GB 50215-2015 煤炭工业矿井设计规范
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3 井田开拓

3.1 井田开拓方式

3.1.1 井田开拓方式应根据矿井地形地貌条件、井田地质条件、煤层赋存条件、开采技术条件、装备条件、地面外部条件、设计生产能力等因素,经多方案比较后确定。

3.1.2 当煤层赋存条件和地形条件适宜时,应采用平硐开拓方式。

平硐开拓具有施工条件简单、建井工期短、投资省、综合经济效益好等优点。在西南、西北、山西等高原和山区,当外部建设条件和煤层赋存条件适宜时,应采用平硐开拓方式。平硐上山的服务年限,可参照本规范表2.2.7-1的规定,适当放宽。

将原规范中“宜采用平硐开拓方式”修改为“应采用平硐开拓方式”。意在说明在条件具备时应优先考虑平硐开拓方式。

3.1.3 煤层赋存较浅、表土层不厚,且井筒穿过的地层涌水量较小时,应采用斜井开拓;当主井垂深不大于500m,经技术经济论证合理时,宜采用斜井开拓方式或综合开拓方式。

和立井开拓方式相比,斜井开拓不仅具有井筒施工和装备简单、提运环节较少、系统较便捷等优点,而且由于新型带式输送机和辅助运输设备的发展,主井提运系统能力大,可实现煤流系统的连续化运输,副井系统可实现由地面至采区直达运输。因此,本条修改的目的是扩大斜井开拓方式的范围。

修改后的条文第一句话“煤层赋存较浅、表土层不厚,且井筒穿过的地层涌水量较小时,应采用斜井开拓”。将原规范“水文地质条件简单……”修改为“井筒穿过的地层涌水量较小……”。因为现行《煤矿防治水规定》中西北地区矿井正常涌水量大于90m3/h就是水文地质条件中等,矿井正常涌水量大于180m3/h就是水文地质条件复杂。为扩大斜井开拓范围,不再以水文条件作为依据,只要井筒穿过的地层涌水量较小就可以考虑斜井开拓,地层涌水量较小主要是以施工安全通过为准。表土层不厚也主要是以施工安全穿过为准。将原规范的“宜采用斜井开拓”修改为“应采用斜井开拓”。关于“煤层赋存较浅”,到底多少是较浅,主斜井垂深有专家建议450m,也有专家建议500m,意见不一致,但是目前成功到底的内蒙古鄂尔多斯察哈素矿井主斜井(16°)垂深达到475m,新疆准东矿区鲁能准东二号井主斜井(16°)垂深达到500m,神华宁夏梅花矿井主斜井垂深到486m,考虑主斜井过长会带来投资大、工期长、运营费用高等缺点,故本次修改增加“当主井垂深不大于500m,经技术经济论证合理时,宜采用斜井开拓方式”;缓坡斜井(6°)垂深有专家建议350m,也有专家建议450m,意见争议较大,因此,本次规范修改未对缓坡副斜井(6°)的适应垂高作具体规定,但是目前成功到底的内蒙古鄂尔多斯尔林兔矿井副斜井(6°)垂深330m,神华宁夏梅花矿井副斜井(7°)垂深到486m,陕西郭家河矿井副斜井(6°)垂深355m,陕西榆树湾矿井副斜井(6°)垂深320m,缓坡副斜井(6°)过长也会带来投资大、工期长、运输时间长、无轨胶轮车尾气污染大等缺点,因此,缓坡副斜井(6°)垂深不宜超过400m,可供设计参考。

修改后的条文:“当主井垂深不大于500m,经技术经济论证合理时,宜采用斜井开拓方式或综合开拓方式”。随着技术的发展,斜井应用的范围越来越广,特别是随着大运量大带强带式输送机的发展,为简化主运输系统,提高主井提升量,许多大型、特大型矿井均采用了主斜井副立井的综合开拓方式,因此本次规范修订把原规范第3.1.5条合并到本条。

3.1.4 煤层赋存深、表土层厚、水文地质条件复杂、井筒需用特殊工法施工时,宜采用立井开拓方式。

立井具有长度短、断面大、断面利用率高、运行时间短、较易解决深井辅助提升和通风问题等特点,尤其对含水厚表土层、水文地质条件复杂、需采用特殊工法施工的矿井,和斜井相比立井开拓均具有明显优势。因此,符合本条规定条件的井田宜采用立井开拓方式。

