【文章內(nèi)容簡介】 算。公式：Q = 式中：Q——工業(yè)儲量，萬tSi——塊段水平投影面積，m2Mi——塊段內(nèi)鉆孔見煤厚度的均值，mA——塊段內(nèi)煤層的平均傾角，度。 可采儲量礦井可采儲量的計算礦井可采儲量的計算公式如下：ZK =（Zg–P）C式中：ZK——礦井可采儲量，萬t； Zg——礦井工業(yè)儲量，萬t；P——保護(hù)煤柱損失煤量，萬t；C——采區(qū)采出率。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，保護(hù)煤柱儲量的計算1）計算井田內(nèi)的工業(yè)儲量時應(yīng)考慮的儲量損失為：（1）工業(yè)廣場保護(hù)煤柱；（2）井田內(nèi)村莊保護(hù)煤柱；（3）井田境界及地質(zhì)構(gòu)造保護(hù)煤柱；（4）采煤方法所產(chǎn)生的巷道煤柱；（5）采煤運(yùn)輸時的損失煤柱。2）工業(yè)廣場保護(hù)煤柱受保護(hù)面積邊界是由受保護(hù)建筑物和主要井筒的邊界向外加上一部分備用量即維護(hù)帶確定的。受保護(hù)建筑物邊界一般不是直接以被保護(hù)建筑物的外邊界為準(zhǔn)，而是取平行于煤層走向或傾斜方向的與受保護(hù)建筑物外緣相連的直線所圍成的面積，作為受保護(hù)建筑物的邊界。地面建筑物和主要井筒的保護(hù)煤柱是從受保護(hù)的邊界起，按基巖移動角β、γ和δ及表土層移動角216。所做的保護(hù)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21所示。圖21 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： (1)確定受保護(hù)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15m寬的維護(hù)帶，得受保護(hù)面積aˊbˊcˊdˊ。圖22 用垂直斷面法確定建筑物下安全煤柱(2)確定受保護(hù)煤柱通過受保護(hù)面積中心作一沿煤層傾斜剖面1在這個剖面上，由維護(hù)帶的邊緣點(diǎn)m1，n1起在表土層以Φ=45度劃兩條保護(hù)線，即m1m2，n121n2。然后在基巖中在下山和上山方向按上山移動角γ=75186。和下山移動角β=，與煤層相交得nˊ和kˊ，則通過nˊ和kˊ的走向線分別為保護(hù)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δ=75186。作保護(hù)線，得沿走向的煤柱邊界AˊBˊ和CˊDˊ，將nˊkˊ和AˊBˊ，CˊDˊ均繪制在平面圖上，即得保護(hù)煤柱邊界ABCD。煤柱是一個梯形。(3)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《關(guān)于煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文修改的決定（試行）》之規(guī)定選取。表223 工業(yè)場地占地面積指標(biāo)井型/Mta1占地面積指標(biāo)/ha（）1～～～本礦井井型為150萬噸/年，工業(yè)廣場占地面積為：150247。1010000＝105 m2設(shè)計工業(yè)廣場形狀為長方形，長為470 m, 寬為390m。礦井的表土層厚度為50米，煤層平均傾角12186。，δ=γ=75186。，β=66186。，ɑ=12186。，沖擊層移動角Φ＝45186。，圍護(hù)帶寬度為15 m。表224 地表層移動角及巖層移動角地表層厚度（m）φ(176。)γ(176。)δ(176。)β(176。)5045757566經(jīng)計算得：梯形高度h=1060m；梯形上底AB=620m；梯形下底CD=770m，得 S底=（620+770）1060=736700m2。工業(yè)廣場保護(hù)煤柱煤量= 梯形面積煤層平均厚度煤層平均密度 所以 9煤層工業(yè)場地煤柱量＝736700＝12煤層工業(yè)場地煤柱量＝736700＝故 總工業(yè)場地煤柱量＝9348723t3）斷層保護(hù)煤柱根據(jù)有關(guān)規(guī)定，為保證礦井的安全生產(chǎn)，斷層兩側(cè)各留30m保護(hù)煤柱。該礦區(qū)的斷層總長為1940m。則斷層保護(hù)煤柱儲量約為：各煤層：2194030=1477116t4）邊界保護(hù)煤柱根據(jù)有關(guān)規(guī)定，邊界煤柱留20m。本井田邊界長度為15663m。則邊界保護(hù)煤柱儲量為：各煤層：1566320=3975269t5）村莊保護(hù)煤柱根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》補(bǔ)充規(guī)定，為保證安全，村莊下必須留設(shè)保護(hù)煤柱。但是村莊已遷出井田邊界以外，故無需留村莊保護(hù)煤柱。6）保護(hù)煤柱總的儲量損失為9348723+1477116+3975269=14801108t表225 保護(hù)煤柱損失量煤柱類型占用儲量/t 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱9348723 斷層保護(hù)煤柱1477116 井田邊界保護(hù)煤柱3975269 村莊保護(hù)煤柱0 合 計14801108可采儲量由公式22計算：式中：Zg礦井工業(yè)儲量，萬t； P保護(hù)煤柱損失儲量，萬t； C采區(qū)回采率，取80%。