城郊煤矿3.0Mta新井设计-关于充填条带开采的应用分析.doc

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中 国 矿 业 大 学
本科生毕业设计

姓 名： 学 号：
学 院： 矿 业 工 程
专 业： 采 矿 工 程
设计题目： 城郊煤矿3.0Mt/a新井设计
专 题： 关于充填条带开采的应用分析
指导教师： 职 称： 教 授

2011年6月 徐州

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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2007级 学生姓名

任务下达日期：2011年1月14日

毕业论文日期：2011年3月14日至2011年6月9日

毕业论文题目：城郊煤矿3.0Mt/a新井设计

毕业论文专题题目：关于充填条带开采的应用分析

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：城郊煤矿3.0Mt/a新井设计。
2、专题部分：关于充填条带开采的应用分析。
3、翻译一篇3000字以上的专业英语文章。

院长签字： 指导教师签字：

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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3.0 Mt/a新井设计。城郊煤矿位于河南省永城市，交通较为便利。井田倾向（东西）长约8 km，走向（南北）长约8 km，井田总面积为39.2 km2。主采煤层为3、2号煤层，平均倾角为6°，煤层平均厚度为5.93 m。井田地质条件较为简单。
井田工业储量为300Mt，矿井可采储量349Mt 。该矿井服务年限为93 a，涌水量不大，矿井正常涌水量为250 m3/h，最大涌水量为380 m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，为低瓦斯矿井。
井田为立井两水平开拓；长壁放顶煤采煤法；矿井通风方式为中央并列式。
矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。
一般部分共包括10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-盘区巷道布置；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。
专题部分的题目为关于充填条带开采的应用分析，分析了充填条带开采的方法，并举例论证了充填条带开采的可行性。
翻译部分主要内容基于富有限元方法的全锚锚杆模型，英文题目为：Modelling of fully grouted rock bolt based on enriched finite element method
关键词：立井；带区；综放；架线电机车运输；中央并列式通风

ABSTRACT
This design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part.
The general part is a new design of chenjiao mine.chenjiao mine lines in north-west of Yongcheng in Henan province. The traffic of road and railway is convenience to the mine. The width of the minefield is 8.00 km ,the width is about 8.00 km，well farmland total area is 39.2km2.The two is the main coal seam, and its average dip angle is 6 degree. The thickness of the mine is about 5.93 m in all. The proved reserves of the minefield are 300 Mt. The designed productive capacity is 3.0 Mt percent year, and the service life of the mine is 93 years. The normal flow of the mine is 250 m3 percent hour and the max flow of the mine is 1200 m3 percent hour. The mineral well gas gushes the deal lower, for low gas mineral well.
The well farmland is two levels in vertical shaft development;the cole mine is the longwall mining;the centralized ventilation.
The working system “three-eight” is used in the chenjiao mine. It produced 330 d/a.
This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.
The title of Special section is on the application of mining analysis of the filling method of strip mining, and an example the feasibility of mining strip filling.
The tilte of translation part is: Modelling of fully grouted rock bolt based on enriched finite element method
Keywords: shaft; strip district; comprehensive mechanization puts in the top coal; overhead line electric locomotive transport; centralized juxtapose ventilation

