【正文】 可采煤層特征1）煤層賦存情況荊各莊井田煤系地層厚約450m，含大小煤層4層，％，其中可采煤層有1層，平均厚度7m，見下表：表14 煤層情況表煤層編號煤厚/m最?。畲笃骄簩泳嗌蠈娱g距/m最?。畲笃骄簩咏Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性97含炭質(zhì)粘土巖夾石23層，東南翼穩(wěn)定，西翼穩(wěn)定性較差，深部采區(qū)變薄。區(qū)內(nèi)煤層厚度變化不大，最厚點在西翼帶區(qū)灣36孔。煤系地層柱狀圖如下所示：圖12 煤層綜合柱狀圖3）煤層的穩(wěn)定性井田內(nèi)可采煤層9煤在礦井開采過程中，揭露的煤厚點越來越多，通過全面的統(tǒng)計分析，對其穩(wěn)定性有了更加全面的了解，井田內(nèi)各采區(qū)地質(zhì)條件不同，煤層的穩(wěn)定性也不盡相同，其穩(wěn)定性統(tǒng)計見表15，并將穩(wěn)定性分述如下：表15 可采煤層穩(wěn)定性統(tǒng)計表煤層及采區(qū)煤層平均厚度（m）統(tǒng)計點數(shù)變異系數(shù)r（%）可采指數(shù)Km煤層穩(wěn)定性9東翼采區(qū)711穩(wěn)定西翼采區(qū)811較穩(wěn)定南翼采區(qū)381穩(wěn)定軸東采區(qū)32不穩(wěn)定軸西采區(qū)151不穩(wěn)定全煤層234較穩(wěn)定 巖石性質(zhì)、厚度特征荊各莊井田含煤地層為石炭系上統(tǒng)和二疊系下統(tǒng)，基底為中奧陶統(tǒng)馬家溝組石灰?guī)r，含煤地層特征與開平煤田其它井田基本相同，本階段所揭露的地層有變化的地段主要在9煤以上至6煤，其層間距及巖性不同，含煤地層由老到新簡述如下：1）奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2）本組為巖性單一、質(zhì)純的碳酸鹽巖相沉積，以厚層狀灰褐色淡玫瑰色的豹皮狀灰?guī)r為主，夾薄層狀白云質(zhì)灰?guī)r。含水性甚強，裂隙及孔洞內(nèi)有淺灰淺黃色鋁土巖充填物，這是鑒定古風(fēng)化殼的重要證據(jù)。本組一般厚度為210 m。本組中含三層薄層石灰?guī)r，均含有豐富海相動物化石，由下而上簡稱為KKK3石灰?guī)r。開平組C31：下限為唐山灰?guī)rK3頂板，呈整合接觸，上限為趙各莊灰?guī)rK6之頂板，亦是整合接觸。本組內(nèi)賦存三層石灰?guī)r，由下而上命名為KKK6，其中K5石灰?guī)r為深灰色泥質(zhì)生物碎屑巖，時而接近鈣質(zhì)粘土巖。本組比較突出的特點是出現(xiàn)了含煤沉積，是典型的海陸交互相沉積序列。巖相組合主要是瀉湖海灣相和泥巖沼澤相交替沉積，同時在瀉湖海灣相之后出現(xiàn)有湖濱三角洲相。其中只有9煤層可采。（1）大苗莊組P11上限為5煤頂板的中粗粒砂巖底界面，此層位受古河流沖刷，沖蝕的下切深度并不相同，在井田西部不僅5煤受剝蝕，8煤、均受不同程度的影響。巖相組合主要是瀉湖海灣相、三角洲相及泥炭沼澤相沉積。上限為A層鋁土質(zhì)粘土巖之頂板。本組大致可分三段，反映出三次較大的河流活動周期：下部砂巖段：以粗粒和中粒砂巖為主，間夾薄層細(xì)砂巖、粉砂巖或礫巖。以中細(xì)砂巖為主，成分主要是石英，其次為長石，少量的燧石及云母片。本段為井田第Ⅵ含水層（風(fēng)化帶）， m。 沼氣、煤塵及煤的自燃性 1）瓦斯情況荊各莊礦瓦斯等級為低瓦斯礦井?？刹擅簩拥淖匀純A向為二類，屬有可能自燃發(fā)火的礦井。煤巖類型一般為光亮型或半光亮型、次為半暗型（表17）。從元素分析結(jié)果可知，各煤層元素組成基本相同，且碳的含量較低，這一分析結(jié)果也反映了本區(qū)的變質(zhì)程度是比較低的。③磷分：～%，9煤中磷煤。經(jīng)250轉(zhuǎn)后，焦炭塊度大于80mm的等于零，80～%，60～40mm的占10%，%，說明焦炭抗磨度性很差。但由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，相當(dāng)一部分?jǐn)嗔讶允峭贫ǖ?。