石臺(tái)礦240萬(wàn)噸新井設(shè)計(jì)

摘 要本設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分為淮北石臺(tái)煤礦240萬(wàn)t/a新井設(shè)計(jì)。全篇共分為十個(gè)部分：礦井概況及井田地質(zhì)特征、井田境界及儲(chǔ)量、礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、井田開(kāi)拓、礦井基本巷道、采煤方法、采區(qū)巷道布置、井下運(yùn)輸、礦井提升、礦井通風(fēng)與安全和礦井主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。石臺(tái)礦位于淮北杜集區(qū)，地形平坦，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，井田走向長(zhǎng)度為7.5Km，傾向長(zhǎng)度為5Km，面積22 km2。井田開(kāi)采上限為-17m，開(kāi)采下限為-850，井田設(shè)計(jì)開(kāi)采煤層為3號(hào)煤層，平均厚度為10m，煤層傾向傾角約為17，屬于緩傾斜煤層。井田煤層賦存穩(wěn)定，煤層有自然發(fā)火傾向，發(fā)火期為6個(gè)月左右，煤塵有爆炸性，爆炸指數(shù)為34%42%礦井相對(duì)瓦斯涌出量為6.04m3/t，屬低瓦斯礦井。石臺(tái)礦年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬(wàn)t/a，服務(wù)年限為71.65年。采用立井開(kāi)拓，暗斜井延深的開(kāi)拓方式。工作制度為“四六”制。第一水平標(biāo)高為280m，第二水平標(biāo)高為-500m。礦井采用傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化放頂采煤法。礦井布置一個(gè)綜采工作面，面長(zhǎng)170m。煤炭通過(guò)1.5噸廂式礦車運(yùn)輸。礦井通風(fēng)方式為采區(qū)對(duì)角式。專題部分：專題題目為“煤礦設(shè)計(jì)說(shuō)明書規(guī)范化系統(tǒng)的研制”。翻譯部分：將國(guó)際煤碳學(xué)術(shù)會(huì)議發(fā)表論文的一部分翻譯成中文。英文題目是“World coal liquefaction technology progress and the policy of China ”。ABSTRACTThis design contains three parts: the general，the special subject and the translation.The general part is a new design of Shitai Mine in Huaibei coal & eletricity combine. The whole article is divided into ten parts: the outline of the mine, the mine field geology, the boundary and reserves, the designed productive capacity, the service life and working area, the coal transportation, the mine lifting, the ventilation and safety, and the main economical and technological index of the mine.The Shitai Mine field lies in the northeast part of the Huaibei mineral District in Anhui province. The boundary of the mine field runs 7.5km from north to south and 5.0km from west to east on average. The total plane area of the mine is about 22km2. There is only one exploring layer-number three. Its average thickness of the seam is 10m and its stable and flatly inclined. Its dip angle is 17 degree on average. The industry reserves of the mine field are 322.07 million tons and the useable reserves are 223.54million tons. The average inflow rate in Juji mine is 6.04 m3/h. It is a lower gassy mine. The coal dust do have explosion hazard as well as the self-combustion tendency. The productive capacity of Juji Mine is 2.4 million tons per year，and the service life is 71.65years. The work system is 4-shift with a 6-hour workday. Therere two working levels in the mine. The first development level is located at the -280m. The comprehensive mechanized longwall caving method along the dip is used in Juji Mine.There is only one working face in the mine in first. It is comprehensive mechanized coal face. The length of the face is 170m, and the designed productive capacity of the face is 2.4 million tons per year. Coal is transported by belt conveyer and the diagonal ventilation system is used in Shitai目 錄一般設(shè)計(jì)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 交通位置11.1.2 河流11.1.3 礦區(qū)供電21.2 井田地質(zhì)特征21.2.1 井田地形及煤系地層概述22 井田境界與儲(chǔ)量42.1 井田境界42.1.1 井田境界劃分的原則42.1.2 井田境界42.