1、前言中国是世界最大产煤国，煤炭在中国经济社会发展中占有极重要的地位。煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占75%以上。煤炭发展的快慢，将直接关系到国计民生。作为采矿专业的一名学生，我很荣幸能够为祖国煤炭事业尽一份力。毕业设计是毕业生把大学所学专业理论知识和实践相结合的重要环节，使所学知识一体化，是我们踏入工作岗位的过度环节，设计过程中的所学知识很可能被直接带到马上的工作岗位上，所以显得尤为重要。学生通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及内容，培养实事求是、理论联系实际的工作作风和严谨的工作态度，培养自己的科学研究能力，提高了编写技术文件和运算的能力，同时也
2、提高了计算机应用能力及其他方面的能力。该说明书为钱吕五矿2.4Mt/a井田初步设计说明书，在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予指导，并合理运用平时及课堂上积累的知识，查找有关资料，力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述，并进行了技术和经济比较。论述了本设计的合理性，完成了毕业设计要求的内容。同时说明书图文并茂，使设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中，得到了指导老师的详细指导和同学的悉心帮助，在此表示感谢。由于设计时间和本人能力有限，难免有错误和疏漏之处，望老师给予批评指正。1 矿区概述及
3、井田特征1.1 矿区概述钱吕五矿井田大部位于河北省丰南市境内，北部边缘属唐山市。东隔滦河与秦皇岛市相望，西与天津市毗邻，南临渤海，北依燕山隔长城与承德地区接壤，地处交通要塞，是华北通往东北的咽喉地带，京沈、京秦、大秦三大铁路横贯全境。津山、京沈干线公里横跨东西，东有秦皇岛港，西邻天津港，新建的唐山港位于津秦两港之间。境内铁路公路交织成网，交通发达，为煤炭资源的运输提供了便利条件。井田浅部以5煤层潜伏露头线为界，深部以-850煤层底板等高线为界，东部至第四勘探线，西部至第九勘探线。矿井走向长5.2公里，倾斜长2.76公里。钱吕五矿设计生产能力为2.4Mt/a。1.2 井田地质构造特征1.2.1
4、井田大中型构造特征区域构造概况钱吕五井田位于开平煤田之开平向斜的东南翼，开平煤田位于燕山南麓，受新华夏系构造的控制，是一个北东向的大型复式含煤向斜构造。它包括了开平向斜、车轴山向斜、荆各庄向斜和西缸窑向斜四个含煤构造。开平向斜为一大型不对称向斜构造，轴向在南部为北东40，到北部古冶以东逐渐转成近东西向，其西北翼地层陡立至倒转，东南翼地层平缓而多褶曲，自北而南有杜军庄背斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜、南阳庄背斜、高各庄向斜、李辛庄向斜、刘唐保背斜和深港向斜等褶曲，它们的轴向都与主向斜斜交，构成了“边幕式”褶曲。井田大中型构造特征 1)钱吕五井田东端为毕各庄向斜西翼和小张各庄向斜西翼，向西
5、依次为南阳庄背斜、高各庄向斜，再向西逐渐过渡到井田中部的单斜区，此单斜构造向西南延展约12公里，又开始出现褶曲，自东向西依次为李辛庄向斜、刘唐保背斜。井田西端为深港向斜东翼。 2)井田内褶曲线性排列明显，如南阳庄背斜，延展长度达7公里，长宽比为3:1。各褶曲轴向都与主向斜轴（开平向斜）斜交。褶曲多呈不对称状，背斜东南翼倾角较大，一般20左右；西北翼倾角平缓，一般10左右；向斜则相反，东南翼倾角缓，西北翼倾角大。3)井田构造以褶曲为主，断裂为辅，断层以倾向或斜交为主，且大中型断层多伴生在褶曲轴部和褶曲区与单斜区过渡带。1.2.2 井田主要构造描述 南阳庄背斜1)特征：长轴状背斜，轴向在南阳庄附近
