钱家营矿1.8Mta新井设计 毕业设计.doc

中文题目：钱家营矿 1.8mt/a 新井设计 外文题目：qian jia ying mine design new wells(1.8mt/a) 毕业设计（论文）共 109 页 图纸共 4 张 完成日期 2011 年 6 月 答辩日期 2011 年 6 月 i 摘 要 本设计为开滦钱家营矿 180 万 t/a 新井设计。开滦钱家营矿位于河北省唐山市东 北部，交通便利。井田走向（东西）长约 5.9km，倾向（南北）长约 3.5km，井田总面 积为 19.62km2。主采煤层为 5 号煤层、7 号煤层、9 号煤层，平均倾角为 12，煤层 平均总厚为 7.9m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为 204mt，矿井可采储量 137mt。矿井服务年限为 58 年，涌水量不大，矿井正常涌水量为 220m3/h，最大涌水量 为 570m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，为低瓦斯矿井。 井田划分为三水平，第一水平标高为-900m，第二水平标高为-1150m，第三水平 标高为-1350m，双立井开拓，主井装备箕斗，副井装备罐笼。暗斜井延伸到二、三水 平。大巷采用皮带运煤，辅助运输采用 1.5t 厢式矿车运输。矿井通风方式为中央边界 式通风。矿井年工作日为 330d，工作制度为“三八”制。 关键词： 新井设计； 井田开拓； 采煤方法； ii abstract this design for kailuan qianjiaying mines 1,8 mt/a new well design. kailuan qianjiaying mines located at the hebei province tangshan northeast, good communications. the well field moves toward (thing) long approximately 8km, the tendency (north and south) long approximately 3.5km, the well field total area is 27.57km2. the main mining coal level is 7 coals, 9 coals, the mean obliquity for 12, the coal bed is always thick is 5.6m equally. the well field geological condition is simpler. the well field commercial production is 204mt, mine pit recoverable resources 137mt. the mine pit service life is 52 years, the welling up water volume is not big, the mine pit normal welling up water volume is 220m3/h, the welling up water volume is 570m3/h most greatly. the damp gushing out quantity is low, for low gaseous mine. the well field division is three levels, the first horizontal elevation for - 900m, the second horizontal elevation for - 1150m, the third horizontal elevation for - 1350m, double vertical shaft development, main shaft equipment ore basket, auxiliary shaft equipment cage. the inside slope extends to two, three levels. the big lane uses the leather belt to transport the coal, the xiliary haulage uses the 1.5t theater box type mine car transportation. the mine ventilation way ventilates for the central boundary type. the mine pit year working day is 330d, the work routine is “38” the system. key word: new well design; well field development; coal-mining method; iii 目 录 前 言.7 1 矿区概述及井田地质特征.8 1.1 矿井概况.8 1.2 井田地址特征.9 1.3 煤层特征.15 2 井田境界与储量20 2.1 井田境界.20 2.2 矿井工业资源储量.20 2.3 矿井可采储量.21 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限.25 3.1 矿井工作制度.25 3.2 矿井设计生产能力及服务年限.25 4 井田开拓 27 4.1 井田开拓的基本问题.27 