煤礦課程設計說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 礦井概況與地質(zhì)特征1</p><p>　　1.1 礦井概述1</p><p>　　1.1.1地理位置與交通1</p><p>　　1.1.2動力供應1</p><p>　　1.1.3地形與河流2</p>

2、<p><b>　　1.1.4氣象2</b></p><p>　　1.1.4自然地震2</p><p>　　1.2 井田地質(zhì)特征2</p><p>　　1.2.1地質(zhì)特征2</p><p>　　1.2.2構造特征4</p><p>　　1.2.3水文地質(zhì)4</p>

3、<p>　　1.2.4開采技術條件4</p><p>　　1. 3煤層特征5</p><p>　　1.3.1煤質(zhì)特征5</p><p>　　2 井田境界和儲量7</p><p>　　2.1 井田境界7</p><p>　　2.1.1 井田劃分的依據(jù)7</p><p&g

4、t;　　2.1.2 井田邊界7</p><p>　　2.1.3 開采界限7</p><p>　　2.1.4 井田尺寸7</p><p>　　2.2 礦井工業(yè)儲量8</p><p>　　2.2.1 儲量計算基礎8</p><p>　　2.2.2 工業(yè)儲量計算9</p><p&g

5、t;　　2.3 礦井可采儲量10</p><p>　　2.3.1 安全煤柱留設原則10</p><p>　　2.3.2礦井永久保護煤柱損失量10</p><p>　　2.3.3礦井可采儲量12</p><p>　　3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限13</p><p>　　3.1 礦井工作制度

6、13</p><p>　　3.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限13</p><p>　　3.2.1 確定依據(jù)13</p><p>　　3.2.2 礦井設計生產(chǎn)能力13</p><p>　　3.2.3 礦井服務年限13</p><p>　　3.2.4 井型校核14</p><p>

7、;　　4 井田開拓15</p><p>　　4.1 井田開拓的基本問題15</p><p>　　4.1.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標15</p><p>　　4.1.2工業(yè)場地位置、形狀和面積16</p><p>　　4.1.3 階段劃分和開采水平設置及參數(shù)16</p><p>　　4.1.4

8、 開拓方案及經(jīng)濟技術比較18</p><p><b>　　課程設計總結21</b></p><p>　　1 礦井概況與地質(zhì)特征</p><p><b>　　1.1 礦井概述</b></p><p>　　1.1.1地理位置與交通</p><p>　　興隆莊礦井位于山東省兗

9、州市境內(nèi)，井田橫跨兗州、曲阜兩市。津浦鐵路干線縱貫井田東北部，兗濟鐵路從井田北側向西延伸，兗石鐵路自井田南側向東延伸，西接京九線，東至石臼所新港，礦區(qū)鐵路經(jīng)大東章集配站與津浦鐵路相接。公路四通八達，104國道沿井田東部通過，兗濟公路沿井田西部通過，兗鄒公路貫穿井田范圍，區(qū)內(nèi)地勢平坦，交通十分方便。礦井北距兗州市8 km，東距程家莊2.1 km，東南距鄒城市14 km。礦井交通位置圖見圖1-1。</p><p>　

10、　圖1-1 礦井交通位置圖</p><p><b>　　1.1.2動力供應</b></p><p>　　礦井供電系統(tǒng)共有兩個電源，分別來自濟寧電業(yè)局的馬青變電站和興隆莊煤泥自備熱電廠。</p><p>　　來自馬青變電站的電源線路共有兩回，線路電壓等級為35 kV，導線型號LGJ-185。運行方式為：一回運行，一回帶電熱備用。來自興隆莊煤泥

11、自備熱電廠的電源線路共有三回。一回為6 kV電源線路，導線型號為YJLV-3×150-6，6條并用；另兩回35 kV電源線路，導線型號分別為YJV22-1×150-35和YJV22-1×240-35。</p><p>　　1.1.3地形與河流</p><p>　　區(qū)內(nèi)為第四系沖積平原，地形平坦，由東北向西南逐漸降低，坡度極為平緩。地面標高變化于+52 m～+4

12、4 m之間，井口附近地勢較高，工業(yè)廣場標高為+49.20 m。除特大洪水外，一般不受威脅。區(qū)內(nèi)有泗河縱貫全區(qū)。泗河全長142 km，河寬100～1000 m，流域面積2590 km2，最大流量3380 m3/s；流經(jīng)本區(qū)3層煤隱伏露頭的部分地段，向西南注入南陽湖，屬一季節(jié)性河流，與第四系潛水有一定的水力聯(lián)系。</p><p><b>　　1.1.4氣象</b></p><

13、p>　　本區(qū)為溫帶半濕潤季風區(qū)，屬大陸與海洋間過渡性氣候，四季分明。據(jù)濟寧、兗州、鄒城氣象站1959～2001年的觀測資料，年平均氣溫14.1°，氣溫最低月為元月，平均氣溫-2°。最高氣溫為7月份，平均氣溫29°，最高可達40°以上。年平均降雨量712.7 mm，年最小降雨量347.90 mm，最大降雨量1179.3 mm。雨季多集中在7～8月，有時延至9月，其降雨量約占全年降雨量的65%。

