【正文】 開拓方案經(jīng)濟(jì)比較 方案 方案 2 有差別的建井工程量、基建費(fèi)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)和經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，現(xiàn)分別對(duì)方案 1 和方案 2 進(jìn)行計(jì)算以上幾項(xiàng)費(fèi)用，并進(jìn)行匯總比較，詳細(xì)計(jì)算匯總見表 43～ 46。余下的方案 1 和方案 2兩個(gè)方案均屬技術(shù)上可行，水平服務(wù)年限等也符合要求 。由于方案 3 比方案 1 多一個(gè)水平，因此也增加了相應(yīng)的井筒延深量和石門工程量，方案 3 需要開鑿的井筒量 3100＝ 300m，需要開鑿的暗斜井井筒量為 2625＝ 1250m并且多了一個(gè)井底車場(chǎng)。兩方案都增加井底車場(chǎng)工程量，故不作為對(duì)比項(xiàng)。根據(jù)前述各項(xiàng)規(guī)定，本井田在技術(shù)上可行的方案有下列三種，如圖 41所示 : 華北科技學(xué)院采礦工程 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 共 124 頁(yè) 4 305 30方案 1 立井兩水平上下山＋暗立井延深 430530方案 2 立井兩水平上下山＋暗斜井延深 林南倉(cāng)五礦 第 22 頁(yè) 共 124 頁(yè) 430530640方案 3 立井三水平 上下山 混合＋暗立井 /暗斜井延深 圖 41 技術(shù)上可行的三種開拓方案 方案 2 和方案 1 的區(qū)別在于暗斜井暗立井延深還是暗斜井延深至第二 開采 水平，方案 3 和方案 1 的區(qū)別在于礦井總體是兩個(gè)水平還是三個(gè)水平進(jìn)行開拓。為減少煤柱損失和保證大巷維護(hù)條件，大巷分別設(shè)于二 2煤層和三 2煤底板下穩(wěn)定堅(jiān)固巖層中?？紤]到階段本井田深部?jī)?chǔ)量相對(duì)較小，且涌水量較小，所以可采用上下山開采。綜合本礦井各方面的因素，在保證安全的條件下，提出了三種方案，由于本井田地勢(shì)平坦，煤層埋藏較深且有沖擊層，所以，確定采用立井開拓（主井設(shè)箕斗），按煤礦設(shè)計(jì)手冊(cè)上的規(guī)定，井筒原則上布置在井田走向的中央。 根據(jù)煤層賦存情況和礦井可采儲(chǔ)量，遵照礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，將礦井生產(chǎn)能力確定為 150 萬 t/a，儲(chǔ)量備用系數(shù)按 計(jì)算，因?yàn)楸揪镏萍s備用系數(shù)的因素相對(duì)較少。立井井筒采用普通方法施工。采用一個(gè)主立井 ,一個(gè)副立井和一個(gè)風(fēng)井。 綜合以上各方面的因素，大巷布置在 巖層 中 維護(hù) 上占有很大的優(yōu)勢(shì)，因此，本礦井階段運(yùn)輸大巷布置在二 2煤層 底板巖層 中 ,巖層巖性比較穩(wěn)定 。 大巷布置在巖層中的優(yōu)點(diǎn)是：巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用低，巷道施工能按要求保持一定的方向和坡度；少留 煤柱或不留煤柱，減少煤炭損失，便于設(shè)置煤倉(cāng)；在有瓦斯突出和自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井中，采區(qū)封閉好。 表 41我國(guó)礦井階 段垂高 井型 緩傾斜煤層 /m 傾斜煤層 /m 急傾斜煤層 /m 大中型礦井 200～ 350 200～ 350 200～ 150 小型礦井 60～ 100 80～ 120 80～ 120 大巷布置在煤層中的優(yōu)點(diǎn)是：容易施工，掘進(jìn)速度快，掘進(jìn)費(fèi)用低，便于機(jī)械化作業(yè)，掘進(jìn)中可以進(jìn)一步探明煤層變化情況和地質(zhì)構(gòu)造。左右，煤田的傾向長(zhǎng)度比較短，因此水平的垂高取 300m。 （ 3） 經(jīng)濟(jì)上有利的水平垂高 開采水平垂高過小，造成嚴(yán)重的采掘失調(diào)，合理的增加水平垂高，可以減少水平數(shù)目，減少基建工程量，目前我國(guó)礦井一般的階段垂高如表 41所示。設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下因素： （ 1） 階段斜長(zhǎng) 目前，煤炭運(yùn)輸、輔助提升、行人條件和合理的區(qū)段數(shù)目是制約階段斜長(zhǎng)的主要因素，階段斜長(zhǎng)在隨著先進(jìn)設(shè)備的不斷出現(xiàn)有加大的趨勢(shì)，目前 帶區(qū)式準(zhǔn)備上山部分分帶斜長(zhǎng)一般為 10001500m， 有的達(dá)到 20xx6000m；下山部分分帶斜長(zhǎng)為7001200m。 本礦井為 大 型礦 井，井田可采儲(chǔ)量有限，故借鑒現(xiàn)有礦井的經(jīng)驗(yàn)確定開采水平華北科技學(xué)院采礦工程 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 共 124 頁(yè) 的數(shù) 目為 兩 個(gè)。 3）工業(yè)場(chǎng)地形 狀 、面積 工業(yè)場(chǎng)地的形狀和面積：根據(jù)工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場(chǎng)地的占地面積為 15公頃，形狀為矩形 ，長(zhǎng) 500 m,寬 300 m，為矩形斷面。 1）布置要求 （ 1） 工業(yè)廣場(chǎng)地應(yīng)具有穩(wěn)定的工程地質(zhì)條件，避開法定保護(hù)的文物古跡，風(fēng)景區(qū)、內(nèi)澇低洼區(qū)和采空區(qū)，不受巖崩、滑坡、泥石流和洪水等災(zāi)害威脅； （ 2） 工業(yè)場(chǎng)地應(yīng)少占耕地，少壓煤； （ 3）距 水源，電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 （ 5） 盡量減少工業(yè)廣場(chǎng)壓煤量。 （ 3） 占地面積盡量小，盡量做到不搬遷村莊。 （ 1） 盡量位于儲(chǔ)量中心，使井下有合理的布局。 