采矿工程毕业设计（论文）-张家峁4矿开采设计.doc

全套图纸加扣3012250582第一章 井田概况及地质特征31.1 井田概况31.1.1 位置与交通31.1.2地形地貌41.1.3 气象及水文情况51.1.4 矿区概况61.2 地质特征81.2.1 地层81.2.2 地质构造111.3 矿体赋存特征及开采技术条件111.3.1 煤层及煤质111.3.2 瓦斯赋存状况，煤尘爆炸危险性，煤的自燃性及地温情况141.3.3 井田水文地质条件151.4 井田勘探程度及存在问题17第二章 井田开拓202.1 井田境界及储量202.1.1 井田境界202.1.2 矿井资源/储量估算222.2 矿井设计生产能力及服务年限242.2.1 矿井工作制度242.2.2 矿井设计生产能力242.2.3 矿井服务年限252.3 井田开拓252.3.1 影响开拓方式的主要因素252.3.2 井田开拓主要技术原则262.4井田开拓方案的选择262.4.1 井口及工业场地位置方案262.4.2 大巷布置282.4.3 盘区划分及开采顺序282.5井筒292.5.1 井筒用途、布置及装备292.5.2 井壁结构292.6 井底车场及硐室302.6.1 井底车场302.6.2 井底车场硐室302.6.3 井底车场硐室支护31第三章 井下运输及设备323.1 运输方式选择323.1.1 运输方式323.1.2 运输系统323.1.3 主要运输巷333.2 运输设备选型343.2.1 煤炭运输设备343.2.2 辅助运输设备37第四章 盘区布置及装备424.1 盘区布置424.1.1 达到设计生产能力时的盘区数目及位置424.1.2 盘区巷道布置424.2 采煤方法434.2.1 采煤方法434.2.2回采工艺444.2.3 工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型444.2.4 采煤工作面劳动组织474.3 巷道掘进484.3.1 掘进方式及工作面个数484.3.2 主要设备选型48第五章 通风与安全505.1 拟定矿井通风系统505.2矿井通风容易与困难时期的通风阻力计算515.3 计算矿井总风量525.5计算矿井通风等积孔555.7 预防瓦斯，火矿尘，水和顶板等事故的安全技术措施575.7.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施575.7.2 预防井下火灾的措施595.7.3 井下水灾预防635.8井下安全避险64第六章 提升、通风、排水、压风和制氮设备666.1 提升设备666.1.1确定提升设备与井筒相对位置666.2 主斜井运输设备666.3 排水设备696.4 压风设备72第七章 建井工期747.1 施工准备的内容与进度747.2 矿井设计移交标准747.3建井工期757.3.1 井巷工程施工进度指标757.3.2井巷主要连锁工程757.3.3三类工程的施工顺序和施工组织的基本原则767.3.4 建井工期预计77第一章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 位置与交通张家峁井田位于陕西省榆林市神木县北部，井田距神木县约36km。行政区划隶属神木县麻家塔乡及店塔乡管辖。井田地理坐标位于东经11016211102332，北纬 385738390137之间。井田东西长约10.0km，南北宽约5.7km，面积52.1532 km2。井田所在的榆林地区交通便利，先后建成了包(头)神(木)、神(木)朔(山西朔州)、西(安)包(头)铁路神(木)延(安)段等三条铁路。神朔铁路是为开发神府、东胜煤田而修建的运煤专线铁路，主要承担神木、东胜矿区煤炭外运任务，运输能力为30Mt/a。新规划的神府矿区南区四井田铁路运煤专线已开始修建，预计各矿井建设完工时即可投入运营。其中红柠铁路2006年开工建设，预计2009年9月投入使用，运输能力为44Mt/a。陕西省已形成“两纵两横”的高等级公路骨架，公路总里程19821km。其中，等级公路5580km。航空基础设施发展迅速，榆林机场有支线飞机可飞往西安、太原等地。西安东胜段高速公路已建成通车，是陕西 “米”字型公路网络一部分。府谷县、神木县至东胜的公路干线（府新公路）经井田北部而过，并在东胜和210国道高速路相连；井田南经榆林、延安可达西安，北可达东胜、包头；东经府谷县可达山西诸县，公路交通状况良好，煤炭外运有充分保障。张家峁井田至周边各主要城市及铁路站点距离如下：张家峁神木县城：36km张家峁神木北站（店塔）：15km张家峁府谷：93km张家峁榆林市：164km矿井交通位置见图1.1-11.1.2地形地貌井田位于陕北黄土高原与毛乌素沙漠的接壤地带。井田地形总的趋势为西南、西北高，中东部低，海拔高程最高1319.70m（单家阿包三角点），最低海拔高程1088.00m（常家沟河谷处）。