【正文】 頂 底板巖性 可采情況 煤的容重 (t/m3) 頂板 底板 二疊系山西組 P1s 3 ~ 簡單，含夾矸 1~3層 ~ 穩(wěn)定 泥巖、粉砂巖 泥巖、粉砂巖 全井田可采 煤質 3 號煤層主要為中灰、特低硫、低磷、高發(fā)熱量、高熔點灰份貧煤，僅在礦井西部邊界部分為無煙煤。 瓦斯 潞礦集團漳村、五陽、石圪節(jié)、王莊四對生產礦井目前開采深度較淺，均屬低瓦斯礦井，未發(fā)生過瓦斯爆炸及突出事故，煤層埋藏較深的常村礦為高瓦斯礦井。 根據(jù)《屯留井田勘探 (精查 )地質報告》有關瓦斯含量資料和 3 號煤層甲烷含量等值線圖，采用撫順煤科分院的科研成果 “分源計算法預測礦井瓦斯涌出量 ”的計算方法，經計算屯留礦井的相對瓦斯涌出量為 12 m3/t(但在礦井的初期開采區(qū)域，礦井的相對瓦斯涌出量為 m3/t)。所以，屯留礦井屬高瓦斯礦井。 （ 1）鉆孔煤層瓦斯 在歷次地質勘探中，共對近 100 個鉆孔用解吸法進行了瓦斯采樣，井田內主要煤層瓦斯含量與成分測定結果統(tǒng)計見表 17。據(jù)煤層瓦斯成分，本井田瓦斯分帶應為沼氣帶，僅局部為氮氣～沼氣帶。 表 17 主要煤層瓦斯含量與成分測定結果統(tǒng)計表 煤層號 瓦斯含量 2 ml/ CH4 (%) CO2 (%) N2 (%) C2~C3 (%) 3 ~ ~ ~ ~ ~ （ 2）井田瓦斯地質分析 綜合瓦斯測試結果看，主要煤層瓦斯含量較高，其最大值可達 ml/。并且上部 3 號煤層瓦斯含量略高于下部的 15 號煤層。分析其原因主要為 ： 1）煤層的偽頂為泥巖、炭質泥巖組成，直接頂多為泥巖、粉砂巖、局部為中、細砂巖。易賦存瓦斯。 2）褶曲：從 3 煤層甲烷含量等值線圖來看，較高的甲烷含量點多分布在向斜兩翼，推測向斜軸部瓦斯含量有可能進一步增大。較低的瓦斯含量點多分布在背斜部位，同時也受煤層頂板巖性變化的影響。 3）斷層：本井田斷層較發(fā)育，大小斷層多達 33 條，且以逆斷層為主，斷層落差在 8～ 270 m 之間。主要分布在井田的中部。由 3 煤層甲烷含量圖等值線來看，斷層附近鉆孔甲烷含量一般較低。 （ 3）瓦斯涌出來源分析 3 號煤開采時瓦斯主要來自本煤層。 （ 4）地質報告中瓦斯涌出量預測及概算的瓦斯儲量 3 號煤層為主采煤層，瓦斯涌出量與含量之比一般為 ～ 倍，根據(jù)井田新建井設計規(guī)模、產量及 3 號煤層瓦斯含量變化情況，選取中間值 2 作為系數(shù)去乘以各孔瓦斯含量，可計算出各孔處的瓦斯涌出量。概算 3 號煤層瓦斯儲量為 億 m3。 （ 5）瓦斯突出預測 地質報告中采用煤科總院撫順分院的計算方法，計算出 3 號煤層屬非突出危險煤層。 煤塵及煤的自燃 各煤層火焰長度在 3～ 15 mm 之間，撲滅火焰的巖粉量為 5～ 50%。各煤層煤塵均有爆炸危險性。 3 號煤層屬不自 燃煤層。 地溫 井田內恒溫帶深度約為 40 m，溫度為 ℃ ，略高于該地區(qū)常年平均氣溫 ( ℃ )，本井田平均地溫梯度為 ℃ /100m，屬地溫正常區(qū)。 2 井田境界和儲量 井田境界 屯留井田位于太行山中段西側，長治盆地西部。井田內廣為 第四系黃土覆 蓋。北部西部邊緣為高原丘陵地帶，沖溝發(fā)育，地形復雜，僅溝底有零星基巖出露。中部絳河由西向東流入漳澤水庫，形成河谷階地。南部及工業(yè)場地附近地形較平緩，總體上地勢為西北高，東南低，井田內最 高點在北部的老干莊東南的白云山 (＋ m)，最低點在屯留縣南側 1 Km 的絳河河灘處 (＋ m)，工業(yè)場地和東風井場地地面標高在 十 950～＋ 970 m 之間。 井田工業(yè)儲量的計算 工業(yè)儲量的確定 井田走向較長，平均走向長度約為 10km；井田傾向長度平均約為 ，井田大致呈矩形分布。煤層較平緩，近水平分布，傾角為 3~15176。煤層厚度大約為。 