采矿工程毕业设计（论文）-凤凰山矿1.5Mta新井设计（全套图纸）.docx

目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1 矿区交通位置11.1.2 井田地理位置和地形特点11.1.3 矿区气候条件及地震11.1.4 矿区水文条件21.2 井田地质特征21.2.1 地层21.2.2 地质构造31.2.3 矿区水位地质特征71.3 煤层特征81.3 .1 煤层82 井田境界和储量142.1 井田境界142.1.1 井田范围142.1.2 开采界限142.1.3 井田尺寸152.2 矿井工业储量152.2.1 矿井储量计算基础152.2.2 矿井储量计算152.3 矿井可采储量162.3.1 安全煤住留设原则：162.3.2 井田边界保护煤柱损失量172.3.3 工广保护煤柱损失量172.3.4 井筒保护煤柱损失量182.3.5 矿井可采储量计算193 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限203.1 矿井工作制度203.2 矿井设计生产能力203.3 矿井服务年限204井田开拓224.1井田开拓的基本问题224.1.1确定井筒形式、数目及坐标224.1.2 工业广场位置、形状和面积244.1.3开采水平的确定及带区划分244.1.4主要开拓巷道244.1.5开拓方案比较254.2矿井基本巷道304.2.1 井筒304.2.2井底车场及硐室334.2.3 主要开拓巷道345准备方式带区巷道布置365.1煤层地质特征365.1.1 首采带区位置365.1.2 带区煤层特征365.1.3 煤层顶板岩石特征365.1.4 水文地质365.1.5煤层瓦斯，煤尘爆炸性和自然发火性365.1.6 地质构造365.2 带区巷道布置及生产系统365.2.1 带区准备方式的确定375.2.2 带区巷道布置375.2.3带区生产系统375.2.4 带区内巷道掘进方法385.2.5 带区生产能力及采出率385. 3带区主要硐室406采煤方法416.1 采煤工艺方式416.1.1 带区的地质情况416.1. 2 确定回采工作面长度416.1.3 工作面推进长度和推进方向的确定426.1.4 回采工作面破煤、装煤方式的确定426.1.5 采煤工艺446.1.6 确定采煤工作面运煤方式446.1.7 确定回采工作面支护方式476.1.8 劳动组织和循环作业图表486.2 采煤巷道的布置516.2.1 采煤巷道的布置方式516.2.2 回采巷道参数517井下运输537.1概述537.1.1井下运输的原始条件和数据537.1.2井下运输系统537.2煤炭运输方式和设备选择537.3辅助运输方式和设备选择547.3.1无轨胶轮车辅助运输547.3.2设备选择558 矿井提升578.1概述578.2主副井提升578.2.1主井提升578.2.2副斜井提升设备选型589 矿井通风及安全599.1矿井概况599.2矿井通风系统选择599.2.1矿井通风系统的基本要求：599.2.2矿井通风方式的确定599.2.3 主要通风机工作方式的选择609.2.4 带区通风系统的要求619.2.5 工作面通风方式的选择619.2.6 矿井通风容易与困难时期的确定629.3 带区通风629.3.1采煤工作面所需风量629.3.2 备用工作面需风量649.3.3 掘进工作面需风量649.3.4 硐室需风量649.3.5其它巷道所需风量659.3.6 矿井总需风量659.3 全矿通风阻力计算669.3.1矿井通风总阻力计算原则669.3.2矿井通风阻力路线669.3.3矿井通风阻力计算669.3.