一般在11501260m。井田地貌类型可分为风沙滩地区和黄土丘陵沟壑区。井田西南角为风沙滩地区，地表被松散沙层覆盖，地势相对比较平坦，矮丘状固定沙丘和垄崗状半固定沙丘呈波状起伏。近年来植被恢复速度较快，主要有人工种植草地、荒草地、少量沙棘、沙柳等。除上述风沙滩地地貌外，区内其余地区属黄土丘陵沟壑区，地形支离破碎，沟壑纵横，坎陡沟深，梁峁相间，沟谷陡峻狭窄，地表侵蚀强烈。第四系中更新统黄土广布，一般厚度50100m。现代地貌形态主要以地表迳流侵蚀为主，返耕还林政策实施以后，植被恢复很快，水土流失得到初步控制。基岩裸露于沟谷两侧，沟坡和山顶固定、半固定沙丘、沙坡、平沙地屡见不鲜。1.1.3 气象及水文情况1矿区水系窟野河为矿区最大河流，发源于内蒙古自治区伊金霍洛旗，上游为乌兰木伦河，从井田东部自北向南流过，最后注入黄河。据神木县水文观测站资料：该河流域面积7298km2，多年平均流量17.40m3/s，最小流量0.02m3/s，最大流量13800m3/s(1976年8月2日)。2水库常家沟水库位于井田内东南部，建于乌兰不拉河与老来河的交汇处，是神木县目前最大的蓄水水库。汇水面积44km2，水库最大容量1200万m3，供下游三万亩农田灌溉和人畜饮用，同时该水库亦承担华能公司自备电厂供水任务。水坝为土质结构，坝高46.7m，长250m，坝面宽10m，坝底及周围岩石为延安组第三段极弱含水层段。库底被泥沙淤积，库底标高1111.74m。洪峰期最高水位1127.74m，枯水期水位标高1121.74m，蓄水量154299万m3，一般225万m3。3气象本区地处我国西部内陆，为典型的中温带半干旱大陆性气候。气候特点为：冬季寒冷，春季多风，夏季炎热，秋季凉爽，四季冷热多变，昼夜温差悬殊，干旱少雨，蒸发量大，降雨多集中在七、八、九月份。全年霜冻期较长，初霜冻期为九月中下旬，十月初冻结，次年四月解冻。据榆林市神木县气象站多年累积气象资料分析，主要气象参数如下：极端最高气温 38.9极端最低气温 -29.7近年平均气温 8.8多年平均降雨量 436.6mm近年最大降雨量 553.1mm日最大降雨 135.2mm(1977年8月1日)枯水年降雨量 108.6mm(1965)多年平均蒸发量 1774.1mm多年平均绝对湿度 7.6mbar平均风速 2.2m/s极端最大风速 25m/s(1970.7.18)最大冻土深度 146cm(1968)1.1.4 矿区概况1. 矿区开发情况根据陕西省神府矿区南区总体规划，张家峁井田北以137、134号钻孔连线与孙家岔井田相邻，东以乌兰木伦河，南以坐标点（x=4314673，y=37437000）与坐标点 （x=4314870，y=37446030）连线与红柳林井田相邻，西以144、198号钻孔连线与柠条塔井田为界。井田南北长约17.2km，东西宽约10.4km，面积145.6km2。本次设计张家峁矿权范围（52.1532km2）内尚无小煤矿开采，井田北部分布众多地方个体或联办煤矿，开采4-2煤层。小煤矿开采有如下特点：1多为平硐房柱式开采，预留煤柱支护。顶板稳定(岩性多为粉砂岩)，局部有小规模垮落，但在垮落之前可沿裂面人工放落。因此，未发生过因大规模顶板冒落灾害事故。2小煤矿多位于侵蚀基准面之上，多呈疏干状态，一般无需排水设备，个别位于侵蚀基准面之上的煤矿，洞内潮湿，局部低洼处虽有积水但水量较小。3各煤矿均属无瓦斯矿井，已往井内所有小煤矿均未发生瓦斯及煤尘爆炸事故。但是，近年来，与张家峁井田西部相邻的柠条塔井田，发生了H2S中毒事故，井田东部的新民矿区发生了CO中毒事故和顶板冒落致死矿工灾害事故，未来煤矿生产中应引以为戒。4小煤矿主要位于考考乌素沟附近，少量矿井河水通过冲积层渗入矿坑，需水泵抽水疏排，暴雨季节，洪水易冲决护提，溃入矿坑，甚至使煤矿废弃。5生产设备简陋，多采用人工打眼放炮，小型拖拉机运输，电灯照明，无通风设备，或有通风设备而从不启用。2 . 区域经济概况1农作物与畜牧业张家峁井田地处陕西北端的神木县，区内民风淳朴，热情好客，社会风气良好。土地贫瘠，农作物有谷子、糜子、大豆等，经济作物有葵花籽、海红果及少量花生等。畜牧业以羊、牛、猪为主。2矿产本区主要矿产为煤，具有埋藏较浅、地质构造简单、煤质优良、易开采之特点。是动力、气化、液化、化工、建材等理想用煤。其它矿产少量，位于煤系底部的石英砂岩二氧化硅含量在97%以上，是良好的玻璃工业原料，由于埋藏较深，目前尚无开采利用价值。3经济发展概况自改革开放以来，尤其是从八十年代煤炭资源开发以后，矿区经济、社会面貌发生了较大的变化，经济建设出现了新的局面。随着神府矿区的开发和神朔、神包铁路的建成通车，特别是神府矿区的开发及神府经济开发区锦界工业园的建设，煤炭已成为当地国民经济的第一大产业支柱，也成为陕北榆林能源重化工基地建设的核心产业。