風(fēng)井位置的選擇 為了盡可能的少壓煤和減小通風(fēng)阻力，縮短通風(fēng)路線，因此將風(fēng)井布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。經(jīng)后面方案比較確定主、副井筒位置 大致位于 井田中央 ， 井田傾向的中上部。 2） 井筒位置的確定 井筒位置的確定原則： （ 1） 有利于第一水平 的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門工程量少； （ 2） 有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村； （ 3） 井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡； （ 4） 井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層； 本礦井在二 2煤層底板下部 230m 處有一太原組灰?guī)r承壓含水層，壓力大，水量也較大，設(shè)計(jì)時(shí)須使井筒、井底車場(chǎng)與該承壓水之間有一定厚度的保護(hù)層，本礦井采用單水平開采。根據(jù)礦井提升的需要與本礦的地質(zhì)條件，及《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，設(shè)立主副井筒各一個(gè)，風(fēng)井一個(gè)，主井用來提升煤炭，副井用來運(yùn)送人員、材料、矸石，風(fēng)井用來通風(fēng)等 。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng) ， 提升深度有限 ， 輔助提升能力 小 ；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。 （ 1） 平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場(chǎng)地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。 確定井硐形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 1） 井筒形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜 井、立井。 5) 要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 4) 必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。 2) 合理集中開拓部署，簡(jiǎn)化生產(chǎn) 系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。在解決開拓問題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則： 1) 貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。 本礦井開拓方式的確定，主要考慮到以下因素： 1) 地形平坦，地勢(shì)高差小，有內(nèi)澇威脅； 2) 煤層埋深較大，且表土層厚度大，平均 30 m； 3) 第四系覆蓋層較厚，井筒需要特殊鑿井方法施 工；為防止第四系水潰入井下，需留設(shè)合理的防水煤柱； 4) 太原組灰?guī)r水壓較大，水量相對(duì)豐富，巖溶裂隙比較發(fā)育，選擇井筒位置時(shí)需留有足夠的隔水巖柱 ； 5) 本礦井為低瓦斯礦井。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。其中包括確定主、副井和風(fēng)井的井筒形式、深度、數(shù)量、位置、階段高度、大巷位置、采（帶）區(qū) 劃分以及開采順序與通風(fēng)運(yùn)輸系統(tǒng) 。因此，本礦設(shè)計(jì)每晝夜凈提升時(shí)間為 16小時(shí)。按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定 “ 礦井每晝夜凈提升時(shí)間16 小時(shí)。因此，本礦井工作制度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)采用 “ 四六 ” 工作制，即三班采煤，一班準(zhǔn)備檢修，每班凈工作時(shí)間為 6 個(gè)小時(shí)。參考《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，本礦資源儲(chǔ)量較為豐富、地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、礦井生產(chǎn)能力大、開采技術(shù)條件好，故宜建大型礦井。一般炮采和普采工作面完成一個(gè)采煤循環(huán)的標(biāo)志是回柱放頂，綜采工作面完成一個(gè)采煤循環(huán)的標(biāo)志是移架。 煤層傾角 45176。 煤層傾角 25176。 本礦井的設(shè)計(jì)服務(wù)年限符合規(guī)定。 4） 礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與 服務(wù)年限 相適應(yīng)， 才能獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。礦井早期采用中央并列式通風(fēng)，有專門的風(fēng)井，可以滿足要求。 3）通風(fēng)安全條件的校核 本礦井無煤塵爆炸性，瓦斯 含量低，屬于低瓦斯礦井。輔助運(yùn)輸采用雙層罐籠，大巷輔助運(yùn)輸采用 600mm 軌距的 固定車廂式礦車，同時(shí)本礦井井底車場(chǎng)調(diào)車方便，通過能力大，滿足矸石，材料和人員的調(diào)動(dòng)要求。 2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 本礦井為大型礦井，開拓方式為立井開拓，主井提升容器為兩對(duì) 12t 提升箕斗，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。 則，礦井服務(wù)年限為： T = = 52 a 服務(wù)年限符合要求 。 