2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作《采 矿 学》课程设计说明书姓名： wyy 学号：2012xxxxxxxx 班级： 采矿B125 题目： 荆各庄矿1.5Mt/a采区设计 评语： 指导教师： 赵启峰 职 称： 讲师 2015 年 7 月 10 日目录1 矿区概述及井田地质特征 11.1 矿区概述 11.1.1交通位置 11.1.2 地形、地貌 11.1.3 河流及水体 21.1.4 气象及地震 21.1.5 矿区经济概况 21.1.6 矿区水文水源及电源 21.2 井田地质特征 31.2.1 井田地质构造 31.2.2 煤系地层 41.2.3 水文地质 81.2.4 其他有益矿物 91.2.5 地质勘探程度 91.3 煤层特征 101.3.1 煤层 101.3.2 煤层顶、底板 101.3.3 煤质 111.3.4 瓦斯 111.3.5 煤尘及煤的自燃 132 井田境界与储量 142.1 井田境界 142.2矿井储量计算 142.2.1矿井工业储量 143采区参数 173.1 倾斜长度 173.2 走向长度 173.4 采出率 173.5 煤柱尺寸 183.6 煤仓容量 184 采区巷道布置 204.1 采区巷道布置 204.1.1 采区准备方式的确定 204.2 生产系统 204.2.1 运煤系统 204.3 车场选型设计 214.3.1 采区上部车场形式的选择 214.3.2 采取中部车场形式的选择 224.3.3 采区下部车场的选择及设计 225 采煤方法 245.1采煤方法和回采工艺 245.1.1地质概况及煤层赋存 245.1.2 采煤方法的确定 245.1.4综采工作面的设备选型及配套 255.2回采工艺 285.2.1 回采工艺方式 285.2.2 采煤工艺 295.3 生产组织方式 305.3.1 劳动组织及循环图表+ 305.4 回采巷道布置 325.4.1 回采巷道布置方式 325.2.2 回采巷道断面及支护 325.2.3 掘进工作面主要设备 325.5 顶板与煤壁管理措施 326 主要技术经济指标 346.1 主要结论 34参 考 文 献 36I1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1交通位置荆各庄矿位于河北省唐山市北偏东约13公里处，南距马家沟矿6公里，东距陡河发电厂4.5公里。
行政区域属唐山市开平区管辖交通十分方便，铁路：一条通往陡河电厂的专用线，并与吕陡线在井田交汇；另一条经马家沟矿业公司与京山线的开平站相联公路：北10与京沈高速公路、102国道相联，南7经开平与205国道、津秦高速公路相联，形成了比较完整的交通网交通位置如图1-1图1-1 荆各庄井田交通位置1.1.2 地形、地貌本区为一平坦的冲积平原，东南面沿陡河东岸是由奥陶纪石灰岩构成的东北－－西南方向起伏伸展的低山丘陵从东往西有巍山（＋290m）、凤山（＋180m）、小梁山（＋100m）和菀豆山（＋38m），由菀豆山向西南倾没于平原之下由巍山向东北低山丘陵接连绵延，地势逐渐增高，直到青龙山标高达＋493.01m在井田北约7公里为由震旦纪灰岩构成的低山丘陵，东西方向横伏，这两条低山丘陵在井田东面的青龙山一带相汇合低山丘陵的伸展方向与地层走向方向一致井田内地势平坦，但北部稍高，向南低下，北部地面标高为+38.8m（湾孔），南端标高为＋23.85m（湾补孔），倾向陡河1.1.3 河流及水体流经本区东南边的陡河，发源于北部山区，上游由二支汇成，东支称管河，发源于丰润县福山寺管泉，西支称泉水河，发源于丰润县赵庄上水路。
二支水流在双桥村北侧汇合，向南流经唐山市区，下游汇集石榴河，向南流入渤海河北省水利厅于1965年在双桥村一带修建了陡河水库，水库大坝距井田东端的最近距离为2200m陡河及陡河水库虽然距井田区较近，但是因其底下均赋存有百余米的第四纪松散沉积物，而且存在有隔水作用的粘土层，对本矿充水没有直接的影响1.1.4 气象及地震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，属于典型的温带大陆性气候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1.1.5 矿区经济概况矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、水稻，间杂有果园、菜园等本矿井建设期间，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，满足建设需要矿区已建有110KV中央变电所，向本矿井供电的四回35KV输电线路已建成送电1.1.6 矿区水文水源及电源矿井建矿初期涌水量为24.45～65.66m³/min，平均为32.76 m³/min，目前矿井涌水量15.65 m³/min。
