采矿工程毕业设计（论文）-六家煤矿0.9Mta新井设计【全套图纸】

中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 交通位置交通位置 平庄矿务局古山立井位于平庄煤田古山矿区东北部，属内蒙古自治区 赤峰市所辖。地理位置为东京 1191552至 1192030。北纬 42 0348至 420630。 区内有叶赤铁路通过，北至赤峰市 49km 与京通铁路相连。南至叶柏寿 98km 与锦承铁路相接。公路北至赤峰市，南至朝阳市均为沥青路面。交通 方便。 承德市 赤峰市 六家煤矿 朝阳市 锦州市 葫芦岛市 营口市 盘锦市 阜新市 沈阳市 鞍山市 大连市 长山群岛 唐山市 天津市 廊坊市 北京市 图 1.1 六家煤矿交通位置示意图 1.1.2 地形、地貌地形、地貌 本区地势南高北低，西高东低，为山前倾斜冲积平原；海拔最高为 +630m 最低为+480m。 六家煤矿位于古山东翼，地势呈西南高，东北低，为山前倾斜坡地与 冲积平原交汇地形。古山顶最高为海拔+726.3m，区内约为+630m，最低东 部冲积平原标高为+485 米左右。沿古山有较大冲沟 5 条，多呈“和“ 字型，与平原人工渠相连，流入老哈河。 1.1.3 气象气象 本区气候属大陆性气候，冬季寒冷干旱，春秋两季多风，主风向为西 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页 北，据赤峰气象台资料，最大风速 33.3m/s(1962 年 3 月 8 日)；最高气温 42.5(1955 年 7 月)，最低气温-31.4(1955 年 1 月)；年最大降水 564.0mm(1954 年)，最小降水量为 205.1mm(1950 年)；年最大蒸发量 2315.3mm(1961 年)，年最小蒸发量 1311.6mm(1954 年)；潮湿系数为 0.19， 属温度过低带；冻结期 11 月末至翌年 4 月末，最大冻结深度 2.01 米(1977 年 3 月)。自 80 年代以来，气候条件有所改变，气象资料表明各项资料均未 超过上述极值。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1.4 水文水文 矿区东部约 3.5km，有老哈河自南向北流过，该河源于河北省平泉光头 山一带，流经宁城、黑水、乌敦套海至哲里木盟门齐卡庙附近与西拉木伦 河汇流，全长 455km，流经面积 33075km 2 ，河床平坦，沉积大量淤泥细 砂，最大洪峰流量 9840m 3 /s (1962 年 7 月 26 日) 1.2 井田地质特征 1.2.1 地层地层 根据勘探钻孔控制及野外地质调查，井区地层层序自上而下为：第四 系全新统、更新统、第三系上中新统、白垩系下统和侏罗系上统。现分述 如下： 1)第四系 本井区大部分地段被第四系地层覆盖，主要分两个层段，上部全新统 (Q4)风积砂土，次生黄土及现代冲积层，厚度 0-50 米。下部更新统(Q1-3) 冲积砂和砂砾石层，夹粘土及亚粘土或亚砂土含钙质结核，于基岩界面处 赋存冲洪积坡积砂砾石层，含巨砾，厚 0-110 米，为平庄地区主要含水层， 含水丰富，在六家矿工业广场周围，含水层厚 5-10 米，为半承压水。 2)第三系 上新统(N ) 2 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页 在平庄煤田由西南向东北呈台地断续分布，以喷发-溢流相熔岩产出， 在区域上称赤峰玄武岩，可见多次喷发旋回，间夹薄层沉积岩，厚 0-80 米。 岩性为灰绿、黑褐色，具气孔状、杏仁状构造，裂隙发育为喷出岩体。与 下伏地层呈不整合接触，钻孔控制最大厚度 84.54 米(968 孔)。 中新统(N1) 哈尔脑组：该组地层为 1984 年发现命名。赋存于喷发玄武岩之下。可 分为上下两段，上部为河床相砂岩或粉砂岩松散，下部为湖泊相泥岩或砂 质泥岩，层理发育，下部为砾岩，在古山矿区古山敖包山一带普遍存在， 含大量双子叶被子植物群，厚 0-8 米，可与赤峰、山东、吉林等地层对比。 白垩系下统 孙家湾组(K1s) 该组地层在区域上与阜新孙家湾砾岩对比，在井区以北赋存。主要分 布于矿区北部四家-黑水一线，最厚达 550 米，为一套冲积紫红色砂砾岩- 砾岩夹薄层灰白色砂岩、泥岩。 安家楼组(K1an) 该组为熔岩、火山碎屑岩组，该组地层为 1993-1996 年野外地质调查组 多次研究而确认的，上部为灰白色粗砂岩砂砾岩，松散，厚 50-110 米；下 部为一组玄武质火山熔岩、安山质凝灰岩、碎屑岩、凝灰质集块岩、砂质 泥岩组成。钻探及地表出露可见厚度 180-200 米。 元宝山组(J ) 5 3 该组地层可分为上下两段 元宝山组上段为水泉组(J) 15 3 该组岩性以灰、灰绿色砂岩为主，夹灰紫色砂质泥岩或紫红色砂砾岩 薄层，砾石成分以花岗岩及各种变质岩砾石，磨圆较好，泥质胶结，松散。 下部夹煤线，为一套冲-洪积相地层，厚度 50-250 米，与下伏地层无明显 界面，以平庄水泉沟及其以东发育。 元宝山组下段(J) 25 3 该段是该井区主要含煤段。