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔679.4 矿井通风设备的选择689.4.1 矿井主要通风机选择689.4.2 电动机选型709.5防止特殊灾害的安全措施719.5.1 瓦斯管理措施719.5.2煤尘的防治719.5.3预防井下火灾的措施719.5.4防水措施7110设计矿井基本技术经济指标73参考文献74专题部分1国内外研究动态及存在的不足762 坚硬顶板分类及其采场矿压显现规律763坚硬顶板采场“支架一围岩”系统刚度分析814坚硬直接顶运动特点与控制要求835坚硬顶板大面积来压的防治措施90参考文献97翻译部分英文原文99中文译文107致 谢112 中国矿业大学2013届本科生毕业设计（论文） 第78页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1 矿区交通位置凤凰山矿位于山西省的东南部，晋城市城区、泽州县境内。行政区划属晋城市城区北石店镇、泽州县巴公镇管辖。地理坐标为：东经1124911”1125324”，北纬353321”353728”。图1-1 交通位置图1.1.2 井田地理位置和地形特点井田位于太行山西侧，泽州盆地北端。井田内沟壑纵横，地形地貌属山地、丘陵区，北、东部为丘陵区，中、南部为山区。最高点海拔标高1064.10m(小尖山)，最低点海拔标高700.00m，最大高差364.10m，平均海拔高程800.00m左右。全套图纸，加1538937061.1.3 矿区气候条件及地震晋城市属暖温带大陆性气候。四季分明，温和宜人，日照充足，无霜期长。据晋城市气象站资料，年平均气温11，极端日最低气温-22.8(1956年1月21日)，极端日最高气温38.6(1967年6月4日)。晋城市雨季为6、7、8三个月，年平均降雨量622.7mm，最小295.9mm(1965年)，最大1010.4mm(1956年)。年平均蒸发量1783mm，最小1393.3mm(1989年)，最大2428.3mm(1965年)。降雨量远低于蒸发量，年蒸发量是降雨量的23倍。冬、春季多西北风，夏、秋季多东南风和南风，风力一般34级，最大6级左右。每年10月中旬至来年4月中旬为霜冻期，全年霜期150180d。最大冻土深度43cm。根据GB50011-2001建筑抗震设计规范，本区地震烈度为6度。1.1.4 矿区水文条件晋城市属黄河流域沁河水系。井田北部有四义河，南部有车渠河，呈树枝状展布，均属季节性河流。井田内沟谷纵横，松散层广泛分布，蓄水能力强，第四系潜水多生成于此。井田内有水库、水池多处，由于多年干旱失修，大多数除雨季外，常年无水。常年有水的较大水库有：东四义人工湖，容量52万m；山耳东水库，库容量147万m；车渠水库，库容量45万m。凤凰山矿生活及生产用水主要取自奥陶系岩溶地下深层水。矿上共有8眼深井，供水量11000m/d上下，单井出水能力在6080m/h，基本满足生产、生活用水需求。由于种种原因，矿井资源在不断衰竭，产量下降，用水量也在不断减少。因此，供水水源不存在问题。1.2 井田地质特征1.2.1 地层凤凰山井田位于沁水煤田南部、晋城矿区东矿区，井田内广为第四系黄土覆盖，基岩出露面积约占井田面积的25%，主要分布于中部的山梁及沟谷地段，大部分为下石盒子组及上石盒子组中、下部地层。现结合区域资料与钻探资料，由老至新分述如下：(1)奥陶系中统下马家沟组(O2x)以中厚层状石灰岩为主，下部夹泥质灰岩和含石膏的泥质角砾状灰岩，中下部岩溶发育，呈蜂窝状小溶洞相互连通，一般可见13层,洞内可见黄褐色沉淀物。最高的岩溶层距奥灰顶界264.27377.00m，岩溶总厚8.7064.59m，平均31.69m。本组钻探揭露最大厚度178.32m。本组岩溶发育，含水丰富，是矿区水源的重要取水层段。(2)奥陶系中统上马家沟组(O2s)以浅灰深灰色致密性脆的厚层状石灰岩为主，次为泥质灰岩，具方解石细脉。本组厚177.04254.13m，平均207.96m。(3)奥陶系中统峰峰组(O2f)以深灰色坚硬致密的厚层状石灰岩及角砾状灰岩为主，砾石成分较复杂。本组厚42.7986.13m，平均68.38m。出露于白马寺逆冲断层以西。