采矿工程专业论文

采矿工程专业论文 第一章 井田概况及地质特征 第一节 井田概况 一、交通位置 萍乡矿物局的安源矿，位于江西省萍乡市之东南，煤田范围根据目前了解，它东起高坑高岗埠，西至安源五坡下，走向长一万零五百公尺，倾斜长三千三百公尺，一勘探线H线为界，今为高坑安源两个井田。 安源矿井在萍乡市东南5km的安源镇，距萍乡矿务局所在地高坑8km，南翼补勘的工作台范围，东起H勘探线，西止第II勘探线，上至-150水平采空区，下至上 2Rf2断层止，走向长3550m，倾斜宽160-335m，面积约为94.3m。有公路绕经萍乡市区，至萍乡市5km，至高坑公路10km。安源至萍乡市有铁路支线与浙赣路线衔接于萍乡车站，支线长5km。安源至附近各大城市铁路里程表见表1-1-1: 表 1-1-1 安源至附近各大城市铁路里程表 城市名称 株洲 广州 长沙 南昌 武昌 上海 87 765 138 299 497 1057 距离(km) 交通非常方便。 安源矿交通位置图1-1-1: 图1-1-1 安源矿交通位置图 二、地形地势 井田地形为平原地貌，地势比较平坦，偶有一些小山包。本设计范围(?0,露头线)地形地势较平缓。矿区西南较高东北较低，山脉走向一般为北30?,45?东，南30?-45?西。山脉成排，唯天子山高耸西南，海拔+596.7m，在井田之中部有摩天顶，麻天南山三丘田等山系，形成高500m以上的主要分水岭。在围绕主要分水岭的四周，为海拔350m以上山区，井田东北及北部外围大部为高出250m的中高山地，井田西南双凤河两岸为河床陛地，地势较低，井田东北边第三纪红土层，垢陵带为稀少的荒野，黄坑谷地位于中高山区中部。 在断层南翼摩天岭猪栾心等山将水系分之为二，山系西北降水流向土善冲，三家冲流域，东南降水流向紫家冲双凤村流域，在上层山系南部天子山海拔500m，以上为本井田东西分水岭，山脉以东的水经王家源，芦溪河流袁江，以西南水系由双凤村流域经双凤河，经湘东流入湖南醴陵渌水河，井田边内和周围丘陵带比较起来侏罗红地层形成了北东南西走向，延续的高山。为湖南渌水与江西袁江流域的主要分水界。 安源镇位于井田西北，长约1000m，除少数商店外多为住户，老萍矿集中在安源集镇附近，但重要建筑物如洗煤台，机厂等均已经遭到破坏，仅留基地，部分办公室住房尚可利用，上述建筑物均在井田境界线以外。 三、河流的分布及范围，河流的流量、流速及最高洪水位等 全区共划分为霸善冲流域、紫家冲流域、班鸠冲流域、黄坑流域、王家冲流域和双凤村流域等主要流域，在摩天岭及猪栾心分水岭以北的坝善冲、三家冲、班鸠冲和院冲流域之水汇于沙翼湾里以下合而为一水路，流入萍乡河，这四条溪流与煤田关系不大多地表径流形式出井田，在分水层岭以南、紫家冲流域、老山里、王家源水坑一带及双凤村流域与本煤田关系最大为煤系地层破碎带渗水的补给区，整个看来本巴溪流多为V字形的幼年河谷，地层坡度均在20?,30?之间，因而地表径流有降雨骤涨，雨停水骤退的特征。在本井田区范围内水塘较少，主要分布在井田北部农田区并且多为死水塘。 最高洪水位 +103 m 铁路 +134,+137m 安源镇政府 134.5m 工业广场 +134,+155m 点平巷标高 +144.6m 四、气象及地震情况 1、矿区气候性质及气温变化 本区属大陆性亚热带，四季气温相差很大，年平均温度为19?C，6月至8月较热，最高温度41?C，12月至翌年3月较冷，最低温度为0?C左右。 2、雨季时间，年平均及最大降雨量，年蒸发量 矿区平均月降雨量148.48mm，年平均降雨量17814.78mm，3月至6月雨量最大。 雨季为4月,7月 降雨量最小期间为10月,12月 月降水量最大411.2cm 月降水量最小为10cm 雨水年蒸发量平均1201.4mm 3、全年最大频率风向和最大风速 矿区风向夏季多东南风，冬季多西北风，最大风速为17m/s。多在每年12月,1月，风向为西风及东北风，平均最少为9,10月，风速0.85m/s。 五、矿区经济概况 矿区处于浙赣线湘赣段，附近交通较发达，四周公路环绕着，与高坑公路相接，有一百多年的开发历史，经济起步较早，有良好的经济和历史文化基础，有利于煤田的开发及利用。 六、文物古迹及其它地面建筑等情况 文物主要有安源煤矿大罢工纪念馆，在其南20里处有孽龙洞等有待开发的多处风景点，四周青山环抱，有较好的旅游、观光发展前景，以及矿区的秋收起义会议室，农民运动讲习所，原德国矿师办公驻地等地方都有很好的纪念及观光价值，在煤矿开采时应充分考虑上述因素，把对环境的破坏减少到最低限度，把对空气的污染控制在最理想的状态。建设成一个集采矿、发电、旅游观光为一体的综合发展格局。 七、水源和电源 周围没有大的河流经过，主要靠地表及地下水，电源靠近萍乡市，矿区距离萍乡市较近，电力较充分，也可在煤矿附近建设电厂，使用一级能源变为二级能源。增加煤炭的附加值，也使煤炭的销路及利用更加合理，也可实现可持续发展，这是未来发展的方向。 第二节 地质特征 、地质构造 一 1、 萍乡高安煤田属中生代侏罗纪安源煤系，其下一般与三叠纪慈荫享系呈不整合接触，个别地区与二叠纪小江边灰岩不整合接触，其上在煤田东北之高坑井田内有较厚的第三纪红色砂砾层所掩盖，在安源井田区域内煤系地层多暴露地面，部分地区有第四纪冲积层。 煤系地层总厚度平均710m，上部之三丘田煤组及爱坡里煤较为普遍，为可采煤层，下部紫家冲煤组称下煤组，在安源井田区域内含主要可采煤层3,4层，为本煤田之主要含煤地层。 组合称上煤组，含主要不规则煤层4层，其中第三第四两层分布安源煤系是在印支运动主幕形成的褶皱基底上沉积的煤系的沉积与展布方向主要新华夏构造体系的控制，褶皱呈北东-南西向展布，西端偏转，呈北东向，正内褶皱频繁，断裂发育，构造及复杂，由于萍乡运动影响，在区域上，客观存在安源煤系与下伏地层走向相交，二者呈角度不整合接触。 本区的基本构造形态为较开阔的不对称的向斜。 2、地质年代，地层层序，沉积厚度及岩石特征 地层按自上而下次序分述如下: 1)、第四纪冲积层在安源井田内多为黑色风化土壤一般厚度不超过10m高，有黄色风化土壤。 2)、第三纪上新统红色沙砾岩主要是石英质或砂质沙砾及粘土构成，分布于高坑井田小冲高岗埠一带最厚达200m，安源井田的坝善冲冲口亦有局部分布。始新统砾岩泥质砂岩及页岩分布于煤田东北的唐枚山，乱石岭，九里坪及三家冲一带。 3)、侏罗纪 (1)、三丘田煤组(J):多为砂岩砂质页岩及页岩互层，质地坚硬，构成区内高山，总7 厚度193m左右，其中含煤三层即第一层，第二层及第三层，底部有不规则的砾岩。 (2)、爱坡里煤组(J):以页岩及砂质页岩为主，含煤一层即第四层，其下部与三家冲6 页岩成假整合接触，厚约0,150m左右。 (3)、三家冲页岩(J):为深灰色页岩，夹菱铁矿，厚度140m左右。 5 (4)、老虎冲砂页岩(J):为深灰色砂质页岩与砂岩互层夹薄层页岩，厚度0,130m。 4 (5)、天子山砂岩(J):为灰白色厚层状砂岩，下部较粗，厚度0,500m。 