山西晉城煤業(yè)集團成莊礦90萬噸礦井設計

1、省煤業(yè)集團成莊礦 90 萬噸礦井初步設計1 礦區(qū)概況及井田地質特征1.1 礦區(qū)概況1.1.1 地理位置及交通成莊煤礦（以下簡稱井田），位于沁水煤田南翼，市西北20k m處，跨 澤州和沁水兩縣。工業(yè)廣場位于澤州縣下村鎮(zhèn)史村 , 地理坐標為北緯 35° 34' 1T 35° 39' 50 ,東經112° 36' 06一 112° 43' 49。成莊井田北至大陽井田南界， 南至寺河井田北界， 東以煤層露頭及小 窯為界，西與莊井田為鄰，東西長約10.0km,南北寬約9.7km，面積274.3338km 。太（原）一焦（作）鐵路由井

2、田東10余km處通過，侯（馬）一月（山） 鐵路從西南約 7km 處通過。礦井有鐵路專用線經古書院礦與太焦鐵路接 軌，距古書院礦18km 207國道（一）在成莊礦東側約 20多km處通過， 晉（城）一長（治）、晉（城）一陽（城）、晉（城）一焦（作）、長（治） 一邯（鄲）、太（原）一長（治）高速公路已建成通車。交通極為便利（圖 1-1-1 ）。1.1.2 地形、地勢及河流本井田地形為低山一丘陵區(qū)，溝谷發(fā)育。中部高，東、西部低，最高點標高為1146.5m,最低標高為691.3m,相對高差為455.2m。東部長河 西岸有黃土覆蓋、 西部沁河東岸也有黃土覆蓋，中部山區(qū)森林發(fā)育。井田 村莊位于黃土沖溝兩側

3、或山頂低洼處有黃土覆蓋的地方。 河谷兩側為侵蝕 堆積地形，形成河漫灘及以上的三級階地。1.1.3 水文水系屬黃河流域沁河水系。井田主要河流為長河， 為沁河支流，由東 北向西南從井田東緣流過。 史村河、河底河等為長河支流， 由西北向東南注入長河，為季節(jié)性水流。辛序iv txr石袖A«rr簽山柿莊牡需eft耐丿米山掃室女上取堆圧片村常柏東嗎上林三家店訊轉丄東大I導頭村陳樹拯東灣北石店F豆門坯塔占爲匚陽城30林家吐寺村11J節(jié)MfJ.Il占|氏血00r30一釧RK髙平| k崔莊Q需）3S7'|5Zj-|.t才mMNi史山備満L 玉（Mit）榔斡廨 注* 聽構匚K 丙科義巳丙咋門圖1

4、 1 1交通位置圖氣象及地震市屬暖溫帶大陸性氣候。四季分明， 溫暖宜人，日照充足，無霜期長。 據市氣象站資料,年平均氣溫11C ,極端最低氣溫-22.8 C（ 1956年1月 21日），極端最高氣溫38.6 C（ 1967年6月4日）。雨季為7、8、9三個 月，平均年降水量622.7mm最小295.9m（ 1965年）,最大1010.4m（ 1956 年）。平均年蒸發(fā)量1783mm根據中國地震烈度區(qū)劃圖（1990）劃分：本井田屬地震烈度區(qū)W 度區(qū)；根據中國地震參數區(qū)劃圖（GB18306-200）本區(qū)所屬地震動峰 值加速度分區(qū)為 0.05g 。煤田開發(fā)情況成莊礦于 1989年 12月 20日開工

5、建設，于 1997年 9月 19日正式驗 收移交投產，原設計生產能力 400 萬 t/a ，設計服務年限 94 年。 2005年 核實生產能力為 800萬 t ，2005年原煤產量實際達到 800萬 t 。目前成莊 礦開采 3 號煤層，因小煤窯亂采濫挖， 礦井儲量破壞嚴重，安全生產受到 極大威脅。井田東部由于煤層埋藏淺， 易于開采，小煤礦分布較多。 目前， 在井田及周邊生產的地方煤礦有 15 座。目前主要采取綜合措施進行防， 如定期聯(lián)系各級政府對井田周邊小煤 窯井下采掘巷道進行實測，發(fā)現越界及時舉報；井下施工巷道進行攔截， 采用綜合物探和鉆探手段來探查小煤窯采空區(qū)圍等， 以此保護國家資源不 被

