《潞安礦業(yè)集團五陽礦240萬ta新井設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《潞安礦業(yè)集團五陽礦240萬ta新井設計（105頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

摘 要本設計包括三個部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分是潞安礦業(yè)集團五陽礦 240 萬 t/a 新井設計。全篇共分為十個部分：礦區(qū)概述及井田地質特征、井田境界和儲量、礦井工作制度和設計生產(chǎn)能力及服務年限、井田開拓、準備方式―采區(qū)巷道布置、采煤方法、井下運輸、礦井提升、礦井通風設計和礦井基本經(jīng)濟技術指標。五陽礦位于山西省長治市，礦井總面積約為 69.33km2，井田走向平均長 8.36km，傾向平均寬 8.6km。井田內有 3#和 15#煤可采，平均厚度為7.4m，煤層賦存穩(wěn)定，為緩傾斜煤層，傾角 5°～15° ，平均 12°。井田內工業(yè)儲量為 197.5Mt，可采儲量為 142.51Mt。礦井正常涌水量 400 m3/h，屬于低瓦斯礦井，煤塵有爆炸危險，沒有自燃發(fā)火現(xiàn)象。五陽礦設計年生產(chǎn)能力為 240 萬 t/a，服務年限為 74.44 年。工作制度為“四六”制。礦井的采煤方法為傾向長壁綜合機械化放頂煤開采。礦井為兩水平開拓。礦井有一對立井：主井主要用于提煤，副井用于提升材料、人員和矸石。開拓水平設置在+580m 和+230m 。礦井一個工作面達產(chǎn)，采用綜放工作面，年生產(chǎn)能力為 240 萬 t/a。工作面長度為 280m，煤的運輸采用軌道運輸，輔助運輸也采用礦車。礦井通風方式為區(qū)域式通風。專題是一篇論文，文章主要闡述了煤巷錨桿支護技術及其在煤礦中的具體應用。翻譯部分是將一篇有關煤炭科技的英文翻譯成漢語。英文題目是“Why Longwall in India has not Succeeded as in other Developing Country Like China”。關鍵詞：綜放；礦車運輸；長壁開采；錨桿AbstractThis design consists of three parts: the general part, the special part and the translated part.The general part is a new design of WuYang Mine in ChangZhi coal department. It has ten chapters: an outline of the mine and mine field geology, boundary and reserves, productive capacity and service life and working area, transportation of underground, mine lifting, mine ventilation and safety, and the economic and technologic index of the mine.The WuYang Mine field lies in the ChangZhi city of ShanXi province, The total area of the mine is 69.33 km2. The boundary of the mine field runs 8.36km on north south and 8.6km on west east on average. There is two exploring layer: No.2 and No.15 and the average thickness of the seam is7.4m. It is stable and fluty inclined. It’ s dip angle is from 5 degree to 15 degree, and is 12 degree on average. The normal flow of the mine is 400m3/h. The coal dust has explosion hazard, and the seam has’t self-combustion tendency.The productive capacity ofWuYang Mine is 2.4 million tons per year, and it’s service life is 74.44 years. Only one working system is used in the mine. The mine has two level. It gets two vertical shafts: the main shaft is for lift coal and the subsidiary is for lift material and personals. The designed development level should be located at the level of +580m and +230mThere is only one working area in the mine. It is used comprehensive mechanized coal face and its productive capacity is 2.4 million tons per year. The length of the longwall face is 280m. The coal is transported by carrage and the solid car is used in the ancillary transport. The method of mine ventilation in this shift is zone.The special part is a paper