湖北省黄石市西塞山区胡家湾矿设计计划书

1 湖北省黄石市西塞山区胡家湾矿设计计划书 1 矿区概况及井田地质特征 区概况 理位置与交通 胡家湾矿区位于湖北省黄石市西塞山区，距市中心约 5 公里，矿区距武黄公路 紧邻黄石火车西站，有专用铁路线 通较为方便。详见图 1通位置图。 南起黄荆山向斜轴，北至武（武汉）黄（黄石）铁路，西起李家坊断层，东迄郭家花园断层与袁仓煤矿相毗邻。矿井东西长约 3积约 胡家湾煤矿位于黄石市西塞山区胡家湾村，行政区划隶属西塞山区管辖，是黄石 市所属煤矿，企业性质为为国有企业。交通位置图见图 1 1 1。 然环境 本区属低山丘陵区，地势南高北低，黄荆山脉为地表分水岭，地表最高处黄荆山 +侧沟谷较平坦，最低 +20m，相对高差 表植被盛荫，地表水经张家湖流入长江。地表水排泄条件尚佳。 黄石市地理座标东经 114 30 115 15，北纬 29 52 3020。地形南北两侧高，中间为一近东西走向的山间洼地，东部临江环湖。其中南侧和北侧西段为低山丘陵地形，山峰标高由 232 470 米。四峰山最高，标高 ，相对高差由 200 400 米以上。北侧东段为丘陵残丘地形，丘顶标高 150 200 米，山坡平缓，无明显的脊岭线。中间为低尘缓丘地形，西窄东宽，地面起伏差一般不超过 20 米，以岭状岗地为主， 2 镶嵌有孤立残丘，丘顶标高 50 100 米。东部为湖盆区和河谷阶地地形，地势低洼平坦，地面标高 20 米以下。 黄石市位于亚热带潮湿气候区。气候特点是：冬冷夏热，四季分明。雨量充沛。多年平均气温 17，年平均降水量为 米。正常年份降水量在 1000 1700 毫米之间。最大年降水量 米，降水主要集中在每年的 4 8 月。多年平均蒸发量略高于降水量。 区内地表水资源丰富。主要水域均分布在东部，最大水体是长江。长江流经研究区全长 里，江面宽窄不一，由 750 2000 米。年平均流量 立方米 /秒。最小流量仅 立方米 /秒。除长江外，其它地表水体以湖泊为主。分布在沿江一带。主要湖泊有花马湖、青山湖、南湖和夏游湖。湖泊面积 方公里，占市区面积的 本区属亚热带气候，冬季干寒，夏季炎热，四季分明，雨量充沛，霜冻期短 最大年降雨量为 米，最小年降雨量为 米，一般在428 毫米左右，雨量比较集中，每年 4份为降雨较多季节，占年降雨量 70%以上， 10 月份至 年 3 月份为枯雨季节。历年最大蒸发量为 小蒸发量为 米，一般为 米。年蒸发量为年降雨量的 50%左右，属潮湿多雨地区。年最高气温 40，最低气温 春夏两季东风居多，秋冬两季多西北风，最大风速 30 米 /秒。总之，气候条件的变化，直接影响地下水和地表水的动态与循环。 3 黄石市黄石港区石灰窑区铁山区下陆区鄂州市大冶市四棵汪仁镇河口镇西塞山散花镇兰溪镇杨叶镇花湖镇汀祖镇沙窝新庙镇石山镇泽林镇碧石渡镇罗家桥街办南湖燕矶镇六神马垄镇茅山镇武汉黄梅 高速公路东方山肖家铺106国道长江50 75 1 0 0 （ k m ）250图 1 1 1 交通位置图 井地表水系 本区属低山丘陵区，地势南高北低，黄荆山脉为地表分水岭，两侧沟谷较平坦，地表植被盛荫，地表水经张家湖流入长江，地表水排泄条件尚佳。 区内地表水资源丰富。主要水域均分布在东部，最大水体是长江。长江流经研究区全长 里，江面宽窄不一，由 750 2000 米。年平均流量 立方米 /秒。最小流量仅 立方米 /秒。除长江外，其它地表水体以湖泊为主。分布在沿江一带。主要湖泊有花马湖、青山湖、南湖和夏游湖。湖泊面积 方公里，占市区面积的 矿区外围地表水体主要为张家湖，湖水的面积大， 储水量丰富，但湖水不能渗入矿井内部，对矿井影响不大。 象与地震 4 本区属亚热带气候，冬季干寒，夏季炎热，四季分明，雨量充沛，霜冻期短。最大年降雨量为 米，最小年降雨量为 米，一般在 428 毫米左右，雨量比较集中，每年 4份为降雨较多季节，占年降雨量 70%以上， 10月份至 年 3月份为枯雨季节。历年最大蒸发量为 小蒸发量为 米，一般为 米。年蒸发量为年降雨量的 50%左右，属潮湿多雨地区。年最高气温 40，最低气温 春夏两季东风居多， 秋冬两季多西北风，最大风速 30 米 /秒。总之，气候条件的变化，直接影响地下水和地表水的动态与循环。 