采礦工程本科畢業(yè)設(shè)計吳村煤礦程村礦井

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1、目 錄 前 言 2 第一章 礦區(qū)概況及地質(zhì)特征 3 1.1 礦區(qū)概況 3 1.2 地質(zhì)特征 5 1.3 井田勘探程度 12 第二章 礦井儲量、年產(chǎn)量及服務(wù)年限 14 2.1 井田境界 14 2.2 井田儲量 14 2.3 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 16 第三章 井田開拓 17 3.1 概述 17 3.2. 井田開拓 17 3.3 井筒特征 18 3.4 井底車場及硐室 21 第四章 采區(qū)布置及裝備 24 4.1 采煤方法 24 4.2 采區(qū)布置及生產(chǎn)能力 25 4.3 巷道掘進 26 第五章 準備方式 28 5.1

2、 概述 28 5.2 準備方式 28 第六章 通風和安全 33 6.1 概況 33 6.2 礦井通風 33 6.3 礦井風量、負壓及等積孔計算 34 6.4 通風設(shè)備 36 6.5 災害預防及安全裝備 39 第七章 環(huán)境保護 45 7.1 概述 45 7.2 各種污染的防治措施 46 7.3 地表塌陷處理 47 7.4 機構(gòu)設(shè)置及專項投資 48 參考文獻 52  前 言 長期以來，全國煤礦通過堅持“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針、依靠科技進步、推進安全綜合治理、重視安全思想教育、強化安全技術(shù)培訓和開展各種形式的安全宣傳活動等，

3、促進了全國煤礦安全生產(chǎn)狀況的好轉(zhuǎn)。但受諸多方面的因素制約與限制，全國煤礦事故多、傷亡重、經(jīng)濟損失大的狀況尚未得到根本好轉(zhuǎn)，致使每年煤礦事故死亡人數(shù)一直徘徊在六七千人左右，位于全國各行業(yè)之首。煤礦事故多、傷亡大，不僅給職工家屬帶來了極大痛苦，也會給國家造成巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的政治影響。每發(fā)生一起特大事故，尤其是瓦斯爆炸事故，都在社會上引起廣泛影響，它直接涉及到社會安定與政治穩(wěn)定。 我國煤礦開采的煤層大多瓦斯含量大、透氣性低且地質(zhì)構(gòu)造復雜，不易在開采前抽放瓦斯，但在采掘時，瓦斯放散量大，再加上開采煤層地質(zhì)條件復雜和開采規(guī)模的擴大、開采集約化程度的提高，導致采動誘發(fā)的應(yīng)力場、煤巖體裂隙場及瓦斯流

4、動場的變化更加復雜多變，在一定條件下，容易誘發(fā)煤與瓦斯突出和瓦斯的突然涌出現(xiàn)象，造成瓦斯事故。在目前的能源供應(yīng)條件下，對高瓦斯礦井和瓦斯突出礦井，不可能采取停產(chǎn)關(guān)閉的措施。為此，只能是自主開發(fā)與之相應(yīng)的安全技術(shù)，以確保高瓦斯礦井和瓦斯突出礦井的安全生產(chǎn)。 礦井通風是礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最基本的一環(huán)，它供給礦井新鮮風量，以沖淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性的氣體和粉塵，保證井下風流的質(zhì)量(成分、溫度和速度)和數(shù)量符合國家安全衛(wèi)生標準，提供良好的工作環(huán)境，防止各種傷害和爆炸事故，保障井下人員身體健康和生命安全，保護國家資源和財產(chǎn)，在礦井建設(shè)和生產(chǎn)期間始終占有非常重要的地位。 礦井通風技術(shù)是煤礦治

5、理瓦斯、煤塵及火災的基礎(chǔ)，合理高效的礦井通風系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的基本保障。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，煤礦生產(chǎn)的機械化程度不斷提高，礦井開采規(guī)模迅速擴大，通風線路隨之加長，通風阻力增加，工作面配風困難，通風難度相應(yīng)增加；另外，隨著開采深度的增加，由于地熱、機電設(shè)備散熱、火區(qū)散熱、氣候變熱等因素，致使高溫礦井也逐漸增加，礦進熱害治理也成為礦井通風工作的一個重點；再者，在一些寒冷地區(qū)，冬季氣溫很低，對進風風流預熱也成為通風要解決的難題。為了解決煤礦通風的難題，總結(jié)礦井通風的豐富經(jīng)驗和科研成果，促進煤礦安全技術(shù)的發(fā)展，減少和杜絕煤礦事故的發(fā)生。 第一章 礦區(qū)概況及地質(zhì)特征 1.1 礦區(qū)概況

6、 1.1.1 位置交通 吳村煤礦程村礦井位于焦作煤田東部，行政區(qū)劃屬薄壁鄉(xiāng)和王井屯鄉(xiāng)管轄。地理坐標為113o 31‘30“ ～113o35’，北緯35o23‘30”～35o26’。井田西距焦作市45km，東北至輝縣26km，東南至新鄉(xiāng)35km南距獲嘉縣20km。井田南部20km和3km處分別有新鄉(xiāng)至焦作鐵路以及吳村煤礦——輝縣——新鄉(xiāng)的762mm窄軌鐵路東西向通過，薄壁——獲嘉的公路從井田內(nèi)穿過，交通十分便利。 礦區(qū) 吳村煤礦程村礦井地理位置交通圖 1.1.2 地形地貌及水系 程村井田位于太行山南麓，為山前沖擊平原，地勢西北高、東南低，海拔標高88～96m。除工業(yè)場

7、地南北兩側(cè)由于人為取砂而形成兩個大坑外，井田地勢均較平坦，相對高差極小。 井田內(nèi)無常年性河流。惟清水河流經(jīng)井田南緣，由西向東注入衛(wèi)河。該河為季節(jié)性河流，屬衛(wèi)河水系，以排泄洪水為主，峪河口站歷史最高洪水位為90.2m（新鄉(xiāng)水文局提供），發(fā)生在1963年8月8號。 1.1.3 氣象及地震情況 本區(qū)屬大陸性半干旱季風氣候。年降雨量317.1～731.7mm，平均522.5mm，降雨多集中于六～八三個月。年最大蒸發(fā)量為1550.1mm，最低氣溫為-19.9℃，最高氣溫為41.5℃。四季多為東北風，最大風速為18m/s。 據(jù)河南省地震局資料記載，本區(qū)曾發(fā)生過多次地震，其中最大一次的地震是158

8、7年4月10日在修武縣發(fā)生的六級地震，基本烈度為Ⅶ度。綜合歷次地震對本區(qū)造成的影響，本區(qū)的地震基本烈度為Ⅶ度。 1.1.4 礦區(qū)經(jīng)濟概況及主要建筑材料供應(yīng)情況 本區(qū)地處豫北平原，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件好，盛產(chǎn)小麥、玉米、大豆和棉花。工業(yè)為河南省較發(fā)達地區(qū)，主要以電廠、水泥廠、建材廠、鋁廠、化肥廠等為主。工業(yè)對煤炭的需求量大，而新鄉(xiāng)所轄8個縣市僅有2座煤礦，煤炭資源短缺，產(chǎn)品供不應(yīng)求。吳村煤礦擁有一座4.4萬t水泥廠，井田北數(shù)十公里的太行山有極為豐富的石灰?guī)r資源，故礦井建設(shè)所需的主要建筑材料，包括水泥、料石、磚砂及石子等均可實現(xiàn)就地供應(yīng)。鋼材及木材通過窄軌鐵路和公路由外地運至礦井工業(yè)場地。 1.

