煤田井田境界设计及储量计算

井田境界及储量计算井田境界及储量计算 2 1 井田境界井田境界 本井田北以唐垄第一断层为界 南以唐垄第三断层为界浅部以唐一垄井田 50 水平为界 深部以三都平野大断层为界 走向长度约 4266 85 米 倾斜长 约 2123 92 米 井田面积约 9264748 93 平方米 2 2 储量计算储量计算 2 2 1 计算储量的煤层最小可采厚度 最高灰分计算储量的煤层最小可采厚度 最高灰分 按煤炭部颁 煤炭资源地质勘探规范 缺煤地区储量计算标准规定执行 当煤层倾角 0 25 时 其炼焦煤最低可采厚度为 0 70 米 非炼焦煤为 0 80 米 故本次确定井田的二煤层煤的发热量为 5776 大卡 公斤 可用配焦煤 最 低可采厚度为 0 80 米 灰分为 31 88 小于 40 四煤层煤的发热量值为 7140 大卡 公 可用作炼焦用煤 的最低可采厚度为 0 70 米 煤质灰分 17 12 小 于 40 2 2 2 井田内地质储量 工业储量井田内地质储量 工业储量 1 可采煤层基本情况见表 2 1 表表 2 12 1 可采煤层基本情况可采煤层基本情况 煤层名 称 均厚 m 倾角 平均 斜长 间距结构稳定性 B13 10132124 不复杂较稳定 B26 2132124 80 不复杂较稳定 2 储量计算 可采边界的确定方法 当煤层点的质量达到可采时 采用插入法求出厚 度最底可采边界 然后连接各点 确定边界 块段法 块段划分是按照生产的需要 结合补勘工程量控制的程度 煤 层底板等高线 可采边界及其构造特征等进行划分的 有夹矸的煤层的计算方法 按照 煤炭资源勘探规范 有关规定执行 煤层平均厚度采用大块段内煤点的算术平均值 各块段用求积仪测量 3 次 求其算术平均值即假面积除以倾角的余玄函 数并运用下面公式 式中 Q1 S M D M 煤层真厚度 S 真面积 D 煤的容重 Q 储量 以煤层立面投影图为计算图 按地质条件 沿等高线 勘探线及煤柱线 以及计算辅助线等 结合生产水平线 将煤层划分为若干块段借助计算机进行 煤层储量计算分别计算 然后把各个分储量相加 储量单位 万吨 四舍五入 保留二为小数 此法适用于煤层厚度稳定 产状变化较大的情况 按照煤层底板等高线划分块段 再将两相邻等高线间的块段根据等高线的 变化灵活分为若干小块 原则是各小块的煤层倾角大致相同 首先求出两相邻 阶段底板等高线所夹小块的水平投影面积 B 及倾角 然后根据以下公式求 出真面积 S1 Ssec 式中 S1 煤层真面积 2 m S 水平投影面积 2 m 煤层倾角 再将各个小块的相加便得到煤层的真面积 S1 根据煤层厚度及容重 由以下公式可计算出矿井的工业储量 Zg S1 D 式中 Zg 矿井工业储量 万 t S1 煤层真面积 2 m D 煤层厚度 m 煤的容重 t 2 m 此法的优点是能够真实反映煤层的自然形态 可以较为精确的算出不同水 平的储量 2 2 3 矿井地质储量计算矿井地质储量计算 其中 S 9264748 93 2 m S1 S sec 9264748 93 1 0264 9509338 30 2 m 煤层平均厚度为 2 煤 3 10 4 煤 6 2 mm 煤层平均容重为 2 煤 1 44T m3 4 煤 1 48T m3 储量为 2 煤 Q2 S1 3 10 1 44 4244 97 万吨 4 煤 Q4 S1 6 2 1 48 8725 77 万吨 总计 4244 9 8725 77 12970 74 万吨 矿井地质储量汇总见下表 2 2 表表 2 22 2 矿井地质储量汇总表矿井地质储量汇总表 单位 万吨单位 万吨 煤层 ABCA B C A B A B C DA B C D 2 煤 4244 9704244 97 4 煤 8725 778725 77 总计 12970 74012970 74 2 2 4 可采储量计算方法可采储量计算方法 矿井可采储量 Zk是矿井设计可以采出的储量 其计算方法为将工业储量中 的因采区采出率 厚煤层不低于 75 中厚煤层不低于 80 薄煤层不低于 85 本矿井的煤层为中厚煤层 厚煤层 的影响和保护工业场地 井筒 井田 境界 河流 湖泊 建筑物等留置的永久煤柱损失量 一般为工业储量的 10 能采出的煤炭量即得矿井的可采储量 矿井的可采储量公式为 Zk Q 1 P C 式中 P 各种永久煤柱损失率 这里取 10 C 采区回采率 中厚煤层不低于 0 80 厚煤层取 0 75 所以 Zk2 4244 97 0 86 0 8 2920 54 万吨 Zk4 8725 77 0 86 0 75 5628 12 万吨 总计 Zk 2920 54 5628 12 8548 66 万吨 表表 2 32 3 