1、摘 要本次設計是大同礦區四老溝礦4#煤層。該礦位于大同煤田東北端，距大同市25km，距口泉站5.3km。井田內有公路貫穿，交通方便。據井田地質資料：該井田煤層平均厚度為2.1m，經鑒定為低瓦斯礦井，瓦斯相對涌出量平均為0.1m3/t。煤層有爆炸危險性。煤的自燃傾向等級為易自燃。根據礦井涌水量預測，該礦井正常涌水量為3800m3/d。設計采用斜井煤門單水平開拓方式，共開掘有兩個進風井（主斜井、副斜井）和一個回風井。井田共劃分有四個盤區，開采煤層為4。礦井采煤方法為綜合機械化開采方式，綜合機械化掘進，生產區隊設置有：一個綜采隊和兩個機掘隊。礦井達產時的首采工作面位于401盤區，該盤區劃分為20個區

2、段，工作面長度為200m，推進長度為2000m，回采順序采用后退式、回采工藝中厚煤層單一走向長壁綜合機械化采煤法，采用“四六制”作業制度。采空區采用全部跨落法管理頂板。關鍵詞：礦井開拓；采煤方法；綜合機械化采煤abstractthe design is mine in datong coal mining area silaogou 4 # coal seam. datong coal mine located in north-east side, from the city 25km. mine highway runs through there and convenient.accor

3、ding to geological data mine: the mine seam thickness of 2.1m, was identified as the low-gas coal mine, coal gas emission on the group average of 0.1 m3 / t. the danger of coal explosion. level of the natural tendency of coal to spontaneous combustion. mine discharge in accordance with the forecast,

4、 the mine water for normal chung 3800m3 / d.design uses a single level of shihmen inclined to open up the way of opening into the ventilation shaft there are two (main slope, the deputy inclined) and three return air shaft . mine were set into eight areas, the exploitation of coal for 4#. mine minin

5、g method for the comprehensive mechanization caving mining methods, mechanized tunneling, the production team set up are: a mechanized caving team and two local excavation team.mine production mining face at the time of the first panel at the east, , face length of 200m, to promote the length of 200

6、0m, the order of the use of retreat mining-type, in single pass coal mining technology of mechanized top coal caving mining coal act, the system 46 operating system. goaf method make use of all cross-loading roof management.keywords:mine development; mining methods;mechanized mining目 錄1 礦井概述及井田地質特征1

7、1.1礦區概述11.1.1地理位置11.1.2地形、地貌11.1.3交通條件及居民點分布11.1.4水文條件31.1.5居民用水情況31.2井田地質特征41.3井田地質構造71.3.1斷層71.3.2褶曲71.3.3陷落柱81.3.4巖漿巖91.4煤層特征91.4.1煤層特征91.4.2煤層圍巖特性91.4.3煤的特征102 礦井開拓112.1井田境界及儲量112.1.1井田境界112.1.2儲量112.1.3礦井可采儲量122.2礦井設計生產能力及服務年限142.2.1礦井設計生產能力計算142.2.2礦井及水平服務年限的計算142.2.3同時生產的水平數目的確定152.2.4礦井及水平服務

8、年限的計算152.3井田開拓152.3.1井田開拓的基本問題152.3.2井筒和井底車場182.3.3斷面的確定202.3.4驗算主、副井空、重車線長度242.3.5井底車場253 大巷運輸及設備的選擇273.1概述273.2大巷運輸及設備選擇283.2.1大巷運輸方式的選擇283.2.2輔助運輸方式的選擇283.2.3膠帶輸送機的選型及能力驗算293.3主要巷道斷面的確定324 采（盤）區或帶區巷道布置及裝備404.1煤層的地質特征404.2采（盤）區或帶區巷道布置及生產系統404.2.1移交生產和達到設計能力時的采區數目、位置和工作面生產能力計算404.2.2首采區尺寸及巷道布置424.3

9、巷道掘進424.3.1巷道斷面和支護形式424.3.2巷道掘進進度指標434.3.3掘進工作面個數及裝備434.3.4礦井達產時采掘比例關系，矸石量預計434.3.5井巷總工程量434.4采區或帶區運輸設備444.5設備445 采煤方法455.1采煤工藝方式455.1.1采煤方法選擇455.1.2工作面長度的確定465.2采煤工藝方式465.2.1采煤工藝465.2.2作業形式485.2.3工作面支護選型及頂板管理495.2.4液壓支架支護強度驗算：505.3設備配置515.3.1設備配置515.4回采巷道布置555.4.1.回采巷道布置方式555.4.2回采巷道布置尺寸555.4.3回采巷道

