城郊礦240萬噸新井設計【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,城郊,萬噸新井,設計,cad,圖紙,文檔 摘 要 本設計包括三個部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。 一般部分為城郊礦240萬噸新井設計。主采煤層為二2號煤、三2號煤，平均傾角為3°，煤層平均總厚為8.91m。井田地質條件較為簡單。 井田工業(yè)儲量為166.6Mt，礦井可采儲量111.19Mt。礦井服務年限為64.86a，涌水量不大，礦井正常涌水量為200m3/h，最大涌水量為360m3/h。井田中各煤層瓦斯含量一般小于0.5cm3/g，屬低瓦斯礦井。各煤層均無煤塵爆炸危險。各煤層均屬不自燃發(fā)火煤層。 井田為立井單水平開拓。大巷采用膠帶運輸機運煤，輔助運輸采用礦車運輸。礦井通風方式為混合式通風，前期中央風井回風，后期帶區(qū)風井回風。礦井年工作日為330d，工作制度為“四六”制。 一般部分共包括10章：1.礦區(qū)概述及井田地質特征；2.井田境界和儲量；3.礦井工作制度及設計生產(chǎn)能力、服務年限；4.井田開拓；5.準備方式帶區(qū)巷道布置；6.采煤方法；7.井下運輸；8.礦井提升；9.礦井通風與安全技術；10.礦井基本技術經(jīng)濟指標。 專題部分題目是《淺談煤礦沖擊礦壓及防治措施》 翻譯部分主要內容為關于應力波穿越節(jié)理時的透反射系數(shù)的研究，英文題目為：Study on the transmission and reflection of stress waves across joints. 關鍵詞：城郊煤礦； 雙立井； 單水平； 采區(qū)與帶區(qū)布置； 綜采放頂煤方法； ABSTRACT This design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The designed productive capacity is 2.4 million tons percent year. The two and three is the main coal seam, and its dip angle is 3 degree. The thickness of the mine is about 8.91m in all. The mine Geology quality condition is simple by Comparison. The proved reserves of the minefield are 166.6 million tons. The recoverable reserves are 111.19 million tons. And the service life of the mine is 64.86 years. The normal flow of the mine is 200m3 percent hour and the max flow of the mine is 360 m3 percent hour. The mineral well gas gushes less than 0.5cm3/g, for low gas mineral well. All the coal seam does not have the danger of explorer, or burn by itself. The mine farmland is a single level in an inclined well to expand. The mine farmland signs the single level of well to expand for the double. The mine lane adopts the tape conveyance luck coal, assistance conveyance adoption mineral car. The well ventilated way of the mineral well is well ventilated for admixture type, expecting the central breeze well to return to breeze before, expecting to take the area breeze well to return to breeze later. The working system “four-six” is used in the Chengjiao mine. It produced 330d/a. This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms. The special subject parts of topics is 《Brief talks on mine rock burst and the control measures》. Translation part of main contents is a topic with the name of Study on the transmission and reflection of stress waves across joints. Keyword：chengjiao coal mine； double vertical shaft； single horizon； district & band mode；fully mechanized mining with sublevel caving technology 第VI頁 目 錄 一般部分 1 礦區(qū)概述及井田地質特征 1 1.1 礦區(qū)概述 1 1.1.1 地理位置與交通 1 1.1.2 地形地貌 1 1.1.3 主要河流 1 1.2 井田地質特征 2 1.2.1 地質構造 2 1.2.2 水文地質條件 2 1.2.3 地溫 2 1.3 煤層 2 1.3.2 煤質 3 1.3.3 煤層頂?shù)装?3 1.3.4 瓦斯、煤塵等 3 2 井田境界和儲量 4 2.1井田境界 4 2.1.1 井田范圍 4 2.1.2 開采界限 4 2.1.3 井田尺寸 4 2.2 礦井儲量計算 4 2.2.1 儲量計算基礎 4 2.2.2 井田地質勘探 4 2.2.3 地質儲量計算 5 2.2.4 工業(yè)儲量計算 5 2.3 礦井可采儲量 6 2.3.1 安全煤柱留設原則 6 2.3.2 礦井永久保護煤柱損失量 6 2.3.3 礦井可采儲量 7 3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 9 3.1礦井工作制度 9 3.