【正文】 但是， 4－ 1煤層屬于薄煤層且為局部可采，在 4－ 1煤層中布置盤區(qū)下山巷道全為半煤巖巷，局部為巖巷，巖巷掘進(jìn)工程量大， 萬噸掘進(jìn)率高，不利于調(diào)節(jié)采掘關(guān)系； 布置兩套下山，總 掘進(jìn)費(fèi)用高 ，經(jīng)濟(jì)效果差 ；多一套生產(chǎn)系統(tǒng)，設(shè)備占有量多、人員多； 4－ 4－ 2煤 層間距小（僅 1~3m） ，兩套 生產(chǎn) 系統(tǒng)相互干擾大； 兩套盤區(qū)巷道煤柱量大，煤炭損失多。 綜上 述 ，從提高礦井 生產(chǎn) 安全 可靠性、 防災(zāi)抗災(zāi) 能力、有利于開采盤區(qū)資源和避免采掘干擾 角度 考慮，設(shè)計(jì)推薦 4－ 2煤層 采用 盤區(qū)下山式布置 方案 。 方案 盤區(qū)下山式布置即 將二盤區(qū)沿南北方向劃分為東西方向的區(qū)段，在盤區(qū)東西方向的中部 布置一套下山，形成雙翼盤區(qū)。 二、 盤區(qū)巷道布置方案 比選 （一）帶區(qū)式布置與盤區(qū)下山式布置 方案 的比選 方案 陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤區(qū)開采初步設(shè)計(jì) 咸陽星城礦山工程服務(wù)有限公司 39 帶區(qū)式布置即 將二盤區(qū)沿東西方向劃分為南北方向的帶區(qū)，在帶區(qū)內(nèi)布置采煤工作面。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?？傮w趨勢(shì)為一大體西傾，傾角3176。有 2 層可采煤層，自上而下為 4－ 4－ 2煤層。二 盤區(qū) 與一 盤區(qū) 相鄰，條件相近。但工作面煤炭回收率低，煤塵較大，不有利于煤炭自然發(fā)火的預(yù)防 。 方案Ⅲ：長(zhǎng)壁式布置一次采全厚綜合機(jī)械 化放頂煤采煤法 即選用 綜合機(jī)械化放頂煤采煤設(shè)備，一次采全 厚。即滾筒式采煤機(jī)破煤和裝煤、可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、自移式液壓支架支護(hù)頂板、全部垮落法管理頂板。 但分層開采工作面單產(chǎn)低，掘進(jìn)率高，工作面搬遷次數(shù)多，勞動(dòng)效率低，不有利于煤炭自燃的預(yù)防，噸煤成本高。 二、 4－ 2煤層采煤方法選擇 4－ 2煤層屬于厚煤層，可采厚度 ～ ，平均 根據(jù)上述 4－ 2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)合我省目前 厚 煤層開采技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、機(jī)械化發(fā)展水平及生產(chǎn)管理水平，可提出三個(gè)方案： 方案Ⅰ：傾斜分層、分層分采，長(zhǎng)壁式布置綜采采煤法 即將 4－ 2煤層沿傾斜分成上下兩個(gè)分層，整個(gè)盤區(qū)先采上分層，利用黃泥灌漿形成再生頂板，再采下分層。 該采煤方法技術(shù)先進(jìn)， 機(jī)械化程度高， 管理集中 ，單產(chǎn)較高， 采用液壓支架支撐頂板，生產(chǎn)安陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤區(qū)開采初步設(shè)計(jì) 咸陽星城礦山工程服務(wù)有限公司 35 全 ， 人員少， 勞動(dòng)強(qiáng)度低，工作面推進(jìn)速度快，有利于回采巷道維護(hù)和煤炭自燃的防治 。 綜上分析， 炮采、機(jī)采工作面 雖技術(shù)簡(jiǎn)單、投資小，但安全條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作面單產(chǎn)低，勞動(dòng)效率低； 螺旋鉆采煤機(jī)僅適于開采極薄煤層和回收邊角；煤滾筒采煤機(jī)配液壓支架綜合機(jī)械化開采方法、刨煤機(jī)配液壓 支架綜合機(jī)械化采 煤 方法相比，薄煤層滾筒 式 采煤機(jī)綜采比刨煤機(jī)對(duì)煤層賦存的地質(zhì)條件適應(yīng)性較強(qiáng)、過斷層能力高，破煤能力較高、機(jī)械化程度高、可有效控制和易于管理頂板、減少了安全隱患、改善了工人勞動(dòng)條件和減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，工作面推進(jìn)速度快、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量高、效益好。 