城郊矿2.4Mta新井设计-矿用充填材料与充填技术发展.docx

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中 国 矿 业 大 学
本科生毕业设计

姓 名： 雷 学 号：
学 院： 矿 业 工 程
专 业： 采 矿 工 程
设计题目： 城郊矿2.4Mt/a新井设计
专 题： 矿用充填材料与充填技术发展
指导教师： 职 称： 教 授

2012年6月 徐州

可修改编辑
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中国矿业大学毕业论文任务书

学院 矿业工程 专业年级 采矿工程2008级 学生姓名

任务下达日期：2012年1月14日

毕业论文日期：2012年3月14日至2012年6月8日

毕业论文题目：城郊矿2.4Mt/a新井设计

毕业论文专题题目：矿用充填材料与充填技术发展

毕业论文主要内容和要求：
根据采矿工程专业毕业设计大纲，本毕业设计分为一般部分、专题部分和翻译部分，具体包括：
1、一般部分：城郊矿2.4Mt/a新井设计，主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井运输提升、矿井通风系统等。
2、专题部分：矿用充填材料与充填技术发展。
3、翻译部分：完成近3-5年国外期刊上与采矿或煤矿安全有关的科技论文翻译一篇，要求不少于3000字符。

院长签字： 指导教师签字：

摘 要
本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。
一般部分为城郊煤矿2.4Mt/a新井设计，共分10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4.井田开拓；5.准备方式—带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。
城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。井田平均走向长度8.1km，平均倾向长度5.57km，井田面积约45.12km2。煤层倾角平均为6°，倾角变化较小，可采煤层为2煤和3煤，设计煤层为3煤，平均厚度4.98m。矿井工业储量310.22Mt，可采储量214.19Mt，设计服务年限63.7a。矿井正常涌水量180m3/h，最大涌水量230m3/h。矿井相对瓦斯涌出量0.5 m3/min，属低瓦斯矿井。
确定开拓方案为立井两水平开拓（岩巷），立井延伸，设两水平，一水平标高-550m，二水平标高-750m。整个井田划分为6个带区。采用中央并列式通风。
矿井采用带区式准备方式，工作面设计长度230m。采用综合机械化一次采全高工艺。矿井年工作日为330d，昼夜净提升时间为18h。矿井采用“四六”制工作制度，三班生产，一班检修。生产班每班完成2个采煤循环。循环进尺为0.8m，日产量7312.24Mt。
矿井煤炭采用胶带输送机运输，辅助运输采用蓄电池式电机车牵引固定箱式矿车。主井采用两对16t侧卸式箕斗提煤，副井采用一对1.5t矿车双层四车加宽罐笼运送物料和升降人员。
专题部分题目为：矿用充填材料与充填技术发展。主要综述了近年来煤矿充填开采中应用的充填材料及充填技术。
翻译部分主要内容是热多孔双重孔隙介质中的井壁稳定性分析。英文题目是：Borehole stability analysis in a thermo poro-elastic dual-porosity medium。
关键词：立井；两水平；带区；综合机械化一次采全高；中央并列式通风