1983～1986年分别在南翼1331及东翼1148建立两个疏水中心，1331初期涌水量最大到9.5 m³/min，1148初期最大涌水量达到4.80 m³/min至1998年底1331及1148总涌水量分别为0.93 m³/min、1.48 m³/min从1995年4月始又在井田向斜轴部建立2080疏水中心，1997年底主体工程完工，最大涌水量为5.20 m³/min，一般涌水量为3.73 m³/min，至1998年底测得其涌水量为5.12 m³/min疏水中心排放的清水通过管路抽到地面供生活用水，其它涌水排到-375m或-475m水仓通过排水系统排至地面灌溉农田或经东翼塌陷坑沉淀，环游后经后屯大渠流入陡河地面水源荆各庄矿地面水源共有三处：即东水源井、西水源井（小学校院内）和矸子山水源井荆各庄矿部分生活用水及工业用水取自地面水源井下水源本矿原井下清水源有两个即1331及1148疏放水中心，在1988年完成对其钻孔水的收集，水量共计5.0 m3/min，全部用于生产及生活用水这两个水源均取自第V含水层（即5煤以上砂岩裂隙承压水），该水源由于涌水量逐年减小，到2000年基本放弃使用现在井下清水源有2080疏水中心，出水水源为第V含水层，该疏水中心于1998年施工完毕，共打钻孔32个，初期涌水量为3.50 m3/min，其后由于受到下伏煤层开采波及钻孔等因素的影响，水量逐渐衰减，现已下降至1.0 m3/ min。
由于今后将受到3090柱开采的波及，预计其水量仍将减小目前矿内生活及工业用水总计为3.04 m3/ min，矿井水利用量仅为1.0 m3/ min，不能满足需求量，其余只能靠地面水源井供给矿区已建有110KV中央变电所，向本矿井供电的四回35KV输电线路已建成送电1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造井田位于开平向斜的西北侧，中隔凤山-缸窑背斜自成一盆状向斜南北长约3.5 km，东西宽约3.4 km，北端闭合，南端开放，其轮廓恰似一直径3.5 km的亚圆形，面积约9 km2断裂构造和褶曲是井田内的主要构造形式，并由此造成含煤地层的产状起伏变化、节理裂隙纵横发育根据井田内各区段构造特征的差异，可将井田划分为三个构造块段西翼块段：本块段西部和北部至基岩露头线，东部至F5 断层及荆各庄向斜轴线位置，南部至F3断层南北长3500 m，东西宽500～900 m，包括西一采区、西二采区和二水平轴西采区块段内地层由东向西逐渐变陡，倾角15°～55°，断裂构造极为发育，且多数为冲断层，断层面倾角一般为大于45°，正断层少见断层走向主要为NNE向，为井田内构造最复杂地段东翼块段：其范围西至井田向斜轴线，北至F16 断层及7号剖面线，南至F3断层，包括东翼采区及二水平轴东采区。
东西长2500 m，南北宽1500 m区内地层产状一般较为平坦，倾角多在15°以下，以断裂构造为主，且多为正断层，断层面倾角多在60°以上，逆断层以逆掩断层形式多见，断层面倾角常常小于65°，断层走向呈NW向或NNW向中南块段：其范围西至西翼块段，北至基岩风化带，东南至东翼块段东西长1500 m，南北宽1000 m区内地层产状平缓，倾角0°～15°，以NW向的正断层较为发育，构造复杂程度介于西翼块段和东翼块段之间主要褶曲构造荆各庄井田自身即为一个盆状向斜，向斜轴线偏居西侧，近南北延伸，中部略向西呈弧形弯曲，并向南偏东倾伏，倾伏角约5～6°向斜轴线西侧地层产状急陡，而东侧则较为舒缓，同时向斜边缘较之中部地层产状陡这种构造特征直接影响了井田不同区域断裂构造的性质和发育程度在井田东部有一舒缓横向褶皱，轴线方向N43°E，长700 m，宽300 m，两翼倾角5°～10°在井田中南部有一小型背斜，轴线方向N40°E，长600 m以上，背斜西部一翼产状较陡，倾角25°～60°，东部则地层较舒缓，倾角15°～25°背斜脊部张性断裂非常发育，同时煤岩层均有拉伸变薄现象，2095、2097、2099、2020S泄水巷等工程对其均有控制。
主要断层构造井田内主要断层有：F～F断层组：这是三条密集平行排列的逆断层，位于井田南部，构成了井田的天然边界，三者均为逆掩断层，走向60°，倾角南东,断层面倾角60°，累计落差70～145m，延伸长度3500m这组断层在地质及水文地质方面对井田起着十分重要的作用F正断层：位于井田中部，是井田内极为重要的断层断层走向近东西，倾角60°，最大落差35m，延伸长度达1100余米，该断层不仅落差大，而且断层破碎带宽，局部达0.1～1.1m，因此曾一度具有很强的充水性，给延深工程的施工带来许多困难通过延深工程2020S泄水巷、2090探巷、2095、1320、1119等井巷工程控制，该断层的展布延伸与落差变化已基本搞清F断层是轴东采区与南翼采区、东翼采区与南翼采区的天然界线F正断层：位于井田中部,F断层南侧，走向近东西向，断层面倾角60°，落差8～30m由于其走向与F基本一致而倾向相反，因此在两断层间形成了较大的地堑构造F断层延伸长度500m,主要控制工程有2020E、2049、2020W、2020S泄水巷、2090及钻孔荆放3FE正断层：位于井田东翼的西南端并向轴东采区延伸，走向近东西，倾角60°，最大落差10m，延伸长度950m。
