【正文】 （1）斷層井田內(nèi)有斷層5條，均為正斷層，落差較大，對開采影響較大。WNE 8176。WNE7176。 礦井水文地質(zhì)特征（1）區(qū)域水文地質(zhì)概況宋莊煤礦位于邯邢水文地質(zhì)單元南單元的康二城亞單元的東部。一是第四系松散砂卵礫石孔隙含水層，二是二疊系砂巖裂隙含水層組，三是石炭系薄層石灰?guī)r及奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組（2）井田水文地質(zhì)條件區(qū)內(nèi)地表沖溝發(fā)育，平時主要排泄上游礦坑水，水量在50～300m179。本區(qū)奧灰含水層巖溶發(fā)育極差，富水性較弱，奧灰水屬深埋藏滯流型。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?！?。該層屬富水性較弱的含水層。該層屬富水性弱的含水層，局部為中等富水性。上石盒子組二段底砂巖含水層組(Ⅶ)巖性為一套粗～中粒結(jié)構(gòu)、泥硅質(zhì)膠結(jié)石英砂巖，～?！７嗍?guī)r(Ⅲ)與野青石灰?guī)r(Ⅳ)～，巖性以粉砂巖、泥巖為主，同時也有厚度不等的巖漿巖侵入，均具有較好的隔水性能。③地表水體與含水層之間的水力聯(lián)系區(qū)內(nèi)地表水體一般不與其下伏各含水層發(fā)生水力聯(lián)系。大青灰?guī)r含水層與奧陶系含水層水位標(biāo)高比較相近，二者之間可能存在一定的水力聯(lián)系。最大涌水量200～260m179。在中石炭統(tǒng)本溪組中只有一層不可采的薄煤。目前主要可采煤層為2煤，厚度5m，本次所作的新井設(shè)計就是開采2煤的設(shè)計，待開發(fā)的下組煤為9。其中2煤層屬中灰、低硫、低磷無煙煤。（3）礦井瓦斯本礦瓦斯涌出量較小，經(jīng)鑒定為低瓦斯礦井。第2章 井田境界及儲量 井田境界 井田范圍宋莊煤礦東北部為勘探網(wǎng)分界趙莊礦；西南部為F1大斷層；西北淺部為風(fēng)化帶無煤地區(qū)；東南為深部無煤地帶。最小為6176。宋莊礦精查地質(zhì)報告時由山西省煤化局地質(zhì)勘探一隊于1974年12月提出，1975年3月山西省煤化局批準(zhǔn)了詳查報告。由此可計算本井田煤層的工業(yè)儲量為Zk=274633873=。上山移動角為73176。（3）斷層煤柱：斷層按其落差大小及對煤層的破壞程度而留設(shè)保安煤柱，落差≥50m者，兩側(cè)各留50m（水平距離），落差≥20m，兩側(cè)各留20m（水平距離），落差〈20m 者，不留保安煤柱。δ=73176。（2）斷層保護(hù)煤柱：由于計算井田工業(yè)儲量時，是按全礦井面積計算的，但正斷層的出現(xiàn)會導(dǎo)致煤層的缺失，多算面積，故在計算斷層煤柱損失時，應(yīng)減去斷層的丟失地帶面積和其保護(hù)煤柱的損失。大巷保護(hù)煤柱損失量為447976t。將各數(shù)值帶入：Zk=（2746338737212859）=200565761（t）=（Mt）。（2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處的地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市）、交通（鐵路、公路、水運(yùn)）、用戶、供電、供水、建筑材料及勞動力來源等。 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力宋莊井田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂板條件好，斷層褶曲少，傾角小，厚度變化不大，開采條件較簡單，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，煤質(zhì)為優(yōu)質(zhì)無煙煤，交通運(yùn)輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。我國煤礦目前有向大型礦井發(fā)展的趨勢，設(shè)計240萬噸的井型，達(dá)產(chǎn)后，當(dāng)技術(shù)條件適宜時，有充裕的能力來提高產(chǎn)量，用以增產(chǎn)。～45176。根據(jù)現(xiàn)代化礦井集中化原則，可以布置兩個大采高工作面保產(chǎn)，一個生產(chǎn)，一個備用。副井運(yùn)輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的下放與提升。