神木是中国新型煤都，工业以煤炭为龙头，按照煤电、煤化工和载能三个方向转化，形成了煤炭、电力、煤化工、载能、建材等五大支柱产业。煤炭产业是神木工业的龙头。县境内煤炭产量达到86Mt，其中地方33Mt，是全国产煤第一大县。近几年来，全县国民生产总值呈直线增长之势，经济发展速度年均超过25%，2005年，全县国内生产总值80亿元，财政收入19.8亿元，其中地方财政收入6.7亿元，跻身于西部百强县行列。在2005年公布的西部竞争力百强县评比中，神木位居第15位，全国第188位。 3.矿井建设和生产所需主要材料的来源 井田周围无建筑材料生产基地，矿井建设所需的主要建筑材料如钢筋、水泥、木材等均需由外地调入。砖、瓦、沙石等大宗建筑材料可以由外地采购调入，也可以在矿区附近自筹建厂生产，为矿井建设提供部分建筑材料。4.水源，电源的来源为满足张家峁矿井的用电，榆林供电局在矿井东北方向约3km处新建神木张家峁110kV变电所，内设2台变压器，型号为SSZ10-31500/110，容量均为31.5MVA，电压等级为110/35kV，其一回110kV电源引自神木北郊110kV变电所，输电线路为LGJ-300/8km；另一回110kV电源引自神恒源电厂，输电线路为LGJ-300/15km，110kV为双母线接线，35kV及10kV为单母线分段接线，35kV规划6回出线，本期上3回，给张家峁矿2个间隔。该站现已投运。因此，矿井供电电源可靠。第四系风沙滩地区的松散含水层，在低洼处可形成富水地段，据N355号孔抽水资料，单位涌水量为1.637L/sm。C35号孔对喇嘛寺附近的河谷区冲、洪积层进行了抽水试验，单位涌水量为0.405L/s，出露在此层的q08号泉，流量14.5L/s，可在上述第四系松散层潜水的富水地段凿井取水。其他地表水如常家沟水库、考考乌素沟、窟野河等经蓄水净化即可作为矿井临时性供水水源。利用地表水将与下游农田灌溉发生矛盾，河水流量变化较大且携带大量沙。因此，需筑坝截流，储水调节。矿井井下正常涌水量4080m3/d，经处理后水质达到井下消防和洒水水质标准，可作为井下消防洒水水源和地面生产系统补充水。1.2 地质特征1.2.1 地层1. 矿区地层矿区出露地层详见陕北侏罗纪煤田神府矿区南区地层一览表1.2-1。2 井田地层张家峁井田内地表大部分为第四系风成沙及黄土所覆盖，基岩多出露于较大的沟谷之中，依据地表出露和钻孔揭露，地层由老到新有：中生界三迭系上统延长组；侏罗系中统延安组、直罗组；新生界新近系、第四系，现由老到新叙述如下：1三迭系上统延长组(T3y)为煤系沉积基底，井田内地表未见出露，据钻孔揭露，岩性为灰绿色巨厚层状细、中粒长石石英砂岩，夹灰绿灰黑色泥岩、砂质泥岩。砂岩中含较多的黑云母、绿泥石矿物，分选与磨园度中等，泥质胶结。大型板状斜层理及槽状、楔形层理发育，泥岩中常见有巨大的枕状、球状菱铁矿结核及泥岩包裹体。厚度不详。陕北侏罗纪煤田神府矿区南区地层一览表表1.2-1地 层岩 性 特 征厚 度(m)分布范围界系统组新生界第四系全新统(Q4)(Q4eol) (Q4al)以现代风积沙为主，主要为中细沙及亚沙土，在河谷滩地和一些地势低洼地带还有冲、洪积层。060基本全区分布上更新统(Q3)马兰组(Q3m)灰黄灰褐色亚沙土及粉沙，均质、疏松、大孔隙度。030零星分布萨拉乌苏组(Q3s)灰黄褐黑色粉细沙、亚沙土、砂质粘土，底部有砾石。0160零星分布中更新统(Q2)离石组(Q2L)浅棕黄色黄褐色亚粘土、亚沙土，夹粉土质沙层、古土壤层、钙质结核层，底部有砾石层。20165基本全区分布新近系上新统(N2)保德组(N2b)棕红色紫红色粘土或砂质粘土，夹钙质结核层，含脊椎动物化石。0110基本全区分布侏罗系中统（J2）直罗组(J2z)紫杂泥岩、砂质泥岩、砂岩，底部有时有砂砾岩。70134局部分布延安组(J2y)浅灰深灰色砂岩及泥岩、砂质泥岩，含多层可采煤层，是盆地的主要含煤地层，最多含可采煤层13层，一般36层，可采总厚最大27m，单层最大厚度12m。150280全区分布下统(J1)富县组(J1f)紫红、灰紫、灰绿色砂质泥岩为主，夹黑色泥岩、薄煤线、油页岩、石英砂岩，底部为细巨砾岩。035基本全区分布厚度不稳定三叠系上统(T3)延长组(T3y)以灰白灰绿色巨厚层状细中粒长石石英砂岩为主，夹灰黑蓝灰色泥岩、砂质泥岩，含薄煤线。88200矿区东南部沟谷出露2侏罗系下统富县组(J1f)与下伏延长组呈假整合接触，主要出露于窟野河两岸及考考乌苏沟下游。从钻孔资料分析，井田内西北部厚而东南部薄，厚度2.9128.20m，平均厚度8.44m。上部岩性为薄层黑色泥岩、粉砂岩；下部为中粒石英砂岩，一般厚度35m，颜色为浅灰白色、微带浅灰褐色，泥质胶结，疏松，质地较纯，石英含量较高。3侏罗系中统延安组(J2y)整合于富县组之上，是井田的含煤地层，厚度28.80m225.52m。