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摘 要
本設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。
一般部分為張雙樓礦1.8Mt/a新井初步設(shè)計(jì)，共分10章：1.礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征；2.井田境界和儲(chǔ)量；3.礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限；4.井田開拓；5.準(zhǔn)備方式—采區(qū)巷道布置；6.采煤方法；7.井下運(yùn)輸；8.礦井提升；9.礦井通風(fēng)與安全技術(shù)；10.礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
張雙樓煤礦位于徐州市西北，距徐州市約79km，在江蘇沛縣安國(guó)鎮(zhèn)境內(nèi)。井田水平標(biāo)高為-200m～-1200m，走向長(zhǎng)8.47~10.79km，平均10.18km，傾斜寬平均為2.9km，水平面積約29.52km2。井田內(nèi)可采煤層為9煤，煤層賦存穩(wěn)定，厚度平均4.5m，煤層傾角16~24°，平均22°。井田內(nèi)工業(yè)儲(chǔ)量為192.36Mt，可采儲(chǔ)量為124.13Mt。礦井平均涌水量為300m3/h，相對(duì)瓦斯涌出量為0.77m3/t，屬低瓦斯礦井；煤塵有一定爆炸危險(xiǎn)性，自燃發(fā)火期為3~6個(gè)月。
張雙樓礦年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.8Mt/a，服務(wù)年限為53.0年。礦井采用立井兩水平開拓暗立井直接延深開拓方式；采用中央并列與兩翼對(duì)角式混合通風(fēng)方式；一水平標(biāo)高-575m，二水平標(biāo)高-950m。礦井采用走向長(zhǎng)壁綜采一次采全厚采煤法；煤炭運(yùn)輸采用膠帶與底卸式礦車，輔助運(yùn)輸采用蓄電池電機(jī)車牽引礦車。礦井年工作日為330d，每天凈提升時(shí)間為16 h，工作制度采用“三八”制。
專題部分題目是：淺析礦井水的資源化。
翻譯部分是一篇關(guān)于復(fù)合載荷下沙層地基運(yùn)轉(zhuǎn)模型的論文，英文原文題目為：
A plasticity model for the behaviour of footings on sand under combined loading。
關(guān)鍵詞：立井；采區(qū)；綜采；中央并列式；兩翼對(duì)角式
ABSTRACT
This design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part.
The general part is a new preliminary design of Zhangshuanglou Mine that annual output is 1.8Mt . The design includes ten chapters: 1. Mine and mine geological features outlined; 2. Waida realm and reserves; 3. Mine system, design capacity and length of service; 4. Waida develop ; 5. to prepare the way - with the district roadway layout; 6. mining methods; 7. underground transport; 8. mine hoist; 9. mine ventilation and security technologies; 10. mine the basic technical and economic indicators.
Zhangshuanglou Mine located in the County town of Anguo which is in the northwest of Xuzhou City, and it is about 79km away from Xuzhou. The level elevation of the minefield is from -200m ~ -1200m, the coalfield length on the strike is 8.47km to 10.79km, average 10.18km, the width on the dip is 2.9km on average, the total plane area of the mine is about 29.52km2. There is only one exploring layer_number nine. The coal seam is stable, the coal seam thickness is 4.5m. Its dip angle is 16 to 24 degree, 22 degree on average. The industry reserves of the mine field are 192.36 million tons and the workable reserves are 124.13 million tons. The average inflow rate in Zhangshuanglou mine is 300 m3/h. The relative gas emission is 0.77m3/t, it is a lower gassy mine. The coal dust have a little explosion hazard and self-combustion tendency is 3 to 6 months.
The productive capacity of Zhangshuanglou Mine is 1.8 million tons per year，and the service life is 53.0 years. Mine uses shaft and two-level development. The type of mine ventilation system is central abreast and wings diagonal. The first level is at -575 m, The second level is at -950 m. High cutting mining method is uses by the mine. Main roadway makes use of belt conveyor and bottom-dump wagon to transport coal resource, and mine car to be assistant transport. Mine is working days for 330 days, the net every day to enhance the time 16 hours. Mine system is "3-8" structure.
The title of special subject is “Analysis of mine water resource utilization”.
The translation part is a treatise about a plasticity model for the behaviour of footings on sand under combined loading.
Keywords: shaft; panels; fully mechanized mining; central parallel; wings diagonal ventilation
目 錄
一般部分
1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1
