采矿专业片盘斜井毕业设计

河南理工大学采矿工程专业2013届毕业设计（论文） 第一章井田概况及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1地理位置与交通银星二号煤矿属积家井矿区，该矿井位于宁夏灵武市东南66km处，行政区划属灵武市白土岗乡及吴忠市盐池县管辖。矿井及周围交通状况如下：公路方面：本区公路交通方便，经过多年建设已形成较为完善的公路网。北部有国道主干线银(川)青(岛)高速公路(GZ25)及国道307线东西向通过，距勘查区约20km；东部有古窑子马家滩冯记沟三级公路南北向通过，向南接于盐兴一级公路；南部经盐兴公路与211国道在惠安堡相接，盐中高速东西横穿井田南部；西部约10km的211国道经灵武市、吴忠市可接于国道109线。铁路方面：正在建设中的电气化太（原）中（卫）银（川）铁路从本区南部穿过，西可连接中（卫）宝（鸡）、包（头）兰（州）铁路，东可直达太原。该铁路现已全线建成，并于2011年1月全线正式通车运营。民航方面：银川河东机场有通往全国各主要城市的航班。井田距银川河东机场约60km，经国道211线或经古窑子均可到达。银星二号煤矿交通网络完善，交通十分方便。详见交通位置图1-1-1。1.1.2地形地貌本区属半沙漠低丘陵地形。位于毛乌素沙漠西南边缘，区内大多被沙丘掩盖，间有杂草固定，属低缓的半沙漠丘陵地貌单元；地形较为平坦，地势中东部稍低，地面海拔标高一般在+1320m左右，区内最高处位于井田西南角，标高约+1330m，最低处位于中东部附近，标高约+1305m，相对高差25m。1.1.3地表水、气象及地震本区属黄河水系，因地势平坦、干旱少雨，无常年地表径流，零星分布的数眼水井的水源均来自第四系浅层地下潜水，水量很小，昼夜涌水量仅有几立方米。在东北部有雨季积水及潜水渗流汇集形成盐碱湖，水深0.10.5m，面积1.0106m2，水位浅，水色微绿、无嗅无味、微浊，水质为咸、碱水。该区地处我国西北内陆，为典型的半干旱半沙漠大陆性气候。气候具有冬寒长、夏热短、春暖快、秋凉早，干旱少雨、日照充足、蒸发强烈的特点。气温一般较低，以年温差与日温差大为其特点。日照期年平均为3004.8h。年降水量分配极不均匀，降雨多集中在7、8、9三个月，全年无霜期133154天，约在5月中旬至9月底。10月初上冻，次年3月解冻。相对湿度为7.68.8%。季风多集中在春秋两季，从当年10月至来年5月，长达7个月，最大风力达 8级，一般为 45级，平均风速为3.1m/s；多为北风及西北风，春秋两季时有沙尘暴天气。宁夏是我国地震活动强度和频度较高的省区之一，历史上曾多次发生破坏性地震。该区位于鄂尔多斯盆地西缘的吴忠地震活动带东侧，地震震中多集中在黄河沿岸。地震活动在空间上则围绕灵武、吴忠附近迂回跳跃，呈一密集的“地震群”分布，该带历史上与近期地震的分布位置基本一致或比较接近，这表明至今构造活动一直在持续进行。地震动峰值加速度在0.15g(灵武气象站)， 矿区地震裂度为度。据国家建设部发布的建筑设计抗震规范，该区抗震设防烈度为度，设计基本地震加速度值为0.20g。1.1.4水源条件及电源条件经过絮凝沉淀过滤除盐消毒处理后的矿井排水可满足矿井用水需要。建井期间的施工用水以及矿井的备用水源均可采用刘家沟水库作为供水水源，从太阳山水厂烟墩山至尚家圈输水干管就近接入取水。在矿井西南侧有惠安堡110kV变电站，由五里坡220kV变电站2回路110kV电源供电，主变压器容量为（2010）MVA。在矿井北侧约30km有永利110kV变电站，主变压器容量为263MVA， 1回110kV电源引自灵武东330kV变电站，第2回110kV电源引自白芨滩110kV变电站。在本矿井正北约18km有1座新建的马家滩110kV变电站。2回110kV线路分别引自五里坡220kV变电站和盐池220kV变电站。主变容量为（263MVA）。已投运163MVA，并预留第3台主变扩建位置。在本矿井西北约7.0km，金风煤田与贺家瑶煤田之间无煤带处新建1座强滩110kV变电站，设计终期规模263MVA，通过35kV线路就近为周边矿井供电。该站已于2010年8月开工建设，2010年12月建成投运。另外，宁夏电力部门在矿区附近规划在矿井东侧约15km处将建马家滩电厂，其装机容量为6600MW，马家滩电厂规划以1000kV特高压输电线路至陕西靖边1000kV变电站。1.2井田地质特征1.2.1地层井田全部被第四系（Q）黄土所覆盖，属隐伏式煤田。根据钻孔揭露及区域资料，井田地层由老至新依次有：三叠系上统上田组（T3s）；侏罗系中统延安组（J2y）、中统直罗组（J2z）、上统安定组（J3a）；白垩系下统宜君组（K1y）；古近系渐新统清水营组（E3q）和第四系（Q）。