礦井采用中央邊界式通風(fēng)，運(yùn)煤大巷和輔助運(yùn)輸大巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)大巷回風(fēng)，可以滿足通風(fēng)需要。第4章 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)、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。（2）合理確定開采水平的數(shù)目和位置。（6）合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。（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)。（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、綜掘機(jī)械化、自動化創(chuàng)造條件。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、丘陵或谷溝地區(qū)，且便于布置工業(yè)場地和引進(jìn)鐵路，上山部井分儲量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。主要缺點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，基建投資大。（2）井筒位置的確定井筒位置確定的原則：①有利于第一水平的開車，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門工程量??；②有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少搬遷或不搬遷；③井田兩翼儲量基本平衡；④井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出或軟弱巖層；⑤工業(yè)場地應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；⑥工業(yè)場地宜少占耕地，少壓煤；⑦距水源、電源較近，礦井鐵路專用線路短，道路布置合理。井田偏于一側(cè)時，一翼通風(fēng)距離較長，風(fēng)壓較大。如井筒偏于一側(cè)，一翼過早采完，然后產(chǎn)量集中于另一側(cè)，將使運(yùn)輸，通風(fēng)過于集中，采煤掘進(jìn)互相干擾，甚至影響全礦生產(chǎn)。井筒設(shè)在井田中部，可使石門總長度最短、沿石門的運(yùn)輸工作量??；井筒設(shè)在淺部時，總的石門工程量雖然稍大，但初期（第一水平）工程量較及投資較少，建井期較短；井筒設(shè)在深處的初期工程量最大，石門總長度和沿石門的運(yùn)輸工作量也較大，但如煤系基底有含水特大的巖層，不允許井筒穿過時，它可以延伸井筒到深部，對開采井田深部及向下擴(kuò)展有利；而在淺、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井開采，生產(chǎn)系統(tǒng)較復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多。因此，井筒應(yīng)可能不通過或少通過流沙層、較厚的沖積層及較大的含水層。在傾斜方向上：布置在井田中央可以避免布置在井田淺部時形成的過長石門開拓，也可以避免布置在井田深部所造成的工業(yè)廣場壓煤過多。因此，本礦井設(shè)計為三個井筒即：主井、副井和風(fēng)井。 采區(qū)劃分2號煤層傾角平緩，為6186。2號煤層的生產(chǎn)能力為：。在煤層淺部風(fēng)化帶內(nèi)布置一條回風(fēng)大巷，由于風(fēng)化帶巖石較破碎，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)。大巷布置在巖層中，沿煤層底板掘井。第一水平采用上山開采，第二水平采用上下山結(jié)合開采，如圖42所示：圖42 方案二 立井兩水平開拓，暗立井延深方案三：立井三水平開拓，暗斜井延深主、副井筒均為立井，布置在井田中央，設(shè)三水平，采用暗斜井延深。在方案二中，立井距奧灰?guī)r最短距離為25m，由于奧灰?guī)r是富含水層，水壓較大，有穿透巖層的可能，使整個礦井淹沒，故為安全起見，不宜采用。方案三的三個水平均采用上山式開采。