錢營孜煤礦3.0 Mta新井設計含6張CAD圖-采礦工程.zip

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The general part is a new design of Qianyingzi mine. Qianyingzi mine lines in Southwest of Suzhou in Anhui Province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 9 km ,the tilt length of the minefield is about 8 km，well farmland total area is 74.15㎞2.The 32 is the main coal seam, and its average inclination is 9.6 degree. The thickness of the mine is about 2.89m in all. The proved reserves of the minefield are 338.91 million tons. The recoverable reserves are 255.16 million tons. The designed productive capacity is 3.0 million tons percent year, and the service life of the mine is 60.8 years. The normal flow of the mine is 320 m3 percent hour and the max flow of the mine is 465 m3 percent hour. The mineral well gas gushes the deal lower, for low gas mineral well. Minefield use the vertical shaft with single level to development. Roadway by belt conveyor to transport coal and auxiliary transport by the cog vehicle equipment.The minefield has two air shaft to ensure that the work place can get enough of fresh air. The working system “three-eight” is used in the Qianyingzi mine. It produced 330d/a. The main shaft transport coal 16 hours per day. 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. Special subject parts of topics is Mine rockburst control techniques. English topic is: Input to the application of the convergence confinement method with time-dependent material behaviour of the support. 目 錄 一般部分 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1 1.1礦區(qū)概述 1 1.1.1地理位置與交通情況 1 1.1.2礦區(qū)氣候條件 1 1.1.3礦區(qū)水文情況 1 1.2井田地質(zhì)特征 3 1.2.1井田位置、邊界范圍、拐點坐標、井田面積及相鄰礦井邊界關系 3 1.2.2井田地質(zhì)概況、地層、含煤地層及構造情況 3 1.3煤層特征 4 2 井田境界和儲量 5 2.1井田境界 5 2.2礦井工業(yè)儲量 5 2.2.1構造類型 5 2.2.2礦井地質(zhì)儲量 5 2.2.3礦井工業(yè)儲量 7 2.3礦井可采儲量 8 2.3.1礦井可采儲量 8 2.3.2工業(yè)廣場煤柱留設 8 3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 11 3.1礦井工作制度 11 3.2礦井設計能力及服務年限 11 3.2.1確定依據(jù) 11 3.2.2礦井設計能力及生產(chǎn)年限 11 3.2.3井型校核 12 4 井田開拓 14 4.1井田開拓的基本問題 14 4.1.1井筒形式的確定 14 4.1.2井筒位置的確定 15 4.1.3工業(yè)廣場位置選擇 15 4.1.4開采水平的確定及帶區(qū)的劃分 16 4.1.5方案比較 16 4.2礦井基本巷道 19 4.2.1井筒 19 4.2.2開拓巷道 20 4.3硐室 23 5 準備方式—采區(qū)巷道布置 24 5.1煤層的地質(zhì)特征 24 5.1.1首采采取煤層特征 24 5.1.2 地質(zhì)構造 24 5.1.3水文地質(zhì) 24 5.1.4 地表情況 24 5.2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 24 5.2.1 采區(qū)位置及范圍 24 5.2.2 采煤方法及工作面長度的確定 24 5.2.3 煤柱尺寸的確定 25 5.2.4 確定采區(qū)各種巷道尺寸、支護方式及通風方式 25 5.2.5 采區(qū)巷道的聯(lián)絡方式 25 5.2.6工作面接替順序 25 5.2.7 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 26 5.2.8 采區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進方法 26 5.2.9 采區(qū)生產(chǎn)能力 26 5.3 采區(qū)車場選型設計 28 5.3.1 確定采區(qū)車場形式 28 5.3.2 采區(qū)主要硐室布置 28 6 采煤方法 29 6.1采煤工藝方式 29 6.1.1采區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件 29 6.1.2確定采煤工藝方式 29 6.1.3回采工作面參數(shù) 30 6.1.4 各工藝過程注意事項 35 6.1.5 工作面端頭支護和超前支護 36 