孟津煤礦采礦專項初步設(shè)計

摘 要孟津煤礦位于河南省孟津縣橫水鎮(zhèn)境內(nèi)，東距孟津縣城15km，南距新安縣城約27km，區(qū)內(nèi)交通方便。井田走向長約7.0km，傾向?qū)捈s5.6km，面積約40km2。設(shè)計礦井生產(chǎn)能力120萬噸/年，采用立井開拓，井田中央布置三個立井，分別為主井，副井，中央風井；設(shè)兩個水平開拓全井田，一水平標高定在-350m，二水平標高定在-500m。一水平通過暗斜井與二水平聯(lián)系。井田內(nèi)煤層傾角410，首采區(qū)煤層傾角為4左右，屬近水平煤層。帶區(qū)開采順序為先近后遠，工作面采用俯斜采煤，后退式開采。根據(jù)礦井開拓方案，礦井初期為中央并列式通風系統(tǒng)，副井進風，中央風井回風。后期在井田西翼、南翼，分別布置回風井。設(shè)計傾斜長壁采煤法，后退式回采順序,采用全部垮落法處理采空區(qū)。主井采用箕斗提升，副井采用罐籠提升。大巷運煤采用膠帶運輸，實現(xiàn)了全礦井的連續(xù)運輸，完成整個礦井的初步設(shè)計。 關(guān)鍵詞： 煤礦開采； 開拓； 帶區(qū)； 開采水平； 準備方式；Abstract Mengjin Coal Mine is located in Hengshui Town, Mengjin County of Henan Province. Its 15km east to Mengjin County and 27km south to Xinan County. The transportation is very convenient. The length of the mine field on strike is ca.7 km, ca.5.6km in width on incline and the area is ca.40 km2. The designed annual production capacity is 1.20 Mt of the coal mine which is using vertical shaft development. Three shafts which are assigned in the center of the mine field are main shaft, auxiliary shaft and air shaft. Two mining levels are set to develop the whole mine field, first mining level is set at -350 m and the second mining level is set at -500 m. The first mining level contacts with the second mining level via blind slope. The dip angle of coal seam in the mine field is 410. The dip angle of first mining area is 4, which means it belongs to flat seam. The order of the strips mining is first far then near, using down-dip and retreating mining at working face. According to the mine development plan, preliminary stage of shaft is central abreast ventilation system, air intake via auxiliary shaft, air return via air shaft. At later stage return air shafts are assigned on the west and south of the mine field. Longwall mining to the dip or to the rise , retreating order.and use all across to fall a method processing to adopt empty aerea . Skip hoisting is used in main shaft and cage hoisting is used in auxiliary shaft. Belt is used for coal transportation ,and whole mine continuous transportation is realized. complete the preliminary design of mine.Keywords: Coal Mining; Development; Strip; Mining level; Preparation; 目 錄 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征11.1 礦區(qū)概述11.1.1 交通位置11.1.2 地形地勢11.1.3 河流21.1.4 氣象及地震21.2 井田地質(zhì)特征21.2.1 地層21.2.2 地質(zhì)構(gòu)造51.2.3 礦井瓦斯、煤塵、及水文等條件51.3 煤層及煤質(zhì)61.3.1 煤層61.3.2 煤層頂?shù)装鍡l件71.3.3 煤質(zhì)72 井田境界與儲量92.1 井田境界92.2 礦井資源儲量92.3 礦井工業(yè)資源/儲量102.4礦井設(shè)計利用資源/儲量102.5 礦井設(shè)計可采儲量113 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限133.1 礦井工作制度133.