矿井开拓方案比较

1、2.2矿井工业储量2.2.1储量计算基础1.根据寺河、潘庄二号井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2.依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.70.8m；3.依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4.储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5.井田内

2、主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。6.煤层容重：3号煤层容重为1.45t/m3，9号煤层容重为1.49t/m32.2.2井田地质勘探2.2.3工业储量计算2.3矿井可采储量2.3.1安全煤柱留设原则1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为70°，表土层移动角为45°；3.维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；4.断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m；5.工业场

3、地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2.1。表2.1 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2矿井永久保护煤柱损失量1.井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设20m宽，则井田边界保护煤柱损失量为392.86万t。2.断层保护煤柱断层煤柱留设20m宽，则断层保护煤柱损失量为：112.97万t。3.工业广场保护煤柱工业广场按级保护留围护带宽度15m，工业广场面积由表2.1确定，取30公顷。工业广场保护煤柱如图2.3。则工业广场保护煤柱压煤量为

4、：403万t。4.大巷保护煤柱大巷中心距离为60m，大巷两侧的保护煤柱宽度各为60m，则大巷保护煤柱损失量为1274.94万t。5.井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。各种保护煤柱损失量见表2.2。表2.2 保护煤柱损失量煤 柱 类 型储 量（万t）井田边界保护煤柱392.86断层保护煤柱112.97工业广场保护煤柱403大巷保护煤柱1274.85井筒保护煤柱0合 计2183.83.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、

5、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1.资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2.开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；3.国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4.投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.

6、2.2矿井设计生产能力 3.2.3矿井服务年限3.2.4井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1.煤层开采能力井田内3好煤层平均5.3m，为特厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个大采高工作面保产。2.辅助生产环节的能力校核矿井设计为特大型矿井，开拓方式为双斜井单水平开拓，主斜井采用胶带输送机运煤，副斜井采用轨道辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主斜井胶带运输机提升至地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用

7、绞车双钩串车提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。3.通风安全条件的校核矿井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量大，属高瓦斯矿井，须采取预抽瓦斯措施。矿井采用分区式通风，设两条回风大巷，东区、西区各布置一个风井，可以满足通风需要。4.矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表3.1。表3.1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）煤层倾角<25°煤层倾角25°45°煤

8、层倾角>45°600及以上8040300500703512024060302520459050252015930各省自定4 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入媒体，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。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，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场地的位置；2.合理确定开采水平的数目和

9、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.进行矿井开拓延深、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、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；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，避免生产分散，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

10、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，使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，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标1.井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与

11、立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断

12、面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角小，平均5°，为近水平煤层；表土层薄，无流沙层；水文地质情况比较简单，涌水量小；井筒不需要特殊施工，因此可采用斜井开拓或立井开拓。经后面方案比较确定井筒形式为双斜井。2.井筒位置的确定井筒位置的确定原则：第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输

13、大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。由于井田西部边界距侯月铁路很近，故为便于地面运输及工业广场布置，主井井筒位置布置方案也可以选择在井田西部边界附近。经后面方案比较确定主、副井筒位置在井田中央。4.1.2工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田西翼中部。工业场地的

14、形状和面积：根据表2.1工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为30公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向， 长为700m,宽为450m。4.1.3开采水平的确定及采盘区划分井田主采煤层为3号煤层，9号煤层由于含硫量高，近期暂不开采，后期根据需要可采用延伸井筒方式开采3号煤层以下煤层。设计中只针对3号煤层。3号煤层倾角平缓，为2°10°，一般5°，为近水平煤层，故设计为单水平开采。水平标高+560m，盘区式开采。3号煤层生产能力：可采储量为209.14Mt，服务年限为53.63a。4.1.4主要开拓巷道3号煤层平均厚度为5m，赋存稳定，底板起伏不大，为近水

