【文章內(nèi)容簡介】 人員、和矸石的外排，根據(jù)該礦井的生產(chǎn)能力，日平均雙向交通量約 250 輛左右，確定按平原微丘區(qū)四級廠外道路設(shè)計，路基寬 ，路面寬 。因為經(jīng)常有重型車輛通過，為了減少路面的維護量，路面采用瀝青混凝土面層，級配碎礫石基層，路基用灰土改良，道路路面土方工程量約為填方 12020m3，道路邊溝挖方約 9000m3，總占地約 （ 54畝）。新老廣場之間的運輸聯(lián)系采用重型運輸車輛運送設(shè)備、矸石，大型通勤車接送上下井工作人員。 新工業(yè)廣場內(nèi)運輸方式以道路和窄軌鐵 路運輸相結(jié)合的方式。場內(nèi)道路為環(huán)狀布置，道路形式采用城市型道路，水泥路面，道路一側(cè)采用暗埋混凝土排水管排水，施工方便，經(jīng)濟合理。其中，主干路路面寬 ，次干路路面寬 4～，面層厚 22cm，泥結(jié)碎石基層厚 25cm，道路面積共計 4100m2。汽運主要設(shè)備為中型載重汽車 2 臺（可利用礦內(nèi)原有車輛），中型自卸汽車 2 臺，面包車 1臺，大客車 2 臺。窄軌鐵路采用 624 系列，軌距為 600mm， 12t 架線電機車牽引 礦車運輸，鋪軌線路全長 469m；共用道岔 9 組。其中，單開道岔(ZDK624512)5 組，渡 線道岔 (ZDX62451516)2 組，對稱道岔 (ZDC624312)2組。 、電氣 十二礦三水平北山工業(yè)廣場新建 35kV 變電站一座，兩回電源線路分別引自 3 35KV 焦莊變電站和月臺變電站。兩回電源線路型號均為 LGJQ300/25, 線路長度分別為 和 。該礦井 35kV 變電站兩臺主變壓器，型號為：SRN8000/35，擔負北山地面工業(yè)廣場和三水平井下負荷。 北山工業(yè)場地內(nèi)除壓風機，提升絞車 ,扇風機，瓦斯抽放泵為高壓用電設(shè)備外，其余均為低壓用電設(shè)備。 35KV 變電站以 6KV 向 地面高壓及井下供電。低壓變電所內(nèi) 2 臺動力變壓器型號為 S11M500/6 6/，正常 2 臺同時運行，以 380V 為地面水處理廠、鍋爐房、排矸系統(tǒng)、空氣加熱室、熱交換設(shè)備及室內(nèi)外照明等處供電。 、水源 地面工業(yè)廣場消防、生產(chǎn)用水水源由十二礦現(xiàn)有水廠供應(yīng)。水廠規(guī)模約為2020m3/d。井下消防灑水采用同一供水管網(wǎng)，其供水水源由己 七 采區(qū)消防灑水管路引入。北工業(yè)廣場消防、生產(chǎn)用水水源由該處地下水井提供。 生產(chǎn)、生活和消防給水設(shè)計為合用的管道系統(tǒng)。在 北工業(yè)廣場 內(nèi)設(shè)一深井，供地面工廣生產(chǎn)、消防用水。 消 防系統(tǒng)供水方式采用臨時高壓供水方式。 整個場區(qū)設(shè)有室外消火栓消防系統(tǒng)。 礦井開采煤層情況 、煤層 十二礦井田范圍內(nèi)地層中共含四組可采煤層，自上而下分別是為丁、戊、己、庚組煤，其中十二礦開采己、庚組煤層，其它煤層由十礦、八礦開采。己組煤位于二疊系下統(tǒng)山西組，它上以砂鍋窯砂巖底面與下石盒子組分界，下以L1灰?guī)r頂面或己組煤底板砂巖底面與太原組分界，整和接觸，己組煤層共有四層煤，自上而下分別為：己 1己 1己 1己 17煤層，其中己 14煤層厚 ～ ，局部可采；己 15煤層厚 ～ ， 平均 ， 在井田上部與己 1己 17煤層合層為己 1517煤層，己 15煤層在井田下部單獨存在； 己 1617煤層厚度變化較大，為～ ，平均 。煤層自然容重為 。本礦三水平開采的己 15和己16－ 17煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角由南向北逐漸變小，南部平均傾角 10176。