(4)石炭系中统本溪组(C2b)以灰白色铝土质泥岩为主，夹薄层砂质泥岩及细粒砂岩，局部夹薄层灰岩。为一套以泥岩为主的泻湖海湾相沉积。底部为山西式铁矿。本组厚4.0622.25m，平均9.65m。与下伏峰峰组呈平行不整合接触。(5)石炭系上统太原组(C3t)为井田主要含煤地层之一。由深灰色灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩、石灰岩、煤层组成，属三角洲和碳酸盐岩台地沉积。含煤11层，一般68层，可采2层(9、15号)。含石灰岩510层，一般5层。本组厚54.80107.72m，平均83.23m。底部以K1砂岩与本溪组呈整合接触。(6)二叠系下统山西组(P1s)为井田主要含煤地层之一。由灰白色深灰色砂岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩、煤层组成，属三角洲平原和泻湖、湖沼沉积。一般含煤4层，其中3号煤为主要可采煤层。本组厚28.9891.66m，平均58.25m。底部以K7砂岩与太原组呈整合接触。(7)二叠系下统下石盒子组(P1x)由灰色、灰绿色砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，局部夹12层煤线及铁锰质结核。属淡水的浅湖滨湖相沉积。顶部为含铝质泥岩，富含鲕粒，俗称“桃花泥岩”，层位稳定，分布广泛，是良好的标志层。底部为灰、深灰色细中粒长石石英杂砂岩(K8)。本组厚42.1097.53m，一般78.12m。与下伏山西组呈整合接触。(8)二叠系上统上石盒子组(P2s)本组属陆相河流和湖泊沉积。据岩性组合可分为三段：下段(P2s1)：井田中部广为分布。由黄绿、灰绿、紫红色细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。底部为中粗粒长石石英杂砂岩（10），泥质胶结，具交错层理。与下伏下石盒子组呈整合接触。本段厚72.1090.01m，一般85.78m左右。中段(P2s2)：井田内广泛出露。由杏黄色、灰绿色砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，夹数层中厚层状粗粒长石石英杂砂岩。中部夹厚00.50m的锰铁矿层。本段厚90.6098.31m，一般96.51m。上段(P2s3)：出露于井田最高处。以灰绿色、紫红色砂质泥岩、泥岩为主，夹薄层状细粒砂岩。顶部泥岩中夹燧石条带。因受剥蚀，所见最大厚度为23.00m左右。(9)第三系上新统(N2)由红色粘土和亚粘土组成。土质细腻，塑性好。含锰铁质结核。厚010m。与下伏地层呈角度不整合接触。(10)第四系中更新统(Q2)分布于三级阶地。由红色亚粘土、砂砾层组成，砂砾层呈半胶结或不胶结，分选不良，磨圆度差。厚025m。与下伏地层呈角度不整合接触。(11)第四系上更新统(Q3)分布于二级阶地。由黄色、灰白色、灰黑色亚粘土、亚砂土及砂土组成，垂直节理发育，含多量腐植质及钙质结核。厚015m。与下伏地层呈角度不整合接触。(12)第四系全新统(Q4)分布于一级阶地及河漫滩。由亚砂土砂、砾石组成，分选不好。厚010m。与下伏地层呈角度不整合接触。1.2.2 地质构造井田内除西部白马寺逆冲断层外，断裂不发育，主要为北北东向的宽缓的背、向斜和短轴的背向斜。未发现岩浆活动。在矿井生产过程中，发现有落差小于5m的断层，常见有陷落柱。总的说来，构造仍属较简单类。(1)断层白马寺逆冲断层(F1)为井田的西部边界，被第四系黄土所覆盖，出露不清，且无勘探工程控制。走向N25E，倾向NW，倾角70，落差约40m。F2断层开采3号煤层时，在3310工作面发现的正断层，走向N20W，倾向NE，倾角55，落差4.5m，延展长度约480m。F3断层开采3号煤层时，在2315工作面发现的正断层，走向N80W，倾向NE，倾角60，落差3.5m，延展长度约155m。