采矿工程毕业设计（论文）-范各庄矿4.0Mt新井设计

1、华北科技学院采矿工程专业2013张磊届毕业设计目录全套图纸加扣 3346389411或3012250582设计总说明1本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。11 矿井概况及井田地质特征31.1 矿区概况31.1.1 地理位置及交通条件3表1-1 范各庄矿井田范围的角点坐标表41.1.2 自然环境41.1.3 矿井附近的工农业情况41.1.4 水源、电源、劳动力及建材来源51.1.5 地震51.2 井田地质特征51.2.1井田煤系地层51.2.2 构造91.2.3 煤层及其顶底板岩性特征111.2.4 水文地质特征121.2.5 矿井水文地质条件131.2.6 沼气、煤尘和自燃142 井田境界

2、和储量152.1 井田境界152.1.1 井田范围162.1.2 开采界限162.1.3 井田尺寸162.2 矿井工业储量172.2.1 勘探类型172.2.2 储量等级的圈定182.2.3 矿井工业储量的计算182.3 矿井可采储量192.3.1 保护煤柱留设原则192.3.2 矿井永久保护煤柱损失量202.3.3 可采储量计算232.3.4 井田储量汇总表233 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限233.1 矿井工作制度233.2 矿井设计生产能力及服务年限243.2.1 确定依据243.2.2 矿井设计生产能力243.2.3 校核矿井煤层的开采能力是否满足设计生产能力的要求243.2.

3、4 矿井服务年限254 井田开拓254.1 井田开拓的基本问题254.1.1 确定井筒的形式、数目、配置254.1.2 确定工业广场及井口位置264.1.3 开采水平布置274.1.4 采区、带区划分及其布置284.2 开拓方案比较294.2.1 基本情况294.2.2 开拓方案技术比较304.2.3 开拓方案经济比较354.2.4 综合比较394.3 矿井基本巷道394.3.1 井筒394.3.2 井底车场444.3.3 主要开拓巷道465 采区巷道布置525.1 煤层的地质特征525.1.1 煤层埋藏条件525.1.2 煤质特征525.1.3 煤层顶、底板条件525.1.4 煤层的含瓦斯特

4、征525.1.5 水文地质特征535.1.6 煤尘的爆炸性和自燃发火危险性535.1.7 地质构造535.1.8 地表特征535.2 采区巷道布置及生产系统535.2.1 采区准备方式的确定535.2.2 采区巷道布置535.2.3 采区生产系统555.2.4 采区内巷道掘进方法565.2.5 采区巷道的准备顺序565.2.6 采区生产能力及采出率575.3 采区车场选型设计585.3.1 采区车场585.3.2采区硐室586 采煤方法616.1 采煤方法的选择616.2 采煤工艺方式616.2.1采煤工艺的确定616.2.2 回采工作面参数626.2.3 回采工艺626.2.4 端头及超前支

5、护方式686.2.5 各工艺过程注意事项696.2.6 采煤工作面正规循环作业706.3 回采巷道布置736.3.1 回采巷道布置方式736.3.2 回采巷道参数737 井下运输767.1 概述767.1.1 煤层及煤质767.1.2 运输距离和货运量767.1.3 矿井运输系统777.2 采区运输设备选型787.2.1 设备选型原则787.2.2 采区运输设备选型及能力验算787.3 大巷运输设备的选型907.3.1 主要运输大巷设备选择907.3.2 辅助运输大巷设备选择917.3.4 运输设备能力验算968 矿井提升978.1 矿井提升概述978.2 主副井提升设备选型978.2.1 提

6、升参数的计算978.2.2 提升钢丝绳的计算1018.2.3 提升机与天轮的选择计算1028.2.4 提升电动机的预选1048.2.5 提升机与井筒的相对位置1069 矿井通风与安全1089.1 矿井通风设计的内容和要求1089.2 矿井通风系统的选择1089.2.1 概述1089.2.2 矿井通风系统的要求1099.2.3 矿井通风方式的选择1109.2.4 矿井主要通风机工作方式选择1119.2.5 采区通风系统的要求1119.2.6 工作面通风方式的选择1119.3 矿井风量计算1129.3.1 矿井所需风量1129.3.2 矿井总风量分配1179.3.3 风速验算1179.4 矿井通风

