采礦工程畢業(yè)設(shè)計（論文）-錢營孜煤礦3.0Mta新井設(shè)計（全套圖紙）.doc

目 錄目 錄一般部分1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征11.1礦區(qū)概述11.1.1地理位置與交通情況11.1.2礦區(qū)氣候條件11.1.3礦區(qū)水文情況11.2井田地質(zhì)特征31.2.1井田位置、邊界范圍、拐點坐標(biāo)、井田面積及相鄰礦井邊界關(guān)系31.2.2井田地質(zhì)概況、地層、含煤地層及構(gòu)造情況31.3煤層特征42 井田境界和儲量52.1井田境界52.2礦井工業(yè)儲量52.2.1構(gòu)造類型52.2.2礦井地質(zhì)儲量52.2.3礦井工業(yè)儲量72.3礦井可采儲量82.3.1礦井可采儲量82.3.2工業(yè)廣場煤柱留設(shè)83 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限113.1礦井工作制度113.2礦井設(shè)計能力及服務(wù)年限113.2.1確定依據(jù)113.2.2礦井設(shè)計能力及生產(chǎn)年限113.2.3井型校核124 井田開拓144.1井田開拓的基本問題144.1.1井筒形式的確定144.1.2井筒位置的確定154.1.3工業(yè)廣場位置選擇154.1.4開采水平的確定及帶區(qū)的劃分164.1.5方案比較164.2礦井基本巷道194.2.1井筒194.2.2開拓巷道204.3硐室235 準(zhǔn)備方式采區(qū)巷道布置245.1煤層的地質(zhì)特征245.1.1首采采取煤層特征245.1.2 地質(zhì)構(gòu)造245.1.3水文地質(zhì)245.1.4 地表情況245.2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)245.2.1 采區(qū)位置及范圍245.2.2 采煤方法及工作面長度的確定245.2.3 煤柱尺寸的確定255.2.4 確定采區(qū)各種巷道尺寸、支護(hù)方式及通風(fēng)方式255.2.5 采區(qū)巷道的聯(lián)絡(luò)方式255.2.6工作面接替順序255.2.7 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)265.2.8 采區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進(jìn)方法265.2.9 采區(qū)生產(chǎn)能力265.3 采區(qū)車場選型設(shè)計285.3.1 確定采區(qū)車場形式285.3.2 采區(qū)主要硐室布置286 采煤方法296.1采煤工藝方式296.1.1采區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件296.1.2確定采煤工藝方式296.1.3回采工作面參數(shù)306.1.4 各工藝過程注意事項356.1.5 工作面端頭支護(hù)和超前支護(hù)366.1.6循環(huán)圖表、勞動組織、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)376.1.7 綜合機(jī)械化采煤過程中應(yīng)注意事項416.2回采巷道布置426.2.1回采巷道布置方式426.2.2回采巷道參數(shù)427 井下運輸457.1 概述457.1.1 井下運輸?shù)脑紬l件和數(shù)據(jù)457.1.2 礦井運輸系統(tǒng)457.2 采區(qū)運輸設(shè)備的選擇457.2.1 礦井運輸設(shè)備選型應(yīng)遵循以下原則457.2.2 工作面及順槽運輸設(shè)備選型467.2.3 上山運輸設(shè)備選型477.3 大巷運輸設(shè)備選擇477.3.1 確定大巷的運輸方式477.3.2 確定大巷運輸設(shè)備477.3.3運輸設(shè)備能力驗算498 礦井提升508.1礦井提升概述508.2主副井提升508.2.1主井提升508.2.2副井提升529 礦井通風(fēng)設(shè)計549.1礦井概況549.1.1礦井地質(zhì)概況549.1.2開拓方式549.1.3開采方法549.1.4變電所、充電硐室、火藥庫549.1.5工作制、人數(shù)549.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定549.2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求559.2.2礦井通風(fēng)方式的選擇559.2.3礦井通風(fēng)方法的選擇569.2.4采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求569.2.5 工作面通風(fēng)方式的選擇579.2.6 回采工作面進(jìn)回風(fēng)道的布置589.2.7 通風(fēng)構(gòu)筑物589.3礦井風(fēng)量計算589.3.1工作面所需風(fēng)量的計算589.3.2備用工作面需風(fēng)量計算609.3.3掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計算609.3.4硐室需要風(fēng)量的計算619.3.5其他巷道所需風(fēng)量計算619.3.6礦井總風(fēng)量計算619.3.7風(fēng)量分配619.4全礦通風(fēng)阻力的計算629.4.1計算原則639.4.2礦井最大阻力路線639.4.3礦井通風(fēng)阻力計算679.4.4礦井通風(fēng)總阻力689.4.5兩個時期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔689.5礦井通風(fēng)設(shè)備選型699.5.1主要通風(fēng)機(jī)選型699.5.2電動機(jī)選型709.5.3 礦井主要通風(fēng)設(shè)備的要求729.5.4對反風(fēng)、風(fēng)峒的要求739.6安全災(zāi)害的預(yù)防措施739.6.1預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施739.6.