【正文】 3號(hào)煤層具有低－高瓦斯涌出量趨勢(shì)，大采高高能力工作面的瓦斯涌出量相對(duì)集中，將給工作面通風(fēng)和安全形成相當(dāng)大的壓力，其產(chǎn)量必將受到瓦斯的影響和限制。 從經(jīng)濟(jì)效益方面分析 ，裝備和投資差距不大，尤其是福利設(shè)施、地面工業(yè)建筑、礦井開(kāi)拓工程量幾乎沒(méi)有差別。 綜上所述， 、合理的配采關(guān)系和穩(wěn)定的生產(chǎn)能力、安全可靠的生產(chǎn)環(huán)境、良好的投資效益和社會(huì)效益，能夠?qū)崿F(xiàn)快速還貸，礦井技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于 井型方案，故本設(shè)計(jì)確認(rèn)礦井生產(chǎn)能力為 。按照《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》（ DZ/T 0215— 2021）關(guān)于儲(chǔ)量分類(lèi)計(jì)算的規(guī)定，鑒于本井田高級(jí)儲(chǔ)量比例較高（ 111+122=95%），又為一類(lèi)一型礦井，故儲(chǔ)量備用系數(shù)取 。 K） ＝ （ 3179。 按上述原則計(jì)算礦井生產(chǎn)服務(wù)年限為 60年，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 15號(hào)煤層為富硫和高硫煤，根據(jù)目前有關(guān)規(guī)范規(guī)定屬于禁止開(kāi)采和使用的煤炭資源。 （ 2）礦井開(kāi)采 3號(hào)煤層，井田構(gòu)造形態(tài)為相互平行且寬緩的三個(gè)向斜和兩個(gè)背斜，煤層賦存標(biāo)高在＋ 248m～＋ 500m，在相對(duì)高差 252m范圍內(nèi)緩波起伏，煤層傾角在 5176。左右。 （ 3）礦井涌水量較小，根據(jù)地質(zhì)勘探部門(mén)對(duì)礦井涌水量的預(yù)計(jì)和鄰近礦井生產(chǎn)涌水量的調(diào)查情況，對(duì)煤層開(kāi)采影響不大。參照勘探規(guī)范和礦井水文地質(zhì)規(guī)范，礦井主要開(kāi)采 3號(hào)煤層屬于頂板砂巖裂隙充水型礦床，水文地質(zhì)類(lèi)型劃分為二類(lèi)一型，屬于水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦井。 （ 4）根據(jù)補(bǔ)勘資料， 3號(hào)煤層沼氣含量為 ／ ，平均含量為 ／ ，通過(guò)對(duì)礦井瓦斯涌出量進(jìn)行定性和定量分析，礦井是高瓦斯礦井。 （ 5）井區(qū)內(nèi)地表平坦，呈西高東低緩坡起伏于 +951～ +913m標(biāo)高之間。但地面村莊密布，給工業(yè)場(chǎng)地和井口位置選擇帶來(lái)一定的制約。地下水位一 般較淺，局部低洼處在雨季有泉涌現(xiàn)象。中部厚，南北兩翼薄，西部厚東部變薄，層內(nèi)水滲透性較強(qiáng)。第四系厚度和流砂層將影響井口位置選擇和井筒施工方法。出于第四系蓋層厚度較大，且?jiàn)A雜多層流沙層，含水又豐富，因此井筒通過(guò)需要采取特殊鑿井法。 作為只剩下的開(kāi)拓方式 —— 立井開(kāi)拓，由于設(shè)計(jì)能力大，下井設(shè)備體積和噸位都很大，因此不適合混合提升井，既主、副立井要分開(kāi)。由于礦井面積較大，后期生產(chǎn)時(shí)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)過(guò)長(zhǎng)，安全出口距離太大，因此，設(shè)計(jì)在南北兩翼適當(dāng)位置增設(shè)南、北回風(fēng)井，將來(lái)礦井（南、黑龍江科技學(xué)院程 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 北邊界盤(pán)區(qū)生產(chǎn)時(shí)）形成混合通風(fēng)方式 。 