【導(dǎo)讀】產(chǎn)、高效、安全的現(xiàn)代化礦井。通過(guò)對(duì)地質(zhì)資料的深入研究，根據(jù)煤層的賦存條件和我國(guó)?，F(xiàn)在所能達(dá)到的煤炭開采技術(shù)水平，初步確定采用立井開拓。計(jì)要求的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)說(shuō)明書中要求圖文并茂，使設(shè)計(jì)的內(nèi)容更容易被理解、接受。設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了廣大老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，在此表示感謝。能力有限，難免有錯(cuò)誤和疏漏之處，望老師給予批評(píng)指正。

　　

【正文】 地下實(shí)際埋藏的煤炭?jī)?chǔ)量計(jì)算，不考慮開采、選礦及加工時(shí)的損失； 2）儲(chǔ)量計(jì)算的最大垂深與勘探深度一致。對(duì)于大、中型礦井，一般不超過(guò) 1000m； 3）精查階段的煤炭?jī)?chǔ)量計(jì)算范圍，應(yīng)與所劃定的井田邊界范圍相一致； 4）凡是分水平開采的井田，在計(jì)算儲(chǔ)量時(shí)，也應(yīng)該分水平計(jì)算儲(chǔ)量； 5）由于某種技術(shù)條件的限制不能采出的煤炭，如在鐵路、大河流、重要建筑物等兩側(cè)的保安煤柱，要 分別計(jì)算儲(chǔ)量； 6）煤層傾角不大于 15176。時(shí)，可用煤層的偽厚度和水平投影面積計(jì)算儲(chǔ)量； 7）煤層中所夾的大于 （夾矸）不參與儲(chǔ)量的計(jì)算； 8）參與儲(chǔ)量計(jì)算的各煤層原煤干燥時(shí)的灰分不大于 40%。 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 井田的精查勘探面積為 S= m178。 根據(jù)儲(chǔ)量計(jì)算公式 [3]： ?c os/SMrZd ? （ 21） 式中： Zd—— 礦井的地質(zhì)儲(chǔ)量，萬(wàn) t M—— 可采煤層總 厚度， m S —— 井田面積， m178。 r —— 煤的容重， r = t/m179。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) α —— 煤層傾角， 176。 所以， Zd = 8 176。 = 萬(wàn) t 由于設(shè)計(jì)時(shí)不考慮平衡表外儲(chǔ)量和遠(yuǎn)景儲(chǔ)量，因此礦井工業(yè)儲(chǔ)量就等于地質(zhì)儲(chǔ)量，即： Zd= Zg= 萬(wàn) t。 各煤層的工業(yè)儲(chǔ)量見表 21。 表 21 煤層工業(yè)儲(chǔ)量表 礦井煤柱損失 1）斷層煤柱損失 本井田中部有一條南北走向的正斷層，但此斷層正好布置在工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，所以不需要再另設(shè)保護(hù)煤柱。 2）井田境界煤柱損失 井田境界西部、東部、北部和南部分別留設(shè) 30m 的邊界煤柱，總長(zhǎng)為 16990m，井田境界保護(hù)煤柱所占面積為 509700m178。，經(jīng)計(jì)算， 故境界保護(hù)煤柱損失為： 5097008= 萬(wàn) t。 3）工業(yè)廣場(chǎng)煤柱損失 由《礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定： ， 公頃 /10 萬(wàn) t。本設(shè)計(jì)為 ，則工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為 S== 公頃 =216000m2,則工業(yè)廣場(chǎng)設(shè)計(jì)成長(zhǎng) 540m ，寬 400m 的矩形。依據(jù)井田形狀選擇 540400m 的長(zhǎng)方形。用移動(dòng)角圈定煤柱范圍，工業(yè)場(chǎng)地地面受保護(hù)面積應(yīng)包括保護(hù)對(duì)象及寬度 20m的圍護(hù)帶。再用幾何作圖的方法確定工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的范圍。由工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱圖可知： 煤層煤柱損失為： 8= 萬(wàn) t 故工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱損失共為 : 4）階段間保護(hù)煤柱損失 本礦井為單水平開采，無(wú)階段保護(hù)煤柱損失。 5）全礦采區(qū)（帶區(qū)）回采率 由《礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條，礦井采區(qū)回采 率，應(yīng)該符合下列規(guī)定：厚煤層不應(yīng)小于 75﹪；中厚煤層不應(yīng)小于 80﹪；薄煤層不應(yīng)小于 85﹪。本礦井 煤層 是厚煤層，取C=75%。 