【正文】 公式如下： （22）式中：—井田邊界損失的保護(hù)煤柱量，t；—邊界長度，m； —邊界寬度，m。井田的邊界煤柱：（2） 工業(yè)廣場留設(shè)煤柱工業(yè)礦場下面應(yīng)該留有足夠的保護(hù)煤柱來使一些重要的場所正常工作，工業(yè)廣場區(qū)域是一個(gè)不規(guī)則梯形區(qū)域?？紤]到小康礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為80萬t/a，經(jīng)過查表后，廣場的大小及形狀為300 m380 m的長方形。其中心處煤層深埋程度為475 m，其位置的表土厚度為30m，礦井各構(gòu)筑物等都在工業(yè)廣場里面。下面在表22中記錄了工業(yè)廣場處的地質(zhì)條件。沖積層厚度/mф/176。δ/176。4753045707050表中的數(shù)據(jù)是由鐵法煤業(yè)集團(tuán)在全國礦山測量學(xué)術(shù)會(huì)議上所發(fā)表的小康礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律綜合分析材料中關(guān)于《地表移動(dòng)主要參數(shù)的計(jì)算》所載：（1）應(yīng)該在在露頭煤層處留設(shè)保護(hù)煤柱20米；（2）應(yīng)該在邊界斷層預(yù)留煤柱20米；（3）應(yīng)該在井田內(nèi)部斷層留設(shè)保安煤柱30米；（4）應(yīng)該在河流兩側(cè)各留設(shè)保安煤柱20米；（5）應(yīng)該在地面建筑物留設(shè)保安煤柱50米。 （23）式中：—為井田的設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，萬t； —為采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量，萬t； —為保護(hù)煤柱損失量，萬t； —為采區(qū)回采率。則 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定依據(jù)根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》：應(yīng)根據(jù)資源條件、經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)裝備、開采條件及國家對(duì)煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力[23]。反之一些地質(zhì)條件復(fù)雜、儲(chǔ)量較低的煤田，則應(yīng)根據(jù)情況建設(shè)適合的礦井；（二）開發(fā)條件：如礦區(qū)附近是否有城市或老礦區(qū)等，交通情況，水電供應(yīng)，和資源供給是否良好。 礦井生產(chǎn)能力的確定井田的煤層賦存條件、可采儲(chǔ)量、礦井現(xiàn)代化程度以及市場條件制約是影響礦井生產(chǎn)能力的主要因數(shù)，本井田的雖然儲(chǔ)量有限，但是有較為穩(wěn)定的煤層賦存，同時(shí)煤層傾斜程度小，也沒有太多的斷層或褶曲，適合綜合機(jī)械化開采。 因?yàn)樾】档V礦井可采儲(chǔ)量為4693萬噸，而且礦井生產(chǎn)能力為80萬噸每年，由此計(jì)算，則礦井服務(wù)年限，所以本礦井服務(wù)年限約為45年。（二）礦井工作制度的確定在工作日采用分成三個(gè)班組，其中兩個(gè)本組負(fù)責(zé)采煤一個(gè)班組負(fù)責(zé)準(zhǔn)備的“三八”工作制，三個(gè)班組的工作時(shí)間均為8個(gè)小時(shí)。這樣加強(qiáng)了礦井的提升能力，更加方便了礦井在以后的改建或擴(kuò)建。采煤工作面作業(yè)循環(huán)圖如圖22：圖22采煤工作面作業(yè)循環(huán)表 Cycle operation chart3 礦井現(xiàn)有開拓方式綜述與評(píng)價(jià) 井筒形式、位置、數(shù)目 井筒形式礦井的井筒一般情況下有立井、斜井和平硐三種形式。（二）對(duì)比于立井開拓來說，斜井開拓所存在的優(yōu)勢與問題如下：施工技術(shù)、設(shè)備和過程要求更低，施工所用到的費(fèi)用較低，而且施工起來較為簡單；各個(gè)地面建筑及井下構(gòu)筑物等的施工都簡單于立井開拓，井筒延伸施工比其他方式更加方便，煤層底板含水層對(duì)于這種井筒的影響更小；提升能力較大，很適用于特大型的礦井；斜井開拓的井筒也可以用于煤礦井下發(fā)生事故逃生時(shí)的緊急避險(xiǎn)出口。