【正文】 煤層布置，長(zhǎng) 784m。大巷由北向南掘進(jìn) 至 600m 處，方位角調(diào)整為 90176。 東部運(yùn)輸大巷在距主斜井 100m 處起坡，傾角 9176。 變更方案 ： 通過對(duì) 23煤 東部 地質(zhì)條件綜合分析，提出兩個(gè)技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的變更方案，通過進(jìn)一步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)方案 。 2． 巷道布置 設(shè)計(jì)變更 ： 初步設(shè)計(jì)原方案 由西向東沿煤層頂板布置輔運(yùn)大巷、運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷，間距分別是 30m 和 50m，運(yùn)輸大巷與轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)直接連接。 分析東部煤層賦存情況， GE2301 輔運(yùn)順槽 370m 處存在 50m 巖石段，補(bǔ) 2鉆孔揭煤厚度為 ，夾矸較多 ； 東部回風(fēng)大巷 現(xiàn)施工 547m， 煤層變薄，約為。 通過上述幾方面的比較，可以看出變更方案一在 技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面優(yōu)勢(shì)明顯， 27 建議予以采納。 原設(shè)計(jì)受地表建筑等影響嚴(yán)重，不光考慮高壓輸電線等壓煤?jiǎn)栴}，還需考慮 20 多戶居民的搬遷安置，土地補(bǔ)償及其他社會(huì)問題。 采掘接續(xù)方面 原設(shè)計(jì)由于受地質(zhì)變化影響，巷道掘進(jìn)效率降低，影響了礦井的建設(shè)工期；其次，回采工作面推進(jìn)長(zhǎng)度變短，但掘進(jìn)巷道長(zhǎng)度不 變，造成采掘接續(xù)變得緊張。 回采生產(chǎn)方面： 原設(shè)計(jì)方案由于受地質(zhì)變化帶影響 4個(gè)工作面停采線達(dá) 600m，浪費(fèi)順槽5000m；受地面建筑物影響 6個(gè)工作面停采線 400～ 700m，浪費(fèi)順槽 7500m，巷道利用率低。 施工安全方面： 原設(shè)計(jì)施工時(shí)，面臨掘進(jìn)工作面涌水量大幅增加，頂板松軟且非常破碎，給巷道支護(hù)帶來困難，嚴(yán)重影響礦井的安 全生產(chǎn)等問題。 基礎(chǔ)投資： 方案一較原設(shè)計(jì)增加大巷工程量 1900m， 順槽減少 13360m，按單價(jià)計(jì)算，井巷工程投資減少 11115 萬元；機(jī)電安裝工程方面增加 1835 萬元，總的基礎(chǔ)投資減少 9280 萬元。 綜合初步設(shè)計(jì)中原方案 論述，對(duì)比變更方案一及方案二分析： 運(yùn)輸系統(tǒng)： 方案一較原設(shè)計(jì)增加運(yùn)輸長(zhǎng)度 625m 及兩次轉(zhuǎn)載，相應(yīng)的增加兩套輸送機(jī) 。 ￥ 3=1668 7% =1366 萬 /a （ 4）巷道維護(hù)費(fèi) ： 每年維護(hù)費(fèi) 按 整條巷道建設(shè)費(fèi)用 2%算 ，井巷工程費(fèi)用主要包括大巷及硐室 。 每條皮帶崗位按 9人定額，工資待遇 按平均 5萬 /a。 為了簡(jiǎn)化費(fèi)用計(jì)算，只計(jì)算比原設(shè)計(jì)多使用的臺(tái)數(shù)。 