一、设计原则

㈠ 遵循国家发布的与煤矿建设项目有关的、规程、规范。

㈡ 遵循上一阶段设计中所确定的主要技术原则及标准。

㈢ 提高设计水平，保证设计质量。使设计的矿井实现技术先进，经济合理，安全可靠。

二、设计的主要依据

㈠ 已批准的煤矿矿井地质报告。

㈡ 国家有关煤炭工业的技术、规程和规范等。

㈢ 其他有关支撑性文件及材料，如采掘工程平面图，煤层自燃倾向性、煤尘爆炸危险性、瓦斯等级鉴定报告等。

三、设计的主要程序及步骤

㈠ 煤矿矿井设计的主要程序

可行性研究报告→项目申请报告→初步设计及安全专篇（其他专项设计，如瓦斯抽采工程初步设计、防治煤与瓦斯突出专项设计）→施工图设计。

㈡ 煤矿矿井设计的主要步骤

1、学习有关煤矿生产、建设的法规，收集有关地质和开采技术资料，掌握上级管理部门对设计的具体规定。

2、明确设计任务，掌握设计依据。

3、深入现场，调查研究。

4、研究方案，编制设计。

四、初步、采区设计的主要内容

初步、采区设计的主要内容分为说明书、图纸、设备清册及概算书。

按照云南煤矿安全监察局、云南省煤炭工业局下发的《云南省小型煤矿（井工、露天）初步设计及初步设计安全专篇编制指导意见（试行）》、《煤炭工业五项设计编制内容》及《煤炭工业矿井工程建设项目设计文件编制标准》（GB/T50554-2010）等的要求，说明书主要内容为前言、井田概况及地质特征、井田开拓、大巷运输、采区布置及装备、矿井通风、矿井主要设备、地面生产系统、地面运输、总平面布置及防洪排涝、电气及通信、地面建筑、给排水、采暖及供热、节能减排、职业安全卫生、环境保护与水土保持、建井工期、技术经济等18个章节。

图纸主要分为采用及新制图，其中新制的图纸主要有矿井开拓方式平剖面图、采区布置及主要机械设备布置平剖面图、巷道断面图册、矿井通风系统网络图、矿井反风系统图、工业场地总平面布置平面图、地面生产系统布置平面图、矿井地面总布置平面图、井下消防及防尘洒水平面图、通信系统图、井上下供电系统图、传感器布置平面图、监测监控系统平面图、井下压风管路系统图、矿井运输线路系统图等。

五、初步、采区设计过程中的重点及须注意的问题

㈠ 井田概况及地质特征

1、该章节主要为分析和引用地质报告中的内容，在引用过程中需要注意不要简单的照搬照抄，应将与设计有关的内容引用并通过加工简化，做到言简意赅。例如在引用地质报告中的煤质部分，一般地质报告将各可采煤层水分、灰分、挥发分、发热量、有害元素等一一描述，设计只需说主要可采煤层煤质指标详见表：“可采煤层煤质综合成果表”即可。

2、需要注意的几个概念

⑴ 煤田：在地质历史发展过程中，由含碳物质沉积形成的大面积含煤地带。

⑵ 矿区：开发煤田形成的社会组合称为矿区，矿区是由多个煤矿、矿井组成。

⑶ 井田：划分给一个矿井或露头矿开采的那一部分煤田称为井田。

在地质报告中经常存在矿区及井田二个概念混淆的情况，在设计过程中需要注意。

3、矿井涌水量

⑴ 地质报告中提供的为旱季矿井涌水量和雨季矿井涌水量，而设计需要的为矿井正常涌水量及最大涌水量，从字面的理解上矿井最大涌水量即为雨季矿井涌水量，而矿井正常涌水量不一定是旱季矿井涌水量，旱季矿井涌水量应该为矿井最小涌水量，因此矿井正常涌水量应该大于矿井最小涌水量，因此设计需要将旱季矿井涌水量乘一个系数后才为矿井正常涌水量。

