采礦工程本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(chǔ)量、年產(chǎn)量及服務(wù)年限 14 2.1 井田境界 14 2.2 井田儲(chǔ)量 14 2.3 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 16 第三章 井田開(kāi)拓 17 3.1 概述 17 3.2. 井田開(kāi)拓 17 3.3 井筒特征 18 3.4 井底車(chē)場(chǎng)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(jìn) 26 第五章 準(zhǔn)備方式 28 5.1

2、 概述 28 5.2 準(zhǔn)備方式 28 第六章 通風(fēng)和安全 33 6.1 概況 33 6.2 礦井通風(fēng) 33 6.3 礦井風(fēng)量、負(fù)壓及等積孔計(jì)算 34 6.4 通風(fēng)設(shè)備 36 6.5 災(zāi)害預(yù)防及安全裝備 39 第七章 環(huán)境保護(hù) 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(jī)構(gòu)設(shè)置及專項(xiàng)投資 48 參考文獻(xiàn) 52  前 言 長(zhǎng)期以來(lái)，全國(guó)煤礦通過(guò)堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針、依靠科技進(jìn)步、推進(jìn)安全綜合治理、重視安全思想教育、強(qiáng)化安全技術(shù)培訓(xùn)和開(kāi)展各種形式的安全宣傳活動(dòng)等，

3、促進(jìn)了全國(guó)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(guó)煤礦事故多、傷亡重、經(jīng)濟(jì)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(guó)各行業(yè)之首。煤礦事故多、傷亡大，不僅給職工家屬帶來(lái)了極大痛苦，也會(huì)給國(guó)家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)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(huì)上引起廣泛影響，它直接涉及到社會(huì)安定與政治穩(wěn)定。 我國(guó)煤礦開(kāi)采的煤層大多瓦斯含量大、透氣性低且地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，不易在開(kāi)采前抽放瓦斯，但在采掘時(shí)，瓦斯放散量大，再加上開(kāi)采煤層地質(zhì)條件復(fù)雜和開(kāi)采規(guī)模的擴(kuò)大、開(kāi)采集約化程度的提高，導(dǎo)致采動(dòng)誘發(fā)的應(yīng)力場(chǎng)、煤巖體裂隙場(chǎng)及瓦斯流

4、動(dòng)場(chǎng)的變化更加復(fù)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(duì)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(kāi)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(fēng)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(fēng)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(fēng)流的質(zhì)量(成分、溫度和速度)和數(shù)量符合國(guó)家安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，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(hù)國(guó)家資源和財(cái)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(fēng)技術(shù)是煤礦治

5、理瓦斯、煤塵及火災(zāi)的基礎(chǔ)，合理高效的礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的基本保障。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤礦生產(chǎn)的機(jī)械化程度不斷提高，礦井開(kāi)采規(guī)模迅速擴(kuò)大，通風(fēng)線路隨之加長(zhǎng)，通風(fēng)阻力增加，工作面配風(fēng)困難，通風(fēng)難度相應(yīng)增加；另外，隨著開(kāi)采深度的增加，由于地?zé)帷C(jī)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(jìn)熱害治理也成為礦井通風(fēng)工作的一個(gè)重點(diǎn)；再者，在一些寒冷地區(qū)，冬季氣溫很低，對(duì)進(jìn)風(fēng)風(fēng)流預(yù)熱也成為通風(fēng)要解決的難題。為了解決煤礦通風(fēng)的難題，總結(jié)礦井通風(fēng)的豐富經(jīng)驗(yàn)和科研成果，促進(jìn)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(biāo)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(guò)，薄壁——獲嘉的公路從井田內(nèi)穿過(guò)，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(shì)西北高、東南低，海拔標(biāo)高88～96m。除工業(yè)場(chǎng)

