爐峪口煤礦90萬(wàn)ta新井設(shè)計(jì)

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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）2013級(jí)本（專）科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 - 1 - 1.1礦井概述 - 1 - 1.1.1礦區(qū)的地理位置、交通條件、居民點(diǎn)分布情況及地形特征 - 1 - 1.1.2礦區(qū)內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)情況及電力供應(yīng)來源 - 2 - 1.1.3礦區(qū)的氣候條件 - 2 - 1.1.4礦區(qū)的水文情況 - 2 - 1.2井田地質(zhì)特征 - 3 - 1.2.1井田地形及勘探程度 - 3 - 1.2.2井田的地質(zhì)構(gòu)造 - 6 - 1.2.3井田的水文地質(zhì)特征 - 8 - 1.3煤層特征 - 11 - 1.3.1煤層埋藏條件 - 11 - 1.3.2煤層及圍巖特征 - 11 - 1.3.3煤的特征 - 11 - 1.3.4、礦井自然災(zāi)害指標(biāo) - 14 - 2 井田境界和儲(chǔ)量 - 14 - 2.1井田境界 - 14 - 2.2井田工業(yè)儲(chǔ)量和可采儲(chǔ)量 - 14 - 2.2.1勘探類型 - 14 - 2.2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算 - 14 - 2.2.3煤層最小可采厚度 - 15 - 2.2.4礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算 - 16 - 2.2.5煤柱的留設(shè)及煤柱損失 - 16 - 2.2.6礦井可采儲(chǔ)量的計(jì)算 - 17 - 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 - 18 - 3.1礦井工作制度 - 18 - 3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 - 18 - 3.2.1礦井生產(chǎn)能力的確定 - 18 - 3.2.2依據(jù) - 19 - 3.2.3校核礦井的生產(chǎn)能力 - 19 - 2、校核儲(chǔ)量條件 - 19 - 4 井田開拓 - 20 - 4.1井田開拓的基本問題 - 20 - 4.1.1井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)(包括主井、副井和風(fēng)井) - 20 - 4.1.2工業(yè)廣場(chǎng)的位置、形狀和面積 - 23 - 4.1.3開拓方案的確定 - 24 - 4.1.4開采水平內(nèi)的巷道布置方式、主運(yùn)巷的位置 - 26 - 4.2礦井基本巷道 - 27 - 4.2.1井筒 - 27 - 4.2.2井底車場(chǎng) - 28 - 4.2.3主要開拓巷道 - 29 - 5 采（盤）區(qū)設(shè)計(jì) - 36 - 5.1煤層的地質(zhì)特征 - 36 - 5.1.1設(shè)計(jì)采區(qū)煤層賦存情況概述 - 36 - 5.1.2設(shè)計(jì)煤層的物理特征 - 36 - 5.1.3頂?shù)装逄卣?- 36 - 5.1.4水文地質(zhì)特征 - 37 - 5.2采（盤）區(qū)或帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) - 39 - 5.2.1確定采區(qū)走向長(zhǎng)度 - 39 - 5.2.2確定區(qū)段斜長(zhǎng)和區(qū)段數(shù)目 - 40 - 5.2.3煤柱尺寸的確定 - 40 - 5.2.4采區(qū)上山的布置 - 40 - 5.2.5區(qū)段平巷布置 - 41 - 5.2.6聯(lián)絡(luò)巷的布置 - 41 - 5.2.7采區(qū)內(nèi)布置： - 41 - 5.2.8采區(qū)內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和供電系統(tǒng)及通風(fēng)設(shè)置的確定 - 41 - 5.3采（盤）區(qū)或帶區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì) - 42 - 5.3.1采區(qū)煤倉(cāng) - 42 - 5.3.2采區(qū)絞車房 - 44 - 5.3.3采區(qū)變電所 - 44 - 6 采煤方法 - 45 - 6.1采煤工藝方式 - 45 - 6.1.1采區(qū)的地質(zhì)情況 - 45 - 6.1.2回采工作面參數(shù)的確定 - 45 - 6.1.3回采工作面工藝設(shè)計(jì) - 46 - 6.1.4勞動(dòng)組織 - 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回采巷道斷面選擇及其掘進(jìn)方式 - 57 - 7 礦井運(yùn)輸與提升 - 63 - 7.1礦井運(yùn)輸 - 63 - 7.1.1概述 - 63 - 7.1.2采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備 - 64 - 7.1.3大巷運(yùn)輸設(shè)備的選擇 - 67 - 7.2礦井提升 - 68 - 7.2.1概述 - 68 - 7.2.2主副井提升 - 68 - 8 礦井通風(fēng)與安全 - 68 - 8.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 - 69 - 8.1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 - 69 - 8.1.2礦井通風(fēng)類型的確定 - 70 - 8.1.4采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng) - 72 - 8.1.5采煤工作面通風(fēng)類型的確定 - 72 - 8.2采（盤）區(qū)或帶區(qū)及全礦所需風(fēng)量 - 74 - 8.2.1風(fēng)量的計(jì)算 - 74 - 8.2.2巷道風(fēng)速驗(yàn)算 - 80 - 8.3 防止特殊災(zāi)害的安全措施 - 82 - 8.3.1預(yù)防瓦斯事故 - 82 - 8.3.2預(yù)防煤塵事故 - 82 - 8.3.3預(yù)防火災(zāi)事故 - 82 - 8.3.4預(yù)防水災(zāi) - 83 - 9 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) - 83 - 參考文獻(xiàn)： - 85 - 致 謝 - 86 - - 3 - 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)的地理位置、交通條件、居民點(diǎn)分布情況及地形特征 （一）、礦區(qū)的地理位置、交通及居民點(diǎn)分布情況 爐峪口煤礦位于山西省西山煤田的西北處，古交市境內(nèi)，交通條件較好，距太原市僅67km，區(qū)內(nèi)有太佳公路由井田南部經(jīng)過。爐峪口煤礦交通圖見圖1-1。 梭嘉公路由獅子河而上經(jīng)過工業(yè)廣場(chǎng)。