潞安礦業(yè)集團(tuán)五陽礦300萬ta新井設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

潞安礦業(yè)集團(tuán)五陽礦300萬ta新井設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,礦業(yè)集團(tuán),五陽礦,ta,設(shè)計(jì),cad,圖紙,文檔 第9頁 目 錄 一般部分 1 1 礦區(qū)概況與井田地質(zhì)特征 1 1.1概況 1 1.1.1地理位置與交通 1 1.1.2地形地貌及水系 1 1.1.3 氣象及地震 2 1.2井田地質(zhì)特征 3 1.2.1地層 3 1.2.2構(gòu)造 6 1.2.3 水文地質(zhì)特征 7 1.3煤層 8 1.3.1煤層 8 1.3.2煤質(zhì)、煤類與煤的用途 10 1.4開采技術(shù)條件 13 1.4.1煤層頂?shù)装鍘r性特征 13 1.4.2煤層瓦斯 14 1.4.3煤塵和自燃 14 2 井田境界和儲量 16 2.1井田境界 16 2.1.1井田邊界 16 2.2礦井工業(yè)儲量 16 2.2.1井田勘探類型、鉆孔及勘探情況 16 2.2.2礦井工業(yè)儲量的計(jì)算及儲量等級的圈定 17 2.3礦井可采儲量 18 2.3.1各種煤柱損失計(jì)算 18 2.3.2礦井可采儲量 19 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 21 3.1礦井工作制度 21 3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 21 3.2.1礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定依據(jù) 21 3.2.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 21 3.2.3礦井的服務(wù)年限 21 3.2.4井型校核 22 4 井田開拓 24 4.1井田開拓的基本問題 24 4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 25 4.1.2主、副井井筒位置的選擇 25 4.1.3風(fēng)井位置的選擇 26 4.1.4工業(yè)廣場的位置、形狀和面積的確定 27 4.1.5開拓方案及其比較 27 4.2 礦井基本巷道 32 4.2.1井筒 32 4.2.2開拓巷道 35 4.2.3井底車場及硐室 36 5 準(zhǔn)備方式——帶區(qū)巷道布置 40 5.1煤層地質(zhì)特征 40 5.1.1帶區(qū)位置 40 5.1.2帶區(qū)煤層特征 40 5.1.3煤層頂?shù)装?40 5.1.4水文地質(zhì) 40 5.1.5地質(zhì)構(gòu)造 41 5.1.6煤層瓦斯 41 5.1.7煤塵和自燃 41 5.1.8地表情況 42 5.2 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 42 5.2.1帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定 42 5.2.2帶區(qū)巷道布置 43 5.2.3帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 43 5.2.4帶區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法 44 5.2.5帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 45 5.3帶區(qū)車場選型設(shè)計(jì) 47 5.3.1帶區(qū)下部車場 47 5.3.2帶區(qū)煤倉 48 5.3.3帶區(qū)變電所 48 6 采煤方法 49 6.1采煤工藝方式 49 6.1.1帶區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件 49 6.1.2確定采煤工藝方式 50 6.1.3回采工作面參數(shù)的確定 51 6.1.4回采工作面破煤、裝煤方式 51 6.1.5循環(huán)工藝 52 6.1.5回采工作面支護(hù)方式 53 6.1.6端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式 55 6.1.7各工藝過程注意事項(xiàng) 56 6.1.7回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 58 6.2回采巷道布置 63 6.2.1回采巷道布置方式 63 6.2.2回采巷道支護(hù)參數(shù) 63 7 井下運(yùn)輸 66 7.1概述 66 7.1.1礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及工作制度 66 7.1.2煤層及煤質(zhì) 66 7.1.3運(yùn)輸距離和貨載量 66 7.1.2井下運(yùn)輸系統(tǒng) 66 7.2帶區(qū)運(yùn)輸方式選擇 68 7.2.1設(shè)備選型原則 68 7.2.2帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選型及能力驗(yàn)算 69 7.2.3采區(qū)輔助運(yùn)輸設(shè)備的選擇 71 7.3大巷運(yùn)輸設(shè)備選 72 7.3.1主運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 72 7.3.2輔助運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 72 7.3.3運(yùn)輸設(shè)備能力驗(yàn)算 74 8 礦井提升 75 8.1概述 75 8.2主副井提升 75 8.2.1主井提升 75 8.2.2副井提升設(shè)備選型 77 9 礦井通風(fēng)及安全 80 9.1礦井概況、開拓方式及開采方法 80 9.1.1礦井地質(zhì)概況 80 9.1.2開拓方式 80 9.1.3開采方法 80 9.1.4變電所、充電硐室、火藥庫 81 9.1.5工作制、人數(shù) 81 9.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 81 9.2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 81 9.2.2礦井通風(fēng)方式的選擇 82 9.2.3礦井主扇工作方式選擇 83 9.2.4帶區(qū)通風(fēng)方式的選擇 83 9.2.5工作面通風(fēng)方式的選擇 84 9.3礦井風(fēng)量計(jì)算 85 9.3.1通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期采煤方案的確定 85 9.3.2各用風(fēng)地點(diǎn)的用風(fēng)量和礦井總用風(fēng)量 87 9.3.3風(fēng)量分配 92 9.4礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 93 9.4.1計(jì)算原則 93 9.4.2礦井最大阻力路線 93 9.4.3計(jì)算礦井摩擦阻力和總阻力： 94 9.4.4兩個(gè)時(shí)期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔 96 9.5選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 97 9.5.1選擇主要通風(fēng)機(jī) 97 9.5.2電動機(jī)選型 100 9.6安全災(zāi)害的預(yù)防措施 101 9.6.1預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施 101 9.6.