采礦工程畢業(yè)設(shè)計(jì)論文古書院礦新井設(shè)計(jì)

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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征21.1礦區(qū)概述21.2 井田地質(zhì)特征51.3煤層92 井田境界和儲(chǔ)量162.1井田境界162.2 礦井儲(chǔ)量計(jì)算162.3 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量173 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限203.1礦井工作制度203.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限214 井田開拓234.1 井田開拓的基本問(wèn)題235 準(zhǔn)備方式帶區(qū)巷道布置415.1 煤層地質(zhì)特征415.2 采（盤）區(qū)或帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)415.3 帶區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì)466 采煤方法476.1 采煤工藝方式476.2回采巷道布置617 井下運(yùn)輸627.1概述627.2帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇647.3大巷運(yùn)輸設(shè)備選則678 礦井提升688.1礦井提升概述688.2主副井提升699 礦井通風(fēng)及安全719.1礦井地質(zhì)、開拓、開采概況719.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定729.3礦井風(fēng)量計(jì)算769.4礦井阻力計(jì)算849.5選擇礦井通風(fēng)設(shè)備8910 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)951 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述1.1.1 礦區(qū)地理位置與交通古書院礦位于晉城市北1km處，行政區(qū)劃大部屬晉城市城區(qū)管轄，北端小部分在澤州巴公鎮(zhèn)境內(nèi)。其地理坐標(biāo)為東經(jīng)1124834- 1125256，北緯353033353415。該井田西受白馬寺斷層控制,北與鳳凰山、王臺(tái)鋪井田相接, 西南為北巖井田, 東西長(zhǎng)7km, 南北寬5km, 面積24.417km2。井田東部有太原焦作鐵路經(jīng)過(guò)。本礦專運(yùn)線5公里與晉城北站接軌，向南于月山，新鄉(xiāng)分別與焦枝，京廣線相通。207國(guó)道從井田東側(cè)經(jīng)過(guò)，晉（城）長(zhǎng)（治）、晉（城）陽(yáng)（城）、晉（城）焦（作）、長(zhǎng)（治）邯（鄲）高速公路已建成通車；省級(jí)公路四通八達(dá)。礦井交通位置如圖1-1所示。1.1.2 地形地貌及水文情況井田地表呈剝蝕的低山丘陵地貌，總的地勢(shì)為西北高，東南低。地形最高點(diǎn)為西北部方山山頂，標(biāo)高1055.45m，最低處為井田南部邊界低洼處，標(biāo)高716.30m，地形最大相對(duì)高差339.15m。井田西北部為低山區(qū)，有大片基巖出露，山嶺連綿延展，間或有“V”字形溝谷分布。井田東南部逐漸過(guò)渡為緩坡丘陵區(qū)，地表基本為第四系黃土覆蓋，在寬緩的土梁間發(fā)育有南北向和東南向的黃土沖溝，總的說(shuō)來(lái)，井田地形比較復(fù)雜。井田內(nèi)無(wú)常年徑流的地表水系，均為季節(jié)性河流。雨季流量較大，西南部大氣降水經(jīng)晉城西河、古書院河、晉城東河匯入白水河經(jīng)孔莊注入丹河，東北部大氣降水匯入劉家川河、司徒河向東注入丹河，丹河屬沁河支流。井田內(nèi)較大河流為古書院河，于井田西部由北向南流過(guò)，井田內(nèi)流經(jīng)長(zhǎng)度5220m，匯水面積6.556km2。河流水源為地表泉水，大氣降水及礦坑排水。據(jù)古礦近年觀測(cè)資料，該河南段因有礦坑排水匯入，水量大增，可達(dá)10.5107.8L/s，河流北段無(wú)礦坑排水影響，流量?jī)H為0.060.60L/s。1.1.3氣候條件本區(qū)屬太行山西側(cè)山間盆地，屬暖溫帶大陸性氣候。四季分明,溫和宜人,日照充足。秋季多西北風(fēng),春夏季多東南風(fēng)。年最小降水量296mm,最大降水量1010mm,平均686.10mm。降水量集中在7、8、9三個(gè)月。蒸發(fā)量一般為降水量的23倍。氣溫一般較高,最高達(dá)38.6,最低22.8,平均11。無(wú)霜期較長(zhǎng)，全年約180天。凍結(jié)期為11月至次年2月，最大凍土深度一般為43cm，最大積雪厚度為21cm。風(fēng)力不大，一般34級(jí)，最大6級(jí)。1.1.4地震歷年地震資料及文獻(xiàn)記載，晉城地區(qū)未發(fā)生過(guò)5級(jí)以上的破壞性地震。外圍強(qiáng)震的波及曾對(duì)本區(qū)造成房屋倒塌，人畜傷亡。據(jù)國(guó)家建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50012001），晉城市為六度地震烈度區(qū)，地震加速度值為0.05g。1.1.5水源條件古書院礦現(xiàn)有自備水源井6眼，分別是下平房水源井（3號(hào)）、水塔水源井（14號(hào)）、西風(fēng)井水源井（15號(hào)）、東風(fēng)井水源井（26號(hào)）、34號(hào)家屬樓南水源井（28號(hào)）、32號(hào)家屬樓東水源井（1號(hào)）。6個(gè)水源井全部采用深井潛水泵吸取中奧陶統(tǒng)深層水作為永久水源，日均取水量約為8000 m3，年提水量約為292萬(wàn)m3。古礦現(xiàn)供水情況地面由1號(hào)、3號(hào)、14號(hào)、28號(hào)水源井供給，井下用水由15號(hào)、26號(hào)水源井供給，并于2001年對(duì)該礦地面和井下用水進(jìn)行了互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)?shù)孛婧途氯魏我环接盟霈F(xiàn)緊張時(shí)，可由另一方進(jìn)行補(bǔ)充，從而緩解了用水緊張的狀況。根據(jù)山西省煤礦設(shè)計(jì)院和晉城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心分析測(cè)試結(jié)果報(bào)告單，除西風(fēng)井總硬度、硫酸根稍高以外，其余測(cè)定項(xiàng)目全部符合GB574985生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。1.1.6礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況整個(gè)晉城礦區(qū)跨越晉城市和陽(yáng)城、沁水兩縣，面積為6795 km2。本區(qū)處于太行山西坡，土質(zhì)比較肥沃，主要農(nóng)作物有玉米、谷子、小麥和高粱，由于農(nóng)田水利基本建設(shè)發(fā)展較快，畝產(chǎn)水平逐年提高。