【導(dǎo)讀】過一系列的方案論證比較，選擇了適合本礦井的開拓方式、采煤方法和各生產(chǎn)系統(tǒng)。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300萬t/a，服務(wù)年限為68. 輔助運(yùn)輸系統(tǒng)與主運(yùn)輸系統(tǒng)相分離，其中輔助運(yùn)輸系統(tǒng)采用了國際上先。進(jìn)的輔助運(yùn)輸設(shè)備單軌吊，可滿足人員、機(jī)械設(shè)備、材料和矸石的運(yùn)輸，無需中間轉(zhuǎn)載，可從井底車場直達(dá)工作面。礦井一水平采用兩翼對角式通風(fēng)系統(tǒng)。礦井的開采需求。

　　

【正文】 二 861 1267 3473 5601 % 0 5601 合計(jì) 2093 2773 7580 12446 % 0 12446 全礦井總計(jì) 8583 10511 19956 39150 % 0 39150 (注釋：本井田為近水平煤層，水平劃分不太嚴(yán)格。人為地以主石門所在直線和井田中部縱貫?zāi)媳钡闹本€將井田劃分為四部分，為第一盤區(qū)、第二盤區(qū)、第三盤區(qū)、第四盤區(qū)，暫且把第一、二盤區(qū)歸為第一水平，第三、四盤區(qū)劃歸為第二水平，在下文中就不在重復(fù)解釋。如圖 221所示 ) 天 倉 向 斜天 倉 向 斜文 王 山 北 斷 層小 黃 莊 斷 層AA第一盤區(qū)第三盤區(qū)第四盤區(qū)第二盤區(qū) 圖 221 井田水平劃分示意圖 二、礦井工業(yè)儲量計(jì)算方法 以煤層立面投影圖為計(jì)算圖，按地質(zhì)條件，沿等高線、勘探線及煤柱線以及計(jì)算輔助線等，結(jié)合生產(chǎn)水平線，將煤層劃分為若干塊段借助 計(jì)算機(jī)進(jìn)行煤層儲量計(jì)算分別計(jì)算，然后把各個(gè)分儲量相加。儲量單位：萬噸，四舍五入，保留二為小數(shù)。此法適用于煤層厚度穩(wěn)定，產(chǎn)狀變化較大的情況。 按照煤層底板等高線劃分塊段，再將兩相鄰等高線間的塊段根據(jù)等高線的變化靈活分為若干小塊，原則是各小塊的煤層傾角大致相同，首先求出兩相鄰階段底板等高線所夾小塊的水平投影面積 (B)及傾角 (α) ，然后根據(jù)以下公式求出真面積。 S1=Ssecα 20 式中： S1— 煤層真面積 ， m2； S— 水平投影面積 ， m2； α — 煤層傾角 ,(176。 )。 再將各個(gè)小塊的相加便得到煤層的真面積 S1。 根據(jù)煤層厚度及容重，由以下公式可計(jì)算出礦井的工業(yè)儲量： Zc=S1179。 D179。γ 式中： Zc— 礦井工業(yè)儲量，萬 t。 S1— 煤層真面積 ， m2； D— 煤層厚度， m； γ — 煤的容重， t/m3。 此法的優(yōu)點(diǎn)是能夠真實(shí)反映煤層的自然形態(tài)，可以較為精確的算出不同水平的儲量。 三、可采儲量計(jì)算方法 礦井可采儲量 Zk 是礦井設(shè)計(jì)可以采出的儲量，其計(jì)算方法為將工業(yè)儲量中的因采區(qū)采出率 (厚煤層不低于 75%，中厚煤層不低于 80%，薄煤層不低于 85%，本 礦井的煤層為中厚煤層厚煤層 )的影響和保護(hù)工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱損失量 (一般為工業(yè)儲量的 10%)而不能采出的煤炭量即得礦井的可采儲量。 表 222 礦井可采儲量匯總表 單位：萬噸 水平 煤層 工業(yè)儲量 永久煤柱損失 (沖擊層防水、斷層、工業(yè)廣場、風(fēng)井廣場 ) 開采損失 可采儲量 備注 一 3 其他 各煤 層均 為不 可采 煤層 9 6952 11 6845 合計(jì) 21532 二 3 6329 9 5688 11 5601 合計(jì) 17618 全礦井總計(jì) 39150 21 第三節(jié) 各種煤柱的尺寸和計(jì)算方法 一、安全煤柱的計(jì)算規(guī)則 地面建筑物和主要井巷安全煤柱的界線由巖層移動面和煤層相交的線決定。沿受護(hù)地 面建筑物和主要井巷的邊線留出圍護(hù)帶，由圍護(hù)帶起按 β ， γ 及 δ 諸角的值作出巖層移動面。 如按 γ 角所作的巖層移動面與煤層相交的線低于安全深度時(shí)，則安全煤柱的下部境界線為在安全深度所作的水平面與煤層相交的線。 