【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定取 。 根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中， 60%是探明的， 30%是控制的， 10%是推斷的。 根 據(jù)煤層厚度和煤質(zhì)，在探明的和控制的資源量中， 70%的是經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量， 30%的是邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量， Z111b= 60% 70% = Z122b= 30% 70% = Z2m11= 60% 30% = Z2m22= 30% 30% = 由于地質(zhì)條件簡(jiǎn)單， k 取值 Z333 k = 10% k = 即： Zg= Z111b + Z122b+ Z2m11+ Z2m22+ Z333k = 萬(wàn) t 礦井設(shè)計(jì)資源 /儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)資源 /儲(chǔ)量按式（ 22）計(jì)算： Zs = ( Zg P1 ) （ 22） 式中 Zs——礦井設(shè)計(jì)資源 /儲(chǔ)量； P1——斷層煤柱 Pd、井田邊界煤柱 Pb、地面建筑物煤柱等永久煤柱損失量之和； 斷層煤柱損失量 Pd 的計(jì)算： Pd=Sh? = = 萬(wàn) t 其中， S——表示斷層邊界煤柱面積， m2，直接在平面圖上量取得； 井田邊界煤柱損失量 Pb 的計(jì)算： Pb3=BLh? =30 = 萬(wàn) t Pb8=BLh? =30 = 萬(wàn) t Pb= 萬(wàn) t 其中， B——表示井田邊界煤柱寬度， m，本設(shè)計(jì)留設(shè) 50m； L——表示井田邊界煤柱周長(zhǎng)， m，在平 面圖上量取 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 礦井設(shè)計(jì)資源 /儲(chǔ)量按式（ 22）計(jì)算： Zs=(ZgP1)= = 萬(wàn) t 注：安全煤柱留設(shè)原則 、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱； 。用巖層移動(dòng)角確定工業(yè)場(chǎng)地、村莊煤柱。 ：風(fēng)井場(chǎng)地 20m，村莊 10m，工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 20m； 30m，斷層保護(hù)煤柱的留設(shè)按落差大于 50m 時(shí)，斷層兩側(cè)各留 40m，落差小 于 50m 時(shí)，兩側(cè)各留 30m。本礦井井田內(nèi)的兩條大斷層的落差均小于 50m，因此在兩側(cè)各留 30m 的保護(hù)煤柱。 表 21 煤柱尺寸 煤柱種類 煤柱寬度（ m） 備注 勘探境界 0 可采境界 0 兩井田之間 40 各留 20 米 火成巖體邊界線 參照變質(zhì)區(qū)范圍 斷層做兩礦井境界 斷層兩側(cè)各留 30 指不含承壓水?dāng)鄬? 露頭線 垂深不大于 20 丘陵山地，覆蓋層不含水 斷層境界 30 斷層不含承壓水 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量按式（ 23）計(jì)算 ： Zk=(ZsP2) C （ 23） 式中 Zk——礦井設(shè)計(jì)資源 /儲(chǔ)量； P2——工業(yè)場(chǎng)地 Pg、主要井巷煤柱損失量之和 Ph； C——采區(qū)采出率，厚煤層不小于 75%，中厚煤層不小于 80%，薄煤層不小 于 85%。 （ 1）工業(yè)廣場(chǎng)煤柱損失量 Pg 的計(jì)算： 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱：礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 3Mt/a。根據(jù)上述規(guī)定，工業(yè)場(chǎng)地的占地面積應(yīng)為 30 公頃。取南北長(zhǎng) 600m，東西長(zhǎng) 500m的矩形布置工業(yè)場(chǎng)地，工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田的中央。工業(yè)場(chǎng)地及風(fēng)井場(chǎng)地保安煤核算的巖移角量 參數(shù)，經(jīng)對(duì)有關(guān)礦區(qū)調(diào)查，科研部門(mén)征求意見(jiàn)并參考鄰近礦井實(shí)測(cè)資料，確定為： 本地區(qū)表土移動(dòng)角 45176。，巖層移動(dòng)角為 75176。，上山移動(dòng)角 75176。，下山移動(dòng)角 65176。 工業(yè)場(chǎng)地占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文件修改決定的說(shuō)明》中第十五條，工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)見(jiàn)表 22 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 表 22 工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo) 井 型（萬(wàn) t/a） 占地面積指標(biāo)（公頃 /10 萬(wàn) t） 240 及以上 120180 4590 930 根據(jù)《建筑物，水體，鐵路及 主要井巷煤柱與壓煤開(kāi)采規(guī)程》第 72 條：工業(yè)廣場(chǎng)圍護(hù)寬度為 15m。 表 23 建筑物保護(hù)等級(jí)與圍護(hù)帶寬度 建筑物保護(hù)等級(jí) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅴ 圍護(hù)帶寬度 /m 20 15 10 5 工業(yè)廣場(chǎng) 煤柱損失的計(jì)算公式如下： Pg=SMγ/cosα （ 22） 式中 Pg——永久煤柱損失煤量， Mt； S3——3煤層 煤柱的面積， 2104847 m2； S8——8煤層 煤柱的面 積， 2178207 m2； M——煤層平均厚度 ,m； γ——煤的平均容重， t/m3，取 ； α——煤層平均傾角，取 7176。 