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1、目录一般部分1 矿井概况及井田地质特征11.1矿井概况11.1.1地理位置与交通11.1.2地形地貌11.1.3主要河流11.2井田地质特征21.2.1井田地形及勘探程度21.2.2井田煤系地层概述及地质综合柱状21.2.3褶皱构造及断裂构造21.2.4岩浆入侵及其对煤层的影响21.2.5井田的水文地质特征31.3煤层特征31.3.1煤层埋藏条件31.3.2煤的特征31.3.3其它开采技术条件41.4 本章小结62 井田境界及储量82.1 井田境界82.1.1井田边界82.1.2井田边界的特征82.2矿井工业储量82.2.1井田勘探类型、钻孔及勘探分布82.2.2工业储量计算82.3矿井可采储
2、量82.3.1井田内各保护煤柱92.3.2矿井可采储量102.4 本章小结123 矿井工作制度和设计生产能力133.1 矿井工作制度133.2矿井设计生产能力及服务年限133.2.1确定矿井的年生产能力的依据133.2.2矿井设计年生产能力133.2.3矿井服务年限133.2.4井型校核143.3 本章小结154 井田开拓164.1井田开拓的基本问题164.1.1确定井硐形式、数目、位置及坐标164.1.2确定工业广场位置184.1.3开采水平和阶段高度的确定184.2阶段运输大巷位置的选择194.3井田开拓方案的确定194.3 矿井基本巷道254.3.1 井筒254.3.2井底车场304.4
3、 主要开拓巷道364.4.1 开拓巷道布置方式374.4.2 轨道大巷384.4.3 运输大巷414.4.4 回风大巷414.5 本章小结425 带区巷道布置445.1 煤层地质特征445.1.1 煤层赋存特征445.1.2 煤层物理特征445.1.3 煤层工业特征455.1.4 煤层瓦斯及煤尘特征465.2 带区巷道布置及生产系统475.2.1 仰斜开采和俯斜开采475.2.2 工作面布置方式的确定475.2.3 倾斜条带长度的确定475.2.4 确定工作面长度485.2.5 带区之间的接替方式485.2.6 带区巷道布置485.2.7 带区主要硐室布置505.2.8 带区运输、通风生产系统
4、的确定535.3 带区车场设计545.4 带区采掘计划545.4.1 带区主要巷道参数的确定545.4.2 确定带区生产能力555.4.3 计算带区回采率565.5 本章小结566 采煤方法576.1 采煤方法和回采工艺576.1.1 采煤方法的选择576.1.2 工作面回采工艺及设备选型596.1.3端头支护及超前支护方式636.1.4 回采工艺646.1.5 各工艺过程注意事项656.1.6 采煤工作面正规循环作业676.2 回采巷道布置706.2.1 回采巷道布置方式706.2.2 回采巷道断面选择及其掘进方式716.2.3 掘进工作面主要设备736.3 本章小结747井下运输757.1
5、 矿井生产及地质条件757.2 矿井运输系统757.2.1 运输方式757.2.2 运输系统757.3 井下主要运输设备选型验算767.3.1胶带输送机选型验算767.4主要运输大巷运输设备选型与验算807.5 辅助运输大巷设备817.5.1 设备选型依据817.5.2 井下辅助运输设备选型817.5.3 列车组成计算817.6 本章小结828 矿井提升838.1 概述838.2 主副井提升838.2.1 设计依据838.2.2 主副井提升838.3 提升钢丝绳的选择计算858.3.1 提升钢丝绳的选择858.3.2 钢丝绳的验算878.4 提升机的选择888.4.1 摩擦轮的直径确定888.
