【正文】 較完整的交通網(wǎng)，四通八達。至馬家溝磚廠與唐山 雙廟電廠公路相接。 圖 11 交通位置圖 劉 家莊煤礦礦井通風安全設(shè)計 第 2 頁 共 79 頁 礦區(qū)的自然地理 （ 1）地貌：本區(qū)為一平坦的沖洪積平原。頗有山前扇狀的景觀。北部稍高（ +），南端較低（ +），地面坡度 3~4‰。 （ 2）水文：本區(qū)東南的陡河。下游集入石榴河。主流全長 100 公里。不凍。水庫大壩距井田東端最近距離 公里。低于地面標高 10m 左右。 陡河及其水庫。而且有隔水作用的粘土層。井田內(nèi)有數(shù)條近于南北方向的平原沖溝。僅暴雨后向陡河排泄水。經(jīng)戴莊入陡河。夏季炎熱多雨。秋冬多西北風。年平均降雨量 毫。最低氣溫 。凍結(jié)期由 11 月二旬至次年 3 月上旬。地震烈度六級。礦井工業(yè)場地建有 110kV 變電站，雙回路運行，這樣可以充分保證礦井的用電。南自劉官屯北至沈莊 小佛頭一線。煤層傾角 15176。均屬于石炭紀、二迭紀。由幾度至十幾度。北、東、南三面井田邊界的低山丘陵，可作為天然的井田分界線，西部邊緣急陡部分的寬幅 約 500m，可作為井田的西部邊界分界線。斷層帶寬度 250m。把盆分成兩部分；西部占 3/5，相對下降；東部約占 2/5。 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況 （ 1）地層層組劃分 ①劉家莊礦井田位于開平向斜西北側(cè)，煤系地層的形成時代屬于石炭紀和二疊紀。 表 11 開平煤田區(qū)域地層表 本井田與開平煤田其它構(gòu)造單元的地層特征基本相似， ②石炭系上統(tǒng)（ C3） 界 系 統(tǒng) 組 代號 厚度 (m )新生界 第四系Q 0890二 上統(tǒng) 洼 里 組 P222800上 迭 古 冶 組 P21346古 系 下統(tǒng) 唐家莊組 P12180生 大苗莊組 P1179界 石 上統(tǒng) 趙各莊組 C3274炭 開 平 組 C3170系 中統(tǒng) C265奧 中統(tǒng) 馬家溝組 O2345下 陶 下統(tǒng) 亮甲山組 O12115系 冶里組 O11203古 鳳山組 ∈3368寒 上統(tǒng) 長山組 ∈3248生 武 崮山組 ∈3182系 中統(tǒng) ∈2120界 下統(tǒng) 饅頭組 ∈12150景兒峪組 ∈11263元 震 上統(tǒng) 迷霧山組 Z2w1200古 旦 楊莊組 Z2y400界 系 下統(tǒng) 高于莊組 Z1k600大紅峪黃崖關(guān)組 Z1T+H450太古界 前震旦 Ar不整 合唐山組 平行不整合_ _ _ _ _ _ _ _ _五臺群劉 家莊煤礦礦井通風安全設(shè)計 第 4 頁 共 79 頁 分上下兩組，下組稱開平組 C31 ，上組稱趙各莊組 C32 。 趙各莊組 C32： 下限為趙各莊灰?guī)r K6 頂板，上限為煤 11頂板泥巖之頂界面。 本組地層以粉砂巖為主，其次為砂巖，各種巖石所占百分比如下：粉砂巖類 ％，砂巖類 ％，煤層 ％，粘土巖 ％。 自沉積趙各莊灰?guī)r K6 之后，海水大規(guī)模后退，而每次 海進的幅度都比較小。本組含煤層 2 層，即：煤 1煤 11。 ③二疊系下統(tǒng)Ｐ 1 下界為煤 11 頂板之泥巖頂面，為整合接觸。本統(tǒng)地層一般厚度為 ，分上下兩組，上組稱唐家莊組，下組稱大苗莊組，其中大苗莊組是重要的含煤地層。 下限為煤 11 頂板粘土巖之頂界面 。 本組地層以粉砂巖和砂巖為主，粘土巖也較多，巖石大致百分比為：粉砂巖類占％，砂巖類占 ％，粘土巖類占 ％，煤占 ％。在本組頂部出現(xiàn)了大陸河流沖積相沉積。 ④風化殼 巖石特點： ，粘土巖和砂巖均變成淺黃色、灰白色或其它雜色。 分解作用。共含大小 6層。即煤 煤 煤 12， 平均煤層總厚度 。主要可采煤層灰分為 23~36%，發(fā)熱量4520~6770 卡 /克焦油率平均 11~13%。