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ABSTRACT
This design includes three parts: the general design, the monographic study and the translation.
The general design is about A 1.2 Mt/a New Underground Mine Design Of Chengjiao Coal Mine. The design includes ten chapters: 1. Mine overview and mine field geological features; 2. The mine field boundary and the reserves; 3. Mine system of work, design production capacity and service life; 4. Mine field extension; 5. Preparation-with the strip district roadway layout; 6. Mining methods; 7. Underground transport; 8. Mine hoist; 9. Mine ventilation and safety technology; 10. Mine basic technical and economic indicators.
Chengjiao Minefield is located the territory of Yongcheng city,covering full of Chengguan Township, Chengxiang Township,and part of Houling Township,Shuangqiao Township,Shi Bali Township,Jiangkou Township. It’s about 8.1 km on the strike and 5.57 km on the dip, with the 45.12 km2 total area. There are 2 minable coal seam. The main aquifer coal seam is 3 coal seam with an average thickness of 4.98 m, and the average dip of 3 coal seam is 6°. The proved reserves of this coal mine are 310.22 Mt and the minable reserves are 214.19 Mt, with a mine life of 63.7 a. The normal mine inflow is 180 m3/h and the maximum mine inflow is 230 m3/h. The mine relative gas emission quantity is 0.5 m3/t, and the absolute gas emission quantity is 0.5m3/min. Thus, it is a low gas mine.
Determine program is vertical shaft development with two mining levels, and the tunnel is set in the rock seam; The first mining level is -550 m, the second mining level is -750m . The mine field is divided into six mining strip district. The type of mine ventilation is the centralized juxtapose ventilation .
Designed first mining district makes use of the method of the mining strip district preparation. The design length of working face is 230 m, which uses fully mechanized mining overall height in one times technology. The working days in one year are 330. Everyday it takes 18 hours in lifting the coal. The operation mode in the mine is “four-six” with three teams mining and the other overhauling. Every mining team makes two working cycle. So everyday there are 6 working cycles. The advance of a working cycle is 0.8 m, and the quantity of 7312.24 ton coal is maked everyday.
Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, and mine car to be assistant transport. The main shaft uses two double 16 t skips to lift coal and the auxiliary shaft uses a twins wide 1.5 t four-car double-deck cage to lift material and personnel transportation.
The monographic study entitled “Mine filling material and filling technology development.”. Reviewed the applications in recent years in the mining of coal filling the filling material and filling technology..
The translated title is “Borehole stability analysis in a thermo poro-elastic dual-porosity medium”.
Keywords: shaft; two mining levels; strip district; fully mechanized mining overall height in one times technology; centralized juxtapose ventilation

