毕业论文范文——大断面煤巷快速掘进工艺配套及支护参数优化

华北科技学院毕业设计（论文）设计说明本设计主要分为两大部分：一般部分和专题部分。一般部分为范各东庄矿180万t新井设计，专题部分为大断面煤巷快速掘进工艺配套及支护参数优化。一般部分全篇共分为十个部分：矿井概括及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力、井田开拓、采区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。开滦范各庄矿业分公司地处唐山市古冶区境内，距京山线10.2km。矿井走向长约5500m，倾向的宽约2500m。设计井田面积约15.1km2。井田内的可采煤层为5煤、7煤、9煤，煤层赋存稳定，平均厚度3.5、5.6、1.8米。倾角为130，为缓倾斜煤层。井田的地质储量2.48108吨，可采储量1.87108吨。矿井历年正常涌水量为310417 m3/h,最大涌水量为440 m3/h,平均涌水量为380m3/h。相对瓦斯涌出量0.12m3/t，绝对瓦斯涌出量0.73 m3/min。属于低瓦斯矿井，煤层没有爆炸危险性，没有自然发火现象。本设计矿井年设计生产能力180万t/a，服务年限74年。采用立井两水平开拓，水平标高-400和-750米。矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法，但在部分地区由于煤层倾角问题，采用单向走向长壁综合机械化采煤法。垮落法处理采空区。矿井布置一个综采工作面保证全矿井的产量，工作面长度260m，井下运煤的全部采用胶带运输。矿井的通风方式采用中央边界式。专题部分是大断面煤巷快速掘进工艺配套及支护参数优化，我国现代化矿井不断发展，使得巷道断面尺寸不断加大，大断面巷道的增加更增加了巷道的支护难度。大断面煤巷快速掘进主要是通过对影响快速掘进的因素进行综合分析，找到关键影响因子，在保证安全高效掘进的前提下寻求解决办法。Design DescriptionThe design includes some general and some thematic ：General Mine in Fangezhuang for some 1.8million tons of new wells design, the text is divided into 10 parts: mine and mine general geological characteristics, and state reserves of Coal Mine, mine production capacity of the system and design, mine development, mining area roadway layout, mining Methods, underground transport, upgrade the mine, mine ventilation and safety and mine major economic and technical indicators.Fangezhuang Mine in Tangshan City in Hebei Province,where is 10.2km from Jingshan line. Mine to approximately5500m, a width of projection tend to the level of 2500m. Design of Mine area of 15.1km2. Mine may be in the coal mining layer of 5、7、9 coal, coal storage stability, the average thickness of 3.5、5.6、1.8 meters. Inclination of 13 , ramps for ease seam. Coal Mine in the industrial reserves 2.48108 tons of recoverable reserves 1.87108t. The normal discharge of mine over the years to 310417 m3 / h, the largest Chung water, 440 m3 / h, the average Chung water, 380 m3 / h. Relative gas emission in 0.12 m3 / t, absolute gas emission volume of 0.73 m3/min. A low-gas coal mine, coal no danger of explosion, no spontaneous combustion phenomena.The design of mine, the design production capacity of 