錢(qián)營(yíng)孜煤礦2.4Mta新井設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,錢(qián)營(yíng)孜,煤礦,mta,設(shè)計(jì),cad,圖紙,文檔 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 井田開(kāi)拓 1井田概述及地質(zhì)特征 1.1井田概述 1.1.1交通位置 井田位于宿州市西南，其中心位置距宿州市約15km，行政區(qū)劃隸屬宿州市和淮北市濉溪縣。地理坐標(biāo)：東徑116°51′00″～117°00′00″；北緯33°27′00″～33°32′30″?？辈閰^(qū)范圍：東起雙堆斷層，西至南坪斷層，南以27勘探線和F22斷層為界，北至32煤層-1200m等高線地面投影線?？辈樵S可證號(hào)為3400000520045，勘查登記范圍見(jiàn)表1.1,勘查登記面積為74.15km2。 區(qū)內(nèi)有南坪集至宿州市的公路和四通八達(dá)的支線與任樓、許疃、臨渙、童亭、桃園等礦井相連。青疃～蘆嶺礦區(qū)鐵路支線從勘查區(qū)南部由西向東穿過(guò)，向東與京滬線、向西與濉阜線溝通。合徐高速公路從勘查區(qū)東北部穿過(guò)，交通十分便利。見(jiàn)圖1.1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　圖1.1 交通位置圖 1.1.2 礦區(qū)氣候與氣象 氣候：本區(qū)屬季風(fēng)暖溫帶半濕潤(rùn)性氣候，年平均降水量850mm左右，年最小降水量為520mm，雨量多集中在七、八兩個(gè)月；年平均氣溫14～15℃，最高氣溫40.2℃,最低-14℃；春秋季多東北風(fēng)，夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)。 1.1.3地形與河流 地形地貌：勘查區(qū)位于淮北平原中部，區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高+19.68～+24.72m，一般在+23m左右，地勢(shì)大致呈西北高，東南低的趨勢(shì)。 淮河支流—繪河自本區(qū)西部的孫疃向東南流經(jīng)本區(qū)，年平均水位：祁縣閘上游水位標(biāo)高17.22m，下游16.07m；年平均流量：上游的臨渙7.85m3/s，下游的固鎮(zhèn)23.2m3/s。此外，區(qū)內(nèi)人工渠道縱橫，水網(wǎng)相對(duì)密集。 1.1.4地震 地震：淮北地區(qū)一千年來(lái)共發(fā)生有感地震40多次，上世紀(jì)60年代以來(lái)，發(fā)生4級(jí)以上地震4次(見(jiàn)表1.2)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，本區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震分組為第三組。 表1.2 近期來(lái)安徽北部地區(qū)發(fā)生較大地震統(tǒng)計(jì)表 時(shí) 間 1965.3.15 1971.7.13 1973.9.22 1979.3.2 1981.12.20 1983.11.7 1999.1.12 震中位置 固 鎮(zhèn) 靈 璧 臨 渙 固 鎮(zhèn) 固 鎮(zhèn) 菏 澤 利 辛 地震級(jí)別 4.0 3.3 4.5 5.0 3.0 5.9 4.2 1.2地質(zhì)特征 1.2.1地層 淮北煤田中的地層類型，屬華北型地層范疇，且為其中淮河地層分區(qū)中之淮北地層小區(qū)（安徽省地層志1985年）。在地層層序中，除部分缺失外，一般均發(fā)育比較齊全，各地巖性和厚度雖存在一些差異。 區(qū)域內(nèi)對(duì)煤礦床成因有影響的地層為石炭、二疊系。 1.2.2構(gòu)造 據(jù)區(qū)域資料對(duì)大地構(gòu)造單元的劃分(見(jiàn)圖2.1)，淮北煤田位于華北板塊（Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元）東南緣之淮北凹陷（Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元）內(nèi)，東以郯廬斷裂與揚(yáng)子板塊相接，南依蚌埠隆起和淮南煤田相望，煤田構(gòu)造的形成和發(fā)展與華北板塊總體構(gòu)造的形成及板緣構(gòu)造的演化有著密切聯(lián)系。煤田劃分為宿縣、渦陽(yáng)、臨渙和濉肖等四個(gè)礦區(qū)，本區(qū)所在的宿縣礦區(qū)位于煤田的中部、宿縣～渦陽(yáng)凹褶帶內(nèi)。 淮北煤田的總體構(gòu)造特征保持著華北板塊初始的東西向基本格局，早期形成并在聚煤期后繼續(xù)活動(dòng)發(fā)展的近東西向斷裂嚴(yán)格控制著煤田的展布，燕山早期的擠壓機(jī)制以及其后至喜山期拉張機(jī)制下形成的南北向斷裂、褶皺及推覆構(gòu)造交叉、復(fù)合、迭置在近東西向構(gòu)造線上，形成近似網(wǎng)格狀的斷塊構(gòu)造格局（見(jiàn)圖2.2）。具體表現(xiàn)為近南北向構(gòu)造切割、改造早期的近東西向構(gòu)造，屬配套成分或低序次的北西和北東向斷裂分布在各斷塊內(nèi)，使已存的構(gòu)造變形進(jìn)一步復(fù)雜化。煤田的主導(dǎo)控煤構(gòu)造以斷塊方式為主，在煤田的東部、南部部分塊段還存在滑脫式、褶皺式控煤構(gòu)造，現(xiàn)存控煤構(gòu)造從其成生到最后“定格”，經(jīng)歷過(guò)兩期或兩期以上的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成兩套或兩套以上疊加、復(fù)合的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，構(gòu)造形跡因此而得到不斷的改造和迭加。 1.2.3煤系及煤層 本井田的煤系地層為石炭、二疊系，其中二疊系的山西組與上、下石盒子組為主要含煤層段。 井田內(nèi)二疊系含煤層段總厚734m，含煤33層，煤層總厚度為30.08m，含煤系數(shù)為4.10%，自下而上依次分為7個(gè)含煤段。在中、下部厚約490m的一～五含煤段中，集中分布9層可采煤層，平均總厚10.11m。其中13-1、11-2煤層為主要可采煤層，平均總厚8.44m；17-2、13-1下、7-2和4-1為局部可采煤層，平均總厚2.97m。 1.2.4煤質(zhì) 井田內(nèi)主要含煤地層為二疊系的上、下石盒子組和山西組，區(qū)內(nèi)揭露地層總厚約1266.80m。自上而下含1、2、3、4、5、6、7、8、10和11等十個(gè)煤（層）組，含煤30余層，含煤平均總厚為23.47m,含煤系數(shù)為1.9%。其中可采煤層8層，為32、51、52、53、62、72、82和10煤層，可采煤層平均總厚13.12m，占煤層總厚的55.9%。其中32、82為主要可采煤層，51、52、53、62、72、10為次要可采煤層,主要可采煤層平均總厚4.67m，占可采煤層平均總厚的35.6%。32煤全區(qū)可采，51、53、82、10煤為大部可采，52、62、72煤為局部可采。1、2、4、11煤組煤層不穩(wěn)定，變化大，易相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖或尖滅，均不可采。見(jiàn)表4.1。 二疊系含煤地層含煤情況統(tǒng)計(jì)表 系 統(tǒng) 組 平均厚度（m） 含煤層數(shù) 煤層組 平均總厚（m） 含煤系數(shù)（%） 二 疊 系 上統(tǒng) 上石盒子組 ＞890.0 4～15 1～3 7.83 0.88 下統(tǒng) 下石盒子組 265.6 10～19 4～8 13.57 5.11 山 西 組 111.2 1～6 10～11 2.07 1.86 合 計(jì) 1266.8 15～30 10 23.47 1.85 1.2.5水文地質(zhì) 本井田水文地質(zhì)條件屬巨厚覆蓋層下多煤層、多含水層、充水因素復(fù)雜的礦床，其富水性屬簡(jiǎn)單～中等，與地表水體無(wú)水力聯(lián)系。 1）主要充水因素 本井田基巖被厚度介于224.10～576.00m之間的西北厚、東南薄的新生界松散層所覆蓋。按松散沉積物組合特征及其含、隔水性能不同，自上而下大致可分為4個(gè)含水組、4個(gè)隔水組和1個(gè)碎石層。