根据湖北省地震局资料，评估区及周边从未发生过地震，但周围地震活动尚较频繁，并以震级烈度小为特点。根据中华人民共和国国家标准2001建筑抗震设计规范和 2001中国地震动参数区划图，评估区范围内抗震设防烈度为 6 度， 民经济概况 本区北部位于市区，地方经济较发达、稳定，南部为农村，农业比较发达，主要农作物为：小麦、玉米、大豆、棉花。 矿 区内的主要工业是煤炭和水泥厂、矿山机械厂等。 矿区所需的建设材料除砖、瓦、灰、砂、石及水泥能自给外，钢材及木材需调进。 田地质特征 层 胡家湾煤矿的地层自二叠系至第四系地层均有出露和揭露，现自老至新叙述如下： 1、二叠系下统棲霞组（ 泥质结核灰岩，全厚 70100m； 2、二叠系下统茅口组（ 20 80m，以灰岩、硅质灰岩为主，上部为硅质条带状灰岩； 3、上二叠统龙潭组含煤段（ 全厚 10 20m，中间夹有无烟煤一层，为本矿主要开采煤层； 4、上二叠统龙潭组灰岩段 （ 一般厚 30m，全厚 20 45m， 5 含燧石结核灰岩； 5、上二叠统大隆组（ 厚 2 15m，灰黑色薄层硅质页岩，成菱形状 ,层间夹粘土岩，组成至密坚硬，易破碎； 6、三叠系下统大冶组（ 全厚约 800m，分为 1 上； 7、第四系冲积层（ Q），分布在低洼及冲沟内。 造 区内构造较为简单，岩层总体呈单斜构造，其中小型褶褶较发育，断裂构造中主体断裂多分布于矿区周沿。 1、断裂构造 （ 1）郭家花园断层：郭家花园村西侧，均为第四系黄土层覆盖，断层东 盘为大冶灰岩第一层，西盘为大冶灰岩第三层，同时切割桐子堡背斜。 断层方向 330 340，两盘水平移动达 300m,该断层为胡家湾矿与袁仓矿的自然边界线，向深部逐渐消失。 （ 2）采石场东西断层：位于灰石厂露天矿采掘工作面上，具有明显的 320方向的断层面及断层擦痕，倾角几乎直立，岩层水平错动约 300m ,该断层对煤层无影响。 （ 3）王家垴东、西断层：位于桐子堡背斜南翼，王家垴村之北。 西断层：东盘大冶灰岩 1平移动 115层走向 330，倾角直立，断距 45m 左 右，平推位移约 50m 左右，仅对背斜南翼有破坏作用。 东断层：东盘大冶灰岩 界线和西盘 接，水平移动 60m 左右，倾向 230，倾角 65，一般 40 50，断层线方向 145。断层性质为平移正断层，垂直断距 40 70m，本断层对煤层有一定的影响，但不甚严重。主要地质构造特征见表 1 2 1。 2 褶皱构造 本区主要构造形态由黄荆山向斜和桐梓堡背斜褶皱构造组成，褶皱轴向近北东南西向（ 40 50左右），向西倾伏，其向斜轴部均为大冶灰岩出露，黄荆山向斜为一不对称之向斜，轴面倾向南，轴面倾 角 75左右，向斜在大路沟断层附近出现封闭和抬高现象，形成由东向西开阔的马蹄形 6 向斜构造。南翼分布的地层较为完整，从志留系至下三叠系大冶灰岩均有出露。地层走向为 50 60左右，倾角 15 65不等，一般为 30 40。由东往西逐渐变陡，地层浅部局部倒转；北翼（桐梓堡背斜南翼）地层走向倾角基本与上述相同，但背斜北翼地层倾角变化较大，由 10 70到直立不等，一般为 35 50左右，地表大部地层倾角正常，但其深部却为倒转，倒转转折点一般在 平之间，这种现象在矿井巷道及钻孔均已证实， 致使该背斜为一不对称的倒转背斜构造，倒转背斜轴面倾向南东，倾角一般为 50 70左右。 表 1 2 1 主要地质构造特征表 序号 名称 断层性质 断层面走向 断层面倾向 倾角（） 落差（ m） 1 王家垴断层 正断层 北北东 北北西 65 40 70 2 李家坊断层 正断层 北北西 西西南 80 25 层及煤质 层 二叠系上统龙潭煤组为区内含煤段，除在向斜南翼有零星的煤层露头分布外均埋于地下， 含煤段主要含煤一层，为似层状、透镜状、扁豆状，煤层结构比较简单，不稳定有分 叉尖灭变薄等现象。 区内煤层比较发育的地段是靠近背斜轴部，一般在 3m 左右。从背斜两翼来看，南翼走向均有变化，但倾向变化较大，一般平均在 采含煤率为 78%；而北翼一般在 2m 左右，煤体沿走向较稳定，可采含煤率为 87 90%。