【正文】 萬人，是全市最大的一個(gè)城郊縣， 1998 年，全縣工業(yè)總產(chǎn)值 億元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值 億元，主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)品為 糧食（玉米、高粱、谷子，小麥和豆類等）、蔬菜、線麻、油料等，全縣工礦企業(yè)主要有煤礦、化工（化肥、橡膠）、建材（水泥、磚）、冶金和機(jī)械加工業(yè)。 長治新裂陷疊加于中生代沾尚 —武鄉(xiāng) —陽城凹褶帶之上，是東深西淺的箕形盆地，北部以 NEE 向文王山地壘為界，南部被 NEE 向的莊頭斷層所限，向西逐漸翹起，盆地內(nèi)充填上第三系上新統(tǒng)至第四系黃土層，最大厚度近 300m。 2）峰峰組（ O2f）：厚 ~200m，平均厚 ，底部以石膏層與下付地層整合接觸。 三段（ C3t3）： K4 灰?guī)r底至 K7 砂巖底，最小厚度 ，最大厚度為 ，平均厚 ，為灰 —深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖，夾粉砂巖及細(xì)粒砂巖，見灰?guī)r 2~3層，含煤 5~7 層，其中 9 為局部可 采煤層。中段（ P2s2）：以灰白到灰綠色厚層狀中、細(xì)粒砂巖為主，并與灰黃色、灰綠色 、紫紅色砂質(zhì)泥巖構(gòu)成互層，砂巖中發(fā)育層理，分選較差，磨圓度中等。厚 ~，平均 。 井田內(nèi)主要構(gòu)造形跡如下： （ 1）、褶曲 1）上村向斜：自看寺斷層，往南西經(jīng)景家溝、王家?guī)X、上村，至西南呈，全長6km。 3）朔村向斜 :經(jīng)北呈、朔村、須村至董溝消失，全長 8km，井田長約 ，南部為蘇店斷層所截。全長 ，井田內(nèi)長約 1km，軸向?yàn)楸?35176。 （ 3）、陷落柱 在本地區(qū)本井田內(nèi)多年的勘探中，尚未發(fā)現(xiàn)過有陷落柱的出現(xiàn)，同時(shí)從沒有發(fā)現(xiàn)過火成巖體痕跡。西源發(fā)源于沁縣漳源以北，長 80km。 5）基巖風(fēng)化帶裂隙含水層，一般風(fēng)化深度為 30~50m，沖洗液鉆孔消耗量為 ~。 3 煤層主要充水含水層和太原組各含水層，如無溝通，沒有明顯的水力聯(lián)系， 3 煤層直接充水含水層為頂板砂巖裂隙 含水層，含水較弱，又井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較為簡單，其水文地質(zhì)類型屬簡單類型。 3）上石盒子組及下石盒子組含水層之間的隔水層組 該層組主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖組成。 3 煤層底板突水系數(shù)計(jì)算見表 表 3 煤層底板突水系數(shù)計(jì)算表 孔號(hào) 底板標(biāo)高 /m 底板水頭壓力 /MPa 隔水層厚度 /m 突水系數(shù) /Ts 30—1 30—2 32—1 西部底板等高線最低標(biāo)高 （ 5）、礦井涌水量 預(yù)測礦區(qū)在生產(chǎn)時(shí)，正常涌水量 200m3/h，最大涌水量 280 m3/h。平均厚度 ，煤層穩(wěn)定，頂板一般為泥巖、砂質(zhì)泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖。且煤層位于奧灰水靜水位標(biāo)高以下 60~280m，一般 160m左右，水力壓頭大，加上斷裂、陷落構(gòu)造，奧灰水進(jìn)入坑道的可能性很大，故其水文地質(zhì)條件列為中等 ~復(fù)雜型。鉆孔柱狀圖見附錄。 （ 3）、化學(xué)性質(zhì)及工藝性能 煤的工藝性能：煤的化學(xué)反應(yīng)性， 3 煤二氧化碳還原率為 ~%，分解率 ~%，化學(xué)反應(yīng)性一般為中等。 15 煤層為中灰、富 ~高硫、低磷、高發(fā)熱量、高熔點(diǎn)灰份貧煤，部分為無煙煤。