毕业设计（论文）晋华宫矿340万吨新井通风设计（含全套CAD图纸）.doc

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1、目 录全套CAD图纸，联系153893706一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1 矿区位置与交通11.1.2 矿区地形地貌11.1.3河流水系11.1.4气象及地震情况11.1.5主要自然灾害21.2 井田地质特征21.2.1 井田地层21.2.2 井田地质构造情况41.2.3 井田水文地质特征51.3 煤层特征51.3.1 含煤性51.3.2 可采煤层特征61.3.3 煤质61.3.4 煤层顶底板特征71.3.5 煤层瓦斯含量71.3.6 煤的自燃与爆炸72 井田境界和储量92.1井田境界及可采储量92.1.1井田境界92.1.2矿井可采储量112.1.3 矿井

2、设计生产能力及服务年限142.2井田开拓162.2.1井田开拓的基本问题162.2.2矿井基本巷道242.2.3大巷运输设备选择332.2.4 矿井提升353 采煤方法及带区巷道布置393.1煤层地质特征393.1.1带区位置393.1.2带区煤层特征393.1.3煤层顶底板特征393.1.4水文地质393.1.5地质构造393.2带区巷道布置及生产系统393.2.1带区准备方式的确定393.2.2带区巷道布置393.2.3带区生产系统413.2.4带区内巷道掘进方法423.2.5带区生产能力及采出率443.2.6带区车场的形式和线路布置453.3采煤方法453.3.1采煤工艺方式453.3.

3、2回采巷道布置524 矿井通风及安全544.1 矿井通风系统的确定544.1.1矿井概况、开拓方式及开采方法544.1.2 矿井通风系统的基本要求544.1.3、矿井通风系统选择554.1.4矿井主要通风机工作方式选择564.2.采区通风574.2.1带区通风系统的要求574.2.2 工作面通风方式的选择584.2.3 通风构筑物594.2.4 采煤工作面所需风量的计算604.3掘进通风614.3.1 掘进通风方式的选择624.3.2掘进工作面需风量634.3.3掘进通风设备的选型644.4矿井所需风量684.4.1矿井实际需风量684.4.2 风量分配694.4.3 风速验算694.5矿井通

4、风阻力704.6矿井主要通风机选型764.6.1矿井自然风压764.6.2主要风机选型774.7矿井反风措施及装置814.7.1矿井反风的目的意义814.7.2反风方法及安全可靠性分析814.8概算矿井通风费用824.9防止特殊灾害的安全措施844.9.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施844.9.2粉尘防治844.9.3 预防井下火灾的措施854.9.4 防水措施855 矿井安全技术措施8651火灾事故预防及处理计划的编制865.1.1事故时期人员撤退路线及抢险人员的措施865.1.2事故告急方法865.1.3事故期间通风方法875.1.4处理事故的措施885.1.5参加处理人员的职责划分89专题设

5、计部分保护层开采煤层透气性的时空演化规律的研究921.裂隙煤岩渗流特征921.1单一裂隙渗流特征921.2一组平行裂隙的渗流特征921.3裂隙岩体渗透系数与应力的关系922 型煤应力与渗透性关系922.1确定型煤骨料配比922.2型煤透气性测定923 远距离保护层开采相似模型实验923.1相似材料模拟基础理论923.2 试验区煤系地层及赋存条件923.3 被保护层应力变化特性923.4非接触式覆岩移动及变形近景摄影测量923.5保护层开采覆岩透渗性变化规律924 煤层变形与透气性关系92翻译部分英文原文92中文译文92参考文献92致谢921 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1 矿区

6、位置与交通晋华宫大井田位于山西省大同市西12.5km，居大同煤田东北端,地域为大同市南郊区所辖。井田地理坐标为：东经113617-1131449；北纬40449-401012。本井田交通方便，旧高山至大同的铁路支线及左云至大同的公路沿十里河通过本井田，在大同站，北可接京包线，南可连北同蒲线，东去大秦线可通往全国各地，且井田内各村庄之间均有简易公路相通；1.1.2 矿区地形地貌晋华宫大井田位于大同煤田北部，为低山丘陵区，井田内大部为黄土覆盖，植被稀少，十里河从井田中部通过，支沟呈羽状分布。井田内最高点位于北部为甘庄三角点，标高500m，一般标高550700m，最大高差250m。一般高差10020

