采矿工程毕业设计（论文）-沙咀子煤矿3.0Mta新井设计（全套图纸）.doc

摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为沙咀子煤矿3.0 Mt/a新井设计。共分10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。全套图纸，加153893706伊东集团沙砠子煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗，井田位于薛家湾镇东8km，周围环境中等，交通比较便利，井田向西接近薛家湾站，向北接近塘公塔站。井田走向（东西）长平均约5 km，倾向（南北）长平均约3.5 km，井田水平面积为17.28km2。主采煤层两层，即6煤层，平均倾角4，平均厚约11m；9煤层平均倾角为4，平均厚度为5.9m。井田工业储量为426.605 Mt，可采储量297.71 Mt，矿井服务年限为70a。井田地质条件简单，属低瓦斯矿井。矿井采用双斜井单水平开拓，单层准备。采用中央并列式通风。采煤方法为长壁放顶煤全部垮落法。煤炭运输采用钢丝绳芯胶带，辅助运输采用无轨胶轮车。矿井年工作日为330 d，每天净提升时间16 h。矿井工作制度为：实行“三八”制。专题部分题目是“关于厚煤层回采巷道支护技术途径研究”。 翻译部分题目为“现有开采方法在矿井深部开采中应用的评估”。关键词：斜井；带区；中央并列式；放顶煤；AbstractThis design includes three parts: the general part, special subject part and translation part.The general part is a new design of shazuizi mine 3.0m/t.，divide design new Wells in chapter 10:1. The mining and field geological features overview，2.Boundary and the reserves of mine，3 working system， the design of mine production ability and the service life，4 field development，5 - to arrange tunnels with district，Mining methods; 6. Underground transportation; 7. underground transport; 8. Mine; 9. mine ventilation and safety technology; 10. mine the basic technical and economic indicators.Ito Group sandy rocky hill sub mine in Inner Mongolia Erdos Zhungeer, Ida Xuejiawan East located 8km, ambient medium, the traffic is convenient, close to the west Ida Xuejiawan station to the north near the pond Minaret Station. Ida strike (something) the average length of about 5 km, inclination (north and south) the average length of about 3.5 km, Ida horizontal area of 17.28km2. Two main coal seams, namely 6 seam, with an average inclination 4, the average thickness of about 11m; 9 seam average inclination of 4, an average thickness of 5.9m. Ida industrial reserves of 426.605 Mt, mineable reserve 297.71 Mt, mine life as 70a. Ida simple geological conditions, a low gas mine. Single-level dual-shaft mine development，single preparation. Ventilation