太古嵐鐵路在鎮(zhèn)城底設(shè)站，由鎮(zhèn)城底車站至本礦有鐵路專用線連通，鐵路距太原南站60km。 地理方位：東經(jīng)1120152.5，北緯3755，屬古交市梭峪鄉(xiāng)管轄區(qū)。其范圍為：九龍塔斷層控制全井田的西北部邊界；東部以神堂巖向斜軸為界；東南部以F44斷層和928、333號(hào)鉆孔連線與西曲礦毗鄰；西南部以汾河北岸為界同鎮(zhèn)城底礦隔河相望；井田南北長(zhǎng)3.6～4.8km，東西寬1.5～2.3km面積為8.1km2。 圖1-1: 爐峪口煤礦交通圖 1.1.2礦區(qū)內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)情況及電力供應(yīng)來源 該礦區(qū)內(nèi)小煤窯開采歷史悠久，廢舊小煤窯有十多處。開采機(jī)具落后，方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)條件十分簡(jiǎn)陋，無(wú)通風(fēng)設(shè)備。開采范圍一般僅在一、二百m左右，多為平峒或斜井生產(chǎn)。存在的主要小窯有井溝小窯、五海溝小窯及李家溝小窯等，生產(chǎn)能力3～5萬(wàn)t。主要供太原煤氣化公司及當(dāng)?shù)孛裼谩? 電力供應(yīng)由石家河電廠向礦輸送35kv雙回路電源 1.1.3礦區(qū)的氣候條件 爐礦井田為大陸性氣候，冬春多風(fēng)，晝夜溫差大。年降雨量多集中在7～9月份，蒸發(fā)量大于降雨量的2倍以上；每年11月結(jié)冰，翌年3～4月解凍，冰凍期為5個(gè)月；凍土層厚0.5～0.8m。 1.1.4礦區(qū)的水文情況 礦區(qū)內(nèi)最大的河流是汾河。它從井田的西南邊緣流過，在鎮(zhèn)城底附近河寬100m，坡度3，平時(shí)水深0.5m左右，流量受上游的汾河水庫(kù)制約，一般春季放水為農(nóng)業(yè)灌溉和雨季大量降水時(shí)流量較大。汾河以側(cè)向侵蝕為主。 其次是獅子河。獅子河由北向南經(jīng)嘉樂泉礦東側(cè)、爐峪口礦西側(cè)，在爐峪口村東南側(cè)匯入汾河。該河平時(shí)水流量較小，旱時(shí)干涸，洪水爆發(fā)時(shí)流量可達(dá)數(shù)百m3/s，據(jù)古交市防汛辦1971年調(diào)查：獅子河下游咀頭溝至汾河的2km地段為暴雨區(qū)。1985年5月11日20時(shí)10分至21時(shí)該區(qū)暴雨50分鐘內(nèi)降雨量74mm，獅子河洪水爆發(fā)，在爐峪口礦4＃居住樓的河床處測(cè)的流量為212m3/s，該段河床坡度為14‰。1985年修建獅子河在爐礦段寬60m,堤高4.5m。 區(qū)內(nèi)較大的河谷有陵足溝、北岔溝、泥柿溝、牛溝等，這些溝谷都為季節(jié)性，日常流量很小或干涸，雨季流量增大，流向皆為南東，匯入汾河。 水源情況是在爐峪口村西南打井四眼為臨時(shí)水源井。井深23～27m主要吸取汾河沖積層水的水井，日出水量為2300m3/日。原擬永久水源，經(jīng)太原市水資委以并發(fā)（1986）20號(hào)文件批復(fù)，由汾河水庫(kù)至古交礦區(qū)專用供水管道中每日供水2000t。 礦井排水量平時(shí)為500m3/日，經(jīng)處理后供生產(chǎn)使用，余之達(dá)標(biāo)排放，總之現(xiàn)水源水量能滿足要求。 1.2井田地質(zhì)特征 1.2.1井田地形及勘探程度 爐峪口礦井田位于呂梁山脈中段的東翼，屬于中底山區(qū)。區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，切割劇烈，多呈“V”字形，山頂黃土廣布，溝谷兩側(cè)基巖裸露。區(qū)內(nèi)地勢(shì)大體顯西北高，東南底之勢(shì)，最高處瓜疙瘩標(biāo)高為1230m，其次是金子山標(biāo)高為1227.9m，南部梭峪村之汾河灘標(biāo)高僅1008.4m，相對(duì)高差222m。 本區(qū)于1956年由原華北煤田地質(zhì)勘探局調(diào)查隊(duì)完成了普查填圖。1957年由該局142隊(duì)進(jìn)行普查勘探。1959年142隊(duì)進(jìn)行了精查勘探，并提交了該區(qū)地質(zhì)精查報(bào)告。由于精查勘探工作太少質(zhì)量不高報(bào)告未獲批準(zhǔn)，1962年復(fù)審時(shí)降為普查勘探程度，列入重新勘探區(qū)。1968年由148隊(duì)進(jìn)行了祥查勘探，1969年9月，提交祥查地質(zhì)報(bào)告。148隊(duì)于1973年底開始在梭峪區(qū)進(jìn)行精查勘探，1975年9月提交了“西山煤田古交礦區(qū)精查地質(zhì)報(bào)告”。 本區(qū)與鄰區(qū)歷次勘探共施工鉆孔113個(gè)，總進(jìn)尺21913.07m，在本井田內(nèi)鉆孔44個(gè)，總進(jìn)尺12382.7m。 本區(qū)主要含煤地層為石炭系太遠(yuǎn)組與二疊系山西組。共含煤層14層。編號(hào)自上而下為01、02、03、1、2.3、4、5、6、7、8、8下、9、10、11號(hào)煤層。其中山西組為01－4號(hào)等七層煤，統(tǒng)稱為上組煤；太遠(yuǎn)組為6到11號(hào)等七層煤，統(tǒng)稱下組煤。主要可采煤層有2.3號(hào)、4號(hào)、8號(hào)煤層。井田內(nèi)煤系總厚度154.98m；煤系地層總厚度13.10m；含煤系數(shù)為8.45％。地質(zhì)綜合柱狀圖見圖1—2。 圖1—2：地質(zhì)綜合柱狀圖 1.2.2井田的地質(zhì)構(gòu)造 爐峪口礦位于西山煤田的西北邊緣，處在九龍塔斷層（f17）與紅崖子斷層（f49）構(gòu)成的地塹之中，受其影響，產(chǎn)生了一系列的與其產(chǎn)狀相似的斷裂構(gòu)造。從井田整體構(gòu)造形態(tài)看，以斷裂構(gòu)造為主，褶曲為輔，零星發(fā)育一些小陷落柱。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖漿活動(dòng)跡象。 （一）褶曲 井田內(nèi)共有褶曲三個(gè)，向斜兩個(gè)，穹隆一個(gè)。 1、黑家溝北向斜：位于黑家溝村北，為一“人”字形向斜，由924、913、901、902號(hào)四個(gè)鉆孔控制其形態(tài)，南端汾河邊有明顯的出露點(diǎn)，北至九龍塔斷層（f17），在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)2100m左右，走向NE～NS，兩翼不對(duì)稱，西翼緩，傾角3～5，東翼陡，傾角5～8，幅度30m，幅寬800m左右。 2、梭峪窿起：南起梭峪村西汾河一帶，北至907＃鉆孔與978＃鉆孔連線，西緊挨黑家溝北向斜，東到井田邊界，由332＃、978＃鉆孔控制，為一橢圓形穹窿，其于軸走向NS長(zhǎng)1200m左右，傾角3～6，幅度50m，幅寬600m左右。 3、李家溝向斜：由李家溝村東向北經(jīng)965＃鉆孔至九龍塔斷層，由953#、965#鉆孔控制，并田內(nèi)延伸2000m左右，走向NE～NW，兩翼不對(duì)稱，東翼傾角8～13，西翼傾角平緩4～8，幅度30m，幅寬500m左右。 各褶曲情況見下表1—1。 表1—1 褶曲情況表 序號(hào) 名稱 軸向 兩翼傾角 幅度 幅寬 軸長(zhǎng) 備注 1 黑家溝 向斜 NE～NS 3～8 30 800 2100 井田內(nèi) 2 梭峪窿起 NS 3～6 50 600 1200 井田內(nèi) 3 李家溝 向斜 NE～NW 4～13 30 500 2000 井田內(nèi) （二）斷層 由于井田位于九龍塔斷層（F17）與紅崖斷層（F49）構(gòu)造當(dāng)中，因此斷層比較發(fā)育，且均為高角度正斷層，現(xiàn)將部分較大的斷層分述如下： 1、九龍塔斷層（F17）：為本井田西北邊界。