4.0Mt-a煤矿新井设计--毕业论文.doc

xx届xx科技学院本 科 毕 业 设 计 （论 文）设计题目： 开滦集团xx矿4.0Mt/a新井设计 专题题目： 采区巷道矿压显现与控制研究 xx科技学院毕业设计（论文）诚信声明书本人郑重声明：本人所提交的毕业设计（论文）开滦集团xx矿4.0Mt/a新井设计，是本人在指导教师的指导下取得的成果。毕业设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，毕业设计（论文）中的结论和结果为本人独立完成。有关教师、同学和其他人员对完成本毕业设计（论文）提出过并为我在设计（论文）中采纳的意见、建议，均已在文中作了明确说明并表示谢意。如本人的毕业设计（论文）涉及抄袭或剽窃等行为，本人愿承担由此而造成的一切后果及责任。 毕业设计（论文）作者： （签名） 指 导 教 师 （已阅）： （签名） 年 月 日 xx 届本科毕业设计（论文）开题报告1.设计背景或研究意义采矿工程毕业设计是采矿工程专业学生学习的最后一个教学环节，是对采矿专业本科毕业生知识、能力进行综合性培养和锻炼，同时是对所学的基础理论知识和专业理论知识进行一次系统地总结，并结合实际条件加以综合利用，以巩固和发展学生的运算和绘图的工程技能，培养和提高学生分析和解决实际问题的能力，丰富学生的生产实际知识。在毕业设计中，通过对某一理论或生产实际问题的深入分析研究，培养、锻炼和提高学生的科技论文写作能力和科研能力。通过毕业设计，进一步培养和锻炼学生善于理论联系实际，尊重科学和实践的良好工作作风，也培养了发现问题、分析问题和解决问题的真实能力，为将来在工作岗位上更好的发挥自己的能力奠定了坚实的基础。2.设计的主要环节或论文的基本内容第一章 矿区概述及井田地质特征第二章 井田境界和储量第三章 矿井工作制度、设计生产能力和服务年限第四章 井田开拓第五章 准备方式-采区或带区巷道布置第六章 采煤方法第七章 井下运输第八章 矿井提升第九章 矿井通风及安全第十章 矿井基本技术经济指标专题主要内容随着我国经济发展对煤炭的需求日益增多，煤矿开采规模的扩大是必然的过程，煤矿开采过程中采区巷道矿压显现日益严重。为了解决这一问题，本文对采动影响、岩性、地质构造和构造应力等影响采区巷道矿压显现的主要因素进行分析，达到控制矿压显现目的，保证煤矿的安全生产。 xx 届本科毕业设计（论文）开题报告3.进度安排xx年1月13日1月15日 确定论文题目，提出选题申请；xx年1月18日1月22日 下达设计任务书；xx年2月29日3月20日 毕业实习，收集论文所需资料；xx年3月21日3月27日 整理资料，提出开题报告；xx年3月28日6月17日 撰写毕业论文，修改、装订并上交老师指导xx年6月20日6月26日 指导教师审阅，评阅教师评阅；xx年6月27日6月30日 毕业答辩，完成毕业设计全部工作。指导教师意见：（对本设计或论文的深度、广度及工作量的评价）本设计为全矿井的开拓、准备、开采等系统设计及矿井通风、矿井运输、提升等系统设计，同时，还要撰写一篇专题论文。涉及内容广，并且要具有一定深度。故本设计工作量饱满，内容充实，并且题目来源于生产现场实际，具有较大的实践锻炼价值和应用意义。 指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）审查意见： 系（教研室）主任（签字）： 年 月 日xx届本科毕业设计（论文）任务书姓名： xx 专业： 采矿工程 班级： 采矿B124班 任务下达时间： 1 月 20 日 任务完成时间： 6 月 14 日毕业设计（论文）题目：开滦集团xx矿4.0Mt/a新井矿井专题题目: 采区巷道矿压显现与控制研究题目主要内容： 第一章 矿区概述及井田地质特征第二章 井田境界和储量第三章 矿井工作制度、设计生产能力和服务年限第四章 井田开拓第五章 准备方式-采区或带区巷道布置第六章 采煤方法第七章 井下运输第八章 矿井提升第九章 矿井通风及安全第十章 矿井基本技术经济指标目的要求、主要技术指标： 1、根据开滦集团xx矿提供的相关资料，本着降低成本，提高效益，贯彻安全生产的原则，设计完成年产4.0 Mt新矿井设计。2、对所学基础理论知识进行一次系统总结，并结合实际条件加以综合运用，培养和提高分析问题解决问题的能力及素质以及提高科技论文写作能力和科研能力。应完成的主要任务：设计说明书（一般部分）110-140页设计说明书（专题部分）10-30页井田开拓平面图1张井田开拓剖面图1张采区或带区巷道布置平面图1张采区或带区巷道布置剖面图1张工作面布置图1张主要参考文献：1 徐永圻主编.煤矿开采学.徐州.中国矿业大学出版社.19992 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制. 北京.煤炭工业出版社.2003.113 中国矿业大学等编.