唐安煤礦設(shè)計

第IX頁目 錄一般部分1 礦井概況與地質(zhì)特征11.1井田概況11.1.1位置與交通11.1.2地形、地勢及河流21.1.3氣象與地震情況21.1.4礦區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況21.1.5鄰近礦井狀況21.1.6水源及電源21.2井田地質(zhì)特征31.2.1地層31.2.2構(gòu)造41.2.3水文地質(zhì)特征41.3煤層特征71.3.1煤層特征71.3.2煤質(zhì)71.3.3瓦斯、煤塵、煤的自燃性及地溫82 井田境界和儲量102.1井田境界102.1.1井田范圍102.1.2開采界限102.1.3井田尺寸102.2礦井地質(zhì)儲量112.2.1儲量計算基礎(chǔ)112.2.2礦井地質(zhì)儲量計算112.2.3礦井工業(yè)儲量計算122.3礦井可采儲量122.3.1井田邊界保護煤柱122.3.2工業(yè)廣場保護煤柱132.3.3斷層保護煤柱142.3.4風井保護煤柱142.3.5大巷、井筒和井底車場附近保護煤柱142.3.6礦井可采儲量153 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限163.1礦井工作制度163.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限163.2.1確定依據(jù)163.2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力163.2.3礦井服務(wù)年限163.2.4井型校核174 井田開拓184.1井田開拓的基本問題184.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置184.1.2開采水平的確定及帶區(qū)的劃分204.1.3主要開拓巷道204.1.4開拓方案比較204.2礦井基本巷道274.2.1井筒274.2.2井底車場及硐室314.2.3大巷325 準備方式帶區(qū)巷道布置365.1煤層地質(zhì)特征365.1.1帶區(qū)位置365.1.2帶區(qū)煤層特征365.1.3煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況365.1.4水文地質(zhì)365.1.5地質(zhì)構(gòu)造375.1.6地表情況375.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)375.2.1帶區(qū)準備方式的確定375.2.2帶區(qū)巷道布置375.2.3帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)395.2.4帶區(qū)內(nèi)巷道掘進方法405.2.5帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率405.3帶區(qū)車場選型設(shè)計416 采煤方法426.1采煤工藝方式426.1.1帶區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件426.1.2確定采煤工藝方式426.1.3回采工作面參數(shù)426.1.4采煤工作面回采工藝436.1.5采煤工作面支護方式476.1.6端頭支護及超前支護方式506.1.7各工藝過程注意事項506.1.8 回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)516.2回采巷道布置546.2.1回采巷道布置方式546.2.2回采巷道參數(shù)547 井下運輸577.1概述577.1.1礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及工作制度577.1.2煤層及煤質(zhì)577.1.3運輸距離和貨載量577.1.4礦井運輸系統(tǒng)577.2帶區(qū)運輸設(shè)備選擇597.2.1設(shè)備選型原則597.2.2帶區(qū)運輸設(shè)備選型及能力驗算597.3大巷運輸設(shè)備選擇617.3.1主運輸大巷設(shè)備選擇617.3.2輔助運輸大巷設(shè)備選擇627.3.3運輸設(shè)備能力驗算628 礦井提升658.1礦井提升概述658.2主井提升658.2.1主井提升658.2.2主斜井檢修設(shè)備的運送669 礦井通風及安全689.1礦井概況、開拓方式及開采方法689.1.1礦井地質(zhì)概況689.1.2開拓方式689.1.3開采方法689.1.4加油硐室、火藥庫689.1.5工作制、人數(shù)689.2礦井通風系統(tǒng)的確定699.2.1礦井通風系統(tǒng)的基本要求699.2.2礦井通風方式的選擇699.2.3礦井主要通風機工作方式選擇709.2.4帶區(qū)通風系統(tǒng)的要求719.2.5工作面通風方式的選擇719.3礦井風量計算729.3.1通風容易時期和通風困難時期采煤方案的確定729.3.2各用風地點的用風量和礦井總用風量729.3.3采煤工作面需風量計算729.3.4備用面需風量的計算749.3.5掘進工作面需風量749.3.6硐室需風量759.3.7其它巷道所需風量759.3.8礦井總風量759.3.9風量分配769.4礦井阻力計算779.4.1計算原則779.4.2礦井最大阻力路線779.4.3礦井通風阻力計算789.4.4礦井通風總阻力819.4.5兩個時期的礦井總風阻和總等積孔829.5選擇礦井通風設(shè)備829.5.1選擇主要通風機829.5.2電動機選型859.5.3對礦井主要通風設(shè)備的要求869.5.4對反風、風峒的要求869.6安全災(zāi)害的預(yù)防措施879.6.1預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施879.6.