王莊礦5.0Mt-a新井設(shè)計(jì) - 厚煤層回采巷道支護(hù)技術(shù)研究

目錄1礦區(qū)概況及井田地質(zhì) 11.1礦區(qū)概述 11.1.1地理位置、交通情況 11.1.2地形及地貌 11.1.3河流及水體 11.1.4氣象及地震 11.1.5礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況 21.2井田地質(zhì)特征 21.2.1井田地質(zhì)構(gòu)造 21.2.2地層 31.2.3水文地質(zhì) 41.2.4地質(zhì)勘探程度 51.3煤層特征 51.3.1煤層 51.3.2煤層頂、底板 71.3.3煤質(zhì) 71.3.4瓦斯 81.3.5煤塵 81.3.6地溫、地壓 82井田境界和儲(chǔ)量 92.1井田境界 92.2可采煤層 92.3井田尺寸 92.4礦井儲(chǔ)量 102.4.1儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) 102.4.2安全煤柱留設(shè)原則 102.4.3礦井地質(zhì)儲(chǔ)量 102.4.4礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量 112.4.5礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 122.4.6礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 133礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 153.1礦井工作制度 153.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 153.2.1確定依據(jù) 153.2.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 153.2.3礦井服務(wù)年限 153.2.4井型校核 154井田開拓 174.1井田開拓的基本問題 174.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 174.1.2工業(yè)場(chǎng)地的位置 184.1.3開采水平的確定及采盤區(qū)劃分 184.1.4主要開拓巷道 194.1.5方案比較 194.2礦井基本巷道 234.2.1井筒 234.2.2井底車場(chǎng)及硐室 264.2.3主要開拓巷道 305準(zhǔn)備方式——帶區(qū)巷道布置 335.1煤層地質(zhì)特征 335.1.1帶區(qū)位置 335.1.2帶區(qū)煤層特征 335.1.3煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況 335.1.4水文地質(zhì) 335.1.5地質(zhì)構(gòu)造 335.1.6地表情況 345.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 345.2.1帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定 345.2.2帶區(qū)巷道布置 355.2.3帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 355.2.4帶區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法 375.2.5帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 375.3帶區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì) 386采煤方法 396.1采煤工藝方式 396.1.1帶區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件 396.1.2確定采煤工藝方式 396.1.3回采工作面參數(shù) 406.1.4回采工作面破煤、裝煤方式 406.1.5回采工作面支護(hù)方式 446.1.6端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式 466.1.7各工藝過程注意事項(xiàng) 476.1.8回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 496.2回采巷道布置 526.2.1回采巷道布置方式 526.2.2回采巷道參數(shù) 527井下運(yùn)輸 547.1概述 547.1.1礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及工作制度 547.1.3運(yùn)輸距離和運(yùn)載量 547.1.4礦井運(yùn)輸系統(tǒng) 547.2帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇 557.2.2帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選型及能力驗(yàn)算 557.3大巷運(yùn)輸設(shè)備選擇 567.3.1膠帶回風(fēng)大巷設(shè)備選擇 567.3.2輔助運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 567.3.3運(yùn)輸設(shè)備能力驗(yàn)算 578礦井提升 588.1礦井提升概述 588.2主副井提升 588.2.1主井提升 588.2.2副井提升設(shè)備選型 588.2.3井上下人員運(yùn)送 599礦井通風(fēng)及安全 609.1礦井概況、開拓方式及開采方法 609.1.1礦井地質(zhì)概況 609.1.2開拓方式 609.1.3開采方法 609.1.4變電所、充電硐室、火藥庫(kù) 609.1.5工作制、人數(shù) 609.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 609.2.2、礦井通風(fēng)方式的選擇 619.2.3、礦井主扇工作方式選擇 629.2.4、帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求 629.2.5、帶區(qū)工作面通風(fēng)方式的選擇 629.3礦井風(fēng)量計(jì)算 639.3.1工作面所需風(fēng)量的計(jì)算 639.3.2備用面需風(fēng)量的計(jì)算 649.3.3掘進(jìn)面需風(fēng)量 649.3.4硐室需風(fēng)量 659.3.5其它巷道所需風(fēng)量 659.3.6礦井總風(fēng)量 659.3.7風(fēng)量分配 669.4礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 679.4.1礦井最大阻力路線 679.4.3礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算 729.4.4礦井總風(fēng)阻和等積孔計(jì)算 729.5選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 739.5.1選擇主要通風(fēng)機(jī) 739.5.2電動(dòng)機(jī)選型 759.6安全災(zāi)害的預(yù)防措施 769.6.1預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施 769.6.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施 769.6.3防水措施 7710設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 78厚煤層回采巷道支護(hù)技術(shù)研究 800引言 801國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 811.1回采巷道支護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀 811.1.1國(guó)外現(xiàn)狀 811.1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 831.1.3回采巷道支護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 832厚煤層回采巷道圍巖控制 832.1頂煤破碎機(jī)理與運(yùn)移規(guī)律 832.2回采工作面周圍支撐壓力分布 832.3構(gòu)造應(yīng)力對(duì)巷道穩(wěn)定性影響 842.4巷道圍巖變形規(guī)律 842.5道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究 842.5.1全煤動(dòng)壓回采巷道 852.5.2掘進(jìn)期礦壓顯現(xiàn) 852.5.3沿空掘進(jìn)巷道 852.6厚煤層主要巷道的布置方式 853回采巷道支護(hù)技術(shù)研究 853.1及時(shí)有效支護(hù) 853.2支護(hù)形式的選擇 863.2.1回采工作面切眼支護(hù) 863.2.2可縮性金屬支架 863.2.5錨噴支護(hù) 913.2.5.1錨噴支護(hù)方法 913.2.5.2錨噴支護(hù)的特點(diǎn) 913.2.6錨索支護(hù) 913.2.6.1錨索支護(hù)方法 913.2.6.2錨索支護(hù)作用機(jī)理 923.2.6.3錨索支護(hù)的特點(diǎn) 923.2.7錨網(wǎng)支護(hù) 923.2.7.1錨網(wǎng)支護(hù)對(duì)圍巖穩(wěn)定作用 933.2.7.2錨網(wǎng)支護(hù)的優(yōu)點(diǎn) 933.3支護(hù)參數(shù)的選擇 933.4超前支護(hù) 934回采巷道支護(hù)優(yōu)化數(shù)值模擬 944.1工程概況 944.2支護(hù)優(yōu)化的數(shù)值模擬研究 944.3數(shù)值分析模型 944.4數(shù)值模擬結(jié)果分析 954.4.1不同支護(hù)模型時(shí)巷道位移比較 954.4.2不同支護(hù)型式時(shí)圍巖破壞狀況的比較 964.4.3不同支護(hù)型式時(shí)圍巖應(yīng)力狀態(tài)比較 964.4.4應(yīng)用 97參考文獻(xiàn) 99英文原文 101中文譯文 107參考文獻(xiàn) 112致謝 113