方案一：已施工運(yùn)輸大巷 950m 采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，南北向膠運(yùn)大巷 625m 采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，另一段運(yùn)輸大巷 2878m 采用三電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 不同輸送機(jī)動(dòng)力費(fèi)根據(jù)安裝電機(jī)的臺(tái)數(shù)確定。 （ 2）設(shè)備安裝費(fèi)：以設(shè)備費(fèi)為計(jì)算依據(jù)，采用費(fèi)率計(jì)算，本工程取 10%。 設(shè)備及安裝工程預(yù)算編制： （ 1）主要設(shè)備價(jià)格、材料價(jià)格，依據(jù)已采購(gòu)的相似設(shè)備型號(hào)，并參考市場(chǎng)調(diào)查價(jià)格為準(zhǔn)。 費(fèi)用概算依據(jù)： 《內(nèi)蒙古北聯(lián)電能源開發(fā)有限責(zé)任公司高頭窯礦井及選煤廠執(zhí)行概算》、《煤炭建設(shè)工程費(fèi)用定額及造價(jià)管理有關(guān)規(guī)定》、《煤炭建設(shè)機(jī)電安裝工程消耗量定額》等 . 費(fèi)用計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)： 礦建工程預(yù)算編制： （ 1）工程量按設(shè)計(jì)工程量計(jì)算。 方案經(jīng)濟(jì)比較 原設(shè)計(jì) 變更方案一 變更方案二 井巷工程量 巷道： 15360m 其中： 大 巷 3000m（巖） 5000m（煤） 順槽 7360m 大 巷 4900m（ 煤 ） 兩個(gè)機(jī)頭硐室 大巷 6800m（ 煤 ） 四個(gè)機(jī)頭硐室 工作面?zhèn)€數(shù) 12 個(gè) 12 個(gè) 12 個(gè) 可采出煤量 Mt 采掘影響 地質(zhì)變化帶影響 23煤 4 個(gè)回采工作面，停 采線為 600m，巷道浪費(fèi)嚴(yán)重 建筑物等保護(hù)煤柱影響回采嚴(yán)重 ， 6 個(gè)工作面回采困難 掘進(jìn)時(shí)存在頂板及涌水等問題。 同樣利用開拓大巷直接作為盤區(qū)準(zhǔn)備巷道，將回采工作面順槽直接與大巷相連，形成運(yùn)輸、通風(fēng)及行人等系統(tǒng)。由南向北沿煤層頂板掘進(jìn)，輔助運(yùn)輸大巷掘至 625米處，三條大巷方位角再次調(diào)整為 270176。輔助運(yùn)輸大巷掘進(jìn)至 625m 處，大巷方位角再次調(diào)整為 270176。調(diào)整為 180176。 各巷道斷面特征及支護(hù)方式等 仍 與原設(shè)計(jì)相同。由東向西沿煤層頂板掘進(jìn)，平均煤厚為 ，均為煤層巷道 。由北向南沿煤層頂板掘進(jìn) 625m，平均煤厚為 ，膠運(yùn)大巷，回風(fēng)大巷 依次向西 平行布置，三條大巷間距為 40m。 變更方案一 : 變更方案巷道布置：在現(xiàn)已施工完的 5大巷聯(lián)絡(luò)巷處，輔助運(yùn)輸大巷方位角由 270176。 110kw 變電所及高壓輸電線等影響西部煤層的正常回采，大巷及順槽不宜布置在其保護(hù)煤柱內(nèi)，否則會(huì)造成回采巷道浪費(fèi)，降低巷道利用率。 鑒于鉆孔 G50 G508 和 J307 揭煤厚度都小于 ，薄煤區(qū)平均煤厚為 左右，且賦存不穩(wěn)定，厚度變化劇烈，其次考慮實(shí)際揭露煤厚可能比預(yù)計(jì)的更小，所以新的設(shè)計(jì)巷道不應(yīng)穿過此薄煤區(qū)。