with the central border. Longwall mining method for all caving caving method. Coal transport by wire rope，auxiliary transport used rubber tire vehicle. Mine in working for the 330 d，the net raise every time 16 h. Mine work system are: the impleme of 3-8 system. The topics of special subject parts is About thick coal seam with technical Approaches .Translate part entitled Existing mining method in deep mining in the mine application assessment.Keywords:incline shaft；zone；retrograde ventilation；top caving coal mining目 录一般部分1 矿区概况及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1交通位置11.1.2地形地貌及水系11.1.3主要建筑材料供应条件11.1.4 气象及地震烈度11.1.5矿井电源21.1.6矿区经济概况21.1.7周边煤矿21.1.8现有煤炭运销和经济效益情况21.2 井田地质特征31.2.1井田地质构造31.2.2井田水文地质51.2.3矿井涌水量预算61.3煤层特征71.3.1煤层埋藏条件71.3.2煤层71.3.3煤质81.3.4煤层开采地质条件82 井田境界和储量92.1井田境界92.1.1井田境界确定依据92.1.2井田境界及划分92.1.3井田面积92.2矿井工业储量102.2.1井田勘探类型102.2.2矿井工业储量计算112.3矿井可采储量112.3.1矿井永久保护煤柱损失量112.3.3 矿井可采储量133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限153.1矿井工作制度153.2矿井设计生产能力及服务年限153.2.1确定依据153.2.2矿井设计生产能力153.2.3矿井服务年限153.2.4井型校核164 井田开拓174.1井田开拓的基本问题174.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标174.1.2工业场地的位置194.1.3开采水平的确定及采带区划分194.1.4主要开拓巷道194.1.5开拓方案比较194.2矿井基本巷道244.2.1井筒244.2.2井底车场及硐室264.2.2开拓巷道265 准备方式带区巷道布置305.1煤层地质特征305.1.1带区位置305.1.2带区煤层特征305.1.3煤层顶底板岩石构造情况305.1.4水文地质305.1.5地质构造305.1.6地表情况305.2带区巷道布置及生产系统315.2.1带区准备方式的确定315.2.2 采煤方法及工作面长度的确定315.2.3带区巷道布置315.2.4带区生产系统325.2.4带区车场设计335.3带区采掘计划335.3.1带区主要巷道参数的确定335.3.2确定带区生产能力345.3.3计算带区回采率346 采煤方法366.1 采煤工艺方式366.1.1 带区煤层特征及地质条件366.1.2 确定采煤工艺方式366.1.3回采工作面参数376.1.4回采工作面破煤、装煤方式的确定386.1.5工作面运输方式及运输机械406.1.6工作面支护方式436.1.7端头支护方式466.1.8工作面辅助顺槽、胶带顺槽的超前支护476.1.9合理确定采放比、放顶步距、放煤方式496.1.10各工艺过程注意事项506.1.11劳动组织和作业循环图表516.1.12采煤工作面吨煤成本536.2回采巷道布置556.2.1 回采巷道布置方式556.2.2 回采巷道参数557 井下运输587.1概述587.1.1矿井设计生产能力及工作制度587.1.2煤层及煤质587.1.3运输距离和货载量587.1.4矿井运输系统587.2带区运输设备选择597.2.1设备选型原则597.2.2带区运输设备选型及能力验算597.3大巷运输设备选择607.3.1主运输大巷设备选择607.3.2辅助运输大巷设备选择607.3.3运输设备能力验算618 矿井提升628.1矿井提升概述628.2主副井提升628.2.1主井提升628.2.2副井提升设备选型639 