F4断层开采3号煤层时，在4302工作面发现的正断层，走向N88E，倾向NW，倾角80，落差2.4m，延展长度约130m。层间断层及“冲刷”在3号煤层开采过程中常见有“冲刷”构造，一般只“冲刷”到3号煤层顶部约0.300.50m，最大的可“冲刷”到2.35m。“冲刷”后的充填物以砂岩为主。在“冲刷”带附近或砂岩顶板与砂质泥岩顶板交接处，易形成一系列层间正断层，煤层顶板错开，底板只有弯曲或破碎，夹石位移明显，落差甚小。 (2)褶曲受白马寺逆冲断层的影响，井田内形成了挤压牵引而成背、向斜构造：二仙掌向斜(Z1)位于井田西部二仙掌村东至山耳东村一线，井田内长约3.1km。轴向近SNN20E，西翼陡立，倾角1080，东翼宽缓，倾角35，为不对称向斜。山耳东北向斜(Z2)位于井田西部山耳东村北东，延展长2.3km。轴向N15E，西翼陡立，倾角1280，东翼宽缓，倾角56，为不对称向斜。古洞墕背斜(Z3)位于井田北西部古洞墕村、西四义村北一线，井田内延展长1.7km。轴向N10W，转N45W，再转N30E，两翼倾角35。四义背斜(Z5)位于井田中北部东四义村、东四义煤矿一线，井田内长约3.7km。轴向N2045E，向南转为N10W，东翼倾角414，西翼倾角58。王庄向斜(Z6)位于兴王庄村北东、坟上村、双峰山煤矿一线，长4.2km。轴向N640E，西翼倾角7，东翼倾角7。车渠背斜(Z12)位于大车渠村西、小车渠村北一线，长1.6km。轴向N3560W，两翼倾角23。Z14背斜长1.7km，轴向N45W转N30E再转N5E，西翼倾角68，东翼倾角79。Z15向斜长1.6km,轴向N515W,西翼倾角1012,东翼倾角46。Z16背斜长1.7km，轴向N2045E，两翼倾角35。Z17向斜长2.5km，轴向N2030E，两翼倾角14。(3)陷落柱井田内陷落柱较为发育，在开采3号煤层时发现40个陷落柱(X140)，开采9号煤层时发现2个陷落柱(X41X42),且集中分布在井田中、东部。生产中曾在一个工作面见到5个陷落柱。井田内发现的陷落柱具有群生的特征，横断面呈椭圆状，长轴10133m，短轴561m，单个面积可达1207145m，纵断面呈倒锥体，锥体内充填物杂乱无章，岩块大小不等，具棱角状。据矿方提供的资料及邻区(寺河井田)三维地震资料，陷壁角为6080。柱体内一般无水，说明陷落柱导水性差。柱体内未发现黄土，说明陷落柱生成于二叠纪以后，第四纪以前。 (4)“冲刷”构造该井田内局部地段，3号煤层的老顶K砂岩直接覆盖在煤层之上，形成所谓的“同生冲刷”，在平面上呈带状、树枝状分布。这是由于分流河道改道，使原沉积的煤层顶板泥岩、砂质泥岩和部分煤层被“冲刷”而致。在“冲刷”带内，煤层变薄0.301.20m，顶板下有粉状软煤，厚0.200.80m。在水平方向与煤层直接顶板呈渐变关系。图1-2 综合柱状图1.2.3 矿区水位地质特征（1）含水层井田内主要含水层(组)从上到下有:第四系冲积层孔隙含水层及风化壳孔隙含水层潜水第四系孔隙潜水分布于四义河、车渠河等地段。含水量较为丰富，在河床地带水量大，远离河床则变小。一般含水层埋藏浅，直接接受大气降水补给，受季节影响大。 据专门水文孔抽水资料，单位涌水量(q)变化在0.0543.17L/sm之间。二叠系石炭系层间裂隙含水层二叠系含水层主要为砂岩裂隙水，本井田主要为3号煤层老顶砂岩(K)及石盒子组砂岩。据以往资料及采煤资料，含水性较微弱。钻孔抽水资料，单位涌水量(q)0.000340.062L/sm。石炭系含水层主要为K5、K2灰岩。据钻孔资料(表5-2-2)，含水性微弱，单位涌水量(q)0.00050.0849 L/sm。奥陶系中统岩溶裂隙含水层本井田奥陶系中统以中厚层状石灰岩为主，夹薄层泥质灰岩。富水段主要是下马家沟组灰岩。钻孔中见有13层溶洞发育的层段，厚约3540m。（2）隔水层本溪组底部广泛发育有铝土泥岩，其层位稳定，厚度大,是良好的隔水层。既可阻隔上层各含水层水下漏，也可阻挡奥灰岩溶承压水向上层含水层充水。