采矿工程毕业设计（论文）-吕家坨东矿120万t新井设计.docx

全套图纸加153893706摘 要本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为吕家坨东矿120万t新井设计，共分10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度、设计生产能力和服务年限；4.井田开拓；5.准备方式采区或带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全；10.矿井基本技术经济指标。开滦集团吕家坨矿位于河北省唐山市古冶区境内，矿区铁路专线吕古铁路和吕陡铁路与京山线接轨,交通十分便利。本次设计的矿井位于吕家坨矿的东部，井田走向（南北）长平均约3.5km，倾向（东西）长平均约4.8 km，井田面积为14.65km2，平均倾角15。吕家坨矿井主要可采煤层有六层，煤层平均厚度9.83米，其中本次设计的煤层为7、9号煤，总厚约6m。东矿井田工业储量为127.455Mt，可采储量102.92Mt，矿井服务年限为70.3 a。井田地质条件简单。矿井正常涌水量为598.8 m3/h，最大涌水量为720 m3/h；煤层硬度系数f=2.3，煤质牌号为焦煤43；矿井瓦斯绝对涌出量9.143m3min，相对瓦斯涌出量2.915 m3t，为低瓦斯矿井，该矿井煤层有自燃倾向性，煤尘有爆炸性。矿井采用立井两水平开拓，通风方式采用中央边界式。采煤方法为长壁综合机械化全部垮落法。煤炭运输和辅助运输均采用轨道运输。矿井年工作日为300 d，每天净提升时间16 h。矿井工作制度为：综采综掘实行“三八”制。专题部分题目是采掘过程中的矿井水治理。关键词：立井；采区；综合机械化长壁采煤法；中央边界式。ABSTRACTThis design can be divided into two sections: general design and monographic study.The general design is about a 1.2 Mt/a new underground mine design of Lvjiatuo coal mine. It contains ten chapters: 1.overview and the geographical features of the mining field; 2.boundary and reserves of the mining field; 3.working system and designed mine capacity; 4.development of mining field; 5.preparation in mining area; 6.coal mining method; 7.underground conveying; 8.mine exaltation; 9.mine ventilation and safety technology; 10.the basic technical and economic index.Lvjiatuo coal mine lies in Tanshan, Hebei province. Lvgu railway and Lvdourailway of coal mine convergence Jingshan railway line, the traffic is very convenient. Its about 3.5 km on the strike and 4.8 km on the dip,with the 14.56 km2 total area. Three coal seams of this mine is 7 and 9 with total thickness of 6 m and an average dip of 15. The proved reserves of this coal mine are 127.455 Mt and the minable reserves are 102.92 Mt, with a mine life of 70.3 a.The geological condition of the mine is relatively simple. The normal mine inflow is 598.8 m3/h and the maximum mine inflow is 720 m3/h. It is bituminous coal 43. gas emission in absolute is 9.143m3min and the relative volume of gas emission is 2.915 m3t. It is a coal mine with low gas emission rate and coal spontaneous combustion tendency. And