礦井開(kāi)拓設(shè)計(jì)

1、PAGE PAGE 16 MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Chapter 1 Section 1 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 1 h * MERGEFORMAT SEQ MTChap r 1 h * MERGEFORMAT 1 礦井開(kāi)拓方式的選擇1.1礦井概況某井田含有兩層煤，煤層厚度分別為1#m16米、2#m28米，煤層間距10米，煤層傾角32，煤層露頭深度72米，煤容重為1.25噸/m3，地表較為平坦，煤層傾斜長(zhǎng)度1860米，煤層走向長(zhǎng)度8000米。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力180萬(wàn)噸，低瓦斯礦井

2、，礦井水文地質(zhì)簡(jiǎn)單，煤層頂板均為中等穩(wěn)定粉砂巖。1.2儲(chǔ)量的計(jì)算1.2.1礦井地質(zhì)資源量萬(wàn)t1.2.2礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中，60%探明的，30%是控制的，10%是推斷的。根據(jù)煤層厚度和煤質(zhì)，在探明和控制的資源量當(dāng)中，70%是經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，30%的是邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，則礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量如下：萬(wàn)t萬(wàn)t萬(wàn)t萬(wàn)t由于地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，k在0.8以上取值。萬(wàn)t1.2.3.礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量按下式計(jì)算，其中按礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量的3%估算，式中 礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量； 斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物煤柱等永久煤柱 損失量之和。1.2.4.礦井設(shè)計(jì)可采

3、儲(chǔ)量礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量按下式計(jì)算，其中按礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量的2%計(jì)算，式中 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量； 工業(yè)場(chǎng)地和主要井巷煤柱損失量之和； 采區(qū)采出率，厚煤層不小于75%；中厚煤層不小于80%；薄煤層不小于85%。則： 萬(wàn)t1.3礦井服務(wù)年限已知該礦井的生產(chǎn)能力為180萬(wàn)t/年，計(jì)算服務(wù)年限： 在計(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：萬(wàn)t在備用儲(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。礦井設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)定的實(shí)際采出的儲(chǔ)量約為：萬(wàn)t1.4開(kāi)拓方案及技術(shù)比較1.4.1井筒位置由于井田地形平

4、坦，不存在平硐開(kāi)拓條件，表土較厚，斜井施工困難，所以確定采用立井開(kāi)拓（主井裝備箕斗），并按井下生產(chǎn)費(fèi)用較低的原則，確定井筒位于井田走向中部。為避免采用箕斗井回風(fēng)時(shí)封閉井塔等困難和減少開(kāi)鑿風(fēng)井的數(shù)目，決定采用中央分列式通風(fēng)方式，回風(fēng)井布置在井田上部邊界的走向中部。這樣，井田需要開(kāi)鑿主立井、副立井和回風(fēng)井三個(gè)井筒。2開(kāi)采水平的劃分根據(jù)井田條件和煤礦工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本井田可劃分為23個(gè)階段，設(shè)置13個(gè)開(kāi)采水平。階段內(nèi)采用采區(qū)式準(zhǔn)備方式，每個(gè)階段沿走向劃分為4個(gè)走向長(zhǎng)2000米的采區(qū)，采區(qū)劃分為若干區(qū)段。在井田每翼布置一個(gè)生產(chǎn)采區(qū)，為減少初期工程量，縮短建井時(shí)間，采區(qū)間采用前進(jìn)式開(kāi)采順序。

5、因井田內(nèi)煤層傾角較大，若采用上下山開(kāi)采，下山部分在技術(shù)上困難較多，故決定階段內(nèi)均采用上山開(kāi)采。由于井田斜長(zhǎng)較長(zhǎng)，傾角在32左右，因此排除了單水平上下山開(kāi)采的方案。又煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：在大中型礦井中，緩（傾）斜、中斜煤層的階段垂高為200m350m。這樣，井田劃分只能劃分成三個(gè)階段，設(shè)置三個(gè)開(kāi)采水平。第一階段、第二和第三階段斜長(zhǎng)均設(shè)置為620m。2.1階段和開(kāi)采水平參數(shù) （1）水平垂高三個(gè)階段：m （2）開(kāi)采水平實(shí)際出煤量每個(gè)水平的出煤量：萬(wàn)t （3）開(kāi)采水平的服務(wù)年限每個(gè)開(kāi)采水平的服務(wù)年限：a （4）采區(qū)服務(wù)年限開(kāi)采水平內(nèi)每翼兩個(gè)采區(qū)，考慮1a的產(chǎn)量遞增和遞減期。該井設(shè)置的方案中的每個(gè)

