【正文】 儲量大致能滿足同類井型水平服務年限要求。 斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設備與工序比 較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井河北工程大學畢業(yè)設計 17 井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。缺點是：斜井井筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術復雜。 立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升 速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質(zhì)構造和煤層產(chǎn)狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點是立井井筒施工技術復雜，需用設備多，要求有較高的技術水平，井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設投資大。 綜合以上因素并結合首山一礦的實際情況，確定井筒的形式為立井或斜井。 我國在煤礦開采中，立井開拓的井筒一般都采用圓形斷面。它具有承受地壓性能好，通風 阻力小以及便于施工等優(yōu)點。 根據(jù)以上所述情況，本礦井采用圓形井筒 。 井筒位置的確定 選擇井筒的位置應考慮如下原則： （ 1）初期開采條件有利，儲量可靠，井巷工程量省，建井工期短。 （ 2）井田兩翼儲量大致平衡，井下運輸、通風、開采比較有利。 （ 3）要充分利用地形，少占地，少壓煤。 （ 4）井口標高要高于歷年最高洪水位。 （ 5）井筒應盡量避免穿過流沙層、含水層、較厚的沖擊層，有煤和瓦斯突出危險的煤層。 （ 6）井底距奧陶灰?guī)r要保持一定的安全距離。 （ 7）井底車場及主要硐室盡量布置在較穩(wěn)定的巖層中，便于硐室的開掘和 維護。 對井下合理開采的井筒位置： （ 1）井筒沿井田走向的位置 井筒沿井田走向的的有利位置以后應在井田中央。當井田儲量呈不均勻分布時，應在儲量分布的中央，以此形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，應盡量避免井筒偏于一側(cè)。 ① 井筒設在井田中央（儲量分布的中央），可使沿井田走向的井下運輸工作量小，而井田偏于一翼邊界的相應井下工作量要較前者大； ② 井筒設在井田中央時，兩翼產(chǎn)量分配，風量分配比較均勻，通風網(wǎng)絡較短，通風阻力較小。井田偏于一側(cè)時，一翼通風距離較長，風壓較大。當產(chǎn)量集中于河北工程大學畢業(yè)設計 18 一翼時，風量成倍增加，風壓按二次方關 系增加。如要降低風壓，就要增加巷道斷面，增加掘進工程量。 兩翼產(chǎn)量分配，風量分配比較均勻，通風網(wǎng)絡較短，通風阻力較小。井田偏于一側(cè)時，一翼通風距離較長，風壓較大。 ③ 井筒設在井田中央時，兩翼分擔比較均勻，各水平兩翼開采結束的時間比較接近。如井筒偏于一側(cè)，一翼過早采完，然后產(chǎn)量集中于另一側(cè)，將使運輸，通風過于集中，采煤掘進互相干擾，甚至影響全礦生產(chǎn)。 ④ 實際工作中，由于井田地質(zhì)條件和其他因素的影響，只要盡可能使兩翼均衡，同時可將井筒布置在靠近高級儲量地段，使初期投產(chǎn)的采區(qū)地質(zhì)構造簡單，儲量可靠。從而使礦井建設投 產(chǎn)后有可能的儲量和較好的開采條件，以便迅速達到設計能力。 （ 2）井筒沿煤層傾向的位置 立井開拓時井筒沿煤層傾向位置的幾個原則。井筒設在井田中部，可使石門總長度最短、沿石門的運輸工作量小；井筒設在淺部時，總的石門工程量雖然稍大，但初期（第一水平）工程量較及投資較少，建井期較短；井筒設在深處的初期工程量最大，石門總長度和沿石門的運輸工作量也較大，但如煤系基底有含水特大的巖層，不允許井筒穿過時，它可以延伸井筒到深部，對開采井田深部及向下擴展有利；而在淺、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井開采，生 產(chǎn)系統(tǒng)較復雜，環(huán)節(jié)較多。從保護井筒和工業(yè)場地煤柱損失看，愈靠近淺部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，則煤柱損失愈大。 （ 3）對掘進與維護有利的井筒位置 為使井筒的開掘和使用安全可靠，減少其掘進的困難及便于維護，應使井筒通過的巖層及表土具有較好大的水文、圍巖和地質(zhì)條件。