矿井可采储量汇总表矿井可采储量汇总表 单位 万吨 煤层工业储量 永久煤柱损失 冲击 层防水 断层 工业 广场 风井广场 开采损失可采储量备注 2 煤4244 97594 30730 132920 54 4 煤8725 771221 611876 045628 12 总计12970 741815 192606 178548 66 其他 各煤 层均 为不 可采 煤层 2 3 各种煤柱的尺寸和计算方法各种煤柱的尺寸和计算方法 2 3 1 安全煤柱的计算规则安全煤柱的计算规则 1 地面建筑物和主要井巷安全煤柱的界线由岩层移动面和煤层相交的线决 定 沿受护地面建筑物和主要井巷的边线留出围护带 由围护带起按 及 诸角的值作出岩层移动面 2 如按 角所作的岩层移动面与煤层相交的线低于安全深度时 则安全 煤柱的下部境界线为在安全深度所作的水平面与煤层相交的线 3 为保护主要倾斜巷道 斜井 下山等 如开有主要倾斜巷道的煤层 到下部各层间的垂直安全距离 N 均小于安全深度 H 时 其下部各层均留安全煤 柱 4 立井井筒和工业场地上的建筑物 应按下列规定留安全煤柱 如井筒深度及工业场地下煤层的蕴藏深度均小于安全深度 则不论煤 层为缓倾斜 倾斜及急倾斜煤层 立井井筒和工业场地上的建筑物只留一个总 的安全煤柱 如井筒深度及地面建筑物下煤层的蕴藏深度大于采掘安全深度时 此 时则不分缓倾斜 倾斜及急倾斜煤层 均应留设井筒安全煤柱 而对工业场地 上井筒附近的建筑物 按其使用意义在安全深度水平以下可不留安全煤柱 5 在地形比较简单 无滑坡和陡壁的地区 当缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤 层 单层采深与采厚的比值大于 40 厚煤层分层采深与采厚的比值大于 60 时 对工业企业铁路线路可不留煤柱 采用长壁陷落采煤法进行开采 当薄及中厚 煤层单层采深与采厚的比值大于 60 厚煤层分层采深与采厚的比值大于 80 时 对路网 III 级铁路线路可不留煤柱 采用长壁陷落采煤法进行开采 6 受护地面建筑物的边界线 系围着该建筑物所作的长方形 长方形的诸 边分别与煤层走向相平行和垂直 7 当受护建筑物或建筑群与煤层走向相斜交 铁路 河流及其他等 则 其边界线也与煤层走向相斜交 2 3 2 煤柱损失计算煤柱损失计算 采区煤柱包括大巷 上山和区段巷道的保护煤柱 采区边界煤柱及采区内 较大断层的煤柱 采区煤柱尺寸与煤柱上的矿山压力大小和煤体本身的强度有 关 煤体本身强度愈大 采区煤柱的尺寸就愈小 反之 采区煤柱尺寸愈小 关于煤柱的留设的请参阅下表 2 4 表表 2 42 4 煤柱宽度表煤柱宽度表 中厚煤层煤柱宽度 m 厚煤层煤柱宽度 m 位置名称 巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间 水平大巷20 30 25 50 主要回风巷20 20 30 采区上山2020 2530 4020 25 区段巷道 8 25 15 20 采区边界 10 10 断层境界30m 断层不含承压水 两井田之间40m 两边各留 20 m 断层 落差大 含水断层一侧留 30 50m 落差大 断层一侧留 10 15m 采区 内落差小的断层通常不留煤柱 根据上表 本设计为集中布置 巷道是打在煤层底板 所以水平大巷和采 区上山和主要回风巷道不要留煤柱 由于煤层顶底板稳定 所以区段巷道留 8m 厚煤柱 采区边界为 10m 厚煤柱 断层留 30m 厚煤柱 井田边界留 20m 厚煤柱 通过计算 最后得出煤柱损失为 14 第三章第三章 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 3 1 矿井工作制度矿井工作制度 本矿井的生产制度按设计规定为 每年工作日数为 330 天 矿井每昼夜分 三班工作 采煤工作面为两班生产 另一班维修设备 通风 排水则须三班工 作 每日为 24 小时生产 每天净提升小时数为 16 小时 表表 3 13 1 矿井工作制度表矿井工作制度表 年工作日数 天 班 日净提升小时 日 330316 3 2 矿井生产能力及服务年限矿井生产能力及服务年限 3 2 1 确定依据确定依据 矿井生产能力是度量矿井生产建设的重要指标 在一定程度上综合反映了 矿井生产技术面貌 是井田开拓的一个主要参数 也是选择井田开拓方式的重 要依据之一 矿井生产能力是与井田划分紧密联系并且相互适应的 是矿区总体设计应 解决的重要原则问题 矿井生产能力主要根据矿井地质条件 煤层赋存情况 储量 开采条件 设备供应及国家煤碳开采等因素确定 对于具体矿井 应该 根据国家需要 结合该矿地质和技术条件 开拓 准备和通风方式 以及机械 