【正文】 層頂板砂巖裂隙水是礦床主要直接水的水源，但由于井田內砂巖富水性很弱，滲透性差，徑流滯緩，補給源不足，故對將來的礦床開采一般不會造成太大的威脅。本礦井水文地質，工程地質條件屬中等類型。根據本井天的水文地質特征，地表水沱河屬季節(jié)性河流，流量不穩(wěn)定，旱季斷流，不能作為 供水水源；新生界第三系上新統(tǒng)含水組，～，含水豐富，水質符合要求，是可靠的供水水源．另外，井下排水經處理后亦可作為消防灑水和選煤長洗煤等的供水水源。 1）煤層本井田含煤地層自下而上依次為上石炭統(tǒng)太原組，下二疊統(tǒng)山西組，下石盒子組及上二疊統(tǒng)上石盒子組，由煤層分析可知：一、四、五煤組所含煤層不具有工業(yè)價值，可采煤層均賦予于三煤組之中，是本區(qū)設計的主要對象。② 三2煤層三2煤層賦存于三煤組中下部，屬可采煤層。特征詳見下表12表12 可采煤層特征表煤層煤層厚度（M）煤層間距（M）夾矸巖性穩(wěn)定性可采情況煤層結構最小最大平均層數總厚(M)頂板底板三40～2泥巖砂質泥巖泥巖砂質泥巖較穩(wěn)定大部可采簡單～復雜三20～1泥巖砂質泥巖砂巖泥巖砂質泥巖較穩(wěn)定可采簡單三10～1泥巖砂質泥巖泥巖砂質泥巖較穩(wěn)定偏不穩(wěn)定大部可采簡單～較簡單2）煤質 三4及三2煤層:以亮煤、暗煤為主，含有少量的鏡煤及絲煤，屬于亮～半暗型煤，為中灰分，特低硫、特低磷，氟含量也很低，具有高發(fā)熱的無煙煤。煤質分析資料如下表所示： 表13 煤質分析資料表煤層名稱水份%灰份%硫份%磷份%揮發(fā)份%發(fā)熱量大卡 （K/g）三1煤層7040三2煤層7089三4煤層7173 1）煤層頂底板① 三4煤層頂底板：三4煤層賦存于三煤組中部。煤層底板大部分為泥巖和砂質泥巖。② 三2煤層頂底板：三2煤層賦存于三煤組中部，三2煤層的成煤環(huán)境在三煤組中相對較好，絕大部分為單層結構，厚度穩(wěn)定，煤層底板多為泥巖和砂質泥巖，頂板大部分為泥巖，局部為砂質泥巖和砂巖。三煤組的頂底板抗壓強度一般小于600kg/cm2（局部大于600 kg/cm2），穩(wěn)定性差，管理有一定困難。 2）瓦斯 cm3/g，屬低瓦斯礦井。 4）煤的自燃傾向各煤層均屬不自燃發(fā)火煤層。C/100m，從地溫梯度看，淺部地溫梯度較高，深部地溫梯度較低。在3127空（F3斷層西側）700m以深地段，地溫大于31C；為一級高溫區(qū)。 井田開拓與開采 井田境界本井田屬于永夏礦區(qū)城郊井田，位于城郊井田東南部，其境界范圍劃分以城郊礦井精查地質報告為依據，東以經線39446500為界，西至39444000線，南以F20斷層為界，北以F5~F7之間風化帶為界。井田境界如圖12所示，各主要邊界點坐標如下表14所示：圖12 井田境界圖表14 主要邊界點坐標序號XY序號XY1394442303753216239446482375550033944558937535054394469233757135539446250375859563944518037583237394465003757150839445850375624593944564733756481039444000375462 礦井資源/儲量計算1）礦井地質資源/儲量 ，最高灰分以不大于40％為限。 礦井工業(yè)儲量＝122b＋2M22＋333k 式中：122b－經濟的基礎儲量； 2M22－邊界經濟的基礎儲量； 333－推斷的資源量； K－可信度系數。礦井工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建(構)筑物煤柱等永久煤柱損失量后的儲量，即為礦井設計儲量。