第3章-矿井开拓方案设计实例

第三章矿井开拓方案设计案例第一节矿井开拓设计方案比较示例一第二节矿井开拓设计方案比较示例二第一节矿井开拓设计方案比较示例一一、矿井基本资料1.井田概况（P38）地面标高+1460m~+1850m井田走向长度4.00~8.50km倾斜长度1.40~4.40km2.井田内可采煤层（P39）主采5煤平均厚度33m次开采3煤平均厚度1.58m第一节矿井开拓设计方案比较示例一二、矿井开拓方案设计1.井筒的形式和井口位置由于井田东、北、西及中部地形起伏落差大，不便布置工业广场及解决地面运输。井口和工业广场位置合适的地点有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四处场地可供选择。Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ三个场地为比较合理方案。IVIIIIII北水河汭100090080070060080090010001100100011009001000900800900700B302B402B505图3－1井田位置图第一节矿井开拓设计方案比较示例一二、矿井开拓方案设计2.开采水平数目和标高的位置该井田煤层倾角一般为6~15°，倾斜长度在1400~4400m之间。考虑到合理的采区上、下山长度和上、下山煤量的比例，全矿设置一个水平开采全井田。方案甲：水平垂高定为+940m。方案乙：水平垂高定为+930m。方案丙：水平垂高定为+915m。结合比较，确定使用方案乙+930m水平较为合适。第一节矿井开拓设计方案比较示例一二、矿井开拓方案设计3.开采水平数目和标高的位置根据井田内煤层的赋存状况，水平大巷在西北部基本沿煤层走向布置，东南部大背斜水平大巷穿越背斜布置；井型大，生产集中，运输大采用带式输送机运输，轨道大巷采用电机车运输。根据以上考虑，拟定出三个矿井开拓方案。第一节矿井开拓设计方案比较示例一二、矿井开拓方案设计4.开拓方案概述（1）方案一立井单水平开拓；主、副井口标高+1480m；在+930m设水平环形车场；轨道大巷按3‰流水坡度掘进；胶带大巷沿5煤底板掘进；初期中央并列式，后期采用分区式通风。北水河汭100090080070060080090010001100100011009001000900800900700西六采区西　四　采　区西五采区西三　采　区西二采区西一采区东一采区北二采区南一采区1245693南二采区87第一节矿井开拓设计方案比较示例一二、矿井开拓方案设计4.开拓方案概述（1）方案一5煤3煤5煤9774321098651+850+900+950+1000+1050+1100+1150+1200+1250+1300+1350+1400+1450+1500+850+900+950+1000+1050+1100+1150+1200+1250+1300+1350+1400+1450+15001234563煤5煤91011123煤5煤78+850+900+950+1000+1050+1100+1150+1200+1250+1300+1350+1400+1450+1500+1550+1600+1650+850+900+950+1000+1050+1100+1150+1200+1250+1300+1350+1400+1450+1500+1550+1600+1650Ⅰ－Ⅰ剖面图Ⅱ－Ⅱ剖面图第一节矿井开拓设计方案比较示例一二、矿井开拓方案设计4.开拓方案概述（1）方案二立井单水平开拓；主、副井口标高+1150m；设+930m水平环行井底车场。+930m水平轨道大巷；沿5煤底板布置胶带大巷；初期中央并列式，后期中央边界式通风。北水河汭10009008007006008009001000110010001100900100090080090070099北九采区北八采区北七采区北六　采　区北五采区北三采区北一采区北二采区北四采区南一采区南二采区123546378第一节矿井开拓设计方案比较示例一二、矿井开拓方案设计4.开拓方案概述（1）方案三采用立井开拓；在+1030m设环行井底车场；全矿采用+1030m水平和+930m辅助水平开采。设+1030水平轨道大巷；沿5煤底板设胶带大巷北水河汭1000900800700600800900100011001000110090010009008009007009北九采区北八采区北七采区北六采　区北五采区北四采区北二采区北一采区北三采区南二采区1南一采区234568711109第一节矿井开拓设计方案比较示例一三、开拓方案比较1.开拓方案技术比较（1）压煤方面方案一和方案三工广煤柱约23Mt，压煤量大；方案二工业广场不压煤，有利于提高资源回收率。（2）建井工期方案一、方案三井巷贯通距离短，建井工期短，投产快。第一节矿井开拓设计方案比较示例一三、开拓方案比较1.开拓方案技术比较（3）均衡生产方案一首采区煤层条件好，能迅速达产，两翼同时生产保证生产稳产和高产；方案三后期为单翼生产，产量不均衡；方案二首采区煤层条件差，对达产不利。第一节矿井开拓设计方案比较示例一三、开拓方案比较1.开拓方案技术比较（4）运输方面方案一运输环节少，反向运输量小。方案二与方案三上下山反向运输量大。方案二运输环节多。（5）基建投资方案一较方案二、方案三基建投资省。（6）外部条件方案一、方案三铁路进线短，方案二供水线路短。第一节矿井开拓设计方案比较示例一三、开拓方案比较1.开拓方案经济比较方案经济费用比较主要有：基本建设费用生产经营费用。第一节矿井开拓设计方案比较示例一三、开拓方案比较1.开拓方案经济比较第二节矿井开拓设计方案比较示例二一、矿井基本资料1.井田概况（P45）地面标高+80m~+90m井田走向长度9.00km倾斜长度1.74km2.井田内可采煤层（P45）共有4层可采煤层，倾角均为15°。瓦斯和水涌出量大。第二节矿井开拓设计方案比较示例二一、矿井基本资料第二节矿井开拓设计方案比较示例二二、储量计算1.工业储量ZgZg=9000×1740×(1.8＋1.9＋1.6＋2.0)=15089.976万t2.可采储量ZkP=Zg×5％=15089.976×5％=754.499万tZk=(Zg-P)×C=(15089.976-754.499)=11468.4万t第二节矿井开拓设计方案比较示例二三、矿井设计生产能力和服务年限矿井设计生产能力根据煤层条件，按矿井设计规范，将矿井生产能力定为120万t/a。