我国厚煤层综放开采技术现状研究毕业论文.doc

我国厚煤层综放开采技术现状研究毕业论文目录1矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 矿区地理位置及交通条件11.1.2 地形地貌11.1.3 气候状况21.1.4 水文地质条件21.1.5 原材料及水电供给情况21.2 井田地质特征31.2.1 矿区范围内的地层情况31.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造41.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征61.2.4 岩石性质、厚度特征81.2.5 井田内水文地质情况111.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性111.2.7 煤质、牌号及用途111.3 勘探程度及可靠性142井田境界及储量152.1 井田境界152.1.1 井田周边情况152.1.2 井田境界确定的依据152.1.3 井田范围152.2 矿井工业储量152.2.1 井田储量的计算152.2.2 工业储量计算162.3 矿井可采储量162.3.1 矿井永久保护煤柱损失量162.3.2 矿井可采储量183矿井工作制度、设计生产能力及服务年限203.1 矿井工作制度203.1.1 矿井年工作日数的确定203.1.2 矿井工作制度的确定203.1.3 矿井每昼夜净提升小时数的确定203.2 矿井设计生产能力及服务年限203.2.1 确定依据203.2.2 矿井设计生产能力203.2.3 矿井及第一水平服务年限的核算213.2.4 井型校核214井田开拓234.1 井田开拓的基本问题234.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标234.1.2 工业广场位置、形状和面积的确定264.1.3 开采水平数目、位置和标高的确定264.1.4 主要开拓巷道264.1.5 矿井开拓延伸方案及阶段划分264.1.6 方案比较274.2 矿井基本巷道354.2.1 井筒354.2.2 井底车场及硐室394.2.3 主要开拓巷道445准备方式带区巷道布置475.1 煤层地质特征475.1.1 带区位置475.1.2 带区煤层特征475.1.3 煤层顶底板485.1.4 水文地质485.1.5 地质构造485.1.6 煤层的含瓦斯特征485.1.7 煤尘的爆炸性和自燃发火危险性495.2 带区巷道准备方式及生产系统495.2.1 带区准备方式的确定495.2.2 带区巷道布置495.2.3 生产系统505.2.4 带区内巷道掘进515.2.5 带区生产能力及采出率515.3 带区车场及煤仓535.3.1 带区车场布置535.3.2 带区煤仓形式、容量及支护565.3.3 带区主要硐室585.3.4 带区巷道的准备顺序585.3.5 主要巷道的断面图586采煤方法606.1 采煤工艺方式606.1.1 设计带区地质条件606.1.2 采煤方法及其机械化程度的确定606.1.3 回采工作面参数的确定626.1.4 回采工作面破煤、装煤方式及相应设备的选择626.1.5 移架方式646.1.6 回采工作面运煤方式及其运输设备的选择656.1.7 工作面支护方式及采空区处理666.1.8 工作面设备布置696.1.9 采煤工艺696.2 顶板管理746.2.1 工作面顶板管理746.2.2 工作面上、下端头及出口的顶板管理766.3 劳动组织和工作面成本776.3.1 劳动组织776.3.2 工作面成本776.3.3 工作面主要技术经济指标796.4 回采巷道布置796.4.1 回采巷道布置方式796.4.2 回采巷道断面选择及其掘进方式806.4.3 回采巷道参数827井下运输847.1 概述847.1.1 井下运输的原始条件和数据847.1.2 井下运输系统847.2 带区煤炭运输方式和设备选择857.2.1 煤炭运输方式857.2.2 带区煤炭运输设备的选择867.2.3 带区运输能力验算877.2.4 带区辅助运输设备的选择877.2.5 带区车场一次提升的矿车数877.3大巷运输设备选择897.3.1 大巷运输设备的选择897.3.2 运输设备运输能力验算898矿井提升918.1 概述918.2 主副井提升918.2.2 主井提升918.2.2 副井提升949矿井通风及安全969.1 矿井概况969.2 矿井通风系统选择969.2.1 矿井通风系统的基本要求969.2.2 矿井通风方式的确定979.2.3 主要通风机工作方式选择999.2.4 带区通风系统的要求1009.2.5 