断层面平直，断层上盘或下盘有煤层拉薄现象由于该断层落差大，使回采工作面无法跨越，给东翼采区及轴东采区采面正常布置带来很大的困难控制工程主要有2097、2095、1391、1392、1393、荆孔F逆断层：位于井田西一采区，走向呈NNE向，倾角60°，最大落差28m，延伸长度500m以上，断层带宽0.3～0.5m，为泥质充填，断层面擦痕明显，两盘牵引现象明显，使煤岩层倾角变化较大，最大可达60°以上断层落差向深部有增大趋势控制工程有1294、1292、1210、1214节理或裂隙节理或裂隙是井田内发育最广泛的地质构造，按其走向大致可以分为三组，即:NNE向、NEE向、NNW向，由此形成了纵横交错的节理发育系统1.2.2 煤系地层荆各庄井田隶属开平煤田，位于开平向斜的西北侧开平煤田地层属华北型沉积煤田古生代地层广泛分布，石炭-二叠系为含煤岩系，各系、统间多以整合或假整合接触（表1-1）含煤地层大多为第四系黄土覆盖，但也有零星出露表1-1 区域地层界系统年代组厚度（m）新生界第四系Q~~~~~~不整合~~~~~~洼里组0～890上古生界二叠系上统280古冶组346下统唐家庄组180大苗庄组79石炭系上统赵各庄组74开平组70中统C2唐山组-------平行不整合------马家沟组65下古生界奥陶系中统O2345下统亮甲山组115冶里组203寒武系上统凤山组68长山组48崮山组82中统张夏组120下统馒头组150景儿峪组263元古界震旦系上统迷雾山组1200杨庄组400下统高于庄组600太古界大红峪黄崖关组~~~~~~不整合~~~~~~五台群450前震旦Ar荆各庄井田含煤地层为石炭系上统和二叠系下统，基底为中奥陶统马家沟组灰岩，含煤地层特征与开平煤田其它井田基本相同，所揭露的地层有变化的地段主要在9煤以上至6煤及12-2煤以下至15煤，其层间距及岩性不同，含煤地层由老到新情况如下：石炭系（C）下界为奥陶系中统马家沟组灰岩顶面，两者为平行不整合接触；上界为11煤顶板含海相动物化石之泥岩顶面。
该层与上覆的二叠系呈整合接触，本组一般厚度为210 m石炭系中统—唐山组（C2）该组直接覆盖于奥陶系灰岩之上，上至K3唐山灰岩顶界面，一般厚度75 m本统以粘土岩和粉砂岩为主，粘土岩占42.1%，粉砂岩占31.2%，砂岩占19.9%，石灰岩占6.8%本组岩相变化是由滨海湖泊相碎屑沉积过渡为海相灰岩沉积，交替出现三个沉积旋回，即：Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3，形成一个渐进的相序本组中含三层薄层灰岩，均含有丰富海相动物化石，由下而上简称为K1、K2、K3灰岩第一层灰岩K1出现在距奥陶灰岩顶界面大约38 m处，第二层灰岩K2出现在K1之上12 m处，第三层灰岩K3出现在K2之上大约25 m处，称之为唐山灰岩，该层灰岩呈浅灰褐色，中厚层状，质纯，厚2.5 m左右，厚度大，层位稳定，含有大量的蜓科和珊瑚化石，易于同其它岩石相区别石炭系上统（C3）该统分上下两组，下组称开平组（） ，上组称赵各庄组（） 上组是荆各庄井田重要的含煤地层，本统一般厚度为135 m开平组（）：下限为唐山灰岩K3顶板，呈整合接触，上限为赵各庄灰岩K6之顶板，亦是整合接触本组一般厚度76.59 m，以粉砂岩为主，粘土岩含量减少，粘土岩占10.1%，粉砂岩类占52.6%，砂岩类占31.4%，灰岩占2.9%。
岩相组合上为浅海相薄层泥质碳酸盐岩和泻湖海湾相粉砂岩及砂岩沉积物的交替沉积包含Ⅰ-4、Ⅰ-5、Ⅰ-6三个较大的旋回，每一旋回都是由海相灰岩起经过渡相沉积，又为海相沉积覆盖本组内赋存三层灰岩，由下而上命名为K4、K5、K6，其中K5灰岩为深灰色泥质生物碎屑岩，时而接近钙质粘土岩，含灰白色的动物介壳，富集成层，与深灰色泥质灰岩交替成细带状，形成明显的水平层理和水平波状层理，极易区别于其它灰岩厚度薄但比较稳定，一般为0.1～1.3 m，平均0.55 m在K5灰岩底板，赋存三个煤层即：14煤，一般厚度为0.1～0.8 m，平均0.4 m；15煤甲，一般厚度为0.1～0.5 m；15煤，一般厚度为0.1～4.29 m，平均1.12 m，局部达到可采本组出现了含煤沉积，是典型的海陆交互相沉积序列赵各庄组（）：下限为赵各庄灰岩K6顶板，上限为11煤顶板泥岩的顶界面一般厚度为60 m，本组为重要的含煤地层本组以粉砂岩为主，其次为砂岩，粉砂岩类38.3%，砂岩类29.5%，煤层17.4%，粘土岩14.8%岩相组合主要是泻湖海湾相和泥岩沼泽相交替沉积，同时在泻湖海湾相之后出现有湖滨三角洲相自沉积赵各庄灰岩K6之后，海水大规模后退，而每次海进的幅度都比较小。
该阶段沉积环境相对稳定，是成煤的最好时期本组含有5个含煤层，即： 121/2煤、12煤、12-1煤上煤线、11煤其中12煤、11煤两层可采二叠系下统（P1）下界为11煤顶板的泥岩顶面，为整合接触；上界为A层矾土质粘土岩的顶板，井田内该层大部分被冲蚀掉本统一般厚度为235.76 m，分上下两组，上组称唐家庄组，下组称大苗庄组，其中大苗庄组是重要的含煤地层大苗庄组（）上限为5煤顶板中粗粒砂岩底界面，受古河流冲刷，冲蚀的下切深度并不相同，在井田西部不仅5煤受剥蚀，而且6、7、8煤均受不同程度的影响下限为11煤顶板粘土岩的顶界面本组一般厚度为90.36 m，最小厚度为65 m（湾水）本组以粉砂岩和砂岩为主，粘土岩也较多，粉砂岩类占36.2%，砂岩类占30.2%，粘土岩类占19.2%，煤层占14.4%主要是泻湖海湾相、三角洲相及泥炭沼泽相沉积等岩相组合在本组顶部出现大陆河流冲积相沉积本组有6个含煤层即：5、6、7、8、10煤，其中8煤、10煤局部可采唐家庄组()下限为5煤顶部的粗砂岩底板，与下伏大苗庄组呈不整合接触上限为A层铝土质粘土岩之顶板井田范围内A层及其以上地层全部剥蚀本组一般厚度为145.4 m。
