柱兩側(cè)作兩組傾斜運(yùn)輸大巷，通過(guò)每組運(yùn)輸大巷直接開(kāi)掘工作面上、下順槽，實(shí)現(xiàn)全井田單翼盤(pán)區(qū)開(kāi)采。為便于傾斜運(yùn)輸大巷與工作面順槽之間的聯(lián)絡(luò)，有利于工作面排水，設(shè)計(jì)中貫徹多作煤巷、少作巖巷的指導(dǎo)思想，將三條傾斜大巷均沿煤層布置，其中膠帶運(yùn)輸大巷和軌道運(yùn)輸大巷沿煤底，回風(fēng)大巷沿煤頂，大巷高差 4m左右。 第十章 電 氣 40 五、盤(pán)區(qū)劃分及開(kāi)采順序 全井田共劃分 7 個(gè)盤(pán)區(qū)， F16 斷層以東 3 個(gè)盤(pán)區(qū)，水平上 2