采矿工程毕业设计（论文）-吕家坨北矿150万吨新井设计.docx

华北科技学院本科毕业设计（论文）Undergraduate Graduation Project (Dissertation) of NCIST姓名： XXXXX 学号： 院系： 安全工程学院 专业： 采矿工程 设计题目： 吕家坨北矿150万吨新井设计 专题： 回填法在煤矿的应用 指导老师： 2010 届本科毕业设计（论文）任务书姓名： 专业： 采矿工程 班级： B06-3 任务下达时间： 3 月 21 日 任务完成时间： 6 月 20 日毕业设计（论文）题目：吕家坨北矿150万吨新井设计专题题目:回填法在煤矿的应用题目主要内容： 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、根据开滦集团荆各庄矿提供的相关资料，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2.4Mt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。3、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）设计说明书（专题部分）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：徐永圻.煤矿开采学.中国矿业大学出版社.2000中国煤炭建设协会.煤炭工业矿井设计规范.中国计划出版社.2005孙宝铮.矿井开采设计. 中国矿业大学出版社.1992徐永圻.采煤方法图集. 中国矿业大学出版社.1990张国框.通风安全学. 中国矿业大学出版社.2000于学谦.矿山运输机械. 中国矿业大学出版社.1989煤矿工业部设计管理局.煤矿生产经营费指标.1982杨孟达.煤矿地质学.煤炭工业出版社.2000指导教师： 段绪华 教研室主任： 田多 全套图纸加153893706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 份，共 页，设计图纸 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_。 系（部、院）公章答辩委员会主席：_年_月_日设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为开滦矿务局吕家坨北矿矿新井设计，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。吕家坨北矿井田，位于河北省唐山市附近。矿井东西长约为5000m，南北宽约为3000m，面积为12.755km2。井田内的可采煤层为8煤、12煤，其中主采为8煤，该煤层赋存稳定，平均厚度5.00米。倾角平均为21，为缓斜厚煤层。井田内工业储量1.79108吨，可采储量1.32108吨。矿井最大涌水量为312m3/h，相对瓦斯涌出量2.20m3/td，属于低瓦斯矿井，煤层有煤尘爆炸危险性和自然发火现象。吕家坨北矿设计生产能力150万t/a，服务年限62.8年。采用立井三水平开拓，第一水平标高-450m，第二水平标高-750m，第三水平标高-900m。矿井布置一个综采工作面保证全矿井的产量，长度200m，煤的运输采用10t架线式电机车牵引3t固定式矿车运输。矿井的通风方式采用中央边界式通风。专题题目为回填法在煤矿的应用该文就中国煤矿回填开采技术的发展前景进行了分析和预测，对中国煤矿回填开采技术的发展途径进行了探讨，基于岩层控制的关键层理论，提出了采空区膏体部分回填技术与覆岩离层分区隔离回填技术，并对其技术原理进行了介绍。回填采矿法是具有资源回收率高、对环境破坏小等优点，是我国“三下”开采领域减沉技术的主要方法之一。General Description of designThis design include two parts : general and special parts. General part of Kailuan Lv Jiatuo mine in the North New well design, It is divided into ten parts : mine geological characteristics and mine general, coal and reserves, mine system and design productivity, mine