向斜軸部煤層厚度普遍變薄。 井田境界確定的依據(jù)（1）井田范圍、儲量、煤層賦存、開采條件與礦井開采能力相適應(yīng)；（2）保證礦井有合理的尺寸；（3）充分利用各井田邊界劃分井田境界；（4）合理規(guī)劃礦井開采范圍、處理好相鄰礦井之間的關(guān)系；（5）經(jīng)濟(jì)效果較好。西及西南部與錢家營礦相鄰，兩礦的技術(shù)邊界未確定，暫以畢25孔與畢34孔聯(lián)線，再經(jīng)畢34孔與畢15孔聯(lián)線延至9煤層520米等高線上，作為荊各莊礦與錢家營礦的儲量計算邊界。煤層對比可靠，屬于A級儲量。則井田的斷層邊界煤柱為：F1斷層：500/（cos8176。2）工業(yè)廣場煤柱根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》中礦井工業(yè)廣場，占地指標(biāo)的規(guī)定，～（見表21），礦井生產(chǎn)能力越小，取值越大，為中型礦井，則工業(yè)廣場占地面積為：90104m2 本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為90萬t/a，所以取工業(yè)廣場的尺寸為300 m390 m的長方形。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動角見表22。γ/176。) =1470855/(2cos8176。所以，本礦井設(shè)計年工作日數(shù)為300天。因此本礦設(shè)計每晝夜凈提升時間為14小時。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模，否則應(yīng)縮小規(guī)模；3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)；4）投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。由第二章計算結(jié)果可知：，則礦井服務(wù)年限為 T=（90）= ＞50a以上結(jié)果符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。 井型校核按礦井的實際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲量條件及安全條件因素對井型進(jìn)行校核：1）煤層開采能力井田內(nèi)只有9號煤層可采，煤厚7 m，為特厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度基本無變化。主立井采用多繩摩擦式提升機帶兩對22t箕斗提升煤炭，工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)斜巷膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉，再經(jīng)主立井箕斗提升至地面，運輸能力大，自動化程度高；副立井采用兩套寬型罐籠運輸人員和材料矸石。礦井投產(chǎn)前期采用中央并列式通風(fēng)，后期采用兩翼對角式通風(fēng)。表31 我國各類井型的礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（萬t/a）礦井設(shè)計服務(wù)年限（a）第一開采水平服務(wù)年限（a）煤層傾角25176。600及以上8040——300～5007035——120～2406030252045～90502520159～30各省自定4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、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。3）合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。