煤礦煤層礦井初步設(shè)計(jì)-煤礦開采技術(shù)畢業(yè)論文

目錄摘要 1第一章井田概述和井田地質(zhì)特征 1第一節(jié)礦區(qū)概述 1第二節(jié)井田地質(zhì)特征 6第三節(jié)煤層的埋藏特性 8第四節(jié)水文地質(zhì) 10第二章井田境界與儲(chǔ)量 14第一節(jié)井田境界 14第二節(jié)地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算 16第三章礦井工作制度及生產(chǎn)能力 22第一節(jié)礦井工作制度 22第一節(jié)礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 22第四章井田開拓 26第一節(jié)井田開拓方式的確定 26第二節(jié)達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)工作面的配備 29第五章礦井基本巷道及建井計(jì)劃 30第一節(jié)井筒、石門與大巷 30第二節(jié)井底車場(chǎng) 32第三節(jié)建井工作計(jì)劃 34第六章采煤方法 37第一節(jié)采煤方法的選擇 37第二節(jié)確定采（盤）區(qū)巷道布置和要素 37第三節(jié)回采工藝及勞動(dòng)組織 51第四節(jié)采（盤）區(qū)的準(zhǔn)備與工作面接替 51第七章井下運(yùn)輸 53第一節(jié)運(yùn)輸系統(tǒng)和運(yùn)輸方式的確定 53第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備的選擇和計(jì)算 54第八章礦井的提升 57第一節(jié)主井的提升 57第二節(jié)副井的提升 57第二節(jié)礦井的排水 57第九章礦井通風(fēng)與安全 60第一節(jié)瓦斯抽放 60第二節(jié)礦井的通風(fēng) 60第三節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量分配 60第四節(jié)計(jì)算負(fù)壓及等積孔 64第五節(jié)選取扇風(fēng)機(jī) 69第六節(jié)安全生產(chǎn)技術(shù)措施 69第十章經(jīng)濟(jì)部分 76第一節(jié)勞動(dòng)定員和勞動(dòng)生產(chǎn)率 76第二節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表 76致謝 79 80摘要本設(shè)計(jì)所選的題目為《山西省襄垣縣晉平煤業(yè)的初步設(shè)計(jì)》，根據(jù)山西省襄垣縣晉平煤業(yè)提供的晉平煤業(yè)的井田概況和地質(zhì)特征資料。井田概況包括井田境界；地表的交通位置以及自然地理和水源、電源的供應(yīng)情況。地質(zhì)特征資料包括地層；地質(zhì)構(gòu)造；煤層及煤質(zhì)；煤層頂、底板情況及煤層的瓦斯/煤塵、煤的自然性；以及礦井的水文地質(zhì)情況。此次設(shè)計(jì)的目的是運(yùn)用大學(xué)階段所學(xué)的知識(shí)聯(lián)系礦井生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行礦井開采設(shè)計(jì)，并就本專業(yè)范圍的某一課題進(jìn)行較深的研究，以培養(yǎng)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)分析和解決實(shí)際問題的能力，是學(xué)生走向社會(huì)工作崗位前的一次綜合性能訓(xùn)練，也是對(duì)一個(gè)未來采礦工程高級(jí)工程技術(shù)人員的基本訓(xùn)練。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以當(dāng)前煤礦開采發(fā)展趨勢(shì)和方向，結(jié)合本煤礦的特征以綜合機(jī)械化大采高采為首選采煤方法。并合理布置開拓巷道和工作面，以簡(jiǎn)化采煤生產(chǎn)系統(tǒng)提高煤炭的利用率。此次設(shè)計(jì)需要解決的專題是低瓦斯易自然煤層的開采，要求我們需要在采區(qū)巷道的布置上（尤其是通風(fēng)的問題）及以后的生產(chǎn)管理上采取特殊的措施，以實(shí)現(xiàn)礦井的安全生產(chǎn)。該礦井的設(shè)計(jì)上產(chǎn)能力為180萬t/a。設(shè)計(jì)過程中我們對(duì)礦井的各個(gè)系統(tǒng)又有了一次比較全面的認(rèn)識(shí)和了解，同時(shí)在老師的輔導(dǎo)和幫助下也解決了一些接近的實(shí)際的問題。使我們?cè)谡莆諏I(yè)知識(shí)的同時(shí)也提高了自己以后再現(xiàn)實(shí)工作崗位上的能力。關(guān)鍵詞：頂板管理；地質(zhì)災(zāi)害；綜采學(xué)生：任偉2014年4月22晉平煤礦3、15號(hào)煤層180萬t/a礦井初步設(shè)計(jì)第一章井田概述和井田地質(zhì)特征第一節(jié)礦區(qū)概述一、礦井地理位置及交通條件山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井位于襄垣縣城西夏店鎮(zhèn)西北陽村附近,行政區(qū)劃隸屬襄垣縣城關(guān)鎮(zhèn)、九莊鄉(xiāng)、夏店鎮(zhèn)，距夏店鎮(zhèn)約1.5km，太(原)～焦(作)鐵路從本井田南部通過，太原～長(zhǎng)治高速公路從井田西部通過，208國道從井田南部邊界外通過，鐵路專用線通至夏店火車站，可與國鐵聯(lián)網(wǎng)，交通十分便利。山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司前身為山西省襄垣縣地方國營(yíng)襄垣煤礦，2009年資源兼并重組整合后為單獨(dú)保留礦井，名稱核準(zhǔn)為山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司，2009年11月27日山西省國土資源廳換發(fā)采礦許可證（證號(hào)），批準(zhǔn)開采3～15號(hào)煤層，井田面積16.5594km2，生產(chǎn)規(guī)模1.80Mt/a，礦井低瓦斯礦井按高瓦斯礦井管理，3號(hào)煤層煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，為不易自燃煤層。該礦資源豐富，開采技術(shù)條件較好。襄垣煤礦（以下亦稱井田）位于山西省襄垣縣夏店鎮(zhèn)九莊村-白草坡村一帶，東距襄垣縣縣城約12.0km，行政區(qū)劃屬襄垣縣夏店鎮(zhèn)管轄。地理坐標(biāo)為北緯：36°30′11″-36°34′25″,東經(jīng)：112°54′35″-112°58′13″。井田范圍由山西省國土資源廳2007年5月?lián)Q發(fā)的采礦許可證（證號(hào)為）批準(zhǔn)，批采3、15-3號(hào)煤層，生產(chǎn)規(guī)模180.00萬t/a，有效期自2007年5月至2012年5月。3號(hào)煤層井田范圍由下列31個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)拐點(diǎn)連線圈定：1．X＝4051083.00Y＝19672231.002．X＝4050293.00Y＝19674490.003．X＝4047120.00Y＝19674500.004．X＝4047120.00Y＝19675100.005．X＝4046800.00Y＝19675119.006．X＝4046789.00Y＝19674767.007．X＝4046489.00Y＝19674776.008．X＝4046502.00Y＝19675146.009．X＝4045547.00Y＝19675116.0010．X＝4045534.00Y＝19674806.0011．X＝4044880.00Y＝19674850.0012．X＝4044884.00Y＝19674975.0013．X＝4044764.00Y＝19674980.0014．X＝4044792.00Y＝19675830.0015．X＝4044592.00Y＝19675836.0016．X＝4044606.00Y＝19676336.0017．X＝4043208.00Y＝19676378.0018．X＝4043158.00Y＝19674780.0019．X＝4043970.00Y＝19673854.0020．X＝4044120.00Y＝19673848.0021．X＝4044145.00Y＝19674689.0022．X＝4044254.00Y＝19674674.0023．X＝4044748.00Y＝19674420.0024．X＝4045238.00Y＝19674139.0025．X＝4046146.00Y＝19674111.0026．X＝4047221.00Y＝19673522.0027．X＝4047185.00Y＝19672352.0028．X＝4047685.00Y＝19672337.0029．X＝4047648.00Y＝19671137.0030．X＝4048728.00Y＝19671103.0031．X＝4048766.00Y＝19672309.003號(hào)煤層井田為一不規(guī)則的多邊形，井田南北長(zhǎng)約7.93km，東西寬約5.28km，面積為14.3419km2。15-3號(hào)煤層井田范圍由下列21個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)拐點(diǎn)連線圈定：1．X＝4051083.00Y＝19672231.002．X＝4050130.00Y＝19675023.003．X＝4045053.00Y＝19675181.004．X＝4045081.00Y＝19675821.005．X＝4044592.00Y＝19675836.006．X＝4044606.00Y＝19676336.007．X＝4043208.00Y＝19676378.008．X＝4043158.00Y＝19674780.009．X＝4043970.00Y＝19673854.0010．X＝4044120.00Y＝19673848.0011．X＝4044144.00Y＝19674679.0012．X＝4044254.00Y＝19674674.0013．X＝4044748.00Y＝19674420.0014．X＝4045238.00Y＝19674139.0015．X＝4046146.00Y＝19674111.0016．X＝4047221.00Y＝19673522.0017．X＝4047185.00Y＝19672352.0018．X＝4047685.00Y＝19672337.0019．X＝4047648.00Y＝19671137.0020．X＝4048728.00Y＝19671103.0021．X＝4048766.00Y＝19672309.00井田為一不規(guī)則的多邊形，井田南北長(zhǎng)約7.93km，東西寬約5.28km，面積為16.71km2。井田北部無礦，東北與七一煤礦、桃樹煤礦、九莊煤礦相鄰，東部與輝坡煤礦、南田漳煤礦、趙家?guī)X煤礦相鄰，西南總體與夏店煤礦相鄰，其間還有范嶺煤礦、向家莊聯(lián)營(yíng)煤礦、化巖嶺煤礦。礦井現(xiàn)開采3號(hào)煤層，采用斜、立井混合開拓，主斜井凈寬3.2m，半圓拱斷面，荒料石砌碹，傾角16°40′，凈斷面7.82m2，斜長(zhǎng)480m，裝備1200mm帶式輸送機(jī)，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)礦井提煤、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)；化嶺斜井凈寬3.6m，凈斷面8.40m2，傾角25°，斜長(zhǎng)411.70m，荒料石砌碹，裝備單鉤串車，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)礦井進(jìn)風(fēng)、下放大件設(shè)備、安全出口任務(wù)；進(jìn)風(fēng)立井凈直徑4.0m，凈斷面12.56m2，垂深107.55m，荒料石砌壁，擔(dān)負(fù)礦井進(jìn)風(fēng)任務(wù)；副立井凈直徑6.5m，凈斷面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，裝備雙鉤罐籠，擔(dān)負(fù)礦井運(yùn)送材料、升降人員、進(jìn)風(fēng)等任務(wù)，裝備折返式金屬梯子間，為礦井的安全出口。