采矿工程毕业设计.doc

毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 1 页 共 76 页 前前 言言 羊市塔三矿位于鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇西南部，行政区 划隶属于准格尔旗羊市塔乡。为设计生产能力 1.2mt/a 的新建矿井。 矿井由内蒙古汇能煤电集团有限公司承建。承建单位为股份制企业， 公司成立于 2001 年，公司业务以煤炭及电力的生产、销售以及商 品公路建设、经营为主。公司现拥有中型煤炭生产、销售企业六个。 （分别为布尔洞沟、宝平湾、富安、猪亥门、公沟及泰山煤矿） 。 商品公路 85 公里。公司投资建设的蒙南火力发电厂 260mw 一期 工程目前已基本具备并网发电条件。 一、矿井建设的必要性与可行性一、矿井建设的必要性与可行性 1、内蒙古汇能煤电集团是内蒙古自治区重点扶持的 20 家大型 煤炭企业之一，未来几年要形成年产千万吨规模。羊市塔三矿是汇 能公司规划建设的大中型矿井之一。2003 年 5 月 27 日经内蒙古自 治区国土资源厅批准汇能煤电集团获得矿井探矿权。证号： 1500000310230；2004 年 6 月内蒙古自治区矿产资源储量评审中心 对内蒙古自治区东胜煤田山不拉东部矿区煤炭详查报告矿产资 源储量进行了评审（文件编号：内国土资储审字2004057 号） ； 之后内蒙古国土资源厅对矿井资源储量进行了备案，文件编号内国 土资储备字2004119 号。2005 年 9 月，汇能煤电集团取得羊市 塔三矿中华人民共和国采矿许可证，证号：1500000510817。2005 年 10 月内蒙古自治区煤炭工业局组织有关部门与专家对羊市塔三 矿可行性研究报告进行了审查，并以内煤局字2005144 号文进行 了批复。 2、根据鄂尔多斯市煤炭工业“十五”计划中关于在东胜煤 田南部精煤产区重点开发低硫、低灰煤炭深加工工业的规划为实 现煤炭资源优势向经济优势转化，提升经济、社会效益。以煤产品 就地深加工转化延长东胜煤炭工业的产业链。汇能煤电集团有限责 任有限公司规划了鄂而多斯市悖牛川煤电、煤化工基地。基地位于 伊金霍洛旗新庙镇境内的布尔洞门村和新庙村之悖牛川东岸，悖牛 川大桥以南延伸 5 公里的区域内。基地以煤转化为电能、不粘结性 焦碳为基础，以所产电力和焦碳生产电石、碳化硅等高载能产品， 实现焦化生产中煤气及副产品回收，形成产业链。目前基地项目蒙 南热电厂装机容量为 260mw 一期工程已全面开工建设，二期 460mw 机组项目已进入项目报建阶段。电厂一期工程预计 2005 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 2 页 共 76 页 年年底可建成并投入使用。 3、依据中国冶金建设集团包头钢铁设计研究总院编制的鄂 尔多斯市悖牛川煤电、煤化工基地建设规划基地发电及焦化用煤 量为 3.4mt/a。作为悖牛川煤电、煤化工基地的配套项目，羊市塔 三矿所产的优质原煤将全部被基地消化，矿井的用户市场稳定、可 靠。 4、矿井水源、电源及公路外运条件良好，煤质优良。矿井的 开工建设有利于缓解当前煤炭供应紧张局面。 二、设计依据二、设计依据 1、内蒙古自治区煤田地质局一一七勘探队于 2003 年 11 月编 制的内蒙古自治区东胜煤田山不拉东部矿区煤炭详查报告 。 2、内蒙古自治区煤田地质局 153 勘探对 2005 年 10 月编制的 内蒙古自治区东胜煤田羊市塔三矿煤炭资源储量核实报告 3、内蒙古自治区煤炭工业局关于内蒙古汇能煤电集团有限 公司羊市塔三矿可行性研究报告的批复（内煤局2005144 号） 。 4、 设计委托书 。 5、现场踏勘的有关资料。 6、国家颁布的相关现行法律、法规、规程、规范、技术政策。 7、内蒙古自治区国土资源厅关于内蒙古自治区东胜煤田山 不拉东部矿区煤炭详查报告矿产资源储量评审备案证明，内国土 资储备字2004119 号。 三、设计指导思想三、设计指导思想 以市场需求为导向，加大矿井设计改革的力度，在保证矿井设 计规模和安全生产的前提下，尽量简化环节，减少行政福利设施。 设计方案充分体现市场经济的特点，因地制宜地选择生产工艺，系 统设计简单实用，设备选型尽量立足国内，先进合理；地面建筑布 置体现现代化工业园区的风貌。力争通过精心设计和科学管理，将 该矿井建设成规模合理、安全条件好、机械化装备水平高、见效快、 效益好、环境优美、符合煤矿发展趋势的现代化安全高效矿井。 四、设计的主要特点四、设计的主要特点 1、矿井设计生产能力 1.2mt/a。 2、矿井初期布置三条井筒。主斜井装备胶带输送机担负矿井 的煤炭提升任务。副斜井根据矿井的煤层赋存情况及开采技术特点， 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 3 页 共 76 页 选用无轨防爆柴油胶轮车担负矿井的辅助提升任务。回风立井担负 矿井的回风任务兼安全出口。 3、井下主运输采用胶带输送机，辅助运输采用无轨防爆柴油 胶轮车。 4、根据初期开采的 5-1 煤层较薄的特点及矿井井型，布置一 套刨煤机综合机械化采煤工作面。 5、巷道沿煤层布置，减少岩巷工程量。 6、矿井主要技术经济指标 （1） 、设计生产能力 1.2mt/a。 （2） 、矿井划分为两个开采水平，第一水平开采 5-1、5-2 煤 层，水平标高+1200m，第二水平开采 6-2 中煤层，水平标高 +1150m。 （3） 、井巷工程总长度 11882.3m,万吨掘进率 99.02 米/万吨。 （4） 、工业场地占地 7.0 ha。 （5） 、矿井在籍人数：297 人，原煤生产人员效率 20 吨/工。 （6） 、项目建设总资金 27948.68 万元。吨煤投资 232.91 元。 （7） 、原煤生产成本：72.13 元/吨。 （8） 、项目投资回收期：6.93 年。 （9） 、税后财务内部收益率：17.64%.。 （10） 、投资利润率：14.62%。 （11） 、投资利税率：19.68%。 五、存在问题及建议五、存在问题及建议 1、本井田地质报告提供的矿井涌水量为 9441397m3/d,而周 围矿井的实测涌水量为 100300 m3/d,因此在实际生产过程中要进 行观测与详细记录。以确定矿井的实际涌水量，采取一定措施，保 证矿井生产的安全、经济。 2、本井田提供的地质报告控制程度偏低，给井田开拓设计带 来了一定的难度。需要根据有关规定要求进行补充勘探,并对首采 区进行三维地震勘探。 3、矿井煤层火烧区范围需在生产前精确圈定。 4、地质报告提供的煤层自燃发火期资料来源于地面堆煤的调 查资料，与调查的周围矿井实际煤层自燃发火期资料相差较远，实 际生产中需核实准确的煤层自燃发火期资料，以便有针对性地采取 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 4 页 共 76 页 措施，使矿井生产安全、经济。 5、委托地测部门补测场地及进场公路大比例地形图以及进行 工业场地工程地质勘探，以利于施工图设计时使用。 6、委托当地水利部门对矿区内主要沟谷的水文资料进行监测 。 第一章第一章 矿（井）田地质概况矿（井）田地质概况 1 11 1 矿（井）田位置及交通矿（井）田位置及交通 1 11 11 1 交通位置交通位置 羊市塔三矿所处山不拉矿区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格 尔旗薛家湾镇西南部，距薛家湾镇直线距离 78km，行政区划隶属 于准格尔旗羊市塔乡，曹羊（曹家石湾羊市塔）从矿区西部 4km 处通过，是矿区的主要交通干线。同时准东（准格尔东胜） 铁路从矿区东北部 21km 处通过。羊市塔乡向北经曹羊公路约在 62km 处与 109 国道相接，经 109 国道向西 106km 至鄂尔多斯市东 胜区，向东北经薛家湾镇 190km 至呼和浩特市。另外，正在建设中 的边府（边家壕府谷）公路在矿区东部通过，使本区交通十分 便利。 1 11 12 2 地形地貌地形地貌 羊市塔三矿地处鄂尔多斯市高原东部，区内总体地形西南高， 东北低，最高点位于矿区西部 zs305 号钻孔以北地区，海拔标高 1330.60m，最低点位于矿区北部边界的山不拉沟河床中，海拔标高 1147.50m，最大相对高差 183.10m,一般相对高差 6090m 左右， 区内地形较为复杂，沟谷纵横，流水侵蚀与风化剥蚀作用强烈，具 有侵蚀、剥蚀高原，低山丘陵地貌特征。 1 11 13 3 气象及水文情况气象及水文情况 1 11 13 31 1 气象气象 井田内所在地气候干燥，冬寒夏热，昼夜温差较大，多风少雨， 沙尘暴时有发生，据鄂尔多斯市气象局准格尔旗气象台的资料，区 内最高气温 38.3，最低气温-30，年降水量 277.7544.1， 平均 401.6，年蒸发量 1794.72436.2，平均 2108.2，蒸 发量为降水量的 5 倍。区内大风集中在春秋两季，多为西北风，最 大风速 20m/s ,平均风速 2.3 m/s，区内无霜期短，一般为 165 天 左右，霜冻、冰冻期长，一般为 195 天左右，每年一月初封冻到次 年 4 月底解冻，冻土层最大深度 1.5m，区内干燥度为 5.25；年潮 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 5 页 共 76 页 湿系数为 0.19。因此，矿区气候属于干旱半干旱的大陆性高原 气候。 1 11 13 32 2 水文情况水文情况 井田内水系较为发育，主要有两条大沟，即北部的山不拉沟， 最低侵蚀基准面标高 1147.50m，南部的滔占沟，最低侵蚀基准面 标高 1153.30m，其它沟谷均为二者的支沟。山不拉沟与滔占沟均 从西南向东北流出区外，汇入矿区东北部的沙梁川，沙梁川沿东南 方向流人陕西境内的孤山川，最后注入黄河。这些沟谷及其支沟均 为间歇性河谷，均无常年地表流水，只有在雨季大雨过后会形成短 暂而急促的洪水。 1 11 13 33 3 地震及地质灾害地震及地质灾害 矿区位于鄂尔多斯台向斜东北缘，地壳完整，稳定。在其附近 百余公里范围内还未发生过较为严重的灾害性地震，1996 年 5 月 3 日在矿区北部 200 多公里以外的包头市附近发生过一次 6.3 级地 震。区内稍有震感，未造成任何损失。 根据中国科学院地震局最新资料，矿区所在地区地震动峰值加 速度为 0.10，地震设防烈度七度。 区内目前没有规模较大的滑坡、泥石流等地质灾害，但在沟谷 陡峭处存在小规模的黄土滑坡与风化岩石崩塌现象。 1 11 14 4 矿区概况矿区概况 1 11 14 41 1 矿区开发情况矿区开发情况 在矿井东部边界处有容太煤矿，其井田边界与羊市塔三矿呈嵌 入式关系，容太煤矿设计井型 0.3mt/a。