1、 目錄目錄1第一章礦區概述及井田地質特征11.1 礦區概述11.1.1 交通位置11.1.2地理位置11.1.3 地形特征21.1.4 氣象 地震21.1.5 礦區經濟電源21.2井田地質特征21.2.1 井田地層21.2.2 地質結構51.2.3水文地質條件81.3 煤層特征91.3.1 煤質91.3.2 煤的用途101.3.3 瓦斯101.3.4 煤塵10第二章 井田境界和儲量122.1 井田境界122.1.1 井田范圍122.1.2 井田尺寸122.2 礦井工業儲量122.3 井田可采儲量132.3.1 礦井設計資源儲量132.3.2 礦井設計可采儲量14第三章 礦井生產能力、服務年限及

2、工作制度163.1 礦井生產能力及服務年限163.1.1 確定依據163.1.2 礦井設計生產能力163.1.3 礦井生產能力和服務年限的關系173.1.4 礦井服務年限173.2 礦井工作制度18第四章 井田開拓194.1 井田開拓的基本問題194.1.1 確定井筒形式、數目及位置194.1.2工業廣場214.1.3開采水平的確定及采區劃分214.1.4主要開拓巷道214.1.5方案比較214.2 井筒位置的確定294.2.1工業場地的位置294.2.2井筒294.3 開采水平324.3.1 水平高度的確定324.3.2 設計水平的巷道布置334.4 采區劃分及開采順序344.4.1采區劃分

3、344.4.2開采順序354.5 井底車場354.5.1確定井底車場的形式354.5.2 車場內各種存車線長度計算364.5.3 軌型、道岔及曲線巷道參數384.5.4馬頭門線路的平面布置計算384.5.5 井底車場的調車方式394.5.6井底車場各硐室布置394.6 開拓系統綜述414.6.1 開拓系統414.6.2 初期井巷工程量424.6.3 三量計算42第五章 采煤方法和采區巷道布置435.1 煤層地質特征435.1.1 采區概況435.1.2 煤層特征435.2 采煤方法和回采工藝435.2.1 采煤方法的選擇435.2.2 回采工藝的確定455.2.3采煤設備選型485.2.4 工

4、作面長度確定515.2.5 工作面長度合理性的檢驗525.2.6 工作面支護方式、支架規格和布置方式535.2.7端頭支護及超前支護方式555.2.8 循環作業方式及經濟技術指標565.2.9 工作面機電設備及經濟技術指標585.2.10 各工藝過程的安全注意事項595.3 采區巷道和生產系統645.3.1 概述645.3.2 采區生產能力645.3.3 采區上山布置655.3.4 區段劃分655.3.5 采區生產系統665.4 采區車場設計及硐室665.4.1 采區上、中部車場665.4.2 采區下部車場675.4.3 采區硐室設計675.5 采區采掘計劃695.5.1 采區巷道的斷面和支護

5、形式695.5.2 工作面推進度、年產量及采區回采率69第六章 礦井運輸706.1 綜述706.1.1 礦井生產能力和工作能力706.1.2 煤層及煤質706.1.3 運輸距離和貨載量706.1.4 礦井運輸系統706.1.5 礦井提升概述716.2 采區運輸設備的選擇726.2.1 設備選型原則726.2.2 采區運輸設備選型及能力驗算726.3 主要巷道運輸設備的選擇746.3.1 主運輸大巷設備選擇746.4主井提升746.4.1主井提升746.4.2副井提升設備的選擇80第七章 礦井通風與安全837.1 礦井通風方式與通風系統837.1.1 煤層特征837.1.2 選擇通風系統的原則8

6、37.1.3 礦井通風方式及通風系統847.1.4 通風系統概述857.2 采區及全礦所需風量857.2.1 配風的原則和方法857.2.2 配風的依據867.2.3 采區及全礦所需風量計算867.3 礦井通風阻力計算907.3.1礦井最大阻力路線917.3.2礦井通風阻力計算917.3.3 礦井通風總阻力947.3.4 兩個時期的礦井總風阻和總等積孔947.4 扇風機選型957.4.1 選擇風機的基本原則957.4.2 選擇主要通風機957.5 防止特殊災害的安全措施977.5.1 瓦斯987.5.2 粉塵997.5.3水災預防1007.5.4防突管理100第八章 礦井排水系統1018.1

7、概述1018.1.1 概況1018.1.2 排水系統概述1018.2 排水設備選型1028.2.1 初選水泵1028.2.2 管路布置1038.2.3 管道特性曲線及工況的確定1048.2.4 檢驗計算1078.3 水倉及水泵房1078.3.1 水倉1078.3.2 水泵房1088.4 排水技術經濟指標1118.4.1 全年排水電耗1118.4.2 排1m3水電耗1118.4.3 噸煤排水電耗111第9章 技術經濟指標112感 謝114參 考 文 獻115115第一章 礦區概述及井田地質特征1.1 礦區概述1.1.1 交通位置開灤范各莊礦是我國自行設計、施工的一座大型現代礦井。該礦井是河北省唐