14、年平均蒸發(fā)量1884.8 mm，最大蒸發(fā)量多在4～7月，約占全年蒸發(fā)量的45%。風向頻率多為南及東南風，年平均風速2.73 m/s，極端最大風速24 m/s，最大風速的風向多為偏北風。結冰期由11月至翌年3月，最大凍土深度0.45 m，最大積雪厚度0.19 m。</p><p><b>　　1.1.4自然地震</b></p><p>　　兗州市的地震烈度為7度。據(jù)《中

15、國地質(zhì)資料年表》記載，本區(qū)地震活動性不強。但本區(qū)無感地震頻發(fā)。據(jù)記載，充州、鄒縣共發(fā)生地震36次（截止1999），其中破壞性地震7次。</p><p>　　1.2 井田地質(zhì)特征</p><p>　　興隆莊井田位于兗州煤田東北隅，屬全隱蔽井田。北部以滋陽斷層為界，南鄰鮑店井田，東接東灘井田，西靠楊村井田，西北以兗州城安全煤柱接上組煤層露頭為界。</p><p><

16、;b>　　1.2.1地質(zhì)特征</b></p><p>　　兗州煤田為一軸向北東、向東傾伏的不對稱向斜。興隆莊煤礦位于兗州向斜的北翼，為一走向北東～北西，傾向南北～北東，傾角2°～14°的單斜構造。主要含煤地層為下二疊統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)太原組，煤系和煤層沉積穩(wěn)定，為華北型含煤巖系, 無巖漿侵入，平均厚度310 m，全部為第四系沖積層所覆蓋，井田地質(zhì)綜合狀況如圖1-2。</

17、p><p>　　第四系厚度在132.4～235.29 m之間，平均厚度184.08 m，分上中下三組，以粘土、砂質(zhì)粘土，含粘土的砂（礫），或砂（礫）等相間組成，不整合于侏羅系之上。侏羅系的上侏羅統(tǒng)，最大殘厚330.46 m，僅保留于本區(qū)東南部的邊緣地段，由紫紅色細砂巖或中細粒砂巖，間夾細砂巖與泥巖互層所組成，底部偶見礫巖，與二疊系成不整合接觸。二疊系之石盒子組最大殘厚181.88 m，一般厚度60 m左右，以粘土巖為

18、主，間夾細砂巖，其底部全區(qū)普遍發(fā)育著一層粗砂巖或含礫砂巖，孔隙度大，硅質(zhì)接觸式膠結，巖性穩(wěn)定，整合于主要含煤地層山西組之上。二疊系山西組厚84.82～152.91 m，一般厚為129.62 m，為本煤田的主要含煤地層， 含有不可采的2層煤和穩(wěn)定可采的3層煤，其中3層煤是井田的主采煤層，煤層底部多為細砂巖、粉砂巖互層，有時相變?yōu)橹猩皫r，整合于石炭系之上。上石炭系的太原群厚148.53～185.13 m，一般厚度173.42 m，以粉砂巖和

19、泥質(zhì)巖為主，間加中砂巖、粘土巖、薄層灰?guī)r及煤層組成，共含煤23層，均不可采。中石炭系本溪群厚21.49～36.00 m，一般厚度28.75 m，以灰?guī)r為主，</p><p><b>　　1.2.2構造特征</b></p><p>　　井田位于兗州向斜的北翼。為一傾向南東至北東,傾角2～14°，一般為4～8°，走向北東至北北西的單斜構造，并發(fā)育著次一

20、級小型的寬緩波狀起伏。區(qū)內(nèi)北東向逆斷層不發(fā)育，而北西向的高角度正斷層較發(fā)育，并具有斷層走向的彎曲、分叉、合并、落差時大時小、呈“入”字型構造形態(tài)等特點。煤層有古河床沖刷切割。地質(zhì)構造整體比較簡單，但有的采區(qū)比較復雜，局部不能開采。</p><p><b>　　1.2.3水文地質(zhì)</b></p><p>　　礦井水文地質(zhì)比較簡單。主要含水層為上覆的第四系覆蓋層，總厚度平

21、均184.08 m，分上、中、下三組，除中組粘類的厚度占73%左右，透水性弱，含水不豐富外，其上、下兩組均為含水豐富的砂及砂礫巖層。上組含水層局部地段與地表徑流和降雨進行垂直滲透補給，補給和排泄條件良好。下組含水層間夾有不穩(wěn)定的粘土層，其上有中組為隔水層，故含水性雖強，但補給和排泄條件較差，其底部含水層為煤系含水層的主要補給水源。基巖主要含水層對礦井充水直接有關的為第3層煤頂部砂巖，第三層灰?guī)r和第十層灰?guī)r。當有斷層構造時，其它含水層也可