⑵ 在计算矿井排水设备选型时，依据的矿井涌水量不仅仅是地质报告提供的矿井涌水量这一部份，另外需增加井下防尘洒水这部分的水量。上述二个问题在斜井开拓中应特别注意。

4、其他注意的问题

⑴ 个别煤矿所处区域有一定的特殊性，如云南海拔最高的煤矿，由于受气候影响，基本4个月的时间处于停产状态，此类煤矿矿井设计时的工作日就不能按330d计算。

㈡ 井田开拓

1、井田开拓所要解决的问题

⑴ 确定井筒的形式、数目及其配置，合理选择井筒及工业场地的位置。

⑵ 合理地确定开采水平数目和位置。

⑶ 布置大巷及井底车场。 

⑷ 确定矿井开采程序，合理划分采区，做好开采水平及采区的接替。

2、开拓的原则

⑴ 贯彻执行有关煤炭行业的技术，在保证生产可靠和安全的前提下减少开拓工程量和初期工程量，节约基建投资，加快矿井建设。

⑵ 合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件。

⑶ 合理开发煤炭资源，尽量减少资源损失。

⑷ 建立完善的通风系统，创造良好的生产条件。

⑸ 尽量采用新技术、新工艺、提高机械化水平，以提高生产效率。

3、开拓方式的分类

⑴ 按井筒（硐）形式

按井筒形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓。

⑵ 按开采水平数目

按开采水平数目可分为：单水平开拓（井田内只设1个开采水平）；多水平开拓（井田内设2个及2个以上开采水平）。

⑶ 按开采准备方式

按开采准备方式可分为上山式、上下山式及混合式。

A、上山式开采 开采水平只开采上山阶段，阶段内一般采用采区式准备；

B、上下山式开采 开采水平分别开采上山阶段及下山阶段，阶段内采用采区式准备或带区式准备；近水平煤层，开采水平分别开采井田上山部分及下山部分，采用盘区式或带区式准备；

