采礦工程畢業(yè)設(shè)計(jì)論文古書院礦新井設(shè)計(jì)

《采礦工程畢業(yè)設(shè)計(jì)論文古書院礦新井設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《采礦工程畢業(yè)設(shè)計(jì)論文古書院礦新井設(shè)計(jì)（101頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 2 1.1礦區(qū)概述 2 1.2 井田地質(zhì)特征 5 1.3煤層 9 2 井田境界和儲(chǔ)量 16 2.1井田境界 16 2.2 礦井儲(chǔ)量計(jì)算 16 2.3 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 17 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 20 3.1礦井工作制度 20 3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 21 4 井田開拓 23 4.1 井田開拓的基本問題 23 5 準(zhǔn)備方式——帶區(qū)巷道布置 41 5.1 煤層地質(zhì)特征 41 5.2 采（盤）區(qū)或帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 41 5.3 帶區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì) 46 6 采煤方法 47 6.1 采煤工藝方式 47 6.2回采巷道布置 61 7 井下運(yùn)輸 62 7.1概述 62 7.2帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇 64 7.3大巷運(yùn)輸設(shè)備選則 67 8 礦井提升 68 8.1礦井提升概述 68 8.2主副井提升 69 9 礦井通風(fēng)及安全 71 9.1礦井地質(zhì)、開拓、開采概況 71 9.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 72 9.3礦井風(fēng)量計(jì)算 76 9.4礦井阻力計(jì)算 84 9.5選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 89 10 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 95 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1.1礦區(qū)概述 1.1.1 礦區(qū)地理位置與交通 古書院礦位于晉城市北1km處，行政區(qū)劃大部屬晉城市城區(qū)管轄，北端小部分在澤州巴公鎮(zhèn)境內(nèi)。其地理坐標(biāo)為東經(jīng)11248′34″- 11252′56″，北緯3530′33″～3534′15″。 該井田西受白馬寺斷層控制,北與鳳凰山、王臺(tái)鋪井田相接, 西南為北巖井田, 東西長7km, 南北寬5km, 面積24.417km2。井田東部有太原～焦作鐵路經(jīng)過。本礦專運(yùn)線5公里與晉城北站接軌，向南于月山，新鄉(xiāng)分別與焦枝，京廣線相通。207國道從井田東側(cè)經(jīng)過，晉（城）～長（治）、晉（城）～陽（城）、晉（城）～焦（作）、長（治）～邯（鄲）高速公路已建成通車；省級(jí)公路四通八達(dá)。礦井交通位置如圖1-1所示。 1.1.2 地形地貌及水文情況 井田地表呈剝蝕的低山丘陵地貌，總的地勢(shì)為西北高，東南低。地形最高點(diǎn)為西北部方山山頂，標(biāo)高1055.45m，最低處為井田南部邊界低洼處，標(biāo)高716.30m，地形最大相對(duì)高差339.15m。井田西北部為低山區(qū)，有大片基巖出露，山嶺連綿延展，間或有“V”字形溝谷分布。井田東南部逐漸過渡為緩坡丘陵區(qū)，地表基本為第四系黃土覆蓋，在寬緩的土梁間發(fā)育有南北向和東南向的黃土沖溝，總的說來，井田地形比較復(fù)雜。 井田內(nèi)無常年徑流的地表水系，均為季節(jié)性河流。雨季流量較大，西南部大氣降水經(jīng)晉城西河、古書院河、晉城東河匯入白水河經(jīng)孔莊注入丹河，東北部大氣降水匯入劉家川河、司徒河向東注入丹河，丹河屬沁河支流。 井田內(nèi)較大河流為古書院河，于井田西部由北向南流過，井田內(nèi)流經(jīng)長度5220m，匯水面積6.556km2。河流水源為地表泉水，大氣降水及礦坑排水。據(jù)古礦近年觀測(cè)資料，該河南段因有礦坑排水匯入，水量大增，可達(dá)10.5～107.8L/s，河流北段無礦坑排水影響，流量僅為0.06～0.60L/s。 1.1.3氣候條件 本區(qū)屬太行山西側(cè)山間盆地，屬暖溫帶大陸性氣候。四季分明,溫和宜人,日照充足。秋季多西北風(fēng),春夏季多東南風(fēng)。年最小降水量296mm,最大降水量1010mm,平均686.10mm。降水量集中在7、8、9三個(gè)月。蒸發(fā)量一般為降水量的2～3倍。氣溫一般較高,最高達(dá)38.6℃,最低－22.8℃,平均11℃。無霜期較長，全年約180天。凍結(jié)期為11月至次年2月，最大凍土深度一般為43cm，最大積雪厚度為21cm。風(fēng)力不大，一般3～4級(jí)，最大6級(jí)。 1.1.4地震 歷年地震資料及文獻(xiàn)記載，晉城地區(qū)未發(fā)生過5級(jí)以上的破壞性地震。外圍強(qiáng)震的波及曾對(duì)本區(qū)造成房屋倒塌，人畜傷亡。據(jù)國家《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5001－2001），晉城市為六度地震烈度區(qū)，地震加速度值為0.05g。 1.1.5水源條件 古書院礦現(xiàn)有自備水源井6眼，分別是下平房水源井（3號(hào)）、水塔水源井（14號(hào)）、西風(fēng)井水源井（15號(hào)）、東風(fēng)井水源井（26號(hào)）、34號(hào)家屬樓南水源井（28號(hào)）、32號(hào)家屬樓東水源井（1號(hào)）。6個(gè)水源井全部采用深井潛水泵吸取中奧陶統(tǒng)深層水作為永久水源，日均取水量約為8000 m3，年提水量約為292萬m3。 古礦現(xiàn)供水情況地面由1號(hào)、3號(hào)、14號(hào)、28號(hào)水源井供給，井下用水由15號(hào)、26號(hào)水源井供給，并于2001年對(duì)該礦地面和井下用水進(jìn)行了互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)?shù)孛婧途氯魏我环接盟霈F(xiàn)緊張時(shí)，可由另一方進(jìn)行補(bǔ)充，從而緩解了用水緊張的狀況。 根據(jù)山西省煤礦設(shè)計(jì)院和晉城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心分析測(cè)試結(jié)果報(bào)告單，除西風(fēng)井總硬度、硫酸根稍高以外，其余測(cè)定項(xiàng)目全部符合GB5749－85生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 1.1.6礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況 整個(gè)晉城礦區(qū)跨越晉城市和陽城、沁水兩縣，面積為6795 km2。