【正文】 礦井生產(chǎn)能力的確定 井田 的 儲量、煤層賦存 的 狀況、地質(zhì)條件 和開采技術(shù) 等因素 是確定礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力大小的依據(jù) ， 除此之外 還應(yīng)考慮到今后市場 對煤炭的需求量。 礦井服務(wù)年限的確定 礦井服務(wù)年限 的確定和礦井生產(chǎn)能力的確定是息息相關(guān)的 ［ 17］ ，受很多相同因素的影 響， 根據(jù)本設(shè)計(jì)礦井 的 實(shí)際情況和礦井服務(wù)年限的計(jì)算公式， )/( KAZT ?? 式中： Z — 礦井設(shè)計(jì)可采儲量， Mt A — 生產(chǎn)能力， aMt/ K — 礦井儲量備用系數(shù)， ??K K 值取 1． 當(dāng)?shù)V井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 ， aKAZT 75)(12500)/( ????? 2． 當(dāng)?shù)V井的生產(chǎn)能力為 ， aKAZT 60)(12500)/( ????? 3．當(dāng)?shù)V井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 ， aKAZT 50)(12500)/( ????? 參照《煤礦工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》 ， 再通過以上計(jì)算可知，礦井 的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 。 14 第 3 章 井田開拓 概述 井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述 富強(qiáng)礦周邊有些小井和小窯， 都是片盤斜井， 他們的生產(chǎn)情況 和開采狀況 都已經(jīng)基本查明。 本設(shè)計(jì)礦井采用雙立井兩水平開拓， 井田范圍內(nèi)只有中部有一個(gè)大的正斷層， 煤層的傾角在 17～ 21176。 影響本設(shè)計(jì)礦井開拓方式的因素 及具體情況 由勘探的 精查報(bào)告 所描述 的煤層自然產(chǎn)狀，構(gòu)造困素， 煤層 頂?shù)装?的 條件，沖積層結(jié)構(gòu)，地形及水文地質(zhì)條件等，其中 井田內(nèi) 煤層 的 賦存深度和沖積層水文地質(zhì) 的 條件對開 拓方式 的 影響 是 最大 的 。 先進(jìn)的煤炭開采技術(shù)對礦井開拓開采方式的選擇有很大影響。建立 完整 完善的通風(fēng) 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)， 為煤炭的開采 創(chuàng)造良好的條件， 對主要的巷道要經(jīng)常的維護(hù)和翻修，確保礦井能夠在安全的環(huán)境下正常的生產(chǎn) ； 15 (5) 設(shè)計(jì)的礦井 要 能夠 適應(yīng)當(dāng)前國家 對煤炭開采 的 新 技術(shù)水平和設(shè)備的 供應(yīng)情況 ，并 盡量 為采用新技術(shù)，新工藝，采煤機(jī)械化，自動(dòng)化創(chuàng)造 有利條件 ； 根據(jù) 不同的 用戶 對煤質(zhì)的需求不同 ，應(yīng)將 含 不同煤質(zhì)，煤種的煤層 在不同的時(shí)間 開采。