华北科技学院矿井优化与设计课程设计说明书(最终版)

1、华北科技学院安全工程学院课程设计华北科技学院安全工程学院课程设计 说说 明明 书书 设计题目：设计题目： 城郊二矿城郊二矿 4.0Mt/a 矿井优化设计矿井优化设计 姓姓 名：名： 学学 号：号： 专业班级：专业班级： 采矿工程采矿工程 B09-1 班班 系系(部、院部、院) 安全工程学院安全工程学院 指导教师：指导教师： 李红涛李红涛 2013 年年 01 月月 15 日日 目目 录录 目目 录录.- 1 - 前前 言言.- 3 - 1 矿井概述及井田地质特征矿井概述及井田地质特征 .- 4 - 1.1 矿区概述.- 4 - 1.1.1 地理位置与交通.- 4 - 1.1.2 地形地貌.-

2、4 - 1.1.3 主要河流.- 5 - 1.2 井田地质特征.- 5 - 1.2.1 井田地形及勘探程度.- 5 - 1.2.2 井田煤系地层概述及地质综合柱状.- 5 - 1.2.3 褶皱构造及断裂构造.- 5 - 1.2.4 岩浆入侵及其对煤层的影响.- 6 - 1.2.5 井田的水文地质特征.- 6 - 1.3 煤层特征.- 6 - 1.3.1 煤层埋藏条件.- 6 - 1.3.2 煤的特征.- 8 - 1.3.3 其它开采技术条件.- 9 - 2 井田境界和储量井田境界和储量 .- 10 - 2.1 井田境界.- 10 - 2.1.1 井田边界.- 10 - 2.1.2 井田边界扩大

3、的可能性.- 10 - 2.1.3 井田划分结果.- 10 - 2.2 矿井工业储量.- 10 - 2.2.1 井田勘探类型、钻孔及勘探分布.- 10 - 2.2.2 计算标高的划分.- 11 - 2.2.3 储量计算基础.- 11 - 2.2.4 工业储量计算.- 11 - 2.3 井田可采储量.- 12 - 2.3.1 永久煤柱煤量.- 12 - 2.3.2 矿井可采储量计算.- 14 - 3 矿井工作制度和设计生产能力矿井工作制度和设计生产能力.- 14 - 3.1 矿井工作制度.- 14 - 3.2 矿井设计生产能力及服务年限.- 14 - 4 井田开拓井田开拓.- 16 - 4.1

4、井田开拓的基本问题.- 16 - 4.1.1 确定井筒的形式、数目、配置.- 16 - 4.1.2 确定工业广场及井口位置.- 17 - 4.2 井田开拓设计方案比较.- 18 - 4.2.1 可行开拓方案.- 18 - 4.2.2 开拓方案技术比较.- 18 - 4.2.3 开拓方案经济比较.- 20 - 4.2.4 确定开拓方案.- 21 - 4.3 矿井基本巷道.- 22 - 4.3.1 井筒.- 22 - 4.3.2 井底车场及硐室.- 24 - 4.3.3 主要开拓巷道.- 25 - 5 矿井延伸方案矿井延伸方案.- 28 - 5.1 直接延深（原有主、副立井或斜井） .- 28 -

5、 5.2 暗井延深 (原主、副井不再延深,用暗立井或暗斜井延深).- 28 - 5.3 延深与暗井延深.- 28 - 5.4 新开一个井筒延深一个井筒.- 28 - 6 6 矿井基本技术经济指标矿井基本技术经济指标.- 29 - 参考文献参考文献 .- 30 - 致致 谢谢.- 31 - 前前 言言 课程设计是我们学生综合运用所学知识的一个重要实践过程，也是体现一个大学 生对所学知识的归纳总结和运用能力，是一次对我们的综合素质及能力的培养。通过 课程设计可以锻炼和提高我们分析问题、解决问题的能力，培养和锻炼我们调查研究、 查阅和运用科技资料从事科学研究的能力。 采矿工程课程设计是我们采矿专业学

