【正文】 號(hào)煤層為富灰、高硫、特低磷、高熔點(diǎn)灰份無煙煤。153號(hào)煤層為富~高灰、高硫、低磷、高熔點(diǎn)灰份無煙煤。以上115153煤層均屬中等發(fā)熱量。是優(yōu)良的動(dòng)力用煤及化工用煤。 瓦斯潞礦集團(tuán)漳村、五陽、石圪節(jié)、王莊四對(duì)生產(chǎn)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)《潞安井田勘探(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)測礦井瓦斯涌出量”的計(jì)算方法，經(jīng)計(jì)算潞安一礦的相對(duì)瓦斯涌出量為12m3/t(但在礦井的初期開采區(qū)域，)。所以，潞安一礦屬高瓦斯礦井。各煤層火焰長度在3~15mm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。9號(hào)煤層屬不自燃煤層，152號(hào)煤層屬易自燃煤層，153號(hào)煤層屬不易自燃至易自燃煤層。2 井田境界和儲(chǔ)量潞安一礦井田邊界為：北以文王山南斷層為界，南以西魏正斷層西端點(diǎn)與坐標(biāo)點(diǎn)（X=4015350，Y=38392000）連線為界；西以經(jīng)線38392000為界，東以經(jīng)線38402000為界。 km， km。 km, km。煤層的傾角最大為10176。，最小為2176。，平均為6176。井田的水平面積按下式計(jì)算 〔211〕式中：S————井田的水平面積，m2。K————井田平均水平寬度,m。L————井田的平均走向長度,m。則井田的水平面積為；S = －= km圖21井田境界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145個(gè)，地震物理點(diǎn)3466個(gè)，，其中水文鉆孔3個(gè)。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)。本礦井煤質(zhì)穩(wěn)定，煤類單一，水文地質(zhì)條件中等，煤系中無巖漿巖破壞活動(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；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，目前即可供利用的可列入平衡表內(nèi)的儲(chǔ)量。礦井工業(yè)儲(chǔ)量即A+B+C級(jí)儲(chǔ)量。井田范圍內(nèi)全區(qū)可采煤層為3號(hào)煤層。1）計(jì)算數(shù)據(jù)的求?。?）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：按《生產(chǎn)礦井儲(chǔ)量管理規(guī)程》要求，計(jì)算塊段儲(chǔ)量使用的煤厚及傾角是工程揭露的控制該塊段見煤點(diǎn)的煤厚及傾角平均值。（3）容重：計(jì)算塊段儲(chǔ)量所用的容重根據(jù)取樣測定數(shù)據(jù)，見表221。表221 各煤層容重表煤層3層容重（4）設(shè)計(jì)回采率：根據(jù)《生產(chǎn)礦井儲(chǔ)量管理規(guī)程》規(guī)定，本設(shè)計(jì)礦井各煤γ的回采率數(shù)據(jù)如表222。表222 各煤層回采率數(shù)據(jù)表煤層3層回采率75%2）儲(chǔ)量計(jì)算公式：工業(yè)儲(chǔ)量=斜面積煤厚容重即： （221）式中：Zg————為井田工業(yè)儲(chǔ)量；S————為井田平面積；h————為煤層厚度；γ————為煤容重；α————為煤層傾角。 Mt，由于只有3號(hào)煤層可采， Mt。如表223所示：表223 井田工業(yè)儲(chǔ)量煤層3號(hào)煤層儲(chǔ)量（Mt）1）工業(yè)廣場、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱。2）各類保護(hù)煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動(dòng)角確定工業(yè)廣場、村莊煤柱。巖層移動(dòng)角為70176。，表土層移動(dòng)角為45176。3）斷層煤柱寬度30m，井田境界煤柱寬度為20m。4）工業(yè)廣場占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條，工業(yè)廣場占地面積指標(biāo)見表231。表231 工業(yè)場地占地面積指標(biāo)井型/Mta1占地面積指標(biāo)/ha（）1～～～1）井田邊界保護(hù)煤柱： km，邊界煤柱取20m 〔231〕式中：P1————井田邊界煤柱損失量；L————井田邊界保護(hù)煤柱線長度； H————煤層厚度；r————煤容重。P1=2037400= Mt2）斷層保護(hù)煤柱：斷層總長約7100m，兩側(cè)各留30m保護(hù)煤柱。 〔232〕式中：P2————斷層煤柱損失量；L————斷層長度；H————保護(hù)煤層厚度；r————煤的容重。P2=7100302= Mt3）工業(yè)廣場保護(hù)煤柱工業(yè)廣場受保護(hù)面積邊界是由工業(yè)廣場的邊界向外加上一部分備用量即圍護(hù)帶確定的，受保護(hù)邊界一般不是直接以工業(yè)廣場的外邊界為準(zhǔn)，而是取平行于煤層走向或傾斜方向的與工業(yè)廣場外邊界相連的直線所圍成的面積，作為受保護(hù)的邊界。工業(yè)廣場的保護(hù)煤柱是從受保護(hù)的邊界起，按基巖移動(dòng)角β、γ和δ及表土層移動(dòng)角216。所做的保護(hù)平面與煤層的交線來確定。保護(hù)煤柱的留設(shè)與計(jì)算一般用垂直斷面法求得，計(jì)算方法與步驟如下：①確定受保護(hù)面積如圖22所示，在開拓平面圖上通過建筑物四個(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。圖22 用垂直斷面法確定工業(yè)廣場保護(hù)煤柱②確定受保護(hù)煤柱通過受保護(hù)面積中心作一煤層傾斜剖面ⅠⅠ，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Φ=45176。劃兩條保護(hù)線，即m1m2，n1n2。然后在基巖中在下山和上山方向按上山移動(dòng)角γ=75186。和下山移動(dòng)角β=70186。作保護(hù)線，與煤層相交得nˊ和kˊ，則通過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ⅡⅡ，按走向移動(dòng)角δ=75186。作保護(hù)線，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。③煤柱煤量計(jì)算工業(yè)廣場保護(hù)煤柱煤量計(jì)算公式如下： 〔233〕式中：P3————工業(yè)廣場保護(hù)煤柱煤量；S————梯形面積；H————煤層平均厚度；r————煤層容重。