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文档简介
中国矿业大学2011届本科生毕业设计 中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名: 学 号: 21070006 学 院: 应用技术学院 专 业: 采 矿 工 程 论文题目: 忽吉图1.8 Mt/a新井设计 专 题: 矿井火灾预防与治理 指导教师: 职 称: 副 教 授 2011年6月 徐州全套图纸,完整版设计加153893706中国矿业大学毕业论文任务书学院 应用技术学院 专业年级 采矿07 学生姓名 任务下达日期:2011 年 3 月 8 日毕业论文日期: 2011年 3 月 8 日至 2011 年 6 月 10 日毕业论文题目:忽吉图1.8 Mt/a新井设计毕业论文专题题目:矿井火灾预防与治理毕业论文主要内容和要求:按采矿工程毕业设计大纲要求,一般部分完成忽吉图1.8Mt/a新井设计;专题为矿井火灾的预防与治理;翻译题目为:“Synthesizing the mechanization adopts to put a coal mines technique and its outlooks”院长签字: 指导教师签字:中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语(基础理论及基本技能的掌握;独立解决实际问题的能力;研究内容的理论依据和技术方法;取得的主要成果及创新点;工作态度及工作量;总体评价及建议成绩;存在问题;是否同意答辩等):成 绩: 指导教师签字: 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语(选题的意义;基础理论及基本技能的掌握;综合运用所学知识解决实际问题的能力;工作量的大小;取得的主要成果及创新点;写作的规范程度;总体评价及建议成绩;存在问题;是否同意答辩等):成 绩: 评阅教师签字: 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩:答辩委员会主任签字: 年 月 日学院领导小组综合评定成绩:学院领导小组负责人: 年 月 日37摘 要 本设计包括三部分:一般部分,专题部分和翻译部分。一般部分是忽吉图1.8 Mt/a吨新井设计。一般部分共包括10章:1.矿区概述及井田地质特征;2.井田境界和储量;3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限;4.井田开拓;5.准备方式-盘区巷道布置;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。忽鸡图村煤矿位于鄂尔多斯市东胜区东南直距约36km处,东胜煤田四道柳找煤区第25勘探线之间,行政区划隶属于鄂尔多斯市准格尔旗四道柳乡。矿区地形总体呈北高南低。最高点位于矿区北侧,海拔标高1420.2m,最低点位于东南部的南沟,海拔标高1291m,相对高差为129.2m左右。属高原侵蚀性丘陵地貌,地形切割强烈,基岩裸露,植被稀疏,为半荒漠地区。走向长5.01 km,倾斜宽2.80 km,面积14.2km2。矿井正常涌水量80 m3/h。瓦斯极小,煤尘无爆炸危险性,煤层自燃发火倾向小。井田内可采煤层4层,3、4、5、6号煤层。设计一层煤,即6号煤层。6号煤层厚度在2.2 m4.9 m,一般在2.81m,倾角15。属主亮煤。煤尘无爆炸性危险,自燃发火期35个月。井田内可采储量约211.05Mt,矿年产1.8Mt/a,为大中型矿井,服务年限为66.58a。矿井工作制度为“三八”制。矿井的采煤方法为综合机械化采煤工艺。主斜井主要用于提升煤炭,副斜井主要用于提升人员、矸石、和材料等。矿井采用一矿两面的高效作业方式。工作面长度为230 m。矿井通风方式为抽出通风方式,风井布置方式为中央并列式。专题部分主要介绍了矿井火灾预防与治理。翻译部分题目为:“Synthesizing the mechanization adopts to put a coal mines technique and its outlooks”关键词:矿井设计; 建筑物; HWQS;ABSTRACTThis design includes three parts: General part, translation part with special subject part. General part is Pinghu mine 0.6 millions tons of new design. This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.Pinghu mine locate