4.2 矿井基本巷道.39 5 采区巷道布置.45 5.1 煤层的地质特征.45 5.2 采区巷道布置及生产系统.47 5.3 采区车场选型.52 6 采煤方法 56 iv 6.1 采煤工艺方式.56 6.2 回采巷道布置.66 7 建井工期及开采计划 69 7.1 建井工期及施工组织69 7.2 开采计划71 8 井下运输73 8.1 概述.73 8.2 采区运输设备选择.73 8.3 大巷运输设备选择.78 9 矿井提升 .82 9.1 概述.82 9.2 主副井提升.82 10 矿井通风矿井通风 .84 10.1 矿井通风系统选择.84 10.2 矿井所需风量.87 10.3 全矿通风阻力的计算.94 11 矿井排水.104 11.1 矿井涌水104 11.2 排水设备的选择计算104 12 技术经济指标108 12.1 全矿人员编制.108 12.2 劳动生产率109 v 12.3 成本109 12.4 全矿主要技术经济指标111 总论：.113 致 谢114 参考文献115 1 前 言 在二十一世纪的今天，科技经济飞速发展，煤炭开采技术的研究必须面对国内国 外两个市场的不同需求、面对经济建设的发展需要。重点从事中长期研究开发和技术 储备，紧跟产业科技前沿，开发有自主知识产权的，以煤矿开采技术及配套装备为主 导的核心技术，占领技术制高点。同时，应大力引进国外的先进技术和先进设备，实 现生产中的高产高效。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。 采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、 高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开 发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善 采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立 具有中国特色的采煤工艺理论。我国的长壁式采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用 在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地 质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业条件， 提高单产和机械化水平。 集中布置在我国已经应用许多年，它是一个矿井开采水平布置的核心问题，也就 是水平大巷的布置方式。运输大巷有分煤层布置、分组集中布置或集中运输的布置方 式。主要根据煤层的数目和间距来确定。采用分煤层或分组集中大巷时，各煤层大巷 之间、各大巷与井底车场之间用主要石门联系；采用集中运输，各煤层之间用采区石 门联系。由于煤层倾角不同，煤层间的联系可采用斜井或溜井。 矿物资源工程就是一门针对矿物资源开发、开采、利用以及其原理、设计等诸多方 面开设的一个专业，这门专业所学的知识包括了煤炭生产的各个环节。从井田的开拓 到出煤，对于矿物资源的学生，应该有能力确定合理的井田开拓方式、准备方式、采 煤方法、以及能够正确的选择矿井生产的设备。在毕业设计过程当中，涉及到了矿井 生产的每个环节，所以我们应该认真对待掌握采矿的原理及方法，争取作出合格的毕 业设计。 2 1 矿区概述及井田地质特征 1.11.1 矿井概况矿井概况 1.1.11.1.1 井田位置、范围、地形特点和交通位置井田位置、范围、地形特点和交通位置 钱家营矿业分公司位于河北省唐山市丰南区钱家营镇，地理坐标为北纬 39 33、东经 11828。 矿区交通便利。矿区内有铁路与京山线古冶车站和林西矿业有限公司接轨；水路 运输东有秦皇岛港，西有天津新港，南有唐山港和正在建设中的曹妃甸港；水、陆交 通发达，煤炭外销十分方便。公路干线通过井田，公路交通十分方便，属京、津、唐 三角区，距北京、天津均为 100km。如图 1.1 所示。 矿区地表为第四纪冲积平原，本地区地势平坦，井田范围内全被第四系冲积层所 覆盖，地势低平，东北高，而西南低，标高介于+7+26m 之间，地形坡度 1/1000。东 部于新古河道两侧有高度 13m 呈北东南西向排列的小型沙丘。地形总趋势北高南 低，沙河由井田东部自东北流向西南。沙河属季节性河流，旱季有时断流，雨季流量 较大。 钱家营矿业分公司位于华北平原，属于平原地区，地势平坦，没有高山及丘陵。 井田范围内有北阳庄、林子里、小屯、钱家营等村庄，井田西南有工人家属居住区， 距工业广场约 3 千米。 1.1.21.1.2 工农业生产和原料及电力供应工农业生产和原料及电力供应 本井田在开平向斜东南翼的西南段，东北与范各庄矿业公司相邻，北和吕家坨矿 业公司接壤。矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、棉花，间杂有果园、 菜园和苗圃等。本矿区为国内大型煤炭工业基地，长期以来形成了可靠的材料供应来 源，为矿井的建设提供了便利条件。 进入本矿区中央变电站的电源线共计四趟，其中 2 趟电网是钱家营变电站 35kv 输 电线，接矿中央变电站馈送至一水平，另外 2 趟是开滦林西电厂 35kv 输电线，经过中 央变电站馈送至一水平。 1.1.31.1.3 矿区气候条件矿区气候条件 矿区为大陆性季风气候，春季东风和西风交替出现，气候干燥少雨；夏、秋两季 东南和南风常由海面带来潮湿空气，使矿区多雨；冬季因受西伯利亚蒙古一带冷气压 影响多西北风，气候寒冷干燥。