采礦工程畢業(yè)設計（論文）-開灤集團范各莊礦1.8Mt新井設計

1、華北科技學院畢業(yè)設計緒論 這是對我們知識、能力進行綜合性培養(yǎng)和鍛煉的設計，是塑造我們理論聯(lián)系實際、嚴肅認真的科學態(tài)度和工作作風，是對自己所學知識和能力的綜合考研；其次是讓我們更加接近現(xiàn)場實際情況，深入現(xiàn)場實際的學習過程，培養(yǎng)我們深入了解專業(yè)知識、繪圖、計算機相關軟件應用能力，與此同時也是對煤炭工業(yè)方針、政策有了進一步的深入了解。 本設計是關于新礦井的建設，其中包括開拓方式、采煤工藝、支護方式、設備選型以及礦井的各個系統(tǒng)。本設計設計到多方面的知識，包括通風安全方面、采煤工藝方面、巖石力學方面以及AutoCAD制圖方面的知識。本設計采用走向長壁采煤法，設兩條大巷，布置在合適的地層中，利于礦井的生產

2、和管理，提高經濟效益。本設計主要是通過繪制礦井的各種圖紙來優(yōu)化礦井，這其中文字部分包括方案比較，以便使設計更加合理。在設計時，需要對礦井的地質情況、煤層的受力等情況進行分析，這樣才能使建設的礦井更符合實際情況。通過本設計加深對所學專業(yè)知識的了解和認識，同時通過做畢業(yè)設計也培養(yǎng)了我們個人發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)我們實事求是的科學態(tài)度和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，為將來在工作崗位上更好的發(fā)揮自己的能力奠定了堅實可靠的基礎。由于本人所學到的知識有限，所以又設計中難免出現(xiàn)些錯誤，希望各位老師、同學給與批評指正。全套圖紙加扣 3346389411或3012250582VII目錄設計總說明I一般部分：

3、III1.礦區(qū)概述及井田地質特征11.1礦區(qū)概述11.1.1 交通位置11.1.2 地形特征及區(qū)域特點21.1.3 氣候及水文特征21.1.4周邊礦井開采情況21.2 井田地質特征31.3 煤層特征112.井田境界和儲量152.1井田境界152.2礦井工業(yè)儲量162.2.1勘探類型及儲量等級的圈定162.2.2儲量等級的圈定162.2.3煤層最小可采厚度162.2.4礦井工業(yè)儲量的計算162.3礦井可采儲量172.3.1保護煤柱儲量計算172.3.2可采儲量計算202.3.3井田儲量匯總表213.礦井工作制度和設計生產能力及服務年限223.1礦井工作制度223.2礦井設計生產能力及服務年限22

4、3.2.1礦井生產能力的確定223.2.2礦井及第一水平服務年限的核算224 井田開拓244.1 井田開拓的基本問題244.1.1 確定井筒的形式、數(shù)目、配置244.1.2 確定工業(yè)廣場及井口位置254.1.3 確定開采水平和階段高度264.1.4 開采水平布置及井底車場的選型264.1.5 采區(qū)劃分及其布置284.2 井田開拓設計方案比較294.2.1 開拓方案技術比較294.2.2礦井開拓方案經濟比較31經過以上比較，方案二明顯優(yōu)于方案三，因此本礦井采用立井兩水平，暗斜井延伸方案。324.3 礦井基本巷道324.3.1 井筒324.3.2 井底車場354.3.3 主要開拓巷道375 采區(qū)巷

5、道布置415.1 采區(qū)煤層地質特征415.1.1 采區(qū)位置415.1.2 采區(qū)煤層特征415.1.3 煤層頂?shù)装鍘r石構造情況425.1.4 地表情況425.2 采區(qū)巷道布置及生產系統(tǒng)425.2.1 確定采區(qū)走向長度425.2.2 確定區(qū)段斜長和區(qū)段數(shù)目435.2.3 煤柱尺寸的確定435.2.4 采區(qū)上山的布置435.2.5 區(qū)段平巷的布置445.2.6 聯(lián)絡巷道的布置445.2.7 采區(qū)運輸、通風運料等系統(tǒng)的確定445.3 采區(qū)車場設計455.3.1采區(qū)上部車場形式的選擇455.3.2采取中部車場形式的選擇465.3.3采區(qū)下部車場的選擇及設計465.3.4采區(qū)主要硐室的布置495.4采區(qū)采

6、掘計劃525.4.1采區(qū)主要巷道參數(shù)確定525.4.2確定采區(qū)生產能力535.4.3 計算采區(qū)回采率546 采煤方法556.1 采煤工藝方式556.1.1確定采煤工藝方式556.1.2 回采工作面參數(shù)566.1.3 采煤工作面破煤、裝煤方式56支護方式596.1.5 端頭支護及超前支護方式606.1.6 各工藝過程注意事項616.1.7 采煤工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)626.2 回采巷道布置646.2.1 回采巷道布置方式646.2.2 回采巷道參數(shù)657井下運輸677.1 系統(tǒng)基本概述677.1.1 基本概況677.1.2 井下運輸系統(tǒng)677.2采區(qū)運輸設備687.2.1 主運輸設備687.2.2