各地层简述如下：（1）三叠系上统上田组（T3s）主要为黄绿、灰绿色厚层状粗粒砂岩，局部含杂色的泥质砾石，一般砾径1-2厘米，顶部往往含有铝土质，并有鲕粒结构。局部见泥灰岩，并含有大量洖水瓣鲕类动物化石（如在枣泉矿区见到）该组地层全区分布，为延安组含煤岩系的沉积基底。在井田的南部地带，有被风化剥蚀区；井田钻孔揭露最大厚度为58.73 m，但未穿透。据区域地质资料，该组地层一般厚为581m，其顶部为一古侵蚀面，与下伏地层呈假整合接触关系。（2）侏罗系中统延安组（J2y）延安组地层为井田含煤岩系，地表未出露，是本次勘探的主要对象。据钻孔揭露，延安组地层井田大部分布，在井田东北部地带，受构造影响，有风化剥蚀区；井田内最大厚度472.09m，平均厚度435.31m。与下伏三叠系上田组地层呈假整合接触。延安组地层为一套河流湖泊三角洲内陆湖泊相沉积体系。岩性主要由灰、灰白色长石石英各粒级砂岩、灰灰黑色粉砂岩、泥岩、碳质泥岩和煤组成，底部为一套浅白或白色、局部黄色带红斑的粗粒砂岩或含砾粗粒砂岩。 （3）侏罗系中统直罗组（J2z）为延安组含煤地层的上覆地层，地表未出露。据钻孔揭露，直罗组地层井田大部分布，在井田的东北部地带，受构造影响，有风化剥蚀区；井田揭露最大厚度540.17m，区域平均厚度约366.89m。与下伏延安组地层呈假整合接触。直罗组地层属半干旱条件下的河流体系沉积物。岩性下部为浅灰、灰绿色粉砂岩与石英长石粗、中、细粒砂岩互层，夹薄层黑色泥岩。底部有厚度66.01138.22m的粗粒含砾长石石英砂岩（简称七里镇砂岩），假整合于含煤地层之上，是判断是否到含煤地层的标志层；中部以灰绿色及灰绿带紫斑的粉砂岩、细粒砂岩为主，夹薄层中粒砂岩；其底为一层灰白色粗砂岩；上部为土黄、绿色、绿带紫斑、紫红色带绿斑及紫红色、砖红色的粉砂岩、细粒砂岩为主，夹薄层长石石英中粒砂岩及泥岩。（4）侏罗系上统安定组（J3a）主要分布在井田的中、深部，区内大范围遭剥蚀。地表未出露，井田内钻孔揭露最大厚度446.47m，区域上本组地层厚度约500m左右，与下伏直罗组地层呈整合接触。安定组地层是半干旱条件下的河流体系沉积物。岩性以棕红、棕紫色（俗称红层）粉砂岩、细粒砂岩及泥质岩为主，夹中、粗粒长石砂岩，含砾砂岩。为一套干旱气候条件的三角洲、河流及湖滨相红色建造。（5）古近系清水营组（E3q）本组地层全区分布，在地表沟谷地带有出露，井田钻孔揭露最大厚度79.60m，平均厚度25.17m，据区域测绘填图资料及区域钻孔揭露，厚度一般30m左右。与下伏地层呈不整合接触。岩性以紫红色砂质粘土、粉砂及砂砾石构成，下部一般为半胶结的砂岩及砂砾石层，具斜层理，局部有泥灰岩及石膏。（6）第四系（Q）遍布全井田，均为松散沉积物，厚度1.6514.26m，平均厚度3.96m。主要风积沙土及黄土，多呈沙丘，覆盖在各地层之，与下伏地层呈不整合接触。井田地层特征详见表1.2.11.2.2构造井田东北部是由积家井背斜分割的不对称两部分，两翼均较缓。四周是由断层和露头煤分割的井田边界1.2.3煤层及其顶底板岩石特征1.2.3.1含煤地层本区含煤地层为侏罗系中统延安组，延安组含煤岩系平均厚度435.31m，依据其沉积特征可将该组自下而上分为五个岩段：(1)延安组第一段（）J2y1第段由煤系底至14煤顶，平均厚96.53m，是煤系内重要的含煤段。其岩性以灰、灰白色中、粗粒砂岩为主，夹薄层粉砂岩。含煤5层（14、15、17、18、18下），其中18下煤层为井田内的主要可采煤层之一，其它煤层皆不可采。 (2)延安组第二段()J2y2 第段由14煤顶至10煤顶，平均厚度72.02m，主要岩性为中、细粒砂岩，夹薄层粉砂岩，含可采煤3层（12、11、10）。井田地层特征表1-2-1(3)延安组第三段（）J2y3第段由10煤顶至6煤顶，平均厚93.50m，以中细粒砂岩为主。含薄煤4层（6、7、8、9），均不可采。(4)延安组第四段（）J2y4第段由6煤顶至3顶板，平均厚84.93m，以中粒砂岩为主，粉砂岩次之。含可采煤层5层，即3、3下、4上、4、5煤。(5)延安组第五段()J2y5第段平均厚88.33m，其岩性为灰、灰白色中、粗粒砂岩为主，深灰、灰黑色细粒砂岩、粉砂岩次之，含主要煤层为1煤。除被冲刷外，全部可采。1.2.3.2含煤性井田内含煤地层属侏罗系延安组，地层最小厚度399.27m，最大厚度472.09m,平均厚度435.31m，含煤层最多30多层，平均总厚度19.96m，含煤系数为4.59%。勘探报告将煤层编号调整为118下煤，自上而下依次为：1、3、3下、4上、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、17、18、18下共18层。