姚橋煤礦1.2Mta新井設計含5張CAD圖-采礦工程.zip

姚橋煤礦1.2Mta新井設計含5張CAD圖-采礦工程.zip,煤礦,1.2,Mta,設計,CAD,采礦工程 英文原文Coal fires A coal fire is the underground smouldering of a coal seam or coal mine. They are emerging as a global threat with significant economic, social and ecological impacts.Coal seam fires Prevention Extinction Coal seam fires may be categorized into near surface fires in outcropping seams that are supported by oxygen from direct contact to the atmosphere and mine fires supported by oxygen from the artificial mine ventilation.Spontaneous coal fires The final reason for all fires is the chemical reaction of the hydrocarbon molecules of the fuel with oxygen of the air. This exothermal reaction can take place at any temperature. The reaction velocity however is strongly temperature dependent and increases with temperature nearly exponential. If the fuel is broken up in small particles or porous, oxygen has access everywhere and the entire volume may act as a heat source. The situation is not critical if the heat energy transported to the surface by either conduction or convection and finally lost to the environment is larger than the heat produced by the reaction. If the heat produced by the reaction however is over longer time larger than the heat loss to the environment the system will turn to be critical. Temperatures will rise continuously, the reaction will accelerate and finally the fuel will start burning spontaneously. Two factors will finally be responsible: The surrounding temperature and the volume of fuel involved: If the surrounding temperatures are higher the oxidation processes will run faster and thus the heat production is higher within the fuel volume. If the fuel volume is larger the heat produced inside can hardly flow to the surface and into the environment, the fuel is more likely to start burning. In addition material broken up in small part or porous material usually has a low heat conduction coefficient and may act like thermal isolators. The most important parameter characterizing self ignition is the self ignition temperature. This is not a material constant, but dependent on volume and shape, more specific on the relation of volume and surface. Self ignition temperatures decrease strongly with volume. Furthermore this temperature is dependent on many fuel material parameters as caloric value, heat conduction coefficient, particle size. In case of coal it depends further more on the coal type and rank; for hard coal its generally higher the for brown coal or lignite. If the fuel volume is sufficient spontaneous ignition may happen at room temperatures or at temperature at the yearly average temperature. The time needed for the fire to develop may be month or even years. Brown coal or lignite may start burning at 40 C to 60 C whereas anthracite will start (under the same conditions!) at 140 C. The smouldering will usually start several decimeters below the surface in a depth where the permeability of the coal allows the access of enough air but the air flow is slow enough to not extract the produced heat by convection. Due to the low heat conductance coefficient of coal heat extraction by conduction alone is not sufficient. Factors influencing spontaneous induction are beside others: Air circulation Climate (arid, semiarid) Coal quality coal type (carbon content, gas content, ash content, rank) Particle size (small particles have larger surface/volume relation) Geological geomorphologic settings Mining influence (Openings, fractures, subsidence) Hydro geological settings (moisture content) Spontaneous ignition needs time. How much depends on many factors, as temperature, volume, particle size. Finally the time to ignition is another parameter to describe the addiction of coal to burn. For larger volumes the temperature needed is smaller but the time needed larger. Normally it will take months before coal will start smouldering. If coal seams outcrop to the surface, air has access for long times, at those location seams will start to burn spontaneous and continue burning for decades. Globally at least 20 to 30 million tons are burned by those fires. The coal being made inaccessible for further mining is about the times more.Heat producing reactions There are two know heat producing adsorption reactions: Physisorption of oxygen. This takes place at temperatures up to 50 C and delivers 42kJ/mol. Chemisorptions of oxygen. This produces several chemical compounds after overcome the activation energy