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第四章 井田开拓


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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 煤体,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、位置及其互相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案进行技

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要认真 研究。 (一)确定井筒的形式、数量和配置,合理选择井筒及工业场地的位置; (二)合理确定开采水平的数目和位置; (三)布置大巷及井底车场; (四)确定矿井开采程序,做好开采水平的接替; (五)进行矿井开拓延伸、深部开拓及技术改造; (六)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开拓方案。 在解决开拓问题时, 应遵循下列几个原则: (一)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; (二)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; (三)合理开发国家资源,减少煤炭损失; (四)必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、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; (五)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; (六)根据用户需要,应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采,以及其它有 益矿物的综合开采。 确定井筒形式、数目、 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 (一)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。 (1)平硐开拓受地形埋藏条件的限制,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,且便于布置工业广场和引进铁路,上山部分储量大致 能满足同类型井型水平服务年限的要求。 (2)斜井开拓与立井开拓相比: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,不易受矿井底板含

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水层的威胁;主提升胶带输送机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、辅助提升能力小、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。 (3)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,平均倾角为 12o,为缓倾斜煤层;表土层薄,无流沙层; 水文地质情况比较简单,涌水量小,但是由于煤层底板属于遇水膨胀的泥岩,不 适于采用综采,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 为斜井开拓方式。 (二)井筒位置的确定 井筒位置的确定原则: 有利于第一水平的开采,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。 井田北部位于坪湖矿和建新矿的边界处,附近有村庄,可以利用村庄和边界 煤柱的压煤来充当井筒和工业广场的煤柱; 因此井筒位于井田北部可以减少煤柱 损失量、地面运输距离及设备等费用。主采 4 号煤层在井田北部埋深最浅,井筒 位于井田北部边界井筒短,基建费用少,压煤少,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可以选择在井田北部边界附近。 经后面方案确定主、 副井筒位置均布置在井田北部边界附近,前期风井布置在井田中央,后期在井田 北部布置一风井。 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,即井田北部边界附近。 工业场地的形状和面积: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 9 公顷,形状为正方形,长宽各为 300 m。 开采水平的确定及采 4.1.3 开采水平的确定及采区划分 开采水平划分依据及原则: 开采水平的划分将影响矿井建设时期的技术经济 指标,影响建井初期工程量,影响基建投资。所以,开采水平的划分要合理。其

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所遵循的原则如下: (一)具有合理的阶段斜长 合理的阶段斜长要便于煤炭的运输,便于辅助提升,方便行人。同时还要考 虑要有合理的区段数目。 (二)要有利于采区的正常接替 为保证矿井均衡生产,一个采区开始减产,另一个新的采区应投入生产,必 须提前准备好一个新采区。所以,一个采区的服务年限应大于一个采区的开拓准 备时间。由此可见,阶段斜长越长,采区储量多,采区的服务年限就越长,越有 利于采区的接替。 (三)经济上有利的水平垂高 我国多年的生产建设实际表明, 开采水平垂高过小, 将造成严重的采掘失调。 合理的加大开采水平垂高,可以增加水平储量和服务年限,有利于集中生产,提 高开采水平的生产能力, 减少开采水平和同时生产的水平数目。 故在运输、 通风、 排水、巷道维护等技术条件能够达到的情况下,可以适当加大水平垂高,减少水 平数目。本设计井田主采煤层为 4 号煤层。本设计只针对 4 号煤层。4 号煤层倾 角平缓,平均倾角为 11o,为缓倾斜煤层;由于井田走向和倾向太长,属于高瓦 斯矿,且煤层底板条件为遇水膨胀的泥岩,不适合采用机械化采煤,故采用炮采 工艺,设计为三个水平开采。水平标高为-250 m、-450 m、-650 m,采区式开采。 4 号煤层生产能力:设计可采储量为 32.47 Mt,服务年限为 42 a。 4.1.4 主要开拓巷道 4 号煤层平均厚度为 3.00 m,赋存稳定,底板起伏不大,为缓倾斜煤层,煤 层厚度变化不大,但煤质硬度中等。考虑到矿井服务年限较长,为便于在巷道后 期维护,故矿井开拓大巷布置在煤层底板岩层中,大巷间距 30 m。由于矿井瓦 斯涌出量大,布置一条主运输大巷和一条辅助运输大巷,共两条。大巷位于井田 一水平,沿倾向布置,巷道坡度随煤层而起伏,一般 2o~3o。为了便于开采断层 上盘的三角煤,主、辅运输大巷直接穿断层布置于底板岩层中,巷道坡度一般 2o~3o,局部地段可能会有 15o。 4.1.5 方案比较 井田内有可采煤层一层,即 B4 煤层。本煤层走向长度为 4.3 km,倾斜长度 为 3.3 km。属于高瓦斯矿井,且煤层底板条件为遇水膨胀的泥岩,不适合采用机 械化采煤,故采用炮采工艺。鉴于走向长度和倾斜长度较长、且存在一条大的断 层贯穿井田中部,绞车提升的长度有限,本矿井开拓方案采用三水平开拓。综合 以上因素,本设计开拓方案主要考虑第一水平,第二、三水平暂不考虑。 (一)提出方案 根据以上分析,现提出以下四种技术上可行的开拓方案,分述如下: (1)方案一:斜井三水平开拓 主副井筒均为斜井,布置于井田北部边界附近,设立三个水平,采用暗斜井 延伸。大巷布置在煤层底板岩层中,沿煤层底板掘进。如图 4-1 所示。