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施879.6.3防水措施8710 設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標88參考文獻89翻譯部分淺析綜放沿空掘巷圍巖結(jié)構(gòu)及其控制901緒論901.1問題背景及意義901.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀912沿空掘巷上覆巖層穩(wěn)定性分析912.1綜放沿空掘巷的基本特點922.2綜放沿空掘巷上覆煤巖體破斷特征932.3綜放沿空掘巷圍巖關(guān)鍵塊體力學模型952.4綜放沿空掘巷上覆巖體穩(wěn)定性分析963沿空掘巷圍巖控制原理993.1沿空掘巷的圍巖變形破壞特征993.2沿空掘巷窄煤柱巷道錨桿與圍巖相互作用機理993.3沿空掘巷窄煤柱巷道支護原理1004沿空掘巷窄煤柱力學狀態(tài)及其穩(wěn)定性1004.1沿空掘巷窄煤柱的基本特征1004.2沿空煤體邊緣力學狀態(tài)分析1014.3沿空掘巷窄煤柱應(yīng)力分析及變形破壞機理1034.4沿空掘巷窄煤柱寬度的合理確定1045窄煤柱穩(wěn)定性的數(shù)值模擬模型1055.1模擬巷道地質(zhì)概況1055.2窄煤柱穩(wěn)定性的數(shù)值模擬模型1055.3窄煤柱應(yīng)力分布演化規(guī)律1065.4窄煤柱變形機理1076結(jié)論108參考文獻110翻譯部分英文原文111Stability analysis for main roof of roadway driving along next goaf1111 Mechanics model of triangle block structure of main roof1111. 1 Establishment of mechanics model of triangle block structure1121. 2 Study on the parameters of the triangle block B1122 Bearing analysis of triangle block1132. 1 Bearing analysis of triangle block before roadway excavation1132. 2 Bearing analysis of triangle block after roadway excavation1143 Stability analysis of the triangle block structure1153. 1 Stability of triangle block before roadway excavation1163. 2 Stability of the triangle block after roadway excavation1173. 3 Triangle block stability influenced by mining activity1174 Conclusions118References119中文譯文120沿空掘巷老頂?shù)姆€(wěn)定性分析1201老頂三角塊體結(jié)構(gòu)的力學模型1201.1三角塊體結(jié)構(gòu)力學模型的建立1201.2三角塊體B相關(guān)參數(shù)的研究1212三角塊體的承載分析1222.1巷道掘進前三角塊體的承載分析1222.2巷道掘進后三角塊體的承載分析1233三角塊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析1233.1巷道掘進后三角塊體的穩(wěn)定性1243.2巷道開掘后三角塊體的穩(wěn)定性1253.3回采對三角塊體穩(wěn)定性的影響1254結(jié)論125參考文獻126致 謝127 第23頁1 礦井概況與地質(zhì)特征1.1井田概況1.1.1位置與交通唐安煤礦位于山西省高平市西約10km處的唐安村西北，隸屬于山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司,其地理坐標東經(jīng)11243201124736，北緯354242354531，其井田北部與張家莊、良戶相接壤，東與唐東、唐西煤礦相毗鄰，南與古寨、莊頭煤礦相連，東西長約5.74km，南北寬約3.73km，井田面積約18.76km2。本礦井有鐵路專用線13km，在南陳鋪車站與太焦線鐵路相接，沁輝二級公路縱穿本井田與207國道相接，北距長治市80km，南距晉城市50km，西距沁水縣70km，交通極為便利，如圖1-1所示。圖1-1 唐安煤礦交通位置圖1.1.2地形、地勢及河流本區(qū)屬太行山支脈，分別為唐安北山、古寨北山、古寨南山系，屬西北部武圣山的三條支岔，山勢大致為東西方向，山坡北緩南急，因常年雨雪沖刷，南北山坡沿山坡方向均形成深度不大的溝。本區(qū)最高點位于井田西南角，海拔高度+1286.60m，最低點位于唐安村東南，海拔高度+876.40m，相對高差410.20m，總的地勢表現(xiàn)為西高東低。唐安北山及古寨南山分別被原村河和馬村河及大周河平行所夾，河流流向均為由西向東，河的兩岸均較寬，該三條河均為丹河水系之分支，且均為季節(jié)性河流，丹河流向東南，穿越太行山，在河南省境內(nèi)匯入黃河。1.1.3氣象與地震情況本區(qū)屬大陸性溫帶氣候，冬季寒冷干燥，夏季多雨，春秋二季多風。年降雨量4371010mm，年蒸發(fā)量1424.201825.50mm。雨季多集中在79月，占全年降雨量的70。78月份溫度高，最高氣溫36；12月至次年2月最冷，最低氣溫可達-23，最大凍土深度為0.45m，霜凍期從10月末至次年4月初，風向春、冬季多為西北風，夏季多為東南和南風，最大風力67級，平均34級。根據(jù)中國地震局GB183062001圖A1中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖，本區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，對應(yīng)地震烈度為六度區(qū)。