10、支護方式575.4.4皮帶運輸巷、軌道運料巷的超前支護575.4.5端頭支護及安全出口頂板管理585.5巷道掘進工藝方式及裝備585.5.1巷道掘進工藝方式585.5.2設備585.6工作面頂板管理595.6.1正常工作時期頂板管理595.6.2正常工作時期特殊支護方式605.6.3各工序之間的平行作業安全距離605.6.4特殊時期的頂板管理605.7其他系統615.7.1通風系統615.7.2防治瓦斯615.7.3綜合防塵系統625.7.4防治煤層自燃發火措施635.7.5供水、排水635.7.6供電系統645.7.7通訊系統645.7.8照明系統646 礦井提升656.1概述656.2主副

11、井提升656.2.1主井提升656.2.2副井提升方式及設備686.3排水設備696.3.1設計依據696.3.2設備選型計算697 礦井通風及安全技術717.1概況717.1.1瓦斯、煤塵、煤的自燃性及低溫717.2礦井通風系統選擇717.2.1通風方式和通風系統717.2.2風井數目、位置、服務范圍727.2.3掘進通風及硐室通風727.2.4礦井風量、負壓及等積孔的計算727.3礦井通風阻力777.3.1通風阻力的計算777.3.2礦井總風阻的計算827.3.3等積孔的計算827.3.4礦井通風阻力等級分類827.4.通風機選型837.4.1.設計依據837.4.2設備選型計算837.4

12、.2風機房供電857.5防治特殊災害的安全措施857.5.1.預防瓦斯爆炸的措施857.5.2防塵措施857.5.3預防井下火災的措施867.5.4預防井下水災措施867.5.5礦壓顯現控制措施867.5.6礦井安全出口877.5.7自救器及安全儀表的配備877.5.8礦山救護877.6安全技術措施附則877.6.1一般規定877.6.2頂板887.6.3防治水887.6.4爆破897.6.5一通三防與安全監控907.6.6運輸917.6.7機電927.6.8其它927.7災害應急措施及避災路線938 設計礦井基本技術經濟指標959 建井工期979.1建井工期979.1.1施工準備的內容與進度

13、979.1.2礦井的移交標準979.1.3井巷施工平均成巷進度指標979.1.4影響工期的主要井巷工程989.1.5三類工程施工組織的基本原則989.1.6建井工期989.1.7加快建井速度的措施及建議989.2產量遞增計劃98參考文獻99致 謝1001 礦井概述及井田地質特征1.1礦區概述1.1.1地理位置大同礦區位于晉北，地跨大同、左云、右玉、山陰等五個縣市。四老溝礦位于大同煤田東北端，大同市區西南，直線距大同市25km，北鄰同家梁礦，東接白洞礦，西北部相鄰馬脊梁礦和燕子山礦，西南部相鄰燕崖礦，東南以大同組底部煤層露頭線為界，井田東西走向6.2公里，南北傾向2.6公里，井田面積37.8平方

14、公里。地理坐標為東經11256361130332，北緯395643400153。1.1.2地形、地貌井田內為低山丘陵黃土地貌景觀，地形比較復雜，黃土梁及“v”字溝谷發育，地勢大致為北西高，東南低，地表最高點高程1619.0m,最低點高程1311.2m，相對高差307.8m。本井田處于十里河與口泉溝的分水嶺地帶。南部銀塘溝三井溝珍珠溝東窯溝胡家灣溝，井溝之水匯入口泉河。1.1.3交通條件及居民點分布四老溝礦井田距大同較近，有大同王村運煤專線，與大同火車站相連，且每日有客車通行，交通較為便利。北部有東西向的京包線，往東有大秦鐵路京包線。附圖1.1礦區交通位置圖。圖1.1 礦區交通位置圖1.1.4水

15、文條件礦區處于十里河與口泉河的分水嶺地帶，位于42304、42291、41293、41251鉆孔一線。南部銀塘溝，三井溝、珍珠溝、東窯溝胡家灣溝、井溝之水匯入口泉河；北部支溝水流入十里河。各溝常年干涸，盡在雨季時洪水流經，為季節性溝谷。口泉河橫貫本井田的中南部，發源于尖口山，流經挖金灣、雁崖、四老溝、新白洞同家梁、永定莊、出口泉鎮，流入大同平原后匯入桑干河，匯水面積216km2，河流在礦區內全長26.6km，河谷寬4070m。據局地質處1982年提交的四老溝井田地質報告口泉河五十年一遇最大洪水量400m3/s。百年一遇最大洪水量800m3/s。據四礦近年來的的觀測資料，河水在本礦區范圍內流量一

16、般為0.250.28 m3/s.暴雨后最大流量：1988年7月12日為600 m3/s；89年7月22日為59.2 m3/s。該河過去有泉水補給，隨著沿途個煤層的開采，現泉水都已干涸。四老溝礦位于口泉河的中上游，河谷最窄處如橋東鐵路下為40m。最高洪水位：據115隊1950年7月觀測資料上游為1298.79m,下游為1259.30m。井田內4#、7#、8#、9#煤層在口泉河北岸，露頭線大致與河床平行，露頭處煤層傾角與河谷波向相反。為雨季地表干涸。除雨季外主要靠各礦排出的廢水補給。廢水滲入井下創造了條件，沿岸露頭巖層未發現含水層。 四礦工業用水及居民生活用水主要由局供水站供給。管路直徑12寸，供

