礦井開拓方式設(shè)計(jì)

礦井設(shè)計(jì)一、 井田概況某井田含有兩層煤，煤層厚度分別為m6m,m8m，走向長12度8km，傾斜長度1860m，煤層間距10m，煤層傾角34°，煤層露頭深度為72m，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180萬t/a。瓦斯等級屬于低瓦斯礦井。地表較為平坦，水文地質(zhì)簡單，煤層頂?shù)装寰鶠橹械确€(wěn)定砂巖。初步設(shè)計(jì)礦井開拓方式，并初步分析大巷布置方式，同時(shí)設(shè)計(jì)井底車場。二、 井田開拓一、儲量計(jì)算1、 礦井地質(zhì)資源量計(jì)算Z二8000xl860x(6+8)xl.25二26040萬t2、 礦井資源/儲量計(jì)算以勘探地質(zhì)報(bào)告為基礎(chǔ)，礦井可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段的礦井工業(yè)資源/儲量計(jì)算按下式計(jì)算：Z=Z+Z+Z+Z +Zkglllb122b2M11 2M22 333Z――礦井工業(yè)資源/儲量；gz――探明的資源量中經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量；lllbZ 控制的資源量中經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量；l22bZ 探明的資源量中邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量；2MllZ 控制的資源量中邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量；2M22Z 推斷的資源量；k――可信度系數(shù)，取0.7?0.9,地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層賦存穩(wěn)定的取0.9；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定的取0.7。根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源儲量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推斷的。根據(jù)煤層厚度和地質(zhì)，在探明和控制的資源量中，70%的是經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲量，30%的是邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量，則礦井工業(yè)/資源儲量：Z二26040x60%x70%二10936.8萬t111bZ二26040x30%x70%二5468.4萬t122bZ 二26040x60%x30%二46872萬t2M11Z 二26040x30%x30%二2343.6萬t2M22因?yàn)榈刭|(zhì)條件簡單，k取0.9,則Zk二26040x10%x0.9二2343.6萬t333則Z=10936.8+546&4+4687.2+2343.6+2343.6=25778.8萬tg3、 礦井設(shè)計(jì)資源/儲量礦井設(shè)計(jì)資源/儲量可按下式計(jì)算z二(Z-P)sg1式中z 礦井設(shè)計(jì)資源/儲量；SP——斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物煤1柱、露頭煤柱、水平面煤柱等永久煤柱損失量之和。P按礦井設(shè)1計(jì)資源/儲量的3%估算。則Z二25778.8x97%二25005.4萬tS4、 礦井設(shè)計(jì)可采儲量礦井設(shè)計(jì)可采儲量Z二25005.4X80%二20004.3萬tk二、礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和服務(wù)年限參照大型礦井服務(wù)年限的下限（大于50a）的要求，T取70年，儲量備用系數(shù)取1.4,則礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力A為：人Z20004.3 “…匸A=r= =204.1萬tTK70x1.4根據(jù)煤層賦存情況和設(shè)計(jì)可采儲量，按煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，將礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力A確定為120萬t/年，則礦井服務(wù)年限為”Z20004.3T=k= =79.4年AK180x1.4三、階段劃分和開采水平設(shè)置在礦井設(shè)計(jì)中，確定合理的水平垂高或階段垂高，是井田劃分中的重要問題。