【正文】 河北工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 39 工 程 量 。 四、井底車場主要巷和硐室支護形式及支護材料 井底車場和硐室因斷面較大，服務年限長采用料石砌碹或混凝土澆注的支護形式。一水平井底水倉由主、副水倉組成， 主水倉有效長度 118m，容量 732m3，副水倉有效長度 78m，有效容量 488，水倉清理采用調度絞車牽引礦人工清理。 主斜井井底煤倉為直立圓煤倉，一水平為已有，垂深 28m，凈直徑 6m，容量 600 m3，二水平為新建，垂深 30m，凈直徑 6m，容量 660 m3，井底撒煤清理采用調度絞車牽引礦車完成。調車方式為自動滑行調車。落底 +830m 二水平 設 平車場，通過車場與 二水平一采區(qū)軌道大巷 連接，井底車場主要為輔助運輸提升 服 務，運輸量相對較小，車場形式簡單，調車方便。 第 四 節(jié) 采區(qū)劃分 根據(jù)開拓布置，礦井采用 兩個 水平的開拓方式，設計以 +870m一 水平開采 井田內 5號煤層，劃分為 一 個采區(qū) ； 設計以 +830m二 水平開采井田內 8 號煤層，劃分為二個采區(qū)，開采順序為 一 水平一采區(qū)→ 二 水平 一 采區(qū) →二水平二采區(qū) 。 在井底煤倉東河北工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 38 200m 處向北沿 8 號煤層布置一組三條上山，至 吳城局村西，轉為東西方向布 置； 西至8號煤層風氧化帶 、 東至 8 號煤層風氧化帶，形成二水平二采區(qū)開拓系統(tǒng)。即運輸大巷、軌道大巷沿 5 號煤層底板布置，回風大巷沿 5 煤層頂板布置。 一水平 主要大巷布置： 在井田南中部一水平井底煤倉處，東西方向沿 5 號煤層布置一組三條大巷，西至風氧化帶，東至井田東邊界，形成第一水平 5 號煤層開拓開采系統(tǒng)。 5 號煤層平均厚度 為厚煤層， 8號煤層平均厚度 為中厚煤層，適合采用綜合機械開采。 第 三 節(jié) 開采水平的設計 一 、 水平劃分及階段垂高的確定 根據(jù)開拓方案， 全井田 采用兩個水平開采，即以 +870m 一 水平開采 5 號煤層，以+830m二水平開采 8號煤層。 副斜井井筒施工及回風立井延深采用普通鉆煤法即可，回風立井延深。 副斜新建，表土段采用鋼筋混凝土支護，厚度 500mm，基巖段采用錨噴支護，厚度150mm。設梯子間，為礦井的另一個安全出口。 回風立井 (已有 )，凈直徑 5m，凈斷面積 ，垂深至一水平垂深 193m，二水平垂深 253m。至一水平斜長 637m，至二水河北工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 37 平斜長 769m，裝備單鉤串車，架空乘人裝置，擔負礦井全部輔助提升、人員上下和進風任務。凈寬 4m，凈斷面 ，至一水平斜長 773m，至二水平斜長 859m，裝備 B＝ 1000mm 的皮帶運輸機，單軌檢修道，擔負礦井原煤提升和進風任務。三個井筒均位于現(xiàn)有工業(yè)場地內。 2） 經濟比較： 經濟比較（可比部分） 項目名稱 單位 方案 I 方案Ⅱ 數(shù)量（ m） 單價 （元 /m） 金額 （萬元） 數(shù)量 （ m） 單價 （ 元 /m） 金額 （萬元） 主斜井刷大 m 773 9000 新建副斜井 m 637 12020 回風立井刷大 m 110 9000 99 副斜井猴車 套 1 30 合計 經綜合比較：方案 I較優(yōu)越，設計推薦方案 I。 缺點： 需刷大兩個井筒，施工難度大，建井工期長。 方案Ⅱ： 優(yōu)點： 三個井筒全部利用。 河北工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 36 缺點： 需新建一個斜井。 井筒功能單一，主輔運輸互不干擾。 根據(jù)煤層賦存情況及各煤層間距，礦井采用兩個水平開采井田內 8 號煤層，以一水平開采 5號煤層，水平標高 +910m；以 二水平開采 8號煤層，水平標高 +854m。 副 立 井（已有）圓形斷面，凈直徑 5m，凈斷面 ，裝備一對 1t標準 罐 籠，擔負礦 井 小型材料設備提升、人員上下及進風任務。 主斜井（已有井筒刷大），傾角 22176。由井底 煤倉 東 200m 處沿 8號煤層向北開掘三條上山至吳城局村西，轉為東西方向布置 ，西 至 8 號煤層風氧化帶，東至 8 號煤層風氧化帶 ， 形成 二水平三、四 采區(qū)開拓開采系統(tǒng)。 一水平 ： 三條主要大巷在一水平井底煤倉處，東西方向沿 5 號煤層布置，西至 5號煤層 風 氧化帶，東至井田東邊界， 形成第一水平 5號煤層 一、二采區(qū) 開拓開采系統(tǒng)。 