范各庄矿150万吨新井设计毕业设计Word文件下载.docx
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ventilationsecurity;
comprehensivemechanization
一般部分
专题部分
一
般
部
分
1矿区概述及井田地质特征
1.1矿区概况
1.1.1交通位置
范各庄矿业分公司位于开平向斜之东南翼，北距古冶火车站10.2km，地理坐标为东径113°
28′，北纬39°
33′。
井口北部及西北部与吕家坨矿业分公司相接；
西及西南部与钱家营矿业分公司相邻；
东部及南部以14煤层基岩露头为界。
井田南北走向长4900～5000m，东西倾向1300～2500，全井田总面积为9.64平方千米。
矿井南有京唐港，东有秦皇岛港，西有塘沽港，公路、铁路、海运极为便利。
开采深度标高为-250～-750m。
详见范矿井田位置图（图1-1）。
图1—1范各庄煤矿地理位置图
1.1.2地形、地貌及居民点分布
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1°
－2°
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。
矿区范围内分布有大小村庄15个，大部分分布在井田边界。
另外，在矿区东部有大片职工住宅区。
1.1.3矿区水文及工农业供水
因为煤系地层上覆盖着巨厚的冲积层，大气降水后大部分从地表流走，所以矿井涌水量无季节性变化，井田西部沙河在冬春季河水近于干涸，只排泄矿井水，夏季流量显著增加，汛期有时泛滥，历史最高洪峰水位为29.572m，最高洪峰达142.8m3/s，流速1.69m2/s。
本矿区工业及生活用水的主要供水水源为第四系上组砂岩层水和矿井净化水。
水质类型为HCO3—Ca—Na，矿化度0.37g/L。
供水水源的取水方式采用管状井分散取水。
矿井每日排水量约为4500m3，全部进入污水净化站进行处理，净化水主要用于井下防水注浆、洒尘、电厂冷却、洗煤厂补充用水。
1.1.4矿区气候条件
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-22.6°
，冻土深度0.5－0.7m，结冰期：
11月中旬至次年的3月中旬。
1.1.5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、花生，间杂有果园、菜园和苗圃等。
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。
进入矿中央变电站的电源计四趟。
其中2趟是电网吕家坨变电站35kV输电线；
另外2趟是开滦林西发电厂35kV输电线。
1.1.6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
1.2.1井田地形及勘探程度
施工地面地质孔5个，进尺2737.35米，井下地质孔201个，进尺13237.17米；
地面水文地质探查孔13个，进尺8055.14米，井下水文孔210个，进尺22496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、水文地质条件及煤层赋存情况有了进一步的认识。
1.2.2地质构造
范各庄井田位于开平煤田的东南翼。
开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。
开平主向斜是煤田的主要构造骨架，呈复式向斜构造。
向斜的总体轴向为NE向，自古冶以北主向斜轴逐渐转为东西向。
向斜两翼不对称，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。
东南翼断层不很发育，规模亦较小，多见于褶皱构造的轴部，正断层较多，逆断层较少。
范各庄井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜，是由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东西构造带影响，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（附图2井田构造纲要图）。
塔坨向斜在井田范围内已由钻探工程、井巷工程严密控制，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。
毕各庄向斜主要为钻探工程控制，向斜轴呈NW向，枢纽呈马鞍状起伏较大，沿轴线形成两个小型盆地。
到目前为止，井田内可能出现的大型构造已基本得到了控制。
总的来看，塔坨向斜区、毕各庄向斜区构造比较复杂，形成的断裂构造多与区域构造应力场有关，有明显的规律性。
中部单斜区构造相对比较简单。
同时随着井田开发往深部延深，构造发育越来越复杂，断层落差增大，断层面形式多样化，对生产的影响也越来越大。
1.2.3煤系地层
范各庄井田煤系地层主要由石炭系、二迭系地层组成，其中包括中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。
基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统，上覆地层为上二迭统古冶组陆相碎屑岩。