則，Zk=（）80%= 井田儲量匯總表在井田內(nèi)水平煤層工業(yè)儲量和可采儲量匯編成表，見表226：表226 井田儲量計算表煤層名稱工業(yè)儲量/t永久煤層損失量/t采區(qū)回采率可采儲量/tA+B+C工業(yè)場地煤柱邊界煤柱斷層煤柱合計9煤層93955929195004472459080%6935627012煤層104820742202522575252680%77824180總計1987766719348723397526914771161480110880%1471804503 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力和服務(wù)年限 礦井工作制度《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“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18 h?！币虼?，確定礦井設(shè)計年工作日為330d，工作制度采用“四六制”，每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作6h。礦井每晝夜凈提升時間為18h。 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限《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、外部建設(shè)條件、國家對煤炭資源配置及市場需求、開采條件、技術(shù)裝備、煤層及采煤工作面生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益等因素，經(jīng)多方案比較后確定。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)模定的太大。2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近大城市及老礦區(qū)）、交通（鐵路、公路、水運(yùn)）、用戶、供電、供水、建筑運(yùn)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（包括煤種、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，反之應(yīng)縮小規(guī)模。 礦井生產(chǎn)能力的確定由于范各莊礦井田范圍大，煤炭儲量豐富，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，煤層生產(chǎn)能力大，開采技術(shù)條件好，應(yīng)建設(shè)大型礦井，初步確定礦井生產(chǎn)能力為150萬t/年。 礦井及第一水平服務(wù)年限的核算礦井服務(wù)年限的計算公式為：T=式中：T——礦井的服務(wù)年限，a；Zk——礦井的可采儲量，萬t；K——礦井儲量備用系數(shù)，取K=；A——礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，萬t/a。由第二章計算結(jié)果可知：，則礦井服務(wù)年限為 T== 60a以上結(jié)果符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。同理可計算出第一水平的服務(wù)年限為 30a。表321 我國各類井型的新建礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力/Mta1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。～45176。煤層傾角＞45176。8040——～7035——～60302520～50252015以上結(jié)果符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。經(jīng)過礦井及第一水平服務(wù)年限的核算，二者均符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》之規(guī)定，故設(shè)計礦井的適宜年產(chǎn)量為150萬噸,礦井最佳服務(wù)年限為70年。4 井田開拓 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些列巷道進(jìn)入煤體，建立礦井提升、運(yùn)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、位置及其相互關(guān)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(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(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)廣場的位置。（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)。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、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)行煤炭安全生產(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，是主要巷道經(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、自動化創(chuàng)造條件。