采矿工程毕业设计（论文）-铁北矿3.0Mta新井设计（2）【全套图纸】

中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 1 1 矿区概况及井田地质特征 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 矿区概述 1.1.1 交通位置交通位置 扎赉诺尔矿务局铁北矿井，位于扎赉诺尔煤田的西北部。地理坐标：东经 117。45，30： 46，40：；北纬 49。26，1527，30：。行政区局内蒙古自 治区呼伦贝尔盟满洲里市扎赉诺尔区。西距满洲里市 29KM，东距海拉尔市 160KM，至哈尔滨市 908KM。滨州铁路横贯井田南侧。矿区内设有专用铁路与 滨洲线连接。至各旗（县）均有公路相通，交通方便。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 2 图 1-1 交通位置图 1.1.2 地形地形、地貌、地貌 该区位于大兴安岭西坡之内蒙古高原，井田四周地势较高，为低山所环， 岩性以中生代火山岩为主，其岩石裸露于地表遭受风化剥蚀，而山势多为缓波 状，坡角在 15-30左右。井田内地形平坦，最高海拔标高为 583m 左右，一般 为 544m，相对高差不超过 20-30m。 煤田内地表水系较复杂，井田内有木得那亚河及新开河(人工河)把南部的 达赉湖和东北部的海拉尔河相连。达赉湖近年来水量稍减，水位标高在 544.0 至 543.8m 左右，最高为 1963 年沙子山大桥处的洪水位标高为 545.39m。木得 那亚河弯曲蜿蜒于井田全区，原与达赉湖相通，因矿区生产需要,70 年代末新开 河竣工开通后，老河道废弃,但旧河床仍有积水，并与地下发生水力联系。 本区属大陆性气候，冬寒夏热，温差变化大，根据满洲里市和扎区气象站 资料简述如下： 气温属大陆寒带区，昼夜温差变化很大，年气温在零下时间达 7 个月，10 月开始结冰到次年 5 月初解冻，自 1957 年以来气温逐年增高。1970 年 1 月最 低气温-42.7, 1980 年 6 月最高气温+37.8，年平均气温一般在 0.2至-2； 地下冻土层一般在 2.53.0m。 降水量多集中在 6、7、8 月份，其它月份很少，年最大降水量为 1964 年的 371.4mm，一般年份降水量为 250 至 300mm，日最大降水量为 1970 年 8 月 31 日的 64.6mm。积雪厚度一般为 5-12cm。 蒸发量以 4-9 月份最大，年蒸发量一般在 1200-1500mm，年最大蒸发量 1975 年的 1672.5mm，为降水量的 4-6 倍。 全年以西南风最多，其次西北风,只 6、7、8 月份东北风为多。风速一般 2- 5m/s，最大风速 20m/s。1、2、12 月风最小，3、4、5、11 月风最大。 煤田内水体颇多，木得那亚旧河床在煤层露头以外仅 200500m。井田南、 西侧并流经井田之上的人工河（达赉湖浅水渠、即木得那亚河改道工程） ，南通 达赉湖，北入海拉尔河，流经中苏边界，最后注入黑龙江。海拉尔河床平坦， 汛期河水有时出槽，有时使工人河逆向流动。 1.1.3 气象与地震气象与地震 该区属大陆性气候，冬寒夏热，温差变化大，最低气温-42.7。C。最高气 温 37.4。C。结冰期长达 7 个月，冻结深度一般为 2.53m。积雪厚度一般在 512。雨量多集中在六、七、八月份，年最大降雨量 371.4。一般为 250330，年蒸发量 12001500，为降雨量的 4.5 倍。 全年最大频率风向为西南风，一般风速为m/s，最大为、 m/s，风力一般为级，最大为级。 根据中国科学院出版刊物报导，本区为无震区。过去十多年只凭感觉发生 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 3 过次地震。1979 年 2 月 6 日地震部门报导，在达赉湖地区发生过 5.3 级地震， 震中在达赉湖西岸。最近呼盟地区地震局图件表明，本区为 6 度震区。 1.1.4 矿区经济概况矿区经济概况 扎赉诺尔矿区煤炭开发已有百年的历史，建国前矿区年煤炭产量不足 0.2 万吨。建国后，煤炭产量逐年上升，2005 年煤炭年产量达到 680 万吨，在煤炭 工业发展的同时，矿区其它工业也相应得到发展，现矿区有灵泉电厂、达赉湖 渔场、罐头厂、乳品厂、化工厂、砖瓦厂以及相关的辅助附属企业。 矿区农业以种植蔬菜为主，品种有马铃薯、甘兰等适合于本地区气候的十 余种。矿区牧业主要以利用天然草场放养牛、羊为主。 矿务局有砖瓦厂一处，年生产能力 1000 万块，基本满足矿区发展需要。另 外扎赉诺尔矿区有煤矸石砖瓦厂一处，也可以为矿区所用。矿区周围多为火成 岩无石场。 1.1.5 水源及电源水源及电源 矿区现有供水水源主要是达赉湖水源（一水源，日产水量 80000m3）及海 拉尔河西侧水源地（二水源，日产水量 31000m3） ，经矿区净水厂处理后，供给 矿区工业和生活用水。另有深井及露天矿疏干水源，做为矿区临时供水水源。 矿区无论地表水，地下水均比较丰富，建设水源比较方便。矿区已建成达赉湖 水源日产量 13000 吨供全矿区工、农业用水。 本区为全复盖区，煤系地层之上复盖有厚 10-24m 的第四纪砂层。砂层饱 水时具有流砂性质，且潜水位较高，一般距地表 2.5-3.0 米左右，为矿井开发增 加了一定困难。与第四纪砂层呈不整合接触的煤系地层，其浅部因受风化影响 而较破碎，由此组成煤系浅部风化带。故第四纪潜水与煤系地层地下水力的联 系密切。 区内地表水体颇多,这些地表水体中以克鲁伦河最大，乌尔逊河次之，此两 条河都由南往北注入达赉湖，达赉湖水由于新开河的开挖基本消除了对矿井的 威胁。对本井田威胁最大的是海拉尔河、新开河和蛇曲穿过井田西部的木得那 亚河残留水体。当夏季水位上涨时，海拉尔河河水漫延，新开河和木得那亚河 的残留水体则有较大的水压，向第四纪层渗透，补给地下水，这就使本区水文 地质情况变得比较复杂。 