采矿工程毕业设计（论文）-铁康六矿1.8Mta新井初步设计（全套图纸） .pdf

中文题目：铁康六矿 1.8mt/a 新井初步设计 外文题目：the new shaft design of tiekang no.6 mine (1.8mt/a) 毕业设计（论文）共 111 页（其中：外文文献及译文 12 页） 图纸共 4 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 i 摘要 铁康六矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗之东南，拥有俩曾可采煤层，煤厚 分别为 4.8 米和 4.9 米。 煤层南北长约 3875 米， 东西长约 5675 米， 井田面积约为 19.1km2.。 平均倾角为 0.65。工业储量为 2.44 亿吨。设计储量为 2.37 亿吨，可采储量为 1.73 亿吨。 预计可采 64.3 年，煤层倾角小， ，结构简单，含硫低，煤层不自燃，地质构造简单，水文 地质条件简单。根据矿井要求的生产能力确定矿井服务年限，然后借鉴神东公司矿井目前 采用的开拓方式，结合本煤矿的实际情况，设计提出合理的开拓方案。设计严格遵守设 计规范和煤矿安全规程 。本设计为主斜井，辅斜硐，回风斜井，盘区回风立井，分 区式通风，结合其地质条件绘制其平、剖面图，结合当地地形及水文特征，合理划分盘区。 在老师的细心指导下，结合有关参考文献，力求设计一个安全、高效的现代化矿井。 关键词：开拓方式 ；主斜井；辅斜硐；分区通风；盘区 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstract tiekang no.6 mine is located in the southeast of ordos city, inner mongolia autonomous region yijinhuoluo county have both had coal layers, coal thickness of 4.8 m and 4.9 m respectively. seam north and south of about 3870 m, 5680 m long from east to west, ida area of about 19.1km2. the average inclination of 0.65 . industrial reserves of 244 million tons. design reserves of 237 million tons, recoverable reserves of 173 million tons. estimated recoverable 64 .3 years, seam inclination, simple structure, low- sulfur coal seam spontaneous combustion, simple geological structure, hydrogeological conditions simple. determine mine the service life of mine production capacity requirements, and then learn from the pioneering shendong mine, combined with the actual situation of the coal mine, designed to provide a reasonable development schemes. designed in strict compliance with the “design specifications“ and “coal mine safety regulations. the design of the main inclined shaft, vice adit, return air inclined panel return air shaft, area ventilation, combined with its geological conditions to draw its level, profiles, combined with local topography and hydrological characteristics, a reasonable division of the panel. under the careful guidance of the teacher, and relevant references, and strive to design a safe, efficient and modern mine. keywords: development methods;inclined shaft;auxiliary inclined wellbore;partition ventilation; panel 目录 前言 . 1 1 井田概况及地质特征 . 2 1.1 井田概况 . 2 1.1.1 井田边界四邻及面积 . 2 1.1.2 交通位置 2 1.1.3 地形地貌 2 1.1.4 河流分布 2 1.1.5 气候情况 3 1.2 井田及其附近的地质特征 3 1.2.1 井田的地层层位关系 . 