6、4.2 提升机强度校验888.5 提升电动机选择888.6 提升机与井筒的相对位置898.6.1 塔式摩擦提升机的井塔高度898.6.2 有导向轮式钢丝绳对摩擦轮的围包角898.6.3 尾绳环高度908.7 本章小结909 矿井通风与安全929.1 矿井通风系统选择929.1.1 矿井概况929.1.2 矿井通风系统的基本要求929.1.3 矿井通风类型的确定939.1.4 设计服务范围的确定949.1.5 主要通风机的工作方法949.1.6回采工作面通风类型的确定959.2 全矿所需风量的计算及其分配969.2.1 采煤工作面所需风量的计算969.2.2 掘进工作面所需风量989.2.3 硐
7、室所需风量999.2.4 其它巷道硐室所需风量1009.2.5 矿井总风量计算1009.2.6 风量分配1009.3矿井通风阻力计算1019.3.1 矿井通风的两种路线阻力路线1029.3.2 矿井通风摩擦阻力计算1039.3.3 两个时期的矿井总风阻和总等积孔1049.4矿井通风设备的选择1069.4.1 选择主要通风机1069.4.2 电动机选型1089.5矿井灾害防治1099.5.1 井下防尘1099.5.2 瓦斯的预防必1099.5.3 火灾的预防1109.5.4 水灾的预防1109.6 本章小结11010 设计矿井基本技术经济指标11110.1 本章小结111参考文献112专题部分锚
8、杆支护理论现状及发展趋势探讨1131.国外锚杆支护理论1141.1.悬吊理论11141.2.组合梁理论21141.3.组合拱理论1151.4.最大水平应力理论31162.国内锚杆支护理论研究发展概况1162.1.全长锚固中性点理论41162.2.松动圈理论51172.2.1.小松动圈围岩状态1172.2.2.中松动圈围岩状态1172.2.3.大松动圈围岩状态1182.3.围岩强度强化理论61182.4.锚固力与围岩变形量关系理论71192.5.锚固平衡拱理论81193 我国锚杆支护技术发展中出现的问题1193.1 对锚杆支护机理的认识亟待提高1193.2 锚杆与锚固剂的产品质量不过关，锚杆机具
9、不配套1193.3 锚杆机具不配套1203.4 锚杆监测仪器与监测技术需要提高1203.5锚杆检测标准需要修改和完善1203.6.锚杆支护设计的片面性1204.锚杆支护理论发展趋势1215 对我国锚杆支护技术发展的展望1215.1进一步完善锚杆支护理论和技术1215.2 发展掘锚新机具1215.3 锚杆支护监测技术及设计方法的研究1226 结束语122参考文献122致 谢1241 矿井概况及井田地质特征1.1矿井概况1.1.1地理位置与交通林南仓井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。南北长约5.4km，东西宽约3.5km，勘探面积约17km2，
10、生产能力为1.5Mt/a。图1-1林南仓五矿交通位置矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为：东经11617301162521，北纬335352340035，交通位置如图1-1。1.1.2地形地貌林南仓井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高在+31+35m之间，相对高差23m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为30m左右。工业广场标高+35m。1.1.3主要河流林南仓井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区最北部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水
11、位标高+30.39m，最大流量384m3/s（1963年8月9日），年平均流量一般为12m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。本区地处中纬34附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温14.3 ，日最高气温41.5，日最低气温为-23.4。年平均降水量962.9，年最大降水量1518.6，年最小降水量556.2mm。大气降水量多集中在78月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸发量1808.9mm。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于6度。1.2井田地质特征1.2.1井田地形及勘探程度伏背斜的一部分，总体为一向西偏南的单斜构造，倾角平缓，
12、一般为4.3 9.7。井田内大部分区段发育有宽缓褶曲，局部地层走向和倾向有波状起伏现象。本井田累计完成钻孔335个，进尺191546.11米，其中本队施工钻孔305个，外单位施工钻孔30个，精查钻孔119个，综合验收评级结果甲级87个，占73.1%，乙级28个，占23.5%，丙级4个，占3.4% 。全井田共穿煤层729层次，见煤点质量评级结果，甲级249个，占34.2%，乙级479个，占65.7%，丙级1个，占0.1% 。打薄打丢的煤层均经测井补救合格。本井田的勘探类型为二类（偏简单）二型。依据规范规定的工业指标及同设计部门的水平划分方案，选择块段法计算储量。1.2.2井田煤系地层概述及地质综