矿区内由 11 月至翌年 3 月为冻结期，冻结深度为 1.0 3 至 1.5m，最高气温在零上 27至 37，最低气温在-29至-34，全年气温平均为零 上 2.0，年降水量为 370mm 至 631mm，全年主导风向多为西北、东南，风力 3 至 4 级。 1.1.41.1.4 矿区水文情况矿区水文情况 井田内有沙河、老牛河。沙河发源于迁安城西好树屯，汇集清凉山东麓一带山地 之水向南流去，过巍峰山凤凰山间的山谷，进入开平煤田。蜿蜒于唐家庄矿业有限 公司，流经吕家坨矿业公司与范各庄矿业之间，回折而向西南，穿过钱家营、宋家营、 小集镇，而泄入苇泊洼地内。 井田范围内有沙河自井田北部流向西南，流向与地层走向大致一致，河面开阔， 水力坡度较小，仅为 1%2%。冬春河水近于干涸，只排泄矿井水。夏秋流量显着增大， 汛期有时泛滥，流量随上游北部山区降雨量而变化。最高水位为 1.9m。 工业用水和生活用水主要取自第四系冲积层水和矿井井下分流的清水，基本上形 成了一套集中供水系统，矿区水资源比较丰富，可满足工业用水和生活用水的需要。 1.21.2 井田地址特征井田地址特征 1.2.11.2.1 煤系地层概述、勘探程度煤系地层概述、勘探程度 钱家营井田煤系地层的时代属于石炭系上统和二迭系下统，基底地层为中奥陶统 马家沟组石灰岩，煤系地层总厚度约为 500 米，含煤十几层，煤层总厚达 19.79 米， 含煤系数 3.96%，地层特征与开平煤田其它井田基本相同。 开平煤田位于燕山南麓，在大地构造上位于中朝地台燕山沉降带的东南侧。燕山 南麓煤田在地质力学体系上处于天山阴山纬向构造带、新华夏系构造带和祁吕贺 兰山山字形的三个巨型构造体系的交汇部位。开平煤田受新华夏构造体系的影响，以 一系列向的褶曲及逆断层组成，北部受纬向构造的影响逐渐向南弯转成走向近 东西向。煤系地层由石炭系中统唐山组，上统开平组、赵各庄组及下二叠系大苗庄组、 唐家庄组等组成。岩性以砂岩、泥岩为主，基底地层为中奥陶系马家沟组石灰岩，分 布于煤田周边地带，与煤系地层呈不整合接触。煤田向南倾伏，其南部界限可能跨过 宝坻奔城大断层伸入另一个二级构造单元华北断陷。 4 图 1.1 交通位置图 mine traffic and location 钱家营井田位于开平煤田东南翼的西南段，煤系地层的时代属于石炭系上统和二 迭系下统。基盘地层为中奥陶统马家沟组石灰岩。煤系地层总厚度约为 500 米。地层 特征与开平煤田其它井田基本相同，现由老至新，从煤系的基盘奥陶系中统描述如 下： 1、奥陶系中统马家沟组(o2)： 本组为岩性单调、质纯的碳酸盐相沉积。以厚层状，灰褐淡玖瑰色豹皮状灰岩 为主，夹白云岩和薄层状白云质灰岩。后者多赋存在本组地层的上部。井田内共四个 钻孔揭露了该层，最厚达 95.53 米。根据岩芯观察其顶部大约 40 米以浅部分属古风化 壳，最顶部约 20 米风化程度甚强，常具黄褐色斑状杂色，向下逐渐减弱。裂隙及小溶 5 洞发育，含水性强。在裂隙中见有浅灰杂色铝土岩充填，系属石炭系中统 g 层铝土岩 沿裂隙填入的堆积物。本组厚度约 300 米。 2、石炭系(c)： 分上、中两统，下统缺失。下界为奥陶系中统马家沟组石灰岩顶面，两者呈假整 合接触。上界为煤 11 顶板一含海相动物化石之细粉砂岩顶面。与上复的二迭系呈整合 接触。总厚一般约 200 米。 (1)石炭系中统一唐山组(c2)： 直接复于奥陶系灰岩之上。上界为唐山石灰岩(k3)顶面。一般约 60 米。 本统地层以紫、绿灰色的粘土岩和浅灰色粉砂岩为主，仅上部可见细砂岩。 本统下部厚约 26 米为滨海环境的湖泊相碎屑岩沉积。向上逐渐过渡到海相薄层碳 酸盐和过渡相的交替沉积。形成一个逐渐递进的相序。本统标志性岩层自下而上有 g 层铝土岩和三个薄层灰岩。 (2)石炭系上统(c3)： 分上下两组。下组称开平组，上组称赵各庄组。上组是重要的含煤地层。本统一 般厚约 135 米。 3、二迭系下统(p1)： 下界以煤 11 顶板之粉砂岩顶面，与赵各庄组呈整合接触。上界 a 层铝土质粘土岩 顶面，部分地区有冲刷面。本统地层一般厚约 300 米，分上下两组。下组称大苗庄组； 上组称唐家庄组。其大苗庄组是主要含煤地层。 (1)大苗庄组()： 1 1 p 上界为煤 5 顶板的中、细粒砂岩底面。此间为一古河床的冲刷面，常使煤 5 遭受 剥蚀的迹象。如林 88 孔煤 5 厚度为 0 米，钱 34 厚 0.11 米。本组厚约 70 米。本组地层 为过渡相粘土岩和陆相碎屑岩的交替沉积。大陆冲积相己开始出现。含煤六层，即煤 9、煤 8、煤 7、煤、煤 6 和煤 5。其中煤 7 和煤 9 厚度较大，为层位稳定的主要可 2 1 6 采煤层。标志层：煤 6 顶板粉砂岩：深灰一黑灰色。致密，质地均一。具海百合茎及 腕足类化石。含黄铁矿散晶及褐灰色泥质或菱铁质结核。层位稳定。 （2）唐家庄组（）： 2 1 p 下界为煤 5 顶部的中、细砂岩底面，与下伏大苗庄组呈冲刷接触，上界为 a 层铝 土质粘土岩顶面。一般厚度 220 米左右。井田内局部受剥蚀。 6 本组地层属陆相堆积，河流活动极为活跃，除了在河流期交替的短暂时期有一些 滞水盆地湖相的粉砂质和泥质沉积物外，很少见有典型湖泊相的沉积物。岩性以粗碎 屑砂质岩类占绝对优势。由于地壳逐渐趋向隆起，河流活跃，迁徙频繁，已不利于煤 层堆积。本组地层大致可分三段。每一岩段由河床相粗碎屑物起到滞水盆地（湖）细 碎屑物止，反映了三次河流活动的大周期。 4、二迭系上统（p2）： 分上下两组。下组称古冶组，上组称洼里组。本统厚度大于 722 米。 （1）古冶组（ 1 2 p ）： 下界为 a 层铝土岩顶面，呈冲刷接触。上界为淡黄色底砾岩底面。亦是冲刷接触。 一般厚约 430 米。