上部岩性较粗，以灰-灰白色砂岩、砂质泥 岩及砂砾岩组成。含数层薄煤层，厚度 70-100 米。中部含主要煤层，以灰、 深灰色泥岩砂质泥岩、灰白色砂岩、砂砾岩及中厚煤层组成。岩性厚度变 化由浅部至深部，由南至北逐渐增厚岩性也随之变粗，厚度 70-110 米，一 般厚 90 米。含 5、6、7 三个复煤层组共计 13 个分煤层，累计最大煤层 16 米，该组下部以灰白色粗砂岩砾岩为主。 杏园组(J ) 4 3 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页 该组地层可分上中下三段，据 36 个钻孔控制和主副井井筒及井巷工程 揭露。其岩性为灰白色中粒砂岩、砂砾岩、灰黑色泥岩及砂质泥岩组成。 中上部夹数层薄煤层，局部达可采，厚 2-3 米。岩性由南向北逐渐变粗，7 线以南泥岩厚度大，层理发育，7 线以北泥岩厚度变薄，碎屑岩比例增大。 泥岩和砂质泥岩含植物种子化石。 1.2.2 地质构造地质构造 六家煤矿位于平庄煤田东部边缘，总体上井田地层呈北北东向展布， 倾向北西，呈单斜构造，井区内地层由于受断裂构造的影响，地层产状产 生较大变化，9 线以南地层走向为北 20-45 度东，倾向北西，倾角 25-40 度。 9 线以北走向逐渐转为南北，局部偏西，倾向西或南西，倾角 5-25 度。总 观全井区地层形状除受区域构造控制外，更直接的受井区断裂控制。井区 内构造以断裂为主。 1）断层 本次储量复核地质报告是在建井移交报告和以往地质勘探报告的基础 上，结合矿井建设、生产过程井巷工程实见资料，连同边界断层共组合断 层 29 条，按其特征均属北东向走向或斜交正断层，大致可分为两组，一组 为北北东向(SN-N24E)，主要有 F5、F6、F10、F11、F19、 F22、F31、F32。 上述断层相互斜交，部分 NNE 向切割 NE 或 NEE 向的断层。本次报告 所组合的断裂构造中未发现明显的 NW 向断裂。古山矿一、三井实践说明 NW 向断裂属较小型断裂且系主断裂的派生构造。如表 1.1 所示： 表表 1.11.1 断层一览表断层一览表 断层产状断层 标号 性质 走向倾向倾角 落差评价 F5 走向正断层 N22ESE66035推定 F6走向正断层 S20W N14W SE 43 63 0-160 可靠 F10走向正断层 N34E S5W SW 50- 57 0-70 可靠 F11走向正断层 S28E N18E NE55- 63 0-75 推定 F19走向正断层 S32W N2W SE 62- 65 0-110 可靠 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页 2）关于同沉积构造 平庄矿区经 20 多年的生产实践证明，含煤地层粗碎屑岩发育，煤组间 沉积形成有 3-5 层以上较厚层砾岩或砂砾岩。古山矿三井浅部自下而上受同 沉积剥蚀严重，形成层间剥蚀，有小的不整合构造面，煤层沉积期间有风 化现象，并有红层呈团块沉积。含煤地层中砾岩作构造标志说明含煤地层 形成期间构造活动剧烈。自五家-西露天至本矿区煤系地层层间见有隐伏断 层。据邻井和本井揭露有层间滑动构造现象，上断下不断等构造现象，证 明含煤地层形成期间有同沉积构造。 3）岩浆岩 本井区岩浆岩在垂直剖面上可见有喷出玄武岩( 2 N )，凝灰质熔岩(K1an) 及侵入辉绿岩()。上述三个层位不同时期均部分采样作过绝对年龄鉴定， 其中第三系( 2 N )喷出玄武岩，在西露天哈尔脑玄武岩和风水沟矿二采区玄 武岩取样鉴定，其绝对年龄在 16.2 和 23.35 百万年。喷出玄武质熔岩凝灰 岩组(K1an)，所采样品的位置是平庄安家楼组最底部之玄武岩和 9002 号钻 孔 267 米深之同部位玄武岩，其绝对年龄为 72.1 和 70.7 百万年。侵入辉绿 岩于古山一井 80-10 号孔于 150 米深取样鉴定绝对年龄为 83.4 百万年。 （1）玄武岩(N 2) 呈黑灰色，风化后呈黑褐色及灰紫色，具有气孔及杏仁状构造，裂隙 发育层间夹有细砂岩，此玄武岩分布于井田西南部，形成中高山。对煤层 无影响。 （2）辉绿岩(u) 呈黑灰色，致密块状，隐晶质结构，产状呈倾伏状岩床岩墙，此侵入 体分布于古山矿二井南端至 6 线深部消失。走向为北东东方向，呈带状分 布，与煤系地层走向呈 5-40 度夹角。 精查补充勘探对辉绿岩对煤层的影响有了进一步了解，于 968、966、963 号钻孔控制，证明侵入体底界面倾角较缓，使煤层保存面积 有所扩大，并了解侵入体是由南向北至本井区隐伏于深部，范围得到进一 步的控制。在 14-6 线之间对煤层有一定破坏和蚀变吞蚀作用，对煤质有一 定影响。 F22走向正断层N17ESE 40- 50 0-24 可靠 F31斜角正断层N30WSW5178推定 F32斜角正断层N67WNE1260推定 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页 1.2.3 水文地质水文地质 1）含水层 （1）杏园组砂岩、砂砾岩的孔隙和裂隙承压含水层(J 4 3) 该层分布于 F1 断层以东无煤区，为 F1 号断层上升盘，由井间-1 号孔 见该含水层厚度为 240.87m，第四系地层直接不整合于侏罗系杏园组之上， 其杏园组地层形成于元宝山组煤系地层之前，为煤系下伏地层。