孔莊煤礦1.2Mta新井設(shè)計(jì)

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1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概述1.1.1 井田位置孔莊煤礦位于江蘇省徐州市西北大約 80Km 處，井田位于江蘇省沛縣和山東省微山縣境內(nèi)，其東為山東省微山縣金源煤礦，南、北分別是江蘇天能集團(tuán)的沛城煤礦和上海大屯能源股份有限公司的徐莊煤礦。其主井地理坐標(biāo)為東經(jīng)116o 57′13″，北緯 34o 50′20″。井田采礦登記邊界東西走向長(zhǎng)約為12.98Km，南北平均寬約為 3.40Km，總面積約為 44.13Km2。1.1.2 交通礦區(qū)交通方便，有徐（州）沛（屯）鐵路專(zhuān)用線，在沙塘與隴海鐵路接軌，全長(zhǎng) 82.87Km，有礦區(qū)支線到達(dá)孔莊煤礦。區(qū)內(nèi)公路四通八達(dá)，徐州—濟(jì)寧省級(jí)公路縱貫礦區(qū)南北，礦區(qū)內(nèi)連通中心區(qū)和各礦的公路、鐵路通暢。京杭大運(yùn)河從礦區(qū)東部通過(guò)，可供 100 噸級(jí)機(jī)船常年航行，水路交通也較方便，詳見(jiàn)礦區(qū)交通位置圖(圖 1—1)。圖 1.1 孔莊礦交通位置圖單 縣 金 鄉(xiāng)山 艾 邑碭 山 蕭 縣 徐 州 邳 縣 蒼山棗 莊滕 州皇 臺(tái) 豐 縣 大 屯 沛 縣 微 山 湖邵 陽(yáng) 湖孔 莊 礦 東 省省 安 徽 省 江 蘇 省圖 1-礦 區(qū) 地 理 位 置 圖河南 大 運(yùn) 河1.1.3 礦權(quán)孔莊煤礦采礦許可證是由中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部 2000 年 4 月 29 日簽發(fā)的，證號(hào)為：1000000020072，礦權(quán)范圍由 24 個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)組成，詳見(jiàn)孔莊煤礦井田范圍拐點(diǎn)坐標(biāo)一覽表（表 1-1） 。采礦登記面積為 41.1355 Km2，開(kāi)采深度為-160m 至-1300m，有效期限自 2000 年 4 月至 2029 年 4 月。1.1.4 自然地理孔莊井田地貌屬黃淮沖積平原，為第四系地層覆蓋地區(qū)，地勢(shì)較平坦，地表廣泛分布古黃河泛濫的砂質(zhì)粘土，地形西高東低，陸地地面高程大部分在33.0～35.5m 之間，東部昭陽(yáng)湖湖底高程為 32.0m 左右，井田內(nèi)湖堤高程為38.8～40.0m，歷年最高洪水位為 37.01m（1957 年） 。本區(qū)屬黃河流域與長(zhǎng)江流域過(guò)渡性氣候，為季風(fēng)型大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒干燥，夏季炎熱多雨。據(jù)沛縣氣象站資料：歷年來(lái)平均降雨量 738.2mm，最大降雨量 1290.1mm（2003 年） ，最小降雨量 425.9 mm（1988 年） ，最大日降雨量為 340.7mm（1971 年 8 月 9 日） ，大氣降水多集中在 7、8 月份，年平均蒸發(fā)量為 1475.1mm。年平均氣溫為 14.2℃，日最高氣溫為 40.3℃（1972 年 6 月 11 日），日最低氣溫為-15.7℃(1990 年 2 月 1 日)。歷年最大凍土層深度19.0cm（1969 年） ，平均為 12.0cm。該地區(qū)多季節(jié)風(fēng)，春夏季多東南風(fēng)，秋冬季多偏北風(fēng)，全年以東南偏東風(fēng)為主，平均風(fēng)速 2.1m/s，最大風(fēng)速 20.0m/s,湖區(qū)風(fēng)力一般在 5 級(jí)左右，雷暴期在 4～9 月份。根據(jù)國(guó)家頒布的地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖 GB18306-2001 標(biāo)準(zhǔn)，大屯礦區(qū)地震動(dòng)峰值加速度處于 0.05 至 0.10g 烈度分界線附近，大部分是 0.10g，部分是 0.05g。1.1.5 礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況沛縣為全國(guó)重要商品糧生產(chǎn)基地，微山湖大米為優(yōu)良無(wú)公害大米，且本區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。已形成機(jī)械、食品、化工、紡織四大工業(yè)體系。沛縣又是全國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地。1.1.6 水源及電源礦區(qū)內(nèi)供作水源的有第四系地下水，地表的湖水和河水，水質(zhì)一般較好。孔莊礦的生活用水取自第四系地下水，生產(chǎn)用水為井下排水經(jīng)過(guò)處理后使用。礦區(qū)內(nèi)水資源可靠、豐富，能滿(mǎn)足生產(chǎn)建設(shè)的需要。大屯礦區(qū)現(xiàn)有裝機(jī)容量 130MW 火力發(fā)電廠和 24MW 矸石熱電廠，主要供應(yīng)礦區(qū)生產(chǎn)和生活需要，其余部分并入徐州電網(wǎng)。礦井用電接自發(fā)電廠，因此用電可靠。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 區(qū)域地層本區(qū)在太古界的結(jié)晶基底上沉積了震旦系、寒武系、中下奧陶統(tǒng)地層。由于加里東運(yùn)動(dòng)影響，上奧陶統(tǒng)至下石炭統(tǒng)地層缺失，在中奧陶統(tǒng)的侵蝕面上，廣泛沉積了中上石炭統(tǒng)、二疊系、侏羅白堊系（地層不全） 、第三系、第四系等地層?，F(xiàn)將地層由老至新簡(jiǎn)述如下：一、震旦系（Z）該系在徐州附近有廣泛出露，下統(tǒng)為灰褐色泥巖、粉砂巖、石英細(xì)砂巖；中統(tǒng)為青灰、紫灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及灰黑色致密狀含疊層石灰?guī)r；上統(tǒng)為黃綠、紫紅色泥巖、砂巖、細(xì)晶白云巖、疊層石灰?guī)r及竹葉狀灰?guī)r。與上覆地層呈整合接觸。二、寒武系（∈）厚度大于 700m，下部為紫紅色頁(yè)巖、砂質(zhì)泥巖和細(xì)晶灰?guī)r，上部為礫狀、竹葉狀、鮞狀灰?guī)r和灰～深灰色結(jié)晶灰?guī)r，產(chǎn)三葉蟲(chóng)化石。與上覆地層呈整合接觸。三、奧陶系（O）區(qū)域厚度 600m 左右（上奧陶統(tǒng)沉缺） ，其巖性下部為白云巖、礫質(zhì)白云巖、灰?guī)r、含云灰?guī)r、巖溶角礫巖、白云質(zhì)泥巖；中部為灰?guī)r、白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r；上部為白云巖、灰質(zhì)白云巖、灰?guī)r、含云灰?guī)r、豹皮狀白云質(zhì)灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、構(gòu)造角礫巖。與上覆地層呈假整合接觸。四、石炭系（C）厚度 180～200m，平均厚 190m（下石炭統(tǒng)缺失） 。中統(tǒng)本溪組厚約 30m，巖性主要為灰白色灰?guī)r夾薄層泥巖；上統(tǒng)太原組厚約 160m，為海陸交互相沉積，由泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰?guī)r組成，夾 6～15 層煤層，其中可采煤層 1～3 層，由南往北煤層變厚，可采層數(shù)增多，灰?guī)r層厚度逐漸變小。與上覆地層呈整合接觸。