矿井开拓设计方案比较示例.doc

第五节 矿井开拓设计方案比较示例一、井田概况某矿地面为平原地带井田范围内地表标高为+8090m，表土及风化带厚度(垂高)约5060m，有流砂层，井田中部较薄，井田境界处较厚。煤层+30m-420m底板等高线为界，两侧人为划定境界。井田走向长9km，倾斜长约1740m。井田内共有4个可采煤层，倾角均为15°左右。各煤层的名称、厚度、间距及顶底板情况如表253煤层成层平稳，地质构造简单，无大断层，煤质中硬，属优质瘦贫煤，煤尘无爆炸性危险，也无自燃倾向；平均容重为132tm3。本矿瓦斯含量大，涌水量较大，矿井正常涌水量为380m3h表253煤层地质条件煤层层厚m间距m顶板底板m1m2m3m41.81.91.62.0152015直接顶为厚8m的页岩，老顶为厚4m的砂岩页岩、砂页岩、砂岩互层页岩、砂页岩、砂岩互层页岩、砂页岩、砂岩互层直接底厚10m页岩为40m厚层砂岩m7.3Ø 工业储量ZgZg=9000´17400´（1.8+1.9+1.6+2.0）´1.32=15089.976万tØ 可采储量Zk=(Zg-P)CP-永久煤柱损失，工广，境界煤柱；C-采区采出率，中厚煤层，煤炭工业矿井设计规范要求C为80永久煤柱损失约占工业储量的5。P=5%Zg=5%15089.976=7.544988万tZk=(Zg-P)C=(15089.976-7.544988)8%=114684万tØ 生产能力和服务年限T取60年，求AT=Zk/（14A），A=136.5万t/a根据煤层赋存情况和矿井可采储量，遵照煤炭工业矿井设计规范规定，将矿井生产能力A确定为120万ta，储量备用系数按14计算，可得矿井服务年限为T=114684/（14´120）=6826a.地质损失增大K采出率降低矿井增产Ø 备用储量计算算法1120万ta´6826a=81912万t114684万t-81912万t=32772万t算法2T=114684/（14）´0.4=3276.7万t估计约有50为采出率过低和受未预知小地质破坏影响所损失的储量。3276.7万t´50=1638.3万tØ 全井田实际采出储量114684-1638.3万t=98301万t=、开拓方案技术比较Ø 井筒形式地形平坦，无平硐条件表上较厚且有流砂层立井开拓(主井设箕斗)，Ø 井筒位置按流砂层较薄、井下生产费用较低的原则，井筒位于井田走向中部流砂层较薄处。Ø 井筒数目为避免采用箕斗并回风时封闭井塔等困难减少穿越流砂层开凿风井的数目，决定采用中央边界式通风主立井、副立井，风井Ø 阶段划分和开采水平的设置阶段划分本井田可划分为23个阶段=个阶段：阶段斜长=1740m/2=870m三个阶段:第一阶段斜长740m第=阶段斜长500m第三阶段斜长500m开采水平的设置要不要上下山开采井田瓦斯和涌水均较大，下山开采在技术上的困难较多，故决定阶段内均采用上山开采，井田内不能单水平上下山开采的开拓。Ø 采区划分阶段内采用采区准备方式，每个阶段沿走向划分为6个走向长1500m的采区。在井田每翼布置一个生产采区，并采用采区前进式开采顺序。表254阶段主要参数阶段数目阶段斜长/m水平垂高/m水平实际出煤/万t服务年限a区段数目/个区段斜长/m区段采出煤量/万t水平采区28702254915.0534.1311.38+151746´163.8437401914180.622997+141856´1741950012928247419616.54+131676´1569350012928247419616.54+131676´15693水平采出煤量计算中把储量备用系数14所指的备用储量，一半划为地质损失，另一半则划为增产储量；该增产储量合并计入水平实际采出煤量中。采区服务年限按设计平均服务年限加上一年产量递增、递减期计算水平水平垂高H=阶段斜长´sin870´sin15°=225.17m740´sin15°=191m500´sin15°=129m水平实际出煤/万t=个阶段：98301万t/2=4915.05万t三个阶段:第一阶段斜长740m第一阶段际出煤(98301万t/1740m)´740m=4180.62万t第=阶段斜长500m第=阶段际出煤(98301万t/1740m)´500m=282474万t第三阶段斜长500m第三阶段际出煤(98301万t/1740m)´500m=282474万tØ 水平服务年限方案一一水平6826/2=34.13a=水平6826/2=34.13a方案=一水平（6826/1740m）´740m=29a=水平（6826/1740m）500m=1961a三水平（6826/1740m）500m=1961aØ 采区服务年限两个采区保证产量，即两个采区同采每个采区服务时间；方案一一水平34.13a/3=11.38a+1a=水平34.13a/3=11.38a+1a方案=一水平29a/3=97+1=水平1961a/3=6.54+1三水平1961a/3=6.54+1Ø 区段数目及区段斜长方案一一水平5个区段870m/5=174=水平5个区段870m/5=174m方案=一水平4个区段740m/4=185m=水平3个区段500m/3=167m三水平3个区段500m/3=167mØ 设计区段采出煤量设计区段采出煤量=采区设计采出煤量/采区内区段数方案一一水平六个采区，每采区5个区段4915.05万t/6/5=163.84万t=水平六个采区，每采区5个区段4915.05万t/6/5=163.84万t方案=一水平六个采区，每采区4个区段4180.62万t/6/4=174.19万t=水平六个采区，每采区3个区段2824.74万t/6/3=156.9319万tØ 大巷布置方案集中大巷布置各煤层间距较小岩石大巷为减少煤柱损失和保证大巷维护条件岩石大巷位置底板下垂距为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Ø 上山布置集中岩石上山联合准备，中央采区上山位于距叫煤层底板30m以上的砂岩中，并在采后加以维护，留作下阶段的总回风通道及安全出口。