井巷工程. 北京. 煤炭工业出版社.2003.124 刘过兵主编.采矿新技术. 北京.煤炭工业出版社.2002.115 杨孟达主编.煤矿地质学. 北京.煤炭工业出版社.2000.8指导教师： xx 系（教研室）主任： 田多 毕业设计（论文）指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩： 指导教师（职称）： （ ） 年 月 日注：毕业设计（论文）成绩等级实行五级记分制，即优秀、良好、中等、及格、不及格。毕业设计（论文）评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩： 评阅教师（职称）： （ ） 年 月 日注；毕业设计（论文）成绩等级实行五级记分制，即优秀、良好、中等、及格、不及格。毕业设计（论文）答辩委员会记录 专业学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。学生答辩提交的材料有：设计（论文）说明书 1 份，共 130 页，设计图纸 5 张，其它材料有 _。答辩小组评语及建议成绩 _ 答辩组组长：_建议成绩：_ 成 员：_、_、_ _、_、_根据学生所提交的材料、评阅人评语、指导教师评语和学生答辩情况，毕业设计（论文）答辩委员会研究评定，给予该生毕业设计（论文）成绩为_。 院（部）公章答辩委员会主席：_年_月_日xx科技学院xx届采矿工程专业本科生毕业设计说明书一 般 部 分xx矿4.0Mt/a新井设计xx科技学院毕业设计(论文)设计总说明本设计为开滦矿业集团有限责任公司xx矿4.0Mt/a新井设计。全篇共有十篇，依次是：矿区概述及井田地质特征，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，矿井基本技术经济指标。xx井田位于河北省唐山市古冶区境内。井田南北走向长10.6公里，东西最大倾斜长3.92公里，井田总面积为26.12平方公里,为开平煤田的一部分。本矿井为低瓦斯，高涌水量矿井。全矿井瓦斯绝对涌出量为10.214 m3/min，相对涌出量为1.790m3/t，二氧化碳绝对涌出量为22.349 m3/min，相对涌出量为3.918m3/t，矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。矿井正常涌水量为100m/h，最大涌水量130m/h。本矿井有3层可采煤层，平均厚度11.24米。煤层工业牌号为5、7、9号煤，5煤厚度为7m，7煤厚度为3.5m，9煤厚度为0,74m。设计井田的可采储量321.5Mt，服务年限为62年，本矿井设计采用双立井加暗斜井方案开拓，划分两个水平，一水平标高为-500m，二水平标高为-700米，一二水平均采用上山开采。一个工作面达产。采用集中大巷布置，主运输大巷采用胶带输送机运煤，辅运大巷采用选用1.5吨固定箱式矿车，矿车牵引采用5t矿用防爆电机车牵引。采煤方法为倾斜长壁放顶煤采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺。由于本人能力和时间有限，在设计中必然存在许多不足，敬请各位专家和老师批评指正。关键词：水平 开拓 采区 集中大巷 Total DesignThis design of kailuan mining group co., LTD. Fei area 2.4 Mt/a new well design. Write a total of ten, which in turn is: summary of mining area and geological characteristics of mining field realm and mining field reserves, mine working system and design production capacity of mine development, mining roadway layout and mining method, underground transport, mine, mine ventilation and safety, mine basic technical and economic indexes. Fan area is located in hebei province tangshan GuYeOu mining field. Mine north-south length of 5.5 kilometers, thing biggest tilt 3.75 kilometers long, with a total area of 14.5 square kilometers mining field, as part of the kaiping