【正文】 夠使用的供水井共有 9 眼，其中黑鴨子 4 眼，工業(yè)廣場 3 眼， 南小區(qū) 2 眼。二是南小區(qū)獨立供水系統(tǒng)，最大供水能力 100 m3/h，供小區(qū)內(nèi)居民生活用水。根據(jù)兩個鉆孔實際控制，煤系地層厚度分 別為 m 和 m，按分組段厚度累計，煤系地層厚度為 489 m。 煤系基底為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r，本礦鉆孔揭露最大厚度為 160 m，鄰區(qū)資料證實，該組厚度 400 m 左右，與煤系地層呈假整合接觸。其風化形成的 G 層鐵鋁質(zhì)粘土巖構(gòu)成煤系第一個標志層。洼里組則以淺紫、《采礦學》課程設計 第 5 頁 共 32 頁 暗紫和 紫紅色泥巖－中、粗砂巖為主，偶見淺灰色砂巖層。 礦區(qū)地表被第四系沖積層所覆蓋，蓋層厚度由東北向西南逐漸增厚，與基巖呈角度不整合接觸。其中地面勘探工程有 1 2 3 4 46 和 49 號共 8 個補充勘探鉆孔，工程量 m。開平向斜是一賦煤向斜構(gòu)造，煤系地層為石炭二迭 系。北部受青龍山背斜等北西－南東向構(gòu)造的影響，自古冶至唐家莊逐漸變?yōu)闁|西向，形成一弧形構(gòu)造。東南翼巖層傾角相對平緩，向斜邊緣出現(xiàn)兩組短軸邊幕狀褶皺，軸向與開平向斜軸直交或斜交，并沿傾伏方向逐漸消失。呂家坨井田以褶皺構(gòu)造為主。黑鴨子向斜軸作為呂、林井田技術(shù)邊界。在井田南部，呂家坨背斜、畢各莊向斜、南陽莊－嶺上背斜、小張各莊向斜等褶曲構(gòu)造復合，形成了董各莊盆地構(gòu)造區(qū)和王各莊馬鞍形構(gòu)造區(qū)。其中， Ⅲ 、 Ⅳ 、 Ⅴ 含水層對礦井涌水量影響較大，為直接充水 含水層，其它為間接充水含水層。 （ 2）第 Ⅳ 含水層組（ 7 煤層頂板含水層組） 本含水層組位于 7 煤層以上 3 m，厚約 30 m，巖性以中細砂巖為主 ，單位涌水量— L/，滲透系數(shù) — m/d，礦化度 — g/L，水質(zhì)為重碳酸 —鈣 —鎂型。單位涌水量最大 72 L/，滲透系數(shù)最大 m/d，富水性極強，礦化度 — g/L，水質(zhì)為重碳酸 —鈣 —鎂型。 （ 3）第 Ⅵ 含水層組（古冶組砂巖含水層組） 本含水層組位于 A 層以上，厚約 130 m，巖性以砂巖為主，局部含礫，富水性中等。此含水層平均厚度 34 m，單位涌水量 — L/，滲透系數(shù) — m/d，富水性中等，上部水質(zhì)為重碳酸 —氯 —鈣 —鎂型，下部為重碳酸 —鈣 —鎂型。 煤層特征 煤層埋藏條件 井田平均走向長約 11 km，傾斜寬平均約 km，面積 km2?！? 11176。 《采礦學》課程設計 第 8 頁 共 32 頁 煤層群特征 呂家坨井田主要開采煤層有 4 層，即二迭系下統(tǒng)大苗莊組的 9 煤層，其中 9 煤層為本礦井設計的可采煤層。 表 12 可采煤層特征表 煤 層 厚 度、傾 角、 結(jié) 構(gòu)、間 距 煤層名稱 煤厚 (m) 傾角 結(jié)構(gòu) 層間距 (m) Km r 穩(wěn)定性 8 平均 最小 最大 ————— ～ ——— 3～11 簡單 結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定 ———— ～ 9 平均 最小 最大 ————— ～ ——— 3～11 復雜 結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定 表 13 煤層肉眼鑒別特征和結(jié)構(gòu)特征一覽表 煤層 肉眼鑒別特征 煤 層 結(jié) 構(gòu) 變化情況 類 型 夾石 層數(shù) 夾石 厚度 夾石 巖性 對回采的影響 ８ 煤 層 深黑色，具光亮的玻璃光澤；以亮煤為主，次為鏡煤和暗煤，條帶狀構(gòu)造，硬度中等。 