根据素描资料分析，煤层厚度一般为 2m 以上的地段沿走向延展 50 60m，沿倾向最大达 50m 左右，一般在 20 30m，煤体沿走向变薄带最大的有 60m 左右，最小的有 4m 左右，但往深部，煤层赋存 7 情况较差，经巷探证实北翼可采含煤率仅在 46 50%左右，南翼可采含煤率为 35 55%。 主要煤 层特征表见表 1 2 2。 表 1 2 2 可采煤层特征表 煤组 龙潭煤组 煤层 一般厚度（ m） 煤层结构 顶底板岩性 稳定性 可采程度 倾角（） 容重（ t/ 夹石层数 夹石厚度 顶板 程度底板 无 长兴灰岩 茅口灰岩 比较稳定 可采 28 煤质及用途 本区煤层结构比较简单，肉眼观察为黑色 亮黑色，以亮煤为主，多呈粉末状、鳞片状，煤极为松散易碎，污手。 1、瓦斯 本矿井瓦斯绝对涌出量为 9 m3/对涌出量为 16m3/定 为低瓦斯矿井。 2、煤尘爆炸性 矿区经煤尘爆炸性鉴定确定煤尘无爆炸性，但煤层多呈粉状结构，干燥、疏松，在开采过程中煤尘较大，要采取综合防尘措施。 3、煤自燃性 由于煤层含硫较高，煤质松软，易形成自燃发火，北翼发火期最短为一周，南翼发火期为 45 天左右。因此，要提高采区回采率，及时封闭采空区和废弃巷道，加强工程质量管理，防止因采空区漏风、煤巷垮冒、通风不良等情况造成自燃发火。 4、煤的物理性质 8 本区煤层结构比较简单，肉眼观察为黑色 亮黑色，以亮煤为主，多呈粉末状、鳞片状，煤极为松散易碎，污手。 5、煤的化学性质 经化验煤质特征如下： 灰分 挥发分 水分 硫分 发热量（大卡 /千克） 原煤 284 净煤 454 6、煤的用途 从以上化验资料分析，原煤灰份和全硫含量较高，应属高灰高硫无烟煤，根据本区煤质特征，主要作民用煤及工业动力燃料之用。 文地质特征 表水特征 矿区内有胡家湾及张万有两冲沟，无其他水系，两沟之水皆流入张家湖中，系由大冶灰岩之裂隙补给， 流量受季节影响变化大， 雨季水量充足，干旱时则极微小 ，附近一带井水较浅，井深不超过 23m，矿区外围地表水体主要为张家湖，湖水的面积大，储水量丰富，但湖水不能渗入矿井内部，对矿井影响不大。 水层的水文地质特征 二叠系下统茅口灰岩裂隙承压水为龙潭煤组底板充水主要的含水层，其露头在地表仅有零星出露，罕见泉水。含水层的上部为矽质层具菱形节理，下部为厚层石灰岩组成，裂隙溶洞发育极不均匀，其含水性有大有小。对矿井开采有一定的影响。 二叠系上统长兴灰岩裂隙承压水为煤层顶板含水层，厚度一般 30 米，含水性较弱，浅部裂隙溶洞发育，深部节理裂隙为方解石充填，含水甚微 。 9 龙潭组含煤段为一良好的隔水层，但由于层位不稳定，局部出现尖灭现象，在开采时人为因素的影响，加之水头压力，有时起不到应有的隔水作用。 对于各个岩层的含水性的描述如下： （ 1）二叠系下统茅口灰岩溶洞裂隙（ 井田内没有出露，其岩性上部为灰及灰白色块状矽质层、坚硬、节理发育，中部为深灰色及灰黑色厚层条状矽质页岩与灰岩，方解石成网状穿插，裂隙发育， 1003 孔孔深 130m 处，该层发生涌水，开始涌水量为 ，逐减到 3/时，到 ，又发现裂隙，孔内漏水严重，不反水。该层底部为深灰及灰黑色厚层状细晶质灰岩，含磁石结核，上部溶洞裂隙发育，多被方解石充填，该层是本区一主要含水层。井田内有六个孔在该层出现涌水，水位标高一般在 +上，在 805 孔及 1003 孔对该层进行了两次抽水，单位涌水量在 3/昼夜，米 夜，米之间，渗透系数 夜 夜。以 水为主，含水丰富对矿床有很大威胁。 （ 2）二叠系上统龙潭煤组隔水层（ 细砂岩。黑色粉砂岩炭质页岩，页岩及煤层组成，局部有砾石，据简易水文 和抽水孔证实，隔水尚好，厚度 （ 3）二叠系上统长兴灰岩溶洞裂隙水（ 为深灰色含燧石结核之灰岩，裂隙发育，常有串珠状小溶洞，同时伴有方解石晶簇，钻孔揭露该层时，有漏水及涌水现象，井田内六个钻孔在该层发现涌水，一般水位标高在 +42 米以上，经 805 孔及 1003 孔抽水结果，米，渗透系数为 夜，含水层厚为 般在 19m 左右，本层为该区一主要含水层，是煤系直接顶板，对矿床开 采有一定影响。水质为 。 （ 4）二叠系上统保安页岩（ 三迭系下统泥质薄层大冶灰岩（ 水层，泥灰岩及分布于松山，法洪山背斜轴部，岩性为灰黄及黄绿色的薄层泥质灰岩及灰色页岩，风化后呈叶片状，一般厚 70 80安页岩分布于松山，法洪山背斜轴部处，为黑灰色矽质页岩，节理裂隙发育，风化后呈棱片状，一般厚 8m 左右，能起隔水作用。 （ 5）三叠系下统薄层，中厚层，厚层大冶灰岩，层间裂隙水和裂隙 10 溶洞含水层（ 1底部岩性为灰黄及黄绿色的薄层灰岩，分布于松山，法洪山一带，透水性弱。中上部为中厚层及厚层灰岩，在秀山，屏山法洪山北坡一带有广泛出售，上部以溶洞水为主，中部以裂隙水为主，该层泉水量与降水关系密切，干旱时水量为零，雨季最大达 /秒，屏山见一溶洞，高 3m，深 10m 左右，全层透水性强，据实测该层厚约650m 左右，以 水为主，因底部有良好隔水层，故对矿井充水关系不大。 （ 6）燕山期花岗闪长斑岩（ 据前人区域水文资料认为该层属裂隙含水层，但从本井田所打钻孔来看，该层岩芯完整，又以最近建井（红锋煤矿）主付井的揭露情 况，该层不含水或含水也较弱。 （ 7）第四系孔隙潜水：分布于冲沟谷两岸及低洼区。岩性为坡积残积的黄褐色亚砂土，亚粘土及红色粘土，局部含碎石块及铁锰质结核，厚0 31m，一般 15m 左右，潜水埋深 0 4m。民井提水试验， /秒，泉涌水量为 0 /秒，透水性弱，大气降水是主要补给来源。以 水为主，对矿井开采影响不大。 井充水因素和补给来源 棲霞灰岩含裂隙溶洞，水量丰富，为矿井的主要充水水源。 井涌水量 据历年来排水情况，正常涌 水量为 100m3/h，最大涌水量为 160m3/h，。 井田综合柱状图见图 1 2 1。 炭产品的供求现状 湖北省煤炭资源贫乏，全省原煤产量不足 1000 万吨，境内密布建材、电力、冶金、化工等工业企业，且多为能源消耗大户，煤炭年需求量为7000 万吨左右，因此，仅靠省内煤炭企业自产的煤量远远满足不了需求，大部分生产用煤需从河南、山西等富煤地区调入，煤炭市场需求量很大。 黄石市是鄂东南的老工业城市，国民经济发展迅速，对煤炭的需求量也相当大，而本地煤炭的年产量较小，加上本地水泥厂、砖瓦厂及生活用煤的需求量也较大 。 11 质、煤的牌号与用途 井田各可采煤层煤质稳定，均是由高等植物生成的高变质程度、中等灰分之单一工业牌号的无烟煤，低磷、低硫。所有可采煤层的煤质指标均达到了工业要求。煤的工业分析表见表 1 2 5 表 1 2 5 煤的工业分析表 序号 煤层名称 牌号 水分（）M 灰分（） A 挥发分（）V 含硫量（） S 发热量g Q 备注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 一 1 无烟煤 煤 12 岩 性 描 述第四系茅口组地质时代煤 岩 厚 度地层柱状地 质 综 合 柱 状 图黄 土 层 : 主 要 由 红 色 粘 土 , 风 化 岩 石 碎 快 组 成 , 坡 积 物 , 残 积 物 次 之 层共1 4 层。中厚层灰岩有缝分线结构及镜状层理，呈节状结构，有方解石石脉填充往下过渡为块状灰岩与泥质灰岩互渗黑矽质泥岩岩性脆垂直节理发育，有方解石，石脉填充，上部夹有 0 . 0 3 铝土矿一泥质滑石。黑色芯层灰岩，具有水平层理，局部含有矽花石脉填充，矽质灰岩，中厚层状呈灰色结晶结构，垂直节理发育含大三 黄铁石结核。保安页岩芯层矽质泥岩，矽化度强具有水平层理垂直节理发育，含有黄铁矿结核，及菊石化石，间夹有浅涤色的泥质灰岩单层厚 0 . 5 m, 中部夹有矽质灰岩粗结晶结构单层厚2 0 右底部有厚3m 的燧石层，微密件坚硬具有光滑面有方解石，石脉填充长 兴 灰 岩 : 矽 质 灰 岩 呈 灰 色 细 结 晶 结 构 含 多 而 分 迭 不 好 的 贝 壳 小直 径 0 . 2 直径1 有沟石合茎和少量方解石及火燧石结核向下贝壳逐渐减少；中部含有很多黄铁矿结核，底部含有稀而少的贝壳，接近煤系处岩石呈细隐品质结构，颜色变深龙 潭 煤 组 : 黑 色 沙 岩 具 水 平 层 理 上 部 含 多 而 分 布 乱 的 贝 壳 化 石 , 贝壳个体由上而下逐渐边小, 含少量黄铁矿, 中部含多而大小不一的黄铁矿结核一般沿层面分布为小的黄铁矿晶体下部不含黄铁矿结核 , 有 少 量 个 体 很 小 的 蜿 足 类 化 石 泥 沙 岩 , 含 较 多 的 云 母 片 , 有 灰 质 滑 面 及 黄 铁 矿 晶 体 沿 层 面 灰 岩 : 矽 质 灰 岩 上 有 近 2 米 的 黑 色 矽 质 层 微 密 坚 硬 断 口 光 滑 ,下部为溟灰色矽质灰岩, 细结晶结构由方解石, 度界 系 组古生界栖霞组龙潭煤组保安组长兴组大冶组( M )0大隆组152 . 