22、成為奧陶系灰?guī)r水的通道，直接影響礦井安全開采。煤系底部的奧陶系灰?guī)r，厚度在450～750 m之間，雖然含水豐富， 但因距主采煤層甚遠，故近期內(nèi)對礦井生產(chǎn)不產(chǎn)生影響。根據(jù)地質(zhì)報告預測，礦井正常涌水量為215.64 m3/h，最大涌水量為312.13 m3/h。</p><p>　　1.2.4開采技術條件</p><p><b>　　1）地溫</b></p>

23、<p>　　據(jù)鉆孔測定：非煤系地層地溫梯度較小，一般為每百米1.6℃。</p><p>　　煤系地層地溫梯度相應增高，一般為每百米2.7℃；綜合平均梯度每百米2.44℃。通常-650 m以上層段的地溫不超過31℃；-650～-750 m層段的地溫為31～37℃。</p><p>　　2）瓦斯、煤塵及自然發(fā)火</p><p>　　根據(jù)地質(zhì)資料，本礦井第3、

24、16、17層煤都屬于氮氣帶，沼氣和二氧化碳含量很底，均小于10 m3/t，屬低瓦斯礦井。可采煤層均有煤塵爆炸危險，煤塵爆炸指數(shù)一般為37%~42%。各煤層都有自燃發(fā)火傾向，自燃發(fā)火期為3~6個月。</p><p><b>　　1. 3煤層特征</b></p><p>　　井田含煤地層共含有26層煤，總厚度17.88 m。其中穩(wěn)定可采的僅有3號層煤，煤層厚度為8.04～

25、10.05 m，加權平均厚度為9.00 m，為特厚煤層，約占煤層總厚的50.3%，是礦井的主采煤層。煤層傾角為2～10°，平均6°，為近水平煤層。煤層硬度系數(shù)f＝2.3。</p><p><b>　　1.3.1煤質(zhì)特征</b></p><p>　　本區(qū)煤質(zhì)穩(wěn)定，各層煤的主要指標變化很小，均為中變質(zhì)程度的氣煤。山西組煤層（第2、3層煤）屬低硫中灰中等

26、可選至易選煤，為瀝青～弱玻璃光澤，厚層狀，視密度為1.35 t/m3，煤巖成分以暗煤為主、亮煤次之，煤巖類型為亮暗煤，煤質(zhì)牌號為氣煤43，屬低硫、低磷、低灰分、高發(fā)熱量之煤種，是良好的動力用煤和煉焦配煤；太原群煤層（第6～16、17層煤）屬中灰富硫至高硫的易選煤，不宜單獨作煉焦配煤，為動力用煤。</p><p>　　表1-1 煤種和煤質(zhì)一覽表</p>

27、<p>　　表1-2 煤層特征表</p><p>　　表1-3 煤層頂?shù)装迩闆r一覽表</p><p>　　2 井田境界和儲量</p><p><b>　　2.1 井田境界</b></p><p>　　2.1.1

28、 井田劃分的依據(jù)</p><p>　　在煤田劃分為井田時，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發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有：</p><p>　?。?）井田范圍內(nèi)的儲量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應；</p><p>　?。?）保證井田有合理尺寸；</p><p>　?。?）充分利用自然條件進行劃分，

29、如地質(zhì)構造（斷層）等；</p><p>　?。?）合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理號相鄰礦井間的關系。</p><p>　　2.1.2 井田邊界</p><p>　　興隆莊井田位于兗州向斜的北翼。東部與兗州向斜軸部的東灘煤礦相鄰；北界為津浦鐵路和大崗頭斷層；西南與鮑家店相鄰；西部以鋪子斷層為界；西北與楊村煤礦相鄰；南鄰為鮑店煤礦。因它處于兗州向斜構造北翼。所以，本井田總

30、體為一單斜構造。但因受到次一級褶曲的影響，如巨王林背斜、大施村向斜及大廟背斜等，使本礦成為一個向東突出的弧形單斜構造。以巨王林背斜為界，其北為北西走向至軸部逐漸成近南北，以南逐漸轉為北東走向。局部處因更小一級褶曲的影響，形成走向上的局部扭曲，使煤層走向多變。</p><p>　　次一級褶曲在井田內(nèi)主要呈近東西走向，個別也有呈北東走向的。區(qū)內(nèi)除巨王林背斜橫跨井田中部，控制著全區(qū)煤層的走向變化外，其它小型向、背斜構造

31、均延展較短，僅局部控制煤層的走向變化。</p><p>　　2.1.3 開采界限</p><p>　　本井田只有3號煤層全局可采。</p><p>　　2.1.4 井田尺寸</p><p>　　井田的走向最大長度為10.0km，最小長度為3.2km。</p><p>　　井田傾斜方向的最大長度為8.2km，最小長度

32、為3.9km。</p><p>　　煤層的傾角2-10o，平均為6º。</p><p>　　井田的水平面積為39.93km2。</p><p>　　圖2-1 興隆莊煤礦底板等高線圖</p><p>　　2.2 礦井工業(yè)儲量</p><p>　　2.2.1 儲量計算基礎</p><p&g

33、t;<b>　　1．儲量計算范圍</b></p><p>　　本次儲量計算范圍，是以上述中上級批準所定的計算邊界為準。 </p><p><b>　　2．工業(yè)指標</b></p><p>　　根據(jù)《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》和《煤炭工業(yè)技術政策》規(guī)定，煤層最低可采厚度0.7m，煤層灰份40%；0.6～0.7m的煤層儲量列為暫不