含水层段 以粗砂岩、砂砾岩孔隙含水为主，基岩倾向 EW，露头于 ES，与第四系冲 洪积砂砾石层不整合接触，基岩风化带及裂隙渗透补给，水渗方向 ESWN，逐渐向深部渗透。井间-1 号钻孔 135.72m 以上岩性主要以砂岩 为主，135.72-167.44m 为泥岩隔水层，由此该含水层分为上、下两个段。 第段含水层由粗、中、细砂岩组成，夹砂砾岩薄层、岩性较为松散， 局部夹泥岩，含水层厚度 49.85-52.02m。补检号钻孔对该层进行抽水试验， 单位涌水量为 0.0143 公升/秒米，渗透系数为 0.0221m/d。 第段含水层以砂砾岩为主，多为泥质胶结，砾石成分以石英岩、花 岗岩为主。含水层厚度为 179.48-188.45m，补检号钻孔对该层进行了抽水 试验，其单位涌水量为 0.071 公升/秒米，渗透系数为 0.033m/d。通过井 间-1 号孔对、段进行混合抽水，其单位涌水量为 0.195 公升/秒米， 渗透系数为 0.0794m/d。 （2）元宝山组下段含煤地层孔隙、裂隙承压含水层 该含水层为井田内直接充水含水层，上部为元宝山组上段(安家楼砾岩) 和煤层顶板砾岩层。该层由粉、细、中、粗砂岩、砂砾岩、砾岩组成。井 田内0 水平以上最大厚度为 239.78m，最小厚度为 61.3m，平均厚度为 82.50m。 为了解其含水层特征，精查阶段利用 951 号钻孔对该层进行了抽水试 验，其承压水标高为+485.834m，单位涌水量为 0.00238 公升/秒米，渗透 系数为 0.001903m/日，故属承压弱含水层，水化学类型为重碳酸钙钠型水。 （3）煤系顶部砾岩孔隙、裂隙承压含水层 该含水层在本井田内较育，平均厚度 84.34m，由砾岩、砂砾岩夹泥岩 组成。砾岩、砂砾岩大部分为泥质胶结，通过 362 号孔抽水，单位涌水量 为 0.01023 公升/秒米，渗透系数为 0.0135m/日，为本区内弱含水层。 （4）元宝山组上段(水泉组)孔隙、裂隙承压微弱含水层 该砾岩层属煤系上覆含水层，全区普遍发育，最大厚度为 589.56m，平 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 7 页 均厚度为 249.98m，靠近井田深部较厚，靠近露头处较薄。该层以杂色砾岩、 砂砾岩为主，夹薄层粉、细、中、粗砾岩和紫红色泥岩。该层的砾岩、砂 砾岩的主要成分以花岗岩、石英岩为主，砾岩占其中 50%左右。据钻孔抽 水试验资料，其单位涌水量为 0.0032-0.01163 公升/秒米，渗透系数为 0.00151-0.00356m/日，平均涌水量为 0.00724 公升/秒米，平均渗透系数 为 0.002615m/日。通过 816 号钻孔抽水试验，816 号付孔观测，第四系潜水 与砾岩无水力联系。 （5）第四系冲洪积砂砾石层孔隙潜水含水层 该层主要分布于井田东部老哈河河谷平原地带，上部覆盖有 1-7m 亚粘 土、亚砂土。该含水层由砾石、砂砾、粗、中、细砂组成，夹薄层亚粘土， 厚度一般 7.50-23.77m，平均厚度 12.5m。据钻孔抽水试验资料，其单位涌 水量为 8.75-15.05 公升/秒米，渗透系数为 71.30-97.7m/日。 （6）第四系冲洪积承压含水层 主要分布于井田内含水砂砾石零点边界线以东，下伏于亚粘土隔水层 以下，主要由砂砾、卵石、中粗砂组成。井田内厚度 3.86-5.34m，单位涌 水量为 0.250-0.48 公升/秒米，渗透系数为 10.63-14.45 米/d。 （7）辉绿岩裂隙承压含水层 该含水层主要分布在西二采区以西大部地区，最大厚度为 287.07m。利 用 311 号孔对该层进行抽水试验，其单位涌水量为 0.08617 公升/秒米， 渗透系数为 0.09877m/日，为井田内西二采区直接充水含水层。 2）断层水 本区较大的断层分别为 F1、F4、F6 为了解其导水性，1967 年 104 队 利用 371、372 号钻孔分别对 F1、F4 断层进行了抽水试验，371 孔抽水试 验单位涌水量为 0.054 公升/秒米，渗透系数 0.0127m/日，372 号孔抽水试 验单位涌水量为 0.0000425 公升/秒米，渗透系数 0.000859m/d，虽然 F1 断层比 F4 号断层导水性较强，但总的来看导水性都很弱。因为 F1 及 F4 透 水性很弱，尤其 F1 断层使含水层断开，致使 F1 下盘杏园组含水层段与上 盘元宝山组弱含水层段错断接触，使井检区内 F1 下盘含水层在西北部封闭， 从以上数据分析来看，区内断层导水性都很弱。 3）隔水层 该区没有沉积稳定的隔水层，厚层的风成黄土不整合于中生界及第三 系地层之上，黄土由亚砂土、亚粘土所组成，透水性弱，为本区相对隔水 层。 