工作面通风方式的选择1019.2.6 回采工作面进回风巷道的布置1019.2 带区及全矿所需风量1029.2.1 采煤工作面实际需要风量1029.2.2 备用面需风量的计算1049.2.3 掘进工作面需风量1049.2.3 硐室需风量1059.2.4 其它巷道所需风量1059.2.5 矿井总风量计算1069.3.7 风量分配1069.3 矿井通风总阻力计算1079.3.1 矿井通风总阻力计算原则1079.3.2 确定矿井通风容易和困难时期1079.3.3 矿井最大阻力路线1079.3.4 矿井通风阻力计算1109.3.5 矿井通风总阻力1119.3.6 两个时期的矿井总风阻和总等积孔1129.4 选择矿井通风设备1129.4.1 选择主要通风机1129.4.2电动机选型1159.5 防止特殊灾害的安全措施1169.5.1 瓦斯管理措施1169.5.2 煤尘的防治1169.5.3 预防井下火灾的措施1179.5.4 防水措施1179.5.5 防止冲击地压措施11710设计矿井基本技术经济指标119参考文献：120专题部分前言1231综放开采基本经验1241.1 采区尺寸要尽可能加大1241.2 煤层赋存条件适合综放开采1241.3 回采巷道采用锚梁网索联合支护1241.4 综放工作面选择先进设备1251.5 坚硬特厚煤层采用综放开采技术1251.6综放开采矿井辅助运输要形成“一条龙”1252提高综放开采采出率1263控制煤炭自燃发火1274降低煤尘浓度1275改善通风防治瓦斯1286综放开采的优越性1297综放开采发展趋势130参考文献：131总结132总结133- V -绪 论本学年的下学期进入了我们大学学习生活中的一个非常重要的阶段：毕业设计。为了巩固所学专业知识，使我们能更好地理论联系实际，加强我们的实际动手能力、计算能力、处理问题、解决问题的能力，我们进行了此次的毕业设计。本设计是开滦集团荆各庄矿9#煤0.9Mt/a新井设计，年产0.9Mt。荆各庄矿的地质条件较好，瓦斯涌出量小，含水少。煤层赋存深度为：-120-520m。地面标高+30+78m，可采煤层共1层，即9#。煤层总厚度7m,倾角8左右。煤层地表有露头,但在-110m标高以上的煤层因有风化倾向且厚度不均匀，属不可采区，回采工作面从-120m标高开始布置。通过技术和经济比较，本矿井在井田开拓方式上采用双立井开拓加暗斜井延深，倾斜长壁采煤法开采，采煤工艺为综采放顶煤。 本设计矿井一水平在-360m，在一水平上根据矿井实际地质条件，将一水平分成四个带区和一个采区，由西南向依东北次命名为：西一带区、西二带区、北一带区、北二带区、西北采区。其中西一带区为首产带区，带区生产能力为0.9Mt/a，服务年限为64.8a。本设计矿井的采煤方法为倾斜长壁采煤法，采用综采放顶煤,全矿采用中央并列式通风。采用“四六”工作制，矿井的年工作日为300d，工作面长为200m。采空区处理方法为全部垮落法。一般部分华北科技学院09届毕业设计（一般部分）1矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置及交通条件荆各庄矿位于河北省唐山市北偏东约13公里处，南距马家沟矿6公里，东距陡河发电厂4.5公里。行政区域属唐山市开平区管辖。交通十分方便，铁路：一条通往陡河电厂的专用线，并与吕陡线在井田交汇；另一条经马家沟矿业公司与京山线的开平站相联。公路：北10km与京沈高速公路、102国道相联，南7km经开平与205国道、津秦高速公路相联，形成了比较完整的交通网。（图1-1）图1-1 荆各庄矿地理位置及交通条件图1.1.2 地形地貌本区为一平坦的冲积平原，东南面沿陡河东岸是由奥陶纪石灰岩构成的东北西南方向起伏伸展的低山丘陵。从东往西有巍山（290m）、凤山（180m）、小梁山（100m）和菀豆山（38m），由菀豆山向西南倾没于平原之下。由巍山向东北低山丘陵接连绵延，地势逐渐增高，直到青龙山标高达493.01m。在井田北约7km为由震旦纪灰岩构成的低山丘陵，东西方向横伏，这两条低山丘陵在井田东面的青龙山一带相汇合。低山丘陵的伸展方向与地层走向方向一致。井田内地势平坦，但北部稍高，向南低下，北部地面标高为+38.8m（湾35孔），南端标高为23.85m（湾补6孔），倾向陡河。流经本区东南边的陡河，发源于北部山区，上游由二支汇成，东支称管河，发源于丰润县福山寺管泉，西支称泉水河，发源于丰润县赵庄上水路。二支水流在双桥村北侧汇合，向南流经唐山市区，下游汇集石榴河，向南流入渤海。河北省水利厅于1965年在双桥村一带修建了陡河水库，水库大坝距井田东端的最近距离为2200m。陡河及陡河水库虽然距井田区较近，但是因其底下均赋存有百余米的第四纪松散沉积物，而且存在有隔水作用的粘土层，对本矿充水没有直接的影响。