【文章內(nèi)容簡介】 首采面及準(zhǔn)備面設(shè)計 ....................................... 49 千米鉆機模塊化預(yù)抽設(shè)計 ................................... 50 掘進(jìn)工作面瓦斯抽放 ............................................. 52 盤區(qū)巷道及首采面順槽預(yù)抽掘進(jìn)工作面瓦斯 ................... 52 抽采模塊巷道掘進(jìn)預(yù)抽 ..................................... 53 掘進(jìn)工作面邊抽邊掘 ....................................... 53 采空區(qū)瓦斯抽放 ................................................. 53 抽放鉆孔施工 ................................................... 54 打鉆 ..................................................... 54 封孔、注漿設(shè)備 ........................................... 54 4 瓦斯抽采預(yù)計效果 ..................................................... 56 鄰近礦井預(yù)抽情況 ............................................... 56 回采工作面抽放率預(yù)計量 ......................................... 57 從規(guī)范、規(guī)程要求方面 ..................................... 57 從工作面通風(fēng)能力方面 ..................................... 57 玉溪井田 3號煤層回采面抽采率的確定 ....................... 58 掘進(jìn)工作面預(yù)抽率 ............................................... 58 5 安全措施 ............................................................. 59 抽采系統(tǒng)安全措施 ............................................... 59 抽放管道 ....................................................... 59 抽采瓦斯站安全措施 ............................................. 60 參考文獻(xiàn) ........................................................... 61 翻 譯 .................................................................. 62 部 分 .................................................................. 62 英文原文 ............................................................... 63 中文譯文 ............................................................... 72 致 謝 ............................................................. 77 一 般 部 分 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 第一章 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 礦區(qū)概述 礦區(qū) 交通位置 玉溪井田位于 山西省南部、樊莊普查區(qū)的東南部，行政區(qū)劃隸屬沁水縣胡底鄉(xiāng)所轄，其地理坐標(biāo)為：東經(jīng) 112176。36′20″ ～ 112176。41′00″ ，北緯 35176。42′15″ ～ 35176。45′00″ 。 曲（沃）－輝（縣）公路從本井田南部通過，向西經(jīng)端氏鎮(zhèn)、沁水縣城，在侯馬與大運公路相通；向東在高平 市與 207 國道交會；侯月鐵路經(jīng)過端氏鎮(zhèn)，距本井田約 17km，向西在侯馬與南同蒲線接軌，向南在月山與太焦鐵路相交，交通尚稱方便 ，如下圖 11。 圖 11 礦井交通條件圖 礦區(qū)開發(fā)現(xiàn)狀 及供電情況 國家發(fā)展改革委以 “ 發(fā)改能源〔 2020〕 2801 號 ” 文批復(fù)了山西省晉城礦區(qū)總體規(guī)劃，礦區(qū)范圍南以 15 號煤層露頭線為界，北東部以晉城行政區(qū)劃為界與潞安礦區(qū)相連，西部和西北部以晉城行政區(qū)劃為界與霍東礦區(qū)相鄰。