4）井田充水因素 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 8 页 该井田虽然北部境界距老哈河较近，据 816 号孔抽水及第四系潜水水 位变化情况，第四系潜水与基岩含水层无明显水力联系，因此该井田主要 为大气降水补给，通过井田外部的煤层露头和裂隙涌向矿井。 5）生产期涌水情况 该矿床属孔隙、裂隙充水矿床，矿床位于第四系潜水之下，且第四系 潜水与基岩无水力联系，基岩水水头压力虽然较高，但通过对各个含水层 的抽水试验表明，基岩富水性弱，从井下实见多处断层不同程度的涌水、 淋水和滴水现象证明，该井田水文地质类型以裂隙水充水为主，水文地质 条件简单，定为“二类一型” 。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层煤层 1）含煤性 元宝山组下段主要煤层富集于该段的中下部。含煤系数由南向北逐渐 降低，由 30%-2%。煤带分布为北东东方向。 井田内局部可采煤组有 6-10 及杏 4 煤组。因范围小，埋藏深，储量小， 未计算储量。 井田内不可采煤组有 4、5 下、6-1 及杏 1、杏 2、杏 3、杏 5、杏 6、杏 7 煤组。 5 煤组：分布于 5 线-9 线之间。共有 24 个钻孔见到此煤层，煤厚 0.14- 3.08 米，仅在 6 线-9 线间，399、3009、391、944、930 等 5 个钻孔见有可 采煤层。可采厚度 1.03-3.08 米。呈小块或零星点分布，无经济价值，未计 算储量。 6 煤组：该煤组沉积不稳定，在 2 线、4 线至 5 线及 9 线至 13 线间有 煤沉积。共有 41 个孔见此煤组。煤厚 0.10-2.69 米。仅 71- 7、58、320、330、339、935、397、910、959、348 等 10 个钻孔煤厚达可 采，可采厚 1.00-2.69 米。呈零星小块或零星点分布，经济价值不大，未予 计算储量。 7 煤组：分布于 6 线-10 线间，由浅部至深部共有 24 个钻孔见此煤层， 煤厚 0.16-3.58 米，多数为不可采，仅在 8 线-9 线间有 391、915、916、913、962、3009 等 6 个钻孔见有可采煤层，可采厚度 1.01-3.58 米，由于受 F6 断层破坏，能成块的面积甚小，故未予计算储量。 杏园组煤层：分布于井田的北部 1-9 线间，见煤钻孔 21 个，多为薄煤 层，经分析可划分 7 个层组。其中杏 1、杏 2、杏 3 煤组均以煤线及薄煤层 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 9 页 出现很不稳定，无可采点；杏 4、杏 5、杏 6、杏 7 煤组局部见有可采点。 各点不能连片，未予计算储量。 2）煤层厚度及结构变化 本区煤层按厚度及结构变化可分三个带。一为较稳定带。煤层厚度大， 较稳定，结构简单。向北延展，二为煤层分叉厚度变化急剧带，煤层分叉、 变薄，煤层向北延展呈马尾状撒开。三为煤层分叉变薄尖灭带，煤层结构 更复杂，煤厚变薄至尖灭，煤层间距变大，岩性变化由南向北逐渐变粗。 岩性几乎全为泥岩， 6 线以北到 4 线岩性以砂岩为主，有少许砂砾岩，4-1 线以砂砾岩为主。 3）煤层对比 精查(补充)报告，建井移交报告，通过测井曲线、煤层厚度特征、结构、 层间距进行煤组及分煤层对比，通过矿井建设、生产中井下实践和重编对 比，认为原报告煤层对比是比较可靠的。但 4 线以北煤层变薄尖灭，无论 从电测曲线和煤层都难以找到标志层，可靠程度差。 （1）对比依据 从全区垂向电测曲线特征可以由上至下分为三大层段，即元宝山组上 段(砂砾岩层段)，中段含煤段，下段泥岩、砂砾岩互层段(杏园层段)。它们 的特性各异，曲线形态特点差异比较明显，容易区分。上述层段具有一定 标志层作用，依此认定断层构造及断失层位。 （2）分煤层对比 本报告对 2 个主要可采煤层进行了对比，现分述如下： 6-1 煤层 6 煤组的最上部为 6-1 煤组，由 3-5 个薄煤层组成，不稳定，一般不可 采，人工放射性曲线呈尖齿状。 6-2 煤层 该层分布于 3-14 线间，空间上位于含煤地层中部，赋存于 6 煤组上部， 与 6-1 煤间距 10-30 米。 ，可采煤厚 4.11-7.74 米。顶底板岩性多为砂岩、砂 砾岩。 6-3 煤层 分布全区，与 6-2 煤层间距 6 线南为 12.7-18 米，变化规律同上层。顶 板以细砂岩为主，底板为泥岩、砂岩、砂砾岩。 1.3.2 煤质煤质 1）煤的物理性质 总观各煤层的物理性质没有显著变化。煤的颜色一般为黑褐色、黑灰 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 10 页 色、黑色或深褐色。略经风化即为灰黑色或深褐色。光泽多为弱油脂光泽、 沥青光泽，次为暗淡色光泽或无光泽，风化后均为无光泽。条痕呈褐色。 煤的吸水性强，极易风化和自燃发火，块煤遇水有响声，立即破碎。煤的 原生裂隙和次生构造裂隙均不甚发育，半亮煤和光亮煤有时存在垂直于层 面的裂隙，裂隙比较平坦，裂隙有时被钙质薄膜或黄铁矿薄膜充填。煤的 断口，光亮型、半亮型煤常见贝壳状或阶梯状断口，半暗型煤常见不平坦 状断口，暗淡型煤断口为参差状或纤维状。