6、階段每一采區(qū)兩層煤的總服務(wù)年限： a （5）區(qū)段數(shù)目及區(qū)段斜長(zhǎng) 每個(gè)水平劃分3個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段斜長(zhǎng)為：m （6）區(qū)段采出煤量該設(shè)計(jì)方案中，每個(gè)水平劃分為4個(gè)采區(qū)，每個(gè)采區(qū)中3個(gè)階段，每個(gè)階段的第一采區(qū)的區(qū)段的出煤量為：萬(wàn)t表1 階段主要參數(shù)階段劃分?jǐn)?shù)目階段斜長(zhǎng)m水平垂高m水平實(shí)際出煤萬(wàn)t服務(wù)年限a區(qū)段數(shù)目個(gè)區(qū)段斜長(zhǎng)m區(qū)段采出煤量萬(wàn)t水平采區(qū)3620346.76482.67225.726.43+13206.7540.22620346.7648267225.726.43+13206.7540.22620346.76482.67225.726.43+13206.7540.22說(shuō)明在采出煤量的計(jì)算中，

7、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)際采出的煤炭量中；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2.2開(kāi)拓延深方案考慮兩種延深方案，一是主副立井直接延深，二是暗斜井延深。根據(jù)前述各項(xiàng)決定，在技術(shù)上可行的開(kāi)拓方案有下列兩種，開(kāi)拓延深方案圖4-2 延伸方案一圖4-3 延伸方案二兩方案對(duì)比，第一方案需多開(kāi)立井井筒（2225）、階段石門(mén)和立井井底車場(chǎng)，并相應(yīng)增加了井筒和石門(mén)運(yùn)輸、提升和排水費(fèi)用。第二方案則多開(kāi)暗斜井井筒（傾角15，2900m）和暗斜井的上、下部車場(chǎng)；并相應(yīng)的增加了斜井提升和排水費(fèi)用。對(duì)兩方案的基建費(fèi)和生產(chǎn)費(fèi)粗

8、略估算如表3-2，估算后認(rèn)為：第一方案和第二方案費(fèi)用相差不大?？紤]到第一方案的提升、排水工作環(huán)節(jié)少，工作人員上下較方便，通風(fēng)方面優(yōu)于第二方案，而且第二方案多開(kāi)運(yùn)輸石門(mén)會(huì)帶來(lái)很大不便。所以決定選擇第一方案。表3-2 方案一和方案二粗略估算費(fèi)用方案方案一方案二基建費(fèi)萬(wàn)元立井開(kāi)鑿石門(mén)開(kāi)鑿井底車場(chǎng)23463000104=207.O770800104=61.61000900104=90.O主暗斜井開(kāi)鑿副暗斜井開(kāi)鑿上、下斜井車場(chǎng)9001050104=94.58501150104=92.0(300500)900104=72.00小計(jì)358.6小計(jì)258.5生產(chǎn)費(fèi)萬(wàn)元立井提升石門(mén)運(yùn)輸立井排水1.22824.7

9、4O.5O.85=1440.61.22824.74O.60O.381=774.93802436519.610.1525104=1015.3暗斜井提升立井提升排水(斜、立井)1.22824.74O.58O.48=943.71.22824.74O.370.92=1185.03802436519.61(0.053+O.14)104=1259.9小汁3230.8小計(jì)3388.6總計(jì)費(fèi)用萬(wàn)元3589.4費(fèi)用(萬(wàn)元)3647.5百分率100百分率101.63大巷布置方式的選擇階段和水平主要巷道是溝通采區(qū)與井底車場(chǎng)的交通運(yùn)輸干線，并進(jìn)行通風(fēng)、排水及布設(shè)管線。當(dāng)上一階段采完后，又可作為下一階段或水平的總回風(fēng)巷

