煤礦1.2Mta新井設(shè)計（含外文翻譯）

1、編號：（）字號本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：城郊煤礦1.2Mt/a新井設(shè)計姓名： 學(xué)院： 礦業(yè)工程學(xué)院 專業(yè)： 采礦工程 設(shè)計題目：城郊煤礦1.2Mt/a新井設(shè)計 專題：留小煤柱沿空掘巷技術(shù)及可行性分析指導(dǎo)教師： 職稱： 教授 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書任務(wù)下達日期： 畢業(yè)設(shè)計日期： 畢業(yè)設(shè)計題目：城郊煤礦1.2Mt/a新井設(shè)計畢業(yè)設(shè)計專題題目：留小煤柱沿空掘巷技術(shù)及可行性分析畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：本設(shè)計包括三個部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分為永煤集團車集煤礦120萬t/a新井設(shè)計。全篇共分為十個部分：礦井概況及井田地質(zhì)特征、井田境界及儲量、礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力、井田開拓、礦井基本巷道

2、、采煤方法、采區(qū)巷道布置、井下運輸、礦井提升、礦井通風(fēng)與安全和礦井主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。城郊礦位于河南省永城市境內(nèi)。井田南北走向平均長3.34km，東西平均寬5.09km，面積約19.67km2。井田內(nèi)可采煤層為二2、三2煤，其賦存穩(wěn)定，厚度平均為2.98 m和2.95 m，傾角平均8°，為緩傾斜煤層。井田內(nèi)工業(yè)儲量為1.517億t，可采儲量為0.9636億t。礦井平均涌水量為180250 m3/d，井田中各煤層沼氣含量一般小于0.5cm3/g，屬低沼氣礦井。各煤層均無煤塵爆炸危險。各煤層均屬不自燃發(fā)火煤層；地溫2930。城郊煤礦年設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬t/a，服務(wù)年限為57.36年。采

3、用立井開拓，單水平布置。工作制度為“四六”制。第一水平標(biāo)高為850m。礦井采用傾斜長壁綜合機械化采煤法，一次采全高。礦井布置一個綜采工作面，面長220m。煤炭通過膠帶輸送機運輸。礦井通風(fēng)方式為中央并列式。專題部分：專題題目為“留小煤柱沿空掘巷技術(shù)及其可行性分析”。主要分析了沿空掘巷留小煤柱的現(xiàn)狀，作用，存在問題及解決辦法，并從受力等方面對其進行了分析。翻譯部分：翻譯了一篇巖石力學(xué)與采礦科技國外雜志上的論文，題目為“用有限差分方法預(yù)測由水平和傾斜煤層開采引起的沉陷問題”。關(guān)鍵詞：立井；帶區(qū)；電機車；中央并列式ABSTRACTThis design contains three parts: th

4、e general，the special subject and the translation.The general part is a new design of Chengjiao Mine in Yongcheng coal& electricity combine. The whole article is divided into ten parts:the outline of the mine, the mine field geology,the boundary and reserves, the designed productive capacity, th

5、eservice life and working area, the coal transportation,the mine lifting,the ventilation and safety, and the main economical and technological index of the mine.The ChengjiaoMine field lies inYongcheng in Henan province. The boundary of the mine field runs 5.09km from north to south and 3.34km from

6、west to east on average. The total planearea of the mine is about 19.67km2.There is only one exploring layer-number two.Its average thickness of the seam is 2.98m and its stable andflatly inclined. Its dip angle is 8 degree on average.The industry reserves of the mine field are151.7 million tons and

7、 the useable reserves are 96.36 million tons. The average inflow rate in Chengjiao mine is 180250 m3/h. It is a lower gassy mine. The coal dust doesnt have explosion hazard as well as the self-combustion tendency. The productive capacity of Chengjiao Mine is 1.2 million tons per year，and the service

8、 life is 57.36years. The work system is 4-shift with a 6-hour workday. Therere two working levels in the mine. The first development level is located at the -850m.The comprehensive mechanized longwall caving method along the dip is used in Chengjiao Mine.There is only one working face in the mine. I

9、t is comprehensive mechanized coal face.The length of the face is 220m, and the designed productive capacity of the face is 1.2 million tons per year. Coal is transported by belt conveyer and the diagonal ventilation system is used in Chengjiao.The title of special subject is “Feasibility analysis o

10、n roadways driving along next gob with narrow pillar”. It mainly talks about current situation, effect, issue and solution in roadways driving along next gob with narrow pillar, and analyse it from stress meanwhile. The translation part is an article from international journal of Rock Mechanics and

