采礦工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-張雙樓礦3.0Mt新井設(shè)計(jì)

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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2016屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征11.1 礦區(qū)概述11.1.1 位置11.1.2 交通11.1.3 礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況11.1.4 礦區(qū)電力供應(yīng)21.1.5 礦區(qū)的氣候條件21.1.6 地形地貌和水文情況21.1.7 地震21.1.8 鄰近礦井及周邊小窯概況21.2 井田地質(zhì)特征31.2.1 井田地勢(shì)以及井田的勘探程度31.2.2 井田地層與地質(zhì)構(gòu)造31.2.3 水文地質(zhì)條件71.3 煤層特征91.3.1 可采煤層及其特征91.3.2 煤的特征92 井田境界和儲(chǔ)量112.1 井田境界112.1.1 井田范圍112.1.2 井田尺寸112.2 井田工業(yè)儲(chǔ)量112.2.1 井田地質(zhì)勘探112.2.2 工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算112.3 井田可采儲(chǔ)量122.3.1安全煤柱留設(shè)原則122.3.2礦井永久保護(hù)煤柱損失量122.3.3 礦井可采儲(chǔ)量133 礦井生產(chǎn)能力、服務(wù)年限及工作制度153.1 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限153.1.1礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力153.1.2礦井服務(wù)年限153.1.3井型校核153.2 礦井工作制度164 井田開拓174.1 概述174.2 井田開拓的基本問題174.2.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)174.2.2 工業(yè)場(chǎng)地的位置184.2.3 開采水平的設(shè)計(jì)及劃分184.2.4 主要開拓巷道184.2.5開拓方案比較184.2.6 井筒234.2.7 井底車場(chǎng)264.2.8 主要開拓巷道285 準(zhǔn)備方式采區(qū)巷道布置325.1 煤層地質(zhì)特征325.1.1 采區(qū)位置325.1.2采區(qū)煤層特征325.1.3煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況325.1.4水文地質(zhì)325.1.5主要地質(zhì)構(gòu)造325.1.6地表情況325.2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)325.2.1采區(qū)范圍及區(qū)段劃分325.2.2煤柱尺寸的確定335.2.3采煤方法及首采工作面工作面長(zhǎng)度的確定335.2.4確定采區(qū)各種巷道的尺寸、支護(hù)方式335.2.5采區(qū)巷道的聯(lián)絡(luò)方式375.2.6采區(qū)接替順序375.2.7采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)375.2.8采區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法385.2.9采區(qū)生產(chǎn)能力及采出率385.3 采區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì)395.3.1上部車場(chǎng)395.3.2中部車場(chǎng)395.3.3下部車場(chǎng)406 采煤方法426.1 采煤工藝426.1.1確定采煤工藝方式426.1.2工作面設(shè)備配套426.1.4 采煤工作面破煤、裝煤方式436.1.5 采煤工作面支護(hù)方式466.1.6 端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式496.1.7 各工藝過程注意事項(xiàng)506.1.8 回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)526.2 回采巷道布置566.2.1 回采巷道布置方式566.2.2 回采巷道支護(hù)參數(shù)567 井下運(yùn)輸587.1概述587.1.1 井下運(yùn)輸原始數(shù)據(jù)587.1.2礦井運(yùn)輸系統(tǒng)587.2采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇597.2.1設(shè)備選型原則597.2.2采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備的選型597.3 輔助運(yùn)輸方式和設(shè)備選擇617.3.1 輔助運(yùn)輸方式選擇618 礦井提升648.1概述648.2主副井提升648.2.1主井提升648.2.2 副井提升679 礦井通風(fēng)及安全699.1礦井地質(zhì)、開拓、開采概況699.1.1礦井地質(zhì)概況699.1.2開拓方式699.1.3開采方法699.1.4變電所、充電硐室、火藥庫(kù)699.1.5工作制、人數(shù)699.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定699.2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求709.2.2礦井通風(fēng)方式的選擇709.2.3礦井通風(fēng)方法的選擇719.2.4采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求719.2.5工作面通風(fēng)方式的確定729.2.6回采工作面進(jìn)回風(fēng)巷道的布置729.3礦井風(fēng)量計(jì)算739.3.1礦井風(fēng)量計(jì)算方法概述739.3.2回采工作面風(fēng)量計(jì)算749.3.3掘進(jìn)工作面風(fēng)量計(jì)算759.3.4硐室需要風(fēng)量的計(jì)算769.3.5其他巷道所需風(fēng)量779.3.6風(fēng)量分配779.4礦井通風(fēng)阻力779.4.1確定礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期789.4.2礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期的最大阻力路線799.4.