神華神東煤炭集團(tuán)石圪臺(tái)煤礦10.0Mta新井設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】
神華神東煤炭集團(tuán)石圪臺(tái)煤礦10.0Mta新井設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,神華神東,煤炭,集團(tuán),團(tuán)體,石圪臺(tái),煤礦,mta,設(shè)計(jì),cad,圖紙,文檔
摘要
本設(shè)計(jì)分為兩部分，即一般部分和專題部分。
本設(shè)計(jì)為神東煤炭集團(tuán)石圪臺(tái)煤礦10Mt/a的新井設(shè)計(jì)，根據(jù)在石圪臺(tái)煤礦所收集來的地質(zhì)條件，本設(shè)計(jì)主要是關(guān)于新礦井的建設(shè)，其中包括了井田開拓、采區(qū)設(shè)計(jì)、采煤工藝、通風(fēng)安全等方面的設(shè)計(jì)。本礦井傾斜長度約為7.8km，走向長約為10.2km，在本井田內(nèi)共有2層煤，且全部為厚層，平均厚度為5.8m，煤層平均傾角為3°。本井田內(nèi)可采儲(chǔ)量為872.11Mt，服務(wù)年限為87a。井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層傾角平緩，賦存穩(wěn)定，具有埋藏淺，易開采的優(yōu)勢。煤炭品種為中高發(fā)熱量的不粘煤和長焰煤，主采煤層煤質(zhì)優(yōu)良，具有特低灰、特低硫和低磷化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)、熱穩(wěn)定好的特點(diǎn)，是良好的動(dòng)力、氣化、化工和民用煤。本設(shè)計(jì)采用雙斜井——回風(fēng)立井單水平集中綜合開拓，大巷采用帶寬為1600mm的膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用先進(jìn)的無軌膠輪車運(yùn)輸。采煤方法為傾向長壁采煤法，采煤工藝為綜合機(jī)械化一次采全高采煤法，采空區(qū)處理方法為全部垮落法。
本設(shè)計(jì)通過多方案比較和綜合技術(shù)比較以及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)比較優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中開拓方案的比較，以大量的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來核算，以便使設(shè)計(jì)更加合理。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合了礦井的地質(zhì)情況、煤層的受力等情況以及國內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)傾斜長壁綜放面傾斜長度及走向長度的合理確定進(jìn)行了理論分析，這樣使建成的礦井更加與實(shí)際相符。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)到更多的采礦專業(yè)知識(shí)，加深了我對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。更重要的是，通過做畢業(yè)設(shè)計(jì)也培養(yǎng)了我們個(gè)人在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的真實(shí)能力,培養(yǎng)我們實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，為將來在工中更好的發(fā)揮自己的能力奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于本人所學(xué)到的知識(shí)有限，所以在設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)些錯(cuò)誤，請(qǐng)各位老師、同學(xué)們給予批評(píng)指正。
Abstract
This design contains two parts: the general part, the subject par.
The general part is a new design of Shigetai Mine.It has ten chapters: the outline of the mine and the mine filed geology, boundary and reserves, the designed productive capacity and service life and working area, transportation of underground, mine lifting, mine ventilation and safety, and the economic and technologic index of the mine.
The Shigetai 1st mine filed lies in the Yulin city of Shannxi province- The boundary of the mine filed runs 10.2 km from west to east and 7.8 km from north to south on average- The total area of the mine is about 72.8km2.There are two available seams: 4#,5#, in which the 4# coal bed is the main mining coal bed-The coal bed preserves stably, average thickness 5-6 meters- The inclination angle is equally 3°, is the approximately level and specially thick coal bed- The industry reserves of the mine filed are 1207 million tons and the useable reserves are 872.11 million tons. The average flow of the mine is from 150 m3/h. It is a low gassy mine.he coal dust doesn’t have explosion hazard, and the seam has self-combustion tendency.
The productive capacity of Shigetai 1st mine is 10million tons per year, and it’s service life is 87 years. Uses the double inclined shafts development type.The coal minning method is fully mechanized mining to the strike with sublevel caving in inclined coal seam.The mine use a single integrated mechanized longwall caving mining method.
There is only one working face in the mine.The length of the face is 360 m.Coal is transported by the 1600mm belt conveyor.The method of mine ventilation in this shift centralized ventilation.
During the design process, combined with the geological condition of the mine, coal and other forces, as well as advanced experience both at home and abroad to tilt fully mechanized caving longwall face length and tilt towards the reasonable determination of the length of the theoretical analysis, thus the completion of the mine more and the actual match.
The specially partial mainly on the bolt support technology and mechanism to carry out the study, Summed up the study of bolt support the meaning and purpose, as well as study at home and abroad bolting the status quo, the main analysis of the current commonly used in bolting theory, through the example of an analysis of the merits of bolting and further put forward by conclusion.
