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摘 要
一般部分針對淮南朱集礦井進行了井型為0.9 Mt/a的新井設計。朱集礦井位于安徽省淮南市境內(nèi)，井田走向長約7.0 km，傾向長約3.0 km，面積約21 km2。主采煤層為13-1#煤層，平均傾角2~5°，平均厚度4 m。井田工業(yè)儲量為113.12 Mt，可采儲量53.09 Mt，礦井服務年限為42.1 a。礦井正常涌水量為342 m3/h，最大涌水量為462 m3/h；礦井相對瓦斯涌出量為10.3 m3/t，屬高瓦斯礦井。
根據(jù)井田地質條件，設計采用雙立井單水平開拓方式，井田采用全帶區(qū)式布置方式，共劃分為八個帶區(qū)，兩個盤區(qū)，軌道大巷、膠帶機大巷和回風大巷皆為巖石大巷，布置在13-1#煤層底板巖層中?？紤]到本礦井為高瓦斯礦井，礦井通風方式采用兩翼對角式通風，并在開采前預掘底板瓦斯抽排巷進行瓦斯提前卸壓抽放。
針對東一帶區(qū)采用了帶區(qū)準備方式，共劃分7個分帶工作面，并進行了運煤、通風、運料、排矸、供電系統(tǒng)設計。
針對13101工作面進行了采煤工藝設計。該工作面煤層平均厚度為4.0 m，平均傾角3°，直接頂為泥巖，老頂為細砂巖。工作面采用長壁綜采一次采全高采煤法。采用雙滾筒采煤機割煤，往返一次割兩刀。采用“三八制”工作制度，兩班半生產(chǎn)，半班檢修，截深0.8 m，每天5個循環(huán)，循環(huán)進尺4.0 m，月推進度120 m。
大巷采用膠帶輸送機運煤，輔助運輸采用蓄電池式電機車牽引固定箱式礦車。主井采用兩套帶平衡錘的16 t箕斗提煤，副井采用一對1.5 t礦車雙層四車窄罐籠和一個帶平衡錘的1.5 t礦車雙層四車寬罐籠運料和升降人員。
專題部分題目為《國內(nèi)外無軌膠輪車的運用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》，結合在神東礦區(qū)、濟三礦的運用，介紹了無軌膠輪車的性能特點，運用現(xiàn)狀，主要車型，以及國產(chǎn)化進程，最后展望無軌膠輪車的發(fā)展趨勢。
翻譯部分題目為《A new coal pillars design method in order to enhance safety of the retreat mining in room and pillars mines》，主要介紹了一種在利用房柱式開采時，可以提高煤柱安全性的煤柱設計方法。
關鍵詞：朱集煤礦；雙立井；帶區(qū)布置；兩翼對角式；綜采；沿空留巷；無軌膠輪車
ABSTRACT
The general design is about a 0.9 Mt/a new underground mine design of Zhuji coal mine. Zhuji coal mine is located in Huainan, Anhui province. It’s about 7.0 km on the strike and 3.2 km on the dip, with the 21.0 km2 total horizontal area. The minable coal seam is 13-1# with an average thickness of 4.0 m and an average dip of 3°. The proved reserves of this coal mine are 113.12 Mt and the minable reserves are 53.09 Mt, with a mine life of 42.1 a. The normal mine inflow is 342 m3/h and the maximum mine inflow is 462 m3/h. The mine gas emission rate is 10.3 m3/t,which can be recognized as high gas mine.
Based on the geological condition of the mine, this design uses a duel-vertical shaft single-level development method, and full strip preparation ,which divided into eight bands and two districts, and track roadway, belt conveyor roadway and return airway are all rock roadways, arranged in the floor rock of 13-1# coal seam. Taking into account of the high gas emission, mine ventilation method use two diagonal wings ventilation, and excaves bottom gas drainage roadway before mining to relief gas pressure in advance.The design applies strip preparation against the first band of East One which divided into 5 stirps totally, and conducted coal conveyance, ventilation, gangue conveyance and electricity designing. The design conducted coal mining technology design against the 13101 face. The coal seam average thickness of this working face is 4.0 m and the average dip is 3°, the immediate roof is mud stone and the main roof is sand stone. The working face applies fully mechanized longwall full-height coal caving method, and uses double drum shearer cutting coal which cuts twice each working cycle. "Three-Eight" working system has been used in this design and the depth-web is 0.8 m with five working cycles per day, and the advance of a working cycle is 4.0 m and the advance is 120 m per month.
Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, and battery locomotive to be assistant transport. The main shaft uses double 16 t skips to lift coal with a balance hammer and the auxiliary shaft uses a twins narrow1.5 t four-car double-deck cage and a wide 1.5 t four-car double-deck cage to lift material and personnel transportation.
The project section on "the use of the trackless rubber_tyred car at home and abroad present situation and developing trend", In combination with the application in ShenDong mining area, JiSan Mine, this paper introduces the performance characteristics of trackless rubber_tyred car, using situation, main models, and the localization process and the future development trend of trackless rubber_tyred car.
The title of the translated academic paper is " A new coal pillars design method in order to enhance safety of the retreat mining in room and pillars mines ". Mainly introduces a new type of room and pillar mining, can improve the safety of coal pillar coal pillar design method.