1.1礦區(qū)概述 1
1.1.1位置 1
1.1.2交通 1
1.1.3礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況 1
1.1.4礦區(qū)電力供應(yīng) 1
1.1.5礦區(qū)的氣候條件 2
1.1.6地形地貌和水文情況 2
1.1.7地震 2
1.1.8鄰近礦井及周邊小窯概況 2
1.2井田地質(zhì)特征 2
1.2.1井田地勢(shì)以及井田的勘探程度 2
1.2.2井田地層與地質(zhì)構(gòu)造 3
1.2.3水文地質(zhì)條件 6
1.3煤層特征 8
1.3.1可采煤層及其特征 8
1.3.2煤層頂?shù)装迩闆r 8
1.3.3煤質(zhì)與煤的用途 9
1.3.4瓦斯、煤塵和煤的自燃傾向 10
2 井田境界與儲(chǔ)量 12
2.1井田境界 12
2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量 12
2.2.1礦井地質(zhì)資源量 12
2.2.2礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量 12
2.3礦井可采儲(chǔ)量 12
3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 16
3.1礦井工作制度 16
3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 16
3.2.1礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定依據(jù) 16
3.2.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 16
3.2.3礦井服務(wù)年限 16
4 井田開拓 17
4.1井田開拓的基本問(wèn)題 17
4.1.1工業(yè)廣場(chǎng)及井筒的位置，形狀及面積確定 17
4.1.2井筒形式，數(shù)目，位置及坐標(biāo)確定 17
4.1.3階段參數(shù)確定 17
4.1.4確定開拓方案 18
4.1.5開拓布置 23
4.2礦井基本巷道 24
4.2.1井筒 24
4.2.2井底車場(chǎng) 27
4.2.3主要開拓巷道 29
5 準(zhǔn)備方式—采區(qū)巷道布置 31
5.1煤層地質(zhì)特征 31
5.1.1采區(qū)位置 31
5.1.2采區(qū)煤層特征 31
5.1.煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況 31
5.1.4水文地質(zhì) 31
5.1.5主要地質(zhì)構(gòu)造 31
5.1.6地表情況 31
5.2采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 32
5.2.1采區(qū)范圍及區(qū)段劃分 32
5.2.2煤柱尺寸的確定 32
5.2.3采煤方法及工作面長(zhǎng)度的確定 32
5.2.4確定采區(qū)各種巷道的尺寸、支護(hù)方式及通風(fēng)方式 32
5.2.5采區(qū)巷道的聯(lián)絡(luò)方式 35
5.2.6采區(qū)內(nèi)接替順序 35
5.2.7采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 35
5.2.8采區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法 36
5.2.9采區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 36
5.3采區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì) 37
5.3.1確定采區(qū)車場(chǎng)形式 37
5.3.2采區(qū)主要硐室的布置 38
6 采煤方法 40
6.1采煤工藝方式 40
6.1.1采煤方法的選擇 40
6.1.2回采工作面長(zhǎng)度的確定 40
6.1.3工作面的推進(jìn)方向和推進(jìn)度 40
6.1.4綜采工作面的設(shè)備選型及配套 41
6.1.5各工藝過(guò)程注意事項(xiàng) 47
6.1.6工作面端頭支護(hù)和超前支護(hù) 49
6.1.7循環(huán)圖表、勞動(dòng)組織、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 50
6.1.8綜合機(jī)械化采煤過(guò)程中應(yīng)注意事項(xiàng) 56
6.2回采巷道布置 56
6.2.1回采巷道布置方式 56
6.2.2回采巷道參數(shù) 57
7 井下運(yùn)輸 59
7.1概述 59
7.1.1礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及工作制度 59
7.1.2煤層及煤質(zhì) 59
7.1.3運(yùn)輸距離和輔助運(yùn)輸設(shè)計(jì) 59
7.1.4礦井運(yùn)輸系統(tǒng) 59
7.2采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇 60
7.2.1設(shè)備選型原則： 60
7.2.2采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選型及能力驗(yàn)算 60
7.3大巷運(yùn)輸設(shè)備選 62
7.3.1主運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 62
7.3.2輔助運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 63
8 礦井提升 66
8.1礦井提升概述 66
8.2主副井提升 66
8.2.1主井提升 66
8.2.2副井提升設(shè)備選型 69
9 礦井通風(fēng)及安全技術(shù) 71
9.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 71
9.1.1礦井概況 71
9.1.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 71
9.1.3礦井通風(fēng)方式的確定 71
9.1.4主要通風(fēng)機(jī)工作方式選擇 72
9.1.5采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求 73
9.1.6工作面通風(fēng)方式的選擇 73
9.1.7回采工作面進(jìn)回風(fēng)巷道的布置 74
9.2 采區(qū)及全礦所需風(fēng)量 74
9.2.1 采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量 74
9.2.2 備用面需風(fēng)量的計(jì)算 76
9.2.3 掘進(jìn)工作面需風(fēng)量 76
9.2.4硐室需風(fēng)量 77
9.2.5其它巷道所需風(fēng)量 77
9.2.6礦井總風(fēng)量 77
9.2.7風(fēng)量分配 77
9.3礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算 78
9.3.1礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算原則 78
9.3.2確定礦井通風(fēng)容易和困難時(shí)期 79
9.3.3礦井最大阻力路線 79
9.3.4礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 83
9.3.5礦井通風(fēng)總阻力 84
9.3.6總等積孔 84
9.4選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 85