（3）井田内地质构造的水文地质特征井田内断裂不发育，一般无漏水现象。西部白马寺逆冲断层是分隔晋城矿区二个储水构造的控制条件，不导水。断层面与15号煤接触标高为750m。奥灰水位标高580m，大大低于15号煤层。因此，在开采3、9、15号煤层时，白马寺断裂带均无地下水害威胁。井田内陷落柱较发育，开采3号煤层时发现陷落柱40个，开采9号煤层时发现2个，地表无痕迹。陷落柱分布无规律，它属奥灰岩溶塌陷形成。凡遇陷落柱的地方，煤层均遭破坏。它是沟通奥灰水的通道，在9、15号煤层底板标高低于奥灰水头580m的地段，有导通奥灰水的可能。因此，在采掘标高580m以下的煤层时，对已发现的陷落柱，均应探水前进，并留设防水煤柱。对新发现的陷落柱要谨慎对待，防止透水事故的发生，确保安全生产。(4)矿井涌水量预计3号煤层上部含水层及水体包括地表水体、水系，冲积层孔隙水， 风化壳孔隙水，山西组砂岩裂隙水等。根据井下出水情况，地表水体、冲积层、风化壳潜水等对采煤影响不大。砂岩裂隙水在开采过程中时有渗水淋滤发生，因而，3号煤层开采过程中的涌水量主要是砂岩裂隙水。用“大井法”求3号煤层涌水量选用潜水涌水量公式：Q=1.366K(2HM-Mh2)/(lgR-lgr) (1)式中： Q估算开拓范围的预计涌水量(m/d) K渗透系数(m/d)，选用450孔资料：0.342 H水头高度，82.42m M含水层厚度，63.64m h含水层疏干为0 R引用影响半径(m) R=r0+r r=F/ r0=2SKH (S=H) F估算储量面积将上述各数代入(1)式，求得Q=8108m/d=337m/h。按19992002年日产量平均数计，吨煤含水系数为0.9，与凤矿实际含水系数(0.471.23)接近。经预测矿井达到设计1.5Mt/a生产能力时正常涌水量171 m/h、最大涌水量337 m/h。矿井水文地质条件较为简单，但考虑到煤层浅埋区及构造等部位可能沟通不同含水层的水力联系，从而造成部分地段水文地质条件的复杂化1.3 煤层特征1.3 .1 煤层井田内主要含煤地层为山西组和太原组，总厚141.48m，含煤13层，煤层总厚14.25m，平均含煤系数为10.07%。其中山西组厚58.25m。含煤4层，编号为1、2、3、4号，煤层总厚7.08m，含煤系数为12.15%。其中1、2、4号煤层均不可采，唯3号煤层为主要可采煤层，平均厚4.5m，可采含煤系数为10.47%。太原组厚83.23m。含煤9层，编号为5、7、8-1、8-2、9、11、12、13、15号，煤层总厚7.17m，含煤系数为8.61%。其中9号、15号为主要可采煤层，其余各煤层均不可采。可采总厚3.97 m，平均可采含煤系数为4.77%。可采煤层情况详见表1-1。表1-1 可 采 煤 层 情 况 一 览 表地 层单 位可采含煤系数(%)煤号煤 厚(m)间 距(m)结 构厚度变异系数 (%)可采性指数 稳定性可采性统组下二叠统山西组10.4734.549.636.1064.52简 单101稳 定可 采上石炭统太原组4.7790.806.001.70简 单381较稳定可 采29.42150.985.502.27简单较复杂311较稳定可 采1.3.2 煤层的围岩性质(1) 3号煤层3号煤层位于山西组中下部，上距K10砂岩约100m左右，上距K8砂岩约31m左右，下距K7砂岩16m左右，下距9号煤层约64m左右。煤厚4.549.63m，平均6.10m。煤层结构简单，含03层泥岩或炭质泥岩夹矸。其厚度变异系数()为10%，可采性指数(Km)为1，属稳定可采的厚煤层。顶板为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩、砂岩。炭质泥岩的抗压强度为135kg/cm，普氏硬度系数为1.4，单向抗拉强度为8.1kg/cm。底板为泥岩、砂质泥岩，有炭质泥岩伪底。砂质泥岩的抗压强度688kg/cm，普氏硬度系数为6.3，软化系数0.705。老底砂岩的抗压强度614kg/cm。