1.1.4礦區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況近年來，高平市郊區(qū)的國民經(jīng)濟和工業(yè)生產(chǎn)保持了持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展的好勢頭。全郊區(qū)農(nóng)村人口占總?cè)丝诘?0以上，農(nóng)作物主要生產(chǎn)小麥、玉米、高粱、大豆、油料作物及藥材。工業(yè)產(chǎn)品主要有煤炭、生鐵、化肥、鐵礦石和水泥等。井田內(nèi)石灰?guī)r、砂巖非常豐富，可作為建筑材料，磚、料石、石子、石灰、水泥等大宗土產(chǎn)品均可由當?shù)毓?yīng)。外部供應(yīng)的材料主要有鋼材、木材、高標號水泥、五金材料等，可通過鐵路運至礦井。1.1.5鄰近礦井狀況唐安煤礦北靠南陽井田，南臨大陽井田，西為普查勘探區(qū)，東為小窯區(qū)，共有9個小煤礦開采3號煤層，主要有古寨煤礦、唐東、唐西煤礦等，生產(chǎn)能力為90120kt/a。1.1.6水源及電源1）電源情況本礦井工業(yè)場地建有一座35/10kV變電所，采用兩回35kV電源供電，其中一回引自高平110kV變電站，線路長7.5km；另一回引自由大陽煤礦35kV變電站，礦井供電電源滿足礦井技術(shù)改造要求。2）水源情況井田內(nèi)的奧陶系石灰?guī)r巖溶含水層為溶洞裂隙水，地下水活動性強、含水豐富、水質(zhì)良好，為一良好的供水水源，目前在礦井工業(yè)場地及生活區(qū)均有奧灰水水源井，供工業(yè)場地生活和生產(chǎn)用水。井下消防灑水水源為處理后的井下排水。目前水源均能滿足生產(chǎn)、生活要求。1.2井田地質(zhì)特征1.2.1地層本區(qū)為半覆蓋區(qū)，地層出露主要為上石盒子組，局部為下石盒子組地層，綜合鉆孔揭露及地表出露情況，結(jié)合野川、大陽勘探區(qū)報告資料，將井田地層由老到新敘述如下：1）中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2M)在井田以東地區(qū)廣泛出露，巖性為青灰色，質(zhì)純，厚層狀石灰?guī)r，裂隙和溶洞發(fā)育，局部地段為角礫狀石灰?guī)r，厚400m左右。2）上石炭統(tǒng)太原組(C3t)為本區(qū)主要含煤巖系，由砂巖、灰?guī)r及煤層組成，含煤611層，石灰?guī)r46層，沉積旋回明顯，屬海陸交互相沉積，與下伏地層呈平行不整合接觸，厚73.9692.93m，平均82.22m。（1）下段(C13t)：鐵鋁巖段，主要巖性為灰色鮞狀鋁土巖，鋁質(zhì)泥巖，含團塊或星點狀黃鐵礦，頂部為泥巖，厚6.0023.2m，平均11.31m。（2）中段(C23t)：由15號煤層至K4灰?guī)r項，巖性主要為粉砂巖、灰?guī)r及煤層，含煤34層，全段厚24.73m。K2灰?guī)r為第一層灰?guī)r，位于本段下部，深灰色，厚度最大，且穩(wěn)定，含燧石結(jié)核及動物化石，為15號煤層頂板，平均8.47m。K3灰?guī)r為第二層石灰?guī)r，位于本段中段，深灰色，致密堅硬，偶含燧石結(jié)核，為l2號煤層頂板，厚2.82m。K4灰?guī)r為第三層石灰?guī)r，位于本段頂部，深灰色，含動物化石，為11號煤層頂板，厚l.55m。（3）上段(C33t)：由k4灰?guī)r頂至k6灰?guī)r頂，巖性主要由黑色中、細粒砂巖、泥巖、灰?guī)r及煤層組成，含煤24層，厚46.09m。K5灰?guī)r為本組第四層灰?guī)r，位于本段中部，為井田內(nèi)較穩(wěn)定的石灰?guī)r之一，深灰色，厚層狀，含燧石結(jié)核及動物化石，厚2.56m。K6灰?guī)r為第五層灰?guī)r，位于本段頂部，黑色致密，堅硬，有時相變?yōu)殪菔規(guī)r或燧石層。3）下二疊統(tǒng)山西組(P1S)為井田主要含煤巖系，其巖性主要為灰色中、細、粉砂巖及泥巖組成，含煤層13層，3號煤層為本組主要可采煤層，本組厚度34.4662.80m，平均48.51m。K7砂巖位于本組底部，為灰綠色中細粒砂巖，層面上含大量云母碎片及炭質(zhì)碎片并夾有泥巖包裹體，厚4.44m。4）下二疊統(tǒng)下石盒子組(P1X)與下伏地層整合接觸，巖性主要為淺灰、灰綠及粉紅色泥巖夾兩層灰白灰綠色細中粒砂巖，下部為灰、深灰色泥巖及粘土巖夾34層細中粒砂巖，底部為灰白色中粒砂巖，鈣巖、硅質(zhì)膠結(jié)，有時為細粒砂巖，本組厚61.6582.28m，平均70.00m。5）上二疊統(tǒng)上石盒子組(P2S)在井田內(nèi)廣泛分布，露頭良好，巖性為黃綠、灰綠色中粗砂巖及粉砂巖和紫紅色、黃綠色泥巖組成，夾13層不穩(wěn)定錳鐵礦層，底部以一層粗粒砂巖與下伏地層分界。據(jù)區(qū)域資料，本組厚530600m，本區(qū)出露最厚為l90m。6）第三、第四系(N+Q)第三系為紫紅色粘土，可塑性強，含鐵錳質(zhì)斑點及石英小顆粒。第四系為中上更新統(tǒng)紫紅灰黃色亞砂土及全新現(xiàn)代河流沖積層組成，與下伏地層不整合接觸。1.2.2構(gòu)造本區(qū)位于沁水煤田東翼南段，太行山背斜之西翼，井田總的構(gòu)造走向北偏東1020方向延展，這種構(gòu)造的形成主要是受井田東部NNE向之高廟山擠壓斷裂褶曲帶影響所致，對本井田構(gòu)造起一定控制作用。本區(qū)總的構(gòu)造形態(tài)為走向北東的單斜構(gòu)造，伴隨稀少的斷層。在井田東部、南部邊界附近發(fā)育一些起伏不大的小型褶曲和寬緩褶曲，井田地質(zhì)構(gòu)造總體應(yīng)屬簡單類型。井田地質(zhì)構(gòu)造分述如下：1）褶曲（1）張莊南向斜：位于井田中北部，軸向西東向，南北兩翼地層傾角小，軸部起伏不大，區(qū)內(nèi)延伸4000m左右。（2）馮村西背斜：位于井田東北角，軸線呈“S”形，軸部遇秦城南正斷層被錯開，東西兩翼地層傾角、斷層北10左右，斷層南67，井田內(nèi)延伸長度約1600m。