11、Mining Science, titled “FDM predictive methodology for subsidence due to flat andinclined coal seam mining”.Keywords：shaft ; strip district; trackless transport;centralized juxtapose ventilation中國礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計目錄一般部分摘要7ABSTRACT8目錄11礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征11.1礦區(qū)概述11.1.1礦區(qū)地理位置與交通11.1.2地形地貌11.1.3主要河流11.2 井田地質(zhì)特征2

12、1.2.1井田地質(zhì)構(gòu)造21.2.2煤層特征21.2.3煤質(zhì)21.2.4水文地質(zhì)特征21.2.5其它開采地質(zhì)條件42 井田境界與儲量52.1井田境界52.2礦井工業(yè)儲量計算52.2.1儲量計算依據(jù)52.2.2礦井工業(yè)儲量52.3礦井可采儲量62.3.1安全煤柱留設(shè)原則62.3.2礦井永久保護煤柱損失量62.3.3礦井可采儲量83 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限93.1礦井工作制度93.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限93.2.1礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限確定依據(jù)93.2.2礦設(shè)計生產(chǎn)能力93.2.3礦井服務(wù)年限93.2.4井型校核104 井田開拓114.1井田開拓的基本問題114.1.1確定井

13、筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)114.1.2工業(yè)場地的位置124.1.3開采水平的確定124.1.4運輸大巷和井底車場的布置134.1.5礦井開拓延伸方案及階段劃分134.1.6方案比較134.2 礦井基本巷道174.2.1井筒174.2.2井底車場及硐室214.2.3主要開拓巷道225帶區(qū)巷道布置265.1煤層地質(zhì)特征265.1.1帶區(qū)位置及范圍265.1.2采區(qū)煤層特征265.1.3地質(zhì)構(gòu)造265.1.4頂?shù)装逄匦?65.1.5水文地質(zhì)265.1.6地表情況275.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)275.2.1帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定275.2.2生產(chǎn)系統(tǒng)275.2.3帶區(qū)內(nèi)巷道掘進285.2.4帶區(qū)生產(chǎn)能力

14、及采出率285.3帶區(qū)車場及主要硐室305.3.1帶區(qū)下部車場設(shè)計305.3.2帶區(qū)主要硐室306 采煤方法316.1帶區(qū)工藝方式316.1.1帶區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件316.1.2確定采煤工藝方式316.1.3回采工作面參數(shù)316.1.4回采工藝及工作面設(shè)備選型326.2工作面采煤、裝煤、運煤方式及設(shè)備選型336.2.1設(shè)備選型原則和裝備標(biāo)準(zhǔn)336.2.2工作面設(shè)備選型336.2.3采煤工作面支護方式386.2.4、頂板管理396.2.5、移架方式396.2.6、推移刮板輸送機396.2.7、端頭支護及超前支護方式396.2.8、端頭支架支護及要求396.2.9、超前支護406.2.10、各工

15、藝過程注意事項406.2.11、回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)426.3回采巷道布置436.3.1回采巷道布置方式436.3.2回采巷道參數(shù)437 井下運輸487.1概述487.1.1井下運輸設(shè)計的原始條件與數(shù)據(jù)487.1.2運輸距離和貨載量487.1.3井下運輸系統(tǒng)487.2帶區(qū)運輸設(shè)備選型497.2.1設(shè)備選型原則497.2.2帶區(qū)運輸設(shè)備的選型及能力驗算497.3大巷運輸設(shè)備選型517.3.1運煤設(shè)備517.3.2輔助運輸設(shè)備選擇528 礦井提升548.1礦井提升概述548.2主副井提升548.2.1主井提升548.2.2副井提升569 礦井通風(fēng)及安全599.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇599.1.1礦井

16、概況599.1.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求599.1.3礦井通風(fēng)方式的確定599.1.4主要通風(fēng)機工作方式選擇609.1.5帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求619.1.6工作面通風(fēng)方式的選擇629.1.7回采工作面進回風(fēng)巷道的布置629.1.8通風(fēng)構(gòu)筑物639.2礦井風(fēng)量計算639.2.1采煤工作面實際需要風(fēng)量639.2.2掘進工作面需風(fēng)量659.2.3硐室需風(fēng)量679.2.4其它巷道所需風(fēng)量679.2.5礦井總風(fēng)量計算679.3礦井風(fēng)量分配689.3.1配風(fēng)的原則和方法689.3.2配風(fēng)的依據(jù)689.3.3風(fēng)量分配699.4礦井通風(fēng)總阻力計算699.4.1礦井通風(fēng)總阻力計算原則709.4.2確定礦井通風(fēng)容易