矿井通风与安全659.1矿井通风系统的选择659.1.1选择矿井通风系统的基本要求659.1.2矿井通风方式的选择659.1.3矿井主扇工作方式选择699.1.4带区通风系统的要求699.1.5工作面通风方式的选择709.1.6通风构筑物719.2 带区及全矿所需风量计算719.2.1回采面所需风量的计算729.2.2备用面所需风量的计算749.2.3 掘进工作面所需风量的计算749.2.4硐室所需风量计算769.2.5其它巷道所需风量779.2.6矿井总风量779.2.7风量分配779.3 全矿通风阻力的计算789.3.1矿井通风阻力789.3.2矿井通风阻力计算799.3.3矿井通风总阻力849.3.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔849.4选择矿井通风设备859.4.1选择主扇859.4.2电动机选型889.4.3对矿井主要通风设备的要求889.5 矿井灾害防治技术899.5.1瓦斯管理措施899.5.2 煤尘的防治899.5.3火的防治899.5.4水的防治899.5.5 顶板事故的预防8910 设计矿井基本技术经济指标90专题部分关于厚煤层回采巷道支护技术途径研究921 巷道断面921.1选择依据921.2巷道断面要求922 巷道最佳掘进时间933 巷道的最佳掘进位置944 巷道的最佳支护时间945 巷道支护参数的选择946 林南仓矿西一煤14回风上山锚杆支护设计1057 结论108参考文献109翻译部分英文原文111中文译文115致 谢118第 65 页中国矿业大学2013届本科生毕业设计1 矿区概况及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1交通位置沙咀子煤矿位于准格尔煤田北部，行政区划属鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇。地理坐标为：东经：11119201112151；北纬：395107395258;沙咀子煤矿向西7.5km与呼（市）大（饭铺）公路连接，经呼大公路至准格尔旗政府所在地薛家湾镇10km，至大准铁路唐公塔集装站13km，距109国道约10km，经荣乌高速（G18）至鄂尔多斯市东胜区150km，经城大高速至呼和浩特市131 km。大准运煤专用铁路与大秦线相连，经大秦铁路线可至北京、河北、秦皇岛港；在建的呼（和浩特）准（薛家湾）铁路在矿区北边。矿井交通十分方便，详见图1.1所示。1.1.2地形地貌及水系 矿区位于鄂尔多斯市准格尔旗东部的黄土高原地区，具有典型的黄土高原地形地貌特征。地表沟谷纵横，沟深壁陡，树枝状冲沟发育，地貌支离破碎，地形十分复杂，矿区内一般海拨标高+1297.50 m+1121.50m，高差176m。矿区北部为窑沟，南部有龙王沟，西边有玻璃沟。几条大沟平时均为干沟，偶有小泉水涌出，大暴雨时会形成山洪，各沟谷流量大，泄洪快，水土流失严重。每逢暴雨都有新的沟谷形成，矿区东距黄河仅2km左右。黄河是距离较近的的唯一长年水体，一般流量2303390m3/s，干枯季节最小流量48m3/s，由于万家寨水电站的建立，黄河在矿区东缘的水位抬高为+990.33m。根据签订的供用水合同：由准格尔旗科源水务有限责任公司为矿井提供生活用水，日保证供水量1300m3，水质满足生活用水水质标准，不足部分利用井下排水处理达标后复用。1.1.3主要建筑材料供应条件矿井工业场地对外联络较为方便、交通便利，建筑材料中的水泥、钢材及木材等主要建材可从准格尔旗购入，砖、瓦、砂、石等可就地取材，完全可以满足矿井建设和生产的需要。1.1.4 气象及地震烈度（1） 气象 本区属大陆性气候，气候干燥，冬季严寒而漫长，夏季炎热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差大。年平均气温7.5，最低气温-29，最高气温39.5，无霜期136156t/a，年日照三千小时左右。每年十月份进入结冰期，可延至第二年四月，最大冻土深度为1.5m。冬春季多风一般风速为1015m/s，最大风速可达23 m/s。年总降水量平均287mm，最大可达518.5 mm（1973年）。年总蒸发量最大可达2896.10 mm（1957年6月 1958年6月），一般蒸发量为降水量的近56倍。降水期集中在7、8、9三个月，占全年降水量的70%以上，而且易形成洪流，沿各大小沟谷排泄至黄河，极少部分补给地下水。（2）地震烈度 据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本区属地震烈度7度区，地震动峰值加速度为0.10g。