9.4.1選擇主要通風(fēng)機(jī) 85
9.4.2電動(dòng)機(jī)選型 87
9.5防止特殊災(zāi)害的安全措施 89
9.5.1瓦斯管理措施 89
9.5.2煤塵的防治 89
9.5.3預(yù)防井下火災(zāi)的措施 89
9.5.4防水措施 89
10 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 90
參考文獻(xiàn) 91
專題部分
淺析礦井水的資源化 93
1緒論 93
2我國(guó)煤礦礦區(qū)水資源狀況 94
3礦井水資源化概況 100
4礦井水處理技術(shù) 101
參考文獻(xiàn) 117
翻譯部分
英文原文 119
A plasticity model for the behaviour of footings on sand under combined loading 119
Introduction 119
Outline of the model 120
Details of the model 121
Retrospective modelling of experiments 127
Application of model c to a jack-up unit 131
Conclusions 135
Acknowledgements 136
Notation 136
References 137
中文譯文 139
復(fù)合載荷下沙層地基運(yùn)轉(zhuǎn)塑性模型 139
1引言 139
2模型概述 140
3模型詳解 140
4實(shí)驗(yàn)回顧模擬 145
5模型C在自升式單元中的應(yīng)用 148
6結(jié)論 152
7致謝 153
8注釋 153
致 謝 154
一
般
部
分
1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征
1.1礦區(qū)概述
1.1.1位置
張雙樓煤礦位于徐州市西北，距徐州市約79km，在江蘇沛縣安國(guó)鎮(zhèn)境內(nèi)，地理座標(biāo)：東經(jīng)116°45′18″~116°52′27″，北緯34°46′56″~34°49′05″。
井田范圍：井田走向長(zhǎng)度平均10.18km，傾斜寬平均2.9km，水平面積約為29.52km2。井田具體范圍以中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部批準(zhǔn)的采礦許可證為主，證號(hào)1000000720067，井田水平標(biāo)高為-200m~-1200m。
1.1.2交通
張雙樓煤礦位于徐州市西北，距徐州市約79km，在江蘇沛縣安國(guó)鎮(zhèn)境內(nèi)，東距大屯煤電公司6.5km，南距沛縣城16.5km，東有沛屯鐵路和隴海線相連，礦區(qū)的徐沛公路北上山東，南達(dá)上海，交通甚為便利，煤炭外運(yùn)方便。
1.1.3礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況
礦區(qū)工業(yè)發(fā)展迅速，已形成鑄造、釀酒、繅絲、紡織、塑編、木材加工、機(jī)械制造等八大工業(yè)體系，工業(yè)產(chǎn)品100余種。張雙樓工業(yè)園區(qū)，形成了板皮加工、塑料編織、鑄造加工、機(jī)械制造四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。礦區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富，有優(yōu)質(zhì)小麥、“無(wú)公害水稻”、“高蛋白玉米”等糧食作物7.4萬(wàn)畝，蕓豆5000畝，黃皮洋蔥1000畝、脫毒土豆1000畝、東北毛茄1000畝、越冬甘蘭1000畝、大沙河無(wú)籽西瓜14000畝、優(yōu)質(zhì)紅富士蘋果4000畝、桑園5000畝。有年出欄300萬(wàn)羽的肉鴨養(yǎng)殖基地、年出欄150萬(wàn)羽的合同雞養(yǎng)殖基地、有大型的波爾山羊養(yǎng)殖基地。
1.1.4礦區(qū)電力供應(yīng)
礦井110kV主電源引自沛縣220kV變電站，備用電源引自大屯110kV變電站，由110kV線路送至距礦井110kV變電站。
1.1.5礦區(qū)的氣候條件
本區(qū)屬北溫帶黃淮區(qū)，氣象具有長(zhǎng)江流域的過(guò)渡性質(zhì)，接近北方氣候的特點(diǎn)，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。春季常有干旱及寒潮、霜凍等自然災(zāi)害，但四季分明，氣候溫和。
降水量：年平均降水量811.7mm，最大年降水量1178.9mm(1977年)，最小降水量550mm(1968年)，最大日降水量340.7mm(1971年8月9日)，降水多集中于7、8、9月份，占全年降水量的50~70％，1、2、3月份為枯水季節(jié)。
蒸發(fā)量：年平均最大蒸發(fā)量1873.5mm(1968年)，最小蒸發(fā)量1273.9mm(1985年)。
風(fēng)向：全年以東南，偏東風(fēng)為最多，年平均風(fēng)速3.2m/s。
氣溫：年平均氣溫13.8℃，日最高氣溫40.70℃(1996年7月18日)，日最低氣溫-21.3℃(1967年1月4日)。
河流：區(qū)內(nèi)地表水系較為發(fā)育，東緣微山湖(又稱南四湖)，大沙河從北向南橫穿井田西部，東有徐沛河，區(qū)外南有豐沛河經(jīng)京杭大運(yùn)河注入微山湖。微山湖歷史最高洪水位+37.46m。
本區(qū)屬于季風(fēng)型大陸性氣候。
1.1.6地形地貌和水文情況
本井田地表屬黃泛沖積平原，地面較為平坦，地面標(biāo)高+37m~+39m，地勢(shì)呈西高東低，坡度三千分之一到五千分之一，略高于微山湖。
區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育，礦區(qū)東部有微山湖(又稱南四湖)，區(qū)外南有豐沛河經(jīng)京杭大運(yùn)河注入微山湖。微山湖歷史最高洪水位+37.46m。
1.1.7地震
自公元462年以來(lái)，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，本區(qū)共記載有感地震30余次，其中影響較大的有1968年7月25日山東莒縣郯城8.5級(jí)地震，1937年8月1日山東菏澤7級(jí)地震等。
本區(qū)屬于華北地震區(qū)，據(jù)郯廬斷裂100余公里，該斷裂為一長(zhǎng)期活動(dòng)的斷裂帶，亦為強(qiáng)地震帶，郯城至新沂一帶具有發(fā)生強(qiáng)地震的地質(zhì)構(gòu)造背景。
1.1.8鄰近礦井及周邊小窯概況
礦井臨近區(qū)域有徐州礦務(wù)集團(tuán)公司三河尖煤礦、大屯礦區(qū)龍東礦、姚橋礦、徐莊礦、孔莊礦及天能集團(tuán)沛城礦。主要開采煤層為山西組9煤。三河尖礦山西組煤系地層水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。沛城礦水文地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，大屯礦區(qū)大多數(shù)礦井水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單~中等，以上臨近各礦采掘活動(dòng)不影響該礦生產(chǎn)。
1.2井田地質(zhì)特征
1.2.1井田地勢(shì)以及井田的勘探程度
本區(qū)位于華北陸臺(tái)之東南部，在大地構(gòu)造上處于魯西穹折帶(魯西臺(tái)凸)的西側(cè)，與徐蚌凹折帶(徐州臺(tái)凹)相鄰。區(qū)內(nèi)地形平坦，出露地層極少，僅在局部地區(qū)有前震旦系、寒武系、奧陶系等地層零星出露。區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地勢(shì)西高東低，比差以三千分之一到五千分之一坡向微山湖，地面標(biāo)高37.00-39.00m。全區(qū)經(jīng)過(guò)普查、詳查、精查勘探及使用綜合勘探的精查補(bǔ)充勘探后，共完成勘探線21條，平均間隔500m；鉆孔119個(gè)，共計(jì)工程量為40639.57m，其中水文鉆孔6個(gè)，共計(jì)工程量為3732.65m。根據(jù)勘探情況，礦區(qū)的地質(zhì)條件已基本清楚。
