【正文】 相和泥巖沼澤相相互交替沉積，同時(shí)在瀉湖海灣相之后出現(xiàn)有湖濱三角洲相。上界為礬土質(zhì)粘土巖之頂板，井田內(nèi)該層大部分被沖蝕掉。本組一般厚度為 ，最小厚度為 65m。巖相組合主要是瀉湖海灣相、三角洲相及泥炭沼澤相沉積。（4）風(fēng)化殼巖石特點(diǎn)：巖層顯著變色，粘土巖和砂巖均變成淺黃色、灰白色或其它雜色；巖石硬度降低，產(chǎn)生風(fēng)化裂隙，疏松易碎，裂隙中有黃色充填物；巖石礦物發(fā)生淋濾分解作用。 煤層及煤質(zhì) 概述井田煤系主要由石炭系上統(tǒng)和二疊系下統(tǒng)地層組成，煤系地層總厚度約 150m，共含大小煤層 3～5 層，煤層總厚度 7m，含煤系數(shù)為 ％，其中可采煤層共 2 層，即煤 煤 5。8傾角為 7176。 ，平均傾角為 8176。92）煤 5：為礦井的主采煤層，厚度為 ～ ，平均厚度為 3m，煤層傾角為 0～30176。煤層為黑色，塊狀構(gòu)造，下部為條帶狀構(gòu)造，質(zhì)硬，玻璃光澤～暗淡光澤，半亮～半暗型，含夾石 1～2 層，最多達(dá) 3 層，為簡單結(jié)構(gòu)煤層，其中下部含一層分布極穩(wěn)定的細(xì)砂巖夾矸，灰白色或淺灰色，條帶狀，致密堅(jiān)硬，厚度 ～ ，平均 。區(qū)內(nèi)煤層厚度變化較大。1）煤的化學(xué)分析華北科技學(xué)院通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書 （1）硫份：各煤層全硫平均含量為 ％～％，其中煤 5 含量低于 1％，屬低硫煤；煤 2 含硫量最高為 ％，平均為 ％，屬富硫煤，其所含硫量分為：黃鐵礦硫占 59％，有機(jī)硫占 36％，硫酸鹽硫占 ％。（3）發(fā)熱量：各可采煤層發(fā)熱量變化范圍在 ～，各煤層發(fā)熱量由大至小為：煤 2＞煤 5。2）煤的工業(yè)用途評(píng)價(jià)井田內(nèi)各煤層均屬氣煤類，結(jié)焦性能較差，塊度小，抗碎性及抗磨性能較差，不適于單獨(dú)煉焦，可以考慮作配焦用煤；煤的焦油含量較高，屬富油煤～高油煤，發(fā)熱量均在 ～，主要為動(dòng)力用煤 煤層頂?shù)装?）煤 2偽頂：暗灰色泥巖或粉砂巖，厚 0～，隨采隨落，區(qū)內(nèi)大部分缺失。老頂：灰白色中砂巖，夾粉砂巖，厚層狀；巖石成分為石英及泥質(zhì)巖屑，次為暗色燧石，并含有紫紅色的礦物細(xì)粒；膠結(jié)物為高嶺土質(zhì)基底式膠結(jié)，占 30％，極易風(fēng)化，遇水澎漲，厚 ～ ，平均 。2）煤 5華北科技學(xué)院通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書 直接頂：灰黑色泥巖，塊狀，致密細(xì)膩，貝殼狀斷口，含菱鐵質(zhì)透鏡狀結(jié)核及黃鐵礦聚集體，含海相動(dòng)物化石(在西翼曾采到完整的動(dòng)物介殼化石)層厚 ～，平均 。直接底：灰～灰白色帶褐色泥巖或粘土質(zhì)粉砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，塊狀構(gòu)造，含大量植物根化石，厚 ～，平均 。/t，絕對(duì)涌出量為 25m179。/t，絕對(duì)涌出量為 ～179。煤塵爆炸指數(shù)為％～％。根據(jù)鉆孔煤樣和周圍礦井生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查分析，本礦井煤 5 煤塵有爆炸危險(xiǎn)性外，煤 2 有自燃傾向性。華北科技學(xué)院通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書 第二章 井田開拓煤田劃分為井田，是井田開拓所要解決的一個(gè)主要問題。 井田再劃分 井田邊界礦井井田范圍：井田東西走向長 ，南北傾斜寬 ，井田面積 178。實(shí)際井田可開采面積 178。經(jīng)實(shí)測(cè)取 179。