【正文】 作鐵路以及吳村煤礦 —— 輝縣 —— 新鄉(xiāng)的 762mm 窄軌鐵路東西向通過，薄壁 —— 獲嘉的公路從井田內穿過，交通十分便利。為了解決煤礦通風的難題，總結礦井通風的豐富經驗和科研成果，促進煤礦安全技術的發(fā)展，減少和杜絕煤礦事故的發(fā)生。為此，只能是自主開發(fā)與之相應的安全技術，以確保高瓦斯礦井和瓦斯突出礦井的安全生產。煤礦事故多、傷亡大，不僅給職工家屬帶來 了極大痛苦，也會給國家造成巨大的經濟損失和嚴重的政治影響。但受諸多方面的因素制約與限制，全國煤礦事故多、傷亡重、經濟損失大的狀況尚未得到根本好轉，致使每年煤礦事故死亡人數(shù)一直徘徊在六七千人左右，位于全國各行業(yè)之首。在目前的能源供應條件下，對高瓦斯礦井和瓦斯突出礦井，不可能采取停產關閉的措施。隨著科學技術的發(fā)展，煤礦生產的機械化程度不斷提高，礦井開采規(guī)模迅速擴大，通風線路隨之加長，通風阻力增加，工作面配風困難，通風難度相應增加；另外，隨著開采深度的增加，由于地熱、機電設備散熱、火區(qū)散熱、氣候變熱等因素，致使高溫礦井也逐漸增加，礦進熱害治理也成為礦井通風工作的一個重點；再者，在一些寒冷地區(qū)，冬季氣溫很低，對進風風流預熱也成為通風要解決的難題。井田西距焦作市 45km，東北至輝縣 26km，東南至新鄉(xiāng) 35km南距獲嘉縣 20km。 礦區(qū) 中原工學院 畢業(yè)設計 4 井田內無常年性河流。年降雨量 ～ ，平均 ，降雨多集中于六 ～ 八三個月。綜合歷次地震對本區(qū)造成的影響， 本區(qū)的地震基本烈度為Ⅶ度。吳村煤礦擁有一座 萬 t 水泥廠，井田北數(shù)十公里的太行山有極為豐富的石灰?guī)r資源，故礦井建設所需的主要建筑材料，包括水泥、料石、磚砂及石子等均可實現(xiàn)就地供應。 二 水源條件 礦井可供選擇利用的水 源有兩個：一個是第三、四系沙礫石含水層的潛水，據(jù)調查本井田工業(yè)場地 300～ 700m 左右的北 ～ 北西方向和南 ～ 南西方向上共分布有 7眼水井，井深均為 30～ 40m，單井流量 80～ 120m3 /h，水質好，可作為礦井生產生活用水水源。 二 構造 焦作煤田位于華北板塊的南部太行構造亞區(qū)，煤田分布受太行山斷隆和開封坳陷的直接控制，煤田構造以高角度正斷層為主，伴有褶皺。 1 背斜構造 背斜軸部寬緩，軸線位于 100 3001及 5204 孔連線附近， F21 斷層斜交軸部穿過。另外 5 條屬井田內斷層，除 F21 斷層落差為 27～ 44m 外，其余 4 條井田內斷層落差均小于 30m。二迭系山西組含煤 3 層，煤層總厚 ，其中二 1煤全區(qū)發(fā)育，普遍可采，系本井田勘探和開采的主要對象。煤層結構簡單，少數(shù)鉆孔見有夾矸，夾矸厚 。因該煤層水文地質條件 極為復雜，同時煤質屬中灰高硫，勘探當中僅進行了一般控制了解，故勘探程度低，目前開采條件尚不具備。 二 1 煤是極易良好的化工、冶金及動力用煤，亦是良好的民用燃料。 煤質特征表 123 煤層名稱 灰分 硫分 發(fā)熱量 磷含量 煤質牌號 二 1 煤層 ％＜ 15％ ％＜ ％ ％ 無煙煤 水文地質條件 區(qū)域及井田水文地質條件 中原工學院 畢業(yè)設計 8 焦作煤田北部為太行山，是地下水的天然補給區(qū)。故本井田形成了相對孤立的水文地質單元。 