其中第三隔水組除在局部古地形隆起處變薄或缺失外，絕大部分分布穩(wěn)定，厚度一般為30～55m，系其上、下含水層間的良好隔水層。第四含水組在七線以北與基巖直接接觸，厚度多為30～80m，系基巖含水組的主要補(bǔ)給水源。底部的碎石層若與含水層接觸時(shí)，有可能起到一定的導(dǎo)水作用。 二疊系砂巖以中、細(xì)粒為主，局部裂隙發(fā)育，一般為鈣質(zhì)充填，富水性弱，以儲(chǔ)存量為主，且因間夾泥巖和煤層，含水組之間在自然狀態(tài)下無(wú)密切的水力聯(lián)系。但是，若被斷層切割或受采動(dòng)影響而致地下水水力均衡遭到破壞時(shí)，上、下含水層之間有可能互相溝通，從而導(dǎo)致局部砂巖裂隙水突潰現(xiàn)象的發(fā)生。 石炭系太灰?guī)r溶裂隙含水組主要由自上而下編號(hào)的13層灰?guī)r與其間的泥巖、粉砂巖和薄煤層組成。其中第1、3、4、5和12層灰?guī)r分布穩(wěn)定,并以第3、4和12層灰?guī)r厚度較大。該含水組上距1煤層較近，一般為16～20m，且灰?guī)r水壓較高，如果直接開(kāi)采1煤層，必將因太灰的水壓超過(guò)1煤層底板隔水層抗壓強(qiáng)度而引發(fā)突水事故。 潘謝礦區(qū)資料表明：奧陶系灰?guī)r中下部巖溶裂隙比較發(fā)育，雖分布不均，但富水性弱～中等，系太灰的主要補(bǔ)給水源。 本井田斷層帶多為泥巖和粉、細(xì)砂巖碎塊充填，并呈膠結(jié)狀，正常情況下可起到相對(duì)隔水作用。但是，若不同層位的含水層受斷層切割而對(duì)口，且斷層帶又未被泥質(zhì)和巖屑所充填，或受到采動(dòng)影響，導(dǎo)致斷層活化，破壞了地下水的水力均衡，斷層帶則很可能成為地下水突潰的主要途徑。 綜上所述，本井田新生界第四含水層孔隙水、二疊系砂巖裂隙水和石炭系太灰?guī)r溶裂隙水對(duì)井下開(kāi)采均有較大影響。但是，只要在可采煤層淺部留設(shè)適當(dāng)?shù)姆浪褐暮话悴恢掠跐⑷氲V坑而對(duì)煤層開(kāi)采構(gòu)成大的威脅。這樣，二疊系砂巖裂隙水和石炭系太灰?guī)r溶裂隙水便成為本礦井開(kāi)采的主要充水因素。 2）礦井涌水量預(yù)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的礦井涌水量預(yù)計(jì)范圍為一水平的首采區(qū)。預(yù)計(jì)方法為《顧橋井田電子版精查地質(zhì)報(bào)告匯編》中采用的水文地質(zhì)比擬法。經(jīng)與新莊孜礦井實(shí)測(cè)涌水量比擬表明：開(kāi)采4-1～17-2煤層時(shí)礦井正常涌水量為194m3/h，最大涌水量為230m3/h。另外，開(kāi)采1煤層時(shí)，經(jīng)實(shí)施疏水降壓等措施后，太灰的涌水量為205m3/h。考慮到井下灑水、井筒淋水和防火灌漿用水等因素的影響，礦井開(kāi)采4-1～17-2煤層時(shí)的正常涌水量按210m3/h計(jì)取。 礦井發(fā)展到500Mt/a時(shí)，正常涌水量尚需增加190m3/h，最大涌水量增加210m3/h。 1.2.6其它開(kāi)采技術(shù)條件 1）主要可采煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)特征 本井田主要可采煤層頂板主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖和少量砂巖組成；底板均為泥巖和砂質(zhì)泥巖。頂、底板泥巖、砂質(zhì)泥巖的抗壓強(qiáng)度較低，平均介于342～513kg/cm2，砂巖的抗壓強(qiáng)度較高，平均介于571～1224kg/cm2。但總體來(lái)看，本井田主要可采煤層頂、底板巖石工程地質(zhì)條件比較差，巷道支護(hù)和頂板管理比較困難。 2）瓦斯 本井田共采集13-1、11-2、8、7-2、6-2和1煤層瓦斯樣125個(gè)。根據(jù)本井田主要煤層瓦斯測(cè)試成果與潘謝礦區(qū)生產(chǎn)礦井瓦斯資料綜合分析，本礦井應(yīng)屬高瓦斯礦井。隨著礦井開(kāi)采深度的增加，局部可能出現(xiàn)煤與瓦斯突出現(xiàn)象。 3）煤塵與自燃 本井田可采煤層除6-2和1煤層不自燃～很易自燃以外，其余均為很易自燃煤層。主要可采煤層的煤塵均具有強(qiáng)爆炸性。 4）地溫 根據(jù)淮南礦區(qū)九龍崗礦長(zhǎng)觀孔資料，本井田所在地的恒溫帶深度為自地表向下30m，恒溫帶溫度為16.8℃。 已有測(cè)溫資料表明：本井田屬于以地溫異常區(qū)為主的高溫區(qū)，平均地溫梯度為3.08℃/100m。從縱向上看，垂深500m處平均地溫在31℃以上，已達(dá)一級(jí)高溫區(qū)；垂深700m處平均地溫在37℃左右，已進(jìn)入二級(jí)高溫區(qū)；垂深在800m處平均地溫高達(dá)40℃以上。預(yù)計(jì)-780m水平地溫可達(dá)37.7℃～43.7℃，平均40.1℃。從橫向上看，地溫等值線的走向具有與煤層底板等高線走向基本一致的變化趨勢(shì)。鑒于本井田地溫較高，有關(guān)部門(mén)應(yīng)引起高度重視，并采取積極的降溫措施，以防各類熱害發(fā)生。 2 井田境界與儲(chǔ)量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界劃分的原則 在煤田劃分為井田時(shí)，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開(kāi)發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有： 1）井田的儲(chǔ)量，煤層賦存情況及開(kāi)采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)； 2）保證井田有合理尺寸； 3）充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等； 4）合理規(guī)劃礦井開(kāi)采范圍，處理好相鄰礦井間的關(guān)系。 2.1.2 開(kāi)采界限 區(qū)內(nèi)二疊系含煤地層含可采煤層8層，即32、51、52、53、62、72、82、10煤層，各可采煤層具體情況見(jiàn)表4.2?，F(xiàn)自上而下分述如下。 2.1.3 井田尺寸 全井田南北走向長(zhǎng)平均約6.4km，東西傾斜寬平均3.88m左右，面積約34.6 km2。 2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 2.2.1 地質(zhì)資源儲(chǔ)量 1）地質(zhì)資料依據(jù) （1）安徽省煤田地質(zhì)局勘查研究院于1997年6月提交的《安徽省渦陽(yáng)縣渦北井田勘探（精查）地質(zhì)報(bào)告》； （2）《審查批準(zhǔn)安徽省淮南煤田顧橋礦井供水水文地質(zhì)詳細(xì)勘探報(bào)告決議書(shū)》安徽省礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)皖儲(chǔ)決字（1989）049號(hào)； （3）《淮南礦務(wù)局顧橋礦井地震補(bǔ)充勘探報(bào)告批準(zhǔn)書(shū)》中國(guó)煤田地質(zhì)總局煤地準(zhǔn)字[1996]007號(hào)； （4）礦方提供的建井過(guò)程中揭露的地質(zhì)資料。 2）儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) （1）本次儲(chǔ)量計(jì)算是按照《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》DZ/0215-2002要求的工業(yè)指標(biāo)進(jìn)行資源儲(chǔ)量計(jì)算，煉焦用煤最低開(kāi)采厚度為0.7 m，最高灰分不得超過(guò)40%，最高硫分不得超過(guò)3%； （2）儲(chǔ)量計(jì)算厚度：夾矸厚度不大于0.05 m時(shí)，與煤分層計(jì)算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾矸總厚度不超過(guò)每分層厚度的50%時(shí)，以各煤分層總厚度作為儲(chǔ)量計(jì)算厚度； （3）井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，本次儲(chǔ)量計(jì)算只針對(duì)主采煤層，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法； （4）煤層容重:主采煤層13煤層平均容重為1.40 t/m3。 