采矿工程毕业设计（论文）-开滦集团范各庄矿1.8Mta新井设计

1、华北科技学院本科毕业设计（论文）目录1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿井概况11.1.1 井田位置、范围和交通11.1.4工农业生产和原料及电力供应31.1.5矿区水文及工农业供水31.2井田地质特征31.2.1井田的地形及地质构造变化41.2.2井田勘探程度61.2.3井田煤系地层概述71.2.4井田的水文地质特征111.3煤层特征131.3.1煤层埋藏条件131.3.2煤层情况141.3.3煤层的围岩性质161.3.4煤质171.3.5瓦斯181.3.6煤层的自燃倾向182 井田境界和储量192.1井田境界192.2 工业储量192.3 可采储量202.3.1永久煤柱留设202.3.2

2、 矿井可采储量233 矿井工作制度和设计生产能力253.1矿井工作制度253.2矿井设计生产能力及服务年限253.2.1确定依据253.2.2矿井设计生产能力253.2.3矿井服务年限263.2.4 井型校核264 井田开拓284.1井田开拓基本问题284.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标294.1.2工业场地的位置304.1.3开采水平的划分304.1.4主要开拓巷道314.1.5方案比较314.2矿井基本巷道364.2.1井筒364.2.2井底车场及硐室414.2.2主要开拓巷道455 准备方式采区巷道布置515.1 煤层的地质特征515.1.1 煤层515.1.2 煤质525 .1

3、.3 其他开采技术条件535.2 采区巷道布置及生产系统535.2.1 确定采区走向长度545.2.2 确定区段斜长和区段数目545.2.3 煤柱尺寸的确定555.2.4 采区上下山的布置555.2.5 顺槽的布置565.2.6 联络巷道的布置575.2.7 采区运输、通风运料等系统的确定575.3 采区车场设计575.3.1 采区上部车场形式的选择585.3.2 采区中部车场的选择585.3.3 采区下部车场595.3.4 采区主要硐室的布置605.3.5其它硐室635.4采区巷道的准备顺序635.5 采区采掘计划635.6 采区生产能力及采区回采率645.6.1 采区生产能力645.6.2

4、 采区回采率656 采煤方法666.1 采煤工艺方式666.1.1采煤方法的确定666.1.2确定采煤工艺方式及工作面的三机配套选型666.1.3 落煤与装煤686.1.4 区段运输顺槽运煤706.1.5 支护706.1.6 采空区处理716.2 回采巷道布置716.2.1 回采巷道布置方式简述716.2.2回采巷道护巷方法737 井下运输747.1 系统概述747.1.1 基本概况747.1.2 井下运输系统747.2 采区运输设备747.3 大巷运输设备817.3.1 辅助运输设备选择817.3.2 转载机的选型877.3.2破碎机的选型888 矿井提升898.1 设计依据898.1.1

5、主井提升898.2主副井提升设备的选型898.2.1 小时提升量898.2.2 合理的提升速度908.2.3 一次提升循环时间908.2.4一次合理提升量的确定918.2.5计算一次提升循环提升时间Tx和所需的提升速度vm928.3 提升钢丝绳的选择计算938.4提升机与天轮的选择计算958.4.1滚筒（或摩擦轮）直径的确定958.4.2 天轮的选择958.4.3 提升机强度校验968.4.4摩擦衬垫比压968.5 提升电动机的预选978.5.1电动机功率的估算978.5.2估算电动机转数978.6提升机与井筒的相对位置988.6.1井架高度988.6.2尾绳环高度999 通风与安全1009.

