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1、目 录一 般 部 分1 矿区概述1 1.1矿区概述11.1.1井田位置、范围和交通位置11.1.2地形地貌11.1.3河流水系11.1.4矿区的气候条件21.1.5水源、电源21.1.6工农业生产和原料2 1.2井田地质特征21.2.1煤系地层概述、勘探程度21.2.2井田地质构造41.2.3井田水文地质特征41.2.4地温4 1.3煤层及煤质41.3.1煤层特征41.3.2可采煤层特征51.3.3煤层围岩性质61.3.4煤的特征82 井田境界和储量12 2.1井田境界122.1.1井田边界122.1.2井田范围12 2.2矿井储量122.2.1工业储量计算13 2.3矿井可采储量142.3.
2、1煤柱的留设142.3.2可采储量计算163 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限17 3.1矿井工作制度17 3.2矿井设计生产能力及服务年限173.2.1确定依据173.2.2矿井生产能力的确定173.2.3矿井及第一水平服务年限的核算174 井田开拓18 4.1井田开拓的基本问题184.1.1井筒形式及数目的确定184.1.2井筒位置的确定194.1.3工业场地位置、形式和面积204.1.4开采水平的确定20 4.2 矿井基本巷道304.2.1 井筒304.2.2 井底车场及硐室344.2.3主要开拓巷道364.2.4巷道支护385 准备方式带区巷道布置39 5.1煤层的地质特征395.
3、1.1带区位置395.1.2层埋藏条件395.1.3煤层顶底板岩石构造情况395.1.4水文地质395.1.5地质构造395.1.6地表情况40 5.2 带区巷道布置及生产系统405.2.1带区准备方式的确定405.2.2带区巷道布置405.2.3带区生产系统415.2.4带区内巷道掘进方法415.2.5带区生产能力及采出率42 5.3带区车场选型设计436 采煤方法44 6.1 采煤工艺方式446.1.1 采煤方法的选择446.1.2 回采工作面长度的确定446.1.3 工作面的推进方向和推进度456.1.4 综采工作面的设备选型及配套456.1.5 各工艺过程注意事项466.1.6 工作面
4、端头支护和超前支护506.1.7循环图表、劳动组织、主要技术经济指标51 6.2回采巷道布置556.2.1回采巷道布置方式556.2.2回采巷道参数557 井下运输59 7.1概述597.1.1 井下运输设计的原始条件和数据597.1.2矿井运输系统60 7.2带区运输设备选择577.2.1设备选型原则：577.2.2带区运输设备选型及能力验算57 7.3 大巷运输设备选择597.3.1 主要运输大巷设备选择597.3.2 辅助运输大巷设备选择598 矿井提升61 8.1矿井提升概述61 8.2 主副井提升618.2.1 主井提升618.2.2 副井提升639 矿井通风及安全64 9.1矿井通
5、风系统选择649.1.1矿井概况649.1.2选择矿井通风系统原则649.1.3确定矿井的通风方式659.1.4通风方法的确定679.1.5 采区通风689.1.6工作面通风系统68 9.2矿井风量计算699.2.1回采面所需风量的计算699.2.2 备用面需风量的计算719.2.3 掘进工作面需风量719.2.4 硐室需风量729.2.5 其它巷道所需风量729.2.6 带区总风量729.2.7 矿井总风量729.2.8 风量分配73 9.3 矿井通风总阻力计算749.3.1 矿井通风总阻力计算原则749.3.2 确定矿井通风容易和困难时期749.3.3 矿井最大阻力路线799.3.4 矿井
6、通风阻力计算799.3.5 矿井通风总阻力809.3.6 矿井总风阻、等积孔计算80 9.4 选择矿井通风设备819.4.1 选择主要通风机819.4.2 电动机选型85 9.5 防止特殊灾害的安全措施859.5.1 瓦斯管理措施859.5.2 煤尘的防治859.5.3 预防井下火灾的措施869.5.4 防水措施8610 矿井基本技术经济指标87专 题 部 分凤凰山矿煤矿瓦斯共采技术研究891 绪论89 1.1引言89 1.2现状891.2.1现状891.2.2煤与瓦斯突出防治901.2.3矿井瓦斯煤尘爆炸防治工作901.2.4瓦斯监测系统91 1.3目前存在问题、本文主要研究内容911.3.