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限134 井田開拓154.1 井田開拓方案154.1.1 開拓方案一154.1.2 開拓方案二164.1.3 開拓方案三174.1.4 開拓方案比較184.2 礦井主要開拓巷道224.2.1 井筒224.2.2 井底車場及硐室274.2.3 大巷284.3 采區(qū)劃分及接替304.3.1 煤層開采順序304.3.2 采區(qū)劃分及接替305 準備方式325.1 首采（盤）區(qū)基本情況325.1.1 首采（盤）區(qū)位置325.1.2 首采（盤）區(qū)煤層特征325.2 采（盤）區(qū)或帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)335.2.1 采（盤）區(qū)范圍及區(qū)段劃分335.2.2采（盤）巷道布置335.2.3采（盤）區(qū)內(nèi)工作面的接替順序335.2.4 采（盤）區(qū)生產(chǎn)系345.2.5 采（盤）區(qū)巷道掘進工藝345.2.6 采（盤）區(qū)生產(chǎn)能力355.3 采（盤）區(qū)或帶區(qū)車場及硐室355.3.1 采（盤）區(qū)車場355.3.2 采（盤）區(qū)車場線路設(shè)計365.3.3 采（盤）區(qū)主要硐室366 采煤方法376.1 采煤工藝方式376.1.1 采煤方法的選擇376.1.2 回采工作面長度的確定376.1.3 回采工作面的推進方向和年推進度376.1.4 采煤工作面的設(shè)備選型及配套386.1.5 采煤機的工作方式406.1.6 工作面端頭支護與超前支護416.1.7 工作面循環(huán)圖表、勞動組織、主要技術(shù)經(jīng)濟指標416.2 回采巷道布置426.2.1 回采巷道布置方式426.2.2 回采巷道斷面及支護參數(shù)437 井下運輸457.1 概述457.2 采（盤）區(qū)或帶區(qū)運輸設(shè)備選擇457.3 大巷運輸設(shè)備選擇468 礦井通風及安全技術(shù)488.1 礦井通風方式與通風系統(tǒng)的選擇488.2 礦井需風量計算488.3 礦井通風阻力計算538.3.1摩擦阻力538.3.2局部阻力568.4 主要通風機選型588.5防止特殊災(zāi)害的安全措施609 設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標6410 礦井環(huán)境保護6510.1 設(shè)計采用的環(huán)境保護標準6510.1.1環(huán)境質(zhì)量標準6510.1.2污染物排放標準6510.2 資源開發(fā)可能引起的生態(tài)變化6510.2.1水污染6510.2.2大氣污染源6610.2.3固體廢棄物污染6610.2.4噪聲污染6610.3 各種污染物的防治措施6610.3.1廢、污水處理措施6610.3.2固體廢棄物治理措施6810.3.3噪聲防治措施及綠化6810.3.4 塌陷區(qū)治理69致 謝71 參 考 文 獻72前 言通過三年半的專業(yè)學(xué)習，完成了教學(xué)計劃規(guī)定的課程，在畢業(yè)設(shè)計之前經(jīng)過一個月的比較全面而又深入的礦井實習，將所學(xué)的理論知識結(jié)合礦井的生產(chǎn)實際進行比較，認識到了自身理論與現(xiàn)實之間的差距還很大，今后還需加倍努力。在實習中，跟隨技術(shù)管理人員深入井下一線現(xiàn)場，充實了自己生產(chǎn)實際知識，學(xué)習生產(chǎn)組織，技術(shù)管理，了解井下開采技術(shù)，采煤工藝，培養(yǎng)鍛煉了分析實際問題的能力，在此，非常感謝這些給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的技術(shù)人員，一個月的實習生活可以說短暫而充實，技術(shù)科的年輕的技術(shù)員們給我的講解讓我至今記憶猶新。通過對礦井開拓，采區(qū)準備，采煤方法的分析，對礦井地質(zhì)，井巷工程，機械設(shè)備，礦井運輸，通風安全，供電系統(tǒng)，地面生產(chǎn)流程和工業(yè)場地平面布置以及礦井經(jīng)濟組織計劃等方面的了解，比較全面深入的建立了礦井生產(chǎn)系統(tǒng)和過程的概念，加深了對煤礦的認識和感情；同時收集了畢業(yè)設(shè)計所需要的資料，為畢業(yè)設(shè)計做好前期準備工作。畢業(yè)設(shè)計是對四年大學(xué)生涯所學(xué)知識的一次全面的檢驗與運用，可以說意義重大。本次設(shè)計歷時三個多月，從實習到最終完成設(shè)計方案，從熟悉礦井的地質(zhì)知識開始，到開拓方案的選擇，比較，確定，圖紙的繪制，方方面面涉及的知識可謂復(fù)雜，通過與同學(xué)多次商討，向老師多次請教，一步步向前進行，雖然壓力巨大，但感覺每天都有新的收獲，心中依然比較喜悅。作設(shè)計不是作畫，設(shè)計沒有現(xiàn)成的思路，礦井設(shè)計是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，反復(fù)修改，反復(fù)思考，通過自己親自動手，體會到眼高手低，動手能力不是一朝一夕培養(yǎng)的。本次設(shè)計的孟津煤礦位于河南省孟津縣橫水鎮(zhèn)境內(nèi)(新安煤田正村普查區(qū)東部)，井田走向長約7.0km，傾斜寬約5.6km，面積約40km2。礦井生產(chǎn)能力設(shè)計為1.20Mt/a。