6、1 通风系统的确定1009.1.1 矿井基本情况1009.1.2 选择通风系统的原则1009.1.3 选择通风系统主要考虑因素1029.1.4 矿井通风系统的确定1029.1.5 主扇工作方式的确定1069.2 风量计算和风量分配1069.2.1 风量计算1069.2.2 风量的调节方法与措施1129.3 矿井通风阻力的计算1129.4 通风设备的选择1169.4.1 主扇的选择计算1169.4.2 电动机的选择1199.4.3 矿井通电费用计算1209.5 矿井灾害防治1209.5.1 防治瓦斯1209.5.2 防治煤尘1219.5.3 防灭火1219.5.4 防治水12210 矿井基本经济

7、技术指标123参 考 文 献124 125 全套图纸加扣 3346389411或30122505821 矿区概述及井田地质特征1.1 矿井概况1.1.1 井田位置、范围和交通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5.5公里，东西最大倾斜长3.5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。(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

8、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）。根据采矿许可证确认，范各庄矿井田范围的角点坐标见表1-1。1.1.2地形、地貌、居民点分布及矿区经济范各庄南矿井田是被第四系冲积层所覆盖。地貌简单，地表平坦，地势呈现北高南低，坡度12

9、左右，地表海拔标高+31+20m。由于受多年开采的影响，矿区南北各有一个塌陷坑，随开采的进行而逐步扩大并有大量的积水。设计区域内无村庄压煤情况。本区内居民点大都为农业村庄。自北向南有，周庄子、汀上、范各庄、范矿工房区、后仁里、张家庄户、大赤口、小刘庄、甘义庄、小岳各庄、小李庄、毕各庄、后程各庄、王喜庄、史庄子等。除务农外，部分居民在范各庄、吕家坨、林西、唐家庄等矿工作。范各庄矿大部分员工及其家属居住在范矿工房区，工房区有银行、邮局、派出所、医院、学校、公交、超市等公共服务设施。本区是历史悠久的重工业区，矿产资源丰实，工业基础坚实，煤炭、耐火粘土、石英砂岩、水泥灰岩、煤矸石等矿藏储量大，开采价值

10、高。 区内大中型企业较多，主要产品有煤炭、钢铁、水泥、焦化、耐火材料、陶瓷、医药、纺织、服装为主，经济发达。 农业前景广阔，水浇地、高效益菜地、果园、养殖水面均有分布，开发潜力非常大。1.1.3自然地理及气候条件本区为广阔平原，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。冲积层多由粘土质层、沙层、卵石层所组成。表1-1 范各庄矿井田范围的角点坐标表点号X坐标Y坐标点号X坐标Y坐标14393394.0039623491.00154383313.2039621587.0024393164.0039624468.00164384361.2039620249.70343923

11、26.0039625187.00174387046.0039621267.3044391472.0039624961.00184388552.4039620659.9054390046.0039624635.00194388952.9039620864.3064388961.0039624093.00204389860.2039621162.2074387161.0039624378.00214390751.7039621353.4084386493.0039623909.00224391832.4039621675.5094386412.0039624751.20234392058.0039

12、621884.80104385391.1039624538.00244392662.2039622183.80114384626.0039623236.00254392906.4039623148.40124381477.0039622318.00264393000.4039623148.40134381679.6039622004.30274392975.7039623346.90144381928.9039621955.10本区气候属于暖温带半湿润季风型大陆性气候。具有冬干、夏湿、降水集中、季风显著、四季分明等特点。年平均气温11.2，年平均降雨量605.97毫米，集中于78月，冬季盛吹西

13、北风，夏季受海洋暖湿气团影响，盛吹偏南风，春秋两季是冬季风和夏季风的过渡季节，风向多变。1.1.4工农业生产和原料及电力供应矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、花生，间杂有果园、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。进入矿中央变电站的电源计四趟。其中两趟是电网吕家坨变电站35kV输电线，接中央变电站后，以6000V电压馈送一水平；另外两趟是开滦林西发电厂35kV输电线，接矿中央变电站后，以6000V电压馈送至二水平。1.1.5矿区水文及工农业供水因为煤系地层上覆盖着巨厚的冲积层，大

14、气降水后大部分从地表流走，所以矿井涌水量无季节性变化，井田外沙河在冬春季河水近于干涸，只排泄矿井水，夏季流量显著增加，汛期有时泛滥，历史最高洪峰水位为21.572m。本设计区域无河流通过。本矿区工业及生活用水的主要供水水源为第四系上组砂岩层水和矿井净化水。水质类型为HCO3CaNa，矿化度0.37g/L。供水水源的取水方式采用管状井分散取水。矿井每日排水量约为4500 m3，全部进入污水净化站进行处理，净化水主要用于井下防水注浆、洒尘、电厂冷却、洗煤厂补充用水。1.2井田地质特征1.2.1井田的地形及地质构造变化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

