⑤场地尽量少压煤,特别是少压开采条件较好的煤; ⑥井位的确定兼顾分区划分的合理性;
⑦工业场地尽量布置在开阔地带,并尽量靠近已有的公路及铁路,尽量减少铁路、公路、供电线路的长度,以降低工程造价;
⑧井田两翼储量基本平衡。 基于上述原则,结合本矿井实际地质资料,本设计将主井井口定于ZK911钻孔西部50m处。该处表土层厚度约220m,地面平坦、无村庄,地面原始标高+1030m。该方案的主要优点如下:
①业场地位于井田中央及储量中心,便于两翼均衡开采;
②工业场地所在地无村庄,不需拆迁,可降低投资、缩短建井工期; ③工业场地两侧首采块段勘探程度高,煤层赋存条件较好;
④矿井两翼边界均有安全出口,抗灾能力强; ⑤矿井后期最长通风线路较短。 4.1.2工业场地的位置、形状和面积
(1)布置要求
1)工业广场地应具有稳定的工程地质条件,避开法定保护的文物古迹,风景区、
内涝低洼区和采空区,不受岩崩、滑坡、泥石流和洪水等灾害威胁;
2)工业场地应少占耕地,少压煤;
3)距水源,电源较近,矿井铁路专用线短,道路布置合理。
(2)工业场地位置
结合以上要求,根据井筒位置,工业场地的布置: 1)井田走向的中央和倾向的中上部; 2)工业广场的长边与井田走向边界平行。
(3)工业场地形状、面积
根据表2.3工业场地占地面积指标,确定地面工业场地的占地面积为0.19km2,形状为矩形,长为550 m,宽为350 m。 4.1.3阶段划分和开采水平的确定
开采水平划分的依据:
(1)是否有合理的阶段斜长;
(2)阶段内是否有合理的带区数目;
(3)要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量; (4)要使水平高度在经济上合理。
本井田煤层埋藏深,缓倾斜,13#煤层赋存标高在450~1050m之间,井田垂高600m。根据井田地质构造,煤层倾角、几何尺寸等特点,将井田沿倾向划分为4个阶段,阶段斜长900m,设置2个开采水平,水平垂高300m,采用上下山开采技术,沿走向将阶段划分为2个采区,采区内划分3个区段。
4.1.4主要开拓巷道
(1)大巷的布置
13#煤层平均厚度为10.37m,赋存稳定,底板起伏不大,为缓倾斜煤层,煤层厚度变
化不大,且煤质硬度较大。考虑到煤层埋深较深,为便于巷道后期维护,故矿井轨道大巷和胶带机大巷布置在13#煤层底板岩层中,大巷间距35m。由于矿井具有煤尘爆炸性,布置一条轨道大巷,与副井相连,负责行人、进风和辅助运输;一条胶带大巷,与主井连接,负责运煤;一条运输回风大巷,共三条,各条大巷位于井田中央,沿走向布置。
(2)井底车场的布置 由于井底车场一般要为整个矿井服务,服务时间较长,故要布置在较坚硬的岩层中。本矿井布置位置选择在煤层底板的砂质泥岩中,维护费用较低。
4.1.5开拓方案比较
(1)提出方案
根据以上分析及矿井的实际情况,现提出以下两种在技术上可行的开拓方案,分别如图4-1和图4-2所示。
方案一:双立井开拓,两个水平均采用立井开拓,轨道大巷、胶带机大巷和回风大巷皆为岩石大巷,一水平大巷布置在13号煤层顶板岩层中,二水平大巷布置在13号煤层底板岩层中;通风方式采用对角式通风,即将风井布置在井田南北边界处,如图4-1所示。
方案二:立井配合暗斜井开拓,第一水平采用立井开拓,第二水平采用暗斜井开拓的方式,轨道大巷、胶带机大巷和回风大巷皆为岩石大巷,布置在13号煤层顶板岩层中;通风方式采用对角式通风,即将风井布置在井田南北边界处,如图4-2所示。
图4-1 双立井开拓
图4-2 立井配合暗斜井开拓
(2)技术比较
以上两个方案主要区别在于开拓井筒的形式和第一水平采完之后,向第二水平延伸方式。
方案一采用立井并采用立井直接延伸的方式向深部开拓。施工技术上比较简单,由于立井施工技术比较成熟,且对于各种复杂地质条件的适应性比较强,但是在向深部延伸的时候会出现井筒延伸与煤提升的矛盾。
方案二采用立井配合暗斜井的方式进行开拓,相对于方案一的优点在于向深部延伸时,采用暗斜井可以大大的缩短第二水平的主要运输石门的长度,减少岩石工程量与石门的维护费用,节约成本。相对于立井而言,斜井可以提高运煤量,采用多部胶带输送机拼接的方式,可以实现连续运输。但是斜井在施工过程中,对地质条件的适应性不如立井,保护煤柱量比立井大。井筒的长度比较长,维护费用比较高。
(3)粗略经济比较
方案一和方案二的区别在于第二水平是直接延伸立井还是用暗斜井延伸。两方案的生产系统都较简单可靠。
两方案对比,方案一需多开立井井筒(2×300m)、阶段石门(m)和立井井底车场,并相应地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。方案二则多开暗斜井井筒(10°,2×1800)和暗斜井的上、下部车场,并相应地增加了斜井的提升和排水费用。
对两方案的基建费和生产费粗略估算如表4-2。
表4-2 方案一和方案二粗略估算费用 方案 基建费 /万元 立井开凿 石门开凿 井底车场 小计 立井提升 生产费 /万元 石门运输 立井排水 总计 小计 费用/万元 百分率 方案一 2×300×30000×10=1800 -4-4-4 方案二 主暗斜井开凿 副暗斜井开凿 上、下斜井车场 小计 暗斜井提升 立井提升 1800×10500×10=1890 1800×11500×10=2070 (300+500)×9000×10=720 4680 1.2×8100×1.8×4.8=83980.8 -4-4-41450×8000×10=1160 1000×9000×10=900 3860 1.2×8100×0.45×8.5 =37179 1.2×1.45×8100×3.81 =53698.14 300×24×365×38.6×-41.525×10=15469.72 106346.9 106732.9 100% 1.2×8100×0.15×10.2 =14871.6 300×24×365×38.6×排水(斜、立井) -4 (0.63+1.27)×10=19273.75小计 费用/万元 百分率 118126.2 118594.2 111.11%
通过粗略估算可以看出方案一和方案二的费用差别较大,西翼采用盘区式开采的经济费用大于带区式开采的费用,因此可以确定采用带区式开采,排除了方案二。方案三和方案四通过粗略估算可以看出费用差别不大,最终开拓方案的选择还要进行详细经济比较,才能确定。
由表4-1-10可知,虽然方案三的前期基建费用低,但无论是后期基建费用还是生产经营费用都比方案四要高,最终的投资总费用也要比方案四要高。而且从技术比较上可以看出中央并列式通风虽然在前期投入上较少,但很难满足高瓦斯矿井的通风需要,后期通风线路较长且较复杂,相对而言两翼对角式通风线路简单,适于本矿井的地质条件。因此,综合技术比较、粗略和详细的经济比较所得出的结论,可确定选择方案四,即双立井单水平开拓,东、西两翼采用全带区划分井田,通风方式采用两翼对角式通风,于东西两翼各布置一个风井,轨道大巷、胶带机大巷和回风大巷都布置在13-1#煤层底板岩石中。