【正文】 永城市境內(nèi)，覆蓋城關(guān)鄉(xiāng)、城廂鄉(xiāng)的全部及侯嶺、雙橋、十八里、將口鄉(xiāng)的一部分。00′116176。00′20′40′34176。25′ 21″，北緯 33186。永城市 西北至隴海鐵路商丘東站約 95km，夏邑東站 62km；東北至京滬鐵路徐州車(chē)站約 100km，東南至宿州車(chē)站約 75km，距京九鐵路的亳州車(chē)站 55km，且均有柏油公路相通。工業(yè)廣場(chǎng)標(biāo)高 +35m。 本區(qū)地處中緯 34186。大氣降水 量多集中在 7~8 月份，可占全年降水量的 50%以上，年蒸發(fā)量 。井田內(nèi)大部分區(qū)段發(fā)育有寬緩褶曲，局部地層走向和傾向有波狀起伏現(xiàn)象。本井田的勘探類(lèi)型為二類(lèi)（偏簡(jiǎn)單）二型。主要有：蔣閣向斜（短軸向斜）、馬崗背斜（短軸背斜）、城郊向斜，其位于永城縣城東關(guān)及城廂鄉(xiāng)之東，馬崗背斜之西總體走向近南北，兩翼傾角 10176。為一北盤(pán)下降的正斷層，中斷落差較大約 65m?？傊北睎|向斷層構(gòu)造居主導(dǎo)地位，其次是近東西 向構(gòu)造，局部發(fā)育有北西向構(gòu)造。褶皺和斷裂構(gòu)造呈北北東向和近東西展布。 井田的水文地質(zhì)特征 新生界松散層劃分為四個(gè)含水層組及四個(gè)隔水層組，由于新生界底部砂層少，富水性又弱，與基巖之間有平均厚 的粘土隔水層，對(duì)礦床一般無(wú)充水影響。 綜上所述，本井田是一個(gè)與外部水力聯(lián)系微弱，補(bǔ)給不足的較完整的獨(dú)立水文地質(zhì)單元，開(kāi)采煤層遠(yuǎn)離地表水體，無(wú)流水影響，間接充水巖層“灰?guī)r”雖然單位涌水量較大，局部在斷 層處有與煤層對(duì)接的可能性，如留好煤柱，遠(yuǎn)離斷層，一般是不會(huì)突水的，本礦井水文地質(zhì)，工程地質(zhì)條件屬中等類(lèi)型。下石 盒子組（ P1x）含三煤組，由 4～ 7 個(gè)分層組成，分層編號(hào)從下至上分別為三 三 2三 2三 三 、三 、 、 三 6及三7。 表 11煤層情況一覽表 煤 組號(hào) 煤層編號(hào) 煤分 層 數(shù) 煤厚 最小 ～ 最大 平 均 (m) 間距 最小 ～ 最大 平 均 (m) 夾 矸 層 數(shù) 可 采 情 況 含 煤系 數(shù) 煤層穩(wěn)定性 二煤組 二 3 1 ～ ～ 0 不可采 % 不穩(wěn)定 二 2 1～2 ６ .３２ ～ ７ 0～1 全區(qū)可采 穩(wěn)定 ～ 二1 1～2 ～ 0～1 不可采 不穩(wěn)定 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 二2 ～ 7 ～ 山西組迭系生二古界 系 統(tǒng) 地 層 系 統(tǒng)地層及標(biāo)志層名稱(chēng)柱 狀煤層及標(biāo)志層厚度m 間距m地層厚度 m太石炭原組系界城郊煤礦綜合柱狀圖1 ：10007 0 0 .746 1 5 .60 3 1 5 .20 6 1 5 .305 1 5 .042 2 0 .405 ～ 二1二3 ～ ～ 圖 11 城郊煤礦綜合柱狀圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 煤的特征 二 2煤層屬低灰分，特低硫 ，特低磷，高發(fā)熱量，易選的優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤。 （ 2） 瓦斯、煤塵等 井田中各煤層沼氣含量一般小于 ，屬低沼氣礦井。 （ 3） 地溫 井田內(nèi)地溫僅隨深度的增加而增加。在以?xún)蓚€(gè)正斷層劃分的邊界處， F14 斷層落差達(dá) 17107m， F5 斷層落差達(dá) 42135 m，并且這兩處的煤層不很穩(wěn)定，由此可見(jiàn)，這兩處的邊界均無(wú)擴(kuò)大的可能性。井田的水平寬度約 。經(jīng)過(guò)計(jì)算穿過(guò)本煤層的鉆孔密度為 個(gè) /k ㎡，使用合理。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力在 120180 萬(wàn) t/a 的礦井，礦井第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限一般不少于 30a。北東邊界部分有風(fēng)氧化帶，留設(shè)其保護(hù)煤柱為 30m。塊段法計(jì)算誤差很?。