6、生对所学课程的基础理论知识和专业理论知 识进行一次系统地总结，并结合实际条件加以综合运用，以巩固和扩大所学的知识， 巩固和发展我们的运算和绘图的工程技能，培养和提高我们分析和解决实际问题的能 力和素质，丰富我们的生产实际知识。在课程设计中，通过对某一理论或生产实际问 题的深入分析研究，培养、锻炼和提高我们的科技论文写作能力和科研能力。 本次设计是综合实际矿山条件，并在知道老师的帮助下适当降低难度的一次工程 设计。通过此次设计，使我们对矿山工作有了进一步的了解和掌握。以为我们将来投 身中国矿山事业注入了生机和活力。 由于本人现有的所学知识有限，所以在本设计中难免出现错误和不足，希望各位 老师和同

7、学们给予批评指正。 1 1 矿井概述及井田地质特征矿井概述及井田地质特征 1.11.1 矿区概述矿区概述 1.1.1 地理位置与交通 城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十 八里、将口乡的一部分。南北长约 5.4km，东西宽约 城郊矿 勘探区 公 路 铁 路 图 例 宿县 淮北市 涡阳 茴村 薛湖 徐州市 商丘市 砀山 芒山 亳州 夏邑 永城市 顺和 33 00 20 40 34 00 20 40 11700 11600 1170011600 33 00 20 40 34 00 20 40 省 南 河 江 苏 省 省 徽 安 山 东 省 图 1-1 城郊矿交通位

8、置图 3.5km，勘探面积约 17km2，生产能力为 1.5Mt/a。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井 田，地理坐标为：东经 11617301162521，北纬 335352340035。 井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约 95km，夏邑东站 62km；东北至京沪铁路徐州车站约 100km，东南至宿州车站约 75km，距京九铁路的亳 州车站 55km，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通（见图 1-1） 。 1.1.2 地形地貌 城郊井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高在+31+35m 之间，相 对高差 23m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度

9、一般为 220m 左 右。工业广场标高+35m。 1.1.3 主要河流 城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区最北部自西向东流过， 沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪 水位标高+34.79m， （1963 年 8 月 9 日） ，年平均水位标高+30.39m，最大流量 384m3/s（1963 年 8 月 9 日） ，年平均流量一般为 12m3/s。其上游永城市段常年关闸 蓄水，致使下游断流无水。 本区地处中纬 34 附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干 湿差大，四季分明。年平均气温 14.3 ，日最高气温 41.5，日最低

10、气温为-23.4。 年平均降水量 962.9，年最大降水量 1518.6，年最小降水量 556.2mm。大气降水量 多集中在 78 月份，可占全年降水量的 50%以上，年蒸发量 1808.9mm。永城地区受地 震影响不大，地震烈度小于 6 度。 1.21.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 井田地形及勘探程度 本井田位于北北东向的永城隐伏背斜的一部分，总体为一向西偏南的单斜构造， 倾角平缓，一般为 4.3 9.7。井田内大部分区段发育有宽缓褶曲，局部地层走向 和倾向有波状起伏现象。本井田累计完成钻孔 335 个，进尺.11 米，其中本队施工钻孔 305 个，外单位施工钻孔 30 个，精查

11、钻孔 119 个，综合验收评级结果甲级 87 个，占 73.1%，乙级 28 个，占 23.5%，丙级 4 个，占 3.4% 。全井田共穿煤层 729 层次，见煤 点质量评级结果，甲级 249 个，占 34.2%，乙级 479 个，占 65.7%，丙级 1 个，占 0.1% 。打薄打丢的煤层均经测井补救合格。本井田的勘探类型为二类（偏简单）二型。依 据规范规定的工业指标及同设计部门的水平划分方案，选择块段法计算储量。 1.2.2 井田煤系地层概述及地质综合柱状 本井田含煤地层自下而上依次为上石炭统太原组，下二叠统山西组，下石盒子组 及上二叠统上石盒子组，如图 1-2。 1.2.3 褶皱构造及断