因遭受剥蚀作用不同，总体上由西向东、由北到南地层逐渐变薄，特别是考考乌素沟一带厚度急剧变薄。井田大部为上覆松散地层掩盖，仅沟谷中不连续出露。本组地层系一套陆源碎屑沉积，岩性以浅灰色中细粒长石砂岩、岩屑长石砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，夹少量钙质砂岩、炭质泥岩及透镜状泥灰岩、枕状或球状菱铁矿结核。4侏罗系中统直罗组（J2z）假整合于延安组地层之上，因受后期剥蚀作用强烈，仅在井田西南和西北部局部地段保留部分地层，最大厚度43.80m，平均厚度为21.91m。上部为灰绿或兰灰色砂质泥岩、粉砂岩，含菱铁矿结核。下部为灰白色，局部灰绿色中粗粒长石砂岩，夹绿灰色泥岩，具大型板状斜层理，或不显层理，含植物茎叶化石、镜煤团块及黄铁矿结核，底部砂岩偶含石英砾石，砾径2mm至15cm不等。5新近系保德组（N2b）主要分布在黄土梁峁丘陵区，厚度068.18m，一般厚度5.0030.00m，出露于各大沟谷两侧及梁峁顶部。岩性为浅棕红色粘土、亚粘土，夹多层钙质结核层，结核层厚度一般0.40m左右，粘土层厚度0.502.00m，呈互层状，结构紧密，具粘滑感，塑性好。地貌上多冲蚀为“V”型沟谷。在西南部底部有薄层浅灰色砂砾石层，砾石成份复杂，砾径一般0.51.0cm左右，分选极差，滚园度差，半固结状，厚度极不稳定。6第四系（Q）(1) 中更新统离石组(Q2L)厚度050m，一般厚度510m，出露于梁峁区，覆盖区钻孔可见。为棕黄色黄褐色亚粘土，局部夹灰黄色亚沙土和古土壤层，无层理，质地均一，上部含有零星分布的钙质结核，有稀疏的垂直节理。(2) 上更新统萨拉乌苏组(Q3s)厚度025.31m，一般厚度210m，出露于梁峁鞍部或相对平缓地带，属湖相沉积。上部为灰褐色粉沙与亚沙土互层；中下部为细沙及粉沙互层，间夹薄层状黑色粉细沙透镜体，具明显的水平层理和波状层理。(3) 上更新统马兰组(Q3m)厚度015.0m，平均8m，出露于沟谷两侧。岩性为灰黄色、灰褐色亚沙土及粉沙，岩性较均一，结构疏松。(4) 全新统(Q4)风积层(Q4eol)：厚度028.0m，一般厚7.72m，为灰黄色半固定沙流动沙，以细粒沙为主，圆度好，零星分布于区内不同地貌单元之上。冲积层(Q4al)：为沙、砾等河流冲积物，分布于常家河、考考乌素沟及各支沟地带，厚度08.14m，一般厚度210m。1.2.2 地质构造本井田内先期开采地段以南地层西倾，井田北部及考考乌素沟以北地层急剧北倾，同时伴有宽缓起伏。地层倾角小于3，一般倾角12。各期次地质勘探工作均未见到断层及岩浆岩，故属构造简单一类区。 1.3 矿体赋存特征及开采技术条件1.3.1 煤层及煤质1剖面含煤性特点（1）4-2煤层在井田东部有小面积的分岔区。2. 4-2煤层位于延安组第二段顶部，井田内埋藏深度0.00263.13m，底板标高10751155m，煤层厚度1.704.05m，平均厚度3.34m。厚度变化幅度较大。煤层结构较复杂，含夹矸03层，一般23层，夹矸岩性多为粉砂岩，少数为炭质泥岩。顶板岩性多为细粒砂岩、粉砂岩，次为泥岩；底板岩性以粉砂岩为主，其次为泥岩及粉砂岩。为基本全区可采薄中厚煤层，可采面积39.994km2。详见4-2煤层分布范围及等厚线图1.2-3。图1.2-3 4-2号煤层分布范围及等厚线图在ZH31、ZH33等钻孔一带煤层小范围分岔，下分层厚度0.201.41m。与4-3煤间距13.2026.11m，平均间距16.75m，东部大面积自燃，平面自燃宽度0.001100m。4-21.704.053.34结构较复杂，含夹矸23层。基本全区可采13.2026.1116.752. 煤的化学性质1工业分析(1) 分析基水份(Mad)、全水份(Mt)本区各煤层原煤水份(Mad)平均含量变化范围为8.377.10%，变化范围不大。各层煤相比较，水份含量变化规律明显，基本上是由上至下水份含量逐渐减少。浮煤分析基水份一般也有所降低。综合平均值在7.645.72%之间。 (2) 原煤灰分(Ad)产率4-2号煤层：灰分产率在3.4015.82%之间，平均值7.10%。属特低灰分煤； (3) 浮煤挥发分产率(Vdaf)区内各层煤原煤干燥无灰基挥发分综合平均值处33.8538.89%之间，浮煤干燥无灰基挥发分综合平均值处于33.7238.34%之间。 4-2煤层分别为36.48%，属中高挥发份煤层。(4) 煤中硫分(St.d)井田内各煤层原煤全硫含量(St.d)平均值处于0.27%0.39%之间，变化幅度很小，均属特低硫煤级别。各煤层经1.4g/cm3的密度液洗选后，浮煤硫分均有不同程度的降低，其值在0.22%0.30%之间。各煤层原煤各种形态硫以有机硫及硫化铁硫为主，综合平均值分别为0.140.22%及0.050.14%；硫酸盐硫含量极少，仅为0.0050.03%。