【正文】 活福利建筑等。 b. 石炭系 (C) 石炭系中統(tǒng)本溪組 (C2b)：主要白灰色巨厚層狀石灰?guī)r及淺灰色鋁質(zhì)泥巖組成。主要由深灰色、灰色粉砂巖、泥巖及灰色中～細(xì)粒砂巖組成。地層厚度 41～ 87m，平均厚度 68m。 上石盒子組 (P2s)： 由灰、深灰、紫灰花斑色粉砂巖和淺灰、灰白色砂巖組成，砂巖成分以石英為主，總厚度 420～ 647m，平均厚度 517m。地層厚度大于 550m。即 F F4，均為高角度正斷層。落差 135m～ 310m，由南向北落差變小，地表斷層跡象明顯。 E，軸長(zhǎng) 3Km。 （ 2） 井田水文地質(zhì)條件 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 區(qū)內(nèi)地表沖溝發(fā)育，平時(shí)主要排泄上游礦坑水，水量在 50～ 300m3/h 之間，雨季為上游地區(qū)大氣降水排泄通道。鉆孔單位涌水量為 L/，滲透系數(shù)為，水質(zhì)類型為 HC03S04Ca 型，觀測(cè)水位標(biāo)高為 。 伏青石灰?guī)r含水層 (Ⅲ ) 巖性為灰色隱晶質(zhì)石灰?guī)r，層位穩(wěn)定。水位標(biāo)高 ～ 。水質(zhì)類型以 HC03S04CaMg型為主，水位標(biāo)高 ～ 之間。鉆孔單位涌水量為 ～ L/，滲透系數(shù)為。層厚為 ～ ，平均厚度 。鉆孔單位涌水量為 L/，滲透系數(shù)為 ，水質(zhì)類型為HC03S04CaMg 型，水位標(biāo)高為 ～ 。其間巖性由砂質(zhì)泥巖、鋁質(zhì)泥巖、粉砂巖組成。 野青石灰?guī)r (Ⅳ )與 2 煤層頂板砂巖 (V)間距為 ～ ,平均為，巖性中粉砂巖和泥砂巖占 60％以上，亦具有良好的隔水性能。各含水層之間均有一定厚度的隔水巖層。 d. 充水因素分析 綜上所述，山西組砂巖含水層，是礦井主要充水來(lái)源。在中石炭統(tǒng)本溪組中只有一層不可采的薄煤。目前主要可采煤河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 層為 2煤，待開(kāi)發(fā)的下組煤為 9。局部因沉積變相沖刷。南翼最南部一個(gè)采區(qū)變?yōu)? 左右。 4煤（野青），厚度變化不大，一般在 ～ ，局部尖滅變薄，頂板為～ 的石灰?guī)r，一般厚度 1m 左右，據(jù)揭露的資料，不易維護(hù) 。頂板為粉沙巖，個(gè)別為灰?guī)r，炭質(zhì)泥巖及細(xì)砂巖。 8煤（大青），煤層厚度變化不大，都可采。 表 首山一礦井田可采煤層一覽表 煤層編號(hào) 一般 真厚 m 一般 間距 m 穩(wěn)定性 巖漿巖 破壞程度 可采程度 煤層結(jié)構(gòu) 1 極不穩(wěn)定 輕微 大部可采 局 部 夾 矸 石 一 2 穩(wěn) 定 輕微 可采 有夾石一層 ～ 4 極不穩(wěn)定 嚴(yán)重 局部可采 無(wú)夾石 5 極不穩(wěn)定 中等 局部可采 有夾石一層 ～ 6 不穩(wěn)定 輕微 大部可采 無(wú)夾石 7 極不穩(wěn)定 嚴(yán)重 局部可采 有夾石 1 ～ 2 ～ 8 極不穩(wěn)定 輕微 大部可采 局 部 有 夾 石 一 ～ 9 穩(wěn) 定 未破壞 可采 有夾石 1～ 2 層，～ 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 目前開(kāi)采 2和 4煤層，煤層頂、底板以粉砂巖為主，局部為中、細(xì)砂巖和部分巖漿巖，頂板為巖漿巖時(shí)有下垂現(xiàn)象，巖漿巖為底板時(shí)，有隆起現(xiàn)象，對(duì)正常開(kāi)采影響較大。 煤的特征 （ 1）煤的工業(yè)分析及用途 煤的容重，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告， 南部為 ～ ，北部為 ～ ，統(tǒng)一按照 計(jì)算儲(chǔ)量。 目前開(kāi)采的 2煤層，塊煤可用作化工原料，末煤供電力及民用。 （ 4）煤塵與自燃性 煤塵爆炸指數(shù) 10%，無(wú)爆炸性。一般井田境界劃分的原則有如下幾條： 一、按自然境界 劃分 按地質(zhì)構(gòu)造因素 劃分 ：利用煤田地質(zhì)構(gòu)造作為劃分井田的自然境界，即利用大斷層、褶曲軸線、巖漿巖侵入帶、古河床沖刷帶等地質(zhì)構(gòu)造劃分井田。