7、地南北兩側(cè)由于人為取砂而形成兩個(gè)大坑外，井田地勢(shì)均較平坦，相對(duì)高差極小。 井田內(nèi)無(wú)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(hào)。 1.1.3 氣象及地震情況 本區(qū)屬大陸性半干旱季風(fēng)氣候。年降雨量317.1～731.7mm，平均522.5mm，降雨多集中于六～八三個(gè)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(fēng)，最大風(fēng)速為18m/s。 據(jù)河南省地震局資料記載，本區(qū)曾發(fā)生過(guò)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(jí)地震，基本烈度為Ⅶ度。綜合歷次地震對(duì)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(jì)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(dá)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(duì)煤炭的需求量大，而新鄉(xiāng)所轄8個(gè)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(wàn)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(shí)現(xiàn)就地供應(yīng)。鋼材及木材通過(guò)窄軌鐵路和公路由外地運(yùn)至礦井工業(yè)場(chǎng)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?chē)F(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(gè)：一個(gè)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(chǎng)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(gè)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(diǎn)：二1 煤上覆基巖長(zhǎng)期受風(fēng)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(kāi)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(fù)雜程度為中等偏簡(jiǎn)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(guò)。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(jí)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(duì)集中發(fā)育。詳見(jiàn)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(zhǎng)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(dòng) 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(biāo)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(jiàn)，35物探線以西控制較好，以東則無(wú)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(wú)工程控制，故控制較差，擺動(dòng)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(wú)其他控制位置及方向擺動(dòng)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(jiàn)得以驗(yàn)證，仍屬一點(diǎn)控制，有較大擺動(dòng) F22斷層 東南邊界 正 N40oE SE 70 60 1.7 依據(jù)三個(gè)鉆孔煤底標(biāo)高不連續(xù)推斷，無(wú)直接控制，對(duì)井田內(nèi)煤層開(kāi)采無(wú)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(kāi)采的主要對(duì)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(gè)鉆孔穿見(jiàn)該層位，除4401及1004孔斷失、1002孔受斷層影響外，其余16個(gè)鉆孔穿見(jiàn)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(jiǎn)單，少數(shù)鉆孔見(jiàn)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(gè)鉆孔穿見(jiàn)，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(fù)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(fù)雜，同時(shí)煤質(zhì)屬中灰高硫，勘探當(dāng)中僅進(jìn)行了一般控制了解

16、，故勘探程度低，目前開(kāi)采條件尚不具備。詳見(jiàn)可開(kāi)采煤層特征表1-2-2。 可開(kāi)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(jiǎn)單 穩(wěn)定型 3o～5o 1.47 較穩(wěn)定型 較穩(wěn)定型 開(kāi)采對(duì)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(qiáng)度大，堅(jiān)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(hào)無(wú)煙煤。 二1 煤是極易良好的化工、冶金及動(dòng)力用煤，亦是良好的民用燃料。 2 風(fēng)氧化帶厚度 對(duì)施工鉆孔的統(tǒng)計(jì)并結(jié)合井檢孔資料，巖層受風(fēng)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(mén)性工作，結(jié)合巖石的風(fēng)氧化帶的厚度，地質(zhì)報(bào)告二1 煤層風(fēng)氧化帶下限為基巖垂深20m。風(fēng)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(hào) 二1 煤層 12.73％＜15

18、％ 0.43％＜0.5％ 28.88MJ/kg 0.034％ 無(wú)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(bǔ)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(fù)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(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件略顯簡(jiǎn)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(duì)隔水邊界，唯一接受補(bǔ)給的是井田東北部的二1 煤層露頭。故本井田形成了相對(duì)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(jì)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?chē){(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：?jiǎn)挝挥克?.951L/s.m，抽水段高度1.02～212m，水位標(biāo)高91.99m。垂深200m以深無(wú)抽水資料，從鉆孔取芯結(jié)果看，該段砂礫石層松散無(wú)膠結(jié)、空隙率大，和上部含水層巖性對(duì)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(fēng)

