图2-1 工业广场保护煤柱计算示意图
2.3.3风井保护煤柱
按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（2000版）》中参数计算，取南北风井工业场地为100m×100m，同样采用垂直剖面法计算东西风井压煤量为：4.16Mt。
2.3.4河流保护煤柱
井田内主要河流岚漪河，河流在井田范围内长度约为5.4km，平均宽度约为30m，按照《采矿工程设计手册》中参数计算，河流两侧各留20m保护煤柱。采用垂直剖面法得到河流保护煤柱的煤量为：40.06Mt。 3.5井筒保护煤柱
井筒保护煤柱在工业场地保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量不再单独考虑。 综上，矿井的永久保护煤柱损失量汇总见表2-5。
表2-5 永久保护煤柱损失量
煤柱类型 井田边界保护煤柱 河流保护煤柱 南北风井保护煤柱 工业广场保护煤柱
合计
储量/Mt 8.62 40.06 4.16 19.46 72.30
2.3.6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，可按下式计算：
Zk??Zg?P??C （2-3）
式中：
Zk—— 矿井可采储量，t；
Zg—— 矿井的工业储量，322.68Mt；
P—— 保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，72.30Mt；
C——带区采出率；
根据《煤炭工业矿井设计规范》2.1.4条规定：矿井的采出率，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。本设计矿井13号煤层属于厚煤层，因此带区采出率选择0.75。
则代入数据得矿井设计可采储量：
Zk??322.68?72.30??0.75?187.79Mt
3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限
3.1矿井工作制度
根据《煤炭工业矿井设计规范》2.2.3条规定，矿井设计宜按年工作日330d计算，每天净提升时间宜为16h。矿井工作制度采用“三八制”作业，两班生产，一班检修。
3.2矿井设计生产能力及服务年限
3.2.1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矿井设计生产能力
本矿井井田范围内煤层赋存简单，地质条件较好，煤层平均厚度10.37m，煤层平均倾角10°，属缓倾斜煤层，易于发挥工作面生产能力。全国煤炭市场需求量大，经济效益好。结合本矿区的煤炭储量，确定本矿井设计生产能力为2.4Mt/a。
3.2.3矿井服务年限
矿井可采储量Zk、设计生产能力A和矿井服务年限T三者之间的关系为：
T?ZK （3-1）
?A?K?式中：
T —— 矿井服务年限，a；
ZK —— 矿井可采储量，187.79Mt； A —— 设计生产能力，2.4Mt/a； K —— 矿井储量备用系数。
矿井投产后，产量迅速提高，矿井各生产环节需要有一定的储备能力。例如局部地质条件变化，使储量减少；或者矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。因此，需要考虑储量备用系数。《煤炭工业矿井设计规范》第2.2.6条规定：计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1.3～1.5。结合本设计矿井的具体情况，矿井储量备用系数选定为1.4。
把数据代入公式3-1得矿井服务年限：
187.79T??55.9a(2.4?1.4)
在计算矿井服务年限时，考虑到矿井投产后，可能由于地质损失增大、采出率降低和
矿井增产的原因，使矿井服务年限缩短，设置了备用储量Zb，备用量为：
Zb?ZK187.79?0.4??0.4?55.9a 1.41.4在储量备用系数中，估计约有50%为采出率过低和受未预知地质破坏影响所损失的储量。
矿井开拓设计是认定的实际采出的储量约为： 3.2.4井型校核
按矿井的实际煤层开采能力，运输能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核： （1）煤层开采能力的校核
井田内13#煤层为开采煤层，平均煤厚10.37m，为厚煤层，赋存稳定，厚度基本无变化。煤层倾角平均10°，地质条件简单，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个放顶煤工作面来满足井型要求。
（2）运输能力的校核
矿井设计为大型矿井，开拓方式为立井开拓。井下煤炭运输采用钢丝绳芯胶带输送机运输，工作面生产的原煤经胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，运输连续、能力大，自动化程度高，机动灵活；井下矸石、材料和设备采用轨道运输，运输能力大，调度方便灵活。
（3）通风安全条件的校核
矿井采用两翼对角式通风系统，抽出式通风方式，东西两翼各布置一个回风井，可以满足通风要求。
（4）储量条件的校核
根据《煤炭工业矿井设计规范》第2.2.5条规定：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。井型和服务年限的对应要求见表3-1。