17、水至四礦加壓站后分別送給各居民區和工業區。局日供水量20003000 m3 水質良好。井下920水源日出水量為600 m3 ，水質不符合飲用水標準，只能供職工洗澡和工業用水。1989年過河石門施工的自流井，日出水量1000 m3左右，水質不符合飲用水標準，只能工業用水。目前該礦日缺水量10002000 m3。1.1.5居民用水情況四礦工業用水及居民生活用水主要由局供水站供給。管路直徑12寸，供水至四礦加壓站后分別送給各居民區和工業區。局日供水量20003000 m3 水質良好。井下920水源日出水量為600 m3 ，水質不符合飲用水標準，只能供職工洗澡和工業用水。1989年過河石門施工的自流井

18、，日出水量1000 m3左右，水質不符合飲用水標準，只能工業用水。目前該礦日缺水量10002000 m3。1.2井田地質特征本井田屬丘陵山地，地勢東南高西北低，絕對海拔高12661563m，現對高差297m，區內多為黃土覆蓋植被稀少,地表光禿。鑒于勘探類型為一類二型，勘探網度基本采用750*750求高級儲量。井田范圍是在原四老溝改擴建補鉆及胡家灣區勘探基礎上經過多次規劃變動后（向西擴展劉家窯、馬脊梁兩個區的部分），才形成現在定型范圍。因此在各勘探區的網度大同小異。礦區內地表出露與鉆孔揭露的地層自老到新有：（1）太古界集寧群（ar3jn）由青灰、淺灰、肉紅、灰黑色花崗片麻巖、輝石淺粒巖、黑云輝石

19、斜長片麻巖等組成，出露于井田東部七峰山一帶。（2）寒武系（）原四礦報告中。對寒武系未單獨劃分描述，按玉龍洞實測剖面資料，寒武系總厚466m，分為上、中、下三個統。 下統毛莊組（1mo ）厚53m以磚紅色頁巖和紫色白云質泥灰巖為主，頁巖葉里具食鹽假晶，底間未含礫鈣質砂巖，下部含石膏層。 中統下部徐莊組（2x）厚79m最底部有厚46m角粒狀白云質灰巖，往上是豬肝紫-紫紅色夾灰綠色頁巖及薄層泥巖，在上為灰色結晶灰巖夾薄層鮞狀灰巖和生物碎屑灰巖。 中統上部張夏組（2z）厚179m，以灰色中厚層鮞狀灰巖為主，中上部夾薄層泥質條帶灰巖和生物碎屑灰巖。 上統下部崮山組（3g）厚53m，以竹葉和泥質條帶狀灰巖

20、互層為主，中夾生物碎屑灰巖、結晶巖、鮞狀灰巖。 上統中部長山組（3c）厚19m，主要由紫紅色含鐵竹葉狀灰巖組成。 上統中部鳳山組（3f）厚83m，由灰黃、紫紅色生物碎屑灰巖、泥質條帶灰巖、竹葉狀灰巖、白云質灰巖組成。寒武系與下伏太古界片麻巖為角度不整合接觸，寒武系各統及各組之間為聯系沉積。（3）奧陶系（o）大同地區最大厚度約為400m，與本礦相鄰的同家梁礦厚68m，本礦奧陶系厚度大致也在70m左右。巖性以灰、深灰色結核狀灰巖為主，中夾豹皮狀灰巖、灰綠色鈣質泥巖及頁巖，廣泛出露于口泉山脈東南麓。（4）石炭系（c） 中統本溪組（c2b）厚630.13m，為一套海陸交互相地層，井田內保存不全。最底部

21、為一層雞窩狀褐鐵礦層，它是由于奧陶系風化殼經長期侵蝕、侵蝕殘存淋濾沉積而成的。往上為雜色鋁土質泥巖，再往上分別為灰褐、灰白色粉砂巖，細砂巖為主中夾薄煤層、薄層灰巖等組成的濱岸、泄湖相沉積，出露于口泉山脈一帶。與下伏奧陶系呈平行不整合接觸。 上統太原組（c3t）厚60.1186.83m,主要由灰、灰黑、少量灰白色細砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖、煤層等組成。是大同煤田下煤系最重要含煤地層，共含煤十多層，煤為主要可采煤層。與下伏本溪組連續沉積，二者整合接觸。 山西組（p1s）厚4590m，一般厚約60m主要由灰白、灰黃色粗、中砂巖及灰、灰黑色粉砂巖、砂質泥巖、煤層等組成，含山1-山4號四層煤，其中以

