龐莊煤礦1.8Mt新井設(shè)計(jì)

龐莊煤礦1.8Mt新井設(shè)計(jì),煤礦,mt,設(shè)計(jì) 《采礦學(xué)》課程設(shè)計(jì) 姓 名： 王中強(qiáng) 學(xué) 號(hào)：01110125 學(xué) 院： 礦業(yè)工程學(xué)院 gjhjhjhgjghj 專 業(yè)： 采礦工程jghjhgjhgjhgjhh 設(shè)計(jì)題目： 龐莊煤礦1.8Mt新井設(shè)計(jì)jhkhjkjhk 指導(dǎo)教師： 杜計(jì)平教授、閆帥講師 kj 2014年7月 徐州 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1.1礦井概述 1.1.1礦區(qū)地理位置、范圍 龐莊煤礦位于徐州市西北方向九里區(qū)境內(nèi)，距市中心13km。主井地理座標(biāo)為東經(jīng)117°06′19″，北緯34°20′24″，井囗標(biāo)高＋37.5m。 井田范圍：東自21煤露頭起；西至夾河工業(yè)廣場及第17勘探線為界與夾河礦為鄰；南部邊界分三段： （1）、東段（鐵路煤柱以東）：以F3斷層與王莊煤礦相鄰。 （2）、中段（鐵路煤柱至11勘探線）：以F47斷層為界，斷層以南隸屬拾屯煤礦。 （3）、西段（第11至第15勘探線）：各煤層-270ｍ水平以淺急傾斜部分劃歸拾屯礦。 北以F1斷層與張小樓井相鄰。 井田東西長約6.24km、南北寬3km，面積約18.72km2。 1.1.2地形、地貌 龐莊井田為古黃河泛濫形成的沖積平原。沖積層?xùn)|北薄、西北厚，平均厚度76.0m ，區(qū)內(nèi)地勢較平坦，略顯西北高、東西低的趨勢。地表標(biāo)高+35m～+42m，坡度約為兩千分之一。由于幾十年的煤炭開采活動(dòng)，使地表形成大面積塌陷并積水成塘，塌陷區(qū)水深可達(dá)5m～6m。 礦區(qū)東南由寒武、奧陶紀(jì)石灰?guī)r構(gòu)成為數(shù)不多的低山丘陵，大致呈NE60°方向延伸。自西向東為大、小孤山、霸王山、九里山、琵琶山。其中以九里山最高，山頂絕對(duì)標(biāo)高為+173.2m。 1.1.3交通條件 徐州市地處京滬、隴海兩大鐵路動(dòng)脈的交匯點(diǎn)，本井田有礦區(qū)專用鐵路，東與京滬鐵路茅村站、西與隴海鐵路夾河寨站相聯(lián)接。 徐豐公路從礦門口通過，可與蘇北、皖北、魯南、豫東各縣相通。 礦區(qū)東北有京杭大運(yùn)河穿過，經(jīng)徐州煤港貫通南北。因此，龐莊煤礦水、陸交通運(yùn)輸條件極為便利。(見交通示意圖1－1) 圖1—1 交通示意圖 1.1.4礦區(qū)氣象 根據(jù)徐州氣象資料，本區(qū)屬南溫帶魯南氣候區(qū)，具有長江流域和黃河流域氣候的過渡性，區(qū)內(nèi)氣候日照充足，年降雨量充沛，冬寒干燥，夏熱多雨，春秋季短，并有寒潮、霜凍、冰雹、旱風(fēng)等自然災(zāi)害。 本區(qū)由于地處中緯度副熱帶和曖溫帶的過渡 區(qū)，因此，降水有集中性高，年變化大的特點(diǎn)。平均年降水量841.9mm，最大1297.0mm (1958年)；最小500.6mm (1988年)。夏季平均雨量(6～8月)466.03mm，約占全年降水量的55％，其中以7、8兩月雨量最多，形成了冬干、春秋旱頻繁、盛夏常發(fā)生旱澇急轉(zhuǎn)，易澇、易旱的氣候特點(diǎn)。蒸發(fā)量：1440mm／年，全年以偏東風(fēng)為多，年平均風(fēng)速3.2m／S，最大風(fēng)速24.3m／S(1959年6月)。年平均氣溫14.13°C。1月份最低，平均氣溫-0.6°C，7月份最高，平均氣溫27.4°C。凍土深度為29cm。歷年平均初霜期為10月下旬，終霜期4月上旬。 1.1.5礦區(qū)水文 井田內(nèi)地表水體主要為塌陷區(qū)積水，其次有拾新河和拾屯河。 （1）、塌陷區(qū)積水 積水區(qū)常年水位+34.3m；雨季最高水位+36.25m（1982年7月22日）。 （2）、拾屯河：從礦區(qū)南部露頭自西向東入丁萬河，全長13Km。為季節(jié)性河流。 （3）、拾新河：1977年12月銅山縣在礦區(qū)中部自西北向東南人工開挖而成，常年積水，水深5～6m，河床不連續(xù)且與塌陷區(qū)積水連成一片。 除上述地表水體外，尚有零星的魚塘和縱橫交錯(cuò)的排水溝渠分布。因此，礦區(qū)地表水系較為發(fā)育。 1.1.6地震 徐州地區(qū)地震烈度為7度，根據(jù)1956年科學(xué)出版社資料，徐州地區(qū)地震記錄始于公元522年，訖于1937年，即1415年間發(fā)生地震21次。其中破壞性地震占了3～7次。影響較大的有1502年10月17日地震，壞城垣民舍；1668年7月25日山東莒縣郯城8.5級(jí)地震，1937年8月1日山東渮澤7級(jí)地震。 本區(qū)屬華北地震區(qū)，距郯廬斷裂約100km，該斷裂帶為一長期活動(dòng)的強(qiáng)地震帶。 1.2井田地質(zhì)特征 龐莊井田位于九里山向斜的中段，總體上為一個(gè)不對(duì)稱的復(fù)式向斜構(gòu)造，即由二個(gè)背斜，三個(gè)向斜組成，西北翼被F1斷層切割，破壞了構(gòu)造的完整性，地層形狀沿走向和傾向均有變化。從1956年至1999年間，由124煤田地質(zhì)勘探隊(duì)、169煤田地質(zhì)勘探隊(duì)、徐州礦務(wù)局地質(zhì)勘探隊(duì)、安徽煤田地質(zhì)物探隊(duì)、西安煤科分院在本區(qū)進(jìn)行多期地質(zhì)勘探及物探工作，共施工鉆孔 232個(gè)，工程 量78756.58m。完成地震測線17條，總測長26.44km。瞬變電磁法勘探線46條，施測物理點(diǎn)601個(gè)。 1.2.1以往勘探的情況 1956年原華東煤田地質(zhì)勘探局124隊(duì)在徐州九里山地區(qū)進(jìn)行普查找礦時(shí)，施工鉆孔34個(gè)，總工程 量5360.06m。發(fā)現(xiàn)了九里山煤田。 1957~1963年江蘇省煤炭工業(yè)局煤田地質(zhì)勘探169隊(duì)在本區(qū)進(jìn)行勘 探 工作，共施工97個(gè)鉆孔，總工程量27119.73m，并分別于1958年7月提 交了《拾屯礦區(qū) 精查報(bào)告 》(包括王莊、東城、龐莊、桃園、拾屯及鄧莊六個(gè)井田)，1959年10月提交了《拾屯礦區(qū)深部補(bǔ)充 勘探 報(bào)告 》，1962年9月提交了《東城-龐莊煤礦地質(zhì)勘探最終報(bào)告補(bǔ)充資料 》，1963年6月提交了《王莊煤礦地質(zhì)勘探最終補(bǔ)充報(bào)告》，1963年7月提交了《拾桃井田地質(zhì)勘探最終報(bào)告(精查)》，同時(shí)在拾桃方案設(shè)計(jì)研究時(shí)將拾桃井田的拾屯區(qū)劃歸龐莊煤礦，桃園區(qū)劃歸夾河煤礦。 1978~1982年，徐州礦務(wù)局地質(zhì)勘探隊(duì)在本井田深部進(jìn)行勘探，共施工鉆孔99個(gè)，總工程量45556.76m，于1982年提交了《龐莊煤礦補(bǔ)充勘探報(bào)告》。 1986年，徐州礦務(wù)局地勘隊(duì)在第5勘探線深部進(jìn)行生產(chǎn)勘探，共施工鉆孔 2個(gè)，總工程 量720.02m，嚴(yán)密地控制了F1斷層產(chǎn)狀要素，為頂水采煤提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。 1991年安徽煤田地質(zhì)物測隊(duì)對(duì)龐莊井田深部進(jìn)行了二維地震勘探。其范圍 ：第13勘探線至第17勘探線之間，-370m水平以下至F1斷層，面積2．31Km2，完成 地震 測線17條，測線總長度26.44Km。