目 录
1矿区概述及井田地质特征 1
1.1 矿区概述 1
1.1.1矿区地理位置与交通 1
1.1.2地形地貌 1
1.1.3主要河流 1
1.2 井田地质特征 2
1.2.1地层 2
1.2.2井田地质构造 4
1.2.3水文地质特征 4
1.3 煤层特征 4
1.3.1煤层 4
1.3.2煤质 6
2 井田境界与储量 7
2.1 井田境界 7
2.2 矿井工业储量计算 7
2.2.1储量计算依据 7
2.2.2矿井工业储量 7
2.2.3矿井工业储量计算 9
2.3 矿井可采储量 10
2.3.1安全煤柱留设原则 10
2.3.2矿井永久保护煤柱损失量 10
2.3.3矿井可采储量 12
3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 13
3.1矿井工作制度 13
3.2 矿井设计生产能力及服务年限 13
3.2.1矿井设计生产能力及服务年限确定依据 13
3.2.2矿设计生产能力 13
3.2.3矿井服务年限 13
3.2.4井型校核 14
4 井田开拓 16
4.1 井田开拓的基本问题 16
4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标 16
4.1.2工业场地的位置 18
4.1.3开采水平的确定 18
4.1.4运输大巷和井底车场的布置 18
4.1.5矿井开拓延伸方案 18
4.1.6方案比较 19
4.2 矿井基本巷道 30
4.2.1井筒 30
4.2.2井底车场及硐室 34
4.2.3主要开拓巷道 36
4.2.4巷道支护 39
5 准备方式——带区巷道布置 40
5.1 煤层地质特征 40
5.1.1带区位置 40
5.1.2带区煤层特征 40
5.1.3煤层顶底板岩石构造情况 40
5.1.4水文地质特征 40
5.1.5地质构造 40
5.1.6地表情况 40
5.2 带区巷道布置及生产系统 40
5.2.1带区准备方式的确定 40
5.2.2带区位置及范围 41
5.2.3带区巷道布置 41
5.2.4带区生产系统 43
5.2.5带区内巷道掘进 43
5.2.6带区生产能力及采出率 43
5.3 带区车场选型计算 45
5.3.1带区车场的形式 45
5.3.2带区主要硐室布置 45
6 采煤方法 47
6.1 采煤工艺方式 47
6.1.1带区煤层特征及地质条件 47
6.1.2确定采煤工艺方式 47
6.1.3回采工作面参数 48
6.1.4回采工艺及工作面设备选型 48
6.1.5回采工作面支护方式 51
6.1.6端头支护及超前支护方式 53
6.1.7各工艺过程注意事项 54
6.1.8回采工作面正规循环作业 55
6.2 回采巷道布置 57
6.2.1回采巷道布置方式 57
6.2.2回采巷道参数 58
7 井下运输 67
7.1 概述 67
7.1.1井下运输设计的原始条件与数据 67
7.1.2运输距离和货载量 67
7.1.3井下运输系统 67
7.2 带区运输设备选型 68
7.2.1设备选型原则 68
7.2.2带区运输设备的选型及能力验算 68
7.3 大巷运输设备选型 70
7.3.1运煤设备 70
7.3.2辅助运输设备选择 70
8 矿井提升 72
8.1 矿井提升概述 72
8.2 主副井提升 72
8.2.1主井提升 72
8.3 副井提升 74
9 矿井通风及安全 76
9.1 矿井通风系统选择 76
9.1.1矿井概述 76
9.1.2矿井通风系统的确定 76
9.1.3带区通风系统的确定 78
9.1.4矿井通风容易与困难时期的确定 79
9.2 带区及全矿所需风量 82
9.2.1采煤工作面实际需风量 82
9.2.2掘进工作面实际需风量 83
9.2.3硐室需风量 84
9.2.4其它巷道需风量 84
9.2.5矿井所需总风量 84
9.2.6风量分配及风速验算 85
9.3 全矿通风阻力的计算 86
9.3.1矿井通风总阻力计算原则 86
9.3.2矿井最大阻力路线 86
9.3.3矿井通风阻力计算 86
9.3.4矿井通风总阻力 87
9.4 矿井通风设备选型 88
9.4.1主要通风机选型 88
9.4.2电动机选型 91
9.4.3主要通风机附属装置 91
9.5 防治特殊灾害的安全措施 92
9.5.1预防瓦斯灾害的措施 92
9.5.2预防煤尘灾害的措施 92
9.5.3预防井下火灾的措施 93
9.5.4预防井下水灾的措施 93
10 设计矿井基本技术经济指标 95
矿用充填材料与充填技术发展 95
1 充填开采技术简介 95
2 固体物充填工艺 95
2.1矸石材料概述 95
2.2压实特性 96
2.3流变特性 97
2.4充填方法 98
2.5技术经济评价 101
3 膏体似膏体充填工艺 101
3.1矸石膏体材料 102
3.2膏体配比选择 102
3.3充填工艺 103
3.4充填设备 104
3.5膏体充填存在的问题与发展方向 106
4 高水超高水充填工艺 107
4.1新型高水材料胶结充填 107
4.2超高水材料充填工艺流程 108
4.3超高水材料开放式充填作用机理 109
4.4影响充填效果的因素 110
4.5超高水材料应用的优越性 110
结 语 110
译文： 112
热多孔双重孔隙介质中的井壁稳定性分析 112

一
般
部
分

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1 矿区概述及井田地质特征
1.1 矿区概述
1.1.1矿区地理位置与交通
城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。南北长约9.03km，东西宽约6.22km，勘探面积约50km2。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为：东经116º17′30″～116º25′21″，北纬33º53′52″～34º00′35″。
井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95km，夏邑东站62km；东北至京沪铁路徐州车站约100km，东南至宿州车站约75km，距京九铁路的亳州车站55km，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通（见图1）。

