【文章內(nèi)容簡介】 區(qū)、排泄區(qū)大致相同，排泄區(qū)受地貌控制，徑流到適當(dāng)部位，以泉的形式泄出。河間梁峁區(qū)，地下水由承壓轉(zhuǎn)無壓，在其遭受侵蝕切割的溝谷地帶，以潛水的形式泄出地表，大氣降水是唯一的補給來源；而下部含水段，顯示承壓徑流，除接受大氣降水外，還接受地表水的補給。徑流方向主要受地形地貌的控制，大致由地形較高的河谷上游部位向地勢較低的河谷下游運移，一般在區(qū)外建莊以北受地形切割后以泉的形式泄出地表。再者人工開采也是排泄的方式之一。在區(qū)內(nèi)埋藏較深，其補給區(qū)在東部的露頭地帶，同時接受上覆含水層的越流補給。徑流受地形地貌的控制，一般向遠(yuǎn)處的溝谷地帶排泄。該層水處于交替緩慢的承壓區(qū)，水質(zhì)較差，礦化度較高。（四）水文地質(zhì)勘探類型 區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，可采煤層的直接充水含水層為頂板砂巖含水層，富水性弱到極弱，地下水補給條件差。根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719—91）及《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定，本區(qū)水文地質(zhì)勘探類型應(yīng)劃為二類一型，即以裂隙含水層為主的水文地質(zhì)條件簡單的礦床。（五）礦床充水因素分析根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，本區(qū)煤層賦存于堅硬到半堅硬巖石之間。構(gòu)造簡單，未發(fā)現(xiàn)大的斷裂，未來礦井開采過程中，礦井主要充水來源于宜君礫巖之下的含水層。該區(qū)煤層埋藏受地形地貌及構(gòu)造的控制，~，~。其導(dǎo)水裂隙帶最大高度按堅硬巖石的公式計算， ~，導(dǎo)水裂隙帶位于直羅組內(nèi)，均未與洛河砂巖含水層及地表水溝通，因此地表水及洛河砂巖水不會成為礦井直接充水水源。未來礦井直接充水含水層為小街砂巖及直羅組砂巖含水層，因該含水層裂隙不發(fā)育，富水性弱，補給條件差，對煤礦建設(shè)不會構(gòu)成危害。但因以往所有鉆孔的封孔質(zhì)量未經(jīng)透孔驗證，封孔質(zhì)量不可靠。因此礦建部門在生產(chǎn)過程中，當(dāng)巷道開拓臨近孔位時，注意觀測礦坑涌水量的變化，以防因封孔質(zhì)量較差，通過孔徑與洛河砂巖含水層溝通而引起的礦坑突水，對煤礦生產(chǎn)建設(shè)及生命財產(chǎn)造成危害。（六）盤區(qū)涌水量通過“大井法”和“廊道法”兩種方法進行涌水量預(yù)算結(jié)果，42煤層盤區(qū)涌水量計算結(jié)果基本相同。第四節(jié) 其它開采技術(shù)條件一、瓦斯根據(jù)兩層可采煤層勘探分析可知， 41煤層瓦斯成分中氮氣（N2）%，二氧化碳（CO2）%，%，重?zé)N為0。瓦斯含量中二氧化碳微量，重?zé)N為0。~%，~%，~%，重?zé)N為0。~，甲烷微~，各煤層瓦斯分帶均屬氮氣帶。本區(qū)內(nèi)煤層瓦斯等級屬低瓦斯，在煤層開采過程中造成危害的可能性很小。另據(jù)煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院2010年2月對“陜西煤業(yè)集團黃陵建莊礦業(yè)有限公司建北煤礦首采工作面瓦斯涌出量預(yù)測研究報告”知，~,，屬低瓦斯礦井。