一般部分第113頁(yè)1礦區(qū)概況及井田地質(zhì)1.1礦區(qū)概述1.1.1地理位置、交通情況王莊煤礦位于山西省長(zhǎng)治市郊區(qū)故縣，距市中心30公里，其地理坐標(biāo)為：東經(jīng)112°58′25″～113°03′21″，北緯36°14′04″～36°24′35″。北距太原市230公里，南到焦作市220公里，東距邯鄲市183公里。地處潞安礦區(qū)的東南部，跨長(zhǎng)治市郊區(qū)和屯留縣兩個(gè)行政區(qū)。208國(guó)道由北向南穿越井田，東距王莊礦工業(yè)廣場(chǎng)約6公里，309國(guó)道橫貫礦區(qū)。王莊礦鐵路專用線至長(zhǎng)治v北站14公里，與太（原）焦（作）及長(zhǎng)（治）邯（鄲）鐵路相接，通往全國(guó)各地。區(qū)內(nèi)各村鎮(zhèn)均有公路相通。交通極為方便。如圖1.1圖1-1-1王莊煤礦交通位置圖1.1.2地形及地貌王莊礦地處上黨盆地西北部，屬高原內(nèi)部斷陷堆積盆地。盆地北部黃土沖溝發(fā)育，局部有基巖出露，南部為山前斜坡地帶，區(qū)內(nèi)地勢(shì)起伏不平，均被較厚的第四系黃土所覆蓋，井田北部較高，南部較低，最大標(biāo)高1024..7m，位于王－1與王－2鉆孔之間的寒山煤礦附近；最小標(biāo)高898m，位于擴(kuò)區(qū)東部邊界一帶，最大相對(duì)高差為127m左右。1.1.3河流及水體區(qū)內(nèi)地勢(shì)平緩,地表水系較為發(fā)育,其中絳河為本區(qū)的主要地表水系,該河流為濁漳河南源主要分支,一般旱季流量0.5m3/s左右,最大流量為58.10m3/s,由西向東橫貫井田后備區(qū)中部,匯入東部的漳澤水庫(kù)。1.1.4氣象及地震（1）氣溫：井田地處黃土高原，區(qū)域氣候?qū)倥瘻貛О敫珊荡箨懶詺夂騾^(qū)，年溫差和日溫差變化較大，夏季午間較熱，晚間較涼。年平均最低氣溫7.8℃，年平均最高氣溫為9.7℃，19年平均氣溫為（2）降水：井田內(nèi)，蒸發(fā)量為降水量的3倍多。年最高蒸發(fā)量1996.3mm，年最低蒸發(fā)量為14938mm，20年平均蒸發(fā)量為1731.84mm。年最高降水量為917.00mm，年最低降水量為311.8mm（3）風(fēng)況：夏季多為東南風(fēng)，冬季為西北風(fēng)。年平均風(fēng)速為2．48m／秒。最大風(fēng)速為14一16m（4）冰凍：冰凍期是每年10月至次年的4月，最大凍土深度為75cm（5）地震：據(jù)長(zhǎng)治市地震局介紹，晉東南地區(qū)除1890年武鄉(xiāng)縣曾發(fā)生過5．5級(jí)（烈度7度）地震外，尚未發(fā)生過４級(jí)以上地震。而４級(jí)以下的小震比較頻繁。據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001），本區(qū)地震設(shè)防烈度為７度。1.1.5礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況礦區(qū)東面為長(zhǎng)治鋼鐵公司，王莊煤礦與長(zhǎng)治鋼鐵公司兩大企業(yè)組成本區(qū)一片規(guī)模較大的煤鐵工業(yè)區(qū)，與之配套的各種服務(wù)行業(yè)也比較發(fā)達(dá)。1.1.6電源工業(yè)廣場(chǎng)35KV變電所兩回電源線路為L(zhǎng)GJ-185/3.1KM,由崔蒙35KV變電所332、337轉(zhuǎn)送至工業(yè)廣場(chǎng)35KV變電所的高壓開關(guān)351、352送至兩段35KV母線,經(jīng)353、354送至兩臺(tái)SFZ9-10000KVA主變，降壓為6KV后,由640、631兩回路配出，分兩段母線運(yùn)行,供礦井提升、運(yùn)輸、洗煤等生產(chǎn)系統(tǒng)用電。1.2井田地質(zhì)特征1.2.1井田地質(zhì)構(gòu)造王莊井田位于潞安礦區(qū)的中部東緣，處于文王山南斷層與二崗山北斷層之間?？傮w為一走向?yàn)楸蔽飨?，傾向南西的單斜構(gòu)造，地層傾角一般在2°～６°，最大傾角達(dá)１６°。（1）褶曲：井田中褶曲寬緩，在井田北部和中部，褶曲大致沿東西向展布，在井田南部，以寬緩的背向斜為主，區(qū)內(nèi)構(gòu)造線方向近南北向。大多數(shù)褶曲的兩翼地層傾角較平緩，發(fā)育的規(guī)模也不盡相同，有的褶曲延伸長(zhǎng)，有的延伸短。（2）斷層：井田內(nèi)斷層主要為故縣斷層、劉家畛斷層、安昌斷層和二崗山北正斷層。這些斷層在井田內(nèi)均延伸較長(zhǎng)，甚至貫穿整個(gè)井田東西區(qū)域，而且在井田內(nèi)呈一定間隔分布，對(duì)井田內(nèi)的斷裂構(gòu)造起著主導(dǎo)作用。其產(chǎn)狀見表故縣正斷層：位于井田的中北部，斷層的走向變化較大，在N70°～95W°間變化，傾角70°～80°，斷層的傾向隨走向由NNE變?yōu)镹NW，斷層的落差H=20～48m，斷層穿越井田的東、西邊界，向西延伸至常村井田內(nèi)。在西邊界處，據(jù)王-89孔，該孔發(fā)現(xiàn)兩條斷層，落差分別為17m和21m，傾向相同，應(yīng)是斷層發(fā)生分叉現(xiàn)象。王-9號(hào)孔見到了該斷層的破碎帶，在孔深44米以下，巖石傾角突然變大，砂巖及泥巖碎快紊亂出現(xiàn)，破碎帶厚約5m，王-9號(hào)孔附近斷層落差44m，斷層面傾角70°。王-33號(hào)孔打到了斷層上，鉆孔穿過上盤地層，在孔深164.52m遇破碎帶，破碎帶中見有泥巖和頂板巖石碎塊，過破碎帶，在孔深171.0m見下盤3號(hào)煤，見煤已到煤層中部，故煤厚劉家畛斷層：位于井田的中南部，貫穿井田的東西邊界，斷層是在精查勘探階段查明的，斷層的走向58°，傾向148°，斷層的落差H=20-50m，傾角75°，在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度為3700m安昌正斷層：位于井田的中南部，貫穿井田的東西邊界，是在勘探階段發(fā)現(xiàn)的，斷層的走向56°東，傾向150°，傾角由西向東變陡，一般70°～75°，斷距為130m～230m，西段為130m，東段為140m，中段536孔一帶為165m，局部達(dá)250m。536號(hào)孔在518.10～554.43m見斷層破碎帶，斷失太原組底部和本溪組以及峰峰組上部地層。0505孔在584.10～668.02m見斷層破碎帶，斷失整個(gè)太原組和本溪組地層。該斷層落差70～170m之間，在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度為3700二崗山北正斷層：為井田南部邊界。井田內(nèi)長(zhǎng)4600m。斷層的走向北63°東，傾向北西152°，傾角70°。斷距由東向西逐漸變小，156號(hào)孔在362.87m見該斷層,上石合子組地層與中奧陶統(tǒng)峰峰組石灰?guī)r接觸,落差為350m。西端1202孔在611.80～618.50m見破碎帶,太原組中段(C3t2)下部地層與中奧陶統(tǒng)上馬家溝組上段(（3）陷落柱：王莊井田內(nèi)基本無陷落柱。（4）河流沖刷帶：王莊井田內(nèi)基本無同沉積河流沖刷帶。表1-2-1井田內(nèi)主要斷層產(chǎn)狀走向傾向傾角長(zhǎng)度落差故縣斷層N70°～95W°NNE變?yōu)镹NW70°～80°4000m20～48m劉家畛斷層N58°ENW148°75°3700m50m安昌斷層N56°ENW150°70°～75°3700m70～170m二崗山北斷層N63°ENW152°70°4600m350m1.2.2地層本井田主要含煤地層為二迭系下統(tǒng)山西組地層（P1S）和石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）。（1）二疊系下統(tǒng)山西組（P1S）：地層厚46.59－99.31米。平均厚73.70米，含煤1－4層。單孔煤層總厚6.97－7.52米，平均厚7.09米，含煤系數(shù)9.7%。其中3號(hào)煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，其余煤層為局部發(fā)育，不穩(wěn)定，不可采煤層。（2）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）：地層厚89.08－134.23米。平均厚112米，含煤7－15層，一般13層。單孔煤層總厚6.70－7.8米，平均厚7.25米，含煤系數(shù)6.5％。其中15－2、15－3號(hào)煤層為較穩(wěn)定、全區(qū)可采煤層，9＃、10＃、13＃、15－1＃為大部或局部可采煤層，其余煤層均為不可采煤層。圖1-2-1主采煤層綜合柱狀圖1.2.3水文地質(zhì)井田內(nèi)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，工作面涌水量基本上不影響工作面的正常回采，礦井主要含水層為Ⅶ號(hào)、Ⅷ號(hào)老頂砂巖含水層，礦井最大涌水量292m3/h，多數(shù)工作面涌水量很小，一般為2-4m3/h，且回采結(jié)束后涌水量越來越小，甚至不出現(xiàn)涌水。井田中部，南北為故縣斷層與王莊斷層所隔，東部有濁漳河直接補(bǔ)給，補(bǔ)給量較大，屬水文地質(zhì)中等類型。井田中部，故縣與安昌斷層之間，地表水發(fā)育，含水層有充足的補(bǔ)給，補(bǔ)給量大。加之該區(qū)段東南部3號(hào)煤層上覆基巖較薄，預(yù)計(jì)導(dǎo)水裂隙帶能達(dá)到第四紀(jì)沖積層內(nèi)，對(duì)煤層開采有很大影響，水文地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜。15號(hào)煤層因受奧灰水突水威脅，水文地質(zhì)條件屬?gòu)?fù)雜類型。15號(hào)煤層直接頂板為K2灰?guī)r裂隙巖溶水層，隨著煤層回采冒落從而成為直接充水含水層。該含水層單位涌水量為0.012L/s.m，含水性較弱。對(duì)15煤層具有底板突水威脅的是奧灰強(qiáng)含水層。它不僅富水性強(qiáng)，水壓高，而且其間距一般只有漳澤水庫(kù)的擴(kuò)建將體本井田三分之一的面積處于水庫(kù)淹沒區(qū)。由于水庫(kù)蓄水，回水的影響，將使本區(qū)各含水層，特別是松散層的水文地質(zhì)條件發(fā)生變化，從而使礦井水文地質(zhì)條件變得復(fù)雜。礦區(qū)地下水產(chǎn)要是中奧陶統(tǒng)碳酸鹽裂隙巖溶水和第四系沖洪積層孔隙水。石炭二疊系基巖風(fēng)化帶及砂巖裂隙含水層等具有貯水條件的地下水?