of the coal surface. From carbon-, hydrogen- and oxygen atoms peroxides are formed and about 100 kJ/mol of heat energy is produced. The newly built molecules may oxidize further and produce heat with increasing temperatures and finally exhaust as carbon dioxide, carbon monoxide and water (vapor). The most important reactions are: C und O2 form CO2 (394 kJ/mol) 2C und O2 form 2CO (170 kJ/mol)Coal seam fires not spontaneously ignited Nearly all coal seam fire started spontaneously. In some case however external ignition is possible. Finally we may not see if a certain fire started spontaneous or not. This is in any case true for fires in deep mines, but also for fires close to the surface as long as mining is involved. Possible sources for ignition are electrical machinery, bad maintained bearings as well as handling of explosives or wrong application of welding or beveling. In many reported cases leaving back coal in mining application or accumulation of coal dust was the final reason for a fire. Consequent acceptance of mining regulation may avoid most of those fires. Mine fire may interact with methane explosions or coal dust explosions in mines. Near surface coal fires may interact with forest fires. This was reported from the USA and especially from Sumatra, Indonesia.Global coal seam fires Coal fires are reported from coal mining districts all over the world. The most important are the following:India Besides the areas of Ranigani and Singareni coal seam fires rage in Jharia (North West India). In an area of about 700 km2 about 160 fires are burning. As a consequence of the fires hang slides, sink holes and subsidence is reported. As this area is densely populated pollution is severe. Coal mining supports the development of fires it give air better access. On the other hand coal fires imitate the mining and may even stop it. It is estimated that in India 70% of the fires are due to mining.USA Many coal mining areas in the USA suffer from spontaneous coal seam fires. The Federal Office of Surface Mining (OSM) provides a data base (AMLIS) that lists 150 fire zones (1999). Those are not only in Kentucky, Pennsylvania and West Virginia in the east of the Appalachian-coal district, but also inColorado and the Rocky Mountains. In Pennsylvania 45 fire zones are reported. The most known is Centralia Mine, in the anthracite- coal area of Columbia County. This fire burn since 1962 and develop below the city. There was some effort to extinguishing the fires but finally the city was lost. In Colorado some spontaneous coal fires are due to annual changes in the water table. Those changes may rise water temperatures by 30 C, and thus start the self ignition process. In Powder River Basin in Wyoming und Montana about 800 billion tons of lignite is known. Already the Lewis-und-Clark-Expedition (1804 to 1806) reported on coal fires in that region. Here we have also coal fires from geological times. They are three million years old and shaped the landscape to a certain extend. An area of 4.ooo km2 is covered with clinker or scoria, part of the laying in the c. Well known and spectacular is the outlook from the scoria point on an extended area of fire red clinker.Germany In Planitz near Zwickau a coal seam burned from 1476 and was finally not extinguished before 1860. Ernst August Geitner started in 1479 a green house with tropical plants above the known Planitz fire zone and was possible the first in using energy from coal fires commercially. In Dudweiler (Saar) 1668 a coal seam started to burn and developed to a tourist attraction named Burning Mountain, even visited and described by Goethe. Equally known is the so called Smelling Wall at the east slopes of Hohe Meissner, where after closing the lignite mining some seams started burning centuries ago and exhaust gases escaped to the surface causing the smell. The hard rock mining was accompanied all time by coal- mainly mine fires. Reported are about two fires per year on average. As the coal mining concentrated in Germany on the Ruhr- and Saar Area, fire prevention technologies were developed in those areas. Today most of the coal fires here are due to unwanted ventilation in abandoned parts of the mines. Those measures were principally successful and heavy mine fires with loss of human life did not occur. After closing the last deep lignite mines in Hirschberg close to Grossalmerode in Hessen in 2003, lignite is mined in Germany in open pits only, in the Rheinische Revier, in