目前矿井建井工程基本结 束,刚刚开始回采。矿井西部为汇能集团羊市塔二矿,目前羊市塔二 矿处于项目报建阶段，尚未开工建设。矿区周围尚存在几座正在生 产的小型矿井，其井田与本矿井田不存在压茬关系。 1 11 14 42 2 区域经济简况区域经济简况 矿区所在的羊市塔乡地区较为贫困，区内人口少，居住分散， 土地贫瘠。属半农半牧区，自然条件差，农牧业生产均较落后，随 着周边煤矿的开发与煤焦厂的建设，工业生产发展迅速，当地经济 状况明显改观。 1 11 14 43 3 水源及电源水源及电源 1、水源 在矿区东北部约 1km 的沙梁川第四系冲洪积（q4al+pl）潜水含 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 6 页 共 76 页 水层的富水性较强，透水性与导水性良好，地下水量丰富，水质良 好，采用大口井或地下潜伏流法取水，可以获得较为丰富的地下水 量，可以满足矿井供水需求。 2、电源 为使东胜煤田东南部矿区有充足的电力资源可供利用，经鄂尔 多斯电力部门规划，电力部门与矿区正在矿区合资新建 13 座区域 变点站，汇能集团正在矿井工业广场东北 12 公里处的敖包渠沟内 投资建设的一座矿区区域宝平湾 35kv 变电所已全面开工建设，宝 平湾 35kv 变电所的上一级电源为双回路，矿井技术改造后两回路 电源均引自宝平湾 35kv 变电所，供电距离 12 公里。使矿井形成双 回路供电系统。 1 12 2 矿（井）田境界及储量矿（井）田境界及储量 1 12 21 1 井田境界井田境界 根据中华人民共和国采矿许可证（证号 1500000510817） ，羊 市塔三矿井田范围及边界由 18 个拐点连线圈定而成，南北宽 4.73km，东西长 5.6km，面积 14.4701km2。井田的拐点坐标如下； （1）x=4351487.00 y=37468359.00 （2）x=4351949.10 y=37468730.40 （3）x=4351944.80 y=37469808.60 （4）x=4352870.00 y=37469812.00 （5）x=4352863.00 y=37471609.00 （6）x=4350550.00 y=37471600.00 （7）x=4350545.00 y=37473038.00 （8）x=4350480.00 y=37473038.00 （9）x=4349700.00 y=37471500.00 （10）x=4348700.00 y=37472150.00 （11）x=4349050.00 y=37473200.00 （12）x=4349156.00 y=37473200.00 （13）x=4349154.00 y=37473725.00 （14）x=4349092.00 y=37473872.00 （15）x=4348400.00 y=37473950.00 （16）x=4348110.00 y=37472370.00 （17）x=4348975.00 y=37471180.00 （18）x=4348328.00 y=37468347.00 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 7 页 共 76 页 1 12 22 2 储量储量 1、储量计算煤层及范围 井田储量计算的煤层有三层，即 5-1，5-2，6-2 中煤层。5- 1，5-2 煤层在沟谷两侧均有露头，资源储量计算范围为矿区边界、 煤矿边界、可采边界及煤层露头，所圈定的范围。6-2 中煤层在井 田内没有露头，储量计算范围为矿区边界、煤矿边界与煤层可采边 界所圈定的范围。 2、储量计算防治和参数的确定 井田煤层的形态呈层状展布，产状接近水平，煤层倾角 1-3 度， 选择地质块段进行储量计算。储量计算的公式为： q=smd 或中 q煤炭地质储量（t） m块段内煤层平均厚度（m） s地质块段面积（m2） d煤层平均视密度值（t/m3） 5-1 层煤层容重为 1.32t/ m3,5-2 层煤层容重为 1.31 t/ m3,6- 2 中煤层容重为 1.32 t/ m3。 井田内煤层以不粘煤为主，按照现行规范计算储量的工业指标： 能利用储量最低可至厚度 0.80m,最高可采灰分 40%；最高硫分 3%，最低发热量 17.0mj/kg，暂不能利用储量最低可采厚度 0.70m。 3、资源/储量汇总 矿井含可采及局部可采煤层 3 层，根据内蒙古自治区煤田地质 局 153 地质队 2005 年 10 月编制的内蒙古自治区东胜煤田羊市塔 三矿煤炭资源储量核实报告 。报告核实资源储量估算共获得控制 的经济的基础储量（122b）3103 万吨，推断的内蕴经济资源量 （333）5850 万吨，断保资源量 53 万吨，总资源储量共计 9006 万吨。 其中控制的资源储量占总资源储量的 34 %，控制的和推断 的资源储量占总资源储量的 100%。各煤层资源储量估算结果详见 表 1-2-1。由以上资源储量估算结果可知，本区主要可采煤层控制 的资源储量占总资源储量的 34 %，控制的和推断的资源储量占总 资源储量的 100%，资源储量比例均达到了规范规定。 