in Fengcheng Jiangxi province , traffic is convenience to the mine . The scope of mining area: From west F3 fault, east is to the border between the mining stratum and the area of Jurassic. From north 1 seams Yin bend to appear line and 3 fair exploration district lines, till south in 13 coal seams - the ground projection line of the contour of 650 m. The run of the minefield is 4.3 km ,the width is about 3.3 km. The normal flow of t is 120 m3 percent hour . The mineral well gas gushes the deal higher, for high gas mineral well.Coal dust has explosive dangerousness, and coal seam have spontaneous combustion get angry trend.The designed productive capacity is 0.6 million tons percent year, and the service life of the mine is 41.7 years. The duty degree is made for 3- 8. The method of coal mining of pit is once pick mine completely high. The well farmland is two level. Absolute altitude is first level - 700 m, with vertical shaft development, main vertical shaft is used to promote coal mainly, associate shaft is used to promote people , stone , with material.The mine has one-mine-one-face. The length of working-face is 100 m.The ventilated way under shaft is for drawing out the well ventilated way, the breeze well arranges way as two sides opposite angles type.The part of special subject have introduced Beton of paste-like backfill gob-side entry retaining technic. Translation part is about Studies of high water and quick setting (HWQS) cementitious mibackfill.Keyword: Pit is designed; building; HWQS;一般部分目 录1 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1位置与交通11.1.2地形地貌及水系11.1.3气象与地震21.1.4矿区经济概况21.1.5电源、水源情况21.2 地质特征31.2.1地层与构造31.2.2煤层51.2.3煤质61.2.4井田水文地质条件81.2.5矿井涌水量预算101.2.6工程地质111.2.7瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温121.2.8井田勘探程度及存在问题122 井田开拓172.1 井田境界及储量172.1.1井田境界172.1.2矿井资源/储量计算172.2 矿井工业储量182.2.1 储量计算基础182.2.2井田地质勘探182.2.3 工业储量计算182.3矿井可采储量192 .3.1安全煤柱留设原则192.3.2矿井永久保护煤柱损失量202.3.3矿井可采储量213 矿井设计生产能力及服务年限233.1矿井工作制度233.2矿井设计生产能力的确定233.3矿井及水平设计服务年限234 井田开拓244.1井田开拓的基本问题244.