王晓鹏--矿井通风与安全设计 (6)

中国矿业大学2013届本科毕业设计 （论文）

（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱；

（3）维护带宽度：风井场地20m，其他15m； （4）断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m

（3）工业储量计算

井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，矿井主采煤层为9号煤层以及3号煤层，采用算术平均法。即煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：

Zg=S×M×R (2.2) 其中：

Zg——矿井的工业储量，t； S ——井田的倾斜面积，km2； M——煤层的厚度，m；

R ——煤的容重，t/m3，取R=1.4 t/m3。 则 Zg = 24.60×106/cos40×（2.15+3.85）×1.4

= 20716.48万t

其中九煤层：Z3g=24.60×106/cos40×3.85×1.4 = 13293.07万t 三煤层：Z5g=24.60×106/cos40×2.15×1.4 = 7423.41万t

2.1.2可采储量

1）安全煤柱留设原则

（1）工业场地、井筒留设保护煤柱，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，搬迁井田内地表的小村庄；

（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱；

（3）维护带宽度：风井场地20m，其他15m； （4）断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m；

（5）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，工业场地占地面积指标见表2.1。

表2.1 工业场地占地面积指标

井 型（万t/a）

占地面积指标（公顷/10万t） 第 21 页 共 21 页

中国矿业大学2013届本科毕业设计 （论文） 240及以上 120-180 45-90 9-30 以指标规定白洞矿工业场地计算为： ①占地面积指标取：1.2公顷/10万t

②面积计算：120万t × 1.2公顷/10万t = 14.4公顷 2）矿井保护煤柱量 （1）边界断层保护煤柱

边界保护煤柱损失量可按下列公式计算

1.0 1.2 1.5 1.8 P=L×B×M×R （2.2）

其中：

P——边界煤柱损失量，m； L——边界保护煤柱宽度，m； B——边界长度，m； M——煤层厚度，m；

R——煤的容重，t/m3，取R=1.4 t/m3。

井田边界断层煤柱按经验值30m的宽度留置，西北部F1为4.24km，F2为2.06 km，F3为3.88 km，F4为4.12 km，总长度为：14.30km。井田的边界断层保护煤柱为：

P1=14.30×103×30×（3.85+2.15）/cos4°×1.4 =361.24万t

其中九煤层为：231.80万t

三煤层为：129.44万t （2）煤层露头的安全防水煤柱

本井田无须留设安全防水煤柱，P2为0。 （3）人为边界保护煤柱

人为边界按照20m留置，北部、东南、西南部边界为人为边界，长度为分别为0.38km、1.24km、3.96km、2.36km，总长度为：7.94km。

P3=7.94×103×20×（3.85+2.15）/cos4°×1.4 =133.72万t

其中九煤层为：85.81万t

三煤层为：47.92万t （4）井田内断层保护煤柱

井田内断层F5较小，可直接采过，不计保护煤柱，P4=0。

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（5）工业广场保护煤柱

工业广场按Ⅰ级保护留围护带宽度20m，工业广场面积由表2.1确定，取14.4公顷，为边长380m的矩形。工业广场保护煤柱如图2.2。则工业广场保护煤柱P5=782.75万t；

其中九煤层： 440.57万t 三煤层： 342.18万t

综合以上计算，则矿井的可采储量按下式计算：

Zk=(Zg-P) ×C （2.3） 其中：

Zk----矿井的可采储量，t； Zg----矿井的工业储量，t；

P----保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤柱损失量，t；

C ----采区采出率,九煤层为75％，三煤层为80%。 现在分煤层计算可采储量： 九煤层 Z9 = (Zg9-P9) ×C9

=（13293.07-1225.02）×75% = 9150.04万t

三煤层 Z3= (Zg3-P3) ×C3

=（7423.41-780.24）×80% =5314.54万t

则：Zk = Z9+Z3

= 9150.04+5314.54 =14464.58万t

即矿井可采储量为14464.58万t。

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图2.2 工业广场保护煤柱 表2.2 保护煤柱损失量

煤 柱 类 型 边界断层保护煤柱 人为边界保护煤柱 工业广场煤柱 大巷保护煤柱 合 计

2.1.3矿井设计生产能力及服务年限

1）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，每班工作8小时。

矿井每昼夜净提升时间为16小时。 2）矿井设计生产能力确定的依据

《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：

第 24 页 共 24 页

损失量（万t） 361.24 133.72 782.75 727.54 2005.25 中国矿业大学2013届本科毕业设计 （论文）

(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）矿井设计生产能力

白洞井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小（4度），厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质动力煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。

确定白洞矿井设计生产能力为120万t/a。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。

4）矿井服务年限

井年生产能力的确定

矿井设计服务年限按下式计算：

T=Z/(A·K) 其中：

T-设计服务年限，a； A-设计生产能力，Mt/a； Z-设计可采资源量，Mt； K-资源量备用系数，取1.4。

则9号煤设计的第一水平服务年限为：T=Z/(A·K)＝96.4÷(1.2×1.4)=57.4a 矿井总服务年限为：T=Z/(A·K)＝146.26÷(1.2×1.4)=87.1a

表2.3 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限

第一水平设计服务年限 煤层倾角 <25° 25°~45° >45° 矿井设计生产能力 （Mt/a）

矿井设计服务年限 （a） 第 25 页 共 25 页

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