孔莊煤礦1.5Mta新井設(shè)計含6張CAD圖.zip,煤礦,1.5,Mta,設(shè)計,CAD 目 錄 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井田位置 1 1.1.2交通 1 1.1.3礦權(quán) 2 1.1.4自然地理 2 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(zhì)特征 3 1.2.1區(qū)域地層 3 1.2.2井田地質(zhì)構(gòu)造 4 1.2.3水文地質(zhì)特征 5 1.3 煤層特征 7 1.3.1煤層概況 7 1.3.2煤層賦存狀況 9 1.3.3煤質(zhì) 9 1.3.4瓦斯 9 1.3.5煤塵及煤的自燃 9 1.3.6其它有益礦物 10 2 井田境界與儲量 11 2.1井田境界 11 2.1.1井田范圍 11 2.1.2開采界限 11 2.2 礦井儲量計算 11 2.2.1構(gòu)造類型 11 2.2.2 礦井工業(yè)儲量 11 2.2.3 礦井可采儲量 13 2.2.4工業(yè)廣場煤柱 14 3 礦井工作制度、設(shè)計生產(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)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 16 3.2.1確定依據(jù) 16 3.2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 16 3.2.3驗算礦井服務(wù)年限 16 4 井田開拓 19 4.1井田開拓的基本問題 19 4.1.1 井筒形式的確定 19 4.1.2 井筒位置的確定采（帶）區(qū)劃分 21 4.1.3 工業(yè)場地的位置 22 4.1.4 開采水平的確定 22 4.1.5 礦井開拓方案比較 22 4.2 礦井基本巷道 30 4.2.1井筒 30 4.2.2開拓巷道 33 4.2.3井底車場及硐室 36 5 準(zhǔn)備方式——采區(qū)巷道布置 38 5.1煤層地質(zhì)特征 38 5.1.1采區(qū)位置 38 5.1.2采區(qū)煤層特征 38 5.1.3煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況 38 5.1.4水文地質(zhì) 38 5.1.5地質(zhì)構(gòu)造 39 5.1.6地表情況 39 5.2采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 39 5.2.1采區(qū)位置及范圍 39 5.2.2采煤方法及工作面長度的確定 39 5.2.3確定采區(qū)各種巷道的尺寸、支護方式及通風(fēng)方式 39 5.2.4煤柱尺寸的確定 40 5.2.5采區(qū)巷道的聯(lián)絡(luò)方式 40 5.2.6采區(qū)接替順序 40 5.2.7采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 41 5.2.8采區(qū)內(nèi)巷道掘進方法 41 5.2.9采區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 41 5.3采區(qū)車場選型設(shè)計 43 5.3.1確定采區(qū)車場形式 43 5.3.2采區(qū)主要硐室布置 44 6 采煤方法 46 6.1采煤工藝方式 46 6.1.1采區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件 46 6.1.2確定采煤工藝方式 46 6.1.3回采工作面參數(shù) 47 6.1.4回采工藝及設(shè)備 47 6.1.5回采工作面支護方式 50 6.1.6端頭支護及超前支護方式 52 6.1.7各工藝過程注意事項 52 6.1.8回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 54 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 井下運輸 59 7.1概述 59 7.1.1井下運輸設(shè)計的原始條件和數(shù)據(jù) 59 7.1.2運輸距離和貨載量 59 7.1.3礦井運輸系統(tǒng) 59 7.2采區(qū)運輸設(shè)備選擇 60 7.2.1設(shè)備選型原則 60 7.2.2采區(qū)運輸設(shè)備的選型 60 7.3大巷運輸設(shè)備選擇 61 7.3.1運輸大巷設(shè)備選擇 61 7.3.2輔助運輸大巷設(shè)備選擇 61 8 礦井提升 63 8.1概述 63 8.2主副井提升 63 8.2.1主井提升 63 8.2.2副井提升 66 9 礦井通風(fēng)及安全 68 9.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 68 9.1.1礦井概況 68 9.1.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 68 9.1.3礦井通風(fēng)方式的確定 69 9.1.4 主要通風(fēng)機工作方式選擇 70 9.1.5 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求 70 9.1.6 工作面通風(fēng)方式的選擇 71 9.1.7 回采工作面進回風(fēng)巷道的布置 71 9.2采區(qū)及全礦所需風(fēng)量 72 9.2.1采煤工作面實際需要風(fēng)量 72 9.2.2掘進工作面需風(fēng)量 73 9.2.3硐室需風(fēng)量 74 9.2.4其它巷道所需風(fēng)量 74 9.2.5礦井總風(fēng)量計算 74 9.2.6風(fēng)量分配 75 9.3礦井通風(fēng)總阻力計算 76 9.3.1礦井通風(fēng)總阻力計算原則 76 9.3.2確定礦井通風(fēng)容易和困難時期 76 9.3.3礦井最大阻力路線 76 