（6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其他有益礦物的綜合開采。 井筒形式及數(shù)目的確定1)井筒形式的確定井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復(fù)雜。平硐開拓受地形及埋藏條件限制，要求地形條件合適，即在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)廣場和引進(jìn)鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。斜井開拓與立井開拓相比，井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡單，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，主提升膠帶有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要，斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可以迅速從井筒撤離。缺點(diǎn)是：斜井井筒長，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，施工技術(shù)復(fù)雜。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，在采深相同的條件下，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，立井井筒比斜井井筒容易施工；對地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀都比較復(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(diǎn)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。綜合范各莊煤礦的實際情況：（1）表土層較厚，平均為50m，且風(fēng)化嚴(yán)重；（2）地處平原，地勢平坦，地面標(biāo)高平均為+29m左右，煤層埋藏較深，距地面垂深在250～800m之間。（3）井田范圍內(nèi)煤層傾角10186?！?3186。，平均12186。，為緩傾斜煤層。因此，斜井開拓和平峒開拓均不適用于范各莊礦，確定井筒形式為雙立井。2）井筒數(shù)目確定采用斜井或立井開拓時，新建礦井一般要開鑿一對井筒，滿足提升和輔助運(yùn)輸?shù)男枰M足礦井通風(fēng)和施工的需要。風(fēng)井的個數(shù)是根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)要求以及安全生產(chǎn)的需要合理確定的。若采用主井通風(fēng)，用箕斗或膠帶輸送機(jī)井筒做風(fēng)井時，應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。范各莊礦為新建礦井，且瓦斯涌出量低，綜合考慮后確定布置 1 個主井、1 個副井、1 個風(fēng)井。 工業(yè)廣場及井筒位置的確定1）工業(yè)廣場及井口位置的確定（1） 對初期開采有利，即儲量必須可靠，井巷工程量省，建井工期較短。（2） 應(yīng)使井田兩翼儲量大致平衡，即井筒應(yīng)位于儲量中心，利于井下運(yùn)輸、通風(fēng)和開采系統(tǒng)布置，減少生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用。（3）盡量不占良田、少占農(nóng)田。充分利用地形地貌布置工業(yè)廣場，以便使地面生產(chǎn)系統(tǒng)合理，便于與外界溝通，使運(yùn)輸方便。（4） 井筒應(yīng)盡量避免穿過流沙層、較大含水層、較厚的沖積層、有煤和瓦斯突出的煤層以及較大面積的采空區(qū)和大斷層，以減少施工困難，并盡量少壓煤。（5） 工業(yè)廣場和井筒應(yīng)有良好的工程地質(zhì)條件，不受洪水、巖崩、泥石流、滑坡及森林火災(zāi)的威脅。通過以上分析，考慮到范各莊礦實際情況：南北方向短，東西方向長及井田斷層褶曲的影響。為了減少煤柱損失，縮短煤炭外運(yùn)距離，減少運(yùn)輸費(fèi)用，平衡井田兩翼的運(yùn)輸和通風(fēng)系統(tǒng)，范各莊礦工業(yè)廣場和主、副井井口布置在井田中央，對于本礦井井田中央也大致是井田儲量中央。2）風(fēng)井位置的確定風(fēng)井位置應(yīng)根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)合理選擇（1）采用中央邊界式通風(fēng)系統(tǒng)時，主、副井筒設(shè)在井田中央，風(fēng)井設(shè)在井田上部邊界中央。（2）采用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)時，進(jìn)、回風(fēng)井并列在工業(yè)廣場內(nèi)。一般可利用其一井筒進(jìn)風(fēng)，另一井筒回風(fēng)，主副井筒相距30～50m。大型礦井相距可達(dá)60～100m，并在井田上部邊界附近設(shè)安全出口，如果礦井水文地質(zhì)條件簡單，無突水危險時，且主副井筒均能上下人員，也可以單獨(dú)設(shè)置安全出口。（3）采用對角式通風(fēng)系統(tǒng)時，風(fēng)井設(shè)在井田兩翼上部邊界。