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标244.1.2工业场地的位置264.1.3开采水平及采盘区划分264.1.4主要开拓巷道264.1.5方案比较264.2 矿井基本巷道314.2.1 井筒314.2.2 井底车场及硐室334.2.3主要开拓巷道345准备方式-盘区巷道布置355.1 煤层地质特征355.1.1 盘区位置355.1.2 盘区煤层特征355.1.3 煤层底板岩石构造情况355.1.4 水文地质355.1.5 地质构造355.1.6 地表情况355.2 盘区巷道布置及生产系统355.2.1盘区准备方式确定355.2.2 盘区巷道布置365.2.3 盘区生产系统365.2.4盘区内巷道掘进方法365.2.5 盘区生产能力及采出率365.3 盘区车场选型386 采煤方法396.1采煤工艺方式396.1.1盘区煤层特征及地质条件396.1.2确定采煤工艺方式396.1.3回采工作面参数396.1.4 采煤工作面破煤、装煤方式406.1.5采煤工作面支护方式406.1.6 端头支护及超前支护方式436.1.7 各工艺过程注意事项446.1.8 采煤工作面正规循环作业456.2回采巷道布置466.2.1回采巷道布置方式466.2.2回采巷道参数467 井下运输487.1概述487.1.1矿井设计生产能力及工作制度487.1.2 煤层及煤质487.1.3 运输距离和货载量487.1.4 矿井运输系统487.2盘区运输设备选择497.2.1设备选型原则497.2.2 盘区运输设备选型及能力验算497.3 大巷运输设备选择517.3.1主要运输大巷设备选择517.3.2 辅助运输大巷设备选择527.3.3运输设备能力验算528 矿井提升538.1 矿井提升概述538.2 主副井提升538.2.1 主井提升538.2.2副井提升设备选型548.2.3井上下人员运送549 矿井通风及安全559.1矿井概况、开拓方式及开采方法559.1.1 矿井地质概况559.1.2开拓方式559.1.3开采方法559.1.4 变电所、充电硐室、火药库559.1.5 工作制、人数559.2 矿井通风系统的确定569.2.1矿井通风系统的基本要求569.2.2矿井通风方式的选择569.2.3矿井主要通风机工作方式选择599.2.4 盘区通风系统的要求609.2.5 工作面通风方式的选择609.3 矿井风量计算629.3.1 工作所需风量计算629.3.2 备用面需风量的计算639.3.3 掘进工作面需风量639.3.4 硐室需风量649.3.5 其他巷道所需风量649.3.6 矿井总风量649.3.7 风量分配659.4 矿井通风阻力计算669.4.1 矿井最大阻力路线679.4.2矿井通风阻力计算679.4.3 矿井通风总阻力749.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔749.5 选择矿井通风设备759.5.1 选择主要通风机759.5.2 电动机选择799.6安全灾害的预防措施809.6.1 预防瓦斯和煤尘的爆炸的措施809.6.2 预防井下火灾的措施819.6.3 防水措施8210 设计矿井基本技术经济指标83设计矿井的基本技术经济指标如表10.1所列。83表10-1 设计矿井基本技术经济指标表83主要参考文献:85专题部分87矿井火灾预防与治理871火灾的分类871.1外因火灾(外源火灾)871.2内因火灾(煤的自燃火灾)872煤的自燃与预防882.1煤的自燃882.2预防自燃措施883矿井灭火893.1灭火方法893.2矿山防灭火技术904矿井火灾预测预报技术944.1煤自燃性鉴定与自燃发火期944.2自燃发火预测预报954.3机电设备与碉室火灾检测系统965矿井防灭火技术965.1惰化防灭火技术965.2阻燃物质防灭火技术965.3堵漏风防火技术975.4综合防灭火技术976外源火灾检测及防治977结束语98参考文献:99英文原文101中文译文109致 谢1141 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1位置与交通忽鸡图村煤矿位于鄂尔多斯市东胜区东南直距约36km处,东胜煤田四道柳找煤区第25勘探线之间,行政区划隶属于鄂尔多斯市准格尔旗四道柳乡。其地理座标为:东径:11018311102010北纬:393731394001。矿区北距主要交通干线109国道约25km,经黄天棉图到包府(包头府谷)公路约15km,均有三级柏油公路相连,矿区到东胜区公路距离约为40km。东胜区是鄂尔多斯市重要的交通枢纽,东西向有109国道,南北向有210国道,并有包府公路及包神铁路通过,交通干线四通八达。交通便利(见图1.1)。 图1.11.1.2地形地貌及水系矿区地形总体呈北高南低。