工業(yè)場(chǎng)地（井筒）位置 從儲(chǔ)量計(jì)算圖上計(jì)算得出礦井儲(chǔ)量重心位于 2112孔南 500m附近；從地形地質(zhì)圖量得，鐵路接軌點(diǎn)位于 2112孔以西 、南 。水平大巷南北延展，沿煤層布置。圖 412 方案三： 將井筒落于井田東南角部，工業(yè)場(chǎng)地位于上霍村西南，工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)設(shè)主、副 2條井筒地面高程 923m，落底于 +450m標(biāo)高，回風(fēng)井設(shè)在南鮑村南。圖 413 方案的技術(shù)比較見(jiàn)表 411，經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表 412。 2. 接近儲(chǔ)量中心。 3. 大巷維護(hù)時(shí)間短。 1. 位于儲(chǔ)量中心。 2. 大巷維護(hù)時(shí)間短。 4. 建設(shè)工程量少 1. 工業(yè)場(chǎng)地距離鐵路發(fā)運(yùn)站場(chǎng)距離 800m，不用修專(zhuān)線(xiàn)鐵路，可在站場(chǎng)內(nèi)直接快速裝車(chē)。對(duì)環(huán)境破壞最小。 4. 井筒長(zhǎng)度最小，第四系厚度 95m，最小。 2. 初期井筒長(zhǎng)度最大。 2. 占用良田，購(gòu)買(mǎi)困難 1. 巷道工程量最大。 排位 1 2 3 經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦方案一作為礦井開(kāi)拓方案（井位選擇）具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）地表無(wú)建筑影響，地面平坦且有一定坡度（利于自燃排水），場(chǎng)地 位置高于洪水位標(biāo)高，離公路（長(zhǎng)（治） —— 長(zhǎng)（子）公路近，入場(chǎng)距離近，建設(shè)條件良好。 （ 2）井下位于向斜軸轉(zhuǎn)折處，利于井下自然排水，減少分段排水工程和設(shè)備。 （ 4）周?chē)@孔密集，勘探程度高。 （ 5）地面為國(guó)有林業(yè)苗圃，不與農(nóng)民利益發(fā)生沖突，購(gòu)地容易。由于本井田為近水平煤層，區(qū)內(nèi)發(fā)育軸向?yàn)槟媳钡膶捑徬虮承保?3號(hào)煤層 東南部最高處（＋ 500m）與井筒東北角最低處（＋ 280m）近 8km距離的最大高差為 220m，平均坡度不到 3176。礦井地層為寬緩褶曲的近水平煤層，適合分區(qū)開(kāi)拓布置的特點(diǎn)，運(yùn)輸用帶式輸送機(jī)和無(wú)軌膠輪車(chē)可以實(shí)現(xiàn)全界內(nèi)運(yùn)行，不需要轉(zhuǎn)載轉(zhuǎn)接，因此將礦井 3號(hào)煤層作為一個(gè)單一煤層進(jìn)行單一水平開(kāi)拓。礦井開(kāi)拓方式保留了分層設(shè)置生產(chǎn)水平方式。 鑒于井田東西向?qū)挾葹?，在中央分割后，一翼?xiàng)l帶長(zhǎng)度約 ，恰好適合總裁面推進(jìn)長(zhǎng)度的要求，且中央分割大巷又正好落于向斜軸部，有利于自然排水，因此，礦井開(kāi)拓大巷沿南北伸展，有利于工作面布置且水平大巷工作量最省。 在井田中部沿南北方向設(shè)置膠帶輸送機(jī)、東西輔助運(yùn)輸、東西回風(fēng)共五條大巷，大巷均沿煤層布置。由于底板是泥巖，因此開(kāi)拓巷道都沿頂板掘進(jìn)。根據(jù)礦井規(guī)模比較大和近水平煤層開(kāi)采特點(diǎn)，礦井輔助運(yùn)輸采用無(wú)軌膠輪車(chē)。 