7、采區(qū)輔助運輸707.3 大巷運輸設備選型717.3.1 主運輸大巷設備選型717.3.2 輔助運輸設備選型727.3.3 運輸設備能力驗算738 礦井提升748.1 設計依據(jù)748.1.1 主井提升748.1.2 副井提升748.2 主副井提升設備的選型748.2.1 小時提升量748.2.2 合理的提升速度758.2.3 一次循環(huán)時間758.2.4 一次合理提升量的確定768.2.5 計算一次提升循環(huán)提升時間和所需的提升速度778.3 提升鋼絲繩的計算788.4 提升機與天輪的選擇計算798.4.1 滾筒(或摩擦輪)直徑的確定798.4.2 天輪的選擇808.4.3 提升機強度校驗808.5

8、 提升電動機的預選808.5.1 電動機功率的估算818.5.2 估算電動機轉數(shù)818.6 提升機與井筒的相對位置828.6.1 井架高度828.6.2 絲繩對摩擦輪的圍包角計算829 礦井通風與安全859.1 礦井通風系統(tǒng)的選擇859.1.1 選擇礦井通風系統(tǒng)的原則859.1.2 選擇礦井主要通風機的工作方法869.1.3 選擇礦井通風方式879.2 全礦所需風量的計算及其分配889.2.1 礦井風量計算原則889.2.2 礦井風量計算方法889.2.3 風速驗算939.3 全礦通風阻力計算959.3.1 礦井通風總阻力計算原則959.3.2 礦井通風阻力計算959.4 礦井通風設備的選擇9

9、79.4.1 礦井通風設備的要求979.4.2 選擇主要通風機979.4.3 選擇電動機1009.4 礦井災害防治技術1019.4.1 防治瓦斯1019.5.2 防治煤塵1019.4.3 防滅火1019.4.4 防治水10210 礦井基本技術經濟指標103參考文獻：105專題部分：107礦井主要巷道穿斷層掘進的方法探討1091引言1111.1研究的現(xiàn)實意義1112國內外研究現(xiàn)狀1132.1 回采巷道圍巖控制技術及理論研究現(xiàn)狀1132.2 過斷層情況下巷道支護方法1162.3 斷層對采礦的影響理論研究現(xiàn)狀1183. 陳四樓煤礦工程實例1233.1工程概況1233.2斷層帶前膨脹軟巖施工方法123

10、3.3斷層破碎帶施工技術1243.3.1打鉆與注漿1253.3.2采用弧板支架1264結論129致謝133設計總說明本設計包括兩個部分：一般部分和專題部分。一般部分為范各莊礦180萬噸新井設計，全篇共分為十個部分：礦井概述及井田地質特征、井田境界及儲量、礦井工作制度和設計生產能力、井田開拓、采區(qū)巷道布置、采煤方法、井下運輸、礦井提升、礦井通風與安全和礦井主要經濟技術指標。范各莊井田位于河北省唐山市古冶區(qū)境內。本礦井北部及西北部與呂家坨礦相接，西及西南部與錢家營礦相鄰，東部以煤層露頭風化帶為界。井田南北走向長5.5公里，東西最大傾斜長3.5公里，全井田總面積為13.5平方公里。井田內的可采煤層為

11、5煤、7煤和9煤，其中主采煤層為7煤，該煤層賦存穩(wěn)定，平均厚度2.5m。傾角平均為13，首采煤層傾角為13，為緩傾斜平煤層。井田內工業(yè)儲量21433萬噸，可采儲量15858.54萬噸。礦井平均涌水量為36.83m3/min，無自然發(fā)火現(xiàn)象。范各莊礦年設計生產能力1.8Mt/a，服務年限73年。采用立井兩水平開拓，第一水平標高-420m，第二水平標高-550m。礦井采用走向長壁采煤法。礦井布置一個綜采工作面保證全礦井的產量，長度300m，煤的運輸采用皮帶運輸。礦井通風方式采用中央分列式通風。專題部分為礦井主要巷道穿斷層掘進的方法探討。關鍵詞：井田開拓；采煤方式；運輸提升；通風安全；穿斷層掘進Ge

12、neral description of the designThis design includes two parts: general part and special part.General parts for the fan area are 1.8 million tons of new mine design, whole is divided into ten parts: summary of mine and mine geological characteristics, the working system of the realm and mining field

13、reserves, mine design and production capacity, mine exploitation, underground mining roadway arrangement, coal winning method, transportation, mine, mine ventilation and safety and coal mine main economic and technical indicators.Fan area is located in hebei province tangshan GuYeQu mining field. Th

14、e mine into the lvjiatuo coal mine, the north and northwest west and money home camp mine adjacent to the southwest, the east by a coal seam outcrop belt of weathering. Mine north-south length of 5.5 kilometers, thing biggest tilt 3.5 kilometers long, with a total area of 13.5 square kilometers of w

15、hole field. Minable seam in the mining field is 5, 7 and 9 coal, coal, coal is one of main mining 7 coal, the coal seam occurrence is stable, the average thickness of 2.5 m. Averaged 13 inclination, extracting seam dip Angle in the 13 , is slowly inclined coal leveling layer. Within the mine industr