本组属纯陆相沉积。岩性以灰白、紫灰色中粗粒砂岩为主，间夹紫 色粉砂岩和粘土岩。砂岩成份单一。泥硅质或硅质胶结。粉砂岩或粘土岩多呈团块 状构造。有时含褐铁矿结核。本组中部含一层铁质粘土岩（a 层） ，是全区主要标志 0 层之一。该层下约 4050 米处粗砂岩中有同心环状层理（称李泽岗格同心环） 。再下 是厚层的硅质中、粗砂岩。分选性甚好。质地坚硬，俗称“磨石砂岩” 。厚度一般在 10 米以上。本组下部的粉砂岩中，常含羊齿及苛达树等化石。 （2）洼里组( 2 2 p )： 下界为底砾岩底面，上界不清，厚度大于 500 米。井田内钱 12 孔所见 287 米。与 古冶组呈冲刷接触。本组地层岩性主要为紫色、紫红色粉砂岩间夹细砂岩，有时夹中 砂岩和粘土岩。组成细带状构造。底部为暗紫色或灰绿杂色砾岩，有时相变为中粗 砂岩。以石英为主，次为燧石、紫色岩屑。分选不良。泥硅质胶结。本组属陆相沉 积。显示由河床相粗碎屑物湖滨波浪带或浅湖相细碎屑沉积特征。 5、新生界复盖层（第三、第四）： 本界地层不整合于各时代地层之上。厚度由北部钱 47 孔的 82 米往西南逐渐增厚， 至钱 84 孔达 800 米，平均每公里厚度递增 42 米。等厚线大致呈东西方向伸展。 井田西南部大致以钱 73钱 88钱 98 诸孔联线为界，此线以南，复盖层厚度均 超过 600 米，经部分取芯鉴定，下部似有第三系沉积物，其岩性为灰绿黄绿色半固 结状的砂岩，粉砂岩和粘土岩。曾送样于省公司化验室鉴定，岩样为细砂岩故未发现 孢粉，无法确定其时代，暂划入新生界复盖层。本界地层由各种粒级的砂、卵石，砾 石及粘土和亚粘土组成。 7 井田范围内地势平坦，全被第四系冲积层所覆盖，地势低平。东北高、西南低， 坡度 13%。井田内的主要构造形态和煤层情况已基本清楚，矿井各个区域的勘探程 度均属于精查，可以满足矿井开采的要求。 1.2.21.2.2 井田地质构造和地质变动井田地质构造和地质变动 钱家营井田位于开平向斜东南翼的南段，占据了从毕各庄向斜到刘唐保背斜约 15 公里长的地段。 井田东端为毕各庄向斜的西翼，向西依次为王各庄马鞍形构造、小张庄向斜、南 阳庄背斜、高各庄向斜。向西逐渐过渡到井田中部的单斜区，此单斜构造向西南延展 约 10 公里，又开始出现褶曲：邻近的称李新庄向斜，向西依次紧密排列着刘唐保背斜、 深港向斜。 1、断层构造 主要断层情况如下： 钱家营井田为全掩盖型，钻探为勘探过程中的主要手段。勘探结果表明，本井田 构造型式以宽缓的褶曲为主，以伴生的断层为辅。施工的基岩钻孔中揭露出只有一组 以f0断层为主的大断层，该断层为高角度正断层。详见下表 1-1。 表 1-1 断层发育及落差表 table1-1 table of wulong district long flame coal quality features 顺序名称断层面走向倾角落差（m）性质 1 f1南北 6513 逆 2 f2南北 3518 正 2、褶区构造 本井田的褶曲部位分布在东北、西南两端，褶曲轴线都具有向东、向北凸出的弧 形特征，而且都有向北撒开向南收敛的趋势，所以就构成了旋扭构造中的“帚状构造” 型式。东北端的称“林子里帚状构造”西南端的称“刘唐保帚状构造” 。它们都是由压 性结构面（褶曲轴面）构成的，外旋层在东侧做逆时针扭动的旋扭构造。 1.2.31.2.3 井田水文地质特征井田水文地质特征 钱家营矿业分公司与吕家坨矿业公司、范各庄矿业公司相连，同处于开平向斜的 东南翼，冲积层较厚，在建井工程的施工中未发现岩溶陷落柱，现将地层中各含水层 8 及其特征简述如下： 1、新生界第四系含水层: 新生界地层由东北部 100m10m 至西边界过 800m 厚，有 5 个含水层组，主要为 砂、卵砾石富含孔隙水，含水层间由粘土和亚粘土组成隔水层。底部砾、卵石含水层 含水性较强，是煤系含水层的主要补给来源。从第四系冲积层与基岩接触关系图上分 析第三隔水层以黄褐、棕黄色粘土及轻亚粘土为主，厚度为 110 米，局部尖灭，即 第水文地质剖面附近无沉积，第三隔水层下赋存 2530m 厚，d（第三承 压）含水层，在小屯、学各庄、后赞公庄一线分布，与基岩直接接触，岩性为中、粗 砂、砾砂和卵砾石所组成，含水性较强，q=0.117 公升/秒米，该含水层在钱矿东北 部分布，面积约占 1015%左右。底部卵石层e 含水层（第五含水层）占据整个钱 营矿的 50%、即基岩面上复盖的含水层主要为第五含水层，根据原一一六队和新绘制 的水文地质剖面图，将第三隔水层之下又分为五个隔水亚层，即1.2.3.4.5 层，详见第 四系冲积层与基岩接触关系图。五个隔水亚层将第五含水层又分成五个亚含水层。首 采所掘的巷道主要集中在1 隔水层与e2 含水层（第 2 分层）下分布。实践证明 e 含水层含水性是很强的，其单位涌水量 q=1.016-1.385 公斤/秒米。岩性主要为细、 中、粗砂和砂砾、卵砾石等组成，如果卵砾石中充填有粘土质时，含水性显着变弱。 由于与基岩接触，厚度变化甚大，且基岩面由于钻孔所限，控制不严，采煤时要严格 注意冲积层防水煤柱线。 2、古生界煤系地层含水层： 根据建井和邻近生产矿井实践，煤系地层可划分为五个含水层均为不同粒度的砂 岩组成。相邻含水层间有粘土岩或煤层相隔，自上而下简述如下： （1）a 层至基岩风化带：距可采煤层较远，对回采无明显影响，但在建井过程中 却不容忽视。 （2）煤 5 至 a 层间的含水层：为充水性较强的含水层，煤 5 至煤 3 段，如果砂岩 层在裂隙或构造发育地段则含水性较强，否则含水性就明显减弱。 a 层底板砂岩总厚 24.0 米左右，是一个较强的含水层，主要以裂隙水为主。 总之，煤 5 至 a 层含水层是一个很强的含水层。