采矿工程毕业设计（论文）-开滦集团范各庄煤矿3.0Mta新井设计2

1、华北科技学院毕业设计目录全套图纸加扣 3346389411或30122505821矿区概述及井田地质件11.1 矿区概述11.1.1地理位置及交通条件11.2 井田地质21.2.1井田地质构造21.2.2范各庄矿井田的构造特征31.2.3岩浆岩71.2.4 矿井涌水情况81.3 煤层特征101.3.1井田地层的划分101.3.2 煤层结构、厚度及其变化规律131.3.3 煤岩、煤质特征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 井田范围152.1.3 井田尺寸152.2 矿井工业储量162.2.1 勘探类型及储量等级的圈定162.2.2 储量等级的圈定

2、172.2.3 矿井工业储量的计算172.3 保护煤柱储量及可采储量的计算182.3.1 保护煤柱损失182.3.2 矿井可采储量213矿井工作制度及生产能力233.1 矿井工作制度233.2 矿井生产能力及服务年限233.2.2 矿井服务年限的确定243.2.3 井型校核244井田开拓274.1 井田开拓的基本问题274.1.1 井筒形式及数目的确定284.1.2 确定工业广场的位置294.1.3 开采水平的确定及带区划分294.1.4 主要开拓巷道及井底车场选型304.2 方案比较304.2.1 提出方案304.2.2 技术比较324.2.3 经济比较334.3矿井基本巷道364.3.1井

3、筒364.4井底车场及硐室404.5主要开拓巷道415 采区巷道布置455.1煤层地质特征455.1.1煤层特征455.1.2煤层顶板特征及瓦斯情况475.2采区巷道布置及生产系统485.2.1确定采区的走向长度485.2.2煤柱尺寸的确定485.2.3采区上下山的布置495.2.4区段平巷的布置505.2.5联络巷道的布置505.2.6采区运输、通风运料等系统的确定505.3采区车场设计525.3.1采区上部车场形式的选择525.3.2采区中部车场的选择535.3.3采区下部车场的选择及设计545.3.4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

4、确定采区生产能力625.4.3计算采区回采率636采煤方法656.1 采煤工艺方式656.1.1 确定回采工作面长度656.1.2 回采工作面参数的确定656.1.3 综采工作面的设备选型及配套666.1.4 综采工艺方式的选择746.1.5 采煤机的工作方式756.1.6 综采工作面巷道布置及端头支架766.1.7 各工艺过程安全注意事项766.1.8 采煤工艺参数786.1.9 综采工作面组织循环作业及循环图表的编制796.1.10 回采工作面吨煤成本816.2 回采巷道布置方式837井下运输877.1采区运输设备877.1.1刮板输送机计算877.1.2带式输送机的设计计算927.2采区

5、运输977.2.1采区辅助运输设备的选择977.2.2采区运输能力验算998矿井提升1018.1设计依据1018.1.1主井提升1018.1.2副井提升1018.2主井提升设备的选型1018.2.1小时提升量Ah1018.2.2合理的提升速度1028.2.3 一次提升循环时间1028.2.4一次合理提升量的确定1028.3主副井提升1029矿井通风与安全1059.1矿井通风系统的选择1059.1.1选择矿井通风系统1059.1.2选择矿井主要通风机的工作方法1069.1.3选择矿井通风方式1079.2全矿所需风量的计算及其分配1109.2.1矿井风量计算原则1109.2.2矿井风量计算方法11

6、09.2.3风速验算1159.3全矿通风阻力计算1169.3.1 矿井通风总阻力计算原则1169.3.2矿井通风阻力计算1169.3.3井总风阻及总等积孔计算1189.4矿井通风设备的选择1199.4.1矿井通风设备的要求1199.4.2 选择主要通风机1199.4.3选择电动机1209.4.4电费计算1219.5矿井灾害防治技术1219.5.1防治瓦斯1219.5.2防治煤尘1229.5.3防灭火1229.5.4防治水12210设计矿井基本技术指标125参考文献126专题部分1271矿区概述及井田地质件1.1 矿区概述1.1.1地理位置及交通条件范各庄井田位于河北省唐山市古冶区境内。井田南北

7、走向长12.25公里，东西最大倾斜长3.92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。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

8、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）。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。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34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。1.2 井田地质1.2 .1井田地质

9、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，为华北断块的一部分，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