61 2 070311825- 4 5 8 . 8- 4 5 6 . 3- 4 2 5 . 3- 4 0 7 . 7- 3 8 2 . 1- 3 0 3 . 4- 2 9 0 . 7- 2 5 6 . 1- 5 7 8 . 4138034三叠系二叠系 13 2 矿井储量、年产量及服务年限 田境界 井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般以下列情况为界： 1以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界； 2以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界； 3以相邻的矿井井田境界煤柱为界； 4人为划分井田境界。 胡家湾煤矿井田境界，东部以袁仓的交界为边界，西部以李家坊斜交断层为边界，南部以煤层 700 的地板等高线为边界，北部以煤 层 700的地板等高线为边界。井田平均走向长度 3倾向长约 井田面积约 田储量 矿井储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量。 本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一。 块段法是根据井田 内钻孔勘探情况，由几个煤厚相近钻孔连成块段。根据此块段的面积，煤的容重，平均煤厚计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。 井工业储量 矿井工业储量是勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的 A、B、 C 三级储量之和，其中高级储量 A、 B 级之和所占比例应符合表 2 2 1 的规定。由煤层底板等高线及储量计算图上提供的资料可计算出来设计矿井工业储量汇总表见 2 2 2。 14 表 2 2 1 矿井高级储量比例 地质开采条件 储量级 别比例（） 简单 中等 复杂 大型 中型 小型 大型 中型 小型 中型 小型 井田内 A+B 级储量占总储量的比例 40 35 25 35 40 20 25 15 第一水平内 A+B 级储量占本水平储量的比例 70 60 40 60 50 30 40 不作具体规定 第一水平内 A 级储量占本水平内储量的比例 40 30 15 30 20 不作具体规定 不要求 表 2 2 2 矿井工业储量汇总表 煤层名称 工业储量（万吨） 备注 A B A+B C A+B+C 一 1 煤层 1156 532 1502 1149 2837 符合 总计 1156 532 1502 1149 2837 符合 井设计储量 矿井设计储量为矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量。而在该井田范围内只有煤田境界煤柱和断层煤柱。可暂时按工业储量的 5 7计入，本设计取 7，故： P 式中： 16 矿井设计储量； 矿井工业储量； P 永久煤柱损失量，可暂按工业储量的 5 7计入，本设计取7；由此： 矿井设计储量3057（ 1 7 ） 吨 井设计可采储量 矿井设计可采储量为矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率所得到的储量。各种主要巷道的保护煤柱及可采储量见表 2 2 3；矿井工业广场地保护煤柱留设见图 2 2 1；工业广场保护煤柱设计计算参数见表 2 2 4。 表 2 2 3 矿井可采储量汇总表 开采水平 煤层名称 工业储量(A+B+C) (万吨 ) 矿井设计储量（万吨） 矿井可采储量（万吨） 永久性煤柱损失 设计储量 设计煤柱损失 可采储量 断层 境界 工业广场 井下巷 道 其他 1 一 1 3057 2 2 4 工业广场保护煤柱设计参数表 煤层倾角（） 煤厚（ m） （） （） （） （） 埋深（ m） 27 5 72 58 72 380 17 DAk 2q 2n 1m 2k 3q 3k 1q 13.2 业 广 场 保 护 煤 柱 计 算 图 图 2 2 1 工业广场保护煤柱计算图 18 井年储量及服务年限 井工业制度 根据设计大纲规定以及结合矿井实际情况。