（3）唐安北黃花嶺古寨背斜：位于本區(qū)東部邊界附近，走向南端N38E，北端N16E，左右對稱，地層傾角211左右，向南延伸至區(qū)外。（4）唐安南向斜：位于井田東部邊界，其走向與唐安北黃花嶺古寨背斜一致，東翼傾向西，傾角10左右，西翼傾向東，傾角6左右，向南、向北均延伸至區(qū)外。（5）金漳背背斜：位于井田西南邊界，走向N30W，軸線呈S型，東翼傾向NE，傾角612，西翼傾向SW，傾角519，在本區(qū)為其北端傾伏端。（6）莊頭向斜：位于井田西部，與金漳背背斜軸向一致，左右對稱，兩翼地層傾角小，區(qū)內(nèi)延伸900m左右。（7）古寨背斜：位于井田南部757孔附近，走向NE30，東西兩翼地層傾角10左右，區(qū)備延伸長度約100m。（8）古寨向斜：位于井田南部，古寨村附近，軸向NNE，東翼地層傾向西，傾角10，西翼傾向東，傾角36。2）斷層秦城南正斷層：位于井田東北角，走向37東，傾向北西，傾角65，斷距1035m，傾角6570，延伸長度約4300m，在秦城南山坡上桃花泥巖被斷開，在老元溝西上石盒子組下部砂巖與泥巖接觸，在區(qū)內(nèi)延伸1600m左右。1.2.3水文地質(zhì)特征1）區(qū)域水文地質(zhì)本區(qū)位于沁水盆地東翼南段，高廟山擠壓斷裂褶皺帶之西。井田以西為沁河與丹河的分水嶺，屬二疊系剝蝕構(gòu)造山區(qū)，東部為高廟山、伊候山奧陶系剝蝕構(gòu)造低山區(qū)，分割著東西兩翼煤系地層，井田中部煤系地層及第四系組成了丘陵與河谷地帶，在河谷兩側(cè)發(fā)育三級階地，分別高出河床12.5m、510m、20m左右。全區(qū)地段為西高東低，相對高差200300m，海拔標高+800+1300m之間，地段坡度為2040。井田以東為碳酸鹽組成的高廟山、伊候山奧陶系構(gòu)造低山區(qū)和山西組碎屑巖區(qū)，井田內(nèi)為上下石盒子組地層問或有新生界松散沉積物覆蓋，上述分布的各時代的地層基本構(gòu)成了區(qū)域的三大主要含水層系。（1）碳酸鹽含水層該巖系主要分布于奧陶系，次之分布于太原組(K2K6灰?guī)r)，其中奧陶系石灰?guī)r因其局部巖溶發(fā)育而成為主要含水層段，其所含豐富的巖溶裂隙水是區(qū)域主要地下水資源。（2）碎屑含水層井田內(nèi)石炭、二疊系地層廣泛分布，其中粒度較粗的砂巖因其局部有較好的孔隙度，特別是裂隙比較發(fā)育時往往成為較好的含水層，區(qū)域內(nèi)該巖系有大小不等的泉水出露，說明該含水層有一定的含水性。（3）新生界松散含水層主要分布于區(qū)域內(nèi)各大小河流的河床及兩側(cè)一級階地，其松散的砂礫層具有良好的儲水條件，含水豐富。（4）地表逕流區(qū)域內(nèi)有兩條水系，分水嶺的西部為沁河，發(fā)源于沁源縣境內(nèi)，全長約300km，東部為丹河，發(fā)源于高平縣以北的丹珠嶺，全長120km，兩河均流向東南，穿過太行山，在河南省境內(nèi)匯入黃河，井田內(nèi)主要河流丹河水系，其流向大體垂直巖層走向，逆傾向流向東南。2）井田水文地質(zhì)（1）地表逕流井田內(nèi)主要河流均屬丹河水系，屬季節(jié)性河流，逕流不長，多消失于井田東部陳莊附近的奧陶系內(nèi)，成為間歇性河流。（2）含水層本井田地層有奧陶系、石炭二疊系及第三、四系地層，按地下水分類，可分為溶洞水、裂隙水及孔隙水三類，主要含水層有八層，現(xiàn)分述如下：奧陶系馬家溝組灰?guī)r含水層(O2m)為巖溶裂隙水，由厚層石灰?guī)r及薄層泥灰?guī)r組成，全組厚400多米，出露于井田以東，井田內(nèi)埋藏較深。從區(qū)域情況看，在丹河一帶出露有四層溶洞層，接收著大量地表水及裂隙潛水的補給。地下水位總的由北向南逐漸降低，含水層受區(qū)域構(gòu)造控制，由于丹河切割，在區(qū)外南部河谷地帶，形成大量泉水如郭壁泉、白楊泉及下孔泉，其流量為0.405.44m3/s，大量排泄著區(qū)域地下水，使區(qū)域地下水位劇烈下降。本區(qū)未進行抽水試驗，據(jù)區(qū)域鉆孔資料，含水層上弱下強，中下部單位涌水量在0.714.22m3/sm，水質(zhì)為HCO3-SO2-4-Ca2+Mg2+型水，地下水活動性強，含水豐富，為良好的供水水源。本區(qū)3號煤層開采水平高于本水位，為此，對礦坑疏干及井下取水提供便利條件。太原組K2K3灰?guī)r含水層(C3-K2-K3)為石灰?guī)r層問巖溶裂隙水，一般厚度K2為8m，K3為3m，巖層發(fā)育穩(wěn)定，據(jù)區(qū)東淺部Y-34號孔穿過溶洞高度為0.100.65m，沖洗液全部漏失，最大消耗量達10.20m3/h，深部巖芯完整，裂隙發(fā)育較差，水量很小，易于抽干，單位涌水量(q)為0.00009L/sm，水質(zhì)類型為HCO3-Cl-Ca2+Mg2+型水，另據(jù)817號孔簡易抽水資料，2小時即可抽干，單位涌水量0.0000440.00044L/sm，滲透系數(shù)為0.000310.003lm/d，水位標高為+782.12m，水質(zhì)類型為HCO3-Cl-Ca2+Mg2+型水。太原組K5灰?guī)r巖溶含水層(C3t-K5)為層間巖溶裂隙水，K5一般厚為4m，巖層穩(wěn)定，含水性強弱與賦存深淺有密切關(guān)系，淺部區(qū)外東南段含水性強。野川水源Y-32號孔，因受風化作用及構(gòu)造影響，裂隙發(fā)育，溶洞高達0.90m，故含水性強，單位涌水量(q)為3.73L/sm，水位標高為+861.71m，大陽井田深部845號孔單位涌水量(q)為0.0015L/s，滲透系數(shù)為0.0028m/d，水位標高為813.35m，水質(zhì)類型為HCO3-CO42-Ca2+Mg2+型水。地下水有著向深部補給的趨勢，富水性決定于裂隙發(fā)育程度。山西組K8砂巖一下石盒子組K9砂巖裂隙含水層為層間裂隙水，以中粒砂巖為主，一般厚度K8為8m，K9為4m，厚度變化大，據(jù)區(qū)域資料王報井田617、608、50及30號水文孔抽水資料單位涌水量為0.000420.00161L/sm，水位標高為+829.62+880.72m，野川井田Y12號孔水文孔抽水資料單位涌水量(q)為0.0008L/sm，水質(zhì)類型為HCO3-SO42- (CI-)-Ca2+Mg2+型水。