7、阻力计算1189.4.1矿井通风阻力的计算原则1199.4.2 通风容易和困难时期的确定1199.4.3 矿井最大阻力线路1199.4.4 矿井通风阻力计算1199.4.5 矿井通风总阻力1219.4.6 矿井总风阻和总等积孔1219.5矿井通风设备选择1229.5.1 矿井通风设备的要求1229.5.2 选择主要通风机1229.5.3 选择电动机1259.5.4 反风措施1269.6 矿井排水1279.6.1 概述1279.6.2排水方式与排水系统简介1279.6.3 矿井主要排水设备1289.6.4 水仓1309.7 矿井灾害防治1319.7.1 防治瓦斯1319.7.2 防治煤尘1319

8、.7.3 防灭火1329.7.4 防治水13210 矿井基本技术经济指标134前言1361综采放顶煤采煤法特点1371.1放顶煤工艺特点1371.1.1顶煤放出的规律1371.1.2工作面布置1391.1.3工艺流程1401.1.4 放顶煤方式1401.1.5 适用条伴1402综放开采煤炭损失的构成1412.1放顶煤开采设计损失1412.1.1采区各种煤柱损失1412.1.2 开采参数对煤炭的损失1412.1.3 放采比不当造成的煤损1412.2 放煤工艺引起的的煤炭损失1412.2.1 放煤步距煤损1412.2.2 放煤方式煤损1412.2.3初采损失1412.2.4末采损失1422.2.5

9、端头损失1422.2.6工作面三角煤损失1422.2.7工作面落煤损失1422.2.8采区厚度损失1432.3 工作面设备引起的的煤炭损失1432.3.1 放煤液压支架的影响1432.3.2后刮板输送机的影响1432.3.3综放工作面的装机容量的影响1432.4 其它损失1433提高回采率的方法1443.1优化工作面的布置参数1443.1.1用小煤柱或无煤柱开采方式1443.1.2加大工作面长度1443.1.3确定合理的工作面走向长度1443.1.4合理选择工作面的推进方向1443.1.5适当的采放比和分层高度1453.2 改善放煤工艺1453.2.1科学的放煤步距1453.2.2适用的放煤方

10、式1463.2.3减少工作面初、末采损失1463.2.4减少工作面端头损失1473.2.5低位放煤1473.3 采取措施、加强管理1473.3.1进行顶煤弱化1473.3.2回收三角煤1483.3.3做好综合防灭火工作1483.3.4加强地质预测预报1493.3.5完善生产技术管理1494结语149致 谢151第60页 设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为范各庄新井设计，全篇共分为十个部分：矿区概述及地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限、井田开拓、带区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和设计矿井主要经济技术指标。一般部分为范

11、各庄矿新井设计，全篇共分为十个部分：矿区概述及地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限、井田开拓、带区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和设计矿井主要经济技术指标。范各庄井田位于河北省唐山市。矿井平均走向长度约为5714 m，平均倾斜长度约为3.76 m，面积21.56 km。本井田内的可采煤层有5#煤和7#煤，厚度分别为2.4m、12m，总厚度为14.4 m。倾角平均为13，为巨缓倾斜巨厚煤层。井田内工业储量万35544.2万 t，可采储量23103.7万 t。矿井平均涌水量为9.97m3/h，相对瓦斯涌出量2.915m3/t，属于低瓦斯矿井，煤层有

12、爆炸危险性，有自然发火现象。范各庄年设计生产能力4.0 Mt/a，服务年限58年。采用立井两水平开拓：第一水平标高-350 m，第二水平标高-600 m。矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法。矿井布置一个综放工作面保证全矿井的产量，长度250 m，煤在运输大巷的运输采用带式输送机运输。矿井的通风方式采用中央分列式通风。关键词：倾向长壁；综放；立井；单水平；中央分列式；Total DesignThe design includes two parts : the general part and special subject part. The general part is a new desi

13、gn for the east Fangezhuan mine, the text is divided into 10 sections : Overview of mine and geological features, Mine realm and reserves, mine system design and production, mine exploration, arrange tunnels with area , mining method, Underground transport, upgrading mine, and mine ventilation and m