水平高度確定的合理與否，不僅影響礦井的基本建設(shè)投資，同時(shí)還要影響生產(chǎn)技術(shù)的合理性以及生產(chǎn)費(fèi)用的大小，而且水平高度一經(jīng)確定，將要在較長的時(shí)間內(nèi)影響礦井的生產(chǎn)成本與效果。因此，合理的開采水平高度，需要經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才能確定。本礦年產(chǎn)量180萬噸，井田走向長度8000m,傾斜長度1860m,煤層可采總厚度14m,其中上層煤厚6m,下層煤厚8m,間距10m,煤層傾角34°。在確定本礦的水平高度時(shí)，考慮了以下幾個(gè)主要因素：1） 保證采區(qū)正常接替與均衡生產(chǎn)在采區(qū)的生產(chǎn)能力，采區(qū)走向長度及煤層厚度一定時(shí)，階段垂高不同，其服務(wù)年限也應(yīng)不同。階段垂高小，則采區(qū)服務(wù)年限短，采區(qū)搬家頻繁，造成采掘關(guān)系緊張，均衡生產(chǎn)時(shí)間短。另外，采區(qū)車場、硐室等巷道工程也得不到充分利用。2） 階段內(nèi)具有合理的區(qū)段數(shù)目本礦屬近水平煤層，煤層間距也不大，可設(shè)置一個(gè)開采水平進(jìn)行集中開采。近水平煤層開采水平垂高的確定，主要取決于煤層的賦存條件，與煤層內(nèi)布置的工作面關(guān)系不大。3） 要保證開采水平有合理的服務(wù)年限及足夠的儲量水平內(nèi)的煤炭儲量要保證開采水平有一個(gè)合理的服務(wù)年限。在這個(gè)服務(wù)年限內(nèi)，設(shè)備、井巷工程等都得到合理的利用，同時(shí)又避免延深頻繁，接續(xù)緊張。根據(jù)井田斜長或垂高大小、開采煤層數(shù)目的多少、層間距遠(yuǎn)近和傾角陡緩的不同，井田內(nèi)可以設(shè)計(jì)一個(gè)或者多個(gè)開采水平。由于該煤層組傾角為34°屬于中斜煤層，并不適合采用下山開采，只能采用上山開采，考慮到煤層傾向長度為1860M，若采用一個(gè)開采水平開采多個(gè)上山，開采時(shí)施工難度和經(jīng)濟(jì)效益并不理

想，則確定一個(gè)水平只開采一個(gè)上山。井田內(nèi)劃分的階段數(shù)目取決于井田斜長、階段垂高或者階段斜長。初步確定將該井田劃分為3個(gè)水平3個(gè)階段進(jìn)行開采。階段斜長：1860/3=620m;階段垂高：620xsin34°=346.7m水平標(biāo)高：第一水平：-(346.7+72)=-41&7m;第二水平：-(346.2x2+72)=-764.4m;第三水平：-(346.2x3+72)=-132&1m。井田劃分為階段概平區(qū)段斜長：緩傾斜煤層的階段，區(qū)段數(shù)可取3?5個(gè)，而中斜和急斜煤層的階段，區(qū)段數(shù)可取2?3個(gè)。則將一個(gè)采區(qū)劃分為2個(gè)區(qū)段，則每個(gè)區(qū)段斜長分別為620/2=310m,mm煤12層厚度分別為6m和8m,屬于厚煤層，開采方式采用綜采長壁放頂煤采煤法，區(qū)段保護(hù)煤柱20m，則采煤工作面的長度為

310-20-10-10=270m。我國綜采放頂煤工作面長度一般＞150m,高產(chǎn)高效＞200m，最長300m,該工作面年產(chǎn)量為180萬t,設(shè)計(jì)為270m的工作面長度合理。8QlU1Q2C1C2山C3|JeJ丿Js^20m^20m四、井筒布置4.1井筒形式的確定礦井開拓，就其井筒形式來說，一般有以下幾種形式：平硐、斜井、豎井和混合式。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方式。平硐：一般就是適合于煤層埋藏較淺，而且要有適合于開掘平硐的高地勢，也就是要有高于工業(yè)廣場以上的一定煤炭儲量，這是主要的方面，可就是這一點(diǎn)，本井田不能滿足要求，本井田地勢比較平緩，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，利用平硐開拓對于本井田來說是沒有可行性的。