【導(dǎo)讀】本設(shè)計包括兩部分：一般部分和專題部分。一般部分是河北開灤集團范各莊礦150萬噸新井設(shè)計。全篇共有十篇，依次是：礦。區(qū)概述及井田地質(zhì)特征，井田境界及儲量，礦井工作制度和設(shè)計生產(chǎn)能力，井田開拓，井田內(nèi)可采煤層共2層，分別為9號煤層和12. 號煤層，9號煤層為主采煤層，煤層賦存穩(wěn)定平均厚度，平均傾角12度。工業(yè)儲量為，可采儲量為。相對瓦斯涌出量為m3/t，絕對瓦斯涌。出量為，屬于低瓦斯礦井。煤層無自然發(fā)火現(xiàn)象。該礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力為150萬噸，服務(wù)年限為70年。采用雙立井兩水平開拓采區(qū)。開采水平標高為-475和-750兩個水平。礦井采用走向長壁一次采全高全部垮落綜。合機械化采煤法。礦井布置一個綜采面，工作面長度為200米。煤的運輸采用膠帶輸送機。工作方式為抽出式，礦井通風(fēng)方式為中央分列式通風(fēng)。

　　

【正文】 砂巖、泥巖組成 中 統(tǒng) 唐山組 K3 灰?guī)r頂面至奧陶灰?guī)r頂面 含 1~3 層不穩(wěn)定薄煤線 以粉砂巖為主，細砂巖次之，間夾三層灰?guī)r 奧陶系 中 統(tǒng) 開平組 由灰?guī)r、白云巖等組成 （一）、唐山組 屬石炭系中統(tǒng)。直接覆于奧陶系灰?guī)r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(zhì)泥巖（ Ｇ層），含Ｋ Ｋ Ｋ 3 三層灰?guī)r，以Ｋ 3 灰?guī)r發(fā)育較好，層位穩(wěn)定，厚度一般為 ～ 米，稱為唐山灰?guī)r。含 1～ 3 層不穩(wěn)定的薄煤線。 (二 )、開平組 屬石炭系上統(tǒng)。上部止于趙各莊灰?guī)r（Ｋ 6）頂板，下起唐山灰?guī)r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，含Ｋ Ｋ Ｋ 6三層質(zhì)地不勻的薄層灰?guī)r和一層局部可采的 14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(jié)晶體和菱鐵礦結(jié)核 均較發(fā)育。 (三 )、趙各莊組 屬石炭系上統(tǒng)。上部以 11 煤層頂板為界，下伏 開平組，厚度約 86 米，為主要含煤華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計一般部分 第 5 頁 共 126 頁 地層之一。巖性以粗砂巖、中砂巖和粉砂巖為主，泥巖次之。含一層可采煤層，即 12煤。巖性與開平組相比顆粒變粗，接近陸相沉積。 (四 )、大苗莊組 屬二迭系下統(tǒng)。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。含可采煤層一層，即 9 煤。其它煤層分布普遍，但不可采。 (五 )、唐家莊組 屬二迭系下統(tǒng)。上部止于Ａ層頂板，下伏大苗莊組，厚度約 270 米。巖性以粗～中砂巖為主，細砂巖次之，下部粉砂巖和泥巖比較發(fā)育，間夾１～４ 層薄煤線。巖石顏色由下部的深灰、淺灰往上變?yōu)榛液妥霞t色，均屬于陸相沉積。 范各莊井田煤系地層的形成過程均屬于近海型沉積。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，二迭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(shù)、旋回結(jié)構(gòu)明顯清晰，易于對比。從相旋回的特征分析，中石炭世地殼升降運動頻繁，引起大面積的海侵和海退，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?guī)r，即Ｋ Ｋ Ｋ 3 灰 巖。中石炭世地層厚度較薄，約為 56 米，相旋回結(jié)構(gòu)清晰，易于對比。