C、上山及上下山混合式开采的结合应用。

⑷ 按开采水平大巷布置方式

A、分煤层大巷，即在每个煤层设大巷；

B、集中大巷，在煤层群集中设置大巷，通过采区石门与各煤层联系；

C、分组集中大巷，即对煤层群分组，分组中设集中大巷。

4、井田开拓方式实例

⑴ 影响开拓方式的主要因素；

⑵ 选择合理的开拓方式；

⑶ 合理确定水平位置、大巷位置及井底车场形式。

5、井田开拓方式需要注意的问题

⑴ 尽量多考虑几个开拓方案进行比较，所推荐的开拓方式具有较充分理由。

⑵ 具有平硐开拓条件尽量采用平硐开拓。

⑶ 对于该扩建项目设计时需要全面了解煤矿的开拓及开采现状。

⑷ 井筒位置的选择方式

A、当井田形状比较规则，储量分布均匀时，井筒应该布置在井田的中部；

B、井筒位置要与初期开采区域紧密结合，尽可能使井筒位置考虑浅部的投产开采快段，减少初期工程量，节省投资和缩减建井工期；

C、井筒位置尽量考虑少留井筒和保护煤柱；

D、井筒应尽量避免穿不良工程地质快段，如断层或流沙层等。

⑸ 概念

A、阶段：在井田范围内，沿煤层的倾斜方向，按照标高把煤层划分为若干个平行于走向的具有生产系统的长条；

B、水平：通常将设有井底车场、运输大巷的这个标高称为水平；

C、区段：当采用走向壁式采煤方法时，还要沿煤层倾斜长度划分为若干个长条部分，称为区段，即一个采煤工作面的垂高；

阶段表示井田范围的一部分，水平是指布置大巷的某一标高水平面，但目前习惯上说的水平与阶段具有等同性，不仅表示一个水平面，也指一个范围。

㈢ 采区布置及装备

1、采区布置及装备所需要解决的问题

⑴ 根据煤层赋存条件、开采技术条件及生产能力等确定矿井各采区采用的采煤方法及采煤工艺；

⑵ 确定投产时期的采区、工作面及掘进工作面数量，采区生产能力；

⑶ 采、掘工作面的装备、设备；

⑷ 确定采区准备方式，采区巷道布置形式，工作面布置方式，区段的划分及煤层开采顺序；

⑸ 采区各生产系统（运煤、运矸、运料、排水、通风等生产系统）；

⑹ 计算矿井投产时期工程量及“三量”。

2、采区布置需注意的问题

⑴ 采煤方法的选择

A、采煤方法的种类：

B、根据可采煤层的倾角和厚度选择合适的采煤方法

一般缓倾斜薄~中厚煤层适合采用单一倾斜长壁采煤方法，缓倾斜厚煤层适合采用放顶煤或分层采煤方法，倾斜薄~中厚煤层适合采用单一走向长壁采煤方法，倾斜厚煤层适合采用放顶煤或分层采煤方法，急倾斜薄~中厚~煤层适合采用台阶或掩护支架采煤方法。

⑵ 采煤工艺的选择

A、采煤工艺主要分为三类，即炮采、普通机械化采煤、综合机械化采煤。

B、采煤工艺的选择

一般15万t/a及以下矿井采用炮采工艺，15万t/a以上地质构造简单~中等的矿井采用普通机械化采煤工艺，45万t/a及以上地质构造简单~中等的矿井采用综合机械化采煤工艺。

C、其他注意的问题

计算工作面推进度根据所选择的工作制度及采煤工艺有关，如采用炮采工艺，“三、八”制作业方式，则工作面推进度L =n×h×330×C

式中：n ——一天生产班数；

h——每班生产推进度，m；

C ——正规循环率；

如采用机采工艺，采煤机往返一次进一刀，则工作面推进度L =n×h×330

式中：n ——一天采煤机割煤刀数；

h——采煤机截深，m。

⑶ 采掘工作面设备

根据所选择采煤方法及采煤工艺进行选型，选择设备时需要注意的问题。

A、采煤工作面设备应该根据采、装、运、支及相应的配套设备、其他安全设备设施进行考虑。如采用机采，落煤设备则需考虑选用采煤机，如采用炮采，则采用煤电钻及发爆器；如采用机采工艺装煤设备考虑选用采煤机自动装煤，采用炮采，则考虑人工装煤；运输设备考虑采用刮板输送机；支护设备采用单体液压支柱或支架支护顶板；配套设施如采煤机则需喷雾泵站及喷雾管路系统，采用单体液压支柱或支架时，需要配备乳化液泵站及喷雾管路系统；当采用房顶煤或落下的煤块度较大时，需要配备破碎机；当工作面顺槽配有移动变电站时，亦应配备设备列车。其他安全设施如端头支架、煤层注水泵、瓦斯抽放管等视情况考虑。掘进工作面的设备应按照采煤工作面设备同理配置；

B、工作面运输设备选型原则是工作面由里向外的生产能力，后者大于前者，如刮板输送机≤转载机≤破碎机≤胶带机；

C、当煤层倾角大于25°采用走向长壁炮采采煤方法时，工作面运输采用自溜方式。

⑷ 准备巷道布置方式选择

A、准备巷道布置方式主要有采区式、盘区式、带区式三种。采区式准备是在阶段内沿煤层走向再划分为若干快段按一定顺序开采，没一块段具有的生产系统；煤层倾角在12°以下，可以采用在水平大巷两则直接布置工作面的方式为带区式准备；开采近水平煤层的采区，习惯上称为盘区，即为盘区式准备。