A)= （ ） = T東 ＝ Z/(k 2． 服務(wù)年限： 可采年限： T＝ Z/KA 式中： T— 可采年限， a； Z— 可采儲(chǔ)量， Mt； K— 備用 系數(shù)，取 ； 20 A— 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力， Mt/a； T＝ Z/(k 第二節(jié) 生產(chǎn)能力和服務(wù)年限 1． 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 按 23煤可采儲(chǔ)量 分布 計(jì)算， 23 煤西部區(qū)域可以布置 12 個(gè)回采工作面，即 GW2301 ～ GW2312 工作面 ； 23 煤東部區(qū)域可以布置 3個(gè)回采工作面，即GE2300 ～ GE2304工作面 。根據(jù)《報(bào)告》得出的結(jié)論，結(jié)合 23 煤的賦存條件，限采高度不超過 4m，煤層賦存超過 4m 的范圍內(nèi)丟失的儲(chǔ)量約為 17 萬噸 ， 所以實(shí)際可采儲(chǔ)量為 Mt。 經(jīng)過對(duì)鉆孔的認(rèn)真比對(duì)，采高在 ，符合我礦三機(jī)配套最低可采高低 的儲(chǔ)量經(jīng)核實(shí)為 ， 其中 23 煤煤層西部可采儲(chǔ)量為 Mt，東部可采儲(chǔ)量為 Mt。 4．儲(chǔ)量分析： 《高頭窯礦井及選煤廠初步設(shè)計(jì)》中 23煤的地質(zhì)儲(chǔ)量為 ，工業(yè)儲(chǔ)量為 ，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為 。 煤層頂板巖性主要為砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖、粗粒砂巖，底板巖性主要為細(xì)粒、粗粒砂巖、砂質(zhì)泥巖。 煤層產(chǎn)狀： 北西～南東向展布 ，傾角 0176。 變更方案 巷道 布置 區(qū)域 內(nèi) 煤層賦存較為穩(wěn)定 , 煤層厚度 ～ ，平均。主要原因是由于東部 23煤上分層的缺失嚴(yán)重，導(dǎo)致根據(jù)鉆孔預(yù)測(cè)值偏大；故導(dǎo)致實(shí)際揭露煤層厚度較預(yù)測(cè)的煤層厚度減少 ，東部可采范圍進(jìn)一步減少。可見， 實(shí)際煤厚比 《勘探報(bào)告》 中鉆孔煤厚小 ， 通過統(tǒng)計(jì)分析約 ，這也是 23 煤三機(jī)配套進(jìn)行 調(diào)整 的原因 。 18 根據(jù) 《勘探報(bào)告》 G510 和 J509 鉆孔分析，施工大巷見 23 煤的平均煤層厚度應(yīng)為 ，但實(shí)際揭露為無煤區(qū)，偏差非常大。 第一節(jié) 采區(qū)地質(zhì)特征 1． 采區(qū) 基本 情況 ： 水平、采區(qū) 一水平 23煤首采區(qū) 地面標(biāo)高 /m 1291～ 1420 井下標(biāo)高 /m 1215～ 1197 開采深度 /m 80～ 120 采區(qū)大小 寬 長(zhǎng) ，面積 可采儲(chǔ)量 約 地面相對(duì)位置建筑及其它 地表 從西向東分布 有 高頭窯 110kv 變電所，高頭窯村莊，高壓輸電線，農(nóng)田等。 第 二 章 23 煤 巷道 變更 變更方案 要求 經(jīng)濟(jì)合理，施工安全 ，減少投資，縮短工期， 采掘接續(xù)合理 。 （ 3）停采線 約 為 600m，造成大量的回采巷道浪費(fèi)，約 6 個(gè)工作面的 7800m順槽。 