工業(yè)主要有冶煉、化肥、水泥、發(fā)電、農(nóng)機(jī)、副食品加工及手工業(yè)等。1.1.7礦區(qū)小煤礦概況20世紀(jì)80年代90年代，在井田范圍內(nèi)曾開辦有證礦井28座，因關(guān)閉、吊銷、劃出等原因，已有16座停辦。現(xiàn)井田內(nèi)保留有證礦井12座。20世紀(jì)90年代，私開礦井風(fēng)起云涌。在今天范圍內(nèi)曾有無(wú)證私開小煤礦92座，其中9座打井未見煤，3座延伸井筒開采9號(hào)煤，其余開采3號(hào)煤層。現(xiàn)已全部關(guān)閉取締。這些小煤礦的亂采亂挖掘，給該礦造成了嚴(yán)重的破壞，截止2000年底，小煤礦破壞3號(hào)煤地質(zhì)儲(chǔ)量1802.25萬(wàn)噸，破壞井田面積2.04。其中有證礦井越界開采破壞儲(chǔ)量1167.05萬(wàn)噸，私開礦破壞儲(chǔ)量635.2萬(wàn)噸。小煤礦的非法開采，不但破壞了國(guó)家的煤炭資源，縮短了該礦服務(wù)年限，給國(guó)家造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失，而其嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)，給該礦造成種種不安全隱患。圖1-1 礦井交通位置圖1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1地質(zhì)構(gòu)造受區(qū)域構(gòu)造影響，本井田地質(zhì)構(gòu)造以寬緩褶曲為主，地層傾角28，伴生一條大型邊界斷層和一些落差不大的小型斷層和陷落柱，敘述如下：1.褶曲根據(jù)地表露頭和井下巷道揭露，本井田內(nèi)共發(fā)育大小褶曲20條，其中向斜10條，背斜10條，分述如下：(1)二仙掌向斜(S1): 于白馬寺逆斷層?xùn)|側(cè),軸向NE1520，南起晉普山井田，經(jīng)北巖井田，進(jìn)入本井田，其軸部在本井田大致沿古補(bǔ)71號(hào)孔-142號(hào)孔-137號(hào)孔-補(bǔ)43號(hào)孔東延伸，向北于二仙掌村東伸入鳳凰山井田，全長(zhǎng)20000m。西翼陡而狹，傾角9-26，東翼平緩，傾角6-8，受白馬寺逆斷層上升盤牽引成為極不對(duì)稱的向斜。(2)石城溝背斜（S2）：軸向NE1520，南起寨上，經(jīng)北巖井田東部，進(jìn)入本井田，其軸部在本井田大體沿古72號(hào)孔-古78號(hào)孔-補(bǔ)18號(hào)孔-04號(hào)孔-補(bǔ)67號(hào)孔-166號(hào)孔方向延伸，背斜全長(zhǎng)5000m，東翼傾角812，西翼傾角68。(3)方山向斜（S3）：軸部沿張嶺村東-牛山村東-楊莊-老王圪套方向延入鳳凰山井田，縱貫古書院、鳳凰山兩井田，軸向由NW15向北轉(zhuǎn)為NE15，東翼傾角6-8, 西翼傾角8-12，全長(zhǎng)12000m。(4)S4向斜：位于井田北部S2背斜東側(cè)，軸向NE15，沿補(bǔ)33號(hào)孔-鳳010號(hào)孔方向向北延伸，兩翼傾角4-7左右，基本對(duì)稱，全長(zhǎng)2000m。(5)S5背斜：位于井田北部S4向斜東側(cè)，軸向NE20，沿古補(bǔ)79-古補(bǔ)73-09號(hào)孔方向延伸，兩翼傾角48，全長(zhǎng)2300m。(6)S6向斜：位于井田西南部，軸向近南北，大致沿古補(bǔ)2-02號(hào)-65號(hào)孔西方向向南延伸，全長(zhǎng)2000m以上。兩翼傾角平緩，為5-8左右。(7)S7背斜：位于井田西南部，S3向斜西側(cè)，軸向NW5，軸部沿立風(fēng)井-65號(hào)孔方向向南延伸，東翼傾角48，西翼傾角68，全長(zhǎng)2000 m以上。(8)S8背斜：位于井田南部S3向斜東側(cè)，軸向NW30，軸部沿6號(hào)孔 - 169號(hào)孔西方向延伸，全長(zhǎng)約1700 m，兩翼傾角612，基本對(duì)稱。(9)S9向斜：位于井田南部太平仙村西S8背斜東側(cè)， 軸向NW45，延伸長(zhǎng)度1650m，兩翼傾角815。(10)S10背斜：位于井田南部，軸向NW70，軸部沿屋廈村南-莊溝村南方向延伸，背斜全長(zhǎng)2000 m，兩翼傾角815。(11).S11向斜：位于井田南部，S10背斜北側(cè)，軸向NW70，軸部沿屋廈村北 - 莊溝村北方向延伸，全長(zhǎng)2300 m，兩翼傾角710。(12).S12背斜：位于井田中部谷坨村南，軸向NE20-65，軸部沿補(bǔ)13-補(bǔ)19-228號(hào)孔方向延伸，全長(zhǎng)2000 m，兩翼傾角510。(13).S13向斜：位于井田中部S12背斜北側(cè)，軸向NW75，延伸長(zhǎng)度約1200 m，兩翼傾角810。(14).S14背斜：位于井田中部，軸向NE60-83，軸部沿119號(hào)孔-補(bǔ)46號(hào)孔南-441號(hào)孔南方向延伸，全長(zhǎng)2600 m，兩翼傾角810。(15).S15背斜：位于井田東部，軸向NW60轉(zhuǎn)NE2065，軸部沿補(bǔ)65號(hào)孔-442號(hào)孔-洪1號(hào)孔-133號(hào)孔-227號(hào)孔呈弧形延伸，全長(zhǎng)4500 m，兩翼傾角610。(16).S16向斜：位于井田東部河?xùn)|村東，軸向NE40，軸部沿洪5號(hào)孔-140號(hào)孔-201號(hào)孔方向延伸，全長(zhǎng)2500 m，兩翼傾角610。(17).S17背斜：位于井田東部河?xùn)|村西，軸向NE40，軸部沿209號(hào)孔-古補(bǔ)84號(hào)孔-204號(hào)孔方向延伸，長(zhǎng)度2500 m，兩翼傾角58。(18).S18向斜：位于井田東部S17背斜兩側(cè)，軸向NE25，軸部沿208號(hào)孔西-洪6號(hào)孔方向延伸，全長(zhǎng)約1000 m，兩翼傾角610。(19)S19背斜：位于井田東北角，軸向NE40，軸部沿古補(bǔ)77號(hào)孔-大4號(hào)孔-補(bǔ)37號(hào)孔方向延伸，全長(zhǎng)1000 m，兩翼傾角58。(20)S20向斜：位于井田東北角S19背斜西側(cè)，軸向NE40，軸部沿大2號(hào)孔-1156號(hào)孔-445號(hào)孔方向延伸，全長(zhǎng)約1000 m，兩翼傾角79。井田褶曲延伸長(zhǎng)度均在1000m以上，幅度基本均在3060m之間。按褶曲長(zhǎng)度和幅度分類，井田褶曲大、中、小型均有分布。但從褶曲兩翼緊閉程度分類，由于井田內(nèi)褶曲兩翼夾角均大于120，按照礦井地質(zhì)工作手冊(cè)（1986）中分類標(biāo)準(zhǔn)，井田褶曲均屬平緩褶曲。一般說(shuō)來(lái)，單斜構(gòu)造和平緩褶曲對(duì)綜采影響不大。2.斷層井田較大斷層為西北邊界處的白馬寺逆沖斷層，井田內(nèi)地表未見其它斷層，井下3、9號(hào)煤層中開采中共發(fā)現(xiàn)124條小型斷層（3號(hào)煤層65條，9號(hào)煤層59條）從開采揭露情況看，未發(fā)現(xiàn)3、9號(hào)煤層各斷層存在上下對(duì)應(yīng)關(guān)系，均為層間錯(cuò)動(dòng)的小斷層。絕大多數(shù)斷層落差在2.50m以下，僅個(gè)別達(dá)5.609.40m，因?qū)賹娱g斷層，對(duì)15號(hào)煤層開采影響太大，這里不再敘述?