【正文】 開采順序合理的開采順序是在考慮煤層采動(dòng)影響的前提下，有步驟、有計(jì)劃的按照一定的順序進(jìn)行，保證采區(qū)、工作面的正常接替，以保證安全、均衡、高效的生產(chǎn)，并且有利于提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此將井田共劃分四個(gè)采區(qū)，其中一階段兩個(gè)上山采區(qū)，北一采區(qū)和北二采區(qū)，均為雙翼采區(qū)。 采區(qū)劃分及開采順序 采區(qū)形式及尺寸的確定根據(jù)井田地質(zhì)情況，煤層賦存較穩(wěn)定，煤層厚度在4左右，井田走向長(zhǎng)度5km，井田內(nèi)兩條大的斷層構(gòu)造，以上條件很適合布置綜合機(jī)械化采煤。4）礦車運(yùn)煤可同時(shí)統(tǒng)一解決煤炭、矸石、物料和人員的運(yùn)輸問題。2）噸公里運(yùn)輸費(fèi)較低。3)大巷的規(guī)格因?yàn)榇笙锏姆?wù)年限都較長(zhǎng)，所以都采用錨噴支護(hù)。2)大巷的數(shù)目和用途根據(jù)運(yùn)輸和通風(fēng)條件，本礦井共布置一條雙軌大巷。 大巷的位置、數(shù)目、用途和規(guī)格1)大巷的位置選擇大巷位置的原則：掘進(jìn)量少，費(fèi)用少，維護(hù)條件好，煤柱損失少，有利于通風(fēng)和防火，運(yùn)輸方便。表45 水平儲(chǔ)量及服務(wù)年限 Horizontal reserves and service life水平序號(hào)可采儲(chǔ)量/萬t服務(wù)年限/年第一階段第二階段 設(shè)計(jì)水平的巷道布置由于本井田煤層間距較近，層間距＜80m，故采用集中大巷布置，為便于維護(hù)，將大巷布置到122煤層底板巖層中，又由于設(shè)計(jì)中通風(fēng)方式為邊界式，所以采用兩條大巷布置，大巷距煤層底板間距一般30m。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用單水平上下山聯(lián)合的方式。179。表42兩種開拓方案的技術(shù)分析表 two kind of development plan technical analytical table方案方案一：采用立井單水平上下山開采方案二：采用立井雙水平加暗斜井上山開采優(yōu)點(diǎn)(1）開拓巷道工程量小，兩階段共用一組大巷和平巷，掘進(jìn)率較低(2）提升運(yùn)輸距離較短(3）保護(hù)煤柱損失少，可以提高回采率(4) 下山階段輔助運(yùn)輸容易(1) 采準(zhǔn)巷道施工容易，工藝簡(jiǎn)單(2) 對(duì)工作面通風(fēng)有利，可以避免下行風(fēng)帶來的缺點(diǎn)，通風(fēng)費(fèi)用較少(3) 對(duì)于煤炭的回采有利(4) 延伸井筒的施工比較方便缺點(diǎn)(1) 施工技術(shù)復(fù)雜,設(shè)備要求多(2) 掘進(jìn)速度慢，掘進(jìn)費(fèi)用高(3) 下山開采，工作面生產(chǎn)難度增加，排水困難（4）順槽內(nèi)運(yùn)輸費(fèi)用較高，生產(chǎn)費(fèi)用較高（5）兩順槽間風(fēng)壓差別較大，通風(fēng)困難(1）開拓巷道工程量大，增加準(zhǔn)備時(shí)間(2）提升能力小,動(dòng)力消耗大,提升費(fèi)用高(3）風(fēng)路長(zhǎng),風(fēng)阻大,通風(fēng)費(fèi)用高(4）暗斜井的維護(hù)較為困難，維護(hù)費(fèi)用高對(duì)于兩個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較：因兩個(gè)方案劃分的采區(qū)基本相同，所以采區(qū)上山的經(jīng)濟(jì)比較可以忽略不計(jì)，具體比較如下：圖44立井開拓方案一Fig. 44 vertical shaft development 圖45立井開拓方案二 Vertical shaft development plan 表43案一，單水平上下山開采Table 43 pioneering singlelevel downhill 項(xiàng)目工程量單價(jià)費(fèi)用運(yùn)輸提升 萬t1520萬t 排水 萬m179。 開采水平的劃分根據(jù)本井田的實(shí)際情況，以及煤層賦存的條件，提出兩個(gè)在技術(shù)上可行的方案 ：方案一：采用立井單水平上下山開采 總的來說，兩個(gè)方案再在技術(shù)術(shù)上均可行，各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要通過經(jīng)濟(jì)比較，才能確定其優(yōu)劣。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》：當(dāng)煤層傾角大于12度時(shí)，宜采用走向長(zhǎng)壁采煤法。