13為了提高資源的回收率，減少煤炭損失，國家規(guī)定采區(qū)回采率一般不應(yīng)小于以下數(shù)值：厚煤層：75%；中厚煤：80%；薄煤層：85%所以，礦井可采儲(chǔ)量可進(jìn)行如下計(jì)算：固定煤柱損失按工業(yè)儲(chǔ)量的 5%計(jì)算，本礦井可采的 5 號(hào)煤層均屬中厚煤層，采區(qū)回采率取 80%，故有：P=Zg5%= 萬 t；Zk=（ZgP）C =（）80 %= 萬 t各煤層儲(chǔ)量見下表 21表 21 儲(chǔ)量分配表煤層編號(hào) 工業(yè)儲(chǔ)量 （A+ B+C） 固定煤柱損失 可采儲(chǔ)量萬單位 萬 t 萬 t 萬 t2 4860 243 華北科技學(xué)院通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書 5 5832 3）礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和服務(wù)年限礦井服務(wù)年限要和礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)。所以，建設(shè)投資較高。反之，小型礦井的礦井服務(wù)年限應(yīng)短些。當(dāng)?shù)V井儲(chǔ)量一定時(shí)，井型增加，投資增加，噸煤投資成本增加。礦井服務(wù)年限可用下式計(jì)算：T=Zk/(AK) （2 3）式中 T—服務(wù)年限，a ；Zk—可采儲(chǔ)量，t； A—礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，t/a； K—儲(chǔ)量備用系數(shù)。按大型礦井服務(wù)年限下限要求 [2]，T 取 60 年，儲(chǔ)量備用系數(shù) K 取 ，現(xiàn)求礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A：A=Zk/（T K） [1]=(60)= 萬 t/a；可見，不能保證大型礦井的產(chǎn)量，設(shè)計(jì)為大型礦井不合理。同理，按中型礦井服務(wù)年限下限要求 [2]，T 取 50 年，儲(chǔ)量備華北科技學(xué)院通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書 用系數(shù) K 取 ，現(xiàn)求礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A：A=Zk/（T K）=( 50)= 萬 t/a；根據(jù)煤層賦存情況和礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，按煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，將礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A 確定為 90 萬 t/a，計(jì)算服務(wù)年限：T=Zk/(AK)=(90)=通過上述計(jì)算，將礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A 確定為 90 萬 t/a 時(shí)，服務(wù)年限T=50a 符合《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，因此設(shè)計(jì)本礦井產(chǎn)量為 90萬 t/a?；靖拍睿孩陔A段在井田的范圍內(nèi)沿傾斜方向，按一定標(biāo)高將井田劃分成若干長條部分以便開采，這樣的長條部分稱為階段。階段的傾斜長度由階段的垂直高度決定，一般可以走一百米到一千米以上。水平通常以標(biāo)高、用途、開采順序來表示。一般研究和討論的水平主要是指開采水平。16③單水平開拓用一個(gè)開采水平把井田沿傾斜劃分為兩個(gè)階段，水平以上稱為上山階段，水平以下稱為下山階段。以下），井田傾斜長度也比較小的地方。