五、二疊系（P）山西組：厚度 70～148m，平均厚 110m。由灰色、深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖、砂巖組成，含煤 3～4 層，沉積了本區(qū)主要可采煤層。下石盒子組：平均厚度 100m，由灰、灰綠色砂巖，深灰色、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖及雜色泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，為徐州礦區(qū)重要含煤地層。上石盒子組：厚度在 200～600m 之間，由紫紅、灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖和砂巖組成。局部含多層薄煤。石千峰組：厚度大于 100m，由紫紅色石英粗砂巖、粉砂巖組成。與上覆地層呈不整合接觸。六、上侏羅、下白堊統(tǒng)（J 3+K1）厚度數(shù)千米。下部為紫紅色中砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖，夾兩組 5～6 層礫巖；中部為灰綠色粉砂巖、細(xì)砂巖與粉砂巖互層及淺灰色砂巖和粉砂質(zhì)粘土巖，含植物化石碎片和瓣鰓類(lèi)動(dòng)物化石，在魯西南有輝綠巖侵入其中；上部由紫紅、灰綠、灰黃色砂巖、泥巖、安山巖、玄武安山巖、安山玢巖、輝綠巖、淡水灰?guī)r和煤線組成，含植物和淡水動(dòng)物化石。該地層由山東至本區(qū)逐漸增厚。均以紅色碎屑巖建造和火山碎屑建造為主要特征。與上覆地層呈不整合接觸。七、第三系（R）厚度 0～1500m，以紅色砂質(zhì)泥巖為主，中上部為褐色、灰綠色泥巖夾薄層石膏，偶見(jiàn)油頁(yè)巖和煤線，與侏羅、白堊系不易區(qū)別。與上覆地層呈不整合接觸。八、第四系（Q）厚度 0～490m。以沖積、湖積相為主。由棕黃、黃褐、灰白色粘土、砂質(zhì)粘土及砂層組成，底部常有砂礫石層。1.2.2 井田地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)為全掩蓋式煤田，屬華北型石炭二疊系含煤地層，地層走向 NE60°，傾角 4～16°，平均 14°，呈淺部緩，深部陡的單斜構(gòu)造。地層綜合柱狀圖如圖 1-2 所示。區(qū)內(nèi)鉆探揭露的最老地層為奧陶系（O） ，現(xiàn)將地層由老到新分述如下：(1)奧陶系（O）該層揭露最大厚度為 48.30m，巖性為淺灰色，灰色，灰褐色厚層狀石灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r，隱晶質(zhì)，質(zhì)較純，致密堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育且被方解石及泥質(zhì)充填，與上覆地層假整合接觸。(2)中石灰組本溪組（C 2b）該組地層厚度為 23.87～46.91m，平均厚度為 33.92m，該組底部主要有紫紅色含鐵質(zhì)泥巖及鋁質(zhì)泥巖組成。上部以灰白色，棕褐色灰?guī)r為主，間夾灰色，灰綠色泥巖及鋁土質(zhì)泥巖，與上覆地層成整合接觸。(3)上石炭統(tǒng)太原組（C 3t）該組兩極厚度為 137～161.96m，平均厚度為 154.67m。由灰黑色，灰色砂質(zhì)泥巖，砂巖，灰?guī)r及煤層組成，為一套海陸相互含煤沉積?？刹擅簩?17、21號(hào)煤層位于本組的中下部，與上覆地層假整合接觸。(4)下二疊統(tǒng)（P 11sh）該組為區(qū)內(nèi)主要含煤地層。兩極厚度為 92.67～136.13m。平均厚度為109.29m，由灰色，深灰色砂質(zhì)泥巖，泥巖，砂巖組成，含煤 2 層，即 7、8 煤層，7、8 煤層為本區(qū)主采煤層，賦存于本組地層中下部。含煤總厚度為 9m。與上覆地層整合接觸。(5)下二疊統(tǒng)下石盒子組（P 21sh）該組地層在安全區(qū)發(fā)育，兩極厚度為 187.21～293.00m，平均厚度為223.5m，在西部的淺部較薄，深部較厚，由西至東有變厚的總趨勢(shì)。巖性主要為雜色，灰綠色泥巖及灰白，灰綠色砂巖組成。下部一層為不穩(wěn)定煤線，與上覆地層呈整合接觸。(6)上二疊統(tǒng)下石盒子組（P 12ss）本組揭露最大殘厚 321.56m。因其頂部與侏羅白晉的底界礫巖或第四系呈不整合接觸，故厚度變化較大，且西薄東厚的總趨勢(shì)。巖性為紫紅，灰綠色中粗粒石灰砂巖，間雜泥巖，砂質(zhì)泥巖，雜質(zhì)，紫紅色，灰綠色泥巖，砂質(zhì)泥巖組成，間夾灰綠色細(xì)砂巖，與上覆地層不整合接觸。巖 石 名 稱(chēng) 巖 層圖 例泥 巖砂 質(zhì)泥 巖泥 巖粉 砂 巖七 煤八 煤粉 細(xì)砂 巖砂 泥 巖互 層砂 泥 巖互 層 1.26.349.12.01.53.025.0.4.0.71.0巖 性 特 征深 灰 色 ， 平 坦 斷 口 、 見(jiàn) 菱 鐵 礦 薄膜 ， 又 被 黃 鐵 礦 充 填 的 裂 隙 ?；?色 ， 含 砂 均 勻 ， 見(jiàn) 較 多 植 物 化石 及 巖 屑 ， 上 部 含 菱 鐵 礦 結(jié) 核 ?；?色 -深 灰 黑 色 ， 含 有 植 物 根 化 石 、黃 鐵 礦 薄 膜 、 底 部 含 砂 質(zhì) 泥 巖 。灰 黑 色 ， 上 部 含 植 物 根 化 石 黃 鐵礦 薄 膜 ， 砂 巖 較 少 。 下 部 黃 鐵 礦 ?；?黑 色 砂 質(zhì) 泥 巖 ， 節(jié) 理 發(fā) 育 易 冒落 ?；?黑 色 ， 上 含 植 物 根 化 石 黃 鐵 礦薄 膜 ， 下 部 砂 巖 較 多 ， 比 較 穩(wěn) 定 ?；?色 砂 質(zhì) 泥 巖 ， 節(jié) 理 不 發(fā) 育 ， 不易 冒 落 。黑 色 ， 性 脆 易 碎 ， 油 脂 光 澤 ， 內(nèi)生 裂 隙 發(fā) 育 暗 煤 為 主 。黑 色 ， 瀝 青 光 澤 ， 內(nèi) 生 裂 隙 發(fā) 育質(zhì) 硬 ?；?-深 灰 色 ， 局 部 含 砂 質(zhì) ， 全 層 含植 物 化 石 及 炭 化 體 ?；?黑 色 ， 上 部 含 植 物 根 化 石 黃 鐵礦 薄 膜 ， 砂 巖 較 少 。 下 部 黃 鐵 礦 。圖 -2 井 田 地 層 綜 合 柱 狀 圖灰 色 ~深 灰 色 泥 巖 類(lèi) 與 淺 灰 、 灰 白色 細(xì) 中 粒 砂 巖 組 成 。 常 見(jiàn) 巖 石 為中 粒 、 細(xì) 粒 砂 巖 。 煤 間 常 見(jiàn) 薄 層狀 粉 砂 巖 ， 下 部 發(fā) 育 一 套 泥 巖 和鋁 質(zhì) 泥 巖 ， 底 部 常 見(jiàn) 一 含 中 砂 、粗 砂 巖 沖 劇 現(xiàn) 象 。19.50.8.91.一平 均厚 度1.2.3 水文地質(zhì)特征含水層：孔莊井田為黃淮沖積平原一部分，第四系地層較厚，其中 3 隔、4 隔、5 隔厚度大，隔水性能強(qiáng)，有效阻隔了大氣降水、地表水以及第四系中上部含水層水與第四系底部含水層水、基巖地下水的水力聯(lián)系。在開(kāi)采山西組 7、8 號(hào)煤層時(shí)，主要充水含水層為第四系底含、煤層頂板砂巖、四灰含水層。表 1.1 礦井水文地質(zhì)類(lèi)型表類(lèi) 別分類(lèi)依據(jù) 水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)所屬類(lèi)型底含水底含較厚，富水性較強(qiáng)，直接覆蓋在煤層露頭及基巖面上，與基巖各含水層發(fā)生水力聯(lián)系，也是開(kāi)采淺部煤層時(shí)的直接充水水源。湖下區(qū)域底含水接近疏干。中等7 煤層頂板砂巖水含水性弱，以靜儲(chǔ)量為主，易疏干，在露頭處接受底含水補(bǔ)給，在有些斷層附近接受四灰水補(bǔ)給，補(bǔ)給量較差，對(duì)礦井安全無(wú)威脅。簡(jiǎn)單含水層性質(zhì)及補(bǔ)給條件四灰水井田內(nèi)多次揭露，淺部裂隙發(fā)育，含水性較強(qiáng)，越往深部裂隙發(fā)育越差，含水性也較差。