16、ial reserves of 214.33 million tons, recoverable reserves of 158.5854 Imillion tons. Mine water inflow on average is 36.83m3/min , no spontaneous combustion phenomenon.Fan area are annual design production capacity of 1.8 Mt/a, length of service in 73. Two levels to develop using vertical shaft, the

17、 first level elevation 420m, the second level elevation - 550m. Mine to longwall mining method.Mine layout a fully mechanized coal face to ensure mine production, all of them, and a length of 300 m, coal transportation uses the belt. Using the central march-past ventilation mine ventilation.Key word

18、s:Mine development; Coal mining; Transportation promotion; Ventilation and safety; Wear fault tunnelingIII一般部分一般部分：開灤集團范各莊礦1.8Mt/a新井設計 1.礦區(qū)概述及井田地質特征1.1礦區(qū)概述1.1.1 交通位置范各莊井田位于河北省唐山市古冶區(qū)境內。井田南北走向長12.25公里，東西最大傾斜長3.92公里，井田總面積為32.33平方公里,為開平煤田的一部分。礦內鐵路與林西礦和京山線古冶站接軌，北距古冶火車站10.2公里。有公路干線（遷唐線）通過井田。有季節(jié)性河流沙河流過 (圖1

19、-1)。圖1-1 開灤礦區(qū)礦井分布及交通位置平面圖礦井地理坐標：東經113度28分，北緯39度33分，井田北部、西北部及西部與呂家坨礦相接，井田西及西南部與錢家營礦相鄰，井田東部及南部以14煤層的基巖露頭為界。井田地理位置優(yōu)越，交通線四通八達。西距唐山市區(qū)23公里，豐南區(qū)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國道10公里，京沈高速榛子鎮(zhèn)入口23公里；南距唐港高速青坨營鎮(zhèn)入口16公里，曹妃甸新區(qū)41公里，曹妃甸港67公里；東距灤縣新城26.7公里，秦皇島港100公里。東南距灤南縣城24公里，樂亭縣城46公里，京唐港66公里（以范各莊礦為中心，直線距離）。

20、1.1.2 地形特征及區(qū)域特點本區(qū)為廣闊平原，被第四紀沖積層所掩覆。沖積層在井田北部較薄，約在50米左右，南部漸厚，范57孔達到152米，向南則更厚。沖積層多由粘土質層、沙層、卵石層所組成。本區(qū)是歷史悠久的重工業(yè)區(qū)，礦產資源豐實，工業(yè)基礎堅實，煤炭、耐火粘土、石英砂巖、水泥灰?guī)r、煤矸石等礦藏儲量大，開采價值高。 區(qū)內大中型企業(yè)較多，主要產品有煤炭、鋼鐵、水泥、焦化、耐火材料、陶瓷、醫(yī)藥、紡織、服裝為主，經濟發(fā)達。 農業(yè)前景廣闊，水澆地、高效益菜地、果園、養(yǎng)殖水面均有分布，開發(fā)潛力非常大。本區(qū)內居民點大都為農業(yè)村莊。自北向南有，周莊子、汀上、范各莊、范礦工房區(qū)、后仁里、張家莊戶、大赤口、小劉莊、

21、甘義莊、小岳各莊、小李莊、畢各莊、后程各莊、王喜莊、史莊子等。除務農外，部分居民在范各莊、呂家坨、林西、唐家莊等礦工作。范各莊礦大部分員工及其家屬居住在范礦工房區(qū)，工房區(qū)有銀行、郵局、派出所、醫(yī)院、學校、公交、超市等公共服務設施。1.1.3 氣候及水文特征本區(qū)氣候屬于暖溫帶半濕潤季風型大陸性氣候。具有冬干、夏濕、降水集中、季風顯著、四季分明等特點。年平均氣溫11.2，年平均降雨量605.97毫米，集中于78月，冬季盛吹西北風，夏季受海洋暖濕氣團影響，盛吹偏南風，春秋兩季是冬季風和夏季風的過渡季節(jié)，風向多變。井田西有沙河，其流向大致與煤系地層走向平行，為季節(jié)性河流。地面標高北部約34米，南部約2

22、2米，平均坡度12，地勢平坦，間有幾個小土丘，比高不大，所占面積也很小，靠近沙河則多有沙崮。根據(jù)十年來所揭露地質、水文地質資料，確定礦井地質條件的類別為類，代號為-abcdeg；礦井的水文地質條件為極復雜類型。1.1.4周邊礦井開采情況開平煤田早在公元1400年前后即被發(fā)現(xiàn)，并相繼開采。從19世紀末葉開采規(guī)模才逐漸擴大。范各莊礦北部、西北部及西部與呂家坨礦相接，井田西及西南部與錢家營礦相鄰（圖1-1），錢家營礦、呂家坨礦目前均為開灤生產礦井。根據(jù)（84）冀煤地字第97號文，1984年9月4日，開灤礦務局將畢各莊區(qū)域儲量劃給唐山市約5000萬噸，由唐山市畢各莊煤礦開采，開采范圍確定為北部各煤層以