則，代入公式可得： Pg =（ 1604847 +1678207 ） （ 2）主要大巷保護(hù)煤柱 Ph 計(jì)算： Ph = BL 式中 B 表示煤柱寬度，本設(shè)計(jì)主要大巷保護(hù)煤柱為 30m。 L 為大巷保護(hù)煤柱總長(zhǎng)度，在平面圖上量取，其中有和工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱、邊界保護(hù)煤柱重合的地方，所以只量取不重合的。 主要大巷保護(hù)煤柱 Ph 計(jì)算： Ph = BL = 30 = 萬(wàn) t 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量按式（ 23）計(jì)算： Zk=(ZgP2) C 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) =( ) = 萬(wàn) t 圖 22 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)圖 888888 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度 由《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 223條規(guī)定 ,礦井的年工作天數(shù)為 330 天，采煤實(shí)行“三八制”，兩班半生產(chǎn)半班檢修。每晝夜凈提升小時(shí) 數(shù)為 16 小時(shí)。 礦井設(shè)計(jì)能力 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的確定 由《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 221 條規(guī)定：礦井生產(chǎn)能力主要根據(jù)井地質(zhì)條件、煤層賦存情況、開(kāi)采條件、設(shè)備供應(yīng)及國(guó)家需煤等因素確定。 古交礦區(qū)是國(guó)家重點(diǎn)生產(chǎn)煉焦基地，已探明的煤碳地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)到一個(gè)新的水平 45 億噸。 另外本區(qū)興建了爐峪口和嘉樂(lè)泉兩對(duì)礦井，用來(lái)生產(chǎn)煤氣秋出中焦煤。隨著礦區(qū) 煤碳工業(yè)的發(fā)展，本區(qū)的鋼鐵、化肥、水泥等工業(yè)以及制磚業(yè)、燒石業(yè)、采礦業(yè)都在逐步壯大。 農(nóng)業(yè)以產(chǎn)小麥、玉米、高梁、谷子為主 ,河灘地可產(chǎn)一部分蔬菜。該區(qū)人少地多 ,勞動(dòng)力資源充足。 針對(duì)鎮(zhèn)城底礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，開(kāi)采條件優(yōu)越，開(kāi)采條件簡(jiǎn)單，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，礦區(qū)交通便利，生活條件優(yōu)越，供電、供水方便，宜建大型礦井。 本礦區(qū)靠近工業(yè)較發(fā)達(dá)的華東工業(yè)區(qū)，交通運(yùn)輸便利，工業(yè)物資供應(yīng)及煤炭運(yùn)銷條件較好，電源、水源可靠，建筑材料大多可以就地解決，環(huán)境保護(hù)已采取措施，礦區(qū)及附近居民均以農(nóng)業(yè)為主，勞動(dòng)力富余，具備了礦井建設(shè)的各種有利條件。 結(jié)合本礦實(shí)際和當(dāng)前技術(shù)水平，為了更好的發(fā)揮煤炭資源的經(jīng)濟(jì)效益，采用綜合機(jī)械化放頂煤的開(kāi)采方法。本礦儲(chǔ)量豐富，按照礦 井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，將該礦井生產(chǎn)能力預(yù)定為 Mt/a。 礦井服務(wù)年限的確定 礦井服務(wù)年限的計(jì)算 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力定為 Mt，根據(jù)設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量、井型與服務(wù)年限之間的相適應(yīng)關(guān)系得： 礦井的設(shè)計(jì)服務(wù)年限 T可按下式計(jì)算： （ ） 式中： T—— 礦井服務(wù)年限， a； KZ —— 礦井可采儲(chǔ)量， Mt； A—— 礦井生產(chǎn)能力， Mt/a； K—— 儲(chǔ)量備用系數(shù)，根據(jù)煤層賦存情況及水文、構(gòu)造分析，并與鄰近礦比較，煤層的實(shí)際揭露不會(huì)變化太大，因此設(shè)計(jì)取儲(chǔ)量備用系數(shù) K=。 KAZT K?? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 由前面計(jì)算可知： ZK= Mt，則： T=( ) =63 a60a 按《設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定：新建礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 Mt/a 的大型礦井服務(wù)年限應(yīng)大于 60a。本設(shè)計(jì)服務(wù)年限為 63 a，是符合要求的。 3號(hào)煤層為主采煤層是礦井第一開(kāi)采水平，按《設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定：新建礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 Mt/a 的大型礦井為緩傾斜煤層的第一水平服務(wù)年限應(yīng)大于 25a。 3號(hào)每層的可采儲(chǔ)量為 ，則其第一水平服務(wù)年限為： T=( ) = a25a 本設(shè)計(jì)第一水平的服務(wù)年限為 ，是符合要求的。 