廟凹回風(fēng)立井凈直徑4.0m，凈斷面12.56m2，垂深330m,荒料石砌壁，擔(dān)負(fù)礦井的回風(fēng)任務(wù)，裝備折返式金屬梯子間，為礦井的安全出口。根據(jù)煤層賦存特征，設(shè)一個(gè)水平開采3號(hào)煤層，水平標(biāo)高+780.00m。基本沿井底東西向布置集中運(yùn)輸巷、西軌道巷到井田西邊界，沿西邊界布置+780.00水平運(yùn)輸大巷，沿井田中央南北向布置集中運(yùn)輸下山、集中軌道下山、集中回風(fēng)下山，垂直集中運(yùn)輸下山、集中軌道下山、集中回風(fēng)下山布置采區(qū)運(yùn)輸下山、采區(qū)軌道下山、采區(qū)回風(fēng)下山，垂直采區(qū)運(yùn)輸下山、采區(qū)軌道下山、采區(qū)回風(fēng)下山布置工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽。開采區(qū)域?yàn)?05采區(qū)、106采區(qū)，采煤方法為走向（傾斜）長(zhǎng)壁采煤法，全部垮落法管理頂板。裝備綜采放頂煤液壓支架，一次采全高，在105采區(qū)布置一個(gè)綜采放頂煤工作面，106采區(qū)布置一個(gè)綜采放頂煤工作面。105采區(qū)工作面采用ZF2800/16/24B型放頂煤液壓支架支護(hù)頂板，MG170/410-WD型采煤機(jī)割煤,SGZ630/220型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，SZB730/75型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載，DTL100/50/2×160型帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，回風(fēng)順槽用JD-25型型調(diào)度絞車運(yùn)輸。106采區(qū)工作面采用ZF4200/17/28B型放頂煤液壓支架支護(hù)頂板，MGTY200/500—1.1D采煤機(jī)割煤，SGZ764/400型可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，SGZ764/160型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載，DSL100/50/2×160S型帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，回風(fēng)順槽用JD-25型型調(diào)度絞車運(yùn)輸。礦井通風(fēng)方式為中央分列式，風(fēng)機(jī)工作方法為抽出式。礦井總風(fēng)量125m3/s，其中主斜井進(jìn)風(fēng)10m3/s；副立井進(jìn)風(fēng)40m3/s；進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)10m3/s；化嶺斜井進(jìn)風(fēng)65m3/s；廟凹回風(fēng)立井回風(fēng)125m3/s。由于井田南部已形成部分采空區(qū)，加之村莊、鐵路壓煤較多，使得這個(gè)采區(qū)無法布置長(zhǎng)壁綜采工作面，根據(jù)煤層賦存條件及開采現(xiàn)狀，南采區(qū)采用水力開采采煤法。為合理開采井田南部煤炭資源，保證礦井安全生產(chǎn)，根據(jù)長(zhǎng)治市煤炭工業(yè)局長(zhǎng)煤局行發(fā)[2010]88號(hào)“關(guān)于襄礦晉平煤業(yè)有限公司南采區(qū)變更通風(fēng)系統(tǒng)的批復(fù)”，整個(gè)礦井通風(fēng)方式由中央分列式變更為分區(qū)式通風(fēng)，進(jìn)、回風(fēng)井筒由四進(jìn)一回(主斜井、副立井、化嶺斜井、進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)，廟凹立井回風(fēng))變更為三進(jìn)兩回(主斜井、副立井、化嶺斜井進(jìn)風(fēng)，廟凹立井、原進(jìn)風(fēng)立井回風(fēng))。變更通風(fēng)系統(tǒng)后，礦井總需風(fēng)量由125m3/s增至170m3/s，主斜井進(jìn)風(fēng)由10m3/s增至20m3/s，副立井進(jìn)風(fēng)由40m3/s增至85m3/s，化嶺斜井進(jìn)風(fēng)65m3/s不變，廟凹立井回風(fēng)125m3/s(不變)，原進(jìn)風(fēng)立井回風(fēng)45m3/s?？傔M(jìn)風(fēng)量增加后，西軌道巷與+780水平大巷聯(lián)絡(luò)巷設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，廟凹回風(fēng)立井通風(fēng)阻力變化不大。山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井位于襄垣縣城西夏店鎮(zhèn)西北陽村附近,行政區(qū)劃隸屬襄垣縣城關(guān)鎮(zhèn)、九莊鄉(xiāng)、夏店鎮(zhèn)，其地理坐標(biāo)為:東徑112°54′58″-112°58′15″，北緯36°30′09″-36°34′28″。井田東西寬約5.1m,南北長(zhǎng)約8.0km,面積16.5594km2。該礦距夏店鎮(zhèn)約1.5km，太(原)～焦(作)鐵路從本井田南部通過，太原～長(zhǎng)治高速公路從井田西部通過，208國道從井田南部邊界外通過，鐵路專用線通至夏店火車站，可與國鐵聯(lián)網(wǎng)，交通十分便利。二、地形地勢(shì)及水系山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井位于晉東南高原中段東部邊緣，太行山西麓。井田內(nèi)大部分地段為第四系黃土覆蓋。縱觀全井田地貌特征為中等切割至輕微切割的低山丘陵類型，是一系列黃土梁、沖溝組成的典型的黃土侵蝕地貌。地勢(shì)大體西北高，東南低，最高點(diǎn)在井田西北角，海拔為1080.50m，最低點(diǎn)位于井田東南角，海拔為892.80m，相對(duì)高差187.70m。井田內(nèi)季節(jié)性河流為漳河上游小分支，向西匯入漳河，屬海河流域漳河水系。三、氣象及地震本區(qū)為大陸性氣候。襄垣氣象站歷年觀測(cè)資料表明：降水量為433.20～814.30mm，平均532.80mm。降水多集中在7、8、9三個(gè)月。蒸發(fā)量為1515.00～1914.70mm，平均1768.10mm，蒸發(fā)量為降水量三倍多。歷年最低氣溫-29.1℃，最高氣溫38.1℃，平均9.5℃。平均相對(duì)濕度64%。主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，最大風(fēng)速為18m/s。凍土深度0.82m。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)(2008年版)和《中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2001圖A1),本區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g。四、礦井生產(chǎn)建設(shè)概況批準(zhǔn)山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井開采3～15號(hào)煤層。本礦于1947年建井，1949年正式投產(chǎn)，經(jīng)過幾次技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化采煤。礦井生產(chǎn)能力達(dá)到2.40Mt/a。采用主斜井、副立井混合開拓。工作面采用壁式綜采放頂煤采煤方法，主運(yùn)輸大巷采用架線電機(jī)車、帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。五、水源和電源1．電源條件山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井在副立井工業(yè)場(chǎng)地設(shè)有10kV變電所一座，采用雙回路供電。一回10kV電源引自襄垣弘升發(fā)電廠10kV線路，導(dǎo)線型號(hào)LGJ-185mm2，線路長(zhǎng)度1.5km；另一回10kV電源引自襄垣誠豐發(fā)電廠10kV線路，導(dǎo)線型號(hào)LGJ-185mm2，線路長(zhǎng)度2.0km導(dǎo)線型號(hào)LGJ-185mm2，線路長(zhǎng)度2.0km。電源可靠，供電質(zhì)量有保證。2．水源條件目前煤礦用水水源為第四系含水層，本礦在襄垣盆地西北陽河灣處鑿有深井三眼，作為礦井供水水源，一號(hào)井出水量為40m3/h，二號(hào)井出水量為50～60m3/h，三號(hào)井出水量為50～70m3/h，，日出水量3000m3以上，水源可靠，水量有保證，能滿足礦井生產(chǎn)及生活用水需求。井下消防灑水采用礦井排水作為供水水源，礦井105、106采區(qū)正常涌水量為120m3/h，最大涌水量為190m3/h，南采區(qū)正常涌水量40m3/h，最大涌水量80m3/h，可滿足井下消防灑水的需要。第二節(jié)井田地質(zhì)特征一、地層井田位于沁水煤田中部東緣，井田廣為第四系黃土覆蓋，僅在沖溝及河床兩岸有零星基巖出露。出露地層為二疊系上統(tǒng)上石盒子組、下統(tǒng)下石盒子組和山西組。井田地層由老到新有奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)，石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)，石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)，二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)，二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)，二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)，第四系(Q)。1.奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)上部為灰～深灰色致密堅(jiān)硬石灰?guī)r，具波狀層理，裂隙溶蝕較為發(fā)育。中部為灰～深灰色石灰?guī)r。2.石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)上部為灰色泥質(zhì)巖、砂質(zhì)泥巖，含星散狀黃鐵礦，含植物化石碎片。局部地段中部常有薄層狀泥晶石灰?guī)r和薄煤層，頂部常見高嶺石泥巖，下部為深灰色、灰色鋁土質(zhì)泥巖夾砂質(zhì)泥巖。偶夾薄煤層，具塊狀層理、水平層理及透鏡狀層理。厚度4.00～31.77m,平均為10.99m。3.石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)主要由粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、石灰?guī)r及煤層組成。有5層石灰?guī)r，下部灰?guī)r穩(wěn)定，往上穩(wěn)定性較差，相反下部煤層較上部煤層穩(wěn)定。石灰?guī)r下部發(fā)育穩(wěn)定煤層，砂巖普遍發(fā)育，但中部砂巖發(fā)育好，厚度大且穩(wěn)定，層理類型復(fù)雜，動(dòng)植物化石極為豐富，厚度82.70～141.45m,平均115.61m。4.二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)主要由砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層組成。砂巖一般不穩(wěn)定，常呈似層狀或透鏡狀。主要煤層發(fā)育在中下部,植物化石豐富。厚度48.33～71.89m,平均56.13m。5.二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)主要由砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、鋁質(zhì)泥巖組成。