23、經距94185、緯距385100和經距93600、緯距38500兩點的連線為界，深部以各煤層-340米等高線為界，往東至F5斷層，畢各莊煤礦于1990年正式投產，設計生產能力21萬噸。開采布置共劃分為2個采區(qū)和一個二水平開拓延伸區(qū)，采用下山方式開采，進風井作為提升井，集中下山和集中水平大巷布置在9煤層中。2005年3月，畢各莊煤礦被開灤集團收購，停止開采。1.2 井田地質特征1.2.1 井田煤系底層概述開平煤田早在公元1400年前后即被發(fā)現(xiàn)，并相繼開采。從19世紀末葉開采規(guī)模才逐漸擴大。解放前，開灤企業(yè)大權操在英、日帝國主義和國內資本家手里，雖在礦區(qū)周圍打過一些鉆孔，但為量很少，對煤田的遠景評

24、價無大補助。地質填圖工作過去亦作過一些，但僅限于煤盆西北翼露頭地帶，地質點全用目測標定，精度較差。開平煤田地層劃分，曾經中外學者多人研究，如趙亞曾、葛利普、孫云鑄、俞建章、馬滌吾等，現(xiàn)時仍采用馬滌吾式的劃分作為基礎。1953年開始大規(guī)模勘探，由前開灤煤礦總管理處基本建設處地質勘測科負責，先在開平煤盆地東端開始。同年年底由林西西部技術邊界線開始用鉆探方法進行找礦勘探，到1955年已查明呂家坨勘探區(qū)并提交精查地質報告。根據(jù)已知推未知的方法，1956年起在開平煤盆地周圍施行地球物理探礦。目前在車軸山及玉田地區(qū)經鉆探證實，發(fā)現(xiàn)新的含煤地帶。1955年4月，由開灤勘探隊在呂家坨區(qū)以追蹤走向勘探法越過沙河

25、對范各莊勘探區(qū)進行普查勘探，采用“追蹤走向勘探法”找煤，先后施工范31、范32、范33、范34、范35、范44、范42、范36、范37九個鉆孔，同年6月27日以（56）地地字370號函向煤炭部地質勘探總局報送“范各莊勘探區(qū)普查報告及詳精查勘探設計說明書”。1956年5月開始對范各莊勘探區(qū)進行詳精查勘探，1957年合并畢各莊勘探區(qū)進行詳精查勘探。至1957年6月，共施工地面鉆孔25個，共進尺13588.38米，沖積層水文孔8個，共進尺418.6米，平均每平方公里有鉆孔2.3個，總投資640756.88元，獲得儲量A2+B+C1級234884千噸。1957年12月提交精查地質報告。普查階段末期和詳

26、精查階段所打鉆孔除個別孔外，都經電測井校正?？咨钫`差的校正一般不超過1。鉆孔歪斜測量全用氟酸蝕刻玻璃管方法，在詳精查階段所打鉆孔并用電測法校正。1958年8月，開灤范各莊礦開始破土建井，1964年10月正式移交生產。1974年畢各莊區(qū)劃入范各莊井田，地質儲量增加將近一倍。截至1975年，根據(jù)生產需要，井上下補充勘探鉆孔、水文觀測孔及巖石冒落孔等，共進尺10483米*資料來源：開灤范各莊礦革命委員會，開灤煤礦范各莊地質報告書，1977年8月。1977年至1987年，在井田北翼和南翼邊界地區(qū)，共施工地質鉆孔21個，進尺13226.21米，施工水文地質鉆孔37個，進尺19251.36米。（資料來源：

27、中國統(tǒng)配煤礦總公司、開灤礦務局、范各莊礦，開灤礦務局范各莊礦地質報告書1979-1989，1989年9月17日）1987年至1998年，施工地面鉆孔5個，進尺2737.35米，井下地質孔201個，進尺13237.17米；地面水文地質勘查孔13個，進尺8055.14米，井下水文孔210個，進尺22496米。根據(jù)綜合水文地質條件，確定礦井地質條件的類別為：-abcdeg。1987年至1998年，完成了礦井重點延伸工程2-1皮帶、三水平井底車場、3-2皮帶巷的綜合水文地質勘探。引進了高精度采區(qū)三維地震勘探技術，完成了二水平南三至南四采區(qū)、三水平南一至南二采區(qū)的三維地震勘探，合計4.12平方公里，取得

28、了較好效果*資料來源：開灤范各莊礦礦井地質報告書1988-1998，河北省煤炭工業(yè)局，開灤礦務局范各莊礦，1998年12月。范各莊礦勘探和開發(fā)揭示出的地層自上而下有：第四系、二疊系、石炭系、奧陶系。范各莊井田煤系地層主要由石炭系、二疊系地層組成，煤系地層包括中石炭統(tǒng)唐山組，上石炭統(tǒng)開平組、趙各莊組，下二疊統(tǒng)的大苗莊組、唐家莊組。范各莊井田地層劃分如表1-1和圖1-2所示。表1-1 范各莊礦井田地層劃分表地質時代建組起止層位地層關系厚度（米）含煤性主要特征系統(tǒng)組第四系由地表至基巖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、卵石組成二疊系上統(tǒng)洼里組A0層底面至基巖面139.7不