1.8million t / a, 74 years of service. A shaft one-level development, the level of elevation of -400、-750 m, Mine used to single-wall Inclined longwall mechanized mining. Treatment of falling mined-out area.Mine layout of a fully mechanized coal face ensure that all mine production, the length of 260 m, The use of the ventilation shaft in the mine pre-production central parallel, in the late adoption of the two wings of the angle-type.The topic is Large-section coal roadway fast driving technology and support parameter optimization. With the continuous development of modern mine, making the size of the road more larger, the increasing of a large section of road adds to the difficulty of support -ing road.Big section coal lane fast dug the factors of fast dug found key effects factor. On the premise of ensuring safe and efficient driving to find a solution.V华北科技学院毕业设计（论文）目录1矿区概述及井田地质件11.1 矿区概述11.1.1地理位置及交通条件11.2 井田地质21.2 .1井田地质构造21.2.2范各庄矿井田的构造特征31.2.3岩浆岩71.2.4 矿井涌水情况91.3 煤层特征101.3.1井田地层的划分101.3.3 煤岩、煤质特征132井田境界和储量142.1 井田境界142.1.1 井田划分的依据142.1.2 井田范围142.1.3 井田尺寸142.2 矿井工业储量152.2.1 勘探类型及储量等级的圈定152.2.2 储量等级的圈定162.2.3 矿井工业储量的计算162.2矿井工业储量172.2.1勘探类型及储量等级的圈定172.2.2储量等级的圈定172.2.3煤层最小可采厚度172.2.4矿井工业储量的计算172.3 保护煤柱储量及可采储量的计算182.3.1保护煤柱储量计算182.3.2可采储量计算212.3.3井田储量汇总表213矿井工作制度及生产能力223.1 矿井工作制度223.2 矿井生产能力及服务年限223.2.1矿井及第一水平服务年限的核算224井田开拓244.1 井田开拓的基本问题244.1.1 井筒形式及数目的确定254.1.2 确定工业广场的位置264.1.3 开采水平的确定及带区划分264.1.4 主要开拓巷道及井底车场选型274.2 方案比较284.2.1 提出方案284.2.2 技术比较304.2.3 经济比较314.3矿井基本巷道344.3.1井筒344.4井底车场及硐室374.5主要开拓巷道395 采区巷道布置435.1煤层地质特征435.1.1煤层特征435.1.2 煤种及煤质变化445.1.3 各煤层顶底板岩性445.1.4 煤尘和瓦斯455.2采区巷道布置及生产系统455.2.1确定采区的走向长度455.2.2确定区段斜长和区段数目465.2.2煤柱尺寸的确定465.2.3采区上下山的布置465.2.4区段平巷的布置475.2.5联络巷道的布置475.2.6采区运输、通风运料等系统的确定475.3采区车场设计495.3.1采区上部车场形式的选择495.3.2采区中部车场的选择495.3.3采区下部车场的选择及设计505.3.4采区主要硐室的布置515.4采区采掘计划535.4.1采区主要巷道参数确定535.4.2确定采区生产能力585.4.3计算采区回采率596采煤方法606.1 采煤工艺方式606.1.1 确定回采工作面长度606.1.2 回采工作面参数的确定606.1.3 综采工作面的设备选型及配套616.1.4 综采工艺方式的选择696.1.5 采煤机的工作方式706.1.6 综采工作面巷道布置及端头支架726.1.7 各工艺过程安全注意事项726.1.8 采煤工艺参数736.1.9 综采工作面组织循环作业及循环图表的编制756.1.10 回采工作面吨煤成本776.2 