表 1-2-1 资源储量汇总表资源储量汇总表 单位：万吨 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 8 页 共 76 页 储量类别 煤层号 赋煤标高控制的资 源储量 (122b) 推断的资 源储量 (333) 断 保 总资源 122b 122b+333 51 1123791207.96764142812220435 52 1112.271191.98732732 62 中 1069.441151.502339369041607039 合计1071.311207.963103585053900634 4、设计储量 矿井设计储量计算方法：矿井资源储量减去井田边界、构造、 村庄永久煤柱。矿井设计储量为 8524.61 万吨。 5、矿井设计可采储量 设计可采储量（可利用资源储量-各种煤柱损失） 采区回采率 各煤层采区回采率为：51 煤层 80%，52 煤层 85%，62 中煤层 75%。计算矿井设计可采储量 5297.4 万吨，详见表 2-1-2。 矿井可采储量计算方法：矿井设计储量减去工业场地及井下主 要巷道保护煤柱后乘以采区回采率。 各煤层采区回采率为：51 煤层 80%，52 煤层 85%，62 中煤层 75%。矿井可采储量汇总见表 1-2-2。 表 1-2-2 矿井设计可采储量汇总表矿井设计可采储量汇总表 单位：万 吨 各类煤柱损失量 煤层 编号 资源 储量 井田边 界煤柱 大巷煤 柱 火烧区 及露头 煤柱 井筒及 工业场 地煤柱 村庄小计 剩余 资源 储量 333 折 减量 采区 回采 率 设计 可采 储量 5-1 2204 81.2976.7151.747.313.1270.101933.9257.40.801341.2 5-2 732 33.9024.4925.333.97.0124.59607.4131.80.85404.3 6-2中 6070 316.30201，1 122.729.8669.95400.1664.20.753551.9 合计 9006 431.49302.3377.0203.949.91064.596688.41053.45297.4 1 13 3 矿（井）田地层及地质构造矿（井）田地层及地质构造 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 9 页 共 76 页 1 13 31 1 地层地层 羊市塔三矿矿区的地层与东胜煤田区域地层基本一致，但因矿 区地处东胜煤田东隆起区，地层遭到严重的风化剥蚀与侵蚀而残缺 不全。据地表出露及钻孔揭露，区内赋存的主要地层有：侏罗系下 统富县组（j1f） 、侏罗系中下统延安组（j1-2y） 、第三系上新统 （n2） 、第四系上更新统与全新统（q3-4） 。井田综合柱状见图。现 由老至新分述如下： （一） 、侏罗系下统富县组（j1f） 岩性以紫褐色、杂色砂质泥岩为主，夹紫灰色、紫褐色细粒砂 岩及粗粒砂岩，局部含鲕粒。砂岩的特点是基底式胶结，泥质含量 高。 （二） 、侏罗系中下统延安组（j1-2y） 岩性主要为灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩，浅灰色、灰白色细 粒砂岩，次为灰白色粗粒砂岩、粉砂岩，夹褐黑色、黑色炭质泥岩 及煤层。 （三） 、第三系上新统（n2） 岩性主要为紫红色、褐红色、浅红色砂质泥岩及泥岩，含有丰 富的呈层状分布的钙质结核，呈半固结状态。据地质填图成果， （四） 、第四系上更新统与全新统（q3-4） 岩性主要为灰黄色、浅黄色黄土与残坡积砂土（q3-4） 、风积 砂（q4eol） 、冲洪积砂砾石（q3al+pl）,均呈松散状态。 1 13 32 2 井田构造井田构造 羊市塔三矿所处山不拉矿区的构造形态与东胜煤田的总体构造 形态基本一致，为一向南西倾斜的单斜构造，地层倾向一般为 250o 左右。倾角为 13o。在矿区东北部 zs202 号钻孔附近发育一条 f1 正断层。断层面走向 125o左右，倾向 215o左右，倾角 75o左右，推 测断距约 2030m。该断层在区内延伸长度约 2.8km。井田西部发 育一条 f2正断层，从井田西界沿东南方向在 zs303 号钻孔南通过后 尖灭，断层面走向 108o左右，倾向 18o左右，倾角 75o左右，推测 断距约 10m。该断层在区内延伸长度约 2.5km。总之，区内含煤地 层沿走向、倾向的产状变化不大，断层较少，没有岩浆岩的侵入活 动，地层产状接近水平，局部有宽缓波状起伏，总体为一向西向南 缓倾的简单单斜。因此，本区构造复杂程度划分为第一型简单构造。 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 10 页 共 76 页 1 14 4 矿体赋存特征及开采技术条件矿体赋存特征及开采技术条件 1 14 41 1 煤层及煤质煤层及煤质 （一）（一） 、含煤地层、含煤地层 矿区含煤地层为侏罗系中下统延安组（j1-2y） ，含 4、5、6 三 个煤组，根据本次施工的 12 个钻孔以及邻区的山不拉东部矿区的 10 个钻孔的统计资料，含煤总数 410 层，平均 7 层，煤层总厚 度 5.798.19m，平均 6.76m，含煤系数 5.5%。 （二）（二） 、可采煤层、可采煤层 井田内含可采与局部可采煤层 3 层： 51、52 及 62 中 煤层。其中 51 及 62 中煤层为全区稳定可采煤层，其余煤层为 局部赋存，局部可采的不稳定煤层。 