化水平等因素 在保证生产安技术经济合理的的条件下 综合计算开采能力和 各生产环节所能保证的能力 并根据矿井储量 验算矿井和水平服务年限是否 能够达到规定的要求 矿井的基本井型及类别 大型矿井 120 150 180 240 300 400 万吨 年 及以上 中型矿井 45 60 90 万吨 年 小型矿井 9 15 21 30 万吨 年 小煤矿 6 8 3 5 万吨 年 以下 这些类型中 除小煤矿以外 不应出现介于两种 生产能力的中间类型 对于江南缺煤省份或边远地区交通不便 储量少 地质构造复杂 开采条 件困难的零星煤田 应从当地需要出发 有条件的应尽量建设一些小煤矿 对 于北方较大煤田 为了集中生产 应尽量关闭小煤窑 煤矿向大型 特大型矿 井发展 3 2 23 2 2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 1 矿井设计能力即按矿井开采条件所能保证的原煤生产能力 主要是同时 正常生产的采区生产能力的总和 在具体条件下 根据煤层赋存情况 顶底板岩石性质 所选用的回采工艺 和设备 相应的回采工作面长度和推进度 可确定回采工作面的生产能力 以 此基础上 根据采区巷道布置类型 回采工作面接替等因素 并结合采区运输 通风条件 可确定采区内同时生产的回采工作面数目 从而确定采区生产能力 为实现合理集中生产 减少初期工程量和基建费用 并能够早投产 一般 以一个开采水平来保证矿井设计能力 因此 矿井内同时生产的采区个数 实 际上就是一个水平内同时生产的采区个数 目前不同生产能力矿井的同采采区 个数可参考下列数值 但有些综合化机械程度高的大型矿井只要一个工作便可 达产 即 一矿 一井 一区 一面 矿井生产能力 万 t a 1 60 以下 90 120 150 180 240 300 同采采区个数 个 1 2 2 2 3 3 4 3 2 3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井生产能力应与其储量相适应 以保证有足够的矿井和水平服务年限 依据 煤炭工业矿井设计规范 矿井设计生产能力 宜以一个开采水平保证 且矿井及第一水平的设计服务年限 不应小于表 3 4 的规定 在划定的井田范围内 当矿井生产能力 A 一定时 可计算出矿井的设计服 务年限 T 其计算公式为 T Z A K 式中 Z 可采储量 万吨 A 工作面生产能力 K 煤矿储量备采系数 1 3 1 5 k 取 1 4 第一水平的服务年限可依据上述公式 T1 Zg A R 式中 T1 第一水平的服务年限 A K 同上 表表 3 23 2 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限 第一开采水平设计服务年限 a 矿井设计生产 能力 Mt a 矿井设计服务 年限 a 煤层倾角 45 6 0 及以上 7035 3 0 5 0 6030 1 2 2 4 50252015 0 45 0 9 40201515 根据矿井井田斜长 垂高 的大小 开采煤层的多少和煤层倾角的陡缓 本井田内可设一个 两个或三个开采水平 开采水平的划分与井田内阶段的划分密切相联系 而井田内划分阶段多少 主要取决于井田斜长和阶段尺寸大小以及地质和水文条件 阶段倾斜方向尺寸大小以阶段垂高或斜长表示 前面说过 阶段是按标高 划分的 阶段上下边界的标高一经确定 阶段垂高即为定值 然而阶段斜长却 因煤层倾角的不同而变化同一个井田的两翼 甚至相邻的两个采区 因倾角不 同而阶段斜长不等是很普遍的 开采水平的尺寸以水平垂高表示 水平垂高是指该水平开采范围的垂高 若一个开采水平只开采一个上山阶段 阶段的垂高就是水平的垂高 通常所说 的水平高度 如不附加说明 即指阶段高度 若一个水平开采上下山各一个阶 段 水平垂高就应是这两个阶段的总垂高 在极少数情况下 一个开采水平开 采两个上山阶段 水平垂高就应包括两个上山阶段的垂高 对开采近水平煤层的矿井 井田内各煤层的斜长可能很长 但其垂高并不 大 也不划分为阶段 而是划分为盘区或带区 如开采煤层不多 上下可采煤 层的间距不大 可以采用单水平开拓 如开采煤层数目较多 上下可采煤层的 间距较大 就要划分煤组 各煤组分别设置开采水平 实行多水平开拓 在这 种情形下 水平垂高与煤层的斜长没有直接关系 这一点与阶段划分开采水平 是不同的 根据本井田的煤层走向和倾向以及水文地质条件 整个井田为缓倾 斜煤层 煤层平均倾角为 19o 整个井田的倾斜长度不是很大 约 1400 米 但 是井田的垂高较大 依据 煤炭工业矿井设计规范 当矿井划分为阶段开采时 缓倾斜 倾斜煤层阶段垂高 200 350m 为宜 故将本井田的阶段分为两个阶段 