6、破壞和消除安全隱患。水源和電源成莊礦目前生活及生產用水主要來自奧系巖溶地下水，受采煤的影 響，地表潛水井基本上全部報廢。已施工奧系巖溶水源井 9 口，水位標高 在454.70m516.10m之間，單井供水量為 22002800m3/d，水質優(yōu)良， 為HCO3 SO CaMl或 HCO3 SO Mg- N型水，目前每天抽水 20個小時 以上，基本能滿足礦區(qū)居民生活及工業(yè)用水。 周邊農村以前主要依靠第四 系潛水和二疊系砂巖泉水供水，目前主要由礦區(qū)深水井供水。供電系統(tǒng)：礦井電源來自集團供電公司 110KV站。1.2 井田地質特征1.2.1 地層本井田由東向西、巖層從老到新?，F分述如下：奧系中統(tǒng)下馬家

7、溝組（O2X）、奧系中統(tǒng)上馬家溝組（O2S、奧系中統(tǒng)峰峰 組（O2f）、石炭系中統(tǒng)組（C2b、石炭系上統(tǒng)組（C3t、二疊系下統(tǒng)組（P1s）、 二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）、第四系（Q）。1.2.2 主要地質構造本井田位于太行山復背斜西翼， 沁水盆地東翼南端。 為陽城山字形構 造體系脊柱部分南端東側及馬蹄形盾地的北側與新華夏構造體系的復合 部位。北西向壓扭性開闊背向斜褶曲伴有少數與褶曲軸向近似垂直的性斷 裂和與褶曲軸向斜交的扭性斷裂。井田構造主要為走向北北東（北部）逐漸轉折為北東向（南部） ， 傾向北西的單斜構造。井田地層平緩，傾角 3° 15

8、6;，一般在10°以。本 井田從地質勘探階段到成莊礦建成投產 8 年來，所見斷層落差均未超過 20m屬小型斷層。落差小于5m的斷層和小型陷落柱較為發(fā)育。但在礦井 生產過程中未發(fā)現巖漿巖活動?？偟恼f來，本井田構造仍屬簡單類。1.2.3 煤層及煤質井田含煤地層主要為上石炭統(tǒng)組（ C3t ）和下二疊統(tǒng)組（ P1s）。組（C3t）K1石英砂巖（相當于晉祠砂巖）底或相當層位至K7砂巖底。連續(xù)沉積 于組之上，為主要含煤地層之一。由灰色中、細粒砂巖，灰黑色粉砂巖、 泥巖，灰色粘土泥巖、石灰?guī)r、硅質巖、菱鐵礦及煤組成。屬海陸交互相 沉積。自下而上 K2、K3、K5 三層石灰?guī)r普遍發(fā)育，層位穩(wěn)定，是對

9、比煤層 的良好標志層。本組共含煤 10 層，自下而上編號依次為： 16、 15、14、 13、11、9、8、7、6、5 號， 5 號煤層薄而不穩(wěn)定，屬不可采煤層，其余 七層煤均為不可采煤層。全組厚 77.52m-112.07m,平均91.98m,煤層總 厚 7.79m。K1 石英砂巖：灰灰白色，細粒結構，含少量泥質及星散狀黃鐵礦，硅質膠結，分選性良好。沉積不穩(wěn)定。厚 0m-5.43m,平均3.30m。K2 石灰?guī)r：深灰色、厚層狀，致密堅硬，塊狀，性脆，裂隙充填方解 石脈。上部質純，含有燧石條帶，底部含較多的泥質、有機質及星散狀黃 鐵礦?？肯虏砍A有薄層鈣質泥巖。含小澤蜒、 似紡錘蜓及腕足類等動

