【正文】 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(dòng)角 β、γ 和δ 及表土層移動(dòng)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(shí)，應(yīng)采用重復(fù)采動(dòng)條件下的移動(dòng)角值?；鶐r移動(dòng)角和表土層移動(dòng)角如圖 231 所示。林南倉礦 120 萬 t 新井設(shè)計(jì)第 24 頁 共 159 頁δδβγ ΦΦΦΦ圖 231 巖層移動(dòng)角示意圖安全煤柱的留設(shè)與計(jì)算一般用垂直斷面法求得。煤柱的留設(shè)的計(jì)算方法與步驟如下：a．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(gè)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。 Ⅱ Ⅱ 斷 面Ⅰ Ⅰ 斷 面Ⅱ Ⅱ ⅠⅠ 建 筑 物 的 長 軸 方 向θ煤 層圍 護(hù) 帶αφγ φ 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(hù)煤柱華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 25 頁 共 159 頁通過受保護(hù)面積中心作一沿煤層傾斜剖面 1 在這個(gè)剖面上，由維護(hù)帶的邊緣點(diǎn)m1， n1起在表土層以 Φ=45186。 劃兩條保護(hù)線，即 m1m2，n 121n2。然后在基巖中在下山和上山方向按上山移動(dòng)角 γ=75186。 和下山移動(dòng)角 β=59186。 作保護(hù)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(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(dòng)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(gè)梯形。c．煤柱煤量計(jì)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(jì)井型大小按《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范》中《煤礦工業(yè)廣場占地指標(biāo)》所列數(shù)值的規(guī)定選取。表 231 工業(yè)廣場占地指標(biāo)表井型（萬噸/年） 指標(biāo)（公頃/10 萬噸）400～600 ～240～300 ～120～180 ～45～90 ～注：指標(biāo)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。1010000＝10 5 m2設(shè)計(jì)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(dòng)角 Φ＝45186。，圍護(hù)帶寬度為 20m。經(jīng)計(jì)算得：梯形高度 h=550m梯形上底 AB=630m梯形下底 CD=720m得 S 底 =1/2（630+720）550= 萬 m2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 林南倉礦 120 萬 t 新井設(shè)計(jì)第 26 頁 共 159 頁所以 9 煤層工業(yè)場地煤柱量＝10 5＝10 6t12 煤層工業(yè)場地煤柱量＝10 5＝10 6t故 總工業(yè)場地煤柱量＝10 6t㈡ 斷層保護(hù)煤柱根據(jù)《采礦工程設(shè)計(jì)手冊》 ，為保護(hù)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 2022m，斷層兩側(cè)各留設(shè) 30m 的保護(hù)煤柱。斷層保護(hù)煤柱煤量＝斷層長度煤柱寬度煤層厚度煤的平均密度：故 斷層保護(hù)煤柱煤量＝2022302（+）=10 6t㈢ 邊界保護(hù)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(shè)井田邊界防水安全煤柱的儲(chǔ)量為：邊界保護(hù)煤柱煤量＝1075025（+）=10 6t 礦井可采儲(chǔ)量計(jì)算礦井可采儲(chǔ)量的計(jì)算公式為： Z＝（Zc－P）C （231）式中 Z—礦井可采儲(chǔ)量 Zc—礦井工業(yè)儲(chǔ)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＝（10 8－10 8）80%＝10 8 t所以設(shè)計(jì)礦井可采儲(chǔ)量為 108 t。 礦井儲(chǔ)量匯總表礦井各種儲(chǔ)量以及分煤層、分水平的儲(chǔ)量編入礦井儲(chǔ)量匯總表，見表 232。表 232 礦井儲(chǔ)量匯總表永久煤柱損失／10 4 t煤層名稱水平序號(hào)工業(yè)儲(chǔ)量／10 4 t境界煤柱斷層煤柱工業(yè)廣場煤柱其他煤柱可采儲(chǔ)量華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 27 頁 共 159 頁一水平 二水平 9三水平 一水平 二水平 12三水平 總計(jì) 15313 434 139 505 200 133293 礦井工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 礦井工作制度《設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按工作日 330 d 計(jì)算。