【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、砂質(zhì)泥巖及薄煤層等組成。多出現(xiàn)于煤層頂?shù)装?。巖石含有較高的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)，以發(fā)育較多的水平層理、小型交錯(cuò)層理、節(jié)理裂隙和滑面等結(jié)構(gòu)面為特點(diǎn)?！瑢侔雸?jiān)硬巖石。浸水或長(zhǎng)時(shí)間暴露于空氣中巖石多沿層理方向離析成薄片?！?，表現(xiàn)出穩(wěn)定性較差的特點(diǎn)。%，說(shuō)明巖石質(zhì)量較好（III），巖體中等完整。表331　　測(cè)井解釋子長(zhǎng)礦區(qū)地層巖石力學(xué)性質(zhì)匯總表地層巖性體積模量MPa最小—最大平均切變模量MPa最小—最大平均楊氏模量MPa最小—最大平均強(qiáng)度指數(shù)MPa最小—最大平均泥　　巖————砂質(zhì)泥巖————粉砂巖—－―——細(xì)粒砂巖————中粒砂巖————粗粒砂巖————5號(hào)煤————3號(hào)煤————⑹．砂巖巖組本巖組以中粒砂巖和細(xì)粒砂巖為主，局部為粗粒砂巖，多形成煤層的基本頂或老底。原生結(jié)構(gòu)面一般有平行層理，塊狀層理，大型板狀交錯(cuò)層理，單層厚度大，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面不太發(fā)育，主要為節(jié)理?！?，為抗水抗風(fēng)化和抗凍性較好的巖石，工程地質(zhì)性質(zhì)較好?！?，巖石質(zhì)量屬中等至好，巖體質(zhì)量中等。⑴．煤層頂板穩(wěn)定性5煤層頂板多以泥巖為主，～， Mpa。屬較穩(wěn)定型（Ⅱ）。3煤層頂板多為泥巖，～， Mpa。屬較穩(wěn)定（Ⅱ）。⑵．煤層底板穩(wěn)定性3煤層底板均以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，～， Mpa。屬較穩(wěn)定（Ⅱ）。⑶．勘查區(qū)工程地質(zhì)類型煤礦地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，地層巖性較單一，巖體結(jié)構(gòu)多為厚層狀，可采煤層頂、底板多屬堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬的層狀巖類，穩(wěn)定性較好。工程地質(zhì)勘探類型為Ⅲ類Ⅰ型，即層狀巖類簡(jiǎn)單型礦床。㈣．環(huán)境地質(zhì)⑴．水土流失本礦處于陜北黃土高原黃土梁峁溝壑區(qū)。黃土厚度大，土質(zhì)較疏松，粉粒含量高，溝谷密集，地形破碎，植被稀少，降水集中，流水侵蝕強(qiáng)烈。水土流失強(qiáng)度，主要受地形、地表土質(zhì)、降水強(qiáng)度、降雨方式及植被覆蓋情況等儲(chǔ)多因素影響。其危害形式主要表現(xiàn)為沖毀土地，割裂地形，破壞各種建筑設(shè)施等。⑵．滑坡滑坡在區(qū)內(nèi)不甚發(fā)育?；麦w一般為更新統(tǒng)馬蘭黃土、離石黃土，滑動(dòng)面為黃土與上新統(tǒng)紅土接觸處及黃土節(jié)理發(fā)育部位，規(guī)模大小均有，常單個(gè)或集中發(fā)生，常在雨季沿黃土的柱狀節(jié)理急劇發(fā)生，短促及猛烈，常摧毀建筑，破壞道路，堵塞河流，埋沒村民窯洞、礦井、廠房，危害極大。對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全、基礎(chǔ)設(shè)施安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。⑶．崩塌崩塌也是區(qū)內(nèi)常見的環(huán)境地質(zhì)問題。突發(fā)性強(qiáng)，多與滑坡相伴生，區(qū)內(nèi)不甚發(fā)育，一般發(fā)生在溝谷中上游及其支溝中。黃土崩塌規(guī)模較小，但較普遍，常在雨季沿黃土的柱狀節(jié)理發(fā)生，崩塌發(fā)生急劇，短促及猛烈，常摧毀建筑，破壞道路，堵塞河流，危害極大。