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开拓比较
第3章井田开拓
3.1概述
3.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述
滴道盛和煤矿位于鸡西矿区西部，东面为新发煤矿,西侧为大同煤矿。
大同煤矿年产1.2Mt/a，采用斜井开拓；新发煤矿年产9.0Mt/a，采用立井开拓。
3.1.2影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况
井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：
1.煤层赋存和开采技术条件；
2.井田地质和水文地质条件；
3.技术装备和工艺系统条件；
4.施工技术和设备条件。
以上提出的因素要综合分析研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。
影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：
本井田的地形属于漫岗及丘陵地形，地势特点西高东低，走向长度长，倾斜长度较小，地表平均标高+200m。
井田的煤层上部标高在一般在-200m，下部标高在-900m。
整个矿区共有5层可采煤层，全区发育。
煤层东西走向长约5.3km，南北倾斜宽约2.3km。
本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在18°左右。
3.2矿井开拓方案的选择
3.2.1井硐形式和井口位置
1.井硐形式方案比较
方案一：
双立井开拓；
方案二：
双斜井开拓；
方案三：
主斜副立井开拓。
根据本井田的煤层赋存情况，本井田的见煤标高为-200m，从经济上和技术上比较应选用双立井开拓。
2.井口位置方案比较
在井田的走向的储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量几本平衡，井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段。
方案一：
井筒位于井田浅部；
方案二：
井筒位于井田中部；
方案三：
井筒位于井田深部。
经过简单的技术比较后认为：
1.井筒位于井田浅部时，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长；
2.井筒位于井田中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小；
3.井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利。
本井田煤层均为倾斜中厚煤层，井田走向长度大，但倾斜长度不大，从有利井下运输和减少提升费用，节约成本方面出发，也应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置，由此可确定本设计井田的井筒位置在井田的中部。
3.2.2开采水平数目和标高
方案一：
井田划分两个水平开采；一水平标高-550m，二水平标高-800m。
方案二：
井田划分三个水平开采，一水平标高-500m，二水平标高-700m，三水平标高-900m。
方案比较详见表3-1。
表3-1服务年限比较表
水平名称
可采储量/万t
服务年限/a
方案一
一水平
9205
27.40
二水平
8965
26.68
方案二
一水平
7787
23.18
二水平
5354
15.93
三水平
4932
14.69
方案二中一水平的服务年限不满足设计规范中的要求，因此选择方案一，井田划分为两个水平开采，一水平标高-550m，水平垂高350m,二水平标高-800m。
3.2.3 开拓巷道的布置
运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输，以及通风、排水和管线的敷设。
方案一：
集中大巷；
方案二：
分组集中大巷。
比较方案示意图详见图3-1，图3-2。
图3-1集中大巷
图3-2分组集中大巷
3.2.4矿井开拓方案的确定
根据以上三个方面的比较提出三个矿井开拓方案，进行详细的技术经济比较，确定矿井开拓方案。
方案一：
双立井开拓，一水平标高-550m，二水平标高-800m；
方案二：
双立井开拓，一水平标高-600m，二水平标高-800m；
方案三：
双立井开拓，一水平标高-550m，二水平标高-950m。
针对本矿井的实际情况和现有的技术条件，可行的方案如下图3－3所示。
由于方案三在二水平延伸时，井筒的延伸量，主石门长度，均较长，工程量大，基建费用高，在经济上不合理，因此只对方案一和方案二进行详细的技术经济比较，选出最佳开拓方案。
技术经济比较详见表3-2，表3-3，表3-4，表3-5。
从上面的技术经济比较表中可见：
方案一的基建工程量于方案方案，从经济上可以看出，方案一其生产费用和和矿井总费用要小于方案三，而初期建井费用相对矿井生产费而言，其费用较小，所以可以认为方案一相对较优。