；鶐r含水層主要有：二疊系基巖風(fēng)化帶，基巖風(fēng)化帶，砂巖裂隙含水層及石炭系灰?guī)r巖溶裂隙含水層?；鶐r風(fēng)化帶因受地質(zhì)構(gòu)造，巖性，埋藏深度，季節(jié)性補(bǔ)給條件等諸多因素的制約，其富水程度差異較大，單位涌水量為0.00497~1.6731/SM。一般時(shí)間屬弱富水程度，在雨季補(bǔ)給期補(bǔ)給條件好的情況下可達(dá)強(qiáng)富水程度。砂巖裂隙含水層可以K8砂巖作為代表（即8號(hào)含水層）實(shí)驗(yàn)9值，0.003——0.8141/SM。K7砂巖與3號(hào)煤頂板砂巖一般含水性較弱，試驗(yàn)9值為0.00084—0.4361/ SM。太原組K2—K5灰?guī)r含水層，除K2灰?guī)r外，其余各層均含水極弱或不含水，K2灰?guī)r實(shí)驗(yàn)Q值0.00046—0.351L/SM奧陶系中統(tǒng)峰峰組與上馬家溝組灰?guī)r巖溶裂隙含水層，為本區(qū)主要含水層，巖層總厚400—600米，富水性強(qiáng)，隨蓋層的增厚其富水性也發(fā)生相應(yīng)變化，實(shí)驗(yàn)Q值0.083—52L/S.M本區(qū)地質(zhì)較平坦，地表沖溝不發(fā)育，采區(qū)南部有一條小河。采區(qū)內(nèi)沒有布置專門的水文孔。根據(jù)以往的含水層劃分方法，自下而上分為十一層含水層。充水因素分析：3號(hào)煤層回采破壞頂板后，其導(dǎo)水裂隙帶高度為70~80米，而3層煤層頂板距Ⅶ號(hào)含水層5米，距=8\*ROMANVIII號(hào)含水層53.45米。故影響3號(hào)煤層開采的主要充水因素為Ⅶ、=8\*ROMANVIII號(hào)含水層的水順導(dǎo)水裂隙全部或部分涌入工作面，對(duì)生產(chǎn)有一定的影響。1.2.4地質(zhì)勘探程度本區(qū)于1959~1985年山西144隊(duì)，山西114隊(duì)，山西省地礦局212隊(duì)，山西省地方煤礦地質(zhì)勘探公司等單位進(jìn)行過普、詳、精勘查工作。山西省地方煤礦地質(zhì)勘探公司提交了南寨精查地質(zhì)報(bào)告，面積約243k㎡，占7.36%。1.3煤層特征1.3.1煤層本區(qū)含煤地層為下二疊統(tǒng)山西組（P1S）和上石炭統(tǒng)太原組（C3t）下二疊統(tǒng)山西組（P1S）厚50.78-70.58m，平均上石炭統(tǒng)太原組（C3t），厚63.85~151.86m井田內(nèi)可采及局部可采煤層有6層（3號(hào),8-2號(hào)，9號(hào),15-1號(hào),15-2號(hào)，15-3號(hào)）,煤層總厚度12.2m。3號(hào)煤層，為主要開采煤層，厚5.72~7.79m，平均厚度6.62m，含夾矸0-5層，總厚0-1.18米，結(jié)構(gòu)一般較簡(jiǎn)單，夾石成份多為炭質(zhì)泥巖或泥巖。煤層走向近南北，傾向西，傾角2-6°,屬近水平煤層。該煤層厚度變異系數(shù)Ｙ＝10.59％。其可采指數(shù)Ｋ9號(hào)煤層，在擴(kuò)區(qū)編號(hào)為8-2號(hào)煤層（114隊(duì)編號(hào)），最小厚度為0.06m，最大厚度2.05m，平均厚度0.68m。局部可采。該煤層的可采性指數(shù)Km=0.32，煤層厚度變異系數(shù)γ=48.85%。由于主要指標(biāo)Km<0.6,輔助指標(biāo)35%<γ<55%，評(píng)價(jià)其煤層穩(wěn)定性為“不穩(wěn)定煤層”到“極不穩(wěn)定煤層”。10號(hào)煤層，在擴(kuò)區(qū)編號(hào)為9號(hào)煤層（114隊(duì)編號(hào)），該煤層分布較廣，最小厚度0.10m，最大厚度2.85m，平均厚度0.81m。該煤層局部可采。該煤層的可采性指數(shù)Km=0.43，煤層厚度變異系數(shù)γ=67.54%。由于主要指標(biāo)Km<0.6，且輔助指標(biāo)γ>55%，故評(píng)價(jià)其煤層穩(wěn)定性為“極不穩(wěn)定煤層”。15－1煤層，舊稱３號(hào)煤，本地俗稱“二節(jié)煤”，上距K１底板6.86m，據(jù)173個(gè)鉆孔統(tǒng)計(jì)，煤層厚度0.19～2.30m15-2煤層，舊稱2號(hào)煤，本地俗稱“底節(jié)煤”，上距15-1煤1.74m，下距15-3煤層底板2.86m，一般不含夾矸，偶見0.2～0.4m厚的夾矸，煤層厚度0.04～15-3號(hào)煤層，舊稱1號(hào)煤，本地俗稱“四節(jié)煤”，位于太原組底部，上距15-2號(hào)煤1.3m左右，厚度變化在0.20～4.58m，平均厚度表1-3-1可采煤層特征表煤層煤層厚度/m最小~最大平均穩(wěn)定程度可采情況3號(hào)3.72~5.794.52穩(wěn)定可采9號(hào)0.06~2.050.68不穩(wěn)定到極不穩(wěn)定不可采10號(hào)0.1~2.850.81極不穩(wěn)定不可采15-1號(hào)0.19~2.30.82極不穩(wěn)定不可采15-2號(hào)0.04~2.10.63極不穩(wěn)定不可采15-3號(hào)0.2~4.581.72全局穩(wěn)定不可采1.3.2煤層頂、底板本采區(qū)的老頂、直接頂、老底、直接底從東北至西南項(xiàng)厚度上有變薄趨勢(shì)。老頂從東北到西南向由中砂巖相變?yōu)榧?xì)砂巖、粉砂巖、局部為砂質(zhì)泥巖；直接頂多為粉砂巖，局部為泥巖、砂質(zhì)泥巖；直接底多為泥巖，南部、東部部分地區(qū)為砂巖，老底多為中、細(xì)粒砂巖。中部南部相變?yōu)槟鄮r、砂質(zhì)泥巖。老頂：位于直接頂之上，其巖性為灰白色石英長(zhǎng)石砂巖，塊狀，厚層，分選性，磨園性中等。鈣質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬致密，分層厚度大且不穩(wěn)定，范圍從5.94～18.58米，平均厚度11.50米。直接頂：位于煤層和偽頂之上，為灰黑色泥巖或砂質(zhì)泥巖，含植物化石碎片，層理較發(fā)育。層厚不穩(wěn)定，變化大，變化范圍0～12.65米，平均4.93米。偽頂：直接位于煤層之上，為黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，厚度極不穩(wěn)定，硬度低，完整性差，含有豐富的植物化石碎片，一般隨生產(chǎn)進(jìn)行隨采隨落。煤層底板：位于煤層之下，多數(shù)為直接底或老底，部份孔內(nèi)見有偽底。巖性以黑色泥巖，砂質(zhì)泥巖，灰白色細(xì)砂巖及粉砂巖，巖石致密性脆，硬度中等，含植物化石碎片及煤屑。巖和中粒砂巖。單柱抗壓強(qiáng)度71.87～87.27MPa，抗剪強(qiáng)度為3.92～8.25Mpa.3號(hào)煤層力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表見表1-3-2巖石名稱平均單向抗壓強(qiáng)度（MPa）平均抗拉強(qiáng)度（MPa）平均抗剪切強(qiáng)度（MPa）內(nèi)摩擦角（Ф）頂板中粒砂巖92.384.8812.8538°48ˊ細(xì)粒砂巖65.303.4510.32粉砂巖56.862.50砂質(zhì)泥巖35.751.816.48泥巖17.970.581.47底板細(xì)粒砂巖87.273.718.25中粒砂巖85.905.81砂質(zhì)泥巖71.873.473.92細(xì)粒砂巖72.903.50表1-3-2號(hào)煤層力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表1.3.3煤質(zhì)3號(hào)煤層，屬貧瘦煤，原煤灰分10.78～26.37%，平均15.17%,揮發(fā)分13.27～18.64%，平均15.87%,原煤硫分0.18～1.03%，平均0.34%,原煤分析基彈筒發(fā)熱量(Qeq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))T)27.579～30.9929MJ／kg，平均29.176MJ／kg。精煤揮發(fā)分（52）11.91～16.80%，平均13.99%。精煤發(fā)熱量(18)27.69～33.49MJ／kg，平均30.58MJ／kg很穩(wěn)定。15-1號(hào)煤層，原煤水分0.06～2.56％，平均0.85％，精煤水分0.31～1.30％，平均0.84％，原煤灰分13.02～42.83％，平均24.21％，精煤灰分8.25～19.25％，平均12.49％，原煤揮發(fā)分11.64～21.81，平均15.47％，精煤揮發(fā)分10.50～16.12％，平均13.61％，原煤硫分1.06～4.25％，平均2.37％，原煤干燥基高位發(fā)熱量(Ｑeq\o(\s\up5(g),\s\do2(G))w)為21.58～36.56MJ／kg，平均34.97MJ／kg15-2號(hào)煤層，原煤水份0.46～3.65％，平均1.11％，精煤水份0.32～1.46％，平均0.78％，原煤灰分18.00～34.48％，平均27.42％，精煤灰分多在7.18～16.07％，，平均11.16％，原煤揮發(fā)分13.10～22.01，平均17.77％，精煤揮發(fā)分10.67～15.42％，平均13.20％，原煤硫分1.06～4.94％，平均2.73％。精煤硫分0.93～7.13％，平均3.09％。15-3號(hào)煤層，原煤水分0.11～1.85％，平均0.85％,變化很小，精煤水分0.07～1.85％，平均0.84％，很穩(wěn)定，原煤灰分11.38～82.99％，平均24.38％，精煤灰分4.95～17.62％，平均9.21％，原煤揮發(fā)分11.14～18.18％，平均15.20％，精煤揮發(fā)分9.97～18.18％，平均12.47％，原煤硫分0.44～10.90％，平均2.17％。原煤干燥基高位發(fā)熱量(Ｑeq\o(\s\up5(g),\s\do2(G))w)為19.23～36.53MJ／kg，平均34.14MJ／kg。原煤分析基彈筒發(fā)熱量(Qeq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))T)22.315～26.256MJ／kg平均24.319MJ／kg。1.3.4瓦斯王莊礦屬低瓦斯礦井，但瓦斯涌出量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，據(jù)2002年王莊礦瓦斯鑒定報(bào)告，礦井瓦斯絕對(duì)涌出量為28.22m3／min，相對(duì)涌出量為3.23m3／t；二氧化碳絕對(duì)涌出量為16.59m3／min，相對(duì)涌出量2.48m3／t。