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1、4 井田开拓4.1概述井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入媒体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1.贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2.合理集中
2、开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。4.必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5.要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。6.根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。本井田开拓主要考虑以下几个因素：矿井煤层倾角平均12，为近水平煤层；表土层较薄，因此采用斜井开拓。经后面方案比较确定。开设3条井筒，风别为：矿井的主井，井筒净宽为5.2m，倾
3、角12，斜长550m，落底于9号煤层底板+980m水平，装备胶带输送机，设台阶扶手，担负矿井煤炭提升任务，兼作安全出口和进风井；矿井的副斜井，井筒净宽为6.0m，倾角12，斜长570m，落底于9号煤层底板+980m水平采用单钩串车提升，担负矿井辅助提升任务，兼作安全出口和进风井；在新选定的风井场地开凿回风井，井筒净宽为5.2m，斜长530m，落底于9号煤层底板980m水平担负矿井的回风任务。4.2井筒形式及井筒位置的确定4.2.1井田开拓方式的选择在一定的井田地质、开采条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，其中最主要的可分为：立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓。（1）平硐开拓：平硐开拓的优点
4、：平硐开拓是最简单最有利的方式，井下出煤是不需要提升和转载即可由平硐直接外运，因而运输环节和运输设备少、系统简单、费用低；平硐的地面工业建筑较简单，不需结构复杂的井架和绞车房；一般不需设硐口车场，更无需在硐口设水泵房、水仓等硐室，减少许多井巷工程量；平硐施工条件好，掘进速度快，可加快矿井建设；平硐无需排水设备，对预防井下水灾也较有利。因此，在地形条件合适、煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，只要上山部分煤的储量大致能满足同类井型的水平服务年限的要求时，都应采用平硐开拓。（2）斜井开拓：斜井开拓的优点：井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比较简单，
5、一般无需大型提升设备，同类井型的斜井提升绞车也较立井需用的绞车型号小，因而初期投资较少，建井期较短；在多水平开采时，斜井的石门总长度较用立井开拓时短；因而掘进石门的工程量和沿石门的运输工作量较少，延深斜井井筒的施工较方便,对生产的干扰少；斜井开拓的缺点：在自然条件相同时，斜井要比立井长得多；围岩不稳固时，斜井维护费用高；采用绞车提升时，提升速度低、能力较少、钢丝绳磨损重、动力消耗大、提升费用较高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多、系统复杂，更要多占用设备和人力；由于斜井较长，沿井筒敷设管路、电缆所需的管线长度较大，有条件时可采用钻孔下管路排水供电，但要为此留保安煤柱，增加煤柱损失
6、；对生产能力特大的斜井，辅助提升的工作量很大，甚至须增开副斜井。另外，斜井的通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井兼做辅助提升；当表土为富含水的冲积层或流砂层时，斜井井筒掘进技术复杂，有时难以通过。因此，当井田内煤层埋藏不深、表土层不厚、水文地质情况简单、井筒不需特殊措施的缓倾斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。（3）立井开拓：立井开拓的优点：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、提升速度快、提升能力大，对辅助提升特别有利；对井型特大的矿井，可采用大断面的立井井
7、筒，装备两套提升设备；井筒的通风断面很大，可满足大风量的要求；由于井筒短，通风阻力小，对深井更为有利。立井开拓的缺点：立井开拓的缺点与斜井开拓的优点相对应。因此，当井田的地形地质条件不利于采用平硐或斜井时，都可考虑采用立井开。对层赋存较深、表土层厚，或水文情况比较复杂、井筒需要用特殊方法施工，或多水平开采急倾斜煤层的矿井一般都应采用立井开拓。对于倾斜长度大的井田，采用立井多水平开拓能较合理的兼顾浅部和深部的开采，也是较为有利的。（4）综合开拓主要井筒采用不同井硐形式进行开拓的称为综合开拓方式。综合开拓的主要目的是根据矿井环境、开采条件、设备供应等情况，发挥利用不同井硐形式的优势，因地制宜地进行