參照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》，我國(guó)各類井型和第一水平服務(wù)年限見(jiàn)表 31。 表 31 我國(guó)各類井型的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì) 生產(chǎn)能力 （萬(wàn) t/a） 礦井設(shè)計(jì) 服務(wù)年限 （ a） 第一開(kāi)采水平服務(wù)年限（ a） 煤層傾角 25176。 煤層傾角 25176。～ 45176。 煤層傾角 45176。 600及以上 70 35 — — 300～ 500 60 30 — — 120～ 240 50 25 20 15 45～ 90 40 20 15 10 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 4 井田開(kāi)拓 井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題 用于開(kāi)拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開(kāi)拓方式。合理的開(kāi)拓方式，需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開(kāi)拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。 本礦井開(kāi)拓需要考慮的因素是： ,規(guī)劃開(kāi)發(fā)有西曲和東曲 ,馬蘭 (在建 )及屯蘭五對(duì)礦井 ,總設(shè)計(jì)規(guī)模為 1650 萬(wàn) t/a。屯蘭井田內(nèi)無(wú)生產(chǎn)小煤窯 ,僅在井田的北角古交鎮(zhèn)附近有幾處很小。與四鄰井田比較，本井田由于煤層埋藏較深，受小煤窯開(kāi)采破壞程度最低，是井田開(kāi)發(fā)的有利條 件之一。 ,按山西省構(gòu)造體系的劃分 ,太原西山煤田屬新華夏構(gòu)造體系次一級(jí)多字型構(gòu)造盆地的一部分 ,又位于祁呂賀山字型構(gòu)造東翼內(nèi)帶的中部 .陽(yáng)曲 孟縣緯向亞帶 (即 37176。 50′ 38176。 20′之間 )西南端 ,太岳山經(jīng)向構(gòu)造北延處的東側(cè)。按構(gòu)造形跡特征及其組合規(guī)律，初步將西山煤田劃分為三個(gè)構(gòu)造體系，即經(jīng)向構(gòu)造，新華夏構(gòu)造以及施樞構(gòu)造。經(jīng)向構(gòu)造展布煤田向泰山式斷裂展布在經(jīng)向構(gòu)造以東，呈帶呈束出現(xiàn) ,煤田西北 ,東南有帚狀構(gòu)造展示。 ，受新華夏系泰山式斷裂的控制，大面積地質(zhì)走向 北西3060度，傾向南西，傾角膜 210 度，基本呈一伴有寬緩波狀褶皺的單斜構(gòu)造。斷層多分布在井田的西北部，呈地壘地塹賦存。 3號(hào) 煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)單一，地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，煤層傾角平均 7176。，平均厚度 m， 全區(qū)可采 ，為穩(wěn)定煤層 。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有 7 個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)有夾石，厚 ～ 。直接頂板為深灰色，厚 3m左右的砂質(zhì)泥巖，有少數(shù)孔偽頂為泥巖。老頂是灰白色含黑色礦物較多的中粒砂巖，底板為 5～ 7m 的且有清楚波狀層理及生物擾動(dòng)構(gòu)造的細(xì)砂巖，常相變?yōu)榛液谏纳百|(zhì)泥巖，有時(shí)為泥巖。 構(gòu)造，煤層傾角 3172。5 度，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬于第二類構(gòu)造中等，褶曲不發(fā)育，鮮則背斜在西部邊緣，對(duì)開(kāi)采的影響教小；井田西南部地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，除東大嶺向斜構(gòu)造外還有小斷層。 針對(duì)以上本設(shè)計(jì)采取以下措施： 主要運(yùn)輸巷道避免放在向斜軸部，采煤以綜采為主，各采煤面平行于煤層布置，不至于因斷層切割使綜采工作面頻繁搬遷等。這些構(gòu)造雖給局部開(kāi)菜采帶來(lái)一定困難，但對(duì)整個(gè)井田的開(kāi)發(fā)影響不大。 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) （一）井筒形式的確定 井筒的形式有立井、斜井和平峒三種。一般情況下，平硐最簡(jiǎn)單，斜井次之，立 井最復(fù)雜。平峒開(kāi)拓系統(tǒng)簡(jiǎn)單，施工方便，適用于煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場(chǎng)地和引進(jìn)鐵路，上山部分的儲(chǔ)量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求，其受地形埋藏條件限制較大。斜井開(kāi)拓是利用直通地面的傾斜井巷作為主副井的開(kāi)拓方式，相比較立井開(kāi)拓，井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 單價(jià)低，初期投資少，井筒延伸施工容易，對(duì)生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅。缺點(diǎn)是斜井井筒長(zhǎng)、輔助提升能力少，提升深度有限，對(duì)采用串車提升的斜井，井筒的傾角不宜大于 25176。 立井開(kāi)拓的適應(yīng)性較強(qiáng)，一 般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制；對(duì)于相同深度的礦井，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，對(duì)輔助