【正文】 大，最大厚度 。砂巖鈣質(zhì)膠結(jié)，較硬脆，張裂性節(jié)理發(fā)育。 （八）第四系（ Q） 全區(qū)廣泛分布，根據(jù)其成因類型可劃分為以下四個(gè)單元： （ Q2l） 主要分布于新村川、碾子溝等地，多呈臺(tái)階狀出露。厚 1— 5m。巖性以亞粘土為主，下部為礫卵石層，厚度 1～ 3m。左右的寬緩單斜，并在此基礎(chǔ)上發(fā)育了幅度不大的波狀起伏。 三、煤層 根據(jù)陜西省煤田地質(zhì)局 194 地質(zhì)勘探隊(duì)在本區(qū)進(jìn)行詳查 地質(zhì)報(bào)告，二盤(pán)區(qū) 延安組二個(gè)段中僅含有 3 層煤層，其中第一段含 4 號(hào)煤組， 自上而下煤層編號(hào)為 4－ 4－ 2煤層， 42煤層為區(qū)內(nèi)的主采煤層， 4－ 1煤層為局部可采煤層 ；第二段含 3 號(hào)煤組，煤層編號(hào)為 33煤層， 為不可采煤層 。 全區(qū)見(jiàn)煤厚度 以上的鉆孔有 11 個(gè)， 可采煤層厚 ～ （不含夾矸） ， 平均 。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，局部含 1 層，個(gè)別含 2 層泥巖、炭質(zhì)泥巖、粉砂巖夾矸，夾矸厚 ～ 。煤層埋深 155～ 655m。煤層由凹陷的中心向北、東、南方向逐漸變薄的規(guī)律明顯，是區(qū)內(nèi)穩(wěn)定性最好的煤層。巖性以炭質(zhì)泥巖和泥巖為主，少量為粉砂巖。宏觀煤巖類型主要為半暗淡型 煤、半光亮型煤。 （二）煤的化學(xué)性質(zhì) （ Mad） 42煤原煤水分含量為 ～ %，平均為 %，浮煤水含量為 ～ %，平均為 %。 41煤層原煤灰分產(chǎn)率為 ～ %。 42 煤層原煤揮發(fā)分為 ～ %，平均 %，向東、東南方向均有增高的趨勢(shì)。其主要原因是：洗選后鏡質(zhì)組和富含氫的穩(wěn)定組的富集造成。 （ 4）氧（ Odaf）各煤層原煤氧含量平均為 ～ %，浮煤氧含量為 ～%， 較原煤有升有降，垂向上原、浮煤均有隨埋深增加而降低的趨勢(shì)。 （ 6）磷（ Pd）各煤層原煤磷含量為 ～ %，平均 ～ %。 41煤層原煤分析基低位發(fā)熱量（ Q,ad）為 ～ ，平均 MJ/kg。 各煤層煤的低溫干餾試驗(yàn)表明 42煤焦油產(chǎn)率為 ～ %，平均為 %，屬于陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤(pán)區(qū)開(kāi)采初步設(shè)計(jì) 咸陽(yáng)星城礦山工程服務(wù)有限公司 18 富油煤； 41 煤焦油產(chǎn)率平均為 %，屬于高油煤。 42 煤層煤的哈氏可磨性指數(shù)在 63～ 70之間，表明可磨性指數(shù)較小，屬難磨煤。 42煤層煤類以弱粘煤（ RN32）為主，少量氣煤（ QM3 QM43）； 41煤層以氣煤（ QM3 QM43 和 QM44）為主，少量弱粘煤（ RN32）。 （六）共、伴生礦產(chǎn) 本區(qū)煤層中鍺、鎵、鈾工業(yè)礦床最低品位分別為 300ppm。新村川一級(jí)階地的后緣，即坡腳處多為黃土堆積，有利于降水及地表水的滲入，對(duì)地下水的形成十分有利。由于階地 為基座 式 階 地， 含 水層 厚 度 較薄 ， 一般 厚 ~ 。巖性以暗紫色、灰綠色細(xì)砂巖，粉砂巖、泥巖組成，鈣質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較脆。所以該層為透水性好而含水微溝名 溝谷長(zhǎng) （ km） 匯水面積 （ km2） 枯水期流量（ l/s） 豐水期流量（ l/s） 洪水期流量（ m3/d） 主溝 支溝 新村川 老林溝 鹽水溝 碾子溝 圖 3 陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤(pán)區(qū)開(kāi)采初步設(shè)計(jì) 咸陽(yáng)星城礦山工程服務(wù)有限公司 20 弱的層段。