8、井硐形式的最佳组合，适应矿井生产的需要。从井筒（硐）形式上组合上看有斜井立井、平硐斜井、平硐立井及平硐斜井立井等4种类型。综合开拓结合了各种开拓方式的优点，能更广泛得适应各种地形地质的井田，特别是主斜井副立井的综合开拓，结合了斜井和立井的优点，且主副提升能力大，得到较多的应用，特别适合于大型或特大型矿井的开拓。应该注意的是采用综合开拓时，不同形式的井筒（硐）在地面及井下的联系与配合是十分重要的。以斜井立井为例，如果井口相距较近，则井底相距较远，井底车场布置、井下的联系就不太方便；如井底相距较近，则井口相距较远，地面工业建筑就较分散，生产调度及联系就不太方便，相应的增加煤柱损失。4.2.2 开拓
9、方案的列举1提出方案根据以上分析，现提出以下两种在技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一：立井单水平开拓主、副井井筒都为立井，布置于井田中央，设一个水平。由于辅助运输采用无轨胶轮车，爬坡能力强。大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷。方案二：斜井单水平开拓方案矿井主副井均采用斜井的开拓方式。布置于井田边界，三条巷道均布置在9号煤层底板岩石中中，最低水平设井底水仓、变电所、车场。本主井井口标高+1560.0m，井底标高+980.0m，倾角12，斜长550m，井筒断面净宽5200mm，净断面积17.9m2，铺设1000mm的钢丝绳牵引强力胶带输送机担负煤炭提升任务，同时布置一条600mm的
10、轨道用于皮带机的检修工作。副斜井井口标高+1570.0m，井底标高+980m，倾角12度，斜长570m，井筒断面净宽6000mm，净断面积25.5m2，利用无轨胶轮车担负矿井的辅助提升任务。回风斜井布置在风井工业广场，井口标高+1540.0m，井底标高+980m，倾角10度，斜长530m，担负矿井的回风任务。沿煤层走向布置工作面运输顺槽和回风顺槽。此开拓方案完工时共掘进岩石巷道1650.0m，煤巷820m。2 技术经济比较以上诉说两个方案大巷布置及水平数目相同，区别在于井筒形式的不同，和部分基建、生产费用不同。方案一、方案二主井井筒形式不同。井筒方案一主井为立井，立井开拓不受煤层倾角、厚度、瓦
11、斯自然条件的限制，主要缺点是井施工技术复杂，要设备多，要求较高的技术水平，掘进速度缓慢，基建投资大；方案二主井为斜井，斜井的运输提升能力比立井强，有非常大的提升能力，可以满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒也可为安全出口，若果发生安全事故，人员主斜井迅速撤离。井田，而斜井的提升能力大的特点很适合30.Mt的特大型矿井的需要。通过以上分析，和初步估算费用结果（见表4-1表4-2），在方案一、二中选择方案二：斜井单水平开拓。表4-1 立井单水平开拓项 目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)主井开凿表土段4.3094636.0036.12160.56基岩段14.60724
12、52.00124.44副井开凿表土段3.50123211.0043.12185.88基岩段16.4087051.00142.76井底车场岩巷120.0049599.001711.3595.19小计1176.62生产费用(万元)立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)7377.911.40176100.2111.5排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)1258.29808760570.28大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)21789.371.40156102.850.35小计30415.57合计费用(万元)41612.19表4
13、-2 斜井单水平开拓项 目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)主井开凿表土段8.9141457.0044.39238.45基岩段58.2653824.00197.06副井开凿表土段11.5144176.0055.64225.73基岩段46.1936826.00170.09井底车场岩巷100.0014226242.26242.26小计706.44生产费用(万元)斜井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)1552.161.4155100.170.32排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)1428.04808860690.32大巷