在建井过程中，该水层被揭露后， 在水文曲线图上出现了第二个高峰值，占矿井总涌水量的 3040%。 （3）煤 12煤 5 之间。含水层：是可以疏干的含水层，主要为 7 煤层顶板砂岩含 水性较强。 9 （4）煤 14煤 12 之间含水层：为矿井主要的含水层，矿井排水有 50%以上是该 层涌出的。因矿井的主要巷道、运输、回风及采区集中上山是在煤 12 层底布置的，该 层以 30 余米厚的中、粗砂岩为主，出水形式主要为裂隙水。 （5）g 层矾土至煤 14 之间为弱含水层：k3 石灰岩接近冲积层时，含水性增强， 建井期间该段实见资料甚少。煤系地层中相邻含水层间均有粘土岩或煤层相隔。地下 水以层间流动为主，正常情况下越层的水力联系甚弱。矿井排水 8090%为煤 5 顶板 至 a 层矾土及煤 14煤 12 两个含水层之涌水，出水形式主要为断层裂隙水。 3、古生界奥陶系灰岩含水层： 本层为岩溶、裂隙发育，含水性强的承压含水层。是煤系地层的基底，煤 12-1 距 奥灰顶界面约 180m 左右。特别是煤系地层下部 50-70 米段，几乎全部为隔水的粘土岩 和粉砂岩组成。阻隔了奥陶系灰岩与煤系地层的水力联系。在勘探和建井过程中虽未 发现岩溶陷落柱存在，在取奥灰水的几个钻孔中虽未取得丰富的岩溶水，但在今后生 产过程中，一定应高度警惕奥灰水通过地质构造弱带而突入。 4、矿井涌水量： 据矿井地质资料，矿井正常涌水量为 220 /h，最大涌水量为 570 /h。 3 m 3 m 1.2.41.2.4 地温地温 据详查勘探资料，本区地温梯度为 0.94 /100 m，恒温带在 50100 m 左右，地 温变化范围在 11.5017.00 之间，属地温正常区。 1.31.3 煤层特征煤层特征 1.3.11.3.1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 钱家营矿区煤系地层主要由石炭系，二迭系地层组成,其中包括中石炭统唐山组、 上石炭统开平组、赵各庄组，下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀 夷平的中奥陶统，上覆地层为上二迭统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过 度相、陆相地层组成。 1.3.21.3.2 煤层群特征煤层群特征 钱家营井田位于开平煤田之开平向斜东南翼的西南段。开平煤田位于燕山南麓， 煤系地层为石炭二迭系。全井田共有 7 个可采煤层，其中 5、7、8、9、12 煤层全井田 10 范围可采， 6、11 煤层为局部可采煤层。 3、各可采煤层特征表 1-2 表 1-2 煤层特征表 table1-2 table of coal seam character 煤层名称 煤 层 厚 度 最小最大 平均（点数） 与上一煤层 间距 最小最大 平均（点数） 发 育 情 况煤 层 结 构稳 定 性 煤 5 2.217.93 1.42(98) 17.8848.7 5 时而变薄出现不可采地段,钱 34、47、51、18、64 及林 88 孔附近 均不可采.19 号剖面以西(乙区)稳定 性好,厚 1.392.00 米. 一般为单一结 构,时有夹石 12 层. 不稳定 一水平西翼大部分不 可采,东翼仅局部变薄 不可采. 煤 7 2.157.17 3.4(113) 23.56(83) 0.2017.39 沉积稳定为井田内主要可采 可采煤层之一. 复结构,含夹石 23 层,为炭 质粘土岩或粘 土岩. 稳定 煤 8 03.39 1.25(95) 6.34(94) 1.2311.31 不可采地段,主要在第 7 剖面以东;吕 53 孔钱 44、16、51 孔和林 88 孔 等及中部的钱 64 附近不可采.第 21 号剖面以西至井田边界煤 7、8 合区. 一般为单一结 构,时有夹石 12 层.多为 粉砂岩或为粘 土岩. 不稳定 一水平大部分不可采, 且煤层厚度变化较大, 目前本煤层尚无回采 工作面. 煤 9 0.354.40 2.20(101) 6.26(95) 4.4718.12 为井田内较稳定,可采的中厚 煤层,向北和东方向有变薄的 趋势.钱 55 孔和苗 4 孔附近出现 不可采地段. 单一结构,时有 夹石 12 层. 较稳定 一水平生产实践发现, 煤层厚度变化不大,但 煤层沉积基底不平,局 部顶底板小断层密集, 煤层完整性受到极大 破坏. 02.23 10.69(95) 不可采面积较大,主要在第 3 号剖面 单一结构，时极不稳定 11 井田内共有可采煤层四层，其富存情况及特征如下： 5 煤层为简单结构煤层，煤层厚度 2.217. 93m，平均 3.4m，厚度变化尚有规律， 西北薄，东南厚。属全部可采煤层。顶底板均为粉砂岩。煤岩类型以半亮型和半暗淡 型煤为主，中间 12 层暗淡型煤，底部为光亮型煤。煤层中节理裂隙发育，棱角状断 口。煤的硬度 f=0.40.9，容重 1.4。 7 煤层为简单结构煤层，厚度 2.157.17m，平均 3.3m，为部分可采煤层。顶板为 粉沙岩，底板为粉细砂岩。煤岩类型以光亮型和半光亮型为主，中间夹有透镜状的半 暗淡型煤，煤层内生节理发育。煤的硬度 f=0.30.8，容重 1.56。 9 煤层为简单结构煤层。煤层厚度 0.354.4m，平均 2.2m，为全部可采煤层。顶 底板均为粉细砂岩。煤岩类型以光亮型为主，内生节理发育，玻璃光泽。煤的硬度 f=0.40.7，容重 1.4。 12 煤层为单一结构中厚煤层。煤厚 0.396.41m，平均厚度 2.1m，为全部可采煤 层，顶板为粉细砂岩，底板为粉砂岩。煤岩类型以光亮型为主，夹有薄层半光亮型煤。 