9.3.4礦井通風(fēng)阻力計算 76 9.3.5礦井通風(fēng)總阻力 77 9.3.6兩個時期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔 82 9.4選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 82 9.4.1選擇主要通風(fēng)機 82 9.4.2電動機選型 84 9.4.3礦井主要通風(fēng)設(shè)備及裝備要求μ 85 9.5防止特殊災(zāi)害的安全措施 85 9.5.1瓦斯管理措施 85 9.5.2煤塵的防治 86 9.5.3預(yù)防井下火災(zāi)的措施 86 9.5.4防水措施 86 10 設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 88 參考文獻 90 致 謝 91 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）鐵路專用線，在沙塘與隴海鐵路接軌，全長82.87Km，有礦區(qū)支線到達孔莊煤礦。區(qū)內(nèi)公路四通八達，徐州—濟寧省級公路縱貫礦區(qū)南北，礦區(qū)內(nèi)連通中心區(qū)和各礦的公路、鐵路通暢。京杭大運河從礦區(qū)東部通過，可供100噸級機船常年航行，水路交通也較方便，詳見礦區(qū)交通位置圖(圖1.1)。 圖1.1 孔莊礦交通位置圖 1.1.3礦權(quán) 孔莊煤礦采礦許可證是由中華人民共和國國土資源部2000年4月29日簽發(fā)的，證號為：1000000020072，礦權(quán)范圍由24個拐點坐標(biāo)組成，詳見孔莊煤礦井田范圍拐點坐標(biāo)一覽表（表1-1）。采礦登記面積為41.1355 Km2，開采深度為-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)屬黃河流域與長江流域過渡性氣候，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級左右，雷暴期在4～9月份。 根據(jù)國家頒布的地震動參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2001標(biāo)準(zhǔn)，大屯礦區(qū)地震動峰值加速度處于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)濟概況 沛縣為全國重要商品糧生產(chǎn)基地，微山湖大米為優(yōu)良無公害大米，且本區(qū)工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展迅速。已形成機械、食品、化工、紡織四大工業(yè)體系。沛縣又是全國重要的煤炭生產(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?？浊f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)過處理后使用。礦區(qū)內(nèi)水資源可靠、豐富，能滿足生產(chǎn)建設(shè)的需要。 大屯礦區(qū)現(xiàn)有裝機容量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。由于加里東運動影響，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。現(xiàn)將地層由老至新簡述如下： 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)（J3+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動物化石，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，偶見油頁巖和煤線，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（C2b） 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（C3t） 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?7、21號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)（P11sh） 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（P21sh） 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。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（P12ss） 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。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。 圖1.2 地層綜合柱狀圖 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，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。在開采山西組7、8號煤層時，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)類型表 類 別 分類依據(jù) 水文地質(zhì)條件評價 所屬類型 采掘破壞和影響的含水層 含 水 層 性 質(zhì) 及 補 給 條 件 底含水 底含較厚，富水性較強，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，也是開采淺部煤層時的直接充水水源。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，以靜儲量為主，易疏干，在露頭處接受底含水補給，在有些斷層附近接受四灰水補給，補給量較差，對礦井安全無威脅。 