10、物 化石。厚7.10m-14.13m，平均9.85m。位于組下部，為15號煤直接或間 接頂板。K3石灰?guī)r：為13號煤頂板?；乙簧罨疑駥訝?，致密堅硬，性脆， 夾少量燧石條帶，含腕足類及蜓類等動物化石。 沉積穩(wěn)定，厚 0.20m-6.19m， 平均 2.80m。K4 石灰?guī)r：為 11 號煤頂板，深灰色，含泥質較多，沉積不穩(wěn)定，厚 0m-0.90m,平均 0.49m。K5石灰?guī)r：位于本組上部，為7號煤頂板。深灰色，致密堅硬，質不 純，含星散狀黃鐵礦及腕足類動物化石，沉積穩(wěn)定，厚1.00m4.48m,平均2.35m。組（Rs）Kz砂巖底（或相當層位的粉砂巖）至K8砂巖底，與下伏組呈整合接觸， 為主

11、要含煤地層之一。由灰白灰色，中、細粒砂巖，灰黑色粉砂巖，泥 巖及13層煤組成，其中主要煤層一層，編號 3號，平均厚度6.44m, 是本組唯一可采煤層。本組濱岸為過渡相沉積，在成莊、段都、坪頭一帶， 均有零星出露。本組厚 39.45m73.08m,平均49.83m,分上下兩層段敘 述如下：（1）下段：Kz砂巖底至K砂巖底，厚20m左右，以灰色、深灰色細 粒砂巖，灰黑色粉砂巖、泥巖及 3號煤層組成。3號煤層以下巖層常夾有 不規(guī)則菱鐵礦結核，具水平層理及不規(guī)則的水平層理，含保存不好的植物 化石。Kz砂巖：灰色、深灰色細粒砂巖，富含煤粒及暗色礦物，具緩波狀層 理，夾泥質包裹體，局部為中粒砂巖、粉砂巖。

12、厚0.35m14.09m,平均3.98m。3號煤層：賦存于本段上部，結構簡單、沉積穩(wěn)定，為本區(qū)主要可采煤層之一。厚 4.75m7.15m，平均厚6.44m。（2）上段：K砂巖底至K8砂巖底，一般厚30m左右，以灰白色中粒 砂巖，灰色薄層細砂巖，灰黑色粉砂巖及泥巖組成， 間夾不穩(wěn)定的薄煤層 12層。K砂巖：為組中部的一層砂巖，灰白色、中粒、鈣質膠結。斜層理， 沉積穩(wěn)定，厚0.36m29.00m,平均8.04m。其中9號煤層為本設計的主 采煤層。表1-2-1 設計主要可采煤層特征表煤層厚度（m） （最小 最大）結構 （夾石 數）容重(t/ m3 )穩(wěn)定程度可采情況頂底板巖性平均頂板底板91.15

13、3.0002簡單1.45較穩(wěn)定大部可 采粉砂巖粉砂巖泥巖2.09煤質情況：（見附表1-2-2 ）表1-2-2煤的工業(yè)分析表煤層名稱水分灰分揮發(fā)份含硫量含磷量發(fā)熱量備(%M(%) A(%) V(%) S(%) P(MJ/kg) Q注9#原煤1.7918.067.904.4234.73浮煤1.516.995.961.310.00185總的來講，9、15號煤的煤巖特征和機械性能與 3號煤相近。各煤 層的物理性質相似，多以亮煤，鏡煤及暗煤為主，堅硬致密，層理或節(jié)理 裂隙發(fā)育，但在外觀上常見黃鐵礦結核和晶體。根據煤炭分類標準（GB5751-86,由于本井田9號煤層Vdaf均小于10% 故把9號煤層煤類確

14、定為無煙煤。從洗煤碳含量、 氫含量、氧含量的平均 數分別為92.42%、3.24%和2.12%,可知9號煤層屬高碳、低揮發(fā)份、低 氫、低氧煤，反映了此煤層變質程度很高。以1.5比重液浮煤回收率評級，可選性屬優(yōu)等；按中煤含量分類屬易 選煤。煤的綜合利用井田3層煤的共同特點是：灰分低，比較好選，含矸率低，含水分低， 磷含量低，揮發(fā)分低，固定碳和熱穩(wěn)定性特高（優(yōu)），抗碎率強度高，產 塊率高，據此凡粒度13mm St，dv 1.50%的煤均可用于合成氨，是優(yōu)質 的化工用煤。另外，可以試制、試銷用于制造碳素纖維，活性炭、碳粒砂、 炭化硅、碳黑、電石、岡玉和電極，這些項目煤的附加值可增加數倍到數十倍此外，