14、ine safety technology major economic indicators. The third L Fangezhuan mine coalfield locates in the city of Tangshan in Hebei Province. The average strike length of the coalfield is5714.3 m. The inclination length of the coalfield is 3.76m with an area of 21.56 square kilometers. There are two coa

15、l seams in this coalfield, No.7coal seam, No.5 coal seam. Their thickness are 12m、2.4m and the total thickness is 14.4 meters. The average angle is 13 degrees, belongs to nearly horizontal giant thick coal seam . The industrial reserve is 486.2Mt, the workable reserve is 276.97Mt. Pit gushes in aver

16、age, water quantity is 9.97m3/h, relative gas gushes to measure 2.915m3/t , belongs to high gas pit, coal seam has explosion dangerousness , has phenomenon of geting fire naturally.The annual design production capacity of Fangezhuang mine is 4.0Mt/a and the service life is 58 years. It use shaft sin

17、gle levelvertical shaft single level development: first level elevation is -350m，second level elevation is -600m. The mine method is the tilt Strike long comprehensive mechanization mining method. It make a fully mechanized caving face to meet the whole mine production, the coal face is 250m, the tr

18、ansport equipment in the main entry is transport of belt. The central FenLieShi ventilation The Mine ventilation mode adopted the central central paratactic type ventilation. mine ventilationThe projects section mainly analysis the coal mine accident of roof, comprehensive mechanism at home and abro

19、ad is introduced the present situation of the research of roof coal mine accident, systematically summarizes the current existing problems, and from different aspects that the roof accident prevention measures. Finally, for example to support form control roof accident in the important role played b

20、y, and put forward the view of the technology research, and the future of technology is forecasted.Keywords：Strike long wall ; The fully mechanized top-coal caving; Vertical; Single level; The central march-past; 1 矿井概况及井田地质特征1.1 矿区概况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。井田南北走向长5.71公里，东西最大倾斜长3.04公里，平均斜长

21、2.71公里。井田总面积为15.5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，京沈高速榛子镇入口23公里；南距唐港高速青坨营镇

22、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。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14393394.0039623491.00154383313.2039621587.0024393164.0039624468.00164384361.2039620249.7034392326.0039625187.00174387046.0039621267.3044391472

23、.0039624961.00184388552.4039620659.9054390046.0039624635.00194388952.9039620864.3064388961.0039624093.00204389860.2039621162.2074387161.0039624378.00214390751.7039621353.4084386493.0039623909.00224391832.4039621675.5094386412.0039624751.20234392058.0039621884.80104385391.1039624538.00244392662.20396

24、22183.80114384626.0039623236.00254392906.4039623148.40124381477.0039622318.00264393000.4039623148.40134381679.6039622004.30274392975.7039623346.90144381928.9039621955.101.1.2 自然环境本区为广阔平原，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

25、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。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。1.1.3 矿井附近的工农业情况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

26、，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。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。1.1.4 水源、电源、劳动力及建材来源我矿采用自备水源井供水，目前正在使用的供水井共有9眼，其中黑鸭子4眼，工业广场3眼，南小区2眼。矿井采用双回路供电，一路来自唐山电厂，

27、另一路来自古冶变电站。矿区位于华东大平原上的人口稠密区，劳动力资源比较丰富。土产建筑材料砖、瓦、石子和料石均可就地供应，钢材、木材和水泥等物资可经公路及铁路直接运至矿井工业广场。1.1.5 地震自十五世纪有记载以来，唐山滦县一带共发生有感地震100余次，震级大于4.7级的10次，其中6级以上2次。1976年发生7.8级大地震后，国家地震局测定本矿区地震烈度为八度。1.2 井田地质特征矿区地表为第四纪冲积平原，地面标高介于+22+31 m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+30 m。境内有村庄18个。主要农作物有小麦、

28、玉米和水稻。采矿活动引起地表沉陷，使矿井周围形成塌陷坑。1998年实测塌陷坑积水面积1.9 km2，最大积水深度3 m，积水量121万m3。积水范围主要分布在井田东翼。吕范公路东坑，林西发电厂以粉煤灰造地还田；吕范公路以西至工业广场之间的塌陷区域已成为古冶区国家级农副渔业开发区；矿医院南塌陷波及区采用抗变形技术，兴建职工住宅楼23栋；井田西翼塌陷坑现作排矸场，为村庄搬迁准备场地。所有这些工作，使塌陷坑治理初见成效。1.2.1井田煤系地层范各庄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