礦井設計儲量減去工業(yè)場地、井筒和井下主要巷道等保護煤柱損失量后的儲量乘以采區(qū)回采率，即為礦井設計可采儲量。各種煤柱損失計算結果詳見下表15:表15 煤柱損失計算表水平煤層煤柱損失（萬噸）斷層防水井田境界工業(yè)場地井筒井下大巷一（300～600）三10三20三40合計0二（600～900）三10三20三40合計0全礦井合計0 煤層儲量計算匯總礦井儲量匯總見下表16：表16 礦井儲量匯總表水平煤層地質儲量（萬噸）工業(yè)儲量（萬噸）設計儲量(萬噸）采區(qū)回采率％可采儲量（萬噸）Ⅰ（300～600）三185%三285%三485%合計Ⅱ（600～900）三185%三285%三485%合計85%總計 開拓方式本井田煤層埋藏較深，表土層較厚，水文地質條復雜及主要可采煤層賦存比較穩(wěn)定，儲量比較豐富等特點，本設計采用立井開拓方式。井筒特征圖見表17① 主井。主井井筒斷面布置見圖1－3。副井井筒斷面布置見圖1－4。表17 井筒特征表井筒名稱主井副井風井井 口坐 標經距394453003944535639445850緯距375556037555183755780井口標高（米）+32+32+32井筒傾角（度）909090井筒深度（米）第一水平632632632第二水平891876825井筒直徑（米）凈掘進井筒斷面（M2）凈掘進砌壁厚度（mm）400400300材料混凝土混凝土混凝土井筒裝備箕斗罐籠梯子間風速核算（m/s）備注 圖13 主井井筒斷面布置圖圖14 副井井筒斷面布置圖 圖15 風井井筒斷面布置圖 井筒施工方法表土段采用凍結法施工，基巖段采用綜合機械化配套、短段掘砌混合作業(yè)方式，對于基巖富水性較強段采用工作面注漿。主井井筒的內外井壁總厚度為850mm，副井井筒的內外井壁總厚度為1100mm，風井井筒內外壁的總厚度為950mm。主井井壁厚度為400mm，副井、風井井壁厚度為450mm。例如，主、副井，礦井變電所和壓風機站，煤炭加工生產系統(tǒng)（篩煤或洗煤廠、鐵路裝車站，儲煤場和煤倉，矸石排放或處理設施），供水、供熱，機電維修場以及行政福利設施等。而且應該盡量不壓煤或盡量少壓煤，盡量縮小占地面積、減少煤柱損失，盡量利用荒山、坡地、不占良田。本區(qū)為沖擊平原地帶，為貫徹不占良田，少占農田，不拆或少拆村莊的方針，本礦井工業(yè)廣場占地面積可取為8公頃。三個方案的工業(yè)廣場在礦區(qū)的相對位置如下圖16所示：圖16預提方案工業(yè)廣場相對位置圖下面從地面和井下條件綜合考慮，比較上述三方案，確定出最合理方案。位于井田邊界，煤炭井下運輸成本增大，離生活區(qū)遠不利于生產；附近有大的斷層，不利于施工二地勢平坦，平場工程量??；位于井田中央，便于兩翼開采；煤炭井下運輸成本最??；井筒石門距離較短。 井筒數目的確定本設計對井筒數目提出了兩個方案進行比較。主井擔負全礦井的煤炭提升任務兼進風。風井擔負全礦井的回風任務兼作安全出口，井筒內設置梯子間，并布置有消防灑水及灌漿管等。缺點：① 井筒工程量大，施工隊伍占用多；② 井筒開鑿費用高。主井擔負全礦井的煤炭提升任務，并兼作礦井回風和安全出口。該方案主要優(yōu)點：① 一井多用，礦井的井筒工程量少；② 井筒開鑿費用低。根據以上比較結果，本礦井初期開鑿三個井筒具有較多的優(yōu)點，故本設計推薦三個井筒方案，即礦井移交生產時開鑿主井、副井和風井。 水平劃分及水平標高根據本井田的地質條件可知，整個井田為緩傾斜、傾斜煤層，傾角在20～30。因此本礦井宜劃分兩個或兩個以上的水平。方案一劃分兩個階段，兩個水平，以300～600為第一水平，600～900為第二水平；方案二劃分三個階段，三個水平，以300～500為第一水平，500～700為第二水平，700～900為第三水平。