【正文】 部。煤層呈花瓣狀分布于二盤區(qū)的中部，埋深153～550m。煤層中部厚度大，向四周變薄，變化規(guī)律較明顯。左右。煤層頂板巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，局部為泥巖和炭質(zhì)泥巖；底板主要為炭質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖。（二）4－2煤層該煤層呈層狀賦存于延安組第一段下次級旋回的頂部，是本區(qū)的主要可采煤層?！?。主體部分（古凹陷的中心部位）煤層穩(wěn)定在4～。煤層的底板標(biāo)高變化在840～970m之間，由該煤層底板等高線圖可以看出，整體上為一個大的 “羊角狀”不對稱寬緩分叉向形構(gòu)造，并沿地層走向形成一些寬緩的波狀起伏和鼻狀隆起。煤層含夾矸1～2層，個別地段3層，～。煤層的頂板巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖居多，次為泥巖，少量為粉砂質(zhì)泥巖和炭質(zhì)泥巖；底板主要為炭質(zhì)泥巖和泥巖，次為粉砂巖。圖3四、煤質(zhì)（一）物理性質(zhì)和宏觀煤巖特征本區(qū)煤宏觀煤巖組分以暗煤、亮煤為主，其中夾有少量的絲炭條帶、線理及鏡煤線理（或透鏡體）。顯微煤巖組分中鏡質(zhì)組以無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體為主，其次為基質(zhì)鏡質(zhì)體；惰質(zhì)組以結(jié)構(gòu)絲質(zhì)體和無結(jié)構(gòu)絲質(zhì)體為主，次為碎屑絲質(zhì)體、粗粒體等；殼質(zhì)組以小孢子體為主，其次為樹脂體、角質(zhì)體等。顯微煤巖類型以微鏡惰煤V，微鏡惰煤I為主，煤化程度屬Ⅱ階級，見表1—3—1。平面上除在X604附近小范圍內(nèi)水分超過5%，達(dá)到中水分；41煤原煤表1—3—1 煤層物理性質(zhì)及宏觀煤巖特征一覽表 煤層顏色及條痕色結(jié)構(gòu)與構(gòu)造裂 隙光 澤煤巖成分煤巖類型視密度g/cm3斷口與其它42黑色，條痕褐黑色條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造外生裂隙較發(fā)育，裂隙常被方解石、黃鐵礦薄膜充填瀝青狀光澤暗煤、亮煤夾絲炭薄層及少量線理狀、透鏡狀鏡煤以半暗淡型煤為主階梯狀斷口，少量參差狀41黑色，條痕褐褐黑色條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造外生裂隙較發(fā)育，裂隙常被方解石、黃鐵礦薄膜充填瀝青狀似玻璃狀光澤暗煤、亮煤夾絲炭薄層及少量線理狀、透鏡狀鏡煤以半光亮型煤為主階梯狀斷口～%，%，屬于低水分煤，個別點達(dá)到中水分；～%，%。2. 灰分（Ad）～%，%，屬低中灰煤?？傮w上以低中灰煤為主，中灰煤次之，少量低灰煤。（Vdaf）～%，～%，屬中高揮發(fā)分煤，由上至下?lián)]發(fā)分呈明顯降低趨勢，屬于典型的深成變質(zhì)作用類型。（1）碳（Cdaf）～%，～%。（2）氫（Hdaf）～%，～%，均高于原煤。垂向上變化特征不明顯。其垂向上的變化規(guī)律不明顯。（5）全硫（St，d）～%，%。本區(qū)各層煤中硫較易于洗選剔除?！?，%，屬中磷煤；～%，%，屬低磷煤。（三）煤的工藝性能42煤層原煤分析基低位發(fā)熱量（Qnet,ad）～ MJ/kg。