其他采区上山位于距m4煤层底板约20m的砂岩中，回采后加以报废。Ø 技术上可行的开拓延深方案方案一立井两水平直接延深方案=立井两水平暗斜井延深方案一和方案=的区别第=水平是用暗斜井延深还是直接延深立井。方案一需多开立井井筒(2´225m)、阶段石门800m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。方案=则多开暗斜井井筒(倾角15，2´870m)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表255各方案粗略估算费用表方案方案一方案=基建费万元立井开凿石门开凿井底车场2×225×3000×104=135.O800×800×104=64.O1000×900×104=90.O主暗斜井开凿副暗斜井开凿上、下斜井车场870×1050×104=91.35870×1150×104=100.05(300500)×900×104=72.00小计289.0小计263.4生产费万元立井提升石门运输立井排水1.2×4915.05×O.5×O.85=2506.71.2×4915.05×O.80×O.381=1797.7380×24×365×34.13×0.1525×104=1732.6暗斜井提升立井提升排水(斜、立井)1.2×4915.05×O.87×O.48=2463.01.2×4915.05×O.275×1.02=1654.4380×24×365×34.13(0.063+O.127)×104=2158.6小汁6037.O小计6276.O总计费用万元6326.O费用(万元)6539.4百分率100百分率103.37粗略估算表明：两方案费用相差不大。考虑到方案一的提升、排水工作的环节少，人员上下较方便，在方案=中未计入暗斜井上、下部车场的石门运输费用，方案一在通风方面优于方案=，所以决定选用方案一方案三立井三水平直接延深方案四立井三水平暗斜井延深方案三和方案四的区别第三水平是用暗斜井延深还是直接延深立井。方案三需多开立井井筒(2´130m)、阶段石门600m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。方案四则多开暗斜井井筒(500m+580m)和暗斜井的上（300m）、下部车场（500m）；并相应地增加了暗斜井的提升和排水费用表255各方案粗略估算费用表方案方案三方案四基建费万元立井开凿石门开凿井底车场2×130×3000×104=78.O600×800×104=48.O1000×900×104=90.O主暗斜井开凿副暗斜井开凿上、下斜井车场580×1050×104=60.9500×1150×104=57.5(300500)×900×104=72.00小计216.0小计190.4生产费万元立井提升石门运输立井排水1.2×2824.74×O.5×O.85=1440.61.2×2824.74×O.60×O.381=774.9380×24×365×19.61×0.1525×104=1015.3暗斜井提升立井提升排水(斜、立井)1.2×2824.74×O.58×O.48=943.71.2×2824.74×O.37×0.92=1185.0380×24×365×19.61(0.053+O.14)×104=1259.9小汁3230.8小计3388.6总计费用万元3446.8费用(万元)3579.0百分率100百分率103.8方案四的总费用比方案三约高4。两者相差不到10，仍可视为近似相等。但方案四终究费用略高一些。再考虑到方案三的提升、排水等环节都比方案四更少，即生产系统更为简单可靠一些。所以决定采用方案三。余下的一、三两方案均属技术上可行，水平服务年限等也均符合要求(大型矿井第一水服务年限应大于30a，故第三方案确定其阶段斜长为740m)。两者相比，方案三的投资要比方案一高，其初期投资较少，生产经营费也可能略低两方案需要通过经济比较，才能确定其优劣。三、开拓方案经济比较第一、第三方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于表25-6表25-10。