采矿工程毕业设计（论文）-范各庄矿年产1.5Mta新井设计

1、华北科技学院毕业设计（论文）目录全套图纸加扣 3346389411或3012250582设计总说明1一般部分31 矿区概况及井田地质特征51.1 矿区概况51.1.1 井田位置及交通51.1.2 地形与地貌51.1.3 水系情况51.1.4 气象情况61.1.5 地震情况61.1.6 矿区工业发展现状61.1.7 小窑开采情况61.1.8 建材情况71.1.9 矿区水源、电源情况71.2 井田地质特征71.2.1 区域地质特征71.2.2 地层特征81.2.3地质构造111.2.4 水文地质121.3 煤层特征151.3.1 煤层赋存状况151.3.3 瓦斯、煤尘及自燃情况162 井田境界及储

2、量192.1 井田境界192.1.1 井田境界的划分原则192.1.2划分井田的方法192.1.3 矿井井田境界192.2 井田工业储量202.3 井田可采储量212.3.1永久煤柱留设212.3.2矿井可采储量计算233矿井工作制度、设计生产能力及服务年限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263.3 井型校核264井田开拓274.1 井田开拓的基本问题274.1.1 井硐形式、数目及配置274.1.2 开采水平的确定284.1.3 方案比较294.2矿井基本巷道334.2.1井筒33

3、4.2.2井底车场364.2.3主要开拓巷道375准备方式采区巷道布置435.1煤层的地质特征435.1.1煤层埋藏条件435.1.2煤质特征435.1.3煤层顶、底板条件435.1.4煤层的含瓦斯特征435.1.5水文地质特征435.1.6煤尘的爆炸性和自燃发火危险性435.1.7地质构造435.1.8地表特征435.2 采区巷道布置及生产系统445.2.1确定采区走向长度445.2.2确定区段斜长和区段数目445.2.3煤柱尺寸的确定445.2.4采区上山的布置445.2.5区段平巷的布置455.2.6联络巷道的布置455.2.7综采对采区巷道布置的要求455.2.8采区运输、通风运料等系

4、统的确定455.3采区车场设计465.3.1采区上部车场形式的选择465.3.2采区中部车场的选择475.3.3采区下部车场的选择485.4采区主要硐室布置485.4.1采区煤仓485.4.2、绞车房495.4.3、采区变电所495.5采区采掘计划495.5.1采区主要巷道参数确定495.5.2确定采区生产能力525.5.3计算采区回采率526采煤方法556.1 采煤方法和回采工艺556.1.1选择采煤方法556.1.2确定回采工作面长度及工作面推进度556.1.3确定开采方向556.2采煤工作面回采工艺设计566.2.1.综采工作面的设备选型及配套566.2.2综采工艺方式的选择586.2.

5、3. 采煤机的工作方式和进刀方式586.2.4采煤机滚筒螺旋的选择596.2.5.综采工作面巷道布置及端头支架596.2.6.综采面组织循环作业及循环图表的编制596.3综采工作面巷道布置方式607井下运输637.1采区运输设备637.1.1采区运输计算637.1.2带式输送机的设计计算687.1.3带式输送机系统布置707.2 大巷运输设备选型737.2.1 主运输大巷设备选型737.2.2 辅助运输设备选型738.1设计依据和主要内容758.2提升容器的选型计算758.3提升钢丝绳的选择计算768.4提升机与天轮的选择计算778.5副井提升789矿井通风及安全819.1矿井通风系统选择81

6、9.1.1矿井概况819.1.2矿井通风系统的基本要求819.1.3矿井通风类型的确定829.1.4设计服务范围的确定849.1.5主扇工作方法的确定849.1.6采煤工作面通风类型的确定859.2 全矿所需风量的计算及其分配869.2.1 矿井风量计算原则869.2.2 矿井风量计算方法869.2.3 风速验算919.3 全矿通风阻力计算939.3.1 矿井通风总阻力计算原则939.3.2 矿井通风阻力计算939.3.3 井总风阻及总等积孔计算959.4 矿井通风设备的选择959.4.1 矿井通风设备的要求959.4.2 选择主要通风机969.4.3 选择电动机979.4.4 电费计算979