3 (6)、紫家冲煤组(J):为本煤田主要含煤层，下部多为砂岩及砾岩，上部多页岩含煤2 十余层，其中2-5层可采，主要煤层为砚子槽(油沥槽),硬子槽(三夹槽)及大槽等三层地层自东北向西南逐渐变薄，平均厚度160m左右。 (7)、底部砾岩(J):为灰岩，燧石砂岩及三叠纪黄绿色之千枚状页岩泥质粘结，安源1 井田区域内本层厚度在北翼坝善冲一带厚约80m,东南至紫家冲一带渐次变薄。 4)、三叠纪:为黄绿色千枚状页岩及黄绿色岩夹薄层页岩有石英脉侵入其上直接与底部砾岩接触。 5)、二叠纪 (1)、鸣山层:大部为灰黑色燧石，局部为浅灰色薄层砂质页岩。 (2)、茅江灰岩:为浅灰色块状灰岩。 (3)、小江边灰岩:为薄层状灰色灰岩与黑色页岩互层。 煤层综合柱状图见图1-2-1: 二、煤系地层走向，倾斜，斜角及其变化规律 高安煤田基本上为向斜构造平均走向北东40?，倾角为10?-30?，安源井田走向长3000m，在煤田向斜轴部大致顺走向有一纵逆大断层将井田切割为南北两翼，向斜北翼构造复杂且自勘探线为第II线以东之煤系地层大部分侵蚀殆尽，第II勘探线以西之北翼煤系地层尚局部保存。 煤田向斜南翼平均走向为北偏东40?，地层较平缓，一般倾角10?,30?，西端之黄坑一带，地层掀起，地层减薄，走向转为东西倾角加大，一般在30?,40?，向斜北翼构造较复杂，井田内武功岭全部为侏罗纪下部紫家冲煤层组地层构成，以坝善冲，武功岭为中心，地层分向东南，西南，西北三面倾斜形成一穹隆构造，东北延长至风车坡形成一背斜构造，武功岭西南至三家冲地层走向为北西——南东，平均倾角25?，向西南倾斜与南翼地层互成丁字形，但东南至挂壁山，鸡子尖地层走向徐徐转为北东——西南，倾角加大平均约50?，在西南至黄坑健地层走向几乎与南翼一致，向西北倾斜倾角减小，只因受上述RF纵逆断层影响其地层不能与南2 翼地层相连结。 三、断层和褶皱发育情况及其分布规律，陷落柱，剥蚀带等其他构造情况 1、井田内主要褶皱如下: (1)、黄坑健油菜冲倒转向斜:黄坑健山顶为侏罗纪上部之三丘田煤组构成，其南北山麓均有爱坡里煤组及三家冲页岩相对重复露出，形成向斜，走向为东北——南西，两翼均向西北倾斜，但南麓倾角较小，平均35?，北麓倾角较大，平均60?，此向斜西起五坡下东至三家冲与武功岭穹隆构造之西南一端衔接。 (2)、文冲，斑鸠冲向斜:向斜位于文冲一带，以烂屋坡背斜为折转轴与前述向斜遥相对称，爱坡里煤组地层再度两次露出，根据地面观察，其幅度应较黄坑健油菜冲向斜小，轴面亦向西北倾斜。 (3)、烂屋坡红火眼背斜:为通过上述两向斜之折转轴所形成之倒转背斜，背斜之西南端掀起，东北端下插，与武功岭穹隆构造及文冲，斑鸠冲向斜衔接，卒至消失，背斜南翼因素冲断层使轴部之二叠纪鸣山层部分逆掩于南翼紫家冲煤组底部之上。 2、煤田内断层如下: (1)、RF纵逆断层:东起毛仙庙经云岭至上坪以西为第三红色岩层所掩盖，平1 均走向约北东50?，为北翼上升之逆断层，北西二叠纪鸣山层上升直接与西南侏罗纪底部砾岩接触。 (2)、RF楠木坑野猪窝断层:由黄坑起经楠木坑风车坳野猪窝以北，金山庙，2 安源井田被其切割，平均走向北东50?，断面向西北倾斜，倾角约71?，亦为北翼上升之逆断层，垂直落差在第III勘探线以东较大，约500m，以西落差较小。 (3)、RF灯心汤豆子窝断层:东起高坑豆子窝，西至锡坑沈公庙，平均走向约3 东北50?，本断层向西延展至炭冲里卒至消失。 (4)、栗树下老虎冲正断层:东起高坑老虎冲西至锡坑栗树下，为北盘下落之正断层，断距约15m，过H勘探线即消失。 四、煤层及煤质 1、含煤层数，煤层厚度，层间距，顶底板岩性及其变化规律，煤层硬度和节理发育情况 安源井田下煤组有大小煤层十余层，其主要可采煤层3,5层，其名称因地不同，根据勘探及井巷资料对比将其相当层位综合列表如表1-2-1: 表1-2-1 煤层层位综合表 安 源 与下层高 坑 特 征 说 明 层间次 南 翼 北 翼 距(m) 1 小底板 12 煤质较硬顶底板均为砂岩 2 大底板 14 顶底板为沙质页岩，发育良好 3 一夹槽 20 层薄夹石多顶板为砂岩或砾石 4 油沥槽 利壁槽 砚子槽 25 顶底板均为较致密页岩灰分高 5 三夹槽 一号大槽 硬子槽 60 顶板为砂岩或砾岩煤质较硬 6 大槽 二号大槽 大槽 10 煤层厚顶板为黑色页岩 7 麻姑槽 麻姑槽 100 上部有较厚之炭质页岩底板为黄色页岩 8 三号大槽 扫边槽 顶板为炭质页岩底板为灰色页岩煤层含 硫高 2、煤层结构，夹石的岩性，厚度及分布规律，结核伴生情况，煤层露头及风氧化带 各层煤特征分述如下: (1)、小底板槽:顶底板均为石英质砂岩，煤层厚度0.49,2.18m中含炭质岩夹 ,0.7m，在II，III勘探线间发育较好。 石层厚0 (2)、大底板槽:顶底板为砂质页岩或页岩，估计煤层厚度为1.0m左右，发育情况与小底板相同。 (3)、一夹层:本煤层薄夹石多，老资料记载煤层厚度0.3,0.45m，现有钻孔仅I孔见到本煤层厚0.2m，顶底板根据老萍矿东平巷剖面及钻孔对照为砂砾岩。 0.8 (4)、砚子槽:即油沥槽，顶底板均为黑色较致密页岩，煤质灰分较高，一般在35%以上，多为炭质页岩与煤互层，厚度变化甚大，一般可采厚度0.59,1.68m，平均1.0m左右，在III勘探线以东，发育较好，III勘探线以西因其上与爱坡里煤组呈不整合接触，煤层多被侵蚀，在倾斜方向标高+200m以上，煤层一般较薄，夹石4,5层，有往深部渐次变厚之趋势。 (5)、硬子槽:即三夹槽，可采厚度0.54,3.56m，第二勘探线以西，变为炭质页岩不可采，平均厚度1.3m左右，直接顶板为薄层黑色页岩或炭质页岩，间接顶板 为砂砾岩或砂岩，砾石多为石英燧石，最大直径5mm，底板一般为砂岩或砂质页岩，含炭质面接近底板之煤层一般质地较硬带光泽，本煤层一般分为两个分层，其间夹石多为炭质页岩或页岩，第一分层一般煤质不佳，灰分甚高，主要为第一分层。 (6)、大槽:为本煤田之主要可采煤层在安源井田内厚度为1.3,7.72m，平均厚度4.09m，顶板为黑色页岩厚4,10m，其上为砂质页岩，底板为砂质页岩，煤层夹石变化甚大，一般3,4层，主要的可分为两层，其间夹石最厚5.17m。 3、煤质情况 主要煤层质量:砚子槽，硬子槽及大槽均为气煤或氯肥煤。 有关煤质资料如表1-2-2: 表1-2-2 按挥发物含量及结焦性指数分类表 挥发份% 结焦性指数 矿别 煤层 煤种 K m/m Y m/m 平均 一般 平均 一般 平均 一般 36.90 38.0 34.5 18.3 高坑 砚子槽 氯煤 33.23 33.0 32.3 32.5 16.3 17.0 硬子槽 氯肥煤 32.52 33.0 39.2 37.0 19.0 19.0 大槽 气煤 23.46 23.0 35.5 18.5 麻姑槽 焦肥煤 37.87 37.0 33.0 17.0 王家源 砚子槽 氯煤 32.76 33.0 大槽 氯肥煤 30.66 31.0 麻姑槽 焦肥煤 30.68 29.0 龙虎矿 大槽 28.48 28.0 麻姑槽 五、瓦斯赋存状况及其涌出量，煤尘爆炸危险性，煤的自燃性，地温情况 安源井田瓦斯等级，根据现有生产矿井高坑矿和王家源矿井情况，高坑为一级瓦斯矿，王家源矿王一井为一级瓦斯矿，王二井为二级瓦斯矿井，王三井在测定为二级瓦斯矿时只有掘进工程，其代表性较差，应根据即将生产的高坑矿续建第二水平生产中加以修正。 