屬于氣煤。不適合單獨煉焦，可供發(fā)電、化工、配焦用煤。 其中三個主要含水層為：煤系地層上復飽含地下水的第四紀沖積層；一是第四紀 底劉 家莊煤礦礦井通風安全設(shè)計 第 8 頁 共 79 頁 部卵礫石層（Ⅶ）；一是第四紀中部卵礫層（Ⅷ）；另一個為煤系地層的下伏奧陶紀灰?guī)r喀斯特溶洞裂隙含水層（Ⅰ）。 包容在水體中的煤系地層，有兩個主要含水層，其一是位于主要可采煤層組下部的煤 5 以上砂巖裂隙含水層（Ⅴ）。 儲量計算及服務年限 儲量等級的圈定 根據(jù)對煤礦床的勘探，研究程度和煤炭工 業(yè)建設(shè)的需要，將煤炭儲量劃分為 A、 B、C、 D四級。 鄰近不可采邊界的塊段均不圈定高級儲量； 斷層煤柱不圈定高級儲量，一律降為 C 級儲量； 對難以開采的小而孤立的塊段，不圈定儲量，不進行單獨計算。平衡表內(nèi)儲量是指在當前開采技術(shù)條件下煤層的主要指標和經(jīng)濟技術(shù)指標都符合工業(yè)要求，可供開采的儲量。 容重：見表： 13 表 14 單位：噸 /米 3 煤層 煤 5 煤 9 煤 12 容重 地質(zhì)儲量計算公式： Z= L*K*h*ρ （ 11） 華北科技學院畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 79 頁 式中： Z—— 工業(yè)儲量，萬 t L—— 煤層走向長， m K—— 煤層斜長， m α —— 塊段內(nèi)煤層的平均傾角，度 h —— 煤層平均厚度， m ρ —— 煤的容重，噸／米 3 代入數(shù)據(jù)得： Z=8000*2100**= 億噸 =29484 萬噸 其中煤層斜長由井田南北長乘以煤層傾角得， 即 2021／ cos15176。礦井工業(yè)儲量一般即 A+B+C級儲量。 計算數(shù)據(jù)的依據(jù)及方法： 計算數(shù)據(jù)的求取 （ 1）投影面積：以 1： 10000 煤層底板等高線圖為基礎(chǔ)，劃分儲量計算塊段，塊段形狀規(guī)則 的以幾何圖形求面積的方法計算，不規(guī)則的，則用求積儀在圖上求得。 （ 3）設(shè)計回采率：我礦采用《儲量規(guī)程》規(guī)定的各類煤層的回采率數(shù)據(jù)如表 14。 塊段儲量 =塊段面積平均厚度視密度247。 計算得 : Zg=8000*2021**247。 = 億噸 = 萬噸 劉 家莊煤礦礦井通風安全設(shè)計 第 10 頁 共 79 頁 礦井可采儲量 A 保護煤柱儲量及可采儲量的計算 （ 1） 計算可采儲量時應考慮的損失 ① 工業(yè)廣場保護煤柱； ② 井田內(nèi)村莊保護煤柱； ③ 井田境界及地質(zhì)構(gòu)造保護煤柱； ④ 采煤方法所產(chǎn)生的巷道煤柱； ④ 采煤運輸時的損失煤柱。本井田邊界長度為 20210m。 劉家莊井田境界內(nèi)沒有村莊，所以不留設(shè)保護煤柱。 則， Zk=（ ） 80%= 萬 噸 煤 塵及自然發(fā)火 礦井瓦斯 井田內(nèi)三個可采煤層瓦斯含量均較高， CH４ 絕對涌出量 m３ /min、相對涌出量 華北科技學院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 79 頁 m３ /t、 CO２ 絕對涌出量 /min，相對涌出量 /t， 無煤與瓦斯突出現(xiàn)象。本區(qū)屬正常地溫區(qū)，地溫梯度 ℃ /hm，恒溫帶深 45m 左右。 2 井田開拓 工作制度、服務年限及合理性分析 工作制度 礦井設(shè)計年工作日為 330d，每天三班作業(yè)，其中兩班生產(chǎn)，一班準備、檢修，每天凈提升時間為 16h。 全井田可采儲量 萬噸，考慮儲量備用系數(shù) 。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 180 萬噸／年。 