薄煤層刨煤機(jī)綜采的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)于工面端部的巷道中，僅刨頭在工作面內(nèi)運(yùn)行，刨頭 結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)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(hù)；采用 刨煤機(jī) 刨陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤區(qū)開采初步設(shè)計(jì) 咸陽星城礦山工程服務(wù)有限公司 33 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(jià)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(duì)頂板的振動(dòng)小，割煤后頂板暴露的面積小、時(shí)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(jìn)煤中的頂板巖石量，使原煤的質(zhì)量大大提高且可適應(yīng)破碎頂板；刨頭外形尺寸小對(duì)工作面通風(fēng)斷面影響甚微，靜力刨煤、裝煤極少產(chǎn)生火星 ，原煤塊率高、塊度大則釋放瓦斯均勻，因此刨煤機(jī)可在高瓦斯煤層中使用；全自動(dòng)化刨煤機(jī)同 樣 具有電液控制系統(tǒng)的液壓支架配套后可采用定量推進(jìn)替代傳統(tǒng)的定壓推進(jìn)，保證了以固定刨深隨時(shí)刨煤隨時(shí)推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)循環(huán)作業(yè)，工作時(shí)間利用率高、效率高、產(chǎn)量高；操作和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在回采巷道內(nèi)，工作面無人化、工人無需跟機(jī)作業(yè)、勞動(dòng)條件好、勞動(dòng)強(qiáng)度小、事故少、人員少、便于生產(chǎn)管理、有利于安全生產(chǎn)和降低用人成本；開采薄煤層時(shí)對(duì)長(zhǎng)工作面有較強(qiáng)的適應(yīng)性，相對(duì)減少了巷道掘進(jìn)量，這對(duì)于薄煤層開采尤其重要。 刨煤機(jī)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。后者具有結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械強(qiáng)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(diǎn) ,但因采煤機(jī)爬底板運(yùn)行 ,故控頂距離較大。但 薄煤層滾筒采煤機(jī)在我國(guó)研 制已有 30 年歷史 ,開發(fā)出多種機(jī)型 ,從液壓驅(qū)動(dòng)、鋼絲繩或鏈牽引發(fā)展到目前電牽引采煤機(jī)。目前 ,世界各國(guó)主要采煤國(guó)家相繼研制成功且先進(jìn)的薄煤層滾筒式采煤機(jī)有 :德國(guó) Eickhoff 的 EDW170LN,EDW300LN 滾筒采煤機(jī) ,英國(guó)Anrson 公司的 AM420 滾筒采煤機(jī) , AS270 薄煤層電牽引采煤、美國(guó)JOY公司研制了 4LS滾筒采煤機(jī)和日本三井三池的 MCLE3007575M等滾筒采煤機(jī)采煤機(jī) ,基本上滿足了采高 ~ 薄煤層。如美國(guó)煤鋼聯(lián) BW50煤礦 , 煤厚 ,工作面長(zhǎng)度330m,采用滾筒式采煤機(jī)綜采 創(chuàng) 下日產(chǎn)原煤 22310t 的記錄。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(dòng)化無人煤機(jī)綜采工作面成套設(shè)備已經(jīng)投入生產(chǎn)應(yīng)用 ,實(shí)了薄煤層綜合機(jī)械化采煤向綜合自動(dòng)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 。