主要煤层特征见表 1-4-1。 表 1-4-1 主要煤层特征表 单位:m 煤层厚度可采厚度层间距 煤 层 最小最大 平 均 最小最大 平 均 最小最大 平 均 稳定性 可采程 度 51 0.901.50 1.40 0.901.50 1.40 稳定 全区 可采 52 0.400.90 0.79 0.800.90 0.84 较稳定 大部 可采 6 2 中 1.873.95 3.20 1.873.95 3.20 9.7415.12 11.43 37.4544.41 40.34稳定 全区 可采 ( (三）三） 、煤质、煤质 1、物理性质 区内煤呈黑色、条痕褐黑色，沥青光泽，参次状，棱角状断 口，局部内生裂隙发育。条带状结构、层状构造。 2、煤的宏观特征 宏观煤岩组以暗煤、亮煤为主，见丝炭，属半暗、半亮型煤。 3、显微煤岩特征 显微煤岩组分以镜质组为主，其次丝质组：平均 23.630.4%，半镜质组平均在 11.311.7%，三者之和一般在 95% 以上，根据国际显微煤岩类型分类原则，区内煤为微镜隋煤。 4、变质程度 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 11 页 共 76 页 本区煤变质程度低，镜煤最大反射率在 0.52160.6486%之间， 变质阶段为烟煤阶段。 5、煤的真、视密度 煤的真密度测定结果在 1.41.5 之间，各层煤相近。视密度 测值：一般 1.281.38。 井田内各可采煤层煤质特征见表 1-4-2。 表 1-4-2 可采煤层煤质特征表 煤质特 征 煤层 mad % ad % vdaf % st.d % pd % 5-1 513 8.95 4.6311.57 8.03 30.435.67 33.35 0.270.55 0.36 0.0040.046 0.015 5-2 513 8.51 4.9510.7 7.24 32.637.02 34.85 0.260.38 0.34 0.0070.048 0.0296-2 中 513 7.76 6.1414.46 9.92 33.7636.2 34.87 0.170.27 0.21 0.0200.068 0.051 煤 质特 征 煤层 as.d ppm f ppm cl % qnet.d mj/ ts+6 % 5-1 3 676720.0050.131 26.6428.56 28.64 59.3377.52 5-2 3 676720.0050.131 27.9129.77 29.226-2 中 3 676720.0050.131 26.6529.44 28.10 66.2271.05 1 14 42 2 瓦斯赋存状况、煤尘、煤的自燃性、地温情况瓦斯赋存状况、煤尘、煤的自燃性、地温情况 1、瓦斯 由钻孔瓦斯测定结果，各层煤 ch4为 0，自燃瓦斯成分中 ch4 为 0，瓦斯分带为二氧化碳氮气带。经钻孔取样测定煤层瓦斯含 量 00.02ml/g,据调查区内小窑未发生过瓦斯爆炸事故。 2、煤尘 各煤层的煤尘爆炸指数在 32.0640.46%，易发生煤尘爆炸。 相邻的宏景塔详查区，纳林庙祥查区测定结果：煤尘有爆炸危险性。 3、煤的自燃倾向 区内及邻近的不拉峁详查区部分地段有煤层露头有自燃现象。 另根据内蒙古煤矿设计研究院对部分电厂的用煤调查资料表明。东 胜煤田煤的自燃发火期为 4060 天，属易自燃煤层。 4、地温 本区属地温正常区，从 4060m 地温明显下降，6080m 地温 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 12 页 共 76 页 基本稳定，略有上升。从 80205m，地温梯度为 2.6。 1 14 43 3 水文地质水文地质 （一） 、区域水文地质概况 井田内水系较为发育，主要有两条大沟，即北部的山不拉沟， 最低侵蚀基准面标高 1147.50m，南部的滔占沟，最低侵蚀基准面 标高 1153.30m，其它沟谷均为二者的支沟。井田内所在地气候干 燥，冬寒夏热，昼夜温差较大，多风少雨，年降水量 277.7544.1，平均 401.6，年蒸发量 1794.72436.2，平 均 2108.2，蒸发量为降水量的 5 倍。 （二） 、井田水文地质条件 1、含水岩组地质特征 （1） 、第四系（q）松散层潜水含水层 岩性主要为灰黄色、浅灰黄色与残坡积砂土（q3-4） 、冲洪积砂 砾石层（q3al+pl） ，次为风积砂（q4eol） 、在全区分布较为广泛。均为 透水性含水层。 （2） 、第三系上新统（n2）半胶结岩层隔水层 岩性主要为紫红色、褐红色砂质泥岩，呈半固结状态，含丰富 的钙质结核，地层厚度 034.38m,平均 11.20m， （3） 、侏罗系中下统延安组（j1-2y）碎屑岩类承压水含水层 岩性主要为深灰色砂质泥岩、灰白色粗粒砂岩为主，次为灰白 色细粒砂岩、粉砂岩，含煤层。含水层厚度 30.9540.04m,平均 35.50m,全区赋存，分布广泛。 （4）侏罗系下统富县组（j1f）隔水层 岩性主要为紫褐色、杂色砂质泥岩，夹紫灰色粗细粒砂岩，砂 岩均为基底式胶结，泥质含量高。根据钻孔水文地质观测及岩芯鉴 定成果：该地层富水性微弱，透水性差，为相对隔水层。连续性较 好，隔水性能较好。 （5） 、侏罗系中下统延安组（j1-2y）火烧岩含水层 岩性为紫红色、浅红色砂质泥岩、泥岩，裂隙发育，坚硬，由 51、52 煤层自燃后，顶底板岩石被烘烤而成，厚度 1015 m，是透水不含水层。