采矿工程（本科）毕业设计指导书（定稿）fzj[1](8)

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井田边界保护煤柱按许厂矿实际情况取50 m，则用下式计算井田边界保护煤柱损失。

Pj＝H×L×m×r （2-5） 式中：

H——井田边界煤柱宽度，m； L——井田边界长度，m； m——煤层厚度，m； r——煤层容重，t·m-3；

Pj—— 井田边界保护煤柱损失，万t。 则：Pj＝50×14600×12.55×1.35×0.0001＝1236.8 2.3.3 工业广场煤柱

根据《煤炭工业设计规范》有关条文，采用垂直剖面法计算工业广场的压煤损失，围护带的宽度取20 m。由此可知工业广场压煤面积为：

Sg＝0.5×H×（L1+L2）×10-1 （2-6） 式中：

H——梯形高度，mm； L1——梯形上边长，mm； L2——梯形下边长，mm；

Sg——工业广场煤柱面积，km2。 则：Sg＝0.99975≈1.0 工业广场压煤量为：1.0×12.55×1.35×100＝1694.3（万t）。 2.3.4 矿区铁路保护煤柱

根据《建筑物、水体、铁路、及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第57条，铁路的保护等级可分为四级，同时由第59条规定不同等级铁路保护煤柱的围护带的宽度，由垂直剖面法和计算可以得出不同深度埋深铁路保护煤柱留设宽度。由于第一水平铁路煤柱和工广煤柱重合一部分，只计算未重合得那部分。

2.3.5 井田内永久煤柱损失

井田内永久煤柱损失包括井田内断层保护煤柱损失、井田边界防水煤柱损失、和工业广场压煤损失及铁路保护煤柱。经计算共为8666.2万t。

以上计算的为3下煤层煤柱损失，考虑全井田的煤柱损失则取1.4的系数，所以全井田煤柱损失为1.4×8666.2＝12132.7（万t）。

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2.3.6 矿井实际可采储量

1 矿井实际可采储量按下式计算：

Zk＝（Zg-P）×C （2-7） 式中：

Zg——矿井工业储量，万t；

P——井田煤柱损失，12132.7，万t；

C——采区采出率，薄煤层不应小于85%，中厚煤层不应小于80%，厚煤层不应小于75%。

Zk——井田可采储量，万t。各煤层的工业储量和可采储量见表2-12。 2 矿井备用储量

全矿井所有煤层可采储量为28590.3万t，经计算矿井的服务年限为51a。 矿井备用储量计算为：1）400×51＝20400（万t）；2）28590.3－20400＝8190.3（万t），估计约有50%为采出率过低和受未预知小地质破坏影响所损失的储量，即：1890.3×0.5＝4095.15（万t），所以全井田的实际采出储量为：228590.3－4095.15＝4495.15万t。

表2-12 井田分煤层、分水平工业储量和可采储量 水平 煤层 工业储量/万t 可采储量/万t 3上 769.1 512.7 3下 12500.0 7293.4 一水平 15上 628.2 411.8 16上 2259.4 1397.1 17 504.4 329.1 小计 15807.8 9944.1 3上 1442.0 926.5 3下 23435.0 13158.2 二水平 15上 1177.8 878.9 16上 4236.0 2978.3 17 945.7 704.2 小计 32089.8 18646.2 合计 47897.6 28590.3 - 35 -

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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

按照《煤炭工业矿井设计规范》中规定，确定本矿井设计生产能力按年工作日330 d计算，四六制作业（三班生产，一班检修），每日三班出煤，净提升时间为16 h。

3.2 矿井设计生产能力、服务年限

由地质资料可知：本井田储量丰富、地质结构简单、煤层稳定、开采技术条件好，有足够的条件建成特大型矿井，结合本井田的工业储量和开采储量最终选定矿井设计生产能力400万t/a，选定矿井的设计生产能力后需对煤层开采能力、各种辅助生产环节、储量条件等逐一进行校核： 3.2.1 校核煤层开采能力是否满足设计生产能力

本矿井3下煤层采用综采放顶煤开采工艺，为提高综放设备利用率，一个带区布置一个工作面，由于本矿井设计生产能力400万t，一个综放工作面即可达产，因此只需布置一个工作面。

1 机采工作面能力

Qg＝330×ng×L×Hg×a×γ×Cg （3-1） 式中：

330——年工作日，取330 d； ng——日进刀数，6；

L——工作面的长度，185 m； Hg——机采煤层厚度，3.2 m； a——采煤机的截深，0.8 m； γ——煤的容重，t/m3；

Cg——工作面的采出率，95﹪； Qg——机采工作面的生产能力，万t/a。

Qg＝330×6×185×3.2×0.8×1.35×95﹪

＝120.3（万t/a） 2 放顶煤工作面生产能力

Qf ＝330×nf×L×Hf×b×γ×Cf （3-2）

式中：

330——年工作日，取330 d；

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nf——日放煤循环次数，3； L——工作面的长度，185 m； Hf——放煤高度，9.35 m； b——循环放煤步距，1.6 m； γ——煤的容重，t/m3；

Cf——放顶煤工作面的采出率，70﹪； Qf——放顶煤工作面的生产能力，万t/a。 Qf＝330×3×185×9.35×1.6×1.35×70﹪

＝258.9（万t/a） 3 工作面生产能力

Qf＝Qg+Qf （3-3）

＝120.3+258.9 ＝379.2（万t/a）

而矿井的采煤面实际生产能力为：

Qc＝Ai×Qf （3-4） 式中：

Ai——带区影响系数，本矿井取1.0。

Qc＝1.0×379.2 （3-5）

＝379.2（万t/a） 矿井的生产能力为：

Q＝1.1×Qc （3-6）

＝417.12（万t/a）

因此可以满足年产400万t的设计要求。 3.2.2 校核各种辅助生产环节的能力

本矿井是根据矿井生产能力考虑一定的富裕系数来确定各种辅助环节能力的，本矿设计能力为400万t/a由于各方面条件都较好日后有望在此基础上扩产，因此在设备选型上都有很大富裕，所以辅助生产能力是满足设计能力的。

3.2.3 校核储量条件

矿井的设计生产能力应与矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限：

T＝Z/（A×K） （3-7） 式中：

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T——矿井设计服务年限，a； Z——矿井可采储量，万t；

A——矿井设计生产能力，400万t；

K——储量备用系数，一般取1.3～1.5，这里取1.4。 T＝28590.3/（1.4×400） ＝51.1（a）

矿井的备用储量由第二章计算可知为：4095.15万t，则矿井的实际可采储量为：24495.15万t。矿井实际服务年限为24495.15/400＝61.2 a。根据《煤炭工业设计规范》规定，300-500万t的矿井设计服务年限为60 a，而本设计矿井服务年限为61.2 a，大于60 a。因此，符合《规范》要求。

综上所述，矿井设计生产能力为400万t/a是合理的。

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