即采煤工作面采用 長(zhǎng)壁 式布置 ， 工作面 裝備 可有 滾筒采煤機(jī) 破煤 和 刨煤機(jī)螺旋鉆 破煤 并 裝煤 、配 可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、 自移式 液壓支 架 支護(hù)頂板、全部垮落法管理頂板 兩 種形式 。以下 ,切割阻力小于 250~330kN/m 的煤層。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。即采煤工作面采用 長(zhǎng)壁 式布置，滾筒式采煤機(jī)破煤和裝煤、可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、單體液壓支柱配“ Л ”型梁支護(hù)頂板、全部垮落法管理頂板。這種 采 煤方法為我國(guó) 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(jiǎn)單 ，管理 簡(jiǎn)單，工作面 整體投資 少，適應(yīng)性強(qiáng)。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。煤層埋深約 155～ 655m。 陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤區(qū)開采初步設(shè)計(jì) 咸陽星城礦山工程服務(wù)有限公司 28 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(zhǎng)約 4650m；南北寬約 2500m。 2. 盤區(qū)生產(chǎn)能力 根據(jù) 陜西煤業(yè)集團(tuán)黃陵建莊礦業(yè)有限公司 委托，結(jié)合 該礦設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，水文地質(zhì)條件及地質(zhì)構(gòu)造 較 簡(jiǎn)單 ，瓦斯 等級(jí) 低 ， 設(shè)計(jì)確定二 盤區(qū) 生產(chǎn)能力為 Mt/a。經(jīng)計(jì)算 盤區(qū)下山煤柱 42 煤層資源量損失為， 41煤層資源量損失為 ，共計(jì) 。則 42煤層煤柱資源量損失為 ， 41煤層 無處需留煤柱 。 陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤區(qū)開采初步設(shè)計(jì) 咸陽星城礦山工程服務(wù)有限公司 26 （ 2） 村莊及工業(yè)場(chǎng)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(chǎng)地 。 二、資源 /儲(chǔ)量 （一） 資源 /儲(chǔ)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。 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。干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度 ~，單軸飽合抗壓強(qiáng)度~，軟化系數(shù) ~ 天然抗拉強(qiáng)度 ~，彈性模量 2550~3950MPa，泊松比 。 根據(jù)陜西煤礦安全裝備檢測(cè)中心 2020 年 11 月 15 日“檢驗(yàn)報(bào)告”， 42煤層 吸氧量為 ,屬 Ⅱ類 自燃煤層。 二、煤塵 根據(jù)采取煤塵煤樣，各煤層測(cè)試的火焰長(zhǎng)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(xiǎn)。瓦斯含量中二氧化氮 ~，甲烷微 ~，各煤層瓦斯分帶均屬氮?dú)鈳А? （六）盤區(qū)涌水量 通過“大井法”和“廊道法”兩種方法進(jìn)行涌水量預(yù)算結(jié)果， 42 煤層盤區(qū)涌水量計(jì)算結(jié)果基本相同，則盤區(qū)涌水量 。其導(dǎo)水裂隙帶最大高度按堅(jiān)硬巖石的公式計(jì)算， 區(qū)內(nèi) 42煤層導(dǎo)水裂隙帶頂面與區(qū)內(nèi)主要含水層相隔 ~，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(huì)成為礦井直接充水水源。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(jiǎn)單的礦床。 