故舍掉。但是，平硐開拓也有它的好處，首先，它減少了斜井、豎井開拓的提升費(fèi)用，運(yùn)輸和排水等費(fèi)用也大幅度降低，條件好的可將標(biāo)準(zhǔn)鐵路直接延伸到井內(nèi)。本井田的地質(zhì)條件無法滿足這方面的要求，所以不能用平硐開拓。斜井：利用斜井開拓首先要求煤層埋藏較淺、傾角較大的傾斜煤層，且當(dāng)?shù)氐乇頉_積層較厚，利用豎井開拓困難時(shí)，即便是煤層埋藏較深，不惜打較長的斜井井峒的條件下才可能使用，而本井田的條件卻不盡如此，全部的可采煤層均賦存于-72米以下，最深達(dá)-1500米。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)斜井的井峒長度將是很大的。我們知道，太長的斜井提升幾乎是不可能的，而且工程量也是非常巨大的，跟著相關(guān)的維護(hù)和運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用也會(huì)大幅度的增加，以上種種因素決定了本井田使用斜井開拓也是不可行的。豎井：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豎井的優(yōu)越性。本井田的煤層埋藏較深，地表附近的沖積層又比較薄，它對井筒的開鑿將不會(huì)造成影響。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)，對于煤炭的提升也較為合適?；旌鲜剑簩τ诒镜V井來說。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。4.2井筒位置及數(shù)目的確定井筒位置的確定，主要是根據(jù)以下一些原則進(jìn)行的。在煤層走向方向盡量位于井田的中央，即要求其兩翼的長度大致相等。這主要是考慮到礦井的煤炭運(yùn)輸問題。井筒設(shè)在井田中央（儲量分配的中央），可使沿井田走向的井下運(yùn)輸?shù)墓ぷ髁孔钚?，而井筒偏在一翼邊界時(shí)的相應(yīng)井下運(yùn)輸工作量要較前者為大。井筒設(shè)在井田中央時(shí)，兩翼產(chǎn)量分配、風(fēng)量分配比較均衡，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力較小。井筒偏于一翼時(shí)，一翼通風(fēng)距離長、風(fēng)壓增大。當(dāng)產(chǎn)量集中于一翼時(shí)，風(fēng)量成倍增加，風(fēng)壓按二次方關(guān)系增加。如果要降低風(fēng)壓，就要增大巷道端面，增加掘進(jìn)工程量。井筒設(shè)在井田中央時(shí)，兩翼分擔(dān)產(chǎn)量比較均衡，各水平兩翼開采結(jié)束的時(shí)間比較接近。如井筒偏于一側(cè)，一翼過早采完，然后產(chǎn)量集中于另一翼，將使運(yùn)輸、通風(fēng)過分集中，采煤掘進(jìn)互相干擾，甚至影響全礦生產(chǎn)。所以當(dāng)井筒位于井田內(nèi)的煤炭儲量中心時(shí)，全礦的運(yùn)輸費(fèi)用達(dá)到最低，當(dāng)井筒位于井田一翼而形成單翼開采時(shí)，礦井的運(yùn)輸費(fèi)用將增加一倍。這樣，由于技術(shù)上的不合理而帶來經(jīng)濟(jì)上的不合理，所以布置單翼開采的井田顯然是不可行的。井筒布置方案分析

方方案C方案A 方案方案C對比優(yōu)點(diǎn)a初期（第一水平）工程量及建井工期最短。b工業(yè)廣場壓煤最少優(yōu)點(diǎn)a初期（第一水平）工程量及建井工期最短。b工業(yè)廣場壓煤最少a石門長度較短b沿石門工程量最少煤層斜長適中，有利采區(qū)布置a煤系基底有含水特大的巖層不允許井筒穿過時(shí)可采用b有利于深部及向下擴(kuò)展缺點(diǎn)a總石門工程量較大b缺點(diǎn)a總石門工程量較大b布置下水平巷道石門很長而增大了運(yùn)輸量.工程量a布置下水平巷道石門有部分工程量b工業(yè)廣場壓煤增大a初期工程量較大b工業(yè)廣場壓煤最大c石門長度及沿石門運(yùn)輸長度較大方案比較：煤層的可采厚度大，為減少工業(yè)場地煤柱損失及適當(dāng)減少工程量，可考慮使井筒設(shè)在傾斜中部靠上的適當(dāng)位置并應(yīng)使保護(hù)煤柱不占初期投產(chǎn)部分。