前 言
一、概況
某某省XX縣某某煤礦位于武鄉(xiāng)縣洪水鎮(zhèn)與蟠龍鎮(zhèn)之間的祥良至小西嶺一帶，西距武鄉(xiāng)縣城直線距離約28km，行政區(qū)劃隸屬洪水鎮(zhèn)和蟠龍鎮(zhèn)管轄。
某某省XX縣某某煤礦為武鄉(xiāng)縣國營煤礦，原井田位于東南隅神南莊村北，創(chuàng)建于1975年，1985年建成并投產(chǎn)，原設(shè)計生產(chǎn)能力為90kt/a，批準(zhǔn)開采3、15號煤層。為進(jìn)一步發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)，某某煤礦于2001年對3號煤層資源進(jìn)行擴(kuò)界，開采面積12.8803km2，15號煤層開采面積2.8459km2。2004年與山西太行老區(qū)投資有限公司、山西常平集團(tuán)、山西三元煤業(yè)有限公司投資合作開發(fā)煤炭資源，對礦井進(jìn)行擴(kuò)建，隨后老礦關(guān)閉。根據(jù)2003年資源/儲量檢測報告，截止2003年底井田東南隅神南莊村北的老井系統(tǒng)累計動用3號煤層儲量820kt，舊井系統(tǒng)中主、副斜井已延深至15號煤層，但未采動。
2004年11月，某某省煤炭工業(yè)局晉煤行發(fā)[2004]966號文批準(zhǔn)某某煤礦改擴(kuò)建，生產(chǎn)能力增大為0.90Mt/a。2005年4月，礦方委托煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院編制了可行性研究報告和初步設(shè)計，2005年4月，某某省煤炭工業(yè)局晉煤規(guī)發(fā)[2005]288號文批準(zhǔn)某某煤礦改擴(kuò)建可行性研究報告， 2005年6月，某某省煤炭工業(yè)局晉煤辦基發(fā)[2005]421號文批準(zhǔn)某某煤礦改擴(kuò)建項目初步設(shè)計。2005年9月，某某省煤炭工業(yè)局晉煤基發(fā)[2005]57號文批準(zhǔn)武鄉(xiāng)縣某某煤礦開工建設(shè)，生產(chǎn)能力0.90Mt/a，凈增生產(chǎn)能力0.81Mt/a。
煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院編制初步設(shè)計采用斜井開拓，初期布置主斜井、副斜井和回風(fēng)立井三個井筒。主、副斜井井口布置在洪水河?xùn)|岸、武鄉(xiāng)電廠北側(cè)的河灘階地。初期礦井以一井兩面保證礦井生產(chǎn)能力，在2號煤層布置一個刨煤機(jī)組(配單體支柱)回采工作面，3號煤層布置一個綜采工作面，生產(chǎn)能力分別為300kt/a和0.60Mt/a。目前擴(kuò)建工程正在施工中，主斜井、副斜井、回風(fēng)立井、井底車場及其相關(guān)硐室已施工完畢，并正常運(yùn)行。開拓掘進(jìn)了部分帶式輸送機(jī)大巷、軌道大巷和回風(fēng)大巷及總回風(fēng)巷，地面及井下各種系統(tǒng)已基本形成。
隨著礦井的建設(shè)，礦井開采技術(shù)條件發(fā)生了重大變化：
1．原設(shè)計開采的2號煤層資源一直未獲得采礦許可證批復(fù)，2號煤層無法按設(shè)計批復(fù)實(shí)施開拓開采。
2．3號煤層瓦斯含量高，為確保安全，3號煤層須加強(qiáng)瓦斯抽放工作力度。
3．按原設(shè)計同時在投產(chǎn)采區(qū)布置2個回采工作面、4個掘進(jìn)工作面也已不現(xiàn)實(shí)，投產(chǎn)采區(qū)也無法滿足0.90Mt/a的生產(chǎn)能力。
基于上述原因，對原批準(zhǔn)設(shè)計進(jìn)行修改，為礦井的生產(chǎn)建設(shè)提供依據(jù)，使礦井安全、高效生產(chǎn)。為此，武鄉(xiāng)縣某某煤礦委托我院對某某煤礦初步設(shè)計進(jìn)行修改。
設(shè)計修改的主要原則：
1．暫時不考慮2號煤層的開發(fā)。由于2號煤層可采區(qū)域賦存于井田中部、北部及東南部局部區(qū)域,為保護(hù)2號煤層資源不被破壞,2號煤層可采區(qū)域下部的3上煤層、3號煤層亦不考慮開采，即首采301采區(qū)北部區(qū)暫不開采。
2．3號煤層由于瓦斯含量高，應(yīng)由原設(shè)計的主采煤層調(diào)整為配采煤層，同時加大瓦斯抽放力度。
3．改原設(shè)計初期中央并列式通風(fēng)為分區(qū)通風(fēng)，即各采區(qū)均形成獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。
4．初期即考慮提前開采15號煤層，且15號煤層調(diào)整為主采煤層，采取上、下組煤層配采。
我院接受委托后派員赴現(xiàn)場調(diào)查研究，搜集、了解相關(guān)設(shè)計資料，并實(shí)地踏勘。根據(jù)掌握的第一手資料,提出礦井建設(shè)的意向性方案并與礦方領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門討論,交換意見，取得共識，與2008年7月編制完成了《某某省XX縣某某煤礦擴(kuò)建初步設(shè)計修改》。
2008年8月7日，某某省煤炭工程項目咨詢評審中心受某某省煤炭工業(yè)局委托，在太原召開會議對《某某省XX縣某某煤礦擴(kuò)建初步設(shè)計修改》進(jìn)行了評審,根據(jù)專家審查意見對本設(shè)計進(jìn)行修改。
二、設(shè)計的主要依據(jù)
1．某某省國土資源廳2006年11月頒發(fā)的采礦許可證(證號1400000632531)。
2．某某省煤炭工業(yè)局晉煤行發(fā)[2004]966號文“關(guān)于武鄉(xiāng)縣某某煤礦擴(kuò)建的批復(fù)”。
3．某某省煤炭工業(yè)局晉煤規(guī)發(fā)[2005]288號文“關(guān)于武鄉(xiāng)縣某某煤礦擴(kuò)建工程項目可行性研究報告的批復(fù)”。
4．某某省煤炭工業(yè)局晉煤辦基發(fā)[2005]421號文“關(guān)于某某省XX縣某某煤礦改擴(kuò)建項目初步設(shè)計的批復(fù)”。
5．某某省環(huán)境保護(hù)局晉環(huán)函[2005]494號文“關(guān)于《某某省XX縣某某煤礦改擴(kuò)建工程環(huán)境影響報告書》的批復(fù)”。
6．山西太行礦業(yè)工程技術(shù)有限公司于2008年5月提交的《某某省沁水煤田武鄉(xiāng)縣某某煤礦改擴(kuò)建礦井地質(zhì)報告》。
7．某某省煤炭工業(yè)局晉煤規(guī)發(fā)[2008]839號文“關(guān)于武鄉(xiāng)縣某某煤礦改擴(kuò)建礦井地質(zhì)報告的批復(fù)”。
8．煤炭科學(xué)研究總院撫順分院2008年8月編制的《某某省XX縣某某煤礦瓦斯抽放工程初步設(shè)計》。
9．某某省煤炭工業(yè)局晉煤安發(fā)[2008]759號文“關(guān)于長治市某某煤礦瓦斯抽放工程設(shè)計的批復(fù)”；
10．某某省煤炭資源整合和有償使用工作領(lǐng)導(dǎo)組辦公室文件晉煤整合辦核[2006]10號文“關(guān)于《長治市武鄉(xiāng)縣煤炭資源整合和有償使用工作方案》的核準(zhǔn)意見”；
11．中華人民共和國建設(shè)部、中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布的《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》。
12．國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局2006年頒發(fā)的《煤礦安全規(guī)程》。
13．現(xiàn)場調(diào)研資料。
14．項目設(shè)計委托書。
三、設(shè)計的指導(dǎo)思想：
1．認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家和某某省有關(guān)煤炭設(shè)計、建設(shè)和生產(chǎn)的政策法規(guī)，以《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》和《煤礦安全規(guī)程》為依據(jù)，重視生產(chǎn)安全，重視環(huán)保工作。
2．積極響應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)政策，通過本次修改設(shè)計，優(yōu)化開拓方案、開采工藝，合理開發(fā)煤炭資源，提高資源回收率。
3．充分利用礦井現(xiàn)有井巷工程、設(shè)備和地面設(shè)施等，提高礦井的安全裝備水平、安全培訓(xùn)水平和安全管理水平，保證礦井安全生產(chǎn)和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
四、修改設(shè)計的主要內(nèi)容
修改設(shè)計的主要內(nèi)容見下表，詳細(xì)內(nèi)容見各章節(jié)。







五、礦井主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1．開拓方式：斜井開拓；
2．礦井移交和達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)能力時,井巷工程總長度34480m,掘進(jìn)總體積483270m3,已有井巷長度8879m，掘進(jìn)總體積127123m3,萬噸掘進(jìn)率284.5m；
3．工業(yè)場地行政、公共及居住建筑總面積20284.0m2，其中，已有行政、公共及居住建筑面積4205.0m2，新建行政、公共及居住建筑面積16079.0m2;
4．工業(yè)建(構(gòu))筑物總體積44324.0 m3，其中已有建筑體積6380.0m3，新建建筑體積37944.0 m3。輸送機(jī)走廊(地道)總長度107.5m。全部為新建；
5．礦井在籍人數(shù)：938人；
6．原煤生產(chǎn)效率：4.42t/工；
7．本次設(shè)計固定資產(chǎn)投資37711.90萬元，其中井巷工程14700.77萬元,土建工程3865.09萬元,機(jī)電設(shè)備購置10331.89萬元,安裝工程3524.45萬元,其他基本建設(shè)費(fèi)用2822.56萬元,工程預(yù)備費(fèi)2467.13萬元；
8．凈增噸煤投資：465.58元；
9．噸煤成本為146.19元/t；
10．建設(shè)工期：22個月。
六、存在的主要問題與建議
1．井田內(nèi)批準(zhǔn)開采3、15號煤層，其余煤層雖為局部可采煤層，但未獲得批準(zhǔn)。
2．礦方在開采實(shí)踐中，應(yīng)進(jìn)一步對各煤層的賦存、變化特征進(jìn)行資料收集、編制工作，以指導(dǎo)生產(chǎn)、科學(xué)管理。
3．建議加強(qiáng)生產(chǎn)礦井地質(zhì)工作，全面搜集井下資料，及時建立有關(guān)臺帳、卡片，進(jìn)行綜合編錄。
4．在今后工作過程中應(yīng)注意斷層、隱伏構(gòu)造的導(dǎo)水導(dǎo)氣，做到“預(yù)測預(yù)報、有疑必探，先探后掘、先治后采”，以免發(fā)生事故。
5．礦井建設(shè)及生產(chǎn)過程中必須加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作。
6．建議礦方向有關(guān)部門申請，增采2、8、12號煤層。

第一章 井田概況及地質(zhì)特征
第一節(jié) 井田概況
一、交通位置
某某省XX縣某某煤礦位于武鄉(xiāng)縣洪水鎮(zhèn)與蟠龍鎮(zhèn)之間的祥良至小西嶺一帶，西距武鄉(xiāng)縣城直線距離約28km，行政區(qū)劃隸屬洪水鎮(zhèn)和蟠龍鎮(zhèn)管轄。井田地理座標(biāo)為東經(jīng)113°09′06″～113°12′02″，北緯36°47′39″～36°51′17″。
武(鄉(xiāng))～左(權(quán))鐵路從井田東南部通過，西接太(原)～焦(作)線，東與陽(泉)～涉(縣)線接軌，全長82.82km，沁(源)～溫(城)324省道經(jīng)過井田，西接長(治)～太(原)高速及208國道，東接207國道。沿沁(源)～溫(城)公路及武(鄉(xiāng))～左(權(quán))鐵路西距武鄉(xiāng)縣城約40km，南西距蟠龍鎮(zhèn)、北東距洪水鎮(zhèn)均在6km左右。交通運(yùn)輸條件便利。
詳見交通位置圖1-1-1。
二、自然地理
井田位于太行山西麓中段，溝谷發(fā)育。地貌為剝蝕、侵蝕中山區(qū)。地形較復(fù)雜，中南部的洪水河谷較低，其余較高，最高點(diǎn)位于中部寨凹村北山峁，標(biāo)高1226.70m，最低點(diǎn)位于西南部的洪水河河谷標(biāo)高1009.20m，相對高差217.50m。
三、河流水系
井田屬海河流域濁漳河水系北源。其支流洪水河自東北向西南穿過井田，西南部經(jīng)蟠龍、西營鎮(zhèn)南漳村匯入濁漳河，次級溝谷無常年性流水，雨季降水沿溝谷自然排泄。
四、氣象及地震烈度
本區(qū)屬大陸性氣候，四季分明，春季風(fēng)多雨少，夏季雨量較多，冬季寒冷少雪。據(jù)武鄉(xiāng)縣氣象站統(tǒng)計：年平均氣溫8.9℃，最高氣溫36.2℃ ，最低氣溫－27.4℃ ，無霜期160d左右；最大凍土深度為0.84m；年降水量最大為691.60mm，最小為526.70mm，平均為616.20mm，且多集中于7～8月份；年平均蒸發(fā)量最大為1123.70mm，最小為981.10mm，平均1074.10mm。蒸發(fā)量大于降水量。
根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2001圖A1),本區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，動峰值加速度為0.05～0.10g。
五、井田開發(fā)史及開采情況
某某煤礦始建于1975年，1985年建成投產(chǎn)。原批準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)能力為90kt/a。2006年11月某某省國土資源廳頒發(fā)的采礦許可證［證號為1400000632531］批準(zhǔn)開采山西組的3號煤層和太原組的15號煤層，批準(zhǔn)3號煤層開采面積為12.8803km2，批準(zhǔn)15號煤層開采面積為2.8459km2。
原某某工業(yè)場地位于井田東南角煤層淺部的神南溝一帶，采用斜井開拓，已建有一對斜井，主斜井凈寬B=3.24m，傾角為20.5°，井口安裝有一臺80kW單鉤絞車，采用單鉤串車提升，提煤容器為0.75t翻斗式礦車。副斜井為礦井回風(fēng)井，裝備BK54－6－№13型通風(fēng)機(jī)和BK54－4－№13型通風(fēng)機(jī)各一臺。礦井井下生產(chǎn)系統(tǒng)較為簡陋，煤炭回收率較低。地面設(shè)簡易的輕便軌生產(chǎn)系統(tǒng)，有簡易的煤炭篩分系統(tǒng)和儲、裝、運(yùn)系統(tǒng)；地面已建成部分行政福利設(shè)施和生產(chǎn)設(shè)施。
新某某工業(yè)場地選擇在洪水河?xùn)|岸、武鄉(xiāng)電廠北側(cè)的河灘階地上，采用斜井開拓，初期布置主斜井、副斜井和回風(fēng)立井三個井筒。目前擴(kuò)建工程正在施工中，主斜井、副斜井、回風(fēng)立井、井底車場及其相關(guān)硐室已施工完畢，并正常運(yùn)行。開拓掘進(jìn)了部分帶式輸送機(jī)大巷、軌道大巷和回風(fēng)大巷及總回風(fēng)巷，地面及井下各種系統(tǒng)已基本形成。
六、四鄰關(guān)系
在某某煤礦南側(cè)、東側(cè)煤層淺埋區(qū)分布有若干小煤窯。自南而北有山西潞安溫莊煤業(yè)有限責(zé)任公司、武鄉(xiāng)縣蟠龍鎮(zhèn)溫莊村煤礦、武鄉(xiāng)縣石門鄉(xiāng)神南聯(lián)營煤礦、武鄉(xiāng)縣洪水鎮(zhèn)中村義安義獲煤礦、武鄉(xiāng)縣中村煤礦。四鄰關(guān)系見圖1-1-2。
七、電源、水源及通信情況
1．電源條件及評述
目前某某煤礦已經(jīng)形成2回35kV電源供電，電源均取自于110kV變電站，外部電源安全可靠。
1回電源取自蟠龍110kV變電站35kV母線478線路，導(dǎo)線為LGJ-95/6.6km，該站現(xiàn)有2臺主變，主變?nèi)萘繛?1.5+40MVA，電壓為110/35/10kV。
另1回電源取自紅星110kV變電站35kV母線432線路，導(dǎo)線為LGJ-95/7.359km，該站現(xiàn)有1臺主變，主變?nèi)萘繛?0MVA，電壓為110/35/10kV。另有1臺容量為40MVA主變待投。
2．水源條件及評述
水源分兩部分：第一部分為地面生產(chǎn)、生活用水水源；第二部分為井下消防、灑水用水水源。據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，本礦地面生產(chǎn)、生活用水利用深井水。為充分、合理的利用水資源，對礦井的井下涌水做凈化處理，處理后用于井下消防、灑水。
井下消防灑水利用礦井排水作為供水水源，礦井正常涌水量120 m3/h最大涌水量為180m3/h，可滿足井下消防灑水的需要。
第二節(jié) 地質(zhì)特征
一、井田地層
井田內(nèi)出露地層有二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)及二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)，在井田東南角，第四系松散層之下分布有小面積的山西組及3號煤層線。第四系松散堆積物分布于部分山梁、山坡及溝谷中。根據(jù)地表及鉆孔資料對井田內(nèi)地層特征簡述如下：
1．奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)
為含煤地層基底，厚度＞100m。巖性為灰～青灰色中厚層狀質(zhì)純灰?guī)r。下部白云質(zhì)灰?guī)r夾泥灰?guī)r，含石膏層。
2．石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)
厚10.81～17.64m，平均14.47m。巖性為灰白色鋁土質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、薄層灰?guī)r、煤線及窩狀赤鐵礦(山西式鐵礦)。
3．石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)
為井田內(nèi)主要含煤地層之一，厚88.88～138.31m，平均122.09m。主要巖性為砂巖、粉砂巖、泥巖、灰?guī)r和7～10層煤層。本組可分為三段：
一段(C3t1)：厚22.12～40.96m，平均厚31.93m，底部為K1砂巖、泥質(zhì)砂巖；下部為泥巖、薄煤層、K0灰?guī)r；中上部為14、15號煤層及泥巖、砂質(zhì)泥巖。
二段(C3t2)：厚23.88～37.76m，平均厚30.64m，底部為K2灰?guī)r，頂為K4灰?guī)r，中部由砂巖、泥巖、K3灰?guī)r及11、12、13號煤層組成。
三段(C3t3)：厚44.10～68.24m，平均厚59.52m，由砂巖、泥巖、灰?guī)r及煤層組成，含K5、K6灰?guī)r及7、8、9號煤層。
4．二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)
為井田內(nèi)主要含煤地層之一，厚43.32～67.68m，平均57.07m。底部以K7砂巖底與太原組分界，頂部以K8砂巖底與下石盒子組分界。巖性主要為深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、砂巖及煤層。中下部含2號、3上、3號及4號煤層。
5．二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)
厚52.03～90.21m，平均77.82m。主要由淺灰、淺灰綠色砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖組成。頂部為灰綠夾紫紅色砂質(zhì)泥巖，含細(xì)粒菱鐵礦鮞粒。俗稱“桃花泥巖”。
6．二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)
井田內(nèi)本組上部被剝蝕，出露平均厚度395.85m。本組系指K9砂巖底至K12砂巖底之間的一套以雜色泥巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂巖等組成的地層。井田內(nèi)大面積分布。自下而上可分為三個巖性段：
一段(P2s1)：厚163.87～195.65m，平均188.32m，主要由黃綠色夾紫色斑塊的砂質(zhì)泥巖、泥巖間夾黃色，灰白色中細(xì)粒砂巖組成。
二段(P2s2)：厚79.50～117.26m，平均98.18m，主要由黃色、黃綠色中細(xì)粒砂巖夾紫紅色泥巖，砂質(zhì)泥巖組成。
三段(P2s3)：井田內(nèi)出露不全，可見厚度109.35m。以紫紅色、黃綠色泥巖及砂質(zhì)泥巖為主，夾黃綠色中細(xì)粒砂巖。頂部被剝蝕。
7．第四系(Q)
厚0.00～43.00m，平均11.02m。
由下而上可分為：
第四系中更新統(tǒng)(Q2)：主要為淺紅色亞粘土，含鈣質(zhì)結(jié)核；下部為半固結(jié)的砂層和灰紫色亞粘土，底部有時夾一層未膠結(jié)的砂礫層，厚0～23.00m，主要分布在山坡及溝谷中。
第四系上更新統(tǒng)(Q3)：分布于山頂及山坡上，主要為淺黃色粘土、鈣質(zhì)結(jié)核及砂礫石透鏡體，厚0～6.00m。
第四系全新統(tǒng)(Q4)：主要分布在洪水河谷中，組成河漫灘，由砂、礫石等沖洪積物構(gòu)成。厚0～13.60m。
二、井田構(gòu)造
井田總體構(gòu)造形態(tài)為一走向NNE，傾向NWW，傾角2°～17°的單斜構(gòu)造。與區(qū)域構(gòu)造一致。在整體單斜背景下，發(fā)育一條寬緩背斜，背斜軸線自北而南呈NW近SN轉(zhuǎn)SW的弧形。向NW傾伏。大部分位于礦界范圍的東側(cè)以外，北西端進(jìn)入井田，軸部位于小西嶺至鄭家西嶺一帶，軸向呈NW向，向NW傾伏，該背斜斷面總體形態(tài)呈箱形，軸部寬緩，兩翼地層傾角較陡，一般10°～14°，局部達(dá)16°～17°(如11線ZK11-1～140號孔之間)。該背斜向南東方向延出礦界之外。
在井田北東部邊緣及東南部礦界外側(cè)發(fā)現(xiàn)了兩個陷落柱體。
Ⅰ號陷落柱：位于鄭家西嶺村東南400m，橢圓形，規(guī)模150×120m，柱體圍巖為P2s2砂巖、泥巖，柱體內(nèi)為紫紅色泥巖(相當(dāng)于P2s3)，柱體產(chǎn)狀近陡立，柱壁略向下擴(kuò)大延伸，傾角80°～82°。
Ⅱ號陷落柱、位于武鄉(xiāng)電廠西北400m洪水河北岸，跨武墨鐵路。近圓形、規(guī)模125×150m，圍巖為P2s1砂泥巖，陷落柱體中為砂、礫巖(相當(dāng)于P2s2底部)堆積，柱體產(chǎn)狀陡立，柱壁向下擴(kuò)大延伸，傾角82°。
井田內(nèi)斷層不發(fā)育，僅見兩個小斷層，其特征為：
F1斷層：位于本區(qū)西南隅祥良村南，走向近NW310°，傾向南西，傾角40°，地表出露長度500m，斷距15m，為逆斷層，兩盤為P2s3的砂巖、泥巖。
F2斷層：位于本區(qū)東南神南莊西，為由兩條小正斷層組成的階梯狀斷層組，走向近東西，傾向南，傾角30°～42°，長160m左右，斷距10～15m，二者間距15～55m。斷層兩盤為P1x砂巖、泥巖，因斷層規(guī)模很小，影響范圍不大。
井田內(nèi)未見巖漿巖。
綜上所述，本井田構(gòu)造類型屬簡單類型。
三、煤層、煤質(zhì)及其它有益礦產(chǎn)
(一)煤層
1．含煤性
井田含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。含煤地層總厚179.16m，共含煤10～15層，煤層總厚14.31m，含煤系數(shù)8.03%。穩(wěn)定及基本穩(wěn)定可采煤層3層，局部可采煤層4層，總厚11.33m，可采含煤系數(shù)6.36%。
太原組共含煤6～9層，自下向上編號為15、14、13、12、11、9、8、 8上、7等，本溪組含煤1層，編號16，總厚9.53m，含煤系數(shù)7.81%，其中15號煤層厚度4.23～5.73m，平均4.68m，純煤厚4.23～5.17m，平均4.25m，屬穩(wěn)定可采煤層。8、12、14號三個煤層平均厚度分別為0.84m、0.85m和0.80m。下組可采煤層平均總厚度為7.17m，可采含煤系數(shù)為5.87%。其余的7、8上、11、13號為薄～不穩(wěn)定煤層，屬不可采煤層。
山西組含煤3～5層，自下向上編號為4、3、3上、2、1等，平均總厚4.78m，含煤系數(shù)8.38%，其中3號煤層厚度0.20～4.72m，平均厚2.46m；純煤厚度0.20～4.19m，平均厚2.11m，屬基本穩(wěn)定大部可采煤層。2、3上號二個煤層平均厚度分別為0.78m、0.92m，屬較穩(wěn)定局部可采煤層。上組可采煤層平均總厚度為4.16m，可采含煤系數(shù)為7.29%。
1號煤層極不穩(wěn)定，全井田不可采， 9號、4號煤層在15號煤層批采范圍內(nèi)為不可采煤層，在3號煤層批采范圍內(nèi)局部可采。
2．可采煤層
井田內(nèi)太原組和山西組共含煤10～15層，其中山西組3號煤層為基本穩(wěn)定大部可采煤層，太原組15號煤層為穩(wěn)定全井田可采煤層；2號煤層、3上號煤層為較穩(wěn)定局部可采煤層；12號煤層在15號煤批采范圍內(nèi)為穩(wěn)定薄煤層全井田可采；8號煤層、14號煤層在15號煤批采范圍內(nèi)為較穩(wěn)定局部可采煤層。其余為不穩(wěn)定不可采煤層。
各可采煤層敘述如下：
1)2號煤層
上距下盒子組底砂巖(K8)7.94～40.75m，平均29.55m。下距3上號煤層7.92～19.38m，平均10.68m。大部分為瘦煤，東南部為焦煤。煤層厚0.00～1.81m，平均0.78m，見有0～3層夾矸。煤層結(jié)構(gòu)簡單，平均純煤厚度0.72m。層位較穩(wěn)定，全井田45個鉆孔中有29個鉆孔達(dá)可采厚度，可采系數(shù)64%。但屬薄煤層，厚度變異系數(shù)0.40。北部大部可采，南部大部不可采，全井田為局部可采煤層。其直接頂板為黑色含粉砂質(zhì)泥巖或泥巖。底板為黑色炭質(zhì)泥巖。
2)3上煤層
上距2號煤層7.92～19.38m，平均10.68m，下距3號煤層0.70～14.39m平均3.91m。大部為瘦煤，東南部為焦煤。煤層厚0.0～1.79m，平均厚0.92m，采用煤厚平均0.90m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，大部區(qū)域不含夾矸，局部見1～2層夾矸。變異系數(shù)0.30，較穩(wěn)定。全井田45個鉆孔中有23個鉆孔達(dá)可采煤厚，可采系數(shù)51%。北中部大部可采，南東部大部不可采(與3號合并)，全井田屬局部可采煤層。直接頂板為黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，厚0.86～4.60m。之上白灰色中細(xì)粒砂巖厚2.20～8.81m，為該煤層之老頂。底板為灰黑色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖，厚0.70～14.39m。
3)3號煤層
井田主要可采煤層之一，除東南角(剝蝕)、西部、北部局部不可采(灰分超標(biāo))外，全井田基本穩(wěn)定大部可采。上距3上號煤層0.70～14.39m，平均3.91m，與3上煤層有分岔并層現(xiàn)象。下距4號煤層3.54～10.48m，平均間距3.93m。大部為瘦煤，東南部為焦煤，南西邊緣為貧瘦煤。煤層最大厚度4.72m(ZK8-2)，最小0.20m(11線196孔)，平均2.46m。采用厚度最大4.19m(5勘探線東段171孔)，最薄0.20m(11勘探線196孔)，平均2.11m。厚度變異系數(shù)0.38。全井田45個鉆孔中有42個鉆孔達(dá)可采煤厚，可采系數(shù)93.3%。煤層結(jié)構(gòu)較簡單，見有0～3層夾矸，夾矸厚0.06～0.61m。其直接頂板為深灰色泥巖及砂質(zhì)泥巖，厚0.70～14.39m。與3上煤層共有一老頂，為中細(xì)粒砂巖。底板為灰黑色泥巖。
4)4號煤層
上距3號煤層3.54～10.48m，平均間距3.93m。下距K7砂巖頂0.00～5.37m，平均間距2.02m。主要為瘦煤。煤層厚0.00～1.70m，平均厚0.44m。煤層較穩(wěn)定，但厚度小，厚度變異系數(shù)0.53。全井田45個鉆孔中有9個鉆孔見煤達(dá)可采煤厚，可采系數(shù)20%，為局部可采煤層；在15號煤批采范圍內(nèi)為不可采煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡單，偶夾厚0.10m夾矸。其直接頂板為深灰色泥巖及砂質(zhì)泥巖，底板為灰黑色砂質(zhì)泥巖或砂巖。
5)8號煤層
位于太原組三段中上部，上距K5石灰?guī)r平均距離5.56m，下距9號煤層9.45～23.45m，平均間距13.18m。大部為瘦煤，焦煤僅分布于東南角。煤厚0.33～1.20m，平均厚0.84m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸。在15號煤批采范圍內(nèi)及其附近有7個鉆孔控制，其中有6個孔達(dá)可采厚度，屬較穩(wěn)定局部可采煤層。其頂板為灰黑色泥巖，老頂為K5石灰?guī)r，平均間距5.56m。底板為黑色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。
6)9號煤層
位于太原組三段下部。上距8號煤層9.45～23.45m，平均13.18m，下距K4石灰?guī)r6.01～18.26m，平均間距12.81m。在3號煤層批采范圍內(nèi)，煤厚0.20～1.07m，為局部可采煤層；在15號煤層批采范圍內(nèi)，煤厚0.27～0.79m，平均厚度0.53m。平面變化較大，屬不穩(wěn)定不可采煤層。
7)12號煤層
位于太原組二段上部，上距K4灰?guī)r1.72～3.93m，平均間距2.27m，下距K3灰?guī)r6.72～11.06m，平均間距8.76m。在15號煤批采范圍內(nèi)，煤層厚度0.74～1.02m，平均厚0.85m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸。全部為瘦煤。在15號煤批采范圍內(nèi)為穩(wěn)定可采煤層。頂板為灰黑色泥巖，底板為細(xì)砂巖或泥質(zhì)粉砂巖。
8)14號煤層
位于太原組一段頂部，上距K2石灰?guī)r0～1.25m，下距15號煤層4.79～11.22m，平均間距8.08m。在15號煤批采范圍內(nèi)及附近有7個鉆孔，其中3個孔達(dá)可采厚度，煤層厚0.50～1.25m，平均厚0.80m，無夾矸，全部為貧煤，平面變化較大，屬局部可采煤層。頂板為厚0.0～1.25m的黑灰色含炭質(zhì)泥巖，K2石灰?guī)r為其老頂，平均厚5.57m。底板為淺灰色中細(xì)粒砂巖與黑灰色泥巖。
9)15號煤層
位于太原組一段上部，上距14號煤層4.79～11.22m，平均間距8.08m，與K2灰?guī)r平均間距為8.88m，下距太原組K1砂巖8.46～31.90m，平均15.97m。在批采范圍內(nèi)及附近共有7個鉆孔控制，煤層厚度4.23～5.73m，平均4.68m，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，見1～4層夾矸。采用煤厚3.79～5.17m，平均4.25m。全部為貧煤。為穩(wěn)定主要可采煤層之一。
煤層頂板為黑色泥巖及砂質(zhì)泥巖，厚4.79～11.22m，平均厚8.08m；老頂為K2石灰?guī)r，與15號煤頂平均間距8.88m。底板為灰黑色含粉砂質(zhì)泥巖。
各可采煤層情況詳見表1-2-1。