6.1.6循環(huán)圖表、勞動組織、主要技術經(jīng)濟指標 37 6.1.7 綜合機械化采煤過程中應注意事項 41 6.2回采巷道布置 42 6.2.1回采巷道布置方式 42 6.2.2回采巷道參數(shù) 42 7 井下運輸 45 7.1 概述 45 7.1.1 井下運輸?shù)脑紬l件和數(shù)據(jù) 45 7.1.2 礦井運輸系統(tǒng) 45 7.2 采區(qū)運輸設備的選擇 45 7.2.1 礦井運輸設備選型應遵循以下原則 45 7.2.2 工作面及順槽運輸設備選型 46 7.2.3 上山運輸設備選型 47 7.3 大巷運輸設備選擇 47 7.3.1 確定大巷的運輸方式 47 7.3.2 確定大巷運輸設備 47 7.3.3運輸設備能力驗算 49 8 礦井提升 50 8.1礦井提升概述 50 8.2主副井提升 50 8.2.1主井提升 50 8.2.2副井提升 52 9 礦井通風設計 54 9.1礦井概況 54 9.1.1礦井地質(zhì)概況 54 9.1.2開拓方式 54 9.1.3開采方法 54 9.1.4變電所、充電硐室、火藥庫` 54 9.1.5工作制、人數(shù) 54 9.2礦井通風系統(tǒng)的確定 54 9.2.1礦井通風系統(tǒng)的基本要求 55 9.2.2礦井通風方式的選擇 55 9.2.3礦井通風方法的選擇 56 9.2.4采區(qū)通風系統(tǒng)的要求 56 9.2.5 工作面通風方式的選擇 57 9.2.6 回采工作面進回風道的布置 58 9.2.7 通風構筑物 58 9.3礦井風量計算 58 9.3.1工作面所需風量的計算 58 9.3.2備用工作面需風量計算 60 9.3.3掘進工作面需風量計算 60 9.3.4硐室需要風量的計算 61 9.3.5其他巷道所需風量計算 61 9.3.6礦井總風量計算 61 9.3.7風量分配 61 9.4全礦通風阻力的計算 62 9.4.1計算原則 63 9.4.2礦井最大阻力路線 63 9.4.3礦井通風阻力計算 67 9.4.4礦井通風總阻力 68 9.4.5兩個時期的礦井總風阻和總等積孔 68 9.5礦井通風設備選型 69 9.5.1主要通風機選型 69 9.5.2電動機選型 70 9.5.3 礦井主要通風設備的要求 72 9.5.4對反風、風峒的要求 73 9.6安全災害的預防措施 73 9.6.1預防瓦斯和煤塵爆炸的措施 73 9.6.2預防井下火災的措施 73 9.6.3防水措施 74 10 設計礦井基本技術經(jīng)濟指標 75 專題部分 煤礦沖擊礦壓及防治技術 78 1、緒論 78 2、國內(nèi)外沖擊礦壓的概述 79 2.1國內(nèi)沖擊礦壓現(xiàn)狀 79 2.2國外沖擊礦壓現(xiàn)狀 79 3、沖擊礦壓的現(xiàn)象及特征 81 3.1沖擊礦壓現(xiàn)象 81 3.2沖擊礦壓分類 82 4、沖擊礦壓機理研究概述 83 4.1 強度理論 83 4.2 剛度理論 84 4.3 能量理論 84 4.4沖擊傾向性理論 84 4.5穩(wěn)定性理論 85 5、沖擊礦壓防治 85 5.1 沖擊礦壓煤層的設計 86 5.2 沖擊礦壓的預測 88 5.3沖擊礦壓治理措施 91 5.4沖擊傾向性礦井其他注意事項 95 6、結論 95 翻譯部分 英文原文 98 中文譯文 115 致 謝 130 一 般 部 分 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14～15℃，最高氣溫40.2℃,最低-14℃；春秋季多東北風，夏季多東南風，冬季多西北風。 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。低山的海拔標高為180～408m，平原地區(qū)標高一般為20～50m。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40～500m，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10～158m，分布穩(wěn)定，粘土塑性指數(shù)為19～38，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，塑性指數(shù)21～38，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 15-30 0.1-5.35 1.03-8.67 中等～強 HCO3-Na.Mg 新生界二含 10-60 0.1-3 0.92-10.95 中等～強 HCO3.SO4-Na.Ca HCO3-Na.Ca 新生界三含 20-80 0.143-1.21 0.513-5.47 中等-強 SO4.HCO3-Na.Ca HCO3.SO4-Na.Ca 新生界四含 0-57 0.00024-2.635 0.0011-5.8 弱～強 SO4.HCO3-Na.Ca HCO3.Cl-Na.Ca 3-4煤間砂巖(K3)含水層 20-60 0.02-0.87 0.023-2.65 弱-中等 HCO3.Cl-Na.Ca SO4-Ca.Na 7-8煤砂巖 含水層 20-40 0.0022-0.12 0.0066-1.45 弱-中等 HCO3.Cl-Na.Ca SO4-Ca.Na 10煤上下砂巖含水層 25-40 0.003-0.13 0.009-0.67 弱-中等 HCO3.Cl-Na HCO3-Na 太原組灰?guī)r 含 水 層 47-135 0.0034-11.4 0.015-36.4 弱～強 HCO3.SO4-Ca.Mg SO4.Cl-Na.Ca 奧陶系灰?guī)r 含 水 層 約500 0.0065-45.56 0.0072-60.24 強 HCO3-Ca.Mg SO4.HCO3-Ca.Mg b） 二疊系隔水層（段） 主要由泥巖及粉砂巖組成，對應各主采煤層砂巖裂隙含水層（段），劃分為四個隔水層（段）：1～2煤隔水層段、4～6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. 地下水補給、逕流、排泄條件 a） 新生界含水層（組） 一含以大氣降水補給為主，水平逕流補給次之，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。二、三含以區(qū)域?qū)娱g逕流補給為主，局部在第一、二隔水層（組）較薄地段，在一、二、三含之間將產(chǎn)生越流補給。四含地下水以區(qū)域?qū)娱g逕流補給為主，在礦區(qū)通過煤系地層淺部風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給，區(qū)域?qū)娱g徑流補給微弱。