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算819.4.4礦井通風(fēng)總阻力819.4.5礦井總風(fēng)阻及總等積孔839.5礦井通風(fēng)設(shè)備選型849.5.1通風(fēng)機(jī)選擇的基本原則849.5.2通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的確定849.5.3電動(dòng)機(jī)選型879.5.4礦井主要通風(fēng)設(shè)備的要求879.5.5對(duì)反風(fēng)裝置及風(fēng)硐的要求889.6特殊災(zāi)害的預(yù)防措施889.6.1預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施889.6.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施889.6.3防水措施8910 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)901介紹932問題描述943建立規(guī)劃模型963.1 離散化的方法：約束規(guī)劃963.2離散化的方法：混合整數(shù)二次規(guī)劃973.3 概述：離散化方法994建立靈活的分區(qū)規(guī)劃模型995外逼近和修復(fù)的啟發(fā)式1016實(shí)驗(yàn)1027討論103致謝104參考文獻(xiàn)1051選題的意義及背景1081.1我國(guó)的高地溫礦井發(fā)展歷史1081.2 國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)和研究現(xiàn)狀1091.2.1國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)1091.2.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1112本文的主要內(nèi)容1132.1地溫問題1132.1.1井下熱源1132.1.2高溫作業(yè)環(huán)境問題1132.1.3熱害等級(jí)的劃分及相關(guān)規(guī)定1142.1.4深巖熱力學(xué)效應(yīng)1143溫度控制工程技術(shù)現(xiàn)狀1153.1 地面集中降溫系統(tǒng)1153.2 井下集中降溫系統(tǒng)1153.3 回風(fēng)排熱降溫系統(tǒng)1163.4 地面熱電降溫系統(tǒng)1163.5 冰冷降溫系統(tǒng)1174結(jié)論117參考文獻(xiàn)：118謝 辭119附 錄 翻譯原文 121第 91 頁(yè)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2016屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概述1.1.1 位置張雙樓煤礦位于徐州市西北，距徐州市約79 km，在江蘇沛縣安國(guó)鎮(zhèn)境內(nèi)，地理座標(biāo)：東經(jīng)11645181165227，北緯344656344905。井田范圍：井田走向長(zhǎng)度平均9.63 km，傾斜寬平均3.0 km，水平面積約為28.90 km2 ，由于存在無(wú)煤區(qū)，井田面積為28.10 km2，井田具體范圍以中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部批準(zhǔn)的采礦許可證為主，證號(hào)1000000720067，井田水平標(biāo)高為-200 m-1200 m。1.1.2 交通張雙樓煤礦位于徐州市西北，距徐州市約79 km，在江蘇沛縣安國(guó)鎮(zhèn)境內(nèi)，東距大屯煤電公司6.5 km，南距沛縣城16.5 km，東有沛屯鐵路和隴海線相連，礦區(qū)的徐沛公路北上山東，南達(dá)上海，交通甚為便利，煤炭外運(yùn)方便。圖1 張雙樓礦交通圖1.1.3 礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況礦區(qū)工業(yè)發(fā)展迅速，已形成鑄造、釀酒、繅絲、紡織、塑編、木材加工、機(jī)械制造等八大工業(yè)體系，工業(yè)產(chǎn)品100余種。張雙樓工業(yè)園區(qū)，形成了板皮加工、塑料編織、鑄造加工、機(jī)械制造四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。礦區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富，有優(yōu)質(zhì)小麥、“無(wú)公害水稻”、“高蛋白玉米”等糧食作物7.4萬(wàn)畝，蕓豆5000畝，黃皮洋蔥1000畝、脫毒土豆1000畝、東北毛茄1000畝、越冬甘蘭1000畝、大沙河無(wú)籽西瓜14000畝、優(yōu)質(zhì)紅富士蘋果4000畝、桑園5000畝。有年出欄300萬(wàn)羽的肉鴨養(yǎng)殖基地、年出欄150萬(wàn)羽的合同雞養(yǎng)殖基地、有大型的波爾山羊養(yǎng)殖基地。1.1.4 礦區(qū)電力供應(yīng)礦井110kV主電源引自沛縣220 kV變電站，備用電源引自大屯110 kV變電站，由110kV線路送至距礦井110kV變電站。1.1.5 礦區(qū)的氣候條件本區(qū)屬北溫帶黃淮區(qū)，氣象具有長(zhǎng)江流域的過渡性質(zhì)，接近北方氣候的特點(diǎn)，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。春季常有干旱及寒潮、霜凍等自然災(zāi)害，但四季分明，氣候溫和。降水量：年平均降水量811.7 mm，最大年降水量1178.9 mm(1977年)，最小降水量550 mm(1968年)，最大日降水量340.7 mm(1971年8月9日)，降水多集中于7、8、9月份，占全年降水量的5070，1、2、3月份為枯水季節(jié)。蒸發(fā)量：年平均最大蒸發(fā)量1873.5 mm(1968年)，最小蒸發(fā)量1273.9 mm(1985年)。風(fēng)向：全年以東南，偏東風(fēng)為最多，年平均風(fēng)速3.2 m/s。氣溫：年平均氣溫13.8 ，日最高氣溫40.70 (1996年7月18日)，日最低氣溫-21.3 (1967年1月4日)。河流：區(qū)內(nèi)地表水系較為發(fā)育，東緣微山湖(又稱南四湖)，大沙河從北向南橫穿井田西部，東有徐沛河，區(qū)外南有豐沛河經(jīng)京杭大運(yùn)河注入微山湖。微山湖歷史最高洪水位+37.46 m。本區(qū)屬于季風(fēng)型大陸性氣候。1.1.6 地形地貌和水文情況本井田地表屬黃泛沖積平原，地面較為平坦，地面標(biāo)高+37 m+39 m，地勢(shì)呈西高東低，坡度三千分之一到五千分之一，略高于微山湖。區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育，礦區(qū)東部有微山湖(又稱南四湖)，區(qū)外南有豐沛河經(jīng)京杭大運(yùn)河注入微山湖。微山湖歷史最高洪水位+37.46 m。1.1.7 地震自公元462年以來(lái)，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，本區(qū)共記載有感地震30余次，其中影響較大的有1968年7月25日山東莒縣郯城8.5級(jí)地震，1937年8月1日山東菏澤7級(jí)地震等。