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图 4-1

斜井三水平开拓

1——主井;2——副井

(2)方案二:立井、暗斜井三水平开拓 主副井均为立井,布置于井田中部附近,设立三个水平,采用暗斜井延伸。 辅助运输采用矿车运输。大巷布置于煤层底板岩层中,沿煤层底板掘进。如图 4-2 所示。

图 4-2

立井、暗斜井三水平开拓
1——主井;2——副井

(3)方案三:主斜副立、暗斜井三水平开拓 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。主井布置在井田北部边界附近,副井布置于井田中部附近, 采用暗斜井延伸。 大巷布置在煤层底板岩层中, 沿煤层底板掘进。 如图 4-3 所示。

图 4-3

主斜副立、暗斜井三水平开拓
1——主井;2——副井

(4)方案四:立井、暗立井三水平开拓 主副井均为立井,布置于井田中部附近,设立三个水平,二水平采用暗立井 延伸,三水平采用暗斜井延伸。辅助运输采用矿车运输。大巷布置于煤层底板岩 层中,沿煤层底板掘进。如图 4-4 所示。

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图 4-4

立井、暗立井三水平开拓
1——主井;2——副井

(二)技术比较 以上所提出四个方案大巷布置及水平数目均相同, 区别在于井筒开拓方式的 不同和井筒形式的不同,及部分基建、生产费用不同。 方案一、二、三井筒形式不同。方案二主副井均为立井,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,需用设备较多,要求有较高的技术水平,掘进速度慢,基建投资大。方案一 主副井均为斜井,斜井的运输能力比立井大,有相当大的运输提升能力,可满足 特大型矿井的需要;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。 方案三主斜副立综合式, 如上所述, 斜井开拓具有许多优点, 大型斜井以胶带斜井做主井,在技术上经济上均很优越,但副斜井的辅助提升比 较困难,通风也不利(特别是开采深部煤层时,斜井分段提升辅助环节多,能力 小;而且通风线路长、阻力大、风量小,不能满足生产要求)而立井作为副井能 弥补这方面的不足。 (1)方案一:斜井三水平开拓 主副井筒均为斜井,布置于井田北部边界附近,设立三个水平,采用暗斜井 延伸。大巷布置在煤层底板岩层中,沿煤层底板掘进。工作面的煤用皮带经运输 大巷运至煤仓,后由副斜井的皮带直接输送至地面。风井布置于井田的中央。下 表是方案一的粗略估算费用表。

