采矿课程设计实例(2)

工地场地占地面积=设计生产能力×占地指标面积

设计生产能力180万吨/年，则工业广场占地面

S=18×0.9=16.2（公顷）=0.162KM2

假设工业场地为长方形，则长宽比例为4：1，即长为800m,宽为203m，按照《建筑物、水体及主要巷道煤柱留设与压煤开采规程》，用垂线法计算工业场地煤柱损失如下：

通过上图可算得工业场地煤柱损失

P3=715(万吨) P4=511（万吨） 设计可采储量 Zk =（M－P）C Zk — 设计可采储量，万吨 M — 工业储量， 万吨

P — 永久煤柱损失量，万吨

C — 采区采出率，厚煤层取75%，中厚煤层取80%，薄煤层取85%，本设计可取cm1=80%，cm2=75%

由于工业场地、矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式、采煤方法有关，其煤柱损失量在开拓方式、采煤方法确定后才能确定，为便于利用矿井可采储量初步确定矿井井型，上述永久煤柱损失与工业场地、井下主要巷道煤柱损失等，可暂时按工业储量的5%~7%记入，初算矿井可采储量。

本井田风化带的厚度为10m,可以做防水煤柱，故无需留设防水煤柱。 可采储量的详细计算结果如表1-3 表1-3 矿井可采储量计算表

煤层 工业 煤柱损失(万吨) 矿井设矿井设

名称 m1 m2 合计

储量 (万吨) 11000 7860 18860 断层 0 0 0 井田境界 222.4 159.6 382.0 工业场地 715 511 1226 合计 937.4 670.6 1608 计储量(万吨) 11777.6 7700.4 19478.0 计可采储量(万吨) 10292.6 6639.2 16931.8

第三节 矿井年产量及服务年限

一、矿井工作制度

矿井工作日为330天，采用三八制作业，边采煤边准备，每天净提升时间为16小时。

二、矿井年产量及服务年限

全矿井可采储量为，考虑采用1.4的备用系数，矿井设计生产能力为180万吨/年

矿井服务年限 T = ZK/A·K 式中 ZK — 可采储量，万吨

A — 年产量，万吨

K — 备用系数，取K=1.4 T — 服务年限，年

按上式算得服务年限T=16931.8/180×1.4=67.2年

计算结果与矿井井型和服务年限表对照知T>50，故本设计满足要求 表1-4 矿井井型和服务年限表 矿井设计生产能力改扩建后矿井 井型 新矿井服务年限(a) (Mt/a) 服务年限(a) 6.0Mt/a及以上 70 60 大型 中型 3.00～5.00Mt/a 1.20～2.40Mt/a 0.45～0.90Mt/a 60 50 50 40 40 30 由各省煤炭厅(局)自由各省煤炭厅(局)自小型 0.30Mt/a及以下 定 定 备注：改扩建矿井的服务年限不应低于同类型新建矿井的50%

第二章 井田开拓 第一节 井田内划分

一、保证年产量的同采采区数和工作面数及区段斜长及数目 1、保证年常量的同采工作面数和采区数

采区的生产能力应根据地质条件、煤层生产能力、机械化程度和采区内工作面阶梯关系等因素确定，当采用综合机械化采煤时，采区生产能力一般为0.6~1.0Mt/a；采用普通机械化采煤时，采区生产能力为0.4～0.8 Mt/a，爆破落

煤时，采区生产能力一般为 ０.２～０.６Mt/a．各类矿井正常生产的采区个数一般按表２－１规定

表２－１ 矿井同时生产的采区数 矿井设计生产能力（Mt/a） 采区个数（个） ２.４、3.0 2～３ １.５、１.８ ２～３ １.２及以下 １～２ ２、矿井达到设计产量时采煤工作面个数 （1） 达到设计产量时工作面总数长

B= AX / ∑m·γ·L·k3

式中 B — 采煤工作面总线长 ，m； A — 矿井设计年产量 ， t/a ； X — 回采出煤率 ， 可取0.9； ∑m — 同采煤层总厚度 ，m γ — 煤层容重 ，t/m3

k3 — 工作面采出率 ，97%，95%或93% L — 年推进度 ， L=330·n·I·Φ

式中 n— 日循环数 ，个

330— 矿井年工作日 ，天 I— 循环进度 ，m

Φ— 正规循环系数 ，0.8~1

按上述计算 B = 180×104×0.9 / 6.7×1.35×1069.2×0.95 = 176.3m

其中，L=330×6×0.6×0.9×=1069.2m 满足《设计规范》的要求 日循环取6个，循环进度为0.6m, 正规循环系数取0.9

根据表2-2采煤工作面长度的选取要求，去工作面长度为200m,由题中给出条件相对瓦斯涌出量验算工作面长度，亦满足要求，故设计工作面长度为200m较为合理。

表2-2 采煤工作面长度的选取表 煤层 采煤工艺 工作面长度（m） 综采 150~240 缓斜中厚及厚煤层 普采 120~180 炮采 100~150 综采 120~150 缓斜薄煤层 普采 100~120 炮采 80~100 （2）确定同采工作面个数 N = B·n / l