1.3.5煤塵煤塵爆炸性：根據(jù)井下采樣檢測(cè)，3號(hào)煤爆炸指數(shù)南翼27.12％，北翼19.73％，均具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性。1.3.5煤的自燃王莊礦井開采的3號(hào)煤層未發(fā)生過自燃現(xiàn)象，根據(jù)鉆孔采樣試驗(yàn)，3號(hào)煤層還原樣與氧化樣燃點(diǎn)之差ΔT1-3為6-33C°,1.3.6地溫、地壓在早期的勘探中未見有關(guān)于地溫測(cè)量的工作。在王莊擴(kuò)大區(qū)地質(zhì)勘探時(shí)，在0502、0701、0301、0501等孔進(jìn)行了簡(jiǎn)易井溫測(cè)量，由此得知，王莊礦恒溫帶的深度大約在20～50m，中性點(diǎn)在30m左右。恒溫帶的溫度變化范圍為9.5～13.2℃，平均地溫11.2℃。地溫梯度平均每百m為0.7在多次地質(zhì)勘探所施工的鉆孔中，未見關(guān)于巖芯由于地應(yīng)力增高而呈現(xiàn)異常現(xiàn)象的報(bào)道。在生產(chǎn)中，亦未有沖擊地壓現(xiàn)象。因此，王莊礦地壓為地壓正常區(qū)。2井田境界和儲(chǔ)量2.1井田境界王莊礦井田邊界如下：東部：上部沿中村、上葛家莊及西溝村以拐點(diǎn)17、18、······27的連線與石圪節(jié)井田分界，下部以拐點(diǎn)1、2、······10為界。西部：北以經(jīng)線409400與常村井田分界，南以拐點(diǎn)11、12、13、14點(diǎn)連線為界。南部：以二崗山北斷層為界。北部：以緯線4031500與漳村礦分界。表2-1-1拐點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)號(hào)X坐標(biāo)Y坐標(biāo)點(diǎn)號(hào)X坐標(biāo)Y坐標(biāo)14031498.5638412717.1784014100.1738412800.2724029339.8438412740.0094012101.7338409441.8734029339.8438413575.00104018000.0038407860.0044028137.4438414104.27114018860.0038409400.0054020884.5838414085.11124029000.0038409400.0064017500.0038412699.37134029000.0038409000.0074014968.7838412465.54144031553.0038409000.002.2可采煤層本區(qū)含煤地層為下二疊統(tǒng)山西組（P1S）和上石炭統(tǒng)太原組（C3t）下二疊統(tǒng)山西組（P1S）厚50.78-70.58m，平均上石炭統(tǒng)太原組（C3t），厚63.85~151.86m井田內(nèi)可采及局部可采煤層有6層（3號(hào),8-2號(hào)，9號(hào),15-1號(hào),15-2號(hào)，15-3號(hào)）,煤層總厚度12.2m。3號(hào)煤層，為主要開采煤層，厚5.72~7.79m，平均厚度6.62m，含夾矸0-5層，總厚0-1.18米，結(jié)構(gòu)一般較簡(jiǎn)單，夾石成份多為炭質(zhì)泥巖或泥巖。煤層走向近南北，傾向西，傾角2-6°,屬近水平煤層。該煤層厚度變異系數(shù)Ｙ＝10.59％。其可采指數(shù)Ｋ2.3井田尺寸井田的最大走向長(zhǎng)度19.46km,最小走向長(zhǎng)度7.25km,平均走向長(zhǎng)度為18.55km。井田的傾斜方向的最大長(zhǎng)度5.04km，最小長(zhǎng)度3.72km，平均4.69km。煤層的傾角南部為4.7°，中部為3.6°，北部為3.9°。平均為4°井田面積及周長(zhǎng)：（1）面積S=78974010.9043=79.0k㎡（2）周長(zhǎng)C=46909.4509=47.0km。井田賦存狀況示意圖如圖2-3-1所示。圖2-3-1井田賦存狀況示意圖2.4礦井儲(chǔ)量2.4.1儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ)（1）根據(jù)王莊煤礦井田地質(zhì)勘探報(bào)告提供的煤層儲(chǔ)量計(jì)算圖計(jì)算。（2）儲(chǔ)量計(jì)算厚度：夾矸厚度不大于0.05m，與煤分層合并計(jì)算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾矸厚度不超過每分層厚度的50%時(shí)，以各煤分層厚度作為儲(chǔ)量計(jì)算厚度。（3）井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬近水平煤層，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法。（4）煤層體積質(zhì)量：3號(hào)煤層容重為1.30t/ｍ3。2.4.2安全煤柱留設(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。（3）斷層煤柱寬度40m，井田境界煤柱寬度50m。（4）維護(hù)帶寬度：風(fēng)井場(chǎng)地20m，村莊10m，其它15m。（5）工業(yè)場(chǎng)地占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文件修改決定的說明書》中第十五條，工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)見表2-4-1。表2-4-1工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)井型(Mt/a)占地面積指標(biāo)（ha/0.1Mt）2.4及以上1.01.2～1.81.20.45～0.91.50.09～0.31.82.4.3礦井地質(zhì)儲(chǔ)量礦井主采煤層為3號(hào)煤層，采用地質(zhì)塊段法。根據(jù)地質(zhì)勘探情況，將礦體劃分為s1，s2，s3，s4，s5，s6六個(gè)塊段，在各塊段范圍內(nèi)，用算術(shù)平均法球的每個(gè)塊段的儲(chǔ)量，煤層地質(zhì)總儲(chǔ)量即為各塊段儲(chǔ)量之和，塊段劃分如圖2-4-1所示。圖2-4-1地質(zhì)塊段劃分由圖計(jì)算各塊段面積分別為：1塊段：S1=22429775㎡，平均角度3.2°。2塊段：S2=10415870㎡，平均角度1.9°3塊段：S3=17135726㎡，平均角度2.5°。4塊段：S4=9415929㎡，平均角度4.5°。5塊段：S5=13151101㎡，平均角度1.3°。6塊段：S6=5317510㎡，平均角度4.0°。煤的平均容重為：R平均=1.30t/ｍ3。煤的平均厚度為：H煤厚=6.62m。按下式計(jì)算：Z=S×R平均×H煤厚/cos（θ）（2-1）式中Z——各塊段儲(chǔ)量，Mt；S——各塊段面積，㎡；R平均——煤的平均容重，t/ｍ3H煤厚——煤的平均厚度，m；θ——各塊段煤層平均傾角，°。通過計(jì)算各塊地質(zhì)資源儲(chǔ)量分別為：1塊段：Z1=193.33Mt；2塊段：Z2=89.67Mt；3塊段：Z3=147.61Mt；4塊段：Z4=81.28Mt；5塊段：Z5=113.21Mt；6塊段：Z6=45.87Mt；則3號(hào)煤層總的地質(zhì)儲(chǔ)量為：Z=Z1+Z2+Z3+Z4Z5+Z6=193.33+89.67+147.61+81.28+113.21+45.87=670.97Mt。2.4.4礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量按下式2-2計(jì)算:（2-2）式中——礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量，Mt；——探明的資源量重經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt；——控制的資源量中經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt；——探明的資源量中邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt；——控制的資源量中邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt；——推斷的資源量，Mt；k——可信度系數(shù)，取0.7～0.9，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層賦存穩(wěn)定取0.9；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定取0.7.根據(jù)本礦實(shí)際條件，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可采，故取0.9。根據(jù)勘探地質(zhì)報(bào)告，本礦井地質(zhì)資源分類如下表2-4-2所示：表2-4-2地質(zhì)資源分類表地質(zhì)資源儲(chǔ)量探明的資源儲(chǔ)量控制的資源儲(chǔ)量推斷的資源量經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量推斷的儲(chǔ)量111b2M11121b2M233360%30%10%則礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量為：Zg=Z×60%+Z×30%+Z×10%×0.9=0.99×670.97=664.26Mt。2.4.5礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量按下式2-3計(jì)算：Zs=（Zg-P1）（2-3）式中Zs——礦井設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量，Mt；P1——斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物、地面構(gòu)筑物煤柱等永久煤柱損失量之和，Mt；井田境界煤柱（1）根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，確定留設(shè)b=20m寬的井田邊界煤柱記為。（2）式中：井田邊界煤柱損失量，Mt；煤柱寬度，20m；井田邊界周長(zhǎng)，47281m；平均煤厚，4.52m；煤的容重，1.30t/ｍ3。所以斷層煤柱（1）井田內(nèi)現(xiàn)已查明斷層四條，分別為故縣斷層，劉家畛斷層，安昌斷層，二崗山北正斷層的一部分。