本井田南部813、817號孔、K8砂巖有時為3號煤直接頂板，據(jù)鉆孔資料，一般以2小時均能抽干。上石盒子組中部砂巖含水層為層間裂隙水，中粒砂巖組成，平均厚度615.57m，含水層裂隙發(fā)育，層位分布很高，地下水排泄良好，全區(qū)出露泉水較多，流量隨季節(jié)變化大，變化幅度大于4倍，涌水量為0.050.22L/s，水質(zhì)為HCO3Cl-(或SO42-)-Ca2+Mg2+型水?；鶐r風化殼潛水含水層為裂隙潛水，局部為承壓水，據(jù)鉆孔資料一般低處及淺部的風化殼富水性強，風化深度3050m，其涌水量如下：817號鉆孔單位涌水量0.00056L/sm，滲透系數(shù)0.0019m/d。Y19號鉆孔單位涌水量(q)為0.0047L/sm。水質(zhì)為HCO3-SO42- (Cl-)-Ca2+Mg2+型水，礦化度小于500mg，地下水位變化幅度在0.91.3m，富水期為710月，貧水期l4月。第四系沖積層Q2Q4含水層為孔隙潛水，由砂礫層、亞粘土組成，局部承壓，全厚約20m，由于地下水位及含水層埋藏淺，為當?shù)鼐用窆喔燃懊裼盟?，為主要水源。本井田之北良戶?14號水井抽水資料，單位涌水量為0.617L/sm，大陽井田841、876號孔單位涌水量為0.003351.78L/sm，滲透系數(shù)0.04616.5m/d，富水期l4月，水質(zhì)為HCO3-SO42- (Cl-)-Ca2+Mg2+（或Na）型水。本含水組水位季節(jié)性變化大，據(jù)水井觀測資料，近河床Q4為0.760.82m，遠河床Q3為2.2211.06m。（3）礦井涌水量根據(jù)礦井地質(zhì)報告提供的礦井涌水量資料，結(jié)合本礦井生產(chǎn)中的實際涌水量情況，預(yù)計礦井達到1.50Mt/a設(shè)計生產(chǎn)能力時，正常涌水量為103m3/h，最大涌水量為158m3/h。1.3煤層特征1.3.1煤層特征本區(qū)含煤地層為石炭二疊系含煤系，現(xiàn)分述如下：1）上石炭統(tǒng)太原組(C3t)本組為一套海陸交互相沉積，旋回明顯，沉積厚度73.9692.94m，平均82.22m，含石灰?guī)r46層，砂巖78層，其余為泥巖，。2）二疊統(tǒng)山西組(Pls)本組為一套濱海平原三角洲平原相，含煤沉積，為本區(qū)主要含煤地層之一，沉積厚度34.4662.80m，平均48.51m，巖性以中砂巖為主，其余為粉砂巖、泥巖。全組含煤23層，其中1號為不穩(wěn)定不可采煤層，2號為零星可采較穩(wěn)定煤層，3號煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，煤層總厚度6.72m，含系數(shù)13.9。3）主要可采煤層本井田主要可采煤層為3號煤層，敘述如下：3號煤層賦存于山西組下部，為井田內(nèi)主要可采煤層，全區(qū)可采，厚5.586.67m，平均6.11m。煤層厚度全區(qū)基本變化不大，變異系數(shù)R=4.72，只有Y26、719、735、720孔、Yl9南、Y25、Y30為相對變薄帶，但厚度均在5.80m以上，最厚點位于煤田中部747號孔，厚達6.76m，煤層頂板巖性為泥巖、細粉砂巖，局部為中細砂巖。煤層底板為粉砂巖、細砂巖、泥巖，局部為中砂巖。4）3號煤層煤層頂?shù)装鍘r性特征頂板主要為粗細粉砂巖，局部為中細砂巖。底板為粉砂巖、細砂巖、泥巖，局部為中砂巖，含有植物根莖化石及炭質(zhì)碎屑，一般厚2m。偽頂一般為薄層狀泥巖，水平層理發(fā)育，含有大量完整的植物化石，質(zhì)軟，隨著煤層開采而向下冒落，厚0.10.3m。當偽頂不發(fā)育時，煤層直接與直接頂或老頂接觸。老頂為灰、灰白色中厚層之中粒砂巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，斜層理明顯，裂隙不大發(fā)育，厚4.0817.47m，平均8m，個別地段為細砂巖，并直接與煤層接觸。1.3.2煤質(zhì)井田內(nèi)各煤層均屬無煙煤，其揮發(fā)分均小于10，各煤層原煤煤質(zhì)特征見表1-1。表1-1 各煤層煤質(zhì)特征表煤層編號水分Mad（%）灰分Ad(%)揮發(fā)份Vdaf（%）硫份（%）發(fā)熱量（MJ/Kg）31.7611.659.220.3635.283號煤層為低灰中灰、特低硫、低磷、高熔灰分、高發(fā)熱量的無煙煤，是良好的合成氨用煤和固定床氣化用煤，也可用作動力用煤、民用煤。1.3.3瓦斯、煤塵、煤的自燃性及地溫根據(jù)山西省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局2003年度對唐安煤礦礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果，礦井相對瓦斯涌出量為3.87m3/t，絕對瓦斯涌出量為8.43 m3/min，屬低瓦斯礦井。根據(jù)1991年12月山西省煤炭廳綜合測試中心提供的唐安煤礦3號煤層煤塵爆炸性試驗結(jié)果，火焰長度為0，加巖粉量為0，煤塵無爆炸性。根據(jù)本礦及附近礦井3號煤層自燃傾向性資料，3號煤層屬不易自燃煤層，本礦及附近礦井3號煤層從未發(fā)生過煤的自燃現(xiàn)象。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及本礦多年的生產(chǎn)資料，本井田地溫和地壓均未出現(xiàn)過異?，F(xiàn)象，預(yù)計將來地溫和地壓變化也不會給煤礦的正常生產(chǎn)帶來大的影響，井田所在地區(qū)地溫、地壓正常。圖1-2 地質(zhì)綜合柱狀圖2 井田境界和儲量2.1井田境界2.1.1井田范圍井田位于太行山南段西側(cè)，井田內(nèi)為唐安北山、古寨北山、古寨南山（松山、東山、黃花嶺）系，總的地勢表現(xiàn)為西高東低，最高點位于井田西南角，海拔1286.60m，最低點位于唐安村東南，海拔876.0m，最大相對高差410.2m。井田北與張家莊、良戶相接壤，東與唐東、唐西煤礦相毗鄰，南與古寨、莊頭煤礦相連。