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量42.2.1 井田勘探類型42.2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算及儲(chǔ)量等級(jí)的圈定42.3 礦井可采儲(chǔ)量52.3.1 計(jì)算可采儲(chǔ)量時(shí)，必須要考慮以下儲(chǔ)量損失52.3.2 各種煤柱損失計(jì)算52.3.3 井田的可采儲(chǔ)量73 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限83.1 礦井工作制度83.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力服務(wù)年限83.2.1 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力83.2.2 井型校核84 井田開(kāi)拓104.1 井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題104.1.1 井筒形式、數(shù)目的確定104.1.2 工業(yè)廣場(chǎng)的位置、形狀和面積的確定124.1.3 開(kāi)采水平的確定134.1.4 井底車場(chǎng)和運(yùn)輸大巷的布置134.1.5 礦井開(kāi)拓延伸及深部開(kāi)拓方案134.1.6 開(kāi)采順序144.1.7 方案比較144.2 礦井基本巷道214.2.1 井筒214.2.2 井底車場(chǎng)244.2.3 主要開(kāi)拓巷道254.2.4 巷道支護(hù)255 準(zhǔn)備方式帶區(qū)巷道布置285.1 煤層的地質(zhì)特征285.1.1 首采帶區(qū)煤層特征285.1.2 地質(zhì)構(gòu)造285.1.3 頂?shù)装逄卣?85.1.4 水文地質(zhì)285.1.5 地表情況295.2 首采帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)295.2.1 帶區(qū)位置及范圍295.2.2 采煤方法及工作面長(zhǎng)度的確定295.2.3 確定帶區(qū)各種巷道的尺寸、支護(hù)方式及通風(fēng)方式295.2.4 煤柱尺寸的確定295.2.5 帶區(qū)巷道的聯(lián)絡(luò)方式305.2.6 帶區(qū)接替順序305.2.7 帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)305.2.8 帶區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進(jìn)方法315.2.9 帶區(qū)生產(chǎn)能力315.3 帶區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì)325.3.1 確定帶區(qū)車場(chǎng)形式325.3.2 帶區(qū)主要硐室布置336 采煤方法346.1 采煤工藝方式346.1.1 采煤方法的選擇346.1.2 回采工作面長(zhǎng)度的確定346.1.3 工作面的推進(jìn)方向和推進(jìn)度356.1.4 綜采工作面的設(shè)備選型及配套366.1.5 采煤機(jī)的工作方式426.1.6 工作面端頭支護(hù)446.1.7 循環(huán)圖表、勞動(dòng)組織、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)446.1.8 綜合機(jī)械化采煤過(guò)程中應(yīng)注意事項(xiàng)486.2 回采巷道布置496.2.1 帶區(qū)巷道布置496.2.2 保護(hù)煤柱尺寸的確定506.2.3 巷道掘進(jìn)方法526.2.4 巷道支護(hù)方式536.2.5 通風(fēng)驗(yàn)算537 井下運(yùn)輸537.1 概述537.1.1 井下運(yùn)輸設(shè)計(jì)的原始條件和數(shù)據(jù)537.1.2 礦井運(yùn)輸系統(tǒng)537.2 帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備的選擇547.2.1 礦井運(yùn)輸設(shè)備選型應(yīng)主要遵循以下原則：547.2.2 工作面運(yùn)煤設(shè)備的選型557.2.3 帶區(qū)輔助運(yùn)輸設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)557.2.4 大巷運(yùn)輸設(shè)備選擇568 礦井提升588.1 概述588.2 主副井提升588.2.1 已知數(shù)據(jù)588.2.2 主井提升機(jī)械設(shè)備的選型設(shè)計(jì)588.2.3 副井提升599 礦井通風(fēng)609.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇609.1.1 礦井概況609.1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求609.1.3 礦井通風(fēng)方式的確定609.1.4 礦井主扇工作方法的選擇639.1.5 確定帶區(qū)內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)649.1.6 確定回采工作面通風(fēng)649.1.7 確定礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期及其用風(fēng)地點(diǎn)659.2 礦井風(fēng)量計(jì)算及風(fēng)量分配689.2.1 選擇通風(fēng)系統(tǒng)的原則和方法689.2.2 配風(fēng)依據(jù)689.2.3 風(fēng)量計(jì)算689.3 計(jì)算礦井的通風(fēng)阻力739.3.1 計(jì)算原則739.3.2 礦井最大阻力路線749.3.3 各段通風(fēng)阻力749.3.4 全礦通風(fēng)總阻力769.3.5 兩個(gè)時(shí)期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔779.4 選擇礦井通風(fēng)設(shè)備789.4.1 選擇通風(fēng)機(jī)的基本原則789.4.2 