15、本礦與陽城電廠毗鄰，用于發(fā)電是最現實、最經濟的選擇。粉 煤還可以制成煤球、蜂窩煤等各種型煤。瓦斯、煤塵、煤的自燃性及地溫本礦井瓦斯相對涌出量為 10.0m3/t ，瓦斯絕對涌出量為 189.7m3/min ， 屬高瓦斯礦井。據地質報告和成莊礦 9號煤層測試數據， 9 號煤層無爆炸危險性；據成莊礦3號煤層測試成果，自燃性發(fā)火傾向W級，為不易自燃煤層。 但由于 9號和 15號煤層為高硫煤，煤堆可能會起火燃燒，因此注意減少 地面堆煤量及堆積時間。成莊礦從建礦至今在開采 3號煤層時，井下溫度保持在14C23C 之間，常年變化不大。沁水煤田南部因無巖漿活動，地溫梯度小于3C/100m 的標準，且有從到地

16、溫梯度有增高的趨勢。根據有關資料統(tǒng)計， 礦區(qū)地溫 梯度為1.15 C /100m,莊礦區(qū)1.23 C /100m,礦區(qū)1.64 C /100m。據此推 算，成莊礦即使將來開采15號煤層時，井下溫度也不會大于 30C，不是 影響生產的重要因素。水文地質條件 井田位于太行山復背斜西翼，沁水煤田南端，總體為一向西傾斜的 單斜構造，奧系二疊系由東向西依次出露。井田主要含水層（組） 有：1 、奧系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層 井田奧系中統(tǒng)主要由中厚層狀石灰?guī)r組成， 夾薄層泥質灰?guī)r， 出露于 井田東側，峰峰組基本不含水，可視為隔水層，含水層主要為上、下馬家 溝組，富水性強，埋深從東北部向西南逐漸加厚， 地下水

17、總的流向為北東 南西。據鉆孔資料，單位涌水為 0.714.22L/S m井田東部施工的供 水水源井，單井出水量為22002800m3/d,水位標高454.70m516.10m, 總硬度為4261158mg/L,礦化度為0.51.5g/L,屬HCO3 SO CaMg 水，是礦區(qū)的主要供水水源。 相對隔水層為中奧統(tǒng)底部的含石膏脈的泥質 灰?guī)r。2、石炭系上統(tǒng)組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組組間夾的 K2、K3、K 4、K 5 等石灰?guī)r為該組主要含水層，從鉆孔揭 露的巖層來看，單層厚度一般為 2m- 10m受補給條件的限制，裂隙發(fā)育 較差，一般富水性弱。K 2、K 3石灰?guī)r單位涌水量為0.0110.058L/

18、 s m 水位標高 691.40m-709.32m。 K 5 石炭巖深部和淺部的富水性變化很大， 淺部單位涌水量為 0.523.43L/S m 而深部為0.00090.007 L/s m 水位標高為750.58m847.25m。礦化度為0.450.65g/L ,屬HCOCaMg 型水。建井初期，井巷揭露 K2、 K3、 K 4、 K 5 等石灰?guī)r時，均有涌水、 一次最大涌水量為 152.51m3/h。隔水層：組廣泛發(fā)育有鋁土泥巖，其層位穩(wěn)定。厚度一般為 7.86m， 是良好的隔水層， 既可阻隔上部各含水層水下漏， 也可阻擋奧灰?guī)r溶承壓 水向上部含水層充水3、二疊系組、石盒子組砂巖裂隙含水層組以

19、K砂巖為主要含水層，富水性弱。石盒子組地層出露于井田西部， 以K8 K10 K12、K13等砂巖為主要含水層，裂隙較發(fā)育，富水性較好。 組砂巖裂隙含水層之間因為有厚的泥巖、 砂質泥巖相隔，水力聯(lián)系差， 富 水性弱。水質類型為 HCOK+Na型水，礦化度為0.310.55g/L。而石 盒子組砂巖裂隙含水層雖然各砂巖層之間夾有多層砂質泥巖， 泥巖作為隔 水層，但由于埋藏極淺， 鉆孔在施工過程中， 消耗量急劇增加， 孔不返水， 砂巖裂隙發(fā)育。地下水的補給來源主要為側向補給。其水質類型為 HCOK+Na型水，礦化度為 0.31 0.61g/L。4、第四系沖積層孔隙含水層及風化帶裂隙含水層第四系孔隙水主