2.1.2開采界限本井田含可采煤層共有1層，即3號煤層。3號煤層平均總厚6.11m，本設(shè)計礦井就3號煤層進行設(shè)計。2.1.3井田尺寸井田的傾斜方向的最大長度為5.7km，最小長度為5.3km，平均長度為5.5km。井田的走向最大長度為3.7km，最小長度為3.0km，平均長度為3.4km。井田的水平面積按下式計算： （2-1）式中：S 井田的水平面積，m2；H 井田的平均水平寬度，m； L井田的平均走向長度，m；則井田的水平面積為：S =3.4 5.5 =18.7 km2，井田賦存狀況示意圖如圖2-1所示。圖2-1 井田賦存狀況示意圖2.2礦井地質(zhì)儲量2.2.1儲量計算基礎(chǔ)（1）根據(jù)本礦的井田地質(zhì)勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；（2）根據(jù)煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范和煤炭工業(yè)技術(shù)政策規(guī)定：煤層最低可采厚度為0.70m，原煤灰分40%；（3）依據(jù)國務(wù)院過函（1998）5號文關(guān)于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關(guān)問題的批復(fù)內(nèi)容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量；（4）儲量計算厚度：夾石厚度不大于0.05m時，與煤分層合并計算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；（5）井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法。2.2.2礦井地質(zhì)儲量計算由于礦井井田形狀規(guī)整，本區(qū)礦井儲量采用網(wǎng)格法，將井田分為A、B、C、D、E五個塊段（根據(jù)等高線疏密程度劃分面積小塊）具體分塊情況見圖2-2井田地質(zhì)儲量計算面積劃分示意圖，根據(jù)每個面積小塊的等高線水平間距和高差計算出面積小塊的煤層傾角，用CAD命令計算面積小塊的水平面積，由此可計算得出每個塊段的不同儲量，礦井地質(zhì)總儲量即為各塊段儲量相加之和。再根據(jù)： （2-2）式中：Z礦井地質(zhì)儲量，t；S 井田塊段面積，m2；m煤層平均厚度，m； 煤層的容重，1.44 t/m3； 各塊段煤層的傾角，。圖2-2 礦井塊段劃分圖由式（2-2）及礦井塊段劃分圖，得各塊段地質(zhì)儲量計算見下表2-1：表2-1 礦井地質(zhì)儲量計算表煤層塊段傾角/()塊段面積/m2煤厚/m容重/t/m3儲量/萬t總儲量/萬t3#A3.735222564.18 6.111.444597.24 16987.31B1.377670814.80 6.111.446752.35 C7.451163377.40 6.111.441024.08 D2.11512197.00 6.111.441331.13 E4.413729000.00 6.111.443282.51 則礦井地質(zhì)儲量： Z=169.87Mt2.2.3礦井工業(yè)儲量計算礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質(zhì)勘探，煤層厚度與質(zhì)量均合乎開采要求，地質(zhì)構(gòu)造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內(nèi)的儲量。礦井工業(yè)儲量是進行礦井設(shè)計的資源依據(jù)，一般也就是列入平衡表內(nèi)的儲量。礦井工業(yè)儲量：地質(zhì)資源量中探明的資源量331和控制的資源量332，經(jīng)分類得出的經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量111b和122b、邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量2M11和2M22，連同地質(zhì)資源量中推斷的資源量333的大部，歸類為礦井工業(yè)儲量，具體組成見圖2-3。圖2-3 工業(yè)資源/儲量的組成儲量的分配探明儲量、控制儲量、推斷儲量按6:3:1 分配，經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量、邊際經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量按90%、10% 分配，次邊際經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量不計。各種儲量分配見表2-2：表2-2 礦井工業(yè)儲量計算表類別探明儲量/Mt控制儲量/Mt推斷儲量/Mt經(jīng)濟儲量邊際儲量經(jīng)濟儲量邊際儲量數(shù)量91.7310.1946.765.2016.99合計101.9251.96Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k （2-3）其中：k=0.8Zg=91.73+10.19+46.76+5.20+16.990.8=167.47 Mt2.3礦井可采儲量2.3.1井田邊界保護煤柱根據(jù)唐安礦的實際情況，按照煤礦安全規(guī)程的有關(guān)要求，井田邊界內(nèi)側(cè)暫留30m寬度作為井田邊界煤柱，則井田邊界保護煤柱的損失按下式計算。 （2-4）式中：P井田邊界保護煤柱損失， t；H井田邊界煤柱寬度，30m；L井田邊界長度，17862m；m煤層厚度，m；煤層容重，1.44t/m3；代入數(shù)據(jù)得：P=30178626.111.44=4.71Mt2.3.2工業(yè)廣場保護煤柱工業(yè)廣場的占地面積，根據(jù)煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標見表2-3。