17、和困難時期709.4.3礦井最大阻力路線709.4.4礦井通風(fēng)阻力計算709.4.5礦井通風(fēng)總阻力739.4.6礦井總風(fēng)阻和總等積孔749.5礦井通風(fēng)設(shè)備選型749.5.1礦井通風(fēng)設(shè)備的要求749.5.2主要通風(fēng)機的選擇759.5.3電動機選型789.6防止特殊災(zāi)害的安全措施789.6.1瓦斯管理措施789.6.2煤塵的防治789.6.3預(yù)防井下火災(zāi)的措施799.6.4防水措施7910 設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)80參考文獻811Introduction962Hydraulic backfills972.1 Drainage considerations982.2 Stability consi

18、derations983. Barricade bricks for hydraulic fill mines1024. Paste fill1045. Numerical1066. Conclusions106Acknowledgements108References109中文譯文110澳大利亞充填開采的土力學(xué)因素1101 介紹1102 水力充填體1112.1 排水因素1122.2 穩(wěn)定性因素1123 水力沖填礦用隔墻磚1154 膏體充填1175 數(shù)值模擬1196 結(jié)論119參考文獻121致謝122中國礦業(yè)大學(xué)2018屆本科生畢業(yè)設(shè)計第50頁1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述1.1.1礦

19、區(qū)地理位置與交通礦井位于河南永城市東南部的高莊鎮(zhèn)車集村，行政區(qū)歸永城市茴村、高莊及侯嶺三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。工業(yè)廣場西距永城市新城5km，北距隴海鐵路夏邑車站77km；東距青（青龍山）阜（阜陽）鐵路百善站15km；東南距礦區(qū)鐵路接軌點青町站35km（直線距離）；距礦區(qū)鐵路客運站8.5km。通往徐州及宿州的兩條主干公路，分別經(jīng)過井田的北部和南部；由永城至淮北的公路從工業(yè)廣場門前穿過，交通非常方便。圖1 城郊礦交通位置圖1.1.2地形地貌城郊井田位于淮河沖積平原的東部，地勢平坦，海拔標(biāo)高在+31+34m之間，相對高差23m，微向東南傾斜。區(qū)內(nèi)新生界松散沉積物廣泛分布，厚度一般為220m左右。工業(yè)廣場標(biāo)高+35

20、m。1.1.3主要河流城郊井田內(nèi)地表水系不發(fā)育，僅有淮河支流的沱河從本區(qū)北中部自西向東流過，沱河源于商丘北側(cè)響河，雨季流量劇增，旱季干涸無水，屬季節(jié)性河流。實測最高洪水位標(biāo)高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水位標(biāo)高+30.39m，最大流量384m³/s（1963年8月9日），年平均流量一般為12m³/s。其上游永城市段常年關(guān)閘蓄水，致使下游斷流無水。本區(qū)地處中緯34º附近，屬半干旱、半濕潤季風(fēng)型氣候，蒸發(fā)量大于降雨量，干濕差大，四季分明。年平均氣溫14.3，日最高氣溫41.5，日最低氣溫為-23.4。年平均降水量962.9mm，年最大降水量1518.

21、6mm，年最小降水量556.2mm。大氣降水量多集中在78月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸發(fā)量1808.9。永城地區(qū)受地震影響不大，地震烈度小于6度。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1井田地質(zhì)構(gòu)造城郊井田位于北北東向的永城隱伏背斜的西翼中段，北北南向斷層構(gòu)造居主導(dǎo)地位，其次是近東西向構(gòu)造，局部發(fā)育有北西向構(gòu)造?？傮w構(gòu)造特征是以寬緩褶皺為主，伴隨一定數(shù)量的斷裂構(gòu)造，且多集中在表現(xiàn)明顯的背、向斜兩側(cè)。井田內(nèi)褶皺構(gòu)造除柏窯背斜與蔣閣向斜比較緊密外，其余均屬褶幅不大的隆起和凹陷。1.2.2煤層特征本井田的主要含煤地層有下二疊統(tǒng)山西組（P1s）及下石盒子組（P1x），兩組煤系地層總厚度平均172.17

22、m，煤層總厚度平均10.21m，總的含煤系數(shù)為5.93%。下二疊統(tǒng)山西組（P1s）含二煤組，由13個分層組成，分層編號從下至上分別為二1、二2、二3，煤層平均總厚度為3.94m，含煤系數(shù)為3.8%。下石盒子組（P1x）含三煤組，由47個分層組成，分層編號從下至上分別為三1、三2、三3、三4、三5、三6及三7。煤層總厚度為6.27m，含煤系數(shù)為9.0%。井田內(nèi)二2、三2煤層為可采煤層，詳見表1-1。1.2.3煤質(zhì)二2煤層屬低灰分，特低硫，特低磷，高發(fā)熱量，易選的優(yōu)質(zhì)無煙煤。三2煤層以富灰分為主，特低硫，特低磷，中等發(fā)熱量，中等難選的無煙煤。各可采煤層中貧煤數(shù)量較少，除它的發(fā)熱量量稍高于無煙煤外，