29、含煤主要由中粗砂巖、細砂巖、粉砂巖組成。古冶組A0層底面至A層頂面122.9不含煤主要由中砂巖、粉砂巖組成下統(tǒng)唐家莊組A層頂面至五煤頂面224.5含煤線45層主要由中砂巖、粉砂巖組成大苗莊組5煤層頂板至11煤層頂板61.35含煤六層可采四層即5、7、8、9煤由砂巖、粉砂巖、煤和泥巖組成石炭系上統(tǒng)趙各莊組11煤層頂板至K6灰?guī)r頂面83.7含煤三層可采的即11、12、12半由砂巖、粉砂巖、煤組成開平組K6灰?guī)r頂面至K3灰?guī)r頂面51.9含煤13層，14煤局部可采主要為粉砂巖、泥巖、夾三層分布不穩(wěn)定的灰?guī)r中統(tǒng)唐山組K3灰?guī)r頂面至奧陶灰?guī)r頂面67.3含13層不穩(wěn)定薄煤線以粉砂巖為主，細砂巖次之，間夾三層

30、灰?guī)r，底部為G層鋁釩土巖奧陶系中統(tǒng)由灰?guī)r、白云巖等組成 圖1-2 范各莊井田地層綜合柱狀圖1.2.2井田地質構造開灤礦區(qū)位于燕山南麓，區(qū)內包括開平煤田的開平主向斜和車軸山向斜2個含煤構造，為華北斷塊的一部分，因此區(qū)域構造特征及地應力分布都受到華北斷塊構造的控制。由于受加里東運動的影響，中朝地臺自中奧陶世以后一直處于上升狀態(tài)，至早石炭世仍未接受沉積，因此開平煤田也缺失了從中奧陶統(tǒng)至下石炭統(tǒng)的各地層。礦區(qū)主體構造形態(tài)為開平復式向斜構造，向斜東北端抬升封閉，西南端開口呈半封閉性的構造盆地，面積約800平方公里。向斜的總體軸向為北東向，自古冶以北主向斜軸逐漸轉為東西向(圖1-3)。圖1-3開平煤田構造

31、綱要圖開平復式向斜構造兩翼不對稱，西北翼地層傾角比較大，局部地層倒轉，發(fā)育落差及走向長度較大的逆斷層或逆掩斷層；東南翼地層傾角比較平緩，由北往南發(fā)育兩組軸向與主向斜軸斜交或直交的短軸傾伏褶皺構造：一組由杜軍莊背斜、黑鴨子向斜、呂家坨背斜、塔坨向斜、畢各莊向斜及南陽莊背斜等組成；另一組出現(xiàn)在宋家營以南，由李新莊向斜、劉唐堡背斜組成，其規(guī)模不如前者。東南翼較緩，地質條件較為簡單，斷層發(fā)育程度較西北翼明顯要低，且以張性、張扭性的高角度斜交正斷層為主。區(qū)域地質演化史比較復雜，在古生代至中三疊世接受地臺型沉積；基底由太古界的單塔子群和遷西群組成。巖石主要是各類片巖、角閃巖、片麻巖、石英巖等。出露厚度達萬

32、余米，加上隱伏部分可達兩萬余米，但在開灤礦區(qū)范圍內出露較少，主要分布在東北部山區(qū)。蓋層由震旦系、古生界、中生界的石英巖、白云巖、石灰?guī)r、砂巖、頁巖、安山巖、泥灰?guī)r和煤系地層組成，總厚度一萬多米。蓋層多數(shù)埋藏于松散地層之下，只少數(shù)出露于北部山區(qū)。由于受加里東運動的影響，華北地區(qū)自中奧陶世以后一直處于上升狀態(tài)，至早石炭世仍未接受沉積，中石炭紀后地殼緩慢下沉，接受了一套海陸交互相含煤沉積。含煤巖系主要為中石炭統(tǒng)唐山組，上石炭統(tǒng)開平組和趙各莊組，下二疊統(tǒng)的大苗莊組、唐家莊組。三疊紀晚期，構造環(huán)境發(fā)生變化，斷裂作用使得中國整個東北部分形成裂谷型（斷陷）盆地。在侏羅紀晚期，由于受燕山運動的影響，在北西一南

33、東向擠壓應力場作用下形成北東南西向的褶皺并使得古生代地層產生逆沖作用，并形成今日區(qū)內的含煤巖系構造基底以及較大范圍內分布的剝蝕面。始新世（5千萬年）以后，構造環(huán)境再次發(fā)生較大變化，主要表現(xiàn)為華北盆地由于板內裂谷作用發(fā)生張開。開灤礦區(qū)位于華北斷塊的北緣及燕山的山前地帶，在第四紀（2百萬年）后才開始快速沉降，并接受第四系沉積，厚度由北向南增厚，最大可達1000米，這些沉積物以不整合的形式直接覆蓋于古生界含煤巖系之上。以上事實說明，該區(qū)在含煤巖系沉積后地殼經歷了沉積抬升到新生代又快速沉降的過程。范各莊井田位于開平向斜東南翼南段，南北走向延伸12.25公里，東西斜長平均3.92公里，總面積32.33平