Keywords:Zhuji coal mine; double vertical shaft; band mode; two diagonal wings ventilation; comprehensive mechanized mining; gob-side entry retaining; trackless rubber_tyred car
目 錄
一般部分
1 礦井概況與地質特征 1
1.1 井田概況 1
1.1.1 位置與交通 1
1.1.2 地形地貌及水系 1
1.1.3 氣候與氣象 1
1.1.4 地震烈度 1
1.1.5 礦區(qū)經(jīng)濟概況 2
1.1.6 水源及電源 2
1.2 井田地質特征 3
1.2.1 地層 3
1.2.2 構造 4
1.2.3 水文地質特征 4
1.3 煤層特征 6
1.3.1 煤層特征 6
1.3.2 煤質 7
1.3.2 煤層開采技術條件 7
2 井田境界和儲量 10
2.1 井田境界 10
2.1.1 井田范圍 10
2.1.2 開采界限 10
2.1.3 井田尺寸 10
2.2 井田地質勘探 10
2.3 礦井地質儲量 11
2.3.1 儲量計算基礎 11
2.3.2 礦井地質儲量計算 11
2.4 礦井工業(yè)儲量 13
2.5 礦井可采儲量 13
2.5.1 礦井設計資源/儲量 13
2.5.2 礦井設計可采儲量 14
3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 18
3.1 礦井工作制度 18
3.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 18
3.2.1 確定依據(jù) 18
3.2.2 礦井設計生產(chǎn)能力 18
3.2.3 井型校核 19
4 井田開拓 21
4.1 井田開拓的基本問題 21
4.1.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置 21
4.1.2 階段劃分和開采水平的確定 23
4.1.3 主要開拓巷道 23
4.1.4 方案比較 23
4.2 礦井基本巷道 35
4.2.1 井筒 35
4.2.2 井底車場及硐室 39
4.2.3 大巷 41
4.2.4 巷道支護 45
5 準備方式—帶區(qū)巷道布置 46
5.1 煤層地質特征 46
5.1.1 帶區(qū)位置 46
5.1.2 帶區(qū)煤層特征 46
5.1.3 煤層頂?shù)装鍘r石構造情況 46
5.1.4 水文地質 46
5.1.5 地質構造 46
5.1.6 地表情況 46
5.2 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 47
5.2.1 帶區(qū)準備方式的確定 47
5.2.2 帶區(qū)巷道布置 47
5.2.3 帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 47
5.2.4 帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 50
6 采煤方法 53
6.1 帶區(qū)煤層特征及地質條件 53
6.2 采煤工藝方式 53
6.2.1 確定采煤工藝方式 53
6.2.2 回采工作面參數(shù) 54
6.2.3 綜采工作面的設備選型及配套 54
6.2.4 各工藝過程注意事項 59
6.2.5 工作面端頭支護和超前支護 61
6.2.6 循環(huán)圖表、勞動組織、主要技術經(jīng)濟指標 62
7 井下運輸 66
7.1 概述 66
7.1.1 井下運輸設計的原始條件和數(shù)據(jù) 66
7.1.2 運輸距離和貨載量 66
7.1.3 礦井運輸系統(tǒng) 67
7.2 帶區(qū)運輸設備選擇 68
7.2.1 設備選型原則 68
7.2.2 帶區(qū)設備的選型 68
7.2.3 帶區(qū)運輸能力驗算 70
7.3 大巷運輸設備選擇 71
8 礦井提升 73
8.1 概述 73
8.2 主副井提升 73
8.2.1 主井提升 73
8.2.2 副井提升 76
9 礦井通風及安全 78
9.1 礦井通風系統(tǒng)的選擇 78
9.1.1 礦井概況 78
9.1.2 礦井通風系統(tǒng)的基本要求 78
9.1.3 礦井通風系統(tǒng)的確定 78
9.1.4 帶區(qū)通風系統(tǒng)的確定 79
9.2 礦井風量計算 81
9.2.1 通風容易時期和通風困難時期采煤方案的確定 81
9.2.2 各用風地點的用風量和礦井總用風量 84
9.2.3 風量分配及風速驗算 88
9.2.4 通風構筑物 89
9.3 礦井通風阻力計算 89
9.3.1 計算原則 89
9.3.2 礦井最大阻力路線 90
9.3.3 礦井通風阻力計算 90
9.4 選擇礦井通風設備 93
9.4.1 選擇主要通風機的基本原則 93
9.4.2 通風機風壓的確定 93
9.4.3 主要通風機工況點 95
9.4.4 主要通風機的選擇及風機性能曲線 96
9.4.5 電動機選型 97
9.5 安全災害的預防措施 98
9.5.1 預防瓦斯和煤塵爆炸的措施 98
9.5.2 預防井下火災的措施 99
9.5.3 防水措施 99
10 礦井基本技術經(jīng)濟指標 100
參考文獻 102
專題部分
國內(nèi)外無軌膠輪車的運用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 105
1 礦井輔助運輸 105
1.1 礦井輔助運輸 105
2.2 礦井輔助運輸?shù)默F(xiàn)狀 105
2 無軌膠輪車概述 106
2.1 性能特點 107