图3-3开拓方案示意图
表3-2建井工程量
项 目
方案一
方案二
建
井
期
主井井筒/m
副井井筒/m
井底车场/m
运输大巷/m
750＋20
750＋5
1000
2100
800＋20
800＋5
1000
2100
表3-3基建费用表
方案
项目
方案一
方案二
工程量
/m
工程量
/元·m-1
费用
/万元
工程量
/m
工程量
/元·m-1
费用
/万元
主井
井筒
表土段
20
1232.1
24.6
20
1232.1
24.6
基岩段
750
9755.2
731.64
800
9755.2
780.42
副井
井筒
表土段
20
14588.9
29.2
20
14588.9
29.2
基岩段
735
10621.1
780.65
785
10621.1
833.76
井底车场
1000
3375
337.5
1000
3375
337.5
运输大巷
2100
3671.6
770.04
2100
3671.6
770.04
总计
费用
2402.2
3174.2
表3-4生产经营工程量
项目
方案一
项目
方案二
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
2×1.2×1563.6×4×0.2＝3002.1
2×1.2×1563.6×3×0.2＝2251.6
2×1.2×1563.6×2×0.2＝1501.1
2×1.2×1563.6×1×0.2＝
750.5
采区上山运输
一区段
二区段
三区段
四区段
五区段
2×1.2×1302×5×0.2＝
3124.8
2×1.2×1302×4×0.2＝
2499.8
2×1.2×1302×3×0.2＝
1874.9
2×1.2×1302×2×0.2＝
1249.9
2×1.2×1302×1×0.2＝
625.0
大巷及石门运输
立井提升
1.2×7818×2.2=20639.52
1.2×7818×0.75=7036.2
大巷及石门运输
立井提升
1.2×7818×2.2=20639.52
1.2×7818×0.8=7505.28
维护采区上山
维护/（万m·a）
1.2×2×6×2×1150×10.13×10－4=33.55
维护采区上山
维护/（万m·a）
1.2×2×6×2×1230×10.13×10－4=35.88
表3-5生产经营费
项目
方案
一
方
案二
工程量
/万t·km-1
单价
元/t·km
费用/万元
工程量
/万t·km-1
单价/元t·km
费用/万元
运输提升采区上山
一区段
二区段
三区段
四区段
五区段
3002.1
2251.6
1501.1
750.5
0.536
0.558
0.565
0.828
1609.13
1256.39
848.12
621.41
3124.8
2499.8
1874.9
1249.9
625.0
0.536
0.558
0.565
0.828
0.868
1674.89
1394.89
1059.32
1034.92
542.5
小计
4335.05
5706.52
大巷及
石门
20639.52
0.096
1981.39
20639.52
0.096
1981.39
立井
7036.2
0.689
4847.94
7505.28
0.689
5171.14
运提费合计
11164.38
12859.05
维护采区上山费
33.55/万m·a-1
35元·（a·m）-1
1174.25
35.88/万m·a-1
35元·（a·m）-1
1255.8
合计
12338.63
14114.85
表3-6费用汇总表
方案
项目
方案一
方案三
费用/万元
百分率%
费用/万元
百分率%
基建工程费
2402.2
100
3174.2
132.14%
生产经营费
12338.63
100
14114.85
114.40%
总费用
14740.83
100
17289.05
117.29%
3.2矿井开拓方案的选择
3.2.1井筒形式和井筒位置
1.井筒形式的确定
根据本矿的地表及煤层等实际情况，平硐开拓方式技术上不合理，应直接否定。
现依据盛和矿井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出三种井筒开拓方案，具体情况如下：
方案
——双立井开拓；
方案
——双斜井开拓；
方案
——主斜井副立井开拓。
详见开拓方案示意图3-1。
图3-1开拓方案示意图
以上三种井筒开拓方案技术比较见表3-1。
表3-1技术比较表
方案
名称
优点
缺点
一
双立井开拓
立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。
机械化程度高，易于自动控制。
井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大通风条件好，管线短，人员升降速度快。
与斜井优点相对应。
二
双斜井开拓
井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井筒装备，井底车场及硐室投资少。