its a coal seam liable to dust explosion.Mine shaft 2 with the level of development, with the central border-style ventilation. Longwall mining method for the mechanized all caving method. Coal transport and auxiliary transport are used rail transport.We work 300 days per year ,and exaltate 16 hours one day .The “threeeight” working system is applied for coal mining .The monographic study is Mine water treatment.Key words: shaft; mining area; mechanized longwall mining method; central border style.目录一般部分1 矿区概述及井田地质特征21.2井田地质特征21.2.1煤系地层特征21.2.2矿井地质构造81.2.3矿井水文地质情况91.3煤层特征102 井田境界和储量152.1井田境界152.2井田工业储量152.3井田可采储量152.3.1永久煤柱煤量152.3.2矿井永久煤柱损失182.3.3矿井可采储量计算183 矿井工作制度和设计生产能力193.1矿井工作制度193.2矿井设计生产能力及服务年限193.2.1确定依据193.2.2矿井设计生产能力193.2.3矿井服务年限193.2.4校核储量条件204 井田开拓224.1井田开拓的基本问题224.1.1井筒形式、数量及位置224.1.2工业广场位置的确定234.1.3开采水平的确定234.1.4主要开拓巷道244.1.5矿井开拓延伸方案及阶段划分244.1.6方案比较254.2矿井基本巷道324.2.1井筒324.2.2井底车场及硐室374.2.3主要开拓巷道385 采区巷道布置435.1煤层地质特性435.1.1煤层特征435.1.2 煤层顶底板特征435.1.3煤层与瓦斯455.2采区巷道布置及生产系统455.2.1 确定采区倾斜长度455.2.2 确定区段斜长和区段数目455.2.3 煤柱尺寸的确定455.2.4 采区上下山的布置465.2.5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475.3.1 采区上部车场形式的选择475.3.2 采区中部车场的选择485.3.3 采区下部车场的选择及设计495.3.4采区主要硐室的布置505.4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545.4.3计算采区回采率556 采煤方法576.1采煤方法和回采工艺576.1.1选择采煤方法576.1.2采煤工作面回采工艺设计576.1.3工作面劳动组织及工作面成本606.2综采工作面巷道布置637 井下运输657.1采区运输设备657.1.1工作面刮板输送机的选择计算657.1.2转载机和区段运输平巷可伸缩胶带输送机的选型717.1.3上下山带式输送机的选型727.2大巷运输设备727.2.1选定运输大巷用的矿车727.2.2大巷辅助运输728 矿井提升748.1概述748.2主副井提升748.2.1主井提升748.2.2副井提升779 矿井通风与安全789.1矿井通风系统的选择789.1.1选择矿井通风系统的原则789.1.2选择矿井主要通风机的工作方法789.1.3选择矿井通风方式799.2全矿所需风量的计算及其分配829.2.1矿井风量计算原则829.2.2矿井风量计算839.2.3矿井风速验算889.3全矿通风阻力计算889.3.1确定矿井最大阻力路线889.3.2矿井通风阻力计算909.4选择矿井通风设备929.4.1选择主要通风机929.4.2电动机选型959.5矿井灾害防止技术979.5.1预防瓦斯事故措施979.5.2预防矿尘事故措施979.5.3火灾防治措施979.5.4矿井水害防治措施9810 设计矿井基本技术经济指标99专题部分100摘要1011 问题的提出1011.1近期发生的重大事故1011.2我国煤矿水灾害事故的基本特点1021.3我国煤矿水灾害防治现状1042 矿井水的来源及水灾害的基本类型1052.1矿井水的来源10521.1 大气降水10521.2 地表水10521.3含水层水10521.4断层水10521.5 采空区水1062.2水灾的基本类型1062.2.1地表水水灾1062.2.2老窑水水灾1062.2.3孔隙水水灾1062.2.4裂隙水水灾1062.2.5薄层灰岩岩溶水水灾1073 矿井水害的分类治理10731地面水的防治10732井下水的防治1084 井下探放水1114.1探放水原则及程序1124.1.1老空、老窑探访水原则1124.1.2探放水的程序1124.1.3矿井井下探水技术1125 矿井突水事故的处理1145.1井下水灾事故应急处理的一般原则1145.2抢险救灾的主要技术措施1145.3透水后现场人员撤退注意事项1155.4被矿井水灾围困时的避灾自救措施1156 结束语118致谢120- VIII -全套图纸加153893706一般部分一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述开滦矿务局吕家坨矿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，东与范各庄矿为邻，南与钱家营矿为邻。