【正文】 及井田地質(zhì)特征 1 礦區(qū)概述 永城老縣城距商丘車站95 km，至徐州車站97 km，宿州車站74 km，其間均有柏油公路相連。本區(qū)屬半濕潤、半干旱的大陸性氣候，冬春干早，夏秋多雨，四季分明。據(jù)《中國地震烈度表》載，聯(lián)合公司委托，提出“永城縣地震基本烈度鑒定意見書” （（84）豫震烈字第002號文)，該文在分析了地質(zhì)構(gòu)造及本區(qū)地震史之后，認為.“本區(qū)不可能發(fā)生六級左右地震，主要是受鄰區(qū)強震影響，其地震基本烈度六度是最適宜的。地方集資興建的永城110 kV變電站，可作為本礦井建井期的施工電源。本井田無基巖出露，全都被新生界沖積層所覆蓋，缺失上奧陶統(tǒng)至下石炭統(tǒng)、三迭系至第三系古新統(tǒng)兩段。上第三系為河湖相沉積，直接覆蓋于古生界之上。~15186。含水層及隔水層特征自上而下分為四個含水組：1）新生界孔隙含水組：區(qū)內(nèi)松散地層沉積為沖積及湖積，其厚度受古地形影響而東薄西厚、南薄北厚。m，K=~ m/d，水質(zhì)類型為SO4Na。巖溶發(fā)育，富水性強。泥巖、砂質(zhì)泥巖、中～粗粒砂巖泥巖、砂質(zhì)泥巖、細砂巖井田水文地質(zhì)條件 本井田水文地質(zhì)類型為中等—簡單，其主要依據(jù)是：1）直接充水含水層，三煤層和二煤層頂板砂巖含水性弱， /s其中有經(jīng)濟價值的為下二迭統(tǒng)的山西組及下石盒子組。 煤質(zhì)各煤層均為高變質(zhì)階段的無煙煤。d左右。統(tǒng)一為東西方向。該井田北部如經(jīng)勘探論證可以開采，則其北部邊界可以擴展；西部可根據(jù)市場的需要開發(fā)天然焦，開闊邊界。層位穩(wěn)定，煤厚變化相對較小，變化規(guī)律明顯，鉆孔見煤點數(shù)Km，γ25%，表21 煤層穩(wěn)定類型的主、輔指標煤層類型穩(wěn)定煤層較穩(wěn)定煤層不穩(wěn)定煤層極不穩(wěn)定煤層主要指標輔助指標主要指標輔助指標主要指標輔助指標主要指標輔助指標 薄煤層Km≥γ≤25%≥Km≥25%γ≤35%Km35%γ55%Kmγ55%中厚和厚煤層γ≤25%Km≥25%γ≤40%Km≥40%γ65%Km≥γ65%Km特厚煤層γ≤30%Km≥30%γ50%Km≥50%γ75%Km≥γ75%Km故將其確定為穩(wěn)定煤層，即第一型，其它煤層的穩(wěn)定類型據(jù)其發(fā)育程度確定為不穩(wěn)定型。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》，求得以下各儲量類型的值：礦井地質(zhì)資源量礦井地質(zhì)資源量可由以下等式計算： （21）式中：—礦井地質(zhì)資源量，Mt；—二2煤層平均厚度，m；—二2煤層底面面積，m3；—二2煤容重，t/m3。 （23）式中：——井田邊界煤柱寬度，m；——井田邊界煤柱長度，m；——煤層厚度，m；——煤層容重，t/m3；—— 井田邊界保護煤柱損失，Mt。a1占地面積/公頃（10萬t）1≥240120～18045～909～30表23 陳四樓井田地質(zhì)條件及巖層移動角 煤層厚度/m煤層傾角α/176。井田現(xiàn)已查明兩條斷層，即F1，F(xiàn)2。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大；2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。參看表31。2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設(shè)計為大型礦井，開拓方式為立井兩水平開拓。合理的開拓方式，要技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理，生產(chǎn)上安全高效。要適應(yīng)當前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，應(yīng)為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜合機械化、自動化創(chuàng)造條件。因此，井筒位置的確定原則：1） 沿井田走向的有利位置當井田形狀比較規(guī)則而且儲量分布均勻時，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向中央；當井田儲量呈不均勻分布時，應(yīng)布置在儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運輸工作量最小，通風網(wǎng)路較短，通風阻力小。3主提升膠帶化有相當大提升能力。2井筒短，提升速度快，對輔助提升特別有利。因此，一般井筒位于井田傾向方向中偏上的位置。