9、1.5 現(xiàn)有電源、水源條件 一 電源條件 井田東南8km有冀屯110kv區(qū)域變電站，井田西北4.5km有薄壁35kv變電所，井田西南8.8km有吳村煤礦35kv變電所。井田周圍現(xiàn)有三處可取電源，且供電距離短，電源可靠。 二 水源條件 礦井可供選擇利用的水源有兩個：一個是第三、四系沙礫石含水層的潛水，據(jù)調(diào)查本井田工業(yè)場地300～700m左右的北～北西方向和南～南西方向上共分布有7眼水井，井深均為30～40m，單井流量80～120m3 /h，水質(zhì)好，可作為礦井生產(chǎn)生活用水水源。另一個是處理后的礦井排水，由于礦井排水量較大，為節(jié)約水資源，處理后的礦井排水可作為井上下灑水用水。 1.

10、2 地質(zhì)特征 1.2.1 地質(zhì)構(gòu)造 一 地層 本區(qū)上部為巨厚的第三、四系地層，下部為二迭系、石灰系及奧陶系等老地層。據(jù)鉆孔揭露資料，地層分布具有以下特點：二1 煤上覆基巖長期受風化，二迭系大部分地層被剝蝕，故井田內(nèi)二1 煤頂板基巖較薄，基巖之上的第三、四系地層較厚，平均厚度421.06m。 二 構(gòu)造 焦作煤田位于華北板塊的南部太行構(gòu)造亞區(qū)，煤田分布受太行山斷隆和開封坳陷的直接控制，煤田構(gòu)造以高角度正斷層為主，伴有褶皺。程村井田位于焦作煤田東北部，主要受北東向區(qū)域斷層（F14、F15）及西北向區(qū)域斷層（F20）切割，井田內(nèi)地層抬升，構(gòu)成了本井田低壘型構(gòu)造單元。井田基本構(gòu)造形態(tài)為

11、一向南西傾伏的寬緩背斜。井田構(gòu)造復雜程度為中等偏簡單。 1 背斜構(gòu)造 背斜軸部寬緩，軸線位于1003、3001及5204孔連線附近，F(xiàn)21 斷層斜交軸部穿過。背斜北西翼地層走向近南北，傾向西，傾有3o 左右，該翼受F21 、F23 、DF2 三條斷層的切割，煤層呈條塊分布，連續(xù)性較差。南東翼地層走向北西，傾向南西，傾角一般為4o～5o ，伴有次一級的小向斜構(gòu)造，使地層產(chǎn)狀局部有一定變化。 2 斷層 井田共發(fā)現(xiàn)有9條正斷層，其中4條為井田邊界斷層，落差介于50～700m之間。另外5條屬井田內(nèi)斷層，除F21 斷層落差為27～44m外，其余4條井田內(nèi)斷層落差均小于30m。井田內(nèi)斷層基本上

12、為東西向延展，呈相對集中發(fā)育。詳見斷層特征表1-2-1。  斷層特征表 1-2-1 斷層 名稱 斷層位置 性質(zhì) 走向 傾向 傾角（度） 落差（m） 延展長度（km） 控制情況 九里山斷層（F14） 西北邊界 正 NE NW 70 50～650 60 控制較差，位置有一定擺動 峪河 斷層（F20） 西南邊界 正 N60oW SW 70 300～700 35 東耿村斷層（F15） 東南邊界 正 N60oE SE 60 60～140 30 20、25、30、35物探線均有明顯反映，5202孔、與50-2孔煤底標高明顯不

13、連續(xù)控制較好 F21斷層 井田內(nèi) 正 近EW N 65 約44 6 35、J3、J4物探線控制，4401孔穿見，35物探線以西控制較好，以東則無控制 F23斷層 井田西 正 S85oE S 20～30 1.7 30物探線反映明顯，1002、4801兩孔穿斷層控制較好 DF1斷層 井田西南 正 N75oE SE 65 11 1.4 100物探線反映明顯，別無工程控制，故控制較差，擺動較大 DF2斷層 井田西 正 近EW S 65 約30 7.5 35物探線有明顯顯示，無其他控制位置及方向擺動性較大 F21-1斷層 井田

14、東部 正 N53oW SW 70 12 1 200物探線線上反映明顯，后3001孔在在該處穿見得以驗證，仍屬一點控制，有較大擺動 F22斷層 東南邊界 正 N40oE SE 70 60 1.7 依據(jù)三個鉆孔煤底標高不連續(xù)推斷，無直接控制，對井田內(nèi)煤層開采無影響 1.2.2 煤層與煤質(zhì) 一 煤層 本區(qū)含煤地層為石炭二迭系。二迭系山西組含煤3層，煤層總厚4.21m，其中二1煤全區(qū)發(fā)育，普遍可采，系本井田勘探和開采的主要對象。石炭系太原組含煤9層，僅一2 煤層全區(qū)發(fā)育，普遍可采。 二1煤賦存于山西組下部，下距L8 灰?guī)r平均37.52m，下距寒武系O2m 灰

15、巖頂平均148.33m。區(qū)內(nèi)19個鉆孔穿見該層位，除4401及1004孔斷失、1002孔受斷層影響外，其余16個鉆孔穿見煤層全部可采，煤厚為2.57～4.87m，平均4.15m，屬穩(wěn)定型厚煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡單，少數(shù)鉆孔見有夾矸，夾矸厚0.15m。 一2 煤賦存于太原組底部，上距二1 煤層115.05～136.65m，平均117.7m，其直接頂板為太原組L2 灰?guī)r。區(qū)內(nèi)5個鉆孔穿見，煤厚3.0～4.79m，平均3.71m，屬穩(wěn)定型煤層。一2 煤結(jié)構(gòu)較復雜，普遍含夾矸1～4層，夾矸厚0.19～0.65m，平均0.37m。因該煤層水文地質(zhì)條件極為復雜，同時煤質(zhì)屬中灰高硫，勘探當中僅進行了一般控制了解

16、，故勘探程度低，目前開采條件尚不具備。詳見可開采煤層特征表1-2-2。 可開采煤層特征表 1-2-2 煤層 煤層厚度 煤層結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性 傾角 視密度 頂?shù)装鎺r性 備注 最小～最大平均 夾矸層數(shù) 夾矸厚度 煤層結(jié)構(gòu) 頂板 底板 二1 2.5～4.87 4.15 17孔中有7孔含夾矸1～2層 0～0.15 較簡單 穩(wěn)定型 3o～5o 1.47 較穩(wěn)定型 較穩(wěn)定型 開采對象 1 煤質(zhì)及用途 二1 煤以粒狀煤為主，次為粉狀和塊狀，塊煤強度大，堅硬。原煤水分1.52％，原煤灰分平均12.73％＜15％，硫分0.43％＜0.5％，磷含量0.03

17、4％，發(fā)熱量28.88MJ/kg，屬低水、低灰、特低硫、低磷、中高發(fā)熱量、不易磨碎極易選的三號無煙煤。 二1 煤是極易良好的化工、冶金及動力用煤，亦是良好的民用燃料。 2 風氧化帶厚度 對施工鉆孔的統(tǒng)計并結(jié)合井檢孔資料，巖層受風洋、氧化作用影響的厚度為14.7m～46.2m，平均為19.59m。煤層未作專門性工作，結(jié)合巖石的風氧化帶的厚度，地質(zhì)報告二1 煤層風氧化帶下限為基巖垂深20m。風氧化帶內(nèi)煤層原煤水分、灰分、揮發(fā)分明顯增高，發(fā)熱量降低，結(jié)構(gòu)疏松，密度變小。 煤質(zhì)特征表 1-2-3 煤層名稱 灰分 硫分 發(fā)熱量 磷含量 煤質(zhì)牌號 二1 煤層 12.73％＜15