，F(xiàn)將井田西北邊界處的白馬寺逆沖斷層敘述如下：白馬寺逆沖斷層：為井田西北部的自然邊界，地表斷層處大部都被黃土覆蓋,據(jù)局部出露點(diǎn)觀測(cè)資料,斷層走向N1525E，傾向NW，傾角70，斷距20-40m，該斷層屬區(qū)域較大斷層，由南部晉普山區(qū)延至本井田，延伸長(zhǎng)度20km以上。該斷層屬邊界斷層，且斷層?xùn)|側(cè)部分資源已劃歸南坪煤礦開采，故白馬寺斷層對(duì)本礦將來(lái)開采15號(hào)煤層基本無(wú)影響。3.陷落柱井下3、9號(hào)煤層開采中先后發(fā)現(xiàn)陷落柱23個(gè)（X1-X23），大小各異，長(zhǎng)軸長(zhǎng)度在2090m之間，短軸長(zhǎng)度在1350m之間。陷落柱縱斷面呈倒漏斗，水平斷面多呈橢圓形或近圓形，柱體內(nèi)充填物雜亂無(wú)章，巖塊大小不等，具棱角狀，巖塊擠壓緊密，柱體內(nèi)一般無(wú)水。 陷落中心與圍巖界線清晰， 陷壁角一般多為75左右。1.2.2井田地層概述井田位于沁水煤田南部晉城礦區(qū)，地層出露中等，基巖分布面積約占三分之一，主要分布于井田北部、西北部山梁及溝谷零星地段，新生界覆蓋面積約占三分之二，主要分布在井田南部，東部的丘陵、低洼地帶及溝谷兩側(cè)。奧陶系灰?guī)r為媒系地層之基底。根據(jù)鉆孔和地質(zhì)填圖，將井田內(nèi)地層由老至新分述如下：（1）奧陶系中統(tǒng)（O2）僅出露于白馬寺逆斷層西側(cè)上升盤，斷層附近山勢(shì)陡立，走向NNESSW，出露厚度約150 m，其巖性接近頂部多為角礫狀巖石，礫巖成分復(fù)雜，風(fēng)化后成黃色，為峰峰組（O2f），其下為深灰色，質(zhì)純而性脆，并含方解石脈的厚層狀灰?guī)r，為上馬家溝組（O2S）。（2）石炭系（C）中統(tǒng)本溪組（C2b）大部分出露于白馬寺逆斷層之東側(cè)下降盤西部邊緣，由含鋁質(zhì)較高的紅色及灰白色泥巖組成，中夾薄層砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖。底部為山西式鐵礦。本溪組厚0.70 m13.32 m，平均4.25 m，于下伏奧陶系呈平行不整合接觸。上統(tǒng)本溪組（C3t）出露于白馬寺斷層?xùn)|側(cè)，為井田主要含煤地層之一。由黑深灰色砂質(zhì)泥巖、灰黑色砂巖、石灰?guī)r和煤層等組成。底部有一層鮞狀結(jié)構(gòu)砂質(zhì)泥巖，全組厚51.23 m88.23 m，平均77.76 m，于下伏地層呈整合接觸。（3）二疊系（P）下統(tǒng)山西組（P1s）為驚天內(nèi)主要含煤地層之一。井田內(nèi)出露較多，但均零星不完整。以灰白色砂巖為主，中夾灰色及深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及煤層。底部為一層不太穩(wěn)定的中粒砂巖。本組厚38.02 m81.21 m，平均54.48 m，與下伏地層整合接觸。下統(tǒng)下石盒子組（P1x）主要出露在井田內(nèi)較高的山腰處，由灰色的細(xì)中粒砂巖，灰白色的砂質(zhì)泥巖和泥巖組成。風(fēng)化后多呈灰綠色或黃綠色，底部為一層厚5 m左右的中粗粒長(zhǎng)石石英砂巖，為與山西組的分解，俗稱駱駝脖子砂巖。在其頂部有一層鋁土質(zhì)泥巖或含鋁質(zhì)的砂質(zhì)泥巖，見鐵質(zhì)侵染，具鮞狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化后鮞粒脫落成小孔，地面易識(shí)別，其顏色鮮明，呈桃紅色，俗稱桃花泥巖。為與上石盒子組分界的輔助標(biāo)志層。本組厚20.07 m118.60 m，平均53.86 m。上統(tǒng)石盒子組（P2s）主要分布于井田北部的白馬寺山、方山、二仙掌等地的較高處。巖性以灰黃色砂質(zhì)泥巖為主，夾較厚的黃綠、紫紅、藍(lán)紫色砂巖和黃色泥巖組成。下部為一層不穩(wěn)定的中粗粒石英砂巖。井田內(nèi)鉆孔揭露厚度可達(dá)197.88 m，于下伏地層呈整合接觸。（4）第三系上新統(tǒng)（N2）為深紅色粘土，含沙量較多，可見褐鐵礦黑色斑點(diǎn)，含鈣質(zhì)結(jié)核35層，該層脫水曬干后變的堅(jiān)硬。在井田中部，北部丘陵地帶零星出露，厚度08 m，于下伏不同時(shí)代地層不整合接觸。（5）第四系（Q）分布范圍較廣，于地形起伏相一致，厚度由山梁向邊坡遞增，最厚達(dá)49.53 m，沉積物以紅土、黃土為主，沖擊物位沙礫層。中更新統(tǒng)（Q2）位于黃土之下，分布于丘陵高低，一般為赤紅及紫醬色，可塑性強(qiáng)，膩滑似醋，在紅土底部因受水解作用形成大量的鈣質(zhì)結(jié)核。上更新統(tǒng)（Q3）主要為黃土，多分布于溝谷兩側(cè)，構(gòu)成二級(jí)階地，其厚度變化不一，一般5 m20 m，土質(zhì)致密。全新統(tǒng)（Q4）為砂卵石、沙石堆積的現(xiàn)代重基層，厚度不一，主要分布于現(xiàn)代河谷中的河漫灘。1.2.3水文地質(zhì)條件東部丹河是沁河的一條最大支流，發(fā)源于高平市趙莊北之丹朱嶺，流經(jīng)高平市、澤州縣，在河南省沁陽(yáng)縣北金村匯入沁河。河流總長(zhǎng)120km，流域面積3620km2。丹河上游修建有水庫(kù)多座，其中任莊水庫(kù)容積最大，控制流域面積1240 km2，庫(kù)容總量可達(dá)8400萬(wàn)m3。另外，還有其它小型水庫(kù)多座。任莊水庫(kù)以南至水東間為丹河河水滲漏河段，地表水補(bǔ)給地下水。西部沁河主干發(fā)源于沁源縣北綿山東泉嶺，流經(jīng)沁源、安澤、沁水、陽(yáng)城、澤州縣境內(nèi)，于河南省武陟縣南部匯入黃河。古書院井田位于丹河中上游地帶，居丹河西岸。晉城礦區(qū)地下水屬三姑泉域地下巖溶水系統(tǒng)，位置在泉域中上部徑流帶。三姑泉為散泉，較大泉眼有石青泉、馬尾泉、郭壁泉、土坡泉、白洋泉、小會(huì)泉、鄉(xiāng)北泉、水掌泉等。泉水總流量20世紀(jì)80年代以前在1.210m3/s左右，平均3.45m3/s。三姑泉域西北邊界以丹河流域分水嶺為界;東北部可溶巖區(qū)以地形、地下分水嶺為界;東部可溶巖區(qū)以?shī)Z河-黃金窯馬圈一帶地形、地下分水嶺和太行山東部的眾多小型地下分水嶺與焦作泉域分界；西邊界南段以高平晉城斷裂帶為界，北段主要以地表分水嶺為界，局部與延河泉域溝通；西南邊界為晉城小山字型構(gòu)造前弧的西段，該段東西向地塹構(gòu)造有一定阻水作用?？傊?，泉域邊界基本與丹河流域邊界一致，面積約2813.48km2。地理范圍包括晉城城區(qū)、高平、陵川、澤州等縣市。泉水補(bǔ)給方式：1.東部大面積裸露可溶巖區(qū)降水入滲補(bǔ)給；2.西部砂巖區(qū)地表徑流線狀滲漏補(bǔ)給，包括任莊水庫(kù)以下至小會(huì)，河水入滲及任莊水庫(kù)漏水，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，日均漏失量5926.8m3。巖溶水動(dòng)力場(chǎng)：在泉域東側(cè)地下水以5.56的水力坡度向中部集中，在晉城以北（包括本井田）廣大區(qū)域內(nèi)，水力坡度1，晉城以南，泉域地下水進(jìn)入排泄區(qū)，水力坡度變陡，為8.7。中部水力坡度較小，區(qū)域面積巨大，約100km2，地下巖溶水豐富。據(jù)25號(hào)水源井2000年觀測(cè)資料，水位標(biāo)高580m，出水量可達(dá)2000 m3/d。