7、.5防止特殊灾害的安全措施989.5.1井下防尘989.5.2瓦斯的预防989.5.3火灾的预防999.5.4防治水9910.设计矿井基本技术经济指标101总 结103参 考 文 献104致 谢105专题部分107华北科技学院毕业设计（论文）设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为范各庄矿年产1.5Mt/a新井设计，全篇共分为十章：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、准备方式采区巷道布置、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古冶区境内。井田南北走向长12.25公里，

8、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。工业资源储量为：232.99Mt，可采储量为: 153.59Mt。井田主要可采煤层为5、7、9号煤层。其中5号煤平均厚度4.4m；7号煤平均厚度4m，9号煤平均厚度2.2m，平均倾角为13。服务年限73.13年。采用双立井开拓、暗斜井延伸至第二水平开拓，大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用矿车，矿井通风方式为中央分列式通风。采用走向长壁综合机械化采煤法。专题部分主要介绍煤矿深井开采矿压显现规律和支护技术的研究。深井开采矿压显现规律方面详细地阐述了深井巷道矿压显现的特点、深井开采存在的问题以及煤矿深井回采工作面矿压显

9、现特点；深井开采支护技术的研究方面详细阐述了深部开采巷道支护技术和煤矿深井开采问题处理。并对中国的深井开采技术的发展趋势做出了总结和展望。关键词：双立井开拓；暗斜井延伸；综采；中央分列式；矿车Total DesignThis design includes two parts: general part and special part. General parts for the fan area ore with annual capacity of 1.5 Mt/a new well design, whole is divided into ten chapter: summary o

10、f mining area and geological characteristics, realm and mining field reserves, mine working system, design, production capacity and length of service, field development, preparing method, underground mining roadway arrangement, coal winning method, transportation, mine, mine, mine ventilation and sa

11、fety, and design the main economic and technical indicators. Fan area is located in hebei province tangshan GuYeOu mining field. Mine north-south length of 12.25 kilometers, thing biggest tilt 3.92 kilometers long, with a total area of 32.33 square kilometers mining field, as part of the kaiping coa

12、lfield. Industrial resources for: 232.99 Mt, recoverable reserves are: 153.59 Mt. Main minable seam mining field for 5, 7, 9 coal seam. The no. 5 coal average thickness of 4.4 m; Coal thickness is 4 m on average, 7, 9 coal average thickness of 2.2 m, average Angle of 13 . Service life of 73.13 years

13、. With double shaft development, dark slope extends to a second level development, alleys using the coal belt conveyor, auxiliary transport by car, mine ventilation way as the central march-past ventilation. Towards a comprehensive mechanized longwall coal mining method. Special part mainly introduc

14、es the coal mine well open mining pressure firstly and supporting technology research. Deep well mining pressure firstly open aspects in detail elaborated the deep roadway rock pressure manifestation, problems in deep mining, as well as the characteristics of deep well mining of coal mine working fa

15、ce mining pressure manifestation characteristic; Deep well mining of supporting technology research illustrates the deep mining roadway supporting technology and coal mine deep mining processing. And the development trend of deep well drilling technology in China has made the summary and outlook. Ke

16、y words: double shaft development; Dark slope extension; Fully mechanized; The central march-past; harvesters 一般部分 1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 井田位置及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公里开采深度标高为-150-750m。详见范矿井田位置图。图1-1 范各庄煤矿地理位置图1.1.

17、2 地形与地貌范各庄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左右，地表海拔标高+32+25m，井田西部有沙河流过，流向大致与地层走向平行。沙河为季节性河流，冬季河水近似干枯，只有林西、唐家庄等矿排放水流过。夏季流量显著增加，最高洪峰达142.8m3/s，流速1.69m2/s。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、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、水稻，间杂有果园、菜园等。1.1.3 水系情况区内主要河流有沙河，纵贯全区，自井田北部流向西南，流向大致与地层走向一致，皆属季节性河

18、流。井田沙河历年最高洪水位为+15m。 我矿工业、生产用水均从地面自笔墨 深水井和井下清污分流工程取水。目前使用地面水源井七眼，其中二小水源井两眼，东沙坨水源井五眼，日供水能力16260吨；井下“204、208”清污分流工程日供水能力24480吨；全矿总供水能力40740吨。全矿日耗水量很不均衡，洗煤厂洗煤月耗水量多，冬季取暖，锅炉全部运行时日用水量偏高。全矿日平均耗水量约为20160吨，其中生产用水量约13600吨，职工生活用水量约2100吨，居民区生活用水量约为4460吨。1.1.4 气象情况矿区气候属大陆型季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，气候变化较大，春季东风和西北风交替出现，气候