13、合柱状本井田含煤地层自下而上依次为上石炭统太原组，下二叠统山西组，下石盒子组及上二叠统上石盒子组，如图1-2。1.2.3褶皱构造及断裂构造井田内褶皱构造均属褶幅不大的隆起和凹陷。主要有：蒋阁向斜（短轴向斜）、马岗背斜（短轴背斜）、城郊向斜，其位于永城县城东关及城厢乡之东，马岗背斜之西总体走向近南北，两翼倾角10左右，呈构造盆地状。此外还有F14、F5两个断层，F14断层位于井田边界，控制长度约4.3km，走向北东80左右，倾向北倾角70，为一北盘下降的正断层，中断落差较大约65m。F5断层位于井田东部，控制长度约5km，北端延出井田外趋于消失，走向北北东15左右，倾向南东东，倾角80，为一东盘
14、下降的正断层。总之，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧。北部由于受小褶曲的影响，呈波状起伏，走向变化较大。地层产状总趋势向南西西方向倾斜，地层倾角一般在4.39.7,个别地段（东南部蒋阁向斜一带）达2030。褶皱和断裂构造呈北北东向和近东西展布。 1.2.4岩浆入侵及其对煤层的影响本井田的岩浆岩与邻区相比，虽然种类不多，平均分布范围不大，但在岩体所及范围内的煤层煤质都有一定影响。当岩浆岩进入煤系地层时，常会沿着较松软的煤层侵入，使煤层遭受不同程度的影响，对于本井田的主要可采
15、煤层二2煤层影响不大，煤层基本上都可采。晚古生代中基性岩浆岩活动比较强烈，并对煤层有一定的破坏作用。1.2.5井田的水文地质特征新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性又弱，与基岩之间有平均厚44.29m的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但由于井田内砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。太原组上段灰岩是开采二2煤层的间接充水含水层，二2煤底板下距K3（L11灰岩，平均厚1.64m）平均距离50m，距L8灰岩（平均厚10.49m）平均距离80m，L8上距L11一般平
16、均在30m左右，其间又有泥岩，砂质泥岩相隔，基本无水力联系，因此，如不受断裂构造影响，正常情况下不会造成突水。井田断层富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情况下不会发生大导水威胁。综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单元，开采煤层远离地表水体，无流水影响，间接充水岩层“灰岩”虽然单位涌水量较大，局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远离断层，一般是不会突水的，本矿井水文地质，工程地质条件属中等类型。矿井正常涌水量180m3/h，考虑上段灰岩突水，最大涌水量为200m3/h，目前矿井涌水量为100m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件本井田的主
17、要含煤地层有下二叠统山西组（P1s），煤层总厚度平均10.21m，总的含煤系数为5.93%。下二叠统山西组（P1s）含二煤组，由13个分层组成，分层编号从下至上分别为二1、二2、二3，煤层平均总厚度为8.84m，含煤系数为3.8%。下石盒子组（P1x）含三煤组，由47个分层组成，分层编号从下至上分别为三1、三21、三22、三3、三4、三5、三6及三7。煤层总厚度为6.27m，含煤系数为9.0%。井田内二2、三1、三22、三4煤层为可采煤层，详见煤层情况一览表。煤层埋深大于235m时，煤层基本正常，但局部较深的部位有风化现象，参考邻区陈四楼井田所确定的风化带深度为21m，故认为本井田风化带的深度
18、为20m合适。1.3.2煤的特征三1煤层： 勘探厚度2.83.2m，平均3m，除局部煤层变薄、局部受冲刷缺失外，实见煤厚、结构与勘探阶段相符合，为全区可采煤层。二2煤层： 勘探厚度3.54.8m，平均4m，为全区可采煤层。二2三1煤层层间距最大90.14m，最小75.10m，平均80m。间距变异系数77.78。井田东、西部间距较小，向中部逐渐增大。在中部间距较大区中间又有一个形状不规则的间距缩小区。首采煤层二2煤层属低灰分，特低硫，特低磷，高发热量，易选的优质无烟煤。首先可作为化工用煤，包括气化用煤及发生炉煤气用煤和化肥用煤，其次作为动力用煤及民用燃料等。1.3.3其它开采技术条件表1-1煤层
19、情况一览煤组号煤层编号煤分层数煤厚最小最大平 均(m)间距最小最大平 均(m)夹矸层数可 采情 况含 煤系 数煤层稳定性二煤组二310.20.400.301.405.102.910不可采3.8%不稳定二2123.54.8401全区可采稳定23.040.0830.47二1120.20.550.4001不可采不稳定三煤三112.83.2335.0267.149.530全区可采稳定图1-2 地质综合柱状表1-2可采煤层煤质特征煤层编号煤质牌号原 煤精 煤Ad(%)St.d(%)Qnet.ad(MJ/kg)Ag(%)Vr(%)Cc(%)Hr(%)二2WY8.6435.6714.41(178)0.141
20、.050.498(8)20.732.428.5(155)2.5011.536.23(147)5.629.867.80(145)91.0395.2992.76(98)3.244.203.78(101)TR13.3215.0114.35(4)0.101.000.49(8)29.630.429.9(4)3.978.966.58(4)10.0310.7210.41(5)90.5291.7091.23(3)3.944.194.05(3)注： 最小值最大值/算术平均值（样品个数）（1）煤层顶底板三煤组煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，抗压强度一般小于600kg/cm2（局部大于6
