【導(dǎo)讀】設(shè)計(論文)題目：開灤集團荊各莊礦300萬噸新井設(shè)計。姓名:韋鴻飛學(xué)號:202001014301. 專業(yè)班級:采礦工程B05-3系(部、院):安全工程學(xué)院。09屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書。任務(wù)下達時間：3月23日任務(wù)完成時間：6月10日。第一章礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征。第二章井田境界和儲量。第五章準(zhǔn)備方式——采區(qū)或帶區(qū)巷道布置。第九章礦井通風(fēng)及安全。目的要求、主要技術(shù)指標(biāo)：。全生產(chǎn)的原則，設(shè)計完成年產(chǎn)新礦井設(shè)計。養(yǎng)和提高分析問題解決問題的能力及素質(zhì)。井田開拓平面圖1張。徐永圻.煤礦開采學(xué).中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2020. 徐永圻.采煤方法圖集.中國礦業(yè)大學(xué)出版社.1990. 煤礦工業(yè)部設(shè)計管理局.煤礦生產(chǎn)經(jīng)營費指標(biāo).1982

　　

【正文】 開 平 組 C3170系 中統(tǒng) C265奧 中統(tǒng) 馬家溝組 O2345下 陶 下統(tǒng) 亮甲山組 O12115系 冶里組 O11203古 鳳山組 ∈3368寒 上統(tǒng) 長山組 ∈3248生 武 崮山組 ∈3182系 中統(tǒng) ∈2120%界 下統(tǒng) 饅頭組 ∈12150景兒峪組 ∈11263元 震 上統(tǒng) 迷霧山組 Z2w1200古 旦 楊莊組 Z2y400界 系 下統(tǒng) 高于莊組 Z1k600大紅峪黃崖關(guān)組 Z1T+H450太古界 前震旦 Ar 不整合 唐山 平行不整合_ _ _ _ _ _ _ _ _ 五臺群華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 125 頁 石炭系上統(tǒng)（ C3） 分上下兩組，下組稱開平組 C31 ，上組稱趙各莊組 C32 。上組是荊各莊礦井田重要的含煤地層，本統(tǒng)地層一般厚度為 135m。 趙各莊組 C32： 下限為趙各莊灰?guī)r K6頂板，上限為 煤 11頂板泥巖之頂界面。一般厚度為 60m，本組為重要的含煤地層。 本組地層以粉砂巖為主，其次為砂巖，各種巖石所占百分比如下：粉砂巖類 ％，砂巖類 ％，煤層 ％，粘土巖 ％。巖相組合主要是瀉湖海灣相和泥巖沼澤相交替沉積，同時在瀉湖海灣相之后出現(xiàn)有湖濱三角洲相。 自沉積趙各莊灰?guī)r K6之后，海水大規(guī)模后退，而每次海進的幅度都比較小。該階段沉積環(huán)境相對穩(wěn)定，是成煤的最好時期。本組含煤層 5 層，即：煤 121/煤 12煤 12煤 121上煤線、煤 11。其中煤煤 12煤 11 兩 層可采。 二疊系下統(tǒng)Ｐ 1 下界為煤 11頂板之泥巖頂面，為整合接觸。上界為Ａ層礬土質(zhì)粘土巖之頂板，井田內(nèi)該層大部分被沖蝕掉。本統(tǒng)地層一般厚度為 ，分上下兩組，上組稱唐家莊組，下組稱大苗莊組，其中大苗莊組是重要的含煤地層。 大苗莊組Ｐ 11 上限為煤 5頂板的中粗粒砂巖底界面，此層位受古河流沖刷，沖蝕的下切深度并不相同，在井田西部不僅煤 5受剝蝕，煤 煤 煤 均受不同程度的影響。 下限為煤 11頂板粘土巖之頂界面。本組一般厚度為 ，最小厚度為 65m（灣水 2）。 