本區(qū)屬于華北地震區(qū)，據(jù)郯廬斷裂100余公里，該斷裂為一長(zhǎng)期活動(dòng)的斷裂帶，亦為強(qiáng)地震帶，郯城至新沂一帶具有發(fā)生強(qiáng)地震的地質(zhì)構(gòu)造背景。1.1.8 鄰近礦井及周邊小窯概況礦井臨近區(qū)域有徐州礦務(wù)集團(tuán)公司三河尖煤礦、大屯礦區(qū)龍東礦、姚橋礦、徐莊礦、孔莊礦及天能集團(tuán)沛城礦。主要開采煤層為山西組9煤。三河尖礦山西組煤系地層水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。沛城礦水文地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，大屯礦區(qū)大多數(shù)礦井水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單中等，以上臨近各礦采掘活動(dòng)不影響該礦生產(chǎn)。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 井田地勢(shì)以及井田的勘探程度本區(qū)位于華北陸臺(tái)之東南部，在大地構(gòu)造上處于魯西穹折帶(魯西臺(tái)凸)的西側(cè)，與徐蚌凹折帶(徐州臺(tái)凹)相鄰。區(qū)內(nèi)地形平坦，出露地層極少，僅在局部地區(qū)有前震旦系、寒武系、奧陶系等地層零星出露。區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地勢(shì)西高東低，比差以三千分之一到五千分之一坡向微山湖，地面標(biāo)高37.00-39.00 m。全區(qū)經(jīng)過普查、詳查、精查勘探及使用綜合勘探的精查補(bǔ)充勘探后，共完成勘探線21條，平均間隔500 m；鉆孔119個(gè)，共計(jì)工程量為40639.57 m，其中水文鉆孔6個(gè)，共計(jì)工程量為3732.65 m。根據(jù)勘探情況，礦區(qū)的地質(zhì)條件已基本清楚。1.2.2 井田地層與地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)地層屬華北型，煤系地層為石炭、二迭系，均為第四系或侏羅白堊系所覆蓋。區(qū)內(nèi)揭露的地層有奧陶系下統(tǒng)肖縣組(未揭穿)、馬家溝組，奧陶系中統(tǒng)閣莊組、八陡組，石炭系中統(tǒng)本溪組，石炭系上統(tǒng)太原組，二迭系下統(tǒng)山西組和下石盒子組，二迭系上統(tǒng)上石盒子組，侏羅白堊系，第四系?，F(xiàn)按地層生成順序敘述如下：1）奧陶系下統(tǒng)肖縣組(O1x)本區(qū)僅一個(gè)鉆孔揭露，最大揭露厚度125 m。巖性為灰灰白色微帶肉紅色白云巖、灰質(zhì)白云巖，夾灰黑色微晶灰?guī)r、泥礫灰?guī)r。2）奧陶系下統(tǒng)馬家溝組(O1m)本區(qū)僅一個(gè)鉆孔全層揭露，全組厚度約198 m。巖性上部為灰色或呈淺褐色隱晶質(zhì)灰?guī)r夾薄層白云巖和含白云質(zhì)灰?guī)r；下部為似豹斑狀灰?guī)r，夾泥質(zhì)條帶，與下伏肖縣組地層呈整合接觸。3）奧陶系中統(tǒng)閣莊組(O2g)本區(qū)僅個(gè)別鉆孔揭露，全組厚約113 m。巖性由淺灰、灰白或淺褐色微晶狀白云巖、灰質(zhì)白云巖夾薄層泥灰?guī)r、灰?guī)r組成，與下伏馬家溝組地層呈整合接觸。4）奧陶系中統(tǒng)八陡組(O2b)本區(qū)僅個(gè)別鉆孔揭露，全組厚約25 m。由灰棕灰色厚層狀質(zhì)純隱晶質(zhì)灰?guī)r夾薄層灰綠色泥巖組成。與下伏閣莊組地層呈整合接觸。5）石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)本區(qū)僅少數(shù)鉆孔揭露，全組厚約2038/29 m，為海陸交替相沉積。中、上部主要由淺灰色致密狀灰?guī)r夾灰綠色，雜色泥巖組成。下部為絳紫色泥巖及褐黃色鋁土質(zhì)泥巖，偶含薄層灰?guī)r，底部為一層絳紫色鐵質(zhì)泥巖與下伏奧陶系中統(tǒng)八陡組地層呈假整合接觸。6）石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)本區(qū)大多數(shù)鉆孔揭露，全組厚145179/159 m，本組地層為海陸交互相沉積，是本區(qū)主要含煤地層之一，沉積旋回清晰，標(biāo)志層明顯。發(fā)育了薄-厚層灰?guī)r十三層及十一層薄煤，其中：一、四、十二灰是全區(qū)標(biāo)志層。本組主要由灰色細(xì)、中粒砂巖，灰黑色泥巖，砂泥巖、灰?guī)r和煤組成。一、二灰為生物化學(xué)巖，常具方解石晶體，四灰最厚，平均8.21m，且含燧石；十二灰中下部富含蜓科化石及燧石。無(wú)名灰上、九灰下賦存17煤，十二灰下賦存21煤，煤層均較薄不可采。底部以一層鋁質(zhì)泥巖與下伏本溪組地層分界，呈整合接觸。7）二迭系下統(tǒng)山西組(P11)為本區(qū)主要含煤地層之一，整合于太原組地層之上，全組厚93185/113 m。本組地層屬過渡相沉積，即由瀉湖海灣波浪帶瀉湖海灣濱海沼澤相組成，沉積旋回明顯，大體可分為三個(gè)沉積旋回，含煤15層，其中9煤為本區(qū)主采煤層。現(xiàn)將巖性分旋回自下而上分述如下：（1）第一旋回：厚21 m?；液谏Ｏ嗄鄮r，深灰色砂泥巖，灰白色細(xì)粒砂巖、9煤。海相泥巖，致密性脆，含少量動(dòng)物化石及黃鐵礦，偶夾鈣質(zhì)透鏡體，頂部常呈砂泥巖，9煤沉積較穩(wěn)定。（2）第二旋回：厚34 m?；野咨駥又屑?xì)粒砂巖，灰色砂泥巖，7煤。7煤沉積不穩(wěn)定，不可采。（3）第三旋回：厚58 m?；疑澳鄮r，淺灰淺灰白色細(xì)中粒砂巖，深灰色砂泥巖，泥巖。本旋回下部偶含5煤或6煤。8）二迭系下統(tǒng)下石盒子組(P12)為本區(qū)含煤地層之一，全組厚161247/220 m。本組為內(nèi)陸湖泊沼澤相沉積。上段由雜色泥巖、砂泥巖間夾灰白灰綠色粉細(xì)砂巖等組成，底部為一厚層狀淺灰灰白色中細(xì)粒砂巖，局部為粗粒砂巖(柴砂)。下段由灰色或灰綠色夾紫紅色斑點(diǎn)泥巖，砂泥巖及灰色砂巖組成，局部發(fā)育有12層薄煤，均不可采，底部為一層灰白灰綠色中粗粒砂巖(俗稱分界砂巖)，全區(qū)穩(wěn)定，為本區(qū)對(duì)比標(biāo)志層，本組地層與下伏山西組地層呈整合接觸。9）二迭系上統(tǒng)上石盒子組(P21)本區(qū)揭露殘留地層厚度12175/101 m。上部由雜色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，間夾薄層灰綠、絳紫色砂巖，內(nèi)含大量鋁土質(zhì)和菱鐵質(zhì)鮞粒，下部由紫紅、灰綠色中細(xì)粒砂巖為主，間夾雜色砂質(zhì)泥巖及蛋青色薄層鋁土質(zhì)泥巖、砂泥巖組成，底部為紫色或灰白色中粗粒含礫石英砂巖(奎山砂巖)與下伏下石盒子組地層呈整合接觸。10）侏羅-白堊系(J-K)本區(qū)內(nèi)揭露殘留地層最大厚度509 m(13-2孔)，平均290 m。上部由深灰、暗紫色泥巖、砂泥巖夾砂巖組成。下部由絳紫色、紫紅色砂泥巖、灰綠色細(xì)砂巖夾礫巖組成。底部常有一層較厚的絳紫色、紫紅色含礫砂巖，礫石成份為石英巖、灰?guī)r等，礫徑16 mm，厚度變化大，局部相變?yōu)樯澳鄮r或砂巖，與下伏地層呈不整合接觸。