18、％ 0.43％＜0.5％ 28.88MJ/kg 0.034％ 無煙煤 1.2.3 水文地質(zhì)條件 1、區(qū)域及井田水文地質(zhì)條件 焦作煤田北部為太行山，是地下水的天然補給區(qū)。焦作煤田地處區(qū)域地下水的徑流區(qū)，區(qū)域水文地質(zhì)條件復雜。 本井田地處焦作煤田的東部邊緣，井田水文地質(zhì)條件相對區(qū)域水文地質(zhì)條件略顯簡單。井田的地壘型構(gòu)造單元使井田四周的主要含水層均低于本井田，井田三面構(gòu)成了相對隔水邊界，唯一接受補給的是井田東北部的二1 煤層露頭。故本井田形成了相對孤立的水文地質(zhì)單元。 2、主要含水層 （1）第三四系砂礫石含水層：砂礫石層累計厚度18.29～200.48m，平均109.55m，占

19、覆蓋層總厚的25.7％。砂礫石直徑2～8cm，一般3cm左右，呈互層狀發(fā)育，一般在東西方向上發(fā)育較穩(wěn)定，南北方向上不穩(wěn)定且具相變性。垂深50m以淺為空隙潛水，井田周圍水井調(diào)查資料：井深30～40m，單井流量80～120m3/h，水位埋深7～10m。50m以深為承壓水，48-3孔抽水資料：單位涌水量7.951L/s.m，抽水段高度1.02～212m，水位標高91.99m。垂深200m以深無抽水資料，從鉆孔取芯結(jié)果看，該段砂礫石層松散無膠結(jié)、空隙率大，和上部含水層巖性對比一致，富水性推斷為中等以上。第三、四系底部本井田普遍發(fā)育有含水層，由沙礫石與砂質(zhì)粘土交替沉積組成，井田部分范圍底部含水層與基巖風

20、化帶直接接觸，地質(zhì)報告稱為“底含”。95-1孔、4002孔（距井筒約600m）均對底部含水層包括“底含”進行了抽水試驗，抽水深度分別為365.5～421.59m、400.5～415.15m，抽水結(jié)果：單位涌水量0.1918～0.4937L/sm,滲透系數(shù)0.93～3.1m/d，富水性中等。 （2）、二1煤頂板砂巖含水量：二1煤頂部60m高度內(nèi)含砂巖3～5層，厚2.01～29.84m，平均厚14.04m。砂巖裂隙不發(fā)育，補給條件較差，富水性弱，易于疏排。 （3）、太原組上段L8灰?guī)r含水層：為二1煤層底板直接沖水水含層?；?guī)r厚5.91～8.47m，平均7.24m。井田內(nèi)包括井檢孔在內(nèi)共13孔揭

21、穿，僅4001孔見該層段巖心破碎，巖溶裂隙發(fā)育，沖液量全泵量漏失，經(jīng)抽水試驗，單位涌水量0.86181 L/s.m，滲透系數(shù)13.99m/d，水位標高86.40m。其余鉆孔均不漏水，說明其巖溶裂隙發(fā)育極不均一。該含水層富水性屬中等。 （4）、太原組下段L2灰?guī)r含水層：灰?guī)r厚12.90～18.79m，平均15.94m。該含水層巖溶裂隙較發(fā)育，富水性較強，但不均一。據(jù)鄰區(qū)6002孔抽水資料，單位涌水量1.090 L/s.m，滲透系數(shù)9.87m/d，水位標高86.98m。在無較大斷層影響時，該含水層距二1煤層較遠，平均為101.76m，且與上段L8灰?guī)r含水層之間無水力聯(lián)系，因此對二1煤層開采影響不

22、大。 3、主要隔水層： （1）、二1煤層底板隔水層：位于二1煤層與L8灰?guī)r之間，主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖及薄層灰?guī)r組成，厚28.15～50.64m，平均37.52m，該層段巖性致密，裂隙不發(fā)育，透水性較差，隔水性良好，是阻隔L8灰?guī)r水進入二1煤層礦坑的重要隔水層。 （2）、太原組中斷隔水層：由L8灰?guī)r底至L3灰?guī)r頂之間的泥巖、砂巖、薄層灰?guī)r及薄煤層組成。該段厚46.47～53.52m，是太原組上、下灰?guī)r含水層之間的重要隔水層。 （3）本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層：介于L2灰?guī)r之下、奧陶系灰?guī)r之上，由鋁土質(zhì)泥巖和鋁土巖組成。鉆孔揭露厚度為18.51～20.45m，平均19.48m。該層段層位

23、穩(wěn)定，具有良好的隔水性，但在斷裂帶或沉積薄弱地帶，將失去或降低其隔水能力。 4、礦井充水因素分析 鄰近生產(chǎn)礦井有方莊煤礦、白莊煤礦、魏村煤礦、古漢山煤礦，其礦井的充水水源多以底板灰?guī)r水為主。 分析本礦井的充水因素，淺部煤層應(yīng)主要防止第三、四系礫石特別是底部含水層水，中深部煤層開采應(yīng)預防底板灰?guī)r直接突水或通過斷裂構(gòu)造帶突水。 二1煤層之上基巖保留厚度較小，部分井田范圍底部含水層直接與基巖風化帶接觸形成“底含”，故淺部二1煤層必須留設(shè)防水煤巖柱，防止“底含”水通過裂隙潰入礦坑。 本井田-425m水平灰?guī)r靜水壓力達51kg/cm2，而二1煤層底板隔水層厚度平均為37.52m，即0.74m隔

24、水層將承受1 kg/cm2壓力。依據(jù)焦作礦務(wù)局開采經(jīng)驗，0.7～1.0m厚隔水層可承受1kg/cm2水壓來推斷，本井田二1煤層底板隔水層的承受能力基本處于極限狀態(tài)，未來生產(chǎn)當中，底板灰?guī)r的富水區(qū)域存在有突水可能性，應(yīng)加強防范，一方面要保護煤層底板隔水層的完整性，另一方面要根據(jù)實際情況，采取底板注漿加固隔水層等有效技術(shù)措施。 井田斷層較多，斷層不僅破壞了煤層底板隔水層的連續(xù)性，而且縮短了煤層與含水層之間的距離，甚至使兩者直接對接（F21斷層局部地段），故斷層為底板灰?guī)r水突入礦坑創(chuàng)造了條件。本井田1004孔在-407.86～-441.99m處揭穿F21斷層帶，通過對斷層帶抽水，其單位涌水量0.0

25、153～0.0188L/s.m，滲透系數(shù)0.047～0.0514m/d，說明斷層具有一定的富水性。故礦井建設(shè)和生產(chǎn)當中應(yīng)引起足夠重視，需留設(shè)斷層煤柱。 5、井田水文地質(zhì)類型及礦井涌水量 原精查地質(zhì)報告提供本井田水文地質(zhì)類型為三類二亞類三型，后井檢孔施工補作水文地質(zhì)工作后，地質(zhì)部門對井田水文地質(zhì)類型重新進行了評價，省煤炭工業(yè)技術(shù)委員會組織評審后，省煤炭工業(yè)局對水文地質(zhì)類型進行了批復，同意將礦井水文地質(zhì)類型變更為三類二亞類二型，即沖水水源以底板巖溶裂隙水為主的水文地質(zhì)條件中等偏復雜類型。 地質(zhì)報告對礦井涌水量的預算分別采用了“大井法和“比擬法”兩種方法，由于礦井主要含水層僅抽水一次，故“大井