规定该设计矿井年工作日为 330 天，每日三班工作，每日工作 8 小时，每日净提升时间数为 16 小时。 井服务年限 初步设定该矿井设计年产量为 a，根据公式： T T 矿井服务年限，年； Z 矿井可采储量，万吨； A 矿井生产能力，万吨 /年； K 储量备用系数， K=处取 由此验算服务年限如下： =0 年 符合要求。 19 3 井田开拓 述 拓方式选择 原矿井采用的是斜井开拓方式加暗斜井延伸。由于胡家湾矿井田表土层较厚，但是煤层埋深很深，所以井筒施工方式采用立井开拓。立 井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制。立井的井筒短、提升能力大、对辅助提升特别有利。对于煤层赋存较深、表土层厚、水文情况比较复杂、井筒需要特殊法施工或多水平开采急斜煤层的矿井，一般都应该采用立井开拓。 响立井开拓的主要因素分析 影响设计矿井开拓方式的主要因素包括精查地质报告、所确定的煤层自然产状、构造要素、顶底板条件、冲积层结构、地形以及水文地质条件等。其中以煤层赋存深浅和冲积层的水文地质条件对开拓方式的影响最大。 田开拓 井田开拓中若干问题 分析 由于本井田位于丘岭地带，表土层虽然不厚但是煤层埋深很深，所以确定采用立井开拓方式，并按照工业广场少压煤，至少不压好煤和井下生产费用较低的原则确定了主、副井筒位于井田偏南部的井田走向中央。同时由于在井田走向西部中央有一个 25m 的断层需要留有一定的保护煤柱，故可考虑把工业广场保护煤柱和断层保护煤柱留设在一起，这样可以节省保护煤柱。 为了避免采用箕斗井通风时封闭井塔困难和减少穿越流沙层，决定开凿一个风井。并采取中央边界式通风，风井位于井田背斜轴部处，这样由于风井处于轴部而且地面与 煤层的标高很低，风井就不需要留设很多的保护煤柱，减少了煤柱的损失。同时为了减少煤柱损失和保护大巷维护条件， 20 把运输大巷设在煤层底板下垂距为 20m 的岩层中。 根据胡家湾井田煤层赋存条件和设计规范的有关规定，本井田可以划分为 1 2 个水平（即 1 2 个阶段）；阶段内采用采区式准备。水平划分及位置在后面的方案中进行详细说明。 目及其配置 由于胡家湾矿区地势起伏不平，表土层较厚，流沙层较多井筒需要特殊凿岩法施工，从而确定采用立井开拓方式。立井开拓井筒短，提升速度快，提升能力大， 通风有效断面大，能够满足矿井通风的需要。 井筒数目 因为胡家湾井田走向长度不大，且为低瓦斯矿井，前面已经确定采用立井开拓方式，故只需开凿一对提升井筒和一个风井即可。后期可以在下一水平的上方东西边界开设一个风井用于第二水平的回风。 井筒位置选择 根据井田地形和地质条件，从首先满足第一水平的开采，缩短贯通距离，减少井巷工程量考虑，将主、副井筒设置在井田走向的中央处。该处的地质构造清楚、简单、开采条件好。 为了减少煤柱损失和便于维护巷道，将运输大巷布置在距离煤层 20煤层底板岩石中。布置岩石大巷时，应避免在松软、吸水膨胀、易风化的岩石中布置，同时还应避开支承压力的不利影响。 考虑到煤层不具有自燃发火倾向，且煤质为比较坚硬的无烟煤，将巷道布置在煤层中维护并不困难。所以将回风大巷布置在煤层的背斜轴部周围，以减少通风的距离。 案的提出及技术比较 根据前述各项决定，本井田在技术上可行的开拓方案有下列三种： 立井两水平，见图 3 2 1； 21 图 3 2 1 立井二水平立井延伸开拓 立井加暗斜井二水平，见图 3 2 2； 图 3 2 2 立井加暗斜井延 伸二水平开拓 立井加暗斜井二水平，见图 3 2 3。 3 2 3 立井上下山加暗斜井二水平延伸 22 从以上方案的简图可以对方案和方案进行比较，二方案的生产系统均简单可靠，方案比方案多开设暗斜井井筒（ 2757m），但是由于本井田的地质所限，煤层的倾角很大，各采区都要解决采区内的排水的问题。下山装载、运输、排水、通风等其他的问题的工序都比较复杂，因此相应增加了运输、提升、排水、通风等费用，所以在方案和方案中选择方案。