式中 N — 同采工作面个数 ，个

B — 工作面总线长 ， m n — 同采煤层数 ，个 l — 采煤工作面长度，m

将相关数据代入求得 N = 176.3×2 / 200 =1.763 即同采工作面个数可取为2个才能满足生产要求

3、区段斜长和区段数目

本设计煤层采用走向长壁采煤法，采用无煤柱护巷技术。井田划分阶段时，阶段要有合理的斜长，以利于运输通风，巷道维护等。阶段垂高一般缓斜倾斜阶段垂高为150~250,改设计煤层倾角为17°，上山采用大倾角皮带输送机；由于辅助提升一般采用单钩串车提升，绞车滚筒直径一般不大于1.6m,根据绞车的缠绳量，阶段斜长一般不超过800m,对煤层赋存条件好，生产能力较大的采用滚筒直径2.0m的绞车，有效提升距离可达900m,综合经济效益和设计规范，将阶段倾斜长初步定为800m.

倾角大于16°的煤层，瓦斯含量较大，涌水量较大时，不易采用上、下山开采相结合的方式，故本矿可设置上山开采，矿井阶段数目设为4个，其中区段斜长640m,根据安全规定区段垂高不能超过250m，该煤层的最大斜长为250/sin17°=855m,设为4个为合理。 二、水平数目、位置、高度及服务年限

该矿井划分为2个水平，以第二个区段的下部为分界线，煤层底板等高线为-290m ,此水平的深度为510m。 第二水平高度为-550m,深度为 770m

采区长度 L= （8000-20×2-25×2-10）/8=987.5 故可设4对双翼采区 第一水平服务年限 T = ZK / A×K

式中 T — 采区服务年限

A — 矿井年设计产量 ，取180万吨

K — 储量备用系数 ，取 1.4

T = 1280×7900×(3.9+2.8) ×1.35×10-4 /180×1.4=36>30 故第一水平服务年限满足生产要求 三、阶段内的布置方式及参数

根据井田条件和设计规范有关规定，本井田可划为2个水平，设2个辅助水平，阶段斜长640m,阶段内用采区式进行准备，每阶段分4对走向长为987.5m的双翼采区，在井田每翼布置一个生产采区，并采用后退式开采顺序。

第二节 开拓方案的选定

由于本井田地形平坦，表土层厚，所以采用立井开拓，其主井设箕斗，副井设罐笼，两个井筒装备梯子间作为安全出口，并按井下生产费用尽可能低的原则，确定井筒位置位于井田中部。

由于矿井范围较大，通风路线长，因此考虑在采区边界设置专门的回风井，采取分列式通风方式。

根据井田条件和有关设计规范有关规定，本井田在前面已划为2个水平，阶段内采用采区式进行准备，每个阶段分4对走向长1975的采区，在井田每一翼布置一个生产采区，采用后退式开采顺序。

如果本次设计的矿井直接开凿斜井，其长度为17785m，岩石开凿量很大，且通风路线长，通风阻力大，排水运输，巷道维护费用很大，并且需留较大的保护煤柱，造成资源的极大浪费，故在设计时将其舍弃。

本次设计的两煤层之间间距为10m，距离较小，易采用集中大巷布置，为减少煤柱损失和保证大巷的维护条件，大巷位于m2煤层底板下垂距为20m的

粉砂岩中，两条上山沿煤层走向距离为25m，轨道上山位于运输上山偏下方。

据上述规定，本设计提出以下两个技术上可行的方案，方案一和方案二的区别在于对第二水平式用暗斜井开拓还是直接延伸立井，两方案生产系数安全可靠，方案一需要多开立井井筒2×370m和立井井底车场，并相应的增加了开筒的石门运输，提升排水费用，而第二方案则多开暗斜井2×1091m和暗斜井的上、下部车场，并相应增加了斜井的提升、排水费用。

两方案的开拓方案图详见下：图2-1与图2-2

方案一和方案二的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果分别见下边表。

表2-3 建井工程量表 项目 方案一 方案二 主井井筒/m 410+20 465+20 副井井筒/m 410+5 465+5 初期 井底车场/m 1000 1000 主石门/m 214 214

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