1
目 錄
設(shè)計(jì)總說明 1
1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 1
1.1 礦區(qū)概況 1
1.1.1 井田位置及交通 1
1.1.2 地形與地貌 1
1.1.3 礦區(qū)氣候 2
1.1.4水系情況 2
1.1.5 地震情況 2
1.1.6 礦區(qū)工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.1.7 小窯開采情況 3
1.1.8 建材情況 3
1.2 井田地質(zhì)特征 3
1.2.1 區(qū)域地質(zhì)特征 3
1.2.2 地層特征 3
1.2.3井田的水文地質(zhì)特征： 5
1.3 煤層特征 7
1.3.1煤層埋藏條件： 7
1.3.2煤層群的層數(shù)： 7
1.3.3 煤層的圍巖性質(zhì)： 8
2井田境界及儲(chǔ)量 9
2.1 井田境界 9
2.1.1井田劃分的依據(jù) 9
2.1.2井田范圍 9
2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量 9
2.2.1勘探類型及儲(chǔ)量等級(jí)的圈定 9
2.2.2儲(chǔ)量等級(jí)的圈定 10
2.2.3礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算 10
2.3 礦井可采儲(chǔ)量 11
3礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 15
3.1 礦井工作制度 15
3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 15
3.2.1確定依據(jù) 15
3.2.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 15
3.2.3 礦井服務(wù)年限 16
3.3 井型校核 16
3.3.1煤層開采能力 16
3.3.2輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 16
3.3.3通風(fēng)安全條件的校核 16
4 井田開拓 19
4.1井田開拓的基本問題 19
4.1.1 井筒形式及數(shù)目的確定 19
4.1.2 確定工業(yè)廣場的位置 21
4.1.3 開采水平的確定及帶區(qū)劃分 21
4.1.4 主要開拓巷道及井底車場選型 22
4.2 開拓方案比較 22
4.3 礦井基本巷道 27
4.3.1 井筒 27
4.3.2 井底車場及硐室 30
4.3.3 井底車場及硐室 31
4.3.4 主要開拓巷道 33
5帶區(qū)巷道布置 37
5.1采區(qū)煤層地質(zhì)特性 37
5.1.1煤層埋藏條件 37
5.1.2煤質(zhì)特征 37
5.1.3煤層頂、底板條件 37
5.1.4煤層的含瓦斯特征 37
5.1.5水文地質(zhì)特征 38
5.1.6煤塵的爆炸性和自燃發(fā)火情況 38
5.1.7地質(zhì)構(gòu)造 38
5.1.8地表特征 38
5.2 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 38
5.2.1 確定帶區(qū)推進(jìn)長度 38
5.2.2 確定工作面長度 38
5.2.3 煤柱尺寸的確定 39
5.2.4 綜放帶區(qū)巷道布置 39
5.2.5帶區(qū)主要硐室布置 40
5.2.6 帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 43
5.3 帶區(qū)采掘計(jì)劃 44
5.3.1 帶區(qū)主要巷道參數(shù)的確定 44
5.3.2 確定帶區(qū)生產(chǎn)能力 46
5.3.3 計(jì)算帶區(qū)回采率 47
6采煤方法 49
6.1采煤方法和回采工藝 49
6.1.1 選擇采煤方法 49
6.1.2 采煤工作面 49
6.1.3采煤工藝選擇合理性驗(yàn)證 51
6.1.4 綜放工作面設(shè)備選型配套 52
6.1.5 回采工作面裝、運(yùn)煤方式 57
6.1.6綜采工藝方式選擇 58
6.1.7 采煤機(jī)工作方式和進(jìn)刀方式 58
6.1.8 工作面頂板管理 58
6.1.9工作面超前支護(hù) 62
6.1.10 采煤機(jī)滾筒螺旋選擇 62
6.1.11 回采工藝 62
6.1.12 工作面勞動(dòng)組織 62
6.1.13 工作面成本 64
6.1.14 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 65
6.2 綜采工作面巷道布置方式 66
6.2.1 巷道掘進(jìn)方式 66
6.2.2 施工方法 67
6.2.3注意事項(xiàng) 67
7井下運(yùn)輸 69
7.1 礦井生產(chǎn)及地質(zhì)條件 69
7.2 礦井運(yùn)輸系統(tǒng) 69
7.2.1 運(yùn)輸方式 69
7.2.2 運(yùn)輸系統(tǒng) 69
7.3 井下主要運(yùn)輸設(shè)備選型驗(yàn)算 71
7.3.1 工作面刮板輸送機(jī)選型驗(yàn)算 71
7.3.2膠帶輸送機(jī)選型驗(yàn)算 76
7.5 輔助運(yùn)輸大巷設(shè)備 80
7.5.1 設(shè)備選型依據(jù) 80
7.5.2 無軌膠輪車運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn) 81
7.5.3 井下輔助運(yùn)輸設(shè)備選型 81
7.5.4 輔助運(yùn)輸設(shè)備選型驗(yàn)算 82
8 礦井提升 87
8.1 概述 87
8.2 主井提升 87
8.2.1 提升設(shè)備選型 87
8.2.2 主斜井膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸能力驗(yàn)算 87
8.3 副井提升 88
8.3.1 提升設(shè)備選型 88
8.3.2 副井提升設(shè)備選型驗(yàn)算 88
9 礦井通風(fēng)與安全 91
9.1概述 91
9.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng) 91
9.2.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇 91
9.2.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià) 92
9.2.3 礦井通風(fēng)方式的選擇 92
9.2.4 回風(fēng)井?dāng)?shù)目及位置 93
9.3 帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng) 93
9.3.1帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng) 93
9.3.2回采工作面通風(fēng)系統(tǒng) 93
9.4礦井風(fēng)量計(jì)算 94
9.4.1采煤工作面需風(fēng)量計(jì)算 94
9.4.2 備用工作面需風(fēng)量計(jì)算 98
9.4.3 掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算 98
9.4.4 井下硐室需風(fēng)量計(jì)算 99
9.4.5 其它巷道風(fēng)量計(jì)算 100
9.4.6 礦井總風(fēng)量計(jì)算 100
9.4.7 礦井通風(fēng)能力計(jì)算 100
9.4.8風(fēng)量分配 101