3 1.2.2 煤层结构 5 1.2.3 水文地质 6 1.2.4 矿井涌水量 8 1.3 煤层质量及煤层特征. 9 1.3.1 煤层质量特征 9 1.3.2 顶底板及围岩性质 10 1.4 瓦斯、煤尘和煤的自燃 . 10 2 井田境界及储量 . 12 2.1 井田境界 . 12 2.1.1 井田境界 12 2.1.2 边界煤柱留设 12 2.1.3 临近井田的开发情况以及与本矿的关系 12 2.1.4 边界的合理性 13 2.2 井田的储量 . 13 2.2.1 井田储量的计算原则 13 2.2.2 井田的工业储量 14 2.2.3 矿井的设计储量 14 2.2.4 矿井的设计可采储量 15 3 矿井设计生产能力及服务年限及一般工作制度 . 16 3.1 矿井年产量及服务年限 16 3.1.1 矿井年产量 16 3.1.2 矿井的服务年限 17 3.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性 17 3.2 矿井的一般工作制度 . 18 4 井田开拓 . 19 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 19 4.1.1 确定开拓方式的主要依据 . 19 4.1.2 开拓方式的确定原则 . 19 4.1.3 井筒形式的选择 20 4.1.4 井筒数目的确定 20 4.1.5 井筒位置的确定 21 4.1.6 水平划分的依据 27 4.1.7 设计水平储量及服务年限 . 28 4.1.8 大巷的位置、数目、用途和规格 28 4.2 盘区划分及开采顺序. 31 4.2.2 采区划分的合理性 32 4.3 开采水平、回风水平及井底车场 34 4.3.2 井底车场 34 4.3.3 硐室位置、规格尺寸及支护方式 . 34 4.4 开拓系统综述 . 35 4.4.2 通风系统 35 4.4.3 运输系统 36 4.4.4 防火灌浆系统 36 4.4.5 瓦斯抽放系统 36 4.5 移交生产时井巷的开拓位置、初期工程量 37 5 盘区巷道布置 . 38 5.1 设计盘区的地质概况及煤层特征 . 38 5.1.1 盘区在矿井中的位置及界限 . 38 5.1.2 邻区开采情况、煤层的赋存情况 . 38 5.1.3 盘区范围及工业储量 . 38 5.1.4 盘区生产能力及服务年限 . 39 5.2 盘区形式 . 40 5.2.1 盘区形式的确定 40 5.2.2 盘区形式、主要大巷的数目、位置及用途 . 40 5.3 盘区分带划分、盘区巷道布置 40 5.3.1 条带的划分 40 5.4 盘区车场及硐室 . 41 5.4.1 盘区车场 41 5.4.2 盘区硐室 41 5.5 盘区生产系统 . 42 5.5.1 采准系统 42 5.5.2 通风系统 42 5.5.3 运输系统 42 5.5.4 排水系统 42 5.6 盘区开采顺序 . 43 5.7 盘区巷道断面尺寸，支护方式，盘区准备工程量 43 5.7.1 盘区巷道断面尺寸及支护形式的确定依据： . 43 5.8 盘区的巷道掘进率、采区回采率 45 5.8.1 盘区的巷道掘进率 45 5.8.2 盘区回采率 46 6 采煤方法 . 48 6.1 采煤方法的选择 . 48 6.1.1 选择采煤方法一般应遵循的原则： 48 6.1.2 选择采煤方法的影响因素 . 48 6.1.3 选择的要求 48 6.2 主采层的煤层赋存条件、煤层结构及围岩条件 49 6.2.1 赋存条件 49 6.3 工作面长度的确定 . 49 6.3.1 按通风能力条件校验 . 50 6.3.2 根据采煤机能力校核工作面长度 . 50 6.4 采煤机械的选择和回采工艺的确定 51 6.4.1 采煤机械的选择 51 6.4.1 采煤机械的选择 51 6.4.2 配套设备选型 53 6.4.3 回采工艺方式的确定 . 54 6.5 循环方式选择及循环图表的编制 57 6.5.4 机电设备 59 7 建井工期及开采计划 . 61 7.1 建井工期及施工组织. 61 7.1.1 建井工程量 61 7.1.2 井巷施工的机械化程度及施工速度 . 62 7.2 开采顺序 . 63 7.2.1 开采顺序确定原则 63 8 矿井通风 . 65 8. 矿井通风系统的选择 65 8.2 通风方式和通风方法的选择 65 8.2.1 通风方式的选择 65 8.2.2 通风方法的选择 66 8.3 总风量的计算及风流分配 67 8.3.1 矿井总进风量 67 8.3.2 回采工作面所需风量的计算 . 68 8.3.3 掘进工作面所需风量总和qj计算 69 8.3.4 硐室所需风量总和qd计算 71 8.3.5 其他地点所需风量 qq计算 72 8.3.6 风量的分配 72 8.4 矿井总风压及等积孔的计算 72 8.4.1 计算的原则 72 8.4.2 计算的方法 73 8.4.3 计算等积孔 73 8.4.4 矿井通风容易、困难时期工作面 74 8.5 通风设备的选择 . 74 8.5.1 对矿井主要通风设备的要求 . 74 8.5.2 矿井主要扇风机的选型计算 . 76 8.5.3 电动机选择 78 8.5.4 总耗电量及吨煤耗电量 . 79 8.6 矿井灾害防治综述. 