1.1.5矿井电源线路长度6km根据建设单位与供电局签订的供电协议，矿井两路35kV电源分别来自唐公塔110kV和纳林沟110kV变电站线路长度2km。1.1.6矿区经济概况本区人口少，且居住分散，以农业为主。土地贫瘠，雨量稀少，亩产较低，农业难以发展，牧业也因植被稀疏，地面栽畜量有限而难以发展。所以当地经济滞后，但随着大型露天煤矿的建成投产，薛家湾20万kW坑口电站的建成发电，呼准高等级公路及大同至准格尔矿区运煤专用铁路线的通车，准格尔地区经济实力大大增强，对地区经济腾飞起到了重要作用。准格尔旗政府的搬迁更加强了地区经济发展的引导。作为旗府所在地的薛家湾镇，经过几年的建设已具相当规模，对经济的发展也将起到重要作用。1.1.7周边煤矿 沙咀子煤矿东部接近煤层露头，煤层风化比较严重，无开采煤矿；北部窑沟由于沟谷较大，无相邻煤矿，只在隔沟的东北处有全盈煤矿，该矿开采6号和9号煤层；西北有阴壕煤矿、待业煤矿在生产；南有创新煤矿正在开采，只采6号煤层；西南部有永胜煤矿，也采6号煤层。 周边各煤矿在采掘过程中，未发现涌水、突水、瓦斯、煤尘爆炸及底鼓等水文地质、工程地质及其它开采技术条件等不良现象。1.1.8现有煤炭运销和经济效益情况 内蒙古伊东煤炭集团有限责任公司坐落在物华天宝、资源富集的鄂尔多斯。公司成立于1985年，前身为原国有企业准格尔旗煤炭工业公司，现为股份制民营企业,是集煤炭、煤化工、电力、集装、路桥、金融投资、房地产、生态旅游开发为一体的大型能源企业。集团公司下设38个企业，有煤矿19座，其中直属煤矿13座，拥有员工5000多名。公司被列为国家级循环经济试点单位；被评为全国精神文明建设先进单位；现为中国民营企业500强，中国煤炭企业百强,内蒙古自治区30户重点煤炭企业；鄂尔多斯市重点企业。图1-1 沙砠子煤矿交通位置图1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造1）区域地层本区地层分区属华北地层大区晋冀鲁豫地层区，鄂尔多斯地层区东胜小区，区域出露的地层由下而上有：（1）上寒武系炒米店组（3c）：下部为竹叶状灰岩、生物碎屑灰岩，鲕状灰岩夹泥岩；中部为灰岩、白云质灰岩夹生物碎屑灰岩；上部为白云质灰岩、泥质灰岩夹竹叶状灰岩，厚度330m。（2）寒武系上统奥陶系下统三山子组（3O1s）、中统马家沟组（O1-2m）：地质填图未分，为白云岩、白云质灰岩、泥质灰岩或豹皮灰岩，厚度115m226m。（3）石炭系上统太原组（C2t）：下部为铁质砂泥岩夹鸡窝状铁质结核（山西式铁矿）、泥岩及砂岩。中部为粗砂岩、砂泥岩、泥岩夹7、8、9、10#煤层，上部粘土岩、砂泥岩、泥岩，顶部为6#煤层，厚度17m157m。（4）二叠系下统山西组（P1sx）：由粗砂岩、砂泥岩、泥岩夹15#煤层组成，其中3#、5#局部可采，厚度21m95m。（5）二叠系下统上统石盒子组（P1-2sh）：由紫红色泥岩、砂泥岩、粉砂质泥岩、长英砂岩含砾粗砂岩组成，厚度大于170m。（6）白垩系下统志丹群（K1z）：为紫红色砂砾岩、砂岩、砂泥岩互层，厚度大于392m。（7）第三系上新统（N2）：红色泥岩、砂质泥岩、砂砾岩，含钙质结核，厚度090m。（8）第四系上更新统（Q3）：黄土、粉砂土含钙质结核，厚度0120m。（9）第四系全新统（O4h）：风积砂土、冲洪积砂砾石层、残破积层。2）区域构造准格尔煤田位于鄂尔多斯台向斜东部边缘，总体为一走向近南北、倾向西，倾角10度以下的单斜构造，沿走向分布有一系列波状起伏。煤田南部受田家石畔挠断带的控制，形成了一系列走向北西的褶皱构造，有田家石畔长滩挠断带，田家石畔背斜，沙沟向斜、老赵山梁背斜、双枣子向斜。中北部受黄家梁背斜窑沟背斜的控制，形成次一级走向北东的褶皱。3）井田地层井田内广被第四系黄土以及风积砂土覆盖，基岩露头很少，仅在井田北部脑包沟、东部脑包沟支沟，及井田南部小鱼沟有少量白垩系下统志丹群出露，地层由老至新分述如下：（1）石炭系上统太原组（C2t）：是区内主要含煤地层，地表未出露。下部岩性为砂泥岩夹鸡窝状铁矿结核（山西式铁矿）、砂质粘土岩，砂泥岩、泥岩夹粗砂岩。该套地层原报告定为本溪组，根据1996年全国地层划分内蒙古分册（15），已并入太原组。中部为灰白色粗砂岩、黑色泥岩夹8、9、10#煤层，在8与9煤层之间夹一层厚约10m的灰白色粗砂岩，全区分布，是8#和9上煤层标准层之一。在11#煤层底部有一层厚约1020m的灰白色粗砂岩（K1），是底部煤层标志层。上部为黑色泥岩、砂泥岩、碳质泥岩夹6#煤层，以灰白色粗砂岩（K2）厚1015m与中部分界，（K2）是6煤组与8#煤层主要对比标志。