本矿井设计为10煤，受构造影响，起伏较大，局部遭风化剥蚀较为严重。表1-2-1地层时代代号平均厚度 (m)岩石特征界系统组新 生 界第 四 系Q3.96以风积沙土及黄土为主。古 近 系渐新统清水营组E3q25.17以紫红色砂质粘土、粉砂及砂砾石为主。中 生 界侏 罗 系 上 统安 定 组J3a500以棕红、棕紫色（俗称红层）粉砂岩、细粒砂岩及泥质岩为主，夹中、粗粒长石砂岩，含砾砂岩。中 统 直 罗 组J2z366.89上部为土黄、绿色、绿带紫斑、紫红色带绿斑及紫红色、砖红色的粉砂岩、细粒砂岩为主，夹薄层长石石英中粒砂岩及泥岩。中部以灰绿色及灰绿带紫斑的粉砂岩、细粒砂岩为主，夹薄层中粒砂岩；其底为一层灰白色粗砂岩。下部为浅灰、灰绿色粉砂岩与石英长石粗、中、细粒砂岩互层，夹薄层黑色泥岩。底部有厚度66.01138.22m的粗粒含砾长石石英砂岩（简称七里镇砂岩），假整合于含煤地层之上，是判断是否到含煤地层的标志层。延 安 组J2y435.31主要为灰、灰白色长石石英各粒级砂岩、灰灰黑色粉砂岩、泥岩、碳质泥岩和煤。三 叠 系上 统上 田 组T3s581主要为黄绿、灰绿色厚层状粗粒砂岩，局部含杂色的泥质砾石。10煤特征如下10煤为中厚厚煤层，煤层厚度变化小，变化规律明显，结构简单，煤类单一，为不粘煤，全区可采，属稳定煤层，是主要全区可采煤层。10煤位于延安组亚旋回的顶部，剥蚀区外全部沉积，层位稳定；分布面积13.15km2，可采面积13.15km2，全区可采。上距5煤底板21.58167.76m，平均97.77m。见煤点46个，煤层厚度3.774.31m，平均厚度4.11m，可采点46个，可采厚度3.774.31m，平均可采厚度4.11m；煤层厚度变化小，属厚煤层，无夹矸为简单煤层。煤层顶板多为粉砂岩、细粒砂岩；底板岩性以粉砂岩为主，其次为细粒砂岩和少量泥岩。1.2.4水文地质特征、瓦斯、煤尘与自燃1.2.4.1含水层组水文地质特征井田含水层按岩性组合特征及地下水水力性质、埋藏条件等，结合马家滩矿区详勘资料，由上而下划分为以下四个主要含水层：第四系、古近系砂岩孔隙裂隙潜水含水层（）、侏罗系中统直罗组砂岩裂隙孔隙承压水含水层（）、侏罗系中统延安组上段砂岩裂隙孔隙承压含水层（）、侏罗系中统延安组下段砂岩裂隙孔隙承压含水层（）。（1）第四系及古近系松散层孔隙潜水含水层组（）第四系松散层孔隙潜水：全区分布，厚度1.6514.26m，平均3.96m。含水层分为上下两个层段，上含水段以风积沙及沙土层为主，导水性较强，一般不含水，仅地形平坦低洼处含有少量潜水。下含水段主要为上更新统马兰组（Q3m）孔隙潜水层，岩性以亚沙土、亚粘土为主，少量砾石层，厚度67m。古近系含水段：地层厚度4.9579.60m，平均25.17m。岩性以紫红色砂质粘土为主，局部地段夹有半固结的砂岩，底部为砂砾石层，其厚度59m，局部与基岩顶部风化带裂隙含水层组成一套复合含水层组，富水性强。根据J04水文孔对第四系及古近系含水层组进行的抽水试验成果，含水层岩性主要为沙土、沙层及沙砾石层，厚度26.79m，静止水位标高1323.44m，最大降深20.90m，涌水量1.296l/s，平均单位涌水量q =0.00841l/s.m。（2）侏罗系中统直罗组裂隙孔隙承压水含水层（）本含水层属干旱条件下的河流沉积物。主要分布于井田内西部及23勘探线以南，1823勘探线一带背斜轴部，由于地层抬升大面积遭剥蚀缺失。含水层厚度4.9219.93m，平均厚度84.64m，积家井背斜轴部剥蚀区，含水层厚度较薄；属裂隙孔隙承压水含水层。从地质剖面可见，含水层上下段之间有稳定的隔水层，岩性以粉砂岩为主，主要分布于“七里镇”粗粒砂岩上部，稳定分布，隔水性较好；当局部地段隔水层被剥蚀时，下段含水层直接与古近系底部砂、砾岩含水层直接接触，增强了含水层上下段之间的水力联系。据本区抽水试验资料，北部2201-1号孔，含水层静水位+3.50m，标高+1311.08m，降深25.85m，涌水量3.24L/s，单位涌水量0.1253L/sm，标准单位涌水量0.1244 L/sm，渗透系数0.1315 m/d；南部2507-1号孔，含水层静水位13.80m，标高+1308.76m，降深9.57m，涌水量3.820L/s，单位涌水量0.3918L/sm，标准单位涌水量0.4672 L/sm，渗透系数0.464m/d；地下水流向自北而南流动；其富水性变化规律表现为自北而南逐渐增大。地下水矿化度6.61810.922 g/L,水质类型为CL.SO4Na型。