个别地段位于沟谷底部时，具有良好的储水 条件，可构成含水层。 2、断层的导水性及其对矿床充水的影响 井田东北部发育一条 f1正断层，断距 2030m 左右，断层破碎 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 13 页 共 76 页 带宽约 1m，规模较小，破碎带以断层泥为主。矿区西部发育一条 f2正断层，断距 10m 左右，断层破碎带以断层泥为主，断层带上没 有泉水出露，断层的导水性较弱。但断层带横穿山不拉沟，沟通了 煤层与河谷潜水的水力联系，对未来矿床充水的影响较大，特别是 雨季大雨过后山洪爆发时，对矿床充水影响更大。 1 14 44 4 其它开采技术条件其它开采技术条件 （一） 、岩石工程技术特征 1、煤层顶底板岩石工程技术特征 羊市塔三矿矿区煤层顶底板岩石的岩性以深灰色砂质泥岩与灰 白色细粒砂岩为主，次为粉砂岩、泥岩、粗粒砂岩等。煤层顶底板 岩石以软弱岩石为主，个别为半坚硬岩石。 （1）岩石与岩体质量评述 自然状态下岩石节理裂隙不太发育，岩体较完整。岩石暴露后 易风特别是砂质泥岩风化易碎，遇水后抗压强度明显降低。 （2）断层特征及岩体稳定性评述 羊市塔三矿矿区的构造形态东胜煤田的区域构造形态基本一致， 为一倾向南西的单斜构造，地层平缓，倾角 23o。矿区东北部发 育有 f1、f2两条正断层，走向近东西，断距 30m 以下，破碎带宽度 1m 以下。充填物多为断层泥。断层倾角小，对岩体的剪切破坏不 大，自然状态下岩体的完整性与稳定性良好。在开采状态下，断层 破碎带两侧岩体的稳定性较差。 （二）（二） 、主要工程地质问题预测、主要工程地质问题预测 1、煤层顶板冒落 矿区煤层顶板岩石的力学强度低，以软弱岩石为主，稳固性差， 未来煤矿开采形成采空区后，易发生顶板冒落及掉块现象，严重威 胁井下生产人员安全， 2、煤层底板软化变形 6 号煤层底版多为一层泥岩号煤层底版多为一层泥岩，厚度在 1m 左右，力学强度低， 遇水易软化变形，对井下煤炭生产及巷道运输造成一定影响。 第二章第二章 矿井工作制度、生产能力及服务年限矿井工作制度、生产能力及服务年限 2 21 1 矿井工作制度矿井工作制度 矿井年工作日 330 天，每天三班作业，两班生产，一班检修， 每天净提升时间 16 小时。 2 22 2 矿井生产能力与服务年限矿井生产能力与服务年限 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 14 页 共 76 页 2 22 21 1 生产能力的确定生产能力的确定 矿井生产能力主要受煤层赋存条件、储量、矿井装备水平以 及市场条件以及资金情况的制约，本井田煤炭储量丰富，煤层赋存 稳定，近水平。地质构造、水文地质条件简单。煤层瓦斯含量低、 自燃发火期短，但煤层顶、底板岩石强度较低，适合于年推进速度 较快的机械化开采。 （1） 、矿井资源储量 9006 万吨，具有大中型矿井的资源条件。 （2） 、储量虽然较为丰富，但初期开采的煤层较薄，故初期矿 井生产能力不宜过大。 （3） 、煤炭外运主要靠汽车运输，受外运条件限制矿井年生产 能力也不宜过大。 （4） 、东胜地区，受各种因素制约，煤炭产品的综合售价偏低， 若设计井型较小，在设计采用综合机械化开采的前提下，矿井的经 济效益偏低，财务评价指标可能不符合有关规定。 根据矿井可行性研究报告的批复，确定矿井年设计生产能力 1.2mt/a。 2 22 22 2 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限按下式计算 t=zk/ka 式中：t矿井服务年限，a zk设计可采储量，mt a设计生产能力，mt/ a k储量备用参数，取 k=1.3； 矿井可采煤层服务年限为 t=52.974/（1.31.2）=34a。 其中第一水平（5-1、5-2 煤层）的服务年限为： t1=17.455/（1.31.2）=11.2a。 第三章第三章 井田开拓井田开拓 3 31 1 开采技术条件分析开采技术条件分析 井田内为低山丘陵地貌，植被稀少。因受后期降水水流作用的 影响，地面坡度较大，不利于地表水聚集，大气降水补给地下水微 弱，水文地质条件简单，矿井涌水量小。 本井田煤系地层为一向南西倾斜的单斜构造，地层倾向 250o 左右，倾角 13o。井田内发育有 f1、f2两条正断层，对矿井开采 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 15 页 共 76 页 影响不大。矿井含煤地层为侏罗系中下统延安组，含可采煤层三层： 5-1、5-2 和 6-2 中，其中 5-1 和 6-2 中煤层赋存稳定，全井田可 采。5-2 煤层赋存较稳定，全井田大部可采。 煤层顶、底板岩性以砂质泥岩及细砂岩为主，稳固性一般，抗 压强度较低，遇水易软化，即煤层顶、底板以软弱岩石为主，个别 为半坚硬岩石。 矿井煤层瓦斯含量微弱，为低瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险性， 煤层易自燃。矿井为新建矿井，相邻矿井井田与本矿井田不构成压 茬关系，井田内目前无老窑分布，对矿井开采不构成威胁。 