區(qū)域地下水，除上述深部奧灰?guī)r溶水外，還有中上部石炭系薄層中厚層石灰?guī)r裂隙巖溶水和二疊系砂巖裂隙水及第四系松散層孔隙水。第四系松散層水屬潛水，其余大都屬承壓水。僅當(dāng)位于淺部風(fēng)氧化帶時(shí)，因?qū)娱g隔水性遭受破壞而呈風(fēng)化裂隙潛水存在。含水層段的劃分：1、奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組主要賦存于奧陶系上統(tǒng)上、下馬家溝組石灰?guī)r中。該二組石灰?guī)r厚度巨大，巖溶裂隙發(fā)育，溶蝕強(qiáng)烈，層位穩(wěn)定，補(bǔ)給充分，富水性極強(qiáng)。地下水總的徑流方向是自東北、北部向南流動(dòng)，富水性也由北向南漸漸變好。中部好于北部，南部好于中部。相對(duì)隔水層為中奧陶統(tǒng)上部峰峰組石炭系泥灰?guī)r和底部之含石膏脈的泥質(zhì)角礫灰?guī)r。巖性致密，巖溶裂隙不發(fā)育，可起到相對(duì)隔水作用。水質(zhì)類型屬HCO3Ca型或HCO3SO4CaMg型水，PH值77.5左右，總硬度162.6441.07mg/L。中奧陶統(tǒng)混合抽水單位涌水量一般為0.655L/s.m，最大可達(dá)1523L/s.m。2、石炭系灰?guī)r巖溶裂隙含水層組石炭系含水層分布在層位穩(wěn)定、厚度大、巖溶裂隙較為發(fā)育的厚層石灰?guī)r中，其富水性變化也很大。一般與石灰?guī)r所處位置及巖溶發(fā)育程度又與地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地下水動(dòng)力條件有關(guān)。所以，富水地段多分布于盆地、溝谷及地質(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育地區(qū)。區(qū)內(nèi)在上覆地層厚度大于50m，且距河谷較遠(yuǎn)的地段，往往富水性很小。水質(zhì)多為HCO3SO4CaMg型水，局部受煤系地層中尤其是煤硫分的影響，水質(zhì)發(fā)生變化，多為SO4CO3CaMg型水。PH值7.4，總硬度122.76309.42mg/L。3、二疊系砂巖裂隙含水層組二疊系含水層主要是厚層砂巖裂隙含水，在二疊系分布較廣的山區(qū)，其溝谷及兩岸常有下降泉出露，泉水出自砂巖層中，水量隨季節(jié)變化很大。在無(wú)污染地區(qū)，水質(zhì)良好，常作為當(dāng)?shù)毓┧?。水質(zhì)類型為HCO3SO4KNaCaMg型水，PH值7.47.8，總硬度：56.16428.04mg/L。4、第四系砂礫孔隙含水層主要分布于盆地及河、溝谷地帶，含水量軟弱，靠大氣降水及季節(jié)性水流補(bǔ)給，僅供當(dāng)?shù)剞r(nóng)村人、畜用水。在無(wú)污染地區(qū)，水質(zhì)一般良好，多為HCO3SO4Ca型水，PH值7.127.8左右，總硬度181.62309.42mg/L。上述4個(gè)含水層組，在一定的地質(zhì)條件下會(huì)發(fā)生水力聯(lián)系。如地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育導(dǎo)通各含水層時(shí)，或相對(duì)隔水層較薄弱、缺失時(shí)，各含水層之間會(huì)有互相補(bǔ)給情況發(fā)生。多數(shù)情況是上層水補(bǔ)給下層水，只有下部含水層水頭高于上層含水層水頭，且有聯(lián)系渠道時(shí)，才有可能發(fā)生下層地下水補(bǔ)給上層水的情況。1.2.5井田的勘探程度該區(qū)正規(guī)勘探工作始于上世紀(jì)50年代，1956年華北每天地質(zhì)勘探局普查一隊(duì)提交由白馬寺去普查報(bào)告，古書院井田包括與該普查區(qū)，今天內(nèi)有4個(gè)普查孔，進(jìn)尺549.58m。精查由華北煤田地質(zhì)局152隊(duì)于1957年完成，精查階段，本礦井田內(nèi)共施工鉆孔53個(gè)，總進(jìn)尺5281.39 m。1958年7月建礦時(shí)，由114隊(duì)又進(jìn)行了精查補(bǔ)充勘探，共施工44個(gè)鉆孔，進(jìn)尺4421.48 m，其中潞安地質(zhì)大巷檢查孔9個(gè)，進(jìn)尺866.36 m，并提交由生產(chǎn)補(bǔ)充勘探報(bào)告。在礦井的生產(chǎn)階段，又陸續(xù)進(jìn)行了補(bǔ)充勘探，截止2002年底，古書院井田共施工173個(gè)鉆孔，總進(jìn)尺27886.50 m。1.3煤層1.3.1煤層埋藏條件古書院井田含煤地層為太原組和山西組。煤系地層總厚123.68142.04m，平均厚132.24m。共含煤12層，煤層平均總厚11.01m，含煤系數(shù)約8.3。其中石炭系太原組平均厚度77.76m，含煤9層，煤層平均總厚4.83m，含煤系數(shù)6.2。二疊系山西組平均厚度54.48m，含煤3層，煤層平均總厚6.18m，含煤系數(shù)11.3。井田含煤地層共含可采煤層3層，即山西組3號(hào)煤層和太原組9、15號(hào)煤層，綜合柱狀圖如圖1.3.1所示 1.3.1綜合柱狀圖1.3.2可采煤層1.3號(hào)煤層：井田可采煤層之一，位于山西組下部。下距K5灰?guī)r26.5m左右，距9號(hào)煤層50m左右。煤層厚2.817.67m，平均5.73m左右，夾石一般12層，最多可達(dá)5層，多見于中下部，煤層厚度變化不大，全區(qū)穩(wěn)定可采。到目前為止，3號(hào)煤層已將近采完。其偽頂為黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，直接頂板多為灰黑色的砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，老頂多為灰色厚層狀砂巖，底板一般為灰黑色砂質(zhì)泥巖或炭質(zhì)泥巖。2.9號(hào)煤層：位于太原組中部的K4上灰?guī)r之下。下距15號(hào)煤層28m左右。煤層厚1.201.92m，平均1.50m，厚度變化不大。煤層頂板為K4上灰?guī)r，厚1.00m左右，有時(shí)相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖。底板為灰黑色泥巖，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全井田穩(wěn)定可采。該礦現(xiàn)正開采此煤層。3.15號(hào)煤層位于太原組下部，上距9號(hào)煤層28m左右，平均3.50m，厚度無(wú)明顯變化規(guī)律。該煤層個(gè)別點(diǎn)因夾石增厚而不可采（119號(hào)孔）。煤層結(jié)構(gòu)大部簡(jiǎn)單。含夾石02層，局部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸最多達(dá)5層，夾石厚度多在0.50m以下。其直接頂板為K2灰?guī)r，厚度9.00m左右。底板以黑灰色泥巖、鋁土質(zhì)泥巖。該煤層全區(qū)可采，屬穩(wěn)定煤層。煤層厚度變化情況詳見厚度等值線圖。編圖時(shí)對(duì)個(gè)別厚度、結(jié)構(gòu)異常變化孔點(diǎn)，其煤層厚度值未于采用。如補(bǔ)57號(hào)孔和補(bǔ)25號(hào)孔煤層厚度分別為4.76m和0.90m，與相鄰鉆孔相差太大，且質(zhì)量均不合格，故編圖中均未采用其厚度。