頂部為灰綠、灰、紫紅色之含鋁質(zhì)泥巖，俗稱“桃花泥巖”，該層較為穩(wěn)定，是確定K10分界砂巖之良好輔助標(biāo)志；中上部主要為中細(xì)粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖互層；中下部主要為灰～淺灰色中細(xì)粒砂巖，局部為粉砂巖、粗砂巖,偶見煤線或薄煤層；底界K8砂巖為中細(xì)粒砂巖一般呈灰～淺灰色，本組厚43.30～85.10m,平均厚60.87m。6.二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)出露于本井田的北部，由雜色中細(xì)粒砂巖、泥巖組成，根據(jù)巖性可分為上、中、下三段。上段：紫紅色、黃綠色、灰綠色之泥巖夾細(xì)砂巖及粉砂巖，厚度一般168.00m。中段：上部為紫色、綠灰色泥巖，夾含礫粗砂巖、中細(xì)粒砂巖，中下部為淺灰色、紫紅色之粗砂巖與泥巖互層及灰色、灰綠色、紫色泥巖，局部為含礫粗砂巖，厚度一般為137.00m。下段：上部為灰綠色、紫色砂質(zhì)泥巖夾中細(xì)粒砂巖；中部為綠灰、淺灰色中砂巖夾細(xì)砂巖；下部為灰色、灰褐色灰?guī)r夾細(xì)砂巖。厚度一般159.00m。7.第四系(Q)中更新統(tǒng)(Q2)：廣泛分布，為黃色、淺紅色粉砂土、砂質(zhì)粘土夾兩層或數(shù)層鈣質(zhì)結(jié)核。厚度1.00～60.00m，一般為40.00m。全新統(tǒng)(Q4)：為淡黃、灰黃色砂礫層及砂和砂土等。厚度0～40.19m,一般為20.10m。第三節(jié)煤層的埋藏特性一、含煤地層1.太原組(C3t)為本井田主要含煤地層之一，厚度87.20～141.45m，一般為115.61m。含煤15層，含煤系數(shù)6.9%，煤層為5、6、7、8-1、8-2、9上、9、11、12-1、12-2、13、14、15-1、15-2、15-3號(hào)。據(jù)夏店詳查勘探區(qū)井田內(nèi)施工鉆孔揭露，中上部5、6、7、8-1、8-2、9上、9、11、12-1、12-2、13號(hào)煤層屬局部發(fā)育，不穩(wěn)定，零星可采；中下部14、15-2號(hào)煤層為零星可采煤層，不具工業(yè)價(jià)值；底部的15-1號(hào)煤層為局部開采煤層，15-3號(hào)煤層為全井田可采煤層。2.山西組(P1s)山西組含煤3層，分別是1、2、3號(hào)煤層，其中1、2號(hào)煤層零星分布，層位不穩(wěn)定，在全井田均不可采，不具工業(yè)開采價(jià)值；3號(hào)煤層層位穩(wěn)定，全井田可采，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為山西組主要可采煤層。二、構(gòu)造1.區(qū)域構(gòu)造本井田位于沁水盆地東翼中段，晉～獲褶斷帶和武鄉(xiāng)～陽城凹褶帶之間，總體形態(tài)為一走向NNE，傾向NW的單斜構(gòu)造。2.井田構(gòu)造井田內(nèi)主要由兩個(gè)軸向近SN向平行的寬緩的褶曲構(gòu)成，褶曲軸平面形態(tài)呈“S”型或弧型。井田內(nèi)地層總體走向?yàn)镹W,中北部地層(即東坡斷層以北)傾向N，南部(東坡斷層以南)傾向S，傾角4°～15°。主要構(gòu)造如下：1)前袁家溝向斜：位于井田東部，北起區(qū)外南姚村南，經(jīng)劉家溝村西、北坡、孫家莊、向家莊至霍村西止，平面呈“S”形，總體展布軸向近SN向，兩翼傾角5°～15°，為一不對(duì)稱向斜。2)后袁家溝背斜：位于井田西部，北起區(qū)外南姚村南,向南經(jīng)翼家?guī)X、九莊、化巖嶺村西至范膿嶺村西止，軸向近南北，平面亦呈“S”形，兩翼傾角4°～15°，東翼較陡，西翼較緩。礦井開采揭露斷層三條，編號(hào)為F1、F2、F4(F3為勘探階段揭露的東坡斷層)。陷落柱兩個(gè)，編號(hào)為X1、X2。綜上所述，本井田為發(fā)育寬緩的褶曲構(gòu)造，構(gòu)造類型為簡(jiǎn)單～中等。三、煤層、煤質(zhì)及其它有益礦產(chǎn)1．煤層井田內(nèi)批準(zhǔn)開采3～15號(hào)煤層。本次設(shè)計(jì)只針對(duì)井田南采區(qū)3號(hào)煤層。1)3號(hào)煤層位于山西組，煤層穩(wěn)定，厚度大，煤層厚度4.06～6.21m,平均5.64m。煤層下部含夾矸一層,厚度0.05～0.50m,巖性為泥巖及砂質(zhì)泥巖。頂板巖性主要為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖,局部為細(xì)砂巖；底板巖性主要為砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖。2)15-3號(hào)煤層位于太原組近底部，全區(qū)發(fā)育，厚度穩(wěn)定，厚度1.15-1.65m,平均1.37m,煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層頂板一般為泥巖，局部為砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖，底部為砂質(zhì)泥巖，局部為泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、屬穩(wěn)定性煤層。詳見可采煤層特征表1。2．煤質(zhì)特征3號(hào)煤層：原煤水分1.41%,灰分13.41%～22.68%,平均18.84%;原煤硫分0.36%,揮發(fā)分14.38%。3號(hào)煤為低～中灰、特低硫、低磷、高熔灰分、高熱值的貧煤，為優(yōu)質(zhì)動(dòng)力用煤。15-3號(hào)煤層：原煤水份1.32%,灰份25.60%～33.9%,平均28.54%;原煤硫分1.02%,洗煤磷為0.02385%。15-3號(hào)煤為中～中高灰、低中硫、低磷，高熱值之貧煤，為動(dòng)力用煤。表1可采煤層特征表煤層名稱煤層厚度(m)煤層結(jié)構(gòu)頂?shù)装鍘r性穩(wěn)定性傾角(度)容重t/m3夾石層數(shù)夾石厚度(m)頂板底板3號(hào)4.06～6.211粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖穩(wěn)定4～151.355.6415號(hào)1.37泥巖、局部砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖砂質(zhì)泥巖穩(wěn)定1.44第四節(jié)水文地質(zhì)一、水文地質(zhì)本區(qū)域處于沁水盆地中段東部的漳河水系，其范圍東部為太行山脈，向西至沁縣北西漳河的西源，南起長(zhǎng)子南的漳河南源，北止于武鄉(xiāng)縣之漳河北源。大體上構(gòu)成一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元，也是晉東南區(qū)域水文地質(zhì)一個(gè)重要組成部分。區(qū)域南部、中部、北部主要為一套巨厚的二疊系碎屑巖沉積，構(gòu)成廣泛的層間孔隙水分布，南部和東南部大面積出露的碳酸鹽巖，又為巖溶水的發(fā)育奠定了基礎(chǔ)，而一系列褶曲帶構(gòu)成的新生代盆地，由于表層堆積了厚度不等的松散沉積物，又為區(qū)域孔隙水的分布創(chuàng)造了條件。區(qū)域地形與構(gòu)造一致，補(bǔ)給及徑流條件有利，為地下水的富集以及地下水的承壓自流提供了有利條件。1．地表水本井田內(nèi)有季節(jié)性河流，雨季時(shí)有水，旱季無水，其流量不大，與煤層及下部含水層基本無水力聯(lián)系。2．含水巖層1)中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r含水層為煤系地層下伏的主要含水層。本組巖層由于巖溶發(fā)育之不均一，因而地下水變化幅度大，富水性因地而異。奧灰靜止水位標(biāo)高680.00m，上馬家溝灰?guī)r是主要富水含水層，水化學(xué)類型為重碳酸、硫酸鹽一鈣、鎂型水。2)上石炭統(tǒng)太原組灰?guī)r含水層井田內(nèi)普遍發(fā)育，厚度一般為7.28m,系14、15號(hào)煤層之頂部巖層。q值平均為0.004L/(m.s)；K值為0.0052～0.016lm/d，水位標(biāo)高818.59～820.24m，屬于富水性弱含水層。水質(zhì)為重碳酸鹽—鉀+鈉型水，礦化度0.510～0.741g/L。3)下二疊統(tǒng)山西組K7砂巖水層分布范圍大，巖性為中～細(xì)粒砂巖層，厚度一般為3.05m，距上部3號(hào)煤層一般為12.80m,裂隙不發(fā)育。q值為0.005L/(m·s),K值為0.0067m/d,恢復(fù)水位值60.94m,水位標(biāo)高909.71m,屬于富水性弱的含水層。水質(zhì)類型為重碳酸鹽～鉀+鈉型水，礦化度0.784g/L。4)下二疊統(tǒng)山西組3號(hào)煤層頂部砂巖含水層分布較普遍，厚度1.72～15.33m,一般6.68m。裂隙不發(fā)育，巖性為中～細(xì)粒砂巖。單位涌水量q值為0.00287L/(m.s),K值為0.269m/d，恢復(fù)水位值為26.45m，水位標(biāo)高為845.64m，屬于承壓微弱的含水層。水質(zhì)類型為重碳酸氯鹽～鉀+鈉型水，礦化度0.495～0.784g/L。5)下二疊統(tǒng)下石盒子組K8砂巖含水層一般厚4.15m,巖性以中～細(xì)粒砂巖為主，富水性視裂隙發(fā)育程度而不同，屬于微弱的承壓含水層。6)基巖風(fēng)化帶含水層基巖風(fēng)化層極普遍，據(jù)鉆孔所見裂隙發(fā)育深度，不受表土覆蓋厚度大小而變化，而是隨巖性不同膠結(jié)物質(zhì)差異而加深。膠結(jié)疏松的粉砂巖類，裂隙發(fā)育深度最大，但亦不超過50m，堅(jiān)硬砂礫巖類風(fēng)化水蝕深度小，一般不超過基巖頂面下40m。承壓水頭高于地表水3mm,水位標(biāo)高883.85m,q值為0.58L/(m.s),K值平均為4.56m/d，屬承壓中等含水層。水質(zhì)類型為重碳酸鹽～鉀+鈉，鈣、鎂型水，礦化度0.274～0.963g/L。7)洪積～沖積層含水層厚度一般15m,分布廣泛,由砂質(zhì)粘土、砂土、粉砂和砂礫組成。砂礫卵石分布于溝谷階地，其富水性取決于砂礫石大小及厚度,接受大氣降水補(bǔ)給影響較明顯,屬于中等～弱含水層。水質(zhì)為重碳酸鹽～鈣、鎂水，礦化度0.237～0.617g/L。3．充水因素分析及水文地質(zhì)類型3號(hào)煤層除普遍受頂板砂巖含水層充水影響外，還接受大氣降水通過風(fēng)化裂隙滲入。南采區(qū)開采的3號(hào)煤層較淺，煤層距離地表近，因而造成由開采引起的坍塌高度與基巖風(fēng)化裂隙所溝通，致使地表水體直接滲入巷道內(nèi)，所以大氣降水亦形成礦井充水主要來源之一。本井田3號(hào)煤層的底板于中奧陶統(tǒng)頂界面，間距平均143.28m,正常情況下開采3號(hào)煤層時(shí)不易受巖溶地下水影響。因此本區(qū)水文地質(zhì)條件應(yīng)屬簡(jiǎn)單類型。4．礦井涌水量山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井現(xiàn)開采的105、106采區(qū)位于井田北部，礦井105、106采區(qū)正常涌水量合計(jì)為120m3/h，最大涌水量合計(jì)為190m3/h。本次設(shè)計(jì)的南采區(qū)位于井田南部，正常涌水量為40m3/h，最大涌水量為80m3/h。6．供水水源本礦在襄垣盆地西北陽河彎處鑿有深井三眼，作為礦井供水水源，出水量3000m3/d。井下消防、灑水采用礦井排水處理后作為供水水源。二、其它開采技術(shù)條件1.煤層頂、底板工程地質(zhì)特征3號(hào)煤層：其直接頂板為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，泥巖,厚度一般為3.17m,裂隙不甚發(fā)育；底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖、中細(xì)砂巖,厚度一般為2.90m。頂?shù)装辶W(xué)測(cè)試結(jié)果如下:頂?shù)装鍘r石名稱平均抗剪強(qiáng)(MPa)平均單向抗拉強(qiáng)度(MPa)平均抗壓強(qiáng)度(MPa)頂板泥巖5.291.1532.94粉砂巖10.591.3761.27底板泥巖1.3944.80砂質(zhì)泥巖0.9738.732.瓦斯根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局晉煤安發(fā)[2009]91號(hào)文“關(guān)于長(zhǎng)治市2008年度30萬噸/年及以上煤礦礦井瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果的批復(fù)”，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為12.33m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為1.94m3/t；礦井絕對(duì)二氧化碳涌出量為7.30m3/min，相對(duì)二氧化碳涌出量為1.15m3/t。