溝谷底部?jī)蓚?cè)均具滲出跡象或顯 潮濕現(xiàn)象，溪流量向下游明顯增大。 （ K1l、 J2z） 宜君礫巖在區(qū)內(nèi)厚 ~，巖性以灰?guī)r、燧石、石英巖、片麻巖及砂巖等組成，基底式鈣質(zhì)膠結(jié)，巖石堅(jiān)硬致密，電測(cè)井曲線明顯，為好的隔水層；直羅組上部隔水層厚 48~75m，巖性為泥巖、粉砂巖及細(xì)砂巖互層，以泥巖、粉砂巖為主，砂巖次之。 （ J2z） 該層俗稱“直羅砂巖”，全區(qū)分布，厚度較大，一般 32~48m。 m，滲透系數(shù) ~。 羅系延安組下部與富縣組及三疊系相對(duì)隔水層 該層由 42煤層下部泥巖、粉砂巖與富縣組泥巖、三疊系泥巖、粉砂巖夾細(xì)砂巖薄層等組成，厚 60 余 m。潛水徑流方向主要受微地貌型態(tài)的控制，平直地段一般與河床相交，河曲地段截彎取直，主要以潛流形式向河床排泄。地下水以潛水形式泄出地表，供給地表水，成為地表河流的源頭。 砂巖孔隙裂隙含水層 河間梁峁區(qū)，地下水由承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓，在其遭受侵蝕切割的溝谷地帶，以潛水的形式泄出地表，大氣降水是唯一的補(bǔ)給來(lái)源；而下部含水段，顯示承壓徑流，除接受大氣降水外，還接受地表水的補(bǔ)給。徑流受地形地貌的控制，一般向遠(yuǎn)處的溝谷地帶排泄。 （五） 礦床充水因素分析 根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，本區(qū)煤層賦存于堅(jiān)硬到半堅(jiān)硬巖石之間。未來(lái)礦井直接充水含水層為小街砂巖及直羅組砂巖含水層，因該含水層裂隙不發(fā)育，富水性弱，補(bǔ)給條件差，對(duì)煤礦建設(shè)不會(huì)構(gòu)成危害。 陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤(pán)區(qū)開(kāi)采初步設(shè)計(jì) 咸陽(yáng)星城礦山工程服務(wù)有限公司 23 第四節(jié) 其它開(kāi)采技術(shù)條件 一、瓦斯 根據(jù)兩層可采煤層勘探分析可知， 41煤層瓦斯成分中氮?dú)猓?N2）含量為 %，二氧化碳（ CO2）為 %，甲烷 %，重?zé)N 為 0。本區(qū)內(nèi)煤層瓦斯等級(jí) 屬 低 瓦斯 ，在煤層開(kāi)采過(guò)程中造成危害的可能性很小。 又 據(jù)煤的工業(yè)分析計(jì)算各煤層煤塵的爆炸性指數(shù)均大于 35％，遠(yuǎn)大于有爆炸性危險(xiǎn) 10%的臨界值， 亦表 明煤塵均具有爆炸性危險(xiǎn)。 四、煤層頂?shù)装? 煤層頂板可歸納為兩大類：一類為細(xì)、中、粗粒長(zhǎng)石砂巖及長(zhǎng)石石英砂巖，主要為厚層狀的“直羅砂巖”，它們?yōu)?4 42煤層的基本頂板；另一類為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖及互層，一般為煤層的直接頂板。 煤層直接頂板的巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等。單軸飽合抗壓強(qiáng)度，干 燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度 ，軟化系數(shù) 。 41煤層儲(chǔ)量類別均為 333， 二盤(pán)區(qū) 42煤層 北部的 儲(chǔ)量類別均為 333，南部的儲(chǔ)量類別均為 331。礦井初步 設(shè)計(jì)對(duì)此 已 留設(shè) 了 煤柱 ，本次 二盤(pán)區(qū)儲(chǔ)量計(jì)算范圍不含此煤柱。 