图1 城郊矿交通位置图
1.1.2地形地貌
城郊井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高在+31～+34m之间，相对高差2～3m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为220m左右。工业广场标高+35m。
1.1.3主要河流
城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北—中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水位标高+30.39m，最大流量384m3/s（1963年8月9日），年平均流量一般为1～2m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。
本区地处中纬34º附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温14.3℃ ，日最高气温41.5℃，日最低气温为-23.4℃。年平均降水量962.9mm，年最大降水量1518.6mm，年最小降水量556.2mm。大气降水量多集中在7～8月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸发量1808.9㎜。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于6度。
1.2 井田地质特征
1.2.1地层
永城煤田的区域地层属华北地层区，鲁西分区，徐州小区。
井田地层和基本区域地层相一致，根据钻孔揭露自下而上可分为上石炭统，二叠系和新生界。由老至新叙述如下：
1、上石炭统太原组
由较稳定的薄厚层状灰岩、泥岩、砂质泥岩组成，局部夹有鲕状铝土泥岩。本组厚度48.7～159.20m，平均厚度75.62m。所含灰岩9～11层。
自下而上编号L1～L11。其中L2、L8、L11厚度稳定，其余各层为较稳定和不稳定。
2、下二叠统山西组
主要由泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成，厚度45.03～105.00m，平均69.63m，含煤3层。
3、下二叠统下石盒子组
由泥岩、砂质泥岩和砂岩、鲕状铝土泥岩及煤层组成。厚度72.4～130.03m，平均102.54m，含煤5～7层，其中三3为本井田的主要可采煤层。
4、上二叠统上石盒子组
由泥岩、铝土泥岩、中细粒砂岩组成，本组平均厚度93.64m。
5、上二叠统石干峰组
主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成，夹有紫斑泥岩和砂岩
6、第三系
中新统，厚度46.10～90.16m，平均厚度69.41m，底部局部有次生炭酸岩沉积，中上部以粘土为主，夹亚粘土及少量砂土。
上新统，厚度51.69～72.97m，平均厚度61.57m，以细～中砂为主，与粘土、亚粘土交替沉积。
7、第四系
更新统，厚度75.20～169.50m．平均厚129.76m，由粉砂、细砂与粘土、亚粘土及少量亚砂土所组成。局部见有中砂。粘性土厚度大于砂性土。
全新统，厚度87.18～148.90m，平均厚70.17m，以粘土、亚粘土为主，夹细砂及亚粘土。
下附地质综合柱状图

地层统
煤组
厚度(m)
岩性柱状
煤层
平均厚度（m）
全新统

70.17

更新统

129.76
上新统

61.57
中新统

69.41
上二叠统

93.64
下二叠统
三煤组
72.40～130.1
102.54
三7
0.53
三6
0.57
三5
0.45
三4
0.30
三3
4.98
三2
0.66
三1
0.46
二煤组
45.03～105
69.63
二3
0.30
二2
0.95
二1
0.40
上石炭统

75.62

图2 地质综合柱状图
1.2.2井田地质构造
城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧。井田内褶皱构造除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的隆起和凹陷。
1.2.3水文地质特征
新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性又弱，与基岩之间有平均厚44.29m的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。
煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但由于井田内砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。
本井田断层富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情况下不会发生大导水威胁。
综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单元，开采煤层远离地表水体，无流水影响，间接充水岩层“灰岩”虽然单位涌水量较大，局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远离断层，一般是不会突水的，本矿井水文地质，工程地质条件属中等类型。
矿井正常涌水量160～230m3/d。

1.3 煤层特征
1.3.1煤层
本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（P1s）及下石盒子组（P1 x），两组煤系地层总厚度平均172.17m，煤层总厚度平均9.60m，总的含煤系数为5.58%。下二叠统山西组（P1s）含二煤组，由1~3个分层组成，分层编号从下至上分别为二1、二2、二3，煤层平均总厚度为1.65m，含煤系数为2.37%。下石盒子组（P1x）含三煤组，由4～7个分层组成，分层编号从下至上分别为三1、三2、三3、三4、、三5、三6及三7。煤层总厚度为7.95m，含煤系数为7.75%。井田内三3煤层为可采煤层，详见《煤层情况一览表》。