(2)9号煤层9号煤层位于太原组二段K4上石灰岩之下，下距K4石灰岩约2.50m。煤厚0.806.00m，平均1.70m。煤层结构简单，一般不含夹矸，局部含12层泥岩或炭质泥岩夹矸。其厚度变异系数()为38%，可采性指数(Km)为1，属较稳定可采煤层。其控制及研究程度较高。顶板为K4上石灰岩，时有炭质泥岩伪顶,有时为泥岩、砂质泥岩或砂岩。K4上石灰岩的抗压强度为1527kg/cm。相变后抗压强度大大减低，开采中不易管理。底板为泥岩、砂质泥岩，局部为石灰岩或砂岩。泥岩抗压强度为154 kg/cm。(3)15号煤层15号煤层位于太原组一段顶部，K2石灰岩之下，上距9号煤层29m左右，距3号煤层94m左右，下距K1砂岩4m左右。煤厚0.985.50m，平均3.4 m。煤层结构简单较复杂，含04层泥岩或炭质泥岩夹矸。其厚度变异系数()为31%，可采性指数(Km)为1，属较稳定可采煤层。其控制及研究程度与3、9号煤层比较，相对较差一些。顶板为K2石灰岩，时有炭质泥岩或泥岩伪顶。K2石灰岩抗压强度为1572 kg/cm，是不易冒落的坚硬顶板。底板为泥岩、铝土泥岩，有时为炭质泥岩或粉、细粒砂岩。底板含铝土质较高，具可塑性，遇水易膨胀变软，抗压强度为391 kg/cm。1.3.3 煤质(1)煤岩特征和机械性能表1-2 主要标志层情况一览表地层单位标志层号岩石名称厚 度(m)层间距(m)岩 性 特 征P1xK8细粒砂岩3.006.0031.20灰、深灰色细中粒长石石英杂砂岩。P1s3煤4.549.636.10厚度大且稳定。15.88K7细粒砂岩1.0111.085.07深灰色薄层状细粒砂岩，具波状层理。4.37C3tK6石灰岩0.503.020.86深灰色，夹似层状燧石。9.57K5石灰岩0.4010.893.58深灰色，致密坚硬，含方解石脉及小斑晶，产丰富的动物化石。层位稳定。24.23K4上石灰岩0.153.650.96深灰色，为9号煤直接顶，含动物化石。4.21K4石灰岩0.984.991.48深灰色，坚硬致密，质不纯，具星点状黄铁矿。含丰富的动物化石。8.46K3石灰岩0.975.502.68深灰色，致密坚硬，偶夹燧石条带，含黄铁矿。产动物化石。5.18K2石灰岩1.2817.859.11深灰色，致密性脆，夹燧石条带，中部含泥质。含丰富的动物化石。厚度大且稳定。6.54K1细粒砂岩02.00灰深灰色细粒石英砂岩，硅质胶结，坚硬。总的讲，3号煤以光亮型煤为主，半亮型煤为辅(图1-2)。煤为黑色，条痕亦为黑色，断面呈贝壳状，不染手，金刚似金刚光泽，坚硬致密，坚固性系数为1.08。煤的真(相对)密度和视(相对)密度分别为1.601.62和1.50左右。孔隙率11.9(表1-3)。表1-3 3号煤下部软煤的部分物理性能表真(相对)密度视(相对)密度含水率(%)孔隙率(%)坚固性系数1.621.505.1011.91.08由于煤本身致密坚硬，加之煤层结构简单，宏观煤岩类型结构简，再加井田内构造简单，煤层受挤压、剪切力小，所以，3号煤成块率高，产块率高达70%左右(见表4-2-4)。据山东矿院白俊仁教授的资料，3号煤大块煤(50100 mm)的抗碎强度在84.5%93.4%之间，属高强度煤。3号煤的哈氏可磨性指数在3245之间。9、15号煤的煤岩特征和机械性能与3号煤相近。但在外观上常见黄铁矿结核和晶体，特别是15号煤。由于变质和灰分的增加，煤变的更加致密，真(相对)密度和视(相对)密度略有增加，而煤的孔隙率略有下降。煤的产块率亦很高(表1-4)。表1-4 大样大粒度(mm)产率表(%)煤号采 样 点1001005050252513本级累计本级累计本级累计3斜 井20.0114.8934.9014.6849.5721.1470.71991306工作面50.1214.5764.69临 泽 矿33.5411.0344.5713.4458.0213.8171.8315黄 头 矿29.697.9437.647.8745.5011.7557.25（2）煤的化学组成及其特征1)3号煤层3号煤层3号煤全水分为5.75%，含水率5.10%，二者相近。