浮煤各种形态硫以有机硫为主，综合平均值为0.150.24%，硫酸盐硫及硫化铁硫含量极微，分别为 0.0050.02%及0.030.05%。各层煤经1.4比重液洗选后，磷、砷、氟、等有害元素值均有不同程度的降低。3煤灰成分及煤灰熔融性(ST)井田内各层煤中无机矿物质含量特点是硅铝酸盐矿物含量较高，其次为碳酸盐矿物，硫化物含量最低。各煤层煤灰中碱性氧化物（Fe2O3+ CaO+MgO+K2O+Na2O）含量为11.0347.23%， 4-4煤层含量最低；酸性氧化物（SiO2+Al2O3+TiO2）为41.2484.3%，4-4煤层含量最高。碱性氧化物中氧化钾和氧化钠含量分别为0.191.15%及0.050.71%。剖面上含量变化较小，各层煤差别不大。4. 工艺性能1煤的粘结性及结焦性各主要煤层粘结指数(GRI)为零或接近于零，焦渣特征绝大部分为2或3，显微煤岩成分中丝质成分含量为50.162.9%，这些指标表明井田内各层煤均不具备粘结性，结焦性亦很差。2发热量各层煤原煤干燥基高位发热量(Qgr.d)平均值在28.5332.25MJ/kg之间；浮煤发热量较原煤有所增加，在31.6832.99 MJ/kg之间。依据GB/T15224.7-2004煤炭质量分级发热量分级标准，井田内4-4号煤层属高热值煤，其余煤层均属特高热值煤。1.3.2 瓦斯赋存状况，煤尘爆炸危险性，煤的自燃性及地温情况1 瓦斯本井田补充勘探利用解吸法采集各煤层瓦斯样品24个。经测试，区内各可采煤层属瓦斯逸散带。煤中自然瓦斯成分中，氮气（N2）高达75.62100%，二氧化碳（CO2）仅占023.24%，甲烷（CH4）为零或微量。井田内瓦斯成分分带划归为“二氧化碳氮气带”。近年来，邻区（柠条塔井田）发生了H2S气体伤害事故，新民区发生了CO中毒事故，为了进一步了解区内各煤层瓦斯、H2S气体和CO气体含量，主要了解有毒有害气体和含量变化情况。测试结果表明，煤层解吸瓦斯含量均为零或微量，测试结果与以往相同，H2S、CO气体未检出，钻探施工时无H2S气体逸出。自然瓦斯成份以氮气为主，二氧化碳少量或微量，甲烷微量或零。瓦斯分带仍然属二氧化碳氮气带。另外，据区内小煤矿的调查资料，各矿采煤期间均未发生过瓦斯爆炸事故。但是煤层瓦斯的赋存与运移条件、围岩特征、埋藏深度等因素都有密切关系，在空间上分布极不均匀，尽管本井田测试结果瓦斯含量为零，但在煤矿生产过程中，仍需加强对瓦斯和H2S气体的监测，确保安全生产。根据以上资料，本矿井按低瓦斯矿井设计。根据以上资料，本矿井按低瓦斯矿井设计。2 煤尘本井田补充勘探各煤层共采集煤尘爆炸性实验样21个，实验结果表明区内各可采煤层均有煤尘爆炸危险，未来在矿山开采中应予以足够重视。3 煤的自燃倾向性补充勘探各可采煤层共采集样品55个，均进行了煤的自燃倾向测定。并按“煤的自燃倾向等级分类”标准，对各可采煤层自燃倾向进行分类。根据测定结果，各煤层均属自然发火和有可能自然发火的煤层，不同的是自然发火的难易程度有所差异。4-3、4-4、5-2煤层易自然发火的样品数较多；2-2、3-1、4-2煤层虽不具或很少具易自然发火的特征，但因井田内各层煤煤类大部分为长焰煤，变质程度低，故仍具有很大的自然发火可能。另外，据邻区资料（井田东约18km的黄羊城沟内沙坡煤矿，开采3-1号煤层，煤类为长焰煤）。1987年11月沙坡煤矿将300t粉碎到3cm以下粒级的煤堆放露天煤场，时隔3个月，自1988年2月开始自燃，至1988年4月燃烧未尽。综上所述，井田内各可采煤层均有可能自然发火，在生产中应引起足够重视。4 地温补充勘探采用数字测井方法以连续记录曲线的方式，在9-1、11-2两钻孔进行了简易测温工作，简易测温数据与以往成果接近，说明多年来地温无明显变化。区内地温梯度最大为3.47/100m，最小为1.92/100m，平均地温梯度为2.70/100m。多年平均恒温带的深度为2040m，温度为13.2，属无热害异常区。1.3.3 井田水文地质条件1 含（隔）水层段的划分及其水文地质特征 1、松散层孔隙含水层（1）第四系全新统冲、洪积层（4al+pl）中等富水性含水层主要分布于考考乌素沟、常家沟两侧河漫滩和一级阶地之上，分布不连续，厚度变化较大（08.14m）。上部为浅黄灰色粉细砂及亚砂土；下部为细、中粒砂和含卵砂石层。卵砂石成分以砂岩碎块、烧变岩块及钙质结核为主。砾径一般0.020.06m，圆度和分选性较差。水位埋藏深度13m，富水性受含水层厚度及分布范围所控制，即含水层厚度大，分布面积广，涌水量则大。以往井田北部的考考乌素沟有两个水文孔对该层段进行了抽水试验，成果见表1.2-4。另外，井田西南部地表常有210m的风积沙，由于风积沙结构松散，孔隙大，透水性强，故在低洼地带易形成孔隙潜水。