簡單 四灰水 井田內(nèi)多次揭露，淺部裂隙發(fā)育，含水性較強，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給，補給條件較好。 中等 單位涌水量q/l·s-1·m-1 底含水 0.076-0.226 中等 7煤層頂板砂巖水 K5號孔：0.06 簡單 四灰水 K17號孔：0.536 20-39號孔:0.258 中等 礦井涌水量/m3·h-1 年平均 185 中等 最 大 345 開采受水害影響程度 采掘工程受水害影響，但一般不威脅礦井安全 中等 防治水工作難易程度 防治水工作易于進行，防治效果較好，沒有發(fā)生水害事故 中等 本井田從投產(chǎn)至今，開采的只是山西組的7、8號煤層，對煤層開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。今后很長一段時期內(nèi)，礦井還只開采山西組7、8號煤層，開采活動主要集中在湖下，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)過對影響含水層的富水特性、補給條件、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號批復(fù)結(jié)果也是Ⅱ類），詳細(xì)情況見表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2006年底礦井涌水量為190m3/h。 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0.28～8.46m，平均厚度8.00m，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號煤層：位于山西組底部，上距7號煤層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5.00m，往深部及東部夾矸較少，煤層結(jié)構(gòu)簡單。 (3)17號煤層：位于太原組中部，上距8號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，總體形勢為西薄東厚。 (4)21號煤層：位于太原組的下部，上距17號煤約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。 各可采煤層特征見表1.2。 表1.2 各主要可采煤層特征表 單位：m 煤層 最小—最大 平均厚度 頂板巖性 底板巖性 夾矸兩極厚度 層數(shù) 夾矸巖性 層 間 距 區(qū) 間 間 距 7 2.00～8.52 8.00 砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖 砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖 0.05～1.97 1～2 泥巖 砂質(zhì)泥巖 炭質(zhì)泥巖 巖漿巖 7 72.21 8 0.29～5.96 5.00 砂質(zhì)泥巖、 泥巖、細(xì)砂巖 砂泥巖、泥巖 0.14～1.08 1～2 泥巖 砂質(zhì)泥巖 炭質(zhì)泥巖 巖漿巖 7～8 16.12 17 0.19～1.30 0.86 泥巖、炭質(zhì)泥巖 石灰?guī)r、泥巖 0.10～0.64 1～2 泥巖 巖漿巖 8～17 101.58 21 0.18～1.68 0.92 石灰?guī)r 砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖 0.14～0.94 1～2 砂質(zhì)泥巖 泥巖 巖漿巖 細(xì)砂巖 17～21 50.00 表1.3 各 煤 層 煤 質(zhì) 特 征 表 煤層編號 項目 7 8 17 21 原 煤 灰分 /Ad% 7.15-25.91 14.36(107) 6.33-40.32 12.64(75) 10.83-29.22 18.38(17) 3.50-29.11 12.91(24) 全硫 /St,d% 0.17-1.29 0.54(92) 0.10-2.38 0.96(58) 0.77-4.17 2.70(13) 1.36-7.2 3.20(22) 磷 /Pd% 0.0039-0.043 0.0177(32) 0.0029-0.043 0.0126(20) 0.005-0.015 0.010(2) 0.002-0.015 0.0084(4) 發(fā) 熱 量 Qb,ａd 24.8-32.4 29.22(81) 24.0-32.2 29.64(51) 26.9-30.9 30.34(11) 20.4-34.3 30.20(20) Ｑb,daf 33.0-34.0 34.00(48) 31.7-35.4 34.4(37) 34.3-37.2 35.40(9) 33.3-36.5 35.40(19) 焦油產(chǎn)率 /Ｔ% 9.75-14.00 11.59(27) 8.40-14.30 11.10(18) 11.04-15.90 13.68(4) 11.47-12.91 12.19(2) 精 煤 灰分 /Ａd% 4.36-9.24 6.38(105) 3.61-10.05 5.53(69) 3.06-12.23 8.20(17) 1.29-9.68 4.01(26) 揮發(fā)分 /Ｖdaf% 35.11-39.53 35.78(86) 32.77-41.47 36.60(69) 36.31-51.90 43.52(17) 33.89-49.46 41.12(25) 膠質(zhì)層指數(shù) /Ｙm/m 8.3-19.0 13.8(70) 10.0-24.0 14.2(66) 15.0-15.5 28.7(14) 11.0-50.0 30.6(22) 粘結(jié)指數(shù) /ＧＲ.