20、要分布于長河、史村河河谷中，砂礫層厚約 10m富 水性較強，據水井簡易抽水資料，單位涌水量為 0.2284.64L/S m但 受季節(jié)影響、變化較大、富水期為 79月份，貧水期為 14月份?；鶐r風化帶裂隙含水層受風化裂隙發(fā)育程度的影響，據鉆孔揭露資 料，井田淺部較發(fā)育，越往深部發(fā)育程度越差，風化帶下部的厚層泥巖、 泥質砂巖裂隙不發(fā)育， 作為隔水層， 阻隔了上部風化帶裂隙含水層與下部 石盒子組含水層之間的水力聯(lián)系。厚約27.70m38.23m,單位涌水量為0.0560.109L/S m,滲透系數0.1270.25m/d，影響半徑為15.82m 36.48m,屬 HCOK+Na型水，礦化度 0.29

21、 g/L。需要特別指出的是： 石炭系中統(tǒng)組底部鋁土泥巖和各不同時代的砂質 泥巖、泥巖等，在發(fā)育良好、厚度穩(wěn)定，不受構造破壞區(qū)域，均為良好的 隔水層。1.3 地質勘探程度本井田精查地質勘探報告綜合了歷次勘探結果 對本井田主要褶曲， 斷層等基本探明， 控制了地層變化規(guī)律可采煤層的賦存特征， 水文地質 條件及煤質牌號， 煤層分析資料基本可靠， 勘探程度能滿足設計生產之要 求2 礦井儲量、年產量及服務年限2.1 井田境界 井田境界應根據地質構造、儲量、水文、煤層賦存情況、開采技術條 件、開拓方式及地貌、地物等因素，進行技術分析后確定。一般井田境界 劃分的原則有如下幾條：1、以大斷層、褶曲和煤層露頭、老

22、窯采空區(qū)為界；2、以山谷、河流、鐵路、較大的城鎮(zhèn)或建筑物的保護煤柱為界；3、以相鄰礦井井田境界煤柱為界；4、人為劃分井田時：煤層傾角較小，特別是近水平煤層時，用一垂直面來劃分井田境界； 在傾斜或急傾斜煤層中，沿煤層傾斜方向，以主 采煤層底板等高線為準的水平面劃分井田。根據以上原則以及本礦井的實際情況， 礦區(qū)的煤層傾角較小， 地質構 造簡單，故采用垂直面法來劃分井田境界。本設計井田圍北以人為劃分為界， 南至寺河井田北界， 東以煤層露頭及小窯為界，西以人為劃分為界，東西長約5.7km，南北寬約3.9km，面積 22.20km2。2.2 井田儲量2.2.1 礦井工業(yè)儲量利用地質塊段法和算術平均法計算

23、本設計礦井工業(yè)儲量。計算說明：1 參與計算的煤層為 9 號煤層。2井田鉆探工程基本線距，對 A級儲量，要求線距為7501000 mB級儲量要求為15002000 m, C級為30004000 m。 由此計算得出礦井工業(yè)儲量 Q=22.20X06>2.09 X1.45/0.997 = 6747.95 （萬噸）表2-2-1礦井工業(yè)儲量匯總表煤層名稱工業(yè)儲量（萬t）ABA+BCA+B+C9#1889.426809.7542699.184048.776747.95總計1889.426809.7542699.184048.776747.952.2.2 礦井設計儲量礦井工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱

24、、防水煤柱、井田邊界煤柱和已有的地面建筑物、構筑物需要留設的保護煤柱等永久煤柱損失量后的儲 量。計算公式如下：礦井設計儲量=工業(yè)儲量-永久煤柱損失永久煤柱包括井田境界、斷層、鐵路橋、村莊保護煤柱；井田圍的地面上沒有村莊、鐵路橋等地面建筑物、 構筑物，主要分布 的是農田，在此不用考慮地面建筑物保護煤柱的留設問題。 井田由于地質 構造簡單，不存在大的斷層和發(fā)育的含水裂隙，因此無需留設斷層和防水 保護煤柱。永久煤柱的留設，只考慮邊界煤柱的留設。井田境界煤柱的留設：井田境界煤柱均留設20 m。總的損失煤量為Q境=115.5（萬噸）故礦井設計儲量二工業(yè)儲量-永久煤柱損失=6747.95 115.5=66