（三）立井開拓優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于煤層傾角、厚度等地質(zhì)條件的要求較少，在相同的深度條件下，立井的井筒相對(duì)來說更短，提升速度要優(yōu)于斜井井筒，井筒有較大的截面積，通風(fēng)條件更好，對(duì)于高瓦斯礦井來說更加合適，且通風(fēng)阻力較小，對(duì)開采較深的礦井更加有利；由于一些井田的地質(zhì)條件和煤層產(chǎn)狀極為復(fù)雜，立井開拓對(duì)于同時(shí)照顧各個(gè)產(chǎn)狀的煤層有優(yōu)勢。小康礦井現(xiàn)有的井筒形式為適應(yīng)性很強(qiáng)的立井開拓形式，厚度、煤層傾角、水文地質(zhì)、瓦斯等自然條件通常不會(huì)影響立井開拓；在垂直的深度相同的狀況下，立井的井筒長度小于斜井，有更強(qiáng)的提升能力和更快的提升速度，更加有力于輔助提升；由于立井井筒的橫斷面大，可有效提供瓦斯較高的礦井和有瓦斯突出現(xiàn)象的礦井所需的風(fēng)量，且通風(fēng)阻力小，對(duì)深井更為有利；經(jīng)過不牢固的地層時(shí)，立井比斜井的施工更加有優(yōu)勢；由于一些井田的地質(zhì)條件和煤層產(chǎn)狀極為復(fù)雜，立井開拓對(duì)于同時(shí)照顧各個(gè)產(chǎn)狀的煤層有優(yōu)勢?？紤]到小康井田的煤層情況，本設(shè)計(jì)決定進(jìn)行單水平開采。 井筒數(shù)目通常情況下，一個(gè)礦井至少有負(fù)責(zé)運(yùn)煤的主井和負(fù)責(zé)運(yùn)料、運(yùn)人的副井兩個(gè)井筒。（一）主立井位置在礦井的工業(yè)廣場，作為進(jìn)風(fēng)并擔(dān)負(fù)全礦80萬噸每年的煤炭運(yùn)輸?；鶐r段的井壁不用加厚。；一個(gè)雙層加寬的且?guī)胶忮N的四車罐籠， m2， m2，基巖段的井壁不用加厚。 m2， m2。圖31 主井?dāng)嗝鎴D The main shaft crosssection圖32 副井?dāng)嗝鎴D Auxiliary shaft crosssection圖33 回風(fēng)井?dāng)嗝鎴D Return air shaft crosssection表31 井筒斷面特征表 Characteristics of shaft crosssection table井筒名稱井筒用途井筒長度/m半徑/m凈斷面積/m2主井提升煤炭、進(jìn)風(fēng)525副井輔助提升、進(jìn)風(fēng)485中央風(fēng)井回風(fēng)465表32 主井?dāng)嗝嫣卣鞅鞹able 32 Characteristics of the main shaft section table凈斷面/m2掘進(jìn)斷面/m2砌壁厚/mm混凝土消耗量/m3/m450表33 副井?dāng)嗝嫣卣鞅鞹able 33 Characteristics of auxiliary table section凈斷面/m2掘進(jìn)斷面/m2砌壁厚/mm混凝土消耗量/m3/m450表34 風(fēng)井?dāng)嗝嫣卣鞅鞹able 34 Characteristics of air shaft section table凈斷面/m2掘進(jìn)斷面/m2井筒半徑/mm砌碹厚度/mm450 井筒位置對(duì)于井筒位置，應(yīng)該考慮到地面、地下以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的因素，相互對(duì)比來選取適當(dāng)?shù)奈恢?。?）地面工業(yè)場所盡可能少占或不占肥沃的土地，對(duì)于高效農(nóng)田尤其不能。（4）井口位置應(yīng)有良好的施工條件，要防止塌、滑坡等地質(zhì)因素所造成的困難。（6）要充分考慮各種人為因素。（2）井筒下面所對(duì)應(yīng)的井底車場要處在堅(jiān)固，不易坍塌的巖層中，使井底車場的維護(hù)簡單一些。（4）為了使采煤損失達(dá)到最低的水平，井筒下面的煤層要盡量少（5）井筒位置應(yīng)保證井筒延伸時(shí)，不受底板強(qiáng)含水層水患威脅。（2）井筒落底位置應(yīng)盡可能使開拓工程量小，建井快，出煤早。小康礦井筒位置的選擇應(yīng)根據(jù)以上原則，結(jié)合多方面因素綜合考慮，來選擇出最合適的井筒位置。按照如上原則并結(jié)合小康礦井的實(shí)際情況，工業(yè)廣場所處的位置與礦井井筒位置相同，靠近井田西南部。 階段水平劃分 開采水平及階段的劃分原則（一）要有合理的階段斜長在采用合理的工作面參數(shù)及合理的回采技術(shù)，采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)，在特定的采區(qū)設(shè)備條件下所能到達(dá)的階段斜長便是合理的階段斜長。