目前Ⅰ6 采區(qū)-150 總回出水點(diǎn)已干枯，-375大巷出水量 37m3/h,含水層在露頭區(qū)接受第四系底含水補(bǔ)給，補(bǔ)給條件較好。中等底含水0.076-0.226 中等7 煤層頂板砂巖水K5 號(hào)孔：0.06簡(jiǎn)單采掘破壞和影響的含水層 單位涌水量q/l·s-1·m-1四灰水K17 號(hào)孔：0.536 20-39 號(hào)孔:0.258 中等年平均185礦井涌水量/m3·h-1 最 大345中等開(kāi)采受水害影響程度 采掘工程受水害影響，但一般不威脅礦井安 全 中等類(lèi) 別分類(lèi)依據(jù) 水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)所屬類(lèi)型防治水工作難易程度 防治水工作易于進(jìn)行，防治效果較好，沒(méi)有 發(fā)生水害事故 中等本井田從投產(chǎn)至今，開(kāi)采的只是山西組的 7、8 號(hào)煤層，對(duì)煤層開(kāi)采影響較大的含水層主要是 7 煤頂板砂巖含水層、太原組 L4（四灰）含水層和第四系底含。今后很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，礦井還只開(kāi)采山西組 7、8 號(hào)煤層，開(kāi)采活動(dòng)主要集中在湖下，因此，各含水層水文地質(zhì)參數(shù)的選用以及各含水層防治水的難易程度均以湖下為首選，經(jīng)過(guò)對(duì)影響含水層的富水特性、補(bǔ)給條件、單位涌水量以及礦井涌水量和防治水的難易程度等因素綜合評(píng)定，孔莊礦礦井的水文地質(zhì)條件為中等（中煤總生字[1992]第 57 號(hào)批復(fù)結(jié)果也是Ⅱ類(lèi)） ，詳細(xì)情況見(jiàn)表 1.1。礦井涌水量：礦井充水水源分析,礦井涌水主要包括第四系底部含水層水、石盒子組分界砂巖水、煤層頂板砂巖裂隙水、四灰水、防塵注漿水，其中第四系底部含水層水 12.5m3/h，占 6.6%，石盒子組分界砂巖水 25m3/h,占 13.2%,煤層頂板砂巖裂隙水 75.5m3/h，占 39.8%，四灰水 62m3/h,占 32.6%，防塵注漿水 16m3/h,占 8.4%，合計(jì) 2006 年底礦井涌水量為 190m3/h。1.2.4 其它有益礦物井田內(nèi)有益礦產(chǎn)有鋁土礦、菱鐵礦、石灰?guī)r、煤層及頂?shù)装濉A矸中的稀有分散元素等，根據(jù)鉆孔采樣化驗(yàn)資料可知只有個(gè)別樣品達(dá)到工業(yè)品位的要求，均沒(méi)有工業(yè)開(kāi)采的價(jià)值。1.3 煤層特征1.3.1 煤層概況井田內(nèi)主要含煤地層有石炭系太原組及二疊系山西組。山西組含煤 4 層，其中 7、8 煤層為本區(qū)的主要可采煤層。太原組含煤 13 層，其中 17 煤層為局部可采的不穩(wěn)定煤層，21 煤層為全區(qū)磕磣的較穩(wěn)定煤層。各可采煤層分述如下：(1)7 號(hào)煤層：位于山西組中下部，是主要可采煤層之一。煤層厚度為0.28～ 6.46m，平均厚度 5.00m，夾矸一般為 1～3 層，少數(shù)為 4～5 層，夾矸巖性多為巖漿巖。(2)8 號(hào)煤層：位于山西組底部，上距 7 號(hào)煤層 4.17～40.18m，下距太原組頂界一般厚度為 17.26m，厚度 0.29～5.96m ，平均厚 4.00m，往深部及東部夾矸較少，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(3)17 號(hào)煤層：位于太原組中部，上距 8 號(hào)煤層底板一般厚度約 100m，厚度 0.19～1.30m，平均厚度 0.86m，厚度變化不大，總體形勢(shì)為西薄東厚。(4)21 號(hào)煤層：位于太原組的下部，上距 17 號(hào)煤約 50m，厚度0.18～ 1.68m，平均厚度 0.92m，煤層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在巖漿巖石侵入?yún)^(qū)夾矸巖性多為巖漿巖，夾矸層數(shù)一般 2～3 層。各可采煤層特征見(jiàn)表 1.2。表 1.2 各主要可采煤層特征表 單位：m層 間 距煤層最小—最大平均厚度頂板巖性底板巖性?shī)A矸兩極厚度層數(shù)夾矸巖性 區(qū) 間 間 距72.00～6.525.00砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖0.05～1.971～2泥巖砂質(zhì)泥巖炭質(zhì)泥巖巖漿巖7 72.2180.29～5.964.00砂質(zhì)泥巖、 泥巖、細(xì)砂巖砂泥巖、泥巖0.14～1.081～2泥巖砂質(zhì)泥巖炭質(zhì)泥巖巖漿巖7～8 16.12170.19～1.300.86泥巖、炭質(zhì)泥巖石灰?guī)r、泥巖0.10～0.641～2泥巖巖漿巖8～17 101.5821 0.18～1.68 石 灰 巖砂質(zhì)泥巖、泥巖、0.14～0.94 砂質(zhì)泥 巖 17～21 50.000.92 細(xì)砂巖 1～2 泥巖巖漿巖細(xì)砂巖表 1.3 各 煤 層 煤 質(zhì) 特 征 表煤層編號(hào)項(xiàng)目7 8 17 21灰分/Ad%7.15-25.9114.36(107)6.33-40.3212.64(75)10.83-29.2218.38(17)3.50-29.1112.91(24)全硫/St,d%0.17-1.290.54(92)0.10-2.380.96(58)0.77-4.172.70(13)1.36-7.23.20(22)磷/Pd%0.0039-0.0430.0177(32)0.0029-0.0430.0126(20)0.005-0.0150.010(2)0.002-0.0150.0084(4)Qb,ａd24.8-32.429.22(81)24.0-32.229.64(51)26.9-30.930.34(11)20.4-34.330.20(20)發(fā)熱量 Ｑb,daf33.0-34.034.00(48)31.7-35.434.4(37)34.3-37.235.40(9)33.3-36.535.40(19)原煤焦油產(chǎn)率/Ｔ%9.75-14.0011.59(27)8.40-14.3011.10(18)11.04-15.9013.68(4)11.47-12.9112.19(2)灰分/Ａd%4.36-9.246.38(105)3.61-10.055.53(69)3.06-12.238.20(17)1.29-9.684.01(26)精揮發(fā)分/Ｖ daf%35.11-39.5335.78(86)32.77-41.4736.60(69)36.31-51.9043.52(17)33.89-49.4641.12(25)膠質(zhì)層指數(shù)/Ｙm/m8.3-19.013.8(70)10.0-24.014.2(66)15.0-15.528.7(14)11.0-50.030.6(22)粘結(jié)指數(shù)/ＧＲ.