表25-6建井工程量项目方案1方案3初期主井井筒m副井井简m井底车场m主石门m运输大巷m275+20275+5100001700240+20240+510002701700后期主井井简m副井井筒m井底车场m主石门m运输大巷m22522510008006000+77002602602´10000+6006000+2´7700初期大巷（750+100）´2=1700）´2=1700后期大巷：一水平（650+1500+750+100）´2=6000=水平1500´4+850´2=7700，三水平1500´4+850´2=7700表257生产经营工程量项目方案1项目方案3运输提升万t.km工程量运输提升万t.km工程量采区上山运输一区段二区段三区段四区段2×12×98304×4×O174=1642072×12×98304×3×O174=：1231552×12×98304×2×O174=821042×12×98304×l×0174=41052采区上山一水平一区段二区段三区段二、三水平一区段二区段12×104514×3×O185=6960612×104514×2×O.185=4640412×104514×1×O185=232022×12×94158×2×O167=754772×12×94158×1×0167=37739大巷及石门运输一水平二水平立井提升一水平二水平12×491505×225=132706412×491505×305=179890812×491505×O275=16219112×491505×O5=294903一水平二水平三水平立井提升一水平二水平三水平12×418062×252=12642912×282474×225=76268012×282474×285=96606112×418062×O24=12040212×282474×O37=12541812×282474×05=169484维护采区上山维护万·a·m12×2×6×2×870×1238×10-4=31.02维护采区上山维护万·a·m12×6×2×740×107×10-4=114012×2×6×2×500×754×10-4=1086排水万m3，一水平=水平380×24×365×3413×10-4=1136119380×24×365×3413×10-4=1136119排水万m3，一水平二水平三水平380×24×365×29×lO-4=965352380×24×365×1961×10-4=65278380×24×365×1961×10-4=65278方案方案一方案三项目工程量单价元.m-1费用万元工程量单价/元·m-1费用万元初期主井井筒副井井筒井底车场主石门运输大巷295280100017003000300090080088584090O1360260245100027017003000300090080080078O73590O2161360小计39853991后期主井井简副井井简井底车场主石门运辅大巷2252251000800137003000300090080080067567590O6401096026026020006002140030003000900800800780780180O48017120小计1385，O2096O共计（初期+后期）178352495表258基建费用表表259 生产经营费方案一方案三项目工程量单价元·m-1费用万元工程量单价元·m-1费用万元运输提升采区上山一区段二区段三区段四区段一区段二区段16420712315582104410520508O6520759O832834178029762317341556960646404232027547737739O669O760O834076208354656635267193505751331512小计260186190208大巷及石门一水平二水平三水平13270641798908O392O.38152020968538412642.1976268966061O38503920381486724298971368069小计12055931153764立井一水平二水平三水平1621972949031320852141002506681204021254181694841351OOO85162543125418144061小计464768432022运提费合计1930547177599d维护采区上山费3102万.a.m35元.a.m1085702226万.a.m35元.a.m77910排水费一水平二水平三水平11361191136119O0839015259532173258965352652780652780O0732O，1129O1525706647369999549小计268578243912合计23076952097816方案一方案三费用万元百分率/%费用万元百分率/%初期建井费基建工程费生产经营费3985017835230769510010011039912495120978161001513990100总费用24860.45105.9123473.26100综合比较方案一 方案三生产费用 略高基建费用 明显低延深次数 1次 两次基建费误差小于生产费误差开拓方案的综合评价可以采用矿井生产能力、第一夸年限、初期基建投资、矿井总基建费用、建井工期、吨煤成本、煤炭采出率、矿井工艺茫性、采掘机械化程度等主要指标。开拓方案的综合评价可以采用矿井生产能力、第一夸年限、初期基建投资、矿井总基建费用、建井工期、吨煤成本、煤炭采出率、矿井工艺开拓方案的综合评价可以采用矿井生产能力、第一水平服务年限、初期基建投资、矿井总基建费用、建井工期、吨煤成本、煤炭采出率、矿井工艺采掘机械化程度