theMitteldeutschen Revier and in theLausitzer Revier. In the last years no coal fires were reported from these areas as complex strategies of prevention are successful.Rest of Europe and Russia Reported coal fires in those areas are decreasing parallel to the decrease of mining activity in general. Some burning is reported from Poland, Czech Republic and Ukraine. In Ukraine 2.000 million tons are laying on dumps and 74 fire zones are reported. This is mainly in the basins of Kuzbass, Petschora and Donezk. In Kosovo (Serbia) and Bosnia-Herzegovina coal seams are burning close to open pit or deep mining.Africa The big coal mining districts of Africa are in the south of the continent, in South Africa, Zimbabwe, Botswana, Mozambique and Zambia. Coal fires are reported from all that regions.Australia Five kilometers north of the city of Wingen in New South Wales (NSW) the Burning Mountain is a tourist place since thousands of years. Actually the fire is 30m below surface and advances about 1m per year. Overall it moved about 6 kilometers. Many more fire zones are reported in Australia.China China is the larges coal producer (and consumer) world wide: It produces about 1.8 billion tons in 2006. As a result coal fires are a severe problem in China. It is estimated that 10-20 million tons are directly burned by coal seam fires and 100-200 million tons of coal are lost for the mining industry. The fire zones are located in a belt covering the entire north of China. More than 100 burning areas are known divided in several burning zones each. Concentrations are in the provinces (autonomous regions) Xinjiang, Inner Mongolia and Ningxia. Besides the loss of energy resources those fires cause air and water pollution and emit enormous amounts of green house gases (carbon dioxide and methane). This mainly causes the international interest in those fires. China is the only country in the world starting and performing enormous activities for extinction. Several fires are already extinguished. New methods are developed within a Sino-German Research Initiative.中文譯文煤炭火災煤炭火災是指煤層或煤礦的煤炭在地下燜燃的現(xiàn)象。它是一種對經(jīng)濟、社會和生態(tài)有重大影響的全球性威脅。煤層火災 防火 滅火煤層火災可以分為兩種，一種是在地表巖層裂隙中發(fā)生的由大氣直接提供氧氣的近地表火災，另一種是在礦井中發(fā)生的由人工通風提供氧氣的井下火災。煤的自然發(fā)火 一切火災發(fā)生的決定性因素是燃料中的碳氫化合物分子和空氣中的氧氣發(fā)生化學反應。這種放熱反應可以發(fā)生在任何溫度條件下。然而反應的速度又與溫度非常相關，增長速度隨溫度的變化呈近似指數(shù)的關系。如果燃料被分解為很小的微粒，那么氧氣就能和它全面接觸，并且整個容積空間就可能成為一個熱源。如果通過傳導或?qū)α鱾鬟f到表面并且最終損失在外界環(huán)境中的熱能比由輻射產(chǎn)生的熱能更多，那么這種條件不是臨界的。如果由長時間的輻射產(chǎn)生的熱量比損失在外界環(huán)境中的熱量要多，那么系統(tǒng)將變成臨界的。這時溫度將持續(xù)上升，反應將加速，燃料最終將開始自發(fā)燃燒起來。 這里有兩個決定性的因素：周圍環(huán)境的溫度和所含燃料的體積。 如果周圍環(huán)境的溫度很高，那么氧化的進程就非常的快，因此燃料內(nèi)部產(chǎn)生的熱量會非常多。 如果燃料的體積非常大，內(nèi)部產(chǎn)生的熱量很難傳遞到表面進入到環(huán)境中去，那么燃料更可能會開始燃燒。另外如果物質(zhì)分解成細小多孔的狀態(tài)，那么通常會有低的熱傳導系數(shù)，就會變得像絕熱體一樣。描述自燃最重要的參數(shù)就是自燃點。這并不是一個由物質(zhì)材料決定的常量，而是由體積形狀尤其是體積和表面之間的關系決定的。自燃點溫度隨著燃料體積的增大而降低。此外這個溫度還由燃料物質(zhì)的具體參數(shù)決定，如熱值、熱傳導系數(shù)、燃料微粒的大小等。對于煤炭來說，自燃點更取決于煤的類型和等級；如無煙煤的自燃點溫度通常要高于褐煤的。如果燃料量充足，自然發(fā)火可能會發(fā)生在室溫或常年平均溫度情況下。從開始到著火的時間可能是幾個月甚至是幾年。褐煤可以在40C或60C就開始燃燒，而在同樣條件下的無煙煤則在140C的條件下才能燃燒。燜燃通常會發(fā)生在離地表幾公寸的地下，那里的煤的滲透性允許充足的空氣進入煤體，但是空氣的流動速度非常的慢以至于不能夠把產(chǎn)生的熱量以對流的方式放散出來。由于煤的低的熱傳導系數(shù)，僅僅通過對流方式放散的熱量是非常少的。影響自然發(fā)火的因素如下：空氣循環(huán)；氣候（干旱，半干旱的氣候）；煤的質(zhì)量和煤的類型（含碳量、含瓦斯量、含灰量、煤的等級）；粒子的大?。ㄎ⒘Ｓ懈蟮谋缺砻娣e）；地質(zhì)因素；采礦的影響（開礦、地層結(jié)構破壞、地表沉陷）；水文地質(zhì)因素（含水量）；自然發(fā)火需要一定的時間。時間的長短取決于很多因素，例如溫度、空間、粒子大小等。所以發(fā)火時間是描述煤自燃的另一個參數(shù)。對于巨大的空間來說，發(fā)生自燃所需要的溫度是比較低的，但需要的時間是很長的。通常煤要發(fā)生燜燃需要幾個月的時間。如果煤層露出到地面，并且與空氣接觸了很長時間，那么這種情況下的煤層會發(fā)生自燃，并且能持續(xù)數(shù)十年之久。世界上至少有兩千萬到三千萬噸的煤炭是被這種火災燃燒掉的。多次的火災將使煤炭資源不能進行可持續(xù)開采。由熱產(chǎn)生的一系列反應有兩種已知的由熱產(chǎn)生的吸附反應：氧的物理吸附。這種反應發(fā)生在高達50C的溫度條件下，并且能放出42kJ/mol的熱量。氧的化學吸附。這種反應在克服煤的表面活化能之后產(chǎn)生許多化合物，形成碳原子、氫原子和氧原子的過氧化合物，并且能夠放出大約100 kJ/mol的熱量。這些新形成的分子將進一步的氧化，伴隨著溫度的升高產(chǎn)生更多的熱量，最終形成二氧化碳、一氧化碳和水蒸氣等產(chǎn)物。主要的反應如下：(394kJ/mol)（170kJ/mol）非自然發(fā)火的煤層火災幾乎所有的煤層著火都是自發(fā)的。然而在一些情況下外部點燃也是有可能的。最終我們可能不能確定一場煤層火災是自發(fā)的還是非自發(fā)的。這種情況不僅對深層礦井中的火災來說是真實存在的，而且對于采礦中接近地表的火災也是一樣的?？赡芤l(fā)火災的點火源有機械電火花，軸承的摩擦，還有爆破操作或是焊接過程中的誤操作等。在許多已報告的事故中，采礦過程中遺留的煤炭或者是煤塵的聚集物是火災的決定性因素。相應的遵從采礦規(guī)章制度就可以避免大多數(shù)這種火災。此外礦井火災也可能與礦井瓦斯爆炸、煤塵爆炸結(jié)合在一塊發(fā)生。近地表的煤炭火災可能會和森林火災一塊發(fā)生。這就是來自美國，特別是蘇門答臘、印尼等國的報告中提到的。全球性的煤層火災據(jù)報道，煤炭火災發(fā)在世界各地的礦井區(qū)域都有發(fā)生。一些最重要的地方如下：印度除了Ranigani 和Singareni地區(qū)外，煤層火災遍布Jharia地區(qū)（印度的西北部）。在約700平方公里的區(qū)域范圍內(nèi)大概就有160處燃燒著的煤層。因此經(jīng)常有關于火災蔓延、沉陷和下落的坑洞的報道。在這個人口稠密地區(qū)，這種現(xiàn)象是非常嚴重的。煤礦開采使得空氣更容易接觸煤層因而促進了火災的發(fā)展。另一方面，煤炭火災伴隨著煤炭的開采并甚至阻止采礦的進行。據(jù)估計在印度有70%的煤層火災是由于礦井開采引起的。