atkTZAk万5.1364.1604.11468akAZTk26.684.11204.11468tZZkb万68.32764.04.1第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较1.井筒布置中央分列式通风，主副井位于井田中央，风井位于井田上部边界走向中部。2.阶段划分和开采水平设置因井田内瓦斯和涌水量较大，排除下山开采；同时，井田斜长较大，倾角15°，排除单水平上下山开采。因此，设如下两个方案：两阶段，两水平三阶段，三水平第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较3.阶段和开采水平参数1）水平垂高（1）两阶段，两水平：870×sin15°=225.1m。（2）三阶段，三水平：740×sin15°=191.5m。500×sin15°=129.4m。2）开采水平实际出煤量（1）两阶段，两水平：一二阶段9830.1/2=4915.05万t。（2）三阶段，三水平：第一阶段：（9830.1/1740）×740＝4180.62万t第二三阶段：（9830.1/1740）×500＝2824.74万t第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较3.阶段和开采水平参数3）水平服务年限（1）两阶段，两水平方案：第一、第二水平：68.26/2＝34.13a（2）三阶段，三水平方案：第一水平：（68.26/1740）×740=29a第二、第三水平：（68.26/1740）×500=19.61a第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较3.阶段和开采水平参数4）采区服务年限开采水平内每翼一个采区，矿井由两个采区同采保证产量，考虑1a的产量递增或递减。（1）两阶段，两水平：（34.13/3）+1=12.38a（2）三阶段，三水平：一水平采区：（29/3）+1=10.7a二、三水平采区：（19.61/3）+1=7.54a第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较3.阶段和开采水平参数5）区段采区煤量（1）两阶段，两水平：每个阶段5个区段区段斜长：870/5=174m。（2）三阶段，三水平：一水平4个、二水平3区段一水平区段斜长：740/4=185m二、三水平区段斜长：500/3=167m第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较3.阶段和开采水平参数6）区段采区煤量（1）两阶段，两水平方案每个水平6个采区，每个采区5个区段，区段出煤（4915.05/6）/5=163.84万t（2）三阶段，三水平方案一水平6采区，每采区4区段，每区段出煤（4180.62/6）/4=174.19万t二、三水平6采区，每采区3区段，每区段出煤（2824.74/6）/3=156.93万t第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较3.阶段和开采水平参数第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较4.大巷布置考虑到各煤层间距较小，宜采用集中大巷布置。为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，大巷布置于m4煤层底板下垂距为30m的厚层砂岩内。上阶段运输大巷留作下阶段回风大巷使用。第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较5.上山布置采区采用集中岩石上山联合准备；井田一翼的中央采区上山布置在距m4煤层底板30m以下的砂岩中，并在采后加以维护，留作下阶段的总回风通道及安全出口；其余采区上山位于m4煤层底板约20m的砂岩中，并在采后加以报废。第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较6.开拓延深方式两种延深方案，一是直接延深，二是暗斜井延深第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较6.开拓延深方式第二节矿井开拓设计方案比较示例二四、开拓方案及技术比较6.开拓延深方式第二节矿井开拓设计方案比较示例二五、开拓方案经济比较方案1、3在建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费方面比较。第二节矿井开拓设计方案比较示例二五、开拓方案经济比较第二节矿井开拓设计方案比较示例二五、开拓方案经济比较第二节矿井开拓设计方案比较示例二五、开拓方案经济比较第二节矿井开拓设计方案比较示例二五、开拓方案经济比较方案1、3初期和后期大巷工程量计算，如图3-10。第二节矿井开拓设计方案比较示例二五、开拓方案经济比较开拓方案经济比较中的注意事项：（1）两方案的各采区均布置两条采区上山，且这些上山的开掘单价近似相同，考虑到全井田中采区上山的总开掘长度相同，即两方案的采区上山总开掘费近似相同，故未对比计算；另外，采区上部、中部和下部车场的数目在两方案中虽略有差别，但基建费的差别较小，故也未予计算。第二节矿井开拓设计方案比较示例二五、开拓方案经济比较（2）在初期投资中，方案3可少掘运煤上山和轨道上山各130m，在比较中未列入。（3）立井、大巷、石门及采区上山的辅助运输费用均按运输费用的20％估算。（4）井筒、井底车场、主石门、阶段大巷及总回风巷等均布置于坚硬的岩层中，他们的维护费用低于5元/(a·m)，故比较中未对比其维护费用差别。第二节矿井开拓设计方案比较示例二五、开拓方案经济比较（5）采区上、中和下部车场的维护费用均按采区上山维护费用的20％估算。采区上山维护单价按受采动影响与未受采动影响的平均维护单价估算。由对比结果可知，方案1和3的总费用近似相同，相差5.91％。所以，还需要进一步做综合评价优选。第二节矿井开拓设计方案比较示例二六、综合比较1.综合比较分析虽然方案1的生产费用比方案3高10％，但是其基建投资费用则明显低于方案3，低39.9％。由于基建费的计算误差一般比生产经营费的计算误差