虽然本区水文地质情况比较复杂，但因与露天区只有滨洲线相隔，水文地 质情况颇为相似，所不同的是新开河在本区与煤层露头垂直，而露天区则与煤 层露头平行，新开河的影响在本区较露天区为大。根据这种情况，各勘探阶段 均没有投入专门的水文工程量，收集整理邻近矿井水文地质资料，用比拟法来 预计未来铁北斜井的矿井涌水量。然而为了了解工业广场的第四纪变化情况和 井筒疏干资料，矿方施工了 80-水 1、80-水 4、80-水 5、80-水 6、80-水 7 及 79- 水源 1、79-水观 1、79-水观 2、80-水观 2、80-水观 3 等 10 个孔，工程量 326.45m，并作了第四纪砂砾层和煤系风化带混合抽水一段。根据内蒙古煤管局 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 4 的“纪要”精神，矿方施工了 80-41 号水文孔，工程量 134.17m,并进行了断层 抽水一段，以了解断层导水情况。 主要电源为灵泉二电厂，发电机组能力为 25000KW，基本满足矿区及呼盟 地区用电电量。 产品销售，主要为富拉尔基二电厂，灵泉二电厂，少量为地区所用。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田井田地质构造地质构造 扎赉诺尔煤田位于新华夏系第二沉降带额尔古纳隆起带和海拉尔沉降 带的接壤带上，属晚侏罗纪含煤组扎赉诺尔群。煤田为一地堑式断陷盆地。煤 田东侧为落差 500m 的阿尔公特山断裂（原名磋岗断层） ，西以落差 300m 的扎 赉诺尔断裂为界，南至达赉湖，北至中苏边界，面积为 1035KM2。盆地内煤系 地层呈宽缓向斜构造，是以大陆相沉积为主的断线盆地。两条断裂均具有相同 沉积性质和多期活动特点，控制了盆地的形成，演化和含煤地层的沉积。 煤田为一不对称的宽缓向斜构造，局部有起伏，轴向呈 NE20o-30o，北部 略抬起，向南倾没于达赉湖。向斜西翼地层倾角东缓西陡，东翼倾角 3o-5o，西 翼倾角 5o-10o，本井田位于向斜西翼北侧，为单斜构造，煤层稳定 。 扎赉诺尔煤田地层由老至新为： 1.远古界前寒武系： 主要由灰绿色片岩，花岗片麻岩夹石英岩组成。 2.古生界： 1）泥盆系中统：上部为酸性绿色火成岩及凝灰岩，泥灰岩，下部为千枚页 岩，粉砂岩及薄层灰岩。 2）石炭二叠系：上部为中酸性火成岩，下部为凝灰质砂砾岩，泥岩等组成。 3.中生界侏罗系 1）兴安岭群：由中酸性火成岩及火山碎硝岩组成，上部为甘河组，由玄武 岩、安山岩、凝灰岩等火山碎硝屑组成，厚度大约 500m，下部为龙口组，由粗 面岩、流纹岩组成，厚度大约 800m。 2）扎赉诺尔群：为本煤田的含煤地层，由上至下： A、大磨拐河组：由砂岩，砂质泥岩、砂砾岩及煤层组成。厚度为 800 多 米，岩层颜色多为灰、灰白色，粒度为一胶结较好，含有 3、4、煤层群。动物 化石比较丰富，与下伏甘河组是不整合接触的。 B、伊敏组：由砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成，粒度无规 律，砂质胶结程度差，松散易碎，含水性，透水性良好。该组含有 1、2、煤层 群及动物化石，厚度在 500m 左右，与下伏大磨拐河组在 2、每层地板下 10- 20m 处呈不整合接触。 4、新生界第四季： 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 5 地层由砂、粘土、砂质粘土、腐植土、植物根及砂砾石组成，厚度 10- 25m，由猛犸象等古生物化石出土，与下伏底层整合接触。如图 1-2。 柱 状厚 度（m）岩 层 名 称 及 岩 性 描 述 （Q3） 大 磨 拐 河 组 地层单位 （K1z） （P1-2sh） 岩性为紫红色砂岩、砂泥岩、泥岩、砂质粘土岩 及粗砂岩。 1号煤层黑色，宽条带状结构，煤岩组为褐煤 粗砂岩：灰白色，以石英为主，长石次之;泥岩： 块状，贝壳状断口，含植物碎屑，致密. 2号煤层黑色，块状及碎片状构造，宽条带状结 构，煤岩组为褐煤 粗砂岩：灰白色，以石英为主，长石次之;泥岩： 块状，贝壳状断口，含植物碎屑，致密；中砂岩 ：灰白色，以石英为主 3号上煤黑色，块状构造，均一状结构，煤岩组 份以褐煤为主 泥岩：黑灰色，参差状断口，含植物碎屑 5号煤黑色，中条带状结构煤岩组份以褐煤为主。 泥岩：黑色，块状，平坦状断口，致密，底部含 有0.1细砂岩 细砂岩：灰白色，成份以石英为主，长石次之， 分选较好，半园状，较坚硬 4号煤：黑色，块状及粉末状构造，中条带状结构 煤岩组份以褐煤为主。 泥岩：黑灰色，参差状断口，含植物碎屑 68 83 63 7.68 8.5 37.78 5.4 1.55 6.3 1.57 1.68 13.45 3.99 64 图1-2 地质综合柱状图 表土层由红层和基岩层组成，下组岩层为中砂 岩：灰白色，成分以石英为主，含少量岩肖. 伊 敏 组 粉砂岩：黑灰色，较质密，波状层理，裂隙 发育，含星点状铁矿晶粒及植物化石. 1.05 岩性为紫红色砂岩、砂泥岩、泥岩、砂质粘土岩 及粗砂岩。 图 1-2 井田地质综合柱状图 1.2.2 井田水文地质井田水文地质 本井田第四纪冲击层表土厚系数 9.978m/d，平均涌水量 1.808l/s。影响半径 100m。水力性质为半承压水，0.5m，以下由粉砂、细砂、粘土沙砾组成，广布 全区，厚度 1024m，工业场地为 1516m 砂层中夹透镜体粘土层，透水性较 差，下部的沙砾、砾石，在煤系地层之上，厚度变化在 1.005.15m，透水性较 好。根据工业场地 81水文 1 号孔，对第四纪曾综合抽水资料，其静水位标 高为+541.12m， （地面标高+544.30m）渗水并和煤系化带有水力联系。 该井田没有进行全区水文勘探工程，而是借助邻近矿井特别是露天矿的水 文资料综合分析提供的 。上部粉砂、细砂含水层按露天坑排水疏干时的最大涌 水量 12721467m3/d，按露天坑边长 2046 米计算，单位长度涌水量为 0.63m3/d。推定影响半径为 320m。渗透系数为 7.2m/d。