【導讀】本設計包括兩個部分：一般部分和專題部分。采煤方法、井下運輸、礦井提升、礦井通風與安全和礦井主要經(jīng)濟技術指標。林南倉井田，位于河北省玉田縣林南倉附近。礦井東西長約為7000m，南北寬約為。井田內(nèi)的可采煤層為9煤、12煤，其中主采為9煤，該煤層。賦存穩(wěn)定，平均厚度。傾角平均為20°，為緩斜厚煤層。³108噸，可采儲量³108噸。礦井最大涌水量為1170m3/h，相對瓦斯涌出量。³d，屬于低瓦斯礦井，煤層有煤塵爆炸危險性和自然發(fā)火現(xiàn)象。林南倉礦年設計生產(chǎn)能力120萬t/a，服務年限年。采用立井三水平開拓，第一水平標高-450m，第二水平標高-750m，第三水平標高-900m。壁綜合機械化采煤法。式電機車牽引3t固定式礦車運輸。礦井的通風方式采用中央邊界式通風。專題部分為深部開采礦壓與支護技術研究。最后指出該領域里令人關注的力學問題。區(qū)接續(xù)，實現(xiàn)了效益最大化。

　　

【正文】 開發(fā)。井田劃分的范圍，儲量，煤層賦存及開采條件應與礦井生產(chǎn)能力相適應。對于現(xiàn)代化大型礦井，要求井 田有足夠儲量和合理服務年限，生產(chǎn)能力小的礦井可小些。同時考慮到礦井發(fā)展余地，井田范圍應適當?shù)膭澋拇笮１驹O計生產(chǎn)能力為 120 萬 t/a,屬于大型礦井。因此在劃分井田范圍時，應與該生產(chǎn)能力相適應。 ⑵ 保證井田有合理的尺寸。通常情況下，為合理安排井下生產(chǎn)，井田走向長度應大于傾斜長度。如井田長度過短，則難以保證礦井各個開采水平有足夠的儲量和合理的服務年限。造成礦井接替緊張。井田走向長度過長，又會給礦井通風，井下運輸帶來不便。根據(jù)實際地質(zhì)情況，并參照我國煤礦的實踐經(jīng)驗，選擇一個合理的尺寸。 ⑶ 合理劃分礦井開采范圍，處 理相鄰礦井關系。劃分礦井邊界時，通常把煤層傾角不大，沿傾斜延展很寬的煤田，分成淺部和深部兩部分。一般應先淺后深，先易后難，分別開發(fā)建井，以節(jié)約初期投資。 ⑷ 選擇好井口與工業(yè)廣場位置。 劃分應考慮井筒與工業(yè)廣場位置的選擇，使有利于井田開拓和采區(qū)布置，有利于礦井建設施工和工業(yè)場地布置。 井田境界確定 根據(jù)埋深及井田構(gòu)造情況，本礦井井田境界確定如下： 根據(jù)以上確定的井田境界， 林南倉井田西部以 11 號勘探線為界，其余均為自然露頭。該礦地處平原，地面標高 +6米左右， 井田走向長 7千米，傾向?qū)? 千米，面積 S為 平方千米 。 井田工業(yè)儲量的計算 井田地質(zhì)儲量 井田儲量的計算公式： Z=SMγ /cosα （ 221） 式中 α — 煤層傾角 ,（186。） γ — 煤容重 , t/m3 M— 煤層的總厚度 , m 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 23頁 共 155頁 S— 井田面積 ,㎡ 所以 Z=179。 107179。 179。 176。 =179。 108噸 工業(yè)儲量的確定 本井田內(nèi)考慮到煤 煤 煤 11 絕大部分不可采， 目前情況下，暫定煤 煤12 為可采煤層，而這兩層煤的厚度分別為 。 所以工業(yè)儲量為 Zc ＝ 179。 107179。（ 179。 +179。 ） /cos20176。 ＝ 179。 108噸 井田可采儲量 永久煤柱煤量 要計算井田可采儲量，首先要確定各種永久煤柱損失。永久煤柱一般是指保護工 業(yè)廣場和井筒的工業(yè)廣場煤柱，井田境界和大斷層兩側(cè)的井田境界煤柱和斷層煤柱，以及保護地面建筑物、河流、鐵路等而留設的保護煤柱等。 ⑴ 工業(yè)廣場保護煤柱 受保護面積邊界是由受保護建筑物和主要井筒的邊界向外加上一部分備用量即維護帶確定的。受保護建筑物邊界一般不是直接以被保護建筑物的外邊界為準，而是取平行于煤層走向或傾斜方向的與受保護建筑物外緣相連的直線所圍成的面積，作為受保護建筑物的邊界。 地面建筑物和主要井筒的保護煤柱是從受保護的邊界起，按基巖移動角β、γ和δ及表土層移動角 216。所做的保護平面與煤層的交線來確定。煤 層群開采時，應采用重復采動條件下的移動角值。 基巖移動角和表土層移動角如圖 231 所示。 δδβγΦΦΦΦ 圖 231 巖層移動角示意圖 林南倉礦 120萬 t新井設計 第 24頁 共 155頁 安全煤柱的留設與計算一般用垂直斷面法求得。 煤柱的留設的計算方法與步驟如下： a．確定受保護面積 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 寬的維護帶，得受保護面積 aˊ bˊ cˊ dˊ。 