礦井的設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 =工業(yè)儲(chǔ)量－永久煤柱損失量，即： Zs=Zg－ P1 （ 22） 式中： Zs——礦井的設(shè)計(jì)儲(chǔ)量，萬(wàn) t Zg——礦井的工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn) t P1——永久煤柱損失量，萬(wàn) t（包括斷層、防水、井田境界、地面建筑物及因法律、社會(huì)、 環(huán)境保護(hù)等影響因素影響不得開采的煤柱煤量） 此礦井永久煤柱只有井田境界保護(hù)煤柱，故： Zs= = 萬(wàn) t 煤厚 /m 傾角 /176。 面積 /km2 工業(yè)儲(chǔ)量 /萬(wàn) t 8 4~15 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 礦井的設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 =（礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 可回收利用保護(hù)煤柱損失量） 采區(qū)回采率，即： CPZZ Sk ??? )( 2 （ 23） 式中： Zk——礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，萬(wàn) t P2—— 可回收利用保護(hù)煤柱損失量，萬(wàn) t（包括工業(yè)廣場(chǎng)、 井筒、井下主要巷道等保護(hù)煤柱煤量） C—— 采區(qū)回采率，（厚煤層 C=） 此礦井可回收利用保護(hù)煤柱煤量只有工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱煤量，故： Zk =() = 萬(wàn) t 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 3 礦井的年產(chǎn)量、服務(wù)年限及一般工作制度 礦井工作制度 由《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 223 條規(guī)定 ,礦井的年工作天數(shù)為 330 天，采煤實(shí)行 “ 三八制 ” ，兩班半生產(chǎn)半班檢修。每晝夜凈提升小時(shí)數(shù)為 16 小時(shí)。 礦井的年產(chǎn)量及服務(wù)年限 礦井的年產(chǎn)量 礦井年產(chǎn)量是煤礦生產(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，是礦井開拓的一個(gè)主要參數(shù)，也是選擇井田開拓方式的重要依據(jù)之一。 礦井的年產(chǎn)量確定的合理與否，對(duì)保證礦井能否迅速投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)和產(chǎn)生效益至關(guān)重要。而礦井生產(chǎn)能力與井田地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤炭?jī)?chǔ)量及質(zhì)量、煤層賦存條件、建井條件、采掘機(jī)械化裝備水平及市場(chǎng)銷售量等許多因素有關(guān)。經(jīng)分析比較，設(shè)計(jì)認(rèn)為礦井的生產(chǎn)能力確定為 ，理由如下： 1）儲(chǔ)量豐富 煤炭?jī)?chǔ)量是決定礦井生產(chǎn)能力的主要因素之一。本井田內(nèi)可采的煤層共兩層，工業(yè)儲(chǔ)量為 萬(wàn) t，按照 ，能夠滿足礦井服務(wù)年限的要求，而且投入少、效率高、成本低、效益好。 2）開采技術(shù)條件好 本井田煤層賦存較穩(wěn)定，煤層埋藏較深，雖然傾角變化，但經(jīng)過(guò)塊劃分，使每塊結(jié)構(gòu)變的簡(jiǎn)單。又由于井田面積大，水文地質(zhì)條件及地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層結(jié)構(gòu)單一，適宜綜合機(jī)械化開采，可采煤層為厚煤層，適合高產(chǎn)高效工作面開采。而且近年來(lái)， ―高產(chǎn)高效 ‖工藝在煤礦生產(chǎn)中有了很大發(fā)展，而且該工藝投入少、效率高、成本低、效益好、生產(chǎn)集中簡(jiǎn)單、開采技術(shù)基本趨于成熟。 3）建井及外運(yùn)條件好 本井田內(nèi)有良好的煤層賦存 條件，為提高建井速度、縮短建井工期提供了良好的地質(zhì)條件。本井田有礦區(qū)專用鐵路與國(guó)鐵相通，交通較便利。 綜上所述，由于礦井優(yōu)越的條件及外部運(yùn)輸條件，有利于把本礦井建設(shè)成為一個(gè)高產(chǎn)、高效礦井。礦井的生產(chǎn)能力為 、合理的。 礦井的服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限應(yīng)與礦井的生產(chǎn)能力相適應(yīng)，它兩個(gè)之間的關(guān)系實(shí)質(zhì)上就是礦井生產(chǎn)能力和礦井儲(chǔ)量的關(guān)系。在圈定的井田范圍內(nèi)，礦井儲(chǔ)量一定，井型越大，服務(wù)年限越短，井型越小，服務(wù)年限越長(zhǎng)。