钻孔抽水试验成果一览表表1.2-4孔号地貌部位含水层厚度（）分布面积（2）单位涌水量（L/)渗透系数(/)水质类型矿化度(/L)C35一级阶地6.482500000.4055.20HCO3NaCa0.421ZH25冲洪积扇1.74330000.04842.55HCO3CaNaMg0.350 （2）第四系上更新统萨拉乌苏组（Q3s）强富水性含水层主要分布于井田西南部，该组厚度025.31m，一般厚度210m。上部为灰褐、灰黑色粉细砂夹亚砂土及砂质亚粘土；中、下部为黄褐色中粗粒砂，具有水平层理，夹亚粘土及淤泥条带或透镜体，结构疏松、透水性好。在地形低洼处，有利于地下水的汇集和储存，含水丰富，并与上覆风积沙常构成同一含水层。例如：井田西部边界附近的N355号钻孔，揭露该含水层段厚度为17.49m，其上，覆盖有12.58m厚的风积沙，水位埋深5.03m，降深5.81m时，涌水量8.53L/s，单位涌水量1.47L/sm，水质为HCO3Ca型，矿化度0.187g/L。乌兰不拉沟q08号泉，流量14.5L/s，出水层位为2-2号煤层烧变岩，但补给来源为上覆萨拉乌苏组潜水含水层。（3）第四系中、上更新统（Q2L）黄土层弱富水性含水层广泛分布于井田东部及北部，组成黄土梁峁丘陵地貌，厚050m。夹数层古土壤和钙质结核层，柱状节理发育。其下有新近系红土隔水层存在时，在雨季可形成上层滞水，但很快便以泉及潜流的形式排泄殆尽。在缺失新近系保德组红土的地段，低洼处或沟脑部位常与基岩风化带潜水构成同一含水层。因此，该层仅局部含水，水量微弱。2、新近系上新统保德组（N2b）红土隔水层主要分布于黄土梁峁丘陵区，零星出露于沟谷两侧，厚037.30m。为棕红色粘土和砂质亚粘土，夹有多层钙质结核，均一致密，可塑性强，是补充勘探内良好的不稳定隔水层。在局部地段，底部常有厚度12m的褐黄、紫灰色砂砾石层，砾径0.515cm，一般23cm，分选性、磨圆度均较差，半固结，当上部粘土层缺失时，则直接与黄土层或松散沙层接触，在地形低洼处含水。3、基岩裂隙含水层（1）侏罗系中统直罗组（J2z）弱富水性含水层仅在井田西北部零星残留部分地层，上部为泥岩、粉砂岩夹细粒砂岩，下部为中粗粒巨厚层状长石、石英砂岩、砂岩，厚1018m。据井田西北部的C34、N479号孔抽水资料，水位埋藏深度分别为16.02、22.90m，单位涌水量0.0255、0.0350L/sm，渗透系数0.0756、0.111m/d，水质为HCO3CaNa（或CaMg）型，矿化度0.212、0.228g/L。（2）侏罗系中统延安组（J2y）极弱富水性含水层延安组主要由中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成。含水层为中、细粒砂岩，且与泥岩隔水层交替迭置。因裂隙不发育，各段含水量极其微弱，富水性差异较大。根据以往钻孔抽水资料与本次补充勘探成果，对该组各含水层进行分别和总体评述：1.2.7.6 矿井涌水量预计矿井涌水量计算是在分析各主采煤层储存条件，含水层充水因素，水文地质特征的基础上，通过调查同一煤层生产矿井涌水量，选用水文地质条件类同的矿井，利用“大井”法、降水入渗法、水文地质比拟法进行计算。以“大井法”计算结果为准，其它计算方法作为参考。正常涌水量取较小值，最大涌水量取较大值。根据张家峁井田勘探地质报告的矿井涌水量计算，本矿井先期开采地段正常涌水量156.87m3/h，最大涌水量157.44 m3/h。为进一步提高矿井排水抗灾能力，设计考虑一定的富裕系数，实际采用的矿井正常涌水量为170m3/h，最大涌水量为220m3/h。1.4 井田勘探程度及存在问题19831986年，185队进行神木北部矿区普查和局部详查，工作面积达1267.70km2，同时进行了1/2.5万航片填图。陕西省煤田地质局物探测量队应用磁法勘探初步圈定了各煤层火烧边界。1987年10月提交了陕北侏罗纪煤田神木北部矿区详查地质报告， 1988年6月，全国矿产储量委员会以全储决字1988166号文件批准通过。在本井田范围内有钻孔27个，工程量7116.73m。19851991年，185队进行柠条塔露天煤矿勘探工作，提交了陕北侏罗纪煤田神木北部矿区柠条塔露天区精查地质报告，1991年12月10日，陕西省矿产储量委员会以陕储决字199121号文件批准通过。在本井田范围内钻孔37个，工程量6726.50m，对2-2号煤层的火烧边界进行磁法勘探和钻孔控制。19891990年，陕西省煤田地质局131队进行原张家峁井田精查地质勘探，提交了陕北侏罗纪煤田神木北部矿区张家峁井田精查地质报告。1990年12月11日，陕西省矿产储量委员会以陕储决字199015号文件批准通过。本井田均为推断的和预测的资源量，在该区的钻孔全部为控制煤层自燃边境孔，共计14个，钻探进尺1446m。2006年9月，131队在本井田范围内施工井筒检查钻孔4个，钻探工程量482.42m；常规地球物理测井447.00m，声速测井447.00m；抽水试验6层次，采集岩土样112组，采集水样4组。