畢業(yè)設(shè)計論文晉華宮礦340萬噸新井通風(fēng)設(shè)計含全套CAD圖紙

1、目 錄全套CAD圖紙，聯(lián)系153893706一般設(shè)計部分1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征11.1礦區(qū)概述11.1.1 礦區(qū)位置與交通11.1.2 礦區(qū)地形地貌1河流水系1氣象及地震情況1主要自然災(zāi)害21.2 井田地質(zhì)特征21.2.1 井田地層21.2.2 井田地質(zhì)構(gòu)造情況41.2.3 井田水文地質(zhì)特征51.3 煤層特征51.3.1 含煤性51.3.2 可采煤層特征61.3.3 煤質(zhì)61.3.4 煤層頂?shù)装逄卣?1.3.5 煤層瓦斯含量71.3.6 煤的自燃與爆炸72 井田境界和儲量92.1井田境界及可采儲量9井田境界9礦井可采儲量112.1.3 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限142.2井田開拓16井田開

2、拓的基本問題16礦井基本巷道24大巷運輸設(shè)備選擇332.2.4 礦井提升353 采煤方法及帶區(qū)巷道布置393.1煤層地質(zhì)特征39帶區(qū)位置39帶區(qū)煤層特征39煤層頂?shù)装逄卣?9水文地質(zhì)39地質(zhì)構(gòu)造393.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)39帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定39帶區(qū)巷道布置39帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)41帶區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法42帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率44帶區(qū)車場的形式和線路布置453.3采煤方法45采煤工藝方式45回采巷道布置524 礦井通風(fēng)及安全544.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定54礦井概況、開拓方式及開采方法544.1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求54、礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇55礦井主要通風(fēng)機工作方式選擇564.2.采區(qū)通風(fēng)5

3、7帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求574.2.2 工作面通風(fēng)方式的選擇584.2.3 通風(fēng)構(gòu)筑物594.2.4 采煤工作面所需風(fēng)量的計算604.3掘進(jìn)通風(fēng)614.3.1 掘進(jìn)通風(fēng)方式的選擇62掘進(jìn)工作面需風(fēng)量63掘進(jìn)通風(fēng)設(shè)備的選型644.4礦井所需風(fēng)量68礦井實際需風(fēng)量684.4.2 風(fēng)量分配694.4.3 風(fēng)速驗算694.5礦井通風(fēng)阻力704.6礦井主要通風(fēng)機選型76礦井自然風(fēng)壓76主要風(fēng)機選型774.7礦井反風(fēng)措施及裝置81礦井反風(fēng)的目的意義81反風(fēng)方法及安全可靠性分析814.8概算礦井通風(fēng)費用824.9防止特殊災(zāi)害的安全措施84預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施84粉塵防治844.9.3 預(yù)防井下火災(zāi)的措施85

4、4.9.4 防水措施855 礦井安全技術(shù)措施8651火災(zāi)事故預(yù)防及處理計劃的編制865.1.1事故時期人員撤退路線及搶險人員的措施865.1.2事故告急方法865.1.3事故期間通風(fēng)方法875.1.4處理事故的措施885.1.5參加處理人員的職責(zé)劃分89專題設(shè)計部分保護(hù)層開采煤層透氣性的時空演化規(guī)律的研究921.裂隙煤巖滲流特征921.1單一裂隙滲流特征921.2一組平行裂隙的滲流特征921.3裂隙巖體滲透系數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系922 型煤應(yīng)力與滲透性關(guān)系922.1確定型煤骨料配比922.2型煤透氣性測定923 遠(yuǎn)距離保護(hù)層開采相似模型實驗923.1相似材料模擬基礎(chǔ)理論923.2 試驗區(qū)煤系地層及賦

5、存條件923.3 被保護(hù)層應(yīng)力變化特性923.4非接觸式覆巖移動及變形近景攝影測量923.5保護(hù)層開采覆巖透滲性變化規(guī)律924 煤層變形與透氣性關(guān)系92翻譯部分英文原文92中文譯文92參考文獻(xiàn)92致謝921 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述 礦區(qū)位置與交通 礦區(qū)地形地貌晉華宮大井田位于大同煤田北部，為低山丘陵區(qū)，井田內(nèi)大部為黃土覆蓋，植被稀少，十里河從井田中部通過，支溝呈羽狀分布。井田內(nèi)最高點位于北部為甘莊三角點，標(biāo)高500m，一般標(biāo)高550700m，最大高差250m。一般高差100200m。 1.2 井田地質(zhì)特征 井田地層 井田地質(zhì)構(gòu)造情況1.2.3 井田水文地質(zhì)特征1.3 煤層特征 含