20、化帶直接接觸，地質(zhì)報(bào)告稱為“底含”。95-1孔、4002孔（距井筒約600m）均對(duì)底部含水層包括“底含”進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，抽水深度分別為365.5～421.59m、400.5～415.15m，抽水結(jié)果：?jiǎn)挝挥克?.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(bǔ)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(jiàn)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(yàn)，單位涌水量0.86181 L/s.m，滲透系數(shù)13.99m/d，水位標(biāo)高86.40m。其余鉆孔均不漏水，說(shuō)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(qiáng)，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(biāo)高86.98m。在無(wú)較大斷層影響時(shí)，該含水層距二1煤層較遠(yuǎn)，平均為101.76m，且與上段L8灰?guī)r含水層之間無(wú)水力聯(lián)系，因此對(duì)二1煤層開(kāi)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(jìn)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(kāi)采應(yīng)預(yù)防底板灰?guī)r直接突水或通過(guò)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(fēng)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(guò)裂隙潰入礦坑。 本井田-425m水平灰?guī)r靜水壓力達(dá)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(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，0.7～1.0m厚隔水層可承受1kg/cm2水壓來(lái)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(lái)生產(chǎn)當(dāng)中，底板灰?guī)r的富水區(qū)域存在有突水可能性，應(yīng)加強(qiáng)防范，一方面要保護(hù)煤層底板隔水層的完整性，另一方面要根據(jù)實(shí)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(duì)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(guò)對(duì)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(shuō)明斷層具有一定的富水性。故礦井建設(shè)和生產(chǎn)當(dāng)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(bào)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(bǔ)作水文地質(zhì)工作后，地質(zhì)部門(mén)對(duì)井田水文地質(zhì)類型重新進(jìn)行了評(píng)價(jià)，省煤炭工業(yè)技術(shù)委員會(huì)組織評(píng)審后，省煤炭工業(yè)局對(duì)水文地質(zhì)類型進(jìn)行了批復(fù)，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(fù)雜類型。 地質(zhì)報(bào)告對(duì)礦井涌水量的預(yù)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(yù)算結(jié)果誤差相對(duì)較大。而采用吳村煤礦生產(chǎn)資料所進(jìn)行的“比擬法”預(yù)算結(jié)果較為客觀，可以作為設(shè)計(jì)依據(jù)，其預(yù)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(kāi)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(gè)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(fēng)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(cè)定，該井田二1煤層氧化樣與還原樣燃點(diǎn)之差8～12，屬不自燃煤層，火焰長(zhǎng)度均為零，無(wú)煤塵爆炸危險(xiǎn)性。 3、地溫 據(jù)地溫測(cè)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(gè)見(jiàn)煤鉆孔統(tǒng)計(jì)，二1煤層直接頂板為泥巖和砂質(zhì)泥巖的各有6個(gè)孔，泥巖厚1～8.2m，砂質(zhì)泥巖厚2.02～13.69m，另有4個(gè)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(qiáng)度為39.5～51.9MPa，屬較穩(wěn)定型頂

28、板。直接頂板之上為中細(xì)粒砂巖（大占砂巖）老頂，堅(jiān)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(gè)孔，厚2.04～7.76m，另有2個(gè)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(qiáng)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(bào)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(bǔ)作水文地質(zhì)工作后，地質(zhì)部門(mén)對(duì)井田水文地質(zhì)類型重新進(jìn)行了評(píng)價(jià)，省煤炭工業(yè)技術(shù)委員會(huì)組織評(píng)審后，省煤炭工業(yè)局對(duì)水文地質(zhì)類型進(jìn)行了批復(fù)，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(fù)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(kāi)采的主要對(duì)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(gè)鉆孔穿見(jiàn)該層位，除4401及1004孔斷失、1002孔受斷層影響外，其余16個(gè)鉆孔穿見(jiàn)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(jiǎn)單，少數(shù)鉆孔見(jiàn)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(gè)鉆孔穿見(jiàn)，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(fù)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(fù)雜，同時(shí)煤質(zhì)屬中灰高硫，勘探當(dāng)中僅進(jìn)行了一般控制了解，故勘探程度低，目前開(kāi)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(gè)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(fēng)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(duì)施工鉆孔的統(tǒng)計(jì)并結(jié)合井檢孔資料，巖層受風(fēng)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(mén)性工作，結(jié)合巖石的風(fēng)氧化帶的厚度，地質(zhì)報(bào)告二1 煤層風(fēng)氧化帶下限為基巖垂深20m。風(fēng)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(kāi)采應(yīng)預(yù)防底板灰?guī)r直接突水或通過(guò)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(fēng)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(guò)裂隙潰入礦坑。 本井田-425m水平灰?guī)r靜水壓力達(dá)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(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，0.7～1.0m厚隔水層可承受1kg/cm2水壓來(lái)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(lái)生產(chǎn)當(dāng)中，底板灰?guī)r的富水區(qū)域存在有突水可能性，應(yīng)加強(qiáng)防范，一方面要保護(hù)煤層底板隔水層的完整性，另一方面要根據(jù)實(shí)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(duì)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(dāng)中應(yīng)引起足夠重視，需留設(shè)斷層煤柱。  第二章 礦井儲(chǔ)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(guó)土資源廳豫國(guó)資采劃字［2001］042號(hào)文批復(fù)，本礦區(qū)范圍由8個(gè)拐點(diǎn)圈定，拐點(diǎn)坐標(biāo)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(zhǎng)約3.2km，傾斜寬約1.9～4.6km，面積15.4km2。 2.2 井田儲(chǔ)量 2.2.1 地質(zhì)儲(chǔ)量 程村井田批準(zhǔn)的地質(zhì)儲(chǔ)量為166560kt。設(shè)計(jì)利用地質(zhì)儲(chǔ)量為70390kt（二1煤），其中A級(jí)8060kt、B級(jí)10620kt、C級(jí)51710kt。設(shè)計(jì)暫不能利用地質(zhì)儲(chǔ)量為96170kt（一2煤），其中C級(jí)21200kt、D級(jí)74970kt。 上述儲(chǔ)量計(jì)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(chǔ)量匯總表2-2-1。 2.2.2 可采儲(chǔ)量 全井田設(shè)計(jì)利用地質(zhì)儲(chǔ)量（A+B+C級(jí)）70390kt，扣除井筒及工業(yè)廣場(chǎng)、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(chǔ)量30908kt?？刹蓛?chǔ)量占地質(zhì)儲(chǔ)量的44％。 附：礦井可采儲(chǔ)量匯總表2-2-2。 項(xiàng) 目 水 平 礦井地質(zhì)儲(chǔ)量匯總表 單位：kt 表2-2-1 二1煤層（能利用） 儲(chǔ)量比例 一2煤層（暫不能利用） A B C 小計(jì) C D 小計(jì) -425m 水平 以淺 20～