29、别为480.35 m和486.26 m，按分组段厚度累计，煤系地层厚度为489 m。由此可见，沉积补偿作用明显，煤系地层厚度变化不大。表12 地层划分明细表地层层组起止层位地层厚度m所 含系统组煤层（编号）标志层第四系由地表至基岩顶面10.0-103.5061.38二迭系二迭系上统洼里组下界为红色砂岩层底砾岩。300.00古冶组由红砂岩底砾岩底面至A层铝土岩顶界面338.02-434.7377.83A0下统唐家庄组A层铝土岩顶面至煤5顶板顶界面。177.0-238.0217.03、4A大苗庄组煤5顶板顶界面至煤11顶板腐泥岩顶面45.93-96.1167.575-1、5-2、6、7-1、7-2

30、、8、9、煤7顶板石炭系上统赵各庄组煤11顶板腐泥岩顶面至K6石灰岩顶界面44.05-91.0169.4611、12-1、12-2、12下K8、K7开平组K6灰岩顶界面至K3(唐山灰岩)顶界面。49.99-79.1470.0013、14、15、16、17K6、K5、K4中统唐山组K3顶界面至奥陶系马家沟组灰岩顶界面。65.70-76.9970.04K3、K2、K1、G奥陶系中统马家沟组400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160 m，邻区资料证实，该组厚度400 m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

31、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。矿井地层划分和地层厚度等简要情况见表1-2。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76.99 m，最小65.70 m，平均70.04 m。-600水平以下无控

32、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1 m左右，以深灰色为主；K3厚3 m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79.14 m，最小49.99 m，平均70.00 m。-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

33、-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0-1.82 m，平均0.52 m，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73.05 m-35.07 m，平均51.71 m。K5-K6层间距31.13 m-10.81 m，平均16.83 m。3) 赵各庄组（）下界为K6顶面，上界为K8(11煤层

34、顶板)顶面。全矿实见点38个，厚度最大91.01 m，最小44.05 m，平均69.46 m。-800水平以下仅有三个实见点，厚度53.15-82.81 m，平均66.37 m。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，并为范矿开拓井巷布置的主要层位。上段岩层以煤层、黑色

35、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4.13 m。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0.7-18.81 m，平均4.98 m。1

36、1煤层仅局部可采，与12-1间距为0.75-35.5 m，平均10.32 m。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96.11 m，最小45.93 m，平均67.57 m。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、

37、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0.35-8.79 m，平均2.45 m。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0.4-14.5 m，又称为7煤层板区。本组煤层总厚10.33 m，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

38、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238 m，最小177 m，平均217 m。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2-10 m

39、，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。1.2.2 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2-

40、1)。图2-1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：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

41、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。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。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

42、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.矿井投产后，在采掘开工程和补充勘探钻孔中又陆续揭露多处岩浆岩侵入。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。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，

43、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

44、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。

45、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。1.2.3 煤层及其顶底板岩性特征本井田煤系地层总厚160 m，含煤27层。其中可采煤层为山西组二2煤、下石盒子组的三5、三7、煤，共计2层。5煤层:5煤层为简单结构中厚煤层，南四石门以北煤层厚度2.14264米，平均2.4米，煤层顶部为厚0.30.6米的劣质煤。南三南四石门之间局部受古河流冲刷，煤层厚度变化较大，出现小范围无煤区。南四石门至整个毕各庄区域，除局部有煤呈孤岛状赋存外，其余全部为无煤区，受河流强烈冲

46、刷，5煤及顶底板层位全部代之以含砾粗砂岩。煤岩类型以光亮型和半光亮型为主，中间夹有透镜状的半暗淡型煤，煤层内生节理发育。煤的硬度f=0.30.8，密度1.56克/厘米3。7煤层：7煤层为复杂结构厚煤层。煤厚12-12.4米，平均12.2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0.2米，广泛发育、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12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=

47、0.40.9，密度1.57克/厘米3。表1-7 煤层顶底板煤层顶底板岩性厚度特征及赋存情况5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部分厚度小于1.0米，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，直接为8煤层，即7、8煤层合群。此部分以南逐渐增厚。老底细砂岩02.5层状结构，由南到北逐渐增厚。7煤