7、0m。 1.1.3河流水系十里河以北分水岭位于甘庄一带，其南部支沟流向十里河，以北支沟汇入淤泥河。十里河南部分水岭位于荣华皂一带，以北支沟汇入十里河，以南沟谷汇入忻州窑沟。1.1.4气象及地震情况该区属于中温带、大陆性气候。冬季严寒，夏季炎热，气候干燥少雨，风沙严重，特点如下：1）气温：年气温、日气温变化显著，年温差可达60，日温差为11.616。以6、7、8三个月温度最高，月平均温度2430，极端最高气温36.6；以11、12、1、2月份温度最低，月平均温度-3.2-10.9，历年极端最低气温-21-25.9，冬季占全年时间近一半。2）降水量：年降水量为247499.2mm，降水时节强度极不

8、均匀，以11、12、1、2、3、4六个月降水量较少，为3461.6mm，占全年降水量的5%21%；7、8、9三个月降水量较大为248.9388.6mm，占全年降水量70%以上。3）蒸发量：年蒸发量1883.52367.5mm，以5、6、7三个月蒸发量最大，占全年蒸发量的50%60%，蒸发量大于降水量49.5倍。4）风力：有风的日数占全年的75%以上，风向以北、北西向最多，年平均风速2.63.1m/s，各月最大风速17.030.5m/s。雁北之风沙驰名山西省，风力一般为35级。5）结冰和解冻：每年初霜日期9月底或10月初，终霜日期翌年4月底或5月初，历时半年之久。土壤冻结在11月底或12月初，冻

9、结深度为105186cm。6）地震：本区地震烈度根据GB18306-2001图A，地震设防烈度为7，设计地震加速度0.10g。1.1.5主要自然灾害本区域受到的主要自然灾害威胁是地震，偶然也遇风灾和雹灾。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地层1 地层该井田内地面及钻孔均未见到前寒武纪地层，故自寒武系地层开始往上各系地层叙述如下： （1）、寒武系下统（1）：厚60.07米，以紫红色页岩为主，层理清晰，下部有一层3米厚的灰岩，顶部为紫红色页岩夹多层薄层泥灰岩，与下伏太古界片麻岩类地层呈角度不整合接触关系。 （2）、寒武系中统（2）：厚263.33米，为紫红、猪肝色页岩、灰色白云质灰岩、鲕状灰岩等

10、。与下伏地层整合接触关系。 （3）、寒武系上统（3）：厚114.92米。为深灰及浅灰色灰岩、灰色竹叶状灰岩、页岩及泥灰岩等。与下部地层整合接触关系。 （4）、石炭系中统本溪组（C2b)：厚15.3035.36米，平均厚25.93米。下部为紫红色、暗红色粉砂岩及风化壳成岩物质，上部为紫红色、灰绿色泥岩、粘土岩夹粉砂岩及细砂岩，中下部有12层铝土质岩层。与下部寒武系灰色竹叶状灰岩地层为平行不整合接触关系。 （5）、石炭系上统太原组（C3t)：厚15.66-67.81米，平均厚40.67米。为大同煤田下部主要含煤系地层。岩性中上部以深灰色、黑灰色泥岩、炭质泥岩为主，下部以灰色、灰白色粗砂岩为主，夹粉

11、砂岩及炭质泥岩或二者互层。主要含三个煤组，1-5号煤组，8-9号煤组、10号煤组。煤层总厚度2.52.64米，平均厚9.80米，煤层结构复杂。本组底部普遍分布一层砾岩或含砾粗砂岩。（K2标志层）。与下部地层整合接触关系。 （6）、二叠系下统山西组（P1S）：厚6.5158.54米，平均厚24.41米，上部以灰色细砂岩主，局部为灰色中粒砂岩，中下部为灰色粗砂岩、灰白色砾岩及含砾粗砂岩，砾石直径达5cm，含煤三层，但均不可采。与下部地层整合接触关系。 （7）、侏罗系下统永定庄组（J1Y）：厚19.6883.80米，平均厚56.68米。上部主要为紫红、杂色、灰色粉砂岩，中部为灰白色中粒及粗粒砂岩，底