⑷．不穩(wěn)定斜坡本區(qū)為丘陵地區(qū)，溝谷發(fā)育。區(qū)內(nèi)不甚發(fā)育，地形地貌復(fù)雜，自然條件差，生態(tài)環(huán)境脆弱，%。斜坡體前緣因自然或人為因素造成斜坡高陡前緣臨空面較多。由于黃土區(qū)節(jié)理、裂隙發(fā)育，易于地表水下滲，黃土與水濕陷、崩解等原因，造成斜坡體黃土原有結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性遭到破壞，易形成不穩(wěn)定斜坡。⑸．泥流泥流也是區(qū)內(nèi)常見的環(huán)境地質(zhì)問題。本區(qū)充分具備泥流發(fā)生所需的三個(gè)條件：a、地形地貌條件；b、水源條件；c、豐富的固體物源。泥流往往因暴雨誘發(fā)，來(lái)勢(shì)迅猛，致災(zāi)力強(qiáng)。⑹．沙塵暴本區(qū)屬大陸性氣候，冬春兩季干燥，且西北季風(fēng)強(qiáng)烈，最大風(fēng)速達(dá)12～23m/s。年沙塵暴日數(shù)近5天，浮塵日數(shù)8天，五級(jí)以上大風(fēng)30天。尤其近幾年來(lái)，沙塵暴日數(shù)與日俱增，常給農(nóng)業(yè)、水利、交通以及礦井建設(shè)和人民生活造成困難。其次，沙塵天氣中有幾十種化學(xué)元素，大大增加了大氣中固態(tài)污染物的濃度，大風(fēng)使地面表層蒸發(fā)強(qiáng)烈，空氣溫度降低，沙土及尾礦粉塵遮天蔽日，對(duì)空氣、水源造成嚴(yán)重污染。⑴．水環(huán)境①地表水本區(qū)地表水主要為河水，據(jù)以往采樣化驗(yàn)資料，地表河水中細(xì)菌總數(shù)（210～260個(gè)/ml）和大腸桿菌（1～2個(gè)/100ml）數(shù)均超標(biāo)，不能飲用；而且，本區(qū)油井、小煤礦（井）密布，石油、煤炭對(duì)地表水已造成一定污染。②地下水經(jīng)采樣化驗(yàn)結(jié)果表明，地下水均符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。本區(qū)泉水均屬淡水，礦化度較低，PH值一般在7～8之間。在該縣環(huán)保局調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)因地下水中微量元素的富集或缺乏而引起的地方病。確定調(diào)查區(qū)地下水質(zhì)量為中等—良好。⑵．采煤引起的環(huán)境地質(zhì)問題①地面塌陷煤層的大面積開采，將會(huì)引起頂板冒落帶及導(dǎo)水裂隙帶的形成，隨之也將引起地面下沉和塌陷。本區(qū)煤炭開采至今，因煤層薄，且留有保安煤柱及矸石回填，雖采空區(qū)面積日趨增加，但采空區(qū)地面塌陷現(xiàn)象沒有發(fā)生，但隨著開采面積增大，埋深小于70m區(qū)域的地表可能出現(xiàn)裂隙和沉陷。②煤矸石及煤炭發(fā)電煙霧對(duì)土壤的污染采煤過(guò)程中所形成的大量煤矸石，%，并含有P、F、Cl、As、Ge、Ga、U、Th、V等有毒有害元素和放射性元素，會(huì)因雨水的淋濾作用對(duì)土壤和地下水造成一定的污染。本區(qū)按《中國(guó)烈度區(qū)劃圖》基本烈度值為Ⅵ度，數(shù)百年來(lái)未發(fā)生較大的地震，區(qū)域穩(wěn)定性好，采礦可產(chǎn)生局部地表變形，但對(duì)地質(zhì)環(huán)境破壞不大，區(qū)內(nèi)無(wú)重大的污染；煤和矸石化學(xué)成份基本穩(wěn)定，無(wú)其它環(huán)境地質(zhì)隱患，故本區(qū)地質(zhì)環(huán)境類型應(yīng)為Ⅱ類，即本區(qū)屬地質(zhì)環(huán)境中等區(qū)。㈤．開采條件：區(qū)內(nèi)XW3號(hào)鉆孔采集瓦斯樣2個(gè)，分別為5號(hào)煤層1個(gè)，3號(hào)煤層1個(gè)。、。%、%；%、%；%、%；HC2C8成分均為零。據(jù)“瓦斯分帶標(biāo)準(zhǔn)”，屬二氧化碳－氮?dú)饣虻獨(dú)猓淄閹Аｋm然區(qū)內(nèi)瓦斯測(cè)定值較低，但瓦斯分布聚集，無(wú)規(guī)律性，如本礦西北部的南家咀煤礦，曾因瓦斯聚集，電火花引起瓦斯爆炸。