第二章井田开拓

2井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界根据井田的划分原则，以贵州新设十矿井田的底板等高线图作为依据，矿区成形式不规则五边形（拐点坐标见表2.1.1），井田约为走向长度5.51㎞，面积11.37km2。表2.1.1井田拐点坐标拐点YX035470358287817713547274628770862354751462875296335474000287384743546937528764742.1.2可采储量资源量（地质储量）由下式可以计算，计算公式如下：niiiiiMSZ14D10cos1上式中：ZD—煤层总储量，（万t）；S—单个块段真面积，（m2）αi—单个块段内平均倾角，（°）；Mi—块段煤层的平均厚度，（m）；γi—块段内煤层的平均容重，（t/m3）。其计算结果见表2.1.2、表2.1.3、表2.1.4、表2.1.5。表2.1.227号煤层储量计算表块段号投影面积(m2)倾角(°)斜面积(m2)平均厚度（m）体积（m³）容重（t/m3）资源量（万t）12130775.8626.502380929.762.415738040.721.5860.7121643787.0626.061829816.252.414409857.171.5661.4831564590.5126.611749952.332.414217385.111.5632.614791195.1626.12881187.342.412123661.491.5318.55合计2473.34表2.1.329-1号煤层储量计算表块段号投影面积(m2)倾角(°)斜面积(m2)平均厚度（m）体积（m³）容重（t/m3）资源量（万t）12450064.8325.422712692.782.326293447.261.45912.5522027404.2023.482210429.512.325128196.471.45743.5931725518.2523.791885750.292.324374940.661.45634.37合计2290.50表2.1.429-2号煤层储量计算表块段号投影面积(m2)倾角(°)斜面积(m2)平均厚度（m）体积（m³）容重（t/m3）资源量（万t）12717206.7326.013023426.882.888707469.421.451262.5821154133.5024.001263356.392.883638466.421.45527.5831183719.0624.081296549.092.883734061.391.45541.4441156208.4724.251268103.312.883652137.531.45529.56合计2861.16表2.1.532号煤层储量计算表块段号投影面积(m2)倾角(°)斜面积(m2)平均厚度（m）体积（m³）容重（t/m3）资源量（万t）12623521.9925.552907886.382.717880372.081.451142.6521876287.4524.622063916.572.715593213.891.45811.0231813318.1524.121986780.832.715384176.041.45780.71合计2734.38本矿的资源储量（地质储量）总和为：ZD=Z27+Z29-1+Z29-2+Z32=2473.34+2290.50+2861.16+2734.38=10359.38(万t)本矿资源储量是依据井田精查地质报告得出的，地质储量即为工业储量，故本矿的工业储量ZC=10359.38（万t）。井田中部有条F33断层，留设50m的距离作为断层保护煤柱；井的西东部和西部边界各留设30m边界保护煤柱；下部留设30m边界保护煤柱，煤层露头风氧化带留设30m防水煤柱；井田东部有条河流通过，留设50m的距离作为河流保护煤柱。煤柱损失计算公式：Q′='cosSMk，其结果见表2.1.6表2.1.6煤柱损失计算表煤层编号煤柱投影面积(m2)倾角(°)煤柱斜面积(m2)平均厚度（m）体积（m³）容重（t/m3）资源量（万t）27476419.0726.00530064.782.411277456.121.5191.6229-1524060.1024.00573655.192.321330880.051.45192.9829-2471654.8824.00516290.542.881486916.761.45215.6032565985.8625.00624496.292.711692384.951.45245.40合计845.60P=845.60(万t)矿井的设计储量：ZS=ZC–P=10359.38-845.60=9513.78（万t）矿井的可采储量:Z＝（ZC–P）×C（2-2）式中：P—保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量C—采区采出率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85；地方小矿不低于0.7。ZC—矿井的工业储量本矿设计的27、29-1、29-2、32号煤层的平均厚度分别为2.41m、2.32m、2.88m、2.71m，属于中厚煤层，C取0.8。Z=9513.78×0.8=7611.02(万t)。2.2矿井生产能力及服务年限2.2.1工作制度按《煤矿设计规范》有关规定工作制度，充分结合本矿井的实际情况，本矿设计属于大型矿井，所以确定矿井的年工作日为330天；每天四班作业，其中三班生产，一班检修。2.2.2生产能力的确定1.初步确定矿井的生产能力由于一个矿井的设计生产能力（井型）决定于储量、开采条件、技术装备水平和安全生产条件等诸多因素，所以，不可能在设计之初就能确定一个矿井的合理的井型和服务年限。然而一个矿井的开拓系统和采煤方法与井型的大小及服务年限的长短又有密切的关系。所以在设计之初应用本章第一节所计算出的“工业储量”以及《设计规范》有关井型及服务年限的规定，初算矿井的生产能力和服务年限，初算结果作为设计的开拓系统和采煤方法的参考。