1.2.2井田地層與地質(zhì)構(gòu)造
本區(qū)地層屬華北型，煤系地層為石炭、二迭系，均為第四系或侏羅—白堊系所覆蓋。區(qū)內(nèi)揭露的地層有奧陶系下統(tǒng)肖縣組(未揭穿)、馬家溝組，奧陶系中統(tǒng)閣莊組、八陡組，石炭系中統(tǒng)本溪組，石炭系上統(tǒng)太原組，二迭系下統(tǒng)山西組和下石盒子組，二迭系上統(tǒng)上石盒子組，侏羅—白堊系，第四系?，F(xiàn)按地層生成順序敘述如下：
一、奧陶系下統(tǒng)肖縣組(O1x)
本區(qū)僅一個(gè)鉆孔揭露，最大揭露厚度125m。巖性為灰~灰白色微帶肉紅色白云巖、灰質(zhì)白云巖，夾灰黑色微晶灰?guī)r、泥礫灰?guī)r。
二、奧陶系下統(tǒng)馬家溝組(O1m)
本區(qū)僅一個(gè)鉆孔全層揭露，全組厚度約198m。巖性上部為灰色或呈淺褐色隱晶質(zhì)灰?guī)r夾薄層白云巖和含白云質(zhì)灰?guī)r；下部為似豹斑狀灰?guī)r，夾泥質(zhì)條帶，與下伏肖縣組地層呈整合接觸。
三、奧陶系中統(tǒng)閣莊組(O2g)
本區(qū)僅個(gè)別鉆孔揭露，全組厚約113m。巖性由淺灰、灰白或淺褐色微晶狀白云巖、灰質(zhì)白云巖夾薄層泥灰?guī)r、灰?guī)r組成，與下伏馬家溝組地層呈整合接觸。
四、奧陶系中統(tǒng)八陡組(O2b)
本區(qū)僅個(gè)別鉆孔揭露，全組厚約25m。由灰~棕灰色厚層狀質(zhì)純隱晶質(zhì)灰?guī)r夾薄層灰綠色泥巖組成。與下伏閣莊組地層呈整合接觸。
五、石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)
本區(qū)僅少數(shù)鉆孔揭露，全組厚約20~38/29m，為海陸交替相沉積。中、上部主要由淺灰色致密狀灰?guī)r夾灰綠色，雜色泥巖組成。下部為絳紫色泥巖及褐黃色鋁土質(zhì)泥巖，偶含薄層灰?guī)r，底部為一層絳紫色鐵質(zhì)泥巖與下伏奧陶系中統(tǒng)八陡組地層呈假整合接觸。
六、石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)
本區(qū)大多數(shù)鉆孔揭露，全組厚145~179/159m，本組地層為海陸交互相沉積，是本區(qū)主要含煤地層之一，沉積旋回清晰，標(biāo)志層明顯。發(fā)育了薄-厚層灰?guī)r十三層及十一層薄煤，其中：一、四、十二灰是全區(qū)標(biāo)志層。本組主要由灰色細(xì)、中粒砂巖，灰黑色泥巖，砂泥巖、灰?guī)r和煤組成。一、二灰為生物化學(xué)巖，常具方解石晶體，四灰最厚，平均8.21m，且含燧石；十二灰中下部富含蜓科化石及燧石。無(wú)名灰上、九灰下賦存17煤，十二灰下賦存21煤，煤層均較薄不可采。底部以一層鋁質(zhì)泥巖與下伏本溪組地層分界，呈整合接觸。
七、二迭系下統(tǒng)山西組(P11)
為本區(qū)主要含煤地層之一，整合于太原組地層之上，全組厚93~185/113m。本組地層屬過(guò)渡相沉積，即由瀉湖海灣波浪帶~瀉湖海灣~濱海沼澤相組成，沉積旋回明顯，大體可分為三個(gè)沉積旋回，含煤1~5層，其中9煤為本區(qū)主采煤層?，F(xiàn)將巖性分旋回自下而上分述如下：
1、第一旋回：厚21m?；液谏Ｏ嗄鄮r，深灰色砂泥巖，灰白色細(xì)粒砂巖、9煤。海相泥巖，致密性脆，含少量動(dòng)物化石及黃鐵礦，偶夾鈣質(zhì)透鏡體，頂部常呈砂泥巖，9煤沉積較穩(wěn)定。
2、第二旋回：厚34m?；野咨駥又衺細(xì)粒砂巖，灰色砂泥巖，7煤。7煤沉積不穩(wěn)定，不可采。
3、第三旋回：厚58m?；疑澳鄮r，淺灰~淺灰白色細(xì)~中粒砂巖，深灰色砂泥巖，泥巖。本旋回下部偶含5煤或6煤。
八、二迭系下統(tǒng)下石盒子組(P12)
為本區(qū)含煤地層之一，全組厚161~247/220m。本組為內(nèi)陸湖泊沼澤相沉積。上段由雜色泥巖、砂泥巖間夾灰白~灰綠色粉細(xì)砂巖等組成，底部為一厚層狀淺灰~灰白色中細(xì)粒砂巖，局部為粗粒砂巖(柴砂)。下段由灰色或灰綠色夾紫紅色斑點(diǎn)泥巖，砂泥巖及灰色砂巖組成，局部發(fā)育有1~2層薄煤，均不可采，底部為一層灰白~灰綠色中粗粒砂巖(俗稱分界砂巖)，全區(qū)穩(wěn)定，為本區(qū)對(duì)比標(biāo)志層，本組地層與下伏山西組地層呈整合接觸。
九、二迭系上統(tǒng)上石盒子組(P21)
本區(qū)揭露殘留地層厚度12~175/101m。上部由雜色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，間夾薄層灰綠、絳紫色砂巖，內(nèi)含大量鋁土質(zhì)和菱鐵質(zhì)鮞粒，下部由紫紅、灰綠色中細(xì)粒砂巖為主，間夾雜色砂質(zhì)泥巖及蛋青色薄層鋁土質(zhì)泥巖、砂泥巖組成，底部為紫色或灰白色中~粗粒含礫石英砂巖(奎山砂巖)與下伏下石盒子組地層呈整合接觸。
十、侏羅-白堊系(J-K)
本區(qū)內(nèi)揭露殘留地層最大厚度509m(13-2孔)，平均290m。上部由深灰、暗紫色泥巖、砂泥巖夾砂巖組成。下部由絳紫色、紫紅色砂泥巖、灰綠色細(xì)砂巖夾礫巖組成。底部常有一層較厚的絳紫色、紫紅色含礫砂巖，礫石成份為石英巖、灰?guī)r等，礫徑1~6mm，厚度變化大，局部相變?yōu)樯澳鄮r或砂巖，與下伏地層呈不整合接觸。
十一、第四系(Q)
為一套松散沉積物，由粘土、砂質(zhì)粘土、細(xì)中粗砂及砂礫層組成。與下伏各系地層呈不整合接觸，厚度196~319/250m，在井田走向上由東北向西南增厚，傾向上中深部最薄，向兩側(cè)逐漸增厚，其巖性特征：
上部：上段由棕黃、棕灰色粉砂夾薄層粘土，砂質(zhì)粘土組成；下段由棕黃、灰綠色粘土，砂質(zhì)粘土夾細(xì)、中粗砂層組成，粘土中常含砂姜，厚約90m。
中部：由灰白、灰綠、土黃色細(xì)中粗砂夾灰褐色粘土，砂質(zhì)粘土組成，粘土中常含砂姜及鐵錳質(zhì)結(jié)核，厚約74m。
下部：主要由灰白、灰綠及灰褐色粘土、砂質(zhì)粘土組成，夾2~5層細(xì)中粗砂透鏡體，厚約72m。
底部常有一層砂礫層，礫石成份為石英、灰?guī)r，礫徑2~4cm，滾圓良好，充填物為粘土及砂，厚約14m。
地層綜合柱狀圖如圖1-2。
6
圖1-2綜合柱狀圖
1.2.3水文地質(zhì)條件
一、地表水
本區(qū)屬古黃河泛濫區(qū)，地表廣泛分布含云母碎屑之粉砂土、細(xì)砂土游積物，地貌類型屬黃淮沖積平原。地面標(biāo)高+37.00~+39.00m，地表水系不發(fā)育。
井田為一走向北東，傾向北西之單斜構(gòu)造，上覆較厚的以粘性土為主的沖積層，四周被斷層所切，并被透水性弱的侏羅~白堊系環(huán)繞，地表水與煤系含水層之間的直接聯(lián)系十分微弱，使本區(qū)低下水處于一個(gè)獨(dú)立的封閉~半封閉的水文地質(zhì)單元塊段。
二、井田內(nèi)主要含水層及其富水性
本井田含水層與隔水層，自上而下為：
1、第四系砂巖或砂礫層孔隙含水層
第四系為一套松散沉積物，井田內(nèi)厚度196~319m，平均250m，大體分為五段，包括三個(gè)含水層，一個(gè)弱透水層組和一個(gè)隔水層組，從上至下依次是：
(1)第一段砂層孔隙潛水含水層組(Ⅰ含)：
本段厚31~46m，平均38m，主要由棕黃、棕灰色粉砂、粘土質(zhì)砂夾薄層粘土、砂質(zhì)粘土組成。粘土、砂粘土中常含砂姜。據(jù)水文1、水文2和副檢孔對(duì)Ⅰ、Ⅱ段混合抽水試驗(yàn)資料，q=0.584~2.327L/s.m、K=2.279~7.40m/d.。水質(zhì)類型為HCO3—K+Na型，礦化度0.75~0.84g/L，富水性中等~豐富，是當(dāng)?shù)鼐用裆畹闹饕础?