又如北1號(hào)孔煤層夾矸增厚為2.23m，與周圍鉆孔相比，情況特殊，因其質(zhì)量不合格，編圖中亦未采用。可采煤層特征見表41。煤層號(hào)煤層厚度（m）最小最大平均夾石層數(shù)最少最多一般層間距（m）最小最大平均變異系數(shù)穩(wěn)定程度可采指數(shù)可采性32.817.675.73051245.6456.1249.618穩(wěn)定1全區(qū)可采91.201.921.5002013穩(wěn)定1全區(qū)可采25.1038.6728.5152.564.783.50050224穩(wěn)定1全區(qū)可采1.3.3煤巖特征和煤質(zhì)（1）物理性質(zhì)3號(hào)煤層為黑灰色，金屬光澤，貝殼狀斷口，致密堅(jiān)硬，均一條帶狀結(jié)構(gòu)，由亮煤和鏡煤組成，宏觀煤巖類型為光亮型，普氏硬度系數(shù)為1。9號(hào)煤層為灰黑色，玻璃光澤，致密，性脆，由暗煤和亮煤組成，條帶狀結(jié)構(gòu)，階梯狀斷口，可見黃鐵礦結(jié)核或呈星散裝賦存于煤層中。宏觀煤巖類型為半光亮型，單向抗壓強(qiáng)度為20.2 Mpa，單向抗拉強(qiáng)度為0.86 Mpa，抗剪強(qiáng)度為3.34Mpa，普氏硬度系數(shù)為2.05。15號(hào)煤層我黑色，油脂光澤，以暗煤為主，夾鏡煤條帶，平坦?fàn)顢嗫?，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，煤中富含黃鐵礦結(jié)核，宏觀煤巖類型為半暗淡型。（2）化學(xué)性質(zhì)各煤層原煤水分一般在11.5之間，洗煤后，3號(hào)煤水分有所下降，15號(hào)煤稍有增高，原煤灰分產(chǎn)率從上至下，呈遞增之趨勢(shì)，3號(hào)煤為低低中灰煤，9號(hào)煤我低中灰煤，15號(hào)煤為低中中高灰煤。硫分以3號(hào)煤最低，屬特低低硫煤，9號(hào)煤為特低高硫，以中硫煤為主。在井田南部補(bǔ)66孔周圍有一高硫地。垂向上，煤中的硫分自上而下增加。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，三層煤的灰分變化標(biāo)準(zhǔn)差均小于1，硫分變化標(biāo)準(zhǔn)差3號(hào)煤小于0.5，9、15號(hào)煤則大于0.8。3號(hào)煤層煤質(zhì)變化小，9、15號(hào)煤層煤質(zhì)變化大。煤中的元素組成以碳為主，約占93%，其次為氫約占3，說(shuō)明煤化程度較高。（3）工藝性能煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性：各主要可采煤層的坩堝粘結(jié)性多為1，少數(shù)為2或3，膠質(zhì)層y值為0，其粘結(jié)性亦為0，其結(jié)焦性很弱。發(fā)熱量：各煤層可燃基發(fā)熱量一般均大于30MJ/kg左右，屬于高發(fā)熱量之煤層。煤灰熔融性：煤灰成分以SiO2和Al2O3為主，其軟化溫度ST均大于1250，為高熔灰分煤。低溫干餾：勘探階段曾作此試驗(yàn)，結(jié)果均無(wú)油。抗碎強(qiáng)度：精查期間，對(duì)3號(hào)煤進(jìn)行了試驗(yàn)，大于25mm的煤塊在80以上，表明其抗碎強(qiáng)度高。（4）煤類的確定及用途依據(jù)中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB575186）劃分，本井田主要可采煤層精煤揮發(fā)分大于3.5小于6.5，y值為0。G值亦為0，因而煤類為無(wú)煙煤二號(hào)，其劃分依據(jù)是準(zhǔn)確可靠的。 3號(hào)煤低低中灰、特低低硫，9號(hào)、15號(hào)煤經(jīng)洗選后若將其灰分控制在14.5，硫分控制在1以下，是良好的動(dòng)力用煤、煉焦配煤以及化工用煤的原料。表1-4 可采煤層煤芯煤樣煤質(zhì)特征 煤層項(xiàng)目356915M%水分原0.75-4.072.26(32)0.68-4.121.83(23)0.88-3.901.82(84)0.81-3.762.00(34)0.52-4.571.88(74)精0.49-3.201.75(32)0.52-3.641.88(23)0.49-3.361.70(24)0.48-3.801.90(32)0.41-3.751.57(73)A%灰分原12.21-20.9916.98(32)13.51-30.3919.73(23)14.49-28.3520.24(24)9.95-36.4119.12(34)9.21-34.3919.80(74)精0.93-9.596.71(32)5.57-10.117.24(23)5.15-9.887.31(24)3.96-9.916.87(32)3.05-14.155.79(73)V%揮分原0.80-9.727.25(32)5.51-9.567.23(23)6.42-12.517.85(24)5.82-12.077.34(34)5.14-15.247.98(74)精4.88-7.255.68(32)4.83-5.905.39(23)4.31-6.325.53(24)4.33-6.585.70(32)4.17-6.275.17(73)S%硫原0.28-0.400.32(12)1.74-5.733.29(6)0.48-2.761.40(9)0.86-5.821.98(11)1.82-6.483.17(37)精0.33-0.380.35(8)0.59-1.010.88(5)0.50-0.920.70(7)0.63-1.140.76(10)1.44-3.052.01(36)P%磷原精0.005-0.0560.0284(6)0.002-0.0120.0067(2)0-0.00090.0009(1)0.001-000 10.0012(2)0.001-0.0020.007(2)Qb(MJ/kg).34.1-35.29034.65834.34-35.2934.98534.1-35.3234.50833.78-35.2334.46230.3-35.17734.223元素分析C %92.87-93.6293.31(7)93.6593.65(1)94.0894.08(1)92.75-94.0593.43(5)90.41-93.6992.54(15)H %2.63-3.142.98(7)0-2.862.86(1)0-2.622.62(1)2.88-3.142.96(5)2.49-3.572.87(15)O %1.91-2.712.23(7)0-2.032.03(1)0-1.931.93(1)1.34-2.221.76(5)0.10-2.651.34(15)N %1.06-1.161.10(7)0-0.820.82(1)0-0.830.83(1)0.98-1.101.02(5)0.65-2.510.99(15)精煤回收率 %33.41-72.9651.86(23)7.50-78.1149.48(18)14.28-70.7341.75(16)12.00-73.3351.39(24)21.73-70.6746.07(49)1.3.4煤層頂?shù)装?5號(hào)煤層直接頂板為K2石灰?guī)r，厚7.5411.38m，平均9.00m左右，深灰色，致密堅(jiān)硬，頂部含似層狀燧石條帶，全區(qū)穩(wěn)定，據(jù)2007年補(bǔ)充勘探采取鉆孔巖芯頂板樣試驗(yàn)單向抗壓強(qiáng)度53.6212.9MPa,平均101.6Mpa；單向抗拉強(qiáng)度2.26.1MPa，平均為4.0 Mpa，抗剪強(qiáng)度5.716.0MPa，平均13.2Mpa，屬堅(jiān)硬型頂板。