441煤層的平均最大膠質(zhì)層厚度（Y）、出焦率均70%。本區(qū)煤葛金氏低溫干餾試驗結(jié)果，焦型有B、C兩種，煤的結(jié)焦性較差，屬弱結(jié)焦煤。焦油產(chǎn)率的變化與煤的揮發(fā)分大致呈正相關(guān)關(guān)系，在相同揮發(fā)分煤中，粘結(jié)性強的煤焦油產(chǎn)率較高。42煤的結(jié)渣性等級由難結(jié)渣至強結(jié)渣均有；41的結(jié)渣性等級為強結(jié)渣。（四）煤的可選性，屬極難選煤；，屬易選煤。（五）煤類及煤的用途本區(qū)各煤層以不粘煤和氣煤為主。主采煤層42煤層屬于低水分、低中灰、低中硫、中磷、高熱值、富油的低變質(zhì)階段的煙煤，可選性等級為中等可選，抗碎強度高，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)反應(yīng)性中等?？傮w上本區(qū)煤的煤質(zhì)較好，是良好的動力用煤及氣化、液化等化工工業(yè)原料。各煤層煤中鍺、鎵、鈾含量均遠(yuǎn)小于其所要求的最低工業(yè)品位，無綜合利用價值。圖3五、水文地質(zhì)（一）地形地貌及地表水系本區(qū)地勢西南部高東北部低，主要由近東西向展布的老林溝、鹽水溝及碾子溝所切割，梁的延伸方向受水系的控制，基本與水系平行，大致呈東西向，梁面或坡上多被殘坡積物覆蓋。河水流量受季節(jié)性降水的影響，枯水季節(jié)與豐水季節(jié)流量變化懸殊。表1—3—2 地 表 測 流 統(tǒng) 計 表溝名溝谷長（km）匯水面積（km2）枯水期流量（l/s）豐水期流量（l/s）洪水期流量（m3/d）主溝支溝新村川老林溝鹽水溝碾子溝（二）含（隔）水層水文地質(zhì)特征本區(qū)的主要含（隔）水層敘述如下：—洪積孔隙潛水含水層（Q4）分布于新村川河流西側(cè)的一級階地及較大溝谷中，階地寬100~300m。富水性較弱，~，~（K1h）分布于區(qū)內(nèi)西部的分水嶺及東西向展布的梁上，總體厚度較薄。根據(jù)野外觀測，砂巖中裂隙極為發(fā)育，但很少切穿泥巖與粉砂巖。由于該組巖石均在侵蝕基準(zhǔn)面以上，處于臨空狀態(tài)，故地下水多被疏干，僅有一個泉水出露，且水量甚微。（K1l）~，巖性以紫紅色、磚紅色中粗粒砂巖為主，夾多層凸鏡狀泥巖、粉砂巖、礫巖薄層，多為泥質(zhì)膠結(jié)，局部為鈣質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)疏松，易風(fēng)化。層面裂隙及構(gòu)造裂隙水少見，多以滲出狀孔隙水出現(xiàn)。洛河砂巖含水層很不均勻，由淺部至深部，比較富水的層段逐漸增多，是由多層含水段組成的復(fù)合含水層。m。宜君礫巖與直羅組上部隔水層合層厚度大，分布穩(wěn)定，可作為上下含水層相對穩(wěn)定的隔水層。上部巖性以灰白色、灰綠色中、粗粒砂巖為主，夾泥巖與粉砂巖薄層；下部為厚層狀含礫粗砂巖或砂礫巖，裂隙不發(fā)育且多被方解石充填。~，~，~，~由于受地形地貌及構(gòu)造的控制,該層埋深由東向西逐漸加大，地下水交替緩慢，基本處于滯流狀態(tài)。厚10—20m，由東北向西南部增厚，可作為區(qū)內(nèi)主采42煤層較好的隔水層。該層可作為42煤層底板之下的較好的隔水層。該潛水層分布于新村川西側(cè)，以大氣降水補給為主，還接受河谷兩岸基巖地下水的補給。主要接受大氣降水補給。但因遭受強烈侵蝕切割，有利于地下水的排泄而不利于賦存。溝流量高峰值出現(xiàn)在雨季9三個月。