15、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

16、：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。

17、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

18、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。设计井田内较大的断裂构造主要分布有两组，其中一组是以F8正断层为主的断层带，位置在井田东南角，走向呈北北东，落差达50余米，造成煤系地层与奥陶系灰岩对接，成为开平煤田的边界，也是设计井田的东南角边界；另一组是以F0断层为主的断裂构造带，位置近似在井田中部，落差在1036米，倾角在700840，走向为

19、近南北向，并且周围伴有一条岩浆岩岩墙。（见图1.3）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。岩浆岩侵入与构造的关系：一是岩浆岩侵入与断裂构造伴生，二是走向NE的断层切割岩墙。1.2

20、.2井田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

21、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范各庄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“范各庄勘探区普查报告及详精查勘探设计说明书”。1956年5月开始对范各庄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

22、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198164千吨。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，开滦范各庄矿开始破土建井，1964年10月正式移交生产。1974年毕各庄区划入范各庄井田，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：开滦范各庄矿

23、革命委员会，开滦煤矿范各庄地质报告书，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、范各庄矿，开滦矿务局范各庄矿地质报告书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。1987年至1998

24、年，质勘探。引进了高精度采区三维地震勘探技术，完成了二水平南三至南四采区、三完成了矿井重点延伸工程2-1皮带、三水平井底车场、3-2皮带巷的综合水文地水平南一至南二采区的三维地震勘探，合计4.12平方公里，取得了较好效果*资料来源：开滦范各庄矿矿井地质报告书1988-1998，河北省煤炭工业局，开滦矿务局范各庄矿，1998年12月。1.2.3井田煤系地层概述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。本设计矿井田煤系地层主要位于二叠系地层的大苗庄组和石炭系的赵各庄组。其中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。基底为经过长期剥蚀

25、夷平的中奥陶统，上覆地层为上二迭统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。所示表1-2为范各庄设计矿井井田地层划分简表。图1.3为煤层柱状图。1）唐山组属石炭系中统。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56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（层），含1、2、3三层灰岩，以3灰岩发育较好，层位稳定，厚度一般为2.53.2米，称为唐山灰岩。含13层不稳定的薄煤线。2）开平组属石炭系上统。上部止于赵各庄灰岩（K6）顶板，下起唐山灰岩顶板，本组厚度约52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

26、。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。3）赵各庄组属石炭系上统。上部以黑灰色粉砂岩底面为界，下伏开平组，厚度约216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。含三层可采煤层，即5煤、7煤、9半煤。岩性与开平组相比颗粒变粗，接近陆相沉积。4）唐家庄组属二迭系下统。上部止于古冶组层地层，下伏大苗庄组，厚度约112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、浅灰往上变为灰和紫红色，均属于陆相沉积。5）大苗庄组属二叠系下统，上部止于二叠系下统唐家庄

27、组，下伏赵各庄组，厚度约269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。含可采煤层三层，即5煤、7煤、9煤。6，8煤层分布普遍，但不可采。表12 范各庄矿井田地层划分简表地质时代建组起止层位地层接触关系厚度含煤性主 要 特 征系统组第四系由地表至基岩面不整合50主要由砂、粘土、卵石组成。二叠系上统古冶组红色砂岩底面至A层顶面整合38不含煤主要由中砂岩、粉砂岩组成下统唐家庄组A层顶面至5煤层顶面整合112含煤线4-5层主要由中砂岩、粉砂岩组成大苗庄组5煤层顶板至黑灰粉砂岩底面整合269.4含煤6层可采3层即5、7、9煤由砂岩、粉砂岩、煤和泥岩组成。石炭系上统赵