(二)煤質(zhì)
1．物理性質(zhì)及煤巖特征
各可采煤層均為黑色、條痕為棕色，玻璃～強(qiáng)玻璃光澤，斷口呈階梯狀、參差狀、裂隙發(fā)育，各煤層容重為1.30～1.42t/m3。
各可采煤層均以亮煤為主，暗煤次之，少量鏡煤，為光亮型～半亮型煤，細(xì)～中條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，太原組煤層中見有硫鐵礦。
據(jù)鏡下觀察，有機(jī)組份鏡質(zhì)組以基質(zhì)鏡質(zhì)體為主，均質(zhì)鏡質(zhì)體次之，含少量碎屑鏡質(zhì)體，惰質(zhì)組以碎屑惰質(zhì)體為主，絲質(zhì)體次之，含少量粗粒體及微粒體。無機(jī)組份粘土類以分散狀為主，細(xì)胞充填狀次之，塊狀少量；黃鐵礦呈微粒狀、粒狀、大小不一，分布不均；碳酸鹽類以方解石裂隙充填狀為主，細(xì)胞充填次之，氧化硅呈粒狀，微粒狀，分布不均。
2．化學(xué)性質(zhì)、煤類及工藝性能
各可采煤層煤質(zhì)特征詳見表1-2-2。