Ｔ％66.5-92.084.0(58)75.8-94.084.5(45)80.0-103.098.0(9)70.0-105.094.9(17)碳/C%79.97-86.8684.92(31)75.80-93.5085.38(36)83.80-85.1884.60(6)83.43-86.9785.12(12)氫/H%5.11-5.825.46(33)5.14-5.785.47(29)5.63-5.985.93(6)5.29-6.275.68(12)氮/N%1.28-1.641.45(26)1.31-1.651.44(27)1.37-1.591.47(6)1.22-1.521.37(12)煤氧+ 硫/O+S%6.75-9.037.52(14)6.12-8.717.29(21)6.76-8.938.22(5)5.99-9.867.83(12)煤類(lèi) QM、1/3JM 1/3JM、QM QF 、QM QF表 1.4 勘探時(shí)各可采煤層瓦斯測(cè)定匯總表瓦斯自然成分/% 瓦斯含量 /cm3/g 可燃質(zhì)煤層號(hào)CH4 CO2 N2 CH4 CO2 N27微量～87.5740.89(11)3.23～17.187.95(11)9.04～88.5746.61(11)微量～4.0381.15(11)0.086～0.890.16(11)81.79～83.752.35(7)2.89～10.105.83(7)14.89～88.7141.27(7)0.04～3.641.67(7)0.08～0.1920.13(7)1778.6178.61(1)3.693.69(1)17.7017.70(1)3.4373.437(1)0.1780.178(1)212.3～48.8225.56(3)5.96～10.857.66(3)44.25～86.8566.53(3)0.02～0.7110.47(3)0.1～0.1450.12(3)1.3.2 煤層賦存狀況本井田勘探類(lèi)型從整體來(lái)說(shuō)為二類(lèi)一型，構(gòu)造發(fā)育中等，主要可采煤層 7、8 號(hào)煤層，為穩(wěn)定型和較穩(wěn)定型煤層。煤層對(duì)比是在充分利用各工程點(diǎn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合測(cè)井曲線反映的巖層物性特征及所含的動(dòng)植物化石種屬差異等方面進(jìn)行綜合對(duì)比的，井田內(nèi)各巖層物性特征明顯，標(biāo)志層多而穩(wěn)定，易于辨認(rèn)，煤層對(duì)比可靠。1.3.3 煤質(zhì)從本井田的煤質(zhì)指標(biāo)來(lái)看，煤質(zhì)較穩(wěn)定，煤質(zhì)的揮發(fā)分產(chǎn)率和膠質(zhì)層厚度自上而下遞增。7、8 號(hào)煤層屬于高揮發(fā)分、中高～高發(fā)熱量、低灰、特低硫、低磷、富焦油、強(qiáng)粘結(jié)性、中等偏低變質(zhì)的煤，簡(jiǎn)易可選性為易選～極易選。17 號(hào)煤層屬于高揮發(fā)分、高發(fā)熱量、中灰、中～富硫、特低磷、高焦油煤。21 號(hào)煤層屬于高揮發(fā)分、高發(fā)熱量、低灰、富硫、特低磷、高焦油煤。各煤層煤質(zhì)特征見(jiàn)表 1.31.3.4 瓦斯根據(jù)本井田在歷次勘探以及生產(chǎn)過(guò)程中的瓦斯采集工作，井田內(nèi)各煤層的瓦斯含量與瓦斯成分的變化都較大（見(jiàn)表 1.4） 。2006 年孔莊礦測(cè)定礦井瓦斯相對(duì)涌出量 0.77m3/t,絕對(duì)涌出量值 1.84m3/min；礦井 CO2相對(duì)涌出量 3.01m3/t,絕對(duì)涌出量值 0.92m3/min。風(fēng)井各翼和各采區(qū)的瓦斯和二氧化碳相對(duì)涌出量均小于 10m3/t，瓦斯和二氧化碳絕對(duì)涌出量均小于40m3/t。根據(jù)屯煤電司[2006]262 號(hào)文件的意見(jiàn)，井田內(nèi)各煤層瓦斯含量較低，屬低瓦斯礦井。1.3.5 煤塵及煤的自燃本區(qū)各可采煤層揮發(fā)分產(chǎn)率都較高，加之礦井水文地質(zhì)條件中等偏復(fù)雜，礦井涌水量小，使部分區(qū)段都呈干燥狀態(tài)。煤塵樣爆炸指數(shù)數(shù)據(jù)表明（表 1.5） ，礦井各煤層都具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性。本井田區(qū)域內(nèi)各煤層變質(zhì)程度屬中等偏低，故燃點(diǎn)也較低。根據(jù)屯煤電司[2006]262 號(hào)文件的意見(jiàn)，孔莊礦井煤層的自燃發(fā)火期為 6～12個(gè)月，煤層自燃傾向性為三類(lèi)，自燃危險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)自燃礦井。表 1.5 煤塵爆炸指數(shù)統(tǒng)計(jì)表編號(hào) 取樣地點(diǎn) 取樣時(shí)間 煤層編 號(hào) 煤層爆炸指 數(shù) 結(jié)論04-1 Ⅰ6 采區(qū)七煤 2004.8.29 七 36.65 有爆炸危險(xiǎn)04-2 Ⅲ3 采區(qū)八煤 2004.8.29 八 41.29 有爆炸危險(xiǎn)04-3 Ⅲ3 采區(qū)七煤 2004.8.29 七 36.54 有爆炸危險(xiǎn)04-4 Ⅳ3 采區(qū)七煤 2004.8.29 七 37.64 有爆炸危險(xiǎn)2 井田境界和儲(chǔ)量2.1 井田境界2.1.1 井田范圍礦井西以人為劃定邊界為境，東以田崗斷層為界，南以山東騰南煤田相接，北至-850m 水平投影線，走向長(zhǎng)度 2.93～5.81km，平均 4.24km，傾向?yàn)?.13～3.80km，平均 2.92km，煤層傾角平均為 14°，淺部緩深部陡。井田面積為 13.14km2。本礦的井田境界以下列標(biāo)高來(lái)確定：東部：以田崗斷層為界；西部：以 11 號(hào)勘探線為界；南部：以-150m 等高線以上風(fēng)氧化帶為界；北部：以至-850m 水平投影線為界。2.1.2 開(kāi)采界限井田內(nèi)含煤地層為上石炭統(tǒng)太原群及下二疊統(tǒng)山西組，總厚 123.38m，含煤 11層?？刹擅簩?4 層，分別為 7、8、17、21 號(hào)煤層。其中主采煤層為 3、4 號(hào)煤層，17、21 號(hào)煤層由于被焦化，作為后期儲(chǔ)備資源開(kāi)采。礦井設(shè)計(jì)只針對(duì) 7 號(hào)煤層。開(kāi)采上限：7 號(hào)煤層以上無(wú)可采煤層。下部邊界：17 號(hào)煤層以下有 21 號(hào)煤層為不穩(wěn)定煤層，大部分被焦化，失去了工業(yè)價(jià)值。2.1.3 井田尺寸井田的走向最大長(zhǎng)度為 5.81km，最小長(zhǎng)度為 2.93km，平均長(zhǎng)度為 4.24km。井田傾斜方向的最大長(zhǎng)度為 3.80km，最小長(zhǎng)度為 2.13km，平均長(zhǎng)度為2.92km。煤層的傾角最大為 16°，最小為 9°，平均為 14°，井田平均水平寬度為 4.10km。井田的水平面積按下式計(jì)算：S = H × L （2.1 ）式中： S—井田的水平面積，m 2；H—井田的平均水平寬度，m；L—井田的平均走向長(zhǎng)度，m。則，井田的水平面積為：S = 4.24 ×2.92= 12.38 km22.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量2.2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算本礦井可采煤層為 7、8 號(hào)煤層，設(shè)計(jì)煤層主要是 7 煤，-1000m 以下的煤炭?jī)?chǔ)量尚未探明，可以作為礦井遠(yuǎn)景儲(chǔ)量。本次儲(chǔ)量計(jì)算是在精查地質(zhì)報(bào)告提供的 1：5000 煤層底板等高線圖上計(jì)算的，儲(chǔ)量計(jì)算可靠。根據(jù)地質(zhì)勘探情況，將礦體劃分為 A、B 兩個(gè)塊段，煤層總儲(chǔ)量即為各塊段儲(chǔ)量之和。A 塊段面積和 B 塊段面積分別為：Sa= 3.66 km2、 Sb= 9.48k m2。按下式計(jì)算：Zg = S×M×r （2.2）式中： Z——各塊段儲(chǔ)量，Mt ；S——各塊段的面積，m 2；M——各塊段內(nèi)煤層的厚度，m ；r——各塊段內(nèi)煤的容重，均為 1.35t/m3。則礦井煤層工業(yè)儲(chǔ)量：Z g = S×M×r =（3.66+9.48 ）×9×1.35 =159.65 Mt2.3 礦井可采儲(chǔ)量2.3.1 安全煤柱留設(shè)原則(1)工業(yè)場(chǎng)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(lèi)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(chǎng)地、村莊煤柱。