10、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

11、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，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

12、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。1.2.2范各庄矿井田的构造特征本区褶皱和断裂构造发育，北部的塔坨向斜区，以褶皱和陷落柱发育为主要特征，小型断裂构造发育；中部单斜构造区，地层走向变化不大，倾向NWW向，地层倾角824，由北往南倾角逐渐减小，一般在

13、15以下，以小型断裂为主，F0断层贯穿该区域；南部的毕各庄向斜区，主体以毕各庄向斜和F5大断层为特征。统计表明，本区断裂构造以NEE、NE、NW、NNW和近EW向断层为主，尤其以NEE和NE向最为发育。下面按构造单元对构造分布规律叙述如下： 塔坨向斜区 由南一石门往北到井田边界为塔坨向斜区。该区域内以褶皱和陷落柱构造发育为主要特征。褶皱由北往南依次为塔坨向斜、北二背斜、井口向斜。已发现的陷落柱大部分发育在此区域，且集中于井口向斜轴部附近。断裂构造发育以小型正断层为主。塔坨向斜：塔坨向斜为本区域的主体构造，对该区内其它褶皱、断裂构造及煤层的后生变化起着决定性的控制作用。塔坨向斜的枢纽呈弧形、向北

14、弯曲。向斜的轴线在-400米以上为N65W，往深部转为N45E，向斜轴面略向北倾斜。两翼地层不对称，北翼陡，地层倾角可达45，南翼缓，倾角在20以下。向斜在浅部较为开阔，而在-300米至-600米之间褶皱比较紧密，并略呈复式褶皱构造，向斜深部有向董各庄盆地发展的趋势。北二背斜：属塔坨向斜的次一级褶皱构造，背斜的轴线位于北二石门2270下山附近。基本与塔坨向斜轴平行，也呈弧形弯曲，发育于-300米水平以下。井口向斜：位于二水平井底车场，也同属于塔坨向斜的次一级构造，由两个小型向斜呈“Y”型组合而成。主轴也基本与塔坨向斜轴平行，呈弧形。它仅发育在-300米-700米之间，在-400米-500米之间

15、褶皱比较明显，井田内揭露的岩溶陷落柱多集中在此区域，且集中于井口向斜轴部附近，包括 3#、4#、5#、8#、10#、11#、13#、14#等8个岩溶陷落柱。塔坨向斜区域内的断裂构造多数与塔坨向斜的形成有关，集中发育在向背斜的轴部。揭露的断裂构造基本上分为四组，即NW向和NEE向、NNE向和NWW向，其中以NW向和NEE向两组断层较发育，断层落差相对较大，延伸较远，多数为正断层。在垂向上，同一断层在下部煤岩层中的落差要比在上部煤岩层中落差大、特别是逆断层，当发育到上部7、8煤层时，就往往表现为煤层的褶皱变形而消失。另外，由于煤层的厚度及顶底板岩石力学性质的差异，不同煤层中断层的发育差异也很大，9

16、煤和11煤中断层比较发育，7煤、8煤和12煤层中次之。另外，在该区域内还揭露了三种特殊类型的断层。一种是在浅部的7，8煤层中发育的走向断层，走向上有一定的延展长度，但垂向上只发育到9煤层顶板之上，属于层滑构造。第二种是揭露于2170下山及2176等工作面中的大型平推断层。断层的落差虽然不大，但断层的延展长度却很大。第三种是同一断层在上部煤层中表现为正断层，在下部煤层中却表现为逆断层，断层面在垂向上呈弧形弯曲，拐点多位于9煤层及其顶底板附近。中部单斜构造区南一石门至南四石门为中部单斜构造区。地层走向变化不大，倾向NWW向，地层倾角824，由北往南倾角逐渐减小；一般在15以下。该区域以小型断裂为主

17、，F0断层贯穿该区域，在南二石门以北及南四石门以南发育局部小型褶曲。根据采掘工程实际揭露的资料，单斜构造区断裂构造的发育特征主要表现为：在成因上，主要分为两类：一类是与区域构造应力场相关的断层，如NE至NEE向、NWW向的断层，表现为断层发育的规律性很强，在走向上延展的距离较远。有的断层落差虽然不大，也往往错断整个煤层组。另一类是由于地层不均衡沉积或是沉积不均衡压实而形成的局部应力场产生的断裂构造，表现为断层落差较小，规律性不强，沿走向延展的距离短，除少数落差较大的断层可以影响到邻近煤层外，往往都仅见于本煤层，尤以9煤层中比较常见。多为压性、压扭性小型断层。在展布方向上，基本分为四组，即NNE