左右，中部一般為 6176。左右，北部靠近李口向斜軸部傾角僅為 2176?；蚪谒?。 三水平設(shè)計走向長 1850m,傾斜長度 1820m，雙翼開采，煤層傾角 10176?！?25176。，接近李口向斜軸時煤層傾角 0176?！?2176。截止 2020 年末采區(qū)剩余 工業(yè)儲量 萬噸，可采儲量 萬噸。 庚組煤主要是庚 20煤層， 位于太原組的 L5和 L6灰?guī)r之間，上距己 1617煤層64m。煤層厚度為 ～ ，平均為 ，煤厚變異系數(shù)為 %，可采 4 性指數(shù)為 ，屬不穩(wěn)定煤層。 、水文地質(zhì) 據(jù)十二礦三水平地質(zhì)說明書，本區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，己組煤開采的直接充水水源主要為頂板砂巖水和底板灰?guī)r承壓水，地表降水及老區(qū)積水對礦井 的開采 也有一定的影響。 地表水 由于地表多為山峰及山坡地，第四系表土覆蓋層厚度（ 0～ 53m）較小，部分巖層裸露，大氣降水可能會有一定補給，對巖層中的含水量有一定的影響，但對己組煤影響不大。 老空積水 因己 七 采區(qū)屬剃頭下山開采，上部老空區(qū)的老空水將直接威脅著下部相鄰采面的掘進和回采。因此，在采面的掘進和回采過程中需要進行探放老空水工作。 煤層頂板砂巖裂隙水 己 15 煤層頂板砂巖自下而上有大占砂巖、香炭砂巖、砂鍋窯砂巖、老君廟砂巖含水層，除大占砂巖較厚為 20～ 30m，平均 ，其余都在 10m 左右。砂巖含水層總厚度 40 余 米 ，中間被砂質(zhì)泥巖、小紫泥巖大紫泥巖阻隔 ，阻礙了相互間的自然水力聯(lián)系，其中大占砂巖為直接充水含水層，香炭砂巖為間接充水含水層，香炭砂巖水可通過冒落裂隙帶導水與下部砂巖含水層發(fā)生水力聯(lián)系，影響礦井充水，單位涌水量 ～ ，滲透系數(shù) ～。 根據(jù)二水平水文地質(zhì)資料分析，在掘進過程中，遇斷層或頂板破碎地段有滴淋水，采面初采初放老頂跨落后，頂板砂巖裂隙水會突然潰出，涌水量較大。 煤層底板灰?guī)r承壓水 石炭系太原群含水層位由 7～ 8 層灰?guī)r組成，總厚度 36～ 52m，其中突水的有上部 L2灰 巖和下部的 L7灰?guī)r。本井田淺部巖溶裂隙發(fā)育，是開采己組煤層的直接充水含水層， L2灰?guī)r距己 17煤層底板間距為 12m 左右，有一套泥巖、砂質(zhì)泥巖、細砂巖和薄層灰?guī)r組成的一個相對隔水層，厚 9m 左右，根據(jù) 211 2215兩鉆孔揭露 L2灰?guī)r情況，未見漏水現(xiàn)象，據(jù)平頂山礦區(qū)開采經(jīng)驗，一般標高 500m以下灰?guī)r巖溶發(fā)育微弱，巖溶裂隙多被方解石填充。所以，三水平 L2 灰?guī)r賦水性差，雖然靜水壓力較大，但裂隙不暢通，采掘工作面揭露灰?guī)r出水點涌水量一般不大，但是 整個三水平均屬于帶壓開采。因此在三水平掘進或回采作業(yè)過程中應(yīng)堅持“ 有疑必探，先探后掘”的原則，預(yù)防底板灰?guī)r水。 5 、其它開采技術(shù)條件 （一）煤層頂?shù)装鍘r性 己 15煤層直接頂板為灰黑色砂質(zhì)泥巖，厚 ～ ，具有近于垂直的節(jié)理，致密、性脆、透氣性差，含有大量的植物化石，普氏硬度系數(shù) 2～ 5，垂直抗壓強度 ～ 45 MP，空隙度 %。老頂為灰白色中粗粒砂巖，厚 25～ 30m，普氏硬度系數(shù) 6～ 10，垂直抗壓強度 ～ MP，層位穩(wěn)定，巖性堅硬，為優(yōu)良之老頂。 