雖然用特殊鑿井法可以在水文地質(zhì)情況復雜的條件下掘砌井筒，但所需的施工設備較多，掘進速度慢，掘進費用高。因此，井筒應可能不通過或少通過流沙層、較厚的沖積層及較大的含水層。為便于井筒的掘進和維護，井筒不應設在受地質(zhì)破壞比較劇烈的地帶及采動影響的地區(qū)。井筒 位置還應使井底車場有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進和維護。 綜上所述，根據(jù)本礦的實際條件，在走向方向上：布置在井田儲量中央有利于礦井的兩翼開采，有利于通風、運輸、工作面的接替，故井筒位置選在井田走向中央。在傾斜方向上：布置在井田中央可以避免布置在井田淺部時形成的過長石門開拓，也可以避免布置在井田深部所造成的工業(yè)廣場壓煤過多。故井筒位置選在井田傾向儲量中央。 井筒數(shù)目的確定 河北工程大學畢業(yè)設計 19 根據(jù)目前的技術經(jīng)濟條件，采用立井開拓時，立井的數(shù)目至少在兩個以上。同時根據(jù)本井田具體的條件，兩個立井可以滿足井田運輸?shù)囊?，?本礦井設計井筒位置還應使井底車場有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進和維護中，將西北部邊界風井和主、副井作為礦井的初期工程。 因此，本礦井設計為三個井筒即：主井、副井和回風立井。 井筒用途、布置及裝備 主井主要負責煤的提升；副井負責升降人員、設備、材料及提升矸石等，并兼作通風、排水；風井總回風兼做安全出口。 （ 1）主井 ① 主井井筒裝備采用剛性裝備剛性罐道 ,主井罐道梁采用組合罐道、山形式布置，罐道與罐道梁的連接方式采用鋼軌連接。 ② 主井提升采用箕斗，用 q=(o179。c179。a179。T)/(3600179。N179。t1) 求出一次 提升量，再按松散煤的容重計算出松散體積，選擇一對 16t 箕斗提升。 ③ 主井井筒采用圓形斷面，這里選用 JDG16/150179。4 標準底卸式四繩 16t箕斗。 井筒支護采用混凝土厚度 450mm，充填混凝土 50mm 罐道梁中心線間距，可用下式求得： H＝ a＋ 2h＋ S0 =3328mm （ ） 式中： a—— 兩側(cè)罐道之間間距，取 a=2900mm； h—— 組合鋼罐道高度，取 h=158mm。 S0—— 罐道與罐道梁連接處凹槽墊板寬度，取 S0=112mm。 主井井筒斷面見圖 。 圖 主井平面布置圖 河北工程大學畢業(yè)設計 20 （ 2）副井： 副井井筒裝備采用剛性裝備 ，主要負責通風任務。 ① 副井井筒裝備采用剛性裝備（剛性罐道） ,罐道梁采用工字鋼、通梁式布置，罐道與罐道梁的連接方式采用鋼軌連接 。 ② 副井提升設備采用 1噸單層雙車多繩摩擦提升罐籠，根據(jù)礦車規(guī)格和《設計規(guī)范》有關要求驗算，選用 GDGY1179。2/75179。4 型多繩提升罐籠。罐道采用 鋼軌，罐道梁采用 20b 工字鋼。 ③ 副井井筒斷面選用圓形 圖 副井平面布置圖 3 號罐道梁中心線間距可按下式求出： L1＝ a+2h+S0=1674mm （ ） L2＝ B+f2+b2/2 =1584mm （ ） 式中： L1 —— 1～ 2 號梁中心線， mm； L2 —— 罐道中心線與 2號罐道梁中心線間距， mm； a —— 兩側(cè)罐道之間的距離， 1114mm； h —— 木罐道厚度， 200 mm； S0 —— 罐道與罐道梁連接處墊板凹槽處寬度，取 S0=160mm； b2 —— 2號罐梁寬度，取 168mm。 梯子間尺寸 M、 S、 T 根據(jù)梯子間、管道間布置，可按下列公式計算 M=600+600+m+22b =1361mm （ ） 式中： 600 —— 兩梯子中心距， mm； 河北工程大學畢業(yè)設計 21 600 —— 梯子中心到壁板距離加另一梯子中心到井壁距離， mm； m —— 梯子間隔板總厚度，金屬梯子間 m=77mm； 如圖 ，左側(cè)布置梯子間，右側(cè)布置管路，最后，根據(jù)圖解法解出井筒的直徑（ 5500mm）以及罐籠在井筒中的位置。 副井井筒斷面見圖 。 （ 3）風井： 風井 用于礦井回風，兼做安全出口。 M、 S、 T與罐籠井筒一樣，取決于梯子間的布置和結構尺寸。最后，根據(jù)總回風量及梯子間布置確定井筒的直徑 (5000mm)。 井井筒斷面見圖 。 風井除用作通風外，一般又可作安全出口。因此，風井井筒內(nèi)應設置梯子間。井口布置包括安全出口及風硐等，風井直徑為 5000mm。 井筒位置的確定 井筒是井下與地面出入的咽喉，是全礦井的樞紐。井筒位置的選擇對于建井期限、基本建設投資、礦井勞動生產(chǎn)率以及噸煤生產(chǎn)成本都有重要影響，因此，井筒位置一定要合 理選擇。 