field development, mining area roadway layout and mining, underground transportation, mine hoist and mine ventilation and safety and mine main economic and technical indicators. Lv Jiatuo mine field in the north, located near Tangshan city, Hebei province. The mine is 5,000 m long, and about 3,000 m wide, with an area of 12.755km2. Recoverable coal seam of coal mine 8 coal, 12 of coal, one of the main mining No. 8 coal, the coal seam hosting stability, the average thickness of 5 meters. Angle averaging 21 an official, slowly inclined thick seam. Coal Industry reserves 1.79 X 108 tons, recoverable reserves of 1.32 X 108 tons. Mine maximum water yield of 312 m3h, the relative gas emission 2.20m3t X d, a low - gas coal mine and coal - dust explosion and spontaneous combustion dangerous phenomenon. Lv Jiatuo mine in the north designed production capacity of 150 万ta, the service life of 62.8 years. Mine level development, first level elevation -450m second level elevation -750m third level elevation -900m. Mine layout of a fully mechanized mining face in ensuring mine production, 200 m in length, coal, transport with 10 T trolley locomotive traction 3t fixed mine wagon for transport. Boundary ventilation of Mine Ventilation using central committee. Application of special topic for filling method in coal mine The China Coal mine backfilling mining technology in analysis and prediction of the development prospects in chinas coal mines discussed ways of development of backfill mining technology based on strata control of key strata theory, put forward a mined - out area of paste part of backfill technology and separated strata partition isolation of backfill technology, and technology were introduced. Filling mining method is a resource recovery of high damage to the environment of small advantage of chinas three mining area one of the principal ways of reducing subsidence technology.