19、干燥少雨，夏秋两季东南和南风常有海面带来的潮湿空气，使矿区多雨；冬季因受西伯利亚蒙古一带冷空气压的影响，多西北风，气候寒冷干燥。每年的7、8、9三个月降雨量占全年降雨量的76。年平均气温10.8C，常年最高气温37.6C，最低气温-22.6C，冻土深度0.50.7m，结冰期：11月中旬至次年的3月中旬。1.1.5 地震情况根开滦矿区位于唐山市境内，唐山及周围地区是我国主要强烈活动地区之一，自十五世纪有地震记载以来，唐山-滦县一带共发生有感地震100余次，震级大于4.75级的10次（其中6级以上2次），最大的为1976年“7.28”发生的7.8级地震。唐山市在地质构造上处于东西向的燕山褶皱带与北

20、东向的沧东断裂带的交汇部位。从浅部地质构造看，唐山地区主要发育有三组活动断裂，即北东向的宁河昌黎断裂，丰润断裂，唐山断裂；北西向的滦县乐亭断裂，蓟运河断裂；东西向的丰台丰南断裂。其中北东向的唐山断裂带从唐山市中心穿过，是1976年“7.28”大地震的发震构造，这组断裂带由三组断层组成，即位于唐山矿井田南边界的，号断层、井田西北翼的，断层、和在刘官屯与马家沟之间的陡河断层。从深部地质构造来看，唐山市位于华北断块的东北部，属于华北平原地震构造区，该区是一个构造复杂，块体破碎，差异活动强烈的构造区。其内部的地震活动成面状分散于平原区周边断裂组成的一个较大的地区。唐山地区既属近震区，亦属远震区，区内发

21、生地震或方圆250公里以外发生的地震，对本区的破坏性都是不可低估的。范各庄井田内未发现活动断裂构造1.1.6 矿区工业发展现状矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、水稻，间杂有果园、菜园等。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中央变电所，向本矿井供电的四回35Kv输电线路已建成送电。1.1.7 小窑开采情况开平煤田早在公元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。范各庄矿北部、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（图1-1），钱

22、家营矿、吕家坨矿目前均为开滦生产矿井。根据（84）冀煤地字第97号文，1984年9月4日，开滦矿务局将毕各庄区域储量划给唐山市约5000万吨，由唐山市毕各庄煤矿开采，开采范围确定为北部各煤层以经距94185、纬距385100和经距93600、纬距38500两点的连线为界，深部以各煤层-340米等高线为界，往东至F5断层，毕各庄煤矿于1990年正式投产，设计生产能力21万吨。开采布置共划分为2个采区和一个二水平开拓延伸区，采用下山方式开采，进风井作为提升井，集中下山和集中水平大巷布置在9煤层中。2005年3月，毕各庄煤矿被开滦集团收购，停止开采。井田内目前尚无其它小窑。1.1.8 建材情况矿井建

23、设中的大宗建筑材料如水泥、砖瓦、沙石、白灰等均可就地解决，钢材、木材需从外地调运。1.1.9 矿区水源、电源情况我矿工业、生产用水均从地面自笔墨 深水井和井下清污分流工程取水。目前使用地面水源井七眼，其中二小水源井两眼，东沙坨水源井五眼，日供水能力16260吨；井下“204、208”清污分流工程日供水能力24480吨；全矿总供水能力40740吨。全矿日耗水量很不均衡，洗煤厂洗煤月耗水量多，冬季取暖，锅炉全部运行时日用水量偏高。全矿日平均耗水量约为20160吨，其中生产用水量约13600吨，职工生活用水量约2100吨，居民区生活用水量约为4460吨。矿区已建有110Kv中央变电所，向本矿井供电的

24、四回35Kv输电线路已建成送电。1.2 井田地质特征1.2.1 区域地质特征范各庄井田位于开平向斜盆地内。开平向斜是华北的一个小规模的古生代含煤断陷盆地。矿区地层区划属华北地层区，基底由太古代变质杂岩和元古界的变质岩系及花岗岩系组成；下古生界地层与下伏上元古界清白口群平行不整合接触。大地构造发展经历了太古代早元古代的基底发展阶段、古生代三叠纪的盖层发展阶段和中新生代的“活化”阶段。早元古代末期发生的吕梁运动，使包括本区在内的整个华北地区完全拼合成一个坚硬而稳定的地块，形成了本区的结晶基底；中元古代以来处于相对隆升状态；古生代的沉积盖层发育较为完整。区域范围主要地层有：太古界（A）；上元古界震旦