that the technique of rock bolting in coal roadway and the concrete use of this technique in mine.The translated part is to translate a paper about mining technology into Chinese. And it’s title is “Why Longwall in India has not Succeeded as in other Developing Country Like China”.Keywords：transported by carrage；Longwall Mining ； bolt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)1.2 地質特征 ……………………………………………………………(1)1.3 煤層及煤質 ……………………………………………………… (2)1.4 開采技術條件……………………………………………………… (3)1.5 水文地質條件……………………………………………………… (4)1.6 當?shù)靥鞖鈿夂蚝徒邓俊?(7)1.7 交通位置…………………………………………………………… (7)2 井田境界和儲量………………………………………………………… (9)2.1 井田境界 ………………………………………………………… (9)2.2 礦井工業(yè)儲量 …………………………………………………… (9)2.3 礦井可采儲量 ……………………………………………………(11)3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限…………………………(14)3.1 礦井工作制度 ……………………………………………………(14)3.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 …………………………………(14)4 井田開拓…………………………………………………………………(16)4.1 井田開拓的基本問題 ……………………………………………(16)4.2 礦井基本巷道 ……………………………………………………(26)4.3 主要開拓巷道………………………………………………………(32)5 準備方式—采區(qū)巷道布置………………………………………………(36)5.1 煤層地質特征 ……………………………………………………(36)5.2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) ………………………………………(36)5.3 采區(qū)車場選型設計……………………………………………… (39)6 采煤方法…………………………………………………………………(42)6.1 采煤工藝方式 ……………………………………………………(42)6.2 回采巷道布置 ……………………………………………………(57)7 井下運輸…………………………………………………………………(60)7.1 概述 ………………………………………………………………(60)7.2 采區(qū)運輸設備的選擇 ……………………………………………(61)7.3 主要石門運輸設備的選擇 ………………………………………(63)8 礦井提升…………………………………………………………………(65)8.1 概述 ………………………………………………………………(65)8.2 主副井提升 ………………………………………………………(65)9 礦井通風設計……………………………………………………………(68)9.1 礦井通風系統(tǒng)選擇 ……………………………………………… (68)9.2 采區(qū)及全礦所需風量 …………………………………………… (76)9.3 全礦通風阻力的計算………………………………………………(82)9.4 通風機選型 ……………………………………………………… (86)9.5 防止特殊災害的安全措施 ……………………………………… (91)10 礦井基本技術經(jīng)濟指標………………………………………………(94)專題部分題目：煤巷錨桿支護技術的研究及應用…………………………………(96)1 引言……………………………………………………………………(96)2 煤巷錨桿支護技術……………………………………………………(97)2.1 錨桿支護理論……………………………………………………(97)2.2 錨桿支護設計方法………………………………………………(101)2.3 錨桿支護監(jiān)測技術………………………………………………(103)2.4 特種錨桿與錨索支護技術………………………………………(105)3 煤巷錨桿支護技術的應用……………………………………………(108)3.1 煤巷錨桿支護技術在徐莊礦的應用……………………………(108)3.2 煤巷錨桿支護技術在石臺礦的應用……………………………(113)4 錨桿技術的前進方向…………………………………………………(117)參考文獻：…………………………………………………………………(118)翻譯部分參考文獻：…………………………………………………………………(132)11 礦區(qū)概況與井田地質特征1.1 概況五陽礦是潞安礦區(qū)最北部的一對大型礦井。行政區(qū)劃隸屬襄桓縣所轄，礦井范圍北以兩川斷層為界，南以文王山斷層為界，西起勘探區(qū)邊界，東至 15-3號煤層露頭，南北長約 8.35km，東西寬約 8.3km，礦井面積為 69.33 km2，該礦距襄桓車站 3.5km，距長治 45km ,太焦線穿越礦區(qū)，交通方便。區(qū)內地勢屬丘陵，交差不大。地面標高一般 930m 左右。1.2 地質特征1.2.1 地層礦區(qū)內地層發(fā)育比較齊全，自老到新發(fā)育地層有：中奧陶統(tǒng)峰峰組：為灰?guī)r，白云質灰?guī)r及石膏等巖層組成。文王山北斷層下盤有出露。中石炭統(tǒng)本溪組：巖性以鋁土泥巖為主，底部發(fā)育山西式鐵礦。