并于同年10月提交了《徐州礦務(wù)局龐莊煤礦深部水平地震開發(fā)勘探報(bào)告》。 1999年10月，委托煤炭科學(xué)研究總院西安分院對(duì)龐莊井田深部的龐 4斷層與F1斷層之間區(qū)域進(jìn)行瞬變電磁法勘探工作，查明龐4、、龐4-1、F1-1、F1斷層的含水層分布情況，推斷、核實(shí)上述斷層位置及含水破碎帶寬度，并查明-800ｍ以下的太原組石灰系及奧陶系灰?guī)r水的水力聯(lián)系。完成測線46條，施測了601個(gè)物理點(diǎn)，于2000年2月提交了《龐莊煤礦龐4、、龐4-1、及F1-1斷層帶含水性探測成果報(bào)告》。 1.2.2區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡況 徐州煤田位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)山東隆起區(qū)的南端，徐州復(fù)背斜的西端。若按地質(zhì)力學(xué)劃分：是秦嶺東西向構(gòu)造帶的北支和新華夏第二隆起帶的交匯部位，其東側(cè)緊鄰郯廬大斷裂。故本區(qū)是幾個(gè)大構(gòu)造帶的交匯地，構(gòu)造復(fù)雜。區(qū)內(nèi)蓋層發(fā)育，屬北方型。中生代印支--燕山運(yùn)動(dòng)對(duì)本區(qū)影響甚大，使本區(qū)地層發(fā)生褶皺、斷裂并伴有巖漿活動(dòng)。 徐州復(fù)背斜由多個(gè)相間排列的背、向斜組成。自東南向西北分別是：棠張集向斜、大許家背斜、賈汪向斜、徐州背斜、閘河向斜、肖縣背斜、九里山向斜等。每一個(gè)背、向斜由更次一級(jí)的背、向斜組成復(fù)式背、向斜。就單一褶曲而言，一般北翼較緩，南翼較陡，局部直立甚至倒轉(zhuǎn)，并伴生有與褶曲軸大致平行的高角度逆斷層、逆掩斷層出觀。 區(qū)域地層沉積缺失奧陶系上統(tǒng)、志留系、泥盆系及石炭系下統(tǒng)，除震旦系與寒武系、奧陶系與石炭系呈假整合接觸關(guān)系，第四系與其它各時(shí)代的地層呈不整合接觸關(guān)系外，其它各地層皆呈整合接觸關(guān)系。 徐州地區(qū)的巖漿巖活動(dòng)大致分為三期：即晚元古代未的輝綠巖類侵入，燕山中～晚期的中酸性-中基性巖漿巖活動(dòng)、燕山晚期～喜山期的基性-超基性巖漿巖活動(dòng)。在徐州復(fù)背斜的分布大體沿桃山集-徐州-賈汪一線以東出露的全為基性巖；該線以西出露的主要為中性-中酸性-酸性火成巖，這正是利國鐵礦和斑井銅礦的成礦母巖。本井田的太原組地層及鄰區(qū)的垞城礦太原組地層亦見有煌斑巖、輝綠巖類的巖墻、巖脈侵入，而井田西北部的張集礦則見有大面積的中酸性火成巖。 1.2.3井田地層 井田內(nèi)無基巖出露，現(xiàn)據(jù)區(qū)外露頭所見及鉆孔揭露資料，將井田地層自下而上簡述如下： （1）、寒武系(€) 井田鉆孔未見，僅在礦區(qū)外圍群山有出露。主要分布于徐州復(fù)背斜的軸部，與下伏地層震旦系(Z)呈假整合接觸。下部以砂頁巖為主，夾薄層狀灰?guī)r；中、上部則由中～厚層狀灰?guī)r組成。 （2）、奧陶系(O) 僅見于少數(shù)鉆孔，是徐州復(fù)背斜構(gòu)造的兩翼主要地層組成部分。也是煤系地層的沉積基底。區(qū)內(nèi)只發(fā)育有下統(tǒng)和中統(tǒng)，上統(tǒng)缺失。其中： 奧陶系下統(tǒng)(O1)：與下伏地層寒武系呈整合接觸關(guān)系。 下部由中厚層竹葉狀白云巖、泥質(zhì)白云巖、頁片狀泥質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)白云巖及厚層狀灰?guī)r組成。 上部的馬家溝組則由中厚層～巨厚層的豹皮狀灰?guī)r組成，頂部夾有紫灰色薄層鈣質(zhì)白云巖，厚450～530m，平均484m。 奧陶系中統(tǒng)閣莊組(O2g)：厚65.2～70.9m平均68m。由青灰色～黃灰～灰色薄～中厚層鈣質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖組成。 （3）、石炭系(C) 系地層僅發(fā)育有中統(tǒng)和上統(tǒng)，下統(tǒng)缺失。 1、石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b) 本組地層厚17.8～42.7m，平均27m,假整合于奧陶系之上。是在奧陶系中統(tǒng)之后地殼整體長期上升、剝蝕夷平的基礎(chǔ)上廣泛海侵的淺海相沉積。其巖性自下而上為： 下部：為紫色、灰綠色頁巖(相當(dāng)于華北山西式鐵礦層位)，含鐵不均勻， 厚度較小，一般在6m左右，系本組與下伏奧陶系之分界標(biāo)志層。 中部：為淺灰色鋁土質(zhì)頁巖，厚度多小于5m。 上部：淺灰色厚層狀石灰?guī)r，含黃鐵礦，夾透鏡狀頁巖，厚約16m。 2、石炭系上統(tǒng)太原組(C3t) 本組地層厚124.0～208.2m，平均156.0m。為本區(qū)主要含煤地層之一。整合于本溪組之上，為海陸交互相沉積，主要有灰白～灰黑的灰?guī)r、頁巖、砂質(zhì)頁巖組成，夾極不穩(wěn)定～穩(wěn)定薄煤7～10層，可采者兩層。各層石灰?guī)r中常含有豐富的蜓科、腕足類及海百合化石。 （4）、二迭系(P) 區(qū)內(nèi)二迭系地層沉積有下統(tǒng)-山西組、下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組。現(xiàn)分述如下： 1、二迭系下統(tǒng)山西組（P11 s） 本組地層厚96.5～145.4m，平均113.0m。為本區(qū)主要含煤地層之一。整合于太原組地層之上，為近海河湖沼澤相沉積。主要由灰色頁巖、砂質(zhì)頁巖、灰色粉砂巖及石英砂巖組成。中、下部以石英砂巖為主，其次為深灰～灰白色頁巖、砂質(zhì)頁巖組成。夾穩(wěn)定～極不穩(wěn)定的薄～中厚煤層4～6層，其中7煤為穩(wěn)定可采煤層，8、9煤為局部可采煤層。各煤層上、下的頁巖中常含有保存較為完整的植物化石，常見有櫛羊齒、楔葉木、輪木、丁氏蕨等。 2、二迭系下統(tǒng)下石盒子組(P12 x) 本組厚：170.7～299.0m，平均217.0m，為本區(qū)主要含煤地層之一，整合于山西組地層之上，為內(nèi)陸湖泊沼澤相沉積。主要由灰綠～深灰色砂質(zhì)頁巖組成，上部以灰色為主，下部以深灰色為主。自上而下夾數(shù)層雜色頁巖。含煤6～9層，其中1、2煤可采。 本組下部的煤層附近地層中常保存有較為完整的植物化石：辨輪木、輪木、蘆木、大羽羊齒、柯特木和丁氏蕨等。 3、二迭系上統(tǒng)上石盒子組（P21 s） 厚3.9～269.2m，平均250m，整合于下石盒子組之上。為炎熱氣候下內(nèi)陸河湖相沉積。以雜色、灰綠色，灰色砂頁巖、頁巖為主夾灰綠色、淺灰色細(xì)～中粒砂巖，中下部時(shí)夾有煤線及炭頁巖，底部為灰～灰白色石英長石粗粒含礫砂巖，間夾灰色，雜色頁巖。為本組與下統(tǒng)下石盒子組分界標(biāo)志層，產(chǎn)煙葉大羽羊齒、劍形瓣輪木等化石。 （5）、第四系(Q) 區(qū)內(nèi)厚度52.7～124.0m，平均76.0m，不整合于各地層之上，主要由礫石、砂礓、粘土、亞粘土、粉砂土和腐植土組成。井田范圍內(nèi)由東南向西北逐漸增厚。 1.2.4含煤地層 本井田含煤地層為石炭、二迭系，有三個(gè)含煤組：石炭系太原組、二迭系下統(tǒng)山西組和下石盒子組。 1.2.5地質(zhì)構(gòu)造情況 龐莊井田位于九里山向斜的中段，總體上為一不對(duì)稱的復(fù)式向斜構(gòu)造；即由2個(gè)背斜、3個(gè)向斜組成;大中型斷裂亦較為發(fā)育,受褶曲構(gòu)造的影響，地層產(chǎn)狀沿走向和傾向上均有變化，一般為8～l0°；東南翼較陡，西北翼相對(duì)較緩；在12勘探線以西的淺部或煤層露頭產(chǎn)狀可達(dá)60°以上，局部近乎直立。