礦區(qū)東西長為 39～ 117km，南北寬約 37～72km，面積約 6201k ㎡ ，地質(zhì)資源量 292 億 t。礦 區(qū)共劃分為 33 個井田、 7個資源整合區(qū)、4 個勘查區(qū)和 1 個礦區(qū)后備區(qū)，生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模 10610 萬 t/a。礦區(qū)內(nèi)主要煤炭生產(chǎn)企業(yè)為晉城煤業(yè)集團(tuán)，晉城煤業(yè)集團(tuán)目前共有 7 對礦井，分別為長晉斷裂帶以東的古書院礦（ ）、王臺鋪礦（ ）和鳳凰山礦（ ），長晉斷裂帶以西的成莊礦（ ）、長平礦（ ）、寺河礦（核定生產(chǎn)能力 ），生產(chǎn)能力共計。趙莊礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 ，于 2020 年 5月通過國家驗收投產(chǎn)。 礦區(qū)內(nèi)縣營國有 煤礦共 48座，其中除東部的大陽礦（ ）、唐安礦（ ）、王坡礦（ ）等規(guī)模較大外，其余規(guī)模均較??；此外東部和南部煤層埋藏較淺處還 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 有數(shù)量眾多的地方煤礦。 玉溪礦井在礦區(qū)總體規(guī)劃中的規(guī)模為 ， 2020 年開工建設(shè)。 礦井工業(yè)場地建 35kV 變電所 1座，其一回電源引自金峰 110kV 變電站 35kV 母線上，輸電線路為 LGJ－ 240/；另一回電源引自沁河 110kV 變電所 35kV 母線上，輸電線路為 LGJ－ 240/19km；兩回電源正常時同時工作，分列運行；也可一 回工作，一回帶電備用。 目前礦井 35kV 變電所及 2回輸電線路已基本建成，供電電源可靠。 井田內(nèi)山上人口已大量遷移，部分村莊已廢棄，人口主要于公路兩側(cè)，每村 200～ 400人。區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主，隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，農(nóng)、林、牧、副業(yè)都有了一定程度的發(fā)展；玉溪村東南新建有一個玉溪鐵廠。 礦區(qū)氣候條件 本區(qū)屬東亞季風(fēng)區(qū)暖溫帶半濕潤地區(qū)，大陸氣候顯著，四季分明。夏季午間較熱，早晚涼爽，雨水較多；冬季氣候寒冷，雨雪稀少；春秋季雨少風(fēng)多。據(jù)沁水縣氣象局資料，當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?℃ ，極端最高氣溫達(dá) ℃(1991 年 7月 12日 )，最低 ℃ （ 1990年 2 月 4 日），無霜期 180 天，最大凍土，深度 43cm，最大風(fēng)力為 10 級。降雨多在六、七、八三個月，年降水量最大 ，最小 年平均蒸發(fā)量 。 河流與水系 本區(qū)屬黃河流域沁河水系，流經(jīng)本區(qū)的樊莊河為固縣河支流，屬季節(jié)性河流，雨季有短暫洪流，旱季長期斷流，向西在東山村附近流入固縣河，向南于端氏鎮(zhèn)匯入沁河。 井田地質(zhì)特征 井田地層 區(qū)內(nèi)地層出露條件較好，為二疊系上統(tǒng)上石盒子組上段、石千峰組、 三疊系下統(tǒng)劉家溝組，第四系地層零星分布。區(qū)內(nèi)地層由老到新為：奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組 (O2s)，奧陶系中統(tǒng)峰峰組 (O2f)，石炭系中統(tǒng)本溪組 (C2b)， 石炭系上統(tǒng)太原組 (C3t)， 二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)，二疊系下統(tǒng)下石盒子組 (P1x)， 二疊系上統(tǒng)上石盒子組 (P2s)，二疊系上統(tǒng)石千峰組(P2sh)，三疊系下統(tǒng)劉家溝組 (T1L)，第四系中更新統(tǒng) (Q2)，第四系上更新統(tǒng) (Q3)，第四系全新統(tǒng) (Q4)。 地質(zhì)構(gòu)造 本區(qū)位于沾尚－武鄉(xiāng)－陽城北北東向褶帶南段東部。由區(qū)域構(gòu)造控制本區(qū)整體地層為東高西低。同 時位于坳褶帶南端部主軸附近，任何一期構(gòu)造運動都會在區(qū)內(nèi)有所顯現(xiàn)，但幅度不可能太大，形成軸向彎曲次級的寬緩褶曲及陷落柱，勘探區(qū)范圍內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)斷層，也無巖漿巖體侵入，構(gòu)造屬簡單類。現(xiàn)將各褶曲、陷落柱及小構(gòu)造特征分述如下： 褶曲：區(qū)內(nèi)共有褶曲 5條，軸向近南北向、 NNE向為主，呈 “)(” 形。 節(jié)理及裂隙 井田內(nèi)節(jié)理不太發(fā)育，一般以兩組為主，規(guī)律性不強總體以走向 60～ 95176。 一組最發(fā)育，其次走向為 120～ 135176。 和 170～ 175176。 及 5～ 30176。 等三組較發(fā)育。 