最高点位于矿区北侧,海拔标高1420.2m,最低点位于东南部的南沟,海拔标高1291m,相对高差为129.2m左右。属高原侵蚀性丘陵地貌,地形切割强烈,基岩裸露,植被稀疏,为半荒漠地区。最大的沟谷为核实区东侧的忽吉尔图沟,在雨季常形成季节性流水,暴雨过后可形成短暂的洪流。区内地形切割强烈,沟谷纵横交错。侏罗系中下统延安组裸露地表,局部被第四系风积砂及松散层覆盖。区内水系较为发育,多为间歇性河流,旱季一般干涸无水或有溪流,但暴雨过后可形成洪流,水流总体由北向南汇入勃牛川,而后向南流入陕西省。据古城壕水文站资料:勃牛川最大洪峰流量为4810m3/s,最小流量0.003m3/s,平均流量为40.3m3/s。矿区位于忽吉尔图沟的上游,总体地势西高东低,大气降水快速排泄于忽吉尔图沟中,该沟平时为干沟,沟中第四系冲洪积含水对其下岩层有补给作用。1.1.3气象与地震属半干旱高原大陆性气候,昼夜温差较大,最高气温38.3,最低气温-30.9。年降水量277.7544.1mm,且多集中于7、8、9三个月,年蒸发量1749.72436.2mm。常年刮风,平均风速2.3m/s。最大风速20m/s。无霜期平均139170天,最大冻土深度1.74m。根据中国地震动参数区划图(GB-18306-2001),该区地震动峰值加速度(g)为0.10,比照中国地震烈度区划图(1990)对照烈度为7度。1.1.4矿区经济概况本区距鄂尔多斯市东胜区较近。鄂尔多斯市是内蒙古自治区新兴的工业城市之一。近年来工业发展迅速,产业结构日趋合理,构建了以农牧业为基础,绒纺、煤炭、电力、建材、化工等传统产业与生物制药、纳米材料等高新技术为主导产业。民营企业经济巡猛发展,已形成多种经济成分蓬勃兴起、共同发展的良好局面。城市进程不断加快、基础设施建设水平已整体提高,水、电、路及通讯全面改善,创造了世界瞩目的鄂尔多斯现象。1.1.5电源、水源情况(一)电源情况在矿井工业场地建10kV 变电所,供电电源为两个:两回电源线路。当任一回路故障停电时,另一回路能担负矿井全部负荷。在忽鸡图村煤矿西北方向,鄂尔多斯电业局规划在公沟矿附近新建35kV变电所。从这个变电所的不同母线段各引一回路10kV线路作为本矿的两回路电源,线路长约3km。10kV电源线路导线:LGJ-240。(二)水源情况本矿井为扩建矿井,目前矿井地面生活用水取自矿井工业场地忽吉尔图沟内水井,供水能力约为30m3/d,能够满足生活用水。扩建后,随着用水量增加,生产生活用水水源除现有水源继续使用外,由准格尔旗科源水务有限公司供给。本矿井井下排水量正常为80m3/h,最大为100m3/h,经地面净化处理后,可作为井下消防洒水用水源,不足部分由地面给水系统补充。1.2 地质特征1.2.1地层与构造(一)区域地层东胜煤田是以三叠系上统延长组为沉积基底的侏罗纪早、中期含煤建造,主要含煤地层为侏罗系中下统延安组(J1-2y),其上覆地层有侏罗系中统直罗组(J2z)、安定组(J2a)、白恶系下统迳川组(K1jc)、东胜组(K1ds)、第三系数上新统(N2)、第四系马兰组(Q3m)黄土层和第四系(Q4)。区域地层特征详见表1-2-1。表1-2-1 东胜煤田区域地层表系统组厚度(m)最小-最大岩性描述及接触关系第四系全新统(Qh)0-25为湖泊相沉积、冲洪积和风积层。不整合于下伏地层之上。上更新统马兰组(Q3m)0-40浅黄色含砂黄土,含钙质结核,具柱状节理。不整合于下伏老地层之上。第三系上新统(N2)0-100上部为红色、土黄色粘土及其胶结疏松的砂质泥岩,下部为灰黄、棕红、绿黄色砂岩、砾岩,夹有砂岩透镜体。不整合于下伏老地层之上。白恶系下统东胜组(K1ds)40-230浅灰、灰紫、灰黄、黄、紫红色泥岩、粉砂岩、细砂岩、砂砾岩、泥岩、砂岩互层,夹薄层泥质灰岩。交错层理较发育。顶部常见有一层中粗粒砂岩,含砾,呈厚层状。迳川组(Kjc)30-80浅灰、灰绿、棕红、灰紫色泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩、粉砂岩、细砾岩,中夹薄层钙质细砂岩。斜层理发育,下部常见大型交错层理。与下伏地层呈不整合接触。侏罗系中统安定组(J2a)10-80浅灰、灰绿、黄紫褐色泥岩、砂质泥岩、中砂岩。含钙质结核。直罗组(J2z)1-278灰白、灰黄、灰绿、紫红色泥岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩。下部夹薄煤层及油页岩,含I煤组。与下伏地层呈平行不整合。中下统延安组(J1-2y)78-247灰灰白色砂岩,深灰色、灰黑色砂质泥岩,泥岩和煤层。含2、3、4、5、6、7煤组。与下伏地层呈整合接触。下统富县组(J1f)110上部为浅黄、灰绿、紫红色泥岩,夹砂岩。下部以砂岩为主,局部为砂岩与泥岩互层;底部为浅黄色砾岩。与下伏地层呈平行不整合。