18、向、NE至NEE向、NNW和NWW，其中以走向NE至NEE断裂构造占多数，其次为NWW断层，其它两组仅见少量。在规模上，走向为NE至NEE走向的断层落差较大，尤其是NE向的断层，大部分为正断层。该组断层水平延展距离较远，并错断整个煤层组，对生产影响较大。NWW层多为平推断层，虽然落差不大，但水平延展距离较远。在断层形式上，南三石门以北主要为正断层。自南三石门以南则逆断层逐渐增多，并有正断层和逆断层交错相伴出观的现象。所出现的逆断层绝大部分走向呈NEE向，水平延展距离较远，初步认为是F5断层错动产生的附加应力场作用的结果。毕各庄向斜区南翼的南四石门以南的整个区域为毕各庄向斜区。毕各庄向斜及F5大

19、断层是该区的主体构造，对区域内其它褶皱和断裂构造起着控制作用。该区域以褶皱构造和大型断层发育为主要特征。F5断层：为一巨型断裂构造。断层在本井田内的落差在200米以上，由开平煤田的东南部边缘一直延伸到唐家庄井田。该断层在井田内的走向已由O5孔、毕44孔控制，倾向NWW，倾角88。断层上盘的煤系地层与下盘的奥陶纪灰岩对接，成为井田东南部的自然边界。有资料证实，F5断层是喜马拉雅运动中滦县地块相对往北运动而形成的大型剪切构造。F5断层形成过程中派生的构造应力场对该区域的构造起着重要的控制和改造作用。毕各庄向斜：轴向呈N2030E。枢纽呈波状起伏，鞍部位于843孔和毕10孔之间，两侧沿轴向形成两个不

20、同形态的小型盆地。两翼地层不对称，东北翼较缓，倾角小于10，西南翼较陡，倾角可达33，轴面略向西南倾斜。由于受F5断层的影响，向斜轴自毕36孔以南略有向北偏转。小西庄背斜：位于毕各庄风井处，是受F5断层影响形成的小型牵引倾伏短轴背斜，背斜的核部比较紧密，顶部较为舒缓。轴向NE向，SW向倾斜，与毕各庄向斜交汇于843孔至毕10孔之间，从而造成了毕各庄向斜枢纽起伏呈马鞍状。受F5断层影响，距其11001400米处发育一组断裂构造，位于毕36、847钻孔附近，由F4、F11、F12断层组成，落差2530米。由于均为单个钻孔控制，未能确定其走向和延展长度。若为F5断层的伴生构造，其走向应为NWW至NE

21、E向，如果是F5断层的派生构造，走向则可能为NW向。该组断层对井田南部采区布置影响甚大，需在以后的生产中投入一定的勘探工程量进一步查明，以指导采区规划设计和生产。F0断层延伸到毕各庄向斜区域，在2500石门和2591上山落差在2022米，至O18孔附近尖灭。下面对已经揭露且对二、三水平生产影响较大的断层分别叙述如下：F0断层：该断层实际揭露于南四石门下部车场，根据巷道工程及钻探控制，往北一直延展到井口区附近,该断层为高角度正断层,倾向SWW,倾角7084,揭露的最大落差为37米，向北、向南延展落差逐渐减小，南三石门处落差为32米,三水平运输大巷在一道半处穿过该断层，落差为15米，在三水平南一石

22、门钻探确定落差为15米；至南部毕各庄向斜区南五石门揭露落差22米。该断层贯穿整个单斜构造区，给采掘生产造成了很大影响同时，在F0层的两侧伴生有一定规模的较大落差断层。F13断层：实际揭露于3301乙大巷。经打钻探测，在12煤层中的落差达20米左右；随着断层向上部煤层发育，落差逐渐减小，推测在5煤层中的落差为10米左右，并且倾向也发生倒转。在以后的生产过程中还需进一步做工作，准确探测此断层的走向及落差，为生产提供准确资料。F14断层：实见于2551上山，最大落差达6.5米，受断层影响，5煤层变厚。推测此断层发育至7煤层。F15断层：实见于2551上山及3523上山，断层落差达5.0米。推测此断层