6、煤性井田內(nèi)含煤地層包括侏羅系大同組和石炭系太原組。太原組地層在十里河以北即在本井田內(nèi)云崗至青磁窯一線剝蝕尖滅，以北地區(qū)不賦存。煤層不發(fā)育，多為炭質(zhì)泥巖和薄煤層或煤線，無經(jīng)濟價值。井田內(nèi)主要含煤地層為大同組，共含煤14層，自上而下編號為1、2、3、4、5、5下、6、7、7下、8、8下、9、10、11號，煤層總厚15.40m,含煤地層總厚166.34m,含煤系數(shù)9.3，可采煤層有2、3、4、8、8下、9、10號7層，其中2、3、8、8下、10號為零星可采煤層，4、9號煤為主要可采煤層?？刹擅簩涌偤?4.32m，可采含煤系數(shù)7.0。 大同組含111號14層煤，煤層總厚17.4m，地層總厚166.34

7、m，含煤系數(shù)18.5?？刹擅簩涌偤?5.1m，可采含煤系數(shù)14。 可采煤層特征一、4號煤層位于大同組下部，3.357.65m，平均5.5m。本層屬厚煤層，全井田穩(wěn)定可采，不含或含13層夾石。二、9號煤位于大同組下部，是井田內(nèi)最下一層可采煤層，煤層厚度7.419.72m，平均8.82m不含或含夾石13層，結(jié)構(gòu)簡單中等。本層屬全井田穩(wěn)定的可采煤層?？刹擅簩犹卣饕姳?.1。含煤地層煤號鉆穿點見 煤 點尖滅點合并點見煤點厚度(m)最小最大平 均結(jié)構(gòu)(夾石層數(shù))可采性穩(wěn)定性可采點不可采點小計大同組424232313.357.655.5簡單-中等0-3可采穩(wěn)定92424240.30-4.731.76簡單-

8、中等0-3可采穩(wěn)定可 采 煤 層 特 征 表 表1.1 煤質(zhì)一、物理性質(zhì)（一）物理性質(zhì)井田內(nèi)煤的顏色為黑色、黑褐色。光澤，有時可見弱絲絹光澤。斷口參差狀、見殼狀。內(nèi)生裂隙發(fā)育，外生裂隙不發(fā)育。煤的結(jié)構(gòu)條帶狀最發(fā)育，且以寬條帶狀結(jié)構(gòu)為主，其次為線理狀結(jié)構(gòu)。煤的構(gòu)造多呈層狀，也有塊狀構(gòu)造。煤的硬度小，脆度大。 （二）宏觀煤巖特征宏觀煤巖成分以亮煤、暗煤為主，鏡煤次之，絲炭很少見到。宏觀煤巖類型以半亮煤、半暗煤為主，其次為光亮煤和暗淡煤。（三）微觀煤巖特征井田內(nèi)各煤層顯微組分，有機組分以鏡質(zhì)組最高，其中以均質(zhì)鏡質(zhì)體、基質(zhì)鏡質(zhì)體為主。絲質(zhì)組是煤中的常見組分，以半絲質(zhì)體為主。半鏡質(zhì)組是次要組分，其中以均

9、質(zhì)半鏡質(zhì)體、結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體為主。煤中無機組分以粘土礦物為主，其次是黃鐵礦，少量方解石、菱鐵礦、石英等。粘土礦物呈分散狀、條帶狀、小團塊狀分布于煤中。黃鐵礦呈微粒狀、莓球狀、塊狀或充填狀產(chǎn)出。二、煤類按現(xiàn)行中國煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)(GB575186)，本井田煤的主要分類指標(biāo)為Vdaf(900)、G，輔助指標(biāo)為y。據(jù)此，對本井田煤的煤類劃分結(jié)果，4號煤以JM(焦煤)為主，有少量FM(肥煤)， 9號煤層為JM（焦煤）。 煤層頂?shù)装逄卣?主要可采煤層頂?shù)装鍘r性，一般以泥質(zhì)巖為主，其余為粉砂巖及細(xì)粗粒砂巖。頂?shù)装鍘r石厚度變化較大，一般為110m。 (一)頂板4號煤層頂板，在井田南部巖性為細(xì)粗粒砂巖，其余部分巖性主

10、要為砂質(zhì)泥巖、泥巖,局部為粉砂巖?？箟簭姸葹?1.058.8MPa， 可分為不穩(wěn)定極穩(wěn)定頂板。9號煤層板，巖性主要為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為炭質(zhì)泥巖，抗壓強度為5.037.4MPa，可劃為不穩(wěn)定較穩(wěn)定頂板。9號煤層與上覆8號煤層間距07.90m，平均3.71m，8號煤層的開采會使9號煤層頂板巖石產(chǎn)生采動裂隙，影響其穩(wěn)定性。(二)底板4號、9號煤層底板巖性主要為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖、細(xì)粒砂巖,一般抗壓強度大于10MPa,膨脹率0.050.23,一般厚度大于0.40 m，在巖石水穩(wěn)定性較好時，大部分煤層底板可劃為普通底板。9號煤層底板在受到奧灰水壓影響時，其穩(wěn)定性會受到影響。 煤層瓦斯含量本