（2） 輔助運(yùn)輸：當(dāng)利用絞車進(jìn)行材料運(yùn)輸時(shí)，因?yàn)榻g車不便于在井下的安裝和運(yùn)輸，當(dāng)挖掘階段斜長可達(dá)2000～3000米的傾斜程度較小的煤層或者采用傾斜長壁法開采時(shí)的，可采用兩段式或三段運(yùn)輸提升，使用無軌膠輪車取代軌道運(yùn)輸也是現(xiàn)在流行的方式。（二） 區(qū)段數(shù)目的設(shè)置要合理要設(shè)置合理的區(qū)段數(shù)量來更好的確保采區(qū)內(nèi)的區(qū)段的銜接以及正常的生產(chǎn)（三）要有利于采區(qū)的正常接替為了確保整個(gè)礦井在不同時(shí)期的產(chǎn)量基本相同，下一個(gè)采區(qū)應(yīng)該在前一個(gè)采區(qū)減產(chǎn)時(shí)開始投入生產(chǎn)，所以，應(yīng)該使前一個(gè)采區(qū)的服務(wù)年限大于下一個(gè)采區(qū)的服務(wù)準(zhǔn)備時(shí)間。（四） 水平高度在經(jīng)濟(jì)上有利從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩方面的觀點(diǎn)來看，經(jīng)濟(jì)效果的好與壞也取決于技術(shù)上是否有合理的水平、垂高，所以對(duì)于水平垂高的選擇也可以通過比較經(jīng)濟(jì)效益的手段。水平高度能否合理的確定，不但會(huì)影響到初期投資的多少，也會(huì)對(duì)生產(chǎn)過程中的技術(shù)和費(fèi)用產(chǎn)生影響，而且如果一旦確定了水平垂高，將影響很長一段時(shí)間內(nèi)，礦山生產(chǎn)成本和效果。根據(jù)小康井田的實(shí)際地質(zhì)及煤炭賦存情況，確定在小康井田范圍內(nèi)進(jìn)行單水平開采，且階段與水平的垂高相同，即一個(gè)水平只開采一個(gè)階段。（二）回風(fēng)井筒數(shù)目少，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)少，容易管理。結(jié)合小康礦實(shí)際情況，由于以上原因，對(duì)于小康礦更為合適的是中央并列式。應(yīng)選擇抽出式通風(fēng)更為合理，抽出式通風(fēng)時(shí)，井下處于低于大氣壓力的負(fù)壓狀態(tài)，如果主要通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障而停止運(yùn)行，井下的壓力將會(huì)在大氣壓力的作用下提高，空氣壓力的提高可以防止采空區(qū)巷道頂部冒落處和采空區(qū)積聚的有害氣體涌入巷道，這對(duì)保持井下良好的環(huán)境及安全很重要[32]。小康礦井田劃分如圖41所示，S3采區(qū)尺寸，,，約為15年。小康礦為高瓦斯礦井，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第113條規(guī)定“高瓦斯礦井、有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)的礦井的每個(gè)采區(qū)和開采容易自燃煤層的采區(qū)，必須設(shè)置至少一條專用回風(fēng)巷[32]。因?yàn)椴扇∮休^長的服務(wù)時(shí)間，為了減小井巷內(nèi)發(fā)生事故的概率，同時(shí)方便巷道的維護(hù)，采區(qū)軌道、皮帶和回風(fēng)上山都在巖層中，其中軌道上山和皮帶上山在煤層底板下，回風(fēng)上山在煤層頂板上。采區(qū)軌道上山為采區(qū)的輔助運(yùn)輸、運(yùn)輸矸石、設(shè)備、材料。三條上山水平距離為20米。（二）工作面巷道布置工作面巷道采用雙巷掘進(jìn)布置。與皮帶順槽平行設(shè)置軌道順槽及回風(fēng)順槽，擔(dān)任工作面運(yùn)料和回風(fēng)任務(wù)。皮帶大巷擔(dān)任運(yùn)煤的任務(wù)。采區(qū)內(nèi)單翼開采，采用后退式進(jìn)行開采。圖42 小康莊礦井巷道布置圖 Xiaokang coal mine roadway layout采區(qū)各巷道斷面的參數(shù)：（一）皮帶、軌道及回風(fēng)大巷的參數(shù)，形狀為半圓拱形，形狀為半圓拱形。（二）皮帶、軌道及回風(fēng)上山的參數(shù)皮帶上山及軌道上山的斷面積為15m2,，形狀為半圓拱形，形狀為半圓拱形。（三）皮帶、軌道及回風(fēng)順槽的參數(shù)，形狀為梯形，形狀為梯形，形狀為梯形。