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施 102 9.6.3防水措施 102 10 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 103 參考文獻(xiàn) 105 專題部分 五陽礦大采高可行性分析 108 1引言 108 2大采高綜采技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展 110 2.1國外研究現(xiàn)狀 110 2.2國內(nèi)現(xiàn)狀 111 2.3大采高綜采技術(shù)發(fā)展趨勢 113 3五陽礦概況 113 3.1礦井地理位置 113 3.2礦井交通及隸屬關(guān)系 114 3.3礦井地質(zhì)條件 114 3.4其它 119 4采區(qū)概況 119 4.1采區(qū)在井田中的位置 119 4.2 76采區(qū)可采煤層 119 4.3 76采區(qū)構(gòu)造揭露情況 119 4.3 76水文地質(zhì)條件 120 4.4開采煤層頂?shù)装鍘r性、節(jié)理裂隙 121 5采區(qū)開采條件工藝性評價(jià) 121 5.1評價(jià)因素結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系 122 5.2評價(jià)因素隸屬函數(shù) 126 5.3評價(jià)因素權(quán)重 129 5.4綜合評價(jià)模型 131 5.5采區(qū)綜采評價(jià)等級分類 132 6大采高可行性評價(jià) 132 7 600工作面設(shè)備選型與配套 133 7.1液壓支架選型 133 7.2采煤機(jī)選型 134 7.3 刮板輸送機(jī)選型 136 7.4平巷設(shè)備選型 137 7.5其他設(shè)備選型 137 8結(jié)論 138 參考文獻(xiàn) 139 翻譯部分 英文原文 141 中文譯文 151 致 謝 157 一 般 部 分 第198頁 1 礦區(qū)概況與井田地質(zhì)特征 1.1概況 1.1.1地理位置與交通 潞安礦區(qū)地處山西省東南部沁水煤田東部邊緣中段，地跨長治市、潞城市、襄垣縣、屯留縣、長子縣。山西省潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司隸屬的五陽煤礦位于潞安礦區(qū)北東部邊緣，屬襄垣縣管轄之內(nèi)。太（原）焦（作）鐵路縱貫礦區(qū)東部。邯（鄲）長（治），太（原）焦（作）鐵路在長治北站交會。太（原）焦（作）線北接石太、同蒲線，南接隴海線。礦區(qū)至太原，長治，邯鄲，洛陽等地都有汽車相通，交通極為方便。長治到各周邊主要城市鐵路距離見表1-1；長治市交通位置見圖1-1。 表1-1 到周邊主要城市鐵路距離 名稱 起至站 距離/km 太（原）焦（作）線 長治——太原 280 太（原）焦（作）線 長治——新鄉(xiāng) 217 邯（鄲）長（治）線 長治——邯鄲 220 五陽礦是潞安礦區(qū)最北部的一對大型礦井。行政區(qū)隸屬襄垣縣所轄，礦井范圍北以西川斷層為界，南以文王山北斷層為界，西起勘探區(qū)邊界，東至3#煤層露頭及小窯邊界，南北寬約6.2km，東西長約8.6km，井田面積約為53.32km2，該礦距襄桓車站3.5km，距長治市45km，太焦線穿越礦區(qū)，交通方便。區(qū)內(nèi)地勢屬丘陵，落差不大。地面標(biāo)高一般+910m左右。 1.1.2地形地貌及水系 潞安礦區(qū)位于太行山中段西側(cè)，長治盆地西部。隸屬的五陽井田位于礦區(qū)東北部?？v觀其地貌特征，屬黃士高原的低山丘陵地帶，地勢較為平坦，呈南高北低，西高東低。大多為黃士所覆蓋，局部零星出露中奧陶系地層及二迭系地層，沖溝發(fā)育。最高點(diǎn)位于本區(qū)文王山北斷層附近，海拔標(biāo)高為+945.50m，最低點(diǎn)位于漳河河谷，海拔標(biāo)高+854.00米，最大高差為91.50米。 圖1-1長治市交通位置圖 本區(qū)主要河流為濁漳河南源和西源，屬于海河水系漳河流域。濁漳河由南向北經(jīng)過礦區(qū)南部邊緣，其支流有洚河，嵐水河和青河等。濁漳河西源由西向東流經(jīng)礦區(qū)北緣，其支流有淤泥河。濁漳河南源流入漳澤水庫與其支流匯合，再向北與西源匯合。南、西二源匯合繞過五陽至襄桓城東與濁漳北源匯合。濁漳河河床寬70～110 m，長年流水，流量為1m3/s。而礦區(qū)內(nèi)基本無地表河流。 1.1.3 氣象及地震 該區(qū)屬溫暖帶大陸氣候。年平均氣溫8.9℃，月平均最低氣溫-6.9℃(一月)，最高氣溫22.8℃(七月)。年降雨量為414～917mm，年平均為583.9mm。年蒸發(fā)量為1493.8～1996.3mm，年平均為1731.84mm。降雨量多集中在7、8、9三個(gè)月。日最大降雨量為109.7mm(1972年7月7日)。風(fēng)向多為西北風(fēng)，最大風(fēng)速14～20m/s。凍士期為每年十一月至次年四月，最大凍士層深度為55cm。 據(jù)（79）晉抗字第十號文“關(guān)于頒發(fā)山西省地震烈度區(qū)劃分及說明書的通知”，襄垣為6烈度區(qū)。 1.2井田地質(zhì)特征 1.2.1地層 1）區(qū)域地層 潞安礦區(qū)位于泌水煤田中東部邊緣，多數(shù)為第四系沉積覆蓋，據(jù)以往地質(zhì)資料和鄰區(qū)的地質(zhì)資料將區(qū)域地層發(fā)育情況由老到新簡述如下： （1）奧陶系下統(tǒng)O1 本組厚度為65～210m，一般厚度130m。中上部為灰色中厚、巨厚層狀白云巖，下部為泥質(zhì)白云巖夾竹葉狀白云巖。與下伏地層為整合接觸。 （2）奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組O2X 本組厚度多為37～210m，一般厚度120m，中上部為青灰色中厚、巨厚狀石灰?guī)r，下部為角礫泥灰?guī)r和鋁質(zhì)灰?guī)r。 （3）奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組O2S 本組厚度170～310m，一般厚度230m，中上部為灰色白云質(zhì)泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，灰黑色中厚層狀豹皮灰?guī)r。