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表 4-1 项 目 表土段 ①主井开凿 基岩段 暗斜井 表土段 基 建 费 用 (万元) ②副井开凿 基岩段 暗斜井 ③井底车场 ④运输大巷 ⑤辅助运输大巷 ⑥风井 基岩段 小计 系数 ⑦斜井提升 1.2 生 产 费 用 (万元) 涌水量 (m3) 120 系数 ⑨大巷运输 1.2 小计 合计 费用(万元) 中硬岩 中硬岩 中硬岩 表土段

方案一粗略估算费用表 数量 (10m) 10.80 66.5 72.3 10.3 70 73.4 19.5 412.5 413 7.5 24.5 基价 (元) 49589 40530 40530 51712 44010 44010 48119 29199 29199 126472 82743 费用 (万元) 53.56 269.52 293.03 53.26 308.07 323.03 93.83 1204.46 1205.92 94.85 202.72 93.83 1204.46 1205.92 94.85 202.72 4102.26 煤量 (万 t) 3247 时间 (h) 8760 煤量 (万 t) 3247 提升高度 (km) 0.754 服务年限 (年) 41.7 平均运距 (km) 2.065 基价 (元/t.km) 0.42 基价 (元/t.km) 0.28 基价 (元/t.km) 0.35 5277.42 9379.68 2816.12 1227.38 1233.91 684.37 616.11 费用 (万元)

⑧排水

(2)方案二:立井、暗斜井三水平开拓 主副井均为立井,布置于井田中部附近,设立三个水平,采用暗斜井延伸。 辅助运输采用矿车运输。大巷布置于煤层底板岩层中,沿煤层底板掘进。与方案 一的估算费用大致相同,只是因为方案一和方案二采用的开拓巷道不一样。具体 见表 4-2。

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表 4-2 项 目 表土段 ①主井开凿 基岩段 暗斜井 表土段 基 建 费 用 (万元) ②副井开凿 基岩段 暗斜井 ③井底车场 ④运输大巷 ⑤辅助运输大巷 ⑥风井 基岩段 小计 系数 ⑦立井提升 1.2 生 产 费 用 (万元) 涌水量 (m3) 120 系数 ⑨大巷运输 1.2 小计 合计 费用(万元) 中硬岩 中硬岩 中硬岩 表土段

方案二粗略估算费用表 数量 (10m) 7.00 24.50 72.30 6.80 24.00 73.40 120.00 412.50 413.00 7.50 24.50 基价 (元) 116267 82743 40530 126472 83872 44010 48119 29199 29199 126472 82743 费用 (万元) 81.39 202.72 293.03 86.00 201.29 323.03 577.43 1204.46 1205.92 94.85 202.72 577.43 1204.46 1205.92 94.85 202.72 4472.85 煤量 (万 t) 3247 时间 (h) 8760 煤量 (万 t) 3247 提升高度 (km) 0.311 服务年限 (年) 41.7 平均运距 (km) 2.065 基价 (元/t.km) 1.6 基价 (元/t.km) 0.28 基价 (元/t.km) 0.35 5982.35 10455.20 2816.12 1227.38 1938.85 610.33 577.14 费用 (万元)

⑧排水

(3)方案三:主斜副立、暗斜井三水平开拓 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。主井布置在井田北部边界附近,副井布置于井田中部附近, 采用暗斜井延伸。大巷布置在煤层底板岩层中,沿煤层底板掘进。风井布置于井 田中央。表 4-3 是方案三的粗略估算费用表。

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表 4-3 项 目 表土段 ①主井开凿 基岩段 暗斜井 表土段 基 建 费 用 (万元) ②副井开凿 基岩段 暗斜井 ③井底车场 ④运输大巷 ⑤辅助运输大巷 ⑥风井 基岩段 小计 系数 ⑦斜井提升 1.2 生 产 费 用 (万元) 涌水量 (m3) 120 系数 ⑨大巷运输 1.2 小计 合计 费用(万元) 中硬岩 中硬岩 中硬岩 表土段