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 9 3.2.1 確定依據(jù) 9 3.2.2 礦井設計生產(chǎn)能力 9 3.2.3 礦井服務年限 9 3.2.4 井型校核 10 4 井田開拓 11 4.1 井田開拓的基本問題 11 4.1.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標 11 4.1.2 工業(yè)場地的位置 13 4.1.3 開采水平的確定及采帶區(qū)劃分 13 4.1.4 主要開拓巷道 13 4.1.5 方案比較 13 4.2 礦井基本巷道 20 4.2.1 井筒 20 4.2.2 開拓巷道 20 4.2.3 井底車場及硐室 21 5 準備方式——帶區(qū)巷道布置 27 5.1 煤層地質特征 27 5.1.1 帶區(qū)位置 27 5.1.2 帶區(qū)煤層特征 27 5.1.3 煤層頂?shù)装鍘r石構造情況 27 5.1.4 水文地質 27 5.1.5 地質構造 27 5.1.6 地表情況 27 5.2 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 28 5.2.1 帶區(qū)準備方式的確定 28 5.2.2 帶區(qū)巷道布置 28 5.2.3 帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 29 5.2.4 帶區(qū)內巷道掘進方法 29 5.2.5 帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 30 5.3 帶區(qū)車場選型設計 31 6 采煤方法 32 6.1 采煤工藝方式 32 6.1.1 帶區(qū)煤層特征及地質條件 32 6.1.2 確定采煤工藝方式 32 6.1.3 回采工作面參數(shù) 33 6.1.4 回采工作面破煤、裝煤方式 33 6.1.5 回采工作面支護方式 38 6.1.6 端頭支護及超前支護方式 40 6.1.7 各工藝過程注意事項 40 6.1.8 回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 42 6.2回采巷道布置 45 6.2.1 回采巷道布置方式 45 6.2.2 回采巷道參數(shù) 46 7 井下運輸 49 7.1 概述 49 7.1.1 礦井設計生產(chǎn)能力及工作制度 49 7.1.2 煤層及煤質 49 7.1.3 運輸距離和運載量 49 7.1.4 礦井運輸系統(tǒng) 49 7.2 帶區(qū)運輸設備選擇 50 7.2.1 設備選型原則： 50 7.2.2 帶區(qū)運輸設備選型及能力驗算 50 7.3大巷運輸設備選擇 51 7.3.1 膠帶回風大巷設備選擇 51 7.3.2 輔助運輸大巷設備選擇 51 7.3.3 運輸設備能力驗算 52 8 礦井提升 54 8.1 礦井提升概述 54 8.2 主副井提升 54 8.2.1 主井提升 54 8.2.2 副井提升設備選型 54 8.2.3 井上下人員運送 55 9 礦井通風及安全 56 9.1 礦井概況、開拓方式及開采方法 56 9.1.1 礦井地質概況 56 9.1.2 開拓方式 56 9.1.3 開采方法 56 9.1.4 變電所、充電硐室、火藥庫 56 9.1.5 工作制、人數(shù) 56 9.2 礦井通風系統(tǒng)的確定 56 9.2.1 礦井通風系統(tǒng)的基本要求 57 9.2.2 礦井通風方式的選擇 57 9.2.3 礦井主扇工作方式選擇 58 9.2.4 帶區(qū)通風系統(tǒng)的要求 58 9.2.5 帶區(qū)工作面通風方式的選擇 59 9.3 礦井風量計算 59 9.3.1 工作面所需風量的計算 59 9.3.2 備用面需風量的計算 60 9.3.3 掘進工作面需風量 60 9.3.4 硐室需風量 61 9.3.5 其它巷道所需風量 61 9.3.6 礦井總風量 61 9.3.7 風量分配 62 9.4 礦井通風阻力計算 63 9.4.1 礦井最大阻力路線 63 9.4.2 礦井通風阻力計算 64 9.4.3 礦井通風總阻力 67 9.4.4 兩個時期的礦井總風阻和總等積孔 67 9.5 選擇礦井通風設備 68 9.5.1 選擇主扇 68 9.5.2 電動機選型 69 9.6 安全災害的預防措施 70 9.6.1 預防瓦斯和煤塵爆炸的措施 70 9.6.2 預防井下火災的措施 70 9.6.3 防水措施 70 10 設計礦井基本技術經(jīng)濟指標 72 參考文獻 73 專題部分 淺談煤礦沖擊礦壓及防治措施 74 翻譯部分 英文原文 96 中文譯文 113 致 謝 127 第167頁 一 般 部 分 1 礦區(qū)概述及井田地質特征 1.1 礦區(qū)概述 1.1.1 地理位置與交通 城郊煤礦位于河南省永城市境內，覆蓋城關鄉(xiāng)、城廂鄉(xiāng)的全部及侯嶺、雙橋、十八里、蔣口鄉(xiāng)的一部分，交通便利。走向長約7.81km，傾向長約7.01km，井田面積44km2。礦井北臨近陳四樓井田，南接新橋井田，地理坐標為：東經(jīng)116o17′30″～116o25′21″，北緯33o53′52″～34o00′35″。 井田內地勢平坦、交通方便。永城市西北至隴海鐵路商丘東站約95km，夏邑東站62km；東北至京滬鐵路徐州車站約100km，東南至宿州車站約75km，距京九鐵路的亳州車站55km，且均有柏油公路相通。鄉(xiāng)村之間公路相通（見圖1-1）。 1.1.2 地形地貌 城郊井田位于淮河沖積平原的東部 ，地勢平坦，海拔標高為+30m，向東南傾斜。