11、井田各煤層瓦斯成分以CH4為主，其次為N2、CO2及C2-C8。同一煤層從井田東部向西部隨煤層埋深增加，CH4含量呈增大的趨勢。不同煤層，在同一鉆孔，氣含量垂向變化不很明顯。根據(jù)煤層瓦斯成分百分含量對瓦斯帶分級，井田煤層多處于瓦斯氮氣沼氣帶，局部處于沼氣帶?？刹擅簩油咚购拷y(tǒng)計見表1.2 煤的自燃與爆炸4號煤層具有爆炸性，爆炸指數(shù)一般為：38.6%。4號煤層易自燃，自然發(fā)火期為241天；9號煤層不易自燃。 煤層瓦斯含量統(tǒng)計表 表1.2煤號49CH4含量（ml/g·r）3.50(7)6.02(6)CH4含量（%）44.29(7)62.33(6)CO2含量（%）15.48(7)5.38(

12、6)2 井田境界和儲量2.1井田境界及可采儲量井田境界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：1) 要充分利用自然條件劃分，在可能的條件下，應(yīng)盡量利用地形、地物、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)以及煤層特征等自然條件，以減少煤柱損失，提高資源采出率，充分保護(hù)地面設(shè)施；2) 要有與礦區(qū)開發(fā)強度相適應(yīng)的井田范圍，要保證井田范圍與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)，有足夠的儲量和服務(wù)年限及合理的尺寸；3) 照顧全局，處理好與臨礦的關(guān)系；4) 直線原則，井田的劃分應(yīng)盡量采用直線或折線，有利于礦井的設(shè)計和生產(chǎn)管理工作的開展。一、井田范圍晉華宮大井井田位于大同煤田

13、北部, 邊界范圍由以下表里坐標(biāo)圈定： 井田北為甘莊鄉(xiāng)鎮(zhèn)聯(lián)營煤礦；東界北段為青磁窯逆斷層，東界中段與大同市青磁窯煤礦毗鄰，東界南段為煤層露頭；西界北段、南段與云崗礦相鄰，中段與大同市吳官屯煤礦及云崗石窟保護(hù)煤柱相接；南界與同煤集團忻州窯礦及大同市鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦相鄰。 二、開采界限 井田內(nèi)有可采煤層兩層，即4和9號煤層。9號煤層由于絕大部分處于帶壓開采不安全區(qū)內(nèi)，且含硫量較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，上距4號煤層40m左右。故4號煤層為主采煤層。其它煤層做為后期儲備資源開采，礦井設(shè)計只針對4號煤層。 三、井田尺寸 井田南北走向長度約為4.83 km。井田東西傾斜寬度約為6.14 km。煤層的傾角平均為3°

14、 井田的水平面積按下式計算：S=H *L （2.1）式中： S井田的面積，K； H井田的水平寬度，Km； L井田的平均走向長度，Km。則，井田的水平面積為：S=6.14 *4.83=29.66（K） 四、礦井工業(yè)儲量（一）儲量計算基礎(chǔ)（1）根據(jù)晉華宮井田地質(zhì)勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；（2）依據(jù)生產(chǎn)礦井儲量管理規(guī)程：煤厚，能利用儲量最低可采厚度為0.7 m，暫不能利用儲量厚度為0.6 m；煤的灰份指標(biāo)，能利用儲量灰份最高不大于40%（含40%），暫不能利用儲量灰份最高不大于50%（含50%），超過51%則不計儲量；（3）依據(jù)國務(wù)院過函（1998）5號文件關(guān)于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)

15、有關(guān)問題的批復(fù)內(nèi)容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量；（4）儲量計算厚度：夾矸厚度不大于0.05 m時，與煤分層合并計算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾矸總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；（5）井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法；（6）煤層容重：4號煤層容重為1.40 t/m3；9號煤層容重為1.43 t/m3井田的賦存狀況示意圖 圖2.1（二）井田地質(zhì)勘探井田范圍內(nèi)鉆孔分布，井田內(nèi)西部鉆孔位置較少；東部區(qū)域鉆孔分布比較均勻，勘探詳細(xì)。井田內(nèi)西部邊界附近屬C級儲量；中部及

16、西北部邊界一部分屬于B級儲量；其余區(qū)域為A級儲量，高級儲量占85%，符合煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范要求。煤層最小可采厚度為1.04m。4號煤層最小可采厚度為3.35 m，最大可采厚度為7.65 m，平均厚度為5.5m。（三）工業(yè)儲量計算礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質(zhì)勘探，煤層厚度與質(zhì)量均合乎開采要求，地質(zhì)構(gòu)造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內(nèi)的儲量。礦井工業(yè)儲量一般即A+B+C級儲量。4號煤層工業(yè)儲量計算：據(jù)地質(zhì)勘探情況，將礦體劃分為A、B、C三個塊段，在各塊段范圍內(nèi)，用算術(shù)平均法求得各個塊段的儲量，煤層總儲量即為各塊段儲量之和。各塊段面積為：Sa=16.05Km2；Sb=9.10Km2；S