回采巷道布置方式787井下运输817.1采区运输设备817.1.1刮板输送机计算817.1.2带式输送机的设计计算877.2采区运输917.2.1采区辅助运输设备的选择917.2.2采区运输能力验算948矿井提升958.1设计依据958.1.1主井提升958.1.2副井提升958.2主井提升设备的选型968.2.1 小时提升量968.2.2 合理的提升速度968.2.3 一次提升循环时间968.2.4 一次合理提升量的确定978.3 提升钢丝绳的选择计算988.4 提升机与天轮的选择计算998.4.1 滚筒（或摩擦轮）直径的确定998.4.2 天轮的选择1008.5 提升电动机的预选1008.5.1 电动机功率的估算1008.5.2 估算电动机转数1019矿井通风与安全1029.1矿井通风系统的选择1029.1.1选择矿井通风系统1029.1.2选择矿井主要通风机的工作方法1039.1.3选择矿井通风方式1049.2全矿所需风量的计算及其分配1079.2.1矿井风量计算原则1079.2.2矿井风量计算方法1079.2.3风速验算1129.3全矿通风阻力计算1149.3.1 矿井通风总阻力计算原则1149.3.2矿井通风阻力计算1149.3.3井总风阻及总等积孔计算1159.4矿井通风设备的选择1169.4.1矿井通风设备的要求1169.4.2 选择主要通风机1169.4.3选择电动机1189.4.4电费计算1189.5矿井灾害防治技术1199.5.1防治瓦斯1199.5.2防治煤尘1199.5.3防灭火1209.5.4防治水12010设计矿井基本技术指标1221绪论1252国内外研究现状1252.1煤巷快速掘进设备现状1252.2煤巷快速掘进工艺研究现状1292.2.1掘进切割工艺1292.2.2支护工艺1302.2.3掘进出煤运输工艺1323悬壁式综掘机快速掘进工艺配套及影响因素1353.1主要配套环节1363.2 影响因素1384 大断面煤巷快速掘进支护关键技术1384.1 煤巷临时支护1384.1.1机载临时支护概况1384.1.2结构与工作原理1394.1.3性能特点1394.2.1锚喷支护1404.2.2架棚支护1414.2.3砌喧支护1415结论141参考文献142致 谢143华北科技学院毕业设计（论文）1矿区概述及井田地质件1.1 矿区概述1.1.1地理位置及交通条件范各庄井田位于河北省唐山市古冶区境内。井田南北走向长12.25公里，东西最大倾斜长3.92公里，井田总面积为32.33平方公里,为开平煤田的一部分。矿内铁路与林西矿和京山线古冶站接轨，北距古冶火车站10.2公里。有公路干线（迁唐线）通过井田。有季节性河流沙河流过 (图1-1)。图1-1 开滦矿区矿井分布及交通位置平面图矿井地理坐标：东经113度28分，北纬39度33分，井田北部、西北部及西部与吕家坨矿相接，井田西及西南部与钱家营矿相邻，井田东部及南部以14煤层的基岩露头为界。井田地理位置优越，交通线四通八达。西距唐山市区23公里，丰南区31公里。西南距天津市121.5公里，西北距北京市192.3公里；北距古冶205国道10公里，京沈高速榛子镇入口23公里；南距唐港高速青坨营镇入口16公里，曹妃甸新区41公里，曹妃甸港67公里；东距滦县新城26.7公里，秦皇岛港100公里。东南距滦南县城24公里，乐亭县城46公里，京唐港66公里（以范各庄矿为中心，直线距离）。本区为广阔平原，被第四纪冲积层所掩覆。冲积层在井田北部较薄，约在80米左右，南部渐厚，范57孔达到152米，向南则更厚。冲积层多由粘土质层、沙层、卵石层所组成。井田西有沙河，其流向大致与煤系地层走向平行，为季节性河流。地面标高北部约34米，南部约22米，平均坡度12，地势平坦，间有几个小土丘，比高不大，所占面积也很小，靠近沙河则多有沙崮。1.2 井田地质1.2 .1井田地质构造开滦矿区位于燕山南麓，区内包括开平煤田的开平主向斜和车轴山向斜2个含煤构造，为华北断块的一部分，因此区域构造特征及地应力分布都受到华北断块构造的控制。由于受加里东运动的影响，中朝地台自中奥陶世以后一直处于上升状态，至早石炭世仍未接受沉积，因此开平煤田也缺失了从中奥陶统至下石炭统的各地层。矿区主体构造形态为开平复式向斜构造，向斜东北端抬升封闭，西南端开口呈半封闭性的构造盆地，面积约800平方公里。向斜的总体轴向为北东向，自古冶以北主向斜轴逐渐转为东西向(图1-2)。图1-2开平煤田构造纲要图开平复式向斜构造两翼不对称，西北翼地层倾角比较大，局部地层倒转，发育落差及走向长度较大的逆断层或逆掩断层；东南翼地层倾角比较平缓，由北往南发育两组轴向与主向斜轴斜交或直交的短轴倾伏褶皱构造：一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、塔坨向斜、毕各庄向斜及南阳庄背斜等组成；另一组出现在宋家营以南，由李新庄向斜、刘唐堡背斜组成，其规模不如前者。东南翼较缓，地质条件较为简单，断层发育程度较西北翼明显要低，且以张性、张扭性的高角度斜交正断层为主。区域地质演化史比较复杂，在古生代至中三叠世接受地台型沉积；基底由太古界的单塔子群和迁西群组成。岩石主要是各类片岩、角闪岩、片麻岩、石英岩等。出露厚度达万余米，加上隐伏部分可达两万余米，但在开滦矿区范围内出露较少，主要分布在东北部山区。