為了滿足井下煤炭的提升，需設(shè)置一主井，輔助提升及進風設(shè)置一副井。同時還要考慮要有合理的區(qū)段數(shù)目。二2煤層傾角較平緩，為7～15176。方案二：立井單水平上下山開拓主、副井均為立井，布置于井田中央，二水平布置兩個雙翼采區(qū)，四條煤層上山，均沿煤層底板掘進；由于礦井涌水量較大，在800 m水平設(shè)一排水巖石大巷。方案一、二中，區(qū)別在于一方案中有兩條暗斜井的延伸，這樣就增加了巖石巷道的掘進，使后期基建費用加大；增加了設(shè)備的配備；維護費用；但其優(yōu)點也是顯而易見的：①減少了大巷保護煤柱；②運輸系統(tǒng)干擾降低，各種運輸暢通；③由于是厚煤層開采，通風安全性提高，通風條件優(yōu)化；④減少了二水平南采區(qū)的煤炭和輔助運輸費用；⑤可以適當減少煤巷的維護，提高了煤炭采出率。方案四中，軌道大巷布置在煤層中，掘進容易，速度快，費用低；開拓準備時間短。表42 各方案粗略估算費用表項目 方案方案一方案二基建費/萬元主暗斜井開鑿104=運輸下山1124104=副暗斜井開鑿2256104=軌道下山104=上、下斜井車場(300+500)104=巖石工程(200+)104=小 計小 計生產(chǎn)費/萬元暗斜井提升（+）=下山運輸(+)=石門運輸=大巷運輸(+)=斜井排水89424365104=斜井排水89424365104=小 計小 計總 計費用/萬元費用/萬元百分數(shù)(%)百分數(shù)(%)100方案三方案四基建費巖石軌道大巷104=煤層軌道大巷104=維護費巖石軌道大巷20104=煤層軌道大巷35104=總 計費用/萬元 費用/萬元百分數(shù)(%)100百分數(shù)(%)表43 建井工程量 項 目方案一方案三初 期主井井筒/m593+20593+20副井井筒/m590+10590+10井底車場/m10001000開拓大巷/m1284212842后 期 主立斜井井筒/m375副立斜井井筒/m375井底車場/m300+5001000主石門/m851590開拓大巷/m45422+98745422+987 表44 生產(chǎn)經(jīng)營工程量項 目方案一項目方案三運輸提升/ 萬tｍ 20 20 排水/萬ｍ3 合 計 表47 費用匯總表項目 方案方案一方案三費用/萬元百分率/%費用/萬元百分率/%初期建井費 100基建工程費 100生產(chǎn)經(jīng)營費 100總費用 100 礦井基本巷道礦井共有四個井筒，分別為主井、副井和兩風井。風井兩風井位于井田南北兩翼，與主井南北相距約3000 m，擔負全礦后期的回風。運輸大巷掘進寬度為4440 mm，高為3820 mm， m2；輔助大巷掘進寬度為5240 mm，高為4170 mm， m2。4）采用綜合開拓方式的新建礦井或擴建礦井，井下采用多種運輸方式運輸時，應(yīng)結(jié)合具體條件，經(jīng)方案比較后確定。主井井底煤倉為垂直圓斷面煤倉，坐落于主井膠帶大巷側(cè)下段， m，有效裝煤高度為21 m，經(jīng)計算煤倉容量為1200 t；膠帶輸送機運輸能力為1000 t/h，工作面生產(chǎn)能力為325 t/h，兩小時為700 t。具體如下： 為了有利于礦井早投產(chǎn)，資金早回籠，緩解前期建設(shè)資金的緊張狀況，本設(shè)計選用南二帶區(qū)22101分帶為首采區(qū)，設(shè)計如下： m， m。其中山西組的二2煤層為主要可采煤層，下石盒子組中局部可采的煤層有三1 、三、三4共三層。具體見表51。帶區(qū)對應(yīng)地面有零星坐落的幾個村莊，村莊都不大，人口、戶數(shù)少，搬遷費用相對較少，采取全部搬遷措施，特殊地帶運用條帶開采的特殊采煤方法。4）通風線路短，風流方向轉(zhuǎn)折變化少，同時使巷道交叉點和風橋等通風構(gòu)筑物也相應(yīng)減少。為提高掘進速度，節(jié)省掘進費用，并結(jié)合煤層賦存情況，設(shè)計采用沿空掘巷施工，采空區(qū)一側(cè)留設(shè)3 m保護煤柱。圖51 井田巷道布置圖 圖52 通風系統(tǒng)風流路線圖帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)包括運煤系統(tǒng)、輔助運輸系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、排矸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等，具體設(shè)計如下：1. 運煤系統(tǒng)煤由工作面刮板運輸機→斜巷轉(zhuǎn)載機、破碎機→斜巷膠帶輸送機→大巷膠帶輸送機工作面設(shè)備材料經(jīng)副井罐籠至井底車場，由礦車經(jīng)大巷，轉(zhuǎn)由連續(xù)牽引車運至工作面。錨桿鉆機配合錨桿機完成巷道頂錨桿和錨索的打眼、安裝工作；選用手持風動鉆機來完成幫錨桿的打眼和安裝工作。