， ，開采強度達(dá)到7238t/d時，；，；建北煤礦礦井平均瓦斯相對涌出量6. 86m3/t。二、煤塵根據(jù)采取煤塵煤樣，各煤層測試的火焰長度70~100mm，抑制性~煤塵爆炸巖粉用量為55~70%，由此說明各煤層煤塵均具有爆炸性危險。又據(jù)煤的工業(yè)分析計算各煤層煤塵的爆炸性指數(shù)均大于35％，遠(yuǎn)大于有爆炸性危險10%的臨界值，亦表明煤塵均具有爆炸性危險。另據(jù)陜西煤礦安全裝備檢測中心2010年11月15日“檢驗報告”， 42煤層的測試火焰長度280mm，抑制性~煤塵爆炸巖粉用量為70%，再次證明煤塵均具有爆炸性危險。三、煤的自燃傾向根據(jù)41煤層勘探采取著火點測試結(jié)果，按還原樣燃點與氧化樣燃點的差值（△T13℃）和還原樣燃點溫度確定煤的自燃傾向等級為： 41煤層屬易自燃煤層。根據(jù)陜西煤礦安全裝備檢測中心2010年11月15日“檢驗報告”，,屬Ⅱ類自燃煤層。四、煤層頂?shù)装迕簩禹敯蹇蓺w納為兩大類：一類為細(xì)、中、粗粒長石砂巖及長石石英砂巖，主要為厚層狀的“直羅砂巖”，它們?yōu)?42煤層的基本頂板；另一類為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖及互層，一般為煤層的直接頂板。層基本頂板為“直羅砂巖”，其巖性變化由下向上依此為含礫粗砂巖，中粒砂巖，細(xì)粒砂巖。巖芯較完整，裂隙不發(fā)育。~，~，~~，彈性模量2550~3950MPa。煤層直接頂板的巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等。 MPa，彈性模量1640 MPa。主要為一套厚度不大的粘土質(zhì)沉積物，含粉砂質(zhì)、炭質(zhì)、鈣質(zhì)及鐵質(zhì)鮞粒和植物根化石，遇水膨脹易變形。第二章 盤區(qū)參數(shù)第一節(jié) 盤區(qū)境界及資源/儲量一、盤區(qū)境界二盤區(qū)東以工業(yè)場地及村莊保安煤柱為界，西與四盤區(qū)為鄰，南以大巷煤柱為界。東西長約4650m；南北寬約2500m。二、資源/儲量（一） 資源/儲量估算二盤區(qū)內(nèi)共有兩層可采煤層，41煤層為局部可采，42煤層基本全部可采。41煤層儲量類別均為333，二盤區(qū)42煤層北部的儲量類別均為333，南部的儲量類別均為331。經(jīng)計算：；，；（二）工業(yè)儲量二盤區(qū)工業(yè)儲量=333K +331 =++ =++ =。式中 K—資源/儲量可信度系數(shù)，（三）可采儲量（1）河流煤柱，二盤區(qū)煤層埋深約為155～685m， m，尚未溝通地表，因此井田范圍內(nèi)的河流、溝谷不需留設(shè)防水安全煤柱。（2）村莊及工業(yè)場地煤柱，二盤區(qū)東部沿新村川人口居住較為集中有燒鍋院、新村等村莊及工業(yè)場地。礦井初步設(shè)計對此已留設(shè)了煤柱，本次二盤區(qū)儲量計算范圍不含此煤柱。（3）礦界煤柱，二盤區(qū)4 m可采線均在礦界內(nèi)，不需留煤柱。（4）盤區(qū)邊界煤柱，該隔離煤柱按20m留設(shè)，本盤區(qū)留10m。，41煤層無處需留煤柱。①由該礦提供的現(xiàn)有“采掘工程平面圖”知，大巷之間留設(shè)50m煤柱，大巷外側(cè)各留設(shè)100m煤柱。本設(shè)計亦按此留設(shè)煤柱，大巷煤柱不計入本盤區(qū)資源量。