3號煤層當(dāng)精煤灰分為8%時，δ±0.1含量最終值為64%，為“極難選”。當(dāng)精煤灰分為12%時，δ±0.1含量最終值為25%，為“較難選”。
15號煤層當(dāng)精煤灰分為10%時，δ+0.1含量的取終值為55.8%，為“極難選”，當(dāng)精煤灰分為16%時，δ+0.1含量最終值為12.1%，為“中等可選”。
(四)煤的風(fēng)化和氧化
在井田的東南角，地形相對較低(1100m標(biāo)高以下)覆蓋層較厚(一般＞20m)，煤層北西傾，傾角稍陡，形成3號煤層露頭線(1070～1080m標(biāo)高)及風(fēng)氧化帶，露頭線以東為3號煤層無煤區(qū)。3號煤層之上的3上及2號煤層處于不可采區(qū)，不可采煤層在1070～1080m標(biāo)高以上亦被剝蝕。受風(fēng)氧化的煤類為焦煤(JM)。
(五)煤質(zhì)及工業(yè)用途評價
煤類確定依據(jù)為《中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)》(GB5751-86),本井田劃分煤類的主要指標(biāo)為浮煤干燥無灰分基揮發(fā)分(Vdaf)和粘結(jié)指數(shù)G值，輔助指標(biāo)為膠質(zhì)層厚度(Y)。
2號煤為低～高灰、低硫、特低磷～低磷、高熱值之瘦煤(SM)及焦煤(JM)，為煉焦用煤；
3上號煤為低～高灰、特低硫～低硫、低～中磷、高熱值之瘦煤(SM)及焦煤(JM)，為煉焦用煤；
3號煤為低～高灰、特低硫～低硫、特低磷～中磷、高熱值之瘦煤(SM)及焦煤(JM)，為煉焦用煤；少量貧瘦煤，為中灰特低硫、低磷高熱值之動力用煤；
8號煤為低～高灰、中硫、低磷、中熱值之瘦煤(SM)及焦煤(JM)，為煉焦和配焦煤；
12號煤為低灰～中灰、低硫、特低磷～低磷、高熱值之瘦煤(SM)，可用作煉焦配煤；
14號煤為低灰～中灰、中硫～高硫、特低磷、高熱值之貧煤(PM)，為動力用煤；
15號煤為低灰～高灰、中硫～高硫、低磷、高熱值的貧煤(PM)，為動力用煤。
(六)其他有益礦產(chǎn)
井田地層中伴生有菱鐵礦、錳鐵礦、硫鐵礦、鋁土質(zhì)泥巖、石灰?guī)r、砂石及煤層氣等有益礦產(chǎn)。
1．鋁土質(zhì)泥巖，賦存于石盒子組、本溪組。本溪組內(nèi)鋁土質(zhì)泥巖厚度變化大，呈窩狀產(chǎn)出，據(jù)以往取樣分析結(jié)果，AL2O3含量為35%～39%。
2．鐵礦主要分布于本溪組底部(山西式鐵礦)。補(bǔ)勘施工中僅有ZK7-1孔穿透本層段，但未見到鐵礦層。區(qū)外的柳溝鐵礦、馬蘭頭鐵礦含礦較好。礦體多呈雞窩狀，厚度變化較大，具有一定的工業(yè)價值。
3．石灰?guī)r，奧陶系石灰?guī)r質(zhì)純且厚度大，CaO含量31.95～55.66%，一般＞48%?？梢宰鳛榻ㄖ牧匣驘剖矣?。但埋深在490m以下。
4．含錳鐵礦位于下石盒子組頂部，礦體呈透鏡狀，變化大，穩(wěn)定性差，僅見于剖面測制中。厚度小，品位低，無工業(yè)價值。
5．井田內(nèi)廣泛分布的上石盒子組砂巖，厚度大，可作為建筑材料(石料、人工砂等)使用，在不破壞礦山生態(tài)環(huán)境的地段可以開發(fā)利用。
6．井田構(gòu)造簡單，地層完整，煤層多，煤層氣含量高且保存條件完好，為高瓦斯礦井。故在開發(fā)煤炭資源的同時煤層氣可作為重要的伴生有益礦產(chǎn)加以開發(fā)利用，用來發(fā)電或民用。
四、水文地質(zhì)
(一)區(qū)域水文地質(zhì)概況
井田位于沁水煤田東緣，上遙背斜西翼。地層走向NNE，傾向NWW。分布的含水巖組有松散巖類孔隙水含水巖組、碎屑巖類裂隙水含水巖組、碎屑巖夾碳酸鹽巖裂隙巖溶水含水巖組及碳酸鹽巖巖溶水含水巖組。
(二)礦井水文地質(zhì)條件
井田位于太行山西麓中段，地貌類型為侵蝕剝蝕中山黃土塬，溝谷發(fā)育，排水條件好。地形北部高，東南角高，中南部低，最高點(diǎn)為中北部的寨凹村北山嶺，海拔高程1226.70m，最低點(diǎn)為南部的洪水河床，高程1009.20m，相對高差217.50m。地層平緩傾向NWW，傾角2°～17°。
洪水河以北東南西向斜穿井田，井田上游匯水面積約110km2，向西南流出武鄉(xiāng)縣境入襄垣縣境，在西營鎮(zhèn)南漳村西歸濁漳北源。多年平均徑流量3800萬m3，一般清水流量0.013m3/s，2007年6月6日實(shí)測流量0.0142m3/s。
1．含水巖組及其水文地質(zhì)特征
補(bǔ)充勘探先后施工ZK7-1及ZK1-1兩個水文孔，各孔分4個試段作了4次抽水試驗(yàn)，兩孔奧陶系的抽水試驗(yàn)，因止水效果差，所測得穩(wěn)定水位實(shí)際是混合水位，因此抽水試驗(yàn)成果及水質(zhì)分析均不真實(shí)，僅供參考。奧陶系巖溶水的水位、富水性水質(zhì)等采用井田附近2007年11月竣工的巖溶深井資料。
1)第四系松散巖類孔隙潛水含水巖組
(1)全新統(tǒng)含水層
分布于洪水河床及河漫灘，呈條帶狀分布，寬度100～500m，厚度一般10.00～13.60m，含水層巖性為砂層及亞砂土，水位埋深1.00～2.00m，富水性較好，據(jù)鄰區(qū)鉆孔抽水試驗(yàn)，單位涌水量q＝2.10～2.94L/s•m，滲透系數(shù)K＝2.51～2.87m/d，水質(zhì)較好。主要受大氣降水補(bǔ)給，排泄于洪水河。
(2)中更新統(tǒng)含水層
分布在沖溝口的低平部位，如杏樹堙、下寨、季家?guī)X、祥良等。含水層為中更新統(tǒng)紅色土底部，厚度2.00～6.00m，水位埋深一般1.00～5.00m，水質(zhì)較好。為當(dāng)?shù)卮迕裆钣盟矗啃?，主要受大氣降水補(bǔ)給，向溝谷排泄。
2)基巖風(fēng)化帶裂隙潛水含水巖組
含水層為二疊系上石盒子組砂巖、泥巖風(fēng)化帶，厚度50m左右，據(jù)ZK7-1及ZK1-1水文孔抽水試驗(yàn)：水位埋深9.50m及4.18m，抽水試驗(yàn)降深S＝54.20m及67.30m，涌水量Q＝0.09L/s及0.155L/s，單位涌水量q＝0.0017L/s•m及0.0020L/s•m，滲透系數(shù)K＝0.0076m/d及0.0106m/d，富水性差。主要受大氣降水補(bǔ)給，由地形高處向低處排泄，雨季溝谷有季節(jié)性小泉水，一般水質(zhì)較好。
3)二疊系上、下石盒子組碎屑巖裂隙潛水含水巖組
揭露厚度301.58m，巖性主要為灰白色中細(xì)粒砂巖及灰綠灰紫色泥巖互層，巖芯完整，裂隙不發(fā)育，砂巖含水層累計厚度79.18m，ZK7-1孔抽水試驗(yàn)：水位埋深72.33m，降深S＝99.46m，涌水量Q＝0.016L/s，單位涌水量q＝0.00016L/s•m，滲透系數(shù)K＝0.00021m/d，富水性很差。水質(zhì)較好，總硬度317.07mg/L，PH值7.7，為HCO3•SO4—Ca型水。ZK1-1孔抽水試驗(yàn)：水位埋深30.86m，涌水量Q＝0.111L/s，單位涌水量q＝0.0007L/s•m，水化學(xué)類型為SO4—Ca•K+Na型水。地下水主要補(bǔ)給來源為風(fēng)化帶裂隙水下滲及來自SE向側(cè)向滲流補(bǔ)給，主要順層向NW方向排泄。
4)二疊系山西組碎屑巖裂隙承壓水含水巖組
揭露厚度52.42m，巖性為灰黑色泥巖、炭質(zhì)泥巖、中細(xì)粒砂巖及2號、3號煤層，其中砂巖含水層累計厚度12.48m，巖芯完整，裂隙不發(fā)育。抽水試驗(yàn)承壓水位埋深99.10m，承壓水頭高220.52m，降深S＝115.50m，涌水量Q＝0.018L/s，單位涌水量q＝0.00016L/s•m，滲透系數(shù)K＝0.00023m/d，富水性極差。水的總硬度115.94mg/L，PH值7.96，水型為HCO3•SO4—Na+K型水。地下水主要受來自SE方向側(cè)向補(bǔ)給，向NW方向排泄。
5)石炭系太原組碎屑巖夾碳酸鹽巖裂隙巖溶承壓水含水巖組
揭露厚度135.09m，巖性為炭質(zhì)頁巖、砂巖互層、夾5層石灰?guī)r及15號煤層，其中砂巖、石灰?guī)r為含水層，累計厚度31.23m，巖芯完整，裂隙巖溶均不發(fā)育，ZK1-1孔抽水試驗(yàn)：承壓水位埋深83.25m，降深S＝82.50m，涌水量Q＝0.043L/s，單位涌水量q＝0.0005L/s•m，滲透系數(shù)K＝0.0015m/d，富水性極差，主要受來自SE向側(cè)向補(bǔ)給，順地層傾向往NW方向排泄。
6)奧陶系碳酸鹽巖巖溶水含水巖組
為獲得準(zhǔn)確可靠的奧陶系巖溶水文地質(zhì)資料，先后收集井田NE方向16.4km處的墨鐙于2007年11月施工的巖溶深井和2007年11月在井田近邊界洪水河高河漫灘處施工的巖溶深井成果圖。
墨鐙巖溶水井深度780m，主要含水層位為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組，水位埋深513.40m，水位標(biāo)高769.60m，單井出水量較小，水質(zhì)經(jīng)長治市疾病預(yù)防控制中心化驗(yàn)，其結(jié)論為“樣品所檢項目均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006”。
井田近邊界高河漫灘巖溶井，深度750m，主要含水層位為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組，水位埋深391.00m，水位標(biāo)高655.35m，單井出水量中等。水質(zhì)僅作常規(guī)項目分析，其總硬度和硫酸鹽均較高。
據(jù)辛安泉域1/20萬等水位線圖，墨燈水井位于本井田NE向，大體為巖溶水流向上游，計算其水力坡度為7‰。
井田在構(gòu)造破碎部位如陷落柱或石炭系本溪組隔水層被破壞地段，其上覆含水層地下水可下滲補(bǔ)給奧陶系巖溶水。但在帶壓區(qū)，在上述情況下則奧陶系巖溶水補(bǔ)給上覆含水層地下水。
2．隔水層
1)二疊系石盒子組、山西組隔水層
井田3號煤頂板埋深除東南角較淺外一般200.00～500.00m，巖性為二疊系上下石盒子組、山西組砂巖和泥頁巖互層，泥頁巖單層厚度一般大于3m，成為各砂巖含水層間的隔水層，據(jù)ZK7-1水文孔統(tǒng)計，泥頁巖累計厚度占地層總厚度的62%，粗略計算井田內(nèi)隔水層累計厚度可達(dá)120.00～310.00m。在沒有形成導(dǎo)水裂隙及斷層破碎帶存在的情況下，阻隔著地表水和風(fēng)化帶裂隙水向下滲漏。
2)石炭系本溪組隔水層
巖性為灰色鋁土質(zhì)泥巖，隔水性好，層位穩(wěn)定，一般厚度12.00～15.00m，隔阻著石炭系和奧陶系間含水層的水力聯(lián)系。
3．礦井充水因素分析及水害防治措施
1)礦井充水因素
(1)大氣降水、地表水體及第四松散沉積物潛水，風(fēng)化巖石含水層潛水通過滲透補(bǔ)給含水層，影響礦井涌水。
(2)山西組裂隙含水層水，太原組巖溶裂隙含水層承壓水，是本井田主要充水因素，3號煤老頂砂巖、15號煤K2厚層石灰?guī)r分別是直接充水含水層。
(3)老窯、采空區(qū)積水，防患不當(dāng)造成透水引發(fā)重大水患，是礦井生產(chǎn)一大重要不安全因素，積水的防水煤柱一經(jīng)破壞，直接到工作面。
(4)斷層充水，本井田尚未發(fā)現(xiàn)落差大于30m的斷層，斷層不發(fā)育。根據(jù)潞安礦區(qū)資料，斷層常伴有小斷層群，有淋水、涌水量增大現(xiàn)象，尚未發(fā)現(xiàn)突水造成透水事故。
(5)封閉不好的鉆孔引發(fā)透水，在本地區(qū)，在鉆孔附近開采時有時有在5～10m距離外發(fā)現(xiàn)煤層或頂?shù)装搴吭黾樱@度增加。
(6)采礦活動引起上覆含水層通過導(dǎo)水裂隙直接充水，導(dǎo)水裂隙聯(lián)通上覆含水層后以裂隙及冒落后松散巖石孔隙滲透為主，引起礦井涌水有規(guī)律緩慢增加。
(7)巖溶陷落柱充水，本地區(qū)所有巖溶陷落柱多不導(dǎo)水，但在采掘工程揭露柱體時也應(yīng)先對其導(dǎo)水性進(jìn)行探查。
2) 充水含水層
(1)3號煤層
3號煤層的主要充水含水層為二疊系山西組砂巖及下石盒子組砂巖，經(jīng)混合抽水試驗(yàn)鉆孔單位涌水量q=0.00016～0.0007L/s•m，滲透系數(shù)K=0.00005～0.00023m/d，富水性和滲透性均很差。按GB12719-91規(guī)范中
經(jīng)驗(yàn)公式計算導(dǎo)水裂隙帶最大高度：
Hf＝ +5.1　　　　　　
式中：
M——3號煤層累計采厚4.72m(最大厚度)
n——煤分層層數(shù)，1
將M、n值代入上式計算Hf＝71.58m。而實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)大于計算值，為300～500m。井田3號煤層埋深大多在200～500m，因此，長期開采后包括地表風(fēng)化帶裂隙水均可能被導(dǎo)水裂隙溝通成為3號煤層的充水因素，風(fēng)化帶的單位涌水量q=0.0017～0.0020L/s•m，屬弱富水性。
井田未發(fā)現(xiàn)橫穿河流的斷層破碎帶，因此一般情況下地表水不構(gòu)成充水水源，但大洪水期應(yīng)注意導(dǎo)水裂隙或陷落柱與河岸第四系松散層或溝谷低凹處相貫通的可能性。
(2)15號煤層
15號煤層主要充水含水層為太原組的K2灰?guī)r，其次為K3、K4灰?guī)r及砂巖。經(jīng)抽水試驗(yàn)鉆孔單位涌水量q=0.0005L/s•m，滲透系數(shù)K=0.0015 m/d，富水性和滲透性均很差，應(yīng)列為隔水巖層。用下式計算其導(dǎo)水裂隙帶最大高度：
Hf＝ +11.2　　　　　
式中：
M——15號煤層累計采厚5.73m(最大厚度)
n——煤分層層數(shù)，1
將M、n值代入4-2式，計算導(dǎo)水裂隙帶最大高度Hf＝138.53m。15號煤層以上距3號煤為106m，小于Hf值，因此3號煤采空后如有老窯積水將成為其充水水源。
3) 位于奧陶系水位以下煤層分布及底板突水系數(shù)
(1) 3號煤層
據(jù)奧陶系巖溶水等水位線圖，井田南端水位標(biāo)高651m，北端685m，查3號煤底板等高線圖，煤層傾向NW，最低處為井田西邊界南半段季家?guī)X以西，在這里3號煤底板標(biāo)高550m，奧陶系水位標(biāo)高655m，以等水位線與底板等高線相同高度點(diǎn)的連線為承壓與非承壓邊界線，該線以西即3號煤層帶壓區(qū)。帶壓區(qū)北端較窄，小于100m，近南端的祥良村處最寬，為930m左右。
按GB12719-91規(guī)范選定以下公式計算突水系數(shù)：
Ts＝ 　　　　　
式中：
Ts——突水系數(shù)，MPa/m；
P——隔水層承受的水壓，取季家?guī)X以西值為2.45MPa(奧陶系水位標(biāo)高655m，隔水層底板標(biāo)高410m)；
Cp——采煤對底板隔水層的擾動破壞厚度，一般取17m。
M——底板隔水層厚度，采用ZK1-1孔值134.35m與ZK7-1孔144.98m的平均值139.67m；
Ts＝ ＝0.02MPa/m
小于正常塊段0.15MPa/m，也小于底板受構(gòu)造破壞塊段值0.06MPa/m，因此不會發(fā)生底板突水。
(2) 15號煤層
15號煤層位于奧陶系水位以下的帶壓區(qū)僅在批采西部邊界呈NE～SW向條帶狀分布，寬度0～80m(中間寬兩端窄)，長1650m(距NW方向的3號煤帶壓區(qū)東邊界550850m)。
按公式Ts＝ 　計算突水系數(shù)
P——0.46 MPa (水位標(biāo)高655m，隔水層底板標(biāo)高609m)；
M——15號煤以下隔水層厚度，取ZK7-1孔(厚度33.88m)和ZK1-1孔(厚度28.40m)厚度的平均值31.14m；
Cp——取17m。
代入上式計算后Ts=0.03MPa/m。
該值小于正常塊段0.15MPa/m和受構(gòu)造破壞塊段0.06MPa/m。因此不會發(fā)生底板突水。
4．礦井水文地質(zhì)類型
3號煤層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，但沖溝發(fā)育，洪水河斜穿礦井東南部，地形相對高差達(dá)200余m，一般地形坡度7°～25°，沖溝兩岸最大達(dá)40°，自然排水條件良好；沿洪水河河床，3號煤層埋深250.00～350.00m，第四系松散層厚度小于40.00m，煤層以上砂泥巖層產(chǎn)狀平緩厚度大，未發(fā)現(xiàn)穿越河床的導(dǎo)水?dāng)鄬樱瑤r層完整，隔水條件好，如按規(guī)定留設(shè)了保安煤柱，則地表水體一般情況下不構(gòu)成礦床充水因素；主要充水含水層富水性很弱，鉆孔單位涌水量q＜0.001L/s•m，按規(guī)范屬隔水層。綜上所述，按水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度劃分屬水文地質(zhì)條件簡單的第一型。按主要充水含水層的容水空間特征屬裂隙水充水為主的裂隙充水礦床。3號煤層的礦井水文地質(zhì)類型屬水文地質(zhì)條件簡單以裂隙水充水為主的礦床，即二類一型。
15號煤與3號煤相距100m有余，其在洪水河床下埋深350.00～450.00m，與地表水之間的隔水層更厚，地表水不構(gòu)成礦床充水因素；主要充水含水層鉆孔單位涌水量q＜0.001L/s•m，富水性很差，屬隔水層。按水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度劃分亦屬水文地質(zhì)條件簡單的第一型。按主要含水層的容水空間特征屬以溶蝕裂隙為主的巖溶充水礦床。15號煤層的礦床水文地質(zhì)類型屬三類一亞類一型。
5．采空區(qū)分布、積水情況對礦井充水的影響
3號煤有3個采空區(qū)
Ⅰ號：位于義安村SW200m，采空區(qū)面積7500m2。
Ⅱ號：位于神南溝村西200m，采空區(qū)面積171500m2。
Ⅲ號：位于神南溝周邊，采空區(qū)面積493754m2。
采空時間在2004年以前，據(jù)調(diào)查訪問，某某煤礦Ⅱ號采空區(qū)有積水，且積水充滿整個空間，其積水量粗料計算如下：
Q=F•H•α
式中：
Q——積水量 m3；
F——采空區(qū)面積 171500m2；
H——3號煤平均厚度 2.46m；
α——回采率60%；
代入上式后Q=253134m3。
15號煤上距3號煤106m，用GB12719-91規(guī)范中經(jīng)驗(yàn)公式計算導(dǎo)水裂隙最大高度為138.53m。該高度大于頂部距3號煤層的距離106m，因此，不可忽視Ⅱ號采空區(qū)積水對開采下伏15號煤層的充水威脅。
據(jù)調(diào)查訪問某某煤礦技術(shù)人員，某某煤礦自投產(chǎn)以來未曾發(fā)生過水害事件。
7．井田內(nèi)及周邊小窯開采情況
某某煤礦批準(zhǔn)開采3號、15號煤層，3號煤層井田面積12.8803km2；15號煤層井田面積2.8459km2。井田東南角約3km2(擴(kuò)界前某某煤礦井田)范圍3號煤層基本采空，存在采空區(qū)積水和有害氣體積聚情況，本次設(shè)計距離該采空區(qū)設(shè)有100m警戒線，當(dāng)開拓開采巷道接近該區(qū)域時，必須采取嚴(yán)格的探放水、探放瓦斯措施，確保安全生產(chǎn)。
在某某煤礦南側(cè)、東側(cè)煤層淺埋區(qū)分布有若干小煤窯。具體情況自南而北介紹如下：
1)山西潞安溫莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，為整合后的保留礦井。原為武鄉(xiāng)縣溫莊聯(lián)營煤礦，為集體企業(yè)。井田坐標(biāo)為：
(1)X=4075110　　Y=19693350　　
(2)X=4075095　　Y=19692685
(3)X=4074005　　Y=19692000　　
(4)X=4074225　　Y=19690840
(5)X=4074975　　Y=19690780　　
(6)X=4075950　　Y=19691490
(7)X=4076270　　Y=19692495　　
(8)X=4077035　　Y=19692665
(9)X=4076350　　Y=19693750
井田面積為4.5599km2，批準(zhǔn)開采15號煤層，生產(chǎn)規(guī)模為210kt/a。立井開拓，主井坐標(biāo)為X＝4075514，Y＝19692924，副井坐標(biāo)為X＝4075534，Y＝19693066，截止2002年底共動采資源/儲量658kt。
整合后礦井名稱改為山西潞安溫莊煤業(yè)有限公司，為股份制企業(yè)。生產(chǎn)規(guī)模提升為300kt/a。主立井裝備雙鉤自制1t罐籠，擔(dān)負(fù)礦井的主提升任務(wù)，副立井裝備雙鉤1t單層罐籠, 擔(dān)負(fù)礦井的輔助提升任務(wù)， 回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)礦井回風(fēng)任務(wù)。采煤方法為放頂煤開采，采煤工作面采用煤電鉆打眼放炮落煤，人工裝煤。運(yùn)煤采用SGB/40T型可彎曲刮板輸送機(jī)二部,一部回采,一部放頂煤。工作面運(yùn)輸順槽配SGB/40T轉(zhuǎn)載機(jī)和DTL650/15/30+17型膠帶機(jī)運(yùn)煤。回風(fēng)順槽配有JD-11.4型調(diào)度絞車及IS50-32-125型小水泵等設(shè)備。工作面頂板采用HFXJ-2260型懸移支架支護(hù)，頂板管理均采用全部垮落法。礦井采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方法，通風(fēng)方式為中央并列式，為低瓦斯礦井高瓦斯管理。15號煤層煤塵具有爆炸危險性，為容易自燃煤層。
該礦井位于某某煤礦15號煤層批采范圍的西南側(cè)。15號煤層埋深較某某礦大，故其開采對某某煤礦無影響。
2)武鄉(xiāng)縣蟠龍鎮(zhèn)溫莊村煤礦，為整合后的單獨(dú)保留礦井，集體企業(yè)，井田坐標(biāo)為：
(1)X=4076050　　Y=19694850　　
(2)X=4075585　　Y=19694464
(3)X=4075225　　Y=19694300　　
(4)X=4075730　　Y=19693540
(5)X=4076520　　Y=19693800
井田面積為0.8969km2。整合前批準(zhǔn)開采9號、15號煤層，生產(chǎn)規(guī)模60kt/a。立井開拓，主井坐標(biāo)為X＝4075626，Y＝19694360，副井為X＝4075638，Y＝19694458。截止2002年底共動采608kt。其中9號煤層已采完。整合后批采15號煤層，生產(chǎn)規(guī)模提升為90kt/a。主立井裝備雙鉤罐籠，副立井裝備單鉤罐籠, 回風(fēng)立井裝備梯子間。采煤方法為放頂煤開采，采煤工作面采用煤電鉆打眼放炮落煤，人工裝煤。運(yùn)煤采用可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)輸。工作面頂板采用單體液壓支柱支護(hù)，頂板管理均采用全部垮落法。礦井采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方法，通風(fēng)方式為中央并列式，為低瓦斯礦井。15號煤層煤塵具有爆炸危險性，為容易自燃煤層。
該礦位于某某煤礦15號煤層批采范圍向南西方向的延伸部位，某某礦15號煤層開采時應(yīng)注意調(diào)查其采空區(qū)位置及積水積氣情況。
3)武鄉(xiāng)縣石門鄉(xiāng)神南聯(lián)營煤礦，集體企業(yè)，井田坐標(biāo)為：
(1)X=4077700　　Y=19695765　　
(2)X=4076610　　Y=19695180
(3)X=4076640　　Y=19695010　　
(4)X=4077830　　Y=19695480
井田面積為0.3008km2，批采9號、15號煤層，生產(chǎn)規(guī)模為30kt/a。立井開拓，主井坐標(biāo)X＝4077007，Y＝19695184，副井坐標(biāo)X＝4076904，Y＝19695028。已于2003年關(guān)閉。
該礦井緊鄰某某礦東南角。在開采15號煤層時應(yīng)對其采空區(qū)位置及積水、積氣情況調(diào)查清楚。
4)武鄉(xiāng)縣洪水鎮(zhèn)中村義安義獲煤礦，集體企業(yè)，礦界坐標(biāo)為：
(1)X=4077600　　Y=19696000　　
(2)X=4077130　　Y=19695715
(3)X=4076600　　Y=19695660　　
(4)X=4076610　　Y=19695180
(5)X=4077700　　Y=19695765
井田面積為0.337km2，批采12號、15號煤層，生產(chǎn)規(guī)模30kt/a。立井開拓，主井坐標(biāo)為X＝4077040，Y＝19695564，副井坐標(biāo)為X＝4077004，Y＝19695596，已于2003年關(guān)閉。
該礦井位于某某煤礦東南角東側(cè)，在開采下組煤時應(yīng)調(diào)查其采空區(qū)位置及積水積氣情況。
5)武鄉(xiāng)縣中村煤礦，由原武鄉(xiāng)縣中村煤礦和武鄉(xiāng)縣洪水鎮(zhèn)中村村煤礦整合而成，集體企業(yè)，井田坐標(biāo)為：
(1)X=4079000　　Y=19697000　　
(2)X=4078202　　Y=19696494
(3)X=4078162　　Y=19696540　　
(4)X=4078072　　Y=19696468
(5)X=4078106　　Y=19696424　　
(6)X=4077600　　Y=19696000
(7)X=4077805　　Y=19695615　　
(8)X=4077970　　Y=19695550
(9)X=4078390　　Y=19695670　　
(10)X=4079450　 Y=19696350
井田面積為1.3196km2。批采15號煤層，地下開采，生產(chǎn)規(guī)模為150kt/a。整合前原洪水鎮(zhèn)中村村辦煤礦批采8號和9號煤層，生產(chǎn)規(guī)模為10kt/a，截止2002年底資源已枯竭，立井開拓，主井坐標(biāo)為X＝4078156，Y＝19695920，副井坐標(biāo)為X＝4078125，Y＝19695980；原中村煤礦批采9號、15號煤層，生產(chǎn)規(guī)模120kt/a，截止2002年底9號煤層采完。
該礦井位于某某煤礦東側(cè)煤層淺埋區(qū)。該礦采空區(qū)位置及積水積氣情況對某某下組煤開采有影響，應(yīng)調(diào)查清楚。
8．水害防治措施
1)加強(qiáng)水文地質(zhì)觀測，井上下定期進(jìn)行礦井涌水量、地表潛水井水位、降水量測定(或收集資料)，編制降水量及井下涌水量關(guān)系曲線，統(tǒng)計分析礦井涌水量是急時掌握變化規(guī)律，并對采掘活動區(qū)提、涌水量預(yù)報。
2)嚴(yán)格按保安規(guī)程要求，對礦井涌水量提出預(yù)測、預(yù)報，執(zhí)行探放水規(guī)程，堅持“預(yù)測預(yù)報，有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則。
3)按時編制防洪計劃及措施，編制防水應(yīng)急預(yù)案，并嚴(yán)格審批，明確責(zé)任，保證經(jīng)費(fèi)，由總程師或行政負(fù)責(zé)人落實(shí)，第一責(zé)任人。
加強(qiáng)水文地質(zhì)工作及水害防治工作，保證礦井生產(chǎn)安全。
9．礦井涌水量預(yù)算
根據(jù)同類礦井經(jīng)驗(yàn)，礦井達(dá)到0.90Mt/a生產(chǎn)能力時設(shè)計正常涌水量暫按120m3/h，最大涌水量暫按180m3/h考慮。
五、其它開采技術(shù)條件
(一) 煤層頂、底板條件
3號煤層直接頂板為深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖(3上之底板)，厚0.70～14.39m，平均3.91m。干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度為57.9MPa(泥巖)和82.3MPa(粉砂巖)；飽和狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度為29.6～30.1MPa(泥巖)。該層節(jié)理不發(fā)育，較堅硬，完整性較好。3號煤層(含3上)的老頂巖性為砂巖，一般厚2.20～8.81m，干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度為78.5MPa和110.5MPa，飽和狀態(tài)下為39.1MPa，整體性、穩(wěn)定性好；底板巖性為深灰色泥巖和砂質(zhì)泥巖，厚度3.54～10.48m，平均3.93m，干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度為45.7MPa和51.6MPa，節(jié)理裂隙不發(fā)育，整體性較好。
但當(dāng)3上煤層與3號煤層分叉線至3號煤層可采邊界線300～500m區(qū)段范圍內(nèi)時(或稱分層過渡帶)，3上煤層較薄，其下底板厚度小，兩者構(gòu)成3號煤層之偽頂，給此段范圍內(nèi)3號煤層頂板的管理帶來一定的困難。
15號煤層直接頂板巖性為泥巖及砂質(zhì)泥巖，干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度為56.1MPa，飽和狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度為30.1MPa。屬半堅硬巖石，一般厚度4.79～11.22m，平均厚8.08m，節(jié)理裂隙不發(fā)育，完整性穩(wěn)定性較好；老頂為K2灰?guī)r(亦為14號煤層老頂)，干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度112.7MPa，飽和狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度47.5MPa，節(jié)理裂隙巖溶均不發(fā)育，致密堅硬，穩(wěn)定性整體性好，厚度4.18～7.20m，平均厚5.57m，全區(qū)穩(wěn)定；底板巖性為砂質(zhì)泥巖與細(xì)砂巖，干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度41.6MPa，飽和狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度41.4MPa，節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖石整體性穩(wěn)定性較好。
15號煤工程地質(zhì)條件簡單，頂、底板易管理。
(二)瓦斯
原某某煤礦老井2003年開采山西組的3號煤層,批準(zhǔn)生產(chǎn)能力為90kt/a,該礦經(jīng)過開拓延深改造,于2003年始開采太原組的15號煤層,某某省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局分別以晉安監(jiān)煤字[2004]39號文、長治市安全生產(chǎn)監(jiān)督局長安局辦發(fā)[2004]27號文、晉安監(jiān)煤字[2005]7號文,對某某煤礦老井的瓦斯等級鑒定結(jié)果進(jìn)行了批復(fù),該兩文件涉及某某煤礦老井2002年、2003年、2004年三年的瓦斯及CO2涌出量,鑒定結(jié)果詳見表1-2-3。
表1-2-3 某某煤礦老井瓦斯等級及二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果表
年度 開采
煤層 瓦斯 二氧化碳
相對涌出量(m3/t) 絕對涌出量(m3/min) 瓦斯等級 相對涌出量(m3/t) 絕對涌出量(m3/min)
2002年 3號 17.44 1.49 高 4.33 0.37
2003年 15號 4.62 0.77 低 6.32 1.37
2004年 15號 2.16 0.45 低 5.47 1.14
2007年7月，煤炭科學(xué)研究總院撫順分院編制了《某某省XX縣某某煤礦瓦斯抽放工程初步設(shè)計》礦井瓦斯涌出量的預(yù)計， 3上號煤層和15號煤層同時開采時，礦井絕對瓦斯涌出量39.63 m3/min，相對瓦斯涌出量20.93 m3/t。
依據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局2006年頒發(fā)的《煤礦安全規(guī)程》第133條規(guī)定，某某煤礦屬于高瓦斯礦井。在今后開采時，在加強(qiáng)瓦斯管理的同時，加強(qiáng)回采工藝管理，提高回采率和資源回收率，并及時封閉采空區(qū)，減少采空區(qū)瓦斯涌出量。
(三)煤的自燃傾向性
根據(jù)某某省煤炭工業(yè)局綜合測試中心提供的3上、3號煤層煤樣檢驗(yàn)報告和河北煤田地質(zhì)研究所提供的15號煤層煤樣檢驗(yàn)報告,各煤層煤的自燃傾向性測試結(jié)果見表1-2-4。

(五) 煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出、沖擊地壓情況
根據(jù)地質(zhì)報告資料，無煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出現(xiàn)象。
地溫梯度在1.12℃～2.12℃/100m間，平均1.34℃/100m。地溫梯度變化均在3℃/100m以下，屬正常地溫區(qū)。井底最高溫度21.27℃(ZK4.5-1)最低溫度15.98(ZK8-1　560.00m)。3號煤層所在部位地溫在11.12～18.44℃，15號煤層所在部位地溫在13.25～21℃，說明井田內(nèi)各可采煤層均在地溫正常區(qū)，井田未發(fā)現(xiàn)地?zé)岙惓＜盁岷Α?BR>某某煤礦主要煤層(3號)埋深多在200～500間，地壓一般在正常范圍。
六、存在的主要問題與建議
1．井田內(nèi)批準(zhǔn)開采3、15號煤層，其余煤層雖為局部可采煤層，但未獲得批準(zhǔn)。
2．礦方在開采實(shí)踐中，應(yīng)進(jìn)一步對各煤層的賦存、變化特征進(jìn)行資料收集、編制工作，以指導(dǎo)生產(chǎn)、科學(xué)管理。
3．建議加強(qiáng)生產(chǎn)礦井地質(zhì)工作，全面搜集井下資料，及時建立有關(guān)臺帳、卡片，進(jìn)行綜合編錄。
4．在今后工作過程中應(yīng)注意斷層、隱伏構(gòu)造的導(dǎo)水導(dǎo)氣，做到“預(yù)測預(yù)報、有疑必探，先探后掘、先治后采”，以免發(fā)生事故。
5．礦井建設(shè)及生產(chǎn)過程中必須加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作。

第二章 井田開拓
第一節(jié) 井田境界及儲量
一、井田境界
根據(jù)某某省國土資源廳2006年11月頒發(fā)的《采礦許可證》(證號1400000632531)，批準(zhǔn)開采山西組的3號煤層和太原組的15號煤層, 3號煤層井田境界由1～13個拐點(diǎn)坐標(biāo)連線圈定:
(1)X=4082700 Y=19695650
(2)X=4082220 Y=19696280
(3)X=4079000 Y=19695700
(4)X=4078390 Y=19694530
(5)X=4078035 Y=19694530
(6)X=4078070 Y=19695000
(7)X=4077830 Y=19695480
(8)X=4076640 Y=19695010
(9)X=4076575 Y=19695380
(10)X=4075980 Y=19695120
(11)X=4076050 Y=19694850
(12)X=4076520 Y=19693800
(13)X=4077840 Y=19692000
3號煤層井田面積為12.8803km2。
15號煤層井田境界由1～11個拐點(diǎn)坐標(biāo)連線圈定:
(1)X=4075980 Y=19695120
(2)X=4076550 Y=19694040
(3)X=4076550 Y=19693770
(4)X=4077000 Y=19693110
(5)X=4077270 Y=19693360
(6)X=4078390 Y=19694530
(7)X=4078035 Y=19694530
(8)X=4078070 Y=19695000
(9)X=4077830 Y=19695480
(10)X=4076640 Y=19695010
(11)X=4076575 Y=19695060
15號煤層井田面積為2.8459km2。
二、礦井資源/儲量和可采儲量
(一)礦井資源/儲量
按照《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》，國務(wù)院函(1998)5號《關(guān)于酸雨控制區(qū)和二氧化碳污染控制區(qū)有關(guān)問題的批復(fù)》及《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》等有關(guān)文件規(guī)定，礦井資源/儲量遵循下列原則計算：
1．焦煤最低可采厚度0.7m，瘦煤、貧煤最低可采厚度0.8m；
2．煤層灰分不大于40%；最高可采硫分(St•d)3%；
3．剔除夾矸以純厚度計算儲量；
4．儲量計算的煤層為3上、3、15號煤層；
5．3上、3、15號煤層視密度分別采用1.30 t/m3，1.37t/m3，1.35t/m3。
6．儲量計算方法
采用地質(zhì)塊段算術(shù)平均法。計算公式如下：
Q=SMd
式中：
Q——塊段煤炭儲量，t；
S——塊段水平投影面積，m2；
M——塊段內(nèi)煤層平均厚度，m；
d——煤層視密度，t/m3。
原設(shè)計對2、3上、3、12、15號煤層資源儲量進(jìn)行了計算，保有資源/儲量為138154kt，設(shè)計可采儲量為94088kt。
修改設(shè)計依據(jù)山西太行礦業(yè)工程技術(shù)有限公司提供的3上、3、15號煤層底板等高線及儲量計算圖計算批準(zhǔn)開采井田范圍內(nèi)的3上、3、15號煤層資源/儲量。井田內(nèi)3上、3、15號煤層的資源/儲量為57220kt。
礦井資源/儲量匯總見表2-1-1。

未批采煤層2號煤層累計查明資源儲量8620kt，其中JM 1020kt，SM 7600kt。8號煤層累計查明資源儲量2220kt，其中JM 1370kt，SM 850kt。12號煤層累計查明資源儲量3460kt，全部為SM。14號煤層累計查明資源儲量1680kt，全部為PM。合計15980kt。
(二)礦井設(shè)計資源/儲量
礦井設(shè)計資源/儲量依據(jù)下式進(jìn)行計算：
礦井設(shè)計資源/儲量=(礦井工業(yè)資源/儲量-永久煤柱損失)
式中：
永久煤柱損失為井田境界、村莊和斷層等保安煤柱。
根據(jù)以上計算,礦井設(shè)計資源/儲量為41611kt。
礦井設(shè)計資源/儲量匯總見表2-1-2。

(三)礦井設(shè)計可采儲量
礦井設(shè)計可采儲量依據(jù)下式進(jìn)行計算：
礦井設(shè)計可采儲量=(礦井設(shè)計資源/儲量-開采保護(hù)煤柱損失)×采區(qū)回采率
式中：
開采保護(hù)煤柱損失為工業(yè)場地及大巷等保安煤柱；采區(qū)回采率3上號煤層85%，3號煤層80%，15號煤層75%。
根據(jù)以上計算,礦井設(shè)計可采儲量為26540kt。
礦井設(shè)計可采儲量匯總見表2-1-3。
表2-1-3 礦井設(shè)計可采儲量計算表 單位：kt

