1、華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院課程設(shè)計華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院課程設(shè)計 說說 明明 書書 設(shè)計題目：設(shè)計題目： 城郊二礦城郊二礦 4.0Mt/a 礦井優(yōu)化設(shè)計礦井優(yōu)化設(shè)計 姓姓 名：名： 學(xué)學(xué) 號：號： 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 采礦工程采礦工程 B09-1 班班 系系(部、院部、院) 安全工程學(xué)院安全工程學(xué)院 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 李紅濤李紅濤 2013 年年 01 月月 15 日日 目目 錄錄 目目 錄錄.- 1 - 前前 言言.- 3 - 1 礦井概述及井田地質(zhì)特征礦井概述及井田地質(zhì)特征 .- 4 - 1.1 礦區(qū)概述.- 4 - 1.1.1 地理位置與交通.- 4 - 1.1.2 地形地貌.-

2、4 - 1.1.3 主要河流.- 5 - 1.2 井田地質(zhì)特征.- 5 - 1.2.1 井田地形及勘探程度.- 5 - 1.2.2 井田煤系地層概述及地質(zhì)綜合柱狀.- 5 - 1.2.3 褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造.- 5 - 1.2.4 巖漿入侵及其對煤層的影響.- 6 - 1.2.5 井田的水文地質(zhì)特征.- 6 - 1.3 煤層特征.- 6 - 1.3.1 煤層埋藏條件.- 6 - 1.3.2 煤的特征.- 8 - 1.3.3 其它開采技術(shù)條件.- 9 - 2 井田境界和儲量井田境界和儲量 .- 10 - 2.1 井田境界.- 10 - 2.1.1 井田邊界.- 10 - 2.1.2 井田邊界擴大

3、的可能性.- 10 - 2.1.3 井田劃分結(jié)果.- 10 - 2.2 礦井工業(yè)儲量.- 10 - 2.2.1 井田勘探類型、鉆孔及勘探分布.- 10 - 2.2.2 計算標高的劃分.- 11 - 2.2.3 儲量計算基礎(chǔ).- 11 - 2.2.4 工業(yè)儲量計算.- 11 - 2.3 井田可采儲量.- 12 - 2.3.1 永久煤柱煤量.- 12 - 2.3.2 礦井可采儲量計算.- 14 - 3 礦井工作制度和設(shè)計生產(chǎn)能力礦井工作制度和設(shè)計生產(chǎn)能力.- 14 - 3.1 礦井工作制度.- 14 - 3.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限.- 14 - 4 井田開拓井田開拓.- 16 - 4.1

4、井田開拓的基本問題.- 16 - 4.1.1 確定井筒的形式、數(shù)目、配置.- 16 - 4.1.2 確定工業(yè)廣場及井口位置.- 17 - 4.2 井田開拓設(shè)計方案比較.- 18 - 4.2.1 可行開拓方案.- 18 - 4.2.2 開拓方案技術(shù)比較.- 18 - 4.2.3 開拓方案經(jīng)濟比較.- 20 - 4.2.4 確定開拓方案.- 21 - 4.3 礦井基本巷道.- 22 - 4.3.1 井筒.- 22 - 4.3.2 井底車場及硐室.- 24 - 4.3.3 主要開拓巷道.- 25 - 5 礦井延伸方案礦井延伸方案.- 28 - 5.1 直接延深（原有主、副立井或斜井） .- 28 -

5、 5.2 暗井延深 (原主、副井不再延深,用暗立井或暗斜井延深).- 28 - 5.3 延深與暗井延深.- 28 - 5.4 新開一個井筒延深一個井筒.- 28 - 6 6 礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標.- 29 - 參考文獻參考文獻 .- 30 - 致致 謝謝.- 31 - 前前 言言 課程設(shè)計是我們學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的一個重要實踐過程，也是體現(xiàn)一個大學(xué) 生對所學(xué)知識的歸納總結(jié)和運用能力，是一次對我們的綜合素質(zhì)及能力的培養(yǎng)。通過 課程設(shè)計可以鍛煉和提高我們分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)和鍛煉我們調(diào)查研究、 查閱和運用科技資料從事科學(xué)研究的能力。 采礦工程課程設(shè)計是我們采礦專業(yè)學(xué)