内生节理发育，贝壳状断口，油脂光泽。煤的硬度 f=0.3，容重 1.51。 1.3.3 煤层的围岩性质煤层的围岩性质 1、煤 5 伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚约 0.2 米，直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂 岩，厚约 4.0 米，底板以粉砂为主，局部为粘土岩，与煤 8 合区地段为炭质粘土岩，厚 约 2.50 米，东部顶板有古河流冲刷。顶底板较坚固。 2、煤 7 伪顶为粘土岩，直接顶为粉砂岩，局部为细砂岩，厚度约为 3 米，伪顶较 软，底板为粘土岩和粉砂岩，局部为细砂岩，坚固性好，厚约 2.5 米。 3、煤 9 伪顶和直接顶一般均为粘土岩，厚 3.0 米，局部为粉砂岩，厚 4.0 米，底 板为细砂岩，局部为粘土岩，厚约 2.5 米，顶底板岩石坚固性较好。 4、煤 12 伪顶为腐泥质粘土岩，厚约 0.5 米，直接顶在中部和东部为腐泥质粘土 岩，西部为粘土岩，厚 0.60.7 米，平均 1.0 米，底板以粉砂岩为主，厚约 2.0 米。 （地质柱状图见图 1.3） 0.78(105) 2.7734.26以东.中部钱 26、60、73 等孔附近均 系零星不可采地段 有夹石 1 层一水平仅局部可采 煤 12-1 0.396.41 2.99(105) 15.24(90)为井田内中厚厚煤层,向北至吕家坨 区有变薄趋势. 一般为单一结 构,时有夹石 12 层. 较稳定 煤层厚度局部变化较 大 12 1.3.4 煤的特征煤的特征 煤种分布 井田以肥煤为主，气煤次之，焦煤甚少。 井田煤种分布特征具明显的分带规律。由浅部向深部，煤的变质程度逐渐增高， 其排列依次为气煤、肥煤至焦煤。条带大致呈北 5060东向延展。其中以肥煤条 带最宽，延展最长，所占面积最大，为井田的主要煤种。气肥、肥气煤及气煤分布于 井田的南及西南边缘浅部。 第 15 号剖面以西至井田边界，因精查取芯钻孔较少，煤种确定尚需进一步做工作。 另外，目前各采动煤层化验结果表明，煤种多为 1/3 焦。 煤质变化 井田内煤的物理性质、煤质及煤岩等特征沿走向及倾向变化均不大，但井田西部 （钱 5、钱 19、钱 23、钱补 13、钱补 17 及钱水 27 孔一带）局部因受火成岩影响，煤 层变成天然焦。 钱家营井田各煤层均属腐植质煤，通过肉眼鉴定，颜色一般为黑色；条痕褐灰色； 呈眼球状断口；呈条带状粒状及片状结构，少数为粉状。煤岩组分以亮煤为主，镜煤 及丝炭少见，煤岩类型一般为光亮型，次为半暗型。 3 煤层中有害成分 1) 灰分 原煤： 煤 5、煤 11 分别为 10.79%，10.31%属于低灰；煤 7、煤 8、煤 9、煤 12-1 分别为 23.51%，20.77%，18.34%，16.58%，属于中灰。 精煤：煤 5、煤 8、煤 9、煤 11、煤 12-1 在 10%以内，为 5.037.94%，煤 7 为 12.62%。 2) 硫分 原煤：煤 11 为 2.71%属富硫煤，其它煤层为 0.611.39%属低硫煤。 精煤：经洗选后煤 7，煤 8 比原煤略有升高，其它煤层除煤 11 降幅较大外略有降 低，含量为 0.661.45%，属低硫煤。 3) 形态硫 煤 11，煤 12-1 以黄铁矿为主，其余煤层以有机硫为主。 4) 磷 勘探中化验成果多为单孔单样，仅供参考。煤 7、8 略高，分别为 0.071%、0.034%， 13 其它煤层为 0.0070.021%。洗选后各煤层平均值低于 0.015%。 4、其它开采条件 该矿井的瓦斯等级为：低瓦斯矿井，矿井瓦斯绝对涌出量：0.72m3/分钟，矿井二 氧化碳绝对涌出量：33.73m3/分钟，矿井瓦斯相对涌出量：0.12m3/td，矿井二氧化碳 相对涌出量：5.45m3/td 煤层自然发火期： 12 煤层为自然发火煤层，发火期为 11 个月。 14 大 苗 庄 组 赵 各 庄 组 开 平 组 p1 1 65.00 2 3c 73.00 c3 135.50 c 1 3 62.51 1 4 3 2 1 4 3 2 1 3 2 1 图1.3钱家营矿井田地层综合柱状图 table1-3 table of qianjiaying combined column chart 15 2 井田境界与储量 2.12.1 井田境界井田境界 2.1.12.1.1 井田边界井田边界 在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得 到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则为： 1）井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和矿井生产能力相适应； 2）保证井田有合理尺寸； 3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等； 4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。 2.1.22.1.2 井田范围井田范围 井田东部以范各庄矿业公司、吕家坨矿业公司的技术边界为界，西部以-550m 等高 线为界，南部以-1300m 等高线为界，北部以各煤层-1350m 等高线为界。井田平均走向 长 5.9km，倾向长度为 3.5km，面积约 19.62km2。 