目录1 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.2 井田地质特征11.2.1井田地质构造11.2.2煤系地层划分及其特征41.2.3井田水文地质91.3煤层特征101.3.1可采煤层概况101.3.2 煤的物理性质111.3.3煤的围岩特性111.3.4煤的特征121.3.5瓦斯和煤尘132 井田境界与储量152.1井田境界152.1.1井田划分依据152.1.2井田境界确定152.2井田工业储量计算152.2.1井田储量的计算152.2.2保护煤柱162.2.3井田工业储量162.3井田可采储量162.3.1永久煤柱煤量162.3.2井田可采储量计算193 矿井工作制度、生产能力、服务年限203.1矿井工作制度203.2矿井设计生产能力及服务年限204 井田开拓234.1井田开拓的基本问题234.1.1确定井筒的形式、数目、配置234.1.2确定工业广场及井口位置244.1.3确定开采水平及阶段高度254.1.4 开采水平布置及井底车场的选型264.1.5 采区划分及其布置274.2矿井开拓方案设计比较284.2.1 基本情况284.2.1开拓方案技术比较294.2.2 经济比较324.2.3 综合比较354.3 矿井基本巷道354.3.1 井筒354.3.2 井底车场384.3.3井底车场主要硐室414.3.4 主要开拓巷道425 采区巷道布置465.1煤层地质特征475.1.1可采煤层情况475.1.2 煤种及煤质变化475.1.3 各煤层顶底板岩性475.1.4 其他开采技术条件485.2采区巷道布置及生产系统485.2.1确定采区走向长度485.2.2 确定区段斜长和区段数目485.2.3 煤柱尺寸的确定485.2.4 采区上下山的布置495.2.5 区段平巷的布置505.2.6 联络巷道的布置505.2.7 采区运输、通风运料等系统的确定：505.3 采区车场设计515.3.1 采区上部车场形式的选择515.3.2 采区中部车场的选择515.3.3 采区下部车场的选择及设计525.3.4 采区主要硐室的布置555.4 采区采掘计划585.4.1 采区主要巷道参数确定585.4.2 确定采区生产能力635.4.3 计算采区回采率646 采煤方法656.1 采煤方法和回采工艺656.1.1 选择采煤方法656.1.2 综采工作面回采工艺设计666.2 综采工作面巷道布置方式777 井下运输817.1 系统基本概述817.1.1 基本概况817.1.2 井下运输系统817.2 采区运输设备827.2.1 主运输设备827.2.2 采区辅助运输867.3 大巷运输设备877.3.1 矿车选择887.3.2 矿用电机车的选型898 矿井提升948.1 设计依据948.1.1 主井提升948.2 主井提升设备的选型958.2.1 小时提升量Ah958.2.2 合理的提升速度958.2.3 一次提升循环时间968.2.4 一次合理提升量的确定978.3 副井设备的选择989 矿井通风安全999.1 矿井通风系统的选择999.1.1 选择矿井通风系统999.1.2 选择矿井主要通风机的工作方法1009.1.3 选择矿井通风方式1019.2 全矿所需风量的计算及其分配1029.2.1矿井风量计算原则1029.2.2 矿井风量计算方法1029.2.3 风速验算1079.3 全矿通风阻力计算1099.3.1 矿井通风总阻力计算原则1099.3.2 矿井通风阻力计算1099.3.3井总风阻及总等积孔计算1129.4 矿井通风设备的选择1129.4.1矿井通风设备的要求1129.4.2 选择主要通风机1129.4.3选择电动机1149.4.4 电费计算1159.5 矿井灾害防治技术1169.5.1 防治瓦斯1169.5.2 防治煤尘1169.5.3 防灭火1169.5.4 防治水11710 设计矿井基本技术指标118参考文献120回填采煤法在煤矿的应用1关键词1参考文献：14致 谢1第- 5 -页一般部分1 井田概况及地质特征1.1 井田概况该矿井位于河北省唐山市古冶区境内，西距唐山18km，北距古冶9km，地理坐标为东经11824，北纬3940；北与林西矿井为邻，东与范各庄矿井为邻，南与钱家营矿井为邻；北通205、102国道及津唐、京沈高速公路，南通京唐港高速公路。东有秦皇岛港，西有天津港，南有京唐港。地面铁路有古吕范铁路专用线在京山铁路古冶站接轨，铁路、公路交通十分便利。