盖层由震旦系、古生界、中生界的石英岩、白云岩、石灰岩、砂岩、页岩、安山岩、泥灰岩和煤系地层组成，总厚度一万多米。盖层多数埋藏于松散地层之下，只少数出露于北部山区。由于受加里东运动的影响，华北地区自中奥陶世以后一直处于上升状态，至早石炭世仍未接受沉积，中石炭纪后地壳缓慢下沉，接受了一套海陆交互相含煤沉积。含煤岩系主要为中石炭统唐山组，上石炭统开平组和赵各庄组，下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。三叠纪晚期，构造环境发生变化，断裂作用使得中国整个东北部分形成裂谷型（断陷）盆地。在侏罗纪晚期，由于受燕山运动的影响，在北西一南东向挤压应力场作用下形成北东南西向的褶皱并使得古生代地层产生逆冲作用，并形成今日区内的含煤岩系构造基底以及较大范围内分布的剥蚀面。始新世（5千万年）以后，构造环境再次发生较大变化，主要表现为华北盆地由于板内裂谷作用发生张开。开滦矿区位于华北断块的北缘及燕山的山前地带，在第四纪（2百万年）后才开始快速沉降，并接受第四系沉积，厚度由北向南增厚，最大可达1000米，这些沉积物以不整合的形式直接覆盖于古生界含煤岩系之上。以上事实说明，该区在含煤岩系沉积后地壳经历了沉积抬升到新生代又快速沉降的过程。1.2.2范各庄矿井田的构造特征本区褶皱和断裂构造发育，北部的塔坨向斜区，以褶皱和陷落柱发育为主要特征，小型断裂构造发育；中部单斜构造区，地层走向变化不大，倾向NWW向，地层倾角824，由北往南倾角逐渐减小，一般在15以下，以小型断裂为主，F0断层贯穿该区域；南部的毕各庄向斜区，主体以毕各庄向斜和F5大断层为特征。统计表明，本区断裂构造以NEE、NE、NW、NNW和近EW向断层为主，尤其以NEE和NE向最为发育。下面按构造单元对构造分布规律叙述如下： 塔坨向斜区 由南一石门往北到井田边界为塔坨向斜区。该区域内以褶皱和陷落柱构造发育为主要特征。褶皱由北往南依次为塔坨向斜、北二背斜、井口向斜。已发现的陷落柱大部分发育在此区域，且集中于井口向斜轴部附近。断裂构造发育以小型正断层为主。塔坨向斜：塔坨向斜为本区域的主体构造，对该区内其它褶皱、断裂构造及煤层的后生变化起着决定性的控制作用。塔坨向斜的枢纽呈弧形、向北弯曲。向斜的轴线在-400米以上为N65W，往深部转为N45E，向斜轴面略向北倾斜。两翼地层不对称，北翼陡，地层倾角可达45，南翼缓，倾角在20以下。向斜在浅部较为开阔，而在-300米至-600米之间褶皱比较紧密，并略呈复式褶皱构造，向斜深部有向董各庄盆地发展的趋势。北二背斜：属塔坨向斜的次一级褶皱构造，背斜的轴线位于北二石门2270下山附近。基本与塔坨向斜轴平行，也呈弧形弯曲，发育于-300米水平以下。井口向斜：位于二水平井底车场，也同属于塔坨向斜的次一级构造，由两个小型向斜呈“Y”型组合而成。主轴也基本与塔坨向斜轴平行，呈弧形。它仅发育在-300米-700米之间，在-400米-500米之间褶皱比较明显，井田内揭露的岩溶陷落柱多集中在此区域，且集中于井口向斜轴部附近，包括 3#、4#、5#、8#、10#、11#、13#、14#等8个岩溶陷落柱。塔坨向斜区域内的断裂构造多数与塔坨向斜的形成有关，集中发育在向背斜的轴部。揭露的断裂构造基本上分为四组，即NW向和NEE向、NNE向和NWW向，其中以NW向和NEE向两组断层较发育，断层落差相对较大，延伸较远，多数为正断层。在垂向上，同一断层在下部煤岩层中的落差要比在上部煤岩层中落差大、特别是逆断层，当发育到上部7、8煤层时，就往往表现为煤层的褶皱变形而消失。另外，由于煤层的厚度及顶底板岩石力学性质的差异，不同煤层中断层的发育差异也很大，9煤和11煤中断层比较发育，7煤、8煤和12煤层中次之。另外，在该区域内还揭露了三种特殊类型的断层。一种是在浅部的7，8煤层中发育的走向断层，走向上有一定的延展长度，但垂向上只发育到9煤层顶板之上，属于层滑构造。第二种是揭露于2170下山及2176等工作面中的大型平推断层。断层的落差虽然不大，但断层的延展长度却很大。第三种是同一断层在上部煤层中表现为正断层，在下部煤层中却表现为逆断层，断层面在垂向上呈弧形弯曲，拐点多位于9煤层及其顶底板附近。中部单斜构造区南一石门至南四石门为中部单斜构造区。地层走向变化不大，倾向NWW向，地层倾角824，由北往南倾角逐渐减小；一般在15以下。该区域以小型断裂为主，F0断层贯穿该区域，在南二石门以北及南四石门以南发育局部小型褶曲。根据采掘工程实际揭露的资料，单斜构造区断裂构造的发育特征主要表现为：在成因上，主要分为两类：一类是与区域构造应力场相关的断层，如NE至NEE向、NWW向的断层，表现为断层发育的规律性很强，在走向上延展的距离较远。有的断层落差虽然不大，也往往错断整个煤层组。另一类是由于地层不均衡沉积或是沉积不均衡压实而形成的局部应力场产生的断裂构造，表现为断层落差较小，规律性不强，沿走向延展的距离短，除少数落差较大的断层可以影响到邻近煤层外，往往都仅见于本煤层，尤以9煤层中比较常见。多为压性、压扭性小型断层。