【正文】 。 古交礦區(qū)是國家重點生產(chǎn)煉焦基地，已探明的煤碳地質(zhì)儲量達到一個新的水平 45 億噸。本礦儲量豐富，按照礦 井設(shè)計規(guī)范規(guī)定，將該礦井生產(chǎn)能力預(yù)定為 Mt/a。 煤層傾角 25176。 ,按山西省構(gòu)造體系的劃分 ,太原西山煤田屬新華夏構(gòu)造體系次一級多字型構(gòu)造盆地的一部分 ,又位于祁呂賀山字型構(gòu)造東翼內(nèi)帶的中部 .陽曲 孟縣緯向亞帶 (即 37176。平均厚度 m， 全區(qū)可采 ，為穩(wěn)定煤層 。 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標 （一）井筒形式的確定 井筒的形式有立井、斜井和平峒三種。井筒的位置不僅直接影響建設(shè)和生產(chǎn)初期的綜合技術(shù)經(jīng)濟效益，并且對整個礦井生產(chǎn)期間都有重大影響，因此，井筒位置一定要合理選擇。 儲煤場按全年風向頻率布置在對工業(yè)場地污染最小的地點，與主井、副井 井口的距離大于 50m，符合設(shè)計規(guī)范要求； 鍋爐房布置在對進風井井口污染較小的地點，其距離大于 50m，符合設(shè)計規(guī)范要求。兩個井筒工程量少，投資小，但漏風率大，通風費用高，一般適用于低瓦斯的中小型礦井。 合理的階段高度應(yīng)使噸煤成本低，勞動生產(chǎn)率高。當單 水平開拓時，主要運輸大巷服務(wù)于全礦井的生產(chǎn)，其使用年限同于礦井的服務(wù)年限，所以，大巷的位置選擇十分重要。 二、井底車場的布置 在立井單水平開拓時，井底車場和運輸大巷一樣要 為整個礦井服務(wù)，因此布置與軌道大巷一個水平的立井井筒落地處。沿工作面傾斜方向上，各測站上的支架工作阻力沒有一定的變化規(guī)律，這主要和工作面頂煤破碎、放煤等因素有關(guān)?？傮w趨勢上是深基點的位置越高，累積的位移量越大，并且頂煤與頂板協(xié)調(diào)變形，說明破碎的頂板也具有很好的流動性。根據(jù)頂板移動曲線，可以得出，老頂?shù)那许斁€位于煤壁后方 2 m 處，隨采隨冒的直接頂會對頂煤起到覆蓋層作用，有利于頂煤的放出和提高頂煤回收率?；夭珊蟮挠^測工作安排在前三種不同的支護方式巷道內(nèi)，測站設(shè)在距開切眼分別為 80 m、 130 m、 180 m、處，每測站設(shè)兩個觀測斷面，每個斷面間距2 m。機巷上下都是實體煤，因而變形量小。同時與工作面推進度有很大的關(guān)系，圖 21 表明，推進度大時，工作面頂板破碎度較低，當推進度為 m/d 時，頂板破碎度為推進度是 m/d 時的 ％。產(chǎn)生漏頂?shù)闹饕驗轫斆菏制扑?，朝前管理不及時，架間封閉不嚴所致。 6）由于煤層極軟，因此控制頂煤架前冒落與煤壁片幫是開采中的重要內(nèi)容。在工作面支架上方，頂煤形成松散體，發(fā)生流動。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 33 頁
。頂煤位移量隨煤壁的靠近而逐漸增大，當距煤壁一定距離時，頂煤的位移增加迅速。工作面推進到 78 m處，直接頂垮落，對工作面的支架有一定的動載作用，但極其微小，工作面推進到 2628 m處，老頂初次來壓，工作面有明顯的反應(yīng)，預(yù)采頂分層和一次采全高的輕放開采，其初次來壓步距相同，但來壓的增載系數(shù)不同，一次采全高的略大。片幫與推進度有很大的關(guān)系，正常推進時不片幫或片幫深度較淺，在 30 cm以下，但當工作面因故停止推進時，片幫現(xiàn)象較多，最深達 80 cm。 1）工作面破碎度實測結(jié)果見圖 2圖 25。