23、贯穿全部可采煤层。F16断层：实见于2180（11）采面及2180（13）通风上山。断层最大落差达到6.5米，在2180（11）采面内延伸约280米后尖灭。推测此断层向下发育至12煤层。F17断层：实见于2400石门及3273S采面内。断层落差6.0米，在采面内表现为断层组，向采面内延展300米后尖灭。推测此断层发育向下发育至12煤层。F18断层、F19断层：实见于2177S采面。两条断层走向近乎平行，断层落差分别为4.0米及3.5米。其中F18断层贯穿整个2177S采面，延伸距离约870米。推测此断层向上发育至5煤层,向下发育至12煤层。F20断层:实见于3073S采面及3083N上山。该断

24、层贯穿整个3073采面，断层最大落差6.0米，推测该断层为F0断层的伴生断层。预计延伸至范吕井田边界，延伸距离约2000米。推测此断层向下发育至12煤层。F21断层：实见于2174N运道、2186风道及2194运道。断层落差3.0米,延伸距离约1100米，推测该断层向下发育至12煤层。F22断层：实见于2178N运道、2186风道及2194运道。断层最大落差4.0米左右,9煤层以下倾向发生逆转,延伸距离约580米。推测此断层向下发育至12煤层。F23断层：实见于2300石门及2329SX运道,断层落差6.0米,该断层走向近乎平行于F0断层，推测该断层为F0断层的伴生断层。推测此断层向上发育至1

25、1煤层。F24断层：该断层位于南二至南三石门之间，贯穿各个煤层，由一水平延伸至二水平。在一水平为倾向断层，延伸至二水平逐渐转变为斜交断层。该区域各工作面巷道掘进中均揭露该断层，断层最大落差5.0米，倾角6570。该断层对南二、南三采区工作面的布置产生的很大的影响。F25断层：该断层实见于3273N风道，落差10米，倾角52，走向近平行于F0断层，向北延伸至3100石门尖灭，向南延伸至2300石门尖灭。受该断层影响，3273N采面修改设计，提前开切眼。1.2.3岩浆岩在井田精查勘探期间仅在范51孔的259.6米和331.65米深度发现有岩浆岩侵入。矿井投产后，在采掘开工程和补充勘探钻孔中又陆续揭

26、露多处岩浆岩侵入。到目前井田内已揭露了大量侵入到煤系地层中的岩浆岩体,共揭露三组共六条岩浆岩侵入体呈岩墙式侵入到煤系地层中，总体走向为N515W。第一组,即b1: 位于北翼二水平一采区到南翼一水平一采区。由两道岩墙组成，煤层中岩墙宽1.82.0米。在1170工作面伴随有落差3.0米、走向与岩浆岩墙相同的正断层。第二组,即b2、b3、b4：位于一水平南三、四采区至二水平南一采区、北一采区。由三道岩墙组成，距第一组水平距离约1200米。在煤层中岩墙宽度35米。局部呈透镜状顺层侵入到煤层中，在1351工作面顺煤层顶板侵入达6500平方米，在2225N工作面顺底板侵入达5090平方米。第三组，即b5、

27、b6：位于三水平南一采区至二水平南三、四、五采区，由四道岩墙组成。薄的仅厚0.35米，最厚达4米，与第二组相距810米。b5岩墙平行于F0断层发育，b6岩墙基本上沿F0断层发育。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

28、性差异，使岩浆体冷凝的速度不同造成的。岩浆岩成分的镜下鉴定：岩浆岩侵入体岩石成分的镜下鉴定是1975年从1275工作面取样，委托河北煤田地质勘探公司中心化验室完成的。结果如下：肉眼描述：呈深灰色，致密块状构造，含鳞片状黑云母较多，有气孔构造。显微镜下观察：斑状结构，斑晶由橄榄石、辉石组成。大部分蚀变为绿泥石，也有蛇纹石化，碳酸岩化。基质：全晶体，由长石、黑云母、辉石组成。主要矿物：暗色矿物以橄榄石、辉石为主，轻微蚀变。其中以橄榄石蚀变强烈，含量为70，黑云母呈棕棕褐色，多色性显著，片状解理。0，1极完全平行消光，约占25以上。副矿物：褐铁矿，黄铁矿。次生产物：方解石、白云石以粗大晶体充填在气孔

