【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(jiǎn)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(zhì) 3 號(hào)煤層主要為中灰、特低硫、低磷、高發(fā)熱量、高熔點(diǎn)灰份貧煤，僅在礦井西部邊界部分為無(wú)煙煤。 瓦斯 潞礦集團(tuán)漳村、五陽(yáng)、石圪節(jié)、王莊四對(duì)生產(chǎn)礦井目前開(kāi)采深度較淺，均屬低瓦斯礦井，未發(fā)生過(guò)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(zhì)報(bào)告》有關(guān)瓦斯含量資料和 3 號(hào)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(jì)算法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量 ”的計(jì)算方法，經(jīng)計(jì)算屯留礦井的相對(duì)瓦斯涌出量為 12 m3/t(但在礦井的初期開(kāi)采區(qū)域，礦井的相對(duì)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(zhì)勘探中，共對(duì)近 100 個(gè)鉆孔用解吸法進(jìn)行了瓦斯采樣，井田內(nèi)主要煤層瓦斯含量與成分測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表 17。據(jù)煤層瓦斯成分，本井田瓦斯分帶應(yīng)為沼氣帶，僅局部為氮?dú)狻託鈳А? 表 17 主要煤層瓦斯含量與成分測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 煤層號(hào) 瓦斯含量 2 ml/ CH4 (%) CO2 (%) N2 (%) C2~C3 (%) 3 ~ ~ ~ ~ ~ （ 2）井田瓦斯地質(zhì)分析 綜合瓦斯測(cè)試結(jié)果看，主要煤層瓦斯含量較高，其最大值可達(dá) ml/。并且上部 3 號(hào)煤層瓦斯含量略高于下部的 15 號(hào)煤層。分析其原因主要為 ： 1）煤層的偽頂為泥巖、炭質(zhì)泥巖組成，直接頂多為泥巖、粉砂巖、局部為中、細(xì)砂巖。易賦存瓦斯。 2）褶曲：從 3 煤層甲烷含量等值線圖來(lái)看，較高的甲烷含量點(diǎn)多分布在向斜兩翼，推測(cè)向斜軸部瓦斯含量有可能進(jìn)一步增大。較低的瓦斯含量點(diǎn)多分布在背斜部位，同時(shí)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(dá) 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(lái)看，斷層附近鉆孔甲烷含量一般較低。 （ 3）瓦斯涌出來(lái)源分析 3 號(hào)煤開(kāi)采時(shí)瓦斯主要來(lái)自本煤層。 （ 4）地質(zhì)報(bào)告中瓦斯涌出量預(yù)測(cè)及概算的瓦斯儲(chǔ)量 3 號(hào)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(shè)計(jì)規(guī)模、產(chǎn)量及 3 號(hào)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(jì)算出各孔處的瓦斯涌出量。概算 3 號(hào)煤層瓦斯儲(chǔ)量為 億 m3。 （ 5）瓦斯突出預(yù)測(cè) 地質(zhì)報(bào)告中采用煤科總院撫順?lè)衷旱挠?jì)算方法，計(jì)算出 3 號(hào)煤層屬非突出危險(xiǎn)煤層。 煤塵及煤的自燃 各煤層火焰長(zhǎng)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(xiǎn)性。 3 號(hào)煤層屬不自 燃煤層。 地溫 井田內(nèi)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(chǔ)量 井田境界 屯留井田位于太行山中段西側(cè)，長(zhǎng)治盆地西部。井田內(nèi)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(fù)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(kù)，形成河谷階地。南部及工業(yè)場(chǎng)地附近地形較平緩，總體上地勢(shì)為西北高，東南低，井田內(nèi)最 高點(diǎn)在北部的老干莊東南的白云山 (＋ m)，最低點(diǎn)在屯留縣南側(cè) 1 Km 的絳河河灘處 (＋ m)，工業(yè)場(chǎng)地和東風(fēng)井場(chǎng)地地面標(biāo)高在 十 950～＋ 970 m 之間。 井田工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算 工業(yè)儲(chǔ)量的確定 井田走向較長(zhǎng)，平均走向長(zhǎng)度約為 10km；井田傾向長(zhǎng)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(jì)算公式為： Q=smd 式中： Q— 煤炭資源儲(chǔ)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(zhì)儲(chǔ)量為： 10000*6500**=541196500t 井田可采儲(chǔ)量 永久煤柱煤量 要計(jì)算井田可采儲(chǔ)量，首先要確定各種永久煤柱損失。