34、能利用儲量；小于0.6m的煤層不計算儲量。</p><p><b>　　3．夾石處理</b></p><p>　?。?）凡夾石厚度大于0.05m者予以剔除，小于等于0.05m，計算在煤厚之內(nèi)。</p><p>　?。?）凡夾石厚度大于等于0.7m者，則其上、下煤分層，作為獨立煤層，分別計算儲量；夾石厚度小于0.7m且上、下煤分層大于夾石厚度者，

35、則上、下煤分層合并計算儲量；若上、下煤分層中有的小于夾石厚度時，則將此煤分層剔除。</p><p>　?。?）個別煤層的夾石厚度大于等于0.7m，但面積極小，上、下煤分層均大于等于0.7m，且分布零星，無法作為獨立煤層計算儲量時，則作為特殊點將上、下煤分層合并計算儲量。</p><p><b>　　4．煤層容重</b></p><p>　　煤層

36、容重為1.35 t/m3。</p><p>　　2.2.2 工業(yè)儲量計算</p><p>　　1．礦井地質(zhì)資源量：</p><p>　　煤容重取1.35t/m3，煤層傾角平均6°，煤厚平均為9.00m。</p><p>　　地質(zhì)資源量的計算公式見下式：</p><p>　　Zz=S × M 

37、15; r/cosα </p><p>　　式中： Zz――地質(zhì)儲量，Mt；</p><p>　　S――井田面積，39930000 m2；</p><p>　　M――煤層平均厚度，9.00m；</p><p>　　r――煤的平均容重，1.35t/m3；</p><

38、;p>　　α――煤層平均傾角，6°；</p><p><b>　　故地質(zhì)資源量為：</b></p><p>　　Zz=39930000×9.00×1.35×10-4/cos6°</p><p>　　=48782.2萬t</p><p>　　2．礦井工業(yè)資源/儲量按式

39、計算：</p><p>　　Zg= Z111b + Z122b + Z2m11 + Z2m22 + Z333k </p><p>　　式中： Zg——礦井工業(yè)資源/儲量；</p><p>　　Z111b——探明的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量；</p><p>　　Z122b——控制的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量；<

40、/p><p>　　Z2m11——探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎儲量；</p><p>　　Z2m22——控制的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎儲量；</p><p>　　Z333——推斷的資源量；</p><p>　　k——可信度系數(shù)，取0.7～0.9，地質(zhì)構造簡單、煤層賦存穩(wěn)定取0.9；地質(zhì)構造復雜、煤層賦存不穩(wěn)定取0.7。</p><

41、p>　　根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%</p><p><b>　　是推斷的。</b></p><p>　　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。</p><p>　　Z111b=48782.2× 60% × 70

42、% =204.9Mt</p><p>　　Z122b=48782.2× 30% × 70% = 102.4Mt</p><p>　　Z2m11= 48782.2× 60% × 30% = 87.8Mt</p><p>　　Z2m22=48782.2× 30% × 30% = 43.9Mt</p>

43、<p>　　由于地質(zhì)條件簡單，k取值0.9</p><p>　　Z333 k =48782.2× 10% × 0.9=43.9Mt</p><p>　　即： Zg = Z111b + Z122b+ Z2m11+ Z2m22+ Z333k =482.9Mt</p><p>　　3.礦井設計資源/儲量</p><p&

44、gt;　　Zs=482.9-482.9×3%=468.4Mt</p><p>　　2.3 礦井可采儲量</p><p>　　2.3.1 安全煤柱留設原則</p><p>　?。?）工業(yè)場地、井筒留設保護煤柱，對較大的村莊留設保護煤柱，對零星分布的村莊不留設保護煤柱。</p><p>　　（2）各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定

45、。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。巖石移動角流沙層中采用45°，煤系地層據(jù)生產(chǎn)礦井實測資料采用75°。</p><p>　?。?）維護帶寬度：風井場地20m，村莊10m，其他15m。</p><p>　?。?）斷層兩側煤柱寬度各為25m，井田境界煤柱寬度為50m。</p><p>　?。?）工業(yè)場地占地面積地面積，根據(jù)《煤礦設計規(guī)范中若干條文

46、件修改決定的說明》中第十五條，工業(yè)場地占指標見表2-1</p><p>　　表2-1 工 業(yè) 場 地 占 地 面 積 指 標</p><p>　　2.3.2礦井永久保護煤柱損失量</p><p>　　1．井田邊界保護煤柱</p><p>　　礦井邊界煤柱：在礦井周圍邊界內(nèi)側各留20m，作為與其他礦井之隔離煤柱。如以斷

47、層為邊界時，留30～50m的邊界煤柱。津浦鐵路煤柱：以鐵路中心線為起點，向西留50m。</p><p>　　所以邊界煤柱的損失量為：</p><p>　　邊界煤柱可按下列公式計算</p><p>　　Z=S×M×R×10-4/cosα° </p><p>　　式中：Z——邊界(斷層)煤柱損失量，萬t；&

