【文章內(nèi)容簡介】 引3自 35KV 焦莊變電站和月臺(tái)變電站。兩回電源線路型號(hào)均為 LGJQ300/25, 線路長度分別為 和 。該礦井 35kV 變電站兩臺(tái)主變壓器，型號(hào)為：SRN8000/35，擔(dān)負(fù)北山地面工業(yè)廣場(chǎng)和三水平井下負(fù)荷。北山工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)除壓風(fēng)機(jī)，提升絞車,扇風(fēng)機(jī)，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(tái)動(dòng)力變壓器型號(hào)為 S11M500/6 6/，正常 2 臺(tái)同時(shí)運(yùn)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(chǎng)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 2022m3/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(chǎng)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(jì)為合用的管道系統(tǒng)。在北工業(yè)廣場(chǎng)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(shí)高壓供水方式。整個(gè)場(chǎng)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(dú)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。或近于水平。三水平設(shè)計(jì)走向長 1850m,傾斜長度 1820m，雙翼開采，煤層傾角10176?！?5176。，接近李口向斜軸時(shí)煤層傾角 0176?！?176。截止 2022 年末采區(qū)剩余工業(yè)儲(chǔ)量 萬噸，可采儲(chǔ)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 %，4可采性指數(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(duì)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(huì)有一定補(bǔ)給，對(duì)巖層中的含水量有一定的影響，但對(duì)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(jìn)和回采。因此，在采面的掘進(jìn)和回采過程中需要進(jìn)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(dǎo)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(jìn)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(huì)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?guī)r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，L 2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(xì)砂巖和薄層灰?guī)r組成的一個(gè)相對(duì)隔水層，厚 9m 左右，根據(jù) 2112215 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(yàn)，一般標(biāo)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(diǎn)涌水量一般不大，但是整個(gè)三水平均屬于帶壓開采。因此在三水平掘進(jìn)或回采作業(yè)過程中應(yīng)堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘”的原則，預(yù)防底板灰?guī)r水。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(qiáng)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(qiáng)度 ～ MP，層位穩(wěn)定，巖性堅(jiān)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(qiáng)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(qiáng)度 10～ MP，孔隙度 %，吸水率 %。老底為灰色細(xì)砂巖，厚3～4m，普氏硬度系數(shù) 8，抗壓強(qiáng)度 ～ MP，抗拉強(qiáng)度 ～。庚 20煤層的老頂和老底為中厚至厚層狀致密堅(jiān)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(fēng)巷掘進(jìn)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(xué)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(xiǎn)區(qū)。