②上山開采時，井下涌水可直接流入井底水倉，排水系統(tǒng)簡單。此外，如排水系統(tǒng)發(fā)生故障（如水倉淤塞、管路損壞、水泵損壞等），將影響下山采區(qū)的生產(chǎn)，而上山開采則沒有這個問題。并且，進(jìn)風(fēng)下山和回風(fēng)下山相距一般約20~30m，上山之間有巷道連通，用風(fēng)門控制風(fēng)流，兩下山之間風(fēng)壓差較大，通風(fēng)管理比較復(fù)雜，當(dāng)瓦斯涌出量較大時，通風(fēng)更困難。如井田斜長不大，可采用單水平上下山開拓；如井田斜長較長，可采用對水平上下山開拓。③一些多水平開采的礦井，由于開采強(qiáng)度大、井田走向長度短、水平接替緊張、原有生產(chǎn)水平保證不了礦井產(chǎn)量時，可在井田中央部分（靠近井筒部分）布置一個或幾個下山采區(qū)，安排一部分生產(chǎn)任務(wù)，同時通過采區(qū)下山掘一部分下開采水平的大巷、車場及硐室，以加快下水平的開拓延深。下面通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較其優(yōu)缺點。（1）主立井位于礦井工業(yè)場地。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。③副井井筒斷面選用圓形斷面3號罐道梁中心線間距可按下式求出：L1＝a+2h+S0=1674mm （）L2＝B+f2+b2/2 =1584mm （）式中：L1 —— 1～2號梁中心線，mm；L2 —— 罐道中心線與2號罐道梁中心線間距，mm；a —— 兩側(cè)罐道之間的距離，1114mm；h —— 木罐道厚度，200 mm；S0 ——罐道與罐道梁連接處墊板凹槽處寬度，取S0=160mm；b2 ——2號罐梁寬度，取168mm。 m178。根據(jù)后面章節(jié)通風(fēng)設(shè)計部分的風(fēng)速驗算，各井筒風(fēng)速均符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》和《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。b、立井開拓，井筒相互位置見礦井開拓系統(tǒng)圖。f、井下運(yùn)輸設(shè)備主要是礦車。（3）井底車場各硐室布置①水倉由兩個獨立的巷道組成，即主倉和副倉，當(dāng)一個清掃時另一個正常使用。/h~180m179。主副水倉分別擔(dān)任一半的用水量，即每個水倉擔(dān)任720m179。水泵房和變電所之間有防火門。④井底煤倉煤倉選用立式煤倉，具有以下優(yōu)點： 可為橢圓形，倉底不用鋪鋼軌。煤倉容積：Q=[（5454247。⑤調(diào)度室和保健站調(diào)度室和保健站采用聯(lián)合布置，采用擴(kuò)散通風(fēng)，長度5m，鋪設(shè)厚的混凝土地板或木地板。⑦等候硐室布置在副井井筒附近，有兩個通路與井底車場相連。其尺寸如圖49所示：圖49 運(yùn)煤大巷斷面圖（2）輔助運(yùn)輸大巷，兼作進(jìn)風(fēng)巷，滿足運(yùn)輸、通風(fēng)和排水的要求，其尺寸如圖410所示：圖410 輔助大巷斷面圖（3）回風(fēng)大巷回風(fēng)大巷用作專門回風(fēng)用，不作其他用途，主要滿足回風(fēng)和大巷淋水排水的要求，其尺寸如圖411所示：圖411 回風(fēng)大巷斷面圖 開拓系統(tǒng)的綜述本礦井井型為240萬t，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：確定本井田為立井三水平開拓，斜井延深。（4）通風(fēng)系統(tǒng)采煤工作面通風(fēng)：新鮮風(fēng)流——副井——井底車場——輔助運(yùn)輸大巷——采區(qū)下部車場——采區(qū)軌道上山——區(qū)段運(yùn)輸平巷——采煤工作面——區(qū)段回風(fēng)平巷——采區(qū)回風(fēng)石門——回風(fēng)大巷——風(fēng)井掘進(jìn)工作面通風(fēng)：新鮮風(fēng)流——副井——井底車場——輔助運(yùn)輸大巷——采區(qū)下部車場——采區(qū)軌道上山——采區(qū)中部車場——局扇——掘進(jìn)工作面——運(yùn)輸上山——回風(fēng)石門——回風(fēng)大巷——風(fēng)井（5）供電系統(tǒng)高壓電纜由井底車場中央變電所——輔助運(yùn)輸大巷——軌道上山——采區(qū)變電所——運(yùn)輸機(jī)、移動變電所等處（6）壓氣和供水系統(tǒng)掘進(jìn)巖巷的鑿巖機(jī)和錨桿打眼機(jī)所用的空氣，采掘工作面、斜巷以及運(yùn)輸斜巷皮帶機(jī)轉(zhuǎn)載點所需的防塵噴霧用水，分別由地面（或井下）壓氣泵房和地面貯水池（或井下小水泵）以專用管路送至各個需要的地點。