（3）侏罗系中统延安组上段砂岩裂隙孔隙承压含水层（）主要由三角洲平原相组成，岩性以灰、灰白色粉细粒砂岩为主，夹有砂泥岩互层，岩性较致密，钙、泥质胶结，坚硬、颗粒支撑。含水层厚度24.93239.82m，平均厚度133.23m，23勘探线以南，厚度一般大于100m,仅在积家井背斜轴部剥蚀外围，厚度有所减小。该含水层为一复合含水层，各主要煤层顶板一般都有砂岩含水层，属层间孔隙裂隙承压含水层，为煤层顶板直接充水含水层。据本次勘探H2201-1钻孔抽水试验资料，含水层静水位2.30m，标高+1305.28m，降深15.36m，涌水量0.828L/s，单位涌水量0.0539L/sm，标准单位涌水量0.0292 L/sm，渗透系数K0.0248m/d，影响半径17.35m。地下水矿化度37.15 g/L,水质类型为CL.SO4Na型。属富水性弱的含水层。（4）侏罗系中统延安组下段砂岩裂隙孔隙承压含水层（）本含水组由三角洲平原相和河流冲积平原相组成。含水层厚度19.4075.93m，平均厚度45.88m，其厚度变化规律表现为;自积家井背斜轴部向两翼逐步增厚，南部大于北部。含水层岩性以灰、深灰色中、粗砂岩为主，分选性、渗透性中等，局部地段裂隙发育，钻孔钻进时出现漏孔现象。平面上，富水性自北而南逐渐减弱地下水自北而南富水性富水性略有增加。1.2.4.2隔水层组水文地质特征本区侏罗系为陆相地层，岩性、岩相变化较大，垂向上具明显的沉积旋回特征，岩性多为中细砂岩与粉砂岩、泥岩互层，特别是煤系地层各旋回上部多由泥岩、粉砂岩或砂泥岩互层组成，岩性致密，和煤层本身形成良好的隔水层，隔水层以低阻、高密度的粉砂岩、泥岩为主。据统计较为稳定的隔水层有：直罗组底部砂岩含水层顶板的粉砂岩、泥岩为主的隔水层；各主要煤层及其顶底板泥岩、粉砂岩组成的隔水层。现将主要隔水层分述如下：(1)古近系砂质粘土岩隔水层全勘查区分布，岩性以紫红色砂质粘土、粉砂及砂砾石构成，部分地区有半胶结底砾石岩层。隔水层层厚一般25m左右，厚度较稳定。据井田北部马家滩矿区钻孔土工试验报告，古近系中上部粉土和粉砂粘类土含量普遍在25%以上，含水量在20%以内，天然抗压强度也极低，因此，其导水性与含水性很弱，且阻隔了第四系与基岩含水层之间的水力联系，构成井田含水层顶部隔水边界，阻隔了第四系与基岩含水层之间水力联系。(2)直罗组中部粉砂岩、泥岩隔水层位于直罗组底部含水层顶，由于本组地层在背斜轴部抬升大面积遭剥蚀缺失，主要分布于井田内西部、南部。岩性为浅灰、灰绿色粉砂岩、泥岩，厚度较大且分布较稳定，厚度约33m。由于该隔水层透水性差，且处于煤层直接充水含水层上部或导水裂隙带之上，故对阻隔松散层及基岩风化带潜水意义较大。当部分地段该隔水层被剥蚀时，含水层上部隔水层由古近系红色粘土层所替代，从而导致直罗组下段砂岩裂隙孔隙含水层地下水以静储量为主，补给条件差。(3)延安组各段粉砂岩、泥岩隔水层延安组煤系地层中，泥岩、砂质泥岩、粉砂岩较发育，主要表现为灰黑色泥岩、粉砂岩互层，局部为炭泥岩。但一般厚度不大，连续稳定性差，属局部相对隔水层。上段主要分布在1、3、5煤的顶底板。下段主要分布在10、12、18煤的顶底板。原始状态下，受煤层组煤泥岩隔水层影响，垂向上水力联系较弱；在断层发育，岩层倾角大的地段，或随着煤矿开采，矿山开采中冒落带及导水裂隙带互相勾通，其顶底板隔水层隔水性能变差，仅在局部地段具隔水性。 (4)、地下水补给、径流与排泄要件井田地下水补给来源，主要以大气降水为主。其次为含水层之间的越流补给。松散层潜水主要接受大气降水的补给。潜水面起伏与现代地形起伏基本一致，径流方向主要受地形控制，由高至低流动，局部受地形影响流向略有改变。潜水多以渗流及潜流形式径流排泄于沟谷或汇聚于地形低洼地区形成的湿地，通过蒸发作用排泄。由于古近系砂质粘土岩隔水层存在，仅极少部分潜水沿断层破碎带补给下伏基岩含水层。据宁东矿区矿井涌水量调查，矿坑涌水量与大气降水的数量、性质及延续时间无关，说明基岩承压水含水层补给主要通过含水层之间越流及断层破碎带补给，极少量大气降水补给,大部分基岩含水层径流条件较差，地下水有利于储存不利于排泄，储水空间相对封闭，承压水补给微弱，水力坡度小，径流极为缓慢，横向上具不连续性，垂向上具分段性。含水层深部由于水的交替能力差，迳流极为缓慢，甚至几乎不动，加之地层的非均一性，因而含水层地下水矿化度较高，水量小，富水性微弱。1.2.4.3矿井涌水量预测根据勘探报告对银星二号煤矿矿井的涌水量预算，矿井正常涌水量为350m3/h，最大涌水量采用宁东煤矿最大矿井涌水量与正常涌水量1.21.5倍比值，即595m3/h。由于矿区内沉积环境不同地段变化较大，含水层水文地质条件在不同深度，不同地区有一定的差异；因此，建议在矿井设计及开采过程中，进一步加强断层导水性及对矿井水文地质条件的研究，防止突水事故及其它安全事故的发生。