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第四章 井田开拓


第四章 井田开拓
第一节 一 井田地质 井田地形、构造、水文地质对其开拓的影响。 八一矿井位于唐洞矿区南翼,其地形标高一般为+ 50 米,属底山丘陵地形,因此不适应 平峒开拓,而可考虑立井、斜井开拓。在井田内无大的 水系。本井田位于甘溪冲向斜东段 的东南翼,为单一向斜,其煤层倾角为 22 度。因此在考虑开拓时,应考虑立井或斜井开拓。 井田内无大的断层,且小断层少,对开拓无影响。



井口数目和位置的选择

本矿井采用主副井双井筒开采,其位置见方案比较图。

三.水平划分及阶段垂高的确定 此矿可采煤层为三层,总垂高 500 米,倾角平均 24?,斜长 1800 米,划分为三个水平: -200.-360.-450 以下。其垂高分别为 250 米.160 米.90 米。第一水平划分为三个阶段,其阶段 垂高为 66 米。

四、工业广场 工业场地是指矿井地面工业生产的场所,包括生产指挥机构在内。例如,主、副井,矿井 变电所和压风机站,煤炭加工生产系统(筛煤或洗煤厂、铁路装车站,储煤场和煤仓,矸 石排放或处理设施) ,供水、供热,机电维修场以及行政福利设施等。地理位置实际上反映 着主、副井的位置。而且应该尽量不压煤或尽量少压煤,尽量缩小占地面积、减少煤柱损 失,尽量利用荒山、坡地、不占良田。所以考虑地理位置和交通形式决定选择不压煤或少 压煤的



预定方案的提出 因本井田地质、水文条件简单,煤层倾角为 22 度。因此本着基建费用底,施工简单思想。

对于主、副立井则预选方案如下: 一方案、 - 200 水平以上采用立井开拓,-200 以下采用暗斜井开拓,井筒在煤层上部, 其开拓剖面图如图 4—1

二方案、

-360 水平以上采用立井开拓,-360 水平以下采用立井延伸开拓。其开拓布置剖

面图如图 4—2 所示。

三方案:

斜井开拓。

其开拓布置剖面图如图 4—3 所示。

四方案、主斜井暗立井开拓。其开拓布置剖面图如图 4—4 所示

五方案、反斜井开拓方式。其开拓布置剖面图如图 4—5 所示。

六方案: -200 水平以上用主副立井开拓,以下水平用 0 暗斜井开拓。且井筒在煤层以外, 其开拓剖面图如图 4—6

七方案:-200 水平用主副立井开拓,以下水平用立井延伸开拓。且井筒在煤层以外,其开 拓剖面图如图 4—7

八方案:-200 水平以上采用立井开拓,-200 水平以下采用立井延伸开拓。其开拓布置剖面

图如图 4—8 所示。

对以上各方案要确定哪一个才是最终可行方案,则要根据其技术、经济上仔细分析比较之 后才能得出结论,下面就技术和经济两方面进行比较。

1,技术比较 以上所提各方案所适应的地质条件及优缺点汇成表 4—1。 表 4—1 适用条件 优点 一般不受煤层倾角厚度 煤层赋存深度为 200 到 瓦 斯 水 文 等 自 然 条 件 限 井下石门较长 1000 米 制 井筒施工复杂,掘进速度 冲积层厚度为 20 到 400 能通过复杂的地质条件, 慢 一 方 案 米 提升能力大,机械化程度 开凿费用高,基建费用高 煤层上赋岩层水文地质 高 投产时间长 条件复杂,井筒施工需用 圆 形 断 面 井 筒 维 护 费 用 第一水平时井底车场布置 特殊方法施工 底,有效断面大,通风条 在煤层顶板,增加煤柱损 多 水 平 开 采 的 急 倾 斜 煤 件好 失 层 井筒铺设的管线短,人员 材料升降速度快 除以上优点外,在斜井延 伸过程中,还有施工方 二 便、节约立井开掘工程量 方 案 开采深度增加而石门工 程量大的缺点 同上 和投资费用、立井井筒随 同上 缺点