镜煤与丝炭的脆性大，暗煤则 具有一定韧性。 煤的结构为各种宏观煤岩组分在煤层中相互交替出现，多构成 1-3 毫米 的细条带状，少数为 3-5 毫米的中条带状结构及 40 毫米左右的宽条带状结 构，或为断续的细条带状结构及透镜状结构，局部具有纤维状结构。其层 理为连续的，有时有少许断续的水平或缓波状层理。 煤的密度：精查地质报告共有 28 个钻孔取样，测试 110 个样点，各层 煤测试结果为如表 1.2 所列： 表表 1.2 钻孔取样表钻孔取样表 层号测试点数平均密度(g/cm3) 6-271.57 6-371.57 视密度：精查地质勘探共采取视密度样 179 块，经东煤地质局化验室 测定，视密度的计算是各测点采用测定块数的平均值。各采样孔中同一煤 组的厚度加权平均值，然后进行全区分煤层的算术平均，所得平均值代表 这一煤层的视密度值。测定视密度时未测定视密度煤样的灰分，没有无灰 视密度，凡是大于 1.35g/cm3，少于 1.15g/cm3 的视密度样点，舍弃不予利 用。其各煤层视密度结果见储量计算第一节。 （1）煤岩特征 煤的显微煤岩组分和显微煤岩类型，未采煤样专门分析测定，但纵观 区内宏观煤岩类型，多为亮煤和暗煤，镜煤和丝炭以条带状或透镜状不均 匀地夹在亮煤和暗煤之间。 2）化学性质及工艺性能 该井区在精查勘探中，在 58 个钻孔中采取煤样 505 个，245 个煤样由 东煤公司煤田地质局化验室化验，从钻孔煤质化验结果看，各层煤质没有 显著地变化，在分布上也没有明显的变化规律。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 11 页 （1）水分(Mad%) 原煤的最小水分为 4.90%，最大水分为 17.02%，平均值为 12.08%，一 般为 10-14%。精煤的最小水分为 5.35%，最大值为 18.26%，平均值为 12.65%。 （2）原煤灰分产率(Ad%) 原煤灰分产率为最低，最小值为 6.57%，最大值为 29.42%，加权平均 值为 13.59%。5 煤组的原煤灰分产率为最高，最小值为 5.79%，最大值为 30.34%，加权平均值为 16.74%，全井田平均灰分产率为 15.14% （3）挥发分(Vdaf%) 原煤挥发分最小值为 36.71%，最大值为 48.27%，平均值为 41.60%。 精煤的挥发分最小值为 40.05%，最大值为 41.81%，平均值为 40.88%。 （4）有害组分硫(St%)磷(Pd%) 原煤含硫量最小 0.22%，最大值为 2.40%，平均值为 0.93%，属于低硫 煤。磷(Pd%)：均有磷指标的测定，其最小磷含量为 0.002%，最大磷含量 为 0.018%，一般磷含量在 0.006-0.015%之间，按“规范”本井田磷含量在 分级表中 0.01-0.015%之间，故应属低磷煤和特低磷煤。 （5）发热量 本井田原煤发热量(Qb,ad)为 22.84MJ/kg；最低为 5 煤组，发热量为 21.40MJ/kg；全井田平均发热量为 22.23MJ/kg，(Qnet.ar)的最小值为 17.33MJ/kg，最大值为 20.91MJ/kg，平均值为 19.08MJ/kg。 （6）煤灰熔融性(FT) 全井田煤灰熔融性温度最小值为 1090，最大值 1455，平均值为 1243， 煤灰熔融性温度大于 1250 （7）低温干馏 在精补阶段曾做过低温干馏试验，干基焦油产率最低 6.15%，最高 8.97%， 全井田平均干基焦油产率为 7.15%，因此，本井田应属含油煤(见表 3-3)。 3）煤的可选性 通过原煤筛分试验结果(见附表 3-5)和 50-0.5mm 浮沉试验结果可看出， 大于 50mm 煤占全样 26.72%，小于 50mm 煤各粒级分布比较均匀，而且煤 质比较均匀，小于 0.5mm 煤灰分增高，易泥化。浮沉试验中可看出，分选 密度 1.5 时0.1 含量 6.14%，属极易选煤。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 12 页 工业分析指标：Mt=12.52% Ad=18% 挥发分指标在 41.03-43.45%区间，焦渣特征为粉状，不粘结。 分煤组灰熔融性成果详见表 1.3 所示： 表表 1.3 分煤组灰熔融性成果表分煤组灰熔融性成果表 灰溶点(T2) 煤层号 最小值最大值平均值 6-2113013701215 6-3114014321209 4）煤质及工业用途评述 综前所述，本井田从煤的物理性质及化学特征来看，煤的水分含量最 小为 4.90%，最大为 17.02%，平均值为 12.08%，可燃基挥发分最低为 35.11%，最高为 44.46%，平均值为 40.88%；煤的透光率最小为 32%，最大 为 62%，平均值为 43%；坩锅粘结性为 1；根据中华人民共和国国家标准 GB/T15224.12004（煤炭质量分级） ，根据中国煤的分类(以炼焦煤为主)衡 量本井田煤质牌号属于褐煤。 本区煤种划分依据如下，褐煤、挥发分(Vdaf)在 40.88%，透光率(PM) 在 43%。