南距新安縣約27公里，東距孟津縣城約15公里。西部與洛陽義安礦業(yè)有限公司和義馬煤業(yè)（集團）公司新義煤礦相鄰，區(qū)內(nèi)交通方便。井田位于低山丘陵區(qū)，人稀地少， 煤層埋深多在500m以上。主采煤層為二1煤層，煤層傾角410，大多在4左右，屬近水平煤層；井田內(nèi)通過鉆孔勘探煤層平均厚度2.24m,二1煤層為中灰、中硫、低磷、高發(fā)熱量、高熔融性粉狀貧煤,煤質(zhì)疏松，機械強度低。原煤灰份9.9138.72，平均20.74，原煤干燥基高位發(fā)熱量27.72MJ/kg。二1煤瓦斯含量在7.9716.37m3/t之間，平均為11.95m3/t；根據(jù)二1煤層煤塵爆炸性試驗結(jié)果，井田內(nèi)二1煤層有煤塵爆炸性，屬不易自燃煤層。參考淺部新安礦井實際涌水量，勘探報告采用比擬法預(yù)計礦井正常涌水量384m3/h，最大涌水量529m3/h，采用礦井地質(zhì)報告底板灰?guī)r突水建議值，突水時涌水量2629m3/h。礦井采用立井兩水平上山開拓；設(shè)主井、副井、風井三個井筒，主井井口標高+438m；井筒落底于-350m 水平，井筒深度788m，主井采用水平上裝載；為減少初期工程量和投資，礦井通風方式初期采用中央并列式，設(shè)中央風井，即由副井進風，中央風井回風。設(shè)計以二個采區(qū)、一個綜采工作面、一個瓦斯抽采面保證礦井設(shè)計生產(chǎn)能力。后期設(shè)立淺部風井和深部風井，形成分區(qū)式通風系統(tǒng)。主井凈直徑5.0m，副井凈直徑6.5m，裝備一對1t礦車雙層四車罐籠（一寬一窄），扇風機選用FBCDZ-10-No34型對旋軸流風機；礦井主供電源取自孟津110kV變電站，備用電源取自孟津城南的嶺南110kV變電站。礦井配備安全監(jiān)控系統(tǒng)；地面煤炭采用公路運輸。本井田煤層松軟，巷道不易圍護，且二1煤層有煤與瓦斯突出危險，故設(shè)計大巷布置在巖石里。二1煤層底板下距奧陶紀灰?guī)r平均距離66m，如果運輸大巷布置在二1煤層底板巖石中，隔水巖柱偏小，施工中有突水可能。故將運輸大巷布置在距二1煤層頂板812m的大占砂巖中。為適應(yīng)煤與瓦斯突出礦井的需要，沿開采水平設(shè)軌道運輸大巷、膠帶運輸大巷和專用回風大巷。第二水平標高定在-500m，一水平通過暗斜井與二水平連接。井底車場設(shè)計為臥式車場。根據(jù)煤層賦存條件礦井劃分為兩個水平，每一水平劃分為四個帶區(qū)，首采區(qū)布置在礦井東翼11帶區(qū)，不設(shè)采區(qū)上山，設(shè)計為傾斜長壁式采煤法，綜合機械化采煤工藝，俯斜開采，后退式，通過工作面順槽中部平車場與軌道大巷連接，工作面膠帶順槽與膠帶運輸大巷直接搭接。為確保礦井生產(chǎn)能力，另設(shè)12帶區(qū)瓦斯抽采面進行瓦斯抽采。由于煤質(zhì)疏松，瓦斯含量大，且具有煤與瓦斯突出危險，工作面順槽下方設(shè)底板瓦斯抽排巷進行消突。為確保礦井采掘平衡接替，設(shè)計10個掘進頭，四個煤巷，四個底板抽排巷，2個開拓巖巷；為保障通風安全，礦井設(shè)計抽出式通風，主風機為FBCDZ-10-34型。本井田二1煤底板距奧陶紀灰?guī)r較近，奧陶紀灰?guī)r含水層靜水水壓較高，在生產(chǎn)期間，要做好防治水工作，根據(jù)生產(chǎn)實際情況采取疏水降壓或底板注漿加固等措施，確保安全生產(chǎn)。本礦井為煤與瓦斯突出礦井，建議經(jīng)常收集資料，測定瓦斯的有關(guān)參數(shù)，為突出危險區(qū)域預(yù)測和制定防治突出措施提供依據(jù)，以確保礦井安全生產(chǎn)。本區(qū)煤層埋藏較深，礦壓較大等危害礦井生產(chǎn)的工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)因素，建議在生產(chǎn)中，根據(jù)需要進行地應(yīng)力測試，進一步了解巷道圍巖的穩(wěn)定程度，加強影響生產(chǎn)開采技術(shù)條件的分析研究，確保安全生產(chǎn)。1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概述1.1.1 交通位置義馬煤業(yè)集團股份有限公司孟津煤礦，位于孟津縣橫水鎮(zhèn)境內(nèi)(新安煤田正村普查區(qū)東部)，井田走向長約 7.0km，傾斜寬約 5.6km，面積約 40km2。南距新安縣約 27 公里， 東距孟津縣城約 15 公里。隴海鐵路新安火車站距礦區(qū)約 25 公里，淺部新安煤礦專用鐵路距本井田約 12 公里。洛三高速公路距礦區(qū)南部約 19 公里，新安經(jīng)橫水至孟津公路從井田南部通過。區(qū)內(nèi)交通方便，井田位于低ft丘陵區(qū)，人稀地少， 且開采的二 1 煤層埋深多在 500m 以上。因此，征地及拆遷對本礦的生產(chǎn)及建設(shè)影響較小。圖 1-1 礦區(qū)交通位置圖1.1.2 地形地勢井田處于低ft丘陵區(qū)，溝谷發(fā)育。海拔高度一般 300400m，最低點在井田北部曾家溝西側(cè)，標高+192.4m，最高點位于井田南部雞疙瘩北側(cè)，標高+467.0m，相對高差9274.60m。井田內(nèi)基巖露頭零星分布，其它多已成耕地。1.1.3 河流本區(qū)位于澗河與畛河分水嶺地帶，西北部屬畛河水系，東南部屬澗河水系。畛河匯水面積 248km2，歷年最大洪流量為 4280m3/s（1958 年 7 月 17 日）。發(fā)源于新安縣曹村鄉(xiāng)，從本區(qū)西北角流過，在狂口注入黃河。澗河發(fā)源于陜縣觀音堂鎮(zhèn)馬頭ft東麓，流經(jīng)區(qū)外南部，最大洪水流量 1446.5m3/s（1958 年）。