煤矿设计手册

《煤矿设计手册》86版

一、 煤的性质、分类、用途

1、 水分在煤中以三种形态存在:外在水分、内在、结晶水分。

2、 煤的机械强度是指因碰撞、挤压等作用而破碎的难易程度。

3、 煤的热稳定性是指煤块在高温作用下保持原来粒度的性

能。

4、 灰分含量级别:特低≤5%,低＞5~10%,中＞20~30%,富＞

30~40%,高灰＞40~50%。

5、 硫含量级别: 特低≤0．5%,低＞0．5~1．0%,中＞1．5~2．0%,

富＞2．0~3．0%,高＞3．0%。

6、 煤的焦油产率分级:含油煤≤7%,富＞7~12%,高油煤＞12%。

7、 用于炼焦的煤种: 气煤、肥煤、焦煤、瘦煤。

二、 矿井概况

1、井田范围 2、储量 3、生产能力 4、开拓方式

5、历年产量 6、投产报废时间 7、经营性质

三、主要技术经济指标

1、开采煤层 2、可采煤层层数、厚度、层间距

3、煤层倾角及变化 4、水平划分、开采水平标高

5、运输大巷布置方式及位置 6、采区尺寸

7、生产采区个数及能力 8、采区巷道布置方式支护方式

9、回采工作面长短及年进度表

10、回采工作面个数及生产能力

11、回采工作面支护方式 12、采煤方法

13、顶板管理 14、掘进工作面个数

15、掘进机械化程度 16、生产掘进率

17、大巷运输方式 18、辅助运输方式

19、通风方式 20、矿井风量及风压

21、岩层移动角、地表下沉速度、时间、最大下沉率

22、劳动生产率

23、主要材料(雷管、炸药、坑木、钢材等)消耗

24、原煤成本 25、商品煤销售成本

26、原煤销售价格 27、商品煤销售价格

28、本地区主要材料价格

四、矿井的井型和服务年限

T=ZK／AK ZK可采储量 A年产量

K储量备用系数1．2~1．4

大型:60~70年稳产时间以上

中型:50年稳产时间以上

小型:30年稳产时间以上

五、支架选型

破碎顶板:直接顶厚度大于3~4倍采高,宜采用掩护式支架。 中等坚固顶板:直接顶厚度大于2~3倍采高,宜采用支撑掩护式支架

坚固顶板:直接顶没有或小于2倍采高,宜采用支撑式支架。 一般情况下, 支架承受的载荷可取6~8倍采高的岩石柱重量。中等坚固顶板取6~8倍, 坚固顶板取10~11倍。

六、煤层分类

1、低于己于1.3米的煤层,称为薄煤层;高于3．5米的煤层,称为厚煤层。

2、倾角在25度以下的煤层,称为缓倾斜煤层;

倾角在45度以上的煤层,称为急倾斜煤层。

3、层间距等于或小于10米的煤层群, 称为近距煤层。

七、综采要求：

1、煤层赋存稳定 2、顶底板条件好

3、断层褶曲少 4、倾角小

5、硬度适中 6、结构简单

7、厚度变化不大 8、沼气涌出量低

八、地质年代

晚古生代：泥盆系（纪） 石炭系 二迭系（375~230百

万年）

中生代（界）：三迭系（纪） 侏罗系 白垩系（230~80百

万年）

新生代（界）：第三系（纪） 第四系 第三系（80~2~3百

万年）

九、斜井断面及适用范围

1、半圆拱：受力性能好，承受側压顶压能力都较大；但断面利用率低，掘砌费用稍高。适用于側压顶压大，服务年限长的井筒。

2、圆弧拱：介于半圆拱与三心拱之间，用于中等强度围岩，側压小，服务年限长的井筒。

3、三心拱：断面利用率高，掘砌费用较半圆拱低，其承载能力差，适用地压较小的井筒。

4、梯 形：断面利用率高，施工简单，对不均匀压力适应性好，

但支架维修量大，不利于安全生产。适用围岩条件较好，服务年限短的井筒。

5、圆形、椭圆形：结构稳定，能承受多向压力，但断面利用率低，施工复杂，掘砌费用高，适用底压较大的井筒。

十、斜井的井筒倾角一般规定:

1、串车提升不大于25度;箕斗提升25至35度;胶带提升不大于17度。

2、从井口到坚硬岩石之间必须砌碹,并延伸至岩层内至少5米。

3．支护背后的空隙必须回填充实。

十一、煤的化学性质

1、 结焦性:是指煤经过干馏结成焦炭的性能。

2、 粘结性: 是指煤在干馏时粘结其本身或外加惰性物质的能

力。

3、 胶质层指数的测定是测定煤的胶质层最大厚度(以Y表示,

简称Y值),最终体积收缩度(以X表示,简称X值)和体积曲线类型等个主要参数。

4、 粘结指数是在规定的条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟

煤的能力。表征烟煤粘结性的指标(简称G值)。

5、 是煤化程度高的煤,挥发分低,密度大,燃点高,无粘结性,

燃烧时多不冒烟。

6、 烟煤是煤化程度低于无烟煤而高于褐煤的煤。

7、 褐煤是煤化程度低,外观多呈褐色,光泽暗淡,含有较高的

水分。

8、 石煤是菌藻类植物遗体在早古生代的浅海泻湖海湾环境下

经泥腐作用和煤化作用转变成的低热值高煤化程度的固态可燃矿产。一般含大量矿物质,外观似黒色宴石而得名。

9、 泥炭是高等植物遗体,在沼泽中经泥炭化作用形成的一种

松散富含水分的有机聚积物。

10、 成煤作用: 植物遗体从聚积到转变成的作用。包括泥炭化

或腐泥化作用和煤化作用。

11、 煤化作用:泥炭或腐泥转变为、烟煤、无烟煤的地球化学作

用。包括煤成岩和煤变质作用。

12、 煤成岩作用: 泥炭或腐泥被掩埋后,在压力温度等因素的

影响下,转变成褐煤的作用。

13、 煤变质作用:褐煤在地下受压力、温度、时间等因素的影响

下,转变成烟煤、无烟煤等的地球化学作用。

14、 水煤浆:用一定细度的煤与水混合成的可泵送、雾化稳定的

高浓度浆状燃料。

15、 油煤浆: 用一定细度的煤与油混合成的可泵送、雾化稳定

的高浓度浆状燃料。

16、 1/3焦煤:介于焦煤与气煤之间,含中等或较高挥发分的强

粘结性煤。

17、 焦煤:变质程度较高的烟煤。单独炼焦时,生成的胶质体热

稳定性好,焦炭块大,裂纹少,强度高。

18、 肥煤 : 变质程度中等的烟煤。单独炼焦时,能生成熔融性

良好的焦炭,但有较多的横裂纹,有蜂焦。

19、 气肥煤: 挥发分高、粘结性强的烟煤。不能生成强度高的

焦炭。

20、 气煤: 变质程度较低, 挥发分较高的烟煤。单独炼成的焦

有较多的纵裂纹。

21、 长焰煤: 变质程度最低, 挥发分最高的烟煤。不结焦。

22、 不粘煤: 变质程度较低,挥发分范围较宽,无粘结性的烟

煤。

23、无烟煤 北京01号(年老型) 晋城02(典型)

阳泉03(年轻型)

贫廋煤PS 西山矿区 廋煤 SM 峰峰四矿

焦煤JM 古交 临汾 肥煤FM 开滦 枣庄 1/3焦煤 淮南矿区 不粘煤BN 大同 神府

长焰煤CY 阜新矿区 气煤QM 抚顺矿区

气肥煤QF 江西 浙江

十二、锚杆

1、 单独使用锚杆

锚杆长度:L=N〔1．1+W/10 〕 N是围岩影响系数: ⅡⅤ类N=0．9 Ⅲ类N=1．0 Ⅳ类N=1．1

Ⅴ类N=1．2 W

锚杆间距:M≤05L 锚杆直径:D=L/110

十三、直接顶和老顶分类

直接顶： D强度系数 L初次垮落步距

老顶： N=直接顶厚度米/采高米 L初次来压步距米

十四、砌碹

1、 手册

拱顶厚度：ｄｏ=2ａ/12~14 ａ拱净跨度

墙厚T=（1．2~1．5）ｄｏ

2、 支护厚度估算的经验公式

单线遂道（净跨度4．9米） ｄｏ=（0．06~1．0）ｆｄ

双线遂道（净跨度8．9米） ｄｏ=（0．08~1．6）ｆｄ

低值用于ｆｄ=5的硬岩

高值用于ｆｄ=0．6的软岩

ｄｎ=（1．0~1．5）ｄｏ ｄｃｍ=（1．0~1．6）ｄｏ

ｄｇ=（0．6~0．8）ｄｏ ｈｘ=（1．0~1．8）ｄｏ

ｄｏ拱顶厚度 米 ｄｎ拱脚厚度 米

ｄｃｍ边墙厚度 米 ｄｇ底拱厚度 米

ｈｘ基础厚度 米 ｆｄ顶板岩石坚固系数

3、 砌体允许抗压强度

料石 1．5~2．5MPａ 混凝土2．5~3．5MPａ

钢筋混凝土4．5~5．5MPａ

十五、煤柱40米

1、 手册

两井田之间：煤柱宽40米；断层作为井田边界：两側各

留30米；沿煤层大巷两側：煤柱宽20~50米；沿煤层两大巷之间：煤柱宽30~80米；沿煤层回风大巷两側：煤柱宽20~30米；两条采区上山（下山）之间：煤柱宽20~25米。