含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。
表1-2-1为范各庄井田地层划分表。
范各庄矿井田地层划分简表表1-2-1
地质时代
建组起止层位
地层接
触关系
厚度
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
假整合
219.5
主要由砂、粘土、卵石组成。
二
叠
上
古冶组
红色砂岩底面至A层顶面
120.0
不含煤
主要由中砂岩、粉砂岩组成
下
唐家庄组
A层顶面至5煤层顶面
269.7
含煤线4-5层
大苗庄组
5煤层顶板至11煤层顶板
69.4
含煤6层可采1层即9煤
由砂岩、粉砂岩、煤和泥岩组成。
石
炭
系
赵各庄组
11煤层顶板至K6灰岩顶面
86.4
含3层煤12煤可采
由砂岩、粉砂岩、煤组成
开平组
K6灰岩顶面至K3灰岩顶面
51.7
含煤1~3层
主要由粉砂岩、泥岩组成
中
唐山组
K3灰岩顶面至奥陶灰岩顶面
55.8
含1~3层不稳定薄煤线
以粉砂岩为主，细砂岩次之，间夹三层灰岩
奥陶系
由灰岩、白云岩等组成
（一）、唐山组
属石炭系中统。
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56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，厚度一般为2.5～3.2米，称为唐山灰岩。
含1～3层不稳定的薄煤线。
（二）、开平组
属石炭系上统。
上部止于赵各庄灰岩（Ｋ6）顶板，下起唐山灰岩顶板，本组厚度约52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，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。
（三）、赵各庄组
上部以11煤层顶板为界，下伏开平组，厚度约86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。
含一层可采煤层，即12煤。
岩性与开平组相比颗粒变粗，接近陆相沉积。
（四）、大苗庄组
属二迭系下统。
上部止于5煤层顶板，下伏赵各庄组，厚度约67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。
含可采煤层一层，即9煤。
其它煤层分布普遍，但不可采。
（五）、唐家庄组
上部止于Ａ层顶板，下伏大苗庄组，厚度约270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１～４层薄煤线。
岩石颜色由下部的深灰、浅灰往上变为灰和紫红色，均属于陆相沉积。
范各庄井田煤系地层的形成过程均属于近海型沉积。
其中石炭系的唐山组、开平组和赵各庄组属于海陆交互相沉积，二迭系的大苗庄组和唐家庄组属于近海陆相沉积。
整个煤系地层厚度、煤层层数、旋回结构明显清晰，易于对比。
从相旋回的特征分析，中石炭世地壳升降运动频繁，引起大面积的海侵和海退，沉积了一套海陆交互相地层。
由于地壳运动短暂而频繁，不宜泥炭堆积，故没有形成可采煤层。
在这时期地形比较平坦，海侵和海退范围广泛，沉积了三层薄层灰岩，即Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3灰岩。
中石炭世地层厚度较薄，约为56米，相旋回结构清晰，易于对比。
晚石炭世地层以缓慢上升为主，聚煤作用活跃，海相地层逐渐减少，过渡相地层增多，且出现河流冲积相沉积。
在晚石炭世早期地壳运动还比较频繁，且很不稳定，沉积了三层薄层灰岩，即Ｋ4、Ｋ5、Ｋ6灰岩，到后期地壳运动趋于稳定，适宜植物生长与堆积形成了本井田的可采煤层，即12煤层。
晚石炭世厚度约为138米，相旋回结构比较清楚。
早二迭世地壳运动仍以上升为主，上升幅度由小渐大，海退范围逐渐扩大，沉积了一套近海陆相地层，湖泊、沼泽遍布，沉积了一层稳定和较稳定可采煤层（9煤层）。
到二迭世中晚期，气候由温润转向干燥，不宜植物的生长。
中期只形成薄煤层，到晚期聚煤作用已进入尾声。
下二迭统地层厚度约为337米。
从煤系地层形成过程来看，地壳运动在中石炭世、下二迭世是以上升为主，上升幅度由小到大，由缓慢上升到直线上升。
从岩相来看，为近海相－－过渡相－－大陆相。
从成煤环境看，则为滨海平原到内陆湖泊。
正是由于地壳运动由弱到强，从海相逐渐转为陆相，在这种地壳相对稳定时期，才沉积了本井田的可采煤层。
1.2.4水文地质
因为煤系地层上覆盖着巨厚的冲积层，大气降水后大部分从地表流走，所以矿井涌水量无季节性变化，井田内沙河在冬春季河水近于干涸，只排泄矿井水，夏季流量显著增加，汛期有时泛滥，历史最高洪峰水位为29.572m。
范各庄井田水文地质情况复杂，煤系上下各有一个含水层，上为冲积层强含水层，其为厚度不等的卵石层，下有一黏土层有隔水作用；
下为奥灰含水层。
它们之间联系密切，以煤层露头线为联系，相互沟通，煤层地质有两个含水层：
5煤顶板砂岩含水层和12煤-14煤砂岩组含水层，它们是矿井的主要出水来源。
1.3煤层特征
1.3.1煤层埋藏条件
范各庄井田内的主要可采煤层中，下部的12煤层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9煤层沉积于二叠系下统的大苗庄组，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。