图1.1吕家坨矿井交通位置示意图1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造吕家坨井田位于开平向斜东南翼中段，其主体构造是吕家坨背斜。开平向斜是一赋煤向斜构造，煤系地层为石炭二迭系。向斜轴的总体方向约NE40，北部受青龙山背斜等北西南东向构造的影响，自古冶至唐家庄逐渐变为东西向，形成一弧形构造。向斜的两翼不对称：西北翼岩层倾角陡，甚至局部倒转，并伴随出现了一组与向斜轴大致平行的断层和短轴褶皱构造。东南翼岩层倾角相对平缓，向斜边缘出现两组短轴边幕状褶皱，轴向与开平向斜轴直交或斜交，并沿倾伏方向逐渐消失。其中一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜及南阳庄岭上背斜组成；另外一组在宋家营以南，规模不如前一组。东南翼断层的发育程度相对西北翼较低，且断层常分布在轴部附近，方向常斜交地层走向或平行褶曲的轴向，正断层为主，逆断层较少，落差一般小于30米。吕家坨井田以褶皱构造为主。井田内自北而南依次发育有黑鸭子向斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜、南阳庄岭上背斜、小张各庄向斜等五个主要褶曲构造。黑鸭子向斜轴作为吕、林井田技术边界。吕家坨背斜为矿井的主体构造，约占井田面积的70%，其中深部还发育有次一级的褶曲构造。在井田南部，吕家坨背斜、毕各庄向斜、南阳庄岭上背斜、小张各庄向斜等褶曲构造复合，形成了董各庄盆地构造区和王各庄马鞍形构造区。1）主要褶皱吕家坨背斜：是井田的主体构造，浅部紧闭，深部相对较宽缓，在平面上呈现为上小下大的扇形形态，延展长度约6000米。背斜的枢纽在矿井8号剖面线附近，由浅至深枢纽呈弧形，倾伏方向为263288，倾伏角825。背斜转折部构造复杂，发育有次一级的褶曲构造，如-600二采向斜、-600二采四中背斜、-800二采背斜等，受其影响，煤岩层产状变化大，断裂构造发育，井田内86%的中型断层分布在此区域，且小型断层亦也很发育。在吕家坨背斜轴附近，沿断层有岩浆岩侵入开采煤层，在5、7、12煤层形成面积不等的三个岩浆岩床。在井田东翼819与范56钻孔的联线附近，岩浆岩侵入形成了两至三条高角度岩脉。背斜两翼构造较为简单。吕家坨背斜主体形态虽基本控制，但伴生和次生的小型褶皱及小型断层，成为影响矿井正常生产的重要地质因素。长期以来普遍认为，吕家坨背斜浅部紧密，构造复杂；深部宽缓，构造比较简单。现通过-600及-800水平采矿工程揭露的大量地质资料来看，吕家坨背斜中深部次级褶曲构造发育，断层密集，且相互切割并伴有岩浆岩侵入，对煤层破坏严重，构造形态较浅部更加复杂。范各庄向斜：位于吕家坨背斜的东南，延展长度约3000米，其枢纽在范75-1、吕44、2、837地面孔的联线位置附近，展布方向大致与吕家背斜轴平行，向斜构造浅部位于范各庄矿境内，向中深部延展进入吕家坨矿。吕矿境内向斜轴倾伏方向为285245左右；倾伏角在浅部较大，中深部较小，并略有起伏，在-600七采下车场附近形成一幅度不大的盆地构造；两翼煤岩层产状不对称，西北翼较陡，倾角3055，东南翼平缓，倾角316；中型以上断裂未见，仅有小型断层零星展布。该向斜控制程度较可靠，对采区和工作面的合理布置有一定影响。毕各庄向斜：位于井田东南部，在本井田内延展长度约5000米，其枢纽在吕38、吕52、钱12、吕39地面钻孔的联线附近，呈弧形展布，西北段倾伏方向变化在90150之间，东南段倾伏方向变化在330350之间，长短轴之比为1.37，形成一构造盆地。盆地中心相应地表为董各庄，故称董各庄盆地。盆地中心12煤层最深标高约-1210米。该向斜东北翼较缓，一般515；西南翼较陡，一般1020。向斜西北部断层发育，落差32米的F7逆断层及落差310米的F14正断层即在此部位。该向斜构造的主体形态基本控制，但向斜西北部控制程度不足，对矿井延深工程影响较大。南阳庄-岭上背斜：与毕各庄向斜平行发育，在本井田范围内延展约2700米，其枢纽在22号、21号地面孔的联线附近，倾伏方向约为340，倾伏角约为2，两翼煤岩层倾角变化在49之间。该背斜在本井田内控制程度较差，预计将影响采区的合理划分。小张各庄向斜：为一宽缓向斜，在本井田范围内延展长度约3000米，其枢纽在吕53和林62钻孔联线位置附近，大致与吕家坨背斜平行，倾伏方向280左右，倾伏角8-10，两翼煤岩层倾角变化在1015之间，预计断裂构造不很发育。该背斜控制程度较差，将影响井田边界线及采区的合理划分。