1.2.4.4瓦斯煤层瓦斯含量（ml/g可燃质）自然瓦斯成分（)自然瓦斯分带CO2CH4C2-4N2CO2CH4C2-4100.030.0700.050微量80.8699.420.5810.3408.800二氧化碳氮气带1.2.4.5煤尘本井田煤的火焰长度一般大于400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量为8095%，煤尘爆炸性指数为27.3631.96，属有煤尘爆炸性危险的煤。1.2.4.5煤的自燃倾向本井田各煤层自燃倾向性为自燃容易自燃。本井田煤为不粘煤，变质程度低、挥发分高，特别是惰质组分高达50%左右，易吸氧氧化，使着火点降低引起煤的自燃。宁东煤的自燃发火期为一个月。地面煤堆、井下煤柱与封闭老巷的残留煤，经氧化均能引起自燃。宁东地区各矿区许多煤矿都发生过井下自燃发火现象。为防止煤的自燃，在井下应采取经常清理浮煤，老巷封闭，隔绝空气等办法防止煤的自燃，井上煤堆则采用泥皮封闭或盖土等办法防止煤的自燃。1.2.5煤质1.2.5.1物理性质各可采煤层煤的颜色为黑色，条痕为褐黑色，弱沥青光泽为主，丝炭呈丝绢光泽，参差状、阶梯状、平坦状断口，内外生裂隙较发育，部分裂隙被方解石充填，含少量黄铁矿结核和薄膜。条带状结构，层状构造。10煤层真密度平均为1.50 g/cm3，视密度平均为1.34 g/cm3，主 要 物 理 性 质结构构造宏观煤岩特征颜色条痕光泽断口裂隙煤岩成分煤岩类型黑色褐黑色弱沥青沥青阶梯状参差状 内生裂隙较发育条带状层状亮煤暗煤为主，夹镜煤条带，含少量丝炭。半亮型半暗型1.2.5.2煤的化学性质其中原煤的平均水分为6.47（Mad），浮煤为6.48（Mad）。原煤的灰分9.48灰分 Ad (%)，浮煤的灰分3.87灰分 Ad (%)脱灰率59.18%，为特低灰煤。原煤的挥发分33.55Vdaf ，浮煤的挥发分32.47Vdaf 。为中高挥发分煤煤的元素分析CdafHdafNdaf Odaf原煤76.3679.963.274.701.071.2715.817.5477.94(11)4.23(11)1.17(5)16.58(5)浮煤75.9386.714.455.230.971.414.5618.1679.51(10)4.62(10)1.21(5)15.73(5)各种硫 原煤（%） 浮煤（%）脱硫率（%）原煤分级全硫 各种硫全硫 各种硫St,dSp,dSo,dSs,dSt,dSp,dSo,dSs,d36.92低硫煤0.650.020.520.280.410.010.120.3210煤发热量及分级表原煤(MJ/kg)浮煤(MJ/kg)原煤发热量（Qgr,d）分级干基高位发热量（Qgr,d）干基低位发热量（Qnet,d）干基高位发热量（Qgr,d）干基低位发热量（Qnet,d）23.6130.6422.8229.7428.9831.252830.33高热值煤28.19(36)27.35(36)30.34(21)29.43(21)当温度在850时，煤对二氧化碳的还原率平均为24.4%；当温度在950时，煤对二氧化碳的还原率平均为56.2%，当温度在1100时，煤对二氧化碳的还原率平均为88.3%。本井田煤对二氧化碳具有较高的反应性，煤在气化和燃烧过程中反应速度较快，效率较高。1.2.5.3煤的工艺性能1、煤的汽化指标煤对二氧化碳的反应性（a）：井田煤在950时，对二氧化碳的还原率综合平均值为54.275.2，1100时对二氧化碳的还原率综合平均值为84.396.7，属化学反应性好的煤。2、抗碎强度井田25mm煤在71.997.6%之间变化，属高强度煤。3、可磨性（HGI）井田原煤哈氏可磨性指数为6271，为中等可磨煤。4、热稳定性各可采煤层热稳定性测试结果中，大于6毫米残焦（TS+6）值为59.381.8%，属中等热稳定性高热稳定性煤。1.2.5.4煤的工业用途本区煤类属变质程度低的不粘煤，煤质主要特征及煤的性能如下：1、煤的显微组分中有机组分占96%左右，其中镜质组、惰质组占92%左右，壳质组占4左右，显微组分中无机组分占4左右，以粘土类和碳酸盐类为主。2、 煤水分（Mad）平均在7.00%左右，特低灰低灰、低硫、低磷，中高挥发分，高热值、不具粘结性。3、煤灰成分中硅铝氧化物所占比例相对不大，煤灰为较低软化温度灰（ST在1200左右)，中可等可磨，抗碎强度高，较高高热稳定性，煤对二氧化碳的反应性好，弱结渣性，焦油产率低。4、浮煤灰分控制在8%左右，浮煤产率在90%以上，煤的可选性为易选。