首山煤礦畢業設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 壓較大。③井筒設在井田中央時，兩翼分擔比較均勻，各水平兩翼開采結束的時間比較接近。如井筒偏于一側，一翼過早采完，然后產量集中于另一側，將使運輸，通風過于集中，采煤掘進互相干擾，甚至影響全礦生產。④實際工作中，由于井田地質條件和其他因素的影響，只要盡可能使兩翼均衡，同時可將井筒布置在靠近高級儲量地段，使初期投產的采區地質構造簡單，儲量可靠。從而使礦井建設投產后有可能的儲量和較好的開采條件，以便迅速達到設計能力。（2）井筒沿煤層傾向的位置立井開拓時井筒沿煤層傾向位置的幾個原則。井筒設在井田中部，可使石門總長度最短、沿石門的運輸工作量小；井筒設在淺部時，總的石門工程量雖然稍大，但初期（第一水平）工程量較及投資較少，建井期較短；井筒設在深處的初期工程量最大，石門總長度和沿石門的運輸工作量也較大，但如煤系基底有含水特大的巖層，不允許井筒穿過時，它可以延伸井筒到深部，對開采井田深部及向下擴展有利；而在淺、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井開采，生產系統較復雜，環節較多。從保護井筒和工業場地煤柱損失看，愈靠近淺部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，則煤柱損失愈大。（3）對掘進與維護有利的井筒位置為使井筒的開掘和使用安全可靠，減少其掘進的困難及便于維護，應使井筒通過的巖層及表土具有較好大的水文、圍巖和地質條件。雖然用特殊鑿井法可以在水文地質情況復雜的條件下掘砌井筒，但所需的施工設備較多，掘進速度慢，掘進費用高。因此，井筒應可能不通過或少通過流沙層、較厚的沖積層及較大的含水層。為便于井筒的掘進和維護，井筒不應設在受地質破壞比較劇烈的地帶及采動影響的地區。井筒位置還應使井底車場有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進和維護。綜上所述，根據本礦的實際條件，在走向方向上：布置在井田儲量中央有利于礦井的兩翼開采，有利于通風、運輸、工作面的接替，故井筒位置選在井田走向中央。在傾斜方向上：布置在井田中央可以避免布置在井田淺部時形成的過長石門開拓，也可以避免布置在井田深部所造成的工業廣場壓煤過多。故井筒位置選在井田傾向儲量中央。井筒數目的確定根據目前的技術經濟條件，采用立井開拓時，立井的數目至少在兩個以上。同時根據本井田具體的條件，兩個立井可以滿足井田運輸的要求，在本礦井設計井筒位置還應使井底車場有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進和維護中，將西北部邊界風井和主、副井作為礦井的初期工程。因此，本礦井設計為三個井筒即：主井、副井和回風立井。井筒用途、布置及裝備主井主要負責煤的提升；副井負責升降人員、設備、材料及提升矸石等，并兼作通風、排水；風井總回風兼做安全出口。（1）主井①主井井筒裝備采用剛性裝備剛性罐道,主井罐道梁采用組合罐道、山形式布置，罐道與罐道梁的連接方式采用鋼軌連接。②主井提升采用箕斗，用q=(ocaT)/(3600Nt1)求出一次提升量，再按松散煤的容重計算出松散體積，選擇一對16t箕斗提升。③主井井筒采用圓形斷面，這里選用JDG16/1504標準底卸式四繩16t箕斗。井筒支護采用混凝土厚度450mm，充填混凝土50mm罐道梁中心線間距，可用下式求得：H＝a＋2h＋S0 =3328mm （）式中：a——兩側罐道之間間距，取a=2900mm；h——組合鋼罐道高度，取h=158mm。S0——罐道與罐道梁連接處凹槽墊板寬度，取S0=112mm。主井井筒斷面見圖。 主井平面布置圖（2）副井：副井井筒裝備采用剛性裝備，主要負責通風任務。①副井井筒裝備采用剛性裝備（剛性罐道）,罐道梁采用工字鋼、通梁式布置，罐道與罐道梁的連接方式采用鋼軌連接。②副井提升設備采用1噸單層雙車多繩摩擦提升罐籠，根據礦車規格和《設計規范》有關要求驗算，選用GDGY12/754型多繩提升罐籠。，罐道梁采用20b工字鋼。③副井井筒斷面選用圓形 副井平面布置圖3號罐道梁中心線間距可按下式求出：L1＝a+2h+S0=1674mm （）L2＝B+f2+b2/2 =1584mm （）式中：L1 —— 1～2號梁中心線，mm；L2 —— 罐道中心線與2號罐道梁中心線間距，mm；a —— 兩側罐道之間的距離，1114mm；h —— 木罐道厚度，200 mm；S0 ——罐道與罐道梁連接處墊板凹槽處寬度，取S0=160mm；b2 ——2號罐梁寬度，取168mm。