在展布方向上，基本分为四组，即NNE向、NE至NEE向、NNW和NWW，其中以走向NE至NEE断裂构造占多数，其次为NWW断层，其它两组仅见少量。在规模上，走向为NE至NEE走向的断层落差较大，尤其是NE向的断层，大部分为正断层。该组断层水平延展距离较远，并错断整个煤层组，对生产影响较大。NWW层多为平推断层，虽然落差不大，但水平延展距离较远。在断层形式上，南三石门以北主要为正断层。自南三石门以南则逆断层逐渐增多，并有正断层和逆断层交错相伴出观的现象。所出现的逆断层绝大部分走向呈NEE向，水平延展距离较远，初步认为是F5断层错动产生的附加应力场作用的结果。毕各庄向斜区南翼的南四石门以南的整个区域为毕各庄向斜区。毕各庄向斜及F5大断层是该区的主体构造，对区域内其它褶皱和断裂构造起着控制作用。该区域以褶皱构造和大型断层发育为主要特征。F5断层：为一巨型断裂构造。断层在本井田内的落差在200米以上，由开平煤田的东南部边缘一直延伸到唐家庄井田。该断层在井田内的走向已由O5孔、毕44孔控制，倾向NWW，倾角88。断层上盘的煤系地层与下盘的奥陶纪灰岩对接，成为井田东南部的自然边界。有资料证实，F5断层是喜马拉雅运动中滦县地块相对往北运动而形成的大型剪切构造。F5断层形成过程中派生的构造应力场对该区域的构造起着重要的控制和改造作用。毕各庄向斜：轴向呈N2030E。枢纽呈波状起伏，鞍部位于843孔和毕10孔之间，两侧沿轴向形成两个不同形态的小型盆地。两翼地层不对称，东北翼较缓，倾角小于10，西南翼较陡，倾角可达33，轴面略向西南倾斜。由于受F5断层的影响，向斜轴自毕36孔以南略有向北偏转。小西庄背斜：位于毕各庄风井处，是受F5断层影响形成的小型牵引倾伏短轴背斜，背斜的核部比较紧密，顶部较为舒缓。轴向NE向，SW向倾斜，与毕各庄向斜交汇于843孔至毕10孔之间，从而造成了毕各庄向斜枢纽起伏呈马鞍状。受F5断层影响，距其11001400米处发育一组断裂构造，位于毕36、847钻孔附近，由F4、F11、F12断层组成，落差2530米。由于均为单个钻孔控制，未能确定其走向和延展长度。若为F5断层的伴生构造，其走向应为NWW至NEE向，如果是F5断层的派生构造，走向则可能为NW向。该组断层对井田南部采区布置影响甚大，需在以后的生产中投入一定的勘探工程量进一步查明，以指导采区规划设计和生产。F0断层延伸到毕各庄向斜区域，在2500石门和2591上山落差在2022米，至O18孔附近尖灭。下面对已经揭露且对二、三水平生产影响较大的断层分别叙述如下：F0断层：该断层实际揭露于南四石门下部车场，根据巷道工程及钻探控制，往北一直延展到井口区附近,该断层为高角度正断层,倾向SWW,倾角7084,揭露的最大落差为37米，向北、向南延展落差逐渐减小，南三石门处落差为32米,三水平运输大巷在一道半处穿过该断层，落差为15米，在三水平南一石门钻探确定落差为15米；至南部毕各庄向斜区南五石门揭露落差22米。该断层贯穿整个单斜构造区，给采掘生产造成了很大影响同时，在F0层的两侧伴生有一定规模的较大落差断层。F13断层：实际揭露于3301乙大巷。经打钻探测，在12煤层中的落差达20米左右；随着断层向上部煤层发育，落差逐渐减小，推测在5煤层中的落差为10米左右，并且倾向也发生倒转。在以后的生产过程中还需进一步做工作，准确探测此断层的走向及落差，为生产提供准确资料。F14断层：实见于2551上山，最大落差达6.5米，受断层影响，5煤层变厚。推测此断层发育至7煤层。F15断层：实见于2551上山及3523上山，断层落差达5.0米。推测此断层贯穿全部可采煤层。F16断层：实见于2180（11）采面及2180（13）通风上山。断层最大落差达到6.5米，在2180（11）采面内延伸约280米后尖灭。推测此断层向下发育至12煤层。F17断层：实见于2400石门及3273S采面内。断层落差6.0米，在采面内表现为断层组，向采面内延展300米后尖灭。推测此断层发育向下发育至12煤层。F18断层、F19断层：实见于2177S采面。两条断层走向近乎平行，断层落差分别为4.0米及3.5米。其中F18断层贯穿整个2177S采面，延伸距离约870米。推测此断层向上发育至5煤层,向下发育至12煤层。F20断层:实见于3073S采面及3083N上山。该断层贯穿整个3073采面，断层最大落差6.0米，推测该断层为F0断层的伴生断层。预计延伸至范吕井田边界，延伸距离约2000米。推测此断层向下发育至12煤层。F21断层：实见于2174N运道、2186风道及2194运道。断层落差3.0米,延伸距离约1100米，推测该断层向下发育至12煤层。F22断层：实见于2178N运道、2186风道及2194运道。断层最大落差4.0米左右,9煤层以下倾向发生逆转,延伸距离约580米。推测此断层向下发育至12煤层。F23断层：实见于2300石门及2329SX运道,断层落差6.0米,该断层走向近乎平行于F0断层，推测该断层为F0断层的伴生断层。推测此断层向上发育至11煤层。F24断层：该断层位于南二至南三石门之间，贯穿各个煤层，由一水平延伸至二水平。