25、系（Z）；古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和新生界第四系等地层，其中石炭系、二叠系为煤系地层。本地区地层缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系和石炭系下统，使石炭系中统的唐山组地层直接覆于奥陶系中统的马家沟石灰岩之上。开滦矿区地质发展与整个华北板块相一致，中奥陶世受加里东期构造运动的影响，整体抬升并经过长期的剥蚀作用，形成准平原化地貌。到中石炭世海西期构造运动，又开始下沉并接受沉积了石炭二叠纪地层。在这期间地壳虽有几次波动，但没有造成明显的沉积间断。印支期构造活动表现在三叠纪末纪，华北板块内部开始强烈分异，只有在鄂尔多斯盆地保留了完整的三叠纪地层外，其它地区均强烈上升，多数地区剥蚀到二叠纪地层。燕

26、山期构造活动是本区最强烈的一次，褶皱、断裂、岩浆活动均达到了顶峰期。使完整、连续的华北石炭二叠纪巨型聚煤盆地被分割成十数个大小不一的含煤区。喜马拉雅期构造活动继承了燕山期的作用特征，强度大、形式多、岩浆活动强烈，尤以张性深断裂发育为特征，形成一系列断陷盆地。在断陷盆地的两侧形成正性断裂带，进一步破坏了煤层的完整性，并可能成为煤层气和地下水的通道。1.2.2 地层特征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表3-

27、1和图3-1所示。（1）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

28、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，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。（2）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

29、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，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。（3）二迭系大苗庄组：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

30、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

31、。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。（4）第四系冲积层整个范各庄井田均为第四系冲积层所覆盖。冲积层主要由粘土层、砂层及卵砾石层组成，中上部多粘土及砂质粘土层，下部多粗砂及卵砾石层。与下伏地层呈角度不整合接触。冲积层厚度变化较大，厚度54424米，

32、由北往南逐渐增厚。在范各庄区域厚度沿东西向变化较小，南北向变化较大；而在毕各庄区域基岩面出现近南北向的山沟和山脊，冲积层厚度在两个方向上变化均较大。冲积层底部卵砾石层比较发育，局部厚度可达33.5米。在井田内的大部分区域，卵砾石层直接沉积于基岩面之上。底砾层是煤系地层上部的重要承压含水层，是煤系地层中含水层的补给水源。矿井综合地质柱状图及矿井地层一览表分别如图1-2和表1-1所示。图1-2 范各庄井田地层综合柱状图表1-1 矿井地层一览表地质时代建组起止层位地层关系厚度（米）含煤性主要特征系统组第四系由地表至基岩面不整合整合整合整合整合整合整合假整合164.6主要由砂、粘土、卵石组成二叠系上统

33、洼里组A0层底面至基岩面139.7不含煤主要由中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩组成。古冶组A0层底面至A层顶面122.9不含煤主要由中砂岩、粉砂岩组成下统唐家庄组A层顶面至五煤顶面224.5含煤线45层主要由中砂岩、粉砂岩组成大苗庄组5煤层顶板至11煤层顶板61.35含煤六层可采四层即5、7、8、9煤由砂岩、粉砂岩、煤和泥岩组成石炭系上统赵各庄组11煤层顶板至K6灰岩顶面83.7含煤三层可采的即11、12、12半由砂岩、粉砂岩、煤组成开平组K6灰岩顶面至K3灰岩顶面51.9含煤13层，14煤局部可采主要为粉砂岩、泥岩、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67.3含13层不稳定薄煤

34、线以粉砂岩为主，细砂岩次之，间夹三层灰岩，底部为G层铝钒土岩奥陶系中统由灰岩、白云岩等组成1.2.3地质构造范各庄井田位于开平向斜东南翼南段，南北走向延伸12.25公里，东西斜长平均3.92公里，总面积32.33平方公里。范各庄井田主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼的毕各庄向斜，主要受开平向斜在发育过程中北部受青龙山东西构造带影响，为主向斜轴在古冶以北发生偏转呈东西向而派生出的南北应力场形成的次一级构造（图2-1）。塔坨向斜轴线总体呈东西向，枢纽呈弧形向北凸出。受塔坨向斜影响，往南伴生发育了北二背斜和井口向斜，并在轴部附近产生了小型断层，落差较小。在井田中部发育有FO断层为主的断裂构造带，走向