8、山市古冶區的一個礦井，位于唐山市東南約4.4km。井田范圍：井田東部以煤氣化帶為自然邊界，西北部以范呂井田邊界為邊界，南部以經度38000，西部以緯度92500為界。井田南北走向4.7km，東西傾斜寬3.14km，井田面積14.3平方公里。1.1.2地理位置開灤地處于河北省唐山市境內，北依燕山，南望渤海，毗鄰京津大城市群，處于環渤海經濟開發區腹地；京沈、通坨、大秦和坨港四條鐵路干線，京沈、唐津、唐港三條高速公路縱橫其中；秦皇島港、塘沽港毗鄰相接，新崛起的京唐港建有開灤業主碼頭，煤炭可直抵華東、華南市場和全國各地，并遠銷海外。范各莊礦位于開平向斜之東南翼，屬唐山市古冶區管轄境內，北距古冶火車站1

9、0.2公里，礦內鐵路與京山線古冶站和林西礦接軌，有公路干線通過井田。礦井地理坐標：東京113度28分，北緯39度33分。詳見圖1-1：范各莊礦井總布置。圖1-1 范各莊礦井總布置圖1.1.3 地形特征范各莊礦井田范圍內地勢平坦，為第四系沖基層所覆蓋，并且主要由砂、粘土、卵石組成。1.1.4 氣象 地震 本井田，屬溫暖帶半濕潤型季風氣候，四季分明，光照充足，溫差較大。春季多風少雨，夏季炎熱濕潤，秋季秋高氣爽，冬季寒冷多霧。年平均氣溫14.215.5，年降水量349.2970.1mm年日照時數1787.22566.7h。每年79月份為雨季。據河北省地震局鑒定，本區地震基本烈度為78。1.1.5 礦

10、區經濟電源礦區內工業結構以采礦、建材、機械制造、輕工業為主。礦井建設所需主要建材除鋼材、木材、水泥由國家調撥或外購外，其余砂、磚、石灰等均由當地得到解決。勞動力來源廣，可滿足建設需要。范各莊礦中央變電站的電源線計4趟，其中2趟是電網呂家坨變電站35千伏輸電線，接礦中央變電站的兩臺變壓器sf7-16000/35、sf7-10000/35，以6000伏電壓饋送至一水平；另外兩趟是開灤臨西電廠35千伏輸電線，接礦中央變電站的兩臺sfl-15000/35變壓器，以6000伏電壓饋送二水平。1.2井田地質特征1.2.1 井田地層范各莊井田煤系地層主要由石炭系、二疊系地層所組成，其中包括中石碳統唐山組，上

11、石碳統、趙各莊組，下二疊統的大苗莊組、唐家莊組?；诪榻涍^長期剝蝕夷平的中奧陶統，上覆地層為上二疊統古冶組陸相碎屑巖。含煤建造由一套海相、過渡相、陸相地層組成。其中分述如下：（一） 石炭系（1）中統唐山組屬石炭系中統。直接覆于奧陶系灰巖之上，與奧陶系地層呈假整合接觸，平均厚度約56米。巖性以粉砂巖、泥巖為主，細砂巖次之，底部為鮞狀鋁土質泥巖（g層），含k1、k2、k3三層灰巖，以k3三層灰巖發育較好，層位穩定，厚度一般為2.53.2米，稱為唐山系灰巖。含13層不穩定的薄煤線。（2）上統開平組屬石炭系上統。上部止于k6頂板，下起唐山灰巖頂板，本組厚度約52米。巖性以細砂巖和粉砂巖為主，泥巖次之，

12、含k4、k5、k6三層質地不均勻的薄層灰巖和一層局部可采的14層煤層。本組比唐山組顏色較深，多呈深灰色，泥巖顯著減少，含砂量增加，植物化石增多，黃鐵礦結晶體和菱鐵礦結核均勻發育。（3）上統趙各莊組屬石灰系上統。上部以11煤層頂板為界，下伏開平組，厚度約86米，為主要含煤地層之一。巖性以粗砂巖、中砂巖和粉砂巖為主，泥巖次之。含二至三層可采煤層，即11煤、12煤12半煤。巖性與開平組比顆粒變粗，接近陸相沉積。（二） 二疊系（1）下統大苗莊組屬二疊系下統。上部止于5煤層頂板，下伏趙各莊組，厚度約67米。本組以深灰、黑灰色粉砂巖和泥巖為主，青灰色中砂巖次之，為主要含煤地層之一。含可采煤層四層，即5煤、

13、7煤、8煤、9煤.6煤層分布普遍，但不可采。（2）下統唐家莊組屬二疊系下統。上部止于a層頂板，下伏大苗莊組，厚度約270米。巖性以粗砂巖中砂巖為主，細砂巖次之，下不粉砂巖和泥巖比較發育，間夾14薄煤線。掩飾顏色由下部的深灰、淺灰往上變為灰和紫紅色，均屬于陸相沉積。范各莊井田煤系底層的層的形成過程均屬于近海型沉積。其中石灰炭系的唐山組、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。整個煤系地層厚度、煤層層數、旋回結構明顯清晰，易于對比。從相旋回的特征分析，中石炭統地殼升降運動頻繁，引起大面積海侵和海退，沉積了一套海陸交互相地層。由于地殼運動短暫而頻繁，不宜泥炭堆