2）断裂构造及特征在吕家坨背斜等褶曲构造的形成过程中，伴随发育了较多的断裂构造，并大部分集中在褶曲轴部。吕家坨井田范围内落差大于10m、延展长度大于700m、对采矿工程影响较大的断层有36条通过大量采矿工程揭露的资料分析，吕家坨井田断裂构造具有下述几个特点：1、大、中型断层不多，但落差小于10米的小型断层较发育。井田内落差大于30m的中型断层仅6条，落差大于50m的断层未实见，但落差小于10m的小断层在部分区域（如600五、七采；600二、四采；800二、四采）非常密集，局部达近百条每平方千米，造成工作面布置困难，煤炭回采率降低，吨煤成本增加，成为影响矿井生产的主要地质因素。2、以正断层为主，正逆兼有。表2-1所列断层中，正断层占23，并有部分断层在走向或倾向上出现正、逆性质的转换。在局部区域沿煤岩层面的层间滑动构造较发育，常形成构造薄煤带，对生产影响较大。3、主要断层的延展方向多平行或斜交吕家坨背斜轴方向，小断层多呈SWNE、SENW向延展，呈X型展布。4、断层的力学性质以剪切为主。断层侧伏角观测证实，大部分断层两盘位移方向多为斜滑或水平方向，说明吕家坨井田的构造应力场以压扭性为主。5、小型断层上下煤层的联系性较差，特别是9煤层，其顶板落差1m左右，延展长度50-100m的小断层只造成煤层厚度变化，而并未影响到底板，向上也未延展到8煤层。这种小型断层，对工作面回采影响较大，且又因其随机性而难以预测。6、部分断层成为岩浆岩侵入通道，在断层附近伴有岩脉或岩床发育，使其对煤层的破坏和对生产的影响更加严重。1.2.2煤系地层划分及其特征吕家坨井田地层系统属典型的华北型沉积，即石炭系下统沉积缺失，中统假整合于奥陶系中统马家沟石灰岩上，石炭系、二叠系为连续沉积，且为主要含煤岩系，煤层主要集中赋存于中部。地层划分情况见表1.1。煤系地层各组厚度变化、岩性特征及所含标志层分述如下：石炭系中统唐山组（）下界为G层底面，上界为K3(唐山灰岩)顶面。全矿实见点5个，厚度最大76.99m，最小65.70m，平均70.04m。-600水平以下无控制。底部G层为风化型铁铝质粘土岩，青灰紫色，常呈花斑状，含铝质，具滑感，常见菱铁质鲕粒或结核。该组岩性以浅灰深灰色粘土岩粉砂岩细中砂岩为主，夹灰绿色、紫色薄层粉细砂岩，常见鲕状铝质粘土岩。含三层浅海相灰岩（K1、K2、K3），K1、K2厚1m左右，以深灰色为主；K3厚3m左右，为灰色深灰色，质较纯；各层灰岩均含海百合、腕足类等海相动物化石。石炭系上统开平组（）下界为K3顶面，上界为K6（赵各庄灰岩）顶面。全矿实见点9个，厚度最大79.14m，最小49.99m，平均70.00m。-800水平以下无控制点。岩性以浅灰深灰色泥岩粉砂岩为主。间夹三层灰深灰薄层灰岩（K4、K5、K6），3-5层薄煤层（17、16、15、14、13煤层）。其中K4常沉积缺失，K6常被上覆冲积相砂岩冲蚀。K5沉积稳定，并与其下部14煤层和K5-14煤层之间略发褐色的深灰色细腻泥岩相组合，成为深部地层对比的最重要的标志层。17煤层厚0-1.82m，平均0.52m，局部可达可采厚度；16、15均为不可采薄煤线且不稳定；14煤层在吕家坨背斜轴部可采，其它区域均为薄煤线；13煤层仅个别点可见，大部被上覆砂岩所冲蚀。K3-K5层间距73.05m-35.07m，平均51.71m。K5-K6层间距31.13m-10.81m，平均16.83m。赵各庄组（）下界为K6顶面，上界为K8(11煤层顶板)顶面。全矿实见点38个，厚度最大91.01m，最小44.05m，平均69.46m。-800水平以下仅有三个实见点，厚度53.15-82.81m，平均66.37m。赵各庄组和其下部的开平组、唐山组虽均属于海陆交互相沉积，但海浸次数减少，强度明显减弱。岩性组成一般分为上、下两段。下段以浅灰灰色中粗砂岩为主，斜波状层理发育，泥质或硅泥质胶结为主，可见钙质胶结的薄层或椭园状钙质结核，夹深灰黑色粉砂岩泥岩薄层或包裹体，中部含12S下煤线，赋存极不稳定。沉积环境为滨海砂滩相、河床相、及河口三角洲相，该段岩层除井田西北部沉积缺失外普遍发育，并为吕矿开拓井巷布置的主要层位。上段岩层以煤层、黑色腐泥岩、粉砂岩为主，自下而上有12-2、12-1、11S共三个局部可采煤层及1-3层极不稳定的薄煤线，平均煤层总厚4.13m。12-2、11煤层局部可采，12-1大部可采，12-2和12-1在井田东翼局部合为一层，大多分为两层，井田西翼最多可分为4-5层。12-1煤层厚度较大且相对稳定，为矿井深部的主采煤层之一，习惯上称为12S板区或简称为12煤层。