daf 瓦斯成分 CH4/% CO2/% N2/% C2Hx—C8Hx/% 3 煤層 ~1.41 ~35.68 ~5.02 ~82.70 15 煤層 ~7.78 ~7 ~4.22 ~9 (2)、煤塵爆炸與煤的自燃 據(jù)地質(zhì)資料顯示： 3 煤層有煤塵爆炸危險(xiǎn)性， 15 煤層其火焰長度 4~20mm，撲滅火焰的巖粉量為 50%—70%， 15 煤層具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性，；據(jù)《長治勘探區(qū)詳查地質(zhì)報(bào)告》采樣做煤的自燃趨勢試驗(yàn)結(jié)果， 3 煤層還原樣與氧化樣燃點(diǎn)之差為 3—5℃，據(jù)此評(píng)定， 3 煤層屬不易自燃煤層， 15 煤層還原樣與氧化樣燃點(diǎn)之差為 14—50℃， 15 煤層屬自燃煤層。 煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況 老 頂：中 ~細(xì)砂巖，厚 ~，平均厚度 ，深灰色的、長石巖屑、分選、磨圓較好； 直接頂：砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖，厚 ~，平均厚度 ，灰黑色的、性脆、質(zhì)硬； 直接底：砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖，厚 ~，平均厚度 ，灰黑色、平坦?fàn)羁冢? 老底：灰色中厚 ~厚層狀細(xì)粒砂巖，厚 ~，平均厚度 ，巖相變化大，為半堅(jiān)硬 ~堅(jiān)硬巖。 第 2 章 井田境界和儲(chǔ)量 井田境界 第 1 節(jié)華晟榮礦整個(gè)井田有六個(gè)拐點(diǎn)組成，各拐點(diǎn)的經(jīng)緯坐標(biāo)見表 。 1. 儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) （ 1）儲(chǔ)量計(jì)算方法 本井田煤層的傾角較小，為近水平煤層，由 AutoCAD 軟件直接在井田開拓平面圖上測得井田的大致面積，再根據(jù)煤層傾角折算傾斜面積，乘以容重，煤層厚度，計(jì)算出井田工業(yè)儲(chǔ)量。但是 9 煤層和 15煤層賦存不穩(wěn)定，同時(shí) 15 煤硫份高，屬于自燃煤層，同時(shí) 15 煤層位于奧灰水位標(biāo)高以下，受采動(dòng)破壞影響，隔水層變薄，加之奧灰水較高的水頭壓力，使 15 煤層礦床開采，實(shí)際上已成為巖溶裂隙水充水礦床，開采投資大，而 14 煤層屬于薄煤層，因此本設(shè)計(jì)主要是對(duì) 3 煤層進(jìn)行設(shè)計(jì)。則代入數(shù)據(jù)得礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量： Zk = （ 18895 ） = 萬 t 第 3 章 礦井生產(chǎn)能力、服務(wù)年限及工作制度 生產(chǎn) 能力及服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 本礦井井田范圍內(nèi)煤層賦存簡單，地質(zhì)條件較好，首采煤層平均厚度 ，煤層平 均傾角 2～ 4186。《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定：計(jì)算礦井及第一開采 水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限時(shí)，儲(chǔ)量備用系數(shù)宜采用 ～ 。副井運(yùn)輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的運(yùn)輸?！?45176。合理的開拓方式需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。在解決開拓問題 時(shí)，應(yīng)遵循下列原則： （ 1）貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。 用立井單水平開拓沿煤層傾向布置一條巖層盤區(qū)軌道上（下）山及一條煤層盤區(qū)運(yùn)輸上（下）山作為最終的開拓方案。主采煤層為近水平煤層，一般 2176。 