6、生對所學(xué)課程的基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)理論知 識進行一次系統(tǒng)地總結(jié)，并結(jié)合實際條件加以綜合運用，以鞏固和擴大所學(xué)的知識， 鞏固和發(fā)展我們的運算和繪圖的工程技能，培養(yǎng)和提高我們分析和解決實際問題的能 力和素質(zhì)，豐富我們的生產(chǎn)實際知識。在課程設(shè)計中，通過對某一理論或生產(chǎn)實際問 題的深入分析研究，培養(yǎng)、鍛煉和提高我們的科技論文寫作能力和科研能力。 本次設(shè)計是綜合實際礦山條件，并在知道老師的幫助下適當降低難度的一次工程 設(shè)計。通過此次設(shè)計，使我們對礦山工作有了進一步的了解和掌握。以為我們將來投 身中國礦山事業(yè)注入了生機和活力。 由于本人現(xiàn)有的所學(xué)知識有限，所以在本設(shè)計中難免出現(xiàn)錯誤和不足，希望各位 老師和同

7、學(xué)們給予批評指正。 1 1 礦井概述及井田地質(zhì)特征礦井概述及井田地質(zhì)特征 1.11.1 礦區(qū)概述礦區(qū)概述 1.1.1 地理位置與交通 城郊井田位于河南省永城市境內(nèi)，覆蓋城關(guān)鄉(xiāng)、城廂鄉(xiāng)的全部及侯嶺、雙橋、十 八里、將口鄉(xiāng)的一部分。南北長約 5.4km，東西寬約 城郊礦 勘探區(qū) 公 路 鐵 路 圖 例 宿縣 淮北市 渦陽 茴村 薛湖 徐州市 商丘市 碭山 芒山 亳州 夏邑 永城市 順和 33 00 20 40 34 00 20 40 11700 11600 1170011600 33 00 20 40 34 00 20 40 省 南 河 江 蘇 省 省 徽 安 山 東 省 圖 1-1 城郊礦交通位

8、置圖 3.5km，勘探面積約 17km2，生產(chǎn)能力為 1.5Mt/a。礦井北臨陳四樓井田，南接新橋井 田，地理坐標為：東經(jīng) 11617301162521，北緯 335352340035。 井田內(nèi)地勢平坦、交通方便。永城市西北至隴海鐵路商丘東站約 95km，夏邑東站 62km；東北至京滬鐵路徐州車站約 100km，東南至宿州車站約 75km，距京九鐵路的亳 州車站 55km，且均有柏油公路相通。鄉(xiāng)村之間公路相通（見圖 1-1） 。 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，海拔標高在+31+35m 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

9、一般為 220m 左 右。工業(yè)廣場標高+35m。 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)最北部自西向東流過， 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 水位標高+34.79m， （1963 年 8 月 9 日） ，年平均水位標高+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 34 附近，屬半干旱、半濕潤季風型氣候，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

10、氣溫為-23.4。 年平均降水量 962.9，年最大降水量 1518.6，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 1808.9mm。永城地區(qū)受地 震影響不大，地震烈度小于 6 度。 1.21.2 井田地質(zhì)特征井田地質(zhì)特征 1.2.1 井田地形及勘探程度 本井田位于北北東向的永城隱伏背斜的一部分，總體為一向西偏南的單斜構(gòu)造， 傾角平緩，一般為 4.3 9.7。井田內(nèi)大部分區(qū)段發(fā)育有寬緩褶曲，局部地層走向 和傾向有波狀起伏現(xiàn)象。本井田累計完成鉆孔 335 個，進尺.11 米，其中本隊施工鉆孔 305 個，外單位施工鉆孔 30 個，精查

11、鉆孔 119 個，綜合驗收評級結(jié)果甲級 87 個，占 73.1%，乙級 28 個，占 23.5%，丙級 4 個，占 3.4% 。全井田共穿煤層 729 層次，見煤 點質(zhì)量評級結(jié)果，甲級 249 個，占 34.2%，乙級 479 個，占 65.7%，丙級 1 個，占 0.1% 。打薄打丟的煤層均經(jīng)測井補救合格。本井田的勘探類型為二類（偏簡單）二型。依 據(jù)規(guī)范規(guī)定的工業(yè)指標及同設(shè)計部門的水平劃分方案，選擇塊段法計算儲量。 1.2.2 井田煤系地層概述及地質(zhì)綜合柱狀 本井田含煤地層自下而上依次為上石炭統(tǒng)太原組，下二疊統(tǒng)山西組，下石盒子組 及上二疊統(tǒng)上石盒子組，如圖 1-2。 1.2.3 褶皺構(gòu)造及斷