因斷層落差都比較大，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》確定斷層一側(cè)留煤柱50m。損失量由下式計(jì)算：（2）式中：斷層煤柱損失量，Mt；斷層煤柱和兩斷盤所圍的面積㎡；平均煤厚，4.52m；煤的容重，1.30t/ｍ3。所以：所以：Zs=（Zg-P1）=664.26-20.13=644.13（Mt）2.4.6礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量按下式2-4計(jì)算：Zk=(Zs-P2)C(2-4)式中Zk——礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，Mt；P2——工業(yè)場(chǎng)地和主要煤柱損失之和，Mt；C——采區(qū)采出率，厚煤層不小于75%，中厚煤層不小于80%，薄煤層不小于85%。本礦3號(hào)煤厚6.62m，屬于厚煤層，故取0.75。（1）工業(yè)場(chǎng)地煤柱工業(yè)廣場(chǎng)的占地面積，根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)如下表：表2-4-3工業(yè)廣場(chǎng)占地面積指標(biāo)表井型(萬t/a)占地面積指標(biāo)（公頃/10萬t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為500萬t/a>240萬t/a，所以工業(yè)廣場(chǎng)的面積為500×1.0/10=50公頃=500000㎡=0.5k㎡，因?yàn)榫镒呦蜉^長(zhǎng)，所以將工業(yè)廣場(chǎng)設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形，尺寸為840m×600m。井田走向中央?yún)^(qū)域煤層平均傾角為4度，埋深在250m左右，由于傾角較小，埋深較淺，所以，將工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田走向和傾向的中央?yún)^(qū)域。主副井及地表建筑物均布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，工業(yè)廣場(chǎng)按Ⅰ級(jí)保護(hù)留維護(hù)帶，寬度為20m，根據(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》第186頁(yè)，本礦井的基巖移動(dòng)角如下表所述。表土層移動(dòng)角：φ＝45o上山移動(dòng)角：γ＝85o下山移動(dòng)角：β＝70o走向移動(dòng)角：δ＝80o保護(hù)煤柱根據(jù)上述參數(shù)，采用垂直剖面法計(jì)算。所做的工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱如圖2-4-2所示：圖2-4-2工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱經(jīng)CAD測(cè)量得：S=963773㎡并且已知：R平均=1.30t/ｍ3H煤厚=4.52mθ=4°由公式2-1可得保護(hù)煤柱壓煤量為：Z=963773×1.30×4.52/cos(4°)=5.68Mt則由公式2-4計(jì)算可得礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為：Zk=(Zs-P2)C=（644.13-5.68）×0.75=478.84Mt礦井儲(chǔ)量匯總見表2-5：表2-4-4礦井儲(chǔ)量匯總表煤層地質(zhì)資源儲(chǔ)量礦井工業(yè)儲(chǔ)量礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量設(shè)計(jì)開采損失礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量3號(hào)670.97Mt664.26Mt644.13Mt165.29Mt478.84Mt3礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，確定礦井設(shè)計(jì)年工作日為330天，工作制度采用“四六制”，每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作6小時(shí)。礦井每晝夜凈提升時(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、外部建設(shè)條件、回采對(duì)煤炭資源配置及市場(chǎng)需求、開采條件、技術(shù)裝備、煤層及采煤工作面生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益等因素，經(jīng)多方案比較后確定。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)模定的太大。（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(guó)家需求：對(duì)國(guó)家煤炭需求量（包括每種、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，反之縮小規(guī)模。3.2.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力本井田儲(chǔ)量豐富，主采煤層賦存穩(wěn)定，屬近水平煤層，厚度變化不大，開采條件較簡(jiǎn)單，低瓦斯礦井，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。確定王莊礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為5.0Mt/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)。礦井設(shè)計(jì)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：T=Zk/A×K(3-1)式中T——礦井服務(wù)年限，a；Zk——礦井可采儲(chǔ)量，Mt；A——設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，Mt；K——儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。則礦井服務(wù)年限為：T=478.84/（5×1.3）=73.67a符合現(xiàn)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。3.2.4井型校核按煤礦的實(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)3號(hào)煤層平均6.62m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)井田形狀分為兩翼開采，前期首采區(qū)在一翼，布置一個(gè)綜采工作面，保證達(dá)產(chǎn)。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核。校核礦井設(shè)計(jì)為特大型礦井，開拓方式為立井單水平開拓，主立井采用箕斗提升運(yùn)煤，副立井采用軌道輔助運(yùn)輸，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)斜巷膠帶輸送機(jī)到大巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)到井底煤倉(cāng)，再經(jīng)主立井膠帶運(yùn)輸機(jī)提升至地面，運(yùn)輸能力大，自動(dòng)化程度高。副井運(yùn)輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設(shè)備的下放與提升。大巷輔助運(yùn)輸采用900mm軌距礦車運(yùn)輸，運(yùn)輸能力大，調(diào)度方便靈活。（3）通風(fēng)安全條件的校核。王莊礦屬低瓦斯礦井，3號(hào)煤爆炸指數(shù)南翼27.12％，北翼19.73％，均具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性。必須采取除塵措施。前期采用中央并列式通風(fēng)，后期兩翼對(duì)角式通風(fēng)。（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)，礦井是單水平上下山開采，水平在+700m，水平服務(wù)年限即為全礦井服務(wù)年限，為73.63年，保證足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，見表3-2-1。3-2-1我國(guó)各類井型的新建礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力/Mt/a6.0及以上礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限/a第一開采水平服務(wù)年限/a煤層傾角﹤25°煤層傾角25°～45°煤層傾角﹥45°6.0及以上70353.0～5.060301.2～2.4502520150.45～0.9040201515