安源矿井煤层挥发份与可燃物之比按煤样分析结果爆炸指数为33,37，故本井 田为煤尘爆炸危险矿井。 煤层自燃情况现在生产矿井高坑矿井大槽有自燃事故发生，本矿井为有自燃危险矿井。 六、水文地质 1、含水层、隔水层分布发育情况及其变化规律: 根据地质构造及钻孔水文观察，本井田区的地下水运动应划分为南翼和北翼两部分，在南翼部分三丘田至爱坡里7至J煤组地层，发育比较均匀，土井特别多，6 地层破裂造成了透水或涌水或无变化的不同现象，大体来说在地势较高的钻孔是漏水，较低的是涌水，地层比较完整的是不变化，三家冲页岩5发育不完全且不透水，老虎冲砂页岩4也发育不完整，因此造成了爱坡里6与4、3、2老虎冲砂页岩天子山砂岩及紫家冲煤组之不整合接触，为主要的透水地带，其次天子山砂岩也是一层含水层，紫家冲煤组之地层由于老萍矿采区而形成的破碎，造成个别钻孔的漏水情况，根据钻孔研究结果，地下水压力水位约在305.48m处，水流方向是北西，同时地下水在煤组地层渗透造成井下涌水量根采空面积而增加的一个原因，在北翼部分天子山砂岩是透水层，但消耗水量不大，但在三丘田至爱坡里煤组6,7地层也是破裂造成涌水或漏水的不规则现象，水流方向也是北西。 2、含水层的富水性，补给来源及其与地表水的联系，邻近矿井和浅部小窑涌水及积水情况: 22 本井田区域的受水面积较大，计12.3km，地下水可能渗入面积亦达4km，在煤层露头线一带，土井遗迹遍地都是，自然地貌都遭受破裂，因此渗入煤田的水是相当大，同时地表水籍着上部地层破碎的关系，对含水层和透水层的不整合接触带，起了补充作用，也造成了本井田涌水量大的主要原因。 3 根据老萍矿旧图整理计算井内积水为2900000m。 3、矿井涌水量: 3根据井内涌水量测定，1952年平均涌水量342.3m/h,1953年平均涌水量 3333338.4m/h，1954年为383.4m/h，最大涌水量为1549.2m/h，最低涌水量为118m/h， 33最高月平均涌水量735.5m/h。目前计划任务书中规定矿井最大涌水量为900m/h， 3正常涌水量为360m/h，但需要指出上述涌水量只是估计必须于整理地面水沟后并于排除积水期中作进一步测定后，加以修正。 七、地质勘探程度及存在问题:地质构造和煤层对比的可靠性，高级储量的比例及分布位置是否满足设计，生产要求，水文地质，沼气等级，煤质分析等资料的精确程度，地质报告中存在的问题及应补充勘探工作的建议 煤心采取系数用双层煤心管，煤心管之最小外径75mm，每次不超过0.5m，钻过孔层底板最少5cm。在钻探技术上也存在一定缺点，对薄煤层部分有打丢了煤层经进行斜孔检查出来的。 总的来说，钻探质量不是很好的，因此除主要煤层外其余如小底板，大底板等小煤层，了解均极不充分。 表1-2-3 安源井田钻孔煤质表 层别 灰分% 挥发固定水硫分% 磷% 发热量粘结性 份% 炭% 分% 卡 37.770.69 0.96砚子20.35,37.25,0.6,1169,粘结膨胀 28.10 44.92 2.12 3964 槽 ,, 中等坚固 39.50 1.32 0.6 0.38 硬子9.49,19.06,42.23,0.9,5763, 35.43 27.03 62.36 1.67 7952 槽 14.360.780.17 大槽 23.48,43.98,5506,粘结微膨 28.36 54.60 7855 ,,2.4 胀中等坚 29.86 固 应该特别指出，井田上方境界是根据江西萍乡煤矿调查报告资料确定的，该 资料是在矿井水淹后2年的1933年的调查，至于老萍矿的图纸距今最近的为1923 年5月的地面布置总图，该图上尚无大槽下三层巷道，尤其是大槽采掘深度较硬， 子槽较深，而硬子槽采掘深度较砚子槽深，砚子槽及硬子槽靠近老窿边界的煤有 遭受破坏的可能，因此关于井田上方境界即老窿边界须排除积水期中作进一步的 探明，以便在下一设计阶段加以修正。 第二章 井田境界及储量 第一节 井田境界 一、确定井田境界的依据，走向长度、倾斜宽度及井田面积;与四邻矿井及小窑的关系 确定井田境界的依据:井田境界应根据已批准的矿区总体设计确定。如为独立的井田或煤田边缘部分，其境界常以最小可采厚度，煤层露头及自然构造为界。凡以勘探范围或最小可采厚度划定的井田境界，需要充分注意发生外延扩大或缩小的可能性。 安源井田位于萍乡市成东南五公里，距萍乡矿务局所在地高坑八公里。 井田分为南北两翼，其境界如下: 南翼:东以H勘探线与高坑为界。 北以RF断层为界。 2 西以VII勘探线为界。 南以老萍矿探空区为界。 另外按照开发方式的决定，在东南部与各层通风水平以上之煤层将分别划归王家源矿井及高坑矿井于本井田范围之内。 2以上之境界走向长4km，倾斜长平均1.1km，井田面积约4.5km。 北翼:已经勘探的东西境界以大槽-50及-300等高线为界，走向长平均700m，沿倾斜长500m，面积约0.35平方公里。 本设计以安源2矿为设计对象，基本条件为:边界区分在IV,I勘探线间，上下界为0,露头线之间，煤层数为4层，小底板煤层平均厚度为4.5m，大底板平均厚度为1.28m，与小底板煤层之间的间距为12m，一夹槽煤层的厚度为4米，与大底板煤层之间的间距为14米，三夹槽煤层的厚度为2.5米，与一夹槽煤层的间距为20米，周围地形地势比较平坦。 井田边界线如图2-1-1: 图2-1-1 井田边界线 第二节 储量 一、煤层煤质条件 本区各煤层胶质测定结果表明，各煤层均为炼焦用煤，其牌号为肥气煤及肥焦煤。 1、小底板煤层平均挥发分为33.24%，其焦结性指数,,32.5mm,Y=17mm,元素分析氧为7.17%,氢为5.54%，硫为0.60%,氢氧比为0.7,挥发份较高，,值过大，炼出的焦炭性质是裂纹多而稍脆，氧孔率及收缩度也大，粘结坚固。 2、大底板平均挥发物为32.52%,结焦熄性指数,,37mm,Y=19mm,其元素分析的氧为6.16%~9.17%氢为4.26~5.09%,硫为0.7~0.98%,氢氧比0.55~0.69.X值比硬子槽大，比硬子槽脆而不如其坚固。 3、一夹槽煤平均挥发物为32.52%,结焦熄性指数,,37mm,Y=19mm,其元素分析的氧为6.16%~9.17%氢为4.26~5.09%,硫为0.7~0.98%,氢氧比0.55~0.69.X值比硬子槽大，比硬子槽脆而不如其坚固。 4、三夹槽煤平均挥发分为33.24%，其焦结性指数,,32.5mm,Y=17mm,元素分析氧为7.17%,氢为5.54%，硫为0.60%,氢氧比为0.7,挥发份较高，,值过大，炼出 的焦炭性质是裂纹多而稍脆，氧孔率及收缩度也大，粘结坚固。 