9.4.9 風(fēng)速驗(yàn)算 101
9.4.10 風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法與措施 103
9.5 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 103
9.5.1礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算原則 103
9.5.2通風(fēng)容易和通風(fēng)困難時(shí)期位置的確定 104
9.5.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 104
9.5.4礦井總風(fēng)阻和總等積孔 109
9.6 礦井通風(fēng)設(shè)備選型 110
9.6.1 礦井通風(fēng)設(shè)備的要求 110
9.6.2 主要通風(fēng)機(jī)選型 110
9.6.3電動(dòng)機(jī)選型 111
9.6.4 電費(fèi)計(jì)算 113
9.7 礦井災(zāi)害防治 113
9.7.1 防治瓦斯 113
9.7.2 防治粉塵 114
9.7.3隔爆措施 114
9.7.4 防滅火 114
10 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 116
參考文獻(xiàn) 119
大斷面煤巷錨桿支護(hù)機(jī)理與技術(shù)淺析 123
參考文獻(xiàn) 145
致 謝 146
———石圪臺(tái)煤礦10.0 Mt/a新井設(shè)計(jì)
一般部分
1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征
1.1 礦區(qū)概況
1.1.1 井田位置及交通
石圪臺(tái)礦位于鄂爾多斯高原的東南部及陜北黃土高原北緣和毛烏素沙漠的東南邊緣，其地理坐標(biāo)在北緯38°52′至39°41′，東經(jīng)109°51′至110°46′之間。地處神木北82 km處，行政隸屬神木縣大柳塔鎮(zhèn)管轄，包神二級(jí)公路及包神鐵路從井田西部通過，煤礦交通方便。
石圪臺(tái)礦區(qū)是神東煤田的一部分，礦區(qū)交通便利，設(shè)施完善。包（頭）－神（木）、神（木）-黃（驊）、神（木）－延（安）三條鐵路在神木交匯，年運(yùn)力可達(dá)8000萬噸?？h境內(nèi)形成了4條二級(jí)公路為主干，11條縣級(jí)公路為骨架，總里程達(dá)4300公里的公路網(wǎng)，為煤炭的運(yùn)輸提供便利。其交通位置關(guān)系圖如圖 1-1所示。
圖1-1 石圪臺(tái)煤礦交通位置關(guān)系圖
1.1.2 地形與地貌
本區(qū)地貌為典型的黃土高原地貌，黃土廣布、溝壑縱橫、地形支離破碎，水土流失嚴(yán)重?？偟牡匦纬饰鞅备?、東南低，海拔一般為1000～1300m，平均海拔在1200m左右，礦區(qū)北部東勝梁呈東西向展布，標(biāo)高為1400～1500m。形成南北向河流的分水嶺。礦區(qū)東部及東北部為黃土丘陵山區(qū)，區(qū)內(nèi)溝壑縱橫，形成梁峁、溝壑和土原三種地貌。礦區(qū)內(nèi)不少地區(qū)為繼續(xù)流動(dòng)沙及半固定沙所覆蓋，一般沙層幾米到十幾米，也有的地方可厚達(dá)50～60m。
1.1.3 礦區(qū)氣候
本區(qū)氣候分區(qū)屬中溫帶季風(fēng)氣候區(qū)域，為典型的大陸性季風(fēng)氣候。其特點(diǎn)是冬季嚴(yán)寒、夏季涼爽、春季風(fēng)大。
年平均氣溫4.8～7.5℃，極端最低氣溫-32.4℃，極端最高氣溫37.9℃。
礦區(qū)平均海拔高度為+1200m左右，屬典型的半干旱、半沙漠的高原大陸性氣候，一般冬季嚴(yán)寒，夏季枯熱，春季多風(fēng)，秋季涼爽，晝夜溫差懸殊，風(fēng)沙頻繁，干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，年降雨量平均為194.7～531.6mm，年蒸發(fā)量為2297.4～2838.7mm，是降水量的6～7倍；由于地形地貌的原因，降水大部分形成地表徑流而流失，滲入巖土層的不足15%。因?yàn)槿彼?，區(qū)內(nèi)的自然環(huán)境已從公元五世紀(jì)的肥沃草原環(huán)境退化成今天的亞沙漠環(huán)境，形成獨(dú)特的土壤理化性質(zhì)（顆粒較粗，疏松無結(jié)構(gòu)，易崩解分散，儲(chǔ)水保肥能力差），加之暴雨、大風(fēng)等氣候因素，必然導(dǎo)致嚴(yán)重的土壤侵蝕，使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境十分脆弱。
1.1.4水系情況
礦區(qū)內(nèi)水資源貧乏，風(fēng)積沙一般厚度較小，透水而不含水，在礦區(qū)只有零星的幾處水源，大部分區(qū)域均為風(fēng)積沙覆蓋，本身不具備儲(chǔ)水條件。
1.1.5 地震情況
根據(jù)GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄4劃分，礦區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速值為0.15g。地震分組為第一組。
1.1.6 礦區(qū)工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
神東集團(tuán)石圪臺(tái)煤礦所在的礦區(qū)為神東礦區(qū)，該礦區(qū)自開發(fā)建設(shè)以來，已形成生產(chǎn)原煤20Mt/a的大柳塔煤礦和20Mt/a補(bǔ)連塔煤礦以及15Mt/a的榆家梁煤礦；入洗原煤達(dá)17Mt/a的大柳塔和入洗原煤達(dá)20Mt/a的榆家梁洗煤廠及年裝車外運(yùn)商品煤達(dá)70Mt的包神鐵路專用線和神朔鐵路專用線等項(xiàng)目。
石圪臺(tái)煤礦的外部設(shè)施（水、電、路、征地、遷村等）均已順利完成。礦區(qū)建成了110kV變電站以及取自韓家灣水源地的供水工程和各自的配水廠，其它輔助設(shè)施均已齊備。
1.1.7 小窯開采情況
井田內(nèi)除上窯采區(qū)西北角有一端幫小窯正在開采外，井田內(nèi)目前尚無其它小窯，但井田周邊目前仍有多處生產(chǎn)小窯。
1.1.8 建材情況
礦井建設(shè)中的大宗建筑材料如水泥、磚瓦、沙石、白灰等均可就地解決，鋼材、木材需從外地調(diào)運(yùn)。
1.2 井田地質(zhì)特征
1.2.1 區(qū)域地質(zhì)特征
神東礦區(qū)地處毛烏素沙漠的東部，是國家規(guī)劃的13個(gè)大型煤炭基地之一。該礦區(qū)總體以單斜構(gòu)造為主，地質(zhì)構(gòu)造簡單，斷層發(fā)育較少，巖層裂隙不發(fā)育；地質(zhì)儲(chǔ)量12億t；中心區(qū)屬于侏羅紀(jì)煤田，主要含煤地層延安組發(fā)育廣泛，含煤豐富，礦區(qū)基巖頂部風(fēng)化巖層厚度為3.22～10.00m，平均5.66m；風(fēng)化程度自上而下逐漸減弱，依據(jù)風(fēng)化程度強(qiáng)弱，將風(fēng)化巖層分為上下兩層，上層為強(qiáng)風(fēng)化巖層，下層為中弱風(fēng)化巖層。強(qiáng)風(fēng)化巖層呈黃色，巖石疏松易碎，厚2.70～4.89m，平均3.13m；中弱風(fēng)化巖層呈黃綠～灰黃色，巖石原始結(jié)構(gòu)保留，具有一定強(qiáng)度，厚1.05～5.11m，平均2.57m。