48、lt;/p><p>　　S——邊界(斷層)煤柱面積，660012.0 m2；</p><p>　　M——煤層厚度，9.00m；</p><p>　　R——煤的容重，1.35 t/m；</p><p>　　α——煤層的平均傾角，6°，斷層平均傾角，6°。</p><p>　　則： Z=660012.0&

49、#215;9.00×1.35×10-4/ cos6°=806.3萬t</p><p>　　2．工業(yè)廣場保護煤柱</p><p>　　工業(yè)場地的布置應結合地形、地物、工程地質(zhì)條件及工藝要求，做到有利生產(chǎn)，方便生活，節(jié)約用電。根據(jù)煤炭工業(yè)工程項目建設用地指標規(guī)定：4.0Mt/a礦井的工業(yè)廣場面積為40公頃。本礦井設計生產(chǎn)能力為4.0Mt/a，所以取工業(yè)廣場的尺寸為

50、500m×800m的長方形。煤層的平均傾角為6o，工業(yè)廣場的中心處在井田走向和傾向的中央，其中心處埋藏深度為-386m，該處表土層厚度為40m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。工業(yè)廣場按I級保護留維護帶，寬度為20m。</p><p>　　表2-2 巖 層 移 動 角</p><p>　　由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖2-2所示

51、的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸：</p><p>　　圖2-2 工 業(yè) 廣 場 保 護 煤 柱</p><p>　　由圖2-2可得出保護煤柱的尺寸為：</p><p>　　S=梯形面積=（上寬+下寬）×高/2 </p><p>　　=895595.08㎡</p><p>　　則：工業(yè)廣場的實際煤柱量為：</p

52、><p>　　Z1=S ×M×R×10-4/ cosα° </p><p>　　式中：Z——工業(yè)廣場煤柱量，萬t；</p><p>　　S——工業(yè)廣場壓煤面積，923936㎡；</p><p>　　M——煤層厚度，9.00m；</p><p>　　R——煤的容重，1.35t/m；&l

53、t;/p><p>　　α——為煤層傾角， 6°。</p><p>　　則：Z1=923936×9.00×1.35×10-4/ cos6°=1128.77萬t</p><p><b>　　3．斷層保護煤柱</b></p><p>　　斷層煤柱留設50m寬，則井田中間的斷層保護煤

54、柱損失量為：</p><p>　　Z=25735.3×50×9.00×1.35×10-4/ cos6°=1572.0萬t</p><p>　　4．津浦鐵路保護煤柱</p><p>　　鐵路煤柱留設50m寬，則井田中間的鐵路保護煤柱損失量為:</p><p>　　Z=6959.6×50

55、×9.00×1.35×10-4/ cos6°=425.1萬</p><p>　　4．井筒保護煤柱主、副井井筒保護煤柱在工業(yè)廣場保護煤柱范圍內(nèi)，故只計算東西風井井筒保護煤柱損失量。</p><p>　　表2-3保護煤柱損失量</p><p>　　2.3.3礦井可采儲量</p><p>　　礦井可采儲量

56、是礦井設計的可以采出的儲量，可以按下式計算：</p><p>　　Zk=( Zs –P ) ×C</p><p>　　式中：Zk——礦井可采儲量，Mt；</p><p>　　Zs——礦井設計資源/儲量，Mt ；</p><p>　　P——永久煤柱損失煤量，Mt；</p><p>　　C——采區(qū)采出率，厚煤層不

57、小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85。</p><p>　　則：Zk =（468.4-42.2）×0.8=340.96Mt</p><p>　　礦井儲量匯總見表2-4所示：</p><p>　　表2-4 礦 井 儲 量 匯 總 表</p><p>　　根據(jù)《礦井設計指南》中關于

58、礦井井型與礦井設計的高級儲量比例之規(guī)定，本礦井的儲量符合煤炭設計規(guī)范的要求。</p><p>　　3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限</p><p>　　3.1 礦井工作制度</p><p>　　根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》相關規(guī)定，確定礦井設計年工作日為330天，工作制度采用“三八制”，每天三班作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班檢修備，每班工作8h。</p>

59、;<p>　　礦井每晝夜凈提升時間為16h。</p><p>　　3.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限</p><p>　　3.2.1 確定依據(jù)</p><p>　　《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。</p>&

60、lt;p>　　礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）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

61、應縮小規(guī)模。</p><p>　?。?）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)。</p><p>　?。?）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。</p><p>　　3.2.2 礦井設計生產(chǎn)能力</p><p>　　兗州煤田儲量豐富，煤層賦

62、存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，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。</p><p>　　確定興隆莊煤礦設計生產(chǎn)能力為4.0Mt/a。</p><p>　　3.2.3 礦井服務年限</p><p>　　礦井服務年限必須與井型相適應。</p><p>　　礦井可采儲量Z