下部為灰綠色泥灰?guī)r或角礫狀泥灰?guī)r。 （4）奧陶系中統(tǒng)峰峰組O2f 本組厚度0～176m，一般厚度120m。巖性為淺灰色中厚層狀豹皮灰?guī)r，灰白色白云巖夾灰黑色中厚層狀灰?guī)r。與下伏地層整合接觸。 （5）石炭系中統(tǒng)本溪組C2b 該組厚度2～35m，一般厚度20m。巖性以鋁土泥巖為主，并發(fā)育有石灰?guī)r，少量砂巖，夾有煤線。底部有山西式鐵礦透鏡體賦存。與下伏層呈平行不整合接觸。 （6）石炭系上統(tǒng)太原組C3t 本組厚度80～150m，一般厚度100m，為主要含煤地層之一。巖性由灰黑色、灰色泥質(zhì)巖，砂巖，發(fā)育4～6層石灰?guī)r，含煤10～15層，底部為灰白色中厚層狀砂巖（K1）。與下伏地屋呈整合接觸。 （7）二疊系下統(tǒng)山西組P1sh 該組厚度為36～135m，一般厚度60m，為主要含煤地層之一。巖性灰黑色、灰色泥質(zhì)巖，灰白色中、細(xì)粒砂巖及煤層組成。發(fā)育1～4層煤。底部以K7灰白色中或細(xì)粒砂巖為界。與下伏地層呈整合接觸。 （8）二疊系下統(tǒng)下石盒子組P1X 該組厚度48～78m，一般厚度65m。頂部為雜色鮞狀鋁土質(zhì)泥巖（桃花泥巖），中部為淺灰色中粒、細(xì)粒砂巖，下部為杏黃色砂巖、泥巖、灰色泥巖，偶夾煤線，底部灰白色中、細(xì)粒砂巖（K8）。與下伏地層呈整合接觸。 （9）二疊系上統(tǒng)上石盒子組P2s 該組厚度400～550m，一般厚度520m，上部為雜色砂巖及紫紅色泥巖，中部為雜色砂巖、泥巖及黃綠色中粒砂巖、灰色泥巖，下部為紫色、雜色、黃綠色泥質(zhì)巖組成，底部為灰白色厚層狀中粗粒砂巖、灰綠色砂巖（K10）。與下伏地層呈整合接觸。 （10）二疊系上統(tǒng)石千峰組P2sh 該組厚度22～217m，一般厚度150m。巖性以黃綠色厚層狀中、粗粒砂巖與紫紅色泥巖互層，上部發(fā)育有淡水灰?guī)r及薄層石膏層。僅在屯留井田西部有2個(gè)鉆孔完整接露，最大厚度192m。與下伏地層呈整合接觸。 （11）三疊系下統(tǒng)劉家溝組T1l 本組厚度為115～595m，一般厚度400m。巖性主要由淺灰、紫紅色薄～中厚層狀中—細(xì)粒砂巖和紫色泥巖組成。僅在屯留井田有2個(gè)鉆孔見及，最大厚度53.39m。與下伏地層呈整合接觸。 （12）三疊系下統(tǒng)和尚溝組T1h 本組厚度130～475m，一般厚度250m。巖性主要由紫灰色砂巖和紫紅色泥巖組成。與下伏地層呈整合接觸。 （13）三疊系中統(tǒng)二馬營組T2er 地層一般厚度600m。巖性主要由紫紅色泥巖，砂質(zhì)泥巖、淺綠色厚層狀粗砂巖組成。與下伏地層呈整合接觸。 （14）三疊系中統(tǒng)銅川組T2t 本組厚度一般為55m。上部為紅色砂質(zhì)泥巖，夾細(xì)粒砂巖，下部為紫色、灰綠色厚層狀中粒砂巖和灰綠、灰紫色砂質(zhì)泥巖。與下伏地層呈整合接觸。 （15）三疊系上統(tǒng)延長組T3y 本組厚度30～138m，一般厚度50m。巖性由紫紅、灰綠色中厚層狀中、細(xì)粒砂巖，粉砂巖，泥巖夾淡水灰?guī)r組成。與下伏地層整合接觸。 （16）上第三系N 本組厚度5～268m。巖性以棕紅色粘土、砂質(zhì)粘土為主，底部為礫石，在武鄉(xiāng)縣張村為厚層狀灰綠、灰黑色粘土，粉砂與薄層泥巖互層，并夾油頁巖。與下伏地層呈角度不整合接觸。 （17）第四系Q 本組厚度0～300m。巖性為棕黃、淡黃色亞粘土，含砂質(zhì)粘土，亞砂土夾鈣質(zhì)結(jié)核及近代沖積層—砂、礫石及泥土組成。與下伏地層呈角度不整合接觸。 2）井田地層 本井田廣為第四系黃土所覆蓋，局部地帶有二疊系石盒子組地層，零星出露，據(jù)以往地質(zhì)資料和新近資料，將本井田地層發(fā)育情況由老到新敘述如下： （1）奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組O2s 井田鉆孔揭露最大厚度為99.27m，巖性為深灰色巨厚層狀石灰?guī)r，淺灰色白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r。局部夾石膏層。石灰?guī)r呈豹皮狀，含珠角石、腹足類，有孔蟲等化石，分布于井田南部文王山北斷層下。 （2）奧陶系中統(tǒng)峰峰組O2f 該組厚度為120m左右，巖性為淺灰、深灰色厚層狀石灰?guī)r，灰色厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r，夾灰色中厚層狀泥灰?guī)r。與下伏地層呈整合接觸。 （3）石炭系中統(tǒng)本溪組C2b 該組厚度3.5～29.92m，平均8.5m。巖性以灰色塊狀鋁土泥巖為主，局部發(fā)育灰白色中厚層狀細(xì)粒石英砂巖，灰色砂質(zhì)泥巖，底部為山西式鐵礦層。有時(shí)見及不穩(wěn)定的薄煤層或煤線。井田東南郭莊附近有出露。與下伏地層呈假整合接觸。 （4）石炭系上統(tǒng)太原組C3t 本組厚度89.2～139m，平均厚度103m。是本區(qū)的主要含煤地層之一。巖性主要為灰、灰黑色石灰?guī)r，灰、灰白色細(xì)～粗粒石英砂巖，灰、灰黑色粉砂巖，砂質(zhì)泥巖、泥巖，夾8～15層煤，其中可采煤層1～7層。泥巖多含鐵質(zhì)結(jié)核及植物化石碎片，致密堅(jiān)硬；砂巖有時(shí)常相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖及泥巖。本組發(fā)育四層較穩(wěn)定的石灰?guī)r及一層局部發(fā)育不穩(wěn)定的石灰?guī)r，屬典型的海陸交互相沉積，旋回結(jié)構(gòu)明顯，且?guī)r性巖相較為復(fù)雜。與下伏地層呈整合接觸。 （5）二疊系下統(tǒng)山西組P1sh 本組厚度59.20～85.85m，平均厚度約70m。是本區(qū)主要含煤地層，巖性主要為灰白、灰色中—細(xì)粒石英砂巖，灰、灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖互層，含植物化石碎片，含煤1～4層。其中下部的3#煤層為主要可采煤層，平均厚度5.80m，底部以一層灰白色中厚層狀細(xì)或中粒石英砂巖（K7）與太原組分界，為濱海三角洲沉積。與下伏地層呈整合接觸。 （6）二疊系下統(tǒng)下石盒子組P1x 本組厚度83.46～151.90m，平均厚度約110m。巖性變化較大，頂部為紫紅、紫灰色等雜色含鮞粒厚層狀鋁質(zhì)泥巖，砂質(zhì)泥巖（俗稱桃花泥巖）。中、底部為灰白、灰色石英砂巖為主（K8）。與下伏地層呈整合接觸。 （7）二疊系上統(tǒng)上石盒子組P2s 本組厚度一般在300m左右。巖性由紫紅、紫灰等雜色泥巖或砂質(zhì)泥巖及灰、灰白和黃綠色石英砂巖組成。為半干熱氣侯條件下，沖積平原沉積。與下伏地層呈整合接觸。 （8）第四系Q 其厚度0～80.17m，平均約32.73m。是本井田主要覆蓋層，巖性為棕黃、淺黃色亞粘土，含砂質(zhì)粘土，夾姜結(jié)石層，局部有礫石，頂部為植耕土，近漳河一帶為古河床及河漫灘沉積。與下伏地層呈不整合接觸。 1.2.2構(gòu)造 1）區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造 潞安礦區(qū)處于我國東部新華夏構(gòu)造體系第三隆起帶中段，即太行山段。