目录
一般部分
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井田地质构造 2
1.2.2煤层特征 2
1.2.3煤质 2
1.2.4水文地质特征 3
1.2.5其它开采地质条件 3
2 井田境界与储量 5
2.1井田境界 5
2.1.1井田范围 5
2.1.2开采界限 5
2.1.3井田尺寸 5
2.2矿井工业储量计算 5
2.2.1储量计算依据 5
2.2.2矿井工业储量 5
2.3矿井可采储量 6
2.3.1安全煤柱留设原则 6
2.3.2矿井永久保护煤柱损失量 6
2.3.3矿井可采储量 8
3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 9
3.1矿井工作制度 9
3.2矿井设计生产能力及服务年限 9
3.2.1矿井设计生产能力及服务年限确定依据 9
3.2.2矿设计生产能力 9
3.2.3矿井服务年限 9
3.2.4井型校核 9
4 井田开拓 11
4.1 井田开拓的基本问题 11
4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标 11
4.1.2工业场地的位置 13
4.1.3开采水平的确定及带（采）区划分 13
4.1.4方案比较 13
4.2 矿井基本巷道 19
4.2.1井筒 19
4.2.2开拓巷道 19
4.2.3井底车场及硐室 20
5 准备方式——带区巷道布置 29
5.1煤层地质特征 29
5.1.1带区位置 29
5.1.2带区煤层特征 29
5.1.3地质构造及顶底板特性 29
5.1.4水文地质 29
5.1.5地质构造 30
5.1.6地表情况 30
5.2 带区巷道布置及生产系统 30
5.2.1带区准备方式的确定 30
5.2.2带区巷道布置 30
5.2.3带区生产系统 32
5.2.4带区内巷道掘进方法 32
5.2.5带区生产能力及采出率 32
5.3带区车场及主要硐室 34
5.3.1带区下部车场设计 34
5.3.2带区主要硐室 34
6 采煤方法 36
6.1采煤工艺方式 36
6.1.1带区煤层特征及地质条件 36
6.1.2 采煤工艺方式选择 36
6.1.3回采工作面参数 36
6.1.4回采工作面破煤、装煤方式 37
6.1.5 工作面运煤方式 37
6.1.6回采工作面支护方式 41
6.1.7 放顶煤参数确定 42
6.1.8回采工作面劳动组织和正规循环作业 43
6.2回采巷道布置 46
6.2.1回采巷道布置方式 46
6.2.2回采巷道参数 46
7 井下运输 48
7.1概述 48
7.1.1矿井设计生产能力及工作制度 48
7.1.2煤层及煤质 48
7.1.3运输距离和辅助运输设计 48
7.1.4矿井运输系统 48
7.2带区运输设备选择 49
7.2.1设备选型原则 49
7.2.2带区运输设备选型及能力验算 50
7.3大巷运输设备选 51
7.3.1主运输大巷设备选择 51
7.3.2辅助运输大巷设备选择 52
7.3.3运输设备能力验算 53
8 矿井提升 54
8.1矿井提升概述 54
8.2主副井提升 54
8.2.1主井提升 54
8.2.2副井提升 56
9 矿井通风及安全 58
9.1矿井地质、开拓、开采概况 58
9.1.1矿井地质概况 58
9.1.2开拓方式 58
9.1.3开采方法 58
9.1.4变电所、充电硐室、火药库 59
9.1.5工作制、人数 59
9.2矿井通风系统的确定 59
9.2.1矿井通风系统的基本要求 59
9.2.2矿井通风方式的选择 59
9.2.3矿井通风方法的选择 60
9.2.4带区通风系统的要求 61
9.2.5带区通风方式的确定 61
9.3矿井风量计算 62
9.3.1通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 62
9.3.2各用风地点的用风量和矿井总用风量 62
9.3.3风量分配 66
9.4矿井阻力计算 67
9.4.1计算原则 67
9.4.2矿井最大阻力路线 68
9.4.3计算矿井摩擦阻力和总阻力： 68
9.4.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔 72
9.5选择矿井通风设备 73
9.5.1选择主要通风机 73
9.5.2电动机选型 75
9.6安全灾害的预防措施 76
9.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 76
9.6.2预防井下火灾的措施 76
9.6.3防水措施 76
10 设计矿井基本技术经济指标 78
参 考 文 献 79
专题部分： 81
翻译部分
英文原文 100
翻译中文： 119
致 谢 135

一
般
部
分

可修改编辑
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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8km，东西宽约8km，勘探面积约49.2km2。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1-1 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。
1.2.2煤层特征
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10.21m，总的含煤系数为5.93%。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3.94m，含煤系数为3.8%。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6.27m，含煤系数为9.0%。井田内二2、三2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
组煤组号
煤层

