【正文】 綜合以上因素，結(jié)合煤層賦存條件，設計考慮四個井口位置方案，如圖 231。 河南理工大學成人高等教育 畢業(yè)設計（論文） 28 4 井田開拓 井田開拓的基本問題 影響本井田開拓方式及井筒位置選擇的主要因素分析 （ 1） 首采區(qū)需布置在控制可靠的高級儲量區(qū)，井筒位置要盡量靠近首采區(qū)，減少初期井巷工程量。礦井設計儲量減去各種保護煤柱煤量后，乘以 (180％ )，即為開采損失。 安全巖柱 H a=P/T S+M O 順層煤柱 L=( Ha2 + hc2 )1/2 177。據(jù)此，“天窗區(qū)”煤層淺部露頭防水煤巖柱高度計算應按“上覆松散強含水層”情形，參照《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》、《煤礦防治水工作條例》、《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》中有關防水煤巖柱留設的規(guī)定計算如下： H 防 =H 裂 +H 保 式中： H 防 —— 防水煤巖柱高度， m； H 裂 —— 導水裂隙帶最大高度，采用地質(zhì)報告提供數(shù)據(jù)，為 米。 煤層儲量分類 （ 1） 地質(zhì)儲量 根據(jù)地質(zhì)報告提供的數(shù)據(jù)，井田內(nèi)二 2煤地質(zhì)儲量共計 22684kt，均為貧煤，其中 A+B 級 7120kt，占全部地質(zhì)儲量的 %。 精查區(qū)面積 。 化學性質(zhì)、工藝性能及煤類 本區(qū)主采煤層二 2煤層主要為貧煤（ PM），只有兩個孤立的無煙煤點 (39 415孔 )，在 F32斷層以西有天然焦（ TR）分布。 較穩(wěn)定 二煤組 P1 1 K3 ～ 平均 灰色，隱晶質(zhì)，含較多的蜓蝌動物化石。 可采煤層 （ 1） 二 2煤層 二 2煤層賦存于山西組中部，上距 ，下距 K345m，煤層厚度 ～ ，平均厚度 。 總之，本井田內(nèi)斷層原始 狀態(tài)下，含、導水性較差。局部具有溶蝕現(xiàn)象，有溶溝、溶槽和小溶洞，洞內(nèi)有泥質(zhì)填物，屬較強含水巖組，具有水壓高，突水猛等特點。該含水組以 L8分布最穩(wěn)定，且厚度大，最厚 （ 393 孔），一般 6～ 8m，溶隙比較發(fā)育，巖溶不發(fā)育，有少量的巖溝、溶槽和小孔洞，溶隙多被白色的方解石脈充填。相應區(qū)域一般作為防水煤柱。 （ 3）二 2煤層上（ 60m）砂巖裂隙承壓水含水組 由二 2煤層上 60m 范圍內(nèi)的細、中粒砂巖組成，是二 2煤的直接河南理工大學成人高等教育 畢業(yè)設計（論文） 16 充水巖組，砂巖層數(shù)最多 8層，最少 1 層，一般 3～ 5層，厚度 7～15m。第四個含水段 ,雖然也有較好的富水性，但根據(jù) 388孔抽水流場分析，其流場的補給時間約為抽水持續(xù)時間的 倍，說明補給條件差，而從區(qū)域上分析，該含水層的補給條件和富水性都比較好，是供水的目的層，因此第四含水段仍可作為中小型供水水源。 井田水文地質(zhì)條件 茴村勘探區(qū)處在區(qū)域水文地質(zhì)單元的滯緩徑流區(qū)，井田被一系列近北東向的斷層切割，尤其是井田東、西兩側(cè)被落差較大的高角度正斷層切割，在垂向上形成一系列南北向長條狀地壘，各條塊間水力聯(lián)系受到限制。 5 12～69 F4 正 壓扭 N25E SE 67186。 30～45 地震測線： 4 2A B1 查出 F109 正 壓扭 N10E SE 65186。井田范圍 內(nèi)煤層受巖漿侵入不甚明顯，初期采區(qū)未發(fā)現(xiàn)巖漿侵入二 2煤層，煤變質(zhì)程度相對較低。大的主干斷層兩側(cè)多發(fā)育次一級的小型分支斷層。 上第三系（ N） 本系以粘土、砂質(zhì)粘土為主，成巖較好，弱固體～半固體，夾細中粒砂 4～ 9層，厚度 ～ ，粘土及砂質(zhì)粘土為灰綠色及紫斑含鈣質(zhì)結(jié)核。 ③ 第三段（ P13 2）： 本段底以 K7砂巖底界面至 K8砂巖底界，巖性以灰綠色、紫紅色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、薄層砂巖組成，厚度 ～ ，平均厚度 。河南理工大學成人高等教育 畢業(yè)設計（論文） 9 中部以中粒砂巖為主，夾砂質(zhì)泥巖、泥巖，該層砂巖厚度較穩(wěn)定，全區(qū)發(fā)育，是區(qū)分三 三 3煤層的重要標志，巖性為灰～深灰色，成分以石英為主，少含長石、暗色礦物。 山西組上段：由灰～淺灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及中細粒砂巖組成。