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之,立井最为复杂。
平硐开拓受地形及埋藏条件限制,要求地形条件合适,即在煤层赋存较高的山岭﹑丘陵或河谷地区,便于布置工业场地和引进铁路,上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。
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,不易受地板含水层的威胁;主提升胶带有相当大的提升能力,可满足特大矿井主提升的需要;斜井井筒可作为安全出口,井下一旦出现透水事故等,人员可迅速从井筒撤离。缺点:斜井井筒长,辅助提升能力小,提升深度有限;通风线路长,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。
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,在深度相同的条件下,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: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,基建投资大。
本矿井煤层倾角较小,平均10°~25°,为缓倾斜煤层;煤层埋藏较深,上覆有流沙层含水层等;且煤层产状较为复杂,水文条件比较复杂矿井涌水量较大;因此矿井井筒需要特殊支护和施工。经比较采用立井多水平开拓方案。
2. 井筒数目:
一个井田可以采用两个井筒、三个井筒或多个井筒。 (1) 两个井筒
规程规定,一个矿井必须有两个通向地面的出口,以策安全和通风需要。一般主井担负提煤和回风,副井担负升降人员、材料、设备、矸石等辅助作业和通风。两个井筒 工程量少,投资省,但漏风多,通风费用大,一般用于低瓦斯的中小型矿井。
(2) 三个井筒
主井提煤,副井辅助提升和进风,风井回风。克服了两个井筒在通风方面的缺点。三个井筒开拓的一个突出优点是可以缩短整个矿井的建设工期。在建设期间,风井一般断面小,无装备,建设时间短,见煤层后,可提前开拓采区。同时主副井和风井对头掘进贯通,缩短工期。在主副井停止提升进行安装时,风井可以使井下掘进继续进行,因此,目前大型矿井多采用此方式,在建设时缩短工期,
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在生产中有利通风。风井的位置可以和主副井同在一个工业场地,为中央并列式布置;另一种方式为风井设在井田上部边界,为中央边界式布置。两者各有优缺点,需要在具体矿井中根据地面、井下布置情况具体比较确定。
(3) 多个井筒
多个井筒分以下两种情况:一种情况是通风需要,除主副井,开凿两个或两个以上的风井,当两翼采区通风线路长或瓦斯很大时,根据通风方案确定两翼各开风井的对角式通风方式。另一种情况是特大型矿井井田分区开凿的需要,应用多井筒开拓。
本设计开拓三个井筒:主井、副井、中央风井。在工业场地内布置三个井筒,主井担负提煤,副井辅助提升兼作进风,中央风井担负全矿井回风。
3. 井筒位置的确定 (1) 井筒位置确定的原则:
1) 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,石门工程量小;
2) 有利于首采面采区布置在井筒附近的富煤阶段,首采区少迁村或不迁村; 3) 井田两翼储量基本平衡;
4) 井筒不宜穿过后表土层厚含水层断层破碎带煤与瓦斯突出煤层或软岩层;
5) 工业场地应充分利用地形,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;
6) 工业场地易少占耕地,少压煤;
7) 据水源﹑电源较近,矿井专用铁路线路短,道路布置合理。 (2) 根据以上分析提出三种井筒位置的方案,分述如下: 方案一:井筒布置于井田走向中央且位于南翼边界 坐标:
主井:X=3619534.650 Y=39456608.329 Z=+27.000 副井:X=3619498.308 Y=39456702.436 Z=+27.000
井田北部有阜淮铁路通过,交通便利;对于13煤层此处煤层倾角较小,井筒和工业广场压煤量较小。如图2—1
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图2—1 井筒位置方案一
方案二:井筒布置于井田中央 坐标:
主井:X=3621843.540 Y=39456408.446 Z=+27.000 副井:X=3621898.308 Y=39456420.436 Z=+27.000
井田中央有一定的范围煤层不可采,井筒布置于这个范围内可以减少压煤,减少煤炭损失。如图2—2
图2—2 井筒布置方案二
方案三:井筒布置于井田的走向中央位于北翼边界 坐标:
主井:X=3619556.470 Y=39455822.329 Z=+27.000 副井:X=3619513.340 Y=39455816.450 Z=+27.000
井田内煤层南高北低,如若把井筒布置于南翼则容易布置上山开采,且通风
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线路较短。如图2—3
图2—3 井筒布置方案三
对于方案一前期工程量较大,初期投资大,石门较长,后期通风线路长,所需通风机能力大;对于方案二由于井田中央位于断层带,若把井筒布置于此处井筒通过断层井筒维护困难,易出现透水等事故,相对于方案一交通不便;对于方案三由于煤层倾角相对于其他方案角度大工业广场压煤量大,交通不便。
综上所述,井田南部边界距阜淮铁路较近,故交通便利,利于地面运输和工业场地布置,且压煤量小。经方案比较确定主副井筒位于井田南部边界走向中央,选择方案一。
4. 工业场地的位置
工业场地的位置选择在主副井口附近,即井田南部边界走向中央。 工业场地的形状和面积:根据表2—3所列工业场地占地面积指标,确定地面工业场地的占地面积为30公顷长边平行于走向长700m,宽450m。
5. 开采水平的确定
井田主采煤层为13号、11号 、9号、8号、7号、6号煤层,其他煤层由于各种原因暂不可采,本设计仅针对13号煤层。13号煤层倾角平缓,为缓倾斜煤层,采用立井多水平开采。水平标高通过下述方案对比采用第一水平 -620m;第二水平 -1000m。第一水平的可采储量为12802.8万t,服务年限30.5a。
6. 主要开拓巷道
本设计主要针对13号煤层,13号煤层平均厚度5.03m,赋存稳定,地板起伏不大,为缓倾斜煤层,煤层厚度变化不大,且煤质较好。由于开采水平较深,上浮岩层压力较大,为缓解巷道支护难度,把矿井开拓大巷布置于煤层底板岩层内,大巷间距60m。布置一条运输大巷、一条轨道大巷(辅助运输大巷)、一条回风大巷三条大巷。巷道坡度保证水能自流至井底车场的中央水仓,一般为3?的坡
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度。
7. 方案比较 (1)提出方案
根据以上分析现提出以下三种在技术上可行的开拓方案,分述如下: 方案一:立井多水平开拓(第一水平 -450m;第二水平 -750m; 第三水平 -1000m。)
主、副井筒均为立井,布置于井田走向中央矿井南翼边界,设置三个水平,第一水平 -450m;第二水平 -750m; 第三水平 -1000m。大巷布置在岩石中,大巷与主副井筒采用石门及卧式井底车场连接。如下图2—4所示:
图2—4 立井开拓剖面图
方案二:立井多水平开拓(第一水平 -620m;第二水平-1000m。) 主、副井筒均为立井,布置于井田走向中央矿井南翼边界,设置三个水平,第一水平 -620m;第二水平 -1000m。大巷布置在岩石中,大巷与主副井筒采用石门及卧式井底车场连接。如下图2—5所示:
图2—5 立井开拓剖面图
方案三:立井多水平开拓(第一水平 -550m;第二水平 -800m; 第三水平 -1000m。)
主、副井筒均为立井,布置于井田走向中央矿井南翼边界,设置三个水平,第一水平 -550m;第二水平 -800m; 第三水平 -1000m。大巷布置在岩石中,大
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