【正文】 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 。即本設(shè)計(jì)選用立井單水平開拓方案。兩種方案技術(shù)上均可行，水平服務(wù)年限也符合要求，兩者相比雖然方案 3 總投資比方案 2 低，生產(chǎn)經(jīng) 營費(fèi)也可能略低一些，但是其初期投資稍多，故對兩方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。下面再通過經(jīng)濟(jì)比較在方案 2 和方案 3 中確定出一個(gè)最合理的方案。 2）開拓方案比較 第二水平面積約為： 第二水平工業(yè)儲量為： 3 10 5 7 10 / c os 9 526 t?? ? ? ? ? 萬 第二水平可采儲量為： 52 68 .6 80 % 95 % 40 04 .1 t? ? ? 萬 第二水平服務(wù)年限為： 粗略比較見表 4表 43： 4 0 0 4 .1 2 3 .81 2 0 1 .4Ta???中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 表 42 方案 1 與方案 2 比較 方案 1 方案 2 基建費(fèi) /萬元 立井開鑿 2 170 3000 104＝ 102 主暗斜井開鑿 1010 1050 104= 石門開鑿 1434 800 104= 副暗斜井開鑿 1010 1150 104= 井底車場掘進(jìn) 1300 900 104= 井底車場掘進(jìn) (400+650) 900 104= 小計(jì) 生產(chǎn)費(fèi) /萬元 立井提升 = 暗斜井提升 = 石門運(yùn)輸 = 立井提升 = 立井排水 220 24 365 104= 排水 (斜立井 ) 220 24 365 (+ ) 104= 小計(jì) 小計(jì) 6969 總計(jì) 總計(jì) 百分率 100% 百分率 % 根據(jù)上述比較我們可以看出立井暗立井延伸方案比暗斜井延伸方案在投入資金方面要多，即方案 2。 圖 44 方案四 方案四用采單水平開采，兩層煤各有一個(gè)井底車場，第一層煤水平在 770 米。 圖 43 方案三 方案三采用單水平開采，在 850 米水平。 圖 41 方案一 方案一采用兩水平開采，立井延伸，第一水平 750 米，第二水平 920 米，第一水平采用上下山和仰斜俯斜帶區(qū)開采，第二水平采用上山開采和仰斜帶區(qū)開采。 方案比較 1）方案說明 根據(jù)前述各項(xiàng)決定，本井田在技術(shù)上可行的開拓方案有下列四種。 采用兩水平開采，第一水平標(biāo)高 750m，第二水平標(biāo)高 920m。 2）水平劃分方案： 單水平開采；兩水平開采。系統(tǒng)比較簡單且生產(chǎn)能力大，可充分利用原有井筒能力，同時(shí)生產(chǎn)和延伸相互干擾較小。但采用這種方法延伸時(shí)，受奧陶系含水層的限制，致使井筒同時(shí)擔(dān)任生產(chǎn)和延伸任務(wù)，施工與生產(chǎn)相互干擾，立井接井時(shí)技術(shù)難度較大，礦井將短期停產(chǎn)，延伸兩個(gè)井筒施工組織復(fù)雜，為延伸井筒需要掘進(jìn)一些臨時(shí)工程，延伸后提升高度增加，能力下降，可能需要 更換提升設(shè)備。 礦井開拓延伸方案及階段劃分 1）礦井開拓延伸方案 本礦井開拓延伸可以考慮以下兩種方案： 立井延伸；暗斜井延伸。其優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù)費(fèi)用低，支護(hù)簡單。但是由于本礦井中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 服務(wù)年限較短，年產(chǎn)量大，若采用兩個(gè)水平開采第一水平的服務(wù)年限達(dá)不到《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，并且采用兩水平生產(chǎn)費(fèi)用也高，劃分成為單個(gè)水平比較合適。 開采水平的確定 本礦井煤層埋藏最淺部為 470m，煤層埋藏最深部為 860m，垂直高度達(dá) 390m。 工業(yè)場地的位置 工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近， 即井田走向在 F1和 F2 斷層之間，傾斜方向在傾向中央的位置 。 1） 井筒位置的確定原則： 有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門工程量少； 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； 井田兩翼儲量基本平衡； 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； 工業(yè)廣場應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅； 工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤； 距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 ①井筒施工技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平②井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基建投資大。 井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。 受地形影響特別大 有足夠儲量的山嶺地 帶 斜井 與立井相比： ①井筒施工工藝、設(shè)備與工序比較簡單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少②地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場簡單、延深方便③主提升膠帶化有相當(dāng)大提升能力，能滿足特大型礦井的提升需要④斜井井筒可作為安全出口。 ，為 緩傾斜 煤層；表土層 較厚平均達(dá)到 220 米 ；水文地質(zhì)情況比較簡單，涌水量小 ，煤層最小埋深 470 米，最大埋深 860 米，高差較大，因此不宜采用斜井開拓，宜采有立井開拓。 ，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。 ，減少煤炭損失。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。 確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。 井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個(gè)問題需認(rèn)真研究。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。 煤層傾角 45176。 煤層傾角 25176。 4）儲量條件校核 本 礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與整個(gè)礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，見表 31。 所以輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全能夠滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。副井 采用加寬容器 提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的下放與提升。 2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 本 礦井設(shè)計(jì)為大型礦井，開拓方式 立井一水平立井開拓 ，主井 提升容器采用一對 12t箕斗 ，副井 提升容器為一套 5t 雙層單車罐籠帶平衡錘 ，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。 