由汾河向東延伸進(jìn)本井田，再向東北延伸出本井田到嘉樂泉井田，落差由25m增大到150m，走向N60E，傾向SE傾角60左右，本井田延伸長(zhǎng)度4800m，由912＃、924＃、978＃、959＃、鉆孔控制，九龍塔村北見K4砂巖與上石盒子組下部（P21－1）紫色泥巖接觸，落差約150m：959＃鉆孔揭露落差140m：948＃鉆孔揭露落差100m：924＃、912＃鉆孔揭露落差減為25m。 2、紅崖子斷層（F49）：與九龍塔斷層構(gòu)成地塹控制整個(gè)井田，也就是說井田內(nèi)的其它斷裂構(gòu)造都是該地塹的次生構(gòu)造。走向N60E,傾向NW，傾角60左右。梭峪村北見K6砂巖與P21－1中上不紫色砂巖接觸，落差100m，本井田邊界延伸長(zhǎng)700m。 3、F14斷層：在943＃與337＃鉆孔之間同F(xiàn)10斷層相交合并，最大落差35m延伸長(zhǎng)度2800m，走向N50E，傾向SE傾角55～70。各斷層見表1－2。 表1－2 斷層統(tǒng)計(jì)表 序號(hào) 斷層編號(hào) 傾向 傾角 走向長(zhǎng)(m) 最大落差（m） 備注 1 F10 SE60 70 1150 18 2 F14 SE60 55～70 2800 35 井田邊界 3 F17 SE30 60 4800 150 井田邊界 4 F45 NW45 50 150 10 本井田內(nèi) 5 F47 NW50～80 70～75 850 10 本井田內(nèi) 6 F49 NW30 60 700 100 本井田內(nèi) （三）陷落柱 由于煤系基底的奧灰?guī)r巖溶發(fā)育，經(jīng)長(zhǎng)期的地質(zhì)作用，使得煤系地層沿地下巖溶塌陷，形成了目前零星的柱狀陷落。 1.2.3井田的水文地質(zhì)特征 太原西山、東山地區(qū)和太原盆地構(gòu)成一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元，三者之間有一定的水力聯(lián)系，東、西山地區(qū)地下水向太原盆地匯集，除部分水量由大泉排池外，其余部分向南運(yùn)移。但由于彼此之間構(gòu)造格局的不同，邊界條件的差異，各自又為次級(jí)獨(dú)立的水文地區(qū)單元。爐峪口煤礦井田處在太原西山地下水系統(tǒng)的補(bǔ)給徑流區(qū)。 （一）、含水層 本井田含水層自下而上為奧陶系中統(tǒng)峰峰組、上馬家溝組、石炭系上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)山西組、石盒子組，基巖風(fēng)化帶和近代河床沖積層含水層?，F(xiàn)分訴如下： 1、奧陶系上馬家溝組含水層 本組含水性較好的主要為上段，厚約95m左右，巖性以深灰色質(zhì)鈍石灰?guī)r為主，巖溶裂隙發(fā)育，且多見余質(zhì)鈍灰?guī)r中，常成串珠狀、蜂窩狀、網(wǎng)絡(luò)狀，并相互貫通，據(jù)古交礦區(qū)的水文鉆孔資料，鉆孔單位涌水量可達(dá)11.9L/SM，本井田的352＃孔也見到該層，為本井田重要含水層之一。 2、奧陶系峰峰組含水層 峰峰組含水性較好的主要為上段，鉆孔揭露最大厚度80余m，巖性以深灰色，灰黑色石灰?guī)r為主，此段灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育，水飾現(xiàn)象嚴(yán)重，在侵蝕面以下20m左右，常見簡(jiǎn)易水文突變，井田內(nèi)352＃、913＃、933＃、960＃鉆孔在本層得巖心采取率大都較低，巖心破碎，均成蜂窩狀并在下部見0.10～0.30m得小溶洞，沖洗液全部漏失。 3、石炭系太原組含水層 本組為主要含煤地層之一。主要為L(zhǎng)4、K2、L1灰?guī)r完整段和K1砂巖含水?dāng)?，三層石灰?guī)r總厚6.66m左右，厚度教穩(wěn)定，裂隙溶孔較發(fā)育，其中K2砂巖厚度最大且質(zhì)純，含水性也較L4和L1好；K1砂巖巖性主要為中砂巖，厚5.79m左右。根據(jù)精查勘探資料（352＃、917＃、933＃），單位涌水量0.00072～0.0276L/Sm，滲透系數(shù)0.00394～0.889m/d，水位標(biāo)高943.06～1054.09m水質(zhì)屬重碳酸、硫酸鈣、鎂型水。 4、二疊系下統(tǒng)山西組含水層 K3砂巖為本組主要含水層，巖性為粗粒砂巖，厚約8.08m。根據(jù)勘探資料，單位涌水量為0.221L/Sm，907＃、925＃、919＃、928?？椎暮?jiǎn)易水文在本層有不同程度的漏水現(xiàn)象，水質(zhì)屬重碳酸、氯酸、鉀鈉、鈣型水，全硬度0.73，為極軟水。本組以含水性微弱為特征。 5、石盒子組含水層 主要為砂巖，風(fēng)化裂隙含水。在侵蝕基準(zhǔn)面以上形成透水層，風(fēng)化殼的風(fēng)化裂隙帶富水性較基巖裂隙帶富水性略強(qiáng)，但也受風(fēng)化厚度及巖性、構(gòu)造、地形和覆蓋層厚度等因素控制，本含水段砂巖主要為K4、K5、K6中粗粒砂巖，在精查勘探階段鉆孔鉆進(jìn)本層時(shí)都有沖洗液漏失的現(xiàn)象，根據(jù)勘探資料，單位涌水量在0.0113～0.017L/Sm，水質(zhì)屬碳酸、氯酸鉀、鈉、鈣型水。 6、第三系、第四系近代河床沖洗積層 汾河、獅子河沿積物教厚，牛溝次之，巖性以沙礫為主、夾卵石、透水性良好，富含潛水，現(xiàn)為沿河村莊居民生活及灌溉用水的主要水源，水位隨季節(jié)變化，但幅度不大，水質(zhì)屬碳酸、硫酸鉀、鈉、鈣型水，全硬度10.43，固形物311mg/L。 （二）隔水層 本井田的隔水層主要是指9＃、10＃煤層下部至奧陶系地層頂面，巖性主要為砂巖泥巖、泥巖、粉砂巖、薄層灰?guī)r及鋁質(zhì)泥巖組成，厚度約為60m左右。 （三）區(qū)域巖溶地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件 巖溶地下水主要賦存于寒武奧陶系碳酸巖類巖層中。西山煤田寒武，奧陶系灰?guī)r出露面積約1600Km2,主要分布在煤田的北部，西部次之，東部沿邊山斷裂僅有零星分布，其中奧陶系下統(tǒng)及寒武系灰?guī)r巖溶裂隙不發(fā)育，透水性差，含水不豐富，奧陶系中統(tǒng)為主要含水層組。奧陶系巖溶裂隙水的來源主要接受北部及西部大氣降水滲入補(bǔ)給和北部汾河徑流的下滲補(bǔ)給，巖溶地下水的徑流，主要沿煤田西北及北緣灰?guī)r埋淺于200～300m的地段向東運(yùn)動(dòng)，大致在汾河的古交，峙頭段一部分分叉流至蘭泉處排泄，一部分經(jīng)石千峰流至?xí)x祠泉排泄。 （四）井田涌水量 爐峪口煤礦的涌水量，現(xiàn)階段主要有三部分組成：（1）煤系地層上部孔隙裂隙含水層水。（2）煤系地層含水層巖層中空隙裂隙水。 上組煤開采涌水量預(yù)計(jì)：根據(jù)精查報(bào)告上組煤涌水量Q＝78.82m3/h，下組煤涌水量Q＝138.34m3/h。參照鎮(zhèn)城底礦和西曲礦含水系數(shù)值確定開采上組煤時(shí)，正常涌水量在40m3/h，發(fā)生突水時(shí)，涌水量將達(dá)120m3/h以上。配采下組煤時(shí)，正常涌水量將增加50m3/h左右，即礦井正常涌水量將達(dá)到90m3/h，發(fā)生突水時(shí)，涌水量將超過200m3/h。 1.3煤層特征 1.3.1煤層埋藏條件 爐峪口井田屬于西山煤田的一部分，主要含煤地層為石炭紀(jì)太原群與二疊紀(jì)下統(tǒng)山西組。