【正文】 生產的咽喉，因此井底車場選擇是否合理直接影響礦井的安全和生產。 礦井開拓方案的選擇由于煤層埋藏深度大，一般為350米—880米（80％的儲量位于600米800米），故適合用立井開拓。 確定井口及工業(yè)廣場位置工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田的中部。城郊礦為新建礦井，且瓦斯涌出量低，設立1個主井、1個副井和1個風井。風井的個數(shù)是根據(jù)通風系統(tǒng)要求以及安全生產的需要合理確定的。本礦井瓦斯涌出量小，且礦井采用條帶式開采。由于表土層厚且含水，地表是平原，煤層埋深較大，第一水平只能用立井開拓。；立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自燃條件的限制，在采深相同的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有力，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質構造和煤層產狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產狀的煤層?！?5176。斜井井筒傾角應符合下列規(guī)定：采用串車提升時，井筒傾角不應大于25176。斜井開拓與立井開拓相比，井筒施工工藝、施工設備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少，地面工業(yè)建筑、井筒、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延深施工方便，對生產干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶有相當大的替身能力，可滿足特大型礦井提升的需要，斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。（5）要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。（3）合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。在保證生產可靠和安全的條件下減少開拓工程量，尤其是初期建設工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設。6）合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。4）確定礦井開采程序，作好開采水平的接替。2）合理確定開采水平的數(shù)目和位置。合理的開拓方式需要對技術可行的 幾種開拓方式進行技術經濟比較才能確定。7035～6030～50252015～402015154 井田開拓 井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產系統(tǒng)。煤層傾角45176。煤層傾角25176。表32 我國各類井型的新建礦井和第一水平設計服務年限礦井設計生產能力（Mt/a）礦井設計服務年限（a）第一水平設計服務年限/a煤層傾角0176。礦井采用中央并列式通風。3）通風安全條件的校核。工作面生產的原煤經順槽膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到主井煤倉。2）輔助生產環(huán)節(jié)的能力校核。 井型校核按礦井實際煤層開采能力、輔助生產能力、儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：1）煤層開采能力。 服務年限為64年， 。 礦井設計生產能力及服務年限 設計生產能力的確定原則應根據(jù)地質條件，國民發(fā)展需要和國內外市場需求，技術裝備和管理水平，充分考慮科學技術進步等因素，依據(jù)投資少，出煤快，經濟效益好的原則合理確定。隨著社會進步和勞動制度改革，目前綜采多采用四六制，每班工作六小時，三班出煤一班檢修，以縮短煤礦工人的輔助勞動時間，以減輕工人的勞動強度。煤層群開采時，應采用重復采動條件下的移動角值。表22 保護煤柱損失量煤柱類型儲 量/Mt井田邊界保護煤柱斷層保護煤柱煤層露頭保護煤柱村莊保護煤柱0工業(yè)場地保護煤柱合計表23 建筑物保護等級與維護帶寬度建筑物保護等級ⅠⅡⅢⅣ維護帶寬度/m2015105地面建筑物和主要井筒的保護煤柱是從受保護的邊界起，按基巖移動角β、γ和δ及表土層移動角216。