采礦學畢業設計-井田采區布置設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 首采區煤層。 （ 5） 地質及水文地質條件對井筒布置的影響 要保證井筒、井底車場及硐室位于穩定的圍巖中，應使井筒盡量不穿過或少穿過流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應力區。 （ 6） 井口位置應便于布置工業場地 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。 （ 7） 井筒井口位置的標高應高于當地 的歷年最高洪水位。 風井位置的選擇 本井田 的井田上部有煤層露頭，為了盡可能的少壓煤和利用煤層的風氧化帶正好在井田的上邊界中部這一地理優勢，因此將風井布置在煤層露頭的中國礦業大學 2021 屆本科生畢業設計 第 14 頁 包圍圈內，為了避免后期通風路線過長需要在工業廣場上另開設一風井以達到最小的減少煤的損失的目的 。 表 41井筒的坐標 坐標 井筒 X軸 y軸 主井 3756875 3946300 副井 3757775 3946285 風井 3757840 3947750 確定工業廣場位置 礦井工業廣場屬于一級保護 建筑，工業場地的選擇主要考慮以下因素。 （ 1） 盡量位于儲量中心，使井下有合理的布局。 （ 2） 處于當地主導風向的上風向，避免空氣污染。 （ 3） 占地面積盡量小，盡量做到不搬遷村莊。 （ 4） 盡量布置在地勢比較平坦、地質條件較好的區域，同時工業場地的標高要高于歷年最高洪水位。 （ 5） 盡量減少工業廣場壓煤量。 綜合以上五條原則，結合本礦的具體情況，井田中部的地面標高為最高并且遠離村莊，因此把工業廣場選在井田的中部。 確定開采水平位置、標高及水平垂高 本礦井為中型礦井，井田可采儲量有限，故借鑒現有礦井的經驗確定開采水平的數目為兩個。 合理的開采水平垂高應以合理的階段垂高（斜長）為前提，并使開采水平有合理的服務年限，有利于礦井水平和采區的接替，還要有較好的技術經濟效果。設計時主要考慮以下因素： （ 1） 階段斜長 目前，煤炭運輸、輔助提升、行人條件和合理的區段數目是制約階段斜長的主要因素，階段斜長在隨著先進設備的不斷出現有加大的趨勢，目前一般可達到 1500m，少數能達到 2021m。 （ 2） 有利于采區正常接替 階段斜長增長，采區儲量多，采區服務年限長對采區接替有利。 （ 3） 經濟上有利的水平垂高 開采水平垂高過小，造成嚴重的 采掘失調，合理的增加水平垂高，可以減少水平數目，減少基建工程量，目前我國礦井一般的階段垂高如表 42所示。 中國礦業大學 2021 屆本科生畢業設計 第 15 頁 表 42我國礦井階段垂高表 井型 緩傾斜煤層 /m 傾斜煤層 /m 急傾斜煤層 /m 大中型礦井 100～ 250 100～ 200 100～ 150 小型礦井 60～ 100 80～ 120 80～ 120 根據本礦實際情況，煤層傾角較小，平均為 7186。 左右，煤田的傾向長度比較短，因此取第一水平和第二水平的垂高取 100m。 階段運輸大巷位置的選擇 由于運輸大巷不僅要為上水平開采的煤層服務還將作為開采下水平 煤層的總回風道，其總的使用年限達數十年以上，為了便于維護和使用，應不受開采個煤層的采動影響。 大巷布置在煤層中的優點是：容易施工，掘進速度快，掘進費用低，便于機械化作業，掘進中可以進一步探明煤層變化情況和地質構造。缺點是巷道受采動影響，維護困難，維護費用高，大巷兩側要留 30m～ 40m 煤柱，煤炭損失較大，采區發生火災時，不易密封。 大巷布置在巖層中的優點是：巷道維護條件好，維護費用低，巷道施工能按要求保持一定的方向和坡度；少留煤柱或不留煤柱，減少煤炭損失，便于設置煤倉；在有瓦斯突出和自然發火危險的礦井中，采區 封閉好。缺點是巖石工程量大，掘進施工困難，掘進速度慢，掘進費用高。 綜合以上各方面的因素，大巷布置在煤層中經濟上雖然占有很大的優勢，但相對于巖石大巷而言技術上很難達到很好的支護效果，安全上得不到保證。大巷布置在煤層底板巖石中，可采用目前先進的跨采技術，提高煤炭的采出率。 因此，本礦井第一水平階段運輸大巷布置在距二 2煤層底板 15m 的穩定細砂巖 中。 井田開拓方案的確定 本井田地形平坦，表土較厚且有流沙層，所以采用立井開拓，并按流沙層較薄，井下生產費用較低的原則確定了井筒位于井田走向中部流沙層薄處。采用一個 主立井和一個副立井，為了減少穿越流沙層開鑿風井的數目和限于本井田的儲量而少壓煤采用風井布置在煤層露頭之外，并且整個礦井服務年限中采用混合式通風方式，立井井筒采用特殊方法施工。 