石炭紀(jì)太原群一般厚120m左右，為本區(qū)主要含煤地層之一，基底Ｋ1（晉祠砂巖）發(fā)育良好，一般厚4m。二疊紀(jì)下統(tǒng)山西組一般厚35m，基底Ｋ3砂巖為灰白色，也為主要含煤地層。主要煤層頂?shù)装鍘r性穩(wěn)定，大部分煤層頂板為泥巖、粉砂巖，其中8#煤層頂板為石灰?guī)r。主要煤層底板為粉砂巖及細(xì)砂巖。區(qū)內(nèi)斷層較多，褶曲相間，構(gòu)造十分復(fù)雜。整體呈一單斜構(gòu)造，走向北偏西40，傾向南偏西30，煤田平均傾角為5左右。 1.3.2煤層及圍巖特征 井田內(nèi)主要可采煤層共計(jì)四層，為2.3#、4#和8#、9#煤。各煤層及圍巖特征見表1-3。 1.3.3煤的特征 1、原煤的工業(yè)分析見表1—4。 2、原煤的原素分析見表1—5。 表1-3 煤層及圍巖特征一覽表 序號(hào) 1 2 煤層名稱 2.3#煤 8#煤 煤 層 厚 度 最小 1.8m 1.87m 最大 4.53m 5.38m 平均 3.06m 3.36m 可采 3m 3m 層間距 70m左右 傾角 0~8度 0-8度 圍 巖 情 況 頂板 直接頂為深灰色粉砂頁(yè)巖，厚度為1.4m，上部為1#煤底板，基本頂為深灰色細(xì)砂巖，厚度為1.61m。 直接頂為深灰色石灰?guī)r局部為泥灰?guī)r，厚0--3m，局部有偽頂，老頂為灰色粉砂巖及灰色石灰?guī)r，石灰?guī)r中含方解石脈，厚度在1.7—10.5m。 底板 灰黑色粉砂巖，厚度2.29m，向下為灰色細(xì)砂巖及灰黑色砂質(zhì)泥巖，厚度一般在7m以上。 向下依次為灰色、深灰色細(xì)砂巖粉砂巖及砂質(zhì)泥巖，巖性變化大。 煤牌號(hào) 肥焦煤 焦煤 硬度 f=1.30 f=1.35 容重 1.40 1.36 煤層結(jié)構(gòu) 比較復(fù)雜1～3層 復(fù)雜1～4層 穩(wěn)定性 穩(wěn)定 穩(wěn)定 備注 表1-4 原煤工業(yè)性分析 煤層 2.3#煤 8#煤 牌號(hào) 肥焦煤 焦煤 水分 ＜2.5 ＜2 灰分 23 21 硫分 0.82 1.8 磷分 低 低 坩鍋粘結(jié)性 3－6 3－6 發(fā)熱量（卡/克） ＞5300 ＞4800 灰熔點(diǎn)（℃） 1250 1250 爆炸指數(shù) 26.44% 24.86％ 說　　明 一、可選性：2.3#煤和8#煤為可選性較好，精煤回收率均在60%以上。 二、煉焦性：據(jù)2.3#煤箱式實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，焦碳的抗碎性、耐磨性良好，為Ⅰ級(jí)焦碳，8#煤為低灰分、低磷－、中硫的焦煤和肥煤。 三、各層煤均有爆炸危險(xiǎn)性。 煤的元素分析。見表1-5。 表1-5 煤的元素分析 煤層 灰分％ 硫% 磷% 揮發(fā)分% 2.3# 13.85~42.93 20.11 0.30~1.00 0.55 0.0026~0.089 0.028 24.92~31.45 27.18 8# 8.87~48.2 17.09 1.09~4.84 1.58 0.001~0.009 0.0063 20.98~20.80 24.54 1.3.4、礦井自然災(zāi)害指標(biāo) 本礦井為低沼氣礦井，相對(duì)瓦斯涌出量小于0.734m3/d.t，絕對(duì)涌出量小于1.055m3/min。二氧化碳絕對(duì)涌出量1.658m3/min，相對(duì)量1.153 m3/t。 煤層自燃發(fā)火傾向?qū)佗箢?，為不易自燃煤層? 煤層具有爆炸性，爆炸性指數(shù)分別為：2.3號(hào)、4號(hào)和8號(hào)、9號(hào)煤層分別為26.44%、30.24%和24.86%、28.32%。 2 井田境界和儲(chǔ)量 2.1井田境界 本礦井屬于梭峪勘探區(qū)的一部分，位于梭峪區(qū)的南部，其境界為：九龍塔斷層控制全井田的西北部邊界；東部以神堂巖向斜軸為界；東南及南部以F44斷層和928、333號(hào)鉆孔聯(lián)線與西曲礦井比鄰；西南部以汾河為界并同鎮(zhèn)城底礦隔河相望。井田東西長(zhǎng)3.6～4.8km，南北寬1.5～2.3km，井田面積約8km2。井田邊界無(wú)擴(kuò)大的可能性。 2.2井田工業(yè)儲(chǔ)量和可采儲(chǔ)量 2.2.1勘探類型 1、 井田勘探類型 根據(jù)礦井勘探情況，其勘探類型為Ⅰ類Ⅱ型。 2、 鉆孔及勘探線分布 全區(qū)經(jīng)過普查、詳查、精查勘探及使用綜合勘探的精查補(bǔ)充勘探后，使完成鉆孔38個(gè)。 2.2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算 礦井工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算公式是： ZC= SM1r1 +SM2r2+ SM3r3+ SM4r4 式 2—1 式中： ZC—礦井工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t； S—井田面積，km2； M—煤層厚度，M1=3.06m；M2=1.46m ；M3=3.36m ；M4=1.49m； r—煤層容重，r1=1.40t/m3 ，r2=1.35t/m3 ，r3=1.36t/m3，r4=1.32t/m3 Zc1= SM1r1=81063.061.4010-4=3427.2萬(wàn)t Zc2= SM2r2=81061.461.3510-4=1576.8萬(wàn)t Zc3= SM3r3=81063.361.3610-4=3655.68萬(wàn)t Zc4= SM4r4=81061.491.3210-4=1573.44萬(wàn)t Z= Z7+ Z8+ Z17+ Z21 =10233.12萬(wàn)t 根據(jù)本礦地質(zhì)勘探資料，礦井各級(jí)儲(chǔ)量具體情況見表2—1。 表2—1 礦井工業(yè)儲(chǔ)量表 單位：萬(wàn)t 級(jí) 別 項(xiàng) 目 A+B+C級(jí)儲(chǔ)量 A+B級(jí)儲(chǔ)量 C級(jí)儲(chǔ)量 A+B級(jí)儲(chǔ)量 % 全礦井 10233.12 8215.13 2017.99 80 （其中，百分比為該級(jí)儲(chǔ)量與其對(duì)應(yīng)工業(yè)儲(chǔ)量的比率。） 由表中數(shù)據(jù)可以看出： 井田范圍內(nèi)A+B級(jí)儲(chǔ)量占工業(yè)儲(chǔ)量的80%，大于40%。 根據(jù)《礦井設(shè)計(jì)指南》中關(guān)于礦井井型與礦井設(shè)計(jì)的高級(jí)儲(chǔ)量比例之規(guī)定，本礦井的儲(chǔ)量符合煤炭設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。 2.2.3煤層最小可采厚度 根據(jù)《生產(chǎn)礦井儲(chǔ)量管理規(guī)程》的規(guī)定，確定煤層的最小可采厚度為0.80 m。 2.2.4礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算 礦井工業(yè)儲(chǔ)量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質(zhì)勘探，煤層厚度與質(zhì)量均合乎開采要求，地質(zhì)構(gòu)造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內(nèi)的儲(chǔ)量。礦井工業(yè)儲(chǔ)量一般即A+B+C級(jí)儲(chǔ)量。 井田范圍內(nèi)全區(qū)可采煤層為2、3#煤、4#煤、8#煤和9#煤共4層煤。