由于表土層厚且含水，地表是平原，煤層埋深較大，第一水平只能用立井開拓。井筒位置的選擇對于建井期限、基本建設(shè)投資、礦井勞動生產(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）有利于礦井初期開采選擇井筒位置要與選擇初期開采區(qū)密切結(jié)合起來，盡可能使井筒靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道工程量，節(jié)省投資和縮短建井期。②為加快掘進(jìn)的速度，減少掘進(jìn)費用，井筒應(yīng)盡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。為了便于地面系統(tǒng)之間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術(shù)條件，應(yīng)盡量避免穿過村鎮(zhèn)居民區(qū)、文物古跡保護(hù)區(qū)、陷落區(qū)或采空冒落區(qū)、洪水侵入?yún)^(qū)；要盡量少占農(nóng)田、果園經(jīng)濟(jì)作物區(qū)，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。不僅要考慮有利于第一水平，還應(yīng)兼顧其他水平，適當(dāng)考慮井筒延伸的影響。工業(yè)廣場形狀為矩形，其尺寸為：長寬=300m390m=117000m2。同時本礦地質(zhì)條件簡單，井型大，應(yīng)盡量采用先進(jìn)的技術(shù)提高效益，所以決定采用帶區(qū)布置方式，并增加條帶的推進(jìn)長度，于是將礦井分為兩個階段。其優(yōu)點是巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費用低，巷道施工足夠按要求保持一定方向和坡度，同時便于設(shè)置煤倉。但利用這種方法延伸時，致使井筒同時擔(dān)任生產(chǎn)和延伸任務(wù)，施工與生產(chǎn)相互干擾，立井接井時技術(shù)難度較大，礦井將短期停產(chǎn)。另外就本礦實際情況來講由于煤層傾角小，暗斜井延伸時會使輔助運輸出現(xiàn)一些問題，如若采用絞車運輸則空車不能自動下放。表41 階段劃分參數(shù)階段名稱條帶斜長/m階段垂高/m實際出煤/萬t服務(wù)年限/a一階段1238240二階段13252002666 方案比較1）提出方案根據(jù)以上分析，結(jié)合地形地貌、煤層賦存條件及確定的工業(yè)場地位置，本著合理開發(fā)全井田，集中生產(chǎn)運輸環(huán)節(jié)簡單、初期井巷工程量少、投資省、出煤早、達(dá)產(chǎn)快、安全、高效的原則，設(shè)計提出了三種在技術(shù)上可行的開拓方案：方案一：雙立井單水平加暗斜井延深開拓方式；雙立井開拓，采用暗斜井延深。圖41（c） 方案三：主立井副斜井兩水平開拓方式各方案示意見上圖41（a）、（b）、（c）。缺點：①總的巖石巷道長度大，初期投資大；②通風(fēng)線路長，通風(fēng)阻力大，費用增加；③初期工程量大，建井時間較長；④輔助運輸時間長。），并相應(yīng)增加了斜井的提升和排水費用，粗略估算表明，兩方案費用相差不大，采用立井提升，優(yōu)點是提升能力大，礦井延伸在條件允許時，增加的設(shè)備較少，但施工條件差，施工速度慢，開拓維護(hù)費用高，采用斜井提升時，施工速度快，費用低，但需要與暗斜井配套設(shè)備，人員，材料運輸需轉(zhuǎn)載，考慮到方案Ⅰ的提升，排水工作環(huán)節(jié)少，人員上下較方便，在方案Ⅱ中未計入暗斜井上下部車場的石門運輸費用。支護(hù)厚度/mm主暗斜井基巖段16半圓拱形115020100數(shù)據(jù)巷道 項目長度/m斷面積/ m178。