、建筑物 壓煤對(duì) 31 煤影響 地表建筑物對(duì) 31 煤的影響與對(duì) 23 煤的影響類似，但由于 31 煤可采范圍更大，所以影響也更大，具體如下： （ 1） 按《規(guī)程》計(jì)算， 110kv 變電所 31煤保護(hù) 煤柱為 90m，壓煤量 12 萬t； 5 條高壓輸電線保護(hù)煤柱為 80m，壓煤量 210 萬 t，總計(jì) 222 萬 t。 （ 2）高壓輸電線以里，受保護(hù)煤柱 相互 影響 ， 6 個(gè)工作面 回采 困難 ，影響儲(chǔ)量為 320 萬 t。 結(jié)合我礦 巖層移動(dòng)情況復(fù)雜 ， 煤層 埋藏較淺，回采多個(gè)煤層，地基強(qiáng)度較低，地表變形將更加嚴(yán)重。 多數(shù)礦井解決 輸電線路鐵塔下采煤 問題，采用采前 對(duì)地表高壓輸電線路鐵塔 16 加固設(shè)計(jì)、施工、調(diào)整 等措施 。 由于高壓輸電線路分布的特殊性，尤其是 輸電 線路鐵塔對(duì)開采引起的地表移動(dòng)變形敏感，高壓輸電線路的安全性顯得愈發(fā)重要 ，直接關(guān)系到我礦及周邊企業(yè)的安全生產(chǎn) 。 根據(jù)《“三下”采煤新技術(shù)》 對(duì)地表變形的表述：開采煤層的深厚比小于 90 時(shí)，采用長(zhǎng)壁垮落法全陷開采后，預(yù)計(jì)地表變形值將達(dá)到Ⅳ級(jí)損壞標(biāo)準(zhǔn)。 理論分析 地表移動(dòng)和破壞與開采深度、開采厚度、采煤方法、頂板巖性等有直接關(guān)系。 上述煤礦地質(zhì)情況和回采技術(shù)與我礦相似，但我礦回采兩層煤， 埋深更淺，23煤埋藏為 75m到 120m,采高約 ； 31煤為 120m 到 160m，采高約 ，巖性同調(diào)研各礦相比強(qiáng)度略高（脆性大），厚度減少了 30— 80m；其次，我礦四周地表大部分被 厚 風(fēng)積砂覆蓋， 平均厚度 17m， 地基強(qiáng)度 更 低。地表裂縫寬度達(dá) 50— 1000mm，房屋裂縫寬度達(dá) 5— 30mm，裂縫出現(xiàn)時(shí)間為采過后 ；根據(jù)《三下壓煤開采規(guī)程》確定破壞等級(jí)為四級(jí)（嚴(yán)重?fù)p壞）。 我礦對(duì)建筑物下采煤 可行性進(jìn)行了調(diào)研，基本掌握了回采工作對(duì)地面建筑物、地表的影響及破壞程度。 采取搬遷高壓線路（改線）措施不僅投資大，涉及面廣，實(shí)施難度大，而且存在新路徑選擇困難、重復(fù)壓煤、周期長(zhǎng)等問題 ， 不符合我礦現(xiàn)在的實(shí)際情況，所以 不建議搬遷高壓線路 。 因此，為使井下開采保持良好的連續(xù)性和完整性，設(shè)計(jì)除對(duì)高頭窯鎮(zhèn)留設(shè)保護(hù)煤柱外。 23 煤層在高頭窯鎮(zhèn)處平均 可采厚度 ，距地表 80m 左右，如進(jìn)行開采地表將受到地表下沉 ，最大傾斜值為 mm/m，最大曲率為 103/m，最大水平變形值為 ，地面建筑物將受到Ⅳ級(jí)損壞。地表的變形極易引起電塔重心偏移，傾覆，其次構(gòu)建的自身強(qiáng)度和地基承載能力也是重要影響因素。 110kv 變電所依據(jù)《 “三下”采煤 規(guī)程》礦區(qū)建（構(gòu)）筑物保護(hù)等級(jí)劃分規(guī)定，按其重要性劃分為Ⅱ級(jí)，維護(hù)帶寬度為 15m，23煤 保護(hù)煤柱為 65m； 31煤保護(hù)煤柱為 90m，壓煤量 總計(jì) 22 萬 t。 