其中，2、3#煤平均厚度為3.06m，4#煤平均厚度為1.46m，8#煤平均厚度為3.36m，9#煤平均厚度為1.49m，可采煤層總厚為9.37m。 2.2.5煤柱的留設(shè)及煤柱損失 1、井田邊界煤柱損失見表2-2。 表2--2 井田邊界煤柱的計(jì)算 單位：萬(wàn)t 煤柱位置 露頭 深 部 北 部 南 部 留設(shè)寬度 30m 30m 20m 20m 煤炭損失 2、3#煤 17.56 17.14 40.6 32.56 4#煤 8.08 7.88 18.72 14.97 8#煤 18.74 18.28 43.41 34.72 9#煤 8.06 7.87 18.68 14.95 小 計(jì) 52.44 51.17 121.41 97.2 總 計(jì) 322.22 2、因工業(yè)廣場(chǎng)處于井田邊界以外，因地勢(shì)而設(shè)，因此工業(yè)廣場(chǎng)煤柱的留設(shè)基本不占井田工業(yè)儲(chǔ)量。風(fēng)井煤柱損失見表2－3。 表2-3 風(fēng)井煤柱損失計(jì)算 單位：萬(wàn)t 層 位 2.3#煤 4#煤 8#煤 9#煤 煤 柱 12.9 5.11 18.9 5.22 合 計(jì) 42.13 3、斷層、河流及村莊等煤柱的損失見表2-4。 表2-4 斷層、河流及村莊等煤柱損失計(jì)算 單位：萬(wàn)t 煤層 永 久 煤 柱 河流 斷層 村莊 陷落柱 小計(jì) 2、3#煤 5.95 103.67 77.66 2.93 190.21 4#煤 1.06 69.09 26.27 0.13 96.55 8#煤 3.41 85.94 92.38 3.02 184.75 9#煤 3.38 49.65 51.14 2.03 106.2 合計(jì) 13.8 308.35 247.45 8.11 577.71 2.2.6礦井可采儲(chǔ)量的計(jì)算 礦井可采儲(chǔ)量的計(jì)算公式如下： ZK =（Zg–P）C 式 2—2 式中 ZK——礦井可采儲(chǔ)量，萬(wàn)t； Zg——礦井工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t； P——永久煤柱損失煤量，萬(wàn)t；取5%。 C——采區(qū)采出率。 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，因?yàn)樗膶用壕鶠橹泻衩簩?，所以采出率?.80。計(jì)算結(jié)果見表2—5。 表2—5 礦井可采儲(chǔ)量匯總表 單位：萬(wàn)t 類別 水平 工業(yè)儲(chǔ)量 煤柱損失 有效儲(chǔ)量 可采儲(chǔ)量 全礦井 10233.12 941.52 9291.6 7433.28 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 礦井生產(chǎn)能力的確定根據(jù)<煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范>第2、3條的規(guī)定：礦井的年工作日數(shù)按300天計(jì)算，每晝夜凈提升時(shí)間為14h，結(jié)合本礦的設(shè)計(jì)能力及地質(zhì)條件，確定本礦的工作制度為：每天三班作業(yè)，每班工作8h，二班出煤，一班檢修。 3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.2.1礦井生產(chǎn)能力的確定 根據(jù)井田實(shí)際煤層的可采儲(chǔ)量、地質(zhì)條件、開采技術(shù)、各種輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力以及安全生產(chǎn)條件、服務(wù)年限等可確定該礦井可采用普通綜合機(jī)械化采煤，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為90萬(wàn)T/a。 3.2.2依據(jù) 1、煤層賦存穩(wěn)定，無(wú)大的起伏變化，煤層傾角較緩，屬近水平煤層，頂?shù)装鍡l件較好，井田內(nèi)斷層較多，適合高檔機(jī)械化采煤?？紤]合適的服務(wù)年限，故應(yīng)建中型礦井。 2、本礦井設(shè)計(jì)普通綜合機(jī)械化采煤工作面，一個(gè)工作面正常生產(chǎn)，一個(gè)工作面?zhèn)溆?。采取雙翼采區(qū)布置，同一采區(qū)保持一個(gè)工作面?zhèn)溆?，一個(gè)綜采面正?；夭?，年生產(chǎn)能力在85萬(wàn)t左右，每年考慮10萬(wàn)t的掘進(jìn)出煤量，完全有能力達(dá)到90萬(wàn)t的生產(chǎn)能力。 3.2.3校核礦井的生產(chǎn)能力 1、 校核礦井煤層的開采能力是否滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求 根據(jù)已設(shè)計(jì)的回采工作面數(shù)目和采區(qū)的生產(chǎn)能力，可知礦井的開采能力符合設(shè)計(jì)要求，由設(shè)計(jì)可知，該礦井最多生產(chǎn)的采區(qū)數(shù)為二個(gè)，正常生產(chǎn)的工作面數(shù)為一個(gè)，一個(gè)為綜采準(zhǔn)備工作面。 2、校核儲(chǔ)量條件 礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井儲(chǔ)量相適應(yīng)，以保證有足夠的服務(wù)年限。礦井的服務(wù)年限T為： 式 3—1 式中：Z-------井田可采儲(chǔ)量 萬(wàn)t A-------礦井年生產(chǎn)能力 萬(wàn)t/年 K-------儲(chǔ)量備用系數(shù) 取1.4 由第二章計(jì)算結(jié)果可知：礦井可采儲(chǔ)量為7433.28萬(wàn)t，則礦井服務(wù)年限為 T ＝7433.28（901.4） ＝58.99 a >50a 因本礦是單水平開采，經(jīng)過礦井服務(wù)年限的核算，符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》之規(guī)定，因此最終確定礦井的生產(chǎn)能力為90萬(wàn)t/a。 4 井田開拓 4.1井田開拓的基本問題 4.1.1井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)(包括主井、副井和風(fēng)井) 1、井硐形式的選擇 井筒的形式主要有平硐、斜井、立井三種，根據(jù)三種形式的適用條件，結(jié)合本井田的實(shí)際情況：由于煤層埋藏較淺，并結(jié)合地表地形條件，決定采用斜井開拓。 2、井硐數(shù)目 開鑿主井、付井、和風(fēng)井3個(gè)井筒，均為斜井，都開在獅子河?xùn)|岸。主井提煤，裝設(shè)大傾角膠帶輸送機(jī)提煤，付井作輔助提升，用串車提升矸石和運(yùn)輸材料，同時(shí)兼作進(jìn)風(fēng)井，付井還裝設(shè)有上下人的人車；風(fēng)井作為開采水平的回風(fēng)井，不裝備。井筒特征表見表4—1。 2、 井筒位置 （1）、主、副井布置 主、副井筒位置是與井筒的形式、用途密切聯(lián)系的，主井位置一經(jīng)確定和施工后，在其上部布置工業(yè)廣場(chǎng)，進(jìn)行工業(yè)和民用建筑建設(shè)，在其下部設(shè)置開采水平，進(jìn)行開采布署，礦井生產(chǎn)建設(shè)均要經(jīng)過井筒進(jìn)行，在礦井整個(gè)服務(wù)期間極難更改。因此，正確地確定井筒位置是井田開拓的重要問題。