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(jìn)入媒體，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)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(duì)技術(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個(gè)問題需認(rèn)真研究。1、確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場(chǎng)地的位置；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(chǎng)；4、確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；5、進(jìn)行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造；6、合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。確定開拓問題，需根據(jù)國(guó)家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則：1貫徹執(zhí)行國(guó)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(guó)家資源，減少煤炭損失。4必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。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)常保持良好狀態(tài)。5要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。6根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(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、位置及坐標(biāo)1、井筒形式的確定井筒形式有三種斜井、立井。各井筒形式優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表：表4-1-1各井筒形式優(yōu)缺點(diǎn)比較及適用條件井筒形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件平硐（1）運(yùn)輸環(huán)節(jié)和設(shè)備少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低。（2）工業(yè)設(shè)施簡(jiǎn)單。（3）井巷工程量少，省去排水設(shè)備，大大減少了排水費(fèi)用。（4）施工條件好，掘進(jìn)速度快，加快建井工期。（5）煤炭損失少。受地形影響特別大有足夠儲(chǔ)量的山嶺地帶斜井與立井相比：（1）井筒施工工藝、設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少。（2）地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場(chǎng)簡(jiǎn)單、延深方便。（3）主提升膠帶化有相當(dāng)大提升能力。能滿足特大型礦井的提升需要。（4）斜井井筒可作為安全出口。與立井相比：（1）井筒長(zhǎng)，輔助提升能力小，提升深度有限。（2）通風(fēng)線路長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大。（3）斜井井筒通過富含水層，流沙層施工復(fù)雜。井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。立井不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質(zhì)等自然條件限制。井筒短，提升速度快，對(duì)輔助提升特別有利。當(dāng)表土層為富含水層的沖積層或流沙層時(shí)，井筒容易施工。井筒通風(fēng)斷面大，能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風(fēng)量的要求。（1）井筒施工技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平。（2）井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基建投資大。對(duì)不利于平硐和斜井的地形地質(zhì)條件都可考慮立井。本礦井煤層賦存條件簡(jiǎn)單，煤層平均傾角4度，屬近水平煤層，因井田內(nèi)存在較大落差斷層，煤層埋深在144-633m，表土層厚度平均90m，無流沙層，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，涌水量不大，最大涌水量292ｍ3/h，正常涌水量為144ｍ3/h，屬低瓦斯礦井.由表4-1和以上論述可得，由于地表比較平坦，所以不適合平硐開拓；表土層較厚，斜井開拓維護(hù)困難，煤層傾角較小，斜井開拓較長(zhǎng)，通風(fēng)和運(yùn)輸線路長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)上不合理；本礦井適合采用立井施工，井筒需采用特殊施工方法，表土段采用凍結(jié)法施工，基巖段采用地面預(yù)注漿施工。井筒位置的確定原則：有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門工程量少；有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡；井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地，少壓煤；距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。4.1.2工業(yè)場(chǎng)地的位置主、副井井口的位置選擇在工業(yè)場(chǎng)地附近，即井田中央。工業(yè)場(chǎng)地的形狀和面積：根據(jù)表2-1工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場(chǎng)地的占地面積為0.5k㎡，形狀為矩形，長(zhǎng)為840m,寬為600m。4.1.3開采水平的確定及采盤區(qū)劃分井田主采煤層為3號(hào)煤層，其它煤層均不可采。設(shè)計(jì)中針對(duì)3號(hào)煤層。3號(hào)煤層傾角平緩，為2°～6°，平均4°，為近水平煤層，故設(shè)計(jì)為立井單水平開采。一水平標(biāo)高700m，開采方式為帶區(qū)式開采和采區(qū)開采，3號(hào)煤層生產(chǎn)能力：可采儲(chǔ)量為478.84Mt，服務(wù)年限為73.67a。4.1.4主要開拓巷道3號(hào)煤層平均厚度為6.62m，賦存穩(wěn)定，底板起伏不是很大，為近水平煤層，煤層厚度變化不大。礦井軌道大巷、運(yùn)輸大巷布置均布置在巖層中，大巷間距50m。大巷位于井田中央，沿等高線方向布置，運(yùn)輸大巷巷道坡度隨煤層而起伏。4.1.5方案比較1提出方案根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種在技術(shù)上可行的開拓方案，分述如下：方案一：立井單水平上下山（巖石大巷)主、副井均為立井，布置于井田中央，大巷布置在巖層當(dāng)中。方案二：立井單水平上下山（煤層大巷)主、副井均為立井，布置于井田中央，大巷布置在煤層當(dāng)中。方案三：立井兩水平暗斜井延深（巖石大巷）主、副井均為立井，布置于井田中央，暗斜井延深，大巷布置在巖層當(dāng)中。第一水平上下山開采，第二水平上山開采方案四：立井兩水平暗斜井延深（煤層大巷）主、副井均為立井，布置于井田中央，暗斜井延深，大巷布置在煤層當(dāng)中。第一水平上下山開采，第二水平上開采以上所提四個(gè)方案中，井筒位置、數(shù)量和軌道大巷、回風(fēng)大巷長(zhǎng)度以及一、二水平采帶區(qū)布置總體一致。區(qū)別在于二水平的開拓方式不同而引起部分基建、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用不同。

圖4-1-1開拓方案示意圖表4-1-2各方案粗略估算費(fèi)用表方案一方案二基建費(fèi)巖石2×5593.45×1432.7×10-4=煤層2×5593.45×1190.5×10-4=大巷1602.74大巷1331.80維護(hù)費(fèi)巖石1.2×5593.45×73.67×20×10-4=998.97煤層1.2×5593.45×73.67×35×10-4=大巷大巷1730.70總計(jì)費(fèi)用/萬元2601.71費(fèi)用/萬元3062.5百分?jǐn)?shù)(%)100.00百分?jǐn)?shù)(%)117.71方案三方案四基建費(fèi)巖石2×5593.45×1432.7×10-4=煤層2×5593.45×1190.5×10-4=大巷1602.74大巷1331.80維護(hù)費(fèi)巖石1.2×5593.45×73.67×20×10-4=煤層1.2×5593.45×73.67×35×10-4=大巷998.97大巷1730.70總計(jì)費(fèi)用/萬元2601.71費(fèi)用/萬元3062.5百分?jǐn)?shù)(%)100.00百分?jǐn)?shù)(%)117.71方案一、二中，區(qū)別在于一方案中巖石大巷，這樣就增加了巖石巷道的掘進(jìn)，使后期基建費(fèi)用加大；增加了設(shè)備的配備；維護(hù)費(fèi)用；但其優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見的：減少了大巷保護(hù)煤柱，運(yùn)輸系統(tǒng)干擾降低，各種運(yùn)輸暢通，由于是厚煤層開采，通風(fēng)安全性提高，通風(fēng)條件優(yōu)化，可以適當(dāng)減少煤巷的維護(hù)，提高了煤炭采出率。方案二中，巖石掘進(jìn)量明顯較少，而且設(shè)備少，環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單；開拓準(zhǔn)備時(shí)間短。但通風(fēng)條件差；巷道維護(hù)費(fèi)用增加。故兩方案中暫取方案一。詳見表4-1-2。方案三、四中，區(qū)別在于大巷的布置位置。方案三中大巷布置在巖層中，這樣就導(dǎo)致巖石掘進(jìn)量高，開拓費(fèi)用增加，開拓準(zhǔn)備時(shí)間增加，但其優(yōu)點(diǎn)突出：維修費(fèi)用低，可以定向取直，有利于輔助運(yùn)輸工具的使用，安全性高，保護(hù)煤柱少。有利于提高煤炭采出率。方案四中，軌道大巷布置在煤層中，掘進(jìn)容易，速度快，費(fèi)用低；開拓準(zhǔn)備時(shí)間短。但后期的維護(hù)費(fèi)用較高；保護(hù)煤柱損失大。經(jīng)粗略估算，兩方案中暫取方案三。詳見表4-1-2。（3）經(jīng)濟(jì)比較方案一、三有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量、基建費(fèi)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)和經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，分別匯總于表4-1-3~表4-1-7中。在上述經(jīng)濟(jì)比較中需要說明以下幾點(diǎn)：eq\o\ac(○,1.)兩方案大巷布置數(shù)目及位置相同；eq\o\ac(○,2.)