7、1矿井瓦斯研究中目前存在的主要问题921.3.2本文主要研究内容922 新区矿井投产初期，煤与瓦斯共采及瓦斯抽放钻孔的布置92 2.1矿井概况92 2.2煤与瓦斯共采及瓦斯抽放钻孔的布置93 2.3矿井煤层瓦斯压力测定工作94 2.4煤层瓦斯含量的测定与计算943矿井高瓦斯区生产过程中，煤与瓦斯共采及瓦斯抽放钻孔的布置95 3.1煤与瓦斯共采是提高瓦斯抽放率的有效方法95 3.2 工作面瓦斯分布规律95 3.3放钻孔（或巷道）的布置974利用矿井通风系统优化治理矿井瓦斯98 4.1矿井通风系统减阻增风优化技术984.1.1利用危险源辨识与控制技术进行通风优化改造984.1.2危险源辨识和控制技
8、术的应用994.1.3矿井通风系统方案优化的评判指标100 4.2利用改变采面通风方式治理瓦斯技术1004.2.1采用U+L调压通风方式治理采面瓦斯1004.2.2型通风方式治理采面瓦斯1015矿井瓦斯技术管理体系建设与创新102 5.1.减少瓦斯超限报警的技术管理体系建设1025.1.1瓦斯超限报警原因分析1025.1.2减少瓦斯报警的主要技术方法1035.2矿井瓦斯技术管理网络体系建设1036主要结论104参考文献105翻 译 部 分英文译文106中文译文116致 谢1251 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1井田位置、范围和交通位置范各庄井田位于开平向斜东南翼，东部以14号煤
9、层潜伏露头线为界，西及西南部与钱家营矿业分公司相邻，北部与吕家坨为界，西部以5号煤层-800m等高线与吕家坨为界，井田南北走向长度7.03km,东西最大倾斜长2.96km，全井田总面积为18.33k m2。开采深度标高为-280-680m。图1-1 范各庄矿交通位置图范各庄矿业分公司坐落在华北著名工业重镇唐山市的古冶区境内，位于燕山南麓、渤海之滨的京津唐经济圈，地理坐标为东径11328，北纬3933。东有最大能源港-秦皇岛港，西有塘沽新港，南有京唐港及正在施工建设的中国最大的内陆深水港曹妃甸港，海运极为便利；北距京山铁路古冶火车站10.2公里，并有专用铁路衔接。与吕家坨矿业分公司、林西矿业分公
10、司、钱家营矿业分公司、唐家庄矿业分公司、赵各庄矿业分公司、铁拓集团、热电公司均有铁路连接。区内有古倴公路横贯东西，向南至唐港高速公路，向北12公里至205国道并与京沈高速公路相连。陆路交通亦十分畅通、发达。见范各庄矿交通位置图1-1。1.1.2地形地貌范各庄井田为广阔的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，地表坡度12，地表标高海拨+25+33m。1.1.3河流水系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，1965年测得沙河洪峰流量为142.8 m3/s，流速1.69m/s。历史最高洪水
11、位29.5m。1.1.4矿区的气候条件唐山地区气候属半大陆性，夏季炎热多雨，冬季严寒凛烈，气温变化较大。根据唐山市气象局19591999年气象资料，历年平均气温17.9，最高气温40.3，最低气温-18.3。历年平均降水量为708.14mm，年最大降水量为1263.8mm。区内冬季多北风，夏季多南风，最大风速16m/s。冰冻期为十一月至次年三月，最大冻土深度0.27m。1.1.5水源、电源1、根据地质资料及现场实际，本矿区以裂隙含水层及孔隙含水层为主，岩溶裂隙含水层局部发育。矿井充水因素除砂岩裂隙含水层外，奥陶岩溶水亦为本矿永久水源，但奥陶水水质有待化验分析。沙河水为本区农业灌溉河居民生活用水
12、的主要来源，可做为矿井临时生活用水水源。2、本矿的主供电电源取自华北电网吕家坨变电站35kV输电线和林西发电厂35kV输电线。1.1.6工农业生产和原料矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、水稻、花生，间杂有果园、菜园和苗圃等，以奶牛为主的畜牧业也较发达。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。1.2井田地质特征1.2.1煤系地层概述、勘探程度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