每天 4 班作業(yè)，每天凈提升時(shí)間為 16 h。 ”因此，設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)設(shè)計(jì)。隨著社會(huì)進(jìn)步和勞動(dòng)制度改革，目前綜采多采用四六制，每班工作六小時(shí)，三班出煤一班檢修，以縮短煤礦工人的輔助勞動(dòng)時(shí)間，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。所以本礦井計(jì)劃采用“四六”工作制度。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限對(duì)于儲(chǔ)量豐富，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層生產(chǎn)能力大，開采技術(shù)條件好的礦區(qū)宜建設(shè)大型礦井。 當(dāng)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(shí)，為擴(kuò)大開采范圍降低噸煤成本，建設(shè)大型礦井較為合理。 對(duì)煤層生產(chǎn)能力大，地形地貌復(fù)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(yīng)當(dāng)定大一些， 儲(chǔ)量不豐富，煤層生產(chǎn)能力不大，或?yàn)楸∶簩?，或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，或有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，宜建中小礦井。 由于本礦井煤層賦存較深，表土層較厚，且儲(chǔ)量豐富，沒有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)。因此，可以設(shè)計(jì)為大型礦井。 綜合考慮各方面因素，初步確定本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 120 萬噸/年。林南倉礦 120 萬 t 新井設(shè)計(jì)第 28 頁 共 159 頁 ⑴ 校核礦井煤層的開采能力是否滿足設(shè)計(jì)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(jì)劃用一個(gè)采區(qū)的一個(gè)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(jī)截深 ，每天進(jìn) 6 刀，一年 330 d ,工作面回采率 95% ，則 綜采面的生產(chǎn)能力為：180633095%＝ 萬噸 120 萬噸故能夠滿足礦井設(shè)計(jì)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(yùn)輸提升部分的設(shè)計(jì)可知，礦井的各種輔助運(yùn)輸能力都能滿足礦井生產(chǎn)能力的要求。⑶ 校核儲(chǔ)量條件 礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井儲(chǔ)量相適應(yīng)，以保證礦井有合理的服務(wù)年限。新建礦井及水平服務(wù)年限見表 321。表 321 礦井及水平服務(wù)年限表第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限/a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）煤層傾角0176。～25176。煤層傾角25176?！?5176。煤層傾角45176?！?0176。 及以上 70 35～ 60 30～ 50 25 20 15～ 40 20 15 15 礦井服務(wù)年限可用下式計(jì)算： T = Z/AK （321）式中 T—礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，a Z—礦井可采儲(chǔ)量，萬 t A—礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬 t/a K—儲(chǔ)量備用系數(shù)，這里取 對(duì)于本礦井T = 108 /（10 6）= a華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 29 頁 共 159 頁同理可計(jì)算出第一水平的服務(wù)年限為 a。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：120 萬 t/a 大型礦井的服務(wù)年限不小于 60a，開采傾角 0～25186。 煤層的礦井，第一水平服務(wù)年限不小于 30a。經(jīng)校核儲(chǔ)量條件滿足設(shè)計(jì)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(duì)涌出量為 ～ 3/t，為低瓦斯礦井。煤塵爆炸指數(shù)為 %，具有強(qiáng)大的爆炸性，隨著開采深部的增加，煤層爆炸性增強(qiáng)。初個(gè)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(jí)自然發(fā)火礦井。