为宜 一阶段为 100 400 二阶段为 400 600 表 3 1 3 为水平划分的阶 段参数 表表 3 33 3 水平划分的阶段参数水平划分的阶段参数 方案划分阶段数目 个阶段斜长 m阶段垂高 m 两个水平 2 1160 971 300 200 根据上述计算方法和水平的划分 在不同水平划分情况下矿井服务年限 各水平的储量为 水平煤层可采储量 万吨 1 1780 29 2 3434 39 一 合计 5214 68 1 1138 22 2 2195 76 二 合计 3333 98 服务年限请参阅表 3 4 表表 3 43 4 服务年限比较表服务年限比较表 服务年限备注 井型 第一水平第二水平合计 90422870 120312051 方案 150251742 K 1 4 根据设计规范 当分两个水平开采时 设计生产能力为 90 万 t a 时 矿井 服务年限要大于 40 年 第一水平设计服务年限虽然大于 20 年 且下水平的服 务年限也满足要求 矿井生产能力为 90 万 t a 符合设计要求 但是服务年限 70 年太长 当设计能力为 120 万 t a 时 第一水平的服务年限要大于 25 年 总服务年限大于 50 年 所以矿井生产能力为 120 万 t a 符合 煤炭工业设计规 范 要求 当设计能力为 150 万 t a 时 第一水平的服务年限要大于 25 年 总 服务年限大于 50 年 所以矿井生产能力为 150 万 t a 不符合 煤炭工业设计规 范 要求 所以 选定矿井设计生产能力应为 120 万 t a 为合理井型 该矿 井的服务年限为 51 年 矿井设计生产能力应取 120 万 t a 所以本矿为特中 型矿井 按年工作日为 330 天 可知本矿的日生产能力为 A 330 3636 36t 所确定的结果是符合 煤炭工业设计规范 的要求 第四章第四章 井田开拓井田开拓 4 1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 井田开拓是指在本井田范围内 为了采煤 从地面向地下开拓一系列巷道 进入煤体 建立矿井提升 运输 通风 排水和动力供应等生产系统 这些用 于开拓的井下巷道的形式 数量 位置及其相互联系和配合称为开拓方式 合 理的开拓需要对技术可行的几种开拓方式进行经济比较才能确定 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题 具体有下列几个问题需要认 真研究 1 确定井筒的形式 数目和配置 合理选择井筒及工业广场的位置 2 合理确定开采水平的数目和位置 3 布置大巷及井底车场 4 确定矿井开采程序 做好开采水平的接替 5 进行矿井开拓延伸 深部开拓及技术改造 6 合理确定矿井通风 运输及供电系统 确定开拓问题 需根据国家政策 综合考虑地质 开采技术等诸多条件 经全面比较后才能确定合理的方案 在解决开拓问题时 应遵循下列原则 1 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策 为早出煤 出好煤 高产高 效创条件 在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓量 尤其是初期建设工程 量 节约基建投资 加快矿井建设 2 合理集中开拓部署 简化生产系统 避免产生分散 做到合理集中生 产 3 合理开发国家资源 减少煤炭损失 4 必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定 要建立完善的通风 运输 供电系统 创造良好的生产条件 减少巷道维护量 是主要巷道经常保持良好 状态 5 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况 并为采用新技术 新工 艺 发展采煤机械化 综掘机械化 自动化创造条件 6 根据用户需要 应照顾到不同煤质 煤种的煤层分别开采 以及其他 有益矿物的综合开采 4 1 1 井田内地质构造 水文条件对开采的影响井田内地质构造 水文条件对开采的影响 井田构造中等 为 北北东 南南西之单斜构造 在南边缘出现北西向裙 边褶皱 井田构造以断裂为主 主导断裂的是纵贯矿区的三都平野断层 伴随它的 有抬轿垄断层 白石江断层 它们都具压扭断裂性质 对煤层破坏较大 三都 平野断层直接控制矿区含煤地层的分布 抬轿垄断层 白石江断层及其分支断 层对煤层破坏性大 对井田深部煤层评价及煤炭开采有极为不利的影响 另一 组断裂为倾向断裂 具有张扭断裂性质有唐垄一断层 唐垄三断层 唐垄五断 层 唐垄六断层 它们虽然落差较小 但直接关系到矿井采区的划分 杨梅垄层整合与出炭垄之上 