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施739.6.3防水措施7410 設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)75專題部分煤礦沖擊礦壓及防治技術(shù)781、緒論782、國內(nèi)外沖擊礦壓的概述792.1國內(nèi)沖擊礦壓現(xiàn)狀792.2國外沖擊礦壓現(xiàn)狀793、沖擊礦壓的現(xiàn)象及特征813.1沖擊礦壓現(xiàn)象813.2沖擊礦壓分類824、沖擊礦壓機(jī)理研究概述834.1 強(qiáng)度理論834.2 剛度理論844.3 能量理論844.4沖擊傾向性理論844.5穩(wěn)定性理論855、沖擊礦壓防治855.1 沖擊礦壓煤層的設(shè)計865.2 沖擊礦壓的預(yù)測885.3沖擊礦壓治理措施915.4沖擊傾向性礦井其他注意事項956、結(jié)論95翻譯部分英文原文98中文譯文115致 謝130一般部分 中國礦業(yè)大學(xué)2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 76頁1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述1.1.1地理位置與交通情況 錢營孜礦位于宿州市西南，其中心位置距宿州市約15km，行政區(qū)劃隸屬宿州市和淮北市濉溪縣。區(qū)內(nèi)有南坪集至宿州市的公路和四通八達(dá)的支線與任樓、許疃、臨渙、童亭、桃園等礦井相連。青疃蘆嶺礦區(qū)鐵路支線從勘查區(qū)南部由西向東穿過，向東與京滬線、向西與濉阜線溝通。合徐高速公路從勘查區(qū)東北部穿過，交通十分便利。見圖1.1。圖1.1 交通位置圖1.1.2礦區(qū)氣候條件本區(qū)屬季風(fēng)暖溫帶半濕潤性氣候，年平均降水量850mm左右，年最小降水量為520mm，雨量多集中在七、八兩個月；年平均氣溫1415，最高氣溫40.2,最低-14；春秋季多東北風(fēng)，夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)。1.1.3礦區(qū)水文情況1.1.3.1 地形和地表水淮北煤田位于淮北平原的北部，在地貌單元上屬于華北大平原的一部分，為黃河、淮河水系形成的沖積平原。除肖縣、濉溪、宿州北部，東部靈壁、泗縣一帶主要有震旦、寒武、奧陶系地層出露形成殘丘、低山外，絕大部分地區(qū)都被新生界第四系、上第三系松散層所覆蓋，形成平原地形。低山的海拔標(biāo)高為180408m，平原地區(qū)標(biāo)高一般為2050m。地勢總體上由西北向東南微微傾斜。1.1.3.2 含、隔水層(組、段）該區(qū)新生界松散層的沉積厚度受古地形控制，厚度變化大，除少數(shù)基巖裸露區(qū)外，厚度為40500m，其變化規(guī)律是自北向南、自東向西逐漸增厚，從地層剖面上可劃分為四個含水層（組）和三個隔水層（組）（局部地區(qū)缺失四含、三含或三隔）。二疊系含煤地層根據(jù)主采煤層的賦存層位，一般分為三個砂巖裂隙含水層（段）和四個隔水層（段）。石炭系太原組和奧陶系兩個石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段）。a. 含水層（組、段）水文地質(zhì)特征根據(jù)區(qū)域地層巖石的含水條件、含水賦存空間分布，可劃分為新生界松散層孔隙含水層（組）、二疊系主采煤層砂巖裂隙含水層（段）和太原組及奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段）。b. 隔水層（組、段）的水文地質(zhì)特征a) 新生界松散層隔水層（組）除第四含水層（段）直接覆蓋在煤系之上外，新生界第一、二、三含水層（組）之間分別對應(yīng)有第一、二、三隔水層（組）分布。它們主要由粘土、砂質(zhì)粘土及鈣質(zhì)粘土組成，厚度10158m，分布穩(wěn)定，粘土塑性指數(shù)為1938，隔水性能較好，尤其是第三隔水層（組），以灰綠色粘土為主，單層厚度大，可塑性強(qiáng)，塑性指數(shù)2138，膨脹量近13.7%，隔水性能良好，是區(qū)域內(nèi)重要的隔水層（組）。表1-1 域含水層（組、段）主要水文地質(zhì)特征表含 水 層(組、段)名稱厚 度(m)q(l/s.m)K(m/d)富水性水 質(zhì) 類 型新生界一含15-300.1-5.351.03-8.67中等強(qiáng)HCO3-Na.Mg新生界二含10-600.1-30.92-10.95中等強(qiáng)HCO3.SO4-Na.CaHCO3-Na.Ca新生界三含20-800.143-1.210.513-5.47中等-強(qiáng)SO4.HCO3-Na.CaHCO3.SO4-Na.Ca新生界四含0-570.00024-2.6350.0011-5.8弱強(qiáng)SO4.HCO3-Na.CaHCO3.Cl-Na.Ca3-4煤間砂巖(K3)含水層20-600.02-0.870.023-2.65弱-中等HCO3.Cl-Na.CaSO4-Ca.Na7-8煤砂巖含水層20-400.0022-0.120.0066-1.45弱-中等HCO3.Cl-Na.CaSO4-Ca.Na10煤上下砂巖含水層25-400.003-0.130.009-0.67弱-中等HCO3.Cl-NaHCO3-Na太原組灰?guī)r含 水 層47-1350.0034-11.40.015-36.4弱強(qiáng)HCO3.SO4-Ca.MgSO4.Cl-Na.Ca奧陶系灰?guī)r含 水 層約5000.0065-45.560.0072-60.24強(qiáng)HCO3-Ca.MgSO4.HCO3-Ca.Mgb） 二疊系隔水層（段）主要由泥巖及粉砂巖組成，對應(yīng)各主采煤層砂巖裂隙含水層（段），劃分為四個隔水層（段）：12煤隔水層段、46煤隔水層段、8煤下鋁質(zhì)泥巖隔水層段和10煤下海相泥巖隔水層段，它們的隔水性能一般較好。c. 