方案三粗略估算费用表 数量 (10m) 10.80 66.50 72.30 9.00 24.50 73.40 120.00 412.50 413.00 7.50 24.50 基价 (元) 49589 40530 40530 126472 83872 44010 48119 29199 29199 126472 82743 费用 (万元) 53.56 269.52 293.03 113.82 205.49 323.03 577.43 1204.46 1205.92 94.85 202.72 577.43 1204.46 1205.92 94.85 202.72 4543.84 煤量 (万 t) 3247 时间 (h) 8760 煤量 (万 t) 3247 提升高度 (km) 0.754 服务年限 (年) 41.7 平均运距 (km) 2.065 基价 (元/t.km) 0.42 基价 (元/t.km) 0.28 基价 (元/t.km) 0.35 5277.42 9821.25 2816.12 1227.38 1233.91 642.34 616.11 费用 (万元)

⑧排水

(4)方案四:立井、暗立井三水平开拓 主副井均为立井,布置于井田中部附近,设立三个水平,二水平采用暗立井 延伸,三水平采用暗斜井延伸。辅助运输采用矿车运输。大巷布置于煤层底板岩 层中,沿煤层底板掘进。方案四与方案二相比而言,主要区别在于辅助运输距离 的长度不一样,并且它们的提升方式也不用。费用见下表 4-4 所示。

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表 4-4 项 目 表土段 ①主井开凿 基岩段 暗立井 表土段 基 建 费 用 (万元) ②副井开凿 基岩段 暗立井 ③井底车场 ④运输大巷 ⑤辅助运输大巷 ⑥风井 基岩段 小计 系数 ⑦斜井提升 1.2 生 产 费 用 (万元) 涌水量 (m3) 120 系数 ⑨大巷运输 1.2 小计 合计 费用(万元) 中硬岩 中硬岩 中硬岩 表土段

方案四粗略估算费用表 数量 (10m) 7.00 24.50 19.00 6.80 24.00 19.60 120.00 412.50 413.00 7.50 24.50 基价 (元) 116267 82743 82743 126472 83872 83872 48119 29199 29199 126472 82743 费用 (万元) 81.39 202.72 157.21 86.00 201.29 164.39 577.43 1204.46 1205.92 94.85 202.72 577.43 1204.46 1205.92 94.85 202.72 4178.38 煤量 (万 t) 3247 时间 (h) 8760 煤量 (万 t) 3247 提升高度 (km) 0.311 服务年限 (年) 41.7 平均运距 (km) 2.065 基价 (元/t.km) 1.6 基价 (元/t.km) 0.28 基价 (元/t.km) 0.35 5982.35 10160.73 2816.12 1227.38 1938.85 451.68 441.32 费用 (万元)

⑧排水

井田内 4 号煤层埋深浅、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 0.6 Mt/a 的小型矿井的需要;经过 以上技术分析、比较,再结合粗略估算费用结果(见表 4-5),在方案一、三中选 择方案一:斜井三水平开拓。
表 4-5 方案 名称 基建费用 (万元) 生产费用 (万元) 合计(万元) 百分比 方案一 斜井三水 平开拓 4102.26 5277.42 9379.68 95.50 各方案粗略估算费用表 方案三 主斜副立、 暗斜井三水平开拓 4543.84 5277.42 9821.25 100.00 方案四 立井、 暗立井三水 平开拓 4178.38 5982.35 10160.73 97.18

方案二 立井、暗斜井 三水平开拓 4472.85 5982.35 10455.20 100.00

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方案二、四采用的都是立井三水平开拓,不同的是它们采用的延伸方法不一 样。方案二中的二水平和三水平都采用暗斜井延伸,方案四中的二水平采用立井 延伸、三水平采用暗斜井延伸。经过技术上的分析比较,再结合粗略估算费用结 果(见表 4-5),在方案二、四中选择方案四:立井、暗立井三水平开拓。 (三)经济比较 第一、四方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、生产经营费、基建费 和经济比较结果,分别计算汇总于下表中:见表 4-6、见表 4-7、见表 4-8、见表 4-9、见表 4-10。
表 4-6 项目 主井井筒 初期 副井井筒 井底车场 773 770 195 表 4-7 项目 运输提升 (万 t/km) 顺槽运输 大巷运输 斜井提升 大巷维护 排水 方案一 斜井三水平开拓(m) 工程量 1.2×60×0.3×25=540 1.2×60×2.065×15=2230.2 1.2×3247×0.8=3117.12 1.2×4125×2×26.8×10 =26.532 200×24×365×41.7×10-4=7305.84 表 4-8
-4