分析巷道變形及其間的差異原因，有如下幾點： 工作面回風巷上幫距 8413 采空區(qū)只有 8～ 10 m的煤柱，受到原來的采動影響，風巷正好處于應(yīng)力集中區(qū)，使其礦壓顯現(xiàn)嚴重，變形量大。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 27 頁 圖 20 兩巷變形量與到工作面距離的關(guān)系 2） 8415 工作面兩巷礦壓觀測 回風巷道變形量的觀測 采用雙十字布點法觀測，回采時風巷變形曲線， 如圖 21 所示。在切頂線附近，頂煤和和直接頂?shù)奈灰圃鲩L梯度有迅速增減的現(xiàn)象，而老頂下位巖層卻無此特性，說明頂煤和直接頂可隨采隨冒，而老頂下位巖層有一定的懸頂。同時預(yù)采頂分層后，上覆巖層的垮落高度較大，會對工作面支架形成較大的靜載壓力。支架支護特性表現(xiàn)為恒阻式的占 31%，增阻式的占 69%。巖層大巷的優(yōu)點是巷道維護狀況良好，維護費用低，利于通風、排水，但掘進費用高，掘進速度慢，井下和地面矸石運輸、處理系統(tǒng)比較復(fù)雜，矸石的排放對環(huán)境影響大，巷道施工要保持一定方向和坡度，便于排水和設(shè)置煤倉。 采區(qū)劃分 根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定： 采區(qū)劃分應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、煤層賦存條件、開采技術(shù)條件及裝備水平等經(jīng)綜合分析比較后確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 當井田內(nèi)有對采區(qū)巷道布置和工作面回采影響較大的斷層或褶曲構(gòu)造時，應(yīng)以其斷層和褶曲軸部作為采區(qū)劃分的自然邊界； 2 當井田內(nèi)無影響工作面正?；夭傻臄鄬?或斷層構(gòu)造較少時，應(yīng)按開采工藝、通風、運輸和巷道維護要求，合理劃分采區(qū)； 3 開采有煤與瓦斯突出危險和突水威脅的煤層時，應(yīng)按開采保護層、抽放瓦斯及單獨mCSMH 0 002ATKs i n ????? ?????? ? ? 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁 開采等技術(shù)措施要求，合理劃分采區(qū)； 4 井田內(nèi)小斷層較多且對工作面回采有一定影響，當采區(qū)劃分避不開時，宜避免工作面回采方向和斷層走向呈小角度斜交； 5 近水平煤層開采，宜在開采水平運輸大巷兩側(cè)劃分盤區(qū)； 6 有條件時，應(yīng)在井筒附近劃分中央采區(qū)。； S—— 井田走向長度， m； γ —— 煤的容重，取 ； CSMH ? ?ATKsin? CSMH ?2ATKsin? 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 C—— 采區(qū)回采 率，取 ； 2—— 一個水平上、下山開采時的階段數(shù)； 因為本礦井工業(yè)廣場位于井田中央，為一個水平開采兩個階段，所以采用式 42 煤層傾角不同對階段高度影響較大。 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，為安全和通風需要，一個礦井必須至少有兩個通向地面的出口。 設(shè)計儲煤場布置在主井西南面，臨時矸石堆放場布置在儲煤場的西南面，且距離井口距離大于 80m，礦區(qū)以東南風為主，進風井口受粉塵、有害和高溫氣體侵入的可能性較小。 （二）工業(yè)廣場及井筒位置的確定 井筒是井下與地面出入的咽喉，是全礦井的樞紐。 