區(qū)內新生界松散沉積物廣泛分布，厚度一般為100m左右。工業(yè)廣場標高+30.0m。 1.1.3 主要河流 城郊井田內地表水系不發(fā)育，僅有淮河支流的沱河從本區(qū)北—中部自西向東流過，沱河源于商丘北側響河，雨季流量劇增，旱季干涸無水，屬季節(jié)性河流。實測最高洪水位標 高+29.79m，（1963年8月9日），年平均水位標高+26.39m，最大流量384m3/s（1963年8月9日），年平均流量一般為1~2m3/s。其上游永城市段常年關閘蓄水，致使下游斷流無水。河流對開采不構成影響。 本區(qū)地處中緯34o附近，屬半干旱、半濕潤季風型氣候，蒸發(fā)量大于降雨量，干濕差大，四季分明。年平均氣溫14.3℃ ，日最高氣溫41.5℃，日最低氣溫為-23.4℃。年平均降水量962.9mm，年最大降水量1518.6mm，年最小降水量556.2mm。大氣降水量多集中在7~8月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸發(fā)量1808.9mm。永城地區(qū)受地震影響不大，地震烈度小于6度。 1.2 井田地質特征 1.2.1 地質構造 城郊井田位于北北東向的永城隱伏背斜的西翼中段，北北東向斷層構造居主導地位，其次是近東西向構造，局部發(fā)育有北西向構造?？傮w構造特征是以寬緩褶皺為主，伴隨一定數(shù)量的斷裂構造，且多集中在表現(xiàn)明顯的背、向斜兩側。 本井田精查勘探時在13.61km2范圍內大小組合斷層1條，其中較大的斷層有4條，井田東北部、西北部和南部即以大斷層為界。 總之，整個井田以近北北東向斷層構造居主導地位，其次是近東西向構造，局部發(fā)育有北西向構造?？傮w構造特征是以寬緩褶皺為主，伴隨一定數(shù)量的斷裂構造。晚古生代中基性巖漿巖活動比較強烈，并對煤層有一定的破壞作用。 1.2.2 水文地質條件 新生界松散層劃分為四個含水層組及四個隔水層組，由于新生界底部砂層少，富水性又弱，與基巖之間有平均厚44.29m的粘土隔水層，對礦床一般無充水影響。 煤層頂板砂巖裂隙水是礦床主要直接充水的水源，但由于井田內砂巖富水性很弱，滲透性差，徑流滯緩，補給源不足，故對將來的礦床開采一般不會造成太大的威脅。 本井田斷層富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情況下不會發(fā)生導水威脅。 綜上所述，本井田是一個與外部水力聯(lián)系微弱，補給不足的較完整的獨立水文地質單元，開采煤層遠離地表水體，無流水影響，間接充水巖層“灰?guī)r”單位涌水量不大，局部在斷層處有與煤層對接的可能性，如留好煤柱，遠離斷層，一般是不會突水的，本礦井水文地質，工程地質條件屬中等類型。 礦井正常涌水量200m3/h，考慮上段灰?guī)r突水，最大涌水量為360m3/h。 1.2.3 地溫 井田內地溫僅隨深度的增加而增加。井田的平均地溫梯度為2.67℃ /100m，從地溫梯度看，淺部地溫梯度較高，深部地溫梯度較低。從二煤組煤層、三煤組煤層地溫等值線圖上看出，等溫線與煤層底板等高線基本平行，二煤組煤層-500m以淺的地溫一般低于30°C，-600m以深的地溫除井田東南部小面積低溫區(qū)外，一般為一級高溫區(qū)。地溫大于31℃，為一級高溫區(qū)，其余地段地溫一般低于31℃。 1.3 煤層 1.3.1 煤層埋藏條件 煤層走向為南北走向，西高東低，平均傾角為3°，其中上部及下部煤層更加平緩，傾角一般為2度，東部煤層傾角較大，有6度左右。 本井田的主要含煤地層有二2煤層和三2煤層，煤層總厚度平均8.91m，層間距為50m。其中二2煤層平均厚5.93m，三2煤層平均厚2.98，前期主要開采5.98m厚的二2煤層。 1.3.2 煤質 三煤層屬低灰分，特低硫，特低磷，高發(fā)熱量，易選的優(yōu)質無煙煤。各可采煤層中貧煤數(shù)量較少，除它的發(fā)熱量稍高于無煙煤外，其它煤質特征與無煙煤相似。三煤層煤為無煙煤，首先可作為化工用煤，包括氣化用煤及發(fā)生爐煤氣用煤和化肥用煤，其次作為動力用煤及民用燃料等。 1.3.3 煤層頂?shù)装? 三2煤煤層直接頂板，底板主要為薄層狀泥巖，砂質泥巖，局部為粉砂巖，抗壓強度一般大于600kg/cm2（極小部分小于600kg/cm2），穩(wěn)定性好，管理難度小。 二2煤煤層直接頂，底板多為細中粒砂巖，厚層狀泥巖（厚度一般大于5m），局部為砂質泥巖或落層狀泥巖，抗壓強度一般小于600kg/cm2 ，巖石的完整性差，穩(wěn)定性較差，頂板不易于管理，底板一般不易發(fā)生底鼓。 表1-1 煤層情況一覽表 煤層 煤分層數(shù) 平均煤厚 (m) 夾矸層數(shù) 可采情況 煤層穩(wěn)定性 二2煤 1 5.93 0 可采 穩(wěn)定 三2煤 1 2.98 0 可采 穩(wěn)定 1.3.4 瓦斯、煤塵等 井田中各煤層瓦斯含量一般小于0.5cm3/g，屬低瓦斯礦井。各煤層均無煤塵爆炸危險。各煤層均屬不自燃發(fā)火煤層。 2 井田境界和儲量 2.1井田境界 2.1.1 井田范圍 在煤田劃分為井田時，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有： 1）井田范圍內的儲量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應； 2）保證井田有合理尺寸； 3）充分利用自然條件進行劃分，如地質構造（斷層）等； 4）合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井間的關系。 根據(jù)以上原則，礦西北以F3斷層為界，F(xiàn)3斷層中間與煤層露頭相連，煤層露頭為環(huán)狀，東北以F6斷層為界，西部為人為邊界，南部以F14斷層為界，按礦區(qū)內統(tǒng)一劃分的井田邊界。 2.1.2 開采界限 本井田的主要含煤地層有二2煤層和三2煤層，煤層總厚度平均8.91m，層間距為50m。其中二2煤層平均厚5.93m，三2煤層平均厚2.98，井田內二、三煤層為可采煤層，前期主要開采5.98煤層。 開采上限：2號煤層以上認為邊界和F3斷層。 下部邊界：人為劃分的下部井田邊界和F6，F(xiàn)14斷層邊界。 