厚3.5—29.90m 平均 6.70m。在礦區(qū)南部有出露。上 石炭統(tǒng)太原組：主要巖性為深灰—灰黑色泥巖,沙質泥巖灰白色中砂巖，石灰?guī)r及煤等。厚度 89.2—129.02m，平均 105m。零星分布于五陽村東部地段。下二迭統(tǒng)山西組：主要巖性灰白色砂巖，黑色泥巖，粉砂巖及煤。厚度 59.20—85.85m 平均 70m 含主要可采煤層 3 號煤。礦井東部五陽村東有零星出露。下二迭統(tǒng)下石盒子組：以灰色泥巖及灰白色砂巖為主，頂部發(fā)育鋁土質泥巖，厚 83.46—151.90m。上二迭統(tǒng)下石盒子組：巖性以黃綠，灰綠砂巖及灰綠夾紫色泥巖。第四系：為黃土，紅土夾砂層，在漳河一帶有河床礫石層。厚 0—88.17m,一般 32.73m.1.2.2 構造礦井構造特征是：寬緩褶曲相伴生大，中型交角度正斷層和次級小型斷裂。構造線方向多為南北方向，褶曲主要天倉向斜，呈北東縱貫礦井中央，兩翼傾角一般 10 度左右，局部達到 20 度，幅達 200m，與其相伴生的次級褶曲有崔村向斜，大郝溝向斜，十字道背斜，五陽背斜。其軸向大致與天倉向斜一致。只是規(guī)模上，幅度上都小于天倉向斜。與褶曲相伴生較大的構造主要有控制礦井范圍的西川斷層，文王山斷層及發(fā)育在礦井內的王家莊斷層，小黃莊斷層。崔家莊 1.2.3 號斷2層，走向多呈北東方向，落差均在 100m 以上落差在 10—100m 的斷層有東南上斷層，倉上１號斷層，1505 斷層，倉上 2 號斷層，西王橋斷層，五陽斷層等。其產(chǎn)狀與較大斷層基本一致。礦井內無陷落柱。1.3 煤層及煤質礦井主要含煤地層為二迭統(tǒng)山西組及上石炭統(tǒng)太原組煤系厚度：山西組：59.20—85.85m,太原組：89.2—129.02m。共含煤 15 層，其中山西組 4 層（1—4 號）太原組（5—15 號煤）含煤系數(shù)為 6.7%。煤層傾角為 5°～15°平均傾角為 12°煤質的硬度為 f=2～3 中等硬度。主要可采煤層特征見表 1.3-1；煤質特征見表 1.3-2；煤工業(yè)價值分析見表 1.3-3。表 1.3-1 主要可采煤層特征最小—最大煤號 厚度平均夾石層數(shù) 穩(wěn)定性3 1.35—7.905.82 穩(wěn)定15-1 0.10—1.880.630—2 穩(wěn)定15-3 0.46—2.061.60—2 不穩(wěn)定表 1.3-2 煤 質 特 征 由于 15-3 號煤層平均厚度為 0.63m 小于最薄可采煤層，并且分布不穩(wěn)定，所以定位為不可采煤層。除以上主要可采煤層外，還有5，9，10，11，13，15-3 等局部可采煤層。膠質層 元素分析 熔 點煤層 Xmn Ymm Cdaf Hdaf Ndaf Odaf T1 T2 T3煤種3 25 14 90.0 5.04 1.68 3.23 ＞1500 ＞1500 ＞1500 瘦煤15-1 23 8 ＞1500 ＞1500 ＞1500 貧煤15-3 19.6 8.5 86.1 4.04 1.45 5.34 1230 1230 1240 貧煤31.4 開采技術條件1.4.1 煤層頂?shù)装鍘r性特征主要開采對象 3 號煤層頂板一般為砂巖，泥巖，偽頂，直接頂，老頂通常同時存在。偽頂多為黑灰色泥巖,厚 0.08～0.20m ，隨著采煤冒落。直接頂有灰黑色泥巖、粉砂巖、細砂巖組成，厚度為 1.3～3.6m 其抗壓強度在 75～905kg/cm 2,一般在搬移支柱后即冒落，為 Ⅱ類穩(wěn)定中等頂板。老頂多為砂巖，硬度大，厚度不穩(wěn)定，一般厚為 6.5～9.0m 最大可達 28m，其單向抗壓強度 380～1310kg/cm 2，一般不易冒落，會造成周期來壓。表 1.3-3 工業(yè)價值分析地板多無偽底，只有直接底，巖性對為黑色泥巖，厚度達 0.2～0.6m 老頂多為砂巖，其抗壓強度為 419～1918kg/cm 2 硬度為 4～815-3 號煤層頂板多為泥巖及粉砂巖，厚度變大，中等硬度，屬于易冒落頂板。頂板以泥巖及粉砂巖為主，老底多為細砂巖，膠結為中等膠結。煤層的埋深及頂?shù)装鍘r層見綜合柱狀圖 1.4-11.4.2 煤塵瓦斯本礦井煤層瓦斯絕對涌出量為 1.20～5.43m 3/min 相對涌出量為0.45～2.64m 3/t 因此本礦井屬于低瓦斯礦井。`Mad% Ad% St.d% Pd% Vduf%煤 號 原 凈 原 凈 原 原 凈3 0.87 1.59 13.2 9.0 0.34 0.002 17.8115-1 3.02 1.77 20.9 1.07 0.09215-2 3.37 1.53 28.7 11.5 1.66 0.002 18.10`Mad% Ad% St.d% Pd% Vduf%煤 號 原 凈 原 凈 原 原 凈3 0.87 1.59 13.2 9.0 0.34 0.002 17.8115-1 3.02 1.77 20.9 1.07 0.09215-2 3.37 1.53 28.7 11.5 1.66 0.002 18.1041.4.3 煤塵和自燃五陽煤礦煤類為焦煤，瘦煤和貧煤。煤的脆性較大，在機械化采煤程度高的今天，采煤作業(yè)過程中容易形成大量的煤塵。有對 3 號煤層的取樣試驗，反向火焰長度為 5～50mm，一般為 10mm 左右；爆炸指數(shù)為 17.63～21.45%，一般為 18～19%屬于危險型礦井。3 號煤層的自燃傾向性等級鑒定結果表明屬于不自燃發(fā)火煤層。生產(chǎn)礦井測量井下溫度 16℃左右，地溫為 1℃/100m屬于地溫正常地區(qū)。1.5 水文地質條件本區(qū)主要河流為濁漳河南源和西源，屬于海河水系漳河流域。濁漳河由南向北經(jīng)過礦區(qū)南部邊緣，其支流有洚河，嵐水河和青河等。濁漳河西源由西向東流經(jīng)礦區(qū)北緣，其支流有淤泥河。濁漳河南源流入漳澤水庫與其支流匯合，再向北與西源匯合。南、西二源匯合繞過五陽至襄桓城東與濁漳北源匯合。濁漳河河床寬達 70～110 m 長年流水，流量為 1m3/s 。而礦區(qū)內基本無地表河流。礦井涌水量一般為 400m3/h 左右，含水系數(shù)為 3.1 左右。井田內共有 11個含水層：Ⅰ～Ⅴ為灰?guī)r裂隙溶洞含水層；Ⅵ～Ⅹ為砂巖裂隙含水層；Ⅺ為風化殼及砂礫孔隙含水層。