巖層移動(dòng)角為 70°，表土層移動(dòng)角為 45°；(3)維護(hù)帶寬度：風(fēng)井場(chǎng)地 20m，村莊 10m，其他 15m；(4)斷層煤柱寬度 50m，井田境界煤柱寬度為 50m；(5)工業(yè)場(chǎng)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(shuō)明》中第十五條，工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)見(jiàn)表 2.1。表 2.1 工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)井 型（萬(wàn) t/a） 占地面積指標(biāo)（公頃/10 萬(wàn) t）240 及以上 1.0120～180 1.245～90 1.59～30 1.82.3.2 礦井永久保護(hù)煤柱損失量(1)井田邊界保護(hù)煤柱井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè) 30m 寬，各邊界保護(hù)煤柱損失量為：東部以長(zhǎng)約 4600m 的 F1 斷層為界。煤柱損失：4600×30×9×1.35/cos14°×10-6=1.72Mt南部以風(fēng)氧化帶為界，長(zhǎng)約 2500m。煤柱損失：2500×30×9×1.35/ cos14°×10-6=0.93Mt西部以長(zhǎng)約 2100m 的人為邊界為界.煤柱損失：2100×30×9×1.35/ cos14°×10-6=0.80Mt北部以 7 號(hào)煤-850m 水平投影線為界，長(zhǎng)約 5900m。煤柱損失：5900×30×9×1.35/ cos14°×10-6=2.22Mt邊界煤柱損失共有：1.72+0.93+0.80+2.22=5.67Mt(2)斷層保護(hù)煤柱斷層煤柱留設(shè) 50m 寬，則各斷層保護(hù)煤柱損失量為：F1 斷層作為邊界。煤柱已算。F2 斷層：4439×50×2×9×1.35/ cos14°×10-6=5.56Mt(3)工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱工業(yè)廣場(chǎng)按Ⅱ級(jí)保護(hù)留圍護(hù)帶寬度 15m，工業(yè)廣場(chǎng)面積由表 2.1 確定，取 15 公頃。則工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱壓煤量為：12.02Mt。(4)井筒保護(hù)煤柱主、副井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在大巷保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，故井筒保護(hù)煤柱損失量為 0。各種保護(hù)煤柱損失量見(jiàn)表 2.2。2.3.3 礦井可采儲(chǔ)量礦井可采儲(chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的可以采出的儲(chǔ)量，可按下式計(jì)算：Zk = （Z g-P）×C （2.5 ）式中： Zk——礦井可采儲(chǔ)量，Mt；P——保護(hù)工業(yè)場(chǎng)地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護(hù)煤柱損失量，Mt；C——采區(qū)采出率，厚煤層不小于 0.75；中厚煤層不小于 0.8；薄煤層不小于0.85；地方小煤礦不小于 0.7。則，礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量：Z k =（159.65-23.25）×0.75=102.30 Mt 。煤 柱 類(lèi) 型 儲(chǔ) 量（Mt）井田邊界保護(hù)煤柱 5.67斷層保護(hù)煤柱 5.56工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 12.02井筒保護(hù)煤柱 0合 計(jì) 23.253 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1 礦井工作制度根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 223 條規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力宜按年工作日為 330d 算，每天凈提升時(shí)間宜為 16h。確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330d 算，工作制度采用“三八制” ，兩班生產(chǎn)，一班檢修，每日兩班出煤，凈提升時(shí)間為 16h3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.2.1 確定依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 221 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(kāi)采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國(guó)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(jiǎn)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(kāi)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(hù)，供電，供水，建筑材料及勞動(dòng)力來(lái)源等。條件好者，應(yīng)加大開(kāi)發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模，否則應(yīng)縮小規(guī)模；(3)國(guó)家需求：對(duì)國(guó)家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測(cè)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)能力孔莊礦地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量豐富，煤層賦存穩(wěn)定。主采 7、8 號(hào)煤層，平均厚度9m，開(kāi)采儲(chǔ)量 103.88Mt，瓦斯小、涌水量也不大，采用綜合機(jī)械化開(kāi)采方法。按照礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，將礦井生產(chǎn)能力定為 1.2Mt/a。3.2.3 驗(yàn)算礦井服務(wù)年限按礦井的實(shí)際煤層開(kāi)采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核：(1)煤層開(kāi)采能力孔莊礦礦區(qū) 7、8 號(hào)煤層為厚煤層，煤層傾角為 14°，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，賦存較穩(wěn)定，根據(jù)現(xiàn)代化礦井的一礦一井一面的發(fā)展模式，可以布置一個(gè)綜采工作面的同時(shí)具有一個(gè)準(zhǔn)備工作面來(lái)保產(chǎn)。(2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核本礦井設(shè)計(jì)為大型礦井，開(kāi)拓方式為立井開(kāi)拓，主井提升容器為一對(duì) 12t 底卸式提升箕斗，提升能力可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求，工作面生產(chǎn)原煤一律用帶式輸送機(jī)運(yùn)到采區(qū)煤倉(cāng)，運(yùn)輸能力很大，自動(dòng)化程度很高，原煤外運(yùn)不成問(wèn)題。