四、盤(pán)區(qū)劃分與接續(xù) 綜合分析井田煤層賦存深度（ 430m～ 650m）與形態(tài)，礦井水平上只有 F2和 F3斷層可以作為自然區(qū)域劃界的構(gòu)造，因此，礦井劃分為 2個(gè)盤(pán)區(qū)，以順序推進(jìn)的方式開(kāi)采。由于北翼開(kāi)采條件較好，瓦斯又低，范圍大，井筒又落于該區(qū)域，投產(chǎn)工程量較小，所以，先期推進(jìn)方向選擇以井底車(chē)場(chǎng)為中心 （起點(diǎn)）由北向南推進(jìn)。 二盤(pán)區(qū)厚度基本都大于 ，該厚度以上目前大采高一次采全高開(kāi)采尚不成熟，所以待以后開(kāi)采，如不能以大采高一次采全高開(kāi)采，也可以用綜放一次采全高開(kāi)采。 黑龍江科技學(xué)院程 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第二節(jié) 礦井基本巷道 一、井筒 井筒直徑與布置 本礦井投產(chǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)設(shè)三個(gè)井筒，分別是：主井、副井、風(fēng)井。 主井用于提升煤炭，裝備整體軋制鋼罐道，配備一對(duì) 25t箕斗做容器提升井下生產(chǎn)出的煤炭到地面。 副井用于提升人員、設(shè)備、物料、矸石等。提升容器為一特制寬罐，另一端配置一窄罐。液壓支架整體下井，則最大件為支架，支架最低時(shí)運(yùn)輸尺寸為 8202179。 2800mm（長(zhǎng)179。高），支架正常運(yùn)輸尺寸為 8000179。 5800mm（長(zhǎng)179。高），無(wú)軌膠輪車(chē)及鏟裝車(chē)的寬度在 2～3m 之間，罐籠的尺寸確定考慮長(zhǎng)度按照支架正常運(yùn)輸長(zhǎng)度、寬度按照無(wú)軌膠輪車(chē)的寬度、高度考慮雙層罐籠，并考慮一定的裝卸與活動(dòng) 空間，確定罐籠尺寸為 8270179。 10500mm（長(zhǎng)179。高），按照罐籠尺寸及井筒裝備等情況進(jìn)行井筒平面布置，確定井筒直徑為 10m。 表 421 井筒特征表 井筒名稱(chēng) 主立井 副立井 回風(fēng)立井 井口 坐標(biāo)（ m） 緯距 X 經(jīng) 距 Y 井口標(biāo)高 (m) + + + 井筒傾角 (176。 180176。 井筒垂深 (m) 608 556 井筒凈直徑 (m) 凈斷面 (m2) 井筒支護(hù)方式 表土段 砼復(fù)合井壁 砼復(fù)合井壁 砼復(fù)合井壁 基巖段 砼砌碹 砼砌碹 砼砌碹 支護(hù)厚度 (mm) 表土段 950 1500 1400 基巖段 400 700 600 井筒裝備 箕斗 罐籠、梯子間、管線(xiàn) 梯子間、抽排管路 風(fēng)井：裝備玻璃鋼梯子間做安全出口，為礦井的總回風(fēng)井。 黑龍江科技學(xué)院程 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 圖 422 副井井筒布置及支護(hù)方式圖 井筒施工方法及井壁結(jié)構(gòu) （ 1）井筒施工方法 根據(jù)本井田地質(zhì)勘探報(bào)告提供的地層情況、含隔水層情況和工業(yè)場(chǎng)地主副井井筒檢查鉆孔資料，井筒施工區(qū)域的第四系 厚度 120m，第四系地層主要為粘土、亞粘土、亞砂土互層，底部含礫石層。水位埋藏較淺，主 黑龍江科技學(xué)院程 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 423 風(fēng)井井筒布置及支護(hù)方式圖 要接受大氣降水補(bǔ)給。 根據(jù)上述資料，考慮第四系厚度較大、有較厚流砂層，決定第四系采用凍結(jié)法施工，在基巖段與煤系地層中采用普通法施工。