【文章內(nèi)容簡介】 ，館前煤礦、永興煤礦相隔。 礦井儲量計(jì)算 礦井工業(yè)儲量由地質(zhì)勘探知，本礦井可采煤層有三層,為15煤層。但是3煤層和9煤層已基本采完，因此本設(shè)計(jì)主要是對15煤層進(jìn)行設(shè)計(jì)。本次儲量計(jì)算是在精查地質(zhì)報(bào)告提供的1：5000煤層底板等高線圖上計(jì)算的，儲量計(jì)算可靠。煤層的傾角最大為10176。，最小為2176。，近水平，平均為4176。井田的賦存狀況見圖21。 km2，傾角為4；，傾角為6；，傾角為6；，傾角為5。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，15 t/m3全礦井煤層的傾斜面積為：S=S1+S2+S3+S4 =+++ = km2礦井工業(yè)儲量利用下式計(jì)算：Zg =S M R （21）式中: —— 礦井工業(yè)儲量，Mt；M —— 煤層平均厚度，m；R—— 煤層容重，t/m3；—— 各塊段傾斜面積，km2；把各塊段的數(shù)值帶入式21,則礦井工業(yè)儲量：Zg=SMR= = Mt其中111b+2M11大約占60%，122b+2M22大約占30%，333k大約占10%。 礦井設(shè)計(jì)儲量礦井設(shè)計(jì)儲量為礦井工業(yè)儲量減去計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構(gòu)）筑物煤柱等永久煤柱損失量的儲量。井田內(nèi)部的保護(hù)煤柱包括井田邊界保護(hù)煤柱、礦井工業(yè)廣場保護(hù)煤柱、斷層保護(hù)煤柱、井筒及巷道等其他一些防沙防水煤柱。保護(hù)煤柱留設(shè)原則：（1）工業(yè)場地、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；（2）各類保護(hù)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。巖層移動角為72176。，表土層移動角為45176。；（3）維護(hù)帶寬度：風(fēng)井場地20 m，村莊10 m，其他15 m；（4）斷層煤柱寬度30 m，井田邊界煤柱寬度為20 m；（5）工業(yè)廣場占地面積，根據(jù)《煤礦工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》第522條規(guī)定：。表22 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t240及以上1201804590930 永久煤柱損失量（1）井田境界煤柱 （22）式中：——邊界煤柱損失量，t；——邊界長度，m；——邊界寬度，斷層邊界50 m，人為邊界20 m?！旱娜葜兀?；——煤層平均厚度，m；井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè)20m寬，則井田邊界保護(hù)煤柱損失量為：2020120=。（2）防水煤柱的留設(shè)由于煤層頂?shù)装鍫顟B(tài)較好，致密性較好，井田范圍內(nèi)又無較大水系，區(qū)內(nèi)地表水體一般不與其下各含水層發(fā)生水力聯(lián)系，并且各含水層之間均有一定厚度的隔水巖層。含水層水位各不相同，說明其無水力聯(lián)系。因此，無需留設(shè)防水煤柱。（3）工業(yè)廣場保護(hù)煤柱本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬t/a，取工業(yè)廣場的尺寸為360 m400 m的長方形。工業(yè)廣場所在位置煤層傾角為2176。，其中心處埋藏深度為226 m，該處表土層厚度為30 m，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Ⅱ級保護(hù)留維護(hù)帶，寬度為15 m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動角見表23。表23 巖層移動角廣場中心深度/m煤層傾角(176。)煤層厚度/m表土層厚度/mф(176。)δ(176。)γ(176。)β(176。)27523045727065 圖24 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱由此根據(jù)上述已知條件，畫出如圖24所示的工業(yè)廣場保護(hù)煤柱的尺寸：由圖可得出保護(hù)煤柱的尺寸為：S=(上寬+下寬)高/(176。) (23)=（590+572）654/(2cos2176。）=則工業(yè)廣場的保護(hù)煤柱量為： Q3=SMR （24）式中： Q3————工業(yè)廣場煤柱量，萬t； M——煤層平均厚度，m； S ——工業(yè)廣場壓煤面，m2。 則： Q3= =（4）井筒、大巷保護(hù)煤柱本礦井設(shè)有兩回風(fēng)井筒，每個井筒留有100m100m的保護(hù)煤柱。大巷保護(hù)煤柱寬度為50m，大巷長約為5600m。所以，井筒、大巷保護(hù)煤柱留設(shè)量為：Q4=（2100100+4503200）=（5）井筒保護(hù)煤柱主、副井及后期風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)廣場保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，初期風(fēng)井布置在風(fēng)氧化帶內(nèi)，而風(fēng)氧化帶未計(jì)入儲量中，故井筒保護(hù)煤柱損失量為0。各種保護(hù)煤柱損失量見表24。表24 保護(hù)煤柱損失量煤柱類型儲量/萬t井田邊界保護(hù)煤柱工業(yè)廣場保護(hù)煤柱大巷保護(hù)煤柱合計(jì)礦井設(shè)計(jì)儲量按下式計(jì)算：Zs=ZgP1 （25）式中： Zs——礦井設(shè)計(jì)儲量，萬t；Zg——礦井工業(yè)儲量，萬t；P1——斷層、防水、井田邊界、地面建（構(gòu)）筑物等永久煤柱煤量，萬t。則礦井設(shè)計(jì)儲量為：Zs= =礦井設(shè)計(jì)可采儲量按下式計(jì)算：Zk=（ZsP2）C （26）式中： Zk——礦井設(shè)計(jì)可采儲量，萬t；Zs——礦井設(shè)計(jì)儲量，萬t；P2——工業(yè)場地、井下主要巷道、井筒等保護(hù)煤柱煤量，萬t；C——采區(qū)采出率，；；；。則礦井設(shè)計(jì)可采儲量為：Zk=（）=3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，參考《關(guān)于煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文修改的說明》，確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330天計(jì)算，四六制作業(yè)（三班生產(chǎn)，一班檢修），每日三班出煤，凈提升時間為16小時。《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》：礦井設(shè)計(jì)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)?？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(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。古書院礦井儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，斷層較多但均為較小斷層，褶曲較多，但煤層傾角較小，厚度變化不大，開采條件較簡單，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，交通運(yùn)輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。 Mt/a。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(jì)生產(chǎn)能力A和礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為： （31）式中： T——礦井服務(wù)年限，a；Zk——礦井可采儲量，萬t； A——設(shè)計(jì)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=（120）=（a）大于50 a，符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。