依據(jù)勘探資料分析，基巖頂部風(fēng)化巖層厚度與基巖面起伏形態(tài)有關(guān)，在基巖面隆起區(qū)，由于其先期暴露地表時(shí)間長，后期覆蓋層薄，風(fēng)化作用強(qiáng)烈，故風(fēng)化巖層厚度大，而在基巖面低凹區(qū)的坑洼處，由于其遭后生剝蝕程度強(qiáng)烈，因而形成兩種情況，一是其上部已形成風(fēng)化層遭剝蝕，二是其覆蓋層厚，風(fēng)化作用較隆起區(qū)相對(duì)為弱，故風(fēng)化層薄。
1.2.2 地層特征
根據(jù)井田內(nèi)巖層出露及鉆探所得資料，本井田地層由老至新為：
A 奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2）
頂界至山西式鐵礦之底。鉆孔揭露最大厚度284m，未見底。主要巖性為暗灰及褐灰色結(jié)晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾薄層狀白云巖，上部及下部均夾有淺灰色薄層狀泥灰?guī)r。據(jù)薄片鑒定，泥晶灰?guī)r為典型的泥晶結(jié)構(gòu)。結(jié)晶灰?guī)r呈不明顯的角礫狀結(jié)構(gòu)，角礫為介形蟲、三葉蟲等生物碎屑，亮晶方解石膠結(jié)。還有硫化物及假象白云石個(gè)體。
B 石炭系
a 中統(tǒng)本溪組（C2b）
頂界為K2砂巖之底，底部山西式鐵礦與奧陶系上馬家溝組呈平行不整合接觸。厚度31～55m，平均39m，中部厚、東西兩側(cè)薄。主要巖性為灰色及深灰色砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及1～2層鋁質(zhì)泥巖，底部為山西式鐵礦，中夾1～2層深灰色石灰?guī)r及一層淺灰色中細(xì)砂巖。上部有時(shí)夾有一層不穩(wěn)定煤線。本組兩層石灰?guī)r，下層（K1）全區(qū)穩(wěn)定，厚度也大；上層（L）較薄，有尖滅現(xiàn)象。
b 上統(tǒng)太原組（C3t）
頂界為K3砂巖之底，底界K2砂巖之底與下伏本溪組呈整合接觸。厚度68～109m，平均80m。主要巖性為深灰色及灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖、石灰?guī)r及淺灰色砂礫巖。含高嶺石粘土礦（巖）6～8層，呈透晶體分布。含煤7～10層，其中可采2～3層。為本區(qū)主要含煤地段。
C 二迭系
a 下統(tǒng)山西組（P1S）
頂界為K4砂巖，底界K3砂巖之底與下伏太原組連續(xù)沉積。厚41～89m，平均56m。其太原組頂部4號(hào)煤層厚而穩(wěn)定，可作為K3砂巖對(duì)比的輔助標(biāo)志層。故山西組底界地層對(duì)比可靠。頂界標(biāo)志層不明顯，可靠性較差。主要巖性為深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖及淺灰色砂礫巖。含疊錐灰?guī)r2～3層，高嶺石粘土礦（巖）4～6層，煤2～4層，但均不可采。
K3砂巖為淺灰色厚層狀中、粗粒砂巖，底部常有砂礫巖，含炭屑及煤屑，正粒序，薄片鑒定為長石巖屑石英雜砂巖或巖屑石英雜砂巖。巖屑為酸性石英脈巖、細(xì)粒花崗巖，成分成熟度較低，分選性較好，顆粒為次圓一次棱角狀。結(jié)構(gòu)成熟度中等。雜基主要是高嶺石，偶見水去母。
本組中上部還有1～2層厚層狀中、粗砂巖或含礫粗砂巖，薄片鑒定為巖屑雜砂巖或含礫巖屑雜砂巖。巖屑為酸性化的碳質(zhì)巖屑，還有來源于火山巖的石英碎屑及少量堿性長石，重礦物有石棉石等，雜基為細(xì)粒高嶺石，膠結(jié)物為放射狀玉髓。
b 下統(tǒng)下石盒子組（P1X）
頂界K6砂巖之底，底界K4砂巖之底與下伏山西組連續(xù)沉積。厚65～95m，平均76m。巖性下部為灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖及具鮞狀結(jié)構(gòu)之鋁質(zhì)泥巖夾灰黃色中細(xì)砂巖，有時(shí)夾煤線，上部為灰黃色有時(shí)具灰紫色斑塊之砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。
c 上統(tǒng)上石盒子組（P2S）
底界K6砂巖之底與下伏下石盒子組連續(xù)沉積。全區(qū)頂界出露不全，厚42m。巖性為灰紫色與黃綠色砂質(zhì)泥巖、泥巖及粉砂巖互層。中夾灰黃色中砂巖，底部K6砂巖為灰黃色巨厚狀粗砂巖、底部夾砂礫巖透晶體，厚10余米。
D 新生界上第三系上新統(tǒng)保德組（N2B）
巖性為深紅色粘土和亞粘土互層，中夾數(shù)層鈣質(zhì)結(jié)核。厚10～25m，平均15m。
E 新生界第四系
a 下、中更新統(tǒng)午城組（Q1W+Q21）
巖性為淺黃色夾棕紅色粘土夾古土壤層，含鈣質(zhì)結(jié)核，厚13m左右。
b 上更新統(tǒng)馬蘭組（Q3M）
巖性為黃土狀亞沙土及亞粘土（馬蘭黃土）。厚約12m。
c 全新統(tǒng)（Q4）
沖洪積層，巖性為亞沙土夾砂礫石層。厚3～11m，平均6m。
礦井綜合地質(zhì)柱狀圖如圖1-2。
圖1-2 石圪臺(tái)礦綜合地質(zhì)柱狀圖
1.2.3井田的水文地質(zhì)特征：
本區(qū)煤層頂?shù)装鍘r性多為細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖（少量有泥巖及中粗粒砂巖），屬于半堅(jiān)硬巖石類型，一般有三個(gè)含水層和一個(gè)隔水層：
(1）第四系全新統(tǒng)(Q4)松散孔隙潛水含水層
該含水層下部以砂礫為主，涌水量20m3/h～50m3/h，滲透系數(shù)約1-05m/d，含水性弱～中等；上部為中細(xì)粒風(fēng)積沙，透水而不含水。
(2）侏羅系直羅組（J2Z）裂隙潛水含水層
地下水賦存于基巖風(fēng)化裂隙中，潛水面平均埋深約10m，潛水位標(biāo)高約1200m，涌水量約3m3/d，滲透系數(shù)0-05m/d。該層含水情況在平面上不均勻，在剖面上各層段水力聯(lián)系差，含水深度受風(fēng)化裂隙深度控制，含水性極弱。
(3）侏羅系延安組第五段（J1-2y5）裂隙承壓含水層
含水層厚28m左右，巖性主要為灰白色中、細(xì)粒砂巖；涌水量約30m3/h，滲
透系數(shù)約0-025m/d；因巖層巖石致密，裂隙發(fā)育程度差，加之補(bǔ)給區(qū)較遠(yuǎn)，故水量小，含水性極弱。
(4）隔水層
上覆隔水層主要為侏羅系直羅組（J2Z）底部的砂質(zhì)泥巖（厚度2-0～20m，平均10m）、侏羅系延安組第五段（J1-2y5）各砂巖層間（＞4m）的砂質(zhì)泥巖、泥巖。
礦區(qū)主要河流烏蘭木倫河屬于黃河二級(jí)支流，在礦區(qū)內(nèi)流程長度約90km，縱貫礦區(qū)中部。其支流有公捏爾蓋溝、呼和烏素溝、補(bǔ)連溝、活雞兔溝、朱蓋溝，廟溝、考考烏素溝及黃羊城溝等；烏蘭木倫河河水主要靠降雨補(bǔ)給，具有明顯的季節(jié)性，歷年最大洪流量為9760m3/s，最小時(shí)僅為0-008～0.44m3/s，
年平均流量為8.13m3/s。水土流失嚴(yán)重，河流輸沙量大，年內(nèi)分布集中，泥沙顆粒粗。
礦區(qū)降水一般為富含氧和二氧化碳的重碳酸水，具有較強(qiáng)的溶蝕能力，水質(zhì)以HCO3-Ca型為主，礦化度較低，碳酸鹽類含量較高；降水滲入砂層后，主要溶蝕砂層中的碳酸鹽類礦物；在滲入基巖裂隙時(shí)，因Ca2+吸附于巖石裂隙面的能力較強(qiáng)，水中的Ca2+置換巖石的Na+，使地下水中的Na+增多。而基巖裂隙水因其流動(dòng)性較差，長期溶解巖石后，使基巖裂隙水中溶解鹽類含量明顯增高（礦化度增高），以中性和弱堿性為主。
礦區(qū)地下水的水質(zhì)化學(xué)特征如表1-2所示。
由地下水水質(zhì)化學(xué)特征可知：
表 1-1 含水層特征
地下水類型
水質(zhì)
巖性
含水層
厚度（m）
礦化度