一般含一層夾石，而且較為穩(wěn)定，僅局部為兩層，且間距較近 煤層的圍巖性質(zhì) 1） 8 煤層為全區(qū)可采煤層，煤厚一般變化在 ～ 之間，井田北部邊界附近煤層較薄， ～ m，其中 2 63 孔分別為 m 和 m。在呂家坨背斜淺部及深部煤層厚度較大，一般在 以上。 9 煤層的突出特點是底鼓現(xiàn)象較多，常形成長約 50 m 寬不足 20 m 的底鼓區(qū)。在背斜軸部巖漿巖床和東翼巖漿巖墻附近，煤的揮發(fā)份降低，粘結(jié)性變差，煤質(zhì)多屬焦煤類，局部變?yōu)槭菝夯驘o煙煤。 9 煤層：中灰（ 15～ 25）、低硫（ ～ ）、中磷（ ～ ）。各煤層煤灰均屬難融熔灰。 （ 4）元素分析 各煤層 Cr 的含量均在 83%～ 89%之間， Hr 的含量均在 5%左右， Nr 在 %～ %之間。 （ 6）結(jié)焦性分析 各煤層膠質(zhì)層厚度變化在 14 mm～ 40 mm，粘結(jié)指數(shù)變化在 69～ 102；奧亞膨脹序數(shù) ～ 9；焦渣特征 5～ 8。各煤層中瓦斯涌出量最大的煤層為 8 煤層，其絕對涌出量為 m3/t。 4）煤層爆炸指數(shù)： 表 16 呂家坨礦各煤層煤塵爆炸指數(shù)表 煤層 水分 ％ 灰分 ％ 揮發(fā)分 ％ 固定碳 ％ 爆炸指數(shù) ％ 爆炸危險性 備注 8 有 強爆 9 有 強爆 5）煤層自燃傾向性： 根據(jù)鑒定結(jié)果，呂家坨礦 9 煤層屬于較易燃煤層。應及時將采出的 煤運出，防止自燃。礦井田境界示意圖如圖 所示。 井田勘探類型 為中等。每天兩班生產(chǎn)一班準備，每天凈提升時間為 16 h。 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。 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 參照大型礦井服務年限的下限（大于 50a）要求， T 取 60a，儲量備用系數(shù)取 ，則礦井設計生產(chǎn)能力 A 為： A=Zk/Tk= 萬 t/a 按煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范規(guī)定：將礦井設計生產(chǎn)能力 A 確定為 240 萬 t/a 再計算礦井服務年限 T=Zk/Ak= 在計算礦井服務年限時，考慮礦井投產(chǎn)后，可能由于 地質(zhì)損失增大，采出率降低和礦井增產(chǎn)的原因，使礦井服務年限縮短，設置了備用儲量 Zb,備用量為： Zb=Zk/ = = 萬 t 在備用儲量中，估計約有 50%為采出率過低和受未預支地質(zhì)破壞影響所損失的儲量。 ⑵ 應使井田兩翼儲量大致平衡，即井筒應位于儲量中心，利于井下運輸、 通風和開采系統(tǒng)布置，減少生產(chǎn)經(jīng)營費用。充分利用地形地貌布置工業(yè)廣場，以便使地面生產(chǎn)系統(tǒng)合理，便于與外界溝通，使運輸方便。 ⑸ 工業(yè)廣場和井筒應有良好的工程地質(zhì)條件，不受洪水、巖崩、泥石流、滑坡及森林火災的 威脅。 范各莊 礦工業(yè)廣場和主副井井口布置在井田走向的中央，對于本礦井井田走向中央也大致是井田儲量中央。 ⑴ 采用中央邊界式通風系統(tǒng)時，主、副井筒設在井田儲量中央，風井設在井田上部邊界中央 。一般可利用其一井筒進風，另一井筒回風，主副井筒相距 30～ 50m。 ⑶ 采用對角式通風系統(tǒng)時，風井設在井田兩翼上部邊界 。 根據(jù)呂家坨礦的生產(chǎn)實際：產(chǎn)量為 240 萬噸 /年，走向長。 確定井田開拓方式 本礦井的煤層埋藏較深，故采用立井開拓 《采礦學》課程設計 第 2 頁 共 32 頁 確定開采水平位置、標高及水平垂高 分帶工作面的傾斜長度就是工作面的連續(xù)推進的距離，約為上山或下山階段斜長。一般上山部分的傾斜長度宜為 1000— 1500 m 或者更長，下山部分的傾斜長度宜為 700— 1200 m。本設計第一水平上山傾斜長度 2500m，第二水平上山階段傾斜長度 2500m，下山 1000m，總傾斜長度6400m. 