14、运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)21799.361.4146102.750.34小计24789.56合计费用(万元)254964.2.3 井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道
15、路布置合理。 根据本矿煤层条件，主副井布置在井田走向中央偏下的位置，保证上山水平比下上水平长，减少运输、通风排水等费用，技术经济上都合理。列表说明井筒名称、用途、规格（附井筒断面图）、井口座标位置及标高、井筒倾角及提升方位角、井筒长度等。表4-3 井筒特征表井筒名称主斜井副斜井回风斜井井口标高(m)156015701540井底标高(m)980980980井筒倾角121210井筒长度(m)550570530断面形状半圆拱半圆拱半圆拱断面(m2)净17.925.517.9掘进20.428.520.4净宽度或净径(m)5.26.05.2支 护方 式锚索与锚喷锚索与锚喷锚索与锚喷井筒用途煤炭提升安全出
16、口进风辅运安全出口回风安全出口图4.1主斜井断面图图4.2副斜井断面图图4.3风井井筒断面图4.3开采水平的设计1.划分原则：有合理的阶段斜长，采用合理的回采工艺及合理的工作面参数、采区巷道布置及生产系统、一定的采区设备条件下所能达到的阶段斜长。考虑以下因素：(1)煤的运输 开采近水平煤层的矿井，采用采区上山准备时，可以采用绞车牵引矿车，或者采用无极绳绞车牵引(2)辅助运输 辅助运输采用绞车时，由于井下运输、安装不方便，所以一般绞车的直径不大于1.8m。开采近水平煤层或者采用倾斜长壁开采时的阶段斜长可达15001800m，可采用两段或三段提升。所以，阶段的斜长有所加长。(3)行人 对于没有人车
17、或其他运人的设备到工作面的矿井，阶段斜长过大会使行人不方便。2.要有合理的区段数为保证采区正常的生产和接替，就需要有合理的区段数目，它从另一个侧面反映了阶段斜长的要求。要保证采区内的工作面的正常接替，区段数目多一些比较有利，但是这样斜长过大，对辅助运输和煤炭的运输以及行人等都有不利的影响。所以选用一个合理的斜长是很重要的。目前，近水平煤层区段数目可取37个。3.要有利于采区的正常接替 为保证矿井均衡生产，一个采区开始减产，另一个采区开始应投入生产。阶段斜长大时，采区储量就大，服务年限就长，吨煤的开拓准备工程量也少。4.要保证开采水平要有足够的储量和合理的服务年限 这是水平划分的最重要的部分，对
18、于年设计产量3.0M t/a的矿井来说，第一水平服务年限应不少于15年。5.水平高度在经济上有利 从技术与经济统一的观点来说，技术上合理的水平垂高能获得较好的经济效果，可以通过经济的比较方法选择有利的水平垂高，经济比较的项目包括：水平范围内的开拓工程量及掘进费用、井巷维护费、煤炭提升费、排水费等，如果采区巷道布置类型和参数不同，还应该比较采区的巷道掘进、维护及煤的运输费用。根据比较的结果综合考虑技术、管理、安全等因素，从而获得合理的水平高度。本井田主采煤层6、8、9煤层，煤层赋存稳定，结构较简单；煤层倾角变化不大，倾角变化为1014，平均为12，为近水平煤层,煤层间距：6号8号间距为22.6m
19、，8号9号间距为4.2m。考虑到技术和经济的合理性，根据本井田条件和设计规范相关规定，本次设计针对6、8、9号煤层。故设计为单水平开采。4.4 采区划分及开采顺序4.4.1 采区划分1、根据煤矿工业矿井设计规范规定，缓倾斜煤层普通机械化开采采用走向长壁开采时，其采区倾斜宽度相同，走向长度不宜少于回采工作面连续推进一年的长度或者达到700m左右。本矿一水平划分为两个采区，一采区和二采区。一阶段一采区倾斜长度为470m，其中走向长度平均为1230m。2、一采区位于井田西翼，靠近主副井筒，初期工程量少，井巷贯通距离短，初期投资少、工期短、达产快；地质构造简单，储量丰富，且煤层赋存稳定；有利于采场接替
20、方便，投产后易于拓展空间；没有村庄、河流重要构筑物的影响，故将首采区布置在一采区。3、由于6、8、9煤层之间的距离均在10m以上，煤厚分别为9、6、10m；从安全及压煤情况考虑，每层之间不能布置大巷，故要采用联合布置，运输采用联合运输，故运输大巷布置在三层煤的底板，即3之下。4.4.2 开采顺序由于6、8煤层之间的距离为4.2m，煤层距离较近，故开拓采用联合布置，水平运输大巷、采区上下山均开掘在大槽煤层底板的岩石中；根据设计矿井水平的开采顺序为先一水平，再二水平；一、二水平均为先6煤层、8煤层、最后9煤层。首采区放在9号煤层的西翼1400-1450之间，之后为东翼的1400-1450之间。4.