在這個(gè)一級隆起帶上發(fā)育有二級隆起與凹陷，由東向西有晉（城）~獲（鹿）斷褶帶，武（鄉(xiāng)）~陽（城）凹褶帶等，它們彼此平行呈雁行排列。總體延伸方向?yàn)楸?0°～30°東，局部地段因受其它構(gòu)造體系的影響略偏北，現(xiàn)簡述如下： （1）晉（城）～獲（鹿）斷褶帶 北起河北省的獲鹿，向南經(jīng)昔陽縣的皋落各和順縣的表城、左權(quán)縣、黎城縣的拐鎮(zhèn)、芳泉、澤城、潞城市的西井、南委泉、西柏會和長治市的東側(cè)，一直向南延伸經(jīng)高平市至?xí)x城市以南，長約250km，寬20～50km，總體走向呈北25°東復(fù)式背斜。 （2）武（鄉(xiāng)）～陽（城）凹褶帶 主要展布于和順、左權(quán)、屯留、陽城一線以西；圣山、樊寺山、泌源、安澤一線以東的廣大區(qū)域內(nèi)?？傮w為一復(fù)式向斜。主要構(gòu)造形跡是由二迭紀(jì)，三迭紀(jì)巖層組成的一系列彼此平行的褶皺，規(guī)模較小，一般長20～30km，最長40km，均系平緩開闊的褶曲，兩翼傾角多為10°，最大達(dá)20°。向斜較背斜更為開闊。其次是局部地段發(fā)育的壓性斷裂，一般為高角度正斷層，其延伸方向均為北25°東。 潞安礦區(qū)處于武～陽凹褶帶中段，晉～獲斷裂西側(cè)。晉～獲斷裂對礦區(qū)構(gòu)造格局的形成和發(fā)展具有重要的控制作用。礦區(qū)主體構(gòu)造線方向與晉～獲斷裂帶一致，呈北北東～北東東向。沿南北方向分別以文王山地壘和二崗山地壘為界分為北、中、南段。北段南部文王山北斷層與西川斷層之間，由寬緩褶曲和正斷層組成的北東東向的構(gòu)造帶，五陽井田位于該構(gòu)造帶內(nèi)，北以西川斷層為界，南以文王山北斷層為界。 2）井田構(gòu)造 五陽井田處于上述二級構(gòu)造帶之間，受晉～獲斷褶帶的控制和武～陽凹褶帶的影響主要形成低級，低序次的構(gòu)造。本井田的基本構(gòu)造特征為：向南西傾伏寬緩褶曲，伴有大中型、高角度正斷層和次一級的小型斷裂，構(gòu)造線方向大致為北東東和北東方向褶曲；地層總體傾向南西，傾角一般為10°。 礦井構(gòu)造特征是：寬緩褶曲相伴生大，中型角度正斷層和次級小型斷裂。構(gòu)造線方向多為南北方向，褶曲主要是天倉向斜，呈北東縱貫礦井中央，兩翼傾角一般10°左右，局部達(dá)到20°，幅達(dá)200m，與其相伴生的次級褶曲有崔村向斜，大郝溝向斜，十字道背斜，五陽背斜。其軸向大致與天倉向斜一致。只是規(guī)模上，幅度上都遠(yuǎn)小于天倉向斜。 與褶曲相伴生較大的構(gòu)造主要有控制礦井范圍的西川斷層，文王山北斷層及發(fā)育在礦井內(nèi)的南豐斷層，走向多呈北東方向。礦井內(nèi)無陷落柱。 1.2.3 水文地質(zhì)特征 本區(qū)主要河流為濁漳河南源和西源，屬于海河水系漳河流域。濁漳河由南向北經(jīng)過礦區(qū)南部邊緣，其支流有洚河，嵐水河和青河等。濁漳河西源由西向東流經(jīng)礦區(qū)北緣，其支流有淤泥河。濁漳河南源流入漳澤水庫與其支流匯合，再向北與西源匯合。南、西二源匯合繞過五陽至襄桓城東與濁漳北源匯合。濁漳河河床寬70～110 m，長年流水，流量為1m3/s。而礦區(qū)內(nèi)基本無地表河流。 礦井涌水量一般為400m3/h左右。井田內(nèi)共有11個(gè)含水層：Ⅰ～Ⅴ為灰?guī)r裂隙溶洞含水層；Ⅵ～Ⅹ為砂巖裂隙含水層；Ⅺ為風(fēng)化殼及砂礫孔隙含水層。礦井涌水主要來源于煤層頂板以上各含水層。通過回采后形成的導(dǎo)水裂隙帶和冒落帶涌入礦井。礦井水PH值為7～8，屬于弱堿性。各含水層分布見含水層情況表1-3。 表1-3 含水層情況表 名稱 代號 厚度 巖性 水位標(biāo)高 Q L/S.m K m/d 原始 現(xiàn)在 溶洞水 Ⅰ 厚質(zhì)灰?guī)r 688.53 686.56 0.207 0.84—1.76 裂隙溶洞水 Ⅱ L1灰?guī)r 751.53 686.56 0.3— 0.0026 0.0046—0.007 裂隙溶洞水 Ⅲ L2灰?guī)r 761.52 686.56 0.3— 0.0012 0.0056 裂隙溶洞水 Ⅳ L3灰?guī)r 761.52 686.56 0.0012 0.0056 裂隙溶洞水 Ⅴ L4灰?guī)r 856.53 686.56 0.0012 0.0056 裂隙溶洞水 Ⅵ S3砂巖 856.53 0.0714 0.132 裂隙溶洞水 Ⅶ S4砂巖 856.53 0.0714 0.132 裂隙溶洞水 Ⅷ S5砂巖 856.53 0.0714 0.132 裂隙溶洞水 Ⅸ 砂巖 856.53 0.0714 0.132 裂隙溶洞水 Ⅹ 砂巖 856.53 0.0714 0.132 潛水 Ⅺ 風(fēng)化殼沖積層 872.53 0.3185 1.112 1.3煤層 1.3.1煤層 井田內(nèi)的煤層主要分布在二疊系下統(tǒng)的山西組和石炭系上統(tǒng)太原組。 表1-4 各煤層層位及特征表 地層 單位 煤層 編號 厚度 (M) 層間距(m) 發(fā)育 程度 層位 穩(wěn)定性 可采性 開采 狀況 備注 山 西 組 P1sh 1# 局部 不穩(wěn)定 局部 8.86 2# 偶爾 不穩(wěn)定 不可采 18.27 3# 全區(qū) 穩(wěn)定 可采 主采 26.20 太 原 組 C3t 6# 局部 穩(wěn)定 局部 5.43 8# 局部 不穩(wěn)定 偶爾 10.37 9# 局部 不穩(wěn)定 局部 9.33 10# 局部 不穩(wěn)定 局部 12.26 11# 局部 較穩(wěn)定 偶爾 3.80 12# 局部 穩(wěn)定 局部 7.60 14# 大部 穩(wěn)定 局部 23.50 15-1 全區(qū) 穩(wěn)定 局部 1.72 15-2 大部 穩(wěn)定 局部 1.90 15-3 全區(qū) 穩(wěn)定 局部 共含煤13層，包括可采煤層1層，局部及偶爾可采12層，總厚度13.31m，含煤系數(shù)8.17%；其中，3#煤層為采礦證批準(zhǔn)開采的煤層，煤層厚度 2.22～7.90m，平均5.80m，可采含煤系數(shù)5.07%。煤層傾角為3°～15°平均傾角為9°，煤質(zhì)的硬度為f=0.8～1.5，屬軟煤。各煤層層位及特征見表1-4。 1.3.2煤質(zhì)、煤類與煤的用途 1）煤的物理性質(zhì)和煤巖特征 （1）煤的物理性質(zhì) 3#煤為黑色，細(xì)～中條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，條痕色為黑色，強(qiáng)玻璃光澤，裂隙較發(fā)育，呈階梯狀或貝殼狀斷口。經(jīng)取樣測試3#煤視相對密度為1.35～1.45；平均視密度為1.40，散密度為849～950kg/m3；安息角為37.2～37.3°；磨檫角為20～24°。 （2）煤巖特征 ①宏觀煤巖特征 3#煤巖組分以亮煤為主，暗煤次之，夾少量鏡煤及絲炭條帶。煤巖類型以半亮型為主，半暗型次之。 ②顯微煤巖特征 煤層的顯微煤巖資料不多，根據(jù)南-14號孔煤芯樣，3#煤的顯微煤巖特征：有機(jī)組分以鏡質(zhì)組為主，惰質(zhì)組次之，無機(jī)組分以粘土類為主，見硫化鐵類，粘土類呈透鏡狀、浸染狀，硫化鐵類的黃鐵礦呈顆粒狀，偶見次生方解石。