26、法”采用的參數(shù)代表性較差，預算結(jié)果誤差相對較大。而采用吳村煤礦生產(chǎn)資料所進行的“比擬法”預算結(jié)果較為客觀，可以作為設(shè)計依據(jù)，其預算的礦井涌水量為： -425m水平 正常涌水量1260m3/h 最大涌水量1890m3/h 全井田 正常涌水量1320m3/h 最大涌水量1980m3/h 1.2.4 開采技術(shù)條件 1、瓦斯 本井田二1煤層瓦斯取樣9層次，取樣深度在430.74～549.61m之間瓦斯成分主要以N2為主，瓦斯含量中CH4含量甚微，有4個樣CH4含量為0，最高為1.83ml/g.r。故該區(qū)二1煤層屬瓦斯風化帶，礦井屬低沼。分析井田瓦斯低的原因，主要是二1

27、煤層頂部基巖薄，地壘型構(gòu)造有利于瓦斯逸散所致。 2、煤塵爆炸性與煤層自燃 經(jīng)測定，該井田二1煤層氧化樣與還原樣燃點之差8～12，屬不自燃煤層，火焰長度均為零，無煤塵爆炸危險性。 3、地溫 據(jù)地溫測井資料，最高地溫19.2℃（井田內(nèi)4403孔），平均地溫梯度0.7℃/百米，屬地溫正常區(qū)。 4、煤層頂、底板巖性條件 二1煤層頂板巖性條件：井田內(nèi)16個見煤鉆孔統(tǒng)計，二1煤層直接頂板為泥巖和砂質(zhì)泥巖的各有6個孔，泥巖厚1～8.2m，砂質(zhì)泥巖厚2.02～13.69m，另有4個鉆孔直接頂板為砂巖，砂巖厚1.05～11.62m。泥巖和砂質(zhì)泥巖的平均抗壓強度為39.5～51.9MPa，屬較穩(wěn)定型頂

28、板。直接頂板之上為中細粒砂巖（大占砂巖）老頂，堅硬一般不易垮落。 二1煤層底板巖性條件：二1煤層直接底板為泥巖和砂質(zhì)泥巖的各有7個孔，厚2.04～7.76m，另有2個鉆孔直接底板為砂巖，砂巖厚7.52～15.95m。泥巖和砂質(zhì)泥巖的平均抗壓強度為39.5～48.0MPa，均大于30 MPa，屬較穩(wěn)定型底板。  1.3 井田勘探程度 原精查地質(zhì)報告提供本井田水文地質(zhì)類型為三類二亞類三型，后井檢孔施工補作水文地質(zhì)工作后，地質(zhì)部門對井田水文地質(zhì)類型重新進行了評價，省煤炭工業(yè)技術(shù)委員會組織評審后，省煤炭工業(yè)局對水文地質(zhì)類型進行了批復，同意將礦井水文地質(zhì)類型變更為三類二亞類二型，即沖

29、水水源以底板巖溶裂隙水為主的水文地質(zhì)條件中等偏復雜類型。 本區(qū)含煤地層為石炭二迭系。二迭系山西組含煤3層，煤層總厚4.21m，其中二1煤全區(qū)發(fā)育，普遍可采，系本井田勘探和開采的主要對象。石炭系太原組含煤9層，僅一2 煤層全區(qū)發(fā)育，普遍可采。 二1煤賦存于山西組下部，下距L8 灰?guī)r平均37.52m，下距寒武系O2m 灰?guī)r頂平均148.33m。區(qū)內(nèi)19個鉆孔穿見該層位，除4401及1004孔斷失、1002孔受斷層影響外，其余16個鉆孔穿見煤層全部可采，煤厚為2.57～4.87m，平均4.15m，屬穩(wěn)定型厚煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡單，少數(shù)鉆孔見有夾矸，夾矸厚0.15m。 一2 煤賦存于太原組底部，上距

30、二1 煤層115.05～136.65m，平均117.7m，其直接頂板為太原組L2 灰?guī)r。區(qū)內(nèi)5個鉆孔穿見，煤厚3.0～4.79m，平均3.71m，屬穩(wěn)定型煤層。一2 煤結(jié)構(gòu)較復雜，普遍含夾矸1～4層，夾矸厚0.19～0.65m，平均0.37m。因該煤層水文地質(zhì)條件極為復雜，同時煤質(zhì)屬中灰高硫，勘探當中僅進行了一般控制了解，故勘探程度低，目前開采條件尚不具備。 本井田二1煤層瓦斯取樣9層次，取樣深度在430.74～549.61m之間瓦斯成分主要以N2為主，瓦斯含量中CH4含量甚微，有4個樣CH4含量為0，最高為1.83ml/g.r。故該區(qū)二1煤層屬瓦斯風化帶，礦井屬低沼。 鄰近生產(chǎn)礦井有方莊

31、煤礦、白莊煤礦、魏村煤礦、古漢山煤礦，其礦井的充水水源多以底板灰?guī)r水為主。 對施工鉆孔的統(tǒng)計并結(jié)合井檢孔資料，巖層受風洋、氧化作用影響的厚度為14.7m～46.2m，平均為19.59m。煤層未作專門性工作，結(jié)合巖石的風氧化帶的厚度，地質(zhì)報告二1 煤層風氧化帶下限為基巖垂深20m。風氧化帶內(nèi)煤層原煤水分、灰分、揮發(fā)分明顯增高，發(fā)熱量降低，結(jié)構(gòu)疏松，密度變小。 淺部煤層應(yīng)主要防止第三、四系礫石特別是底部含水層水，中深部煤層開采應(yīng)預防底板灰?guī)r直接突水或通過斷裂構(gòu)造帶突水。二1煤層之上基巖保留厚度較小，部分井田范圍底部含水層直接與基巖風化帶接觸形成“底含”，故淺部二1煤層必須留設(shè)防水煤巖柱，防止“

32、底含”水通過裂隙潰入礦坑。 本井田-425m水平灰?guī)r靜水壓力達51kg/cm2，而二1煤層底板隔水層厚度平均為37.52m，即0.74m隔水層將承受1 kg/cm2壓力。依據(jù)焦作礦務(wù)局開采經(jīng)驗，0.7～1.0m厚隔水層可承受1kg/cm2水壓來推斷，本井田二1煤層底板隔水層的承受能力基本處于極限狀態(tài)，未來生產(chǎn)當中，底板灰?guī)r的富水區(qū)域存在有突水可能性，應(yīng)加強防范，一方面要保護煤層底板隔水層的完整性，另一方面要根據(jù)實際情況，采取底板注漿加固隔水層等有效技術(shù)措施。 井田斷層較多，斷層不僅破壞了煤層底板隔水層的連續(xù)性，而且縮短了煤層與含水層之間的距離，甚至使兩者直接對接（F21斷層局部地段），故斷

33、層為底板灰?guī)r水突入礦坑創(chuàng)造了條件。故礦井建設(shè)和生產(chǎn)當中應(yīng)引起足夠重視，需留設(shè)斷層煤柱。  第二章 礦井儲量、年產(chǎn)量及服務(wù)年限 2.1 井田境界 吳村煤礦程村井田除煤層露頭外，其余三面均被區(qū)域大斷層切割而成為自然邊界，西南邊界為峪河斷層（F20），東南邊界為東耿村斷層（F15），西北邊界為九里山斷層（F14）。河南省國土資源廳豫國資采劃字［2001］042號文批復，本礦區(qū)范圍由8個拐點圈定，拐點坐標為： 1、X=3923588 5、X=3921090 Y=38460875 Y=38461390 2、X=3921870 6、X=3921038 Y=38460350 Y=3