12、部为灰色含砾粗砂岩或砾岩层。与下部地层为微角度不整合接触关系。 （8）、侏罗系中统大同组（J2d)：为大同煤田上部主要含煤地层，厚116.09248.0米，平均厚216.0米。为灰白色中、粗砂岩、灰色细粉砂岩、煤层及部分灰白色砾岩或含砾粗砂岩和灰色泥岩、炭质泥岩组成。中粗砂岩成份为石英、长石、岩屑、炭屑及少量云母等，胶结物主要为泥质与钙质，碎屑颗粒多呈棱角状及次园状，分选中等，具交错层理，块状。大同组底部普遍发育一层粗砂岩或含砾粗砂岩(标志层K11）。与下部地层平行不整合接触关系。（9）、侏罗系中统云岗组（J2Y）：揭露厚118.66米。主要为灰白色粗砂，底部为灰白色含砾粗砂岩或砾岩层（标志层

13、K21），其上夹13层极不稳定的薄煤，即1号煤组。其上距K21约10米处为含砾粗砂岩或砾岩层（标志层K22）中部夹粉细砂岩薄层，上部为灰黄褐色粗砂岩，夹紫色、灰色、灰绿色粉砂岩及泥质岩。（10）、新生界第四系（Q）：厚058米，一般为24米，岩性以黄土为主，次为亚砂土、亚粘土，在沟谷中有冲积、洪积层堆积，与下部地层呈角度不整合接触关系。1.2.2 井田地质构造情况（1）井田地质构造晋华宫井田位于大同煤田东北端，受着大同向斜的控制，在东部边缘地带地层倾角变大，但范围有限，向内约在500m则变为平缓，倾角有10左右。（2）断层青磁窑逆断层：为井田东部边界，出露于红崖沟、竹林寺、青磁窑一带。断层走向

14、北10-30西，倾向东，倾角70-85，据现有资料证实，地层由于在青磁窑以北、中生代地层相继被剥蚀变薄尖灭，因此东盘太古界片麻岩相继与寒武系下统本溪组、永定庄组、大同组接触，构成了大同煤田东北端和井田北部的东屏界。F0451正断层： 位于夏家庄西南沟内，53472孔附近。走向北15-40西，南端为北东15，倾向南西，倾角60，落差15m，延长800m。F0452正断层： 位于F0451断层西南，两断层东南端相交。断层走向北40西，倾向南西，倾角75，落差10m，延长600m。接触岩层均为云岗组石窟段紫红色砂质泥岩、粉砂岩、砂岩错动。（3）褶曲大同煤田主向斜： 轴向南起自井田西南端，沿北45-5

15、5东方向经主井西侧过十里河至张士窑村西附近进入青磁窑井田。以北10-15西方向至北二斜井处至榆涧处再进入井田北部，直至甘庄煤矿，然后往西北出井田。由此可见，大同向斜在本井田南部呈北东向，在青磁窑井田呈近南北向，在井田北部变为北西向。向斜东部地层倾角一般大于30，西侧平缓，一般在10以下。（4）井田内小型地质构造小褶曲：在井田南部从主要煤层底板等高线图上反映出次一级的小型褶曲有四条，从构造形态上看，近于垂直于大同向斜轴向。小断层和陷落柱据多年井下实际开采揭露证实，井田内共发育落差在0.2-4.0m的小型断层142条，主要以走向以NE向为主，次为NW向。井下共揭露陷落柱20个。1.2.3 井田水文

16、地质特征(1)井田内主要含水层有：寒武奥陶系石灰岩含水层石炭系（本溪组、太原组）、二叠系（山西组、石盒子组）砂岩含水层侏罗系（永定庄组、大同组、云岗组）砂岩含水层风化壳裂隙含水层第四系河谷冲积层含水层(2)地表水本井田唯一的地表水系为十里河，该河发源于左云县常凹村一带，由西向东流经本井田至小站村附近注入大同平原汇入桑干河，全长74km，汇水面积1210km2。近年来水量逐年减少，雨季水位上升，暴雨期发洪水，长年迳流均由降水及矿坑水排水补给，冬季结冰，河床冰封至翌年3-5月份方可解冻。1.3 煤层特征1.3.1 含煤性井田内含煤地层包括侏罗系大同组和石炭系太原组。太原组地层在十里河以北即在本井田