時間/h服務(wù)年限/a單價（元/t*km）費用（萬元）120876065運輸各水平系數(shù)煤量（萬t）平均運距/km單價（元/t*km）費用（萬元）一水平二水平2666小計合計表48 方案三主斜井主要數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)井筒項目掘進(jìn)斷面積/ m2掘進(jìn)長度/m支護(hù)形式支護(hù)厚度/mm主斜井表土段120粗料石砌碹465基巖段1800混凝土120備注：主斜井?dāng)嗝鏋榘雸A拱形，傾角為16176。表412 方案一和方案三經(jīng)濟(jì)費用匯總項目方案一方案三立井單水平加暗斜井開拓主斜副立兩水平開拓費用/萬元百分比/%費用/萬元百分比/%基建費用100135生產(chǎn)費用100135總費用100135在上述經(jīng)濟(jì)比較中需要說明以下幾點：1）兩個方案采區(qū)巷道布置基本相同，回采巷道內(nèi)的運輸費用和采區(qū)巷道維護(hù)費用基本相同，因此未參與比較；2）由于采用采區(qū)布置的區(qū)域計劃在后期開采，所以兩方案中360水平大巷將在整個服務(wù)年限那維護(hù)使用，同時井筒、井底車場、主石門、階段大巷和總回風(fēng)巷均布置在堅硬的巖層中，它們的維護(hù)費用低于5元/a大巷布置和各帶區(qū)分布位置見荊各莊煤礦開拓平面圖。2）井口位置坐標(biāo)依據(jù)本井田的儲量分布圖，及剖面圖．考慮水平劃分及主要巷道布置，確定井口的位置在整個井田的儲量中心，坐標(biāo)為：主井坐標(biāo)：經(jīng)度4200922，緯度20709748副井坐標(biāo)：經(jīng)度4200989，緯度207097803）井硐穿過的巖層性質(zhì)及井硐支護(hù)井筒支護(hù)的要求：（1）井筒支護(hù)應(yīng)結(jié)合具體圍巖條件優(yōu)先考慮錨噴支護(hù)。（3）穿過軟巖或斷層帶的井筒，宜采用錨噴，（或掛網(wǎng)錨噴）和混凝土（或鋼筋混凝土）砌碹聯(lián)合支護(hù)。詳見主副井井筒斷面圖42和43。表415 井筒風(fēng)速驗算表井筒名稱風(fēng) 量(m3/min)井筒斷面（m2）實際風(fēng)速(m/s)允許風(fēng)速(m/s)驗算結(jié)果最低最高主井井筒——8符合規(guī)定副井井筒——15符合規(guī)定備注：新鮮風(fēng)流主要從副井進(jìn)入井下，主井作為進(jìn)回風(fēng)井，表中風(fēng)量為通風(fēng)容易及通風(fēng)困難兩個時期通過各井筒的最大風(fēng)量。它聯(lián)系著井筒提升和井下運輸兩大生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為提煤、提矸石、下料、通風(fēng)、排水、供電和升降人員等各項工作服務(wù)，是井下運輸?shù)目倶屑~。大巷來的材料膠輪平板車直接倒入換轉(zhuǎn)站一端等待換裝。主井井底散煤采用礦車處理，用絞車提升至車場水平。兩個煤倉底下設(shè)給煤硐室裝載電機巷和裝載硐室定量倉。其它硐室有調(diào)度室、架線電機車庫及修理間、醫(yī)療室、蓄電池電機車庫及充電硐室、井下火藥庫、消防材料庫、防火門硐室、人車站等。根據(jù)我國煤礦多年的實踐經(jīng)驗，各類存車線可以選用下列長度：①中型礦井的主井空；②副井空、重車線長度，；③材料車線長度，大型礦井應(yīng)能容納1520個材料車。②材料車線有效長度式中 ——材料車線有效長度，m；——材料車數(shù)，輛；——每輛材料車帶緩沖器的長度，m。5）調(diào)車方式設(shè)計采用頂推調(diào)車方式：電機車牽引重列車駛?cè)胲噲稣{(diào)車線，電機車摘鉤，駛過道岔N2，經(jīng)錯車線，過N1道岔繞至列車尾部，將列車頂入副井重車線。26′062300285251152ZDC630/3/15對稱18176。33′54 ，m=26015mm，M=25130mm，T=21188mmH =25130mm，n=25130mmδ=45?β=35176。55′30，a1=2064mm，b1=2736mm，M=25325mm β=69176。每日運矸石量為3300=825t ，（34）=1