現(xiàn)依據(jù)富強(qiáng) 礦井田 內(nèi) 的地形 地勢 ，地質(zhì)構(gòu)造，煤層賦存等因素， 可以 提出三種井筒開拓 的 方案，具體情況如下： 方案 I — 雙斜井開拓 方案 II — 雙立井開拓 方案 III— 主立井副斜井開拓 以下是 開拓方案示 意圖 3－ 1 方案一 雙斜井開拓 40035030025015020010050+0+50+100+150+20017233335 15 11 7 16 方案二 雙立井開拓 40035030025015020010050+0+50+100+150+20017233335 15 11 7 方案三 副立井主 斜井 40035030025015020010050+0+50+100+150+20017233335 15 11 7 圖 3－ 1 開拓方案剖面示意圖 結(jié)合 圖 3－ 1 開拓方案示意圖 ，對 以上三種井筒開拓方案 的 技術(shù) 進(jìn)行 比較： （ 1） 雙斜井開拓 斜井 開拓方式 與立井 開拓方式 相比 較有以 下 的 優(yōu)點(diǎn)： ① 就目前的開拓技術(shù)和施工的機(jī)械設(shè)備而言，斜井的比較先進(jìn)，掘進(jìn)的速度也快，井底車場的硐室和地面的工業(yè)廣場的建筑也比較簡單 ； ② 煤炭的提升比較容易，由于是連續(xù)化運(yùn)輸，所以比較適合礦井的改建和擴(kuò)建，很容易提高井筒的提升能力， 對于礦井生產(chǎn)水平的延 深 ，也有很大的好處，可以一邊延伸 一邊生產(chǎn) ； 斜井開拓的 缺點(diǎn) 有 ： ③ 當(dāng)?shù)V井井田內(nèi)的表土層的含水量 較大 和導(dǎo)水 性較好或者有流沙層的時(shí)候，由于斜井的通過長度相對較大，所以就不容易通過，立井可以使用凍結(jié)法的時(shí)候相對比較容易通過 ； ④ 在 礦井的 自然條件 都 相同時(shí)， 由于斜井井筒是傾斜的所以要從地面到達(dá)開采水平，斜井的井筒勢必要比立井的長，這就使得井筒的維護(hù)費(fèi)用，動(dòng)力的消耗，提升的噸煤費(fèi)用都相對較高 ； ⑤ 當(dāng)開采的水平較深的時(shí)候，主井和副井都會出現(xiàn)多段提升的情況， 17 這就增加了設(shè)備的磨損，減小可提升的速度 ； ⑥ 斜井 的井筒相對 較長， 所以向井下的供電 和其它管線的鋪設(shè)長度都會增加，從而增加了基建投資。 開拓 井筒 時(shí) 不需要特殊 的 方法施工的緩傾斜 和 傾斜煤層。 （ 2） 雙立井開拓 立井開拓的 優(yōu)點(diǎn)： ① 立井 開拓時(shí)， 井筒 的長度相對斜井要短很多 ， 礦井生產(chǎn)出的煤炭 及矸石 和上下的人員和材料 的 提升 運(yùn)行的 速度快，提升 的能力大，對 提升特別有利 ； ② 現(xiàn)有的立井提升的機(jī)械化的程度高于斜井，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，數(shù)字化，對機(jī)械的自動(dòng)控制較容易 ； ③ 井筒 的斷面為圓形，對施加在井筒上的地應(yīng)力的抵抗能力較大，生產(chǎn)過程中的維護(hù)費(fèi)用較底， 有效 的通風(fēng)斷面較大 ， 井筒內(nèi)鋪設(shè)的各種管線相對較短 ； 缺點(diǎn)： 立井開拓的缺點(diǎn) 與斜井 開拓的 優(yōu)點(diǎn) 基本上 相對應(yīng)。當(dāng) 井田的 地質(zhì)條件不利于平硐和 斜井開拓 的時(shí)候可以 采用立井開拓 的 方式。 （ 3） 主立井副斜井開拓 這種開拓方式有斜井開拓的優(yōu)點(diǎn)，但是在生產(chǎn)過程中，要 保證地面工業(yè)廣場比較集中，井底車場就不在一起，保證井底車場在一起地面就比較分散，在地面占用的耕地較多，管理分散，影響環(huán)境范圍大。 根據(jù)上述井硐開拓方案的技術(shù)比較， 本設(shè)計(jì)礦井可以 確定 為 雙立井開拓 18 或者 雙斜井開拓 ，這兩鐘 方案在技術(shù)上 都是 可行 的。 