工業(yè)廣場按Ⅱ級(jí)保護(hù)，圍護(hù)帶寬度為20 m，由表25知，工業(yè)廣場面積取50公頃，形狀為長方形，長為830m, 寬為600m，地表層移動(dòng)角及巖層移動(dòng)角見表232。表232 地表層移動(dòng)角及巖層移動(dòng)角地表層厚度（m）φ(176。)γ(176。)δ(176。)β(176。)5045757570經(jīng)計(jì)算得：梯形高度h=1295m；梯形上底AB=1184m；梯形下底CD=1233m，得： S底=（1184+1233）1295=。所以工業(yè)場地煤柱量P3＝＝4）村莊保護(hù)煤柱根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》補(bǔ)充規(guī)定，為保證安全，村莊下必須留設(shè)保護(hù)煤柱。但是村莊已遷出，無需留村莊保護(hù)煤柱。5）保護(hù)煤柱總的儲(chǔ)量損失為：++=表233 保護(hù)煤柱損失量煤柱類型占用儲(chǔ)量/M t工業(yè)廣場保護(hù)煤柱斷層保護(hù)煤柱井田邊界保護(hù)煤柱村莊保護(hù)煤柱0合 計(jì)可采儲(chǔ)量由公式234計(jì)算： 〔234〕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————采區(qū)回采率，取75%。則Zk=（－）75%=在井田內(nèi)水平煤層工業(yè)儲(chǔ)量和可采儲(chǔ)量匯編成表，見表234：表234 井田儲(chǔ)量計(jì)算表煤層名稱工業(yè)儲(chǔ)量/Mt永久煤層損失量/Mt采區(qū)回采率可采儲(chǔ)量/MtA+B+C工業(yè)場地煤柱邊界煤柱斷層煤柱合計(jì)375%3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，確定礦井設(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。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》：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。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力潞安一礦井田儲(chǔ)量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，厚度變化不大，頂?shù)装鍡l件好，傾角小，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，交通運(yùn)輸便利，宜建大型礦井。 校核礦井煤層的開采能力是否滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求礦井的開采能力取決于回采工作面和采區(qū)(帶區(qū))的生產(chǎn)能力，本礦井計(jì)劃用一個(gè)帶區(qū)的一個(gè)高產(chǎn)、高效工作面保證全礦井的產(chǎn)量。 m，工作面長度300 m， m，每天進(jìn)10刀，一年330d ,工作面回采率90% ，則綜采面的生產(chǎn)能力為：3001233090%＝ Mt〉.能夠滿足礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。 礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。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： (321)式中：Zk————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)。則礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限為：T=247。()= 60年另外，由于本礦井開拓方案為單水平上下山開拓，故而第一水平服務(wù)年限為64年，符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求（見表321）。表321 我國各類井型的新建礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力/Mta1礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限/a第一開采水平服務(wù)年限/a煤層傾角＜25176。煤層傾角25176?！?5176。煤層傾角＞45176。7035——～6030——～50252015～402015154 井田開拓 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些列巷道進(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、位置及其相互關(guān)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)問題需認(rèn)真研究：（1）確定井筒的形式、數(shù)目和配置，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)行礦井開拓延深、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)行煤炭安全生產(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，是主要巷道經(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、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。 確定井筒的形式及數(shù)目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。平硐開拓受地形及埋藏條件限制，要求地形條件合適，即在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)廣場和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。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，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(duì)生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅，主提升膠帶有相當(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，人員可以迅速從井筒撤離。缺點(diǎn)是：斜井井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限；通風(fēng)線路長，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。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