3）井田地質(zhì)勘探 本井田歷經(jīng)找煤、普查、詳查、精查四個(gè)階段，勘探面積約28 km2。根據(jù)《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》本次估算資源儲(chǔ)量鉆探工程基本線距見(jiàn)表2-2-1。 表2-2-1 資源儲(chǔ)量鉆探工程基本線距表 煤層類型 煤層 各級(jí)儲(chǔ)量鉆探工程基本線距 /m 探明的 控制的 推斷的 穩(wěn)定煤層 13 500 1000 2000 穩(wěn)定煤層 11 500 1000 2000 4）儲(chǔ)量計(jì)算 本勘探區(qū)主采煤層為13煤層，采用地質(zhì)塊段法來(lái)劃分儲(chǔ)量塊，根據(jù)等高線和鉆孔的疏密程度將礦體劃分為甲乙丙丁四個(gè)塊段，井田塊段劃分如圖2-2-2，用算術(shù)平均法求得各塊段的儲(chǔ)量，礦井地質(zhì)資源儲(chǔ)量即為各塊段儲(chǔ)量之和。本煤層傾角一般在5 ~ 9o之間，平均傾角為6o，采用煤層垂直厚度及煤層水平投影面積估算儲(chǔ)量，估算公式如下： Zi = 100 Si×Mi×Ri/cosαi （2-1） 式中：Zi——各塊段地質(zhì)資源儲(chǔ)量，萬(wàn)t； Si——各塊段的在煤層地板等高線的投影（水平）面積，km2； Mi——各塊段煤層的平均厚度之和， m； Ri——各塊段內(nèi)煤的容重，取平均值為1.40 t/m3； αi——各塊段內(nèi)煤的煤層平均傾角，°； 由上式可計(jì)算出各塊段的地質(zhì)儲(chǔ)量 即：Z = Z甲+ Z乙+ Z丙+ Z丁= =312.13（mt） 其中探明的60%、控制的30%、推斷的10%，探明的包括111b和2M11，控制的包括122b和2M22，推斷的為333，礦井各級(jí)儲(chǔ)量分類見(jiàn)表2-2-3。 2.2.2 工業(yè)資源/儲(chǔ)量 礦井工業(yè)儲(chǔ)量是指地質(zhì)資源量經(jīng)可行性評(píng)價(jià)后，其經(jīng)濟(jì)意義在邊際經(jīng)濟(jì)及以上的基礎(chǔ)儲(chǔ)量的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源儲(chǔ)量乘以可信度系數(shù)之和,計(jì)算公式如下： Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k （2-2） 式中：Zg —— 礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量，Mt； 111b —— 探明的資源量中的經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； 122b —— 控制的資源量中的經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； 2M11 —— 探明的資源量中的邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； 2M22 —— 控制的資源量中的邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量Mt； 333 —— 推斷的資源量，Mt； k ——可信度系數(shù)，取0.7 ~ 0.9，井田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層賦存穩(wěn)定k值取0.9；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定k值取0.7，本井田地質(zhì)構(gòu)造中等簡(jiǎn)單、煤層賦存穩(wěn)定，因此k值取0.8。 根據(jù)公式和數(shù)據(jù)計(jì)算得礦井工業(yè)儲(chǔ)量為305.89Mt。此儲(chǔ)量為煤層的地質(zhì)資源儲(chǔ)量，由于13-1下層煤厚度小且為局部可采煤層，因此本設(shè)計(jì)中把此儲(chǔ)量作為礦井的工業(yè)/資源儲(chǔ)量。 2. 3 礦井可采儲(chǔ)量 2. 3.1安全煤柱留設(shè)原則 （1）工業(yè)場(chǎng)地、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱； （2）各類保護(hù)煤柱按垂直剖面法確定，用表土層移動(dòng)角φ、上山移動(dòng)角γ、下山移動(dòng)角β、走向移動(dòng)角δ確定工業(yè)場(chǎng)地、村莊煤柱； （3）維護(hù)帶寬度20m，風(fēng)井場(chǎng)地50 m，其他15 m； （4）斷層煤柱寬度40 m，井田邊界煤柱寬度50m； （5）根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計(jì)制圖標(biāo)準(zhǔn)》工業(yè)廣場(chǎng)占地面積取600×400 m。 2. 3.1礦井永久保護(hù)煤柱損失量 1）井田邊界保護(hù)煤柱 根據(jù)實(shí)際情況，本井田留設(shè)的邊界保護(hù)煤柱寬度為50m，F(xiàn)114斷層作為本井田邊界，不再重復(fù)留設(shè)保護(hù)煤柱。所以邊界煤柱損失Zb為： Zb== 28609.19(t) 2）斷層保護(hù)煤柱 本井田存在一條FD108斷層，需在斷層兩側(cè)各留設(shè)40m的保護(hù)煤柱，以確保安全開(kāi)采。斷層保護(hù)煤柱損失Zd為： Zd=9.35（Mt) 3）工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.4Mt/a，工業(yè)廣場(chǎng)尺寸為600×400 m，按照煤柱留設(shè)原則中松散層移動(dòng)角和巖層移動(dòng)角，采用垂直剖面法按下式計(jì)算： Z g= S×M×R×10-6 （2-3） 式中：Zg——工業(yè)廣場(chǎng)煤柱量，Mt； S——工業(yè)廣場(chǎng)煤柱真實(shí)面積，m2； M——煤層平均厚度取2.89m； R——煤層的容重，取平均值為1.42 t/m3。 利用垂直剖面法得到工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的水平投影面積，有表土層移動(dòng)角φ=42°、上山移動(dòng)角γ=73.3°、下山移動(dòng)角β=66°、走向移動(dòng)角δ=73°，工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱示意圖如圖2-2-2。 因此：S==0.98km2 Zg=0.98×106×2.89×1.42×10-6=5.87(Mt) 4）風(fēng)井井筒及大巷保護(hù)煤柱 主井、副井及中央風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，無(wú)需留設(shè)保護(hù)煤柱。礦井主要大巷雖布置在煤層底板的巖層當(dāng)中，但由于煤層埋藏較深，故留設(shè)20米保護(hù)煤柱。走向邊界兩風(fēng)井也需要留設(shè)煤柱，具體如下： 5）經(jīng)濟(jì)不可采煤層 13-1下煤層局部可采，屬不穩(wěn)定煤層，計(jì)算可采儲(chǔ)量時(shí)將其扣除。 綜合以上內(nèi)容，保護(hù)煤柱損失量見(jiàn)表2-2-4。 表2-2-4 保護(hù)煤柱損失量 序號(hào) 煤 柱 類 型 儲(chǔ)量 /Mt 1 井田邊界保護(hù)煤柱 2.86 2 斷層保護(hù)煤柱 9.35 3 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 5.87 3）礦井設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量 根據(jù)《采礦專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)文件》規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量可按下式計(jì)算： Zs = Z - P1 （2-4） 式中：Z——礦井設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量，Mt； P1——井田邊界和斷層保護(hù)煤柱，Mt。 