12、裂構(gòu)造 井田內(nèi)褶皺構(gòu)造均屬褶幅不大的隆起和凹陷。主要有：蔣閣向斜（短軸向斜） 、 馬崗背斜（短軸背斜） 、城郊向斜，其位于永城縣城東關(guān)及城廂鄉(xiāng)之東，馬崗背斜之西 總體走向近南北，兩翼傾角 10左右，呈構(gòu)造盆地狀。此外還有 F14、F5 兩個斷層， F14 斷層位于井田邊界，控制長度約 4.3km，走向北東 80左右，傾向北傾角 70， 為一北盤下降的正斷層，中斷落差較大約 65m。F5 斷層位于井田東部，控制長度約 5km，北端延出井田外趨于消失，走向北北東 15左右，傾向南東東，傾角 80，為 一東盤下降的正斷層?？傊?，北北東向斷層構(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。

13、總體構(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)。北部由于受小褶曲的影響，呈波狀起伏，走向 變化較大。地層產(chǎn)狀總趨勢向南西西方向傾斜，地層傾角一般在 4.39.7,個別地段 （東南部蔣閣向斜一帶）達 2030。褶皺和斷裂構(gòu)造呈北北東向和近東西展布。 1.2.4 巖漿入侵及其對煤層的影響 本井田的巖漿巖與鄰區(qū)相比，雖然種類不多，平均分布范圍不大，但在巖體所及 范圍內(nèi)的煤層煤質(zhì)都有一定影響。當巖漿巖進入煤系地層時，常會沿著較松軟的煤層 侵入，使煤層遭受不同程度的影響，對于本井田的主要可采煤層二2煤層影響不大，煤 層基本上都可采。晚古生代中基性巖漿巖活動比較強

14、烈，并對煤層有一定的破壞作用。 1.2.5 井田的水文地質(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， 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，

15、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。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 1180m3/h，考慮上段灰?guī)r突水，最大涌水量為 1917m3/h，目前礦 井涌水量為 1100m3/h。 1.31.3 煤層特征煤層特征 1.3.1 煤

16、層埋藏條件 本井田的主要含煤地層有下二疊統(tǒng)山西組（P1s） ，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 8.84m，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、三21、三 22、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、三1、三 22、 、三 4煤層為可采煤層，詳見煤層情況一覽表 。煤層埋深大于 235m 時，煤層基本正常，但局部較深的部位有風化現(xiàn)

17、象，參考鄰區(qū)陳四樓井田所確定 的風化帶深度為 21m，故認為本井田風化帶的深度為 20m 合適。 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 二31 0.20.40 0.30 0不可采不穩(wěn)定 1.405.10 2.91 二212 .7. 68 01全區(qū)可采穩(wěn)定 二 煤 組 二112 0.20.55 0.40 23.040.08 30.47 01不可采 3.8% 不穩(wěn)定 二2 6.327.68 7 0.40 0.250.55 山 西 組 迭 系 生

18、二古 界系統(tǒng) 地 層 系 統(tǒng) 地層及標 志層名稱 柱 狀 煤層及標志層 厚度m間距m 地層厚度 m 太 石 炭 原 組系界 城郊煤礦綜合柱狀圖 1：1000 700.74 615.60- 315.20-615.30 515.04 220.40 50.82- 0.20.40 二1 二3 1.405.10 23.0140.08 2.90 30.47 0.30 1.3.2 煤的特征 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。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。 圖 1-1 城郊煤礦綜合柱狀圖 表 1-2 可采煤層煤質(zhì)特征表