12、裂构造 井田内褶皱构造均属褶幅不大的隆起和凹陷。主要有：蒋阁向斜（短轴向斜） 、 马岗背斜（短轴背斜） 、城郊向斜，其位于永城县城东关及城厢乡之东，马岗背斜之西 总体走向近南北，两翼倾角 10左右，呈构造盆地状。此外还有 F14、F5 两个断层， F14 断层位于井田边界，控制长度约 4.3km，走向北东 80左右，倾向北倾角 70， 为一北盘下降的正断层，中断落差较大约 65m。F5 断层位于井田东部，控制长度约 5km，北端延出井田外趋于消失，走向北北东 15左右，倾向南东东，倾角 80，为 一东盘下降的正断层。总之，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造， 局部发育有北西向构造。

13、总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造， 且多集中在表现明显的背、向斜两侧。北部由于受小褶曲的影响，呈波状起伏，走向 变化较大。地层产状总趋势向南西西方向倾斜，地层倾角一般在 4.39.7,个别地段 （东南部蒋阁向斜一带）达 2030。褶皱和断裂构造呈北北东向和近东西展布。 1.2.4 岩浆入侵及其对煤层的影响 本井田的岩浆岩与邻区相比，虽然种类不多，平均分布范围不大，但在岩体所及 范围内的煤层煤质都有一定影响。当岩浆岩进入煤系地层时，常会沿着较松软的煤层 侵入，使煤层遭受不同程度的影响，对于本井田的主要可采煤层二2煤层影响不大，煤 层基本上都可采。晚古生代中基性岩浆岩活动比较强

14、烈，并对煤层有一定的破坏作用。 1.2.5 井田的水文地质特征 新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富 水性又弱，与基岩之间有平均厚 44.29m 的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。煤层 顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但由于井田内砂岩富水性很弱，渗透性 差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。 太原组上段灰岩是开采二2煤层的间接充水含水层，二2煤底板下距 K3（L11灰岩， 平均厚 1.64m）平均距离 50m，距 L8灰岩（平均厚 10.49m）平均距离 80m，L8上距 L11 一般平均在 30m 左右，其间又有泥岩，

15、砂质泥岩相隔，基本无水力联系，因此，如不 受断裂构造影响，正常情况下不会造成突水。井田断层富水性微弱，具有一定的隔水 性能，一般情况下不会发生大导水威胁。 综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地 质单元，开采煤层远离地表水体，无流水影响，间接充水岩层“灰岩”虽然单位涌水 量较大，局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远离断层，一般是不会 突水的，本矿井水文地质，工程地质条件属中等类型。 矿井正常涌水量 1180m3/h，考虑上段灰岩突水，最大涌水量为 1917m3/h，目前矿 井涌水量为 1100m3/h。 1.31.3 煤层特征煤层特征 1.3.1 煤

16、层埋藏条件 本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（P1s） ，煤层总厚度平均 10.21m，总的 含煤系数为 5.93%。下二叠统山西组（P1s）含二煤组，由 13 个分层组成，分层编号 从下至上分别为二1、二2、二3，煤层平均总厚度为 8.84m，含煤系数为 3.8%。下石盒 子组（P1x）含三煤组，由 47 个分层组成，分层编号从下至上分别为三1、三21、三 22、三 3、三4、三5、 、三6及三7。煤层总厚度为 6.27m，含煤系数为 9.0%。井田内 二2、三1、三 22、 、三 4煤层为可采煤层，详见煤层情况一览表 。煤层埋深大于 235m 时，煤层基本正常，但局部较深的部位有风化现

17、象，参考邻区陈四楼井田所确定 的风化带深度为 21m，故认为本井田风化带的深度为 20m 合适。 表 1-1 煤层情况一览表 煤 组 号 煤 层 编号 煤分 层 数 煤厚 最小最大 平 均 (m) 间距 最小 最大 平 均 (m) 夹 矸 层 数 可 采 情 况 含 煤系 数 煤层稳定性 二31 0.20.40 0.30 0不可采不稳定 1.405.10 2.91 二212 .7. 68 01全区可采稳定 二 煤 组 二112 0.20.55 0.40 23.040.08 30.47 01不可采 3.8% 不稳定 二2 6.327.68 7 0.40 0.250.55 山 西 组 迭 系 生