据邻区 62-3 号孔，单位 涌水量 0.30.5l/s.m，导水系数为 56.77m2/d。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 6 下部沙砾，砾石含水量，据 58-6 号孔，单位涌水量 0.30.781lm/s，导水 系数 544.77m2/d，水力性质为半承压水，和煤层风化带有水力联系。 第四纪冲积层以下孔隙含水层，根据已开采的矿井和岩性分析大致可分为 3 段。 顶板含水段：有粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩组成为风化裂隙带，厚 度 70.3472.29m，单位涌水量 0.3lm/s，导水系数 33.51m2/d。 煤层含水段，以细砂岩及煤层为主，夹泥岩、砂质泥岩，厚度 42.95103.74m。其中煤层厚度 8.637.48m，煤层占含水段总厚度的 31%。根 据邻近矿井资料，单位涌水量随采深的加大而减少。 煤层底板含水段，由砂岩、粉砂岩组成，局部夹有薄煤层，厚度 12.6857.19m。单位涌水量 0.1150.152lm/s。 通过邻近矿井的水文资料分析，本矿井充水特征是： 矿井充水来源于静储量的消耗和动出储量的补充。浅部风化裂隙带的静储 量是矿井充水的最大来源。 矿井的涌水量随采掘深度的增加而减少。 矿井的涌水量季节性变化不大。 矿井涌水量根据邻近矿井资料，用相关分析法计算，预计投产时的平均涌 水量 335.45m3/h，最大涌水量 389.6m3/h。根据邻近矿井的观察，断层的导水性 随岩性的不同有多差异，但多数因断裂的错动而水量减少。 水质类型为重碳酸硫酸钾钠镁水。 PH 值最小 5.8，最大 7.4，一般 7.07.2，呈碱性。 地质勘探程度基本满足设计要求，高级储量占 94.2%，但没有进行专门的 水文工作。内蒙古煤炭工业管理局在精查地质报告审批决议中认为计算的涌水 量偏小，对此设计中给予采取措施。 1.2.3 地质勘探程度地质勘探程度 铁北矿井田于 1979 年开始普勘，1980 年精查勘探结束，并提交了精查报 告。在国家计委 1981 年关于呼伦贝尔地区煤炭规划的初步意见中，重新划 分了铁北矿井为了适应新井田的划分和对勘探程度的新要求，86 年 6 月，因矿 建施工中实见的断层与原地质报告中所提供的几条断层出入较大，扎局地测部 门进行了补充勘探。87 年 2 月提出了补充勘探地质资料， 铁北勘探区精查地 质报告 ，报告于同年 3 月经内蒙古煤炭管理局审查批准通过，批准决议书第 12800 号，该报告为井田最终勘探报告。 本区原系铁路北普查找矿区的一部分，曾有 147 队和矿务局勘探队施工了 27 个孔（11 个手钻孔） ，工程量 4304.3m。钻孔质量较可靠，煤层层位清楚， 但分层较粗。1974-1975 年由矿务局勘探队进行了道北层群勘查工作，完成 39 个钻孔，进尺 8331.7m，于 75 年末提出该区的精查地质报告，经黑龙江省煤 管局审批，并以（76）龙煤生字第 145 号文批准储量 15864 .1 万吨。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 7 根据煤炭部（78）煤计生字第 1324 号文对铁北皮带井设计任务书的批复， 铁北皮带井能力由原 90 万吨/年提高到 150 万吨/年，矿务局决定将本区向北扩 1.6 公里，深部延伸到3 底板+100m 水平，面积由原来的 7.5km2扩大到 17.5km2。局地质队从 79 年 3 月至 80 年 1 月完成钻孔 41 个,进尺 16864.04m，80 年 3 月提交了铁北层群精查补充地质报告 ，80 年 9 月初内 蒙古煤管局组织人员在现场对报告进行了审查，并作出了审查“纪要”矿务局 又根据审查“纪要”组织力量由 80 年 10 月至 12 月进行了补充勘探工程，施工 钻孔19个，工程量为 2867 米。91 年投产后又于 1997 年补打了 3 个地质孔， 工程量为 1058.61 米。至此，铁北矿累计钻孔 129 个，总进尺达 33425.65 米。 1991 年 8 月矿井投产后，该矿设立了地质测量科，进行相应的地质测量业 务。分别对矿井地质、水文地质、储量管理、生产补勘等工作进行管理。 在实际生产中，按地测系统质量标准化暂行规定进行具体操作与管理， 对生产中所揭露的各主要大巷分别进行素描、成图工作，对各种构造进行相应 的地质分析与描述，对井下涌水量定期进行观测，并超前进行预测分析，对储 量级别低，构造发育地段进行相应补勘工作，以达到生产所需的技术条件。 正因为有了生产地质工作的具体性，准确性，使得矿山企业有了技术基础 保证，使煤炭资源有了充分合理的开发与利用。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层煤层 煤层发育总的趋势是由浅至深逐渐变厚，由西向东逐渐分岔变薄。 比重 1.21.25t/m3。 2 号煤层为全区发育其余局部可采。煤层可采厚度 6.8215.88m 平均厚度 10.67m， 本区共有 3 个可采煤层，即 2 号、3 号、4 号、其中 2 号煤层为一单斜构造， 煤层走向 N4075E，倾向 SE，倾角 610o。 86 年 6 月，因矿建施工中实见的断层与原地质报告中所提供的几条断层出 入较大，扎局地测部门进行了补充勘探。87 年 2 月提出了补充勘探地质资料， 基本查明了断层的百年化情况。沿走向 F48 断层的位置由原来的 1415 勘探线 间向南东延伸至 1617 线间延长 900m；F48 发育在 1215 线间，走向长为 1460m，倾角为 55，落差 830m； 表 1-1 煤尘特征 断层名 称 走向倾向倾角落差性质 F8N7081SE60029正断层 F46N38NW5879正断层 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 8 井田内上覆第四纪地层。厚 1025m，以粉砂。沙砾为主。中夹不连续透 镜体粘土层。