總的來說補給水源不足，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，尤其是奧灰水，在局部富水性極強。 1.2井田地質(zhì)特征 1.2.1井田位置、邊界范圍、拐點坐標、井田面積及相鄰礦井邊界關系 地理坐標：東徑116°51′00″～117°00′00″；北緯33°27′00″～33°32′30″?？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 結構 煤 層 穩(wěn)定性 可 采 不可采 吞蝕點 一 層 二 層 三 層以上 32 120 116 1 1 2 49 29 16 較復雜 較穩(wěn)定 51 98 67 17 10 4 1 1 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0.58～8.22m，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2～3m以上。為全區(qū)可采的較穩(wěn)定的主要可采煤層。煤層結構較復雜,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2～3.43m，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4～5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。煤層結構簡單，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)選用準確，估算結果可靠。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)塊段法進行。 計算公式為： Z3 = S×M×D/COSα （2-1） 式中： Z3—32煤層煤層儲量 ﹙t﹚； S—平面積 ﹙m2﹚； α—煤層傾角 ﹙°﹚； M—煤層真厚 ﹙m﹚； D—煤層容重 ﹙t/m3﹚ 2、煤層視密度 依據(jù)煤質(zhì)報告取煤層視密度為1.37 3、塊段平面積：在1：5000煤層底板等高線圖上由計算機依據(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2～3.43m，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 = S×M×D （2-2） 式中： Z5—51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/m3﹚ 2、煤層視密度 依據(jù)煤質(zhì)報告取煤層視密度為1.38 3、煤層賦存面積：依照地質(zhì)資料51煤層分布面積46.57km2 2.2.3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)濟的基礎儲量，30%的是邊際經(jīng)濟的基礎儲量，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t 1 11 8.55 2.89 1.37 3448.56 13164.90 2 9 11.07 2.89 1.37 4437.58 3 15 6.42 2.89 1.37 2631.54 4 12 6.54 2.89 1.37 2647.23 51煤層地質(zhì)儲量計算： Z5=46.57×106×3.36×1.37=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)濟的基礎儲量； Z122b—控制的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量； Z2m11—探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎儲量； Z2m22—控制的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量； Z333—推斷的資源量； —可信度系數(shù)，取0.7~0.9。地質(zhì)構造簡單、煤層賦存穩(wěn)定的礦井，值取0.9；地質(zhì)構造復雜、煤層賦存較穩(wěn)定的礦井，取0.7，該式取0.7。 得：Z111b= Zg×60%×70%=14234.58萬t Z122b= Zg×30%×70%=7117.29萬t Z2m11= Zg×60%×30%=6100.53萬t Z2m22= Zg×30%×30%=3050.27萬t Z333= Zg×30%×k=3050.27萬t Zg=33552.93萬t 2.3礦井可采儲量 2.3.1礦井可采儲量 礦井設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- 33552.93×3%=32546.34萬t 礦井設計可采儲量下式計算： Zk=（Zs-P2）C （2-5） 式中: ZK—礦井設計可采儲量 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=（32546.34-32546.34×2%）×0.80=25516.33萬t 2.3.2工業(yè)廣場煤柱留設 根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》不同井型與其對應的工業(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0.8~1.1平方公頃/10萬t。