79 8.6.1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施 80 8.6.2 预防煤尘爆炸措施 80 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施 80 8.6.4 防水 81 8.6.5 避灾路线 81 9 矿井运输与提升 . 82 9.1 概述 . 82 9.2 盘区运输设备的选择. 82 9.2.1 盘区斜巷皮带的选择 82 9.2.2 工作面刮板输送机的选择 83 9.2.3 运输斜巷转载机和皮带机选择 . 84 9.3 主要巷道运输设备的选择 84 10 矿井排水 . 85 10.1 矿井涌水 . 85 10.1.1 概述 85 10.1.2 矿山技术条件 85 10.1.3 矿井排水系统 85 10.2 排水设备的选择. 86 10.2.1 选择水泵 86 10.2.2 水泵的选择 86 10.2.3 管路铺设 88 10.3 水仓设计 . 88 10.3.1 概述 88 10.3.2 水仓容量及尺寸 88 10.3.3 水仓清理方式 89 11 技术经济指标 . 90 11.1 全矿人员编制 . 90 11.1.1 井下工人定员 90 11.1.2 井上工人定员 90 11.1.3 管理人员 90 11.1.4 全矿人员 91 11.2 劳动生产率 . 91 11.2.1 采煤工效n1 91 11.2.2 井下工效 91 11.2.3 生产工效 91 11.2.4 全员工效 91 11.3 成本 . 91 11.3.1 工作面成本 91 11.4 全矿技术经济指标 . 94 12 结论 . 96 致谢 . 97 参考文献 . 98 附录附录 a： . 99 1 简介 . 99 1.1 南非的矿山地震学 . 99 1.2 矿山地震 . 100 用户容易掌握并使用的工具：一些在南非矿山使用的分析地震数据的第一代 以 ms- windows 为基础的软件代码在 1993 和 1998 年间获得发展。 100 1.3 程序 . 101 附录附录 b： 105 abstract . 105 1 introduction 105 1.1 mine seismologists in south africa . 105 1.2 mine seismology 107 1.3 the process seismic data interpretation seismic data interpretation . 108 2 main functions and responsibilities 109 2.1 oscar . 109 fig. 2 the oscar cycle: the major elements of applied mine seismology. . 110 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 煤炭被人们誉为黑色的金子，它是人类世界使用的主要能源之一。但随着人类的大力 开采，储量也在逐渐减少，同时由于我国人口众多，煤炭人均资源仅为世界人均资源的一 半。因此有效的开采，合理的开采，综合利用煤炭资源就显得尤为重要，这就需要提高煤 炭采出率，更科学的布置煤矿的开拓系统，建设高产、高效、安全的现代化矿井。 辽宁工程技术大学的采矿工程工程就是一门针对煤矿资源开发、开采、利用专业，尤 其针对开采设计，这门专业所学的知识包括了煤炭生产的各个环节。而毕业设计是学生锻 炼自己动手操作和理论相结合的重要环节，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，培养自己的科学研究能力和科技创新能力， 提高了编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力。 本设计是铁康六矿 1.8mt/a 新井设计在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予 指导，本设计力求追赶先进的采矿理论，讲究开拓创新，并运用在课堂上所学知识，以及 各参考书中的规定和事例进行的。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，并在很多处进行了技术和经济比较，完成了毕业设计要求的全部内容。同时 说明书中要求图文并茂，使设计的内容更容易被理解、接受。 由于个人能力有限及其他原因，本设计中可能存在诸多不妥之处,请老师提出指正。 张兵：铁康六矿 1.8mt/a 新井初步设计 2 1 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 井田边界四邻及面积 铁康六矿井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗（简称“伊旗” ）之东南， 其地理座标为：东经 10952141100505，北纬 392610393200。井田为一多边 形，东西长 5.68km，南北宽 3.88km。其面积为 19.09km2。金烽寸草塔矿和万利寸草塔矿 分别位于铁康矿井田的东北和东部边缘。 1.1.2 交通位置 矿区交通目前以公路、铁路为主井田东有包神铁路，全长 177km。该铁路沿乌兰木伦 河东岸在井田东侧通过。井田外公路由伊旗阿镇向北经东胜到包头 150km 与包京公路相 接；向南经新街到陕西榆林 170km；向西经鄂托克旗到乌海市 409km；向东经准格尔旗到 内蒙古首府呼和浩特市 370km，交通条件较为便利。 1.1.3 地形地貌 本井田位于鄂尔多斯高原之东部。