10、，服務(wù)年限較長(zhǎng)。如果是單一水平開(kāi)拓，其服務(wù)年限和礦井服務(wù)年限相同。主要巷道的布置在符合開(kāi)拓要求的前提下，盡量縮短大巷長(zhǎng)度避免過(guò)多彎曲、轉(zhuǎn)折以減少開(kāi)拓工程量，做到運(yùn)輸方便，有利于通風(fēng)，并應(yīng)布置在堅(jiān)硬、耐久、不宜風(fēng)化、無(wú)自然發(fā)火的煤、巖層中。3.1運(yùn)輸大巷布置方式根據(jù)巷道與煤層的關(guān)系，大巷布置方式可以分為集中布置、分組集中布置與分層布置三種。各種方式布置的適用條件如下表。布置方式圖示適用條件集中布置1. 適應(yīng)于煤層層數(shù)多，層間距不大的的礦井2. 井田走向長(zhǎng)度大，服務(wù)年限長(zhǎng)3. 下部煤層底板有堅(jiān)硬巖層，容易維護(hù)4. 煤質(zhì)牌號(hào)相同，不要求分采分運(yùn)5. 自然發(fā)火嚴(yán)重，便于區(qū)分、分段處理事故6. 采區(qū)尺寸

11、大，石門(mén)長(zhǎng)度短分層布置煤層數(shù)不多，層間距大，石門(mén)長(zhǎng)井田走向長(zhǎng)度短，服務(wù)年限不長(zhǎng)井底車場(chǎng)或平硐在煤層頂板煤層牌號(hào)不同，要求分層分運(yùn)產(chǎn)量、風(fēng)量均大，需要疏解各煤層底板，均有堅(jiān)硬巖層分組集中布置煤層層數(shù)多，層間距大小懸殊按煤層的特點(diǎn)根據(jù)運(yùn)輸、通風(fēng)要求組合，經(jīng)濟(jì)上有利多水平生產(chǎn)，容易解決運(yùn)輸、通風(fēng)的干擾圖注：1階段運(yùn)輸大巷 2采區(qū)石門(mén) 3煤層由已知條件，該井田有兩層煤均為厚煤層，煤層間距10m，煤層底板較穩(wěn)定，綜合上述三種大巷的布置方式中，選用集中大巷布置方式更為合理。3.2、上、下山布置方式對(duì)于單一厚煤層采區(qū)和聯(lián)合準(zhǔn)備采區(qū)，特別是在深礦井中，為改善上山的維護(hù)條件，目前多將上山布置在煤層底板巖層中，其

12、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果比較顯著。巖石上山與煤層上山相比，掘進(jìn)速度慢，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，受煤層傾角變化和走向斷層影響小，特別是維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用低，原因是巷道圍巖較煤層堅(jiān)硬，同時(shí)上山又離開(kāi)了煤層一段距離，采動(dòng)影響變小。從維護(hù)上講，上山要布置在整體性強(qiáng)、分層厚度大、強(qiáng)度高的穩(wěn)定巖層中，要與煤層底板保持一定的距離。一般條件下，視圍巖性質(zhì)，采區(qū)巖石上山與煤層底板間的法線距離一般為15-30米比較合適。本井田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，m2層煤為厚煤層，厚煤層中不宜布置上山。頂?shù)装鍨橹械确€(wěn)定的粉砂巖，且為低瓦斯礦井。適合集中巖層布置。4.井底車場(chǎng)形式的選擇 井底車場(chǎng)形式應(yīng)根據(jù)井田地質(zhì)條件、井型大小、井筒提升和大巷運(yùn)輸方式、井筒與大

13、巷的相對(duì)位置及地面生產(chǎn)系統(tǒng)等因素合理確定。應(yīng)是選定的井底車場(chǎng)調(diào)車方便，操作安全，施工較易，工程量較省，能滿足礦井生產(chǎn)的需要，并有不小于30%的富余通過(guò)能力。根據(jù)具體礦井的發(fā)展前景，還要考慮留有擴(kuò)建的可能性。4.1、設(shè)計(jì)要求（1）井底車場(chǎng)富裕通過(guò)能力，應(yīng)大于礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的30。（2）井底車場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮增產(chǎn)的可能性。（3）盡可能地提高井底車場(chǎng)的機(jī)械化水平，簡(jiǎn)化調(diào)車作業(yè)，提高井底車場(chǎng)通過(guò)能力。（4）在開(kāi)拓方案設(shè)計(jì)階段，應(yīng)考慮井底車場(chǎng)的合理形式，特別要注意井筒之間的合理布置避免井筒間距過(guò)小而使井筒和巷道難于維護(hù)、地面絞車房布置困難。（5）應(yīng)考慮主、副井之間施工時(shí)便于貫通。（6）在初步設(shè)計(jì)時(shí)，井