(2)第二段粘土、砂質(zhì)粘土及砂層弱透水層組：(Ⅱ透)
本段厚41~68m，平均52m，主要由黃褐、棕褐及灰綠色粘土、砂質(zhì)粘土組成，常夾2~6層細(xì)砂、粘土質(zhì)砂、局部為中粗粒砂，砂層犬牙交錯(cuò)，總厚度5~24.5m，平均15.3m約占本段厚度29.4％；粘土中常含砂姜和鐵錳質(zhì)結(jié)核。本段可視為弱透水層組。
(3)第三段砂層孔隙承壓含水層組(Ⅲ含)：
本段厚51~99m，平均74m，由灰白、灰綠、土黃色細(xì)、中、粗砂及粘土質(zhì)砂夾薄層粘土、砂質(zhì)粘土組成，粘土層總厚度7~25m，平均17.6m，占本段厚度的23.8％。據(jù)Q1孔流量測(cè)井資料K=2.106m/d。本層水是目前張雙樓礦工業(yè)和生活用水源。據(jù)水源井取水和水質(zhì)資料，出水量大于60m3/h。水質(zhì)類型為SO4-K+Na型，礦化度1.03~1.39g/L。本層屬于富水性中等含水層組。
(4)第四段粘土隔水層組(Ⅳ隔)
本段厚度57~129m，平均72m，井田內(nèi)東薄西厚，總體上比較穩(wěn)定，主要由灰白、灰綠及灰褐色粘土、砂質(zhì)粘土組成，局部夾2~5層砂層透鏡體。該層作為隔水層組，對(duì)控制上部Ⅰ含、Ⅲ含水垂直向下入滲補(bǔ)給Ⅴ含起到了抑制作用。
(5)第五段砂礫層承壓含水層組(Ⅴ含)
本段常稱作底礫層，厚0~39m，平均14m，井田內(nèi)東部普遍發(fā)育，西部有大面積缺失。其上部以灰黃色含礫粗砂或粘土質(zhì)砂為主；下部以雜色砂礫為主，夾不穩(wěn)定薄層粘土，礫石成份主要為石英巖，礫徑2~4cm，滾圓良好，隙間充填物為粘土及砂，含量達(dá)50~60％，據(jù)Z15、風(fēng)檢2、水補(bǔ)1孔抽水資料q=0.057~0.439L/s.m.，K=2.09~3.558m/d；ZSG-1、ZSG-2、ZSG-5、水19孔底礫與風(fēng)化帶混合注水資料q=0.0019~0.0616L/s.m，K=0.0048~0.158m/d，水質(zhì)類型為SO4-Ca(k+Na)型，礦化度2.174~3.628g/L，屬富水性中等的含水層。
2、二迭系砂巖裂隙含水層
二迭系地層包括上石盒子組(12~175/101m)、下石盒子組(165~247/220m)、山西組(93~158/112)，總厚度433m，主要是由泥巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖石組成。砂巖含水層據(jù)其厚度和富水情況主要是上石盒子組底部奎山砂巖、下石盒子中部砂巖(柴砂)、下石盒子組底部分界砂巖、下部9煤頂砂巖含水層。
(1)上石盒子組底部奎山砂巖裂隙承壓含水層
厚10.22~41.7m，平均21.63m。有23個(gè)鉆孔漏水，分布廣泛。主井井筒揭露該層時(shí)涌水量達(dá)126m3/h，富水中等。由于該含水層距離9煤較遠(yuǎn)，對(duì)井田內(nèi)煤層開采無(wú)直接充水影響。
(2)下石盒子組中部砂巖(柴砂)裂隙承壓含水層
厚14~49.1m，平均34.00m。有11個(gè)鉆孔漏水，分布在6線以西。主井井筒揭露該層時(shí)涌水量達(dá)104m3/h，富水中等。該含水層對(duì)礦井煤層開采無(wú)直接影響。
(3)下石盒子組底部分界砂巖裂隙承壓水層
厚2.76~26.60m，平均11.06m。有9個(gè)鉆孔漏水，分布在13線以西。據(jù)ZSG-2孔注水試驗(yàn)資q=0.033L/S.m，K=0.43m/d;主井井筒揭露時(shí)最大涌水量70~80m3/h；副井清理斜巷揭露時(shí)最大涌水量69.4m3/h，富水性小。水質(zhì)類型為SO4-Ca.(K+Na)型，礦化度3.14~3.93g/L，該地層距9煤較遠(yuǎn)，對(duì)開采不造成影響。
(4)山西組下部砂巖裂隙承壓含水層
①9煤頂板砂巖含水層
厚2.43~49.17m，平均25.69m，為9煤直接頂板。據(jù)西風(fēng)檢2孔注水試驗(yàn)q=0.00012L/s.m。綜合勘探和生產(chǎn)揭露情況分析，富水性小。水質(zhì)類型為SO4-Ca(K+Na)型，礦化度3.001~3.836g/L。
②9煤底板砂巖含水層
厚0~17.8m，平均7.55m，據(jù)水文3號(hào)孔抽水試驗(yàn)資料q=0.0232L/s.m，K=0.14m/d；水質(zhì)類型為SO4-Ca(K+Na)型，礦化度3.472g/L。綜合勘探生產(chǎn)揭露情況分析富水性小。
山西組下部砂巖裂隙含水層，據(jù)放水試驗(yàn)揭示同層異處連通性差。
3、石炭系太原組灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層
太原組地層為一套海陸交替相沉積，井田厚度158.64m，其中含薄層灰?guī)r14層，總平均厚度34.20m，占21.6％。該地層綜合富水性為小到中等。
4、石炭系本溪組砂泥巖隔水層組
本組地層厚20.90~38.35m，平均28.61m，主要為雜色泥巖、砂泥巖夾灰?guī)r、鋁土泥巖及灰?guī)r組成。據(jù)水補(bǔ)4-1孔抽水試驗(yàn)資料q=0.007L/s.m，K=0.005m/d，水質(zhì)類型為SO4-Ca(K+Na)型，礦化壓4.038g/L；Z25孔流量測(cè)井資料q=0.269L/s.m，K=5.701m/d，5-4孔流量測(cè)進(jìn)資料反映幾乎無(wú)水，說(shuō)明本溪組富水性微弱，局部含水，因而本組與太原組底部十三灰以下泥巖、砂泥巖段(厚11.50~20.07m平均14.43m)一起可視為隔水層組。
5、奧陶系灰?guī)r裂隙巖溶承壓含水層
井田內(nèi)奧陶系地層包括八陡組、閣莊組、馬家組和肖縣組地層。其頂部八陡組厚22.78~30.13m，平均25.49m，由棕灰色隱晶質(zhì)灰?guī)r夾綠色泥巖組成，裂隙不發(fā)育，細(xì)小裂隙被方解石充填，井田內(nèi)9個(gè)孔揭露該層時(shí)均未漏水，5-4孔流量測(cè)井資料反映涌水量為零，說(shuō)明該組灰?guī)r富水性極小，可視為隔水層段。奧陶系灰?guī)r含水層主要指的是閣莊組、馬家溝組灰?guī)r含水層。
(1)閣莊組灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層
本組厚105.5~121.16m，平均113.33m由灰白、灰黃或肉紅色白云巖、灰質(zhì)白云巖夾泥巖、灰?guī)r組成，裂隙較為發(fā)育，見溶洞。據(jù)8707、水補(bǔ)3孔抽水試驗(yàn)資料q=0.489~2.299L/s.m，K=0.321~4.83Lm/d；5-4孔流量測(cè)井資料反映涌水量近于零，水質(zhì)類型為SO4-Ca型，礦化度4.132~4.133g/L，富水性屬中等。
(2)馬家溝組灰?guī)r裂隙巖溶承壓含水層
井田內(nèi)有一個(gè)孔(8707孔)全層揭露該組地層，厚198.53m，上部為隱晶質(zhì)灰?guī)r夾薄白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r，下部為似豹斑狀灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r條帶。巖溶裂隙發(fā)育，巖溶多呈蜂窩狀，局部直徑達(dá)1.30m。據(jù)8707、水8、水23-1孔抽水試驗(yàn)資料，q=1.138~2.981L/s.m，k=0.545~1.70m/d，水質(zhì)類型為SO4-Ca型，礦化度3.112~4.082g/L。屬于中等~豐富含水層。
