【導讀】井田內煤層賦存比較穩(wěn)定，煤層傾角為3°—19°，平均煤厚，整體。根據(jù)井田資源條件，確定礦井年產(chǎn)量60萬t/a，服務年限約為41年。中央風井，由副井進風，中央風井回風；礦井通風容易時期總阻力為Pa，通風困難時期為，主要通風機選用BDNO24型通風機。一個綜采面、一個備采面、兩個掘進頭，保證礦井設計生產(chǎn)能力。施和環(huán)境保護方面的要求，使得整個礦井的初步設計更加完整。驗，實現(xiàn)一礦一面高產(chǎn)高效礦井從而達到良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　

【正文】 向雖有小的起伏，但大斷層稀少，僅在井田中、深部發(fā)現(xiàn)落差在 20~40m 的正、逆斷層五條，并伴有次一級寬緩向斜和背斜，井田內小斷層較發(fā)育。煤層較發(fā)育，煤質好，可采煤層為戊 8煤層，上距丁 6煤層 80m，煤厚 ，平均煤厚 。屬較穩(wěn)定煤層。煤田東西長 5km，南北寬 3km，面積約 ， r=。 現(xiàn)按煤層厚度或傾角大致穩(wěn)定的范圍內，將井田分為 8 塊，然后分別計算各塊儲量。 各塊區(qū)域如圖 32 所示： 河南理工大學本科畢業(yè)設計 13 圖 32 井田分塊區(qū)域圖 The block area chart of field 井田各分塊區(qū)域煤層的面積、傾角、厚度平均值見表 32。 表 32 井田各區(qū)域煤層的面積、傾角、厚度平均值 The mine field regional area of the seam, inclination, the average thickness 分塊區(qū)域煤層名稱 面積 (m2) 傾角 ( 176。 ) 厚度 (m) F1 11 F2 6 F3 13 F4 19 F5 8 F6 6 F7 13 F8 3 井田范圍內的煤炭儲量是礦井設計的基本依據(jù)，煤炭工業(yè)儲量是由煤層面積、容重及厚度相乘所得，其公式一般為： Zg=（ S/cos a） MR (31) 其中： Zg——礦井的工業(yè)儲量， t； S——因井田內地層產(chǎn)狀平緩， 構造簡單， 塊段面積采用水平投影面積，用 AutoCAD 軟件計算 ， m2； M——塊段內及鄰近工程見煤點煤層資源 /儲量估算厚度的算術平均河南理工大學本科畢業(yè)設計 14 值 ， m； R——煤的容重， t/m3，取 R= t/m3； a——煤層平均 傾角， 在任意兩等高線之間作垂線 AB， AB 即為兩等高線之間的平距 l。過 B 作 AB 的垂線 BC，并取 BC 等于兩等高線之高差 h，聯(lián)接 AC，則角 CAB 即為煤層傾角?；蛴孟率接嬎忝簩觾A角： 則Zg=(176。)+(176。)+(13176。)+(176。)+(176。)+(133176。)+(176。)+(176。)≈ 經(jīng)計算，礦井工業(yè)儲量為 。 礦井設計儲量 礦井設計儲量既為工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱，井田境界煤柱和地面建筑物、構筑物的保護煤柱，所占煤柱損失后的儲量。 1) 邊界 保護煤柱 邊界 保護煤柱損失量可按下列公式計算 Z=LBMR (32) 其中： Z——邊界煤柱 損失量， 萬 t； L——邊界保護煤柱寬度， m； B——邊界長度， m； M——煤層厚度， m； R——煤的容重， t/m3，取 R= t/m3； 井田邊界煤柱按一側 40m 的寬度留置，總長度為周長 = 則井田的邊界煤柱為： Z1=40=22 萬 t 2) 斷層保護煤柱 井田內共有、 F2 竹園逆斷層斷層兩條斷層， F1 牛莊逆斷層斷層井田內延展長度 1500m， F2 竹園逆斷層斷層井田內延展長度 1000m。斷層兩側保護煤柱由于落差較小，僅 F1 牛莊逆斷層斷層兩側留設 20m 保護煤柱。 井田的邊界斷層保護煤柱為： Z=201500= 萬 t 3) 工業(yè)廣場煤柱 平煤一礦開采戊 8 煤層時設計年產(chǎn)量為 60Mt/a，所以占地面積 公傾 /10lhtga?河南理工大學本科畢業(yè)設計 15 萬 t。 故可算得工業(yè)場地的總占地面積： S= 6= 公頃 =720xxm2 。 