以灰黑色粉砂岩和页岩为主 是煤田的主要 含煤地层 二煤 四煤等两个煤层 其煤层的顶低板均为粉砂页岩二煤系简单 煤层 四煤煤为单一煤层 质纯 由镜煤组成 本层普遍存在 极为稳定 本井田水文地质条件较简单 目前矿井正常涌水量为 205m3 h 矿井涌水与 大气降雨密切相关 随大气降雨的增大而增大 浅部老空区及断层水对矿井充 水有一定的影响 开采煤层属于底沼气煤层 瓦斯绝对涌出量为 2 285m3 min 相对涌出量为 4 3076 t 煤层易松散破碎 煤尘较大 根据煤尘爆炸性试 3 m 验 煤层具有强爆炸危险 煤层不易自燃 但在 2009 年 2 月份井下唐洞八一井 下煤层发生自燃 目前正在紧急控制当中 综上分析 一井井田的开发条件相对比较好 开采难度不大 这为开发创 造了较好的自然条件 4 1 2 工业场地的位置选择工业场地的位置选择 工业场地实际反映了井筒的位置 除了地势较高的山区采用平硐开拓以外 一般井口都在工业场地内 工业场地是指矿井地面工业生产的场所 包括生产 指挥机构在内 在工业场地选择时 一般注意以下几个方面 一 工业场地尽量位于井田中央或沿走向煤炭运量的中心 以形成双翼井 田 降低运输 通风 巷道维护费用 做到生产均衡 综合经济效益好 二 不压煤或少压煤 三 有较好的地形和工程地质条 四 便于地面生产系统间相互连接以及修筑铁路专用线与国铁接轨 要求 地面平坦 高差不能太大 五 尽量不占良田 少占农田 不拆或少拆村庄 六 工业广场的占地面积应不大于表 4 1 表表 4 14 1 矿井工业广场占地指标矿井工业广场占地指标 井 型 大井型中井型小井型 占地指标 公顷 10 万吨 0 8 1 11 3 1 82 0 2 5 注 如附设矿井选煤厂时 增加的数值为同类矿井占地面积的 30 40 本矿井设计生产能力为 120 万吨每年 为大型矿井 取系数 1 0 所以工业 广场占地面积为 12 公顷 层 断 一 第 垅 田 唐 井 周 轿 垄 唐洞煤矿八一井煤层底板等高线图 唐洞煤矿一号井初步设计 鲤 鱼 江 煤 矿 井 田 周 源 山 煤 矿 井 田 358 5000 4072 5500 358 5500 358 6000 358 6500 358 7000 4072 6500 4072 5000 4072 4500 358 4000 358 3500 358 3000 4072 4000 358 3000 4072 3500 358 3500 4072 3000 358 4000 4072 2500 4072 2000 358 6000 358 6500 358 7000 4072 1500 4072 1000 4072 1500 4072 2000 4072 2500 4072 4000 4072 3500 4072 3000 358 7500 358 8000 358 8500 358 9000 4072 4500 4072 5000 4072 5500 4072 6500 358 9000 358 8500 358 8000 358 7500 唐垄一断层 唐垄三断层 唐垄二断层 4072 6000 358 4500 358 4500 4072 6000 井筒位置 图图 4 14 1 工业广场位置方案图工业广场位置方案图 本矿井地表较平坦 表土层不厚 地面标高在 175 400 米不等 由地质 地形图知从西北到东南逐渐增高 经综合考虑 井田内的工业场地的布置有 3 种可选方案 井筒位置布置在井田中央接近储量中心沿井田倾斜方向的中下部 方案见上图 4 2 方案优缺点参阅表 4 2 表表 4 24 2 井口位置方案井口位置方案 名称主要优点主要缺点 方案 距离储量中心线近 井下运输功少 距离西南和东北的两条公路较近 地面运输方便 井下压煤稍小 距铁路比方案二距 铁路远 可见方案技术上经济上都是可行 4 2 水平划分及布置水平划分及布置 开采水平的划分与井田内阶段的划分密切相联系 而井田内划分阶段多少 主要取决于井田斜长和阶段尺寸大小以及地质和水文条件 阶段倾斜方向尺寸大小以阶段垂高或斜长表示 前面说过 阶段是按标高 划分的 阶段上下边界的标高一经确定 阶段垂高退职为定值 然而阶段斜长 却因煤层倾角的不同而变化同一个井田的现金翼 甚至相邻的现金个采区 因 倾角不同而阶段斜长不等是很普遍的 开采水平的尺寸以水平垂高表示 水平垂高是指该水平开采范围的垂高 若一个开采水平只开采一个上山阶段 阶段的垂高就是水平的垂高 通常所说 的水平高度 如不附加说明 即指阶段高度 若一个水平开采上下山各一个阶 段 水平垂高就应是这两个阶段的总垂高 在极少数情况下 一个开采水平开 采两个上山阶段 水平垂高就应包括两个上山阶段的垂高 