井田外西北部已建成的小浪底水庫， 最高洪水位線（+275m）沿本區(qū)北部通過。1.1.4 氣象及地震據(jù)新安縣氣象站資料，本區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候。降水量比較適中，年降水量一般600700mm，夏季降水量占全年的 60左右，年平均蒸發(fā)量 2093mm。最高氣溫 44 (1966 年 6 月 20 日)，最低氣溫17(1969 年 1 月 31 日)。有霜期一般自 9 月至翌年 5 月，為期 110 天至 165 天，平均 142.6 天，最大凍土深度為 18cm。春冬兩季以西風、西北風為主，夏秋兩季以東南風為主，最大風速 19m/s。據(jù)洛陽市地震辦公室資料，本區(qū)屬五級地震區(qū)，震中烈度為度。本區(qū)地溫梯度平均 1.70/100m，屬地溫正常區(qū)。二 1 煤層底板溫度變化范圍在23.2735.43，基本上隨煤層埋藏深度的增加而升高。二 1 煤底板溫度在-300m 水平以淺一般小于 31，-300m 水平以深，屬一級高溫區(qū)，深部開采時應(yīng)采取降溫措施。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 地層區(qū)內(nèi)出露地層屬華北地區(qū)的地層，自下而上有奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系和第四系地層。中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2m)，為灰色厚層狀石灰?guī)r組成，井田內(nèi)共有 3 個鉆孔揭露該地層，厚 73.87m。中、上石炭統(tǒng)(C2 、C3)主要為本溪組和太原組地層，與下伏中奧陶統(tǒng)地層平行不整合接觸?？偤?43.3569.69m，平均 63.22m。中石炭統(tǒng)本溪組(C2b)：底部為不穩(wěn)定黃鐵礦透鏡體； 下部為鋁土質(zhì)泥巖，上部為鋁土巖。為本區(qū)內(nèi)重要有益礦產(chǎn)，本組為主要標志層之一。一般厚 4.3018.42m，平均厚 10.23m。 上石炭統(tǒng)太原組(C3t) ：自一 1 煤層底板泥巖之底至二 1 煤層底板砂巖之底，一般厚 38.6566.41m，平均 52.99m。按巖性特征分為四段：底部砂泥巖段(含一 1 煤)、下部灰?guī)r段（含一 2、一 3、一 4 煤和 L1L4 灰?guī)r）、中部砂泥巖段（含一 5 煤）和上部灰?guī)r段（含一 7、一 8、一 9 煤和 L67 灰?guī)r）。二疊系(P):下自二 1 煤層底板砂巖之底，上至三疊系金斗ft砂巖之底，一般厚度454.65872.40m，平均厚 670.26m，與下伏石炭系地層整合接觸，劃分為下統(tǒng)ft西組、下石盒子組；上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組。含煤七組，其中六煤組段和八煤組段不含煤， 二煤組中的二 1 煤層為主要可采煤層。 下二疊統(tǒng)ft西組(P1sh) ：自二 1 煤層底板砂巖(Se)之底至砂鍋窯砂巖(Ss)之底，全組厚 52.84106.60m，平均厚 86.75m，按巖性特征分為四段。二 1 煤層段：為灰、深灰色中厚層狀細粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成，所含二 1 煤為主要可采煤層；大占砂巖段：為灰、 深灰色中厚層狀富含白云片的中細粒砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，其間含二 2 煤；香炭砂巖段：為灰、深灰色厚層狀中、細粒砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖組成，偶含薄煤三層； 小紫泥巖段：為灰、深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、細中粒砂巖，上部泥巖含菱鐵質(zhì)鮞粒及紫斑。 下二疊統(tǒng)下石盒子組(P1x) ：自砂鍋窯砂巖底至田家溝砂巖之底，全組厚度一般在 262.38347.75m，平均厚 285.06m，與下伏地層整合接觸，分為三、四、五、 六共四個煤段，所含煤層均不可采。巖性由灰白、淺灰、灰綠、紫紅、雜色泥巖、砂質(zhì)泥巖、細、中、粗粒砂巖及不穩(wěn)定的薄煤組成。 上二疊統(tǒng)上石盒子組(P2s) ：自田家溝砂巖底至平頂ft砂巖之底，本組厚一般104.40238.80m，平均厚度 181.69m。分為七、八煤段，由灰、 紫灰及灰綠色砂質(zhì)泥巖、中細粒砂巖及薄煤層組成。 上二疊統(tǒng)石千峰組(P2sh)：自平頂ft砂巖底至金斗ft砂巖之底。區(qū)內(nèi)厚度為22.55305.15m，平均厚度 116.76m,分為平頂ft段和土門段。平頂ft砂巖段（P2sh1）巖性為灰白、淺灰色中、粗粒石英砂巖，中夾 23 層紫紅色砂質(zhì)泥巖。具大型斜層理， 硅質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理發(fā)育，底部偶見礫石。為勘查區(qū)內(nèi)重要標志層之一。本區(qū)平均厚大多在22.55105.46m，平均 46.08m，土門段(P2sh2)平均厚 210.0m。三疊系下統(tǒng)劉家溝組(T)：與下伏土門段地層整合接觸。巖性為紫紅色細粒砂巖， 局部為中砂巖，主要成份為石英，具大型板狀交錯層理，硅質(zhì)膠結(jié)，俗稱金斗ft砂巖，據(jù)鉆孔揭露，厚度大于 66.41m。