19、 原 煤精 煤煤層 編號 煤 質(zhì) 牌 號 Ad(%)St.d(%) Qnet.ad (MJ/kg) Ag(%)Vr(%)Cc(%)Hr(%) WY 8.6435. 67 14.41 (178) 0.141. 05 0.498 (8) 20.732. 4 28.5 (155) 2.501 1.53 6.23 (147) 5.629.8 6 7.80 (145) 91.0395 .29 92.76 (98) 3.244.2 0 3.78 (101) 二2 TR 13.3215 .01 14.35 (4) 0.101. 00 0.49 (8) 29.630. 4 29.9 (4) 3.978 .96

20、 6.58 (4) 10.0310 .72 10.41 (5) 90.5291 .70 91.23 (3) 3.944.1 9 4.05 (3) 注： 最小值最大值/算術(shù)平均值（樣品個數(shù)） 1.3.3 其它開采技術(shù)條件 （1）煤層頂?shù)装?三煤組煤層直接頂板，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 ，巖石的完整性，穩(wěn)定性較好， 頂板易于管理，底板一般不

21、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。煤的硬度系數(shù)為 f = 0.92 。 （3）地溫 井田內(nèi)地溫僅隨深度的增加而增加。井田的平均地濁梯度為 2.670C/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，二 2 煤層- 500m 以淺的地溫一般低于 26。 2 2 井田境界和儲量井田境界和儲量 2.12.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田邊界 井田劃分的原則有： （1）要充分利用自然條件劃分井田； （

22、2）要有與礦區(qū)開發(fā)強度相適應(yīng)的礦井數(shù)目和井田范圍； （3）照顧全局； （4）為礦井發(fā)展留有余地； （5）直（折）線原則； （6）安全經(jīng)濟效果好； 根據(jù)以上的劃分原則，再結(jié)合城郊礦的實際情況，將其邊界做如下劃分：北西以正 斷層 F14 為邊界； 南東以正斷層 F5 為邊界； 北東以煤層露頭和永城集團人為劃分的 井田邊界線-280m 等高線為界；南以永城集團人為劃分的-580m 等高線井田邊界線作為 邊界； 2.1.2 井田邊界擴大的可能性 由于本井田邊界一部分以自然條件為劃分依據(jù)，另一部分以永城集團根據(jù)礦井的發(fā) 展戰(zhàn)略而劃分的。在以兩個正斷層劃分的邊界處，F(xiàn)14 斷層落差達 17-107m，F(xiàn)5

23、 斷層落 差達 42-135 m，并且這兩處的煤層不很穩(wěn)定，由此可見，這兩處的邊界均無擴大的可 能性。在人為劃分的邊界處，由于受相鄰礦區(qū)的制約和社會上各方面的因素的影響， 再加上本礦區(qū)集團總部的總體規(guī)劃，這些邊界處暫無擴大的可能性。 2.1.3 井田劃分結(jié)果 根據(jù)埋深、井田構(gòu)造情況以及上述各項要求，本礦井井田境界確定如下： 井田的走向最大長度為 5.5km，最小長度為 3.8km，平均長度為 4.65km。 井田的傾斜長度最大為 3.3km，最小長度為 2.8km，平均長度為 3.1km。 煤層的傾角最大為 8，最小為 4，平均為 6。 井田的水平面積為 17.6 km 2.22.2 礦井工業(yè)

24、儲量礦井工業(yè)儲量 2.2.1 井田勘探類型、鉆孔及勘探分布 本井田的勘探類型當屬中等偏簡單構(gòu)造，穩(wěn)定到較穩(wěn)定的煤層。考慮習(xí)慣用法并參 考相鄰井田（勘探區(qū)）的經(jīng)驗，采用較為穩(wěn)妥的作法以二類二型的基本線距進行勘探。 經(jīng)過計算穿過本煤層的鉆孔密度為 2.70 個/k，使用合理。 根據(jù)本井田的地質(zhì)報告，井田的勘探類型為二類二型（偏簡單穩(wěn)定劃分各級儲量 的基本網(wǎng)度為： A 級 一般 500500（米） B 級 一般 10001000（米） C 級一般 20002000（米） A、B 級儲量，允許跨越已經(jīng)查明的單個斷層，跨越時，斷層兩側(cè)各留 50 米劃分為 C 級儲量。 A、B 級儲量不與風氧化帶下界，插