建井工程量 方案四 立井、暗立井三水平开拓(m) 315 308 1200 生产经营工程量 项目 运输提升 (万 t/km) 顺槽运输 大巷运输 斜井提升 大巷维护 排水 基建费用表 方案四 立井、暗立井三水平开拓 工程量 (m) 315 308 1200 4125 4125 单价 (元/m) 11004.6 12215.5 2122.3 2413 2413 费用 (万元) 346.6449 376.2374 254.676 995.3625 1972.9208 995.3625 2968.2833 方案四 立井、暗立井三水平开拓(m) 工程量 1.2×60×0.3×25=540 1.2×60×2.065×15=2230.2 1.2×3247×0.31=3117.12 1.2×4125×2×26.8×10-4=26.532 200×24×365×41.7×10-4=7305.84

方案一 斜井三水平开拓(m)

方案一 斜井三水平开拓 方案 工程量 (m) 773 770 195 4125 4125 单价 (元/m) 2330.3 2714.3 2122.3 2413 2413 费用 (万元) 180.13219 209.0011 41.38485 995.3625 1425.88064 995.3625 2421.24314

主井井筒 副井井筒 初期 井底车场 运输大巷 小计 后期 运输大巷 合计

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表 4-9

生产经营费用表 方案四 立井、暗立井三水平开拓 费用 (万元) 47.52 178.59 1309.19 工程量 (万 t/km) 540 2230.2 1207.88 单价 (元/t·km) 0.088 0.088×0.9 1.6 2158.73 530.64 913.23 26.532 7305.84 20 0.08 3273.84 费用汇总表 方案四 立井、暗立井三水平开拓 费用(万元) 1972.92 2968.28 3273.84 8215.04 百分率(%) 138.37 122.59 109.89 120.34 530.64 584.47 费用 (万元) 47.52 178.59 1932.61

方案一 斜井三水平开拓 项目 工程量 (万 t/km) 运 输 提 升 大巷维 护费 排水费 合计 顺槽运输 大巷运输 提升 合计 26.532 7305.84 540 2230.2 3117.12 单价 (元/t·km) 0.088 0.088×0.9 0.42 1535.30 20 0.125 2979.17 表 4-10 方案 项目 初期建井费 基建工程费 生产经营费 总费用

方案一 斜井三水平开拓 费用(万元) 1425.88 2421.24 2979.17 6826.29 百分率(%) 100.00 100.00 100.00 100.00

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,均在岩层中沿煤层底板掘进; (2)两方案中主要是井筒的形式不同,所以初期基建的费用不同; (3)井筒大巷的辅助运输费用均按占运输费用的 20%进行估算; (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、副井运输大巷断面大小相同,大巷维护费用按平均维护费用估算。 由对比结果可知, 方案一和方案四的总费用相差超过 15%, 且本矿属于高瓦 斯矿井,产量低,岩性中等,用斜井可以很好的适用于本矿井。主井运输采用可 伸缩式皮带输送机运输,即可以运输煤炭,也可以运输矸石,可以减少井底车场 的掘进,而且不会影响矿井的运输。鉴于诸多因素的考虑,确定矿井开拓方式为 斜井三水平开拓(井筒位于井田边界)。

4.2 矿井基本巷道
4.2.1 井筒 矿井一共有三个井筒,分别为主斜井、副斜井和风井。 (一)主斜井 井筒位于矿井工业广场之内,即矿井北部边界,担负全矿井 0.60 Mt/a 的煤 炭运输兼进风任务。井筒内装备一条 B=1320 mm 胶带输送机,设有一趟消防洒

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水管路和一趟压风管路,靠近机尾段铺设检修轨道。井筒为半圆拱形,净断面面 积为 7.7 m2,倾角 16?,表土段掘进断面面积为 11.4 m2,基岩掘进断面面积为 10.5 m2,井筒断面布置如图 4-5,图 4-6 所示。