对开采近水平煤层的矿井 井田内各煤层的斜长可能很长 但其垂高暗藏 不大 也不划分为阶段 而是划分为盘区 如开采煤层不多 上下可采煤层的 间距不大 可以采用单水平开拓 如开采煤层数目较多 上下可采煤层的间距 较大 就要划分煤组 各煤组分别设置开采水平 实行多水平开拓 在这种情 形下 水平垂高与煤层的斜长没有直接关系 这一点与阶段划分开采水平是不 同的 根据 煤矿矿井采矿设计手册 一般阶段垂高见表 4 3 表表 4 34 3 阶段垂高阶段垂高 煤 层缓倾斜 倾斜煤层急 倾 斜 煤 层 阶段高度 m 200 350100 250 但是 根据 急倾斜煤层开采 在解放后 由于生产技术的提高 急倾斜 煤层的阶段垂高在很多矿井设计中也有了很大的提高 有的达到 200 230 以及 250 米的垂高 甚至有矿井的垂高达到了 270 米 而且效果比较好 煤矿矿井采矿设计手册 规定 为使每个开采水平有足够的储量保证服 务年限 可按下列公式计算必须的阶段高度 H SMrC aATK sin 式中 H 阶段垂高 m T 水平服务年限 a A 矿井年产量 t K 储量备用系数 可取 1 4 阶段内煤层平均倾角 度 S 井田走向长度 m M 阶段内煤层累计厚度 m 煤的容重 t m3 可取 1 3 1 4 C 采区回采率 取 0 80 带入数据计算第一水平的阶段垂高 H 300m 本井田的煤层属缓倾斜煤层 煤炭工业矿井设计规范 规定 阶段垂高为 200 350 米 第一水平的设计服务年限不小于 25 年 根据设计服务年限必须满足第一水平要求 将本井田划分为二个水平 具 体每个水平的阶段范围和服务年限如表 4 4 所示 表表 4 44 4 水平划分表水平划分表 水平名称阶段范围 m 可采储量 万吨 服务年限 a 备注 一水平 100m 400m5214 6831 符合设计规 范 25 年要求 二水平 400m 600m 3333 9820 符合要求 合计 100m 600m 8548 6651 符合要求 所确定的结果符合 煤炭工业矿井设计规范 要求 所以设计是比较合理 的 4 3 矿井开拓方式的确定矿井开拓方式的确定 4 3 1 预提开拓方案与比较较优方案预提开拓方案与比较较优方案 根据本矿井的实际情况 现提出五个可行的矿井开拓方案方案进行比较 先通过技术比较 从中确定二个技术上都相当优越的方案 然后对这两个方案 进行详尽的经济比较 并综合考虑各种因素 从而确定一个技术上可行 经济 上合理的最佳方案 二 现预提 5 个初选方案 方案一 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 图图 4 24 2 立井多水平开拓 立井多水平开拓 方案二 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 图图 4 34 3 反斜井加暗斜井多水平开拓反斜井加暗斜井多水平开拓 方案三 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 图图 4 44 4 反斜井多水平开拓反斜井多水平开拓 方案四 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 图图 4 54 5 主反斜井副立井加暗斜井多水平开拓主反斜井副立井加暗斜井多水平开拓 方案五 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 图图 4 64 6 主反斜井副立井多水平开拓主反斜井副立井多水平开拓 表表 4 54 5 各方案技术比较表各方案技术比较表 方案优点缺点 第 1 方案 1 井口位置接近于井田中心 井下为 双翼生产 易于保证矿井产量 2 井底车场位于储量中心 井下运营 费用低 3 立井提升距离短 提升速度快 提 升费用低 4 立井井筒短 断面大 通风阻力 小 对深井更为有利 1 立井井筒掘进技术和施工设备较复杂 掘进速度慢 2 工业场地 排风井及回风石门压大量的 开采条件好的煤柱 3 石门较长 有一定的工程量 第 2 方 案 1 井筒掘进技术和施工设备比较简单 掘进速度快 2 地面工业建筑 井筒装备 井底车 场及硐室都比较简单 一般无需大 型提升设备 同类井行的斜井提绞 车也较立井需用的绞车型号小 因 而初期投资较少 建井期较短 3 在多水平开采时 斜井的石门总长 度较用立井开拓时较短 因而掘 进石门的工程量和岩石门的运输 工作量较少 延深斜井井筒的施 工较方便 对生产的干扰少 1 斜井井筒要比立井长得多 通风阻力 较大 2 井田斜长较大 采用多段绞车提升 转载环节多 系统复杂 更要多占用 设备和人力 3 由于斜井较长 