以相鄰礦井井田境界煤柱為界； 按煤種、煤質(zhì)分布規(guī)律劃分：在煤種、煤質(zhì)變化比較大的礦區(qū)。 按地質(zhì)鉆孔連線 劃分 ：地質(zhì)鉆孔連線劃分，可用在煤層傾斜方向或走向方向上，應(yīng)用時(shí)注意為井田開(kāi)采創(chuàng)造較好的開(kāi)采條件。 18? 19〞，北緯 36176。 開(kāi)采界限 井田內(nèi)含煤地層主要是上石炭統(tǒng)太原組，下二統(tǒng)山西組。南部有 9八層，北部有 9六層。之間。 煤層傾角平均為 176。 H井田的平均水平寬度， km。申莊井田為緩傾斜煤田，煤層傾角一般為 3～ 15176。綜觀全區(qū)，井田構(gòu)造以斷裂為主，褶曲平緩，井田構(gòu)造中等類型。γ （ 2178。 。 ：風(fēng)井場(chǎng)地 20m，村莊 10m,其他 15m。 ：本井田地面無(wú)大型村莊，其他零星村莊也大部分處于井田邊界位置，故無(wú)需留設(shè)保護(hù)煤柱。 5m179。 表 保護(hù)煤柱損失量 煤柱類型 2儲(chǔ)量 4儲(chǔ)量 總儲(chǔ)量 /Mt 井田邊界保護(hù)煤柱 斷層保護(hù)煤柱 村莊保護(hù)煤柱 0 0 0 工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱 井筒保護(hù)煤柱 0 0 0 合計(jì) 圖 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱計(jì)算圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 礦井可采儲(chǔ)量 礦井可采儲(chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的可以采出的儲(chǔ)量，可按下式計(jì)算： Q 采 =（ Q 工 P）179。 75%= 萬(wàn)噸 4Q 采 =（ ）179。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大。 投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回報(bào)期短的贏家大規(guī)模，反之則所小規(guī)模。 礦 井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。 2） 式中 T1 —— 第一水平的服務(wù)年限， a； Zk1—— 第一水平的可采儲(chǔ)量，萬(wàn) t； K —— 礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 K=； A —— 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬(wàn) t/a。井田內(nèi) 2 號(hào)煤層平均 5m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大； 4號(hào)煤，厚度變化不大，平均 ，局部尖滅變薄 。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機(jī)到大巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)到井底煤倉(cāng)，運(yùn)輸能力大，自動(dòng)化程度高。 通風(fēng)安全條件的校核。 表 我國(guó)各類井型的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì) 生產(chǎn)能力 (Mt／ a) 礦井設(shè)計(jì) 服務(wù)年限 (a) 第一開(kāi)采水平設(shè) 計(jì)服務(wù)年限 (a) 煤層傾角 ＜ 25176。 6． 0 及以上 70 35 3． 0～ 5． 0 60 30 1． 2～ 2． 4 50 25 20 15 15 0． 45～ 0． 9 40 20 15 15 第四章 井田開(kāi)拓 井田開(kāi)拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開(kāi)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)。