coalfield. This mine is a low gas, high water inflow of mine. All mine gas absolute volume of 10.214 m3 / min, the relative volume of 1.790 m3 / t co2 absolute volume of 22.349 m3 / min, the relative volume of 3.918 m3 / t, the mine gas level for low gas mines. Mine water inflow is 100 m after normal/h, maximum water inflow after 130 m/h. This mine has 3 layers of minable seam, with an average thickness of 13.36 meters. Coal seam coal industry brand for 5, 7, 9, 5 coal thickness of 8 m, 7 coal thickness is 3.5 m, 9 coal thickness is 1.86 m. Recoverable reserves of 182.1 Mt of design field, length of service is 54.2 years, the mine design adopts double dark vertical slope project development, divided into two levels, one level elevation of 464 m, the second level elevation is 540 meters, a level using the mountain mining, USES two level down on joint exploration. A face reaches producing. Concentrated alleys to decorate, the coal belt conveyor is used in the main transport alleys, auxiliary transport alleys using choose 1.5 tons of fixed box car, car traction with 5 t mine explosion-proof electric locomotive traction. Coal mining method for inclined longwall sub-level caving mining method, mining technique for comprehensive mechanized coal mining technology. Due to my ability and time is limited, the inevitably exist many deficiencies in the design, please comment experts and teachers. Key phrase:Level Expand Adopt the area Concentrate big lane目录1.矿区概述及井田地质特征71.1 井田概况及地质特征71.1.1 交通位置：71.1.2 地形地势81.1.3 河流湖泊81.1.4 矿区气候条件81.1.5 地震及地震烈度81.1.6 临近矿井81.2 地质特征91.2.1 井田地形91.2.2 井田的勘探程度91.2.3 地质构造101.2.4 矿井地质构造分布规律111.2.5 矿井的主要充水因素111.3 煤层特征121.3.1 煤层埋藏条件和特征121.3.2 煤层的围岩性质131.3.3 伴生矿床131.3.4 煤岩、煤质特征131.3.5 瓦斯、煤尘及煤的自然性132 井田境界和储量152.1 井田境界152.1.1 井田划分的依据152.1.2 井田划分结果152.2 矿井工业储量162.2.1 储量计算基础162.2.2 工业储量计算172.3 井田可采储量182.3.1安全煤柱留设原则182.3.2矿井永久保护煤柱损失量182.3.3矿井可采储量213 矿井工作制度和设计生产能力233.1 矿井工作制度233.2 矿井设计生产能力及服务年限234 井田开拓254.1 井田开拓的基本问题254.1.1 确定井筒的形式、数目、配置254.1.2 确定工业广场及井口位置264.1.3 确定开采水平和阶段高度274.1.4 开采水平布置及井底车场的选型274.1.5 采区划分及其布置284.2 井田开拓设计方案比较294.2.1 