17、c=4.51 Km2。4號、9號煤層工業(yè)儲量按下式計算：Zg =S *M *R/cos （2.2）式中： Z各塊段儲量，萬t； S各塊段的面積，Km2； M各塊段內(nèi)煤層的厚度，4號煤層平均厚度為5.5 m，9號煤層厚度為8.82 m； R各塊段內(nèi)煤的容重， 4號煤為1.40 t/m3，9號煤層為1.43 t/m3；各塊段內(nèi)煤層的傾角，A段取2.5°，B段取3.5°，C段取3.5°。A塊段儲量：Za4= 16.05*5.5*1.40/cos2.5°=12483.33（萬t）Za9= 16.05*8.82*1.43/cos2.5°=20262.50

18、（萬t）B塊段儲量：Zb4= 9.10*5.5*1.40/cos3.5°=7077.78 (萬t) Zb9= 9.10*8.82*1.43/cos3.5°=11498.91（萬t）C塊段儲量：Zc4= 4.51*5.5*1.40/cos3.5°=3507.78（萬t）Zc9= 4.51*8.82*1.43/cos3.5°=5698.91（萬t）則：4號煤層工業(yè)儲量為：Zg4= Za4+ Zb4+ Zc4 =23068.89（萬t)9號煤層工業(yè)儲量為：Zg9= Za9+ Zb9+ Zc9 =37460.32（萬t）礦井工業(yè)儲量為：Zg= Zg4+ Zg9=

19、60528.21（萬t）礦井可采儲量一、井田安全煤柱（一）安全煤柱留設(shè)原則（1）工業(yè)場地、井筒留保護(hù)煤柱，對較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱；（2）各類保護(hù)煤柱按垂直斷面法或垂直法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱，巖層移動角為75°，表土層移動角為45°；（3）維護(hù)帶寬度：風(fēng)井場地20 m，村莊10 m，其他15 m；（4）斷層保護(hù)煤柱留舍的原則：落差大于50 m的斷層，兩側(cè)各留50 m的煤柱；落差大于20 m不大于50 m的斷層，兩側(cè)各留30 m煤柱；落差大于10 m不大于20 m的斷層，兩側(cè)各留20 m煤柱；落差小于10 m的斷層不留設(shè)斷層

20、煤柱；（5）井田境界煤柱寬度為20 m；（6）工業(yè)場地占地面積，根據(jù)煤礦設(shè)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)場地占地面積見表2-1。（二）礦井永久保護(hù)煤柱損失量各類永久煤柱包括井田邊界保護(hù)煤柱、斷層保護(hù)煤柱、工業(yè)廣場保護(hù)煤柱、風(fēng)井保護(hù)煤柱。 （1）井田邊界保護(hù)煤柱井田南部以大斷層為邊界；東、北部按規(guī)定井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè)20 m寬。Pi=L*b *M *R/cos （2.4）式中： P井田邊界保護(hù)煤柱煤量，萬t；L邊界長度，（北部+東部取l=9.60 Km）；b邊界寬度，（北部、東部取b=20 m） M煤層平均厚度，4號煤層平均厚度為5.5 m；9號煤層平均厚度為8.82 m；R

21、煤的平均容重，4號煤為1.40 t/m3；9號煤為1.43t/m3；煤層平均傾角，取3°。則：P4（北、東）=9.60*20*5.5*1.40/cos3°= 149.33 (萬t)P9（北、東）=9.60*20*8.82*1.43/cos3°=242.49(萬t)P4（西）=767.53*5.5*1.40/cos3°= 596.97 (萬t)P9（西）=767.53*8.82*1.43/cos3°= 969.38(萬t)P4（南）=606.28*5.5*1.40/cos3°= 471.55 (萬t)P9（南）=606.28*8.82*

22、1.43/cos3°= 765.73(萬t)井田邊界保護(hù)煤柱損失量為：P4= 1217.85(萬t)P9=1977.60(萬t)P= P4+ P9=3195.45(萬t)（2）工業(yè)場地保護(hù)煤柱工業(yè)場地按II級保護(hù)留設(shè)維護(hù)帶寬度15 m，工業(yè)場地面積由表2.1確定，取34公頃。工業(yè)場地的布置應(yīng)結(jié)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。工業(yè)場地占地面積指標(biāo)表 表2.1 井型（萬t）占地面積指標(biāo)（公頃/10萬t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8本礦井工業(yè)場地的面積為34公頃，由于長方形便于布置地面建筑，所以初步設(shè)定工業(yè)廣場

23、為長方形，即長方形長邊為680 m，短邊為500 m。用作圖法求出工業(yè)廣場保護(hù)煤柱量。本礦井地質(zhì)條件及沖擊層和基巖移動角見表2.2所示。礦井地質(zhì)條件及沖擊層和巖層移動角 表2.2 煤層傾角煤層厚度沖積層厚度°mm°°°°35.55345757575由此根據(jù)上述已知條件，畫出如圖2.2所示的工業(yè)廣場保護(hù)煤柱的尺寸，并由圖可得出保護(hù)煤柱的尺寸為：Si=梯形面積=(上寬+下寬)*高/（2*cos3°）S4=(790.28+812.43)*701.93/（2*cos3°）=563267.05 m2S9=(836.02+855.96)