21、00kg/cm2），稳定性差，管理有一定困难。二2煤层直接顶，底板多为细中粒砂岩，厚层状泥岩（厚度一般大于5m），局部为砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度一般大于600kg/cm2 ，岩石的完整性，稳定性较好，顶板易于管理，底板一般不易发生底鼓。（2）瓦斯、煤尘等井田中各煤层沼气含量一般小于0.5/t，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。煤的硬度系数为f = 1.2-2.4 。（3）地温井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地浊梯度为2.670C/100m，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。从煤层地温等值线图上看出，等温线与煤层底板等高线基本平行，煤
22、层-500m以浅的地温一般低于26。1.4 本章小结本章首先叙述矿区的地理位置、交通情况、地形地貌特征、地质灾害、工农业发展情况，并且要简要说明矿区气候条件，包括年平均气温、最高温度、最低温度、结冻期、冻土深度、降雨量、风向、风速等；同时具体交代了矿区地面河流、湖泊、沟渠的分布、洪水位记录、居民用水水源、水质情况等。其次叙述了本区井田地质特征，主要包括井田地质特征、井田范围内地质构造、矿区水文地质情况。这些井田的基本地质情况，是本矿设计的最基础资料，也是整个矿井规划总的基础。最后叙述了矿区煤系地层情况、煤层的埋藏条件，包括煤层走向、倾向和倾角变化，煤层露头深度及分化带深度；煤层层数、煤的最大、
23、最小和平均厚度，煤层的最大、最小和平均间距，煤层的稳定性、煤层特点、煤层编号和用途，煤层结构，全矿井以及各煤层瓦斯涌出量，煤尘爆炸危险性及爆炸指数，煤的自燃倾向性。2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1井田边界在煤田划分为井田时，要保证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开发。煤田范围划分为井田的原则有：1）井田的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；2）保证井田有合理尺寸；3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。2.1.2井田边界的特征本井田的走向长度最小约4.9km，最大长度约5.4km，平均
24、长度约5.15km。井田的倾向长度最大约3.5km，最小长度约2.88km，平均长度约3.22km。井田的水平宽度约3.5km。经过测量井田的水平面积为约14.57k。2.2矿井工业储量2.2.1井田勘探类型、钻孔及勘探分布精查地质报告查明了本井田的煤层赋存情况、构造形态、煤质及水文地质条件。井田勘探类型为中等。2.2.2工业储量计算经图纸实际测量和加和计算得井田面积为14570850m2。煤容重为1.4 t/m3，煤层倾角平均7，煤层总厚平均为7m。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量由煤层面积、厚度及容重相乘所得，其计算公式一般为：Q=SM/cos (2-1)式中： Q为
25、井田工业储量，kt；S井田面积，km2；M煤层平均厚度，7m；煤的容重，t/m3，1.4t/m3煤层平均倾角，7；则：Zc=1457085071.4/cos7=143661910.7t。 本井田根据倾角相近共划分22块计算井田面积和工业储量，过程如下表2-12.3矿井可采储量 计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失； 1）工业广场保护煤柱；2）井田边界煤柱损失；3）采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失；4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；5）其它各种损失。表2-1 工业储量分块计算/S/Q/t16.733500003453796.6626.43250003204973.6634.71023750
26、10066600.0846.05496005415748.0354.5678412.56669000.866.16300006209156.6076.09071008938546.2984.3135562513322626.4199.0251812.52498523.47108.0423000418639.22115.42493752454769.351210116187.51156202.82139.1277312.52752303.521410.32088002079755.18155.6880962.58674834.01165.74893754819705.70173.92303502
27、262669.71184.61919337.518870291196.8137025013523581.52204.6199347519599186.36214.34881254797128.28227.61995001972426.70=14.57085 =146927965.4t2.3.1井田内各保护煤柱（1）井田边界保护煤柱 井田的人为边界煤柱为：(5420+6265) 2071.4=2290.26 kt。（2）矿井工业场地煤柱根据煤炭工业设计规范第5-22条：矿井工业场地的占地面积指标，应不小于下表的规定。表2-2矿井工业场地的占地面积指标井型占地指标（公顷/100kt）大型井0.81
