【文章內(nèi)容簡介】 由Zg=Sh得Zg=(t)其中：S——表示3煤層的面積，m2；h——表示煤層厚度，m2； ——表示煤的容重。Kg/m3符合煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范的要求。圖21 井田賦存狀況示意圖 礦井可采儲量 安全煤柱留設(shè)原則、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱；。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。巖層移動角為70176。，表土層移動角為45176。；：風(fēng)井場地20m，村莊10m，其他15m；，井田境界煤柱寬度為50m；，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21。表21 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1201804590930 礦井永久保護(hù)煤柱損失量井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè)50m寬。斷層煤柱留設(shè)50m寬，則斷層保護(hù)煤柱損失量為：。許廠礦工業(yè)廣場地面標(biāo)高+40m，松散層厚度為220m，移動角ψ=45186。，上覆巖層的邊界角δ=70186。，下山移動角β=80186。，上山移動角γ=75186。工業(yè)廣場按Ⅱ級保護(hù)留圍護(hù)帶寬度10m，工業(yè)廣場面積由表21確定，取30公頃。工業(yè)廣場保護(hù)煤柱如圖22。則工業(yè)廣場保護(hù)煤柱壓煤量為： 。 圖22 工廣保護(hù)煤柱主、副井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)廣場保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在大巷保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，故井筒保護(hù)煤柱損失量為0。 保護(hù)煤柱損失量煤 柱 類 型儲 量（萬t）井田邊界保護(hù)煤柱斷層保護(hù)煤柱工業(yè)廣場保護(hù)煤柱井筒保護(hù)煤柱0合 計 礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設(shè)計的可以采出的儲量，可按下式計算：Zk = （ZgP）C 式中： Zk——礦井可采儲量，萬t；P——保護(hù)工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護(hù)煤柱損失量，萬t；C——采區(qū)采出率，；；；。則，礦井設(shè)計可采儲量：Zk =（）=28461（萬t）3 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度礦井采用“四六”制工作制度，三班生產(chǎn)一班檢修，每班工作六個小時。按照《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：本礦井設(shè)計中按年工作日330 d規(guī)劃計算，礦井每晝夜凈提升為16 h。 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》：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(jì)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)模可依據(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(yùn)），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)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。 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力由地質(zhì)資料可知：本井田儲量豐富、煤層穩(wěn)定、傾角小、厚度變化不大，開采條件較簡單，開采技術(shù)條件好，有足夠的條件建成大型礦井。 礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)，我國各類井型的礦井和第一水平的設(shè)計服務(wù)年限如表31所示。礦井可采儲量Zk、設(shè)計生產(chǎn)能力A礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為：T = Zk/ (A K) （）式中: T——礦井服務(wù)年限，a；Zk——礦井可采儲量，Mt；A——設(shè)計生產(chǎn)能力,萬t；K——礦井儲量備用系數(shù)，；則，礦井服務(wù)年限為：T =28461/300 = 第一水平服務(wù)年限為：T =22763/300 = 符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求。 