則有 Zs =290.67（Mt） 4）礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的可以采出的儲(chǔ)量，可按下式計(jì)算： Zk=（Zs-P2）×C （2-5） 式中：Zk——礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，Mt； P2——工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱、井筒及大巷保護(hù)煤柱，Mt； C——采區(qū)采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85；本設(shè)計(jì)煤層2.89 m屬中厚煤層，因此采區(qū)采出率取0.80。 則有 Zk =224.62 (Mt） 礦井儲(chǔ)量匯總表見(jiàn)表2-3-1。 表2-4 礦井儲(chǔ)量匯總表 煤層 地質(zhì)資源儲(chǔ)量/Mt 工業(yè)資源儲(chǔ)量/Mt 設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量/Mt 設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量/Mt 1 圖2-2-3 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱示意圖 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.1 礦井工作制度 本礦井設(shè)計(jì)年工作日為300天。每天三班作業(yè)，其中二班生產(chǎn)、一班檢修。每班工作8h，每天凈提升時(shí)間14h。 3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.2.1 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定依據(jù) 《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.2.1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(kāi)采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國(guó)家對(duì)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，礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定： 1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井； 2）開(kāi)發(fā)條件：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(dòng)力來(lái)源等。條件好者，應(yīng)加大開(kāi)發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模；否則應(yīng)縮小規(guī)模； 3）國(guó)家需求：對(duì)國(guó)家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測(cè)是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù)； 4）投資效果：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。 顧橋井田儲(chǔ)量豐富，煤層賦存較穩(wěn)定，地質(zhì)條件為中等簡(jiǎn)單，煤層為厚度變化不大的緩傾斜煤層，煤質(zhì)為較好，交通運(yùn)輸便利，市場(chǎng)需求量大，宜建大型礦井。確定顧橋礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.4 Mt/a。 3.2.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的確定 本井田煤層傾角平均在60左右。其中主要以13煤層為主采煤層。可采范圍內(nèi)13煤層平均厚度5.3 m左右。該礦井的兩層可采煤層水文地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單，煤層厚度變化不是特別大，故適合綜合機(jī)械化開(kāi)采，一次采全高。根據(jù)礦井實(shí)際的地層和煤層特征，本礦井主采13層煤，賦存穩(wěn)定。礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。根據(jù)本井田煤層賦存情況、井田水文地質(zhì)情況及我國(guó)煤礦礦井井型分類。 表3-1 井型分類 序號(hào) 井型 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（萬(wàn)噸/年） 備注 1 大型礦井 120、150、180、240、300、400、500及以上 2 中型礦井 45、60、90 3 小型礦井 30 推薦礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.4Mt /a。理由如下： 1)本井田的主采煤層都屬于厚煤層，水文地質(zhì)條件較好； 2)移交首采區(qū)的煤層條件適宜綜合機(jī)械化開(kāi)采，應(yīng)充分發(fā)揮綜采設(shè)備的潛力。因此礦井生產(chǎn)能力不宜過(guò)?。? 3）在設(shè)備相同，工程量相仿的情況下，礦井生產(chǎn)能力越大，生產(chǎn)效率越高，礦井的綜合經(jīng)濟(jì)小效益越好； 4）我國(guó)目前對(duì)煤炭的需求量急劇上升，本礦井煤炭除小部分本地消費(fèi)外，大部分主要運(yùn)往南方發(fā)達(dá)地區(qū)，以彌補(bǔ)煤炭需求缺口。 3.2.3礦井服務(wù)年限 根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》礦井服務(wù)年限中規(guī)定： 表3-2 我國(guó)各類井型的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì) 生產(chǎn)能力 （Mt／a） 礦井設(shè)計(jì) 服務(wù)年限 （a） 第一開(kāi)采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限（a） 煤層傾角 ＜25° 煤層傾角 25°～45° 煤層傾角 ＞45° 6.0及以上 70 35 -- -- 3.0～5.0 60 30 -- -- 1.2～2.4 50 25 20 15 <0.9 40 20 15 15 礦井服務(wù)年限的計(jì)算公式： T = （式3-1） 式中: T——礦井服務(wù)年限，a； Zk——礦井可采儲(chǔ)量，Mt； A——設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力, Mt； K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3； 則，礦井服務(wù)年限為： T =224.62/(2.4×1.3) =71.99a 由上式計(jì)算得出礦井服務(wù)年限的服務(wù)年限為62.95a。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，礦井的服務(wù)年限滿足要求。 本礦井采用單水平開(kāi)采，故一水平服務(wù)年限滿足要求。 3.2.4 井型校核 按礦井的實(shí)際煤層開(kāi)采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核： 1）煤層開(kāi)采能力 井田內(nèi)煤平均厚度2.89m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一到兩個(gè)綜采工作面保產(chǎn)。 