正常情況下，～2年，井底車場(chǎng)、～2年，延伸井筒需要1年，合計(jì)需要4～5年的時(shí)間。3）根據(jù)生產(chǎn)成本階段高度增大，全礦井水平數(shù)目減少，水平儲(chǔ)量增加，分配到每t煤的折舊費(fèi)減少，但階段長(zhǎng)度大會(huì)使一部分經(jīng)營費(fèi)相應(yīng)增加，其中隨著階段增大而減少的費(fèi)用有：井底車場(chǎng)及硐室、運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷、石門及采區(qū)車場(chǎng)掘進(jìn)費(fèi)、設(shè)備購置及安裝費(fèi)用等；相應(yīng)增加的費(fèi)用有：沿上山的運(yùn)輸費(fèi)、通風(fēng)費(fèi)、提升費(fèi)、傾斜巷道的維修費(fèi)，此外還延長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間、增加初期投資，因此要針對(duì)礦井的具體條件提出幾個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選擇經(jīng)濟(jì)上合理的方案。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定緩傾斜煤層的階段垂高為200~350m,故劃分為兩個(gè)階段。 2）根據(jù)煤層賦存條件及地質(zhì)構(gòu)造煤層的傾角不同對(duì)階段高度的影響較大，本井田的屬于緩傾斜煤層，其平均傾角為14176。圖43風(fēng)井?dāng)嗝鎴D shaft cross—section fig風(fēng)井位于井田上部邊界中部，同時(shí)做為安全出口。 圖 42副井?dāng)嗝鎴D Auxiliary shaft cross—section fig，提升容器為一噸雙層四車多繩罐籠一對(duì)（一寬一窄），4（Ⅱ）型多磨擦輪提升機(jī)，配JRZ500—12型繞線異步電動(dòng)機(jī)兩臺(tái)，每臺(tái)500KW。圖41主井?dāng)嗝鎴D Main shaft cross—section fig，提升容器為9t箕斗一對(duì)，采用Jkm44（Ⅱ）型多繩磨擦輪提升機(jī)，配JRZ170/49—16型繞線式異步電動(dòng)機(jī)兩臺(tái)，每臺(tái)1000KW。有條件時(shí)風(fēng)井的井口也可以布置在煤層露頭以后。綜合考慮，主副井筒位置選在井田走向中央位置，位于傾向中上部。c) 井筒設(shè)在井田中央時(shí)，兩翼分配產(chǎn)量比較均衡，兩翼開采結(jié)束的時(shí)間比較接近。應(yīng)該避免井筒偏于一側(cè)造成單翼開采的不利局面。因此，井筒沿傾斜方向位于井田中上。e充分利用地形、使地面生產(chǎn)系統(tǒng)，工業(yè)場(chǎng)地總平面布置及其地面運(yùn)輸合理，并盡可能是平整場(chǎng)地的工程量少。c便于礦井供電、給水、運(yùn)輸，并使附近有便于建設(shè)居住區(qū)、排矸設(shè)施的地點(diǎn)。便于布置工業(yè)場(chǎng)地的位置，主要是根據(jù)以下一些原則：a有足夠的場(chǎng)地，便于布置礦井地面生產(chǎn)系統(tǒng)及其工業(yè)建筑物和構(gòu)筑物。d 工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山，低洼地和采空區(qū)，不受滑坡和洪水威脅。井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡。2) 井筒的位置選擇井筒位置的原則：a 有利于第一開采水平的開采，并兼顧其它水平，有利于井底車場(chǎng)的布置和主要運(yùn)輸大巷位置的選擇，石門工程量小。b主井、副井、風(fēng)井各一個(gè)（見圖4443）。而且立井開拓的一大好處就是，如果基巖賦存較穩(wěn)定時(shí)，開鑿以后，其維護(hù)費(fèi)用幾乎為零，本井田采用立井開拓時(shí)，對(duì)于煤炭的提升也較合適。由于利用平硐和斜井都是不可行的，所以混合式也就不予考慮。立井：適用于開采煤層埋藏較深且地表附近沖積層不厚的情況，而且越是這種情況就越顯示出立井的優(yōu)越性。這樣一來，如果按照皮帶斜井設(shè)計(jì)時(shí)，傾角不超過17度的話，此時(shí)斜井的井筒長(zhǎng)度將是很大的。本井田地勢(shì)比較平緩，高低地的最大高差也不過幾十米，而且煤層埋藏較深，很顯然，利用平硐開拓對(duì)于本井田來說是沒有可行性的。下面就幾種形式進(jìn)行技術(shù)分析，然后進(jìn)行確定采用哪種開拓方式。井筒選擇應(yīng)綜合考慮建井期限，基建投資，礦井勞動(dòng)生產(chǎn)率及煤的生產(chǎn)成本，并結(jié)合開拓的具體條件選擇井筒。6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其他有益礦物的綜合開采。