斜井要比立井长得多，斜井井筒维护费用高，系统复杂，斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大。
三
综合开拓
兼有斜井和立井的优点，副井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低，主井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。
如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便，如井底相近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调度及联系不太方便，占地比较多，相应地增加煤柱损失。
根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际情况，如用综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置，井下的联系和生产调度较为繁琐，故该方案在技术上不合理，不适合本设计矿井。
所以本井田不利于用综合开拓。
根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓与双斜井开拓方案在技术上可行。
2.井筒的位置方案比较
井口位置的选择首先要与开拓方式协调，特别是主井位置还要与地面生生系统，工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下：
（1）井下条件；
（2）井口位置要避开地面滑坡，岩崩，雪崩，泥石流，流砂等危险地区，应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准；
（3）井口位置的选择必须符合环境，保护的要求。
在本设计井田中，提出三种井筒位置方案：
1井筒位置位于浅部；
2井筒位置位于中部；
3井筒位置位于深部。
经过简单的技术比较后认为：
1．井筒位于井田浅部时，煤柱尺寸小，压煤少，但石门最长；
2．井筒位于井田中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短；
3．井筒位于井田深部时，煤柱尺寸最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深度煤层及井筒延伸有利。
本井田煤层均为倾斜中厚煤层，井田走向长度大，倾斜长度不大，但煤层总厚度大，从各种角度来看，应该把井筒布置在井田上部位置。
3.2.2开采水平的数目及标高
根据煤层赋存条件和倾斜长度，一个井田可以单水平开采，亦可以多水平开采，每个开采水平设井底车场和运输大巷，供该水平各采区煤的运输和通风。
盛和煤矿水平标高的确定主要考虑以下几个因素：
1．合理的水平服务年限；
2．煤层赋存条件及地质构造；
3．保证生产水平接续；
4．井底车场及主要硐室的位置尽量处于较好的岩层内。
根据上述因素，本井田设计提出水平划分方案如下：
方案一：
井田划分三个开采水平，一水平标高-540m，二水平标高-760m，三水平标高-1000m，一二三水平均采用上山开采；
方案二：
井田划分二个开采水平，一水平标高-400m，二水平标高-600m，一水平采用上下山开采，二水平采用下山开采；
方案三：
井田划分二个开采水平，一水平标高-460m，二水平标高-730m，一水平采用上下山开采，二水平采用下山开采。
经过技术经济比较后发现，方案一在技术上可行，但在经济上投入较大，且，水平服务年限不满足30a，方案二虽然在水平服务年限上满足30a，但斜长过长，技术上不可行，方案三技术上可行，也满足水平服务年限，因此经过技术比较，选择方案三。
3.2.3开拓巷道的布置
1．运输大巷的布置
水平巷道的主要任务是担负煤矸、物料和人员的运输；以及通风、排水和敷设管线。
对大巷的基本要求是便于运输、利于掘进和维护和能满足矿井通风安全的需要。
主要布置方式一般可分为三类：
（1）单层布置；
（2）分组集中布置；
（3）集中布置。
根据盛和煤矿的实际地质情况，提出三种布置方案，见表3-2。
方案一：
煤层布置，见图3-2；
方案二：
分组集中大巷，见图3-3；
方案三：
集中大巷，见图3-4。
图3-2分煤层大巷
图3-3分组集中运输大巷
图3-4集中大巷
表3-2巷道布置比较表
分煤层布置
分组集中
集中布置
优点
开采程序灵活
总的巷道工程量小
采区巷道分组联合布置
大巷容易维护
大巷工程量小
生产集中
大黄容易维护
缺点
工程量大
投资多
系统复杂
石门长度较长
掘进工程量大
总的石门长度达
初期工程量大
有反向运输
续表3-2
适用条件
单一煤层
可采煤层数多
间距小
煤层分组间距大
煤层间距小
井田走向长
服务年限大
采区尺寸大
石门长度短
1．大巷长2650+200=2850m
石门长（75+325+150+250+100）×3=2700m
2850+2700=5550m
2．大巷长2650×5=13250m
石门长75+325+150+250=800m