永久煤柱一般是指保護(hù)工業(yè)廣場(chǎng)和井筒的工業(yè)廣場(chǎng)煤柱，井田境界和大斷層兩側(cè)的井田境界煤柱和斷層煤柱，以及保護(hù)地面建筑物、河流、鐵路等而留設(shè)的保護(hù)煤柱等。 煤層群開(kāi)采 時(shí)，應(yīng)采用重復(fù)采動(dòng)條件下的移動(dòng)角值。 受保護(hù)面積邊界是由受保護(hù)建筑物和主要井筒的邊界向外加上一部分備用量即維護(hù)帶確定的。受保護(hù)建筑物邊界一般不是直接以被保護(hù)建筑物的外邊界為準(zhǔn)，而是取平行于煤層走向或傾斜方向的與受保護(hù)建筑物外緣相連的直線所圍成的面積，作為受保護(hù)建筑物的邊界。 工業(yè)廣場(chǎng)面積的取值，依據(jù)設(shè)計(jì)井型大小按《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范》中《煤礦工業(yè)廣場(chǎng)占地指 標(biāo)》所列數(shù)值的規(guī)定選取。 表 21 工業(yè)廣場(chǎng)占地指標(biāo)表 井型（萬(wàn)噸 /年） 指標(biāo)（公頃 /10 萬(wàn)噸） 400～ 600 ～ 240～ 300 ～ 120～ 180 ～ 45～ 90 ～ 本礦井井型為 180 萬(wàn)噸 /年，工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為： 180247。10110000＝ 105 m2 設(shè)計(jì)工業(yè)廣場(chǎng)形狀為長(zhǎng)方形 長(zhǎng)為 450m, 寬為 400m， 圍護(hù)帶寬度為 15 m。 地面標(biāo)高+950～ +970m；按照 +960 設(shè)計(jì) 。 井田內(nèi)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(shè)計(jì) ⅡⅡ 斷面ⅠⅠ 斷面ⅡⅡⅠⅠ建筑物的長(zhǎng)軸方向θ煤層圍護(hù)帶αφγφ φφβ δ δ 圖 工業(yè)廣場(chǎng)煤柱損失示意圖 。如圖所示，在開(kāi)拓平面圖上通過(guò)建筑物四個(gè)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(hù)帶，得受保護(hù)面積 aˊbˊcˊdˊ。 。通過(guò)受保護(hù)面積中心作一沿煤層傾斜剖面 1 在這個(gè)剖面上，由維護(hù)帶的邊緣 點(diǎn) m1， n1 起在表土層以 o=45 度劃兩條保護(hù)線，即 m1m2， n1n2。然后在基巖中于下山和上山方向按上山移動(dòng)角 γ=75186。和下山移動(dòng)角 β=，與煤層相交得 nˊ和 kˊ，則通過(guò)nˊ和 kˊ的走向線分別為保護(hù)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(dòng)角 δ=75186。作保護(hù)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(hù)煤柱邊界 ABCD。煤柱是一個(gè)梯形。 工業(yè)場(chǎng)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(dòng)角 Φ＝ 45 186。沖擊層厚 ,地面標(biāo)高 960m。 經(jīng)計(jì)算工業(yè)廣場(chǎng)煤柱梯形高為 。 梯形上底為： ；下底為： 。 所以工業(yè)廣場(chǎng)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(shè) 計(jì)礦井邊界每側(cè)留有 20m 寬度 ，由底板等高線看出，本井田邊界周長(zhǎng)為： 33000m 左右。一般井田境界每側(cè)留 20～ 30m 寬度的煤柱，根據(jù) 屯留 礦井地質(zhì)條件和煤層特征，初步設(shè)計(jì)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(chǎng)保護(hù)煤柱壓煤小于工業(yè)儲(chǔ)量的 5%,符合設(shè)計(jì)要求 斷層保護(hù)煤柱 本井田無(wú)特大的斷層，只有一些小斷層，所有斷層長(zhǎng)度總為 ，斷層每側(cè)留設(shè)保護(hù)煤柱 35m。 斷層保護(hù)煤柱煤 量＝斷層長(zhǎng)度 煤柱寬度 煤層厚度 煤的平均密度 斷層保護(hù)煤柱煤量： 290035＝ 105t 礦井可采儲(chǔ)量計(jì)算 礦井可采儲(chǔ)量的計(jì)算： CPZZ C )( ?? 式中 Z——礦井可采儲(chǔ)量 Zc——礦井工業(yè)儲(chǔ)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(chǎn)能力 礦井工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力是其他設(shè)計(jì)的依據(jù)，如采煤、通風(fēng)、運(yùn)輸、提升設(shè)計(jì)等，因此，確定礦井工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力非常關(guān)鍵。 礦井工作制度 《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 330 d 計(jì)算。每天三班生產(chǎn)，一班檢修 ,每天凈提升時(shí)間為 16 h。 ”因此，設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)設(shè)計(jì)。 本礦井也采用 “四六 ”工作制度。