表2-3 工業(yè)廣場占地面積指標表井型/Mta-1占地面積指標/ha0.1Mt-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8礦井井型設(shè)計為1.5Mt/a，因此由表2-3可以確定本設(shè)計礦井的工業(yè)廣場為0.18km2。但是考慮到近些年來建筑技術(shù)的提高，建筑物不斷向空間發(fā)展，所以，工業(yè)廣場的面積都有縮小的趨勢，再加上本井田煤層埋藏較深，若取工廣煤柱較大會造成大量的工廣壓煤，所以本設(shè)計取0.70的系數(shù)，則工業(yè)廣場的面積約為0.12km2。建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程第14條和第17條規(guī)定工業(yè)廣場屬于級保護，需要留設(shè)15m寬的圍護帶。本設(shè)計選定工業(yè)廣場長為400m，寬為300m，新生界松散層厚度平均9.4m，結(jié)合本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖移動角（表2-4）采用垂直剖面法計算工業(yè)廣場的壓煤損失。表2-4 地質(zhì)條件及巖層移動角煤層傾角/煤層厚度/m廣場中心深度/m/46.1120045667166采用垂直剖面法計算所得主采煤層工廣保護煤柱面積及壓煤量見下表2-5：表2-5 各煤層工廣煤柱壓煤量計算表煤層厚度/m工廣煤柱面積/m壓煤量/t3#6.112700912372479求得工業(yè)廣場總壓煤量為2.37Mt。采用垂直剖面法計算工業(yè)廣場壓煤示意圖如圖2-4所示。圖2-4 工業(yè)廣場保護煤柱計算示意圖2.3.3斷層保護煤柱井田3號煤層現(xiàn)已查明一條斷層，即秦城南正斷層，其兩側(cè)各留30m保護煤柱，則其煤柱損失可由下式求得： （2-5）式中：Pf煤柱損失，t；L斷層長度，m；m煤層厚度，m；煤層容重，t/m3。已知=1.44t/m3，m=6.11m，代入（2-5）可得：Pf=167026.111.4430=0.88Mt2.3.4風井保護煤柱按照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程（2000版）中參數(shù)計算，取中央風井工業(yè)場地為100m100m，同樣采用垂直剖面法計算中央風井壓煤量為0.85Mt。2.3.5大巷、井筒和井底車場附近保護煤柱取大巷保護煤柱的寬度為100m，大巷間距為40m。大巷保護煤柱在后期回收，因此不計入煤柱損失。根據(jù)CAD作圖，在井底車場及井筒附近留設(shè)適當大小的保護煤柱，通過計算可得壓煤量為1.43Mt。綜上，礦井的永久保護煤柱損失量匯總見表2-6。表2-6 永久保護煤柱損失量煤柱類型儲量/Mt井田邊界保護煤柱4.71斷層保護煤柱0.88井底車場附近保護煤柱1.43中央風井保護煤柱0.85工業(yè)廣場保護煤柱2.37合計10.242.3.6礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設(shè)計的可以采出的儲量，可按下式計算： （2-6）式中：Zk 礦井可采儲量，t；Zg 礦井的工業(yè)儲量，167.47Mt；P 保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護煤柱損失量，10.24Mt；C帶區(qū)采出率。根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范2.1.4條規(guī)定：礦井的采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85。本設(shè)計礦井3號煤層厚度為6.11m，屬于厚煤層，因此帶區(qū)采出率選擇0.75。則代入數(shù)據(jù)得礦井設(shè)計可采儲量：Zk = (167.47-10.24)0.75=117.92Mt3 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范2.2.3條規(guī)定，礦井設(shè)計宜按年工作日330d計算，每天凈提升時間宜為16h。礦井工作制度采用“四六制”作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班檢修。3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.2.1確定依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第2.2.1條規(guī)定：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定：（1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井，煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大；（2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模，否則應(yīng)縮小規(guī)模；（3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)；（4）投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。3.2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力本礦井井田范圍內(nèi)煤層賦存簡單，地質(zhì)條件較好，首采煤層平均厚度6.11m，煤層平均傾角4，屬近水平煤層，易于發(fā)揮工作面生產(chǎn)能力。全國煤炭市場需求量大，經(jīng)濟效益好。結(jié)合本礦區(qū)的煤炭儲量，確定本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a。