煤系地厚 1100m，上部为伊敏组，平均厚 370380m。主要含 1 号煤层为不可采煤层。岩性以细砂岩粉砂岩为主。下部为大磨拐子组、与上组 煤层底板下 1020m 处以下不正合接触。该组煤系地层厚平均 330400m，含 2 号、3 号、4 号、5 号、煤层。其中 2 号、3 号、4 号、为可采层煤。2 号顶板 平均为 180m 厚的巨厚泥岩所组成，具有良好的隔水性。2 号煤层为目前该矿区 开采的主要煤层。 1.3.2 煤层顶、底板煤层顶、底板 煤系岩层为砂岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩、泥质页岩，风化水化性不强， 硬度 F=1.8 以上。 1.3.3 煤质煤质 煤呈褐黑色，煤岩类型为暗淡型，含丝炭较多，暗淡光泽，断口平滑或呈 参差状，贝壳状，层状或块状构造，硬度 2.5。各煤层的视密度1、2、3 采用 1.20；2C 采用 1.25；3a、3b1、3C、 、3b1 采用 1.20；层群采 用 1.20；层群采用 1.20。 、煤层灰分总的来看均较低， 1、2、3、1a、2b、3b、3b1、3C、 ，各层平均 18.68%；层 群（2、3）煤层灰分平均为 17.96%，最高达 35.46%，最低为 8.44%，其中 2 层平均灰分为 20.63%。水份 12.9%以上，挥发份 41.74%，未粘结，分析基 发热量平均为 4982 大卡/公斤。典型褐煤。 、煤层灰分的变化是由浅入深逐渐降低，从走向上分析，总的是由南 往北灰分有增高的趋势，局部地区也有变化。3 煤层灰分低于 2，煤质亦较好。 、煤层煤质情况如下： 1 煤层的灰分（Ad）5.49%-16.55%，平均 8.61%；全硫含量(St.d)0.25%- 0.89%,平均 0.43%；挥发分(Vdaf)44.14-50.35%,平均 46.74%；透光率 33-58%,平 均 48.75%；恒湿无灰基高位发热量 22.13-23.69MJ/Kg,平均 23.08MJ/Kg；胶质 层厚度为零；碳含量(Cdaf)71.11%-76.56%,平均 70.29%；灰熔点 1040-1215， 平均 1160。1 煤层的煤种是特低灰、特低硫、中等发热量、低熔灰分的褐 煤。 1 煤层的灰分（Ad）8.13%-30.37%，平均 15.20%；全硫含量(St.d) 0.24%-0.54%,平均 0.36%；挥发分(Vdaf)42.80-48.66%,平均 45.44%；透光率 34- 60%,平均 49%；恒湿无灰基高位发热量 22.40-24.55MJ/Kg,平均 23.48MJ/Kg；胶 质层厚度为零；碳含量(Cdaf) 71.51%-81.04%,平均 72.80%；灰熔点 1080-1390， 平均 1175。1 煤层的煤种是低、中灰分,特低硫、低熔灰分、中等发热量的 褐煤。 3 煤层的灰分（Ad）14.32%-37.02%，平均 21.78%；全硫含量(St.d) 0.18%- 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 9 0.52%,平均 0.38%；挥发分(Vdaf)44.46-49.48%,平均 46.16%；发热量(Qgr.daf) 17.15-25.34MJ/Kg,平均 22.07MJ/Kg；透光率 33-68%,平均 49.5%；胶质层厚度 为零；碳含量(Cdaf)72.31%-81.00%,平均 74.69%。3 煤层的煤种是中灰分、特 低硫、中等发热量的褐煤。 煤层全硫的含量一般为 0.40%，磷（P）的含量在 0.009%左右，在区内的 变化稳定。 本矿褐煤的焦油产率在 3.5-6.15%，属中灰、低硫、低磷煤。灰熔点 1080- 1305 0C，腐植酸含量：HZm 为 7.99-18.85%；HY 为 5.83-12.40%。原煤产品可 作动力煤及民用，综合利用，亦有作为。 1.3.4 可采煤层：可采煤层： 本井田含煤地层为白垩系下统扎赉诺尔群，可分为、四个层 群，其中、为主采煤层群，、煤层群次之。全区共有厚薄煤层 23 层、 可采煤层为 13 层；其中全区可采煤层为 6 层 （1、2、3、2a、3b2、1） ，主要可采煤层 3 层 （2a、3b2、1） ，其中层群为本区的主要开采对象；局部可采为 7 层 （2b、2c、3a、3b1、3c、1、3） 。本井田以中厚煤层为主，薄 煤层次之，大部分煤层结构简单，只有2a 属较复杂的煤层。可采煤层总厚度 10.6764.48，平均总煤厚 32.09，含煤系数 8.6，各可采煤层特征及发育 情况如下： 1、1 煤层： 发育于本区东部，向西抬起被剥蚀，区内控制点不多。煤层厚度 1.36- 2.00m，平均 1.64m。结构单一，无夹石。顶板细砂岩，底板粉砂岩。发育稳定， 属稳定型中厚煤层。控制面积 3.36km2。 2、2 煤层 发育于本区东部，向西抬起被剥蚀。煤层厚度 1.323.65m，平均 2.47m。 结构简单，局部有一层夹石，位于煤层上部。顶板为泥岩或砂质泥岩，底板细 砂岩。属较稳定型中厚煤层。控制面积 3.97km2。 3、3 煤层 发育于本区东部，向西抬起被剥蚀。区内控制部分煤层厚度 0.452.30m， 平均厚度为 1.43m。结构简单，局部有一层夹石，发育较稳定，夹石大多数为 泥岩。顶板砂岩或砂质泥岩，底板为细砂岩。属较稳定煤层。控制面积 4.33km2。 层群煤层从浅部到深部发育比较稳定，煤厚变化不大，只有3 浅部稍 薄。 4、2a 煤层 主采层之一，位于1 之下，间距为 21.12m。煤层最大厚度 16.00m，最小 0.35m，平均 5.93m。结构复杂，各分层间距由浅到深，由北往南变薄。煤层沿 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 10 走向由南往北分叉变薄，浅部分叉往深部合并。该层共出现四个自然分层即： 2a1、2a2、2a3、2a4 层，浅部2a1、2a2 不稳定，大部分不可采； 2a3、2a4 分层较稳定，结构较复杂，有 2-5 个夹矸层，岩性一般为炭质泥 岩或含有煤屑的泥岩。