以厚層狀石灰?guī)r為主，夾泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖。本群底部以一 1煤底板與本溪組分界，呈整合接觸。 井田地質(zhì)特征 井田位于黃淮沖積平原中部，地勢平坦，地面標高 +32～ +36m，相對高差 1～ 4m。夏季炎熱，冬季寒冷，四季分明。 河南理工大學成人高等教育 畢業(yè)設計（論文） 4 1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 礦區(qū)概況 劉河井田位于河南省永城市東北 21km 處，永夏礦區(qū)東北部，屬于永城市劉河鄉(xiāng)管轄，茴村 —— 劉河公路從井田中部穿過，在茴村與永城 —— 徐州公路相接。立井表土段施工方法為凍結(jié)鑿井。 鑒于本礦井屬低瓦斯礦且含量不大，根據(jù)國內(nèi)箕斗井回風的成功經(jīng)驗，設計推薦初期采用中央并列式通風方式，利用箕斗井兼作回風井，既滿足礦井通風要求，又減少了初期投資。 井田位于黃淮沖積平原中部，地勢平坦，地面標高 +32～ +36m，相對高差 1～ 4m。年平均氣溫 ℃，最高氣溫 ℃ (1966 年 7 月 18日 )，最低氣溫 ℃ (1969 年 2月 15 日 )。區(qū)內(nèi)第四系全新統(tǒng)亞粘土夾粘土廣泛分布，松散沉積物厚度穩(wěn)定，本區(qū)地貌類型屬堆積地形。根據(jù)巖性特點，本群可劃分為三段： 太原群下段： 從一 1 煤層底界～ L4灰?guī)r頂界，平均厚度 ，該段主要由L1～ L4四層石灰?guī)r及薄煤層組成。該段 L L8 灰?guī)r厚度較大且穩(wěn)定，單層厚度一般 5～ 8m，頂部石灰?guī)r為本區(qū)標志層（ K3），平均厚度 。 ② 下石盒子組（ P12） 本組為煤系主要含煤 段之一，由灰～深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細中粒砂巖和煤層組成，厚度 ～ ，平均厚度，含煤 2～ 11 層，其中三 2三 3三 4煤較為發(fā)育，僅三 32煤小面積可采。上部為深灰色灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、細粒砂巖，含煤 1～ 6 層，即三 3三 3三 3三 4三42等煤層，局部三32分叉成兩層 上部砂泥巖段：巖性以砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及三 5煤組成，三 5煤屬極不發(fā)育煤層。 底部 K7砂巖，淺灰 ～ 灰綠色，中細粒結(jié)構(gòu)，成分以石英為主，次為長石，硅泥質(zhì)膠結(jié)，厚度變化較大，不穩(wěn)定。下部具一層 ，巖性為綠色，含鋁質(zhì)、細膩，具可塑性。 褶曲構(gòu)造 河南理工大學成人高等教育 畢業(yè)設計（論文） 11 （ 1）本區(qū)褶曲構(gòu)造主要是王樓背斜，其軸部位于 F28斷層東側(cè)，是永城大背斜的次一級構(gòu)造。 河南理工大學成人高等教育 畢業(yè)設計（論文） 12 表 121 井 田 斷 層 情 況 一 覽 表 斷層編號 性質(zhì) 力學性質(zhì) 產(chǎn) 狀 延伸長度(km) 落度(m) 控制點和地震測線 控制 程度 走向 傾向 傾角(186。 25～70 4401 孔， 地震測線： 4 4 4B C2 已控制 F106 正 壓扭 N10E SW 60186。 8 30～295 320 340 384210 孔，地震測線： 3 3 33 3 3 33 13 44 4 4 41 A B C1 已控制 F41 正 壓扭 N12E SE 50186。雖然井田內(nèi)各個含水組的水文地質(zhì)條件與區(qū)域上基本一致，但是基巖地下水的補給、徑流、排泄條件及其賦存狀態(tài)，均受邊界斷層的控制和影響。 上述諸含水段之間，普遍有良好的隔水層。砂巖厚度較大的區(qū)段有三個：①中部 411 孔～ 3805 孔：呈南北向帶狀，厚度大于 20m，最厚的 394 孔達 ；②南部 3406 孔～3204 孔：呈南北向帶狀，厚度大于 20m；③ 42 線以北：厚度最大，4608 孔大于 55m，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，且多被白色方解石脈充填。 情形 2：二 2煤層至基巖風化面厚度 35～ 60m，導水裂隙帶頂部進入基巖風化帶含水組。 由于該含水組水量較豐富，水壓高，井田內(nèi)斷 裂又比較發(fā)育，《精查報告》選擇 38— 38— 10 兩孔進行了抽水試驗，成果見下表。 