2.22.2 矿井工业资源储量矿井工业资源储量 2.2.12.2.1 钻探工程量钻探工程量 建井以来，共补勘 14 个地面孔，工程量 6551.22 米；井下地质孔 7724.2 米；坑 透 63 个工作面，二维地震线长 26450 米，三维地震面积 2.94 平方公里以及磁偶源、 井下红外、地质雷达、煤厚仪、镨 218、钋 210、二维地震、瑞利波、槽波、音频电透 视探测等工作。 2.2.22.2.2 工业储量计算工业储量计算 本矿只有 5、7和 9煤层具有开采价值。边界露头线为10001200m 为远 景开发。 本次矿井储量计算是在精查地质报告提供的 1：5000 的煤层底板等高线上计算的， 储量计算可靠。 zg=smr 式中 zg 矿井的工业储量 t； m煤层厚度 m，取 5、7 煤和 9 煤的平均厚度和； 16 s 煤层实际面积 m； r 煤的容重 t/m。 煤层的面积 s 必须采用真面积（即煤层斜面积） 。用煤层底板等高线上的水平投影 面积换算成真面积。 s真面积，; s水平投影面积，; i煤层倾角，采用井田内的平均倾角， （12） 故 zg=19620000 m/cos127.9m1.4 =204mt。 2.32.3 矿井可采储量矿井可采储量 2.3.12.3.1 煤柱的留设煤柱的留设 矿井可采储量=（矿井工业储量永久煤柱损失）矿井回收率。 计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：1）工业广场保护煤柱；2）井田境 界煤柱损失；3）采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；4）建筑物、河流、铁 路等压煤损失；5）其它损失。 本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失、村庄保 护煤柱和断层保护煤柱等。 根据钱家营矿业公司周围矿井实际经验和依据建筑物、水体、铁路及主要井巷 煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，部分煤柱的留设方法如下，见表 2-1 表 2-1 煤柱留设方法 table2-1table of the virgin coal remains supposes the method 名 称留 设 方 法 工业广场 根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第 72 条：工业广 场维护带宽度为 15 m 井田边界边界煤柱 50 m 断 层断层煤柱每侧 50 m 大 巷大巷煤柱每侧 30 m 则边界煤柱损失 pb=zg-zn 式中，pb 边界煤柱 / cos i s s a 17 zg 井田工业储量 zn 边界保护煤柱内储量 故 pb=8.60mt 2）工业广场煤柱留设 根据煤炭工业设计规范 ，工业场地占地指标如表 2-2。 表 2-2 工业场地占地指标 table 2-2 industry location occupying land area target 井 型 大 型 井 公顷/10 万 t 中 型 井 公顷/10 万 t 小 型 井 公顷/10 万 t 占地指标0.801.101.301.802.002.50 注： （1）占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积； （2）井型小的取大值，井型大的取小值； （3）在山区占地指标可适当增加； （4）附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的 3040%； （5）占地指标单位中的 10 万 t 指矿井的年产量。 工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产， 方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业场地占地面积 s 取值如下： s=1.0180/10=14.4 公顷=180000 m 经计算工业广场的面积为 18 公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定 工业广场为长方形，即长方形长边为 450 m，短边为 400 m。本矿井地质条件及冲击层 和基岩移动角见表 2-3。 表 2-3 岩层移动角 table 2-3 rock layer migration angle 广场中心深度煤层倾角煤层厚度冲积层厚度 mmm -930123.410045757575 用作图法求出工业广场保护煤柱量，工业广场保护煤柱留设见图 2.1。 18 图 2.1 垂线法计算工业广场保护煤柱边界示意图 fig 2.1 perpendicular line law computation industry square protection virgin coal boundary schematic drawing 工业广场按级保护围护带宽度为 15 m。工业广场保护煤柱如图所示则工业广场 保护煤柱损失量为： pg =1/2（ad+bc）hmr= 10.21 mt 式中： ad工业广场保护梯形的下底，m； bc工业广场保护梯形的上底，m； h工业广场保护梯形的高，m； m煤层的厚度，m； r煤的容重，t/m3。 3）断层保护煤柱 由于井田深部富含奥灰水，是矿井深部开采的主要突水水源，因此必须留设合适 的防水煤柱防止矿井突水。故在断层两侧预留 50 米保安煤柱。 则留设断层保安煤柱量 断层 1：pd1=187270/ cos12(3.24+2.2) 1.4=1.53mt 断层 2：pd2=150832/ cos12(3.24+2.2) 1.4=1.21mt 4)其他保护煤柱 其他煤柱损失如：大巷保护煤柱损失，采区保护煤柱损失等，按工业储量的 5%计 算为 2045%=10.2mt 永久煤柱损失如表 2-4 所示。 