17、内云岗至青磁窑一线剥蚀尖灭，以北地区不赋存。煤层不发育，多为炭质泥岩和薄煤层或煤线，无经济价值。井田内主要含煤地层为大同组，共含煤14层，自上而下编号为1、2、3、4、5、5下、6、7、7下、8、8下、9、10、11号，煤层总厚15.40m,含煤地层总厚166.34m,含煤系数9.3，可采煤层有2、3、4、8、8下、9、10号7层，其中2、3、8、8下、10号为零星可采煤层，4、9号煤为主要可采煤层。可采煤层总厚14.32m，可采含煤系数7.0。 大同组含111号14层煤，煤层总厚17.4m，地层总厚166.34m，含煤系数18.5。可采煤层总厚15.1m，可采含煤系数14。1.3.2 可采煤

18、层特征一、4号煤层位于大同组下部，3.357.65m，平均5.5m。本层属厚煤层，全井田稳定可采，不含或含13层夹石。二、9号煤位于大同组下部，是井田内最下一层可采煤层，煤层厚度7.419.72m，平均8.82m不含或含夹石13层，结构简单中等。本层属全井田稳定的可采煤层。可采煤层特征见表1.1。含煤地层煤号钻穿点见 煤 点尖灭点合并点见煤点厚度(m)最小最大平 均结构(夹石层数)可采性稳定性可采点不可采点小计大同组424232313.357.655.5简单-中等0-3可采稳定92424240.30-4.731.76简单-中等0-3可采稳定可 采 煤 层 特 征 表 表1.11.3.3 煤质一

19、、物理性质（一）物理性质井田内煤的颜色为黑色、黑褐色。光泽多以弱玻璃光泽，有时可见弱丝绢光泽。断口参差状、见壳状。内生裂隙发育，外生裂隙不发育。煤的结构条带状最发育，且以宽条带状结构为主，其次为线理状结构。煤的构造多呈层状，也有块状构造。煤的硬度小，脆度大。 （二）宏观煤岩特征宏观煤岩成分以亮煤、暗煤为主，镜煤次之，丝炭很少见到。宏观煤岩类型以半亮煤、半暗煤为主，其次为光亮煤和暗淡煤。（三）微观煤岩特征井田内各煤层显微组分，有机组分以镜质组最高，其中以均质镜质体、基质镜质体为主。丝质组是煤中的常见组分，以半丝质体为主。半镜质组是次要组分，其中以均质半镜质体、结构半镜质体为主。煤中无机组分以粘土

20、矿物为主，其次是黄铁矿，少量方解石、菱铁矿、石英等。粘土矿物呈分散状、条带状、小团块状分布于煤中。黄铁矿呈微粒状、莓球状、块状或充填状产出。二、煤类按现行中国煤炭分类标准(GB575186)，本井田煤的主要分类指标为Vdaf(900)、G，辅助指标为y。据此，对本井田煤的煤类划分结果，4号煤以JM(焦煤)为主，有少量FM(肥煤)， 9号煤层为JM（焦煤）。1.3.4 煤层顶底板特征 主要可采煤层顶底板岩性，一般以泥质岩为主，其余为粉砂岩及细粗粒砂岩。顶底板岩石厚度变化较大，一般为110m。 (一)顶板4号煤层顶板，在井田南部岩性为细粗粒砂岩，其余部分岩性主要为砂质泥岩、泥岩,局部为粉砂岩。抗压

21、强度为11.058.8MPa， 可分为不稳定极稳定顶板。9号煤层板，岩性主要为砂质泥岩、泥岩，局部为炭质泥岩，抗压强度为5.037.4MPa，可划为不稳定较稳定顶板。9号煤层与上覆8号煤层间距07.90m，平均3.71m，8号煤层的开采会使9号煤层顶板岩石产生采动裂隙，影响其稳定性。(二)底板4号、9号煤层底板岩性主要为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩、细粒砂岩,一般抗压强度大于10MPa,膨胀率0.050.23,一般厚度大于0.40 m，在岩石水稳定性较好时，大部分煤层底板可划为普通底板。9号煤层底板在受到奥灰水压影响时，其稳定性会受到影响。1.3.5 煤层瓦斯含量本井田各煤层瓦斯成分以CH4为