回風立井（已有）利用原副立井改造，圓形斷面，凈直徑 5m，凈斷面 ，為礦井 專 用回風 井 ，裝備梯子間為礦井的另一個安全出口。 副斜井（新建）傾角 20176。半圓拱斷面，凈寬 4m，凈斷面積 ，裝備 B=1000mm的大傾角強力膠帶輸送機、單軌 檢修 道，擔負礦井原煤提升、進風任務。 利用現(xiàn)有 主 斜井，做兼并重組后主斜井，改造現(xiàn)有副立井做兼 并重組后回風立井，在工業(yè)場地內新 建 副斜井，兩斜一立的三個井筒開拓全井田。 設計提 出 兩個方案進行選擇，現(xiàn)分述如下： 方案 Ⅰ： （斜井開拓方案） 根 據(jù)礦井生產規(guī)模、裝備及通風安全，為保證大件設備下放，如利用原有井筒必須刷大兩個井筒， 而 刷大兩個井筒，施工難度大、投入費用多、施工工期長。 凈寬 4m， 凈斷面 ，副立井凈直徑 5m，凈斷面 ,回風立井凈直徑 3m，凈斷面 7m2。三個井筒均 落 低于 5 號煤層，在井田西南部東西方向沿 5號煤層 布置 三條 主要 大巷，原 45萬 t/a年礦井開拓 系統(tǒng) 已基本完成。 依據(jù)地質報告，礦井地質構造屬簡單類型，水文地質屬中等。 (4)保證產品質量，提高經濟效益 。 (2)合理利用礦井現(xiàn)有的井巷工程和地 面 設施，減少整合投資。該工業(yè)場地 面 已有設施多，也比較寬闊，道路暢通，能滿足兼并重組整合后 120 萬 t/a 的需要，為了充分利用已有的地面設施，井 筒 及井下巷道，設計確定利用現(xiàn)有工業(yè)場地做為兼并重組后礦井工業(yè)場地。兼并重組前礦井名稱為山西新星煤業(yè)有限公司，為 45 萬 t/a 生產能力的基建礦井，采用主斜井、副 立 井、回風立井三個井筒開掘，現(xiàn)開采井田內 5 號煤層，現(xiàn)有的井筒及地 面 設施、井下巷道是影響礦井開拓方式和工業(yè)場地選擇的主要影響因素。 8號煤層均有爆炸性， 5號煤層自燃傾向性等級為 Ⅱ — I類，屬于容易自燃煤層， 8號煤層自燃傾向性等級為 I類，屬于容易自燃煤層 ，礦井為低瓦斯礦井。各采（古）空區(qū)未發(fā)現(xiàn)積氣及火區(qū) 。 5號煤層在井田北東部存在 3處采（古）空區(qū)，其面積為 160517m2，積水量為 。水文地質條件屬中等。井田內奧灰?guī)r溶水位標高為 850m， 8號煤層在井田兩南部局部低于奧灰?guī)r溶水位，存在局部帶 壓開采。 斷矩 10m，井田內延伸 450m。 斷矩 18m，井田內延伸 290m。 井田內發(fā)育 2條 正 斷層，該 2條 正斷 層是開掘巷道中發(fā)現(xiàn)的，基本查明了斷層的傾向、傾角、斷距等，地表由于為黃土覆蓋 ，未發(fā)現(xiàn)斷層。向斜兩 翼 產狀較緩，傾角為 37176。 計算公式： T=ZK/KA 式中： T礦井服務年限， a； ZK礦井可采儲量，萬 t； K儲量備用系數(shù)， ； A礦井設計生產能力， 120 萬 t/a； 第 二 節(jié) 礦井工作制度 礦井年 工作日 330d，每天四班作業(yè)，三班生產，一班準備，每班工作 6h，每天凈提升時間為 16h?？刹蓛α繛? 2752 萬 t，服務年限為 年。 礦井保有資源 /儲量為 4631 萬 t，可采儲量為 2752萬 t，服務年限 ，雖然不符合《煤礦工業(yè)礦井設計規(guī)范》規(guī)定，但符合山西省兼并重組整合批復精神，有利于企業(yè)發(fā)展和項目改造，因此礦井設計生產能力確定為 120 萬 t/a 是可行的。 當?shù)V井報廢時，預計護巷煤柱損失可回收 50%左右。 )采用垂 直剖面 法計算保安煤柱。 河北工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 31 井田邊界煤柱留 20m， 8 號煤層巷道之間留設煤柱 30m，兩側留設 30m，采空區(qū)邊界煤柱留設 20m,斷 層 煤柱留設 20m， 風氧化帶煤柱 20m， 工業(yè)場地按二級保護，井筒按一級保護，村莊按三級保護，再根據(jù)表土段和基巖段厚度 (表土移動角 45176。 礦井設計資源 /儲量匯總表 煤層 編號 工業(yè) 儲量 永久煤柱損失 (萬 t) 設計儲量 井田 邊界 村莊 采空區(qū) 古空區(qū) 斷層 風氧化帶 小計 5 1800 8 合計 第三節(jié) 井田可采儲量 一 、安全煤柱及各種煤柱的留設計算 巷道煤柱按以下公式計算： f MHS )(1 ?? 式中： S1— 巷道保護煤柱的水平寬度， m； H— 巷道的最大垂深， 5號煤層為 350m， 8號煤層為 410m； M— 煤層厚度 m， 5號煤層 ， 8 號煤層 ； f— 煤的強度系數(shù)，取 。 