晚石炭世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(xiàn)河流沖積相沉積。在晚石炭世早期地殼運動還比較頻繁，且很不穩(wěn)定，沉積了三層薄層灰?guī)r，即Ｋ Ｋ Ｋ 6 灰?guī)r，到后期地殼運動趨于穩(wěn)定，適宜植物生長與堆積形成了本井田的可采煤層，即 12煤層。晚石炭世厚度約為 138 米，相旋回結(jié)構(gòu)比較清楚。早二迭世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，沉積了一套近海陸相地層，湖泊、沼澤遍布，沉積了一層穩(wěn)定和較穩(wěn)定可采煤 層（ 9 煤層）。到二迭世中晚期，氣候由溫潤轉(zhuǎn)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。下二迭統(tǒng)地層厚度約為 337 米。 從煤系地層形成過程來看，地殼運動在中石炭世、下二迭世是以上升為主，上升幅度由小到大，由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(huán)境看，則為濱海平原到內(nèi)陸湖泊。正是由于地殼運動由弱到強，從海相逐漸轉(zhuǎn)為陸相，在這種地殼相對穩(wěn)定時期，才沉積了本井田的可采煤層。 范各莊礦 150萬噸新井設(shè)計 第 6 頁 共 126 頁 水文地質(zhì) 因為煤系地層上覆蓋著巨厚的沖積層，大氣降水后大部分從地表流走，所 以礦井涌水量無季節(jié)性變化，井田內(nèi)沙河在冬春季河水近于干涸，只排泄礦井水，夏季流量顯著增加，汛期有時泛濫，歷史最高洪峰水位為 。 范各莊井田水文地質(zhì)情況復(fù)雜，煤系上下各有一個含水層，上為沖積層強含水層，其為厚度不等的卵石層，下有一黏土層有隔水作用；下為奧灰含水層。它們之間聯(lián)系密切，以煤層露頭線為聯(lián)系，相互溝通，煤層地質(zhì)有兩個含水層： 5 煤頂板砂巖含水層和12 煤 14 煤砂巖組含水層，它們是礦井的主要出水來源。 煤層特征 煤層埋藏條件 范各莊井田內(nèi)的主要可采煤層中，下部的 12 煤層沉積 于石炭系上統(tǒng)的趙各莊組，屬海陸交互相沉積，煤層厚度的區(qū)域性變化相對比較穩(wěn)定，規(guī)律性較強，且頂?shù)装鍡l件較好。上部的 9 煤層沉積于二疊系下統(tǒng)的大苗莊組，基本上屬陸相沉積，由于沉積環(huán)境的復(fù)雜多變，對煤層厚度、結(jié)構(gòu)及其頂?shù)装寰a(chǎn)生一定的影響，并往往伴隨不同程度的河流沖刷。 可采煤層特征 1） 9 煤層 9 煤層為穩(wěn)定的中厚煤層，厚度 ～ ，平均為 ，煤巖類型以光亮型為主，下層以半亮型為主，界線明顯。內(nèi)生節(jié)理發(fā)育，玻璃光澤。煤的硬度 f=～ ，容重 。 頂板情況： 9 煤層直接頂由 于原始沉積和小型構(gòu)造影響，沿走向及傾向均起伏不平，呈波浪狀，厚度一般約 ，巖性為深灰色粉砂巖，致密均一 ,直立裂隙發(fā)育，其上為層狀細砂巖，一般厚 。 底板情況：底板變化比頂板變化表現(xiàn)更為突出，起伏不平，巖性變化不大，一般為灰色、灰褐色的粉砂巖，含雜亂植物根化石，局部底鼓，厚 ～ 。其下為硅質(zhì)膠結(jié)的細砂巖，分布穩(wěn)定，厚度約為 。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計一般部分 第 7 頁 共 126 頁 表 131 可采煤層特征表 煤層 名稱 煤層厚度（ m） 層間距（ m） 傾角（ 176。） 煤層牌號 硬度 容重 穩(wěn)定性 最小 最大 平均 9 煤層 30 12 2 號肥煤 ～ 較穩(wěn)定 12 煤層 12 2 號肥煤 ～ 較穩(wěn)定 2） 12 煤層 12 煤層為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的中厚煤層，煤層厚度 ～ 米，平均 米。距底板約 米普遍含有一層 ～ 米厚的松軟泥巖夾石。煤巖類型以光亮型和半光亮型為主。