25、入的可采邊界相接觸，經(jīng)查明煤層的平均厚度為 7 米。 2.2.2 計算標高的劃分 根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范第 2-6 條，礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力一般以一個生產(chǎn)水平來 保證。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力在 120-180 萬 t/a 的礦井，礦井第一水平設(shè)計服務(wù)年限一般 不少于 30a。 再結(jié)合本礦井的垂高和煤層厚度，按不同的標高計算的工業(yè)儲量為： 風氧化帶下界-280m-440m，工業(yè)儲量為 8257.5 萬 t； -440m-480m，工業(yè)儲量為 3076.5 萬 t； -480m-580m，工業(yè)儲量為 5644.5 萬 t； 2.2.3 儲量計算基礎(chǔ) 1)根據(jù)井田地質(zhì)報告提供的煤層儲量計算圖計算。 2)依據(jù)煤

26、、泥炭地質(zhì)勘查煤炭資源量估算指標中無煙煤為：煤層最低可采厚 度為 0.8m，最高灰分為 40%。最高硫分為 3%，最低發(fā)熱量為 22.1MJ/kg。 3)儲量計算厚度：加石厚度不大于 0.05m 時，與煤分層合并計算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層 的加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。 4)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， 采用分段塊段的算術(shù)平均法。 5)煤層體積質(zhì)量：7 號煤層的體積質(zhì)量為 1.49t/m，8 號煤的體積質(zhì)量為 1.55 t/m。 2.2.4 工業(yè)儲量計算 井田儲量的計算公式： （2-1）Z=SMiri/cos 式中

27、 煤層傾角,（） i煤容重, t/m3 Mi煤層的總厚度, m S井田面積, 所以 Z=1.7610791.49/cos6+1.7610781.55/cos6 =4.57108噸 2.3 井田可采儲量 2.3.1 永久煤柱煤量 要計算井田可采儲量，首先要確定各種永久煤柱損失。永久煤柱一般是指保護工 業(yè)廣場和井筒的工業(yè)廣場煤柱，井田境界和大斷層兩側(cè)的井田境界煤柱和斷層煤柱， 以及保護地面建筑物、河流、鐵路等而留設(shè)的保護煤柱等。 1) 工業(yè)廣場保護煤柱 受保護面積邊界是由受保護建筑物和主要井筒的邊界向外加上一部分備用量即維 護帶確定的。受保護建筑物邊界一般不是直接以被保護建筑物的外邊界為準，而是取

28、 平行于煤層走向或傾斜方向的與受保護建筑物外緣相連的直線所圍成的面積，作為受 保護建筑物的邊界。 地面建筑物和主要井筒的保護煤柱是從受保護的邊界起，按基巖移動角 、 和 及表土層移動角 所做的保護平面與煤層的交線來確定。煤層群開采時，應(yīng)采用重復(fù) 采動條件下的移動角值。 基巖移動角和表土層移動角如圖 2-3-1 所示。 圖 2-3-1 巖層移動角示意圖 安全煤柱的留設(shè)與計算一般用垂直斷面法求得。 煤柱的留設(shè)的計算方法與步驟如下： 確定受保護面積 如圖所示，在開拓平面圖上通過建筑物四個角分別做平行與煤層走向和傾斜的四 條直線，得矩形 abcd。在矩形的外緣加上 20m 寬的維護帶，得受保護面積 a

29、bcd。 -斷面-斷面 建筑物的長軸方向 煤層 圍護帶 圖 2-3-2 用垂直斷面法確定建筑物下安全煤柱 確定受保護煤柱 通過受保護面積中心作一沿煤層傾斜剖面 1 在這個剖面上，由維護帶的邊緣點 m1，n1起在表土層以 =45 劃兩條保護線，即 m1m2，n121n2。然后在基巖中在下山和上 山方向按上山移動角 =75 和下山移動角 =70 作保護線，與煤層相交得 n和 k，則 通過 n和 k的走向線分別為保護煤柱的上部和下部邊界。以同樣的方法在平行煤層走 向的剖面 2，按走向移動角 =75 作保護線，得沿走向的煤柱邊界 AB和 CD，將 nk和 AB，CD均繪制在平面圖上，即得保護煤柱邊界