~10186。本采區(qū)煤的牌號以高變質(zhì)無煙煤為主，部分為天然焦。表5 1 煤質(zhì)情況表煤種工業(yè)牌號硬度發(fā)熱量灰份揮發(fā)分活性炭硫份無煙煤WY35MJ/kg19%7~12%70%% 開采煤層的瓦斯及煤塵情況（1）瓦斯涌出量統(tǒng)計經(jīng)地質(zhì)分析及預(yù)測，2煤瓦斯涌出量小于1m3/t，煤層最大瓦斯涌出量4m3/t，179。礦井正常涌水量120~180m179。斷層基本為低角度正斷層，斷層面傾角一般7～8186。~10186。 采煤方法和回采工藝 采煤方法的選擇本采區(qū)可采2煤，2煤煤層平均厚度5m。~10186。走向長壁與傾斜長壁的對比：（1）走向長壁采煤法的適用條件：是否布置成走向長壁工作面主要考慮煤層傾角的大小，其次考慮地質(zhì)構(gòu)造特點，著重于斷層的分布規(guī)律并保證工作面有足夠的連續(xù)推進(jìn)長度，具體有下列幾個方面：①目前的設(shè)備條件，走向長壁采煤法主要適用于傾角在8186。（2）傾斜長壁采煤法的適用條件：是否布置成傾斜長壁工作面主要考慮煤層傾角的大小，其次考慮地質(zhì)構(gòu)造特點，著重于斷層的分布規(guī)律并保證工作面有足夠的連續(xù)推進(jìn)長度。~17186。傾斜長壁采煤法的評價：采用傾斜長壁采煤法比走向長壁采煤法具有以下優(yōu)點：①巷道布置簡單，巷道掘進(jìn)和維護(hù)費用低、投產(chǎn)快。工作面出煤經(jīng)分帶斜巷運(yùn)輸直達(dá)運(yùn)輸大巷，運(yùn)輸環(huán)節(jié)少，系統(tǒng)簡單。⑥技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果比較顯著。（1）對大采高采煤法的分析就目前煤礦地下開采技術(shù)發(fā)展趨勢看，大采高是采煤工藝的重要發(fā)展方向，它具有高產(chǎn)，高效，低耗以及勞動條件好，勞動強(qiáng)度小、巷道掘進(jìn)量少，減少搬家倒面次數(shù)的優(yōu)點。于是20世紀(jì)80年代以來出現(xiàn)了一批大采高綜采工作面。頂梁橫向偏移距離為300~400mm；當(dāng)支架向前或向后傾斜177。端面距將增加到800mm，容易發(fā)生頂板事故；若采煤機(jī)向采空側(cè)傾斜6176。③移架時，頂梁不脫離頂板，但又要防止過切帶壓移架，以防止破碎矸石冒落和支架后傾；發(fā)現(xiàn)小的歪斜時，立即調(diào)整，以防止進(jìn)一步惡化。大面積、大深度片幫也是周期來壓的顯現(xiàn)。②用木錨桿或薄壁鋼竹錨桿加固煤幫，煤幫上錨桿布置的密度、深度依據(jù)煤層特點和片幫嚴(yán)重程度而定。為了有利于端頭管理，應(yīng)按下列原則留設(shè)底煤：自工作面中底板過渡到端部底煤高度應(yīng)有一段緩和的曲面，使支架和輸送機(jī)機(jī)槽都能適應(yīng)，否則會發(fā)生倒架、擠架、損壞輸送機(jī)等事故；在工作面端部輸送機(jī)機(jī)頭位置，沿煤壁方向應(yīng)有一段3~4m長的水平底面，以便于輸送機(jī)頭的錨固和排頭支架的穩(wěn)定。~5m適宜。近水平和緩斜煤層適宜，否則傾角過大對支架的防倒很困難。⑤頂板條件。（2）2號煤采煤工藝①落煤方法2號煤采用大采高綜采設(shè)備，采用雙滾筒機(jī)組割煤。b、 往返一次割一刀，即單向割煤，工作面中部或端部進(jìn)刀。④頂板支護(hù)利用大采高支架（型號ZYGT10800/28/63）支護(hù)頂板。割煤的工藝過程：a、當(dāng)采煤機(jī)割至工作面端頭時，其后的輸送機(jī)槽已移近煤壁，采煤機(jī)機(jī)身處尚留有一段下部煤；b、采煤機(jī)兩滾筒調(diào)換位置，前滾筒降下，后滾筒升起，沿輸送機(jī)彎曲段反向割入煤壁，直至輸送機(jī)直線段為止，然后將輸送機(jī)移直；c、再調(diào)換滾筒上下位置，重新反向割煤至輸送機(jī)機(jī)頭處；d、將三角煤割掉，煤壁移直后，再次調(diào)換上下滾筒，返程正常割煤。； C——工作面回收率，94%?？紤]設(shè)備可靠性，且刮板輸送機(jī)運(yùn)輸距離要大于工作面設(shè)計長度160