頂部隔水層 C2厚 ～ ，其中鋁質(zhì)泥巖有的厚達 ，隔水性能良好，因此，一般情況下，與上覆含水巖組無水力聯(lián)系。但值得說明的是，礦井開采后，有可能破壞其原始應力平衡，增強導水性，生產(chǎn)中應引以為重視。煤厚 ～ m 的有 10 個點，占 %； ～ m 的 22 個點（多集中在初采區(qū)），占 %；大于 的 4 個點，占 %。 全區(qū) 發(fā)育 一煤組 C 3 K2 ～ 10m 左右 灰色，厚層狀，含大量的蜓蝌化石，中部夾薄層泥巖及砂子泥巖。 二 2煤層（ PM）：以低灰分、特低硫、特低磷、低水分、高發(fā)熱量、高灰熔點、易磨碎、極易選為主要特征，彈筒發(fā)熱量 （ 7200 千卡 /公斤），詳細描述見第七章第一節(jié)。 井田境界 本次設計礦井井田境界即為精查區(qū)范圍。詳見表211。 H 保 —— 保護帶高度，取 10m。 h c/tgα（上升盤減、下降盤加） 式中： P—— 防水煤柱所承受的靜水壓力（ MPa） T S—— 突水系數(shù)， MPa /m，下降盤取 ，上升盤取 ； M O—— 采礦活動對底板的破壞深度，取 10m α —— 斷層面與煤層交角 hc—— 煤至含水層的高差 依此計算首采 區(qū)主要斷層安全煤柱高度并折算成煤柱寬度 L 安 結(jié)果如下： ① F 104：上升盤 P max= MPa, Ha = ， L 計算值 小于零，取 L =30m 下降盤 P max = MPa， Ha = ， L計算值 =，取 L =50m ② F 101：上升盤 P max = MPa, Ha = , L計算值 ==，取 L =30m 下降盤 P max = Mpa， Ha = , L 計算值 ==，取 L =65m ③ F 43: 上升盤 P max = MPa, Ha = , L 計算值 ==，取 L =40m ④ F 4 ：上升盤 Pmax = MPa, Ha == , L計算值 ==, 取 L =40m 井筒及工廣煤柱 井筒及工廣煤柱按表土層移動角 41186。 河南理工大學成人高等教育 畢業(yè)設計（論文） 26 可采儲量為工業(yè)儲量扣除永久煤柱損失后，再乘以采區(qū)回采率（按 80%）。 （ 2） 井田內(nèi)資源條件較好的塊段為 36 線 42 線間， F32斷層 ~F43斷層之間，勘探程度高，資源條件好，適合作為礦井首采區(qū)，由于資源相對有限，選定的工廣位置應盡可能少壓初采區(qū)儲量，并且有利于初采區(qū)開采布置。現(xiàn)將各方案簡述于下： 方案一：望莊西北井口方案 井口位于首采區(qū)東側(cè)，望莊西北、 F43斷層東側(cè)，地面標高 +。下山穿過 F43斷層后，落底于 400m 水平，利用 400水平大巷開采首采區(qū)北翼。井筒落底于煤層頂板，落底高 400m，井深 435m。綜上，方案一優(yōu)于方案四。 0） 4500（ 577） 初期運營費（差額） 1049 （177。主井裝備箕斗提升煤炭，并兼作回風井。同時，井筒內(nèi)設有玻璃鋼梯子間，層間距 6m。 井壁厚度計算模型：力學模型按雙層厚壁筒，縱向無約束。由于鉆井法施工所產(chǎn)生的泥漿量大，而本區(qū)地處平原，無荒地，且井筒緊靠居民點，環(huán)境問題難以解決。井底車場選用環(huán)形刀式車場。蓄電池電機車采用井上充電、檢修方式。爆炸材料庫型式為壁槽式，容量為 900kg。 井底車場出車側(cè)設材料車線，長度 10m。 依據(jù)目前地質(zhì)資料，井筒所在處表土層厚 225m左右，基巖風化帶深度 25m 左右，下部存在 k5 含水層，初步確定凍結(jié)深度按深入風化帶下 25m，計 275m。具體計算公式為： h 內(nèi) =r [(f cz/( f cz 2υ kP 水 ))1/2 1] h 外 =（ r+h 內(nèi)） [(f cz/( f cz 2υ kP 凍 ))1/2 1] 初步計算，井筒最不利深度處（ 250m），井壁厚度如下： 主井井筒（ ）： h 內(nèi) =500mm， h 外 =400mm，砼標號 C50 副井井筒（ ）： h 內(nèi) =550mm， h 外 =400mm，砼標號 C50 為方便施工，改善井壁受力，避免局部集中應力，參照永城、淮北地區(qū)凍結(jié)井的施工實際，全井筒采用統(tǒng)一井壁厚度，自上而下分段提高砼標號，從 C30 至 C50。 (2)、副井 副井主要擔負全礦人員，掘進矸石、材料及各種設備的升降任務，并作為全礦井的進風井筒及安全出口。主、副立井均裝備玻璃鋼梯子間作為安全出口。 0） 月 （ ） 月 主 要 優(yōu) 缺 點 分 析 主要優(yōu)點： ，排水、提升，環(huán)節(jié)少，生產(chǎn)管理容易，礦井整體安全性增加