1.1.3 气候状况唐山地区气候属半大陆性，夏季炎热多雨，冬季严寒凛烈，气温变化较大。矿区受海洋性气候控制，矿区东距黄河170km，气候类型属半大陆性半湿润型，矿区常有寒潮，霜冻，冰雹等灾害性天气，本区年降水量为1297.0mm(1958),年最小降水量为500.6mm(1988)。一月份气温最低,平均气温-0.6,七月份最高,平均气温27.4。年平均气温14.4，高气温为3639,低气温为-13-19,历史最高温度达43.3(1958.7.15),最低气温达-22.6(1969.2.16)。本地的结冻期从每年的10月上旬开始，至次年4月下旬解冻，土壤冻结深度29cm，积雨最大厚度为21cm。1.1.4 水文地质条件该矿的水文地质条件属复杂型，有八个含水层，自下而上分别为:奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层（）； K2K6砂岩裂隙承压含水层（）； K6煤12砂岩裂隙承压含水层（）；煤9砂岩裂隙承压含水层（）；煤9以上砂岩裂隙承压含水层（）；风化带裂隙、孔隙承压含水层（）；第四系底部卵石孔隙承压含水层（）；第四系中上部砂卵砾孔隙承压含水层和孔隙潜水含水层（）。其中与矿井生产较密切的为、等五个含水层，、等两个含水层受采掘直接破坏，是矿井的直接充水水源。长期观测表明，该矿矿井涌水量对大气降水反应极不敏感，因为井下至地面有近400m厚的地层，且无直接的通道，从而使大气降水不能直接泄入井下。该矿井属于受水威胁的矿井，矿井有含水层、断层、老空水等充水水源，这些水源经过采掘活动，使隔水层遭到破坏，通过孔隙、裂隙、断层等充水通道沟通充水水源，导致上部含水层水下泄，从而对生产活动构成威胁。1.1.5 原材料及水电供给情况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、桑园、菜园和苗圃等。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。矿区已建有110Kv开滦区域变电所，向本矿井供电的两回35Kv输电线路已建成送电。用电取自于华北电力网, 电力供应有可靠,稳定的保障。1.2 井田地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况荆各庄井田隶属开平煤田，位于开平向斜的西北侧。开平煤田地层属华北型沉积。煤田古生代地层广泛分布，石炭-二叠系为含煤岩系，各系、统间多以整合或假整合接触。含煤地层大多为第四系黄土覆盖，但也有零星出露。根据地表和钻孔揭露，荆各庄井田区域具体地层见表1-1。表1-1 荆各庄井田区域地层表界系统年代组厚度（m）新生界第四系Q不整合洼里组0890上古生界二叠系上统P222800P21古冶组346下统P12唐家庄组180P11大苗庄组79石炭系上统C32赵各庄组74C31开平组70中统C2唐山组-平行不整合-马家沟组65下古生界奥陶系中统O2345下统O12亮甲山组115O11冶里组203下古生界寒武系上统33凤山组6832长山组4831崮山组82中统2张夏组120下统12馒头组15011景儿峪组263元古界震旦系上统Z2W迷雾山组1200Z2Y杨庄组400下统Z1K高于庄组600Z1T+H大红峪黄崖关组4501.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造1）井田范围荆各庄井田位于开平向斜的西北侧，中隔凤山缸窑背斜自成一盆状向斜，井田范围东起于庄、西止马庄，南自刘官屯，北至沈庄小佛头一线，以荆各庄为圆心略成一个南北长约3.0km，东西宽约4.5km，北端闭合、南端开放的亚圆形轮廓，井田面积11.5平方公里。2）地质条件（1）地质构造地层产状荆各庄井田除东端外，周边向内倾斜，煤层露头直接通向基岩表面，上部覆盖有100m-380m厚的第四系冲积物。盆状向斜的边缘较中部地层产状急陡，一般在25度50度之间，边缘急陡部分的宽幅约500m，中部产状平缓，倾角由几度至十几度，略有波状起伏，沉降最深部位偏居西南，与西翼陡边相邻。向斜轴线偏居西侧，近南北延伸，中部略向西呈弧形弯曲。在向斜东翼有一舒缓横向褶皱，轴线方向N40E，长700m，宽300m，两翼倾角5度10度，它是与整个向斜受不同构造应力形成。断裂构造荆各庄矿断裂构造发育，按其走向大致可以分为三组：a.走向NNE到NE向的逆断层，主要分布在井田西翼边缘地带，延伸长度200-1300m。b.走向NEE向的正断层，主要分布在井田中部煤岩层产状平缓地带，延伸长度300-1100m。c.走向NW向的正断层，大都分布在井田的东半部，延伸长度300-900m。