13、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。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，施工地面地质孔5个，进尺2737.35m，井下地质孔201 个，进尺13237.17m；地面水文地质探查孔13个，进尺8055.14m，井下
14、水文孔210个，进尺22496m。煤系地层为石炭系、二叠系组成，总厚度500m左右。煤系基底为奥陶系石灰岩，上部为第四系冲积层，北部大约50m，向南逐步加厚至毕各庄，厚约500m。井田主要可采煤层为：5号、7号、8号、9号、11号、12号、12号半共计7个煤层。单一煤层有：8号、11号、12号煤层。7号、8号、9号煤层含有部分矸石层。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。1）唐山组属石炭系中统。
15、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2.53.2米，称为唐山灰岩。含13层不稳定的薄煤线。2）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号煤层。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。3）赵各庄组属石炭系上统。上部以11煤层
16、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号煤。岩性与开平组相比颗粒变粗，接近陆相沉积。4）大苗庄组属二迭系下统。上部止于5号煤层顶板，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。含可采煤层两层，即7号煤层、8号煤层。5）唐家庄组属二迭系下统。上部止于层顶板，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
17、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
18、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号煤层。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，沉积了两层稳定和较稳定可采煤层（7、8号煤层）。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。
19、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。1.2.2井田地质构造 范各庄井田地质构造简单,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，是开平向斜的次一级构造。1）井田北部的塔坨向斜区：井口北翼，向斜轴大致为EW方向，北翼倾角大约45，南翼倾角小。该区域内以褶皱和陷落柱构造发育为主要特征。2）中部的单斜区：井口南四石门，地层走向变化不大，倾向NWW向，地层倾角824，一般在15以下。该区域以小型断层为主，F0大断层贯穿区域，在南二石门以北及南四石门以南发育局部小型褶曲。1.2.3井田水文地质
20、特征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：5S顶板砂岩含水层和12S-14S砂岩组含水层，它们是矿井的主要出水来源。还有导水陷落柱12个，矿井涌水量为249 m3/h，矿井最大涌水量为563 m3/h。1.2.4地温据详查勘探资料，本区地温梯度为0.94/100m，横温带在50100m左右，地温变化范围在11.5017.00之间，属地温正常区。1.3煤层及煤质1.3.1煤层特征范各庄井田内的主要可采煤层中，下部的12煤沉积于石炭系