近幾年來礦井瓦斯涌出量逐年增加，目前礦井絕對(duì)瓦斯涌出量已在 25m3/min 以上，相對(duì)瓦斯涌出量在 15～20m 3/t 左右，瓦斯梯度 。2022 年河南省煤炭工業(yè)管理局以豫煤安〔2022〕975 號(hào)文《河南省煤炭工業(yè)局關(guān)于 2022 年度國有重點(diǎn)煤礦瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果的批復(fù)》中確定十二礦為突出礦井，礦井相對(duì)瓦斯涌出量 ，絕對(duì)瓦斯涌出量。煤塵：根據(jù)豫煤安[2022]975 號(hào)文， 《河南省煤炭工業(yè)局關(guān)于 2022 年度國有重點(diǎn)煤礦瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果的批復(fù)》及十二礦多年井下取樣進(jìn)行煤塵爆炸性試驗(yàn)，爆炸指數(shù)為 ～%，屬有爆炸危險(xiǎn)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(jìn)行自燃傾向性試驗(yàn)，結(jié)果表明兩煤層自燃等級(jí)為二級(jí)，即自燃，煤層自燃發(fā)火期為3 個(gè)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6被高角度正斷層切割后下降，中間的基巖相對(duì)抬升，被高熱阻的第四系沖積層覆蓋，大地?zé)崃飨鄬?duì)集中于中間的基巖，形成典型的基低抬高型地?zé)嵴惓^(qū)。依據(jù)平煤集團(tuán)公司與中科院地質(zhì)所地?zé)峤M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(gè)長期水文地質(zhì)觀測(cè)孔進(jìn)行恒溫帶的系統(tǒng)觀測(cè)，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℃。2022 年測(cè)得己 1517090 采面風(fēng)巷頂板砂巖水溫度高達(dá) 40℃以上。雖然十二礦未做地溫測(cè)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(shí)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(qiáng)，巷道變形速度加快，維護(hù)周期短。礦井初步設(shè)計(jì) 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定據(jù)平煤集團(tuán)公司“關(guān)于對(duì)十二礦三水平地質(zhì)說明書的批復(fù)” ，本次設(shè)計(jì)的十二礦三水平地質(zhì)儲(chǔ)量為 萬 t，其中己 15煤層 萬 t，己 1617煤層 萬 t?？刹蓛?chǔ)量為 萬 t，其中己 15煤層 萬 t，己 1617煤層 萬 t。三水平儲(chǔ)量計(jì)算匯總表 表 211 單位：萬 t煤層 工業(yè)儲(chǔ)量 可采儲(chǔ)量 儲(chǔ)量級(jí)別 煤種 備注己 15 B+C 1/3JM己 1617 B+C 1/3JM合計(jì) “三下”壓煤工業(yè)儲(chǔ)量 萬 t依據(jù)設(shè)計(jì)委托要求，礦井三水平的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 。三水平可采儲(chǔ)量 萬 t。按 ，儲(chǔ)量備用系數(shù)為 ，經(jīng)計(jì)算三水平服務(wù)年限 。T=Z/AK==式中：T礦井服務(wù)年限，aZ剩余可采儲(chǔ)量，萬 t7A礦井（采區(qū)）設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬 t/aK儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 礦井可采儲(chǔ)量為 萬 t（其中包含己 七 采區(qū)剩余可采儲(chǔ)量 萬t，三水平可采儲(chǔ)量為 萬 t；庚 20煤層可采儲(chǔ)量 萬 t 未考慮） ，考慮 的備用儲(chǔ)量系數(shù)，礦井的服務(wù)時(shí)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(duì)豎井（副井） ，一個(gè)主斜井，三個(gè)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(gè)水平，分別是一水平（150m） ，二水平（270m） ，三水平（600m） 。七個(gè)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(gè)井筒。根椐礦井三水平的情況和當(dāng)前礦井的生產(chǎn)現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)對(duì)十二礦三水平達(dá)產(chǎn)時(shí)，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(yùn)輸：主斜井的膠帶機(jī)、原 170 一至七部膠帶輸送機(jī)經(jīng)改造后，可滿足三水平年產(chǎn) 150 萬 t 的運(yùn)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(dān)任；裝備北山進(jìn)風(fēng)井，負(fù)責(zé)三水平的矸石提升、綜采設(shè)備的提放和臨時(shí)上下部分人員。