柱 ① 由該礦提供的現(xiàn)有“采掘工程平面圖”知， 大巷之間留設(shè) 50m煤柱 ，大巷外側(cè) 各 留設(shè) 100m 煤柱 。 量 開(kāi)采損失量 =（工業(yè)儲(chǔ)量 永久煤柱 損失量 設(shè)計(jì)煤柱量） C =() +() =+ =。 二、 盤(pán)區(qū)服務(wù)年限 二盤(pán)區(qū) 設(shè)計(jì)服務(wù)年限 T = 盤(pán)區(qū) 可采儲(chǔ)量 /(盤(pán)區(qū) 生產(chǎn)能力 儲(chǔ)量備用系數(shù) ) T =( ) =。有 2 層可采煤層，自上而下為 4－ 4－ 2煤層。總體趨勢(shì)為一大體西傾，傾角 3176。 第二節(jié) 采 煤方法選擇 綜合上述二 盤(pán)區(qū) 4－ 4－ 2 煤層具體的賦存條件，結(jié)合該生產(chǎn)規(guī)模、裝備和技術(shù)管理水平， 可供選擇 的采煤方法 論證 如下 ： 一、 4－ 1 煤層采煤方法選擇 4－ 1煤層屬于薄煤層，可采厚度 ～ （不含夾 矸），平均。但機(jī)械化程度低， 采用 單體 支架支撐頂板，生產(chǎn)安全 較差， 人員 多 ， 勞 動(dòng)強(qiáng)度大， 工作面 單產(chǎn)低。這種 采 煤方法為我國(guó) 大 部分地區(qū) 中 小 型礦井中普遍采用的一種采煤方法，該采煤方法技術(shù) 較 先進(jìn)， 機(jī)械化程度較高， 管理 相對(duì) 集中 ，工作面 整體投資相對(duì)較 低。螺旋鉆采煤法的最大特點(diǎn)是不需回采工作面 ,及不需回撤工作面內(nèi)的采煤機(jī)、輸送機(jī)和支護(hù)設(shè)備 ,僅在巷道中用螺旋鉆采煤機(jī)就可將 巷道 兩側(cè)各 50~70m 范圍內(nèi)的煤采出。螺旋鉆采煤法盡管巷道掘進(jìn)率高 ,丟煤多 ,但用人少 ,效率高 ,同時(shí)還可使一些平衡表外的儲(chǔ)量得到開(kāi)采 ,相對(duì)提高了工業(yè)儲(chǔ)量 ,延長(zhǎng)了礦井的服務(wù)年限。 現(xiàn)對(duì)國(guó)內(nèi)外薄煤層綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀分析 比選 如下： （一）國(guó)外長(zhǎng)壁式薄煤層 綜合機(jī)械化采煤技術(shù) 國(guó)外長(zhǎng)壁式薄煤層綜合機(jī)械化采煤技術(shù)主要有兩種技術(shù)途 :采用刨煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架的刨煤機(jī)采機(jī)組 。如 :德國(guó)魯爾公司佛德利希萊茵蘭特礦 ,煤厚 ,面長(zhǎng)310m,采用刨煤機(jī)、電液控制系 統(tǒng)， 日產(chǎn)煤 均達(dá) 12653t， 最高日產(chǎn) 達(dá)陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤(pán)區(qū)開(kāi)采初步設(shè)計(jì) 咸陽(yáng)星城礦山工程服務(wù)有限公司 31 16500t。澳大利亞正在研 究 程控制全自動(dòng)無(wú)人長(zhǎng)壁工作面開(kāi)采技術(shù)。 （二） 國(guó)內(nèi) 長(zhǎng)壁式薄煤層綜合機(jī)械化采煤技術(shù) 目前國(guó)內(nèi)薄煤層綜合機(jī)械化開(kāi)采 ,主要采用如下幾種方式 :滾筒采煤機(jī)配液壓支架綜合機(jī)械化開(kāi)采方法 。現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)薄煤層滾筒采煤機(jī)基本可以滿足煤層厚度 ~,煤質(zhì)中硬以下的緩傾斜薄煤層開(kāi)采需求。當(dāng)采高在 以下時(shí)宜 采用爬底式采煤機(jī) 。刨煤機(jī)的切割速度可達(dá)到 3m/s,切割功率超過(guò) 2 200kW。