井田内落差大于3.5m的断层有50条，其中对井田开拓布局 影响比较大的大中型断层有2条，密度为每平方千米1条，长度为每平方千米910.77m，分布较稀疏且很少切割，多为采区自然边界，见下表：表1-2 荆各庄井田主要断层一览表断层编号性质走向(度)倾向(度)倾 角（度）落差(米)分布位置F1逆N35-60ESE35-4670-145井田北界F2逆N90ES6515-35井田中部F10逆N60ES30E7514西翼采区南端F5逆N45EN45W30-451.5-15井田西北翼FE9正N88WN2E45-751.5-9井田东翼西南端F8正N30EN60W33-554-10工业广场内F6正N45ES45E700.8井田西北边缘F18正N33WN57E65-751.2下井口西侧260米（2）水文地质含水层煤系地层上复饱含地下水的第四纪冲积层，下伏客斯特溶洞发育的奥陶纪石岩和煤系地层中的含水层。其中三个主要含水层为奥陶纪石灰岩裂隙溶洞含水层（I）；第四纪底部卵砾石承压含水层和第四纪中部卵石层。煤系地层中有两个主要含水层，其一为煤5以上砂岩裂隙含水层距煤9在75米，另一是煤12底至煤15之间的砂岩裂隙含水层。见表1-3。表1-3 含水层特征表含水层编号层位含水层性质含水层厚度(m)单位涌水量(米/秒)渗透系(米/昼夜)东 翼西 翼东 翼西 翼东 翼西 翼奥陶系裂隙-承压11.59-30.106.70-31.002.062.03910.08312.284K3K6裂隙-承压11.83-17.486.940.6520.0945.1841.348煤9裂隙-承压9.427.44-7.910.1940.0442.3000.638风化带裂隙-承压8.39-15.7612.97-23.200.0430.0910.3540.47底部卵砾石层孔隙-承压4.38-31.4221.482.3970.87711.6454.877A中部卵石层孔隙-承压25.708.37742.95B上部砂砾层孔隙-承压18.30-20.90.8044.158C浅部砂层孔隙-潜水17.60-22.400.5371.352水力联系造成各含水层之间相互联系的主要渠道有：地层断裂形成的构造破碎或相互接触，发育节理裂隙，古河床的冲刷影响，第四纪含水层与含水层基岩露头直接接触。a.煤系地层下有厚达1115米的致密G层铝土质粘土岩所承托，在地层正常序列下，与奥陶纪石灰岩为不整合接触，阻隔了之间的水力联系，奥陶纪水对矿床开采没有直接危害。但在有构造错动的条件下，如宽达250米的F1、F3断层破碎带，裂隙发育，渗透性强，对开采危害较大。b.第四纪底部卵砾石层之上有一层层位稳定、标志明显、对比可靠、厚达20米以上的粘土层，完全隔开了其上各含水层，减少了对矿床充水影响。c.基岩风化带，岩石结构松散，裂隙填塞，导水性弱，但平面分布上具的分带性，南半部渗透性强，北半部较弱，而底部卵砾层向煤系基岩的补给起了相对滞水作用，仅井田南部风化带呈渗透式进行，有水力联系。（采用留设防水煤柱法阻隔，煤柱垂高80-50）。d.整个井田构造上，具有封闭形态的特点，说明煤系地层有着充沛的补给水源，矿床水是不能疏于的。e.对煤5以上含水层，采用二种方法解决，一是提前打钻疏水降压至0.95MPa以下，二是在9煤层控制采高在3.0米以下。对煤12-2煤至15煤含层采用大巷疏放。f.全矿涌水量10.4m/min，其中一水平涌水量3.2 m/min，二水平7.2 m/min。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征1）煤层赋存情况荆各庄井田煤系地层厚约450m，含大小煤层4层，平均总厚度8.25m，含煤系数为5.7，其中可采煤层有1层，平均厚度7m，见下表：表1-4 煤层情况表煤层编号煤厚/m最小最大平均煤层距上层间距/m最小最大平均煤层结构稳定性93.58-10.53717.2-51.743.65含炭质粘土岩夹石2-3层，一般厚度0.1-0.3m东南翼稳定，西翼稳定性较差，深部采区变薄。2）可采煤层特征9煤：井田内厚度为5.89.67 m，平均厚度为7.0 m，煤层倾角为014，平均为8，区内煤层厚度变化不大，最厚点在西翼带区湾36孔。本煤层一般含23层夹矸，多为炭质页岩。在井田西翼采区1494、1492、1495掌及轴东采区2097、2099掌发现有厚层夹矸，岩性为褐红色泥岩粉砂岩细砂岩或浅褐色砂岩，厚度达0.53.0 m，在平面上呈透镜状，分布范围不大，主要在盘地边缘及F3断层组附近，夹矸之上有0.52.0 m左右的煤，之下有3.0 m左右的煤。夹矸变厚处煤层厚度明显变薄，且上分层煤往往尖灭于煤层顶板。