图 4-5

主斜井表土段断面图

图 4-6

主斜井基岩段断面图

(二)副斜井 井筒位于矿井工业广场之内,即矿井北部边界,担负全矿的材料、设备的提 升和人员的运输。副斜井内铺设 43 kg/m 双轨,900 mm 规格,装备 3.5 m 双滚

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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 17?,净断面面积 13.2 m2,表土层掘进断面面积为 17.79 m2,基岩段掘进断面面积为 16.8 m2,井筒断面布置如图 4-7,4-8 所示。

图 4-7

副斜井表土段断面图

图 4-8

副斜井基岩段断面图

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(三)中央回风立井 位于井田中央,担负矿井一水平的全部回风任务。井筒直径 5.5 m,净断面 面积为 23.7 m2, 表土层掘进断面面积为 29.2 m2, 基岩段掘进断面面积为 27.3 m2, 井深为 320 m,内设玻璃钢梯子间作为安全出口,井筒断面布置如图 4-9 所示。

井筒特征

井型 井筒直径 井深 净断面积 掘进断面 图 4-9

0.6 Mt/a 5.5 m 320 m 23.7 m2 27.3 m2

中央回风立井断面图

根据后面通风设计部分的风速验算,各井筒风速均符合《煤炭工业设计安全 规范》和《煤矿安全规程》的规定。 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;物料经副斜井运至井 底车场,再由井底车场换装,由矿车运到各带区或采区;少量矸石由铲斗车直接 运至非通行的巷道横贯中。

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矿井建设的主要连接部分为井底车场,它是限制矿井生产能力的主要巷道, 必须选择合适的井底车场。 (一)井底车场设计原则 井底车场是连接矿井主要提升井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室 的总称,它联系着井筒提升和井下运输两大生产环节,为煤炭提升、矿石提升、 下放物料、通风、排水、供电、升降人员等各项工作服务,它是井下运输的总枢 纽。 1.要留有一定的富裕通过能力,一般要求大于矿井设计能力的 30%; 2.设计车场时要考虑矿井增产的可能; 3.尽可能的提高机械化水平,简化调车作业,提高通过能力; 4.考虑主、副井之间施工的短路贯通; 5.注意井底车场处的围岩及岩层含水性、破碎情况,避开破碎和强含水层; 6.井底车场要布置紧凑,注意减少工程量等。 本矿井为斜井三水平开拓,煤炭由主斜井胶带输送机运至地面;人员、小型 物料经副斜井运至井底车场,大型物料由副斜井轨道运至井底车场,物料在井底 车场换装,人员在换乘点等候,由矿车车运到带区;矸石由矿车运至副井井底车 场,在井底车场换装,经副斜井提升至地面。 (二)井底车场的形式和布置方式 根据矿井开拓方式,斜井和大巷的相对位置关系,确定为甩车式井底车场, 副井井底车场铺轨以矿车辅助运输,大巷辅助运输为轨道运输,在井底车场设环 形换装站,以满足矿车与矿车之间的材料调换。 因为主斜井只运输一些大型设备、材料,数量少所以井底车场只布置一个环 型换装站, 硐室两端各布置 2 台一组的 20 t 电动葫芦桥式起重机用于支架等重型 设备的换装。在以下设计中只设计副立井井底车场。 副斜井井底车场布置如图 4-10 所示。

