【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 21 頁(yè) 礦井永久保護(hù)煤柱煤量 要計(jì)算井田可采儲(chǔ)量，首先要確定各種永久煤柱損失。永久煤柱一般是指保護(hù)工業(yè)廣場(chǎng)和井筒的工業(yè)廣場(chǎng)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(hù)地面建筑物、河流、鐵路等而留設(shè)的保護(hù)煤柱等。 1） 井田境界 保護(hù) 煤柱煤量計(jì)算 ： 井田邊界長(zhǎng)度為 29260m，保護(hù)煤柱寬 20m，所以邊界煤柱煤量 ： 292602 010=106t 2） 斷層煤柱煤量計(jì)算 ：斷層保護(hù)煤柱留設(shè) 30m寬， 井田范圍內(nèi)的長(zhǎng)度為 4000m， 煤柱煤量： 400023010＝ 106t 3）大巷保護(hù)煤柱計(jì)算：大巷中心距離為 60m，大巷兩側(cè)的保護(hù)煤柱寬度各為 60m，則大巷保護(hù)煤柱煤量： 100060103=1 06t 4） 井筒保護(hù)煤柱：主、副井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)場(chǎng)地保護(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。 5） 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱煤量計(jì)算： 工業(yè)廣場(chǎng) 占地 面積的取值，依據(jù)設(shè)計(jì)井型大小按 表 231《 工業(yè)廣場(chǎng)占地指標(biāo)》所列數(shù)值的規(guī)定選取。 本礦井井型為 500 萬(wàn)噸 /年，工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為： 500247。1010000＝ 105 m2 設(shè)計(jì)工業(yè)廣場(chǎng)形狀為長(zhǎng)方形，取長(zhǎng)為 410 m， 寬為 610 m，該處煤層傾角 α=11176。 工業(yè)廣場(chǎng)中心處煤 的 埋 藏 深度 H＝ 350m，該處表土層厚 30m，煤厚 10m?；鶐r移動(dòng)角值為： δ＝ γ＝ β=70176。， 松散 層移動(dòng)角 Φ＝ 45176。 矩形外緣加上 20m寬的圍護(hù)帶，煤柱留設(shè)的步驟與計(jì)算方法如下 ： （ 1）確定受保護(hù)面積，開拓平面圖上通過(guò)四個(gè)角分別平行于某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寬的圍護(hù)帶，得受保護(hù)面積 a′b′c′d′ （ 2）確定保護(hù)煤柱邊界：通過(guò)受保護(hù)面積中心作一沿煤層傾斜方向的傾斜刻面Ⅰ Ⅰ ，在這個(gè)刻面上，由維護(hù)帶的邊緣點(diǎn) m、 n，起在表土層以 Φ=45176。劃兩條保護(hù)線，即 m1m n1n2，然后在基巖中于下山和上山方向按上山 移動(dòng)角 γ=70176。和下山移動(dòng)角 β=70176。作保護(hù)線，與煤層相交得 n′點(diǎn)和 k′走向線分別保護(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 Ⅱ —Ⅱ 上，按其走向移動(dòng)角 δ=70176。作保護(hù)線，求得沿走向的煤柱邊界 A′B′和 C′D′，將 n′k′和 A′B′、 C′D′均繪制到平面圖上，即得保護(hù)煤柱邊界 ABCD，煤柱是一個(gè)梯形。如圖 231 所示： 五陽(yáng)二礦 5Mta 新井設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 121 頁(yè) `ⅡⅡⅠⅠⅠⅡθⅠⅡγ βφφα煤層``φφδ δ α——煤層傾角； β——下山移動(dòng)角； γ——上山移動(dòng)角； δ——走向移動(dòng)角 圖 231 工業(yè)廣場(chǎng)煤柱計(jì)算示意 梯形 面積為 S＝ 1/2（ 680＋ 780） 990=105 m2 故工業(yè)場(chǎng)地煤柱煤量為 10510＝ 106t 表 232 各種保護(hù)煤柱損失量表 名稱 單位 /t 井田邊界保護(hù)煤柱 106 斷層保護(hù)煤柱 106 大巷保護(hù)煤柱 106 井筒保護(hù)煤柱 0 工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱 106 合計(jì) 106 五陽(yáng)二礦 5Mt/a 新井設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 121 頁(yè) 礦井可采儲(chǔ)量計(jì)算 礦井可采儲(chǔ)量 CPZZ C ??? )( 式中 Z－礦井可采儲(chǔ)量 Zc－礦 井工業(yè)儲(chǔ)量 P－各種總處煤柱損失之和 C－采區(qū) 回 采率，取 故礦井可采儲(chǔ)量為 ： Z＝（ 710 ） =108t 五陽(yáng)二礦 5Mta 新井設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 121 頁(yè) 3 礦井工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 礦井工作制度 根據(jù) 《 煤炭工業(yè)礦井 設(shè)計(jì)規(guī)范》 相關(guān) 規(guī)定 ，確定 礦井設(shè)計(jì) 年 工作日 為 300d，工作制度采用“三八制”，每天三班作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作八小時(shí)。 礦井 每晝夜凈提升時(shí)間為 14 小時(shí)。 