表 31 開拓方案經(jīng)濟(jì)比較表 項(xiàng)目名稱 方案一（萬元） 方案二（萬元） 方案三（萬元） 井筒 主井 1425 700 1425 副井 1275 680 680 總計(jì) 2700 1380 2105 由于三種開拓方式的井底車場，風(fēng)井，大巷和石門的開拓工程量基本相同，這里就不做經(jīng)濟(jì)比較了，只對井筒的布置方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較 ［ 4］ 。 2. 井筒的位置 對礦井井筒位置 的選擇 有以下要求： (1) 在井田走向方向上來說井筒 的有利位置應(yīng)在井田的中央．當(dāng)井田 的儲量呈不均勻分布時(shí)，應(yīng)在 井田儲量的中央，也就是形成了兩翼儲量相同的開拓方法 ，避免井筒偏于一側(cè)， 形 成單翼開采的不利局面 ，這是在井田的地質(zhì)情況較好的情況下，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜的例如有較多的斷層影響，這時(shí)就應(yīng)該將井筒布置在較穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)，井筒盡可能的不穿過斷層 ，井筒要布置在較大的斷層的下盤，以利于井筒的延伸 。 依據(jù)本井田的儲量分布圖，及剖面圖． 再 考慮水平 的 劃分及主要巷道 的布置， 最后 確定井口的位置 整個(gè)井田儲量的中心偏東一點(diǎn) ，坐標(biāo)為： 主井： （ 432288， 71773） 副井： （ 432375， 71773） 中央風(fēng)井：（ 432347， 71601） 北風(fēng)井： （ 432190， 73433） 19 開采水平數(shù)目 和 標(biāo)高 開采水平的尺寸 用相臨兩 水平 的 垂高 來 表示．水平垂高是指該水平開采范圍的垂高．合理的水平垂高的要求： (1) 具有合理的階段斜長 ，就是說階段的斜長和一個(gè)上山的長度相差不多，帶區(qū)開采的就和兩個(gè)工作面的推進(jìn)長度相近 ； (2) 具有合理的區(qū)段數(shù)目 ，一般一個(gè)采區(qū)上山或下山有四五個(gè)區(qū)段為好 ； (3) 水平劃分的時(shí)候也 要 考慮到是否 有利于采區(qū)的正常接替 ； (4) 要保證 劃分的每個(gè) 開采水平有合理的服務(wù)年限及足夠的儲量 ； (5) 在 經(jīng)濟(jì)上有利的垂高 ，盡量不要設(shè)計(jì)帶有輔助水平的情況 ； 根據(jù)以上各方面 要求 及本 設(shè)計(jì)礦井井天 的實(shí)際 地質(zhì) 情況，確定 的 水平劃分方案如下： 方案 一 ： 兩 水平 上山 開采 水平標(biāo)高 — － 100m,－ 400m 階段垂高 — 300m， 300m 一水平儲量 — 7700 萬噸 二水平儲量 — 7040 萬噸 一水平服務(wù)年限 — 30a 二水平服務(wù)年限 — 30a 方案二：三水平上山開采 水平標(biāo)高 — 0? ，－ 200m ，－ 400m 階段垂高 — 200m， 200m， 200m 一水平儲量 — 4800 萬噸 二水平儲量 — 5200 萬噸 三水平儲量 — 4740 萬噸 一水平服 務(wù)年限 — 20a 二水平服務(wù)年限 — 22a 三水平服務(wù)年限 — 18a 根據(jù) 上述 兩 種方案的各項(xiàng)數(shù)據(jù)， 結(jié)合實(shí)際情況對 各 個(gè) 方案 有如下的評價(jià) ： 方案一： 該方案的兩個(gè)水平服務(wù)的年限及垂高均符合《規(guī)程》的規(guī)定，并且上山的長度也很適中，相對方案二的水平數(shù)目較少，減少了井筒的延伸次數(shù)和井底車場大巷石門的工程量，根據(jù)本井田的實(shí)際情況，本方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最可行。 20 綜合上述方案評價(jià)，選取方案 一 為最優(yōu)方案 開拓巷 道的布置 水平 運(yùn)輸大巷 的主要任務(wù)是 用于 煤 炭， 矸 石 ，物料和人員的運(yùn)輸，以及通風(fēng)，排水，管線 的鋪設(shè) ．