本區(qū)處于太行山西坡，土質(zhì)比較肥沃，主要農(nóng)作物有玉米、谷子、小麥和高粱，由于農(nóng)田水利基本建設(shè)發(fā)展較快，畝產(chǎn)水平逐年提高。工業(yè)主要有冶煉、化肥、水泥、發(fā)電、農(nóng)機(jī)、副食品加工及手工業(yè)等。 1.1.7礦區(qū)小煤礦概況 20世紀(jì)80年代—90年代，在井田范圍內(nèi)曾開辦有證礦井28座，因關(guān)閉、吊銷、劃出等原因，已有16座停辦。現(xiàn)井田內(nèi)保留有證礦井12座。 20世紀(jì)90年代，私開礦井風(fēng)起云涌。在今天范圍內(nèi)曾有無證私開小煤礦92座，其中9座打井未見煤，3座延伸井筒開采9號(hào)煤，其余開采3號(hào)煤層?，F(xiàn)已全部關(guān)閉取締。 這些小煤礦的亂采亂挖掘，給該礦造成了嚴(yán)重的破壞，截止2000年底，小煤礦破壞3號(hào)煤地質(zhì)儲(chǔ)量1802.25萬噸，破壞井田面積2.04。其中有證礦井越界開采破壞儲(chǔ)量1167.05萬噸，私開礦破壞儲(chǔ)量635.2萬噸。小煤礦的非法開采，不但破壞了國家的煤炭資源，縮短了該礦服務(wù)年限，給國家造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失，而其嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)，給該礦造成種種不安全隱患。 圖1-1 礦井交通位置圖 1.2 井田地質(zhì)特征 1.2.1地質(zhì)構(gòu)造 受區(qū)域構(gòu)造影響，本井田地質(zhì)構(gòu)造以寬緩褶曲為主，地層傾角2～8，伴生一條大型邊界斷層和一些落差不大的小型斷層和陷落柱，敘述如下： 1.褶曲 根據(jù)地表露頭和井下巷道揭露，本井田內(nèi)共發(fā)育大小褶曲20條，其中向斜10條，背斜10條，分述如下： (1)二仙掌向斜(S1): 于白馬寺逆斷層?xùn)|側(cè),軸向NE15～20，南起晉普山井田，經(jīng)北巖井田，進(jìn)入本井田，其軸部在本井田大致沿古補(bǔ)71號(hào)孔-142號(hào)孔-137號(hào)孔-補(bǔ)43號(hào)孔東延伸，向北于二仙掌村東伸入鳳凰山井田，全長20000m。西翼陡而狹，傾角9-26，東翼平緩，傾角6-8，受白馬寺逆斷層上升盤牽引成為極不對(duì)稱的向斜。 (2)石城溝背斜（S2）：軸向NE15～20，南起寨上，經(jīng)北巖井田東部，進(jìn)入本井田，其軸部在本井田大體沿古72號(hào)孔-古78號(hào)孔-補(bǔ)18號(hào)孔-04號(hào)孔-補(bǔ)67號(hào)孔-166號(hào)孔方向延伸，背斜全長5000m，東翼傾角8～12，西翼傾角6～8。 (3)方山向斜（S3）：軸部沿張嶺村東-牛山村東-楊莊-老王圪套方向延入鳳凰山井田，縱貫古書院、鳳凰山兩井田，軸向由NW15向北轉(zhuǎn)為NE15，東翼傾角6-8, 西翼傾角8-12，全長12000m。 (4)S4向斜：位于井田北部S2背斜東側(cè)，軸向NE15，沿補(bǔ)33號(hào)孔-鳳010號(hào)孔方向向北延伸，兩翼傾角4-7左右，基本對(duì)稱，全長2000m。 (5)S5背斜：位于井田北部S4向斜東側(cè)，軸向NE20，沿古補(bǔ)79-古補(bǔ)73-09號(hào)孔方向延伸，兩翼傾角4～8，全長2300m。 (6)S6向斜：位于井田西南部，軸向近南北，大致沿古補(bǔ)2-02號(hào)-65號(hào)孔西方向向南延伸，全長2000m以上。兩翼傾角平緩，為5-8左右。 (7)S7背斜：位于井田西南部，S3向斜西側(cè)，軸向NW5，軸部沿立風(fēng)井-65號(hào)孔方向向南延伸，東翼傾角4～8，西翼傾角6～8，全長2000 m以上。 (8)S8背斜：位于井田南部S3向斜東側(cè)，軸向NW30，軸部沿6號(hào)孔 - 169號(hào)孔西方向延伸，全長約1700 m，兩翼傾角6～12，基本對(duì)稱。 (9)S9向斜：位于井田南部太平仙村西S8背斜東側(cè)， 軸向NW45，延伸長度1650m，兩翼傾角8～15。 (10)S10背斜：位于井田南部，軸向NW70，軸部沿屋廈村南-莊溝村南方向延伸，背斜全長2000 m，兩翼傾角8～15。 (11).S11向斜：位于井田南部，S10背斜北側(cè)，軸向NW70，軸部沿屋廈村北 - 莊溝村北方向延伸，全長2300 m，兩翼傾角7～10。 (12).S12背斜：位于井田中部谷坨村南，軸向NE20-65，軸部沿補(bǔ)13-補(bǔ)19-228號(hào)孔方向延伸，全長2000 m，兩翼傾角5～10。 (13).S13向斜：位于井田中部S12背斜北側(cè)，軸向NW75，延伸長度約1200 m，兩翼傾角8～10。 (14).S14背斜：位于井田中部，軸向NE60-83，軸部沿119號(hào)孔-補(bǔ)46號(hào)孔南-441號(hào)孔南方向延伸，全長2600 m，兩翼傾角8～10。 (15).S15背斜：位于井田東部，軸向NW60轉(zhuǎn)NE2065，軸部沿補(bǔ)65號(hào)孔-442號(hào)孔-洪1號(hào)孔-133號(hào)孔-227號(hào)孔呈弧形延伸，全長4500 m，兩翼傾角6～10。 (16).S16向斜：位于井田東部河?xùn)|村東，軸向NE40，軸部沿洪5號(hào)孔-140號(hào)孔-201號(hào)孔方向延伸，全長2500 m，兩翼傾角6～10。 (17).S17背斜：位于井田東部河?xùn)|村西，軸向NE40，軸部沿209號(hào)孔-古補(bǔ)84號(hào)孔-204號(hào)孔方向延伸，長度2500 m，兩翼傾角5～8。 (18).S18向斜：位于井田東部S17背斜兩側(cè)，軸向NE25，軸部沿208號(hào)孔西-洪6號(hào)孔方向延伸，全長約1000 m，兩翼傾角6～10。 (19)S19背斜：位于井田東北角，軸向NE40，軸部沿古補(bǔ)77號(hào)孔-大4號(hào)孔-補(bǔ)37號(hào)孔方向延伸，全長1000 m，兩翼傾角5～8。 (20)S20向斜：位于井田東北角S19背斜西側(cè)，軸向NE40，軸部沿大2號(hào)孔-1156號(hào)孔-445號(hào)孔方向延伸，全長約1000 m，兩翼傾角7～9。 井田褶曲延伸長度均在1000m以上，幅度基本均在30～60m之間。按褶曲長度和幅度分類，井田褶曲大、中、小型均有分布。但從褶曲兩翼緊閉程度分類，由于井田內(nèi)褶曲兩翼夾角均大于120，按照《礦井地質(zhì)工作手冊(cè)》（1986）中分類標(biāo)準(zhǔn)，井田褶曲均屬平緩褶曲。一般說來，單斜構(gòu)造和平緩褶曲對(duì)綜采影響不大。 2.斷層 井田較大斷層為西北邊界處的白馬寺逆沖斷層，井田內(nèi)地表未見其它斷層，井下3、9號(hào)煤層中開采中共發(fā)現(xiàn)124條小型斷層（3號(hào)煤層65條，9號(hào)煤層59條）從開采揭露情況看，未發(fā)現(xiàn)3、9號(hào)煤層各斷層存在上下對(duì)應(yīng)關(guān)系，均為層間錯(cuò)動(dòng)的小斷層。絕大多數(shù)斷層落差在2.50m以下，僅個(gè)別達(dá)5.60～9.40m，因?qū)賹娱g斷層，對(duì)15號(hào)煤層開采影響太大，這里不再敘述?，F(xiàn)將井田西北邊界處的白馬寺逆沖斷層敘述如下： 白馬寺逆沖斷層：為井田西北部的自然邊界，地表斷層處大部都被黃土覆蓋,據(jù)局部出露點(diǎn)觀測(cè)資料,斷層走向N15～25E，傾向NW，傾角70，斷距20-40m，該斷層屬區(qū)域較大斷層，由南部晉普山區(qū)延至本井田，延伸長度20km以上。該斷層屬邊界斷層，且斷層?xùn)|側(cè)部分資源已劃歸南坪煤礦開采，故白馬寺斷層對(duì)本礦將來開采15號(hào)煤層基本無影響。 