美國在美國許多采礦地區(qū)也遭受著煤層自然發(fā)火引起的火災。聯(lián)邦露天采礦辦公室(OSM)提供了一個數(shù)據(jù)庫(AMLIS)，上面列出了150個防火區(qū)域(1999)。這些防火區(qū)域不僅分布在肯塔基州，賓夕法尼亞州和西維吉尼亞州在東部的阿巴拉契亞礦區(qū)，而且還分布在科羅拉多州和洛磯山脈地區(qū)。據(jù)報道，賓夕法尼亞州有45處防火區(qū)域。最著名的就是位于哥倫比亞郡無煙煤區(qū)域的Centralia煤礦。那里的火災從1962年就開始燃燒，一直發(fā)展到了城市的下方。也曾經(jīng)采取了一些滅火措施，但最終還是沒能保住這座城市。在科羅拉多州許多煤炭的自燃是由于每年地下水位的變化引起的。那些變化可能使水溫上升30C，從而引發(fā)煤炭的自燃。在懷俄明州和蒙大拿州的帕沃德河流域，已探明有8000億噸的褐煤儲量。Lewis-and-Clark探險隊(18041806)就曾經(jīng)報告過那個區(qū)域發(fā)生有煤炭火災。這里我們也遭受著從地質(zhì)構造時期就開始的煤炭火災。這些火災已有300萬年之久，并由此形成了一定范圍的景觀。4平方公里的區(qū)域覆蓋著燃燒過的礦渣，部分已經(jīng)冷卻了。最著名的壯觀的景象就是從紅色熔渣延伸區(qū)域的礦渣頂點處看到的景色。德國Zwickau州附近的Planitz地區(qū)的一個煤層從1476年就開始燃燒，并最終于1860年熄滅。Ernst August Geitner于1479年在Planitz火災區(qū)域的上方建立了一個溫室，用于養(yǎng)殖熱帶植物，使得在商業(yè)領域首次利用煤炭火災能源成為了可能。1668年在Dudweiler (Saar)的一個煤層發(fā)生火災，這個地方由此演變?yōu)槁糜蝿俚?，并命名為“燃燒的山脈”，甚至歌德也曾去旅游過，并用自己的詩進行了描述。與其同樣著名的是位于“Hohe Meissner”東部斜坡的被人稱為“散發(fā)著氣味的墻”的地方，幾個世紀前那里的褐煤開采完后一些煤層就開始燃燒，溢出到地表的廢氣就引起了那種怪味。以煤為主的礦井的火災幾乎總是伴隨著堅硬的巖石的開采。據(jù)報道平均每年大約有兩起火災發(fā)生。德國的采礦業(yè)主要集中在魯爾和薩爾河地區(qū)，那些地方的防火技術非常發(fā)達。現(xiàn)在煤礦火災主要是由于采空區(qū)漏風引起的。在那里采取的一些治理措施是非常成功的，造成重大人員傷亡的大型煤礦火災已經(jīng)不在發(fā)生了。2003年隨著艾森市Grossalmerode附近的Hirschberg地區(qū)的最后一個深層褐煤礦井的關閉，目前德國的褐煤只進行露天開采，主要分布在Rheinische河、Mitteldeutschen河和Lausitzer河流域。去年由于綜合的防火策略的成功應用，這些地區(qū)沒有發(fā)生火災。歐洲其他地區(qū)和俄羅斯隨著總體上的采礦活動的減少，這些地區(qū)的煤炭火災也在減少。但也有一些來自波蘭、捷克和烏克蘭的關于煤炭火災的報道。在烏克蘭有兩百萬噸煤正堆積在煤場，并報道有74處防火區(qū)域。這些主要分布在Kuzbass、Petschora和 Donezk的盆地區(qū)域。在科索沃（塞爾維亞）和波斯尼亞黑山共和國，一些煤層火災燃燒已經(jīng)接近露天礦區(qū)和深部開采礦區(qū)。非洲非洲最大的煤礦開采區(qū)是在非洲的南大陸，主要是南非、津巴布韋、博茨瓦納、莫桑比克和贊比亞等國。關于煤礦的火災報道都是來自這些地區(qū)。中國中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國：僅2006年就生產(chǎn)了18億噸。因此煤炭火災在中國是一個非常嚴重的問題。據(jù)估計由于煤層火災直接燒掉的煤有12千萬噸，由煤炭工業(yè)損失掉的煤有12億噸?；馂膮^(qū)域主要分布在覆蓋整個中國北方的一條區(qū)域帶。在許多分離燃燒的地帶中，每一個就有上百個燃燒區(qū)。主要集中在自治區(qū)、內(nèi)蒙古和寧夏地區(qū)。這些火災除了引起了能源的浪費，還引起了空氣和水的污染，并且還釋放出了大量溫室氣體（二氧化碳和甲烷）。這引起了國際社會對這些火災的關注。中國是世界上僅有的開展煤礦滅火領域研究的國家。有許多火災已經(jīng)被撲滅了。由中德合作的研究機構研究出了一系列的滅火方法。任務書設計日期：20XX年3月12日 至 20XX年6月10日設計題目： 姚橋煤礦1.2 Mt/a新井設計設計專題題目： 沿空掘巷小煤柱穩(wěn)定機理分析設計主要內(nèi)容和要求： 以實習礦井姚橋煤礦條件為基礎，完成姚橋煤礦1.2Mt/a新井設計。主要內(nèi)容包括：礦井概況、礦井工作制度及設計生產(chǎn)能力、井田開拓、首采區(qū)設計、采煤方法、礦井通風系統(tǒng)、礦井運輸提升等。撰寫一篇關于沿空掘巷小煤柱穩(wěn)定機理分析的專題論文。 完成與采礦有關的科技論文翻譯一篇，題目為“Coal fires”。院長簽字： 指導教師簽字：摘 要本設計包括三個部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分為姚橋煤礦1.2Mt/a新井設計。姚橋煤礦座落在江蘇省沛縣和山東省微山縣境內(nèi)，交通便利。井田走向（東西）長約5km，傾向（南北）長約4km，總面積為18.8km2。主采煤層為7、8 、16、21煤，煤層傾角為516，平均總厚度為4.86m。井田地質(zhì)條件較為簡單。井田工業(yè)儲量為12844萬t，可采儲量為9128萬t。礦井設計生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。礦井服務年限為58.51a，涌水量不大，礦井正常涌水量為250m3/h，最大涌水量為400m3/h。礦井瓦斯相對涌出量為0.0054m3/t，絕對涌出量為0.0384m3/min，為低瓦斯礦井。井田開拓方式為立井單水平上下山開拓。采用膠帶輸送機運煤，采用礦車進行輔助運輸。礦井通風方式為中央并列式通風。礦井年工作日為330d，工作制度為“三八”制。一般部分共包括10章：1、礦區(qū)概述與地質(zhì)特征；2、井田境界和儲量；3、礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限；4、井田開拓；5、準備方式帶區(qū)巷道布置；6、采煤方法； 7、井下運輸；8、礦井提升；9、礦井通風與安全；10、設計礦井基本技術經(jīng)濟指標。專題部分題目是沿空掘巷小煤柱穩(wěn)定機理分析。翻譯部分主要內(nèi)容是關于煤炭火災的研究，英文題目為：Coal fires關鍵詞：立井；單水平；帶區(qū)；中央并列式通風ABSTRACTThis design includes three parts: the general part, the special subject part and the translation part.The general part is a new design for Yaoqiao mine. Yaoqiao mine is located in jiangsu and shandong province WeiShanXian peixian county territory. It is very convenient to get to the mine in terms of both highway and railway. The length of the coalfield is 5km,the width is about 4km，and the total area is 18.8km2.The 7、8 、16、21 are the main coal seams, and its dip angle is 516 degree. The thickness of the mine is about 4.86m in all. The geologic structure of this coalfield is simple.The recoverable reserves of the coalfield are 128.44 million tons,and the minable reserves are 91.28 million tons. The designed productive capacity is 1.2 million tons percent year, and the service life of the mine is 58.51 years. The normal flow of the mine is 250m3 per hour and the max flow of the mine is 400 m3 per hour. The relative mine gas gush is 0.0054 m3/t and the absolute gush is 0.0384 m3/min, so it is a low gas mine. The mine is a single level in two shafts to develop. Te central laneway uses Belt Conveyor to transit coal, and trolley wagons are used for accessorial transportation in the roadway.The ventilation mode of this mine is center juxtapose form.The “three-eight” working system is used in the Zhaizhen mine. It produces for 330 days a year. 