第四章 井田开拓.docx

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第四章井田开拓

第四章　井田开拓

第一节井田地质

一井田地形、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。

二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24º，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

五预定方案的提出

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

缺点

一

方

案

煤层赋存深度为200到1000米

冲积层厚度为20到400米

煤层上赋岩层水文地质条件复杂，井筒施工需用特殊方法施工

多水平开采的急倾斜煤层

一般不受煤层倾角厚度瓦斯水文等自然条件限制

能通过复杂的地质条件，提升能力大，机械化程度高

圆形断面井筒维护费用底，有效断面大，通风条件好

井筒铺设的管线短，人员材料升降速度快

井下石门较长

井筒施工复杂，掘进速度慢

开凿费用高，基建费用高

投产时间长

第一水平时井底车场布置在煤层顶板，增加煤柱损失

二方案

同上

除以上优点外，在斜井延伸过程中，还有施工方便、节约立井开掘工程量和投资费用、立井井筒随开采深度增加而石门工程量大的缺点

同上

三方案

煤层赋存较浅，垂深在200M以内，最大到500M都要首先研究斜井开拓的可能性与合理性。

过去多用于中，小型矿井。

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，都采用此开拓方式。

因为斜井开拓有施工简便，建设快，投资少的优点，使一般生产能力较小，生产费用高，过去多用于中，小型矿井。

且斜井倾角可在一定范围内调整，井口位置和井底位置的机动性和适应性较大。

在开采深度相等的条件下，斜井井筒长度比立井长，铺设的管线也长

维护费用高

通风、排水阻力大

受自然条件限制

提升有一定困难

四方案

同上

除以上优点外，对暗立井有提升速度快，提升能力大，而便于扩建等优点

除上述外，对暗立井有施工难，设备费用高等缺点

五方案

煤层赋存深度在当地侵蚀基准面以下200到1000米

冲积层厚度在20到400米

采用单一的开拓方式不能满足通风、安全、充填、提升等不同需要或技术

经济不合理时

主井井筒短，提升速度快，能力大

井田浅部开掘副井施工方便且可节约立井井筒工程量和基建投资

主、副井口相距远，则管理不方便

若两井口相距近而井底相距远，则使井下联系不方便

六

方

案

同第三方案

克服了三方案中两次提升的困难，一次提升较为方便

新建井筒长，用串车提升时较难。

用胶带运输机，因井筒有淋水，倾角不宜过大，则井筒斜长更加增加，而使提升困难，且更难维护和废弃第一水平的开拓巷道

七

方

案

同第一方案

减少石门工程量，克服用暗斜井时二次提升带来的困难，一次提升方便、速度快

立井施工较难，增加二期建设投资，废弃第一水平的开拓巷道

八方案

煤层赋存深度为0到500米冲积层厚度小于20到40米

水文地质情况简单

井筒施工简单掘进速度快费用低

有利于矿井延伸施工和新旧水平接替

井筒装备和地面建筑少，不用大型提升设备，钢材消耗量小

减少井下石门长度

投产时间快，基建投资少

在开采深度相等的条件下，斜井井筒长度比立井长，铺设的管线也长

维护费用高

通风、排水阻力大

受自然条件限制

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

项目

2方案

8方案

工程量

总价

工程量

总价

基建

井筒

600

441.12

600

441.12

投资万元

车场

750×2

323.1

750×3

484.65

运输大巷

1050*2

862.26

1050*3

1293.39

石门

1000

205.3

1800

369.54

生产经营费用

运输费用

1161.2

653.3

提升费用

3021.3

2032.5

维护费用

784.2

352.2

排水费

1193.8

631.2

总计

7991.28

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

主井

副井

风井

井口

座标M

X

3060545.5

3060575.5

3060051

Y

37583427.5

37583427.5

37584070

井口标高M

+150

+150

+150

井底标高

-200

-200

0

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。