己 15煤層直接底板就是己 1617煤層直接頂板，為深灰色泥巖，厚 ～ ，普氏硬度系數(shù) ～ 3，抗壓強度為 ，遇水易膨脹，己 1617煤層直接底板為深灰色砂質(zhì)泥巖，厚度 2～ 3m，普氏硬度系數(shù) 2～ 3，垂直抗壓強度 10～ MP，孔隙度 %，吸水率 %。老底為灰色細砂巖，厚 3～ 4m，普氏硬度系數(shù) 8，抗壓強度 ～ MP，抗拉強度 ～ 。 庚 20煤層的老頂和老底為中厚至厚層狀致密堅硬的石灰?guī)r，平均厚度 ～， 根據(jù)煤礦巷道 (斜井 )硐室圍巖工程地質(zhì)分類，本井田各可采煤層老頂、老底的砂巖或石灰?guī)r的圍巖類別屬Ⅰ－Ⅱ類 ，圍巖穩(wěn)定性類型屬穩(wěn)定－穩(wěn)定性較好類型；直接頂和直接底的圍巖類別屬Ⅲ－Ⅳ類，圍巖穩(wěn)定性類型屬中等穩(wěn)定－穩(wěn)定性較差類。 據(jù)現(xiàn)有資料三水平無巖漿侵入及古河床沖刷。 （二） 瓦斯、煤塵、自燃、地溫 瓦斯：十二礦 1989 年以前一直屬低瓦斯礦井， 1989 年元月在己六采區(qū)首采面風巷掘進中發(fā)生了第一次煤與瓦斯突出，同年被鑒定為煤與瓦斯突出礦井； 1995 年經(jīng)中國煤炭科學院重慶分院煤研所鑒定，己組煤層 350m 頂板等高線以下為瓦斯突出危險區(qū)。 近幾年來礦井瓦斯涌出量逐年增加，目前礦井絕對瓦斯涌出量已在 25m3/min 以上，相 對瓦斯涌出量在 15～ 20m3/t 左右， 瓦斯梯度。 2020 年河南省煤炭工業(yè)管理局以豫煤安〔 2020〕 975 號文《河南省煤炭工業(yè)局關(guān)于 2020 年度國有重點煤礦瓦斯等級鑒定結(jié)果的批復(fù)》中確定十二礦為突出礦井，礦井相對瓦斯涌出量 ，絕對瓦斯涌出量。 煤塵： 根據(jù)豫煤安 [2020]975 號文，《河南省煤炭工業(yè)局關(guān)于 2020 年度國有重點煤礦瓦斯等級鑒定結(jié)果的批復(fù)》及十二礦多年井下取樣進行煤塵爆炸性試驗，爆炸指數(shù)為 ～ %，屬有爆炸危險性煤 層。 自燃：本井田在各采區(qū)采取煤層煤樣（己 15或己 151己 1617）進行自燃傾向性試驗，結(jié)果表明兩煤層自燃等級為二級，即自燃，煤層自燃發(fā)火期為 3個月。 地溫：據(jù)十二礦三水平地質(zhì)說明書，平頂山煤田為一地壘構(gòu)造，四周被 6 高角度正斷層切割后下降，中間的基巖相對抬升，被高熱阻的第四系沖積層覆蓋，大地熱流相對集中于中間的基巖，形成典型的基低抬高型地熱正異常區(qū)。依據(jù)平煤集團公司與中科院地質(zhì)所地熱組合作，于 1978年提交的地溫科研資料：平頂山礦區(qū)自東向西曾選擇 5 個長期水文地質(zhì)觀測孔進行恒溫帶的系統(tǒng)觀測，確定 礦區(qū)恒溫帶為：深度 25m、溫度為 ℃，此溫度接近本地區(qū)地面溫度的多年平均值。 十二礦自投產(chǎn)以來，井下夏季平均氣溫 22℃，冬季平均 18℃，年平均約20℃。 2020 年測得己 1517090 采面風巷頂板砂巖水溫度高達 40℃以上。雖然十二礦未做地溫測定，根據(jù)八礦和十礦地溫情況（八礦地區(qū)地溫梯度為 ℃～℃ /百米 ,十礦為 ℃ /百米），結(jié)合其它地區(qū)實際，十二礦地溫梯度應(yīng)在℃ /百米以上 ,屬地溫異常區(qū)。 地壓：隨著開采深度的增加，地壓影響施工的問題越來越顯現(xiàn)，壓力大，地鼓強，巷道變形速度 加快，維護周期短。 礦井初步設(shè)計 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 確定 據(jù) 平煤集團公司“關(guān)于對十二礦三水平地質(zhì)說明書的批復(fù)”， 本次設(shè)計的十二礦三水平地質(zhì)儲量為 t，其中己 15煤層 t，己 1617煤層 萬 t?？