礦井涌水主要來源于煤層頂板以上各含水層。通過回采后形成的導水裂隙帶和冒羅帶涌入礦井。礦井水 PH 值為 7～8 屬于弱堿性。各水層分布見含水層情況表 1.5-1。5粉 砂 巖 1.35～ 7.90兩 極 厚 度 （ m） 一 般 厚 度 （ m）巖 石 名 稱綜 合 柱 狀 煤 (3#)煤 (4#)煤 (4#)煤 (15（ -） #)煤 (15（ -3） #)黑 色 泥 巖黑 色 粉 砂 巖粉 砂 巖深 灰 色 粉 砂 巖黑 色 粉 砂 巖灰 黑 色 粉 砂 巖泥 巖黑 灰 色 粉 砂 巖細 砂 巖大 青 灰 巖火 成 巖黑 色 鋁 土 質 粉 砂 巖粗 粒 砂 巖粉 砂 巖細 砂 巖粉 砂 巖粉 砂 巖粉 砂 巖 10.76～ 29.6710.63～ 1.4.2～ 8.63.8～ 5.5.8～ 10.2～ 4.70～ 12.870～ 7.431.9～ .5046～ 206～ .740～ 2.9～ .8.4～ 15.86.9～ 10.35.36～ 1.380～ 2.75.89～ .650～ .2.0～ 1.3～ .～ 1.3～ 5.0.685.80.35.341.61.73.87.2512.50.473.3.855.115.7.523.20.530.291.66.481.4.64.75.94圖 1.4-1 綜合柱狀圖6表 1.5-1 含水層情況表厚度（小—大） 水位標高名稱 代號平均巖性原始 現(xiàn)在QL/S.mKm/d溶洞水 Ⅰ 400± 厚質灰?guī)r 688.53 686.56 0.207 0.84—1.763.11—12.01裂隙溶洞水Ⅱ7.3L1灰?guī)r751.53 686.56 0.3—0.00260.0046—0.0070.93—5.49裂隙溶洞水Ⅲ3.1L2灰?guī)r761.52 686.56 0.3—0.00120.00562.98—5.50裂隙溶洞水Ⅳ4.2L3灰?guī)r761.52 686.56 0.0012 0.00560—6.65裂隙溶洞水Ⅴ3.1L4灰?guī)r856.53 686.56 0.0012 0.00562.1—32.6裂隙溶洞水Ⅵ11.1S3砂巖856.53 0.0714 0.1321.44—28.4裂隙溶洞水Ⅶ8.2S4砂巖856.53 0.0714 0.1321.95—22.4裂隙溶洞水Ⅷ9.9S5砂巖856.53 0.0714 0.1323.50—30.1裂隙溶洞水Ⅸ13.4砂巖 856.53 0.0714 0.1325.3—24.70裂隙溶洞水Ⅹ12.47砂巖 856.53 0.0714 0.13235.0—45.0潛水 Ⅺ40.0風化殼沖積層872.53 0.3185 1.11271.6 當?shù)靥鞖鈿夂蚝徒邓吭搮^(qū)事故于溫暖帶大陸性氣候，年平均氣溫為-6.9℃（一月） ，最高氣溫為 22.8℃（七月） 。極端最低氣溫為-29.1℃（1972 年 1 月 27 日） ，日最高溫度為 37.4℃（1972 年 7 月 5 日） 。年降雨量為 414～917mm 年平均為 583.9mm 年蒸發(fā)量為 1493.8～1996.3mm，年平均為1713.84mm。降雨量多集中在 7、8、9 三個月。日最大降雨量為109.7mm（1972 年 7 月 7 日） 。風向多為西北風，最大風速為14～16m/s 。凍土期為每年十月至每年四月。最大凍土深度為 75cm。1.7 交通位置潞安礦區(qū)地處山西省東南部沁水煤東部邊緣中段，地跨長治。太（原）焦（作）鐵路縱貫礦區(qū)東部。邯（鄲）長（治） ，太（原）焦（作）鐵路在長治北站交會。太（原）焦（作）線北接石太、同蒲線，南接隴海線。礦區(qū)至太原，長治，邯鄲，洛陽等地都有汽車相通，交通極為方便。長治到各周邊主要城市鐵路間距離見表 1.7-1；長治到各周邊主要城市鐵路間距離見表1.7-2；長治交通位置見圖 1.7-1表 1.7-1 到各周邊主要城市鐵路間距離名稱 起至站 距離（公里）太（原）焦（作）線 長治——太原 280太（原）焦（作）線 長治——新鄉(xiāng) 217邯（鄲）長（治）線 長治——邯鄲 220表 1.7-2 長治到各周邊主要城市鐵路間距離名稱 起至站 距離（公里）長（治）太（原）線 長治——太原 250長（治）邯（鄲）線 長治——邯鄲 185長（治）臨（汾）線 長治——臨汾 1718公 路鐵 路長 治 市 交 通 位 置 圖離 石鄉(xiāng) 寧 侯 馬 臨 汾大 同朔 州 沂 州太 原 市 榆 次 陽 泉長 治 焦 作運 城圖 1.7-1 長治市交通位92 井田境界和儲量2.1 井田境界2.1.1 井田邊界五陽礦是潞安礦區(qū)最北部的一對大型礦井。行政區(qū)劃隸屬襄桓縣所轄，礦井范圍北以兩川斷層為界，南以文王山斷層為界，西起勘探區(qū)邊界，東至 15-3號煤層露頭。礦井開采的上限標高+830 米，由于礦井南北是以斷層為界，西以勘探線為界，所以礦井下部開采邊界在技術與經(jīng)濟進一步發(fā)達的情況下任然可以進一部探明，以擴大下部開采邊界，增加井田的可采儲量，延長服務年限，提高全礦的經(jīng)濟效益。礦井南北傾向長度最長為 8.35km，最短為 6.35 km，平均長度約為 7 km；而東西走向最長約為 8.3km，最短約為 5.2 km，平均長 6 km。礦井總面積約為 42 km2。由于本礦井的煤層傾角為 8°～15°，平均為 12°屬于緩傾斜煤層，除去井田內有一大的斷層影響，煤層賦存基本穩(wěn)定，井田的水平寬度約為 5 km，井田的水平面積約為 40km2。2.2 礦井工業(yè)儲量2.2.1 井田勘探類型、鉆孔及勘探情況自 1957 年以來，先后有 17 個單位施工鉆孔 241 個，總進尺113297.54m。現(xiàn)分述如下：（一） 普查階段的勘探工作1. 長治市地質隊 1957～1959 年在李石門一帶施工鉆孔 3 個，進尺是1064.80m。2. 原省工業(yè)廳在 1957 年在漳河溝南施工 3 個巖芯孔，進尺是952.16m。3. 原山西省第一工業(yè)廳第一勘探總隊 561 隊于 1957 年元月～十月，在黃土崗一帶施工 15 個鉆孔，總進尺是 4316.55m。（二）提交過精查報告的勘探工作1. 