48、伪顶粉砂岩0.20.5松软破碎，节理发育，顶部发育煤线与直接顶相隔，由北到南逐渐出现，北部既为7煤层底板。直接顶粉砂岩2.0深灰色，由北往南逐渐发育并增厚。老顶砂岩02.5层状层理，由北往南出现并逐渐增厚。直接底粉砂岩0.20.6含大量根化石，普遍发育。老底细砂岩3.0硅质胶结，呈块状结构，坚硬，普遍发育。表1-8 煤层间距表煤层5煤7煤间距(m)最大3最小23平均13其中三7煤层为本设计的主采煤层。1.2.4 水文地质特征1) 地表水特征井田内地形平坦，地面标高介于22+31m之间。地面径流不发育，降水大部分渗入地下补给潜水，只有大雨或暴雨才形成地表径流，流入附近的塌陷坑、沙河、幸福河或低洼

49、地带。沙河为季节性河流，当上游普降暴雨时，第二天洪峰到达矿区。1977年7月27日，北部山区暴雨过后，在大安各庄东沙河坝处测得洪水位30 m，这是建矿以来沙河的最高洪水位。为防止洪水泛滥，1986年加固了沙河大坝。但近年来大坝北端人为损坏严重，一旦发生大的降雨，洪水可能溢出河道，危及附近村庄和农田。表1-4 含水层划分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

50、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+2) 含水层的水文地质特征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（见表1-4）。其中，、含水层对矿井涌水量影响较大，为直接充水含水层，其它为间接充水含水层。1.2.5 矿井水文地质条件范

51、各庄矿井田水文地质情况简单，承压含水层与开采煤层之间有良好的隔水层，其厚度符合规程要求，大于应有的安全厚度，煤层开采不破坏承压含水层。矿井年平均涌水量为598.83 m3/h，矿井年最大涌水量为720 m3/h。1.2.6 沼气、煤尘和自燃由于矿井开采时间不长，瓦斯含量基础资料不足，加之采区局部瓦斯含量较高，矿井瓦斯含量较低，因此难以准确推导出瓦斯风化带深度和梯度。以往曾采用林西矿瓦斯风化带深度（-449 m）和梯度(33 m)预计矿井-500水平的瓦斯相对涌出量为12.64 m3/d.t，属高沼气矿井。但近年来开采实践证实，瓦斯涌出量远远低于该值。1） 煤尘7、5煤层的煤尘均具有爆炸性。2）

52、 自燃根据河北省煤矿安全生产监督管理办公室“冀煤安办200851号文”关于唐山市辖区（部分）煤矿2008年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复，范各庄矿7煤层、12煤层自燃倾向性为自燃。全矿井瓦斯绝对涌出量为9.143 m3/min，相对涌出量为2.915m3/t，二氧化碳绝对涌出量为22.349 m3/min，相对涌出量为3.918m3/t，矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。 表1-9 范各庄矿瓦斯化验成果表 钻孔项目补7补10补14煤5(ml/g)CH40.532.595.68CO20.250.190.10N20.981.531.43煤7(ml/g)CH41.903.480.15CO20.420.070.

53、33N22.941.733.131997年实测最大瓦斯相对涌出量为4.377 m3d.t，但-500水平各采区瓦斯含量不均衡，在掘进或回采时遇到地质构造异常时常出现瓦斯涌出量增高现象。根据“开局风1997681号”文下发的1997年矿井瓦斯鉴定报告，将范各庄矿定为低沼气矿井，-500水平按高瓦斯区管理。范各庄矿各可采煤层均有自燃倾向性，根据“开局风1997681号”文，范各庄矿5煤层按自燃发火煤层管理，矿井自燃危险程度定为级。根据井田开采范围内煤层煤样的化验结果和中深部钻孔的煤芯分析资料，我矿设计开采的5、7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。1）开采煤层主要煤质指标的等级5煤层：高灰（2540）、特低硫（0.5）、中磷（0.010.1）。7煤层：中灰（1525）、高硫（4.0）、中磷（0.010.1）2）开采煤层灰分成分及煤灰熔融性5、7煤层的SiO2的含量在45%左右，5煤层略高，为52.34%，11煤层略低，为39.