2.1.3 井田尺寸 井田走向平均長約7.81km，傾向平均長約7.01km，本次儲量計算是在精查地質報告提供的1：5000煤層底板等高線圖上計算的，儲量計算可靠，井田面積13.61km2。 2.2 礦井儲量計算 2.2.1 儲量計算基礎 1.根據(jù)城郊井田地質勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算； 2.依據(jù)《煤炭資源地質勘探規(guī)范》關于化工、動力用煤的標準：計算能利用儲量的煤層最低可采厚度為0.8m，原煤灰分不大于40%。計算暫不能利用儲量的煤層厚度為0.7—0.8m； 3.依據(jù)國務院過函（1998）5號文《關于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關問題的批復》內容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量； 4.儲量計算厚度：夾石厚度不大于0.05m時，與煤分層合并計算，復雜結構煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度； 5.井田內主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質塊段的算術平均法。 6.煤層容重：三號煤層容重為1.4t/m3，二號煤層容重為1.4t/m3 2.2.2 井田地質勘探 井田地質勘探類型為精查，屬詳細勘探。 井田范圍內鉆孔分布，井田內北部邊界附近和西部及東部邊界附近，鉆孔布置較少；其它區(qū)域鉆孔分布比較均勻，勘探詳細。 井田內北部邊界附近、西部邊界附近以及東部邊界附近屬B級儲量，斷層附近屬C級儲量，其它區(qū)域為A級儲量。高級儲量占99.6%，符合煤炭工業(yè)設計規(guī)范要求。 二號煤層最小可采厚度為4.40m，最大可采厚度為6.3m，平均5.93m。 2.2.3 地質儲量計算 井田范圍內的煤炭儲量是礦井設計的基本依據(jù)，礦井主采煤層為2號煤層以及2號煤采用算術平均法。即煤炭地質儲量是由煤層面積、容重及厚度相乘所得，其公式一般為： Z=S×M×R （2-1） 其中：Z——礦井的地質儲量，t； S ——井田的傾斜面積，km2； M——煤層的厚度，m； R ——煤的容重，t/m3，取R=1.4 t/m3。 則：Z=13.98×10002/cos3°×(5.93+2.98)×1.4 =170004124t =170Mt 2.2.4 工業(yè)儲量計算 礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內，經(jīng)過地質勘探，煤層厚度與質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內的儲量。礦井工業(yè)儲量是進行礦井設計的資源依據(jù)，一般也就是列入平衡表內的儲量。 礦井工業(yè)儲量：地質資源量中探明的資源量331和控制的資源量332，經(jīng)分類得出的經(jīng)濟的基礎儲量111b和122b、邊際經(jīng)濟的基礎儲量2M11和2M22，連同地質資源量中推斷的資源量333的大部，歸類為礦井工業(yè)儲量。 儲量的分配探明儲量、控制儲量、推斷儲量按6：3：1 分配，經(jīng)濟基礎儲量、邊際經(jīng)濟基礎儲量按90%、10% 分配，次邊際經(jīng)濟基礎儲量不計。各種儲量分配見表2-1： 表2-1 礦井工業(yè)儲量計算表 類別 探明儲量/Mt 控制儲量/Mt 推斷儲量/Mt 經(jīng)濟儲量 邊際儲量 經(jīng)濟儲量 邊際儲量 數(shù)量 91.8 10.2 45.9 5.1 17.0 合計 102.0 51.0 Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k （2-2） 其中：k=0.8 Zg=91.8+10.2+45.9+5.1+17.0×0.8=166.6 Mt 2.3 礦井可采儲量 2.3.1 安全煤柱留設原則 1.工業(yè)場地、井筒留設保護煤柱，對較大的村莊留設保護煤柱，對零星分布的村莊不留設保護煤柱，本井田內地表沒有村莊。 2.各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。巖層移動角為70°，表土層移動角為41°； 3.維護帶寬度：風井場地20m，其他15m； 4.斷層煤柱寬度30m，井田境界煤柱寬度為20m； 5.工業(yè)場地占地面積，根據(jù)《煤礦設計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標見表2-2。 表2-2 工業(yè)場地占地面積指標 井 型（萬t/a） 占地面積指標（公頃/10萬t） 240及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8 以指標規(guī)定城郊礦工業(yè)場地計算為： 占地面積指標取：1.2公頃/10萬t 面積計算：2.4Mt × 1.0公頃/10萬t = 24公頃 2.3.2 礦井永久保護煤柱損失量 1.井田邊界保護煤柱 根據(jù)朱集礦的實際情況，鑒于本井田大部分邊界為斷層邊界和煤層露頭線組成，按照《煤礦安全規(guī)程》的有關要求，井田邊界內側暫留30m寬度作為井界煤柱，則井田邊界保護煤柱的損失按下式計算。 （2-3）式中： P——井田邊界保護煤柱損失，萬t。 H——井田邊界煤柱寬度，30m； L——井田邊界長度，17198.06m； m——煤層厚度，m； r——煤層容重，1.4t/m3； 代入數(shù)據(jù)得： P=30×17198.06×（5.93+2.98）×1.4=6.43Mt 2.斷層保護煤柱 斷層煤柱留設30m寬，F(xiàn)7斷層保護煤柱長度3133.3m，則F7斷層保護煤柱損失量為：1.17Mt。 3.工業(yè)廣場保護煤柱 工業(yè)廣場按Ⅱ級保護留圍護帶寬度15m，工業(yè)廣場面積由表2—2—1確定，取21.6公頃。工業(yè)廣場保護煤柱如下圖。面積為51.48公頃，則工業(yè)廣場保護煤柱壓煤量為： 51.48×1002（5.93+2.98）×1.4 = 6427095t=6.43Mt. 4.