B、准备巷道布置方式的选择

根据煤层赋存条件选择合适的布置方式。

⑸ 工作面布置方式

A、双巷布置形式；

B、单巷布置形式；

C、双回风巷布置形式（工作面瓦斯浓度高，需设瓦斯尾巷时）；

D、对拉工作面布置形式（适合于煤层倾角小时的布置方式）。

⑹ 矿井 “三量”的计算

A、开拓煤量：是井筒范围内已掘进的开拓巷道所圈定的尚未开采的可采储量；、

B、准备煤量：是指采区上山及车场等准备巷道所圈定的可采储量；

C、回采煤量：是指已有采煤巷道及开切眼（工作面）所圈定的可采储量。

㈣ 矿井通风

1、矿井通风所要解决的问题

⑴ 矿井瓦斯涌出量的预测；

⑵ 计算矿井总风量、负压，井下需风地点的风量分配，等积孔计算；

⑶ 矿井反风。

2、矿井通风需注意的问题

⑴ 瓦斯预测中需要注意的问题

A、矿井瓦斯预测主要依据生产监督管理总局《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018－2006）中的分源预测法，但其中的P6页中（B.2）中的公式q0=0.026(0.0004(Vг)2+0.16)/W0应改为q0=0.026(0.0004(Vг)2+0.16)×W0，P7页中（C.1）中的公式Wc=10.385×e-7.207/W0应改为Wc=10.385×e-7.207/W0

B、在分源预测法中，

式中：q区 ——采区相对瓦斯涌出量，m3/t；

      K＇——生产采区内采空区瓦斯涌出系数，取1.3；

      Q采i——第i个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；q采=3.78m3/t=1.75 m3/min

      Ai ——第i个回采工作面的日产量，t；Ai=A0=606t/d

      q掘i——第i个掘井工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；

        q掘=0.5+0.5=1m3/min

      A0——生产采区日产量，t。A0=667 t/d

Q区=1.3×(606×3.78+1440×1)/667=7.27m3/t=3.37 m3/min

矿井瓦斯涌出量按下式计算：

式中：q矿 ——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；

      K''——已采采空区瓦斯涌出系数，取1.3；

      Q采i——第i个生产采区相对瓦斯涌出量，7.27m3/t；

      Ai ——第i个生产工作面的日产量，t； 606t/d

      A0——生产采区日产量，t。A0=667 t/d

q矿=1.3×(606×7.27)/667=8.59m3/t=3.98m3/min，

从上述计算过程可知，最终矿井瓦斯涌出量需要乘2个系数，采煤工作面相对瓦斯涌量来为3.78m3/t，而矿井瓦斯相对瓦斯涌量来为8.59m3/t，感觉过大，如果矿井以一个采区、一个工作面达产，能不能只乘1个综合系数，取值1.4左右，还需讨论。

⑵ 矿井通风计算中主要出现的问题

A、掘进工作面按局部通风机吸风量计算

式中：——掘进面局部风机额定风量，m3/min；

      ——掘进面同时运转的局部通风机台数，台；

      ——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数。

根据《煤矿安全规程专家解读》中对此解释：“为了保证局部通风机不发生循环风，防止局部通风机吸入口至掘进工作面回风口之间的风流处于停滞状态而引起瓦斯聚集，除了保证该段巷道中的风速不得小于0.15m/s外，还要保证安设局部通风机的巷道中的风量，必须大于局部通风机吸风量的1.34倍，所以Q巷道×0.75%＞Q机吸×1%，所以Q巷风＞（Q机吸×1%）/0.75%=1.34 Q机吸”，由于目前安全规程规定规定矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或一氧化碳浓度不得超过0.7%，带入上面的公式Q巷风＞（Q机吸×1%）/0.75%=1.43 Q机吸。

B、在按风速验算过程中下面的公式15×Sc≤Q采≤240×Sc中的Sc为工作面有效过风断面，而不是实际工作面的断面，如果开采多个煤层，且各煤层的工作面风量都一致，则需按照最薄煤层的有效断面进行验算。

C、在通风风压计算表中的巷道净断面积亦为有效净断面，设计的巷道断面（特别是采用锚喷支护的巷道变形大）有一定的变形，同时设计巷道断面时也应该考虑一定的富裕。

㈤ 矿井设计制图中需注意的问题

1、尽量采用标准图幅，必要时可将图幅加长，但其加长量需要按照5号图幅的长或宽（148mm×210mm）以整倍增加。

2、所绘制的图纸应该主要有图签、说明、图列等，其中图签的规格为180mm×50mm。

3、图幅内应该尽量充分利用，能将其放在一张图纸上尽量放一张图纸。下载本文