矿井开拓设计

矿井开拓设计

一．矿井基本资料

某矿井含有俩煤层，煤层厚度为m1=6m，m2=8m，煤间距10m，煤层倾角32。煤层埋深煤露头72m，煤倾斜长度1860m，走向长度8000m。设计生产能力180万t/a，采用3t底卸式矿车运输。低瓦斯矿井，水文地质条件简单，顶底板均为中等稳定粉砂岩。

二．储量计算

1.矿井地质资源量

Z=8000*1860*（6+8）*1.25=260400000t 2.矿井工业资源/储量

根据钻孔布置，在煤矿地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。

根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制1的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量计算。 Zg= Z111b + Z122b + Z2m11+ Z2m22+ Z333k Zg——矿井工业资源/储量

Z111b——探明的资源量中经济的基础储量 Z122b——控制的资源量中经济的基础储量 Z2m11——探明的资源量中边际经济的基础储量 Z2m22——控制的资源量中边际经济的基础储量 Z333k——推断的资源量

Z111b=26040*60%*70%=10936.8万t Z122b=26040*30%*70%=5468.4万t Z2m11=26040*60%*30%=4687.2万t Z2m22=26040*30%*30%=2343.6万t

由于地质条件简单，k在0.8以上取值。 Z333k=26040*10%*k=2083.2万t

Zg=Z111b+Z122b+Z2m11+Z2m22+Z333k=

10936.8 +5468.4+4687.2+2343.6+2083.2=25546.2万t。 3.矿井设计资源/储量

矿井设计资源/储量计算，其中P1按矿井工业资源/储量的3%估算，

Zs=（Zg-P1）

Zs——矿井设计资源/储量

P1——断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱。地面建筑物煤柱等永久煤柱损失量之和。

Zs=25546.2-25546.2*3%=24779.814万t 4.矿井设计可采储量

矿井设计可采储量按下式计算，其中P2按矿井设计资源/储量的2%估算。 Zk=（Zs-P2）C Zk——矿井设计可采储量；

P2——工业场地和主要井巷损失量之和；

C——采区采出率，厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。

Zk=（24779.814-24779.814*2%）*80%=19427.38万t。

三．矿井的设计生产能力和服务年限

因为已知矿井的生产能力为180万t/a。参照大型矿井服务年限的下限的要求，

储量备用系数取1.4.

T=Zk/AK=19427.38/180*1.4=77.09a

在计算矿井服务年限时，考虑矿井投产后，可能由于地质损失增大、采出率低和矿井增产的原因，使矿井服务年限缩短，设置了备用储量Zb，备用量为：

Zb=0.4*Zk/1.4=5550.68万t

在备用储量中，估计约有50%为采出率过低和受未预知地质破坏影响所损失的储量。矿井开拓设计时认定的实际采出的储量约为：

19427.38-（5550.68*50%）=16652.04万t

四．矿井开拓方式

1 井筒布置

由于井田地形平坦，不存在平硐开拓的条件 根据煤层的赋存条件设计如下俩个方案 方案一 采用竖井开拓方式

采用立井开拓，分别设主、副立井两个井筒。 井田垂高为 sin32*1860=985.7m

煤层埋深露头为72m。所以竖井高度为564.8m 方案二 采用斜井开拓方式 斜井长度为 72/sin32=136m 所以斜井 长度约为1066m。

比较俩个方案 竖井的建井时间长，开拓费用高，但是运输费用低。

斜井的开拓费用少，但是运输成本比较高。且开拓长度较长，所以采用竖井开拓方式。

2 阶段的划分和开采水平的设置

因为煤层的倾角较大，且倾斜长度较长。故排除单水平开采。

根据《煤炭工业矿井设计规范》的规定当矿井划分为阶段开采时，其阶段垂高宜为： 1)缓倾斜、倾斜煤层200～350m； 2)急倾斜煤层 100～250m。

根据井田条件。则本井田划分为二到三个阶段，二到三个水平。 阶段内采用采区式准备方式，每个阶段沿走向划分为4个走向长2000m的采区，采区内划分为若干个区段。

因煤层的角度过大，采用上下山开采技术上困难较多。故采用上山开采。 这样，阶段划分和开采水平设置形成俩个方案，一是井田划分为俩个阶段，设置两个开采水平；二是井田划分为三个阶段，三个水平。 3．阶段和开采水平参数 （1）水平垂高 两阶段，两水平：（1860*sin32）/2=492.8m 三阶段，三水平：（1860*sin32）/3=328.5m