21、5 矿井通风方式设计（1）主要运输大巷阶段或水平主要运输大巷是沟通采区与井底车场的主要交通运输干线，并进行通风排水及布设管线，其工作年限长。主要运输大巷在符合开拓要求的前提下，要尽量缩短大巷长度避免过多的弯曲转折以减少开拓工程，作到运输方便，有利通风，并应设在坚硬耐久的岩层中。布置方式分单层布置，分组集中布置与分层布置三种。本矿井设计采用分组集中布置。分组集中布置大巷位置选择为了保证生产使用，便于维护减少煤柱损失，一般将主要运输大巷布置在煤层底板不受采动影响的坚硬岩层或煤组下部媒质坚硬围岩稳定无自然发火的簿及中厚煤层中，为了保护大巷不受采动影响，底板岩石大巷必须与煤层保持适当距离，根据我国经验
22、，煤层与大巷间岩柱尺寸随煤层赋存深度和岩石性质而变，一般为1030m。大巷与煤层距离本矿井选用岩石大巷，根据不同水平的水文地质条件大巷与煤层间距取1030m，本矿取12m 请参阅图4.8。图4.8 煤层与大巷距离（2）总回风道布置回风大巷的布置原则与运输大巷布置基本相同，并且对于一个具体矿井来说，常采用相同的布置方式。实际上，上水平的运输大巷可以作为下水平的回风大巷。矿井第一水平总回风道布置应根据具体情况区别对待。1）覆盖冲击层很厚，含水量比较大，一般要在井田浅部留设防水煤柱，在这种情况可将总回风道布置在防水煤柱内。2）对于急倾斜倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，根据围岩和煤层情况及开采要求，回风大
23、巷可设在煤组稳固的底板岩层中，有条件时，可设在煤组下部坚硬围岩稳固的簿及中厚煤层中。3）为便于总回风道的掘进和维护，全井田回风大巷的标高宜一致。在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般要在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。4.6 开采水平与回风水平井底车场形式的选择4.6.1 井底车场形式井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉，因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的安全和生产。1.设计依据（1）矿井设计生产能力及工作制度
24、：（2）矿井开拓方式；（3）井筒及数目：（4）矿井主要运输巷道的运输方式；（5）矿井瓦斯等级及通风方式；（6）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（7）各种硐室有关的资料；2.设计要求：（1）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（2）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；（3）尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通过能力；（4）应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；（5）井底车场线路不止应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护；（6）为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。3.