梯子間尺寸M、S、T根據梯子間、管道間布置，可按下列公式計算M=600+600+m+=1361mm （）式中：600 —— 兩梯子中心距，mm；600 —— 梯子中心到壁板距離加另一梯子中心到井壁距離，mm；m —— 梯子間隔板總厚度，金屬梯子間m=77mm；，左側布置梯子間，右側布置管路，最后，根據圖解法解出井筒的直徑（5500mm）以及罐籠在井筒中的位置。（3）風井：風井用于礦井回風，兼做安全出口。M、S、T與罐籠井筒一樣，取決于梯子間的布置和結構尺寸。最后，根據總回風量及梯子間布置確定井筒的直徑(5000mm)。風井除用作通風外，一般又可作安全出口。因此，風井井筒內應設置梯子間。井口布置包括安全出口及風硐等，風井直徑為5000mm。 井筒位置的確定井筒是井下與地面出入的咽喉，是全礦井的樞紐。井筒位置的選擇對于建井期限、基本建設投資、礦井勞動生產率以及噸煤生產成本都有重要影響，因此，井筒位置一定要合理選擇。選擇井筒位置時要考慮以下主要原則：有利于井下合理開采（1）井筒沿井田走向的有利位置。當井田形狀比較規則而儲量分布均勻時，井筒沿井田走向的有利位置應在井田的中央；當井田儲量分布不均勻時，井筒應布置在井田儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運輸工作量最小，通風網絡較短，通風阻力小。應盡量避免井筒偏于一側，造成單翼開采的不利局面。（2）井筒沿煤層傾向的有利位置。在傾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同時考慮到減少煤損，盡量讓工業廣場保護煤柱圈住一些影響生產的地質構造和斷層。有利于礦井初期開采選擇井筒位置要與選擇初期開采區密切結合起來，盡可能使井筒靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道工程量，節省投資和縮短建井期。 盡量不壓煤或少壓煤 確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業廣場保護煤柱，做到不壓煤或少壓煤。為了保證礦井投產后的可靠性，在確定井筒位置時，要使地面工業場地盡量不壓首采區煤層。有利于掘進與維護（1）為使井筒的開掘和使用安全可靠，減少其掘進的困難及便于維護，應使井筒通過的巖層及表土層具有較好的水文、圍巖和地質條件。（2）為加快掘進的速度，減少掘進費用，井筒應盡可能不通過或少通過流沙層、較厚的沖積層及較大的含水層。（3）為便于井筒的掘進和維護，井筒不應設在受地質破壞比較劇烈的地帶及受采動影響的地區。（4）井筒位置還應使井底車場有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進和維護。便于布置地面工業場地井口附近要布置主、副生產系統的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統之間互相聯接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術條件，應盡量避免穿過村鎮居民區、文物古跡保護區、陷落區或采空冒落區、洪水侵入區；要盡量少占農田、果園經濟作物區，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。為考慮長期運輸的行車安全和管理，要盡量避免與公路或其他農用道路相交，力求使接軌點位于編組站配線一側。通過以上分析，考慮到首山一礦實際情況：由于井田西部邊界距京廣鐵路很近，故為便于地面運輸及工業廣場布置，主井井筒位置布置方案也可以選擇在井田西部邊界附近。故綜合以上信息將主、副井筒位置定在井田中央，既可以將井田按走向均分為東西兩翼，并且減少優質煤的損失。為了使通風路線最短并減少初期建井工程量，故將風井至于井田北部邊界。 井田開拓方式的確定井田主要開采2號和4號煤層，下部煤層距離較遠，結構復雜且受奧灰水的影響暫不能開采后期可根據需要進行井筒延伸開采2號煤層以下的煤層。設計中只針對2號煤層。煤層傾角平緩，為8～14176。，平均為11176。，為緩傾斜煤層，故設置兩水平開采，第一水平水平標高為100m，第二水平水平標高為300m，采區式開采。其中350m標高以上的均采用上山開采，350m標高以下的采用下山開采。 水平的巷道設計2號煤層平均厚度為5m，賦存穩定，底板起伏不大，為緩傾斜煤層，煤層厚度變化不大。