選擇井筒位置時要考慮以下主要原則： 有利于井下合理開采 φ圖 風井斷面圖 河北工程大學畢業(yè)設計 22 （ 1）井筒沿井田走向的有利位置。當井田形狀比較規(guī)則而儲量分布均勻時，井筒沿井田走向的有利位置應在井田的中央；當井田儲量分布不均勻時，井筒應布置在井田儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運輸工作量最小，通風網(wǎng)絡較短，通風阻力小。應盡量避免井筒偏于一側(cè)，造成單翼開采的不利局面。 （ 2）井筒沿煤層傾向的有利位置。在傾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同時考慮到減少煤損，盡量讓工業(yè)廣場保護煤柱圈住一些影響生產(chǎn)的地質(zhì)構造和 斷層。 有利于礦井初期開采 選擇井筒位置要與選擇初期開采區(qū)密切結合起來，盡可能使井筒靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道工程量，節(jié)省投資和縮短建井期。 盡量不壓煤或少壓煤 確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護煤柱，做到不壓煤或少壓煤。為了保證礦井投產(chǎn)后的可靠性，在確定井筒位置時，要使地面工業(yè)場地盡量不壓首采區(qū)煤層。 有利于掘進與維護 （ 1）為使井筒的開掘和使用安全可靠，減少其掘進的困難及便于維護，應使井筒通過的巖層及表土層具有較好的水文、圍巖和地質(zhì)條件。 （ 2）為加快掘進的 速度，減少掘進費用，井筒應盡可能不通過或少通過流沙層、較厚的沖積層及較大的含水層。 （ 3）為便于井筒的掘進和維護，井筒不應設在受地質(zhì)破壞比較劇烈的地帶及受采動影響的地區(qū)。 （ 4）井筒位置還應使井底車場有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進和維護。 便于布置地面工業(yè)場地 井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)之間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術條件，應盡量避免穿過村鎮(zhèn)居民區(qū)、文物古跡保護區(qū)、陷落區(qū)或采空 冒落區(qū)、洪水侵入?yún)^(qū)；要盡量少占農(nóng)田、果園經(jīng)濟作物區(qū)，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。為考慮長期運輸?shù)男熊嚢踩凸芾恚M量避免與公路或其他農(nóng)用道路相交，力求使接軌點位于編組站配線一側(cè)。 通過以上分析，考慮到首山一礦實際情況：由于井田西部邊界距京廣鐵路很近，故為便于地面運輸及工業(yè)廣場布置，主井井筒位置布置方案也可以選擇在井河北工程大學畢業(yè)設計 23 田西部邊界附近。故綜合以上信息將主、副井筒位置定在井田中央，既可以將井田按走向均分為東西兩翼，并且減少優(yōu)質(zhì)煤的損失。為了使通風路線最短并減少初期建井工程量，故將風井至于井田北部邊界 。 井田開拓方式的確定 水平高度的確定 井田主要開采 2號和 4號煤層，下部煤層距離較遠，結構復雜且受奧灰水的影響暫不能開采后期可根據(jù)需要進行井筒延伸開采 2 號煤層以下的煤層。設計中只針對 2號煤層。煤層傾角平緩，為 8～ 14176。，平均為 11176。，為緩傾斜煤層，故設置兩水平開采，第一水平水平標高為 100m，第二水平水平標高為 300m，采區(qū)式開采。其中 350m 標高以上的均采用上山開采， 350m 標高以下的采用下山開采。 水平的巷道設計 2號煤層平均厚度為 5m， 4號煤平均厚度 ，賦存 穩(wěn)定，底板起伏不大，為緩傾斜煤層，煤層厚度變化不大。本設計擬將開采水平大巷布置在煤層底板堅硬巖層中，巖石大巷的優(yōu)點如下：在距煤層一定距離的巖層中掘進，基本上可保證取直且保持一定方向，巷道彎曲小，有利于運輸。巷道維護條件好，煤柱損失量小，安全條件好礦井開拓大巷布置在巖層中，留大煤柱護巷，大巷間距 30m。由于礦井瓦斯涌出量不大，不用設置額外的回風大巷。布置一條運輸大巷，一條軌道大巷，共兩條大巷，礦井生產(chǎn)集中，運輸大巷采用帶式輸送機運輸，軌道大巷采用電機車運輸。 開拓方案概述 開拓方案的提出 首山 一礦 地形平坦，地面標高為 +200m，不適宜采用平硐開拓；井田范圍內(nèi)煤層處于 +100— 550m層位，開采深度較大，不適宜斜井開拓。 本礦井采用立井開拓方