河山西煤田 3 隊于 1968 年元月～12 月在云架嶺井田的精查報告重施工 75 個鉆孔，有 31 個在本井田，進尺是 17865.22m 可采煤層的取樣率是 17.87％。102. 煤炭部一二九隊于 1975 年元月～11 月編制顯德旺井田的精查報告中施工 135 個鉆孔，有 17 個在本井田，共進尺是 6270.09m，巖芯取樣率僅 6.77％，可采煤層的取樣率是 79.75％。（三） 生產(chǎn)補充勘探1. 本局地質隊于 1962 年～1982 年在井田內施工 80 個鉆孔，共進尺是37783.19m，巖芯總取樣率 57.15％，可采煤層的取樣率是 57.59％，基本為全取芯，巖性描述內容較多。2. 煤田二隊于 1981 年 9 月到 1982 年 6 月完成 7 個鉆孔，進尺4214.07m，全取芯有 2 個孔，其余的是煤系取芯，分層細致，描述詳細，內容較多，滿足了生產(chǎn)礦井的需要。（四） 地質冶金部門的勘探資料1. 山西地質局十二隊于 1970 年 12 月～1977 年 4 月，在井田西北角施工 22 個鉆孔，進尺 12187.46m，終可到奧灰，平均巖芯取樣 率 42.9％，但是分層較粗，描述簡單。2. 冶金部門施工鉆孔冶金五一七隊于 1968 年 4 月～1979 年 3 月在李石門一帶施工 14 個水源孔，在云架嶺周圍施工 6 個奧灰水文觀測孔 20 個，總進尺十11609.41m。冶金五一八隊于 1965 年～1969 年在西南部及西北部施工 2 個觀測孔，5 個水源孔，總進尺是 3599.42m。吉林冶金 608 隊于 1973 年 11 月～1974 年元月在云架嶺一帶施工 2 個觀測孔，進尺是 880.57m，全孔取芯，描述簡單，煤系資料可以參考。山西冶金 217 隊于 1973 年 12 月～1974 年 2 月在井田的西南部施工 2個觀測孔進尺 1118.42m。僅有簡單的分層記錄，巖性沒有描述，煤層資料只能參考。華北冶金勘探公司 520 隊在羅義村南施工找礦孔 1 個，進尺717.65m，終孔為火成巖，層位不清。2.2.2 礦井工業(yè)儲量的計算及儲量等級的圈定五陽礦礦井總體范圍不大，煤層較厚?？刹擅簩?3#和 15#煤層共平均厚度為 7.4m，井田內有落差 100 多米的大斷層 K1 貫穿其中，煤層傾角平均α=12o，大部分標高位于+830～+220m 之間。煤層平均容重 1.3t/m3。礦井工業(yè)儲量：在 1：10000 的開拓圖上每 mm2 表示 25m2。煤容重取 1.3 t/m3，煤層傾11角平均 12°，煤厚平均為 7.4m。工業(yè)儲量的計算公式見下式Zc=100S×M×r/cosα (2.2-1)式中： Zc――工業(yè)儲量， 萬 t；S――井田面積， km2；M――煤層平均厚度，7.4m；r――煤的平均容重，1.3t/m 3；α――煤層平均傾角，12°；故工業(yè)儲量為：Zc=1600000×25×7.4×1.3/cos12o=38480 萬 t工業(yè)儲量是指在井田范圍內，經(jīng)過地質勘探厚度與質量均合乎開采要求，目前可供利用的列入平衡表內的儲量，即 A+B+C 級儲量。根據(jù)地質勘探資料顯示，其中高級儲量為：30572 萬 t，約占工業(yè)儲量的 79.4 %，符合設計要求。2.3 礦井可采儲量2.3.1 計算可采儲量時，必須要考慮以下儲量損失： 1. 工業(yè)廣場保護煤柱；2. 井田邊界煤柱損失；3. 采煤方法所產(chǎn)生煤柱損失和斷層煤柱損失；4. 建筑物、河流、鐵路等壓煤損失；5. 其它各種損失。2.3.2 各種煤柱損失計算1. 工業(yè)廣場煤柱損失本礦井設計年生產(chǎn)能力為 240 萬 t/a，按《煤礦設計工業(yè)規(guī)范 》 ，占地面積應在 240×0.8/10～240×1.1/10 之間，即 19.2～26.4 公頃之間，本設計工業(yè)廣場取 20 公頃，長、寬分別為 500m、400m，工業(yè)廣場布置在井田的中央位置。2 號煤層傾角 α＝12o，五陽莊礦工業(yè)廣場地面標高+580m，松散層厚度為 50m，移動角 ψ=45o，上覆巖層的邊界角 δ=75o，下山移動角 β=66.6o，上山移動角 γ=70o。12ψψψψ mγ 1hnβ1m2 n2c' d'C(k3)Ⅰ Ⅰqkδ δ1 1q2 k23 3+930580+0Ⅱ -ⅡⅠ -Ⅰ-150Ⅱ +50qkmn2 2Ⅱ D(k2)B(q2)A(q3) b'a'圖 2.3-1 工業(yè)廣場保護煤柱工業(yè)廣場圍護帶寬度為 20m，根據(jù)垂直剖面法所作的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸計算如圖 2.3-1 所示：圖 2.3-1 工業(yè)廣場保護煤柱保護煤柱的水平面積 S1＝ (8.81+9.505)×840.12×100/2＝768600m 2則工業(yè)廣場壓煤為：Q 1= S1×M×r/cosα (2.3-1)＝768600×7.4×1.3/ cos12o=740 萬 t3. 井田邊界保留的邊界煤柱 井田邊界長為 31500m，煤柱留寬 30m，則井田邊界壓煤量為：Q3=31500×7.4×30×1.3/cos12o=909.09 萬 t (2.3-2) 4. 斷層保護煤柱由于斷層落差較大，貫穿整個井田，長度為 16200m，斷層兩邊各留煤柱 500m，則斷層保護煤柱損失是：Q4＝16200×2×50×7.4×1.3/cos12o 13＝1558.44 萬 t (2.3-3)5. 永久保護煤柱總量為：Q＝Q 1+Q2+Q3+Q4=740+909.09+1558.44+=3207.53 萬 t2.3.3 礦井可采儲量可采儲量的計算公式為：Z=(Zc－Q)×C (2.3-4)式中： Z——礦井可采儲量，Mt；Zc——礦井工業(yè)儲量，Mt；Q——永久煤柱損失，Mt；C——煤炭采出率，放頂煤取 0.8；所以本礦井的可采儲量為：Z=(Zc－Q)×C (2.3-5)=（38480 －2541.53 ）×0.75=26800 萬 t由于本礦井為+580m 和+220m 二水平開拓，主采 3#煤層，平均傾角12°，為緩傾斜煤層，其礦井的儲量表見表 2.3-1。