34、8462975 3、X=3922040 7、X=3918525 Y=38461040 Y=38459000 4、X=3921330 8、X=3919900 Y=38462340 Y=38456425 井田走向長約3.2km，傾斜寬約1.9～4.6km，面積15.4km2。 2.2 井田儲量 2.2.1 地質(zhì)儲量 程村井田批準的地質(zhì)儲量為166560kt。設(shè)計利用地質(zhì)儲量為70390kt（二1煤），其中A級8060kt、B級10620kt、C級51710kt。設(shè)計暫不能利用地質(zhì)儲量為96170kt（一2煤），其中C級21200kt、D級74970kt。 上述儲量計算所采用的

35、煤層最低可采厚度為0.8m，最高灰分40％。 附：礦井地質(zhì)儲量匯總表2-2-1。 2.2.2 可采儲量 全井田設(shè)計利用地質(zhì)儲量（A+B+C級）70390kt，扣除井筒及工業(yè)廣場、井田邊界、斷層和淺部防水煤柱等永久煤柱損失，考慮75％的采區(qū)回采率，礦井獲得可采儲量30908kt?？刹蓛α空嫉刭|(zhì)儲量的44％。 附：礦井可采儲量匯總表2-2-2。 項 目 水 平 礦井地質(zhì)儲量匯總表 單位：kt 表2-2-1 二1煤層（能利用） 儲量比例 一2煤層（暫不能利用） A B C 小計 C D 小計 -425m 水平 以淺 20～

36、40 13570 13570 40～50 1000 2280 4110 7390 50～-425 6960 5330 12070 24360 小計 7960 7610 29750 45320 25.1％ 49.0％ -425m水平以深 100 3010 21960 25070 合計 8060 10620 51710 70390 33％ 21200 74970 96170 注：1、表中20～40、40～50系指二1煤層頂板基巖

37、厚度。 2、儲量比例計算未包括20～40段的C級儲量。 礦井可采儲量匯總表 單位：kt 表2-2-2 煤層 水平 （m） 地質(zhì)儲量 （A+B+C） 永久煤柱損失 開采 損失 可采 儲量 防水 邊界 斷層 工廣 小計 二1 -425m以淺 45320 15828 885 3568 2464 22745 5644 16931 -425m以深 25070 3431 2105 1898 6434 4659 13977 合計 70390 15828 3316 5673 4362 29179 10303

38、30908 2.2.3 各類永久煤柱留設(shè)的原則 淺部防水煤巖柱留設(shè)：留設(shè)淺部防水煤巖柱的目的是，不允許導水裂隙縫帶波及第三四系底部含水層。參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》及《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》中有關(guān)防水煤巖柱留設(shè)的規(guī)定，經(jīng)計算頂板基巖40m高度內(nèi)應(yīng)全部留作防水煤巖柱；頂板基巖40～50m高度之間，建議二1煤層進行限厚開采，限采厚度為2m。防水煤柱損失為15828kt。 （1）斷層煤柱；斷層每側(cè)按50～70m留取煤柱，斷層煤柱損失為5673kt，不包括井田邊界斷層煤柱。 （2）邊界煤柱：井田邊界均為斷層，故應(yīng)按斷層每側(cè)50～70m留取，邊界煤柱損失為331

39、6kt。 （3）井筒及工業(yè)廣場煤柱：井筒及工業(yè)廣場煤柱按巖層移動角留取，其參數(shù)選取為：表土層移動角φ=41，基巖移動角γ=δ=70，β=70-0.7α=67。工業(yè)廣場煤柱損失為4362kt。 以上永久煤柱損失共計29179kt，占全井田地質(zhì)儲量的41.5％。井田內(nèi)村莊考慮分期搬遷，不留取煤柱。 2.3 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 2.3.1 礦井工作制度 礦井年工作日300d，每天三班作業(yè)，兩班出煤，一班準備，每天凈提升時間14h。 2.3.2 礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力的確定 礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力主要取決于地質(zhì)條件、煤層開采技術(shù)條件及可采的煤炭資源量等綜合因素。結(jié)合本井田的地質(zhì)

40、條件，設(shè)計認為井田覆蓋層厚、煤層埋藏較深，礦井應(yīng)加大開發(fā)強度。但由于井田四周受大斷層限制，資源有限，只能滿足建設(shè)一對中型礦井。設(shè)計對0.45Mt/a和0.60Mt/a兩個方案進行了分析比較：經(jīng)計算礦井建設(shè)規(guī)模0.45Mt/a，服務(wù)年限49.1a；礦井建設(shè)規(guī)模0.60Mt/a，服務(wù)年限36.8a。參照《礦井設(shè)計規(guī)范》對中型礦井服務(wù)年限一般為50年的要求，0.60Mt/a的建設(shè)規(guī)模其服務(wù)年限偏短。按照本井田與開采技術(shù)條件，設(shè)計認為0.45Mt/a的建設(shè)規(guī)模較適宜和穩(wěn)妥，且礦井存在增產(chǎn)和發(fā)展的潛力。省計委對程村礦井建設(shè)項目建議書和可行性研究報告的審查中，根據(jù)與會專家的意見，批復同意礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為

41、0.45Mt/a。 礦井為來的實際生產(chǎn)能力，主要取決于外部市場條件。為使礦井生產(chǎn)能力有適應(yīng)市場需要而調(diào)整的余地，設(shè)計主要提升環(huán)節(jié)的生產(chǎn)能力能夠滿足0.60Mt/a的需要。 2.3.3 礦井服務(wù)年限 礦井可采儲量除以礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力，再考慮1.4儲量備用系數(shù)，礦井服務(wù)年限為49.1年。 第三章 井田開拓 3.1 概述 由于本井田上覆第三、四系沖擊層較厚，平均厚度為421m，且煤層埋藏較深，平均深度為500m，故采用立井開拓方式。 3.2. 井田開拓 3.2.1 場地位置選擇 對本井田井口及工業(yè)場地位置的選擇，設(shè)計著重考慮了如下主要因素： (1)井田沖擊層普遍較厚，在滿

42、足井下開拓部署合理的前提條件下，井位選擇應(yīng)盡可能使井筒穿過相對較薄的沖擊層，以減少凍結(jié)深度和建井難度； (2)井田三面受斷層限制，走向長僅有3.2km，面積小資源有限，同時沖擊層厚帶來井筒及工業(yè)廣場壓煤范圍較大，故井筒位置應(yīng)盡可能減少壓煤損失； (3)首采區(qū)宜布置在F21斷層以南的構(gòu)造簡單、煤層控制可靠的高級儲量區(qū)，而井筒位置在保證首采區(qū)不壓煤的條件下盡量靠近首采區(qū)，減少初期工程量； (4)井田內(nèi)地形平坦，地面村莊均需要搬遷，井筒位置選擇不受地形及村莊限制。 綜合上述因素后，在可行性研究報告階段進行了全面技術(shù)經(jīng)濟分析比較，設(shè)計提出了如下井口位置方案： 井田西北一對立井方案: 井筒