合理的井筒位置，應(yīng)使井巷工程量、井下運(yùn)輸、井巷維護(hù)工作量較少，通風(fēng)安全條件好，煤柱損失少，有利于井下的開采布署，對(duì)掘進(jìn)和維護(hù)井筒有利，且便于地面工業(yè)廣場(chǎng)的布置，所以應(yīng)沿走向和傾向兩個(gè)方面來考慮。 a) 沿井田走向的有利位置 在井田地質(zhì)條件許可的情況下，井筒沿井田走向的有利位置應(yīng)在井田中央。當(dāng)井田儲(chǔ)量呈不均勻分布時(shí)，井筒亦應(yīng)設(shè)在儲(chǔ)量分布的中央，以此形式形成的兩翼儲(chǔ)量比較均衡。應(yīng)避免井筒偏于一側(cè)，造成單翼開采的不利局面。 表4—1 井筒特征表 井筒名稱 主井 付井 風(fēng)井 井口 坐標(biāo) 經(jīng)距 4205068 4205072 4204860 緯距 594291 594288 594394 井口軌面高度（m） 1056 1055 1075 井筒落底標(biāo)高（m） 885 945 975 井筒傾角（度） 23 20 23 提升方位角（度） 320 320 360 井筒斜長(zhǎng)（m） 343 326 256 井筒寬度（m） 凈 4.77 4.0 3.0 掘 5.37 4.6 3.2 井筒斷面（m） 凈 14.30 11.68 7.2 掘 18.4 15.67 9.2 砌壁材料 料石 料石 錨噴 井筒裝備 膠帶 串車 無(wú) b) 沿井田傾斜方向的井筒位置 井筒沿傾斜方向的有利位置主要是選擇合適的層位和傾角。 ①斜井開拓時(shí)，斜井井筒沿煤層開斜井具有施工較易，掘進(jìn)速度快、初期投資較省、掘進(jìn)出煤可滿足建井期間用煤的需要，且可獲得補(bǔ)充地質(zhì)資料等優(yōu)點(diǎn)；但井筒維護(hù)比較困難，保護(hù)井筒的煤柱損失較大，當(dāng)煤層有自然發(fā)火傾向時(shí)，對(duì)防火和處理井下火災(zāi)不利；如煤層沿傾向有波狀起伏或斷層切割，將造成井筒傾角急劇變化，不利于礦井提升。 ②在一般情況下，斜井井筒應(yīng)布置在煤層下部穩(wěn)定的底板巖層中，距煤層的法線距離一般不小于15～20m，井筒方向與煤層傾向基本一致。　 ③當(dāng)煤層傾角與要求的井筒傾角不一致時(shí)，可采用穿層（巖）斜井。開采近水平煤層時(shí)，斜井從頂板穿入，如煤層傾角較大，可以采用底板穿巖斜井。 根據(jù)以上原則，結(jié)合本井田的實(shí)際情況，可將主、副井筒布置在沿走向、居中的位置，即走向方向在933#與915#鉆孔之間；傾向布置在中部偏上的，即井田的位置。這樣布置的優(yōu)點(diǎn)是： ①工業(yè)廣場(chǎng)位于淺部，用天然地質(zhì)（九龍塔斷層作為井田邊界）布置工業(yè)廣場(chǎng)，工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱少，利有效減少壓煤量，有利于煤炭資源的回收率。 ②有利于盡快形成生產(chǎn)系統(tǒng)，投產(chǎn)期短，有利于提前見效益。 ③初期投資少。 （2）風(fēng)井布置及通風(fēng)方式 風(fēng)井位置除考慮地面因素、地下因素外，主要取決于礦井通風(fēng)系統(tǒng)。按進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井的相對(duì)位置分，有以下幾種形式： ａ)中央并列式：進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井都位于井田中央的同一個(gè)工業(yè)廣場(chǎng)，分別利用主、副井作為進(jìn)、回風(fēng)井。這種方式優(yōu)點(diǎn)是：工業(yè)廣場(chǎng)布置集中，管理方便，井筒保護(hù)煤柱損失少，缺點(diǎn)是通風(fēng)線路長(zhǎng)，通風(fēng)阻力大，井下漏風(fēng)多。適用于井田范圍小，生產(chǎn)能力不很大，瓦斯等級(jí)低的礦井，在投產(chǎn)初期不利于采用別的通風(fēng)方式時(shí)，也可采用這種方式。 ｂ）中央邊界式：主、副井位于井田的中央，副井兼作進(jìn)風(fēng)井，回風(fēng)井設(shè)在井田的上部邊界的中部。這種方式優(yōu)點(diǎn)是：通風(fēng)線路較短，通風(fēng)阻力較小，井下漏風(fēng)較少，回風(fēng)井位于井田上部邊界，工程量增加不多，但工業(yè)場(chǎng)地分散，保護(hù)井筒煤柱較多，當(dāng)?shù)V井轉(zhuǎn)入深部開采時(shí)，需要維護(hù)較長(zhǎng)的上山回風(fēng)道。適用于煤層賦存不太深的緩斜煤層或煤層較深、瓦斯涌出量大的礦井。 ｃ）對(duì)角式通風(fēng)：主、副井設(shè)在井田中央，副井兼作進(jìn)風(fēng)井，回風(fēng)井設(shè)在井田的上部邊界，成對(duì)角式布置。優(yōu)點(diǎn)是：通風(fēng)線路變化長(zhǎng)度小，風(fēng)壓比較穩(wěn)定，有利于通風(fēng)機(jī)工作。但因風(fēng)井多，所需的設(shè)備多，工業(yè)廣場(chǎng)分散，主、副井與風(fēng)井貫通時(shí)間長(zhǎng)。適用于對(duì)通風(fēng)要求很嚴(yán)格的礦井，如高瓦期礦井、煤易于自燃的礦井、有煤與瓦斯突出的礦井。 ｄ）分區(qū)式通風(fēng)：即每一個(gè)分區(qū)均設(shè)置進(jìn)回風(fēng)井，構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是：通風(fēng)線路短，可以同時(shí)施工，有利于處理礦井事故，運(yùn)送人員及設(shè)備也方便。但工業(yè)場(chǎng)地分散，占地面積大，井筒保護(hù)煤柱多，適用于煤層很緩的大型礦井。 根據(jù)以上分析，根據(jù)本井田的實(shí)際情況，確定本礦井采用中央并列式通風(fēng)。 3、 各井筒的坐標(biāo)見表4-2。 表4—2 井筒坐標(biāo)表 井筒名稱 坐 標(biāo)（X） 坐 標(biāo)（Y） 標(biāo)高 主井 4205068 594291 1056 副井 4205072 594288 1055 風(fēng)井 4204860 594394 1075 4.1.2工業(yè)廣場(chǎng)的位置、形狀和面積 根據(jù)井田的賦存狀況和實(shí)際的地形情況,將工業(yè)廣場(chǎng)布置成長(zhǎng)條形，并且使長(zhǎng)邊平行于煤層走向方向，因而占用極少的煤炭資源。由設(shè)計(jì)規(guī)范知：90萬(wàn)t/a的礦井，工業(yè)廣場(chǎng)的占地面積為10000m2。 4.1.3開拓方案的確定 1、技術(shù)上可行的開拓方案 本井田地處山區(qū)，地表高低起伏不平，根據(jù)地面工業(yè)廣場(chǎng)的布置情況和井下煤層的賦存狀況，故本礦采用斜井單水平開拓。由于礦井的水平大巷服務(wù)年限即礦井的服務(wù)年限長(zhǎng)，故在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮使用煤層大巷，并根據(jù)井筒位置不同和井下大巷布置不同，因此對(duì)礦井的開拓提出以下三種開拓方案。開拓系統(tǒng)方案示意圖見圖4—1 Ⅰ、采用單水平開采，在+945m布置大巷。進(jìn)行全礦井單一中央采區(qū)式開采。 Ⅱ、采用單水平開采，在+945m布置大巷，均勻分兩翼采區(qū)對(duì)稱開采。 Ⅲ、采用單水平開采，在+945m布置大巷，進(jìn)行帶區(qū)式開采。