礦井設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定：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(guó)家對(duì)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(jiǎn)單，儲(chǔ)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(chǔ)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(dòng)力來(lái)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(guó)家需求：對(duì)國(guó)家煤炭需求量（包 括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測(cè)是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)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(jì)生產(chǎn)能力 本礦井井田范圍內(nèi)煤層賦存簡(jiǎn)單，地質(zhì)條件好，煤層平均傾角小，屬近水平煤層，適合布置大型礦井。因此，確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 500 萬(wàn) t/a。 礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。 礦井可采儲(chǔ)量 Z、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A 礦井服務(wù)年限 T 三者之間的關(guān)系為： 五陽(yáng)二礦 5Mt/a 新井設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 121 頁(yè) )/( KAZT ?? 式中 T—礦井服 務(wù)年限， a； Z—礦井可采儲(chǔ)量，萬(wàn) t； A—設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬(wàn) t； K—礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 。 確定井型時(shí)需要考慮備用系數(shù)的原因是，礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲(chǔ)備能力，礦井投產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高；局部地質(zhì)條件變化，使儲(chǔ)量減少；有的礦井由于技術(shù)原因，使采出率降低，從而減少了儲(chǔ)量。 該礦井服務(wù)年限為： T =56000/500/ =80 a 同理可以得到第一水平服務(wù)年限為 42a。 根據(jù)后面的井型校核，服務(wù)年限符合要求。 校核儲(chǔ)量條件 按礦井的實(shí)際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井 型進(jìn)行校核： 1）煤層開采能力 井田內(nèi) 有 兩 層煤層可采，總煤厚 10 m。第一層煤厚 5 m，賦存穩(wěn)定，厚度基本無(wú)變化，煤層傾角平均 9176。，地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，根據(jù)礦井生產(chǎn)能力需要布置兩個(gè)工作面同采。 2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 礦井設(shè)計(jì)為特大型礦井，開拓方式為立井多水平開拓。主立井采用多繩摩擦式提升機(jī)帶兩對(duì) 16t 箕斗提升煤炭，工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng) 運(yùn)輸 上山膠帶輸送機(jī)到大巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)到井底煤倉(cāng)，再經(jīng)主立井箕斗提升至地面，運(yùn)輸能力大，自動(dòng)化程度高；副立井采用兩套寬型罐籠運(yùn)輸人員和材料矸石。運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì) 井型的要求。大巷輔助運(yùn)輸采用軌道運(yùn)輸。 3）通風(fēng)安全條件的校核 本礦井為低瓦斯礦井，瓦斯涌出量較低，但煤塵具有爆炸危險(xiǎn)，煤炭有自然發(fā)火傾向，發(fā)火期 3~6 個(gè)月。礦井采用中央分列式通風(fēng)， 主、副井 進(jìn)風(fēng)，在井田上部邊界開有回風(fēng)大巷 與風(fēng)井相連 用作回風(fēng)，工作面采用后退式 U 型通風(fēng)。 4）礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限相適應(yīng)，才能獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益?！睹禾抗I(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》給出了井型和服務(wù)年限的對(duì)應(yīng)要求，見(jiàn)表 321。 五陽(yáng)二礦 5Mta 新井設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 共 121 頁(yè) 表 321 礦井及 第一 水平 設(shè)計(jì) 服務(wù)年限 下限 表 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（ Mt/a） 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限（ a） 第一 開采 水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 /a 煤層傾角 0176。~25176。 煤層傾角 25176。~45176。 煤層傾角 45176。~90176。 及以上 70 35 ~ 60 30 ~ 50 25 20 25 ~ 40 20 15 15 五陽(yáng)二礦 5Mt/a 新井設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 121 頁(yè) 4 井田開拓 井田開拓的基本問(wèn)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系列巷道進(jìn)入煤體，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)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、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對(duì)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(wèn)題，具體有下列幾個(gè)問(wèn)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(chǎng)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(chǎng)； 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(wèn)題，需根據(jù)國(guó)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的方案。