18、二古 界系统 地 层 系 统 地层及标 志层名称 柱 状 煤层及标志层 厚度m间距m 地层厚度 m 太 石 炭 原 组系界 城郊煤矿综合柱状图 1：1000 700.74 615.60- 315.20-615.30 515.04 220.40 50.82- 0.20.40 二1 二3 1.405.10 23.0140.08 2.90 30.47 0.30 1.3.2 煤的特征 二2煤层属低灰分，特低硫，特低磷，高发热量，易选的优质无烟煤。首先可作为 化工用煤，包括气化用煤及发生炉煤气用煤和化肥用煤，其次作为动力用煤及民用燃 料等。 图 1-1 城郊煤矿综合柱状图 表 1-2 可采煤层煤质特征表

19、 原 煤精 煤煤层 编号 煤 质 牌 号 Ad(%)St.d(%) Qnet.ad (MJ/kg) Ag(%)Vr(%)Cc(%)Hr(%) WY 8.6435. 67 14.41 (178) 0.141. 05 0.498 (8) 20.732. 4 28.5 (155) 2.501 1.53 6.23 (147) 5.629.8 6 7.80 (145) 91.0395 .29 92.76 (98) 3.244.2 0 3.78 (101) 二2 TR 13.3215 .01 14.35 (4) 0.101. 00 0.49 (8) 29.630. 4 29.9 (4) 3.978 .96

20、 6.58 (4) 10.0310 .72 10.41 (5) 90.5291 .70 91.23 (3) 3.944.1 9 4.05 (3) 注： 最小值最大值/算术平均值（样品个数） 1.3.3 其它开采技术条件 （1）煤层顶底板 三煤组煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，抗压 强度一般小于 600kg/cm2（局部大于 600kg/cm2） ，稳定性差，管理有一定困难。 二2煤层直接顶，底板多为细中粒砂岩，厚层状泥岩（厚度一般大于 5m） ，局部为 砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度一般大于 600kg/cm2 ，岩石的完整性，稳定性较好， 顶板易于管理，底板一般不

21、易发生底鼓。 （2）瓦斯、煤尘等 井田中各煤层沼气含量一般小于 0.5cm3/g，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸 危险。各煤层均属不自燃发火煤层。煤的硬度系数为 f = 0.92 。 （3）地温 井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地浊梯度为 2.670C/100m，从地温 梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。 从二 2 煤层地温等值线图上看出，等温线与煤层底板等高线基本平行，二 2 煤层- 500m 以浅的地温一般低于 26。 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 2.12.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田边界 井田划分的原则有： （1）要充分利用自然条件划分井田； （

22、2）要有与矿区开发强度相适应的矿井数目和井田范围； （3）照顾全局； （4）为矿井发展留有余地； （5）直（折）线原则； （6）安全经济效果好； 根据以上的划分原则，再结合城郊矿的实际情况，将其边界做如下划分：北西以正 断层 F14 为边界； 南东以正断层 F5 为边界； 北东以煤层露头和永城集团人为划分的 井田边界线-280m 等高线为界；南以永城集团人为划分的-580m 等高线井田边界线作为 边界； 2.1.2 井田边界扩大的可能性 由于本井田边界一部分以自然条件为划分依据，另一部分以永城集团根据矿井的发 展战略而划分的。在以两个正断层划分的边界处，F14 断层落差达 17-107m，F5

23、 断层落 差达 42-135 m，并且这两处的煤层不很稳定，由此可见，这两处的边界均无扩大的可 能性。在人为划分的边界处，由于受相邻矿区的制约和社会上各方面的因素的影响， 再加上本矿区集团总部的总体规划，这些边界处暂无扩大的可能性。 2.1.3 井田划分结果 根据埋深、井田构造情况以及上述各项要求，本矿井井田境界确定如下： 井田的走向最大长度为 5.5km，最小长度为 3.8km，平均长度为 4.65km。 井田的倾斜长度最大为 3.3km，最小长度为 2.8km，平均长度为 3.1km。 煤层的倾角最大为 8，最小为 4，平均为 6。 井田的水平面积为 17.6 km 2.22.2 矿井工业