2.2 無軌膠輪機車的分類 107
2.3 適用條件 107
2.3 無軌膠輪車代表車型 108
2.3.1 國產(chǎn)型號 108
2.3.2 引進型號 111
4 無軌膠輪車與其他輔助運輸設備的比較 114
4.1 無軌運輸與軌道運輸?shù)谋容^ 114
4.2 無軌膠輪車，與其他無軌運輸設備的比較 114
5 無軌膠輪車的運用現(xiàn)狀 115
5.1 國內(nèi)無軌膠輪車的運用 115
5.1.1 神東公司的運用情況 115
5.1.2 濟三礦的運用情況 116
5.1.3 寺河礦的運用情況 118
5.1.4 影響原因 118
5.2 國外無軌膠輪車的運用 119
5.3 非煤礦山無軌膠輪車的運用 119
6 無軌膠輪車的缺陷 119
6.1 無軌防爆膠輪車故障率高 119
6.2 車輛購置費用和運行費用高 119
6.3 無軌防爆膠輪車設計制造缺陷 120
6.4 油耗大 120
6.5 其他問題 120
7 無軌膠輪車的發(fā)展趨勢 120
7.1 國產(chǎn)化進程 120
7.2 國產(chǎn)無軌膠輪車的優(yōu)勢與不足 122
7.3 國內(nèi)外無軌膠輪車的發(fā)展趨勢 123
參考文獻： 126
翻譯部分
英文原文 127
中文譯文 141
致 謝 153
一 般 部 分
第128頁
1 礦井概況與地質特征
1.1 井田概況
1.1.1 位置與交通
朱集煤礦屬朱集井田27勘探線以東部分，位于安徽省淮南市潘集區(qū)與懷遠縣交界處的武前莊與騎龍莊一帶，行政區(qū)劃隸屬淮南市潘集區(qū)和懷遠縣，井田東南距淮南市洞山約38 km，地理坐標:東經(jīng)116°45′00″～116°53′45″，北緯32°50′15″～32°54′30″。井田走向長約7 km，傾向寬約3 km，面積21 km2。
本井田內(nèi)陸路交通較為便利。南鄰潘集礦區(qū)，有淮阜鐵路穿過，西至阜陽與京九線連接；公路經(jīng)潘集鎮(zhèn)，可達蚌埠、阜陽、徐州、合肥等地；北部有茨懷新河可以通航，可連接淮河航運，如圖1-1所示。
1.1.2 地形地貌及水系
本井田地處淮河沖積平原，地形平坦，地面標高一般在+22.4～+23.4 m，東北部有明龍山低矮山丘，最高點標高＋126 m，總體趨勢為北東高、南西低。
淮河為鄰近本礦井的主要河流，歷史最高洪水位標高為+25.63 m（1954年7月29日），兩岸地勢低洼，雨季淮河水位上漲易成內(nèi)澇；北部茨懷新河為人工開挖水利工程，寬約200 m，向東連接淮河。井田內(nèi)尚有部分人工溝渠，屬農(nóng)灌季節(jié)性水渠。
1.1.3 氣候與氣象
本井田所在地屬季風暖溫帶半濕潤氣候，四季分明，冬冷夏熱。該地區(qū)年均氣溫15.1℃，兩極氣溫分別為41.4℃和-21.7℃；一般春季多東南風，夏季多東南及東風，秋季多東風及東北風，冬季多東北風及西北風，平均風速3.3m/s，最大風速22m/s；年均降雨量893.74 mm，最大達1723.5 mm，降雨一般集中在6、7、8三個月；雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬，最大降雪厚度16 cm；土壤的最大凍結深度為30 cm。
1.1.4 地震烈度
根據(jù)已掌握的地震歷史資料，淮南市屬于許昌～淮南地震帶，從地震活動性、斷裂構造、地形變化及第四紀地質、地貌等方面的情況來看，許昌～淮南地震帶在新構造時期，活動是比較明顯的。
國家地震局1979年10月，在淮南地區(qū)進行地應力普查，在7 km的深度截面地應力相對大小等值線圖和斷裂構造分析，明顯地存在北西西向的地應力高值區(qū)，存在一條東西向、一條北東向的深大斷層。
根據(jù)中華人民共和國國家標準GB50011-2001《建筑抗震設計規(guī)范》的附錄A，本地區(qū)建筑工程抗震設計時所采用的抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10 g。
1.1.5 礦區(qū)經(jīng)濟概況
井田所在地淮南市潘集區(qū)總面積600平方公里，轄五鎮(zhèn)五鄉(xiāng)一個街道辦事處，人口43萬，其中農(nóng)業(yè)人口35萬。氣候溫和，四季宜人，物阜民豐，人杰地靈。潘集區(qū)致力于工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、城鎮(zhèn)化建設，取得了顯著成績。
潘集區(qū)煤電資源十分豐富。已探明煤炭總儲量37億噸，建有潘一礦、潘東、潘三3座現(xiàn)代化特大型煤礦。年設計總產(chǎn)1000萬噸。區(qū)內(nèi)有平圩發(fā)電有限公司，裝機容量達120萬千瓦。2004年正在開工建設的潘北煤礦，年生產(chǎn)能力400萬噸；田集電廠4×60萬kW和平圩第二電廠2×60萬kW超臨界燃煤機組也已開工建設；裝機容量4×60萬kW的潘集電廠建設工程前期準備工作正在進行。預計到2010年，區(qū)境內(nèi)煤炭年產(chǎn)量達2300萬噸，發(fā)電裝機容量達720萬kW，將成為華東地區(qū)一個重要的能源基地。
圖1-1-1 朱集礦交通位置圖
1.1.6 水源及電源
本礦井供水水源分為兩部分，即地下水和處理后的礦井水。由于礦井所在地區(qū)地表水系不發(fā)達，且受季節(jié)性影響較大，因此設計選擇地下水作為本礦井供水水源。為充分利用和開發(fā)水資源，對井下排水經(jīng)過凈化處理達標后，作為工業(yè)場地生產(chǎn)用水水源。