36、40 13570 13570 40～50 1000 2280 4110 7390 50～-425 6960 5330 12070 24360 小計(jì) 7960 7610 29750 45320 25.1％ 49.0％ -425m水平以深 100 3010 21960 25070 合計(jì) 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(chǔ)量比例計(jì)算未包括20～40段的C級(jí)儲(chǔ)量。 礦井可采儲(chǔ)量匯總表 單位：kt 表2-2-2 煤層 水平 （m） 地質(zhì)儲(chǔ)量 （A+B+C） 永久煤柱損失 開(kāi)采 損失 可采 儲(chǔ)量 防水 邊界 斷層 工廣 小計(jì) 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(jì) 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(dǎo)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(kāi)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(jì)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(jìn)行限厚開(kāi)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(chǎng)煤柱：井筒及工業(yè)廣場(chǎng)煤柱按巖層移動(dòng)角留取，其參數(shù)選取為：表土層移動(dòng)角φ=41，基巖移動(dòng)角γ=δ=70，β=70-0.7α=67。工業(yè)廣場(chǎng)煤柱損失為4362kt。 以上永久煤柱損失共計(jì)29179kt，占全井田地質(zhì)儲(chǔ)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(jì)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(zhǔn)備，每天凈提升時(shí)間14h。 2.3.2 礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力的確定 礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力主要取決于地質(zhì)條件、煤層開(kāi)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(jì)認(rèn)為井田覆蓋層厚、煤層埋藏較深，礦井應(yīng)加大開(kāi)發(fā)強(qiáng)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(duì)中型礦井。設(shè)計(jì)對(duì)0.45Mt/a和0.60Mt/a兩個(gè)方案進(jìn)行了分析比較：經(jīng)計(jì)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(jì)規(guī)范》對(duì)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(kāi)采技術(shù)條件，設(shè)計(jì)認(rèn)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(jì)委對(duì)程村礦井建設(shè)項(xiàng)目建議書(shū)和可行性研究報(bào)告的審查中，根據(jù)與會(huì)專家的意見(jiàn)，批復(fù)同意礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為

41、0.45Mt/a。 礦井為來(lái)的實(shí)際生產(chǎn)能力，主要取決于外部市場(chǎng)條件。為使礦井生產(chǎn)能力有適應(yīng)市場(chǎng)需要而調(diào)整的余地，設(shè)計(jì)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(chǔ)量除以礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力，再考慮1.4儲(chǔ)量備用系數(shù)，礦井服務(wù)年限為49.1年。 第三章 井田開(kāi)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(kāi)拓方式。 3.2. 井田開(kāi)拓 3.2.1 場(chǎng)地位置選擇 對(duì)本井田井口及工業(yè)場(chǎng)地位置的選擇，設(shè)計(jì)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(kāi)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(guò)相對(duì)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(zhǎng)僅有3.2km，面積小資源有限，同時(shí)沖擊層厚帶來(lái)井筒及工業(yè)廣場(chǎng)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(jiǎn)單、煤層控制可靠的高級(jí)儲(chǔ)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(bào)告階段進(jìn)行了全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，設(shè)計(jì)提出了如下井口位置方案： 井田西北一對(duì)立井方案: 井筒