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場(chǎng)地的位置； ； ； ，做好開(kāi)采水平的接替； 、深部開(kāi)拓及技術(shù)改造； 、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。 （ 2） 合理集中開(kāi)拓部署，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 （ 5） 要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)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。 平硐開(kāi)拓受地形跡埋藏條件限制，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(chǎng)地和引進(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。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。 根據(jù)以上所述情況，本礦井采用圓形井筒 。 （ 4）井口標(biāo)高要高于歷年最高洪水位。 對(duì)井下合理開(kāi)采的井筒位置： （ 1）井筒沿井田走向的位置 井筒沿井田走向的的有利位置以后應(yīng)在井田中央。當(dāng)產(chǎn)量集中于河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 一翼時(shí)，風(fēng)量成倍增加，風(fēng)壓按二次方關(guān) 系增加。 ③ 井筒設(shè)在井田中央時(shí)，兩翼分擔(dān)比較均勻，各水平兩翼開(kāi)采結(jié)束的時(shí)間比較接近。 （ 2）井筒沿煤層傾向的位置 立井開(kāi)拓時(shí)井筒沿煤層傾向位置的幾個(gè)原則。雖然用特殊鑿井法可以在水文地質(zhì)情況復(fù)雜的條件下掘砌井筒，但所需的施工設(shè)備較多，掘進(jìn)速度慢，掘進(jìn)費(fèi)用高。 綜上所述，根據(jù)本礦的實(shí)際條件，在走向方向上：布置在井田儲(chǔ)量中央有利于礦井的兩翼開(kāi)采，有利于通風(fēng)、運(yùn)輸、工作面的接替，故井筒位置選在井田走向中央。同時(shí)根據(jù)本井田具體的條件，兩個(gè)立井可以滿足井田運(yùn)輸?shù)囊螅?本礦井設(shè)計(jì)井筒位置還應(yīng)使井底車場(chǎng)有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進(jìn)和維護(hù)中，將西北部邊界風(fēng)井和主、副井作為礦井的初期工程。 ② 主井提升采用箕斗，用 q=(o179。N179。 井筒支護(hù)采用混凝土厚度 450mm，充填混凝土 50mm 罐道梁中心線間距，可用下式求得： H＝ a＋ 2h＋ S0 =3328mm （ ） 式中： a—— 兩側(cè)罐道之間間距，取 a=2900mm； h—— 組合鋼罐道高度，取 h=158mm。 ① 副井井筒裝備采用剛性裝備（剛性罐道） ,罐道梁采用工字鋼、通梁式布置，罐道與罐道梁的連接方式采用鋼軌連接 。罐道采用 鋼軌，罐道梁采用 20b 工字鋼。 （ 3）風(fēng)井： 風(fēng)井 用于礦井回風(fēng)，兼做安全出口。 風(fēng)井除用作通風(fēng)外，一般又可作安全出口。井筒位置的選擇對(duì)于建井期限、基本建設(shè)投資、礦井勞動(dòng)生產(chǎn)率以及噸煤生產(chǎn)成本都有重要影響，因此，井筒位置一定要合 理選擇。 （ 2）井筒沿煤層傾向的有利位置。為了保證礦井投產(chǎn)后的可靠性，在確定井筒位置時(shí)，要使地面工業(yè)場(chǎng)地盡量不壓首采區(qū)煤層。 （ 4）井筒位置還應(yīng)使井底車場(chǎng)有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進(jìn)和維護(hù)。 