本礦井位于淮南市潘集區(qū)，鄰近有淮南、洛河、平圩發(fā)電廠，蘆集、丁集和古溝220 kV區(qū)域變電所。本礦井兩回路110 kV電源一回路取自于丁集220 kV區(qū)域變電所，導線采用LGJ-185，長度約為22.6 km，另一回路取自新建的古溝220 kV區(qū)域變電所，導線采用LGJ-185，長度約為26 km。
1.2 井田地質特征
1.2.1 地層
本井田為全隱蔽含煤區(qū)，鉆探所及地層由老到新依次有奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、第三系和第四系。
（1）奧陶系中下統(tǒng)（O1+2）
為石炭、二疊系含煤地層的基底，區(qū)內(nèi)無鉆孔穿過，南鄰潘四井田十西線水四5孔穿過厚度96.78 m。巖性主要為灰色、致密、厚層狀、硅質灰?guī)r及白云質灰?guī)r、質純、堅硬、性脆為其特征。頂部為白云巖；下部為灰?guī)r、泥質灰?guī)r。
（2）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）
假整合于奧陶系之上，區(qū)內(nèi)僅有23-1孔揭露到五灰。南鄰潘四井田水四11、九10兩孔揭示該組厚度分別為114.24 m和112.05 m。
底部為4～6 m厚的鋁質泥巖，為淺灰色微帶青灰色，具紫紅及銹黃色花斑，局部具鮞狀結構。鮞粒分布不均，其余巖層由灰色、深灰色灰?guī)r、粘土巖、砂質粘土巖和中細砂巖組成。局部有巖漿巖侵入，灰?guī)r10～13層，總厚49.5m。其中12灰分布穩(wěn)定且較厚，一般9.51～19.34 m。含不可采薄煤層7～9層。為本區(qū)含煤地層之一。其巖相以淺海相沉積為主，亦具過渡相及泥炭沼澤相。
（3）二疊系（P）
二疊系平均總厚964.44 m，底部以灰?guī)r與太原組分界，二疊系整合于太原組之上。分為下統(tǒng)山西組、下石盒子組，上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組，其中山西組、上、下石盒子組為含煤地層，石千峰組為非含煤地層，不是本次研究對象。山西組和上、下石盒子組為主要勘探對象，揭露厚度649.95～799.1 m，平均厚730.83 m，含煤28層，總厚28.58 m，含煤系數(shù)為3.91%，自下而上劃分為七個含煤段。山西組和下石盒子組各為一個含煤段，上石盒子組有五個含煤段。其中下部四個含煤段為礦井主要開采對象。
（4）三疊系（T）
是一套棕紅色碎屑巖，由棕紅、紫紅色、灰白色砂巖、粉砂巖、泥巖組成，砂巖成份以石英、長石為主，見暗色礦物、白云母片及小礫石，鈣質膠結，水平層理。厚度不詳，5-1孔揭露厚度87.54 m。與下伏石千峰組呈整合接觸。
（5）下第三系（E）
揭露厚度0～548.78 m，主要分布在北部邊界F201斷層附近，由一套棕紅色為主的雜色砂、礫巖、砂質泥巖、泥巖組成，礫石成分以石英礫巖、石英砂巖、灰?guī)r為主，礫徑3～60 mm,多呈次棱角狀～次圓狀，膠結物為泥質和粉砂質，固結程度較好。礫巖一般層厚幾米到二十幾米，最大厚度可達70 m。與下伏地層呈不整合接觸。
（6）上第三系（N）
a.上第三系中新統(tǒng)下段（N 1 1）
厚0～37.20 m，平均10.28 m，由棕紅色、褐黃色砂礫、粘土礫石和礫石組成，局部夾有薄層粘土，屬殘坡積相沉積，與下伏地層呈不整合接觸。
b.上第三系中新統(tǒng)上段（N 2 1）
厚0～113.90 m，平均厚74.94 m，以灰綠色粘土和砂質粘土為主，間夾粉、細砂1～3層，局部砂層較厚，但其砂層含泥質較高。屬河湖相沉積全區(qū)分布穩(wěn)定，只在北部井田邊界4個鉆孔缺蝕。
c.上第三系上新統(tǒng)（N2）
厚54.00～186.24 m，平均厚110.50 m，由灰綠、土黃色及灰白色中砂、細砂、粉砂及粘土質砂組成，夾砂質粘土或粘土3～5層，局部粘土層較厚。屬河湖相沉積全區(qū)分布穩(wěn)定。
（7）第四系（Q）
厚87.40～108.94 m，平均100.20 m，以灰黃色、土黃色中砂、細、粉砂、砂質粘土為主，次為粘土間夾粘土質砂，富含砂礓和鐵猛結核與蚌殼碎片，屬河流相及河漫灘相沉積。
1.2.2 構造
本井田位于淮南煤田東北部，淮南復向斜的次級褶皺朱集～唐集背斜及尚塘～耿村集向斜的東段，總體構造形態(tài)為一連續(xù)的背、向斜，北部為朱集～唐集背斜，南翼與潘集背斜北翼構成寬緩向斜，背、向斜軸向為北西西向，沿軸向有所起伏，其中發(fā)育有部分次級褶曲。
按其構造特點來劃分，本井田可分為三大塊段：七線以東為一走向為北東，傾向北西的單斜構造，地層傾角一般在5°左右；七～二十一線為一寬緩背斜，系朱集～唐集背斜延伸部分，背斜軸部與兩翼高差一般為30～50 m，地層傾角一般2°～7°；二十一線以西由北部隆起和南部凹陷兩部分組成，其中北部隆起為軸向北西的背斜構造，地層傾角一般在20°～30°，局部達40°，南部凹陷為尚塘～耿村集向斜，向斜北翼地層較緩，地層傾角一般在3°～5°，南翼地層較陡，地層傾角一般在25°～30°，局部達50°。
全井田共發(fā)現(xiàn)30條斷層，其中17條為正斷層，13條逆斷層。按斷層落差分：最大落差大于等于100 m的6條，小于100 m而大于等于50 m的1條，小于50 m大于等于30 m的11條，小于30 m的斷層12條。斷層的延展方向以北西西和北西向為主，次為北東向。
本井田構造復雜程度屬簡單類型。
1.2.3 水文地質特征
（1）主要水文地質條件
①新生界松散層含、隔水層（組）