2. 帶區(qū)采出率帶區(qū)內(nèi)的煤炭損失主要包括初采、末采丟煤，工藝損失，端頭損失，保護煤柱損失等，因此帶區(qū)內(nèi)實際采出的煤量低于實際埋藏量。斜巷，長約100 m，頂端設(shè)一部SDJ—28A絞車，用于輔助提升；在距絞車15 m處轉(zhuǎn)角30176。的緩傾斜煤層，在采區(qū)范圍內(nèi)，煤層結(jié)構(gòu)單一，賦存穩(wěn)定。另外，考慮到工作面搬遷次數(shù)及煤損隨工作面推進距離之間的關(guān)系，結(jié)合礦井設(shè)計生產(chǎn)能力所選用滾筒采煤機的技術(shù)參數(shù)，可得出綜采工作面的推進度為：V0=9330=1782m/年 綜采工作面的設(shè)備選型及配套（1）工作面配套設(shè)備的選擇工作面的關(guān)鍵參數(shù)見表62。PCM110型破碎機主要技術(shù)特征見表68。表63 三機標準型號液壓支架采煤機刮板輸送機ZZ4000/18/38MG300WSGZ—764/264A表64 ZZ4000/18/38型液壓支架主要技術(shù)特征見表項目技術(shù)特征單位標準型號ZZ4000/18/38形式支撐掩護式支架高度m寬度m中心距m初撐力kN工作阻力4000kN支護強度MPa對底板比壓MPa適應(yīng)煤層傾角≤30176。）180簡單、無夾矸支撐掩護式10根據(jù)工作面的關(guān)鍵參數(shù)，查《綜采綜掘高檔普采設(shè)備類型配套圖集》選用編號為ZC186—ZZ38的配套設(shè)備。 回采工作面長度的確定影響工作面長度的因素有煤層賦存條件、機械設(shè)備及技術(shù)特征、巷道布置等。由于工作面斜巷與大巷都采用膠帶運輸，故運煤斜巷直接與膠帶運輸大巷相連，不設(shè)帶區(qū)煤倉。按下式計算：帶區(qū)采出率 = 帶區(qū)實際采出煤量/帶區(qū)工業(yè)儲量100% 帶區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量為： Mt帶區(qū)內(nèi)實際采出煤量為： Mt則：帶區(qū)采出率 = 100% = %根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：采（帶）區(qū)采出率：。每個掘進工作面配備兩臺FDⅡ型255 KW局扇，通風方式為壓入式。4. 排矸系統(tǒng)膠帶運輸大巷巷道沿煤層底板掘進，礦井投產(chǎn)后，基本不產(chǎn)生矸石；軌道大巷在煤層底板巖層中掘進，產(chǎn)生大量矸石，前期用于地面鋪填，后期一方面用于采空區(qū)充填，一方面用連續(xù)牽引車排棄在井下廢舊巷道中，矸石不出井，但在地面仍需設(shè)一定的排矸系統(tǒng)。2. 區(qū)段要素首采帶區(qū)位于中央帶區(qū)東一帶區(qū)北側(cè)，傾向長1926 m， m，賦存穩(wěn)定；根據(jù)理論計算和實踐統(tǒng)計得知，綜采放頂煤工作面長度在160～200 m之間，噸煤生產(chǎn)成本最低，故工作面長度取為190 m；兩斜巷設(shè)計均為矩形斷面， m， m；回風斜巷寬4 m，高3 m；分帶寬B為：B =190++5=（m）。6）技術(shù)經(jīng)濟效果顯著。表51 煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造 頂 板 頂?shù)装?名稱巖石名稱厚 度（m）巖石特征老 頂中粒砂巖～淺灰色，主要成分為石英，斜層 理發(fā)育，泥質(zhì)膠結(jié)，層面含碳質(zhì)。采用“集水廊道”法計算，礦井預(yù)計正常涌水量894 m3/h（其中：K5砂巖328 m3/h，三煤組291 m3/h，二煤組275 m3/h）；最大涌水量1200 m3/h。全區(qū)穩(wěn)定可采。設(shè)計首采帶區(qū)（南二帶區(qū)）位于井田中央，接近井底車場，由井底車場至南翼軌道大巷400 m處左側(cè)既是。水倉布置及清理水倉布置在井底車場副井的西側(cè)，水倉開口在調(diào)車線的中部，礦井正常涌水量為894m3/h，最大涌水量為1200m3/h，所需水倉的容量為：Q0=12008=9600（m3）根據(jù)水倉的布置要求,水倉的容量為: (41)式中: —水倉容量，m3； —水倉有效斷面積，10 m2。該車場利用主要運輸巷道作為調(diào)車線和通過線，車場巷道工程量小，交叉點及彎道少。礦井為立井開拓，煤炭由運輸大巷運至井底煤倉，后經(jīng)箕斗提升運至地面；物料經(jīng)副井運至井底車場，經(jīng)井底車場由電機車牽引運到采（帶）區(qū)；少量矸石由礦車直接排運到非通行的巷道橫貫中。 m穩(wěn)定，底板起伏不大，為緩傾斜煤層，煤層厚度變化不大，且煤質(zhì)硬度中等