屬低瓦斯礦井，由于106采區(qū)為高瓦斯區(qū)，本礦按高瓦斯礦井管理。3.煤塵根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心檢驗(yàn)報(bào)告,3號(hào)煤層煤樣的火焰長(zhǎng)度為15mm,巖粉用量為45%,煤塵具有爆炸性。4.煤的自燃根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心檢驗(yàn)報(bào)告，3號(hào)煤層煤樣吸氧量為0.9180cm3/g，自燃傾向?yàn)棰箢悾瑸椴灰鬃匀济簩印?.地溫?fù)?jù)詳查資料，本區(qū)地溫變化梯度為℃/hm,平均1.16℃/hm,屬正常地溫區(qū).本礦及鄰近礦在采掘過程中未發(fā)現(xiàn)地溫異常現(xiàn)象。第二章井田境界與儲(chǔ)量第一節(jié)井田境界南采區(qū)采用斜、立井混合開拓，主斜井凈寬3.2m，半圓拱斷面，荒料石砌喧，傾角16°40′，凈斷面7.82m2,斜長(zhǎng)480m,裝備寬度1200mm的帶式輸送機(jī)，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)礦井提煤、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)。副立井凈直徑6.5m，凈斷面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，裝備雙鉤罐籠，擔(dān)負(fù)礦井升降材料、升降人員和旱采區(qū)進(jìn)風(fēng)等任務(wù)。原進(jìn)風(fēng)立井改為南采區(qū)回風(fēng)立井，凈直徑4m，凈斷面12.56m2，垂深107.55m，荒料石砌喧，擔(dān)負(fù)南采區(qū)回風(fēng)任務(wù)，井筒內(nèi)裝備折返式金屬梯子間，為南采區(qū)的安全出口。根據(jù)煤層賦存特征，設(shè)一個(gè)水平開采南采區(qū)，水平標(biāo)高+830m。從主斜井井底向南掘帶式輸送機(jī)運(yùn)輸巷，由副立井井底向南偏東方向掘軌道大巷，后向西南方向在礦鐵路專用線南側(cè)沿鐵路專用線方向掘機(jī)軌合一運(yùn)輸下山，下山至+755m標(biāo)高后向西掘運(yùn)輸下山至井田邊界，在運(yùn)輸下山南側(cè)平行布置回風(fēng)下山。在下山735m水平做煤水硐室，兼做下一水平的轉(zhuǎn)排硐室。然后由篩機(jī)硐室沿煤層走向按5°～6°開掘集中溜煤順槽至F3斷層，過F3斷層至采空區(qū)保護(hù)煤柱邊界（采區(qū)邊界），再由集中溜煤順槽的區(qū)段邊界沿煤層傾斜方向布置不少于兩條回采上山（稱為回采漏斗），在采區(qū)上部沿煤柱線掘回風(fēng)順槽，回風(fēng)順槽與回風(fēng)下山相聯(lián)，用于回風(fēng)。(一)井田境界根據(jù)山西省國土資源廳2009年11月27日頒發(fā)的采礦許可證(證號(hào)，該礦井的井田范圍由19個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)連線圈定。詳見井田境界拐點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)表4-1-1。井筒特征見表2井筒斷面見圖3-2-1、3-2-2、3-2-3。表2兼并重組整合后井田境界拐點(diǎn)座標(biāo)表點(diǎn)號(hào)1980年西安坐標(biāo)系(6°帶)1980年西安坐標(biāo)系(3°帶)XYXY14051034.57019672162.4404049851.8233840363658019674421.4604048991.96438405868.88234047071.56019674431.4704045821.01638405779.96244047071.57019675031.4804045802.32738406379.5254045004.56019675112.4904043734.35338406396.06464045032.56019675752.4904043742.39538407036.45174044543.56019675767.4904043253.29938407036.20784044557.56019676267.4904043251.71438407536.26394043159.55019676309.5004041853.46238407534.701104043109.55019674711.4904041853.26138405936.344114043921.55019673785.4804042693.49138405036.315124044739.55019673759.4804043511.69038405035.814134044727.55019673461.4804043508.98238404737.662144047172.56019673453.4704045952.42138404805.841154047136.55019672283.4604045952.90338403635.576164047636.56019672268.4604046453.01238403636.171174047599.55019671068.4504046453.43438402435.887184048679.56019671034.4504047533.71638402435.58194048717.56019672240.4504047534.08938403641.881開采深度900m～500m開采深度900m～500m井田為一不規(guī)則的多邊形，南北長(zhǎng)約7.93km，東西寬約5.28km，井田面積16.5594km。開采深度由900m至500m標(biāo)高。表3井筒特征表井筒名稱主斜井副立井回風(fēng)立井井口座標(biāo)經(jīng)距Y196761821967593319676015緯距X404391540441054044080井口標(biāo)高(m)927.40935.00934.00提升方位角(度)168165165井筒傾角(度)16°40′9090井筒深度或斜長(zhǎng)(m)第一水平480.00130107.55第二水平最終水平或?qū)挾?m)凈3.26.54.0掘進(jìn)3.88.5/7.45.2/4.6井筒斷面(m2)凈7.8233.1812.56掘進(jìn)9.8956.72/42.9921.23/16.62砌壁厚度mm)3001000/450600/300材料荒料石混凝土荒料石井筒裝備帶式輸送機(jī)、臺(tái)階扶手雙鉤罐籠折返式金屬梯子間備注已有已有已有第二節(jié)地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算采區(qū)留設(shè)的開采保護(hù)煤柱有：礦井工業(yè)場(chǎng)地、井筒及開拓大巷保護(hù)煤柱，大巷間煤柱及大巷兩側(cè)煤柱均按30m寬留設(shè)，斷層保護(hù)煤柱及邊界煤柱按20m留設(shè)，礦井工業(yè)場(chǎng)地及井筒保護(hù)煤柱是在其邊線外留出保護(hù)等級(jí)圍護(hù)帶寬度，然后按照各巖層的移動(dòng)角計(jì)算出各巖層的水平移動(dòng)長(zhǎng)度，所有巖層水平移動(dòng)長(zhǎng)度之和即為圍護(hù)帶外煤柱的寬度。經(jīng)計(jì)算，采區(qū)設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為3.83Mt，詳見表4。表4采區(qū)可采儲(chǔ)量匯總表單位:Mt煤層編號(hào)設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量開采煤柱開采損失設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量場(chǎng)地及井筒邊界村莊大巷小計(jì)38.360.590.570.760.972.891.643.831、礦井資源/儲(chǔ)量采用地質(zhì)塊段算術(shù)平均法。計(jì)算公式如下：Q=SMd式中：Q—塊段煤炭?jī)?chǔ)量，t；S—塊段水平投影面積，m2；M—塊段內(nèi)煤層平均厚度，m；d—煤層視密度，t/m3。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，對(duì)井田內(nèi)可采的2號(hào)煤進(jìn)行了資源/儲(chǔ)量計(jì)算，其結(jié)果如下：截止2009年12月31日全井田共查明資源儲(chǔ)量16796萬噸，保有資源儲(chǔ)量13313萬噸，開采動(dòng)用量3483萬噸。其中：3號(hào)煤層查明資源儲(chǔ)量12935萬噸，保有資源儲(chǔ)量9452萬噸，開采動(dòng)用3483萬噸；15-3號(hào)煤層查明3202萬噸，保有3202萬噸；15-1號(hào)煤層(全部為高硫煤)查明(保有)資源儲(chǔ)量659萬噸。在開采15-1號(hào)煤層時(shí)，礦方需尋求用戶并簽訂協(xié)議后開采。詳見表5表5資源儲(chǔ)量估算結(jié)果匯總表單位：萬噸范圍煤層煤類資源儲(chǔ)量消耗累計(jì)查明備注122b333小計(jì)原襄垣煤礦3PM7681141782233791120115-3PM28196028792879合計(jì)1050020110701337914080續(xù)表5資源儲(chǔ)量估算結(jié)果匯總表單位：萬噸新增向家莊煤礦(關(guān))3PM244244104348新增區(qū)3PM1315711386138615-3PM31013323323小計(jì)16258417091709新增層15-1PM58673659659高硫合計(jì)3PM1559711630104173415-1PM58673659659高硫15-3PM31013323323小計(jì)245515726121042716重組后井田3PM9240212945234831293515-3PM31297332023202小計(jì)123692851265434831613715-1PM58673659659高硫總計(jì)12955358133133483167962、礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量依據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量=(111b+122b+333k)式中：k—推斷資源量的可信度系數(shù),根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄C可信度系數(shù)取值范圍0.7～0.9，本礦井地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層賦存穩(wěn)定，取值0.9。礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量13271萬噸。礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量匯總見表6。表6礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量匯總表單位：萬噸煤層號(hào)111b122b333k111b+122b111b+122b+333k392401919240943115-33129663129319515-158659586645合計(jì)1295531612955132713、礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量依據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量=(礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量-永久煤柱損失)式中：永久煤柱損失為井田境界、斷層、鐵路、公路、村莊等保安煤柱。根據(jù)以上計(jì)算,礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量為8872萬噸。礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量匯總見表7。表7礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量計(jì)算簽單位：萬噸煤層編號(hào)工業(yè)資源/儲(chǔ)量111b+122b+333k永久煤柱礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量突水危險(xiǎn)區(qū)井田境界采空區(qū)斷層村莊鐵路、公路小計(jì)3943132737718012285222634679715-3319510958055281831594160115-16455611392171474合計(jì)1327111004683772481601439988724、設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量礦井可采儲(chǔ)量依據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量=(礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量-開采保護(hù)煤柱損失)×采區(qū)回采率式中：開采保護(hù)煤柱損失為工業(yè)場(chǎng)地及大巷等保安煤柱；采區(qū)回采率3號(hào)煤層為75%，15-1號(hào)煤層為85%、15-3號(hào)煤層為80%。根據(jù)以上計(jì)算,礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為5594萬噸。礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量匯總見表8。表8礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量計(jì)算表單位：萬噸煤層編號(hào)設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量開采煤柱損失開采損失設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量工業(yè)場(chǎng)地大巷小計(jì)3679717798811651408422415-316015430335724999515-1474333366375合計(jì)887223113241555172355945、煤柱留設(shè)1)井田邊界煤柱：20m；2)采空區(qū)煤柱：根據(jù)煤礦防治水規(guī)定，采空區(qū)煤柱參照含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲褐牧粼O(shè)：經(jīng)驗(yàn)公式：采空區(qū)煤柱寬度取20m。3)斷層煤柱：根據(jù)煤礦防治水規(guī)定，含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲褐牧粼O(shè)經(jīng)驗(yàn)公式：式中：L--煤柱留設(shè)的寬度，m；K--安全系數(shù)，一般取2-5，本設(shè)計(jì)取5；M--煤層厚度或采高；p--水頭壓力；斷層煤柱：20～40m；3)巷道煤柱式中：S1—巷道保護(hù)煤柱的水平寬度，m；H—巷道的最大垂深，m；M—煤層厚度，m；f—煤的強(qiáng)度系數(shù)。3號(hào)煤層巷道煤柱取35m，15號(hào)煤層巷道煤柱取30m。工業(yè)場(chǎng)地按二級(jí)保護(hù),斜井井筒按三級(jí)保護(hù)，再根據(jù)表土層和基巖厚度(表土移動(dòng)角45°，基巖移動(dòng)角70°)計(jì)算保安煤柱，鐵路煤柱200m，村莊105～135m。當(dāng)?shù)V井報(bào)廢時(shí)，預(yù)計(jì)護(hù)巷煤柱損失可回收50%左右。三、礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限按下式計(jì)算:式中:T—服務(wù)年限,a；Zk—設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量,5594萬噸；A—礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,240萬噸/年；K—儲(chǔ)量備用系數(shù),取1.4。經(jīng)計(jì)算,礦井服務(wù)年限16.6年。第三章礦井工作制度及生產(chǎn)能力第一節(jié)礦井工作制度一、工作制度采區(qū)年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力160Mt。根據(jù)《煤炭工業(yè)小型礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》，設(shè)計(jì)年工作日330d，工作制度為四六制，三班生產(chǎn)，一班檢修。第二節(jié)礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限一、礦井生產(chǎn)能力一、生產(chǎn)能力根據(jù)山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合工作領(lǐng)導(dǎo)辦公室文件晉煤重組辦發(fā)[2009]30號(hào)文件《關(guān)于長(zhǎng)治市襄垣縣煤礦企業(yè)兼并重組整合方案部分的批復(fù)》及山西省國土資源廳號(hào)采礦許可證，山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井生產(chǎn)能力240萬噸/年。二、能力驗(yàn)證(一)礦井移交生產(chǎn)及達(dá)到生產(chǎn)能力時(shí)，井下3號(hào)煤層在105、106采區(qū)各布置一個(gè)綜采放頂煤工作面，3個(gè)掘進(jìn)工作面；在南采區(qū)布置一個(gè)水采工作面，2個(gè)掘進(jìn)工作面。(二)回采工作面能力計(jì)算：1、105采區(qū)生產(chǎn)能力：(1)105采區(qū)機(jī)采工作面生產(chǎn)能力由下式計(jì)算：Qc105=labMrΦc式中：l—工作面長(zhǎng)度，150m；a—工作面日推進(jìn)度，3.6m/d；b—年工作日,330d/a；M—工作面采高，2.2m；r—煤的容重，1.41t/m3；Φ—正規(guī)循環(huán)率，0.80；c—工作面回采率,0.95。Qc105=150×3.6×330×2.2×1.41×0.80×0.95=420kt(2)105采區(qū)放頂煤工作面生產(chǎn)能力由下式計(jì)算：Qf10=labMfrΦc式中：l—工作面長(zhǎng)度，150m；a—工作面日推進(jìn)度，3.6m/d；b—年工作日,330d/a；Mf—工作面采高，3.52m；r—煤的容重，1.41t/m3；Φ—正規(guī)循環(huán)率，0.80；c—放頂煤回采率,0.83。則：Qf105=150×3.6×330×3.52×1.41×0.80×0.83=586kt則Q105采總=420+586=1006kt2、106采區(qū)生產(chǎn)能力：(1)106采區(qū)機(jī)采工作面生產(chǎn)能力由下式計(jì)算：Qc106=labMrΦc式中：l—工作面長(zhǎng)度，180m；a—工作面日推進(jìn)度，3.6m/d；b—年工作日,330d/a；M—工作面采高，2.4m；r—煤的容重，1.41t/m3；Φ—正規(guī)循環(huán)率，0.80；c—工作面回采率,0.95。Qc106=180×3.6×330×2.4×1.41×0.80×0.95=549kt(2)106采區(qū)放頂煤工作面生產(chǎn)能力由下式計(jì)算：Qf106=labMfrΦc式中：l—工作面長(zhǎng)度，180m；a—工作面日推進(jìn)度，3.6m/d；b—年工作日,330d/a；Mf—工作面采高，3.32m；r—煤的容重，1.41t/m3；Φ—正規(guī)循環(huán)率，0.80；c—放頂煤回采率,0.83。則：Qf106=180×3.6×330×3.32×1.41×0.80×0.83=664kt則Q106采總=549+664=1213kt3、水采工作面生產(chǎn)能力：Q回=330×3LXhrc式中：Q回－回采工作面年產(chǎn)量，t330－年生產(chǎn)天數(shù)，d3－每天采煤班數(shù)，班L－兩回采眼間距(采垛長(zhǎng)度)，15mX－掐槍距，4mh－煤層厚度，按平均5.72mr－煤的容重，1.41t/m3c－回采率，0.7。Q回=330×3×15×4×5.72×1.41×0.7=334kt1006+1213+334=2553kt掘進(jìn)煤量127kt礦井生產(chǎn)能力2553+127=2680kt滿足160萬噸/年的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力要求。批準(zhǔn)山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井開采3～15號(hào)煤層。本礦于1947年建井，1949年正式投產(chǎn)，經(jīng)過幾次技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化采煤。礦井生產(chǎn)能力達(dá)到1.60Mt/a。采用主斜井、副立井混合開拓。工作面采用壁式綜采放頂煤采煤方法，主運(yùn)輸大巷采用架線電機(jī)車、帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。二、采區(qū)工作制度及服務(wù)年限采區(qū)設(shè)計(jì)服務(wù)年限均按下式計(jì)算：式中：T—設(shè)計(jì)服務(wù)年限，a；ZK—設(shè)計(jì)可采資源/儲(chǔ)量，Mt；A—設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，Mt/a；K—儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.4。則采區(qū)設(shè)計(jì)服務(wù)年限9.1a。第四章井田開拓第一節(jié)井田開拓方式的確定一、采區(qū)采用斜、立井混合開拓，主斜井凈寬3.2m，半圓拱斷面，荒料石砌喧，傾角16°40′，凈斷面7.82m2,斜長(zhǎng)480m,裝備寬度1200mm的帶式輸送機(jī)，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)礦井提煤、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)。副立井凈直徑6.5m，凈斷面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，裝備雙鉤罐籠，擔(dān)負(fù)礦井升降材料、升降人員和旱采區(qū)進(jìn)風(fēng)等任務(wù)。原進(jìn)風(fēng)立井改為采區(qū)回風(fēng)立井，凈直徑4m，凈斷面12.56m2，垂深107.55m，荒料石砌喧，擔(dān)負(fù)采區(qū)回風(fēng)任務(wù)，井筒內(nèi)裝備折返式金屬梯子間，為南采區(qū)的安全出口。二、根據(jù)煤層賦存特征，設(shè)一個(gè)水平開采采區(qū)，水平標(biāo)高+830m。從主斜井井底向南掘帶式輸送機(jī)運(yùn)輸巷，由副立井井底向南偏東方向掘軌道大巷，后向西南方向在礦鐵路專用線南側(cè)沿鐵路專用線方向掘機(jī)軌合一運(yùn)輸下山，下山至+755m標(biāo)高后向西掘運(yùn)輸下山至井田邊界，在運(yùn)輸下山南側(cè)平行布置回風(fēng)下山。三、在下山735m水平做煤水硐室，兼做下一水平的轉(zhuǎn)排硐室。然后由篩機(jī)硐室沿煤層走向按5°～6°開掘集中溜煤順槽至F3斷層，過F3斷層至采空區(qū)保護(hù)煤柱邊界（采區(qū)邊界），再由集中溜煤順槽的區(qū)段邊界沿煤層傾斜方向布置不少于兩條回采上山（稱為回采漏斗），在采區(qū)上部沿煤柱線掘回風(fēng)順槽，回風(fēng)順槽與回風(fēng)下山相聯(lián)，用于回風(fēng)。