（四）運(yùn)輸斜巷及各聯(lián)絡(luò)巷運(yùn)輸斜巷及聯(lián)絡(luò)巷的參數(shù)和支護(hù)方式均與所連接巷道參數(shù)和支護(hù)方式一致。（二）運(yùn)料系統(tǒng)地面→副井→井底車場→軌道大巷→軌道上山→運(yùn)輸斜巷→運(yùn)輸順槽→采煤工作面。掘進(jìn)工作面通風(fēng)系統(tǒng)：地面新鮮風(fēng)流→主井和副井→皮帶大巷和軌道大巷→皮帶上山和軌道上山→局部通風(fēng)機(jī)→掘進(jìn)巷道→回風(fēng)上山→回風(fēng)大巷→回風(fēng)井→污風(fēng)從回風(fēng)井排出到地面。（五）供電系統(tǒng) 高壓電纜從井底車場的中央變電所沿著軌道大巷，軌道上山到采區(qū)變電所，在采區(qū)變電所降壓后由低壓電纜分別送到采煤和掘進(jìn)工作面附近的配電站，以及井下的其他各個(gè)需要電能的地點(diǎn)。（七）供水系統(tǒng)由副井的供水管流入井下后，供給到各用水地點(diǎn)。 采煤方法和回采工藝評(píng)價(jià)及綜述，煤層傾角8176。小康礦煤炭開采主要為走向長壁采煤法，綜合機(jī)械化采煤法，由于小康礦煤層屬于厚煤層所以采用綜合機(jī)械化采煤法開采；頂板管理辦法為自然垮落法。綜合機(jī)械化采煤工藝方式——采煤工作面破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)和處理采空區(qū)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的采煤工藝。（一）工作面設(shè)備：采煤機(jī)、自移式放頂煤液壓支架、刮板輸送機(jī)；（二）斜巷設(shè)備：轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、可伸縮膠帶機(jī)；（三）液壓系統(tǒng)：乳化液泵站、乳化液混溶箱、進(jìn)回液主管路；（四）控制系統(tǒng)：控制臺(tái)、聲光信號(hào)、擴(kuò)音電話及線路；（五）供水系統(tǒng)：冷卻水、水箱、管路；（六）供電系統(tǒng)：高壓供電線路、開關(guān)、移動(dòng)變電站、配電開關(guān)、線路。 工作面參數(shù)采煤工作面日進(jìn)刀數(shù)用下式計(jì)算： （41）式中：D—每日割煤刀數(shù)；A—工作面年生產(chǎn)能力，80萬噸；L—工作面的長度，m；R—煤的實(shí)體密度，；M—煤層的厚度，m；d—工作面年工作時(shí)間，取330；t—載割深度。確定工作面長度為200米。由于本設(shè)計(jì)采用單翼開采，且綜采工作面推進(jìn)的長度不宜太短。采煤工作面為后退式開采，即工作面向上山方向推進(jìn)。；每月按30天計(jì)算，月推進(jìn)度為72m每月；每年按330天計(jì)算，年推進(jìn)度為792m每年。根據(jù)井田的地質(zhì)條件、煤層賦存、礦井產(chǎn)量等選取特定的采煤機(jī)，而且采煤機(jī)的傾角、采高、截深、牽引方式等參數(shù)要適合本礦，各參數(shù)要有適當(dāng)大的范圍，以便在以后的生產(chǎn)工作中提高工作面的生產(chǎn)能力，經(jīng)比對(duì)，本礦井選用MG900/2290GWD型交流電牽引采煤機(jī)，其技術(shù)特征參數(shù)見表41。工作面裝煤方式：在割煤時(shí)，利用滾筒弧型擋煤板和螺旋齒片自動(dòng)將割下的煤裝進(jìn)刮板輸送機(jī)；剩余煤用鏟煤板鏟入刮板輸送機(jī)；少量由人工裝煤。選用SGZ800/800型刮板輸送機(jī)。表41 MG900/2290GWD型采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù) MG900/2290GWD shearer main technical parameters型號(hào)MG900/2290WD采高 m～截深 m；適應(yīng)傾角 (0)≤10176。其主要參數(shù)如表42。缸徑/行柱500/850（mm）降升循環(huán)時(shí)間28s推力/拉力(mm)平衡千斤頂缸徑/行柱工作阻力(活塞/桿腔)1241/1110（KN）伸縮帶式輸送機(jī)型號(hào)：SSD800/90，參數(shù)如表44。s1最大輸送長度/m主電機(jī)功率/kw傳動(dòng)滾筒直徑/mm托輥直徑/mm傾角圍/186。20工作面刮板輸送機(jī)型號(hào)為：SGZ630／220，參數(shù)如表45。表46 工作面配套設(shè)備 Workface equipment