本组厚度61.77133.93m，平均厚度96.86m。北部、西部薄，东部部分被剥蚀。太原组含煤建造，基本可以划分四个旋回，从奥陶系灰岩不整合面之上铁质砂岩开始至（K1）粗砂岩底，由一个完整的由粗细沉积韵律组成。第二旋回为（K1）粗砂岩9上#煤层结束；第三旋回9#煤层顶部粗砂岩开始，到8#煤层结束；第四旋回由粗砂岩（K2）6#煤层顶部砂质泥岩结束。（2）二叠系下统山西组（P1sx）：是区内含煤岩系之一，无可采煤层。由灰白色粗砂岩，砂泥岩、泥岩、含3、5#煤层，地层厚度较稳定，厚53.2672.03m，一般在60m左右，与太原组整合接触。（3）二叠系下统中统石盒子组（P1-2sh）：岩性为紫红色砂岩、砂泥岩、泥岩、砂质粘土岩及粗砂岩。最大厚度77m，与下伏山西组呈整合接触。（4）白垩系下统志丹群（K1z）：由上而下为紫红色砾岩、砂砾岩、砂泥岩互层，厚度不等，不整合于下伏石盒子组之上。出露于井田北部及东南部较大的沟谷中。（5）第四系上更新统（Q3）：黄土、轻亚粘土、细粉砂夹钙质结核。全新统（Qh）：地表为风积砂及风成砂土，地质填图未分，矿区钻孔所见厚度最大118m。4）井田构造井田总体为北西单倾斜构造，倾角小于10度，沿走向具有缓波状起伏，形成宽缓的背向斜构造。井田北部有脑包沟背斜，中部为贺家山向斜，井田南端有窑沟背斜。（1）脑包沟背斜：位于井田北部，长约1.5km，轴向北东45，褶皱两翼平缓，倾角13，波幅小于20m，经钻孔验证为穹隆状构造，已控制并于查明。（2）贺家山向斜：位于井田中部11、10勘探线之间，轴向北东50，长约1.5km。东北端紧密，西南端宽缓，南翼陡，北翼缓，南翼倾角为6（3）窑沟背斜（东南翼）：背斜轴向东南45，从井田南端通过，影响了井田南部的煤层产状，倾向北西，倾角36之间，褶皱已控制查明。综上所述，井田构造复杂程度属于简单类型。5）岩浆活动井田内施工的钻孔尚未见到火成岩体。图1-2 地质综合柱状图1.2.2井田水文地质1）地形地貌及气候条件本区属鄂尔多斯黄土高原，因流水作用的冲蚀，地形变的十分复杂，沟谷纵横交错，沟深壁陡，断面多呈V字型，树枝状分布，沟谷中有基岩外露。本井田地形西高东低，海拔标高在+1297.50 m+1121.50m，高差176m。本区属大陆性气候，冬季严寒而温长，夏季炎热而短暂，寒署变化剧烈，昼夜温差大，气候干燥，蒸发量大，为降水量的四倍多，而降水多集中在七、八、九月，形成集中补给和集中排汇。由于地下水补给主要来源于大气降水，但地表冲沟切割太深，所以不利于地下水富集。2）含、隔水层特征岩性特征及含（隔）水性：井田位于小鱼沟矿区南部，面积5.4577km2，井田北部为脑包沟背斜，南部小鱼沟背斜，矿井处于贺家山向斜之中，井田地形标高13001088m，相对高差达212m。沿北部脑包沟及其支沟、小鱼沟均有泉水溢出，上部地层地下水多以泉水排泄。（1）第四系全新统冲洪积层（Qhal+pl）：分布在脑包沟、小鱼沟及其支沟中，以中粗砂、砾为主，厚度不大，水量不丰富，潜水位变化大。（2）上更新统黄土（Q3）：全区分布，厚度达118m，有少量泉水出露，流量为0.030.1L/s，施工钻探过程中，大多在底部发生严重漏水，为一透水不含水层。（3）志丹群（K1z）：钻孔最大厚度226m，由砾岩、砂砾岩、粉砂岩及砂质泥岩组成；地表有泉水出露，流量一般在0.010.1L/s之间，HCO3Ca型。根据小鱼沟矿区ZK14号抽水孔，该孔水柱高度4.0m，水位埋深162.99m，水位标高1017.43m，因水柱高度不足，未能正式抽水实验。（4）石盒子组（P1-2sh）：出露于小鱼沟中上游，钻孔厚度77m，由砂质泥岩、砂岩、砾岩等组成，在该岩段钻进时严重漏水，未见泉水出露。（5）山西组（P1sx）：地表被覆盖，钻孔中厚度5372m，由砂岩、泥岩、砂质泥岩、粘土岩夹15#煤层组成。井田内37号孔属水位观察孔、136号孔38号孔做了抽水试验，37号孔水柱高度14.31m，水位标高988.10m，136号孔水柱高度2.55m，水位深度245.86m，水位标高993.89m，38号孔水柱高0.25m，两孔因水柱高度不足，未能进行抽水试验。地表未见泉水出露，该含水组为6#煤层充水含水层。（6）太原组（C2t）：厚度62.30134.73m，砂岩、泥岩夹610煤层，钻孔施工过程中大部分钻孔严重漏水。底部有一层铝土质粘土岩、砂质粘土岩全区发育，是一良好隔水层，该层距9煤层1547m。（7）中下奥陶统（Q1-2）：矿区内有19个钻孔揭露或穿过该层，厚度0.641.55m，岩溶不发育，裂隙多被钙质充填。黄河流经矿区东侧约1km处，黄河水的标高在建万家水库后水面也只上升到+990m。