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25176。煤層傾角25176?！?5176。煤層傾角45176。600及以上7035——300～5006030——120～2405025201545～90402015159～30各省自定——— 井型校核（1）校核煤層開采能力是否滿足設(shè)計生產(chǎn)能力 m，為特厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個大綜采工作面保產(chǎn)。Q=330nLMBγC (32)式中： 330——年工作日，取330 d； n——日進(jìn)刀數(shù)，6； L——工作面的長度，m； M——煤層厚度，m； B——采煤機(jī)的截深， m； γ——煤的容重，t/m3； C——工作面的采出率，80﹪；Q——工作面的生產(chǎn)能力，萬t/a。Q=330625080﹪= （萬t/a）可以滿足年產(chǎn)300萬t的設(shè)計要求。（2）校核各種輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力本礦井是根據(jù)礦井生產(chǎn)能力考慮一定的富裕系數(shù)來確定各種輔助環(huán)節(jié)能力的，礦設(shè)計能力為300萬t/a，由于各方面條件都較好日后有望在此基礎(chǔ)上擴(kuò)產(chǎn)，因此在設(shè)備選型上都有很大富裕，所以輔助生產(chǎn)能力是滿足設(shè)計能力的。4 井田開拓井田開拓設(shè)計是研究確定由礦井地面進(jìn)入煤層（或礦體）通達(dá)地下開采區(qū)的主要井巷布置和開掘工程。它要保證礦井生產(chǎn)時開采、掘進(jìn)、運(yùn)輸、提升、通風(fēng)安全、排水和動力供應(yīng)等各系統(tǒng)能正常高效的運(yùn)行。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(rèn)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(jìn)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(yùn)輸及供電系統(tǒng)。礦井開拓方式的確定，需要根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多因素后，經(jīng)全面比較才能確定經(jīng)濟(jì)可靠的開拓方案。井田開拓應(yīng)遵以下原則：（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、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(yùn)輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)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(jī)械化、綜掘機(jī)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。 井田開拓的基本問題 確定井筒形式、數(shù)目、位置的確定（1）井筒形式、數(shù)目的確定結(jié)合許廠煤礦的具體地質(zhì)條件，平硐不在考慮范圍內(nèi)，下面對立井和斜井比較見表41：表41 井筒的優(yōu)缺點及適應(yīng)條件井筒形式優(yōu)點缺點適應(yīng)條件斜井井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡單，掘進(jìn)速度快，單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；提升能力大，可做為安全出口斜井井筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通風(fēng)路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡單，井筒不需要特殊施工的緩傾斜、傾斜煤層立井立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風(fēng)量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時，立井比斜井容易施工；對地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制。本礦井煤層傾角小，平均5176。，為近水平煤層；表土層薄，但有流沙層。根據(jù)以上對比，再結(jié)合水文地質(zhì)等實際條件，本礦井井筒采用立井開拓，井筒流沙層段需要進(jìn)行凍結(jié)法施工。因此本設(shè)計中確定采用三個立井開拓。裝備三個井筒，主井采用箕斗提煤，副井采用罐籠升降人員，設(shè)備，材料，矸石等，風(fēng)井用來回風(fēng)，本礦采用立井開拓。