3 32 2 井口及工业场地位置选择井口及工业场地位置选择 本井田地处鄂尔多斯高原，总体地形南高北低，最高点海拔标 高 1330.60m，最低点海拔标高 1147.50m ，最大相对标高差 183.10m，一般相对标高差 6090 m 左右，井田内地形较为复杂， 切割强烈，沟谷发育，流水侵蚀与风化作用较强，具侵蚀、剥蚀高 原低山丘陵地貌特征。区内水系较为发育；主要有两条大沟，即北 部的山不拉沟，最低侵蚀基准面标高 1147.50m，南部滔占沟，最 低侵蚀基准面标高 1153.30m，其它沟谷均为二者的支沟。 井口及工业场地选择的条件主要有如下几条： 、尽量选择在井田走向方向的储量中央，使矿井两翼生产均 衡。 、考虑初期移交达产区的迅速达产、基建工程量少，投资少， 建井期短。 、井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段。 、尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前 期开采的条件好的煤层。 、尽量选在比较平坦的地方，减少土石方工程量。 、应满足防洪设计标准。 、井口要避开地面滑坡、岩崩、泥石流、流砂等危险地区。 、井口及工业场位置符合环境保护要求。 、工业场地要少占农田或不占良田。 、要与矿区总体规划的交通运输，供电、水源居住区，辅助 企业等布局相协调。 矿井工业广场位置选择有如下两个方案，即北沟山不拉沟与南 沟韬占沟方案，从技术条件上讲，北沟山不拉沟地势相对平缓，进 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 16 页 共 76 页 场公路条件好，但周围均为良田，按照“不占良田、少占农田”的 原则，将工业广场选择在山不拉沟不适宜，通过与羊市塔乡政府协 商，当地政府从保护农民利益以及带动当地乡镇煤矿（南沟韬占沟 内有几处乡镇或私人小矿）发展的角度也不同意将矿井的工业广场 选择在山不拉沟内。结合以上分析，将矿井的工业广场选择在韬占 沟比较适宜。 综观全井田，结合井上、下开采技术条件，经综合考虑经济、 适用的基础上，井口及工业场地宜选择在韬占沟内，该处交通运输 条件优越，供水、供电距离较近，此处地面相对平缓，地表标高不 高，矿井开采所需井巷工程量较小。其它地方均为低山丘陵地貌， 地势狭窄且十分陡峻，不宜选作工业用地。 经综合考虑及经济对比，初步选定的工业广场位置有： 1、在韬占沟西南，炭窑沟村东北侧的一处山坡地上，井筒提 升方位角 180 度，回风立井井口位于板申图沟村正北 0.5 公里处。 2、在韬占沟西南北侧的一处山坡地上，井筒提升方位角 84 度， 回风立井井口位于韬占沟的一条支沟乌拉素沟上游,临时排矸场 位于场地西侧,板申图沟村东北侧的一条自然冲沟内。 3 33 3 井田开拓方案的确定井田开拓方案的确定 3 33 31 1 开拓方案开拓方案 根据井田地形及煤层赋存情况，并结合初步选定的工业场地位 置，井田开拓方式设计考虑提出工业广场不同的两个斜、立井混合 方案。 方案一:工业广场位置为上述方案一，此处地势较低，5 煤组 出露地表,在工业广场布置一对斜井，由于地势较低，采用较小坡 度可直达 6-2 中煤层， 这样便形成了开采 5-1、5-2 煤层天然的煤 仓高度。主斜井装备一条胶带输送机担负矿井主运输任务。副斜井 装备防爆无轨胶轮车担负材料设备及矸石等辅助运输。大巷运输方 式：主运输采用带式输送机，辅助运输采用无轨柴油防爆胶轮车。 矿井通风系统采用中央分列式；通风方式采用机械抽出式（开 拓方式方案一） 。 方案二:工业广场位置为上述方案二，在工业场按方位角 84 方位布置一对斜井主斜井、副斜井和一个回风立井。主斜井担 负煤炭运输任务。副斜井装备防爆胶轮车担负材料，设备及矸石等 辅助运输任务。 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 17 页 共 76 页 矿井首采区布置在 f1断层北侧的一采区，首采工作面胶带运输 顺槽直接与井底煤仓相连。 大巷运输方式：大巷主运输采用带式输送机，辅助运输采用无 轨防爆柴油胶轮车。矿井通风系统采用中央分列式；通风方式采用 机械抽出式（开拓方式方案二见图 3-3-1、3-3-2） 。 3 33 32 2 方案比选方案比选 方案一优点： （1） 、井口标高相对抬高，同时该处汇流面积减小,工业广场 防洪条件得到改善。 （2） 、井筒坡度增大,井筒工程量相对减少。 （3） 、矿井初期工程量减少，建井工期缩短。 方案一缺点： （1） 、进场公路距离增加。 （2） 、生产时井下反向运输工程量增大。 （3） 、矿井工业广场及风井工业广场距离南、北两村庄均较近， 征地相对困难，生产扰民因素增加。 （4） 、矿井工业广场地段场地狭窄，后期发展受到限制。 （5） 、井筒压煤增加。 方案二优点： （1）进场公路距离短，矿井对外运输及水源条件得到改善。 （2）井下生产基本无反向运输。 （3）井筒压煤少。 （4）征地相对容易，生产扰民少。 方案二缺点： 井筒工程量增加。 矿井开拓方案经济比较见表 3-3-1。 经过技术比较、经济估算，综合比较，方案二开优势明显，具 有投资省，运行费用相对较低等的优点，故而推荐方案二作为矿井 开拓方案。 3.43.4 井田内划分及开采顺序井田内划分及开采顺序 3.4.13.4.1 水平划分及标高水平划分及标高 井田内含可采煤层三层，即 5 煤组的 5-1、5-2 煤层和 6 煤组 的 6-2 中煤层。