本組地層以粉砂巖和砂巖為主，粘土巖也較多，巖石大致百分比為：粉砂巖類占％，砂巖類占 ％，粘土巖類占 ％，煤占 ％。巖相組合主要是瀉湖海灣相、三角洲相及泥炭沼澤相沉積。在本組頂部出現(xiàn)了大陸河流沖積相沉積。 本組含煤 6層即：煤 煤 煤 煤 煤 煤 10，其中 煤 煤 10 局部可采。 風(fēng)化殼 巖石特點： ，粘土巖和砂巖均變成淺黃色、灰白色或其它雜色。 b.巖石硬度降低，產(chǎn)生風(fēng)化裂隙，疏松易碎，裂隙中有黃色充填物。 分解作用。 在垂直方向上，區(qū)內(nèi)風(fēng)化殼具有分帶性：上部強風(fēng)化帶 下部弱風(fēng)化帶 荊各莊礦 300 萬 t 新井設(shè)計 第 8 頁 共 125 頁 第四系松散沉積物 第四系地層不整合于各時期基巖之上，在井田范圍內(nèi)，厚度由北部 100m 向南逐漸增厚，至井田南端厚度達到 ，等厚線方向大致東西延伸 。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 125 頁 圖 1— 2 荊各莊 煤系地層綜合 柱狀 圖 井田地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造 (1)地層產(chǎn)狀 荊各莊礦 300 萬 t 新井設(shè)計 第 10 頁 共 125 頁 荊各莊井田除東端外，周邊向內(nèi)傾斜，煤層露頭直接通向 基巖表面，上部覆蓋有100m380m 厚的第四系沖積物。盆狀向 斜的邊緣較中部地層產(chǎn)狀急陡，一般在 25 度－50 度之間，邊緣急陡部分的寬幅約 500m，中部產(chǎn)狀平緩，傾角由幾度至十幾度，略有波狀起伏，沉降最深部位偏居西南，與西翼陡邊相鄰。向斜軸線偏居西側(cè)，近南北延伸，中部略向西呈弧形彎曲。在向斜東翼有一舒緩橫向褶皺，軸線方向 N40E，長 700m，寬300m，兩翼傾角 5度－ 10 度，它是與整個向斜受不同構(gòu)造應(yīng)力形成。 (2)斷裂構(gòu)造 井田內(nèi)西 翼及南翼以正斷層為主，軸東采區(qū)的構(gòu)造特征與東翼及南翼的構(gòu)造情況比較相似，通過分析發(fā)現(xiàn)東翼及南翼斷層大部分為 NEESE 向的正斷層，少數(shù)為 NE 向的逆斷層，其斷層分布具有一定的 等距性，從北到南由簡單～復(fù)雜間隔 分布，因此在布置采掌時，應(yīng)考慮該區(qū)域斷層的分布規(guī)律。西翼采區(qū)以正 斷層為主，走向大多為 NENEE向，同樣以斷層組的形式出現(xiàn)，大部分為雁列式的逆斷層，但斷層組之間無等距性規(guī)律。 主要斷層有兩個，即 F1， F2 斷層，見表 ： 表 主要斷層特征表 斷層編號 性質(zhì) 走向 /m 傾向 /m 傾角（176。） 落差 /m 分布位置 F1 正 NNE 1900 72 16 井田西部 F2 正 NEE 1300 47 2 井田 南 部 水文地質(zhì) 1. 含水層煤系地層上復(fù)飽含地下 水的第四紀沖積層，下伏客斯特溶洞發(fā)育的奧陶紀石巖和煤系地層中的含水層。 其中三個主要含水層為奧陶紀石灰?guī)r裂隙溶洞含水層(I)；第四紀底部卵礫石承壓含水層和第四紀中部卵石層。煤系地層中有兩個主 要含水層， 其一為煤 5以上砂巖裂隙含水層距煤 9在 75米，另一 是煤 12底至煤 15之間的砂巖裂隙含水層。 2. 水力聯(lián)系造成各含水層之間相互聯(lián)系的主要渠道有：地 層斷裂形成的構(gòu)造破碎或相互接觸， 發(fā)育節(jié)理裂隙， 古河床的沖刷影響，第四紀含水層與含水層基巖露頭直接接觸， (1)煤系地層下有厚達 11— 15 米的 致密 G層鋁土質(zhì)粘土巖所承托，在地層正常序列下，與奧陶紀石灰?guī)r為不整合接觸，阻隔了之間的水力聯(lián)系，奧陶紀水對礦床開采沒有直接危害。