大巷保護煤柱 大巷中心距離為50m，煤層大巷兩側的保護煤柱寬度各為40m，巖石大巷兩側的保護煤柱寬度各為30m，則大巷保護煤柱損失量為4.32Mt。 5.井筒保護煤柱 主、副井井筒和前期風井保護煤柱在工業(yè)廣場保護煤柱范圍內，后期風井井筒保護煤柱在邊界煤柱范圍內，故井筒保護煤柱損失量為0。各種保護煤柱損失量見表2-3。 表2-3 保護煤柱損失量 煤 柱 類 型 儲 量（Mt） 井田邊界保護煤柱 6.43 斷層保護煤柱 1.17 工業(yè)廣場保護煤柱 6.43 大巷保護煤柱 4.32 井筒保護煤柱 0 合 計 18.35 2.3.3 礦井可采儲量 礦井可采儲量是礦井設計的可以采出的儲量，可按下式計算： Zk = （Zg-P）×C （2-4） 式中： Zk——礦井可采儲量，萬t； P——保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設的永久保護煤柱損失量，萬t； C——采區(qū)采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85；地方小煤礦不小于0.7。 則，礦井設計可采儲量：Zk =（166.6-18.35）×0.75 =111.19（Mt） 3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 3.1礦井工作制度 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》相關規(guī)定，確定礦井設計年工作日為330天，工作制度采用“四六制”，每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準備，每班工作6小時。 礦井每晝夜凈提升時間為16小時。 3.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 3.2.1 確定依據(jù) 《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定：礦井設計生產(chǎn)能力應根據(jù)資源條件、開采條件、技術裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。 礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定： 1.資源情況：煤田地質條件簡單，儲量豐富，應加大礦區(qū)規(guī)模，建設大型礦井。煤田地質條件復雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大； 2.開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模;否則應縮小規(guī)模； 3.國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質、產(chǎn)量等）的預測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)； 4.投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。 3.2.2 礦井設計生產(chǎn)能力 城郊井田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，斷層褶曲少，傾角小，厚度變化不大，開采條件較簡單，技術裝備先進，經(jīng)濟效益好，煤質為優(yōu)質無煙煤，交通運輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。 確定城郊礦井設計生產(chǎn)能力為2.4Mt/a。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、設備供應及國家需煤等因素確定。 3.2.3 礦井服務年限 礦井服務年限必須與井型相適應。 礦井可采儲量Zk、設計生產(chǎn)能力A礦井服務年限T三者之間的關系為： T=ZKA×K （3-1） 式中: T——礦井服務年限，a； Zk——礦井可采儲量，Mt A——設計生產(chǎn)能力,Mt； K——礦井儲量備用系數(shù)，取1.4； 則，礦井服務年限為： T =111.19/2.4×1.4 = 64.86a 符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》要求。 3.2.4 井型校核 按礦井的實際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核： 1.煤層開采能力 井田內2煤層平均5.93m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個放頂煤工作面保產(chǎn)。 2.輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力 校核礦井設計為大型礦井，開拓方式為雙井單水平開拓，主立井采用箕斗提升運煤，副立井采用軌道輔助運輸，運煤能力和大型設備的下放可以達到設計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)斜巷膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉，再經(jīng)主立井膠帶運輸機提升至地面，運輸能力大，自動化程度高。副井運輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設備的下放與提升。大巷輔助運輸采用900mm軌距礦車運輸，運輸能力大，調度方便靈活。 3.通風安全條件的校核 本礦井煤塵無爆炸危險性，瓦斯涌出量為0.5m3/t，屬于低瓦斯礦井。水文地質條件簡單，涌水量較小（200 m3/h）。瓦斯涌出量小，礦井采用混合式通風，后期設一條專用回風大巷，西區(qū)邊界，可以輕松滿足通風需要。 4.