本组岩性组合主要是中、粗砂岩和粉砂岩，夹有少量的泥岩；为河流沉积相和湖泊沉积相岩相组合本组大致可分三段，反映出三次较大的河流活动周期下部砂岩段：以粗粒和中粒砂岩为主，间夹薄层细砂岩、粉砂岩或砾岩，呈灰绿色或浅灰色，颗粒成分以乳白色石英为主，约占70%，含有燧石、云母片及蓝色、红色、绿色、紫色矿物岩屑，分选及磨圆度均较差，具水平、斜交及收敛型层理，泥质、钙质及高岭土质孔隙胶结，含有完整的植物叶片及高特木化石本段一般厚度为48.7 m，是煤系上部最重要的含水地层（）中部砂岩段：灰、绿、暗紫等杂色中细砂岩、粉砂岩、薄层砾岩及薄层粘土岩互层，以中细砂岩为主，成份主要是石英，其次为长石，少量的燧石及云母片泥质或高岭土质充填式或接触式胶结，分选及磨圆度较好，具波状、缓波状、断续波状层理，含大量的植物叶片化石，本段也是煤系上部重要的含水层（）本段一般厚度65.7 m上部砂岩段：以中粗粒砂岩为主，浅灰色，岩石成分以乳白色石英为主，约占60%，次为肉红色长石，约占15%，暗色燧石约占10%，并含有少量的云母碎片，高岭土质充填式胶结，暗色矿物定向排列，显现微斜层理，具韵律分选，含斜立的炭化植物干枝体，与下伏地层呈冲刷接触。
本段为井田第Ⅵ含水层（风化带），一般厚度为31.0 m1.2.3 水文地质矿井的补给水源和含水层大气降水及其对矿井涌水量变化的影响 荆各庄矿的水文地质条件属复杂型，有八个含水层，自下而上分别为：① 奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层（Ⅰ）② K～K砂岩裂隙承压含水层（Ⅱ）③ K～煤12砂岩裂隙承压含水层（Ⅲ）④ 煤9～煤7砂岩裂隙承压含水层（Ⅳ）⑤ 煤5以上砂岩裂隙承压含水层（Ⅴ）⑥ 风化带裂隙、孔隙承压含水层（Ⅵ）⑦ 第四系底部卵石孔隙承压含水层（Ⅶ）⑧ 第四系中上部砂卵砾孔隙承压和孔隙潜水含水层（Ⅷ）其中与矿井生产较密切的为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ本区大气降水一般集中在七、八、九月份据1979～1998年气象资料统计：年降水量最大值为899.6mm（1987年），最小值为317.45mm（1997年），平均值为596.85mm补给关系是： 大气降水→Ⅰ、Ⅷ→Ⅶ→Ⅲ、Ⅴ等各基岩含水层矿井直接充水含水层荆各庄矿直接充水含水层有K～K砂岩裂隙承压含水层（Ⅱ）、K～煤12砂岩裂隙承压含水层（Ⅲ）、煤5以上砂岩裂隙承压含水层（）矿井间接充水含水层冲积层含水层该含水层厚100～379.67m它本身为一矿井间接充水含水层，它补给上述三个直接充水含水层。
其中底部卵砾石孔隙承压含水层对基岩含水层补给关系最密切奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层（Ⅰ）该含水层厚度大于600m岩性由质纯的豹皮状灰岩和白云质灰岩组成，据勘探资料表明，施工的13个孔穿过灰岩总长度451.51m，因溶洞或巨大裂隙造成钻具骤然下陷的有10个孔25个段落，溶洞最大直径为1.13m，冲洗液失去循环在井田东南部，因构造（F～F断层组）作用与巨厚的第四系冲积层相互接触，增加了灰岩裂隙发育程度1.2.4 其他有益矿物井田内的有益矿产有耐火粘土、铝土矿、铁矿以及赋存于煤中的某些稀有分散元素，它们的详细情况如下：耐火粘土6煤底板粘土岩厚1.0～1.5 m，灰或深灰色，团块状结构，含鲕粒及菱铁矿结核，有植物细根井田西半部被剥蚀15煤底板粘土岩厚约1.5 m，浅灰色团块状结构，含鲕粒及菱铁矿结核，顶部有植物根G层粘土岩顶部厚约4.5 m，浅灰色，组织致密、细腻、鲕状及豆状结构，含黄铁矿散晶及菱铁矿结核铝土矿G层铝土质粘土岩厚约5.5 m，灰或紫灰杂色，鲕状和豆状结构，含黄铁矿及菱铁矿结核，底部时现砾状结构（表4-12），目前暂时不具备开采价值铁矿在G层铝土矿和中奥陶统马家沟组灰岩之间有一巢窝状铁矿层，由黄铁矿、赤铁矿和褐铁矿聚合而成。
比重甚大，厚度极不稳定，约0.2 m左右，不具备开采价值稀有元素根据稀有元素测试结果（表4-13），铀的含量均低于0.003%，锗的含量在7煤、10煤两个层煤中有个别点的品位大于0.003%，其余均低于0.0025%，镓的含量仅6煤有个别点的品位达0.003%，其余均低于0.0025%，说明井田内赋存稀有元素，但是品位低，无工业价值1.2.5 地质勘探程度自1998年以来，荆各庄矿业分公司运用各种物探方法对井上下进行解释和推断，提前进行预测预报，主要完成的工作为：2001年委托河北省煤田地质局物测地质队，对井田西三采区进行了三维综合地震勘探，解释断层52 条，其中正断层36条，逆断层16条，按断层的评级标准及地质任务要求，对落差≥5m的断层进行了评定；查明了区内9煤、11煤、12煤的赋存状态、厚度变化趋势，底板深度误差不大于1％，并探明了区内各煤层隐伏露头位置；查明了第四系底界面起伏形态及其底部砾石层厚度的变化趋势；定性解释了9煤、12煤顶底板岩性及岩相变化趋势；对西三采区内地应力的分布形态给予了研究；解释了区内第四系底部砾石层的富水性及采区北部9煤顶板～7煤底板、12煤底板～15煤顶板、奥陶系灰岩各含水层的富水性；查明了区内无直径大于等于20 m的陷落柱；确定了F3、F4断层的产状，解释了F4为富水断层。