顶板为细砂岩或粉砂岩，底板为粉砂岩。属较稳定煤层。 5、2b 煤层 局部可采层煤层。厚度 0.05-2.33m，平均 1.15m。结构较简单，有一个夹 石层，岩性为炭质泥岩及泥岩。煤层由南往北变薄到不可采，沿倾向 13 线 75- 34 孔以东由薄变厚。顶板为细砂岩或粉砂岩，底板为砂质泥岩。 6、2C 煤层 局部可采煤层。厚度 0.20-4.90m，平均 1.72m，结构较简单，有 1-2 个夹矸 层，岩性为炭质泥岩及泥岩，煤层由 13 线以北变薄到尖灭，75-34 号孔以东变 为可采层，顶板为砂岩或砂质泥岩，底板为细砂岩。 7、3a 煤层 局部可采煤层。厚度 0.35-6.30m，平均 2.05m。结构较简单，有 1-2 个薄 夹矸，煤层由 14 线往南与2a3、3b2 煤层合并，14 线以北为本层可采区域。 浅部到 F21 断层以西大部分不可采，F21 断层以东为可采层。顶板为砂岩或砂 质泥岩，底板为砂质泥岩。 8、3b1 煤层： 局部可采煤层。厚度 0.101.85m，平均厚度 0.72m。结构简单，在 13 线 以北走向以东发育，13 线以南与3b2 合并为一层，赋存较稳定。顶板为细 砂岩或砂质泥岩，底板为细砂岩。 9、3b2 煤层 主要可采层之一。煤层厚度 0.80-19.98m，平均为 4.99m。总的变化趋势是， 由浅往深逐渐变厚，沿走向由南往北逐渐变薄。结构简单，上部夹有 1-2 层薄 层（0.300.45m）泥岩。顶板为细砂岩,伪顶泥岩呈薄层状。属较稳定型厚煤层。 10、3C 煤层 局部可采煤层。厚度 0.20-5.36m，平均为 1.98m，煤层由浅往深逐渐变厚。 结构较简单，有 1 个夹矸层。顶板为细砂岩或粉砂岩，底板为细砂岩或中砂岩， 第勘探线 75-19 孔到 79-41 号孔间有 0.75km2 为不可采。属较稳定中厚煤层。 层群煤层从浅部到深部逐渐增厚，煤层也有规律的变厚，结构逐渐变得 简单，在走向上由南向北煤层分叉变薄，2a 煤层比较明显。 11、1 煤层 本区主要可采煤层，因主要勘探对象为层群，对1 煤层群基本控制在 煤层底板标高正负 0。煤层总的变化趋势：16 线一 77-5 号孔以东逐渐分叉变薄； 煤层厚度 2.05-7.60m，平均 5.27m，分岔前，属较稳定厚煤层。顶板为泥岩、 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 11 砂质泥岩，底板为粉砂岩，细砂岩。 12、1 煤层 本井田内大部可采。煤层有益厚度 1.50-8.36m 之间，可采范围内的平均厚 度 5.42m，夹矸 0-7 层；在倾向上，浅部沉积边缘煤层分岔变薄至尖灭，夹矸 多达 7 层；中、深部煤层厚度大且稳定，夹矸 0-2 层。因此，1 煤层属较稳定 厚煤层。煤层顶板主要是砂质泥岩和粉砂岩，局部为细砂岩，底板主要是粉砂 岩和砂质泥岩，局部为细砂岩。 13、3 煤层 井田区内大部可采。煤层有益厚度 1.50-8.47m，可采范围内平均厚度 5.63m，夹矸 0-6 层；在倾向上，浅部沉积分岔变薄至尖灭，夹矸多达 6 层，深 部合为一层，厚度稳定，夹矸 0-2 层。因此，3 煤层属较稳定厚煤层。煤层顶 板多为粉砂岩及泥岩，局部为细砂岩；底板多为粉、细砂岩，沉积边缘有砾岩 分布。 1.3.5 煤尘爆炸的危险性煤尘爆炸的危险性 本井为低沼气矿井，煤尘爆炸指数 54.8%-86.4%.有煤尘爆炸危险。 1.3.6 煤的自燃发火倾向煤的自燃发火倾向 有自燃发火倾向，煤层发火期 36 个月。 1.3.7 地温地温 从矿井开发以来的实践看，井下地温无异常区。 1.3.8 煤的工业用途煤的工业用途 主要为富拉尔基二电厂，灵泉二电厂，少量为地区所用。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 12 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田划分的依据井田划分的依据 在煤田划分为井田时，要保证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开发。煤田范围划分为井田的原则有： 1、井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与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，处理号相邻矿井间的关系。 2.1.2 井田边界井田边界 东部边界：以 80-12、80-17、80-16 号钻孔连线，东南以 79-9 为界限； 西部边界：以 79-1、煤层露头线和断层 F8、F46.； 南部边界：以 79-2、79-3 号钻孔和 301 国道保护煤柱为界； 北部边界：以 79-14、79-15 钻孔和煤层露头线为界； 2.1.3 开采界限开采界限 井田内含煤地层为下二叠统内蒙古组及上石炭统扎赉诺尔组，总厚 26.36 含煤 5 层。可采煤层 3 层，但其余两层为局部可采煤层，所以主采煤层只有 2 号煤层矿井设计只针对 2 号煤层设计。开采上限：1 号煤层以上无可采煤层。 下部边界：5 号煤层位居不可采煤层，4 号煤层下再无可采煤层。 2.1.4 井田尺寸井田尺寸 井田的走向最大长度为 6.2km，最小长度为 5.7km，平均长度为 5.95km。 井田倾斜方向的最大长度为 5.8km，最小长度为 5.0km，平均长度为 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 13 5.4km。煤层的倾角 3-10o，平均为 6，局部可达 11。 井田的水平面积按下式计算： S = H L 式（2-1） 式中： S井田的水平面积，m2； H井田的平均水平宽度，m； L井田的平均走向长度，m； 则，井田的水平面积为： S =5.955.4=32.13（km2） 井田赋存状况示意图 2-1 2.2 矿井工业储量 2.2.1 储量计算基础储量计算基础 1.