其補給區(qū)、排泄區(qū)大致相同，排泄區(qū)受地貌控制，徑流到適當(dāng)部位，以泉的形式泄出。徑流方向主要受地形地貌的控制，大致由地形較高的河谷上游部位向地勢較低的河谷下游運移，一般在區(qū)外建莊以北受地形切割后以泉的形式泄出地表。在區(qū)內(nèi)埋藏較深，其補給區(qū)在東部的露頭地帶，同時接受上覆含水層的越流補給。該層水處于交替緩慢的承壓區(qū)，水質(zhì)較差，礦化度較高。根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719—91）及《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定，本區(qū)水文地質(zhì)勘探類型應(yīng)劃為二類一型，即以裂隙含水層為主的水文地質(zhì)條件簡單的礦床。構(gòu)造簡單，未發(fā)現(xiàn)大的斷裂，未來礦井開采過程中，礦井主要充水來源于宜君礫巖之下的含水層。其導(dǎo)水裂隙帶最大高度按堅硬巖石的公式計算， ~，導(dǎo)水裂隙帶位于直羅組內(nèi)，均未與洛河砂巖含水層及地表水溝通，因此地表水及洛河砂巖水不會成為礦井直接充水水源。但因以往所有鉆孔的封孔質(zhì)量未經(jīng)透孔驗證，封孔質(zhì)量不可靠。（六）盤區(qū)涌水量通過“大井法”和“廊道法”兩種方法進(jìn)行涌水量預(yù)算結(jié)果，42煤層盤區(qū)涌水量計算結(jié)果基本相同。瓦斯含量中二氧化碳微量，重?zé)N為0。~，甲烷微~，各煤層瓦斯分帶均屬氮氣帶。另據(jù)煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院2010年2月對“陜西煤業(yè)集團(tuán)黃陵建莊礦業(yè)有限公司建北煤礦首采工作面瓦斯涌出量預(yù)測研究報告”知，~,，屬低瓦斯礦井。二、煤塵根據(jù)采取煤塵煤樣，各煤層測試的火焰長度70~100mm，抑制性~煤塵爆炸巖粉用量為55~70%，由此說明各煤層煤塵均具有爆炸性危險。另據(jù)陜西煤礦安全裝備檢測中心2010年11月15日“檢驗報告”， 42煤層的測試火焰長度280mm，抑制性~煤塵爆炸巖粉用量為70%，再次證明煤塵均具有爆炸性危險。根據(jù)陜西煤礦安全裝備檢測中心2010年11月15日“檢驗報告”，,屬Ⅱ類自燃煤層。層基本頂板為“直羅砂巖”，其巖性變化由下向上依此為含礫粗砂巖，中粒砂巖，細(xì)粒砂巖。~，~，~~，彈性模量2550~3950MPa。 MPa，彈性模量1640 MPa。第二章 盤區(qū)參數(shù)第一節(jié) 盤區(qū)境界及資源/儲量一、盤區(qū)境界二盤區(qū)東以工業(yè)場地及村莊保安煤柱為界，西與四盤區(qū)為鄰，南以大巷煤柱為界。二、資源/儲量（一） 資源/儲量估算二盤區(qū)內(nèi)共有兩層可采煤層，41煤層為局部可采，42煤層基本全部可采。經(jīng)計算：；，；（二）工業(yè)儲量二盤區(qū)工業(yè)儲量=333K +331 =++ =++ =。（2）村莊及工業(yè)場地煤柱，二盤區(qū)東部沿新村川人口居住較為集中有燒鍋院、新村等村莊及工業(yè)場地。（3）礦界煤柱，二盤區(qū)4 m可采線均在礦界內(nèi)，不需留煤柱。41煤層無處需留煤柱。本設(shè)計亦按此留設(shè)煤柱，大巷煤柱不計入本盤區(qū)資源量。開采損失量=（工業(yè)儲量永久煤柱損失量設(shè)計煤柱量）C =()+() =+ =。