开拓方案技术比较294.2.2开拓方案经济比较324.3 矿井基本巷道334.3.1 井筒334.3.2 井底车场及硐室364.3.3主要开拓巷道385 采区巷道布置435.1 采区煤层地质特征435.1.1 采区位置435.1.2 采区煤层特征435.1.3 煤层顶底板岩石构造情况435.1.4 地表情况445.2 采区巷道布置及生产系统445.2.1 确定采区走向长度445.2.2 确定区段斜长和区段数目445.2.3 煤柱尺寸的确定445.2.4 采区上山的布置455.2.5 区段平巷的布置455.2.6 联络巷道的布置455.2.7 采区运输、通风运料等系统的确定455.3 采区车场设计465.3.1采区上部车场形式的选择465.3.2采取中部车场形式的选择475.3.3采区下部车场的选择及设计485.3.4采区主要硐室的布置505.4 采区采掘计划525.4.1采区主要巷道参数确定525.4.2确定采区生产能力545.4.3 计算采区回采率546 采煤方法576.1 采煤方法的选择576.2 采煤工艺方式586.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程586.2.2工作面设备选型646.2.3选择采面循环方式和劳动组织形式706.2.4 回采工作面吨煤成本716.3 回采巷道布置736.3.1 回采巷道布置方式736.3.2 回采巷道参数737井下运输757.1 系统基本概述757.1.1 基本概况757.1.2 井下运输系统757.2 采区运输设备767.2.1 主运输设备767.2.2 采区辅助运输777.3 大巷运输设备选型797.3.1 主运输大巷设备选型797.3.2 辅助运输设备选型797.3.3 运输设备能力验算808 矿井提升818.1 设计依据818.1.1 主井提升818.1.2 副井提升818.2 主副井提升设备的选型818.2.1 小时提升818.2.2 合理的提升速度828.2.3 一次循环时间828.2.4 一次合理提升量的确定838.2.5 计算一次提升循环提升时间Tx和所需的提升速度vm848.3 提升钢丝绳的计算848.4 提升机与天轮的选择计算868.4.1 滚筒(或摩擦轮)直径的确定868.4.2 天轮的选择868.4.3 提升机强度校验868.5 提升电动机的预选878.5.1 电动机功率的估算878.5.2 估算电动机转数878.6 提升机与井筒的相对位置888.6.1 井架高度888.6.2 丝绳对摩擦轮的围包角计算889 矿井通风与安全919.1 矿井通风系统的选择919.1.1 选择矿井通风系统的原则919.1.2 选择矿井主要通风机的工作方法929.1.3 选择矿井通风方式939.2 全矿所需风量的计算及其分配949.2.1 矿井风量计算原则949.2.2 矿井风量计算方法949.2.3 风速验算989.3 全矿通风阻力计算1009.3.1 矿井通风总阻力计算原则1009.3.2 矿井通风阻力计算1009.4 矿井通风设备的选择1029.4.1 矿井通风设备的要求1029.4.2 选择主要通风机1039.4.3 选择电动机1059.5 矿井灾害防治技术1069.5.1 防治瓦斯1069.5.3 防灭火1069.5.4 防治水10710 矿井基本技术经济指标109参考文献：110专题：矿山压力对采准巷道的影响初探111参考文献:127致 谢1291.矿区概述及井田地质特征1.1 井田概况及地质特征1.1.1 交通位置：xx井田位于河北省唐山市古冶区境内。井田南北走向长10.6公里，东西最大倾斜长3.92公里，井田总面积为26.12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xx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50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。1.1.2 地形地势井田西有沙河，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26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。1.1.3 河流湖泊井田范围内有沙河自井田北部流向西南，河面开阔，水力坡度较小，仅为12。在井田北部，沙河已与地面塌陷坑连为一体。冬春季河水近于干涸，只排泄矿井水。夏秋季流量显著增大，汛期有时泛滥，流量随上游北部山区降雨量而变化。建井以来，1959年沙河最高洪水位为23.572米；1964年投产以来，由于年降雨量偏小，沙河最高洪水位只达到24.0米。根据洪水位与洪峰流量和降雨量的相互关系，计算沙河最高洪水位50年一遇为23.76米，百年一遇为25.49米。