表 33 礦井工業(yè)場地占地面積指標 Mine industrial site area index 井型與設計能力 (萬 t/a) 占地面積指標 (公傾 /10 萬 t) 240～ 300 ～ 120～ 180 ～ 45～ 90 ～ 9～ 30 備注：占地面積指標中小井取大值、大井取小值。 在計算礦井可采儲量時， 工業(yè)場地、井下主要巷道煤柱損失等可暫按工業(yè)儲量的 5～ 7%計入，設計煤柱損失為： Z=491900637%= 萬 t 礦井的可采儲量按下式計算： Zk=(ZgP) C (33) 其中： Zk礦井的可采儲量， t； Zg礦 井的工業(yè)儲量， t； P 保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留設的永久煤柱損失量， t； C 采區(qū)采出率 為 75％。 Zk =(491900633443304) 75％ =3689萬 t 表 34 礦井可采儲量匯總表 /萬 t Mine recoverable reserves summary / Mt 煤層 工業(yè)儲量 (A+B+C) (萬 t) 礦井設計儲量 (萬 t) 礦井可采儲量 (萬 t) 永久煤柱損失 設計儲量 設計煤柱損失 可采儲量 斷層 煤柱 境界煤柱 工業(yè)場地煤柱 井下巷道煤柱 其它煤柱 戊 8 4919． 01 22 3689 河南理工大學本科畢業(yè)設計 16 礦井年產(chǎn)量及服務年限 礦井工作制度 “ 技術政策 ” 第 14 條規(guī)定：礦井設計能力按年工作日為 330d， 每天 三 班作業(yè) ， 每天凈提升時間為 20h 計算。 礦井設計生產(chǎn)能力 礦井生產(chǎn)能力主要根據(jù)礦井地質條件、煤層賦存情況、開采條件、設備供應以及國家需煤等因素確定。對于儲量豐富、地質構造簡單、煤層生產(chǎn)能力大、開采技術條件好的礦區(qū)應建設大型礦井。當煤層賦存深 、表土層很厚、井筒需要特殊施工時，為擴大井田開采范圍，減少開鑿井筒數(shù)目，節(jié)約建井工程量和降低 噸煤投資，以建設大型礦井為宜。 依據(jù)井田資源條件和對資源的分析，具備中型礦井開發(fā)條件，同時結合按期達產(chǎn)、采掘接替應變能力強，穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)有保障可持續(xù)發(fā)展的條件創(chuàng)造；綜合評價初期投資少， 噸 煤投資和萬 噸 掘進率低、經(jīng)濟效益高登技術條件。參考《煤礦設計手冊》，各類井型井田的特征，初步確定礦井設計生產(chǎn)能力為 60 萬 t/a。 礦井服務年限： 礦井服務年限按下式計算： AK?? kZT （ 34） 式中： T——礦井服務年限， a； Zk——礦井可采儲量， 萬 t； A——礦井生產(chǎn)能力， 萬 t/a； K——儲量備用系數(shù)， K=～ ，取 。 3689AK ????? kZT 按設計規(guī)范規(guī)定，井型為 60 萬 t/a 的礦井的服務年限不得小于 40 年，經(jīng)計算后的礦井服務年限 約 為 41 年 。 滿足設計規(guī)范規(guī)定的服務年限，初步確定礦井生產(chǎn)能力為 60 萬 t/a。 河南理工大學本科畢業(yè)設計 17 4 井田開拓及采區(qū)設計 礦井開拓方案的確定 井筒形式和數(shù)目 (1) 井筒形式的選擇 本井田位于 國有重點煤礦 深部，開采的 戊 8 煤層埋藏深度在 225m～ 775m，平均埋深 500m， 埋藏深 ，并且表土層需要特殊施工條件，因而 不具備斜井開拓條件， 并且立井井筒短，提升速度快，提升能力大。立井開拓的適應性很強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制。立井的井筒短、提升能力大、對輔助提升特別有利。傾向于考慮 本井田采用立井開拓方式 。 (2) 井筒數(shù)目 采用立井開拓時，一般只開鑿一對提升井筒（主、副井），風井的個數(shù)應根據(jù)安全生產(chǎn)、通風需要和一井多 用的原則合理確定。 本礦井開采深度深， 且為煤與瓦斯突出礦井 礦井，同時考慮減少初期工程量和 投資，提前出煤，初期建設中央風井，即由副井進風，中央風井回風，形成中央并列式通風系統(tǒng)，中央風井服務全礦井。 井硐位置及坐標 井筒位置 井筒位置的選擇：應首先滿足第一水平的開采、縮短貫通距離，減少井巷工程量。