地下水補(bǔ)給、逕流、排泄條件a） 新生界含水層（組）一含以大氣降水補(bǔ)給為主，水平逕流補(bǔ)給次之，排泄方式為垂直蒸發(fā)、人工開采和河流排泄，一含上部潛水和地面水體互補(bǔ)。二、三含以區(qū)域?qū)娱g逕流補(bǔ)給為主，局部在第一、二隔水層（組）較薄地段，在一、二、三含之間將產(chǎn)生越流補(bǔ)給。四含地下水以區(qū)域?qū)娱g逕流補(bǔ)給為主，在礦區(qū)通過煤系地層淺部風(fēng)化裂隙帶垂直滲透排泄至井下。b) 二疊系煤系砂巖裂隙含水層（段）其地下水在淺部受新生界第四含水層補(bǔ)給，區(qū)域?qū)娱g徑流補(bǔ)給微弱?？偟膩碚f補(bǔ)給水源不足，處于封閉或半封閉的水文地質(zhì)環(huán)境，地下水逕流緩慢。在礦區(qū)由于受礦井排水影響，各主采煤層砂巖裂隙含水層（段）地下水位呈下降趨勢。c) 石炭系太原組和奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段）二者部分地帶在北部裸露區(qū)受大氣降水補(bǔ)給，向南部平原地區(qū)逕流和排泄，它們一般淺部巖溶裂隙發(fā)育，富水性較強(qiáng)，尤其是奧灰水，在局部富水性極強(qiáng)。1.2井田地質(zhì)特征1.2.1井田位置、邊界范圍、拐點坐標(biāo)、井田面積及相鄰礦井邊界關(guān)系地理坐標(biāo)：東徑11651001170000；北緯332700333230?？辈閰^(qū)范圍：東起雙堆斷層，西至南坪斷層，南以27勘探線和F22斷層為界，北至32煤層-1200m等高線地面投影線?？辈樵S可證號為3400000520045， 勘查登記面積為74.15km2。井田位于淮北平原中部，區(qū)內(nèi)地勢平坦，地面標(biāo)高+19.68+24.72m，一般在+23m左右，地勢大致呈西北高，東南低的趨勢。井田位于淮北煤田中的宿縣礦區(qū)，礦區(qū)年生產(chǎn)能力已達(dá)到年產(chǎn)原煤15Mt。井田東鄰有桃園、祁南、祁東、蘆嶺、朱仙莊等五對礦井，西有臨渙礦區(qū)的任樓、許疃、界溝等三對礦井，南部以27勘探線與鄒莊井田搭界。1.2.2井田地質(zhì)概況、地層、含煤地層及構(gòu)造情況井田內(nèi)主要含煤地層為二疊系的上、下石盒子組和山西組，區(qū)內(nèi)揭露地層總厚約1266.80m。自上而下含1、2、3、4、5、6、7、8、10和11等十個煤（層）組。其中可采煤層2層，為32和51煤層，可采煤層平均總厚6.25m，。其中32為主要可采煤層，51為次要可采煤層,主要可采煤層平均總厚2.89m，占可采煤層平均總厚的46.24%。32煤全區(qū)可采，51煤為大部可采。其他煤組煤層不穩(wěn)定，變化大，易相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖或尖滅，均不可采表1.3 可采煤層情況統(tǒng)計表煤層號穿過點可采點不可采沉缺點斷缺點斷薄點巖漿侵蝕點煤厚（m）夾矸點煤層結(jié)構(gòu)煤 層穩(wěn)定性可采不可采吞蝕點一層二層三層以上32120116112492916較復(fù)雜較穩(wěn)定5198671710411簡單不穩(wěn)定32煤層：位于上石盒子組下部，上與2號煤層平均間距116.5m，煤層厚0.588.22m，平均煤厚2.89m。煤層厚度除個別點較薄或不可采（358孔）外，一般見煤點的厚度均在23m以上。為全區(qū)可采的較穩(wěn)定的主要可采煤層。煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,具夾矸,116個可采見煤點中夾矸一層的有49個點，2層的有29個點，3層以上有16個點。夾矸以泥巖和炭質(zhì)泥巖為主,少數(shù)為含炭泥巖。頂板、底板巖性以泥巖為主，次為粉砂巖和細(xì)砂巖。為全區(qū)可采的較穩(wěn)定的主要可采煤層。51煤層：位于下石盒子組中部，上與32煤層平均間距170.16m。煤層厚23.43m，平均厚3.36m。98個鉆孔穿過點中，不可采和尖滅點為27個，在F22斷層以東的淺部和中、深部形成較大面積的不可采區(qū)，且沿F25斷層上下盤形成45個面積較小的不可采區(qū)。該煤層分布面積46.57km2，其中可采面積38.91km2，可采系數(shù)為83.6%，為不穩(wěn)定的大部可采煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡單，絕大部分無夾矸。頂板巖性以泥巖為主、次為粉砂巖和細(xì)砂巖，底板巖性為泥巖。1.3煤層特征井田內(nèi)含煤地層沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，各含煤段厚度、煤層間距、煤層厚度較穩(wěn)定，巖性組合、標(biāo)志層、物性反映特征較為明顯，煤層柱狀圖見下表。2 井田境界和儲量2.1井田境界錢營孜礦位于宿州市西南，東起雙堆斷層，西至南坪斷層，南以27勘探線和F22斷層為界，北至32煤層-1200m等高線地面投影線?？辈樵S可證號為3400000520045，礦井走向長度約9km，傾斜長度約8km。2.2礦井工業(yè)儲量2.2.1構(gòu)造類型井田位于淮北煤田南部中段，處于北東向的南坪斷層、雙堆斷層所夾持的斷塊內(nèi)。區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造形態(tài)為一較寬緩向南仰起的向斜，并被一系列北東向斷層切割。斷層較發(fā)育，共查出斷層22條，其中正斷層8條，逆斷層14條，斷層走向以北東向為主，其次為近南北向。圖2-1井田賦存狀況示意圖2.2.2礦井地質(zhì)儲量參與礦井儲量計算的煤層是32、51煤層，煤層總厚約為6.25m礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)地質(zhì)勘探，煤層厚度和質(zhì)量均合乎開采要求，地質(zhì)構(gòu)造比較清楚。a）、32煤層根據(jù)礦井地質(zhì)報告，重新編制了井田內(nèi)主要可采煤層32號的1：5000煤層的底板等高線及資源儲量估算圖，在估算中，方法選擇正確，塊段重新劃分合理，參數(shù)選用準(zhǔn)確，估算結(jié)果可靠。