2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 礦井設(shè)計(jì)為大型礦井，主立井采用箕斗運(yùn)煤，副立井采用罐籠輔助運(yùn)輸，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。副井運(yùn)輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的下放與提升。大巷輔助運(yùn)輸采用皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，運(yùn)輸能力大，調(diào)度方便靈活。 3）礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與整個(gè)礦井的工業(yè)儲(chǔ)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。 4 井 田 開(kāi) 拓 4.1 礦井開(kāi)拓的基本問(wèn)題 井田開(kāi)拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開(kāi)拓一系列巷道進(jìn)入煤體，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開(kāi)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(kāi)拓方式。合理的開(kāi)拓方式，需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開(kāi)拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。 1）井田開(kāi)拓主要研究如何布置開(kāi)拓巷道等問(wèn)題，具體有下列幾個(gè)問(wèn)題需認(rèn)真研究。 （1）確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場(chǎng)地的位置； （2）合理確定開(kāi)采水平的數(shù)目和位置； （3）布置大巷及井底車場(chǎng)； （4）確定礦井開(kāi)采程序，做好開(kāi)采水平的接替； （5）進(jìn)行礦井開(kāi)拓延深、深部開(kāi)拓及技術(shù)改造； （6）合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。 2）確定開(kāi)拓問(wèn)題，需根據(jù)國(guó)家政策，綜合考慮地質(zhì)、開(kāi)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。在解決開(kāi)拓問(wèn)題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則： （1）貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開(kāi)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)。 （2）合理集中開(kāi)拓部署，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 （3）合理開(kāi)發(fā)國(guó)家資源，減少煤炭損失。 （4）必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。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)。 （5）要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 4.1.1 井筒形式，數(shù)目，位置及坐標(biāo)確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡(jiǎn)單，斜井次之，立井最復(fù)雜。 平硐開(kāi)拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場(chǎng)地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。 斜井開(kāi)拓與立井開(kāi)拓相比：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場(chǎng)及硐室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延伸施工方便，對(duì)生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶輸送機(jī)有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井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?gòu)木渤冯x。缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)、輔助提升能力小，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大；斜井井筒通過(guò)富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。 立井開(kāi)拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對(duì)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(fēng)量的要求，且阻力小，對(duì)深井開(kāi)拓極為有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時(shí)，立井井筒比斜井容易施工；對(duì)地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。 井筒形式的選擇：根據(jù)本礦井的實(shí)際情況：表土層厚，平均358.4～400米；區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦；煤層埋深較大，淺部埋深就達(dá)-575米。不適用平峒和斜井開(kāi)拓，所以，確定采用立井開(kāi)拓（主井裝備箕斗）。為方便管理將主井、副井及中央風(fēng)井布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。設(shè)計(jì)井筒位置坐標(biāo)見(jiàn)下表： 表4-1 井筒坐標(biāo) 序號(hào) 坐標(biāo) X Y 1 主井 458750 3630450 2 副井 459750 3630650 3 中央回風(fēng)井 459850 3630750 4 北風(fēng)井 459950 3634900 5 南風(fēng)井 459830 3627100 4.1.2 階段劃分和開(kāi)采水平設(shè)置 根據(jù)井田條件和《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，本井田可劃分為2個(gè)階段，設(shè)置1～2個(gè)開(kāi)采水平。 由于煤層傾角5°～9°，平均6°。井田布置采區(qū)式和帶區(qū)式開(kāi)采均可，由于近水平煤層開(kāi)采且煤層傾斜較短，故可以考慮采用單水平開(kāi)拓；考慮到本礦井瓦斯涌出量大，也可以采用二水平開(kāi)拓。這樣階段劃分和開(kāi)采水平設(shè)置形成兩個(gè)方案，一是井田劃分為兩個(gè)階段，設(shè)置一個(gè)開(kāi)采水平；二是井田劃分為兩個(gè)階段，設(shè)置兩個(gè)水平。 4.1.3 階段和開(kāi)采水平參數(shù) 在第三章計(jì)算礦井服務(wù)年限時(shí)，考慮礦井投產(chǎn)后，可能由于地質(zhì)損失增大、采出率降低和礦井增產(chǎn)的原因，使礦井服務(wù)年限縮短，設(shè)置了備用儲(chǔ)量Zb，備用量為： Zb=Zk×0.4/1.4=196.41×0.4/1.4=56.12Mt 備用儲(chǔ)量中，估計(jì)約有50%為采出率過(guò)低和受未預(yù)知地質(zhì)破壞影響所損失的儲(chǔ)量。