24、储量矿井工业储量 2.2.1 井田勘探类型、钻孔及勘探分布 本井田的勘探类型当属中等偏简单构造，稳定到较稳定的煤层。考虑习惯用法并参 考相邻井田（勘探区）的经验，采用较为稳妥的作法以二类二型的基本线距进行勘探。 经过计算穿过本煤层的钻孔密度为 2.70 个/k，使用合理。 根据本井田的地质报告，井田的勘探类型为二类二型（偏简单稳定划分各级储量 的基本网度为： A 级 一般 500500（米） B 级 一般 10001000（米） C 级一般 20002000（米） A、B 级储量，允许跨越已经查明的单个断层，跨越时，断层两侧各留 50 米划分为 C 级储量。 A、B 级储量不与风氧化带下界，插

25、入的可采边界相接触，经查明煤层的平均厚度为 7 米。 2.2.2 计算标高的划分 根据煤炭工业设计规范第 2-6 条，矿井的设计生产能力一般以一个生产水平来 保证。矿井设计生产能力在 120-180 万 t/a 的矿井，矿井第一水平设计服务年限一般 不少于 30a。 再结合本矿井的垂高和煤层厚度，按不同的标高计算的工业储量为： 风氧化带下界-280m-440m，工业储量为 8257.5 万 t； -440m-480m，工业储量为 3076.5 万 t； -480m-580m，工业储量为 5644.5 万 t； 2.2.3 储量计算基础 1)根据井田地质报告提供的煤层储量计算图计算。 2)依据煤

26、、泥炭地质勘查煤炭资源量估算指标中无烟煤为：煤层最低可采厚 度为 0.8m，最高灰分为 40%。最高硫分为 3%，最低发热量为 22.1MJ/kg。 3)储量计算厚度：加石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层 的加石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度。 4)井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀， 采用分段块段的算术平均法。 5)煤层体积质量：7 号煤层的体积质量为 1.49t/m，8 号煤的体积质量为 1.55 t/m。 2.2.4 工业储量计算 井田储量的计算公式： （2-1）Z=SMiri/cos 式中

27、 煤层倾角,（） i煤容重, t/m3 Mi煤层的总厚度, m S井田面积, 所以 Z=1.7610791.49/cos6+1.7610781.55/cos6 =4.57108吨 2.3 井田可采储量 2.3.1 永久煤柱煤量 要计算井田可采储量，首先要确定各种永久煤柱损失。永久煤柱一般是指保护工 业广场和井筒的工业广场煤柱，井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱， 以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的保护煤柱等。 1) 工业广场保护煤柱 受保护面积边界是由受保护建筑物和主要井筒的边界向外加上一部分备用量即维 护带确定的。受保护建筑物边界一般不是直接以被保护建筑物的外边界为准，而是取

28、 平行于煤层走向或倾斜方向的与受保护建筑物外缘相连的直线所围成的面积，作为受 保护建筑物的边界。 地面建筑物和主要井筒的保护煤柱是从受保护的边界起，按基岩移动角 、 和 及表土层移动角 所做的保护平面与煤层的交线来确定。煤层群开采时，应采用重复 采动条件下的移动角值。 基岩移动角和表土层移动角如图 2-3-1 所示。 图 2-3-1 岩层移动角示意图 安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得。 煤柱的留设的计算方法与步骤如下： 确定受保护面积 如图所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四 条直线，得矩形 abcd。在矩形的外缘加上 20m 宽的维护带，得受保护面积 a