北通205、102国道及津唐、京沈高速公路，南通京唐港高速公路；矿区铁路专线吕古铁路和吕陡铁路与京山线接轨；水路运输东有秦皇岛港，西有天津新港，南有新近建成的京唐港；水、陆交通发达，煤炭外销十分方便(图1-1-1)。图1-1-1 矿区位置交通图矿区地表为第四纪冲积平原，地面标高介于+18+24m之间。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，最高洪水位+30m。境内有村庄18个。主要农作物有小麦、玉米和水稻。1.2井田地质特征1.2.1煤系地层特征吕家坨矿煤系地层属于典型的华北区石炭二叠纪含煤岩系，其上界为唐家庄组A层铁铝质粘土岩顶面，下界为唐山组G层铁铝质粘土岩底面。根据两个钻孔实际控制，煤系地层厚度分别为480.35m和486.26m，按分组段厚度累计，煤系地层厚度为489m。由此可见，沉积补偿作用明显，煤系地层厚度变化不大。煤系基底为奥陶系中统马家沟组灰岩，本矿钻孔揭露最大厚度为160m，邻区资料证实，该组厚度400m左右，与煤系地层呈假整合接触。矿井浅部奥灰岩溶发育，深部逐渐减弱。其风化形成的G层铁铝质粘土岩构成煤系第一个标志层。煤系地层之上为的古冶组和洼里组，从少数取芯钻孔揭露情况看，古冶组以杂色粉、细砂岩和浅灰灰绿色粗砂岩为主，向上部紫色粉细砂岩逐渐增多。洼里组则以浅紫、暗紫和紫红色泥岩中、粗砂岩为主，偶见浅灰色砂岩层。洼里组以河床相底砾岩底面作为与古冶组的分界面。矿区地表被第四系冲积层所覆盖，盖层厚度由东北向西南逐渐增厚，与基岩呈角度不整合接触。煤系地层各组厚度变化、岩性特征及所含标志层分述如下：1）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。2）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。3）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。4）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。5）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。矿井主要标志层共12层，其特征见下表1-2-1：表1-2-1 主要标志层特征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。续表1-2-1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。井田内主要标志层大部位于开采煤层段的上、下组段，位于煤层开采段的煤6顶板、煤11顶板、煤12-1顶板三个标志层的岩性有一定变化，同时其它层位又有与其岩性特征类似的岩层，如9煤层顶板局部为黑色腐泥岩等，这就给煤岩层对比带来一定困难，所以在煤层对比、确定层位过程中，不仅应充分利用标志层岩性特征，更应注意利用标志层与上、下岩层的组合关系进行煤层对比。除上表所列标志层外，7-2煤层厚度及硬度，9煤层顶板黑灰色质地均匀的粉砂岩及上覆的层状细砂岩，以及煤11底板浅灰褐灰色为主的泥质胶结，具糙感、易风化的细中砂岩等，在井田大部区域沉积层位稳定，岩性特征明显，可以作为区域标志层。下图1-2-1为该井田部分地质柱状图：图1-2-1 综合地质柱状图1.2.2矿井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。吕家坨背斜轴近东西，向西倾伏，深部逐渐开阔，形成一扇面形状，北翼与黑鸭子向斜南翼相邻，南部与南阳庄岭上背斜相接，地层倾角浅部稍大约1025，深部变缓，约5-8左右。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。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。背斜的枢纽近东西，向西倾伏，由浅至深枢纽呈弧形，倾伏方向为263288，倾伏角825。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。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。