中国矿业大学毕业设计说明书
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图2-1工业广场保护煤柱
Ⅰmψ1.8 ⅠnψⅡk+310-65-100-150-200 -250Ⅱlψψδ+310γm1 n1βk1l1δ-65-100-150-200 n2m2-300-350-400-450-500 -550-600-650-700 k2k3l2l3-250-300-350-400-450-500 -550-600-650-700 CⅡc'a'caAⅠⅠd'Ddbb'BⅡ 2．矿井永久保护煤柱损失量
（1） 经CAD查询知井田周长为 22222.3米，井田边界保护煤柱留设20米宽，煤厚3.6米，煤的容重取1.4吨/立方米。则井田边界保护煤柱损失量为：
Q边界＝22222.332033.631.4/COS10°=227.64万吨。 （2） 断层保护煤柱
由表1-1可知，大于10米的断层有4条，共计长度为1950米。 断层煤柱留设30m宽，则断层保护煤柱损失量为：
Q断层＝19503303233.631.4＝58.96万吨 （3）工业广场保护煤柱
本设计矿井井型为120万吨。工业广场按Ⅱ级保护煤柱宽度15m，工业广场面积有表2.2确定工业广场占地面积为14.4公顷，工业广场的形状为
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长方形，长360m,宽400m。又根据《煤炭工业矿井设计规范》之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为15m。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长3宽=3903430=167700m2。煤层倾角10°，可以忽略不计。 工业广场保护煤柱如图
表2-2 工业广场煤层赋存情况
煤层标高m 330
煤层倾角 10° 煤层厚度m 4.4 表土层厚度m 100 θ 45° δ 75° β 65° γ 75° 由CAD查询可知：工业广场保护带为一个近似长方形的梯形，其上底长739.7米，下底长797.0米，高861.9米。所以此梯形的面积为： S＝（739.7+797）3861.9／2＝662240.86 m2 则工业广场及工业广场保护煤柱压煤量为： Q工广＝662240.8633.631.4＝333.77万吨
（4）大巷保护煤柱
经CAD查询大巷总长度为16744.2米。以大巷中心为基点，大巷两侧的保护煤柱宽度各为30m，则大巷保护煤柱损失量为：Q大巷16744.2 3303233.631.4＝506.34万吨 （5）井筒保护煤柱
主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，故主、副井的井筒保护煤柱损失量为0，风井井筒保护煤柱为20m，则风井井筒保护煤柱布置
在防水煤柱之内，故风井的井筒保护煤柱损失量为0。
（6）防水煤柱
由于松散层第四系含水层直接覆盖煤系地层上,矿井在浅部开采时,必须留设合适的防水煤柱,防止矿井突水。
导水裂隙带的高度由下式确定：
H=100ΣM/（1.6ΣM+3.6）±5.6 (2-2) 式中：H-导水裂隙带高度；
ΣM-可采煤层厚度之和,m,ΣM=3.6
H=38.70±5.6
取防水煤柱垂直高度为45m，其倾斜长度平均为200m。 则防水煤柱损失量为：Q防水＝1647.38万吨
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各种保护煤柱损失量见表。
表2-3保护煤柱损失量 煤柱类型 储量（万t） 井田边界保护煤柱 227.64 断层保护煤柱 58.96 工业广场保护煤柱 333.77 大巷保护煤柱 506.34 井筒保护煤柱 0 防水煤柱 1647.38 合计 2774.09 3．矿井可采储量计算
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）3C (2-3)
式中： Zk——矿井可采储量，万t；
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，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；地方小煤矿不小于0.7。
则，矿井设计可采储量：
Zk= （14751.21-2774.09）30.75=8982.84万t） 2.1.3矿井设计生产能力及服务年限 一．矿井工作制度
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300天，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，两班生产，一班准备，即两采一准，每班工作8小时。
按照《煤炭工业矿井设计规范》规定：矿井每昼夜净提升时间14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14小时。 二．确定矿井设计生产能力 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：
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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.开采条件：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。 2．矿井设计生产能力
杨庄井田储量丰富，煤层赋存较稳定，顶底板条件好，断层少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，煤质为贫煤、瘦煤，且位于交通运输便利的华东地区，市场需求量大，经济效益好，宜建大型矿井。 3.确定矿井设计生产能力
本井田煤层倾角平均一般在10°左右，其中主要5煤层有开采价值，可采范围内5煤平均厚度3.6米左右，本设计主要对5煤进行具体设计。5煤
3顶板为泥岩，细砂岩。冒落高度大于煤厚的1.2倍。瓦斯含量为1.8m/t，属低瓦斯。地质构造比较简单，煤层厚度变化不大，适宜综合机械化开采。由于煤层厚度为中厚煤层，拟对5煤采用综合机械化一次采全高进行开采。
表2-4 我国煤矿矿井井型分类表 井型 大型矿井 中型矿井 小型矿井 矿井设计生产能力，（万吨/年） 120、150、180、300、400、500及以上 45、60、90 9、15、21、30 根据本井田煤层赋存情况、井田水文地质情况及我国煤矿矿井井型分类
表，特提出矿井设计生产能力为90万吨、120万吨、150万吨三个方案，并对三个方案作比较论证。
最终推荐矿井设计生产能力为120万吨/每年。理由如下：
1）本井田主采煤层煤层厚度较厚，5煤平均在3.6米左右，而且地质水文条件也比较简单。
2）本井田最大走向长度为7.5km，最大倾斜长度平均4.1km，依据《煤炭工业设计规范》本井田可建设成为大型矿井。
表2-5 我国各类矿井井田走向长度表
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矿井井型 井田走向长度(km) 小型矿井 不小于1.5 中型矿井 不小于4.0 大型矿井 不小于7.0 3、本井田煤层埋藏较深，所施工的井筒较长，因此，满足施工要求及装备布置需要井筒断面不宜过小，故井筒基建费用增加。
4、移交首采区的煤层条件适宜综合机械化开采，矿井生产能力不宜过小，应充分发挥综采设备的潜力。
5、在设备相同，工程量相仿的情况下，矿井生产能力越大，生产效率越高，矿井的综合效益越好，但是受煤层厚度限制，太大的矿井恐不易达产。
我国目前对煤炭的需求量急剧上升，本矿井煤炭可以方便地运往全国各地，特别是长三角地区，弥补我国煤炭需求缺口。
确定杨庄矿井设计生产能力为120万吨/a。 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：
Z T?k （2-4）
A?k式中: T——矿井服务年限，a； Zk——矿井可采储量，万t； A——设计生产能力,万t；
K——矿井储量备用系数，取1.3；
则，矿井服务年限为：T=8982.84/12031.3=58年 符合《煤炭工业矿井设计规范》要求。
表2-6我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限 矿井设计 矿井设计服第一水平服务年限（a） 生产能力 务年限（a） 煤层倾角 煤层倾角 煤层倾角 （万t/a） <25° <25°~45° >45° 600及以上 300-500 120-240 45-90 9-30 2.1.4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因素
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80 70 60 50 各省自定 40 35 30 25 25 20 20 15