5）工業(yè)場地保護煤柱：由表23可知，工業(yè)場地按Ⅰ級保護，維護帶寬度為20m，工業(yè)場地面積取30公頃， Mt。3）煤層露頭保護煤柱：煤層露頭煤柱留設50m寬，則煤層露頭保護煤柱損失量為153萬t。()1～～～ 礦井永久保護煤柱損失量1）井田邊界保護煤柱：井田邊界保護煤柱留設50m寬，則井田邊界保護煤柱損失量為421萬t。（5）工業(yè)場地占地面積，根據(jù)《煤礦設計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條，工業(yè)廣場占地面積指標見表21表21 工業(yè)場地占地面積井 型Mt（3）維護帶寬度：工業(yè)場地為20m，村莊為10m。上山移動角為65176。沖積層層移動角為45176。按下式計算： Zg=SMr/cosφ （22）式中： Zg——工業(yè)儲量，萬tS——水平面積，Km2M——煤層厚度，mr——平均容重，t/m3φ——平均傾角，0二2煤層工業(yè)儲量的計算為：Zg= 總的工業(yè)儲量Zg= 井田可采儲量 永久煤柱留設安全煤柱留設原則：（1）對工業(yè)場地、井筒、地面建筑物留設保護煤柱。根據(jù)開采煤層的厚度，具體保安煤柱留設如下：井田邊界保護煤柱留設50米，水平大巷兩側各30米；落差大的斷層煤柱留設30米，落差較大的斷層煤柱留設15米，落差較小的煤柱不留煤柱。（2）地面受護面積包括受護對象及周圍的受護帶，當受護邊界與煤層走向斜交時，洋感根據(jù)基巖移動角求得垂直與受護邊界方向的上山方向移動角和下山方向移動角，然后再確定保護煤柱。礦井可采儲量是指礦井設計儲量減去工業(yè)場地保護煤柱，礦井井下主要巷道保護煤柱煤量后乘以采區(qū)回采率的儲量。礦井工業(yè)儲量是指平衡表內A+B+C級儲量的總和。它不僅包含著煤炭在地下埋藏的數(shù)量，而且還表示煤炭的質量，反映井田的勘探程度及開采技術條件。則井田的水平面積為：S= = （㎞2） 井田工業(yè)儲量 井田儲量的計算城郊礦井田范圍內計算的煤層為二2煤層。 H——井田的平均水平寬度，km。井田平均水平寬度為 。最小傾角為3176。 礦井井田境界1）井田周邊情況根據(jù)以上劃分原則以及永夏煤田的整體規(guī)劃以及城郊煤礦的實際情況，四周邊界為：北：煤層露頭處以自然地質條件劃分為邊界；西：以F7斷層為邊界；南：以F20斷層為自然邊界；東：相鄰邊界為其他礦區(qū)開采井田，本礦區(qū)為進水平煤層，根據(jù)垂直劃分原則，人為劃分為直線。5）按伴生有益礦產富集帶或其他開采技術條件劃分井田。3）按煤質、煤種分布規(guī)律劃分井田。 劃分井田的方法1）按地質構造劃分井田。同時也避免淺深部井形成復雜的壓茬關系，給開采帶來困難。4）合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井之間的關系。3）充分利用自然條件、地質條件劃分井田。為便于合理安排井下生產，井田走向長度應大于傾向長度。對生產能力較大的礦井，尤其是機械化程度較高的現(xiàn)代化大型礦井，應要求井田有足夠的儲量和合理的服務年限并為礦井發(fā)展留有余地，以滿足礦井長遠發(fā)展的要求。而詳、精查時利用“著大溫度降低值測法”對各可采煤層進行可燃性試驗，二2煤層無煙煤測得ΔT值均小于250C，屬不自燃發(fā)火煤層。2）煤塵及煤層自然發(fā)火情況：煤層自燃傾向等級屬Ⅲ類（不易自燃），最短自然發(fā)火期為91天。 其他開采地質條件1）礦井瓦斯，屬低瓦斯礦井。表110 二2煤層抗碎強度測試結果表煤 層孔 號落下試驗法25毫米（%）評 述二26022高強度煤二23311高強度煤煤的可選性：采用177?？顾閺姸龋河捎跅l件限制，井田內近在二2煤層采集了兩個樣品進行測試，根據(jù)測試結果，該井田二2煤層屬高強度煤。故認為該井田煤層屬不易磨煤?？赡バ裕罕揪锢霉馗鹆_夫法對各煤層無煙煤進行了可磨性測定，根據(jù)測定結果，～，其中60～70的占近50%，大于60者占總數(shù)92%之間。由測得數(shù)據(jù)可以看出：，二2煤層對CO2的反應性比三煤組各煤層較好。（3）工藝性能發(fā)熱量：各煤層原煤的分析基和可燃基發(fā)熱量均比較高，平均值見下表表15 各煤類平均發(fā)熱量一覽表煤層二2三1三22三4煤類ATCaKATATCaKATCaKQfDT卡/克70437146654958185878656365685286650267565517QrDT卡/克83428401815382278238832383487446831384117537從表中可以看出：（1）二2煤層發(fā)熱量高于三煤組；（2）三煤組內三22與三4煤層發(fā)熱量接近，三1煤層發(fā)熱量較低；（3）不同煤類發(fā)熱量高低不同，貧煤高、無煙煤次之、天然焦較低。