Ｔ％ 66.5-92.0 84.0(58) 75.8-94.0 84.5(45) 80.0-103.0 98.0(9) 70.0-105.0 94.9(17) 碳 /C% 79.97-86.86 84.92(31) 75.80-93.50 85.38(36) 83.80-85.18 84.60(6) 83.43-86.97 85.12(12) 氫 /H% 5.11-5.82 5.46(33) 5.14-5.78 5.47(29) 5.63-5.98 5.93(6) 5.29-6.27 5.68(12) 氮 /N% 1.28-1.64 1.45(26) 1.31-1.65 1.44(27) 1.37-1.59 1.47(6) 1.22-1.52 1.37(12) 氧+硫 /O+S% 6.75-9.03 7.52(14) 6.12-8.71 7.29(21) 6.76-8.93 8.22(5) 5.99-9.86 7.83(12) 煤類 QM、1/3JM 1/3JM、QM QF 、QM QF 表1.4 勘探時各可采煤層瓦斯測定匯總表 煤 層 號 瓦斯自然成分/% 瓦斯含量/cm3/g可燃質(zhì) CH4 CO2 N2 CH4 CO2 N2 7 微量～87.57 40.89(11) 3.23～17.18 7.95(11) 9.04～88.57 46.61(11) 微量～4.038 1.15(11) 0.086～0.89 0.16(11) 8 1.79～83.7 52.35(7) 2.89～10.10 5.83(7) 14.89～88.71 41.27(7) 0.04～3.64 1.67(7) 0.08～0.192 0.13(7) 17 78.61 78.61(1) 3.69 3.69(1) 17.70 17.70(1) 3.437 3.437(1) 0.178 0.178(1) 21 2.3～48.82 25.56(3) 5.96～10.85 7.66(3) 44.25～86.85 66.53(3) 0.02～0.711 0.47(3) 0.1～0.145 0.12(3) 1.3.2煤層賦存狀況 本井田勘探類型從整體來說為二類一型，構(gòu)造發(fā)育中等，主要可采煤層7、8號煤層，為穩(wěn)定型和較穩(wěn)定型煤層。煤層對比是在充分利用各工程點資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合測井曲線反映的巖層物性特征及所含的動植物化石種屬差異等方面進行綜合對比的，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)，煤層對比可靠。 1.3.3煤質(zhì) 從本井田的煤質(zhì)指標(biāo)來看，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、強粘結(jié)性、中等偏低變質(zhì)的煤，簡易可選性為易選～極易選。17號煤層屬于高揮發(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)特征見表1.3 1.3.4瓦斯 根據(jù)本井田在歷次勘探以及生產(chǎn)過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（見表1.4）。 2006年孔莊礦測定礦井瓦斯相對涌出量0.77m3/t,絕對涌出量1.84m3/min；礦井CO2相對涌出量3.01m3/t,絕對涌出量值0.92m3/min。風(fēng)井各翼和各采區(qū)的瓦斯和二氧化碳相對涌出量均小于10m3/t，瓦斯和二氧化碳絕對涌出量均小于40m3/t。根據(jù)屯煤電司[2006]262號文件的意見，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，故燃點也較低。 根據(jù)屯煤電司[2006]262號文件的意見，孔莊礦井煤層的自燃發(fā)火期為6～12個月，煤層自燃傾向性為三類，自燃危險等級為Ⅲ級自燃礦井。 表1.5 煤塵爆炸指數(shù)統(tǒng)計表 編號 取樣地點 取樣時間 煤層編號 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 04-2 Ⅲ3采區(qū)八煤 2004.8.29 八 41.29 有爆炸危險 04-3 Ⅲ3采區(qū)七煤 2004.8.29 七 36.54 有爆炸危險 04-4 Ⅳ3采區(qū)七煤 2004.8.29 七 37.64 有爆炸危險 1.3.6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?、夾矸中的稀有分散元素等，根據(jù)鉆孔采樣化驗資料可知只有個別樣品達到工業(yè)品位的要求，均沒有工業(yè)開采的價值。 2 井田境界與儲量 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，走向長度2.54～5.82km，平均4.18km，傾向為2.91～3.98km，平均3.37km，煤層傾角平均為12°，淺部緩深部陡。井田面積為16.68km2。 2.1.2開采界限 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?層，分別為7、8、17、21號煤層。其中主采煤層為7、8號煤層，17、21號煤層由于被焦化，作為后期儲備資源開采。礦井設(shè)計只針對7號煤層。 開采上限：7號煤層以上無可采煤層。 下部邊界：17號煤層以下有21號煤層為不穩(wěn)定煤層，大部分被焦化，失去了工業(yè)價值。 2.2 礦井儲量計算 2.2.1構(gòu)造類型 煤層內(nèi)傾角為4°~15°，褶曲與斷層均較發(fā)育，無巖漿活動，為中等構(gòu)造地區(qū)，屬于第二類。 2.2.2 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)地質(zhì)勘探，煤層厚度和質(zhì)量均合乎開采要求，地質(zhì)構(gòu)造比較清楚。 本次儲量計算是在精查地質(zhì)報告提供的1：5000煤層底板等高線圖上計算的，儲量計算可靠。 7煤層和8煤層，采用塊段法計算工業(yè)儲量。 地質(zhì)塊段法就是根據(jù)一定的地質(zhì)勘探或開采特征，將礦體劃分為若干塊段，在圈定的塊段法范圍內(nèi)可用算術(shù)平均法求得每個塊段的儲量。煤層總儲量即為各塊段儲量之和，每個塊段內(nèi)至少應(yīng)有一個以上的鉆孔。塊段劃分如圖2.1所示。 