第四系(Q)：以角度不整合覆于各時代地層之上,由表土層及殘坡積物組成,厚度在083.95m，平均 24.93m。圖 1-2 地質(zhì)綜合柱狀圖1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)為一走向北東、傾向南東的單斜構(gòu)造形態(tài)，地層傾角 410。構(gòu)造形式以正斷層為主，均位于井田北部和西部。斷層方向主要為北西、北東向，并且有淺部落差大， 向深部落差變小的特點。整體構(gòu)造復(fù)雜程度為簡單類型。主要斷層特征如下：許村香坊溝斷層（F2）,正斷層，位于本井田北部，區(qū)內(nèi)沿南上莊、石橋凹等地通過， 向東、向西延展出區(qū)，區(qū)內(nèi)延展長度約 4km。斷層走向近東西，傾向北，該斷層傾角為6575，落差 0300m。在區(qū)外陳灣附近見七煤組與四煤組地層接觸，楊樹凹可見平頂ft砂巖與石前鋒組上部地層接觸，地表跡向明顯。該斷層被 F12 斷層切割。馬窯、祖師廟斷層（F12）,正斷層，由倉頭過畛河沿祖師廟進入本井田，在張莊附近尖滅。斷層走向北 65西，傾向南西，傾角 6070，落差 50100m，在常家莊可見七煤組地層被錯開 70m 左右。向北西延展出區(qū)，向南東落差小尖滅，區(qū)內(nèi)長度約 2km。F29 斷層,正斷層，位于本井田西部，經(jīng)老代窩、孔溝，中岳村向深部延伸。斷層走向近南北，傾向西，傾角 6570，落差 1050m。深部落差變小。在中岳村可見石前峰中部地層錯移15m，向南落差變小以至尖滅，區(qū)內(nèi)長度約4.5km。在正村井田內(nèi)有2802、 2703、2602、25014 四個鉆孔對該斷層進行了嚴密控制。井田內(nèi)斷層特征見下表 1-1。表 1-1 主要斷層特征表序號斷 層名稱性質(zhì)斷層產(chǎn)狀區(qū)內(nèi)走向長度(m)控制程度備注走向傾向傾角()落差(m)1F2正斷層近東西北6575030040002F12正斷層北65西南西60705010020003F29正斷層近南北西657010504500嚴密控制1.2.3 礦井瓦斯、煤塵、及水文等條件井田內(nèi)共有 15 個鉆孔進行了瓦斯分析，瓦斯含量為 3.209.80m3/t，平均 6.97m3/t。詳見表 1-2（二 1 煤層瓦斯分析結(jié)果表），根據(jù)鉆孔瓦斯成分、含量分析以及淺部生產(chǎn)礦井瓦斯鑒定資料，本井田應(yīng)屬高瓦斯礦井。表 1-2二 1 煤層瓦斯分析結(jié)果表序號孔號瓦斯成分（）瓦斯含量（m3/t.燃）Mad（）Ad（）Vd（）CO2CH4N21340315.8366.1415.245.340.4616.8213.38235034.6287.767.058.960.9428.4515.01335045.2080.0114.793.200.414.5613.184350513.4368.3616.084.780.7917.2814.01535082.5489.348.145.671.039.914.00638049.3288.020.858.440.4418.8614.51739043.0293.283.703.781.059.9213.98839079.6180.639.768.930.9611.6910.829400212.3087.040.658.150.8317.1014.4810400511.087.231.774.390.4719.1720.8611410512.7270.7314.429.760.7035.0715.741242047.7486.934.285.360.5624.5613.441343051.497.201.409.800.9618.9513.051443064.6693.391.958.971.0215.5412.191541022.4795.520.149.061.2814.1611.83二 1 煤層直接頂板砂巖裂隙水和太原組灰?guī)r水為礦床直接充水水源。由于含水層富水性弱，而且不均勻，水量有限，易于疏排。井田內(nèi)地表水系不發(fā)育，加之地形坡度較大，不利于大氣降水及地表水的下滲，地表水對礦井開采沒有影響。黃河小浪底水庫壩址距本井田約 10 公里，蓄水后水位標高+275m，將造成井田北部淹沒面積 3.5km2。由于煤層埋藏較深，并且淹沒區(qū)處于井田西部邊界或無煤帶上，井下開采不會造成水體下滲潰入礦井。參考淺部新安礦井實際涌水量，勘探報告采用比擬法預(yù)計礦井正常涌水量 384m3/h， 最大涌水量 529m3/h，采用礦井地質(zhì)報告底板灰?guī)r突水建議值，突水時涌水量 2629m3/h。根據(jù)二 1 煤層煤塵爆炸性試驗結(jié)果，二 1 煤應(yīng)屬煤塵有爆炸危險性的煤層。根據(jù)二 1煤層取樣試驗結(jié)果，本井田二 1 煤層屬不易自燃煤層。1.3 煤層及煤質(zhì)1.3.1 煤層本區(qū)含煤地層屬石炭、二疊系地層，總厚度 723.25m，8 個煤組含煤計 21 層，煤層總厚度約 3.98m，含煤系數(shù) 0.55。主要可采煤層為ft西組的二 1 煤，全區(qū)大部可采，其它煤層不可采或偶而可采?？刹擅簩雍合禂?shù) 0.30。二 1 煤層賦存于下二迭統(tǒng)ft西組（P1sh）下部， 位于大占砂巖和二 1 煤層底板砂泥巖之間，上距砂鍋窯砂巖 37.8069.45m，平均 79.74m，下距 L7 灰?guī)r 4.7039.65m，平均 14.88m。二 1 煤層層位穩(wěn)定，井田內(nèi)有 80 個鉆孔穿見，其中 49 個孔可采，6 個孔不可采，25 個孔未見煤。煤層厚度 09.1m，平均 2.24m，屬較穩(wěn)定煤層。煤層結(jié)構(gòu)較簡單，局部夾矸 12 層。煤層特征見下表 1-3。