另外，零星分布有泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖偽頂，一般厚度0.502.00m。（頂板巖性分布情況詳見附圖14）。直接底板為泥巖，平均厚度約2.75m，其下部為本溪組的鋁土泥巖，平均厚度約4.25m，屬軟弱型。單向抗壓強(qiáng)度12.158.4 Mpa，平均28.3 Mpa；單向抗拉強(qiáng)度0.72.0 Mpa，平均1.4Mpa；抗剪強(qiáng)度1.96.6 Mpa，平均4.2Mpa。吸水率為2.3，膨脹率為0.68，軟化系數(shù)平均0.59。巖層吸水性強(qiáng)，從而降低了底板的穩(wěn)定性，給今后開采帶來(lái)一定困難。表1-2 可采煤層穩(wěn)定程度定量統(tǒng)計(jì)表煤層號(hào)煤層厚/m最小最大平均可采性指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)厚度分級(jí)穩(wěn)定性32.827.625.731000.900.15厚穩(wěn)定91.201.921.501000.190.13中厚穩(wěn)定150.743.271.90970.730.37中厚較穩(wěn)定表1-3 煤層頂?shù)装鍘r石物理性質(zhì)層位巖石名稱物理特征比重（A）容重（濕）/t/m3含水量/M%抗壓強(qiáng)度/kg/cm2抗剪強(qiáng)度/kg/ cm2抗拉強(qiáng)度/kg/ cm2干燥狀態(tài)飽和狀態(tài)3號(hào)煤頂板砂質(zhì)泥巖2.752.691.58451298793號(hào)煤底板砂巖2.752.621.04588090959號(hào)煤頂板砂巖2.652.531.206333371329號(hào)煤底板砂巖2.692.571.544412437615號(hào)煤層頂板砂巖2.712.650.33103382125918915號(hào)煤層底板粉砂巖2.982.910.882591401.3.5煤的工業(yè)用途評(píng)述按照中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB5751-86）進(jìn)行劃分，以浮煤揮發(fā)分（Vdaf）測(cè)定值為主要分類指標(biāo)，浮煤氫（Hdaf）含量為輔助指標(biāo)劃分煤類。15號(hào)煤層煤類大部為無(wú)煙煤二號(hào)（WY2），局部為無(wú)煙煤三號(hào)（WY3）。15號(hào)煤層為特低灰高灰分、低硫高硫、低熱值特高熱值的無(wú)煙煤。經(jīng)洗選后是良好的動(dòng)力用煤以及化工用煤的原料1.3.6瓦斯、煤塵和煤的自燃該礦建井初期，各地質(zhì)報(bào)告按保安規(guī)程劃分為級(jí)瓦斯礦井，多年生產(chǎn)3號(hào)煤層測(cè)得：礦井沼氣涌出量一般小于1.9 m3/t，按保安規(guī)程劃分應(yīng)屬于低瓦斯礦井，在一些特殊構(gòu)造點(diǎn)，也曾發(fā)生過(guò)瓦斯涌出。近年來(lái)隨著9號(hào)煤開采，礦井瓦斯涌出量有增大的趨勢(shì)，但按煤礦安全規(guī)程低140條規(guī)定，古書院礦扔屬低瓦斯礦井。煤塵經(jīng)鑒定無(wú)爆炸性，據(jù)相鄰礦井（王臺(tái)輔）鑒定，9號(hào)、15號(hào)兩煤層為易自燃煤。見表1-5。表1-5 瓦斯涌出量及煤層爆炸性年度絕對(duì)量m3/min相對(duì)量m3/t煤層煤層最短發(fā)火期備注CH4CO2CH4CO2爆炸指數(shù)%有無(wú)爆炸性199626.8821.324.613.667.22無(wú)無(wú)低瓦斯199733.3110.465.855.357.22無(wú)無(wú)低瓦斯19998.825.53低瓦斯200027.4523.185.424.647.22無(wú)無(wú)低瓦斯200119.921.943.173.497.22無(wú)無(wú)低瓦斯200222.5020.644.352.847.22無(wú)無(wú)低瓦斯中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2 井田境界和儲(chǔ)量2.1井田境界2.1.1井田范圍在煤田劃分為井田時(shí)，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有：1）井田范圍內(nèi)的儲(chǔ)量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)；2）保證井田有合理尺寸；3）充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等；4）合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井間的關(guān)系。根據(jù)以上原則，礦西以白馬寺斷層為界，北與鳳凰山、王臺(tái)輔井田相接，西南為北巖井田，南邊邊界為風(fēng)氧化帶，東與椿樹投煤礦，館前煤礦、永興煤礦相隔。2.2 礦井儲(chǔ)量計(jì)算2.2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量由地質(zhì)勘探知，本礦井可采煤層有三層,為3#、9#、15#煤層。但是3#煤層和9#煤層已基本采完，因此本設(shè)計(jì)主要是對(duì)15#煤層進(jìn)行設(shè)計(jì)。本次儲(chǔ)量計(jì)算是在精查地質(zhì)報(bào)告提供的1：5000煤層底板等高線圖上計(jì)算的，儲(chǔ)量計(jì)算可靠。煤層的傾角最大為10，最小為2，近水平，平均為4。井田的賦存狀況見圖2-1。A段水平面積為8.48 km2，傾角為4；B塊段水平面積為2.70km2，傾角為6；C塊段水平面積為1.89km2，傾角為6；D塊段水平面積為7.49km2，傾角為5。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，15#的容重為1.46 t/m3全礦井煤層的傾斜面積為：S=S1+S2+S3+S4 =8.48/ Cos4 +2.70/ Cos6 +1.89/ Cos6 +7.49/ Cos5 =20.63 km2礦井工業(yè)儲(chǔ)量利用下式計(jì)算：Zg =S M R （2-1）式中: 礦井工業(yè)儲(chǔ)量，Mt；M 煤層平均厚度，m；R 煤層容重，t/m3； 各塊段傾斜面積，km2；把各塊段的數(shù)值帶入式2-1,則礦井工業(yè)儲(chǔ)量：Zg=SMR= 20.633.501.46=105.42 Mt其中111b+2M11大約占60%，122b+2M22大約占30%，333k大約占10%。2.3 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量為礦井工業(yè)儲(chǔ)量減去計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構(gòu)）筑物煤柱等永久煤柱損失量的儲(chǔ)量。2.3.1保護(hù)煤柱留設(shè)原則井田內(nèi)部的保護(hù)煤柱包括井田邊界保護(hù)煤柱、礦井工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱、斷層保護(hù)煤柱、井筒及巷道等其他一些防沙防水煤柱。保護(hù)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。