3.陷落柱 井下3、9號(hào)煤層開采中先后發(fā)現(xiàn)陷落柱23個(gè)（X1-X23），大小各異，長軸長度在20～90m之間，短軸長度在13～50m之間。陷落柱縱斷面呈倒漏斗，水平斷面多呈橢圓形或近圓形，柱體內(nèi)充填物雜亂無章，巖塊大小不等，具棱角狀，巖塊擠壓緊密，柱體內(nèi)一般無水。 陷落中心與圍巖界線清晰， 陷壁角一般多為75左右。 1.2.2井田地層概述 井田位于沁水煤田南部晉城礦區(qū)，地層出露中等，基巖分布面積約占三分之一，主要分布于井田北部、西北部山梁及溝谷零星地段，新生界覆蓋面積約占三分之二，主要分布在井田南部，東部的丘陵、低洼地帶及溝谷兩側(cè)。奧陶系灰?guī)r為媒系地層之基底。根據(jù)鉆孔和地質(zhì)填圖，將井田內(nèi)地層由老至新分述如下： （1）奧陶系中統(tǒng)（O2） 僅出露于白馬寺逆斷層西側(cè)上升盤，斷層附近山勢(shì)陡立，走向NNE—SSW ，出露厚度約150 m，其巖性接近頂部多為角礫狀巖石，礫巖成分復(fù)雜，風(fēng)化后成黃色，為峰峰組（O2f），其下為深灰色，質(zhì)純而性脆，并含方解石脈的厚層狀灰?guī)r，為上馬家溝組（O2S）。 （2）石炭系（C） ①中統(tǒng)本溪組（C2b） 大部分出露于白馬寺逆斷層之東側(cè)下降盤西部邊緣，由含鋁質(zhì)較高的紅色及灰白色泥巖組成，中夾薄層砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖。底部為山西式鐵礦。本溪組厚0.70 m～13.32 m，平均4.25 m，于下伏奧陶系呈平行不整合接觸。 ②上統(tǒng)本溪組（C3t） 出露于白馬寺斷層?xùn)|側(cè)，為井田主要含煤地層之一。由黑—深灰色砂質(zhì)泥巖、灰黑色砂巖、石灰?guī)r和煤層等組成。底部有一層鮞狀結(jié)構(gòu)砂質(zhì)泥巖，全組厚51.23 m～88.23 m，平均77.76 m，于下伏地層呈整合接觸。 （3）二疊系（P） ①下統(tǒng)山西組（P1s） 為驚天內(nèi)主要含煤地層之一。井田內(nèi)出露較多，但均零星不完整。以灰白色砂巖為主，中夾灰色及深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及煤層。底部為一層不太穩(wěn)定的中粒砂巖。本組厚38.02 m～81.21 m，平均54.48 m，與下伏地層整合接觸。 ②下統(tǒng)下石盒子組（P1x） 主要出露在井田內(nèi)較高的山腰處，由灰色的細(xì)—中粒砂巖，灰白色的砂質(zhì)泥巖和泥巖組成。風(fēng)化后多呈灰綠色或黃綠色，底部為一層厚5 m左右的中—粗粒長石石英砂巖，為與山西組的分解，俗稱駱駝脖子砂巖。在其頂部有一層鋁土質(zhì)泥巖或含鋁質(zhì)的砂質(zhì)泥巖，見鐵質(zhì)侵染，具鮞狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化后鮞粒脫落成小孔，地面易識(shí)別，其顏色鮮明，呈桃紅色，俗稱桃花泥巖。為與上石盒子組分界的輔助標(biāo)志層。本組厚20.07 m～118.60 m，平均53.86 m。 ③上統(tǒng)石盒子組（P2s） 主要分布于井田北部的白馬寺山、方山、二仙掌等地的較高處。巖性以灰黃色砂質(zhì)泥巖為主，夾較厚的黃綠、紫紅、藍(lán)紫色砂巖和黃色泥巖組成。下部為一層不穩(wěn)定的中粗粒石英砂巖。井田內(nèi)鉆孔揭露厚度可達(dá)197.88 m，于下伏地層呈整合接觸。 （4）第三系上新統(tǒng)（N2） 為深紅色粘土，，含沙量較多，可見褐鐵礦黑色斑點(diǎn)，含鈣質(zhì)結(jié)核3～5層，該層脫水曬干后變的堅(jiān)硬。在井田中部，北部丘陵地帶零星出露，厚度0～8 m，于下伏不同時(shí)代地層不整合接觸。 （5）第四系（Q） 分布范圍較廣，于地形起伏相一致，厚度由山梁向邊坡遞增，最厚達(dá)49.53 m，沉積物以紅土、黃土為主，沖擊物位沙礫層。 ①中更新統(tǒng)（Q2） 位于黃土之下，分布于丘陵高低，一般為赤紅及紫醬色，可塑性強(qiáng)，膩滑似醋，在紅土底部因受水解作用形成大量的鈣質(zhì)結(jié)核。 ②上更新統(tǒng)（Q3） 主要為黃土，多分布于溝谷兩側(cè)，構(gòu)成二級(jí)階地，其厚度變化不一，一般5 m～20 m，土質(zhì)致密。 ③全新統(tǒng)（Q4） 為砂卵石、沙石堆積的現(xiàn)代重基層，厚度不一，主要分布于現(xiàn)代河谷中的河漫灘。 1.2.3水文地質(zhì)條件 東部丹河是沁河的一條最大支流，發(fā)源于高平市趙莊北之丹朱嶺，流經(jīng)高平市、澤州縣，在河南省沁陽縣北金村匯入沁河。河流總長120km，流域面積3620km2。丹河上游修建有水庫多座，其中任莊水庫容積最大，控制流域面積1240 km2，庫容總量可達(dá)8400萬m3。另外，還有其它小型水庫多座。任莊水庫以南至水東間為丹河河水滲漏河段，地表水補(bǔ)給地下水。 西部沁河主干發(fā)源于沁源縣北綿山東泉嶺，流經(jīng)沁源、安澤、沁水、陽城、澤州縣境內(nèi)，于河南省武陟縣南部匯入黃河。 古書院井田位于丹河中上游地帶，居丹河西岸。 晉城礦區(qū)地下水屬三姑泉域地下巖溶水系統(tǒng)，位置在泉域中上部徑流帶。三姑泉為散泉，較大泉眼有石青泉、馬尾泉、郭壁泉、土坡泉、白洋泉、小會(huì)泉、鄉(xiāng)北泉、水掌泉等。泉水總流量20世紀(jì)80年代以前在1.2～10m3/s左右，平均3.45m3/s。 三姑泉域西北邊界以丹河流域分水嶺為界;東北部可溶巖區(qū)以地形、地下分水嶺為界;東部可溶巖區(qū)以奪河-黃金窯～馬圈一帶地形、地下分水嶺和太行山東部的眾多小型地下分水嶺與焦作泉域分界；西邊界南段以高平～晉城斷裂帶為界，北段主要以地表分水嶺為界，局部與延河泉域溝通；西南邊界為晉城小山字型構(gòu)造前弧的西段，該段東西向地塹構(gòu)造有一定阻水作用。總之，泉域邊界基本與丹河流域邊界一致，面積約2813.48km2。地理范圍包括晉城城區(qū)、高平、陵川、澤州等縣市。 泉水補(bǔ)給方式：1.東部大面積裸露可溶巖區(qū)降水入滲補(bǔ)給；2.西部砂巖區(qū)地表徑流線狀滲漏補(bǔ)給，包括任莊水庫以下至小會(huì)，河水入滲及任莊水庫漏水，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，日均漏失量5926.8m3。 巖溶水動(dòng)力場(chǎng)：在泉域東側(cè)地下水以5.5‰～6‰的水力坡度向中部集中，在晉城以北（包括本井田）廣大區(qū)域內(nèi)，水力坡度1‰，晉城以南，泉域地下水進(jìn)入排泄區(qū)，水力坡度變陡，為8.7‰。中部水力坡度較小，區(qū)域面積巨大，約100km2，地下巖溶水豐富。據(jù)25號(hào)水源井2000年觀測(cè)資料，水位標(biāo)高580m，出水量可達(dá)2000 m3/d。 區(qū)域地下水，除上述深部奧灰?guī)r溶水外，還有中上部石炭系薄層～中厚層石灰?guī)r裂隙巖溶水和二疊系砂巖裂隙水及第四系松散層孔隙水。第四系松散層水屬潛水，其余大都屬承壓水。僅當(dāng)位于淺部風(fēng)氧化帶時(shí)，因?qū)娱g隔水性遭受破壞而呈風(fēng)化裂隙潛水存在。 含水層段的劃分： 1、奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組 主要賦存于奧陶系上統(tǒng)上、下馬家溝組石灰?guī)r中。該二組石灰?guī)r厚度巨大，巖溶裂隙發(fā)育，溶蝕強(qiáng)烈，層位穩(wěn)定，補(bǔ)給充分，富水性極強(qiáng)。地下水總的徑流方向是自東北、北部向南流動(dòng)，富水性也由北向南漸漸變好。