由于西北翼被F1斷層切割，其構(gòu)造的完整性遭到了一定程度的破壞。 1.3煤層特征 1.3.1含煤概況 本區(qū)含煤地層為石炭、二迭系，有3個(gè)含煤組：二迭系下統(tǒng)下石盒子組(P1x2)、山西組(P1s1)，石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)。煤系地層平均總厚度486m，含煤20層，可采和局部可采僅7層，可采煤層的厚度為11.65m，含煤率為2.40%。其中： 下石盒子組地層平均厚度217.0m,含煤6～9層，可采和局部可采2層，可采煤層平均厚度3.16m，含煤率為1.46%。 山西組地層平均厚度113.0m,含煤4～6層，可采和局部可采3層，可采煤層平均厚度6.62m，含煤率為5.86%。 太原組地層平均厚度156.0m,含煤7～10層，可采和局部可采2層，可采煤層平均厚度1.87m，含煤率為1.20%。 圖1—2 地質(zhì)綜合柱狀圖 1.3.2煤質(zhì) （1）、煤的工業(yè)指標(biāo) 本報(bào)告在煤質(zhì)方面除了收集洗煤廠幾個(gè)主要指標(biāo)外，另在生產(chǎn)中采取了少數(shù)煤樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，現(xiàn)將化驗(yàn)結(jié)果列表如下：(見表1-1、表1-2) 表1-1 煤質(zhì)工業(yè)分析成果表 組 別 煤 層 工 業(yè) 分 析 有害成份 發(fā) 熱 量 Mad (％) Ad (％) Vdaf (％) 焦渣 特征 固定炭 (％) St,d (％) Pd (％) Qad (MJ/Kg) Qnet,ad (MJ/Kg) 下石盒子組 1 2.68 12.52 36.22 6 54.30 0.44 0.005 29.08 28.77 2 2.45 12.34 37.64 6 53.32 0.45 0.003 29.43 29.04 山西組 7 2.20 7.34 37.33 6 56.79 0.33 0.002 31.31 30.92 8 2.26 10.89 36.76 6 55.08 1.67 0.003 30.04 29.55 9 1.82 12.47 43.66 36.77 3.30 0.002 22.05 21.30 表1-3 煤質(zhì)分析成果統(tǒng)計(jì)表 組 別 煤層 水份Mad (％) 灰份Ad (％) 硫份St,ad (％) 下石盒子組 1 2 山西組 7 8 9 從上列數(shù)表的煤質(zhì)化驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出： 水份：各煤層均屬低水份煤，且自上而下逐漸減少。 灰份：下石盒子組的1煤、2煤屬偏高的中灰煤。山西組的7煤、8煤、9煤屬低灰煤。太原組的20煤、21煤屬偏低的中灰煤。其精煤的灰份均小于10%，可見易選。 硫份：下石盒子組煤層與山西組煤層屬特低硫煤。太原組煤層屬富硫煤或高硫煤。 磷份：下石盒子組煤層與山西組煤層屬特低磷煤。太原組煤層未做磷份分析。 發(fā)熱量：除1煤外，其余煤層分析煤樣的分析基彈筒發(fā)熱量(Qdrr )都在25.0J/Kg以上；可燃基彈筒發(fā)熱量(Qdrr )都在33.44J/Kg左右，且自上而下有逐步增大趨勢。 揮發(fā)份：各煤層均大于37%，且自上而下有增高趨勢。 元素分析：化驗(yàn)成果中各元素組分的變化規(guī)律不甚明顯。 （2）、煤的物理特征： 1煤：半亮～半暗型，樹脂～瀝青光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，鱗片狀或塊狀構(gòu)造，褐黑色，質(zhì)地較松軟，裂隙較發(fā)育，有時(shí)被方解石脈充填。 2煤：半亮～半暗型，樹脂～瀝青光澤，條帶狀似均一結(jié)構(gòu)，鱗片狀或塊狀構(gòu)造，褐黑色，質(zhì)地較松軟，外生裂隙較多，多為方解石脈充填，并有少量黃鐵礦星點(diǎn)。 7煤：半亮～半暗型，樹脂～玻璃光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，色黑性脆，裂隙較發(fā)育，并有方解石脈充填。 9煤：半光亮～半暗型，玻璃～樹脂狀光澤，內(nèi)生、外生裂隙都較發(fā)育，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。 20煤：半亮至光亮型，色黑性脆，玻璃～樹脂光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，內(nèi)生裂隙發(fā)育，含浸染狀黃鐵礦。 21煤：半亮至光亮型，玻璃～樹脂光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，內(nèi)生裂隙發(fā)育，下部含泥砂；質(zhì)硬，灰分高，俗稱砂巖煤。 （3）、煤的工業(yè)牌號(hào) 本區(qū)各煤層工業(yè)牌號(hào)系按1958年4月國家技術(shù)委員會(huì)規(guī)定的分類表劃分原則確定的。先后三次地質(zhì)報(bào)告確定的結(jié)果相同，見表1—3。 表1-6　 煤層工業(yè)牌號(hào)表 　煤層號(hào) 確定單位 1煤 2煤 7煤 8煤 9煤 20煤 21煤 拾屯報(bào)告 氣 氣 氣 氣 氣 氣-肥 氣-肥 62年補(bǔ)勘 弱粘 氣 氣 氣 氣 氣-氣肥 氣-氣肥 82年補(bǔ)勘 氣 氣 氣 氣-肥 氣-肥 礦上采用 氣 氣 氣 氣 氣 肥 肥 2 井田境界和儲(chǔ)量 2.1 井田境界 2.1.1井田境界說明 在煤田劃分為井田時(shí)，要保證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開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有： 1）井田范圍內(nèi)的儲(chǔ)量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)； 2）保證井田有合理尺寸； 3）充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等； 4）合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井間的關(guān)系。 2.1.2 井田范圍及尺寸 井田賦存狀況示意圖如圖2-1所示： 圖2-1 井田賦存狀況示意圖 本井田東自21煤露頭起；西至夾河工業(yè)廣場及第17勘探線為界與夾河礦為鄰；南部邊界東段以F3斷層與王莊煤礦相鄰，中段以F47斷層為界，斷層以南隸屬拾屯煤礦，北以F1斷層與張小樓井相鄰。 井田東西長約6.24km、南北寬3km，面積約18.72km2。井田傾斜方向最大長度為6.4千米，最小長度為4.0千米，平均長度為5.2千米；走向長度方向最大長度為3.63千米，最小長度為2.23千米，平均為2.93千米。 井田可采煤層為7#，9#，20#煤。其中7#煤層厚度4.5m,容重為1.45t/m3,9#煤層厚度3.6m,容重為1.45t/m3,20#煤層厚度2.9m,容重為1.45t/m3.其中7#煤層為主采煤層，9#，20#煤層暫不考慮開采。 2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 2.2.1 儲(chǔ)量計(jì)算依據(jù) 1.根據(jù)城郊煤礦井田地質(zhì)勘探報(bào)告提供的煤層儲(chǔ)量計(jì)算圖計(jì)算； 2.