开拓方式的选择应全面考虑各种因素,主要因素包括: (1) 井田地质和水文地质条件; (2) 煤层赋存和开采技术条件; (3) 地形地貌和地面外部条件; (4) 技术装备和工艺系统条件; (5) 施工技术和设备条件; (6) 总体设计和矿井生产能力要求等。
综合以上各种条件,开拓方案类型有以下几种: ①平硐开拓 ②斜井开拓 ③立井开拓
根据该设计矿井的实际情况,设计采用双立井开拓。 2.井口位置:
井口位置的选择需要综合考虑以下因素: (1)井下条件:
①在井田走向的储量中央或靠近中央位置,使井田两翼可采储量基本平衡;
②井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段; ③勘探程度及初期工程量。 (2)地面条件:
①井筒位置应选在比较平坦的地方,并且满足防洪设计标准; ②井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区;
③井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求; ④工业场地不占或少占用良田;
⑤井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等的布局相协调,使之有利生产、方便生活。
考虑三种方案:井筒位于井田浅部,煤柱尺寸最小,压煤最少,但石门最长;井筒位于井田中部时,煤柱尺寸稍大,但石门长度较短,且沿石门的运输工程量也小;井筒位于井田深部时,煤柱尺寸最大,压煤量最大,且初期工程量大,石门也较长,但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利;本井田煤层均为倾斜中厚煤层,井田走向长度较大,但倾斜长度不大,从有利井下运输和保证第一水平合理的服务年限出发,也应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置,由此比较可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部。
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3.2.2开采水平数目和标高
(1)本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素: (2)合理的水平服务年限;
(3)煤层赋存条件及地质构造; (4)生产成本; (5)水平接替;
(6)井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。 根据上述因素,本设计井田设计提出水平划分方案如下:
方案一:井田划分两个开采水平;一水平运输标高-350m,二水平运输标高为-800m。一水平实行上山开采,二水平上山开采。
方案二:井田划分三个开采水平,一水平标高-300m,二水平标高-600m,三水平标高-800m。各水平均实行上山开采,水平储量及服务年限详见表3—1:
表3—1 水平储量及服务年限 方案 方案一 二水平 一水平 方案二 二水平 三水平 75.59 30.00 42.00 81.09 44.9 25 24.2 41.8 水平 一水平 储量(Mt) 77.50 服务年限(a) 46.1 从该表中可知,方案二的一水平服务年限达不到规范要求的服
务年限,水平储量严重不足,而方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于30年的基本要求,储量充足,且有利于采区的接续,巷道利用率高,吨煤成本相对较低。故采用方案一的水平划分方法,即划分两个开采水平,水平运输标高分别为-100m和-800m,两水平均采用上山开采。
3.2.3 开拓巷道的布置
开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道,如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和主要风井等。
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(一)运输大巷的布置:
运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输以及通风、排水和管线敷设,服务年限较长。
煤层群开拓时,主要巷道布置方式一般可分为三类:
(1)单层布置:自井底车场开掘主要石门后,分煤层设置水平运输大巷。
(2)分组集中布置:在煤层群中,相近的煤层为一组设分组集中大巷,由分组集中运输大巷开采区石门与各采区煤层联系。自井底车场开掘主要石门与个分组集中大巷贯通。
(3)集中布置:在开采近距离煤层群时,只开掘一条水平集中运输大巷,用采区石门联系各采区煤层。
现依据矿井设计生产能力及技术可行角度,特提出以下二种大巷布置方式:
方案一:分组集中大巷 方案二:集中大巷
分组集中大巷和集中大巷比较详见表3—2:
表3—2 分组集中大巷和集中大巷比较表
特点 集中大巷布置 1.大巷工程量少 2.生产区域比较集中,运输条件好 3.采区巷道集中联合布置,开采程序比较灵活,开采强度大 4.大巷维护容易 1.总的石门长度大 2.初期工程量大,建井时间长 3.有反向运输 分组集中大巷布置 1.总的巷道工程量较少 2.生产比较集中 3.采区巷道分组联合布置 4.大巷容易维护,运输条件好 1.石门长度较长 2.掘进工程量大 优 点 缺 点 17
适应条件1.可采煤层数目多,间距大小不同 1.煤层间距小 2.采区巷道为分组联合布置,煤层2.井田走向长度大,服务年限长 分组间距大 3.下部煤层底版有坚硬有岩层,采区3.井底车场在煤层群上部或中间尺寸大,石门长度短 时,初期工程少,工期长 依据本井田的地质条件及煤层赋存状况:本井田共有可采煤层10层,即47#、48#、49#、51#、58#、60#、63#、65#、67#、68#十层煤,其中,47#,48#,49#相邻煤层间距较近,约30m左右。58#与60#,63#与65#,67#与68#间距较近,因此47#、48#、49#可用一组上山联合准备。58#与60#,63#与65#,67#与68#可共用一组上山联合准备。所以根据本井田的实际情况,本井田采用方案一。
在一定的井田地质条件、开采技术条件下,矿井开拓巷道有多种布置方式,开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式,一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后,才能确定。
平硐开拓是最简单的开拓方式,有很多突出优点。首先我们应该考虑平硐开拓方式是否可行。参照平硐开拓方式适用条件,结合本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知:平硐开拓方式的条件不具备。因此,平硐开拓方式对本设计井田不适用,排除采用平硐开拓方式。立井开拓和斜井开拓方式在技术上均可行,综合开拓虽然对工业广场布置和井底车场要求很高,但针对本井田的地质状况,综合开拓方式也可行,应该予以考虑。依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求,对本井田开拓方式选择提出三种方案:
①方案一:双斜井开拓方式 ②方案二:双立井开拓方式
③方案三:主立井副斜井开拓方式 (1)技术比较
方案一:双斜井开拓方式
优点:①掘进速度快,初期投资较双立井开拓较省;
②井筒设备较简单; ③建井期稍短些;
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缺点:①井筒过长,煤柱损失严重;
②通风线路长,通风阻力大,费用增加;
③井筒过长,如果地质条件复杂,不易维护,安全性降低; ④辅助运输时间长。 方案二:双立井开拓方式
优点:①适应性强,技术成熟可靠;
②井筒短,提升速度快,提升能力大;
③通风断面大,风阻小,满足大风量要求; ④便于井筒延伸;
⑤对于开采深部赋存煤层有长处。
缺点:①初期投资大,建井期限稍长;
②需要大型的提升设备;
③多水平开拓,立井石门长度大,掘进工程量大,掘进费用
高。
方案三:主立井副斜井开拓方式 优点:①掘进速度快;
②有助于辅助运输;
③可满足最大风量的通风要求。
缺点:①井口相距较远,不利于工业广场的布置;
②地面工业建筑分散,生产调度及联系不方便; ③地面工业建筑占地多,增加了煤柱损失。 技术比较详见表3—3:
表3—3 技术比较表 方 名 优 点 缺 点 案 称 1.适应性强,技术成熟可靠 1.初期投资大,建井期限稍长; 双 2.井筒短,提升速度快,提升2.需要大型的提升设备; 立 能力大; 3.多水平开拓,立井石门长度大,掘Ⅰ 井 3.通风断面大,风阻小,满足进工程量大,掘进费用高。 开 大风量要求 拓 4.便于井筒延伸 5.对于开采深部赋存煤层有
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