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
矿井设计服务年限第一开采水平服务年限
能力/Mt·a-1 6.00及以上 3.00～5.00 1.20～2.40 0.45～0.90
/a 70 60 50 40
煤层倾角 <25° 35 30 25 20
煤层倾角 25°～45° — — 20 15
煤层倾角 >45° — — 15 15
由上表可知：煤层倾角低于25°，矿井设计生产能力为1.2～2.4Mt/a时，矿井设计服
务年限不宜小于50a，第一开采水平设计服务年限不宜小于25a。
本设计中，煤层倾角低于25?，设计生产能力为2.4Mt/a，矿井服务年限为55.9a，第一水平服务年限为55.9/2=28a，符合《煤炭工业矿井设计规范》的规定。
4 井田开拓
4.1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。
井田开拓具体有下列几个问题需要确定：
（1）确定井筒的形式、数目和配合，合理选择井筒及工业广场的位置； （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）进行矿井开拓延深、深部开拓和技术改造； （6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。
开拓问题解决的好坏，关系到整个矿井生产的长远利益，关系到矿井的基建工程量、初期投资和建设速度，从而影响矿井经济效益。因此，在确定开拓方式是要遵循以下原则：
（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）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的状态。
（5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，应为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。
（6）根据用户需要，应照顾到不同媒质、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确定井筒形式、数目和位置
（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。各井筒形式优缺点比较及适用条件见表4-1。
表4-1 各井筒形式优缺点比较及适用条件 井筒形式
优点
①环节和设备少、系统简单、费用低②工业设施简
平硐
单③井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用④施工条件好，掘进速度快，加快建井工期⑤煤炭损失少。 与立井相比：
①井筒施工工艺、设备与工序比较简单，掘进速度
斜井
井筒装备、井底车场简单、延伸方便③主提升胶带化有相当大提升能力，能满足特大型矿井的提升需要④斜井井筒可作为安全出口。
①不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制②井筒短，提升速度快，对辅助提升
立井
特别有利③当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工④井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求，风阻小，对深井开拓极为有利。 与立井相比：
①井筒长，辅助提升能力线路长、阻力大、管线长度大③斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。
①井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平②井筒装备复杂，掘
对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。
受地形影响特别大
有足够储量的山岭地带
缺点
适用条件
快，井筒施工单价低，初期投资少②地面工业建筑、小，提升深度有限②通风
进速度慢，基建投资大。 井。
斜沟矿为深井开采，属低瓦斯矿井，但区内各可采煤层均具有煤尘爆炸性，煤层倾角
较小，平均10°，为缓倾斜煤层，主采煤层13#埋深平均-367m，表土层厚约220m，无流沙层，综上适合采用立井施工，井筒需采用特殊施工方法——表土段采用冻结法施工，基岩段采用地面预注浆施工。
（2）井筒数目的确定
本井田煤层埋藏深，地温正常，地压不大，瓦斯浓度低，煤尘具有爆炸性等，根据上述特点，对初期工业场地内的井筒数目提出了如下方案：
工业场地内布置主井、副井，井田南北边界处各布置一个回风井。其中主井井筒主要承担矿井煤炭提升及兼进部分风；副井井筒主要担负矸石、人员、设备及材料等辅助提升和进风，井筒内装备梯子间，作为矿井的安全出口，井筒内布置有压风管、洒水管、动力电缆和通讯电缆。
（3）井筒位置的确定
本设计在选择井口位置时主要依据以下原则：
①工业场地应尽量靠近地质构造简单、块段完整且储量丰富的块段，以利于首采盘区位置选择和首采工作面布置，并尽量减少初期工程量，减少投资，缩短建井工期；
②工业场地尽量避开村庄、道路、沟渠等；
③井筒、井底车场尽量避开断层、陷落柱等构造带； ④井底车场巷道特别是主要硐室的岩性要好；