刹蓛α繛? 萬 t，其中己 15煤層 萬 t，己 1617煤層 萬t。 三水平儲量計算匯總表 表 211 單位：萬 t 煤層 工業(yè)儲量 可采儲量 儲量級別 煤種 備注 己 15 B+C 1/3JM “三下”壓煤工業(yè)儲量 萬 t 己 1617 B+C 1/3JM 合計 依據(jù)設(shè)計委托要求，礦井三水平的設(shè)計生產(chǎn)能力為 。 三水平可采儲量 萬 t。按 ，儲量備用系數(shù)為 ，經(jīng)計算三水平服務(wù)年限 。 T=Z/A K= = 式中： T礦井服務(wù)年限， a Z剩余可采儲量，萬 t 7 A礦井（采區(qū)）設(shè) 計生產(chǎn)能力，萬 t/a K儲量備用系數(shù)，取 礦井可采儲量為 萬 t（其中包含己 七 采區(qū) 剩余可采儲量 萬 t，三水平可采儲量為 萬 t； 庚 20煤層可采儲量 萬 t 未考慮），考慮 的備用儲量系數(shù)，礦井的服務(wù)時間為 年。 、礦井開拓方式、采區(qū)布置及工作面布置 ⑴、開拓方式：礦井開拓方式采取一對豎井（副井），一個主斜井，三個水平（ 150m 水平、 270m 水平、 600m 水平）上下山開拓全井田。 ⑵、水平、采區(qū)劃分 十二礦共劃分為三個水平，分別是一水平（ 150m），二水平（ 270m），三水平（ 600m）。七個采區(qū)，分別為己 一 采區(qū)、己 二 采區(qū)、己 三 采區(qū)、己 四 采區(qū)、己 五采區(qū)、己 六 采區(qū)和己 七 采區(qū)。其中一水平包括己 一 、己 二 、己 三 、己 四 、己 五 采區(qū)，已全部回采完畢。二水平包括己 六 采區(qū)和己 七 采區(qū)，為目前的生產(chǎn)水平。三水平因正在開發(fā)建設(shè)中，還沒有正式劃分采區(qū)。 、開拓方式 目前，礦井的開拓方式為一斜五立 6 個井筒。根椐礦井三水平的情況和當前礦井的生產(chǎn)現(xiàn)狀，設(shè)計對十二礦三水平達產(chǎn)時，各井筒的使用情況加以分析論述，以決定礦井的開拓方式。 煤炭運輸：主斜井的膠帶機、原 170 一至七部膠帶輸送機經(jīng)改造后，可滿足三水平年 產(chǎn) 150 萬 t 的運煤要求。 輔助提升：三水平的材料提升和上下人員由現(xiàn)新、老副井擔任；裝備北山進風井，負責三水平的矸石提升、綜采設(shè)備的提放和臨時上下部分人員。 通風系統(tǒng)：十二礦三水平的設(shè)計中，三水平的通風問題是本次設(shè)計的核心問題，也是要解決的首要問題。根據(jù)三水平的需要，結(jié)合礦井各井筒的利用情況，在方案設(shè)計階段考慮了四個通風方案 : 方案一、新打北山回風井獨立回風方案。 在現(xiàn)北山進風井廣場內(nèi)新打一回風井，獨立承擔三水平的回風任務(wù)，主斜井、新、老副井及北山風井進 風，礦井現(xiàn)用的南、北風井報廢。 方案二、利用現(xiàn)北山風井獨立回風方案。 利用現(xiàn)北山回風井獨立承擔三水平的回風任務(wù)，主斜井、新、老副井及北山進風井進風，礦井現(xiàn)用的南風井報廢。 方案三、利用現(xiàn)北山回風井和老副井并聯(lián)回風方案。 利用現(xiàn)北風井和老副井共同承擔三水平的回風任務(wù)，主斜井、新副井及北 8 山進風井進風。 方案四，將北山進風井改為回風井獨立回風方案。 此方案是將北山進風井改為回風井，作為礦井三水平回風之用，主斜井、新、老副井進風，礦井現(xiàn)用的南、北風井報廢。 各方案比較見表 221。 2020 年 6 月 15 日，集團公司總工程師張鐵崗在十二礦主持召開了十二礦三水平設(shè)計方案討