計算公式為： Q=smd 式中： Q— 煤炭資源儲量（噸） s— 煤層水平投影面積（平方米） m— 煤 層利用厚度（米） d— 煤層容重值（噸 /立方米） 屯留礦的水平投影面積為： 10000m*6500m 煤層利用厚度為： 煤層容重值： 所以該煤層的地質儲量為： 10000*6500**=541196500t 井田可采儲量 永久煤柱煤量 要計算井田可采儲量，首先要確定各種永久煤柱損失。永久煤柱一般是指保護工業(yè)廣場和井筒的工業(yè)廣場煤柱，井田境界和大斷層兩側的井田境界煤柱和斷層煤柱，以及保護地面建筑物、河流、鐵路等而留設的保護煤柱等。 煤層群開采 時，應采用重復采動條件下的移動角值。 受保護面積邊界是由受保護建筑物和主要井筒的邊界向外加上一部分備用量即維護帶確定的。受保護建筑物邊界一般不是直接以被保護建筑物的外邊界為準，而是取平行于煤層走向或傾斜方向的與受保護建筑物外緣相連的直線所圍成的面積，作為受保護建筑物的邊界。 工業(yè)廣場面積的取值，依據(jù)設計井型大小按《煤礦設計規(guī)范》中《煤礦工業(yè)廣場占地指 標》所列數(shù)值的規(guī)定選取。 表 21 工業(yè)廣場占地指標表 井型（萬噸 /年） 指標（公頃 /10 萬噸） 400～ 600 ～ 240～ 300 ～ 120～ 180 ～ 45～ 90 ～ 本礦井井型為 180 萬噸 /年，工業(yè)廣場占地面積為： 180247。10110000＝ 105 m2 設計工業(yè)廣場形狀為長方形 長為 450m, 寬為 400m， 圍護帶寬度為 15 m。 地面標高+950～ +970m；按照 +960 設計 。 井田內及其外圍廣為第四系黃土覆蓋，僅 北部及西部溝谷中有二疊系上統(tǒng)上石盒子組，石千峰組及三疊系下統(tǒng)劉家溝地層出露 出， 表土層厚 0~ m平均為 44. 53m,按照 設計 ⅡⅡ 斷面ⅠⅠ 斷面ⅡⅡⅠⅠ建筑物的長軸方向θ煤層圍護帶αφγφ φφβ δ δ 圖 工業(yè)廣場煤柱損失示意圖 。如圖所示，在開拓平面圖上通過建筑物四個角分別做平行與煤層走向和傾斜的四條直線，得矩形 abcd。在矩形的外緣加上 15m 寬的維護帶，得受保護面積 aˊbˊcˊdˊ。 。通過受保護面積中心作一沿煤層傾斜剖面 1 在這個剖面上，由維護帶的邊緣 點 m1， n1 起在表土層以 o=45 度劃兩條保護線，即 m1m2， n1n2。然后在基巖中于下山和上山方向按上山移動角 γ=75186。和下山移動角 β=，與煤層相交得 nˊ和 kˊ，則通過nˊ和 kˊ的走向線分別為保護煤柱的上部和下部邊界。以同樣的方法在平行煤層走向的剖面 2，按其走向移動角 δ=75186。作保護線，求得沿走向的煤柱邊界 AˊBˊ和 CˊDˊ，將 nˊkˊ和 AˊBˊ， CˊDˊ均繪制在平面圖上，即得保護煤柱邊界 ABCD。煤柱是一個梯形。 工業(yè)場地煤柱煤量 =梯形面積 煤層平均厚度 煤層平均密度 ,本礦井的表土層平均厚度為， 煤層傾角 9176。 左右 ,δ=γ=75186。，則 β==67186。，沖擊層移動角 Φ＝ 45 186。沖擊層厚 ,地面標高 960m。 經計算工業(yè)廣場煤柱梯形高為 。 梯形上底為： ；下底為： 。 所以工業(yè)廣場煤柱損失面積為： S＝ 1/2（ ＋ ） ＝ 105 m2 則損失煤量為： 105 247。cos9176。＝ 106 噸。 礦井邊界煤柱煤量 設 計礦井邊界每側留有 20m 寬度 ，由底板等高線看出，本井田邊界周長為： 33000m 左右。一般井田境界每側留 20～ 30m 寬度的煤柱，根據(jù) 屯留 礦井地質條件和煤層特征，初步設計邊界煤柱 25m。 因此可算出各煤層的煤柱量為： 5煤層 ： 3300025=106t 故總共邊界煤柱煤量為： 106t 工業(yè)廣場保護煤柱壓煤小于工業(yè)儲量的 5%,符合設計要求 斷層保護煤柱 本井田無特大的斷層，只有一些小斷層，所有斷層長度總為 ，斷層每側留設保護煤柱 35m。 斷層保護煤柱煤 量＝斷層長度 煤柱寬度 煤層厚度 煤的平均密度 斷層保護煤柱煤量： 290035＝ 105t 礦井可采儲量計算 礦井可采儲量的計算： CPZZ C )( ?? 