23、其它煤質(zhì)特征與無煙煤相似。二2煤層為無煙煤，首先可作為化工用煤，包括氣化用煤及發(fā)生爐煤氣用煤和化肥用煤，其次作為動力用煤及民用燃料等。三2煤組各層煤可用于發(fā)電，水泥工業(yè)及民用。各主采煤層的煤質(zhì)特征見下表1-2：1.2.4水文地質(zhì)特征新生界松散層劃分為四個含水層組及四個隔水層組，由于新生界底部砂層少，富水性又弱，與基巖之間有平均厚44.29m的粘土隔水層，對礦床一般無充水影響。煤層頂板砂巖裂隙水是礦床主要直接充水的水源，但由于井田內(nèi)砂巖富水性很弱，滲透性差，徑流滯緩，補給源不足，故對將來的礦床開采一般不會造成太大的威脅。太原組上段灰?guī)r是開采二2煤層的間接充水含水層，二2煤底板下距K3（L11灰?guī)r

24、，平均厚1.64m）平均距離50m，距L8灰?guī)r（平均厚10.49m）平均距離80m，L8上距L11一般平均在30m左右，其間又有泥巖，砂質(zhì)泥巖相隔，基本無水力聯(lián)系，因此，如不受斷裂構(gòu)造影響，正常情況下不會造成突水。表1-1 煤層情況一覽表煤組號煤層編號煤分層數(shù)煤厚最小最大平均(m)間距最小最大平均(m)夾矸層數(shù)可采情況含煤系數(shù)煤層穩(wěn)定性三煤組三810.200.500.380不可采9.0%不穩(wěn)定0.6221.024.10三710.121.200.530不可采不穩(wěn)定0.4314.293.75三6120.201.170.5701偶見可采點不穩(wěn)定0.9014.406.57三5130.053.550.4

25、502不可采較穩(wěn)定0.409.354.10三410.20.950.30不可采不穩(wěn)定0.5215.214.32三310.403.202.9801可采較穩(wěn)定（31線以南穩(wěn)定）25.3032.4228.86三210.200540.340不可采不穩(wěn)定40.3652.2946.33三1120.32.030.3501不可采較穩(wěn)定偏不穩(wěn)定二煤組二310.20.400.301.408.224.810不可采3.8%不穩(wěn)定二2120.323.682.9501全區(qū)可采穩(wěn)定23.0140.0830.47二1120.250.550.4001不可采不穩(wěn)定本井田斷層富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情況下不會發(fā)生大導(dǎo)水威

26、脅。綜上所述，本井田是一個與外部水力聯(lián)系微弱，補給不足的較完整的獨立水文地質(zhì)單元，開采煤層遠離地表水體，無流水影響，間接充水巖層“灰?guī)r”雖然單位涌水量較大，局部在斷層處有與煤層對接的可能性，如留好煤柱，遠離斷層，一般是不會突水的，本礦井水文地質(zhì)，工程地質(zhì)條件屬中等類型。礦井正常涌水量180250m³/d。表1-2 各主采煤層的煤質(zhì)特征下表煤層編號煤質(zhì)牌號原煤精煤Ad(%)St.d(%)Qnet.ad(MJ/kg)Ag(%)Vr(%)Cc(%)Hr(%)三2WY13.6834.0420.10(83)0.231.470.62(57)18.130.627.5(76)2.4513.368.0

27、4(72)6.309.538.36(67)90.6393.6992.23(40)3.524.433.93(40)TR16.7926.3020.72(11)0.420.610.54(7)24.629.327.5(11)4.3611.887.89(11)9.9711.4410.55(11)90.4091.9591.14(9)3.814.494.16(9)二2WY8.6435.6714.41(178)0.141.050.498(8)20.732.428.5(155)2.5011.536.23(147)5.629.867.80(145)91.0395.2992.76(98)3.244.203.78(1