ⅡⅡ斷面ⅠⅠ斷面ⅡⅡⅠⅠ建筑物的長軸方向θ煤層圍護帶αφγφ φ φβ δ δ 圖 232 用垂直斷面法確定建筑物下安全煤柱 b．確定受保護煤柱 通過受保護面積中心作一沿煤層傾斜剖面 1 在這個剖面上，由維護帶的邊緣點 m1，n1起在表土層以Φ =45186。劃兩條保護線，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 =59186。作保護線，與煤層相交得 nˊ和 kˊ，則通過nˊ和 kˊ的走向線分別為保護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。作保護線，得沿走向的煤柱邊界 Aˊ Bˊ和 Cˊ Dˊ，將 nˊ kˊ和 Aˊ Bˊ， Cˊ Dˊ均繪制在平面圖上，即得保護煤柱邊界 ABCD。煤柱是一個梯形。 c．煤柱煤量計算 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 25頁 共 155頁 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)設計井型大小按《煤礦設計規(guī)范 》 中《煤礦工業(yè)廣場占地指標》所列數(shù)值的規(guī)定選取。 表 231 工業(yè)廣場占地指標表 井型（萬噸 /年） 指標（公頃 /10萬噸） 400～ 600 ～ 240～ 300 ～ 120～ 180 ～ 45～ 90 ～ 注：指標中小井取大值，大井取小值 本礦井井型為 120萬噸 /年，工業(yè)廣場占地面積為： 120247。 10179。 179。 10000179。 ＝ 179。 105 m2 設計工業(yè)廣場形狀為長方形，長為 400 m, 寬為 300m。礦井的表土層厚度為 90 米，煤層平均傾角 20186。，δ =γ =75186。，則β =59186。，ɑ =20186。，沖擊層移動角Φ＝ 45186。，圍護帶寬度為 20m。 經(jīng)計算得： 梯形高度 h=550m 梯形上底 AB=630m 梯形下底 CD=720m 得 S 底 =1/2179。（ 630+720）179。 550= 萬 m2 工業(yè)廣場保護煤柱煤量 = 梯形面積179。煤層平均厚度179。煤層平均密度 所以 9煤層工業(yè)場地煤柱量＝ 179。 105179。 179。 ＝ 179。 106t 12 煤層工業(yè)場地煤柱量＝ 179。 105179。 179。 ＝ 179。 106t 故 總 工業(yè)場地煤柱量＝ 179。 106t ㈡ 斷層保護煤柱 根據(jù)《采礦工程設計手冊》，為保護礦井的安全生產(chǎn)， 本井田無特大的斷層，只有一些較小斷層，所有斷層長度總為 2020m， 斷層兩側(cè)各留設 30m 的保護煤柱。 斷層保護煤柱煤量＝ 斷層長度179。煤柱寬度179。煤層厚度179。煤的平均密度 ： 故 斷層保護煤柱煤量＝ 2020179。 30179。 2179。（ +）179。 =179。 106t 林南倉礦 120萬 t新井設計 第 26頁 共 155頁 ㈢ 邊界保護煤柱 根據(jù)井田邊界的地質(zhì)情況，井田邊界防水安全煤柱為 25m，防水煤柱約長為 10750m,則留設井田邊界防水安全煤柱的儲量為： 邊界保護煤柱煤量＝ 10750179。 25179。（ +）179。 =179。 106t 礦井可采儲量計算 礦井可采儲量的計算公式為： Z＝（ Zc－ P） C （ 231） 式中 Z— 礦井可采儲量 Zc— 礦井工業(yè)儲量 P— 各種永久煤柱煤量損失之和 C— 采區(qū)回采率，厚煤層不低于 ，中厚煤層不低于 ，薄煤層不低于 Z＝（ 179。 108－ 179。 108）179。 80%＝ 179。 108 t 所以設計礦井可采儲量為 179。 108 t。 礦井儲量匯總表 礦井各種儲量以及分煤層、分水平的儲量編入礦井儲量匯總表，見表 232。 表 232 礦井儲量匯總表 煤層 名稱 水平 序號 工業(yè)儲量／ 104 t 永久煤柱損失／ 104 t 可采儲量 境界 煤柱 斷層 煤柱 工業(yè)廣場煤柱 其他 煤柱 煤 9 一水平 二水平 三水平 煤 12 一水平 二水平 三水平 總計 15313 434 139 505 200 13329 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 27頁 共 155頁 3 礦井工作制度和設計生產(chǎn)能力 礦井工作制度 《設計規(guī)范》規(guī)定：“礦井設計生產(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 16 h?！