30、ABCD。煤柱是一個梯形。 煤柱煤量計算 工業(yè)場地煤柱煤量=梯形面積*煤層平均厚度*煤層平均密度 工業(yè)廣場面積的取值，依據(jù)設(shè)計井型大小按煤礦設(shè)計規(guī)范中煤礦工業(yè)廣場 占地指標所列數(shù)值的規(guī)定選取。 表 2-1 工業(yè)廣場占地指標表 井型（萬噸/年）指標（公頃/10 萬噸） 4006000.450.6 2403000.70.8 1201800.91.0 45901.21.3 注：指標中小井取大值，大井取小值 本礦井井型為 400 萬噸/年，工業(yè)廣場占地面積為： 400100.5100002.0105 m2 設(shè)計工業(yè)廣場形狀為長方形，長為 500 m, 寬為 400m。礦井的表土層厚度為 80 米， 煤

31、層平均傾角 6，=75，則 =70，=6，沖擊層移動角 45，圍護帶寬度為 20m。 經(jīng)計算得： 梯形高度 h=989.6m 梯形上底 AB=801.2m 梯形下底 CD=865.5m 得 S底=1/2（801.2+865.5）989.6=82.47104 m2 工業(yè)廣場保護煤柱煤量= 梯形面積煤層平均厚度煤層平均密度 所以 7 煤層工業(yè)場地煤柱量82.4710491.4911.0106t 8 煤層工業(yè)場地煤柱量82.4710481.5510.0106t 故總工業(yè)場地煤柱損失量21.0106t。 斷層保護煤柱 根據(jù)采礦工程設(shè)計手冊 ，為保護礦井的安全生產(chǎn)，本井田無特大的斷層，只有 一些較小斷層

32、，所有斷層長度總為 1562.5m，斷層兩側(cè)各留設(shè) 50m 的保護煤柱。 斷層保護煤柱煤量斷層長度煤柱寬度煤層厚度煤的平均密度： 故斷層保護煤柱煤量1562.550291.49+1562.550281.55 =4.0106t 邊界保護煤柱 根據(jù)井田邊界的地質(zhì)情況，井田邊界防水安全煤柱為 20m，防水煤柱約長為則留 設(shè)井田邊界防水安全煤柱的儲量為 9.24106t。 2.3.2 礦井可采儲量計算 礦井可采儲量的計算公式為： （2-2） （-） 式中 Z礦井可采儲量 Zc礦井工業(yè)儲量 P各種永久煤柱煤量損失之和 C采區(qū)回采率，厚煤層不低于 0.75，中厚煤層不低于 0.80，薄煤層不低 于 0.8

33、5 Z（4.571080.211080.041080.0924108）75%3.2108 t 所以設(shè)計礦井可采儲量為 3.2108 t。 3 礦井工作制度和設(shè)計生產(chǎn)能力 3.13.1 礦井工作制度礦井工作制度 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按工作日 330 d 計算。每天 4 班作業(yè)，每天凈提升時間為 16 h。因此，設(shè)計時按礦井年工作日 330 d，每天 4 班作業(yè)，每天提升能力為 16 小時設(shè)計。 隨著社會進步和勞動制度改革，目前綜采多采用四六制，每班工作六小時，三班 出煤一班檢修，以縮短煤礦工人的輔助勞動時間，以減輕工人的勞動強度。所以本礦 井計劃采用“四六”工作制度。 3.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)

34、年限 對于儲量豐富，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層生產(chǎn)能力大，開采技術(shù)條件好的礦區(qū)宜建設(shè) 大型礦井。 當煤層賦存深，表土層厚，沖積層含水豐富，井筒需要特殊施工時，為擴大開采 范圍降低噸煤成本，建設(shè)大型礦井較為合理。 對煤層生產(chǎn)能力大，地形地貌復(fù)雜的礦區(qū)，工業(yè)廣場不易選擇和布置，為避免過 多的地面工程，井型應(yīng)當定大一些， 儲量不豐富，煤層生產(chǎn)能力不大，或為薄煤層，或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，或有煤與瓦斯 突出危險，宜建中小礦井。 由于本礦井煤層賦存較深，表土層較厚，且儲量豐富，沒有煤與瓦斯突出危險。 因此，可以設(shè)計為大型礦井。 綜合考慮各方面因素，初步確定本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為 400 萬噸/年。 1) 校核礦井煤層的