主、副井布置在巖層中，維護(hù)費(fèi)用較低，故未對(duì)比其維護(hù)費(fèi)用的差別；eq\o\ac(○,3)主、輔運(yùn)輸大巷斷面大小不同，大巷維護(hù)費(fèi)用按平均維護(hù)費(fèi)用估算；eq\o\ac(○,4)方案中相同部分未做比較分析，僅對(duì)不同之處進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比。表4-1-3建井工程量項(xiàng)目方案一方案三初期主井井筒/m240+20240+20副井井筒/m240+10240+10井底車場(chǎng)/m1000.001000.00開拓大巷/m5593.45×25593.45×2后期主斜井井筒/m0.00601.21副斜井井筒/m0.00601.21井底車場(chǎng)/m0.00300+500主石門/m0.00547.96開拓大巷/m0.007957.25×2表4-1-4生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量項(xiàng)目方案一方案三運(yùn)輸提升/萬t·km工程量工程量石門運(yùn)輸0.001.2×10681.5×0.550=7049.79暗斜井運(yùn)輸0.001.2×10681.5×0.603=7729.13西五采區(qū)上下山1.2×5124.5×0.82=1.2×5124.5×0.58=5042.513566.65西四帶區(qū)上下山1.2×5557.0×(0.8+1.4)=1.2×5557.0×0.8=14670.05334.72上下山維護(hù)/萬·a·ｍ1.2×1400×(11.12+10.25)×10-4=03.59排水/萬ｍ3144×24×365×73.67×10-4144×24×365×73.67×10-49293.029293.02由對(duì)比結(jié)果可知，方案一比方案三的總費(fèi)用少17%；綜合以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定礦井開拓方式為：立井單水平上下山(巖石大巷)，選用方案一；表4-1-5基建費(fèi)用表項(xiàng)目方案方案一方案三工程量單價(jià)費(fèi)用工程量單價(jià)費(fèi)用(ｍ)(元/ｍ)(萬元)(ｍ)(元/ｍ)(萬元)初期主井井筒260.004827.60125.52240.004827.60125.52副井井筒250.005708.90142.72230.005708.90142.72井底車場(chǎng)1000.001830.90183.091000.001830.90183.09軌道大巷13556.731830.902482.1013556.731830.902482.10運(yùn)輸大巷13556.731299.901762.2413556.731299.901762.24小計(jì)4695.674695.67后期主暗斜井井筒0.002085.500.00603.004029.60242.98副暗斜井井筒0.0022560.000.00603.005708.90344.25井底車場(chǎng)0.001830.900.00800.001830.90146.47主石門0.001830.900.00550.001830.90100.70軌道大巷7957.251830.901456.8917603.041299.902288.22運(yùn)輸大巷7957.251299.901034.3617603.041299.902288.22小計(jì)2491.255410.84總計(jì)7186.9210106.51

表4-1-6生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)項(xiàng)目方案一方案三工程量單價(jià)費(fèi)用工程量單價(jià)費(fèi)用萬t·km(萬元/萬t·km)(萬元)萬t·km(萬元/萬t·km)(萬元)下山及暗斜井運(yùn)輸西五采區(qū)5042.511.306555.263566.651.304636.65西四帶區(qū)14670.001.3019071.005334.721.306935.14暗斜井01.300126991.3015238.80小計(jì)25626.2626810.59石門運(yùn)輸西五采區(qū)及西四帶區(qū)00.3007049.790.302114.94小計(jì)02114.94運(yùn)提費(fèi)合計(jì)25626.2628925.53上下山維護(hù)3.5920.0071.80020.000排水/萬ｍ39293.020.605575.819293.020.605575.81小計(jì)5647.615575.81合計(jì)31273.8734501.34表4-1-7費(fèi)用匯總表項(xiàng)目方案方案一方案三費(fèi)用/萬元百分率/%費(fèi)用/萬元百分率/%初期建井費(fèi)4695.67100.004695.67100.00基建工程費(fèi)7186.92100.0010106.51140.62生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)31273.87100.0034501.34110.32總費(fèi)用38460.79100.0044607.85115.984.2礦井基本巷道4.2.1井筒礦井共有五個(gè)井筒，分別為主立井、副立井、中央回風(fēng)立井、南回風(fēng)井，北回風(fēng)立井。1.主立井位于礦井工業(yè)場(chǎng)地，擔(dān)負(fù)全礦井500萬t/a的煤炭運(yùn)輸。井筒內(nèi)裝備兩對(duì)18t長(zhǎng)形箕斗，采用多繩摩擦輪提升機(jī)提升。斷面直徑為6.5米，凈斷面面積為33.18m2，表土層掘進(jìn)斷面積為88.36m2，基巖段掘進(jìn)斷面積44.18m2，，井筒斷面布置如圖4—2—1。2.副立井位于礦井工業(yè)場(chǎng)地，擔(dān)負(fù)全礦的材料和設(shè)備提升。副立井內(nèi)采用一對(duì)3t固定車廂式礦車雙層四車罐籠；一個(gè)帶平衡錘的加寬雙層四車罐籠,斷面直徑7.5m，凈斷面面積為44.18m2，表土層掘進(jìn)斷面積為118.50m2，基巖段掘進(jìn)斷面積59.45m2，，井筒斷面布置如圖4—2—2。3．中央回風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)立井位于礦井工業(yè)場(chǎng)地，井筒凈直徑5m，凈斷面面積為19.63m2，表土層掘進(jìn)斷面積為26.42m2，基巖段掘進(jìn)斷面積26.42m2，擔(dān)負(fù)礦井前期開采部分回風(fēng)風(fēng)量，內(nèi)設(shè)玻璃鋼梯子間作為安全出口，井筒斷面布置如圖4—2—34.南,北回風(fēng)立井位于礦井東部靠近井田邊界，擔(dān)負(fù)東一采區(qū)，東三采區(qū)，西六帶區(qū)的通風(fēng)任務(wù)，井筒凈直徑為5m，，內(nèi)設(shè)玻璃鋼梯子間作為安全出口，凈斷面面積為19.63m2，表土層掘進(jìn)斷面積為52.84m2，基巖段掘進(jìn)斷面積26.42m2，井筒斷面布置同中央風(fēng)井回風(fēng)立井，井筒斷面布置如圖4—2—3。4—2—1主立井井筒斷面布置圖表4-2-1主井井筒特征表井型5.0Mt/a提升容器兩套18t箕斗帶平衡錘井筒直徑6.5m井深260m井?dāng)嗝娣e33.18m2井筒支護(hù)混凝土井壁厚45充填混凝土50基巖段毛段面積44.18m2表土段毛段面積44.18m24—2—2副立井井筒斷面布置圖表4-2-2副井井筒特征表井型5.0Mt/a提升容器一對(duì)3t礦車雙層四車窄罐籠一個(gè)3t礦車雙層四車寬罐籠帶平衡錘井筒直徑7.5m井深250m井?dāng)嗝娣e40.17m2井筒支護(hù)混凝土井壁厚550mm表土段井壁厚1000~1基巖段毛斷面積66.47m2表土段毛斷面積78.54m24—2—3中央（南、北）回風(fēng)立井井筒斷面布置圖井型5.0Mt凈斷面積19.63m2井筒直徑5.0m基巖段毛斷面積26.42m2井深380表土段毛斷面積33.12m2根據(jù)后面通風(fēng)設(shè)計(jì)部分的風(fēng)速驗(yàn)算，各井筒風(fēng)速均符合《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《煤礦安全規(guī)程的規(guī)定》規(guī)定。4.2.2井底車場(chǎng)及硐室礦井為立井開拓，煤炭由主立井箕斗運(yùn)至地面；物料經(jīng)副立井運(yùn)至井底車場(chǎng)，在井底車場(chǎng)換裝，由礦車運(yùn)到各開采帶區(qū)。井底車場(chǎng)1．井底車場(chǎng)的型式和布置形式井底車場(chǎng)的形式有環(huán)形式和折返式兩大類型，環(huán)形式又可分為臥式、斜式及立式，折返式可分為梭式和盡頭式。本礦井主水平700水平主井、副井距主要運(yùn)輸大巷比較遠(yuǎn)，可利用主要輔助巷道作繞道回車線及調(diào)車線，從而能夠完成井底車場(chǎng)設(shè)計(jì)，利用這一特點(diǎn)設(shè)計(jì)井底車場(chǎng)采用梭式。井底車場(chǎng)布如圖4—2—4.