鑒于該區(qū)老窯多，老窯積存瓦斯豐富，在未來(lái)生產(chǎn)中應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。：根據(jù)陜西煤礦安全裝備檢測(cè)中心2008年7月的檢驗(yàn)報(bào)告，陜西興旺煤礦有限公司5煤層火焰長(zhǎng)度大于400mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉用量大于90%，具有煤塵爆炸危險(xiǎn)。陜西煤礦安全裝備檢測(cè)中心2008年8月的檢驗(yàn)報(bào)告，陜西興旺煤礦有限公司3煤層火焰長(zhǎng)度大于5mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉用量大于15%，具有煤塵爆炸危險(xiǎn)。未來(lái)礦井開采時(shí)應(yīng)引起足夠重視，作好防護(hù)措施。:根據(jù)2016年陜西煤礦安全裝備檢測(cè)中心的檢驗(yàn)報(bào)告，陜西興旺煤礦有限公司5煤層，按煤的自燃趨勢(shì)等級(jí)分類，為Ⅱ類，5煤層屬自燃煤；3煤層，按煤的自燃趨勢(shì)等級(jí)分類，為Ⅱ類，3煤層屬自燃煤。（陜西煤礦安全裝備檢測(cè)中心2008年7月的檢驗(yàn)報(bào)告，陜西興旺煤礦有限公司5煤層，按煤的自燃趨勢(shì)等級(jí)分類，為Ⅱ類，5煤層屬自燃煤。陜西煤礦安全裝備檢測(cè)中心2008年8月的檢驗(yàn)報(bào)告，陜西興旺煤礦有限公司3煤層，按煤的自燃趨勢(shì)等級(jí)分類，為Ⅲ類，3煤層屬不易自燃煤。）：以往鉆孔簡(jiǎn)易測(cè)溫資料表明，區(qū)內(nèi)最大地溫梯度≤3℃/100m，屬地溫正常區(qū)，孔內(nèi)煤層部位溫度一般≤18℃，對(duì)煤層開采無(wú)影響。以上資料表明，區(qū)內(nèi)地溫正常，故本區(qū)無(wú)地?zé)釣?zāi)害。：在地質(zhì)勘探過(guò)程中對(duì)未來(lái)礦井涌水量釆用了“產(chǎn)量比擬法”、“大井法”進(jìn)行了預(yù)算，其結(jié)果為：、。四．礦井井田開發(fā)情況㈠.井田開拓方式與建設(shè)情況1．概況：工業(yè)場(chǎng)地位于井田中部，地面處于湫陷溝中，場(chǎng)地標(biāo)高+1130m，5煤層埋深52m，下距3煤45m。工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)原興旺礦的主井(立井)做為風(fēng)井，直通3煤層。溝內(nèi)自西向東依次建主、副斜井，分別（后視）以353176。和344176。的方位向南部煤層開掘。2．井田開拓方式為：綜合開拓（兩斜井一立井）主、副井口相距104m，布置于風(fēng)井(原主立井)對(duì)面(溝谷以南)的山坡上，三個(gè)井口形成“不等邊三角形”關(guān)系。176。，長(zhǎng)度486m；副井傾角17176。，長(zhǎng)335m；風(fēng)井深110m。主斜井在距井口223m處以繞道進(jìn)入5煤層，其井底標(biāo)高(+1022m)，即處在3煤層以下16m位置；副斜井在距井口179m以甩車場(chǎng)進(jìn)入5煤層，以井底平車場(chǎng)進(jìn)入3煤層，其井底標(biāo)高+1038m；回風(fēng)立井分別在距井口60m和105m處與5煤和3煤回風(fēng)平巷貫通，其井底標(biāo)高+1030m。主、副斜井井筒見5煤后，在5煤層的煤倉(cāng)上口沿煤層向西開掘5煤層的西翼集中運(yùn)輸和集中回風(fēng)巷，集中回風(fēng)巷經(jīng)5煤總回風(fēng)巷與回風(fēng)立井溝通，在西翼集中運(yùn)輸巷南側(cè)布置長(zhǎng)壁采煤工作面。主斜井和3煤斜巷聯(lián)接，在3煤層的煤倉(cāng)上口沿煤層向東開掘3煤層?xùn)|翼集中運(yùn)輸巷。副斜井井筒到3煤層后先沿煤層向東開掘3煤層?xùn)|翼集中回風(fēng)巷，通過(guò)3煤原有巷道作為3煤總回風(fēng)巷與回風(fēng)立井溝通。