通風(fēng)機(jī)的選型789.4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇809.4.4 對(duì)礦井主要通風(fēng)設(shè)備的要求829.4.5 對(duì)反風(fēng)、風(fēng)峒的要求839.5 礦井災(zāi)害的防治措施839.5.1 瓦斯管理措施839.5.2 煤塵的防治839.5.3 防火849.5.4 防水8410 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)85專題設(shè)計(jì)部分 煤礦設(shè)計(jì)說(shuō)明書規(guī)范化系統(tǒng)的研制861 問(wèn)題的提出862 Word的對(duì)象模型(如圖2)872.1 Word的抽象模型（如圖3）892.2 Application對(duì)象（如圖4）892.3 Documents對(duì)象（如圖5）902.4 Range對(duì)象（如圖6）903 程序運(yùn)行流程913.1 啟動(dòng)窗體913.2 登錄窗體913.3 程序主窗體924 研究?jī)?nèi)容、方法及技術(shù)路線964.1 主要研究?jī)?nèi)容964.2 研究方法與技術(shù)路線96參考文獻(xiàn)97翻譯部分英文原文100 中文譯文108致謝113附圖附圖石臺(tái)礦井綜合柱狀圖114第 7 頁(yè) 共 125 頁(yè)1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概述1.1.1 交通位置石臺(tái)礦位于淮北市東北15公里，閘河煤田中部偏東，坐落在蕭縣境內(nèi)。 圖1-1 石臺(tái)礦交通位置圖井田屬淮北市杜集區(qū)石臺(tái)鎮(zhèn)、朔里鎮(zhèn)和蕭縣永固鎮(zhèn)管轄，南鄰張莊礦，西接岱河礦和房莊礦，東以張莊向斜軸與永固井田相連。區(qū)內(nèi)鐵路運(yùn)輸有礦用鐵路經(jīng)符夾線至符離集，可通往華東各工業(yè)城市，公路可直通徐州、宿縣、阜陽(yáng)等地，交通甚為方便。另外井田北有連霍高速公路，交通較方便。南鄰張莊礦，西接岱河礦和朔里礦，東以張莊向斜軸與井田相連，北以16號(hào)勘探線為界，南北長(zhǎng)7.5公里，東西寬5公里，面積約22平方公里。1.1.2 礦區(qū)氣候條件本區(qū)屬季風(fēng)濕暖帶，為半濕潤(rùn)半干燥的大陸性氣候。年最大降雨量1518.6mm，年平均降雨量861mm，最大月降雨量792.8mm，最大日降雨量207mm。年平均氣溫14.4，日最低氣溫-23.4，日最高氣溫-41.5，年蒸發(fā)量1809.9mm。夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，平均風(fēng)速3.4m/s，最大風(fēng)速20 m/s。降雪期和冰凍期為11月至翌年3月。凍土深度一般10cm左右，最大19cm。井田內(nèi)地表水系不發(fā)育1.1.3 礦區(qū)供電本礦現(xiàn)有兩趟LGJ70.35KV電源線，一趟引自馬莊區(qū)域變電所，供電距離14KM。經(jīng)驗(yàn)算，正常情況下兩趟線路同時(shí)供電，當(dāng)cos0.85時(shí)，馬莊區(qū)變石臺(tái)礦，14KM線路壓降為2.28%，馬莊變區(qū)朔里礦石臺(tái)礦，144.5KM線路壓煤為4.23%。當(dāng)一趟線路故障，另一趟負(fù)擔(dān)全礦負(fù)荷時(shí)；馬莊區(qū)變石臺(tái)線路壓降為4.56%，均在許可范圍內(nèi)。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 井田地形及煤系地層概述（1）礦井涌水量淺水平歷年涌水量為145.8噸時(shí)。深部正常涌水量為329.2噸時(shí)，最大涌水量為378.6噸時(shí)。（2）井田水文地質(zhì)類型 礦井充水的主要巖層為3和6煤層的頂板砂巖裂隙水，淺部較深部發(fā)育，且富水性強(qiáng)。礦井涌水量與地表水無(wú)水力聯(lián)系，斷層導(dǎo)水性弱。本礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡(jiǎn)單類型。查明礦井充水因素，認(rèn)為開(kāi)采3煤層主要受其頂板裂隙含水層的 威脅為主，但富水性微弱，影響不大，而與地表水、灰?guī)r水無(wú)直接水力聯(lián)系的規(guī)律。根據(jù)生產(chǎn)水平礦井涌水量較小，且上與地表水，下與灰?guī)r水無(wú)水力聯(lián)系，斷裂導(dǎo)水性弱、頂板裂隙充水微弱等特征，將礦井劃為水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單類型。本區(qū)煤系地層為石炭二迭系，全被厚50米左右的第四系沖積層所覆蓋。石臺(tái)礦位于閘河盆地復(fù)式向斜中部，朔里背斜以東，本區(qū)以寬緩褶曲為主，次一級(jí)褶曲教發(fā)育，石層傾角8度至22度，平均16度，斷裂構(gòu)造以北此東向正斷層為主。二水平斷距大于20米的有五條。區(qū)內(nèi)巖漿巖分布較廣，巖性種類較多。其中以輝綠巖為主，次為花崗斑巖和閃長(zhǎng)嶺巖，主要以巖床和透鏡狀由東向西，由北向南侵到3煤層中，上部侵入面積約14平方公里，占3煤層總面積的64%，對(duì)煤層厚度，煤質(zhì)及礦井生產(chǎn)影響較大。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，南以8號(hào)斷層，西以H下3斷層。北至16線，東到張莊向斜軸。延伸水平標(biāo)高從負(fù)250負(fù)450米，勘探線控制到負(fù)500米。南北長(zhǎng)7.5公里，東西寬5公里，面積22平方公里。井田構(gòu)造以寬緩褶曲為主并伴有稀疏斷裂的構(gòu)造形態(tài)。褶曲以北北東向?yàn)橹?，其主體褶曲構(gòu)造有張莊向斜和朔里背斜，次一級(jí)褶曲構(gòu)造有宗臺(tái)、丁莊背斜及童臺(tái)、黃莊向斜等組成。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要以與曲軸向平行的北北東向正斷層為主。其次與褶曲軸向垂直的近東西向斷層，上述斷裂構(gòu)造雖條數(shù)不多，因斷距大，破碎帶寬，延伸長(zhǎng)，對(duì)開(kāi)拓布局和開(kāi)采有一定影響。查明巖漿侵入范圍及其對(duì)煤層的破壞和影響。巖漿以輝綠巖為主，次為花崗斑巖和閃長(zhǎng)玢巖，主要以巖床和透鏡狀侵入到煤層中，對(duì)煤層、煤質(zhì)及開(kāi)采影響較大（北翼尤為突出）。