29、bcd。 -断面-断面 建筑物的长轴方向 煤层 围护带 图 2-3-2 用垂直断面法确定建筑物下安全煤柱 确定受保护煤柱 通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面 1 在这个剖面上，由维护带的边缘点 m1，n1起在表土层以 =45 划两条保护线，即 m1m2，n121n2。然后在基岩中在下山和上 山方向按上山移动角 =75 和下山移动角 =70 作保护线，与煤层相交得 n和 k，则 通过 n和 k的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。以同样的方法在平行煤层走 向的剖面 2，按走向移动角 =75 作保护线，得沿走向的煤柱边界 AB和 CD，将 nk和 AB，CD均绘制在平面图上，即得保护煤柱边界

30、ABCD。煤柱是一个梯形。 煤柱煤量计算 工业场地煤柱煤量=梯形面积*煤层平均厚度*煤层平均密度 工业广场面积的取值，依据设计井型大小按煤矿设计规范中煤矿工业广场 占地指标所列数值的规定选取。 表 2-1 工业广场占地指标表 井型（万吨/年）指标（公顷/10 万吨） 4006000.450.6 2403000.70.8 1201800.91.0 45901.21.3 注：指标中小井取大值，大井取小值 本矿井井型为 400 万吨/年，工业广场占地面积为： 400100.5100002.0105 m2 设计工业广场形状为长方形，长为 500 m, 宽为 400m。矿井的表土层厚度为 80 米， 煤

31、层平均倾角 6，=75，则 =70，=6，冲击层移动角 45，围护带宽度为 20m。 经计算得： 梯形高度 h=989.6m 梯形上底 AB=801.2m 梯形下底 CD=865.5m 得 S底=1/2（801.2+865.5）989.6=82.47104 m2 工业广场保护煤柱煤量= 梯形面积煤层平均厚度煤层平均密度 所以 7 煤层工业场地煤柱量82.4710491.4911.0106t 8 煤层工业场地煤柱量82.4710481.5510.0106t 故总工业场地煤柱损失量21.0106t。 断层保护煤柱 根据采矿工程设计手册 ，为保护矿井的安全生产，本井田无特大的断层，只有 一些较小断层

32、，所有断层长度总为 1562.5m，断层两侧各留设 50m 的保护煤柱。 断层保护煤柱煤量断层长度煤柱宽度煤层厚度煤的平均密度： 故断层保护煤柱煤量1562.550291.49+1562.550281.55 =4.0106t 边界保护煤柱 根据井田边界的地质情况，井田边界防水安全煤柱为 20m，防水煤柱约长为则留 设井田边界防水安全煤柱的储量为 9.24106t。 2.3.2 矿井可采储量计算 矿井可采储量的计算公式为： （2-2） （-） 式中 Z矿井可采储量 Zc矿井工业储量 P各种永久煤柱煤量损失之和 C采区回采率，厚煤层不低于 0.75，中厚煤层不低于 0.80，薄煤层不低 于 0.8

33、5 Z（4.571080.211080.041080.0924108）75%3.2108 t 所以设计矿井可采储量为 3.2108 t。 3 矿井工作制度和设计生产能力 3.13.1 矿井工作制度矿井工作制度 矿井设计生产能力按工作日 330 d 计算。每天 4 班作业，每天净提升时间为 16 h。因此，设计时按矿井年工作日 330 d，每天 4 班作业，每天提升能力为 16 小时设计。 随着社会进步和劳动制度改革，目前综采多采用四六制，每班工作六小时，三班 出煤一班检修，以缩短煤矿工人的辅助劳动时间，以减轻工人的劳动强度。所以本矿 井计划采用“四六”工作制度。 3.2 矿井设计生产能力及服务

34、年限 对于储量丰富，地质构造简单，煤层生产能力大，开采技术条件好的矿区宜建设 大型矿井。 当煤层赋存深，表土层厚，冲积层含水丰富，井筒需要特殊施工时，为扩大开采 范围降低吨煤成本，建设大型矿井较为合理。 对煤层生产能力大，地形地貌复杂的矿区，工业广场不易选择和布置，为避免过 多的地面工程，井型应当定大一些， 储量不丰富，煤层生产能力不大，或为薄煤层，或地质构造复杂，或有煤与瓦斯 突出危险，宜建中小矿井。 由于本矿井煤层赋存较深，表土层较厚，且储量丰富，没有煤与瓦斯突出危险。 因此，可以设计为大型矿井。 综合考虑各方面因素，初步确定本矿井的设计生产能力为 400 万吨/年。 1) 校核矿井煤层的