第二節(jié) 盤區(qū)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限一、 盤區(qū)生產(chǎn)能力1. 盤區(qū)工作制礦井設(shè)計年工作日330 d，井下作業(yè)實行“四、六”工作制，日凈提升時間16 h。二、 盤區(qū)服務(wù)年限二盤區(qū)設(shè)計服務(wù)年限T = 盤區(qū)可采儲量/(盤區(qū)生產(chǎn)能力儲量備用系數(shù))T =()=。第三章 采煤方法選擇第一節(jié) 盤區(qū)基本條件二盤區(qū)東西長約4650m；南北寬約2500m。42煤層為區(qū)內(nèi)的主采煤層，基本全區(qū)可采，幾何形狀分布規(guī)則，～，結(jié)構(gòu)簡單；4－1煤層為局部可采煤層，幾何形狀分布極不規(guī)則，～（不含夾矸），結(jié)構(gòu)簡單。煤層埋深約155～655m。左右的寬緩單斜，并在此基礎(chǔ)上發(fā)育了幅度不大的波狀起伏，地質(zhì)構(gòu)造較簡單。煤層直接頂板巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等，屬中等穩(wěn)定性性頂板，煤層直接底板為一套厚度不大的粘土質(zhì)沉積物，含粉砂質(zhì)、炭質(zhì)、鈣質(zhì)及鐵質(zhì)鮞粒和植物根化石，遇水膨脹易變形。根據(jù)上述4－1煤層的具體條件、該礦的生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)管理水平，結(jié)合我國目前薄煤層開采技術(shù)經(jīng)驗、機械化發(fā)展水平及生產(chǎn)管理水平，可提出四個方案：方案Ⅰ：長壁式布置炮采工藝采煤法。這種采煤方法為我國大部分地區(qū)地方中小型礦井中普遍采用的一種采煤方法，該采煤方法技術(shù)簡單，管理簡單，工作面整體投資少，適應(yīng)性強。另外，工作面推進(jìn)速度慢，盤區(qū)幾何尺寸大，不利于回采巷道維護(hù)和煤炭自燃的防治。即采煤工作面采用長壁式布置，滾筒式采煤機破煤和裝煤、可彎曲刮板輸送機運煤、單體液壓支柱配“Л”型梁支護(hù)頂板、全部垮落法管理頂板。但采用單體支架支撐頂板，生產(chǎn)安全較差，單產(chǎn)較低，人員較多，勞動強度較大，另外，盤區(qū)幾何尺寸大，工作面推進(jìn)長度大，推進(jìn)速度較慢，不利于回采巷道維護(hù)和煤炭自燃的防治。廣泛地用于開采圍巖不穩(wěn)定的薄煤層和極薄煤層,還可用于開采邊角煤和回收各種煤柱。工人在支護(hù)條件良好的巷道中工作,安全狀況有了可靠的保障,徹底地改變了薄煤層回采工人在工作面內(nèi)爬行的工作狀況。以下,切割阻力小于250~330kN/m的煤層。隨著螺旋鉆采煤法的不斷完善,此種采煤方法將有較好的發(fā)展前景。即采煤工作面采用長壁式布置，工作面裝備可有滾筒采煤機破煤和刨煤機螺旋鉆破煤并裝煤、配可彎曲刮板輸送機運煤、自移式液壓支架支護(hù)頂板、全部垮落法管理頂板兩種形式。采用滾筒采煤機、刮板輸送機和液壓支配套的采煤機機組。目前,該公司已經(jīng)研究開發(fā)的以液支架PM2電液控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的全自動化無人煤機綜采工作面成套設(shè)備已經(jīng)投入生產(chǎn)應(yīng)用,實了薄煤層綜合機械化采煤向綜合自動化無人工作面采煤的發(fā)展,使薄煤層綜采技術(shù)達(dá)到了高產(chǎn)高效高安全。