第四系下覆二疊系上 統(tǒng)、上石盒子組上段，巖性上部 37m以細(xì)粒砂巖和泥巖互層，局部有中粒、粗粒砂巖，接下來(lái) 13m為粉砂巖與泥巖互層，為保證井筒施工可靠性，暫按進(jìn)入 50m巖層凍結(jié)深度考慮，待中部風(fēng)井井筒檢查鉆孔資料提供后調(diào)整。 其它條件較好的地方采用普通鑿井法施工。凍結(jié)法施工段井筒外壁厚度按抵抗凍 脹壓力和臨時(shí)支護(hù)穩(wěn)定性考慮，采用 C40混凝土，內(nèi)壁厚度按抵抗該深度靜水壓力考慮，并結(jié)合外壁共同抵抗豎向應(yīng)力，采用C35~C45混凝土（保持壁厚一致）。 二 、井底車(chē)場(chǎng) 車(chē)場(chǎng)形式 黑龍江科技學(xué)院程 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 由于采用帶式運(yùn)輸機(jī)連續(xù)運(yùn)輸，煤流經(jīng)膠帶卸載直接進(jìn)入井底煤倉(cāng)；輔助運(yùn)輸采用無(wú)軌膠輪車(chē)，機(jī)動(dòng)靈活，不需要在車(chē)場(chǎng)存車(chē)組列，因此不存在傳統(tǒng)意義上的“車(chē)場(chǎng)”。車(chē)場(chǎng)既由大巷與聯(lián)絡(luò)川組成。 主運(yùn)輸大巷在離主井 200m處抬高 20m，主井井底下延 80m，由輔運(yùn)大巷分岔向下打清理斜下，主井井底清理撒煤硐室采用耙斗清理方式。裝載硐室上部為井底煤倉(cāng)，煤倉(cāng)上口為膠帶大巷機(jī)頭卸載硐室。 （ 2）井底煤倉(cāng)的形式及容量 煤倉(cāng)形式：圓形筒倉(cāng)。 本礦井為大型礦井，系數(shù)取 。 12120=1818（ t） 選取煤倉(cāng)凈直徑 ，有效高度 25m，故煤倉(cāng)有效容量為 2021t。 （ 3）水倉(cāng)布置及容量 根據(jù)井底車(chē)場(chǎng)形式，水倉(cāng)通道設(shè)置在副井進(jìn)車(chē)線(xiàn)附近。當(dāng)一條水倉(cāng)清理時(shí)，另一 條水倉(cāng)能正常使用。 水倉(cāng)清理方式：鑒于礦井涌水中煤屑可能較多，為保證安全，減輕水倉(cāng)清理量，采用水倉(cāng)清理機(jī)配合小型井下壓濾機(jī)機(jī)械化清理。位置選擇在風(fēng)井大巷靠近井底車(chē)場(chǎng)附近，回風(fēng)直接進(jìn)入回風(fēng)大巷，安全可靠。 （ 5）車(chē)庫(kù) 由于井下巷道狹窄，輔助運(yùn)輸用的無(wú)軌膠輪車(chē)（特別是解體下井后組裝的）需要有集中存放位置，因 此本井設(shè)計(jì)了無(wú)軌膠輪車(chē)庫(kù)。 車(chē)庫(kù)中還設(shè)立了修理間和備件庫(kù)，使簡(jiǎn)單維護(hù)在井下完成，減少解體升井次數(shù)。 黑龍江科技學(xué)院程 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 井底車(chē)場(chǎng)及硐室布置見(jiàn)圖 424。初期布置大巷 5條，為保證接續(xù)，打開(kāi)“戰(zhàn)場(chǎng)”，各掘進(jìn)長(zhǎng)度滿(mǎn)足三個(gè)抽采條帶的距離為 700m。 大巷斷 面 斷面的確定是根據(jù)通過(guò)的或布置的設(shè)備尺寸、通風(fēng)需要、安全間隙、支護(hù)參數(shù)優(yōu)化等確定。斷面布置見(jiàn)圖 425~7。 實(shí)際測(cè)得的煤層單向抗壓強(qiáng)度 8MPa， 大巷最大埋深 570m（ +370m標(biāo)高），則： ??f = ????? )(5701S 60m 通過(guò)計(jì)算，并結(jié)合巷道間聯(lián)系關(guān)系，設(shè)計(jì)確定大巷間距 60m（中心距），巷外保護(hù)煤柱 60m。因此設(shè)計(jì)選擇錨網(wǎng)索噴柔性支護(hù)方式。 2021179。 