合計 41611 2210 6016 8226 6845 26540
三、安全煤柱
井田邊界煤柱留20m，水平大巷之間留30m，兩側(cè)留30m煤柱，采空區(qū)邊界留20m, 斷層煤柱取20m，村莊煤柱130～160m，鐵路、河流煤柱160m。工業(yè)場地按二級保護(hù),井筒按一級保護(hù)，再根據(jù)表土層和基巖厚度(表土移動角45°，基巖移動角70°)計算保安煤柱。當(dāng)?shù)V井報廢時，預(yù)計護(hù)巷煤柱損失可回收50%左右。
第二節(jié) 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限
一、礦井工作制度
原設(shè)計礦井年工作日為300d，每日三班作業(yè)，其中兩班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備；每日凈提升時間為14h。
修改設(shè)計根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》，確定礦井的工作制度為：年工作日330d，每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備；每日凈提升時間為16h。
二、礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限
1．礦井設(shè)計生產(chǎn)能力的確定
原設(shè)計礦井生產(chǎn)能力為0.90Mt/a，其中2號煤層生產(chǎn)能力300kt/a，3號煤層生產(chǎn)能力0.60Mt/a。
修改設(shè)計礦井生產(chǎn)能力為0.90Mt/a，其中3號煤層生產(chǎn)能力200kt/a，15號煤層生產(chǎn)能力0.70Mt/a。
2．服務(wù)年限
礦井服務(wù)年限按下式計算:

式中:
T—礦井服務(wù)年限,a；
Zk—礦井設(shè)計可采儲量,kt；
A—礦井設(shè)計生產(chǎn)能力,kt/a；
K—儲量備用系數(shù),取1.4。
經(jīng)計算,全礦井服務(wù)年限21.1a。其中3號煤層生產(chǎn)能力200kt/a時服務(wù)年限7.2a，生產(chǎn)能力0.90Mt/a時服務(wù)年限13.9a；15號煤層生產(chǎn)能力0.70Mt/a時服務(wù)年限7.2a。
第三節(jié) 井田開拓
一、原設(shè)計井田開拓推薦方案
上組煤開拓方案：工業(yè)場地選擇在洪水河?xùn)|岸、武鄉(xiāng)電廠北側(cè)的河灘階地上，采用斜井開拓方案。在選定的工業(yè)場地內(nèi)向西北方向新鑿主斜井裝備帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井開采2、3號煤層的提煤任務(wù)；新鑿副斜井裝備雙鉤串車，擔(dān)負(fù)礦井開采2、3號煤層的輔助提升任務(wù)；在109號鉆孔附近的一溝谷新鑿1號回風(fēng)立井，擔(dān)負(fù)礦井開采2、3號煤層的回風(fēng)任務(wù)。井筒落底后布置帶式輸送機(jī)巷、軌道巷、回風(fēng)巷，帶式輸送機(jī)大巷沿3號煤層布置，軌道大巷、回風(fēng)大巷沿3上煤層布置，聯(lián)合布置開采2、3上、3號煤層。
下組煤開拓方案：延深原某某混合斜井至15號煤層。擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層的混合提升任務(wù)，落底后布置井底車場，向南西向布置運(yùn)輸大巷至井田西南部邊界；利用現(xiàn)有回風(fēng)斜井作為進(jìn)風(fēng)行人斜井，自3號煤層開鑿進(jìn)風(fēng)行人暗斜井至15號煤層，平行運(yùn)輸大巷布置回風(fēng)大巷；在地面連通工業(yè)場地的一溝谷內(nèi)新鑿回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層的回風(fēng)任務(wù)，井筒落底后與回風(fēng)大巷連通，沿15號煤層傾斜方向布置集中運(yùn)輸大巷、集中回風(fēng)大巷，開采15號煤層。
二、修改設(shè)計開拓方案
1．修改設(shè)計的原因
隨著礦井的建設(shè)，礦井開采技術(shù)條件發(fā)生了重大變化：原設(shè)計開采的2號煤層資源一直未獲得采礦許可證批復(fù)，2號煤層無法按設(shè)計批復(fù)實(shí)施開拓開采；3號煤層瓦斯含量高，為確保安全，3號煤層須加強(qiáng)瓦斯抽放工作力度；按原設(shè)計同時在投產(chǎn)采區(qū)布置2個回采工作面、4個掘進(jìn)工作面也已不現(xiàn)實(shí)，投產(chǎn)采區(qū)也無法滿足0.90Mt/a的生產(chǎn)能力。
2．設(shè)計修改的主要原則：
1) 暫時不考慮2號煤層的開發(fā)。由于2號煤層可采區(qū)域賦存于井田中部、北部及東南部局部區(qū)域,為保護(hù)2號煤層資源不被破壞,2號煤層可采區(qū)域下部的3上煤層、3號煤層亦不考慮開采，即首采301采區(qū)北部區(qū)暫不開采。
2)3號煤層由于瓦斯含量高，應(yīng)由原設(shè)計的主采煤層調(diào)整為配采煤層，同時加大瓦斯抽放力度。
3)改原設(shè)計初期中央并列式通風(fēng)為分區(qū)通風(fēng)，即各采區(qū)均形成獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。
4)初期即考慮提前開采15號煤層，且15號煤層調(diào)整為主采煤層，采取上、下組煤層配采。
3．上行開采的可行性
1)煤層
在15號煤層批采范圍內(nèi)，上覆8、12、14號煤層，均為薄煤層。
8號煤層厚度0.33～1.20m，平均厚0.84m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸。屬較穩(wěn)定局部可采煤層。其頂板為灰黑色泥巖，老頂為K5石灰?guī)r，平均間距5.56m。底板為黑色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。
12號煤層厚度0.74～1.02m，平均厚0.85m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸。全部為瘦煤。在15號煤批采范圍內(nèi)為穩(wěn)定可采煤層。頂板為灰黑色泥巖，底板為細(xì)砂巖或泥質(zhì)粉砂巖。
14號煤層煤層厚0.50～1.25m，平均厚0.80m，無夾矸，全部為貧煤，平面變化較大，屬局部可采煤層。頂板為厚0.0～1.25m的黑灰色含炭質(zhì)泥巖，K2石灰?guī)r為其老頂，平均厚5.57m。底板為淺灰色中細(xì)粒砂巖與黑灰色泥巖。
2)上行開采層間距
根據(jù)公式計算開采15號煤層時，不影響和破壞8號煤層的正常開采的最小層間距。
H＞1.14M2+4.14+△M
式中:
H—最小層間距，m；
M—下部煤層的采厚,m；
△M—安全系數(shù)，一般取△m≤1.0m；
H＞1.14
根據(jù)鉆孔資料，計算結(jié)果見下表。

從上表知，15號煤層采用上行開采時，不影響和破壞8號煤層的正常開采。12號煤層除129號孔、ZK4.5-1號孔受影響外，其余鉆孔層間距均大于上行開采最小層間距，而129號孔在批準(zhǔn)開采的15號煤層井田范圍外，ZK4.5-1號孔在溫莊村煤柱內(nèi)，因此15號煤層采用上行開采時，對12號煤層的正常開采影響不大。
14號煤層位于太原組一段頂部，上距K2石灰?guī)r0～1.25m，下距15號煤層4.79～11.22m，平均間距8.08m。在15號煤批采范圍內(nèi)及附近有7個鉆孔，其中3個孔達(dá)可采厚度，煤層厚0.50～1.25m，平均厚0.80m，無夾矸，屬局部可采煤層。
14號煤層資源/儲量1680kt，可采儲量590kt，為高硫煤，開采該煤層經(jīng)濟(jì)上不合理。
4．根據(jù)礦井的資源條件、開采技術(shù)條件、現(xiàn)有的生產(chǎn)生活配套設(shè)施，提出三個開拓方案。
方案一：
工業(yè)場地選擇在洪水河?xùn)|岸、武鄉(xiāng)電廠北側(cè)的河灘階地上，采用斜井開拓方案。在維持原設(shè)計上組煤聯(lián)合布置開拓基本不變的前提下,增加了15號煤層的開拓布置。即已掘主、副斜井功能不變，主斜井凈寬4.2m，凈斷面13.23m2，傾角25°，斜長555m至3號煤層做井底煤倉，井筒內(nèi)裝備1000mm的鋼繩芯強(qiáng)力大傾角帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井的煤炭提升任務(wù)，裝備軌道，擔(dān)負(fù)礦井的檢修任務(wù)，在井筒內(nèi)敷設(shè)行人臺階扶手，兼作礦井的安全出口及進(jìn)風(fēng)任務(wù)。利用3號煤層運(yùn)輸巷開鑿3號至15號煤層暗斜井，暗斜井凈寬4.2m，凈斷面13.23m2，傾角14°，斜長475m，裝備帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層的煤炭提升任務(wù)，裝備軌道，擔(dān)負(fù)礦井的檢修任務(wù)，在井筒內(nèi)敷設(shè)行人臺階扶手，兼作上下水平之間的安全出口。3號煤層副斜井凈寬4.5m，凈斷面14.70m2，傾角22°06′，斜長605m至3號煤層，井筒內(nèi)鋪設(shè)雙軌，裝備雙滾筒絞車，擔(dān)負(fù)礦井開采3上、3號煤層時的人員升降、材料設(shè)備下放、矸石提升等輔助提升任務(wù)，在井筒內(nèi)敷設(shè)行人臺階扶手，兼作礦井的安全出口及進(jìn)風(fēng)任務(wù)。延深原某某混合斜井至15號煤層為進(jìn)風(fēng)斜井，凈寬3.24m，凈斷面8.28m2，傾角20°30′，斜長550m，擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層、3上、3號煤層302采區(qū)的進(jìn)風(fēng)任務(wù)，裝備單滾筒絞車，兼作開采15號煤層時的人員升降、材料設(shè)備下放、矸石提升等輔助提升任務(wù)，在井筒內(nèi)敷設(shè)行人臺階扶手，為礦井的安全出口。已掘回風(fēng)立井改稱1號回風(fēng)立井，井筒凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，垂深295m，擔(dān)負(fù)礦井開采3上、3號煤層301采區(qū)時的回風(fēng)任務(wù)。在井筒內(nèi)裝備金屬梯子間，兼作礦井的安全出口。在地面連通工業(yè)場地的一溝谷內(nèi)新鑿2號回風(fēng)立井至15號煤層，擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層、3上、3號煤層302采區(qū)時的回風(fēng)任務(wù)，現(xiàn)有回風(fēng)斜井關(guān)閉。后期開采303采區(qū)時再新掘進(jìn)風(fēng)立井、回風(fēng)立井，進(jìn)風(fēng)立井凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，垂深272m，擔(dān)負(fù)礦井開采3上、3號煤層303采區(qū)的進(jìn)風(fēng)任務(wù)，在井筒內(nèi)裝備金屬梯子間，兼作礦井的安全出口?；仫L(fēng)立井凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，垂深260m，擔(dān)負(fù)礦井開采3上、3號煤層303采區(qū)的回風(fēng)任務(wù)，在井筒內(nèi)裝備金屬梯子間，兼作礦井的安全出口。
主斜井、副斜井井筒落底于井田東部+825m水平，井筒落底后沿井筒方位布置301采區(qū)三條大巷至井田邊界為帶式輸送機(jī)巷、軌道巷和回風(fēng)巷，向北偏東37°、南偏西37°分別掘兩條大巷為帶式輸送機(jī)大巷和軌道大巷，垂直帶式輸送機(jī)大巷和軌道大巷向北偏西53°掘302采區(qū)帶式輸送機(jī)巷、軌道巷、回風(fēng)巷和303采區(qū)帶式輸送機(jī)巷、軌道巷、回風(fēng)巷至井田邊界。 三條大巷平行布置，間距30m，大巷兩側(cè)各留設(shè)30m的保安煤柱。分別采用走向長壁式進(jìn)行開采3上、3號煤層，帶式輸送機(jī)巷沿3號煤層頂板布置，軌道巷、回風(fēng)巷沿3上號煤層頂板布置。
自3號煤層開鑿暗斜井至15號煤層，15號煤經(jīng)集中運(yùn)輸巷至暗斜井，再由暗斜井至3號煤層帶式輸送機(jī)巷到采區(qū)煤倉，由采區(qū)煤倉經(jīng)帶式輸送機(jī)巷至井底煤倉，由主斜井提升至地面；進(jìn)風(fēng)斜井落底后布置井底車場，向南西向布置軌道巷120m,轉(zhuǎn)向北西沿15號煤層傾斜方向布置集中運(yùn)輸巷、集中軌道巷、集中回風(fēng)巷。采用走向長壁式進(jìn)行開采15號煤層，集中運(yùn)輸巷沿15號煤層底板布置，集中軌道巷和集中回風(fēng)巷沿15號煤層頂板布置。
詳見井田開拓方式平、剖面圖2-3-1、2-3-2、2-3-3、2-3-10、2-3-11。
方案二：
井筒開拓和巷道開拓基本同方案一，井筒不同之處是自3號煤層開鑿暗斜井至15號煤層，暗斜井凈寬4.6m，凈斷面15.21m2，傾角14°，斜長475m，為機(jī)軌合一，裝備帶式輸送機(jī)和單滾筒絞車，擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層時的煤炭提升和輔助提升任務(wù)。
上組煤巷道開拓同方案一，下組煤巷道開拓自3號煤層開鑿暗斜井至15號煤層，為機(jī)軌合一，裝備帶式輸送機(jī)和單滾筒絞車，做暗斜井材料車場，15號煤經(jīng)集中運(yùn)輸巷至暗斜井，再由暗斜井至3號煤層采區(qū)煤倉，由采區(qū)煤倉至井底煤倉，由主斜井提升至地面；暗斜井單滾筒絞車擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層時的人員升降、材料設(shè)備下放、矸石提升等輔助提升任務(wù)，沿15號煤層傾斜方向布置集中運(yùn)輸巷、集中軌道巷、集中回風(fēng)巷。采用走向長壁式進(jìn)行開采15號煤層，集中運(yùn)輸巷沿15號煤層底板布置，集中軌道巷和集中回風(fēng)巷沿15號煤層頂板布置。
詳見井田開拓方式平、剖面圖2-3-4、2-3-5、2-3-6。
方案三：
井筒開拓和巷道開拓基本同方案一，井筒不同之處是自3號煤層開鑿暗斜井至15號煤層，暗斜井凈寬4.2m，凈斷面13.23m2，傾角5°15′，斜長383.6m，裝備帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層的煤炭提升任務(wù)。 巷道不同之處是302采區(qū)巷道向北偏西37°掘兩條大巷轉(zhuǎn)向北偏西119°為帶式輸送機(jī)大巷和軌道大巷，垂直帶式輸送機(jī)大巷和軌道大巷向北偏西53°掘302采區(qū)帶式輸送機(jī)巷、軌道巷、回風(fēng)巷。
詳見井田開拓方式平面圖2-3-7、2-3-8、2-3-9。
方案比較
由于礦井基本構(gòu)造形態(tài)為一單斜構(gòu)造，兩方案井下大巷的開拓模式是基本相似的，因此兩方案的可比部分主要是暗斜井井筒費(fèi)用和提升方式比較。
兩方案的可比部分的工程量及投資情況比較詳見表2－3－1。

通過分析可以看出，方案一與方案二、三比較，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上有明顯的優(yōu)越性，且方案一投資省、建設(shè)快，考慮本礦井目前的資金條件，設(shè)計推薦方案一。
三、水平劃分及標(biāo)高
根據(jù)煤層賦存特征，設(shè)兩個水平，開采3號煤層水平，水平標(biāo)高+825m，開采15號煤層水平，水平標(biāo)高+865m。
四、大巷布置
根據(jù)煤層賦存特征，主斜井、副斜井井筒落底于井田東部+825m水平，井筒落底后向北偏西55°掘三條大巷至井田邊界為帶式輸送機(jī)巷、軌道巷和回風(fēng)巷，向北偏東37°、南偏西37°分別掘兩條大巷為帶式輸送機(jī)大巷和軌道大巷，垂直帶式輸送機(jī)大巷和軌道大巷向北偏西53°掘302采區(qū)帶式輸送機(jī)巷、軌道巷、回風(fēng)巷和303采區(qū)帶式輸送機(jī)巷、軌道巷、回風(fēng)巷至井田邊界。 三條大巷平行布置，間距30m，大巷兩側(cè)各留設(shè)30m的保安煤柱。分別采用走向長壁式進(jìn)行開采3上、3號煤層，帶式輸送機(jī)巷沿3號煤層頂板布置，軌道巷、回風(fēng)巷沿3上號煤層頂板布置。
進(jìn)風(fēng)斜井落底后布置井底車場，向南西向布置軌道巷120m,轉(zhuǎn)向北西沿15號煤層傾斜方向布置集中運(yùn)輸巷、集中軌道巷、集中回風(fēng)巷。三條大巷平行布置，間距30m，大巷兩側(cè)各留設(shè)30m的保安煤柱。采用走向長壁式進(jìn)行開采15號煤層，集中運(yùn)輸巷沿15號煤層底板布置，集中軌道巷和集中回風(fēng)巷沿15號煤層頂板布置。
五、采區(qū)劃分及開采順序
根據(jù)井田開拓布置，按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求，并結(jié)合工作面技術(shù)裝備和管理水平，設(shè)計布置單、雙翼采區(qū)，采區(qū)長1150～1620m左右。
井田共劃分為4個采區(qū)，即301、302、303、1501采區(qū)，301采區(qū)為雙翼采區(qū)，302、303、1501采區(qū)為單翼采區(qū)。首采區(qū)為301、1501采區(qū)，在301采區(qū)布置1個高檔普采工作面、2個掘進(jìn)工作面，在1501采區(qū)布置1個綜采放頂煤工作面、2個掘進(jìn)工作面，保證礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力。
采區(qū)接替先采301、1501采區(qū)，15號煤層開采結(jié)束后，在301、302、303采區(qū)分別布置一個工作面進(jìn)行回采，采區(qū)內(nèi)工作面接替順序采用前進(jìn)式。
第四節(jié) 井 筒
一、井筒用途、布置及裝備
據(jù)開拓布置，達(dá)產(chǎn)時布置有5個井筒，即主斜井、3號煤層副斜井、15號煤層進(jìn)風(fēng)斜井、1號回風(fēng)立井和2號回風(fēng)立井。
(1)主斜井凈寬4.2m，凈斷面13.23m2，傾角25°，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm，斜長555m至3號煤層做井底煤倉，裝備鋼繩芯強(qiáng)力大傾角帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井的煤炭提升任務(wù)，在井筒內(nèi)敷設(shè)行人臺階扶手，兼作礦井的安全出口及進(jìn)風(fēng)任務(wù)。
由于井筒斷面小，不能滿足行人寬度(1000mm)的要求，設(shè)計采取以下安全措施：
①必須在主斜井軌道一側(cè)設(shè)置躲避硐，2個躲避硐之間的距離為30～40m，躲避硐寬度不得小于1.2m，深度不得小于0.7m，高度不得小于1.8m，躲避硐內(nèi)嚴(yán)禁堆積物料。
②要建立完善的提升信號裝置，保證信號聯(lián)絡(luò)暢通。
③絞車鋼絲繩要定期檢查維護(hù)，防止斷繩事故發(fā)生。
④在主斜井內(nèi)安設(shè)能夠?qū)⑦\(yùn)行中斷繩、脫鉤的車輛阻止住的跑車防護(hù)裝置。
⑤主斜井內(nèi)嚴(yán)格執(zhí)行“行人不行車、行車不行人”的規(guī)定。
⑥在帶式輸送機(jī)和軌道之間靠近帶式輸送機(jī)一側(cè)安裝金屬網(wǎng)圍欄，一防塊煤滾落發(fā)生事故。
(2)3號煤層副斜井：凈寬4.5m，凈斷面14.70m2，傾角22°06′，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm，斜長605m至3號煤層，井筒內(nèi)鋪設(shè)雙軌，裝備雙滾筒絞車，擔(dān)負(fù)礦井開采3上、3號煤層時的人員升降、材料設(shè)備下放、矸石提升等輔助提升任務(wù)，在井筒內(nèi)敷設(shè)行人臺階扶手，兼作礦井的安全出口及進(jìn)風(fēng)任務(wù)。
(3)15號煤層進(jìn)風(fēng)斜井，凈寬3.24m，凈斷面8.28m2，傾角20°30′，表土段、基巖段均為荒料石砌碹，砌碹厚度300mm，斜長550m，井筒內(nèi)鋪設(shè)單軌，裝備單滾筒絞車，擔(dān)負(fù)礦井的進(jìn)風(fēng)任務(wù)，兼作礦井開采15號煤層時的人員升降、材料設(shè)備下放、矸石提升等輔助提升任務(wù)，在井筒內(nèi)敷設(shè)行人臺階扶手，為礦井的安全出口。
(4)1號回風(fēng)立井，井筒凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，垂深295m，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm，擔(dān)負(fù)礦井開采3上、3號煤層時的回風(fēng)任務(wù)。在井筒內(nèi)裝備金屬梯子間，兼作礦井的安全出口。
(5)2號回風(fēng)立井：至15號煤層，井筒凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，垂深332m，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm，擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層時的回風(fēng)任務(wù)，在井筒內(nèi)裝備金屬梯子間，兼作礦井的安全出口?，F(xiàn)有回風(fēng)斜井關(guān)閉。
(6)暗斜井：井筒凈寬4.2m，凈斷面13.23m2，傾角14°，斜長475m，采用混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm，裝備帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井開采15號煤層的煤炭提升任務(wù)，裝備軌道，擔(dān)負(fù)礦井的檢修任務(wù)，在井筒內(nèi)敷設(shè)行人臺階扶手，兼作上下水平之間的安全出口。在軌道一側(cè)設(shè)置躲避硐，2個躲避硐之間的距離為30～40m，躲避硐寬度不得小于1.2m，深度不得小于0.7m，高度不得小于1.8m，躲避硐內(nèi)嚴(yán)禁堆積物料。井筒內(nèi)嚴(yán)格執(zhí)行“行人不行車、行車不行人”的規(guī)定。在帶式輸送機(jī)和軌道之間靠近帶式輸送機(jī)一側(cè)安裝金屬網(wǎng)圍欄，一防塊煤滾落發(fā)生事故。
(7)303采區(qū)進(jìn)風(fēng)立井：至3號煤層，井筒凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，垂深272m，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm，擔(dān)負(fù)礦井開采3上、3號煤層303采區(qū)的進(jìn)風(fēng)任務(wù)，在井筒內(nèi)裝備金屬梯子間，兼作礦井的安全出口。
(8) 303采區(qū)回風(fēng)立井：至3上號煤層，井筒凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，垂深260m，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm，擔(dān)負(fù)礦井開采3上、3號煤層303采區(qū)的回風(fēng)任務(wù)，在井筒內(nèi)裝備金屬梯子間，兼作礦井的安全出口。
井筒斷面見圖2-4-1、2-4-2、2-4-3、2-4-4、2-4-5、2-4-6、2-4-7、2-4-8、2-4-9、2-4-10、2-4-11、2-4-12。井筒特征見表2-4-1。

二、井筒結(jié)構(gòu)
主斜井表土段為混凝土砌碹，砌碹厚度600mm，基巖段為錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；3號煤層副斜井表土段為混凝土砌碹，砌碹厚度600mm，基巖段為錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；15號煤層進(jìn)風(fēng)斜井表土段、基巖段均為砌碹支護(hù)，砌碹厚度300mm；1號回風(fēng)立井表土段為混凝土砌碹，砌碹厚度600mm，基巖段為錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；2號回風(fēng)立井表土段為混凝土砌碹，砌碹厚度600mm，基巖段為錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm。
第五節(jié) 井底車場硐室
一、井底車場位置
3號煤層副斜井井底車場設(shè)在3號煤層底板巖石中，車場標(biāo)高為+825m。
15號進(jìn)風(fēng)斜井井底車場設(shè)在15號煤層底板中，車場標(biāo)高為+865m。
二、井底車場型式
3、15號煤層井底車場利用已有，為普通串車斜井井底車場，3號煤層井底車場內(nèi)布置有重、空車儲車線，車場線路設(shè)計為自溜坡度，設(shè)高低道存車線，高道存車線28.009m，低道存車線26.360m，車場內(nèi)鋪設(shè)有30kg/m軌道系統(tǒng)，軌距為600mm。15號煤層井底車場內(nèi)布置有重、空車儲車線，存車線40.000m，車場內(nèi)鋪設(shè)有30kg/m軌道系統(tǒng)，軌距為600mm。
三、井底車場硐室名稱及位置
井底車場巷道及硐室全部采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。
3號煤層井底車場設(shè)有信號硐室、等候室、急救室、主變電所、主水泵房、井底水倉、管子道、井下消防材料庫等硐室，信號硐室設(shè)在摘掛鉤處，急救室設(shè)在等候室及通道附近，井底水倉長度264m，容量1200m3。主斜井井底設(shè)有井底煤倉、清理撒煤平巷硐室，井底煤倉為圓形，直徑7.0m，深度19m，容量600m3。本次修改設(shè)計除利用已有井底煤倉外，還增加采區(qū)煤倉，直徑7.0m，深度30m，容量900m3。
15號煤層井底車場設(shè)有信號硐室、等候室、急救室、井下消防材料庫等硐室。信號硐室設(shè)在井底落平點(diǎn)，急救室設(shè)在等候室附近。井底車場巷道及硐室工程量見表2-5-1，其中已完成井底車場巷道及硐室工程量見表2-5-2。