一般谷坡上部，山梁頂部較發(fā)育， ～ 米 1條，多 顯張性，部分節(jié)理較不規(guī)則， 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 延伸不遠(yuǎn)即消失，為風(fēng)化和構(gòu)造裂隙。 溝谷中節(jié)理不發(fā)育，一般大于 1米 1條，常達(dá) ～ 2米 1條，節(jié)理走向平直、規(guī)則，延伸較遠(yuǎn)，主要為構(gòu)造節(jié)理。 綜上所述：區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀平緩，僅有方向單一為數(shù)不多的寬緩褶皺。由于區(qū)內(nèi)無斷裂破碎帶，構(gòu)造裂隙不發(fā)育，各含水層垂向水力聯(lián)系很小，導(dǎo)致地表泉水出露較多，而深部各含水層涌水量很小。淺層地下水分布于向斜軸部并以泉的形式排泄。除陷落柱附近對煤層、煤質(zhì)及開采技術(shù)條件有所影響外，其余影響不大。區(qū)內(nèi)構(gòu)造屬簡單類型。 水文地質(zhì) 井田主要含水層 奧 陶系中統(tǒng)巖溶裂隙含水層，石炭系上統(tǒng)太原組含水層 ，二疊系下統(tǒng)山西組含水層 ，二疊系上統(tǒng)砂巖裂隙含水層，基巖風(fēng)化帶含水層，第四系松散層砂、礫含水層。 （ 1） 奧陶系中統(tǒng)巖溶裂隙含水層 該含水層位于延河泉域北邊界奧陶系巖溶裂隙含水層厚層覆蓋區(qū)，屬于弱逕流帶。井田內(nèi)該含水層可分為下馬家溝組，上馬家溝組及峰峰組含水層。巖性主要為石灰?guī)r、泥灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r等。井田內(nèi)有 4個鉆孔揭露奧陶系灰?guī)r，其余均只鉆進(jìn)至 3號煤層底。最大埋深 (0801 號孔 )，最小埋深 (143 號孔 )。其中 131 和 143 孔揭穿峰峰組地層，厚度分別為 和 ；揭露上馬家溝組地層分別為 和。在鉆進(jìn)過程中，消耗量及水位均無明顯變化。消耗量變化為 ～ 179。/h，一般為 179。/h；鉆探上取芯率高，巖芯完整，僅局部見細(xì)小垂直裂隙；對該段進(jìn)行水文地質(zhì)測井，未發(fā)現(xiàn)明顯含水層；而對奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r含水層的抽水試驗； 131號孔為抽干，水位埋深 標(biāo)高為 ； 143 號孔單位涌水量為 ，滲透系數(shù) ，水位埋深 ，標(biāo)高 為 。以上種種原因均說明該區(qū)奧陶系中統(tǒng)峰峰組及上馬家溝組石灰?guī)r含水層富水性較弱。 （ 2） 石炭系上統(tǒng)太原組含水層 該含水層為碎屑巖夾碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層，井田內(nèi)無出露。井田內(nèi)有四個鉆孔揭穿，該層位即 080 120 131 及 143。主要含水層由數(shù)層砂巖裂隙含水層及 K KK5灰?guī)r巖溶裂隙含水層構(gòu)成。其中 K2為 15 號煤層頂板直接充水含水層，層厚穩(wěn)定，一般厚 ～ ，平均 ； K3一般厚 ～ ，平均 ； K5一般厚 ～ 。三層石灰?guī)r均發(fā) 育有垂直裂隙，方解石脈充填，偶見小溶孔。在該含水層中鉆進(jìn)時沖洗液消耗量及水位無明顯的變化，消耗量最大為 179。/h，最小為 179。/h，一般為 179。/h。井田內(nèi)該含水層未進(jìn)行抽水試驗，鄰區(qū)資料，該含水層除局部因構(gòu)造影響富水外，一般富水性弱。 （ 3） 二疊系下統(tǒng)山西組含水層為碎屑巖裂隙含水層，井田內(nèi)無出露。含水層主要由中 細(xì)粒砂巖組成。厚度 ～ ，平均 。含水空間以砂巖裂隙為主，是 3 號煤層頂板直接充水含水層。鉆進(jìn)過程中最大消耗量為 179。/h，最小為 179。/h，一般 179。/h，水位無明顯的變化。據(jù) 131 及 143 號鉆孔抽水試驗資料，單位涌水量為～ ，滲透系數(shù)為 ～ ，為富水性弱的含水層，水質(zhì)屬ClK+Na 型或 ClHCO 3K+Na。 （ 4） 二疊系上統(tǒng)砂巖裂隙含水層 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 為碎屑巖裂隙含水層，含水層主要由粗－細(xì)粒砂巖組成，含水空間以風(fēng)化裂隙及砂巖裂隙為主，泉分布于向斜軸部，一般泉流量小于 ，按《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》天然泉水流量富水性劃分為弱富水性含水層，水質(zhì)屬 HCO3Ca. Mg型水。 （ 5） 基巖風(fēng)化帶含水層 該含水層厚度由風(fēng)化裂隙發(fā)育程度而異， 131號孔可達(dá) ，含水層主要由粗 細(xì)砂巖組成，含水空間以風(fēng)化裂隙為主，鉆進(jìn)過程中最大消耗量為 179。/h(132 號鉆孔 )，最小消耗量 179。/h， (131 號鉆孔 )，一般 179。/h，據(jù) 131 及 143 號鉆孔抽水試驗資料，單位涌水量為 ～ ，滲透系數(shù) ～ ,水位標(biāo)高+ 和 +,屬于弱富水性含水層 ,水質(zhì)屬 型或 HCO3K+Na。 （ 6） 第四系松散層砂、礫含水層 該含水層為松散巖類孔類隙水，含水層主要由