輔助運(yùn)輸采用罐籠，同時(shí)本設(shè)計(jì)的井底車(chē)場(chǎng)調(diào)車(chē)方便，通過(guò)能力大，滿(mǎn)足矸石、材料及人員的調(diào)動(dòng)要求。所以輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。(3)通風(fēng)安全條件的校核本礦井煤塵具有爆炸性危險(xiǎn)，瓦斯含量低，屬低瓦斯礦井，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。礦井通風(fēng)采用中央并列式通風(fēng)，可以滿(mǎn)足通風(fēng)的要求。本井田內(nèi)存在兩個(gè)大斷層，已經(jīng)查到且導(dǎo)水性很差，不會(huì)影響采煤工作。所以各項(xiàng)安全條件均可以得到保證，不會(huì)影響礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。(4)儲(chǔ)量條件校核井田的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的可采儲(chǔ)量相適應(yīng)，以保證礦井有足夠的服務(wù)年限。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：T= Zk/(A×K) （3.1）式中: T——礦井服務(wù)年限，a；Zk——礦井可采儲(chǔ)量，Mt；A——設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,萬(wàn) t；K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 1.4。則，礦井服務(wù)年限為：T =102.3/(1.2×1.4) = 60.89 a即本礦井的開(kāi)采服務(wù)年限符合規(guī)范的要求。注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因?yàn)槊總€(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲(chǔ)備能量，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)。(5)第一水平服務(wù)年限校核礦井的設(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(mǎn)足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，見(jiàn)表 3.1。由本設(shè)計(jì)第四章井田開(kāi)拓可知，第一水平開(kāi)采范圍為-150～-400m，結(jié)合本礦井的實(shí)際情況，確定第一水平的可采儲(chǔ)量為 44.67Mt，則第一水平的服務(wù)年限的計(jì)算公式為：T1=44.67/（1.2×1.4）=26.6a滿(mǎn)足要求。表 3.1 我國(guó)各類(lèi)井型的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限第一開(kāi)采水平服務(wù)年限/a礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 / Mt·a-1礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限/a 煤層傾角45°6.00 及以上 70 35 — —3.00～5.00 60 30 — —1.20～2.40 50 25 20 150.45～0.90 40 20 15 154 井田開(kāi)拓4.1 井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題4.1.1 井田開(kāi)拓的內(nèi)容井田開(kāi)拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開(kāi)拓一系列巷道進(jìn)入煤體，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(kāi)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(chēng)為開(kāi)拓方式。合理的開(kāi)拓方式，需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開(kāi)拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。井田開(kāi)拓主要研究如何布置開(kāi)拓巷道等問(wèn)題，具體有下列幾個(gè)問(wèn)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(chǎng)地的位置；(2)合理確定開(kāi)采水平的數(shù)目和位置；(3)布置大巷及井底車(chē)場(chǎng)；(4)確定礦井開(kāi)采程序，做好開(kāi)采水平的接替；(5)進(jìn)行礦井開(kāi)拓延深、深部開(kāi)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)。4.1.2 確定井田開(kāi)拓方式的原則確定開(kāi)拓問(wèn)題，需根據(jù)國(guó)家政策，綜合考慮地質(zhì)、開(kāi)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(kāi)拓問(wèn)題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則：(1)貫徹執(zhí)行國(guó)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(kāi)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(kāi)拓部署，簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)國(guó)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(guó)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(hù)需要，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開(kāi)采，以及其它有益礦物的綜合開(kāi)采。4.1.3 井田開(kāi)拓方式井田開(kāi)拓方式有多種，而井筒形式是井田開(kāi)拓方式中最重要的標(biāo)志。(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(jiǎn)單，斜井次之，立井最復(fù)雜。平硐開(kāi)拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場(chǎng)地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)量大致能滿(mǎn)足同類(lèi)井型水平服務(wù)年限要求。斜井開(kāi)拓與立井開(kāi)拓相比：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車(chē)場(chǎng)及硐室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延伸施工方便，對(duì)生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力，可滿(mǎn)足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速?gòu)木渤冯x。缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)輔助提升能力少，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大；斜井井筒通過(guò)富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。立井開(kāi)拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對(duì)輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿(mǎn)足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風(fēng)量的要求，且阻力小，對(duì)深井開(kāi)拓極為有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時(shí)，立井井筒比斜井容易施工；對(duì)地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。本礦井煤層傾角中等，平均 14°，為緩傾斜煤層；表土層中含有粘土層，但隔水性能好，大氣降水，地表水等地面水系對(duì)礦井開(kāi)采沒(méi)有太大影響；水文地質(zhì)情況比較簡(jiǎn)單，涌水量??；因此可采用立井開(kāi)拓或斜井開(kāi)拓。但綜合各方面的因素考慮最終選擇了雙立井開(kāi)拓。(2)井筒位置的確定井筒位置的確定原則：有利于第一水平的開(kāi)采，并兼顧其他水平，有利于井底車(chē)場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門(mén)工程量少；有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡；井筒不宜穿過(guò)厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開(kāi)高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地，少壓煤；距水源、電源較近，礦井鐵路專(zhuān)用線短，道路布置合理。根據(jù)以上確定原則，結(jié)合井下開(kāi)拓布置及地面要求，本著盡可能節(jié)省建設(shè)投資，縮短建井工期，為礦井提供最有利的生產(chǎn)條件，以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，特別是初期的經(jīng)濟(jì)效益，把主副井井筒設(shè)在井田中央靠近煤層的上部。4.1.4 工業(yè)廣場(chǎng)的位置、形狀和面積工業(yè)廣場(chǎng)的選擇主要考慮以下因素：盡量位于儲(chǔ)量的中心，使井下有合理的布局;占地要少，盡量做到不搬遷村莊；盡量布置在地質(zhì)條件比較好的區(qū)域，同時(shí)工業(yè)廣場(chǎng)的標(biāo)高要高于歷年最高洪水位；盡量減少工業(yè)廣場(chǎng)的壓煤損失。根據(jù)以上原則及表 2.1 工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場(chǎng)地的占地面積為 14.4 公頃，形狀為矩形，長(zhǎng)邊平行于井田走向， 長(zhǎng)為 400m,寬為 360m。4.1.5 確定開(kāi)采水平數(shù)目、位置和垂高1)開(kāi)采水平及階段的劃分原則：(1)要有合理的階段斜長(zhǎng)，指在采用合理的回采工藝及合理的工作面參數(shù)、采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)、一定的采區(qū)設(shè)備條件下所能達(dá)到的階段斜長(zhǎng)。需要考慮煤的運(yùn)輸、輔助運(yùn)輸和行人等因素。(2)要有合理的區(qū)段數(shù)目，為保證采區(qū)正常的生產(chǎn)和接替，就需要有合理的區(qū)段數(shù)目，它從一個(gè)側(cè)面反映了階段斜長(zhǎng)的要求。要保證采區(qū)內(nèi)的工作面的正常接替，區(qū)段數(shù)目多一些比較有利，但是這樣采區(qū)斜長(zhǎng)過(guò)大，對(duì)輔助運(yùn)輸和煤炭的運(yùn)輸以及行人等都有不利的影響。所以選用一個(gè)合理的區(qū)段斜長(zhǎng)是很重要的。(3)要有利于采區(qū)的正常接替，為保證礦井的均衡生產(chǎn)，一個(gè)采區(qū)開(kāi)始減產(chǎn)，另一個(gè)采區(qū)應(yīng)開(kāi)始投入生產(chǎn)。階段斜長(zhǎng)大時(shí)，采區(qū)儲(chǔ)量就大，服務(wù)年限就長(zhǎng)，噸煤的開(kāi)拓準(zhǔn)備工程量也少。(4)要保證開(kāi)采水平有足夠的儲(chǔ)量和合理的服務(wù)年限，這是水平劃分的最重要的部分，對(duì)于年設(shè)計(jì)產(chǎn)量 1.2Mt 的礦井來(lái)說(shuō)，第一水平的服務(wù)年限應(yīng)不少于 25 年。(5)水平高度在經(jīng)濟(jì)上有利，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，技術(shù)上合理的水平垂高能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果，可以通過(guò)經(jīng)濟(jì)的比較方法選擇有利的水平垂高，經(jīng)濟(jì)比較的項(xiàng)目包括：水平范圍內(nèi)的開(kāi)拓工程量和掘進(jìn)費(fèi)用、井巷維護(hù)費(fèi)、煤炭提升費(fèi)、排水費(fèi)等，如果采區(qū)巷道布置類(lèi)型和參數(shù)不同，還應(yīng)該比較采區(qū)的巷道掘進(jìn)、維護(hù)及煤的運(yùn)輸費(fèi)用。根據(jù)比較的結(jié)果綜合考慮技術(shù)、管理、安全等因素，從而獲得合理的水平高度。2)水平及階段的劃分本井田主采煤層為 7 號(hào)煤層，煤層賦存穩(wěn)定，平均厚度 5m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤種單一；煤層傾角變化為 7°～20°，平均為 14°，淺部緩深部陡。井田走向長(zhǎng)度最大為 5.81km，最小值為 2.93km，平均長(zhǎng)度為 4.13km，傾斜長(zhǎng)度最大值為3.80km，最小值為 2.13km，平均值為 2.92km。考慮到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的合理性，根據(jù)本井田條件和設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)規(guī)定，本井田可劃分為 2～3 個(gè)水平，階段內(nèi)準(zhǔn)備方式以采區(qū)為主，局部可以采用帶區(qū)式。4.1.6 開(kāi)拓方案確定（1）提出方案根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種在技術(shù)上可行的開(kāi)拓方案，分述如下：方案一：立井兩水平，立井延伸至二水平，一水平上山開(kāi)拓，二水平上下山開(kāi)拓。如圖 4-1。方案二：立井兩水平，暗斜井延伸至二水平，一水平上山開(kāi)拓，二水平上下山開(kāi)拓。如圖 4-2。方案三：立井三水平上山開(kāi)拓。如圖 4-3。方案四：立井三水平，暗斜井延伸至三水平，全部上山開(kāi)拓。如圖 4-4。