第三章 大巷運(yùn)輸及設(shè)備
第一節(jié) 運(yùn)輸方式的選擇
一、大巷煤炭運(yùn)輸方式
大巷煤炭運(yùn)輸方式同原設(shè)計，即采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸方式。理由如下：
1．礦車運(yùn)輸適應(yīng)煤層起伏變化能力差，采用煤層大巷難以滿足其對巷道坡度的要求，需布置水平巖石大巷，增加了巖巷工程量和工程費(fèi)用。本礦井的工業(yè)場地位置和煤層賦存特點(diǎn)，初期不宜采用布置巖石水平大巷的開拓方式，因此采用礦車運(yùn)輸?shù)臈l件不具備。
2．帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力大，連續(xù)性強(qiáng)，尤其能與高產(chǎn)高效工作面生產(chǎn)能力相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)工作面至地面的連續(xù)運(yùn)輸。
二、大巷輔助運(yùn)輸方式
原設(shè)計經(jīng)方案比選，井下輔助運(yùn)輸初期采用調(diào)度絞車牽引礦車運(yùn)輸，后期宜采用無軌膠輪車運(yùn)輸。
修改設(shè)計井下輔助運(yùn)輸選用SQ-1200/55型連續(xù)牽引車和JD-25型調(diào)度絞車牽引礦車運(yùn)輸。
第二節(jié) 礦 車
根據(jù)開拓及井下開采布置，運(yùn)煤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)膠帶化，礦車僅限于輔助運(yùn)輸，矸石運(yùn)輸采用1t固定箱式礦車，運(yùn)送設(shè)備及材料采用1t平板車、3t平板車、13.5t平板車和1t材料車。達(dá)產(chǎn)時需各類礦車124輛，其中1t固定箱式礦車80輛，1t平板車10輛，1t材料車10輛，3t平板車10輛，13.5t平板車10輛。
井下鋪600mm 30kg/m鋼軌、22kg/m鋼軌。
礦車規(guī)格特征及數(shù)量見表3-2-1。

第三節(jié) 運(yùn)輸設(shè)備選型
一、煤炭運(yùn)輸設(shè)備選型
基本情況說明：
3號煤層共有3條帶式輸送機(jī)：
3-1號輸送機(jī)為井底煤倉和采區(qū)煤倉之間輸送機(jī)，運(yùn)距L=470m，傾角δ=7°，運(yùn)量Q=540t/h，提升高H=58m；
3-2號輸送機(jī)為采區(qū)煤倉和301采區(qū)運(yùn)輸下山之間輸送機(jī)，運(yùn)距L=810m，傾角δ=7°，運(yùn)量Q=150t/h，提升高H=100m；
3-3號輸送機(jī)為暗斜井至采區(qū)煤倉運(yùn)輸巷輸送機(jī)，運(yùn)距L=850m，傾角δ=2.5-10°，運(yùn)量Q=400t/h，提升高H=55m；
15號煤層共有1條帶式輸送機(jī)：
15號煤層輸送機(jī)為集中運(yùn)輸巷輸送機(jī)，運(yùn)距L=940m，傾角δ=-10.25°，運(yùn)量Q=400t/h，提升高H=-170m；
輸送機(jī)計算如下。
(一)3-1號帶式輸送機(jī)選型計算
1．原始數(shù)據(jù)及工作條件
1)輸送機(jī)長度：L=470m；
2)輸送機(jī)傾角: δ=7°；
3)提升高度：H=58m；
4)散煤容重: 1000kg/m3，粒度a=300mm；
5)輸送能力：Q=540t/h；
6)工作環(huán)境：井下，潮濕，灰塵較多；
7)張緊形式：采用下帶絞車張緊；
8)帶速V=2.5m/s；
9)帶式輸送機(jī)布置形式及力學(xué)簡圖見下圖。





2．選型計算：
1)基本參數(shù)設(shè)定：
輸送帶種類：PVG1250/1整芯阻燃抗靜電橡膠帶，帶寬B=1000mm，帶強(qiáng)St=1250N/mm，每自然米輸送帶重量qB=[qB′] ×B=16kg/m。
承載托輥槽角λ=35°，托輥直徑φ=108mm，L=380mm，上托輥間距a0=1.2m，每米上托輥轉(zhuǎn)動部分承載重量qRO=10.175g/m。
下托輥直徑φ=108mm，L=1150mm，回程分支托輥間距 aU=3.0m，每米下托輥轉(zhuǎn)動部分重量 qRU=3.48kg/m。
每米膠帶機(jī)上物料重量qG=60kg/m；導(dǎo)料槽長度4500mm；模擬摩擦系數(shù):f =0.03；長度附加系數(shù)C=1.2。
2)圓周力及傳動功率計算
⑴滿載運(yùn)行阻力
FQ=CfLg［qRO+qRU+(2qB+qG)Cosδ］
式中： g=9.8m/s2 L=470m δ=7°C=1. 2 f=0.03
qRO=10.175kg/m qRU=3.48kg/m qG=60kg/m qB=16kg/m
代入式中得 FQ=17.41 (kN)
⑵ 提升阻力 FH= qGgH=60×9.8×58=34.1(kN)
⑶ 特種阻力 FS1 、FS 2，合計取3.0kN
⑷ 圓周驅(qū)動力 Fu= FQ +FH+FS1+FS2=54.5(kN)
⑸ 功率計算
傳動滾筒軸功率：PA=( Fu×V) =136.3(kW)
電機(jī)軸功率：PM= PA/ηη′η″=151 (kW)
采用單電機(jī)驅(qū)動，
η-傳動效率 0.95
η′-電壓降系數(shù) 0.95
η″-多機(jī)驅(qū)動功率不平衡系數(shù) 1
取YB系列防爆電機(jī)，功率N=200kW，1臺，10kV，滿足運(yùn)輸要求。
3)張力計算
⑴ 按垂度條件
承載分支 F承min≥［a0(qB+qG)g］/［8(h/a)adm］=11.2(kN)
回程分支 F回min≥(aUqBg)/［8(h/a)adm］=5.9(kN)
⑵ 按不打滑條件
頭部傳動滾筒：μ= 0.35 φ=190° eμφ=3.18
軟起動系數(shù)取Ka=1.5
Fumax =1.5×FU=81.75(kN)
F2min=81.75/(eμφ-1)=37.5(kN)
⑶ 各特性點(diǎn)張力
根據(jù)不打滑條件，傳動滾筒奔離點(diǎn)的張力為F2，令F2=38(kN)，
F3= F2+ CfLg(qRU+qBCosδ)- qBgH =24.23(kN)＞F回min =5.9kN，滿足回程邊保證下垂度最小張力要求。
F1= F2+ FU=92.5(kN)
⑷ 確定傳動滾筒合張力
單滾筒驅(qū)動，
Fumax = 81.75(kN)
滾筒合張力
Fn= Fumax +F2min =81.75+2×38=158(kN)
4)安全系數(shù)計算
輸送帶安全系數(shù)：m=1250×1/92.5=13.5＞10 ，輸送帶滿足要求。
5)確定傳動滾筒
滾筒直徑取Φ800mm，則傳動滾筒最大扭矩為M1max= FUmaxD/2=32.7kN•m。取傳動滾筒10080.4，許用合力190Kn＞158kN，滿足；許用扭矩40 kN•m＞32.7kN•m，許用合力及許用扭矩均滿足。
6)逆止力計算
FL= FH-0.8fg[L(qRO+ qRU+2qB)+H/sinδ•qG]=22.3kN
作用于傳動滾筒軸上的逆止力矩：ML′= FL×D/2=22.3×0.8/2=9kN•m。
逆止器所需的逆止力矩：ML≥ 9 kN•m。
安裝位置：低速軸上。
3．計算選型結(jié)果如下
經(jīng)計算， 3-1號帶式輸送機(jī)為滿足運(yùn)輸需求，具體參數(shù)如下：
1)輸送機(jī)：DSJ100/54/200型帶式輸送機(jī)，V=2.5m/s，機(jī)長L=470m，δ=10，Q=540t/h。Φ800mm膠面滾筒驅(qū)動，下帶拉緊；
2)輸送帶：PVG1250/1整芯阻燃橡膠帶，強(qiáng)度St1250N/mm，帶寬1000mm；
3)電動機(jī)：YB315L2-4，200kW，1480r/min，10KV，1臺；
4)液力偶合器：YOXⅡ560；
5)減速器：JS型，輸入功率350kW， i=25，帶逆止器、風(fēng)扇；
6)制動器：YWZ5-400/121，1套；
7)保護(hù)裝置，1套；
8)拉緊裝置1套，安裝位置，輸送機(jī)頭部下帶張緊，拉緊力80kN；卷帶裝置1套。
(二)3-2號帶式輸送機(jī)選型計算
1． 原始數(shù)據(jù)及工作條件
1)輸送機(jī)傾角: δ=7°；
2)輸送機(jī)長度：L=810m；
3)提升高度：H=100m；
4)散煤容重: 1000kg/m3，粒度a=300mm；
5)輸送能力：Q=150t/h；
6)工作環(huán)境：井下，潮濕，灰塵較多；
7)張緊形式：采用下帶絞車張緊；
8)帶式輸送機(jī)布置形式及力學(xué)簡圖見下圖。

2．選型驗(yàn)算：
1)基本參數(shù)設(shè)定：
輸送帶種類：PVG680/1整芯阻燃抗靜電橡膠帶，帶寬B=1000mm，帶強(qiáng)St=680N/mm，帶速V=2.5m/s，每自然米輸送帶重量qB=[qB′] ×B=16kg/m。
承載托輥槽角λ=35°，托輥直徑φ=133mm，L=380mm，上托輥間距a0=1.2m，每米上托輥轉(zhuǎn)動部分承載重量qRO=15.75g/m。
下托輥直徑φ=133mm，L=1150(V600)mm，回程分支托輥間距 aU=3.0m，每米下托輥轉(zhuǎn)動部分重量 qRU=6.1kg/m。
每米膠帶機(jī)上物料重量qG=16.7kg/m；導(dǎo)料槽長度4500mm；模擬摩擦系數(shù):f =0.03；長度附加系數(shù)C=1.12。
2)圓周力及傳動功率計算
⑴滿載運(yùn)行阻力
FQ=CfLg［qRO+qRU+(2qB+qG)Cosδ］
式中： g=9.8m/s2 L=810m δ=7°C=1.12 f=0.03
qRO=15.75kg/m qRU=6.1kg/m qG=16.7kg/m qB=16kg/m
代入式中得
FQ=18.72 (kN)
⑵ 提升阻力
FH= qGgH=16.7×9.8×100=16.4(kN)
⑶ 特種阻力
FS1 、FS 2，合計取3.0kN
⑷ 圓周驅(qū)動力
Fu= FQ +FH+FS1+FS2=38.12(kN)
⑸ 功率計算
傳動滾筒軸功率
PA=( Fu×V) =95.3(kW)
電機(jī)軸功率：
PM= PA/ηη′η″=119 (kW)
采用雙電機(jī)驅(qū)動，
η-傳動效率 0.93
η′-電壓降系數(shù) 0.93
η″-多機(jī)驅(qū)動功率不平衡系數(shù) 0.92
取YB系列防爆電機(jī)，功率N=75kW，2臺，660V，滿足運(yùn)輸要求。
3)張力計算
⑴ 按垂度條件
承載分支 F承min≥［a0(qB+qG)g］/［8(h/a)adm］=4.8(kN)
回程分支 F回min≥(aUqBg)/［8(h/a)adm］=5.9(kN)
⑵ 按不打滑條件
頭部傳動滾筒：μ= 0.35 φ=190° eμφ=3.18
軟起動系數(shù)取Ka=1.5
Fumax =1.5×FU=57.18(kN)
F2min=57.18/(eμφ-1)=26.23(kN)
⑶ 各特性點(diǎn)張力
根據(jù)不打滑條件，傳動滾筒奔離點(diǎn)的張力為F2，令F2=27(kN)，
F3= F2+ CfLg(qRU+qBCosδ)- qBgH =17.18(kN)＞F回min =5.9kN，滿足回程邊保證下垂度最小張力要求。
F1= F2+ FU=65.12(kN)
4)安全系數(shù)計算
輸送帶安全系數(shù)：m=680×1/65.12=10.4＞10 ，輸送帶滿足要求。
5)逆止力計算
FL= FH-0.8fg[L(qRO+ qRU+2qB)+H/sinδ•qG]=3.0kN
作用于傳動滾筒軸上的逆止力矩：ML′= FL×D/2=3×0.63/2=0.95kN•m。
逆止器所需的逆止力矩：ML≥ 1 kN•m。
安裝位置：低速軸上。
3．計算選型結(jié)果如下
經(jīng)計算，3-2號帶式輸送機(jī)為滿足運(yùn)輸需求，具體參數(shù)如下：
1)輸送機(jī)：DSJ100/15/75×2型帶式輸送機(jī)，V=2.5m/s，機(jī)長L=810m，δ=7°，Q=150t/h。Φ630mm膠面滾筒驅(qū)動，下帶拉緊；
2)輸送帶：PVG680/1整芯阻燃橡膠帶，強(qiáng)度St680N/mm，帶寬1000mm；
3)電動機(jī)：YB280S-4，75kW，1480r/min，660V，2臺；
4)液力偶合器：YOXⅡ450，2臺；
5)減速器：DCY315-20， i=20，2臺；
6)逆止器：NFA25，額定逆止力矩2.5kN•m。1套；
7)保護(hù)裝置，1套；
8)拉緊裝置，1套；卷帶裝置1套。
(三)3-3號帶式輸送機(jī)選型計算
1． 原始數(shù)據(jù)及工作條件
1)輸送機(jī)傾角: δ=2.5～10°；
2)輸送機(jī)長度：L=850m；
3)提升高度：H=55m；
4)散煤容重: 1000kg/m3，粒度a=300mm；
5)輸送能力：Q=400t/h；
6)工作環(huán)境：井下，潮濕，灰塵較多；
7)張緊形式：采用下帶絞車張緊；
8)帶式輸送機(jī)布置形式及力學(xué)簡圖見下圖。
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2．選型驗(yàn)算：
1)基本參數(shù)設(shè)定：
輸送帶種類：PVG1250/1整芯阻燃抗靜電橡膠帶，帶寬B=1000mm，帶強(qiáng)St=1250N/mm，帶速V=2.5m/s，每自然米輸送帶重量qB=[qB′] ×B=16kg/m。
承載托輥槽角λ=35°，托輥直徑φ=133mm，L=380mm，上托輥間距a0=1.2m，每米上托輥轉(zhuǎn)動部分承載重量qRO=15.75g/m。
下托輥直徑φ=133mm，L=1150(V600)mm，回程分支托輥間距 aU=3.0m，每米下托輥轉(zhuǎn)動部分重量 qRU=6.1kg/m。
每米膠帶機(jī)上物料重量qG=44.4kg/m；導(dǎo)料槽長度4500mm；模擬摩擦系數(shù):f =0.03；長度附加系數(shù)C=1.12。
2)圓周力及傳動功率計算
⑴滿載運(yùn)行阻力
FQ=CfLg［qRO+qRU+(2qB+qG)Cosδ］
式中： g=9.8m/s2 L=850m δ=10°C=1.12 f=0.03
qRO=15.75kg/m qRU=6.1kg/m qG=44.4kg/m qB=16kg/m
代入式中得
FQ=27.17 (kN)
⑵ 提升阻力
FH= qGgH=44.4×9.8×55=24(kN)
⑶特種阻力
FS1 、FS 2，合計取3.0kN
⑷圓周驅(qū)動力
Fu= FQ +FH+FS1+FS2=54.176(kN)
⑸功率計算
傳動滾筒軸功率
PA=( Fu×V) =135.4(kW)
電機(jī)軸功率：
PM= PA/ηη′η″=150 (kW)
采用單電機(jī)驅(qū)動，
η-傳動效率 0.95
η′-電壓降系數(shù) 0.95
η″-多機(jī)驅(qū)動功率不平衡系數(shù) 1
取YB系列防爆電機(jī)，功率N=200kW，1臺，10kV，滿足運(yùn)輸要求。
3)張力計算
⑴按垂度條件
承載分支 F承min≥［a0(qB+qG)g］/［8(h/a)adm］=8.9(kN)
回程分支 F回min≥(aUqBg)/［8(h/a)adm］=5.9(kN)
⑵按不打滑條件
頭部傳動滾筒：μ= 0.35 φ=190° eμφ=3.18
軟起動系數(shù)取Ka=1.5
Fumax =1.5×FU=81(kN)
F2min=81/(eμφ-1)=37.2(kN)
⑶各特性點(diǎn)張力
根據(jù)不打滑條件，傳動滾筒奔離點(diǎn)的張力為F2，令F2=38(kN)，
F3= F2+ CfLg(qRU+qBCosδ)- qBgH =36.3(kN)＞F回min =5.9kN，滿足回程邊保證下垂度最小張力要求。
F1= F2+ FU=92.17(kN)
⑷確定傳動滾筒合張力
單滾筒驅(qū)動，
Fumax = 81(kN)
滾筒合張力
Fn= Fumax +F2min =81+2×38=157(kN)
4)安全系數(shù)計算
輸送帶安全系數(shù)：m=1250×1/92.17=13.56＞10 ，輸送帶滿足要求。
5)確定傳動滾筒
滾筒直徑取Φ800mm，則傳動滾筒最大扭矩為M1max= FUmaxD/2=32.4kN•m。取傳動滾筒10080.4，許用合力190kN＞157kN，滿足；許用扭矩40 kN•m＞32.4kN•m，許用合力及許用扭矩均滿足。
6)逆止力計算
FL= FH-0.8fg[L(qRO+ qRU+2qB)+H/sinδ•qG]=10kN
作用于傳動滾筒軸上的逆止力矩：ML′= FL×D/2=10×0.8/2=4kN•m。
逆止器所需的逆止力矩：ML≥ 4 kN•m。
安裝位置：低速軸上。
3．計算選型結(jié)果如下
經(jīng)計算，3-3號帶式輸送機(jī)為滿足運(yùn)輸需求，具體參數(shù)如下：
1)輸送機(jī)：DSJ100/40/200型帶式輸送機(jī)，V=2.5m/s，機(jī)長L=850m，δ=2.5～10°，Q=400t/h。Φ800mm膠面滾筒驅(qū)動，下帶拉緊；
2)輸送帶：PVG1250/1整芯阻燃橡膠帶，強(qiáng)度St1250N/mm，帶寬1000mm；
3)電動機(jī)：YB315L2-4，200kW，1480r/min，10KV；
4)液力偶合器：YOXⅡ560；
5)減速器：JS型，輸入功率350kW， i=25，帶逆止器、風(fēng)扇；
6)制動器：YWZ5-400/121，1套；
7)保護(hù)裝置，1套；
8)拉緊裝置，1套；卷帶裝置1套。
(四)15號煤層帶式輸送機(jī)選型計算
1． 原始數(shù)據(jù)及工作條件
1)輸送機(jī)傾角: δ=-10.25°；
2)提升高度：H=-170m，下運(yùn)；
3)散煤容重: 1000kg/m3，粒度a=300mm；
4)輸送能力：Q=400t/h；
5)工作環(huán)境：井下，潮濕，灰塵較多；
6)張緊形式：采用下帶絞車張緊；
7)帶速V=2.5m/s；
8)帶式輸送機(jī)布置形式及力學(xué)簡圖見下圖。

2．選型計算：
1)基本參數(shù)設(shè)定：
輸送帶種類：PVG680/1整芯阻燃抗靜電橡膠帶，帶寬B=800mm，帶強(qiáng)St=680N/mm，每自然米輸送帶重量qB=[qB′] ×B=10.6kg/m。
承載托輥槽角λ=35°，托輥直徑φ=108mm，L=315mm，上托輥間距a0=1.2m，每米上托輥轉(zhuǎn)動部分承載重量qRO=8.83g/m。
下托輥直徑φ=108mm，L=950mm，回程分支托輥間距 aU=3.0m，每米下托輥轉(zhuǎn)動部分重量 qRU=3.18kg/m。
每米膠帶機(jī)上物料重量qG=44.4kg/m；導(dǎo)料槽長度4500mm；模擬摩擦系數(shù):f =0.012；長度附加系數(shù)C=1.15。
2)圓周力及傳動功率計算
　全線滿載運(yùn)行工況
⑴主要阻力
FH=CfLg［qRO+qRU+(2qB+qG)Cosδ］
式中： g=9.81m/s2 L=940m δ=10.25° f =0.012 C=1.15
qRO=8.83kg/m qRU=3.18kg/m qG=44.4kg/m qB=10.66kg/m
代入式中得
FH=9.74(kN)
⑵傾斜阻力
FSt= qGgH=44.4×9.81×(-170)=-73.97(kN)
⑶特種阻力
FS1+F S2，合計取3.0kN
⑷圓周驅(qū)動力
Fu= FH +FSt+FS1+FS2=9.73-73.97+3=-61.24(kN)
⑸功率計算
傳動滾筒軸功率
PA=( Fu×V) =-153.1(kW)
電機(jī)軸功率：
PM= PAη/η′η″ =-156(kW)，電機(jī)功率為負(fù)值，表明電機(jī)處于發(fā)電工況。
η-傳動效率
η′-電壓降系數(shù)
η″-多機(jī)驅(qū)動功率不平衡系數(shù)
選用YB系列防爆電動機(jī)1臺，單滾筒驅(qū)動，電機(jī)功率N=160kW。
3)張力計算
⑴按垂度條件
承載分支 F承min≥［a0(qB+qG)g］/［8(h/a)adm］=8.1(kN)
回程分支 F回min≥(aUqBg)/［8(h/a)adm］=3.9(kN)
⑵按不打滑條件
頭部傳動滾筒：μ= 0.35 φ=190° eμφ=3.15
采用液力制動器，KA=1.3
Fumax =1.3×‖F(xiàn)U‖=80(kN)
F2min=80/(eμφ-1)=37.2(kN)
⑶各特性點(diǎn)張力
根據(jù)不打滑條件，傳動滾筒奔離點(diǎn)的張力為F2，令F2=37.2(kN)，
F3= F2+ CfLg(qRU+qBCosδ)- qBgH =21.27(kN)＞F回min =3.9kN，滿足回程邊保證下垂度最小張力要求。
F1= F2+‖F(xiàn)U‖=98.44(kN)
4)確定傳動滾筒合張力
單滾筒驅(qū)動，
Fumax =80(kN)
滾筒合張力
Fn= Fumax +F2min =80+2×37.2=154.4(kN)
5)安全系數(shù)計算
輸送帶安全系數(shù)：m=680×0.8/98.44=5.5＜10 ，輸送帶不滿足要求。
另取輸送帶PVG1250/1，帶強(qiáng)1250/N/mm，則輸送帶安全系數(shù)：m=1250×0.8/98.44=10.16＞10 ，輸送帶滿足要求。
6)確定傳動滾筒
滾筒直徑取Φ800mm，則傳動滾筒最大扭矩為M1max= FUmaxD/2=32kN•m。取傳動滾筒8080.4，許用合力160kN＞154.4kN，滿足；許用扭矩32kN•m=32kN•m，滿足。
7)制動力的計算及制動器的選擇
制動力的計算
FBmax≥1.5(Fstmax-FHmin)
Fstmax=gqGH=74(kN)
FHmin= fLg［qRO+qRU+(2qB+qG)Cosδ］=8.46(kN)
FBmax≥98.31(kN)
制動器的選擇：
Mz= (FBmax×r)÷(i×0.86)=2.3kN.m
選用液力制動器BYTZ-2500型，額定制動力矩為2.5 kN.m，滿足要求。
3．計算選型結(jié)果如下
經(jīng)計算，15號煤層帶式輸送機(jī)為滿足運(yùn)輸需求，具體參數(shù)如下：
1)輸送機(jī)：DSJ80/40/160型帶式輸送機(jī)，V=2.5m/s，機(jī)長L=940m，δ=-10.25°，Q=400t/h。Φ800mm膠面滾筒驅(qū)動，下帶拉緊；
2)輸送帶：PVG1250/1整芯阻燃橡膠帶，強(qiáng)度St1250N/mm，帶寬800mm；
3)電動機(jī)：YB315L1-4，160kW，1480r/min，10kV；
4)液力偶合器：YOXⅡ560；
5)減速器：JS型，輸入功率270kW， i=20，帶風(fēng)扇；
6)制動器：BYTZ-2500，1套；
7)保護(hù)裝置，1套；
8)液壓拉緊裝置，1套；卷帶裝置1套。
二、輔助運(yùn)輸設(shè)備選型
選用SQ-1200/55型連續(xù)牽引車和JD-25型調(diào)度絞車牽引礦車運(yùn)輸。
3號煤層井底車場輔助運(yùn)輸選用1臺JD-25型調(diào)度絞車牽引礦車運(yùn)輸，301采區(qū)軌道巷選用1臺SQ-1200/55型連續(xù)牽引車牽引礦車運(yùn)輸，30101工作面軌道順槽選用1臺SQ-1200/55型連續(xù)牽引車牽引礦車運(yùn)輸。
15號煤層井底車場輔助運(yùn)輸選用1臺JD-25型調(diào)度絞車牽引礦車運(yùn)輸，集中軌道巷選用1臺SQ-1200/55型連續(xù)牽引車牽引礦車運(yùn)輸，150101工作面軌道順槽選用1臺SQ-1200/55型連續(xù)牽引車牽引礦車運(yùn)輸。