內(nèi)生節(jié)理發(fā)育，玻璃光澤，貝殼狀斷口。煤的硬度 f=～ ，容重 。 頂板情況： 12 煤層直接頂炭質(zhì)含量很高，呈腐泥質(zhì)泥巖，褐 色條痕，分布比較穩(wěn)定，與老頂之間存在明顯層見滑動，厚度 ～ 。老頂為致密粉砂巖，塊狀結(jié)構(gòu)，含結(jié)核，順層呈串珠狀分布。 底板情況： 12 煤層直接底為厚度 ～ ，巖石較完整，灰色塊狀結(jié)構(gòu)。老底為致密粉砂巖，塊狀結(jié)構(gòu)含結(jié)核，順層呈串珠狀分布，厚度約為 。 表 132 煤層頂?shù)装迩闆r表 煤層 頂?shù)装? 巖性 厚度 特征及賦存情況 9 煤 層 偽頂 無偽頂。 直接頂 粉砂巖 含炭質(zhì)成分及菱鐵礦結(jié)核，小斷層、節(jié)理十分發(fā)育，比較破碎。北三石門以北相變?yōu)榧毶皫r。 老 頂 細砂巖 水平層理，層理面附炭質(zhì)薄膜，分布穩(wěn)定。 直接底 粉砂巖 局部缺失。頂部含大量植物根化石。井田中部較厚。 老底 細砂巖 硅質(zhì)膠結(jié)，堅硬，局部相變?yōu)榉凵皫r。 續(xù)表 132 范各莊礦 150萬噸新井設(shè)計 第 8 頁 共 126 頁 12 煤 層 偽頂 無偽頂。 直接頂 泥巖 ~ 炭質(zhì)含量很高，呈腐泥質(zhì)泥巖，褐色條痕，分布比較穩(wěn)定，與老頂之間存在明顯層見滑動。南四以南炭質(zhì)成分逐漸減少成致密泥巖。 老頂 粉砂巖 致密，塊狀結(jié)構(gòu)。含結(jié)核，順層呈串珠狀分布。 直接底 粉砂巖 ~ 南二 石門以北較薄，松軟含化石。南二至南五較厚，巖石完整，為灰色塊狀結(jié)構(gòu)。下為 12半煤層。南五石門以南 12煤與 12半煤基本合群。 直接頂 粉砂巖 灰色，含大量結(jié)核，頂部含大量根化石。 老底 砂巖 為巨厚砂巖。 瓦斯 范各莊礦目前的生產(chǎn)主要在－ 800m 水平以上，根據(jù)歷年礦井回風(fēng)系統(tǒng)中瓦斯的相對涌出量的情況分析，本礦仍屬于低瓦斯礦井。 1996 年礦井瓦斯等級鑒定為：礦井瓦斯等級－低瓦斯礦井；礦井瓦斯絕對涌出量：179。/min，礦井相對涌出量： 179。/。 煤 塵及煤的自然發(fā)火傾向 在本礦北鄰的呂家坨煤礦取樣做煤塵爆炸性試驗，結(jié)果為：火焰長度及巖粉含量均為零，屬無爆炸危險煤層。 各煤層均沒有自然發(fā)火的傾向。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計一般部分 第 9 頁 共 126 頁 2 井田境界和儲量 井田境界 井田劃分的依據(jù) 在煤田劃分為井田時，要保證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開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有： 井田范圍內(nèi)的儲量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)； 保證井田有合理尺寸； 充分利用自然條件進行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等； 合理規(guī)劃礦井 開采范圍，處理號相鄰礦井間的關(guān)系。 井田范圍 范各莊礦位于開平向斜之東南翼。礦井地理坐標：東經(jīng) 113 度 28 分，北緯 39 度 33分。 東部邊界：以 14s 煤層淺部露頭與沖擊層交線為界。 北部邊界：以 7 點連線與呂家坨礦為界，各點坐標見表 211。 表 211 井田北部邊界各點坐標表 各點 X Y 1 386638 91567 2 386700 91950 3 387200 92553 4 387200 92700 5 387200 93200 6 387200 93700 7 387200 94507 西部邊界：以鉆孔畢 2 3 34 孔連線及深部 800m與錢家營礦為界，淺部以 14S煤層露頭與沖擊層交線為界。 