井型校核 按礦井的實(shí)際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲量條件及安全條件因素對井型進(jìn)行校核： 1）礦井生產(chǎn)能力校核 井田內(nèi) 二煤厚 ，三煤厚 ， 均 為 中 厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大 ，都為緩傾斜煤層，開采條件簡單 。 礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。為緩傾斜煤層， 開采條件較簡單，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，媒質(zhì)為優(yōu)質(zhì)無煙煤，交通運(yùn)輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。否則應(yīng)縮小規(guī)模； ：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù)； ：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲量有限 ，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大； ：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，建筑材料及勞動力來源等。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限確定依據(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)效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。 井田保護(hù)煤柱永久損失量： 礦井可采儲量： 3125Pt? ? ? ? ? 萬? ?1. 51 7 0. 31 25 80 % 0. 96 36kZt? ? ? ? 億? ?kgZ Z P C??中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度 按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力宜按工作日 330 天計(jì)算，每天凈提升時(shí)間宜為 18 小時(shí)。 表 22 巖層移動角 廣場中心深度 /m 煤層傾角 煤層厚度 /m 沖擊層厚度 /m ф δ γ β 750 8 + 220 41 70 70 由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖 21 所示的工業(yè)廣場保護(hù)煤柱的尺寸： 圖 21 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱 通過計(jì)算求得工業(yè)廣場工業(yè)廣場保護(hù)煤柱： 井田保護(hù)煤柱永久損失量見表 23。工業(yè)廣場按 Ⅱ 級保護(hù)留維護(hù)帶，寬度為 15m。煤層的平均傾角為 8176。本礦工業(yè)廣場面積取 平方公頃 /10 萬噸，故工業(yè)廣場面積為 公頃。本礦井井田內(nèi)的幾條大斷層的落差均大于50m，因此在兩側(cè)各留 40m 的保護(hù)煤柱。 表 21 工業(yè)場地占地面積指標(biāo) 井 型（萬 t/a） 占地面積指標(biāo)（公頃 /10 萬 t） 240 及以上 120180 4590 930 礦井永久保護(hù)煤柱損失量 1）邊界保護(hù)煤柱按下式計(jì)算 式 22 式中： Z—— 邊界煤柱損失量； L—— 井田邊界長度； b—— 保護(hù)煤柱寬度； M—— 煤層厚度； γ —— 煤的容重。本礦井井田內(nèi)的兩條大斷層的落差均大于 50m，因此在兩側(cè)各留 40m 的保護(hù)煤柱。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。； 估算可采儲量 311co sgii iZ S M?? ? γ α 7777111. 16 1 10 5. 93 1. 40 0. 24 3 10 5. 93 1. 40c os 8 c os 13110. 10 3 10 5. 93 1. 40 0. 29 3 10 5. 93 1. 40c os 17 c os 111. 51 7gZt? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 億70% 17 95% 1kZt? ? ? ? 億gZ S M R? ? ?中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 （ 1）設(shè)計(jì) 150 萬 t/a 礦井服務(wù)年限 （ 2）設(shè)計(jì) 120 萬 t/a 礦井服務(wù)年限 所以取 120 萬 t/a。 本設(shè)計(jì)的儲量計(jì)算是在精查地質(zhì)報(bào)告提供的 1： 5000 煤層底板等高線圖基礎(chǔ)上計(jì)算出來的，因此計(jì)算數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。 礦井工業(yè)儲量 本礦井的主采煤層為三煤和二煤，其厚度分別為 、 。硫份大于 3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量； ：夾石厚度不大于 時(shí)，與煤分層合并計(jì)算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的 50%時(shí)，以各煤分層總厚度作為儲量計(jì)算厚度； ，厚度變化 不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法。 礦井工業(yè)儲量計(jì)算 儲量計(jì)算依據(jù) 城郊煤礦 井田地質(zhì)勘探報(bào)告提供的煤層儲量計(jì)算圖計(jì)算； 《煤炭資源地質(zhì) 勘探規(guī)范》關(guān)于化工、動力用煤的標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算能利用儲量的煤層最低可采厚度為 ，原煤灰分不大于 40%。最大傾角 14186。井田走向長度約為 ，南北長約為 。 從二 2 煤、 三 2 煤層地溫等值線圖上看出，等溫線與煤層底板等高線基本平行，煤層500m以淺的地溫一般低于 30℃， 600m以深的地溫除井田東南部小面積低溫區(qū)外，一般為一級高溫區(qū)。 （ 3）地溫 井田內(nèi)地溫僅隨深度的增加而增加。各煤層均無煤塵爆炸危險(xiǎn)。 （ 2）瓦斯、煤塵等 井田中各煤層沼氣含量一般小于 179。 二 2 煤層直接頂，底板多為細(xì)中粒砂巖，厚層狀泥巖（厚度一般大于 5m），局部為砂質(zhì)泥巖或落層狀泥巖，抗壓強(qiáng)度一般大于 600kg/cm178。（局部大于 600kg/cm178。/d。 綜上所述，本井田是一個(gè)與外部水力聯(lián)系微弱，補(bǔ)給不足的較完整的獨(dú)立水文地質(zhì)單元，開采煤層遠(yuǎn)離地表水體，無流水影響，間接充水巖層“灰?guī)r”雖然單位涌水量較大，局部在斷層處有與煤層對接的可能性，如留好煤柱，遠(yuǎn)離斷層，一般是不會突水的，本礦井水文地質(zhì)，工程地質(zhì)條件屬中等類型。 太原組上段灰?guī)r是開采二 2煤層的間接充水含水層，二 2煤底板下距 K3（ L11灰?guī)r，平均厚 ）平均距離 50m，距 L8灰?guī)r（平均厚 ）平均距離 80m， L8上距 L11一般平均在 30m左右，其間又有泥巖，砂質(zhì)泥巖相隔，基本無水力聯(lián)系，因此，如不受斷裂構(gòu)造影響，正常情況下不會造成突水。 各主采煤層的煤質(zhì)特征見下表 12： 水文地質(zhì)特征 新生界松散層劃分