表2-2-1 各煤层情况一览表 煤层煤层 层层间走向 煤层名称 厚度容重 特征说明 结构 数 距(m) 长(m) 3(m) (t/m) 1 小底板 4.5 煤质较硬，顶底板均为砂岩 顶底板为沙质页岩，发育良 2 大底板 12 1.28 好 14 1.464 简单 3200 层薄,夹石多顶板为砂岩或 3 一夹槽 4 砾石 顶板为砂岩或砾岩煤质较 4 三夹大槽 20 2.5 硬 二、计算储量的煤层最小可采厚度，最高灰分 储量的煤层最小可采厚度及最高灰分的规定见表2-2-2和表2-2-3: 查得煤层最小可采厚度为0.8m，最高灰分为40%。 三、井田内地质储量，工业储量，全井田及第一水平高级储量占工业储量的比例。各种煤柱及开采时损失，扣除各种损失后的井田可采储量 1、储量计算是划定井田范围，计算矿井开采煤层价值，进行矿井设计和生产建设的依据. 矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。 矿井地质储量包括平衡表内储量和平衡表外储量。平衡表内储量是指在目前技术条件下煤层的主要质量指标(如灰分含量、发热量等)和经济技术指标(煤层的厚度、赋存条件等)都符合工业要求、可供开采储量。平衡表外储量是指煤层的质量指标或经济技术指标不能满足当前的工业要求，目前暂不能开采，但今后可能利用和开采的储量。 矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎开采要求， 地质构造比较清楚，目前即可供利用的可列入平衡表内的储量。 表2-2-2 一般地区计算指标 煤种 炼焦用煤 非炼焦用煤 褐煤 项目 0.6 0.7 0.8 <25? 矿最底可采 0.5 0.6 0.7 25?,45? 井 厚度 0.4 0.5 0.6 >45? (米 ) 1.4 1.0 1.0 露 天 40 40 40 最高灰分(A%) g 2、根据《煤矿矿井采矿设计手册》(上)第540页查得矿产储量的一般规定:储量计算的最大垂深一般不超过1000m，只适于建小型井的地区不超过600m，老 0矿区深部不超过1200m。煤层倾角不大于60时，在平面投影图上计算储量，当倾 00角大于60时，应用立面投影图或立面展开图计算储量。煤层倾角不大于15时， 0可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量，当倾角大于15时，必须以煤层的真厚度和斜面积计算储量。 表2-2-3 缺煤地区计算指标 煤种 炼焦用煤 非炼焦用煤 褐煤 项目 0.6 0.7 0.8 最底可采厚度 <25? (米 ) 0.5 0.6 0.7 25?,45? 0.4 0.5 0.6 >45? 40 50 40 最高灰分(A%) g 3000 2000 最底发热量(QD大卡/公斤) gw 3、储量计算方法: 本设计采用等高线法进行计算煤层储量，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，首先求出两条相邻底板等高线所夹条带的水平投影面积(l,b)及倾角(α)，然后求出真面积 S=Bsecα (式2-2-1) 式中 S——真面积 B——水平投影面积 α——煤层倾角 根据煤层厚度及容重，即可求出块段的储量。 此法的优点是能够真实反映煤层的自然形态，可以算出不同水平的储量。 -2-4 煤层情况一览表 表2 3煤层名称 厚度(米) 煤层种类 容重(t/m) 采区回采率 4.5 0.75 小底板 厚煤层 1.28 0.85 大地板 薄煤层 1.464 4 0.75 一夹槽 厚煤层 2.5 0.8 三夹槽 中厚煤层 矿井的工业储量:Z=S?H?γ C 式中: Z——矿井的工业储量，吨; C S——煤层的面积，平方米; H——可采煤层的厚度，米; 3γ——每立方煤层体积的重量(容重)，吨/米。 矿井开采储量是指矿井工业储量中可以采出的那部分储量，即 Z=(Z-P)C C 式中:Z——矿井可采储量，吨;(通常以万吨为单位) Z矿井工业储量，吨;(通常以万吨为单位) ———C P——保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物留置的永久煤柱损失量;(单位同上)。 C——采取回采率，一般规定: 煤层不低于 0.75; 中厚煤层不低于 0.8; 薄煤层不低于 0.85。 在该设计之中，保护工业场地、井筒、河流、湖泊、建筑物留置的永久煤柱损 失量暂定为工业储量的10%。 表2-2-5 矿井可采储量计算表 煤层面积 工业储量 开采损失 可采储量 水平 煤层 2(m) (万t) (万t) (万t) 小底板 1291.667 419.997 871.670 大底板 367.407 86.340 281.067 +220,一夹槽 1148.148 373.148 775.000 +40 1960635.654 三夹槽 717.593 200.926 516.667 合计 3524.815 1080.412 2444.403 小底板 1236.029 401.709 834.320 大底板 351.582 82.622 268.960 +40,一夹槽 1098.692 357.075 741.617 -120 1876182.537 三夹槽 686.683 192.271 494.412 合计 3372.986 1033.678 2339.308 小底板 1183.144 393.522 789.622 大底板 336.539 79.087 257.452 -120,一夹槽 1051.683 341.797 709.886 -280 1795907.041 三夹槽 657.302 184.045 473.257 合计 3228.667 998.450 2230.217 全矿井总计 5532725.232 10126.468 3112.539 7013.929 第三章 矿井工作制度和井型、服务年限 ?3-1 矿井工作制度 矿井设计年工作日为300天; 日工作班数为三班制,每班工作时间为8小时; 每日净提升时间为14小时. ?3-2 矿井设计生产能力及服务年限 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。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。 1、矿井设计生产能力及服务年限确定的依据 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。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。 2、 井设计的年生产能力: 在本设计中，矿井的年生产能力为60万吨?年. 3、 定矿井设计生产能力的依据及其合理性分析: 由于矿井的储量为7000多万吨，所以在设计中初步确定为中型矿井. 表3-2-1 各类井型井田特征表 井 田 尺 寸 储量(万吨) 井型 服务年限 (万吨走向长倾斜宽(公面积(平 (年) 工业储量 可采储量 ?