三叠系上统延长组(T3y)35-312黄、灰绿、紫、灰黑色块状中粗砂岩,夹灰绿泥岩和煤线。与下伏地层呈平行不整合接触。下统二马营组(T2er)87-367以灰绿色含砂砾岩、砾岩,紫色泥岩、粉砂岩为主。(二)区域构造东胜煤田地处鄂尔多斯台向斜的东北缘,次极构造单元伊盟隆起东部。鄂尔多斯台向斜轮廓近似一长方形,基本表现为极开阔的不对称向斜构造,向斜轴部偏西,东翼宽缓,西翼较陡。台向斜四周构造复杂,内蒙境内的西缘发育有巨大的逆掩断层和倾伏倒转褶曲,台向斜内部地质构造 简单,断裂、褶曲均不发育。其基本构造形态表现为一向南西倾斜的单斜构造,倾角一般为15。四道柳找煤区位于东胜煤田的东南部,与东有生煤田总体构造形态一致,为一向西南倾斜的单斜构造,倾向210260,岩煤层倾角一般15,无大断裂和较大褶曲构造,但发育有宽缓的波状起伏。构造复杂程度为简单类型。(三)井田地层勘探区位于东胜煤田四道柳找煤区第25勘探线之间,东胜煤田四道柳找煤区忽鸡图村煤矿煤炭勘探区,为高原侵蚀性丘陵地貌,基岩沿沟谷两侧出露,第四系广布全区。根据矿区出露及钻孔揭露,地层由老至新为:三叠系上统延长组(T3y),侏罗系中下统延安组(J1-2y),侏罗系中统直罗组(J2z),第四系上更新统(Q3)及全新统(Q4)。含煤地层为侏罗系中下统延安组(J1-2y),现由老至新分述如下:1、三叠系上统延长组(T3y):为含煤地层沉积基底,勘探区内无出露,钻孔仅揭露其上部。据钻孔控制资料,最大控制厚度40m,岩性为一套灰绿色中粗粒砂岩,局部含砾,夹绿色薄层状砂质泥岩和粉砂岩。发育大型板状、槽状交错层理。2、侏罗系中下统延安组(J1-2y):为勘探区主要含煤地层,据钻孔资料,该组残存厚度为79.98233.47m,平均115.65m,且北西厚,南东薄。出露于勘探区及周边各沟谷中。其岩性组合顶、底部主要为灰白色高岭土胶结的中粗粒砂岩,底部石英含量较高,白色砂岩特征明显;中部岩性组合为一套浅灰色,风化呈灰黄色、浅黄色的各粒级砂岩,灰色至深灰色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层,局部含少量钙质砂岩。发育有水平纹理及波状纹理。含2、3、4、5、6五个煤组。与下伏地层延长组呈平行不整合接触。3、第四系上更新统(Q3):浅黄色含砂黄土,含钙质结核,具柱状节理。不整合于下伏老地层之上。4、第四系(Q4):勘探区内出露的主要为风积沙、残坡积物及冲洪积物,主要分布在山丘顶部及山坡之上, 据钻孔揭露厚度01.40m,平均1.05m。角度不整合于一切老地层之上。(四)井田构造勘探区构造与四道柳找煤区整体构造形态基本一致,为一向SW倾斜的单斜构造,倾向210260,岩煤层倾角一般15,未发现对煤层有大的破坏作用的大的断裂和较大的褶曲构造,但发育有宽缓的波状起伏。区内未见断层及岩浆岩侵入体。勘探区构造复杂程度确定为简单类型,即类型。1.2.2煤层(一)含煤性四道柳找煤区含煤地层为侏罗系中下统延安组(J1-2y),其含煤岩系主要由陆缘碎屑岩组成的陆相沉积地层,沉积环境为泥炭沼泽相和湖泊相为主的大型内陆盆地。延安组(J1-2y)为主要含煤地层,残存厚度为79.98233.47m,平均115.65m,共含煤层11层,其中编号煤层4层,煤层总厚度5.4619.79m,平均17.80m,含煤系数6.78;含可采煤层4层,编号为3、4、5及6号煤层,可采煤层总厚度5.4619.79m,平均17.80m,可采含煤系数5.45。其中主要可采煤层4层,编号为3、4、5及6号煤层,可采煤层稳定程度为较稳定类型。 (二)煤层勘探区内各可采煤层的赋存情况及特征分述如下:1、3煤层:赋存于延安组中上部。分布在勘探区西北部,由于后期剥蚀,煤层分布不连续,为勘探区内次要可采煤层,煤层厚度2.523.50m,平均3.11m;利用厚度2.523.50m,平均3.11m;为中厚煤层;煤层结构简单,一般不含或偶含1层夹矸;对比可靠,煤层稳定程度为不稳定类型;顶板岩性多为细粒砂岩,底板为砂质泥岩、泥岩,煤层埋深053.00,平均28.83m。2、4煤层:赋存于延安组中部。为勘探区内主要可采煤层,层位较为稳定,煤层厚度4.405.80m,平均5.50m,为厚煤层;利用厚度4.405.80m,平均5.50m;煤层结构简单,偶含1层夹矸。分布面积连续,对比可靠,煤层稳定程度为较稳定类型;煤层顶底板岩性为灰色、深灰色泥岩。煤层埋深088.5m,平均49.61m,距3煤层间距9.8346.60m,平均18.61m。3、5煤层:赋存于延安组下部。层位及厚度较为稳定,为勘探区内主要可采煤层,煤层厚度0.556.25m,平均5.54m,煤层结构简单中等,对比可靠,全区可采,煤层稳定程度为稳定较稳定类型;顶板岩性为细粒砂岩,泥岩,底板为砂质泥岩、泥岩。煤层埋深0107.60m,平均76.14m,距4煤层间距9.3032.30m,平均61.09m。