34、方公里。范各莊井田主體構造為井田北翼的塔坨向斜和南翼的畢各莊向斜，主要受開平向斜在發(fā)育過程中北部受青龍山東西構造帶影響，為主向斜軸在古冶以北發(fā)生偏轉呈東西向而派生出的南北應力場形成的次一級構造（圖2-1）。塔坨向斜軸線總體呈東西向，樞紐呈弧形向北凸出。受塔坨向斜影響，往南伴生發(fā)育了北二背斜和井口向斜，并在軸部附近產生了小型斷層，落差較小。畢各莊向斜軸線總體呈北西向，樞紐呈馬鞍狀起伏較大，沿軸線形成兩個小型盆地。井田內較大的斷裂構造主要分布于畢各莊向斜區(qū)域的南部邊緣，其中一組是以F5正斷層為主的斷層帶，走向呈北北東向，落差達200余米，造成煤系地層與奧陶系灰?guī)r對接，成為開平煤田的邊界；另一組是以

35、F4、F11、F12斷層組，落差在2530米。另外在井田中部發(fā)育有FO斷層為主的斷裂構造帶，走向為南北向。本井田所揭露的地質構造，總體來看，區(qū)內褶皺軸線短，以斷裂構造為特征（圖2-2），在塔坨向斜區(qū)和畢各莊向斜區(qū)構造比較復雜，形成的斷裂構造多與區(qū)域構造應力場有關，有明顯的規(guī)律性。中部單斜區(qū)構造相對比較簡單，同時隨著井田開發(fā)往深部延深，構造發(fā)育越來越復雜，斷層落差增大，斷層面形式多樣化，特別是F0斷層及伴生構造的存在對生產的影響也越來越大。根據(jù)構造樣式和特征，范各莊井田劃分為三個構造區(qū)（圖1-4），即井田北部的塔坨向斜區(qū)，中部單斜構造區(qū)和南部的畢各莊向斜區(qū)。本區(qū)褶皺和斷裂構造發(fā)育，北部的塔坨向斜

36、區(qū)，以褶皺和陷落柱發(fā)育為主要特征，小型斷裂構造發(fā)育；中部單斜構造區(qū)，地層走向變化不大，傾向NWW向，地層傾角824，由北往南傾角逐漸減小，一般在15以下，以小型斷裂為主，F(xiàn)0斷層貫穿該區(qū)域。圖1-4范各莊井田構造綱要及構造單元劃分圖1.2.3井田水文地質特征開平煤田位于燕山沉降帶中段之南緣,為一北東向的北翼陡南翼緩的不對稱向斜構造。向斜盆地北依低山,南臥平原,絕大部分隱伏于第四系沖積層之下。向斜北部基巖裸露地區(qū),地面標高4060米,南部為20米左右。區(qū)內地表水系不發(fā)育。分布于煤田東部的沙河及自西部進入煤田的陡河,均系季節(jié)性河流,平時主要起著排泄礦井水的作用。礦區(qū)內主要含水層為沖積層含水層、煤系

37、地層砂巖裂隙承壓含水層、奧灰含水層，除第四系潛水層外均為承壓含水層，含水豐富。煤系砂巖含水層富水性受構造發(fā)育控制，主要是裂隙含水層，奧灰含水層巖溶發(fā)育，含水豐富，對區(qū)域內礦井威脅較大，多座礦井發(fā)生奧灰水突水水害事故。區(qū)域內含水層的補給主要為大氣降水，同時由于導水構造的存在，也造成各含水層的越流補給。井田范圍內有沙河自井田北部流向西南，河面開闊，水力坡度較小，僅為12。在井田北部，沙河已與地面塌陷坑連為一體。冬春季河水近于干涸，只排泄礦井水。夏秋季流量顯著增大，汛期有時泛濫，流量隨上游北部山區(qū)降雨量而變化。(沙河歷年最大洪峰流量、降雨量及最高洪水位資料見表1-2，觀測點為范各莊沙河公路橋)表 1

38、-2 沙河歷年最大洪峰流量、降雨量及最高洪水位統(tǒng)計表年度最大洪峰流量（m3/S）年度降雨量(mm)最高洪水位(m)1959434819.929.572198648.7564.926.66198796.0843.327.15198848.5638.026.351989393.226.10199018.8755.026.45199122.0625.326.521992329.926.251993339.326.501994502.027.441995170808.827.301996738.027.401997381.7無洪峰1998230.0754.427.401999471.0無洪峰20004

39、43.726.002001700.626.082002296.025.852003507.726.222004584.826.122005797.426.042006391.226.182007592.225.642008654.526.13建井以來，1959年沙河最高洪水位為29.572米；1964年投產以來，由于年降雨量偏小，沙河最高洪水位只達到28.0米。根據(jù)洪水位與洪峰流量和降雨量的相互關系，計算沙河最高洪水位50年一遇為29.76米，百年一遇為30.49米。范礦各井筒井口高程除風井外，都低于百年一遇預測最高洪水位。隨著礦井開采，地表不斷塌陷，在工業(yè)廣場兩翼形成了大面積塌陷積水坑。地面