在東翼集中運(yùn)輸巷南側(cè)布置長(zhǎng)壁采煤首采工作面。主、㎡，采用錨噴支護(hù)；㎡，采用砌碹支護(hù)。㈡.井筒、井底車場(chǎng)及硐室1．主斜井：主斜井為新建井筒，為主提升井，擔(dān)負(fù)著全礦井的煤炭運(yùn)輸任務(wù)，同時(shí)兼做礦井的進(jìn)風(fēng)、行人。井口標(biāo)高為+，方位角7186。，，斜長(zhǎng)486m（到3煤底板下16m位置），井底標(biāo)高+1022m。圓弧拱形斷面。井筒內(nèi)鋪設(shè)皮帶輸送機(jī)、供電電纜、通訊電纜、壓風(fēng)管、消塵水管等。自井口向下223m處穿5煤層；在井筒287m處，垂直向上掘5煤煤倉(cāng)，煤倉(cāng)深15m，；在418m處穿3煤層，在486m處垂直向上掘3煤煤倉(cāng)，煤倉(cāng)深16m。2 ．副斜井：副斜井新建井筒，擔(dān)負(fù)全礦提矸、下料等運(yùn)輸任務(wù)，同時(shí)兼做礦井的進(jìn)風(fēng)井，行人和安全出口。井口標(biāo)高為+，方位角16186。，傾角17186。，斜長(zhǎng)335m，井底標(biāo)高+1038m。圓弧拱形斷面，井筒內(nèi)鋪設(shè)22kg/m軌道，礦車提升。井筒內(nèi)敷設(shè)供、排水管等。在距井口179m處的井筒西側(cè)向5煤層作甩車場(chǎng)，在335m處（井底），向南做平車場(chǎng)，作為下料、提矸和行人用。3．風(fēng)井：風(fēng)井利用原主立井，井口標(biāo)高+，傾角90186。，深110m；在距井口60m處與5煤層貫通，形成5煤層的回風(fēng)系統(tǒng)；在距井口105 m處與3煤層回風(fēng)平巷（原有巷道）連接，形成3煤層的回風(fēng)系統(tǒng)；主要用于回風(fēng)。㈢.采區(qū)布置礦井開采的3煤層，層間距45m，每層煤中分別布置巷道，單獨(dú)開采。主要巷道分別與三個(gè)井筒連接，形成運(yùn)煤、進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)、出矸和下料等系統(tǒng)。礦井所開采的煤層為近水平煤層，5煤在3煤之上45m，在井田的西北部的3煤已基本采完，3，按塌陷原理計(jì)算，裂隙帶高度為18m，況且原小礦開采為前進(jìn)短壁式開采，回采過(guò)程中矸石充填至采空區(qū)，頂板不完全塌陷，加之開采年限已較長(zhǎng)久，頂部巖層已基本穩(wěn)定，5煤層在其上布置巷道和工作面是安全的。礦井工作面布置為5煤層一個(gè)工作面，3煤層一個(gè)工作面，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)30萬(wàn)噸的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。5煤的開采，向西開掘5煤西運(yùn)輸和回風(fēng)巷，運(yùn)輸巷與主井5煤煤倉(cāng)上口相接?；仫L(fēng)巷分別與副井、風(fēng)井接通。在西運(yùn)輸巷584m和5104回采工作面臨近（保護(hù)煤柱15m）684m處向南掘5106工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷，掘至5煤井田南邊界，兩巷貫通形成5106采煤工作面。作為5104工作面接續(xù)工作面。3煤的開采，在3煤煤倉(cāng)上口向東掘3煤運(yùn)輸大巷并與之相距25m平行掘回風(fēng)大巷。在距3煤倉(cāng)545m和425m處向南掘3105工作面運(yùn)輸巷回風(fēng)巷，在井田南部邊界貫通形成3105工作面，作為3107回采工作面的接續(xù)工作面。全礦井安排四個(gè)掘進(jìn)工作面以確保生產(chǎn)接續(xù)。㈣.采煤方法1．采煤方法礦井開采技術(shù)條件較好，賦存穩(wěn)定，傾角平緩，頂、底板穩(wěn)定，具有良好的機(jī)械化開采條件。但由于煤層較薄且堅(jiān)硬（），井田內(nèi)油井較多，礦區(qū)技術(shù)力量有限，綜采難于發(fā)揮作用；炮采安全性差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度又大；綜合分析各種因素，本設(shè)計(jì)選擇高檔普采長(zhǎng)壁采煤法。