針對以上本設(shè)計采取以下措施： 主要運輸巷道避免放在向斜軸部，采煤以綜采為主，各采煤面平行于煤層布置，不至于因斷層切割使綜采工作面頻繁搬遷等。斷層多分布在井田的西北部，呈地壘地塹賦存。屯蘭井田內(nèi)無生產(chǎn)小煤窯 ,僅在井田的北角古交鎮(zhèn)附近有幾處很小。 參照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》，我國各類井型和第一水平服務(wù)年限見表 31。 本礦區(qū)靠近工業(yè)較發(fā)達的華東工業(yè)區(qū)，交通運輸便利，工業(yè)物資供應(yīng)及煤炭運銷條件較好，電源、水源可靠，建筑材料大多可以就地解決，環(huán)境保護已采取措施，礦區(qū)及附近居民均以農(nóng)業(yè)為主，勞動力富余，具備了礦井建設(shè)的各種有利條件。每晝夜凈提升小時 數(shù)為 16 小時。巖層移動角為 75176。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。 ②號地質(zhì)塊段平均傾角為 10o。 煤的自燃 據(jù)煤芯煤樣測定結(jié)果，自燃發(fā)火等級為 II 類，各煤層都有程度不同的自然發(fā)火傾向。 太原統(tǒng)煤層以半亮型煤為主，層里分界明顯，在層理面及裂隙中，常見方解石及黃鐵礦薄膜。煤層厚 ～ ，平均 ， 14線以東由于構(gòu)造復(fù)雜，煤層常被斷薄， 26線以南及 1000m以深鉆孔多未達層位，控制較差。 厚 10m 左右，含炭屑和植物化石，下距十一灰?guī)r 28m左右。 8 煤上距 3 煤 40m 左右；下距三灰 10m 左右，為結(jié)構(gòu)簡單全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層。位于山西組的下部，距山西組底界 10m 左右，距三灰 50m 左右；厚度 ～ ，平均 ，層位穩(wěn)定，厚度變化不大，全區(qū)可采。主要含煤地層為太原群和山西組。 鎮(zhèn)城底礦煤塵具有爆炸性， 2020 年 8 月經(jīng)西山煤電有限責任公司測試中心進行煤塵爆炸性鑒定，結(jié)果為： 3煤層的煤塵爆炸指數(shù)為 %； 8煤層的煤塵爆炸指數(shù)為 %。 圖 12 鎮(zhèn)城底礦水文地質(zhì)圖 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 ：以厚層砂巖為主，出露范圍較廣，但一般含水性差，只是風化裂隙帶砂巖含水性及透水性較好。（參見奧灰水等水壓線圖） ：本 組在井田內(nèi)大多埋藏較深，巖性以石灰?guī)r為主，泥灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r次之。按方向分主要兩組，一組北東 50 度，另一組北西 35 度，節(jié)理交角近于垂直，因而被切割的巖塊近似正方形，形成細格狀棋盤格式構(gòu)造。斷距 5 米以上者有 66 條，其中斷距 30以上者有 7 條， 100 米以上者有 4 條，最大斷層距達 180 米。按構(gòu)造形跡特征及其組合規(guī)律，初步將西山煤田劃分為三個構(gòu)造體系，即經(jīng)向構(gòu)造，新華夏構(gòu)造以及施樞構(gòu)造。 中統(tǒng) 本溪組 C2b 35 與下伏基巖呈不整合接觸，底部為透鏡狀山西式鐵礦和鋁土巖，其上由砂巖、砂質(zhì)巖、泥巖、石灰?guī)r（半溝灰?guī)r）及煤線組成。紫紅色中厚層狀中、細粒石英長石砂巖與青灰，磚紅色砂質(zhì)泥巖、粉砂巖互層，頂部夾數(shù)層結(jié)核狀。