礦井開(kāi)拓設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)定的實(shí)際采出的儲(chǔ)量約為： 196.41－（56.12×50%）=168.35Mt 1) 水平垂高 兩階段、一水平方案：3504×sin6°=329m 兩階段、二水平方案：一水平2000×sin6°=188m 二水平1500×sin6°=141m 2) 開(kāi)采水平實(shí)際出煤量 兩階段、一水平方案： 第一階段168.35×188／329=96.2Mt； 第二階段168.35×141／329=72.15Mt 兩階段、二水平方案： 第一階段168.35×188／329=96.2Mt； 第二階段168.35×141／329=72.15Mt 開(kāi)采水平服務(wù)年限 兩階段、一水平方案：第一水平62.95a 兩階段、二水平方案：第一水平62.95a×188／329=35.97a 第二水平62.95a×141／329=26.98a 3) 采區(qū)、帶區(qū)服務(wù)年限 開(kāi)采水平內(nèi)每翼一個(gè)采區(qū)或帶區(qū)生產(chǎn)，礦井由兩個(gè)采區(qū)同采保證產(chǎn)量，考慮一年的產(chǎn)量遞增和遞減期。 兩階段、一水平方案：第一階段采區(qū)、帶區(qū)服務(wù)年限：（35.97／3）+1=12.99a；第二階段采區(qū)、帶區(qū)服務(wù)年限：（26.98／3）+1=9.99 a。 兩階段、二水平方案：第一階段采區(qū)、帶區(qū)服務(wù)年限：（35.97／3）+1=12.99a；第二階段采區(qū)、帶區(qū)服務(wù)年限：（26.98／3）+1=9.99 a。 4) 區(qū)段數(shù)目及區(qū)段斜長(zhǎng) 兩階段、一水平方案：第一階段劃分為8個(gè)區(qū)段，區(qū)段斜長(zhǎng)為2000／8=250m；第二階段劃分為6個(gè)區(qū)段，區(qū)段斜長(zhǎng)為1500／8=187.5m。 兩階段、二水平方案：第一階段劃分為8個(gè)區(qū)段，區(qū)段斜長(zhǎng)為2000／8=250m；第二階段劃分為6個(gè)區(qū)段，區(qū)段斜長(zhǎng)為1500／8=187.5m。 帶區(qū)式開(kāi)采，每個(gè)條帶工作面長(zhǎng)度為200m。 5) 區(qū)段、條帶采出煤量 兩階段、一水平方案： 共劃分六個(gè)采區(qū)，上山階段每個(gè)采區(qū)8個(gè)區(qū)段，下山階段每個(gè)采區(qū)8個(gè)區(qū)段。上山階段采區(qū)區(qū)段出煤量：96.2／3／8=4.01Mt；下山階段采區(qū)區(qū)段出煤量：72.15／3／8=3.01Mt。 兩階段、二水平方案： 共劃分六個(gè)采區(qū)，上山階段每個(gè)采區(qū)8個(gè)區(qū)段，下山階段每個(gè)采區(qū)8個(gè)區(qū)段。上山階段采區(qū)區(qū)段出煤量：111.2／3／8=4.63Mt；下山階段采區(qū)區(qū)段（分帶）出煤量：82.7／3／8=3.45Mt。 表4-2 階段主要參數(shù) 方案 階段劃分?jǐn)?shù)目 階段斜長(zhǎng)／m 水平垂高／m 水平實(shí)際出煤／Mt 服務(wù)年限／a 區(qū)段數(shù)目／個(gè) 區(qū)段斜長(zhǎng)／m 區(qū)段采出煤量／Mt 水平 采區(qū) 單水平 2 2000 188 96.2 62.95 12.99 8 250 4.01 1500 141 72.15 9.99 8 187.5 3.01 兩水平 2 2000 188 96.2 35.97 12.99 8 250 4.01 1500 141 72.15 26.98 9.99 8 187.5 3.01 說(shuō)明 在采出煤量計(jì)算中，把備用儲(chǔ)量的一半劃歸為地質(zhì)損失，另一半劃歸為礦井由于增產(chǎn)開(kāi)采的儲(chǔ)量，把增產(chǎn)儲(chǔ)量合并計(jì)入開(kāi)采水平實(shí)際采出的煤量中； 采區(qū)服務(wù)年限按設(shè)計(jì)平均服務(wù)年限加上一年的產(chǎn)量遞增、遞減期計(jì)算 4.1.4 工業(yè)廣場(chǎng)位置、形狀及面積確定 1）工業(yè)場(chǎng)地的選擇主要考慮以下因素： （1）、盡量位于儲(chǔ)量中心，使井下有合理的布局避免單翼開(kāi)采，節(jié)省運(yùn)輸及通風(fēng)費(fèi)用； （2）、占地盡量要少，減少壓煤，且交通方便； （3）、工業(yè)場(chǎng)地的標(biāo)高要高于礦區(qū)歷年最高洪水位； （4）、主副井筒布置在地質(zhì)條件較好的區(qū)域，確保井筒及井底車場(chǎng)的圍巖穩(wěn)定； （5）、綜合考慮礦井的前期及后期生產(chǎn)，在保證總體工程量小的前提條件下，盡量減少初期投資。 2）根據(jù)以上原則，結(jié)合本礦實(shí)際情況，工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田中央。此處地質(zhì)資料詳細(xì)，基本位于儲(chǔ)量中心，整個(gè)礦井的基建費(fèi)和運(yùn)輸費(fèi)用最省；充分利用埋深淺減少壓煤；工業(yè)廣場(chǎng)煤柱與斷層的煤柱重合，減少了煤柱損失；另外此處地面標(biāo)高高于歷年的最高洪水位；圍巖穩(wěn)定。因此此處是最佳位置。 3）根據(jù)以上原則并結(jié)合本礦井的實(shí)際情況，工業(yè)廣場(chǎng)與主副井筒位置相同，靠近鐵路布置。依據(jù)《關(guān)于煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文修改的決定（試行）》之規(guī)定：井型在2.4Mt/a及以上，占地面積標(biāo)準(zhǔn)為0.5~ 1.1公頃/10萬(wàn)噸。由此確定工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為12公頃。工業(yè)廣場(chǎng)形狀為矩形，其尺寸為：長(zhǎng)×寬=400m×300m=120000 m2。 4.1.5 主要開(kāi)拓巷道 1）大巷、上下山的布置 由于運(yùn)輸大巷、軌道大巷服務(wù)年限較長(zhǎng)，且煤層的頂?shù)装宥酁槟鄮r、粘土巖，為便于維護(hù)和使用，且不受煤層開(kāi)采的影響，將大巷布置在距煤層底板大約30 m處的粘土砂巖中。巖層大巷其優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低，巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度；便于設(shè)置煤倉(cāng)。上下山布置在煤層底板下20~30m穩(wěn)定的粘土砂巖中。 2）井底車場(chǎng)的布置 由于井底車場(chǎng)一般要為整個(gè)礦井服務(wù)，服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)，故要布置在較堅(jiān)硬的巖層中。本礦井布置位置選擇在煤層底板粘土砂巖中，維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低。 4.1.6 開(kāi)拓延伸方案 由于是近水平煤層，可布置1~2個(gè)水平，一個(gè)水平上下山開(kāi)拓方案，無(wú)需延伸；二個(gè)水平上山開(kāi)采的開(kāi)拓方案，主副立井直接延伸。 4.1.7 確定開(kāi)拓方案 1) 提出方案 根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種在技術(shù)上可行的開(kāi)拓方案，分述如下： 方案一：立井單水平采區(qū)式上下山開(kāi)采。 主、副井筒均為立井，工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田中部，水平標(biāo)高-820m，全礦井均采用采區(qū)式開(kāi)采，開(kāi)采上山階段采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，開(kāi)采下山階段時(shí)，在井田下部邊界中央布置一回風(fēng)井，如圖4-1所示。 圖4-1 立井單水平采區(qū)式上下山開(kāi)采 方案二：立井單水平采區(qū)帶區(qū)式上下山開(kāi)采。 