(g/L)
富水性
第四系河谷沖積層潛水
HCO3-Ca或Ca，Na
泥砂、中粗砂礫石
1-10
0-25-0-35
富水性中等到弱
第四系上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組潛水
HCO3-Ca或Ca，Mg
粉細(xì)砂、中粗砂，局部底部含礫石
10-20
0-16-0-30
弱-中等富水性
第四系下更新統(tǒng)三門組沙礫層潛水
HCO3-Ca
上部局部為淺紅色土，含水層為下部的砂礫石層
0-10-27-48
小于0-30
富水性中等-強(qiáng)
侏羅系中統(tǒng)直羅組裂隙潛水-承壓水
HCO3-Ca或Ca，Mg
中粗粒長石砂巖
10-30
0-21-0-37
富水性弱
侏羅系中下統(tǒng)延安組裂隙承壓水
淺部為HCO3-Ca或Ca，Na，至深部變?yōu)镃l-Na
中粗粒砂巖為主，次為細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖
淺部
16-16-31-39
深部
69-56-127-88
0-2~14-50
富水性極弱
（1） 礦井水的主要超標(biāo)項(xiàng)是濁度、懸浮物、油類等，其PH值、礦化度、硫酸根和氯化物等指標(biāo)與地下水水質(zhì)分析相應(yīng)指標(biāo)略有升高，但不超標(biāo)；
（2） 礦井水在形成過程中，酸濃度變化不大，不可能導(dǎo)致礦井水的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生較大變化；
（3） 礦區(qū)礦井水應(yīng)劃為一般懸浮物礦井水類型，可以通過過濾或吸附過程得到較好的處理。
1.3 煤層特征
1.3.1煤層埋藏條件：
埋深: 90-170m；傾角:0 -5度左右，平均傾角3度。
基巖風(fēng)化帶：15.7—17.9m
強(qiáng)風(fēng)化帶厚：6.78—9.08m
煤層的露頭深度：地表下90米處，即+1186。
1.3.2煤層群的層數(shù)：
石圪臺(tái)礦屬侏羅系中下統(tǒng)延安組第五段含煤巖系本礦區(qū)共有五層煤分別為1#、2#、4#、5#和7#煤層。其中可采煤層只有兩層為4#和5#煤。
表1-2 地下水的水質(zhì)化學(xué)特征
分析項(xiàng)目
單位
第四系松散層潛水
基巖水
地表溝流水
(K+Na+)
mg·L-1
1.84～39.33
20.01～425.96
14.69～36.65
(Ca2+)
mg·L-1
35.27～56.91
34.47～55.31
34.83～51.67
(Mg2+)
mg·L-1
8.26～14.58
2.43～23.81
10.69～15.78
(Cl-)
mg·L-1
4.00～20.00
4.00～555.00
4.00～25.00
(SO42-)
mg·L-1
0.00～24.00
14.00～100.00
13.99～30.00
(HCO3-)
mg·L-1
159.80～249.56
165.97～268.47
165.97～233.4
總硬度
德國度
7.40～9.08
5.38～11.10
7.87～10.07
永久硬度
德國度
0.00～0.22
0.00
0.00～1.96
侵蝕性(CO2)
mg·L.1
0.00～6.89
4.61～6.92
0.00
PH值
7.28～7.89
7.40～11.66
7.7～8.28
樣品數(shù)量
11
11
4
1.3.3 煤層的圍巖性質(zhì)：
4#煤層為中灰、低硫、特低磷、中高揮發(fā)分、中熱值、強(qiáng)～特強(qiáng)粘結(jié)性的肥煤和1/3焦煤，并有少量無煙煤。
當(dāng)煤層受巖漿巖侵入時(shí)，造成原煤灰分增加，精煤揮發(fā)分和煤的粘結(jié)性能降低，煤變質(zhì)為天然焦或貧煤、無煙煤。不但降低了煤的可采性，也使煤質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定性變差。
4#煤的頂板主要以泥巖，砂巖為主，其中老頂為中細(xì)砂巖，厚度2.13.13.34米。直接頂為泥巖，粉砂巖，厚度為2.6～11.3米，波狀層理。直接底主要以泥巖、粉砂巖為主，厚度為0.3米遇水易軟化，老底為中細(xì)砂巖，厚度為8.20米。。
上述各煤層頂?shù)装宓姆€(wěn)定性以原煤炭科學(xué)院牛錫綽提出的分類方案為依據(jù)認(rèn)為：砂巖屬中等穩(wěn)定型，粉砂巖屬不穩(wěn)定-中等穩(wěn)定型，泥巖屬不穩(wěn)定型。
根據(jù)石圪臺(tái)礦井田精查地質(zhì)報(bào)告顯示礦井相對(duì)瓦斯涌出量為0.28m3/t，瓦斯涌出量小，屬于低瓦斯礦井。故石圪臺(tái)礦屬于低瓦斯礦井。
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2井田境界及儲(chǔ)量
2.1 井田境界
2.1.1井田劃分的依據(jù)
在煤田劃分為井田時(shí)，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有：
1．井田范圍內(nèi)的儲(chǔ)量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)；
2．保證井田有合理尺寸；
3．充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等；
4．合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理號(hào)相鄰礦井間的關(guān)系。
2.1.2井田范圍
圖2-1 井田范圍圖
東西長約10.2km，南北寬約7.8km，礦井面積72.8平方千米，主采煤層有兩層，4#、5#煤層。
2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量
2.2.1勘探類型及儲(chǔ)量等級(jí)的圈定
1-井田勘探類型：根據(jù)礦井勘探情況，其勘探類型為Ⅰ類Ⅱ型。
2-鉆孔及勘探線分布：
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，使完成鉆孔57個(gè)，地震物理點(diǎn)956個(gè)，平均每平方公里有0.87個(gè)，地震物理點(diǎn)30.08個(gè)，共計(jì)工程量為9678.53m，其中水文鉆孔9個(gè)，為1865.61m。
2.2.2儲(chǔ)量等級(jí)的圈定
根據(jù)對(duì)煤礦床的勘探，研究程度和煤炭工業(yè)建設(shè)的需要，將煤炭儲(chǔ)量劃分為A、B、C、D四級(jí)。
由于本礦井煤質(zhì)穩(wěn)定，煤類較多，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，煤系中有巖漿巖破壞活動(dòng)，因此儲(chǔ)量級(jí)別的劃分主要依據(jù)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造和煤層的控制、研究程度。
鄰近不可采邊界的塊段均不圈定高級(jí)儲(chǔ)量；
斷層煤柱不圈定高級(jí)儲(chǔ)量，一律降為C級(jí)儲(chǔ)量；
對(duì)難以開采的小而孤立的塊段，不圈定儲(chǔ)量，不進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算。
2.2.3礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算
礦井工業(yè)儲(chǔ)量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質(zhì)勘探，煤層厚度與質(zhì)量均合乎開采要求，地質(zhì)構(gòu)造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內(nèi)的儲(chǔ)量。礦井工業(yè)儲(chǔ)量一般即A+B+C級(jí)儲(chǔ)量。