对于煤层赋存较浅,表土 层不厚,水文地质情况简 单的缓倾斜和倾斜煤层, 在开采深度相等的条件 都采用此开拓方式。因为 煤层赋存较浅,垂深在 斜井开拓有施工简便,建 三 方 案 200M 以内, 最大到 500M 设快,投资少的优点,使 都要首先研究斜井开拓 一般生产能力较小,生产 的可能性与合理性。过去 费用高,过去多用于中, 多用于中,小型矿井。 小型矿井。且斜井倾角可 提升有一定困难 在一定范围内调整,井口 位置和井底位置的机动 性和适应性较大。 四 方 案 煤层赋存深度在当地侵 蚀基准面以下 200 到 1000 主 井 井 筒 短 , 提 升 速 度 主、副井口相距远,则管 米 五 冲积层厚度在 20 到 400 方 米 案 采用单一的开拓方式不 工程量和基建投资 能满足通风、 安全、 充填、 提升等不同需要或技术 便 方 便 且 可 节 约 立 井 井 筒 距远,则使井下联系不方 井 田 浅 部 开 掘 副 井 施 工 若两井口相距近而井底相 快,能力大 理不方便 同上 除以上优点外,对暗立井 除上述外,对暗立井有施 有提升速度快,提升能力 工难,设备费用高等缺点 大,而便于扩建等优点 受自然条件限制 通风、排水阻力大 维护费用高 长,铺设的管线也长 下,斜井井筒长度比立井

经济不合理时

新建井筒长,用串车提升 时较难。用胶带运输机, 六 克 服 了 三 方 案 中 两 次 提 因井筒有淋水,倾角不宜 方 同第三方案 案 方便 加,而使提升困难,且更 难维护和废弃第一水平的 开拓巷道 减少石门工程量,克服用 七 暗斜井时二次提升带来 方 案 速度快 井筒施工简单掘进速度 在 开 采 深 度 相 等 的 条 件 煤层赋存深度为 0 到 500 快费用低 八 米冲积层厚度小于 20 到 有 利 于 矿 井 延 伸 施 工 和 长,铺设的管线也长 方 40 米 案 水文地质情况简单 井筒装备和地面建筑少, 通风、排水阻力大 不用大型提升设备,钢材 受自然条件限制 新旧水平接替 维护费用高 下,斜井井筒长度比立井 同第一方案 的困难,一次提升方便、 的开拓巷道 建设投资,废弃第一水平 立井施工较难,增加二期 升的困难,一次提升较为 过大,则井筒斜长更加增

消耗量小 减少井下石门长度 投产时间快,基建投资少 由此可知,开拓方案可分为立井(2、7、8) ,斜井开拓(3、5) ,综合开拓(1、4、6) 。 由于综合开拓比立井、斜井开拓要复杂,仅在特殊情况下采用,故不予考虑,下面对立井 与斜井开拓方案进行初步论证。 在自然条件相同时,斜井要比立井长的多,围岩不稳固时,斜井井筒维护费用高;采用 绞车提升时,提升速度低,能力较小,钢丝绳磨损严重,动力消耗大,提升费用较高;当 井田斜长较大时,采用多段绞车提升,转载环节较多,系统复杂,更要多占设备和人力, 由于斜井较长,沿井筒敷设电缆、管线的长度大;另外,斜井的通风风路较长,斜井井筒 断面小,通风阻力较大;当表土为富含水的冲积层时,斜井井筒掘进技术复杂。 而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。 立井的井筒短、提升速度快、提升能力大;井筒断面大,可满足通风的要求。 由地质资料可知,本矿地质条件复杂,含表土冲积层较厚,不适宜采用斜井开拓,下 面对 2、7、8 方案再做比较。 2、7、8 方案均为立井开拓,但 7 方案的井筒位置在煤层之外,虽有减少煤柱损失的好 处,但大大增加了石门的掘进量,以及生产过程中的运输量,不合算,舍去,下面就 2、8 方案作技术比较。 2、8 方案的区别主要在于:2 方案为以-360 水平以上为立井开拓,以下为立井延伸开 拓,8 方案为以-200 水平以上为立井开拓,以下为立井延伸开拓,两方案均符合矿井设计规 范,技术上均可行,难以明显区分技术上的优劣。由于 2 方案要开拓到-360 水平,初期投 资较多,但仅需一次延伸,而 8 方案虽初期投资较少,但仅需两次延伸,建两次井底车场, 多掘一条运输大巷以及石门,因此需进一步的经济比较。