6、呈近南北向，到岭上庄附近急剧转成近东西向，呈向东北方向凸出的弧形，两翼不对称，西翼倾角10左右，东翼倾角20左右。往深部褶曲幅度变小，于煤12的-1100米底板等高线附近趋于消失。褶曲浅部发现有F4、DF4、DF4三条大型逆断层。 2)控制程度：延展长度达7公里，褶曲浅部煤12的-700底板等高线以浅有16个地面钻孔，井下钻探、巷探和二维地震、瞬变电磁等物探方法进行综合探测控制，背斜形态得到了较好的控制，而深部仅有钱46、钱101、钱85三个地面孔控制，背斜形态控制不严密，有大中型断层伴生的可能，影响工作面的布置甚至影响采区的合理划分，有待进一步探测控制。 高各庄向斜1)特征：井田中深部构造，
7、轴向北80西，南翼倾角10左右，北翼13左右，轴部伴生有F11逆断层和F17正断层。2) 控制程度：延展长度约3.5公里。钱77、钱81、钱45、钱9、钱40和钱水19共6个地面钻孔控制，向斜深部控制较差。 李辛庄向斜轴向北40西，两翼不对称，东北翼倾角12左右，西南翼20左右。延展长度超过4公里，钱78、钱86、钱88共3个钻孔控制，向斜形态控制不严密，其中钱78孔揭露向斜轴部有3断层（落差31米），当然还有其它大中型断层伴生的可能，严重影响着采区的正常划分，采区设计前必须进一步及时勘探查明。 刘唐保背斜轴向北75西，东北翼倾角20左右，西南翼倾角13左右，此背斜褶幅比两侧向斜大，在煤层底板
8、等高线图上，可见呈“舌状”向主向斜内拱出。与李辛庄向斜相似，东南部较紧闭，而向深部较宽缓。其西部为深港向斜。延展长度超过15公里，仅褶曲深部有钱93、钱94、钱95和钱96共4个孔控制，背斜控制极不严密，且有大中型断层伴生的可能，采区设计前必须进一步勘探控制。 主要断层到1998年年底井田内共有187个地面钻孔，查出断层26条，其中落差3050米的断层4条，1030米的断层10条，10米以下的断层11条，落差不明者1条，详见下表1-1。表1-1断层特征表Table 1-1fault characteristics table项 别落 差（米）5030301010合计条 数35513其中正断层3
9、45逆断层01011.3 煤质及煤层特征1.3.1 煤的物理性质该区各煤层以黑色、褐黑色为主。光泽以暗淡、半亮的沥青光泽为主。镜煤具有玻璃光泽，条痕为褐色到褐黑色。断口多呈参差状和贝壳状。内生裂隙发育，多数充填有方解石或黄铁矿。煤层结构为条带状或线理状。暗煤、亮煤有时呈条带状交替出现。1.3.2 井田内煤层及埋藏条件煤层走向主体为东西走向，整体呈弧形，倾角在1117之间，平均为14左右，可采煤层间距见下表，所有煤层均为全区发育。煤层综合柱状图见下图1-1：表1-2煤层间距见表Table 1-2 seam pitch table煤层号平均厚度(米)煤层间距(米)煤层平均厚度(米)煤层间距(米)7
10、层煤10.012层煤4.016.68层煤4.811.669层煤6.012.29图1-1 煤层综合柱状图Fig.1-1 Coal integrated histogram1.4 水文地质特征1.4.1 矿井补给水源和含水层1. 大气降水矿区年降水量在350-800mm之间，由于巨厚冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌水之间的联系，矿井涌水量基本不受季节影响。2. 地表水系矿区地表水系主要包括沙河、老牛河、幸福河、矿井采动塌陷积水坑以及一些人工排水灌溉沟渠。矿井采动塌陷坑积水量随开采面积的扩大而增加，到1997年末最大积水量为3344971立方米。所有地表水体均直接补给潜水 层，但与煤系含水层均无