礦井的設計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應，保證有足夠的服務年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》要求，見表3-1。 表3-1 我國各類井型的礦井和第一水平設計服務年限 礦井設計生產(chǎn)能力（萬t/a） 礦井設計服務年限（a） 第一開采水平服務年限（a） 煤層傾角<25° 煤層傾角25°～45° 煤層傾角>45° 600及以上 70 35 — — 300～500 60 30 — — 120～240 50 25 20 15 45～90 40 20 15 15  4 井田開拓 4.1 井田開拓的基本問題 井田開拓是指在井田范圍內，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術可行的幾種開拓方式進行技術經(jīng)濟比較，才能確定。 井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認真研究。 1.確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置； 2.合理確定開采水平的數(shù)目和位置； 3.布置大巷及井底車場； 4.確定礦井開采程序，做好開采水平的接替； 5.進行礦井開拓延深、深部開拓及技術改造； 6.合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。 確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質、開采技術等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應遵循下列原則： 1.貫徹執(zhí)行國家有關煤炭工業(yè)的技術政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設。 2.合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 3.合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。 4.必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關規(guī)定。要建立完善的通風、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。 5.要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發(fā)展采煤機械化、掘進機械化、自動化創(chuàng)造條件。 6.根據(jù)用戶需要，應照顧到不同媒質、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。 4.1.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標 1.井筒形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。 平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場地和引進鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務年限要求。 斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。缺點是：斜井井筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術復雜。對于平原地區(qū)的城郊礦的來說，由于煤層埋藏深度大，不能建斜井。 立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質構造和煤層產(chǎn)狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點是立井井筒施工技術復雜，需用設備多，要求有較高的技術水平，井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設投資大。 本礦井煤層傾角小，平均3°，為近水平煤層；表土層厚，有流沙層；水文地質情況中等；井筒需要特殊施工，根據(jù)自然地理條件、技術經(jīng)濟條件等因素，綜合考慮城郊礦的實際情況： ⑴表層土較厚，淮河沖積形成，風化嚴重； ⑵地面標高平均+30m左右，煤層埋藏較深，距地面垂深在-350～-650m之間； ⑶礦井年設計生產(chǎn)能力為2.4M為大型礦井。 綜上所述，礦井只能采用立井開拓。 根據(jù)礦井提升的需要與本礦的地質條件及《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，在本井田的中上部設立主副井筒各一個。主井用來提升煤炭，副井用來運送人員、材料、矸石及通風等。 本礦井的瓦斯含量不大，屬于低瓦斯礦井，礦井通風容易。同時考慮到井田走向較長，確定前期采用中央風井回風，后期采用帶區(qū)風井回風，以保證礦井的正常通風。 2.井筒位置的確定 井筒位置的確定原則： （1）有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門的工程量要盡量少； （2）有利于首采采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)要盡量少遷村或不遷村； （3）井田兩翼的儲量基本平衡； （4）井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破壞帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層； （5）工業(yè)廣場應充分利用地形，有良好的工程地質條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水的威脅； （6）工業(yè)場地宜少占耕地，少壓煤； （7）水源、電源較進，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 2.