本条修改去掉了“……或多水平开采的急倾斜煤层……”,多水平开采的急倾斜煤层也可以采用平硐、斜井或综合开拓方式。

3.1.5 井田面积大、资源/储量丰富或瓦斯含量高的矿井,条件适宜时,可采用分区开拓、集中出煤方式。

本条对原规范第3.1.6条进行了修改,“……瓦斯大……”修改为“……瓦斯含量高……”;删除了“……大型……”、“……分区通风的开拓方式……”。有些高瓦斯或双突的中型矿井,因通风等因素也需要分区开拓。

从20世纪70年代开始,国内外一些新建的大型矿井即采用了分区开拓的方式。随着开采技术和综合机械化装备水平及管理水平的迅速提高,矿井生产更加集中,设计生产能力进一步加大。为缩短大型矿井建设工期,实现少投入、早出煤、效益好的目的,我国不少矿井,尤其是设计生产能力6.00Mt/a以上的大型矿井设计采用了集中出煤、分区开拓、分区通风的开拓方式(简称分区开拓方式),如大同塔山矿井(15.00Mt/a)、新集刘庄矿井(6.00Mt/a)等。

分区开拓方式是指把井田划分为若干相对独立的区域,各区域的通风、辅助运输系统独立,煤的提升、运输、储运、洗选加工等则集中进行。分区开拓方式有如下优点:

(1)矿井可实行一次设计分期建设,能加快矿井建设速度,可提前出煤、“滚动发展”,提高投资效益。

(2)可更好地实现矿井的集中化,适应矿井向大型化发展的要求。

(3)能有效地解决大型矿井通风网络过长的通风困难,这对开采深度大、瓦斯涌出量大的矿井尤有重要意义。

(4)辅助运输和提升分区进行,可缩短井下人员及材料等运输时间。

(5)主要生产环节如煤的运输、提升、洗选、储运等集中,有利于使用大型高效的技术装备。

3.1.6 井筒数量及功能应符合下列规定:

1 斜井或立井开拓的矿井宜开凿两个提升井筒;

2 风井数量应根据开拓部署、通风系统要求、安全生产需要、合理工期安排及投资效益等,经综合论证后确定;

3 箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作风井使用时应符合下列规定

1箕斗提升井兼作回风井时井上下装卸载装置和井塔必须采取密闭措施其漏风率不得超过15%并应采取防尘措施装有带式输送机的井筒兼作回风井时井筒中的风速不得超过6m/s且必须装有甲烷断电仪

2箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作进风井时箕斗提升井筒中的风速不得超过6m/s装有带式输送机的井筒中的风速不得超过4m/s并应采取防尘措施井筒中必须装设自动报警灭火装置和敷设消防管路

4 高瓦斯矿井有煤与瓦斯二氧化碳突出危险的矿井必须设专用回风井

本条对原规范第3.1.7条进行了修改,“……井筒数量及兼用功能……”删除了“兼用”2个字。将原规范“高瓦斯矿井、有煤与瓦斯突出危险的矿井必须设专用回风井”修改为“高瓦斯矿井、有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的矿井必须设专用回风井”。与现行行业标准《煤矿安全设施审查验收标准》AQ 1055中3.2.1.1.1一致。

删除了原规范第3.1.7条第2款,“分区开拓的矿井或在特殊条件下,经技术经济比较合理时,可开凿两个以上的提升井筒;”一是“可开凿两个以上的提升井筒”说法不具体,没明确提升井筒的功能,二是国家煤矿安全监察局对此款有不同意见,三是该款与国发〔2006〕82号文件精神有不符之处,故删除该款。

本条第3款,箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作风井使用时,必须遵守现行《煤矿安全规程》规定。尚需说明的是,箕斗井兼作回风井时,防爆门的装设尚存在技术问题:防爆门不能正对井筒中心安装,以往有的矿井将防爆门安装在井架一侧,但未经过模拟爆炸试验,一旦发生爆炸事故,安装在井架一侧的防爆门能否保护井架或井塔及通风机不遭破坏,目前尚无研究结果。

为确保矿井生产安全,本条第4款特别强调,对高瓦斯矿井、有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的矿井必须设专用回风井。