14、底車場(chǎng)需考慮線路縱斷面閉合，以免施工圖設(shè)計(jì)時(shí)坡度補(bǔ)償困難。（7）在確定井筒位置和水平標(biāo)高時(shí)，要注意井底車場(chǎng)巷道和硐室所處的圍巖情況及巖層的含水情況，井底車場(chǎng)巷道和硐室應(yīng)選擇在穩(wěn)定堅(jiān)硬的巖層中，應(yīng)避開(kāi)較大斷層、強(qiáng)含水層、松軟巖層和有煤與瓦斯突出煤層。（8）井底車場(chǎng)長(zhǎng)度較大的直線巷道之間應(yīng)保持一定的距離，避免相互之間的不利影響，深井中相連接的巷道必須具有不小于45的交角。（9）對(duì)于大型礦井或高瓦斯礦井在確定井底車場(chǎng)型式時(shí)，應(yīng)盡量減少交岔點(diǎn)的數(shù)量和減小跨度。（10）井底車場(chǎng)線路布置應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行及操作系統(tǒng)安全可靠，管理使用方便理并注意節(jié)省工程量，便于施工和維護(hù)。（11）井筒與大巷距離近、入井風(fēng)量大

15、的礦井，如有條件應(yīng)盡量與大巷合在一起布置井底車場(chǎng)，以便縮短運(yùn)距、減少調(diào)車時(shí)間、減少井巷工程。（12）為了保護(hù)井底車場(chǎng)的巷道和硐室，在其所在處范圍內(nèi)應(yīng)留有煤柱。4.2、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)依據(jù) （1）礦井沒(méi)計(jì)能力180萬(wàn)ta（2）立井開(kāi)拓，井筒的相互位置如圖，兩翼大巷來(lái)煤量基本相等。（3）由底卸式礦車運(yùn)輸?shù)骄酌簜}(cāng)，主井提升。（4）井下主要運(yùn)輸大巷采用3 t底卸式礦車運(yùn)煤，10t架線式電機(jī)車牽引。4.3、主要原則問(wèn)題的確定 （1）車場(chǎng)形式，初步設(shè)計(jì)確定為折返式，南北兩翼大巷來(lái)車均經(jīng)主石門(mén)進(jìn)入井底車場(chǎng)。（2）設(shè)計(jì)采用30kgm鋼軌。4.4、井底車場(chǎng)的巷道布置（1） 軌道與軌型鋼軌型號(hào)選擇使用地點(diǎn)運(yùn)輸設(shè)備鋼軌型

16、號(hào)/kg. m3井底車場(chǎng)10t、14t電機(jī)車307t、8t電機(jī)車22（2） 道岔選擇選擇原則：與基本規(guī)矩相適應(yīng)；與基本軌型相適應(yīng)；與行駛車輛類別相適應(yīng)；與行車車速相適應(yīng)道岔選型表軌距mm大巷及采區(qū)下部車場(chǎng)采區(qū)上中部車場(chǎng)鋼軌kgm-1道 岔鋼軌kgm-1道 岔60018 30相應(yīng)軌型4號(hào)道岔15主提升相應(yīng)軌型4、5號(hào)道岔。輔助提升用相應(yīng)軌型的3、4號(hào)道岔90030相應(yīng)軌型5道岔18輔助提升及材料車線用3、4號(hào)道岔（3） 軌距與線路中心距目軌距是指單軌線路上兩條鋼軌軌頭內(nèi)緣之間的距離。前我國(guó)礦井采用的標(biāo)準(zhǔn)軌距為600 mm、762 mm和900 mm三種，其中以600 mm、和900 mm軌距最為