14、積，故沒有形成可采煤層。在這時期地形比較平坦，海侵和海退范圍廣泛，沉積了三層薄層灰巖，即k1、k2、k3灰巖。中石炭統地層厚度較薄，約為56米，相旋回結構清晰，易于對比。晚中炭統地層以緩慢上升為主，聚煤作用活躍，海相地層逐漸減少，過渡相地層增多，且出現河流沖積相沉積。在晚灰石炭早起地殼運動還比較頻繁，且很不穩定，沉積了三層薄層灰巖，即k4、k5、k6灰巖，到后期地殼運動趨于穩定，適宜植物生長與堆積形成本井田的開采煤層，即11、12煤層和局部可采煤層12半煤層、14煤層。晚石炭統厚度約138米，相旋回結構比較清楚。早二疊統地殼運動仍以上升為主，上升幅度由小漸大，海退范圍逐漸擴大，沉積了一套近海陸

15、相地層，湖泊、沼澤遍布，沉積了四層穩定和較穩定的可采煤層（5、7、8、9煤層）。到二疊統中晚期，氣候由溫潤轉向干燥，不宜植物的生長。中期只形成薄煤層，到晚期聚煤作用已進入尾聲。下二疊統地層厚度約為337米。從煤系地層形成過程來看，地殼運動在中石炭統、下二疊統以上升為主，上升-由小到大，有緩慢上升到直線上升。從巖相來看，為近海相過渡相大陸相。從成煤環境來看，則為濱海平原到內陸湖泊。正是由于地殼運動由弱到強，從海相逐漸轉為陸相，在這種地殼運動相對穩定時期，采沉積了本井田的開采煤層，詳見表1-1：范各莊礦井田地層劃分簡。地質時代建組起止層位地層接觸關系厚度含煤層主要特征系統相第四系由地表至基巖面不整

16、合整合整合整合整合整合假整合219.5主要由砂、粘土、卵石組成二疊系上統古冶組紅色砂巖底面至a層頂面120.0不含煤主要由中砂巖、粉砂巖組成下統唐家莊組a層頂面至5煤層頂面269.7含煤線4-5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69.4含煤6層可采4層即5、7、8、9煤由砂巖、粉砂巖、煤和泥巖組成石炭系上統趙各莊組11煤層頂板至k6灰巖頂面86.4含3層煤即可采的11、12、12半煤由砂巖、粉砂巖、煤組成開平組k6灰巖頂面至k3灰巖頂面51.7含煤13層，僅14煤局部可采主要由粉砂巖、泥巖組成，夾三層不穩定的灰巖中統唐山組k3灰巖頂面至奧陶灰巖頂面55.8含13層不穩定

17、薄煤線以粉砂巖為主，細砂巖次之，間夾三層灰巖，底部為g層鋁礬土巖開平組由灰巖、白云巖等組成表1-1：范各莊礦井田地層劃分簡表1.2.2 地質結構 范各莊井田位于開平煤礦的東南翼。開平煤田位于燕山南麓，開平主向斜是煤田的主要骨架，呈復式向斜構造。向斜的總體軸向為ne向，自古冶以北主向斜軸逐漸轉為東西向。向斜兩翼不對稱，西北翼地層傾角比較大，局部地層倒轉，發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，由北往南發育兩組軸向與主向斜中歐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、呂家坨向斜、塔坨向斜、畢各莊向斜及南陽莊背斜等組成；另一組出現在宋家營以南，由李新莊向斜

18、、劉唐堡背斜組成，其規模不如前者。東南翼斷層不斷發育，規模也較小，多見于褶皺構造的軸部，正斷層較多，逆斷層較少。范各莊井田的主體構造為井田北翼的塔坨向斜和南翼的畢各莊區域的畢各莊向斜，是由于開平向斜在發育過程中北部受青龍山東西構造帶影響，主向斜軸在古冶以北發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。塔坨向斜在井田范圍內已經由鉆探工程、井巷工程嚴密控制，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，往南伴發音了北二背斜和井口向斜。畢各莊向斜主要為鉆探工程控制，向斜軸呈nw向，樞紐呈馬鞍伏起伏較大，沿軸向形成兩個小型盆地。井田內較大的斷裂構造主要分布于畢各莊向斜區域：一組是以

19、f5大斷層為主的斷層帶，走向呈nne向。f5斷層為正斷層，落差達200余米，向北發育，一直切過唐家莊井田。f5斷層為喜馬拉雅運動中產生的次一級構造；另一組是以f0斷層為主的斷裂構造帶。該斷層帶在三水平南二石門以南通過鉆探、物探、巷道工程得到了比較好的控制，南二石門以北的延展情況及落差變化尚待探查。f0斷層為f5大斷層的伴生構造。第三組為畢36孔、84-7孔揭露的一組較大落差的正斷層。斷層多為單孔控制，斷層的走向尚未確定，也應屬于f5大斷層的半生構造或派生構造，有待進一步查明。到目前為止，井田內可能出現的大型構造基本得到了控制?？偟拈_看，塔坨向斜區、畢各莊向斜區構造比較復雜，形成的斷裂構造多與區