4、6煤层:赋存于延安组中下部。为勘探区内主要可采煤层,层位较为稳定,全区分布,煤层厚度1.803.50m,平均2.81m,为中厚煤层;利用厚度1.803.50m,平均2.80m。煤层结构简单中等,局部含14层夹矸。对比可靠,全区可采,煤层稳定程度为稳定较稳定类型;顶板岩性为细粒砂岩,泥岩,底板为砂质泥岩、泥岩。煤层埋深9.30141.55m,平均15.14m,距5煤层间距9.8346.60m,平均18.61m。1.2.3煤质(一)物理特性和煤岩特性1、煤的物理性质:颜色呈黑色,条痕褐黑色。弱沥青沥青光泽,内生裂隙发育,常为方解石、黄铁矿薄膜充填。煤层中含黄铁矿结核。断口呈参差状,条带状结构,层次构造。2、煤岩特征:本区煤岩类型以半暗型为主,其次为半亮型及暗淡型。煤岩成分以暗煤、丝炭为主,中夹条带状亮煤、镜煤。显微煤岩组分中以镜质和丝质组含量最高或较高,半镜质组次之,稳定组分在3以下。镜质组和丝质组为主,其次为半镜质组,三者之和为95左右,镜煤最大反射率在0.30.6之间,属微镜惰煤。变质程度为烟煤I阶段。(二)煤的化学性质及工艺性能1、化学性质:本次勘探利用的15个钻孔煤心煤样测试成果见表1-2-3。3煤层:原煤水分(Mad)7.5015.48%,平均12.34%;洗煤水分(Mad)9.9215.66%,平均13.20%。原煤灰分(Ad)3.9819.29%,平均9.90%;洗煤灰分(Ad)2.8010.27%,平均5.97%。原煤挥发分(Vdaf)32.5936.18%,平均34.69%;洗煤挥发分(Vdaf)33.2339.29%,平均35.72%。原煤干燥基高位发热量24.4229.57 MJ/kg,平均28.00 MJ/kg;洗煤干燥基高位发热量29.6330.10 MJ/kg,平均29.94 MJ/kg。原煤干燥基低位发热量28.8330.09 MJ/kg,平均27.16MJ/kg;洗煤干燥基低位发热量28.8330.09 MJ/kg,平均29.38MJ/kg。属低灰分煤(LA)、中高挥发分(MHV)、特高热值(SHQ)煤。4煤层:原煤水分(Mad)6.8716.77%,平均10.86%;洗煤水分(Mad)7.9717.29%,平均12.94%。原煤灰分(Ad)5.9722.49%,平均13.84%;洗煤灰分(Ad)3.6211.81%,平均6.55%。原煤挥发分(Vdaf)33.1037.61%,平均35.62%;洗煤挥发分(Vdaf)33.2838.47%,平均36.10。原煤干燥基高位发热量22.4029.56 MJ/kg,平均26.37MJ/kg;洗煤干燥基高位发热量29.8029.93MJ/kg,平均29.87 MJ/kg;原煤干燥基低位发热量21.7428.67 MJ/kg,平均25.57MJ/kg;洗煤干燥基低位发热量28.8729.13MJ/kg,平均28.98MJ/kg。属低灰分煤(LA)、中高挥发分(MHV)、特高热值(SHQ)煤。5煤层:原煤水分(Mad)7.3720.50%,平均13.10%;洗煤水分(Mad)8.3420.74%,平均14.46%。原煤灰分(Ad)5.3928.41%,平均15.15;洗煤灰分(Ad)4.6210.67%,平均7.21%。原煤挥发分(Vdaf)32.0438.30%,平均35.27%;洗煤挥发分(Vdaf)33.4838.69%,平均35.61%。原煤干燥基高位发热量21.6229.36 MJ/kg,平均25.49 MJ/kg;洗煤干燥基高位发热量27.5830.36MJ/kg,平均29.20MJ/kg;原煤干燥基低位发热量21.1128.51MJ/kg,平均24.85MJ/kg;洗煤干燥基低位发热量26.7729.46J/kg,平均28.30MJ/kg。属低灰分煤(LA)、中高挥发分(MHV)、特高热值(SHQ)煤。6煤层:原煤水分(Mad)4.4018.55%,平均11.65%;洗煤水分(Mad)9.4419.40%,平均11.39%。原煤灰分(Ad)4.2126.50%,平均14.52;洗煤灰分(Ad)2.879.54%,平均6.67%。原煤挥发分(Vdaf) 30.3338.33%,平均34.46%;洗煤挥发分(Vdaf)29.2337.90%,平均35.08%。原煤干燥基高位发热量21.3630.08 MJ/kg,平均25.83 MJ/kg;洗煤干燥基高位发热量27.2030.28 MJ/kg,平均28.36 MJ/kg;原煤干燥基低位发热量20.7329.11MJ/kg,平均25.06MJ/kg;洗煤干燥基低位发热量25.6329.20J/kg,平均27.52MJ/kg。属低灰分煤(LA)、中高挥发分(MHV)、特高热值(SHQ)煤。