井筒位置的確定 綜上，為便于地面運輸及工業(yè)廣場布置，主井井筒位置布置方案也可以選擇在井田西部邊界附近?？紤]以上井筒位置確定原則，并結合礦井實際情況，最終確定主、副井筒位于井田的中央，有利于減少礦井保護煤柱損失；同時，也便于以后三號煤延深開采。 風井井口位置的選擇應在滿足通風條件的前提下，與提升井筒的貫通位置最短，并利用各種煤柱以減少保護煤柱的損失。本礦井前期采用中央風井回風，故將風筒布置在工業(yè)廣場保護煤柱內，從而減少了煤柱的損失。 4.1.2 工業(yè)場地的位置 工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素： 盡量位于儲量中心，使井下有合理的布局； 占地要少，盡量做到不搬遷村莊； 盡量布置在地質條件較好的區(qū)域，同時工業(yè)場地的標高要高于最高洪水位； 盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失。 根據(jù)以上原則和本礦井的實際情況，工業(yè)廣場與主副井筒布置位置相同，其面積及保護煤柱的大小詳見第2章規(guī)定以及設計確定大小的內容，工業(yè)廣場面積24公頃，定為600m×400m的正方形。 4.1.3 開采水平的確定及采帶區(qū)劃分 井田主采煤層為二號煤層，三號煤層近期暫不開采，后期根據(jù)需要可采用延伸井筒方式開采三號煤層。設計中只針對二號煤層。二號煤層傾角平緩，為0°～6°，一般3°，為近水平煤層，故設計為單水平開采。水平標高-430m，帶區(qū)式采區(qū)式開采。三號煤層生產(chǎn)其延深方式既可以選擇立井延深，也可以選擇暗斜井延深；大巷選擇方式可以采用全巖巷布置，也可采用全煤巷布置。 4.1.4 主要開拓巷道 本井田開拓方式的選擇，主要考慮到以下幾個因素： 本井田煤層埋藏較深，煤層可采線在-350m，最深處到-650m，區(qū)內新生界松散沉積物廣泛分布，厚度一般為44m左右。煤層傾角較小，平均傾角只有3°，為近水平煤層，并且下部煤層更加平緩。 可采煤層為二2號煤和三2號煤，3號煤平均厚度2.98m，2號煤平均厚度5.93m，總厚度8.91m，兩煤平均間距為50m。本礦地表地勢平坦，且多為農(nóng)田，無大的地表水系和水體，平均標高為+30m。 綜上，2號煤層底板起伏不大，為近水平煤層，煤層厚度賦存穩(wěn)定，且煤質硬度大（普氏硬度系數(shù)f為2~3）。故礦井開拓大巷布置可以在煤層中，考慮到開采時間較長，采用兩條巖層大巷布置。由于礦井瓦斯涌出量小，前期（東北翼）回風只需要中央風井滿足即可，所以布置兩條大巷。一條主運輸大巷，一條軌道大巷，主運輸大巷上倉段局部10°。 4.1.5 方案比較 1．提出方案 根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種在技術上可行的開拓方案，分述如下： 方案一：立井單水平巖層大巷帶區(qū)布置開拓 主、副井井筒均為立井，布置于井田中央，設一個水平。由于煤層穩(wěn)定，地板起伏不大，所以礦車爬坡能力可以得到滿足。大巷布置在巖層中，沿底板下20m掘進，局部半煤巖及巖巷，如圖4-1。煤田全部采用帶區(qū)式開拓。 方案二：立井單水平煤層大巷帶區(qū)布置開拓 主、副井井筒均為立井，布置于井田中央，設一個水平。由于煤層穩(wěn)定，地板起伏不大，所以礦車爬坡能力可以得到滿足。大巷布置在煤層中，沿底板掘進，局部半煤巖及巖巷，如4-2。煤田全部采用帶區(qū)式開拓。 方案三：立井單水平巖層大巷采帶區(qū)布置開拓 主、副井井筒均為立井開拓，布置于井田中央，大巷布置在巖層中，沿底板下20m掘進，局部半煤巖及巖巷，如圖4-3。南翼采用采區(qū)式布置。 方案四：立井單水平煤層大巷采帶區(qū)布置開拓 主、副井井筒均為立井開拓，布置于井田中央，大巷布置在煤層中，沿底板掘進，局部半煤巖及巖巷，如圖4-4。南翼采用兩翼采區(qū)布置 圖4-1立井單水平巖層大巷帶區(qū)布置開拓  圖4-2立井單水平煤層大巷帶區(qū)布置開拓 圖4-3立井單水平巖層大巷采帶區(qū)布置開拓 圖4-4立井單水平巖層大巷帶區(qū)布置開拓 這四種方案在技術上都是可行的，都參加經(jīng)濟比較，所需費用粗略估算如表4-1所示。 表4-1 各方案粗略估算費用表 方案一 方案二 基建費 巖石 2×5161×1574.8×10-4= 煤層 2×5161×1299.9×10-4= 大巷 1625.51 大巷 1341.76 維護費 巖石 1.2×5161×64.86×20×10-4= 803.38 煤層 1.2×5161×64.86×35×10-4= 大巷 大巷 1405.92 總 計 費用/萬元 2428.89 費用/萬元 2747.68 百分數(shù)(%) 100.00 百分數(shù)(%) 113.12 方案三 方案四 基建費 巖石 2×2894×1574.8×10-4= 煤層 2×2894×1299.9×10-4= 大巷 911.49 大巷 752.38 維護費 巖石 1.2×2894×64.86×20×10-4= 煤層 1.2×2894×64.86×35×10-4= 大巷 450.49 大巷 788.36 總 計 費用/萬元 1361.98 費用/萬元 1540.74 百分數(shù)(%) 100.00 百分數(shù)(%) 113.12 2．技術比較 以上所提四個方案井筒選型都是立井或者以立井為主體，水平標高均有相同之處，大巷布置不一樣，，區(qū)別在于大巷的長度不同及部分基建、生產(chǎn)費用不同。 由粗略方案比較可知： 方案1與方案2的區(qū)別在于大巷的布置位置不同。兩個方案生產(chǎn)系統(tǒng)都比較簡單可靠。兩方案相比，第一方案為巖層大巷布置，好處是后期維護費用少，缺點是前期基建費用比較高。第二方案的大巷布置于煤層中，維護費用大，基建掘進費用大。粗略估算表明：兩方案費用相差不大，第一種方案費用比第二種方案的費用低。所以第一組比較決定用第一方案。 第三、四方案的區(qū)別與第一、第二方案的對比相同。但后兩種方案的西南翼采用采區(qū)開采，可以節(jié)約開拓大巷的費用，綜合以上各因素，第三方案生產(chǎn)系統(tǒng)更為簡單可靠，總投入費用小。 第二組比較決定選用第三方案。 