15、平煤层，煤层厚度变化不大，且煤质硬度大。故矿井开拓大巷布置在煤层中，留大煤柱护巷，大巷间距60m。由于矿井瓦斯涌出量大，为满足回风需要，布置两条回风大巷。再布置一条主运输大巷，一条辅助运输大巷，共四条大巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，辅助运输大巷和主运输大巷沿底板掘进，回风大巷沿顶板掘进。大巷位于井田中央，沿倾向布置，局部半煤岩及岩巷，巷道坡度随煤层而起伏,一般2°-5°，辅助运输大巷局部7°，主运输大巷上仓段局部10°。4.1.5方案比较1提出方案根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一：立井单水平开拓主、副井井筒均

16、为立井，布置于井田中央，只设一个水平。由于辅助运输采用无轨胶轮车，爬坡能力强。大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷，如图4.1。方案二：主斜副立单水平开拓斜井提煤运输能力大，立井辅助运输能力大，为此提出主井采用斜井开拓，副井采用立井开拓。大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷，如图4.2。方案三：斜井单水平开拓（井筒位于井田中央）主、副井井筒均为斜井开拓，布置于井田中央，大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷，如图4.3。方案四：斜井单水平开拓（井筒位于井田边界）主、副井井筒均为斜井开拓，布置于井田西部边界，大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷，如图4.4。

17、2技术比较以上所提四个方案大巷布置及水平数目均相同，区别在于井筒形式和井筒位置不同，及部分基建、生产费用不同。方案一、二主井井筒形式不同。方案一主井为立井，立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，主要缺点是井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大；方案二主井为斜井，斜井的运输提升能力比立井大，有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒也可作为安全出口，井下一旦发生事故，人员也可从主斜井迅速撤离。井田内3号煤层厚度大、倾角小、赋存稳定，涌水量小，立井的优点不突出，而斜井的提升能力大的特点很适合300Mt的特大型矿井的需要。经

18、过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果（见表4.1），在方案一、二中选择方案二：主斜副立单水平开拓。1. 主井 2. 副井图4.2方案二 主斜副立单水平开拓图4.3方案三 斜井单水平开拓（井筒位于井田中央）图4.4方案四 斜井单水平开拓（井筒位于井田边界）图4.1方案一 立井单水平开拓方案三、四主要区别在井筒位置不同，方案三井筒位于井田中央的储量中心，井下运输距离短，运输费用相对较低，但井田中央煤层距地表距离大，井筒长，基建费用多；方案四井筒位于井田西部边界附近，由于紧靠井田西部边界就是侯月铁路，可以减少地面运输距离及设备等费用，还可以利用部分井田边界煤柱，减少部分压煤。经过以上技术分析

19、、比较，再结合粗略估算费用结果（见表4.1），在方案三、四中选择方案三：斜井单水平开拓（井筒位于井田中央）。3经济比较第一、四、五方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于下列表中：见表4.2、表4.3、表4.4、表4.5和表4.6。表4.1 各方案粗略估算费用表(单位：万元)项目方案一 立井单水平开拓方案二 主斜副立单水平开拓基建费用/万元主井开凿290×0.82834240.22主斜井开凿1052.1×0.255268.29副井开凿290×1.06747309.57副立井开凿290×1.06747309.

20、57井底车场1200×0.14819×1.05186.72井底车场1100×0.14819×1.05171.16小计736.5小计749.02生产费用/万元立井提升1.2×20914×0.29×0.926695.83斜井提升1.2×20914×1.0521×0.225808.96排水120×24×365×53.6×0.178×10-41002.93排水120×24×365×53.6×0.178×1

21、0-41002.93大巷运输1.2×1.6×10457×0.088×（1.06+0.91）3480.62大巷运输1.2×1.6×10457×0.088×（1.06+0.91）3480.62小计11179.38小计10292.51合计费用/万元11915.88费用/万元11041.53百分率108.1%百分率100.2%方案三 斜井单水平开拓（井田中央）方案四 立井单水平开拓（井田边界）基建费用/万元主井开凿1052.1×0.255268.286主井开凿800×0.255204副立井开凿890.7