63、k、設計生產(chǎn)能力A礦井服務年限T三者之間的關系為礦井服務年限的公式為：</p><p>　　式中：——礦井的服務年限，年； </p><p>　　——礦井的可采儲量，萬噸；</p><p>　　——礦井的設計生產(chǎn)能力，萬噸/年；</p><p>　　——礦井儲量備用系數(shù)，取1.3。</p><p>　　則：=34096

64、/（400×1.3）年=65.6年>60年</p><p>　　符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》要求。</p><p>　　3.2.4 井型校核</p><p>　　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：</p><p><b>　　（1）煤層開采能力</b><

65、/p><p>　　井田內(nèi)3#煤層平均9.00m，為特厚煤層，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，可以布置一個綜采放頂煤工作面保產(chǎn)。</p><p>　?。?）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核</p><p>　　礦井設計為特大型礦井，開拓方式為雙立井單水平開拓，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)順槽膠帶輸送機到大巷膠帶

66、輸送機運到井底煤倉，再經(jīng)主立井提升至地面，運輸能力大，自動化程度高。副立井運輸采用罐籠直接下放物料。同時也能滿足大型設備的下放與提升。大巷輔助運輸采用有軌運輸，運輸能力大，調(diào)度方便靈活。</p><p>　?。?）通風安全條件的校核</p><p>　　礦井瓦斯無爆炸危險性，有煤塵爆炸危險。須采取降塵措施。</p><p>　?。?）礦井的設計生產(chǎn)能力與整個礦井的工

67、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。</p><p>　　表3-1 我國新建各類井型的礦井和第一水平設計服務年限</p><p><b>　　4 井田開拓</b></p><p>　　4.1 井田開拓的基本問題</p><p>　　井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從

68、地面向地下開拓一系列巷道進入媒體，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。</p><p>　　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。</p><p>　?。?）確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及

69、工業(yè)場地的位置。</p><p>　?。?）合理確定開采水平的數(shù)目和位置。</p><p>　?。?）布置大巷及井底車場。</p><p>　?。?）確定礦井開采程序，做好開采水平的接替。</p><p>　?。?）進行礦井開拓延深、深部開拓及技術改造。</p><p>　?。?）合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。&l

70、t;/p><p>　　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：</p><p>　?。?）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。</p><p>　　（2）

71、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)。</p><p>　?。?）合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。</p><p>　?。?）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)。</p><p>　　（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

72、、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。</p><p>　　（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。</p><p>　　4.1.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標</p><p><b>　　1．主井、副井</b></p><p>　　該礦井主要含煤地層為

73、下二疊統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)太原組，煤系和煤層沉積穩(wěn)定，為華北型含煤巖系, 無巖漿侵入，平均厚度310m，全部為第四系沖積層所覆蓋，地形平坦，由東北向西南逐漸降低，坡度極為平緩。地面標高變化于+52m～+44m之間。分析以上特點，發(fā)現(xiàn)不具備平硐開采的條件。只能采用立井或斜井開采。</p><p>　　主、副井井筒位置的選擇：</p><p>　?。?） 井筒沿井田走向方向的有利位置。本井田形狀

74、比較對稱，儲量分布比較均勻，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，可使井田走向的井下運輸工作量減小，通風網(wǎng)路較短，通風阻力較小。</p><p>　?。?） 井筒沿傾斜方向的有利位置。立井開拓時，應沿傾向中部布置，考慮儲量，井筒定于井田傾斜方向的中部略靠下。</p><p>　?。?） 有利于礦井初期開采的井筒位置。</p><p&g

75、t;　?。?） 盡量不壓煤或減少壓煤。</p><p>　?。?） 地質(zhì)及水文條件也必須考慮。</p><p>　?。?） 井口位置應便于布置工業(yè)場地。</p><p>　　經(jīng)后面方案比較及綜合考慮確定主、副井筒位置在井田中央的位置。</p><p><b>　　2．風井</b></p><p>

76、　　本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜煤層，初期將風井布置在井田的中央，后期再在邊界布置邊界風井。</p><p>　　4.1.2工業(yè)場地位置、形狀和面積</p><p>　　工業(yè)場地的選擇應主要考慮以下因素：</p><p>　?。?） 盡量位于儲量中心，使井下有合理的布局；</p><p>　?。?） 占地要少，盡量做到不搬遷村莊；&l

77、t;/p><p>　　（3） 盡量布置在地質(zhì)條件比較好的區(qū)域，同時工業(yè)場地的標高要高于最高洪水位；</p><p>　　（4） 盡量減少工業(yè)場地的壓煤損失。</p><p>　　本礦井設計生產(chǎn)能力為4.0Mt/a，所以取工業(yè)廣場的尺寸為500m×800m的長方形。煤層的平均傾角為6o，工業(yè)廣場的中心處在井田走向和傾向的中央，其中心處埋藏深度為-386m，該處表

78、土層厚度為40m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。</p><p>　　4.1.3 階段劃分和開采水平設置及參數(shù)</p><p>　　1．階段和開采水平設置</p><p>　　根據(jù)井田條件和《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》的有關規(guī)定，本井田劃分為兩個階段。階段內(nèi)采用采區(qū)式準備方式，在井田每翼布置一個生產(chǎn)采取，為減少初期工程量，縮短建井時間，采區(qū)間采用前進式開采