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. Underground transportation of the mine; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms of the designed mine.Special subject parts of topics is stability mechanism analysis of Roadway driving along goaf small pillar . Translation part is mainly about Coal fire research, English questions: Coal firesKeywords: Shaft; Single level; Panel； Center juxtapose ventilation目 錄一般部分1 礦井概況與地質(zhì)特征11.1 礦井概況11.1.1地理位置與交通11.1.2 地形地貌及水文情況11.1.3 氣候條件11.1.4 其它條件11.2 井田地質(zhì)特征31.2.1 地層31.2.2 地質(zhì)構造31.2.3 水文地質(zhì)41.3 煤層特征41.3.1 煤層41.3.2 煤質(zhì)及用途51.3.3 煤層開采技術條件52 井田境界和儲量62.1井田境界62.1.1本井田邊界的演變過程62.2井田工業(yè)儲量62.2.1 儲量計算基礎62.2.2 井田勘探程度62.2.3 礦井工業(yè)儲量計算72.3 礦井設計儲量82.3.1 永久煤柱損失量82.3.2 礦井設計儲量92.4 礦井可采儲量92.4.1 工業(yè)廣場保護煤柱煤量92.4.2 主要井巷保護煤柱煤量102.4.3 礦井可采儲量103 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限123.1 礦井工作制度123.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限123.2.1 確定依據(jù)123.2.2 礦井設計生產(chǎn)能力123.2.3 礦井服務年限123.2.4 井型校核124 井田開拓144.1井田開拓的基本問題144.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標144.1.2工業(yè)場地的位置164.1.3開采水平的確定及帶區(qū)、采區(qū)的劃分164.1.4主要開拓巷道174.1.5開拓方案比較174.2礦井基本巷道274.2.1井筒274.2.2井底車場314.2.3大巷325 準備方式帶區(qū)巷道布置355.1煤層地質(zhì)特征355.1.1帶區(qū)位置355.1.2 帶區(qū)煤層特征355.1.3 煤層頂?shù)装鍘r石構造情況355.1.4 水文地質(zhì)355.1.5 地質(zhì)構造365.2 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)365.2.1 帶區(qū)準備方式的確定365.2.2 帶區(qū)巷道布置365.2.3 帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)365.2.4 帶區(qū)內(nèi)巷道掘進方法405.2.5 帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率405.3 帶區(qū)車場選型設計416 采煤方法426.1采煤工藝方式426.1.1 帶區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件426.1.2 確定采煤工藝方式426.1.3 回采工作面參數(shù)426.1.4回采工作面破煤、裝煤方式436.1.5回采工作面支護方式466.1.6端頭支護及超前支護方式486.1.7各工藝過程注意事項486.1.8回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)506.2回采巷道布置526.2.1回采巷道布置方式526.2.2回采巷道支護參數(shù)537 井下運輸557.1 概述557.1.1 井下運輸原始數(shù)據(jù)557.1.2 井下運輸系統(tǒng)557.2 煤炭運輸方式和設備的選擇577.2.1 煤炭運輸方式的選擇577.2.2 帶區(qū)煤炭運輸設備選型及驗算577.2.3 運輸大巷設備選擇587.3 輔助運輸方式和設備選擇597.3.1 輔助運輸方式選擇597.3.2 輔助運輸設備選擇598 礦井提升628.1 礦井提升概述628.2 主副井提升628.2.1 主井提升628.2.2 副井提升659 礦井通風與安全679.1 礦井概況、開拓方式及開采方法679.1.1 礦井地質(zhì)概況679.1.2 開拓方式679.1.3 開采方法679.1.4 變電所、充電硐室、火藥庫679.1.5 工作制、人數(shù)679.2 礦井通風系統(tǒng)的確定679.2.1 礦井通風系統(tǒng)的基本要求679.2.2 礦井通風方式的選擇689.2.3 礦井主要通風機工作方式的選擇699.2.4 帶區(qū)通風系統(tǒng)的要求699.2.5 工作面通風方式的選擇709.3 礦井風量計算719.3.1 工作面所需風量的計算719.3.2 備用面需風量的計算729.3.3 掘進工作面需風量729.3.4 硐室需風量739.3.5 其它巷道所需風量739.3.6 礦井總風量計算739.3.7 風量分配749.4 礦井通風阻力計算749.4.1礦井最大阻力路線749.4.2礦井通風阻力計算779.4.3礦井通風總阻力809.4.4兩個時期的礦井總風阻和總等積孔819.5選擇礦井通風設備819.5.1選擇主扇819.5.2電動機選型839.6安全災害的預防措施839.6.1預防瓦斯和煤塵爆炸的措施839.6.2預防井下火災的措施839.6.3防水措施8410 設計礦井基本技術經(jīng)濟指標86專題部分881 礦井概況與地質(zhì)特征1.1 礦井概況1.1.1地理位置與交通 姚橋煤礦座落在江蘇省沛縣和山東省微山縣境內(nèi)，昭陽湖西畔，距江蘇省徐州市西北大約82km，距沛縣縣城約17km，距微山縣縣城約10km。區(qū)內(nèi)鐵路交通方便，有徐（州）沛（屯）鐵路專用線，在沙塘與隴海鐵路線接軌，支線直達姚橋煤礦。姚橋礦井工廣距沛屯集配站8km。 沛屯集配站距各大城市距離見表1-1-1。表1-1-1 沛屯集配站距各大城市距離鐵路沛屯集配站至 單位：km沙塘徐州連云港上海浦口北京兗州石臼所63.382.4305833422893243.4543.4區(qū)內(nèi)公路交通也十分方便，徐州至濟寧省級公路從礦井西側(cè)穿過，東與京滬高速公路相連。京杭大運河從礦區(qū)東部通過，可供100噸級機船常年航行，水路交通也較為方便。礦井交通位置圖見圖1-1。1.1.2 地形地貌及水文情況姚橋井田地貌屬黃淮沖積平原，為第四系地層覆蓋地區(qū)，礦井陸地部分地勢平坦，略向東傾斜，陸地地面高程33.5437.47m，東部昭陽湖湖底高程為30.0033.00m，湖內(nèi)常年積水。井田內(nèi)較大的地表水體有： 1、東部昭陽湖二級壩以北，井田所及部位長年積水，水位標高一般為33.0034.00m，最高水位36.90m，湖水面積602km2，湖容量為3817Mm3，最低水位32.02m，湖水面積87km2，湖容量18 Mm3，每年1月份湖面冰封，57月份湖水減少難以通航。2、京杭大運河位于湖陸交界處，本井田范圍內(nèi)與湖水貫通。3、楊屯河貫穿井田中部，水面寬4050m，全年可通航。 4、沿河位于井田西端，大部分時間干枯。1.1.3 氣候條件 姚橋煤礦所在地氣候?qū)俦睖貛敾磪^(qū)氣候，具有長江流域和黃河流域過渡性特點。冬季多在大陸性冷高壓控制下，天氣寒冷干燥；春季冷暖氣團交錯，天氣多變，干旱少雨夏季處于副熱帶高壓邊緣，高溫多雨；秋季陽光充足，天高氣爽，四季分明。年平均降雨量789.2mm，平均降水日81.8d，雨季開始67月，極端降水1178mm/a（1971年）和492.4mm/a（1981年），最大日降水量393mm/d（1971年）。年平均氣溫13.8，七月最熱（27），一月最冷（-1.1）霜期約170d。1.1.4 其它條件 地震：姚橋煤礦位于大地構造體北斷塊區(qū)的南部，秦嶺東西構造帶東段，新華夏系第二隆起帶的西側(cè)，東距郯城廬江斷裂帶約150km，西距聊城斷裂帶約160km，附近有豐邳斷裂、沛縣斷裂、微山斷裂等次一級斷裂構造。礦區(qū)具有發(fā)生五級左右地震的條件。較大地震條件不明顯，造成破壞性影響的主要是來自鄰區(qū)的大震。國家地震局1976年9月地震烈度區(qū)劃資料本區(qū)屬七度地震區(qū)。圖1-1 礦井交通位置圖1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 地層該井田第四系沖積層廣泛分布，為全掩蓋式煤田，最老地層為寒武系鳳山組（3 f），最新地層為第四系（Q）?，F(xiàn)將地層由老至新分述如下： 1、寒武系鳳山組（3 f）：最大厚度60.78m，巖性主要為淺灰灰色泥晶灰?guī)r、鮞?；?guī)r、夾少量竹葉狀灰?guī)r。與上覆地層整合接觸。 2、奧陶系（O）：奧陶系地層最大厚度為569.30m，灰色、厚中厚層狀，以白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主,多具水平層理。與上覆地層假整合接觸。3、石炭系（C）(1)、本溪組（C2b）：兩極厚度26.64m41.46m，平均厚度37.40m左右，中下部由泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，夾薄層灰?guī)r；上部以淺灰灰白色石灰?guī)r為主，夾薄層灰綠色泥巖。與上覆地層整合接觸。(2)、太原組（C3t）：本組地層兩極厚度為146.29m182.63m，平均厚度160m左右，為一套海陸交互相含煤沉積地層。本組有灰?guī)r1415層，全井田穩(wěn)定?？刹擅簩?7號和21號位于本組中下部。與上覆地層整合接觸。4、二迭系（P）(1)、山西組（P11sh）：該組地層為井田內(nèi)主要含煤地層，兩極厚度64.16m130.83m，平均厚度105m左右，砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤組成，富含植物化石，含煤4層，其中7、8號煤層位于本組地層中下部，為井田內(nèi)主要可采煤層。與上覆地層整合接觸。