井田范圍內(nèi)全區(qū)可采煤層為1#煤。
1）計(jì)算數(shù)據(jù)的依據(jù)及方法：
計(jì)算數(shù)據(jù)的求取
（1）投影面積：
以1：10000煤層底板等高線圖為基礎(chǔ)，劃分儲(chǔ)量計(jì)算塊段，塊段形狀規(guī)則的以幾何圖形求面積的方法計(jì)算，不規(guī)則的，則用求積儀在圖上求得。
（2）煤層厚度及傾角：
計(jì)算塊段儲(chǔ)量使用的煤厚及傾角是按《儲(chǔ)量規(guī)程》要求計(jì)算的控制該塊段的工程揭露的各見煤點(diǎn)的煤厚及傾角平均值。
（3）容重：
計(jì)算塊段儲(chǔ)量使用的容重是1975年測定的數(shù)據(jù)，容重為1.43 t/ m3。
4）設(shè)計(jì)回采率：
我礦采用《儲(chǔ)量規(guī)程》規(guī)定的煤層的回采率為85%
2） 儲(chǔ)量計(jì)算公式：
按《生產(chǎn)礦井儲(chǔ)量管理規(guī)程》規(guī)定儲(chǔ)量計(jì)算采用公式為：
本井田面積約為72.8km2，可采煤層4＃、5#煤層平均厚度共為5.8米，煤的容重為1.43 t /m3,則井田工業(yè)儲(chǔ)量為Zc：
Zc = M·S·γ·n （2－1）
= 5.8×72800000×1.43×2
＝1207.6Mt
式中，Zc—礦井工藝儲(chǔ)量, t ；
M—煤層煤層平均厚度,m ；
S —井田面積, ㎡ ；
γ—煤的容重, 取平均值為1.43，t/ m3 。
n —煤層層數(shù)。
2.3 礦井可采儲(chǔ)量
1）計(jì)算井田內(nèi)的工業(yè)儲(chǔ)量時(shí)應(yīng)考慮的儲(chǔ)量損失為：
（1）工業(yè)廣場保護(hù)煤柱；
（2）井田內(nèi)村莊保護(hù)煤柱；(村莊已搬遷)
（3）井田境界及地質(zhì)構(gòu)造保護(hù)煤柱；
（4）采煤方法所產(chǎn)生的巷道煤柱；
（5）采煤運(yùn)輸時(shí)的損失煤柱。
2）工業(yè)廣場保護(hù)煤柱
工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素：盡量位于井田儲(chǔ)量中心，使井下有合理的布局；占地要少，盡量做到不搬遷村莊；盡量布置在地質(zhì)條件較好的區(qū)域，同時(shí)工業(yè)場地的標(biāo)高要高于最高洪水位；盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失。
根據(jù)以上原則并結(jié)合本礦井的實(shí)際情況，并依據(jù)《關(guān)于煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文修改的決定（試行）》之規(guī)定：
設(shè)工業(yè)廣場面積的取值，依據(jù)設(shè)計(jì)井型的大小按《煤礦工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》選取，見下表。
表2-1 礦井工業(yè)廣場用地面積指標(biāo)
井型(萬噸/年)
指標(biāo)(公頃/10萬噸)
400～600
0.45～0.6
180～300
0.7～0.8
120～180
0.9～1.0
45～90
1.2～1.3
計(jì)礦井生產(chǎn)能力10.0Mt噸，每10萬噸煤所占的工業(yè)廣場面積為1公頃，故設(shè)計(jì)礦井的工廣面積為：850m×530m=27公頃。
工業(yè)廣場定為長方形，長為850m，寬為530m。
在工業(yè)廣場矩形外緣加上20m寬的圍護(hù)帶,其工業(yè)廣場壓煤損失量由下圖得出。地表層厚度為0～30m，地表層移動(dòng)角及巖層移動(dòng)角見下表。
表2.2 地表層移動(dòng)角及巖層移動(dòng)角
地表層厚度
（m）
φ
(°)
γ
(°)
δ
(°)
β
(°)
30
45
75
75
70
由垂直剖面法得出如下圖：梯形下底為580m，上底為568m，高為752m，最終求的工業(yè)廣場壓煤量為：
P＝1/2×(982+1000)×679×5.8×2×1.43
=22.34Mt
3）邊界保護(hù)煤柱損失
根據(jù)有關(guān)規(guī)定，邊界煤柱留20m。本井田邊界長度為：32850m
則邊界保護(hù)煤柱儲(chǔ)量為：
32850×50×1.43×5.5×2=27.27Mt
4）斜井保護(hù)煤柱損失
主、副井筒保護(hù)煤柱小于工業(yè)場地保護(hù)煤柱，因此，煤柱邊界以工業(yè)場地煤柱邊界圈定。
圖2-2 工業(yè)廣場壓煤煤炭損失量計(jì)算圖
5) 大巷保護(hù)煤柱
礦井主要大巷均布置在4、5號(hào)煤層中，設(shè)計(jì)在大巷兩側(cè)各留設(shè)50m煤柱。
9.2×50×5.8×2×1.43×2=15.26Mt
6）保護(hù)煤柱損失總和
P=22.34+27.27+15.26=64.87Mt
6）可采儲(chǔ)量由公式2-2計(jì)算：
（2-2）
式中，Zg-礦井工業(yè)儲(chǔ)量，Mt；
P-保護(hù)煤柱損失儲(chǔ)量，Mt；
C-帶區(qū)回采率，取75%。
則，Zk=（1207.6-64-87）×75%=872.11Mt
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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
《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按工作日330d計(jì)算。每天四班作業(yè)，每天凈提升時(shí)間為20h?！币虼耍_定礦井設(shè)計(jì)年工作日為330d，工作制度采用“四六制”，每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作6h，掘進(jìn)按四班生產(chǎn)作業(yè)。礦井每晝夜凈提升時(shí)間為20h。
3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限
3.2.1確定依據(jù)
《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，應(yīng)根據(jù)資源條件、外部建設(shè)條件、國家對(duì)煤炭資源配置及市場需求、開采條件、技術(shù)裝備、煤層及采煤工作面生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益等因素，經(jīng)多方案比較后確定。
礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：
1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲(chǔ)量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定的太大。
2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近大城市及老礦區(qū)）、交通（鐵路、公路、水運(yùn)）、用戶、供電、供水、建筑運(yùn)料及勞動(dòng)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(duì)國家煤炭需求量（包括煤種、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，反之應(yīng)縮小規(guī)模。