35、开采能力是否满足设计生产能力的要求 矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力，本矿井计划用一个采区的 一个高产、高效工作面保证全矿井的产量。主采煤层厚度 9.0m，工作面长度 200 m， 采煤机截深 0.6m，每天进 9 刀，一年 330 d ,工作面回采率 90% ，则 综采面的生产 能力为： 2009.00.693301.4990%430.2 万吨 由于掘进出煤约占矿井产量的 10%，等于 40 万吨。430.3+40=470.3400 万吨每年。 故能够满足矿井设计生产能力的要求。 2) 校核各种辅助生产环节的能力 根据后面矿井运输提升部分的设计可知，矿井的各种辅助运输能力都能满

36、足矿井 生产能力的要求。 3) 校核储量条件 矿井的设计生产能力应与矿井储量相适应，以保证矿井有合理的服务年限。新建 矿井及水平服务年限见表 3-1。 表 3-1 矿井及水平服务年限表 第一水平设计服务年限/a 矿井设计生产 能力（Mt/a） 矿井设计服务 年限（a） 煤层倾角 025 煤层倾角 2545 煤层倾角 4590 6.0 及以上7035 3.05.06030 1.22.450252015 0.450.940201515 矿井服务年限可用下式计算： （3-1）/ 式中 T矿井设计服务年限，a Z矿井可采储量，万 t A矿井设计生产能力，万 t/a K储量备用系数，这里取 1.3 对于

37、本矿井 T =3.2108 /（4.01061.3）= 61.54a 同理可计算出第一水平的服务年限为 32a。 设计规范规定：400 万 t/a 大型矿井的服务年限不小于 60a，开采倾角 025 煤层 的矿井，第一水平服务年限不小于 30a。 经校核储量条件满足设计生产能力的要求。 4) 校核安全条件 全矿井瓦斯绝对涌出量为 10.214 m3/min，相对涌出量为 1.790m3/t，二氧化碳绝对 涌出量为 22.349 m3/min，相对涌出量为 3.918m3/t，矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。7 煤 层、8 煤层自燃倾向性为自燃。煤与瓦斯突出及冲击地压危险性小。涌水量很大。根据 以上条

38、件，本矿采用中央并列式通风，工作面采用 U 型通风。在副井中铺设四趟排水 管道可满足排水的要求。煤自燃的预防，可在开拓、回采工艺、巷道布置、监测等方 面来采取措施。 综上所述，本矿井的设计生产能力为 400 万吨/年。 4 井田开拓 4.1 井田开拓的基本问题 4.1.1 确定井筒的形式、数目、配置 1) 井筒形式选择的一般标准 煤层赋存和地形等条件具有平硐开拓条件时，应首先考虑采用平硐开拓。当平硐 以上煤层垂高或斜长过大时，多开地面出口有利时，可采用阶梯平硐开拓。 对于煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质条件简单的缓倾斜、倾斜煤层，应尽 量采用斜井开拓。各种提升方式的斜井井筒倾角一般规定如下： 串车提升 25 箕斗提升 25-35 输送机 16 对于有条件的矿井，在急需煤炭地区，其浅部可采用片盘斜井开拓，提前出煤， 由小到大，然后集中斜井开拓。片盘斜井可一个片盘生产，一个片盘准备。 采用立井开拓的一般条件为： 煤层赋存较深或冲积层较厚时； 水文地质条件复杂，井筒需要特殊施工时； 多水平开拓的急倾斜煤层； 其他井筒形式无法开拓的条件。 根据井田特点，结合地面布置，采用单一的开拓方式不能满足通风、安全生产、 提升、运输时或单一开拓不合理时，可采用平硐立井、