根据铁北矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； 2.计算能利用储量的煤层最低可采厚度为 1.0,最高可采灰分 40%，暂不能利 用储量最低可采厚度为 0.60m，最高可采灰分 50%，如果灰分大于 50%，用插 入法在平面图上圈出炭质泥岩范围。 3.依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 14 用储量的煤层最低可采厚度为 0.8m，原煤灰分不大于 25%。计算暂不能利用储 量的煤层厚度为 0.70.8m； 4.依据国务院过函关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批 复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量 列入平衡表外的储量； 5.储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结 构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量 计算厚度； 6.井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，倾角平缓，构造简单，勘探工程 分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。 7.煤层容重：煤层平均厚度为 1.25 t/m3 表 2.1 各可采煤层容重一览表 煤煤层11 号22 号33 号44 号55 号 容重 t/ m3 1.121.121.261.271.24 2.2.2 井田地质勘探井田地质勘探 井田地质勘探类型为精查，属详细勘探铁北矿井田精查地质报告是由内蒙 古煤化局地质勘探一队于 1980 年 6 月提出，于 1986 年 12 月经内蒙古煤炭工业 管理局审查批准通过，作为井田最终勘探报告。 井田范围内钻孔分布，井田内北部边界附近和西部及东部边界附近，钻孔 布置较少；其它区域钻孔分布比较均匀，勘探详细。 北部边界附近属 C 级储量，西部边界附近属 B 级储量，其它区域为 A 级储 量。高级储量占 94%，符合煤炭工业设计规范要求。 煤层最小可采厚度为 6.82，最大可采厚度为 26.32 平均厚度 18.54m。 2 号煤层平均厚度 8.5 2.2.3 工业储量计算工业储量计算 矿井主采煤层为 2 号煤层，采用地质块段法计算储量。 根据地质勘探情况，将矿体划分为 111b-1、111b-2、111b-3、122b- 1、122b-2、122b-3 六个块段，在各块段范围内，用求积仪求得每个块段的面积， 块段厚度采用算术平均法计算。凡倾角大于 15 的块段均进行倾斜面积及真厚 度的换算，煤层总储量即为各块段储量之和。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 15 图 2-2 地质块段划分 由图计算各块段面积分别为： Sa= 8.26km2； Sb= 4.96km2； Sc= 5.7 km2； Sd= 4.5km2 Se=4.64 km2 Sf=4.16km2 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 16 按下式计算： Zi = SiMiri 式（2-2） 式中： Zi各块段储量，Mt。 Si各块段的面积，m2。 Mi各块段内煤层的厚度，m。 Ri各块段内煤的容重，均为 1.25t/m3。 111b-1 块段储量：Za =8.268.61.25 =88.8（Mt） 111b-2 块段储量：Zb =4.969.0 1.25= 55.8（Mt） 111b-3 块段储量：Zc = 4.79.81.25=64.12（Mt） 122b-1 块段储量：Zd = 4.58.51.25=52.06（Mt） 122b-2 块段储量：Ze = 4.648.51.25=49.3（Mt） 122b-3 块段储量：Zf = 4.168.51.25=44.2（Mt） 工业储量：Zg3 =Za+Zb +Zc+ Zd +Ze +Zf =355.36（Mt） 2.3 矿井可采储量 2.3.1 安全煤柱留设原则安全煤柱留设原则 1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分 布的村庄不留设保护煤柱； 2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、 村庄煤柱。岩石移动角流沙层中采用 45，煤系地层据扎局生产矿井实测资料 采用 65 3.维护带宽度：风井场地 20m，村庄 10m，其他 15m； 4.断层煤柱宽度 30m，井田境界煤柱宽度为 20m； 5.工业场地占地面积地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定 的说明中第十五条，工业场地占指标见表 2-2。 表 2-2 工业场地占地面积指标 井 型（万 t/a）占地面积指标（公顷/10 万 t） 240 及以上1.0 120-1801.2 45-901.5 9-301.8 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量矿井永久保护煤柱损失量 1.井田边界保护煤柱 井田边界保护煤柱留设 50m 宽，井田边界保护煤柱损失量为 7.54Mt。 2.工业广场保护煤柱 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 17 工业广场按级保护留围护带宽度 15m，工业广场面积由表 2-2 确定，取 56 公顷。工业广场保护煤柱如图 2-3。工业广场保护煤柱压煤量 5.87Mt。 3.大巷保护煤柱 大巷中心距离为 85m，大巷两侧的保护煤柱宽度各为 40m，大巷保护煤柱 损失量 19.31Mt。 