28、.1中型井1.31.8小型井2.02.5本矿的设计生产能力为1500kt/a，因此，参考表2-2取本矿井工业场地的占地面积为1.0（公顷/100kt），那么本矿井的工业广场的面积为150000，一般认为工业广场的形状为矩形，则取工业广场长为500m，宽为300m。参考城郊煤矿的井田地质报告知本矿的基岩移动角和松散移动角如下表：表2-3地质开采条件和岩层移动角地质开采条件基岩移动角/（）松散移动角/（）井筒垂深煤层倾角煤层厚度松散层厚度45430m6.37m30m7066.670参考煤矿特殊开采方法确定工业广场的保护等级为级，因其保护带的宽度为20m，应用垂直剖面法计算工业广场保护煤柱的留设宽度
29、，其具体作法如图2-1。经过作图可知工业广场留设煤柱的形状为梯形，计算并测得该梯形的上边长度为654.8m，下边长度为729.4m，高为927m。则梯形的面积为： S =(a+b)h/2=（654.8+729.4）927/2=6.415767105工业广场的保护煤柱量为：Q=sh (2-1)式中 Q保护煤柱量,kt S保护煤柱的面积， 煤的容重，t/m，取1.4 h煤层的厚度，m，为7将数据带入式（2-1）得: Q=6.4157671051.47 =6287451.66t3）断层煤柱按断层落差大小两侧各留一定水平宽度的安全煤柱。具体留设方法见表2-4。则井田边界断层煤柱： Q=（3175+30
30、75）71.450=3062.5kt井田内部断层煤柱：Q1=770（30+30+15）71.4=565.95kt Q2=480（30+30+20）71.4=376.32kt总保护煤柱量为P=2290.26+6287.45166+3062.5+565.95+376.32=12582.48166kt2.3.2矿井可采储量井田的可采储量Z按下式计算：Z=(QP) C (2-5)式中：Q矿井工业储量， P各种永久煤柱的储量之和， P=12582.48166kt C采区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.80。薄煤层不低于0.85；设计开采的二2煤层属厚煤层，采区回采率取为0.75。则计算可
31、采储量为：Z=(QP) C=（146927965.412582481.66）0.75=100759112.8t表2-4 断层保护煤柱留设方法断层落差H留设尺寸H50m50m30mH50m30mH30m不留设煤柱图2-1垂直剖面法计算工广保护煤柱2.4 本章小结井田境界的划分应充分利用自然条件，如利用大断层作为井田的边界，或利用河流、湖泊、铁路等划分井田边界；在煤层倾角变化很大处，也可以作为井田边界。同时，考虑到与临近矿井的地理和生产关系，应当人为地划分井田境界。矿井资源/储量是煤的视密度、煤田面积、煤层厚度的乘积。矿井工业储量是指井田范围内煤层厚度、煤质、以及地质条件了解的比较清楚、勘探程度较
32、高的A级、B级、C级储量之和，它是矿井设计和投资的依据。A级、B级储量又称为高级储量。同时，随着国土资源部新的矿产资源/储量分类方法的颁布，应适时地对已生产矿井资源/储量进行套改计算，本矿为新建矿井，在按原分类方法分类的基础上，又对矿井的资源/储量进行套改。矿井可采储量指的是矿井工业储量中，去除永久保安煤柱损失煤量，并考虑一定矿井生产损失煤量系数（即回采率）后，实际能够产出的煤炭量，即就是能转化为实际经济效果的资源/储量。矿井保安煤柱损失量主要包括，矿井工业广场保护煤柱、井田地质构造保护煤柱、矿井主要巷道保护煤柱等所占用的煤炭损失量；矿井生产时的损失煤量主要包括，采煤时由于井下条件变化，引起的
33、煤炭回采率降低和煤炭在运输过程中存在的运输损失量。3 矿井工作制度和设计生产能力3.1 矿井工作制度根据煤炭工业设计规范第2-4条：矿井设计生产能力按年工作日330天计算，每天4班作业，每天净提升时间为16小时。因此规定本矿井年工作日数为330天，每日出煤3班，一班检修，每班工作6小时，矿井每昼夜净提升16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定矿井的年生产能力的依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1）资源情况：煤田地质条件简单，储
34、量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计年生产能力参考煤炭工业设计规范可知，矿井设计生产能力主要类型有：大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0（Mt/a
35、）及以上中型矿井：0.45、0.6、0.9（Mt/a）小型矿井：9、15、21、30（万吨/年）本井田储量丰富，设计开采煤层赋存稳定，煤层厚度大部分比较稳定，首采煤层属厚煤层(4m)；煤层平均倾角小，属近水平煤层。因地质构造简单，同时煤田范围较大，开采技术好的矿井适合布置大型矿井。因此，初步确定矿井的设计生产能力为1.5Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为： TZk /（AK） （3-1）式中： T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，t；A设计生产能力，t；K矿井储量备用系数，取1.3。确定井型时需要考虑备