表 2.3-1 礦井儲量分配表（單位：萬噸）煤層名稱 地質儲量 工業(yè)儲量 可采儲量 高級儲量 遠景儲量3# 32750 30160 21011 23968 1757215# 9034 8320 5789 6604 4841143 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限3.1 礦井工作制度本礦井年工作日為 300 天，采用“四六”工作制，即三班采煤，一班檢修，每班工作 6 小時。根據(jù)煤炭設計規(guī)范，礦井日凈提 L 確定為 14 小時。3.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限3.2.1 礦井設計生產(chǎn)能力的確定礦井生產(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。五陽礦的實際情況：地質構造相對較簡單，儲量豐富，煤層賦存較穩(wěn)定，為緩傾斜煤層（傾角 12°） ，兩水平開拓，主采 3#煤層，平均厚度為5.8m；瓦斯和水涌出量較小，采用綜采放頂煤的開采方法。所以根據(jù)以上條件和五陽莊煤礦的最初設計，確定本礦井的年設計生產(chǎn)能力為 240 萬 t/年。3.2.2 礦井的服務年限根據(jù)礦井實際的地層和煤層特征，本礦井主采 3 層煤，均厚 5.8m，平均傾角 12 °，賦存較穩(wěn)定，為單水平開拓。水平服務年限的計算公式：T = (3.2-1)式中：T——水平服務年限，a；Z——可采儲量，Mt；A—礦井設計年生產(chǎn)能力，為 2.86Mt；K—礦井備用系數(shù)，取 1.5。所以礦井的服務年限為：T= = =74.44aZ?4.25186 因為 74.4460 年，符合 2003 年我國設計規(guī)定的大型礦井（120~240萬 t/年）服務年限至少在 60 年以上的標準，滿足設計要求。第一水平服務年限為：KAZ?15T= = =54.6aKAZ?4.25196 也符合水平服務年限。第二水平服務年限為：T= = =19.8aAZ?4.25170水平儲量及服務年限見表 3.2-1表 3.2-1 水平儲量及服務年限名稱 儲量（億噸） 服務年限（年）第一水平 1.96 54.6第二水平 0.72 19.83.2.3 井型校核通過對實際煤層開采能力、輔助生產(chǎn)能力、儲量條件及安全條件等因素對井型加以校核：1. 煤層開采能力五陽礦井田 3#煤層賦存穩(wěn)定的厚煤層，傾角為 5o~15o，地質結構簡單，易于采用放頂煤開采。據(jù)實習礦井生產(chǎn)實際，可布置一個綜采放頂煤工作面保產(chǎn)，煤層開采能力能滿足礦井設計生產(chǎn)能力。2. 輔助生產(chǎn)系統(tǒng)能力校核本設計的礦井為大型礦井，開拓方式為雙立井二水平開拓。主井采用2 對 8t 箕斗，提升能力大，能滿足提升方面的要求。大巷采用 3t 底卸式礦車運煤，運輸能力也能達到要求，且機械化程度高。輔助運輸采用 1.5 噸固定廂式礦車，本設計中井底車場采用刀把式車場。調車和通過能力均能滿足要求，各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能滿足要求，不會影響生產(chǎn)能力。3. 安全條件校核本礦井瓦斯涌出量為 1.4m3/t，屬于低瓦斯礦井。煤塵無爆炸性危險。水文地質條件簡單，涌水量較?。?00 m3/h） 。礦井采用區(qū)域式通風方式，經(jīng)通風設計表明：通風滿足要求。井田內小斷層較少，只有一些較大的斷層，對于開拓有一定的影響，但是，對于影響生產(chǎn)的小斷層較少。所以，各項安全條件均可得到保證，不會影響礦井的年生產(chǎn)能力。4. 儲量條件校核16規(guī)范規(guī)定，礦井的設計生產(chǎn)能力應與礦井的儲量相適應，以保證足夠的服務年限。井田的可采儲量為 268Mt，服務年限為 74.44 年，可以滿足礦井的設計生產(chǎn)能力。174 井田開拓井田開拓是在總體設計已經(jīng)劃定的井田范圍內，根據(jù)精查地質報告和其它補充資料，具體體現(xiàn)在總體設計合理原則，將主要巷道由地表進入煤層，為開采水平服務所進行的井巷布置和開掘工程。其中包括確定，主、副井和風井的井筒形式、深度、數(shù)量、位置、階段高度、大巷位置、采（帶）區(qū)劃分以及開采順序與通風運輸系統(tǒng)。4.1 井田開拓的基本問題4.1.1 井筒形式、數(shù)目的確定1. 井硐形式的確定斜井與立井開拓的優(yōu)缺點比較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、井筒裝備、井底車場及垌室都比立井簡單，井筒延深施工方便，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。與立井開拓相比，斜井開拓的缺點是：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，管線長度長；斜井井筒通過富含水層、流砂層施工技術復雜。對井田內煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質情況簡單，井筒不需特殊法施工的緩斜和傾斜煤層，一般可采用斜井開拓。根據(jù)自然地理條件、技術經(jīng)濟條件等因素，綜合考慮五陽煤礦的實際情況：(1) 表層土較薄，平均為 50m，風化不太嚴重； (2) 地勢起伏不平，地面標高平均+930m 左右，煤層埋藏較淺，距地面垂深在 100～700m 之間，平均為 300 左右；(3) 礦井年設計生產(chǎn)能力為 240 萬 t/a，為大型礦井。綜上所述，立井開拓和斜井開拓在本礦都可以采用。4.1.2 主、副井井筒位置的選擇(1)井筒沿井田走向方向的有利位置18本井田形狀比較對稱，儲量分布比較均勻，在井田中上部存在一條落差比較大橫穿井田的大斷層 K1，將井田天然地分為上下兩翼，故井筒的有利位置應在井田走向的儲量中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可以使井田走向的井下運輸工作量最小，通風網(wǎng)路較短，通風阻力小。