79、順序。</p><p><b>　　上山開采優(yōu)點：</b></p><p>　　（1）上山開采時，煤向下運輸，上山運輸能力大，輸送機的鋪設長度較長，傾角較大時還可采用自溜運輸，運費低；</p><p>　?。?）上山開采時，井下涌水可直接流入井底水倉，排水系統(tǒng)簡單；</p><p>　　（3）上山開采時新鮮風流由進風上山

80、進去采區(qū)，污風經(jīng)回風上山流入回風道，新與污風均向上流動，沿傾斜方向的風路較短；</p><p>　　（4）上山掘進的裝載、運輸、排水等相對簡單，掘進速度速快、效率高、成本相對比較低，沒有跑車事故的安全隱患。</p><p><b>　　上山開采的缺點：</b></p><p>　?。?）從全礦看，上山開采有折返運輸；</p>&l

81、t;p>　?。?）但水平服務年限短，開采水平數(shù)目多，不利于合里集中生產(chǎn)。</p><p><b>　　下山開采的優(yōu)點：</b></p><p>　?。?）下山開才時，向上運輸，無折返運輸，總的運輸工作量較少；</p><p>　　（2）上下山同時開采的優(yōu)點是水平服務年限長，礦井開采水平數(shù)目少；有利于合理集中生產(chǎn)；新建礦井，可減少巷道工程量

82、，縮短建井工期，降低噸煤投資費用。</p><p><b>　　下山開采的缺點：</b></p><p>　　（1）下山開采時，各采區(qū)要解決采區(qū)的排水問題；</p><p>　　（2）下山掘進的裝載、運輸、排水等復雜，掘金速度慢、效率較低、成本高；</p><p>　?。?）下山開采新風由進風下山進入采區(qū)，污風經(jīng)回風下山

83、到回風道，風流在進風下山和回風下山內(nèi)方向相反，采區(qū)范圍內(nèi)沿傾斜方向的風路長，在通風最困難時，約比上山采區(qū)長一倍。</p><p>　　總之下山開采的優(yōu)點主要是充分利用原有開采水平的井巷和設施，，節(jié)省開拓工程量和基建投資，可延長水平服務年限，推遲礦井下一水平延深的期限；上山開采在生產(chǎn)技術上較優(yōu)越。</p><p><b>　　上山開采適用條件：</b></p>

84、;<p>　?。?）開采薄或中厚煤層的單一煤層采區(qū)，采區(qū)服務年限短；</p><p>　?。?）開采只有兩個分層的單一煤層采區(qū)，煤層頂?shù)装鍘r層比較穩(wěn)固，煤質(zhì)在中硬以上，上山不難維護，</p><p>　?。?）煤層群聯(lián)合準備的采區(qū)，下部有維護條件較好的薄及中厚煤層；</p><p>　?。?）為部分煤層服務的，維護期限不長的專用于通風或運煤的上山。&l

85、t;/p><p><b>　　下山開采適用條件：</b></p><p>　?。?）對傾角小于16度的緩斜煤層，瓦斯及水的涌出量不太大，前述下山開采的缺點并不嚴重，而其節(jié)約工程量的優(yōu)點則較突出；</p><p>　?。?）當井田深部受自然條件限制，儲量不多，深部境界不一，設置開采水平有困難或不經(jīng)濟時，可在最終水平以下設一部分下山采區(qū)；</p&

86、gt;<p>　?。?）一些多水平開采的礦井，由于開采強度大，井田走向長度短，水平接替緊張，原有生產(chǎn)水平保證不了礦井產(chǎn)量時，可在街坊鄰里中央部分布置一個或幾個下山采區(qū)，安排一部分生產(chǎn)任務，同時通過采區(qū)下山掘一部分下開采水平的大巷，車場及硐室，以加快下水平的開拓延深。</p><p>　　本設計由于采用綜采放頂煤工藝進行回采，瓦斯涌出量相比分層開采相對要高一些，而且階段斜長相對要長一些。綜合考慮不宜采

87、用下行的通風方式，在以安全為前提綜合考慮決定本設計各階段均采用上山開采。</p><p>　　本設計由于采用綜采放頂煤工藝進行回采，瓦斯涌出量相比分層開采相對要高一些，而且階段斜長相對要長一些。綜合考慮不宜采用下行的通風方式，在以安全為前提綜合考慮決定本設計各階段均采用上山開采。</p><p>　　2．階段和開采水平參數(shù)</p><p>　　（1）各階段設計儲量的

88、計算</p><p>　　Zg=S×M×R×10-4/cosα° 式中：Zg——階段的設計儲量，萬t；</p><p>　　S ——階段井田水平面積， m2；</p><p>　　M——煤層的厚度， 9.00m；</p><p>　　R ——煤的容重，1.35t/m3；</p><p

89、>　　α——為煤層傾角， 6°。</p><p>　　第一階段：Zg= 17608500×9.00×1.35×10-4/cos6°=21512.2萬t</p><p>　　第一階段：Zg= 48782.2—21512.2=27270萬t</p><p>　?。?）各階段可采儲量的計算</p>&l