井田內各煤層中砷含量大都大于8PPm，是釀造和食品加工業(yè)的理想燃料。磷：%以下，～%之間，屬特低磷煤（焦）。為低熔灰分。其次為Fe2OCaO，還有少量的K2O、Na2O、MgO、SOTiO2等?！?之間。二2煤層屬低～中灰分焦。%。貧煤各煤層灰分產率平均值和相同煤層的無煙煤相差不大。三煤組的天然焦在形成過程中，由于巖漿內的無機質組分大量進入，使碳元素相對降低。表13 各煤層不同煤類Cr、Hr含量變化表元素煤類二2Cr（%）ATCaKHr（%）ATCaK從碳、氫元素含量來看，它反映了無煙煤、貧煤、天然焦的變質特征。煤的元素組成：各煤層中不同煤類的Cr、Hr元素含量差異不大均以碳元素為主，含量在91～93%之間，～%，%以上，天然焦變化明顯，～%之間（見下表）。這和它的變質程度較低、埋深較淺、后期巖漿巖侵入有關。但在煤層露頭附近，因受風化作用揮發(fā)分產率有不同程度的增加。天然焦的水分和同層的無煙煤相近。在煤層露頭附近因風化作用，煤的水分可增加到3～7%?！?之間。其顯微煤巖特征：天然焦在鏡下呈亮黃白色，反射率遠高于殘留的有機組分，具重結晶特征，呈斑點狀，潑狀消光，有強非均質性；粘土礦物明顯增高，集合體粒度變粗，并有大量氣孔，氣孔中充填有碳酸鹽類礦物。%，%；。其中以凝膠化物質為主，占有機質的84～98%，絲炭組分次之，占有機質的2～16%。屬半亮及光亮型煤。二2煤層宏觀煤巖特征，煤層以亮煤、鏡煤為主，暗煤次之，絲炭少量。塊狀焦的裂隙常被次生的碳酸巖礦物所充填。視比重高于同煤層的煤。二2煤層上部多呈塊狀，層狀構造，脆度較小；中下部常為碎屑狀及塊狀，脆度較大，易碎，煤質較上部差；可見貝殼狀斷口，；。煤的物理性質、煤巖特征和煤類基本相符。表12 二2煤層缺失原因一覽缺失原因點數(shù)（個）孔 號斷層缺失93124 3120 0317 0310 0120 0225 2206 3306 3703沉積缺失0沖刷缺失23111 32092）煤質建井開拓階段未進行該項工作，近據(jù)原地質報告簡述。由于后期改造及沖刷作用，巖漿活動等，對煤層的原生厚度、結構和穩(wěn)定造成一定的影響，但影響程度和范圍較小，在勘探中鉆孔揭露缺失點近11個。煤層頂板多為泥巖、砂質泥巖，局部為砂巖；底板為泥巖、砂質泥巖和砂巖。 煤層特征1）煤層本井田共含煤15～23層，其中可采煤層1層，（參見煤層情況一覽表），為山西組的二2煤層，表11 煤系地層含煤情況 含 煤 地 層煤組名 稱含煤段平均厚度（米）含 煤 情 況系統(tǒng)組總層數(shù)平 均厚 度（米）含煤系數(shù)可采層數(shù)可采煤層編 號二疊系上二疊統(tǒng)上石盒子組五 煤 組4%0無四 煤 組3%0無下二疊統(tǒng)下石盒子組三煤組7%3無山西組二煤組3%1二2石炭系上石炭統(tǒng)太原組一煤組10%0無 下面對主要可采煤層特詳述如下（參見可采煤層特征一覽表）：二2煤層賦存于山西組的中部。該河枯水季節(jié)關閘后抬高了上游水位，用于農灌，下游長期少水，只是在洪水季節(jié)開閘放水，排洪泄?jié)?。圖12城郊井田構造綱要圖 井田水文地質井田基本為四周受斷層切割，造成相對的隔水邊界，形成一個與外部水利聯(lián)系微弱，補給不足的水文地質單元?？傮w構造特征是以寬緩褶皺為主，伴隨一定數(shù)量的斷裂構造?？傮w構造特征是以寬緩褶皺為主，伴隨一定數(shù)量的斷裂構造，且多集中在表現(xiàn)明顯的背、向斜兩側，見圖12《城郊井田構造綱要圖》。井田邊界斷層共7條，有北北東向的FFFF12斷層及走向近東西的F20斷層，和與陳四樓井田交界的北西向延伸的F6斷層及F9環(huán)形斷層。經地震補勘，在補勘區(qū)內除對地質精查控制的14條斷層進一步驗證和控制外，新發(fā)現(xiàn)斷層48條，其中落差大于50米的斷層1條，30～50米的3條，其它均為小于30米的斷層；且在地震測線上發(fā)現(xiàn)落差小于10米（北部）或15米（南部）的孤立斷點70個。主要有：蔣閣向斜（短軸向斜）、馬崗背斜（短軸背斜）、城郊向斜（構造盆地）、四里禪向斜、柏窯背斜、屈莊向斜、洪崗背斜、小莫莊向斜、流酒池子向斜、關莊向斜和王莊向斜。褶皺和斷裂構造呈北北東向和近東西展布。呈波狀起伏，走向變化較大。總體構造特征是以寬緩褶皺為主，伴隨一定數(shù)量的斷裂構造，且多集中在表現(xiàn)明顯的背、向斜兩側。永城地區(qū)受地震影響不大，地震烈度小于6度?！?，℃，℃。本區(qū)地處中緯34186。實測最高洪水位標高+，（1963年8月9日