中部好于北部，南部好于中部。相對(duì)隔水層為中奧陶統(tǒng)上部峰峰組石炭系泥灰?guī)r和底部之含石膏脈的泥質(zhì)角礫灰?guī)r。巖性致密，巖溶裂隙不發(fā)育，可起到相對(duì)隔水作用。水質(zhì)類型屬HCO3～Ca型或HCO3SO4～CaMg型水，PH值7～7.5左右，總硬度162.6～441.07mg/L。中奧陶統(tǒng)混合抽水單位涌水量一般為0.65～5L/s.m，最大可達(dá)15～23L/s.m。 2、石炭系灰?guī)r巖溶裂隙含水層組 石炭系含水層分布在層位穩(wěn)定、厚度大、巖溶裂隙較為發(fā)育的厚層石灰?guī)r中，其富水性變化也很大。一般與石灰?guī)r所處位置及巖溶發(fā)育程度又與地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地下水動(dòng)力條件有關(guān)。所以，富水地段多分布于盆地、溝谷及地質(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育地區(qū)。區(qū)內(nèi)在上覆地層厚度大于50m，且距河谷較遠(yuǎn)的地段，往往富水性很小。水質(zhì)多為HCO3SO4～CaMg型水，局部受煤系地層中尤其是煤硫分的影響，水質(zhì)發(fā)生變化，多為SO4CO3～CaMg型水。PH值7.4，總硬度122.76～309.42mg/L。 3、二疊系砂巖裂隙含水層組 二疊系含水層主要是厚層砂巖裂隙含水，在二疊系分布較廣的山區(qū)，其溝谷及兩岸常有下降泉出露，泉水出自砂巖層中，水量隨季節(jié)變化很大。在無污染地區(qū)，水質(zhì)良好，常作為當(dāng)?shù)毓┧?。水質(zhì)類型為HCO3SO4～KNaCaMg型水，PH值7.4～7.8，總硬度：56.16～428.04mg/L。 4、第四系砂礫孔隙含水層 主要分布于盆地及河、溝谷地帶，含水量軟弱，靠大氣降水及季節(jié)性水流補(bǔ)給，僅供當(dāng)?shù)剞r(nóng)村人、畜用水。在無污染地區(qū)，水質(zhì)一般良好，多為HCO3SO4～Ca型水，PH值7.12～7.8左右，總硬度181.62～309.42mg/L。 上述4個(gè)含水層組，在一定的地質(zhì)條件下會(huì)發(fā)生水力聯(lián)系。如地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育導(dǎo)通各含水層時(shí)，或相對(duì)隔水層較薄弱、缺失時(shí)，各含水層之間會(huì)有互相補(bǔ)給情況發(fā)生。多數(shù)情況是上層水補(bǔ)給下層水，只有下部含水層水頭高于上層含水層水頭，且有聯(lián)系渠道時(shí)，才有可能發(fā)生下層地下水補(bǔ)給上層水的情況。 1.2.5井田的勘探程度 該區(qū)正規(guī)勘探工作始于上世紀(jì)50年代，1956年華北每天地質(zhì)勘探局普查一隊(duì)提交由《白馬寺去普查報(bào)告》，古書院井田包括與該普查區(qū)，今天內(nèi)有4個(gè)普查孔，進(jìn)尺549.58m。精查由華北煤田地質(zhì)局152隊(duì)于1957年完成，精查階段，本礦井田內(nèi)共施工鉆孔53個(gè)，總進(jìn)尺5281.39 m。1958年7月建礦時(shí)，由114隊(duì)又進(jìn)行了精查補(bǔ)充勘探，共施工44個(gè)鉆孔，進(jìn)尺4421.48 m，其中潞安地質(zhì)大巷檢查孔9個(gè)，進(jìn)尺866.36 m，并提交由《生產(chǎn)補(bǔ)充勘探報(bào)告》。 在礦井的生產(chǎn)階段，又陸續(xù)進(jìn)行了補(bǔ)充勘探，截止2002年底，古書院井田共施工173個(gè)鉆孔，總進(jìn)尺27886.50 m。 1.3煤層 1.3.1煤層埋藏條件 古書院井田含煤地層為太原組和山西組。煤系地層總厚123.68～142.04m，平均厚132.24m。共含煤12層，煤層平均總厚11.01m，含煤系數(shù)約8.3％。其中石炭系太原組平均厚度77.76m，含煤9層，煤層平均總厚4.83m，含煤系數(shù)6.2％。二疊系山西組平均厚度54.48m，含煤3層，煤層平均總厚6.18m，含煤系數(shù)11.3％。井田含煤地層共含可采煤層3層，即山西組3號(hào)煤層和太原組9、15號(hào)煤層，綜合柱狀圖如圖1.3.1所示 1.3.1綜合柱狀圖 1.3.2可采煤層 1.3號(hào)煤層：井田可采煤層之一，位于山西組下部。下距K5灰?guī)r26.5m左右，距9號(hào)煤層50m左右。煤層厚2.81～7.67m，平均5.73m左右，夾石一般1～2層，最多可達(dá)5層，多見于中下部，煤層厚度變化不大，全區(qū)穩(wěn)定可采。到目前為止，3號(hào)煤層已將近采完。其偽頂為黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，直接頂板多為灰黑色的砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，老頂多為灰色厚層狀砂巖，底板一般為灰黑色砂質(zhì)泥巖或炭質(zhì)泥巖。 2.9號(hào)煤層：位于太原組中部的K4上灰?guī)r之下。下距15號(hào)煤層28m左右。煤層厚1.20～1.92m，平均1.50m，厚度變化不大。煤層頂板為K4上灰?guī)r，厚1.00m左右，有時(shí)相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖。底板為灰黑色泥巖，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全井田穩(wěn)定可采。該礦現(xiàn)正開采此煤層。 3.15號(hào)煤層 位于太原組下部，上距9號(hào)煤層28m左右，平均3.50m，厚度無明顯變化規(guī)律。該煤層個(gè)別點(diǎn)因夾石增厚而不可采（119號(hào)孔）。煤層結(jié)構(gòu)大部簡(jiǎn)單。含夾石0～2層，局部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸最多達(dá)5層，夾石厚度多在0.50m以下。其直接頂板為K2灰?guī)r，厚度9.00m左右。底板以黑灰色泥巖、鋁土質(zhì)泥巖。該煤層全區(qū)可采，屬穩(wěn)定煤層。煤層厚度變化情況詳見厚度等值線圖。編圖時(shí)對(duì)個(gè)別厚度、結(jié)構(gòu)異常變化孔點(diǎn)，其煤層厚度值未于采用。如補(bǔ)57號(hào)孔和補(bǔ)25號(hào)孔煤層厚度分別為4.76m和0.90m，與相鄰鉆孔相差太大，且質(zhì)量均不合格，故編圖中均未采用其厚度。又如北1號(hào)孔煤層夾矸增厚為2.23m，與周圍鉆孔相比，情況特殊，因其質(zhì)量不合格，編圖中亦未采用。可采煤層特征見表4－1。 煤層號(hào) 煤層厚度（m） 最小～最大 平均 夾石層數(shù) 最少～最多 一般 層間距（m） 最小～最大 平均 變異 系數(shù) 穩(wěn)定 程度 可采 指數(shù) 可采性 3 2.81～7.67 5.73 0～5 1～2 45.64～56.12 49.6 18 穩(wěn)定 1 全區(qū)可采 9 1.20～1.92 1.50 0～2 0 13 穩(wěn)定 1 全區(qū)可采 25.10－38.67 28.5 15 2.56～4.78 3.50 0～5 0～2 24 穩(wěn)定 1 全區(qū)可采 1.3.3煤巖特征和煤質(zhì) （1）物理性質(zhì) 3號(hào)煤層為黑灰色，金屬光澤，貝殼狀斷口，致密堅(jiān)硬，均一～條帶狀結(jié)構(gòu)，由亮煤和鏡煤組成，宏觀煤巖類型為光亮型，普氏硬度系數(shù)為1。