故本井田不采用單水平開拓。按開采水平服務(wù)的階段布置方式的不同，可分為多水平上山開拓、多水平上、下山開拓和多水平混和開拓。由于本礦井的傾角是 8176。所以一個(gè)礦井的水平數(shù)和階段數(shù)是不一定相等的，因?yàn)橐粋€(gè)水平既可以為一個(gè)階段服務(wù)，也可以為兩個(gè)階段服務(wù)?，F(xiàn)對(duì)本井田進(jìn)行再劃分：由于井田走向長 ，傾斜長 ，又煤層傾角約為在 8176。=根據(jù)井田條件，考慮將本井田劃分為三個(gè)階段，設(shè)置兩個(gè)水平，階段垂高△H’=△H/3=。=924m，所以階段斜長為924m。17由于井田斜長較大，傾角在 8176。這樣，井田階段劃分和開采水平設(shè)置采用三個(gè)階段，兩個(gè)水平方案，即每階段傾斜長 924m。由于井田走向較長，故每個(gè)階段又可劃分為若干采區(qū)，根據(jù)井田范圍，初步設(shè)計(jì)每個(gè)階段為四個(gè)采區(qū)，除去工業(yè)廣場(chǎng)和井田邊界固定煤柱，則單向開采的采區(qū)走向長度為 800m，雙向開采為 1600m，傾斜長 924m。因?yàn)樵谶@些采區(qū)上面的地質(zhì)情況不好，而且上面還有村莊等建筑，不適宜開采。如用華北科技學(xué)院通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書 立井—單水平—分區(qū)式、斜井—多水平—分段式等表示井田開拓方式。根據(jù)本礦的地質(zhì)等條件，正對(duì)選定的工業(yè)場(chǎng)地，和既有的井下工程設(shè)施，結(jié)合礦井的建設(shè)規(guī)模、煤層賦存條件、井筒提升方式和建設(shè)投資等因素，采用立井兩水平分區(qū)是開拓方式，即：全井田采用主立井、副立井、回風(fēng)立井多水平分區(qū)式開拓。該種方式不受表土、煤層、地質(zhì)構(gòu)造等條件限制，適應(yīng)性較強(qiáng)，同時(shí)，井筒斷面大，可以滿足通風(fēng)的要求，尤其對(duì)深井更有煤柱丟失少，鑿井施工難度小，投資少，系統(tǒng)簡單，主提升時(shí)間短。2）煤層開采順序（1）沿煤層傾斜方向的開采順序沿煤層傾斜方向，一般是自上而下按階段依次進(jìn)行回采，稱為下行開采順序。下行開采順序，由于它的開采順序是由淺及深，初期工程量小，投資低，建井快，開采技術(shù)上也比較簡單。而當(dāng)在近水平煤層開采時(shí)，上、下行開采均可以。一般將井筒所處的位置看作后，而將井田邊界的位置看作前。19前進(jìn)式具有初期工程量小，建井期短，出煤快，初期投資小等優(yōu)點(diǎn)。而對(duì)于采區(qū)內(nèi)部來說，一般都采用后退式，即所謂采區(qū)前進(jìn)式、區(qū)內(nèi)后退式。據(jù)此，可將本礦井設(shè)計(jì)為沿煤層走向的開采順序?yàn)椋翰蓞^(qū)前進(jìn)式，采面后退式。為了盡量減少開拓工程量，改善開采的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通常根據(jù)煤種、煤質(zhì)、厚度及層間距等因素，按照開采技術(shù)的要求，將煤層群劃分為若干煤層組。開拓煤層群時(shí)，無論是煤組或是煤層之間都需要用巷道聯(lián)系，以構(gòu)成全礦完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。這些方式的選擇主要取決于煤層傾角和煤層層間距離。根據(jù)本礦的地質(zhì)條件和煤層賦存條件，本礦煤層群開拓選用石門聯(lián)系的煤層群分組聯(lián)合開拓。4）主、副井及風(fēng)井設(shè)計(jì)華北科技學(xué)院通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書 （1）井筒數(shù)目位置的確定①井筒數(shù)目鄧家莊煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 90 萬噸/年，生產(chǎn)能力大，服務(wù)年限長，因而，在投產(chǎn)初期確定一個(gè)主井，擔(dān)負(fù)礦井的主提升；一個(gè)副井，擔(dān)負(fù)礦井的輔助運(yùn)輸及升降人員。