要建立完善的通風(fēng)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)。3）合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。要使生產(chǎn)系統(tǒng)完善、有效、可靠，在保證生產(chǎn)可高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)。4 井田開拓井田開拓方式應(yīng)該通過對(duì)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，地形地貌條件，井田地質(zhì)條件，煤層賦存條件，開采技術(shù)及裝備設(shè)施等綜合因素進(jìn)行方案比較以及系統(tǒng)優(yōu)化之后確定。 礦井的工作制度結(jié)合本礦井煤層條件、儲(chǔ)量情況、以及達(dá)成產(chǎn)量所需要的時(shí)間；同時(shí)考慮設(shè)備檢修以及工人工作時(shí)間等實(shí)際的因素，在滿足《煤礦安全規(guī)程》的條件之下，本礦井工作制度安排如下：礦井工作日為330天。4) 工作面的回采率提高，導(dǎo)致在相同的條件下，礦井服務(wù)年限增加。2) 由于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭的需求變化，導(dǎo)致礦井產(chǎn)量增減。 服務(wù)年限，則 （31）式中： K ——礦井備用系數(shù)， A ——礦井生產(chǎn)能力， Zk——礦井可采儲(chǔ)量，萬t P ——礦井服務(wù)年限，年代入數(shù)據(jù)得P= /（90）=因?yàn)榉?wù)年限大于45年，所以符合《設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。境內(nèi)鐵路公路交織成網(wǎng)，交通發(fā)達(dá)，為煤炭資源的運(yùn)輸提供了便利條件。本井田內(nèi)交通十分便利，劉官屯礦井田大部位于河北省豐南市境內(nèi)，地處交通要塞，是華北通往東北的咽喉地帶，京沈、京秦、大秦三大鐵路橫貫全境。2)開采技術(shù)條件好本井田煤層賦存穩(wěn)定，井田面積大，煤層埋藏適中，傾角小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水文地質(zhì)條件及地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層結(jié)構(gòu)單一，適宜綜合機(jī)械化開采，可采煤層均為厚煤層。經(jīng)分析比較， Mt/a，合理可行，理由如下：1)儲(chǔ)量豐富煤炭?jī)?chǔ)量是決定礦井生產(chǎn)能力的主要因素之一。cos14＝ tPz＝＋＝設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量：Ek =（Es－Pz）=（－ ）＝ 3 礦井的年產(chǎn)量、服務(wù)年限及一般工作制度 礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限 礦井的年產(chǎn)量礦井的年產(chǎn)量（生產(chǎn)能力）確定的合理與否，對(duì)保證礦井能否迅速投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)和產(chǎn)生效益至關(guān)重要。24＝122煤層壓煤量＝（840＋926）704247。P1＝+＝3）礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量Es= Eg－P1＝－＝4）采區(qū)回采率礦井采區(qū)回采率，應(yīng)該符合下列規(guī)定：厚煤層不應(yīng)小于75﹪；中厚煤層不應(yīng)小于80﹪；薄煤層不應(yīng)小于85﹪。,故此斷層保護(hù)煤柱損失為：47520（3+4）=b井田境界煤柱損失井田境界留設(shè)30m的邊界煤柱，總長(zhǎng)為13528m；井田境界保護(hù)煤柱所占面積為405840m178。工業(yè)儲(chǔ)量為: Eg＝11000000（4+3）2）井田永久煤柱井田永久煤柱損失包括鐵路、井田境界、斷層防護(hù)煤柱，和淺部礦井水下開采防水煤柱。 礦井工業(yè)儲(chǔ)量礦井的工業(yè)儲(chǔ)量：勘探地質(zhì)報(bào)告中提供的能利用儲(chǔ)量中的A、B、C三級(jí)儲(chǔ)量。 井田的儲(chǔ)量 井田儲(chǔ)量的計(jì)算原則1)按照地下實(shí)際埋藏的煤炭?jī)?chǔ)量計(jì)算，不考慮開采、選礦及加工時(shí)的損失；2)儲(chǔ)量計(jì)算的最大垂深與勘探深度一致。綜上所述，礦井首采區(qū)定在靠近工業(yè)廣場(chǎng)的西北部，采區(qū)儲(chǔ)量豐富，有利于運(yùn)輸?shù)募泻蜏p少巷道的開拓費(fèi)用，所以井田劃分是合理的。