28、各庄组黑灰粉砂岩底面至K6灰岩顶面整合216.4含3层可采煤层即5、7、9煤由砂岩、粉砂岩、煤组成开平组K6灰岩顶面至K3灰岩顶面整合51.7含煤13层，均不可采主要由粉砂岩、泥岩组成，夹三层分布不稳定的灰岩中统唐山组K3灰岩顶面至奥陶灰岩顶面整合55.8含13层不稳定薄煤线以粉砂岩为主，细砂岩次之，间夹三层灰岩，底部为G层铝矾土岩奥陶系中统开平组K6灰岩顶面至唐山灰岩顶面假整合52不含煤由灰岩、白云岩等组成 图1.3煤层柱状图1.2.4井田的水文地质特征范各庄南矿井田水文地质情况复杂，煤系上下各有一个含水层，上为冲积层含水层，其为厚度不等的卵石层，下有一黏土层有隔水作用；下为奥灰含水层。它们

29、之间通过断裂构造相联系，以煤层露头线为联系，相互沟通，煤层地质有两个含水层：5S顶板砂岩含水层，是矿井的主要出水来源。矿井正常涌水量为10t/min，矿井最大涌水量为19t/min。矿井地表水体与第四系冲积层中的潜水层水量呈互补关系。在雨季地表水体水位高于潜水层水位，地表水补给潜水；在旱季地表水体水位低于潜水位，潜水补给地表水。地表水体和大气降水一样，在正常情况下，只是通过渗透补给冲积层底部卵砾石含水层，间接补给煤系地层。在特殊情况下，洪水泛滥、塌陷坑水漫溢，可能威胁矿井安全。1）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

30、，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。2）59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，其中以57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

31、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。3）矿井间接充水含水层及其主要特征井田煤系地层下部以奥陶系石灰岩为基底，上部有冲积层覆盖。井田北部为单斜构造，南部为向斜构造，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-450水平为3.03.3兆帕，在-650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。4）对F0断层的水文地质分析由于范各庄矿井田内水文地质条件复杂，必须查明大型断裂构造的

32、水文地质特征，而F0断层就是一条贯穿整个井田的大断裂构造，各石门均有揭露，对矿井的安全生产有着潜在的影响。根据巷道工程和实际钻孔，己有资料表明，F0断层主体为一正断层，断层落差最大36米向南向北落差减小，走向近SN，走向长度近似为5000米，倾向W，倾角7084。根据三维地震资料，该断层向上发育至冲积层附近，向下发育至奥陶灰岩。该断层北部倾角较小，南部倾角较大；断层上部倾角较小，下部倾角较大，至奥陶系灰岩层时有变为直立断层的趋势。（1）F0断层附近钻孔水位及水量特征沿F0断层走向施工了大量水文钻孔（见表1-3），对含水层的水位进行了详细的探查工作。 表1-3 钻孔水位及涌水量统计表孔号层位水位

33、（m）涌水量（m3/min）K下6K3-308.40.05K下10K3-317.20.08K下11K3-366.20.26K下15K3-409.90.07K下17K30.01K下18K30.03K下21K30.20K下23K3-573.70.27（2）F0断层的富水性从F0断层的涌水量及水位变化情况分析，F0断层的富水性受断层裂隙和区域含水层的富水性控制，裂隙发育处富水性强，而且根据区域含水层的富水特征的不同而不同。F0断层的富水主要是在其断层裂隙带，涌水位置一般在裂隙带内，而断层面破碎带基本不含水，但胶结不好，容易因裂隙带涌水而发生抽冒。根据水文地质钻孔资料，下部K3灰岩含水层富水性不强，钻

34、孔涌水较小，未出现K3灰岩含水层涌水点。（3）F0断层的导水性断层的导水性在范各庄井田主要指断层沟通冲积含水层和奥灰含水层，使这两个强含水层成为煤系底层的直接充水含水层。因此，F0断层的导水性也就是其是否沟通这两个强含水层。通过水文钻孔得到的数据分析，未发现其涌水量有明显的变化，也未发现有冲积层水参与的迹象。因此，可以推断F0 断层未沟通冲积层含水层。又通过水质化验均未发现奥陶灰岩含水层特征离子硝酸根离子，因此，可以推断F0 断层未沟通奥灰含水层。由此可以看出，本区F0断层对煤炭开采过程中突水具有潜在危险，但突水量不会太大，不会威胁矿井安全。但由于断层对煤岩层的破坏作用导致在断层附近煤岩层裂隙