9號(hào)煤層為灰黑色，玻璃光澤，致密，性脆，由暗煤和亮煤組成，條帶狀結(jié)構(gòu)，階梯狀斷口，可見黃鐵礦結(jié)核或呈星散裝賦存于煤層中。宏觀煤巖類型為半光亮型，單向抗壓強(qiáng)度為20.2 Mpa，單向抗拉強(qiáng)度為0.86 Mpa，抗剪強(qiáng)度為3.34Mpa，普氏硬度系數(shù)為2.05。15號(hào)煤層我黑色，油脂光澤，以暗煤為主，夾鏡煤條帶，平坦?fàn)顢嗫?，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，煤中富含黃鐵礦結(jié)核，宏觀煤巖類型為半暗淡型。 （2）化學(xué)性質(zhì) 各煤層原煤水分一般在1％－1.5％之間，洗煤后，3號(hào)煤水分有所下降，15號(hào)煤稍有增高，原煤灰分產(chǎn)率從上至下，呈遞增之趨勢(shì)，3號(hào)煤為低－低中灰煤，9號(hào)煤我低－中灰煤，15號(hào)煤為低中－中高灰煤。硫分以3號(hào)煤最低，屬特低－低硫煤，9號(hào)煤為特低－高硫，以中硫煤為主。在井田南部補(bǔ)66孔周圍有一高硫地。垂向上，煤中的硫分自上而下增加。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，三層煤的灰分變化標(biāo)準(zhǔn)差均小于1，硫分變化標(biāo)準(zhǔn)差3號(hào)煤小于0.5，9、15號(hào)煤則大于0.8。3號(hào)煤層煤質(zhì)變化小，9、15號(hào)煤層煤質(zhì)變化大。煤中的元素組成以碳為主，約占93%，其次為氫約占3％，說明煤化程度較高。 （3）工藝性能 ①煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性：各主要可采煤層的坩堝粘結(jié)性多為1，少數(shù)為2或3，膠質(zhì)層y值為0，其粘結(jié)性亦為0，其結(jié)焦性很弱。 ②發(fā)熱量：各煤層可燃基發(fā)熱量一般均大于30MJ/kg左右，屬于高發(fā)熱量之煤層。 ③煤灰熔融性：煤灰成分以SiO2和Al2O3為主，其軟化溫度ST均大于1250℃，為高熔灰分煤。 ④低溫干餾：勘探階段曾作此試驗(yàn)，結(jié)果均無油。 ⑤抗碎強(qiáng)度：精查期間，對(duì)3號(hào)煤進(jìn)行了試驗(yàn)，大于25mm的煤塊在80％以上，表明其抗碎強(qiáng)度高。 （4）煤類的確定及用途 依據(jù)中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)（GB5751－86）劃分，本井田主要可采煤層精煤揮發(fā)分大于3.5％小于6.5％，y值為0。G值亦為0，因而煤類為無煙煤二號(hào)，其劃分依據(jù)是準(zhǔn)確可靠的。 3號(hào)煤低－低中灰、特低－低硫，9號(hào)、15號(hào)煤經(jīng)洗選后若將其灰分控制在14.5，硫分控制在1％以下，是良好的動(dòng)力用煤、煉焦配煤以及化工用煤的原料。 表1-4 可采煤層煤芯煤樣煤質(zhì)特征 煤層 項(xiàng)目 3 5 6 9 15 M % 水 分 原 0.75-4.07 2.26(32) 0.68-4.12 1.83(23) 0.88-3.90 1.82(84) 0.81-3.76 2.00(34) 0.52-4.57 1.88(74) 精 0.49-3.20 1.75(32) 0.52-3.64 1.88(23) 0.49-3.36 1.70(24) 0.48-3.80 1.90(32) 0.41-3.75 1.57(73) A % 灰 分 原 12.21-20.99 16.98(32) 13.51-30.39 19.73(23) 14.49-28.35 20.24(24) 9.95-36.41 19.12(34) 9.21-34.39 19.80(74) 精 0.93-9.59 6.71(32) 5.57-10.11 7.24(23) 5.15-9.88 7.31(24) 3.96-9.91 6.87(32) 3.05-14.15 5.79(73) V% 揮 分 原 0.80-9.72 7.25(32) 5.51-9.56 7.23(23) 6.42-12.51 7.85(24) 5.82-12.07 7.34(34) 5.14-15.24 7.98(74) 精 4.88-7.25 5.68(32) 4.83-5.90 5.39(23) 4.31-6.32 5.53(24) 4.33-6.58 5.70(32) 4.17-6.27 5.17(73) S % 硫 原 0.28-0.40 0.32(12) 1.74-5.73 3.29(6) 0.48-2.76 1.40(9) 0.86-5.82 1.98(11) 1.82-6.48 3.17(37) 精 0.33-0.38 0.35(8) 0.59-1.01 0.88(5) 0.50-0.92 0.70(7) 0.63-1.14 0.76(10) 1.44-3.05 2.01(36) P % 磷 原 精 0.005-0.056 0.0284(6) 0.002-0.012 0.0067(2) 0-0.0009 0.0009(1) 0.001-000 1 0.0012(2) 0.001-0.002 0.007(2) Qb(MJ/kg) .34.1-35.290 34.658 34.34-35.29 34.985 34.1-35.32 34.508 33.78-35.23 34.462 30.3-35.177 34.223 元素分析 C % 92.87-93.62 93.31(7) 93.65 93.65(1) 94.08 94.08(1) 92.75-94.05 93.43(5) 90.41-93.69 92.54(15) H % 2.63-3.14 2.98(7) 0-2.86 2.86(1) 0-2.62 2.62(1) 2.88-3.14 2.96(5) 2.49-3.57 2.87(15) O % 1.91-2.71 2.23(7) 0-2.03 2.03(1) 0-1.93 1.93(1) 1.34-2.22 1.76(5) 0.10-2.65 1.34(15) N % 1.06-1.16 1.10(7) 0-0.82 0.82(1) 0-0.83 0.83(1) 0.98-1.10 1.02(5) 0.65-2.51 0.99(15) 精煤 回收率 % 33.41-72.96 51.86(23) 7.50-78.11 49.48(18) 14.28-70.73 41.75(16) 12.00-73.33 51.39(24) 21.73-70.67 46.07(49) 1.3.4煤層頂?shù)装? 15號(hào)煤層直接頂板為K2石灰?guī)r，厚7.54～11.38m，平均9.00m左右，深灰色，致密堅(jiān)硬，頂部含似層狀燧石條帶，全區(qū)穩(wěn)定，據(jù)2007年補(bǔ)充勘探采取鉆孔巖芯頂板樣試驗(yàn)單向抗壓強(qiáng)度53.6～212.9MPa,平均101.6Mpa；單向抗拉強(qiáng)度2.2～6.1MPa，平均為4.0 Mpa，抗剪強(qiáng)度5.7～16.0MPa，平均13.2Mpa，屬堅(jiān)硬型頂板。另外，零星分布有泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖偽頂，一般厚度0.50～2.00m。（頂板巖性分布情況詳見附圖14）。 直接底板為泥巖，平均厚度約2.75m，其下部為本溪組的鋁土泥巖，平均厚度約4.25m，屬軟弱型。單向抗壓強(qiáng)度12.1～58.4 Mpa，平均28.3 Mpa；單向抗拉強(qiáng)度0.7～2.0 Mpa，平均1.4Mpa；抗剪強(qiáng)度1.9～6.6 Mpa，平均4.2Mpa。