煤系地层柱状图如下所示：图1-2 煤层综合柱状图3）煤层的稳定性井田内可采煤层9煤在矿井开采过程中，揭露的煤厚点越来越多，通过全面的统计分析，对其稳定性有了更加全面的了解，井田内各采区地质条件不同，煤层的稳定性也不尽相同，其稳定性统计见表1-5，并将稳定性分述如下：表1-5 可采煤层稳定性统计表煤层及采区煤层平均厚度（m）统计点数变异系数r（%）可采指数Km煤层稳定性9东翼采区7.627123.371稳定西翼采区8.548131.521较稳定南翼采区7.613817.091稳定轴东采区5.093260.730.96不稳定轴西采区4.571563.801不稳定全煤层7.4223435.820.98较稳定1.2.4 岩石性质、厚度特征荆各庄井田含煤地层为石炭系上统和二叠系下统，基底为中奥陶统马家沟组石灰岩，含煤地层特征与开平煤田其它井田基本相同，本阶段所揭露的地层有变化的地段主要在9煤以上至6煤，其层间距及岩性不同，含煤地层由老到新简述如下：1）奥陶系中统马家沟组（O2）本组为岩性单一、质纯的碳酸盐岩相沉积，以厚层状灰褐色-淡玫瑰色的豹皮状灰岩为主，夹薄层状白云质灰岩。后种岩石多赋存于本组地层上部。根据岩芯观察，其顶部大约50 m以上部分属古风化带，最顶部20 m风化程度甚强，常呈土黄色，向下渐弱，岩石呈黄灰斑状杂色。在风化壳中，溶孔溶洞发育，部分层段呈蜂窝状，时有钻具陷落发生。含水性甚强，裂隙及孔洞内有浅灰-浅黄色铝土岩充填物，这是鉴定古风化壳的重要证据。2）石炭系（C）下界为奥陶系中统马家沟组石灰岩顶面，两者为平行不整合接触。上界为11煤顶板含海相动物化石之泥岩顶面。该层与上覆的二叠系呈整合接触。本组一般厚度为210 m。（1）石炭系中统唐山组（C2）直接覆盖于奥陶系石灰岩之上，上至K3唐山灰岩顶界面，一般厚度75 m。本统以粘土岩和粉砂岩为主，各种岩石大致百分比如下：粘土岩占42.1%，粉砂岩占31.2%，砂岩占19.9%，石灰岩占6.8%。本组岩相变化是由滨海湖泊相碎屑沉积过渡为海相灰岩沉积，交替出现三个沉积旋回，即：-1、-2、-3，形成一个渐进的相序。本组中含三层薄层石灰岩，均含有丰富海相动物化石，由下而上简称为K1、K2、K3石灰岩。第一层灰岩K1出现在距奥陶灰岩顶界面大约38 m处，第二层石灰岩K2出现在K1之上12 m处，第三层石灰岩K3出现在K2之上大约25 m处，称之为唐山灰岩，该层灰岩呈浅灰褐色，中厚层状，质纯，厚2.5 m左右，厚度大，层位稳定，含有大量的蜓科和珊瑚化石，易于同其它岩石相区别。（2）石炭系上统（C3）分上下两组，下组称开平组C31 ，上组称赵各庄组C32 。上组是荆各庄矿井田重要的含煤地层，本统一般厚度为135 m。开平组C31：下限为唐山灰岩K3顶板，呈整合接触，上限为赵各庄灰岩K6之顶板，亦是整合接触。本组一般厚度76.59 m，以粉砂岩为主，粘土岩含量减少，各种岩石所占的百分比为：粘土岩10.1%，粉砂岩类占52.6%，砂岩类占31.4%，石灰岩占2.9%。岩相组合上为浅海相薄层泥质碳酸盐岩和泻湖海湾相粉砂岩及砂岩沉积物的交替沉积。包含-4、-5、-6三个较大的旋回，每一旋回都是由海相石灰岩起经过渡相沉积，又覆为海相沉积。本组内赋存三层石灰岩，由下而上命名为K4、K5、K6，其中K5石灰岩为深灰色泥质生物碎屑岩，时而接近钙质粘土岩。特点是含灰白色的动物介壳，富集成层，与深灰色泥质灰岩交替成细带状，形成明显的水平层理和水平波状层理，极易区别于其它石灰岩。厚度薄但比较稳定，一般为0.11.3 m，平均0.55 m。在K5石灰岩底板，赋存三个煤层即： 5煤一般厚度为0.10.8 m，平均0.4 m； 6煤甲一般厚度为0.10.5 m； 7煤乙一般厚度为0.11.0m，平均0.6 m，局部达到可采。本组比较突出的特点是出现了含煤沉积，是典型的海陆交互相沉积序列。赵各庄组C32：下限为赵各庄灰岩K6顶板，上限为10煤顶板泥岩之顶界面。一般厚度为60 m，本组为重要的含煤地层。本组以粉砂岩为主，其次为砂岩，各种岩石所占百分比如下：粉砂岩类38.3%，砂岩类29.5%，煤层17.4%，粘土岩14.8%。岩相组合主要是泻湖海湾相和泥岩沼泽相交替沉积，同时在泻湖海湾相之后出现有湖滨三角洲相。自沉积赵各庄灰岩K6之后，海水大规模后退，而每次海进的幅度都比较小。该阶段沉积环境相对稳定，是成煤的最好时期。本组含煤层5层，即：5煤、6煤、7煤、8煤、9煤。其中只有9煤层可采。3）二叠系下统P1下界为10煤顶板之泥岩顶面，为整合接触。上界为A层矾土质粘土岩之顶板，井田内该层大部分被冲蚀掉。本统一般厚度为235.76 m，分上下两组，上组称唐家庄组，下组称大苗庄组，其中大苗庄组是重要的含煤地层。（1）大苗庄组P11上限为5煤顶板的中粗粒砂岩底界面，此层位受古河流冲刷，冲蚀的下切深度并不相同，在井田西部不仅5煤受剥蚀，6、7、8煤、均受不同程度的影响。