依據(jù)《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》關(guān)于化工、動(dòng)力用煤的標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算能利用儲(chǔ)量的煤層最低可采厚度為0.8m，原煤灰分不大于40%。計(jì)算暫不能利用儲(chǔ)量的煤層厚度為0.7—0.8m； 3.依據(jù)國務(wù)院過函（1998）5號(hào)文《關(guān)于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關(guān)問題的批復(fù)》內(nèi)容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲(chǔ)量列入平衡表外的儲(chǔ)量； 4.儲(chǔ)量計(jì)算厚度：夾石厚度不大于0.05m時(shí)，與煤分層合并計(jì)算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時(shí)，以各煤分層總厚度作為儲(chǔ)量計(jì)算厚度； 5.井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法。 2.2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 本礦井的主采煤層為七煤和九煤、二十煤，其厚度分別為4.5m ，3.6m和2.9m。因此在計(jì)算工業(yè)儲(chǔ)量時(shí)只針對(duì)這層煤，對(duì)于其它不可采煤層不予以計(jì)算。本次儲(chǔ)量計(jì)算采用地質(zhì)塊段法，即以塊段面積乘以塊段平均煤厚和煤層視密度，即得該塊段的儲(chǔ)量。根據(jù)地質(zhì)勘探情況，將礦體劃分一、二、三、四、五共五個(gè)塊段，如圖2-2所示，在個(gè)塊段范圍內(nèi)，用算術(shù)平均法求得每個(gè)塊段的儲(chǔ)量，則礦井總儲(chǔ)量即為各塊段儲(chǔ)量之和。 圖2-2 儲(chǔ)量計(jì)算塊段示意圖 井田范圍內(nèi)的煤炭儲(chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，煤炭工業(yè)儲(chǔ)量是由煤層面積、容重及厚度相乘所得，其公式一般為： (2-1) （2-2） 式中：——礦井的工業(yè)儲(chǔ)量； ——井田的水平面積； ——煤層的厚度； ——煤的容重，本礦井為1.45t/m3 ——煤層傾角 各塊段信息及利用公式(2-1)計(jì)算儲(chǔ)量如下表： 塊段 1 2 3 4 5 塊段水平面積/km2 0.73 4.42 2．19 3.12 4．14 塊段傾角/° 28.48 10.01 5.83 5.97 8.53 塊段工業(yè)儲(chǔ)量/萬t 1319.55 7160.95 3509.01 5008.35 6682.57 故礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量：Zg=Z1+Z2+Z3+Z4+Z5=2.368億t 其中111b+2M11 大約占 60%，122b+2M22大約占 30%，333k 大約占 10%。具體如下表： 儲(chǔ)量分類 111b+2M11 122b+2M22 333k 儲(chǔ)量/億t 1.421 0.710 0.237 其中：Zg 礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量，Mt； Z111b 探明的資源量重經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； Z122b 控制的資源量中經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； Z2M11 探明的資源量中邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； Z2M22 控制的資源量中邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； Z333 推斷的資源量，Mt； 估算可采儲(chǔ)量：Zk=2.123×0.75=1.7760億t （1）設(shè)計(jì)1.8Mt/a 礦井服務(wù)年限: Z=Zk/(A×K)=( 1.7760×104)/(180×1.40)= 70.47a>50a （2）設(shè)計(jì)3.0Mt/a 礦井服務(wù)年限: Z=Zk/(A×K)=( 1.7760×104)/(300×1.40)=43.98a<50a 故：取1.8Mt/a。（注：第三章詳細(xì)說明） 2.3礦井可采儲(chǔ)量 2.3.1安全煤柱留設(shè)原則 1.工業(yè)場地、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱； 2.各類保護(hù)煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動(dòng)角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。 3.維護(hù)帶寬度：風(fēng)井場地20m，村莊10m，其他15m； 4. 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)井田邊界保護(hù)煤柱留50m，斷層保護(hù)煤柱的留設(shè)按落差大于50m時(shí)，斷層兩側(cè)各留40m，落差小于50m時(shí)，兩側(cè)各留30m。本礦井井田內(nèi)的幾條大斷層的落差均大于50m，因此在兩側(cè)各留40m 的保護(hù)煤柱。 5.工業(yè)場地占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標(biāo)見表2-1。 表2-1 工業(yè)場地占地面積指標(biāo) 井型（萬t/a） 占地面積指標(biāo)（公頃/10萬t） 240及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8 2.3.2礦井邊界保護(hù)煤柱 1）邊界保護(hù)煤柱按下式計(jì)算 Z=L×b×M×γ (2-3) 式中：Z——邊界保護(hù)煤柱損失量； L——井田邊界長度； b——保護(hù)煤柱寬度； M——煤層厚度； γ——煤的容重。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)井田邊界保護(hù)煤柱留50m，斷層保護(hù)煤柱的留設(shè)按落差大于50m時(shí)，斷層兩側(cè)各留40m，落差小于50m時(shí)，兩側(cè)各留30m。本礦井井田內(nèi)的幾條大斷層的落差均大于50m，因此在兩側(cè)各留40m 的保護(hù) 。 井田邊界保護(hù)煤柱： Z=L×b×M×γ= 18880.8998×50×(4.5+ 3.6+2.9)×1.45=1506萬t 2.3.3斷層保護(hù)煤柱 井田3煤層現(xiàn)已查明F46斷層，且可靠、可控制，故其兩側(cè)各留30 m保護(hù)煤柱，則其煤柱損失可由下式求得： （2-4） 式中：Pf——煤柱損失，t； Li——斷層長度，m； m——7煤煤層厚度，m； r——煤層容重，t/m3。 F46斷層保護(hù)煤柱： Pf =3046.2×2×30×(4.5+3.6+2.9)×1.45=291.52萬t 2.3.4 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱 本礦井井型設(shè)計(jì)為150Mt/a，因此由表2-2可以確定本礦井的工業(yè)場地為18×1.2=21.6公頃。取工業(yè)場地尺寸為480m×450m的長方形。