币虼?，設計時按礦井年工作日 330 d，每天 4 班作業(yè)，每天提升 能力為 16小時設計。 隨著社會進步和勞動制度改革，目前綜采多采用四六制，每班工作六小時，三班出煤一班檢修，以縮短煤礦工人的輔助勞動時間，以減輕工人的勞動強度。所以本礦井計劃采用“四六”工作制度。 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 對于儲量豐富，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層生產(chǎn)能力大，開采技術條件好的礦區(qū)宜建設大型礦井。 當煤層賦存深，表土層厚，沖積層含水豐富，井筒需要特殊施工時，為擴大開采范圍降低噸煤成本，建設大型礦井較為合理。 對煤層生產(chǎn)能力大，地形地貌復雜的礦區(qū)，工業(yè)廣場不易選擇和布置，為避免過 多的地面工程，井型應當定大一些， 儲量不豐富，煤層生產(chǎn)能力不大，或為薄煤層，或地質(zhì)構(gòu)造復雜，或有煤與瓦斯突出危險，宜建中小礦井。 由于本 礦井煤層賦存較深，表土層較厚，且儲量豐富，沒有煤與瓦斯突出危險。 因此，可以設計為大型礦井。 綜合考慮各方面因素，初步確定本礦井的設計生產(chǎn)能力為 120 萬噸 /年。 ⑴ 校核礦井煤層的開采能力是否滿足設計生產(chǎn)能力的要求 礦井的開采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力，本礦井計劃用一個采區(qū)的一個高產(chǎn)、高效工作面保證全礦井的產(chǎn)量。主采煤層厚度 ，工作面長度 180 m，采煤機截深 ，每天進 6 刀，一年 330 d ,工作面回采率 95% ，則 綜采面的生產(chǎn)能力為： 180179。 179。 179。 6179。 330179。 179。 95%＝ 萬噸 120 萬噸 故能夠滿足礦井設計生產(chǎn)能力的要求。 ⑵ 校核各種輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力 根據(jù)后面礦井運輸提升部分的設計可知，礦井的各種輔助運輸能力都能滿足礦井生林南倉礦 120萬 t新井設計 第 28頁 共 155頁 產(chǎn)能力的要求。 ⑶ 校核儲量條件 礦井的設計生產(chǎn)能力應與礦井儲量相適應，以保證礦井有合理的服務年限。新建礦井及水平 服務年限見表 321。 表 321 礦井及水平服務年限表 礦井設計生產(chǎn) 能力（ Mt/a） 礦井設計服務 年限（ a） 第一水平設計服務年限 /a 煤層傾角 0176。 ～ 25176。 煤層傾角 25176。 ～ 45176。 煤層傾角 45176。 ～ 90176。 70 35 ～ 60 30 ～ 50 25 20 15 ～ 40 20 15 15 礦井服務年限可用下式計算： T = Z/AK （ 321） 式中 T— 礦井設計服務年限， a Z— 礦井可采儲量，萬 t A— 礦井設計生產(chǎn)能力，萬 t/a K— 儲量備用系數(shù)，這里取 對于本礦井 T = 179。 108 /（ 179。 106179。 ） = a 同理可計算出第一水平的服務年限為 a。 設計規(guī)范規(guī)定： 120萬 t/a 大型礦井的服務年限不小于 60a，開采傾角 0～ 25186。煤層的礦井，第一水平服務年限不小于 30a。 經(jīng)校核 儲量條件滿足設計生產(chǎn)能力的要求。 ⑷ 校核安全條件 本礦井瓦斯涌出量較小，全礦井瓦斯相對涌出量為 ～ ，為低瓦斯礦井。煤塵爆炸指數(shù)為 %，具有強大的爆炸性，隨著開采深部的增加，煤層爆炸性增強。初個別區(qū)域外，煤層均屬容易自然發(fā)火的煤層，其發(fā)火期短，屬于 I 級自然發(fā)火礦井。煤與瓦斯突出及沖擊地壓危險性小。涌水量很大。根據(jù)以上條件，本礦采華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 29頁 共 155頁 用中央邊界式通風，工作面采用 U 型通風。在副井中鋪設四趟排水管道可滿足排水的要求。煤自燃的預防， 可在開拓、回采工藝、巷道布置、監(jiān)測等方面來采取措施。 綜上所述，本礦井的設計生產(chǎn)能力為 120 萬噸 /年。 林南倉礦 120萬 t新井設計 第 30頁 共 155