┯?jì)算得，邊界保護(hù)煤柱的儲(chǔ)量為 891 萬(wàn)噸。） 松散移動(dòng)角 Φ /（176。則梯形的面積為： S =(a+b) h/2 =（ 516+684） 826/2 = 105㎡ 工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)煤柱量為： Q= s γ h (21) 式中 Q— — 保護(hù)煤柱量 ,萬(wàn) t S— — 保護(hù)煤柱的面積，㎡ γ — — 煤的容重， t/m179。 第一水平的服務(wù)年限 計(jì)算礦井的設(shè)計(jì)服務(wù)年限時(shí)，可以用下式： T=Zk/(A K) （ 31） 式中 T— 礦井第一水平服務(wù)年限， a 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)，一般采用 ～ ，本井田地質(zhì)條件及其它條件簡(jiǎn)單因此取下限 Zk— 礦井可采儲(chǔ)量，萬(wàn) t 計(jì)算礦井可采儲(chǔ)量時(shí)，可用下式： Zk/（ Zg－ P） C （ 32） 式中 Zg— 礦井工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn) t/a P— 保護(hù)工業(yè)場(chǎng)地、井筒、井田境界、河流建筑物等留置的永久煤柱損失，萬(wàn) t/a C— 采區(qū)采出率，厚煤層不小于 ，中厚煤層不小于 ，薄煤層不小于 ，本礦取 C= 在本煤礦中， P 為邊界保護(hù)煤柱、工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱、斷層保護(hù)煤柱之和。 4 井田開(kāi)拓 井田開(kāi)拓是在總體設(shè)計(jì)已經(jīng)劃定的井田范圍內(nèi)，根據(jù)精查地質(zhì)報(bào)告和其它補(bǔ)充資料，具體體現(xiàn)在總體設(shè)計(jì)合理原則，將主要巷道由 地表進(jìn)入煤層，為開(kāi)采水平服務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開(kāi)掘工程。 與立井開(kāi)拓相比，斜井開(kāi)拓的缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)，輔助提升能力少，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大，管線長(zhǎng)度長(zhǎng)；斜井井筒通過(guò)富含水層、流砂層施工技術(shù)復(fù)雜。 綜上所述，立井開(kāi)拓在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)、安全三方面都占有很大的優(yōu)勢(shì)。從井筒和工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱損失看，井筒愈靠近淺部，煤柱的尺寸愈小。 （ 5） 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對(duì)井筒布置的影響 要保證井筒、井底車(chē)場(chǎng)及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)使井筒盡量不穿過(guò)或少穿過(guò)流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應(yīng)力區(qū)。 風(fēng)井位置的選擇 本井田 的井田上部有煤層露頭，為了盡可能的少壓煤和利用煤層的風(fēng)氧化帶正好在井田的上邊界中部這一地理優(yōu)勢(shì)，因此將風(fēng)井布置在煤層露頭的中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 包圍圈內(nèi)，為了避免后期通風(fēng)路線過(guò)長(zhǎng)需要在工業(yè)廣場(chǎng)上另開(kāi)設(shè)一風(fēng)井以達(dá)到最小的減少煤的損失的目的 。 （ 3） 占地面積盡量小，盡量做到不搬遷村莊。 確定開(kāi)采水平位置、標(biāo)高及水平垂高 本礦井為中型礦井，井田可采儲(chǔ)量有限，故借鑒現(xiàn)有礦井的經(jīng)驗(yàn)確定開(kāi)采水平的數(shù)目為兩個(gè)。 （ 3） 經(jīng)濟(jì)上有利的水平垂高 開(kāi)采水平垂高過(guò)小，造成嚴(yán)重的 采掘失調(diào)，合理的增加水平垂高，可以減少水平數(shù)目，減少基建工程量，目前我國(guó)礦井一般的階段垂高如表 42所示。 大巷布置在煤層中的優(yōu)點(diǎn)是：容易施工，掘進(jìn)速度快，掘進(jìn)費(fèi)用低，便于機(jī)械化作業(yè)，掘進(jìn)中可以進(jìn)一步探明煤層變化情況和地質(zhì)構(gòu)造。 綜合以上各方面的因素，大巷布置在煤層中經(jīng)濟(jì)上雖然占有很大的優(yōu)勢(shì)，但相對(duì)于巖石大巷而言技術(shù)上很難達(dá)到很好的支護(hù)效果，安全上得不到保證。采用一個(gè) 主立井和一個(gè)副立井，為了減少穿越流沙層開(kāi)鑿風(fēng)井的數(shù)目和限于本井田的儲(chǔ)量而少壓煤采用風(fēng)井布置在煤層露頭之外，并且整個(gè)礦井服務(wù)年限中采用混合式通風(fēng)方式，立井井筒采用特殊方法施工。 綜合本礦井各方面的因素，在保證安全的條件 下，提出了五種方案，其具體的 布置情況可以參考如下： 方案Ⅰ 立井兩水平 一水平 480 采區(qū)布置 二水平 580 帶區(qū)布置 方案 Ⅱ 立井兩水平 一水平 440 采區(qū)布置 二水平 580 帶區(qū)布置 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 立井兩水平開(kāi)拓 主暗斜井延伸 副立井直接延伸 一水平 480 二水平 580 方案 Ⅲ 方案Ⅳ 立井兩水平開(kāi)拓 主暗斜井延伸 副立井直接延伸 一水平 440 二水平 580 方案 Ⅴ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 目前方案比較法是我國(guó)確定礦井開(kāi)采設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)用最廣泛的方法，方案比較法的實(shí)質(zhì)就是對(duì)不同的方案進(jìn)行技 術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和對(duì)比，從中選出相對(duì)最優(yōu)越的一種方案， 一般情況下應(yīng)比較以下內(nèi)容： （ 1） 工程量。 （ 3）基本建設(shè)費(fèi) （ 4） 機(jī)電設(shè)備及主要材料需用量。 根據(jù)以上的原則和本井田的情況： 本井田地勢(shì)平坦位于黃淮沖積平原的東部，西北高東南低，坡降為 1/4500～ 1/600。因本井田涌水很大，使用上下山開(kāi)采在技術(shù)上的困難較多并且排水費(fèi)用也很高，尤其是在下山掘進(jìn)的過(guò)程中排水困難更多。 表 43 技術(shù)上可行各方案粗略估算費(fèi)用表 方案 項(xiàng)目 方案 Ⅰ 方案 Ⅱ 生 產(chǎn) 經(jīng) 營(yíng) 費(fèi) /萬(wàn)元 第 一 水 平 立井提升 10430 = 立井提升 =3798 石門(mén)運(yùn)輸 10430 = 石門(mén)運(yùn)輸 = 續(xù) 表 43 技術(shù)上可行各方案粗略估算費(fèi)用表 方案 項(xiàng)目 方案 Ⅰ 方案 Ⅱ 立井排水 1180 24 365 34 = 立井排水 1180 24 365 30 = 生 產(chǎn) 經(jīng) 營(yíng) 費(fèi) /萬(wàn)元 第 一 水 平 立井提升 = 立井提升 7726 = 石門(mén)運(yùn)輸 = 石門(mén)運(yùn)輸 7726 1 = 生 產(chǎn) 經(jīng) 營(yíng) 費(fèi) /萬(wàn)元 第 一 水 平 立井排水 1180 24 365 26 104= 立井排水 1180 24 365 30 104= 小計(jì) 基 建費(fèi)用 /萬(wàn)元 石門(mén)開(kāi)鑿 990 104 石門(mén)開(kāi)鑿 990 104 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) = = 總計(jì) 費(fèi)用 /萬(wàn)元 費(fèi)用 /萬(wàn)元 百分率 100％ 百分率 ％ 方案 項(xiàng)目 方案 Ⅲ 方案 Ⅳ 基建費(fèi) /萬(wàn)元 主立井開(kāi)鑿 515 104= 主立井開(kāi)鑿 475 104= 主暗斜井開(kāi)鑿 1004 104= 主暗斜 井開(kāi)鑿 1370 104= 續(xù) 表 43 技術(shù)上可行各方案粗略估算費(fèi)用表