24、*746.49/（2*cos3°）=632389.74 m2則，工業(yè)廣場的煤柱量為：Zi=S *M *R （2.5）式中： Zi工業(yè)廣場煤柱量，萬t； S工業(yè)廣場面積，m2； M煤層厚度，4號煤層平均厚度為5.5 m和9號煤層平均厚度為8.82 m； R煤的容重，4號煤為1.40t/m3和9號煤為1.43 t/m3。則，Z4= 563267.05*5.5*1.40= 433.71(萬t)Z9= 632389.74*8.82*1.43=797.61(萬t)工業(yè)場地保護(hù)煤柱損失量為Z= Z4+ Z9= 1231.32(萬t)工業(yè)廣場保護(hù)煤柱留設(shè)圖 圖2.2 （3）井筒保護(hù)煤柱主、副井井筒

25、以及風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱均在工業(yè)廣場保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，故井筒保護(hù)煤柱損失量為0。各種保護(hù)煤柱損失量見表2.3所示。保護(hù)煤柱損失量表 表2.3煤柱類型儲量（萬t）4號煤層9號煤層合 計井田邊界保護(hù)煤柱1217.851977.603195.45工業(yè)廣場保護(hù)煤柱433.71797.611231.32村莊保護(hù)煤柱859.321904.502763.82井筒保護(hù)煤柱000合 計2510.884679.717190.59二、礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設(shè)計的可以采出的儲量，可以按下式計算：Zk=(Zg P )*C （2.6）式中： Zk礦井可采儲量，萬t；Zg礦井工業(yè)儲量，萬t；P永久煤柱損失煤量，萬t；C采

26、區(qū)采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85。則，礦井的設(shè)計可采儲量為：ZK4=（23068.89-2510.88）*0.75=15418.51（萬t）ZK9=（37460.32-4679.71）*0.75=24585.46（萬t）ZK= ZK4+ ZK9=40003.97（萬t）礦井儲量匯總見表2.4所示。礦井儲量匯總表 表2.4 煤層工業(yè)儲量（萬t）高級儲量率（%）永久煤柱損失（萬t）礦井設(shè)計儲量（萬t）設(shè)計可采儲量（萬t）423068.89852510.8818246.3515418.51937460.32854679.7132780.6124585.46合

27、計60529.217190.5951026.9640003.97根據(jù)礦井設(shè)計指南中關(guān)于礦井井型與礦井設(shè)計的高級儲量比例之規(guī)定，本礦井的儲量符合煤炭設(shè)計規(guī)范的要求。 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限一、礦井工作制度根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范相關(guān)規(guī)定，確定礦井設(shè)計年工作日為330 d，工作制度采用“三八制”，每天三班作業(yè)，其中兩班生產(chǎn)，一班檢修，每班工作8 h。礦井每晝夜凈提升時間16h。二、礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限（一）確定依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第條規(guī)定：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)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)化確定。礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：（1

28、）資源情況煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井；煤田地質(zhì)條件復(fù)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、交通、用戶、供電、供水、建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模，否則應(yīng)縮小規(guī)模；（3）國家需求對國家煤炭需求量的預(yù)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(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。（二）礦井設(shè)計生產(chǎn)能力晉華宮礦井田儲量豐富、煤層賦存穩(wěn)定、頂?shù)装鍡l件好、斷層褶皺少，傾角小、厚度變化不大、開采條件簡單、技術(shù)準(zhǔn)備先進(jìn)、經(jīng)濟效益好、煤質(zhì)為優(yōu)質(zhì)焦煤、交通運輸便利、市場

29、需求量大，易建大型礦井。由此，確定晉華宮礦設(shè)計生產(chǎn)能力3.4 Mt/a。（三）礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。礦井服務(wù)年限的計算公式為： T=Zk /A *K （2.7）式中： T礦井的服務(wù)年限，a；Zk礦井的設(shè)計可采儲量，萬t；A礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，萬t/a。K礦井儲量備用系數(shù)，取K=1.3；則，礦井的服務(wù)年限為：T=40003.97/340*1.3=90a4號煤層的服務(wù)年限為：T4=15418.51/340*1.3=34 a服務(wù)年限均符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。（四）井型校核按礦井的實際、煤層開采能力、輔助生產(chǎn)能力、儲量條件及安全條件等因素對井型進(jìn)行校核。（1）煤層開采能力

30、井田內(nèi)4號煤層平均厚度為5.5m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大?？梢圆贾脙蓚€綜采工作面保產(chǎn)，現(xiàn)采用一次采全高技術(shù)開采。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設(shè)計為大型礦井，井田采用主斜、副立綜合開拓，主斜井裝備一條大傾角強力帶式輸送機，設(shè)膠帶檢修道，擔(dān)負(fù)全礦的煤炭提升任務(wù)和大型設(shè)備、長材料的下放任務(wù)。副立井裝備一對1.5t固定箱式礦車雙層四車罐籠，擔(dān)負(fù)礦井矸石、材料設(shè)備和人員等提升任務(wù)。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉，再經(jīng)主斜井強力帶式輸送機提升至地面，運輸能力大，自動化程度高。大巷輔助運輸采用無軌膠輪車運輸。（3）通風(fēng)安全條件的校核礦井有煤塵爆炸危險性，瓦斯涌出量