22、主，其次为N2、CO2及C2-C8。同一煤层从井田东部向西部随煤层埋深增加，CH4含量呈增大的趋势。不同煤层，在同一钻孔，气含量垂向变化不很明显。根据煤层瓦斯成分百分含量对瓦斯带分级，井田煤层多处于瓦斯氮气沼气带，局部处于沼气带。可采煤层瓦斯含量统计见表1.21.3.6 煤的自燃与爆炸4号煤层具有爆炸性，爆炸指数一般为：38.6%。4号煤层易自燃，自然发火期为241天；9号煤层不易自燃。 煤层瓦斯含量统计表 表1.2煤号49CH4含量（ml/gr）1.34-6.993.50(7)0.65-10.256.02(6)CH4含量（%）12.75-97.0344.29(7)6.36-84.9662.3

23、3(6)CO2含量（%）2.93-44.1015.48(7)0.65-16.625.38(6)2 井田境界和储量2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境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) 要充分利用自然条件划分，在可能的条件下，应尽量利用地形、地物、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，以减少煤柱损失，提高资源采出率，充分保护地面设施；2) 要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生产能力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸；3) 照顾全局，处理好与临矿的关系；4) 直线原则，井田的划

24、分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计和生产管理工作的开展。一、井田范围晋华宫大井井田位于大同煤田北部, 边界范围由以下表里坐标圈定： 井田北为甘庄乡镇联营煤矿；东界北段为青磁窑逆断层，东界中段与大同市青磁窑煤矿毗邻，东界南段为煤层露头；西界北段、南段与云岗矿相邻，中段与大同市吴官屯煤矿及云岗石窟保护煤柱相接；南界与同煤集团忻州窑矿及大同市乡镇煤矿相邻。 二、开采界限 井田内有可采煤层两层，即4和9号煤层。9号煤层由于绝大部分处于带压开采不安全区内，且含硫量较高，结构较复杂，上距4号煤层40m左右。故4号煤层为主采煤层。其它煤层做为后期储备资源开采，矿井设计只针对4号煤层。 三、井田尺寸 井

25、田南北走向长度约为4.83 km。井田东西倾斜宽度约为6.14 km。煤层的倾角平均为3 井田的水平面积按下式计算：S=H *L （2.1）式中： S井田的面积，K； H井田的水平宽度，Km； L井田的平均走向长度，Km。则，井田的水平面积为：S=6.14 *4.83=29.66（K） 四、矿井工业储量（一）储量计算基础（1）根据晋华宫井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；（2）依据生产矿井储量管理规程：煤厚，能利用储量最低可采厚度为0.7 m，暂不能利用储量厚度为0.6 m；煤的灰份指标，能利用储量灰份最高不大于40%（含40%），暂不能利用储量灰份最高不大于50%（含50%），超过51

26、%则不计储量；（3）依据国务院过函（1998）5号文件关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；（4）储量计算厚度：夹矸厚度不大于0.05 m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹矸总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；（5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法；（6）煤层容重：4号煤层容重为1.40 t/m3；9号煤层容重为1.43 t/m3井田的赋存状况示意图 图2.1（二）井田地质勘探井田范围内钻孔分布，井田内西

27、部钻孔位置较少；东部区域钻孔分布比较均匀，勘探详细。井田内西部边界附近属C级储量；中部及西北部边界一部分属于B级储量；其余区域为A级储量，高级储量占85%，符合煤炭工业设计规范要求。煤层最小可采厚度为1.04m。4号煤层最小可采厚度为3.35 m，最大可采厚度为7.65 m，平均厚度为5.5m。（三）工业储量计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。4号煤层工业储量计算：据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C三个块段，在各块段范围内，用算术平均法求得各个块段的储量，煤层

28、总储量即为各块段储量之和。各块段面积为：Sa=16.05Km2；Sb=9.10Km2；Sc=4.51 Km2。4号、9号煤层工业储量按下式计算：Zg =S *M *R/cos （2.2）式中： Z各块段储量，万t； S各块段的面积，Km2； M各块段内煤层的厚度，4号煤层平均厚度为5.5 m，9号煤层厚度为8.82 m； R各块段内煤的容重， 4号煤为1.40 t/m3，9号煤层为1.43 t/m3；各块段内煤层的倾角，A段取2.5，B段取3.5，C段取3.5。A块段储量：Za4= 16.05*5.5*1.40/cos2.5=12483.33（万t）Za9= 16.05*8.82*1.43/c