11）第四系(Q)為一套松散沉積物，由粘土、砂質(zhì)粘土、細(xì)中粗砂及砂礫層組成。與下伏各系地層呈不整合接觸，厚度196319/250 m，在井田走向上由東北向西南增厚，傾向上中深部最薄，向兩側(cè)逐漸增厚，其巖性特征：上部：上段由棕黃、棕灰色粉砂夾薄層粘土，砂質(zhì)粘土組成；下段由棕黃、灰綠色粘土，砂質(zhì)粘土夾細(xì)、中粗砂層組成，粘土中常含砂姜，厚約90 m。中部：由灰白、灰綠、土黃色細(xì)中粗砂夾灰褐色粘土，砂質(zhì)粘土組成，粘土中常含砂姜及鐵錳質(zhì)結(jié)核，厚約74 m。下部：主要由灰白、灰綠及灰褐色粘土、砂質(zhì)粘土組成，夾25層細(xì)中粗砂透鏡體，厚約72 m。底部常有一層砂礫層，礫石成份為石英、灰?guī)r，礫徑24 cm，滾圓良好，充填物為粘土及砂，厚約14 m。地層綜合柱狀圖如圖1-2。圖1-2綜合柱狀圖1.2.3 水文地質(zhì)條件1）地表水本區(qū)屬古黃河泛濫區(qū)，地表廣泛分布含云母碎屑之粉砂土、細(xì)砂土游積物，地貌類型屬黃淮沖積平原。地面標(biāo)高+37.00+39.00 m，地表水系不發(fā)育。井田為一走向北東，傾向北西之單斜構(gòu)造，上覆較厚的以粘性土為主的沖積層，四周被斷層所切，并被透水性弱的侏羅白堊系環(huán)繞，地表水與煤系含水層之間的直接聯(lián)系十分微弱，使本區(qū)低下水處于一個(gè)獨(dú)立的封閉半封閉的水文地質(zhì)單元塊段。2）井田內(nèi)主要含水層及其富水性本井田含水層與隔水層，自上而下為：（1）第四系砂巖或砂礫層孔隙含水層第四系為一套松散沉積物，井田內(nèi)厚度196319 m，平均250 m，大體分為五段，包括三個(gè)含水層，一個(gè)弱透水層組和一個(gè)隔水層組，從上至下依次是：第一段砂層孔隙潛水含水層組(含)：本段厚3146 m，平均38 m，主要由棕黃、棕灰色粉砂、粘土質(zhì)砂夾薄層粘土、砂質(zhì)粘土組成。粘土、砂粘土中常含砂姜。據(jù)水文1、水文2和副檢孔對(duì)、段混合抽水試驗(yàn)資料，q=0.5842.327 L/s.m、K =2.2797.40 m/d.。水質(zhì)類型為HCO3K+Na型，礦化度0.750.84 g/L，富水性中等豐富，是當(dāng)?shù)鼐用裆畹闹饕?。第二段粘土、砂質(zhì)粘土及砂層弱透水層組：(透)本段厚4168 m，平均52 m，主要由黃褐、棕褐及灰綠色粘土、砂質(zhì)粘土組成，常夾26層細(xì)砂、粘土質(zhì)砂、局部為中粗粒砂，砂層犬牙交錯(cuò)，總厚度524.5 m，平均15.3 m約占本段厚度29.4 ；粘土中常含砂姜和鐵錳質(zhì)結(jié)核。本段可視為弱透水層組。第三段砂層孔隙承壓含水層組(含)：本段厚5199 m，平均74 m，由灰白、灰綠、土黃色細(xì)、中、粗砂及粘土質(zhì)砂夾薄層粘土、砂質(zhì)粘土組成，粘土層總厚度725 m，平均17.6 m，占本段厚度的23.8。據(jù)Q1孔流量測(cè)井資料K=2.106 m/d。本層水是目前張雙樓礦工業(yè)和生活用水源。據(jù)水源井取水和水質(zhì)資料，出水量大于60 m3/h。水質(zhì)類型為SO4-K+Na型，礦化度1.031.39 g/L。本層屬于富水性中等含水層組。第四段粘土隔水層組(隔)本段厚度57129 m，平均72 m，井田內(nèi)東薄西厚，總體上比較穩(wěn)定，主要由灰白、灰綠及灰褐色粘土、砂質(zhì)粘土組成，局部夾25層砂層透鏡體。該層作為隔水層組，對(duì)控制上部含、含水垂直向下入滲補(bǔ)給含起到了抑制作用。第五段砂礫層承壓含水層組(含)本段常稱作底礫層，厚039 m，平均14 m，井田內(nèi)東部普遍發(fā)育，西部有大面積缺失。其上部以灰黃色含礫粗砂或粘土質(zhì)砂為主；下部以雜色砂礫為主，夾不穩(wěn)定薄層粘土，礫石成份主要為石英巖，礫徑24 cm，滾圓良好，隙間充填物為粘土及砂，含量達(dá)5060，據(jù)Z15、風(fēng)檢2、水補(bǔ)1孔抽水資料q=0.0570.439 L/s.m.，K=2.093.558 m/d；ZSG-1、ZSG-2、ZSG-5、水19孔底礫與風(fēng)化帶混合注水資料q=0.00190.0616 L/s.m，K=0.00480.158 m/d，水質(zhì)類型為SO4-Ca(k+Na)型，礦化度2.1743.628 g/L，屬富水性中等的含水層。（2）二迭系砂巖裂隙含水層二迭系地層包括上石盒子組(12175/101 m)、下石盒子組(165247/220 m)、山西組(93158/112)，總厚度433 m，主要是由泥巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖石組成。砂巖含水層據(jù)其厚度和富水情況主要是上石盒子組底部奎山砂巖、下石盒子中部砂巖(柴砂)、下石盒子組底部分界砂巖、下部7煤頂砂巖含水層。上石盒子組底部奎山砂巖裂隙承壓含水層厚10.2241.7 m，平均21.63 m。有23個(gè)鉆孔漏水，分布廣泛。主井井筒揭露該層時(shí)涌水量達(dá)126 m3/h，富水中等。由于該含水層距離7煤較遠(yuǎn)，對(duì)井田內(nèi)煤層開采無(wú)直接充水影響。下石盒子組中部砂巖(柴砂)裂隙承壓含水層厚1449.1 m，平均34.00 m。有11個(gè)鉆孔漏水，分布在6線以西。主井井筒揭露該層時(shí)涌水量達(dá)104 m3/h，富水中等。該含水層對(duì)礦井煤層開采無(wú)直接影響。下石盒子組底部分界砂巖裂隙承壓水層厚2.7626.60 m，平均11.06 m。有9個(gè)鉆孔漏水，分布在13線以西。據(jù)ZSG-2孔注水試驗(yàn)資q=0.033 L/S.m，K=0.43 m/d;主井井筒揭露時(shí)最大涌水量7080 m3/h；副井清理斜巷揭露時(shí)最大涌水量69.4 m3/h，富水性小。水質(zhì)類型為SO4-Ca.(K+Na)型，礦化度3.143.93 g/L，該地層距7煤較遠(yuǎn)，對(duì)開采不造成影響。（3）石炭系太原組灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層太原組地層為一套海陸交替相沉積，井田厚度158.64 m，其中含薄層灰?guī)r14層，總平均厚度34.20 m，占21.6。該地層綜合富水性為小到中等。（4）石炭系本溪組砂泥巖隔水層組本組地層厚20.9038.35 m，平均28.61 m，主要為雜色泥巖、砂泥巖夾灰?guī)r、鋁土泥巖及灰?guī)r組成。據(jù)水補(bǔ)4-1孔抽水試驗(yàn)資料q=0.007 L/s.m，K=0.005 m/d，水質(zhì)類型為SO4-Ca(K+Na)型，礦化壓4.038 g/L；Z25孔流量測(cè)井資料q=0.269 L/s.m，K=5.701 m/d，5-4孔流量測(cè)進(jìn)資料反映幾乎無(wú)水，說明本溪組富水性微弱，局部含水，因而本組與太原組底部十三灰以下泥巖、砂泥巖段(厚11.5020.07 m平均14.43 m)一起可視為隔水層組。（5）奧陶系灰?guī)r裂隙巖溶承壓含水層井田內(nèi)奧陶系地層包括八陡組、閣莊組、馬家組和肖縣組地層。其頂部八陡組厚22.7830.13 m，平均25.49 m，由棕灰色隱晶質(zhì)灰?guī)r夾綠色泥巖組成，裂隙不發(fā)育，細(xì)小裂隙被方解石充填，井田內(nèi)9個(gè)孔揭露該層時(shí)均未漏水，5-4孔流量測(cè)井資料反映涌水量為零，說明該組灰?guī)r富水性極小，可視為隔水層段。