根據井田條件和礦井設計規范的有關規定，本井田可劃分為 1～ 2 個水平 ，階段內采用采區和帶區的的混合的準備方式，第一采區為兩翼開采，約 5個階段，第二采中國礦業大學 2021 屆本科生畢業設計 第 16 頁 區為單翼開采，有 10 個階段，第三采區為單翼開采，共有 8 個階段，每一個階段沿走向長約 1000m，本礦井為一礦一面的高效礦井，因此只需在生產采區布置一個工作面和一個備用面，可以滿足生產任務。 根據煤 層賦存情況和礦井可采儲量，遵照礦井設計規范規定，將礦井生產能力確定為 150 萬 t/a，儲量備用系數按 計算，因為本井田制約備用系數的因素相對較少。可以知道本礦井的服務年限為 60a，本井田的主要可采煤層為二 2煤層，為單一的煤層開采，為了減少煤柱損失和保證大巷維護條件 ，大巷布置在煤層底板下的砂巖內，其它采區上山均布置在煤層中，最后再加以回收，第二水平開采時，再在工業廣場掘一風井變主要的通風方式為中央并列式，因此在確定開拓方案時，風井的比較方案將在第九章做進一步的討論。 綜合本礦井各方面的因素，在保證安全的條件 下，提出了五種方案，其具體的 布置情況可以參考如下： 方案Ⅰ 立井兩水平 一水平 480 采區布置 二水平 580 帶區布置 方案 Ⅱ 立井兩水平 一水平 440 采區布置 二水平 580 帶區布置 中國礦業大學 2021 屆本科生畢業設計 第 17 頁 立井兩水平開拓 主暗斜井延伸 副立井直接延伸 一水平 480 二水平 580 方案 Ⅲ 方案Ⅳ 立井兩水平開拓 主暗斜井延伸 副立井直接延伸 一水平 440 二水平 580 方案 Ⅴ 中國礦業大學 2021 屆本科生畢業設計 第 18 頁 目前方案比較法是我國確定礦井開采設計方案時應用最廣泛的方法，方案比較法的實質就是對不同的方案進行技 術經濟分析和對比，從中選出相對最優越的一種方案， 一般情況下應比較以下內容： （ 1） 工程量。應分別按實物單位計算。 （ 2） 基本建設投資。可分別按價值單位計算井巷和地面建筑、機電設備安裝及其它工程費用。 （ 3）基本建設費 （ 4） 機電設備及主要材料需用量。 （ 5） 生產經營費，可按生產過程計算生產經營費用，其中包括巷道維護費，運輸提升費、通風費和排水費。 （ 6） 其他。礦井生產能力，煤炭采出率，巷道掘進率。 根據以上的原則和本井田的情況： 本井田地勢平坦位于黃淮沖積平原的東部，西北高東南低，坡降為 1/4500～ 1/600。可 見本井田不能采用平硐的開拓方式，井田沖積層和表土層很厚，開鑿斜井困難，不易維護。況且煤層傾角較小若采用斜井，其井筒長度太長，煤損失較多。因此排除了斜井開拓的可能性。因本井田涌水很大，使用上下山開采在技術上的困難較多并且排水費用也很高，尤其是在下山掘進的過程中排水困難更多。故決定在階段內均采用上下山開采并否定了單水平上下山的開拓方案 Ⅴ ，本煤層平均厚度達7m，屬特厚煤層并且煤的硬度不大，若布置煤層大巷，該大巷將服務整個礦井的第一水平的開采，維護費用很高，將會造成煤的噸煤成本加大，為了降低成本和再技術少遇困難，采 用在煤層底板下的堅固砂巖內布置大巷。上述的五種方案除方案 Ⅴ 技術上不可行以外，其余方案均屬技術上可行，那么下面就其余的四個方案進行經濟比較，以確定經濟上合理的一個方案，使礦井的總經濟費用達到優化的目的。具體的經濟費用比較項目如表 4表 4單水平立井開拓 440 水平 中國礦業大學 2021 屆本科生畢業設計 第 19 頁 表 4表 4表 4表 48。 表 43 技術上可行各方案粗略估算費用表 方案 項目 方案 Ⅰ 方案 Ⅱ 生 產 經 營 費 /萬元 第 一 水 平 立井提升 10430 = 立井提升 =3798 石門運輸 10430 = 石門運輸 = 續 表 43 技術上可行各方案粗略估算費用表 方案 項目 方案 Ⅰ 方案 Ⅱ 立井排水 1180 24 365 34 = 立井排水 1180 24 365 30 = 生 產 經 營 費 /萬元 第 一 水 平 立井提升 = 立井提升 7726 = 石門運輸 = 石門運輸 7726 1 = 生 產 經 營 費 /萬元 第 一 水 平 立井排水 1180 24 365 26 104= 立井排水 1180 24 365 30 104= 小計 基 建費用 /萬元 石門開鑿 990 104 石門開鑿 990 104 中國礦業大學 2021 屆本科生畢業設計 第 20 頁 = = 總計 費用 /萬元 費用 /萬元 百分率 100％ 百分率 ％ 方案 項目 方案 Ⅲ 方案 Ⅳ 基建費 /萬元 主立井開鑿 515 104= 主立井開鑿 475 104= 主暗斜井開鑿 1004 104= 主暗斜 井開鑿 1370 104= 續 表 43 技術上可行各方案粗略估算費用表 方案 項目 方案 Ⅲ 方案 Ⅳ 小計 小計 生 產 經 營 費 /萬元 立井提升 10430 = 立井提升 =3798 主暗斜井提升 1 = 主暗斜井提升 7726 = 生 產 經 營 費 /萬元 排 水 費 一水平 1180 24 365 34 104= 排 水 費 一水平 1180 24 365