因此，本区煤可作为动力、气化、间接液化、煤化工等用煤。1.3井田勘探程度1958年至1980年，本区曾进行多次地质测量、物探及钻探工作，初步查明了鸳鸯湖-萌城地区地层层序和含煤时代，了解了含煤地层的大致分布范围，煤层层数和煤厚，初步了解了构造形态、煤质和水文地质条件，勘查程度仅达到找煤阶段。2004年3月2005年1月，受宁夏千河源矿业有限公司的委托，陕西煤田地质局在矿区的中北部进行了煤炭资源详查勘查，并提交了宁夏回族自治区宁东煤田积家井勘查区（中南部）煤炭详查报告。共施工钻孔37个，2008年6月2009年1月，受发电集团委托，宁夏煤炭勘察工程公司在本区北部银星一号井田进行勘探，施工煤田钻孔47孔，。2010年11月22日宁夏回族自治区矿产资源储量评审中心对宁夏回族自治区宁东煤田积家井矿区银星二号井田煤炭勘探报告（2010年8月）进行了评审备案。本设计依据的地质报告为2010年8月完成的宁夏回族自治区宁东煤田积家井矿区银星二号井田煤炭勘探报告，地质勘查程度为勘探。勘探报告评价矿井水文地质类型为中等。，矿井水文地质类型应为复杂。建议建设单位委托具有相应资质的单位对矿井水文地质类型重新界定，为矿井设计及建设提供准确依据。第二章 井田开拓2.1井田边界及储量2.1.1井田边界银星二号煤矿位于宁东煤田积家井矿区的中北部，东以DF5和DF4断层为界，南以DF9和DF4断层为界，西以野麦子塘西侧，北以露头煤为界。井田呈近南北向条带状展布，走向长约5.9km，倾向宽约2.5km，井田面积约13.2 km2，由8个拐点圈定。井田拐点坐标见表2-1-1。井田境界见图2-1-1银星二井井田拐点坐标表2-1-1序号Xy序号Xy1417260036387600541679003639060024171700 3638580064170200 3638980034166400363883007416980036389400441669503638925084170200 36388700图2-1-12.1.2井田储量2.1.2.1矿井的工业储量矿井储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量。本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一。块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个煤厚相近钻孔连成块段。根据此块段的面积，煤的容重，平均煤厚计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。（1）矿井工业储量矿井工业储量是勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量之和，其中高级储量A、B级之和所占比例应符合(表21)的规定。由煤层底板等高线及储量计算图上提供的资料可计算出来设计矿井工业储量汇总表见(2-3)。表21矿井高级储量比例 地质开采条件简单中等复杂储量级别比例（）大型中型小型大型中型小型中型小型井田内A+B级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平内A+B级储量占本水平储量的比例70604060503040不作具体规定第一水平内A级储量占本水平内储量的比例4030153020不作具体规定不要求图2-1储量分级图表2-2各分级面积及量编号面积（m2）储量(万吨）k1 B2.5152.5154.111.341385.1k2 A2.0842.0844.111.341148.3k3 A2.1802.1804.111.341122.9k4 B5.0825.0824.111.342800.2k5 C1.3391.3394.111.34737.8表2-3工业储量汇总表煤层名称工业储量（万吨）备注ABA+BCA+B+C10煤层2271.24185.36356.5737.87069.3符合总计2271.24185.36356.5737.87069.3符合2.1.2.2矿井设计储量矿井设计储量为矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量。而在该井田范围内只有煤田境界煤柱和断层煤柱。井田边界煤柱：井田边界保护煤柱在井田边境留设10-50m的保护煤柱，断层和露头边界为50m则煤柱损失量为：Q边=417万吨断层保护煤柱：断层两侧各留设50m的保护煤柱，则煤柱损失量为:Q断=110万吨矿井设计储量Q设=Q工-Q边-Q断=6542.3万吨2.1.2.3矿井设计可采储量矿井设计可采储量为矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率所得到的储量。