圖2.1 塊段劃分示意圖 根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》，求得以下各儲量類型的值： （1）礦井地質(zhì)資源量 礦井地質(zhì)資源量可由以下等式計算： (2-1） 式中：——礦井地質(zhì)資源量，Mt； ——煤層平均厚度，m； ——煤層底面面積，m3； ——煤容重，t/m3。 將各參數(shù)代入(2-1）式中可得表2.1，所以地質(zhì)儲量為： =281.19（Mt） 表2.1煤層地質(zhì)儲量計算 煤層 塊段 傾角/(°) 塊段面積/km2 煤厚/m 容重/t/m3 儲量/Mt 煤層總儲量/Mt 總儲量/Mt 7# A 12 4.51 8.0 1.35 49.80 173.04 281.19 B 12 11.16 8.0 1.35 123.24 8# A 12 4.51 5.0 1.35 31.13 108.15 B 12 11.16 5.0 1.35 77.02 （2）礦井工業(yè)儲量 根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中，60%探明的，30%控制的，10%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)濟的基礎(chǔ)儲量，30%的是邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量，則礦井工業(yè)資源/儲量由式計算。 礦井工業(yè)儲量可用下式計算： (2- 2） 式中 ——礦井工業(yè)資源/儲量； ——探明的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； ——控制的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； ——探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； ——控制的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； ——推斷的資源量； ——可信度系數(shù)，取0.7~0.9。地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層賦存穩(wěn)定的礦井，值取0.9；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存較穩(wěn)定的礦井，取0.7。該式取0.8。 118.10（Mt） 59.05（Mt） 50.61（Mt） 25.31（Mt） 22.50（Mt） 因此將各數(shù)代入式(2-2)得：275.57（Mt） 2.2.3 礦井可采儲量 安全煤柱留設(shè)原則 <1>工業(yè)場地、井筒留設(shè)保護煤柱，對較大的村莊留設(shè)保護煤柱，對零星分布的村莊不留設(shè)保護煤柱； <2>各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。巖層移動角為70°，表土層移動角為45°； <3>維護帶寬度：風(fēng)井場地20m，村莊10m，其他15m； <4>斷層煤柱寬度30m，井田境界煤柱寬度為30m； <5>工業(yè)場地占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)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(biāo)見表2.2。 表2.2 工業(yè)場地占地面積指標(biāo) 井 型（萬t/a） 占地面積指標(biāo)（公頃/10萬t） 240及以上 1.0 120～180 1.2 45～90 1.5 9～30 1.8 礦井設(shè)計資源儲量按式(2-3）計算： (2-3） 式中 ——礦井設(shè)計資源/儲量 ——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。按礦井工業(yè)儲量的3%算。 則： 267.30（Mt） 礦井設(shè)計可采儲量 式中 ——礦井設(shè)計可采儲量； ——礦井設(shè)計資源/儲量 ——工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和，按礦井設(shè)計資源/儲量的2%算； 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0.85。 則：196.47 (Mt） 2.2.4工業(yè)廣場煤柱 工業(yè)廣場按Ⅱ級保護留圍護帶寬度15m，工業(yè)廣場面積由表2.1確定，取18公頃。工業(yè)廣場保護煤柱壓煤量為：10.69Mt。 工業(yè)廣場的占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)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(biāo)見下表。 孔莊礦煤礦設(shè)計井型為1.5Mt/a,根據(jù)上表工業(yè)廣場面積為18公頃，設(shè)計為450m×400m的矩形。工業(yè)廣場布置在井田的中央位置。主井、副井、地面建筑物均在工業(yè)廣場內(nèi)，留圍護帶寬度為15m。 煤層傾角α＝12o，孔莊礦工業(yè)廣場地面標(biāo)高+170m，松散層厚度為50m，移動角ψ=45o，走向移動角δ=80o，下山移動角β=75o，上山移動角γ=75o。 本礦的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動角見表2.3。 表2.3 礦井地質(zhì)條件及沖積層和基巖移動角 項目 廣場中心煤層深度 /m 煤層 傾 角α 煤層 厚度 /m 表土層厚度 /m 表土層移動角Φ 走向移動角δ 上山移動角γ 下山移動角β 參數(shù) 550 12° 8.0，5.0 50 45° 80° 75° 75° 工業(yè)廣場圍護帶寬度為15m，根據(jù)垂直剖面法所作的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸計算如圖2.2所示： 圖2.2工業(yè)廣場保護煤柱 工業(yè)廣場圍護帶寬度為15m，根據(jù)垂直剖面法所作的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸 由圖可得出保護煤柱的尺寸為： 由于兩層煤，需算兩個保護煤柱。