43、位于F21斷層與F14邊界斷層之間，井口標高+96.3m，井深521.3m（穿過第三四系沖擊層厚度430.3m，穿過基巖厚91m），副井水窩深15m。車場水平-425m，層位在二1煤層上約23m基巖內(nèi)。該方案自井底向南作兩條石門，穿過F21斷層由煤層底板進入二1煤層，沿煤層走向布置兩條運輸大巷，膠帶運輸大巷經(jīng)膠帶運輸石門及上倉斜巷轉(zhuǎn)載，將原煤直接運至井底煤倉，主井裝載方式為水平上裝載。首采區(qū)位于F21斷層以南、工廠煤柱以外的高級儲量區(qū)。該方案投產(chǎn)之后，北程村全部搬遷，后北程村部分搬遷，搬遷總戶數(shù)500戶，其中100戶搬遷費計入初期投資，400戶攤?cè)氤杀?。該方案工業(yè)廣場壓煤4362kt，永久煤柱

44、損失29179kt，礦井可采儲量30908kt。 3.2.2 水平劃分及水平標高 本井田淺部煤層開采標高為-325m，深部煤層開采標高為-475m，上下垂高相差150m，傾斜長度2.5～3km。由于煤層為近水平、傾角3～5，故全井田劃分一個水平開拓較合理。水平標高的確定，設(shè)計曾考慮過-400m和-425m兩個水平標高方案，為兼顧上下水平傾斜長度和合理的服務(wù)年限，最終確定水平標高為-425m。開拓圖中顯示，-425m水平標高是十分合理的，其上下階段斜長均為1～1.5km，水平上服務(wù)年限26.9年，水平下服務(wù)年限22.2年。 3.2.3 大巷布置 -425水平設(shè)置軌道運輸大巷和膠帶運輸

45、大巷。軌道運輸大巷擔負輔助運輸兼作進風，膠帶運輸機大巷擔負主運輸兼作回風。由于井田底板灰?guī)r水壓大，存在突水可能，故大巷層位以下以不進入底板巖層為宜?？紤]到二1煤層為厚煤層，煤質(zhì)中硬，頂板較穩(wěn)定等條件，本著“多作煤巷、一巷多用、有利于大巷支護”的原則，確定軌道運輸大巷沿-425m等高線布置在二1煤層中，膠帶輸送機大巷高于軌道大巷5m布置在煤層頂板內(nèi)，兩大巷水平間距35m。由于煤層走向有一定的起伏變化，膠帶輸送機大巷采用定向開鑿、局部穿層、分段取直。 3.2.4 采區(qū)劃分及開采順序 全井田為單翼開拓布置，共劃分了五個采區(qū)，其中-425m水平以上3個，-425m水平以下2個。采區(qū)走向長1～1.

46、5km，傾斜寬1～1.2km。采區(qū)開采順序按照先近后遠的原則安排。 3.2.5 村莊搬遷規(guī)劃 本井田內(nèi)有四個自然村莊，這些村莊均位于井田的開采區(qū)域內(nèi)。由于煤層上覆地層多為松散沖擊層，其地層的移動角較小，加上村莊較大，所以村莊壓煤量達到全井田資源量的80％。為最大限度地開發(fā)利用這些優(yōu)質(zhì)的煤炭資源，實現(xiàn)礦井接替的社會效益和礦井建設(shè)的經(jīng)濟效益，這些村莊需要全部搬遷。 北程村和后北程村位于首采區(qū)內(nèi)，村莊總面積0.3km2,總戶數(shù)為615戶，礦井投產(chǎn)后北程村應(yīng)全部搬遷，后北程村部分搬遷，兩個村莊搬遷總戶數(shù)500戶，其中100戶搬遷費計入礦井初期投資，其余攤?cè)肷a(chǎn)成本。礦井投產(chǎn)約第十年搬遷趙屯村，

47、約第二五年搬遷南程村。村莊搬遷地址建議選擇在井田東北部一2煤層露頭以外，采用相對集中布置。村莊搬遷是一個復雜的社會工程，礦方要認真組織實施。 3.3 井筒特征 3.3.1 井筒用途、布置及裝備 1、主井：凈直徑4.5m，裝備一對3t單繩輕型箕斗，主要用作提煤，并兼作礦井回風井。安裝梯子作為下一安全出口，井筒內(nèi)敷設(shè)灑水管、動力及信號電纜。 2、副井：凈直徑5.0m，裝備一對1t單層單車普通罐籠，用于升降人員、設(shè)備及其他輔助提升、兼作礦井進風井。安裝梯子間作為井下一安全出口，井筒內(nèi)敷設(shè)三趟排水管、動力及信號電纜。 兩井筒均采用38kg鋼軌管道、20b工字鋼罐道梁、玻璃鋼梯子間，井梁通

48、過托架和樹脂錨桿與井壁固定。 3.3.2 井筒施工方法與井壁結(jié)構(gòu) 1.井筒施工方法 根據(jù)礦井新生界等厚線圖及井檢孔地質(zhì)報告資料，主、副井穿過的表土層厚度達430m，主要由粘土、砂質(zhì)粘土幾粘土夾礫石組成，其中粘土、砂質(zhì)粘土占總厚度的50％左右，礫石層占總厚度的40％左右，粘土夾礫石層占總厚度的10％左右。由于粘土的不穩(wěn)定性，礫石多為含水層，故表土段不能用普通方法施工而需采用特殊鑿井。 凍結(jié)法和鉆井法是目前國內(nèi)常用的特殊鑿井施工方法，至1994年底，國內(nèi)凍結(jié)鑿井井筒已完成392個，最大凍結(jié)深度435m（陳四樓礦副井）；鉆井井筒完成46個，最大鉆井深度508m（潘三西風井）。凍結(jié)法和鉆井法

49、相比，施工費用基本相同，但鉆井施工存在成井速度低（施工工期比同直徑凍結(jié)法多8個月）、地面預制井壁和儲存泥漿的臨時占地大且影響永久建筑、井下開鑿馬頭門和裝載硐室無法避免對預制井壁的破壞、井筒存在偏斜等問題。正是由于鉆井施工存在井筒偏斜問題，國內(nèi)提升井筒多采用凍結(jié)法施工，考慮到本礦表土段礫石層多有利于凍結(jié)而不利于鉆進的特點，故設(shè)計推薦表土段按凍結(jié)法施工，由于表土段底部普遍發(fā)育有含水層，主副井采用全深凍結(jié)，凍結(jié)深度為485m。該凍結(jié)深度已超過全國紀錄50m，根據(jù)我國凍結(jié)鑿井施工技術(shù)的現(xiàn)有水平和成功經(jīng)驗，其成功的把握是比較大的。但仍需要克服一定的難度，并進行技術(shù)上的創(chuàng)新。 井筒基巖段預計涌水量不大，

50、確定采用普通方法施工。 2.井壁結(jié)構(gòu) 我國自1995年開始采用凍結(jié)鑿井法以來，井壁結(jié)構(gòu)得到了不斷的改進，從早期的單層砼井壁到雙層鋼筋砼井壁，再到目前深井凍結(jié)中廣泛使用的復合井壁結(jié)構(gòu)。復合井壁有以下兩種基本結(jié)構(gòu)形式： 第一種：塑料夾層雙層鋼筋砼復合井壁結(jié)構(gòu) 其井壁結(jié)構(gòu)的特點：一是內(nèi)層井壁采用高強度等級砼（目前已達到C60～C65），以提高內(nèi)層井壁的強度；二是內(nèi)外層井壁之間設(shè)置2層4mm厚的聚乙烯塑料板防水層；三是外壁與凍土間鋪設(shè)25～75mm泡沫塑料板，利用其可壓縮性，來達到釋放井幫部分能量，起到緩壓、卸壓和保溫的作用。該井壁結(jié)構(gòu)形式，其施工工藝簡單，施工進度快，造價低，效果好，得到了廣