吸水率為2.3％，膨脹率為0.68％，軟化系數(shù)平均0.59。巖層吸水性強(qiáng)，從而降低了底板的穩(wěn)定性，給今后開采帶來一定困難。 表1-2 可采煤層穩(wěn)定程度定量統(tǒng)計(jì)表 煤 層 號(hào) 煤層厚/m 最小～最大 平均 可采性 指數(shù) 標(biāo)準(zhǔn) 差 變異 系數(shù) 厚度 分級(jí) 穩(wěn)定 性 3 2.82～7.62 5.73 100 0.90 0.15 厚 穩(wěn)定 9 1.20～1.92 1.50 100 0.19 0.13 中厚 穩(wěn)定 15 0.74～3.27 1.90 97 0.73 0.37 中厚 較穩(wěn)定 表1-3 煤層頂?shù)装鍘r石物理性質(zhì) 層位 巖石名稱 物理特征 比重（A） 容重（濕）/t/m3 含水量/M% 抗壓強(qiáng)度/kg/cm2 抗剪強(qiáng)度/kg/ cm2 抗拉強(qiáng)度/kg/ cm2 干燥狀態(tài) 飽和狀態(tài) 3號(hào)煤 頂板 砂質(zhì)泥巖 2.75 2.69 1.58 451 298 79 3號(hào)煤 底板 砂巖 2.75 2.62 1.04 588 0～90 95 9號(hào)煤 頂板 砂巖 2.65 2.53 1.20 633 337 132 9號(hào)煤 底板 砂巖 2.69 2.57 1.54 441 243 76 15號(hào)煤層頂板 砂巖 2.71 2.65 0.33 1033 821 259 189 15號(hào)煤層底板 粉砂巖 2.98 2.91 0.88 259 140 1.3.5煤的工業(yè)用途評(píng)述 按照《中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB5751-86）進(jìn)行劃分，以浮煤揮發(fā)分（Vdaf）測(cè)定值為主要分類指標(biāo)，浮煤氫（Hdaf）含量為輔助指標(biāo)劃分煤類。15號(hào)煤層煤類大部為無煙煤二號(hào)（WY2），局部為無煙煤三號(hào)（WY3）。 15號(hào)煤層為特低灰～高灰分、低硫～高硫、低熱值～特高熱值的無煙煤。經(jīng)洗選后是良好的動(dòng)力用煤以及化工用煤的原料 1.3.6瓦斯、煤塵和煤的自燃 該礦建井初期，各地質(zhì)報(bào)告按保安規(guī)程劃分為Ⅰ級(jí)瓦斯礦井，多年生產(chǎn)3號(hào)煤層測(cè)得：礦井沼氣涌出量一般小于1.9 m3/t，按保安規(guī)程劃分應(yīng)屬于低瓦斯礦井，在一些特殊構(gòu)造點(diǎn)，也曾發(fā)生過瓦斯涌出。近年來隨著9號(hào)煤開采，礦井瓦斯涌出量有增大的趨勢(shì)，但按《煤礦安全規(guī)程》低140條規(guī)定，古書院礦扔屬低瓦斯礦井。 煤塵經(jīng)鑒定無爆炸性，據(jù)相鄰礦井（王臺(tái)輔）鑒定，9號(hào)、15號(hào)兩煤層為易自燃煤。見表1-5。 表1-5 瓦斯涌出量及煤層爆炸性 年 度 絕對(duì)量m3/min 相對(duì)量m3/t 煤層 煤層最短發(fā)火期 備注 CH4 CO2 CH4 CO2 爆炸指數(shù)% 有無爆炸性 1996 26.88 21.32 4.61 3.66 7.22 無 無 低瓦斯 1997 33.31 10.46 5.85 5.35 7.22 無 無 低瓦斯 1999 8.82 5.53 低瓦斯 2000 27.45 23.18 5.42 4.64 7.22 無 無 低瓦斯 2001 19.9 21.94 3.17 3.49 7.22 無 無 低瓦斯 2002 22.50 20.64 4.35 2.84 7.22 無 無 低瓦斯 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 井田境界和儲(chǔ)量 2.1井田境界 2.1.1井田范圍 在煤田劃分為井田時(shí)，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有： 1）井田范圍內(nèi)的儲(chǔ)量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)； 2）保證井田有合理尺寸； 3）充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等； 4）合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井間的關(guān)系。 根據(jù)以上原則，礦西以白馬寺斷層為界，北與鳳凰山、王臺(tái)輔井田相接，西南為北巖井田，南邊邊界為風(fēng)氧化帶，東與椿樹投煤礦，館前煤礦、永興煤礦相隔。 2.2 礦井儲(chǔ)量計(jì)算 2.2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 由地質(zhì)勘探知，本礦井可采煤層有三層,為3#、9#、15#煤層。但是3#煤層和9#煤層已基本采完，因此本設(shè)計(jì)主要是對(duì)15#煤層進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本次儲(chǔ)量計(jì)算是在精查地質(zhì)報(bào)告提供的1：5000煤層底板等高線圖上計(jì)算的，儲(chǔ)量計(jì)算可靠。煤層的傾角最大為10，最小為2，近水平，平均為4。 井田的賦存狀況見圖2-1。 A段水平面積為8.48 km2，傾角為4； B塊段水平面積為2.70km2，傾角為6； C塊段水平面積為1.89km2，傾角為6； D塊段水平面積為7.49km2，傾角為5。 根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，15#的容重為1.46 t/m3 全礦井煤層的傾斜面積為： S=S1+S2+S3+S4 =8.48/ Cos4 +2.70/ Cos6 +1.89/ Cos6 +7.49/ Cos5 =20.63 km2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量利用下式計(jì)算： Zg =S M R （2-1） 式中: —— 礦井工業(yè)儲(chǔ)量，Mt； M —— 煤層平均厚度，m； R—— 煤層容重，t/m3； —— 各塊段傾斜面積，km2； 把各塊段的數(shù)值帶入式2-1,則礦井工業(yè)儲(chǔ)量： Zg=SMR= 20.633.501.46=105.42 Mt 其中111b+2M11大約占60%，122b+2M22大約占30%，333k大約占10%。 2.3 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量為礦井工業(yè)儲(chǔ)量減去計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構(gòu)）筑物煤柱等永久煤柱損失量的儲(chǔ)量。 2.3.1保護(hù)煤柱留設(shè)原則 井田內(nèi)部的保護(hù)煤柱包括井田邊界保護(hù)煤柱、礦井工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱、斷層保護(hù)煤柱、井筒及巷道等其他一些防沙防水煤柱。 保護(hù)煤柱留設(shè)原則： （1）工業(yè)場(chǎng)地、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱； （2）各類保護(hù)煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動(dòng)角確定工業(yè)場(chǎng)地、村莊煤柱。