本井田新生界松散層厚度兩極值為150.40～394.30 m，平均厚為295.92 m，其厚度變化規(guī)律是由北向南、由東向西逐漸增厚。按照沉積物的組合特征及其含、隔水情況，可將其自上而下大致分為一含、一隔、二含、二隔、三含、三隔和四含計4個含水層（組）和3個隔水層（組）。本井田三隔厚度大，一般0～74.85 m，平均44.18 m，分布范圍較穩(wěn)定（除北部5-1、9-4、11-5及23-1四個孔沉積缺失外），由灰綠色厚層粘土及砂質粘土和多層細砂組成，粘土致密，可塑性強，是井田內(nèi)的重要隔水層（組），隔水性能較好；其下部第四含水層（組）厚度為0～25.40 m，平均7.49 m，該含水層（組）由細砂、砂礫層及粘土礫石組成，砂層間有薄層粘土、砂質粘土分布，且直接覆蓋于基巖含水層之上。
②基巖含水層（段）
a.下第三系砂礫巖含水層（段）
該含水層主要分布在井田的北部邊界，鉆孔揭露厚度為216.25～548.78 m，巖性主要為紫紅色礫巖和各粒級砂巖及砂質泥巖，據(jù)簡易水文觀測資料表明，該含水層富水性弱，對礦坑充水無直接影響。
b.二疊紀煤系地層含、隔水層（段）
本井田煤系砂巖含水層巖性以中、細砂巖為主，局部為粗砂巖和石英砂巖，分布于煤層、粉砂巖和泥巖之間，巖性厚度變化較大，裂隙不發(fā)育，且具不均一性，各砂巖含水層之間均有泥巖、砂質泥巖、粉砂巖和煤層等隔水巖石分布，以儲存量為主，據(jù)井田內(nèi)鉆孔抽水資料表明，各砂巖含水層富水性弱，正常情況下，煤系砂巖含水層之間無密切的水力聯(lián)系。
c.太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含隔水層（段）
本井田石炭系太原組灰?guī)r埋藏較深，鉆孔未揭露全層厚度，據(jù)區(qū)域資料表明，地層總厚110～130 m左右，含灰?guī)r13層，其中第3、4、12等三層灰?guī)r厚度大，分布穩(wěn)定，巖溶裂隙較發(fā)育外，其余均為薄層灰?guī)r。本井田太原組一灰上距3煤層底板平均間距32.30 m，天然狀態(tài)下無水力聯(lián)系，但因太灰的水壓較高，已超過3煤層下隔水層（組）巖石的抗壓強度，若直接開采3煤層，水力平衡即遭破壞，勢必造成其煤層底板突水事故的發(fā)生。因此，在開采3煤層之前，必須采取疏水降壓等措施，謹防災害發(fā)生。
③斷層帶
本井田斷層較發(fā)育，共查出斷層30條，其中正斷層17條，逆斷層13條，鉆孔穿過斷點3個。斷層破碎帶主要以泥巖、粉砂巖為主，含砂巖碎塊，鉆探揭露斷層時，大多數(shù)斷層無漏水現(xiàn)象，結合區(qū)域和鄰近生產(chǎn)礦井，斷層一般是富水性弱，導水性差。但應謹防受采動影響而活化的斷層可能成為礦井突水的重要途徑。
綜上所述，本井田新生界下部含水層（組）、二疊紀煤系砂巖裂隙含水層（段）和太灰?guī)r溶裂隙含水層（組）對井下開采影響較大。但是，只要在可采煤層的淺部留設適當高度的防水煤柱，正常情況下新生界下部四含對井下開采威脅較小，但僅在二十三線以東北部四含對17～13煤層開采有充水威脅，其它塊段四含對各煤層開采無影響。。這樣，二疊紀煤系砂巖裂隙水和太灰?guī)r溶裂隙含水層（組）便成為礦井開采的主要充水因素。故本井田在開采4～17煤層（組）時，以裂隙充水為主，水文地質條件簡單。
（2）礦井涌水量預計
根據(jù)《安徽省淮南煤田朱集東井田煤炭勘探報告》，本井田一水平（-970 m）開采13-1～11-2煤層時，采用比擬法，與潘一礦進行比擬，預計礦井涌水量，計算公式：
（1-1）
式中：
、——礦井涌水量，其中為潘一礦涌水量，正常涌水量為186.32 m3/h，最大涌水量為270.51 m3/h；
、——預算采用面積，其中朱集井田采用面積為10 km2，潘一礦采用面積為9.3 km2；
S、——水位降深，其中朱集井田水位降深為975.95 m，潘一礦水位降深為550 m；
經(jīng)計算，朱集礦井的正常涌水量為267 m3/h，最大涌水量為387 m3/h?？紤]井筒淋水、井下灑水、防火灌漿等因素，因此礦井的正常涌水量取342 m3/h，最大涌水量取462 m3/h。太灰?guī)r溶裂隙含水層的突水量為1152 m3/h。
1.3 煤層特征
1.3.1 煤層特征
本井田含煤地層為石炭系和二疊系，其中二疊系的山西組與上、下石盒子組為主要含煤層段。
井田內(nèi)二疊系含煤層段揭露厚度649.95～799.10 m，平均730.83 m，共含煤28層，煤層總厚28.58 m，含煤系數(shù)為3.91%，自下而上依次可分為7個含煤段?？刹擅簩庸灿?3層，分別為17-1、16-2、13-1、11-2、11-1、8、7-2、6、5-2、5-1、4-2、4-1和3煤層，平均總厚為21.58 m。其中13-1、11-2、8、5-1和4-1煤層為主要可采煤層，平均總厚12.80 m，約占可采煤層總厚的59.3%；17-1、16-2、11-1、7-2、6、5-2、4-2和3煤層為次要可采煤層，平均總厚8.78 m?，F(xiàn)對主采煤層分述如下：
（1）13-1煤層：含煤面積37.04 km2，可采面積36.57 km2，僅11-5孔因巖漿侵蝕不可采，賦存標高在-350～-960 m之間，煤層厚度0.77～6.43 m，平均4.00 m，屬結構簡單、全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層；其中七線～二十一線賦存標高在-810～-920 m之間，大部分賦存于-850～-870 m之間；
（2）11-2煤層：含煤面積37.16 km2，可采面積33.3 km2，賦存標高在-350～-1000之間，煤層厚度0～2.02 m，平均1.32 m，屬結構簡單、大部可采的較穩(wěn)定煤層；其中七線～二十一線賦存標高在-870～-980 m之間，大部分賦存于-920～-940 m之間；
（3）8煤層：含煤面積37.68 km2，可采面積34.74 km2，有1處不可采區(qū)，2處巖漿侵蝕區(qū)，賦存標高在-500～-1100 m之間，煤層厚度0～5.77 m，平均2.99 m，屬結構簡單、大部可采的較穩(wěn)定煤層；其中七線～二十一線賦存標高在-960～-1070 m之間，大部分賦存于-990～-1030 m之間；