表 1-3 可采煤層特征表序號煤層厚度(m)煤層層間距(m)煤層結(jié)構(gòu)頂?shù)装鍘r性煤層穩(wěn)定性煤層容重最小最大最 小最大平均夾矸層數(shù)夾矸厚度(m)頂板底板平均二 109.1-120.3 左右堅硬較軟較穩(wěn)定1.44t/m32.241.3.2 煤層頂?shù)装鍡l件本區(qū)為一走向北東、傾向南東的單斜構(gòu)造形態(tài)，地層傾角 410。構(gòu)造形式以正斷層為主，均位于井田北部和西部。斷層方向主要為北西、北東向，并且有淺部落差大， 向深部落差變小的特點。整體構(gòu)造復(fù)雜程度為簡單類型。二 1 煤層直接頂板為泥巖、炭質(zhì)泥巖，老頂為細、中粒砂巖（大占砂巖）。底板為具條帶狀泥巖、砂質(zhì)泥巖，少數(shù)為粉砂巖或細砂巖。二 1 煤層直接頂板主要為細中粒砂巖，厚度 5.9021.68m，比較穩(wěn)定，巖性堅硬。其次為炭質(zhì)泥巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，厚度為 1.65.05m，性脆易碎。二 1 煤底板主要為泥巖和砂質(zhì)泥巖，少數(shù)為粉砂巖或細砂巖，厚度 1.611.95m，一般 2.56.0m 之間，其抗壓、抗拉強度次于頂板。1.3.3 煤質(zhì)二 1 煤呈黑色，具玻璃光澤，多呈粉狀產(chǎn)出，組織疏松。煤中含黃鐵礦結(jié)核，二 1 煤視密度 1.44t/m3。二 1 煤層原煤灰份 9.9138.72，平均 20.74，屬中灰煤，精煤灰分 8.39。原煤全硫含量 0.282.85，平均 1.59，屬中硫份煤，精煤全硫含量 0.64。原煤磷含量 0.02，屬低磷煤。原煤干燥基高位發(fā)熱量 27.72MJ/kg。二 1 煤層為中灰、中硫、低磷、高發(fā)熱量、高熔融性粉狀貧煤,一般以動力用煤和民用煤為主。二 1 煤層煤質(zhì)詳見表 1-4。表 1-4 煤質(zhì)特征表煤層名稱牌號(%)水分(%)Mad灰分(%)Ad揮發(fā)分(%)Vdaf硫分(%)磷分(%)低位發(fā)熱量 (MJ/ kg)膠 質(zhì)層 厚度(mm)黏結(jié)指數(shù)二1貧煤0. 9520.7413 . 051. 590. 0219 . 08052 井田境界與儲量2.1 井田境界孟津煤礦位于新安煤田正村勘探區(qū)東部，礦井井田邊界由 9 個拐點圈定。井田走向長約 7km，傾向?qū)捈s 5.6km，面積約 40km2。井田淺部邊界以淺有開采二 1 煤的新安煤礦，屬義馬煤業(yè)（集團）公司管轄，1989 年投產(chǎn)，斜井開拓，生產(chǎn)能力 1.5Mt/a，西部與洛陽義安礦業(yè)有限公司義安煤礦和義馬煤業(yè)（集團）公司新義煤礦。礦井井田邊界拐點坐標詳見表 2-1。表 2-1 井田邊界拐點坐標表序號地理坐標緯距經(jīng)距東經(jīng)北緯XY111221563431563710880.7536110490.14211221373434113714416.6836116059.17311222003434093711403.5436120126.9741122331343358370862836118015.47511225203434363706929.0536113966.27611226083434013709498.136110884.66711227263433043710058.3836111585.76811229263432073710426.0436111274.03911227253430553710330.5536111152.462.2 礦井資源儲量本節(jié)內(nèi)容依據(jù)地質(zhì)報告的儲量計算圖進行計算。礦井資源量計算邊界為上述劃定的井田范圍，儲量計算的最低可采厚度為 0.8m，最高灰分 40。由此獲得總資源量為 18621萬噸，其中探明的 5802 萬噸（331），控制的 2750 萬噸（332），推斷的 6341 萬噸（333），預(yù)測的 3728 萬噸（334?）。其中探明的資源量占礦井總資源量的 31.16，探明的和控制的資源量占總資源量的 45.93。礦井資源儲量匯總詳見表 2-2。表 2-2 礦井資源儲量匯總表水平煤層儲量（萬 t） 探明總資源量(%)探明+控制總資源量(%)探明（331）控制（332）推斷（33 ）預(yù)測（334？）探明+ 控制（331+3 2）總儲量第一水平二 158028903405-66921009757.4666.28第二水平二 1-18602936728318608524-21.82全礦合計580227506341372885521862131.1645.93根據(jù)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，礦井總資源量扣除預(yù)測的（334？）資源量后為礦井地質(zhì)資源量，本設(shè)計礦井地質(zhì)資源量探明的 5802 萬噸（331）控制的 2750 萬噸（332） 推斷的 6341 萬噸（333）14893 萬噸。2.3 礦井工業(yè)資源/儲量依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，礦井工業(yè)資源儲量為探明的、控制的資源儲量及推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源乘以可信度系數(shù)（可信度取 0.8）后的資源/儲量，礦井地質(zhì)資源量中，推斷的（333）資源量乘于 0.80 的可信系數(shù)后為工業(yè)資源儲量，經(jīng)計算本設(shè)計礦井工業(yè)資源儲量為 13624 萬噸。