根据11月30日内蒙古国土资源厅矿产管理处同意的开采6号煤的实际标高为+1120+998mm，均位于黄河水面以上，可见黄河对矿井开采的影响非常小。1.2.3矿井涌水量预算本核实报告沙咀子煤矿也在调查之列，都开采6号煤层，基本都无水，或涌水量很小。牛连沟煤矿90年代初曾发生过4次突水淹井事故，分析可能与阳坡挠曲带有关，因岩层挠曲，裂隙必然发育，也使各粒级砂岩，易风化变疏松，富水性增强，所以本矿井在采掘到陷落柱附近应加强矿井水的动态观测。矿井涌水量不大，主要以裂隙岩层充水，矿井生产期间正常涌水量20 m3/d。矿井采用灌浆防灭火措施，泥浆的脱水量为14.37 m3/h。考虑到陷落柱、老采空区和开采裂隙可能导通地表等不利因素影响，矿井正常涌水量按100m3/h，最大涌水量按160 m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件（1）总体为一走向近南北、倾向西，平均倾角为4度的单斜构造，沿走向分布有一系列波状起伏。（2）煤层的风、氧化，井田北部有风化煤分布，但面积不大。风化煤特征及确定的依据：井田内无煤层露头，主要靠钻孔煤芯观察，风化煤一般呈黑色、粉沫状、染手，手捻后为黑褐色，无光泽，无结构，比重轻，不易点燃或不燃，以此为标准确定风化煤。风化煤的层位除肉眼观察外，还依据测井曲线，分析成果等综合成果进行判别确定。1.3.2煤层1）含煤性本区属华北型石炭二叠纪煤田。含煤地层为上石炭统太原组与下二叠统山西组，太原组含煤4层：为6、8、9、10#煤层，可采煤层2层，不可采煤层10层。6#煤层为特厚煤层，全区大部分可采；9#煤层全区可采；10#煤层厚度03.14m，平均厚度0.59米属不可采煤层。煤层平均总厚25.96m，太原组平均厚度78.96m，含煤系数33%。山西组含煤2层，3#煤层厚度00.70m，平均厚度0.38m属不可采煤层，5#煤层厚度0.100.51m，平均0.35m属不可采煤层。煤层平均总厚0.69m，地层平均总厚61.74m，含煤系数1%。2）煤层井田内可采煤层2层：（1）6#煤层：位于太原组顶部，是井田内主要可采煤层，全区可采，厚度9.7113.80m，平均11.78m。可采厚度9.7112.86m，平均11m，属较稳定煤层。结构复杂，为复煤层，含夹矸最多达21层，平均10层，煤层中夹矸总厚04.66m，平均2.23m。夹石岩性为粘土岩、砂质粘土岩、泥岩及炭质泥岩，结构尤以顶部最为复杂。顶板岩性大部为泥岩、粘土岩，其次为砂岩。底板岩性主要为泥岩，其次为粘土岩、砂岩。（2）9#煤层：为井田主要可采煤层，位于太原组中下部，全区可采。煤层厚度2.018.90m，平均6.3m；可采厚度2.438.40m，平均5.9m。煤层结构简单复杂，含夹矸最多11层，平均3层，单层夹矸最大厚度1.0m左右，平均夹矸厚度0.26m，煤层中夹石平均总厚为0.66m，岩性为粘土岩、泥岩、碳质泥岩。煤层顶底板岩性均为砂岩、泥岩、粘土岩。距9上煤层间距0.2419.27m，一般在7m左右。属较稳定煤层，井田煤层特征见表1-1。表1-1 可采煤层特征表煤层号煤层厚度利用厚度夹矸厚度煤层间距可采范围稳定性最小最大平均(点数)最小最大平均(点数)层数最小最大平均(点数)69.71-13.80111.78(64)9.7-12.8611(23)13.16-25.0316.88（16）全区可采较稳定92.01-8.906.3(22)2.43-8.45.9(22)2.19-12.916.15(64)全区可采较稳定1.3.3煤质本区钻探工程量比较多，对各煤层进行了系统采样，对各煤层的煤质，特别是6号及9号煤层有了详细的了解，可以对各可采煤层作出确切的评价。1）物理性质各煤层的煤均为深黑色，条痕色为褐黑色，以沥青光泽为主，煤的块度和硬度较大，水平层理明显，节理不发育，参差状断口。2）煤岩类型及特征沙咀子煤矿可采煤层6、9号，特别是6号煤层厚度巨大，煤质在6号煤层中也有较大的变化，中部煤质较好上下则较差，煤层中部宏观煤岩组分以亮煤为主、夹镜煤条带，上下部分则以暗煤为主，9号煤层也以暗煤为主。宏观煤岩类型6号煤层中部以半亮型为主，其上下部分及其它煤层则以半暗型、暗淡型为主，6号煤层的显微煤岩组分以镜质为主，但丝炭含量较高可达38.3%，稳定组分量含量极少以大小孢子为主，条带状丝炭化组分发育，镜煤最大反射率为0.581%，属I类变质阶段。3）化学性质及工艺性能（1）水分（Mad%）：各煤层原煤水分波动较大，1.1713.31%，一般为3.326.04%，个别点在距地表近处因风化可达20%以上，洗煤的水分一般值稍大3.696.60%。