平庄能源有限公司所生产的褐煤，历来均作为发电用煤及民用煤， 又鉴于本井田煤的以上化学特征和目前工业用煤的特定要求，井田煤的用 途，适宜于火力发电及民用煤。 5）其它有益矿产 本井田发现铀元素异常点，一般厚度在 0.5 米左右。分布在元宝山组上、 下段及杏园组泥岩、砂砾岩中，但品位低，只个别点达到可采品位。因工 作量不足，未能做出详尽评价。同时，对煤层中锗、镓元素含量测定，均 未达到工业品位的要求。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 13 页 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 1）井田境界应根据地质构造，储量，水文，煤层赋存情况，开采技术 条件，开拓方式及地貌，地物等因素，进行技术分析后确定。根据采矿 手册规定一般井田划分的原则有以下几条： （1）以大断层，褶曲和煤层露头，老窑采空区为界； （2）以山谷，河流，铁路，较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界； （3）以相邻矿井井田境界煤柱为界； （4）人为划分井田式：煤层倾角较小，特别是进水平煤层，用一垂直 面来划分井田边界；在倾斜或急斜煤层中，沿煤层的方向，常以主采煤层 底板等高线为准的水平面划分。 根据以上原则及井田的实际情况，确定井田的四周范围，采矿许可范 围的地理座标为(四角)： 1#东经 1191949 北纬 420605 17#东经 1191820 北纬 420626 10#东经 1191912 北纬 420406 7#东经 1191759 北纬 420406 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 14 页 矿区东部有国铁叶赤线通过，设有古山乘降所，该矿南 4km 为平庄车 站，北 49km 赤峰站与京通线相接，南 98km 叶柏寿站与锦承铁路相接。 公路北至赤峰，南至朝阳、锦州、沈阳，自平庄转平双公路可达承德、 北京等地，交通方便,见图 1.1 所示： 2.2 矿井储量 矿井储量是在划定的井田范围内，根据勘探资料计算而得，是进行矿 井设计和生产建设的依据。 本井田内可采煤 4 层，其编号自上而下分别为：6-1、6-2、6-3 号煤层， 本矿只有 6-2 和 6-3 煤层具有开采价值， 6-1 由于薄及地质条件复杂不具有 开采价值，故不参与储量计算，其中 6-2 和 6-3 号煤为主要可采煤层，此矿 井设计只针对 6-2 和 6-3 号煤层。 本次矿井储量计算是在精查地质报告提供的 1：5000 的煤层底板等高 线上计算的，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，根据（矿井设计指 南中矿大出版社 陈吉昌主编）计算矿井工业储量。 6-2 和 6-3 煤层，采用块段法计算工业储量。 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。 2.2.1 矿井地质资源储量矿井地质资源储量 根据储量计算公式 /coszsmr （2.1） 式中：Z地质储量，万 t； S井田面积，m； M厚度，m； 容重，1.35t/m。 本井田内主要可采煤层为 6-2 和 6-3，其平均厚度为 5.5m。煤层倾角 在 10 度左右。 根据地质勘探情况，将矿体划分为 12 个块段（见图 2.1） ，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。6-2 和 6-3 煤 层储量计算表见 2.1 表表 2.1 储量计算表储量计算表 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 15 页 地质 块段号 块段投影面 积() 平均倾角 () 块段实际面 积() 平均 厚度 (m) 煤层容 重 (t/m3) 块段储量(T) 186,764.168.12188,655.544.561.51,350,622.74 1135872.28.97302,232.396.241.572,960,910.28 537,104.8412.42549,975.784.501.573,885,578.89 409,251.0418.24430,902.255.841.573,950,856.55 357,569.3520.38381,446.535.961.573,569,271.47 853,822.107.91862,023.864.641.576,279,671.42 139,622.929.12141,410.565.491.571,218,860.04 215,183.4915.78223,610.715.551.571,948,431.92 342,583.376.76344,981.715.811.573,146,819.66 271,517.3514.34280,249.055.971.572,626,746.32 229,373.407.10231,145.845.211.571,890,703.63 