19 表 2-4 保护煤柱损失量 table 2-4 protection virgin coal stock losses 煤柱类型储量/mt 井田边界保护煤柱8.60 断层保护煤柱2.84 工业场地保护煤柱10.21 井筒保护煤柱0 其他保护煤柱10.20 合计31.85 2.3.22.3.2 矿井可采储量矿井可采储量 矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井采区采出率，即： zk=( zgp)c 式中： zk 矿井可采储量； zg 矿井工业储量； p 保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的 永久保护煤柱损失量； c 采区采出率，厚煤层不小于 0.75，中厚煤层不小于 0.80，薄煤层 不小于 0.85，地方小煤矿不小于 0.70。 代入数据，得(204-31.85)0.8137.72mt 20 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.13.1 矿井工作制度矿井工作制度 3.1.13.1.1 矿井年工作日数的确定矿井年工作日数的确定 按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日 330 d 计算。 所以，本矿井设计年工作日数为 330 d。 3.1.23.1.2 矿井工作制度的确定矿井工作制度的确定 矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即二班采煤，一班准备，每班净工作时间 为 8 h。 3.1.33.1.3 矿井每昼夜净提升小时数的确定矿井每昼夜净提升小时数的确定 按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间 16 h。这样充分考 虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本 矿设计每昼夜净提升时间为 16 h。 3.23.2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 3.2.13.2.1 确定依据确定依据 煤炭工业矿井设计规范第 2.2.1 条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、 外部建设条件、回采对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤 工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。 矿区规模可依据一下条件确定： （1）资源情况：煤层地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。 井田地质条件复杂，储量有限，则不能讲矿区的规模定的太大。 （2）开发条件：包括矿区所在的地理位置、交通、用户、供电、供水、建设材料 及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模；否则应该缩小规模。 （3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤种、煤质、产量等）的预测是确定矿 区规模的一个重要依据。 （4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大 21 矿区规模，反之则缩小规模。 3.2.23.2.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力的确定 由于钱家营矿井田范围较大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大， 开采技术条件好，初步确定矿井生产能力为 180 万 t/a。 3.2.33.2.3 矿井及第一水平服务年限的核算矿井及第一水平服务年限的核算 矿井的服务年限必须与井型相适应。 矿井可采储量 zk、设计生产能力和矿井服务年限三者之间的关系为： /()ktza k 式中： t矿井的服务年限，a； zk矿井的可采储量，万 t； k矿井储量备用系数，取 k=1.3； a矿井设计生产能力，万 t/a。 由第二章计算结果可知：矿井可采储量为 13772 万 t，则矿井服务年限为 t=13772/（1801.3） =58.8a50 a 第一水平服务年限的计算公式为： /()ktza k 式中： t1第一水平的服务年限，a； zk1第一水平的可采储量，万 t； k矿井储量备用系数，取 k=1.4； a矿井设计生产能力，万 t/a。 根据矿井开拓布置，利用块段法再次计算出矿井第一水平可采储量为 7400 万 t， 所以第一水平的服务年限为： t1=7400/（1801.3）=31.62a25 a 矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限满足 煤炭工业矿井设计规范要求，经过矿井及第一水平服务年限的核算，二者均符合 煤炭工业矿井设计规范之规定，因此最终确定矿井的生产能力为 180 万 t/a。 22 4 井田开拓 4.14.1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题