35、和孔隙增加, 强度大幅度降低，在煤炭开采过程中，导致F0断层活化，沟通各含水层可能导致断层滞后突水。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件本区域煤系地层主要由石炭二叠系地层组成。主要可采煤层发育在石炭系上统的赵各庄组和二叠系下统的大苗庄组，基底为中奥陶统，上覆地层为上二叠统古冶组陆相碎屑岩。其标志层自上而下见表1-4。表1-4 范各庄井田主要标志层表地质时代标 志 层名 称厚度（m）稳定性主要特征系统组二叠系下统唐家庄组A层铝铁质泥岩8.3稳 定紫红色，含铝质成分较多大苗庄组5煤层底板砂岩5.5较稳定层理明显，层间清晰7煤层底板泥岩3.52稳 定铝质成分，含鮞状结构9煤层底板粉砂岩3.0稳 定鮞

36、状结构明显，炭质成分较高石炭系上统赵各庄组5煤层顶板粉砂岩8.3稳 定含泥质结核，贝壳状断口7煤层顶板腐泥质页岩2.2稳 定炭质成分很高9煤层底板K6灰岩10.2稳 定含动物化石开平组K6石灰岩0.6不稳定局部被粉砂岩代替K5石灰岩0.7较稳定黑褐色厚度变化大泥 岩6.6稳 定有鮞状结构中统唐山组K3石灰岩3.2稳 定含海相动物化石G层铝质泥岩11.5稳 定鮞状结构明显，铝成分较高1.3.2煤层情况1）含煤性：本区域内共发育5、6、7、8、9五个煤层。本区域总厚度为12.5m。煤系地层总厚度约为485.8 m。含煤系数为2.57%。（详见煤层赋存特征表1-5）表1-5 煤层赋存特征表煤层厚度、

37、倾角、结构、间距煤层名称煤厚m倾角结构层间距m可采性指数Km煤厚变异性系数r稳定性5煤层平均5.513简单结构32.21.01.36较稳定最小-最大3.9-7.26-176煤层平均0.913单一结构13.40.781.39稳定最小-最大0.6-1.210-157煤层平均3.5213复杂结构71.01.57较稳定最小-最大3.2-4.45-188煤层平均1.313简单结构9.30.941.56较稳定最小-最大0.8-1.57-159煤层平均313复杂结构9.31.01.51较稳定最小-最大2.4-3.55-152）可采煤层：（1）5煤层5煤层为简单结构厚煤层，煤层厚度3.97.2米，平均5.5米

38、，厚度变化不是很大。煤层顶板多直接为砂岩，属成煤建造期内冲刷造成，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，容重1.36t/m3。5煤与下伏的6煤间距810米，与7煤层的间距2932米，平均30米，由北往南逐渐变薄。（2）7煤层7煤层为复杂结构厚煤层。煤厚1.856.16米，平均3.52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。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

39、.40.9，容重1.57 t/m3。7煤与下部8煤层间距变化较大，间距015米。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0.30.5米。（3）9煤层9煤层为复杂结构的中厚煤层。煤层厚度2.43.5米，平均3米。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0.1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，容重1.51 t/m3，与下伏11煤层间距5.321.0米，平均9.3米。1.3.3煤层

40、的围岩性质井田内主要可采煤层顶底板赋存情况表（见表1-6）表1-6 井田内主要可采煤层顶底板赋存情况表煤层顶底板岩性厚度（米）特征及赋存情况5煤伪顶粉砂岩01.3岩石破碎，夹多层煤线直接顶粉砂岩3.0水平层理，层理面附大量植物化石，富含泥质结核，成细层状或串珠状分布。老顶砂岩4.0硅质胶结，局部含钙质。直接底粉砂岩0.51.0含大量植物根化石。老底细砂岩2.03.0水平层理，分布稳定。7煤伪顶泥岩0.52.5一般在1.0米以下，岩性破碎，局部增厚可达2.5米，相变为粉砂岩或细砂岩。中夹一层煤线，顶部一层煤线与直接顶相隔。直接顶粉砂岩2.43.5水平层理，含植物化石。井田中部厚度增大至68米，北