2、 经验公式

英国经验公式：B=0．1H+13．7 米

美国经验公式：B=0．1H+4M+6．1 米

西安煤矿设计院：

中等稳定围岩： B=17．67+8．22H/100+1．33（H/100）2 米

底部为薄层软岩：B=49．59-15．35H/100+7．12（H/100）2 底部为厚层软岩：B=0．212+27．74H/100+6．97（H/100）2 B-煤柱宽度 米 H-矿井开采深度 米

M-煤柱高度 米

十六、巷道压力

1、 手册

ｑ=ｒ+ｈ ｑ顶压 ｒ围岩容量

ｈ巷道埋深（巷道顶板至地面的距离）米

2、《铁道工程设计规范》推荐的方法

⑴顶压计算方法：PD =0．45×26-Sｗｒ

⑵側压计算方法： Ⅰ类围岩PZH=（1/2-1）PD

Ⅱ类围岩PZH=（1/3-1/2）PD

Ⅲ类围岩PZH=（1/6-1/3）PD

Ⅳ类围岩PZH=（0-1/6）PD

Ⅴ类围岩Ⅵ类围岩PZH=0

ｓ-围岩类别号 ｗ-跨度（宽度）影响系数

ｗ=1+ｉ（2ａ-5） ｉ跨度每增加1米，压力增加率 当2ａ＜5时，ｉ=0．2；当2ａ＞5时，ｉ=0．1 ｒ围岩容量 ｔ/M3 PD围岩顶压 KN/M2

ａ巷道掘进断面跨度之半，米

⑶适用条件

①高跨比＜1．7 ② 深埋巷道 ③ 不产生显著偏压 ④采用钻爆法及砌碹巷道

⑷铁路遂道围岩分类（按弹性波纵波速度划分）

围岩类别 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类 波速度KM/S ＜1 1~2 1．5~3 2．5~4 3．5~4．5

3、 山岩压力系数法

⑴顶压计算方法：PD =S1ｒ2ａ

⑵側压计算方法：PZH=S2ｒH

S1 S2----山岩压力系数 ｒ围岩容量 H巷道高度

坚硬 0~0．05 无S2

中坚硬0．05~0．1有S2 0~0．05

软弱0．1~0．2 有S2 0．05~0．1

松软0．3~0．5 有S2 0．05~0．5

4、 估算地压的经验数据：

稳定围岩 3~5T/ M2 中稳定10~15T/ M2

ｒH/R ＜0．25

稳定15~30T/ M2

＞0．4

ｒ围岩容量T/M3 H巷道所处深度

R岩石单轴抗压强度T/ M2

适用条件

① 深埋100~1000米。②R为400~1000 T/ M2

③ 净宽2．2~5．0米

围岩的内摩擦角

Ⅰ类 7度30分 Ⅱ类 12度30分

Ⅲ类 23度 Ⅳ类 43度

Ⅴ类 60度

十七、轨道半径；

井下轨道半径允许最小值：R=CSB SBC车辆的轴距 米

C—系数 按行车速度取值：V＜1．5M/S

1．5M/S＜V＜3．5M/S C=10~12

V＞3．5M/S C≥15

十八、等积孔

等积孔就是用一个与井巷或矿井风阻相当的理想孔的面积值来衡量井巷或矿井通风难易程度的抽象概念。等积孔越大，通风越容易。A=038Q/√H A 等积孔M2 Q风量 M3/分

H 风压 毫米水柱

十九、炮眼角度

1、 炮眼与煤壁夹角一般为50度至80度，软煤取大值。

2、 顶眼在垂直方向上向顶板仰起5度至10度，眼底距顶板10

厘米至50厘米。

3、 底眼在垂直方向上向底板俯角10度至20度，眼底接触底板。 二十、矿井技术经济

1、 基本建设项目:是编制和实施基本建设计划的基层单位,指在一

个总体设计或初步设计范围内,由一个或几个单项工程组成,经济上统一核算,行政上统一管理的建设单位,一般以一个企业(或联合企业)事业单位或独立工程作为一个建设项目。

2、 单项工程:有独立的设计文件,建成后能独立发挥能力(或效益)

的工程。如矿井、电厂、矿区公路等。

3、 单位工程:是指不能独立发挥能力,但具有独立施工条件的工

程。是单项工程的组成部分。如井筒、绞车房等。

4、 分部工程: 是指不能独立发挥能力,又不具有独立施工条件,但

具有结算工程价款条件的工程。如房屋建筑工程可分为土石方工程、砖石工程、混凝土工程、屋面工程、装修工程等。

5、 分项工程:是把分部工程按照不同的施工方法、不同的材料、不

同的规格等作进一步分类,可划分为许多分项工程。分项工程是建筑安装工程顺利进行施工的基本环节,是编制单位工程预算时计算工程量的基本对象,也是预算定额分项的最基本单位。如墙可分为:一砖墙、一砖半墙等。

6、 基本建设项目按建设性质可分为新建、扩建、改建和恢复建等。

7、 投资估算是可行性研究报告的重要组成部分。单项工程投资估

算是项目决策的重要依据。