21、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7号煤、8号煤沉积于二迭系下统的大苗庄组，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。范各庄煤矿煤层特征表见表1-1表1-1 范各庄煤矿煤层特征表煤层厚度、 倾角、结构、间距煤层名称煤厚m倾角结构层间距mkMr稳定性7平均4213简单结构1.00.24较稳定最小-最大3.2-4.76-198平均2012简单结构281.00.21较稳定最小-最大1.5-2.55-1811平均49413简单结构10550.970.37较稳定
22、最小-最大47-539-1712平均5.98简单结构1501.00.27较稳定最小-最大1.05-8.236-171.3.2可采煤层特征井田内两层可采煤层及三层局部可采煤层结构、厚度及一般特征描述如下，井田内主要煤层顶底板赋存情况表见表1-3。1）5号煤层5号煤层为简单结构煤层，煤层厚度02.49米，平均1.14米，厚度变化尚有规律，西北薄，东南厚。在北翼塔坨向斜区除一水平北一采区局部可采外，其余均不可采。在中部单斜区二水平的南二采区局部、三四水平南二石门以北J27、吕37、吕18、83-1等孔控制的范围均为大面积不可采薄煤，煤层顶板多直接为砂岩，属成煤建造期内冲刷造成的。另外，在一、二水平的
23、南二采区和二水平的南三采区存在着内生河流冲刷，并冲蚀部分煤层。毕各庄向斜区除在南8剖面以南受大型断裂构造影响外，其余均在可采范围，为较稳定煤层。煤岩类型以光亮型煤为主，间夹半亮型煤。内生节理发育，性脆。煤的硬度f=0.30.5，容重1.36。2）7号煤层7号煤层为复杂结构厚煤层。煤厚1.856.16米。煤层中夹有23层炭质成分含量很高的粉砂岩夹矸（俗称老碴），中间一层厚度较大，约0.4米，广泛发育、比较稳定。煤层厚度由北往南逐渐变薄。在毕区7剖面以南煤厚多在3.0米以下，且受到412大型断裂构造带的影响。煤岩类型以半亮型和半暗淡型煤为主，中间夹12层暗淡型煤，底部为光亮型煤。煤层中节理裂隙发育
24、，棱角状断口。煤的硬度f=0.40.9，容重1.57。7号煤与下部8号煤层间距变化较大，间距015米。在井口区7、8号煤层合群，往南间距逐渐增大，在井田北翼7、8号煤层间距为0.30.5米。3）8煤层8号煤层为简单结构中厚煤层，南四石门以北煤层厚度0.32.64米，平均1.78米，煤层顶部为厚0.30.6米的劣质煤。南三南四石门之间局部受古河流冲刷，煤层厚度变化较大，出现小范围无煤区。南四石门至整个毕各庄区域，除局部有煤呈孤岛状赋存外，其余全部为无煤区。受河流强烈冲刷，8 号煤及顶底板层位全部代之以含砾粗砂岩。孤岛状的煤层因无法形成生产系统而不能开采。煤岩类型以光亮型和半光亮型为主，中间夹有透
25、镜状的半暗淡型煤，煤层内生节理发育。煤的硬度f0.30.8，容重1.56。与下伏9号煤层间距为6.320.5米，平均9.3米。4）9号煤层9号煤层为复杂结构的中厚煤层。煤层厚度0.133.45米，平均1.86米。含有12层泥岩、粉砂岩夹石。夹石分布广泛，变化较大，由北往南逐渐增厚，由0.1米至0.9米，在南二至南三石门，由于夹石厚达0.9米，将煤层分为两层。9号煤层厚度的变化较大，多是由于煤层底板起伏变化较大和煤层顶板小型断层比较发育造成。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=0.40.7，容重1.51。与下伏11煤层间距5.321.0米，平均9
26、.3米。5）11号煤层11号煤层为单一结构厚煤层。煤厚4.75.3米，平均4.93米。煤岩类型以光亮型为主，夹有薄层半光亮型煤。内生节理发育，贝壳状断口，油脂光泽。煤的硬度f=0.3 ，容重1.44。与下伏12煤的层间距为10.520.5米，平均15米。层间距由北往南逐渐增大。6）12号煤层12号煤层为厚煤层，煤层厚度1.058.23米，平均5.90米。中上部含有23层黄铁矿结核层，呈细条带或串珠状分布，比较稳定，煤层中部一层结核厚度可达0.1米。距底板约0.3米，普遍含有一层0.10.2米厚的松软泥岩夹石。煤层厚度由北往南逐渐增厚。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
