【正文】 下，因此按 550 m 等高線計(jì)算儲(chǔ)量。 表 22 500m和 550m水平儲(chǔ)量表 550 水平以下面積 (m2) 550 以下儲(chǔ)量 (t) 550 水平儲(chǔ)量 (t) 礦井可采儲(chǔ)量 （ 1） 井田煤柱可按下列公式計(jì)算 Zi=LbMR () 其中： Z——邊界煤柱損失量； L——邊界長(zhǎng)度； b——邊界寬度； m M——煤層厚度；平均 m R——煤的容重； t/m3 ○ 1 露頭煤柱損失： Z1=100/cos45176。5353= 萬 t 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 ○ 2 斷層落差與應(yīng)該留設(shè)煤柱寬度的關(guān)系見表 23 表 23 斷層留設(shè)煤柱表 斷層落差（ m） 20 2050 50 應(yīng)該留設(shè)煤柱寬度（ m） 不留 35 50 故各斷層的煤柱損失量為： 斷層煤柱： Z4=4450250= 萬 t ○ 3 井田東、南兩側(cè)是人為劃定的邊界留設(shè) 25 m 的煤柱即可滿足生產(chǎn)要求。 ○ 4 人為劃定邊界煤柱： Z5=670025= 萬 t （ 2）工業(yè)廣場(chǎng)煤柱 根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》第 522 條規(guī)定：工業(yè)廣場(chǎng)的面積為 平方公頃/10 萬噸。本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 150 萬 t/ 年，所以取工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為425m425m 的正方形。煤層的平均傾角為 14 度，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。工業(yè)廣場(chǎng)按 Ⅱ 級(jí)保護(hù)留維護(hù)帶，寬度為 15m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角見表 24 表 24 巖層移動(dòng)角 煤層傾角 (176。) 煤層厚度（ m） 沖擊層厚度（ m） Ф(176。) δ(176。) γ(176。) β(176。) 14 32 45 77 75 65 由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖 23 所示的工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的尺寸。 下圖可量得壓煤面積為 ㎡ ，工業(yè)廣場(chǎng)的煤柱損失可用公式計(jì)算： Zi=SMR () 式 中： Zi——工業(yè)廣場(chǎng)煤柱量； S ——工業(yè)廣場(chǎng)壓煤面積， ㎡； M ——煤層厚度， m； R ——煤的容重； 則： Zi= = 萬 t 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 圖 23 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 （ 3）由以上計(jì)算可得井田的永久煤柱損失量 Z， Z=Z1+Z2+Z3+Z4+Z5+Zi Z=+++ = 萬噸 （ 4） 可采儲(chǔ)量的計(jì)算； 礦井可采儲(chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的可以采出的儲(chǔ)量，可按下式計(jì)算： Zk = （ ZgP） C （ ） 式中： Zk——礦井可采儲(chǔ)量，萬 t； P——保護(hù)工業(yè)場(chǎng)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，厚煤層不小于 ；中厚煤層不小于 ；薄煤層不小于 ；地方小煤礦不小于 。本礦為厚煤層，采出率取 。 則，礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量： Zk =（ ） = 萬 t。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度 按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定，確定礦井設(shè)計(jì)年工作日為 330天，工作制度采用 “三八制 ”，每天三班作業(yè)（兩班生產(chǎn)，一班檢修），每班工作8 小時(shí)。礦井每晝夜凈提升時(shí)間為 16 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)?？梢罁?jù)以下條件： （ 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 因?yàn)楸揪飪?chǔ)量豐富，主采煤層賦存條件簡(jiǎn)單，井田內(nèi)部?jī)H有較大斷層，小斷層較少，比較合適布置大型礦井，經(jīng)校核后確定本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 150萬噸 /年。 礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與所設(shè)計(jì)井型相適應(yīng)。 礦井可采儲(chǔ)量 Zk、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： T=ZK/（ AK） （ ） 式中 : T——礦井服務(wù)年 限， a； Zk——礦井可采儲(chǔ)量，萬 t； A——設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 ,萬 t； K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 ； 則，礦井服務(wù)年限為： T=（ 150） = a。 井型校核 下面通過對(duì)設(shè)計(jì)煤層開采能力、輔助生產(chǎn)能力、儲(chǔ)量條件及安全條件等因素對(duì)井型加以校核。 （ 1） 礦井開采能力校核 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 崔莊煤礦礦區(qū) 3 煤層為厚煤層，煤層平均傾角為 14 度，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，賦存較為穩(wěn)定，可以布置一個(gè)綜放工作面，或兩個(gè)綜采面以保產(chǎn)。 （ 2） 輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 本礦井為大型礦井，開拓方式為立 井開拓，主井提升容器為兩對(duì) 12 噸底卸式提升箕斗，提升能力可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求，工作面生產(chǎn)原煤一律用帶式輸送機(jī)運(yùn)到采區(qū)煤倉(cāng)，運(yùn)輸能力很大，自動(dòng)化程度很高，原煤外運(yùn)不成問題。