顯微煤巖組分見表1-5。 2)煤的化學(xué)性質(zhì)及有害、微量元素 （1）煤的化學(xué)性質(zhì) ①水分（Mad） 3#煤層原煤水分0.19%～1.41%，平均0.80%，浮煤水分0.24%～2.24%，平均0.90%。 表1-5顯微煤巖組分鑒定表 孔號 煤層 有機(jī)組分/% 無機(jī)組分（%） 鏡質(zhì)組 半鏡質(zhì)組 惰質(zhì)組 合計(jì) 粘土類 硫化鐵 合計(jì) 南-14 3# 87.3 1.6 11.1 95.9 3.5 0.6 4.1 ②灰分（Ad） 3#煤層原煤灰分較穩(wěn)定，一般在13~16%，僅少數(shù)點(diǎn)大于20%，依據(jù)《GB/T15224.1-2004》煤炭質(zhì)量分級（灰分）標(biāo)準(zhǔn)，3#煤層屬低灰煤。煤層經(jīng)浮選后灰分下降幅度較大，降灰率為38%。 ③揮發(fā)分（Vdaf） 五陽煤礦3#煤層揮發(fā)分產(chǎn)率Vdaf在12.64%～19.99%之間，平均15.79%，在垂向上隨著煤層埋藏深度的增加，揮發(fā)分產(chǎn)率逐漸降低。 ④硫分（St,d） 依化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析3#煤層原煤全硫含量小于0.5%，依據(jù)《GB/T15224.2-2004》煤炭質(zhì)量分級（硫分）標(biāo)準(zhǔn)，用煤層發(fā)熱量數(shù)據(jù)折算干燥基全硫?yàn)?.29%。依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行煤的硫分分級：3#煤屬特低硫煤。 ⑤發(fā)熱量（Qgr,v,d） 影響煤的發(fā)熱量主要是水分和灰分。3#煤層原、浮煤高位發(fā)熱量分別為30.71MJ/Kg和31.99MJ/Kg，依據(jù)《GB/T15224.3-2004》煤炭質(zhì)量分級（發(fā)熱量）標(biāo)準(zhǔn)，3#煤屬特高熱值煤。 ⑥元素分析 煤中的碳、氫元素是煤質(zhì)分析的基本指標(biāo)。3#煤層元素中以碳元素（Cdaf）為主，占91%以上，次為氫（Hdaf）元素，占4%左右，氮元素（Ndaf）和氧+硫元素（Odaf +St,daf）為少量。3#煤層的浮煤元素分析見表1-6。 （2）煤的有害、微量元素 ①有害元素 煤層原煤有害元素僅有硫和磷，硫在前面已有敘述。磷分析數(shù)據(jù)相對較少，結(jié)果見表1-6。按《MT/T562-1996》標(biāo)準(zhǔn)，對煤中磷含量分級：3#煤屬低磷分煤。 表1-6磷元素分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表 煤層 磷Pd（%） 浮 煤 元 素 分 析 （%） 磷分分級 碳Cdaf 氫Hdaf 氮Ndaf 氧+硫 Odaf +St,daf 3# 0.010~0.014 0.012(3) 86.61~91.73 90.70(25) 3.97~4.83 3.97(25) 1.38~4.02 2.91(25) 1.40~6.39 1.99(25) 低磷分煤 煤層中及頂、底板和夾矸有害元素：汞、氯、鎘、鉻、鉛、硒在以后的生產(chǎn)過程中應(yīng)增加測試，作出對環(huán)境污染程度的評價(jià)。 ②微量元素 煤層微量元素沒有測試結(jié)果，在以后的生產(chǎn)中應(yīng)該加強(qiáng)測試工作，并作為是否有綜合利用價(jià)值的評價(jià)。 3）煤的工藝性能 （1）煤灰成分 3#煤層煤灰成分以二氧化硅和三氧化二鋁為主，占70~86%，三氧化二鐵、氧化鈣和三氧化硫次之，占12~29%，氧化鎂占0.70~1.46%，氧化鈉和氧化鉀占0.48~1.87%。 （2）煤灰熔融性 3#煤灰熔融性試驗(yàn)結(jié)果見表1-7，按《MT/T853-2000》煤灰熔融性分級標(biāo)準(zhǔn)，3#煤灰屬較高軟化溫度灰。 （3）煤的粘結(jié)性 3#煤層粘結(jié)性指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見表1-7。 表1-7煤層粘結(jié)性指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果表 煤層 膠質(zhì)層 粘結(jié)指數(shù)GR·I 奧阿膨脹度/% 焦渣特征 X/mm） Y（mm） 融合 狀況 體積 曲線 收縮度a 膨脹度b 3# 13.0~39.0 23.8(55) 0.0~14.8 5.7(71) 凝結(jié)的 平滑下降 0.7~60.0 27.5(18) 12(1) 僅收縮 2~7 4(39) 3#煤層浮煤膠質(zhì)層最大厚度（Y）值為0~14.8，曲線類型多為平滑下降型，部分平滑斜降型或微波型，煤層熔合情況多為凝結(jié)，少量為部分融合~融合。3#煤層粘結(jié)指數(shù)（GR·I）為0.7~60.0，煤層的塑性及結(jié)焦性較差。 （4）低溫干餾 低溫干餾數(shù)據(jù)表明：3#煤低溫焦油產(chǎn)率（Tar）平均值為1.84%，為含油煤，并且低溫干餾試驗(yàn)后半焦型號3#煤為A~E，多為B~D，這說明3#煤粘結(jié)性較弱，結(jié)焦性也較弱，且很脆易碎，3#煤層不易作低溫干餾用煤。 （5）熱穩(wěn)定性（TS+6） 3#煤熱穩(wěn)定性為79.5~97.5%，平均值為90.1%，按《MT/T560-1996》煤熱穩(wěn)定性分級標(biāo)準(zhǔn)，3#煤層屬高熱穩(wěn)定性煤。 （6）煤的抗碎強(qiáng)度（SS）、可磨性指數(shù)（HGI） 3#煤層的抗碎強(qiáng)度為71.9%，為高強(qiáng)度煤；其可磨性指數(shù)為109~128，平均為120，按《MT/T852-2000》可磨性指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)，3#煤層屬極易磨煤。 （7）煤的可選性 經(jīng)試驗(yàn)，假定浮煤灰分為10.0%時(shí)，3#煤可選性屬中等可選；假定浮煤灰分為9.0%時(shí)，3#煤可選性屬較難選~中等可選。按照《GB/T16417-1996》國家標(biāo)準(zhǔn)，3#煤層可選性等級屬中等可選。 4）煤類的確定及煤類分布 （1）煤類的確定 煤層按中國煤炭分類《GB5751-86》標(biāo)準(zhǔn)，以浮煤干燥無灰基揮發(fā)份（Vdaf）、粘結(jié)指數(shù)（GR·I）、膠質(zhì)層最大厚度（Y）值，輔以奧阿膨脹度（b）和焦渣特征（CRC）確定煤類。3#煤以瘦煤和貧瘦煤為主，次為貧煤。 （2）煤類的分布 在平面的分布上3#煤以瘦煤和貧瘦煤為主，次為貧煤。 5）煤的工業(yè)用途評述 根據(jù)各煤層的煤質(zhì)特征和煤的化學(xué)工藝性質(zhì)對煤的工業(yè)用途評述如下：3#煤為低灰、特低硫、低磷、特高熱值、較高軟化溫度灰、極易磨、高熱穩(wěn)定性中等易選的貧煤、貧瘦煤、瘦煤。其中貧煤可廣泛用于電力、冶金、高爐噴吹、氣化、化工、建材等行業(yè)；貧瘦煤、瘦煤可作煉焦配煤。煤的工業(yè)用途綜合評價(jià)見表1-8。 