1.3.2可采煤层特征
1）9煤层
9煤层为稳定的中厚煤层，厚度3.76～4.34m，平均为4.15m，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=0.4～0.7，容重1.50。
顶板情况：
9煤层直接顶由于原始沉积和小型构造影响，沿走向及倾向均起伏不平，呈波浪状，厚度一般约6.0m，岩性为深灰色粉砂岩，致密均一,直立裂隙发育，其上为层状细砂岩，一般厚3.4m。
底板情况：
底板变化比顶板变化表现更为突出，起伏不平，岩性变化不大，一般为灰色、灰褐色的粉砂岩，含杂乱植物根化石，局部底鼓，厚1.0～3.0m。
其下为硅质胶结的细砂岩，分布稳定，厚度约为5.0m。
表1-3-1可采煤层特征表
煤层
名称
煤层厚度（m）
层间距（m）
倾角（°
）
煤层牌号
硬度
容重
稳定性
最小
最大
平均
9煤层
3.76
4.34
4.15
30
12
1、2号肥煤
0.4～0.7
1.50
较稳定
12煤层
3.84
4.53
4.31
2号肥煤
0.3～1.1
2）12煤层
12煤层为复杂结构的中厚煤层，煤层厚度3.84～4.53米，平均4.31米。
距底板约0.3米普遍含有一层0.1～0.2米厚的松软泥岩夹石。
煤岩类型以光亮型和半光亮型为主。
内生节理发育，玻璃光泽，贝壳状断口。
煤的硬度f=0.3～1.1，容重1.50。
12煤层直接顶炭质含量很高，呈腐泥质泥岩，褐色条痕，分布比较稳定，与老顶之间存在明显层见滑动，厚度1.0～2.5m。
老顶为致密粉砂岩，块状结构，含结核，顺层呈串珠状分布。
12煤层直接底为厚度0.3～6.0m的粉砂岩，岩石较完整，灰色块状结构。
老底为致密粉砂岩，块状结构含结核，顺层呈串珠状分布，厚度约为4.0m。
表1-3-2煤层顶底板情况表
顶底板
岩性
特征及赋存情况
9
煤
层
伪顶
无伪顶。
直接顶
粉砂岩
4.0
含炭质成分及菱铁矿结核，小断层、节理十分发育，比较破碎。
北三石门以北相变为细砂岩。
老顶
细砂岩
4.5
水平层理，层理面附炭质薄膜，分布稳定。
直接底
2.0
局部缺失。
顶部含大量植物根化石。
井田中部较厚。
老底
3.0
硅质胶结，坚硬，局部相变为粉砂岩。
续表1-3-2
泥岩
1.0~2.5
炭质含量很高，呈腐泥质泥岩，褐色条痕，分布比较稳定，与老顶之间存在明显层见滑动。
南四以南炭质成分逐渐减少成致密泥岩。
致密，块状结构。
含结核，顺层呈串珠状分布。
0.3~0.6
南二石门以北较薄，松软含化石。
南二至南五较厚，岩石完整，为灰色块状结构。
下为12半煤层。
南五石门以南12煤与12半煤基本合群。
灰色，含大量结核，顶部含大量根化石。
砂岩
为巨厚砂岩。
1.3.3瓦斯
范各庄矿目前的生产主要在－800m水平以上，根据历年矿井回风系统中瓦斯的相对涌出量的情况分析，本矿仍属于低瓦斯矿井。
1996年矿井瓦斯等级鉴定为：
矿井瓦斯等级－低瓦斯矿井；
矿井瓦斯绝对涌出量：
0.73m³
/min，矿井相对涌出量：
0.12m³
/t.d。
1.3.4煤尘及煤的自然发火倾向
在本矿北邻的吕家坨煤矿取样做煤尘爆炸性试验，结果为：
火焰长度及岩粉含量均为零，属无爆炸危险煤层。
各煤层均没有自然发火的倾向。
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。
2.1.2井田范围
范各庄矿位于开平向斜之东南翼。
矿井地理坐标：
东经113度28分，北纬39度33分。
东部边界：
以14s煤层浅部露头与冲击层交线为界。
北部边界：
以1、2、3、4、5、6、7点连线与吕家坨矿为界，各点坐标见表2-1-1。
表2-1-1井田北部边界各点坐标表
各点
X
Y
1
386638
91567
2
386700
91950
3
387200
92553
4
92700
5
93200
6
93700
7
94507
西部边界：
以钻孔毕25、33、34孔连线及深部-800m与钱家营矿为界，浅部以14S煤层露头与冲击层交线为界。
南部边界：
以坐标点（382153，94311）、坐标点（381700，93455）和坐标点（381700，92200）的连线为界；
同时浅部以可采煤层-400m水平底板等高线与唐山市古冶区第一煤矿为界。
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Ⅰ类Ⅱ型。
2、钻孔及勘探线分布
全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27m，其中水文钻孔3个，为1865.61m。
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，煤类单一，水文地质条件中等，煤系中无岩浆岩破坏活动，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；
2.2.3煤层最小可采厚度
该井田煤层倾角小于25°
，各煤层经洗选后均能达到炼焦用煤要求，根据《生产矿井储量管理规程》的规定，确定煤层的最小可采厚度3.76m。
2.2.4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。
井田范围内全区可采煤层为9、12煤共2层煤。
其中，9
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