（4）5-1煤層：含煤面積37.97 km2，可采面積27.22 km2，有4處不可采區(qū)，2處巖漿侵蝕區(qū)，賦存標高在-1000～-1180 m之間，煤層厚度0～4.07 m，平均1.36 m，屬結構簡單、大部可采的較穩(wěn)定煤層；其中七線～二十一線賦存標高在-1040～-1110 m之間，大部分賦存于-1050～-1080 m之間；
（5）4-1煤層：含煤面積37.29 km2，可采面積33.28 km2，有1處不可采區(qū)，2處巖漿侵蝕區(qū)，賦存標高在-550～-1160之間，煤層厚度0～5.95 m，平均3.13 m，屬結構簡單、大部可采的較穩(wěn)定煤層；其中七線～二十一線賦存標高在-1060～-1130 m之間，大部分賦存于-1060～-1090 m之間。
表1-3-1 主要可采煤層特征表
煤層
煤層厚度/m
下距煤層/m
穩(wěn)定性
結構
可采性
最小～最大
平均
13-1
0.77～6.43
4.00
66.36
穩(wěn)定
簡單
全區(qū)可采
11-2
0～5.02
1.32
4.67
較穩(wěn)定
簡單
大部可采
8
0～5.77
2.99
10.16
較穩(wěn)定
簡單
大部可采
5-1
0～4.07
1.36
8.77
較穩(wěn)定
簡單
大部可采
4-1
0～5.95
3.13
71.13
較穩(wěn)定
簡單
大部可采
1.3.2 煤質
本井田可采煤層煤質穩(wěn)定，主要為中灰、中高～高揮發(fā)分、特低～低硫、特低～低磷、富油～高油、中～高熱值、具強粘結性的氣煤，1/3焦煤次之。其洗精煤是較為理想的煉焦配煤，洗中煤或原煤可作為動力用煤,其主要可采煤層煤質特征見表1-2。
表1-3-2 主要可采煤層煤質特征表
煤層
Mad（%）
Ad（%）
Vdaf（%）
St.d
(%)
Pd（%）
Qgr.d（MJ/kg）
Y（mm）
煤 類
13-1
0.70~2.54/1.40
15.17~36.22/23.68
35.64~44.49/40.48
0.26
0.001~0.140
26.20
9.0~21.0/14.8
1/3JM、QM
11-2
0.56~3.18/1.47
16.36~37.38/25.50
31.47~43.18/37.27
0.36
0.003~0.109/0.013
25.19
8.0~19.0/13.6
1/3JM、QM、CY
8
0.70~3.16/1.46
16.46~39.18/24.77
25.60~41.85/37.09
0.24
0.003~0.046/0.012
25.59
7.0~30.0/15.0
1/3JM、QM、FM
5-1
0.66~3.12/1.40
12.53~38.96/25.39
25.54~41.84/36.19
0.78
0.002~0.033/0.008
25.68
0.0~22.0/14.4
1/3JM、QM、CY
4-1
0.65~2.44/1.37
16.01~39.72/24.70
24.26~42.36/35.24
0.45
0.002~0.083/0.012
25.73
9.0~29.0/16.2
1/3JM、QM、FM
1.3.2 煤層開采技術條件
（1）煤層頂?shù)装迩闆r
本井田主要可采煤層頂、底板主要以泥巖為主，次為中、細砂巖。泥巖特別是炭質泥巖、含炭泥巖，厚度小，抗壓強度低，多屬軟巖，穩(wěn)定性差~中等。粉砂巖和砂泥巖互層屬中等堅硬巖類，細砂巖、中砂巖膠結良好，巖石堅硬致密，抗壓強度高，穩(wěn)定性好，工程地質條件良好。礦床淺部基巖風化帶巖體質量差，斷層帶巖石破碎，均屬軟弱結構面，故本井田礦床工程地質條件為中等類型。主要煤層的頂?shù)装迩闆r見表1-3-3：
（2）瓦斯
通過對瓦斯測試資料分析，本井田共采測瓦斯煤樣364個，實際利用272個，采樣深度在-710.25～-1227.22 m之間，瓦斯含量兩極值為0～21.53 m3/t，瓦斯含量較高，各煤層瓦斯含量分布特征與地質構造條件有著密切的關系。沼氣帶位于基巖頂界面下垂深435 m以深。
13-1煤層：瓦斯含量為0.05～15.21 m3/t，平均瓦斯含量為4.94 m3/t，首采塊段13-1煤層瓦斯含量為0.05～10.94 m3/t。
11-2煤層：瓦斯含量為0～13.50 m3/t，平均瓦斯含量為4.41 m3/t(-970m以淺)，-970 m以深僅一個點，含量為4.18 m3/t。首采塊段11-2煤層瓦斯含量：0.05～13.5 m3/t。
另外通過對79個煤樣進行煤與瓦斯突出危險性測定，其中17-1、13-1、11-2、8、5-2、5-1、4-2、4-1煤層的突出危險性綜合指標k值均有大于15的樣品，由此表明上述煤層均有煤與瓦斯突出危險。因此，本礦井按煤與瓦斯突出礦井設計。
表1-3-3 主要可采煤層賦存狀況表
煤層
均厚（m）
頂板巖性
底板巖性
13-1
4.00
泥巖，少數(shù)為砂質泥巖，粉、細砂巖
泥巖，少數(shù)為砂質泥巖、粉、細砂巖
11-2
3.32
泥巖，少數(shù)為粉、細砂巖
泥巖，少數(shù)為粉、細砂巖
8
2.99
泥巖，局部為砂質泥巖、粉、細砂巖
泥巖，局部為砂質泥巖、粉、細砂巖
5-1
1.36
泥巖、砂質泥巖，少數(shù)為粉、細砂巖
泥巖、砂質泥巖，少數(shù)為粉、細砂巖
4-1
3.13
泥巖，少數(shù)砂質泥巖、粉、細砂巖
泥巖，少數(shù)砂質泥巖、粉、細砂巖
（3）煤塵與煤的自燃
本井田16-2、11-1、8、7-2、6、5-2、5-1、4-2、3煤層為自燃煤層，13-1、11-2、4-1煤層為容易自燃～自燃煤層。各可采煤層均有煤塵爆炸危險。
（4）地溫