29、中。定名：黑云母橄辉煌斑岩。岩墙与煤层的接触关系：在岩墙两侧，煤层受热接触变质作用影响形成天然焦。随岩墙的宽度不同，天然焦的厚度也不同，最薄0.2米，厚的可达1.0米，在天然焦以外，煤层迅速恢复正常。靠近岩浆岩的天然焦层，煤层的结构也发生变化，呈与岩墙垂直的菱形柱状结构。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。第一组岩浆岩侵入和第三组岩浆岩侵入都有类似的现象。二是走向NE的断层切割岩墙，在2251S采面曾实际揭露。有关岩浆岩侵入与构造关系方面的资料掌握的较少，在以后的工作中应注意收集和积累。随着矿井往深部发展，岩浆岩侵入越来越复杂。一是强度增强，形式复杂多变。第一组岩浆岩侵入体仅

30、揭露两道岩墙，宽度较小，往北只发育到二水平北翼的南部边缘(2174切眼处)，而第二、三组岩浆岩侵入体则达到34道岩墙，同时出现分叉和顺层侵入。同时，这两组岩浆岩侵入体均发育到北部井田边界以外。二是受顺层滑动构造影响，岩墙在垂直方向上的发育规律更为复杂。在5煤、7煤等上部煤层中，同一岩墙的顶板见点相对底板见点反倾向向上滑动，距离多的达到十几米，而在12煤等下部煤层中，顶板的见点位置则顺倾向向下滑动，这样给岩浆岩侵入的分析和预测带来很大困难。另据三维地震及高精度磁法综合勘探成果，在二水平南三、四采区范围煤系地层深部存在较强的磁异常，大体沿F0断层位置NNW向呈串珠状分布。预计在二水平南四石门以南约

31、500米左右及931孔附近，岩浆岩在12煤层中可能出现小范围的顺层侵入。在四水平可能发育第四组岩浆岩侵入。井田内岩浆岩初步认为是在开平向斜主要褶皱期中生代燕山运动后期侵入煤系地层的。井田内已发现三组岩浆岩侵入体，每组由24道岩墙组成，在煤层中单个岩墙厚度可达4.0米，岩浆岩墙的发育比较有规律，总体呈NNW向展布，只在局部有小规模的顺层侵入，对生产的影响较小，但对工作面的布置影响较大，造成了一定的储量损失，加大了生产准备的万吨掘进率。按矿井地质规程标准确本区岩浆侵入对煤层的影响程度定为c。1.2.4 矿井涌水情况开平煤田位于燕山沉降带中段之南缘,为一北东向的北翼陡南翼缓的不对称向斜构造。向斜盆地

32、北依低山,南卧平原,绝大部分隐伏于第四系冲积层之下。向斜北部基岩裸露地区,地面标高4060米,南部为20米左右。区内地表水系不发育。分布于煤田东部的沙河及自西部进入煤田的陡河,均系季节性河流,平时主要起着排泄矿井水的作用。矿区内主要含水层为冲积层含水层、煤系地层砂岩裂隙承压含水层、奥灰含水层，除第四系潜水层外均为承压含水层，含水丰富。煤系砂岩含水层富水性受构造发育控制，主要是裂隙含水层，奥灰含水层岩溶发育，含水丰富，对区域内矿井威胁较大，多座矿井发生奥灰水突水水害事故。区域内含水层的补给主要为大气降水，同时由于导水构造的存在，也造成各含水层的越流补给。煤系地层中，对矿井直接充水的含水层是5煤层

33、顶板砂岩裂隙承压含水层、512煤层间砂岩裂隙承压含水层和1214煤层间砂岩裂隙承压含水层。 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，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

34、水。512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，911煤层间砂岩裂隙承压含水层、1112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和911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。另外，7煤层采出后，通过回采冒落裂隙带接受上部5煤层顶板砂岩裂隙承压含水层的补给。据抽水试验结果，单位涌水量为0.00220.845升秒米，渗透系数为0.0121.725米昼夜。水质类型变化较

35、大，为重碳酸钠钙镁型，重碳酸钙型，重碳酸、硫酸钙镁型，属软水，局部矿化度较高。121 4煤层间砂岩裂隙承压含水层：该段平均厚度约60米左右，岩性主要为中、粗砂岩、含砾粗砂岩。中部的一层含砾粗砂岩，裂隙发育、含水丰富，当开拓巷道通过该层时大多表现为裂隙出水。该含水层在井田东部、西南部与第四系冲积层底部卵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。在井田范围内，该含水层接受奥陶系灰岩含水层的补给，其补给途径大多是通过岩溶陷落柱、导水断层及导水裂隙等。由于构造发育的不均一性，导致了该含水层在井田范围内富水性的不均一。在井口区及北翼，由于岩溶陷落柱及导水构造较为发育