（2）开采水平实际出煤量 两阶段，两水平方案：

第一、第二阶段16652.04/2=8326.02 三阶段，三水平方案：

第一、第二、第三水平16652.04/3=5550.68 （3）开采水平服务年限 两阶段，两水平方案

第一、第二阶段77.09/2=38.55a 三阶段，三水平方案：

第一、第二、第三水平77.09/3=25.7a (4)采区服务年限

开采水平内每翼一个采区生产，矿井由俩个采区同采保证产量，考虑1a的产量递增和递减期。

两阶段，两水平方案中的采区服务年限： (38.55/2)+1=20.27a

三阶段，三水平方案中的采区服务年限: (25.7/2)+1=13.85a (5)区段数目及区段斜长

两阶段，两水平方案：每个阶段划分5个区段，区段斜长为960/5=186m 三阶段，三水平方案：每个阶段划分3个区段，区段斜长为620/3=206.7m (6)区段采出煤量

两阶段，两水平方案：

每个水平划分为4个采区，每个采区5个阶段，每个区段出煤量：8326.02 /4/5=416.301 万t 三阶段，三水平方案：

每个水平划分为4个采区，每个采区3个阶段，每个区段出煤量：5550.68/4/3=462.56万t

综合考虑选择三阶段，三水平方案 阶段和开采水平参数

4.上山布置

⑴采区采用集中岩石上山联合准备；

⑵井田一翼的中央采区上山布置在距m2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； 5．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m2煤层底板下垂距为30m的厚层粉砂岩内。

上阶段运输大巷留作下阶段回风大巷使用。 6.开拓延深方案

两种延深方案：一是直接延深，二是暗斜井延深。

根据前述各项决定，在技术上可行的开拓方案有四种，如图所示

方案1和方案2的区别在于第二水平是用暗斜井还是直接延深立井。俩方案的生产系统都比较简单可靠。

俩方案对比，方案1需多开立井井筒（2x492.8m）、阶段石门（788.68m）和立井井底车场，并相应地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。第2方案则多开暗斜井井筒（倾角32°，2x998m）和暗斜井的上、下部车场；并相应地增加了斜井的提升和排水费用。

粗略估算结果如表对俩方案的基建费和生产费用粗略估算如下表，粗略估算后认为：方案1和方案2相差较大，所以从经济角度考虑方案2比较合适，所以决定选用方案2。

方案3和方案4的区别也仅在于第三水平是用立井直接延深还是采用暗斜井延深。粗略估算结果如表，方案3的费用比方案4总体较高，所以采用方案4。

方案的总体比较

方案 基建费 /万元 立井开凿 石门开凿 井底车场 方案1 方案2 主暗斜井开凿 副暗斜井开凿 上、下斜井车场 2?492.8?3000?10?4?295.68 800?788.68?10?4?63.0 1000?900?10?4?90.0 998?1050?10?4?104.8 998?1150?10?4?114.8 800?900?10?4?72 生产费 /万元 小计 322.68 立井提升 石门运输 立井排水 小计 暗斜井提升 立井提升 排水（斜、立井） 小计 291.6 1.2?4915.05?1.05?0.8?4954.41.2?4915.05?0.99?0.48?2802.7 1.2?4915.05?0.78?0.8?3680.4 1.2?4915.05?0.564?1.02?3393.1 380?24?365?34.13?0.1525?10?1732.610690.08 ?4 380?24?365?34.13?0.19?10?1732.67928.4 ?4 小计 10367.4 总计 费用费用/万元 8220 /万元 百分率 方案 基建费 /万元 立井开凿 石门开凿 井底车场 130.04% 方案3 百分率 100% 方案4 主暗斜井开凿 副暗斜井开凿 上、下斜井车场 2?283.5?3000?10?4?340.2 800?788.68?10?4?63.0 1000?900?10?4?90.0 620?1050?10?4?65.1 620?1150?10?4?71.3 800?900?10?4?72 生产费 /万元 小计 493.2 立井提升 石门运输 立井排水 小计 暗斜井提升 立井提升 排水（斜、立井） 小计 208.4 1.2?2824.74?1.05?0.8?2748.41.2?2824.74?0.78?0.8?2115.21.2?2824.74?0.99?0.48?1610.8 1.2?2824.74?0.564?1.02?1950.1 380?24?365?19.61?0.1525?10?995.56352.3 ?4 380?24?365?19.61?0.19?10?1259.94820.7 ?4 小计 5859.1 总计 费用/万元 百分率 费用/万元 5029.1 126.11% 百分率 100% 五、开拓方案详细经济比较 对方案2和方案4有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费和生产经营费分别计算，计算结果如表。

开拓方案2和方案4的建井工程量

期间 初期 项目 主井井筒/m 副井井筒/m 井底车场/m 主石门/m 运输大巷/m 主井井筒/m 副井井筒/m 井底车场/m 主石门/m 运输大巷/m 方案2 492.8+20 492.8+5 1000 0 1700 998 998 300+500 800 6700+6700 方案4 657+20 657+5 1000 0 1700 620 620 300+500 800 6700x3 后期

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