主、副井筒均為立井，工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田中部，水平大巷標(biāo)高-820m，布置中央采區(qū)，井田兩邊采用帶區(qū)式。開(kāi)采上山階段中央采區(qū)時(shí)，用中央風(fēng)井回風(fēng)；開(kāi)采上山階段兩帶區(qū)時(shí)，在井田傾向中央靠近走向邊界處布置兩風(fēng)井回風(fēng)，并將其作為開(kāi)采下山階段的回風(fēng)井，如圖4-2所示。 圖4-2立井單水平采區(qū)帶區(qū)式上下山開(kāi)采 方案三：立井二水平采區(qū)式上山開(kāi)采。 主、副井筒均為立井，工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田中部，一水平大巷標(biāo)高-820m，二水平大巷標(biāo)高-960，全礦井均采用采區(qū)式開(kāi)采，采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，如圖4-3所示。 圖4-3立井二水平采區(qū)式上山開(kāi)采 方案四：立井二水平采區(qū)帶區(qū)式上山開(kāi)采。 主、副井筒均為立井，工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田中部，水平大巷標(biāo)高-820m，二水平大巷標(biāo)高-960。一水平開(kāi)采時(shí)，布置中央采區(qū)，井田兩邊采用帶區(qū)式；開(kāi)采中央采區(qū)時(shí)，用中央回風(fēng)井回風(fēng)；開(kāi)采第一水平兩帶區(qū)時(shí)，在井田傾向中央靠近走向邊界處布置兩風(fēng)井回風(fēng)，并將其作為開(kāi)采第二水平的回風(fēng)井。二水平采區(qū)式開(kāi)采，兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式。如圖4-4所示。 圖4-4立井二水平采區(qū)帶區(qū)式上山開(kāi)采 2) 開(kāi)拓方案技術(shù)比較 方案一和方案二的區(qū)別在于開(kāi)采方式和通風(fēng)方式的不同。方案一開(kāi)采第一階段時(shí)采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，開(kāi)采第二階段時(shí)采用下行通風(fēng)，在井田下部邊界走向中央布置一風(fēng)井；方案二開(kāi)采一階段中央采區(qū)時(shí)，用中央風(fēng)井回風(fēng)；開(kāi)采一階段兩帶區(qū)時(shí)，在井田傾向中央靠近走向邊界處布置兩風(fēng)井回風(fēng)，并將其作為開(kāi)采二階段的回風(fēng)井。故方案一需要井田上部?jī)蓚€(gè)風(fēng)井和下部一個(gè)風(fēng)井，方案二需要井田中部三個(gè)風(fēng)井；方案一需要多掘一條回風(fēng)大巷、六條上山、九條下山以及區(qū)段運(yùn)輸平巷的運(yùn)輸費(fèi)用；方案二回風(fēng)大巷的維護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，故維護(hù)費(fèi)用增加，同時(shí)帶區(qū)增加了條帶運(yùn)輸斜巷的運(yùn)輸費(fèi)用。兩方案生產(chǎn)系統(tǒng)都比較簡(jiǎn)單可靠，相同的主、副立井開(kāi)鑿和井底車場(chǎng)開(kāi)鑿費(fèi)用以及排水、提升費(fèi)用沒(méi)有比較。由方案粗略經(jīng)濟(jì)比較（見(jiàn)表4-1-3）可知，比較結(jié)果是方案一的粗略估算費(fèi)用比方案二的費(fèi)用高5.3％，方案二在經(jīng)濟(jì)上占優(yōu)，而且本礦井傾角較小，適合布置帶區(qū)開(kāi)采，中央采區(qū)可使礦井早投產(chǎn)，采區(qū)式開(kāi)采需設(shè)采區(qū)上部、中部和下部車場(chǎng)，而帶區(qū)式開(kāi)采則不需要，所以決定選用方案二。 方案三和方案四的區(qū)別也在于開(kāi)采方式和通風(fēng)方式的不同。兩方案相比，方案三比方案四多了一對(duì)井田上部邊界風(fēng)井、一條回風(fēng)大巷、以及運(yùn)輸平巷的運(yùn)輸費(fèi)用；方案四比方案三多一中央回風(fēng)井，其回風(fēng)大巷的維護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，故維護(hù)費(fèi)用增加，同時(shí)帶區(qū)增加了帶區(qū)運(yùn)輸平巷的運(yùn)輸費(fèi)用。相同的主、副立井開(kāi)鑿和井底車場(chǎng)開(kāi)鑿費(fèi)用以及排水、提升費(fèi)用沒(méi)有比較。由方案粗略經(jīng)濟(jì)比較（見(jiàn)表4-1-4）可知，比較結(jié)果是方案三的粗略估算費(fèi)用比方案四的費(fèi)用高出13.95％，方案四在經(jīng)濟(jì)上占優(yōu)，而且本礦井傾角較小，適合布置帶區(qū)開(kāi)采，中央采區(qū)可使礦井早日投產(chǎn)，采區(qū)式開(kāi)采需設(shè)采區(qū)上部、中部和下部車場(chǎng)，而帶區(qū)式開(kāi)采則不需要，所以決定選用方案四。 表4-1-3 方案一、方案二粗略經(jīng)濟(jì)比較 項(xiàng) 目 方案一粗略經(jīng)濟(jì)費(fèi)用 數(shù)量/10m 基價(jià)/元 費(fèi)用/萬(wàn)元 費(fèi)用/萬(wàn)元 基 建 費(fèi) 用 風(fēng)井 風(fēng)井1開(kāi)鑿 表土段 6.7 227340 152.3 2129.7 基巖段 15.6 112828 176 風(fēng)井2開(kāi)鑿 表土段 6.7 227340 152.3 基巖段 67.5 112828 760.1 風(fēng)井3開(kāi)鑿 表土段 6.7 227340 152.3 基巖段 65.3 112828 736.7 石門(mén) 回風(fēng)石門(mén)開(kāi)鑿 巖巷 25 30000 75 765 運(yùn)輸石門(mén)開(kāi)鑿 巖巷 230 30000 690 大巷開(kāi)鑿 巖巷 590 30000 1770 1770 小計(jì) 4664.7 生產(chǎn) 費(fèi)用 項(xiàng)目 系數(shù) 長(zhǎng)度 服務(wù)年限/a 單價(jià)/元·a-1·m-1 費(fèi)用/萬(wàn)元 回風(fēng)大巷維護(hù)費(fèi) 1.2 2507 71.99 35 758 項(xiàng)目 系數(shù) 煤量/萬(wàn)t 運(yùn)輸距離/km 基價(jià)/元·t-1·km-1 費(fèi)用/萬(wàn)元 帶區(qū)運(yùn)輸平巷運(yùn)輸費(fèi) 1.2 3799.5 2509 0.35 400.4 小計(jì) 1158.4 合計(jì) 5823.1 百分率 100% 項(xiàng) 目 方案二粗略經(jīng)濟(jì)費(fèi)用 數(shù)量/10m 基價(jià)/元 費(fèi)用/萬(wàn)元 費(fèi)用/萬(wàn)元 基 建 費(fèi) 用 風(fēng)井 風(fēng)井1開(kāi)鑿 表土段 6.7 227340 152.3 1904.1 基巖段 15.6 112828 176 風(fēng)井2開(kāi)鑿 表土段 6.7 227340 152.3 基巖段 67.5 112828 760.1 風(fēng)井3開(kāi)鑿 表土段 6.7 227340 152.3 基巖段 45.3 112828 511.1 石門(mén) 巖巷 255 30000 765 765 運(yùn)輸大巷 巖巷 813.2 30000 2439.6 2439.6 小計(jì) 5108.7 生 產(chǎn) 費(fèi) 用 項(xiàng)目 系數(shù) 煤量/萬(wàn)t 運(yùn)輸距離/km 基價(jià)/元·t-1·km-1 費(fèi)用/萬(wàn)元 平巷運(yùn)輸 1.2 3799.5 4688 0.35 748.1 小計(jì) 748.1 合計(jì) 5856.8 百分比 100.6% 表4-1-4 方案三、方案四粗略經(jīng)濟(jì)比較 項(xiàng) 目 方案三粗略經(jīng)濟(jì)費(fèi)用 