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。小张各庄向斜：位于井田的西南部，在本井田范围内延展长度约3000米，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。井田范围内有四个大断层，它们分别是位于井田东北部的f1断层，中北部的f2，还有中部的f3和f4。各断层地质特征如下表1-2-2所示：井田内有火成岩侵入，其范围主要位于吕家坨背斜轴部属成脉岩侵入体。黄斑岩呈岩墙或岩枝状，辉绿岩则以岩床状小范围侵入体，对煤层开采影响不大。表1-2-2 断层特征序号名称性质断层面走向断层面倾向倾角/()落差/m1F1正断层东西南北56-700-42m2F2正断层东西南北32-400-27m3F3正断层东西南北75-806-40m1.2.3矿井水文地质情况该井田主要煤系含水层为：第为奥陶系灰岩含水层组，第为唐山灰岩含水层组，第为1214煤层砂岩含水层组，第为7煤层顶板含水层组，第为5煤层顶板含水层组，第为古冶组砂岩含水层，第为第四系冲击层含水组。其中第、含水层组对矿井涌水量影响较大，为直接充水含水层组，其它为间接充水含水层组。矿井正常涌水量: 598.8 m3/h，矿井最大涌水量: 720 m3/h。根据开滦矿务局统一的含水层划分标准，将区内的地层划分为七个含水层见下表。其主要特征如下表1-2-3。表1-2-3 含水层特征表含水层所处层位含水层厚含水层岩性含水性水质特征编号名称第四系冲积层含水层组第四系冲积层34卵石，粗、中细沙弱中等上HCO3-Cl-Ca2+Mg2+下HCO3-Ca2+Mg2+古冶组砂岩含水层组二迭系上统古冶组130粗、中砂岩中等5煤层顶板含水层组二迭系下统唐家庄组190砂岩中等HCO3-SO42-Na+Ca2+7煤层顶板含水层组二迭系下统大苗庄组30砂岩弱HCO3-Ca2+Mg2+1214煤层砂岩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+唐山灰岩含水层组石炭系中统唐山组19石灰岩中等HCO3-SO42-Ca2+Mg2+奥陶系灰岩含水层组奥陶系中统马家沟组420石灰岩极强HCO3-Ca2+Mg2+1.3煤层特征井田内煤层倾向沿东西方向，上部边界为-280水平，下部边界到-1080水平，倾角在431，走向沿南北方向。煤层 内变化露头皆被掩盖层所覆，其深度介于-30-50米，风氧化带的深度为自基岩面向下垂深25米为风氧化带。吕家坨井田设计开采煤层有6层，即二迭系下统大苗庄组的5、7、8、9煤层和石炭系上统赵各庄组的11、12煤层，其中5、11、12煤层局部可采，7、8、9煤层基本全区可采。各煤层的厚度、层间距及其变化规律见表1-3-1，煤层的肉眼鉴别特征、结构、夹石层数、厚度、岩性及其对回采的影响见下表1-3-2各可采煤层煤厚、层间距变化特征一览表表1-3-1各可采煤层煤厚、层间距变化特征一览表煤层煤 层 厚 度（m）煤 层 间 距（m）最小最大变 化 规 律最小最大变 化 规 律平均平均50.063.11局部可采，可采范围内平均煤厚1.2813.6663.72井田东北、西南、工业广场、吕35孔位置间距偏大，其余区域在20-35m之间0.9970.17.01仅西北部煤厚在3m以下，个别点煤厚偏大30.683.830.1515.14井田中部间距最大，往西间距变小，往东北两煤层合区80.253.93煤厚变化不大，井田深部个别钻孔不可采4.521.762.6418.36间距变化不大，仅局部间距较小，规律性不强90.264.53煤厚变化不大，井田深部有2个不可采点9.561.853.0724.6间距变化大，井田中部间距小，往四周逐渐增大缓慢110.002.54局部可采煤层可采范围内平均煤厚1.05m11.30.750.7535.35间距变化很大，井田中央间距最小，往两侧间距逐渐增大，西北部最大达35.35m120.012.51井田中部不可采，可采区平均煤厚2.22m10.191.69表1-3-2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 构变化情况类型夹石层数夹石厚度夹石岩性对回采的影响煤层深黑色，强玻璃光泽；以亮煤为主，条带状或透镜状构造，质软性脆。复杂0-20.20.6软泥岩或细粉砂岩随煤采出，使原煤灰份增高，夹石较厚时，增加回采的难度。一般含一层夹石，而且多为松软的泥岩，夹石厚时多为粉砂岩续表1-3-2煤层深黑色，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0-40.10.8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。煤层深黑色，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的炭质泥岩煤层黑色，具十分光亮的玻璃光泽，以亮煤和镜煤为主，条带状、透镜状及层状构造，硬度中等复杂0-20.10.3炭质泥岩或粉砂岩随煤一起采出，增加原煤灰份，夹石较厚时，回采难度加大。