50m 以深為承壓水， 483孔抽水資料：單位涌水量 ，抽水段高度 ～ 212m，水位 標高 。 （ 2）、 二 1煤頂板砂巖含水量： 二 1煤頂部 60m 高度內含砂巖 3～ 5 層，厚 ～，平均厚 。井田內包括井檢孔在內共 13 孔揭穿，僅 4001孔見該層段巖心破碎，巖溶裂隙發(fā)育，沖液量全泵量漏失，經抽水試驗，單位涌水量 L/，滲透系數(shù) ，水位標高 。該含水層 巖溶裂隙較發(fā)育，富水性較強，但不均一。 （ 2）、太原組中斷隔水層：由 L8 灰?guī)r底至 L3 灰?guī)r頂之間的泥巖、砂巖、薄層灰?guī)r及薄煤層組成。該層段層位穩(wěn)定，具有良好的隔水性，但在斷裂帶或沉積薄弱地帶，將失去或降低其隔水能力。 本井田 425m水平灰?guī)r靜水壓力達 51kg/cm2，而 二 1煤層底板隔水層厚度平均為，即 隔水層將承受 1 kg/cm2壓力。故礦井建設和生產當中應引起足夠重視，需留設斷層煤柱。故該區(qū) 二 1煤層屬瓦斯風化帶，礦井屬低沼。屬不自燃煤層，火焰長度均為零，無煤塵爆炸危險性。直接頂板之上為中細粒砂巖（大占砂巖）老頂，堅硬一般不易垮落。 本區(qū)含煤地層為石炭二迭系。區(qū)內 19 個鉆孔穿見該層位，除 4401 及 1004孔斷失 、 1002 孔受斷層影響外，其余 16 個鉆孔穿見煤層全部可采，煤厚為 ～ ，平均 ，屬穩(wěn)定型厚煤層。一 2 煤結構較復雜，普遍含夾矸 1～ 4 層，夾矸厚 ～ ，平均 。 鄰近生產礦井有方莊煤礦、白莊煤礦、魏村煤礦、古漢山煤礦，其礦井的充水水源多以底板灰?guī)r水為主。 淺部煤層應主要防止第三、四系礫石特別是底部含水層水，中深部煤層開采應預防底板灰?guī)r直接突水或通過斷裂構造帶突水。 井田斷層較多，斷層不僅破壞了煤層底板隔水層的連續(xù)性，而且縮短了煤層與含水層之間的距離，甚至使兩者直接對接（ F21斷層局部地段），故斷層為底板灰?guī)r水突入礦坑創(chuàng)造了條件。 井田儲量 地質儲量 程村井田批準的地質儲量為 166560kt。 附：礦井地質儲量匯總表 221。 中原工學院 畢業(yè)設計 14 礦井地質儲量匯總表 單位： kt 表 221 二 1煤層（能利用） 儲量比 例 一 2煤層（暫不能利用） A B C 小計 CBA A?? CBA BA ??? C D 小計 425m 水平 以淺 20 ～40 13570 13570 40 ～50 1000 2280 4110 7390 50 ～425 6960 5330 12070 24360 小計 7960 7610 29750 45320 ％ ％ 425m 水平以深 100 3010 21960 25070 合計 8060 10620 51710 70390 33％ 21200 74970 96170 注： 表中 20～ 40～ 50 系指 二 1煤層頂板基巖厚度。防水煤柱損失為 15828kt?；鶐r移動角γ =δ =70176。 以上永久煤柱損失共計 29179kt，占 全井田地質儲量的 ％。結合本井田的地質條件，設計認為井田覆蓋層厚、煤層埋藏較深，礦井應加大開發(fā)強度。按照本井田與開采技術條件，設計認為 較適宜和穩(wěn)妥，且礦井存在增產和發(fā)展的潛力。 礦井服務年限 礦井可采儲量除以礦井設計年生產能力，再考慮 儲量備用系數(shù)，礦井服務年限為 年。