地質(zhì)報(bào)告初步闡明了巖漿巖侵入的分布規(guī)律，及其與褶曲、斷裂構(gòu)造的關(guān)系。 （3）煤層埋藏條件及圍巖性質(zhì)區(qū)內(nèi)煤系地層總厚度136米，含煤14層，平均煤層總厚度11.35米，含煤系數(shù)1%。井田內(nèi)3煤層為主要可采煤層，5，6煤層2為局部可采的 薄煤層。36煤層分布 3煤層，為主要煤層，僅局部因巖漿侵入不可采。 5 煤層，主要分布在井田西南、西北及東北北部三塊可采區(qū)。 6煤層， 61煤層分布在井田南部15線間，62煤層分布在北部1114線間。煤質(zhì)，本區(qū)煤質(zhì)的變質(zhì)作用以接觸變質(zhì)為主，由于巖漿的侵入作用，煤層的變質(zhì)程度明顯增強(qiáng)，煤種較多。二水平內(nèi)3 煤層以焦煤為主，占62.3%，焦煤到貧煤次之，占26.5%，無(wú)煙煤占6.4%，天然焦占4.8%.3 煤層屬低硫、低磷、中灰中等可選煤層，2、5、6等煤層屬低硫中灰煤層。（4）瓦斯、煤塵及自燃 一水平屬于低瓦斯礦井。一水平瓦斯相對(duì)涌出量為6.042m3/噸、日，瓦斯梯度為47.3.二水平瓦斯相對(duì)涌出量為10.25m3/噸、日，屬于高級(jí)瓦斯礦井。通過(guò)煤塵爆炸性測(cè)定及煤層爆炸指數(shù)計(jì)算，2、5、6等煤層均屬于有爆炸危險(xiǎn)的煤層。通過(guò)煤層燃點(diǎn)測(cè)定，煤層具有自然發(fā)火傾向。該井田主采煤層為3號(hào)煤層。共192個(gè)見(jiàn)煤鉆孔，182個(gè)點(diǎn)達(dá)到可采厚度，應(yīng)屬于較穩(wěn)定煤層類型。5、6煤層均局部可采，且可采邊界不規(guī)則、應(yīng)屬不穩(wěn)定煤層。查明區(qū)內(nèi)含煤地層的含煤性和各主要可采煤層的賦存特征。根據(jù)主可采煤層（3層）在井田內(nèi)有194個(gè)鉆孔穿過(guò)其層位，其中見(jiàn)煤點(diǎn)192個(gè)（僅有2個(gè)鉆孔因過(guò)斷層未見(jiàn)煤），認(rèn)為該煤層的控制程度較好。本區(qū)主要可采煤層的煤層對(duì)比基本可靠。查明本區(qū)因受區(qū)域變質(zhì)及巖漿巖侵入接觸變質(zhì)影響，使從中變質(zhì)的肥、焦煤帶向高變質(zhì)的貧煤、無(wú)煙煤甚至天然焦發(fā)展的煤質(zhì)變化規(guī)律，并提出了巖漿巖對(duì)各煤層的影響大小、煤變質(zhì)程度及其煤種的分布情況。2 井田境界與儲(chǔ)量2.1 井田境界2.1.1 井田境界劃分的原則在煤田劃分為井田時(shí)，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(kāi)發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有：（1）井田的儲(chǔ)量，煤層賦存情況及開(kāi)采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)；（2）保證井田有合理尺寸；（3）充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等；（4）合理規(guī)劃礦井開(kāi)采范圍，處理好相鄰礦井間的關(guān)系。2.1.2 井田境界根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，南以8號(hào)斷層，西以H下3斷層。北至16線，東到張莊向斜軸。延伸水平標(biāo)高從負(fù)250負(fù)450米，勘探線控制到負(fù)500米。南北長(zhǎng)7.5公里，東西寬5公里，面積22平方公里。2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量2.2.1 井田勘探類型精查地質(zhì)報(bào)告查明了本井田的煤層賦存情況、構(gòu)造形態(tài)、煤質(zhì)及水文地質(zhì)條件。井田勘探類型為中等。2.2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算及儲(chǔ)量等級(jí)的圈定工業(yè)儲(chǔ)量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘探厚度與質(zhì)量均合乎開(kāi)采要求，目前可供利用的列入平衡表內(nèi)的儲(chǔ)量，即ABC級(jí)儲(chǔ)量。井田范圍內(nèi)的煤炭?jī)?chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，煤炭工業(yè)儲(chǔ)量由煤層面積、厚度及容重相乘所得，其計(jì)算公式一般為：Q=100SM/cos (2-1)式中： Q為井田工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t；S井田面積，km2；M煤層平均厚度，10m；煤的容重，t/m3，1.4t/m3煤層平均傾角，17；則：Zc=10022101.4/cos17=32207.5萬(wàn)t。2.3 礦井可采儲(chǔ)量2.3.1 計(jì)算可采儲(chǔ)量時(shí)，必須要考慮以下儲(chǔ)量損失（1）工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)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(jì)算（1）工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱本礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為2.4Mt/a，按煤礦設(shè)計(jì)工業(yè)規(guī)范，占地面積指標(biāo)應(yīng)在（0.70.8）公頃/10萬(wàn)噸之間大井取小值，故取0.8。占地面積為240.819.2104m2。故設(shè)計(jì)工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為400500m2的長(zhǎng)方形，面積為：20104m2，尺寸為400500m2的長(zhǎng)方形。工業(yè)廣場(chǎng)位置處的煤層的平均傾角為17，工業(yè)廣場(chǎng)的中心處在井田走向中央，傾向中央偏于煤層中上部，其坐標(biāo)為：該處表土層厚度為50m。主井、副井、地面建筑物均在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。工業(yè)廣場(chǎng)按大型礦井級(jí)保護(hù)，留圍護(hù)帶寬度為15m。