但在有構(gòu)造錯動的條件下，如寬達 250 米的 F1～ F3斷層破碎帶，裂隙發(fā)華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 125 頁 育，滲透性強，對開采危害較大。 (2)第四紀底部卵礫石層之上有一層層位穩(wěn)定、標(biāo)志明顯、對比可靠、厚達 20 米以上的粘土層，完全隔開了其上各含水層，減少了對礦床充水影響。 (3)基巖風(fēng)化帶，巖石結(jié)構(gòu)松散，裂隙填塞，導(dǎo)水性弱，但平面分布上具的分帶性，南半部滲透性強，北半部較弱，而底部卵礫層向煤系基巖的 補給起了相對滯水作用，僅井田南部 風(fēng)化帶呈滲透式進行，有水力聯(lián)系。 (采用留設(shè)防水煤柱法阻隔，煤柱垂高 80— 50)。 (4)整個井田構(gòu)造上，具有封閉形態(tài)的特點，說明煤系地 層有著充沛的補給水源，礦床水是不能疏于的。 (5)對煤 5以上含水層，采用二種方法解決，一是提前打鉆 疏水降壓至 以下，二是在 9煤層控制采高在 。 對煤 122 煤至 15 煤含層采用大巷疏放。 (6)全礦涌水量 米 3/分，其中一水平涌水量 米 3 /分，二水平 米3/分。 荊各莊礦 300 萬 t 新井設(shè)計 第 12 頁 共 125 頁 表 1— 4 各含水層特征表 含水層編號 層位 含水層性質(zhì) 含水層厚度 (m) 單位涌水量 (米 /秒 ) 滲透系 (米 /晝夜 ) 東 翼 西 翼 東 翼 西 翼 東 翼 西 翼 Ⅰ 奧陶系 裂隙溶洞 無壓轉(zhuǎn)承壓 Ⅱ K3K6 裂隙 承壓 Ⅲ K6煤12 裂隙 承壓 Ⅳ 煤 9煤7 裂隙 承壓 Ⅴ A 煤 5 以上 60米 裂隙 承壓 B 煤 5 上60100米 裂隙 承壓 Ⅵ 風(fēng)化帶 裂隙孔隙承壓 Ⅶ 底部卵礫石層 孔隙 承壓 Ⅷ A 中部卵石層 孔隙 承壓 B 上部砂礫層 孔隙 承壓 C 淺部砂層 孔隙 潛水 煤層特征 煤層埋藏條件 荊各莊礦井田位于開平向斜西北側(cè)，煤系地層的形成時代屬于石炭紀和二疊紀。 荊華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 125 頁 各莊井田傾角平緩， 一般 3176。 ~9176。，平均 5176。，最大 10176。，最小近 水平狀態(tài)。煤系和煤層沉積穩(wěn)定，標(biāo)志層明顯。 煤層露頭深度 110m，風(fēng)化帶深度 180 m。 可采煤層特征 含煤性 荊各莊井田煤系地層厚約 450m， 含大小煤層 19 層，平均總厚度 ，含煤系數(shù)為 ％，其中可采煤層有 2 層，平均總厚度 。 可采煤層 (1)煤 11 井田內(nèi)厚度自 ～ ，平均 。傾角為 3176?！?9176。，平均為 5176。，黑色塊狀～條帶狀構(gòu)造，玻璃光澤，以亮煤為主，夾鏡煤及亮煤條帶，含黃鐵礦結(jié)核，光亮型煤，含夾矸一層，但夾石分布不穩(wěn)定，在東翼采區(qū) 1114 掌見到厚度達 ，褐紅色， 易碎 ， 具油脂光澤。煤層的容重為 。 (2)煤 121 煤層厚度為 ～ ，平均 。傾角為 0～ 10176。，平均為 6176。，區(qū)內(nèi)煤層厚度變化較穩(wěn)定，煤層為黑色塊狀～條帶狀構(gòu)造，玻璃光澤，以亮煤為主，下部也有暗煤夾絲炭膜，光亮～半暗型煤，煤層中間夾一層穩(wěn)定的炭質(zhì)泥巖，上分層煤厚為 ～，平均 ，下分層煤厚為 ～ ，平均 m，夾矸厚度為 0～ ，平均 。