（2）灰分（Ad%）：各煤层原煤灰分波动较大，6号煤层原煤灰分较低，13.0436.50%平均21.16%， 8号、9号煤层灰分平均值在30.8430.89%，6号煤层属中灰煤，8号、9号煤层中富灰煤，各煤层洗选后灰分平均值均降至10%以下。（3）挥发分（Vdaf%）：各煤层的洗煤挥发分一般在37.8940.03之间。（4）硫分（Std%）：6号原煤全硫含量较低，平均0.51%之间，仅个别点在1.02.0%之间，这两层属低硫煤为主，9号煤层含硫含量较高平均1.06%，应属低中硫煤。（5）发热量（Qdb）：原煤干基弹筒发热量平均为19.3322.52MJ/kg，各煤层属中热值煤。1.3.4煤层开采地质条件 (1)瓦斯：本勘探区各煤矿瓦斯成分以氮气为主，其次为二氧化碳气体，属于二氧化碳氮气带。从整个准格尔煤田各大小矿井生产几十年的历史看，从没发生过瓦斯爆炸事故。根据内蒙古矿山安全与职业危害检测检验中心2008年度的沙咀子煤矿矿井瓦斯等级鉴定报告：最大的CH4绝对涌出量为14.68m3/min；最大的二氧化碳绝对涌出量为2.65m3/min，为低瓦斯矿井。 （2）煤的自燃：根据内蒙古矿山安全与职业危害检测检验中心的沙咀子煤矿煤尘爆炸性、煤层自燃倾向性检验报告：煤层属于级自燃煤层。 （3）煤尘爆炸：根据内蒙古矿山安全与职业危害检测检验中心的沙咀子煤矿煤尘爆炸性、煤层自燃倾向性检验报告：煤尘具有爆炸性。 （4）地温：由于本区煤层埋藏较浅，没发现地温异常区。据上述参数6号煤中灰低硫中热值为主，9号煤中富灰、中硫中热值煤为主。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田境界确定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、 井田有合理尺寸，以保证满足矿井设计生产能力的要求，保证足够的服务年限和足够大的储量。 2、充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；3、照顾全局：合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。4、直线或折线原则：当不受其他条件限制时，一般以直线或折线形式作为井田边界，尽量避免用曲线作为井田边界，这样有利于矿井设计和生产管理工作。5、尽量为矿井发展留有余地： 划分井田是要尽量划分大一些或者留有一个后备区，已备扩大井型或者单独建井时使用。2.1.2井田境界及划分 根据内蒙古自治区国土资源厅于2009年3月颁发的采矿许可证，井田范围东西长约5.0km，南北宽约3.5km，面积为17.28 km2。,井田境界由5个拐点组成，其坐标见表2-1。表2-1 井田境界拐点坐标一览表点号纬 距 X（m）经 距 Y（m）14416680.0037530270.0024415470.0037530490.0034415020.0037530510.0044413240.0037530630.0054416350.0037530230.002.1.3井田面积 井田走向长度：3.5km（平均），南北走向，北部地形较高；井田的倾斜长度：5 km（平均），中部高，东西部低，形成背斜；井田的面积17.28 km 。1）井田面积井田面积计算见公式2-1。 （2-1） 式中： 井田走向平均长度，3.5 km； 井田倾向水平平均长度，5 km； 井田内煤层平均倾角，4； 井田面积，km2。 将数据代入式2-1得： =17.28 （km2） 图2-1 井田面积平面图2.2矿井工业储量2.2.1井田勘探类型（1）根据沙砠子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1.0m，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：6#1.44t/m3、9#1.48t/m3。2.2.2矿井工业储量计算井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：矿井主采煤层为6#和9#煤层根据查阅资料和老师指导用公式法算出。 =SMR （2-2）式中： 矿井的工业储量； S井田的倾斜面积，17.28 km2； M煤层的总厚度，6#11m，9#5.9m； R煤的容重，6#1.44t/m3 ，9#1.48t/m3。则：Zg6=17.28111.44 =273.715 MtZg9=17.285.91.48=150.890 （Mt）=273.715+150.890=426.605 （Mt）由开拓平面图可知，显然工业储量80%，所以，高级储量符合煤炭工业设计规范要求。