22、4號層發育最好，局部可采，亦為大同煤田下煤系含煤地層之一。與下伏太原組整合接觸。 下石盒子組（p1x）厚約3050m，為灰黃、灰黃綠色中粗砂巖、砂質泥巖等組成。該組地層地表雖無出露，但鉆孔內多有揭露，這實際上就是原報告中劃入山西組的部分地層，它與下伏山西組整合接觸。（5）侏羅系（j） 下統永定莊組（j1y）厚72.21132.59m，一般厚115m，主要由灰紫、灰黃等雜色粉砂巖、砂巖、砂礫巖等組成。底部砂礫巖k8，厚1020m，為本組底部分界砂巖，它自北向南與下伏不同時代的老地層呈明顯的角度不整合接觸。十里河以北它以本溪組接觸，十里河以南則與太原組接觸，口泉河一帶則與山西組接觸，再南則分別與下

23、石盒子組、上石合子組，乃至石千峰組相接觸。這在眾多的地質剖面、地層和鉆孔柱狀中均見到，無可爭辯。 中統大同組（j2d）厚190242m，主要由灰、灰白色中細砂巖和灰黑色砂巖、砂質泥巖、泥巖、煤層等組成，含煤20余層，其中2、3、4、7、8、9、10、11、12、12、14、14、15十三層為可采煤層。這是一套內陸河湖相含煤沉積，它出露于青磁窯、煤峪口。至胡家灣及高山鎮之間約45*20km的廣大地區內。與下伏永定莊組整合接觸，二者連續沉積。但在局部范圍內，有砂巖沖刷現象存在，不能與地殼大范圍的整體升降運動相提并論，因此不應該山西組和太原組、永定莊組和山西組、大同組和永定莊組，以及云岡組和大同組之

24、間的局部砂巖沖刷接觸關系統統確定為平行不整合接觸關系。 中統云崗組（j2y）厚90160m，一般厚110m,分上下兩段。下段：青磁窯段（j2yq）厚60100m，一般厚70m.以灰白、灰黃色中粗砂巖、砂礫巖為主，礫巖磨圓度差，膠結較松散，交錯層理發育。底部砂礫巖k21，厚518m，與下伏大同組連續沉積，但在局部范圍內k21砂礫巖常對下部地層和2#煤層形成沖刷接觸。上段：石窯段（j2ys）厚3060m一般厚40m，由灰紫、眥紅色砂礫巖、砂巖、粉砂巖組成。下部巖性變化大，透鏡體發育，上部砂巖含斷續球狀結核。（6）第四系（q） 中、上更新統（q2+3）厚025m,一般厚78m，上部為馬蘭期風成黃土，

25、淺黃褐色，疏松，下部以棕紅色亞粘土、亞砂土為主，內含鈣質結核，垂直節理發育。 全新統（q4）厚025m,一般厚78m，上部為馬蘭期風成黃土，淺黃褐色，疏松，下部以棕紅色亞粘土、亞砂土為主，內含鈣質結核，垂直節理發育。1.3井田地質構造1.3.1斷層本井田內發現的斷層有3條，15m的斷層有3條。具體特征如下表：表1.1 斷層一覽表斷層標號性質 產 狀落差（m）延展長度（m）控制程度走 向傾 向傾 角 （）f1正斷層nnesee48801.6631114可靠f2正斷層nnesee80820.2521352可靠f3正斷層nnenww80861.52.51081可靠1.3.2褶曲本井田內的褶皺構造主要

26、分布在礦井中、西部地區，分別同s1、s3、s5三個背斜和s2、s4兩個向斜相間組成，其中s為大同主向斜，現分述如下：(1) s1背斜：位于井田西北邊緣，走向n5-15e ，向北東傾伏，中間局部地段在平面圖上反映不明顯，大致沿40325、40311、39312、39301、39291、39297鉆孔一線延伸，軸向略有彎曲，兩翼地層傾角寬緩，延伸長約5-6km。(2) s3背斜：位于大同向斜s2發育，軸向n5-10e，向北傾伏，為一短軸狀背斜，僅在井田中、南部發育，大致在41291、41294、41285鉆孔一線，延伸長約1500m以上。(3) s5背斜：位于井田中部本礦井最狹窄部位，軸向n5e，

27、向北傾伏。該背斜兩翼和北部傾伏端地層傾角皆較大，形態明顯，在兩張主平面圖上等高線密集，局部地區地層傾角大于30，背斜軸大致在42292、42294、42281、43282各孔連線附近通過，延伸長約1200m。(4) s2大同主向斜：位于礦井西部f1斷層以東，二者在北部間距較大，向南間距較小，在礦井最南端二者相交，互相穿插。大同主向斜軸在主要平面圖上，北部反映不明顯，在中、南部軸向清楚、明顯。向斜軸走向大致為n20-25e。在中、南部兩翼地層傾角稍大，北部兩翼地層傾角平緩。大致沿擴-87、擴-92、四-75各孔連線通過。在井田內延伸長約5km。(5) s4向斜：位于井田中部偏西，在中、南部和s3