對開采厚煤層時(shí)損失是嚴(yán)重問題，井筒應(yīng)靠近煤層淺部。在傾斜方向上也要盡量位于中心，同時(shí)兼顧各水平井底車場的布置形式及位置。本井田位于-72米一-1500米之間，煤炭埋藏較深，因此井筒在傾斜方向的位置，如果位于其正中心或煤層深部，它的壓煤量是比較大的，同時(shí)，井筒的掘進(jìn)深度將達(dá)到1000米，工程造價(jià)也是比較高的，考慮以上因素，井筒在傾斜方向上不能位于其正中心或深部。另外，本設(shè)計(jì)采用三個(gè)水平開采，所以確定此處的井筒位置，第二水平在-760m，開采第三水平時(shí)考慮延伸井筒，以節(jié)省工程造價(jià)，同時(shí)減少井筒的維護(hù)費(fèi)用，這樣也就確定了井筒在傾斜方向上的位置。井筒位置的確定，要顧及井口標(biāo)高及地面工業(yè)廣場的布置，由于考慮到最高洪水位，所以要求井筒的位置確定的井口標(biāo)高在+45米以上。另外，地面工業(yè)場地的布置也基本上決定井筒的位置，一般要求工業(yè)廣場盡量布置集中，達(dá)到不占良田、少占農(nóng)田的原則，還要求整個(gè)工業(yè)場地要布置在地勢比較平緩的地帶，使得場地內(nèi)的建筑不受大的影響。井筒盡量不穿斷層、破碎帶，井底車場圍巖較好。避免初期搬遷村莊。盡量使工程量少、投資小，便于井下采區(qū)劃分，同時(shí)有利于通風(fēng)、行人安全。本井田傾斜長度平均為I860米，由于以上技術(shù)原因，決定了井筒的位置時(shí)不選用方案A和C。綜上所述，可先確定主井坐標(biāo)為（1256800、11005000）;根據(jù)［煤礦安全規(guī)程］規(guī)定,礦井各個(gè)出口之間的距離不得小于30m,同時(shí)考慮井上下生產(chǎn)流程能合理銜接以及井塔施工安裝和設(shè)備

布置的需要，將副井坐標(biāo)定為（1256830、11005030）;根據(jù)本地區(qū)的風(fēng)向，考慮對礦區(qū)污染的影響，將風(fēng)井坐標(biāo)定為（12568200、11005100）。1）本礦年產(chǎn)量180萬噸，屬大型礦井，在開拓時(shí)，決定采用三個(gè)立井：主井、副井和風(fēng)井。這樣確定的井筒數(shù)目可以滿足礦井提煤、運(yùn)料、通風(fēng)的要求，保證礦井生產(chǎn)高產(chǎn)、高效、安全，有助于本礦的正常有序發(fā)展。附：井筒詳細(xì)情況表井筒詳細(xì)情況表井筒名井筒用途 井筒長度稱斷面尺寸直徑（m）凈斷面主井提升 7606.5積,m井筒名井筒用途 井筒長度稱斷面尺寸直徑（m）凈斷面主井提升 7606.5積,m33.2副井輔助提升、通風(fēng)7604.515.9風(fēng)井 回風(fēng)兼安全出7604.515.9五、大巷和上山布置1、大巷布置該井田主要有mm煤層兩層煤，厚度分別為6m和8m,煤層12間距為10m，則大巷的布置方式采用集中大巷布置。在開采水平內(nèi)，用一組集中大巷對整個(gè)采區(qū)內(nèi)的階段進(jìn)行運(yùn)輸和通風(fēng)等任務(wù)。區(qū)段集中巷的作用是：使生產(chǎn)集中在區(qū)段內(nèi)，區(qū)段內(nèi)可以保持多工作面開采，增加采區(qū)生產(chǎn)能力；各超前平巷隨采隨棄；減少維護(hù)時(shí)間和長度，降低維護(hù)費(fèi)用；布置可靠的能力較大的集中運(yùn)輸系統(tǒng)，減少設(shè)備臺數(shù)；改善采掘接替關(guān)系。機(jī)軌分煤巖區(qū)段集中巷布置：煤層底部是中等穩(wěn)定的砂巖，故將集中運(yùn)輸平巷布置在m煤層下部的巖層之中，距m煤層22距離為10m,維護(hù)容易。將集中軌道平巷布置在m煤層的底板之2中，沿煤層先掘，可以探明煤層變化的情況，為掘進(jìn)巖石運(yùn)輸集中平巷時(shí)取直和定向創(chuàng)造了條件，在下區(qū)段投產(chǎn)時(shí)還可以利用軌道集中平巷回風(fēng)。設(shè)置軌道集中平巷后，各煤層區(qū)段平巷超前掘進(jìn)以及回采期間運(yùn)輸材料和設(shè)備都比較方便。在煤層頂板含水較大的情況下，集中平巷還可以做泄水巷，不影響煤的運(yùn)輸。軌道集中平巷布置在煤層中，容易受到采動(dòng)的影響，維護(hù)較巖巷困難。在煤層邊境設(shè)置一條回風(fēng)集中平巷，便于mm煤層之中的12巷道通風(fēng)，避免掘進(jìn)各工作面與回風(fēng)大巷的聯(lián)絡(luò)巷，減少掘進(jìn)量。