本礦的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角見(jiàn)表2-1：表2-1 礦井地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角廣場(chǎng)中心煤層深度煤 層 傾 角煤層厚度沖積層厚度沖積層移動(dòng)角走向移動(dòng)角下山移動(dòng)角上山移動(dòng)角mMm-19017105035735575由此根據(jù)上述已知條件，畫出如圖2-1所示的工業(yè)廣場(chǎng)保安煤柱的尺寸，并由圖得出保護(hù)煤柱的尺寸為： 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱示意圖S=梯形面積=1/2(上寬下寬) 高=1/2(625825) 920=667000 m2(則工業(yè)廣場(chǎng)壓煤為：Q1SMr/cos (2-1)667000101.4/ cos17976.47萬(wàn)t（2）井田邊界煤柱損失邊界煤柱根據(jù)實(shí)際情況留設(shè)40米，共(65+75.5+88+27+36+30)5040101.4/ cos17o=941.34萬(wàn)t（3）斷層煤柱由于斷層落差40-90米，落差較大，兩側(cè)各留煤柱50米，共(23+9+23+11) 50502101.4/ cos17o =483.11萬(wàn)t2.3.3 井田的可采儲(chǔ)量井田的可采儲(chǔ)量Z按下式計(jì)算：Z=(QP) C (2-5)式中：Q礦井工業(yè)儲(chǔ)量， P各種永久煤柱的儲(chǔ)量之和， P=976.47+941.34+483.11=2400.92萬(wàn)t C采區(qū)回采率，厚煤層不低于0.75；中厚煤層不低于0.80。薄煤層不低于0.85；設(shè)計(jì)開(kāi)采的3煤層屬厚煤層，采區(qū)回采率取為0.75。則計(jì)算可采儲(chǔ)量為：Z=(QP) C=（32207.52400.92）0.75=22354.94萬(wàn)t由此可得本礦井的可采儲(chǔ)量為22354.94萬(wàn)t。在備用儲(chǔ)量中，估計(jì)約為50%為回采率過(guò)底和受未知地質(zhì)破壞影響所損失的儲(chǔ)量。井田實(shí)際采出儲(chǔ)量用下式計(jì)算： Z實(shí)際=ZZ（K1）50%/K (2-6) 式中：Z實(shí)際 井田實(shí)際采出煤量，萬(wàn)t； Zk礦井的可采儲(chǔ)量，22354.94萬(wàn)t； K礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3；由23式，得： Z實(shí)際=22354.9422354.94（1.31）50%/1.3 =19775.52萬(wàn)t即本設(shè)計(jì)礦井實(shí)際采出煤量為19775.52萬(wàn)t。煤層名稱水平號(hào)工業(yè)儲(chǔ)量萬(wàn)噸永久煤柱損失/萬(wàn)噸總計(jì)損失可采儲(chǔ)量工廣煤柱斷層煤柱邊界煤柱3號(hào)煤一18365.96875.02102.46360.121337.612771.27二8338.4101.45380.65329.42811.525645.16三5503.1400251.8251.83938.51合計(jì)32207.5976.47483.11941.342400.9222354.943 礦井工作制度、設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范的規(guī)定，參考關(guān)于煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文修改決定的說(shuō)明，確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330d計(jì)算?！八牧啤弊鳂I(yè)，每天三班出煤，凈提升時(shí)間為16h。3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力服務(wù)年限3.2.1 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力本井田儲(chǔ)量豐富，設(shè)計(jì)開(kāi)采煤層賦存穩(wěn)定，煤層厚度大部分比較穩(wěn)定，屬厚煤層(10m)，為緩傾斜煤層（傾角17）。礦井總的工業(yè)儲(chǔ)量為32207.5萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量為22354.94萬(wàn)t。因地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)煤田范圍較大，開(kāi)采技術(shù)好的礦井應(yīng)建設(shè)大型礦井，故本設(shè)計(jì)初步確定礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.4Mt。3.2.2 井型校核下面按礦井的實(shí)際煤層開(kāi)采能力，各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核：（1）煤層開(kāi)采能力礦井的開(kāi)采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力，根據(jù)本設(shè)計(jì)第四章（礦井開(kāi)拓）與第六章（采煤方法）的設(shè)計(jì)可知，該礦由于煤層傾角17度，工作面不宜太長(zhǎng)，暫定長(zhǎng)度170m，布置一個(gè)綜放工作面完全可以達(dá)到本設(shè)計(jì)的產(chǎn)量。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核本礦井為大型礦井，開(kāi)拓方式為立井開(kāi)拓，主井提升容器為兩對(duì)12t底卸式提升箕斗，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤一律用強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)運(yùn)到帶區(qū)煤倉(cāng)，運(yùn)輸能力也很大，自動(dòng)化程度較高。輔助運(yùn)輸采用雙層罐籠，大巷輔助運(yùn)輸采用600mm軌距的1.5t固定車廂式礦車，同時(shí)本礦井井底車場(chǎng)調(diào)車方便，通過(guò)能力大，滿足矸石，材料和人員的調(diào)動(dòng)要求。所以各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。