煤與瓦斯突出及沖擊地壓危險(xiǎn)性小。涌水量很大。根據(jù)以上條件，本礦采用中央邊界式通風(fēng)，工作面采用 U 型通風(fēng)。在副井中鋪設(shè)四趟排水管道可滿足排水的要求。煤自燃的預(yù)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(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 120 萬噸/年。林南倉礦 120 萬 t 新井設(shè)計(jì)第 30 頁 共 159 頁4 井田開拓 井田開拓的基本問題 確定井筒的形式、數(shù)目、配置⑴ 井筒形式選擇的一般標(biāo)準(zhǔn) 煤層賦存和地形等條件具有平硐開拓條件時(shí)，應(yīng)首先考慮采用平硐開拓。當(dāng)平硐以上煤層垂高或斜長過大時(shí)，多開地面出口有利時(shí)，可采用階梯平硐開拓。 對(duì)于煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡單的緩傾斜、傾斜煤層，應(yīng)盡量采用斜井開拓。各種提升方式的斜井井筒傾角一般規(guī)定如下： 串車提升 ≤25176。 箕斗提升 2535176。 輸送機(jī) ≤16176。 對(duì)于有條件的礦井，在急需煤炭地區(qū)，其淺部可采用片盤斜井開拓，提前出煤，由小到大，然后集中斜井開拓。片盤斜井可一個(gè)片盤生產(chǎn)，一個(gè)片盤準(zhǔn)備。 采用立井開拓的一般條件為： ① 煤層賦存較深或沖積層較厚時(shí)； ② 水文地質(zhì)條件復(fù)雜，井筒需要特殊施工時(shí)； ③ 多水平開拓的急傾斜煤層； ④ 其他井筒形式無法開拓的條件。 根據(jù)井田特點(diǎn)，結(jié)合地面布置，采用單一的開拓方式不能滿足通風(fēng)、安全生產(chǎn)、提升、運(yùn)輸時(shí)或單一開拓不合理時(shí)，可采用平硐—立井、平硐—斜井、斜井—立井等綜合開拓方式。 第一水平采用立井開拓的大中型礦井，其延深方式可采用延深井筒方法開拓深部水平，或采用膠帶輸送機(jī)暗斜井和至延深副井的開拓方式。當(dāng)條件受限制時(shí)，主副井華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 31 頁 共 159 頁不能直接延深時(shí)，也可采用暗立井延深開拓方式。 大型礦井采用立井多水平開拓，而第二水平采用暗斜井延深時(shí)，暗斜井井筒個(gè)數(shù)、主副暗斜井的提升能力，以及通風(fēng)安全等條件均應(yīng)作詳細(xì)計(jì)算，避免出現(xiàn)暗斜井能力不足，要特別注意副井提升能力的校核。 采用立井多水平開拓時(shí)，為避免出現(xiàn)多段提升，增加生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不宜多次采用暗斜井延深，避免增加設(shè)備占用量，增加投資費(fèi)用。⑵ 本礦井的井筒形式 由于林南倉礦井煤層埋藏較深，沖積層厚度中等，所以，本礦井采用立井多水平開拓方式。⑶ 井筒數(shù)目 采用斜井或立井開拓時(shí)，新建礦井一般要開鑿一對(duì)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(gè)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(shí)，應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。 林南倉礦為新建礦井，且瓦斯涌出量低，綜合考慮后確定布置 1 個(gè)主井、1 個(gè)副井、1 個(gè)風(fēng)井。 確定工業(yè)廣場及井口位置⑴ 工業(yè)廣場及井口位置確定的原則① 對(duì)初期開采有利，即儲(chǔ)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(chǔ)量大致平衡，即井筒應(yīng)位于儲(chǔ)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。 ⑥ 用斜井開拓時(shí)，應(yīng)考慮井筒層位的合理選擇，考慮其經(jīng)濟(jì)技術(shù)的合理性。 林南倉礦工業(yè)廣場和主副井井口布置在井田走向的中央，對(duì)于本礦井井田走向中央也大致是井田儲(chǔ)量中央。林南倉礦 120 萬 t 新井設(shè)計(jì)第 32 頁 共 159 頁⑵ 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(shí)，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(shí)，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(xiǎn)時(shí)，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(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，風(fēng)井設(shè)在井田兩翼上部邊界。 ④ 采用分區(qū)式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，回風(fēng)井設(shè)在各采區(qū)的上部邊界。根據(jù)林南倉礦的生產(chǎn)實(shí)際：產(chǎn)量為 120 萬噸/年，走向不太長。為保證井下生產(chǎn)時(shí)有足夠的風(fēng)