编号
煤
分
层
数
煤厚
最小~最大
平 均
(m)
间距
最小~最大
平 均
(m)
夹
矸
层
数
可 采

情 况

含 煤
系 数
煤层稳定性
二煤组
三2
1
0.40~6.20
5.93
40.01~60.08
50
0~1
可采
3.8%
较稳定（31线以南稳定）
二2
1
0.32~7.68
2.98
0~1
可采
稳定
1.2.3煤质
二2煤层属低灰分，特低硫，特低磷，高发热量，易选的优质无烟煤。
三2煤层以富灰分为主，特低硫，特低磷，中等发热量，中等~难选的无烟煤。
各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。
二2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。
三2煤组各层煤可用于发电，水泥工业及民用。
各主采煤层的煤质特征见下表：
表1-2 各主采煤层的煤质特征
煤层编号
煤质
牌号
原 煤
精 煤
Ad(%)
St.d(%)
Qnet.ad(MJ/kg)
Ag(%)
Vr(%)
Cc(%)
Hr(%)
三2
WY
13.68~34.04
20.10
(83)
0.23~ 1.47
0.62
(57)
18.1~ 30.6
27.5
(76)
2.45~
13.36
8.04
(72)
6.30~
9.53
8.36
(67)
90.63~
93.69
92.23
(40)
3.52~ 4.43
3.93
(40)
TR
16.79~26.30
20.72
(11)
0.42~
0.61
0.54
(7)
24.6~
29.3
27.5
(11)
4.36~
11.88
7.89
(11)
9.97~
11.44
10.55
(11)
90.40~
91.95
91.14
(9)
3.81~4.49
4.16
(9)
二2
WY
8.64~
35.67
14.41
(178)
0.14~
1.05
0.498
(8)
20.7~
32.4
28.5
(155)
2.50~
11.53
6.23
(147)
5.62~
9.86
7.80
(145)
91.03~
95.29
92.76
(98)
3.24~4.20
3.78
(101)
TR
13.32~15.01
14.35
(4)
0.10~
1.00
0.49
(8)
29.6~
30.4
29.9
(4)
3.97~
8.96
6.58
(4)
10.03~
10.72
10.41
(5)
90.52~
91.70
91.23
(3)
3.94~4.19
4.05
(3)
1.2.4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。
太原组上段灰岩是开采二2煤层的间接充水含水层，二2煤底板下距K3（L11灰岩，平均厚1.64m）平均距离50m，距L8灰岩（平均厚10.49m）平均距离80m，L8上距L11一般平均在30m左右，其间又有泥岩，砂质泥岩相隔，基本无水力联系，因此，如不受断裂构造影响，正常情况下不会造成突水。
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180～250m3/d。
1.2.5其它开采地质条件
（1）煤层顶底板
三2煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，抗压强度一般小于600kg/cm2（局部大于600kg/cm2），稳定性差，管理有一定困难。
二2煤层直接顶，底板多为细中粒砂岩，厚层状泥岩（厚度一般大于5m），局部为砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度一般大于600kg/cm2 ，岩石的完整性，稳定性较好，顶板易于管理，底板一般不易发生底鼓。
（2）瓦斯、煤尘等
井田中各煤层沼气含量一般小于0.5cm3/g，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。
（3）地温
井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地温梯度为2.67℃/100m，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。
从二2煤、三2煤层地温等值线图上看出，等温线与煤层底板等高线基本平行，煤层-500m以浅的地温一般低于30℃，-600m以深的地温除井田东南部小面积低温区外，一般为一级高温区。

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2 井田境界与储量
2.1井田境界
2.1.1井田范围
在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：
1）井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；
2）保证井田有合理尺寸；
3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；
4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。
根据以上原则，矿井井田范围东部边界为人为划分，西部以F4 断层为界，东部以F5断层为界，北部以F14断层为界，北东角以煤层露头为界。
2.1.2开采界限
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10.21m，总的含煤系数为5.93%。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3.94m，含煤系数为3.8%。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6.27m，含煤系数为9.0%。井田三2，二2煤层为可采煤层。
开采上限：三2煤层以上无可采煤层。
下部边界：二2煤层以下无可采煤层。
2.1.3井田尺寸
井田东西长约为8km ，南北长8km 。煤层最小倾角4°，最大倾角7°，平均倾角6°。本次储量计算是在精查地质报告提供的1：10000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠，井田面积39.2km2。
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和二煤，其厚度分别为5.93m ，2.98 m。因此在计算工业储量时只针对这层煤，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：
Zg=S×M×γ/cosα (2-1)