（3）通風(fēng)安全條件的校核本礦井無(wú)煤塵爆炸性，淺部瓦斯含量低，屬于低瓦斯礦井。水文地質(zhì)條件中等，在副井中鋪設(shè)兩趟水管路可以滿足排水要求。礦井采用對(duì)角式通風(fēng)，有專門的風(fēng)井，可以滿足要求。井田中部有大斷層，對(duì)于開(kāi)拓有一定的影響，留設(shè)有保護(hù)煤柱。（4）儲(chǔ)量條件校核礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的工業(yè)儲(chǔ)量相適應(yīng)，以保證有足夠的服務(wù)年限。礦井服務(wù)年限的計(jì)算：T = (3-1)式中：T礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，年； Z礦井可采儲(chǔ)量，22354.94萬(wàn)t； A礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，240萬(wàn)t /a； K儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3；由31式得：T=22354.94/(2401.3)=71.65a；因此，本礦井的開(kāi)采年限符合規(guī)范的要求。本設(shè)計(jì)中第一水平傾斜范圍為-17m-280m，第一水平服務(wù)年限的計(jì)算公式為：T =40.93a式中: T第一水平服務(wù)年限，a本礦井的服務(wù)年限以及第一水平的服務(wù)年限的設(shè)計(jì)服務(wù)年限符合規(guī)定。4 井田開(kāi)拓井田開(kāi)拓是在總體設(shè)計(jì)已經(jīng)劃定的井田范圍內(nèi)，根據(jù)精查地質(zhì)報(bào)告和其它補(bǔ)充資料，具體體現(xiàn)在總體設(shè)計(jì)合理原則，將主要巷道由地表進(jìn)入煤層，為開(kāi)采水平服務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開(kāi)掘工程。其中包括確定主、副井和風(fēng)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(kāi)采順序與通風(fēng)運(yùn)輸系統(tǒng)。4.1 井田開(kāi)拓的基本問(wèn)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(kāi)拓的優(yōu)缺點(diǎn)比較斜井開(kāi)拓與立井開(kāi)拓相比，井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)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(chǎng)及垌室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延深施工方便，對(duì)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(dāng)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?gòu)木渤冯x。與立井開(kāi)拓相比，斜井開(kāi)拓的缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)，輔助提升能力小，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大，管線長(zhǎng)度長(zhǎng)；斜井井筒通過(guò)富含水層、流砂層施工技術(shù)復(fù)雜。對(duì)井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡(jiǎn)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(kāi)拓。根據(jù)自然地理?xiàng)l件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等因素，綜合考慮石臺(tái)煤礦的實(shí)際情況：地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高平均+33m左右，煤層埋藏較深；礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.4Mt/a，為大型礦井。綜上所述，本礦采用立井開(kāi)拓。（2）主、副井井筒位置的選擇井筒位置的確定原則有利于第一水平的開(kāi)采，并兼顧其他水平，有利于井底車場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門工程量少；有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡；井筒不宜穿過(guò)厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開(kāi)高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地，少壓煤；水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。井筒沿井田走向方向的有利位置本井田北部煤層賦存相對(duì)穩(wěn)定，南部?jī)A角小，相對(duì)平緩，儲(chǔ)量分布不均勻，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲(chǔ)量中央，以形成兩翼儲(chǔ)量比較均勻的雙翼井田，可以使井田走向的井下運(yùn)輸工作量最小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力小。井筒沿井田傾斜方向的有利位置 立井開(kāi)拓時(shí)，本井田中部偏左有大斷層，井筒布置在井田的中央靠上部位，位于斷層稍右側(cè)。有利于礦井初期開(kāi)采的井筒位置礦井應(yīng)盡快達(dá)產(chǎn)，使井筒布置在第一水平的位置最優(yōu)。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(chǎng)保護(hù)煤柱。因?yàn)楸揪飪?nèi)無(wú)主要鐵路，并不需留設(shè)保護(hù)煤柱。為了減少工業(yè)廣場(chǎng)所壓煤柱，將斷層煤柱和工業(yè)廣場(chǎng)煤柱合并考慮，并且保證在井田走向的中央。傾向的中央靠上部位。