本次參加儲量估算的煤層有32煤層。 地質(zhì)塊段法就是根據(jù)一定的地質(zhì)勘探或開采特征，將礦體劃分為若干塊段，在圈定的塊段法范圍內(nèi)可用算術(shù)平均法求得每個塊段的儲量。煤層總儲量即為各塊段儲量之和，每個塊段內(nèi)至少應(yīng)有一個以上的鉆孔。圖2-2 塊段劃分圖32煤層地質(zhì)儲量計算選取參數(shù)：1、井田范圍內(nèi)的各可采煤層儲量計算是在1：5000煤層底板等高線圖上采用地質(zhì)塊段法進(jìn)行。計算公式為：Z3 = SMD/COS （2-1）式中： Z332煤層煤層儲量 t；S平面積 m2；煤層傾角 ；M煤層真厚 m；D煤層容重 t/m32、煤層視密度依據(jù)煤質(zhì)報告取煤層視密度為1.373、塊段平面積：在1：5000煤層底板等高線圖上由計算機(jī)依據(jù)劃定好的塊段范圍自動計算。4、塊段煤厚：利用塊段內(nèi)及鄰近見煤點采用厚度的算術(shù)平均值。5、傾角：以塊段內(nèi)等高線的平均寬度求取b）、51煤層51煤層層厚23.43m，平均厚3.36m。該煤層分布面積46.57km2，其中可采面積38.91km2。51煤層地質(zhì)儲量計算選取參數(shù)：1、計算公式為：Z5 = SMD （2-2）式中： Z551煤層煤層儲量 t；S煤層賦存面積 m2；M煤層均厚 m；D煤層容重 t/m32、煤層視密度依據(jù)煤質(zhì)報告取煤層視密度為1.383、煤層賦存面積：依照地質(zhì)資料51煤層分布面積46.57km22.2.3礦井工業(yè)儲量根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中，60%探明的，30%控制的，10%推斷的。根據(jù)煤層厚度和煤質(zhì)，在探明的和控制的資源量中，70%的是經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量，30%的是邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量，則礦井工業(yè)資源/儲量由式計算。表2-1 31煤層地質(zhì)儲量計算塊段傾角/塊段面積/km2煤厚/m容重/t/m3儲量/萬t煤層總儲量/萬t1118.552.891.373448.5613164.90 2911.072.891.374437.583156.422.891.372631.544126.542.891.372647.2351煤層地質(zhì)儲量計算：Z5=46.571063.361.37=21425.75萬t礦井工業(yè)資源Z總Zg=Z3+Z5=13164.90+21425.75=34590.65萬t礦井工業(yè)儲量可用下式計算：Zg=Z111b+Z122b+Z2m11+Z2m22+Z333k （2-3）式中：Zg礦井工業(yè)資源/儲量；Z111b探明的資源量中經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量；Z122b控制的資源量中經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量；Z2m11探明的資源量中邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量；Z2m22控制的資源量中經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量；Z333推斷的資源量；可信度系數(shù)，取0.70.9。地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層賦存穩(wěn)定的礦井，值取0.9；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存較穩(wěn)定的礦井，取0.7，該式取0.7。得：Z111b= Zg60%70%=14234.58萬t Z122b= Zg30%70%=7117.29萬t Z2m11= Zg60%30%=6100.53萬t Z2m22= Zg30%30%=3050.27萬t Z333= Zg30%k=3050.27萬t Zg=33552.93萬t2.3礦井可采儲量2.3.1礦井可采儲量 礦井設(shè)計資源儲量按下式計算：Zs=（Zg-P1） （2-4）其中P1斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱損失之和。按礦井工業(yè)儲量的3%算。則：Zs=（Zg-P1）= 33552.93- 33552.933%=32546.34萬t礦井設(shè)計可采儲量下式計算：Zk=（Zs-P2）C （2-5）式中:ZK礦井設(shè)計可采儲量P2工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和，按礦井設(shè)計資源/儲量的2%算；C采區(qū)采出率，厚煤層不小于75%；中厚煤層不小于80%；薄煤層不小于85%。此處取0.80。則：Zk=（Zs-P2）C=（32546.34-32546.342%）0.80=25516.33萬t 2.3.2工業(yè)廣場煤柱留設(shè)根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范不同井型與其對應(yīng)的工業(yè)廣場面積見下表2-2，第5-22條規(guī)定：工業(yè)廣場的面積為0.81.1平方公頃/10萬t。本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，所以取工業(yè)廣場的尺寸為500m600m的長方形。煤層的平均傾角為11.3，工業(yè)廣場的中心處在井田中央位置，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)，由于工業(yè)廣場內(nèi)有斷層，地表建筑物在選址時要避開斷層的影響帶。工業(yè)廣場按級保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)留設(shè)維護(hù)帶，寬度為15m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動角見表2-3。