1、礦井設(shè)計(jì)開拓方案主要考慮以下原則：(1)充分利用礦井現(xiàn)有設(shè)施及裝備,以減少基建投資；(2)有完善的采、掘、運(yùn)輸、提升、通風(fēng)、排水等生產(chǎn)環(huán)節(jié)及系統(tǒng)；(3)生產(chǎn)系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單、實(shí)用，生產(chǎn)工藝先進(jìn)、合理；(4)投產(chǎn)采區(qū)布置在井底附近，以縮短建井工期，節(jié)省初期基建投資；(5)井下巷道沿煤層布置，掘進(jìn)速度快，費(fèi)用低，并能進(jìn)一步探明煤層的賦存情況；(6)近期與長(zhǎng)遠(yuǎn)相結(jié)合，既要考慮當(dāng)前效益，又要有利長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。2、開拓方案礦井工業(yè)場(chǎng)地、地面已建工程、井筒及大巷布置已經(jīng)形成，井田內(nèi)3號(hào)煤層的開拓格局已定。為減少礦井投資和縮短建設(shè)工期，本次設(shè)計(jì)的原則是充分利用礦井現(xiàn)有井巷工程。基于上述原則，根據(jù)地質(zhì)條件、煤層賦存情況和現(xiàn)有的開拓方式，仍采用斜立井開拓方案。3號(hào)煤層開拓方案：礦井采用斜、立井混合開拓，主斜井凈寬3.2m，半圓拱斷面，粗料石砌碹，傾角16°40′，凈斷面7.82m2，斜長(zhǎng)480m，裝備1200mm帶式輸送機(jī)，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)礦井提煤、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)；化嶺斜井凈寬3.6m，凈斷面8.33m2，傾角25°，斜長(zhǎng)411.70m，粗料石砌碹，裝備單鉤串車，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)105、106采區(qū)的進(jìn)風(fēng)、下放大件設(shè)備、安全出口任務(wù)；副立井凈直徑6.5m，凈斷面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，裝備雙鉤罐籠，擔(dān)負(fù)礦井運(yùn)送材料、升降人員、進(jìn)風(fēng)等任務(wù)；廟凹回風(fēng)立井凈直徑4.0m，凈斷面12.56m2，垂深330m,粗料石砌壁，擔(dān)負(fù)礦井105、106采區(qū)的回風(fēng)任務(wù)，裝備折返式金屬梯子間，為105、106采區(qū)的安全出口。原進(jìn)風(fēng)立井改為南采區(qū)回風(fēng)立井，凈直徑4m，凈斷面12.56m2，垂深107.55m，粗料石砌碹，擔(dān)負(fù)南采區(qū)回風(fēng)任務(wù)，井筒內(nèi)裝備折返式金屬梯子間，為南采區(qū)的安全出口。根據(jù)煤層賦存特征，井田設(shè)一個(gè)水平開采，水平標(biāo)高+780.00m?；狙鼐讝|西向布置集中運(yùn)輸巷、西軌道巷到井田西邊界，沿西邊界布置+780.00水平運(yùn)輸大巷，沿井田中央南北向布置集中運(yùn)輸巷、集中軌道巷、集中回風(fēng)巷，垂直集中運(yùn)輸巷、集中軌道巷、集中回風(fēng)巷布置采區(qū)運(yùn)輸巷、采區(qū)軌道巷、采區(qū)回風(fēng)巷。105采區(qū)位于井田西部，采區(qū)走向長(zhǎng)1080～1840m，傾斜寬1180～2380m。106采區(qū)位于井田東北部，采區(qū)走向長(zhǎng)約2210m，傾斜寬約1920m。東西向布置105采區(qū)運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，105采區(qū)運(yùn)輸巷沿3號(hào)煤層底板布置，105采區(qū)軌道巷、回風(fēng)巷沿3號(hào)煤層頂板布置。105采區(qū)運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷巷道間距35m，巷道保護(hù)煤柱每側(cè)40m。垂直采區(qū)運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷布置工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽。南北向布置106采區(qū)集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，集中運(yùn)輸巷沿3號(hào)煤層底板布置，集中軌道巷、回風(fēng)巷沿3號(hào)煤層頂板布置。集中運(yùn)輸、軌道巷巷道間距100m，集中運(yùn)輸、回風(fēng)巷巷道間距150m，巷道保護(hù)煤柱每側(cè)50m。垂直集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷布置工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽。從主斜井井底向南掘帶式輸送機(jī)運(yùn)輸巷，由副立井井底向南偏東方向掘軌道大巷，后向西南方向沿鐵路專用線方向掘機(jī)軌合一運(yùn)輸巷，巷至+755m標(biāo)高后向西掘運(yùn)輸巷至井田邊界，在運(yùn)輸巷南側(cè)平行布置回風(fēng)巷。在巷735m水平做煤水硐室，兼做下一水平的轉(zhuǎn)排硐室。然后由篩機(jī)硐室沿煤層走向按5°～6°開掘集中溜煤順槽至F3斷層，過F3斷層至采空區(qū)保護(hù)煤柱邊界(采區(qū)邊界)，再由集中溜煤順槽的區(qū)段邊界沿煤層傾斜方向布置不少于兩條回采上山(稱為回采漏斗)，在采區(qū)上部沿煤柱線掘回風(fēng)順槽，回風(fēng)順槽與回風(fēng)巷相連，用于回風(fēng)。15號(hào)煤層開拓方案：根據(jù)煤層賦存情況及開拓現(xiàn)狀，提出兩個(gè)方案。方案一：主斜井從3號(hào)煤層以暗斜井延深至15號(hào)煤層，作為15號(hào)煤層主提升井，暗斜井凈寬4.0m，傾角25°，凈斷面12.28m2，斜長(zhǎng)277m，裝備1200mm帶式輸送機(jī)，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)礦井15號(hào)煤層提煤、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)；化嶺斜井從3號(hào)煤層以暗斜井延深至15號(hào)煤層，作為15號(hào)煤層北部采區(qū)進(jìn)風(fēng)井，化嶺暗斜井凈寬4.0m，傾角23°，凈斷面12.28m2，斜長(zhǎng)259m，裝備單鉤串車，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)15號(hào)煤層的進(jìn)風(fēng)、下放大件設(shè)備、安全出口任務(wù)；副立井從3號(hào)煤層以暗斜井掘至15號(hào)煤層，暗斜井凈寬4.0m，傾角23°，凈斷面12.28m2，斜長(zhǎng)353m，裝備單鉤串車，設(shè)行人臺(tái)階扶手，作為15號(hào)煤層下料、升降人員等輔助提升井；廟凹回風(fēng)立井延深150m至15號(hào)煤層作為15號(hào)煤層202、203采區(qū)的回風(fēng)井；南采區(qū)回風(fēng)立井延深110m至15號(hào)煤層，作為15號(hào)煤層201、南采區(qū)的回風(fēng)井。井筒內(nèi)裝備折返式金屬梯子間，為南采區(qū)的安全出口。基本沿井底東西向偏南向西布置開拓巷道為集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，集中運(yùn)輸巷裝備帶式輸送機(jī)，集中軌道巷初期采用JD-25調(diào)度絞車，后期采用無極繩連續(xù)牽引車牽引礦車運(yùn)輸，集中回風(fēng)巷為專用回風(fēng)巷；轉(zhuǎn)向南北方向平行東部境界南北向布置集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，垂直集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷向西布置采區(qū)集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，垂直集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷布置工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽15號(hào)煤層共劃分4個(gè)采區(qū)，依次為201、202、203、南采區(qū)。方案二：在井田東南部新掘南采區(qū)副斜井，關(guān)閉原副立井，其余井筒不變。由南采區(qū)副斜井擔(dān)負(fù)15號(hào)煤層南采區(qū)的下料、升降人員等輔助提升任務(wù)，兼作礦井的進(jìn)風(fēng)井和安全出口。南采區(qū)副斜井落底后，沿西南方向平行于集中運(yùn)輸巷30m掘進(jìn)集中軌道巷，其余開拓巷道布置同方案一。方案一優(yōu)點(diǎn)：新增井巷工程量小，工期短，投資低。缺點(diǎn)：輔助運(yùn)料系統(tǒng)轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多，管理相對(duì)復(fù)雜。方案二優(yōu)點(diǎn)：輔助運(yùn)料系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便于管理。缺點(diǎn)：井筒長(zhǎng)，新增井巷工程量大，建設(shè)工期長(zhǎng)，投資高。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦采用設(shè)計(jì)方案一。第二節(jié)達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)工作面的配備根據(jù)回采工作面推進(jìn)度及各類巷道掘進(jìn)進(jìn)度，為保證礦井開拓工程、準(zhǔn)備巷道及回采工作面的正常接替，水采配備2個(gè)炮掘面。炮掘工作面機(jī)械設(shè)備有：ZM-12S型煤電鉆，EZ-2.0型巖石電鉆，MYZ-200型探水鉆,FBD№6.0/11×2型局部通風(fēng)機(jī),SQ型水槍。南采區(qū)達(dá)產(chǎn)時(shí)，為保證工作面的正常銜接，采區(qū)3號(hào)煤層配有1個(gè)工作面和2個(gè)炮掘工作面，采掘比為1：2。第五章礦井基本巷道及建井計(jì)劃第一節(jié)井筒、石門與大巷一、井筒該礦采用曾用6個(gè)井口混合開拓3號(hào)煤層：2個(gè)斜井和4個(gè)立井，現(xiàn)采用4個(gè)井口：主斜井、新副立井、化巖嶺斜井、馮家莊廟凹回風(fēng)立井，原副立井停用，馮家莊回風(fēng)立井關(guān)閉?，F(xiàn)使用的各井筒特征見表1-1。該礦主斜井安裝有1200mm膠帶運(yùn)輸機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井提煤、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)；新副立井擔(dān)負(fù)輔助提升、進(jìn)風(fēng)任務(wù)；化巖嶺斜井擔(dān)負(fù)運(yùn)輸、進(jìn)風(fēng)等任務(wù)；馮家莊廟凹回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)礦井總回風(fēng)、安全出口任務(wù)。全井田共劃分1個(gè)水平：+780m水平，3個(gè)采區(qū)：103、105未見，井田開采方法為采區(qū)前進(jìn)式工作面后退式。井下運(yùn)輸采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸，工作面采用SGW630/220型可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸原煤。采煤方法采用走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤，工作面長(zhǎng)150-180m，順槽平均長(zhǎng)1000-1400m，采高2.4m，放頂煤，工作面采用ZF2800/16/24B型放頂煤液壓支架支護(hù)頂板，一次采全高，全部垮落法管理頂板。老頂初次來壓為50m，周期一般為25m，放頂步距為20m。