下限为10煤顶板粘土岩之顶界面。本组一般厚度为90.36 m，最小厚度为65 m（湾水2）。本组以粉砂岩和砂岩为主，粘土岩也较多，岩石大致百分比为：粉砂岩类占36.2%，砂岩类占30.2%，粘土岩类占19.2%，煤占14.4%。岩相组合主要是泻湖海湾相、三角洲相及泥炭沼泽相沉积。在本组顶部出现了大陆河流冲积相沉积。本组含煤6层即：5、6、7、8、9、10煤，其中可采煤层一层即9煤，是荆各庄矿的主采煤层，其它8煤、10煤局部可采。（2）唐家庄组P12下限为5煤顶部的粗砂岩底板，与下伏大苗庄组呈不整合接触。上限为A层铝土质粘土岩之顶板。荆各庄矿井田范围内A层及其以上地层全部剥蚀。本组一般厚度为145.4m。本组岩性组合主要是中、粗砂岩和粉砂岩，夹有少量的泥岩。岩相组合是：河流沉积相和湖泊沉积相。本组大致可分三段，反映出三次较大的河流活动周期：下部砂岩段：以粗粒和中粒砂岩为主，间夹薄层细砂岩、粉砂岩或砾岩。呈灰绿色或浅灰色，颗粒成分以乳白色石英为主，约占70%，含有燧石、云母片及蓝色、红色、绿色、紫色矿物岩屑，分选及磨圆度均较差，具水平、斜交及收敛型层理，泥质、钙质及高岭土质孔隙胶结，含有完整的植物叶片及高特木化石。本段一般厚度为48.7 m，是煤系上部最重要的含水地层（A）。中部砂岩段：灰、绿、暗紫等杂色中细砂岩、粉砂岩、薄层砾岩及薄层粘土岩互层。以中细砂岩为主，成分主要是石英，其次为长石，少量的燧石及云母片。泥质或高岭土质充填式或接触式胶结，分选及磨圆度较好，具波状、缓波状、断续波状层理，含大量的植物叶片化石，本段也是煤系上部重要的含水层（B）。本段一般厚度65.7 m。上部砂岩段：以中粗粒砂岩为主，浅灰色，岩石成分以乳白色石英为主，约占60%，次为肉红色长石，约占15%，暗色燧石约占10%，并含有少量的云母碎片，高岭土质充填式胶结，暗色矿物定向排列，显现微斜层理，具韵律分选，含斜立的炭化植物干枝体，与下伏地层呈冲刷接触。本段为井田第含水层（风化带），一般厚度为31.0 m。1.2.5 井田内水文地质情况矿区内地面标高为30141.5m，历史最高水位为+25.25m，主要含水层为第四系孔隙含水层，二迭系的砂岩裂隙含水层，太原组灰岩溶隙含水层，奥陶系灰岩溶隙含水层。荆各庄井正常涌水量为120m3/h。最大涌水量为180m3/h。 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 1）瓦斯情况荆各庄矿瓦斯等级为低瓦斯矿井，沼气相对涌出量为0.45m3/t，绝对涌出量为2.10m3/min。 2）煤尘及自然发火情况根据燃化部(72)燃煤开字第91号文规定，荆各庄矿有煤尘爆炸危险，各可采煤层自然发火期见表1-6。表1-6 煤层自然发火期及煤尘爆炸指数煤层编号自然发火期(月)煤尘爆炸指数()93-677.28由上述资料知本矿为低瓦斯矿井，涌出量低。本矿井各可采煤层的爆炸指数均较高，都具爆炸危险性。可采煤层的自燃倾向为二类，属有可能自燃发火的矿井。1.2.7 煤质、牌号及用途1）煤的物理性质与煤岩特征荆各庄井田各煤层均属腐植质煤，通过肉眼鉴定，颜色一般为黑色，玻璃光泽。块状构造，少数为条带状。煤岩组分以亮煤为主，镜煤及暗煤次之，丝炭少见。煤岩类型一般为光亮型或半光亮型、次为半暗型（表1-7）。2）煤类、变质规律及煤变质因素据勘探报告和煤样化学分析测定结果（表1-8）表明，本井田可采煤层的变质程度较低，相当于气煤阶段。根据各煤种的分布情况，得出本井田煤的变质以区域变质为主。表1-7 主要煤层物理特征表特征煤层颜色光泽煤岩成分煤岩类型煤的结构和构造矿物结核和包体容重（t/m3）5黑色强玻璃光泽至金刚光泽由亮煤和镜煤组成光亮型均质块状构造1.426黑色玻璃光泽或暗淡光泽以亮煤为主，含有暗煤及丝炭膜，有时暗煤组分增多半光亮型块状构造，局部为带状构造，质硬含黄铁矿及结核1.357黑色褐色弱玻璃光泽由亮煤和暗煤组成半光亮型块状构造，局部为带状构造1.538黑色弱玻璃光泽至暗淡光泽由亮煤和暗煤组成，间夹炭膜，有时以暗煤组成半暗型带状构造，或块状构造，质硬含1-2mm厚的泥质条带或泥质透镜体1.429黑色玻璃光泽以亮煤为主，间夹暗煤条带局部含丝炭膜半亮-光亮型带条状构造偶含黄铁矿1.40表1-8 可采煤层煤质情况统计表 项目煤层水分Mad（%）灰分Ad（%）挥发分Vdaf（%）全硫St.d（%）发热量Qgr.d（MJ/Kg）煤种9（）2.8532.8542.000.4921.35气煤9（ ）1.7536.1843.440.5118.01气煤3）煤的化学性能（1）元素组成煤中有机质主要由碳、氢、氧、硫、氮等五种元素组成（表1-9）。从元素分析结果可知，各煤层元素组成基本相同，且碳的含量较低，这一分析结果也反映了本区的变质程度是比较低的。