31、小，屬低瓦斯礦井。礦井初期采用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)，主斜井、副立井進(jìn)風(fēng)，中央回風(fēng)立井回風(fēng)；后期采用分區(qū)式通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)方式均采用機械抽出式?？梢詽M足通風(fēng)要求（4）礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求。我國各類井型的礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限見表2.5。我國各類井型的礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限 表2.5礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（萬t/a）礦井設(shè)計服務(wù)年限（a）第一開采水平服務(wù)年限（a）煤層傾角25°煤層傾角25°45°煤層傾角45°600及以上80403005006070303512024050602530

32、2025152045904050202515201015930各省自定2.2井田開拓井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進(jìn)入煤體，建立礦井提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其互相聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術(shù)可行的幾種開拓方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較，才能確定。井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需要認(rèn)真研究。（1）確定井筒的形式、數(shù)量和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置；（2）合理確定開采水平的數(shù)目和位置；（3）布置大巷及井底車場；（4）確定礦井開采程序，做好開采

33、水平的接替；（5）進(jìn)行礦井開拓延伸、深部開拓及技術(shù)改造；（6）合理確定礦井通風(fēng)、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(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的開拓方案。在解決開拓問題時，應(yīng)遵循下列幾個原則：（1）貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)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(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)；（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(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的

34、生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)；（5）要適應(yīng)當(dāng)前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、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(yīng)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。井筒（一）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(fù)雜。（1）平硐開拓受地形埋藏條件的限制，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)廣場和引進(jìn)鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類型井型水平服務(wù)年限的要求。（2）斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡單，

35、掘進(jìn)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，不易受礦井底板含水層的威脅；主提升膠帶輸送機有相當(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，人員可迅速從井筒撤離。缺點是：斜井井筒長、輔助提升能力小、提升深度有限、通風(fēng)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(shù)復(fù)雜。（3）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，可滿足瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井

36、需風(fēng)量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當(dāng)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(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)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(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。本礦井煤層傾角小，平均傾角為3o，為近水平煤層；表土層薄，無流沙層；水文地質(zhì)情況比較簡單，涌水量小，因此可采用斜井開拓或立井開拓。經(jīng)后面方案比較確定井筒形式為主斜副立綜合式。（二）井筒位置的確定井筒位置的確定原則：有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平；有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少；有利于首采區(qū)布置在井

37、筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；井田兩翼儲量基本平衡；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；工業(yè)廣場應(yīng)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。工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤；距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。由于井田東部邊界附近有公路及鐵路通過，井筒位于井田東部邊界可以減少地面運輸距離及設(shè)備等費用；主采4號煤層在井田東部埋深最淺，井筒位于井田東部邊界井筒短，基建費用少，壓煤少，故為便于地面運輸及工業(yè)廣場布置，主井井筒位置布置方案可以選擇在井田東部邊界附近。經(jīng)后面方案確定主、副、風(fēng)井井筒位置均布置

38、在井田東部邊界。二、工業(yè)場地的位置 工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田東部邊界附近。工業(yè)場地的形狀和面積：根據(jù)表2.1工業(yè)場地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場地的占地面積為34公頃，形狀為矩形，長邊平行于井田走向，長為680 m，寬為500 m。三、開采水平的確定及帶區(qū)劃分井田主采煤層為4號煤層。9號煤層由于含硫量高，埋深較深，近期暫不開采，后期根據(jù)需要可延伸井筒方式開采。本設(shè)計只針對4號煤層。4號煤層傾角平緩，平均傾角為3o，為近水平煤層，故設(shè)計為單水平開采。水平標(biāo)高為+345 m，帶區(qū)式開采。4號煤層生產(chǎn)能力：設(shè)計可采儲量為15418.51萬t，服務(wù)年限為34a。四、主要開拓巷道 4

39、號煤層平均厚度為5.5 m，賦存穩(wěn)定，底板起伏不大，為近水平煤層，煤層厚度變化不大，且煤質(zhì)硬度較大。考慮到礦井服務(wù)年限較長，為便于在巷道后期維護(hù)，故礦井開拓大巷布置在煤層底板巖層中，大巷間距40 m。布置一條主運輸大巷，一條輔助運輸大巷和一條回風(fēng)大巷，共三條。大巷位于井田中央，沿傾向布置，巷道坡度隨煤層而起伏，一般2o-3o，主運輸大巷上倉段局部15o。五、方案比較井田內(nèi)有可采煤層兩層，即4號、9號煤層。9號煤層由于絕大部分處于帶壓開采不安全區(qū)內(nèi)，且含硫量較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，上距4號煤層達(dá)40m左右。故4號煤層為主采煤層。其它煤層做為后期儲備資源開采。綜合以上因素，本設(shè)計開拓方案主要考慮第一水平