表9井筒特征表井口名稱井口坐標(biāo)（X/Y）井口標(biāo)高（m）井筒名稱方位傾角垂深/斜長(zhǎng)（m）井筒形狀凈直徑/寬度（m）凈斷面面積（m2）支護(hù)方式主斜井4043915.89019676182.450927.400斜井168°16°40′480半圓拱形3.27.82荒料石砌碹新副立井4044106768939.611立井90°135圓形4.012.56砌碹續(xù)表9井筒特征表化巖嶺進(jìn)風(fēng)斜井4045238.12019674575.300951.000斜井87°25°412半圓拱形3.68.40砌碹馮家莊廟凹回風(fēng)立井4048297.00019673165.0001069.000立井90°330圓形4.012.56混凝土澆鑄二、石門、大巷東西向布置105采區(qū)運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，105采區(qū)運(yùn)輸巷沿3號(hào)煤層底板布置，105采區(qū)軌道巷、回風(fēng)巷沿3號(hào)煤層頂板布置。105采區(qū)運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷巷道間距35m，巷道保護(hù)煤柱每側(cè)40m。垂直采區(qū)運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷布置工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽。南北向布置106采區(qū)集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，集中運(yùn)輸巷沿3號(hào)煤層底板布置，集中軌道巷、回風(fēng)巷沿3號(hào)煤層頂板布置。集中運(yùn)輸、軌道巷巷道間距100m，集中運(yùn)輸、回風(fēng)巷巷道間距150m，巷道保護(hù)煤柱每側(cè)50m。垂直集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷布置工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽。從主斜井井底向南掘帶式輸送機(jī)運(yùn)輸巷，由副立井井底向南偏東方向掘軌道大巷，后向西南方向沿鐵路專用線方向掘機(jī)軌合一運(yùn)輸巷，巷至+755m標(biāo)高后向西掘運(yùn)輸巷至井田邊界，在運(yùn)輸巷南側(cè)平行布置回風(fēng)巷。在巷735m水平做煤水硐室，兼做下一水平的轉(zhuǎn)排硐室。然后由篩機(jī)硐室沿煤層走向按5°～6°開掘集中溜煤順槽至F3斷層，過F3斷層至采空區(qū)保護(hù)煤柱邊界(采區(qū)邊界)，再由集中溜煤順槽的區(qū)段邊界沿煤層傾斜方向布置不少于兩條回采上山(稱為回采漏斗)，在采區(qū)上部沿煤柱線掘回風(fēng)順槽，回風(fēng)順槽與回風(fēng)巷相連，用于回風(fēng)。主斜井從3號(hào)煤層以暗斜井延深至15號(hào)煤層，作為15號(hào)煤層主提升井，暗斜井凈寬4.0m，傾角25°，凈斷面12.28m2，斜長(zhǎng)277m，裝備1200mm帶式輸送機(jī)，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)礦井15號(hào)煤層提煤、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)；化嶺斜井從3號(hào)煤層以暗斜井延深至15號(hào)煤層，作為15號(hào)煤層北部采區(qū)進(jìn)風(fēng)井，化嶺暗斜井凈寬4.0m，傾角23°，凈斷面12.28m2，斜長(zhǎng)259m，裝備單鉤串車，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)15號(hào)煤層的進(jìn)風(fēng)、下放大件設(shè)備、安全出口任務(wù)；副立井從3號(hào)煤層以暗斜井掘至15號(hào)煤層，暗斜井凈寬4.0m，傾角23°，凈斷面12.28m2，斜長(zhǎng)353m，裝備單鉤串車，設(shè)行人臺(tái)階扶手，作為15號(hào)煤層下料、升降人員等輔助提升井；廟凹回風(fēng)立井延深150m至15號(hào)煤層作為15號(hào)煤層202、203采區(qū)的回風(fēng)井；南采區(qū)回風(fēng)立井延深110m至15號(hào)煤層，作為15號(hào)煤層201、南采區(qū)的回風(fēng)井。井筒內(nèi)裝備折返式金屬梯子間，為南采區(qū)的安全出口?；狙鼐讝|西向偏南向西布置開拓巷道為集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，集中運(yùn)輸巷裝備帶式輸送機(jī)，集中軌道巷初期采用JD-25調(diào)度絞車，后期采用無極繩連續(xù)牽引車牽引礦車運(yùn)輸，集中回風(fēng)巷為專用回風(fēng)巷；轉(zhuǎn)向南北方向平行東部境界南北向布置集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，垂直集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷向西布置采區(qū)集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷，垂直集中運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)巷布置工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽15號(hào)煤層共劃分4個(gè)采區(qū)，依次為201、202、203、南采區(qū).第二節(jié)井底車場(chǎng)一、井下運(yùn)輸現(xiàn)開采區(qū)域?yàn)?05、106采區(qū)，位于井田北西部和北東部，采煤方法為走向(傾斜)長(zhǎng)壁采煤法，全部垮落法管理頂板。裝備綜采放頂煤液壓支架，一次采全高，在105采區(qū)布置一個(gè)綜采放頂煤工作面，106采區(qū)布置一個(gè)綜采放頂煤工作面。105采區(qū)工作面采用ZF2800/16/24B型放頂煤液壓支架支護(hù)頂板，MG170/410-WD型采煤機(jī)割煤,SGZ630/220型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，SZB730/75型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載，DTL100/50/2×160型帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，回風(fēng)順槽用JD-25型調(diào)度絞車運(yùn)輸。106采區(qū)工作面采用ZF4200/17/28B型放頂煤液壓支架支護(hù)頂板，MGTY200/500—1.1D采煤機(jī)割煤，SGZ764/400型可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，SGZ764/160型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載，DSL100/50/2×160S型帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，回風(fēng)順槽用JD-25型型調(diào)度絞車運(yùn)輸。運(yùn)輸設(shè)備采用DTL型帶式輸送機(jī),擔(dān)負(fù)礦井的提煤任務(wù),其技術(shù)參數(shù)如下:運(yùn)量860.0t/h,帶寬B=1200mm,帶速V=3.15m/s，機(jī)長(zhǎng)L=541.65m，配用電動(dòng)機(jī):YB355L2-4，功率N=315kw，2臺(tái)。減速器:B3SH112-25，2臺(tái)。偶合器：YCTGC560/1500B，2臺(tái)。制動(dòng)器：BYWZ5-500/201，2臺(tái)。輸送機(jī)配備KYBJ型礦用運(yùn)輸機(jī)綜合保護(hù)監(jiān)控裝置一套，設(shè)有跑偏、打滑、溫度、煙霧、堆煤、沿線急停等保護(hù)裝置。主提升膠帶輸送機(jī)，選用國優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，膠帶采用陰燃型橡膠帶，并在帶式輸送機(jī)上安裝專用保護(hù)裝置。啟動(dòng)采用軟啟動(dòng)，車式拉緊，解決膠帶機(jī)喘振，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定；傳動(dòng)滾筒處膠帶打滑等問題。2、副立井提升裝置利用已有2JK-3型礦用提升機(jī)，滾筒直徑Dg=3000mm，滾筒寬度B=1500mm，最大靜張力Fj=130kN，最大靜張力差Fc=80kN，提升機(jī)最大速度Vmax=4.56m/s，傳動(dòng)比i=20,變位質(zhì)量[Gj]=225.9kN。采用TSG-3000/20型井上固定天輪。天輪直徑3.0m,適用鋼絲繩徑35～37mm。選用YR5601-10型電動(dòng)機(jī),電機(jī)技術(shù)參數(shù)為：功率P=400kW,電壓U=10kV,效率η=92.6%,λm=1.87,轉(zhuǎn)速n=586rpm,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2=232kgm2。井下運(yùn)輸設(shè)備礦井生產(chǎn)能力160萬噸/年。大巷運(yùn)輸方式選擇的原則是技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、適應(yīng)性強(qiáng)。1．大巷煤炭運(yùn)輸方式的選擇根據(jù)上述原則、結(jié)合礦井規(guī)模、煤層賦存特征、井田開拓布置、井下采掘裝備水平及目前國內(nèi)外井下煤炭運(yùn)輸技術(shù)裝備發(fā)展趨勢(shì)和使用經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)確定大巷煤炭運(yùn)輸采用帶式輸送機(jī)。其理由如下：⑴帶式輸送機(jī)具有運(yùn)輸能力大、潛力大、運(yùn)輸連續(xù)、效率高、操作簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和集中管理等特點(diǎn)，且與工作面運(yùn)輸設(shè)備相匹配，能充分發(fā)揮綜采設(shè)備的效能，對(duì)礦井實(shí)現(xiàn)安全、高效和現(xiàn)代化管理有利。⑵帶式輸送機(jī)運(yùn)輸具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、環(huán)節(jié)少，占用人員少、維修工作量小、對(duì)輔助運(yùn)輸干擾小等特點(diǎn)，對(duì)礦井提高效率和安全生產(chǎn)均十分有利。⑶帶式輸送機(jī)安全生產(chǎn)性好，據(jù)統(tǒng)計(jì)其事故率為0.00023，僅是礦車運(yùn)輸事故的6.4%。⑷井下大巷，具有一定的坡度和波狀起伏，要求煤炭運(yùn)輸設(shè)備與之相適應(yīng)。帶式輸送機(jī)運(yùn)輸具有適應(yīng)煤層起伏變化能力強(qiáng)、井巷工程量省的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)礦井環(huán)保工作和采掘接替有利。⑸從礦井規(guī)模而言，大巷煤炭運(yùn)輸采用帶式輸送機(jī)合理可行，且符合我國煤炭工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。為此，大巷煤炭運(yùn)輸方式選用帶式輸送機(jī)。2．井下輔助運(yùn)輸方式的選擇輔助運(yùn)輸設(shè)備采用架線電機(jī)車和JD-25型調(diào)度絞車牽引礦車運(yùn)輸。第三節(jié)建井工作計(jì)劃一、項(xiàng)目前期進(jìn)展情況山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司前身為山西省襄垣縣地方國營(yíng)襄垣煤礦，始建于1947年，1949年投產(chǎn)。1996年11月經(jīng)山西省煤炭工業(yè)局以晉煤地字[1996]666號(hào)文對(duì)襄垣煤礦高產(chǎn)高效礦井環(huán)節(jié)補(bǔ)套項(xiàng)目批復(fù)立項(xiàng),礦井生產(chǎn)能力由30萬噸/年擴(kuò)至60萬噸/年。