工業(yè)場地的位置 （ 1）、布置要求 1）工業(yè)廣場地應(yīng)具有穩(wěn)定的 工程地質(zhì)條件，避開 法定保護(hù)的文物古跡 ，風(fēng)景區(qū)、內(nèi) 澇低洼區(qū)和采空區(qū)，不受巖崩、滑坡、泥石流和洪水等災(zāi)害威脅； 2）工業(yè)場地應(yīng)少占耕地，少壓煤； 3）距水源，電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。由于井田西翼邊界東部及北部的煤層傾角均在 4 以下，局部達(dá)到 5 ，而煤層其余部 分傾角最大 8 ，平均 3 。 （ 2）、井底車場的布置 由于井底車場一般要為整個(gè)礦井服務(wù)，服務(wù)時(shí)間較長，故要布置在較堅(jiān)硬的巖層中。 方案三：主、副、風(fēng) 井都采用立井，單水平開拓，盤區(qū)式準(zhǔn)備，在井田靠近中部的位 置布置一條盤區(qū)巖層軌道下山，和一條盤區(qū)煤層運(yùn)輸下山，盤區(qū)運(yùn)輸下山沿煤層底板掘進(jìn)， 同時(shí)掘首采面的運(yùn)輸和軌道區(qū)段平巷。提出方案一主要是考慮到大巷開拓工程量省，出煤快，系 統(tǒng)簡單；第二種方案主要考慮到礦井服務(wù)周期長，巷道的維護(hù)費(fèi)用比較低，維護(hù)容易；第 三、四方案提出采用沿傾向布置盤區(qū)上（下）山，主要是考慮到后期開采第五帶區(qū)時(shí) 不需 要再增掘巷道，接替方便，而且第二盤區(qū)中區(qū)段劃分更合理。 圖 井 底車場平面布置示意圖 1主井； 2副井； 3風(fēng)井； 4井底煤倉； 5中央變電所； 6聯(lián)絡(luò)巷； 7卸載站； 8候車室； 9運(yùn)輸大巷起坡段； 10中央水泵站； 11水倉； 12盤區(qū)運(yùn)輸下山； 13盤區(qū)軌道下山； 14回風(fēng)煤門 （ 2）、空重車線長度 大型礦井的副井空重車線的長度應(yīng)為 ～ 列車長。 （ 4）、硐室 1）主井系統(tǒng)硐室 立井系統(tǒng)硐室由皮帶機(jī)頭驅(qū)動(dòng)硐室、井底煤倉、裝載膠帶巷、清理井底撒煤硐室及水泵房等組成，是井底煤流匯集和裝載提升的樞紐。 3）其它硐室 醫(yī)療硐室、機(jī)修硐室、消防車硐室、井下材料庫、火藥庫、換裝組裝硐室、換矸硐室、乘人車場等。 B1＝ 500＋ 1520＋ 1060＋ 310+810＝ 4200 mm 盤區(qū)運(yùn)輸上（下）山的斷面如圖 所示，特征表見表 、 ，回風(fēng)石門選用的 斷面與運(yùn)輸大巷相同。 （ 1）、盤區(qū)運(yùn)輸上（下）山 此巷道內(nèi)有鋼絲繩芯膠帶機(jī)運(yùn)輸煤炭，并鋪設(shè)有軌道，用架線電機(jī)車牽引，以便于膠帶的的維修，同時(shí)也作回風(fēng)大巷使用，斷面需要滿足一定的要求。 礦井正常涌水量為 200 m3/h，最大涌水量為 280 m3 /h， 所需水倉的容量為： Q0=2808=2240 （ m3） 根據(jù)水倉的布置要求，水倉的容量為 : = . L 式中 : Q——水倉容量， m3； S——水倉有效斷面積， m2。矸石列車在副井重車線機(jī)車分離后，電機(jī)車 經(jīng)機(jī)車?yán)@道至副井空車線牽引空車經(jīng)繞道出井底車場。 井底車場 礦井為立井開拓，煤炭由箕斗運(yùn)至地面；物料經(jīng)副立井運(yùn)至井底車場，在井底車場換裝，由絞車運(yùn)到盤區(qū)或帶區(qū)。 前兩種方案中均是把井田分為 3 個(gè)盤區(qū)， 2 個(gè)帶區(qū)進(jìn)行開采，后兩種方案中均是把井 田分為 4 個(gè)盤區(qū)， 1 個(gè)帶區(qū)進(jìn)行開采，方案一和方案二首采帶區(qū)在大巷的東部左側(cè)，可以布置 8 個(gè) 分帶，方案三和方案四首采盤區(qū)在大巷的北部上側(cè)，可以布置 9 個(gè)區(qū)段，儲(chǔ)量約 占井田總儲(chǔ)量的四分之一。 方案二：主、副、風(fēng)井都采用立井，單水平開拓，帶區(qū)式準(zhǔn)備，在井田靠近中部位置布置兩條巖層大巷，同時(shí)掘首采面的運(yùn)輸和輔助運(yùn)輸斜巷。