(2)、下石盒子組（P21xs）：該組地層兩極厚度200.57m297.13m，平均厚度242m左右，巖性主要由砂質(zhì)泥巖、泥巖及砂巖組成，底部是一層厚而穩(wěn)定的中、粗砂巖，平均厚度10m左右，下距山西組7號煤層60m左右。與上覆地層整合接觸。(3)、上石盒子組（P12ss）：該組地層最大殘厚為211.95m，巖性以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主；底部發(fā)育一厚層狀中、粗粒砂巖。與上覆地層不整合接觸。5、下白堊上侏羅統(tǒng)（K1+J3）井田內(nèi)該地層最大殘厚為448.76m，為一套干燥氣候條件為主的內(nèi)陸盆地沉積。與上覆地層不整合接觸。6、第四系（Q）井田內(nèi)該地層兩極厚度為80.60m226.86m，平均厚度163m左右，自東向西，由南至北，該地層有逐漸增厚的趨勢，巖性主要由粘土、砂質(zhì)粘土、混粒土及各種粒級的砂組成。1.2.2 地質(zhì)構造 井田內(nèi)斷裂構造較發(fā)育，落差2m的斷層共有378條，其中落差5m的斷層共有138條，5m20m有88條，落差20m有50 條，大多數(shù)為高角度正斷層，逆斷層較少只有6條。 姚橋井田由于受區(qū)域構造的影響，斷裂構造較發(fā)育，南、北、西邊界皆為落差較大的斷層，總體為一向北西傾斜的單斜構造，地層走向在陸上的西部為N15E左右，中部和東部為N3040E， 靠近北部袁堂斷層附近為NE向。湖區(qū)次一級褶曲較發(fā)育，地層在走向和傾向上均有起伏變化。從采掘資料來看，以7勘探線為界，西翼淺部地層傾角為1216，中部及湖區(qū)地層傾角為58。1.2.3 水文地質(zhì) 姚橋井田南、北、西三面被大斷層切割，為補給不暢的相對隔水邊界，但在袁堂斷層局部及井田東南、西南煤層露頭區(qū)存在水源補給，為一相對獨立的封閉半封閉的水文地質(zhì)單元。井田內(nèi)主要含水層自上而下有：第四系松散砂層含水層、下白堊上侏羅統(tǒng)礫巖含水層、下石盒子組底部分界砂巖含水層、7煤頂?shù)装迳皫r裂隙含水層、太原組灰?guī)r含水層、奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層。 第四系粘土層發(fā)育，其中3隔、4隔巖性主要為粘土，厚度平均為33.56m、13.79m,且分布穩(wěn)定，隔水性強，有效地阻隔了大氣降水、地表水、第四系中上部砂層水與第四系底部含水層水、基巖地下水的水力聯(lián)系。井田內(nèi)7、8煤層距L4灰距離較大，其間地層主要為砂質(zhì)泥巖、細砂巖、粉砂巖、泥巖、薄層灰?guī)r組成，可以作為良好的隔水層，一般對7、8煤開采沒有威脅。受袁堂斷層的影響，斷層下盤奧灰強含水地層與上盤煤系地層對接，奧灰含水層在袁堂斷層局部區(qū)段與煤層頂板砂巖裂隙含水層及L4灰含水層產(chǎn)生水力聯(lián)系，對礦井充水。由上述可知，礦井不僅接受直接揭露的含水層水的補給，同時也接受與之有水力聯(lián)系的其它含水層水的間接補給。 礦井歷年年平均涌水量為325m3/h,年平均最大涌水量為465m3/h，1993年以來年平均涌水量為355 m3/h。礦井月平均最大涌水量577m3/h。400m水平平均涌水量200m3/h，最大涌水量577m3/h；650m水平平均涌水量100m3/h，最大涌水量193m3/h。排水系統(tǒng)根據(jù)2003年礦井地質(zhì)報告預計正常涌水量為508m3/h，最大涌水量為609m3/h。井田水文地質(zhì)條件復雜程度，綜合評定為中等類型。1.3 煤層特征1.3.1 煤層 姚橋井田含煤層有太原組、山西組、下石盒子組，平均地層總厚503米，含煤20余層，煤層總厚15.42m，可采煤層有山西組7、8號煤和太原組17、21號煤，含煤系數(shù)3.1。截至2005年底查明資源儲量56543.8Mt。 7煤層兩極厚度1.38m9.86m，平均厚度4.86m，煤厚變異系數(shù)24%，7號煤層厚度大多在4.5m5.5m之間，7號煤層結(jié)構簡單，局部含夾矸23層，厚度0.042.42m，夾矸層位一般位于7號煤層中下部，為全井田可采的穩(wěn)定型厚煤層。 8煤層位于山西組地層下部，煤層厚度05.95m，平均厚度3.32m，煤厚變異系數(shù)35%，煤層厚度變化無明顯規(guī)律，煤層結(jié)構簡單，多為一層，局部為兩層，夾矸兩極厚度為12.73m，為局部可采的較穩(wěn)定煤層。 17煤層厚度02.65m，平均厚度1.14m，煤層可采性指數(shù)為0.70，結(jié)構簡單，夾矸一層，局部兩層，厚度0.050.92m，巖性多為泥巖、炭質(zhì)泥巖，為大部分可采的較穩(wěn)定煤層。 21煤層厚度02.66m，平均厚度1.36m，以中厚煤層為主，21號煤層結(jié)構簡單，一般含夾矸一層，少數(shù)含矸兩層，厚度0.200.30m，巖性以泥巖為主，為大部分可采的穩(wěn)定煤層。姚橋井田可采煤層為7、8、17、21號煤層，煤性脆，易碎成粉末狀，堅硬程度多為松軟級。天然焦為黑色鋼灰色，光澤暗淡，硬度大，變質(zhì)程度高者不染手。 姚橋井田煤層屬于中等偏低變質(zhì)的煙煤，各層揮發(fā)份產(chǎn)率普遍較高， 7號煤的平均揮發(fā)份產(chǎn)率為38.88%，8號煤的平均揮發(fā)份產(chǎn)率為36.56%，17號煤的平均揮發(fā)份產(chǎn)率為42.89%，21號煤的平均揮發(fā)份產(chǎn)率為44.92%。姚橋井田各煤層原煤水分含量為1.301.67%，屬低水分煤層。各煤層原煤灰分普遍較低，7號煤層平均灰分為14.31%， 8號煤層平均灰分在11.57%左右， 17號煤層平均灰分在15.87%左右， 21號煤層平均灰分12.52%，以上各煤層均為低灰煤。原煤中的硫分主要以有機硫和黃鐵礦形式存在。7號煤層原煤全硫含量為0.74%，為低硫煤；8號煤層原煤全硫含量為0.93%，為中硫煤；17號煤層原煤全硫含量均2.08%，為中高硫煤層；21號煤層全硫含量3.86%為高硫煤層。 7號煤層高位發(fā)熱量為28.03 MJ/Kg；8號煤層高位發(fā)熱量為29.35MJ/Kg，17號煤層高位發(fā)熱量為28.34 MJ/Kg； 21號煤層高位發(fā)熱量為29.76 MJ/Kg；各煤層的發(fā)熱量均屬特高熱值煤。1.3.2 煤質(zhì)及用途 煤的工業(yè)分類按照中國煤炭分類國家標準（GB 5751-86）進行分類確定。7、8、17號煤層為氣煤（QM）。21號煤層 為肥煤（QF）。 7、8號煤層可作為煉焦配煤和良好的動力用煤。17、21號煤層的工業(yè)用途基本與7、8號煤層相同。但由于兩煤層含硫分較高，應采取相應的脫硫措施。1.3.3 煤層開采技術條件 (1)、7號煤層的直接頂板為灰黑色、深灰色砂質(zhì)泥巖或泥巖，局部為中、細砂巖，一般厚度為34m，其上多發(fā)育一層灰灰白色中細粒砂巖，7號煤層頂板穩(wěn)定性較好，以中等穩(wěn)定為主，局部為穩(wěn)定型。底板一般為深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚度一般為26m，以中等穩(wěn)定型為主。 (2)、8號煤層直接頂板多為泥巖、砂質(zhì)泥巖或炭質(zhì)泥巖，局部為中細砂巖，以中等穩(wěn)定型為主，局部為穩(wěn)定型；直接底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖或泥巖，個別孔為細砂巖，一般厚度3m左右，以中等穩(wěn)定型為主，局部為穩(wěn)定型。 (3)、17號煤頂板巖性為灰黑色泥巖，一般厚度36m左右，為不穩(wěn)定型；老頂為L9灰?guī)r，平均厚度1.48m左右，抗壓強度高；底板巖性多為灰?guī)r，局部為泥巖、粉砂巖，一般厚度3m左右，為穩(wěn)定中等穩(wěn)定型底板。 (4)、21號煤直接頂板為L12灰?guī)r，厚度一般5.0m左右，為穩(wěn)定型頂板；底板一般為泥巖、砂質(zhì)泥巖，厚度2.5m左右，為中等穩(wěn)定不穩(wěn)定型底板。 (5)、姚橋礦礦井瓦斯成份以二氧化碳為主，甲烷含量很低。瓦斯相對涌出量遠遠小于10 m3/t，屬低瓦斯礦井。 (6)、姚橋煤礦各主要可采煤層的可燃基揮發(fā)分都較高，均有爆炸性危險，且太原組各主要可采煤層的可燃基揮發(fā)分的平均較大，因此煤塵爆炸性更大。 (7)、姚橋礦投產(chǎn)至今，已發(fā)生多次煤層自燃現(xiàn)象，發(fā)火原因多是因為采空區(qū)封閉不好、漏風等引起煤層自燃，處理方法多采用封閉、注漿、注水等方法滅火。 (8)、恒溫帶深度為30m，恒溫帶的溫度為16。地溫梯度平均約為2.35/百米，屬于地溫正常區(qū)。2 井田境界和儲量2.1井田境界2.1.1本井田邊界的演變過程 井田處于江蘇省沛縣楊屯鎮(zhèn)與山東省微山縣張樓鄉(xiāng)境內(nèi)，北以F19斷層為界與上海大屯能源股份有限公司龍東煤礦接壤；南以F14斷層為界與上海大屯能源股份有限公司徐莊煤礦相鄰；西北以F19斷層為界與徐州礦務集團三河尖煤礦毗鄰，東為山東微山崔莊煤礦。姚橋井田的范圍：以國土資源部2009年2月19日批準的采礦許可證中25個拐點坐標圈定的范圍為準，井田面積走向長度13.70km，傾斜長度4.65 km，采礦登記面積為63.7581 km2，開采深度為-135m-1300m。由于本井田范圍第四系沖積層較厚，無小煤礦及老窯。姚橋煤礦礦區(qū)范圍拐點坐標見表1-1-2。表1-1-2 姚橋煤礦礦區(qū)范圍拐點坐標 點號XY點號XY點號XY5386108539498000338635003949800013864850394980004386200039498000238645003949800003386525039498000043865100394960700638655003949192089386325039488000053865950394836009038640903949000088386281039486500G386313539486305I38626873948294518386210039482940H386297039485813K38622453948238519386116039484500203859500394852702238582303948710087385954039480500213858270394865902338587003948925086386017039481250853860670394932002.2井田工業(yè)儲量2.2.1 儲量計算基礎 工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質(zhì)勘探厚度與質(zhì)量均合乎開采要求，目前可供開采利用的列入平衡表內(nèi)的儲量。 