②井筒位置為了使井下各翼儲(chǔ)量分布均衡，減少運(yùn)輸費(fèi)用和通風(fēng)阻力， 將主副井筒布置在井田中央。（2）井筒斷面與提升能力①主井井筒凈斷面面積 178。副井提升能力 噸/次③風(fēng)井?dāng)嗝婷娣e、提升能力與副井相同（3）井筒裝備主井凈直徑 5m，安裝金屬罐道、罐道梁、一對(duì) 10m179。安裝 480mm（外徑）排水管三條。副井凈直徑 6m，安裝金屬罐道、罐道梁、行人梯子間。單層普通罐籠，鋼絲繩防墜器，準(zhǔn)備改鋁合金雙層罐籠，以便雙層提升人員，單層絞材料及矸石。華北科技學(xué)院通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書 井筒特征、用途及裝備見表 21 井筒特征表。22） 90 90 90第一階段（m ） 300 300 200第二階段（m ） 429 429 329井筒垂深第三階段（m ） 558 558 458井筒凈徑（m） 凈斷面（m178。23鄧家莊煤礦煤層有自然發(fā)火傾向，因此采用了集中運(yùn)輸大巷采區(qū)石門的布置方式，將運(yùn)輸大巷均布置在最下一個(gè)可采煤層底巖石中，這種布置方式有以下特點(diǎn)：（1）大巷布置在底板巖石中，可以避免支承壓力對(duì)大巷在影響，大大改善了巷道維護(hù)條件，降低了生產(chǎn)期間的維護(hù)費(fèi)用。（3）大巷布置在巖石中，不受煤層起伏及走向變化的影響，可按開采技術(shù)要求直線掘進(jìn)，易于掌握工程質(zhì)量，便于采用大型運(yùn)輸設(shè)備，特別是皮帶運(yùn)輸。（5）煤層內(nèi)可不留煤柱，煤柱損失少，提高了回收率。2）巷道選型根據(jù)礦井產(chǎn)量和地質(zhì)條件仍選巷道斷面形狀為半圓拱形，支護(hù)方式為噴漿支護(hù)，其斷面圖如圖 21。24取 h0 為 ，h 2 為 ，則 H0 為 ；由于巷道為半圓拱形，拱高h(yuǎn)0=，則寬度 B=。 井底車場(chǎng)巷道1）巷道選型由于井底車場(chǎng)為環(huán)行臥式井底車場(chǎng)，故可設(shè)計(jì)其巷道斷面形狀為半圓拱形形狀，支護(hù)方式為噴漿支護(hù)。2）巷道的高度和寬度：利用公式（24）計(jì)算，取 h0為 ，h 2為 ，則 H0為 ；由于巷道為半圓拱形，拱高 h0=，則寬度 B=。252）巷道的高度和寬度根據(jù)公式（24）：H 0=h0+h2 計(jì)算式中：H 0—巷道的凈高度（指除去支護(hù)厚度后，可能利用的最大空間高度） ，按設(shè)計(jì)規(guī)定，運(yùn)輸巷道的凈高度不小于 1900mm；h0—為拱的高度；h2—巷道的墻高。3）巷道的凈斷面積巷道的凈斷面積可用公式（25）：S 凈 =B（h2+B）計(jì)算可得：S 凈 =B（h2+B）=178。其斷面形狀如圖 22 區(qū)段進(jìn)回風(fēng)巷斷面形狀所示。263）巷道的凈斷面積根據(jù)公式：S 凈 =h（a+b） /2 （26）計(jì)算出梯形的凈斷面積 S 凈 =h（a+b）/2 =（+ ）/2 =178。圖 23 回風(fēng)大巷及回風(fēng)石門形狀圖 23 回風(fēng)大巷及回風(fēng)石門形狀2）巷道的高度和寬度華北科技學(xué)院通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書 根據(jù)公式（231 ）：H 0=h0+h2式中 H0—巷道的凈高度（指除去支護(hù)厚度后，可能利用的最大空間高度） ，按設(shè)計(jì)規(guī)定，運(yùn)輸巷道的凈高度不小于 1900mm； h0—為拱的高度； h2—為巷道的墻高。3）巷道的凈斷面積巷道