36、用系数的原因是，矿井各生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，产量迅速提高；局部地质条件变化，使储量减少；有的矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。则，矿井服务年限为：T =100759112.8/15000001.3 =52 a服务年限符合要求。3.2.4井型校核下面按矿井的实际煤层开采能力，各辅助生产环节的能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1）煤层开采能力矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力，根据本设计第四章（矿井开拓）与第六章（采煤方法）的设计可知，该矿由于煤层地质条件较好，二2煤厚度较厚，布置一个综合机械化采煤工作面完全可以达到本设计的产量。2）辅助生产环节
37、的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为两对12t提升箕斗，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤一律用强力胶带输送机运到带盘区（采区）煤仓，运输能力也很大，自动化程度较高。辅助运输采用双层罐笼，大巷辅助运输采用600mm轨距的1.5t固定车厢式矿车，同时本矿井井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石，材料和人员的调动要求。所以各辅助生产环节完全可以达到设计生产能力的要求。3）通风安全条件的校核本矿井无煤尘爆炸性，瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井。水文地质条件中等，在副井中铺设两趟水管路可以满足排水要求。矿井早期采用中央并列式通风，有专门的风井，可以满足
38、要求。副井进风，回风大巷回风，工作面采用后退式U型通风，通过第九章的通风设计知可以满足通风需要。4）矿井的设计生产能力与服务年限相适应，才能获得好的技术经济效益。本设计采用立井单水平开拓煤炭工业矿井设计规范给出了井型和服务年限的对应要求，见表3-1。本矿井的设计服务年限符合规定。表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）煤层倾角45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定3.3 本章小结采煤工作面周而复始地完成破煤、装煤、运煤、支护和处理采空区等
39、工序的过程称为采煤循环。一般炮采和普采工作面完成一个采煤循环的标志是回柱放顶，综采工作面完成一个采煤循环的标志是移架。确定矿井设计生产能力需要考虑的主要因素有储量条件、储量条件、采煤工艺与矿井技术装备水平、矿山经济及社会因素等。参考采矿工程设计手册，本矿资源储量较为丰富、地质条件简单、矿井生产能力大、开采技术条件好，故宜建大型矿井。随着社会进步和劳动制度改革，目前综采多采用“四六”工作制，每班工作6小时，三班出煤，一般检修准备，以缩短煤矿工人的辅助劳动时间，减轻煤矿工人的劳动强度。因此，本矿井工作制度设计设计时采用“四六”工作制，即三班采煤，一班准备检修，每班净工作时间为6个小时。大型矿井年工
40、作日为330天，“四六”制作业，服务年限不小于50a，第一水平服务年限不小于25a。按照煤炭工业矿井设计规范规定“矿井每昼夜净提升时间16小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此，本矿设计每昼夜净提升时间为16小时。4 井田开拓井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料，具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。其中包括确定主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指
41、在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。本矿井开拓方式的确定，主要考虑到以下因素：1) 地形平坦，地势高差小，有内涝威胁；2) 煤层埋深较大，且表土层厚度大，平均30 m；3) 第四系覆盖层较厚，井筒需要特殊凿井方法施工；为防止第四系水溃入井下，需留设合理的防水煤柱；4) 太原组灰岩水压较大，水量相对丰富，岩溶裂隙比较发育，选择井筒位置时需留有足够的隔水岩柱；5) 本矿井为低瓦斯矿井
42、。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1) 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2) 合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。3) 合理开发国家资源，减少煤炭损失。4) 必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5) 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为
43、采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。6) 根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1确定井硐形式、数目、位置及坐标1）井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。（1）平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。（2）斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长，提升深度有限，辅助提