第四章 采區(qū)布置及裝備
第一節(jié) 采煤方法
一、采煤方法的選擇
原設(shè)計：
首采區(qū)開采2、3號煤層，2號煤層以一個長壁普采工作面及1個炮掘工作面保證年產(chǎn)300kt/a的生產(chǎn)能力；3上號煤層以一個長壁綜采工作面及1個綜掘工作面、1個炮掘工作面保證年產(chǎn)0.60Mt/a的生產(chǎn)能力。
修改設(shè)計：
隨著礦井的建設(shè)，礦井開采技術(shù)條件發(fā)生了重大變化：
1．2號煤層資源一直未獲得采礦許可證批復(fù)，暫時不考慮2號煤層的開發(fā)。由于2號煤層可采區(qū)域僅賦存于井田北部局部區(qū)域,為保護(hù)2號煤層資源不被破壞,2號煤層可采區(qū)域下部的3上煤層、3號煤層亦不考慮開采，即首采301采區(qū)北部區(qū)暫不開采。
2．3號煤層由于瓦斯含量高，應(yīng)由原設(shè)計的主采煤層調(diào)整為配采煤層。
3．初期即考慮提前開采15號煤層，且15號煤層調(diào)整為主采煤層，采取上、下組煤層配采。
首采區(qū)開采3上號、15號煤層，煤層賦存及開采技術(shù)條件如下：
(一)3號煤層
3 上號煤層上距2號煤層7.92～19.38m，平均10.68m，下距3號煤層0.70～14.39m平均3.91m。大部為瘦煤，東南部為焦煤。煤層厚0.0～1.79m，平均厚0.92m，采用煤厚平均0.90m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，大部區(qū)域不含夾矸，局部見1～2層夾矸。較穩(wěn)定。全井田45個鉆孔中有23個鉆孔達(dá)可采煤厚，可采系數(shù)51%。北中部大部可采，南東部大部不可采(與3號合并)，全井田屬局部可采煤層。直接頂板為黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，厚0.86～4.60m。之上白灰色中細(xì)粒砂巖厚2.20～8.81m，為該煤層之老頂。底板為灰黑色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖，厚0.70～14.39m。
3上號煤層煤的自燃傾向?yàn)棰耦?，屬容易自燃煤層，煤塵具有爆炸危險性。
根據(jù)3上號煤層特征,結(jié)合目前國內(nèi)開采技術(shù)水平有兩種采煤方法可供選擇,即高檔普通機(jī)械化采煤法和綜合機(jī)械化采煤法。
綜合機(jī)械化采煤法比高檔普通機(jī)械化采煤法更為先進(jìn)，具有效率高、產(chǎn)量大、生產(chǎn)安全性好、工人勞動強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn),但設(shè)備投資高，而且3上號煤層瓦斯含量高，為容易自燃煤層，不能充分發(fā)揮綜合機(jī)械化采煤設(shè)備的效率，因此設(shè)計推薦3上號煤層采用高檔普通機(jī)械化采煤法，頂板管理采用全部垮落法。
3號煤層除東南角(剝蝕)、西部、北部局部不可采(灰分超標(biāo))外，全井田基本穩(wěn)定大部可采。上距3上號煤層0.70～14.39m，平均3.91m，與3上煤層有分岔并層現(xiàn)象。下距4號煤層3.54～10.48m，平均間距3.93m。大部為瘦煤，東南部為焦煤，南西邊緣為貧瘦煤。煤層最大厚度4.72m(ZK8-2)，最小0.20m(11線196孔)，平均2.46m。采用厚度最大4.19m(5勘探線東段171孔)，最薄0.20m(11勘探線196孔)，平均2.11m。厚度變異系數(shù)0.38。全井田45個鉆孔中有42個鉆孔達(dá)可采煤厚，可采系數(shù)93.3%。煤層結(jié)構(gòu)較簡單，見有0～3層夾矸，夾矸厚0.06～0.61m。其直接頂板為深灰色泥巖及砂質(zhì)泥巖，厚0.70～14.39m。與3上煤層共有一老頂，為中細(xì)粒砂巖。底板為灰黑色泥巖。
3號煤層煤的自燃傾向?yàn)棰箢?，屬不易自燃煤層，煤塵具有爆炸危險性。設(shè)計推薦3號煤層采用綜合機(jī)械化一次采全高采煤法，頂板管理采用全部垮落法；開采3號煤層較薄區(qū)域采用高檔普通機(jī)械化采煤法，頂板管理采用全部垮落法。
3號煤層與3上號煤層采煤設(shè)備均可通用，3上號煤層工作面支護(hù)選用DW18/30/100型單體液壓支柱；3號煤層選用綜采液壓支架，較薄區(qū)域工作面支護(hù)選用DW12/30/100型單體液壓支柱。
(二)15號煤層
15號煤層位于太原組一段上部，上距14號煤層4.79～11.22m，平均間距8.08m，與K2灰?guī)r平均間距為8.88m，下距太原組K1砂巖8.46～31.90m，平均15.97m。在批采范圍內(nèi)及附近共有7個鉆孔控制，煤層厚度4.23～5.73m，平均4.68m，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，見1～4層夾矸。采用煤厚3.79～5.17m，平均4.25m。全部為貧煤。為穩(wěn)定主要可采煤層之一。煤層頂板為黑色泥巖及砂質(zhì)泥巖，厚4.79～11.22m，平均厚8.08m；老頂為K2石灰?guī)r，與15號煤頂平均間距8.88m。底板為灰黑色含粉砂質(zhì)泥巖。
15號煤層煤的自燃傾向?yàn)棰箢悾瑢俨灰鬃匀济簩?。煤塵具有爆炸危險性。地質(zhì)構(gòu)造簡單，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。
根據(jù)15號煤層特征,結(jié)合目前國內(nèi)開采技術(shù)水平有兩種采煤方法可供選擇,即綜采放頂煤一次采全高和大采高綜采采煤法。
1．綜采放頂煤一次采全高采煤法
綜采放頂煤一次采全高的主要優(yōu)點(diǎn)是：動力消耗小，采煤成本低，對煤層變化大、構(gòu)造比較復(fù)雜的地質(zhì)條件有較好的適應(yīng)性，易于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。缺點(diǎn)是：工作面設(shè)備多、管理復(fù)雜，易混入矸石、原煤灰分高、資源回收率低、工作面作業(yè)條件稍差。
放頂煤開采關(guān)鍵在于頂煤的可放性,而頂煤的可放性則由煤層賦存條件、力學(xué)性質(zhì)、裂隙(節(jié)理)發(fā)育狀況及夾矸特征、頂、底板性質(zhì)等因素綜合確定：
a、煤層厚度： 4.23～5.73m，平均4.68m，為厚煤層。
b、煤層傾角：本井田煤層傾角2°～14°，小于15°，符合放頂煤開采條件。
c、煤層賦存深度：本井田15號煤層，埋藏深度一般為200～450m之間，從開采深度看，15號煤在+640m水平以上頂煤冒放性尚可。
d、煤層結(jié)構(gòu)：井田內(nèi)15號煤層含泥巖或炭質(zhì)泥巖夾矸1～4層。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，符合放頂煤開采條件。
e、煤層硬度和節(jié)理:本井田范圍內(nèi)15號煤層堅固性系數(shù)f=1.5～2,在f≤3的放頂煤開采范圍之內(nèi)。
f、自然發(fā)火期: 根據(jù)河北煤田地質(zhì)研究所檢驗(yàn)報告，15號煤層煤的吸氧量為1.04cm3/g，自燃傾向?yàn)棰箢?，為不易自燃煤層。大?個月的放頂煤開采技術(shù)要求。
g、頂?shù)装鍘r性: 直接頂板巖性為泥巖及砂質(zhì)泥巖，屬半堅硬巖石，完整性穩(wěn)定性較好；老頂為K2灰?guī)r，致密堅硬，穩(wěn)定性整體性好；底板巖性為砂質(zhì)泥巖與細(xì)砂巖，巖石整體性穩(wěn)定性較好。頂、底板易管理。
h、瓦斯
由于放頂煤開采同時出煤量加大，瓦斯涌出量隨之增大。目前礦井資料顯示淺部瓦斯含量較低，隨著煤層開采深度的增加，瓦斯涌出量逐步增大，但通過加強(qiáng)通風(fēng)管理，配備完善的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，可以防止瓦斯積聚。
2．大采高綜采
大采高綜采一次采全高適應(yīng)煤層厚度在4.0～6.0m，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存條件較好、煤層底板較硬、直接頂冒落后能充滿采空區(qū)。大采高綜采可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。且具有采場過風(fēng)斷面大，為稀釋瓦斯創(chuàng)造了有利條件的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是：適應(yīng)煤層厚度變化能力較差，對煤層及頂?shù)装逡筝^高。大采高綜采由于采高大，采場礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，頂板管理困難，工作面容易片幫。根據(jù)15號煤層特征，適宜采用大采高綜采一次采全高，但存在以下問題：
a、從安全性、可靠性角度出發(fā)，大采高工作面配套的綜采設(shè)備投資費(fèi)用高，在生產(chǎn)能力不受限制的情況下才能發(fā)揮其優(yōu)良的性價比。15號煤層工作面生產(chǎn)能力為0.70Mt/a，大采高綜采設(shè)備的能力得不到極致的發(fā)揮。
b、從資源利用角度出發(fā)，15號煤層厚度變化較大，煤層變薄處推進(jìn)困難，煤層變厚處資源損失比較嚴(yán)重。
c、大采高支架重量及運(yùn)輸尺寸較大，15號煤層進(jìn)風(fēng)斜井?dāng)嗝嫘?，需要刷大斷面，增加井巷投資。
根據(jù)15號煤層賦存情況、開采技術(shù)條件、頂?shù)装鍙?qiáng)度、煤層厚度及其變化、夾矸等多種因素分析，結(jié)合國內(nèi)外厚煤層采煤方法的實(shí)際情況及礦井實(shí)際情況，推薦15號煤層采用走向長壁綜采放頂煤一次采全高采煤法，頂板管理采用全部垮落法。
二、采煤工藝與機(jī)械配備
工作面的采、裝、運(yùn)、支工序全部機(jī)械化。
從目前綜采的發(fā)展趨勢看，設(shè)計安全高效的綜采面要求加大工作面的長度，加大截深，選用能切割硬煤的特大功率采煤機(jī)，提高采煤的切割速度，相應(yīng)要求提高移架速度，與大運(yùn)量的重型可彎曲刮板輸送機(jī)相匹配，加強(qiáng)端頭支護(hù)，采用長距離順槽帶式輸送機(jī)。針對上述要求，對于綜采系統(tǒng)設(shè)計考慮了以下原則：
A、機(jī)械設(shè)備的選擇首先滿足技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)可靠，提高綜采設(shè)備的開機(jī)率，達(dá)到安全高效。同時各設(shè)備間要相互配套，保證運(yùn)輸暢通，并增加運(yùn)輸環(huán)節(jié)的緩沖能力，以期達(dá)到采運(yùn)平衡，最大限度地發(fā)揮綜采優(yōu)勢。
B、為綜采工作面創(chuàng)造快速連續(xù)開采的條件，加大工作面推進(jìn)長度，減少搬家次數(shù)，并保證快速搬家。同時做到采準(zhǔn)工作快，增大巷道斷面特別是順槽斷面，利用頂板完整，煤層堅硬的條件，采用樹脂錨桿支護(hù)，以提高掘進(jìn)速度，保證工作面的接替要求。
C、對輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，要求系統(tǒng)簡單、環(huán)節(jié)少，把工作人員快速方便地運(yùn)送至工作地點(diǎn)，作為提高工作面生產(chǎn)能力的一個重要因數(shù)考慮，并在巷道布置上加以保證。
(一)3上號煤層回采工作面主要采煤設(shè)備選擇分述如下：
1．采煤機(jī)
3上號煤層以一個長壁高檔普采工作面保證年產(chǎn)200kt/a的生產(chǎn)能力，長壁高檔普采工作面日產(chǎn)量606t左右。設(shè)計首采區(qū)采高1.66m。據(jù)資料統(tǒng)計，國外安全高效工作面開機(jī)率一般在70%以上，最高達(dá)95%；國內(nèi)高產(chǎn)工作面的開機(jī)率平均先進(jìn)水平在40%～55%以上。設(shè)計按照比國內(nèi)平均先進(jìn)水平有所提高，確定綜采機(jī)組每班開機(jī)率為40%。
1)采高的選擇
采煤機(jī)的采高應(yīng)與煤層厚度的變化范圍相適應(yīng)，根據(jù)3上號煤層賦存條件和開采技術(shù)條件，確定采煤機(jī)的采高為1.66m(首采區(qū)3上號煤層平均厚度)。
2)滾筒直徑的確定
雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑以大于工作面最大采高的0.5倍為宜。3上號煤層最大采高為1.81m，所以雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑大于或等于0.9m即可滿足使用要求，根據(jù)采煤機(jī)滾筒直徑系列，取滾筒直徑1.0m。
3)采煤機(jī)截深
截深的選取與煤層厚度，煤層軟硬，頂板巖性以及支架移架步距，綜合考慮取采煤機(jī)的截深為0.6m。
4)采煤機(jī)應(yīng)具有的生產(chǎn)能力
3上號煤層年產(chǎn)量200kt/a，年工作日330d，日產(chǎn)量為606t/d。
采煤機(jī)的選擇應(yīng)與工作面生產(chǎn)能力相適應(yīng)，可用采煤機(jī)的平均割煤速度作為基本參數(shù)計算，對于端頭斜切進(jìn)刀，單向割煤，采煤機(jī)的平均落煤能力由下式計算：

式中：
Qm—采煤機(jī)落煤能力，t/h；
A—回采工作面日產(chǎn)量，576t/d；
L—工作面長度，150m；
Ls—刮板輸送機(jī)彎曲段長度，35m；
Lm—采煤機(jī)兩滾筒中心距，取10m；
K—采煤機(jī)日開機(jī)率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取40%；
C—工作面回收率，95%；
Td—采煤機(jī)反向時間，取5min；
B—采煤機(jī)滾筒截深，0.60m；
H—工作面平均采高，1.66m(首采區(qū)3上號煤層平均厚度)；
γ—煤的容重，1.30t/m3。
則：

根據(jù)采煤機(jī)的平均落煤能力計算采煤機(jī)的平均割煤速度，公式如下：

式中：
VC—采煤機(jī)平均割煤速度，m/min；
Qm—采煤機(jī)落煤能力，t/h；
B—采煤機(jī)滾筒截深，0.60m；
H—工作面平均采高，1.66m；
γ—煤的容重，1.30t/m3。

在采煤過程中，采煤機(jī)實(shí)際落煤量和割煤量速度是一個隨機(jī)值，因此，采煤機(jī)的最大割煤速度較平均割煤速度應(yīng)有一定的富裕量。

式中：
Vmax—采煤機(jī)的最大割煤速度，m/min；
VC—采煤機(jī)平均割煤速度，m/min；
K—采煤機(jī)不均衡系數(shù)，取1.15。

式中：
N—采煤機(jī)截割功率，kW；
Vmax—采煤機(jī)的最大割煤速度，m/min；
HW—采煤機(jī)能耗指數(shù)，取0.9kWh/m3；

根據(jù)以上計算，并考慮煤層的硬度及夾矸情況，結(jié)合目前國內(nèi)高產(chǎn)高效采煤工作面設(shè)備配置，采煤機(jī)選用MG150-AW型采煤機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表4-1-1。在選擇配套刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備時，考慮了生產(chǎn)礦井實(shí)際使用情況和計算的生產(chǎn)能力兩方面因素，并遵循《綜采綜掘高檔普采設(shè)備選型配套圖集》中的“運(yùn)煤系統(tǒng)的能力外部要大于采面20%為宜”的原則。

2．工作面可彎曲刮板輸送機(jī)
工作面刮板輸送機(jī)選型需滿足三個方面要求：
一是工作面刮板輸送機(jī)能力要保證將采煤機(jī)采落的煤全部運(yùn)出，并留有一定的富裕，刮板輸送機(jī)能力應(yīng)不低于采煤機(jī)最大割煤能力。

式中：
QC—刮板輸送機(jī)能力，t/h；
KC—采煤機(jī)與刮板機(jī)同向運(yùn)行時修正系數(shù)，1.1；
QM—采煤機(jī)最大割煤能力，121t/h。
QC=1.1×121=133t/h
二是外型尺寸和牽引方式與采煤機(jī)相匹配。
三是運(yùn)輸機(jī)長度與工作面長度相一致。
根據(jù)計算并考慮煤層夾矸因素，選用SGB620/80T型可彎曲刮板輸送機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表見表4-1-2。

3．順槽轉(zhuǎn)載機(jī)
順槽轉(zhuǎn)載機(jī)的轉(zhuǎn)載能力要與工作面的生產(chǎn)能力相適應(yīng)，并要求與工作面刮板輸送機(jī)和順槽可伸縮帶式輸送機(jī)相配套,根據(jù)公式計算

式中：
QZ—轉(zhuǎn)載機(jī)輸送機(jī)能力，t/h；
KZ—轉(zhuǎn)載機(jī)富余系數(shù)，1.1；
QC—刮板輸送機(jī)能力，133t/h。
QC=1.1×133=146t/h
為此選用SZB730/40型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)見表4-1-3。

式中：
B—帶式輸送機(jī)寬度，m；
K——貨載截面系數(shù)，β=25°時，K=400；
r——貨載散集容重，取1.0t／m3；
c——輸送機(jī)傾角系數(shù)，a=0～10°時，C=1。
根據(jù)計算及考慮到采煤機(jī)瞬間能力及大塊煤炭不外溢，選用SSJ80/40/40×2型可伸縮帶式輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表4-1-4。
表4-1-4 可伸縮帶式輸送機(jī)技術(shù)特征表

(二)15號煤層回采工作面主要采煤設(shè)備選擇分述如下：
1．采煤機(jī)
15號煤層以一個長壁綜采放頂煤工作面保證年產(chǎn)0.70Mt/a的生產(chǎn)能力，長壁綜采放頂煤工作面日產(chǎn)量2121t左右。設(shè)計采高2.50m、放頂煤高度2.64m。據(jù)資料統(tǒng)計，國外安全高效工作面開機(jī)率一般在70%以上，最高達(dá)95%；國內(nèi)高產(chǎn)工作面的開機(jī)率平均先進(jìn)水平在40%～55%以上。設(shè)計按照比國內(nèi)平均先進(jìn)水平有所提高，確定綜采機(jī)組每班開機(jī)率為40%。
1)采高的選擇
采煤機(jī)的采高應(yīng)與煤層厚度的變化范圍相適應(yīng)，根據(jù)15號煤層賦存條件和開采技術(shù)條件，確定采煤機(jī)的采高為2.5m。
2)滾筒直徑的確定
雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑以大于工作面最大采高的0.5倍為宜。15號煤層采高為2.50m，所以雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑大于或等于1.25m即可滿足使用要求，根據(jù)采煤機(jī)滾筒直徑系列，取滾筒直徑1.25m。
3)采煤機(jī)截深
截深的選取與煤層厚度，煤層軟硬，頂板巖性以及支架移架步距，綜合考慮取采煤機(jī)的截深為0.60m。
4)采煤機(jī)應(yīng)具有的生產(chǎn)能力
15號煤層年產(chǎn)量0.70Mt/a，年工作日330d，日產(chǎn)量為2121t/d。
采煤機(jī)的選擇應(yīng)與工作面生產(chǎn)能力相適應(yīng)，可用采煤機(jī)的平均割煤速度作為基本參數(shù)計算，對于端頭斜切進(jìn)刀，單向割煤，采煤機(jī)的平均落煤能力由下式計算：

式中：
Qm—采煤機(jī)落煤能力，t/h；
A—回采工作面日產(chǎn)量，1910t/d；
L—工作面長度，150m；
Ls—刮板輸送機(jī)彎曲段長度，35m；
Lm—采煤機(jī)兩滾筒中心距，取10m；
K—采煤機(jī)日開機(jī)率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取40%；
C—工作面回收率，95%；
Td—采煤機(jī)反向時間，取5min；
B—采煤機(jī)滾筒截深，0.60m；
H—工作面平均采高，2.50m；
γ—煤的容重，1.35t/m3。
則：

在采煤過程中，采煤機(jī)實(shí)際落煤量和割煤量速度是一個隨機(jī)值，因此，采煤機(jī)的最大割煤速度較平均割煤速度應(yīng)有一定的富裕量。

式中：
Vmax—采煤機(jī)的最大割煤速度，m/min；
VC—采煤機(jī)平均割煤速度，m/min；
K—采煤機(jī)不均衡系數(shù)，取1.15。

采煤機(jī)最大割煤能力：

式中：
N—采煤機(jī)截割功率，kW；
Vmax—采煤機(jī)的最大割煤速度，m/min；
HW—采煤機(jī)能耗指數(shù)，取0.7kWh/m3；
K—考慮放頂煤開采采煤機(jī)功率系數(shù)，取0.9；

根據(jù)以上計算，并考慮煤層的硬度及夾矸情況，結(jié)合目前國內(nèi)高產(chǎn)高效采煤工作面設(shè)備配置，采煤機(jī)選用MG160/375-W型采煤機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表4-1-5。在選擇配套刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備時，考慮了生產(chǎn)礦井實(shí)際使用情況和計算的生產(chǎn)能力兩方面因素，并遵循《綜采綜掘高檔普采設(shè)備選型配套圖集》中的“運(yùn)煤系統(tǒng)的能力外部要大于采面20%為宜”的原則。

2．工作面可彎曲刮板輸送機(jī)
工作面刮板輸送機(jī)選型需滿足三個方面要求：
一是工作面刮板輸送機(jī)能力要保證將采煤機(jī)采落的煤全部運(yùn)出，并留有一定的富裕，刮板輸送機(jī)能力應(yīng)不低于采煤機(jī)最大割煤能力。

式中：
QC—刮板輸送機(jī)能力，t/h；
KC—采煤機(jī)與刮板機(jī)同向運(yùn)行時修正系數(shù)，1.1；
QM—采煤機(jī)最大割煤能力，444t/h。
QC=1.1×444=488t/h
二是外型尺寸和牽引方式與采煤機(jī)相匹配。
三是運(yùn)輸機(jī)長度與工作面長度相一致。
根據(jù)計算并考慮煤層夾矸因素，選用前后部SGZ764/264型可彎曲刮板輸送機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表見表4-1-6。

式中：
QZ—轉(zhuǎn)載機(jī)輸送機(jī)能力，t/h；
KZ—轉(zhuǎn)載機(jī)富余系數(shù)，1.1；
QC—刮板輸送機(jī)能力，488t/h。
QC=1.1×488=536t/h
為此選用SZZ764/132型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)見表4-1-7。