709,930.279.901,623,074.005.181.5713,199,811.61 总 计 4,551,258.415,559,708.2246,028,284.53 备注:六家煤矿矿 6-2 煤层储量计算结果: 46,028,284.53(T);矿井地质资源储量为: 92,056,569.06 (T) 0 20 4660000 4660500 4661000 4661500 4662000 4662500 F19 F5 F31 F11 F10 H=0-110m62-65 H=0-75m53-63 H=0-70m50-57 H=60m12 H=0-24m40-50 F32 H=0-160m53-63 F6 F22 4659500 4660000 4660500 4661000 4661500 4662000 4662500 4663000 443000 442500 443000 442000 441500 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 16 页 图图 2.1 储量块段划分图储量块段划分图 2.2.2 矿井工业资源储量计算矿井工业资源储量计算 矿井工业资源储量详见表 2.2 所列： 表表 2.2 工业资源储量表工业资源储量表 工业资源储量 经济基础储量 111b 0.844187153.15 边际经济基础储量 2m11 0.211046788.29 次边际经济基础储 量 1122b 探明资源 储量 55233941.44 经济基础储量 122b 0.822093576.57 边际经济基础储量 2m22 0.25523394.144 次边际经济基础储 量 2s22 控制资源 储量 27616970.72 推断资源 储量 9205656.906333k0.82813351.16 合计 85664263.31 工业储量 Zg=111b+2M11+122b+2M22+333k （2.2）式中：Zg工业储量，万 t; 111b探明的经济基础储量，万 t; 2M11探明的边际经济基础储量，万 t; 122b控制的经济基础储量万，t; 2M22控制的边际经济基础储量，万 t; 333推断的资源量，万 t。 K系数，取 k=0.8。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 17 页 Zg=111b2M11122b2M22333k =（3772.99943.251886.50471.62）86.040.88566.43 万 t 2.2.32.2.3 矿井可采储量计算矿井可采储量计算 设计储量 Zs= Zgp1p2 pn （2.3）式中：Zg工业储量，万 t; p1井田边界煤柱损失，万 t; p2断层边界煤柱损失，万 t; pn永久保护煤柱，如村庄、公路、铁路等保护煤柱损失，本矿 井中无村庄、公路、铁路故不用考虑。 矿井煤柱留设方法见表 2.3 所示： 煤柱留设方法表 表表 2.3 矿井煤柱留设表矿井煤柱留设表 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 72 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 50m 大 巷大巷煤柱每侧 30m 2.2.42.2.4 设计可采储量计算设计可采储量计算 Zk=(Zsp)C （2.4） 式中：Zk设计可采储量，万 t; Zs设计资源储量，万 t; P井筒、工广、大巷煤柱损失，万 t; C采区回采率；厚煤层不小于 0.75，中厚煤层不小于 0.80，薄煤 层不小于 0.85。 故设计可采资源储量 Zk=(8566.43-1686.33) 0.8=5504.08 万 t 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 18 页 1）工业广场煤柱留设 根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第 72 条： 工业广场维护带宽度为 15m。根据煤炭工业设计规范 ，工业场地占地指 标如表 2.4。 表表 2.4 工业场地占地指标表工业场地占地指标表 井 型 （Mt/年） 2.4 及以上1.21.80.450.90.90.3 占地指标 （公顷/10 万 t） 1.01.21.51.8 注： （1）占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积； （2）在山区，占地指标可适当增加； （3）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%； （4）占地指标单位中的 10 万 t 指矿井的年产量。 由于本设计将工业广场设在井田西部不在井田范围内因此无工业广场 煤柱煤柱损失。