1.3 煤层特征1.3.1 煤层井田含煤地层主要由石炭系上统和二叠系下统组成，含煤地层总厚约450 m，共含大小煤层十九层，煤层总厚达25.3 m，含煤系数5.7%，其中可采煤层共两层，11和12煤，平均总厚度8.0m，可采含煤系数3.6%，可采煤层集中在赵各庄组和大苗庄组，表1-2表1-2 煤系含煤情况地层关系地层厚度（m）所含煤层可采煤层系统组层数煤层二叠系下统唐家庄145.41～2小煤线无大苗庄90.3675、6、7、8、9-1、9-2、10无石炭系上统赵各庄60.00511、煤线、1211、12开平76.59314、15、16无中统唐山75.001煤线无井田内的两层可采煤层及两层局部可采煤层的结构、厚度及一般特征描述如下：煤11：井田内厚度自3.68～4.34m，平均5.01m倾角为1.5°～16.3°，平均为5.2°，黑色块状～条带状构造，玻璃光泽，以亮煤为主，夹镜煤及亮煤条带，含黄铁矿结核，光亮型煤，含夹矸一层，但夹石分布不稳定，在东翼采区1114见到厚度达0.5m的泥岩夹矸，褐红色，易碎,具油脂光泽煤层的容重为1.50 t/m³煤12：为矿井主采煤层，厚度为3.82～4.35m，平均5.08m，煤层倾角为1.6°～16.8°，平均5.2°。
煤层黑色，块状构造，下部为条带状构造，质硬，玻璃光泽～暗淡光泽，半亮～半暗型，含夹石4～5层，最多达11层，为复杂结构煤层，其中下部含一层分布极稳定的细砂岩夹矸，灰白色或浅灰色，条带状，致密坚硬，厚度0.02～0.78m，平均0.39m煤层的容重为1.35 t/m³表1-3 可采煤层特征序号煤层名称煤层厚度/m层间距/m倾角/(º)硬度容重稳定性最小最大平均111煤3.684.344.014012.20.4-0.71.35稳定212煤3.824.354.0812.20.4-0.91.35稳定1.3.2 煤层顶、底板11煤直接顶：灰黑色泥岩，块状，致密细腻，贝壳状断口，含菱铁质透镜状结核及黄铁矿聚集体,含海相动物化石(在西翼1210、1214采到完整的动物介壳化石)层厚3.96～9.47m,平均6.65m老顶：浅灰色～灰白色细砂岩，块状，钙质基底式胶结，成分以石英为主，易风化，厚度不稳定，一般在0.65～8.23m之间，平均2.69m直接底：灰～灰白色带褐色泥岩或粘土质粉砂岩,泥质胶结，块状构造，含大量植物根化石，厚0.53～3.87m，平均1.85m12煤直接顶：灰～浅灰色条带状粉砂岩，水平波状层理、交错层理、透镜状层理，岩石致密坚硬，局部夹细砂岩条带，使层理更加明显；厚度不稳定，在0～9.1m之间，平均厚4.0m。
老顶：灰白色中～细砂岩，厚层状，高岭土质基底式胶结，易风化澎涨，呈泥状；矿物成分为石英及少量的暗色矿物，厚1.6～10.67m，平均厚6.52m直接底：深灰色～灰黑色矽质胶结的粉砂岩或细砂岩，岩性致密坚硬，含大量沿层面分布的植物根化石，厚0.5～2.77m，平均1.5m1.3.3 煤质据勘探报告和煤样化学分析测定结果（表1-4），本井田可采煤层的变质程度较低，相当于气煤阶段根据各煤种的分布情况，得出本井田煤的变质以区域变质为主表1-4 各煤层煤质情况统计 项目煤层水分Mad（%）灰分Ad（%）挥发分Vdaf（%）全硫St,d（%）发热量Qgr,d（MJ/Kg）煤种112.0836.6841.862.63～3.6624.18气煤121.5037.7342.040.4820.69气煤有害组分如下：灰分：各煤层灰分变化较大，煤样灰分及毛煤灰分统计见表1-5表1-5 各煤层灰分统计煤层灰分（%）毛煤灰分（%）灰分增值（%）1116.7933.6816.891233.2737.924.66硫分：井田各煤层全硫平均含量为0.25%～3.66%，其中12煤含量为0.48%，均低于1%，属低硫煤；11煤含硫量最高为2.63%～3.66%，平均为3.07%，属富硫煤。
其它形态硫含量中：有机硫占36%，黄铁矿硫占59%，硫酸盐硫占2.5%磷分：磷分平均含量0.008～0.0825%，其中11煤为特低磷煤，12煤为低磷煤1.3.4 瓦斯矿井生产作业区域广，构造形式多，多煤层开采，矿井对瓦斯进行了深入的研究，并且把瓦斯的涌出量的测量工作作为矿井生产的一个重要内容，2007年底对瓦斯涌出量测量数据如表1-6表1-6 