本設計擬將開采水平大巷布置在煤層底板堅硬巖層中，巖石大巷的優點如下：在距煤層一定距離的巖層中掘進，基本上可保證取直且保持一定方向，巷道彎曲小，有利于運輸。巷道維護條件好，煤柱損失量小，安全條件好礦井開拓大巷布置在巖層中，留大煤柱護巷，大巷間距30m。由于礦井瓦斯涌出量不大，不用設置額外的回風大巷。布置一條運輸大巷，一條軌道大巷，共兩條大巷，礦井生產集中，運輸大巷采用帶式輸送機運輸，軌道大巷采用電機車運輸。 開拓方案概述開拓方案的提出首山一礦地形平坦，地面標高為+200m，不適宜采用平硐開拓；井田范圍內煤層處于+100—550m層位，開采深度較大，不適宜斜井開拓。本礦井采用立井開拓方式，并且采用一正一副兩個井筒，邊界開鑿風井，作為回風使用兼作安全出口。由于本井田位于平原地帶，地勢平坦，可采煤層埋深大，且傾角不大，在井田各部分的埋深不同，差別比較大，又考慮到本礦井為大型礦井，為適應相應的提升能力，和機械化程度,早投產的要求, 顯然，采用平硐開拓不現實，所以，所有方案均采用立井開拓。（1）提出方案：根據以上分析，現提出以下四種在技術上可行的開拓方案，分述如下： 方案1：立井延伸三個水平開拓方案。主井布置在井田中央，主井副井首先打到150水平，通過石門找到煤層，布置第一水平大巷。主副井延伸至300水平，通過石門找到煤層，布置第二水平大巷。主副井延伸至500水平，通過石門找到煤層，布置第三水平大巷。方案2：立井三水平加暗斜井開拓方案。加主井布置在井田中央。主井副井首先打到100水平，通過石門找到煤層，布置第一水平大巷。通過暗斜井找到煤層，布置第二水平大巷。從二水平暗井延伸找到第三水平大巷。方案3：立井延伸加暗斜井三水平開拓方案。主井布置在井田中央。主井副井首先打到100水平，通過石門找到煤層，布置第一水平大巷。主副井延伸至300水平，布置第二水平大巷。通過暗斜井找到450水平煤層，布置第三水平大巷。開拓方案的比較（1） 開拓方案技術比較立井開拓時，井筒位置的幾個布置方案剖面圖可見圖。三個方案相同的不需參與比較的項目，包括礦井的設計生產能力、水平劃分。通風方式，采區劃分，主、副井井筒斷面及裝備，風井井筒及斷面，總回風道的布置。技術綜合分析：方案一有效避免了首采區下山采區的形成，使開采較為容易。但是石門開掘過多，工程量較大。方案二減少水平數量，提升環節減少，主要問題在于對于形成了采區下山，不利于通風和排水。放棄方案二。方案三和方案三基本相同，只是在水平延伸有區別，方案三是利用暗斜井延伸，方案一是采用立井延伸，在技術上都合理。 三種開拓方案技術比較表 優缺點方案優 點缺 點方案一避免了首采區下山采區的形成，使開采較為容易。減少了通風、排水、掘進、運輸等方面的問題。水平較多，開鑿井底車場工程量大。第三水平的石門較長，工程量大，運輸線路較長。提升環節多。方案二兩個水平進行開拓，相對運輸環節要簡單，井底車場工程量大大減少。井下運輸距離要短的多。450水平要暗斜井開拓，輔助提升設備較復雜維護較為困難。開采450水平時，煤炭、材料都要經過暗斜井，提升環節多。這種開拓方式形成兩個下山采區，對于掘進、運輸、通風、排水等帶來較大困難。方案三較方案一基本相同，只是井筒延伸改稱暗斜井延伸，開拓工程量小。斜井開掘要比立井簡單得多，且投資小得多。避免了下山采區的形成，使開采較為容易。1暗斜井輔助提升運輸較復雜困難。從技術上，只有方案一和方案三是可行的，水平服務年限等也均符合要求（年產180萬t的礦井第一水平服務年限應大于25年，兩種方案都已經達到26年，滿足要求）。兩者區別在于對于第三水平延伸方式不同，分別是主副井井筒延伸采用石門揭露煤層和采用暗斜井配合石門開拓。并且第一水平兩種開拓相同，只要比較第二水平方式的工程量即可。（2） 開拓方案經濟比較方案一和方案三有差別的工程量在于第二水平的基建費和工程量，計算匯總結論： 三水平基建費及工程量長度（m）斷面（m2）工程量（m3）單價（元/10m）費用（元）方案一主井延伸15074547副井延伸15074547石門172731552總計方案三主暗斜井35772副暗斜井35772總計經以上比較項目中可得。可見方案三優于方案一。由以上比較可看出，方案三比方案一的綜合費用低，（選擇方案三為最優方案）兩方案中井底車場的形式和建設費用雖稍有差別，但相對較小，故也未予以比較，本次設計即采用方案三。 水平高度的確定開采水平的確定是開拓的關鍵，它直接影響礦井的基本建設投資及生產經營費用，使井田開拓的重要參數。開采水平的高度根據煤層的賦存條件、生產技術水平及水平接替等因素綜合考慮確定。設計時應從以下幾方面進行分析論證：