2007年6月，受陕煤集团神木张家峁矿业有限公司委托，陕西省煤田地质局一三一队根据陕国土资矿采划200431号国土资函批复范围进行了张家峁井田补充地质勘探。在充分利用神北普详查资料、原张家峁井田精查地质报告、柠条塔露天井田精查地质报告的基础上，依据煤、泥炭地质勘探规范（DZ/T0215-2002）和固体矿产勘探/矿山闭坑地质报告编写规范（DZ-T0033-2002），编制了陕西省陕北侏罗纪煤田神府矿区南区张家峁井田补充勘探地质报告。依据以往勘探工作程度，补充勘探所选用的勘探手段有：控制测量及工程测量、水文地质图检测、煤田钻探、地球物理测井、采样测试与化验。补充勘探共施工探煤钻孔25个，水煤兼并钻孔2个，火境孔4个，累计钻探进尺5270.37m；地球物理测井31个钻孔，计5087.00实测米；水文地质图检测145.60km2；采集各类样品612个（组）。并送陕西省煤田地质局化验室测试与化验，测试化验成果可靠。所施工的钻孔中特级孔16个，甲级孔15个，特、甲级孔率达100%。见可采煤层112层次。其中：合格煤层42层次，优质煤层70层次，煤层优质合格率达100%。各钻孔均进行了煤田地球物理测井，共解释煤层146层次，解释可采煤层112层次，质量达“优”级。各钻孔按设计要求进行了工程地质测井，测井质量全部达“甲级”标准。1查明了区内的地层层序、岩性、沉积特征及分布范围；2查明了区内地层产状和构造形态；3查明了区内可采煤层层数、层位、结构、可采范围及各煤层变化规律；4查明了区内主要可采煤层露头位置及其氧化程度；5查明和基本查明了区内主要可采煤层自燃边界，各煤层自燃边界线摆动幅度基本控制在75m150m之间；6查明了各煤层煤质特征、变化规律和工艺性能，并对其工业用途和综合利用方向做出了准确评价；7查明了延安组、新近系、第四系的水文地质条件；直接与间接充水含水层以及直接充水层与可采煤层之间的岩性、厚度、富水性变化和隔水层的隔水性能；地表水与地下水的水力联系及地下水的补给、径流、排泄条件；8划分了井田内水文单元，评价了矿井充水因素，采用三种方法预算了先期开采地段涌水量，为矿井建设提供了多种水文地质参数；并指出煤系地层含水微弱，若无较大的裂隙，不会给采煤造成危协和带来灾害；9查明了各主要可采煤层的瓦斯成分、含量及分带情况。经测试分析，先期开采地段未发现H2S和CO气体。依据现有资料分析，未来先期开采地段煤层开采时不会发生中毒事故。但是，煤层的自燃，受自然因素影响所控制，有害气体是否产生，在今后的煤炭生产中还须加强监测；10查明了区内各煤层顶、底板工程地质特征，煤自燃倾向和尘爆炸性；11初步查明了井田恒温带深度、温度、地温梯度及变化情况；12进行了146.5 km2水文地质补充填图，采集了区内主要地表水、地下水水样，进行了室内分析对比。结合以往勘探成果，评价了近二十年来矿区地表水、地下水资源量的变化情况和水质变迁；13收集了区内小煤矿分布范围、开采煤层、占有资源总量、采动量和保有资源量；调查了小煤矿开采工程地质特征；14依据区内工程地质、环境地质特点，论述了煤矿开采后所引起的环境地质问题，预测了煤层开采后所引起地质环境改变的可能性和地质灾害的形成机理；并提供了环境治理、预防建设性预案；15先期开采地段勘探程度高，工程布置合理，获资源量220.40Mt。估算精度满足“规范”要求，资源量满足6.0Mt/a大型矿井26a开采需要；陕西省陕北侏罗纪煤田神府矿区南区张家峁井田补充勘探地质报告已通过国土资源部矿产资源储量评审中心评审并在国土资源部备案。根据评审意见，井田补充勘探工作达到了规范规定的勘探程度要求，报告可以作为矿井初步设计的地质依据。本次初步设计井田范围与上述井田补充勘探地质报告范围的东、南、西部边界完全一致，仅南部边界稍有变化，将井田南部的吃开沟煤矿与本井田重叠部分划出。1.4.2 主要存在问题及建议1常家沟水库南部勘探工程量稀疏，地质控制程度偏低，矿井以后开采时应进行必要的补充勘探。2井田西部风沙滩地区潜含水丰富，煤矿开采进入该区时，上部潜水沿裂缝灌入巷道的可能性必然存在，应提前做好防水准备。3考考乌素沟雨季流量较大，南部的常家沟水库最大库容量为1200万m3。未来煤矿开采时，要远离这些区域，严防“三带”与其相互灌通后，地表水、水库蓄水沿裂缝灌入下部煤层，给煤矿生产带来不必要的损失。4该区生态环境脆弱。虽然，近几年来种草种树，加强了自然环境治理，植被恢复速度较快。但由于该区以沟壑地貌为主，水土流仍然严重，环境治理、环境保护任重而道远。第二章 井田开拓2.1 井田境界及储量2.1.1 井田境界根据国家发展和改革委员会文件（发改能源20061621号）所批复的陕西省神府矿区南区总体规划，张家峁井田北以137、134号钻孔连线与孙家岔井田相邻，东以乌兰木伦河、5-2号煤层火烧边界为界，南以坐标点（x=4314673，y=37437000）与坐标点 （x=4314870，y=37446030）连线与红柳林井田相邻，西以144、198号钻孔连线与柠条塔井田为界。