表2-2 工業(yè)場地占地面積指標(biāo)井型（萬t/a）占地面積指標(biāo)（公頃/10萬t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8按照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程中淮北礦區(qū)地表移動實測參數(shù)，取=42，=73，=73-0.57(為煤層傾角取9)=68，=73采用垂線法繪制工廣保護(hù)煤柱根據(jù)基巖移動角計算垂直于受保護(hù)邊界的上山方向移動角和下山方向移動角 （2-6） （2-7）式中 受保護(hù)邊界與煤層走向方向所夾的銳角量取為38,分別為走向方向,上山方向,下山方向的基巖移動角由求和的諾謨圖可求得=73，=71將受保護(hù)邊界abcd繪在煤層底板等高線圖上，由于受保護(hù)邊界向外量出距離S=h*cot（式中h為沖基層厚度，依柱狀圖取67m，為沖基層移動角），得到基巖上的受保護(hù)邊界abcd，再從a、b、c、d四點向外作保護(hù)邊界各邊的垂線，各垂線在上山和下山方向的長度qi和li分別按下式計算： （2-8） （2-9）式中 Hia、b、c、d各點位置埋深減去該點的沖擊層厚度h；i受保護(hù)邊界abcd各邊與煤層走向之間所夾的銳角；i和i所做垂線方向的下山和上山移動角。由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖2-3所示的工業(yè)廣場保護(hù)煤柱的尺寸由CAD量的一個梯形的面積分別是：1160647.29m2 S7煤=1160647.29/cos9.6=1175114.90m2工業(yè)廣場的壓煤量為：Z工=SMR （2-10）式中： Z工工業(yè)廣場煤柱量，萬t；S工業(yè)廣場壓煤面積，；M煤層厚度，7煤5.43m；R煤的容重, 1.38t/m3。則： Z7煤=1175114.902.891.3810-4=468.66(萬t)圖2-3 工業(yè)廣場煤柱留設(shè)3 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度按照煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范中規(guī)定，參考關(guān)于煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文修改的說明，確定本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按年工作日330天計算，三八制作業(yè)（兩班生產(chǎn)，一班檢修），每日兩班出煤，凈提升時間18h。3.2礦井設(shè)計能力及服務(wù)年限3.2.1確定依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第2.2.1條規(guī)定：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、外部建設(shè)條件、回采對煤炭資源配置及市場需求、開采條件、技術(shù)裝備、煤層及采煤工作面生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益等因素，經(jīng)多方案比較確定。礦區(qū)建設(shè)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：（1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富、應(yīng)加大礦區(qū)建設(shè)規(guī)模，建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)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(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模；否則應(yīng)縮小規(guī)模。（3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤種、煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)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(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。3.2.2礦井設(shè)計能力及生產(chǎn)年限錢營孜礦井田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件較好，斷層褶曲少，傾角小，厚度變化不大，開采條件較簡單，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，交通運輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。井田的設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的可采儲量相適應(yīng)，以保證礦井有足夠的服務(wù)年限。參照大型礦井服務(wù)年限的下限（大于50a）要求，T取60a，儲量備用系數(shù)取1.4，則礦井設(shè)計生產(chǎn)能力A為：A =Qk/（ TK） （3-1）式中：T 礦井的服務(wù)年限，a；Qk-礦井的可采儲量，萬t；A 礦井的設(shè)計生產(chǎn)努力， 萬t/a；K 礦井儲量備用系數(shù)，取1.4。