43、位于F21斷層與F14邊界斷層之間，井口標(biāo)高+96.3m，井深521.3m（穿過(guò)第三四系沖擊層厚度430.3m，穿過(guò)基巖厚91m），副井水窩深15m。車(chē)場(chǎng)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(mén)，穿過(guò)F21斷層由煤層底板進(jìn)入二1煤層，沿煤層走向布置兩條運(yùn)輸大巷，膠帶運(yùn)輸大巷經(jīng)膠帶運(yùn)輸石門(mén)及上倉(cāng)斜巷轉(zhuǎn)載，將原煤直接運(yùn)至井底煤倉(cāng)，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(jí)儲(chǔ)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(fèi)計(jì)入初期投資，400戶攤?cè)氤杀?。該方案工業(yè)廣場(chǎng)壓煤4362kt，永久煤柱

44、損失29179kt，礦井可采儲(chǔ)量30908kt。 3.2.2 水平劃分及水平標(biāo)高 本井田淺部煤層開(kāi)采標(biāo)高為-325m，深部煤層開(kāi)采標(biāo)高為-475m，上下垂高相差150m，傾斜長(zhǎng)度2.5～3km。由于煤層為近水平、傾角3～5，故全井田劃分一個(gè)水平開(kāi)拓較合理。水平標(biāo)高的確定，設(shè)計(jì)曾考慮過(guò)-400m和-425m兩個(gè)水平標(biāo)高方案，為兼顧上下水平傾斜長(zhǎng)度和合理的服務(wù)年限，最終確定水平標(biāo)高為-425m。開(kāi)拓圖中顯示，-425m水平標(biāo)高是十分合理的，其上下階段斜長(zhǎng)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(yùn)輸大巷和膠帶運(yùn)輸

45、大巷。軌道運(yùn)輸大巷擔(dān)負(fù)輔助運(yùn)輸兼作進(jìn)風(fēng)，膠帶運(yùn)輸機(jī)大巷擔(dān)負(fù)主運(yùn)輸兼作回風(fēng)。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(jìn)入底板巖層為宜。考慮到二1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(hù)”的原則，確定軌道運(yùn)輸大巷沿-425m等高線布置在二1煤層中，膠帶輸送機(jī)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(jī)大巷采用定向開(kāi)鑿、局部穿層、分段取直。 3.2.4 采區(qū)劃分及開(kāi)采順序 全井田為單翼開(kāi)拓布置，共劃分了五個(gè)采區(qū)，其中-425m水平以上3個(gè)，-425m水平以下2個(gè)。采區(qū)走向長(zhǎng)1～1.

46、5km，傾斜寬1～1.2km。采區(qū)開(kāi)采順序按照先近后遠(yuǎn)的原則安排。 3.2.5 村莊搬遷規(guī)劃 本井田內(nèi)有四個(gè)自然村莊，這些村莊均位于井田的開(kāi)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(dòng)角較小，加上村莊較大，所以村莊壓煤量達(dá)到全井田資源量的80％。為最大限度地開(kāi)發(fā)利用這些優(yōu)質(zhì)的煤炭資源，實(shí)現(xiàn)礦井接替的社會(huì)效益和礦井建設(shè)的經(jīng)濟(jì)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(gè)村莊搬遷總戶數(shù)500戶，其中100戶搬遷費(fèi)計(jì)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(duì)集中布置。村莊搬遷是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)工程，礦方要認(rèn)真組織實(shí)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(duì)3t單繩輕型箕斗，主要用作提煤，并兼作礦井回風(fēng)井。安裝梯子作為下一安全出口，井筒內(nèi)敷設(shè)灑水管、動(dòng)力及信號(hào)電纜。 2、副井：凈直徑5.0m，裝備一對(duì)1t單層單車(chē)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(jìn)風(fēng)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(dòng)力及信號(hào)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(guò)托架和樹(shù)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(bào)告資料，主、副井穿過(guò)的表土層厚度達(dá)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(guó)內(nèi)常用的特殊鑿井施工方法，至1994年底，國(guó)內(nèi)凍結(jié)鑿井井筒已完成392個(gè)，最大凍結(jié)深度435m（陳四樓礦副井）；鉆井井筒完成46個(gè)，最大鉆井深度508m（潘三西風(fēng)井）。凍結(jié)法和鉆井法