一般含一层夹石，而且较为稳定，仅局部为两层，且间距较近11煤层黑色，具光亮的玻璃光泽，以亮煤为主，条带状或透镜状构造，质软，常呈碎块状。简单一般无一般不含夹石，含夹石时一般厚度较大，且多为含根化石的粉砂岩。12煤层黑色，具光亮的玻璃光泽，以亮煤和暗煤为主，条带状、透镜状及层状构造，硬度中等。复杂0-30.22.0泥岩或粉砂岩常含黄铁矿造成原煤灰份增加，甚至导致分层开采。东部夹石层数多，占煤厚比例大，而西部恰好相反。5煤层为局部可采煤层，有三块不可采区域，分布于井田的西北、西南和中东部，其中西北、西南两块不可采区域都分布于井田的深部，面积较小，中东部不可采区域位于矿井浅部，面积最大，约占井田面积的1/4；在可采区，大部分区域为薄煤层，在井田北部、西部及南部有三块中厚煤层分布区，厚度一般在1.02.3米之间。此外，在井田中央有一约37.5万m2火成岩床侵入区，残余煤厚仅0.20.3m，局部吞蚀全部煤层。5煤层常含夹石一至二层。7煤层为全区可采煤层，煤厚一般变化在3.04.0m之间，井田北部吕林边界附近煤层较薄，仅1.03.0m，其中吕28、林63孔分别为1.21m和1.0m。在此区域，煤层顶板多为中砂岩或粗砂岩，分析可能受冲刷作用的影响，使煤层厚度变薄；在4176、5172、5174工作面及其下部区域由于原始沉积缺失和原生冲刷作用，形成了一条宽约60m,呈南北走向的薄煤带，使采掘工程施工困难，预计该薄煤带也会影响董盆首采区;钱76号孔煤厚偏大，且结构（3.35(1.66)5.94）异常，结合邻近资料，作为异常点考虑。另外-600二采四中及以北区域火成岩床发育，侵入面积达58.75万m2，吞蚀部分煤层或使煤层部分变质为天然焦，残余煤厚1.01.5m，甚至个别点不可采。7煤层常含夹石一至二层。8煤层基本为全区可采煤层，在吕家坨背斜浅部及深部煤层厚度较大，一般在2.0m以上；在主、副井以南与钱家营井田相邻区域一般在1.0m以下，甚至个别地点不可采；其它区域煤层厚度一般变化在1.32.0m之间。从林西井田自北而南延伸有一条古河流冲刷带，残留煤厚0.10.5m。在-600西三角区域个别地点曾见火成岩侵入，综合-600二采四中及以北区域7煤层火成岩床侵入资料分析，预计在-800四采水，8煤层局部火成岩床发育，将会给采掘施工带来极大困难。9煤层基本为全区可采煤层，在井田南部与钱家营井田相邻区域，煤厚多在1.3m以下，甚至个别地点不可采；井田的西北及东南区域煤层较厚，大多在2.0m以上，个别点可达3.0m；其余区域煤层厚度一般变化在1.52.0m之间。9煤层的突出特点是底鼓现象较多，常形成长约50m宽不足20m的底鼓区。此外，在-600西三角附近有火成岩侵入，但范围不大。9煤层常含夹石一至二层。11煤层为井田内局部可采煤层，在井田北部、南部及东部有三块可采区域，厚度一般在1.0m左右。由于煤层薄，不稳定，开采价值不大。12煤层为局部可采煤层，不可采区域主要分布在井田中央,向西北、东南两侧煤厚逐渐增大，一般在2.0m以上，东南部最厚可达2.98m，西北部最厚可达12.51m，因此在中深部12煤层为主采煤层。12煤层一般为复结构煤层，常含夹石一至二层。12煤层和12煤层底区在井田东翼局部合为一层，大多分为两层。12煤层距12煤层底区0.718.81m，平均4.98m。由于12煤层以下煤层的层数、间距、岩性变化较大，因此12煤层底区层位对比还有待进一步完善。此外，吕家坨复背斜部发育有一面积190万m2火成岩床，使煤层变薄，结构复杂化，甚至造成不可采区域。井田内各煤层煤质稳定，其中东矿主采煤层为7、9煤层，两煤层均属肥煤和焦煤类。在井田浅部，煤层多属肥煤类，在井田深部多属焦煤类。在背斜轴部岩浆岩床和东翼岩浆岩墙附近，煤的挥发份降低，粘结性变差，煤质多属焦煤类，局部变为瘦煤或无烟煤。用于炼焦用煤7煤层：高灰、特低硫、中磷。9煤层：中灰、低硫、中磷。矿井瓦斯绝对涌出量9.143m3min，相对瓦斯涌出量2.915 m3t，为低瓦斯矿井。该矿井煤尘有爆炸性，爆炸指数53.08%。煤层自燃等级为。第 121 页 共 134 页2 井田境界和储量2.1井田境界吕家坨矿北接林西矿，南、东分别与钱家营矿和范各庄矿相邻。井田深部以各煤层的-750m底板等高线为界； 浅部以各煤层的-100m底板等高线为界。根据以上确定的井田境界，井田走向长4.755.5千米，平均5.3千米，倾向宽3.755.5千米，平均为4.8千米。2.2井田工业储量工业储量的确定吕家坨东矿井田内考虑到其他煤层大部分不可采，目前情况下，暂定7煤、9煤为可采煤层，而这二层煤的总厚度为4.00+2.006.00m。倾角为7范围的井田面积（包含有18个经纬网格，其中一个网格的面积为250000）18250000cos7=4.53k；倾角为14范围的井田面积（包含有25个经纬网格）25250000cos14=6.44k；倾角为28范围的井田面积（包含有14个经纬网格）14250000cos28=3.68 k。