29、os2.5=20262.50（万t）B块段储量：Zb4= 9.10*5.5*1.40/cos3.5=7077.78 (万t) Zb9= 9.10*8.82*1.43/cos3.5=11498.91（万t）C块段储量：Zc4= 4.51*5.5*1.40/cos3.5=3507.78（万t）Zc9= 4.51*8.82*1.43/cos3.5=5698.91（万t）则：4号煤层工业储量为：Zg4= Za4+ Zb4+ Zc4 =23068.89（万t)9号煤层工业储量为：Zg9= Za9+ Zb9+ Zc9 =37460.32（万t）矿井工业储量为：Zg= Zg4+ Zg9=60528.21（万

30、t）2.1.2矿井可采储量一、井田安全煤柱（一）安全煤柱留设原则（1）工业场地、井筒留保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂直法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱，岩层移动角为75，表土层移动角为45；（3）维护带宽度：风井场地20 m，村庄10 m，其他15 m；（4）断层保护煤柱留舍的原则：落差大于50 m的断层，两侧各留50 m的煤柱；落差大于20 m不大于50 m的断层，两侧各留30 m煤柱；落差大于10 m不大于20 m的断层，两侧各留20 m煤柱；落差小于10 m的断层不留设断层煤柱；（5）井田境界煤柱宽度为20

31、 m；（6）工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积见表2-1。（二）矿井永久保护煤柱损失量各类永久煤柱包括井田边界保护煤柱、断层保护煤柱、工业广场保护煤柱、风井保护煤柱。 （1）井田边界保护煤柱井田南部以大断层为边界；东、北部按规定井田边界保护煤柱留设20 m宽。Pi=L*b *M *R/cos （2.4）式中： P井田边界保护煤柱煤量，万t；L边界长度，（北部+东部取l=9.60 Km）；b边界宽度，（北部、东部取b=20 m） M煤层平均厚度，4号煤层平均厚度为5.5 m；9号煤层平均厚度为8.82 m；R煤的平均容重，4号煤为1.40 t

32、/m3；9号煤为1.43t/m3；煤层平均倾角，取3。则：P4（北、东）=9.60*20*5.5*1.40/cos3= 149.33 (万t)P9（北、东）=9.60*20*8.82*1.43/cos3=242.49(万t)P4（西）=767.53*5.5*1.40/cos3= 596.97 (万t)P9（西）=767.53*8.82*1.43/cos3= 969.38(万t)P4（南）=606.28*5.5*1.40/cos3= 471.55 (万t)P9（南）=606.28*8.82*1.43/cos3= 765.73(万t)井田边界保护煤柱损失量为：P4= 1217.85(万t)P9=1

33、977.60(万t)P= P4+ P9=3195.45(万t)（2）工业场地保护煤柱工业场地按II级保护留设维护带宽度15 m，工业场地面积由表2.1确定，取34公顷。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。工业场地占地面积指标表 表2.1 井型（万t）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8本矿井工业场地的面积为34公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为680 m，短边为500 m。用作图法求出工业广场保护煤柱量。本矿井地质条件及冲击层和基岩移动

34、角见表2.2所示。矿井地质条件及冲击层和岩层移动角 表2.2 煤层倾角煤层厚度冲积层厚度mm35.55345757575由此根据上述已知条件，画出如图2.2所示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为：Si=梯形面积=(上宽+下宽)*高/（2*cos3）S4=(790.28+812.43)*701.93/（2*cos3）=563267.05 m2S9=(836.02+855.96)*746.49/（2*cos3）=632389.74 m2则，工业广场的煤柱量为：Zi=S *M *R （2.5）式中： Zi工业广场煤柱量，万t； S工业广场面积，m2； M煤层厚度，4号煤层平均厚度