2．工作面裝備方案根據(jù)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，實(shí)行“一個(gè)采區(qū)一個(gè)回采工作面、二個(gè)掘進(jìn)工作面”裝備方案。本設(shè)計(jì)為在5煤西采區(qū)布置一個(gè)長(zhǎng)壁高檔普采工作面，在3煤東采區(qū)布置一個(gè)長(zhǎng)壁高檔普采工作面。5煤、3煤工作面配備煤機(jī)、刮板運(yùn)輸各一臺(tái)，采用單體液壓支柱配鉸接頂梁支護(hù)頂板。工作面運(yùn)輸巷，鋪設(shè)轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶、水管和電纜等。運(yùn)輸巷對(duì)頭的聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)安設(shè)移變和泵站；工作面回風(fēng)巷，鋪設(shè)軌道，以礦車運(yùn)輸物料及掘進(jìn)矸石。3．工作面參數(shù)的確定⑴．工作面采高根據(jù) 2008年1月陜西煤田地質(zhì)局一三一地質(zhì)隊(duì)提供的資料：5煤層和3，井田西部5煤層較厚（）。故設(shè)計(jì)確定5煤層的采煤工作面布置在井田中西部、3煤層的回采工作面布置在井田東部（后期跳至西部，與上層煤錯(cuò)開）。⑵．工作面長(zhǎng)度設(shè)計(jì)3煤采煤工作面長(zhǎng)度為100m，5煤工作面長(zhǎng)度為100m。4．采煤工作面主要設(shè)備選型根據(jù)煤層賦存狀況，綜合考慮煤層厚度，煤的硬度，進(jìn)刀深度，頂梁長(zhǎng)度等因素，選用ZB2XJB100薄煤層電牽引采煤機(jī)。SGB420/30型刮板輸送機(jī)，SSJ800/40膠帶運(yùn)輸機(jī)，XRB2B80/200型乳化液泵站，調(diào)度絞車、注液槍、小水泵等設(shè)備。供電由一臺(tái)KSGZY400/10供給?？刂朴葿KD開關(guān)及QJC組合開關(guān)完成。㈤.主要運(yùn)輸方式及運(yùn)輸系統(tǒng)1．運(yùn)輸方式根據(jù)礦井開采方案，3煤與5煤首采工作面采用長(zhǎng)壁高檔機(jī)械化采煤工藝，采用ZB2XJB240型薄煤層采煤機(jī)落煤，采煤機(jī)下鋪設(shè)SGB630/150c型可彎曲刮板輸送機(jī)。工作面采出的煤炭經(jīng)運(yùn)輸巷一部SGB420/30型可彎曲刮板輸送機(jī)，轉(zhuǎn)載至巷SSJ800/90型膠帶輸送機(jī)，再轉(zhuǎn)運(yùn)到集中運(yùn)輸巷皮帶，裝入主斜井煤倉(cāng)，經(jīng)煤倉(cāng)下主斜井皮帶，運(yùn)至地面煤場(chǎng)。2．運(yùn)輸系統(tǒng)：回采工作面→運(yùn)輸巷→5煤集中運(yùn)輸巷→5煤煤倉(cāng)→主斜井→地面儲(chǔ)煤場(chǎng)。3．主要運(yùn)輸設(shè)備：選用STJ800/240型固定帶式輸送機(jī)。㈥．輔助運(yùn)輸方式及設(shè)備1．提升設(shè)備及安全裝備：副斜井安裝二米提升絞車承擔(dān)礦井輔助運(yùn)輸，井筒內(nèi)安裝了防跑車裝置。2．運(yùn)輸設(shè)備：, ，F(xiàn)DZ1型1t翻罐籠。3．輔助運(yùn)輸主要依靠軌道運(yùn)輸：主運(yùn)輸線路鋪設(shè)22Kg/m軌道，其它線路鋪設(shè)18kg/m軌道，軌距600mm，1t礦車裝、運(yùn)；地面；副斜井采用絞車提升；4．矸石運(yùn)輸線路：掘進(jìn)工作面→回風(fēng)巷→副井車場(chǎng)→副斜井→地面→翻罐籠；5．材料、設(shè)備和配件運(yùn)輸線路：地面庫(kù)房→副斜井→副井車場(chǎng)→回風(fēng)巷→工作面回風(fēng)巷→回采工作面。㈦.礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)與建設(shè)情況 況本礦井