表19 水平劃分的階段參數方案 階段數目/個階段垂高/m兩個水平2300300三個水平3200200200根據第一水平必須滿足規(guī)定服務年限的要求，將兩方案比較如下表110：表110方案比較礦井設計生產能力(Mt／a)礦井設計服務年限(a)第一開采水平設計服務年限(a) （煤層傾角＜25176。而劃分為兩個水平時，考慮到目前井型向大型化發(fā)展，劃分三個水平顯然不合理，因此，水平劃分確定為兩個水平，即300～600為第一水平，600～900為第二水平。運輸大巷選取的運輸設備為：ZK106/。在人行道一側布置水溝，水溝深500mm，寬550mm。 由于回風大巷內沒有機械設備通過，因此其斷面設計只需考慮通風情況。另外設計也考慮了采用綜合機械化對采煤工作面的要求，盡量發(fā)揮綜機效能。1） 主井提升設備計算原則：在不加大提升機及井筒直徑的前提下，選擇較大的提升容器，以采用較低的提升速度，節(jié)省電耗?！睹禾抗I(yè)設計規(guī)范》規(guī)定：～；。取vm=代入數據計算得：vm== m／s 估計一次提升循環(huán)時間TxTx=++ u +θ，s 式中： a——提升加速度，取a =／s2；u——爬行時間，箕斗可取10 s；θ——休止時間，查表得θ=20 s。3） 計算鋼絲繩終端荷載F=(Q+Qz)sinα式中 F——鋼絲繩終端載荷，t；Qz——容器自重，；α——井筒傾角，90176。代入數據計算得：P/≥根據計算結果，其特征見下表113：表113 鋼絲繩特征表鋼絲繩直徑㎜鋼絲直徑㎜鋼絲總斷面積㎜2參考重量㎏100m公稱抗拉強度㎏／㎜2破斷拉力總和㎏1701025004）選擇提升機 確定提升機滾筒直徑按鋼絲繩直徑d選擇 D≥80d=3200㎜按鋼絲繩中最粗的鋼絲直徑選擇 D≥1200δ=3120㎜式中 δ——鋼絲繩中最粗的鋼絲直徑，㎜。① 計算最大靜張力Fj和最大張力差Fc它們的值應不小于提升機實際最大靜張力和最大張力差。Hc)sinα，㎏Fc= (Q +PB≥，㎜式中 n——摩擦圈數，n=3； n180。見圖2－5－1。30′上倉皮帶斜巷連接井底煤倉。輔助運輸采用1噸固定式礦車，掘進煤列車由30輛礦車組成，煤矸混合列車由19輛礦車組成，其中煤車6輛，矸石車13輛。 ④ 井底車場硐室根據生產及安全需要，井底車場內設以下硐室：中央變電所、中央水泵房、爆炸材料庫、蓄電池電機車充電及修理間、消防材料庫、調度室、等候室、主井井底撒煤清理、醫(yī)務室等硐室。大巷鋪軌采用600m軌距、30kg/m鋼軌，支拉板、固定道床。根據以上條件，回采工作面采用SGW44A型可彎曲刮板輸送機，其技術特征見表115。表116 SJ80型帶式輸送機技術特征表型號輸送量t/h輸送長度m帶速m/s傳動滾筒直徑 mm托輥直徑 mm帶寬mmSJ804008002500108800 礦井通風通風方式和通風系統(tǒng)的選擇城郊二煤礦是低瓦斯礦井，根據井田內的煤層賦存狀態(tài)、埋藏深度及井田范圍等條件，在設計投產初期采用中央分列式通風系統(tǒng)。最大及最小負壓礦井通風容易時負壓： H01=礦井通風困難時負壓： H02=選擇通風機國內目前礦井所用風機分為軸流式和離心式兩大類通風機，由于離心式通風機占地面積大無自身反風功能，故設計選擇軸流式通風機，根據礦井所需風量和負壓及某風機廠提供的風機特性曲線，設計選擇2K60№24軸流式通風機共兩臺，一臺工作，一臺備用。 礦井供排水中央水泵房排水設備根據礦井開采情況，在副井井底車場附近設置中央水泵房， 排水管路沿副井井筒敷設至地面礦井水處理站。 計算得：n1=2；n2=1；n3=1；n=4共需要四臺水泵，其中兩臺為工作水泵，一臺備用，一臺檢修。無縫鋼管σz =80 MPa；p——管內液體壓強，p=，；c——附加厚度。代入數據計算得：δ/p=㎝=。其特征見表118。