缺點(diǎn)是刨煤機(jī)鑄件單一化、形狀復(fù)雜、精度 較高、自動(dòng)化程度高，要求工作人員具備較高的 技術(shù) 水平；對(duì)工作面地質(zhì)條件要求較高、適應(yīng)性不如滾筒采煤機(jī)，不能隨時(shí)調(diào)整刨頭的高度、頂板起伏時(shí)要留頂 底煤 或通過(guò)困難，不能隨時(shí)大量提高刨頭起底量、底板起伏不平和調(diào)向裝置靈敏度不夠時(shí)會(huì)造成“飄刀”或“啃底”，底板松軟或煤粘頂時(shí)移架困難會(huì)影響自動(dòng)化程度，靜力刨煤遇到煤層夾矸或煤質(zhì)太硬（普氏系數(shù) f≥ 4）時(shí)會(huì)降低生產(chǎn)率。最大缺點(diǎn)是最小采高受到一定限制，“小機(jī)身、大功率”問(wèn)題很難有效解決，造成薄煤層綜采一般只用于厚度大于 m 的薄煤層 。但本礦 4－ 1 煤層 厚度 相對(duì)較小， 平均 只有 ，二盤(pán)區(qū) 4－ 1 煤層的幾何形狀極不規(guī)則，不利于綜合機(jī)械化采煤工藝的充分發(fā)揮， 另外， 工作面 整體投資相對(duì)較高。采煤工作面采用 長(zhǎng)壁 式布置，普通綜合機(jī)械化采煤工藝采煤法。陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤(pán)區(qū)開(kāi)采初步設(shè)計(jì) 咸陽(yáng)星城礦山工程服務(wù)有限公司 36 另外，再生頂板下開(kāi)采頂板管理較困難，分層厚度不好控制。 該采煤方法 利用大采高綜合機(jī)械化采煤工藝，具有工作面單產(chǎn)高，掘進(jìn)率低，工作面搬遷次數(shù)少，勞動(dòng)效率高，有利于煤炭自燃的預(yù)防，煤炭回收率高，噸煤成本較低等優(yōu)點(diǎn)。采煤工作面采用 長(zhǎng)壁 式布置，綜合機(jī)械化放頂煤采煤工藝采煤法。 另外，采煤工作面推進(jìn)速度較 慢，不陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤(pán)區(qū)開(kāi)采初步設(shè)計(jì) 咸陽(yáng)星城礦山工程服務(wù)有限公司 37 利于回采巷道的維護(hù)，加大了煤炭自燃的可能性。 綜上 述 ，從提高礦井 生產(chǎn) 安全 可靠、經(jīng)濟(jì) 、 高產(chǎn) 、 高效和有利于綜合機(jī)械化設(shè)備選型 角度考慮，設(shè)計(jì)推薦 4－ 2煤層 采用 方案Ⅲ長(zhǎng)壁式布置一次采全厚綜合機(jī)械化放頂煤采煤法。 42煤層為區(qū)內(nèi)的主采煤層，基本全區(qū)可采，幾何形狀分布規(guī)則，可采煤層厚度 ～ ，平均 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 4－ 1 煤層為局部可采煤層，幾何形狀分布極不規(guī)則，可采煤層厚～ ，平均 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。左右的寬緩單斜，并 在此基礎(chǔ)上發(fā)育了幅度不大的波狀起伏， 地質(zhì)構(gòu)造 較簡(jiǎn)單。 礦井主要大巷 即 運(yùn)輸大巷、輔助運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷 均貫穿二盤(pán)區(qū)南部邊界。 直接 利用 礦井的運(yùn)輸大巷、輔助運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷 由南向北開(kāi)掘采煤工作面的運(yùn)輸巷、輔助運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷 至北部可采邊界，開(kāi)切眼貫通運(yùn)輸巷、輔助運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷， 布置工作面安裝設(shè)備進(jìn)行開(kāi)采。 