布置煤 層大巷時(shí)，巷道沿煤層掘進(jìn)，掘進(jìn)速度快，掘進(jìn)費(fèi)用低，所掘進(jìn)的煤層傾角都 很小，平均在 2176。井田內(nèi)煤層標(biāo)高落差為 500～ 720m，為 220 m，小于 250 m，符合《規(guī)范》規(guī) 定，可以單水平開拓。 （ 2）、井筒位置 的確定 井筒位置的確定原則： 1）有利于第一水平的開采， 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，石門工程量少； 2）有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村； 3）井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡； 4）筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層； 5）工業(yè)廣場應(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)廣場宜少占耕地，少壓煤； 7）距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。主要缺點(diǎn)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，基本建設(shè)投資大。 （ 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(dòng)化創(chuàng)造條件。 （ 6）合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。 第四章 井田開拓 概述 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(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。 表 我國各類井型 的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn) 礦井設(shè)計(jì)服務(wù) 第一開采水平服務(wù)年限 能力 年限 煤層 傾角 煤層傾角 煤層傾角 萬 t/a a 25176。 （ 2）、運(yùn)輸能力的校核 本礦井設(shè)計(jì)為大型礦井，開拓方式為雙立井單水平開拓，主立井采用箕斗提煤，副立井采用罐籠輔助運(yùn)輸，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。例如局部地質(zhì)條件變化，使儲(chǔ)量減少；或者礦井由于技術(shù)原因，使采出率降低 ，從而減少了儲(chǔ)量。 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》 條規(guī)定：礦井的采出率，厚煤層不小于 ； 中厚煤層不小于 ；薄煤層不小于 。 3 煤層最小可采厚度為 ，最大可采厚度為 m，平均 。 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 計(jì)算 由地質(zhì)勘探知，本礦井可采煤層有四層，分別為 3 、 9 、 14 和 15 煤層。盤區(qū)內(nèi)無斷層，無陷落柱，地質(zhì)構(gòu) 造簡單。 表 煤層特征表 煤層 顏色 煤巖類型 比重 水分（ %） 灰分（ %） 揮發(fā)性（ %） 含硫量（ %） 發(fā)熱量MJ/mg 業(yè)牌號(hào) 3 色 亮 6 1521 1118 PM 該盤區(qū)平均瓦斯相對(duì)涌出量為 m3/t，涌出量較小。 表 15 煤層瓦斯含量測定結(jié)果匯總表 煤層編號(hào) 甲烷含量 （ ml/g 表 各煤層煤質(zhì)化驗(yàn)工業(yè)分析 Mad/% Ad/% Vdaf/% St， d/% Pd/% Qgr， v， d MJ/kg 3 原 ~0 ~9 ~0 ~6 ~47 ~50 浮 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 15 原 ~6 ~4 ~7 ~9 ~36 ~49 浮 ~ ~ ~ 0~ ~25 ~62 表