20、域應力場有關，有明顯的規律性。中部單斜區構造相對比較簡單。同時隨著井田的開發深部延伸，構造發育越來越復雜，斷層落差增大，斷層面形式多樣化，對生產影響也越來越大，特別是f0斷層及伴生構造的存在，完全打亂了二水平下半部及三水平上班不的正常生產布局。范各莊井田根據構造特征，劃分三個構造區，即井田北部的塔坨向斜區，中部單斜構造區和南部畢各莊向斜區。（一）塔坨向斜區由南一石門往北到井田邊界的塔坨向斜區。該區域內以褶皺和陷落柱構造發育為主要特征。褶皺由北往南依次為塔坨向斜、北二背斜、井口向斜。一發現的陷落柱大部分發育在此區域，且集中井口向斜軸部附近。斷裂構造發育以小型正斷層為主。塔坨向斜：塔坨向斜為本區域

21、的主體構造，對該區內其他褶皺、斷裂構造及煤層的后生變化起著決定性的控制作用。塔坨向斜的樞紐呈弧形、向北彎曲。向斜的軸線在-400米以上為n65w ,往深部轉為n45e，向斜軸面略向北傾斜。兩翼地層不對稱，北翼陡，地層傾角可達45，南翼緩，請教在20以下。向斜在淺部較為開闊，而在-300米至-600米之間褶皺比較緊密，并呈復試褶皺構造。向斜深部有向董各莊盆地發展的趨勢。北二背斜：屬塔坨向斜的次一級褶皺構造，被寫的軸線位于北二石門2270下山附近。基本與塔坨向斜軸平行，也呈弧形彎曲，發育于-300米水平以下。井口向斜：位于二水平井底車場，也屬于塔坨向斜的次一級構造，由兩個小型向斜呈“y”型組合而成

22、。主軸也基本與塔坨向斜軸平行，呈弧形。他僅發育在-300-700米之間，在-400-500米之間這周比較明顯。井田內揭露的巖溶陷落柱多集中在此區域。塔坨向斜區域內的斷裂構造多數與塔坨向斜的形成有關，集中發育在向背斜的軸部。揭露的斷裂構造基本上分為四組，即nw向和nee向、nee向和nww向，其中以nw向和nee向兩組斷裂較發育，斷層落差大，延伸較遠，多數為正斷層。在垂向上，同一斷層在下部煤巖層中的落差要比在上部煤巖層中的落差大，特別是逆斷層，當發育到上部7、8煤層時，就往往呈現為煤層的褶皺變形而消失。另外，由于煤層的厚度即頂底板巖石力學性質的差異，不同煤層中斷層的發育差異也很大，9煤和11煤層

23、中斷層比較發育，7煤、8煤和12煤層中次之。另外，在該區域內還揭露了三種特殊類型的斷層。一種是在淺部的7、8煤層中發育的走向斷層，走向上有一定的延展長度，但垂向上只發育到9煤層頂板之上，屬于層滑構造。第二種揭露與2170下山及2176等工作面中的大型平推斷層。斷層的落差雖然不大，但斷層的延展長度卻很大。第三種是同一斷層在上部煤層中表現為正斷層，在下部煤層中表現為逆斷層，斷層面在垂向上呈弧形彎曲，拐點多位于9煤層機器頂底板附近。據井下鉆孔資料，在塔坨向斜軸部可能發育一條落差6.0米走向平行向斜軸的正斷層，需進一步工作查明。（二） 中部單斜構造區南一石門至南四石門為中部單斜構造區。地層走向變化不大

24、，傾向nww向，地層傾角824，由北往南請教逐漸減小，一般在15以下。該區域以小型斷裂為主，f0大斷層貫穿該區域，在南二石門以北及南四石門以南發育有局部小強褶曲。根據一水平及二水平采掘工程實際揭露的資料，單斜構造區斷裂構造的發育特征主要表現為：（1）在成因上，主要分為兩類：一類是與區域構造應力場有關的斷層，如ne至nee向。nww向發育的斷層，表現為斷層的規律性很強，在走向上延展的距離較遠，有的斷層落差雖然不大，也往往錯斷整個煤層組；另一類是由于斷層不均衡沉降或是沉積不均衡壓實而形成的局部應力場產生的斷裂構造，表現為斷層落差較小，規律性不強，沿走向延展的距離短，除少數落差較大的斷層可以影響到臨

25、近煤層外，往往都僅見于本煤層，尤其以9煤層中比較常見。多為壓性、壓軸性小型斷層。（2）在展布方向上基本分為四組，即nne向，ne至nee向，nne向和nww向。其中以走向ne至nee斷裂構造占多數，其次為nww向延展的斷層，其他兩組僅見少量。（3）在規模上，走向為ne至nee向的斷層落差較大，尤其是ne向的斷層，大部分為正斷層，該組斷層水平延展距離較遠，并錯斷整個煤層組，對生產影響較大，nww向斷層多位水平斷層，雖然落差不大，但水平延展距離較遠。（4）在斷層形式上，南三石門以北主要為正斷層，自南三石門以南則逆斷層逐漸增多，井有正斷層和逆斷層交錯相伴出現的現象，所以出現的逆斷層絕大部分走向呈ne