表1-8煤的工業(yè)用途綜合評價(jià) 煤 層 指標(biāo) 項(xiàng)目 Ad (%) St,d (%) Pd (%) Qgr,d (MJ/kg) ST (℃) HGI S+6 可選性 工業(yè)用途 3# 數(shù)值 14.92 0.29 0.012 30.71 >1417 120 71.9 中等可選 優(yōu)質(zhì)動力用煤，煉焦配煤等。 分級 低灰煤 特低硫煤 低磷分煤 特高熱值煤 較高軟化溫度灰 極易磨煤 高熱穩(wěn)定 1.4開采技術(shù)條件 1.4.1煤層頂?shù)装鍘r性特征 3# 煤頂板可大致分為：偽頂、直接頂及老頂，局部直接頂與老頂合并；而直接底和老底穩(wěn)定，只局部發(fā)育有偽底。該井田頂、底板為一套砂巖、泥巖與砂質(zhì)泥巖互層巖性。對于五陽煤礦采區(qū)，以前的地質(zhì)工作者做了大量工作，根據(jù)煤炭部《關(guān)于緩傾斜煤層工作面頂板分類方案》，基本上將井田頂板定性為Ⅱ級Ⅱ類頂板。 3# 煤層泥巖頂板的平均單向抗壓強(qiáng)度為38.6～51.9 MPa，細(xì)粒砂巖頂板的平均單向抗壓強(qiáng)度為57.0～74.1MPa；而3#煤層泥巖底板的單向抗壓強(qiáng)度為30.6～56.4MPa，平均單向抗拉強(qiáng)度為2.23MPa；砂質(zhì)泥巖底板的平均單向抗壓強(qiáng)度為38.9MPa；細(xì)粒砂巖底板的單向抗壓強(qiáng)度為57.6～68.2MPa，平均單向抗拉強(qiáng)度為2.52～2.56MPa。煤層的埋深及頂?shù)装鍘r層見綜合柱狀圖1-2。 1.4.2煤層瓦斯 本礦井煤層瓦斯絕對涌出量為1.20～5.43m3/min，相對涌出量為0.21～0.94m3/t，因此本礦井屬于低瓦斯礦井。 1.4.3煤塵和自燃 3#煤類為焦煤，瘦煤和貧煤。煤的脆性較大，在機(jī)械化采煤程度高的今天，采煤作業(yè)過程中容易形成大量的煤塵。對3#煤層的取樣試驗(yàn)，反向火焰長度為5～50mm，一般為10mm左右；爆炸指數(shù)為17.63～21.45%，一般為18～19%，屬于危險(xiǎn)型礦井。3#煤層的自燃傾向性等級鑒定結(jié)果表明屬于不自燃發(fā)火煤層。生產(chǎn)礦井測量井下溫度16℃左右，按地溫為1℃/100m，屬于地溫正常礦井。 圖1-2 綜合柱狀圖 2 井田境界和儲量 2.1井田境界 2.1.1井田邊界 五陽礦是潞安礦區(qū)最北部的一對大型礦井。行政區(qū)隸屬襄桓縣所轄，礦井范圍北以西川斷層為界，南以文王山北斷層為界，西起勘探區(qū)邊界，東至3#煤層露頭及小窯邊界。 礦井開采的上限標(biāo)高+850m，礦井南北走向長度最長為6.4km，最短為4.8km，平均長度約為6.2km；東西傾向最短約為8.0km，最長約為10.4km，平均長8.6km。礦井總面積約為53.32m2。 由于本礦井的煤層傾角為煤層傾角為3°～15°，平均傾角為9°，屬于緩傾斜煤層，除去井田內(nèi)有一大的斷層影響，煤層賦存基本穩(wěn)定。 2.2礦井工業(yè)儲量 2.2.1井田勘探類型、鉆孔及勘探情況 自1957年以來，先后有17個(gè)單位施工鉆孔241個(gè)，總進(jìn)尺113297.54m?，F(xiàn)分述如下： 普查階段的勘探工作： 1）長治市地質(zhì)隊(duì)1957～1959年在李石門一帶施工鉆孔3個(gè)，進(jìn)尺是1064.80m。 2） 原省工業(yè)廳在1957年在漳河溝南施工3個(gè)巖芯孔，進(jìn)尺是952.16m。 3）原山西省第一工業(yè)廳第一勘探總隊(duì)561隊(duì)于1957年1月～10月，在黃土崗一帶施工15個(gè)鉆孔，總進(jìn)尺是4316.55m。 提交過精查報(bào)告的勘探工作： 1）山西煤田3隊(duì)于1968年1月～12月在云架嶺井田的精查報(bào)告重施工75個(gè)鉆孔，有31個(gè)在本井田，進(jìn)尺是17865.22m，可采煤層的取樣率是17.87％。 2）煤炭部一二九隊(duì)于1975年1月～11月編制顯德旺井田的精查報(bào)告中施工135個(gè)鉆孔，有17個(gè)在本井田，共進(jìn)尺是6270.09m，巖芯取樣率僅6.77％，可采煤層的取樣率是79.75％。 生產(chǎn)補(bǔ)充勘探： 1）本局地質(zhì)隊(duì)于1962年～1982年在井田內(nèi)施工80個(gè)鉆孔，共進(jìn)尺是37783.19m，巖芯總?cè)勇?7.15％，可采煤層的取樣率是57.59％，基本為全取芯，巖性描述內(nèi)容較多。 2）煤田二隊(duì)于1981年9月到1982年6月完成7個(gè)鉆孔，進(jìn)尺4214.07m，全取芯有2個(gè)孔，其余的是煤系取芯，分層細(xì)致，描述詳細(xì)，內(nèi)容較多，滿足了生產(chǎn)礦井的需要。 地質(zhì)冶金部門的勘探資料： 1）山西地質(zhì)局十二隊(duì)于1970年12月～1977年4月，在井田西北角施工22個(gè)鉆孔，進(jìn)尺12187.46m，終可到奧灰，平均巖芯取樣率42.9％，但是分層較粗，描述簡單。 2）冶金部門施工鉆孔 冶金五一七隊(duì)于1968年4月～1979年3月在李石門一帶施工14個(gè)水源孔，在云架嶺周圍施工奧灰水文觀測孔20個(gè)，總進(jìn)尺十11609.41m。 冶金五一八隊(duì)于1965年～1969年在西南部及西北部施工2個(gè)觀測孔，5個(gè)水源孔，總進(jìn)尺是3599.42m。 吉林冶金608隊(duì)于1973年11月～1974年元月在云架嶺一帶施工2個(gè)觀測孔，進(jìn)尺是880.57m，全孔取芯，描述簡單，煤系資料可以參考。 山西冶金217隊(duì)于1973年12月～1974年2月在井田的西南部施工2個(gè)觀測孔進(jìn)尺1118.42m。僅有簡單的分層記錄，巖性沒有描述，煤層資料只能參考。 華北冶金勘探公司520隊(duì)在羅義村南施工找礦孔1個(gè)，進(jìn)尺717.65m，終孔為火成巖，層位不清。 2.2.2礦井工業(yè)儲量的計(jì)算及儲量等級的圈定 五陽礦總體范圍較大，煤層較厚?？刹擅簩?#平均厚度為5.80m，井田內(nèi)有最大落差為90米的南豐斷層，煤層傾角平均α=9o，大部分標(biāo)高位于+850～+200m之間。煤層平均容重1.4t/m3。 在1：10000的開拓圖上1mm2表示100m2。煤容重取1.4t/m3，煤層傾角平均9°，煤厚平均為5.8m。工業(yè)儲量的計(jì)算見下式： 式中： Zc――工業(yè)儲量，萬t； S――井田面積，km2； M――煤層平均厚度，5.80m； r――煤的平均容重，1.4t/m3； α――煤層平均傾角，9°； 故工業(yè)儲量為： 2.3礦井可采儲量 計(jì)算可采儲量時(shí)，必須要考慮以下儲量損失： 1）工業(yè)廣場保護(hù)煤柱； 2）井田邊界煤柱損失； 3）采煤方法所產(chǎn)生煤柱損失和斷層煤柱損失； 4）建筑物、河流、鐵路等壓煤損失； 5）其它各種損失。 