25、立井井底车场的基本类型：（1）环形式：立式、斜式、卧式；（2）折返式：梭式、尽头式；4.井底车场形式选择：（1）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（3）操作安全，符合有关规程、规范；（4）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（5）施工方便，各井筒间、井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通，缩短建井工期；（6）当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场；（7）井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车时，其卸载站（即主井车线）可布置折返式，亦可布置环形式。但其装车站的
26、线路布置必须与其相对应。 综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为环行立式车场。4.6.2 井底车场形式的确定及论证井底车场形式的确定应该根据井田地质条件、井型大小、井田开拓方式、大巷运输方式、地面布置及生产系统等因素来选择。该矿井井底车场形式的选择依据如下：（1）该矿井设计生产能力为3.0Mt/a，年工作日330d，实行四六工作制，每日净提升16小时；（2）主要运输大巷采用5t底卸式矿车运输，每列车由20辆矿车组成，由两台10t架架线式电机车一前一后牵引。卸载时，机车通过卸载站。辅助运输和掘进煤采用1吨固定
27、式矿车，煤矸混合列车由30辆1吨矿车组成。一台10t架线式电机车牵引，其中运煤15辆，运矸石15辆。4.6.3 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度1井底车场线路布置的要求（1）井底车场的线路主要由主井空、重车线，副井进、出车线和回车线组成，由于通过各个井底车场的煤种数量不同，其各线路的数目和长度亦相应不同。（2）井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；（3）井底车场的线路工程量小；（4）为保证运行安全应尽量避免在曲线巷道顶车，机械推车需布置在直线段上；（5）尽量减少道岔和交岔点；（6）线路布置要有利于通风；（7）底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题。2存车线长度的确定确定存
28、车线长度是井底车场设计中的重要问题，如果存车线长度不足，将会使井下运输和井筒提升彼此牵制，影响矿井生产能力；反之，如果存车线过长，会使列车在车场内的调车时间增加，反而降低了车场通过能力，并增加车场工程量。根据我国煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用下列长度：（1）大型矿井的主井空、重车线长度各为1.01.5列车长；（2）副井空、重车线长度， 大型矿井按1.01.5列车长；（3）材料车线长度，大型矿井应能容纳1520个材料车。3.存车线长度的计算（1）主井空、重车线，副井进、出车线：式中： L主井空、重车线，副井进、出车线有效长度，m； m-列车数目，列； n-每列车的矿车数，按列车组成计算确
29、定； -每辆矿车的长度， m； -机车数, 辆； -电机车长度m； -道岔基本轨终点至警冲标的距离，取10 m； -电机车停车距离，取15m；经过计算，得: 主斜井L=1205+4.5+10+15=129.5m，副斜井L=1201.5+4.5+10+15=59.5 m。（2）材料车线有效长度式中：L-材料车线有效长度，m；-材料车数，辆；-每辆材料车的长度，m；根据实际需要，开设水泵硐室和变电所，取材料车线长40m。4.6.4 通过能力计算 1. 通过能力计算本设计生产能力为3.0Mt/a，日产煤9100t，矸石量占20%，日运量为910020%=1820t；掘进煤占10%，日运量为91001