28、背斜近于平行。向斜軸軸向略呈弧形，北端為nne走向，中部近南北向，南部呈nnw走向，總體看呈寬緩向北傾伏狀態。該向斜在井田內自北向南分別被四條斷層錯位。在構造圖上呈明顯的不連續狀態。1.3.3陷落柱本井田內發現陷落柱共6個，現將其位置、范圍及對煤層開采影響等分述如下:陷1：位于43293孔附近，地表呈現橢圓狀分布，長軸220m，短軸100m，周圍地層均向中間傾斜，傾角達20。陷2：位于陷1附近，長軸60m，短軸48m。陷3:位于42296孔附近，呈橢圓狀，長軸70m，短軸40m，地表未見出露。陷4、5：位于43293附近，周圍地層呈環狀下落，長軸80、55m，短軸30m，地表未見出露。陷6：位

29、于44264附近，周圍地層呈環狀下落，長軸140m，短軸90m，地表未見出露。陷落柱對生產的影響：因接近陷落柱的煤層沿走向、傾向變化大，頂板裂隙增多，易連通含水層，產生涌水，從而給生產帶來一些困難。1.3.4巖漿巖本煤層揭露一條巖漿巖墻,其長為3130.93m,寬為12m,強度較大，對工作面的布置及生產都有影響。1.4煤層特征1.4.1煤層特征四老溝井田大同組地層工含煤20于層其中可采煤層有2、3、4、7-3、8、9、10、11、12-1、12-2、14-2、14-3、共計12層。地層總厚度217m，煤層總厚度19.16m。含煤系數8.9。煤層多，層間距小，分叉合并現象較普遍，此為本煤田的特征

30、。目前，正在開采煤層為2-3、 3-2、4、8、9、11、14-2、14-3號煤層，其中2、3、4、11-2、14-3為主要可采煤層。4#煤層：位于3#煤層下2.20-26.35m，平均17.51m。煤層厚度1.6-1.8m，平均1.68m。煤層多為單一結構，巖性多為中、細砂巖。r=29.16%,km=0.9811，屬較穩定煤層。表1.2 4#煤層特征表地層煤層厚度(m)間距（m）煤層結構穩定性頂板巖性底板巖性侏羅系1.61.81.682.2026.3517.51單一結構較穩定中細砂巖粉砂巖細砂巖砂質泥巖互層粗砂巖砂巖泥巖1.4.2煤層圍巖特性4#煤層的頂板由基本頂、直接頂和偽頂組成，其中：基

31、本頂：巖性由粗至細砂巖組成，無老頂區和老頂層位的沖刷帶呈零散分布，其巖性和厚度在面上變化很大，一般為2-20m,巖性以細紗巖為主中砂巖次之,粗砂巖最少,容重為2.38-2.52g/cm3, 屬極堅硬巖石。直接頂：巖性以粉砂巖和砂質泥巖為主，細砂巖與砂質泥巖互層次之。厚度一般為2-4m，最大厚度為7.32m,容重為2.502.59g/cm3，屬極堅硬巖石。偽頂：只在礦區中部較為發育，巖性復雜，由粗至細砂巖與煤組成，還有的由砂質泥巖、灰質泥巖組成，厚度在0.1-0.49m,屬較軟巖石。煤層底版，以粉砂巖和砂質泥巖為主，粗至細砂巖次之。 表1.3 4#煤層圍巖特征表取樣層位巖性抗壓強度/mpa4#煤

32、層頂板礫巖40210砂礫巖65.24#煤層底板粗砂巖34.964粉細砂巖互層105.31.4.3煤的特征本井田的主要可采煤層以亮煤為主，夾鏡煤及暗煤條帶，弱玻璃玻璃光澤，條帶結構，貝殼狀斷口，性脆易碎，煤巖類型為半亮性，偶爾可見光亮型煤。礦井煤類均屬rn32,弱粘煤，各層之間的化學性質差異很小，平面、垂面上的煤質變化均不明顯，均屬于特低灰-低灰、特低硫，高發熱量煤，是動力用煤的優質原料，亦是汽化用煤的重要的重要原料，作為鑄造用煤也是尚好原料。2 礦井開拓2.1井田境界及儲量2.1.1井田境界根據山西省國土資源廳批準的同煤四老溝窯礦采礦許可證，井田境界由11個坐標點連接圈定：1、x=540529

33、.6 y=4433189.02、x=542225.4 y=4430830.0 3、x=546046.8 y=4428066.04、x=547826.9 y=4427195.55、x=546076.6 y=4423666.56、x=544631.2 y=4424204.67、x=540150.0 y=4428090.08、x=537850.8 y=4431263.2井田走向長4.9公里，傾向3.8公里，面積18.62平方公里。2.1.2儲量（1）資源/儲量估算范圍本次參與資源/儲量估算的煤層為該礦批準開采的4#層，資源/儲量估算邊界范圍為井田邊界所圈定的范圍。（2）工業指標參照煤、泥炭地質勘察規