奧陶系灰?guī)r含水層主要指的是閣莊組、馬家溝組灰?guī)r含水層。閣莊組灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層本組厚105.5121.16 m，平均113.33 m由灰白、灰黃或肉紅色白云巖、灰質(zhì)白云巖夾泥巖、灰?guī)r組成，裂隙較為發(fā)育，見溶洞。據(jù)8707、水補(bǔ)3孔抽水試驗(yàn)資料q=0.4892.299 L/s.m，K=0.3214.83 L m/d；5-4孔流量測(cè)井資料反映涌水量近于零，水質(zhì)類型為SO4-Ca型，礦化度4.1324.133 g/L，富水性屬中等。馬家溝組灰?guī)r裂隙巖溶承壓含水層井田內(nèi)有一個(gè)孔(8707孔)全層揭露該組地層，厚198.53 m，上部為隱晶質(zhì)灰?guī)r夾薄白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r，下部為似豹斑狀灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r條帶。巖溶裂隙發(fā)育，巖溶多呈蜂窩狀，局部直徑達(dá)1.30 m。據(jù)8707、水8、水23-1孔抽水試驗(yàn)資料，q=1.1382.981 L/s.m，k=0.5451.70 m/d，水質(zhì)類型為SO4-Ca型，礦化度3.1124.082g/L。屬于中等豐富含水層。奧灰含水層在井田南部有14Km2的隱伏露頭區(qū)，水位高，水壓大，含水量豐富，是礦井地下水的總補(bǔ)給水源。3）礦井涌水量經(jīng)精查補(bǔ)充勘探資料計(jì)算并參照相鄰礦井實(shí)際涌水量資料，根據(jù)補(bǔ)充地質(zhì)報(bào)告審查意見；本礦井水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，正常涌水量為300 m3/h，最大涌水量為400 m3/h。1.3 煤層特征1.3.1 可采煤層及其特征本區(qū)主要含煤地層為石炭二迭系，其中：石炭系太原組(C3t)、二迭系山西組(P11)，總厚度272 m，含煤16層，平均累計(jì)厚度9.30 m，含煤系數(shù)3.40。含主要可采煤層1層，為山西組的7煤，平均厚度5.0 m，以下為對(duì)7煤的描述：7煤頂板多為泥巖、砂泥巖，底板多為灰色粉砂巖。煤層頂?shù)装寰唧w情況見表1-1。表1-1煤層頂?shù)装迩闆r一覽表頂?shù)装迕Q巖石名稱厚度(m)特性描述基本頂細(xì)砂巖8.57淺灰淺灰白色，有厚脈櫛羊齒化石。直接頂砂泥巖4.55灰色，含長(zhǎng)橢圓形楔葉化石。直接底砂泥巖4.19深灰色，含少量動(dòng)物化石及黃鐵礦，偶夾鈣質(zhì)透鏡體?；镜准?xì)砂巖24.69灰白色，致密堅(jiān)硬，以石英長(zhǎng)石為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，斜層理為主。1.3.2 煤的特征本區(qū)7煤呈油脂半暗淡光澤，鱗片狀及厚薄不等的條帶狀結(jié)構(gòu)，硬度IIIII，內(nèi)生裂隙發(fā)育，性脆易碎，為光亮半暗型煤。7煤容重測(cè)定值1.311.55，煤礦采用1.36。煤質(zhì)穩(wěn)定，各主要指標(biāo)變化很小，為中變質(zhì)程度的氣肥煤?？勺鳛殡娏?、船舶、鍋爐用煤及其它工業(yè)用煤，并且可作為良好的煉焦配煤。煤層具體特征見表1-2、1-3。表1-2煤層特征表煤 層 厚 度9.810.2 m，加權(quán)平均厚度為10 m，為厚煤層煤 層 傾 角1025，平均20，為傾斜煤層煤層硬度系數(shù)f2.3表1-3主要煤質(zhì)指標(biāo)分級(jí)一覽表煤層精煤揮發(fā)份原煤灰分原煤含硫原煤發(fā)熱量粘結(jié)性數(shù)碼Ad熔融性738.15中灰高難溶特低中高中等44瓦斯：區(qū)內(nèi)先后共采集了10個(gè)瓦斯鉆孔，瓦斯含量測(cè)定成果見表1-4和表1-5。全礦井相對(duì)瓦斯涌出量0.77 m3/(td)，絕對(duì)瓦斯涌出量1.84 m3/min，按照煤礦安全規(guī)程規(guī)定，日產(chǎn)一噸煤瓦斯涌出量在10m3以下的礦井為低瓦斯礦井，本礦為低瓦斯礦井。煤塵：本區(qū)綜采，機(jī)掘的最大最小煤塵濃度和平均濃度為337.8 mg/m3、136.8 mg/m3、189.4 mg/m3，煤塵爆炸性指數(shù)在43%左右，均屬于有煤塵爆炸危險(xiǎn)性煤層。表1-4可采煤層鉆孔瓦斯含量測(cè)定成果統(tǒng)計(jì)表煤層CH4(m3/g)C02(m3/g)N2(m3/g)C2H6(m3/g)備注70.10.1691.740.507(7)0.01表1-5可采煤層鉆孔瓦斯自然成分統(tǒng)計(jì)表煤層CH4(%)C02(%)N2(%)C2H6(%)備注72.941.744.11(2)10.650.4526.21(8)44.2889.3572.75(8)0.05煤的自燃傾向：區(qū)內(nèi)共采取5個(gè)煤層自燃傾向試驗(yàn)樣本，煤層自燃傾向試驗(yàn)成果見表1-6。表1-6煤層自燃傾向試驗(yàn)成果表煤層采樣點(diǎn)數(shù)T1T2T3T(1-3)煤的自燃傾向系數(shù)75336370346(5)327343332(5)319339327(5)94420(5)不易自燃井田內(nèi)煤層的自燃發(fā)火期一般為36個(gè)月，為不易自燃煤層。地溫：井田內(nèi)在地面進(jìn)行了10個(gè)地質(zhì)鉆孔的測(cè)溫工作，其中近似穩(wěn)態(tài)測(cè)溫孔2個(gè)，其它均為簡(jiǎn)易測(cè)溫孔。地溫梯度及相同深度巖溫對(duì)比見表1-7。表1-7地溫梯度及相同深度巖溫對(duì)比表深度-300 m地溫()-500 m地溫()-800 m地溫()-1000 m地溫()地溫梯度(/100 m)地溫率(m/)變化范圍21.823.524.025.727.429.129.631.32.252.8136.644.3平均23.024.828.130.81.1239.82 井田境界和儲(chǔ)量2.1 井田境界2.1.1 井田范圍東部邊界：東起F1大斷層；西部邊界：由第1勘探線控制；南部邊界：由第9勘探線控制；北部邊界：北到-1200m水平7煤層底板等高線。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4層?？刹擅簩?層，為7號(hào)煤層。礦井設(shè)計(jì)只針對(duì)7號(hào)煤層。開采上限：7號(hào)煤層以上無(wú)可采煤層。下部邊界：7號(hào)煤層以下無(wú)可采煤層。2.1.2 井田尺寸井田的走向最大長(zhǎng)度為10.36km，最小長(zhǎng)度為8.82km，平均長(zhǎng)度為9.63km。井田傾斜方向的最大長(zhǎng)度為3.16km，平均傾斜長(zhǎng)度為3.0km。煤層的傾角最大為25，最小為10，平均為20。井田的水平面積按下式計(jì)算：S=HL （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(zhǎng)度，m。井田的水平面積為：S=3.09.63=28.90 (km2)由于存在無(wú)煤區(qū)，最后的井田面積為28.10km2井田賦存狀況示意圖如圖2-1。