余下的、两个方案均属技术上可行的方案，水平服务年限也均符合要求。两方 案相比，方案和方案在初期的工程量和投资都基本相同，因此两方案还需要通过经济比较才能够确定其优劣。 案经济比较 由于方案和方案在第一水平内的准备方式和采煤方法都完全相同，方案比较法在对不同的开拓方案进行比较时，一些相同的部分可以不进行比较，于是对方案和方案两个方案进行比较时，可以只将两个方案中有差别的基建工程量、基建费用、生产经营费用及费用汇总表分别计算汇总于表 3 2 1、表 3 2 2、表 3 2 3 和表 3 2 4。 表 3 2 1 基建工程量 时期 项目 方案 方案 早期 主 井井筒 /m 0 8142.+20 副井井筒 /m 井底车场 /m 645 645 主石门 /m 725 725 运输大巷 /m 1700 1700 后期 主井井筒 /m 320 2 757 副井井筒 /m 320 2 757 井底车场 /m 645 2 (300+500) 主石门 /m 1429 0 运输大巷 /m 1700 1700 23 表 3 2 2 基建费用表 方案 项目 方案 方案 工程量/m 单价 / 1m元 费用 /万元 工程量/m 单价 / 1m元 费用 /万元 早期 主井井筒 000 000 井井筒 000 000 底车场 645 900 45 900 石门 725 800 58 725 800 58 运输大巷 1700 800 136 1700 800 136 小计 期 主井井筒 320 3000 96 2 757 1050 井井筒 320 3000 96 2 757 1150 底车场 645 900 600 900 144 主石门 1429 800 0 0 运输大巷 1700 800 136 1700 800 136 小计 计 24 表 3 2 3 生产经营费用 项目 方案生产经营费用 /万元 项目 方案生产经营费用 /万元 石门运输 1430 474 1170 门运输 1430 474 提升 1170 1430 升 1170 2600 筒维护 0 井筒维护 水 240 24 365 0水 240 24 365 0 计 计 3 2 4 费用汇总表 方案 项目 方案 方案 费用 /万元 百分率 / 费用 /万元 百分率 / 基建工程费 00 09 生产经营费 00 总费用 00 从前面的技术经济比较结果来看，方案的基建工程费用比方案略高出 9，但是方案的生产经营费用明显高于方案，而且对于方案在进行开拓延深时对生产的影响比较大，同时采用暗斜井延深时有利于北翼急倾斜煤层的开采，故决定采用方案。 定方案 综上比较可知方案的总费用超过了方案的 故决定采用方案。即采用立井一水平加暗斜井延伸。第一水平位于 取上山 25 开采；第二水平位于 取上山开采。整个矿井划分为二个大的阶段，第一阶段的阶段垂高为 330m，第二阶段的阶段垂高为 320。 筒特征 在矿井开拓方式确定以后，还应对矿井主要井筒（包 括主井、副井、风井）的横断面布置形式、井筒装备、井筒断面尺寸、井筒支护材料等特征进行说明。 井 主井主要用于提煤。井筒直径 用 4t 多绳摩擦式提煤箕斗进行煤炭提升。支护材料采用砼支护；井壁厚度为 300筒装备有钢丝绳罐道，井深 主井井筒断面布置如下： 570560主井断面图45002 2 0 012503 00130018102050图 3 3 1 主井断面布置图 井 主要用于升降人员、设备、材料及提升矸石等，并兼作通风、排水。为防止断绳事故，设有防坠器。井筒净直径 护材料：采用砼支护；井壁厚度： 400筒内装备有钢丝绳罐道、梯子间、电缆线和水管管道等。井深为 26 副井井筒断面布置见如图所示 副井风速校核： m a 式中： V 通过井筒的风速， m/s； Q 通过井筒的风量， m3/s； S 井筒净断面积， M 井筒的有效断面系数，圆形井取 安全规程规定的允许最大风速； 由此： 41320 . 8 2 8 . 2 7 6 0V 笼提升时： 202 za g Q G G n P H 4 4 9 6 5 0 09 . 8 7 0 0 0 2 1 0 0 0 5 9 2 4 2 . 9 9 6 8 8 5 以钢丝绳的安全系数均能满足煤矿安全规程的要求 。 