式中 Z——礦井可采儲量 Zc——礦井工業(yè)儲量 P——各種永久煤柱煤量損失之和 C——采區(qū)回采率，厚煤層不低于 ，中厚煤層不低于 ，薄煤層不低于 。取 (2 煤層屬于厚煤層 ,5 煤層屬于中厚煤層 ) Z＝（ 54119650048600006870000845000） 77% ＝ 407038555t 3 礦井工作制度和生產能力 礦井工作制度和設計生產能力是其他設計的依據(jù)，如采煤、通風、運輸、提升設計等，因此，確定礦井工作制度和設計生產能力非常關鍵。 礦井工作制度 《設計規(guī)范》規(guī)定： “礦井設計生產能力按工作日 330 d 計算。每天三班生產，一班檢修 ,每天凈提升時間為 16 h。 ”因此，設計時按礦井年工作日 330 d，每天 4 班作業(yè)，每天提升能力為 16 小時設計。 本礦井也采用 “四六 ”工作制度。 礦井設計生產能力及服務年 限 對于儲量豐富，地質構造簡單，煤層生產能力大，開采技術條件好的礦區(qū)宜建設大型礦井。 當煤層賦存深，表土層厚，沖積層含水豐富，井筒需要特殊施工時，為擴大開采范圍降低噸煤成本，建設大型礦井較為合理。 對煤層生產能力大，地形地貌復雜的礦區(qū)，工業(yè)廣場不易選擇和布置，為避免過多的地面工程，井型應當定大一些， 對于儲量不豐富，煤層生產能力不大，或為薄煤層，或地質構造復雜，或有煤與瓦斯突出危險，宜建中小礦井。由于本礦井煤層賦存較深，表土層較厚，且儲量豐富，沒有煤與瓦斯突出危險，因此，要見大礦井。 初步確定本礦井的設計 生產能力為 180 萬噸 /年。 校核礦井煤層的開采能力 礦井的開采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產能力，本礦井計劃用一個采區(qū)的一個高產、高效工作面保證全礦井的產量。主采煤層厚度 ，工作面長度 180m， 采煤機截深 ，每天進 6 刀 ，一年 330 d ,工作面回采率 97% ，則綜采面的生產能力為： 180633097% ＝ 萬噸 能夠滿足礦井設計生產能力的要求。 校核各種輔助生產環(huán)節(jié)的能 力 根據(jù)后面礦井運輸提升部分的設計，礦井的各種輔助運輸能力都能滿足礦井生產能力的要求。 校核儲量條件 礦井的設計生產能力應與礦井儲量相適應，以保證礦井有合理的服務年限。新建礦井及 水平服務年限見下表： 表 31 礦井及水平服務年限表 礦井設計生產能力（ Mt/a） 礦井設計服務年限（ a） 第一水平設計服務年限 /a 煤層傾角 0176?！?25176。 煤層傾角 25176?！?45176。 煤層傾角 45176?！?90176。 及以上 80 40 ～ 70 35 ～ 60 30 25 20 ～ 50 25 20 15 礦井服務年限可用下式計算： T = Z/AK 式中 T——礦井設計服務年限， a； Z——礦井可采儲量，萬 t； A——礦井設計生產能力，萬 t/a； K——儲量備用系數(shù)， ～ 這里取 。 對于本礦井： T =40700247。 （ 180） = 經校核儲量條件滿足設計生產能力的要求。 校核安全條件 本礦為低瓦斯礦井，通過后面的通風設計可算出通風能力能夠滿足礦井設計生產能力的要求。礦井涌水量不大，排水容易，經校核礦井的安全條件也滿足礦井生產能力的要求。 綜上所述， 本礦井的設計生產能力為 180 萬噸 /年。服務年限 年。 4 井田開拓 開拓設計是礦井設計的關鍵，它直接關系到礦井的布局，關系到礦井長遠的技術經濟效益和安全生產。 井田開拓的基本問題 確定井筒的形式、數(shù)目、配置 （ 1）井筒形 式的選擇 ① 選擇的一般標準 煤層賦存和地形等條件具有平硐開拓條件時，應首先考慮采用平硐開拓。當平硐以上煤層垂高或斜長過大時，多開地面出口有利時，可采用階梯平硐開拓。 對于煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質條件簡單的緩傾斜、傾斜煤層，應盡量采用斜井開拓。 采用立井開拓的一般條件為： I 煤層賦存較深或沖積層較厚時；