副 斜 井 主 斜 井

风 井 煤 仓

图 4-10

副斜井井底车场布置图

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(三)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 1.5 t 固定箱式矿车,型号为 MG1.7-9B,外形尺寸(长×宽×高) 2400×1150×1150 (mm),参考煤矿现场生产经验,一列车一般为 20 个车厢,则一 列车长度为 48 m。井底车场空、重车线调车线长度按 1.5 倍列车长度考虑,故取 副井重车线长度为 70 m,空车线长度为 50 m,均大于 1 列车的长度,符合《煤 炭工业矿井设计规范》的规定。 换装站硐室用于材料、设备的换装,长度为 80 m,可同时对两套轨道平板 车进行换装,硐室内两端各布置 2 台 40 m 行程的 10 t 电动葫芦桥式起重机用于 物料与一般设备换装。 (四)调车方式 井底车场内设 4 台蓄电池机车(轨道) ,车场内的材料设备、集装箱平板车 由蓄电池机车牵引,重车顶入换装站,空车返回井底车场存车线。大巷来的材料 胶轮平板车直接倒入换转站一端等待换装。 大巷驶入井底车场的胶轮人车在存车 场存放;与该处相邻的是候车室,作为上、下井人员换乘点。 (五)硐室 井底车场硐室主要有:井底换装站两个(一个用于材料、设备换装;一个用 于矸石换装) 、主变电所、主排水泵房、消防材料库、井底清理斜巷、水仓、调 度室、等候室、保健室、蓄电池机车检修硐室等。 1.井底换装站 用于材料、设备、矸石的换装,长度为 70 m,可同时换装两套胶轮平板车, 硐室内两端各布置 2 台 40 m 行程的 10 t 电动葫芦桥式起重机用于物品换装。 2.井底煤仓 主斜井井底煤仓为一垂直圆断面煤仓,坐落于主斜井井底段,煤仓直径为 5 m,有效装煤高度为 24.8 m,经计算煤仓容量为 730 t。胶带输送机运输能力为 2500 t/h,主斜井输送机运输能力为 3000 t/h,两者相差为 500 t/h,故主斜井井底 煤仓的设置有利于主斜井运输能力的缓解。煤仓采用上装式布置,通过检修清理 斜巷清理。 3.水仓布置及清理 水仓布置在井底车场空车线的北侧,水仓开口在调车线的中部,矿井正常涌 水量为 120 m3/h,最大涌水量为 200 m3/h,水仓容量按容纳 8 h 矿井最大涌水量 考虑,所需水仓的容量为: Q0 = 120 × 8 = 960 m3 根据水仓的布置要求,水仓的容量为: Q = S×L 式中:Q——水仓容量,m ; S——水仓有效断面积,7.98 m2 L——水仓长度,282.14 m。
3

(4-1)

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则, Q = 7.98 × 282.14 = 2251 m3 由上面计算得知 Q>Q0,故设计的水仓容量满足要求。 水仓采用水仓清理机清理。 井底车场巷道及硐室,除煤仓、装卸载硐室等采用现浇混凝土支护外,采用锚喷 支护,遇围岩破碎的地方加金属网支护。 4.2.3 主要开拓巷道 辅助运输大巷和主运输大巷均水平布置在距离 4 号煤层底板 20 m 的底板岩 层中,其中主运输大巷兼作一水平的回风大巷。巷道坡度随煤层而起伏,一般 3°, 主运输大巷上仓段局部 15°。辅助运输大巷铺设混凝土底板,厚度 100 mm。大 巷均为锚梁网索喷支护拱形断面,巷道净宽为 4.4 m,净高为 3.8 m。
100
R2 10

1000

600

0

2000

1400

1100 900

900

100

360

围 岩

断面(m2)

掘进尺寸 锚杆(mm) (mm) 喷射
周 净

厚度 类 净 别 掘
宽 高

外露 (mm) 形式 长度

排列 方式

间排 锚深 距

200

1600

1600 4200

1500

1800

500

1200

400

1200

900

900

2100

直 长 径 (m) 13.6

岩 12.8 石 图 4-11 14.6 4400 3800 100

树脂 50 锚杆 辅助运输大巷断面图 矩形 800 2200 14

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D

3500

皮 中

682 1750 1400 780

1320
检 修 道

T

T 1282 1564 4200 4400 1354

围 岩

断面(m2)

掘进尺寸 锚杆(mm) (mm) 喷射 周 厚度 外露 排列 方式 间排 锚深 长度 树脂 距 径 (m) 13.2 直 长 净

类 净 别 岩 12.3 石 图 4-12 13.7 4400 3600 100 锚杆 掘 宽 高 (mm) 形式

50

矩形

800

1600

14

主运输大巷断面图


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