第四章 井田开拓.doc

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。