范矿各井筒井口高程除风井外，都低于百年一遇预测最高洪水位。1.1.4 矿区气候条件矿区气候属大陆型季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，气候变化较大。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。根据1958年建井以来的气象资料统计，多年年平均降雨量为605.97毫米。降雨多集中在7、8、9三个月，多年平均7、8、9三个月的降雨量为431.67毫米，占多年年平均降雨量的71.24。1.1.5 地震及地震烈度现代的力学及应力环境发生很大的变化，根据地应力测量和对1976年地震后250多次余震的研究，发现区域性的应力方位在横向及纵向上均有变化，区域水平挤压作用由中生代的NW-SE向转变为近东西向，部分地区伴有地慢上隆作用。震源机制解表明，1976年唐山地震震区7.8级、7.1级和6.9级地震的主压应力轴的方位主要集中在SWW-NEE向的范围内，其仰角小于30的占80，由此推得本区最大主压应力轴方位为近东西向。1.1.6 临近矿井开平煤田早在公元1400年前后即被发现，并相继开采。从19世纪末叶开采规模才逐渐扩大。xx矿北部、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（图1-1），钱家营矿、吕家坨矿目前均为开滦生产矿井。根据（84）冀煤地字第97号文，1984年9月4日，开滦矿务局将毕各庄区域储量划给唐山市约5000万吨，由唐山市毕各庄煤矿开采，开采范围确定为北部各煤层以经距94185、纬距385100和经距93600、纬距38500两点的连线为界，深部以各煤层-340米等高线为界，往东至F5断层，毕各庄煤矿于1990年正式投产，设计生产能力21万吨。开采布置共划分为2个采区和一个二水平开拓延伸区，采用下山方式开采，进风井作为提升井，集中下山和集中水平大巷布置在9煤层中。2005年3月，毕各庄煤矿被开滦集团收购，停止开采。1.2 地质特征1.2.1 井田地形本区为广阔平原，被第四纪冲积层所掩覆。冲积层在井田北部较薄，约在50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。1.2.2 井田的勘探程度开平煤田早在公元1400年前后即被发现，并相继开采。从19世纪末叶开采规模才逐渐扩大。解放前，开滦企业大权操在英、日帝国主义和国内资本家手里，虽在矿区周围打过一些钻孔，但为量很少，对煤田的远景评价无大补助。地质填图工作过去亦作过一些，但仅限于煤盆西北翼露头地带，地质点全用目测标定，精度较差。开平煤田地层划分，曾经中外学者多人研究，如赵亚曾、葛利普、孙云铸、俞建章、马涤吾等，现时仍采用马涤吾式的划分作为基础。1953年开始大规模勘探，由前开滦煤矿总管理处基本建设处地质勘测科负责，先在开平煤盆地东端开始。同年年底由林西西部技术边界线开始用钻探方法进行找矿勘探，到1955年已查明吕家坨勘探区并提交精查地质报告。根据已知推未知的方法，1956年起在开平煤盆地周围施行地球物理探矿。目前在车轴山及玉田地区经钻探证实，发现新的含煤地带。1955年4月，由开滦勘探队在吕家坨区以追踪走向勘探法越过沙河对xx勘探区进行普查勘探，采用“追踪走向勘探法”找煤，先后施工范31、范32、范33、范34、范35、范44、范42、范36、范37九个钻孔，同年6月27日以（56）地地字370号函向煤炭部地质勘探总局报送“xx勘探区普查报告及详精查勘探设计说明书”。1956年5月开始对xx勘探区进行详精查勘探，1957年合并毕各庄勘探区进行详精查勘探。至1957年6月，共施工地面钻孔25个，共进尺13588.38米，冲积层水文孔8个，共进尺418.6米，平均每平方公里有钻孔2.3个，总投资640756.88元，获得储量A2+B+C1级234884千吨。1957年12月提交精查地质报告。普查阶段末期和详精查阶段所打钻孔除个别孔外，都经电测井校正。孔深误差的校正一般不超过1。钻孔歪斜测量全用氟酸蚀刻玻璃管方法，在详精查阶段所打钻孔并用电测法校正。1958年8月，开滦xx矿开始破土建井，1964年10月正式移交生产。1974年毕各庄区划入xx井田，地质储量增加将近一倍。截至1975年，根据生产需要，井上下补充勘探钻孔、水文观测孔及岩石冒落孔等，共进尺10483米*资料来源：开滦xx矿革命委员会，开滦煤矿xx地质报告书，1977年8月。1977年至1987年，在井田北翼和南翼边界地区，共施工地质钻孔21个，进尺13226.21米，施工水文地质钻孔37个，进尺19251.36米。（资料来源：中国统配煤矿总公司、开滦矿务局、xx矿，开滦矿务局xx矿地质报告书1979-1989，1989年9月17日）1987年至1998年，施工地面钻孔5个，进尺2737.35米，井下地质孔201个，进尺13237.17米；地面水文地质勘查孔13个，进尺8055.14米，井下水文孔210个，进尺22496米。