沿井筒敷设管路 电 缆所需的管线长度较大 留保安煤柱 增加煤柱损失 4 斜井维护费用高 提升速度慢 提升 能力小 提升费用高 第 3 方 案 1 可根据井上下特定条件所选定的井 筒位置 使工业广场合理 2 井筒到达煤层的距离比较短 1 井筒较长 增加了掘进量 2 压煤多 环节多 延深方式复杂 第 4 方 案 1 主井井筒掘进技术和施工设备比较简 单 掘进速度快 2 在多水平开采时 斜井的石门总长度 较用立井开拓时较短 因而掘进石门 的工程量和岩石门的运输工作量较少 3 副井未穿过流沙层 减小了井筒掘 进的难度 1 工业场地 排风井及回风石门压大量 的的煤柱 2 井筒较长 增加了掘进量 3 斜井维护费用高 提升速度慢 提升 能力小 提升费用高 1 掘进技术与施工设备简单 掘进速 度较快 便于施工和井筒延伸 1 主副井均穿透突出煤层 2 工业广场 反斜井都要压煤 压煤量大 由表可知道因为煤埋的深度比较深 利用斜井开拓会使井筒过长 通风阻 力相对较大 压煤量大 排除方案 2 方案 3 和方案 5 方案 1 和方案 4 在技术 都可以施行 粗略比较 方案 1 和方案 4 的主要区别在于 1 方案是 双斜井 4 方 案是的主井是斜井第二水平是斜井延伸 两方案比较 其石门长度都差不多 采用立井提升 优点是提升能力大 矿井延深在条件允许时增加的设备比较少 但施工条件差 施工速度慢 开拓维护费用高 采用斜井提升时 施工速度快 费用低 但需要与暗井配套的设备和人员 但方案 1 减少了运煤环节 减少了 运输距离 方案 1 优于方案 4 还要通过经济比较来判定 4 3 2 经济比较 经济比较 各方案的主要数据如下 表表 4 64 6 方案方案 1 1 立井多水平开拓 立井多水平开拓 1 主立井 项目净直径 m厚度 m支护形式煤岩类别支护厚度 表土段 5 510 钢筋混凝土永久锁口 基岩段 5 5880 混凝土中硬岩 350 2 副立井 项目净直径 m厚度 m支护形式煤岩类别支护厚度 表土段 6 510 钢筋混凝土 1200 基岩段 6 5875 混凝土中硬岩 500 3 井底车场 项目长度 m掘进断面 支护形式煤岩类别支护厚度 mm 平巷或平硐 100025 锚喷支护中硬岩 120 表表 4 74 7 方案方案 4 4 主反斜井副立井加暗斜井多水平开拓 主反斜井副立井加暗斜井多水平开拓 1 主反斜井 项目长度 m掘进断面 断面形状煤岩类别支护厚度 mm 表土段 3019 半圆拱形中硬岩 600 基岩段 140019 半圆拱形中硬岩 100 2 副立井 项目净直径 m厚度 m支护形式煤岩类别支护厚度 表土段 6 510 钢筋混凝土 1200 基岩段 6 5900 混凝土中硬岩 500 3 主暗斜井 案2 建井时间短 初期投资少 石门短 掘进速度快 建井工期短 3 结合了斜井和立井的优点 井筒较长 增加了掘进量 3 井筒长 通风阻力相对较大 4 斜井维护费用高 斜井提升慢提升能 力小 提升费用较高 5 井田斜井较长 多段提升转载环节多 系统复杂 项目长度 m掘进断面 断面形状煤岩类别支护厚度 mm 基岩段 77319 半圆拱形中硬岩 100 根据 煤炭建设井巷工程概算定额 2007 各个方案计算时采用的基础数 据如下 1 主立井井筒表土段 根据井筒直径 5 5m 支护形式为钢筋混凝土 永久锁口等条件查得 定额 编号 6 基价 18532 元 m p69 2 主立井基岩段 根据井筒直径 5 5m 支护形式为混凝土 煤岩类别中硬岩 支护厚度 350mm 等条件查得 定额编号 0395 基价 66796 元 10m p81 3 副立井表土段 根据井筒直径 6 5m 支护形式钢筋混凝土 永久锁口等条件可得查得 定 额编号 8 基价 21867 元 m p69 4 副立井基岩段 根据井筒直径 6 5m 支护形式混凝土 煤岩类别中硬岩 支护厚度 500mm 等条件查得 定额编号 0415 基价 97552 元 10m p81 5 平硐及平巷 根据井筒掘进面积 支护形式及支护厚度 120mm 等条件查得 当掘进断面 为 23 时 定额编号 3474 基价 40161 元 10m 当掘进断面为 19 时 定额 编号 3426 基价 33000 元 10m P158 各方案计算费用时采用的基础数据如下 立井提升单价 1 6 元 t km 斜井提升单价 0 42 元 t km 排水单价 0 4 元 t km 大巷运输单价 0 35 元 t km 大巷维护单价 26 8 元 a m 方案 1 第一水平可采煤量 5460 21Mt 方案 1 第二水平可采煤量 3489 05Mt 方案 1 第一水平石门 940m 方案 1 第二水平石门 315m 方案 4 第一水平可采煤量 