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 第三系 中更 新統(tǒng) 離石組 Q2 0～ 30 為淡紅色粘土，砂質(zhì)粘土，中下部含磊量鈣質(zhì)結(jié)核，本組多與保德組同地賦存，不整合覆蓋在下伏巖層之上。 礦區(qū)地質(zhì)特征 本井田精查地質(zhì)勘探報告綜合了歷次勘探結(jié)果 ,對本井田主要褶曲 ,斷層等基本探明 ,控制了地層變化規(guī)律 ,可采煤層的賦存特征 ,水文地質(zhì)條件及煤質(zhì)牌號 ,煤層分析資料基本可靠 ,勘探程度能滿足設(shè)計生產(chǎn)之要求。 礦井給水由斜井潛水倉 3臺 D15030 3型水泵經(jīng)付斜井分兩路， 一路供西下組、東二系統(tǒng)，一路供南一、南二系統(tǒng)；地面供水由斜井潛水倉供水至水廠處理后進入工人村水塔作生活用水。據(jù)太原氣象臺 27年 (19511977)的觀測資料，年平均氣溫 ℃，一月份最冷，平均氣溫 7℃；七月份最熱，平均 氣溫 ℃。溝谷多呈“ V”字形，兩側(cè)基巖裸露。 本區(qū)沒有地震記錄，據(jù)國家地震局震發(fā) 875號文件劃定該地區(qū)地震烈度為 6度地震區(qū)。年降雨最大 ，最 小 ，平均 。 57′ 30″， 鎮(zhèn)城底礦交通條件較好，距古交市 11 公里，距太原市 63 公里，太佳線從井田北部穿過，太古嵐鐵路從井田北部經(jīng)過，并備有鐵路專用線。 53′ 45″ —37176。四季分明，春多風沙，夏熱多雨，秋季涼爽，冬季干寒。最大凍土深度 77cm。區(qū)內(nèi)地勢大體顯西南高，東北低之勢，最高處為西南角 531 號鉆孔處，標高為 1303 米，最低處為井田的東北部的汾河河床處，標高在 1000 米左右，相對高差一般為 150250 米，山頭及山脊處較為平緩，為新生界黃土層覆蓋。年降雨最大 ，最小 ，平均 。 本區(qū)沒有地震記錄，據(jù)國家地震局震發(fā) 875號文件劃定該地區(qū)地震烈度為 6度地震區(qū)。本井田的煤為優(yōu)質(zhì)肥焦煤，可用于化工、冶金、發(fā)電等工業(yè) 及民用。 上更 新統(tǒng) 馬蘭組 Q3 0～ 20 為黃灰色黃土，與下伏基巖呈不整合接觸，與 O2呈平行不不整合接觸 。 古 生 界 二迭系 中統(tǒng) 石千峰組 P2sh 115 紫紅色中厚層狀中、細粒石英長石砂巖與青灰，磚紅色砂質(zhì)泥巖、粉砂巖互層，頂部夾數(shù)層結(jié)核狀、扁豆狀淡水灰?guī)r。 石炭系 上統(tǒng) 太原組 C3t 104 由灰黑色泥巖、砂巖、粉砂巖、 46 層石砂巖、 68層煤組成， 9號煤賦存其中，是主要含 煤地層之一，底部以晉祠砂巖與下伏基巖呈不整合接觸。 20′之間 )西南端 ,太岳山經(jīng)向構(gòu)造北延處的東側(cè)。 5 本井田內(nèi)斷層較多，均屬于高角度正斷層。 本區(qū)節(jié)理與斷層發(fā)育之處，節(jié)理相應(yīng)發(fā)育。我礦組織專業(yè)人員對我礦水文地質(zhì)條件進行綜合分析，根據(jù)各種不同水源、水害的危害程度制定不同的針對性措施，確保礦井安全生產(chǎn)。本組水位標高最高，為 。/min，在南四采區(qū)開拓工作面送巷過程中，瓦斯涌出呈增大趨勢，而且南四采區(qū)與高瓦斯礦井屯蘭礦相鄰，預(yù)計南四采區(qū)的瓦斯涌出較大。 可采煤層特征 本井田含煤地層為 華北型石炭、二疊系含煤建造。 （ 2） 3 煤：是本區(qū)最重要的可采煤層。頂?shù)装宥酁樯罨疑纳百|(zhì)泥巖， 9 線至 14 線間頂板多為中、細砂巖，底板往往相變?yōu)榧毶皫r和粉砂巖。煤層頂板為一薄層泥灰?guī)r（九灰），厚 0～ ，往往為砂質(zhì)泥巖所代替，底板為比較厚的灰色細、中砂巖。 （ 7） 17