由于12-1以下煤层的层数、间距及岩性变化较大，虽然采用地层剖面追踪和煤、岩层综合分析等方法，但在有若干煤线的情况下，12-2煤层的层位对比仍相当困难。12-2煤层习惯上又称为12S底区，距12-1煤层0.7-18.81m，平均4.98m。11煤层仅局部可采，与12-1间距为0.75-35.5m，平均10.32m。在井田中部大致南北方向有一条间距增厚带，岩性为泥质胶结的灰色细中砂岩，其成因有待进一步查明。本组夹海浸线两层（K7、K8)，分别为12-1和11煤层顶板，岩性为黑色腐泥岩或黑黑灰色泥岩，为煤系地层主要标志层。本组所含植物化石有鳞木、苛达、芦木等，K7、K8可见珊瑚、贝壳类等海相动物化石。大苗庄组（）下界为11煤层顶板黑色腐泥岩或黑灰色泥岩顶面，上界为5煤层顶板黑灰色粉砂岩顶面。厚度最大96.11m，最小45.93m，平均67.57m。岩性由煤层、泥岩和细碎屑岩组成。夹煤层7层（5-1、5-2、6、7-1、7-2、8、9），煤7-1至煤6间常夹1-3层煤线，其中5-2、7-2、8、9煤层为井田开采煤层，5-1、6、7-1虽个别点达可采厚度，由于难以布置工作面除7-1煤层在矿井浅部局部开采外，其它均未开采。5-1与5-2煤层局部合区，部分分区或5-1沉积尖灭，层间距0.35-8.79m，平均2.45m。5-2较5-1厚度大、赋存较稳定，习惯上又简称为5煤层。7-2煤层简称为7煤层，7-1位于7-2煤顶以上0.4-14.5m，又称为7煤层板区。本组煤层总厚10.33m，含煤系数15.28，7-2、8、9煤层赋存稳定，全矿可采，为矿井最主要的可采煤层。本组主要标志层为6煤层顶板泻湖相黑灰色泥质粉砂岩。所含植物化石有芦木、鳞木、苛达、羊齿、苏铁、楔叶木、轮叶等，煤层底板普遍含有根化石。8煤层顶板和7煤层顶板均有河床相浅灰灰色中粗砂岩沉积，冲蚀煤层顶板的泥岩粉砂岩甚至煤层，造成局部煤层变薄直至尖灭。唐家庄组（）本组上界为A层铁铝质粘土岩顶面，下界为5煤层直接顶板顶面，厚度最大238m，最小177米，平均217m。沉积环境为湖泊相河流冲积相。上部岩性以浅灰深灰粗砂岩粉砂岩为主，并夹有少量的泥岩及粉砂质泥岩。下部以泥岩细砂岩为主，并夹4S、3S不可采薄煤层及1-3层薄煤线。植物化石主要有轮木、带羊齿，栉羊齿、科达木等。底部常有一河床相泥质胶结的中粗砂岩发育。厚度一般2-10m，有时将5-1顶板黑灰色泥质粉砂岩冲蚀。A层为煤系上部地层主要标志层，在地面钻探中，常根据A层位置确定煤系地层的取芯深度。表1.1地层划分一览表界系统组代号上下地层接触关系所含煤层或标志层地层厚度（m）（最小-最大/平均）新生界第四系Q与下界呈不整合接触10.0-103.50/61.38上古生界二叠系上统洼里组与下界呈整合接触底砾岩300古冶组与下界呈整合接触A0338.02-434.7/377.83下统唐家庄组与下界呈整合接触A，3、4煤层177.0-238.0/217.0大苗庄组与下界呈整合接触5、6、7、8、9煤层45.93-96.11/67.57石炭系上统赵各庄组与下界呈整合接触11、12煤层44.05-91.01/69.46开平组与下界呈整合接触14、15煤层，K6、K5、K449.99-79.14/70.00中统唐山组C2与下界呈假整合接触K3、K2、K1，G65.70-76.99/70.04下古生界奥陶系中统马家沟组O2400矿井地层划分和地层厚度等简要情况见表1.2。表1.2吕家坨矿主要标志层名称、厚度及岩性特征一览表组标志层厚度岩性特征层位古冶组A02.16-7.295.06紫红色，岩性致密，光滑细腻，性脆、比重较大，含菱铁质鲕粒或豆状结核。顶板为含砾粗砂岩带。稳定，特征明显，易于对比唐家庄组A0.84-20.158.87上部灰色，致密、细腻、比重较大，有时含菱铁质鲕粒；下部多为灰、紫杂色，具滑感。顶、底板均为浅灰灰白粗砂岩层位稳定，易对比。大苗庄组煤6直接板0.43-10.554.91黑灰色粉砂岩为主，局部为泥岩，质均、纯净，含串珠状、薄层状菱铁质结核及黄铁矿散晶，个别孔可见含极少量细小的海百合茎及腕足类化石。稳定。赵各庄组K80.15-11.833.42黑色腐泥岩-黑灰色泥岩，局部为粉砂岩。腐泥岩与K7相比较略显粗糙，水平隐层理发育较稳定K70.10-13.072.51泥岩含褐色菱铁质结核。绝大部为黑色腐泥岩，黑褐条痕，油脂光泽，贝壳断口，可见少量植物化石，局部为黑色泥岩，含少量海相动物化石。岩性基本稳定，仅个别点被冲蚀。开平组K60.0-1.480.50灰褐深灰色砂质灰岩，质较纯，致密、坚硬，富含海百合茎化石，局部可见腕足类化石，方解石脉发育。