一4-1 中 央 風(fēng) 井副 井主 井 第 二 水 平 第 一 水 平一4-2 一中 央 風(fēng) 井副 井主 井第 二 水 平 第 一 水 平（2）技術(shù)比較對(duì)以上敘述的四種方案所需費(fèi)用粗略估算如表 4-2 所示。表 4.2 各方案粗略估算費(fèi)用表方案一 方案二基建費(fèi)用立井開(kāi)鑿2×200×30000×10-4 1200 主暗斜井開(kāi)鑿865×10500×10-4 908.3一4-3 中 央 風(fēng) 井副 井主 井 第 三 水 平第 二 水 平 第 一 水 平一4- 一中 央 風(fēng) 井副 井主 井第 二 水 平 第 一 水 平副暗斜井開(kāi)鑿865×11500×10-4 994.8石門(mén) 400×8000×10-4 320 石門(mén) 330×8000×10-4 264井底車(chē)場(chǎng)1000×9000×10-4 900 斜井車(chē)場(chǎng) （300+500 ） ×9000×10-4 72/萬(wàn)元小計(jì) 2420 小計(jì) 2239.1立井提升1.2×5075×0.633×10.540477.2斜井提升 1.2×5075×0.865×4.8 25285.7斜井提升0 立井提升 1.2×5075×0.433×7.2 18986.2石門(mén)運(yùn)輸1.2×5075×0.4×4.81 11717.2石門(mén)運(yùn)輸 1.2×5075×0.33×3.81 7656.9排水（立井）190×24×365×50.75×1.525×10-412881.4排水（立斜）190×24×365×50.75×（0.8172+1.466）×10 -419285.8生產(chǎn)費(fèi)用/萬(wàn)元小計(jì) 65075.8小計(jì) 71214.6合計(jì)費(fèi)用/ 萬(wàn)元67495.8費(fèi)用/ 萬(wàn)元 73453.7百分率 100.00%百分率 108.83%方案三 方案四主暗斜井開(kāi)鑿1669×10500×10-4 1752.5立井開(kāi)鑿2×400×30000×10-4 2400副暗斜井開(kāi)鑿1669×11500×10-4 1919.4基建費(fèi)用/萬(wàn)元石門(mén) 1587×8000×10-4 1269.6石門(mén) 0井底車(chē)場(chǎng)2×1000×9000×10-4 1800 井底車(chē)場(chǎng) 1300×9000×10-4 1170小計(jì) 5469.6小計(jì) 4841.9立井提升1.2×（2684×0.633+2391×0.833）×10.546502.5暗斜井提升1.2×（2684×0.835+2391 ×1.669）×4.835894.7石門(mén)運(yùn)輸1.2×（2684×0.40+2391×1.187）×4.8122578.4石門(mén)和立井運(yùn)輸1.2×（2684+2391）×（0.33×3.81+0.433 ×9.2）31917.1排水 190×24×365×50.75×1.525×10-412881.4排水 190×24×365×50.75×(0.8172+1.466) ×10-419285.8生產(chǎn)費(fèi)用/萬(wàn)元小計(jì) 81962.3小計(jì) 87097.6合計(jì)費(fèi)用/ 萬(wàn)元87431.9費(fèi)用/ 萬(wàn)元 91939.5百分率 100.00%百分率 105.16%方案一和方案二的區(qū)別在于二水平是立井延伸還是暗斜井延伸，粗略估算表明方案二比方案一的高出了近九個(gè)百分點(diǎn)，且暗斜井延伸增加了上部車(chē)場(chǎng)的工作量及運(yùn)輸提升環(huán)節(jié)和設(shè)備等因素，所以決定選用方案一。方案三與方案四的區(qū)別在于是立井延伸至第三水平還是暗斜井延伸至第三水平。兩方案相比，方案四需要多開(kāi)斜井井筒和暗斜井上下山車(chē)場(chǎng)，并相應(yīng)的增加了暗斜井的提升及排水費(fèi)用。方案三需要多開(kāi)立井井筒和階段石門(mén)及立井井底車(chē)場(chǎng)，相應(yīng)的增加了井筒和石門(mén)的運(yùn)輸及提升、排水費(fèi)用。粗略估算表明，兩方案相差五個(gè)百分點(diǎn)，考慮到方案三直接延伸可以充分利用原有設(shè)備，設(shè)施少，投資少，提升單一，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少等因素，所以決定選用方案三。余下的方案一、方案三在技術(shù)上可行，兩者還需要進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)比較方能確定其優(yōu)劣。 將方案一和方案三進(jìn)行開(kāi)拓方案經(jīng)濟(jì)詳細(xì)比較，結(jié)果匯總于表 4-3～表 4-7。表 4-3 建井工程量項(xiàng)目 方案一 方案三主井井筒 483+20 483+20副井井筒 463+5 463+5井底車(chē)場(chǎng) 1000 1000主石門(mén) 0 0初期大巷 1171+21211171+2121主井井筒 200 400副井井筒 200 400井底車(chē)場(chǎng) 1000 2×1000主石門(mén) 400 400+1187后期大巷 50+3060 50+3060+50+3032表 4-4 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量 單位 m項(xiàng)目 方案一 項(xiàng)目 方案三運(yùn)輸提升/萬(wàn)t·km工程量 運(yùn)輸提升/萬(wàn)t·km工程量/m二水平采區(qū)下山輸三水平采區(qū)上山輸四區(qū)段 1.2×597.75×3×0.2=430.38一區(qū)段 1.2×597.75×3×0.2=430.38三區(qū)段 1.2×597.75×2×0.2=286.92二區(qū)段 1.2×597.75×2×0.2=286.92二區(qū)段 1.2×597.75×1×0.2=143.46三區(qū)段 1.2×597.75×1×0.2=143.46二水平大巷及 三水平大巷及石門(mén)運(yùn)輸 石門(mén)運(yùn)輸大巷運(yùn)輸 1.2×2391×1.25=3586.5 大巷運(yùn)輸 1.2×2391×1.25=3586.5石門(mén)運(yùn)輸 1.2×2391×0.4=1147.8 石門(mén)運(yùn)輸 1.2×2391×1.18=3385.7立井提升 1.2×2391×0.633=1816.2 立井提升 1.2×2391×0.833=2390二水平大巷及下山維護(hù)/萬(wàn)·a·m三水平大巷及上山維護(hù)/萬(wàn)·a·m大巷維護(hù) 1.2×3082×50.7510-4=18.77大巷維護(hù) 1.2×3082×17.61×10-4=6.51下山維護(hù) 1.2×3×2×770×17.61×10-4=9.76上山維護(hù) 1.2×3×2×770×17.61×10-4=9.76排水/萬(wàn) m3 排水/萬(wàn) m3二水平下山 190×24×365×16.61×10-4=2764.57三水平上山 190×24×365×16.61×10-4=2764.57表 4-5 建井費(fèi)用表方案一 方案三工程量/m單價(jià)/元.m -1費(fèi)用/萬(wàn)元工程量/m單價(jià)元.m -1費(fèi)用/萬(wàn)元主井井筒 483 30000 1449 483 30000 1449副井井筒 468 30000 1404 468 30000 1404井底車(chē)場(chǎng) 1000 9000 900 1000 9000 900主石門(mén) 0 8000 0 0 8000 0運(yùn)輸大巷 3292 8000 2633.6 3292 8000 2633.6初期小計(jì) 6386.6 6386.6后期 主井井筒 200 30000 600 400 30000 1200