30、0%=910 t；井底车场线路布置采用5.0t底卸矿车运煤，辅助运输采用1.5t固定式矿车， 每日5.0 t底卸式列车数N1=9100/（520）=91列；每日煤矸混合列车数N2=（1820910）/（1.530）61列，列车数N=91/613：2每一调度循环时间=1.2+1.65+1.65+15=19.5 min；列车进入井底车场的平均间隔时间=19.5/4=5 min；列车在井底车场平均运行时间=（5467.4+1170.9）/4=643s=10.72min。2)井底车场通过能力计算N（2053001460)/ 1.155=4.38Mt/a；车场通过能力富裕系数为 K2.19/1.20=4
31、.381.952. 井底车场线路布置图见下图3-9所示。图4.9 井底车场4.7 开拓系统综述4.7.1 系统概况一、矿井开拓系统：矿井开拓系统为立井多水平集中大巷。开掘顺序为：当准备工作就绪后，三个掘进分别掘进主副井。达到井底车场水平后，掘进井底车场，主要石门，硐室等。完工后，掘进-350水平运输大巷和轨道大巷。到达井底车场时，同时开始掘进风井，两头掘进采区上山。尽快形成矿井通风回路。详细请看掘进工程排队表。二、生产系统：1、通风系统：由副井进风，采区风井回风。一采区通风路线是：副井，轨道下山，东翼大巷，采区下部车场，采区轨道上山，区段轨道石门，区段运输平巷，工作面，区段回风平巷，回风石门，
32、回风大巷，最后由边界风井排出地面。火药库通风：副井入风，采用钻孔立眼回风。2、运煤系统：工作面落煤，区段运输平巷，区段运输石门，溜煤眼下溜，采区运输上山，采区煤仓，运输大巷，运输石门，井底煤仓，最后由主井胶带输送机提升至地面。3、运矸系统：掘进工作面，区段轨道平巷，采区回风石门，采区轨道上山，轨道大巷，副井，地面。4、运料运人系统：地面，副井，轨道大巷，采区轨道上山，区段回风石门，区段轨道平巷，直至工作面。6、排水系统：采掘工作面，区段平巷，区段石门，采区轨道上山，轨道大巷，井底车场，水仓，副井，地面。4）充填、灌浆系统本井田的煤层，发火期较短，根据所有厚煤层有应该按自然发火危险煤层处理的原则
33、：a灌浆能把采空区周围的隔离煤柱的裂隙添满塞严，减少漏风供养，阻止碎煤氧化自燃。b灌浆能把废弃在采空区里的易燃碎煤、浮煤包裹起来，隔离外部空气，延缓氧化自燃的速度。c灌浆回水在采空区过滤时，能带走大量的热量，沉积下来的泥浆还能够继续起到冷却的作用。d泥浆灌入采空区沉淀，对浮矸、碎石起胶结作用，易形成再生顶板，有利于本矿井对顶板的管理。整个灌浆系统的管路铺设如下：地面灌浆站搅拌池灌浆泵沿副井管道井底车场主管、分管采区回风平巷工作面采空区4.7.2 井硐位置及坐标确定井硐为应以以下几点为参考：（1）地处井田储量中央；（2）有较好的地形条件：井口处标高+1560，地面坡度不足1；（3）交通条件好：靠
34、近公路，井口距公路 1700 m；确定井筒坐标为：主井井口坐标为： XA=502850;YA=413550副井井口坐标为： XB=502800;YB=413500主井井口标高为+1560 m，副井井口标高为+1570m，拟定+980水平为井筒最终水平。主井井深550.15 m，副井井深570.15 m，两井筒中心线间距为50m，主井井筒款5.2 m，副井井筒宽6.0m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度150 mm。4.7.3 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置 根据井田的地形地势，煤层赋存地质构造等因素 ，经过前期工作中对井筒形式的技术经济比较，现确定：1.大巷数目：一条运输大巷、一条
35、回风大巷。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于各种大巷布置方式分述如下： （1）煤层大巷：当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。对于新建矿井，在煤层中布置巷道，在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资以及探明地质情况的优点。（2）岩石大巷：优点很多，如维护条件好，费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，而较少受地质构造的影响。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要为岩石工程量大，