4.井筒保护煤柱 主、副井井筒保护煤柱在大巷保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷 保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为零。各种保护煤柱损失量见表 2-3。 表 2-3 保护煤柱损失量 煤 柱 类 型储 量（万 t） 井田边界保护煤柱754.98 工业广场保护煤柱1587.5 大巷保护煤柱1931.87 井筒保护煤柱0 合 计4274.35 2.3.3 矿井可采储量矿井可采储量 矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算： Zk = （Zg-P）C 式（2-5） 式中： Zk矿井可采储量，万 t； P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物大 断层等留设的永久保护煤柱损失量，万 t； C采区采出率，厚煤层不小于 0.75；中厚煤层不小于 0.8；薄煤层不小 于 0.85；地方小煤矿不小于 0.7。 则，矿井设计可采储量： Zk =（355.36-42.74）0.75=234.46（Mt） 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 18 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度 根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为 330 天，工作制度采用“三八制” ，每天三班作业，两班生产，一班检修备，每班工 作 8 小时。 矿井每昼夜净提升时间为 14 小时。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1 确定依据确定依据 煤炭工业矿井设计规范第 2.2.1 条规定：矿井设计生产能力应根据资源 条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案 比较或系统优化后确定。 矿区规模可依据以下条件确定： 1.资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型 矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大； 2.开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市） ，交通 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 19 （铁路、公路、水运） ，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好 者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模； 3.国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定 矿区规模的一个重要依据； 4.投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应 加大矿区规模，反之则缩小规模。 3.2.2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 铁北井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小， 厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，媒质为褐煤， 交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。 确定铁北矿井设计生产能力为 3.0Mt/a。 3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应。 矿井可采储量 Zk、设计生产能力 A 矿井服务年限 T 三者之间的关系为： 式（3-1） 式中: T矿井服务年限，a； Zk矿井可采储量，万 t； A设计生产能力，万 t； K矿井储量备用系数，取 1.4 则，矿井服务年限为： T = 234.46/（31.4）=65.8（年） 符合煤炭工业矿井设计规范要求。 3.2.4 井型校核井型校核 按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对 井型进行校核： 1.煤层开采能力 井田内 2 号煤层平均 8.5m，为特厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据 现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采放顶煤工作面保 产。 2.辅助生产环节的能力校核 矿井设计为特大型矿井，开拓方式为双斜井单水平开拓，一水平服务年限 65.8 年。主斜井采用胶带输送机运煤，副斜井采用无轨胶轮车辅助运输，运煤 能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶 带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主斜井胶带运输机提升至地面， T= Zk AK 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 20 运输能力大，自动化程度高。副井运输采用矿车直接下放物料。同时也能满足 大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用无轨胶轮车输，运输能力大，调度 方便灵活。 3.通风安全条件的校核 矿井瓦斯无爆炸危险性，有煤尘爆炸危险。