26、e向，水平延展的距離較遠，初步認為是f5 斷層錯動產生的附加應力場作用的結果。（三）下面將已經揭露且對二、三水平產生影響較大的斷層分別敘述如下： f0斷層。該斷層實際揭露于南四石門下部車場，根據巷道工程及鉆探控制，完備一直延展到井口區附近，該斷層為高角度正斷層，傾向sww,傾角7084。揭露的最大斷層落差為37米，往北延展落差逐漸減小，南三石門處落差為32米，三水平運輸大巷在一道半處穿過該斷層，落差為15米，在三水平南一石門鉆探確定落差為15米，該斷層穿過整個單斜構造區，給采掘生產造成了很大影響，同時，在f0斷層的兩側伴生有一定規模的較大落差斷層。 f17斷層：實際屬于1477泄水限和2473

27、風、運道。為一落差7.0米哦逆斷層，傾向nw，傾角20。該斷層向下發育到9煤層中，2491s運道實見落差為4.0米，向下影響到12煤層。對該區域的7、9煤層的采掘生產有較大的影響。f23斷層：實見于二水平南一石門及2177斜，斜面邊眼。為兩條正斷層組成的斷層組，合計落差為7.0米，斷層傾向nee，傾角51，3090上山也揭露該斷層，落差為3.0米，預計對下部各斷層也有影響。 f24斷層：實見于2290上山及2291n運道。上山位置斷層落差5.0米運道落差為3.5米，傾向sw，傾角53。該斷層向上只發育到8煤層底板，實見落差為2.0米，但由于該斷層及半生斷層的影響，7煤層在相應位置煤層非常松軟，

28、頂板破碎，8、9煤層在南二上山以北約200米的范圍小斷層十分發育，頂板破碎，煤層厚度變化很大，對12煤層也有一定影響。 f25斷層：位于南二至南三石門之間，有一水平直延伸到二水平。該區域各回采工作面的巷道掘進中實際揭露該斷層，斷層最大落差3.米，傾角6570，在一水平為傾向斷層，延伸到二水平逐漸轉變為斜交甚至走向斷層，二水平南三中部車場及皮帶師門8煤層見點處揭露該斷層的是及落差為2.0米。該斷層的存在對南一南三區域回采工作面的布置影響較大，預計可以影響到以下各個煤層。f26斷層：實見于二水平南四石門12煤層底板，為兩條平行正斷層組成的斷層組，合計落差為9.0米，近南北走向，傾向sw，傾角838

29、6，為f0 斷層的伴生構造。 f27斷層：實見于二水平南四石門8煤層頂板 走向近南北向，傾向sw，落差5.0米。另根據鉆探及三維地震資料，在f0斷層上盤100米范圍還伴生有數條落差較大的斷層，請進一步驗證。1.2.3水文地質條件（一）井田內仍存在高水位異常區，影響著礦井延伸和生產的正常擺布。（1）是2298高水位異常區。初步查明是12煤層底板砂巖含水層直接受k3含水層補給，間接接受奧灰水補給造成的，造成該區的9煤、11煤、12煤層大面積不能開采，需完成導水裂隙注漿堵水工程后，方可回采。（2）是以204區域為中心的京口區高水位異常區，沿井口向斜軸一直延深到四水平井底車場。該區域12煤層底板含水層

30、水位高，涇流條件好，與k3含水層有較好的水力聯系。同時，300車場11#陷落柱的發現，97-j1水文觀測孔呈現出高水位異常、奧灰界面發現較大落差斷層等，進一步說明該區域水文地質條件十分復雜。是否存在隱伏導水巖溶陷落有待進一步探查。（3）是畢各莊向斜區南五石門以南區域，大型斷裂構造較為發育，已有水文觀測孔反應12煤層底板含水層、k3含水層水位偏高，并且兩者水位比較接近，成為新的異常區，但控制程度較差。（二）生產過程中揭露的f0斷層已經查明其向下發育到奧陶灰巖，已基本查明了南一南五石門之間二水平范圍的導水、賦水情況。該斷層三水平賦水、導水情況尚不清楚。（三）井田南翼單斜構造區屬于正常疏降區，12煤

31、層底板水位已經下降至開采水平以下。 表1-2 范各莊礦井田主要標志層情況層 位標志層名稱厚度（m）穩定性主要特征系統組二疊系下統唐家莊組a層鋁鐵質泥巖7.8穩定紫紅色，含鋁質成分較多大苗莊組5煤層底板砂巖2.2穩定水平層理明顯，間層清晰6煤層底板砂巖質泥巖4.7穩定鋁制成分，鮞狀結構石炭系上統趙各莊組11煤層頂板粉砂巖8.3穩定含泥質結核，貝殼狀斷口12煤層頂板腐泥質頁巖2.2穩定炭質成分很高開平組k6石灰巖0.6不穩定局部相變為粉砂巖k5石灰巖0.7較穩定黑褐色，厚度變化大14煤層底板泥巖6.6穩定有鮞狀結構中統唐山組快石灰巖3.2穩定含海相動物化石g層鋁礬土巖11.5不穩定鮞狀結構明顯，鋁