根據(jù)九龍崗礦長觀孔資料，井田所在地的恒溫帶深度為自地表向下垂深30 m，相應的溫度為16.8℃。
根據(jù)已有測溫資料，本井田的地溫梯度為1.70～3.80 ℃/hm，平均為2.83 ℃/hm，基本屬地溫正常區(qū)。一級高溫區(qū)（＞31 ℃）一般出現(xiàn)在-564 m以下，二級高溫區(qū)（＞37 ℃）一般出現(xiàn)在-736 m以下，一水平平均地溫為43.7 ℃，屬二級高溫區(qū)。鑒于本井田地溫較高，需采取積極的降溫措施，以防熱害發(fā)生。
（5）放射性及其它有害氣體
本區(qū)經(jīng)各勘探階段，對鉆孔測井及大量的煤、巖樣品測試，均未發(fā)現(xiàn)有放射性異常和大量有害氣體。
（6）首采面綜合柱狀圖
本設計所選首采13#煤層，其綜合柱狀圖如圖1-3-1：
圖1-3-1 主采煤層綜合柱狀圖
2 井田境界和儲量
2.1 井田境界
2.1.1 井田范圍
本礦井屬27勘探線以東，東南距淮南市洞山約38 km，南及東南與潘四東和潘二礦井為鄰。井田東、南至勘察登記范圍，西至27勘探線，北至明龍山斷層，走向長7.0 km，傾向寬3.0 km，面積約21.0 km2。地面地形平坦，標高一般在+22.4～+23.4 m。
2.1.2 開采界限
本井田共含煤28層，煤層總厚28.58 m。其中可采煤層共有13層，分別為3、4-1、4-2、5-1、5-2、6、7-2、8、11-1、11-2、13-1、16-2、17-1煤層，平均總厚為21.58 m。13-1#煤層為主要可采煤層，平均總厚4.0 m，由于13-1#煤層厚度大，賦存條件較好，故本設計礦井僅考慮13-1#煤層。
2.1.3 井田尺寸
井田的走向最大長度為7.1 km，最小長度為6.9 km，平均長度為7.0 km。
井田的傾斜方向的最大長度為3.51 km，最小長度為2.03 km，平均長度為3.0 km。
煤層的傾角最大為5°，最小為1°，平均為3°，井田平均水平寬度為2.9 km。
井田的水平面積按下式計算：
S = H × L （2-1）
式中：
S ——井田的水平面積，m2
H ——井田的平均水平寬度，m
L——井田的平均走向長度，m
則井田的水平面積為：S =7.0× 3.0 =21.0 km2，井田賦存狀況示意圖如圖2-1-1所示。
2.2 井田地質勘探
井田地質勘查類型為精查，屬詳細勘探。普查工作始于2003年9月，至2004年8月全部結束，安徽省煤田地質局勘查研究院于2004年11月提交了該普查地質報告。2005年1月17日，安徽省人民政府以專題會議紀要第7號文即《關于朱集煤礦資源開發(fā)問題會議紀要》決定，將朱集勘查區(qū)按資源儲量大致相當?shù)脑瓌t劃分為兩個井田，分別由淮南礦業(yè)（集團）有限責任公司和皖北煤電集團有限責任公司依法獨立進行勘查開發(fā)。
2005年1月31日，根據(jù)煤炭工業(yè)合肥設計研究院提交的《淮南潘謝礦區(qū)朱集井田開發(fā)方案》，安徽省國土資源廳以皖國土資函[2005]98號文即《關于朱集井田劃分與歸屬的函》確定，以地震27線為界，將朱集勘查區(qū)劃分為朱集東和朱集西兩個礦井分別勘查開發(fā)，其中朱集東勘查區(qū)煤炭資源劃歸淮南礦業(yè)（集團）有限責任公司開發(fā)。2005年12月19日，淮南礦業(yè)（集團）有限責任責任公司與安徽省煤田地質局經(jīng)對朱集東井田勘探工作的相關事宜協(xié)商后共同確定，由安徽省煤田地質局承擔該井田的勘探工作。
主采煤層13-1煤，煤厚0.77～6.43 m，平均厚4.00 m，可采區(qū)一般煤厚3.4～4.5 m，結構簡單。含煤面積21.0 km2，其中可采面積20.73 km2，可采面積占總面積的98.73%。
圖2-2-1 井田賦存狀況示意圖
2.3 礦井地質儲量
2.3.1 儲量計算基礎
（1）根據(jù)本礦的井田地質勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；
（2）根據(jù)《煤炭資源地質勘探規(guī)范》和《煤炭工業(yè)技術政策》規(guī)定：煤層最低可采厚度為0.70 m，原煤灰分≤40%；
（3）依據(jù)國務院過函（1998）5號文《關于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關問題的批復》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%的煤層儲量列入平衡表外的儲量；
（4）儲量計算厚度：夾石厚度不大于0.05 m時，與煤分層合并計算，復雜結構煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；
（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，采用地質塊段的算術平均法。
2.3.2 礦井地質儲量計算
礦井可采煤層為13-1#煤、11-2#煤、8#煤、5-1#煤和4-1#煤。由于礦井井田形狀規(guī)整，本區(qū)礦井儲量采用網(wǎng)格法，將井田分為A、B、C、D四個塊段（根據(jù)等高線疏密程度劃分面積小塊）具體分塊情況見圖2-3-1井田地質儲量計算面積劃分示意圖，根據(jù)每個面積小塊的等高線水平間距和高差計算出面積小塊的煤層傾角，用CAD命令計算面積小塊的水平面積，由此可計算得出每個塊段的不同儲量，礦井地質總儲量即為各塊段儲量相加之和。
再根據(jù)：
（2-2）
式中
Z——礦井地質儲量，t
S ——井田塊段面積，m2
m——煤層平均厚度
γ ——煤層的容重，1.4 t/m3
—— 各塊段煤層的傾角
圖2-3-1塊段法計算井田儲量塊段劃分圖
由式2-2及礦井塊段劃分圖，得各塊段地質儲量計算見下表2-3-1：