表1-9 荆各庄矿精煤元素分析表 单位：%煤层CrHrNrOr978.1082.4080.60（18）4.325.415.02（18）1.221.531.40（18）9.8814.5012.44（17）（2）有害组分灰分：荆各庄矿煤层灰分变化较大，可采煤层的煤样灰分及毛煤灰分统计见表1-10。从煤层特点看9煤影响煤质的主要因素是地质构造，断层多达6条，底板起伏大，造成综机割底板，致使灰分大大增加；另一个因素是顶板冒落，在掘进过程中巷道丢底，在回采过程中顶板冒落直接混入煤中。表1-10 可采煤层灰分统计表煤层煤层煤样灰分（%）毛煤灰分（%）灰分增值（%）922.9834.0211.08硫分：井田各煤层全硫平均含量为0.25%3.66%，其中9煤、为0.5%，低于1%，属低硫煤；其它形态硫含量中：有机硫占36%，黄铁矿硫占59%，硫酸盐硫占2.5%。磷分：磷分平均含量0.0080.0825%，9煤中磷煤。4）煤的工艺性能（1）发热量可采煤层发热量变化范围在18.0124.18MJ/kg之间，一般情况是煤层灰分高的发热量低，而煤层灰分低的其发热量高。（2）精煤回收率煤层精煤回收率算术平均值变化范围在21.09%78.48%，其中5煤最高，9煤顶甲次之，8煤最低（表1-11）。表1-11 荆各庄矿煤层煤质分析结果煤层挥发分Vdaf（%）胶质层指数粘结性平均精煤回收率XY原煤精煤含量（%）等级835.9442.5240.66（14）425649（5）6107（5）143（13）455（5）21.09低936.3546.1339.10（36）295644（50）6138（28）254（35）465（18）42.80中（3）煤的结焦性从9煤层铁箱试验的结果（图1-2），得知9煤焦炭的块度很小，通过25转/min的转鼓试验，100转后筛分结果：大于80mm的等于零，8060mm的为6.4%，6040mm的为20.8%，5mm以下的则多达49.6%，说明焦炭抗碎性很差。经250转后，焦炭块度大于80mm的等于零，8060mm的为0.8%，6040mm的占10%，而5mm以下者达63.6%，说明焦炭抗磨度性很差。图1-2 9煤焦炭转鼓筛分试验结果（4）煤的工业用途评价井田内各煤层均属气煤，小牌号为气煤1号和气煤2号，根据9煤铁箱试验结果，煤的结焦性能较差，块度小，抗碎性及抗磨性能较差，不适于单独炼焦之用，但可以考虑作配焦用煤；煤的焦油含量较高，属富油煤高油煤，可考虑煤的综合利用。由于煤的发热量均在18.0124.18MJ/kg，可作为动力用煤。1.3 勘探程度及可靠性本井田的精查工作量是很大的，除以往工作量以外，最后一次精查区内又钻了260个孔，15.8万余米，基本上搞清本井田的煤层赋存情况和主要的地质构造情况。但由于地质构造复杂，相当一部分断裂仍是推定的。根据本区断裂的一般规律，往往在大断裂附近还有很多较小的断裂，再者由于煤层走向变化大，还可能有新的断裂没有控制，这些都需要在建井和生产过程中予以注意。矿井瓦斯等级、涌水量是用是根据临矿实际情况推算出来的，所以可靠性不足，待矿井建成投产后，根据实际生产情况重新确定。2井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况井田本身为一盆状向斜，边缘急陡，中部平缓，略有起伏，井田向斜本身属1级褶皱，次级褶皱不发育，但在向斜边缘局部出现挠曲或台阶状起伏。向斜轴部煤层厚度普遍变薄。断裂构造是井田最为重要的构造形式，它不但构成了井田边界，而且直接影响采区的划分，同时在井田内广泛存在，是采掘生产和井巷工程所要解决的最主要的地质问题。井田北部、西部及北部均以煤9冲积层下潜伏露头为界，东部及东南部以F3断层为界，深部以煤9盆状向斜底-520标高为最终深度，矿井面积约为11.5 km2，煤层平均倾角8。本矿无扩展的可能性。2.1.2 井田境界确定的依据（1）井田范围、储量、煤层赋存、开采条件与矿井开采能力相适应；（2）保证矿井有合理的尺寸；（3）充分利用各井田边界划分井田境界；（4）合理规划矿井开采范围、处理好相邻矿井之间的关系；（5）经济效果较好。2.1.3 井田范围荆各庄矿位于开平向斜之东南翼。矿井地理坐标：东经113度28分，北纬39度33分。井田北部及西北部与吕家坨矿相接。西及西南部与钱家营矿相邻，两矿的技术边界未确定，暂以毕25孔与毕34孔联线，再经毕34孔与毕15孔联线延至9煤层-520米等高线上，作为荆各庄矿与钱家营矿的储量计算边界。荆各庄井田走向长度4.525km，倾斜长度3.075km，井田面积11.5km2。2.2 矿井工业储量2.2.1 井田储量的计算本井田煤层倾角较小，为缓倾斜煤层，采用等高线法，直接在井田开拓平面图上量取井田大致面积，再根据煤层倾角折算倾斜面积，乘以视密度，从而可计算出井田工业储量。