各种主要巷道的保护煤柱及可采储量见表24；矿井工业广场地保护煤柱留设见图22；工业广场保护煤柱设计计算参数见表25。在此先按工业储量的5-7%计入,先按5%计入,初算可采储量,之后进行修正。2.2矿井工作制度、设计生产能力及服务年限2.2.1矿井工业制度按矿井的设计能力（年产量）主要有以下三类井型：井型 设计生产能力(MT/a)大型 1.2 1.5 1.8 2.4 3.0 4.0 6.0 中型 0.45 0.60 0.90小型 0.09 0.15 0.21 0.30附上述类型外，不应出现介于两种生产能力的中间井型。表24矿井可采储量汇总表开采水平煤层名称工业储量(A+B+C)(万吨)矿井设计储量（万吨）矿井可采储量（万吨）永久性煤柱损失设计储量设计煤柱损失可采储量断层境界工业广场井下巷 道其他三7069.31104176542.3357.1无4972.2矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、处理、开采条件、设备供应以及国家需煤等因素确定。对于储量丰富、地质构造简单、煤层生产能力大、开采技术条件好的矿区应建设大型矿井。当煤层赋存深、表土层很厚、井筒需要特殊施工时，为扩大井田开采范围，减少开凿井筒数目，节约建井工程量和降低吨煤投资，以建设大中型矿井为宜。依据本井田资源条件和对资源的分析，具备中型矿井开发条件，同时结合按期达产、采掘接替应变能力强，稳产和增产有保障可持续发展的条件创造；综合评价初期投资少，吨煤投资和万吨掘进率低、经济效益高登技术条件。参考煤矿设计手册，各类井型井田的特征，初步确定矿井设计生产能力为0.90Mt/a。1、矿井工作制度矿井设计年工作日为330d，每天4班作业，其中3班生产，1班检修。每天净提升时间为15h。2.2.2矿井服务年限矿井服务年限按下式计算：T Zk/AK式中：T矿井服务年限，aZ矿井可采储量，MtA矿井生产能力，MtaK储量备用系数，取1.4.T=49.7/1.40.9T=40.5a按设计规范规定，各井型的服务年限下如表：井型矿井设计生产能力（Mt/a）新矿井服务年限（a）改扩建后矿井服务年限（a）大型3.05.0 1.22.460505040中型0.450.904030小型0.30及以下各省煤炭厅自定同左经计算后的矿井服务年限为40.5年。满足设计规范规定的服务年限，初步故确定矿井生产能力为0.90Mt/a。2.3井田开拓方案比较2.3.1矿区内生产矿井开拓方式概述及评价主、副立井口及工业场地位置位于井田中西部H2201钻孔西侧，井筒落底水平为+850m水平；回风斜井及工业场地位置位于H2203钻孔北侧，10煤露头以外，井筒沿10煤布置兼做回风上山，落底水平为+850m。初期开采水平为+850m，在该水平设置井底车场，采区上山沿10煤布置，通过石门及分煤组上山开采各煤层，全矿井12个工作面满足生产能力，初期在10煤布置1个综采工作面，工作面沿煤层走向布置，双翼开采。评价：实践证明了所采用的开拓方式及准备方式的正确性，矿井达到了高产、高效，并年年产量都有增加。2.3.2影响矿井开拓的主要因素分析本矿井整体地质条件较为简单，矿区内有几条断层直的注意，井田边界不规则是影响开拓方案的重要原因。尤其是东北部的背斜。 2.3.3井田开拓2.3.3.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。1、确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、合理确定开采水平的数目和位置；3、布置大巷及井底车场；4、确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5、进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6、合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1、贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2、合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。3、合理开发国家资源，减少煤炭损失。4、必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。6、根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。