年) (公里) 里) 方公里) 3.5,16 90 1.5,4.5 6,46 9400,39800 5600,22100 54,164 中 型 60 3,11 0.7,4.25 5.6,38 5000,20900 3500,20900 54,123 矿 45 2.3,9.9 0.8,3.5 3,25 2160,9110 1489,6300 27,101 井 安源煤矿的走向长和倾斜宽均满足年产量为60万吨的要求，井田的面积是 5.6平方公里，经过计算得到的工业储量是10126.4677万吨，可采储量为 7013.929万吨。 矿井的服务年限的计算如下所示: 采用公式: T=Z/(A*K) K 式中: T—计算服务年限, 年; Z—可采储量, 吨; k A—年产量, 吨; K—储量备用系数,一般采用1.2,1.4. 在本设计中采用的储量备用系数为1.4. 由于矿井的可采储量为7013.929万吨，所以 T=7013.929?(60*1.4) =83.5(年) 表3-2-2 矿井的井型和服务年限 开采水平设计服务年限(a) 矿井设计生产矿井设计服 井型 开采缓倾斜开采倾斜煤开采急倾斜 能力(万t/a) 务年限(a) 煤层的矿井 层的矿井 煤层的矿井 600万吨以上 80 40 - - 特大 300,500 70 35 - - 120、150、180、60 大 30 25 20 240 中 45、60、90 50 25 20 15 小 9、15、21、30 各省自定 由以上的表格可以看出，计算出来的服务年限满足设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 中的中型矿井的稳产时间为50年以上的要求. 本矿井分为三个水平，第一水平的标高:+40米以上，工业储量: 3524.8149万吨，可采储量:2444.4034万吨. 第一水平的服务年限: 采用公式: T=Z/(A*K) K T=2444.4034/(60*1.4) =29.1 所以第一水平的服务年限定为29年。 第二水平的标高:+40,-120米,工业储量:3372.9857万吨，可采储量: 2339.3083万吨. 第二水平的服务年限: T=Z/(A*K) K =2339.3083/(60*1.4) =27.8 所以第二水平的服务年限定为28年。 第三水平的标高:-120,-280米,工业储量: 3228.6671万吨,可采储量: 2230.2172万吨. 第三水平的服务年限: T=Z/(A*K) K =2230.2172/(60*1.4) =26.6 所以第三水平的服务年限定为26年。 以上三个水平的服务年限均满足设计规范中的要求:实际大型矿井，为其服务的附属企业和依靠它供应能源的对口用户也相应增多，为使这些企业充分发挥作用，矿井服务年限应在较长的时间内保持稳定。一般除了急倾斜煤层之外，大型井的水平服务年限应大于30年，中型井应大于20年。其基础是在这段时间内用于一个水平的建设投资的基本部分，可以折旧回来. 表3-2-3 矿井各水平服务年限汇总表 水平 标高 可采储量(万吨) 服务年限(年) 第一水平 +40以上 2444.4 29 第二水平 -120,+40 2339.3 28 第三水平 -280,-120 2230.2 26 随着生产技术的发展，开采强度不断加大，相应地要求加大阶段斜长，所以，1994年设计规范规定: 表3—2—4 矿井的阶段高度 开采缓倾斜煤层开采倾斜煤层的开采急倾斜煤层井型 的矿井 矿井 的矿井 大中型矿井 150,250 150,250 100,150 小型矿井 100,150 150,200 60,120 注:当浅部老窑开采深度或风化带深度尚未全部探明时，第一水平阶 段高度可以适当加大。 第一水平的阶段垂高分别为180米，第三水平的阶段垂高为160米。 所以以上的设计的阶段垂高均满足设计规范。 第四章 井田开拓 第一节 井田地质 ?1.1 矿区的地形地貌特征: 井田地形为平原地貌，地势比较平坦，偶有一些小山包。本次设计井筒的位置完全可以布置在井田的储量中心。所以，在设计的过程中，井筒的位置尽量考虑布置在井天的中央。矿区西南较高东北较低，山脉走向一般为北30?,45?东，南30?-45?西。山脉成排，唯天子山高耸西南，海拔+596.7m，在井田之中部有摩天顶，麻天南山三丘田等山系，形成高500m以上的主要分水岭。在围绕主要分水岭的四周，为海拔350m以上山区，井田东北及北部外围大部为高出250m的中高山地，井田西南双凤河两岸为河床陛地，地势较低，井田东北边第三纪红土层，垢陵带为稀少的荒野，黄坑谷地位于中高山区中部。 ?1.2 井田内地质构造的影响 本区煤系地层总斜长约为2100,2200m，本煤田平均为2200m，下部为(紫 家冲煤组)称下煤组，可采煤层二层即为:大槽煤层、一号大槽，大槽为本煤田 主要含煤地层，下煤组之上有三家冲页岩，老虎冲砂页岩及天子山砂岩，不含煤。 (1)、小底板槽:顶底板均为石英质砂岩，煤层厚度0.49,2.18m中含炭质岩夹石层厚0,0.7m，在II，III勘探线间发育较好。 (2)、大底板槽:顶底板为砂质页岩或页岩，估计煤层厚度为1.0m左右，发育情况与小底板相同。 (3)、一夹层:本煤层薄夹石多，老资料记载煤层厚度0.3,0.45m，现有钻孔仅I孔见到本煤层厚0.2m，顶底板根据老萍矿东平巷剖面及钻孔对照为砂砾岩。 0.8 (4)、三夹槽，可采厚度0.54,3.56m，第二勘探线以西，变为炭质页岩不可采， 平均厚度1.3m左右，直接顶板为薄层黑色页岩或炭质页岩，间接顶板为砂砾岩 或砂岩，砾石多为石英燧石，最大直径5mm，底板一般为砂岩或砂质页岩，含 炭质面接近底板之煤层一般质地较硬带光泽，本煤层一般分为两个分层，其间夹 石多为炭质页岩或页岩，第一分层一般煤质不佳，灰分甚高，主要为第一分层。 井田北翼，?线以东至H线之间+160m以下均为底灰岩，稳定水位为+155.12m,Q=0.3L/s，北翼底灰顶部岩溶发育溶洞内充填了大量黄泥等碎屑物并与地表第四系坡积，残积物沟通，无雨时，大量地表水及泥浆涌玉巷道，除此外，-150m水平以下水位稳定在-153.26m，标高与高坑两翼水位基本一致，底灰有溶蚀现象裂隙发育，但无漏水、涌水现象。 地表小井密布，老窿多，安源矿采空范围大，造成地面塌陷严重，裂隙十分发育成为大气降水下渗的直接通道为矿井主要充水因素之一，该矿井涌水量明显地随降雨变化而变化，为上各生产水平之间未留设隔水煤柱，因而大气降水将继续对延深水平产生影响。 充水的来源:断层及陷落柱导水 断层:大中型断层中斜交正断层如安1、安2、……、安8等，在-150m水平石门穿过断层见北翼底灰未见任何水情，小断层众多，从未出现过导水现象。但因深部断层发育，落差加大，并处于构造交会带(斜交与走向两组断层交会)RF附近叠瓦状构造及挤压破碎带发育等，这些都有量有得于底灰岩溶裂隙的发2 育和地下水活动，窝集的因素加之深部地下压力增大，断层将成为不可忽视的充水因素之一。 陷落柱:-150m水发现二个陷落柱，该陷落柱呈疏干状态，但仍有受潮、润湿现象，显然陷落柱为导水通道因深部底灰降落区与大槽煤层部距变薄地下水压力增大，陷落柱在四水平乃是重点的导水因素。 