礦井可采儲(chǔ)量 Zk、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A礦井服務(wù)年限 T 三者之間的關(guān)系為： T＝ Zk /（ A K） （ 31） 式中 ： T—— 礦井服務(wù)年限， a； 林南倉(cāng)五礦 第 14 頁(yè) 共 124 頁(yè) Zk—— 礦井可采儲(chǔ)量， t； A—— 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 ， t； K—— 礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 。因此，初步確定礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 。 礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力 參考《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力主要類型有： 大型礦井： 、 、 、 、 （ Mt/a）及以上 中型礦井： 、 、 （ Mt/a） 小型礦井： 1 2 30（萬噸 /年） 本井田儲(chǔ)量豐富，設(shè)計(jì)開采煤層賦存穩(wěn)定，煤層厚度大部分比較穩(wěn)定，首采煤層屬厚煤層 (4m)；煤層平均傾角小，屬近水平煤層。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大； 2） 開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運(yùn)），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動(dòng)力來源等。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 確定礦井的年生產(chǎn)能力的依據(jù) 《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù) 資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國(guó)家對(duì)煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。華北科技學(xué)院采礦工程 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 124 頁(yè) 3 礦井工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 礦井工作制度 根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》第 24 條：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日 330 天計(jì)算，每天 4 班作業(yè)，每天凈提升時(shí)間為 16 小時(shí)。 礦井可采儲(chǔ)量指的是礦井工業(yè)儲(chǔ)量中，去除永久保安煤柱損失煤量，并考慮一定礦井生產(chǎn)損失煤量系數(shù)（即回采率）后，實(shí)際能夠產(chǎn)出的煤炭量，即就是能轉(zhuǎn)化為實(shí)際經(jīng)濟(jì)效果的資源 /儲(chǔ)量。 A 級(jí)、 B級(jí)儲(chǔ)量又稱為高級(jí)儲(chǔ)量。 礦井資源 /儲(chǔ)量是煤的視密度、煤田面積、煤層厚度的乘積。 則 計(jì)算可采儲(chǔ)量為： Z=(Q－ P) C= （ － ） 0. 75= 表 24 斷層保護(hù)煤柱留設(shè)方法 斷層落差 H 留設(shè)尺寸 H≥ 50m 50m 30m≤ H≤ 50m 30m H＜ 30m 不留設(shè)煤柱 γβΦΦα αΦ 圖 21 垂直剖面法計(jì)算工廣保護(hù)煤柱 林南倉(cāng)五礦 第 12 頁(yè) 共 124 頁(yè) 本章小結(jié) 井田境界的劃分應(yīng)充分利用自然條件，如利用大斷層作為井田的邊界，或利用河流、湖泊、鐵路等劃分井田邊界；在煤層傾角變化很大處，也可以作為井田邊界。 則井田邊界斷層煤柱 ： Q=（ 3175+3075） 7 50= 井田內(nèi)部斷層煤柱： Q1=770（ 30+30+15） 7 = Q2=480（ 30+30+20） 7 = 總保護(hù)煤柱量為P=++++= 礦井可采儲(chǔ)量 井田的可采儲(chǔ)量 Z 按下式計(jì)算： Z=(Q－ P) C (25) 式中： Q—— 礦井工業(yè)儲(chǔ)量， 華北科技學(xué)院采礦工程 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 共 124 頁(yè) P—— 各種永久煤柱的儲(chǔ)量之和， P= C—— 采區(qū)回采率，厚煤層不低于 ；中厚煤層不低于 。取 h—— 煤層的厚度， m，為 7 將數(shù)據(jù)帶入式（ 21）得 : Q= 105 7 = 3）斷層煤柱 按斷層落差大小兩側(cè)各留一定水平寬度的安全煤柱。經(jīng)過作圖可知工業(yè)廣場(chǎng)留設(shè)煤柱的形狀為梯形，計(jì)算并測(cè)得該梯形的上邊長(zhǎng)度為，下邊長(zhǎng)度為 ，高為 927m。） 井筒垂深 煤層傾角α 煤層厚度 松散層厚度 δ β γ 45 430m 176。 參考城郊煤礦的井田地質(zhì)報(bào)告知本礦的基巖移動(dòng)角和松散移動(dòng)角如下表： 表 23地質(zhì)開采條件和巖層移動(dòng)角 地質(zhì)開采條件 基巖移動(dòng)角 /（176。 （ 2）礦井工業(yè)場(chǎng)地煤柱 根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》第 522條：礦井工業(yè)場(chǎng)地的占地面積指標(biāo)，應(yīng)不小于下表 的規(guī)定。 表 21 工業(yè)儲(chǔ)量分塊計(jì)算 α /176。 =。 井田范圍內(nèi)的煤炭?jī)?chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，煤炭工業(yè)儲(chǔ)量由煤層面積、厚度及容重相乘所得，其計(jì)算公式一般為： Q=SMγ /cosα (21) 式中： Q—— 為井田工業(yè)儲(chǔ)量， kt； S—— 井田面積， km2； M—