原煤平均灰分14.28%，属低中灰煤(LMA)。灰分产率的变化标准差为4.6，属变化小的类型。灰分绝大多数在1020%之间，与矿井采的煤层样、商品样、筛分浮沉大样的灰分很相近。3号煤灰成分中的SiO2、Al2O3、Fe2O3分别为45.47%、38.72%、5.03%，高Al2O3和低Fe2O3的特征符合远海型煤的特点。煤灰熔融性软化温度(ST)为1466，属较高软化温度灰(RHST)。2)9号煤层9号煤煤层样的全水分为5.99%，比3号煤略有增加，符合埋深增加水分增加的规律。原煤灰分平均为16.18%，比3号煤略有增加，仍属低中灰煤(LMA)。灰分的变化标准差为5，属小中的类型，在平面上变化不大，只有在新主井附近、东北角和西南角的灰分超过20%。3)15号煤层原煤灰分平均为17.78%，虽比3、9号煤高，但仍属低中灰煤(LMA)。其变化标准差为4，属变化小的类型。原煤硫分平均2.07%，属中高硫煤(MHS)。与9号煤一样，该层煤中亦常见硫化铁结核和结晶，硫分主要由硫化铁硫组成(约占82%)，硫分变化标准差为0.6，仍属变化中等类型。(3)煤的工艺性能1)热稳定性3号煤晋城3号煤的热稳定性闻名全国，远远优于阳泉矿区和北京西山等地的优质无烟煤。据白俊仁教授的资料，热稳定性TS+6为97.9%，属高热稳定性煤(HTS),远远高出合成氨用煤的标准(TS+670%)。9号、15号煤与3号煤相比，9、15号煤中无烟煤二号的分额均有大幅增加，而从煤灰成分分析中可知，9、15号煤与3号煤的CaO含量相近。所以，9、15号煤的热稳定性可能优于3号煤,也属高热稳定性煤(HTS)2)对CO2的反应性煤质对CO2的反应性随煤的变质程度增加而降低。据相关资料，该矿3号煤在900 、1000 、1100 时的转化率分别为3.85%、21.2%、43.6%。3)煤的结渣性一般来讲煤灰成分中Fe2O3高、灰熔融性软化温度(ST)低的煤易结渣。据有关资料，该矿3号煤的结渣率，在1400时，炉栅强度为200 kg/mh时为2.61%；在1500 时，炉栅强度为400 kg/mh时为5.18%；在1500 时，炉栅强度为600 kg/mh时为7.06%。(4)煤的可选性1)3号煤层经1.5比重液洗选后，洗煤灰分可降至5.31%。据斜井筛分大样，手拣50 mm的所有矸石(包括硫化铁、夹矸煤、矸石，下同)后，可使大样灰分从16.18%降至14.81%，降幅达8.5%。经洗选，精煤灰分在11.30%时，分选比重为2.00，精煤回收率达93.66%，回收率属优等(70%)。2)9号煤层经1.5比重液洗选后，灰分可降至7.57%，精煤回收率达64.36%，回收率属良等(6070%)。据91306综采工作面的筛分大样，用手拣出80 mm的全部矸石后,可使大样灰分从35.23%降至32.00%，降幅约10%。与常规可选性分析相比，9号煤的突出点是经筛分浮沉后硫分降低的情况。经1.5比重液洗选后，硫分(即洗煤硫)可降至0.74%，降幅63%，达到低硫分煤。3)15号煤层经1.5比重液洗选后，灰分可降至5.82%，精煤回收率达60.58%，回收率属良等。据黄头煤矿筛分浮沉大样的分析可知，在50mm的煤中，用手剔除全部矸石，50 mm的煤的灰分可由20.55%降至17.86%,降幅13.09%。分析其大样资料，精煤灰分为12.26%、分选比重为2.00%时，精煤回收率高达86.94%，回收率属优等(70%)。经1.5比重液洗选后,硫分可从2.01%降为1.22%，降幅高达40%,从中高硫煤降成低硫分煤。(4)煤的综合利用井田内3层煤的共同特点是：灰分低，比较好选，含矸率低，全水分低，磷含量低，挥发分低，固定碳和热稳定性特高(优)，抗碎强度高，产块率高，3号煤硫分特低，9、15号煤硫分较高，但大部分硫分可洗掉。据此，凡粒度13mm、St