(2)井筒沿井田傾斜方向的有利位置立井開拓時，考慮到有一大斷層 K1 橫穿井田，初期應先采斷層下部的儲量，所以井筒應沿傾向偏下部布置，立井井筒位于井田傾斜方向的中部略靠下部。(3)盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護煤柱。為了減少工業(yè)廣場所壓煤柱，使鐵路煤柱和工業(yè)廣場保護煤柱有一部分重合會減少保護煤柱的面積。所以工業(yè)廣場可布置在鐵路附近，并且可以保證在井田走向的中央。(4)地質及水文地質條件對井筒布置的影響要保證井筒、井底車場及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應使井筒盡量不穿過或少穿過流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應力區(qū)。(5)井口位置應便于布置工業(yè)場地井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術條件。綜合以上六方面的因素，結合礦井實際情況，提出本礦井井筒布置位置如下：主井井筒中心位置：經(jīng)距 19685.2m，緯距 76757.0m副井井筒中心位置：經(jīng)距 19673.0m，緯距 76657.3m4.1.3 風井位置的選擇本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜煤層，中部靠上位置有一大斷層 K1 將井田分為上、下兩部分，上部受條件限制采用采區(qū)式開采。大斷層 K1 上部煤層埋深較淺，最淺處離地表只有 70m 左右，如果掘總回風道，則需要 3000m 左右，所以只有一個技術、經(jīng)濟上可行的方案：區(qū)域式通風。故在設計中采用區(qū)域式通風，共設計 3 個風井：北風井服務大斷層 K1上部煤層的第一采區(qū)和第二采區(qū)；南 1 風井服務第三采區(qū)；南 2 風井服務19大斷層 K1 上部煤層的右翼；考慮到斷層下部右翼可以滿足礦井初期的開采要求，在此精確提出東風井的位置。東風井井筒中心位置：經(jīng)距 21931.4m，緯距 78853.9m4.1.4 工業(yè)廣場的位置、形狀和面積的確定工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素：1. 盡量位于儲量中心，使井下有合理的布局；2. 占地要少，盡量做到不搬遷村莊；3. 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；4. 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二章第三節(jié)內容，工業(yè)廣場面積 20 公頃，定為 500m×400m 的矩形。4.1.5 開拓方案及其比較一. 開拓方案根據(jù)地質勘探資料，本井田只有 2#煤層為可采煤層，煤層埋深主要分布在＋830m～+230m 左右，傾角在 5°～15°之間，平均 12°，為緩傾斜煤層?？紤]到技術和經(jīng)濟的合理性，本設計采用單水平或兩水平開拓都能滿足要求。煤層平均厚度在 7.4m 左右，所以布置煤層大巷較困難，特別是以后的維護，且需要很大的保護煤柱，所以采用巖巷布置。本井田延深方案有兩種：立井延深和暗斜井延深。這兩種延深方案在經(jīng)濟和技術上都可行，故都可以采用。綜上，提出以下四個方案：方案一：立井兩水平上下山開采方案二：立井單水平加暗斜井延深方案三： 立井三水平方案四：立井兩水平加暗斜井延深二. 方案比較四種開拓方案的開拓示意圖：方案一：立井兩水平上下山開采，見圖 4.1-120160 m+930 +830圖 4.1-1 兩水平立井延深方案二：立井單水平加暗斜井延深，見圖 4.1-2+930 +8301680 m圖 4.1-2 立井單水平加暗斜井方案三：立井三水平，見圖 4.1-3 +930 +830圖 4.1-3 立井三水平方案四：立井兩水平加暗斜井延深21圖 4.1-4 立井兩水平加暗斜井延深這四種方案在技術上都是可行的，所以要進行經(jīng)濟比較才能確定其可行性，下面先進行粗略的經(jīng)濟比較，淘汰掉兩個方案，然后進行詳細的經(jīng)濟比較，最終確定最優(yōu)方案表 4.1-1 階段主要參數(shù)服務年限階段數(shù)目 斜長 垂高水平出煤量水平 采區(qū)區(qū)段個數(shù)區(qū)段斜長區(qū)段出煤量13.6 4 300 1224×414.8 4 300 1332×414.3 3 300 1716×32100 440 1.96 54.611.9 4 200 1071×42770 160 0.72 19.8 19.8 3 260 2400×313.6 4 300 1224×48.9 3 280 1068×31200 250 1.12 318.5 3 280 1020×3840 175 0.78 22.1 22.1 3 280 2652×33840 175 0.78 22.1 22.1 3 280 2652×322表 4.1-2 各方案粗略估算費用表方案項目 方 案 一 方 案 二立井開鑿 2×230×3000×10－4 =138 主暗斜井 開鑿 1477×1050×10－4 ＝155.1石門開鑿 1455×800×10－4 =116.4 副暗斜井 開鑿 1477×1150×10－4 ＝169.9井底車場 1000×900×10－4 =90 上下斜井 車場 （300＋500）×900×10－4 ＝72基建費/萬元小 計 344.4 小 計 397立井提升 1.2×5965.71×0.55×0.85=3346.78暗斜井提升 1.2×5965.71×1.477×0.52=5498.28石門運輸 1.2×5965.71×1.455×0.381=3968.55立井提升 1.2×5965.71×0.32×1.02=2336.65立井排水 200×24×365×34.58×0.1525×10-4=924.04排水（斜、立井） 200×24×365×34.58×(0.063+0.127)×10－4 =1151.26生產(chǎn)費/萬元小 計 8239.37 小 計 