5460 21Mt 方案 4 第二水平可采煤量 3489 05Mt 方案 4 第一水平石门 735m 方案 4 第一水平石门 560m 方案 4 暗斜井斜长 773m 表表 4 84 8 方案方案 1 1 粗略估算费用表粗略估算费用表 项目数量 10m 基价 元 费用 万元 费用 万元 表土段 118532018 532 主井开拓 基岩段 8866796 587 8048 606 3368 表土段 121867021 8670 副井开拓 基岩段 87 597552 853 58 875 447 井底车场岩巷 10040161 401 61 401 61 一水平石 门 岩巷 9440161 377 5134377 5134 二水平石 门 岩巷 31 540161126 50715126 50715 基建 费用 小计 2347 41435 立井提升系数 煤量 万 t 提升高度 km 基价 元 费用 万元 一水平 1 25460 21 0 6401 66709 506 二水平 1 2 3489 05 0 8901 65962 089 涌水量 m3时间 h 服务年限 a 基价 元 费用 万元 排水 2058760520 4 3735 264 石门运输系数 煤量 万 t 平均距离 km 基价 元 费用 万元 一水平 1 25460 21 0 940 352155 691 二水平 1 23489 050 310 35454 274 生产 费用 小计 19061 824 合计 21364 23835 表表 4 94 9 方案方案 4 4 粗略估算费用表粗略估算费用表 项目数量 10m 基价 元 费用 万元 费用 万元 表土段 318532055 5960 主井开拓 基岩段 14036826 515 5640 暗斜井开 拓 基岩段 77 336826 284 66498 855 82498 表土段 121867021 867 副井开拓 基岩段 9097552877 968 909 835 井底车场岩巷 10040161 401 61 401 61 一水平石 门 岩巷 73 533000242 55 二水平石 门 岩巷 5633000148 8 391 35 基建 费用 小计 2558 61998 生产 系数 煤量 万 t 提升长度 km 基价 元 费用 万元 斜井提升 1 28946 27 1 430 426447 756 暗斜井提 升 1 23489 05 0 7730 421359 306 涌水量 m3时间 h 服务年限 a 基价 元 费用 万元 排水 2058760520 4 3735 264 石门运输系数 煤量 万 t 平均距离 km 基价 元 费用 万元 一水平 1 25460 21 0 7300 351674 100 二水平 1 23489 050 5600 35820 625 留煤柱宽度 m 长度 m 煤价 元每吨 费用 万 主井压煤 30100060016760 费用 小计 30797 合计 33356 表表 4 104 10 方案的经济数据比较方案的经济数据比较 方案方案一方案四 名称立井开拓主斜副立加暗斜井多水平开拓 项目费用 万元百分比 费用 万元百分比 基建费用 2347 414351002558 61998109 生产费用 19061 82410030797161 总费用 21364 2383510033356156 由对比结果知道 方案 1 的费用明显低于方案 4 而且 1 方案压煤少安全 系数好 维护费用少 通风阻力小 工业广场比较好布置 综合上述条件所以 选用 1 号方案 4 4 主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择 4 4 1 主要运输大巷主要运输大巷 阶段或水平主要运输大巷是沟通采区与井底车场的主要交通运输干线 并 进行通风排水及布设管线 当上阶段采完后 又可以作为下一阶段或水平的总 回风道 其工作年限长 主要运输大巷在符合开拓要求的前提下 要尽量缩短 大巷长度避免过多的弯曲转折以减少开拓工程 做到运输方便 有利通风 并 应设在坚硬耐久不易风化无自然发火的煤岩层内 布置方式分为集中布置 分组集中布置与分层布置三种 各种方式的适用 条件请参阅表 4 11 表表 4 114 11 主要巷道布置方式与适用条件主要巷道布置方式与适用条件 布置方式适 用 条 件 集中布置 煤层层数多 层间距不大的矿井 井田走 向长度大 服务年限长 下部煤层底板有 坚硬 容易维护 煤层牌号相同 不要求 分采分运 自然发火严重 便于分区 分 段处理事故 带区尺寸大 石门长度短 分层布置 煤层数不多 层间距大 石门长 井田走 向长度短 服务年限短 井底车场或平硐