工業(yè)場地布置應盡量不壓或少壓煤，尤其不壓好煤，以便為首采區(qū)創(chuàng)造較好的開采條件。根據(jù)以上原則，應將井筒至于距斷層較遠的井田南部，井底車場處于穩(wěn)定巖層的可靠性更高。并且井筒位置靠近富煤塊段和首采區(qū) ，對優(yōu)先開采富煤塊段十分有利。 井筒特征 在礦井開拓方式確定以后，還應對礦井主要井筒（包括主井、副井、風井）的橫斷面布置形式、井筒裝備、井筒斷面尺寸、井筒支護材料等特征進行說明。 1) 井筒斷面尺寸 井筒斷面尺寸，主要是根據(jù)提升容器的種類、數(shù)量及外形尺寸；井筒裝備的類型、規(guī)格、最小允許間隙；井筒的用途、管路、電纜、梯子間的平面尺寸來確河南理工大學本科畢業(yè)設計 18 定。 （ 1）主井 主井主要用于提煤，采用凈直徑為 的圓形井筒，裝備一對 6t 多繩標準箕斗，金屬罐道梁、鋼罐道，擔負全礦井的煤炭提升任務。 （ 2）副井 副井主要 用作全礦井升降人員、下材料、設備及作為輔助提升，亦作為全礦井新鮮風流入口和排水出口。井筒凈直徑 ，裝備一寬一窄 單層二車多繩罐籠、鋼罐道，設梯子間，井筒內敷設排水管、壓風管、動力電纜和通訊信號電纜。擔負全礦井的升降人員、設備升降、提矸下料、進風等任務，并兼作井下一安全出口。 （ 3）風井 風井采用直徑為 的圓形井筒，井筒內敷設灑水管、瓦斯抽放管、注漿管、排水管，裝備梯子間，主要用于回風，并兼作安全出口。 副井、中央風井梯子間分別采用玻璃鋼梯子間。各個井筒裝備的罐道梁及梯子梁均采用樹脂錨桿固定 ，所有金屬構件均應采用玻璃鋼進行防腐處理。 井筒斷面尺寸及其裝備見圖 4圖 4圖 43。 圖 41 主井斷面及裝備示意圖 Schematic diagram of the main shaft section and equipment 河南理工大學本科畢業(yè)設計 19 圖 42 副井斷面及裝備示意圖 Schematic diagram of the auxiliary shaft section and equipment 圖 43 風井斷面及裝備示意圖 Schematic diagram of the ventilation shaft section and equipment 2) 井壁的支護材料及井壁厚度 （ 1）主井支護材料：井筒采用鋼筋混凝土支護，混凝土壁厚 400mm,充填100mm。 河南理工大學本科畢業(yè)設計 20 （ 2）副井支護材料：井筒采用鋼筋混凝土支護，混凝土壁厚 400mm,充填100mm。 （ 3）風井支護材料：井筒采用鋼筋混凝土支護，混凝土壁厚 350mm,充填50mm。 （ 3) 井筒深度 井筒深度除自井口至開采水平的井筒長度外 ，還需要加井窩的深度。 井窩深度：箕斗井為清理井底撒煤，平臺下再設≥ 4m 井底水窩。故一般井筒需開挖到井底車場水平以下 30～ 40m。若井底裝載硐室設于開采水平以上時，井底可不設水窩，但要便于井筒淋水能自流入水倉；提升井的井窩深度必須附合《煤礦安全規(guī)程》第 397 條的規(guī)定。 （ 1）主井設計深度為 650m，符合《煤礦安全規(guī)程》第 397 條的規(guī)定。 （ 2）副井設計深度為 675m。 （ 3）風井設計深度為 665m。 風速校核公式如下： max0v VSQ ?? （ 41） 式中： Q—— 井筒內要求通過的風量， m3 /s； v—— 通過井筒的風速， m/s； S0—— 井筒通風的有效斷面積，井筒內設有梯子間時 S0=SA,不設梯子間時 S0=， m2； A—— 梯子間等面積， A 可取 m2； Vmax—— 立井井筒允許的最大風速。 礦井風量可初步按瓦斯相對涌出量計算： Q= （ 42） 式中： T—— 礦井設計日產(chǎn)量， 1818 t； q—— 瓦斯相對涌出量， m3/t； K—— 備用系數(shù)，可取 。 Q= 1818 =。 副井02 4 . 7 8 0 . 9 4 8 m /s2 8 . 3 2QV S? ? ? ??。 風井 2 4 . 7 8 2 . 1 9 1 2 /0 . 9 0 . 9 1 2 . 5 7QV m sS? ? ? ??。 下表 41 為井筒特征表。 河南理工大學本科畢業(yè)設計 21 表 41 井筒特征表 Characteristics of shaft 序號 名 稱 單位 主井 副井 中央風井 1 井口 坐標 緯距 X m 徑距 Y m 2 井口標高 m 150 150 150 3 提升方位角