為保護(hù)主要傾斜巷道（斜井，下山等），如開有主要傾斜巷道的煤層，到下 部各層間的垂直安全距離 N均小于安全深度 Hδ 時(shí)，其下部各層均留安全煤柱。 立井井筒和工業(yè)場地上的建筑物，應(yīng)按下列規(guī)定留安全煤柱： 1） 、 如井筒深度及工業(yè)場地下煤層的蘊(yùn)藏深度均小于安全深度，則不論煤層為緩傾斜，傾斜及急傾斜煤層，立井井筒和工業(yè)場地上的建筑物只留一個(gè)總的安全煤柱。 2） 、 如井筒深度及地面建筑物下煤層的蘊(yùn)藏深度大于采掘安全深度時(shí)，此時(shí)則不分緩傾斜，傾斜及急傾斜煤層，均應(yīng)留設(shè)井筒安全煤柱。而對工業(yè)場地上井筒附近的建筑物，按其使用意義在安全深度水平以下可不留安全煤柱。 在地形比較簡單，無滑坡和陡 壁的地區(qū)，當(dāng)緩傾斜和傾斜的薄及中厚煤層，單層采深與采厚的比值大于 40；厚煤層分層采深與采厚的比值大于 60時(shí)，對工業(yè)企業(yè)鐵路線路可不留煤柱，采用長壁陷落采煤法進(jìn)行開采。當(dāng)薄及中厚煤層單層采深與采厚的比值大于 60；厚煤層分層采深與采厚的比值大于 80 時(shí)，對路網(wǎng) III 級鐵路線路可不留煤柱，采用長壁陷落采煤法進(jìn)行開采。 受護(hù)地面建筑物的邊界線，系圍著該建筑物所作的長方形，長方形的諸邊分別與煤層走向相平行和垂直。 當(dāng)受護(hù)建筑物或建筑群與煤層走向相斜交（鐵路，河流及其他等），則其邊界線也與煤層走向相斜交。 二 、 煤 柱損失計(jì)算 采區(qū)煤柱包括大巷，上山和區(qū)段巷道的保護(hù)煤柱，采區(qū)邊界煤柱及采區(qū)內(nèi)較大斷層的煤柱。采區(qū)煤柱尺寸與煤柱上的礦山壓力大小和煤體本身的強(qiáng)度有關(guān)。煤體本身強(qiáng)度愈大，采區(qū)煤柱的尺寸就愈小，反之，采區(qū)煤柱尺寸愈小。 關(guān)于煤柱的留設(shè)的請參閱下表 231： 22 表 231 煤柱寬度表 位置名稱 中厚煤層煤柱寬度（ m） 厚煤層煤柱寬度（ m） 巷道一側(cè) 兩巷之間 巷道一側(cè) 兩巷之間 水平大巷 20~30 — 25~50 — 主要回風(fēng)巷 20 — 20~30 — 采區(qū)上山 20 20~25 30~40 20~25 區(qū)段巷道 — 8~25 — 15~20 采區(qū)邊界 — 10 — 10 斷層境界 30m （斷層不含承壓水） 兩井田之間 40m（兩邊各留 20 m） 斷層 落差大，含水?dāng)鄬右粋?cè)留 30~50m；落差大，斷層一側(cè)留10~15m；采區(qū)內(nèi)落差小的斷層通常不留煤柱。 23 第三章 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 第一節(jié) 工作制度 本礦井的生產(chǎn)制度按設(shè)計(jì)規(guī)定為：每年工作日數(shù)為 330 天，礦井每晝夜分三班工作。采煤工作面為兩班生產(chǎn)，另一班維修設(shè)備，通風(fēng)、排水則須三班工作，每日為 24 小時(shí)生產(chǎn)。每天凈提升 小時(shí)數(shù)為 16 小時(shí)。 表 311 礦井工作制度表 年工作日數(shù)（天） 班 /日 凈提升小時(shí) /日 330 3 16 第二節(jié) 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井生產(chǎn)能力是度量礦井生產(chǎn)建設(shè)的重要指標(biāo)，在一定程度上綜合反映了礦井生產(chǎn)技術(shù)面貌，是井田開拓的一個(gè)主要參數(shù)，也是選擇井田開拓方式的重要依據(jù)之一。 礦井生產(chǎn)能力是與井田劃分緊密聯(lián)系并且相互適應(yīng)的。是礦區(qū)總體設(shè)計(jì)應(yīng)解決的重要原則問題。礦井生產(chǎn)能力主要根據(jù)礦井地質(zhì)條件、煤層賦存情況、儲量、開采條件、設(shè)備供應(yīng)及國家煤碳開采等因素確定。