2007年底矿井各区瓦斯等级鉴定测试区域气体名称三旬最大涌出量（m3/min）相对涌出量（m3/t）矿井瓦斯等级上年度瓦斯等级上年度矿井瓦斯涌出量瓦斯涌出量风排量总量绝对量（m3/min）相对量（m3/t）矿井CH44.394.391.25低低5.20.61CO210.4910.492.9710.832.9511煤CH42.822.821.67低CO22.192.191.3012煤CH40.370.370.24低CO21.001.000.66南翼CH42.822.821.67低低0.630.30CO22.192.191.300.910.44东翼CH40.560.560.37低低0.210.18CO21.501.500.980.600.51西翼CH40.590.591.04低低0.711.70CO21.951.953.431.774.23一水平11煤CH40.270.270.47低CO20.710.711.25三水平11煤CH42.822.821.67低CO22.192.191.30三水平12煤层CH40.370.370.24低CO21.001.000.66轴东采区CH40.560.560.37低CO21.501.500.98南翼采区CH42.822.821.67低CO22.192.191.30西翼二采区CH40.590.591.04低低0.711.70CO21.951.953.431.774.233094工作面CH42.912.911.72低CO21.371.370.813322B工作面CH40.280.280.23低CO20.500.500.401291工作面CH40.310.310.55低CO20.570.571.00根据测定的基础数据，分析计算得出鉴定结果（表1-6），本矿属低瓦斯等级。
煤矿瓦斯是安全的重要隐患，应引起高度重视，要严格执行《煤矿安全规程》之规定，建立健全各项有关瓦斯管理制度，采取广泛的、有效的预防措施表1-7 矿井瓦斯等级鉴定结果瓦斯二氧化碳鉴定等级上年度鉴定等级全矿井采区全矿井采区相对量（m3/t）绝对量（m3/min）是否突出最大相对量（m3/t）相对量（m3/t）绝对量 （（m3/min）最大相对量（m3/t）1.255.2否1.672.9710.491.30低低1.3.5 煤尘及煤的自燃煤尘荆各庄矿对11煤、12煤的煤尘的爆炸性进行了鉴定，数据如表1-8，结果显示鉴定煤层均有爆炸危险表1-8 荆各庄矿实验室煤尘爆炸性鉴定采样地点煤层名称工业分析（%）爆炸性试验煤尘爆炸性鉴定结果水分Wad灰分Aad挥发性火焰长度（mm）抑制煤尘爆炸最低岩粉量（%）VadVdaf三水平3312112.259.7038.8544.12＞40090有爆炸性三水平3324121.6717.9533.0941.16＞40080有爆炸性一水平0090111.8440.7225.3744.177065有爆炸性一水平1426121.4840.3727.4747.245065有爆炸性煤的自燃为了探索荆各庄矿煤层的自燃发生规律，对9煤、11煤、12煤的自燃倾向性进行了测定（表1-9），结果显示各煤层均自燃。
表1-9 荆各庄矿煤层自燃倾向性鉴定煤层水分Mad（%）灰分Aad（%）挥发分Vdaf（%）全硫St.d（%）真密度TRD（g/cm3）吸氧量（ml/g）干煤自燃倾向性等级111.5312.0642.447.441.480.67Ⅱ级121.1239.0939.750.311.750.60Ⅱ级2 井田境界与储量2.1 井田境界荆各庄矿井田位于开平向斜的西北侧，中隔凤山-缸窑背斜自成一盆状向斜南北长约3.5 km，东西宽约3.4 km，北端闭合，南端开放，其轮廓恰似一直径3.5 km的亚圆形，面积约9 km2断裂构造和褶曲是井田内的主要构造形式，并由此造成含煤地层的产状起伏变化、节理裂隙纵横发育 2.2矿井储量计算2.2.1矿井工业储量本矿井设计对11煤层进行开采设计，边界露头线为-120m，-1000m以下的煤炭储量尚未探明，作为矿井的远景储量本次储量计算是在精查地质报告提供的1：5000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：Zg=S×M×R其中：Zg——矿井的工业储量； S ——井田的倾斜面积，3484.8万平方米； M——煤层的厚度，4 m； R ——煤的容重，1.35吨/立方米；则：Zg=3438.8x4x1.35=1881.8万t2.2.2矿井可采储量1）边界煤柱可按下列公式计算Z=L×b×M×R 其中：Z——边界煤柱损失量； L—边界长度， b——边界宽度，取b=50； M——煤层厚度，M=4； R——煤的容重，R=1.35。
则井田的边界断层煤柱为：（3.4×2＋3.5×2）×1000×50×4×1.35=372.6万t断层1断层： 2740/cos12×50×4×1.35=75.6万t；2断层： 3075/cos12×50×4×1.35=84.9万t2）工业广场煤柱根据《煤炭工业设计规范》规定：井型为150Mt的工业广场的面积为1.2平方公顷/10万吨所以取工业广场的尺寸为18平方公顷煤层的平均倾角为12度，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为-230m，该处表土层厚度为110m，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内工业广场按Ⅱ级保护留维护带，宽度为15m表2-1岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m冲击层厚度/mфδγβ2401241104576.876.868.4由此根据上述以知条件，画出如图2-1所示的工业广场保护煤柱的尺寸图2-1 工业广场保护煤柱经计算得：梯形高度 h=730m梯形上底 AB=756m梯形下底 CD=808m得 S=1/2×（756+808）×730/cos112º=583613.4 m2 则：工业广场的煤柱量为： Zi=S×M×R式中：Zi----工业广场煤柱量； S ----工业广场压煤面积； M ----煤层厚度，4m； R ----煤的容重。