800（徑 179。 間距 179。 80179。 孔 邊長(zhǎng) 179。 100（ 砼標(biāo) 號(hào) 179。 7300179。 1600（徑 179。 間距 179。具體參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，由具有資質(zhì)的科研資訊單位進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算論證后，報(bào)設(shè)計(jì)單位審批調(diào)整。 擬投產(chǎn)的一盤(pán)區(qū)平均東 西寬 ，南北長(zhǎng) （平均），面積 。開(kāi)采上限 +，下限到 +370m。發(fā)育穩(wěn)定，單層夾矸?。?~），構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，煤層產(chǎn)狀平緩，傾角一般在 0~5176。煤層頂?shù)装鍘r層多為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖等。 盤(pán)區(qū)水文地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單，距離深部奧陶系 120m以上。 構(gòu)造已基本查明，從煤厚上來(lái)看，如果出現(xiàn)斷層落差 3米 m（非勘探階段可控制的）以下 的斷層不會(huì)影響工作面推進(jìn)（可能會(huì)影響過(guò)斷層時(shí)產(chǎn)量）。為了盡量提高資源利用率，設(shè)計(jì)選擇在村莊充填開(kāi)采。平均 3186。以上種種自然條件分析表明，本井煤層適合綜放開(kāi)采。 鑒于上述兩種開(kāi)采工 藝為當(dāng)前長(zhǎng)壁開(kāi)采的成熟工藝，又是開(kāi)采成本最低、安全性能最好的工藝，其他工藝如短壁開(kāi)采、水采等機(jī)械化開(kāi)采方法沒(méi)有可比性。 第二節(jié) 盤(pán)區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 一、盤(pán)區(qū)巷道布置 盤(pán)區(qū)不專(zhuān)設(shè)系統(tǒng)巷道，利用開(kāi)拓大巷做盤(pán)區(qū)系統(tǒng)巷道，兩翼?xiàng)l帶與大巷垂直布置。 盤(pán)區(qū)排水 工作面順槽來(lái)水經(jīng)輔運(yùn)大巷水溝自流到中央排水系統(tǒng)水倉(cāng)，再有中央排水泵排至地面。 輔助運(yùn)輸系統(tǒng) 各種無(wú)軌膠輪車(chē)輛載物經(jīng)輔助運(yùn)輸大巷進(jìn)入工作面運(yùn)輸或回風(fēng)巷道。 第四節(jié) 盤(pán)區(qū)準(zhǔn)備 為了提高機(jī)械化水平，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的目標(biāo)，掘進(jìn)工程進(jìn)度要滿(mǎn)足綜采進(jìn)度的要求，設(shè)計(jì)采用了綜掘配綜采的機(jī)械化掘進(jìn)裝備。 按照礦井的煤巖硬度和巷道掘進(jìn)量，綜掘設(shè)備選擇為： 掘進(jìn)機(jī)： EBJ160自配套帶式轉(zhuǎn)載機(jī) 錨桿機(jī)： MYT134V錨桿打眼鉆安 可伸縮帶式輸送機(jī)： SSJ1002179。此時(shí)用側(cè)卸鏟斗裝巖機(jī)裝巖。為了綜掘機(jī)進(jìn)入工作面而預(yù)掘的巷道，也采用爆破法掘進(jìn)煤層巷道，側(cè)卸鏟斗裝巖機(jī)（在輔助運(yùn)輸中已列入）裝煤（巖）。 二、巷 道支護(hù) 盤(pán)區(qū)利用水平大巷做主運(yùn)輸系統(tǒng)，開(kāi)拓巷道都采用沿煤掘進(jìn)，掛網(wǎng)錨噴支護(hù)，噴厚要求蓋嚴(yán)網(wǎng)和錨桿端頭，一般噴厚為 1