巖層移動(dòng)角為72，表土層移動(dòng)角為45； （3）維護(hù)帶寬度：風(fēng)井場(chǎng)地20 m，村莊10 m，其他15 m； （4）斷層煤柱寬度30 m，井田邊界煤柱寬度為20 m； （5）工業(yè)廣場(chǎng)占地面積，根據(jù)《煤礦工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5-22條規(guī)定：工業(yè)廣場(chǎng)的面積為1.2平方公頃/10萬t。 表2-2 工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo) 井 型/萬t/a 占地面積指標(biāo)/公頃/10萬t 240及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8 2.3.2 永久煤柱損失量 （1）井田境界煤柱 （2-2） 式中： ——邊界煤柱損失量，t； ——邊界長度，m； ——邊界寬度，斷層邊界50 m，人為邊界20 m。 ——煤的容重，取平均容重1.38t/m3； ——煤層平均厚度，m； 井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè)20m寬，則井田邊界保護(hù)煤柱損失量為： 20201201.463.50=206.45萬t。 （2）防水煤柱的留設(shè) 由于煤層頂?shù)装鍫顟B(tài)較好，致密性較好，井田范圍內(nèi)又無較大水系，區(qū)內(nèi)地表水體一般不與其下各含水層發(fā)生水力聯(lián)系，并且各含水層之間均有一定厚度的隔水巖層。含水層水位各不相同，說明其無水力聯(lián)系。因此，無需留設(shè)防水煤柱。 （3）工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬t/a，取工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為360 m400 m的長方形。工業(yè)廣場(chǎng)所在位置煤層傾角為2，其中心處埋藏深度為-226 m，該處表土層厚度為30 m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。工業(yè)廣場(chǎng)按Ⅱ級(jí)保護(hù)留維護(hù)帶，寬度為15 m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角見表2-3。 表2-3 巖層移動(dòng)角 廣場(chǎng)中心深度/m 煤層傾角 () 煤層厚度/m 表土層厚度 /m ф() δ() γ() β() -275 2 3.5 30 45 72 70 65 圖2-4 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 由此根據(jù)上述已知條件，畫出如圖2-4所示的工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的尺寸：由圖可得出保護(hù)煤柱的尺寸為： S=(上寬+下寬)高/(2cos2.2) (2-3) =（590+572）654/(2cos2） =379742.53m2 則工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)煤柱量為： Q3=SMR （2-4）式中： Q3————工業(yè)廣場(chǎng)煤柱量，萬t； M——煤層平均厚度，m； S ——工業(yè)廣場(chǎng)壓煤面，m2。 則： Q3=379742.53 3.51.46=194.01萬t （4）井筒、大巷保護(hù)煤柱 本礦井設(shè)有兩回風(fēng)井筒，每個(gè)井筒留有100m100m的保護(hù)煤柱。大巷保護(hù)煤柱寬度為50m，大巷長約為5600m。所以，井筒、大巷保護(hù)煤柱留設(shè)量為： Q4=（2100100+4503200）3.51.46=204.27萬t （5）井筒保護(hù)煤柱 主、副井及后期風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，初期風(fēng)井布置在風(fēng)氧化帶內(nèi)，而風(fēng)氧化帶未計(jì)入儲(chǔ)量中，故井筒保護(hù)煤柱損失量為0。各種保護(hù)煤柱損失量見表2-4。 表2-4 保護(hù)煤柱損失量 煤柱類型 儲(chǔ)量/萬t 井田邊界保護(hù)煤柱 206.45 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 194.01 大巷保護(hù)煤柱 204.27 合計(jì) 604.73 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量按下式計(jì)算： Zs=Zg-P1 （2-5） 式中： Zs——礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量，萬t； Zg——礦井工業(yè)儲(chǔ)量，萬t； P1——斷層、防水、井田邊界、地面建（構(gòu)）筑物等永久煤柱煤量，萬t。 則礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量為：Zs= 10542-206.4=10335.6萬t 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量按下式計(jì)算： Zk=（Zs-P2）C （2-6） 式中： Zk——礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，萬t； Zs——礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量，萬t； P2——工業(yè)場(chǎng)地、井下主要巷道、井筒等保護(hù)煤柱煤量，萬t； C——采區(qū)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；地方小煤礦不小于0.7。 則礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為：Zk=（10335.6-204.27）0.8=8105.064萬t 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.1礦井工作制度 按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，參考《關(guān)于煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文修改的說明》，確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330天計(jì)算，四六制作業(yè)（三班生產(chǎn)，一班檢修），每日三班出煤，凈提升時(shí)間為16小時(shí)。 3.2礦井設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定：礦井設(shè)計(jì)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(jì)效益及國家對(duì)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)?？