巖層移動(dòng)角為72，表土層移動(dòng)角為45；（3）維護(hù)帶寬度：風(fēng)井場(chǎng)地20 m，村莊10 m，其他15 m；（4）斷層煤柱寬度30 m，井田邊界煤柱寬度為20 m；（5）工業(yè)廣場(chǎng)占地面積，根據(jù)煤礦工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范第5-22條規(guī)定：工業(yè)廣場(chǎng)的面積為1.2平方公頃/10萬(wàn)t。表2-2 工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)井 型/萬(wàn)t/a占地面積指標(biāo)/公頃/10萬(wàn)t240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2 永久煤柱損失量（1）井田境界煤柱 （2-2）式中：邊界煤柱損失量，t；邊界長(zhǎng)度，m；邊界寬度，斷層邊界50 m，人為邊界20 m。煤的容重，取平均容重1.38t/m3；煤層平均厚度，m；井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè)20m寬，則井田邊界保護(hù)煤柱損失量為：20201201.463.50=206.45萬(wàn)t。（2）防水煤柱的留設(shè)由于煤層頂?shù)装鍫顟B(tài)較好，致密性較好，井田范圍內(nèi)又無(wú)較大水系，區(qū)內(nèi)地表水體一般不與其下各含水層發(fā)生水力聯(lián)系，并且各含水層之間均有一定厚度的隔水巖層。含水層水位各不相同，說(shuō)明其無(wú)水力聯(lián)系。因此，無(wú)需留設(shè)防水煤柱。（3）工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬(wàn)t/a，取工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為360 m400 m的長(zhǎng)方形。工業(yè)廣場(chǎng)所在位置煤層傾角為2，其中心處埋藏深度為-226 m，該處表土層厚度為30 m，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)按級(jí)保護(hù)留維護(hù)帶，寬度為15 m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角見表2-3。表2-3 巖層移動(dòng)角廣場(chǎng)中心深度/m煤層傾角()煤層厚度/m表土層厚度/m()()()()-27523.53045727065 圖2-4 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱由此根據(jù)上述已知條件，畫出如圖2-4所示的工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的尺寸：由圖可得出保護(hù)煤柱的尺寸為：S=(上寬+下寬)高/(2cos2.2) (2-3)=（590+572）654/(2cos2）=379742.53m2則工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)煤柱量為： Q3=SMR （2-4）式中： Q3工業(yè)廣場(chǎng)煤柱量，萬(wàn)t； M煤層平均厚度，m； S 工業(yè)廣場(chǎng)壓煤面，m2。 則： Q3=379742.53 3.51.46=194.01萬(wàn)t（4）井筒、大巷保護(hù)煤柱本礦井設(shè)有兩回風(fēng)井筒，每個(gè)井筒留有100m100m的保護(hù)煤柱。大巷保護(hù)煤柱寬度為50m，大巷長(zhǎng)約為5600m。所以，井筒、大巷保護(hù)煤柱留設(shè)量為：Q4=（2100100+4503200）3.51.46=204.27萬(wàn)t（5）井筒保護(hù)煤柱主、副井及后期風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，初期風(fēng)井布置在風(fēng)氧化帶內(nèi)，而風(fēng)氧化帶未計(jì)入儲(chǔ)量中，故井筒保護(hù)煤柱損失量為0。各種保護(hù)煤柱損失量見表2-4。表2-4 保護(hù)煤柱損失量煤柱類型儲(chǔ)量/萬(wàn)t井田邊界保護(hù)煤柱206.45工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱194.01大巷保護(hù)煤柱204.27合計(jì)604.73礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量按下式計(jì)算：Zs=Zg-P1 （2-5）式中： Zs礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量，萬(wàn)t；Zg礦井工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t；P1斷層、防水、井田邊界、地面建（構(gòu)）筑物等永久煤柱煤量，萬(wàn)t。則礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量為：Zs= 10542-206.4=10335.6萬(wàn)t礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量按下式計(jì)算：Zk=（Zs-P2）C （2-6）式中： Zk礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，萬(wàn)t；Zs礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量，萬(wàn)t；P2工業(yè)場(chǎng)地、井下主要巷道、井筒等保護(hù)煤柱煤量，萬(wàn)t；C采區(qū)采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85；地方小煤礦不小于0.7。則礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為：Zk=（10335.6-204.27）0.8=8105.064萬(wàn)t3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度按照煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，參考關(guān)于煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文修改的說(shuō)明，確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330天計(jì)算，四六制作業(yè)（三班生產(chǎn)，一班檢修），每日三班出煤，凈提升時(shí)間為16小時(shí)。3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.2.1確定依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范第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。