35、为南北向。（1）褶曲塔坨向斜：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。中部单斜：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，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。毕各庄向斜：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。

36、毕各庄向斜及F5大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。（2）断层井田主要断层为井田中部的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

37、层。1.2.4 水文地质(1).大气降雨对矿井涌水量变化的影响矿区气候属大陆型季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，气候变化较大。春季东风和西风交替出现，气候干燥少雨；夏秋两季东南和南风常由海面带来潮湿空气，使矿区多雨；冬季因受西伯利亚蒙古一带冷气压影响多西北风，气候寒冷干燥。根据1958年建井以来的气象资料统计，多年年平均降雨量为617.45毫米。降雨多集中在7、8、9三个月，多年平均7、8、9三个月的降雨量为463.79毫米，占多年年平均降雨量的75.l。建井以来降雨量特征值统计矿井涌水量无季节性变化，不受大气降雨的直接影响。因为煤系地层上覆盖着巨厚的冲积层，大气降雨后，大部分从地表流走，

38、少部分渗人地下，首先形成潜水，然后再慢慢地向下渗透到底部卵砾石层，形成孔隙承压水。通过基岩隐伏露头补给煤系地层，然后经构造和裂隙渗入巷道和采空区，变成矿井涌水。(2).地表水系及其对矿井涌水量变化的影响。井田范围内有沙河自井田北部流向西南，流向大致与地层走向一致，河面开阔，水力坡度较小，仅为l2。在井田北部，沙河已与地面塌陷坑连为一体。冬春河水近于干涸，只排泄矿井水。夏秋流量显著增大，汛期有时泛滥，流量随上游山区降雨量而变化。建矿以来，1959年沙河最高洪水位为29.572米；1964年投产以来，由于年降雨量偏小，沙河最高洪水位只达到28.0米。根据洪水位与洪峰流量和降雨量的相互关系，计算沙河

39、最高洪水位50年一遇为29.76米，百年一遇30.49米。我矿各井筒井口高程除风井外，都低于百年一遇预测最高洪水位。随着矿井开采，地表不断塌陷，在工业广场两翼形成了大面积塌陷积水坑。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，潜水不给地表水。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，沙河洪水泛滥。塌陷坑水漫溢，可能出现流入井筒，淹没矿井的问题。(3).矿井直接充水含水层及其主要特征在煤系地层中，对矿井直接充水的含水层是五煤层顶板砂岩裂隙承压含水

40、层和1214煤层间砂岩组裂隙承压含水层及512煤层间砂岩裂隙承压含水层。712煤层间砂岩裂隙承压含水层：该含水层有几层互不联系的含水亚层组成，主要有78煤层间砂岩裂隙承压含水层，812煤层间砂岩裂隙承压含水层。裂隙承压含水层和812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。(4).矿井间接充水含水层及其主要特征：煤系地层基底的奥陶系灰岩强含水层和上覆的第四系冲积层强含水层，煤系地层中的唐山灰岩含水层是矿井充水的间接补给水源。a.第四系冲积层含水层：第四系冲积层厚度在井田北部为5

41、0米左右，到井田南部厚度已达400米以上。本层可分为四个含水带，第一个含水带为潜水层，其它三个含水带为承压含水层。潜水层：本层主要由混合砂组成，分布整个井田，为一层状孔隙含水层，厚度平均12米左右。由于地势平坦，主要接受大气降水的补给，与地表水体为互补关系。雨季接受地表水补给，旱季向地表水体排泄。潜水的流动方向大致与沙河流向一致。潜水水位埋深与地形有关，受降雨影响水位动态季节性变化明显。平水期渗透系数为1.925米昼夜，单位涌水量为0.364升秒米，多雨期渗透系数为5.061米昼夜，单位涌水量为0.891升秒米。水质类型为重碳酸一钙镁型，属淡软水。上部砂岩含水层：该层埋藏深度2336米，其厚度