則： A=25516.33/ (601.4)=303.77萬t/a根據(jù)煤層賦存情況和礦井設(shè)計可采儲量，按煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范規(guī)定，將礦井設(shè)計生產(chǎn)能力A 確定為300萬t/a，再計算礦井服務(wù)年限：T=Qk/(AK) （3-2）則： T=25516.33/（3001.4）= 60.8a在計算礦井服務(wù)年限時，考慮礦井投產(chǎn)后，可能由于地質(zhì)損失增大，采出率降低和礦井增產(chǎn)的原因，使礦井服務(wù)年限縮短，設(shè)置了備用儲量Qb，備用量為：Qb=（Qk0.4）/1.4 （3-3）則： Qb=（25516.330.4）/1.4=7290.38萬t在備用儲量中，估計約有50%為采出率過低和受未預(yù)知地質(zhì)破壞影響所損失的儲量。礦井開拓設(shè)計時認(rèn)定的實際采出的儲量約為：25516.33（7290.3850%）=21871.14萬t本礦井的開采服務(wù)年限符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求。注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因為礦井每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井達(dá)產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少，有的礦井由于技術(shù)原因使采出率降低，從而減少儲量，為保證有合適的服務(wù)年限，確定井型時，必須考慮備用系數(shù)。3.2.3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(jìn)行校核：（1）煤層開采能力。井田內(nèi)32號煤層平均厚2.89m，為中厚煤層，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，可以布置一個工作面保產(chǎn)。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核。礦井設(shè)計為特大型礦井，開拓方式為雙立井單水平開拓，主立井采用箕斗提升機(jī)運煤，副立井井采用罐籠提升機(jī)輔助運輸，運煤能力和大型設(shè)備的下放均可達(dá)到設(shè)計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機(jī)運到順槽煤倉，再經(jīng)主立井即都提升機(jī)機(jī)提升至地面，運輸能力大，自動化程度高。副井運輸罐籠提升機(jī)提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的下放和提升。大巷的輔助運輸采用固定廂式礦車，適應(yīng)能力強(qiáng)，運輸方便安全。（3）通風(fēng)安全條件的校核本礦井煤塵具有爆炸性且瓦斯含量有，屬于低瓦斯礦井，水文地質(zhì)條件較簡單。礦井通風(fēng)中央并列式通風(fēng)，可以滿足整個礦井通風(fēng)的要求。本井田內(nèi)存在若干小斷層，已經(jīng)查到且不導(dǎo)水，不會影響采煤工作。所以各項安全條件均可以得到保證，不會影響礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力。（4）儲量條件校核礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求，見表3-1。表3-1 我國各類井型的新建礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（萬t/a）礦井設(shè)計年限（a）第一水平設(shè)計服務(wù)年限煤層傾角45600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154 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(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進(jìn)入煤體，建立礦井提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)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(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(rèn)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(jìn)行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造；（6）合理確定礦井通風(fēng)、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(zhì)、開采技術(shù)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(yīng)遵循下列原則：（1）貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)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(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(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運輸、供電系統(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、綜掘機(jī)械化、自動化創(chuàng)造條件。（6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。本井田開拓方式的選擇，主要考慮到以下幾個因素：1）本井田煤層埋藏較深，煤層可采線在-220m，最深處到-980m，表土層厚度較大196.4m。2）本井田瓦斯及涌水比較小,對開拓方式的選擇影響不大。3）本礦地表地勢平坦，無大的地表水系和水體，地面平均標(biāo)高為+20m。4.1.1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(fù)雜。