由CAD量的兩個梯形的面積分別是：569640.79m2和638331.76 m2 S4煤=569640.79/cos12°=582366.90m2 S6煤=638331.76/cos12°=652592.47m2 則：工業(yè)廣場的煤柱量為： Z工=S×M×R 式中： Z工----工業(yè)廣場煤柱量，萬噸； S ----工業(yè)廣場壓煤面積，㎡； M ----煤層厚度，7煤8.0 m，8煤5.0m； R ----煤的容重, 1.5t/m3。 則： Z4煤=582366.90×8.0×1.35×10-4 =628.96(萬噸) Z6煤=652592.47×5.0×1.5×10-4 =440.50(萬噸) Z工=628.96+440.50=1069.46 (萬噸) 工業(yè)廣場保護煤柱壓煤量為：10.69Mt。 3 礦井工作制度、設(shè)計生產(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)計規(guī)范》第223條規(guī)定，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力宜按年工作日為330d算，每天凈提升時間宜為16h。確定本礦井設(shè)計生產(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，凈提升時間為16h。 3.2礦井設(shè)計生產(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)計規(guī)范》第221條規(guī)定：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。 礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定： (1)資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，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，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大； (2)開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模，否則應(yīng)縮小規(guī)模； (3)國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(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)計生產(chǎn)能力 孔莊礦地質(zhì)構(gòu)造簡單，儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定。主采7號煤層，平均厚度8m，可采儲量197.69Mt，瓦斯小、涌水量也不大，采用綜合機械化放頂煤開采方法。按照礦井設(shè)計規(guī)范規(guī)定，將礦井生產(chǎn)能力定為1.5Mt/a。 3.2.3驗算礦井服務(wù)年限 按礦井的實際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核： (1)煤層開采能力 孔莊礦礦區(qū)7、8號煤層為厚煤層，煤層傾角為12°，地質(zhì)構(gòu)造簡單，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，可以布置一個綜采工作面的同時具有一個準(zhǔn)備工作面來保產(chǎn)。 (2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 本礦井設(shè)計為大型礦井，開拓方式為立井開拓，主井提升容器為一對12t底卸式提升箕斗，提升能力可以達到設(shè)計井型的要求，工作面生產(chǎn)原煤一律用帶式輸送機運到采區(qū)煤倉，運輸能力很大，自動化程度很高，原煤外運不成問題。輔助運輸采用罐籠，同時本設(shè)計的井底車場調(diào)車方便，通過能力大，滿足矸石、材料及人員的調(diào)動要求。所以輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全能夠滿足設(shè)計生產(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，瓦斯含量低，屬低瓦斯礦井，水文地質(zhì)條件較簡單。礦井通風(fēng)采用中央并列式通風(fēng)，可以滿足通風(fēng)的要求。本井田內(nèi)存在兩個大斷層，已經(jīng)查到且導(dǎo)水性很差，不會影響采煤工作。所以各項安全條件均可以得到保證，不會影響礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力。 (4)儲量條件校核 井田的設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的可采儲量相適應(yīng)，以保證礦井有足夠的服務(wù)年限。 礦井可采儲量Zk、設(shè)計生產(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——礦井可采儲量，Mt； A——設(shè)計生產(chǎn)能力,萬t； K——礦井儲量備用系數(shù)，取1.4。 