奧灰含水層在井田南部有14Km2的隱伏露頭區(qū)，水位高，水壓大，含水量豐富，是礦井地下水的總補(bǔ)給水源。
三、礦井涌水量
經(jīng)精查補(bǔ)充勘探資料計(jì)算并參照相鄰礦井實(shí)際涌水量資料，根據(jù)補(bǔ)充地質(zhì)報(bào)告審查意見；本礦井水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，正常涌水量為300m3/h，最大涌水量為400m3/h。
1.3煤層特征
1.3.1可采煤層及其特征
本區(qū)主要含煤地層為石炭二迭系，其中：石炭系太原組(C3t)、二迭系山西組(P11)，總厚度272m，含煤16層，平均累計(jì)厚度9.30m，含煤系數(shù)3.40％。含主要可采煤層1層，為山西組的9煤，平均厚度4.5m，以下為對(duì)9煤的描述：
山西組9煤：全區(qū)穿層點(diǎn)177個(gè)，見煤點(diǎn)163個(gè)，沉缺點(diǎn)6個(gè)，斷缺點(diǎn)3個(gè)，沖刷缺失點(diǎn)5個(gè)，見煤點(diǎn)均可采。見煤點(diǎn)兩極厚度3.75~5.24m，平均4.5m。沉缺點(diǎn)多集中分布在9~12線，深度在-350~-700m之間，缺失時(shí)9煤多為大段砂巖所替代，9煤變薄時(shí)頂板砂巖增厚。20線以西9煤部分沖刷缺失；20線以東至01線全區(qū)煤層厚度較為穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，有5個(gè)見煤點(diǎn)含二層夾矸，24個(gè)見煤點(diǎn)含一層夾矸，厚度0.11~0.39m，夾矸以泥巖為主，次為砂泥巖。煤層變異系r=30％，可采性指數(shù)Km=1m。據(jù)其發(fā)育程度，本煤層應(yīng)屬全區(qū)大部分可采的較穩(wěn)定厚煤層。
1.3.2煤層頂?shù)装迩闆r
9煤直接頂板多為灰~灰白色細(xì)-中粗粒砂巖，約占65％，厚度0.95~46.94m，平均17.12m；其次為深灰色砂質(zhì)泥巖，約占17％，厚度0.90~22.02m平均6.86m；其余為深灰色泥巖。砂巖成份以石英為主，長(zhǎng)石次之，鈣質(zhì)或硅質(zhì)膠結(jié)，致密堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，具微波狀層理，局部伴有滴水，淋水現(xiàn)象。含菱鐵質(zhì)鮞粒條帶及大量的云母及綠色礦物，分選磨園差。當(dāng)為深灰色砂質(zhì)泥巖時(shí)，含砂不均，致密性脆，富含植物化石碎片，此時(shí)，其老頂即為灰-灰白色細(xì)~中粗粒砂巖。
9煤頂板砂巖抗壓強(qiáng)度58.80~151.70MPa，平均104.08MPa，單向抗拉強(qiáng)度2.17~6.23MPa，平均4.96MPa。根據(jù)9煤頂板的巖性特征，參照其它因素綜合分析，9煤頂板類型應(yīng)為Ⅲ類(難冒落的堅(jiān)硬頂板)。
9煤底板多為砂泥巖、細(xì)泥巖及細(xì)砂巖，約占78%。其中砂泥巖厚度0~17.8m，平均7.55m；細(xì)泥巖厚度11.77~39.43m，平均27.23m；細(xì)砂巖厚度25.43~54.76m，平均40.56m。
1.3.3煤質(zhì)與煤的用途
一、煤的物理性質(zhì)
9煤：黑～黑褐色，呈油脂～半暗淡光澤，鱗片狀及厚薄不等的條帶狀結(jié)構(gòu)，條痕呈褐色，普氏硬度為2～3，不規(guī)則斷口，內(nèi)生裂隙發(fā)育，性脆易碎，為光亮～半暗型煤。鏡下鑒定結(jié)果：條帶狀結(jié)構(gòu)明顯，局部能看到有絲炭物質(zhì)所組成的線理結(jié)構(gòu)。有機(jī)組份主要有絲炭物質(zhì)組成，有少量凝膠化物質(zhì)及角質(zhì)分子。
表1-1 可采煤層原煤實(shí)測(cè)及礦采用容重統(tǒng)計(jì)表
煤層
9
備注
測(cè)定值
1.24~1.49
礦采用值
1.37
二、煤層化學(xué)性質(zhì)及工藝性能
1、化學(xué)性質(zhì)
表1-2 可采煤層煤芯煤樣工業(yè)分析成果表
項(xiàng)目
煤層
水份
Mad(%)
灰份
Ad(%)
揮發(fā)份
Vdaf(%)
硫份
St，d(%)
9
原煤
精煤
2、工藝性能
表1-3 可采煤層煤芯煤樣工業(yè)分析成果表
發(fā)熱量
煤層
發(fā)熱量(MJ/kg)
Qb.ad
Qgr.d
Qnet.d
9
原煤
23.48-32.30
29.05(46)
23.72-32.65
29.51(48)
25.32~30.59
28.49(12)
精煤
27.77~32.46
30.68(9)
29.75~32.93
31.68(9)
28.68~31.84
30.52(8)
區(qū)內(nèi)煤質(zhì)較為穩(wěn)定，據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)成果各主要煤質(zhì)指標(biāo)分級(jí)見表1-4。
表1-4 主要煤質(zhì)指標(biāo)分級(jí)一覽表
煤層
精煤揮發(fā)份(Vdaf)
原煤灰份
原煤含硫(Std)
原煤發(fā)熱量(Qgr.d)
粘結(jié)性
煤類
符號(hào)
數(shù)碼
Ad
熔融性
9
37.12
低灰
低-高熔
特低
中高
中等
氣煤
QM
44
從表中可以看出：山西組9煤可作為電力、船舶、鍋爐用煤及其它工業(yè)用煤還可作為良好的煉焦配煤。
1.3.4瓦斯、煤塵和煤的自燃傾向
一、瓦斯
地質(zhì)勘探及補(bǔ)充勘探期間，區(qū)內(nèi)先后共采集了9個(gè)瓦斯樣，9煤瓦斯含量測(cè)定成果見表1-5及表1-6。
表1-5 可采煤層鉆孔瓦斯含量測(cè)定成果統(tǒng)計(jì)表
煤層
CH4
C02
N2
C2H6
C3H8
i-C4h10
備注
9
0.004-0.28
0.124(3)
0.088-0.738
0.346(9)
0.022
0.047
0.001
表1-6 可采煤層鉆孔瓦斯自然成分統(tǒng)計(jì)表
煤層
CH4
C02
N2
C2H6
C3H8
i-C4H10
備注
9
0.26-18.34
9.11(3)
5.65-50.76
19.28(9)
40.51-94.35
77.24(9)
0.01-1.29
0.45(3)
2.53
0.04
9煤CH4平均含量為0.124cm3/g可燃質(zhì)；CO2平均含量為0.346cm3/g可燃質(zhì)。
9煤瓦斯自然成份以N2為主占64.91~77.24％；CO2次之，占19.28~33.62％，CH4含量3.38~9.91％。
根據(jù)礦井瓦斯瓦斯涌出情況資料，結(jié)合鉆孔瓦斯測(cè)定情況，按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，日產(chǎn)一噸煤沼氣涌出量在10m3以下的為低沼氣礦井，故張雙樓煤礦應(yīng)屬于低沼氣礦井
二、煤塵
本區(qū)共采取煤塵爆炸樣7個(gè)，煤塵爆炸性試驗(yàn)成果見表1-7
表1-7 可采煤塵爆炸性試驗(yàn)成果表
煤層
采樣點(diǎn)數(shù)
火焰長(zhǎng)度
抑制煤塵爆炸最低巖粉量(%)
9
7
>400
85~95/89