得服務年限為 T=／（ 180*） =65年 合理性分析 為發(fā)揮投資效益和保證礦井正常生產(chǎn)接替與穩(wěn)定發(fā)展，礦井與第一水平的設(shè)計服務年限不應小于表 21中的數(shù)值。 α＝ 25176。 α＞ 45 176。 (2) 校核各種輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)能力 由于采用最新的提升和運輸設(shè)備，并根據(jù)設(shè)計生產(chǎn)能力設(shè)計大巷和井底車場，所以這些輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能滿足礦井生產(chǎn)能力的需求。本礦井屬于高瓦斯礦井，故通風能力對礦井生產(chǎn)能力有一定的限制，又因本礦井涌水量較大，為減少礦井排水年限，可適當增大礦井生產(chǎn)能力，設(shè)計該礦井為 180 萬 t／ a 可適合其要求。因此，需要進一步劃分為適應現(xiàn)代開采技術(shù)的大小范圍。 井田劃分階段 由于本井田東西走向長度 8km ；井田南北傾斜寬度 km，面積約 140km2井田范圍廣闊，所以全井田首先劃分為西Ⅰ區(qū)、西Ⅱ區(qū)、 東Ⅰ區(qū)、東Ⅱ區(qū) 共 4 個分區(qū)。上限標高： 150m，下限標高： 690m。左右。 =540 不同井型的礦井對水平高度的要求也不一樣，如下表所示： 表 22 礦井水平高度表 井型 緩傾斜、傾斜煤層 急傾斜煤層 大、中型礦井 150～ 250m 100～ 150m 小型礦井 80～ 120m 60～ 100m 華北科技學院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 79 頁 故可將中央?yún)^(qū)進行階段式再劃分，由于△ H 等于 540m，故可將整個礦區(qū)為兩個階段，每個階段垂高 270m。 由于采區(qū)傾斜方向長為 1000 米，除去煤柱寬及巷道寬 190 米，剩余 810 米，把每個工作面長度定為 270米， 故每個采區(qū)可設(shè)置 3個區(qū)段，開采區(qū)段可設(shè)置一個工作面和一個備用工作面 。 ，大于 12。 本煤田煤層間巖石大多以砂巖為主，巖性良好，巖層和煤層穩(wěn)定，而且煤層下部標高為 690m，采深并不深，因此本礦采用采區(qū)前進式開采順序。 （ 4）區(qū)段間采用下行開采，階段間也采用下行開采。 井田開拓方式 A影響本設(shè)計礦井開拓方式的因素及具體情況 (1)本礦區(qū)地勢低平，地面標高為 +84～ +87m。井田內(nèi)沒有大的河流，劉 家莊煤礦礦井通風安全設(shè)計 第 14 頁 共 79 頁 只有一些季節(jié)性河流； (2)井田斜長約 2100m，走向長約 8000m，面積約 17km2，可采煤層 3 層，資源相對來說不是很豐富，煤層總厚度 ； (3)本設(shè)計礦井的地質(zhì)構(gòu)造簡單，無大、中型構(gòu)造； (4)井田內(nèi)煤層埋藏較深，從 150～ 690m，不宜采用斜井開拓；再者，由于本設(shè)計礦井位于平原地區(qū)，亦不宜采用平硐開拓方式； (5)煤層賦存穩(wěn)定，傾角 15176。 綜合上述條件，本井田采用立井開拓。 礦井可劃分為 2 個水平，一水平－ 420m，二水平－ 690m。為減少煤柱損失和保證大巷維護條件，大巷設(shè)于 12煤層底板下垂距的 10m 的穩(wěn)定堅固巖層中。 根據(jù)前述各項規(guī)定，本井田在技術(shù)上可行的方案有下列四種，如圖 23 所示。兩方案的生產(chǎn)系統(tǒng)較簡單可靠。而第二方案則多開暗斜井井筒和暗斜井的上、下部車場；并相應的增加了斜井的提升和排水費用。 方案 3 和方案 4 的區(qū)別也僅在于第三水平是用立井開拓和暗斜井開拓。兩者相差不到 10％ ,仍可近似相等，但方案 4終究要高些。所以決定采用方案 3。兩者需要通過經(jīng)濟比較才能確定其