22、5×0.29467262.477副立井开凿680×0.29467200.38井底车场1000×0.14819×1.05155.60井底车场1000×0.14819×1.05155.60小计686.36小计559.98生产费用/万元斜井提升1.2×20914×1.0521×0.225808.96斜井提升1.2×20914×0.8×0.224417.04排水120×24×365×53.6×0.178×10-4×1.043

23、51046.56排水120×24×365×53.6×0.125×704.304大巷运输1.2×1.6×10457×0.088×（1.06+0.91）3480.62大巷运输1.2×3.2×20914×0.088×0.916431.21小计10336.14小计11552.55合计费用/万元11022.5费用/万元12112.53百分率100%百分率110%表4.2 建井工程量 (单位：m)项目方案二 主斜副立单水平开拓方案三 斜井单水平开拓初期副井井筒290890.75

24、井底车场11001000表4.3 生产经营工程量项目方案二 主斜副立单水平开拓项目方案二 主斜副立单水平开拓运输提升万t.km工程量运输提升万t.km工程量顺槽运输1.2×529.4×1.32×37=31027.08顺槽运输1.2×529.4×1.32×37=31027.08大巷运输1.2×529.4×0.335×81=17238.32大巷运输1.2×529.4×0.335×81=17238.321.2×529.4×0.335×77=16387.

25、051.2×529.4×0.335×77=16387.05斜井提升1.2×20914×0.8=20077.44斜井提升1.2×20914×0.8=20077.44大巷维护1.2×2×3250×4×26.8×10-4=82.97大巷维护1.2×2×3250×4×26.8×10-4=82.97排 水120×24×365×53.6×10-4=5634.43排 水120×24×

26、;365×53.6×10-4=5634.43表4.4 基建费用表(单位：万元)方案方案二 主斜副立单水平开拓方案三 斜井单水平开拓工程量单价费用工程量单价费用（m）（元/m）（万元）（m）（元/m）（万元）初期主井井筒1052.12330.3337.501052.12330.3245.17副井井筒29011004.6320.04890.752714.3241.78井底车场11002122.6318.6510002122.6212.26运输大巷32002413326.8832002413772.16小计1569.951471.37后期运输大巷32002413772.16320

27、02413772.16合计2342.112243.53表4.5 生产经营费(单位:万元)项目方案二 主斜副立单水平开拓方案三 斜井单水平开拓工程量万t/km单价元/t·km费用万元工程量万t/km单价元/t·km费用万元运输提升顺槽运输31027.080.0882730.3831027.080.0882730.38大巷运输东区17238.320.088×0.911380.4417238.320.088×0.911380.44大巷运输西区16387.050.088×1.041499.7416387.050.088×1.041499.74

28、斜井提升20077.440.224417.0420077.440.224417.04合计10027.610027.6大巷维护费82.97201659.482.97201659.4排水费5634.430.125704.35634.430.125×1.0435734.94合 计12391.312421.94表4.6 费用汇总表方案项目方案二 主斜副立单水平开拓方案三 斜井单水平开拓费用（万元）百分率（%）费用（万元）百分率（%）初期建井费1865.31105.6%17766.73100%基建工程费2342.11104.4%2243.53100%生产经营费12391.3100.0%1242

29、1.94 100.2%总费用14733.41100.5%14665.47100%在上述经济比较中需要说明以下几点：1.两方案大巷布置数目及位置相同，均在煤层中沿煤层底板掘进，两条煤层运输大巷，两条回风大巷；2.两方案中各盘区均有遇大断层需搬家的问题，总费用相同，故未对此计算；3.井筒大巷的辅助运输费用均按占运输费用的20%经行估算；4.主、副井及风井布置在岩层中，维护费用较低，故未对比其维护费用的差别；5.主、辅运输大巷断面大小不同，大巷维护费用按平均维护费用估算。由对比结果可知，方案一和方案三的总费用近似相同，但设计矿井采用无轨胶轮车，斜井有利于胶轮车的下放及提升，而且立井的井底车场相对要复