在一水平为倾向断层，延伸至二水平逐渐转变为斜交断层。该区域各工作面巷道掘进中均揭露该断层，断层最大落差5.0米，倾角6570。该断层对南二、南三采区工作面的布置产生的很大的影响。F25断层：该断层实见于3273N风道，落差10米，倾角52，走向近平行于F0断层，向北延伸至3100石门尖灭，向南延伸至2300石门尖灭。受该断层影响，3273N采面修改设计，提前开切眼。1.2.3岩浆岩在井田精查勘探期间仅在范51孔的259.6米和331.65米深度发现有岩浆岩侵入。矿井投产后，在采掘开工程和补充勘探钻孔中又陆续揭露多处岩浆岩侵入。到目前井田内已揭露了大量侵入到煤系地层中的岩浆岩体,共揭露三组共六条岩浆岩侵入体呈岩墙式侵入到煤系地层中，总体走向为N515W。第一组,即b1: 位于北翼二水平一采区到南翼一水平一采区。由两道岩墙组成，煤层中岩墙宽1.82.0米。在1170工作面伴随有落差3.0米、走向与岩浆岩墙相同的正断层。第二组,即b2、b3、b4：位于一水平南三、四采区至二水平南一采区、北一采区。由三道岩墙组成，距第一组水平距离约1200米。在煤层中岩墙宽度35米。局部呈透镜状顺层侵入到煤层中，在1351工作面顺煤层顶板侵入达6500平方米，在2225N工作面顺底板侵入达5090平方米。第三组，即b5、b6：位于三水平南一采区至二水平南三、四、五采区，由四道岩墙组成。薄的仅厚0.35米，最厚达4米，与第二组相距810米。b5岩墙平行于F0断层发育，b6岩墙基本上沿F0断层发育。岩浆岩墙的岩体特征：岩层中揭露的岩墙厚度一般在2.5米以下，相带分布比较明显。边缘相中岩石呈黑绿色，斑晶很小，过渡相中岩石仍呈黑绿色，但斑晶很明显，多数达1毫米左右，少数可达2毫米，中间相岩石呈绿灰色，斑晶可达1.53厘米。在煤层中岩墙的宽度明显比岩层中增宽，局部有顺层侵入现象。相带分布不明显，没有斑晶，岩石呈灰色或灰白色。揭露后遇水风化，膨胀变软，显粘性有滑感。同一道岩墙在煤层和岩层的这种差异，可能是由于煤岩层的导热性差异，使岩浆体冷凝的速度不同造成的。岩浆岩成分的镜下鉴定：岩浆岩侵入体岩石成分的镜下鉴定是1975年从1275工作面取样，委托河北煤田地质勘探公司中心化验室完成的。结果如下：肉眼描述：呈深灰色，致密块状构造，含鳞片状黑云母较多，有气孔构造。显微镜下观察：斑状结构，斑晶由橄榄石、辉石组成。大部分蚀变为绿泥石，也有蛇纹石化，碳酸岩化。基质：全晶体，由长石、黑云母、辉石组成。主要矿物：暗色矿物以橄榄石、辉石为主，轻微蚀变。其中以橄榄石蚀变强烈，含量为70，黑云母呈棕棕褐色，多色性显著，片状解理。0，1极完全平行消光，约占25以上。副矿物：褐铁矿，黄铁矿。次生产物：方解石、白云石以粗大晶体充填在气孔中。定名：黑云母橄辉煌斑岩。岩墙与煤层的接触关系：在岩墙两侧，煤层受热接触变质作用影响形成天然焦。随岩墙的宽度不同，天然焦的厚度也不同，最薄0.2米，厚的可达1.0米，在天然焦以外，煤层迅速恢复正常。靠近岩浆岩的天然焦层，煤层的结构也发生变化，呈与岩墙垂直的菱形柱状结构。岩浆岩侵入与构造的关系：一是岩浆岩侵入与断裂构造伴生。第一组岩浆岩侵入和第三组岩浆岩侵入都有类似的现象。二是走向NE的断层切割岩墙，在2251S采面曾实际揭露。有关岩浆岩侵入与构造关系方面的资料掌握的较少，在以后的工作中应注意收集和积累。随着矿井往深部发展，岩浆岩侵入越来越复杂。一是强度增强，形式复杂多变。第一组岩浆岩侵入体仅揭露两道岩墙，宽度较小，往北只发育到二水平北翼的南部边缘(2174切眼处)，而第二、三组岩浆岩侵入体则达到34道岩墙，同时出现分叉和顺层侵入。同时，这两组岩浆岩侵入体均发育到北部井田边界以外。二是受顺层滑动构造影响，岩墙在垂直方向上的发育规律更为复杂。在5煤、7煤等上部煤层中，同一岩墙的顶板见点相对底板见点反倾向向上滑动，距离多的达到十几米，而在12煤等下部煤层中，顶板的见点位置则顺倾向向下滑动，这样给岩浆岩侵入的分析和预测带来很大困难。另据三维地震及高精度磁法综合勘探成果，在二水平南三、四采区范围煤系地层深部存在较强的磁异常，大体沿F0断层位置NNW向呈串珠状分布。预计在二水平南四石门以南约500米左右及931孔附近，岩浆岩在12煤层中可能出现小范围的顺层侵入。在四水平可能发育第四组岩浆岩侵入。井田内岩浆岩初步认为是在开平向斜主要褶皱期中生代燕山运动后期侵入煤系地层的。井田内已发现三组岩浆岩侵入体，每组由24道岩墙组成，在煤层中单个岩墙厚度可达4.0米，岩浆岩墙的发育比较有规律，总体呈NNW向展布，只在局部有小规模的顺层侵入，对生产的影响较小，但对工作面的布置影响较大，造成了一定的储量损失，加大了生产准备的万吨掘进率。按矿井地质规程标准确本区岩浆侵入对煤层的影响程度定为c。1.2.4 矿井涌水情况开平煤田位于燕山沉降带中段之南缘,为一北东向的北翼陡南翼缓的不对称向斜构造。向斜盆地北依低山,南卧平原,绝大部分隐伏于第四系冲积层之下。向斜北部基岩裸露地区,地面标高2050米,南部为20米左右。区内地表水系不发育。分布于煤田东部的沙河及自西部进入煤田的陡河,均系季节性河流,平时主要起着排泄矿井水的作用。