27、状断口。煤的硬度f=0.31.1，容重1.44。与下伏12号半煤的层间距为35米。7）12号半煤层12号半煤层为井田内局部可采煤层。由北至南二道半石门范围内，由于基底的不均衡沉降逐渐分离，煤厚0.294.87米，平均1.6米，为单一结构煤层。由于基底起伏变化造成煤层厚度变化较大，局部呈现底鼓，给回采造成很大困难。煤岩类型为半光亮型和半暗淡型。容重1.38。1.3.3煤层围岩性质表1-2 井田内主要煤层顶底板赋存情况表煤层顶底板岩性厚度特征及赋存情况5煤伪顶粉砂岩01.3岩石破碎，夹多层煤线，南三剖面以南出现煤线直接顶粉砂岩3.0水平层理，层理面附大量植物化石，富含泥质结核，成细层状或串珠状分布
28、。老顶砂岩4.0硅质胶结，局部含钙质。直接底粉砂岩0.51.0含大量植物根化石。老底细砂岩2.03.0水平层理，分布稳定。7煤伪顶泥岩0.52.5一般在1.0米以下，岩性破碎，局部增厚可达2.5米，相变为粉砂岩或细砂岩。中夹一层煤线，顶部一层煤线与直接顶相隔。直接顶粉砂岩2.43.5水平层理，含植物化石。井田中部厚度增大至68米，北翼及深部局部被冲蚀掉。老顶中砂岩0.56.0硅质胶结，坚硬。北翼及深部局部直接沉积于煤层上。直接底粉砂岩0.52.5南一石门以北厚度小于1.0米，松软破碎，含大量植物根化石，同时8煤层顶板，北翼局部缺失，直接为8煤层，即7、8煤层合群。南二石门以南逐渐增厚。老底细砂
29、岩02.5层状结构，南二石门以南逐渐增厚。8煤伪顶粉砂岩0.20.5松软破碎，节理发育，顶部发育煤线与直接顶相隔，南一石门以南逐渐出现，北部既为7煤层底板。直接顶粉砂岩2.0深灰色，由南一石门往南逐渐发育并增厚。南二道半石门以北分布不稳定。老顶砂岩02.5层状层理，自南二石门以南出现并逐渐增厚。直接底粉砂岩0.20.6含大量根化石，普遍发育。老底细砂岩3.0硅质胶结，呈块状结构，坚硬，普遍发育。9煤伪顶无伪顶。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。直接底粉砂岩2.0局部缺失。顶部
30、含大量植物根化石。井田中部较厚。老底细砂岩3.0硅质胶结，坚硬，局部相变为粉砂岩。11煤伪顶无伪顶。直接顶粉砂岩4.5水平层理含大量泥质结核，顺层分布，岩石致密。南四采区局部相变为腐泥质泥岩。老顶细砂岩即为9煤层老底。直接底泥岩1.1褐灰色，含杂乱根化石，松软。老底细砂岩7.0粘土质胶结，松软，遇水风化膨胀，极易底鼓。12煤伪顶无伪顶。直接顶泥岩1.02.5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。老顶粉砂岩4.0致密，块状结构。含结核，顺层呈串珠状分布。直接底粉砂岩0.30.6南二石门以北较薄，松软含化石。南二至南五较
31、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。12半煤伪顶无伪顶。直接顶12煤层直接底板。直接顶粉砂岩3.0灰色，含大量结核，顶部含大量根化石。老底砂岩为巨厚砂岩。1.3.4煤的特征1、煤质井田内各主要可采煤层的煤种均为结焦性良好的1号、2号肥煤和气肥煤。煤质受沉积环境的影响，各煤层变化较大，赋存于赵各庄组的12号煤，煤质较好，灰分低，发热量高,个别工作面的生产灰分则达到了4050以上。造成原煤生产灰分增加的主要原因：一是生产管理过程中的产品质量意识差，产煤中人为混入大量矸石；二是由于个别煤层特殊的赋存条件，形成的大量矸石混入煤中；三是煤层不能合理配采，7
32、号煤、8号煤为等高灰分煤层，造成全矿井原煤生产灰分增高，发热量降低。煤质主要特征及煤质情况，见表1-3，表1-4表1-3 煤质主要特征项目煤层灰分（）硫分（）挥发分（%）发热量（卡/克）灰熔融性牌号7煤层26.738.20.40.527.736.8552076501、2号肥煤为主，局部肥煤和气肥煤31.090.4729.86606011煤层11.535.20.40.830.536.354507180127015001、2号肥煤为主，局部肥焦煤16.920.6433.48695412煤层11.335.20.50.8 29.733.252007572111015002号肥煤为主，局部气肥煤15.7