42、一般为13米，为承压含水层。本层主要由粗砂和细砂组成，局部有粗砂含砾，含水层顶部有一厚达3米左右的砂质粘土或粘土层。据钻孔抽水试验结果该含水层渗透系数为195506米昼夜，单位涌水量为02320865升秒米，水质类型为重碳酸一钙镁型，属淡水。中部卵石层含水层：本层埋藏深度3565米，含水丰富，分部较广为承压含水层，主要由卵石组成。井田北部发育，厚度约10米，向南逐渐变薄，其含砂量亦愈来愈多，至范各庄乡张庄窝村、大赤口一带变成粗砂层而歼灭。据F 13钻孔水试验结果渗透系数为12307米昼夜，单位涌水量为2339升秒米，水质类型为重碳酸一钙钠型，属碱性淡水。底部卵砾石含水层：本层为冲积层最底部的含

43、水层，井田北部范区藏在53170米，南部毕区埋藏在230424米。顶部多中细砂层，底部为含砂砾石层，分布广呈多层透镜状。在井田中部约有933平方公里的底部卵石层直接与基岩接触，其厚度310米；毕区较厚，厚度达15米以上。井田范围内底部卵砾石层与基岩直接接触面积累计约2124平方公里，占整个井田面积的685。据抽水试验结果，单位涌水量为2887升秒米，渗透系数为35.46米昼夜。水质类型为重碳酸一钙镁钠型，属淡软水。井田范围内有315的面积为粘土层与基岩直接接触，在井田北部其厚度为3-6米左右，局部达10米以上；在井田南部其厚度为68米，局部厚达10米以上。b.奥陶系灰岩岩溶含水层：奥陶系石灰岩

44、在井田东部、北部埋藏较浅，在西部、南部埋藏较深；在井田外部为隐伏露头，直接与第四系冲积层接触。整个井田奥陶系石灰岩中构造裂隙和岩溶发育，但不同区域发育程度有很大差异。在塔坨向斜至井口向斜区岩溶发育及有较大溶洞存在，并造成煤系地层陷落，已相继发现了12个岩溶陷落柱；井田南翼单斜区，奥灰岩溶发育则较差，如南二、南三石门钻孔只有小的构造裂隙和溶孔。根据抽水试验和对该含水层动态长期观测资料，奥陶系石灰岩是一个互相连通的岩溶含水整体，是煤系地层的主要补给水源，又可通过导水断裂和岩溶陷落柱成为矿井的直接突水水源。奥灰岩溶富水性是极不均一的，井田北部一些钻孔单位涌水量可达过6593升秒米，渗透系数为3187

45、米昼夜，而井田南部有的钻孔单位水量不足001升秒米；建井前该含水层原始水位可达十 31 33米，由于30年的疏降，现水位为十 2 4米左右。该含水层水位季节变化明显，年变化范围在2米左右。奥灰水水质类型为重碳酸一钙镁型，属淡软水。奥陶系灰岩距最下一个稳定可采煤层（12煤层）时间距一般为160220米，在正常情况下对矿井无直接充水关系，但由于岩溶陷落柱及导水断裂构造的存在，将奥灰水直接导人煤系地层，可成为矿井水的直接补给水源。3、14煤层一唐山灰岩间砂岩、灰岩裂隙承压含水层。该含水层由l4煤层底板砂岩和唐山灰岩组成，厚度为40米，该层节理裂隙发育，北部唐山灰岩中有溶洞存在。该含水层在隐伏露头区接

46、受冲积层含水层渗透补给，在井田中部接受下伏奥灰含水层越流补给。由于其裂隙发育的不均一性，其含水性又北向南，由浅至深逐渐减弱。但由于隐伏导水构造影响，局部区域含水性强。根据抽水试验结果，单位涌水量为00360665升秒，米，渗透系数为02754683米昼夜。水质类型为HCO3Ca-Mg水 ，为淡软水。该含水层由于处于奥灰强含水层与1214煤层间砂岩含水层中间，其含水性强弱可间接反映出奥灰含水层对上部含水层的越流补给关系。因此，了解该含水层的含水性及水位、水温情况有助于查明奥灰含水层对上部含水层的补给清况。预计涌水量变化情况为：正常涌水量为1130m3/h，最大涌水量为1720m3/h。1.3 煤

47、层特征1.3.1 煤层赋存状况范各庄井田内的主要可采煤层中，下部的12煤沉积于石炭系上统的赵各庄组，属海陆交互相沉积，煤层厚度的区域性变化相对比较稳定，规律性较强，且顶底板条件较好。上部的5煤、7煤、9煤沉积于二迭系下统的大苗庄组，基本上属陆相沉积，由于沉积环境的复杂多变，对煤层厚度、结构及其顶底板均产生一定的影响，并往往伴随不同程度的河流冲刷。(1)5煤层5煤层为简单结构煤层，煤层厚度02.49米，平均4.4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