表1-1 煤层情况一览表
煤组号
煤层编号
煤分层数
煤厚（最小~最大）
间距（最小~最大）
夹矸层数
可采情况
含煤系数
煤层稳定性
平均（m）
平均（m）
三煤组
三7
1～2
0.12～1.20
0.62～21.02
0
不可采
7.75％
不稳定
0.53
14.10
三6
1～3
0.20～1.17
5.43～24.29
0～1
偶见可采点
较稳定
0.57
13.75
三5
1
0.05～2.55
0.90～14.40
0～2
不可采
不稳定
0.45
9.06
三4
1
0.20～0.95
0.40～9.35
0
不可采
不稳定
0.30
13.95
三3
1
1.40～6.68
0.52～25.21
0
全区可采
稳定
4.98
14.32
三2
1～2
0.50～2.02
5.30～32.42
0～1
不可采
不稳定
0.66
18.86
三1
1
0.25～1.06
5.69～19.46
1
不可采
不稳定
0.46
10.55
二煤组
二3
1
0.20～0.40
40.36～52.99
0
不可采
2.37％
不稳定
0.30
46.33
二2
1～2
0.32～1.68
1.40～8.22
0～1
偶见可采点
较稳定偏不稳定
0.95
4.81
二1
1～2
0.25～0.55
7.01～20.08
0～1
不可采
不稳定
0.40
13.47

1.3.2煤质
三3煤层属低灰分，特低硫，特低磷，高发热量，易选的优质无烟煤。
可采煤层中贫煤数量较少，除它的发热量量稍高于无烟煤外，其它煤质特征与无烟煤相似。
三3煤层为无烟煤，首先可作为化工用煤，包括气化用煤及发生炉煤气用煤和化肥用煤，其次作为动力用煤及民用燃料等。

2 井田境界与储量
2.1 井田境界
矿井井田范围东部边界为人为划分，西部以F1 断层为界，南部以F2断层为界，北部以F9断层为界，北西角以煤层露头为界。井田走向长度约6.2～8.9km，平均约8.1km ，南北长5.3～6.1km ，平均长约为5.57km。煤层最小倾角4.2°，最大倾角7°，平均倾角6°。井田面积45.12km2。
2.2 矿井工业储量计算
2.2.1储量计算依据
1.根据城郊煤矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；
2.依据《煤炭资源地质勘探规范》关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.7—0.8m；
3.依据国务院过函（1998）5号文《关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复》内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；
4.储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；
5.井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。
6.煤层容重：三煤为优质无烟煤，其容重均为1.40t/m3。
2.2.2矿井工业储量
本矿井的主采煤层为三煤，其厚度为4.98m。因此在计算工业储量时只针对这一层煤，对于其它不可采煤层不予以计算。
本设计的储量计算是在精查地质报告提供的1：10000煤层底板等高线图基础上计算出来的，因此计算数据真实可靠。
井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，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：
Zz=S×M×R （2-1）
由于煤层地板等高线显示煤层倾角变化多样，为便于计算，将煤层地板等高线划分为六个块段计算，块段划分如下图所示：

图2-1 井田块段划分

块段数据如下表所示：
表2-1 块段数据

块段编号i
块段面积S（km2）
平均倾角α(°)
平均煤厚M(m)
容重γ(t/m 2)
储量Mt
1
4.49
6.4
4.98
1.4
31.71
2
4.19
5.9
4.98
1.4
29.37
3
10.37
6.1
4.98
1.4
72.71
4
6.67
5.7
4.98
1.4
46.73
5
10.51
5.5
4.98
1.4
73.61
6
8.89
6.8
4.98
1.4
62.42
合计
45.12

316.55

由上表可得：
式中：Zg——矿井的工业储量Mt；
S ——井田的倾斜面积km2；
M——煤层的厚度m；
γ ——煤的容重，本矿井为1.4 t/m3；
α——煤层倾角；
2.2.3矿井工业储量计算
根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。
根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边界经济的基础储量，次边际经济基础储量不计。则矿井工业资源/储量可用下式计算：