41、翼及深部局部被冲蚀掉。老顶中砂岩0.56.0硅质胶结，坚硬，北翼及深部局部直接沉积于煤层上。直接底粉砂岩0.52.5松软破碎，含大量植物根化石，同时8煤层顶板，北翼局部缺失。老底细砂岩02.5层状结构，由北以南逐渐增厚。9煤伪顶无伪顶。直接顶粉砂岩4.0含炭质成分及菱铁矿结核，小断层、节理十分发育，比较破碎。老顶细砂岩4.5水平层理，层理面附炭质薄膜，分布稳定。直接底粉砂岩2.0局部缺失。顶部含大量植物根化石。井田中部较厚。老底细砂岩3.0硅质胶结，坚硬，局部相变为粉砂岩。1.3.4煤质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

42、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、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。各煤层的原煤工业分析和洗精煤工业分析见表1-7和表1-8。表1-7原煤工业分析综合表项目灰分 Ag（%）硫分 S（%）挥发分 Vr（%）发热量（大卡/克）灰熔融性煤质牌号备注5煤层10.7820.870.530.9834.0339.2040407902135015001、2号肥煤为主，局部气肥煤15.820.7436.9459017煤层26.7238.290

43、.430.5827.7336.80552076521、2号肥煤为主，局部肥焦煤和气肥煤在井田东南翼煤层结构复杂，夹石增厚，灰分增大。31.090.4729.8660609煤层24.1731.701.052.4430.6338.7146007630117015001、2号肥煤南翼煤层下部夹石层增厚，灰分增加。28.801.6335.106016表1-8精煤工业分析综合表项 目5煤层7煤层9煤层工业分析水分Wf （%）0.970.800.87灰分Ag （%）5.4110.0214.86挥发分Vr （%）38.1628.1832.17粘结性7-86-87硫分S （%）0.660.651.13发热量Q

44、T（卡/克）801376237729碳 Cr86.2587.8486.71氢 Hr5.635.145.33氮 Nr1.561.671.54氧 Or4.984.775.45硫 Sr0.630.661.69横向厚度（mm）32.1919.588.43纵向厚度（mm）23.5624.5531.53曲线类型之 字之 字之 字煤 质 牌 号2肥气1肥煤2肥煤1.3.5瓦斯根据勘探阶段取样器采区主要煤层5、7、9煤层的瓦斯煤样化验结果，瓦斯都不大。根据范各庄矿2007年度矿井瓦斯等级鉴定报告，矿井瓦斯相对涌出量：0.649m/t，矿井瓦斯绝对涌出量：3.3m/min，根据矿井瓦斯等级鉴定为瓦斯矿井。1.3

45、.6煤层的自燃倾向可采煤层5、7、9煤层的自燃倾向的时间均较长，故一般不会自然发火。2 井田境界和储量2.1井田境界矿井范围西北以钱家营井田边界为界，西南以冲积层为界，北和吕家坨矿井边界为界，东南以F8断层为界，东北以冲积层为界。走向长度最大为5.5 km，南北宽3.5 km。可采煤层共有三层，即5、7、9煤层，主采煤层为5煤，三层煤总厚度为12.5米，其中5煤5.5米，7煤3.52米，9煤3米，煤层倾角平均都为130，水平面积为11平方公里，倾斜面积约为11.3平方公里。本矿的井田境界以下列标高来确定；东：以F8断层保护煤柱为界；西：以钱家营矿井边界保护煤柱为界；南：以F8断层和冲积层为界；

46、北：以吕家坨矿井井田边界保护煤柱为界。2.2 工业储量图2.1 矿井井田边界示意图本矿井设计只对5煤层进行开采设计，边界露头线为-200m，-700m以下的煤炭储量尚未探明，作为矿井的远景储量，如图2.1。本次储量计算是在精查地质报告提供的1：5000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：Zg=SM (2-1)其中：Zg矿井的工业储量，Mt； S 井田的倾斜面积，11.3km2； M煤层的厚度； 煤的容重。根据公式2-1计算得：5煤层储量：Zg1=11.31065.51.3610-6=84.