40、，第二水平暫不考慮。（一）提出方案根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種技術(shù)可行的開拓方案，分述如下：方案一：立井單水平開拓（井筒位于井田中央）主、副井筒均為立井，布置于井田的中央，只設(shè)一個水平。輔助運輸采用無軌膠輪車，大巷布置在底板巖層中，沿煤層底板掘進(jìn)。如圖2.4。方案二：斜井單水平開拓（井筒位于井田東部邊界）主、副井井筒均為斜井開拓，布置在井田東部邊界，大巷布置在巖層中，沿煤層底板掘進(jìn)。如圖2.5。方案三：主斜副立單水平開拓（井筒位于井田中央）斜井提煤運輸能力大，立井輔助運輸能力大，為此提出主井采用斜井開拓，副井采用立井開拓，布置在井田中央，大巷布置在巖層中，沿煤層底板掘進(jìn)。如圖2.6。方案四：主

41、斜副立單水平開拓（井筒位于井田東部邊界）斜井提煤運輸能力大，立井輔助運輸能力大，為此提出主井采用斜井開拓，副井采用立井開拓，布置在井田東部邊界，大巷布置在巖層中，沿煤層底板掘進(jìn)。如圖2.7。（二）技術(shù)比較以上所提出四個方案大巷布置及水平數(shù)目均相同，區(qū)別在于井筒開拓方式的不同和井筒形式的不同，及部分基建、生產(chǎn)費用不同。方案一、二、三井筒形式不同。方案一主副井均為立井，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。主要缺點是井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備較多，要求有較高的技術(shù)水平，掘進(jìn)速度慢，基建投資大。方案二主副井均為斜井，斜井的運輸能力比立井大，有相當(dāng)大的運輸提升能力，可滿足特大型

42、礦井的需要；斜井井筒也可作為安全出口，井下一旦發(fā)生事故，人員也可從主斜井迅速撤離。方案三主斜副立綜合式，如上所述，斜井開拓具有許多優(yōu)點，大型斜井以膠帶斜井做主井，在技術(shù)上經(jīng)濟上均很優(yōu)越，但副斜井的輔助提升比較困難，通風(fēng)也不利（特別是開采深部煤層時，斜井分段提升輔助環(huán)節(jié)多，能力??；而且通風(fēng)線路長、阻力大、風(fēng)量小，不能滿足生產(chǎn)要求）而立井作為副井能彌補這方面的不足。井田內(nèi)4號煤層埋深淺、厚度大、傾角小、賦存穩(wěn)定，涌水量小，立井的優(yōu)點不突出，而斜井的提升能力大的特點很適合3.4 Mt/a的大型礦井的需要；經(jīng)過以上技術(shù)分析、比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果（見表2.6），在方案一、二、三中選擇方案三：主斜

43、副立單水平開拓。方案三、四井筒位置的不同。方案三井筒位于井田的中央，井下運輸距離短，但地面運輸費用相對較高；井田中央煤層距地表距離大，井筒長，基建費用多；方案四由于井田東部邊界有公路及鐵路通過，以減少地面運輸距離及設(shè)備等費用，主采4號煤層在井田東部埋深最淺，井筒短，基建費用少；井筒位于井田東部邊界壓煤少，還可以利用部分井田邊界保護(hù)煤柱，減少部分壓煤；經(jīng)以上技術(shù)分析、比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果（見表2.6），在方案二、四中選擇方案四：主斜副立單水平開拓（井筒位于井田東部邊界）。立井單水平開拓 圖2.4斜井單水平開拓 圖2.5主斜副立單水平開拓 圖2.6主斜副立單水平開拓 圖2.7各方案粗略估算

44、費用表 表2.6 單位：萬元基建費用/萬元方案一 立井單水平開拓(中央)方案二 斜井單水平開拓（邊界）主井開鑿370*0.83=307.1主井開鑿680*0.455=309.4副井開鑿370*1.067=394.79副井開鑿650*0.595=386.75井底車場1200*0.14819*1.05=186.72井底車場1200*0.14819*1.05=186.72小計888.61小計882.87生產(chǎn)費用/萬元立井提升1.2*15418.51*0.37*0.92=6298.15斜井提升1.2*15418.51*0.68*0.32=4026.08排水200*24*365*34*0.178*10-

45、4=1091.50排水200*24*365*34*0.12*10-4=735.84大巷主運輸1.2*1.46*6842.38*0.088*1.97=2078.21大巷主運輸1.2*2.62*15418.51*0.088* 0.91=3445.43地面運輸15418.51*100=154.18地面運輸15418.51*30=46.25小計9622.04小計8253.6合計費用10510.65費用9136.47百分率116%百分率100%基建費用/萬元方案三主斜副立單水平開拓（中央）方案四 主斜副立單水平開拓（邊界）主井開鑿1230*0.455=559.65主井開鑿680*0.455=309.4副