梢罁?jù)以下條件確定： （1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，儲(chǔ)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(chǔ)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(yùn)），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動(dòng)力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模；否則應(yīng)縮小規(guī)模； （3）國家需求：對(duì)國家煤炭需求量（包括煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測(cè)是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)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(jì)生產(chǎn)能力 古書院礦井儲(chǔ)量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，斷層較多但均為較小斷層，褶曲較多，但煤層傾角較小，厚度變化不大，開采條件較簡(jiǎn)單，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，交通運(yùn)輸便利，市場(chǎng)需求量大，宜建大型礦井。 確定古書院礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2 Mt/a。 3.2.3礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。 礦井可采儲(chǔ)量Zk、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力A和礦井服務(wù)年限T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(chǔ)量，萬t； A——設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬t； K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。 則礦井服務(wù)年限為： T=8105.064/（1201.3）=51.96（a） 大于50 a，符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。 由第四章可知采用立井單水平開拓，所以礦井服務(wù)年限即為水平服務(wù)年限，故無需驗(yàn)證第一水平服務(wù)年限是否滿足要求。 注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因?yàn)榈V井每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲(chǔ)備能力，礦井達(dá)產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲(chǔ)量減少，有的礦井由于技術(shù)原因使采出率降低，從而減少儲(chǔ)量，為保證有合適的服務(wù)年限，確定井型時(shí)，必須考慮備用系數(shù)。 3.2.4井型校核 按礦井的實(shí)際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核： （1）煤層開采能力 井田內(nèi)15#煤層平均3.5 m，為中厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。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(gè)綜采面保產(chǎn)。 （2）生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 礦井設(shè)計(jì)為中型礦井，開拓方式為立井單水平開拓，主井采用一對(duì)9 t箕斗提煤，副井裝備雙層四車加寬罐籠一對(duì)，井下主運(yùn)大巷采用膠帶運(yùn)輸，輔運(yùn)大巷采用，運(yùn)煤能力和輔助運(yùn)輸能力可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)平巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)至上山或大巷膠帶輸送機(jī)直接到井底煤倉，由主井提升至地面。主運(yùn)輔運(yùn)都能滿足要求。 （3）通風(fēng)安全條件的校核 礦井煤塵無爆炸危險(xiǎn)性，相對(duì)瓦斯涌出量為1.9 m3/t，較大，須采取預(yù)抽瓦斯措施。礦井初期采用中央邊界式通風(fēng)，布置三條上山，一條專用回風(fēng)上山，后期采用中央并列式通風(fēng)，在工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)新開一風(fēng)井，設(shè)三條大巷，一條專用回風(fēng)大巷，可以滿足通風(fēng)需要。 （4）礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與整個(gè)礦井的工業(yè)儲(chǔ)量相適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，見表3-1。 表3-1 不同礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)礦井服務(wù)年限表 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 （萬t/a） 礦井設(shè)計(jì)年限 （a） 第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 煤層傾角 <25 25-45 >45 600及以上 70 35 300-500 60 30 120-240 50 25 20 15 45-90 40 20 15 15  4 井田開拓 4.1 井田開拓的基本問題 井田開拓是指在一個(gè)某井田范圍內(nèi)，為礦井和開采水平服務(wù)所進(jìn)行的巷道布置及開掘工程。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，要技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，生產(chǎn)上安全高效。井田開拓的內(nèi)容包括：井筒形式、數(shù)目、位置，開采水平劃分，大巷布置，準(zhǔn)備方式等。 開拓問題解決的好壞，關(guān)系到整個(gè)礦井生產(chǎn)的長遠(yuǎn)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(jì)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(jiǎn)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(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)、創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常保持良好的狀態(tài)。 （5）、要適應(yīng)當(dāng)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(jī)械化、綜合機(jī)械化、自動(dòng)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