由第四章可知采用立井單水平開拓，所以礦井服務(wù)年限即為水平服務(wù)年限，故無需驗(yàn)證第一水平服務(wù)年限是否滿足要求。注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因?yàn)榈V井每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井達(dá)產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少，有的礦井由于技術(shù)原因使采出率降低，從而減少儲量，為保證有合適的服務(wù)年限，確定井型時，必須考慮備用系數(shù)。 按礦井的實(shí)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(jìn)行校核：（1）煤層開采能力井田內(nèi)15 m，為中厚煤層，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，可以布置一個綜采面保產(chǎn)。（2）生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設(shè)計(jì)為中型礦井，開拓方式為立井單水平開拓，主井采用一對9 t箕斗提煤，副井裝備雙層四車加寬罐籠一對，井下主運(yùn)大巷采用膠帶運(yùn)輸，輔運(yùn)大巷采用，運(yùn)煤能力和輔助運(yùn)輸能力可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)平巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)至上山或大巷膠帶輸送機(jī)直接到井底煤倉，由主井提升至地面。主運(yùn)輔運(yùn)都能滿足要求。（3）通風(fēng)安全條件的校核 礦井煤塵無爆炸危險性， m3/t，較大，須采取預(yù)抽瓦斯措施。礦井初期采用中央邊界式通風(fēng)，布置三條上山，一條專用回風(fēng)上山，后期采用中央并列式通風(fēng)，在工業(yè)場地內(nèi)新開一風(fēng)井，設(shè)三條大巷，一條專用回風(fēng)大巷，可以滿足通風(fēng)需要。（4）礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，見表31。表31 不同礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時礦井服務(wù)年限表礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（萬t/a）礦井設(shè)計(jì)年限（a）第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限煤層傾角25176。25176。45176。45176。600及以上70353005006030120240502520154590402015154 井田開拓 井田開拓的基本問題井田開拓是指在一個某井田范圍內(nèi)，為礦井和開采水平服務(wù)所進(jìn)行的巷道布置及開掘工程。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，要技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，生產(chǎn)上安全高效。井田開拓的內(nèi)容包括：井筒形式、數(shù)目、位置，開采水平劃分，大巷布置，準(zhǔn)備方式等。開拓問題解決的好壞，關(guān)系到整個礦井生產(chǎn)的長遠(yuǎn)利益，關(guān)系到礦井的基建工程量、初期投資和建設(shè)速度，從而影響礦井經(jīng)濟(jì)效益。因此，在確定開拓方式是要遵循以下原則:（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）、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)常保持良好的狀態(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，應(yīng)為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜合機(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。、數(shù)目、位置及坐標(biāo)（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。① 平硐開拓受地形埋藏條件限制，只有在地形條件合適，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)場地和引進(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。② 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，掘進(jìn)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；主提升膠帶化有相當(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，人員可迅速從井筒撤離。缺點(diǎn)是：斜井井筒長，提升深度有限，輔助提升能力??；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。③ 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(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。根據(jù)該礦井的地質(zhì)條件，煤層埋藏較深，最淺的地方有100m，最深的地方達(dá)到400m；煤層傾角較小，都在10176。以下，屬于緩傾斜煤層。礦井水文地質(zhì)條件簡單，涌水量較小。井上地形較為平坦，無太大起伏，因而不適宜平硐開拓。由于煤層埋藏較深，如果用立井開拓不僅立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大，經(jīng)濟(jì)上不合理。而且傾斜長度不大，立井延深比較困難，對生產(chǎn)干擾大。經(jīng)過比較，本設(shè)計(jì)采用斜井開拓。（2）井筒位置的確定① 井筒位置的確定原則：，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，石門工程量少；，首采區(qū)少遷村或不遷村；；、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；，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；，少壓煤；、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。② 井筒沿井田走向方向的有利位置本井田形狀不規(guī)則，儲量分布不均勻，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲量中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可以使井田走向的井下運(yùn)輸工作量最小，運(yùn)輸費(fèi)用最小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力小。有利于礦井初期開采的井筒位置設(shè)計(jì)應(yīng)減少初期工程量，使礦井盡快達(dá)產(chǎn)，盡快獲得經(jīng)濟(jì)效益，所以井筒布置在第一水平的位置最優(yōu)。⑤ 盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護(hù)煤柱。將井筒建設(shè)在工業(yè)場地內(nèi)，工業(yè)場地保護(hù)煤柱可以包含井筒保護(hù)煤柱。⑥ 地質(zhì)及水文條件對井筒布置的影響要保證井筒、井底車場及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)使井筒盡量不穿過或少穿過流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