矿区内主要含水层为冲积层含水层、煤系地层砂岩裂隙承压含水层、奥灰含水层，除第四系潜水层外均为承压含水层，含水丰富。煤系砂岩含水层富水性受构造发育控制，主要是裂隙含水层，奥灰含水层岩溶发育，含水丰富，对区域内矿井威胁较大，多座矿井发生奥灰水突水水害事故。区域内含水层的补给主要为大气降水，同时由于导水构造的存在，也造成各含水层的越流补给。煤系地层中，对矿井直接充水的含水层是5煤层顶板砂岩裂隙承压含水层、512煤层间砂岩裂隙承压含水层和1214煤层间砂岩裂隙承压含水层。 5 煤层顶板砂岩裂隙承压含水层：该层在5煤层顶板以上，平均厚度约74.4米，岩性主要为中、细砂岩及粉砂岩。该层裂隙发育，含水较丰富。采掘过程中大都表现为淋滴水，局部表现为涌水现象。该含水层在井田东部、西南部隐伏露头区与第四系冲积层底部砾石含水层直接接触，并接受其补给。在井田北部、西部分别与吕家坨矿、钱家营矿相连。整个含水层在井田范围内具有典型的裂隙水特点，节理裂隙较为发育，充水及导水性较好，含水较为丰富，单位涌水量为0.328升秒米，渗透系数为0.339米昼夜，水质类型为重碳酸钙镁钠型或重碳酸钠型，属软水。512煤层间砂岩裂隙承压含水层：该含水层由几层互不联系的含水亚层组成，主要有57煤层间砂岩裂隙承压含水层，79煤层间砂岩裂隙承压含水层，911煤层间砂岩裂隙承压含水层、1112煤层间砂岩裂隙承压含水层。其中以57煤层间砂岩裂隙承压含水层和911煤层间砂岩裂隙承压含水层富水较强。该含水层在井田东部露头区接受第四系冲积层含水层的补给，煤层采掘过程中充水形式为顶板淋滴水和底板缓慢渗水，目前主要消耗其静储量。另外，7煤层采出后，通过回采冒落裂隙带接受上部5煤层顶板砂岩裂隙承压含水层的补给。据抽水试验结果，单位涌水量为0.00220.845升秒米，渗透系数为0.0121.725米昼夜。水质类型变化较大，为重碳酸钠钙镁型，重碳酸钙型，重碳酸、硫酸钙镁型，属软水，局部矿化度较高。121 4煤层间砂岩裂隙承压含水层：该段平均厚度约60米左右，岩性主要为中、粗砂岩、含砾粗砂岩。中部的一层含砾粗砂岩，裂隙发育、含水丰富，当开拓巷道通过该层时大多表现为裂隙出水。该含水层在井田东部、西南部与第四系冲积层底部卵砾石含水层直接接触，并接受其补给；在井田北部、西部分别与吕家坨矿、钱家营矿相连。在井田范围内，该含水层接受奥陶系灰岩含水层的补给，其补给途径大多是通过岩溶陷落柱、导水断层及导水裂隙等。由于构造发育的不均一性，导致了该含水层在井田范围内富水性的不均一。在井口区及北翼，由于岩溶陷落柱及导水构造较为发育，1214煤层间砂岩组含水层与奥灰岩溶水联系密切，含水较为丰富，不易疏干。该含水层据范45孔抽水试验结果单位涌水量为0.845升秒米，渗透系数为1.725米昼夜。水质类型为重碳酸钙镁型，局部为重碳酸钙镁钠型和重碳酸钠型，属软水。1.3 煤层特征1.3.1井田地层的划分范各庄矿勘探和开发揭示出的地层自上而下有：第四系、二叠系、石炭系、奥陶系。范各庄井田煤系地层主要由石炭系、二叠系地层组成，煤系地层包括中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。范各庄井田地层划分如图3-1所示。奥陶系上马家沟组：中统。厚度152307米，岩性致密均一，以泥晶质为主，无颗粒，局部具有水平层理和石膏假晶，下部云斑灰岩或深灰色厚层状泥晶-微晶云斑灰岩，局部夹薄层亮晶沙屑，灰岩含腕足及三叶虫薄屑及头足类化石。局部地段岩相变成杂色角砾屑云灰岩。与煤系地层呈假整合接触。下马家沟组：中统。厚度150307米，蠕虫状微晶白云岩，又称蠕虫灰岩，含三叶虫，腕足棘皮等生物碎屑及腹足类化石，其下部为白云岩，蠕虫灰岩和豹斑灰岩，本统白云岩较多，伴有石膏条带和石膏假晶，底部多层泥晶角砾岩屑灰岩，角砾成分为灰岩，白云岩等。亮甲山组：下统。厚度135260米，以细晶白云岩，竹叶状灰岩，豹皮状选层灰岩组成，上部小的岩溶较发育，含三叶虫头足类和腕足类化石。冶里组：下统。厚度6993米，以条带状灰岩，竹叶状灰岩，小豹皮状云斑灰岩组成，含腹足类化石，下部层面见少量菱铁矿和碱石。下与寒武系地层整合接触。石炭系唐山组：中统。直接覆于奥陶系灰岩之上，与奥陶系地层呈假整合接触，平均厚度约67.3米。岩性以粉砂岩、泥岩为主，细砂岩次之，底部为鲕状铝土质泥岩(G层)，含K1、K2、K3三层灰岩，以K3灰岩发育较好，层位稳定，厚度为2.426.34米，称为唐山灰岩。本组含13层不稳定的薄煤线。开平组：上统。上部止于赵各庄灰岩(K6)顶板，下起唐山灰岩顶板，本组平均厚度约51.9米。岩性以细砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之，含K4、K5、K6三层质地不匀的薄层灰岩和一层局部可采的14煤层。本组比唐山组颜色较深，多呈深灰色，泥岩显著减少，含砂量增加，植物化石增多，黄铁矿结晶体和菱铁矿结核均较发育。赵各庄组：上统。上部以11煤层顶板为界，下伏开平组，平均厚度约83.7米，为主要含煤地层之一。