17、常見(jiàn)。1 t固定式礦車、3 t底卸式礦車和10t架線電機(jī)車均采用600mm軌距。因?yàn)楸镜V采用底卸式礦車，故采用600mm軌距為了設(shè)計(jì)和施工方便，雙軌線路有1 200 mm、1 300mm、1 400mm、1 600mm和1 900mm等幾中標(biāo)準(zhǔn)中心距。一般情況下不選用非標(biāo)準(zhǔn)值。但在雙軌曲線巷道（即彎道）中，由于車輛運(yùn)行時(shí)發(fā)生外伸和內(nèi)伸現(xiàn)象，線路中心距一般比直線巷道還加寬一定數(shù)值。線路中心距設(shè)備類型及有關(guān)參數(shù)mm線路中心距mm設(shè)備類型軌 距車 寬直線段曲線段機(jī)車或3t底卸式礦車6001 0601 3001 6006001 2001 6001 9001 t礦車6008801 1001 300（4）

18、曲線半徑曲線半徑選擇運(yùn)輸設(shè)備軌距曲線軌道半徑/m牽引設(shè)備礦車mm最小最大建議10t架線式電機(jī)車1t固定式600121520153t底卸式60020253025 本礦采用3t底卸式礦車，建議采用曲線軌道半徑25車線有效長(zhǎng)度計(jì)算(5)主井空、重車線設(shè)備類型參數(shù)設(shè)備軌距/mm長(zhǎng)（mm）寬(mm)高(mm)10t架線式電機(jī)車6004500106015503t底卸式礦車600345012001400人車600428012201525主運(yùn)輸采用10t架線式電機(jī)車牽引，可牽引16節(jié)3t底卸式礦車。采用折返式調(diào)車，則主井空、重車線的長(zhǎng)度: 式中： 主井空、重車線，m；m 列車數(shù)目，1列；n 每列車的礦車數(shù)，1

19、6輛；LK每輛礦車帶緩沖器的長(zhǎng)度，緩沖器長(zhǎng)取0.3m；N機(jī)車數(shù)，1臺(tái)； Lj每臺(tái)機(jī)車的長(zhǎng)度，m；Lf附加長(zhǎng)度，一般取10m。所以： L=116（3.45+0.3）+4.5+15 =79.5m 取L=80 當(dāng)采用機(jī)車頂推底縱卸式礦車列車卸載時(shí)，機(jī)車不過(guò)卸載站，列車滑行進(jìn)入空車線，空列車的附近加長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)列車自動(dòng)滑行的制動(dòng)距離要求通過(guò)計(jì)算確定，并增加10 15 m的安全距離。當(dāng)空車線的附近線路采用反坡或設(shè)置機(jī)械阻車及制動(dòng)裝置時(shí)可不受限制。（6）副井空、重車線 副井空、重車線宜為1.01.5倍列車長(zhǎng)，此處取1.2倍式中： 副井空、重車線，m；m 列車數(shù)目，1列；n 每列車的礦車數(shù)，26輛；LK每輛礦

20、車帶緩沖器的長(zhǎng)度，緩沖器長(zhǎng)取0.3m ；N機(jī)車數(shù)，1臺(tái)；Lj每臺(tái)機(jī)車的長(zhǎng)度，m；所以： 取（7）材料車線有效長(zhǎng)度 材料車線并列布置在副井空車線一側(cè)長(zhǎng)度按一列材料車長(zhǎng)度確定L=mnLK+ NLj 式中： 材料車線有效長(zhǎng)度，m；nc材料車數(shù)，26輛；LK每輛礦車帶緩沖器的長(zhǎng)度，緩沖器長(zhǎng)取0.3m ；N機(jī)車數(shù)，1臺(tái)；Lj每臺(tái)機(jī)車的長(zhǎng)度，m；所以： L=262+0.3）+4.5 =64.3m 取L=65m（8）人車線有效長(zhǎng) 人車線設(shè)在副井回車線內(nèi)，其長(zhǎng)度為一列車長(zhǎng)再加1015米 式中： 人車有效長(zhǎng)度，m；m 列車數(shù)目，取1.0列；nR 每列車的人車數(shù)，10輛；LR 每輛人車帶緩沖器的長(zhǎng)度，緩沖器長(zhǎng)取0.3m；Lj 每臺(tái)機(jī)車的長(zhǎng)度，m；Lf 附加長(zhǎng)度，一般取15m。所以：