28、01)TR13.3215.0114.35(4)0.101.000.49(8)29.60.429.9(4)3.978.966.58(4)10.0310.7210.41(5)90.5291.7091.23(3)3.944.194.05(3)1.2.5其它開采地質(zhì)條件（1）煤層頂?shù)装迦?煤層直接頂板，底板主要為薄層狀泥巖，砂質(zhì)泥巖，局部為粉砂巖，抗壓強度一般小于600kg/cm²（局部大于600kg/cm²），穩(wěn)定性差，管理有一定困難。二2煤層直接頂，底板多為細中粒砂巖，厚層狀泥巖（厚度一般大于5m），局部為砂質(zhì)泥巖或落層狀泥巖，抗壓強度一般大于600kg/cm²，巖石

29、的完整性，穩(wěn)定性較好，頂板易于管理，底板一般不易發(fā)生底鼓。（2）瓦斯、煤塵等井田中各煤層沼氣含量一般小于0.5cm³/g，屬低沼氣礦井。各煤層均無煤塵爆炸危險。各煤層均屬不自燃發(fā)火煤層。（3）地溫井田內(nèi)地溫僅隨深度的增加而增加。井田的平均地溫梯度為2.67/100m，從地溫梯度看，淺部地溫梯度較高，深部地溫梯度較低。從二2煤、三2煤層地溫等值線圖上看出，等溫線與煤層底板等高線基本平行，煤層-500m以淺的地溫一般低于30，-600m以深的地溫除井田東南部小面積低溫區(qū)外，一般為一級高溫區(qū)。2 井田境界與儲量2.1井田境界礦井井田范圍東、南、西、北部邊界為人為劃分，北西角以煤層露頭為界。

30、井田走向長度約為5.09km ，南北長約為3.34km。煤層最小傾角6º，最大傾角14º，平均傾角8º。2.2礦井工業(yè)儲量計算2.2.1儲量計算依據(jù)1.根據(jù)城郊煤礦井田地質(zhì)勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；2.依據(jù)煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范關(guān)于化工、動力用煤的標(biāo)準(zhǔn)：計算能利用儲量的煤層最低可采厚度為0.8m，原煤灰分不大于40%。計算暫不能利用儲量的煤層厚度為0.70.8m；3.依據(jù)國務(wù)院過函（1998）5號文關(guān)于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關(guān)問題的批復(fù)內(nèi)容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量；4.儲量計算厚度：夾石厚度不

31、大于0.05m時，與煤分層合并計算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；5.井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法。6.煤層容重：二煤、三煤均為優(yōu)質(zhì)無煙煤，其容重均為1.40t/m³。2.2.2礦井工業(yè)儲量本礦井的主采煤層為三煤和二煤，其厚度分別為2.98m、2.95m。因此在計算工業(yè)儲量時只針對這兩層煤，對于其它不可采煤層不予以計算。本設(shè)計的儲量計算是在精查地質(zhì)報告提供的1：5000煤層底板等高線圖基礎(chǔ)上計算出來的，因此計算數(shù)據(jù)真實可靠。井田范圍內(nèi)的煤炭儲量是礦井設(shè)計的基本依據(jù)

32、，煤炭工業(yè)儲量是由煤層面積、容重及厚度相乘所得，其公式一般為：式2-1式中：Zg礦井的工業(yè)儲量； S 井田的傾斜面積； M 煤層的厚度；煤的容重，本礦井為1.4 t/m³；估算可采儲量（1）設(shè)計150萬t/a礦井服務(wù)年限（2）設(shè)計120萬t/a礦井服務(wù)年限所以取120萬t/a。（注：第三章詳細說明）2.3礦井可采儲量2.3.1安全煤柱留設(shè)原則1.工業(yè)場地、井筒留設(shè)保護煤柱，對較大的村莊留設(shè)保護煤柱，對零星分布的村莊不留設(shè)保護煤柱；2.各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。3.維護帶寬度：風(fēng)井場地20m，村莊10m，其他15m；4.根據(jù)經(jīng)驗井田邊界保

33、護煤柱留50m，斷層保護煤柱的留設(shè)按落差大于50m時，斷層兩側(cè)各留40m，落差小于50m時，兩側(cè)各留30m。本礦井井田內(nèi)的兩條大斷層的落差均大于50m，因此在兩側(cè)各留40m 的保護煤柱。5.工業(yè)場地占地面積，根據(jù)煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標(biāo)見表2-1。表2-1 工業(yè)場地占地面積指標(biāo)井型（萬t/a）占地面積指標(biāo)（公頃/10萬t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2礦井永久保護煤柱損失量1）邊界保護煤柱按下式計算式2-2式中：Z邊界煤柱損失量； L井田邊界長度； b保護煤柱寬度； M煤層厚度；煤的容重。根據(jù)經(jīng)驗井田