3.2.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力
本井田交通方便,通信快捷,水源充足,電源可靠,勞動(dòng)力豐富,建材供應(yīng)充分,具有建設(shè)大型礦井良好的外部條件。本井田煤層賦存穩(wěn)定，煤層厚度大部分比較穩(wěn)定，屬厚煤層(5-6m)，煤層平均傾角小，屬近水平煤層。從煤層賦存條件看,本礦井適合建設(shè)大型礦井。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,本礦所處的晉西北地區(qū)對(duì)煤炭的需求越來越大,加之本地區(qū)煤質(zhì)好,市場競爭力強(qiáng),銷售市場廣闊,售價(jià)高,故無論從國家利益還是企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益考慮,都應(yīng)該加大本礦井的開發(fā)強(qiáng)度。綜合以上分析，從礦井的外部建設(shè)條件,資源條件,開采技術(shù)條件以及良好的市場前景看,本設(shè)計(jì)認(rèn)為礦井規(guī)模10.0Mt/a是比較合理的。
3.2.3 礦井服務(wù)年限
礦井可采儲(chǔ)量Zk、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力A和礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為：
T= （3-1）
式中，Z—礦井可采儲(chǔ)量，Mt；
A—設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，Mt；
T—礦井服務(wù)年限，a；
K—礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1-4。
則礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限為：
T=1207.03÷(10×1.43)=86.93a
3.3 井型校核
下面按礦井的實(shí)際煤層開采能力，各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核。
3.3.1煤層開采能力
礦井的開采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力，根據(jù)本設(shè)計(jì)第四章（礦井開拓）與第六章（采煤方法）的設(shè)計(jì)可知，該礦由于煤層地質(zhì)條件較好，各煤層厚度較厚，根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，布置一個(gè)一次采全高綜放工作面完全可以達(dá)到本設(shè)計(jì)的產(chǎn)量。
3.3.2輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核
本礦井為特大型礦井，開拓方式為斜井——立井混合開拓，主斜井提升設(shè)備為帶寬為1.6m的膠帶輸送機(jī)將提升的生產(chǎn)的原煤直接運(yùn)往洗煤廠，副斜井輔助運(yùn)輸設(shè)備是無軌防爆膠輪車，運(yùn)輸能力大，調(diào)度方便靈活，該礦的運(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)的原煤用順槽膠帶輸送機(jī)運(yùn)到帶區(qū)（采區(qū)）煤倉，再經(jīng)主斜井膠帶輸送機(jī)運(yùn)至地面洗煤廠，運(yùn)輸能力大，自動(dòng)化程度高。所以各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。
3.3.3通風(fēng)安全條件的校核
本礦井有煤塵爆炸危險(xiǎn)，瓦斯含量低，屬于低瓦斯礦井。水文地質(zhì)條件中等，在副井中鋪設(shè)兩趟水管路可以滿足排水要求。礦井采用中央并列式通風(fēng)，有專門的回風(fēng)大巷和風(fēng)井，可以滿足要求。輔運(yùn)大巷和主運(yùn)大巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)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。
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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。
井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個(gè)問題需要認(rèn)真研究：
（1）確定井筒的形式、數(shù)目、和配合，合理選擇井筒及工業(yè)廣場的位置。
（2）合理確定開采水平的數(shù)目和位置。
（3）布置大巷及井底車場。
（4）確定礦井開采程序、做好開采水平的接替。
（5）進(jìn)行礦井延深、深部開拓及技術(shù)改造。
（6）合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。
確定開拓問題，需要根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)過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(dòng)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，以及其他有益礦物的綜合開采。
4.1.1 井筒形式及數(shù)目的確定
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。
平硐開拓收地形及埋藏條件限制，要求地形條件合適。當(dāng)煤層賦存和地形等具有平硐開拓條件時(shí)，應(yīng)先考慮采用平硐開拓，當(dāng)平硐以上煤層垂高或斜長過大時(shí)，多開地面出口有利時(shí)，可采用階梯平硐開拓。
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、井底車場及硐室陡壁立井簡單井筒延伸施工方便，對(duì)生產(chǎn)干擾少，主提升能力大滿足特大型礦井主提升的需要，而且斜井井口可以作為安全出口。缺點(diǎn)是：斜井井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限，斜井井筒通過富含水層、流沙層，施工技術(shù)復(fù)雜。當(dāng)煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡單的緩傾斜、傾斜煤層，應(yīng)采用斜井開拓，各種提升方式的斜井及井筒傾角規(guī)定如下：
串車提升 ≤ 25°
箕斗提升 25～35°
輸送機(jī) ≤16°
對(duì)于有條件的礦井，在急需煤地區(qū)，其淺部可采用片盤斜井開拓，提前出煤，由小到大，然后集中斜井開拓，片盤斜井可一個(gè)片盤，一個(gè)片盤準(zhǔn)備。
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)，立井井筒比斜井井筒施工容易；對(duì)地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀特別復(fù)雜哦井田，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。
當(dāng)?shù)V井水文地質(zhì)條件復(fù)雜，井筒需要特殊施工時(shí);煤層賦存較深或沖積層厚時(shí)；多水平開拓的急傾斜煤層；其他井筒形式無法開拓的條件時(shí)刻采用立井開拓。