32、質成分較高1.3 煤層特征1.3.1 煤質井田內各主要可采掘煤層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，發熱量低，但煤的含硫量低。均屬于難選或非常難選煤。每層的原生灰分在井田范圍內并無大的差異，但原煤的生產灰分卻呈現逐漸上升的趨勢，個別工作面的生產會分則達到了40%50%以上。（1）造成原煤生產灰分增加的主要原因是生產管理過程中的產品質量意識差，產煤種認為混入大量矸石；是由于個別煤層的特殊賦存條件，如存在偽頂、夾矸，或出現局部薄

33、煤等，生產工藝不合理，出現采偽頂，夾石，破底板等，形成的大量矸石混入煤中；是煤層不能合理配采，7煤、8煤、9煤等高灰分煤層集中生產，造成全礦井原煤生產會分增高，發熱量降低。（2）開采煤層的煤質12煤層為復雜結構的厚煤層，煤層厚度1.058.32米，平均3米。中上部含有23層黃鐵礦結核層，呈細條帶或串珠狀分布，比較穩定，煤層中部一層結核厚度可達0.1米。距離底板約0.3普遍含有一層0.10.2米厚的松軟泥巖夾石。煤層厚度由北往南逐漸增厚，由畢6孔、畢3孔、83-5孔、87-1孔一線往南與12半煤層合并，厚度可達8米以上。與下伏12半煤的層間距為0.438.9米，平均煤厚6米。1.3.2 煤的用途

34、主要產品為812級精肥煤，低磷、高灰熔點、粘結性能好，是我國稀有的煉焦用煤，被譽為“工業味精”。1.3.3 瓦斯賦存于煤層中的瓦斯是煤礦生產中的重大自然災害之一，是隨著煤化作用產生的有害氣體。煤層中瓦斯含量一般受下述因素控制：煤的變質程度、圍巖條件、地質構造、埋藏深度以及地下水活動等。范各莊礦ch4的相對涌出量在0.566.5立方米/噸。二氧化殘的相對涌出量3.1812.18立方米/噸.天，仍屬于低級瓦斯礦井。甲烷、二氧化碳的涌出量隨著礦井的逐步延深，二水平部分工作面的甲烷、二氧化碳涌出量有逐漸增加的趨勢。從瓦斯成分上看，甲烷百分比含量值增高，現開采水平的各煤層即將接近瓦斯風化帶下限。1.3.

35、4 煤塵煤塵是煤礦生產過程中，煤被碎厚形成的粉末狀塵埃。煤塵除引起煤肺病，影響人的健康外，其主要危害在于懸浮空氣中的煤塵，在一定條件下可以引起燃燒和爆炸，造成巨大的井下事故。決定煤塵是否有爆炸性，以及爆炸請強弱的因素有以下幾個方面：煤塵的成分：煤塵的爆炸性與他的可燃性揮發分量有很大關系。當vr3542%時，爆炸性逐漸減弱。以多年的煤質統計數據來看，我礦各煤層的揮發數值均在1536%之間，尤其以2335%范圍內數值為多，這說明我礦具有發生煤塵爆炸的潛在危險。煤塵的爆炸性與他的水分和灰分含量也有一定的關系。水分可以阻礙煤塵的燃燒過程，增大塵粒的粘結性和減少煤塵飛揚，當水分含量達到4050%時，煤塵

36、幾乎喪失了爆炸性能。巷道空氣中煤塵濃度和瓦斯濃度只有煤塵呈懸浮狀態，切煤塵濃度達到一定界限，而瓦斯濃度達到下表中數值時，煤塵才有發生爆炸的可能。由于我礦在采掘工作面實行噴水霧降塵，嚴格控制回風流中的瓦斯濃度，并將甲烷值控制在0.5%以下，從而基本上消除了因瓦斯、煤塵濃度二可能發生引發的煤塵爆炸事故。經鑒定煤層自燃為三級，不易自燃。第二章 井田境界和儲量2.1 井田境界2.1.1 井田范圍井田東部以煤氧化帶為自燃邊界，西北部以范呂井田邊界為邊界。井田南部與西部為人為邊界，開采范圍以1#9#坐標點圈定。井田走向平均長約6100 m，傾向長平均約3100 m，面積約19 km2，開采標高-160m-

37、800m。井田南部較窄北部較寬，形狀不規則。表2.1 井田邊界點坐標表邊界點坐標1234567x390250390435390023387811386114384097384398y9532194235917173918189200191989949152.1.2 井田尺寸井田的走向最大長度為6.06km，最小走向長度為5.91km，平均為6.10km。井田傾斜方向的最大長度為3.7km，最小長度為2.64km，平均為3.10km。煤層的傾角為9o16o，平均為13o。井田的水平面積按下式計算： s=hl （2.1）式中s井田的水平面積，km2； h井田的水平寬度，km； l井田的平均走向長度

38、，km。 則井田的水平面積為s=6.203.30=19km2 2.2 礦井工業儲量 井田參加儲量計算的煤層為12#煤層，屬單斜層狀構造，產狀較穩定，傾角為916，平均傾角13。煤層厚度較穩定，變化不大，勘探工程數量較多。因此，儲量計算在煤層底板等高線平面投影圖上采用地質塊段法，結合勘探線、等高線、工程點連線分水平計算，儲量采用下列公式計算：zg=sm/cos （2.2）式中 zg工業儲量（單位：mt）； s平面積（單位：m2），19072625 m2； 平均煤層傾角（單位：），13； m平均煤層厚度（單位：m)，6.0 m； 煤層視密度（單位：t/m3），1.4 t/m3。則礦井的工業儲量zg