34、邊界保護煤柱留50m，斷層保護煤柱的留設(shè)按落差大于50m時，斷層兩側(cè)各留40m，落差大于50m時，兩側(cè)各留30m。本礦井井田內(nèi)的幾條大斷層的落差均大于50m，因此在兩側(cè)各留40m 的保護煤柱。井田邊界保護煤柱：F1斷層保護煤柱：F2斷層保護煤柱：2）工業(yè)廣場保護煤柱根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范第5-22條規(guī)定：工業(yè)廣場的面積為1.2平方公頃/10萬噸。本礦工業(yè)廣場面積取1.2平方公頃/10萬噸，故工業(yè)廣場面積為14.4公頃。本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬噸/年，所以取工業(yè)廣場的尺寸為400m×360m的長方形。煤層的平均傾角為8°，工業(yè)廣場的中心處在井田走向的中央，傾向中央偏于煤層中

35、上部，其中心處埋藏深度為-750m，該處表土層厚度為220m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。工業(yè)廣場按級保護留維護帶，寬度為15m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動角見表2-2。表2-2 巖層移動角廣場中心深度/m煤層傾角煤層厚度/m沖擊層厚度/m75082.95+2.9822041707065.8由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖2-1所示的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸：圖2-1 工業(yè)廣場保護煤柱通過計算求得工業(yè)廣場工業(yè)廣場保護煤柱：井田保護煤柱永久損失量見表2-3。表2-3 保護煤柱損失量煤柱類型儲量（萬噸）井田邊界保護煤柱723.1F1斷層保護煤柱380.6F2斷層保護煤柱311.

36、5工業(yè)廣場保護煤柱1709.82.3.3礦井可采儲量礦井可采儲量可按下式計算：式2-3式中：Zk礦井的可采儲量，萬t； Zg礦井的工業(yè)儲量，萬t； P保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留設(shè)的永久煤柱損失量，萬t； C 采區(qū)采出率，厚煤層不低于0.75，中厚煤層不低于0.80，薄煤層不低于0.85，本礦井為中厚煤層，因此取0.80。井田保護煤柱永久損失量：礦井可采儲量：3 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度按照煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范中規(guī)定，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力宜按工作日330天計算，每天凈提升時間宜為18小時。參考關(guān)于煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文修改的說明，本礦井作業(yè)采取

37、“四六”工作制，每日三班生產(chǎn)、出煤，一班檢修，每日提升時間為18小時。3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.2.1礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限確定依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第2.2.1條規(guī)定：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：1.資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大；2.開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應(yīng)加

38、大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模;否則應(yīng)縮小規(guī)模；3.國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)；4.投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。3.2.2礦設(shè)計生產(chǎn)能力本礦井井田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，煤層屬中厚煤層，厚度變化不大，煤層傾角較小，平均傾角8°，為緩傾斜煤層，開采條件較簡單，技術(shù)裝備先進，經(jīng)濟效益好，媒質(zhì)為優(yōu)質(zhì)無煙煤，交通運輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。初步確定本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。3.2.3礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。礦井可采儲量Zk、設(shè)計

39、生產(chǎn)能力A、礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為：式3-1式中: T礦井服務(wù)年限，a；Zk礦井可采儲量，萬t；A設(shè)計生產(chǎn)能力,萬t；K礦井儲量備用系數(shù)，取1.4；則，礦井服務(wù)年限為：符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求。3.2.4井型校核按礦井的實際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：1）礦井生產(chǎn)能力校核井田內(nèi)二煤厚2.95m，三煤厚2.98m，均為中厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大，都為緩傾斜煤層，開采條件簡單。布置一個高產(chǎn)高效工作面，即可達產(chǎn)。2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核本礦井設(shè)計為大型礦井，開拓方式立井一水平立井開拓，主井提升容器采用一對12t箕斗，副井提升容器為一套5t雙層

40、單車罐籠帶平衡錘，運煤能力和大型設(shè)備的下放可以達到設(shè)計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機通過主要運輸石門運到井底煤倉，再經(jīng)主井箕斗提升至地面，運輸能力能滿足設(shè)計井型的需求。副井采用加寬容器提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的下放與提升。大巷輔助運輸采用軌道電機車運輸，個別斜巷采用絞車提升、運輸能力大，調(diào)度方便靈活。所以輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全能夠滿足設(shè)計生產(chǎn)能力的要求。3）通風(fēng)安全條件的校核本礦井煤塵不具有爆炸性瓦斯含量低，屬于低瓦斯礦井，水文地質(zhì)條件較簡單礦井通風(fēng)采用中內(nèi)邊界式通風(fēng)，有專門的風(fēng)井回風(fēng)，可以滿足通風(fēng)的要求。4）儲量條件校核本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相