（2-2）
式中： ——矿井工业资源/储量；
——探明的资源量中经济的基础储量；
——控制的资源量中经济的基础储量；
——探明的资源量中边际经济的基础储量；
——控制的资源量中边际经济的基础储量；
——推断的资源量；
——可信度系数，取0.8。

因此，将各数代入式2-2得：

各种储量分配见表2-2。

表2-2 矿井工业储量分配表
类别
探明储量/Mt
控制储量/Mt
推断储量/Mt
经济储量/Mt
边际储量/Mt
经济储量/Mt
边际储量/Mt
数量
132.95
56.98
66.48
28.49
25.32
合计
189.93
94.97
2.3 矿井可采储量
2.3.1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；
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，村庄10m，其他15m。
4.根据经验井田边界保护煤柱留50m，断层保护煤柱的留设按落差大于50m时，断层两侧各留40m，落差大于50m时，两侧各留30m。本矿井井田内的几条大断层的落差均大于50m，因此在两侧各留40m 的保护煤柱。
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
表2-3 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）
240及以上
1.0
120-180
1.2
45-90
1.5
9-30
1.8
2.3.2矿井永久保护煤柱损失量
（1）边界保护煤柱
边界保护煤柱按下式计算：
（2-3）
式中：Z——边界煤柱损失量Mt；
L——井田边界长度km；
b——保护煤柱宽度m；
M——煤层厚度m；
γ——煤的容重t/m3。
根据经验井田边界保护煤柱留50m，断层保护煤柱的留设按落差大于50m时，断层两侧各留40m，落差小于50m时，两侧各留30m。本矿井井田内的两条大断层的落差均大于50m，因此在两侧各留40m 的保护煤柱。

井田边界保护煤柱：

F4断层保护煤柱：

F5断层保护煤柱：

（2）工业广场保护煤柱
根据《煤炭工业设计规范》第5-22条规定：工业广场的面积为0.8-1.1平方公顷/10万吨。本矿工业广场面积取1平方公顷/10万吨，本矿井设计生产能力为240万吨/年，故工业广场面积为240公顷。所以取工业广场的尺寸为600m×400m的长方形。煤层的平均倾角为6.0°，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为-550m，该处表土层厚度为200m，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按Ⅱ级保护留维护带，宽度为20m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表
表2-4 岩层移动角
广场中心深度/m
煤层倾角
煤层厚度/m
冲击层厚度/m
ф
δ
γ
β
550
6.0
4.98
200
41
70
70
65.8
由此根据上述以知条件，画出如图2-2所示的工业广场保护煤柱的尺寸：

图2-2 工业广场保护煤柱
通过计算求得工业广场工业广场保护煤柱：

表2-4 保护煤柱损失量
煤柱类型
储量（Mt）
井田边界保护煤柱
9.52
F3断层保护煤柱
1.90
F5断层保护煤柱
2.07
工业广场保护煤柱
11.15
2.3.3矿井可采储量
矿井可采储量可按下式计算：
（2-4）
式中：Zk——矿井的可采储量，Mt；
Zg——矿井的工业储量，Mt；
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，万t；
C ——采区采出率，厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.80，薄煤层不低于0.85，本矿井为厚煤层，因此取0.75。
井田保护煤柱永久损失量：

矿井可采储量：

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，矿井设计生产能力宜按工作日330天计算，每天净提升时间宜为18小时。参考《关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明》，本矿井作业采取“四六”工作制，每日三班生产、出煤，一班检修，每日提升时间为18小时。
3.2 矿井设计生产能力及服务年限
3.2.1矿井设计生产能力及服务年限确定依据
《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矿设计生产能力
本矿井井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，煤层属厚煤层，厚度变化不大，煤层倾角小，平均倾角6.0°，为近水平煤层，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，媒质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。
初步确定本矿井的设计生产能力为2.4Mt/a。
3.2.3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