車場水平 425m，層位在 二 1煤層上約 23m 基巖內。該方案工業(yè)廣場壓煤 4362kt，永久煤柱損失 29179kt，礦井可采儲量30908kt。 故全井田劃分一個水平開拓較合理。軌道運輸大巷擔負輔助運輸兼作進風，膠帶運輸機大巷擔負主運輸兼作回風。 采區(qū)劃分及開采順序 全井田為單翼開拓布置，共劃分了五個采區(qū)，其中 425m水平以上 3個， 425m水平以下 2 個。由于煤層上覆地層多為松散沖擊層 ，其地層的移動角較小，加上村莊較大，所以村莊壓煤量 達到全井田資源量的 80％。村莊搬遷地址建議選擇在井田東北部一 2煤層露頭以外，采用相對集中布置。 副井：凈直徑 ，裝備一對 1t單層單車普通罐籠，用于升降人員、設備及其他輔助提升、兼作礦井進風井。由于粘土的不穩(wěn)定性，礫石多為含水層，故表土段不能用普通方法施工而需采用特殊鑿井。該凍結深度已超過全國紀錄 50m，根據(jù)我國凍結鑿井施工技術的現(xiàn)有水平和成功經驗，其成功的把握是比較大的。復合井壁有以下兩種基本結構形式： 第一種：塑料夾層雙層鋼筋砼復合井壁結構 其井壁結構的特點：一是內層井壁采用高強度等級砼（目前已達到 C60～ C65），以提高內層井壁的強度；二是內外層井壁 之間設置 2 層 4mm 厚的聚乙烯塑料板防水層；三是外壁與凍土間鋪設 25～ 75mm 泡沫塑料板，利用其可壓縮性，來達到釋放井幫部分能量，起到緩壓、卸壓和保溫的作用。由于瀝青板的存在，可 使井壁達到緩沖減壓和調整壓力重新分布的作用，利用 瀝青板的可壓縮變形，使外壁變形或者破壞的能量被瀝青板的壓縮變形所吸收和釋放，以改善內壁受力 狀況，使內壁不致遭受破壞。為此原因，多數(shù)負荷井壁結構中新近設置了金屬或者塑料可壓縮層，其可壓縮結構的形式目前尚未成熟定型。內外層井壁之間設置 4mm 厚的聚乙烯塑料板防水層，外壁與凍土間鋪設 25～ 75mm 泡沫塑料板，井壁砼標號為 400～600號。其余同主井。井底車場入口設置調車線，調車線長 55m。正常調車時間為 。所以，設計采用“全部上提” 方案，裝載系統(tǒng)委員井底水平上穩(wěn)定巖層內。 水倉布置、容量及清理方式 在井底車場北側設置主、副兩條水倉，水倉間距 20m，主水倉長 500m，副水倉長 。回風經爆破材料庫專用回風巷直接引入回風流中。 井底車場支護方式及工程量 井底車場巷道及硐室總長度為 ，其中巷道長 ，硐室長 。根據(jù)煤層賦存條件和開采技術條件，考慮到效率、產量等因素及地方礦井今后采煤方法的發(fā)展趨勢，作為中型礦井選用高檔普通機械化采煤工藝是適宜的。 回采 工作面采煤、裝煤、運煤方式及設備選型 高檔普采工作面選用雙滾筒采煤機割煤，利用采煤機擋煤板裝煤，選用可彎曲刮板輸送機運煤，運輸順槽選用刮板轉載機、可伸縮帶式輸送機運煤。 轉載機選用 SZD630/75 型，功率 75kw，鏈速 ，輸送能力 450t/h。 支架選用 DZ2230/100 型單體液壓支柱，其主要技術參數(shù)為：支護高度 ～，額定工作阻力 300KN，額定工作液壓 ，初撐力 118～ 157KN。由于煤層賦存穩(wěn)定、頂?shù)装搴谩⑼咚剐?、煤層屬近水平發(fā)育，結合礦井年產量綜合確定工作面平均年推進度 1170m。 