2.2 井田工業(yè)儲(chǔ)量2.2.1 井田地質(zhì)勘探井田南部鉆孔分布均勻，地質(zhì)勘探類型為精查，北部的東半部分鉆孔分布均勻，為詳細(xì)勘探區(qū)，西半部鉆孔較少，為普查區(qū)。井田內(nèi)斷層南部以及斷層北部東大半部分屬111b-1級(jí)儲(chǔ)量，斷層附近及露頭附近屬122b級(jí)儲(chǔ)量，其它區(qū)域?yàn)?11b-2級(jí)儲(chǔ)量。高級(jí)儲(chǔ)量占94.15%，符合煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。7號(hào)煤層最小可采厚度為4.8m，最大可采厚度為5.1m，平均5.0m。2.2.2 工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算根據(jù)地質(zhì)勘探情況，將礦體劃分為7個(gè)塊段，在各塊段范圍內(nèi)，用算術(shù)平均法求得每個(gè)塊段的儲(chǔ)量，煤層總儲(chǔ)量即為各塊段儲(chǔ)量之和。表2-1井田塊段儲(chǔ)量計(jì)算表塊段標(biāo)號(hào)等級(jí)傾角()平均厚度(m)容重(t/m3)面積(m2)儲(chǔ)量(Mt)K1111b-118101.363311735.342.8K220101.363013260.338.5K321101.362928132.037.2K420101.362278025.129.1K521101.365016389.463.7K617101.364399694.057.2K7111b-224101.363473213.443.2K824101.363381246.542.0K9122b15101.36226080.13.0K1020101.36820901.810.5K1122101.36821692.210.4總面積28090370.1總儲(chǔ)量377.62.3 井田可采儲(chǔ)量2.3.1安全煤柱留設(shè)原則1）工業(yè)場(chǎng)地、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱；2）各類保護(hù)煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動(dòng)角確定工業(yè)場(chǎng)地、村莊煤柱。巖層移動(dòng)角為75，表土層移動(dòng)角為45；3）維護(hù)帶寬度20 m；4）斷層煤柱寬度85 m，井田境界煤柱寬度為20 m。2.3.2礦井永久保護(hù)煤柱損失量1）井田邊界保護(hù)煤柱井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè)20 m寬，則井田邊界保護(hù)煤柱損失量為6.95 Mt。2）斷層保護(hù)煤柱斷層F1煤柱留設(shè)85 m寬，則斷層保護(hù)煤柱損失量為：11.365 Mt。3）工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，取工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為500 m600 m，工業(yè)廣場(chǎng)所在位置的傾角為23.5，其中心處埋藏深度為-500 m，該處表土層厚度為250 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20 m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角見表2-2。表2-2巖層移動(dòng)角廣場(chǎng)中心深度(m)煤層傾角()煤層厚度(m)沖積層厚度(m)()()()()-50023.51025045757557.3由此根據(jù)上述已知條件，畫出如圖2-3所示的工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的尺寸：由圖可得出工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱尺寸為：S=1.460408 / (cos23.6) (2-2)=1.5925 (km2)則工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)煤柱量為：Z i=S M R (2-3)式中：Z i工業(yè)廣場(chǎng)煤柱量，Mt；M煤層平均厚度，m；S工業(yè)廣場(chǎng)壓煤面，1.5925 km2。Z i1.5925101.36=21.658 (Mt)4井筒保護(hù)煤柱主、副井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱范圍內(nèi)故井筒保護(hù)煤柱損失量為0。風(fēng)井布置在井田邊界無(wú)煤區(qū)，煤柱損失為0。 表2-3保護(hù)煤柱損失量煤 柱 類 型儲(chǔ)量(Mt)井田邊界保護(hù)煤柱6.95斷層保護(hù)煤柱11.365工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱21.658井筒保護(hù)煤柱0合 計(jì)39.9732.3.3 礦井可采儲(chǔ)量礦井可采儲(chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的可以采出的儲(chǔ)量，可按下式計(jì)算：Z k=(Z g-P)C （2-4）式中：Z k礦井可采儲(chǔ)量，Mt；P保護(hù)工業(yè)場(chǎng)地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護(hù)煤柱損失量，Mt；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。Z k =(377.6-39.973)0.75=253.22(Mt)礦井儲(chǔ)量匯總表見表2-4。表2-4礦井儲(chǔ)量匯總表煤層工業(yè)儲(chǔ)量（Mt）111b/（111b+122b）永久煤柱損失(Mt)設(shè)計(jì)開采損失（Mt）礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量（Mt）設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量（Mt）111b-1111b-2122b7268.585.223.993.67%39.973124.38377.6253.223 礦井生產(chǎn)能力、服務(wù)年限及工作制度3.1 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1.1礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力張雙樓井田儲(chǔ)量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，斷層褶曲少，傾角小，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，煤質(zhì)為優(yōu)質(zhì)氣肥煤，交通運(yùn)輸便利，市場(chǎng)需求量大，宜建大型礦井。確定張雙樓礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3.0Mt/a。