根據(jù)煤塵爆炸性試驗(yàn)指標(biāo)，9煤抑制煤塵爆炸最低巖粉量在70%以上，煤塵爆炸性指數(shù)在43%左右，屬于煤塵爆炸危險(xiǎn)性煤層。
三、自燃
9煤為氣煤，在本區(qū)取8個(gè)煤層自燃傾向試驗(yàn)樣，其試驗(yàn)結(jié)果見表1-8。
表1-8 煤層自燃傾向試驗(yàn)成果表
煤層
采樣
點(diǎn)數(shù)
燃點(diǎn)
△T(1-3)
煤的自燃傾向系數(shù)
T1
T2
T3
9
8
335~354
345(8)
328~349
337(8)
318~342
325(8)
5~39
20(8)
不易自燃
井田內(nèi)煤層的自燃發(fā)火期一般為3~6個(gè)月，根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院重慶分院2004年9月24日對(duì)張雙樓煤礦山西組9煤所做的自燃傾向等級(jí)鑒定報(bào)告，9煤自煤燃發(fā)火期為140天，山西組9煤為不易自燃煤層，根據(jù)自燃傾向性分類，礦井9煤定為不易自燃煤層。
四、地溫
井田內(nèi)在地面進(jìn)行了10個(gè)地質(zhì)鉆孔的測(cè)溫工作，其中近似穩(wěn)態(tài)測(cè)溫孔2個(gè)，其它均為簡(jiǎn)易測(cè)溫孔。根據(jù)有關(guān)資料，本區(qū)恒溫帶深度30m，溫度為16.6°C。
地面鉆孔測(cè)得本區(qū)地溫梯度在2.25-2.81℃/100m，平均2.52℃/100m，屬地溫正常區(qū)。-570~-820m原始巖溫在31~37℃，為一級(jí)高溫區(qū)。-820m以下原始巖溫大于37℃為二級(jí)高溫區(qū)。
通過(guò)對(duì)鉆孔測(cè)溫資料的整理分析，各鉆孔地溫曲線均為簡(jiǎn)單增溫型曲線，且基本呈線性關(guān)系，見圖1-3。
圖1-3 張雙樓煤礦地溫分布曲線圖
40
2 井田境界與儲(chǔ)量
2.1井田境界
井田地理座標(biāo)為：東經(jīng)116°45′18″～116°52′27″，北緯34°46′56″～34°49′05″。
井田范圍：井田水平標(biāo)高為-200m～-1200m，走向長(zhǎng)8.47~10.79km，平均10.18km，傾斜寬平均為2.9km，水平面積約29.52km2，煤層傾角16~24°，平均22°。地質(zhì)構(gòu)造屬于中等(即Ⅱ類)。
2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量
井田內(nèi)含可采煤層1層，為山西組9煤，本設(shè)計(jì)開采9煤。
2.2.1礦井地質(zhì)資源量
9煤的水平面積為29.52km2，煤厚平均4.5m，煤層傾角平均22°，密度平均1.37t/m3。則9煤的地質(zhì)資源量為：
2.2.2礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量
根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推斷的。
根據(jù)煤層厚度和煤質(zhì)，在探明的和控制的資源量中，70%的是經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，30%的是邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，則礦井工業(yè)資源/含量由下式計(jì)算：
(2－1)
式中：—— 礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量；
—— 探明的資源量中的經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量；
—— 控制的資源量中的經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量；
—— 探明的資源量中的邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量；
—— 控制的資源量中的邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量；
—— 推斷的資源量；
k ——可信度系數(shù)，取0.7 ~ 0.9，井田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層賦存穩(wěn)定k值取0.9；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定k值取0.7，本井田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度綜合評(píng)定為Ⅱ類，因此k值取0.8。
2.3礦井可采儲(chǔ)量
一、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。
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30m，井田境界煤柱寬度為20m。
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)見表2-1。
表2-1 工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)
井 型(Mt/a)
占地面積指標(biāo)(公頃/0.1Mt)
2.4及以上
1.0
1.2~1.8
1.2
0.45~0.9
1.5
0.09~0.3
1.8
二、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)20m寬，則井田邊界保護(hù)煤柱損失量約為3.74Mt。
2、斷層保護(hù)煤柱：斷層煤柱留設(shè)50m寬。本井田內(nèi)F1斷層沿著走向貫穿整個(gè)井田，落差為40~120m，傾角為45~60度，經(jīng)計(jì)算斷層煤柱約為6.14Mt。
3、大巷保護(hù)煤柱：大巷一側(cè)各留煤柱30m，則大巷保護(hù)煤柱損失量約為8.0Mt。
4、井筒保護(hù)煤柱：主、副井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在井田外，筒保護(hù)煤柱為0。
5、工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱：
工業(yè)場(chǎng)地面積由表2-1確定，本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180萬(wàn)噸/年，所以工業(yè)廣場(chǎng)的面積取21.6公頃，為480m×450m的長(zhǎng)方形。煤層平均傾角為22°，工業(yè)廣場(chǎng)的中心處在井田走向的中央，傾向中央偏上部，其中心處煤層埋藏深度為638m，該處表土層厚度約為250m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。工業(yè)廣場(chǎng)按Ⅱ級(jí)保護(hù)留圍護(hù)帶，寬度為15m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角見表2-2。工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱如圖2-1所示。