該公司的羅伯特煤礦,刨煤機綜采工作面,煤厚1~,工作面長308m,平均日產(chǎn)原煤13500t。如美國煤鋼聯(lián)BW50煤礦, ,工作面長度330m,采用滾筒式采煤機綜采創(chuàng)下日產(chǎn)原煤22310t的記錄。為適應(yīng)“一礦一面”的高度集中化生產(chǎn)和煤礦生產(chǎn)集團(tuán)化管理模式,先進(jìn)采煤國家研發(fā)了礦井自動化監(jiān)測控制系統(tǒng),主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)已基本實現(xiàn)自動化檢測監(jiān)控,實現(xiàn)了對綜采工作面運輸、通風(fēng)、排水等設(shè)備和礦井瓦斯、煤塵全參數(shù)的全自動化監(jiān)測和控制。目前,世界各國主要采煤國家相繼研制成功且先進(jìn)的薄煤層滾筒式采煤機有:德國Eickhoff的EDW170LN,EDW300LN滾筒采煤機,英國Anrson公司的AM420滾筒采煤機, AS270薄煤層電牽引采煤、美國JOY公司研制了4LS滾筒采煤機和日本三井三池的MCLE3007575M等滾筒采煤機采煤機,~。刨煤機配液壓支架綜合機械化開采方法。但薄煤層滾筒采煤機在我國研制已有30年歷史,開發(fā)出多種機型,從液壓驅(qū)動、鋼絲繩或鏈牽引發(fā)展到目前電牽引采煤機。薄煤層滾筒采煤機基本可分為騎溜式和爬底板式兩種。后者具有結(jié)構(gòu)緊湊、機械強度高、滾筒拆卸方便、裝煤效果好、易于制造和維修方便等特點,但因采煤機爬底板運行,故控頂距離較大。,宜采用騎溜式采煤機。刨煤機是一種十分成功的薄煤層開采裝備,能極大提高煤炭生產(chǎn)效率。根據(jù)煤的硬度,每刀截深可達(dá)到250mm。薄煤層刨煤機綜采的優(yōu)點是驅(qū)動裝置設(shè)于工面端部的巷道中，僅刨頭在工作面內(nèi)運行，刨頭結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、沒有復(fù)雜的液壓元件和液壓系統(tǒng)，可開采厚度較小的煤層且易于維護(hù)；采用刨煤機刨煤、裝煤，采出原煤塊率高、塊度大，粉塵少、粉塵濃度低、外在灰分混入少、原煤灰分降低，煤質(zhì)和價格大大提高且減少了粉塵治理環(huán)節(jié)；采用小截深、多循環(huán)的方式緊貼著煤壁快速割煤，利用礦壓僅需刨落煤壁壓酥區(qū)表層，破煤能耗少、對頂板的振動小，割煤后頂板暴露的面積小、時間短、所需液壓支架頂梁端面距小、頂板壓力小、有利于頂板管理和減少因漏頂而混進(jìn)煤中的頂板巖石量，使原煤的質(zhì)量大大提高且可適應(yīng)破碎頂板；刨頭外形尺寸小對工作面通風(fēng)斷面影響甚微，靜力刨煤、裝煤極少產(chǎn)生火星，原煤塊率高、塊度大則釋放瓦斯均勻，因此刨煤機可在高瓦斯煤層中使用；全自動化刨煤機同樣具有電液控制系統(tǒng)的液壓支架配套后可采用定量推進(jìn)替代傳統(tǒng)的定壓推進(jìn)，保證了以固定刨深隨時刨煤隨時推進(jìn)，實現(xiàn)了連續(xù)循環(huán)作業(yè)，工作時間利用率高、效率高、產(chǎn)量高；操作和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在回采巷道內(nèi)，工作面無人化、工人無需跟機作業(yè)、勞動條件好、勞動強度小