表2-3-1 礦井地質儲量計算表
塊段名稱
傾角/°
面積/m2
煤層厚度/m
儲量核算/Mt
A
5
3118351.2
4
17.53
B
1
4733381.9
26.51
C
3
7400581.5
41.50
D
2
2282978.1
12.79
E
4
3046278.3
17.10
資源總儲量
115.43
則礦井地質儲量： Mt
2.4 礦井工業(yè)儲量
礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質勘探，煤層厚度與質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內(nèi)的儲量。礦井工業(yè)儲量是進行礦井設計的資源依據(jù)，一般也就是列入平衡表內(nèi)的儲量。
礦井工業(yè)儲量：地質資源量中探明的資源量331和控制的資源量332，經(jīng)分類得出的經(jīng)濟的基礎儲量111b和122b、邊際經(jīng)濟的基礎儲量2M11和2M22，連同地質資源量中推斷的資源量333的大部，歸類為礦井工業(yè)儲量。
圖2-4-1 固體礦產(chǎn)儲量分類表
儲量的分配探明儲量、控制儲量、推斷儲量按6：3：1 分配，經(jīng)濟基礎儲量、邊際經(jīng)濟基礎儲量按90%、10% 分配，次邊際經(jīng)濟基礎儲量不計。各種儲量分配見表2-4-1：
表2-4-1 礦井工業(yè)儲量計算表
類別
探明儲量/Mt
控制儲量/Mt
推斷儲量/Mt
經(jīng)濟儲量
邊際儲量
經(jīng)濟儲量
邊際儲量
數(shù)量
62.33
6.93
31.17
3.46
11.54
合計
69.26
34.63
Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k （2-3）
其中：k為可信度系數(shù)，取0.7~0.9，地質構造簡單、煤層賦存穩(wěn)定取0.9；地質構造復雜、煤層賦存不穩(wěn)定取0.7。結合朱集礦的勘探資料，取k=0.8
Zg=62.33+31.17+6.93+3.46+11.54×0.8=113.12 Mt
2.5 礦井可采儲量
2.5.1 礦井設計資源/儲量
礦井設計資源/儲量按式（2-4）計算：
（2-4）
式中：
Zs——礦井設計資源/儲量；
P1——斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑保護煤柱等永久煤柱損失量之和。
（1）井田境界保護煤柱損失煤量
在井田邊界留設30 m寬的保護煤柱，井田邊界的保護煤柱的壓煤量按下式計算：
z1=L×W×H×γ (2-5)
式中：
z1——井田境界保護煤柱損失煤量，t；
L——井田邊界長度，m；
W——井田邊界保護煤柱寬度，30 m；
H——煤層厚度，m；
γ ——煤層的容重，1.4 t/m3。
z1=20201×30×4×1.4=3393768 t
（2）斷層保護煤柱損失煤量
井田范圍內(nèi)有三年斷層，斷層F1位于工業(yè)廣場保護煤柱范圍內(nèi)；斷層ZF3，ZF4相鄰，兩側各留保護煤柱30 m，兩條斷層之間狹長的塊段全部保留。斷層保護煤柱按下式計算：
Z2=（L×W+S）×H×γ （2-6）
式中：
Z2——斷層保護煤柱損失量，t；
L——斷層保護煤柱長度，m；
S——斷層ZF3、ZF4之間的塊段面積，m2；
H——煤層厚度，m；
γ ——煤層的容重，1.4 t/m3。
Z2=（2200×30+149419）×4×1.4=1206346.4 t
朱集礦井的永久保護煤柱主要為井田境界保護煤柱和斷層保護煤柱，即：P1=Z1+Z2=3.39+1.21=4.6 Mt
則：ZS=Zg-P1=113.12-4.6=108.52 Mt
2.5.2 礦井設計可采儲量
礦井設計可采儲量按式（2-7）計算：
（2-7）
式中：
Zk——礦井設計可采儲量；
P2——工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和；
C——采取采出率，厚煤層不小于75%；中厚煤層不小于80%；薄煤層不小于85%。朱集礦主采煤層厚4 m，為厚煤層，固此處取C=75%。
1）工業(yè)廣場保護煤柱
工業(yè)廣場保護煤柱采用垂直剖面法計算得出，朱集礦井共設計三個工業(yè)場地，中央工業(yè)廣場，東、西風井廣場。
（1）中央工廣保護煤柱壓煤量計算
工業(yè)廣場的占地面積，根據(jù)《煤礦設計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標見表2-5-1。
表2-5-1 工業(yè)廣場占地面積指標表
井型/Mt·a-1
占地面積指標/ha·0.1 Mt-1
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
礦井井型設計為0.9 Mt/a，因此由表2-4-1可以確定本設計礦井的工業(yè)廣場為0.14 km2。但是考慮到近些年來建筑技術的提高，建筑物不斷向空間發(fā)展，所以，工業(yè)廣場的面積都有縮小的趨勢，再加上本井田煤層埋藏較深，若取工廣煤柱較大會造成大量的工廣壓煤，所以本設計取0.85的系數(shù)，則工業(yè)廣場的面積約為0.12 km2?！督ㄖ铩⑺w、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》第14條和第17條規(guī)定工業(yè)廣場屬于Ⅱ級保護，需要留設15m寬的圍護帶。本設計選定工業(yè)廣場長為400 m，寬為300 m，新生界松散層厚度150.40～394.30 m，平均295.92 m，結合本礦井的地質條件及沖積層和基巖移動角（表2-5-2）采用垂