通風(fēng)系統(tǒng)：十二礦三水平的設(shè)計(jì)中，三水平的通風(fēng)問題是本次設(shè)計(jì)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(jì)階段考慮了四個(gè)通風(fēng)方案:方案一、新打北山回風(fēng)井獨(dú)立回風(fēng)方案。在現(xiàn)北山進(jìn)風(fēng)井廣場(chǎng)內(nèi)新打一回風(fēng)井，獨(dú)立承擔(dān)三水平的回風(fēng)任務(wù)，主斜井、新、老副井及北山風(fēng)井進(jìn)風(fēng)，礦井現(xiàn)用的南、北風(fēng)井報(bào)廢。 方案二、利用現(xiàn)北山風(fēng)井獨(dú)立回風(fēng)方案。利用現(xiàn)北山回風(fēng)井獨(dú)立承擔(dān)三水平的回風(fēng)任務(wù)，主斜井、新、老副井及北山進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)，礦井現(xiàn)用的南風(fēng)井報(bào)廢。 方案三、利用現(xiàn)北山回風(fēng)井和老副井并聯(lián)回風(fēng)方案。利用現(xiàn)北風(fēng)井和老副井共同承擔(dān)三水平的回風(fēng)任務(wù)，主斜井、新副井及北8山進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)。方案四，將北山進(jìn)風(fēng)井改為回風(fēng)井獨(dú)立回風(fēng)方案。此方案是將北山進(jìn)風(fēng)井改為回風(fēng)井，作為礦井三水平回風(fēng)之用，主斜井、新、老副井進(jìn)風(fēng)，礦井現(xiàn)用的南、北風(fēng)井報(bào)廢。 各方案比較見表 221。2022 年 6 月 15 日，集團(tuán)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(jì)方案討論會(huì)，與會(huì)人員對(duì)以上四個(gè)方案進(jìn)行了認(rèn)真的討論研究，最終形成了《關(guān)于十二礦三水平設(shè)計(jì)方案論證會(huì)議紀(jì)要》 ，紀(jì)要原則如下：方案二，利用現(xiàn)北山風(fēng)井獨(dú)立回風(fēng)方案影響生產(chǎn)，通風(fēng)距離較長，經(jīng)濟(jì)投資較高；方案三，利用現(xiàn)北風(fēng)井和老副井并聯(lián)回風(fēng)方案通風(fēng)距離較長，存在著風(fēng)機(jī)并聯(lián)問題，通風(fēng)系統(tǒng)可靠性差， “第二及第三方案在技術(shù)上明顯不合理” ，此兩方案， “初步設(shè)計(jì)中不再予以考慮。 ” “第一方案，即在北山風(fēng)井廣場(chǎng)新建一回風(fēng)井，獨(dú)立承擔(dān)三水平的回風(fēng)任務(wù)，主斜井、新老副井及正在施工的北山進(jìn)風(fēng)井擔(dān)負(fù)進(jìn)風(fēng)，礦井現(xiàn)用南、北風(fēng)井報(bào)廢，裝備北山進(jìn)風(fēng)井擔(dān)負(fù)提矸下料、排水、敷設(shè)電纜的方案，具有通風(fēng)系統(tǒng)合理，通風(fēng)效果好，三水平施工不影響現(xiàn)生產(chǎn)水平等優(yōu)點(diǎn)，作為待選方案之一。 ”“第四方案，即將現(xiàn)在施工的北山風(fēng)井前期作為進(jìn)風(fēng)井，井筒簡易裝備，滿足排矸、人員上下的需要，在適當(dāng)時(shí)期將其改為回風(fēng)井，為三水平回風(fēng)之用，主斜井、新老副井進(jìn)風(fēng)，礦井現(xiàn)用南、北風(fēng)井報(bào)廢的方案，具有投資少、見效快的優(yōu)點(diǎn)，也作為待選方案之一。 ”“鑒于三水平儲(chǔ)量少（ 萬噸） ，服務(wù)年限只有 年，且目前集團(tuán)公司資金緊張，為節(jié)省投資，在方案實(shí)施上，三水平建設(shè)暫按第四方案執(zhí)行，即現(xiàn)北山風(fēng)井貫通后，測(cè)定通風(fēng)的運(yùn)行狀況，并上機(jī)解算，如果前期通風(fēng)系統(tǒng)能滿足安全生產(chǎn)的需要，就按第四方案實(shí)施，而后期如不能滿足安全生產(chǎn)的需要，其時(shí)在確定新建回風(fēng)井的有關(guān)事宜；如果現(xiàn)北山風(fēng)井貫通后，經(jīng)通風(fēng)網(wǎng)路解算不能滿足前期安全生產(chǎn)需要，則按第一方案實(shí)施。 ”綜上所述，根據(jù)《紀(jì)要》意見，十二礦三水平的原初設(shè)礦井開拓為一個(gè)主斜井、兩個(gè)副立井和一個(gè)回風(fēng)立井的混合開拓方式?？紤]到將來在北山再建風(fēng)井的可能性，設(shè)計(jì)中在北山風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)留有一個(gè)回風(fēng)井的位置。、回風(fēng)井位置和井筒直徑的確定 （一） 、風(fēng)井位置的確定根據(jù)三水平的需要，結(jié)合礦井當(dāng)時(shí)的情況，新打回風(fēng)井井筒有兩個(gè)位