35、为5.5 m和9号煤层平均厚度为8.82 m； R煤的容重，4号煤为1.40t/m3和9号煤为1.43 t/m3。则，Z4= 563267.05*5.5*1.40= 433.71(万t)Z9= 632389.74*8.82*1.43=797.61(万t)工业场地保护煤柱损失量为Z= Z4+ Z9= 1231.32(万t)工业广场保护煤柱留设图 图2.2 （3）井筒保护煤柱主、副井井筒以及风井井筒保护煤柱均在工业广场保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。各种保护煤柱损失量见表2.3所示。保护煤柱损失量表 表2.3煤柱类型储量（万t）4号煤层9号煤层合 计井田边界保护煤柱1217.851977

36、.603195.45工业广场保护煤柱433.71797.611231.32村庄保护煤柱859.321904.502763.82井筒保护煤柱000合 计2510.884679.717190.59二、矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可以按下式计算：Zk=(Zg P )*C （2.6）式中： Zk矿井可采储量，万t；Zg矿井工业储量，万t；P永久煤柱损失煤量，万t；C采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85。则，矿井的设计可采储量为：ZK4=（23068.89-2510.88）*0.75=15418.51（万t）ZK9=（37460.32-46

37、79.71）*0.75=24585.46（万t）ZK= ZK4+ ZK9=40003.97（万t）矿井储量汇总见表2.4所示。矿井储量汇总表 表2.4 煤层工业储量（万t）高级储量率（%）永久煤柱损失（万t）矿井设计储量（万t）设计可采储量（万t）423068.89852510.8818246.3515418.51937460.32854679.7132780.6124585.46合计60529.217190.5951026.9640003.97根据矿井设计指南中关于矿井井型与矿井设计的高级储量比例之规定，本矿井的储量符合煤炭设计规范的要求。2.1.3 矿井设计生产能力及服务年限一、矿井工作制

38、度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330 d，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，其中两班生产，一班检修，每班工作8 h。矿井每昼夜净提升时间16h。二、矿井设计生产能力及服务年限（一）确定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、交通、用户、供电、供水、建筑材料及劳

39、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。（二）矿井设计生产能力晋华宫矿井田储量丰富、煤层赋存稳定、顶底板条件好、断层褶皱少，倾角小、厚度变化不大、开采条件简单、技术准备先进、经济效益好、煤质为优质焦煤、交通运输便利、市场需求量大，易建大型矿井。由此，确定晋华宫矿设计生产能力3.4 Mt/a。（三）矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井服务年限的计算公式为： T=Zk /A *K （2.7）式中： T矿井

40、的服务年限，a；Zk矿井的设计可采储量，万t；A矿井设计生产能力，万t/a。K矿井储量备用系数，取K=1.3；则，矿井的服务年限为：T=40003.97/340*1.3=90a4号煤层的服务年限为：T4=15418.51/340*1.3=34 a服务年限均符合煤炭工业矿井设计规范的有关规定。（四）井型校核按矿井的实际、煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型进行校核。（1）煤层开采能力井田内4号煤层平均厚度为5.5m，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。可以布置两个综采工作面保产，现采用一次采全高技术开采。（2）辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，井田采用主斜、副立综合开

41、拓，主斜井装备一条大倾角强力带式输送机，设胶带检修道，担负全矿的煤炭提升任务和大型设备、长材料的下放任务。副立井装备一对1.5t固定箱式矿车双层四车罐笼，担负矿井矸石、材料设备和人员等提升任务。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主斜井强力带式输送机提升至地面，运输能力大，自动化程度高。大巷辅助运输采用无轨胶轮车运输。（3）通风安全条件的校核矿井有煤尘爆炸危险性，瓦斯涌出量小，属低瓦斯矿井。矿井初期采用中央并列式通风系统，主斜井、副立井进风，中央回风立井回风；后期采用分区式通风系统，通风方式均采用机械抽出式。可以满足通风要求（4）矿井的设计生产能力与整个矿井的工业

42、储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求。我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限见表2.5。我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限 表2.5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25煤层倾角2545煤层倾角45600及以上804030050060703035120240506025302025152045904050202515201015930各省自定2.2井田开拓2.2.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，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

43、于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其互相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案进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需要认真研究。（1）确定井筒的形式、数量和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；（2）合理确定开采水平的数目和位置；（3）布置大巷及井底车场；（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；（5）进行矿井开拓延伸、深部开拓及技术改造；（6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。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开拓方案。在解决开拓问题时，应遵循下列几个原则：（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