36、，1214煤层间砂岩组含水层与奥灰岩溶水联系密切，含水较为丰富，不易疏干。该含水层据范45孔抽水试验结果单位涌水量为0.845升秒米，渗透系数为1.725米昼夜。水质类型为重碳酸钙镁型，局部为重碳酸钙镁钠型和重碳酸钠型，属软水。1.3 煤层特征1.3.1井田地层的划分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。范各庄井田煤系地层主要由石炭系、二叠系地层组成，煤系地层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。范各庄井田地层划分如图3-1所示。奥陶系上马家沟组：中统。厚度152307米，岩性致密均一，以泥晶质为主，无颗粒，局部具有水平

37、层理和石膏假晶，下部云斑灰岩或深灰色厚层状泥晶-微晶云斑灰岩，局部夹薄层亮晶沙屑，灰岩含腕足及三叶虫薄屑及头足类化石。局部地段岩相变成杂色角砾屑云灰岩。与煤系地层呈假整合接触。下马家沟组：中统。厚度150307米，蠕虫状微晶白云岩，又称蠕虫灰岩，含三叶虫，腕足棘皮等生物碎屑及腹足类化石，其下部为白云岩，蠕虫灰岩和豹斑灰岩，本统白云岩较多，伴有石膏条带和石膏假晶，底部多层泥晶角砾岩屑灰岩，角砾成分为灰岩，白云岩等。亮甲山组：下统。厚度135260米，以细晶白云岩，竹叶状灰岩，豹皮状选层灰岩组成，上部小的岩溶较发育，含三叶虫头足类和腕足类化石。冶里组：下统。厚度6993米，以条带状灰岩，竹叶状灰岩

38、，小豹皮状云斑灰岩组成，含腹足类化石，下部层面见少量菱铁矿和碱石。下与寒武系地层整合接触。石炭系唐山组：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67.3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(G层)，含K1、K2、K3三层灰岩，以K3灰岩发育较好，层位稳定，厚度为2.426.34米，称为唐山灰岩。本组含13层不稳定的薄煤线。开平组：上统。上部止于赵各庄灰岩(K6)顶板，下起唐山灰岩顶板，本组平均厚度约51.9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和一层局部可采的14煤层。本组比唐山组颜色较深，多呈深灰色，

39、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。赵各庄组：上统。上部以11煤层顶板为界，下伏开平组，平均厚度约83.7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。含二至三层可采煤层，即11煤、12煤、12半煤。岩性与开平组相比颗粒变粗，接近陆相沉积。二叠系大苗庄组：下统。上部止于5煤层顶板，下伏赵各庄组，平均厚度约61.4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。含可采煤层四层，即5煤、7煤、8煤、9煤。6煤层分布普遍，但不可采。植物化石的种属显著增多。唐家庄组：下统。上部止于A层顶板，下伏大苗庄组，平均厚度

40、约224.5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、浅灰往上变为灰绿和紫红色，均属于陆相沉积。古冶组：上统。下起A层顶板，上至A0层底，平均厚度约122.9米。岩性主要由中粗砂岩组成，夹少量泥岩、粉砂岩。泥岩、粉砂岩层多呈紫色、紫灰色，砂岩多呈灰色、青灰色，局部夹浅黄色、紫色等杂色。在粉砂岩夹层中含少量植物化石。古冶组地层只保留在范各庄区域的主井、毕2孔、毕23孔至毕37孔一线以西，毕各庄区域大部分被剥蚀掉。与下伏唐家庄组整合接触。洼里组：上统。受地层剥蚀影响，洼里组地层只保留在井田内范各庄区域范井5孔至951孔一线以西，平均厚度约