则：Zi=583613.4×4×1.35=315.2万t3）防水煤柱虽然陡河及陡河水库虽然距井田区较近，但是因其底下均赋存有百余米的第四纪松散沉积物，而且存在有隔水作用的粘土层，对本矿充水没有直接的影响，因此可不设防水煤柱总煤柱量=75.6+84.9+315.2+372.6 =848.3 万t4）矿井的可采储量矿井的可采储量按下式计算： Zk=(Zg-P)×C 其中：Zk----矿井的可采储量；万t Zg----矿井的工业储量，计算得出Zg=1881.8万t； P ----保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤柱损失量，p=315.2 万t； C ----采区采出率，厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.80，薄煤层不低于0.85，本矿取0.75则： Zk=（18569.52-848.3）×0.75 =13290.9万t开采年限13290.9÷150=88年第 36 页3采区参数3.1 倾斜长度采区的倾斜长度就是阶段斜长，通常在矿井开拓部分确定阶段高度是已经确定。
在大巷位置已经确定的情况下，各采区的斜长可能因煤层倾角变化而不同，但对于每一个采区来说基本上是已经确定的数值我国新建的一些开采缓（倾）斜煤层的大型矿井，采用新型运输设备开采时，上山部分的斜长一般为1000~1500m，下山为700~1200m3.2 工作面长度150÷330=0.45万t1.35×4×0.8×6×L×0.93=4500L =190m3.3 走向长度对综合机械化开采的采区，应以每个工作面能连续推进一年左右为宜，单翼开采的采区走向长度不小于1000m，有条件可达到2000m，双翼开采时，采区走向长度以不小于2000m为宜本次设计采区走向长度按工作面年推进度计算，即采区的走向开采长度首先应该满足工作面年推进度：330×6×0.8×2=3168（米）3.4 生产能力采区生产能力是采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产煤及采区生产系统能够保证的生产能力，以万t/a表示本次荆各庄矿的采区生产能力即为矿井的生产能力，矿井的设计生产能力为150万吨/年，为已确定条件工作面的日生产能力为：Q=190×4×1.35×6×0.8×0.93=4580.1（吨）3.4 采出率工作面的采出率为：厚煤层一般不小于93% ，中厚煤层不小于95% ，薄煤层不小于97%本次设计煤层平均厚度为4米属于厚煤层，因此采出率为0.933.5 煤柱尺寸由于本次设计是采区的设计因此对工业广场，井筒等保护煤柱暂不进行相应计算，虽然陡河及陡河水库虽然距井田区较近，但是因其底下均赋存有百余米的第四纪松散沉积物，而且存在有隔水作用的粘土层，对本矿充水没有直接的影响，因此不留防水煤柱。
故本次设计中只有边界煤柱，且宽度为50m3.6 煤仓容量（1）采区煤仓①煤仓的形式及参数井巷式煤仓按煤仓的中轴与水平面的夹角分为垂直煤仓和倾斜煤仓两种垂直煤仓一般为圆形断面，圆形断面利用率高，不易形成死角，便于维护，施工方便，施工速快本矿带区煤仓都选用垂直煤仓煤仓采用倾斜式圆形断面，倾角80°,直径6m斜长30m②煤仓容量合理的煤仓容量应在保证正常生产和运输的前提下，工程量最省按采煤机连续割煤的产量计算：Q = Q0 + LMbγC0kt式中： Q — 采区煤仓容量，t；Q0 — 防空仓漏风留煤量，一般取5～10t； L— 工作面长度，m； M — 采高，m； b — 进刀深度，m； γ — 煤的容重，t/m3； C0 — 工作面采出率； kt — 同时生产的工作面系数，综采时，kt = 1；则煤仓容量为：8 + 190×4×0.8×1.35×0.93=771.344t表3-1 煤仓容量与带区生产能力关系采区生产能力/万t·a-130以下30～4545～6060～100以上区煤仓容量/t50～100100～200200～300250～500根据煤仓容量与带区生产能力关系表可知本次设计煤仓容量合理。