34、范中有關規定，確定各工業指標如下：煤層最低可采厚度為1.，最高可采灰分為40%，最高可采硫分為3%。（3）資源/儲量估算方法與有關參數的確定井田范圍煤層傾角平緩，基本在04，故本次資源/儲量估算采用地質塊段算術平均法，計算公式如下： q=shd/10 （2.1）式中：q塊段資源/儲量（萬噸）。 s塊段面積k（m），采用水平投影面積，用求積儀在煤層底版等高線上直接求得。 h塊段平均厚度（m），為塊段內及鄰近見煤工程點煤層資源/儲量估算厚度之算術平均值，各工程點煤層采用厚度的確定按照有關規程的規定確定。 d煤層視密度（t/m2），煤層視密度（容重）均為1.42t/m3。 （4）資源/儲量估算結果經

35、本估算，共獲得4#煤層工業儲量7932.12萬噸。2.1.3礦井可采儲量(1) 邊界煤柱井田邊境周長取16895m，邊界煤柱20m，則邊界煤柱損失： p1=20168953.01.42=143.95wt(2) 工業廣場煤柱壓煤圖2.1 礦井工業廣場留煤柱設計圖表2.1 礦井工業場地占地面積指標井型與設計能力（萬噸/年）占地面積指標（公頃/10萬噸）2403000.70.81201800.91.045901.21.39301.5備注：占地面積指標中小井取大值、大井取小值。據上表可知120萬噸礦井工業廣場占地面積為61.210000=72000m2。四老溝礦井走向移動角為=4.4，上山移動角為=7

36、5。下山移動角為=-0. 8=71.48，表土層移動角為=45。井筒穿煤層時，見煤深度 4#煤： h4=166m根據本礦地質資料，表土層厚度約為035.01m，井口位于井田中央地面標高比較的大位置，風化較嚴重，可以取表土層厚度為0。礦井工業廣場保護等級為1級，圍護帶寬度取20m，則工業廣場地面占地面積為：300360m2。所以，4#煤層工業廣場煤柱損失為：4#煤： 傾向長度 l+q+b=61.05+72.83+300=433.88(m) 走向長度 2l+q=261.05+360=482.1(m) 壓煤損失 p2=62.38wt(3) 斷層煤柱煤炭損失 斷層兩側煤柱按20m留設，可得煤損p3=5

37、0.20wt。(4) 其他煤柱煤炭損失其他煤柱煤炭損失p4，按工業儲量的5%計算。 p4=61.76wt(5) 礦井設計可采儲量總設計煤炭損失儲量為p=p1+p2+p3+p4=143.95+62.38+50.20+61.76=317.14(wt)可采儲量： zk=(zg-p) c （2.2）式中：zk礦井可采儲量； zg礦井工業儲量； c采取采出率，薄煤層取c=85%；中厚煤層取c=80%；厚煤層取c=75%。 zk=6091.984wt2.2礦井設計生產能力及服務年限2.2.1礦井設計生產能力計算年工作日為330天，工作制度為“四六”制，每日出煤班數為3班，每班工作6小時。礦井每晝夜提升時間

38、為14小時。礦井設計生產能力的確定根據煤層賦存條件，可采儲量、裝備水平、開采技術、勞動組織水平等因素，確定礦井生產能力為120wt/a。該井田可采煤層為 4#層煤，保證120wt/a設計生產能力。2.2.2礦井及水平服務年限的計算礦井及水平服務年限均按下式計算： t=zk/ak (2.3)式中：t服務年限； zk礦井可采儲量，wt； a設計生產能力，wt/a； k儲量備用系，k=1.3-1.5，根據四老溝礦的生產條件，此處k取1.3。將各數據代入上述公式，得：礦井及水平服務年限為65年，符合有關規定。2.2.3同時生產的水平數目的確定本井田可采煤層為4#層煤，同時生產一個水平、一個工作面可保證

39、120wt/a設計生產能力。2.2.4礦井及水平服務年限的計算 礦井及水平服務年限均按下式計算： t=z/ak （2.4）式中：t服務年限。 z設計可采儲量，wt。 a設計生產能力，wt/a k儲量備用系數，取1.4。則：礦井及水平服務年限 t=6091.984/1201.3=65年。服務年限均符合煤炭工業礦井設計規范的有關要求。2.3井田開拓2.3.1井田開拓的基本問題(1) 礦井工業場地位置選擇根據礦井現狀及目前交通運輸、電力供應等外部環境，工業廣場布置在該礦在鐵路附近，地面標高最低點，地勢平坦開闊，面積108000m2。礦井工業廣場選擇在此處具有以下優點：工業場地緊靠公路、大同王村鐵路運