40、塌陷積水調查見表1-3。表 1-3 南北兩翼塌陷坑水體調查資料統(tǒng)計表編號積水面積（m2）積水體積（m3）平均水深（m）最大水深(m)水面標高（m）S153712515372512.86224.698S21813752117551.16824.413S33365004117071.22422.922S475037510977981.46322.289S合18053753258511N168685016639712.42425.521N2985001296911.317N343750291660.666N496625457230.47325.802N合9257251868551總合27311005

41、127062地表水體與第四系沖積層中的潛水層水量呈互補關系。在雨季地表水體水位高于潛水層水位，地表水補給潛水；在旱季地表水體水位低于潛水位，潛水補給地表水。地表水體和大氣降水一樣，在正常情況下，只是通過滲透補給沖積層底部卵礫石含水層，間接補給煤系地層。在特殊情況下，沙河洪水泛濫、塌陷坑水漫溢，可能威脅礦井安全。1.3 煤層特征1.3.1煤層埋藏條件井田內基巖被新生界所覆蓋，含煤地層為石炭-二疊系，共含煤層17-20層。根據(jù)含煤情況及旋回特征，可將石炭-二疊系含煤部分劃分為五個含煤段，分別為中石炭統(tǒng)唐山組，上石炭統(tǒng)開平組、趙各莊組，下二疊統(tǒng)的大苗莊組和唐家莊組（表1-1和圖1-1），本區(qū)主要可采

42、煤層位于上石炭統(tǒng)趙各莊組和下二疊統(tǒng)的大苗莊組中，即下二疊統(tǒng)的大苗莊組的5、7、9煤層，上石炭統(tǒng)趙各莊組的11、12、12半煤層。井田內的六層可采煤層及一層局部可采煤層的結構、厚度及其變化規(guī)律如下：5煤層：5煤層為簡單結構煤層，煤層厚度平均3.6米，厚度變化尚有規(guī)律，西北薄，東南厚。煤巖類型以光亮型煤為主，間夾半亮型煤。內生節(jié)理發(fā)育，性脆。煤的硬度f=0.30.5，密度1.36 克/厘米3。5煤與下伏的6煤間距810米，與7煤層的間距2943米，平均32.2米，由北往南逐漸變薄。7煤層：7煤層為復雜結構厚煤層。煤厚2.5米。煤巖類型以半亮型和半暗淡型煤為主，中間夾12層暗淡型煤，底部為光亮型煤。

43、煤層中節(jié)理裂隙發(fā)育，棱角狀斷口。煤的硬度f=0.40.9，密度1.57克/厘米3。7煤與下部8煤層間距變化較大，間距015米。在井口區(qū)7、8煤層合群，往南間距逐漸增大，在井田北翼7、8煤層間距為0.30.5米。9煤層:9煤層為復雜結構的中厚煤層。煤層厚度平均4.4米。9煤層厚度的變化較大，多是由于煤層底板起伏變化較大和煤層頂板小型斷層比較發(fā)育造成。煤巖類型以光亮型為主，下層以半亮型為主，界線明顯。內生節(jié)理發(fā)育，玻璃光澤。煤的硬度f=0.40.7，密度1.51克/厘米3。與下伏11煤層間距5.321.0米，平均9.3米。1.3.2煤層的圍巖性質范各莊井田石炭-二疊系含煤地層形成于海陸交互相沉積環(huán)

44、境。其中石炭系的唐山組、開平組和趙各莊組屬于海陸交互相沉積，二疊系的大苗莊組和唐家莊組屬于近海陸相沉積。各主要煤層之間巖層巖性主要為中、細砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖、石灰?guī)r和薄煤層所組成(表1-4)。表1-4 主要可采煤層層間巖性百分率統(tǒng)計表 層段砂巖+粉砂巖%泥巖%煤(線)%層間距m上下5煤-第四系0.60-100.0073.670.00-99.4025.900.00-3.740.244.06-621.22224.257煤至5煤10.54-99.3866.310.00-88.5230.550.00-5.641.7422.47-53.3832.579煤至7煤0.00-100.0056.660

45、.00-88.5834.180.00-38.268.008.31-38.4618.25表中：最小最大 平均統(tǒng)計表明（如表1-4所示）：(1)5煤上覆巖層（5煤頂板至第四系）厚度平均為224.25米，中、細砂巖和粉砂巖平均占73.67 %，泥巖平均占25.90%，煤平均占0.24%。(2)7煤上覆巖層（7煤頂板至5煤之間）厚度平均為32.57米, 中、細砂巖和粉砂巖平均占66.31 %，泥巖平均占30.55%，煤平均占1.74%。(3)9煤上覆巖層（9煤至7煤之間）厚度平均為18.25米, 中、細砂巖和粉砂巖平均占56.66%，泥巖平均占34.18%，煤平均占8.00%。1.3.3煤的特征井田各