井田内地形沿大柳塔、石圪台到伊旗阿镇公路（阿 大公路）的梁部高，向北东、南西两侧变低。井田内海拔标高一般在 1000m 左右，最高标 高为 1015m，最低标高为 960m，最大高差达 55m 左右。 井田内地形复杂，沟谷纵横，为典型的梁峁地形。全井田为侵蚀性丘陵地貌特征。 由于受毛乌素沙漠的影响，本井田东北部多被风积沙覆盖，风积沙呈新月形沙丘、垄岗状 沙丘、沙堆等风成地貌。除此而外其它沟谷山梁上也分布有大小不等的沙丘。 1.1.4 河流分布 井田内水系有乌兰木伦河及其支流西乌兰木伦河、呼和乌素沟。乌兰木伦河是区内常 年性地表迳流，其水量受大气降水影响，夏秋季大、冬春季小。据黄河水利委员会所设王 道恒塔水文站历年观测结果，该河最大洪流量为 9760m3/s（1976 年 8 月 2 日） ，平水期流 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 量一般为 3.13m3/s（1986 年 9 月 7 日） 。该河水自北向南流经陕西省汇入窟野河后注入黄 河。西乌兰木伦河和呼和乌素沟亦基本为常年溪流，流量随季节而变化，雨季较大，冬季 锐减。 1.1.5 气候情况 本区气候特征为：冬寒时间长，夏热时间短，秋季凉爽多雨，春季风沙较大。年降雨 量少，蒸发量大，霜冰期较长。属于干燥的半沙漠高原大陆性气候。 据伊金霍洛旗气象局提供的 （19751988 年） 气象资料： 夏季最高气温达 36.6 （1975 年 7 月 16 日） ；冬季最低气温达27.9（1978 年 2 月 15 日） ；年降雨量多集中在 7、8、 9 三个月，年降雨量为 194.7531.6mm，平均为 357.3mm（19751988 年） ；年蒸发量 2297.42833.7mm，平均为 2457.4mm，为降雨量的 511 倍。 结冰期一般为 10 月初至次年 4 月底，冰冻期长达半年之久，最大冻土深度可达 1.71m （1977 年 23 月） 。本区夏季风小。一般为 23 级。春冬两季风大，常在 4 级以上，最 大可达 10 级。风向多为西北，最大风速可达 24m/秒（1979 年 11 月 11 日） 。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田的地层层位关系 本井田地表第四系 （q） 、 第三系 （n2） 及上侏罗下白垩志丹群伊金霍洛组 （j3- kizh1） 大面积分布。侏罗系中统（j2）仅在本井田东北部、东南部零星出露。侏罗系中下统延安 组（j1- 2y） 、三迭系上统延长组（t3y）只在钻孔所见。现将地层由老到新叙述如下： 三迭系延长组（t3y） 该地层为煤系地层基底，区内无出露。孔内所见岩性一般为灰绿色粗中粒砂岩，夹 泥岩、粉砂岩及薄煤线。砂岩成分以石英为主，长石次之，含较多云母及少量暗色矿物， 粘土质胶结，层理不明显，分选性较好。该组钻孔揭露最大厚度 20m，未见该系地层底部， 该系地层厚度不详。 侏罗系中下统延安组（j1- 2y） 该组为含煤地层，井田内未出露。据钻孔揭露资料，岩性主要由一套浅灰、灰白色各 粒级的砂岩，灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤层组成，发育有水平纹理及波状层理，含 张兵：铁康六矿 1.8mt/a 新井初步设计 4 2、3、4、5、6 煤组。据钻孔资料统计，延安组厚度为 161.64m249.83m，平均 206.32m。 与下伏地层三迭系延长组（t3y）呈平行不整合接触。 侏罗系中统（j2） 该统仅在本区东北部、东南部零星出露。根据岩性可划分两个组，上部为安定组，下 部为直罗组。 a. 直罗组（j2z） ：该组地层与下伏地层延安组呈假整合接触。其岩性上部、中部为灰 绿色、兰绿色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩。具交错层理和波状层理。底部为灰白色砂岩、粉 砂岩。砂岩成分以石英为主，含云母，具均匀层理及交错层理。该组地层厚度为 41.86 90.90m，平均 68.18m。 b. 安定组（j2a） ：该组与下伏地层呈连续沉积。其岩性主要由紫红色、黄褐色泥岩， 粉沙岩和中细粒砂岩组成，含有铁质结核和泥岩团块，平行层理和交错层理发育。该组地 层厚度一般为 0152.85m，平均 60.21m。 上侏罗下白垩统志丹群伊金霍洛组（j3klzh1） 该地层在本井田大面积出露，与下伏地层呈不整合接触。其岩性下部为紫红色、灰黄 色砾岩、砂岩、砾石，成分复杂，泥质胶结，较疏松、孔隙大，分选差，磨圆中等，砾径 变化较大，一般 518cm，最大可达 30cm 以上；上部为紫色、粉红色中细粒砂岩、粉砂 岩及砂质泥岩，局部区段含砾石泥质胶结，较疏松，具明显的斜层理。 本区厚度变化较大，一般为 0289.28 m，平均 82.73m。 第三系上新统（n2） 该地层不整合于志丹群之上，区内地表零星出露，钻孔中少见。其岩性下部为桔黄色、 棕红色砂砾岩、砂岩，砾石成分复杂，磨圆度为次棱状，分选不好，呈半胶结状、松散。 上部为棕红色砂质粘土层，含钙质结核。本统地层厚度不定，区内一般小于 10m。 第四系（q） 该地层广泛分布，不整合于各基岩地层之上。厚度一般都小于 30m。可分为： a. 风积黄土（q3） ：土黄色，柱状节理局部发育，含粉砂，钙质结核。 b. 冲洪积物（q4al+pl） ：主要分布在沟谷内，成分多为砾石及各种粒度的砂和泥质充 填物组成。 