3.1.2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Z k、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力A、礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為：T=Z k/(AK) （3-1）式中：T礦井服務(wù)年限，a； Z k礦井可采儲(chǔ)量，Mt； A設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，Mt； K礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。則礦井服務(wù)年限為：T=253.22/(3.01.3)=60.31(a)第一水平儲(chǔ)量約為全礦井儲(chǔ)量的 23 ，由于工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱及大部分 F9 ：斷層保護(hù)煤柱在第一水平服務(wù)范圍內(nèi)，故第一水平可采儲(chǔ)量約為符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范要求。3.1.3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)7煤平均厚度10m，為厚煤層，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)大采高工作面保產(chǎn)。2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設(shè)計(jì)為大型礦井，主立井采用箕斗運(yùn)煤，副立井采用罐籠輔助運(yùn)輸，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(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)到大巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)到井底煤倉(cāng)，再經(jīng)主立井提升至地面，運(yùn)輸能力大，自動(dòng)化程度高。副井運(yùn)輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的下放與提升。大巷輔助運(yùn)輸采用架線電機(jī)車運(yùn)輸，運(yùn)輸能力大，調(diào)度方便靈活。3）通風(fēng)安全條件的校核礦井煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，瓦斯涌出量小，屬低瓦斯礦井。礦井采用中央分列式通風(fēng)，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。3.2 礦井工作制度根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，確定礦井設(shè)計(jì)年工作日為330d，工作制度采用“三八制”，每天三班作業(yè)，二班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作8h。礦井每晝夜凈提升時(shí)間為16h。4 井田開拓4.1 概述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(jìn)入煤體，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)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(duì)技術(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。確定開拓問題，需根據(jù)國(guó)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(shí)，應(yīng)遵循下列原則：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）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(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，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。4.2 井田開拓的基本問題4.2.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡(jiǎn)單，斜井次之，立井最復(fù)雜。平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場(chǎng)地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場(chǎng)及硐室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延伸施工方便，對(duì)生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶輸送機(jī)有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速?gòu)木渤冯x。缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)、輔助提升能力小，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對(duì)輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風(fēng)量的要求，且阻力小，對(duì)深井開拓極為有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時(shí)，立井井筒比斜井容易施工；對(duì)地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。本礦井煤層傾角較大，平均20，為傾斜煤層；表土層較厚，只能采用立井開拓。4.2.2 工業(yè)場(chǎng)地的位置工業(yè)場(chǎng)地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中部。工業(yè)場(chǎng)地的形狀和面積：根據(jù)工業(yè)場(chǎng)地占地面積規(guī)定，0.61.1公頃/10萬(wàn)t，確定地面工業(yè)場(chǎng)地的占地面積為30公頃，形狀為矩形，長(zhǎng)邊平行于井田走向，長(zhǎng)為600m，寬為500m。4.2.3 開采水平的設(shè)計(jì)及劃分本礦井煤層露頭標(biāo)高為-250m，煤層埋藏最深處達(dá)-1200m，垂直高度達(dá)950m，根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為200350m，因此必須采用多水平開采，通過經(jīng)濟(jì)比較，決定本井田劃分為兩個(gè)水平。 