式中：Zg——矿井的工业储量；
S ——井田的倾斜面积；
M——煤层的厚度；
γ ——煤的容重，本矿井为1.4 t/m3
α——煤层倾角
工业资源储量：Zg=Z1+Z2+Z3+Z4=4.8864亿t
其中111b+2M11 大约占 60%，122b+2M22大约占 30%，333k 大约占 10%。
估算可采储量：Zk=4.8864×0.8=3.90912
（1）设计3.0Mt/a
矿井服务年限: Z=Zk/(A×K)=( 3.90912×104)/(300×1.40)=93a>70a
（2）设计4.0Mt/a
矿井服务年限: Z=Zk/(A×K)=( 3.90912×104)/(400×1.40)=69a<70a
故：取3.0Mt/a。（注：第三章详细说明）
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，落差小于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）
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）边界保护煤柱按下式计算
Z=L×b×M×γ (2-2)式中：Z——边界煤柱损失量；
L——井田边界长度；
b——保护煤柱宽度；
M——煤层厚度；
γ——煤的容重。
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。本矿井井田内的几条大断层的落差均大于50m，因此在两侧各留40m 的保护 。
井田边界保护煤柱：
Z=L×b×M×γ=277672.348×50×(2.98+5.93)×1.4=1680万t
F48断层保护煤柱：
3402.23×2×40×(2.98+5.93)×1.4=339.52万t
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，故工业广场面积为30公顷。本矿井设计生产能力为300万吨/年，所以取工业广场的尺寸为600m×500m的长方形。煤层的平均倾角为6°，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-580m，该处表土层厚度为220m，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15m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2-2。
表2-2 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
580
6.2
5.93+2.98
220
41
70
70
65.8
由此根据上述以知条件，画出如图2-1所示的工业广场保护煤柱的尺寸：

图2-1 工业广场保护煤柱
通过计算求得工业广场保护煤柱：
2416960×5.93×1.40×10-4= 2006万t
2761828.8×2.98×1.40×10-4= 1152万t
2006+1152=3158万吨
井田保护煤柱永久损失量见表2-3。
表2-3 保护煤柱损失量
煤柱类型
储量（万吨）
井田边界保护煤柱
1680
F48断层保护煤柱
339.52
工业广场保护煤柱
3158
2.3.3矿井可采储量
矿井可采储量可按下式计算：
(2-3)
式中：Zk——矿井的可采储量，万t；
Zg——矿井的工业储量，万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，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，本矿井为中厚煤层，因此取0.80。
井田保护煤柱永久损失量：
P=1680+339.52+3158 =5177.52万t
矿井可采储量:
Zk=(4.8864-0. 517752)×0.8=3.495亿t

可修改编辑
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16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“三八”工作制，每日两班生产、出煤，一班检修，每日提升时间为16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，煤层属中厚煤层，厚度变化不大，煤层倾角小，平均倾角6°，为近水平煤层，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质无烟煤，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3.0Mt/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、矿井服务年限T三者之间的关系为：
(3-1)

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1.4；
则，矿井服务年限为：
Z=Zk/(A×K)=( 3.495×104)/(300×1.40)=93a
符合《煤炭工业矿井设计规范》要求。
3.2.4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对井型进行校核：
1）矿井生产能力校核
井田内三2煤厚5.93m，二2煤厚2.98m，均为中厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大，都为近水平煤层，开采条件简单。布置一个高产高效工作面，即可达产，其中第一水平服务年限达38年，符合开采要求。
2)辅助生产环节的能力校核
本矿井设计为特大型矿井，开拓方式立井两水平暗立井延伸开拓，主井提升容器采用两对16t箕斗，副井提升容器为一套5t双层单车罐笼带平衡锤，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机通过主要运输石门运到井底煤仓，再经主井箕斗提升至地面，运输能力能满足设计井型的需求。副井采用加宽容器提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。
3）通风安全条件的校核
本矿井煤尘不具有爆炸性瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单矿井通风采用中内边界式通风，有专门的风井回风，可以满足通风的要求。
4）储量条件校核
本矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足《煤炭工业矿井设计规范》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
矿井设计生产能力（万t/a）
矿井设计服务年限（a）
第一开采水平服务年限（a）
煤层倾角<25°
煤层倾角
25°～45°
煤层倾角
>45°
600及以上
80
40
—
—
300～500
70
35
—
—
120～240
60
30
25
20
45～90
50
25
20
15
9～30
各省自定

4 井田开拓
4.1 井田开拓的基本问题
井田开拓是指在一个某井田范围内，为矿井和开采水平服务所进行的巷道布置及开掘工程。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，要技术上可行，经济上合理，生产上安全高效。井田开拓的内容包括：井筒形式、数目、位置，开采水平划分，大巷布置，准备方式等。
井田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、位置及坐标
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。具体见表4-1。
本矿井煤层倾角小，平均6°，为近水平煤层；表土层较厚平均达到220米；水文地质情况比较简单，涌水量小。
2.井筒位置的确定
井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：
1）沿井田走向的有利位置
表4-1 井筒形式比较
井筒形式
优点
缺点
适用条件
平硐
1运输环节和设备少、系统简单、费用低。
2工业设施简单。
3井巷工程量少，省去排水设备，大大