具體見表4-1。本礦井煤層賦存穩(wěn)定構(gòu)造簡單，傾角為515，為緩斜煤層，表土層平均厚約67m，有流沙層且埋藏深；水文地質(zhì)情況中等簡單，涌水量不大，但突發(fā)涌水量較大：因此需采用立井開拓。表4-1 井筒形式比較井筒形式優(yōu)點缺點適用條件平硐1、運輸環(huán)節(jié)和設(shè)備少、系統(tǒng)簡單、費用低。2、工業(yè)設(shè)施簡單。3、井巷工程量少，省去排水設(shè)備，大大減少了排水費用。4、施工條件好，掘進(jìn)速度快，加快建井工期。5、煤炭損失少。受地形影響特別大有足夠儲量的山嶺地帶斜井與立井相比：1、井筒施工工藝、設(shè)備與工序比較簡單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價低，初期投資少。2、地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場簡單、延深方便。3、主提升膠帶化有相當(dāng)大提升能力。能滿足特大型礦井的提升需要。4、斜井井筒可作為安全出口。與立井相比：1、井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限。2、通風(fēng)線路長、阻力大、管線長度大。3、斜井井筒通過富含水層，流沙層施工復(fù)雜。井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。立井1、不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質(zhì)等自然條件限制。2、井筒短，提升速度快，對輔助提升特別有利。3、當(dāng)表土層為富含水層的沖積層或流沙層時，井筒容易施工。4、井筒通風(fēng)斷面大，能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風(fēng)量的要求。1、井筒施工技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平。2、井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基建投資大。對不利于平硐和斜井的地形地質(zhì)條件都可考慮立井。4.1.2井筒位置的確定井筒位置選擇要有利于減少初期井巷工程量，縮短建井工期，減少占地面積，降低運輸費用，節(jié)省投資；要有利于礦井的迅速達(dá)產(chǎn)和正常接替。因此，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(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)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(jìn)，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。由于井田中部有礦區(qū)鐵路運輸專線，故為便于地面運輸及工業(yè)場地的 布置，井筒位置布置方案也可以選擇在井田中部鐵路附近。4.1.3工業(yè)廣場位置選擇工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近。工業(yè)場地的形狀和面積：根據(jù)工業(yè)場地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場地的占地面積為30公頃，形狀為矩形，長邊垂直于井田走向。根據(jù)制圖規(guī)范1：10000的圖按500m600m繪制。4.1.4開采水平的確定及帶區(qū)的劃分井田內(nèi)主采煤層為32號煤層，設(shè)計中針對32號煤層傾角平緩，為515，為近水平煤層，局部地段傾角為18，故設(shè)計為單水平開采。礦井的生產(chǎn)能力為300萬t，服務(wù)年限60.8a。4.1.5方案比較（1）提出方案根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下三種在技術(shù)上可行的開拓方案，分述如下：方案一：立井單水平開拓（井筒位于井田南部邊界）主、副井均為立井，布置于井田中央，大巷布置在巖層當(dāng)中，采用單水平開采水平為-680m水平，通風(fēng)方式采用混合式 。圖4-1 方案一方案二：立井單水平開拓（井筒位于井田中部兩斷層中央）主、副井均為立井，布置于井田中央鐵路北部邊界，大巷布置在巖層當(dāng)中，采用單水平開采水平為-680m水平，通風(fēng)方式采用混合式通風(fēng) 。圖4-3 方案二方案三：立井單水平開拓（井筒位于井田中央）主、副井均為立井，布置于井田中央鐵路北部邊界，軌道大巷布置在煤層中，采用單水平開采水平為-680m水平，通風(fēng)方式采用混合式通風(fēng) 。圖4-4 方案三（2）開拓方案及技術(shù)比較以上所提三個方案中，方案一與方案二井筒掘進(jìn)量基本相同，但大巷布置不同，這就導(dǎo)致了兩者基建費用的差異。方案三與方案一二相比，區(qū)別在于一二方案采用巖石大巷，這樣就增加了巖石巷道的掘進(jìn)，使后期基建費用加大；增加了設(shè)備的配備；維護(hù)費用；但其優(yōu)點也是顯而易見的：減少了大巷保護(hù)煤柱，運輸系統(tǒng)干擾降低，各種運輸暢通，由于是厚煤層開采，通風(fēng)安全性提高，通風(fēng)條件優(yōu)化，可以適當(dāng)減少煤巷的維護(hù)，提高了煤炭采出率。方案三中，巖石掘進(jìn)量明顯較少，而且設(shè)備少，環(huán)節(jié)簡單；開拓準(zhǔn)備時間短。但通風(fēng)條件差；巷道維護(hù)費用增加。