工業(yè)場地所在位置煤層傾角為5.8°，其中心處埋藏深度為-300m，該處表土層厚度為76m，主井、副井以及地面建筑物均布置在工業(yè)場地內(nèi)?！督ㄖ?、水體、鐵路及井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》第14條和第17條規(guī)定工業(yè)場地屬于Ⅱ級(jí)保護(hù)，需要留設(shè)20m寬的圍護(hù)帶。本礦井的地質(zhì)條件及沖擊層和基巖移動(dòng)角見下表： 表2-2 礦井地質(zhì)條件及沖擊層和巖層移動(dòng)角 工業(yè)廣場深度/m 煤層傾角 煤層厚度/m 沖擊層厚度/m 300 5.8° 4.5+3.6+2.9 76 45° 74° 67° 73.5° 由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖2-3所示的工業(yè)廣場保護(hù)煤柱的尺寸 圖2-3 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱 通過計(jì)算求得工業(yè)廣場保護(hù)煤柱： 6477300×(4.5+3.6+2.9)×1.45×10-4=939.20萬噸 井田保護(hù)煤柱永久損失量見表2-3。 表2-3 保護(hù)煤柱損失量 煤柱類型 儲(chǔ)量（萬噸） 井田邊界保護(hù)煤柱 1506 F46斷層保護(hù)煤柱 291.52 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱 939.20 2.3.5礦井可采儲(chǔ)量 礦井可采儲(chǔ)量可按下式計(jì)算： (2-3) 式中：Zk——礦井的可采儲(chǔ)量，萬t； Zg——礦井的工業(yè)儲(chǔ)量，萬t； P——保護(hù)工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留設(shè)的永久煤柱損失量，萬t； C ——采區(qū)采出率，厚煤層不低于0.75，中厚煤層不低于0.80，薄煤層不低于0.85。本礦井為厚煤層，因此取0.75。 井田保護(hù)煤柱永久損失量： P = 1506+291.52+939.20 =2736.47萬t 礦井可采儲(chǔ)量: Zk=(2.368-0.273647)×0.75= 1.5708億t 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.1礦井工作制度 按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力宜按工作日330天計(jì)算，每天凈提升時(shí)間宜為16小時(shí)。參考《關(guān)于煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文修改的說明》，本礦井作業(yè)采取“三八”工作制，每日兩班生產(chǎn)、出煤，一班檢修，每日提升時(shí)間為16小時(shí)。 3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.2.1礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限確定依據(jù) 《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國家對(duì)煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。 礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定： 1.資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲(chǔ)量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大； 2.開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運(yùn)），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動(dòng)力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模;否則應(yīng)縮小規(guī)模； 3.國家需求：對(duì)國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù)； 4.投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。 3.2.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 因?yàn)楸揪镌O(shè)計(jì)豐富，主采煤層賦存條件簡單，井田內(nèi)部較大斷層少，比較合適布置大型礦井，經(jīng)校核后確定本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.8Mt/a。 本礦井井田儲(chǔ)量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，煤層屬厚煤層，厚度變化不大，煤層傾角小，平均傾角10°，為緩斜煤層，開采條件較簡單，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，交通運(yùn)輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。 初步確定本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.8Mt/a。 3.2.3井型校核 下面通過對(duì)設(shè)計(jì)儲(chǔ)量條件、煤層賦存條件及開采技術(shù)條件、第一水平服務(wù)年限校核及礦井服務(wù)年限等因素對(duì)井型加以校核。 1、礦井資源/儲(chǔ)量豐富 礦井資源儲(chǔ)量是決定礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的主要因素之一。本井田擁有工業(yè)資源/儲(chǔ)量212.3Mt，扣除各種煤柱和開采損失以后，可采儲(chǔ)量為140.83Mt。按生產(chǎn)能力為1.8Mt/a計(jì)算，考慮1.40的備用系數(shù)，礦井的服務(wù)年限為63a；按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.8Mt/a以上時(shí)，服務(wù)年限不宜小于50a，故1.8Mt/a井型的服務(wù)年限符合規(guī)范要求。 2、煤層賦存條件好、開采技術(shù)條件優(yōu)越 本井田主要開采7#、9#和20#煤，平均厚度4.5m、3.6m和2.9m，為厚煤層和中厚煤層，首采埋藏淺，厚度大且賦存穩(wěn)定的的7#煤。傾角大部分區(qū)域在10°以下，為緩傾斜煤層，賦存穩(wěn)定。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造少，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等，水文地質(zhì)條件簡單，瓦斯含量低，煤層頂?shù)装鍡l件一般。綜合來看，井田煤層賦存穩(wěn)定，開采技術(shù)條件優(yōu)越，有利于大型采掘設(shè)備生產(chǎn)能力的發(fā)揮，有利于建設(shè)現(xiàn)代化的安全高效礦井。