利用礦井的運(yùn)輸大巷、輔助運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷由南向北開(kāi)掘盤(pán)區(qū)運(yùn)輸下山、輔助運(yùn)輸下山和回風(fēng)下山至盤(pán)區(qū) 北部 可采邊界后貫通，并掘出盤(pán)區(qū) 相 關(guān)硐室 ， 再由盤(pán)區(qū)下山向兩翼區(qū)段內(nèi)開(kāi)掘運(yùn)輸巷、輔助運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷 至盤(pán)區(qū)東西部邊界 ， 開(kāi)切眼貫通運(yùn)輸 巷、輔助運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷，布置工作面安裝設(shè)備進(jìn)行開(kāi)采。 此 方案 符合 該礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)管理 水平 、 煤層的具體賦存條件 ，更有利于采煤工作面設(shè)備選型 。 陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤(pán)區(qū)開(kāi)采初步設(shè)計(jì) 咸陽(yáng)星城礦山工程服務(wù)有限公司 41 方案二、 4－ 4－ 2煤層聯(lián)合 布置 4－ 4－ 2 煤層聯(lián)合布置即在 4－ 2 煤層中布置一套盤(pán)區(qū)下山，兩層煤聯(lián)合開(kāi)采。這種布置方式可以根據(jù) 本盤(pán)區(qū) 各層煤的具體賦存條件、幾何形狀和尺寸，選擇合理的盤(pán)區(qū)下山 巷道 位置、斷面形狀 、尺寸 及 支護(hù)方式；盤(pán)區(qū)下山巷道服務(wù)時(shí)間短，維護(hù)容易；聯(lián)絡(luò)巷工程量（巖巷）少，掘進(jìn)費(fèi)低； 4－ 4－ 2煤層生產(chǎn)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立 ，便于管理。 但開(kāi)掘 三條盤(pán)區(qū)下山，井巷工程量 大 ，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng) ；巷道 萬(wàn)噸 掘進(jìn)率 高 ，采掘關(guān)系 緊張 ；生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)節(jié) 多 ，設(shè)備占有量 多 ，人員 多 ，管理 復(fù)雜 。 但這種布置 礦井開(kāi)拓與采煤工作面準(zhǔn)備和回采工作相互干擾大；盤(pán)區(qū)無(wú) 獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)，發(fā)生災(zāi)害時(shí)相互影響大； 特別是 井底 車場(chǎng) 東北部 有大面積 的資源無(wú)法開(kāi)采，更不利于開(kāi)采 4－ 1 煤層 ； 4－ 2 煤 層厚度南北方向變化大，不利于采煤工作面設(shè)備選型 。地表無(wú)需要留設(shè)保安煤柱的重要建構(gòu)筑物和大的水體。 水文地質(zhì)較簡(jiǎn)單。煤層埋深約 155～ 655m。 陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤(pán)區(qū)開(kāi)采初步設(shè)計(jì) 咸陽(yáng)星城礦山工程服務(wù)有限公司 38 第四章 盤(pán)區(qū)巷道布置 第一節(jié) 盤(pán)區(qū)巷道 布置 方案 一、概述 二盤(pán)區(qū) 東