煤層之間采用斜巷聯(lián)絡(luò)。 圖4—1 開拓系統(tǒng)方案示意圖 方案一 方案二 方案三 2、開拓方案技術(shù)比較 開拓方案提出了三個(gè)，方案Ⅰ為全礦井分上下組煤且各組煤?jiǎn)我徊蓞^(qū)式開拓；方案Ⅱ?yàn)槿V井分為分上下組煤各組煤均分為兩個(gè)采區(qū)開拓；方案Ⅲ為全礦井上下組煤采用帶區(qū)式開拓。方案Ⅰ為全礦井單一采區(qū)式開拓方案Ⅰ為全礦井單一采區(qū)式開拓系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但區(qū)段巷道距離太長(zhǎng)，井田地質(zhì)條件變化對(duì)生產(chǎn)造成的影響明顯，且技術(shù)和設(shè)備條件不太成熟，不如方案Ⅱ和方案Ⅲ。不予考慮。 3、方案Ⅱ和方案Ⅲ在技術(shù)上都是可行的，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較 對(duì)方案Ⅱ和方案Ⅲ進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較時(shí)，按照相同工程量不作比較的原則，工程量比較及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較如下頁(yè)表所示： （1）、工程量比較如表4－3所示。 （2）、經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較見表4－4所示。 兩方案在生產(chǎn)時(shí)，方案Ⅲ前期建設(shè)投入較大，故對(duì)煤層的地質(zhì)條件適應(yīng)性不強(qiáng)，根據(jù)附近礦井的地質(zhì)資料分析，對(duì)回采過程中將會(huì)造成一定影響。從基建費(fèi)用比較表來看，方案的工程量Ⅲ高于方案Ⅱ，且超過5%，，故確定選用方案Ⅱ，即斜井單水平均勻兩個(gè)采區(qū)開拓。 4.1.4開采水平內(nèi)的巷道布置方式、主運(yùn)巷的位置 本礦井的大巷布置為分組集中運(yùn)輸大巷，各煤層頂?shù)装逯饕獮樯皫r，巖性穩(wěn)定，運(yùn)輸大巷由于服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，因此應(yīng)布置在煤層底板巖層中，且距煤層有一定的距離，以避開開采動(dòng)力影響，根據(jù)該礦井開采的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及煤層頂?shù)装鍘r性，運(yùn)輸大巷應(yīng)布置在距煤層底板法向距離20m位置，上組煤膠帶運(yùn)輸機(jī)大巷布置在煤層底板巖石中，距煤層法線距離20m。上組煤回風(fēng)巷布置在2.3#煤層中。 表4-3 基建工程量比較表 單位：m 序號(hào) 項(xiàng)目 工程量 方案Ⅱ 方案Ⅲ 1 運(yùn)輸大巷 3200 7200 2 采區(qū)下山 2800 0 表4－4　 經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表 單位：萬(wàn)元 方 案 項(xiàng) 目 方案Ⅱ 方案Ⅲ 運(yùn)輸大巷 3200*300*10－4＝96 7200*300*10－4＝216 采區(qū)下山 2800*300*10－4＝84 0 小計(jì) 180 216 4.2礦井基本巷道 4.2.1井筒 （一）井筒斷面形狀 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求：選擇主井、副井、風(fēng)井的斷面形狀和斷面布置形式均為園形斷面。主井、付井、風(fēng)井的各斷面尺寸參數(shù)見表4－5。主井、付井、風(fēng)井?dāng)嗝嫘螤詈蛿嗝娌贾梅謩e見圖4-2、圖4-3、圖4-4。 （二）井筒風(fēng)速驗(yàn)算 根據(jù)“煤礦安全規(guī)程”規(guī)定：無(wú)提升設(shè)備的風(fēng)井風(fēng)速不得超過15m/s，升降人員和物料的井筒風(fēng)速不得超過8m/s。井筒風(fēng)速驗(yàn)算見表4-6。 表4-5 主井、副井、風(fēng)井?dāng)嗝娉叽缂安牧? 井 筒 名 稱 項(xiàng) 目 主井 副井 風(fēng)井 單位 井筒 寬度 凈 寬 4.77 4.0 3 m 掘進(jìn) 寬度 5.37 4.7 3.2 m 井筒凈斷面 14.3 11.68 7.2 (m2) 巖 性 4—6 4—6 4—6 續(xù)表4-5 主井、副井、風(fēng)井?dāng)嗝娉叽缂安牧? 井筒掘進(jìn)斷面 18.4 15.67 9.2 m2 井筒凈周長(zhǎng) 14.5 13 10.5 m 砌碹厚度 350 300 100 mm 井壁材料 料石 料石 錨噴 表4－6 各井筒風(fēng)速驗(yàn)算 井筒名稱 井筒凈斷面（m2） 通過風(fēng)量(m3/s) 風(fēng)速(m/s) 副井 11.68 50.9 4.36 風(fēng)井 7.2 50.9 7.06 4.2.2井底車場(chǎng) 1、確定井底車場(chǎng)型式和布置形式： 根據(jù)本井田的煤層賦存條件、地質(zhì)條件、開拓方式、井型大小，可以選擇環(huán)形井底車場(chǎng)較為合適。 2、調(diào)車方式 由于礦井主運(yùn)采用膠帶輸送機(jī)，故主運(yùn)不存在調(diào)車問題，僅對(duì)輔助調(diào)車方式進(jìn)行說明。 輔助運(yùn)輸采用無(wú)極繩牽引，采用調(diào)度絞車配合調(diào)車方式。 3、井底車場(chǎng)各種硐室的布置 為了滿足礦井生產(chǎn)及安全的需要，一般在井底車場(chǎng)內(nèi)設(shè)有各種硐室，即變電所、水泵房、水倉(cāng)、井底煤倉(cāng)、調(diào)度室、等候室、防火門硐室、消防材料等。布置情況分述如下： 1）、井下中央變電所及水泵房 井下中央變電所是井下的總配電站，從地面送來的高壓電，經(jīng)主變電所配電變壓，整流供各采區(qū)、水泵房及井底車場(chǎng)用電。為了節(jié)約管材、纜材和管理方便，并有利于安全，變電所及水泵房一般均聯(lián)合布置在副井附近。建成聯(lián)合峒室，當(dāng)?shù)V井突然涌水時(shí)，仍能繼續(xù)供電，照常排水。為了便于設(shè)備檢修及運(yùn)送，水泵房布置在靠近副井空車線一側(cè)，水泵變電所之間用耐火材料砌筑隔墻。并設(shè)置鐵板門，為防止井下涌水突然淹沒礦井，變電所及水泵房的底板標(biāo)高應(yīng)高于井筒與井底車場(chǎng)聯(lián)結(jié)處巷道標(biāo)高0.25m，水泵房及變電所通往井底車場(chǎng)的通道應(yīng)設(shè)置密閉門，水泵房經(jīng)管子道與井筒相連接處要高出水泵房底板標(biāo)高7m以上，管子道的傾角為30，可保證水泵房與付井運(yùn)輸巷道之間有10m以上巖柱，管子道斷面大小應(yīng)保證敷設(shè)排水管路后，還能通過水泵，電機(jī)等設(shè)備，以便礦井發(fā)生水災(zāi)時(shí)，關(guān)閉水泵房的防水門后，仍可通過管子道增添排水設(shè)備，保證水泵房正常排水，水泵級(jí)吸水井、配水道及配水井與水倉(cāng)相連接，水倉(cāng)是低于井底車場(chǎng)標(biāo)高開掘的一組巷道，水倉(cāng)布置在工業(yè)廣場(chǎng)安全煤柱范圍內(nèi)。 2）、井底煤倉(cāng) 井底煤倉(cāng)上接皮帶，下經(jīng)裝載硐室與井筒相連接。