不稳定，常被顶部砂岩冲蚀K50.00-1.330.44深灰色粉砂质灰岩，致密块状、坚硬，质不纯，近似粉砂岩，富含海百合碎屑化石，底板与煤14之间有一层深灰褐泥岩稳定，易对比K40.00-2.080.32灰色石灰岩，质不纯，含泥质，含腕足及海百合茎化石，常沉积缺失或相变为钙质细砂岩粉砂岩。不稳定。唐山组K30.86-6.143.01灰褐灰色灰岩，质纯，致密，坚硬，细晶结构，含海百合茎及筵科、长身贝石燕等化石。稳定，易对比K20.00-1.160.73灰黑灰色灰岩，质不纯，致密，含腕足类、海百合茎及筵科等海相动物化石，稳定。K10.68-1.621.15灰深灰色灰岩，质不纯，含砂质，含黄铁矿结核，富含海百合茎、筵科及腕足类等海相动物化石稳定。G1.81-9.795.08上、下部为浅灰乳灰色，中部为紫灰及杂色，呈花斑状。致密，细腻，具滑感，含菱铁质鲕粒及黄铁矿结核。稳定。1.2.3井田水文地质吕家坨矿区位于开平向斜东南翼，区内地势较平坦，地面标高介于+22.74+31.13m之间，含煤地层位于第四系冲积层之下。地面径流不发育，降水大部分渗入地下补给潜水层，只有大雨或暴雨才形成地表径流，流入附近塌陷坑、幸福河或塌陷区等低洼地带。第四系冲积层厚度介于10.00103.50m之间，煤层露头带附近一般厚4060m，自西北向东南逐渐增厚。上部有分布广泛的以细砂层为主的潜水层，冲积层第一承压含水层由上下两段组成，含水较丰富，上段以中粗粒混合砂为主，下部以粗砂、卵砾石层为主，分布在勘探区中部。煤系地层覆于奥陶系灰岩之上，奥陶系灰岩为裂隙、岩溶含水层，煤系本身及其上部基岩具有若干个砂岩含水层，其下部有厚度约36m的唐山灰岩及薄层石灰岩34层，其含水性不均一。在背斜轴部附近，因受构造的影响，断层较为发育，但落差均不大，其导水性较两翼为强。1）含水层段（岩组）划分及水文地质特征根据开滦矿区统一的含水层划分标准，将区内含水层划分七个含水层（表5-1），其中、含水层为直接充水含水层，其它为间接充水含水层。现分别对冲积层含水层、基岩含水层叙述如下：冲积层含水层组（）本含水层组由砾石、粗砂、中砂、细砂组成，卵石粒径在2050mm，磨圆度中等。此含水层组平均厚度34m，单位涌水量0.1033.68L/s.m，渗透系数0.7510.66m/d，富水性中等。上部水质为重碳酸氯钙镁型，下部为重碳酸钙镁型。其底部与基岩风化带呈不整合接触，第四系冲积层水通过基岩风化带经常性补给基岩含水层，不直接受季节和降水的影响。但是，由于风化作用，强风化带的砂岩变成了散砂状，粘土岩常变成软泥状，使裂隙弥合，相对阻隔了第四系含水层水向基岩含水层的补给。基岩含水层煤系地层中的各含水层组主要由不同粒径的砂岩组成，相邻含水层均由粘土岩和煤层相隔，其中以第、含水层组对矿井涌水量影响较大，为矿井采掘时直接充水含水层。作为煤系地层基底的奥陶系灰岩含水层()，含水性强，在正常情况下，不直接参与矿井涌水，但由于局部构造裂隙带的沟通，该含水层水也有可能涌入矿井。2）区域岩溶地下水的补给、径流和排泄奥陶系灰岩含水层由于其上部稳定发育的G层铝土岩及多层粘土岩、粉砂岩，正常情况下阻隔了奥灰含水层向煤系含水层的补给。奥灰水由煤系地层下部迂回而过，至范各庄、钱家营矿南部又与冲积层承压水相遇。所以，在自然条件下，井田东北部煤岩层露头处是奥灰水补给区，相邻范各庄矿、钱家营矿为地下水排泄区。表1.3含水层划分及其特征一览表含水层所处层位平均层厚m含水层岩性含水性水质特征编号名称冲积层含水层组第四系冲积层34卵石、粗中细砂弱中等上：HCO3-Cl-Ca2+-Mg2+下： HCO3-Ca2+-Mg2+古冶组砂岩含水层组二叠系上统古冶组115粗、中 砂岩中 等5煤层顶板含水层组二叠系下统唐家庄组220砂 岩中 等HCO3-SO42-Na+-Ca2+7煤层顶板含水层组二叠系下统大苗庄组30砂 岩弱HCO3-Ca2+-Mg2+12煤层- 14煤层间含水层组石炭系上统赵各庄组60石灰岩、砂岩弱强上：HCO3-Na+-Ca2+下：HCO3-SO42- Ca2+ - Na+14煤层奥灰间含水层组石炭系开平组、唐山组130石灰岩、砂岩中 等HCO3-SO42-Ca2+- Mg2+奥陶系灰岩含水层组奥陶系中统马家沟组400石灰岩极 强HCO3-Ca2+- Mg2+1.3煤层特征1.3.1可采煤层概况井田内可采和局部可采煤层共四层，即煤7、煤8、煤9、煤12、。其中主要可采煤层共有2层。即：煤8和煤12，其余绝大部分不可采。