（2）工業(yè)廣場及井筒位置確定的原則①工業(yè)廣場應(yīng)盡量位于井田中央或走向煤炭運(yùn)量的中心，以形成雙翼井田，降低運(yùn)輸、通風(fēng)、巷道維護(hù)費(fèi)用，做到均衡生產(chǎn)，綜合經(jīng)濟(jì)效益好；②工業(yè)廣場應(yīng)不壓煤或少壓煤；③工業(yè)廣場有較好的地形和工程地質(zhì)條件；④井筒應(yīng)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(yùn)輸大巷的布置，石門的工程量要盡量少；⑤有利于首采區(qū)或帶區(qū)布置在井筒附近的富煤地段，以保證有良好的前期效益；⑥井筒不宜穿過厚表土層、厚含水、斷層破壞帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱煤層；⑦離水源、電源較進(jìn)，礦井專用鐵路線短，道路布置合理。結(jié)合許廠礦的具體情況和相關(guān)規(guī)定，確定地面工業(yè)場地的占地面積為30 ha，形狀為矩形，長邊垂直于井田走向，長為600 m，寬為500 m。為減少壓煤量，工廣布置在靠近孫氏店支2斷層附近，這樣可以利用一部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱。 開采水平及帶區(qū)的劃分 開采水平劃分的依據(jù)：（1）是否有合理的階段斜長；（2）階段內(nèi)是否有合理的分帶數(shù)目；（3）要保證開采水平有合理的服務(wù)年限和足夠的儲量；（4）要使水平高度在經(jīng)濟(jì)上合理。本井田主采煤層為3上、3下煤層，其他煤層不開采，設(shè)計中只針對3上、3下煤層進(jìn)行設(shè)計。煤層平均傾角小于5 176。，為近水平煤層，南北走向，東高西低，中部偏西有一孫支店斷層，落差為45～160 m，落差較大，因此就把孫支店斷層作為一、二水平的劃分邊界。又因本礦井設(shè)計為高產(chǎn)高效礦井要求巷道布置系統(tǒng)力求簡單，掘進(jìn)工程量要少，結(jié)合實際生產(chǎn)中帶區(qū)布置與采區(qū)布置各自的優(yōu)缺點及適用條件，分析比較可知本礦井采用帶區(qū)式開采優(yōu)勢明顯，因此可將井田直接劃分為帶區(qū)，沿大巷直接布置條帶，設(shè)計方案簡單。 主要開拓巷道開拓巷道主要可分為煤巷和巖巷，其技術(shù)比較見表42。 高產(chǎn)高效礦井要求巷道布置系統(tǒng)力求簡單，掘進(jìn)工程量要少，結(jié)合許廠煤礦的實際情況，決定開拓一條運(yùn)輸大巷、一條軌道大巷、一條回風(fēng)大巷。由于服務(wù)于整個井田，年限比較長，故大巷全部布置在煤層底板沙巖中，距煤層30米，大巷之間的距離為30米。表42 煤巖巷的技術(shù)比較名稱煤層巷道巖層巷道特征沿煤層掘進(jìn)，隨煤層等高線變化。在距煤層一定距離的巖層中，掘進(jìn)中基本保證取直。優(yōu)缺點掘進(jìn)容易，施工速度快，便于機(jī)械化掘進(jìn)，掘進(jìn)中可以探明煤層變化和地質(zhì)構(gòu)造。生產(chǎn)期間，大巷維護(hù)困難，影響生產(chǎn)，兩側(cè)至少留設(shè)30～40m的保護(hù)煤柱，煤層有起伏變化時，大巷隨之彎曲，不利于運(yùn)輸，采區(qū)發(fā)火時，不易封閉?？杀３忠欢ǚ较?，彎曲少，有利運(yùn)輸，巷道維護(hù)條件好，不留設(shè)護(hù)巷煤柱，安全條件好，便于布置采區(qū)煤倉。工程量大，機(jī)掘有困難，機(jī)械化程度低、速度慢、費(fèi)用較高。適用條件服務(wù)年限的小型片盤斜井，煤層群中相距較遠(yuǎn)的單個煤層或中厚煤層，煤層底板巖層有含水溶洞時，不易開掘巖石巷道時。在距離煤層不太遠(yuǎn)的地方，又適合于開掘和維護(hù)巷道的煤層，煤層有瓦斯煤層突出和自然發(fā)火的巷道，大巷要呈直線布置。 方案比較經(jīng)上述分析提出以下三種方案，示意圖見圖4443方案一：立井單水平暗斜井延伸開拓（圖41）方案二：立井兩水平（開采二水平時延伸主副井、圖42）方案三：立井兩水平（主井延伸，副井采用暗斜井延伸、圖43） 從技術(shù)角度考慮，三種方案都是可行的，所以要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較才能確定其可行性，下面先對方案一、二進(jìn)行粗略的經(jīng)濟(jì)比較，選擇相對好的方案，然后進(jìn)行方案三和這個方案的詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)比較，最終確定最優(yōu)方案。（一） 粗略比較（方案一Vs方案二）兩種方案的經(jīng)濟(jì)比較見表4表44。表43 方案1 項目名稱長度單價費(fèi)用（m）（萬元／m）（萬元）基建費(fèi)(萬元）主暗斜井開鑿517副暗斜井開鑿517上下斜井車場1000小計生產(chǎn)費(fèi)(萬元)名稱系數(shù)長度單價運(yùn)量費(fèi)用（km）（元／tkm）（萬t）（萬元）暗斜井提升13839立井提升13839大巷運(yùn)輸費(fèi)13839排水 (暗