當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)能力和服務(wù)年限為某數(shù)值時(shí)，可使噸煤的總費(fèi)用最低，相近于這個(gè)數(shù) 值范圍，則是合理的礦井的生產(chǎn)能力和服務(wù)年限。 根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》 [1]的規(guī)定，在計(jì)算礦井服務(wù)年限時(shí)，儲(chǔ)量備用系數(shù)宜采用～ ，本礦井取用 。 由礦井的服務(wù)年限計(jì)算公式： T=Zk/AK （ 31） 式中： Zk—— 礦井的設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量； A——礦井的年產(chǎn)量； K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) T=Zk/AK = =≈ 64 年 根據(jù)有關(guān)規(guī)定和查閱相關(guān)資料，年產(chǎn) 180 萬(wàn) t 的大型礦井的服務(wù)年限應(yīng)為 50 年以上，本礦井 64 年的服務(wù)年限達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，符合要求。 礦井產(chǎn)量變化的可能性 建井后產(chǎn)量出現(xiàn)變化，其可能性為： 1）地質(zhì)條件勘探存在一定的誤差，有可能出現(xiàn)新的斷層。 2）由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭的需求變化，導(dǎo)致礦井產(chǎn)量增減。 3）礦井的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲(chǔ)備能力，礦井投產(chǎn)后，工作面生產(chǎn)能力提高。 4）工作面的回采率提高，導(dǎo)致在相同的條件下，礦井服務(wù)年限增加。 5）采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造 簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量可靠，因此投產(chǎn)后有可靠的儲(chǔ)量及較好的開采條件。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 4 井田開拓 井田開拓方式應(yīng)該通過(guò)對(duì)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，地形地貌條件，井田地質(zhì)條件，煤層賦存條件，開采技術(shù)及裝備設(shè)施等綜合因素進(jìn)行方案比較以及系統(tǒng)優(yōu)化之后確定。因此，在解決井田開拓問(wèn)題時(shí)，應(yīng)遵循以下原則 [5]： 1）貫徹執(zhí)行有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為多出煤、早出煤、出好煤、投資少、成本低效率高創(chuàng)造條件。要使生產(chǎn)系統(tǒng)完善、有效、可靠，在保證生產(chǎn)可高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，為集中生產(chǎn)創(chuàng)造條件。 3）合理開發(fā)國(guó)家資源，減少煤炭損失。 4）必須貫徹執(zhí)行有關(guān)煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)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、綜合機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其他有益礦物的綜合開采。 開采水平的設(shè)計(jì) 開采水平的劃分 1）根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定年產(chǎn) 25 年。要保證正常接替與均衡生產(chǎn)，保證階段內(nèi)能有合理的區(qū)段數(shù)目，保證開采水平有合理服務(wù)年限和足夠儲(chǔ)量，保證經(jīng)濟(jì)上有利。 2）根據(jù)煤層賦存條件及地質(zhì)構(gòu)造 煤層的傾角不同對(duì)階段高度的影響較大，本井田的煤層傾角變化，其平均傾角為 8176。，煤層標(biāo)高從 600m 到 200m。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定緩傾斜煤層的階段垂高為200~350m，故劃分為兩個(gè)階段。 