茅口灰岩岩溶裂隙水:高坑、安源两矿基底灰岩为岩溶液裂隙互相沟通，水位一致，互相关联的统一水体，含水性与高坑两翼一致，即具有以静储量为主动补给不大，但因该区灰岩分解均质含水层，岩溶裂隙发育很不均一，与地下水量管流、脉流或构造裂隙带尚未发现时就不能真正反映底灰的含水性，水患威胁随时存在，同时，在进行深部开采时亦应考虑对北翼底灰造成的采动影响。 表4-1-1 各煤层情况一览表 煤层煤层 层层间走向 煤层名称 厚度容重 特征说明 结构 数 距(m) 长(m) 3(m) (t/m) 1 小底板 4.5 煤质较硬，顶底板均为砂岩 顶底板为沙质页岩，发育良2 大底板 12 1.28 好 14 1.464 简单 3200 层薄,夹石多顶板为砂岩或3 一夹槽 4 砾石 顶板为砂岩或砾岩煤质较4 三夹大槽 20 2.5 硬 第二节 开采水平的划分及布置 在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般要在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。 安源矿南北平均长2.4km，东西平均宽2.3km，面积为5.62k?。井田内地形不平坦，煤层在东西走向的山脉下，一般标高在-300,+200m之间。 根据该井田的地质条件及对该矿区开发的要求，对井田开拓设计的几个主要原则问题分述如下: 该矿区煤层的赋存条件较好，但由于煤层较薄，所以水平斜长较长，难以有大的生产能力，经过技术分析比较，计算得45万t/a，经济上较合理，也较易管理。 井筒(硐)形式分析及选择: 确定井筒是 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 比较中最重要的，一般井筒形式可分为:立井开拓;斜井开拓;平硐开拓;综合开拓。井筒形式、位置、通风系统和与其相联系的地面运输是该矿井设计方案中的四个主要问题，需进行全面的详细的技术经济比较。 ?2.1矿井生产能力 该井田煤层的赋存比较好，厚度不是很平均，倾角较缓，水文地质条件简单，具备建设中型矿井的条件。根据矿区现有生产矿井的实际生产水平以及国家对该矿区煤炭的迫切需要，装备一定数量的综采机组工作面，一个采区生产可以达到30万吨。 设计时对年产量共提出符合《规范》的两个方案:60万吨和90万吨。如果设计 生产能力为90万吨，初期工程量和基建投资都比较多，而且，不利于基建设备的更新，损失比较大。而对于年生产能力为60万吨而言，可以减少初期工程量和基建投资。对两个方案进行技术分析后，认为60万吨的方案较优越，及南方地质条件的复杂性和水文地质条件的多样性，从保险看也是可行的。根据煤炭工业部对矿区总体设计的批示，决定矿井生产能力定为60万吨/年。考虑1.4的储量备用系数，矿井服务年限83年 ? 2.2 阶段垂高的确定 各水平间连接暗井和布置设计时，井田沿煤层倾斜方向划分阶段数量多少，主要取决于井田倾斜长度和阶段高度的尺寸大小，井田开拓设计着重欲选择开采水平的标高，使其贯穿于全部煤层有利于开采。阶段高度或斜长往往随煤层倾角与回风道标高不同而有较大变化，阶段斜长在一定程度上受采区斜长控制，缓斜煤层和倾斜煤层的深部以及倾斜长度过大的局部块段，往往采用上下山或增设中间水平开采。 根据本矿井的地质勘查条件，计划把本矿井设计为大概年产为60万t的中型矿井，所以为使每个开采水平都能够有足够的储量保证服务年限，我们必须计算必须的阶段垂高，公式如下: H=ATKsinα?SMγC (2-2-1) 式中 H—阶段垂高，米; T—水平服务年限,取28年; K—储量备用系数,可取1.4; A—矿井年产量,可取60万吨; α—阶段内煤层倾角,可取20?; S—井田走向长度,可取3.2km; C—采区回采率,可取0.8; M—阶段内煤层累计厚度，可取12.25米; γ—煤的容重,可取1.464吨/立方米. 4由式2-2-1:H=(60?10?28?1.4?sin20?) ?(3200?12.25?1.464?0.8) =168.5(米) 由计算得阶段垂高为168.5米。 ?2.3 水平的划分 根据矿井设计的有关规定，矿井开采的第一水平必须满足25年开采年限(中型矿井)，所以可将该矿井划分为三个阶段+220,+40m、+40,-120m和-120,-280米，第一阶段的阶段垂高为180m，第二和第三阶段的阶段垂高都为160m，符合矿井设计中关于中型矿井应满足阶段垂高在150,250m之间的规定( 根据以上分析及本次设计所给条件为+220,-280m可得， 第一水平设在+40m标高处，服务年限为29年。 第二水平设在—120m标高处，服务年限为28年。 第三水平设在-300m标高处，服务年限为26年。 ?2.4 井筒形式、位置及通风 井筒形式、位置、通风系统和与其相联的地面运动运输是该矿井设计方案中的四个主要问题，需进行全面的详细的技术经济比较。煤层埋藏深度小，相当一部分在地表以上，矿井生产能力不是很大，又适合于提升的斜井开拓。为了减少井下运输费，双翼开采，应将井筒位置设在近似井田中央处;为了减少工业场地煤柱，也可以将井口位置设在井田外。由于井口的标高要大于历史最高洪水的标高，103m，其地形地貌为平原地貌，所以井口位置的选择就比较广泛，本次设计将井口位置定在地表标高处。 ?2.5工业广场的位置及面积 井田地形为平原地貌，地势比较平坦，偶有一些小山包。所以，工业广场位置的选择范围就比较广，而且，工业广场的不止也极为方便。 根据本矿年生产能力为60万吨由表4-4-1可得 表4-2-1 矿井工业场地占地指标 井 型 大型井 中型井 小型井 占地指标(公顷/10万吨) 0.8,1.1 1.3,1.8 2.0,2.5 注:如附设选煤厂时，则加的数值为同类型矿井占地面积的30%,40%. 所以工业广场的占地面积为(本矿井取占地指标为1.5): S,1.5?(45?10)=6.75公顷 第三节 开拓方案的确定 ?3.1开拓方案的提出 对于一个建设项目在技术上是否可行，在经济上是否合理，要进行深入细致的调查研究，通过科学分析、计算和多方案的比较。对建设项目建成后可能取得的技术经济效果进行预测，从而判断这个建设项目是否值得投资和提出建设建议，为投资决策提供科学可靠的依据。 本节建立在可行性研究定义基础之上，结合矿井内外部条件，依据设计的内容和目的，提出六个可行的方案;然后通过技术比较，经济分析，从中确定两个技术上可行性较强的方案;最后对所选定的两个方案进行详尽的经济比较，并综合考虑其他各种因素，从中选择一个技术上可行、经济上合理的最优方案。最终确定矿井的开拓方式。 根据地形地貌，平硐开拓是不可能的。 现根据矿井的实际情况，初步提出六个开拓方案: 方案一:采用单一的立井开拓方案。 自地表开凿一对立井开采各个水平的煤层。 方案二:采用单一的反斜井开拓方案( 自地表开凿一对反斜井开采各个水平的煤层。 方案三:采用单一的斜井开拓方案。 自地表开凿一对斜井开采各个水平的煤层。 