2.3矿井可采储量2.3.1矿井永久保护煤柱损失量 1)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直法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。（3）维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；（4）断层保护煤柱留设的原则:落差50 m的断层，两侧各留50 m的煤柱；落差20 m50 m的断层，两侧各留30 m煤柱；落差10 m20 m的断层，两侧各留20 m煤柱；落差10 m的断层不留设断层煤柱。（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1.0120-1801.245-901.59-301.82）井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱按沙咀子煤矿实际情况取20m，则用公式2-3计算井田边界保护煤柱损失。 （2-3）式中： 井田边界煤柱宽度20m； 井田边界长度，15983m； 煤层厚度，11m； 煤层容重，6#1.44tm-3 ；9#1.48tm-3； 井田边界保护煤柱损失，Mt。代入数据得： =5.06（Mt） =2.79（Mt） 7.85Mt3） 工业广场保护煤柱 工业广场的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据煤炭工业设计规范第5-22条规定：工业广场的面积为 1平方公顷/10万t。本矿井设计生产能力为300万t/a，所以取工业广场的尺寸为600m500 m的长方形。 工业广场按级保护留维护带，宽度为15 m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角见表2-3。表2-3岩层移动角煤层倾角煤层厚度/m41145707570 由此根据上述已知条件，画出如图2.3所示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为： S=梯形面积=(上宽+下宽)高/(2cos4) （2-4） =476578.39m2则，工业广场的煤柱量为： Z=SMR （2-5）式中： Z工业广场煤柱量，Mt； S工业广场面积，m2； M煤层厚度，11m； R煤的容重，1.44t/m3。 则Z=476578.39111.44=7.55（Mt）工业场地保护煤柱损失量为：Z =7.55（Mt）4）井筒保护煤柱 主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，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0。5）大巷保护煤柱 大巷两侧保护煤柱留设50米，大巷中心距离为50 m，其损失量为8.9Mt。 图2-2 工业场地保护煤柱表2-4 保护煤柱损失量煤 柱 类 型储 量（Mt）井田边界保护煤柱损失7.85工业广场保护煤柱损失7.55井筒保护煤柱损失0大巷保护煤柱损失8.90合 计24.302.3.3 矿井可采储量矿井的可采储量按下式计算：=（-P）C （2-6）式中： 矿井的可采储量： 矿井的工业储量，426.605Mt； P保护工业场地、井田境界、河流、建筑物等留设的永久煤柱损失量，24.30Mt； C采区采出率，取0.75。厚煤层0.75；中厚煤层0.80；薄煤层0.85。则： =（426.605-24.30）75% =297.71（Mt） 6号煤层可采储量； =（273.715-21.51）75% =189.15（Mt） 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16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1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（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矿井设计生产能力本矿井井田范围内煤层赋存简单，地质条件较好，主采煤层可采厚度11 m，煤层平均倾角4，属近水平煤层，适合布置大型矿井。因此，确定本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必须与井型相适应。矿井可采储量、设计生产能力A、矿井服务年限T三者之间的关系为： （3-1）式中： T矿井服务年限，a； 矿井可采储量，Mt；A设计生产能力，Mt； K矿井储量备用系数，取1.4确