根據(jù)國內(nèi)相似條件的礦井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，礦井以一井一面可以保證1.8Mt的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。 3、第一水平服務(wù)年限校核 本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與整個(gè)礦井的工業(yè)儲(chǔ)量相適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，見表3-1。 表3-1 我國各類井型的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（萬t/a） 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限（a） 第一開采水平服務(wù)年限（a） 煤層傾角<25° 煤層傾角 25°～45° 煤層傾角 >45° 600及以上 70 35 — — 300～500 60 30 — — 120～240 50 25 20 15 45～90 40 20 15 15 4、礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。 礦井可采儲(chǔ)量Zk、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力A、礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為： 式中: T——礦井服務(wù)年限，a； Zk——礦井可采儲(chǔ)量，萬t； A——設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力, 萬t； K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.4； 則，礦井服務(wù)年限為： Z=Zk/(A×K)=( 1.5708×104)/(180×1.40)=64.83a>50a 符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。 注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因?yàn)榈V井每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲(chǔ)備能力，礦井達(dá)產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲(chǔ)量減少，有的礦井由于技術(shù)原因使采出率降低，從而減少儲(chǔ)量，為保證有合適的服務(wù)年限，確定井型時(shí)，必須考慮備用系數(shù)。 4 井田開拓 4.1 井田開拓的基本問題 井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤從地面向地下開拓一系列巷道進(jìn)入煤層從而建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開拓方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。 井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個(gè)問題需認(rèn)真研究： 1、確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置； 2、合理確定開采水平的數(shù)目和位置； 3、布置大巷及井底車場； 4、確定礦井開采程序，做好開采水平的接替； 5、進(jìn)行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造； 6、合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。 確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則： 1、貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量，尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。 2、合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 3、合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。 4、必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。 5、要適應(yīng)當(dāng)前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 6、根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。 本井田開拓方式的選擇，主要考慮到以下幾個(gè)因素： 1）本井田煤層埋藏較淺，井田中央煤層埋深在-245m，最深處到-800m。表土層厚度平均76m左右。 2）本井田瓦斯比較小，對(duì)開拓方式的選擇影響不大。 3）本礦地表地勢較為簡單，無大的地表水系和水體，地面平均標(biāo)高為+37m左右。 4.2 井筒形式的確定 包括主井、副井及風(fēng)井的形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)的確定。 1、井筒形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復(fù)雜。 各形式井筒的優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)條件見如下分析： 表4-1 井筒形式比較 井筒形式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用條件 平硐 1運(yùn)輸環(huán)節(jié)和設(shè)備少、系統(tǒng)簡單、費(fèi)用低。 2工業(yè)設(shè)施簡單。 3井巷工程量少，省去排水設(shè)備，大大減少了排水費(fèi)用。 4施工條件好，掘進(jìn)速度快，加快建井工期。 5煤炭損失少。 受地形影響特別大 有足夠儲(chǔ)量的山嶺地帶 斜井 與立井相比： 1井筒施工工藝、設(shè)備與工序比較簡單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少。 2地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場簡單延伸方便。 3主提升膠帶化有相當(dāng)大提升能力。能滿足特大型礦井的提升需要。 4斜井井筒可作為安全出口。 與立井相比： 1井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限。 2通風(fēng)線路長、阻力大、管線長度大。 3斜井井筒通過富含水層，流沙層施工復(fù)雜。 井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。 立井 1不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質(zhì)等自然條件限制。 2井筒短，提升速度快，對(duì)輔助提升特別有利。 3當(dāng)表土層為富含水層的沖積層或流沙層時(shí)，井筒容易施工。 4井筒通風(fēng)斷面大，能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風(fēng)量的要求。 