②盤區(qū)下山煤柱下山之間留設(shè)50m，下山外側(cè)留設(shè)50m，盤區(qū)煤柱考慮回收50%。開采損失量=（工業(yè)儲量永久煤柱損失量設(shè)計煤柱量）C =()+() =+ =。式中 C—盤區(qū)資源損失率，4. 可采儲量可采儲量=工業(yè)儲量永久煤柱損失設(shè)計煤柱損失開采損失 ==。第二節(jié) 盤區(qū)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限一、 盤區(qū)生產(chǎn)能力1. 盤區(qū)工作制礦井設(shè)計年工作日330 d，井下作業(yè)實行“四、六”工作制，日凈提升時間16 h。2. 盤區(qū)生產(chǎn)能力根據(jù)陜西煤業(yè)集團黃陵建莊礦業(yè)有限公司委托，結(jié)合該礦設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模和二盤區(qū)煤層賦存條件及資源量等綜合考慮：其煤層賦存穩(wěn)定，傾角平緩，結(jié)構(gòu)簡單，水文地質(zhì)條件及地質(zhì)構(gòu)造較簡單，瓦斯等級低， Mt/a。二、 盤區(qū)服務(wù)年限二盤區(qū)設(shè)計服務(wù)年限T = 盤區(qū)可采儲量/(盤區(qū)生產(chǎn)能力儲量備用系數(shù))T =()=。二盤區(qū)煤層賦存穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造較簡單、勘探程度較高。第三章 采煤方法選擇第一節(jié) 盤區(qū)基本條件二盤區(qū)東西長約4650m；南北寬約2500m。有2層可采煤層，自上而下為4－4－2煤層。42煤層為區(qū)內(nèi)的主采煤層，基本全區(qū)可采，幾何形狀分布規(guī)則，～，結(jié)構(gòu)簡單；4－1煤層為局部可采煤層，幾何形狀分布極不規(guī)則，～（不含夾矸），結(jié)構(gòu)簡單。～，一般1～3m。煤層埋深約155～655m?？傮w趨勢為一大體西傾，傾角3176。左右的寬緩單斜，并在此基礎(chǔ)上發(fā)育了幅度不大的波狀起伏，地質(zhì)構(gòu)造較簡單。低瓦斯，煤塵具有爆炸性，4－1煤層屬易自燃，4－2煤層屬自燃，水文地質(zhì)較簡單。煤層直接頂板巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等，屬中等穩(wěn)定性性頂板，煤層直接底板為一套厚度不大的粘土質(zhì)沉積物，含粉砂質(zhì)、炭質(zhì)、鈣質(zhì)及鐵質(zhì)鮞粒和植物根化石，遇水膨脹易變形。第二節(jié) 采煤方法選擇綜合上述二盤區(qū)4－4－2煤層具體的賦存條件，結(jié)合該生產(chǎn)規(guī)模、裝備和技術(shù)管理水平，可供選擇的采煤方法論證如下：一、 4－1煤層采煤方法選擇4－1煤層屬于薄煤層，～（不含夾矸）。根據(jù)上述4－1煤層的具體條件、該礦的生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)管理水平，結(jié)合我國目前薄煤層開采技術(shù)經(jīng)驗、機械化發(fā)展水平及生產(chǎn)管理水平，可提出四個方案：方案Ⅰ：長壁式布置炮采工藝采煤法。即采煤工作面采用長壁式布置，鉆爆發(fā)破煤、人工裝煤、可彎曲刮板輸送機運煤、單體液壓支柱配金屬鉸接頂梁支護頂板、全部垮落法管理頂板。