地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對(duì)井筒布置的影響要保證井筒、井底車場(chǎng)及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)使井筒盡量不穿過(guò)或少穿過(guò)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(yīng)力區(qū)。本礦井礦井涌水量與地表水無(wú)水力聯(lián)系，斷層導(dǎo)水性弱。本礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡(jiǎn)單類型。井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場(chǎng)地井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進(jìn)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(guó)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(shù)條件。（3）風(fēng)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，第一水平首采區(qū)采用帶區(qū)式開(kāi)采，其它部分采用采區(qū)式開(kāi)采。由于井田走向較長(zhǎng)，7.75km，故采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，在西部和北部各開(kāi)風(fēng)井，煤層埋藏較淺，淺部風(fēng)井深度不超過(guò)100m，費(fèi)用不高，方案可行。故在設(shè)計(jì)中采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，西翼風(fēng)井服務(wù)第一、二水平的中南部。北翼風(fēng)井服務(wù)第一、二水平的北翼，南翼下一水平的通風(fēng)通過(guò)一段回風(fēng)平巷與西風(fēng)井相連。風(fēng)井井口位置的選擇，應(yīng)在滿足通風(fēng)要求的前提下，與提升井筒的貫通距離最短，并利用各種煤柱以減少保護(hù)煤柱的損失。中央風(fēng)井布置在井田邊界之外，不留煤柱；另外將南翼風(fēng)井布置在難以開(kāi)采的三角煤區(qū)，且利用一部分邊界煤柱，從而減少了煤柱損失。4.1.2 工業(yè)廣場(chǎng)的位置、形狀和面積的確定工業(yè)場(chǎng)地的選擇主要考慮以下因素：（1）盡量位于儲(chǔ)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(zhì)條件較好的區(qū)域，同時(shí)工業(yè)場(chǎng)地的標(biāo)高要高于最高洪水位；（4）盡量減少工業(yè)廣場(chǎng)的壓煤損失。根據(jù)以上原則和本礦井的實(shí)際情況，工業(yè)廣場(chǎng)與主副井筒布置位置相同，其面積及保護(hù)煤柱的大小詳見(jiàn)第二章第三節(jié)內(nèi)容，工業(yè)廣場(chǎng)面積20104m2，定為400m500m的矩形。4.1.3 開(kāi)采水平的確定本礦井煤層露頭標(biāo)高為-17m，煤層埋藏最深處達(dá)-900m，垂直高度達(dá)833m，因此必須采用多水平開(kāi)采，根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為200350m，根據(jù)本礦井的實(shí)際條件，結(jié)合階段斜長(zhǎng)考慮，決定一水平煤層的階段垂高選為250m左右，二水平煤層的階段垂高選為300m左右，一水平煤層的階段垂高選為300m左右。4.1.4 井底車場(chǎng)和運(yùn)輸大巷的布置（1）運(yùn)輸大巷的布置由于運(yùn)輸大巷要為上下水平的開(kāi)采服務(wù)以及本煤層厚度為10m，為便于維護(hù)和使用，且不受煤層開(kāi)采的影響，水平大巷布置在距煤層底板30m處的細(xì)砂巖中。第一、二水平巖層大巷其優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用低，巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度；在開(kāi)采上下水平時(shí)，可以跨大巷開(kāi)采，不留保護(hù)煤柱，減少煤柱損失，便于設(shè)置煤倉(cāng)。（2）井底車場(chǎng)的布置 由于井底車場(chǎng)一般要為整個(gè)礦井服務(wù)，服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)，故要布置在較堅(jiān)硬的巖層中。本礦井布置位置可以選擇在煤層頂板或者煤層底板中。煤層頂板為中硬的砂泥巖，底板為堅(jiān)硬的中細(xì)砂巖。后者相對(duì)于前者維護(hù)費(fèi)用較低，但對(duì)于不同的開(kāi)拓方案還需進(jìn)行技術(shù)與經(jīng)濟(jì)比較，以選擇最優(yōu)方案。4.1.5 礦井開(kāi)拓延伸及深部開(kāi)拓方案本礦井開(kāi)拓延伸可考慮以下二種方案：立井延伸；雙暗斜井延伸。雙立井延伸：采用雙立井延伸時(shí)可充分利用原有的各種設(shè)備和設(shè)施，提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)少，經(jīng)營(yíng)費(fèi)低，管理較方便。但采用這種方法延伸時(shí)，致使井筒需打在煤層較深處，增大井筒的保護(hù)煤柱量。同時(shí)，該方法使原有井筒同時(shí)擔(dān)任生產(chǎn)和延伸任務(wù)，施工與生產(chǎn)相互干擾，立井接井時(shí)技術(shù)難度大，礦井將短期停產(chǎn)；延伸兩個(gè)井筒施工組織復(fù)雜，為延伸井筒需要掘進(jìn)一些臨時(shí)工程，延伸后提升長(zhǎng)度增加，能力下降，可能需要更換提升設(shè)備。暗斜井延伸：采用兩個(gè)暗斜井延伸時(shí)，原有井筒的位置，水平的劃分，上山或下山開(kāi)采都不受太大影響。暗斜井立井內(nèi)鋪設(shè)膠帶輸送機(jī)，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單且生產(chǎn)能力大，可充分利用原有井筒能力，同時(shí)生產(chǎn)和延伸相互干擾少。其缺點(diǎn)是增加了提升、運(yùn)輸環(huán)節(jié)和設(shè)備，通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜。4.1.6 開(kāi)采順序本井田開(kāi)采順序?yàn)橄炔傻谝凰?