同時，方案三多開掘一眼風(fēng)井，有利于礦井后期通風(fēng)，但增加了基建費用粗略經(jīng)濟(jì)比較表4-1 各方案粗略估算費用表方案方案一方案二方案三基建費巖石大巷2920015748/10000=28976.32巖石大巷2900015748/10000=28346.3巖巷+煤巷7300（12999+15748）/10000=20985.31維護(hù)費巖石大巷1.229200670.220/10000=295960.32巖石大巷1.229000670.220/10000=28952.64巖巷+煤巷1.27300670.2（35+20）/10000=32290.236總 計費用/萬元58572.35費用/萬元57299.04費用/萬元53275.55百分?jǐn)?shù)(%)100百分?jǐn)?shù)(%)97.8百分?jǐn)?shù)(%)90.9同時，綜合考慮，方案一后期運輸成本較高，故先排除方案一。（3）開拓方案詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較方案一采用礦井單雙翼開采的采區(qū)工作面配置方式，方案二采用礦井單雙翼開采的采區(qū)工作面配置方式，對方案一和方案三有差別的是建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、基建費和生產(chǎn)經(jīng)營費分別計算，計算結(jié)果見表4-3表4-6，并匯總于表4-7中。表4-3 方案3和4的建井工程量項 目方案三方案四主井井筒表土/m6767主井井筒基巖/m653653副井井筒表土/m6767副井井筒基巖/m653653風(fēng)井井筒表土/m6767風(fēng)井井筒基巖/m653653大巷/m7300*29000*2表4-5 方案二和三的基建費項目方案二方案三工程量單 價費 用工程量單 價費 用()(元/10)(萬元)()(元/10)(萬元)主井井筒表土67152739102.3467152739102.34主井井筒基巖65380912528.3665380912528.36副井井筒表土67196532131.6867196532131.68副井井筒基巖65380912528.3665380912528.36風(fēng)井井筒表土6713010287.176713010287.17風(fēng)井井筒基巖65380912528.3665380912528.36運輸大巷90001574814173.273001574811496.04軌道大巷90001574814173.27300129999489.27小 計30252.6722891.58表4-6 方案3和4的生產(chǎn)經(jīng)營費項目方案二方案三儲量/萬t運輸距離/km單價/元（tkm）-1費用/萬元儲量/萬t運輸距離/km單價/元（tkm）-1費用/萬元塊段一運輸成本3448.563.91.621519.01 3448.5631.616553.09 塊段2運輸成本4437.580.651.64615.08 4437.581.21.68520.15 塊段3運輸成本2631.540.851.63578.89 2631.541.21.65052.56 塊段4運輸成本2647.233.31.613977.37 2647.232.81.611859.59 總計13164.9143690.37 13164.9141985.39 表4-7 方案1和方案3費用匯總項目方案一方案三費用/萬元百分率%費用/萬元百分率%基建工程費用30252.67100%22891.5875.66%生產(chǎn)經(jīng)營費43690.37100%41985.3996.10%總費用73943.04100%64876.9787.74%注：方案二與方案三井筒基本一致，煤炭提升費用與水提升費用無差別。4.2礦井基本巷道4.2.1井筒礦井共有三個井筒，分別為主立井、副立井、回風(fēng)立井。（1）主立井位于井田邊界工業(yè)場地之中，擔(dān)負(fù)礦井3.0Mt/a的煤炭提升任務(wù)。井筒中裝備兩對12t長形箕斗和多繩摩擦輪提升機(jī)。井筒斷面為圓形，井筒直徑6.5m，采用混凝土支護(hù)，凈斷面積33.18m2，表土層段掘進(jìn)斷面為44.18m2，基巖掘進(jìn)斷面面積為44.18m2，采用混凝土支護(hù)支護(hù)厚度350mm，再充填混凝土厚度50mm。井筒斷面布置如圖4-5所示。（2）副立井位于礦井工業(yè)場地之中，擔(dān)負(fù)全礦的材料、人員、設(shè)備的提升及進(jìn)風(fēng)任務(wù)。井筒裝備一對1.5固定車廂式礦車雙層四車罐籠和一個帶平衡錘的寬型雙層四車罐籠。井筒斷面為圓形，井筒直徑8m，采用混凝土支護(hù)，凈斷面積50.26m2，表土層段掘進(jìn)斷面為80.12m2，基巖掘進(jìn)斷面面積為65.04m2，混凝土井壁厚500mm，凍結(jié)段井壁厚1000mm，充填混凝土厚50mm。井筒斷面布置如圖4-6所示。（3）回風(fēng)立井位于礦井中上部邊界，擔(dān)礦井的全部回風(fēng)風(fēng)量。井筒直徑5.5m，采用混凝土支護(hù)，凈斷面積23.76m2，表土層段掘進(jìn)斷面為31.17m2，基巖掘進(jìn)斷面面積為31.17m2。井筒斷面布置如圖4-7所示。圖4-5 主立井?dāng)嗝鎴D4.2.2開拓巷道在巖層層中布置兩條大巷，大巷水平間距50m。主運輸大巷為錨噴支護(hù)半圓拱斷面，設(shè)計掘進(jìn)斷面為16.2m2，凈斷面為14.2m2。軌道大巷為錨噴支護(hù)半圓拱斷面，設(shè)計掘進(jìn)斷面15.6m2 凈斷面為13.3 m2 ，斷面特征如圖4-8和圖4-9所示。圖4-6 副立井?dāng)嗝鎴D圖4-7 中央、西回風(fēng)立井?dāng)嗝鎴D圖4-8 運輸大巷斷面圖4-9 軌道大巷斷面圖4.3硐室礦井硐室主要有：無軌膠輪車調(diào)錯車硐室、井底煤倉、中央變電所、主排水泵房、井底清理斜巷、水倉、調(diào)度室、等候室、醫(yī)療室、聯(lián)絡(luò)巷等。調(diào)錯車硐室為巷道加寬式碉室，硐室的間距為300m左右，硐室應(yīng)設(shè)置信號裝置，司機(jī)在車上可啟動巷道頂上的信號開關(guān)，使迎面的車輛得到紅燈信號后停車，車輛通過后關(guān)閉紅色信號燈。調(diào)錯車硐室的斷面特征如圖4-10所示。圖4-10 調(diào)錯車硐室斷面圖在某些地點如果有必要使車輛調(diào)頭的話，還應(yīng)設(shè)換向碉室，換向硐室可采用壁龕式，膠輪車行駛至洞室口可倒入其內(nèi)，實現(xiàn)調(diào)頭，以保證車輛重載行駛時，車頭在前