须采取降尘措施。 4.矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务 年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表 3-1。 表 3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限 第一开采水平服务年限（a）矿井设计生产 能力（万 t/a） 矿井设计服务 年限（a） 煤层倾角 45 600 及以上 8040 300500 7035 120240 60302520 4590 50252015 930各省自定 4 井田开拓 4.1 井田开拓的基本问题 井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进 入媒体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于 开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理 的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真 研究。 1.确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置； 2.合理确定开采水平的数目和位置； 3.布置大巷及井底车场； 4.确定矿井开采程序，做好开采水平的接替； 5.进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造； 6.合理确定矿井通风、运输及供电系统。 确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件， 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 21 经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则： 1.贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创 造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工 程量，节约基建投资，加快矿井建设。 2.合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。 3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。 4.必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供 电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状 态。 5.要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、 发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。 6.根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有 益矿物的综合开采。 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标确定井筒形式、数目、位置及坐标 1.井筒形式的确定 井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次 之，立井最复杂。 平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的 山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致 能满足同类井型水平服务年限要求。 斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘 进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车 场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水 层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需 要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒 撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻 力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。 立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在 采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特 别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求， 且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒 比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅 部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有 较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。 本矿井煤层倾角小，平均 6o，为近水平煤层；表土层薄，无流沙层；水文 地质情况比较简单，涌水量小；井筒不需要特殊