47、524 Mt7煤层储量：Zg2=11.31063.521.5710-6=62.448 Mt9煤层储量：Zg3=11.310631.5110-6=51.189 Mt则全矿井的煤炭储量为Zg= Zg1 + Zg2 + Zg3 =84.524+62.448+51.189=198.161 Mt2.3 可采储量2.3.1永久煤柱留设1）边界煤柱可按下列公式计算Z边=LbM (2-2) 其中：Z边边界煤柱损失量，Mt； L边界长度，15.0km； b边界煤柱宽度，50m； M煤层厚度，m； 煤的容重，t/m3。则井田的边界煤柱为：5煤层边界煤柱量：Z边1=15.0103505.51.3610-6=5.61

48、0 Mt7煤层边界煤柱量：Z边2=15.0103503.521.5710-6=4.145 Mt9煤层边界煤柱量：Z边3=15.01035031.5110-6=3.398 Mt由此得边界煤柱总量得：Z边=Z边1+Z边2+Z边3=5.61+4.1448+3.3975=13.153 Mt2）断层煤柱的留设井田中部自北向南有一条走向长度约5000米，主体为正断层，垂高1036m，倾角为700840，断层在三个可采煤层中均有，故三个可采煤层均需留断层保护煤柱。根据煤炭工业矿井设计规范GB50215-2005，断层两边各留30m宽的保护煤柱，按下列公式计算：Z断=2LbM (2-3) 其中：Z断断层煤柱损

49、失量,Mt； L断层长度，5.0km； b断层煤柱宽度，30m； M煤层厚度，m； 煤的容重，t/m3；由公式2-3计算各煤层断层保护煤柱得：5煤层断层保护煤柱：Z断1=25103305.51.3610-6=2.244 Mt7煤层断层保护煤柱：Z断2=25103303.521.5710-6=1.658 Mt9煤层断层保护煤柱：Z断3=251033031.5110-6=1.359 Mt由此得矿井断层保护煤柱总量得：Z断= Z断1+ Z断2+ Z断3=5.261 Mt3）工业广场保护煤柱本矿井设计生产能力为180万吨/年，煤层的平均倾角为13o，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条

50、，工业广场占地面积定为21.6公顷（详见表2-1），工业广场为矩形，长为540米，宽为400米，工业广场的中心处近似位于井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，5煤层中心处埋藏深度为-300m，该处冲积层表土厚度为50m，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围护带，宽度为20m。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 工业场地占地面积指标井 型/Mta-1占地面积指标/ha(0.1Mt)-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8表2-2 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m冲击层厚度/m3451305

51、煤7煤9煤5035070055063.305.53.523由此根据上述以知条件，画出如图2.2所示的工业广场保护煤柱的尺寸：图2.2 工业广场保护煤柱为了提高精度，在沿煤层倾向的剖面上，垂直剖面法所留的保护煤柱尺寸还可以由公式（2-4）的计算方法求得。如图2.3所示。图2.3 倾向剖面上保护煤柱尺寸计算q= Hn-h-hcottantan+tanl= Hm-h+hcottantan-tans=hcot公式（2-4）式中 Hn，Hm-对应于地表n、m两点处煤层的埋深，m； h-表土层厚度，m；根据测量，Hm约为390m，Hn约为299m，利用公式（2-4）计算得：q=104ml=298ms=71m由此可得工业广场保护煤柱尺寸（梯形）：梯形高为H=400+202+2s+q+l=984 m梯形上底L1=600+202+2xtan=790m梯形下底L2=600+202+2ytan=950 m由此得梯形面积：S=H（L1+L2）/2=0.85 km2，即工业广场保护