49、相比，施工費(fèi)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(gè)月）、地面預(yù)制井壁和儲(chǔ)存泥漿的臨時(shí)占地大且影響永久建筑、井下開(kāi)鑿馬頭門(mén)和裝載硐室無(wú)法避免對(duì)預(yù)制井壁的破壞、井筒存在偏斜等問(wèn)題。正是由于鉆井施工存在井筒偏斜問(wèn)題，國(guó)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(jìn)的特點(diǎn)，故設(shè)計(jì)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(guò)全國(guó)紀(jì)錄50m，根據(jù)我國(guó)凍結(jié)鑿井施工技術(shù)的現(xiàn)有水平和成功經(jīng)驗(yàn)，其成功的把握是比較大的。但仍需要克服一定的難度，并進(jìn)行技術(shù)上的創(chuàng)新。 井筒基巖段預(yù)計(jì)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(guó)自1995年開(kāi)始采用凍結(jié)鑿井法以來(lái)，井壁結(jié)構(gòu)得到了不斷的改進(jìn)，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(fù)合井壁結(jié)構(gòu)。復(fù)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(fù)合井壁結(jié)構(gòu) 其井壁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：一是內(nèi)層井壁采用高強(qiáng)度等級(jí)砼（目前已達(dá)到C60～C65），以提高內(nèi)層井壁的強(qiáng)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(lái)達(dá)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(jiǎn)單，施工進(jìn)度快，造價(jià)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(fù)合井壁結(jié)構(gòu) 這種復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)與第一種復(fù)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(dá)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(fù)雜，造價(jià)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(gè)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(xué)者專家共認(rèn)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(fù)摩擦力造成了井壁破壞。為此原因，多數(shù)負(fù)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(jì)采用塑料夾層雙層鋼筋砼復(fù)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(biāo)號(hào)為400～600號(hào)?；鶐r段采用單層素砼井

53、壁，壁厚350mm，砼標(biāo)號(hào)為300號(hào)。 （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(guò)目前全國(guó)紀(jì)錄50m，所以凍結(jié)鑿井施工存在一定的難度，要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，為此設(shè)計(jì)將下述課題列為科研及新技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，成立由科研、設(shè)計(jì)、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(jìn)行，為我國(guó)凍結(jié)鑿井技術(shù)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。 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(jì) ②凍結(jié)信息化施工技術(shù)與凍結(jié)壁形成特性預(yù)報(bào) ③深部粘土層凍結(jié)壁位移實(shí)測(cè)研究 ④C40～C70高性能混凝土試驗(yàn)研究 ⑤井壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 井筒特征表 序號(hào) 名稱 單位 主井 副井 備注 1 井口 坐標(biāo) 緯距X m 3921215 3921215 經(jīng)距Y m 38458104 38458055 2 井口標(biāo)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(jìn) 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(jìn) 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(jì) 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(duì)3t箕斗 一對(duì)1t罐籠  3.4 井底車(chē)場(chǎng)及硐室 3.4.1 井底車(chē)場(chǎng)形式 井下大巷煤炭運(yùn)輸為膠帶輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸，井底車(chē)場(chǎng)軌道系統(tǒng)僅為輔助運(yùn)輸服務(wù)，根據(jù)井筒與軌道運(yùn)輸石門(mén)的相對(duì)位置及進(jìn)出車(chē)方位，井底車(chē)場(chǎng)形式采用單環(huán)刀把式。 3.4.2 空重車(chē)線長(zhǎng)度及列車(chē)調(diào)車(chē)方式 副