余下的方案1、3在技術上可行。兩者需要進行詳細的經(jīng)濟技術比較方能確定其優(yōu)劣。 3、經(jīng)濟比較 對方案1、3有差別的建井工程量、基建費、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、生產(chǎn)經(jīng)營費和經(jīng)濟比較結果分別匯總。見下表4-2、4-3、4-4、4-5、4-6。 表4- 2建井工程量 　 項 目 方案一 方案三 初 期 主井井筒/m 404+44 386+44 副井井筒/m 404+44 386+44 井底車場/m 1000.00 1000.00 主石門 200 200 開拓大巷/m 2000×2 2000×2 后 期 主井井筒/m 50 50 副井井筒/m 50 50 井底車場/m 1000 1000 主石門/m 200 200 開拓大巷/m 900×2 3161×2 表4-3 基建費用表 方案 項目 方案2 方案4 工程量/m 單價/元/m 費用/萬元 工程量/m 單價/元/m 費用/萬元 初 期 主井井筒 副井井筒 井底車場 主石門 運輸大巷 450 435 1000 1000 2000+2000 3000 3000 900 800 700/800 135 130.5 90 80 300 450 435 1000 1000 2000+2000 3000 3000 900 800 700/800 135 130.5 90 80 300 小計 735.5 735.5 后 期 主井井筒 副井井筒 井底車場 主石門 運輸大巷 50 50 1000 200 900+900 3000 3000 900 800 700/800 15 15 90 16 135 50 50 1000 200 3161+3161 3000 3000 900 800 700/800 15 15 90 16 237.1 小計 271 373.1 共計 1006.5 1108.6  表4-4 生產(chǎn)經(jīng)營工程量 項目 方案1 巖層大巷采區(qū)開拓 項目 方案3巖層大巷帶區(qū)布置 運輸提升 萬t.km 工程量 運輸提升 萬t.km 工程量 采區(qū)上山運輸 及 帶區(qū)運輸 (283.2×0.8×8+ 566.5×1.5×16+ 472.1×1.25×14+ 500.8×1.38×20+ 188.9×0.5×12) ×1.2=46350.9 采區(qū)上山運輸 及 帶區(qū)運輸 (283.2×0.8×8+ 566.5×1.5×16+ 472.1×1.25×14+ 500.8×1.38×20+ 188.9×0.5×12) ×1.2=46350.9 大巷運輸 (283.2×8+472.1×14)×2×1.2 +(500.8×20×5.2×1.2)+ (566.5×16+188.9×12) ×1.17×1.2=99708.2 大巷運輸 (283.2×8+472.1×14)×2×1.2 + (500.8×10×2.6×1.2)+ (566.5×16+188.9×12) ×1.17×1.2=89033.5 上山運輸 283.2×8×3.2=7249.9 上山運輸 283.2×8×3.2=7249.9 上山維護/萬.a.m 1.2×2×（1495+1328）×4×10-4=2.71 上山維護/萬.a.m 1.2×2×1495×4×10-4=1.44 排 水 200×24×365×34.13×10-4=5979.5 排 水 200×24×365×34.13×10-4=5979.5 表4-6 費用匯總表 項目 方案1 巖層大巷采區(qū)開拓 方案3巖層大巷帶區(qū)布置 費用（萬元） 百分率（%） 費用（萬元） 百分率（%） 初期建井費 735.5 100% 735.5 100% 基建工程費 1006.5 100% 1108.6 110% 生產(chǎn)經(jīng)營費 17747.8 100.0% 15158.5 117% 總費用 20555.1 115% 17903.2 100% 在下述經(jīng)濟比較中需要說明以下幾點： 1.兩方案大巷布置數(shù)目及位置在-430水平相同，西南翼采用帶區(qū)布置則掘進大巷，采用采區(qū)布置則掘進采區(qū)煤層上山，不掘進巖層大巷 2.井筒大巷的輔助運輸費用均按主運輸費用的20%進行估算； 3.主、副井及風井布置在巖層中，維護費用較低，故未對比其維護費用的差別； 4.主、輔運輸大巷維護費用按平均維護費用估算。 綜上所述，方案1是最優(yōu)方案，即該設計選用巖層大巷采區(qū)式布置 表4-5 生產(chǎn)經(jīng)營費(單位:萬元) 項目 方案1 巖層大巷采區(qū)開拓 方案3巖層大巷帶區(qū)布置 工程量 萬t/km 單價 元/t·km 費用 萬元 工程量 萬t/km 單價 元/t·km 費用 萬元 運輸提升 斜巷運輸 46350.9 0.088 4078.9 46350.9 0.088 4078.9 大巷運輸 99708.2 0.088×0.91 7984.6 89033.5 0.088×0.91 7129.9 上山運輸 7249.9 0.088×1.04 663.5 7249.9 0.088×1.04 663.5 主井提升 15769.2 0.22 3469.2 7884.6 0.22 1734.6 合計 16196.2 13606.9 上山維護費 3 萬a.m 35 元/a.m 52.5 3 萬a.m 35 元/a.m 52.5 排水費 5979.5 0.125 747.4 5979.5 0.125 747.4 合 計 17747.8 15158.5 4.2 礦井基本巷道 4.2.1 井筒 礦井共有兩個井筒，分別為主井、副井和中央風井。 1. 主井 位于井田中央工業(yè)場地之中，擔負礦井1.5 Mt/a的煤炭提升任務。井筒中裝備多繩16 t側卸式箕斗兩套帶平衡錘；井筒采用混凝土支護，直徑6.5 m，凈斷面積33.18 m2，支護厚度450 mm，掘進斷面35.6 m2；兩側鋼絲繩罐道；每天提升16小時。井筒斷面布置如圖4-5。 2. 副井 位于井田中央工業(yè)場地之中，與主井東西相距約60 m，擔負全礦的材料、人員、設矸石的提升；兼做進風井。裝備一對多繩1 t礦車雙層四車窄罐籠和一個1 t礦車雙層四車