數(shù)量/10m 基價(jià)/元 費(fèi)用/萬(wàn)元 費(fèi)用/萬(wàn)元 基 建 費(fèi) 用 風(fēng)井 風(fēng)井1 表土段 6.7 227340 152.3 1904.1 基巖段 15.6 112828 176 風(fēng)井2 表土段 6.7 227340 152.3 基巖段 67.5 112828 760.1 風(fēng)井3 表土段 6.7 227340 152.3 基巖段 45.3 112828 511.1 運(yùn)輸大巷 巖巷 468.6 48944 2293.5 2293.5 石門(mén) 巖巷 60 30000 198 180 小計(jì) 4395.6 生產(chǎn)費(fèi)用 項(xiàng)目 系數(shù) 煤量/萬(wàn)t 運(yùn)輸距離/km 基價(jià)/元·t-1·km-1 費(fèi)用/萬(wàn)元 平巷運(yùn)輸 1.2 3799.5 4688 0.35 748.1 項(xiàng)目 系數(shù) 煤量/萬(wàn)t 提升高度/km 基價(jià)/元 費(fèi)用/萬(wàn)元 立井提升運(yùn)輸 1.2 2862.8 0.22 1.6 1209.2 小計(jì) 1939.3 合計(jì) 6334.9 百分比 136.92% 項(xiàng) 目 方案四粗略經(jīng)濟(jì)費(fèi)用 數(shù)量/10m 基價(jià)/元 費(fèi)用/萬(wàn)元 費(fèi)用/萬(wàn)元 基建 費(fèi)用 風(fēng)井1 表土段 6.7 227340 152.3 1904.1 基巖段 15.6 112828 176 風(fēng)井2 表土段 6.7 227340 152.3 基巖段 67.5 112828 760.1 風(fēng)井3 表土段 6.7 227340 152.3 基巖段 45.3 112828 511.1 暗斜井 巖巷 69.5 42656 296.5 296.5 小計(jì) 2200.6 生 產(chǎn) 費(fèi) 用 項(xiàng)目 系數(shù) 煤量/萬(wàn)t 提升高度/km 基價(jià)/元 費(fèi)用/萬(wàn)元 暗斜井提升 1.2 2862.8 695 0.42 1002.7 項(xiàng)目 系數(shù) 長(zhǎng)度 服務(wù)年限/a 單價(jià)/元·a-1·m-1 費(fèi)用/萬(wàn)元 回風(fēng)大巷維護(hù) 1.2 4688 71.99 35 1417.5 小計(jì) 2420.2 合計(jì) 4626.6 百分比 100% 在上述經(jīng)濟(jì)比較中需要說(shuō)明的是： （1）兩方案的各采區(qū)布置均采用三條上山，且這些上山的開(kāi)掘單價(jià)近似相同，考慮到全井田采區(qū)上山的總開(kāi)掘長(zhǎng)度相同，即比較的兩方案的相同采區(qū)總開(kāi)掘費(fèi)用近似相同，故未對(duì)比計(jì)算，僅比較不同開(kāi)采方式的區(qū)域。 （2）立井、大巷、石門(mén)及采區(qū)上山的輔助運(yùn)輸費(fèi)用均按占運(yùn)輸費(fèi)用的20%進(jìn)行估算。 （3）本次估算基建費(fèi)單價(jià)按實(shí)際數(shù)據(jù)在《開(kāi)拓方案主要經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)及畢業(yè)設(shè)計(jì)制圖標(biāo)準(zhǔn)》中查得，生產(chǎn)費(fèi)用按新版《采礦學(xué)》的單價(jià)乘以10倍計(jì)算。 留下的方案三和方案四需要通過(guò)詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定其優(yōu)劣。 3) 開(kāi)拓方案詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較 初選方案二和方案四的主要差別在于： （1） 方案二為單水平開(kāi)拓，方案四是二水平開(kāi)拓，立井直接延伸。 （2） 方案二、方案四的井底車場(chǎng)工程量不同。 （3） 方案四比方案二多一條運(yùn)輸大巷和一條軌道大巷。 （4） 兩方案的運(yùn)輸、排水費(fèi)用有差別。 方案一與方案四詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較 項(xiàng) 目 方案一 方案四 工程量/m 單價(jià)/元·m-1 費(fèi)用/萬(wàn)元 工程量/m 單價(jià)/元·m-1 費(fèi)用/萬(wàn)元 初 期 主立井表土段 67 25695.4 172.16 67 25695.4 172.16 主立井基巖段 673 7802.3 525.09 456 7802.3 355.78 副立井表土段 67 24216.0 162.24 67 24216.0 162.24 副立井基巖段 668 7001.9 476.73 451 7001.9 315.78 風(fēng)井1表土段 67 22734 152.32 67 22734 152.32 風(fēng)井1基巖段 156 11282.8 176.01 156 11282.8 176.01 風(fēng)井2表土段 67 22734 152.32 67 22734 152.32 風(fēng)井2基巖段 675 11282.8 761.59 675 11282.8 761.59 風(fēng)井3表土段 67 22734 152.32 67 22734 152.32 風(fēng)井3基巖段 653 11282.8 736.77 453 11282.8 511.11 井底車場(chǎng) 1000 2912.1 291.21 1000 2912.1 291.21 石門(mén) 50 3000 15 50 3000 15 主運(yùn)輸大巷 2574 3000 772.2 5058 3000 1517.4 回風(fēng)大巷 2574 3000 772.2 5058 3000 1517.4 小計(jì) 5318.16 6252.64 后 期 主立井 0 7802.3 0 220 7802.3 171.65 副立井 0 7001.9 0 220 7001.9 154.04 井底車場(chǎng) 0 2912.1 0 1000 2912.1 291.21 石門(mén) 2266 3000 679.8 1381 3000 414.3 主運(yùn)輸大巷 3379 3000 1013.7 3404 3000 1021.2 回風(fēng)大巷 3379 3000 1013.7 3404 3000 1021.2 暗斜井 0 4265.6 0 695.7 4265.6 296.76 小計(jì) 2707.2 3370.36 比 較 總計(jì) 6025.36 9623 100% 159.7% 綜上所述：從綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和安全三方面的考慮，方案一在經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)，技術(shù)上合理，故最終選用立井單水平采區(qū)帶區(qū)式作為本設(shè)計(jì)的開(kāi)拓方案。 4.2 礦井基本巷道 4.2.1井筒 1）主井 位于礦井工業(yè)場(chǎng)地，擔(dān)負(fù)全礦井2.4 Mt/a的煤炭運(yùn)輸為保證提升，決定主井采用兩對(duì)12t底卸式箕斗提煤，采用冷彎方鋼罐道及托架。見(jiàn)圖4.2-1和表4.2-1。 表4.2-1 主井?dāng)嗝婕夹g(shù)特征表 井型 240萬(wàn)t 井筒直徑 6.0m 井深 820m 凈斷面積 28.27m2 基巖段毛斷面積 39.59m2 表土段毛斷面積 56.74m2 提升容器 兩對(duì)12t箕斗 多繩摩檫輪提升機(jī) 井筒支護(hù) 鋼筋混凝土井壁 表土段1200mm 基巖段500mm 圖4.2-1 主井?dāng)嗝鎴D 2）副井 位于礦井工業(yè)場(chǎng)地，副井井筒裝備兩套2.4 t雙層四車罐籠，擔(dān)負(fù)全礦人員、設(shè)備及材料等輔助提升。同時(shí)裝備玻璃鋼梯子間，作為礦井一個(gè)安全出口。采用冷彎方鋼罐道。井筒內(nèi)敷設(shè)有排水管、壓風(fēng)管、曬水管和電纜。副井兼作進(jìn)風(fēng)井。見(jiàn)圖4.2-2和表4.2-2。 表4.2