35、開采能力是否滿足設(shè)計生產(chǎn)能力的要求 礦井的開采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力，本礦井計劃用一個采區(qū)的 一個高產(chǎn)、高效工作面保證全礦井的產(chǎn)量。主采煤層厚度 9.0m，工作面長度 200 m， 采煤機截深 0.6m，每天進 9 刀，一年 330 d ,工作面回采率 90% ，則 綜采面的生產(chǎn) 能力為： 2009.00.693301.4990%430.2 萬噸 由于掘進出煤約占礦井產(chǎn)量的 10%，等于 40 萬噸。430.3+40=470.3400 萬噸每年。 故能夠滿足礦井設(shè)計生產(chǎn)能力的要求。 2) 校核各種輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力 根據(jù)后面礦井運輸提升部分的設(shè)計可知，礦井的各種輔助運輸能力都能滿

36、足礦井 生產(chǎn)能力的要求。 3) 校核儲量條件 礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井儲量相適應(yīng)，以保證礦井有合理的服務(wù)年限。新建 礦井及水平服務(wù)年限見表 3-1。 表 3-1 礦井及水平服務(wù)年限表 第一水平設(shè)計服務(wù)年限/a 礦井設(shè)計生產(chǎn) 能力（Mt/a） 礦井設(shè)計服務(wù) 年限（a） 煤層傾角 025 煤層傾角 2545 煤層傾角 4590 6.0 及以上7035 3.05.06030 1.22.450252015 0.450.940201515 礦井服務(wù)年限可用下式計算： （3-1）/ 式中 T礦井設(shè)計服務(wù)年限，a Z礦井可采儲量，萬 t A礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，萬 t/a K儲量備用系數(shù)，這里取 1.3 對于

37、本礦井 T =3.2108 /（4.01061.3）= 61.54a 同理可計算出第一水平的服務(wù)年限為 32a。 設(shè)計規(guī)范規(guī)定：400 萬 t/a 大型礦井的服務(wù)年限不小于 60a，開采傾角 025 煤層 的礦井，第一水平服務(wù)年限不小于 30a。 經(jīng)校核儲量條件滿足設(shè)計生產(chǎn)能力的要求。 4) 校核安全條件 全礦井瓦斯絕對涌出量為 10.214 m3/min，相對涌出量為 1.790m3/t，二氧化碳絕對 涌出量為 22.349 m3/min，相對涌出量為 3.918m3/t，礦井瓦斯等級為低瓦斯礦井。7 煤 層、8 煤層自燃傾向性為自燃。煤與瓦斯突出及沖擊地壓危險性小。涌水量很大。根據(jù) 以上條

38、件，本礦采用中央并列式通風，工作面采用 U 型通風。在副井中鋪設(shè)四趟排水 管道可滿足排水的要求。煤自燃的預(yù)防，可在開拓、回采工藝、巷道布置、監(jiān)測等方 面來采取措施。 綜上所述，本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為 400 萬噸/年。 4 井田開拓 4.1 井田開拓的基本問題 4.1.1 確定井筒的形式、數(shù)目、配置 1) 井筒形式選擇的一般標準 煤層賦存和地形等條件具有平硐開拓條件時，應(yīng)首先考慮采用平硐開拓。當平硐 以上煤層垂高或斜長過大時，多開地面出口有利時，可采用階梯平硐開拓。 對于煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡單的緩傾斜、傾斜煤層，應(yīng)盡 量采用斜井開拓。各種提升方式的斜井井筒傾角一般規(guī)定如下： 串車提升 25 箕斗提升 25-35 輸送機 16 對于有條件的礦井，在急需煤炭地區(qū)，其淺部可采用片盤斜井開拓，提前出煤， 由小到大，然后集中斜井開拓。片盤斜井可一個片盤生產(chǎn)，一個片盤準備。 采用立井開拓的一般條件為： 煤層賦存較深或沖積層較厚時； 水文地質(zhì)條件復(fù)雜，井筒需要特殊施工時； 多水平開拓的急傾斜煤層； 其他井筒形式無法開拓的條件。 根據(jù)井田特點，結(jié)合地面布置，采用單一的開拓方式不能滿足通風、安全生產(chǎn)、 提升、運輸時或單一開拓不合理時，可采用平硐立井、