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 19 页 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 按照煤炭工业矿井设计规范相关规定：确定矿井设计年工作日 330 d，工作制度采用“三八制” ，每天三班作业，二班生产，一班准备，每班 工作 8h。矿井每昼夜净提升时间为 16h，这样充分考虑了矿井的富裕系数， 防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼 夜净提升时间为 16 h。 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 煤炭工业设计矿井设计规范第 2.2.1 条规定：矿井设计生产能力， 应根据资源条件、外部建设条件、回采对煤炭资源配置及市场需求、开采 条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方 案的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：煤田地址条件简单，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，则不能将矿区的规模定的太大。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 20 页 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（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（包括煤种、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 六家煤矿煤矿井田资源储量有限，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，煤质为褐煤，交通 运输便利，初步确定矿井生产能力为 0.9Mt/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 矿井服务年限的计算公式为： /()KTZA K （3.1） 式中： T矿井的服务年限，a； Zk矿井的可采储量，万 t； K矿井储量备用系数，取 K=1.4； A矿井设计生产能力，万 t/a。 由第二章计算结果可知：矿井可采储量为 5124.93 万 t，则矿井服务年 限为 T=5504.08/901.4 =47a40 a 本矿井开拓方式为单水平上下山式开拓，水平服务年限即为矿井服务 年限均为 41a，经过矿井及水平服务年限的核算，二者均符合煤炭工业矿 井设计规范之规定。 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 6-3 和 6-4 号煤层平均 5.41m，为中厚煤层， 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，可以布置一个一次采全高的工作面保产。 2）辅助生产环节的能力校核。矿井设计开拓方式为立井单水平开拓， 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 21 页 工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷,后由架线式电机车配三吨底卸 式矿车运到井底煤仓，再经主井提升到地面，运煤能力和设备下放均可以 达到设计井型的要求。 3）通风安全条件的校核。矿井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量不大， 属低瓦斯矿井。矿井采用中央并列式通风方式，可以满足通风需要。 4）矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，满足煤炭工 业矿井设计规范的要求，因此最终确定矿井的生产能力为 0.9Mt/a。 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。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 22 页 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，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、位置确定井筒形式、数目、位置 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 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 23 页 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。 本矿井煤层倾角平均 12o，为缓倾斜煤层；表土层较厚，含流沙层；井 筒需要特殊施工方法，采用冻结法施工，因此采用立井开拓。经后面方案 比较确定井筒形式为双立井。