c. 风积砂（q4eol） ：主要分布在本区东北部，成分为褐黄色细粒砂、亚砂土、厚度不 一。 此外，区内还零星分布有残积、坡积等松散沉积物。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 本区地层的划分是在沿用前人地质工作成果的基础上，应用标志层法、岩性组合法、 物性物征法进行综合对比的，具体划分对比的依据是： a. 延长组（t3y）与延安组（ji- 2y）的分界：延长组顶部一般为灰绿色中粗粒砂岩、 粉砂岩及泥岩；延安组底部为一层灰、灰白色中粗粒石英砂岩，依据其颜色差异二者极易 区分。 b. 延安组（j1- 2y）与直罗组（j2z）的分界：延安组顶部一般为深灰色粉砂岩、砂质 泥岩及泥岩，直罗组底部为一层灰白色砂岩。电性曲线延安组呈一套正、倒枞树形与互层 组合形态（夹块状砂体形态） ，直罗组呈低幅值小锯齿状形态（部分钻孔有块状） 。故据其 岩性及物性曲线差异可基本划出两组界线。 c. 直罗组（jl- 2y）与安定组（j2a）的界线：直罗组顶部为灰绿色的砂岩、粉砂岩及 泥岩。安定组底部为紫褐色、黄褐色的中细粒砂岩。从颜色和粒度来看，直罗组以灰绿色 为主，粒度较粗。安定组以紫红色为主。粒度较细。根据上述特点基本能够正确划分两组 界线。 d. 安定组（j2a）与志丹群伊金霍洛组（j3- klzh1）的分界：伊金霍洛组上部为紫红色 砂岩，砂质泥岩。上新统底部为桔黄色、棕红色砂砾岩，且呈胶结状态、松散。故二者在 地表较易区分，钻孔中取芯困难难以划分。 e. 志丹群伊金霍洛组（j3- klzh1）与第三系上新统（n2）的分界：伊金霍洛组上部为 紫红色砂岩，砂质泥岩。上新统底部为桔黄色、棕红色砂砾岩，且呈半胶结状态、松散。 故二者在地表较易区分，钻孔取芯困难，难以划分。 第三系与第四系的分界根据其各自岩性特点地面容易区分，钻孔中无法划分。 鉴于以上各种对比依据，综合运用，反复分析对比，本区地层的划分对比是基本可靠 的。 1.2.2 煤层结构 铁康六矿井田内共有两层可采煤层，煤层编号从上往下分别为 2- 2#、4- 2#煤层。煤层 特性见表 1- 1： 张兵：铁康六矿 1.8mt/a 新井初步设计 6 表 1- 1 煤层特征表 table 1- 1 coal seam character 煤层编号 煤层厚度 分煤层数 容重/t/m3 夹矸 厚度 煤层稳 定程度 煤层倾角/平 均 层间距 /平均 m 2- 2# 4.8 0 1.32 0 稳定 0.65 15 4- 2# 4.9 0 1.32 0 稳定 1.2.3 水文地质 （1）含水岩组(层)与隔水岩组(层) 根据碎屑岩类含水岩组的赋水特征及含、 隔水层的发育情况， 将其分为五个含水岩段， 划出四个相对隔水层，现描述如下： 松散岩类及半胶结岩层孔隙潜水含水岩组（q+n2） 岩性为第四系（q）灰黄色风积砂、黄土、残坡积砂土碎石、冲洪积砾石及第三系上 新统 （n2） 红色亚粘土、 砂质泥岩、 砂砾岩等。 总厚度 034.82m， 平均 12.79 m， 除 zk3113、 zk1513 两孔外全区分布。风积砂主要分布在井田北部及伊石（阿大）公路以北，其次 分布在西南部，分布面积约占勘查区总面积的 1/3，该层透水性好。黄土、残坡积砂土分 布于梁峁及山坡之上，冲洪积砂砾石主要分布于沟谷中（乌兰木伦河、呼和乌素沟及其支 沟） 。亚砂土、砂质泥岩及砂砾岩零星分布于沟边及沟掌中，含水岩组的厚度在梁峁较薄， 沟谷洼地较厚。据水文地质测绘成果：流量 0.062 l/s，富水性弱，地下水位标高 1342.52m， 水温 13。 （2）碎屑岩类裂隙孔隙、潜水承压水含水岩组 第含水岩段：志丹群（j3k1zh1）孔隙潜水承压水。岩性为各种粒级的砂岩、 含砾粗砂岩及砾岩夹粉砂岩、砂质泥岩。岩石胶结疏松，透水性好。含水层厚 0245.66m， 平均 72.89 m，全区广泛分布，仅在北部的 b43、b18、b17、101 孔及东南边缘的 b104、 zk1513、b110 孔相变为粉砂岩及砂质泥岩，中部及西部较厚，北部及东南部较薄。据 b90 号钻孔抽水试验成果： 地下水位标高 1238.19m， 涌水量 0.9601l/s， 单位涌水量 0.0470 l/sm， 富水性弱，渗透系数 0.0728 m/d，水温 14，矿化度 1.095g/l，水化学类型为 hco3、cl k+na 型水。b27 号孔自流量 1.519 l/s，泉流量 0.00420.3031 l/s。水温 817，矿化 度0.2410.479g/l， ph值7.37.7， 水化学类型为hco3ca、 hco3cl ca、 mg及hco3 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 ca、mg 型水。显然，地下水具有明显的水化学垂直分带规律，即浅部矿化度低，深部矿 化度高。 第一隔水层：侏罗系中统延安组（j2a）顶部。岩性以灰色砂质泥岩、泥岩为主， 次为粉砂岩，在东北及东南部相变为砂岩。厚度 071.77m，平均 11.94 m，厚度变化大， 分布范围较广，分布面积约占全区的 2/3，隔水性能较好。 第含水岩段：侏罗系中统延安组（j2a）直罗组（j2z）裂隙孔隙承压水。上 部以粗粒砂岩为主，下部以中细粒砂岩为主，夹粉砂岩与砂质泥岩。含水层厚度 0136.90 m，平均 54.78 m，除东南边缘的 b246 孔相变为粉砂岩、砂质泥岩外，基本全区分布，层 位稳定， 在北部及西北部厚度较大。 