本礦井煤層埋藏較淺，煤層傾角小，平均3度，為近水平煤層；表土層薄，無流沙層；水文地質(zhì)情況比較簡單，涌水量??；井筒不需要特殊施工，因此可以采用斜井開拓或立井開拓。經(jīng)后面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案比較確定井筒形式為：雙斜井。
2） 井筒數(shù)目
由本礦的地質(zhì)資料和煤層的埋藏深度采用兩個(gè)主井，一個(gè)風(fēng)井。
3）井筒位置的確定
井筒位置的確定原則：
①對(duì)初期開采有利，即儲(chǔ)量必須可靠，井巷工程量省，建井工期較短。
②應(yīng)使井田兩翼儲(chǔ)量大致平衡，即井筒應(yīng)位于儲(chǔ)量中心，利于井下運(yùn)輸。
③盡量不占農(nóng)田，少占農(nóng)田，充分利用地形、地貌布置工業(yè)廣場，以便使地面工業(yè)廣場生產(chǎn)系統(tǒng)合理，便于和為外界溝通，使運(yùn)輸方便。
④井筒應(yīng)盡量避免穿過流沙層，較大含水層，較厚沖擊層，有煤和瓦斯突出的煤層以及較大面積的才空區(qū)和大斷層，以減少施工困難，并盡量少壓煤。
⑤工業(yè)廣場和井筒有良好的工程地質(zhì)條件不受洪水，巖崩，泥石流，滑坡及森林火災(zāi)的威脅。
⑥，應(yīng)考慮井筒層位的合理選擇，考慮其經(jīng)濟(jì)技術(shù)的合理性。
由于井田西部邊界距運(yùn)煤主干線路較近，故為便于地面運(yùn)輸機(jī)工業(yè)廣場的布置，井筒位置布置方案也可以選擇在井田西部邊界附近。經(jīng)后面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案比較確定主副井筒位置布置在井田中央。
4.1.2 確定工業(yè)廣場的位置
工業(yè)廣場的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中央。
工業(yè)廣場的形狀和面積：有第二章知道占地面積為45公頃，形狀為矩形，長為850，寬為530。
4.1.3 開采水平的確定及帶區(qū)劃分
開采水平高度根據(jù)煤層賦存條件生產(chǎn)技術(shù)水平及水平接替等因素綜合考慮確定。設(shè)計(jì)時(shí)從一下幾個(gè)方面進(jìn)行分析論證。
①是否有合理的階段斜長；
②階段內(nèi)是否有合理的區(qū)段數(shù)目；
③要保證開采水平有合理的服務(wù)年限和足夠的儲(chǔ)量。
④要使水平高度在經(jīng)濟(jì)上合理。
其中開采水平有合理的服務(wù)年限很重要，必須符合規(guī)范規(guī)定，水平高度可按表4-1選取。
由本礦的條件可知本礦采用單水平開拓，主采煤層傾角平緩，1.5到5.3度，一般2.2度3.3度，為近水平煤層，故設(shè)計(jì)為單水平開采。水平標(biāo)高+1120m,帶區(qū)式開采。生產(chǎn)能力為10.0Mt/a。
表4-1 礦井水平高度表
井型
緩傾斜、傾斜煤層
急傾斜煤層
大、中型礦井
150～250
100～150
小型礦井
80～120
60～100
4.1.4 主要開拓巷道及井底車場選型
1）主要開拓巷道
煤層平均厚度為5.6m，賦存穩(wěn)定，底版起伏不大，為近水平煤層煤層厚度變化不大，且煤層硬度大。該礦井布置三條大巷：一條巖層大巷用作主要運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸；一條煤層巷道用作回風(fēng)。
2）井底車場選型：
《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)井底車場形式選擇要求：
(1)保證礦井生產(chǎn)能力，有足夠的富裕系數(shù)，有增產(chǎn)的可能性；
(2)調(diào)車簡單，管理方便，彎道及交岔點(diǎn)少；
(3)操作安全，符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范；
(4)井巷工程量少，建設(shè)投資省，便于維護(hù)，生產(chǎn)成本低；
(5)施工方便，各井筒間、井底車場與主要運(yùn)輸巷道間能迅速貫通，縮短建井工期；
(6)當(dāng)大巷或石門與井筒的距離較大時(shí)，能夠布置下存車線和調(diào)車線，可選擇立式井底車場；
(7)井底車場形式也取決于礦車的類型，當(dāng)采用定向卸載的底縱卸式、底側(cè)卸式礦車時(shí)，其卸載站（即主井車線）可布置折返式，亦可布置環(huán)形式。但其裝車站的線路布置必須與其相對(duì)應(yīng)。
綜上所述，結(jié)合本設(shè)計(jì)礦井的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，通過對(duì)各種形式井底車場的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)做簡單比較后，初步擬定本設(shè)計(jì)井田井底車場形式為環(huán)形臥式車場，采用雙翼布置形式。布置在+1000處。
4.2 開拓方案比較
1．提出方案
根據(jù)以上分析，現(xiàn)在提出四種在技術(shù)上可行的開拓方案，分述如下：
方案一：立井單水平開拓
主、副井井筒均為立井，布置在井田中央，只設(shè)一個(gè)水平。主要運(yùn)輸采用皮帶運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車，大巷布置在巖層中回風(fēng)巷布置在煤層中,如下圖4-1所示。
圖4-1 方案一：立井單水平開拓
方案二：主斜副立單水平開拓
斜井提煤運(yùn)輸能力大，立井輔助運(yùn)輸能力大，為此提出主井采用斜井開拓，副井采用立井開拓，只設(shè)一個(gè)水平。主要運(yùn)輸采用皮帶運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車，大巷布置在巖層中回風(fēng)巷布置在煤層中,如下圖4-2所示。
圖4-2 方案二：主斜副立單水平開拓
方案三：斜井單水平開拓（井筒位于井田中央）
主、副井井筒均為斜井開拓，布置于井田中央，采用單水平開拓。主要運(yùn)輸采用皮帶運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車，主運(yùn)大巷布置在巖層中，輔運(yùn)大巷和回風(fēng)巷布置在煤層中,如下圖4-3所示。
圖4-3 斜井單水平開拓（井筒位于井田中央）
方案四：斜井單水平開拓（井筒位于井田邊界）
主、副井井筒均為斜井開拓，布置于井田西部邊界，采用單水平開拓。主要運(yùn)輸采用皮帶運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車，主運(yùn)大巷布置在巖層中，輔運(yùn)大巷和回風(fēng)巷布置在煤層中，如下圖4-4所示。
圖4-4方案四：斜井單水平開拓（井筒位于井田邊界）
2．技術(shù)比較
方案一、方案二的主要區(qū)別是主井井筒形式不同。方案一主井為立井，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，主要缺點(diǎn)是井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需要設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，掘進(jìn)速度慢，建井投資大；方案二 主井為斜井斜井的運(yùn)輸提升能力比立井大，有相當(dāng)大的提升能力，
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