則，礦井服務(wù)年限為： T =196.47/(1.2×1.4) = 93.56 a 即本礦井的開采服務(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)的原因是因為每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能量，礦井達產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少，有的礦井由于技術(shù)原因使采出率降低，從而減少儲量，為保證有合適的服務(wù)年限，確定井型時，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)計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求，見表3.1。 由本設(shè)計第四章井田開拓可知，第一水平開采范圍為-250～-550m，結(jié)合本礦井的實際情況，確定第一水平的可采儲量為73.79，則第一水平的服務(wù)年限的計算公式為： T1=73.79/（1.5×1.4）=35.14a 滿足要求。 表3.1 我國各類井型的礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力/ Mt·a-1 礦井設(shè)計服務(wù)年限/a 第一開采水平服務(wù)年限/a 煤層傾角 <25° 煤層傾角 25°～45° 煤層傾角 >45° 6.00及以上 70 35 — — 3.00～5.00 60 30 — — 1.20～2.40 50 25 20 15 0.45～0.90 40 20 15 15 4 井田開拓 4.1井田開拓的基本問題 井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較，才能確定。 井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認(rèn)真研究。 (1)確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置； (2)合理確定開采水平的數(shù)目和位置； (3)布置大巷及井底車場； (4)確定礦井開采程序，做好開采水平的接替； (5)進行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造； (6)合理確定礦井通風(fēng)、運輸及供電系統(tǒng)。 確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應(yīng)遵循下列原則： 貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。 合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。 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)、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。 要適應(yīng)當(dāng)前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。 根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。 本井田開拓方式的選擇，主要考慮到以下幾個因素： 1）本井田煤層埋藏較深，煤層可采線在-250m，最深處到-850m表土層厚度大，120~160m。 2）本井田瓦斯及涌水比較小,對開拓方式的選擇影響不大。 3）本礦地表地勢平坦，且多為農(nóng)田，無大的地表水系和水體，地面平均標(biāo)高為+32m。 4.1.1 井筒形式的確定 （1）井筒形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復(fù)雜。具體見表4.1。 本礦井煤層傾角小，平均12°，為近緩傾斜煤層；表土層厚約120~160 m，無流沙層；水文地質(zhì)情況中等—簡單，涌水量不大；井筒需要特殊施工—凍結(jié)法建井，因此需采用立井開拓。 表4.1 井筒形式比較 井筒形式 優(yōu)點 缺點 適用條件 平硐 1運輸環(huán)節(jié)和設(shè)備少、系統(tǒng)簡單、費用低。 2工業(yè)設(shè)施簡單。 3井巷工程量少，省去排水設(shè)備，大大減少了排水費用。 4施工條件好，掘進速度快，加快建井工期。 5煤炭損失少。 受地形影響特別大 有足夠儲量的山嶺地帶 斜井 與立井相比： 1井筒施工工藝、設(shè)備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少。 2地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場簡單、延深方便。 3主提升膠帶化有相當(dāng)大提升能力。能滿足特大型礦井的提升需要。 4斜井井筒可作為安全出口。 與立井相比： 1井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限。 2通風(fēng)線路長、阻力大、管線長度大。 3斜井井筒通過富含水層，流沙層施工復(fù)雜。 井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。 立井 1不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質(zhì)等自然條件限制。 2井筒短，提升速度快，對輔助提升特別有利。 3當(dāng)表土層為富含水層的沖積層或流沙層時，井筒容易施工。 4井筒通風(fēng)斷面大，能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風(fēng)量的要求。 1井筒施工技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平。 2井筒裝備復(fù)雜，掘進速度慢，基建投資大。 對不利于平硐和斜井的地形地質(zhì)條件都可考慮立井。 （2）井筒位置的確定 井筒位置選擇要有利于減少初期井巷工程量，縮短建井工期，減少占地面積，降低運輸費用，節(jié)省投資；要有利于礦井的迅速達產(chǎn)和正常接替。