41、139.7米。岩性主要由中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩组成。粉砂岩及泥岩夹层多呈紫色、棕红色，砂岩多呈灰白色、青灰色，局部夹杂色。底部发育一层厚度约45米的紫色铁铝质泥岩，称其为A0层，分布比较稳定、广泛，为井田最上部的第一层较为重要的标志层。与下伏的古冶组整合接触。 范各庄井田地层综合柱状图1.3.2 煤层结构、厚度及其变化规律 5煤层 5煤层为简单结构煤层，煤层厚度4.06.0米，平均5.0米，厚度变化尚有规律，西北薄，东南厚(图4-1a)。在北翼塔坨向斜区除一水平北一采区局部可采外，其余均不可采。在中部单斜区二水平的南二采区局部、三四水平南二石门以北J27、吕37、吕18、831等孔控制的范围

42、均为大面积不可采薄煤，煤层顶板多直接为砂岩，属成煤建造期内冲刷造成的。另外，在一、二水平的南二采区和二水平的南三采区存在着内生河流冲刷，并冲蚀部分煤层。毕各庄向斜区除在南8剖面以南受大型断裂构造影响外，其余均在可采范围，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，密度1.36 克/厘米3。5煤与下伏的6煤间距810米，与7煤层的间距2943米，平均32.2米，由北往南逐渐变薄。 7煤层 7煤层为复杂结构厚煤层。煤厚4.856.16米，平均5.5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

43、育、比较稳定。煤层厚度由北往南逐渐变薄，煤层厚度变化规律如图4-1b所示。在毕区S7剖面以南煤厚多在3.0米以下，且受到F4F12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1.57克/厘米3。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。9煤层9煤层为复杂结构的中厚煤层。煤层厚度3.253.75米，平均3.5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

44、，在南二至南三石门，由于夹石厚达0.9米，将煤层分为两层。煤层厚度变化规律如图4-1c所示，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1.51克/厘米3。与下伏11煤层间距5.321.0米，平均9.3米。1.3.3 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

45、号肥煤和气肥煤。煤质受沉积环境的影响，各煤层变化较大，赋存于赵各庄组的11煤、12煤煤质较好，灰分低，发热量高，但煤的含硫量高； 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。2井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田划分的依据在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：1、井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；2、保证井田有合理尺寸；3、充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4、合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。

46、本井田是河北省国土资源局划规的边界，在矿井的生产建设中如必要扩区，应向主管部门提出申请。2.1.2 井田范围东以停废煤窑破坏区为界，西为人为边界，北起中涧河南洪水位线与太原煤气公司长沟煤矿相邻，南至马庄南断层(F17)。南北走向长约5.5km，东西倾向宽约3.6km2。 2.1.3 井田尺寸井田走向平均长度为5.5km。井田倾斜方向，平均长度为2.5km。煤层倾角最大为18，最小为7，平均13。井田的水平面积按下式计算： S=H L式中：S井田的水平面积，； 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=5.52.5= 13.75km 井田赋存状况示意图如图2.

47、1所示。图2.1 井田煤层赋存状况2.2 矿井工业储量2.2.1 勘探类型及储量等级的圈定(1)井田勘探类型：根据矿井勘探情况，其勘探类型为类型。(2)钻孔及勘探线分布：随着矿井生产的逐步延深，新区矿井地质条件及水文地质条件趋于复杂。在1999年至2008年生产过程中对矿井地质及水文地质条件进行了一定程度的补充勘探，对影响矿井安全和生产的水患问题进行了治理。十年间，施工地面地质孔3个，进尺1966.84米，地面水文地质探查孔3个，进尺2336.64米，井下水文孔 114个，进尺8601.95米。通过对新获得的地质及水文地质资料的分析，对范各庄井田的地质构造条件、水文地质条件及煤层赋存情况有了进

48、一步的认识。2.2.2 储量等级的圈定根据对煤矿床的勘探，研究程度和煤炭工业建设的需要，将煤炭储量划分为A、B、C、D四级。由于本矿井煤质稳定，煤类较多，水文地质条件复杂，煤系中有岩浆岩破坏活动，因此储量级别的划分主要依据对地质构造和煤层的控制、研究程度。邻近不可采边界的块段均不圈定高级储量；断层煤柱不圈定高级储量，一律降为C级储量；对难以开采的小而孤立的块段，不圈定储量，不进行单独计算。2.2.3 矿井工业储量的计算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。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。井田范围内全区