■?■1112、上山布f■?■111《煤礦安全規(guī)程》第一百一十三條規(guī)定：高瓦斯礦井、有煤(巖)與瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井的每個(gè)采區(qū)和開采容易自然煤層的采區(qū)，必須設(shè)置一條專用回風(fēng)巷；低瓦斯礦井開采煤層群和分層開采采用聯(lián)合布置的采區(qū)，必須設(shè)置一條專用回風(fēng)巷。根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展、開采條件變化和安全要求，可以增設(shè)第三條專門通風(fēng)和行人的上山，如：生產(chǎn)能力大的厚煤層采區(qū)，或煤層群集中聯(lián)合準(zhǔn)備采區(qū)。生產(chǎn)能力較大、瓦斯量涌出也很大的采區(qū)，特別是下山采區(qū)。生產(chǎn)能力較大，經(jīng)常出現(xiàn)上下區(qū)段同時(shí)生產(chǎn)，需要簡化通風(fēng)系統(tǒng)的采區(qū)。運(yùn)輸上山和軌道上山均布置在底板巖層中，需要探明煤層情況，或?yàn)樘崆熬蜻M(jìn)其他采區(qū)巷道的采區(qū)。參考以上則將運(yùn)輸上山和軌道上山設(shè)置在m煤層下距離為210m的巖層之中，回風(fēng)上山設(shè)置在m煤層之中。兩條巖石上山2間距為20m，為便于運(yùn)煤和布置區(qū)段溜煤眼，運(yùn)輸上山布置在必軌道上山層位低5m處。3—采區(qū)下部軸4—采區(qū)貓上山5—癒犠±山3—采區(qū)下部軸4—采區(qū)貓上山5—癒犠±山6—采餌肚山9-mnmio-mom11-踰回風(fēng)集中平志13-鵝黠14-翩麴解縄15-上區(qū)加1腿騙秫運(yùn)煤:煤層工作面二:*=c152-WMt7-m輔12-下區(qū)加1:0上赭職平舂16-±^miram17-±On2^Wt 18-駆上部輔19-KOMB0-癒軌已一采毆暢22-24-mi25-^26-WH201煤層工作面->——*17煤層工作面->——*17201通風(fēng)：新鮮風(fēng)流>>> ■>* 31 >>5―>>>—7>: 8>1二、102212一'■>113二>1 15 m煤層工作面；污風(fēng)二>11626二1 6- 2;新鮮風(fēng)流:::：=^卜 :：3 :::片=:::：r■:::：81022=> 1—13=>17 m煤層工作面A；污2風(fēng) 111 ：■■■■： =6=：1:: 2。材料與設(shè)備:：#：：1——a5——18 >2 ：："6^=>11——A比： m煤層工作面；1十二: =^：：: =15 —:18——:」611m煤層工作面。2六、井底車場形式及選擇井底車場是連接井筒和井下主要運(yùn)輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運(yùn)輸和提升兩個(gè)環(huán)節(jié)的樞紐，是礦井生產(chǎn)的咽喉。因此，井底車場設(shè)計(jì)得是否合理，直接影響著礦井的安全和生產(chǎn)。6.1井底車場的形式本礦采用立井開拓，決定采用立井刀式環(huán)行車場。這種車場在直線段上頂推重車比較安全，調(diào)度工作簡單，通過能力較大。由于本礦采用礦車運(yùn)輸，煤炭經(jīng)3噸底卸式礦車運(yùn)輸至井底煤倉，矸石由1.5噸固定礦車運(yùn)輸至副井。主井的提升設(shè)備采用箕斗，副井的提升設(shè)備采用罐籠。礦車技術(shù)參數(shù)：使用范圍：主要用于井上、井下運(yùn)輸煤、矸石、材料、設(shè)備等物品。也可用于其它礦山或地下工程運(yùn)輸物料之用。結(jié)構(gòu)特征：有固定箱式、翻斗式。技術(shù)特征品稱產(chǎn)名型號容積（m3）載重（t）距mm軌{>軸距（mm）牽引高度（m）車輪直徑（m）外形尺寸長X寬X高（m）重量（婕）1噸固定MG1.1-6A1.116005503203002000x880X1150592

箱式礦車1.5MG1.7-1.71.57503002400x1050718噸固6AX1200定箱式礦車0.5MF0.6—0.60.55002501700x900374噸翻6x1050斗式礦車0.75MF0.750.750.76503001832x992520噸翻—65x1239斗式礦車3噸MD3.3-3.3311003503450x120