這種采煤方法為我國大部分地區(qū)地方中小型礦井中普遍采用的一種采煤方法，該采煤方法技術(shù)簡單，管理簡單，工作面整體投資少，適應(yīng)性強。但機械化程度低，采用單體支架支撐頂板，生產(chǎn)安全較差，人員多，勞動強度大，工作面單產(chǎn)低。另外，工作面推進速度慢，盤區(qū)幾何尺寸大，不利于回采巷道維護和煤炭自燃的防治。方案Ⅱ：長壁式布置機采工藝采煤法。即采煤工作面采用長壁式布置，滾筒式采煤機破煤和裝煤、可彎曲刮板輸送機運煤、單體液壓支柱配“Л”型梁支護頂板、全部垮落法管理頂板。這種采煤方法為我國大部分地區(qū)中小型礦井中普遍采用的一種采煤方法，該采煤方法技術(shù)較先進，機械化程度較高，管理相對集中，工作面整體投資相對較低。但采用單體支架支撐頂板，生產(chǎn)安全較差，單產(chǎn)較低，人員較多，勞動強度較大，另外，盤區(qū)幾何尺寸大，工作面推進長度大，推進速度較慢，不利于回采巷道維護和煤炭自燃的防治。方案Ⅲ：螺旋鉆采煤法是無人采煤工作面中較為成熟的一種方法。廣泛地用于開采圍巖不穩(wěn)定的薄煤層和極薄煤層,還可用于開采邊角煤和回收各種煤柱。螺旋鉆采煤法的最大特點是不需回采工作面,及不需回撤工作面內(nèi)的采煤機、輸送機和支護設(shè)備,僅在巷道中用螺旋鉆采煤機就可將巷道兩側(cè)各50~70m范圍內(nèi)的煤采出。工人在支護條件良好的巷道中工作,安全狀況有了可靠的保障,徹底地改變了薄煤層回采工人在工作面內(nèi)爬行的工作狀況。~,傾角15176。以下,切割阻力小于250~330kN/m的煤層。螺旋鉆采煤法盡管巷道掘進率高,丟煤多,但用人少,效率高,同時還可使一些平衡表外的儲量得到開采,相對提高了工業(yè)儲量,延長了礦井的服務(wù)年限。隨著螺旋鉆采煤法的不斷完善,此種采煤方法將有較好的發(fā)展前景。方案Ⅳ：長壁式布置綜采工藝采煤法。即采煤工作面采用長壁式布置，工作面裝備可有滾筒采煤機破煤和刨煤機螺旋鉆破煤并裝煤、配可彎曲刮板輸送機運煤、自移式液壓支架支護頂板、全部垮落法管理頂板兩種形式?，F(xiàn)對國內(nèi)外薄煤層綜合機械化開采技術(shù)現(xiàn)狀分析比選如下：（一）國外長壁式薄煤層綜合機械化采煤技術(shù)國外長壁式薄煤層綜合機械化采煤技術(shù)主要有兩種技術(shù)途:采用刨煤機、刮板輸送機和液壓支架的刨煤機采機組。采用滾筒采煤機、刮板輸送機和液壓支配套的采煤機機組。上世紀(jì)90年代開始,德國DBT公司開始薄煤層綜合機械化采煤技術(shù)研究。目前,該公司已經(jīng)研究開發(fā)的以液支架PM2電液控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的全自動化無人煤機綜采工作面成套設(shè)備已經(jīng)投入生產(chǎn)應(yīng)用,實了薄煤層綜合機械化采煤向綜合自動化無人工作面采煤的發(fā)展,使薄煤層綜采技術(shù)達(dá)到了高產(chǎn)高效高安全。如:德國魯爾公司佛德利希萊茵蘭特礦,面長310m,采用刨煤機、電液控制系統(tǒng)，日產(chǎn)煤均達(dá)12653t，最高日產(chǎn)達(dá)16500t。該公司的羅伯特煤礦,刨煤機綜采工作面,煤厚1~,工作面長308m,平均日產(chǎn)原煤13500t。英國Long公司、美國Joy公司研究開發(fā)了具有自動化的滾筒式采煤機綜采工作面計算機控制系統(tǒng),取得了較好成績。如美國煤鋼聯(lián)BW50煤礦, ,工作面長度330m,采用滾筒式采煤機綜采創(chuàng)下日產(chǎn)原煤22310t的記錄。