按下式初算：)/(cCCCKAZT（2-4）式中：TC—初算矿井的服务年限；aZc—矿井的工业储量；万tAC—初算井型；万t／年KC—初算储量备用系数，取1.6～1.8初算本矿井的年产量及服务年限，根据本矿井的工业储量为10359.38万t，初步确定矿井为大型矿井，设计年生产能力为120万t/a，储量备用系数取1.6，矿井的服务年限为：TC＝10359.38／(120×1.6)＝53.96a,与《规范》规定的相应的服务年限对照(见表2.2.1),可以判断出所选井型是合适的。表2.2.1新建矿井设计服务年限矿井设计生产能力矿井设计服务年限(a)第一开采水平设计服务年限(a)煤层倾角＜25°煤层倾角25°～45°煤层倾角＞45°(Mt／a)6．0及以上7035----3．0～5．06030----1．2～2．4502520150．45～0．9402015152.2.3服务年限按下式计算矿井的设计生产能力和服务年限：)/(KAZT（2-5）式中：Z—矿井可采储量；万tT—矿井服务年限；aA—矿井年生产能力；万t／aK—储量备用系数；一般取1.2～1.5由此确定出矿井的服务年限：T＝7611.02／（120×1.2）＝52.85a通过用矿井可采储量Z计算矿井的设计生产能力和服务年限，与《规范》规定的相应的服务年限对照(见表2.2.1)，最后确定矿井的设计年生产能力为120万t／a，设计服务年限为52.85a。2.3井田开拓2.3.1开拓方案的确定1、井田开拓方案的确定因素本矿井井筒形式的选择，需要先确定出合理的井口位置，井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后确定；而且井筒位置与井筒形式通常是同时确定出来的。井口及工业场地一经选定，不仅直接影响矿井建设和生产初期的综合技术经济效益，而且对整个矿井生产期间都有重大影响，因此必须全面考虑井下和地面各种条件。正确合理的井筒位置是井田开拓的关键，合理的井筒位置应使井下开采有利，井筒的掘进和使用安全可靠，地面工业场地布置合理。1）井下条件①在井田走向方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，这样可使运输费用最低，同时在生产中能保持两翼均衡生产和采区的正常接替，而且巷道维修、通风费用也相应较低。②在井田倾斜方面采用单水平开采时考虑上、下山合理的长度，井筒与下山下部运输大巷靠近，与井底车场形成一体，尽可能不开石门。采用多水平开拓时，在考虑各水平石门工程量总和小的同时，尽量考虑单一水平的开采，然后兼顾其他水平。井筒与井底车场及主要运输大巷位置的选择统一考虑。③开拓方式和井口位置现选择时，一定要与初期移交达产采区的位置及其接续统一考虑。初期采区选择在地质（特别是构造，煤层厚度及稳定性，顶底板）和水文条件好、煤层储量丰富、勘探程度高、地面无建筑物或少量易迁建筑物、便于达产和增产的地段，同时尽量靠近井田中部。井筒应靠近初期移交、达产采区，使井筒到底，巷道掘出井筒场地保护煤柱后即可掘进准备采区和工作面，使基建工程量少和贯通连锁工程短，达到投资少，建井工期短的好效果。④井筒位置尽量避开或少穿过地质及水文复杂的地层或地段。⑤尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条件好的煤层，有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带。2）地面条件①要有足够的场地，便于布置矿井地面生产系统及其工业建筑物和构筑物，如主、副井绞车房及井口棚、井口车场、受煤仓、选煤厂等。根据需要，还应考虑以后扩建留有适当的余地。②要有较好的工程地质和水文地质条件，尽可能避开滑坡、崩岩、溶洞、流沙层、采空区等不良地段，这样既便于施工，也可防止自然灾害的侵袭。③要便于矿井供电、给水和运输，并使附近有便于建设居住区、排矸设施的地点。④要避免井筒和工业场地遭受水患，井筒位置应高于当地最高洪水位。⑤要充分利用地形，使地面生产系统、工业场地总平面布置及地面运输合理，并尽可能使平整场地的工程量较少。2、影响本矿井开拓方式选择的主要因素及井筒位置的确定（1）本矿井工业储量10359.38万t，设计年生产能力120万t，属于大型矿井，必须处理好煤炭的运输问题；而320国道及贵昆铁路盘西支线从附近通过，交通运输条件较为方便，加之井田走向中部边界有合理的地形布置工业场地，故矿井工业场地选择在井田东南部的走向中部边界布置工业场地。而且煤层露头出露在边界处，正好合理布置开拓巷道。本矿主要可采煤层精煤为优质炼焦用煤，中煤可作为动力煤，其中动力煤对口供应盘南电厂，生产的炼焦煤经洗选后通过南昆铁路进入两广市场。（2）井田内，煤层均出露地表，井田内地层比较简单，根据煤层走向与褶曲因素考虑，不具备平硐开拓条件，而采用立井开拓不经济而且没有合适的工业场地，具备斜井开拓的条件。根据以上所述，井筒井口布置的合理位置有三处；矿井工业场地也选择在井田东南部。为满足矿井投产快、投资少、长期、稳定、持续稳定发展的战略目标，矿井计划首采27号煤层。2.3.2开拓方案的提出方案Ⅰ：斜井单水平上下山式开拓1（井口位置选在井田走向中央附近，井筒布置在29-2号与32号煤层之间，开采水平大巷布置方式为集中大巷）方案Ⅱ：斜井单水平上下山式开拓2（井口位置选在井田走向中央附近，井筒布置在32号煤层底板，开采水平大巷布置方式为集中大巷）方案Ⅲ：斜井单水平上下上式开拓3（井口位置选在井田走向中央附近，井筒布置在29-2号与32号煤层之间，开采水平大巷布置方式为分组集中大巷）方案Ⅳ：斜井单水平上下山式开拓4（井口位置选在井田西北部较平坦处，井筒布置在29-2与32号煤层之间，开采水平大巷布置方式为集中大巷）2.技术比较四个方案的技术比较见表2.3.1。优点缺点方案Ⅰ1、系统简单、投产较快2、石门短、运输提升、通风线路短煤层需留设保护煤柱，增加了煤柱损失方案Ⅱ1、煤层无需留设保护煤柱，减少了煤柱损失量2、系统简单、投产快石门较长，提升、运输、通风线路也较长方案Ⅲ