表2-2 巖層移動(dòng)角
廣場(chǎng)中心深度/m
煤層
傾角
煤層厚度/m
松散層厚度
/m
φ
δ
γ
β
638
22°
4.50
250
50°
74°
69°
69°
圖2-1 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱
由圖可得出保護(hù)煤柱的尺寸，則工業(yè)場(chǎng)地壓煤面積為：
S=1350215/cos22°=1456156(m2)
工業(yè)廣場(chǎng)的煤柱量為：
Z工=S×M× (2-2)
式中：Z工——工業(yè)廣場(chǎng)煤柱量，Mt；
S ——工業(yè)廣場(chǎng)壓煤面積，m2；
M ——煤層厚度，4.50m；
——煤的容重，1.37t/m3。
則：Z工=1456156×4.50×1.37=8.98(Mt)
綜合以上內(nèi)容，保護(hù)煤柱損失量見表2-3
表2-3 保護(hù)煤柱損失量
序號(hào)
煤柱類型
儲(chǔ)量 /Mt
1
井田邊界保護(hù)煤柱
3.74
2
斷層保護(hù)煤柱
6.14
3
工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱
8.98
4
井筒及大巷保護(hù)煤柱
8.00
礦井設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量按式(2-3)計(jì)算：
(2-3)
式中： Zs——礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量；
P1——斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱損失量之和。
則：Zs=Zg—P1= 192.36－3.74－6.14＝182.48(Mt)
礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為：
(2-5)
式中： Zk——礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量；
P2——工業(yè)廣場(chǎng)和主要井巷煤柱損失量之和；
C——采區(qū)采出率，厚煤層不小于75%；中厚煤層不小于80%；薄煤層不小于85%。
此處取0.75。
則：
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
根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，確定礦井設(shè)計(jì)年工作日為330d，工作制度采用“三八制”，每天三班作業(yè)，二班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作8h。礦井每晝夜凈提升時(shí)間為16h。
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(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)模可依據(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；
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(lái)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(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
張雙樓礦井田儲(chǔ)量豐富，煤層賦存較穩(wěn)定，地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單－較簡(jiǎn)單，煤層厚度變化不大，煤層傾角變化不大，平均22°，煤質(zhì)較好，交通運(yùn)輸便利，市場(chǎng)需求量大，宜建大型礦井。
確定張雙樓礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.8Mt/a。
3.2.3礦井服務(wù)年限
礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力在1.2~2.4Mt/a范圍之內(nèi)，礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限應(yīng)大于50a，煤層傾角小于25°第一開采水平服務(wù)年限應(yīng)不小于25a。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——礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，Mt；
A——礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，Mt/a；
K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。
則礦井服務(wù)年限為：
T=124.13/(1.8×1.3)
=53.0(a)
大于50a符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。
第一水平可采儲(chǔ)量為61.12Mt，所以第一水平服務(wù)年限T1為：
T1=61.12/(1.8×1.3)=26.1(a)
大于25a符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。
4 井田開拓
4.1井田開拓的基本問(wèn)題
4.1.1工業(yè)廣場(chǎng)及井筒的位置，形狀及面積確定
一、工業(yè)場(chǎng)地的選擇主要考慮以下因素：
1、盡量位于儲(chǔ)量中心，使井下有合理的布局避免單翼開采，節(jié)省運(yùn)輸及通風(fēng)費(fèi)用；
2、占地盡量要少，減少壓煤，且交通方便；
3、工業(yè)場(chǎng)地的標(biāo)高要高于礦區(qū)歷年最高洪水位；
4、主副井筒布置在地質(zhì)條件較好的區(qū)域，確保井筒及井底車場(chǎng)的圍巖穩(wěn)定。
5、綜合考慮礦井的前期及后期生產(chǎn)，在保證總體工程量小的前提條件下，盡量減少初期投資。
二、根據(jù)以上原則，結(jié)合本礦實(shí)際情況，工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田走向中部，傾斜中上部。此處地質(zhì)資料詳細(xì)，位于儲(chǔ)量中心，整個(gè)礦井的運(yùn)輸費(fèi)用最省，沒有村莊干預(yù)；工業(yè)廣場(chǎng)煤柱與F1斷層的煤柱重合，減少了煤柱損失；另外此處地面標(biāo)高高于歷年的最高洪水位；-575、-950水平車場(chǎng)及井筒均避免通過(guò)斷層F1，圍巖穩(wěn)定。因此此處是最佳位置。
三、根據(jù)《煤炭設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，本礦井工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為21.6公頃，長(zhǎng)、寬分別為480m、450m。
4.1.2井筒形式，數(shù)目，位置及坐標(biāo)確定
1、井筒數(shù)目