25、32.45（萬噸）礦井設計可采儲量礦井設計儲量減去工業(yè)場地保護煤柱、井下主要巷道及上、下山保護煤柱處理后乘以米區(qū)回米率的儲量。礦井設計可米儲量計算公式如下：礦井設計可米儲量=（礦井設計儲量-保護煤柱損失）x米區(qū)回米率保護煤柱為：工業(yè)場地、風井場地、主要巷道保護煤柱。因工業(yè)場地、 礦井井下主要巷道等煤柱損失與井田開拓方式、 采煤方法有關，其煤柱損 失量待第三章井田開拓、第四章采煤方法確定后才能夠確定。為了便于利 用礦井可采儲量初步確定礦井井型，上述永久煤柱損失與工業(yè)場地、井下 主要巷道煤柱損失等可暫按工業(yè)儲量的 5-7%計入。礦井設計可采儲量=（礦井設計儲量-保護煤柱損失）x采區(qū)回采率=（674

26、7.95-6747.95 >6% X85%=5391.6（萬噸）井筒及工業(yè)場地保護煤柱留設：按規(guī)規(guī)定，年產0.9Mt/a的中型礦井，工業(yè)場地占地面積指標為 1.3 公頃/10萬噸。故可算得工業(yè)場地的總占地面積：52S=1.3>9=11.7 公頃=1.17 X10 m可知工業(yè)場地占地117000ml，設其沿傾向邊長為390m走向邊長為 300m根據建筑物級別圍護帶寬取 20m又知礦區(qū)安全系數k=250,故安 全深度 HS =m>k=2.09 X50=522.5m （式中2.09m為采高）。由井筒深小于 安全深度可知，立井井筒和工業(yè)場地只需留一個總的安全煤柱。各種保護煤柱損失量及

27、可采儲量見表2-2-2。礦井工業(yè)廣場保護煤柱設計計算參數見表2-2-3 ;礦井工業(yè)廣場保護煤柱留設見圖2-2-1 o表2-2-2礦井可采儲量計算表煤 層 名 稱工業(yè)儲量（A+B+C（萬t）礦井設計儲量（萬t）礦井可采儲量（萬t）永久煤柱損失設 計 儲 量設計煤柱損失可采儲量斷 層 煤 柱境界煤柱構 筑 物 煤 柱苴丿、他煤柱工業(yè) 場地 煤柱井下 巷道 煤柱其他煤柱9#6747.950115.5006632.4597.9517.4305539.50表2-2-3工業(yè)廣場保護煤柱設計參數表煤層（o）煤厚（m）埋深（m）（o）Y( o)3( o)5( o)42.0933045727072根據垂直剖面法

28、計算工業(yè)廣場保護煤柱，計算如下圖2-2-1所示.經計算梯形ABCD勺面積為保護煤柱壓煤面積，經計算為S=322274rH保護煤柱壓煤量為：Q=S>MIX 尸322274209 X.45/cos4 ° =979590t=97.95 萬噸式中:s 保護煤柱面積，m；m 煤層厚度，m丫 一煤層容重，t/m %圖 2-1 垂直剖面法留設保護煤柱2.3 礦井年產量及服務年限2.3.1 礦井工作制度礦井年工作日 330 天,每天三班作業(yè) ;兩班采煤,一班準備檢修 .每天 凈提升時間為 16 小時.2.3.2 礦井設計生產能力及服務年限 礦井生產能力主要根據礦井地質條件、煤層賦存情況、 處理