72 提升机的选择是在确定主导轮直径口和钢丝绳最大净张力差 ，查提升机特征表确定的。 主导轮直径 根据安全规程规定，摩擦式提升机的主导轮直径 D 与钢丝绳直径 d 之比应符合下列要求： 有导向轮时： D 90d 对箕斗井： D/d 2800/11490 对罐笼井： D/d 2800/26 10090 所以主导轮直径选 D 、副井均能满足安全规程的要求。 钢丝绳最大静张力 计 算，对于等重尾绳及轻尾绳提升系统的 箕斗提升时： + g N 6500+51500+4 +4 N 罐笼提升时 ： （ G+g N 7000+2（ 10180+592） +4 +4 N 钢丝 绳作用在主导轮上的最大静张力差 斗提升时： Q+ g （ 5150+0） 50470 N 罐笼提升时： 4G+( H+1) g （ 4 1000+1） 39210 N 式中： 提升钢丝绳与平衡尾绳总单位质量之差，对于等重尾绳的提升系统 0，上式中取其绝对值； 73 本部分内容，不进行运的学和动力学的计算，只进行近似计算： 102K Q 式中： K 矿井提升阻力系数，箕斗井 取 笼井取 减速器传动效率，取 P 动负荷影响系数， P V 提升速度， V ； P 1 . 1 5 5 1 5 0 0 . 4 8 5 4 . 2 1 . 21 0 2 0 . 9 2 据计算功率选定提升机型号为： （ I），其性能特征如下： 主导轮直径 向轮直径 丝绳最大净张力差为 90丝绳允许最大直径为 28大提升速度 s，减速器的速比 大扭距为 190KN/m，电动机功率为 1000大允许功率计算值为720动机转数为 630r/大转数 750r/动方式为单电机传动。 井排水 述 本矿井的含水岩层的描述 （ 1）二迭系下统茅口灰岩溶洞裂隙（ 井田内没有出露，其岩性上部为灰及灰白色块状矽质层、坚硬、节理发育，中部为深灰色及灰黑色厚层条状矽质页岩与灰岩，方解石成网状穿插，裂隙发育， 1003 孔孔深 130m 处，该层发生涌水，开始涌水量为 ， 逐减到 3/时，到 ，又发现裂隙，孔内漏水严重，不反水。该层底部为深灰及灰黑色厚层状细晶质灰岩，含磁石结核，上部溶洞裂隙发育，多被方解石充填，该层是本区一主要含水层。井田内有六个孔在该层出现涌水，水位标高一般在 +上，在 805 孔及 1003 孔对该层进行了两次抽 74 水，单位涌水量在 3/昼夜，米 夜，米之间，渗透系数 夜 夜。以 水为主，含水丰富对矿床有很大威胁。 （ 2）二迭系上统龙潭 煤组隔水层（ 细砂岩。黑色粉砂岩炭质页岩，页岩及煤层组成，局部有砾石，据简易水文和抽水孔证实，隔水尚好，厚度 （ 3）二迭系上统长兴灰岩溶洞裂隙水（ 为深灰色含燧石结核之灰岩，裂隙发育，常有串珠状小溶洞，同时伴有方解石晶簇，钻孔揭露该层时，有漏水及涌水现象，井田内六个钻孔在该层发现涌水，一般水位标高在 +42 米以上，经 805 孔及 1003 孔抽水结果， 米，渗透系数为 夜，含水层厚为 般在 19m 左右，本层为该区一主要含水层，是煤系直接顶板，对矿床开采有一定影响。水质为 。 （ 4）二迭系上统保安页岩（ 三迭系下统泥质薄层大冶灰岩（ 水层，泥灰岩及分布于松山，法洪山背斜轴部，岩性为灰黄及黄绿色的薄层泥质灰岩及灰色页岩，风化后呈叶片状，一般厚 70 80安页岩分布于松山，法洪山背斜轴部处，为黑灰色矽质页岩，节理裂隙发育，风化后呈棱片状，一般厚 8m 左右，能起隔水作用。 （ 5）三迭系下统薄层，中厚层，厚层大冶灰岩， 层间裂隙水和裂隙溶洞含水层（ 1底部岩性为灰黄及黄绿色的薄层灰岩，分布于松山，法洪山一带，透水性弱。中上部为中厚层及厚层灰岩，在秀山，屏山法洪山北坡一带有广泛出售，上部以溶洞水为主，中部以裂隙水为主，该层泉水量与降水关系密切，干旱时水量为零，雨季最大达 /秒，屏山见一溶洞，高 3m，深 10m 左右，全层透水性强，据实测该层厚约650m 左右，以 水为主，因底部有良好隔水层，故对矿井充水关系不大。 （ 6）燕山期花岗闪长斑岩（ 据前人区域水文资料认为该层属 裂隙含水层，但从本井田所打钻孔来看，该层岩芯完整，又以最近建井（红锋煤矿）主付井的揭露情况，该层不含水或含水也较弱。 （ 7）第四系孔隙潜水：分布于冲沟谷两岸及低洼区。岩