澳大利亞正在研究程控制全自動無人長壁工作面開采技術(shù)。為適應(yīng)“一礦一面”的高度集中化生產(chǎn)和煤礦生產(chǎn)集團化管理模式,先進采煤國家研發(fā)了礦井自動化監(jiān)測控制系統(tǒng),主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)已基本實現(xiàn)自動化檢測監(jiān)控,實現(xiàn)了對綜采工作面運輸、通風(fēng)、排水等設(shè)備和礦井瓦斯、煤塵全參數(shù)的全自動化監(jiān)測和控制。1999年全美約27個薄和較薄煤層工作面, 平均日產(chǎn)量達(dá)5~7Kt。目前,世界各國主要采煤國家相繼研制成功且先進的薄煤層滾筒式采煤機有:德國Eickhoff的EDW170LN,EDW300LN滾筒采煤機,英國Anrson公司的AM420滾筒采煤機, AS270薄煤層電牽引采煤、美國JOY公司研制了4LS滾筒采煤機和日本三井三池的MCLE3007575M等滾筒采煤機采煤機,~。（二）國內(nèi)長壁式薄煤層綜合機械化采煤技術(shù)目前國內(nèi)薄煤層綜合機械化開采,主要采用如下幾種方式:滾筒采煤機配液壓支架綜合機械化開采方法。刨煤機配液壓支架綜合機械化開采方法。1985年我國引進前蘇聯(lián)K103型電磁調(diào)速外牽引采煤機，5套薄煤層綜采設(shè)備,在徐州、開灤、雞西、雙鴨山、七臺河等局、礦使用,后由遼源煤礦機械廠仿制2臺,雖然最后成套設(shè)備試驗未獲預(yù)期效果。但薄煤層滾筒采煤機在我國研制已有30年歷史,開發(fā)出多種機型,從液壓驅(qū)動、鋼絲繩或鏈牽引發(fā)展到目前電牽引采煤機。~,煤質(zhì)中硬以下的緩傾斜薄煤層開采需求。薄煤層滾筒采煤機基本可分為騎溜式和爬底板式兩種。前者具有結(jié)構(gòu)簡單,牽引阻力低及空頂面積小等特點,但因采煤機騎溜運行,故通過空間和過頂空間大,需要有較高的空間。后者具有結(jié)構(gòu)緊湊、機械強度高、滾筒拆卸方便、裝煤效果好、易于制造和維修方便等特點,但因采煤機爬底板運行,故控頂距離較大。采用爬底式采煤機。,宜采用騎溜式采煤機。為實現(xiàn)無切口采煤,最好選用短機身雙滾筒采煤機。刨煤機是一種十分成功的薄煤層開采裝備,能極大提高煤炭生產(chǎn)效率。刨煤機的切割速度可達(dá)到3m/s,切割功率超過2200kW。根據(jù)煤的硬度,每刀截深可達(dá)到250mm。目前,工作面輸送機和刨煤機均可采用智能驅(qū)動系統(tǒng),加上可靠的支架控制系統(tǒng),可使采煤工作面實現(xiàn)全部自動化。薄煤層刨煤機綜采的優(yōu)點是驅(qū)動裝置設(shè)于工面端部的巷道中，僅刨頭在工作面內(nèi)運行，刨頭結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、沒有復(fù)雜的液壓元件和液壓系統(tǒng)，可開采厚度較小的煤層且易于維護；采用刨煤機刨煤、裝煤，采出原煤塊率高、塊度大，粉塵少、粉塵濃度低、外在灰分混入少、原煤灰分降低，煤質(zhì)和價格大大提高且減少了粉塵治理環(huán)節(jié)；采用小截深、多循環(huán)的方式緊貼著煤壁快速割煤，利用礦壓僅需刨落煤壁壓酥區(qū)表層，破煤能耗少、對頂板的振動小，割煤后頂板暴露的面積小、時間短、所需液壓支架頂梁端面距小、頂板壓力小、有利于頂板管理和減少因漏頂而混進煤中的頂板巖石量，使原煤的質(zhì)量大