南部邊界：以坐標點（ 382153， 94311）、坐標點（ 381700， 93455）和坐標點（ 381700，92200）的連線為界；同時淺部以可采煤層 400m水平底板等高線與唐山市古冶區(qū)第一煤礦為界。 范各莊礦 150萬噸新井設(shè)計 第 10 頁 共 126 頁 礦井工業(yè)儲量 勘探類型及儲量等級的圈定 井田勘探類型 根據(jù)礦井勘探情況，其勘探類型為Ⅰ類Ⅱ型。 鉆孔及勘探線分布 全區(qū)經(jīng)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 個，地震物理點 個，共計工程量為 ，其中水文鉆孔 3 個，為 。 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(shè)的需要，將煤炭儲量劃分為 A、 B、C、 D 四級。 由于本礦井煤質(zhì)穩(wěn)定，煤類單一，水文地質(zhì)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(zhì)構(gòu)造和煤層的控制、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； 煤層最小可采厚度 該井田煤層傾角小于 25176。，各煤層經(jīng)洗選后均能達到煉焦用煤要求，根據(jù)《生產(chǎn)礦井儲量管理規(guī)程》的規(guī)定，確定煤層的最小可采厚度 。 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(nèi)，經(jīng)過地質(zhì)勘探，煤層厚度與質(zhì)量均合乎開采要求，地質(zhì)構(gòu)造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內(nèi)的儲量。礦井工業(yè)儲量一般即A+B+C 級儲量。 井田范圍內(nèi)全區(qū)可采煤層為 12 煤共 2 層煤。其中， 9 煤平均厚度為 ， 12煤層平均為 ，可采煤層總厚 為 。 計算數(shù)據(jù)的依據(jù)及方法： 計算數(shù)據(jù)的求取 （ 1）投影面積：以 1： 5000 煤層底板等高線圖為基礎(chǔ)，劃分儲量計算塊段，塊段形狀規(guī)則的以幾何圖形求面積的方法計算，不規(guī)則的，則用 AutoCAD 在計算機上求得。 （ 2）煤層厚度及傾角：計算塊段儲量使用的煤厚及傾角是按《儲量規(guī)程》要求計華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計一般部分 第 11 頁 共 126 頁 算的控制該塊段的工程揭露的各見煤點的煤厚及傾角平均值。 （ 3）容重：計算塊段儲量使用的容重是 1975 年測定的數(shù)據(jù) （見表 221） 。 表 221 單位：噸 /米 3 煤層 9煤 12煤 容重 1． 50 1． 50 （ 4）設(shè)計回采率：我礦采用《儲量規(guī)程》規(guī)定的各類煤層的回采率數(shù)據(jù) （見 表 222）。 表 222 單位：噸 /米 3 煤層 9煤 12煤 回采率 80% 80% 儲量計算公式： 按《生產(chǎn)礦井儲量管理規(guī)程》規(guī)定儲量計算采用公式為： (1)塊段地質(zhì)儲量 =斜面積 x 煤厚 x 容重 (2)塊段可采儲量 =（ Q1P） x（ 1n） x K Q1=工業(yè)儲量； P=永久煤柱儲量； n=地質(zhì)及水文地質(zhì)損失系數(shù)； K=設(shè)計采區(qū)回采率 (3)煤層地質(zhì)儲量 =該煤層各塊段地質(zhì) 儲量之和 (4)水平地質(zhì)儲量 =該水平各煤層塊段地質(zhì)儲量之和 (5)煤層可采儲量 =該煤層各塊段可采儲量之和 (6)水平可采儲量 =該水平各煤層塊段可采儲量之和 (7)全礦地質(zhì)儲量 =各煤層地質(zhì)儲量之和 =各水平地質(zhì)儲量之和 (8)全礦可采儲量 =各煤層可采儲量之和 =各水平可采儲量之和 依據(jù)勘探鉆孔見煤厚度，采用地質(zhì)塊段法計算。公式 ：