2.3.1各種煤柱損失計(jì)算 1）工業(yè)廣場煤柱損失 本礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為300萬t/a，按《煤礦設(shè)計(jì)工業(yè)規(guī)范》，占地面積應(yīng)在300×0.8/10～300×1.1/10之間，即24～33hm2之間，本設(shè)計(jì)工業(yè)廣場取30hm2，長、寬分別為600m和500m，工業(yè)廣場布置在井田儲量的中央位置。 3#煤層傾角α＝9o，五陽礦工業(yè)廣場地面標(biāo)高+870m，松散層厚度為50m，移動角ψ=45o，上覆巖層的邊界角δ=75o，下山移動角β=66.6o，上山移動角γ=70o。 工業(yè)廣場圍護(hù)帶寬度為20m，根據(jù)垂直剖面法所作的工業(yè)廣場保護(hù)煤柱的尺寸計(jì)算，如圖2-1所示： 保護(hù)煤柱的水平面積： 則工業(yè)廣場壓煤為： 2）井田邊界保留的邊界煤柱 井田邊界長為32440m，煤柱留寬30m，則井田邊界壓煤量為： 3）斷層保護(hù)煤柱 由于斷層落差較大，貫穿整個(gè)井田，長度為4370m，斷層兩邊各留煤柱50m，則斷層保護(hù)煤柱損失為： 4）永久保護(hù)煤柱總量為： 圖2-1工業(yè)廣場保護(hù)煤柱 2.3.2礦井可采儲量 可采儲量的計(jì)算公式為： 式中： Z——礦井可采儲量，萬t； Zc——礦井工業(yè)儲量，萬t； Q——永久煤柱損失，萬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。 所以本礦井的可采儲量為： 本礦井為+650m和+200m二水平開拓，主采3#煤層，平均傾角9°，為緩傾斜煤層，礦井的儲量表見表2-1。 表2-1 礦井儲量匯總表 萬t 煤層 工業(yè)儲量 （A+B）/（A+B+C） 永久煤柱損失 礦井設(shè)計(jì)儲量 設(shè)計(jì)開采損失 設(shè)計(jì)可采儲量 3# 44131 100% 1970 42161 12511 31620 3 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 本礦井年工作日為330天，采用“三八”工作制，即二班采煤，一班檢修，每班工作8小時(shí)。根據(jù)煤炭設(shè)計(jì)規(guī)范，礦井日凈提升確定為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礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定依據(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)效益及國家對煤炭的需求等因素，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)條件簡單，儲量豐富，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，建筑材料及勞動力來源等。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）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測是確定礦區(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 礦井生產(chǎn)能力主要根據(jù)礦井地質(zhì)條件、煤層賦存情況、開采條件、設(shè)備供應(yīng)及國家需煤等因素確定。 五陽礦的實(shí)際情況：地質(zhì)構(gòu)造相對較簡單，儲量豐富，煤層賦存較穩(wěn)定，為緩傾斜煤層（傾角9°），兩水平開拓，主采3#煤層，平均厚度為5.8m；瓦斯和水涌出量較小，采用綜采放頂煤的開采方法。所以根據(jù)以上條件和五陽煤礦的最初設(shè)計(jì)，確定本礦井的年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300萬t。 3.2.3礦井的服務(wù)年限 根據(jù)礦井實(shí)際的地層和煤層特征，本礦井主采3#層煤，平均厚度5.8m，平均傾角9°，賦存較穩(wěn)定，為兩水平開拓。 水平服務(wù)年限的計(jì)算公式： 式中：T——水平服務(wù)年限，a； Z——可采儲量，31620萬t； A—礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力，300萬t； K—礦井備用系數(shù)，取1.4。 所以礦井的服務(wù)年限為： 第一水平服務(wù)年限為： 第二水平服務(wù)年限為： 水平儲量及服務(wù)年限見表3-1 表3-1 水平儲量及服務(wù)年限 名稱 儲量(萬噸） 服務(wù)年限（年） 第一水平 15248 36.3 第二水平 16372 39.0 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，儲量條件及安全條件因素對井型進(jìn)行校核： 1）煤層開采能力 井田內(nèi)3#煤層為主采煤層，煤厚5.8m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度基本無變化。煤層傾角3~15°，平均9°，地質(zhì)條件簡單，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)綜采放頂煤工作面。 2）生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 設(shè)計(jì)的礦井為大型礦井，開拓方式為立井兩水平開拓。主井采用箕斗運(yùn)輸煤炭，工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機(jī)運(yùn)達(dá)運(yùn)輸大巷，再由運(yùn)輸大巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)達(dá)井底，井底設(shè)置煤倉，經(jīng)箕斗運(yùn)輸至地面，運(yùn)輸能力大，自動化程度高；副井采用罐籠運(yùn)輸人員和材料。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。大巷輔助運(yùn)輸及順槽輔助運(yùn)輸采用礦車，調(diào)度方便靈活。 3）通風(fēng)安全條件的校核 本礦井屬于低瓦斯礦井。煤塵具有一定爆炸性危險(xiǎn)。水文地質(zhì)條件簡單，涌水量較?。ㄆ骄?00 m3/h）。礦井采用分區(qū)對角式通風(fēng)，輔助運(yùn)輸大巷進(jìn)風(fēng)，煤炭運(yùn)輸大巷回風(fēng)，工作面采用后退式U型通風(fēng)，通過第九章的通風(fēng)設(shè)計(jì)知可以滿足通風(fēng)需要。井田內(nèi)斷層較少，只有一個(gè)較大的斷層，對于開拓有一定的影響，但是，對于影響生產(chǎn)的小斷層較少。所以，各項(xiàng)安全條件均可得到保證，不會影響礦井的年生產(chǎn)能力。 4）礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限相適應(yīng)，才能獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益?！