29、、開采條 件、設備供應以及國家需煤等因素確定。參考煤礦設計手冊各類井型井田的特征，初步確定礦井設計生產 能力為 0.9Mt/a 。礦井服務年限按下式計算：T = Z/KA式中：T礦井服務年限，aZ礦井可采儲量， MtA礦井生產能力， MtaK儲量備用系數，取14則 T=5391.6/ (1.4 >90) =42.8a按設計規(guī)規(guī)定，井型為0.450.9Mt/a的新建礦井服務年限不得小于40年。經計算后的礦井服務年限為 41.6年，可知滿足設計規(guī)規(guī)定的服務 年限 。3 井田開拓3.1 概述3.1.1 原開拓方式概述及評價成莊礦于 1989年 12月 20日開工建設，于 1997年 9月 19

30、日正式驗 收移交投產，原設計生產能力 400 萬 t/a ，設計服務年限 94 年。 2005年 核實生產能力為 800萬 t ，2005年原煤產量實際達到 800萬 t 。礦井現開 采 3 號煤層，采用斜井、主井混合開拓方式，綜合機械化開采，采煤方法 為走向長壁、綜合機械化、全垮落開采工藝，井筒向兩翼推進的采區(qū)前進 式開采。礦井目前礦井通風方式為分區(qū)式通風。實踐證明了所采用的開拓方式及準備方式的正確性。3.1.2 影響設計礦井開拓的主要因素分析影響設計礦井開拓方式的主要因素包括精查地質報告、 所確定的煤層 自然產狀、構造要素、頂底板條件、沖積層結構、地形以及水文地質條件 等。其中以煤層賦存深

31、淺和沖積層的水文地質條件對開拓方式的影響最 大。下面主要介紹對開拓有影響的地質因素：1、本井田地質屬簡單類型，井田圍煤層賦存穩(wěn)定，地質構造簡單， 無大斷層。而且煤層不具有爆炸危險性，煤層無自燃傾向。2、煤層賦存較深。3、本礦煤層瓦斯涌出量大，礦井涌水量較大。3.2 井田開拓3.2.1 自然地質條件由地質報告知，該井田煤層傾角平均為 4°,平均厚度2.09m，單一開 采 9#煤層，煤層賦存穩(wěn)定，地質構造簡單，無大斷層，礦井涌水量較大。瓦斯涌出量大。煤層走向長度長，傾斜長度較長。1、井田劃分及開采水平數目及位置：根據煤層賦存狀況，煤層傾角 4°,為傾斜煤層。井田走向長，傾向 的

32、高差較小，可將井田直接劃分為帶區(qū)， 采煤工作面沿煤層傾向推進。即 采用傾斜長壁采煤法。由于井田地質條件，走向長度不受規(guī)定限制。水平標高的確定：為了有利于整個井下開拓布置帶區(qū)的開采， 減少巖石工程量，減少初 期投資，縮短建井工期，設計單水平開采，標高為 +540m2、井筒形式、數目及其配置（1）井筒形式的選擇該井田北部為山地?？刹擅簩勇癫厣?，煤層傾角變緩，為4°左右。決定采用立井開拓方式。這樣井筒短，提升速度快，提升能力大。立井開 拓的適應性很強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限 制。立井的井筒短、提升能力大、對輔助提升特別有利。（2）井筒數目采用立井開拓時，一般只開鑿

33、一對提升井筒（主、副井），風井的個 數應根據安全生產、通風需要和一井多用的原則合理確定。本設計礦井為 高瓦斯礦井，煤層賦存深，考慮經濟因素， 礦井初期可設一個風井為全礦 服務，后期可另外建設一個風井。并采取邊界式通風，（3）井筒位置的選擇井筒位置的選擇應首先滿足水平的開采、縮短貫通距離，減少井巷工 程量。在一般情況下，井筒位置應選擇在井田中央或最小貨載運點上。 選 擇井筒位置既要力求做到對井下開采有利，又要注意使地面合理布置，還 要有利于井筒的開掘和維護。本設計井田中部地勢平坦。 因此，設計將井 筒位置布置在井田的中部。3運輸大巷和總回風大巷的布置及與煤層間的聯(lián)系方式為了減少煤柱損失和便于維護