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年 限 對(duì)于儲(chǔ)量豐富，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層生產(chǎn)能力大，開(kāi)采技術(shù)條件好的礦區(qū)宜建設(shè)大型礦井。 當(dāng)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(shí)，為擴(kuò)大開(kāi)采范圍降低噸煤成本，建設(shè)大型礦井較為合理。 對(duì)煤層生產(chǎn)能力大，地形地貌復(fù)雜的礦區(qū)，工業(yè)廣場(chǎng)不易選擇和布置，為避免過(guò)多的地面工程，井型應(yīng)當(dāng)定大一些， 對(duì)于儲(chǔ)量不豐富，煤層生產(chǎn)能力不大，或?yàn)楸∶簩?，或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，或有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，宜建中小礦井。由于本礦井煤層賦存較深，表土層較厚，且儲(chǔ)量豐富，沒(méi)有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，因此，要見(jiàn)大礦井。 初步確定本礦井的設(shè)計(jì) 生產(chǎn)能力為 180 萬(wàn)噸 /年。 校核礦井煤層的開(kāi)采能力 礦井的開(kāi)采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力，本礦井計(jì)劃用一個(gè)采區(qū)的一個(gè)高產(chǎn)、高效工作面保證全礦井的產(chǎn)量。主采煤層厚度 ，工作面長(zhǎng)度 180m， 采煤機(jī)截深 ，每天進(jìn) 6 刀 ，一年 330 d ,工作面回采率 97% ，則綜采面的生產(chǎn)能力為： 180633097% ＝ 萬(wàn)噸 能夠滿足礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。 校核各種輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能 力 根據(jù)后面礦井運(yùn)輸提升部分的設(shè)計(jì)，礦井的各種輔助運(yùn)輸能力都能滿足礦井生產(chǎn)能力的要求。 校核儲(chǔ)量條件 礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井儲(chǔ)量相適應(yīng)，以保證礦井有合理的服務(wù)年限。新建礦井及 水平服務(wù)年限見(jiàn)下表： 表 31 礦井及水平服務(wù)年限表 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（ Mt/a） 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限（ a） 第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)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(wù)年限可用下式計(jì)算： T = Z/AK 式中 T——礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限， a； Z——礦井可采儲(chǔ)量，萬(wàn) t； A——礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬(wàn) t/a； K——儲(chǔ)量備用系數(shù)， ～ 這里取 。 對(duì)于本礦井： T =40700247。 （ 180） = 經(jīng)校核儲(chǔ)量條件滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。 校核安全條件 本礦為低瓦斯礦井，通過(guò)后面的通風(fēng)設(shè)計(jì)可算出通風(fēng)能力能夠滿足礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。礦井涌水量不大，排水容易，經(jīng)校核礦井的安全條件也滿足礦井生產(chǎn)能力的要求。 綜上所述， 本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 180 萬(wàn)噸 /年。服務(wù)年限 年。 4 井田開(kāi)拓 開(kāi)拓設(shè)計(jì)是礦井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到礦井的布局，關(guān)系到礦井長(zhǎng)遠(yuǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)。 井田開(kāi)拓的基本問(wèn)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(biāo)準(zhǔn) 煤層賦存和地形等條件具有平硐開(kāi)拓條件時(shí)，應(yīng)首先考慮采用平硐開(kāi)拓。當(dāng)平硐以上煤層垂高或斜長(zhǎng)過(guò)大時(shí)，多開(kāi)地面出口有利時(shí)，可采用階梯平硐開(kāi)拓。 對(duì)于煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的緩傾斜、傾斜煤層，應(yīng)盡量采用斜井開(kāi)拓。 采用立井開(kāi)拓的一般條件為： I 煤層賦存較深或沖積層較厚時(shí)；