井田南北长约17.2km，东西宽约10.4km，面积145.6km2。井田境界拐点坐标见表2.1-1。矿区总体规划张家峁井田境界拐点坐标表表2.1-1拐点编号坐标（m）拐点编号坐标（m）纬距(X)经距(Y)纬距(X)经距(Y)14314870374460308432480037447320243169003744412094326690374482203431930037447350104332083374454774432178037445200114327484374359495432321037445800124325300374370806432411037444880134314673374370007432378037447700矿业权设置方案批复的张家峁井田境界拐点坐标表表2.1-2拐点编号坐标(m)纬距(X)经距(Y)经 度纬 度143231733743705711016233902212432469637440348110183939031134325130374427051102019390326443236983744619211022433902405432178037445200110220239:013864319300374473501102332390018743169003744412011021183858598431487037446030110223838575494314673374370001101623385745104320480374370001101621390053上述两个批复文件的张家峁井田范围虽然不同，但国土资源部2006659号文是经与国家发改委协商后的意见，应为国家主管部门对张家峁井田范围批复的最终意见。调整后的张家峁的井田范围：北以小煤矿开采边界为界，南与红柳林矿相邻，东为煤层露头，西与柠条塔接壤。井田东西长约10.0km，南北宽约5.7km，井田面积为52.1532km2。调整后的张家峁井田范围由11个拐点坐标圈定，见表2.1-4。调整后的张家峁井田范围拐点坐标表表2.1-4拐点编号坐标(m)纬距(X)经距(Y)14320480.00037437000.00024320480.00037442010.00034321780.00037445200.00044319300.00037447350.00054316900.00037444120.00064314870.00037446030.00074314748.00037440412.00084315380.00037440410.00094314995.00037439283.000104314870.00037439275.000114314673.00037437000.0002.1.2 矿井资源/储量估算矿井地质资源量1工业指标本井田煤炭资源丰富，地层倾角小于3，一般倾角12，煤类以不粘煤和长焰煤为主，主要作动力用煤和化工用煤，地处非缺煤地区。根据我国的能源政策和煤炭资源状况，按目前煤矿开采的技术经济条件，结合煤、泥炭地质勘探规范的要求，井田内各煤层的一般性工业指标如下： 最低可采厚度为0.80m； 各煤层最高灰分17.0MJ/kg。3资源量估算方法本井田煤层为近水平煤层，构造简单，煤层厚度变化小，规律性明显，以稳定煤层型为主。故本次采用水平投影面积、煤层视厚度、地质块段法进行资源量估算。4煤层视密度4-2号号煤层视密度值为1.32。5资源/储量估算结果张家峁井田煤层总资源量估算为180.65Mt。其中：探明的内蕴经济资源量（331）56.78Mt，控制的内蕴经济资源量（332）43.00Mt，推断的内蕴经济资源量（333）80.87Mt。根据现行煤炭工业矿井设计规范，矿井地质资源量为勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部，包括探明的内蕴经济的资源量331、控制的内蕴经济的资源量332、推断的内蕴经济的资源量333。则全井田地质资源量为180.65Mt。2.1.2.2 矿井资源/储量评价和分类张家峁井田4-2号煤层。4-2号煤基本全区可采，厚度为1.704.05m，平均3.34m； 煤层资源量331332333合计4-256.7843.0080.87180.65表2.1-5 单位:Mt2.1.2.3 矿井工业资源/储量地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部分，归类为矿井工业资源/储量。即扣除了331、332储量中的次边际经济的资源量2S11、2S22。矿井工业资源/储量按下式计算：矿井工业资源/储量111b122b2M112M22333k式中k为推断的资源量333的可信度系数，根据本井田地质