由于煤倉(cāng)容積大，為便于施工及維護(hù)，將其設(shè)在堅(jiān)硬的巖石中。 3）、調(diào)度室 調(diào)度室設(shè)在井底車場(chǎng)進(jìn)車線的進(jìn)口處，是空、重列車出入井底車場(chǎng)必須經(jīng)過的地方。這樣，便于調(diào)度人員掌握車輛運(yùn)行情況及時(shí)采取措施。 4）、等候室 等候室布置在付井井底車場(chǎng)附近，供工人上、下班時(shí)候車和等罐。為便于人員出入，設(shè)兩個(gè)通道，分別通向井底兩側(cè)。 5）、井下防火門硐室 井下防火門硐室，是應(yīng)付井下發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隔斷風(fēng)流之用，將其設(shè)在進(jìn)風(fēng)井與井底車場(chǎng)聯(lián)接的巷道內(nèi)，備有兩道易關(guān)閉的鐵門。 4.2.3主要開拓巷道 1、開拓巷道確定： 軌道運(yùn)輸大巷、膠帶運(yùn)輸大巷及軌道運(yùn)輸石門的斷面形式、規(guī)格和支護(hù)方式見圖4-5、圖4-6、圖4-7所示。 由于輔助運(yùn)輸石門運(yùn)輸量大，為滿足要求，輔助運(yùn)輸石門采用雙軌，主運(yùn)為膠帶機(jī)運(yùn)輸，在巷道內(nèi)設(shè)置檢修道，采區(qū)運(yùn)輸石門和軌道運(yùn)輸石門相同斷面，膠帶機(jī)大巷和主石門相同斷面，和膠帶運(yùn)輸大巷相同斷面但不鋪設(shè)設(shè)備，東西翼軌道運(yùn)輸大巷采用相同斷面。采區(qū)回風(fēng)巷和回風(fēng)井采用相同斷面，不鋪設(shè)設(shè)備。 單位工程量及材料消耗量 名稱 巖性 凈斷面 凈周長(zhǎng) 掘進(jìn)斷面 砌碹厚度 基礎(chǔ) 拱 充填量 單位 f m2 m m2 mm m3 m3 m3 數(shù)量 4—6 14.3 11.58 18.4 300 0.36 2.81 0.67 備注 水溝選用1號(hào)水溝 圖4—2　　主井井筒斷面圖 單位工程量及材料消耗量 名稱 巖性 凈斷面 凈周長(zhǎng) 掘進(jìn)斷面 砌碹厚度 基礎(chǔ) 拱 充填量 單位 f m2 m m2 mm m3 m3 m3 數(shù)量 4—6 11.68 13.0 15.67 300 0.25 2.03 0.61 備注 水溝選用1號(hào)水溝 圖4—3　　副井井筒斷面圖 單位工程量及材料消耗量 名稱 巖石堅(jiān)固性系數(shù) 掘進(jìn) 斷面 凈斷面 凈周長(zhǎng) 掘進(jìn)寬度 掘進(jìn)高度 噴射混凝土厚度 混凝土消耗量 單位 f m2 m2 m m m mm m3 數(shù)量 4—6 7.96 7.41 7.3 3.20 2.9 200 0.55 圖4—4　　風(fēng)井井筒斷面圖 巷道特征 圍巖類別　　　　　　 斷面（m2） 掘進(jìn)尺寸（mm） 凈周長(zhǎng)(m) 凈 掘 　寬 高 巖石 11.68 15.67 4600 3800 13.28 圖4—5 軌道運(yùn)輸大巷斷面圖 巷道特征 圍巖類別　　　　　　 斷面（m2） 掘進(jìn)尺寸（mm） 凈周長(zhǎng)(m) 凈 掘 　寬 高 巖石 11.68 15.67 4600 3800 13.28 圖4—6 膠帶運(yùn)輸大巷斷面圖 圍巖類別　　　　　　 斷面（m2） 掘進(jìn)尺寸（mm） 凈周長(zhǎng)(m) 凈 掘 　寬 高 巖石 11.68 15.67 4600 3800 13.28 圖4—7 軌道石門斷面圖 5 采（盤）區(qū)設(shè)計(jì) 5.1煤層的地質(zhì)特征 5.1.1設(shè)計(jì)采區(qū)煤層賦存情況概述 設(shè)計(jì)采區(qū)為2、3＃煤第一個(gè)工作面，也是礦井生產(chǎn)時(shí)的首采工作面，該層煤傾角5左右，容重為1.40t/m3，平均厚度3.06m，與8#煤層間距為75m，煤質(zhì)均為塊狀，牌號(hào)為肥焦煤，采區(qū)內(nèi)煤層的傾角變化不大，屬近水平煤層，煤層穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，頂板無(wú)沖擊地壓影響，構(gòu)造簡(jiǎn)單，不含堅(jiān)硬夾矸及黃鐵礦結(jié)核。 5.1.2設(shè)計(jì)煤層的物理特征 1、厚度：最小厚度1.07m，最大厚度4.53m，平均厚度3.06m，煤層厚度變化不大。 2、產(chǎn)狀：走向NE64，傾向SE26，傾角最小0，最大5。 3、結(jié)構(gòu)：煤層結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，有1～3層夾矸，煤層穩(wěn)定。 4、煤質(zhì)：煤層硬度小，節(jié)理較發(fā)育，平均容重1.36t/m3。煤質(zhì)牌號(hào)為肥焦煤，煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)為26.44%，煤層自燃傾向性為Ⅲ級(jí)，屬不易自燃煤層。 5、瓦斯：瓦斯含量低，瓦斯相對(duì)涌出量0.734m3/t.d，絕對(duì)涌出量為1.055m3/min。 5.1.3頂?shù)装逄卣? 1、偽頂：局部有偽頂，巖性為砂質(zhì)頁(yè)巖或泥巖，厚0～0.4m，平均0.2m。 2、直接頂：為深灰色頁(yè)巖，砂頁(yè)巖或互層，局部相變?yōu)橹屑?xì)砂巖，頂板的厚度、巖性變化不大，厚度1.4m。直接頂一般為二類頂板，隨采隨冒，能及時(shí)充填采空區(qū)。 3、基本頂：為深灰色細(xì)砂巖，厚度約1.6m厚，基本頂來壓強(qiáng)度為Ⅲ級(jí)，初垮步距為6～20m。 4、底板：底板為2.29m的灰黑色粉砂巖。 5.1.4水文地質(zhì)特征 1、水文：主要為砂巖裂隙水，涌出方式為淋水，正常涌水量2m3/h，最大涌水量10m3/h，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。 2、地質(zhì)構(gòu)造：井田為緩傾斜構(gòu)造，斷層大多位于井田邊界或采區(qū)邊緣部位，井田內(nèi)沒有巖漿侵入和巖溶塌陷現(xiàn)象。 3、開采環(huán)境：2、3#煤和8#煤相距75m，采區(qū)地面局部有村莊，無(wú)河流，周圍無(wú)其它煤礦開采，留有邊界防隔水煤柱，總體上開采環(huán)境較簡(jiǎn)單。 4、礦井瓦斯：瓦斯等級(jí)屬低瓦斯礦井，二氧化碳屬一級(jí)，相對(duì)瓦斯涌出量為了4.36 m3/t，二氧化碳相對(duì)涌出量為4.86 m3/t，煤層爆炸指數(shù)V=39.12%，屬爆炸危險(xiǎn)性煤層，煤的自然發(fā)火期為5～12月，有時(shí)為1～3個(gè)月。 煤層綜合柱狀圖見圖5—1。 圖5—1 2.3#煤層綜合柱狀圖 5.2采（盤）區(qū)或帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱的要求，只對(duì)首采區(qū)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。 5.2.1確定采區(qū)走向長(zhǎng)度 采區(qū)走向長(zhǎng)度是確定采區(qū)范圍的一個(gè)重要參數(shù)，需要根據(jù)采區(qū)的煤層地質(zhì)條件，開采機(jī)械化程度，采準(zhǔn)巷道布置類型和可能取得的經(jīng)濟(jì)效果綜合考慮。 1、地質(zhì)條件 井田內(nèi)沿走向無(wú)大的地質(zhì)構(gòu)造，預(yù)計(jì)有小的斷層分布，但落差小，煤層厚度變化不大，不存在無(wú)煤