据 b33 号钻孔抽水试验成果： 地下水位标高 1250.71 m， 涌水量 0.03891 l/s，单位涌水量 0.00255 l/s，富水性微弱，渗透系数 0.0051m/d，水温 13， 矿化度 0.833g/l，ph 值 11.1，属强碱性水。钻孔自流量 0.4362.884 l/s。 第二隔水层：侏罗系中下统延安组第三岩段（j1- 2y3）顶部即 2 煤组顶部。岩性为 粉砂岩、砂质泥岩、炭质泥岩等，厚度 068.00 m，平均 11.11 m，分布范围广，仅在北 部部分钻孔（150、b27、b03、b08、b38、b15、b14、b13、b118、b73、b108 孔）相变 为砂岩。隔水性能好。 第含水岩段： 侏罗系中下统延安组第二、 三岩段 （j1- 2y2- 3） 24 煤组上部裂隙 孔隙承压水。岩性主要为灰白色粗粒砂岩、中粒砂岩，次为细粒砂岩及粉砂岩，含 2、3 两个煤组，岩性组合规律是从上到下由粗变细。含水层厚度 3.5089.92m，平均 35.12 m， 全区广泛分布，在伊石公路北侧的 b15 号钻孔最厚，西北界的 b04 孔最薄，层位稳 定。钻孔自流量 0.5132.552l/s，水位标高 1206.911217. 14 m。据邻区寸草塔一、二井 田 603 孔与 143 孔抽水资料： 地下水位标高 1229.551232.99 m， 涌水量 0.2730.0108 l/s， 单位涌水量 0.004690.00128 l/sm，富水性弱。渗透系数 0.01820.00948 m/d，矿化度 0.2060.97g/l，ph 值 8.710.7，水化学类型为 hco3、clk+na 型水。 第三隔水层：侏罗系中下统延安组第二岩段（j1- 2y2）顶部。岩性为深灰色砂质泥 岩、粉砂岩、局部泥岩，厚度 053.00 m，平均 15.97 m，层位稳定，分布范围广，仅局 部零星钻孔（b27、b15、b53、b117、b118、b128、b130、b87、b93）相变为砂岩，隔 水性能好。 第含水岩段：侏罗系中下统延安组 一、二岩段（j1- 2y1- 2）46- 2 中煤层间裂 隙孔隙承压水，岩性以灰白色、灰绿色中粗粒砂岩为主，夹粉砂岩、砂质泥岩，偶见砂 砾岩 （b17 号孔） 。 砂岩胶结较疏松， 岩芯采取率低。 含水层厚度 093.22 m， 平均 25.89 m， 张兵：铁康六矿 1.8mt/a 新井初步设计 8 据邻区寸草塔一、二井田 602 孔与 141 孔抽水资料：地下水位标高 1281.141236.75 m， 涌水量 1.1150.4861 l/s， 单位涌水量 0.01280.00611 l/sm， 富水性弱， 渗透系数 0.0579 0.0186m/d，矿化度 0.9170.979g/l，ph 值 7.98.3，水化学类型为 hco3clk+na 型水。 第四隔水层：侏罗第中下统延安组第一岩段三叠系上统（t3y）孔隙承压水。岩性 以灰色砂质泥岩为主，次为灰绿色粉砂岩，夹泥岩及煤线，厚度 020.09m，平均 5.12 m， 层位较稳定，分布较广，在本区北部及东部零星相变为砂岩，隔水性能较好。 综上所述，勘查区内各含水岩组的富水性弱，煤系地层中承压水赋存特点是水头高， 水量小。由于 2 煤组顶部及 6- 2 中煤层底部隔水条件均较好，所以二者之间的第、含 水岩段就成了本区直接与主要充水含水层。 （3）井田水文地质类型 井田主要充水含水层的储水空间以孔隙为主，裂隙次之，即为裂隙孔隙充水的矿床。 主要煤层虽位于当地侵蚀基准面以下，但地表水不发育且与煤层的水力联系不大，构不成 矿床的主要充水因素。主要充水含水层的富水性弱，地下水补给条件差。第四系覆盖面积 虽然较大，但厚度小，水量小，与煤层的间距大。煤层上部隔水层的隔水条件较好，水文 地质边界简单，可视为无限补给边界。根据以上评价，初步将勘查区水文地质类型划分为 第二一类第一型裂隙孔隙充水之水文地质条件简单的矿床。 （4）井田充水因素分析 勘查区主要煤层均在侏罗系中下统延安组（j1- 2y）即第、含水岩段之中，其中高 水头、小水量的承压水是矿床的直接充水来源。主要煤层上部及下部的第二、四隔水层的 隔水条件较好，侏罗系中统（j2）以上之潜水，承压水与三叠系（t3y）承压水只能通过弱 透水层越流、隔水层的局部透水天窗、个别封闭质量较差的钻孔通道，未来井巷等各种渠 道向未来矿井充水，是矿床的间接充水水源。未来采煤所形成冒裂带向矿井充水。大气降 水、地表水与煤层虽没有直接水力联系，但可通过潜水含水层间接地对矿井充水，也是矿 床的间接充水水源。 1.2.4 矿井涌水量 根据地质报告及生产矿井的实践，全矿平均含水系数 k=1.508，kpmax=2.038。 q矿=80000001.50836524 =137m3/h qmax矿=80000002.03836524 =186m3/h 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 预计本矿井自然涌水量为 137m3/h，最大涌水量按 186m3/h 设计。 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤层质量特征 （1）物理性质和煤岩特征 井田内煤呈黑色，条痕为褐黑色，弱沥青强沥青光泽，阶梯状断口，内生裂隙较发 育，常为黄铁矿及方解石薄膜充填，煤层中见黄铁矿结核。条带状结构，层状构造。 