，再采第二、三水平；采區(qū)開(kāi)采順序：采用采區(qū)前進(jìn)式，即由井筒向井田邊界推進(jìn)；采區(qū)內(nèi)回采順序：采用后退式，即由采區(qū)邊界向采區(qū)上山推進(jìn)。4.1.7 方案比較根據(jù)以上分析，提出以下四種方案，如圖4-1所示 （1）三水平開(kāi)采，立井井筒位于-280煤層處，底板車場(chǎng)，主副暗立井延伸第二水平，水平標(biāo)高-500，石門到達(dá)大巷，雙暗斜井延伸到三水平，水平標(biāo)高-800。（以下各方案各水平標(biāo)高與方案一相同）（2）三水平開(kāi)采，立井井筒位于-280煤層處，主副暗立井延伸第二水平；主副暗立井延伸第三水平（3）三水平開(kāi)采，井筒位置改變，一水平仍位于-280水平煤層處，車場(chǎng)位于底板巖石中；二、三水平雙暗斜井延伸。（4）三水平開(kāi)采，井筒位于-280水平煤層處，石門到達(dá)大巷；主副暗立井延伸第二水平；主暗斜井延伸，副暗立井眼神到三水平。（1）技術(shù)比較方案一和三主要區(qū)別在于二水平用斜井還是立井延伸，方案三和四在一二水平延伸方案相同，比較三水平暗立井延伸和暗斜井延伸的區(qū)別。四個(gè)方案的粗略經(jīng)濟(jì)比較如下表表4-1 方案1和方案2的粗略比較方案項(xiàng)目方案 1方案 3基建費(fèi)/萬(wàn)元立井開(kāi)鑿2220300010-4=132暗斜井延伸2600115010-4 =264井底車場(chǎng)100090010-4=90斜井車場(chǎng)40090010-4=36石門開(kāi)鑿27580010-4=22小計(jì)244小計(jì)300生產(chǎn)費(fèi)/萬(wàn)元一水平立井提升1.2*（5645.16+3938.51）0.70.22=1771.06二水平暗斜井提升1.2（5645.16+3938.51）0.60.9=6210.22一水平石門運(yùn)輸1.212771.30.2250.8=2758.59立井（斜井）排水329.52436534.130.0630.127=1870.053二水平石門運(yùn)輸1.2（5645.16+3938.51）0.050.9=517.52立井排水329.22436534.130.1525=1500.96小計(jì)6548.14小計(jì)8080.27總計(jì)費(fèi)用/萬(wàn)元7036.14費(fèi)用/萬(wàn)元6810.21百分率103.32%百分率100%表4-2 方案2和方案4的粗略比較方案項(xiàng)目方案 2方案 4基建費(fèi)/萬(wàn)元三水平主立井開(kāi)掘300300010-4=90三水平主暗斜井開(kāi)掘2912300010-4=585石門開(kāi)鑿27580010-4=22上下斜井車場(chǎng) (300+500)90010-4 =72小計(jì)90小計(jì)657生產(chǎn)費(fèi)/萬(wàn)元三水平立井提升1.23938.510.30.6=850.72三水平暗斜井井提升1.23938.510.60.45=1276.08石門運(yùn)輸1.23938.512010.25=1181.55立井排水329.42436534.130.1525=1501.88立井（斜井）排水329.42436534.130.0630.12710-4=1871.19小計(jì)3534.15小計(jì)3147.27總計(jì)費(fèi)用/萬(wàn)元7158.29費(fèi)用/萬(wàn)元6473.11百分率110.59%百分率100.00%余下的3、4方案均屬技術(shù)上可行，水平服務(wù)年限也都符合要求。因此，兩方案還需要通過(guò)具體的經(jīng)濟(jì)比較，才能確定其優(yōu)劣。（2）開(kāi)拓方案經(jīng)濟(jì)比較第2、第3方案有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量、基建費(fèi)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)和經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，分別計(jì)算匯總于下列表中：表4-3 建井工程量方案三方案四工程量工程量小計(jì)工程量工程量小計(jì)初期主井井筒3132033331320333副井井筒31353183135318井底車場(chǎng)100001000100001000運(yùn)輸大巷590005900590005900主石門000100001000后期二水平主井井筒60006002200220二水平副井井筒60006002200220三水平主井井筒101501015101501015三水平副井井筒1015010153000300井底車場(chǎng)200002000280002800運(yùn)輸大巷3000300030003000主石門000100001000表4-4 基建費(fèi)用表方案三方案四工程量單價(jià)費(fèi)用工程量單價(jià)費(fèi)用初期立井井筒333300099.9333300099.9副井井筒318300095.4318300095.4井底車場(chǎng)100090090100090090主石門000100080080運(yùn)輸大巷59008004725900800472小計(jì)757.3837.3后期二水平主井井筒600105063220300066二水平副井井筒600115069220300066三水平主井井筒10151050106.5810151050106.58三水平副井井筒10151150116.73300300090井底車場(chǎng)20008001602800800224運(yùn)輸大巷30008002403000800240主石門09000100090090小計(jì)755.3882.58總計(jì)1512.61719.9表4-5 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用方案三方案四工程量單價(jià)費(fèi)用工程量單價(jià)費(fèi)用大巷及石門一水平2107.260.71475.082二水平230.00811230.0081立井二水平2580.6910.92193.587斜井二水平4025.140.52012.57小計(jì)2012.573898.677表4-6 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量方案三工程量大巷及石門運(yùn)輸一水平二水平三水平立井提升一水平二水平三水平暗斜井一水平二水平1.29583.670.70.54025.1414三水平小計(jì)4025.1414方案四工程量大巷及石門運(yùn)輸一水平1.2127