在解決開拓問(wèn)題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則： 1）貫徹執(zhí)行國(guó)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(jiǎn)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(guó)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(guó)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(dòng)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，以及其它有益礦物的綜合開采。 井筒形式、數(shù)量及位置 井筒形式和數(shù)量的確定 五陽(yáng)二礦 5Mta 新井設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 121 頁(yè) 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡(jiǎn)單，斜井次之，立井最復(fù)雜。 平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，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(chǎng)地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)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(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場(chǎng)及硐室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延伸施工方便，對(duì)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，人員可迅速?gòu)木渤冯x。缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)輔助提升能力少，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng) 、阻力大、管線長(zhǎng)度大；斜井井筒通過(guò)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，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對(duì)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(duì)深井開拓極為有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時(shí)，立井井筒比斜井容易施工；對(duì)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。 結(jié)合本礦實(shí)際條件， 設(shè)主副井筒各一個(gè)， 主井主要用來(lái)提升煤炭，副井用來(lái)運(yùn)送人員、材料、矸石， 主副井進(jìn)風(fēng)， 在井田邊界布置一個(gè)立風(fēng)井回風(fēng)。 工業(yè)廣場(chǎng)位置的確定 工業(yè)場(chǎng)地的位置選擇在主、副井井口 附近 ， 大致位于礦井儲(chǔ)量中心附近 。 工業(yè)廣場(chǎng)的形狀和面積：根據(jù)表 231 所列工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)，確定工業(yè)場(chǎng)地的占地面積為 25 公頃，形狀為矩形，長(zhǎng)為 610m，寬為 410m。 開采水平的確定 本礦井內(nèi)煤層標(biāo)高從 390m到 870 m，垂直高度約為 480 m。煤層平均傾角 9176。同時(shí)本礦地質(zhì)條件復(fù) 雜， 局部地區(qū)傾角大于 12176。，不適宜采用帶區(qū)布置 ，所以決定采用采五陽(yáng)二礦 5Mt/a 新井設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 121 頁(yè) 區(qū)布置方式。開采水平可以劃分為兩個(gè)或三個(gè)：兩水平劃分時(shí)， 標(biāo)高 分別為 610 水平和390 水平；三個(gè)水平時(shí)分別為 720 水平、 610 水平和 390 水平。 主要開拓巷道 1）運(yùn)輸大巷的布置 由于本井田 兩 層煤總厚度達(dá) 10m，煤層 有自然發(fā)火危險(xiǎn) ，階段服務(wù)年限長(zhǎng)， 如采用煤層大巷，則維護(hù)困難，維護(hù)費(fèi)用高，影響礦井正常生產(chǎn)；煤柱回收困難，資源損失量大；煤層一旦發(fā)火就必須封閉大巷，導(dǎo)致礦井停產(chǎn)，而且因煤柱受采動(dòng)影響破壞，密閉效果不好，處理火災(zāi)困難。 因此 運(yùn)輸大巷 采用巖石大巷， 大巷布置在最下部煤層底板下方 20 m處的巖層中。其優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用低， 對(duì)預(yù)防火災(zāi)及安全生產(chǎn)有利， 巷道施工 可以按照 要求保持一定方向和坡度，同時(shí)便于設(shè)置煤倉(cāng)。 2）井底車場(chǎng)將為整個(gè)礦井服務(wù)，服務(wù)年限長(zhǎng)，故需要布置在煤層底板較堅(jiān)硬的巖層中。 礦井開拓延伸方案及階段劃分 1）礦井開拓延伸方案 本礦井開拓延伸可以考慮以下兩種方案 立井延