33、72.1332.167137表1-4 煤质情况物理特性煤 层光 泽硬 度容 重煤岩类型7丝绢0.40.91.57光亮和半光亮8玻璃0.30.81.56光亮和半光亮11玻璃0.40.71.44光亮和半光亮12玻璃0.31.11.44光亮和半光亮原煤工业指标煤 层AVSQ工业牌号731.0929.860.4760601、2号肥煤828.9233.480.6463451、2号肥煤1116.9233.480.6469541、2号肥煤1215.7732.162.1371372号肥煤2、瓦斯赋存于煤层中的瓦斯是煤矿生产中的重大自然灾害之一，是随着煤化作用产生的有害气体。煤层中的瓦斯含量一般受下述因素控制：
34、煤的变质程度、围岩条件、地质构造、埋藏深度以及地下水活动等。范各庄井田属于低瓦斯矿井，根据范各庄矿2000年度矿井瓦斯等级鉴定等级报告，矿井瓦斯相对涌出量0.12 m3/t，矿井的瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井。CH4、CO2的涌出量随着矿井的逐步延深，二水平的CH4、CO2涌出量有逐渐增加的趋势。从瓦斯成分上看，CH4百分比含量值升高，即将接近瓦斯风化带下限。三水平南一石门揭露12煤层，瓦斯浓度达到10以上。3、煤尘煤尘是在煤矿生产过程中，煤破碎后形成的粉末状尘埃。煤尘除引起煤肺病，影响人的健康外，其主要危害在于悬浮于空气中的煤尘，在一定条件下可引起燃烧或爆炸，造成巨大的井下事故。范各庄井田具有发
35、生煤尘爆炸的潜在危险，煤尘爆炸指数为38.3946，随着开采深度的增加，煤尘的爆炸性逐渐增强，最高值可达52.72。4、煤层自然发火残留在采空区的碎煤和煤柱，存放在地面的煤堆，以及接近露头的煤层，由于与空气接触而氧化生热，在散热条件下不畅的情况下，氧化生成的热量大于向四周逸散的热量，致使煤的温度逐渐升高，一旦达到煤的燃点时，会发生煤自燃。范各庄井田具有有自然发火煤层9、12号煤层，发火期一般在812月之间。12号煤层的自然发火期定为11个月，矿井发火等级定为四级。另外，通过对各煤层的煤层组分及引发煤体自燃的黄铁矿含量进行分析发现，煤层的自燃多发生在12号煤层，主要有以下两方面的原因：()、煤岩
36、组分：煤岩组分的类别、含量和相互关系，是影响煤自燃倾向性的基本因素。不同煤岩组分的吸氧量，氧化速度和燃点明显不同。如果按丝炭、镜煤、亮煤、暗煤的排列顺序，则吸氧量和氧化速度依次降低，燃点顺序升高，自燃倾向性逐步减弱。()、煤中黄铁矿含量：煤中黄铁矿含量是影响煤自燃的重要因素。这是因为有水和氧同时参加的条件下，黄铁矿发生化学反应生成硫酸，该反应为放热反应，可使煤层温度升高。同时，由于黄铁矿转变为硫酸而从煤层中消失，以及硫酸对煤物质的溶蚀作用，致使煤结构变得疏松，促进了煤的氧化进程，从而最终导致煤体自燃。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田边界在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸
37、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为：（1）井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和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，处理好相邻矿井间的关系。2.1.2井田范围范各庄井田位于开平向斜东南翼，东部以14煤层潜伏露头线为界，西及西南部与钱家营矿业分公司相邻，北部与吕家坨为界，西部以5号煤层-800m等高线与吕家坨为界，井田南北走向长度7.03公里,东西最大倾斜长2.96公里，全井田总面积为18.33平方公里。开采深度标高为-280-680m。图2-1 井田赋存状况示意图
38、2.2矿井储量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三级。由于本矿井煤质稳定，煤类较多，水文地质条件复杂，煤系中有岩浆岩破坏活动，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；对难以开采的小而孤立的块段，不圈定储量，不进行单独计算。2.2.1工业储量计算本矿只采12号煤。地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。煤层储量的计