40、煤專線，交通運輸便利，地面較開闊，且海拔比其它位置低，生產區對鄰近村莊環境影響較小。(2) 開拓方案的選定根據礦井工業場地及確定的開拓方式，結合礦井規模、煤層賦存特征、井筒位置以及礦井目前的實際情況，本設計開拓提出兩個方案進行比較，方案分述如下：方案一：主、副斜井煤門帶區開拓方式。主井井口標高1443，井底標高1260傾角16 ，斜長663米，皮帶提升。副斜井井口標高1443，井底車場標高1260，傾角20，斜長535.1米，采用礦車雙鉤提升，兼做礦井的進風井和安全出口。采用+1260m單水平開發全井田。副斜井落底后，設+1260m水平車場。根據井田形狀、煤層產狀、開采技術條件和井口位置等具體

41、條件，井下設三條大巷，即在井田北部沿煤層底部設三組大巷，在井田中部由井底車場至井田東部邊界。大巷與井底車場間采用軌道石門。礦井移交生產時，采用抽出式通風方式。回風立井選擇在鉆孔附近，總共設置一個回風立井，設置在盤區邊界且地勢較低處，中央風井井口標高+1426m，井底標高+1260m，井筒垂深166m；直徑設為5m。井筒內裝備梯子間，兼做礦井的安全出口。全井田共劃分為4個盤區，礦井移交的首采區為401盤區北部工業廣場北。井田開拓方式平面圖見圖2.2。圖2.2 井田開拓方式平面圖方案二：主斜副立煤門帶區開拓方式。主井井口標高+1426m，井底標高+1260m，傾角16 ，斜長663米，皮帶提升，兼

42、做礦井的進風井和安全出口。副立井井口標高+1426m，井底車場標高+1260m，井筒垂深166m，直徑為5米，采用罐籠提升，兼做礦井的進風井和安全出口。采用+1260m單水平開發全井田。副斜井落底后，設+1260m水平車場。根據井田形狀、煤層產狀、開采技術條件和井口位置等具體條件，井下設三條大巷，即在井田北部沿煤層底部設三組大巷，在井田中部由井底車場至井田東部邊界。大巷與井底車場間采用軌道石門。礦井移交生產時，采用抽出式通風方式。回風立井選擇在鉆孔附近，總共設置一個回風立井，設置在盤區邊界且地勢較低處，中央風井井口標高+1426m，井底標高+1260m，井筒垂深166m；直徑設為5m。井筒內裝

43、備梯子間，兼做礦井的安全出口。全井田共劃分為4個盤區，礦井移交的首采區為401盤區北部工業廣場北。井田開拓方式平面圖見圖2.3。 圖2.3 井田開拓方式平面圖開拓方案比較：方案一：主，副斜井開拓優點：1、巷道掘進技術簡單，施工管理簡單。井筒裝備和井底車場比較簡單，工程量少。2、建設速度快，出煤早，投資少。3、用膠帶做主井運輸時，效率高，效益好。缺點：1、斜井井筒長，維護量大，成本高。2、準備巷道和聯絡巷道較多，增加了成本，不宜管理。3、各種管線布設長度大，通風阻力大，增加了費用。方案二：主斜副立井開拓優點：1、立井的壓煤量少，井筒短，提升時間短。2、井筒短，通風阻力小。缺點：1、提升量較小，井

44、口設備復雜。2、井底車場的工程量大，設備多，事故率大。3、立井運輸量小，當運輸大的支架時，比較困難。經過綜合經濟比較，雖然斜井在井筒掘進量稍大，可是在后期的運輸過程中，其可以采用膠帶運輸,主斜井運輸能力大等方面，優點明顯。綜上所述，本計劃推薦一方案作為礦井井田主要開拓方式。2.3.2井筒和井底車場(1) 井筒 井筒數目及用途礦井移交生產及達到生產能力時，共有三個井筒，既主斜井、副斜井、回風井。各井筒用途分述如下：1、主斜井：負擔全礦煤炭提升任務。2、副斜井：負擔全礦人員等提升任務，為礦井的主要通風井及安全出口。3、回風立井：擔負全礦的回風，及安全出口。（2）井筒布置及裝備 主斜井：井筒斷面為半

45、圓拱形，井筒凈寬4.3米，凈高3.35米，拱凈高2.15米，凈斷面12.2平方米，井筒掘進寬4.60米，掘進高3.45米，拱掘進高2.30米，掘進斷面13.6平方米，井壁為150毫米厚混凝土，設檢修道，裝備1米寬大傾角帶式輸送機提升。 副斜井：井筒斷面為半圓拱形，井筒凈寬2.70米，凈高3.35米，拱凈高1.35米，凈斷面8.26平米，井筒掘進寬3.00米，掘進高3.50米，拱掘進高1.50米，掘進斷面9.53平方米，井壁為150毫米厚混凝土，單軌布置，裝備3t串車。 回風立井：井筒斷面為圓形，井筒凈直徑5.0米，凈斷面19.6平米，掘進直徑5.9米，掘進斷面27.3平米，井壁為450毫米厚，