礦井的地質(zhì)資源量=探明的資源量331+控制的資源量332+推斷的資源量333； 探明的資源量331=經(jīng)濟的基礎儲量111b+邊際經(jīng)濟的基礎儲量2M11+次邊際經(jīng)濟的資源量2S11； 探明的資源量332=經(jīng)濟的基礎儲量122b+邊際經(jīng)濟的基礎儲量2M22+次邊際經(jīng)濟的資源量2S22；礦井工業(yè)儲量=111b+122b+2M11+2M22+333k。2.2.2 井田勘探程度 本勘測區(qū)控制面積38.4km2，全區(qū)共施工153個鉆孔，工程量106355.56m，平均每平方公里3.98個鉆孔。地震勘測完成物理點856個，采取煤樣226個，瓦斯、巖樣和水樣22個，測地溫孔3個。 井田內(nèi)的地質(zhì)構造形態(tài)主要褶曲和斷層以及煤層賦存條件已查清；井田水文地質(zhì)條件已基本查明，所提資料基本滿足設計要求。2.2.3 礦井工業(yè)儲量計算 由地質(zhì)勘探知，本礦井可采煤層有四層，分別為7#、8#、17#和21#煤層。本設計主要是對7#煤層進行設計。 由于煤層產(chǎn)狀、厚度、煤質(zhì)比較穩(wěn)定，傾角變化比較大，本次儲量計算采用地質(zhì)塊段法，即以塊段面積乘以塊段平均煤厚和煤層容重，即得該塊段的儲量。根據(jù)地質(zhì)勘探情況，將礦體劃分為五個塊段，在各塊段范圍內(nèi)，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。 A塊段水平面積為4.89km2，傾角為16； B塊段水平面積為2.55 km2，傾角為13；C塊段水平面積為4.12 km2，傾角為 5；D塊段水平面積為3.90 km2，傾角為 8；E塊段水平面積為3.31 km2，傾角為 11； 根據(jù)地質(zhì)勘探報告，7#的容重為1.38 t/m3。 礦井工業(yè)儲量利用下式計算： （2-1） 式中: 礦井工業(yè)儲量，Mt； 各塊段煤層平均厚度，m； 煤層容重，t/m3； 各塊段水平面積，km2； 各塊段煤層的傾角, ； 把各塊段的數(shù)值帶入式2-1得：34.12Mt17.55Mt27.74Mt26.41Mt22.62Mt則礦井工業(yè)儲量：Mt 其中111b+2M11大約占60%，122b+2M22大約占30%，333k大約占10%。2.3 礦井設計儲量 礦井設計儲量為礦井工業(yè)儲量減去計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構）筑物煤柱等永久煤柱損失量的儲量。2.3.1 永久煤柱損失量 （1）井田境界煤柱 可按下列公式計算： （2-2） 式中：邊界煤柱損失量，t；邊界長度，m；邊界寬度，斷層邊界30 m，人為邊界30 m。煤的容重，取平均容重1.38t/m3；煤層平均厚度，m； 則井田的斷層邊界煤柱損失量為： 北部邊界斷層：萬t 井田的人為邊界煤柱損失量為：西部人為邊界：萬t東部人為邊界：萬t南部人為邊界：萬t北部人為邊界：萬t綜上井田邊界煤柱損失量為：萬t （2）斷層煤柱 井田內(nèi)只有一條落差大于5m的斷層，即F13，傾角70，落差025m，由于礦井涌水量小，瓦斯涌出量低，因此斷層保護煤柱按30m留設，即斷層兩側(cè)各留30m的保護煤柱。斷層保護煤柱損失量為：萬t （3）防水煤柱的留設 由于煤層頂?shù)装鍫顟B(tài)較好，致密性較好，井田范圍內(nèi)又無較大水系，區(qū)內(nèi)地表水體一般不與其下各含水層發(fā)生水力聯(lián)系，并且各含水層之間均有一定厚度的隔水巖層。含水層水位各不相同，說明其無水力聯(lián)系。因此，無需留設防水煤柱。 井田保護煤柱損失量見表2-2。表2-2保護煤柱損失量煤柱類型損失量（萬t）井田邊界保護煤柱354.44斷層及防水保護煤柱69.25合 計423.69 綜合以上計算，井田保護煤柱損失量：2.3.2 礦井設計儲量 礦井設計儲量按下式計算： （2-3）式中：礦井設計儲量，Mt；礦井工業(yè)儲量，Mt；煤柱損失量，Mt；礦井設計儲量：Mt2.4 礦井可采儲量 礦井設可采儲量為礦井設計儲量減去工業(yè)場地和主要井巷煤柱煤量后乘以采區(qū)回采率后得到的儲量。2.4.1 工業(yè)廣場保護煤柱煤量 工業(yè)廣場的占地面積，根據(jù)煤礦設計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標見表2-3。表2-3工業(yè)廣場占地面積指標表井型（Mt/a）占地面積指標（ha/0.1Mt）2.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8 礦井井型設計為1.2Mt/a，因此由表2-3可以確定本設計礦井的工業(yè)廣場為14.4公頃=m2。故設計工業(yè)廣場的尺寸為m的矩形，面積為m2。 工業(yè)廣場位置處的煤層的平均傾角為8，工業(yè)廣場的中心處在井田儲量中央，傾向中央偏于煤層中上部，該處表土層厚度為163m，中心埋深622m，地面標高約為-128m。主井、副井、風井、地面建筑物均在工業(yè)廣場內(nèi)。主井、副井、風井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程第14條和第17條規(guī)定工業(yè)廣場屬于級保護，需要留20m寬的圍護帶。 本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖移動角見表2-4。表2-4 地質(zhì)條件、沖積層及巖層移動角廣場中心深度/m煤層傾角/煤層厚度/m風積沙層厚度/m/62284.863045746570 工業(yè)廣場壓煤計算示意圖如圖2-2所示： 工業(yè)廣場壓煤可以按下式計算： （2-4）式中：工業(yè)廣場壓煤量，t；工業(yè)廣場壓煤水平面積， m2；煤的容重，取平均容重1.38 t/m3；煤層平均厚度，m。根據(jù)以上條件和方法，可以計算出，工業(yè)廣場的保護煤柱損失量為： Mt2.4.2 主要井巷保護煤柱煤量由于礦井設計開采結(jié)束時要對大巷煤柱進行回收，因此大巷保護煤柱不計入永久煤柱損失量。2.4.3 礦井可采儲量 礦井的可采儲量按下式計算： （2-5） 式中：礦井可采儲量，Mt； 礦井設計儲量，Mt；工業(yè)廣場及主要井巷煤柱煤量，Mt；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。設計開采的7#煤層屬厚煤層，采區(qū)回采率取為0.80。 Mt Mt圖2-2工業(yè)廣場壓煤計算示意圖表土層移動角基巖上山移動角基巖下山移動角基巖走向移動角3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限3.1 礦井工作制度根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范2.2.3條規(guī)定，礦井設計宜按年工作日330d計算，每天凈提升時間宜為16h。礦井工作制度采用“三八制”作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班檢修。3.2 礦井設計生產(chǎn)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、開采條件、技術裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。（1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應加大礦區(qū)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（包括煤中煤質(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 礦井設計生產(chǎn)能力 本礦井井田范圍內(nèi)煤層賦存簡單，地質(zhì)條件較好，首采煤層平均厚度4.86m，煤層平均傾角516，局部傾角最大的地方為18，屬近緩傾斜煤層。全國煤炭市場需求量大，經(jīng)濟效益好。結(jié)合本礦區(qū)的煤炭儲量，確定本礦井設計生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。3.2.3 礦井服務年限 礦井可采儲量、設計生產(chǎn)能力和礦井服務年限三者之間的關系為： （3-1）式中： 礦井服務年限，a； 礦井可采儲量，91.28Mt； 設計生產(chǎn)能力，1.2 Mt/a； 礦井儲量備用系數(shù)，取1.3。礦井投產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要有一定的儲備能力。例如局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少；或者礦井由于技術原因，使采出率降低，從而減少了儲量。因此，需要考慮儲量備用系數(shù)。煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范第2.2.6條規(guī)定：計算礦井及第一開采水平設計服務年限時，儲量備用系數(shù)宜采用1.31.5。結(jié)合本設計礦井的具體情況，礦井儲量備用系數(shù)選定為1.3。把數(shù)據(jù)代入公式3-1得礦井服務年限：本礦井設計只有一個水平，因此，第一水平服務年限也是58.51a。