39、算公式为：块段的面积S必须采用真面积（即煤层斜面积）。用煤层底板等高线上的水平投影面积换算成真面积。S= (公式2-1)Qn=SnMnn (公式2-2)式中：s真面积，m2; 水平投影面积，m2 ; 煤层倾角，采用块段内的平均倾角，（。）Q=Q1+Q2+Q3+Qn煤层厚度M应采用其厚度的平均值，即根据计算面积内各见煤点的厚度，均换算成真厚度（垂直层面方向的厚度），而后用算术平均法进行计算。Mi= (公式2-3)式中：Mi 煤层真厚度的平均值，m； n参加计算的见煤点数（地段中的钻孔数） M1+M2+M3+Mn该地段中各见煤点的煤层真厚度，m；根据地质勘探情况，将矿体划分为4个块段（见图2-2）
40、，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量之和。12号煤层储量计算表见2-1表2-1 开滦范各庄矿12#煤储量计算表块段投影面积(m2)平均倾角()块段实际面积(m2)平均厚度(M)煤层容重(T/ m3)块段储量(MT)10376317.66610433473.325.91.4480.981091807463.3371821037.065.91.4413.452053002664.1493040092.735.91.4421.424892177478.9682198878.295.91.4448.4476117363924.0917493481.4164.305642.3矿井
41、可采储量2.3.1煤柱的留设矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回收率。计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：（1）工业广场保护煤柱；（2）井田境界煤柱损失；（3）采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；（4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；（5）其他损失。本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失、村庄保护煤柱和断层保护煤柱等。根据范各庄矿周围矿井实际经验和依据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，部分煤柱的留设方法如下，见表2-2。表2-2 煤柱留设方法名 称留 设 方 法工业广场根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第7
42、2条：工业广场维护带宽度为15m井田边界边界煤柱50m断 层断层煤柱每侧20m大 巷大巷煤柱每侧30m1）边界煤柱可按下列公式计算(公式2-4)式中：Z边界煤柱损失量； L边界长度； b边界宽度； M煤层厚度； R煤的容重。12号煤层1.44t/ m3边界煤柱损失计算统计如表2-3。表2-3 范各庄矿边界煤柱损失表边界煤层露头线边界范毕技术边界范钱技术边界范吕技术边界总和12煤层（Mt）0.8330.6751.0660.4252.9991).工业广场煤柱留设根据煤炭工业设计规范，工业场地占地指标如表2-4。表2-4 工业场地占地指标井 型大 型 井公顷/0.1Mt中 型 井公顷/0.1Mt小
43、型 井公顷/0.1Mt占地指标0.801.101.301.802.002.50注：(1).占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积；(2).井型小的取大值，井型大的取小值；(3).在山区，占地指标可适当增加；(4).附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040%；(5).占地指标单位中的0.1Mt指矿井的年产量。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业场地占地面积S取值如下：S=1.10180/10=19.8公顷=198000 m所以初步设定工业广场为长方形长边为500m，短边为400m。本矿井地质条件及冲击层和基岩移动角见表2-5。表2-5 岩层移动角广场中心深度煤层倾角煤层厚度冲积层厚度mmm-51375.913