4 采区巷道布置4.1 采区巷道布置4.1.1 采区准备方式的确定由于煤层的倾角为12度，又采区的适应性强，所以采用采区准备方式巷道布置如下图所图4-1巷道布置图4.2 生产系统4.2.1 运煤系统自采煤工作面→带区运输斜巷→带区煤仓→运输大巷→井底煤仓→皮带→主井4.2.2 辅助运输系统 工作面设备材料经副井下放到井底车场，再用轨道运至井底换装站，换装给运料矿车，由运料矿车运至工作面 副井—→井底车场换装站—→辅助运输大巷—→轨道上山—→回风顺槽—→工作面4.2.3 通风系统副井—→井底车场—→辅助运输大巷—→轨道上山—→运输顺槽—→工作面—→回风顺槽—→回风石门—→风井4.2.4 排矸系统出矸地为大巷、上下山的掘进头和煤仓施工地以及煤巷过断层处出矸地—→辅助运输大巷—→井底车场矸石换装站—→副井4.2.5 供电系统地面变电站—→副井—→中央变电所—→主要运输大巷—→采区变电所—→运输顺槽—→工作面4.2.6 供水系统工作面—→回风顺槽—→轨道上山—→辅助运输大巷—→井底车场—→井底水仓—→副井4.2.7 排水系统 工作面—→回风顺槽—→轨道上山—→辅助运输大巷—→井底车场—→井底水仓—→副井4.2.8 巷道掘进 采用双巷掘进的巷道掘进方式，这样的掘进方式可以有效的解决独头巷道掘进的通风问题。
双巷掘进时，每隔100m开掘一个联络巷道，用作通风和行人······4.3 车场选型设计4.3.1 采区下部车场的选择及设计采区下部车场由采区装车站和辅助提升下部车场组合而成主要根据装车地点的不同，采区下部车场可分为大巷装车式、石门装车式和绕道装车式三种本采区采用大巷装车式下部车场采区的辅助提升下部车场是采区掘进、出煤、出矸进料等的转运站，是采区下部车场的组成部分大巷装车式下部车场的辅助提升车场多为绕道式绕道位于大巷顶板的称为顶板绕道，位于大巷底版的称为底版绕道一般情况下煤层倾角在12°以上时，可采用顶板绕道；当煤层倾角较小时，即12°以下时，采用底板绕道联合布置采区具有长度较大的采区石门时，宜采用石门装车的下部车场在选用顶板或底板绕道时，应注意轨道上山的起坡角，一般以不超过25°为宜由于本矿井煤层倾角在12°以上，故本矿井下部车场的辅助提升车场采用顶板绕道式顶板绕道式有分为三种：；立式、卧式、斜式立式下部车场的布置紧凑，工程量省，调车方便；绕道出口交叉点距离装车站近，线路布置困难，绕道维护条件较差，倾角大于12°的煤层运输大巷距离上山的起坡点较远且顶板围岩条件较好时采用卧式下部车场的调车方便，但工程量较大，线路布置简单，绕道的维护条件较好，当煤层倾角大于12°，运输大巷距离上山起坡点近，围岩条件较好是采用。
斜式下部车场工程量较省，调车较方便；绕道维护条件差当煤层倾角大于12°，不能立式布置而卧式工程量又太大时采用根据此次设计的主采煤层特征和围岩条件，本矿井下部车场的辅助提升车场采用底板绕道下部车场图4-4 采区下部车场1—运输大巷；2—轨道大巷；3—行人斜巷；4—轨道上山；5—运输上山；6—回风上山；12—采区煤仓；4.3.2 采区上部车场形式的选择采区上部车场常用的有甩车场和平车场，，平车场又有顺向和逆向等形式平车场和甩车场的选择主要根据绞车房的布置和维护条件本设计中煤层较厚，生产量大，由于轨道上山布置在岩层中，采区上部是松软的风化带，且采用煤层群联合布置，回风石门较长，故采用逆向平车场，顺向平车场通过能力较小，调车时间长图4-2 采区上部车场示意图7-上部绕道；10—回风平巷14—绞车房；16-绞车房回风石门；20—采区回风石门；21—回风天井4.3.3 采取中部车场形式的选择采区中部车场只能是甩车场，它的基本形式按甩车方向分，有双向甩车和单向甩车两种；按甩入地点不同，又分为甩入绕道车场，甩入平巷车场和甩入石门车场三种开采单一薄及中厚煤层的采区中部车场多采用甩入绕道式；联合布置的采区或采用岩石上山的采区其中部车场多采用单向甩入石门式车场。
本采区采用单向甩入石门式中部车场图4-3 采区中部甩车场示意图7-绕道；8-区段回风平巷；9-区段运输巷；11区段回风巷；13—采区变电所；5 采煤方法5.1采煤方法和回采工艺5.1.1地质概况及煤层赋存荆各庄矿井田位于开平向斜的西北侧，中隔凤山-缸窑背斜自成一盆状向斜南北长约3.5 km，东西宽约3.4 km，北端闭合，南端开放，其轮廓恰似一直径3.5 km的亚圆形，面积约9 km2断裂构造和褶曲是井田内的主要构造形式，并由此造成含煤地层的产状起伏变化、节理裂隙纵横发育根据井田内各区段构造特征的差异，可将井田划分为三个构造块段：西翼块段、东翼块段、中南块段井田含煤地层主要由石炭系上统和二叠系下统组成，含煤地层总厚约450 m，共含大小煤层十九层，煤层总厚达25.3 m，含煤系数5.7%，其中可采煤层共两层，11和12煤，平均总厚度8.0m，可采含煤系数3.6%，可采煤层集中在赵各庄组和大苗庄组井田内的两层开采其中12号煤，煤层的结构、厚度及一般特征描述如下：煤12：为矿井主采煤层，厚度为3.82～4.35m，平均4.08m，煤层倾角为1.6°～16.8°，平均12°煤层黑色，块状构造，下部为条带状构造，质硬，玻璃光泽～暗淡光泽，半亮～半暗型，含夹石4～5层，最多达11层，为复杂结构煤层，其中下部含一层分布极稳定的细砂岩夹矸，灰白色或浅灰色，条带状，致密坚硬，厚度0.02～0.78m，平均0.39m。
煤层的容重为1.35 t/m³5.1.2 采煤方法的确定对于缓斜、倾斜、薄及中厚煤层，一般使用单一走向长壁采煤法；倾角小于14°时，则应考虑用倾斜长壁采煤法的可能性本带区煤层均赋存稳定，倾角较小，厚度适中，顶底板多为细砂岩、粉砂岩易破碎，煤层平均厚度为4.0米根据上述条件，决定用一次采全高采煤法，跨落法处理采空区，以支撑掩护式支架支撑顶板工作面“四六”制作业形式，即三班采煤，一班准备为了实现综采工作面最大生产能力和。