46、布置梯子間。（3）井硐形式、數目及位置井田開拓方式為主、副斜井，石門單水平開拓，共開掘有一個進風井（副井）和兩個回風井。井田共劃分有四個盤區，礦井生產區隊設置有：一個綜采隊和兩個機掘隊。井口名稱井型坐標井 筒 坡 度井筒 斷 面井深(斜長）井口標高井底標高井筒用途備注xy副井斜井x:3773100y:1966945020度8.26580+1426+1260輔助提升軌道大巷主井斜井x:3773000y:1966925016度 12.2663+1426+1260主提升膠帶裝載室中央風井立井x:1967250y:377375019.6166+1426+1260回風回風大巷 表2.2 井筒參數表2.3

47、.3斷面的確定主斜井斷面的確定巷道凈寬度：巷道凈寬按以下公式計算： +b （2.5）式中：b巷道凈寬，mm； a1非行人側軌道（或輸送機）中線到巷道墻之間的距離，mm； c1行人側軌道（或輸送機）中線到巷道墻之間的距離 ，mm； b軌道（或軌道與輸送機）中線之間的距離，mm。按以上公式所計算的巷道凈寬的b值，應根據只進不舍的原則以100mm晉級。得： b=4300mm。巷道凈高度：巷道凈高度按以下公式計算： （2.6）式中：h巷道凈高度，mm； h1從軌面到頂梁的巷道高度，mm； hc從巷道底板到軌面高度，mm； hb從巷道底板到道碴面得高度，mm。考慮到最大設備的尺寸，得h=3300mm。巷

48、道斷面風速驗算：巷道斷面風速驗算按以下公式計算： v=q/s v0 （2.7）式中：v通過該巷道的風速，mm； q通過該巷道的風量，m3/s； s巷道的凈斷面，m2； v0安全規程規定的最高允許風速，m/s，取4 m/s。代入數據得： v=2.9 m/s 4 m/s副斜井斷面的確定巷道凈寬度：巷道凈寬按以下公式計算： （2.8）式中：b巷道凈寬，mm； a1非行人側軌道（或輸送機）中線到巷道墻之間的距離，mm； c1行人側軌道（或輸送機）中線到巷道墻之間的距離，mm；按以上公式所計算的巷道凈寬的b值，應根據只進不舍的原則以100mm晉級。得：b=3700mm。巷道凈高度：巷道凈高度按以下公式計

49、算： （2.9）式中：h巷道凈高度，mm； h1從軌面到頂梁的巷道高度，mm； hc從巷道底板到軌面高度，mm； hb從巷道底板到道碴面得高度，mm。考慮到最大設備的尺寸（液壓支架最小高度850mm），得h=4150mm。巷道斷面風速驗算：巷道斷面風速驗算按以下公式計算： v=q/sv0 （2.10）式中：v通過該巷道的風速，mm； q通過該巷道的風量，m3/s； s巷道的凈斷面，m2； v0安全規程規定的最高允許風速，m/s，取4 m/s。代入數據得：v=2.84 m/s 4 m/s風井井筒斷面的確定風井井筒斷面尺寸主要根據所需通過的風量來確定。其有效凈斷面積為： s0=q/v （2.11）

50、式中：s0有效凈斷面積，m2, s0=s-a，其中s為井筒凈斷面積； a梯子間所占面積，目前一般取a=2.02.5 m2；不設梯子間是，s0=（0.90.95）s； q井筒所需通過的風量，m3/s； v允許最大風速，設普通梯子間的風井v8m/s，不設梯子間由以上公式化簡可得風井井筒凈直徑（按v=8m/s計）。因此： s0=87/5=17m2則： s=s0+2.5=19.5m2,取19.6m2設梯子間時， （2.12）因此 d=4.1m，以0.5m晉級后取5m。井壁材料：回風立井井壁采用砌碹加混凝土澆鑄，支護厚度450mm。主、副斜井采用錨噴支護。錨桿排拒800mm，間距800mm，錨深1800mm，外露長度100mm，噴射厚度150mm。圖2.4 主井斷面圖圖2.5 風井斷面圖圖2.6 副井斷圖2.3.4驗算主、副井空、重車線長度（1） 副井進、出車線 （2.13）式中：l副井進、出車線有效長度，m； m列車數目，列；取1； n每列車的礦車數，10輛；取； lk每輛礦車帶緩沖器的長度，m； n機車數，臺；取1； lj每臺機車長度，4.5m； lf附加長度，一般取10m。則： l=1103.55+14.5+10=50m（2） 井底車場調車線的有效長度與副井進、出車線有效長度確定方法相同，式中列車數量應取1列。