通過(guò)以上分析，考慮到首山一礦實(shí)際情況：由于井田西部邊界距京廣鐵路很近，故為便于地面運(yùn)輸及工業(yè)廣場(chǎng)布置，主井井筒位置布置方案也可以選擇在井河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 田西部邊界附近。設(shè)計(jì)中只針對(duì) 2號(hào)煤層。其中 350m 標(biāo)高以上的均采用上山開(kāi)采， 350m 標(biāo)高以下的采用下山開(kāi)采。由于礦井瓦斯涌出量不大，不用設(shè)置額外的回風(fēng)大巷。 由于本井田位于平原地帶，地勢(shì)平坦，可采煤層埋深大，且傾角不大，在井田各部分的埋深不同，差別比較大，又考慮到本礦井為 大 型礦井，為適應(yīng) 相應(yīng)的提升能力， 和 機(jī)械化程度 ,早投產(chǎn)的要求 , 顯然，采用平硐開(kāi)拓不現(xiàn)實(shí)，所以，所有方案均采用立井開(kāi)拓。主副井延伸至 500 水平，通過(guò)石門找到煤層，布置第三水平大巷。通過(guò)暗斜井找到煤層，布置第二水平大巷。主井副井首先打到 100 水平，通過(guò)石門找到煤層，布置第一水平大巷。 三個(gè)方案相同的不需參與比較的項(xiàng)目，包括礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、水平劃分。但是石門開(kāi)掘過(guò)多，工程量較大。 表 三 種開(kāi)拓方案技術(shù)比較表 優(yōu)缺點(diǎn) 方案 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 方案一 避免了首采區(qū)下山采區(qū)的形成，使開(kāi)采較為容易。 提升環(huán)節(jié)多。 開(kāi)采 450 水平時(shí)，煤炭、材料都要經(jīng)過(guò)暗斜井，提升環(huán)節(jié)多。 避免了下山采區(qū)的 形成，使開(kāi)采較為容易。并且第一水平兩種開(kāi)拓相同，只要比較第二水平方式的工程量即可。 水平高度的確定 開(kāi)采水平的確定是開(kāi)拓的關(guān)鍵，它直接影響礦井的基本建設(shè)投資及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，使井 田開(kāi)拓的重要參數(shù)。 式中： H —— 階段垂高 ； AT KSinHL m C? ??? ?河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 A —— 礦井年產(chǎn)量 ； T —— 水平服務(wù)年限 ； α —— 階段內(nèi)煤層平均傾角 ； K —— 儲(chǔ)量備用系數(shù) ； S —— 井田走向長(zhǎng)度 ； M —— 階段內(nèi)煤層累計(jì)厚度 ； γ —— 煤的容重，可取 ； C —— 采區(qū)回采率。 根據(jù)煤層賦存條件及地質(zhì)構(gòu)造 煤層傾角不同對(duì)階段高度影響較大。 第一水平可采面積為 ，真面積 176。 5== 萬(wàn) t 4煤 ： 179。 75%= 萬(wàn) t。= 21a。 一般階段高度增大，全井水平數(shù)目減少，水平儲(chǔ)量增加，分?jǐn)偟矫繃嵜旱恼叟f費(fèi)減少。 對(duì)大巷布置的一般要求 大巷的主要任務(wù)是擔(dān)負(fù)煤矸、物料和人員的運(yùn)輸，以及通風(fēng)，排水、敷設(shè)管線。運(yùn)輸大巷可有單煤層布置（稱分煤層運(yùn)輸大巷），分煤組布置（稱分組集中運(yùn)輸大巷），或全煤組集中布置 (稱集中運(yùn) 輸大巷 )，主要根據(jù)煤層的數(shù)目和間距來(lái)定。采用分組集中布置的分組間距一般大于 70m。為便于維護(hù)和使用，應(yīng)不受開(kāi)采各煤層的采動(dòng)影響，一般 將運(yùn)輸大巷設(shè)在煤層的底板巖層中，有條件時(shí)，也可設(shè)在煤組底部煤質(zhì)堅(jiān)硬圍巖穩(wěn)固的薄及中厚河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 煤層中。 B 當(dāng)煤層起伏，褶曲較多時(shí)，如大巷沿一定坡度沿煤層掘進(jìn)，則巷道彎曲轉(zhuǎn)折多，機(jī)車運(yùn)行速度受到限制，將減低運(yùn)輸能力。就我國(guó)目前