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大；（2）開發(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)能力古書院礦井儲(chǔ)量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，斷層較多但均為較小斷層，褶曲較多，但煤層傾角較小，厚度變化不大，開采條件較簡(jiǎn)單，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，交通運(yùn)輸便利，市場(chǎng)需求量大，宜建大型礦井。確定古書院礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2 Mt/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)。礦井可采儲(chǔ)量Zk、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力A和礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為：（3-1）式中： T礦井服務(wù)年限，a；Zk礦井可采儲(chǔ)量，萬(wàn)t； A設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬(wàn)t；K礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。則礦井服務(wù)年限為：T=8105.064/（1201.3）=51.96（a）大于50 a，符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范要求。由第四章可知采用立井單水平開拓，所以礦井服務(wù)年限即為水平服務(wù)年限，故無(wú)需驗(yàn)證第一水平服務(wù)年限是否滿足要求。注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因?yàn)榈V井每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲(chǔ)備能力，礦井達(dá)產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲(chǔ)量減少，有的礦井由于技術(shù)原因使采出率降低，從而減少儲(chǔ)量，為保證有合適的服務(wù)年限，確定井型時(shí)，必須考慮備用系數(shù)。3.2.4井型校核按礦井的實(shí)際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核：（1）煤層開采能力井田內(nèi)15#煤層平均3.5 m，為中厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個(gè)綜采面保產(chǎn)。（2）生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設(shè)計(jì)為中型礦井，開拓方式為立井單水平開拓，主井采用一對(duì)9 t箕斗提煤，副井裝備雙層四車加寬罐籠一對(duì)，井下主運(yùn)大巷采用膠帶運(yùn)輸，輔運(yùn)大巷采用，運(yùn)煤能力和輔助運(yùn)輸能力可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)平巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)至上山或大巷膠帶輸送機(jī)直接到井底煤倉(cāng)，由主井提升至地面。主運(yùn)輔運(yùn)都能滿足要求。（3）通風(fēng)安全條件的校核礦井煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)性，相對(duì)瓦斯涌出量為1.9 m3/t，較大，須采取預(yù)抽瓦斯措施。礦井初期采用中央邊界式通風(fēng)，布置三條上山，一條專用回風(fēng)上山，后期采用中央并列式通風(fēng)，在工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)新開一風(fēng)井，設(shè)三條大巷，一條專用回風(fēng)大巷，可以滿足通風(fēng)需要。（4）礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與整個(gè)礦井的工業(yè)儲(chǔ)量相適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范要求，見表3-1。表3-1 不同礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)礦井服務(wù)年限表礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（萬(wàn)t/a）礦井設(shè)計(jì)年限（a）第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限煤層傾角45600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154 井田開拓4.1 井田開拓的基本問(wèn)題井田開拓是指在一個(gè)某井田范圍內(nèi)，為礦井和開采水平服務(wù)所進(jìn)行的巷道布置及開掘工程。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，要技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，生產(chǎn)上安全高效。井田開拓的內(nèi)容包括：井筒形式、數(shù)目、位置，開采水平劃分，大巷布置，準(zhǔn)備方式等。開拓問(wèn)題解決的好壞，關(guān)系到整個(gè)礦井生產(chǎn)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，關(guān)系到礦井的基建工程量、初期投資和建設(shè)速度，從而影響礦井經(jīng)濟(jì)效益。因此，在確定開拓方式是要遵循以下原則:（1）、貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤、高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。（2）、合理集中開拓部署，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。（3）、合理開發(fā)國(guó)家資源，減少煤炭損失。（4）、要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)、創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常保持良好的狀態(tài)。（5）、要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，應(yīng)為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜合機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。（6）、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