30、杂；矿井设计大巷布置在煤层中，基本不出矸，辅助运输任务轻，立井有利于辅助运输任务的优点不突出；综合以上技术经济比较，确定矿井开拓方式为：斜井单水平开拓（井筒位于井田中央）。4.2矿井基本巷道4.2.1井筒矿井共有五个井筒，分别为主斜井、副斜井、进风井立井、东回风立井、西回风立井。1. 主斜井位于矿井工业场地，担负全矿井300万t/a的煤炭运输兼进风。井筒内装备B=1400mm胶带输送机；，装备斜井架空乘人器，负责矿井人员升降， 设有一趟消防洒水管路和一趟压风管路，靠近机尾段铺设检修轨道。井筒断面为半圆拱形，净断面面积为15.5m2, 倾角16°，表土层段掘进断面面积为21.7m2,基

31、岩掘进断面面积为17.1m2,井筒断面布置如图4.5、图4.6。2. 副斜井位于矿井工业场地，担负全矿的材料和设备提升。副斜井内铺设43kg/m双轨，900mm规矩，装备3.5m双滚筒绞车和一套慢速绞车。井筒内设有两趟排水管路，并敷设动力电缆。井筒断面形状为半圆拱形，倾角19°，净断面面积为17.8m2,表土层掘进断面面积为23.9m2,基岩掘进断面面积为19.9m2,井筒断面布置如图4.7、图4.8。3进风立井进风立井位于矿井工业场地，井筒净直径7m，担负矿井部分进风风量，内设玻璃钢梯子间作为安全出口，井筒断面布置如图4.9。4. 东回风立井位于矿井工业场地，担负矿井东区的全部回风

32、，井筒净直径为7m，净断面面积为38.5m2，表土层掘进断面积为52.8m2，基岩段掘进断面积49.0m2，井深350m，内设玻璃钢梯子间作为安全出口，井筒断面布置如图4.10。5西回风立井位于矿井工业场地，担负矿井西区的全部回风，井筒净直径为7m，净断面面积为38.5m2，表土层掘进断面积为52.8m2，基岩段掘进断面积49.0m2，井深210m，内设玻璃钢梯子间作为安全出口，井筒断面布置同东回风立井，如图4.10。根据后面通风设计部分的风速验算，各井筒风速均符合煤炭工业设计规范和煤矿安全规程的规定规定。4.2.2井底车场及硐室矿井为斜井开拓，煤炭由主斜井胶带输送机运至地面；物料经副斜井运至

33、井底车场，在井底车场换装，由无轨胶轮车运到盘区；少量矸石由铲斗车直接排到非通行的巷道横贯中。1. 井底车场的形式和布置方式根据矿井开拓方式，主斜井、副斜井和大巷的相对位置关系，确定为折返式井底车场，副斜井、井底车场铺轨以矿车辅助运输，大巷辅助运输为无轨胶轮车，在井底车场的大巷北侧设环形换装站，以满足矿车与无轨胶轮车之间的材料调换。井底车场布如图4-11。2. 空重车线长度井底车场空、重车线调车线长度按1.5倍列车长度考虑，一列矿车为20个车厢，采用1.5t固定箱式矿车，型号为MG1.7-9B,外形尺寸（长×宽×高）2400×1150×1150（mm），故取调车线长度为70m。换装站硐室用于材料、设备的换装，长度为80m，可同时对两套胶轮平板车进行换装，硐室内一端布置2台40m行程的10t电动葫芦桥式起重机用于物料与一般设备换装，另一端布置2台一组的20t电动葫芦桥式起重机用于支架等重型设备的换装。3. 调车方式井底车场内设2台蓄电池机车（轨道），车场内的