1井筒施工技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平。 2井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基建投資大。 對(duì)不利于平硐和斜井的地形地質(zhì)條件都可考慮立井。 本礦井煤層傾角小，平均傾角10°，為緩斜煤層；水文地質(zhì)情況比較簡單，地勢高低起伏明顯，表土層很??；不具備平硐開拓條件，但可以采用立井開拓或斜井開拓或者是兩種開拓方式組合。 4.3 主副井筒位置的確定 井筒位置選擇要有利于減少初期井巷工程量，縮短建井工期，減少占地面積，降低運(yùn)輸費(fèi)用，節(jié)省投資；要有利于礦井的迅速達(dá)產(chǎn)和正常接替。因此，井筒位置的確定原則： 1）沿井田走向的有利位置 當(dāng)井田形狀比較規(guī)則而且儲(chǔ)量分布均勻時(shí)，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向中央；當(dāng)井田儲(chǔ)量呈不均勻分布時(shí)，應(yīng)布置在儲(chǔ)量的中央，以形成兩翼儲(chǔ)量比較均勻的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運(yùn)輸工作量最小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力小。 2）井筒沿井田傾斜方向的有利位置 井筒位于井田淺部時(shí)，總石門工程量大，但第一水平及投資較少，建井工期短；井筒位于井田中部時(shí)，石門較短，沿石門的運(yùn)輸工程量較??；井筒位于井田的下部時(shí)，石門長度和沿石門的運(yùn)輸工作量大，如果煤系基底有含水量大的巖層不允許井筒穿過時(shí)，它可以延深井筒到深部，對(duì)開采井田深部及向下擴(kuò)展有利。從井筒和工業(yè)場地保護(hù)煤柱損失看，井筒愈靠近淺部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田傾向方向中偏上的位置。 3）有利于礦井初期開采的井筒位置 盡可能的使井筒位置靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道的工程量，節(jié)省投資和縮短建井工期。 4）地質(zhì)及水文條件對(duì)井筒布置影響 要保證井筒，井底車場和硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)盡量使井筒不穿過或少穿過流沙層，較大的含水層，較厚沖積層，斷層破碎帶，煤與瓦斯突出的煤層，較軟的煤層及高應(yīng)力區(qū)。 5）井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)廣場 井口附近要布置主，副井生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進(jìn)鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相連接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，盡量避免穿過村鎮(zhèn)居民區(qū)，文物古跡保護(hù)區(qū)，陷落區(qū)或采空區(qū)，洪水浸入?yún)^(qū)，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。 6）井口應(yīng)滿足防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 附近有河流或水庫時(shí)要考慮避免一旦決堤的威脅及防洪措施。 另外，井口標(biāo)高應(yīng)高于歷年的最高洪水位；還要考慮風(fēng)向的影響，防止污染?？傊?，選擇井筒位置要統(tǒng)籌井田全局，兼顧前期和后期、地下與地面等各方面因素。不僅要考慮有利于第一水平，還應(yīng)兼顧其它水平，適當(dāng)考慮井筒延伸的影響。 綜合以上因素，結(jié)合礦井實(shí)際情況，提出本礦井主副井筒布置位置如下： 主井井筒中心位置：經(jīng)距3801500.3?m，緯距20509500.5m。 副井井筒中心位置：經(jīng)距3801620.5?m，緯距20509700.4m。 風(fēng)井井筒中心位置：經(jīng)距3801701.2?m，緯距20510222.7m。 4.4 工業(yè)場地的位置 工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中部稍微偏向東翼，F(xiàn)46斷層偏西南方向，原因是東翼煤層埋藏較淺，而且地表地勢相對(duì)簡單, 可使井筒的建設(shè)時(shí)間較短，投產(chǎn)更快同時(shí)工業(yè)廣場壓斷層可以減少保護(hù)煤柱使用量。 工業(yè)場地的形狀和面積：根據(jù)表2-1工業(yè)場地占地面積規(guī)定，選用1.2公頃/0.1 Mt，確定地面工業(yè)場地的占地面積為21.6公頃，形狀為矩形，長邊垂直于井田走向，長為480m，寬為450m。 4.5 開采水平的確定 1、開采水平確定 開采水平劃分的依據(jù)： （1）是否有合理的階段斜長； （2）階段內(nèi)是否有合理的分帶數(shù)目； （3）要保證開采水平有合理的服務(wù)年限和足夠的儲(chǔ)量； （4）要使水平高度在經(jīng)濟(jì)上合理。 井田首采煤層為7#煤層，其它煤層由于過薄或不具備開采價(jià)值，暫不考慮對(duì)其進(jìn)行開采。7#號(hào)煤層平緩，傾角平均為10°，為緩斜煤層。煤層有露頭，煤層埋藏最深處-800m，垂直高度800m，按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求，應(yīng)采用至少兩水平開拓。 2、階段內(nèi)再劃分 井田范圍內(nèi)存在一個(gè)較大的斷層，但為緩斜煤層，煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。由于本礦井設(shè)計(jì)為高產(chǎn)高效礦井，故應(yīng)力求巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡單?？紤]到目前高產(chǎn)高效礦井近水平煤層的準(zhǔn)備方式主要為帶區(qū)式，需要分析二者的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行階段內(nèi)再劃分方案的選擇。 由于本井田大致呈現(xiàn)為東北-西南方向延展較長，東南-西北方向較短，且煤層傾角較小，平均為10°，適宜沿井田主要延展方向做大巷，在大巷兩翼布置分帶工作面，這是近水平煤層簡單、高效的準(zhǔn)備方式。故可將井田劃分為若干個(gè)帶區(qū)。 4.6 主要開拓巷道、大巷及井底車場的布置和數(shù)目 1、開拓巷道布置 開拓巷道主要可分為煤巷和巖巷，其技術(shù)比較見表 41 表4-2 煤層大巷與巖石大巷比較及適用條件 項(xiàng) 目 煤層大巷 巖石大巷 掘進(jìn)及工期 施工簡單，速度快，工期短，費(fèi)用低；超前勘探煤層變化。 巖石工程量大，速度慢，費(fèi)用高；工期長。 維護(hù) 維護(hù)工作量大，費(fèi)用高；大巷維修頻繁，影響生產(chǎn)。 維護(hù)條件好，費(fèi)用低；少維修，對(duì)生產(chǎn)有利。 使用 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜時(shí)，煤巷彎道多，對(duì)運(yùn)輸方式有限制，通過能力小；不利于采區(qū)煤倉布置。 