36、掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。在具体条件下是采用岩石大巷还是煤层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理的确定。本设计井田对大巷布置提出两种方案：方案一：煤层大巷布置方案二：岩石大巷布置煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点：煤层大巷的巷道维护困难，维护费用高，当煤层起伏褶曲较多时，巷道弯曲转折多，机车运行速度受到限制，运输能力降低，为了便于巷道维护，巷道维护留设保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大，煤层有自燃发火危险时，一旦发火就要封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受影响破坏，封闭效果不好，处理火灾困难。综上所述，煤层大巷与岩石大巷相比，岩层大巷的优越性是主要的。在本设计井田中，运输大巷和回
37、风大巷均采用岩巷。5 采准巷道布置5.1设计采区的地质概况及矿层特征一、采区位置为了有利于矿井早投产，资金早回笼，缓解前期建设资金的紧张状况，根据矿井生产条件结合实际情况将井田划分为四个采区，首采采区是位于井田中央西部的一采区。二、地质构造本井田位于大同煤田西部边缘，属于黄土半掩盖区，其构造形态与区域含煤地层构造形态一致，总体为向南西倾斜的单斜构造，地层产状平缓，倾角6。井田内未发现断层，无岩浆岩侵入。综上所述，根据目前的地质资料，综合评价井田构造属简单类型，对矿井开采影响很小。三、煤层特征井田含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）：为本井田含煤地层，上部为深灰色砂质泥岩及薄层砂岩，间夹6、8、
38、9号煤层。中部主要为灰白色砂岩、砾岩，夹薄层深灰色砂质泥岩。下部主要含8号煤层，主要由深灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、海相泥岩、泥灰岩、粉砂岩、灰白色砂岩及煤层组成。煤层中夹有薄层高岭岩、炭质泥岩。与本溪组整合接触。本组厚61.74-157.69m，平均125.m。 K2岩层底至8号煤层顶：平均厚度48.m左右。该层段顶部8号煤层全部可采煤层，煤层厚度为4.0m，3号煤层与K2岩层间岩性以砂岩为主，大致可分为三个岩性段，由下至上为：底部为深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩（富含植物化石）与浅灰色、灰白色砂岩（局部含砾）。中部为中粗粒砂岩，该层砂岩多为浅灰色、灰白色、底部夹薄层粉、细砂岩，有含砾粗砂岩。
39、上部岩性以深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩为主，底部局部为粉、细砂岩。8号煤层顶至9号煤层顶：厚度13.25m左右。该层段顶部6号煤层为全部可采煤层，煤层厚度9.0m，在6号煤层与8号煤层间岩性仍以砂岩为主，此间岩性大致可划分为三个岩性段：底部主要为浅灰色、灰白色砂岩与灰黑色泥岩、砂质泥岩（含植物化石）。在泥岩与砂质泥岩发育的范围内，一般下部为砂质泥岩，上部为泥岩，中间夹薄层粉砂岩；在砂岩发育的范围内一般上部为粗砂岩，下部为中、细砂岩，底部局部发育薄层铝土质泥岩。中部主要岩性为浅灰色、灰白色中、粗砂岩。上部局部夹砂岩；底部局部为粉、细砂岩夹薄煤线；中部常夹有泥岩、砂质泥岩或粉细砂岩。上部主要岩性为
40、深灰色、灰黑色泥岩及砂质泥岩，含植物化石。局部夹含砾粗砂岩，中部个别处发育一层薄煤线。9号煤层项至8号煤层顶：该层段厚度为12.0m，该层段顶部6号煤层层为全部可采煤层，煤层厚度为6m。该层段岩性以深灰色泥岩、砂质泥岩为主，含植物化石，局部夹粗砂岩。四、煤层瓦斯特征根据测定结果，本区瓦斯含量极低，瓦斯自然成份主要为N2和C02，瓦斯成分中CH4最大值是6号煤层为16.23%。瓦斯含量CH4最大值是6号煤为0.48ml/g可燃煤，CO2最大值是1号煤为0.88%,总体瓦斯含量较低，全区均处于瓦斯风化带之内。矿井瓦斯相对涌出量3.04m3/t，绝对涌出量0.25m3min，属低瓦斯矿井五、水文地质