井田主采煤層為7煤層，7號(hào)煤層傾角為1025，平均為20，為傾斜煤層，傾角較大，因此選擇采用采區(qū)準(zhǔn)備方式。4.2.4 主要開拓巷道7煤自燃發(fā)火期為36個(gè)月，煤塵有爆炸傾向，而大巷需要為全礦井服務(wù)，服務(wù)年限較長(zhǎng)，使用斷面很高。因此，不適宜將大巷布置在煤層中，應(yīng)該選用巖石大巷。根據(jù)采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)（2005年版）巖石大巷以布置在距煤層底板1030m的巖性好的巖層中。而距7煤層底板30m處為細(xì)砂巖，圍巖巖性好，適合將大巷布置在這一層位。巖石大巷優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用低，巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度；便于設(shè)置煤倉(cāng)；可不留（或少留）護(hù)巷煤柱，煤的損失少；安全條件好。由于本井田大致呈現(xiàn)為走向方向延展較長(zhǎng)，且煤層傾角較大，適宜沿井田走向方向開掘大巷，在大巷上山部分布置采區(qū)工作面。故在距7煤層底板30m處沿東西方向布置兩條大巷，分別為軌道大巷和膠帶運(yùn)輸大巷。由于該井田走向長(zhǎng)度很大，所以在淺部邊界巖層中布置專用回風(fēng)大巷。4.2.5開拓方案比較1）提出方案根據(jù)以上分析及礦井的實(shí)際情況，現(xiàn)提出以下四種在技術(shù)上可行的開拓方案，分別如圖4-1圖4-4所示。方案一：立井三水平，第一水平標(biāo)高為-650m，第二水平標(biāo)高為-900m，第三水平標(biāo)高為-1200m。由第二水平通過暗斜井延深至第三水平。方案如圖4-1所示。圖4-1 立井三水平開拓，第三水平暗斜井延深方案二：立井三水平，直接延深。第一水平標(biāo)高為-650m，第二水平標(biāo)高為-900m，第三水平標(biāo)高為-1200m。方案如圖4-2所示。圖4-2 立井三水平開拓，直接延深方案三：立井兩水平，第一水平標(biāo)高為-650m，第二水平標(biāo)高為-900m，第一水平通過暗斜井延深至第二水平，第二水平上下山開采。方案如圖4-3所示。圖4-3立井兩水平開拓，暗斜井延深方案四：立井兩水平，直接延深，第一水平標(biāo)高為-650m，第二水平標(biāo)高為-900m。方案如圖4-4所示。圖4-4 立井兩水平開拓，直接延深由于井田走向長(zhǎng)度較大，當(dāng)采用中央并列式通風(fēng)，后期通風(fēng)比較困難。因此，這四種方案礦井均采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，在井田淺部邊界處布置兩個(gè)回風(fēng)井，以滿足通風(fēng)要求。2）技術(shù)比較方案一與方案二的區(qū)別在于向井田兩翼延深時(shí)，是采用立井延深還是采用斜井延深。采用立井提升優(yōu)點(diǎn)是提升能力大，礦井延深在條件允許時(shí)，增加的設(shè)備較少；但施工條件差，施工速度慢，開拓維護(hù)費(fèi)用高。采用斜井提升時(shí)，施工速度快，費(fèi)用低3）粗略經(jīng)濟(jì)比較四種方案進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)比較步驟較多，因此把相近的一、二方案和三、四方案先分開分別進(jìn)行粗略的經(jīng)濟(jì)比較，選出經(jīng)濟(jì)上有明顯優(yōu)勢(shì)的方案進(jìn)行下一步的詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較。各方案的粗略估算費(fèi)用表見表4-1表4-4。表4-1 方案一和方案二粗略比較費(fèi)用表方案項(xiàng)目方案1方案2基建費(fèi)/萬(wàn)元主暗斜井開鑿8765562.5 /10000=487.3主暗立井開鑿3008978.6/10000=269.4副暗斜井開鑿8765167.1/10000=452.6副暗立井開鑿30011282.8/10000=338.5石門開鑿石門開鑿212834218.0/10000=1082.4上、下斜井車場(chǎng)(400+650)4218.0/10000=442.9立井井底車場(chǎng)7134218.0/10000=300.7小計(jì)1382.8小計(jì)1991生產(chǎn)費(fèi)用/萬(wàn)元暗斜井提升1.23103.80.8764.8=15661立井提升1.23103.81.238.5=38940.3立井提升1.23103.80.938.5=29442.6石門運(yùn)輸1.23103.81.2833.81=18206,.5排水(斜、立井)3002436517.24(0.63+1.27)/10000=8608.3立井排水3002436517.241.525/10000=6909.3小計(jì)53771.9小 計(jì)63876.1總計(jì)費(fèi)用(萬(wàn)元)55154.7費(fèi)用(萬(wàn)元)65867.1百分率100%百分率119.4% 方案項(xiàng)目方案3方案4基建費(fèi)/萬(wàn)元主暗斜井開鑿8505562.5/10000=472.8主暗立井開鑿2508978.6/10000=224.5副暗斜井開鑿8505167.1/10000=439.2副暗立井開鑿25011282.8/10000=282.1上、下斜井車場(chǎng)(400+650)4218.0/10000=442.9立井井底車場(chǎng)7134218.0/10000=300.7石門開鑿石門開鑿212834218.0/10000=1082.4小計(jì)1354.9小計(jì)1889.7生產(chǎn)費(fèi)用/萬(wàn)元暗斜井提升1.25851.40.854.8=28648.5立井提升1.25851.40.938.5=55506.3立井提升1.25851.40.688.5=40585.3石門運(yùn)輸1.25851.40.753.81=20064.4排水(斜、立井)3002436525(0.63+1.27)/10000=12438.0立井排水30024365251.525/10000=10019.3小計(jì)81671.8小計(jì)85590總計(jì)費(fèi)用(萬(wàn)元)83026.7費(fèi)用(萬(wàn)元)87479.7百分率100%百分率105.4%經(jīng)過粗略經(jīng)濟(jì)比較可知，方案三與方案四的費(fèi)用相差較少在10%以內(nèi)，可以認(rèn)為近似相等，方案四在通風(fēng)上比方案三有優(yōu)勢(shì)，且方案三存在暗斜井井筒過斷層問題，維護(hù)較困難，同時(shí)需要指出的是方案三沒有計(jì)算暗斜井主石門的相關(guān)費(fèi)用，所以在方案三與方案四中決定選用方案四。方案一與方案二比較可知方案一的費(fèi)用明顯更少，所以排除方案三。將方案一與方案四進(jìn)行詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較。4）詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較表4-6 方案二和方案四的