34、巷道，將運輸大巷布置在距離煤層15m處的煤層底板巖石中。布置巖石大巷時，應避免在松軟、吸水膨脹、易風 化的巖石中布置，同時還應避開支承壓力的不利影響?？紤]到煤層不具有自燃發(fā)火傾向，且煤質為比較堅硬的無煙煤，將巷道布置在煤層中維護并不困難。322開拓方案提出及技術比較根據前述各項決定，本井田在技術上可行的開拓方案有下列三種: 立井單水平，見圖3-2- 1;2斜井單水平，見圖3- 2-2。開采近水平煤層時，斜井從頂板穿入。 對中型斜井，主井可米用膠帶輸送機，副井則米用串車提升。井筒傾角 18度。立井一水平加暗斜井二水平延伸，見圖 3-2-3。方案I和方案川的區(qū)別在于方案I為立井單水平上下山開采，方

35、案川 為主井單水平加 加暗斜井二水平延伸 上山開采，兩方案的生產系統(tǒng)簡單可 靠.兩方案對比，方案川多開一個水平，相應的要設立兩個井底車場，雖 然生產系統(tǒng)簡單，但井巷工程量大，運輸距離大，井巷維護費用及開拓費 用相對很大，所以決定選擇方案I。方案I和方案II的區(qū)別在于方案1為立井單水平上下山開采，方案 II為斜井單水平上下山開采，兩方案的生產系統(tǒng)簡單可靠兩方案對比，開 立井生產系統(tǒng)井筒短，提升速度快，提升能力大，運輸環(huán)節(jié)少。方案II井筒掘進技術和施工設備簡單，掘進速度塊，無須大型提升設備，投產早。 雖然說方案I與方案II相比，在施工技術、設備器材、地面設施、井筒 裝備和井底車場都比較簡單、工程量

36、少，但是斜井的井筒長，維護費用高， 各種管線敷設長度大，通風阻力大，人員進出井和材料設備等輔助運輸時 間長，增加了不少費用。所以方案I與方案II要通過經濟比較才能確定 出最優(yōu)方案。粗略估算表明，兩方案費用相差不大.I、l兩個方案均屬技術上可行的方案，水平服務年限也均符合要求因此兩方案要通過經濟比較才能夠確定其優(yōu)劣。323方案經濟比較由于方案I和方案II在第一水平的準備方式和采煤方法都完全相同， 方案比較法在對不同的開拓方案進行比較時，一些相同的部分可以不進行比較，于是我們在對方案I和方案II兩個方案進行比較時，可以只將兩 個方案中有差別的建井工程量，生產經營工程量，基建費，生產經營費和經 濟比

37、較結果,分別計算匯總于表3-2-1 3-2-5(1) 兩方案的各條帶均布置一個運輸順槽，一個回風順槽，且這些順槽 的開掘單價近似相同.(2) 立井、大巷及順槽里的輔助運輸費用均按占運輸費用的20%進行計表32 1 基建工程量時期項目萬案I方案II早期主井井筒/m340+201214副井井筒/m340+51214井底車場/m800500主石門/m/運輸大巷/m11501150表3 2 2基建費用表、萬案 項目萬案I方案II工程量/m單價/元gm 1費用/萬元工程量/m單價/元gm 1費用/萬元早期主井井筒3605139.6185.0390.33754146.52副井井筒3457300.5251.

38、9375.34081153.16井底車場8002542.9203.427970281785.96主石門/運輸大巷115023126.56115023126.56小計666.861085.64表3-2-3 方案I生產經營費用表工程項目名稱費用（萬元）提升1.2 x 5391.6 x 0.275 x 1.32=2348.6井巷維護1.2 x ( 340+340+200) x 42.8 x 10-4 x 35=158.2排水-4494 x 24 x 365 x 42.8 x 0.0839 x 10 =1553.95合計4060.75表3-2-4 方案II生產經營費用表工程項目名稱費用（萬元）提升1.2 x 5391.6 x 1.214 x 0.48=3770井巷維護1.2 x (1214+1214+200) x 42.8 x 10-4 x 35=436.5排水-4494 x 24 x 365 x 42. 8 x 0.063 x 10 =1166.85合計5373.3表3-2-5費用匯總表萬案萬案I方案II項目、費用/萬兀費用/萬兀基建工程費666.86生產經營費4060.755373.3總費用4727.61百分率100%105%綜合比較從前述技術經濟比較結果來看：方案 1的