90、t;p>　　階段可采儲量是礦井設計的該階段的可以采出的儲量，可以按下式計算：</p><p><b>　　Zk=Zg×C </b></p><p>　　式中：Zk——礦井可采儲量，萬t；</p><p>　　Zg——礦井設計儲量，萬t；</p><p>　　C——采區(qū)采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層

91、不小于0.8；薄煤層不小于0.85。</p><p>　　第一階段：Zk =21512.2×0.8=17209.8萬t</p><p>　?。?）第一階段的服務年限</p><p>　　T1=Zk1/（A×K）</p><p>　　式中：T1——階段的服務年限，年； </p><p>　　Zk1——

92、階段的可采儲量，萬噸；</p><p>　　——礦井的設計生產(chǎn)能力，萬噸/年。</p><p>　　則：T1=17209.8/（400×1.3）=33.1年>30年</p><p>　　符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》要求的第一階段的服務年限。</p><p>　　4.1.4 開拓方案及經(jīng)濟技術比較</p><

93、;p>　　井田延伸方案有兩種：立井延伸和斜井開拓。這兩種延伸方案在經(jīng)濟和技術上都是可行的，所以都可以采用。</p><p>　　綜合以上四種情況，提出以下技術上可行的兩種開拓方案：方案一、 立井多水平雙斜井延深（如圖4-1），方案二 、 立井多水平雙立井延深（如圖4-2）。 </p><p>　　方案一 立井多水平雙斜井延深</p><p><

94、b>　　圖4-1</b></p><p>　　方案二 立井多水平雙立井延深</p><p><b>　　圖4-2</b></p><p>　　方案一、立井多水平雙斜井延深</p><p>　　優(yōu)點：立井延伸的適應性強，不受煤層傾角、厚度、深度、和瓦斯及水文等自然條件的限制。立井井筒段，相應的管纜敷

95、設長度短，提升速度快，提升能力大。對輔助提升特別有利。井筒斷面大，能下放外形尺寸較大的材料和設備。井筒支護條件好，且易于維護。井筒通風斷面大，通風阻力小，允許通過的風量大，有利于礦井通風。</p><p>　　缺點：井筒施工技術負責，需用設備多，要求有較高的技術水平，井筒裝備負責，成井速度較慢，開鑿費用較高，基建投資大。另外立井直接延伸比較困難，對生產(chǎn)干擾大。</p><p>　　方案二、

96、立井多水平雙立井延深</p><p>　　優(yōu)點：由于本方案采用膠帶輸送機運送機運輸，可實現(xiàn)二水平煤流到一水平的連續(xù)運輸，運輸能力大，效率高，煤流運輸系統(tǒng)的轉折鏈接靈活，可接受多點來煤。對生產(chǎn)水平過度期的提煤有利，當?shù)V井需增產(chǎn)而要求提升能力加大時，更換或改造帶式輸送機也比較容易，在技術和經(jīng)濟上都十分優(yōu)越。而且斜井延伸施工較容易，對生產(chǎn)干擾較少。開拓的井筒掘進技術和施工設備比較簡單，掘進速度快，精通裝備較簡單，減少了

97、基建費用，延伸工期短有利于水平之間的接續(xù)。煤層傾角較小，涌水量不大，瓦斯含量低，使下山開采的缺點得以減輕。</p><p>　　缺點：副井采用暗斜井延深，輔助運輸提升能力不大、效率不高，斜井井筒長度比立井井筒長，井筒維護費用高。</p><p>　　對以上敘述的兩種方案所需費用粗略估算如表4-1所示: </p><p><b>　　表4-1</b&g

98、t;</p><p>　　根據(jù)以上方案的技術經(jīng)濟比較，經(jīng)濟上：最經(jīng)濟的方案是方案一。技術上：方案二有立井延深施工，技術要求高，施工難度大且對礦井的正常生產(chǎn)有一定的影響；而且開拓延伸費用相對較高，方案一施工技術要求不高，對礦井生產(chǎn)沒有直接影響，但是在后期輔助運輸比較復雜，下方大型設備的能力不大，選擇該方案不利于后期的輔助運輸。根據(jù)本設計的初始條件，經(jīng)過以上技術分析比較，再結合粗略估算費用結果，綜合考慮，最終選擇方案

99、一。</p><p><b>　　參考文獻:</b></p><p>　　[1]杜計平，《采礦學》，徐州：中國礦業(yè)大學，2009。</p><p>　　[2] 國家煤礦安全監(jiān)察局.煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[3] 張榮立，何國偉，李鐸，《采礦工程設計手冊》，北京：煤

100、炭工業(yè)出版社，2003 。</p><p>　　[4]鄭西貴，李學華，《實用采礦Auto CAD 2010教程》，徐州：中國礦業(yè)大學，2010</p><p><b>　　課程設計總結</b></p><p>　　在這次課程設計中，我前前后后在老師指導下改了很多次平面圖，從中理解了如何將理論與實際結合起來，漸漸對以前學的課程有了更深刻的認識，如