煤層的容重為 。 表 1— 5 可采煤層特 征 表 煤層 編號 煤厚 (米 )最小－最大 平均 煤層距上層間距 (米 ) 最?。畲?平均 煤層結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性 11 —— —— 單一結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定 121 —— —— 含夾石 13 層厚度，有分布 較穩(wěn)定 煤層圍巖性質(zhì) 煤 11 荊各莊礦 300 萬 t 新井設(shè)計 第 14 頁 共 125 頁 直接頂：灰黑色泥巖，塊狀，致密細膩，貝殼狀斷口，含菱鐵質(zhì)透鏡狀結(jié)核及黃鐵礦聚集體 ,含海相動物化石 (在西翼 12 1214 采到完 整的動物介殼化石 )層厚 ～,平均 。 老頂：淺灰色～灰白色細砂巖，塊狀，鈣質(zhì)基底式膠結(jié)，成分以石英為主，易風(fēng)化，厚度不穩(wěn)定，一般在 ～ ，平均 。 直接底：灰～灰白色帶褐色泥巖或粘土質(zhì)粉砂巖 ,泥質(zhì)膠結(jié)，塊狀構(gòu)造，含大量植物根化石，厚 ～ ，平均 。 煤 121 直接頂：灰～淺灰色條帶狀粉砂巖，水平波狀層理、交錯層理、透鏡狀層理，巖石致密堅硬，局部夾細砂巖條帶，使層理更加明顯；厚度不穩(wěn)定，在 0～ ，平均厚 。 老頂：灰白色中～細砂巖，厚層狀，高嶺土質(zhì)基底式膠結(jié)，易風(fēng)化澎漲，呈泥狀；礦物成分為石英及少量的暗色礦物，厚 ～ ，平均厚 。 直接底：深灰色～灰黑色矽質(zhì)膠結(jié)的粉砂巖或細砂巖，巖性致密堅硬，含大量沿層面分布的植物根化石，厚 ～ ，平均 。 煤的特征 煤質(zhì) （ 1） 硫份 :各煤層全硫平均含量為 ％～ ％ ,其中煤 煤 12煤 122 含量均低于 1％，屬低硫煤；煤 11 含硫量最高為 ％，平均為 ％，屬富硫煤， 其所含硫量分為：黃鐵礦硫占 59％，有機硫占 36％，硫酸鹽硫占 ％。 （ 2） 磷份：磷份平均含量最大 ％，最小 ％，其中煤 11 為特低磷煤，煤 煤 121 為低磷煤，煤 122 為中磷煤。 （ 3） 發(fā)熱量：各可采煤層發(fā)熱量變化范圍在 ～ ，各煤層發(fā)熱量由大至小排列為：煤 11～煤 9（Ⅰ）～煤 121～煤 122～煤 9(Ⅱ、Ⅲ )。一般情況是煤層灰分高的發(fā)熱量低，而煤層灰分低的其發(fā)熱量高。礦井中煤 1煤 9 一分層發(fā)熱量最高，而煤 9 二三分層、煤 12煤 122 發(fā)熱量較低 ，且相差不大。 表 1— 6 煤質(zhì)主要特征表 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 125 頁 煤的工業(yè)用途 井田內(nèi)各煤層均屬氣煤類，結(jié)焦性能較差，塊度小，抗碎性及抗磨性能較差，不適于單獨煉焦，可以考慮作配焦用煤；煤的焦油含量較高，屬富油煤～高油煤，發(fā)熱量均在 ～ ，主要為動力用煤。 煤的含瓦斯性 荊 各莊礦瓦斯等級為低瓦斯礦井， 瓦斯 相對涌出量為 m3/噸，絕對涌出量為 m3/日。 煤塵的爆炸性 根據(jù)《燃化部 (72) 燃煤開字第 91 號文》規(guī)定，荊各莊礦有煤塵爆炸危險 。 煤的自然發(fā)火傾向 表 1— 7 各可采煤層自然發(fā)火期 涌水量 340 水平正常涌水量為 50m3/min； 490 水平初期正常涌水量為 ； 后期正常涌水量為 。 項目 煤層 水分 Mad （ %） 灰分 Ad （ %） 揮發(fā)分 Vdaf（ %） 全硫 （