经济比较: 费用计算比较说明: 1、两方案的各采区均布置两条采区上山,且费用相近,所以不作比较。 2、立井、大巷、石门、及采区上山的运输费用均系按总运输费用的 20%计算。 3、井筒、井底车场、主石门及运输大巷、回风大巷等均系布置在坚硬的岩层中,维护 费用低,所以在比较中未予计算。 4、由于矿井瓦斯涌出量很小,矿井通风费用未比较,地面费用也未比较。 两方案相异部分比较如表 4-2 由表 4-2 可知,方案 8 比方案 2 更为经济,而且方案 8 的初期投资较少,所留的保安煤 柱也少于方案 2,方案 8 明显优于方案 2,故选方案 8。

表 4—2 2 方案 项目 工程量 基建 井筒 车场 投资 运输大巷 万元 石门 生产 经营 费用 运输费用 提升费用 维护费用 1000 205.3 1800 369.54 653.3 2032.5 352.2 1050*2 862.26 1050*3 1293.39 600 750×2 总价 441.12 323.1 工程量 600 750×3 总价 441.12 484.65 8 方案

1161.2 3021.3 784.2

排水费 总计

1193.8 7991.28

631.2 6257.9

四、 井筒位置 由上述方案比较确定,本井田用主、副立井开拓。采用中央对角式通风,风井也为立井。 现将其中井筒特征表述如表 4—3 所示 表 4—3

项目 井口 座标 M X Y

主井 3060545.5 37583427.5 +150 -200

副井 3060575.5 37583427.5 +150 -200

风井 3060051 37584070 +150 0

井口标高 M 井底标高

开采顺序 开采顺序是指矿井采掘工作应有计划有步骤地按一定顺序进行,做到采掘并举,掘进 先行,因此,要研究采煤和掘进安排特点,了解有关政策与规程。合理的开采顺序应满足 下列要求: 1、保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替,以保证矿井持续稳产、高产。 2、符合煤层采动影响关系,最大限度地开采煤炭资源。 3、合理集中生产,充分发挥机械设备的能力,提高矿井的劳动生产率,简化巷道布置。

4、尽量降低掘进率,减少井巷工程量和基建投资。 沿煤层走向方向的开采顺序 煤层走向是从采区边界向上山方向开采,采到停采线,然后搬家到别一侧,从别一侧采, 最后采用跨上山开采。 对于上山采区,一般采用后退式. 在垂直方向上,即煤层或煤组之间,一般采用下行式开采顺序,如图 4-2-10:

图 4-2-10

下行开采顺序图

上层采煤工作面超前下层采煤工作面的最小距离,即上下层工作面的安全错距,可用下列 公式计算: Xmin=M/tgδ+L+B 式中Xmin=上下煤层工作面的安全错距,m M-两煤层间距,m δ-层间岩后移动角,坚硬岩石为这里取 60 度; L-备用距离 40m

B1-上煤最大控顶距 最小:Mmin=25/tg60+40+4.15 =58.6m 最大:Mmax=50/tg60+40+4.15

=73m 三,水平采区划分 由于一水平走向长度较长,用一个采区则过长,一般采区长度为 1000~1500 米,倾向 垂高不大于 250 米,所以,划分适当的采区,及工作面个数,对开采及管理都有很大的好 处。本井田走向长为 2100 米,倾向长平均为 1800 米,本井田划分为三个水平,每个水平 划分为两个采区。


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