39、= 19072625 / cos13 6 1.4 = 164.42 mt2.3 井田可采儲量2.3.1 礦井設計資源儲量礦井設計資源儲量：礦井工業資源儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構）筑物煤柱等永久煤柱損失量后的資源儲量，稱礦井設計資源儲量。在本井田范圍內，斷層和邊界煤柱的留設原則為：（1）斷層煤柱：斷層按其落差大小及對煤層的破壞程度而留設保安煤柱，落差50m者，兩側各留50m（水平距離），落差20m（水平距離），兩側各留20m（水平距離），落差20m 者，不留保安煤柱。（2）井田邊界煤拄：按50m（水平距離）留設。考慮到范各莊一礦東邊界為煤氧化帶為邊界，煤氧化帶

40、留設20米保護煤柱，其他井田邊界保護煤柱留設為50m。開采煤層上方斷層較少，且無斷層斷距超過20m，無需留設斷層保護煤柱。礦區上方無村莊和水體，無需留設其他保護煤柱。經測算井田邊界煤柱面積為749684 m2。p1=sm/cos （2.2）式中 p1永久煤柱損失量之和（單位：mt）； s永久煤柱平面積（單位：m2），749684 m2； 平均煤層傾角（單位：），13； m平均煤層厚度（單位：m)，6.0 m； 煤層視密度（單位：t/m3），1.4 t/m3。則礦井的工業儲量p1= 749684 / cos13 6 1.4 = 6.4629 mt故礦井設計資源儲量為：礦井設計儲量=礦井工業儲量-

41、永久煤柱損失 zs=（zg-p1） （2.3）式中 zs礦井設計儲量，mt； p1斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物、地面構筑物煤柱等永久煤柱損失量之和，mt； zs=1644242316462993 =157961238t=157.96 mt2.3.2 礦井設計可采儲量礦井設計可采儲量：礦井設計資源儲量減去工業場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采區回采率，為礦井設計可采儲量。井田開采由于在工業廣場范圍內布置主、副井和其他相關的建筑，根據表2-4確定工業廣場面積為1.81.210=21.6公頃，工業廣場即布置為480450=216000m2，維護帶寬度根據三下采煤規程確定為15m。工業廣

42、場煤柱的留設時各角度取值為：基巖移動角=70 =55+0.5（h-50）=72 但 35 72 =72-0.67=62 松散移動角=45 煤層傾角h 上山邊界上覆巖層深度故得，松散層移動角=45；走向移動角=70；上山移動角=72；下山移動角=62經過計算（計算過程見圖2-1），得工業廣場保護煤柱的面積為518580 z工=scosmd = 518580 0.97 6.0 1.42 10000= 4.56 mt表2.4 礦井工業場地占地指標井型/mt.a-1占地面積指標/ha.a(0.1mt)-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8礦井設計可采儲量=（礦

43、井設計儲量工業廣場、井筒、大巷煤柱）采區回采率 zk=(zs-p2)c （2.4）式中zk礦井設計可采儲量，mt； p2工業場地煤柱損失，mt； c采區采出率，厚煤層不小于75%，中厚煤層不小于80%，薄煤層不小于85%。本礦12#煤厚6m，屬于厚煤層；。得到： zk=(zs-p2)c=（164.424.56）0.75=119.85 mt圖 2-1第三章 礦井生產能力、服務年限及工作制度3.1 礦井生產能力及服務年限3.1.1 確定依據根據煤炭工業礦井設計規范2.2.1：礦井設計生產能力，應根據資源條件、外部建設條件、國家對煤炭資源配置及市場需求、開采條件、技術裝備、煤層及采煤工作面生產能力、

44、經濟效益等因素，經多方案比較后確定。礦區規?？梢罁韵聴l件確定：（1） 資源情況：煤田地質條件簡單，儲量豐富，應加大礦區規模，建設大型礦井。煤田地質條件復雜，儲量有限，則不能將礦區規模定得太大。（2） 開發條件：包括礦區所處地理位置（是否靠近老礦區及大城市）、交通（鐵路、公路、水運）、用戶、供電、供水、建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應加大開發強度和礦區規模；否則應縮小規模。（3） 國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤種、煤質、產量等）的預測是確定礦區規模的一個重要依據。（4） 投資效果：投資少、工期短、生產成本低、效率高。投資回收期短的應加大礦區規模，反之則縮小規模。3.1.2 礦井設計生產

45、能力礦井生產能力是煤礦生產建設的重要指標，在一定程度上綜合反映了礦井生產技術面貌，是井田開拓的一個主要參數，也是選擇井田開拓方式的重要依據之一。確定礦井生產能力，必須從以下幾個方面考慮：1、從煤層賦存條件分析本井田煤層賦存比較穩定，傾角平緩，構造簡單，煤層厚度大，開采條件優越，但井田面積較小，且儲量不大，具備建設設計生產能力為1.20mt/a的條件。2、從回采工藝和設備方面分析本井田地質條件簡單，煤層厚度大，根據國家有關要求，采用長壁機采回采工藝，工作面配備較先進的采煤機、綜采放頂煤液壓支架、膠帶輸送機等設備，一個工作面年生產能力完全能夠達到1.20mt。因此，從回采工藝和設備方面分析，礦井生