3.2.4 井型校核按礦井的實際煤層開采能力，運輸能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：（1）煤層開采能力的校核井田內(nèi)7#煤層為首采煤層，煤厚4.86m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化較小。煤層傾角平均516，地質(zhì)條件簡單，根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個綜采工作面來滿足生產(chǎn)能力要求。（2）運輸能力的校核本礦井設計為大型礦井，開拓方式立井單水平開拓，主井采用箕斗提升機提煤，副井采用罐籠輔助運輸，運煤能力和大型設備的下放可以達到設計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)分帶斜巷里的膠帶輸送機運到帶區(qū)或采區(qū)煤倉，由大巷內(nèi)的膠帶輸送機運至井底煤倉，再經(jīng)主井箕斗提升機提升至地面，運輸連續(xù)，運輸能力大，自動化程度高。副井運輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設備的運輸。井下輔助運輸采用礦車運輸，運輸能力能滿足礦井要求，技術成熟，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。（3）通風安全條件的校核礦井瓦斯涌出量小，屬于低瓦斯礦井，礦井煤塵爆炸危險性不大，但是煤層有自然傾向性，所以需要采取特殊防范措施，采用三巷布置，加一條風巷?？紤]到本井田走向和傾向平均都不大于4km，范圍較小，因此礦井采用中央并列式通風，在井田中央的工業(yè)廣場設置一個中央風井，可以滿足通風要求。（4）儲量條件的校核根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范第2.2.5條規(guī)定：礦井的設計生產(chǎn)能力與服務年限相適應，才能獲得好的技術經(jīng)濟效益。井型和服務年限的對應要求見表3-1。表3-1 我國各類井型的礦井和第一水平設計服務年限礦井設計生產(chǎn)能力礦井設計服務年限第一開采水平服務年限煤層傾角45600及以上7040300500603512024050302520459040252015930各省自定由上表可知：煤層傾角低于25，礦井設計生產(chǎn)能力為1.22.4 Mt/a時，礦井設計服務年限不宜小于50a，第一開采水平設計服務年限不宜小于30a。本設計中，煤層傾角低于25，設計生產(chǎn)能力為1.2Mt/a，礦井服務年限為58.51a，第一水平服務年限為58.51a，符合規(guī)范的規(guī)定。4 井田開拓4.1井田開拓的基本問題井田開拓是為整個礦井和各個水平開采進行的總體性的井巷布置、工程實施和開采部署。井巷布置和工程實施包括設計和開掘由地表通達采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)的各種井巷。開采部署是對井田內(nèi)各開采煤層的開采方法和順序做出總體性的安排。井田的開拓解決的是礦井全局性的生產(chǎn)建設問題，是礦井開采的戰(zhàn)略部署。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。井田開拓具體有下列幾個問題需要確定：（1）確定井筒的形式、數(shù)目、和配合，合理選擇井筒及工業(yè)廣場位置。（2）井田內(nèi)的再劃分，劃分階段、開采水平、采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)，合理確定開采水平的高度、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、深部開拓和技術改造。（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，應照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標 （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。 平硐開拓受地形埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場地和引進鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務年限要求。 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、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，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。缺點是：斜井井筒長，提升深度有限，輔助提升能力小；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術復雜。 立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質(zhì)構造和煤層產(chǎn)狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點是立井井筒施工技術復雜，需用設備多，要求有較高的技術水平，井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設投資大。根據(jù)該礦井的地質(zhì)條件，煤層埋藏較深，最淺的地方有350m，最深的地方達到1050m以上；煤層傾角較小，大部分傾角都在15以下，屬于緩傾斜煤層。礦井水文地質(zhì)條件簡單，涌水量較小。井上地形較為平坦，無太大起伏，因而不適宜平硐開拓。由于煤層埋藏較深，如果用斜井開拓不僅斜井過長，而且會造成運輸距離和通風路線過長，經(jīng)濟上不合理。經(jīng)過比較，本設計采用立井開拓。（2）井筒位置的確定 筒位置的確定原則：a.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，石門工程量少；b.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；C.井田兩翼儲量基本平衡；D.井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；E.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威脅；F.工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤；g.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形狀不規(guī)則，儲量分布不均勻，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，運輸費用最小，通風網(wǎng)路較短，通風阻力小。 井筒沿井田傾斜方向的有利位置本井田中部有一條落差較大的斷層（F13斷層），落差025m，傾角為70，為高角位正斷層。為了使井筒不受斷層影響，又有利于井田內(nèi)煤炭的開采，井筒布置在斷層盡頭西南，接近-750m煤層底板等高線處。 有利于礦井初期開采的井筒位置設計應減少初期工程量，使礦井盡快達產(chǎn)，盡快獲得經(jīng)濟效益，所以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)廣場保護煤柱。將井筒建設在工業(yè)場地內(nèi)，工業(yè)場地保護煤柱可以包含井筒保護煤柱，因為本井田中央有一條大斷層，斷層要留保護煤柱，為了不給開采帶來麻煩，應使工業(yè)場地盡量靠近斷層，并且保證井筒在井田走向的中央，傾向的儲量中央靠上部。 地質(zhì)及水文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)。本礦井水文地質(zhì)條件簡單，涌水量也較小，設計時將井底車場布置于7#下部的巖層中。 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。綜合以上七方面的因素，結(jié)合礦井實際情況，提出本礦井井筒布置位置經(jīng)緯坐標如下：主井井筒中心位置：經(jīng)度39506200，緯度3861350；副井井筒中心位置：經(jīng)度39506150，緯度3861250。4.1.2工業(yè)場地的位置 為減少壓煤，工業(yè)場地的位置選擇在主、副井口附近。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14.4公頃。設計工業(yè)廣場的尺寸為m的矩形，面積為m2。工業(yè)場地的位置及形狀如圖4-1所示。圖4-1工業(yè)廣場布置示意圖4.1.3開采水平的確定及帶區(qū)、采區(qū)的劃分 開采水平劃分的依據(jù)：（1）是否有合理的階段斜長；（2）階段內(nèi)是否有合理的分帶、區(qū)段數(shù)目；（3）要保證開采水平有合理的服務年限和足夠的儲量；（4）要使水平高度在經(jīng)濟上合理。本井田主采煤層為7#煤層，其他煤層不采，設計只針對7#煤層。在各個煤層中，煤層傾角只有在靠近南翼邊界西南部才達到16，局部達到18，而其余部分煤層傾角都在10以下，井田北部傾角很小，大部分在5左右，為近水平煤層。井田內(nèi)煤層標高落差為-350-1050m，為700m。規(guī)范規(guī)定，緩傾斜煤層階段垂高宜為200350m。如果上山開采，一個水平服務一個階段，因此水平垂高也為200350m；如果采用上下山開采，一個水平服務兩個階段，水平垂高為400700m。因此，本設計既可采用單水平上下山開拓，也可采用兩水平上山開拓。由于靠近西翼邊界煤層傾角達到16，局部達到18，而東翼煤層傾角很小，在5左右。結(jié)合實際生產(chǎn)中采區(qū)布置與帶區(qū)布置各自的優(yōu)缺點及適用條件，在本設計中，把井田東翼劃分為二個大采區(qū)，西翼劃分為兩個帶區(qū)。4.1.4主要開拓巷道 由于瓦斯涌出量很小，煤層容易自燃，因此本設計在各水平布置三條大巷。一條運輸大巷，與主井連接，負責運煤；一條軌道大巷，與副井相連，負責行人、進風和輔助運輸；