岩性以粗砂岩、中砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。含二至三层可采煤层，即11煤、12煤、12半煤。岩性与开平组相比颗粒变粗，接近陆相沉积。二叠系大苗庄组：下统。上部止于5煤层顶板，下伏赵各庄组，平均厚度约61.4米。本组以深灰、黑灰色粉砂岩和泥岩为主，青灰色中砂岩次之，为主要含煤地层之一。含可采煤层四层，即5煤、7煤、8煤、9煤。6煤层分布普遍，但不可采。植物化石的种属显著增多。唐家庄组：下统。上部止于A层顶板，下伏大苗庄组，平均厚度约224.5米。岩性以粗中砂岩为主，细砂岩次之，下部粉砂岩和泥岩比较发育，间夹14层薄煤线。岩石颜色由下部的深灰、浅灰往上变为灰绿和紫红色，均属于陆相沉积。古冶组：上统。下起A层顶板，上至A0层底，平均厚度约122.9米。岩性主要由中粗砂岩组成，夹少量泥岩、粉砂岩。泥岩、粉砂岩层多呈紫色、紫灰色，砂岩多呈灰色、青灰色，局部夹浅黄色、紫色等杂色。在粉砂岩夹层中含少量植物化石。古冶组地层只保留在范各庄区域的主井、毕2孔、毕23孔至毕37孔一线以西，毕各庄区域大部分被剥蚀掉。与下伏唐家庄组整合接触。洼里组：上统。受地层剥蚀影响，洼里组地层只保留在井田内范各庄区域范井5孔至951孔一线以西，平均厚度约139.7米。岩性主要由中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩组成。粉砂岩及泥岩夹层多呈紫色、棕红色，砂岩多呈灰白色、青灰色，局部夹杂色。底部发育一层厚度约45米的紫色铁铝质泥岩，称其为A0层，分布比较稳定、广泛，为井田最上部的第一层较为重要的标志层。与下伏的古冶组整合接触。 图1-3范各庄井田地层综合柱状图1.3.2 煤层结构、厚度及其变化规律5煤层：5煤层为简单结构煤层，煤层厚度3.5m，厚度变化尚有规律，西北薄，东南厚。均在可采范围，为较稳定煤层。煤岩类型以光亮型煤为主，间夹半亮型煤。内生节理发育，性脆。煤的硬度f=0.30.5，密度1.36 g/cm3。5煤与下伏的6煤间距810m，与7煤层的间距2943m，平均32.2m，由北往南逐渐变薄。 7煤层：7煤层为复杂结构厚煤层。煤厚5.6m。煤层厚度由北往南逐渐变薄，煤岩类型以半亮型和半暗淡型煤为主，中间夹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，密度1.57g/cm3。7煤与下部8煤层间距变化较大，间距015m。在井口区7、8煤层合群，往南间距逐渐增大，在井田北翼7、8煤层间距为0.30.5m。9煤层:9煤层为复杂结构的中厚煤层。煤层厚度1.8m。含有12层泥岩、粉砂岩夹石，夹石分布广泛，变化较大，由北往南逐渐增厚，由0.1m至0.9m，9煤层厚度的变化较大，多是由于煤层底板起伏变化较大和煤层顶板小型断层比较发育造成。煤岩类型以光亮型为主，下层以半亮型为主，界线明显。内生节理发育，玻璃光泽。煤的硬度f=0.40.7，密度1.51g/cm3。与下伏11煤层间距5.321.0m，平均9.3m。1.3.3 煤岩、煤质特征井田各煤层由腐植煤构成。其宏观煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之，镜煤和丝炭较少；其煤岩类型以半亮型煤和半暗型煤为主，光亮煤较少，具条带状-线状层理。显微煤岩组分以镜质组占绝对优势。井田内各主要可采煤层的煤种均为结焦性良好的1号、2号肥煤和气肥煤。煤质受沉积环境的影响，各煤层变化较大，赋存于赵各庄组的11煤、12煤煤质较好，灰分低，发热量高，但煤的含硫量高； 赋存于陆相大苗庄组的5煤、7煤、8煤、9煤则灰分较高，发热量较低，但煤的含硫量低。均属于难选或非常难选煤。2井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田划分的依据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有：1、井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与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，处理号相邻矿井间的关系。本井田是河北省国土资源局划规的边界，在矿井的生产建设中如必要扩区，应向主管部门提出申请。2.1.2 井田范围东以停废煤窑破坏区为界，西为人为边界，北起中涧河南洪水位线与太原煤气公司长沟煤矿相邻，南至马庄南断层(F17)。南北走向长约5.5km，东西倾向宽约2.5km。 2.1.3 井田尺寸井田走向平均长度为5.5km。井田倾斜方向，平均长度为2.5km。煤层倾角最大为18，最小为7，平均13。井田的水平面积按下式计算： S=H L式中：S井田的水平面积，； H井田的平均水平宽度，m； L井田的平均走向长度，m。则井田的水平面积为：S=5.52.5= 13.75km 井田赋存状况示意图如图2.1所示。图2.1 井田煤层赋存状况2.2 矿井工业储量2.