三、工作面頂板管理方式，支護(hù)設(shè)備選型
1．3上號煤層
設(shè)計推薦3上號煤層采用走向長壁單體液壓支柱高檔普采采煤方法,頂板管理采用全部垮落法。
據(jù)地質(zhì)報告，3 上號煤層頂板、底板均為泥巖、砂質(zhì)泥巖，部分為砂巖。頂、底板易管理。
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)技術(shù)文件，選用DW18/30/100型單體液壓支柱。
1)支柱最大高度Hmax
Hmax=Mmax-b+c
式中：
Mmax——工作面最大采高，1.81m；
b——頂梁厚度，0.13m；
c——活柱富裕行程，0.10m.
Hmax=Mmax-b+c=1.81-0.13+0.10=1.78m
2)支柱最小高度Hmin
Hmin=Mmin-s-b-a
式中：
Mmin——工作面最小采高，1.29m；
s——頂梁最大下沉量，0.10m；
b——頂梁厚度，0.13m；
a——支柱卸載高度，0.01m.
Hmin=Mmin-s-b-a=1.29-0.10-0.13-0.01=1.05m
而DW18/30/100型單體液壓支柱：Hmax=1800mm，Hmin=1110mm
所以選用DW18/30/100型單體液壓支柱和HDJA-1200型金屬鉸接頂梁。
開采煤層厚度為0.70～1.05m時，選用DW12/30/100型單體液壓支柱和HDJA-1200型金屬鉸接頂梁。
3)支柱強(qiáng)度P的確定
P=(6-8)Mr
式中：
P——頂板來壓時的支護(hù)強(qiáng)度，t/m2；
M——工作面采高，181m；
r——頂板巖石的平均容重，取26000N/m3；
P=(6～8)Mr=(6～8)×1.81×26000
=282360～376480=282～376(kN/m2)
工作面長度150m，采用三、四排控頂，柱距0.75m，排距1.20m，則工作面實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度為：
n=150÷0.75×5/(150×5.0)=1.33(根/m2)
則支柱平均工作阻力F=300×1=300(kN/根)
支柱實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度為P實(shí)=F×n=300×1.33=399(kN/m2)
由于P實(shí)＞P，所以工作面采用DW18/30/100型單體液壓支柱和HDJA-1200型金屬鉸接頂梁支護(hù)頂板是合理可行的。
其主要技術(shù)參數(shù)見表4-1-10。

端頭支護(hù)和超前支護(hù)采用DZ30-25/110Q性單體液壓支柱和L=3.0mπ型梁。
2．15號煤層
設(shè)計推薦15號煤層采用走向長壁液壓支架綜采放頂煤采煤方法,頂板管理采用全部垮落法。
據(jù)地質(zhì)報告，15號煤層厚度為4.27～6.56m，平均為5.14m，頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為砂巖，穩(wěn)定性好，易管理。
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)技術(shù)文件，選用ZF4000/16/32型液壓支架。
支架支護(hù)強(qiáng)度的計算：
1)根據(jù)回歸經(jīng)驗(yàn)公式：
qH=9.768KM0.21γ2
式中：
qH——支護(hù)強(qiáng)度，MPa；
K——備用系數(shù),1.3；
M——煤層最大高度，取6.56m；
γ2——頂板巖石容重，取26kN/m3。
qH=9.768KM0.21γ2=9.768×1.3×6.560.21×26=490kN/m2 =0.49(MPa)
根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)回歸計算放頂煤支架的支護(hù)強(qiáng)度為0.49MPa。
2)按估算法確定支架支護(hù)強(qiáng)度
支架支護(hù)強(qiáng)度按下列計算
g=Kd(g冒+g頂)
式中：
g—支架支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2；
Kd—動載系數(shù)，取1.5；
g冒—冒落帶自重應(yīng)力，g冒=r1h；

r1—上覆巖層容重，26000 N/m3；
g冒=10×26000=260000；
M—工作面采高，2.50m；
δ—巖石初期碎脹系數(shù)，1.25；
g頂—頂煤自重應(yīng)力；
g頂=Mdr2=4.06×1.35×1000×9.8=53714kN/m2；
Md—放頂煤厚度，4.16m；
g=1.5×(260000+53714)=470571kN/m2=0.47MPa
根據(jù)估算法計算支架支護(hù)強(qiáng)度為0.47 MPa。
通過上述兩種方法計算，取其最大者為0.49 MPa，即要求所選液壓支架支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)不低于0.49MPa的頂板荷載。
根據(jù)支架高度和支護(hù)強(qiáng)度計算結(jié)果，選用ZF4000/16/32型液壓支架。其主要技術(shù)參數(shù)見表4-1-11。
端頭支護(hù)采用過渡液壓支架。
四、回采工藝
3上號煤層工作面回采工藝為：
采煤機(jī)割煤→移架→推移輸送機(jī)。
15號煤層工作面回采工藝為：
工作面采用“二刀一放”追機(jī)作業(yè)，放煤步距1.2m。工作面回采工藝為：采煤機(jī)割煤→移架→推移前輸送機(jī)→放頂煤→移后輸送機(jī)，工作面采用間隔多輪循環(huán)放煤方式。
五、工作面回采方向及超前關(guān)系
工作面布置在采區(qū)內(nèi)采用前進(jìn)式，回采工作面采用后退式開采。
六、工作面長度及年推進(jìn)度
根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》,并考慮地方煤礦管理水平等因素，確定工作面長度150m，工作面采用“四六”工作制，每日4班，三個班生產(chǎn)，1個班檢修，每班工作時間6h。按85%的正規(guī)循環(huán)率，3上號煤層年推進(jìn)度為673.2m；15號煤層年推進(jìn)度為841.5m。
七、回采率
據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》，3上、3、15號煤層采區(qū)回采率85%、80%、75%。
第二節(jié) 采區(qū)布置
一、采區(qū)布置方式及采區(qū)劃分
根據(jù)開拓布置，主斜井、副斜井井筒落底于井田東部+825m水平，井筒落底后沿井筒方位布置301采區(qū)三條大巷至井田邊界為帶式輸送機(jī)巷、軌道巷和回風(fēng)巷，為301采區(qū)；向北偏東37°、南偏西37°分別掘兩條大巷為帶式輸送機(jī)大巷和軌道大巷，垂直帶式輸送機(jī)大巷和軌道大巷向南偏西53°掘采區(qū)帶式輸送機(jī)巷、軌道巷、回風(fēng)巷至井田邊界，為302采區(qū)；垂直帶式輸送機(jī)大巷和軌道大巷向北偏西53°掘采區(qū)帶式輸送機(jī)巷、軌道巷、回風(fēng)巷至井田邊界，為303采區(qū)。 三條大巷平行布置，間距30m，大巷兩側(cè)各留設(shè)30m的保安煤柱。分別采用走向長壁式進(jìn)行開采3上、3號煤層，帶式輸送機(jī)巷沿3號煤層頂板布置，軌道巷、回風(fēng)巷沿3上號煤層頂板布置。
進(jìn)風(fēng)斜井落底后布置井底車場，向南西向布置軌道巷120m,轉(zhuǎn)向北西沿15號煤層傾斜方向布置集中運(yùn)輸巷、集中軌道巷、集中回風(fēng)巷，為1501采區(qū)。集中運(yùn)輸巷沿15號煤層底板布置，集中軌道巷和集中回風(fēng)巷沿15號煤層頂板布置。
基本垂直帶式輸送機(jī)巷、軌道巷和回風(fēng)巷布置工作面運(yùn)輸順槽、軌道順槽、回風(fēng)順槽、瓦斯尾巷。第一個工作面的軌道順槽作為第二個工作面的瓦斯尾巷,該巷道在回采過程中和回采結(jié)束后要及時維護(hù),及時補(bǔ)打錨桿錨索,局部破碎地段加強(qiáng)支護(hù)。詳見采區(qū)巷道布置及機(jī)械設(shè)備配備平面圖。
二、移交生產(chǎn)和達(dá)到設(shè)計能力時的采區(qū)數(shù)目、位置和工作面生產(chǎn)能力計算：
1．礦井移交生產(chǎn)及達(dá)到生產(chǎn)能力時，在301采區(qū)3上號煤層布置一個高檔普采工作面，工作面長度為150m，采高1.66m，掘進(jìn)工作面為2個，采掘比為1：2；在1501采區(qū)15號煤層布置一個綜采放頂煤工作面。工作面長度為150m，采高2.5m，放頂煤高度2.15m(首采區(qū)煤層平均厚度4.65m)，掘進(jìn)工作面為2個，采掘比為1：2。
2．回采工作面能力計算：
1)3上號煤層高檔普采工作面生產(chǎn)能力按下式計算：
Q3上普采=labMrΦc
式中：
l——工作面長度，150m；
a——工作面日推進(jìn)度，2.4m/d；
b——年工作日,330d/a；
M——工作面采高，1.66m(首采區(qū)煤層平均厚度)；
r——煤的容重，1.30t/m3；
Φ——正規(guī)循環(huán)率，0.85；
c——工作面回采率,0.95。
則:
Q3上普采=150×2.4×330×1.66×1.30×0.85×0.95
=207(kt/a)
2)15號煤層綜采放頂煤工作面生產(chǎn)能力按下式計算：
機(jī)采生產(chǎn)能力由下式計算：
Q15c=labMrφc
式中：
l——工作面長度，150m；
a——工作面日推進(jìn)度，3.0m/d；
b——年工作日,330d/a；
M——工作面采高，2.50m；
r——煤的容重，1.35t/m3；
φ——正規(guī)循環(huán)率，0.85；
c——工作面回采率,0.95。
Qc=150×3.0×330×2.50×1.35×0.85×0.95=405kt
放頂煤生產(chǎn)能力由下式計算：
Q15f= lab Mf rφc
式中：
l——工作面長度，150m；
a——工作面日推進(jìn)度，3.0m/d；
b——年工作日,330d/a；
Mf——放頂煤高度，2.15m(首采區(qū)煤層平均厚度)；
r——煤的容重，1.35t/m3；
φ——正規(guī)循環(huán)率，0.85；
c——工作面回采率,0.75。
則Q15f=150×3.0×330×2.15×1.35×0.85×0.75=275kt
Q15綜采= Q15c+Q15f=405+275=680kt
礦井掘進(jìn)出煤按回采工作面生產(chǎn)能力的5%考慮,則:
Q掘=(207+680)×5%=44kt
故全礦井生產(chǎn)能力為：
Q=207+680+44=931(kt/a)
滿足礦井0.90Mt/a的設(shè)計生產(chǎn)能力。
三、采區(qū)運(yùn)輸、通風(fēng)、排水系統(tǒng)
1. 運(yùn)輸系統(tǒng)
原煤：3上號煤層回采工作面SGB620/80型刮板輸送機(jī)→運(yùn)輸順槽SZB730/40型轉(zhuǎn)載機(jī)、DSJ80/40/40×2型帶式輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/15/75×2型帶式輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/54/200型帶式輸送機(jī)→井底煤倉→主斜井DTL100/35/315型鋼繩芯帶式輸送機(jī)→地面。
15號煤層回采工作面SGZ764/264型刮板輸送機(jī)→運(yùn)輸順槽SZZ764/132型轉(zhuǎn)載機(jī)、DSJ80/40/90型帶式輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)集中巷DSJ80/40/160型帶式輸送機(jī)→暗斜井DTL100/40/220型帶式輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/40/200型帶式輸送機(jī)→采區(qū)煤倉→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/54/200型帶式輸送機(jī)→井底煤倉→主斜井DTL100/35/315型鋼繩芯帶式輸送機(jī)→地面。
綜掘掘進(jìn)煤: 3上號煤層順槽掘進(jìn)工作面SQZ-40型轉(zhuǎn)載機(jī)→STJ650/2×22型帶式輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/15/75×2型帶式輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/54/200型帶式輸送機(jī)→井底煤倉→主斜井DTL100/35/315型鋼繩芯帶式輸送機(jī)→地面。
15號煤層順槽掘進(jìn)工作面SQZ-40型轉(zhuǎn)載機(jī)→STJ650/2×22型帶式輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)集中巷DSJ80/40/160型帶式輸送機(jī)→暗斜井DTL100/40/220型帶式輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/40/200型帶式輸送機(jī)→采區(qū)煤倉→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/54/200型帶式輸送機(jī)→井底煤倉→主斜井DTL100/35/315型鋼繩芯帶式輸送機(jī)→地面。
炮掘掘進(jìn)煤: 3上號煤層開拓掘進(jìn)工作面SGB620/40刮板輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/15/75×2型帶式輸送機(jī)→帶式輸送機(jī)巷DSJ100/54/200型帶式輸送機(jī)→井底煤倉→主斜井DTL100/35/315型鋼繩芯帶式輸送機(jī)→地面。
2．通風(fēng)系統(tǒng)
1)新鮮風(fēng)流:
3上號煤層：地面→主斜井、3號煤層副斜井→運(yùn)輸巷、軌道巷→運(yùn)輸順槽→回采工作面。
15號煤層：地面→3號煤層副斜井、15號煤層進(jìn)風(fēng)斜井→集中運(yùn)輸巷、軌道巷→運(yùn)輸順槽→回采工作面。
2)污濁風(fēng)流:
3上號煤層：回采工作面→回風(fēng)順槽→回風(fēng)巷→1號回風(fēng)立井→地面。
15號煤層：回采工作面→回風(fēng)順槽→集中回風(fēng)巷→2號回風(fēng)立井→地面。
3．排水系統(tǒng)
1) 3上號煤層工作面積水自流到順槽、順槽安設(shè)小水泵排至采區(qū)巷，采區(qū)巷排至3號煤層井底水倉。
2) 15號煤層工作面積水自流到順槽、順槽安設(shè)小水泵排至采區(qū)巷，采區(qū)巷排至15號煤層井底水倉，經(jīng)暗斜井、運(yùn)輸巷排至3號煤層井底水倉。
第三節(jié) 巷道掘進(jìn)
一、巷道斷面及支護(hù)形式
主斜井采用半圓拱斷面，凈寬4.2m，凈斷面13.23m2，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；3號煤層副斜井采用半圓拱斷面，凈寬4.5m，凈斷面14.70m2，傾角22°06′，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；15號煤層進(jìn)風(fēng)斜井采用三心拱斷面，凈寬3.24m，凈斷面8.28m2，表土段、基巖段均為荒料石砌碹，砌碹厚度300mm；1號回風(fēng)立井井筒凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；2號回風(fēng)立井井筒凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm。
暗斜井井筒凈寬4.2m，凈斷面13.23m2，采用混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；303采區(qū)進(jìn)風(fēng)立井井筒凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm； 303采區(qū)回風(fēng)立井井筒凈直徑5.0m，凈斷面19.63m2，表土段混凝土砌碹支護(hù)，支護(hù)厚度600mm，基巖段混凝土錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm。
井底車場采用半圓拱斷面，凈寬4.0m，凈斷面12.28m2，錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；水泵房采用半圓拱斷面，凈寬4.0m，凈斷面16.28m2，錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm； 變電所采用半圓拱斷面，凈寬4.0m，凈斷面12.28m2，錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；管子道采用半圓拱斷面，凈寬2.4m，凈斷面5.62m2，錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；水倉采用半圓拱斷面，凈寬3.2m，凈斷面8.50m2，錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；井底煤倉凈直徑7.0m，凈斷面38.48m2，錨網(wǎng)噴支護(hù)，噴射厚度100mm；運(yùn)輸巷采用矩形斷面錨網(wǎng)噴支護(hù)，凈寬4.0m, 凈斷面12.00m2，噴射厚度100mm；軌道巷采用矩形斷面錨網(wǎng)噴支護(hù)，凈寬4.0m, 凈斷面12.00m2，噴射厚度100mm；回風(fēng)巷采用矩形斷面錨網(wǎng)噴支護(hù)，凈寬4.5m, 凈斷面17.1m2，噴射厚度100mm；運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽采用矩形斷面玻璃鋼錨桿支護(hù)，凈寬4.0m, 凈斷面12.00m2，回采工作面采用液壓支架支護(hù)。
巷道參數(shù)詳見巷道斷面圖冊。
二、礦井采掘比例關(guān)系
礦井達(dá)產(chǎn)時，為保證工作面的正常銜接，3上號煤層配有1個綜掘工作面和1個炮掘工作面。綜掘工作面機(jī)械設(shè)備有：EBZ135型掘進(jìn)機(jī)，ZP-40轉(zhuǎn)載機(jī)，SSJ650/22×2型帶式輸送機(jī)，JD-11.4型調(diào)度絞車,MYZ-150型探水鉆，2BKJ-№6.3/60型局部通風(fēng)機(jī)。炮掘工作面機(jī)械設(shè)備有：ZM-12S型煤電鉆，QJ15型鑿巖機(jī)，JD-11.4型調(diào)度絞車，MYZ-150型探水鉆, 2BKJ-№6.3/60型局部通風(fēng)機(jī)。
15號煤層配有2個綜掘工作面。綜掘工作面機(jī)械設(shè)備有：EBZ135型掘進(jìn)機(jī)，ZP-40轉(zhuǎn)載機(jī)，SSJ650/22×2型帶式輸送機(jī)， MYZ-150型探水鉆，JD-11.4型調(diào)度絞車，2BKJ-№6.0/30型局部通風(fēng)機(jī)。
礦井采掘比為1：2。
三、巷道掘進(jìn)進(jìn)度指標(biāo)
根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求并結(jié)合地方礦實(shí)際情況，確定掘進(jìn)指標(biāo)如下：
立井：60m/月；
斜井：80m/月；
大巷：150m/月；
井底車場及硐室：500m3/月；
綜掘：300m/月；
炮掘：150m/月；
開切眼：100m/月。
四、巷道工程量
礦井移交和達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)能力時,井巷工程總長度34480m,掘進(jìn)總體積483270m3,已有井巷長度8879m，掘進(jìn)總體積127123m3,萬噸掘進(jìn)率284.5m。
礦井達(dá)產(chǎn)時井巷工程量見表4-3-1。
第五章 瓦斯抽放
一、瓦斯抽放必要性原則
從安全生產(chǎn)的角度考慮，當(dāng)一個礦井、采區(qū)或工作面的絕對瓦斯涌出量大于通風(fēng)能允許的瓦斯涌出量時，就需要抽放瓦斯?！兜V井瓦斯抽放管理規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)從安全和經(jīng)濟(jì)上的諸多因素綜合考慮規(guī)定，凡有下列情況之一的礦井，必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)，開展瓦斯抽放工作：
1．一個采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一個掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的。
2．礦井絕對瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的：
礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min；
年產(chǎn)量1.00～1.50Mt的礦井，礦井絕對瓦斯涌出量大于30m3/min；
年產(chǎn)量0.60～1.00Mt的礦井，礦井絕對瓦斯涌出量大于25m3/min；
年產(chǎn)量0.40～0.60Mt的礦井，礦井絕對瓦斯涌出量大于20m3/min；
年產(chǎn)量小于或等于0.40Mt的礦井，礦井絕對瓦斯涌出量大于15m3/min。
3．開采具有煤與瓦斯突出危險煤層的。
4．建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)的礦井，同時應(yīng)具備瓦斯抽放量可穩(wěn)定在2m3/min以上和瓦斯資源可靠、儲量豐富預(yù)計瓦斯抽放服務(wù)年限在10年以上兩個條件。
二、本礦井抽放瓦斯必要性分析
1．回采工作面抽放瓦斯的必要性分析
通過對某某煤礦瓦斯涌出量的預(yù)測可知，兩種方案下礦井回采工作面瓦斯涌出量都達(dá)到了建立抽放系統(tǒng)的條件。另外根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局提出“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的十二字瓦斯治理方針，對煤礦瓦斯治理提出了更高要求，要求煤礦全面實(shí)施抽放瓦斯工作，以保障煤礦安全生產(chǎn)，防止煤礦瓦斯事故。因此為保證回采工作面生產(chǎn)能力達(dá)到設(shè)計產(chǎn)量，保證礦井的安全生產(chǎn)，對礦井回采工作面進(jìn)行抽放瓦斯是必要的。
但對于15號煤層來說，在目前沒有實(shí)測煤層瓦斯含量的基礎(chǔ)上計算得回采工作面的瓦斯涌出量為2.2m3/min，則可以不考慮抽放。
2．掘進(jìn)工作面抽放瓦斯的必要性分析
某某煤礦在3號煤層回采工作面巷道掘進(jìn)過程中，在目前的通風(fēng)條件下，工作面的瓦斯?jié)舛冉?jīng)常超限且超限情況較為嚴(yán)重，尤其是炮掘工作面在放炮落煤后，需要經(jīng)過較長時間排放，才能使瓦斯?jié)舛然謴?fù)至《煤礦安全規(guī)程》所容許的安全值之下，由于該情況出現(xiàn)較多，掘進(jìn)工作面常常因瓦斯?jié)舛瘸迒栴}而影響生產(chǎn)，掘進(jìn)工作顯得非常被動，嚴(yán)重的影響了掘進(jìn)速度且威脅工人生命安全，而3號煤層、3上號煤層原始瓦斯含量相當(dāng)，都比較大，因此開采時對3號煤層和3上號煤層掘進(jìn)工作面進(jìn)行瓦斯抽放工作顯得非常必要。而對于15號煤層由于掘進(jìn)時瓦斯涌出量較小，可以暫時不考慮瓦斯抽放。
綜上所述，結(jié)合某某煤礦的實(shí)際生產(chǎn)情況以及考慮未來10年的生產(chǎn)規(guī)劃，礦井進(jìn)行瓦斯抽放工作是必要的。
三、瓦斯抽放的可能性
1．本煤層瓦斯抽放的可能性
本煤層抽放瓦斯的可能性，是指煤層在天然透氣性條件下進(jìn)行預(yù)抽的可能性。衡量其可抽性的指標(biāo)一個為煤層的透氣性系數(shù)(λ)、一個為鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)(α)，據(jù)此指標(biāo)將煤層預(yù)抽瓦斯的難易程度進(jìn)行分類，如表所示(由于某某煤礦的具體條件2號煤層的鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)無現(xiàn)場實(shí)測數(shù)值)