46、煤層由腐植煤構成。其宏觀煤巖組分以亮煤為主，暗煤次之，鏡煤和絲炭較少；其煤巖類型以半亮型煤和半暗型煤為主，光亮煤較少，具條帶狀-線狀層理。顯微煤巖組分以鏡質組占絕對優(yōu)勢。井田內各主要可采煤層的煤種均為結焦性良好的1號、2號肥煤和氣肥煤。煤質受沉積環(huán)境的影響，各煤層變化較大，賦存于趙各莊組的11煤、12煤煤質較好，灰分低，發(fā)熱量高，但煤的含硫量高； 賦存于陸相大苗莊組的5煤、7煤、8煤、9煤則灰分較高，發(fā)熱量較低，但煤的含硫量低。均屬于難選或非常難選煤。各煤層的原煤工業(yè)分析和洗精煤工業(yè)分析見表1-5和表1-6。表 1-5 原煤工業(yè)分析綜合表項目灰分 Ag（%）硫分 S（%）揮發(fā)分 Vr（%）發(fā)熱

47、量（大卡/克）灰熔融性煤質牌號備注5煤層10.7820.870.530.9834.0339.2040407902135015001、2號肥煤為主，局部氣肥煤15.820.7436.9459017煤層26.7238.290.430.5827.7336.80552076521、2號肥煤為主，局部肥焦煤和氣肥煤在井田東南翼煤層結構復雜，夾石增厚，灰分增大。31.090.4729.86606028.920.6433.4863459煤層24.1731.701.052.4430.6338.7146007630117015001、2號肥煤南翼煤層下部夾石層增厚，灰分增加。28.801.6335.106016

48、15.772.1332.167137表1-6 精煤工業(yè)分析綜合表 項 目5煤層7煤層9煤層工業(yè)分析水分Wf （%）0.970.800.87灰分Ag （%）5.4110.0214.86揮發(fā)分Vr （%）38.1628.1832.17粘結性7-86-87硫分S （%）0.660.651.13發(fā)熱量QT（卡/克）801376237729碳 Cr86.2587.8486.71氫 Hr5.635.145.33氮 Nr 1.561.671.54氧 Or4.984.775.45硫 Sr 0.630.661.69橫向厚度（mm）32.1919.588.43縱向厚度（mm）23.5624.5531.53曲線類型

49、之 字之 字之 字 煤 質 牌 號2肥氣1肥煤2肥煤2.井田境界和儲量2.1井田境界本井田北部及西北部與呂家坨礦相接，西及西南部與錢家營礦相鄰，東部以煤層露頭風化帶為界。井田南北走向長5.5公里，東西最大傾斜長3.5公里，全井田總面積為13.5平方公里。井田賦存狀況如圖2-1所示圖2-1 井田賦存狀況圖井田的平均走向長度為5.5km，平均傾向長度為3.0km。煤層平均傾角為130井田的水平面積按下式計算： 式中 井田的水平面積，; 圖2-1中單方格面積，; 圖2-1中單方格的個數(shù)則井田的水平面積為： =54250000 =13.5（）井田內煤層面積按下式計算： 式中 井田內煤層面積，; 井田的

50、水平面積，; 煤層的傾角 （）2.2礦井工業(yè)儲量2.2.1勘探類型及儲量等級的圈定1）井田勘探類型根據(jù)礦井勘探情況，其勘探類型為類型。2）鉆孔及勘探線分布全區(qū)經過普查、詳查、精查勘探及使用綜合勘探的精查補充勘探后，使完成鉆孔145個，地震物理點3466個，平均每平方公里有2.13個，地震物理點23.9個，共計工程量為10621.27m，其中水文鉆孔3個，為1865.61m。2.2.2儲量等級的圈定根據(jù)對煤礦床的勘探，研究程度和煤炭工業(yè)建設的需要，將煤炭儲量劃分為A、B、C、D四級。本礦井煤質穩(wěn)定，煤類單一，水文地質條件中等，煤系中無巖漿巖破壞活動，因此儲量級別的劃分主要依據(jù)對地質構造和煤層的控

51、制、研究程度。鄰近不可采邊界的塊段均不圈定高級儲量；斷層煤柱不圈定高級儲量，一律降為C級儲量；2.2.3煤層最小可采厚度該井田煤層傾角均小于15，各煤層經洗選后均能達到煉焦用煤要求，根據(jù)生產礦井儲量管理規(guī)程的規(guī)定，確定煤層的最小可采厚度為1.3 m。2.2.4礦井工業(yè)儲量的計算礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內，經過地質勘探，煤層厚度與質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內的儲量。礦井工業(yè)儲量一般即A+B+C級儲量。井田范圍內全區(qū)可采煤層為5煤、7煤和9煤共3層煤。其中，5煤平均厚度為3.6m， 7煤平均厚度為2.5m，9煤平均厚度為4.4m，可采煤層總厚為10.5m。礦井的工業(yè)儲量根據(jù)經緯網網格法來計算。經過計算，得出井田范圍內有54個經緯網格，煤層傾角沒有較大的變化，平均13。礦井