3）根據(jù)生產(chǎn)成本 階段高度增大，全礦井水平數(shù)目減少，水平儲(chǔ)量增加，分配到每噸煤的折舊費(fèi)減少，但階段長(zhǎng)度大會(huì)使一部分經(jīng)營(yíng) 費(fèi)相應(yīng)增加，其中隨著階段增大而減少的費(fèi)用有：井底車場(chǎng)及硐室、運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷、石門及采區(qū)車場(chǎng)掘進(jìn)費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置及安裝費(fèi)用等；相應(yīng)增加的費(fèi)用有：沿上山的運(yùn)輸費(fèi)、通風(fēng)費(fèi)、提升費(fèi)、傾斜巷道的維修費(fèi)，此外還延長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間、增加初期投資，因此要針對(duì)礦井的具體條件提出幾個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選擇經(jīng)濟(jì)上合理的方案。 4）根據(jù)水平接替關(guān)系 在上一水平減產(chǎn)前，新水平即作好準(zhǔn)備，因此一個(gè)水平從投產(chǎn)到減產(chǎn)為止的時(shí)間，必須大于新水平的準(zhǔn)備時(shí)間。正常情況下，大型礦井的準(zhǔn)備時(shí)間要 ～ 2 年，井底車場(chǎng)、石門及主要運(yùn)輸大巷亦需要 ～ 2 年，延伸井筒需要 1 年，合計(jì)需要 4～ 5 年的時(shí)間。開拓延伸加上水平過(guò)渡需要 7～ 9 年，所以每個(gè)礦井在確定水平高度時(shí)，必須使開采時(shí)間大于開拓延伸加上水平過(guò)渡所需要的時(shí)間。 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》：當(dāng)煤層傾角大于 12176。時(shí)，宜采用走向長(zhǎng)壁采煤法。本礦井煤層傾角平均為 8176。，局部煤層傾角為 15176。，但采取措施后也可以適用于傾斜長(zhǎng)壁采煤法，故本礦井采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 5）劃分水平 根據(jù)以上確定水平劃分的原則及本井田的實(shí)際情況，以及煤層賦存的條件，本礦井劃分一個(gè)開采水平，兩個(gè)階段，采用單水平上下山開采，上山部分煤層平均 傾角 10176。，下山部分煤層平均傾角 6176。，更適合帶區(qū)開采。 綜上所述，本礦井采用單水平上下山開拓，一個(gè)水平兩個(gè)階段，單一水平設(shè)在 475m，該水平以上為上山開采，該水平以下為下山開采。 設(shè)計(jì)水平儲(chǔ)量及服務(wù)年限 本井田設(shè)計(jì)水平為 475m水平，即整個(gè)礦井由這一個(gè)水平開采 ,該水平首先布置巷道開采上煤層。該水平工業(yè)儲(chǔ)量即為礦井工業(yè)儲(chǔ)量，該水平服務(wù)年限即為礦井服務(wù)年限。 設(shè)計(jì)水平的巷道布置 本井田采用集中大巷布置，為便于維護(hù)，將大巷布置到煤層底板巖層中， 為減少煤柱損失和保證大巷維護(hù)條件，故礦井開 拓大巷布置在煤層底板下方砂巖層中，留保護(hù)煤柱護(hù)巷，煤柱寬 30m，大巷間距 30m。一條運(yùn)輸大巷，一條軌道大巷及一條回風(fēng)大巷，共三條大巷。 大巷支護(hù)方式掘進(jìn)時(shí)期及時(shí)支護(hù)采用錨桿支護(hù)，后期采用混凝土 +金屬網(wǎng) +―U‖型鋼聯(lián)合支護(hù)的方式進(jìn)行支護(hù)。 大巷的位置、數(shù)目、用途和規(guī)格 1）大巷的位置 選擇大巷位置的原則：掘進(jìn)量少，費(fèi)用少，維護(hù)條件好，煤柱損失少，有利于通風(fēng)和 防火，運(yùn)輸方便。本礦井的可采煤層為兩層，單水平運(yùn)輸大巷、軌道大巷布置在 2煤層底板巖層的 500m水平處，距煤層底板 20m，兩條大巷無(wú)上下錯(cuò) 距。 2）大巷的數(shù)目和用途 根據(jù)運(yùn)輸和通風(fēng)條件，本礦井共布置兩條大巷：運(yùn)輸大巷（皮帶大巷）、軌道大巷。 a 皮帶大巷：將采區(qū)采出的煤運(yùn)至井底煤倉(cāng)，完成運(yùn)輸任務(wù)，并承擔(dān)整個(gè)水平進(jìn)風(fēng)、行人等任務(wù)。 b 軌道大巷：承擔(dān)整個(gè)水平運(yùn)料、排水、排矸等任務(wù)。 3）大巷的規(guī)格 因?yàn)榇笙锏姆?wù)年限都較長(zhǎng)，而且底板巖性為軟巖，所以都采用錨、網(wǎng)、噴、 ―U‖型鋼全斷面支護(hù)的聯(lián)合支護(hù)方式。 運(yùn)輸大巷運(yùn)輸方式采用皮帶運(yùn)輸，軌道大巷軌距 600 mm，對(duì)大巷運(yùn)輸方式選擇的依據(jù)是： ① 由于設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力較大，采用此種運(yùn)輸方式能滿足要求。 ② 較礦車運(yùn)輸費(fèi)用低，井底車場(chǎng)布置簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少。 ③ 對(duì)大巷坡度沒大限制，可沿著與煤層底板 20m距離掘運(yùn)輸大巷，要求將大巷取直。 ④ 采用兩條大巷能解決煤、矸、物、人同時(shí)運(yùn)輸問(wèn)題，與副井運(yùn)輸設(shè)備配套，并且可以解決礦井的通風(fēng)問(wèn)題。 ⑤ 大巷有效斷面大，行