51、泛的應(yīng)用。目前保持最大凍結(jié)深度陳四樓礦副井即為這種井壁結(jié)構(gòu)形式。 第二種；瀝青板夾層雙層鋼筋砼復合井壁結(jié)構(gòu) 這種復合井壁結(jié)構(gòu)與第一種復合井壁結(jié)構(gòu)最大的不同是以70～100mm厚的瀝青板夾層取代4mm厚的聚乙烯塑料板夾層。由于瀝青板的存在，可使井壁達到緩沖減壓和調(diào)整壓力重新分布的作用，利用瀝青板的可壓縮變形，使外壁變形或者破壞的能量被瀝青板的壓縮變形所吸收和釋放，以改善內(nèi)壁受力狀況，使內(nèi)壁不致遭受破壞。該井壁結(jié)構(gòu)形式，其施工工藝較復雜，造價較高，目前應(yīng)用較少。 八十年代末到九十年代初，徐州、大屯及淮北地區(qū)，先后有15個凍結(jié)井筒其井壁遭受到了破壞。分析破壞的原因，多數(shù)學者專家共認的是：表土層

52、底部含水層水位的大幅度下降引起地層沉降，使井壁發(fā)生豎向負摩擦力造成了井壁破壞。為此原因，多數(shù)負荷井壁結(jié)構(gòu)中新近設(shè)置了金屬或者塑料可壓縮層，其可壓縮結(jié)構(gòu)的形式目前尚未成熟定型。 綜合上述分析，本礦主、副井井筒凍結(jié)段井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計采用塑料夾層雙層鋼筋砼復合井壁結(jié)構(gòu)形式。表土段底設(shè)置豎向可壓縮層。 其井壁特征如下： （1）主井：凍結(jié)上段壁厚1100mm，其中內(nèi)壁厚600mm，外壁厚500mm，凍結(jié)下段壁厚1600mm，其中內(nèi)壁厚850mm，外壁厚750mm。內(nèi)外層井壁之間設(shè)置4mm厚的聚乙烯塑料板防水層，外壁與凍土間鋪設(shè)25～75mm泡沫塑料板，井壁砼標號為400～600號。基巖段采用單層素砼井

53、壁，壁厚350mm，砼標號為300號。 （2）副井：凍結(jié)上段壁厚1200mm，其中內(nèi)壁厚650mm，外壁厚550mm；凍結(jié)下段壁厚1800mm，其中內(nèi)壁厚950mm，外壁厚850mm?；鶐r段壁厚400mm。其余同主井。 附：井筒特征表 最后需要指出的是，由于本礦井筒凍結(jié)深度將超過目前全國紀錄50m，所以凍結(jié)鑿井施工存在一定的難度，要進行技術(shù)創(chuàng)新，為此設(shè)計將下述課題列為科研及新技術(shù)創(chuàng)新項目，成立由科研、設(shè)計、建設(shè)及施工單位組成的技術(shù)攻關(guān)小組，共同努力攻克本礦井凍結(jié)施工中的技術(shù)難題，確保井筒質(zhì)量和礦井建設(shè)順利進行，為我國凍結(jié)鑿井技術(shù)的發(fā)展作出貢獻。 本礦凍結(jié)鑿井的科研課題包括： ①凍結(jié)方

54、案優(yōu)化設(shè)計 ②凍結(jié)信息化施工技術(shù)與凍結(jié)壁形成特性預報 ③深部粘土層凍結(jié)壁位移實測研究 ④C40～C70高性能混凝土試驗研究 ⑤井壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 井筒特征表 序號 名稱 單位 主井 副井 備注 1 井口 坐標 緯距X m 3921215 3921215 經(jīng)距Y m 38458104 38458055 2 井口標高 m +96.3 +96.3 3 提升方位角 度 270 0 4 井筒 直徑 凈 m 4.5 5.0 掘進 凍結(jié)上段 m 6.8 7.5 凍結(jié)下段 m

55、7.85 8.75 普通段 m 5.2 5.8 5 井筒 斷面 凈 M2 15.9 19.6 掘進 凍結(jié)上段 M2 36.3 44.2 凍結(jié)下段 M2 48.4 60.1 普通段 M2 21.2 26.4 6 井筒 深度 凍結(jié)上段 m 200 200 凍結(jié)下段 m 276.5 278.5 普通段 m 44.4 57.8 小計 m 520.9 536.3 7 砌壁 凍結(jié)段 上段 厚度 內(nèi)壁 mm 外壁 mm 下段 厚度 內(nèi)

56、壁 mm 外壁 mm 材料 鋼筋砼 鋼筋砼 普通 厚度 mm 350 400 材料 素砼 素砼 8 表土層厚度 m 430.3 430.3 9 凍結(jié)深度 m 485 485 10 井筒裝備 一對3t箕斗 一對1t罐籠  3.4 井底車場及硐室 3.4.1 井底車場形式 井下大巷煤炭運輸為膠帶輸送機連續(xù)運輸，井底車場軌道系統(tǒng)僅為輔助運輸服務(wù)，根據(jù)井筒與軌道運輸石門的相對位置及進出車方位，井底車場形式采用單環(huán)刀把式。 3.4.2 空重車線長度及列車調(diào)車方式 副

57、井井底兩側(cè)分設(shè)空重車線，空重車線長度按礦井后期1列車牽引20輛1噸礦車組成考慮，各為1列長計50m。井底車場入口設(shè)置調(diào)車線，調(diào)車線長55m。車場繞道內(nèi)設(shè)置材料車線，材料車線長22.7m。 列車調(diào)車方式：機車牽引列車駛?cè)胲噲稣{(diào)車線，機車摘鉤繞至列車尾部，將列車頂入副井重車線。機車經(jīng)繞道至副井空車線，掛鉤后牽引空列車至車場調(diào)車線，駛出井底車場。正常調(diào)車時間為6.5min。 3.4.3 井底車場硐室名稱及位置 1、主井裝載系統(tǒng)位置及清理撒煤方式 井底車場位于二1煤層頂板巖層內(nèi)，上部基巖厚91m，下距二1煤層頂19m。主井裝載系統(tǒng)位置設(shè)計曾考慮了“全部上提”（裝載水平位于-425m水平以上2

58、5m）與“半上提”（ 裝載水平位于-425m水平）兩個方案。兩個方案相比，“半上提” 方案增加主井井筒長25m，增加清理撒煤斜巷長60m，且主井底還要增加排水設(shè)施，顯然不如“全部上提” 方案優(yōu)越。所以，設(shè)計采用“全部上提” 方案，裝載系統(tǒng)委員井底水平上穩(wěn)定巖層內(nèi)。 主井底撒煤通過在井底車場水平設(shè)置的清理撒煤平巷（利用施工巷道）來完成，清理撒煤極為方便。 2、井底煤倉形式及容量 井底煤倉為圓筒立倉，凈直徑5m，倉高20m，容量為350t。煤倉位置位于車場水平以上25m至45m，煤倉與裝載硐室之間設(shè)配煤輸送機巷，長13m。 3、水倉布置、容量及清理方式 在井底車場北側(cè)設(shè)置主、副兩條水倉，

59、水倉間距20m，主水倉長500m，副水倉長374.4m。 水倉容量按照《煤礦安全規(guī)程》指定的公式V=2（Q+3000）計算為8640m3，相當于6.5h的礦井正常涌水量。 水倉清理設(shè)置有清倉絞車，清倉方式為人工清理。 4、井下爆破材料庫 井下爆破材料庫為壁槽式，容量為900kg，位置在距井底400m的軌道運輸石門一側(cè)?；仫L經(jīng)爆破材料庫專用回風巷直接引入回風流中。 5、其他主要硐室名稱及位置 副井東側(cè)布置有主排水泵房和主變電所，泵房內(nèi)裝備7臺水泵。副井西側(cè)布置等候室。車場繞道及清理撒煤通道內(nèi)分別布置消防材料庫和電機車修理間，均為巷道加寬式。 3.4.4 井底車場支護方式及工程量