確定運輸大巷布置及位置 選擇三條大巷，回風大巷布置在 8 號煤層中，運輸大巷和軌道大巷布置在 9 號煤層的底板砂巖中 《采礦學》課程設計 第 1 頁 共 32 頁 5 準備方式 —— 帶區(qū)巷道布置 煤層的地質(zhì) 特征 可采煤層的基本概況 9 煤層為本礦井設計的可采煤層。 表 12 可采煤層特征表 煤 層 厚 度、傾 角、 結(jié) 構(gòu)、間 距 煤層名稱 煤厚 (m) 傾角 結(jié)構(gòu) 層間距 (m) Km r 穩(wěn)定性 8 平均 最小 最大 ————— ～ ——— 3～ 11 簡單 結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定 ———— ～ 9 平均 最小 最大 ————— ～ ——— 3～ 11 復雜 結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定 表 13 煤層肉眼鑒別特征和結(jié)構(gòu)特征一覽表 煤層 肉眼鑒別特征 煤 層 結(jié) 構(gòu) 變化情況 類 型 夾石 層數(shù) 夾石 厚度 夾石 巖性 對回采的影響 ８ 煤 層 深黑色，具光亮的玻璃光澤；以亮煤為主，次為鏡煤和暗煤，條帶狀構(gòu)造，硬度中等。根據(jù)一水平的劃分和膠帶輸送機的發(fā)展，帶區(qū)斜長可以為 2500m,故本礦井的帶區(qū)斜長為1584m. 帶區(qū)上山 位置及布置方式 工作面運輸進風斜巷和工作面回風運料斜巷布置在煤層中，帶區(qū)采用相鄰兩分帶工作面不同采， 9 煤層之間的間距為 15m ,屬于近距離煤層群，故采用聯(lián)合準備方式。兩者相結(jié)合時，則稱為工作面采用了往復式回采順序。 帶區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進方 法 帶區(qū)內(nèi)各種巷道由于布置在煤層中，故采用炮掘或者機掘。 ９ 煤 層 黑色，具十分光亮的玻璃光澤，以亮煤和鏡煤為主，條帶狀 、透鏡狀及層狀構(gòu)造，硬度中等 復 雜 02 ～ 炭質(zhì)泥巖或粉砂巖 隨煤一起采出，增加原煤灰份，夾石較厚時，回采難度加大。 采煤工作面的單產(chǎn)由式（）計算： Am = LvMγ Cm L—— 采煤工作面長度， m。 M—— 煤層采高或放頂煤工作面的采放高度； γ —— 煤的密度； t/m3。 帶區(qū)內(nèi)的煤柱一般有上下山煤柱，區(qū)段煤柱，大巷煤柱。此外還有隔離煤柱，其中斷層煤柱為大斷層取大于 30m，中型斷層取 10— 15m，小斷層取 10m 左右。 帶區(qū)內(nèi)留設的煤柱，有一部分可以回收，有的煤柱往往不能完全回收，致使煤炭資源有一定損失。帶區(qū)內(nèi)采出的煤量與帶區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量之比的百分數(shù)稱為帶區(qū)采出率，計算公式如下： 帶區(qū)采出率 =帶區(qū)實際采出煤量 / 帶區(qū)工業(yè)儲量 100% 帶區(qū)開采損失主要有：工作面落煤損失，約占 3%；帶區(qū)內(nèi)區(qū)段煤柱不可回收部分損失等。設計首采帶區(qū)采出率為 86%，符合《煤炭工業(yè)設計規(guī)范的規(guī)定》。因為材料運輸大巷布置在巖層中，所以帶區(qū)下部車場采用石門底繞的方法連通材料運輸進風斜巷的。 《采礦學》課程設計 第 4 頁 共 32 頁 帶區(qū)煤倉 ⑴ 煤倉的形式及參數(shù) 井巷式煤倉按煤倉的中軸與水平面的夾角分為垂直煤倉和傾斜煤倉兩種。本礦帶區(qū)煤倉都選用垂直煤倉。 ⑵ 煤倉容量 合理的煤倉容量應在保證正常生產(chǎn)和運輸?shù)那疤嵯?，工程量最省。 a1 30以下 3045 45100 100 以上 采區(qū)煤倉容量 /t 50100 100200 200500