57、井井底兩側(cè)分設(shè)空重車(chē)線，空重車(chē)線長(zhǎng)度按礦井后期1列車(chē)牽引20輛1噸礦車(chē)組成考慮，各為1列長(zhǎng)計(jì)50m。井底車(chē)場(chǎng)入口設(shè)置調(diào)車(chē)線，調(diào)車(chē)線長(zhǎng)55m。車(chē)場(chǎng)繞道內(nèi)設(shè)置材料車(chē)線，材料車(chē)線長(zhǎng)22.7m。 列車(chē)調(diào)車(chē)方式：機(jī)車(chē)牽引列車(chē)駛?cè)胲?chē)場(chǎng)調(diào)車(chē)線，機(jī)車(chē)摘鉤繞至列車(chē)尾部，將列車(chē)頂入副井重車(chē)線。機(jī)車(chē)經(jīng)繞道至副井空車(chē)線，掛鉤后牽引空列車(chē)至車(chē)場(chǎng)調(diào)車(chē)線，駛出井底車(chē)場(chǎng)。正常調(diào)車(chē)時(shí)間為6.5min。 3.4.3 井底車(chē)場(chǎng)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(chē)場(chǎng)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(jì)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(gè)方案。兩個(gè)方案相比，“半上提” 方案增加主井井筒長(zhǎng)25m，增加清理撒煤斜巷長(zhǎng)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(jì)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(guò)在井底車(chē)場(chǎng)水平設(shè)置的清理撒煤平巷（利用施工巷道）來(lái)完成，清理撒煤極為方便。 2、井底煤倉(cāng)形式及容量 井底煤倉(cāng)為圓筒立倉(cāng)，凈直徑5m，倉(cāng)高20m，容量為350t。煤倉(cāng)位置位于車(chē)場(chǎng)水平以上25m至45m，煤倉(cāng)與裝載硐室之間設(shè)配煤輸送機(jī)巷，長(zhǎng)13m。 3、水倉(cāng)布置、容量及清理方式 在井底車(chē)場(chǎng)北側(cè)設(shè)置主、副兩條水倉(cāng)，

59、水倉(cāng)間距20m，主水倉(cāng)長(zhǎng)500m，副水倉(cāng)長(zhǎng)374.4m。 水倉(cāng)容量按照《煤礦安全規(guī)程》指定的公式V=2（Q+3000）計(jì)算為8640m3，相當(dāng)于6.5h的礦井正常涌水量。 水倉(cāng)清理設(shè)置有清倉(cāng)絞車(chē)，清倉(cāng)方式為人工清理。 4、井下爆破材料庫(kù) 井下爆破材料庫(kù)為壁槽式，容量為900kg，位置在距井底400m的軌道運(yùn)輸石門(mén)一側(cè)?；仫L(fēng)經(jīng)爆破材料庫(kù)專用回風(fēng)巷直接引入回風(fēng)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?jī)?nèi)裝備7臺(tái)水泵。副井西側(cè)布置等候室。車(chē)場(chǎng)繞道及清理撒煤通道內(nèi)分別布置消防材料庫(kù)和電機(jī)車(chē)修理間，均為巷道加寬式。 3.4.4 井底車(chē)場(chǎng)支護(hù)方式及工程量

60、 井底車(chē)場(chǎng)巷道及硐室總長(zhǎng)度為2105.8m，其中巷道長(zhǎng)348.7m，硐室長(zhǎng)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(kāi)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(jí)屬低沼。根據(jù)煤層賦存條件和開(kāi)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(shì)，作為中型礦井選用高檔普通機(jī)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(zhǎng)壁采煤法，以簡(jiǎn)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(kāi)采實(shí)際情況，本區(qū)頂層煤媒質(zhì)較硬，放頂煤開(kāi)采難以實(shí)現(xiàn)。所以，本礦井選用分層開(kāi)采，全部冒落法管理頂板。 4.1.2 回采工作面采煤、裝煤、運(yùn)煤方式及設(shè)備選型 高檔普采工作面選用雙滾筒采煤機(jī)割煤，利用采煤機(jī)擋煤板裝煤，選用可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，運(yùn)輸順槽選用刮板轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮帶式輸送機(jī)運(yùn)煤。軌道順槽配備有乳化液泵、調(diào)度絞車(chē)、煤層注水設(shè)備等。 回采工作面采煤運(yùn)輸主要設(shè)備選型如下： 采煤機(jī)選用MG150型雙滾筒采煤機(jī)，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(jī)選用SG