根据综合水文地质条件，确定矿井地质条件的类别为：-abcdeg。1.2.3 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xx断块的一部分，因此区域构造特征及地应力分布都受到xx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，xx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xx盆地由于板内裂谷作用发生张开。开滦矿区位于xx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。1.2.4 矿井地质构造分布规律xx井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜。塔坨向斜位于xx井田北端，北翼为急倾斜，与外围吕家坨背斜相连；南翼经由短轴舒缓的北二背斜与井口向斜，并过度成西倾的井田中段单斜区。毕各庄向斜位于井田南端，轴向NW，两翼不对称，东南端为断层所截。1.2.5 矿井的主要充水因素1）地质构造对矿井充水的影响xx矿井田煤系地层下部以奥陶系石灰岩为基底，上部有巨厚冲积层覆盖。井田南北两翼均为向斜构造，中间为单斜构造，有良好的储水条件，地下水极易沿岩层的孔隙、裂隙集中而达到饱和，其结果使所有含水层均为承压状态。经钻孔实测奥陶系石灰岩含水层水压在-310水平为3.03.3兆帕，在-490米水平为4.85.0兆帕。突水与构造密切相关，断裂构造规模和力学性质以及区域内断裂构造的复杂程度是发生突水的重要因素。1.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件和特征井田内基岩被新生界所覆盖，含煤地层为石炭-二叠系，共含煤层17-20层。根据含煤情况及旋回特征，可将石炭-二叠系含煤部分划分为五个含煤段，分别为中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二叠统的大苗庄组和唐家庄组，本区主要可采煤层位于下二叠统的大苗庄组中，即下二叠统的大苗庄组的5、7、9煤层。井田内的三层可采煤层及一层局部可采煤层的结构、厚度及其变化规律如下：1）5煤层5煤层为简单结构煤层，煤层厚度6.57.5，平均7.0米，厚度变化尚有规律，西北薄，东南厚。为较稳定煤层。除其井田东西倾向中央有大断层，两侧不可采外，其余大部分均可采。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 克/厘米3。5煤与下伏7煤层的间距2943米，平均32米，由北往南逐渐变薄。1）7煤层7煤层为复杂结构厚煤层。煤厚2.854.16米，平均3.5米。煤层中夹有23层炭质成分含量很高的粉砂岩夹矸(俗称老碴)，中间一层厚度较大，约0.4米，广泛发育、比较稳定。煤层厚度由北往南逐渐变薄。在井田倾向中央以西煤厚多在3.0米以下，且受到F0大型断裂构造带的影响。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1.51克/厘米3。1）9煤层9煤层为简单结构的极薄煤层。煤层厚度0.60,9米，平均0.74米。由北往南逐渐增厚，由0.1米至0.9米， 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1.36克/厘米3。与上伏7煤层间距5.314.0米，平均10.0米。1.3.2 煤层的围岩性质研究区内煤层顶底板岩性主要由泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩和中细砂岩构成。主采煤层直接顶板为深灰色泥岩或砂质泥岩，为分流间湾、泛滥平原相沉积，部分区域过渡为深灰色粉砂岩；老顶为灰色粉砂岩和细粒砂岩，硅质或钙质胶结，含杂色矿物、炭纹、菱铁矿结核、黄铁矿及泥质包体，具板状交错层理与大型槽状交错层理和水平层理等，有时冲刷下伏泥岩或砂质泥岩直至煤层，在冲刷面上具泥质包体，节理裂隙发育。煤层直接底板岩性主要为泥炭沼泽相的泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，含大量植物根化石；老底为细砂岩。1.3.3 伴生矿床根据xx矿多年采探资料，在井田范围内，目前还没有发现具有一定经济品位，达到可采标准的伴生矿床，但在采矿及选煤过程中，可以把与煤伴生的有益矿产做为副产品进行回收和综合利用，其中主要是洗矸和黄铁矿。1） 洗矸洗矸是选精煤过程中的副产品，其主要成分是粘土类矿物。由于其与煤伴生，含碳量较高，因而有一定的发热量，可以供沸腾炉燃用，也可以做为自燃砖的配料，以节约煤炭用量。