對于具體礦井，應(yīng)該根據(jù)國家需 要，結(jié)合該礦地質(zhì)和技術(shù)條件，開拓、準(zhǔn)備和通風(fēng)方式，以及機(jī)械化水平等因素，在保證生產(chǎn)安技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的的條件下，綜合計(jì)算開采能力和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)所能保證的能力，并根據(jù)礦井儲量，驗(yàn)算礦井和水平服務(wù)年限是否能夠達(dá)到規(guī)定的要求。礦井的基本井型及類別 : 大型礦井： 1 150、 180、 2 300、 400（萬噸 /年）及以上。 中型礦井： 4 60、 90（萬噸 /年） 小型礦井： 1 2 30（萬噸 /年） 小煤礦： 6～ 3～ （萬噸 /年）以下。 這些類型中，除小煤礦以外，不應(yīng)出現(xiàn)介于兩種 生產(chǎn)能力的中間類型。 對于江南缺煤省份或邊遠(yuǎn)地區(qū)交通不便、儲量少、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、開采條件困難的零星煤田，應(yīng)從當(dāng)?shù)匦枰霭l(fā)，有條件的應(yīng)盡量建設(shè)一些小煤礦。對于北方較大煤田，為了集中生產(chǎn)，應(yīng)盡量關(guān)閉小煤窯，煤礦向大型、特大型礦井發(fā)展。 礦井設(shè)計(jì)能力即按礦井開采條件所能保證的原煤生產(chǎn)能力，主要是同時(shí)正常生產(chǎn)的采區(qū)生產(chǎn)能力的總和。 在具體條件下，根據(jù)煤層賦存情況、頂?shù)装鍘r石性質(zhì)、所選用的回采工藝和 24 設(shè)備、相應(yīng)的回采工作面長度和推進(jìn)度，可確定回采工作面的生產(chǎn)能力。以此基礎(chǔ)上，根據(jù)采區(qū)巷道布置類型、回采工作面接替等因素，并結(jié)合采區(qū)運(yùn)輸、 通風(fēng)條件，可確定采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的回采工作面數(shù)目，從而確定采區(qū)生產(chǎn)能力。 為實(shí)現(xiàn)合理集中生產(chǎn)，減少初期工程量和基建費(fèi)用，并能夠早投產(chǎn)，一般以一個(gè)開采水平來保證礦井設(shè)計(jì)能力。因此，礦井內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的采區(qū)個(gè)數(shù)，實(shí)際上就是一個(gè)水平內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的采區(qū)個(gè)數(shù)。目前不同生產(chǎn)能力礦井的同采采區(qū)個(gè)數(shù)可參考下列數(shù)值，但有些綜合化機(jī)械程度高的大型礦井只要一個(gè)工作便可達(dá)產(chǎn)，即“一礦、一井、一區(qū)、一面”。 礦井生產(chǎn)能力 /萬 t178。 a1 60 以下 90， 120 150， 180 240， 300 同采采區(qū)個(gè)數(shù) /個(gè) 1～ 2 2 2～ 3 3～ 4 儲量條件 礦井生產(chǎn)能力應(yīng)與其儲量相適應(yīng)，以保證有足夠的礦井和水平服務(wù)年限，依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，宜以一個(gè)開采水平保證，且礦井及第一水平的設(shè)計(jì)服務(wù)年限，不應(yīng)小于表 312 的規(guī)定。 在劃定的井田范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)能力 A 一定時(shí)，可計(jì)算出礦井的設(shè)計(jì)服務(wù)年限 T 其計(jì)算公式為： T=ZK/A179。 K 式中： A— 工作面生產(chǎn)能力； K— 煤礦儲量備采系數(shù) 取 K=。 第一水平的服務(wù)年限可依據(jù)上述公式： T1=Zk/A179。 R 式中： T1— 第一水平的服務(wù)年限； A、 K同上。 