本礦井設計生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，所以取工業(yè)廣場的尺寸為500m×600m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Ⅱ級保護標準留設維護帶，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 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 按照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》中淮北礦區(qū)地表移動實測參數(shù)，取φ=42°，γ=73°，β=73°-0.57α(α為煤層傾角取9°)=68°，δ=73° 采用垂線法繪制工廣保護煤柱 根據(jù)基巖移動角計算垂直于受保護邊界的上山方向移動角γ'和下山方向移動角β' （2-6） （2-7） 式中 θ—受保護邊界與煤層走向方向所夾的銳角量取為38° δ,γ,β—分別為走向方向,上山方向,下山方向的基巖移動角 由求γ'和β'的諾謨圖可求得γ'=73°，β'=71° 將受保護邊界abcd繪在煤層底板等高線圖上，由于受保護邊界向外量出距離S=h*cotφ（式中h為沖基層厚度，依柱狀圖取67m，φ為沖基層移動角），得到基巖上的受保護邊界a'b'c'd'，再從a'、b'、c'、d'四點向外作保護邊界各邊的垂線，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 Hi—a'、b'、c'、d'各點位置埋深減去該點的沖擊層厚度h； θi—受保護邊界a'b'c'd'各邊與煤層走向之間所夾的銳角； Β'i和γ'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=S×M×R （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=1175114.90×2.89×1.38×10-4=468.66(萬t) 圖2-3 工業(yè)廣場煤柱留設 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 按照《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》中規(guī)定，參考《關于煤礦設計規(guī)范中若干條文修改的說明》，確定本礦井設計生產(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礦井設計能力及服務年限 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、外部建設條件、回采對煤炭資源配置及市場需求、開采條件、技術裝備、煤層及采煤工作面生產(chǎn)能力、經(jīng)濟效益等因素，經(jīng)多方案比較確定。 礦區(qū)建設規(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、應加大礦區(qū)建設規(guī)模，建設大型礦井。煤田地質(zhì)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（包括煤種、煤質(zhì)、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，技術裝備先進，經(jīng)濟效益好，交通運輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。 井田的設計生產(chǎn)能力應與礦井的可采儲量相適應，以保證礦井有足夠的服務年限。參照大型礦井服務年限的下限（大于50a）要求，T取60a，儲量備用系數(shù)取1.4，則礦井設計生產(chǎn)能力A為： A =Qk/（ T×K） （3-1） 式中：T —礦井的服務年限，a； Qk-—礦井的可采儲量，萬t； A —礦井的設計生產(chǎn)努力， 萬t/a； K —礦井儲量備用系數(shù)，取1.4。 則： A=25516.33/ (60×1.4)=303.77萬t/a 根據(jù)煤層賦存情況和礦井設計可采儲量，按煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范規(guī)定，將礦井設計生產(chǎn)能力A 確定為300萬t/a，再計算礦井服務年限： T=Qk/(A×K) （3-2） 則： T=25516.33/（300×1.4）= 60.8a 在計算礦井服務年限時，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，使礦井服務年限縮短，設置了備用儲量Qb，備用量為： Qb=（Qk×0.4）/1.4 （3-3） 則： Qb=（25516.33×0.4）/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知地質(zhì)破壞影響所損失的儲量。礦井開拓設計時認定的實際采出的儲量約為： 25516.33－（7290.38×50%）=21871.14萬t 本礦井的開采服務年限符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(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，有的礦井由于技術原因使采出率降低，從而減少儲量，為保證有合適的服務年限，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運煤，副立井井采用罐籠提升機輔助運輸，運煤能力和大型設備的下放均可達到設計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機運到順槽煤倉，再經(jīng)主立井即都提升機機提升至地面，運輸能力大，自動化程度高。副井運輸罐籠提升機提升、下放物料，能滿足大型設備的下放和提升。大巷的輔助運輸采用固定廂式礦車，適應能力強，運輸方便安全。 （3）通風安全條件的校核 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。礦井通風中央并列式通風，可以滿足整個礦井通風的要求。本井田內(nèi)存在若干小斷層，已經(jīng)查到且不導水，不會影響采煤工作。所以各項安全條件均可以得到保證，不會影響礦井的設計生產(chǎn)能力。 （4）儲量條件校核 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 我國各類井型的新建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） 礦井設計年限 （a） 第一水平設計服務年限 煤層傾角 <25° 25°~45° >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(nèi)，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(zhì)、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、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。 （6）根據(jù)用戶需要，應照顧到不同媒質(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，立井最復雜。具體見表4-1。 本礦井煤層賦存穩(wěn)定構造簡單，傾角為5～15°，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)和設備少、系統(tǒng)簡單、費用低。2、工業(yè)設施簡單。3、井巷工程量少，省去排水設備，大大減少了排水費用。 4、施工條件好，掘進速度快，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。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、井筒通風斷面大，能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風量的要求。 1、井筒施工技術復雜，設備多，要求有較高的技術水平。2、井筒裝備復雜，掘進速度慢，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，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，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，設計中針對32號煤層傾角平緩，為5～15°，為近水平煤層，局部地段傾角為18°，故設計為單水平開采。礦井的生產(chǎn)能力為300萬t，服務年限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，大巷布置在巖層當中，采用單水平開采水平為-680m水平，通風方式采用混合式 。 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，大巷布置在巖層當中，采用單水平開采水平為-680m水平，通風方式采用混合式通風 。 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，通風方式采用混合式通風 。 圖4-4 方案三 （2）開拓方案及技術比較 以上所提三個方案中，方案一與方案二井筒掘進量基本相同，但大巷布置不同，這就導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，使后期基建費用加大；增加了設備的配備；維護費用；但其優(yōu)點也是顯而易見的：減少了大巷保護煤柱，運輸系統(tǒng)干擾降低，各種運輸暢通，由于是厚煤層開采，通風安全性提高，通風條件優(yōu)化，可以適當減少煤巷的維護，提高了煤炭采出率。方案三中，巖石掘進量明顯較少，而且設備少，環(huán)節(jié)簡單；開拓準備時間短。但通風條件差；巷道維護費用增加。同時，方案三多開掘一眼風井，有利于礦井后期通風，但增加了基建費用 粗略經(jīng)濟比較 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 2×9200×15748/10000=28976.32 巖石大巷 2×9000×15748/10000=28346.3 巖巷+煤巷 7300×（12999+15748）/10000=20985.31 維護費 巖石大巷 1.2×2×9200×670.2×20/10000=295960.32 巖石大巷 1.2×2×9000×670.2×20/10000=28952.64 巖巷+煤巷 1.2×7300×670.2×（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 百分數(shù)(%) 100 百分數(shù)(%) 97.8 百分數(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）開拓方案詳細經(jīng)濟比較 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/m 67 67 主井井筒基巖/m 653 653 副井井筒表土/m 67 67 副井井筒基巖/m 653 653 風井井筒表土/m 67 67 風井井筒基巖/m 653 653 大巷/m 7300*2 9000*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 (ｍ) (元/10ｍ) (萬元) (ｍ) (元/10ｍ) (萬元) 主井井筒表土 67 152739 102.34 67 152739 102.34 主井井筒基巖 653 80912 528.36 653 80912 528.36 副井井筒表土 67 196532 131.68 67 196532 131.68 副井井筒基巖 653 80912 528.36 653 80912 528.36 風井井筒表土 67 130102 87.17 67 130102 87.17 風井井筒基巖 653 80912 528.36 653 80912 528.36 運輸大巷 9000 15748 14173.2 7300 15748 11496.04 軌道大巷 9000 15748 14173.2 7300 12999 9489.27 小 計 30252.67 22891.58 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·（t·km）-1 費用/萬元 儲量/萬t 運輸距離/km 單價/元·（t·km）-1 費用/萬元 塊段一運輸成本 3448.56 3.9 1.6 21519.01 3448.56 3 1.6 16553.09 塊段2運輸成本 4437.58 0.65 1.6 4615.08 4437.58 1.2 1.6 8520.15 塊段3運輸成本 2631.54 0.85 1.6 3578.89 2631.54 1.2 1.6 5052.56 塊段4運輸成本 2647.23 3.3 1.6 13977.37 2647.23 2.8 1.6 11859.59 總計 13164.91 43690.37 13164.91 41985.39 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 30252.67 100% 22891.58 75.66% 生產(chǎn)經(jīng)營費 43690.37 100% 41985.39 96.10% 總費用 73943.04 100% 64876.97 87.74% 注：方案二與方案三井筒基本一致，煤炭提