某某煤礦實(shí)測的瓦斯抽放指標(biāo)參數(shù)為：
鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) 3號煤層： α=0.019～0.031 d-1
煤層透氣性系數(shù) 3號煤層： 2號煤=0.112m2/MPa2•d
2號煤層： 1號煤=0.491m2/MPa2•d；
將以上煤層抽放指標(biāo)對照表可知，某某煤礦3號煤層從鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)和煤層透氣性系數(shù)來判定屬于可以抽放煤層；由于受目前某某煤礦的開拓情況限制，2號煤層無法測試煤層瓦斯流量衰減系數(shù)，從2號煤層透氣性系數(shù)來判定屬于可以抽放煤層。
由于3上號煤層和3號煤層賦存情況相近，故通過3號煤層透氣性系數(shù)來判定3上號煤層屬于可以抽放煤層。
綜上所述，某某煤礦2號、3號和3上號煤層均為可以抽放煤層，因此某某煤礦對這些煤層進(jìn)行瓦斯抽放是可行的。但需指出的是，從測定的透氣性系數(shù)來看比較靠近臨界值，其透氣性不是很好，如想取得比較理想的抽放效果還需采取一些經(jīng)證實(shí)有效的強(qiáng)化抽放措施來加以保證。
2．鄰近層瓦斯抽放的可行性
某某煤礦上組煤屬于近距離煤層群開采，在2號 、3號、3上號煤層中進(jìn)行回采時，其鄰近煤層均在開采層的影響范圍之內(nèi)，受2號、3號、3上號煤層的采動影響，鄰近煤巖層透氣性必將大大增加。3上號煤層開采時，其鄰近層向開采層瓦斯涌出量達(dá)11.67m3/min；而后期2號和3號開采時，通過工作面瓦斯涌出預(yù)測結(jié)果可以看出，回采時鄰近層向開采層釋放的瓦斯量都比較大，兩個煤層回采時其鄰近層向開采層瓦斯涌出量分別達(dá)18.01m3/min和16.26m3/min。因此某某煤礦鄰近層瓦斯涌出是礦井瓦斯涌出的主要來源之一，回采時必須采取有效措施對鄰近層瓦斯進(jìn)行抽放。
目前我國的鄰近層抽放瓦斯技術(shù)是一項成熟的治理瓦斯災(zāi)害的技術(shù)，在中、近距離鄰近層賦存條件下，只要鉆孔參數(shù)設(shè)計、施工合理，抽放參數(shù)選擇適宜，都能取得良好的抽放瓦斯效果。因此對鄰近層進(jìn)行瓦斯抽放是可行的。
3．采空區(qū)瓦斯抽放的可能性
礦井在回采過程中采空區(qū)內(nèi)丟失的煤炭將在采空區(qū)內(nèi)解吸大量的瓦斯，加上某某煤礦的回采方法采用一次采全高、全部垮落法管理頂板，其兩個開采煤層的上或下鄰近煤層距開采層距離比較近，鄰近層和圍巖受采動影響，鄰近層抽放后剩下的卸壓瓦斯必定通過采空區(qū)冒落產(chǎn)生的裂隙涌向采空區(qū)，使采空區(qū)具有比較好的瓦斯源。故某某煤礦進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)上是可行，其它礦井實(shí)踐證明采空區(qū)瓦斯抽放得良好的抽放效果。
綜上所述，某某煤礦對工作面采空區(qū)進(jìn)行瓦斯抽放是可行的。
四、建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)的條件
根據(jù)《煤炭科學(xué)研究總院撫順分院》編制的《某某省XX縣某某煤礦瓦斯抽放工程初步設(shè)計》礦井瓦斯涌出量的預(yù)計， 3上號煤層和15號煤層同時開采時，礦井絕對瓦斯涌出量39.63 m3/min，相對瓦斯涌出量20.93 m3/t。對本煤層、鄰近層、采空區(qū)進(jìn)行瓦斯抽放工作技術(shù)上可行且具有較好的可操作性，而且礦井瓦斯可抽儲量比較豐富，資源可靠。預(yù)計瓦斯抽放服務(wù)年限將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10年以上，已經(jīng)具備了建立永久抽放系統(tǒng)的條件。
第一節(jié) 礦井瓦斯來源分析
一、礦井瓦斯來源及涌出構(gòu)成
某某煤礦投產(chǎn)后在開采期間的瓦斯來源由以下三部分組成：回采工作面(包括圍巖及鄰近層)的瓦斯涌出、掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出和采空區(qū)(包括圍巖)的瓦斯涌出。各瓦斯源涌出的瓦斯占礦井瓦斯的涌出比例與礦井的開采深度和礦井的生產(chǎn)接續(xù)布局、采掘強(qiáng)度等有關(guān)，根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果，計算確定的某某煤礦在達(dá)產(chǎn)時期的瓦斯涌出構(gòu)成為： 3上號、15號煤同時開采時回采工作面瓦斯占49.63%，掘進(jìn)工作面瓦斯占23.09%，采空區(qū)瓦斯占27.28%。
可以看出，某某煤礦瓦斯涌出構(gòu)成中以回采工作面瓦斯涌出為主，因此礦井的瓦斯治理重點(diǎn)應(yīng)放在回采工作面上。
二、回采工作面的瓦斯來源及涌出構(gòu)成
2號、3上號和3號煤層開采時，其回采工作面瓦斯來源包括開采層和鄰近層(包括圍巖)瓦斯兩大部分，2號、3號、3上號煤層屬薄及中厚煤層，且層間距較小，2號、3號、3上號煤層鄰近層在受采動影響下向開采層涌入的瓦斯對開采層影響都比較大，所以回采工作面瓦斯涌出量中鄰近層的涌出量是其主要來源。
三、采空區(qū)瓦斯涌出及涌出構(gòu)成
某某煤礦為一新建礦井，設(shè)計兩個工作面，目前還沒有采空區(qū)。但是隨著礦井生產(chǎn)時間的推移和采區(qū)開采范圍的擴(kuò)大，采空區(qū)瓦斯涌出量所占的比例勢必將會逐漸加大，這一點(diǎn)根據(jù)上面的礦井瓦斯來源及其構(gòu)成已看出，所以在礦井生產(chǎn)的中后期對于采空區(qū)瓦斯涌出的治理應(yīng)該更加引起重視。
綜上所述，從瓦斯涌出構(gòu)成上來看，某某煤礦2號、3上號和3號煤層回采工作面瓦斯涌出以鄰近層、開采層為主，中后期采空區(qū)也將有一定比例的瓦斯涌出。所以在對回采工作面采取瓦斯抽放措施時，應(yīng)堅持鄰近層抽放、開采層抽放為主，同時還要兼顧采空區(qū)的瓦斯治理的原則。
四、礦井瓦斯涌出量預(yù)測
目前，我國用于回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測的方法有二類：分源預(yù)測法和統(tǒng)計預(yù)測法。分源預(yù)測法，它根據(jù)回采工作面瓦斯涌出來源及來源涌出規(guī)律并結(jié)合煤層開采技術(shù)條件、煤層瓦斯賦存參數(shù)來計算回采工作面瓦斯涌出量，適應(yīng)于各種采煤方法的回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測，只要選取的預(yù)測參數(shù)合理，可以取得很高的預(yù)測準(zhǔn)確率。統(tǒng)計預(yù)測法則要求被預(yù)測的回采工作面在開采方法、煤層賦存條件、瓦斯地質(zhì)條件與樣本工作面相同或相似，否則，預(yù)測準(zhǔn)確率難以保證。
根據(jù)某某煤礦目前采用的開采技術(shù)條件、開采方法以及煤層的賦存條件分析，礦井正式生產(chǎn)時礦井瓦斯涌出來源主要有采掘工作面瓦斯涌出、鄰近層(包括圍巖)瓦斯涌出以及在工作面回采后采空區(qū)的瓦斯涌出，使用分源預(yù)測法按照這三部分瓦斯涌出對礦井瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測。
1．回采工作面瓦斯涌出量
3上號煤層和15號煤層同時開采時回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測
薄煤層及中厚煤層不分層開采時，回采工作面的瓦斯涌出量包括開采層(含圍巖)和鄰近層瓦斯涌出的計算公式為：

L—回采工作面長度，m；3上號煤層：L=135m；15號煤層：L=150m；
h—巷道瓦斯預(yù)排等值寬度，m；
m0—開采煤層厚度，m；3上號煤層：m0=1.30m；15號煤層：m0=5.14m；
m—煤層開采厚度，m；3上號煤層：m0=1.30m；15號煤層：m0=5.14m；
X0—開采煤層原始瓦斯含量，3上號煤層：X0=16.43m3/t；15號煤層：X0=4.31m3/t；3上煤層、4號煤層與3號煤層賦存條件相似且距離比較接近，故取與3號煤層相同瓦斯參數(shù)，下同。
Xc—開采煤層煤的殘存瓦斯含量，3上號煤層：Xc=3.59m3/t；15號煤層：Xc=2.9m3/t；
mi～第i鄰近層煤厚，m；
Xi～第i鄰近層原始瓦斯含量，m3/t；
Xic～第i鄰近層殘存瓦斯含量，m3/t；
Ki～第i鄰近層的瓦斯排放率，ki與鄰近層至開采層的間距有關(guān)；
當(dāng)采高小于4.5m的條件，Ki按下式計算或按圖5-1-1選取。

1-上鄰近層，2-緩傾斜煤層下鄰近層，3-傾斜、急傾斜煤層下鄰近層
根據(jù)某某煤礦綜合柱狀圖顯示，3上號煤層上部為2煤層，下部為3號和4號煤層，其它煤層與開采煤層垂直距離超過影響范圍。所以計算3上號煤層工作面瓦斯涌出量包括三個鄰近層和圍巖瓦斯。15號煤層上部33.16m處有12號煤層，目前其瓦斯情況不明，距離也相對較遠(yuǎn)，故計算時不再考慮。則當(dāng)3上號煤層工作面回采時的鄰近層關(guān)系及hi數(shù)值如表5-1-1所示：
1-上鄰近層，2-緩傾斜煤層下鄰近層，3-傾斜、急傾斜煤層下鄰近層
根據(jù)某某煤礦綜合柱狀圖顯示，3上號煤層上部為2煤層，下部為3號和4號煤層，其它煤層與開采煤層垂直距離超過影響范圍。所以計算3上號煤層工作面瓦斯涌出量包括三個鄰近層和圍巖瓦斯。15號煤層上部33.16m處有12號煤層，目前其瓦斯情況不明，距離也相對較遠(yuǎn)，故計算時不再考慮。則當(dāng)3上號煤層工作面回采時的鄰近層關(guān)系及hi數(shù)值如表5-1-1所示：
式中：q2 —掘進(jìn)巷道瓦斯涌出量，m3/min；
D —巷道斷面內(nèi)暴露煤面的周邊長度， m；3上號煤層：D＝2.6m；15號煤層：D＝9.8 m ；
v —巷道平均掘進(jìn)速度，m/min；v炮＝0.00347 m/min、v綜＝0.00694 m/min
l —巷道長度，m；
q0 —煤壁瓦斯涌出初速度，m3/m2•min；本礦井無實(shí)測值，故按下經(jīng)驗(yàn)式計算：

Vdaf —煤的揮發(fā)份含量，%，3上號煤層：Vdaf =22.83%；15號煤層：Vdaf =18.61%；
S —掘進(jìn)巷道斷面積，m2；S＝12m2；
γ—煤的密度，t/m3，3上號煤層：γ＝1.33 t/m3；3號煤層：γ＝1.40 t/m3；
其余符號同前。
將相關(guān)參數(shù)代入以上公式計算出某某煤礦掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量，計算結(jié)果詳見表5-1-4。
式中：qk —礦井瓦斯涌出量，m3/t；
K1—生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，本礦井均使用機(jī)械化采煤，回采率較高，雖上組煤層間距較小，但3號上與3號煤層合層地方較多、加上4號煤層厚度比較薄，故生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出系數(shù)取‘近距離煤層群’的下限值，即K1＝1.25；
K2—已采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，因在回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測中已經(jīng)充分考慮了圍巖以及鄰近層瓦斯涌出量，且某某煤礦并不會出現(xiàn)大面積已采區(qū)，故K2=1.10。
q1i—第i個回采工作面的瓦斯涌出量，m3/min;
q2j—第i個掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量，m3/min;
A0 —礦井平均日產(chǎn)量，t。
根據(jù)相關(guān)實(shí)際參數(shù)，按上述式子計算得某某煤礦達(dá)產(chǎn)時瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果，詳如表5-1-5所示。
第二節(jié) 瓦斯抽放方法的選擇
一、選擇抽放瓦斯方法的原則
礦井抽放瓦斯是減少礦井和采區(qū)瓦斯涌出量的有效途徑。我國煤礦的瓦斯抽放方法按瓦斯來源大致可以分為以下五類：(1)開采層瓦斯抽放方法；(2)鄰近層瓦斯抽放方法；(3)采空區(qū)瓦斯抽放方法；(4)圍巖瓦斯抽放方法；(5) 綜合抽放瓦斯方法。其中綜合抽放瓦斯方法是前四類方法中兩種或兩種以上方法的配合使用。
選擇抽放瓦斯的方法時應(yīng)遵循如下的原則：
1．選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件；
2．抽放方法的選取應(yīng)根據(jù)瓦斯來源及涌出構(gòu)成進(jìn)行，應(yīng)盡可能采用綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果；
3．選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)有利于減少井巷工程量，實(shí)現(xiàn)抽放巷道與開采巷道的結(jié)合；
4．選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)有利于抽放巷道的布置與維護(hù)；
5．選擇的瓦斯抽放方法應(yīng)有利于提高瓦斯抽放效果，降低抽放成本；
6．選擇的瓦斯抽放方法應(yīng)有利于鉆場、鉆孔的施工、抽放系統(tǒng)管網(wǎng)敷設(shè)，有利于增加抽放鉆孔的抽放時間。
二、瓦斯抽放方法選擇
根據(jù)對本礦井采、掘工作面瓦斯涌出量的預(yù)測、礦井抽放瓦斯必要性的闡述與對工作面瓦斯來源和涌出構(gòu)成的分析，結(jié)合某某煤礦開拓開采技術(shù)條件，可以采用的抽放瓦煤斯方法有：
A、鄰近層瓦斯抽放；
B、本煤層瓦斯抽放；
C、采空區(qū)瓦斯抽放；
D、鄰近層、本煤層和采空區(qū)綜合瓦斯抽放。
按照某某煤礦回采工作面的設(shè)計產(chǎn)量、瓦斯涌出量、通風(fēng)能力以及目前的瓦斯抽放水平，經(jīng)全面分析計算，開采3號、3上號煤層時，某某煤礦無論是前期的首采區(qū)還是根據(jù)礦井規(guī)劃后期需要增加的采區(qū)的各回采工作面都必須采取本煤層、鄰近層和采空區(qū)同時抽放的綜合瓦斯抽放方法。
1．本煤層瓦斯抽放
本煤層瓦斯抽放可分為開采層未卸壓抽放和卸壓抽放兩種方法。根據(jù)礦井主采煤層可抽性論述以及本井田其它礦井的抽放情況，2號、3號、3上號煤層屬于可以抽放煤層，設(shè)計在2號、3號、3上號煤層回采工作面采用未卸壓抽放(預(yù)抽)和邊采邊抽方法，利用工作面進(jìn)風(fēng)巷道向煤層打迎面斜交和平行于工作面的鉆孔，在工作面回采前可以作為預(yù)抽鉆孔對本煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽，同時該預(yù)抽鉆孔還可隨著回采工作面的推進(jìn)前方煤體產(chǎn)生的卸壓作用，作為邊采邊抽對鉆孔對煤層進(jìn)行卸壓瓦斯抽放，從而提高瓦斯抽放量，減少開采層的瓦斯涌出。見圖5-2-1。
依據(jù)礦井掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量預(yù)測，在本礦井進(jìn)行回采工作面巷道準(zhǔn)備時3號、3上號煤層掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量都大于3m3/min，同時結(jié)合目前某某煤礦煤巷掘進(jìn)過程中工作面瓦斯頻繁超限的狀況，設(shè)計在2號、3號、3上號煤層巷道掘進(jìn)時采用邊掘邊抽的方法，解決掘進(jìn)工作面瓦斯容易超限的問題，以期提高巷道的掘進(jìn)速度，緩解礦井采掘接替緊張。掘進(jìn)工作面布孔方式如圖5-2-2所示。




2．鄰近層瓦斯抽放
受開采層的采動影響，其上部或下部的鄰近煤層得到卸壓后會發(fā)生膨脹變形，使其透氣性大幅度增加，因采動影響而在巖層與煤層之間形成的層間空隙不僅是卸壓瓦斯的儲存地點(diǎn)，也成為卸壓瓦斯良好的流通渠道，因此鉆孔穿入或透過這些層間空隙就能取得較好的抽放效果。
鄰近層瓦斯抽放是某某礦井瓦斯治理的重點(diǎn)之一。開采3上號煤層時，2號、3號、4號煤層作為鄰近層，也會有大量瓦斯涌入，需要抽放上鄰近層瓦斯和采空區(qū)瓦斯。開采3號煤層時下鄰近層4號煤層與3號煤層距離特別小，且煤層較薄，受3號煤層的采動影響瓦斯基本全部釋放到采空區(qū)，此鄰近層涌出的瓦斯可用采空區(qū)瓦斯抽放來解決；而其上部2號煤層和3上號煤層，距離較小且均在采動影響范圍內(nèi)，此時主要需抽放上鄰近層瓦斯。后期開采2號煤層時，3上、3、4號煤層作為2號煤層的下鄰近層，且距2號煤層距離較小，均在2號煤層的采動影響范圍內(nèi)，此時下鄰近層抽放是瓦斯抽放的重點(diǎn)。
國內(nèi)外對于上、下鄰近層瓦斯的抽放都積累了成熟的經(jīng)驗(yàn)，可以采用的方法也較多，如頂板巷道、頂板長鉆孔、頂板短鉆孔；底板巷道、底板長鉆孔、底板短鉆孔等，針對本礦井主采煤層實(shí)際賦存條件，3號煤層回采工作面的鄰近層瓦斯抽放方案為走向順層長鉆孔抽放鄰近層瓦斯； 3上號煤層回采工作面的鄰近層瓦斯只對上鄰近層進(jìn)行抽放，方案采用走向順層長鉆孔抽放鄰近層瓦斯；2號煤層回采工作面的鄰近層瓦斯抽放方案主要選擇底板巷道結(jié)合穿層鉆孔抽放下鄰近層瓦斯。
1)3上號、3號煤層回采工作面鄰近層瓦斯抽放方案
在回采工作面回風(fēng)巷道內(nèi)每隔50m開設(shè)一個鉆場，每個鉆場內(nèi)布置迎向回采工作面方向的鉆孔3個，同時要保證每個鉆場鉆孔工作面投影的搭接距離超過20m。3上號、3號煤層布孔方式如圖5-2-3所示。
2)2號煤層回采工作面鄰近層瓦斯抽放方案
在3號煤層中開一條抽放瓦斯的專用巷道，巷道平行于工作面的推進(jìn)方向，巷道斷面4～5m2左右，長度約540m。同時在巷道內(nèi)施工上向穿層鉆孔，毎組鉆孔間距50m，每組布置3個鉆孔，鉆孔應(yīng)進(jìn)入2號煤層頂板不小于0.5m。詳見圖5-2-4。
3．采空區(qū)瓦斯抽放
采空區(qū)瓦斯抽放方法多種多樣，按采空區(qū)狀態(tài)劃分，可分為半封閉采空區(qū)瓦斯抽放和全封閉采空區(qū)瓦斯抽放。
1)半封閉采空區(qū)瓦斯抽放

半封閉采空區(qū)是指回采工作面后方的、工作面回采過程中始終存在、并且隨著采面的推進(jìn)范圍逐漸增加的采空區(qū)。由于這種采空區(qū)是和工作面通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)相連通的，在通風(fēng)壓差的作用下來源于各方面的瓦斯涌入采空區(qū)后又流進(jìn)工作面并經(jīng)由回風(fēng)流排出，當(dāng)采空區(qū)積存和涌出瓦斯較大時有可能造成工作面上隅角或回風(fēng)流瓦斯處于超限狀態(tài)，特別是當(dāng)頂板冒落時易引起采空區(qū)瓦斯突然大量涌出對生產(chǎn)構(gòu)成很大的威脅。目前對半封閉采空區(qū)抽放瓦斯在國內(nèi)外所采用的主要方式有：插(埋)管抽放、向冒落拱上方打鉆抽放、在老頂巖石中打水平鉆孔抽放、直接向采空區(qū)打鉆抽放、頂板尾巷抽放、工作面尾巷抽放和地面鉆孔抽放等。
針對目前某某煤礦的實(shí)際情況設(shè)計采用上向鉆孔抽放法。該法是在工作面回風(fēng)巷道內(nèi)設(shè)鉆場，向采空區(qū)冒落拱上方施工鉆孔，使孔底處于冒落拱的上方，捕獲冒落破壞帶的瓦斯，此種抽放方法還可以兼顧抽放來源于上鄰近層的瓦斯和采空區(qū)積聚瓦斯，鉆場間距50m左右，每個鉆場內(nèi)布置4個鉆孔。如圖5-2-5所示，以3號煤層為例，其他煤層鉆孔布置采取同樣方法。另外，根據(jù)3上號和3號煤層巷道布置情況，也可以利用工作面尾巷進(jìn)行瓦斯抽放。
2)全封閉采空區(qū)瓦斯抽放
全封閉采空區(qū)是指工作面(或采區(qū)、礦井)已采完封閉的采空區(qū)，也稱老采空區(qū)。老采空區(qū)雖與礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)隔絕，但采空區(qū)中往往積存大量的高濃度瓦斯，它仍有可能通過巷道密閉或隔離煤柱的裂隙往外泄出，從而增加礦井通風(fēng)的負(fù)擔(dān)和不安全因素。全封閉采空區(qū)瓦斯抽放有以下幾種不同的方式：報廢礦井抽放瓦斯、開采已久的老采空區(qū)瓦斯抽放、采完不久的采空區(qū)瓦斯抽放和地面鉆孔抽放等。
對于某某煤礦來說，只有在生產(chǎn)的后期才出現(xiàn)大量的全封閉采空區(qū)，屆時可以采用密閉巷道法抽放采空區(qū)瓦斯。該法是在回風(fēng)順槽內(nèi)打密閉，將管子插入采空區(qū)直接抽放采空區(qū)瓦斯。詳見圖5-2-6。
三、抽放巷道布置
某某煤礦井下本煤層瓦斯抽放不增設(shè)專門的抽放瓦斯巷道，全部利用工作面已有的開采順槽，即利用工作面的運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷布置回采工作面預(yù)抽鉆孔(后期用作邊采邊抽)。
3號、3上號煤層回采工作面鄰近層和半封閉采空區(qū)的瓦斯抽放則均采用在回風(fēng)順槽中設(shè)置鉆場，在鉆場中施工鉆孔進(jìn)行抽放的方法，不再另外布置巷道。
2號煤層回采工作面鄰近層瓦斯抽放需在3號煤層中布置巷道，該巷道既可以作為瓦斯抽放巷，同時在后期經(jīng)維護(hù)后還可以作為3號煤層回采工作面的順槽用。
第三節(jié) 鉆場及鉆孔布置
一、鉆場布置的位置、間距、鉆場尺寸及支護(hù)形式
在抽放方法的設(shè)計中，本煤層瓦斯預(yù)抽以及邊采邊抽方法無需設(shè)立鉆場，直接在工作面運(yùn)輸巷或回風(fēng)巷施工；走向順層長鉆孔抽放上鄰近層瓦斯和上向鉆孔抽放法抽放采空區(qū)瓦斯以及在掘進(jìn)工作面邊掘邊抽時需開設(shè)鉆場。走向順層鉆孔抽放鄰近層瓦斯鉆場布置在3號、3上號煤層回采工作面回風(fēng)巷內(nèi)，鉆場間距為50m，每個鉆場內(nèi)布置迎向回采工作面方向的鉆孔3個，同時要保證鉆場內(nèi)每個鉆孔在工作面投影的搭接距離超過20m；2號煤層回采工作面鄰近層瓦斯抽放巷道設(shè)置在3號煤層內(nèi)，同時在瓦斯抽放巷道內(nèi)每隔40m施工一組穿層鉆孔，每組鉆孔布置3個鉆孔；上向鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯鉆場也布置在2號、3號、3上號煤層回采工作面回風(fēng)順槽中，鉆場間距為50m，每個鉆場4個鉆孔；掘進(jìn)工作面邊掘邊抽鉆場在巷道兩側(cè)交錯布置，同側(cè)鉆場間距為50m，每個鉆場2~4個鉆孔。走向順層長鉆孔、上向鉆孔布置和邊掘邊抽時鉆場規(guī)格為：寬3.5m，深4m，高與掘進(jìn)巷道相同，采用11號礦用工字鋼梯形支護(hù)或網(wǎng)錨支護(hù)。
二、各抽放方法鉆孔主要參數(shù)
1．回采工作面本煤層鉆孔布置
鉆孔布置方式：不設(shè)鉆場，鉆孔沿煤層迎面斜交(與順槽成60°)和平行于工作面(垂直巷道)布置。
鉆孔直徑：鉆孔直徑大，暴露煤壁面積大，瓦斯涌出量就大，但二者增長并非線性關(guān)系，一般選用Φ75～110mm的孔徑，考慮在本煤層內(nèi)施工鉆孔的實(shí)際情況，設(shè)計選用鉆孔直徑Φ75mm，當(dāng)施工工藝成熟后可適當(dāng)增大鉆孔直徑。
鉆孔長度：按3 號煤層回采工作面長度135m考慮，平行工作面設(shè)計鉆孔長度為110m，沿煤層迎面斜交鉆孔長度為120m。由于單個鉆孔抽放影響范圍本礦井暫無實(shí)測數(shù)據(jù)，考慮本礦井煤層透氣性特性，暫按經(jīng)驗(yàn)值取為5m，斜交鉆孔的交叉點(diǎn)高程差以控制在鉆孔直徑的5～8倍距離為宜，實(shí)際最佳開孔間距以及鉆孔交叉點(diǎn)高程差可以在抽放工作展開后根據(jù)實(shí)際測量確定。如施工長鉆孔有困難時，可分別從工作面的進(jìn)、回巷雙向布置鉆孔，還可以提高工作面的抽放量，但鉆孔施工工程量也相應(yīng)有所增加，鉆孔主要參數(shù)見表5-3-1。




由表中可以看出，排放時間為150d時，排放總量已經(jīng)達(dá)到極限排放量的94.22%，盡管再延長排放時間也會使抽放總量略有增加，但實(shí)際上并沒有多大意義且不經(jīng)濟(jì)，而且從采掘接續(xù)來看也是不現(xiàn)實(shí)的?？紤]到目前我國開采層預(yù)抽瓦斯的實(shí)際水平，本著盡量減小鉆孔工程量又要保證抽放效果的原則，綜合考慮礦井的生產(chǎn)接續(xù)問題，本設(shè)計鉆孔預(yù)抽有效抽放時間為150天。實(shí)際的有效抽放時間建議在今后抽放過程中進(jìn)行考察確定。
抽放負(fù)壓。一般孔口宜選用13.33～26.66KPa的負(fù)壓抽放。
3上號、15號煤同時開采時，3上號煤層鉆孔參數(shù)選取參照3 號煤回采工作面本煤層鉆孔布置，回采工作面長度按150m計算，平行工作面設(shè)計鉆孔長度為125m，沿煤層迎面斜交鉆孔長度為130m。本煤層鉆孔參數(shù)如表5-3-3所示。

沒完 待續(xù)i