48、、831等孔控制的范围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。(2)7煤层7煤层为复杂结构中厚煤层。煤厚平均4.0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

49、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=0.40.9，容重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。与下伏12煤层间距为30.550.5米，平均43.4米。 (3)9煤层9煤层为复杂结构的中厚煤层。煤层厚度0.133.45米，平均2.2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，在南二至南三石门，由于夹石厚达0.9米，将

50、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。1.3.2 煤质情况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。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8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7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。煤层的原生灰分在井田

51、范围内并无大的差异，但原煤的生产灰分却呈现逐渐上升的趋势，个别工作面的生产灰分则达到了4050以上。5煤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。7煤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，容重1.57克/厘米3。9煤类型以光亮型为主，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。1.3.3 瓦斯、煤尘及自燃情况赋存于煤层中的瓦斯是煤矿生产中的重大自然灾害之一， 是随着煤化作用产生的有害气体。

52、煤层中的瓦斯含量一般受下述因素控制：煤的变质程度、围岩条件、地质构造、埋藏深度以及地下水活动等。范各庄矿CH4的相对涌出量在0.050.56米3 /吨天，CO2的相对涌出量3.1812.18米3吨天，属于低级瓦斯矿井。煤尘是在煤矿生产过程中，煤破碎后形成的粉末状尘埃。煤尘除引起煤肺病，影响人的健康外，其主要危害在于悬浮于空气中的煤尘，在一定条件下可引起燃烧或爆炸，造成巨大的井下事故。决定煤尘是否具有爆炸性，以及爆炸性强弱的因素有以下几方面：煤尘的成份：煤尘的爆炸性与它的可燃体挥发分含量有很大关系。当Vr10时，煤尘不具有爆炸性；当Vr1015时，煤尘具有微弱的爆炸性；当Vr1535时，煤尘爆炸

53、性迅速增加，具有强烈的爆炸性；当Vr3542时，爆炸性逐渐减弱。以多年的煤质统计数据来看，我矿各煤层的挥发分数值均在1536之间，尤以2335范围内的数值为多，这说明我矿具有发生煤尘爆炸的潜在危险。煤尘的爆炸性与它的水分和灰分含量也有一定关系。水分可以阻碍煤尘的燃烧过程，增大尘粒的粘结性和减少煤尘飞扬，当水分含量达到4050时，煤尘几乎丧失了爆炸性能。巷道空气中煤尘浓度和瓦斯浓度只有当煤尘呈悬浮状态，且煤尘浓度达到一定界限，而瓦斯浓度达到下表中的数值时，煤尘才有发生爆炸的可能。由于我矿在采掘工作面实行喷水雾降尘，严格控制回风流中的瓦斯浓AAA度，并将CH 4值控制在0.5以下，从而基本上消除了

54、因瓦斯、煤尘浓度而可能引发的煤尘爆炸事故。煤层自然发火残留在采空区的碎煤和煤柱，存放在地面的煤堆，以及接近露头的煤层，由于与空气接触而氧化生热，在散热条件下不畅的情况下，氧化生成的热量大于向四周逸散的热量，致使煤的温度逐渐升高，一旦达到煤的燃点时，就会发生煤的自燃。根据检验结果可知我矿煤层为不易自然煤层。192 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界的划分原则在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田个部分都能得到合理的开发，井田境界的划分要符合下列原则：（1）井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应。对生产能力较大的矿井，尤其是机械化程度较高的现代化大型矿井，应要求井田有足够的储量和合理的服务年限并为矿井发展留有余地，以满足矿井长远发展的要求。（2）必须要保证煤田有合理尺寸。为便于合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾向长度。要结合矿井的开采技术和机械装备情况，合理地安排井田走向长度，以保证矿井较好的经济效益，一般小型矿井1500m；中型矿井4000m；大型矿井7000m。（3）充分利用自然条件、地质条件划分井田。例如可以利用大的断层作为井田边界，或在河流、国家铁路、城镇等下面进行开采存在问题较多或不够经济需留设安全煤柱时，可以此作为井田边界，即降低了煤柱损失又减少了技术上的困难。（4）合理规划