宏观煤岩组分以暗煤、亮煤为主，见丝炭，属半暗型、暗淡煤。井田内煤的变质程度 低，镜煤最大反射率（rmax）在 0.30.6%之间，变质阶段为烟煤阶段。煤的真密度测 试值在 1.401.58 之间，视密度测试值在 1.221.45 之间。 （2）煤质特征 水分（mad） ：各煤层原煤水分变化一般在 6.518.39%，水分在 510%者所占比例 很大。各煤层水分自上而下有降低的趋势，说明自上而下各煤层的煤化程度相对增高，孔 隙不发育。洗煤水分低于原煤。 灰分（ad） ：原煤灰分上下煤层高于中间煤层。主要可采煤层 1- 1 灰分最低，平均值 为 6.79%；2- 2 中煤层灰分最高，平均值为 9.88%；其它煤层平均值在 7.179.57%，洗煤 灰分一般在 3.294.12%。 顶底板夹矸灰分：煤层顶底板灰分一般在 75.8993.35%，夹矸灰分一般小于顶底灰 分。 挥发分（vdaf） ：煤层原煤挥发分一般在 3037%之间。洗煤挥发分一般在 3237% 之间，6- 2 下煤层挥发分最低，在 32.28%左右，1- 1 煤层挥发分最高，一般在 36.33%左右， 其中它煤层均在 33.0436.03%。 碳酸盐二氧化碳（co2ad） ：煤中含量一般在 0.63%以下，对煤的挥发分的影响可忽略 不计。 硫（s） ：主要煤层硫含量主要集中在 1.0%以下。2- 2 中。洗煤全硫在 0.5%以下。 煤中硫成分以硫化铁为主， 硫酸盐 （sp.d） 一般在 00.6%， 有机硫一般在 0.190.29%， 煤中硫铁矿多以结核状分布在煤中，少量呈薄膜状充填在裂隙中，较易洗选。 磷（pd） ：煤层磷含量较小，且变化不大。 发热量： 煤层发热量较高。 主要可采煤层 1- 1 煤层发热量最高， 低位干基发热量 （pnet.d） 张兵：铁康六矿 1.8mt/a 新井初步设计 10 在 29.07mj/kg 左右；2- 2 中煤层发热量最低，低位干基发热量（ pnet.d）在 27.68mj/kg 左 右。一般洗煤的发热量均高于原煤。 灰成分、灰熔融性：煤灰成分二氧化硅（sio2）含量最高，在 38.0755.04%；其次为 三氧化二铝（al2os） ，含量为 13.9120.77%；氧化钙（cao）含量在 6.9017.68%，三氧 化二铁（fe2o3）含量在 6.3013.66%。 低温干馏：煤层焦油产率为 7.1%8.9%，属富油煤。中间煤层的焦油产率高于上下煤 层。 粘结性：煤的粘结指数为零，焦渣类型为 2，故区内煤无粘结性。 可选性：根据中国煤炭可选性评定标准，区内煤可选性等级采用“分选比重土0.1 含 量法”进行评定。当理论精煤灰分为 3.57%时，各样品的“含量”为 0.0716。 1.3.2 顶底板及围岩性质 本井田可采煤层顶底板岩层的岩性主要为粉砂岩，砂质泥岩、泥岩、次为砂岩，厚度 一般在 26 m 之间。砂岩大部分为泥质胶结，较疏松易碎，局部钙质胶结，较坚硬。泥 岩与砂质泥岩遇水软化，软化系数一般小于 0.75，为软化岩石。据邻区寸草塔一、二井田 资料顶底板岩石的抗压强度大部分小于 60mpa，为软弱半坚硬岩石，稳定性较差，在矿 井开采时应重点防护。 由于本区煤层顶底板岩石的强度较低，多为软弱半坚硬岩石。初步将本区工程地质 类型划分为第三类层状岩类，工程地质条件中等简单型。 1.4 瓦斯、煤尘和煤的自燃 （1）煤层瓦斯成分 通过对钻孔中各煤层瓦斯含量和成分的测定，可以看出，煤层中瓦斯含量很低，在 0.010.47ml/g 燃。瓦斯成分中可燃气均小于 48%，都在二氧化碳氮气带及氮气沼气 带里，均属瓦斯风化带。 （2）煤尘 经煤炭科学研究院重庆分院鉴定对本矿煤尘爆炸性给出鉴定本区煤尘爆炸指数为 42%，有煤尘爆炸的危险性。 （3）煤的自燃 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 区内各煤层变质程度低，挥发分较高，且含有黄铁矿结核或薄膜，给煤层自燃提供了 有利条件。据东胜煤田补连区地方煤矿地质报告东胜补连区内煤层露头有易燃现象， 由此可见，本区煤层为容易自燃煤层。 张兵：铁康六矿 1.8mt/a 新井初步设计 12 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界 其地理座标为：东经 10952141100505，北纬 392610393200。铁康六矿 井田为一多边形，东西长 55.7km，南北宽 3.9km。其面积为 19km2。金烽寸草塔矿和万利 寸草塔矿分别位于铁康矿井田的东北和东部边缘。井田位于鄂尔多斯高原之东部。 2.1.2 边界煤柱留设 井田南北长平均 3.9km，东西宽平均 5.7km，井田面积约为 19.1 km2。井田边界依据相 关规定和安全考虑分别留设 30m 的边界煤柱。 工业广场保护煤柱留设：应在确定地面保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，工业广 场地面受保护面积应包括保护对象及宽度 20m 的围护带。 2.1.3 临近井田的开发情况以及与本矿的关系 本矿周边矿井及小窑有以下几个： 铁康六矿井田为待开发井田，井田内由于煤层埋藏较深，故无小窑开采。井田周边有 万利寸草塔、金烽寸草塔、富祥矿、石圪台煤矿和霍洛湾煤矿。这五个矿采煤工艺采用的 都是房柱式炮采，目前正在进行综采机械化采煤工艺技术改造。 万利寸草塔原设计能力 0.30mt/a，初期年产 0.15mt，采 5- 1 煤层。