【正文】 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(yīng)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。林南倉礦 120 萬 t 新井設(shè)計第 24 頁 共 159 頁δδβγ ΦΦΦΦ圖 231 巖層移動角示意圖安全煤柱的留設(shè)與計算一般用垂直斷面法求得。煤柱的留設(shè)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 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．確定受保護煤柱華北科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 25 頁 共 159 頁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，n 121n2。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 AˊBˊ和 CˊDˊ，將 nˊkˊ和 AˊBˊ，CˊDˊ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)計井型大小按《煤礦設(shè)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。1010000＝10 5 m2設(shè)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 =1/2（630+720）550= 萬 m2工業(yè)廣場保護煤柱煤量= 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 斷層保護煤柱根據(jù)《采礦工程設(shè)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 2022m，斷層兩側(cè)各留設(shè) 30m 的保護煤柱。斷層保護煤柱煤量＝斷層長度煤柱寬度煤層厚度煤的平均密度：故 斷層保護煤柱煤量＝2022302（+）=10 6t㈢ 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(shè)井田邊界防水安全煤柱的儲量為：邊界保護煤柱煤量＝1075025（+）=10 6t 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＝（10 8－10 8）80%＝10 8 t所以設(shè)計礦井可采儲量為 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 礦井儲量匯總表永久煤柱損失／10 4 t煤層名稱水平序號工業(yè)儲量／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量華北科技學院畢業(yè)設(shè)計（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 15313 434 139 505 200 133293 礦井工作制度和設(shè)計生產(chǎn)能力 礦井工作制度《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“礦井設(shè)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。 ”因此，設(shè)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(shè)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(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)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(shù)條件好的礦區(qū)宜建設(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)計為大型礦井。 綜合考慮各方面因素，初步確定本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為 120 萬噸/年。林南倉礦 120 萬 t 新井設(shè)計第 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：180633095%＝ 萬噸 120 萬噸故能夠滿足礦井設(shè)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(shè)計可知，礦井的各種輔助運輸能力都能滿足礦井生產(chǎn)能力的要求。⑶ 校核儲量條件 礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井儲量相適應(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)計服務(wù)年限/a礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（Mt/a）礦井設(shè)計服務(wù)年限（a）煤層傾角0176。～25176。煤層傾角25176?！?5176。煤層傾角45176。～90176。 及以上 70 35～ 60 30～ 50 25 20 15～ 40 20 15 15 礦井服務(wù)年限可用下式計算： T = Z/AK （321）式中 T—礦井設(shè)計服務(wù)年限，a Z—礦井可采儲量，萬 t A—礦井設(shè)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 = 108 /（10 6）= a華北科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 29 頁 共 159 頁同理可計算出第一水平的服務(wù)年限為 a。設(shè)計規(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)校核儲量條件滿足設(shè)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 ～ 3/t，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，本礦采用中央邊界式通風，工作面采用 U 型通風。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)計生產(chǎn)能力為 120 萬噸/年。林南倉礦 120 萬 t 新井設(shè)計第 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準 煤層賦存和地形等條件具有平硐開拓條件時，應(yīng)首先考慮采用平硐開拓。當平硐以上煤層垂高或斜長過大時，多開地面出口有利時，可采用階梯平硐開拓。 對于煤層賦存較淺，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 ≤16176。 對于有條件的礦井，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。片盤斜井可一個片盤生產(chǎn)，一個片盤準備。 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； ② 水文地質(zhì)條件復雜，井筒需要特殊施工時； 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，結(jié)合地面布置，采用單一的開拓方式不能滿足通風、安全生產(chǎn)、提升、運輸時或單一開拓不合理時，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，或采用膠帶輸送機暗斜井和至延深副井的開拓方式。當條件受限制時，主副井華北科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文）第 31 頁 共 159 頁不能直接延深時，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，暗斜井井筒個數(shù)、主副暗斜井的提升能力，以及通風安全等條件均應(yīng)作詳細計算，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，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，新建礦井一般要開鑿一對井筒，滿足提升和輔助運輸?shù)男枰M足礦井通風和施工的需要。風井的個數(shù)是根據(jù)通風系統(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，用箕斗或膠帶輸送機井筒做風井時，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 個主井、1 個副井、1 個風井。 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 對初期開采有利，即儲量必須可靠，井巷工程量省，建井工期較短。② 應(yīng)使井田兩翼儲量大致平衡，即井筒應(yīng)位于儲量中心，利于井下運輸、通風和開采系統(tǒng)布置，減少生產(chǎn)經(jīng)營費用。 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，應(yīng)考慮井筒層位的合理選擇，考慮其經(jīng)濟技術(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，對于本礦井井田走向中央也大致是井田儲量中央。林南倉礦 120 萬 t 新井設(shè)計第 32 頁 共 159 頁⑵ 風井位置的確定風井位置應(yīng)根據(jù)通風系統(tǒng)合理選擇。① 采用中央邊界式通風系統(tǒng)時，主、副井筒設(shè)在井田中央，風井設(shè)在井田上部邊界中央。 ② 采用中央并列式通風系統(tǒng)時，進、回風井并列在工業(yè)廣場內(nèi)。一般可利用其一井筒進風，另一井筒回風，主副井筒相距 30～50m。大型礦井相距可達 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，無突水危險時，且主副井筒均能上下人員，也可以單獨設(shè)置安全出口。 ③ 采用對角式通風系統(tǒng)時，風井設(shè)在井田兩翼上部邊界。 ④ 采用分區(qū)式通風系統(tǒng)時，回風井設(shè)在各采區(qū)的上部邊界。根據(jù)林南倉礦的生產(chǎn)實際：產(chǎn)量為 120 萬噸/年，走向不太長。為保證井下生產(chǎn)時有足夠的風