因此，井筒位置的確定原則： 1）沿井田走向的有利位置 當(dāng)井田形狀比較規(guī)則而且儲量分布均勻時，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向中央；當(dāng)井田儲量呈不均勻分布時，應(yīng)布置在儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運輸工作量最小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力小。 2）井筒沿井田傾斜方向的有利位置 井筒位于井田淺部時，總石門工程量大，但第一水平及投資較少，建井工期短；井筒位于井田中部時，石門較短，沿石門的運輸工程量較??；井筒位于井田的下部時，石門長度和沿石門的運輸工作量大，如果煤系基底有含水量大的巖層不允許井筒穿過時，它可以延深井筒到深部，對開采井田深部及向下擴展有利。從井筒和工業(yè)場地保護煤柱損失看，井筒愈靠近淺部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田傾向方向中偏上的位置。 3）有利于礦井初期開采的井筒位置 盡可能的使井筒位置靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道的工程量，節(jié)省投資和縮短建井工期。 4）地質(zhì)及水文條件對井筒布置影響 要保證井筒，井底車場和硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)盡量使井筒不穿過或少穿過流沙層，較大的含水層，較厚沖積層，斷層破碎帶，煤與瓦斯突出的煤層，較軟的煤層及高應(yīng)力區(qū)。 5）井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)廣場 井口附近要布置主，副井生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相連接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，盡量避免穿過村鎮(zhèn)居民區(qū)，文物古跡保護區(qū)，陷落區(qū)或采空區(qū)，洪水浸入?yún)^(qū)，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。 6）井口應(yīng)滿足防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 附近有河流或水庫時要考慮避免一旦決堤的威脅及防洪措施。 由于本井田傾角平緩，厚度變化小。故把井筒置于井田中央，即工業(yè)場地之中。 （3）井筒數(shù)目 為了滿足井下煤炭的提升，需設(shè)置一主井，輔助提升及進風(fēng)設(shè)置一副井。因為低瓦斯礦井，井田面積較小，表土層厚度大，不宜用邊界式通風(fēng)，所以不再另設(shè)風(fēng)井，可用主井回風(fēng)。共計兩個井筒。 4.1.2 井筒位置的確定采（帶）區(qū)劃分 （1）井筒位置的確定原則 1）有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門的工程量要盡量少； 2）有利于首采采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)要盡量少遷村或不遷村； 3）井田兩翼的儲量基本平衡； 4）井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破壞帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層； 5）工業(yè)廣場應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水的威脅； 6）工業(yè)場地宜少占耕地，少壓煤； 7）水源、電源較進，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 （2）井筒位置的確定 本礦井走向長度較大地勢平坦,主副井筒布置在儲量中央,且兩井筒的地面標(biāo)高大于歷年最高洪水位標(biāo)高。 4.1.3 工業(yè)場地的位置 工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中部。 工業(yè)場地的形狀和面積：根據(jù)表2-3工業(yè)場地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場地的占地面積為18公頃，形狀為矩形，長邊垂直于井田走向。根據(jù)制圖規(guī)范1：5000的圖按450m×400m繪制。 4.1.4 開采水平的確定 本礦井主采煤層為7,8號煤層，其它煤層屬急薄且不穩(wěn)定煤層，近期暫不開采可作為后備儲量。7,8號煤層屬緩斜煤層，平均傾角為12°，煤層埋藏最深處達-850m，垂直高度達600m。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為200~350m，針對于本礦井的實際條件，決定煤層的階段垂高為300m左右。 由于本礦井瓦斯及煤層傾角比較小,涌水量不大，所以可以考慮上下山的開采方案,考慮到井田范圍不大,所以本礦井也可采用兩水平的開采方式。采用兩個水平劃分時，立井開拓第一水平。 4.1.5 礦井開拓方案比較 （1）提出方案 根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種在技術(shù)上可行的開拓方案，如圖4.1，分述如下： 方案一：立井兩水平，暗斜井延深至二水平，二水平采用上山開采。 主、副井均為立井，布置于井田中央，大巷布置在巖層當(dāng)中。 方案二：立井兩水平，立井延深至二水平，通過石門連接大巷和井筒，二水平采用上山開采。 主、副井均為立井，布置于井田中央，大巷布置在巖層當(dāng)中。 方案三：立井兩水平，暗斜井延深至二水平，二水平采用上下山開采。 主、副井均為立井，布置于井田中央，暗斜井延深，大巷布置在巖層當(dāng)中。 方案四：立井兩水平，立井延深至二水平，通過石門連接大巷和井筒，二水平采用上下山開采。主、副井均為立井，布置于井田中央，立井延深，大巷布置在巖層當(dāng)中。 圖4.1 四種開拓方案 （2）技術(shù)比較 以