2、工艺性能(1)煤的发热量:据勘探区15个钻孔煤心煤样资料:3煤层原煤发热量(Qgr,d)24.4229.57MJ/kg,平均28.00MJ/kg,属高热值煤(HQ);4煤层原煤发热量(Qgr,d)22.4029.56MJ/kg,平均26.37J/kg,属高热值煤(HQ);5煤层原煤发热量(Qgr,d)21.6229.36MJ/kg,平均25.49MJ/kg。属中热值煤(MQ);6煤层原煤发热量(Qgr,d)21.3630.08MJ/kg,平均25.83MJ/kg,属高热值煤(HQ)。表明勘探区内各煤层均属中热值高热值煤,洗选后略有升高。(2)煤的粘结性:本井田各层煤的粘结指数G均为零,属不粘煤。(3)煤灰成分、煤灰熔融性煤灰成分一般以SiO2为主,在35.4858.52%,CaO含量11.1126.15%,MgO含量2.883.88%,Al2O3含量18.0520.46%,Fe2O3含量2.343.00%,TiO2含量0.901.06%,SO3含量3.567.02%。煤灰软化温度(ST)在12101277,为较低软化温度灰。3、煤类:各可采煤层浮煤挥发分(Vdaf)在35.0636.10%之间,粘结指数为0,根据中国煤炭国家分类标准(GB5751-86),确定各可采煤层均为不粘煤(BN31)。(三)煤的工业利用方向从表1-2-3及其他分析结果可知,3号煤层为特低灰分、低硫、高热值不粘煤;4号煤层为低灰分、中硫分、高热值不粘煤;5、6号煤层为低灰分、低硫分、高热值不粘煤。根据钻孔煤芯简易可选性试验结果,5号煤层当拟定洗选后灰分(Ad%)为16.0%时,属极难选;当洗选后灰分(Ad%)为17.0%时,属较难选;当洗选后灰分(Ad%)为18.0%时,属中等可选。忽鸡图村煤矿各可采煤层煤质优良,煤中有害成分低,发热量高,是良好的民用及动力用煤,适用于火力发电、各种工业锅炉等;另外煤的化学反应性好,热稳定性好,煤对CO2反应性强,可做气化用煤;各煤层为含油煤层,可作低温干馏用煤。1.2.4井田水文地质条件(一)区域水文地质特征东胜煤田属鄂尔多斯黄土高原的一部分,北部是库布其沙漠,南部是毛乌素沙漠,地处半干旱沙漠高原气候。大部分地区被黄土覆盖,地表植稀少,覆盖率极低。年降水量少,蒸发量大,大气降水大部分以地表迳流形式排泄于河谷而后注入黄河,地表受后期流水冲蚀作用形成树枝状冲沟,沟谷纵横,构成较复杂的地形地貌特征。黄河距东胜煤田百余公里,是区域性的唯一长年性地表迳流。罕台库东胜塔垃壕(常称东胜梁)是区域分水岭的一部分。分水岭北部的各川沟降水分别汇集于哈什拉川、罕台川、流向北,注入库布齐沙漠;分水岭南部铜匠川,困铁龙川向南汇集乌兰木伦河。经流陕西省窟野河后注入黄河。沟川一般为季节性、间歇性河谷,只有四道柳川、罕台川、勃牛川、乌兰木伦何常年有溪流,因连年干旱,河流补给来源贫乏,溪流流量小,局部形成潜流。主要沟川两岸发育着河漫滩和对称阶地。雨季河谷偶有急洪流倾注而下,可造成灾害。四道柳找煤区位于东胜煤田东南部,区内地形切割强烈,沟谷纵横交错。侏罗系中下统延安组裸露地表,局部被第四系风积砂及松散层覆盖。区内水系较为发育,多为间歇性河流,旱季一般干涸无水或有溪流,但暴雨过后可形成洪流,水流总体由北向南汇入勃牛川,而后向南流入陕西省。据古城壕水文站资料:勃牛川最大洪峰流量为4810m3/s,最小流量0.003m3/s,平均流量为40.3m3/s。本区位于忽吉尔图沟的上游,总体地势西高东低,大气降水快速排泄于忽吉尔图沟中,该沟平时为干沟,在忽吉尔图沟内有水井,水深一般2.48m。沟中第四系冲洪积含水对其下岩层有补给作用。(二)矿区水文地质特征本次勘探区范围较小,形不成独立的水文地质单元,依据四道柳找煤报告所述,结合本次勘探成果资料,本区含水岩组基本上可分为两大类:松散岩类孔隙潜水含水岩组和碎屑岩类孔隙、裂隙潜水承压水含水岩组。1、松散岩类孔隙潜水含水层组第四系冲洪积潜水含水层(Q4al+pl):主要分布于勘探区内各沟谷底部,分布范围狭窄,面积较小,一般沿沟伸展方向呈条带状分布,厚度变化较大,最大厚度几米,一般12m。该含水岩组富水性一般较弱,含水层的岩性为冲洪积砂砾石,其水位、水量受大气降水影响较大。一般在雨季水量明显增加,旱季锐减,甚至干涸。2、碎屑岩类孔隙、裂隙潜水承压水含水岩组:该含水岩组为延安组和延长组,现分述如下:(1)延安组:勘探区内受剥蚀而残缺不全,岩性为灰深灰色砂质泥岩、粉砂岩及煤层,夹灰色、灰白色中、细粒砂岩。据四道柳找煤区、本次收集利用的周边(裕民)煤矿Y5与本次施工的ZK10钻孔抽水试验资料:单位涌水量q=0.0004310.00241L/sm,渗透系数K=0.005410.00751m/d,水质为HCO3K+NaCa型及HCO3ClK+Na型水,矿化度0.2030.666g/L,PH值7.67.7。含孔隙、裂隙潜水,局部为承压水,富水性弱。(2)延长组:岩性以灰绿色中、粗粒砂岩为主,夹砂质泥岩及泥岩。