2.4 礦井設(shè)計利用資源/儲量設(shè)計資源/儲量為工業(yè)資源/儲量扣減各種永久煤柱(如邊界煤柱、斷層煤柱、老空區(qū)煤柱、河流煤柱、村莊煤柱、工業(yè)廣場煤柱等)損失后的資源量。 井田境界煤柱井田境界煤柱與淺部水庫煤柱、斷層煤柱和井田無煤帶重合時，以相應(yīng)的煤柱和無煤帶邊界為準，其它井田境界煤柱按防水水壓的要求計算。經(jīng)計算井田境界保護煤柱為132 萬噸。 小浪底水庫保護煤柱依據(jù)建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程的有關(guān)規(guī)定和義馬礦區(qū)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，巖層移動角各參數(shù)選取如下：煤層傾角取值 4，表土層移動角為 45；下ft移動角700.7；上ft移動角70；走向移動角77.5圍護帶寬度確定為 20m。采用垂線法計算小浪底水庫保護煤柱為 1322 萬噸（推斷的 333 類儲量已按 0.8 的可信系數(shù)折減）。19依據(jù)原礦井地質(zhì)報告，根據(jù)河南省工程咨詢公司組織的專家組評審意見，考慮到黃河小浪底水庫壓煤較多，礦井生產(chǎn)的中后期應(yīng)積極開展水庫下采煤問題的研究，設(shè)計參見相關(guān)水下采煤資料，并結(jié)合礦井實際情況，經(jīng)估算暫按水庫保護煤柱的 30%參與礦井可采儲量的計算，即留設(shè)的小浪底水庫永久保護煤柱為 13220.7925.4 萬噸。建議礦井投產(chǎn)后，應(yīng)積極收集礦井巖石移動參數(shù)及采煤后冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶的高度與采出煤厚的關(guān)系，對水庫下采煤做進一步專項研究和設(shè)計，以確定其煤柱的采出率， 做到既能充分利用資源，又確保水庫和礦井生產(chǎn)的安全。(3)礦井設(shè)計資源儲量根據(jù)全井田獲得的工業(yè)資源儲量，扣除邊界、水庫等各類永久煤柱，計算全井田共有設(shè)計資源儲量 12566 萬噸。2.5 礦井設(shè)計可采儲量工業(yè)場地保護煤柱的巖石移動角同小浪底水庫煤柱，依據(jù)三下采煤規(guī)程的有關(guān)規(guī)定保護等級按級的要求，工業(yè)場地圍護帶寬度為 20m，本設(shè)計選取工業(yè)廣場面積為 12 公頃，形狀為長 400 米，寬 300 米的矩形，布置在井田中央。選用垂直斷面法計算工業(yè)廣場保護煤柱（附示意圖見圖 2-1），經(jīng)計算礦井工業(yè)廣場保護煤柱為 313 萬噸。根據(jù)全井田獲得的礦井設(shè)計資源儲量，扣除工業(yè)場地煤柱后，乘于采區(qū)回采率，本設(shè)計二 1 煤層采區(qū)回采率取 0.80，計算全井田共有設(shè)計可采儲量 9802 萬噸，其中一水平6586 萬噸，二水平 3216 萬噸。礦井可采儲量匯總表見表 2-3。表 2-3 礦井可采儲量表開采水平煤層工業(yè)資源儲量(Mt)永久煤柱(Mt）設(shè)計資源儲量(Mt）工業(yè)場地保護煤柱(Mt）設(shè)計可采儲量(Mt)防水井田境界地面建筑物其他煤柱小計第一水平二 194.169.250.7-9.9584.211.8865.86第二水平二 142.08-0.62-0.6241.461.2532.16全礦井合計136.249.251.32-10.57125.673.1398.02松散層300圖 2-1 工業(yè)廣場保護煤柱示意圖3 礦井工作制度、設(shè)計Th產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1 礦井工作制度本設(shè)計礦井年工作日為 330 天，每天四班作業(yè)，采用“四六”工作制，三班采煤， 一班檢修，每班工作 6 個小時。根據(jù)煤炭設(shè)計規(guī)范，礦井日凈提升時間定為 16 個小時。3.2 礦井設(shè)計Th產(chǎn)能力及服務(wù)年限礦井生產(chǎn)能力主要根據(jù)礦井地質(zhì)條件、煤層賦存情況、開采條件、設(shè)備供應(yīng)及國家需煤等因素確定。第一水平服務(wù)年限應(yīng)滿足表 3-1 的要求。表 3-1第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（Mt/a）第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限/a緩斜煤層傾斜煤層急斜煤層6.0 及以上353.05.0301.22.42520150.450.9201515根據(jù)礦井可采儲量，設(shè)計對 0.9Mt/a 和 1.2Mt/a 兩個生產(chǎn)能力進行比較，在以下幾方面進行了分析比較：(1) 礦井服務(wù)年限根據(jù)礦井可采儲量，當生產(chǎn)能力為 0.9Mt/a 時，服務(wù)年限為 72.6 年，當生產(chǎn)能力為1.2Mt/a 時，礦井服務(wù)年限為 54.4 年。按煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求，0.450.9Mt/a， 其服務(wù)年限不宜小于 40 年，1.22.4Mt/a，其服務(wù)年限不宜小于 50a。從而可以看出生產(chǎn)能力為 1.2Mt/a 時，服務(wù)年限符合設(shè)計要求。(2) 煤層賦存條件及開采技術(shù)條件井田內(nèi)二 1 煤層，層位比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡單，頂板條件較好，易于管理，煤厚平均 2.24m，傾角 410，一般多在 4左右。