13250+800=14050m
3．大巷长2650×3=7950m
石门长（75+150）×3+325+250=1360m
7950+1360=9310m
因此选用集中大巷布置。
经济方案比较：
对第一水平的井筒形式进行详细的经济方案比较，经过技术方案比较后，排除了综合开拓方案，现在对立井开拓和斜井开拓进行详细的经济比较。
表3-3粗略估算费用表
方案
项目
方案一
方案二
工程量
/m
单价
元/m
费用
万元
工程量
/m
单价
元/m
费用
万元
主井井筒
表土段
20
10491.5
20.983
58.5
9042.7
52.899
基岩段
200
4718.2
94.364
640
3897.6
249.446
副井井筒
表土段
20
14588.9
29.178
58.5
9042.7
52.899
基岩段
200
7001.2
140.024
640
3897．6
249.446
续表3-3
井底车场
--
1000
900
90
1000
900
90
运输大巷
--
3650
3320.7
1212.056
3650
3320.7
1212.056
总计
--
--
--
1586.065
--
--
1816.766
100%
114%
表3-4基建费用经济比较表
方案
项目
方案一
方案二
工程量
/m
单价
元/m
费用
万元
工程量
/m
单价
元/m
费用
万元
前期
主井井筒
480
4718.2
226.47
1777
3897.6
692.60
副井井筒
465
7001.9
325.57
1750
3897.6
682.08
井底车场
1000
900
90
1000
900
90
主石门
100
3320.7
33.20
--
3320.7
--
运输大巷
3650
3320.7
1212.06
3650
3320.7
1212.06
共计
--
--
1887.30
--
--
2676.74
--
--
--
100%
--
--
140%
表3-5生产经营费用经济比较表
项目
方案一
方案二
工程量
单价
费用
工程量
单价
费用
一区段
1566.04
1.030
1613.02
1566.04
1.075
1683.49
二区段
1174.53
1.414
1660.79
1174.53
1.531
1798.21
三区段
783.01
1.279
1001.47
783.01
1.279
1001.47
四区段
391.51
1.759
688.67
391.51
1.759
688.67
小计
--
4963.95
--
--
5171.84
一水平
14678.4
0.114
1673.34
16880.16
0.114
1924.34
立井/斜井提升
1467.84
0.963
1413.53
4254.90
0.548
2331.69
运提费用合计
--
--
8050.82
--
--
9427.84
维护采区上山
31.02
35
1085.70
31.02
35
1085.70
排水
9696.79
0.3356
3254.25
8688.17
0.2928
2543.90
合计
--
--
12390.77
--
--
13057.43
--
--
100%
--
--
105%
表3-6生产经营工程量表
项目
方案一
项目
方案二
运输提升
工程量
运输提升
工程量
采区上山
一区段
二区段
三区段
四区段
2×1.2×815.64×4×0.2=1566.04
2×1.2×815.64×3×0.2=1174.53
2×1.2×815.64×2×0.2=783.01
2×1.2×815.64×1×0.2=396.51
采区上山
一区段
二区段
三区段
四区段
2×1.2×815.64×4×0.2=1566.04
2×1.2×815.64×3×0.2=1174.53
2×1.2×815.64×2×0.2=783.01
2×1.2×815.64×1×0.2=396.51
大巷及石门运输
1.2×4×3058=14678.4
1.2×4×4.6×3058=1688.16
立井提升
1.2×0.4×3058=1467.84
斜井提升
1.2×1.159×3058=4254.90
维护上山
1.2×2×6×2×870×12.38×10-4=31.02
维护上山
1.2×2×6×2×870×12.38×10-4=31.02
排水
380×24×365×29.13×10-4=9696.79
排水
380×24×365×26.10×10-4=8688.17
表3-7费用总表
方案
项目
方案一
方案二
费用
百分比
费用
百分比
初期建井费
1586.066
100%
1816.766
114%
基建工程费
1887.30
100%
2676.74
140%
生产经营费
12390.77
100%
13057.43
105%
总费用
15864.136
100%
17641.636
111%
上述经济比较可得，方案一较方案二合理，故选择方案一，双立井开拓。
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