则井田面积为：4.53+6.44+3.68=14.65k所以井田工业储量为井田面积煤厚煤的容重。则井田工业储量：1.46510761.451.27455108=127.455Mt2.3井田可采储量2.3.1永久煤柱煤量要计算井田可采储量，首先要确定各种永久煤柱损失。永久煤柱一般是指保护工业广场和井筒的工业广场煤柱，井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的保护煤柱等。井田境界煤柱煤量计算，井田边界长度为14829.9957m，保护煤柱宽25m，所以边界煤柱煤量为井田边界长度保护煤柱宽煤厚煤的容重。则井田境界煤柱煤量：14829.99572561.45=3.23106t=3.23Mt断层煤柱煤量计算：断层煤柱煤量为井田范围内的断层长度保护煤柱宽煤厚煤的容重。F1断层（井田范围内的长度为290m）煤柱煤量：（290252）61.451.26150105tF2断层（井田范围内的长度为575m）煤柱煤量：（575252）61.452.50105tF3断层（井田范围内的长度为775m）煤柱煤量：（775252）61.45=3.37105t综上断层总的煤柱煤量为：1.26150105t +2.50105t+3.37105t=7.1315105t工业广场保护煤柱煤量计算：工业广场面积的取值，依据设计井型大小按煤矿设计规范中煤矿工业广场占地指标所列数值的规定选取。表231 工业广场占地指标表井型（万吨/年） 指标（公顷/10万吨） 400600 0.450.6 240300 0.70.8 120180 0.91.0 4590 1.21.3（指标中中小井取大值，大井取小值）本矿井井型为120万吨/年，工业广场占地面积为：120101.0100001.2105m2设计工业广场形状为长方形，取长为400 m, 宽为300 m。与煤层走向平行，该处煤层倾角=15。工业广场中心处煤埋深度H530m，该处表土层厚80m，煤厚6m。基岩移动角值为：74、74、=67.4，冲积层移动角56矩形外缘加上20m宽的围护带，煤柱留设的步骤与计算方法如下:（1）确定受保护面积，开拓平面图上通过四个角分别平行于某煤层走向和倾斜的回条直线，得矩形abcd，在矩形的外缘加上20m宽的围护带，得受保护面积abcd（2）确定保护煤柱边界：通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜方向的倾斜刻面-，在这个刻面上，由维护带的边缘点m、n，起在表土层以=56划两条保护线，即m1m2、n1n2，然后在基岩中于下山和上山方向按下山移动角=67.4和上山移动角=74作保护线，与煤层相交得n点和k走向线分别保护煤柱的上部和下部边界，以同样的方法在平行煤层走向的剖面上，按其走向移动角=74作保护线，求得沿走向的煤柱边界AB和CD，将nk和AB、CD均绘制到平面图上，即得保护煤柱边界ABCD，煤柱是一个梯形。如图2-3-1所示：煤层倾角；上山移动角；下山移动角；走向移动角图2-3-1 工业广场煤柱计算示意 可计算的梯形的高为783.21m，上底为586.6m，下底为688.95m梯形面积为：S1/2（586.6688.95）783.21= 4.995105故工业场地煤柱煤量为梯形面积煤厚煤的容重则工业场地煤柱煤量：4.9951051.4564.35106t=434.57万t风氧化带保护煤柱和井田边界煤柱重复，这里不在计算该保护煤柱煤量。2.3.2矿井永久煤柱损失矿井永久煤柱损失P为各煤柱量总和。P=3.23106+7.1315105t +4.35106t=8.29106t=8.25Mt2.3.3矿井可采储量计算矿井可采储量 （2-1）式中Z矿井可采储量Zc矿井工业储量P各种总处煤柱损失之和C采区采率，取0.85，故矿井可采储量为Z（1.27455108-8.29106）0.85=1.013108t=101.3Mt 3 矿井工作制度和设计生产能力3.1矿井工作制度设计规范规定：“矿井设计生产能力按工作日300 d 计算。每天3班作业，每天净提升时间为16 h。”因此，设计时按矿井年工作日300 d，每班3班作业，每天提升能力为16小时设计。本矿井采用三八工作制度,两班作业一班检修。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1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、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑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，否则应缩小规模；3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、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