方案四:采用反斜井+暗斜井的综合开拓方案。 反斜井开采第一水平的煤层，通过延深一对暗斜井开采第二，第三水平的煤层。 方案五:采用反斜井+立井的综合开拓方案。 反斜井开采第一水平的煤层，自地面新开凿一对立井开采第二，第三水平的煤层。 方案六:采用立井+暗斜井的开拓方案。 立井开采第一和第二水平的煤层，通过延深一对暗斜井开采第三水平的煤层。 ?3.2 方案的比较 各个方案的优缺点见下表: 表4-3-1 各方案的优缺点比较表 ?3.2 开拓方案的分析与比较 方案一:单一的立井开拓方案，其示意图如下: 1—立井 2—运输大巷 3—主要石门 图4—3—1 立井开拓示意图 其优点如下: 1、由于本设计矿井的地形，基本上属于平原地貌，工业广场的位置完全可以布置在井田的储量中心。所以立井开拓适合于本矿井设计。 2、立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制，技术上也比较可靠。 3、能够通过复杂的地质条件，提升能力大，机械化程度高，易于自动化控制。 4、井筒为圆形断面，结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件良好，管线短，人员升降速度快。 5、立井的井筒短、提升速度快、提升能力大、对辅助提升特别有利。 6、立井的断面大，可以满足大风量的要求。 7、立井的井筒短，通风阻力较小，对深井更为有利。 其缺点如下: 1、筒掘进技术和施工设备比较复杂，掘进速度慢. 2、地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比斜井的负责，需要大型的提 升设备，因而初期的投资比较大。 3、平开采时，立井井筒的延深施工比较困难，对生产的干扰性较大。费用比较 高。 方案二:单一的反斜井开拓方案，其示意图如下: 1—斜井 2—井底车场 3—运输大巷 4—主要石门 图4—3—2 斜井开拓示意图 其优点如下: 1、由于本设计矿井的走向长度为3200,3500米，倾斜走向长度比较小，所以，采用反斜井开拓时，井筒到达煤层的距离比较短。节省了相当一部分的初期投资和基建费用。 2、井筒掘进技术和设施比较简单，掘进速度快. 3、地面建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，一般无需大型的提升设备，因而初期投资较少，建井期短。 4、多水开采时，斜井的石门总长度较用开拓时为短，因而掘进石门的工程量和 沿石门的运输工作量较少。 5、深斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰性少。 其缺点如下: 1、 在自然条件相同时，斜井比立井长得多，斜井井筒的维护费用高。 2、 提升速度低，提升能力小。 3、 由于斜井的 井筒较长，沿井筒敷设管线、电缆所需的管线长度较长。 4、 斜井的通风风路较长，对瓦斯涌出量大的矿井，斜井井筒断面小， 通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风 的立井兼做辅助提升。 5、 当表土为富含水的冲积层或流沙层时，斜井井筒掘进技术复杂，有 时难以通过。 6、 但如要向深部延深井筒，则它离下部煤层越来越远，井筒和石门的 工程量都会增加。 方案三:单一的斜井开拓方案，其示意图如下: 1—斜井 2—运输大巷 3—井底车场 4—主要石门 图4—3—3 斜井开拓示意图 其优点如下: 1、技术与设备简单，速度快，地面设施比立井简单，井底车场简单。 2、对于本设计矿井而言，由于煤层的平均倾角为20?左右，适合与皮带运输。 3、基本上不需要大型的提升设备。 4、建井期段，初期投资少。 5、延深井筒时，安全，施工简单。 6、斜井开拓井底车场易于接近储量中心，运输 费用减少。 其缺点如下: 1、当表土为富含水的冲积层或流沙层时，斜井井筒掘进技术复杂，有时难以通过。 2、提升速度低，提升能力小。 3、由于斜井的 井筒较长，沿井筒敷设管线、电缆所需的管线长度较长。 4、 斜井的通风风路较长。 5、 对瓦斯涌出量大的矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通 风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井兼做辅助提升。 6、在自然条件相同时，斜井比立井长得多，斜井井筒的维护费用高。 方案四:反斜井+暗斜井的开拓方案，其示意图如下: 1—暗立井 2—平硐 3—运输大巷 4—主要石门 其优点如下: 1、由于本设计矿井的走向长度为3200,3500米，倾斜走向长度比较小，所以，采用反斜井开拓时，井筒到达煤层的距离比较短。节省了相当一部分的初期投资和基建费用。 2、井筒掘进技术和设施比较简单，掘进速度快. 3、地面建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，一般无需大型的提升设备，因而初期投资较少，建井期短。 4、水开采时，斜井的石门总长度较用立井开拓时为短，因而掘进石门的工程量 和沿石门的运输工作量较少。 5、深斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰性少。 6、采用暗斜井延深时，适合于使用皮带运输，可以减少运费费用，减少转载环 节。 其缺点如下: 1、采用暗斜井开采井田深部煤层时，又将增加提升的段数和运输的环节，对生产的干扰性较大。 2、提升速度低，提升能力小。 3、由于斜井的 井筒较长，沿井筒敷设管线、电缆所需的管线长度较长。 4、斜井的通风风路较长。 5、在自然条件相同时，斜井比立井长得多，斜井井筒的维护费用高。 方案五:反斜井 +立井的综合开拓方案，其示意图如下: 1—暗斜井 2—平硐 3—主要石门 4—立井 图4—3—5 平硐+暗斜井+立井开拓示意图 该方案是使用反斜井开采第一水平的煤层，然后，自地表新开凿一对 立井开采第二和第三水平的煤层。 在开采第一水平时，其优点如下: 1、掘进技术与设备简单，进度快，地面设施比立井简单，井底车场也比较简单。 2、基本上不 需要大型的 提升设备。 3、建井期短，初期投资少。 4、往下延深时，安全、施工简单。 5、斜井井底车场易于接近矿井的储量中心，运输费用减少。 6、井筒易于作安全出口。 7、斜井开拓可以躲开含水层。 第二和第三水平开采时，其优点如下: 1、井筒为圆形断面，结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件良好，管线短，人员升降速度快。 2、立井的井筒短、提升速度快、提升能力大、对辅助提升特别有利。 3、立井的断面大，可以满足大风量的要求。 4、立井的井筒短，通风阻力较小，对深井更为有利。 其缺点如下: 1、掘进技术和施工设备比较复杂，掘进速度慢. 2、面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比斜井的负责，需要大型的提升 设备，因而初期的投资比较大。 