62、B630-180型可彎曲刮板輸送機(jī)，功率902kw，鏈速1.0m/s，輸送能力450t/h。 轉(zhuǎn)載機(jī)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(jī)，功率75kw，輸送能力450t/h。 乳化液泵選用XRB2B80/200型兩臺(tái)，配套乳化液箱型號(hào)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(hù)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(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)度及年進(jìn)度 回采工作面長(zhǎng)度確定為130m，生產(chǎn)當(dāng)中根據(jù)煤層及構(gòu)造具體條件可適當(dāng)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(jìn)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(jì)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(kāi)采技術(shù)條件，布置一個(gè)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(kāi)闊、構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層控制可靠、儲(chǔ)量級(jí)別高、緊靠工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱，有利于減少初期工程量和建設(shè)工期，因此設(shè)計(jì)選為礦井的首采區(qū)。首采區(qū)走向長(zhǎng)1.2km，傾斜寬1.1～1.3km，面積1.43km2，可采儲(chǔ)量5623kt。 4.2.2 首采區(qū)的布置方式 對(duì)于本礦的近水平煤層，既適應(yīng)傾斜長(zhǎng)壁布置也適應(yīng)走向長(zhǎng)壁布置，兩種布置方式相比較，顯然傾斜長(zhǎng)壁布置方式具有井巷工程量少、投資省、建井工期短、運(yùn)輸環(huán)節(jié)少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)。故設(shè)計(jì)確定首采區(qū)及后期主要采區(qū)均采用傾斜長(zhǎng)壁工作面布置方式。采區(qū)內(nèi)不需做上山，利用兩條

65、運(yùn)輸大巷直接開(kāi)掘工作面順槽和工作面開(kāi)切眼，采區(qū)巷道布置十分簡(jiǎn)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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)了240萬(wàn)噸達(dá)產(chǎn)能力。 4.2.3 采區(qū)生產(chǎn)能力 礦井以一個(gè)采區(qū)一個(gè)高檔普通機(jī)械化采煤工作面和三個(gè)掘進(jìn)工作面保證礦井產(chǎn)量。工作面長(zhǎng)度130m，采高2m，每循環(huán)0.6m，每天6.5個(gè)循環(huán)，年推進(jìn)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(jìn)煤，采區(qū)生產(chǎn)能

66、力為0.45 Mt/a。一個(gè)采區(qū)來(lái)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(gè)傾斜長(zhǎng)壁高檔普采工作面（長(zhǎng)度130m，采高2.5m），年產(chǎn)量已達(dá)50萬(wàn)噸左右，平均月產(chǎn)4～5萬(wàn)噸。所以，本礦井一個(gè)高檔普采工作面對(duì)于保證礦井年產(chǎn)量是穩(wěn)妥和易實(shí)現(xiàn)的。 4.2.4 采區(qū)煤、矸及輔助運(yùn)輸方式、采區(qū)通風(fēng)和排水 1、煤炭運(yùn)輸系統(tǒng) 回采工作面煤炭→膠帶運(yùn)輸順槽→膠帶運(yùn)輸大巷→膠帶運(yùn)輸石門(mén)及上倉(cāng)斜巷→井底煤倉(cāng)→主井箕斗→地面。 2、矸石及輔助運(yùn)輸系統(tǒng) 掘進(jìn)工作面矸石→采區(qū)中部車(chē)場(chǎng)→軌道運(yùn)輸大巷→-425m水平井底車(chē)場(chǎng)→副井→地面。 設(shè)備及材料經(jīng)副井→井底車(chē)場(chǎng)→軌道運(yùn)輸大巷→采區(qū)中部車(chē)場(chǎng)→各用料地點(diǎn)。 3、通風(fēng)系統(tǒng) 新鮮風(fēng)流經(jīng)副井→井底車(chē)場(chǎng)→軌道運(yùn)輸大巷→第一中部車(chē)場(chǎng)→軌道運(yùn)輸順槽→回采工作面→膠帶運(yùn)輸順槽→膠帶運(yùn)輸大巷→膠帶運(yùn)輸石門(mén)及上倉(cāng)斜巷→總回風(fēng)巷→主井→排出地面。 4、采區(qū)排水 首采區(qū)均為俯斜開(kāi)采，工作面及采空區(qū)水通過(guò)順槽水溝自然流入大巷水溝，匯入井底主副水倉(cāng)，由主排水泵經(jīng)副井排至地面。 4.3 巷道掘進(jìn) 4.3.1