1.3.2 煤的物理性质7煤层为复杂结构煤层，含有1-2层泥浆，粉砂岩夹石。煤岩类型以亮型为主，界限明显，内生节理发育，玻璃光泽。平均厚度0.8米，该煤层为不稳定煤层。8煤层为复杂结构煤层，有夹石1-2层，层位稳定，全井田可采，局部相变为炭质泥岩，平均厚度为4.4米。采性指数为0.95，煤厚变异指数为0.8，该煤层为稳定煤层。9层为复杂结构煤层，有夹石1-2层，厚度、岩性均变化较大，该煤层只在F1断层西北及北侧和井田东南角可采，其他部位变尖或尖灭，平均厚度为0.9米，可采性指数为0.73，煤厚变异指数为0.812，该煤层为极不稳定煤层。12层为结构简单厚煤层，煤层局部有夹石1-2层，层位较稳定，平均煤厚为5.0米，采性指数为0.98，煤厚变异系数为0.431，该煤层为稳定煤层。1.3.3煤的围岩特性通过对钻孔所见煤层顶底板的岩层取芯情况看，各个主要煤层的顶底板的岩性基本稳定。其中7煤层、8煤层、9煤层的顶底板岩性以粉砂岩、细砂岩为主，岩石比较完整，裂隙不发育；12煤层的顶板为腐泥质泥岩。由于断层的破坏，使一部分煤层的顶、底板岩石遭到了严重破坏，变得比较破碎，不少钻孔遇到了漏水现象。通过对钻孔所见煤层顶底板的岩层取芯情况看，各个主要煤层的顶底板的岩性基本稳定。从吕补9孔的煤层顶底板岩石物理力学试验结果看： 9煤层底板岩石普氏硬度系数较高，变形系数较大，容易维护；以7煤层顶板、12煤层顶板和底板岩石的普氏硬度系数较小，变形系数较小，而不易维护；7煤层底板、9煤层顶板的岩石普氏硬度系数小，变形系数小，而难以维护。8煤层顶、底板 伪顶：局部发育，为0.10.4m的黑色炭质泥岩，硬度较小，斑状结构。 直接顶板：以黑色泥岩或深灰色粉砂岩为主，在距离煤层0.20.6m的位置，常含一层厚0.050.3m的灰白色鲕粒状泥岩，可以作为煤层对比的标志；林西矿至吕矿的-600二采四中方向的古河流冲刷区内，8煤层直接顶板变为灰白色中粒砂岩或细砂岩，自北向南粒度逐渐变细，成分以石英为主，含少量长石及粉砂岩包裹体，泥质胶结，遇水易风化膨胀。层厚在0.51.2m之间，平均1.0m。 间接顶板：当7、8煤层间距大于5m时，间接顶板多为深灰灰色带状细砂岩，夹粉砂岩薄层，层厚平均3.35m；当7、8煤层间距在2.05.0m时，间接顶板多为7煤层间接底板，当7、8煤层间距小于2.0m时，则间接顶板多不存在，或为7煤层直接底板。 直接底板：以深灰色粉砂岩为主，其次为灰色细砂岩，局部为黑色泥岩，富含植物根化石，根化石一般较亮，层厚0.20.6m，平均0.4m。 间接底板：浅灰色细粒石英砂岩，斜层理，厚层状，有时夹粉砂岩条带，坚硬，层厚平均2.1m。 开采技术条件：在7、8煤层间距不足0.7m的区域两煤层合并采出，其它范围顶、底板平整，仅局部地段因河流冲刷顶板凹凸不平。12煤层顶、底板 直接顶板：黑色腐泥岩，油脂光泽，致密细腻，贝壳状断口，水平层理，层面分布有植物化石碎片，可见海百合茎动物化石，局部区域为粉砂岩，在吕7、吕9孔附近为细砂岩，层厚0.45.5m，平均1.5m，无伪顶。参见图6-6。 间接顶板：多为粉砂岩，有时为泥岩，水平层理，层面含植物碎片化石，层厚1.32.0m，平均1.5m。 直接底板：以泥岩和粉砂岩为主，局部区域为细砂岩，含大量植物根化石，根化石较亮，并常含宽大的载根器，含黄铁矿晶体、薄膜和菱铁矿结核；当为细砂岩时，根化石一般较少，岩石具明显的脏感。层厚0.83.0m，平均1.5m。 间接底板：多为灰色条带状细砂岩，含少量根化石，坚硬，斜层理，常含黄铁矿散晶。当与12-2煤层间距较小时，直接底常为含根化石的粉砂岩。层厚1.53.0m，平均2.1m。1.3.4煤的特征各煤层均为腐植煤，颜色一般为黑色，条痕为深褐色或黑色。硬度及韧性较小，脆性较大，呈棱角状、参差状断口，外生裂隙发育，油脂光泽或玻璃光泽。以亮煤和暗煤为主，次为镜煤，少量丝炭。一般为半亮半暗型。各煤层的宏观煤岩类型特征参见表1.4。表1.4煤层肉眼鉴别特征和结构特征一览表煤层肉眼鉴别特征煤 层 结 构类型夹石层数夹石厚度夹石岩性对回采的影响变化情况7深黑色，玻璃光泽；以暗煤为主，底部有1m左右的亮煤，条带状或层状构造，硬度较大。复杂0-40.1-0.8含炭泥岩或粉砂 岩随煤一起采出，增加原煤灰份。一般含两层夹石，相对来说东部不稳定，西部稳定且厚度大。8深黑色，具光亮的玻璃光泽；以亮煤为主，次为镜煤和暗煤，条带状构造，硬度中等。简单一般无一般不含夹石，但在二采四中区域常含一层0.05m的炭质泥岩9黑色，具十分光亮的玻璃光泽，以亮煤和镜煤为主，