2） 黄铁矿黄铁矿是制取硫磺和硫酸的原料，xx矿井田范围内黄铁矿主要与石炭系上统煤层相伴生，可以探索通过选矿对黄铁矿进行回收和综合利用的途径。1.3.4 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。 赋存于陆相大苗庄组的5煤、7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。1.3.5 瓦斯、煤尘及煤的自然性1）瓦斯情况统计表明，在煤层隐伏露头带和矿区浅部，煤层含气量低。随着有效盖层厚度的增加，煤层瓦斯含量呈线性增大。这些资料也证实了各主要煤层距不整合面越近，自然脱气程度越高，同时也说明，抬升剥蚀作用破坏了本区煤层瓦斯的保存条件。这些也表明随着煤层埋深增大，煤储层压力增高，封闭条件也相对变好，煤层对瓦斯的吸附量在一定压力值范围内显著增加。根据各层煤瓦斯测定结果知道本矿井属低瓦斯矿井。3） 煤尘爆炸危险性及煤的自然性煤尘是在煤矿生产过程中，煤破碎后形成的粉末状尘埃。煤尘除引起煤肺病，影响人的健康外，其主要危害在于悬浮于空气中的煤尘，在一定条件下可引起燃烧或爆炸，造成巨大的井下事故。决定煤尘是否具有爆炸性，以及爆炸性强弱的因素有以下几方面：(1) 煤尘的成份煤尘的爆炸性与它的可燃体挥发分含量有很大关系。当Vr3542时，爆炸性逐渐减弱。以多年的煤质统计数据来看，范矿各煤层的挥发分数值均在1536之间，尤以2335范围内的数值为多，这说明范矿具有发生煤尘爆炸的潜在危险。(2) 煤尘的爆炸性与它的水分和灰分含量也有一定关系水分可以阻碍煤尘的燃烧过程，增大尘粒的粘结性和减少煤尘飞扬，当水分含量达到4050时，煤尘几乎丧失了爆炸性能。(3) 巷道中的煤尘情况巷道空气中煤尘浓度和瓦斯浓度只有当煤尘呈悬浮状态，且煤尘浓度达到一定界限，而瓦斯浓度达到下表中的数值时，煤尘才有发生爆炸的可能。表1-1 瓦斯浓度与煤尘爆炸下限浓度的关系 沼气含量 （%）00.51.42.53.54.5煤尘爆炸下限浓度（克/米3）4535261666由于范矿在采掘工作面实行喷水雾降尘，严格控制回风流中的瓦斯浓度，并将CH4值控制在0.5以下，从而基本上消除了因瓦斯、煤尘浓度而可能引发的煤尘爆炸事故。第 V 页 共 158 页2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田划分的依据1)在井田划分时，它保证各井田合理的尺寸和境界，使煤的各部分得到合理性开发。井田划分的范围、储量、煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应。对于现代化大型矿井，要求井田有足够储量和合理服务年限，生产能力小的矿井可小些。同时考虑到矿井发展余地，井田范围应适当的划的大些。本设计生产能力为400万t/a,属于大型矿井。因此在划分井田范围时，应与该生产能力相适应。2)保证井田有合理的尺寸。通常情况下，为合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。如井田长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限。造成矿井接替紧张。井田走向长度过长，又会给矿井通风，井下运输带来不便。根据实际地质情况，并参照我国煤矿的实践经验，选择一个合理的尺寸。3)合理划分矿井开采范围，处理相邻矿井关系。划分矿井边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两部分。一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资。4)选择好井口与工业广场位置划分应考虑井筒与工业广场位置的选择，使有利于井田开拓和采区布置，有利于矿井建设施工和工业场地布置。2.1.2 井田划分结果根据埋深、井田构造情况以及上述各项要求，本矿井井田境界确定如下：东部：以地表风化带为边界。北部：北部以一部分煤层露头为边界。西部：以断层为界。南部：以一断层和一部分煤层露头为边界。煤层的倾角最大为37，最小为5，平均为13。井田边界长2.6万米。井田最大走向10600m，最小走向长8500m，平均走向长10000m井田最长斜长3920m，最小斜长1400m，平均斜长2612m。井田划分为两个水平。井田的水平面积按下式计算：S=HL式中：S井田的水平面积，m；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=10.02.612=26.12（km）井田赋存状况示意图如图2-1-1所示。图2-1 -1 井田赋存状况示意图2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工