2.2.2 工业储量计算荆各庄井田范围内绝大部分勘探钻孔密集，煤层层位、厚度、结构及其变化情况和煤质及其变化情况已经查明。煤层对比可靠，属于A级储量。全矿只有9号煤层可采，因此仅对其作出设计。9号煤层工业储量按下式计算：工业储量计算公式：Zg SMR (2-1)式中： Zg煤层工业储量，万t；S煤层倾斜面积，S = 11.6km2；M煤层厚度，7m；R煤的容重，1.4t/m3。则，9号煤层工业储量为：Zg116071.411368万t2.3 矿井可采储量2.3.1 矿井永久保护煤柱损失量1）边界煤柱可按下列公式计算 ZLbMr (2-2)式中：Z边界煤柱损失量，t； L边界长度，m； b边界宽度，断层边界50m，人为边界20m。则井田的断层边界煤柱为：F1断层：500/（cos8）5071.4=24.7407 万t；F2断层：1050/（cos8）5071.4=51.9556万t；井田的人为边界煤柱为：13975/（cos8) 2071.4= 276.6018 万t。2）工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范中矿井工业广场，占地指标的规定，中小型矿井工业广场占地面积为1.21.3公倾/10万t（见表2-1），矿井生产能力越小，取值越大，本矿井设计生产能力0.9Mt，为中型矿井，本井田取1.3公顷/10万t，则工业广场占地面积为：901.3/10=11.7公顷=11.7104m2 本矿井设计生产能力为90万t/a，所以取工业广场的尺寸为300 m390 m的长方形。工业广场所在位置煤层倾角为8，其中心处埋藏深度为-400 m，该处表土层厚度为40m，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为15m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2-2。表2-1 工业广场占地指标表井型（万吨/年）指标（公顷/10万吨）4006000.450.62403000.70.81201800.91.045901.21.3备注：（指标中中小井取大值，大井取小值）表2-2 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角/煤层厚度/m冲积层厚度/m/-400874045707064以上的数据均根据开滦矿务局地测处中国矿业大学测物系在全国矿山测量学术会议上发表的开滦矿区地表移动规律综合分析材料中关于地表移动主要参数的计算所载：（1）各煤层在露头处留设20m保安煤柱；（2）边界断层留设20m保安煤柱；（3）井田内部断层留设20m保安煤柱；（4）河流两侧各留设20m保安煤柱；（5）地面建筑物留设50m保安煤柱。由此根据上述已知条件，画出如图2-1所示的工业广场保护煤柱的尺寸：由图可得出保护煤柱的尺寸为：S=梯形面积=(上宽+下宽)高/(2cos8) =1470855/(2cos8)=0.6346 km2则工业广场的煤柱量为：ZiSMR (2-3)式中：Zi工业广场煤柱量，万t； S 工业广场压煤面积，0.6346 km2。则：Zi63.4671.4 = 621.908万t图2-1 工业广场煤柱损失图表2-3 保护煤柱损失量煤 柱 类 型储 量（万t）井田边界保护煤柱276.6018工业广场保护煤柱621.908断层保护煤柱76.6963合 计975.20612.3.2 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk（ZgP）C （2-4）式中： Zk矿井可采储量，万t； Zg矿井的工业储量，11368万t；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万t；C采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。则，矿井设计可采储量：Zk =（11368-975.2061）0.75=7794.5954万t矿井储量汇总表见表2-4：表2-4 矿井储量汇总煤层工业储量（Mt）（A+B）/（A+B+C）永久煤柱损失（Mt）矿井设计储量（Mt）设计开采损失（Mt）设计可采储量（Mt）9113.68100%9.75103.9325.982577.9463矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度3.1.1 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