2.空重車線長(zhǎng)度《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，輔助運(yùn)輸采用固定式礦車列車時(shí)，應(yīng)有下列要求：1）大型礦井主、副井空、重車線有效長(zhǎng)度應(yīng)各容納1.0～1.5列列車；2）副井空車線一側(cè)應(yīng)并列布置一條材料車線，大型礦井材料車線有效長(zhǎng)度應(yīng)容納15輛材料車或1.0列材料車。由于采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，可不設(shè)主井的空、重車線。（1）副井空、重車線長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：（4—2—1）式中：L——副井空、重車線有效長(zhǎng)度，m；m——列車數(shù)目，取1.3列；n——每列車的的列車數(shù)，按列車組成計(jì)算確定，單位：輛；——每輛礦車帶緩沖器的長(zhǎng)度，m；N——機(jī)車數(shù)，臺(tái)；——每臺(tái)機(jī)車的長(zhǎng)度，m；——附加長(zhǎng)度，一般取10m。上式中，n的數(shù)值可由下表確定：表4-2-3每列車的列車數(shù)本礦井設(shè)計(jì)選用10t礦車，帶動(dòng)3t車箱，由上表可得每列礦車數(shù)應(yīng)為17～19輛，此處按18輛計(jì)算。則，副井空、重車線長(zhǎng)度為：L=1.3182.4+110.29+10=76.45（m）可取副井空、重車線長(zhǎng)度為80m。（2）井底車場(chǎng)調(diào)車線的有效長(zhǎng)度仍按上式計(jì)算此時(shí)m取1.0，則，調(diào)車線長(zhǎng)度為：L=1.0182.4+110.29+10=63.49（m）可取井底車場(chǎng)調(diào)車線長(zhǎng)度為70m。（3）材料車線有效長(zhǎng)度按下式計(jì)算：（4—2—2）式中：L——材料車線的有效長(zhǎng)度，m；——材料車數(shù)，輛；——每輛材料車帶緩沖器長(zhǎng)度，m；——設(shè)備車數(shù)，輛；——每輛設(shè)備車帶緩沖器的長(zhǎng)度，m。則，L=152.4+82.7=57.6（m）可區(qū)材料車線的有效長(zhǎng)度為60m。（4）人車線的有效長(zhǎng)度按（4-2-1）式計(jì)算，式中m取1.0則，人車線的有效長(zhǎng)度為：L=1.0124.28+10.29+10=71.65（m）取人車線的有效長(zhǎng)度為75m。3．井底車場(chǎng)調(diào)車方式井底車場(chǎng)的調(diào)車方式有以下四種：1）頂推調(diào)車電機(jī)車牽引重列車駛?cè)胲噲?chǎng)重車線，電機(jī)車摘鉤繞到列車尾部，將列車頂入主、副井重車線；2）專用設(shè)備調(diào)車設(shè)置專用調(diào)車機(jī)車，調(diào)車絞車或鋼絲繩推車機(jī)等專用調(diào)車設(shè)備，當(dāng)由電機(jī)車牽引的重列車駛?cè)胝{(diào)車線后，電機(jī)車摘鉤，駛向空車線牽引空車調(diào)車作業(yè)由專用設(shè)備完成；3）頂推拉調(diào)車在調(diào)車線上始終存放一列重車，在下一列重車駛?cè)胝{(diào)車線的同時(shí)將原來的重列車頂入主井重車線，新牽引進(jìn)的重列車存放在調(diào)車線；4）甩車調(diào)車電機(jī)車牽引重列車行至分車道岔前10～20m進(jìn)行減速，并在行進(jìn)中電機(jī)車與重列車摘鉤，電機(jī)車加速駛過分車道岔后，將道岔搬回原位，重列車借助慣性駛向重車線。綜合考慮以上四中調(diào)車方式，根據(jù)本礦井的實(shí)際情況，本著快速、簡(jiǎn)便的原則，設(shè)計(jì)采用第二種調(diào)車方式，即頂推調(diào)車。4.硐室井底車場(chǎng)硐室主要有：井底煤倉(cāng)、主變電所、主排水泵房、清理撒煤硐室、水倉(cāng)、調(diào)度室、等候室、工具室等。井底煤倉(cāng)：井底煤倉(cāng)的有效容量可按下式計(jì)算：（4—2—3）式中：——井底煤倉(cāng)有效容積，t；——礦井設(shè)計(jì)日產(chǎn)量，t；0.15~0.25——系數(shù)。大型礦井取小值，中型礦井取大值。本礦井可取0.15，礦井設(shè)計(jì)的日產(chǎn)量為15000t，則需要井底煤倉(cāng)的有效容量為：=0.1515000=2250（t）設(shè)計(jì)主井井底煤倉(cāng)為一圓形立倉(cāng)，漏斗采用雙曲線型，坐落于主井井底旁，直徑為10.0m，有效裝煤高度為35主變電所和主排水泵房：主變電所和主排水泵房坐落于副井井底，互相相鄰，通過通道與車場(chǎng)巷道相連，井底水經(jīng)管子道從副井井筒排出。主變電所由變壓器室，配電室及通道組成，其寬度取為5000mm，高度為3500mm。水倉(cāng)布置：水倉(cāng)是礦井涌水的貯水巷道，還起著澄清污水的沉淀作用?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定內(nèi)水倉(cāng)的有效容積應(yīng)能容納礦井正常涌水量8小時(shí)的水量，水倉(cāng)布置在井底車場(chǎng)副井井筒的北側(cè)，水倉(cāng)開口在東翼軌道大巷約10m處，設(shè)內(nèi)、外兩個(gè)，內(nèi)、外水倉(cāng)間距為18m。礦井的正常涌水量為144m3/h，則需內(nèi)水倉(cāng)的容量為1152m3。取水倉(cāng)斷面為8.52m2，則礦井內(nèi)水倉(cāng)的長(zhǎng)度應(yīng)為：L=1152/8.5=135.5m設(shè)計(jì)內(nèi)水倉(cāng)的長(zhǎng)度為140m。水倉(cāng)采用水倉(cāng)清理機(jī)清理。另外，靠近主井處的軌道大巷中設(shè)置清理撒煤硐室，用來清理主井井底潑灑出的煤炭；副井井筒和軌道大巷中間設(shè)置等候室和工具室；東、西翼大巷調(diào)車線前各設(shè)一個(gè)調(diào)度室；另外還設(shè)有機(jī)車修理硐室等巷道硐室具體布置見圖，井底車場(chǎng)平面布置圖。水倉(cāng)采用水倉(cāng)清理機(jī)清理。井底車場(chǎng)車場(chǎng)巷道及硐室除煤倉(cāng)、裝卸載硐室等采用現(xiàn)澆混凝土支護(hù)外，采用錨噴支護(hù)，遇圍巖破碎的地方加金屬網(wǎng)支護(hù)。4.2.3主要開拓巷道主要開拓巷道主要有西翼軌道進(jìn)風(fēng)大巷、膠帶回風(fēng)大巷和東翼機(jī)軌合一進(jìn)風(fēng)大巷，這些巷道的服務(wù)年限比較長(zhǎng)，要求能長(zhǎng)時(shí)間的滿足礦井生產(chǎn)的需要，所以采用三心拱形斷面。巷道凈寬度的確定：巷道凈寬度按以下公式計(jì)算：1）雙軌（包括輸送機(jī)和軌道合一）巷道凈寬度：（4—2—4）2）單軌（包括單輸送機(jī)）巷道凈寬度：（4—2—5）式中：B——巷道凈寬度，mm；——分別為非人行側(cè)和人行側(cè)軌道（輸送機(jī)）中線到巷道墻之間的距離，mm；b——軌道（或軌道與輸送機(jī)）中線之間的距離，mm。按以上公式所計(jì)算的巷道凈寬度B值，應(yīng)根據(jù)只進(jìn)不舍的原則以100mm進(jìn)級(jí)。其中：（4—2—6）（4—2—7）（4—2—8）式中：a，c——分別為非行人側(cè)和行人側(cè)從道渣面起1.6m高度范圍內(nèi)設(shè)備與拱壁間距離，分別為500，1000mm；——分別為膠帶輸送機(jī)，軌道設(shè)備的最大寬度，分別為1520，1060mm；——輸送機(jī)，運(yùn)輸設(shè)備最突出部分最小間距，200mm。運(yùn)輸大巷為機(jī)軌合一巷，其B值應(yīng)按式（4—2—4）計(jì)算，則運(yùn)輸大巷的寬度應(yīng)為：==500+1520+200+1060+1000=4280（mm）為留有一定的富裕，膠帶回風(fēng)大巷的凈寬度B取5000mm。軌道大巷為雙軌大巷，其B值按式（4—2—4）計(jì)算：==500+21060+200+1000=3820（mm）考慮一定的富裕，另外為滿足通風(fēng)的需要，設(shè)計(jì)軌道大巷凈寬度B為5000mm?；仫L(fēng)巷道為單軌巷道，其凈寬度B應(yīng)按式（4—2—5）計(jì)算，回風(fēng)巷道的寬度為：==500+1060+1000=2560（mm）為滿足礦井通風(fēng)的需要，回風(fēng)巷道的斷面面積要求較大，所以要求的B值較大，設(shè)計(jì)B為5000mm。巷道斷面凈高度的確定：拱形巷道凈高度按下式計(jì)算：（4—2—9）式中：H——凈高度，mm；——墻高，mm；——從巷道底板到道渣面的高度，mm；——拱高，為B/2，mm。其中：（4—2—10）式中：R——半圓拱形半徑，為B/2，mm；j——巷道有效凈寬不小于1800mm處到墻的水平距離，可取200mm。由以上可得拱形巷道的凈高可用下式計(jì)算：（4—2—11）按上式計(jì)算可得出軌道進(jìn)風(fēng)大巷的高度應(yīng)為3500mm，膠帶回風(fēng)大巷的高度為3500mm，為滿足通風(fēng)及運(yùn)輸?shù)男枰謩e取為4000mm，4000mm?？纱_定軌道進(jìn)風(fēng)大巷，膠帶回風(fēng)大巷，的凈斷面積分別為：18.2，18.2。2．巷道的支護(hù)方式因以上巷道的服務(wù)年限比較長(zhǎng)，都在10年以上，所以宜采用錨噴支護(hù)，，錨深2200mm，間、排距為600mm、600mm，噴射混凝土厚度200mm，錨桿直徑為20mm。軌道進(jìn)風(fēng)大巷，膠帶回風(fēng)大巷的具體布置及參數(shù)分別見下頁(yè)圖4—2—5

軌道進(jìn)風(fēng)大巷膠帶回風(fēng)大巷

5準(zhǔn)備方式——帶區(qū)巷道布置根據(jù)東二帶區(qū)煤層地質(zhì)情況，本設(shè)計(jì)采用帶區(qū)準(zhǔn)備方式。具體如下：5.1煤層地質(zhì)特征為了有利于礦井早投產(chǎn)，資金早回籠，緩解前期建設(shè)資金的緊張狀況，本設(shè)計(jì)選用東二帶區(qū)4207分帶為首采區(qū)，設(shè)計(jì)如下：5.1.1帶區(qū)位置東二帶區(qū)走向長(zhǎng)平均3610.2m，傾向長(zhǎng)平均2062.2m。帶區(qū)內(nèi)劃分為12個(gè)傾斜分帶，分帶平均長(zhǎng)2100.2m。設(shè)計(jì)首采區(qū)（東二帶區(qū)）位于井田東部，接近井底車場(chǎng)；由井底車場(chǎng)至大巷150m處。5.1.2帶區(qū)煤層特征本區(qū)含煤地層為下二疊統(tǒng)山西組（P1S）和上石炭統(tǒng)太原組（C3t）。井田內(nèi)可采及局部可采煤層有6層（3號(hào),8-2號(hào)，9號(hào),15-1號(hào),15-2號(hào)，15-3號(hào)）,煤層總厚度12.2m。3號(hào)煤層，為主要開采煤層，厚5.72~7.79m，平均厚度6.62m，含夾矸0-5層，總厚0-1.18米，結(jié)構(gòu)一般較簡(jiǎn)單，夾石成份多為炭質(zhì)泥巖或泥巖。煤層走向近南北，傾向西，傾角2-6°,屬近水平煤層。該煤層厚度變異系數(shù)Ｙ＝10.59％。其可采指數(shù)Ｋm＝１，故該煤層屬穩(wěn)定煤層。煤的容重1.30t／m帶區(qū)平均瓦斯涌出量為3.23m3/t，屬低瓦斯礦井。煤塵無自燃傾向性但有爆炸性。5.1.3煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況3號(hào)煤層頂板以砂巖為主，完整性和穩(wěn)定性較好，頂板較易管理，底板一般不會(huì)發(fā)生“底鼓”。具體見表5-1。5.1.4水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)地勢(shì)平緩,地表水系較為發(fā)育,其中絳河為