表 321 礦井及第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 萬噸 /a 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年 /a 第一開采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 /a 煤層傾角〈 250 120～ 240 50 25 300～ 500 60 30 根據(jù)礦井井田斜長（垂高）的大小、開采煤層的多少和煤層傾角的陡緩，本井田內(nèi)可設(shè)一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)開采水平。 開采水平的劃分與井田內(nèi)階段的劃分密切相聯(lián)系，而井田內(nèi)劃分階段多少主要取決于井田斜長和階段尺寸大小以及地質(zhì)和水文條件。 階段傾斜方向 尺寸大小以階段垂高或斜長表示。前面說過，階段是按標(biāo)高劃分的，階段上下邊界的標(biāo)高一經(jīng)確定，階段垂高即為定值。然而階段斜長卻因煤 25 層傾角的不同而變化同一個(gè)井田的兩翼，甚至相鄰的兩個(gè)采區(qū)，因傾角不同而階段斜長不等是很普遍的。 開采水平的尺寸以水平垂高表示。水平垂高是指該水平開采范圍的垂高。若一個(gè)開采水平只開采一個(gè)上山階段，階段的垂高就是水平的垂高，通常所說的水平高度，如不附加說明，即指階段高度。若一個(gè)水平開采上下山各一個(gè)階段，水平垂高就應(yīng)是這兩個(gè)階段的總垂高。在極少數(shù)情況下，一個(gè)開采水平開采兩個(gè)上山階段，水平垂高就 應(yīng)包括兩個(gè)上山階段的垂高。 對開采近水平煤層的礦井，井田內(nèi)各煤層的斜長可能很長，但其垂高并不大，也不劃分為階段，而是劃分為盤區(qū)或帶區(qū)。如開采煤層不多、上下可采煤層的間距不大，可以采用單水平開拓。如開采煤層數(shù)目較多，上下可采煤層的間距較大，就要?jiǎng)澐置航M，各煤組分別設(shè)置開采水平，實(shí)行多水平開拓。在這種情形下，水平垂高與煤層的斜長沒有直接關(guān)系，這一點(diǎn)與階段劃分開采水平是不同的。根據(jù)本井田的煤層走向長和傾向長 以及礦井水文地質(zhì)條件，整個(gè)井田雖然為近水平煤層，煤層傾角在 4o～ 7o之間，但整個(gè)井田的傾斜長度大，約為 7km，所以整個(gè)井田劃分為一個(gè)水平在經(jīng)濟(jì)技術(shù)上都不合理。下面以劃分兩個(gè)和三個(gè)水平進(jìn)行比較：方案一劃分四個(gè)階段，兩個(gè)水平，以 +230～ +490 劃分第一水平，以 50～ +230劃分為第二水平；方案二劃分三個(gè)階段，三個(gè)水平，以 +310～ +490 劃分為第一水平， +130～ +310 劃分為第二水平， 50～ +130 劃分為第三水平。表 313 為不同水平劃分方案的階段參數(shù) 表 322 水平劃分的階段參數(shù) 方案 劃分階段數(shù)目 /個(gè) 階段斜長 /m 階段垂高 /m 兩個(gè)水平 4 1664 1549 1549 1434 145 135 135 125 三個(gè)水平 3 2060 2060 2060 180 180 180 根據(jù)上述計(jì)算方法和水平的劃分，在不同水平劃分情況下礦井服務(wù)年限，各水平的服務(wù)年限請參閱表 314 表 323 服務(wù)年限比較表 方案 井型 服務(wù)年限 備注 第一水平 第二水平 第三水平 全礦井合計(jì) 26 兩水平 240 47 38 — 85 K= 300 37 31 — 68 三水平 240 29 28 28 85 300 23 23 22 68 通過上述比較礦井生產(chǎn)能力 ,分三個(gè)水 平開采時(shí)，井型為 300 萬 t/a 時(shí)，第一水平的服務(wù)年限太小，經(jīng)濟(jì)上不合理且不能滿足 《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》 的要求（煤層傾角小于 25o時(shí)，一水平服務(wù)年限要大于 30 年）。井型為 240萬 t/a 時(shí)，雖然滿足 《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，但井田為近水平煤層，可以實(shí)現(xiàn)上