輔助運(yùn)輸采用罐籠，同時(shí)本設(shè)計(jì)的井底車場(chǎng)調(diào)車方便，通過能力大，滿足矸石、材料及人員的調(diào)動(dòng)要求。所以輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全能夠滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。 （ 3） 通風(fēng)安全條件的校核 本礦井煤塵具有爆炸性瓦斯含量低，屬于低瓦斯礦井，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。礦井通風(fēng)采用混合式通風(fēng)，有專門的風(fēng)井回風(fēng)，可以滿足通風(fēng)的要求。本井田內(nèi)存在的斷層，目前已經(jīng)查到且不導(dǎo)水 ，不會(huì)影響采煤工作。所以各項(xiàng)安全條件均可以得到保證，不會(huì)影響礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。 （ 4） 儲(chǔ)量條件校核 井田的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)于礦井的可采儲(chǔ)量相適應(yīng)，以保證礦井有足夠的服務(wù)年限。通過上面計(jì)算能夠滿足礦井的服務(wù)年限。 （ 5） 第一水平服務(wù)年限校核 由本設(shè)計(jì)第四章井田開拓可知，第一水平為 550m，可采儲(chǔ)量大約占總可采儲(chǔ)量的一半 ,結(jié)合本礦井的實(shí)際情況，確定第一水平的可采儲(chǔ)量為 萬噸。第一水平的服務(wù)年限的計(jì)算公式為： T1=(150) = 礦井的服務(wù)年限和第一水平的服務(wù)年限應(yīng)滿足表 3。 表 3 礦井服務(wù)年限表 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（萬噸 /a） 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限（ a） 第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 /a 煤層傾角 25176。 25176。～ 45176。 45176。 600 及以上 70 35 300500 60 30 120240 50 25 20 15 4590 40 20 15 15 由上表可知，設(shè)計(jì)礦井完全滿足《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 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題，具體有下列幾個(gè)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(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。 確定井筒形式、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(jiǎn)單，斜井次之 ，立井最復(fù)雜。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 表 41 井筒形式比較 井筒形式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用條件 平硐 1 運(yùn)輸環(huán)節(jié)和設(shè)備少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低。 2 工業(yè)設(shè)施簡(jiǎn)單。 3 井巷工程量少，省去排水設(shè)備，大大減少了排水費(fèi)用。 4 施工條件好，掘進(jìn)速度快，加快建井工期。5 煤炭損失少。 受地形影響特別大 有足夠儲(chǔ)量的山嶺地帶 斜井 與立井相比： 1 井筒施工工藝、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。 2 地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場(chǎng)簡(jiǎn)單、延深方便。 3 主提升膠帶化有相當(dāng)大提升能力。能滿足特大型礦井的提升需要。 4 斜井井筒可作為安全出口。 與立井相比： 1 井筒長(zhǎng)，輔助提升能力小，提升深度有限。 2 通風(fēng)線路長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大。 3 斜井井筒通過富含水層，流沙層施工復(fù)雜。 井田內(nèi)煤層埋藏不深，表 土 層 不厚，水文地質(zhì) 條 件 簡(jiǎn)單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和 傾 斜 煤層。 立井 1 不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質(zhì)等自然條件限制。 2 井筒短，提升速度快，對(duì)輔助提升特別有利。 3 當(dāng)表土層為富含水層的沖積層或流沙層時(shí)，井筒容易施工。 4 井筒通風(fēng)斷面大，能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風(fēng)量的要求。 1 井筒施工技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備多，要求有 較高的技術(shù)水平。 2 井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基建投資大。 對(duì)不利于平硐和斜井的地形地質(zhì)條件都可考慮立井。 （ 2）井筒位置的確定 ○ 1 有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門工程量少； ○ 2 有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村； ○ 3 井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡； ○ 4 井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖 層； ○ 5 工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形，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； ○ 6 工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地，少壓煤；距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 ○ 7 井筒位置的確定：由于井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地勢(shì)平坦，井筒布置在井田儲(chǔ)量的中央即可。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