式中： K333資源量可信度系數(shù)，取 k= 河北工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 30 礦井工業(yè)資源 /儲量匯總表 煤層編號 儲量級別 (萬 t) 合計 111b 122b 333(k) 5 1680 296 8 1591 735 合計 3271 1031 礦井設計資源 /儲量 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》的規(guī)定，礦井設計資源 /儲量應從礦井工業(yè)資源 /儲量中扣除井田境界煤柱、村莊保護煤柱、 斷 層 煤柱 區(qū)、 風氧化帶煤柱、 采空區(qū)隔離煤柱后所得資源 /儲量。 地質保有資源 /儲量 通過本次資源 /儲量估算， 井田內批采的 8號煤層 保有資源儲量 4631萬 t,其中探明的經濟基礎儲量（ 111b）為 3271萬 t， 控制的經濟基礎儲量 (122b)為 1031萬 t，推斷的內蘊經濟資源量 (333)為 329萬 t。采用具體指標為： 河北工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 29 最低可采厚度： (傾角小于 25176。 第二節(jié) 井田工業(yè)儲量 根據(jù)采礦許可證及地質報告，本礦批準開采 48號煤層， 本井田范圍內可采煤層為 10號煤層， 其 中 8號煤層為批準開采煤層， 10號煤層為未批準開采煤層，故本次只估算了 10號煤層的資源 /儲量。 河北工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 28 第 二 章 井田 境界和儲量 第一節(jié) 井田境界 根據(jù)山西省國土資源廳 2020 年 11 月為該礦換發(fā)的 C1400002020202020203575 號采礦許可證，井田面積為 ，設計生產能力 120 萬噸 /年，批準開采 48 號煤層 。 綜上所述，本區(qū)主采煤層 8 號瓦斯均不高，為低瓦斯礦井，煤層埋藏深度是控制煤層瓦斯含量的一個主要因素，這是由于隨煤層埋深增大，煤層本身及圍巖的透氣性降低，使得煤中瓦斯難以往外運移、排放，從而使瓦斯保存富集。 2020 年該礦委托煤炭科學研究總院撫順分院做了《山西省方山縣裕豐煤礦煤礦瓦斯涌出量預測》報告 (未批復 )，裕豐煤礦在年產量 450kt 條件下 ,采用分源 預測法預測礦井平均相對瓦斯涌出量為 ,最大相對瓦斯涌出量預測值為 ；平均絕對瓦斯涌出量為 ，最大絕對瓦斯涌出量預測值為 。 河北工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 27 8 號煤層瓦斯含量成分表 煤層號 甲烷含量（ ml/） 瓦斯成分（ %） CH4 CO2 N2 C2C8 8 微 量 井田現(xiàn)開采 5 號煤層，根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局文件晉煤安發(fā)（ 2020） 88 號《關于呂梁市 2020年度 30萬噸 /年及以上煤礦礦井瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定結果的批復》礦井瓦斯等級鑒定結果為：礦井 CH4 絕對涌出量 ， CO2 絕對涌出量； CH4相對涌出量 ， CO2相對涌出量 。頂板砂質泥巖的抗壓強度，抗剪強度為 ；底板的抗壓強度 ，抗剪強度為。頂板石灰?guī)r的抗壓強度 ，抗剪強度 ；底板泥巖的抗壓強 度 ，抗剪強度為。根據(jù)鉆孔勘探資料及該礦揭露 煤層掌握資料敘述如下： 5號煤層 頂、底板均為泥巖，頂板抗壓強度為 ，抗剪強度為 ，底板抗壓強度為 。井田開采時，各煤層頂、底板均不易管理，生產中一定要加強支護，保證礦井安全生產。 頂?shù)装鍡l件 井田內構造簡單，為一背、向斜構造。 地溫地壓 本區(qū)地溫梯度小于 3℃ /100m，屬地溫正常 區(qū)。 煤的自燃傾向性 據(jù) 補充勘探 ZK1 ZK1 ZK14 號鉆孔中所取樣品分析結果及井下工作面檢測報告：5 號煤層煤的吸氧量為 ，自燃傾向性等級為Ⅱ Ⅰ類，屬于容易自燃煤層。 煤 類 劃分采用《中華人民共和國國家標準 “中國煤炭分類 GB2020”》進行。 10 號煤層屬中灰 — 高灰、低硫 — 中高硫、高熱值 — 特高熱值的焦煤與瘦煤。 煤質及工業(yè)用途評價 綜上所述 ， 根據(jù)各層煤的物理性質、化學成分、工藝性能及煤 類 ，本井田所蘊藏的煤炭資源， 5