2) 開采煤層群時(shí)，采區(qū)宜集中或分組布置，有煤和瓦斯突出的危險(xiǎn)煤層，突然涌水威脅的煤層或煤層間距大的煤層，單獨(dú)布置采區(qū)。井田有合理的尺寸，條帶尺寸滿足《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]的要求，走向長(zhǎng)度劃分合理，使礦井的開采有足夠的儲(chǔ)量和足夠的服務(wù)年限，避免礦井生產(chǎn)接替緊張。 邊界的合理性 在本井田的劃分中，充分的利用到現(xiàn)有條件，既降低了煤柱的損失，也減少了開采技術(shù)上的困難，使工作面的部署較為簡(jiǎn)易。在確定地面保護(hù)面積后，用移動(dòng)角圈定煤柱范圍，工業(yè)場(chǎng)地地面受保護(hù)面積應(yīng)包括保護(hù)對(duì)象及寬度15m的圍護(hù)帶。本礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)90萬t，則工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為S=（90/10）*==108000m2。根據(jù)參考《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]和《礦井安全規(guī)程》[2]的相關(guān)數(shù)據(jù)要求和規(guī)定，本井田所留的各種保護(hù)煤柱均合理，符合規(guī)定。井田內(nèi)地形比較完整，井田四周依據(jù)相關(guān)規(guī)定和安全考慮分別留設(shè)20m的邊界煤柱。井田內(nèi)賦存有122號(hào)兩個(gè)可采煤層。 井田的勘探程度及進(jìn)一步勘探要求目前，勘探程度已達(dá)到精查，確定了高級(jí)儲(chǔ)量為50%以上，但為了滿足以后生產(chǎn)要求，應(yīng)提高一水平的勘探程度，使高級(jí)儲(chǔ)量達(dá)到70%以上。煤塵爆炸指數(shù)為：％～％；本區(qū)由于煤燃點(diǎn)低，易自燃發(fā)火，煤塵試驗(yàn)結(jié)果為火焰長(zhǎng)度40mm，巖粉量55%，具有爆炸性。區(qū)內(nèi)雖然巖性變化大，但有一定規(guī)律，即由東往西，由下向上巖性逐漸由細(xì)變粗，北部和中部較穩(wěn)定，各類砂巖層理不甚發(fā)育，破碎易風(fēng)化，具有較強(qiáng)的膨脹性，遇水后即軟化，斷裂帶附近層間滑動(dòng)發(fā)育，其內(nèi)的巷道圍巖不穩(wěn)定，易冒落變形，位于煤層間的巷道有不同程度的移動(dòng)和破壞。本組比較突出的特點(diǎn)是出現(xiàn)了含煤沉積，是典型的海陸交互相沉積序列。特點(diǎn)是含灰白色的動(dòng)物介殼，富集成層，與深灰色泥質(zhì)灰?guī)r交替成細(xì)帶狀，形成明顯的水平層理和水平波狀層理，極易區(qū)別于其它石灰?guī)r。煤的容重見表13。圖12 綜合柱狀圖Fig. 12 Synthesis column map本區(qū)煤層中夾石在井田中部最薄，往南北兩翼逐漸變厚，沿傾向方向變化小，沿走向方向向南北變化稍大，以粉砂巖為主，粘土巖含量減少，各種巖石所占的百分比為：％，％，％，％。全區(qū)發(fā)育。左右，可采煤層間距見表12。 水文地質(zhì)荊東四礦的水文地質(zhì)條件屬一般型，有八個(gè)含水層，自下而上分別為：1）奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層（Ⅰ）2）K2～K6砂巖裂隙承壓含水層（Ⅱ）3）K6～煤12砂巖裂隙承壓含水層（Ⅲ）4）煤9～煤7砂巖裂隙承壓含水層（Ⅳ）5）煤5以上砂巖裂隙承壓含水層（Ⅴ）6）風(fēng)化帶裂隙、孔隙承壓含水層（Ⅵ）7）第四系底部卵石孔隙承壓含水層（Ⅶ）8）第四系中上部砂卵礫孔隙承壓和孔隙潛水含水層（Ⅷ）其中與礦井生產(chǎn)較密切的為Ⅰ、Ⅳ、Ⅶ。2）煤層總數(shù)及可采層數(shù)本區(qū)煤層巖性變化不大，煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有少量夾矸，共含十一個(gè)煤組。深部角度小，淺部角度大。本設(shè)計(jì)的十組煤分四個(gè)分層，走向中部厚，沿走向往兩側(cè)逐漸變薄，但從鉆孔看，變化不大，整個(gè)十組煤厚度均勻。井田內(nèi)賦存有122號(hào)兩個(gè)可采煤層。說明：據(jù)2001全國地層委員會(huì)和2004國際地層委員會(huì)發(fā)布的時(shí)代劃分方案，石炭紀(jì)二分，二疊紀(jì)三分，但為了與礦上其他資料吻合方便起見，本次仍沿用舊的時(shí)代劃分方案。經(jīng)鉆口和電測(cè)曲線對(duì)比推斷，本區(qū)主要斷層共有2條，分別為F1 和F2。巖性以砂巖、泥巖為主，基底地層為中奧陶系馬家溝組石灰?guī)r，分布于煤田周邊地