60、 井底車場巷道及硐室總長度為2105.8m，其中巷道長348.7m，硐室長1757.1m。巷道及硐室總體積22947.6m3，其中巷道3024.9m3，硐室19922.7m3。 53 第四章 采區(qū)布置及裝備 4.1 采煤方法 4.1.1 采煤方法選擇 本礦井開采的二1煤層賦存非常穩(wěn)定，煤層厚度4m左右，煤層頂?shù)装遢^好，煤層傾角3～5，屬近水平發(fā)育的煤層，礦井沼氣等級屬低沼。根據(jù)煤層賦存條件和開采技術(shù)條件，考慮到效率、產(chǎn)量等因素及地方礦井今后采煤方法的發(fā)展趨勢，作為中型礦井選用高檔普通機械化采煤工藝是適宜的。由于煤層為近水平煤層，采用傾斜長壁采煤法，以簡化井下巷道布置、減少采

61、區(qū)巷道煤柱，提高煤炭資源回收率。根據(jù)吳村煤礦開采實際情況，本區(qū)頂層煤媒質(zhì)較硬，放頂煤開采難以實現(xiàn)。所以，本礦井選用分層開采，全部冒落法管理頂板。 4.1.2 回采工作面采煤、裝煤、運煤方式及設(shè)備選型 高檔普采工作面選用雙滾筒采煤機割煤，利用采煤機擋煤板裝煤，選用可彎曲刮板輸送機運煤，運輸順槽選用刮板轉(zhuǎn)載機、可伸縮帶式輸送機運煤。軌道順槽配備有乳化液泵、調(diào)度絞車、煤層注水設(shè)備等。 回采工作面采煤運輸主要設(shè)備選型如下： 采煤機選用MG150型雙滾筒采煤機，功率150kw，采高2m，滾筒直徑1.1m，牽引速度0～6m/min，截深0.6m，生產(chǎn)能力400t/h。 工作面刮板輸送機選用SG

62、B630-180型可彎曲刮板輸送機，功率902kw，鏈速1.0m/s，輸送能力450t/h。 轉(zhuǎn)載機選用SZD-630/75型，功率75kw，鏈速0.92m/s，輸送能力450t/h。 順槽選用SSJ-800/90型可伸縮帶式輸送機，功率75kw，輸送能力450t/h。 乳化液泵選用XRB2B80/200型兩臺，配套乳化液箱型號為XRXTA，公稱壓力20MPa，公稱流量80L/min。 4.1.3 工作面頂板管理方式及支架選型 根據(jù)煤層及頂?shù)装鍘r層條件，頂板管理方式為全部垮落法。 支架選用DZ22-30/100型單體液壓支柱，其主要技術(shù)參數(shù)為：支護高度1.44～2.24m，額定工

63、作阻力300KN，額定工作液壓38.2MPa，初撐力118～157KN。 頂梁選用2.4m長π型鋼梁，一梁三柱，排距0.8m，柱距0.6m。 4.1.4 工作面回采方式及回采率 回采工作面采用后退式開采，工作面回采率0.93，采區(qū)回采率0.75。 4.1.5 回采工作面長度及年進度 回采工作面長度確定為130m，生產(chǎn)當中根據(jù)煤層及構(gòu)造具體條件可適當調(diào)整。由于煤層賦存穩(wěn)定、頂?shù)装搴?、瓦斯小、煤層屬近水平發(fā)育，結(jié)合礦井年產(chǎn)量綜合確定工作面平均年推進度1170m。 4.2 采區(qū)布置及生產(chǎn)能力 4.2.1 首采區(qū)的數(shù)目及位置 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力0.45Mt/a，根據(jù)本礦井的煤層賦

64、存條件和綜合開采技術(shù)條件，布置一個首采區(qū)即可保證礦井生產(chǎn)能力。 F21斷層以南的地段平緩開闊、構(gòu)造簡單、煤層控制可靠、儲量級別高、緊靠工業(yè)廣場保護煤柱，有利于減少初期工程量和建設(shè)工期，因此設(shè)計選為礦井的首采區(qū)。首采區(qū)走向長1.2km，傾斜寬1.1～1.3km，面積1.43km2，可采儲量5623kt。 4.2.2 首采區(qū)的布置方式 對于本礦的近水平煤層，既適應(yīng)傾斜長壁布置也適應(yīng)走向長壁布置，兩種布置方式相比較，顯然傾斜長壁布置方式具有井巷工程量少、投資省、建井工期短、運輸環(huán)節(jié)少、系統(tǒng)簡單等一系列優(yōu)點。故設(shè)計確定首采區(qū)及后期主要采區(qū)均采用傾斜長壁工作面布置方式。采區(qū)內(nèi)不需做上山，利用兩條

65、運輸大巷直接開掘工作面順槽和工作面開切眼，采區(qū)巷道布置十分簡單。 永夏礦區(qū)陳四樓礦井，首采區(qū)煤層傾角3～6，采用傾斜長壁工作面布置方式，其優(yōu)越性在生產(chǎn)中得到了充分體現(xiàn)，礦井投產(chǎn)三年即實現(xiàn)了240萬噸達產(chǎn)能力。 4.2.3 采區(qū)生產(chǎn)能力 礦井以一個采區(qū)一個高檔普通機械化采煤工作面和三個掘進工作面保證礦井產(chǎn)量。工作面長度130m，采高2m，每循環(huán)0.6m，每天6.5個循環(huán)，年推進度1170m，其工作面生產(chǎn)能力為： A=130211701.470.9310-6 =0.416Mt/a 式中：1.47——煤層容重（t/m3） 0.93——工作面回采率。 加上10％掘進煤，采區(qū)生產(chǎn)能

66、力為0.45 Mt/a。一個采區(qū)來保證礦井年產(chǎn)量。 據(jù)調(diào)查，與本礦煤層賦存條件相近的陳四樓礦井一個傾斜長壁高檔普采工作面（長度130m，采高2.5m），年產(chǎn)量已達50萬噸左右，平均月產(chǎn)4～5萬噸。所以，本礦井一個高檔普采工作面對于保證礦井年產(chǎn)量是穩(wěn)妥和易實現(xiàn)的。 4.2.4 采區(qū)煤、矸及輔助運輸方式、采區(qū)通風和排水 1、煤炭運輸系統(tǒng) 回采工作面煤炭→膠帶運輸順槽→膠帶運輸大巷→膠帶運輸石門及上倉斜巷→井底煤倉→主井箕斗→地面。 2、矸石及輔助運輸系統(tǒng) 掘進工作面矸石→采區(qū)中部車場→軌道運輸大巷→-425m水平井底車場→副井→地面。 設(shè)備及材料經(jīng)副井→井底車場→軌道運輸大巷→采區(qū)中部車場→各用料地點。 3、通風系統(tǒng) 新鮮風流經(jīng)副井→井底車場→軌道運輸大巷→第一中部車場→軌道運輸順槽→回采工作面→膠帶運輸順槽→膠帶運輸大巷→膠帶運輸石門及上倉斜巷→總回風巷→主井→排出地面。 4、采區(qū)排水 首采區(qū)均為俯斜開采，工作面及采空區(qū)水通過順槽水溝自然流入大巷水溝，匯入井底主副水倉，由主排水泵經(jīng)副井排至地面。 4.3 巷道掘進 4.3.1