46、產能力應該確定為1.20mt/a。3、從經濟效益分析設計對1.20 mt/a、0.90mt/a兩種不同井型進行了井巷工程量、單位生產成本、噸煤投資等方面的技術經濟比較。1.20 mt/a和0.90mt/a相比，井巷工程量和建井工期基本相同，但萬噸掘進率、單位生產成本和噸煤投資顯然后者較低，投資回收期短，因此井型為1.20mt/a時投資效益較好。從經濟效益分析，由于井田內表土層厚、井筒深，建設費用高，所以應盡可能提高礦井生產能力，減少噸煤投資，提高經濟效益 結合國家現行的煤炭工業技術政策，以礦井儲量、煤層賦存條件和開采技術條件為依據，以保證采區和工作面的正常接替為原則，在充分考慮發揮投資效益和經

47、濟效益的前提下，確定礦井技術改造后設計生產能力為1.2mt/a根據以上分析，設計確定礦井生產能力為1.20mt/a。3.1.3 礦井生產能力和服務年限的關系礦井生產能力和服務年限的關系，實質上就是礦井生產能力和礦井儲量的關系。在圈定的井田范圍內，礦井儲量一定，井型越大，服務年限越短。井型越小，服務年限越長。如前所述，井型增大，基建投資、為全礦開采服務的基建費也增大，分攤到全礦每采噸煤的這部分基建費用則要增加。另一方面，由于生產能力增大和集中生產，提高了效率，一部分生產經營費（如礦井提升、運輸、通風、排水及企業管理等費用）并不隨產量增大成比例的增加，因此分攤到每噸煤的費用相對減少。這樣，隨生產能

48、力和服務年限的變化，分攤到采出的每噸煤上的這兩部分費用也發生變化，并互相消長，當礦井生產能力與服務年限為某數值時，可使噸煤的總費用最低，相近于這個數值范圍，則是合理的生產能力和服務年限。3.1.4 礦井服務年限礦井服務年限： （3.1）式中， z-礦井可采儲量（萬t）a-礦井設計生產能力（萬t/a）t-礦井服務年限（a）k-儲量備用系數，一般取1.31.5，本礦井取1.4則礦井服務年限t=9663.3/（1201.4） =57.5a按新建礦井設計服務年限，本礦井設計服務年限為57年，符合規定。參見表3-1表。我國煤礦目前有向大型礦井發展的趨勢，設計120萬t的井型，達產后，當技術條件適宜時，有

49、充裕的能力來提高產量，用以增產。綜合各方面的原因，礦井年產120萬t是符合要求的。表3-1 新建礦井設計服務年限礦井設計生產能力(mt/a)礦井設計服務年限(a)第一開采水平設計服務年限(a)煤層傾角25煤層傾角 2545煤層傾角455.0及以上7035-3.05.06030-1.22.4502020150.450.9402015153.2 礦井工作制度根據煤炭工業礦井設計規范的規定，礦井生產能力按年工作日330d計算，每天凈提升時間為16h。本設計確定年工作日330d，采用“四六”工作制即三班生產，一班準備，每班生產時間6h，晝夜凈提升時間為16h。其作業循環圖表如表3-2所示：表3-2 作

50、業循環圖表第四章 井田開拓4.1 井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產系統。這些用于開拓的井下巷道的形式、數量、位置及其相互聯系和配合稱為開拓方式。井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認真研究：（1）確定井筒的形式、數目，合理選擇井筒及工業場地的位置。 （2）合理確定開采水平的數目和位置。（3）布置大巷及井底車場。（4）確定礦井開采程序，做好開采水平的接替。 （5）進行礦井開拓延深、深部開拓及技術改造。 確定井田開拓方式的過程即是解決上述問題的過程，下面結合南崗礦的特點對

51、上述問題進行討論和解答。4.1.1 確定井筒形式、數目及位置（1）井筒形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。 平硐開拓受地形及埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區，且便于布置工業場地和引進鐵路。南崗礦不具備上述地形地質特點，所以不適宜使用平硐開拓。 斜井開拓井筒施工工藝、施工設備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可

52、作為安全出口，井下一旦發生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。缺點是：斜井井筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術復雜。南崗礦表土層較薄，平均厚度為30m，沒有流沙層具備斜井開拓的可能性。 立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質構造和煤層產狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產狀的煤

53、層。主要缺點是立井井筒施工技術復雜，需用設備多，要求有較高的技術水平，井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設投資大。 顯然南崗礦具備立井開拓的條件。綜上所述，根據范各莊一礦的地質地形條件，可以選擇斜井或立井開拓。 （2）井筒位置的確定 井筒位置的確定原則： 有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少； 有利于首采區布置在井筒附近的富煤階段，首采區少遷村或不遷村； 井田兩翼儲量基本平衡；井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；工業廣場應充分利用地形，有良好的工程地質條件，且避開高山、低洼和采空區，不受崖崩滑坡和洪水威脅； 工業廣場宜少占耕地，少壓煤； 距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 南崗礦地面為平原，工業廣場不受地形、水源、電力、