8986.19費用/萬元 8583.77 費用/萬元 9383.19總計百分率 100% 百分率 109.3%方案項目 方 案 三 方 案 四立井開鑿 2×320×3000×10－4 =192 斜井開鑿 2×1094×1150×10－4 ＝251.62井底車場 1000×900×10－4 =90 上下斜井 車場 500×900×10－4 ＝45基建費 /萬元小計 282 小計 296.62立井提升 1.2×14251×0.32×0.85=4651.53斜井提升 1.2×14251×1.094×0.24=4490.09立井排水 200×24×365×73.1×0.1525×10-4=1953.09斜井排水 200×24×365×73.1×0.193×10-4=2471.77生產(chǎn)費/萬元小計 6604.62 小計 6961.86總計 費用/萬元 6886.62 費用/萬元 7258.4823百分率 100% 百分率 105.4%方案 1、2 的區(qū)別僅在于第二水平是用暗斜井開拓還是直接延深立井。兩方案的系統(tǒng)都簡單可靠。兩方案的費用相差不多，考慮到方案 1 的提升、排水、通風工作的環(huán)節(jié)少，人員上下較方便，所以決定選用方案 1。方案 3、4 的區(qū)別也僅在于提升是用立井還是用斜井。粗略估算兩方案的費用差不多，但方案 4 的費用終究要高 5.4%，且方案 3 的通風路線較方案 4 要短，所以決定選用方案 3。余下的 1、3 方案均屬技術上可行，水平服務年限也都符合要求。兩者相比方案 1 的總投資要多一些，但是方案 1 的生產(chǎn)經(jīng)營費用可能要低一些。因此，兩方案還需要通過經(jīng)濟比較，才能確定其優(yōu)劣。對四個方案的粗略經(jīng)濟比較見表 4.1-2對方案 1 和 3 進行階段劃分以便進行詳細的經(jīng)濟比較見表 4.1-1開拓方案經(jīng)濟比較：第 1，3 方案有差別的建井工程量，基建費，生產(chǎn)經(jīng)營費和經(jīng)濟比較結果，分別計算匯總于下表 4.1-3，表 4.1-4，表 4.1-5，表 4.1-6，表 4.1-7表 4.1-3 建井工程量項 目 方 案 一 方 案 三主井井筒 350＋20 320＋20副井井筒 350＋5 320＋5井底車場 1000 1000運輸大巷 1500 1500初期軌道大巷 1500 1500主井井筒 350 350副井井筒 300 350井底車場 1000 2×1000主石門 1600 1600+780運輸大巷 5600 1125后期軌道大巷 7100 11100024表 4.1-4 生產(chǎn)經(jīng)營工程量 項目 方案 1 項目 方案 3運輸提升萬 t/km工程量 運輸提升萬 t/km工程量上下山運輸：一區(qū)下七和上二區(qū)下山六區(qū)上山三區(qū)二水平 ：一區(qū)二區(qū)1.2×4896×3×0.3=30241.2×2800×2×0.3×2=40321.2×2800×1×0.3×2=20161.2×4284×2×0.3=17281.2×2400×1×0.3=864采區(qū)上山：一區(qū)二區(qū)三區(qū)二三水平 ：一區(qū)二區(qū)1.2×4896×3×0.3=30241.2×4896×2×0.3=20161.2×4896×1×0.3=10082×1.2×2600×0.28×2=3494.42×1.2×2600×2×0.28=3494.4大巷及石門運輸：一水平二水平1.2×19600×3.9=917281.2×7200×3.5=30240大巷及石門運輸：一水平二水平三水平1.2×11200×3.4=456961.2×7800×2.9=271441.2×7800×3.5=32760立井提升：一水平二水平1.2×19600×0.35=82321.2×7200×0.7=6048立井提升：一水平二水平三水平1.2×11200×0.35=47041.2×7800×0.525=49141.2×0.7×7800=6552維護采區(qū)上山（萬元/a.m）1.2×2×4×2×2100×14.65×10-4=59.071.2×2×1×2×770×14.65×10-4=5.41維護采區(qū)上山（萬元/a.m）1.2×6×2×1200×11.3×10-4=19.531.2×6×2×840×12.1×10-4=14.6425排水：一水平二水平400×24×365×546×10-4=19131.84400×24×365×19.8×10-4=6937.92排水：一水平二水平三水平400×24×365×31×10-4=10862.4400×24×365×22.1×10-4=7743.84400×24×365×22.1×10-4=7743.84表 4.1-5 基建費用表方 案 一 方 案 三方案項目 工程量/m 單價/元·m -1 費用/萬元 工程量/m 單價/元·m -1 費用/萬元主井井筒 340 3000 102 340 3000 102副井井筒 325 3000 97.5 325 3000 97.5井底車場 1000 900 90 1000 900 90運輸大巷 3070 800 245.6 3070 800 245.6軌道大巷 3070 800 245.6 3070 800 245.6初期小 計 780.7 780.7主井井筒 230 3000 69 3000副井井筒 230 3000 69 3000井底車場 1000 900 90 900主 石 門 1455 800 116.4 800運輸大巷 5600 800 448 1125 800 90軌道大巷 5600 800 448 2350 800 188后期小 計 1240.4 278總計 2021.1 1058.7礦井的基建費用只是礦井初期投產(chǎn)前所需要的費用，不能反映礦井在整個服務年限中費用的多少。因為礦井的生產(chǎn)經(jīng)營費用才是礦井費用的主要方面，所以要從經(jīng)濟方面說明問題，必須還要從以后生產(chǎn)經(jīng)營費用的多少來說明問題。下面是對礦井在整個服務年限中從運輸，提升，通風，排水等各方面對起進行詳細的經(jīng)濟比較，可能在單價方面不是很準確，但是是在同一時期，