對大巷 的方式和斷面 的基本要求是便于運(yùn)輸， 最優(yōu)的大巷長度，有 利于 大巷的施工 和維護(hù)，能滿足礦井通風(fēng)安全的需要。每種大巷布置 方式的適用條件如下 所述 ： （ 1） 適用 于 分煤層大巷 主要石門 布置方式 的 條件 ① 開采 煤層 的 數(shù) 目較少 ， 煤 層間距 較 大，石門 較 長； ② 井田 的 走向長度 較 短， 礦井的 服務(wù)年限不長； ③ 井田內(nèi)的各個(gè)煤層的煤質(zhì)牌號不同，為了不把煤炭混合在一起，要求分采，分運(yùn)的時(shí)候； ④ 當(dāng)?shù)V井的產(chǎn)量對風(fēng)量的要求較大的時(shí)候，瓦斯涌出量較大的井田 ； ⑤ 各個(gè)煤層底板的巖石性質(zhì)比較堅(jiān)硬，有利于大巷的布置和維護(hù) ； （ 2） 分組集中大巷 主要石門 適用 的 條件 ① 煤層 的 數(shù) 目 多， 并且有一部分煤層距離較近，并且它們和另外幾層煤的距離較大，這樣就可以分為兩組 ； ② 根據(jù)具體的情況，選擇對 礦井運(yùn)輸和通風(fēng) 干擾較小 的方式 ； （ 3） 集中運(yùn)輸大巷 采區(qū)石 門方式的 適用條件 ① 適于煤層層數(shù) 較 多，層間距不大的礦井； ② 井田 的 走向長度大，服務(wù)年限長； ③ 煤層 的 底板有堅(jiān)硬 的 巖層 ，有利于大巷的布置 ， 維護(hù)也比較容易 ； ④ 各個(gè)煤層的 煤質(zhì)牌號相同， 開采過程中不 要求分采分運(yùn) 的情況下 ； ⑤ 煤層的 自然發(fā)火 情況比較 嚴(yán)重， 布置采區(qū)進(jìn)行回采的時(shí)候 便于分區(qū)，分段 的 處理事故； ⑥ 采區(qū) 的 尺寸大，石門 的 長度短 或者石門長一些但是同時(shí)服務(wù)于幾個(gè)采區(qū) ； 本設(shè)計(jì) 礦井 的可采煤層 有 7， 11， 15， 17， 23， 33， 35共七 煤層，各煤層間距有大有小，由于本礦井內(nèi)煤層的特 點(diǎn)是分布在井田的南北兩部分 ，井筒就布置在這兩部分之間， 也是井田的儲量中央 ［ 14］ ，結(jié) 合本設(shè)計(jì)礦井的 21 具體情況，對礦井的開拓方式的方案提出兩種 ［ 9］ ，方案一： 采用主要運(yùn)輸大巷采區(qū)石門的開拓方式，方案二 ： 采用分組 集中 運(yùn)輸大巷主要石門的開拓方式， 詳細(xì)內(nèi)容見圖 3 33和表 32。 選定開拓方案的系統(tǒng)描述 井 硐 形式和數(shù)目 根據(jù)井田 范圍內(nèi) 的地形地勢，煤層賦存 情況 和 地質(zhì)構(gòu)造等 自然 因素，經(jīng)過 上面對 井筒 的 形式確定方案的技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)比較，該礦井采用雙立井 兩水平 開拓 ，上山開采， 共有兩個(gè)風(fēng)井。 23 (2) 要考慮 地形與工程地質(zhì) 的 條件 。 (2) 如果布置井筒的位置有較大的斷層，就把井筒布置在斷層的下盤。 (4) 根據(jù)勘探程度的不同，應(yīng) 該將井筒布置在勘探的比較明了的地方，降低礦井的基建投資，最好是等出來煤炭以后，有一定的收益以后再投資井田的另一半。 二水平設(shè)在－ 400m 標(biāo)高，也是采用上山開采。 由于 本設(shè)計(jì)礦井 采區(qū)接續(xù)的原因 ， 使得 大巷和石門 的服務(wù)年限不是很長 ， 但是 運(yùn)輸 通過能力較 大，所以 運(yùn)輸 大巷和石門的斷面和支護(hù) 方式設(shè)計(jì)在本 礦井 中相同，其內(nèi)部設(shè)施也相同。本 設(shè)計(jì)礦井運(yùn)輸大巷斷面圖如圖 3—4所示、石門斷面圖如圖 3— 5