5-1、5-2 煤层距离近，设计考虑按一个开采水平 开采。水平标高+1200 m，6-2 中煤层距 5 煤组距离较远，设计考 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 18 页 共 76 页 虑另一个开采水平，水平标高+1150m。 3.4.23.4.2 采区划分与开采顺序采区划分与开采顺序 依据井田边界、断层等位置关系，结合矿井开拓、开采技术 条件，全井田划分为三个采区。即 f1断层北翼一采区，f1断层南翼 二采区与井田西南部的三采区。 矿井开采顺序为采区内前进式，工作面后退式；水平接替顺 序为一水平二水平；采区接替顺序为：一采区二采区三采区。 采区接替顺序见表 3-4-1 3 35 5 井筒井筒 3 35 51 1 井筒用途、布置及装备井筒用途、布置及装备 3 35 51 11 1 井筒数目及用途井筒数目及用途 根据确定的井田开拓方案，矿井移交生产达产时，共布置主斜 井、副斜井和回风立井三个井筒，各井筒用途分述如下： 主斜井：担负矿井煤炭提升任务，兼作进风行人和安全出口。 副斜井：担负矿井矸石、材料及设备等辅助提升任务，兼作矿 井另一进风井筒及安全出口。 回风立井：作为矿井的回风井筒兼做矿井的安全出口。 矿矿 井井 开开 拓拓 方方 案案 经经 济济 比比 较较 表表 序 号 方案 内容 第一方案第二方案方案二之 比方案一 备注 1 井巷工程量 -358.3 万元 （1 ） 井筒 1129.9m/ 702.1 万 元 1551.9m/ 888.1 万 元 +186.0 万 元 （2 ） 运输、回风大 巷 3985.7m/ 2226.4 万 元 2922.5m/ 1512.9 万 元 -713.5 万 元 井巷工程量中，两方案 主要运输及回风大巷， 采区巷道基本相同本处 不比较。 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 19 页 共 76 页 （2 ） 井底车场巷道 291.06m/ 159.7 万 元 605m/328 .9 万元 +169.2 万 元 2 进场公路 6.5km/23 9.5 万元 5km/184. 5 万元 +75.05 万 元 3 工业广场及井 筒煤柱损失量 1188.76 万吨 1247.92 万吨 -50.3 万 吨 5 结论第二方案比第一方案虽然井筒工程须增加投资 186 万元。但在 不计采区巷道与硐室工程的情况下总井巷工程减少投资 358.3 万元。进场公路减少投资 75.05 万元。且矿井煤柱损失量减少 50.3 万吨。综合比较。方案二优于方案一。 注：仅比较两方案相异部分，相同部分不比较。虽然方案二顺槽工程量大,但首采 工作面回采时间长，利于矿井初期采掘接替。 表 3-4-1 采采 区区 接接 替替 表表 接替计划 采区 名称 开采煤 层 工业资源 /储 量mt 设计资源 /储 量mt 设计可采储 量mt 生产能 力 （ m t/ a ） 服务 年限a 2468101520253035 一采区5煤组 13.5510.777.711.24.59 二采区5煤组 19.8915.2911.301.26.73 三采区5煤组 7.395.874.201.22.5 一采区6-2中 19.1015.1810.861.26.46 二采区6-2中 28.0322.2715.931.29.48 三采区6-2中 10.418.275.921.23.52 井筒特征表见表 3-5-1。 表 3-5-1 井 筒 特 征 表 井筒名称序 号 井筒特征 主斜井副斜井回风斜井 1井 经距 （y） 37472220.00037472300.00037471430.000 筒 纬距 （x） 4350410.0004350505.0004351110.000 2提升方位角 /（） 840000840000270（出风） 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 第 20 页 共 76 页 3井筒倾角 /（） 3000043000立井 4井口标高/m1186.001197.001238.000 5水平标高/ m1150.001150.001200.00 6井筒深度或斜 长/ m 783.40726.49342.0 7井筒直径或宽 度/ m 4.04.33.5 净12.2413.669.62 井筒断 面/掘进13.6015.3213.20 厚度 / 100100300 9 砌壁 材料喷射混凝土喷射混凝土混凝土 10井筒装备1000皮带防爆无轨胶轮车行人梯子间 3 35 51 12 2 井筒布置及装备井筒布置及装备 主斜井：斜长 783.4m，倾角 3，净宽 4.0m，净断面 12.24m2，装备一条 1000mm 宽的胶带输送机担负矿井的煤炭提升任 务。 副斜井:斜长 726.493m，倾角 4.5，净宽 4.3m。净断面 13.66m2,装备无轨柴油防爆胶轮车作为辅助提升任务。 回风立井：净直径 3.5m，净断面 9.62m2，垂深 42m。 3 36 6 井底车场及硐室井底车场及硐室 矿井辅助运输方式采用防爆无轨胶轮车，由于防爆无轨胶轮车 运行灵活，无运行轨道限制，井下巷道基本沿煤层布置，坡度近水 平，所以矿井井底车场布置简单。为最大限度地减少井巷工