41、適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求，見表3-1。表3-1 我國各類井型的礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（萬t/a）礦井設(shè)計服務(wù)年限（a）第一開采水平服務(wù)年限（a）煤層傾角<25°煤層傾角25°45°煤層傾角>45°600及以上8040300500703512024060302520459050252015930各省自定4 井田開拓4.1井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入媒體，建立礦井提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量

42、、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較，才能確定。井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認真研究。1.確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置；2.合理確定開采水平的數(shù)目和位置；3.布置大巷及井底車場；4.確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；5.進行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造；6.合理確定礦井通風(fēng)、運輸及供電系統(tǒng)。確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應(yīng)遵循下列原則：1.貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤

43、、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。2.合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。3.合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。4.必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。5.要適應(yīng)當(dāng)前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。6.根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)4

44、.1.1.1.井筒形式的確定井筒形式優(yōu)缺點見表4-1.本礦井煤層傾角小，平均8°，為緩傾斜煤層；表土層較厚平均達到220米；水文地質(zhì)情況比較簡單，涌水量小，煤層最小埋深-470米，最大埋深-860米，高差較大，因此不宜采用斜井開拓，宜采有立井開拓。表4-1 井筒形式井筒形式優(yōu)點缺點適用條件平硐環(huán)節(jié)和設(shè)備少、系統(tǒng)簡單、費用低工業(yè)設(shè)施簡單井巷工程量少，省去排水設(shè)備，大大減少了排水費用施工條件好，掘進速度快，加快建井工期煤炭損失少。受地形影響特別大有足夠儲量的山嶺地帶斜井與立井相比：井筒施工工藝、設(shè)備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場簡單

45、、延深方便主提升膠帶化有相當(dāng)大提升能力，能滿足特大型礦井的提升需要斜井井筒可作為安全出口。與立井相比：井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限通風(fēng)線路長、阻力大、管線長度大斜井井筒通過富含水層，流沙層施工復(fù)雜。井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。立井不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質(zhì)等自然條件限制井筒短，提升速度快，對輔助提升特別有利當(dāng)表土層為富含水層的沖積層或流沙層時，井筒容易施工井筒通風(fēng)斷面大，能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風(fēng)量的要求，風(fēng)阻小，對深井開拓極為有利。井筒施工技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平井筒裝備復(fù)雜，掘進速度慢

46、，基建投資大。對不利于平硐和斜井的地形地質(zhì)條件都可考慮立井。4.1.1.2.井筒位置的確定1）井筒位置的確定原則：有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少；有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；井田兩翼儲量基本平衡；井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；工業(yè)廣場應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤；距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。2）井筒位置的確定由于受到F1和F2斷層的影響，為了有利于第一水平的開

47、采，并兼顧其它水平，因此將井筒位置定在F1和F2斷層之間，傾斜方向在傾向中央的位置，這樣布置還可以利用F1和F2斷層的部分保護煤柱減少工業(yè)廣場壓煤量。4.1.2工業(yè)場地的位置工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田走向在F1和F2斷層之間，傾斜方向在傾向中央的位置。工業(yè)場地的形狀和面積：根據(jù)表2-1工業(yè)場地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場地的占地面積為14.4公頃，形狀為矩形，長邊垂直于井田走向，長為400m,寬為360m。4.1.3開采水平的確定本礦井煤層埋藏最淺部為-470m，煤層埋藏最深部為-860m，垂直高度達390m。根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為150200

48、m，但是若采用上下山開采可以適當(dāng)延長階段垂高，而采用帶區(qū)開采還可以適當(dāng)延長階段垂高，因此本礦井可以采用一個開采水平（帶區(qū)山開采），或者兩個開采水平（采區(qū)開采）。但是由于本礦井服務(wù)年限較短，年產(chǎn)量大，若采用兩個水平開采第一水平的服務(wù)年限達不到煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，并且采用兩水平生產(chǎn)費用也高，劃分成為單個水平比較合適。4.1.4運輸大巷和井底車場的布置1）運輸大巷的布置由于本井田煤層埋藏比較深，但煤層較薄，平均厚度不到3m，但是煤層頂?shù)装鍡l件不穩(wěn)定，故將大巷離底板30米的巖層中。其優(yōu)點是巷道維護費用低，支護簡單。2）井底車場的布置由于井底車場一般要為整個礦井服務(wù)，服務(wù)年限長，故要布置在較堅硬的巖