首采區(qū)的布置方式 對于本礦的近水平煤層，既適應傾斜長壁布置也適應走向長壁布置，兩種布置方式相比較，顯然傾斜長壁布置方式具有 井巷工程量少、投資省、建井工期短、運輸環(huán)節(jié)少、系統(tǒng)簡單等一系列優(yōu)點。采用傾斜長壁工作面布置方式，其優(yōu)越性在生產中得到了充分體現(xiàn)，礦井投產三年即實現(xiàn)了 240 萬噸達產能力。一個采區(qū)來保證礦井年產量。 矸石及輔助運輸系統(tǒng) 掘進工作面矸石→采區(qū)中部車場→軌道運輸大巷→ 425m 水平井底車場→副井→地面。 巷道掘進 巷道斷面及支護形式 巷道斷面根據(jù)通風、運輸設備及行人要求按最大確定。 巷道掘進進度指標 根據(jù)掘進工作面裝備，參照巖性、支護 方式等因素，確定巷道掘進進度指標如下： 中原工學院 畢業(yè)設計 26 巖石平巷（錨噴） 85m/月 巖石斜巷（錨噴） 70m/月 煤層平巷（砌碹） 100m/月 順槽（支架） 150m/月 掘進工作面?zhèn)€數(shù)及機械配備 為保證礦井投產后采區(qū)和工作面正常接替，布置一個開拓掘進頭、兩個順槽掘進頭共三個掘進頭。煤巷掘進頭配備有 型濕式煤電鉆、 型調度絞車、 ZYP345 型煤巷裝運機及 BKY604X 型局部通風機。詳見井巷工程量匯總表。采區(qū)內不需做上山，利用兩條運輸大巷直接開掘工作面順槽和工作面開切眼，采區(qū)巷道布置十分簡單。程村井田位于焦作煤田東北部，主要受北東向區(qū)域斷層（ F1 F15）及西北向區(qū)域斷層（ F20）切割，井田內地層抬升，構成了本 井田低壘型構造單元。背斜北西翼地層走向近南北，傾向西，傾有 3o 左右，該翼受 F21 、 F23 、 DF2 三條斷層的切割，煤層呈條塊分布，連續(xù)性較差。井田內斷層基本上為東西向延展，呈相對集中發(fā)育。 二 1煤賦存于山西組下部，下距 L8 灰?guī)r平均 ，下距寒武系 O2m 灰?guī)r頂平均。區(qū)內 5個鉆孔穿見，煤厚 ～ ，平均 ，屬穩(wěn)定型煤層。 儲量 1地質儲量 程村井田批準的地質儲量為 166560kt。 2可采儲量 全井田設計利用地質儲量（ A+B+C 級） 70390kt，扣除井筒及工業(yè)廣場、井田邊界、斷層和淺部防水煤柱等永久煤柱損失，考慮 75％的采區(qū)回采率，礦井獲得可采儲量 30908kt。 加上 10％掘進煤，采區(qū)生產能力為 Mt/a。 礦井可采儲量除以礦井設計年生 產能力，再考慮 儲量備用系數(shù)，礦井服務年限為 年。 采區(qū)硐室 井底煤倉形式及容量 井底煤倉為圓筒立倉，凈直徑 5m，倉高 20m，容量為 350t。 水倉清理設置有清倉絞車，清倉方式為人工清理。副井西側布置等候室。軌道運輸大巷（進風）凈斷面 ，膠帶運輸大巷（回風）凈斷面 ，順槽斷面 。 設備及材料經副井→井底車場→軌道運輸大巷→采區(qū)中部車場→各用料地點。軌道順槽配備有乳化液泵、調度絞車、煤層注水設備等。 順槽選用 SSJ800/90 型可伸縮帶式輸送機，功率 75kw，輸送能力 450t/h。 周圍其他礦井多為高沼礦井，本井田瓦斯低主要系地壘構造和煤層頂板基巖 薄所致，有其特殊原因。 （ 3）箕斗提升井或裝有膠帶輸送機的井筒不應兼做進風井，如果兼做回風井使用，必須采取措施，滿足安全的要求。 （ 7）井下充電室必須用單獨的新鮮風流通風，回風風流應引入回風巷