2003年10月礦井生產(chǎn)能力達(dá)到150萬噸/年，山西省煤炭工業(yè)局以晉煤規(guī)發(fā)[2003]686號(hào)文“關(guān)于2003年全省國有煤礦礦井、選煤廠生產(chǎn)能力核定的批復(fù)”核定襄垣煤礦生產(chǎn)能力150萬噸/年。根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局晉煤行發(fā)(2004)360號(hào)文“關(guān)于推進(jìn)全省煤礦采煤方法改革的實(shí)施意見”，襄垣煤礦于2004年進(jìn)行了采煤方法改革，山西省煤炭工業(yè)局以晉煤行發(fā)[2004]974號(hào)文“關(guān)于對(duì)山西三元煤業(yè)有限公司等145座已完成采煤方法改革礦井能力核定的通知”，批復(fù)該礦核定生產(chǎn)能力160萬噸/年。2009年兼并重組整合后為兼并重組整合礦井，名稱核準(zhǔn)為山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司。礦井現(xiàn)開采3號(hào)煤層，采用斜、立井混合開拓，主斜井凈寬3.2m，半圓拱斷面，粗料石砌碹，傾角16°40′，凈斷面7.82m2，斜長(zhǎng)480m，裝備帶寬1200mm的帶式輸送機(jī)，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)礦井提煤、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)；化嶺斜井凈寬3.6m，凈斷面8.33m2，傾角25°，斜長(zhǎng)411.70m，粗料石砌碹，裝備單鉤串車，設(shè)行人臺(tái)階扶手，擔(dān)負(fù)礦井進(jìn)風(fēng)、下放大件設(shè)備、安全出口任務(wù)；進(jìn)風(fēng)立井凈直徑4.0m，凈斷面12.56m2，垂深107.55m，粗料石砌壁，擔(dān)負(fù)礦井進(jìn)風(fēng)任務(wù)；副立井凈直徑6.5m，凈斷面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，裝備雙鉤罐籠，擔(dān)負(fù)礦井運(yùn)送材料、升降人員、進(jìn)風(fēng)等任務(wù)。廟凹回風(fēng)立井凈直徑4.0m，凈斷面12.56m2，垂深330m,粗料石砌壁，擔(dān)負(fù)礦井的回風(fēng)任務(wù)，裝備折返式金屬梯子間，為礦井的安全出口。根據(jù)煤層賦存特征，設(shè)一個(gè)水平開采3號(hào)煤層，水平標(biāo)高+780m?；狙鼐讝|西向布置集中運(yùn)輸巷、西軌道巷到井田西邊界，沿西邊界布置+780m水平運(yùn)輸大巷，沿井田中央南北向布置集中運(yùn)輸巷、集中軌道巷、集中回風(fēng)巷，垂直集中運(yùn)輸巷、集中軌道巷、集中回風(fēng)巷布置采區(qū)運(yùn)輸巷、采區(qū)軌道巷、采區(qū)回風(fēng)巷，垂直采區(qū)運(yùn)輸巷、采區(qū)軌道巷、采區(qū)回風(fēng)巷布置工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽?，F(xiàn)開采區(qū)域?yàn)?05、106采區(qū)，位于井田北西部和北東部，采煤方法為走向(傾斜)長(zhǎng)壁采煤法，全部垮落法管理頂板。裝備綜采放頂煤液壓支架，一次采全高，在105采區(qū)布置一個(gè)綜采放頂煤工作面，106采區(qū)布置一個(gè)綜采放頂煤工作面。105采區(qū)工作面采用ZF2800/16/24B型放頂煤液壓支架支護(hù)頂板，MG170/410-WD型采煤機(jī)割煤,SGZ630/220型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，SZB730/75型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載，DTL100/50/2×160型帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，回風(fēng)順槽用JD-25型調(diào)度絞車運(yùn)輸。106采區(qū)工作面采用ZF4200/17/28B型放頂煤液壓支架支護(hù)頂板，MGTY200/500—1.1D采煤機(jī)割煤，SGZ764/400型可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，SGZ764/160型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載，DSL100/50/2×160S型帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，回風(fēng)順槽用JD-25型型調(diào)度絞車運(yùn)輸。礦井通風(fēng)方式為中央分列式，風(fēng)機(jī)工作方法為機(jī)械抽出式。礦井總風(fēng)量125m3/s，其中主斜井進(jìn)風(fēng)10m3/s，副立井進(jìn)風(fēng)40m3/s，進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)10m3/s，化嶺斜井進(jìn)風(fēng)65m3/s，廟凹回風(fēng)立井回風(fēng)125m3/s。由于井田南部已形成部分采空區(qū)，加之村莊、鐵路壓煤較多，這個(gè)采區(qū)無法布置長(zhǎng)壁綜采工作面，根據(jù)煤層賦存條件及開采現(xiàn)狀，南采區(qū)采用水力開采采煤法。為合理開采井田南部煤炭資源，保證礦井安全生產(chǎn)，根據(jù)長(zhǎng)治市煤炭工業(yè)局長(zhǎng)煤局行發(fā)[2010]88號(hào)“關(guān)于襄礦晉平煤業(yè)有限公司南采區(qū)變更通風(fēng)系統(tǒng)的批復(fù)”，整個(gè)礦井通風(fēng)方式由中央分列式變更為分區(qū)式通風(fēng)，進(jìn)、回風(fēng)井筒由四進(jìn)一回(主斜井、副立井、化嶺斜井、進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)，廟凹立井回風(fēng))變更為三進(jìn)兩回(主斜井、副立井、化嶺斜井進(jìn)風(fēng)，廟凹立井、原進(jìn)風(fēng)立井回風(fēng))。變更通風(fēng)系統(tǒng)后，礦井總需風(fēng)量由125m3/s增至170m3/s，主斜井進(jìn)風(fēng)由10m3/s增至20m3/s，副立井進(jìn)風(fēng)由40m3/s增至85m3/s，化嶺斜井進(jìn)風(fēng)65m3/s不變，廟凹立井回風(fēng)125m3/s(不變)，原進(jìn)風(fēng)立井回風(fēng)45m3/s?？傔M(jìn)風(fēng)量增加后，西軌道巷與+780m水平大巷聯(lián)絡(luò)巷設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，廟凹回風(fēng)立井通風(fēng)阻力不變。2010年5月，礦方委托我院編制《山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井南采區(qū)變更通風(fēng)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)》，2010年6月編制完成了《山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井南采區(qū)變更通風(fēng)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)》，2010年7月16日，長(zhǎng)治市煤炭工業(yè)局以長(zhǎng)煤局行發(fā)[2010]256號(hào)文對(duì)《山西襄礦晉平煤業(yè)有限公司礦井南采區(qū)變更通風(fēng)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)》予以批復(fù)。第六章采煤方法第一節(jié)采煤方法的選擇一、采煤工藝根據(jù)煤層賦存特征及開采技術(shù)條件,3號(hào)煤層北部采區(qū)采用走向(傾斜)長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤法，全部垮落法管理頂板；南采區(qū)采用水力采煤開采方法。15-1、15-3采用綜采一次采全高采煤法，全部垮落法管理頂板?，F(xiàn)開采3號(hào)煤層，綜采放頂煤工藝：試機(jī)→雙滾筒采煤機(jī)前端頭斜切進(jìn)刀→割煤→伸伸縮梁→拉后部刮板輸送機(jī)→移架同時(shí)收伸縮梁→推前部刮板輸送機(jī)→采煤機(jī)割煤兩刀后，停止割煤→放頂煤→拉后部刮板輸送機(jī)。水采回采工藝：井下的煤水用煤水泵排至地面進(jìn)行脫水處理,工藝流程是:從水采工作面流下的煤水先進(jìn)入采區(qū)刮板撈坑進(jìn)行水力分級(jí)，篩上品通過刮板篩脫水后運(yùn)至煤倉通過帶式輸送機(jī)旱運(yùn)；篩下煤水進(jìn)入煤水倉，然后由單級(jí)煤水泵排到地面煤水車間進(jìn)行凈化處理。凈化后的水質(zhì)達(dá)到高壓供水泵的要求，高壓泵建在地面通過高壓管路供給井下進(jìn)行水采工作面水力落煤。二、選煤工藝毛煤處理采用現(xiàn)有系統(tǒng)，毛煤經(jīng)主斜井帶式輸送機(jī)提升出井，機(jī)頭卸載至篩分站圓振動(dòng)篩，篩下混末煤由上倉帶式輸送機(jī)進(jìn)入原料煤倉，倉下給煤機(jī)配煤、帶式輸送機(jī)運(yùn)輸至3個(gè)選煤廠加工處理，精煤入倉儲(chǔ)裝；篩上塊煤入塊煤分級(jí)篩分2級(jí)，分級(jí)后入2條手選帶式輸送機(jī)揀矸除雜后，由塊煤帶式輸送機(jī)送入塊煤場(chǎng)儲(chǔ)存，裝載機(jī)裝汽車公路外運(yùn)銷售。第二節(jié)確定采（盤）區(qū)巷道布置和要素工作面采煤機(jī)105采區(qū)以1個(gè)走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤回采工作面、2個(gè)綜掘面保證100萬噸/年的生產(chǎn)能力，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，國外安全高效工作面開機(jī)率一般在70%以上，最高達(dá)95%；國內(nèi)高效工作面的開機(jī)率平均先進(jìn)水平在40%～55%以上。設(shè)計(jì)按照國內(nèi)平均水平，確定綜采機(jī)組每班開機(jī)率為45%。(1)采高的選擇采煤機(jī)的采高應(yīng)與煤層厚度的變化范圍相適應(yīng)，根據(jù)3號(hào)煤層賦存條件和開采技術(shù)條件，確定采煤機(jī)的采高為2.2m。(2)滾筒直徑的確定雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑以大于工作面最大采高的0.5倍為宜。3號(hào)煤層采高為2.2m，所以雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑大于或等于1.1m即可滿足使用要求，根據(jù)采煤機(jī)滾筒直徑系列，取滾筒直徑D=1.25m。(3)采煤機(jī)截深截深的選取與煤層厚度，煤層軟硬，頂板巖性以及支架移架步距，綜合考慮取采煤機(jī)的截深為0.6m。(4)采煤機(jī)割煤方式采煤機(jī)在工作面的進(jìn)刀方式，將直接影響工作面的工時(shí)利用率以及采煤機(jī)效能的發(fā)揮。為減少工作面人員工作量，設(shè)計(jì)采用端部斜切進(jìn)刀方式，進(jìn)刀割煤長(zhǎng)度30m。工作面采用4班作業(yè)，3班生產(chǎn)，1班準(zhǔn)備。①采煤機(jī)計(jì)算割煤速度式中：Vc—計(jì)算割煤速度，m/min；n—工作面日循環(huán)數(shù)，n＝6；L—工作面長(zhǎng)度，L＝150m；Lc—采煤機(jī)總長(zhǎng)，Lc＝10m；30—進(jìn)刀割煤長(zhǎng)度，m；Kc—采煤機(jī)平均日開機(jī)率，K＝0.45；Tc—工作面日生產(chǎn)時(shí)間，Tc＝1080min；Td—采煤機(jī)進(jìn)刀停頓時(shí)間，Td＝