13 按照國(guó)家頒布的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》第 19 條 規(guī)定，低于 220kv 高壓輸電線路 路桿塔保護(hù)煤柱等級(jí)為Ⅲ級(jí)，維護(hù)帶寬度 10m。 對(duì) 23煤西部變更設(shè)計(jì)影響范圍內(nèi)建筑物統(tǒng)計(jì) 表 :1 編號(hào) 分類 數(shù)量 1 110kv變電所 1座 2 高壓輸電線 4條 3 人家 約 20戶 4 農(nóng)田 約 300畝 110kv 變電所是高頭窯鎮(zhèn)最重要的變電所， 屬于系統(tǒng)樞紐變電所 ，擔(dān)負(fù)著為我礦、 吳四 圪堵煤礦、陳家梁煤礦及 周邊 其他 廠礦 、居民供電的任務(wù)，供電系統(tǒng)的穩(wěn)定關(guān)系到本地區(qū)的安全生產(chǎn)和正常生活。 建筑物共 壓煤 750 萬 t，其中 23煤 350 萬 t， 31煤 400萬 t。 針對(duì)我礦面臨的 這些 安全 隱患 問題，我礦對(duì) 《初步設(shè)計(jì)》中 原巷道布置方案進(jìn)行了變更設(shè)計(jì)，使新的巷道避開地質(zhì)變化帶，根本上解決安全問題，保證礦井的安全建設(shè)和生產(chǎn)。 通常為了有效的控制和防治巷道頂板事故，一般在開掘巷道 前 就避免把巷道布置在受地質(zhì)構(gòu)造影響范圍內(nèi)和受采動(dòng)影響的高應(yīng)力區(qū)，避開軟弱破碎的巖層。 二、對(duì)于開拓大巷可以采取架棚處理，但對(duì)于 地質(zhì)變化帶內(nèi)的 回采巷道架棚會(huì)影響回采工作面的正常推進(jìn)，所以順槽不適合用架棚進(jìn)行支護(hù)。在此情況下，我礦為了職工的人生安全，避免發(fā)生安全事故，對(duì)原支護(hù)方式進(jìn)行變更，由錨網(wǎng)噴變?yōu)榧芘镏ёo(hù)，噴規(guī)格為 32工字鋼對(duì)棚，間距 1m。雖然有效的控制了松動(dòng)的圍巖，但卻極大的增加了掘進(jìn)費(fèi)用。 ○現(xiàn)場(chǎng)的錨網(wǎng)噴支護(hù)強(qiáng)度雖然符合設(shè)計(jì)要求，但地質(zhì)特征發(fā)生變化，設(shè)計(jì)的支護(hù)強(qiáng)度已不滿足頂板控制要求 。 23煤輔運(yùn)大巷在 掘進(jìn)到 1030m 時(shí)，發(fā)生 絕不冒頂事故，雖然未造成人員傷亡事故，但 卻給我礦敲響了安全警鐘，也極大的影響了我礦的正常施工建設(shè)。在掘進(jìn)過程中，我礦進(jìn)行了探水工作，發(fā)現(xiàn)迎頭前方涌水量增大，巷道頂板又多為沙質(zhì)泥巖，對(duì)正常掘進(jìn)非常不利；考慮工作面回采時(shí)，圍巖受采動(dòng) 影響，若有斷層等地質(zhì)構(gòu)造，地表水及含水層可能會(huì)被導(dǎo)入井下，存在安全隱患。雖然我礦有完善的安全管理體系，但安全問題 及隱患 不容忽視，特別是面臨頂板管理，井下防治水的安全問題。 （ 3） 31 煤至少有 4個(gè)回采工作面布置在無煤區(qū)，造成 5000m 以上順槽為巖巷，且回采時(shí)停采線距輔助運(yùn)輸大巷約為 600m，造成大量巷道的浪費(fèi)。 薄 煤區(qū)小于 米的范圍寬 1300m，長(zhǎng) 670m；小于 三機(jī)配套最小 可采高度 的范圍寬 1500m，長(zhǎng) 900m。 31 煤在 G50 G508 和 J307 附近，勘探煤厚分別為 、 和 。 回風(fēng)立井井筒見 31 煤上分層厚度 ，夾矸 ，下分層厚度 ，夾矸較厚。 （ 3） 23 煤 3 個(gè)回采工作面布置在無煤區(qū)，造成 3000m 以上