睹禾抗I(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》給出了井型和服務(wù)年限的對應(yīng)要求。礦井可采儲量31787萬t，礦井服務(wù)年限75.3a，其中第一水平服務(wù)年限36.3a，符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。 4 井田開拓 4.1井田開拓的基本問題 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井道進(jìn)入煤體，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動力供應(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。 本礦井開拓方式的確定，主要考慮到以下因素： 1）主采煤層為緩傾斜煤層（平均傾角9°）； 2）表層土較薄，平均為50m，風(fēng)化不太嚴(yán)重； 3）地勢起伏不平，地面標(biāo)高平均+910m左右，煤層埋藏較淺，距地面垂深在100～700m之間，平均為400m左右； 4）本礦井為低瓦斯礦井； 5）礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300萬t/a，為大型礦井。 確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，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、自動化創(chuàng)造條件； 6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。 4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 1）井筒形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復(fù)雜。 （1）平硐開拓受地形及埋藏條件限制，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)場地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。 （2）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、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當(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，人員可迅速從井筒撤離。缺點(diǎn)是：斜井井筒長，提升深度有限，輔助提升能力??；通風(fēng)路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。 （3）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。 綜上所述，五陽煤礦3#煤層平均埋深400m，且井田面積較大，因此適合本礦的開拓方式只有立井開拓。 4.1.2主、副井井筒位置的選擇 根據(jù)下文開拓方案及其比較可知本礦井采用立井兩水平開拓，主、副井井筒位置的選擇見下： 1）井筒沿井田走向方向的有利位置 本井田形狀比較對稱，儲量分布比較均勻，在井田中上部存在一條落差比較大橫穿井田的南豐斷層，將井田天然地分為上下兩翼，故井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲量中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可以使井田走向的井下運(yùn)輸工作量最小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力較小。 2）井筒沿井田傾斜方向的有利位置 立井開拓時(shí)，考慮到南豐斷層橫穿井田，初期應(yīng)先采斷層上盤的儲量，所以井筒應(yīng)沿傾向偏下部布置，立井井筒位于井田傾斜方向的中部略靠下部。 3）盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒 確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護(hù)煤柱。為了減少工業(yè)廣場所壓煤柱，使鐵路煤柱和工業(yè)廣場保護(hù)煤柱有一部分重合會減少保護(hù)煤柱的面積。所以工業(yè)廣場可布置在鐵路附近，并且可以保證在井田走向的中央。 4）地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對井筒布置的影響 要保證井筒、井底車場及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)使井筒盡量不穿過或少穿過流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應(yīng)力區(qū)。 5）井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場地 井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進(jìn)鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術(shù)條件。 綜合以上五方面的因素，結(jié)合礦井實(shí)際情況，提出本礦井井筒布置位置如下： 主井井筒中心位置：經(jīng)距4037700.1，緯距410157.1 副井井筒中心位置：經(jīng)距4037678.7，緯距410247.5 4.1.3風(fēng)井位置的選擇 本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜煤層，中部靠上位置南豐斷層將井田分為上、下兩部分，上部受條件限制采用帶區(qū)和采區(qū)式開采。南非斷層上部煤層埋深較淺，最淺處離地表只有70m左右，如果掘總回風(fēng)道，則需要3000m左右，所以只有一個(gè)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上可行的通風(fēng)方案：分區(qū)對角式通風(fēng)。 故在設(shè)計(jì)中采用分區(qū)對角式通風(fēng)，設(shè)計(jì)布置4個(gè)風(fēng)井：東風(fēng)井服務(wù)南豐斷層上部煤層的五采區(qū)、七采區(qū)和九采區(qū)；南風(fēng)井服務(wù)一帶區(qū)和三帶區(qū)；北風(fēng)井服務(wù)于二水平二帶區(qū)、四帶區(qū)和六采區(qū)，西風(fēng)井服務(wù)二水平八帶區(qū)、十采區(qū)、一采區(qū)、三帶區(qū)和五采區(qū)。 考慮到南豐斷層上盤東翼可以滿足礦井初期的開采要求，在此精確提出南風(fēng)井和東風(fēng)井的位置。 南風(fēng)井井筒中心位置：經(jīng)距411635.6，緯距4035119.0， 東風(fēng)井井筒中心位置：經(jīng)距415001.3，緯距4037831.6。 4.1.4工業(yè)廣場的位置