井田內(nèi)地質(zhì)條件較簡單，煤層不易自燃， 但煤層瓦斯含量高，煤層厚度變化較大，具有短距離內(nèi)急劇變化的特點，底板距奧灰含水層較近，底板條件較差。因此也限制了礦井生產(chǎn)能力的提高。(3) 經(jīng)濟效益由于井田內(nèi)煤層埋藏較深，井筒開拓工程量大，建井費用較高，所以應(yīng)盡可能提高礦井生產(chǎn)能力，以減少噸煤投資，提高經(jīng)濟效益。生產(chǎn)能力 1.2Mt/a 和 0.9Mt/a 相比，其礦井開拓工程量增加較少，礦井總投資增加不多，顯然 1.2Mt/a 的礦井生產(chǎn)能力可以降低噸煤投資，使礦井少投入多產(chǎn)出，實現(xiàn)礦井經(jīng)濟效益的最大化。綜上所述，根據(jù)井田地質(zhì)條件及煤層賦存條件，結(jié)合鄰近礦井生產(chǎn)實際，本設(shè)計確定礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 A 為 1.2Mt/a。根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，綜合礦井提供的地質(zhì)資料， 考慮儲量備用系數(shù) k 取 1.5，依據(jù)服務(wù)年限計算公式 P=Z/(Ak),經(jīng)過計算礦井服務(wù)年限 P 為 54.4 年，其中一水平服務(wù)年限為 36.6 年，符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求。4 井田開拓4.1 井田開拓方案4.1.1 開拓方案一本井田位于新安井田深部，開采的二 1 煤層埋藏深度在 500m950m，且有煤與瓦斯突出危險性，埋藏深度大不具備斜井開拓條件，故本井田采用立井開拓方式。初期布置三個立井，分別為主井、副井、中央風井，均位于井田中部，后期暗斜井延伸，兩水平上下ft開拓。依據(jù)礦井地質(zhì)報告資料，設(shè)計主、副井口位于土橋村西北、3708 孔西南 350m 左右處，地面標高+438m，井下水平標高-300m，井底車場位于二 1 煤頂板。主井采用水平上裝載，井筒深 738m。首采區(qū)位于 34 勘探線39 勘探線之間的上ft采區(qū)。初期采用中央并列式通風，中央風井布置在工業(yè)場地內(nèi)。主井（少量進風），副井進風，中央風井回風，根據(jù)需要，本設(shè)計后期在井田二水平設(shè)置回風井，服務(wù)第二水平。礦井形成安全可靠的通風系統(tǒng)。依地質(zhì)資料可看出本井田煤層在走向和傾向上變化不大，井田內(nèi)能開采的淺部煤層標高為-200m 左右，井田深部邊界煤層賦存標高為-600m 左右，煤層傾角為 410， 多為 4左右。有利于帶區(qū)式開采。根據(jù)確定的井口位置和煤層賦存條件，以有利于井下開拓及首采區(qū)布置、節(jié)省工程量，具有合理的階段垂高和服務(wù)年限，設(shè)計采用兩水平上、下ft開拓全井田，一水平標高定在-300m，二水平標高定在-500m。一水平通過暗斜井與二水平聯(lián)系。根據(jù)本井田二 1 煤頂?shù)装鍡l件及水文地質(zhì)條件，大巷布置考慮了煤層大巷、巖石大巷兩種方案。煤層大巷施工速度快，投資省，但本井田煤層松軟，巷道不易圍護，并且二 1 煤層有煤與瓦斯突出危險，故設(shè)計大巷布置在巖石里。大巷布置在煤層頂板，可避開煤層底板灰?guī)r水的威脅；雖然大巷布置在煤層底板， 便于采區(qū)巷道與運輸大巷的聯(lián)系。由于本井田二 1 煤層底板奧陶紀灰?guī)r含水層水位標高+228.61+291.69m，-300m 水平靜水壓達 5.56.2MPa。二 1 煤層底板下距奧陶紀灰?guī)r平均距離 66m，如果運輸大巷布置在二 1 煤層底板巖石中，隔水巖柱偏小，施工中有突水可能。故設(shè)計將運輸大巷布置在距二 1 煤層頂板 812m 的大占砂巖中。為適應(yīng)煤與瓦斯突出礦井的需要，沿開采水平設(shè)軌道運輸大巷、膠帶運輸大巷和專用回風大巷三條巷道。全井田共劃分 13 個采區(qū)，其中一水平 8 個采區(qū)(4 個上ft采區(qū)，4 個下ft采區(qū))，二水平 5 個采區(qū)（4 個上ft采區(qū)，1 個下ft后備采區(qū)）。采區(qū)開采順序按照先近后遠的原則，一般為前進式開采。方案一：立井兩水平上下ft開拓，暗斜井延深。圖 4-1 立井兩水平上下ft開拓示意圖4.1.2 開拓方案二設(shè)計主、副井口位于 3805 孔東南 400m 左右處。地面標高+430m，井下水平標高-350m，井底車場位于二 1 煤頂板。主井亦為上提式裝載，井筒深度 780m。初期通風方式同方案一，后期在井田第二水平設(shè)置回風井，服務(wù)于第二水平。主井采用水平上裝載， 井筒深 780m。首采區(qū)位于 38 勘探線以東，布置為在臨近副井東部的帶區(qū)。初期采用中央并列式通風，中央風井布置在工業(yè)場地內(nèi)。初期主井（少量進風），副井進風，中央風井回風。煤層在走向和傾向上變化不大，井田內(nèi)能開采的淺部煤層標高為-200m 左右，深部邊界煤層賦存標高為-600m 左右，煤層傾角為 410，多為 4左右。有利于布置帶區(qū)開采。根據(jù)確定的井口位置和煤層賦存條件，以有利于井下開拓及首采區(qū)布置、節(jié)省工程量，具有合理的階段垂高和服務(wù)年限，設(shè)計采用兩水平上ft帶區(qū)開拓全井田，一水平標高定在-350m，二水平標高定在-500m。一水平通過暗斜井與二水平聯(lián)系。根據(jù)本井田二 1 煤頂?shù)装鍡l件及水文地質(zhì)條件，由于煤層松軟