11、直接水力联系。根据矿井开采以来涌水量观测数据分析，地表水与矿井涌水量无联系。3. 矿井直接充水含水层及其主要特征。矿井直接充水含水层包括第含水层(煤12底至煤14顶砂岩裂隙含水层)、第含水层(煤5底至煤12顶砂岩裂隙含水层)、第含水层(煤5顶板砂岩裂隙含水层)。(1) 第含水层煤12至煤14砂岩裂隙含水层，含水性中等，局部较强，是矿井主要充水水源之一。该含水层主要参数为：单位涌水量0.0197-0.0566升/秒.米，渗透系数0.15010.707米/昼夜，目前井田内观测到的最低水位为-480m(钱水24)，其水质类型为重碳酸钠型或硫酸钠钙型，矿井揭露该含水层长时间涌水后沉淀黄褐色胶状物质。(
12、2) 第含水层煤5底至煤12顶砂岩裂隙含水层，含水性弱，工作面揭露时只出现局部滴、淋水现象，单位涌水量为0.0160.0584升/秒.米，渗透系数为0.1541.742米/昼夜，水质类型为重碳酸钠型。(3) 第含水层煤5顶至A层砂岩裂隙含水层，从煤5向上依次分为三段(VA、VB、VC)，含水性中等，局部较强，是矿井主要充水水源之一，已采工作面中最大涌水量达2.1/min(1375东工作面)，该含水层主要参数为：VA段单位涌水量为0.06030.228升/秒.米，渗透系数为4.526米/昼夜。第含水层水质类型为重碳酸钠型或硫酸重碳酸镁钠型，工作面揭露该含水层涌水后沉淀乳白色胶状物质。4.矿井间接
13、充水含水层及其主要特征矿井间接充水含水层包括第含水层(奥陶系灰岩岩溶含水层)、第含水层(煤14到K3含水层)、第含水层(A层至基岩顶界面含水层)、第含水层(冲积层含水层)。(1) 第含水层奥陶系灰岩岩溶含水层，该含水层含水丰富，单位涌水量为2.146升/秒.米，渗透系数为182.714米/昼夜，其水质类型为硫酸重碳酸钙镁型。在井田范围内，奥陶系灰岩距煤12-1在140180m左右，此范围地层由粘土岩、薄层灰岩、砂岩互层组成，正常情况下奥陶系灰岩含水层水对采掘开工程不构成直接威胁。(2) 第含水层煤14至K3(唐山灰岩)含水层，含水性弱，单位涌水量为0.0455升/秒.米，渗透系数0.261米/
14、昼夜，水质类型为硫酸钙镁型。(3) 第含水层A层至基岩顶界面砂岩裂隙含水层，含水性弱，单位涌水量为0.040.0196升/秒.米，渗透系数为0.02480.211米/昼夜，水质类型为重碳酸钠钙型或重碳酸钠型。(4) 第含水层第四系冲积层孔隙含水层，在井田范围内冲积层厚度由东北部80余米向西南变厚至800余米，由砂、粘土、卵砾石互层组成，由上往下共分五个含水层组，其中第四承压含水层（E）与煤系地层直接接触，其厚度变化为0130米，西南部最厚达270米，含水性较强，单位涌水量为1.0161.385升/秒米，渗透系数为8.30120.626米/昼夜，水质类型为重碳酸钙型或重碳酸钙镁型，受矿井开采影响
15、，其水位由建井前的+10米左右下降至目前的-30余米（最深达-60余米）。年平均降水量539.3mm。正常涌水量为432立方米/小时，最大涌水量为480立方米/小时。2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围钱吕五矿井田浅部以5煤层潜伏露头线为界，深部以-850煤层底板等高线为界，东部至第四勘探线，西部至第九勘探线。井田走向平均长5.2公里，倾斜平均长2.76公里，面积约为13.2平方公里。井田内共有4层煤，均是全区发育，煤层分别是：7层煤、8层煤、9层煤、12层煤。2.1.2 边界矿柱留设钱吕五矿井田内地形比较完整，依据相关规定和安全考虑，边界矿柱的留法及尺寸：1)井田边界煤柱留30米；2)阶段煤柱斜长60米，若在两阶段留设，则上下阶段各留30米；3)断层煤柱每侧各为30米；4)采区边界煤柱留20米；5）工业广场保护煤柱留设：应在确定地