49、可采煤层为5#、7#和9#煤。1）计算数据的依据及方法：计算数据的求取（1）投影面积：以1：5000煤层底板等高线图为基础，划分储量计算块段，块段形状规则的以几何图形求面积的方法计算，不规则的，则用求积仪在图上求得。（2）煤层厚度及倾角：计算块段储量使用的煤厚及倾角是按储量规程要求计算的控制该块段的工程揭露的各见煤点的煤厚及倾角平均值。（3）容重：计算块段储量使用的容重按规范分别为：5#煤1.36t/m；7#煤1.57 t/m；9#煤1.51 t/m。4）设计回采率： 我矿采用储量规程规定的煤层的回采率为85% 2） 储量计算公式：按生产矿井储量管理规程规定储量计算采用公式为：由于三层煤容重不

50、同并且对应的煤层赋存不同故三层煤储量分别计算在进行加和。将1:5000比例的煤层地板等高线用1010的经纬网分割，则每格面积为500500 m2 5#煤：Z5 NSCOS13 h （21） 式中： Z5矿井5煤层的工业储量, t ；h煤层平均厚度，为5m ；S 经纬网面积,250000 m ；5煤层的容重,为1.36t/m3 。则5#煤的工业储量Z50.87亿吨同理可得： 7#煤的工业储量Z71.32亿吨9#煤的工业储量Z90.93亿吨则矿井的总储量Zc=Z5+Z7+Z9 =0.87+1.22+0.83 =3.12亿吨2.3 保护煤柱储量及可采储量的计算2.3.1 保护煤柱损失计算井田内的工业

51、储量时应考虑的储量损失为：（1）工业广场保护煤柱；（2）井田边界煤柱；（3）断层及陷落柱煤柱。1）工业广场保护煤柱工业场地的选择主要考虑以下因素：尽量位于井田储量中心，使井下有合理的布局；占地要少，尽量做到不搬迁村庄；尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则并结合本矿井的实际情况，并依据关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定：设工业广场面积的取值，依据设计井型的大小按煤矿工程设计暂行规定选取，见表2-1。计矿井生产能力3.0Mt吨，每10万吨煤所占的工业广场面积为1公顷，故设计矿井的工广面积为：30公顷工业广场定为长

52、方形，长为600m，宽为500。在工业广场矩形外缘加上20m宽的围护带,其工业广场压煤损失量由下图得出。地表层厚度为30m，地表层移动角及岩层移动角见表2-2。表2-1 矿井工业广场用地面积指标井型(万吨/年)指标(公顷/10万吨)240以上1.01201801.245901.59301.8表2-2 地表层移动角及岩层移动角地表层厚度（m）()()()()3035616270由垂直剖面法得出如下图：梯形下底为992.48m，上底为772m，高为1112.16m，压煤面积：S=1/2(772+992.48)1112.16cos13-1 =1007001.421m最终求的工业广场压煤量为：Pp5+

53、p7+p9 =1007001.421（1.365+1.575.5+1.513.5） =20865069.45t2）边界保护煤柱根据有关规定，边界煤柱留50m。本井田边界长度为：16850m则S=1685050cos13-1 =864661.21 m5#煤：P5=1.36864661.215=5879696.23t7#煤P7=1.57864661.215.5=7466349.55t9#煤P9=1.51864661.213.5=4569734.50t故边界煤柱量P= P5+ P7+ P9 =5879696.23+7466349.55t+4569734.50 =17915780.28t3）断层保护煤

54、柱由于在井田范围内存在一个较大断层，其中两个位置井田边界，在井田边界煤柱中已经留设，在此不必再多留煤柱计算，因此位于井田中央的断层必须留设永久保护煤柱，根据煤矿安全规程留设保护煤柱为30m,断层长4.2km。则：S=2420030cos13-1=258628.64 m5#煤：P5=1.36258628.645=17558674.75t7#煤P7=1.57258628.645.5=2233258.31t9#煤P9=1.51258628.643.5=1366852.34t故断层煤柱量P= P5+ P7+ P9 =17558674.75+2233258.31+1366852.34 =5358785.43t4)陷落柱煤柱S=39250P=273920.57+347838.84+212892.68 =834652.09t5)大巷保护煤柱三条大巷均为岩石大巷故大巷煤柱量为06) 保护煤柱损失总和P=20865069.45t +17915780.28t +5358785.43+834652.09t=44974287.25t各类保护煤柱损失见表2-3。表2-3 保护煤柱损失量煤柱类型储量/Mt井田边界保护煤柱1792断层保护煤柱5.36工业场地保护煤柱2