地質(zhì)構(gòu)造適應(yīng)性強(qiáng)，可取直或分段取直，方向和坡度一定，對(duì)運(yùn)輸方式限制少，通過能力大。 煤損 大巷上下兩側(cè)各留煤柱30~40m或（40~50m），煤損大。 不留或少留煤柱，丟煤少。 安全 防火、安全不利。 對(duì)防火安全有利。 應(yīng)用及發(fā)展趨勢 構(gòu)造復(fù)雜的小型礦井，可超前探煤；層間距大的單一薄及中厚煤層，儲(chǔ)量小，服務(wù)年限短； 煤系底板附近有富水層，而煤層頂板條件好，可設(shè)煤層大巷；煤系最下煤層為薄及中厚煤層，煤質(zhì)硬，頂板好，無自燃；綜采礦井，推進(jìn)快，大巷維護(hù)時(shí)間短。 層間距不大；適合于開掘和維護(hù)巷道的煤層；煤層有瓦斯煤層突出和自然發(fā)火的巷道，大巷要呈直線布置。 由于首采煤層厚度為4.5m，且服務(wù)年限較長，且布置煤層大巷時(shí)不易于維護(hù)，采用巖層大巷，為便于維護(hù)和使用，且不受煤層開采的影響，將運(yùn)輸大巷布置在距煤層底板大約20 m處的細(xì)砂巖中。 開拓巷道數(shù)目：因?yàn)榫锩娣e較小，瓦斯含量較低，屬低瓦斯礦井。所以膠帶運(yùn)輸大巷兼作回風(fēng)大巷，服務(wù)多個(gè)帶區(qū)。采用雙巖石大巷布置。 2）井底車場布置 由于井底車場要為整個(gè)礦井服務(wù)，服務(wù)年限較長，故要布置在較堅(jiān)硬的巖層中。本礦井布置在煤層底板巖層中，為堅(jiān)硬的細(xì)砂巖，維護(hù)費(fèi)用較低。而且井底車場布置于該位置有利于井田東翼大巷排水。 1-主井；2-副井；3-風(fēng)井；4-井底煤倉；5-水倉；6-車場聯(lián)絡(luò)巷；7-中央變電所； 8-中央水泵房；9-候車室；10-聯(lián)絡(luò)巷； 圖4-1 井底車場 4.7 礦井開拓方案比較 1、開拓方案提出 方案1：立井兩水平直接延深，第一水平-300m,第二水平-550m，如圖4-1（a）； 方案2：立井兩水平暗斜井延深，第一水平-300m,第二水平-550m，如圖4-1（b）； 方案3：立井三水平立井直接延深，第一水平-300m,第二水平-550m,第三水平-800m, 如圖4-1（c）； 方案4：立井三水平暗斜井延深，第一水平-300m,第二水平-550m,第三水平-500m, 如圖4-1（d）。 （a） (b) (c) (d) 圖4-2 各開拓延深方案剖面圖 2、開拓方案比較 方案1：立井兩水平直接延深，第一水平-300m,第二水平-550m； 方案2：立井兩水平暗斜井延深，第一水平-300m,第二水平-550m； 方案3：立井三水平立井直接延深，第一水平-300m,第二水平-550m,第三水平-800m； 方案4：立井三水平暗斜井延深，第一水平-300m,第二水平-550m,第三水平-500m。 1） 水平垂高： l 三階段、兩水平：第一水平垂高550m，第二水平垂高250m； l 三階段、三水平：第一水平垂高300，第二水平垂高250m，第三水平垂高250m； 2） 開采水平實(shí)際出煤量: l 三階段、兩水平:?第一水平9256.48萬t，第二水平4207.49萬t l 三階段、三水平：第一水平5048.99萬t，第二水平4207.49萬t，第三水平4207.49萬t 3） 開采水平服務(wù)年限： l 三階段、兩水平:?第一水平42.8541a，第二水平19.4791a l 三階段、三水平：第一水平25.3749a，第二水平18.4791a，第三水平18.4791a 表 4-3 立井兩水平直接延深式開拓粗略比較表(方案一) 項(xiàng)目 　 　 數(shù)量（10m） 基價(jià)(萬元） 費(fèi)用（萬元） 費(fèi)用（萬元） 基建費(fèi)/(萬元) 　 　 　 　 　 　 　 　 主井開鑿 表土段 7.6 13.587 103.2612 570.23855 基巖段 51.1 9.1385 466.97735 副井開鑿 表土段 7.6 21.9626 166.91576 676.23968 基巖段 51.1 9.9672 509.32392 風(fēng)井開鑿 表土段 7.6 13.587 103.2612 570.23855 基巖段 51.1 9.1385 466.97735 井底車場 巖巷 130 4.1874 544.362 544.362 一水平石門 巖巷 932.951 4.3355 4044.80906 4044.80906 二水平石門 巖巷 3700.3374 4.3355 16042.8128 16042.8128 小計(jì) 　 22448.7006 生產(chǎn)費(fèi)/（萬元） 　 　 　 　 　 　 　 　 立井提升 系數(shù) 煤量/（萬噸） 提升高度/(km) 基價(jià)/（萬元） 費(fèi)用/（萬元） 第一水平 1.2 9256.48 0.342 8.5 32290.3048 第二水平 1.2 4207.49 0.592 8.5 25406.5076 排水 涌水量（m3） 時(shí)間（h） 服務(wù)年限（年） 基價(jià)（元） 費(fèi)用（萬元） 　 180 8760 64.83 1.525 15589.1515 石門運(yùn)輸 系數(shù) 煤量（萬噸） 平均運(yùn)距（km） 基價(jià)（元） 費(fèi)用（萬元） 第一水平 1.2 9256.48 0.4664755 3.81 19741.5354 第二水平 1.2 4207.49 1.8501687 3.81 35591.0371 小計(jì) 　 128618.536 合計(jì) 　 151067.237 表 4-4 立井兩水平暗斜井延深式開拓粗略比較表(方案二) 項(xiàng)目 　 　 數(shù)量（10m） 基價(jià)（萬元） 費(fèi)用 費(fèi)用（萬元） （萬元） 基建費(fèi)用（萬元） 主井開拓 表土段 7.6 13.587 103.2612 1053.380571 基巖段 26.1 9.1385 238.51485 斜井段 138.69 5.1309 711.604521 副井開拓 表土段 7.6 21.9626 166.91576 1138.664201 基巖段 26.1 9.9672 260.14392 斜井段 138.69 5.1309 711.604521 風(fēng)井開鑿 表土段 7.6 13.587 103.2612 341.77605 基巖段 26.1 9.1385 238.51485 井底車場 巖巷 130 4.1874 544.362 544.362 一水平石門 巖巷 932.951 4.3355 4044.809061 4044.809061 二水平石門 巖巷 712.6742 4.3355 3089.798994 3089.798994 小計(jì) 　 　 　 　 9871.014827 生產(chǎn)費(fèi)用（萬元） 立井提升 系數(shù) 煤量 提升高度（km） 基價(jià)（元） 費(fèi)用（萬元） （萬噸） 第一水平 1.2 9256.48 0.342 8.5 32290.30483 暗斜井提升 1.2 4207.49 1.706 8.5 73215.37499 排水 涌水量（m3) 時(shí)間(h) 服務(wù)年限（年） 基價(jià)（元） 費(fèi)用（萬元） 　 180 8760 64.83 1.525 15589.15146 石門運(yùn)輸 系數(shù) 煤量（萬噸） 平均運(yùn)距（km） 基價(jià)（元） 費(fèi)用（萬元） 一水平石門 1.2 9256.48 0.4664755 3.81 19741.53543 二水平石門 1.2 4207.49 0.3563371 3.81 6854.730036 小計(jì) 　 　 　 　 147691.0968 合計(jì) 　 　 　 　 　 157562.1116 表 4