46、井開鑿370*1.067=394.79副井開鑿250*1.067=266.75井底車場1200*0.14819*1.05=186.72井底車場1200*0.14819*1.05=186.72小計1141.16小計762.87生產(chǎn)費用/萬元斜井提升1.2*15418.51*1.23*0.32=7282.47斜井提升1.2*15418.51*0.68*0.32=4026.08排水200*24*365*34*0.16*10-4=981.12排水200*24*365*34*0.08*10-4=490.56大巷主運輸1.2*1.46*6842.38*0.088*1.97=2078.21大巷主運輸1.2*

47、2.62*15418.51*0.088* 0.91=3445.43地面運輸15418.51*100=154.18地面運輸15418.51*30=46.25小計9659.77小計7550.4合計費用10800.93費用8313.27百分率124%百分率96%填表說明：基建費用計算： 主井開鑿根據(jù)設(shè)計及地質(zhì)條件從煤炭建設(shè)井巷工程概算定額（99基價）（以下簡稱井巷定額）中可查出各部分單價，其中立井、斜井井筒按基巖段考慮。方案一立井單價為：根據(jù)井筒凈直徑D=6.5m，支護(hù)形式=混凝土，煤巖類別=中硬巖，支護(hù)厚度(mm)= 500等條件，從井巷定額中查得：定額編號=323的基價為82834元/10m方案

48、一立井基建費用為370m×0.83萬元/（10m）=307.1萬元。方案二主斜井單價為：根據(jù)斜井井筒噴射混凝土支護(hù)，掘進(jìn)斷面(m)<18，支護(hù)形式=噴射混凝土，煤巖類別=中硬巖，支護(hù)厚度(mm)=100等條件，從井巷定額中查得：的基價為45500元/10m方案二主斜井基建費用為680m×0.45500萬元/（10m）=309.4萬元。 副井開鑿方案一副立井單價為：根據(jù)井筒凈直徑D=7.5m，支護(hù)形式=混凝土，煤巖類別=中硬巖，支護(hù)厚度(mm)= 600等條件，從井巷定額中查得：定額編號=341的基價為106747元/10m方案一副立井基建費用為370m×1.

49、067萬元/（10m）=394.79萬元。方案二副斜井單價為：根據(jù)斜井井筒噴射混凝土支護(hù)，掘進(jìn)斷面(m)<25，支護(hù)形式=噴射混凝土，煤巖類別=中硬巖，支護(hù)厚度(mm)=100等條件，從井巷定額中查得：基價為59500元/10m方案二副斜井基建費用為650m×0.59500萬元/（10m）=386.75萬元。 井底車場由于本礦井服務(wù)年限長，所以大巷、井底車場都布置在巖巷中。井底車場長度為1200m，平均掘進(jìn)斷面18m2，支護(hù)厚度=100mm，再考慮5%的系數(shù)，。在平硐及平巷噴射混凝土支護(hù)中查得：定額編號5611基價14819元/10m，方案一井底車場費用為1200m×

50、0.14819萬元/（10m）×1.05=186.72萬元（1.05為考慮5%的系數(shù)）。生產(chǎn)費用計算： 立井提升方案一立井提升費用為：1.2×15418.51×0.37×0.926298.15萬元。其中1.2為提升系數(shù)，15418.51為礦井4號煤層可采儲量（萬噸），0.37為提升高度（KM），0.92為提升單價。方案二斜井提升費用為：1.2×15418.51×0.68×0.324026.08萬元。其中0.68為提升長度（KM），0.32為提升單價。 排水方案一由立井排水，費用為：200×24×365&#

51、215;34×0.178×10-4萬元。其中200為礦井的最大涌水量（200m3/h），24（小時）×365（天）×34（年，服務(wù)年限），0.178礦井排水單價（0.178元/噸）方案二由斜井排水，費用為：200×24×365×34×0.12×10-4萬元。其中0.12礦井排水單價（0.12元/噸） 大巷主運輸方案一大巷運輸費用為：1.2×1.6×6842.38×0.088×1.97。其中1.2為運輸系數(shù)，1.6為礦井的平均運輸距離（Km），10457為礦井可采儲量

52、之半（萬t），0.088為運輸單價（元/t.km），1.97為礦井估算的運輸煤量比例。方案二大巷運輸費用為：1.2*2.62*15418.51*0.088* 0.91。其中2.62為礦井的平均運輸距離（Km），15418.51為礦井可采儲量（萬t），0.91為礦井估算的運輸煤量比例。 費用/萬元：基建費用和生產(chǎn)費用之和。 百分率：以方案二為100%，則方案一為：9622.04/8253.60=116%（三）經(jīng)濟比較第二、四方案有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、生產(chǎn)經(jīng)營費、基建費和經(jīng)濟比較結(jié)果，分別計算匯總于下表中：見表2.7、見表2.8、見表2.9、見表2.10見表2.11。 建井工程量 表2.7 單位：m初期方案二 雙斜井單水平開拓（邊界）方案四主斜副立單水平開拓（邊界）副井井筒650副井井筒250井底車場1200井底車場1200主井井筒680主井井筒680 生產(chǎn)經(jīng)營工程量 表2.8 單位：萬元項目方案二 雙斜井單水平開拓項目方案四 主斜副立單水平開拓運