在區(qū)內(nèi)埋藏較深，其補(bǔ)給區(qū)在東部的露頭地帶，同時(shí)接受上覆含水層的越流補(bǔ)給。其補(bǔ)給區(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。但因遭受強(qiáng)烈侵蝕切割，有利于地下水的排泄而不利于賦存。 該潛水層分布于新村川西側(cè)，以大氣降水補(bǔ)給為主，還接受河谷兩岸基巖地下水的補(bǔ)給。厚 10— 20m，由東北向西南部增厚，可作為區(qū)內(nèi)主采 42煤層較好的隔水層。水位埋深 ~，降深 ~，涌水量 ~，單位涌水量 ~宜君礫巖與直羅組上部隔水層合層厚度大，分布穩(wěn)定，可作為上下含水層相對(duì)穩(wěn)定的隔水層。 m，滲透系數(shù) 。層面裂隙及構(gòu)造裂隙水少見，多以滲出狀孔隙水出現(xiàn)。由于該組巖石均在侵蝕基 準(zhǔn)面以上，處于臨空狀態(tài)，故地下水多被疏干，僅有一個(gè)泉水出露，且水量甚微。 （ K1h） 分布于區(qū)內(nèi)西部的分水嶺及東西向展布的梁上，總體厚度較薄。 表 1— 3— 2 地 表 測(cè) 流 統(tǒng) 計(jì) 表 （二）含（隔）水層水文地質(zhì)特征 本區(qū)的主要含（隔）水層敘述如下： — 洪積孔隙潛水含水層（ Q4） 分布于新村川河流西側(cè)的一級(jí)階地及較大溝谷中，階地寬 100~300m。 陜 西 煤 業(yè) 集 團(tuán) 黃 陵 建 莊 礦 業(yè) 有 限 公 司 礦井二盤區(qū)開采初步設(shè)計(jì) 咸陽星城礦山工程服務(wù)有限公司 19 五、水文地質(zhì) （一）地形地貌及地表水系 本區(qū)地勢(shì)西南部高東北部低，主要由近東西向展布的老林溝、 鹽水溝 及 碾子 溝所切割，梁的延伸方向受水系的控制，基本與水系平行，大致呈東西向，梁面或坡上多被殘坡積物覆蓋。總體上本區(qū)煤的煤質(zhì)較好，是良好的動(dòng)力用煤及氣化、液化等化工工業(yè)原料。 （五）煤類及煤的用途 本區(qū)各煤層以不粘煤和氣煤為主。 42 煤的結(jié)渣性等級(jí)由難結(jié)渣至強(qiáng)結(jié)渣均有； 41 的結(jié)渣性等級(jí)為強(qiáng)結(jié)渣。本區(qū)煤葛金氏低溫干餾試驗(yàn)結(jié)果，焦型有 B、 C 兩種，煤的結(jié)焦性較差，屬弱結(jié)焦煤。 （三）煤的工藝性能 42 煤層原煤 分析基低位發(fā)熱量（ Q,ad）為 ～ MJ/kg，平均。本區(qū)各層煤中硫較易于洗選剔除。其垂向上的變化規(guī)律不明顯。 （ 2）氫（ Hdaf）各 煤層原煤氫含量平均為 ～ %，浮煤平均為 ～ %，均高于原煤。 （ Vdaf） 各煤層原煤揮發(fā)分為 ～ %，平均為 ～ %，屬中高揮發(fā)分煤，由上至下?lián)]發(fā)分呈明顯降低趨勢(shì)，屬于典型的深成變質(zhì)作用類型。 2. 灰分（ Ad） 42煤層原煤灰分產(chǎn)率為 ～ %，平均為 %，屬低中灰煤。顯微煤巖類型以微鏡惰煤 V，微鏡惰煤 I 為主，煤化程度屬Ⅱ階級(jí) ， 見表 1— 3— 1。 四、煤質(zhì) （一）物理性質(zhì)和宏觀煤巖特征 本區(qū)煤宏觀煤巖組分以暗煤、亮煤為主，其中夾有少量的絲炭條帶、線理及鏡煤線理（或透鏡體）。 煤層含夾矸 1～ 2 層，個(gè)別地段 3 層，夾矸厚 ～ 。主體部分（古凹陷的中心部位）煤層穩(wěn)定在4～ ，平均 。 （二） 4－ 2煤層 該煤層呈層狀賦存于延安組第一段下次級(jí)旋回的頂部，是本區(qū)的主要可采煤層。左右。煤層呈花瓣?duì)罘植加?二 盤區(qū)的中部，埋深 153～ 550m。 對(duì)區(qū)內(nèi)煤層無大的破 壞作用，但對(duì)機(jī)械化綜合采煤會(huì)有一定的影響?？傮w趨勢(shì)為一大體西傾，傾角 3176。 河流沖洪積層（ Q42al+pl） 僅零星分布于新村川河谷漫灘區(qū)，地勢(shì)平坦，漫灘前緣高出河水面 1～ 2m。 （ Q41al+pl） 沿新村川及碾子溝現(xiàn)代河流兩側(cè)分布，其沉積物具典型的二元結(jié)構(gòu)：下部主要為砂礫土、卵礫石土；上部為砂土、砂粘土及少量砂礫土。與下伏地層呈平行不整合接觸。以棕紅、褐紅色細(xì)砂巖及泥巖、粉砂巖互層組成，中夾薄層灰色鈣質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r