49、層中。4.1.5礦井開拓延伸方案及階段劃分1）礦井開拓延伸方案本礦井開拓延伸可以考慮以下兩種方案：立井延伸；暗斜井延伸。采用立井延伸時，可以充分利用原有的各種設(shè)備和設(shè)施，提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)少，經(jīng)營費用底，管理較方便。但采用這種方法延伸時，受奧陶系含水層的限制，致使井筒同時擔(dān)任生產(chǎn)和延伸任務(wù)，施工與生產(chǎn)相互干擾，立井接井時技術(shù)難度較大，礦井將短期停產(chǎn)，延伸兩個井筒施工組織復(fù)雜，為延伸井筒需要掘進一些臨時工程，延伸后提升高度增加，能力下降，可能需要更換提升設(shè)備。采用暗斜井延伸時，原有井筒的位置、水平的劃分，上山或上下山開采的確定都不受奧陶系承壓含水層的影響。系統(tǒng)比較簡單且生產(chǎn)能力大，可充分利用

50、原有井筒能力，同時生產(chǎn)和延伸相互干擾較小。其缺點是增加了提升運輸環(huán)節(jié)和設(shè)備，通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜。2）水平劃分方案：單水平開采；兩水平開采。采用單水平開采，掘進費用低，巷道利用率高，但是投產(chǎn)相對晚。采用兩水平開采，第一水平標(biāo)高-750m，第二水平標(biāo)高-920m。礦井巷道掘進多，生產(chǎn)費用高。4.1.6方案比較1）方案說明根據(jù)前述各項決定，本井田在技術(shù)上可行的開拓方案有下列四種。如圖4-1到圖4-4所示。圖4-1 方案一方案一采用兩水平開采，立井延伸，第一水平750米，第二水平920米，第一水平采用上下山和仰斜俯斜帶區(qū)開采，第二水平采用上山開采和仰斜帶區(qū)開采。圖4-2 方案二方案二采用兩水平開采，暗斜井

51、延伸，第一水平750米，第二水平920米，第一水平采用上下山和仰斜俯斜帶區(qū)開采，第二水平采用上山開采和仰斜帶區(qū)開采。圖4-3 方案三方案三采用單水平開采，在850米水平。兩層煤公用一個井底車場，過斷層后每層煤開拓大巷。圖4-4 方案四方案四用采單水平開采，兩層煤各有一個井底車場，第一層煤水平在770米。第二層煤在850米，每層煤都用單獨的大巷。2）開拓方案比較第二水平面積約為： 7.23km2第二水平工業(yè)儲量為：第二水平可采儲量為：第二水平服務(wù)年限為：粗略比較見表4-2、表4-3：表4-2 方案1與方案2比較方案1方案2基建費/萬元立井開鑿2×170×3000×1

52、0-4102主暗斜井開鑿1010×1050×10-4=106.1石門開鑿1434×800×10-4=114.7副暗斜井開鑿1010×1150×10-4=116.2井底車場掘進1300×900×10-4=117.0井底車場掘進(400+650)×900×10-4=94.0小計333.7316.3生產(chǎn)費/萬元立井提升1.2×4004.1×0.172×0.85=3757.4暗斜井提升1.2×4004.1×1.05×0.48=2421.7石門運

53、輸1.2×4004.1×1.434×0.381=2625.2立井提升1.2×4004.1×0.75×1.02=3675.8立井排水220×24×365×23.8×0.1525×10-4=699.5排水(斜立井)220×24×365×23.8×(0.063+0.127)×10-4=871.5小計7082.1小計6969總計7415.8總計7285.3百分率100%百分率98.2%根據(jù)上述比較我們可以看出立井暗立井延伸方案比暗斜井延伸方案在

54、投入資金方面要多，即方案2。方案3和方案4都是采用一水平開采，方案3比方案4少開拓一個井底車場，經(jīng)過粗略比較方案3和方案4，方案3比方案4在投入方面少，而且巷道開拓量少，方案3也可以滿足礦井生產(chǎn)要求，地址條件也滿足要求，所以采用方案3。下面再通過經(jīng)濟比較在方案2和方案3中確定出一個最合理的方案。方案2為立井兩水平暗斜井延伸；方案3為立井一水平共用一個井底車場。兩種方案技術(shù)上均可行，水平服務(wù)年限也符合要求，兩者相比雖然方案3總投資比方案2低，生產(chǎn)經(jīng)營費也可能略低一些，但是其初期投資稍多，故對兩方案進行經(jīng)濟比較。經(jīng)濟比較見表4-4到表4-8：在上述經(jīng)濟比較中需說明：綜上所述，方案三較比方案一在經(jīng)濟比較的成本低，因此選擇方案三為最終方案。