但由于其岩性胶结致密,裂隙发育一般较差,富水性不强。3、煤层及顶底板的富水性本区位于东胜煤田的浅部,所开采煤层在勘探区范围有露头出露,地下水和地表水补给条件差,但随着开采深度的增加,特别是开采下部煤层时,煤岩层含水将有所增加,提请开采中注意观察井巷中涌水量的变化,防止突水事故的发生。4、构造水文地质条件本区构造为一走向近南北、倾向西南的单斜构造,倾角13,构造水文地质条件以单斜为主,如果地层中含水,则其地下水的迳流方向将由北东向南西迳流。勘探区内主要可采煤层在东部忽吉尔图沟及其支沟出露,局部被第四系冲洪积层覆盖,雨季雨水集中或山洪爆发沿煤层裂隙易涌水、涌沙,开采中应予以注意。5、老窑水文地质在勘探区范围内的小窑,由于年代久远,井口坍塌无法调查其积水情况,煤矿在开采中要继续调查古窑的分布情况,随进度进行采掘工程平面图修补,指导掘进巷道,严禁与古窑打通,并注意古窑突水。同时煤矿范围内有原内蒙古满世煤炭集团有限责任公司忽吉图南沟煤矿与内蒙古满世煤炭运销有限责任公司四道柳忽鸡图村煤矿开采中形成的采空区;经调查煤矿在实际开采中矿井涌水量为0.3m3/h,在生产中注意详细调查其采空区位置,准确圈定其范围,了解其富水、储水性。(三)井田水文地质类型的划分及复杂程度评价本区直接充水含水层的含水空间以孔隙为主,裂隙次之,直接充水含水层富水性弱(q0.1L/sm),另外补给源以贫乏的大气降水为主,侧向迳流补给受含水层导水性限制,补给量不足。据此将勘探区水文地质类型划分为第一第二类第一型,即以裂隙孔隙充水矿床水文地质条件简单型。1.2.5矿井涌水量预算1、矿床充水因素及其水文地质边界确定:矿床第四系冲洪积(Q4al+pl)潜水含水层的富水性弱,涌水量较小,与侏罗系中下统延安组(J1-2y)承压水含水层的水力联系较小。J1-2y承压水含水层是矿床的直接与主要充水含水层,是矿床的主要充水因素,本次主要预测J1-2y承压水对矿坑的涌水量。确定本区水文地质边界条件为均质、等厚、近水平无限含水层,计算边界为矿区所在范围。2、计算方法及水文地质参数选择:根据矿区水文地质边界条件、充水因素,选用以下方法计算矿坑涌水量:稳定流大井法承压潜水完整井,计算公式为:Q= 式中:Q预测的矿坑涌水量(m3/d)K渗透系数(m/d),应用本次勘探钻孔抽水试验成果H水柱高度(m),为本区地下水位标高与计算最低水平即6号煤底板标高之差的平均值M承压含水层厚度(m),为矿区含水层的平均值。R0 引用影响半径,R0=R+r。(m)R矿坑排水影响半径(m),取经验系数r0引用半径(m),用相关公式计算所得总之,上述水文地质参数依据邻区以往地质成果与本次勘探钻孔抽水试验资料以及相关公式与经验数值而确定,详见表1-2-4:矿坑涌水量计算参数表。表1-2-4 矿坑涌水量计算参数表K(m/d)H(m)M(m)R(m)r0(m)R0(m)Q(m3/d)0.0064696.0921.4050013991899256.173、计算结果及其可靠性评述:本次矿坑涌水量预测,所确定的矿床充水因素及水文地质边界条件正确,选择的计算方法正确,水文地质参数利用基本合理。因此,预测的矿坑涌水量可靠性较高。这次预测的是整个矿区开采时形成的坑道系统最低开拓水平的涌水量。未来煤矿初期局部开采时,形成的坑道系统较小,矿坑涌水量也会较小;但当巷道勾通河谷潜水及生产矿井时,矿坑涌水量则会明显增大,甚至发生涌水事故。设计根据报告提供的矿井水文资料,结合矿井实际涌水量情况及矿方提供的实测涌水量资料,矿井达到180万t/a设计生产能力时,矿方提供井下正常涌水量为80m3/h,最大涌水量为100m3/h。1.2.6工程地质区内主要可采煤层的顶底板岩性以泥质岩类为主。根据本次勘探及邻区阎家沟详查区与裕民煤矿勘查资料,岩石质量状态多属中等、软弱半坚硬岩类。勘探区内主要可采煤层顶、底板岩性以泥质岩类为主,由于泥岩类强度较低,且遇水易软化、膨胀,顶板维护比较困难,冒顶出现比较多。因此将矿区的工程地质条件划分为第三类第二型,即层状岩类工程地质条件中等型。区内岩层的横向变化大,不能放松对煤层的顶板防护工作,根据不同的部位,不同的岩性予以区别对待。如:砂岩类吸水后,抗压强度减弱,只有原来的一半,将改变原有自然状态。煤层底板的泥岩,吸水后岩石易软化,对矿井的开拓不利。在生产中要加强对这些工作的研究,及时采取预防措施,以免造成危害。勘探区位于鄂尔多斯台向斜东北缘,地壳完整稳定,区内目前未见较大规模的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害和较为严重的环境污染问题,地下水质较好。当矿区开发后可能诱发区域水位下降、地面变形、塌陷和地下水污染等,地质环境质量中等。综合开采技术条件复杂程度应属类4型,即以
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