3.2.3礦井服務(wù)年限礦井可采儲量、設(shè)計生產(chǎn)能力和礦井服務(wù)年限三者之間的關(guān)系為： （3-1）式中：T 礦井服務(wù)年限，a；ZK 礦井可采儲量，117.92Mt；A 設(shè)計生產(chǎn)能力，1.5Mt/a；K 礦井儲量備用系數(shù)。礦井投產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要有一定的儲備能力。例如局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少；或者礦井由于技術(shù)原因，使采出率降低，從而減少了儲量。因此，需要考慮儲量備用系數(shù)。煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第2.2.6條規(guī)定：計算礦井及第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限時，儲量備用系數(shù)宜采用1.31.5。結(jié)合本設(shè)計礦井的具體情況，礦井儲量備用系數(shù)選定為1.4。把數(shù)據(jù)代入公式（3-1）得礦井服務(wù)年限為57.0a。3.2.4井型校核按礦井的實際煤層開采能力，運輸能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：1）煤層開采能力的校核井田內(nèi)3號煤層為所采煤層，煤厚6.11m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度基本無變化。煤層傾角平均4，地質(zhì)條件簡單，根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個綜采大采高工作面來滿足井型要求。2）運輸能力的校核礦井設(shè)計為大型礦井，開拓方式為斜井單水平開拓。井下煤炭運輸采用鋼絲繩芯膠帶輸送機運輸，工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉，運輸連續(xù)、能力大，自動化程度高，機動靈活；井下矸石、材料和設(shè)備采用軌道運輸，運輸能力大，調(diào)度方便靈活。3）通風安全條件的校核礦井采用中央并列式通風系統(tǒng)，抽出式通風方式，在井田中央布置一個回風井，可以滿足通風要求。4）儲量條件的校核根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第2.2.5條規(guī)定：礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力與服務(wù)年限相適應(yīng)，才能獲得好的技術(shù)經(jīng)濟效益。井型和服務(wù)年限的對應(yīng)要求見表3-1。表3-1 我國各類井型的礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力萬/ta-1礦井設(shè)計服務(wù)年限/a第一開采水平服務(wù)年限煤層傾角45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定由上表可知：煤層傾角低于25，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.22.4Mt/a時，礦井設(shè)計服務(wù)年限不宜小于50a，第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限不宜小于25a。本設(shè)計中，煤層傾角低于25，設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a，礦井服務(wù)年限為57.0a，符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。 第47頁4 井田開拓4.1井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較才能確定。井田開拓具體有下列幾個問題需要確定：1）確定井筒的形式、數(shù)目和配合，合理選擇井筒及工業(yè)廣場的位置；2）合理確定開采水平的數(shù)目和位置；3）布置大巷及井底車場；4）確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；5）進行礦井開拓延深、深部開拓和技術(shù)改造；6）合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。開拓問題解決的好壞，關(guān)系到整個礦井生產(chǎn)的長遠利益，關(guān)系到礦井的基建工程量、初期投資和建設(shè)速度，從而影響礦井經(jīng)濟效益。因此，在確定開拓方式是要遵循以下原則：1）貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤、高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。2）合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。3）合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。4）要建立完善的通風、運輸、供電系統(tǒng)、創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好的狀態(tài)。5）要適應(yīng)當前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，應(yīng)為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜合機械化、自動化創(chuàng)造條件。6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置1）井筒形式的確定井筒形式有三種：平硐、斜井、立井，各井筒形式優(yōu)缺點比較及適用條