41、条件井田属山前丘陵区，地表多为第四系黄土 覆盖，井田中部有少量基岩零星裸露，总的地势呈北高南低，地形最高点位于北部边界峁梁处，地面标高1477m，井田西部有一条北西-南东向宽缓的U型冲沟，丘陵区的第四系黄土地貌还分布有大小不等的黄土冲沟，一般地面标高在1400-1450m之间。1、地表水体井田范围内发育的沟谷，均属季节性河谷，为洪水排泄通道，平时干涸无水，雨季时洪水沿沟谷排泄，向南汇入元子河。2、井田含水层1）奥陶系石灰岩含水层为井田主要含水层，其富水性差异较大，本区未施工揭露奥陶系灰岩的水文孔，据邻区T4、N4（南阳坡井田）两个钻孔，揭露奥灰深度99-108m，属马家沟组地层，岩性为深灰色厚
42、层石灰岩白云质灰岩间夹薄层泥灰岩，其中T4号钻孔孔深310m以下，岩芯破碎，岩溶裂隙发育，冲洗液消耗量为全漏不返水，终孔后观测静止水位标高1161.58m。N4号水文孔岩溶不甚发育，抽水试验采用提筒设备，当其降升为142.10m，单位涌水量仅为0.00087L/sm。富水性弱。2）石炭-二叠系太原组砂岩含水层石炭系上统太原组主要为碎屑岩沉积，其中含中-粗砂岩2-3层，单层最大厚度15m左右，为6号煤层层直接或间接顶板，据各施工钻孔简易水文观测，钻孔施工到该层位时，均出现不同幅度的耗水梁增大、水位下降，耗水量最大12m3/h。据N17号钻孔抽水试验，其单位涌水量0.00255L/s.m，富水性弱
43、。该含水层出露范围小，其入渗补给量有限。水化学类型为HCO3SO4K+NaCa型水，矿化度354mg/L，总硬度172mg/L，PH值为7.84。3）二叠系山西组、石盒子组砂岩含水层二叠系山西组、石盒子组亦为碎屑岩沉积，含中粗粒砂岩3-5层。山西组底部有厚3-21.33m的中粗粒砂岩，据钻探揭露，该层段中、下部砂岩裂隙不发育，仅在石盒子组上部风化壳内节理、裂隙发育，据邻区泉水调查资料，石盒子组砂岩出露地段有泉水溢出，水量较小。据N4、N17号水文孔抽水试验，山西组、石盒子组砂岩单位涌水量0.0439-0.0729L/s.m之间，含水性弱，渗透系数0.009753-0.038523m/d，但顶部
44、石盒子组风化带因局部风化裂隙发育，局部含水性中等，水化学类型为HCO3CI-K.Na与HCO3-Ca.Mg型水，总硬度10-12德国度，PH值7.5-7.7。4）风化壳含水层岩性多由白垩系砾岩、砂质泥岩风化物组成，局部也有石盒子组风化砂岩，风化壳含水层一般厚20-40m，富水性较下部基岩稍好，108号孔遇该层位冲洗液消耗量大，但水位保持不变。水化学类型：HCO3-、Cl-K+、Na+型，矿化度0.50mg/L。固形物497mg/L，PH值7.7，总硬度16德国度。5）第四系冲、洪积层含水层主要分布于沟谷内第四系松散层，厚度0-20m，以砂土为主，夹有砾石、砂石层，沟谷低洼处偶见有泉水出露，为当
45、地村民饮水水源之一。据井田东界附近柴家村西南出露泉水观测，涌水量0.03L/s，井田范围内富水性弱。水化学类型为：HCO3-CaMg型水，总硬度9.78-16.81德国度，PH值为7.3-7.8。3、隔水层井田煤系底部为中石炭统本溪组地层，厚度m，岩性以灰黑色泥岩、砂质泥岩和灰色铝质泥岩为主，夹有薄层砂岩和石灰岩、泥质岩胶结致密，质地细腻，沉积稳定，具有良好的隔水作用，为井田煤系地层与奥陶系灰岩含水层的主要隔水层组。本溪组上覆各组地层中，砂岩含水层之间均夹有厚度不等的泥质岩类，不透水，起层间隔水作用。4、断层的含水性本井田发育两组断层，近东西向和北西向正断层，F1、F2落差分别为100m和80
46、m。断层的水文地质特征主要决定于断层的力学性质和两盘岩性。F1、F2断层属正断层，该断层80-100m的断距形成了相当可观的断层破碎带，尤其是在以脆性岩层为主的砂岩（石盒子组）、石灰岩地层段，表现为疏松多孔的构造角砾岩，具良好的贮导水作用， 108号孔在太原组底部230-290m处揭露F1断层厚，破碎带漏水，耗水量达10m3/h，充分说明了这一点。对于泥质岩类为主的本溪组，破碎带泥质含量丰富，导水性相对较差，但与未受构造破坏层段相比，其隔水性能大为降低。断层分布区域，奥灰岩溶发育，岩石破碎，水头压力高，富水性好。5、地下水的补给、迳流、排泄条件1）奥灰岩溶水井田外西、南面有大面积奥陶系石灰岩出露，可直接接受大气降水或地表河流渗漏补给，是奥灰岩溶水的主要补给区。其次是上覆含