2.3.3.2影响设计矿井开拓的主要因素分析及主要考虑的因素 本区地域偏僻，自然条件差，区内人烟稀少，经济相对落后，目前尚无其它工业企业，搬迁问题并不突出，对井田开拓影响不大。矿区内有四条断层其中DF4和DF2断层落差在20米左右应多加注意DF1和DF6落差在5m以内不影响开拓井田东北部有露头出现，煤层埋深较浅适合斜井开拓。2.3.3.3确定井筒形式、数目、位置及坐标1井筒形式选择井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带输送机有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长、辅助提升能力小，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层埋深较浅，地质条件简单适合斜井开拓2、主副井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少。(1) 有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村。(2) 井田两翼储量基本平衡。(3) 井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层。(4) 工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁。(5) 工业广场宜少占耕地，少压煤。(6) 距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。综合以上因素，结合矿井实际情况，提出本矿井主副井筒布置，见开拓平面图。2、主副井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少。(1) 有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村。(2) 井田两翼储量基本平衡。(3) 井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层。(4) 工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁。(5) 工业广场宜少占耕地，少压煤。(6) 距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。综合以上因素，结合矿井实际情况，提出本矿井主副井筒布置，见开拓平面图。3、风井井口位置的选择应在满足通风要求的前提下，与提升井筒的贯通距离最短，并利用各种煤柱以减少保护煤柱的损失。为避免煤柱损失，将东带区和西带区风井位置选择，见开拓平面图所示位置。2.3.3.4工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，东露头附近 2.3.3.5开采水平的确定及采区划分由于本矿地质条件简单，煤层倾角较小520，平均15井口及工业场地位于井田中北部H2203钻孔附近，10煤露头以外，主、副井井口标高+1320m、回风井井口标高+1319.5m，三个井筒落底到+900m水平。初期开采水平为+900m，在该水平设置井底车场，井筒兼做采区上山，通过石门及分煤组上山开采各煤层，全矿井1个工作面满足生产能力，初期在布置1个综采工作面，工作面沿煤层走向布置，双翼开采。后期下部车场落底水平分别为+700m。总之，后期井下煤炭利用大巷或石门胶带运输，实现分区开发，一个井筒出煤。北翼轨道运输及胶带运输大巷，开采21采区；在H20勘探线10煤露头附近布置后期回风斜井服务21采区全井田划分为4个采区。首采区南北分别以H26和H19勘探线为界，西以+900m煤层底板等高线为界，东以各煤层露头线或积家井背斜轴为界。面积约为4.5km2。2.3.3.6主要开拓巷道根据矿井的开拓布置、水平划分和井下主辅运输方式，本着工程省、系统简单、生产过程中运输费用少、能耗低的原则，本矿井初期斜井井筒兼做采区上山，不设大巷，通过采区中车场直接进入工作面。为减少大巷煤柱损失、减少开拓岩巷，后期大巷采用集中布置，通过采区石门至各相应采区上下山。2.3.3.7开采顺序先开采11采区，在开采12采区，21采区，31采区2.3.3.8方案提出及技术比较根据前述各项决定，本井田在技术上可行的开拓方案有下列几种：方案一斜井两水平片盘开拓一水平在+900二水平在+700，后期为单水平上下山方案二立井二水平上山开拓第一水平在+950第