3、开采时，立井井筒的延深施工比较困难，对生产的干扰性较大。费用比较高。 4、反斜井的各个巷道和井筒都将废弃，不适合于综合利用的的原则，而且，新 开凿一对立井，浪费比较大。 方案六:立井+暗斜井的综合开拓方式，其示意图如下: 1—立井 2— 运输大巷 3—暗斜井 4—井底车场 图4—3—6 立井+暗斜井开拓示意图 使用立井开采第一水平和第二水平的煤层，通过延深暗斜井开采第三水平的煤层。 其优点如下: 1、建井期比较长，初期投资较多。 2、采用暗斜井延深可以节省一部分费用。 3、暗斜井施工时对生产的影响不大。 4、深部开采时，维护费用比较低，设备要求较立井开拓要少。 5、立井作为主提升井，提升能力大，提升速度快。 其缺点如下: 1、立井施工比较困难，延深费用高。 2、提升速度低，提升能力小。 3、由于斜井的 井筒较长，沿井筒敷设管线、电缆所需的管线长度较长。 4、斜井的通风风路较长。 5、对瓦斯涌出量大的矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井兼做辅助提升。 ?3.3 方案的选择 一、方案的筛选: 根据矿井的实际，结合原始资料，我们知道，该矿井所处的地形基 本为平原地貌，所以工业广场的位置的选择性比较强。结合地形地貌， 工业广场的布置位置只要处在储量中心就可以。 二、方案的经济比较: 表4-3-2 矿井各水平服务年限汇总表 水平 标高 可采储量(万吨) 服务年限(年) 第一水平 +40以上 2444.4 29 第二水平 +140,-120 2339.3 28 第三水平 -120,-280 2230.2 26 表4-3-3 立井机电设备费用表 主井 副井 设备名称 费用(元) 设备名称 费用(元) 井塔及箕斗间 450142 钢筋混凝土井架 39064 井筒装备 244642 井筒装备 229679 装载硐室及煤仓 156292 井口房 53039 清理井底撒煤硐室 121539 井筒与井底车场 57864 及斜巷 联结处 提升机设备 371448 提升机设备 271552 箕斗 57972 罐笼、矿车 35887 井口房设备 28674 井口设备 82835 井底设备 52375 井底设备 96727 清理井底撒煤设备 33727 天轮设备 10003 提升机房 88401 小 计 1516811 965051 总 计 2481862 注:主立井使用箕斗提升,副立井使用罐笼提升 4-3-4 斜井机电设备费用表 主井 副井 设备名称 费用设备名称 费用(元) (元) 天 轮 架 19995 天 轮 架 5739 栈 桥 54393 栈 桥 37544 提升机房 88401 提升机房 53606 斜井井筒铺轨 411197 斜井井筒铺轨 182045 天轮设备 10979 天轮设备 7558 提升机设备 279527 提升机设备 219819 箕 斗 35708 矿车设备 31712 箕 斗 间 10509 箕斗装载硐室及煤仓 94387 箕斗间、装卸设备 37530 小 计 1042626 538023 总 计 1580649 注:主井使用箕斗提升,副井使用串车提升. 表4-3-5 反斜井的提升费用表 提升斜年提升量(万总提升量(万指标(元/总费用 长(米) 吨公里) 吨公里) 吨公里) (万元) 第一水平 398+30 28.8 835.2 0.557 548.7 提升机类型:2JK2.5/1.2—11.5，6吨箕斗 注:计算提升费用时，按提升斜长计算。即井筒斜长再加30米。 表4-3-6 立井的提升费用表 提升年提升量总提升量指标(元总费 高度(万吨公(万吨公/吨公用(万 (米) 里) 里) 里) 元) 180+4 第一水平 23.94 694.26 1.219 846.3 0 提升机类型:JKM28?4—1，6吨箕斗 注:井筒深度是从井口到井底车场轨面水平的高度。计算提升费用时，按提升高度计算，即井筒深度再加40米(井底车场轨面水平到箕斗底部的高度25米，地面卸载煤仓口到井口的高度15米)。 表4-3-8 反斜井的井巷工程费用 工程量支护方 单价(元) 总费用(元) (米) 式 545 主井井筒 398 料石砌 223450 第 446 副井井筒 398 锚喷 182860 一 水415 井底车场 622 锚喷 332000 平 457 石门 88 锚喷 379310 费用合计(元) 2498114 表4-3-9 立井的井巷工程费用表 工程量(米) 支护方式 单价(元) 总费用(元) 1040 主井井筒 180 锚喷 第 1040 副井井筒 180 锚喷 二 水415 井底车场 768 锚喷 平 457 石门 82 锚喷 费用合计(元) 表4-3-11 各方案的矿井排水费用表 正常涌水井深指标 费用 方案 水泵类型 33量(m/h) (米) (元/m) (元) 250D60C?5 第二水平 170 0.124 方 3台 案22200603 250D60C?5 三 第三水平 180 0.124 3台 250D60C?5 第二水平 170 0.124 方 3台 案360 21275136 250D60C?5 四 第三水平 180 0.124 3台 250D60C?5 第二水平 170 0.124 方 3台 案21837091 250D60C?5 六 第三水平 180 0.124 3台 注:在计算斜井的排水费用时，按斜井的斜长及倾角折算成井筒垂深，并乘1.0435系数。 表4-3-12 各方案费用汇总表 (单位:万元) 项目 方案 方案三 方案四 方案六 机电设备 316.2 496.4 406.3 提升费用 1227.2 1687.4 1395.1 井巷工程费用 235.2 267.8 276.8 排水 2220.1 2127.5 2183.7 辅助费用 99.8 126.0 90.9 总计 4098.5 4705.1 4352.8 百分率 100% 114.8% 106.2% 一、 综合分析比较 (1)分析比较 1)机电设备费用 由表4-3-12 各方案费用汇总表可知，方案三比方案四节省180.2万元，比方案六节省了90.1万元。 2)井巷工程费用 由表4-3-12 费用汇总表可知，方案三比方案四节省了32.6万元，比方案六节省了41.6万元。 3)提升费用 由表4-3-12 费用汇总表可知，方案三比方案四节省了458.1万元，比方案六节省了167.9万元。 4)排水与辅助费用 由表4-3-12 费用汇总表可知，方案三比方案四多了66.4万元，比方案六多了45.3万元。 综合以上四项的比较，方案三比方案四节省了606.6 万元，比方案四节省了254.3万元。 (2)结论 综上所述，该矿井具有采用平硐开拓的条件，优先考虑平硐开拓，所以第一水平采用平硐开拓，第二水平、第三水平可以用暗立井或暗反斜井延深开拓的形式，经过各个方案的优缺点和技术经济的详细比较，暗反斜井比暗立井更好。所以最终决定采用平硐+暗反斜井的开拓方式。