该井隶属于中国神 华万利分公司。技术改造后矿井生产能力将达到 5.0mt/a。 金烽寸草塔， 始建于 1988 年 10 月 1 日， 1992 年 5 月 1 日投产， 原设计能力 1.20mt/a， 初期年产 0.60mt。曾开采过 2- 2 上、2- 2 中煤层，现在开采 3- 1 煤层，分别动用地质储量为 0.36mt、1.25mt 和 0.82mt，共计 2.43mt。该井隶属于中国神华金烽煤炭分公司。技术改造 后矿井生产能力将达到 3.0mt/a。 富祥矿属于民营矿，年生产能力约 0.10mt，现开采 2- 2 中煤层。 石圪台煤矿为伊旗地方煤矿。现有两个生产井口。为平硐开采 2#煤层，煤厚 1.75， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 生产人数 7080 人，以机采和炮采相结合，自然通风，自然排水，少量支护，主巷电灯 照明，其它地方用矿灯照明，矿车运输，年产约 0.15mt。 霍洛湾煤矿隶属于中国神华神东煤炭分公司。原设计生产能力 0.30mt /a，技改后计生 产能力 1.50mt /a。目前委托神东天隆公司生产。 2.1.4 边界的合理性 在本井田的划分中，充分的利用到现有条件，既降低了煤柱的损失，也减少了开采技 术上的困难，使工作面的部署较为简易。同时，本井田的划分使储量与生产相适应，矿井 生产能力与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应。井田有合理的尺寸，条带尺寸满足 设计规范的要求，走向长度划分合理，使矿井的开采有足够的储量和足够的服务年限， 避免矿井生产接替紧张。阶段高度及阶段斜长适当，矿井通风、井下运输较容易。这种划 分方法合理地规划矿井开采范围，处理好与相邻矿井之间的关系，避免了浅部和深部形成 复杂的接茬关系给开采造成困难。 按煤矿安全规程规定，边界矿柱的留法及尺寸： （1）井田边界煤柱留 30 米； （2）大巷保护煤柱留 30 米； （3）断层煤柱每侧各为 30 米； （4）采区边界煤柱留 15 米。 根据参考矿井设计规范和矿井安全规程的相关数据要求和规定，本井田所留 的各种保护煤柱均合理，符合规定。 2.2 井田的储量 2.2.1 井田储量的计算原则 （1） 按照地下实际埋藏煤炭储量计算，不考虑开采、选矿及加工时的损失。 （2）储量计算的最大垂深与勘探深度一致。对于大、中型矿井，一般不超过 1000m。 （3）精查阶段的煤炭储量计算范围，应与所划定的井田边界范围相一致。 （4） 凡是分水平开采的井田，在计算储量时，也应该分水平计算储量。 （5）由于某种技术条件的限制不能采出的煤炭，如在铁路、大河流、重要建筑物等 张兵：铁康六矿 1.8mt/a 新井初步设计 14 两侧的保安煤柱，要分别计算储量。 （6）煤层倾角不大于 15时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量。 （7）煤层中所夹的大于 0.05m 厚的高灰煤（夹矸）不参与储量的计算。 （8）参与储量计算的各煤层原煤干燥时的灰分不大于 40%。 2.2.2 井田的工业储量 根据工业储量计算公式： smrzg= （2- 1） 式中： zg 矿井的工业储量，t m 可采煤层总厚度，m s 井田面积，m r 煤的容重，r=1.35t/m 故 zg=19.1km2（4.8+4.9）1.32/cos0.652.44 亿吨 其中，zg1=19.1km24.81.32/cos0.651.22 亿 t zg2=19.1km24.91.32/cos0.651.22 亿 t 表 2- 1 煤层工业储量表 tab.2- 1 industrial coal reserves 2.2.3 矿井的设计储量 矿井的设计储量是指矿井的工业储量减去井田境界、断层保护煤柱等永久煤柱量。 井田境界留设保护煤柱： 井田境界预留 30m 的边界煤柱，以避免邻矿开采对本矿造 成影响，有利于本矿的安全生产。 井田境界留设保护煤柱： p=1877530（4.8+4.9）1.32/cos0.65=721.2 万吨 zs =24400- 721.2=23678.8 万吨 煤层号 煤厚/m 倾角/平均 面积/km 工业储量/亿 t 1# 4.8 0.65 19.1 1.22 2# 4.9 0.65 19.1 1.22 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 2.2.4 矿井的设计可采储量 矿井的设计可采储量是指矿井设计储量减去工业广场保护煤柱、主要巷道保护煤柱 量后乘以采区回采率。即： zpzz s *)(= （2- 2） 式中： z矿井可采储量 zs矿井设计储量 p非永久保护煤柱损失 c采区采出率， 厚煤层不低于 0.75； 中厚煤层不低于 0.8； 薄煤层不低于 0.85； （1）保护煤柱损失的计算: 1#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： 4800009.71.32/cos0.65=614.6 万吨 p=614.6 万吨 （2）矿井设计可采储量的计算： z =（zs- p）c=（23678.8- 614.6）0.75=17330.2 万吨 表 2- 2 可采储量计算表 table2- 2 calculation of recoverable reserves table 项 目 工 业 储 量 永久煤柱