李家塔煤矿1.2Mta新井设计

目目 录录 一般一般部分部分 1 矿井概况矿井概况与与地地质特征质特征 1 1 1 矿井概况 1 1 1 1 地理位置与交通 1 1 1 2 地形地貌及水系 2 1 1 3 气象及地震 2 1 1 4 矿井电源 3 1 1 5 地区经济状况 3 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 地质构造 3 1 2 2 地层 3 1 2 3 水文地质特征 6 1 3 煤层特征 10 1 3 1 煤层 10 1 3 2 煤质 煤类与煤的用途 12 1 3 3 煤层开采地质条件 16 2 井田境界和储量井田境界和储量 17 2 1 井田境界 17 2 1 1 井田境界及划分 17 2 1 2 井田面积 17 2 2 矿井工业储量 18 2 2 1 储量计算基础 18 2 2 2 矿井工业储量计算 19 2 3 矿井可采储量 20 2 3 1 井田边界保护煤柱 20 2 3 2 工业广场保护煤柱 21 2 3 3 大巷保护煤柱 21 3 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 23 3 1 矿井工作制度 23 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 23 3 2 1 确定依据 23 3 2 2 矿井设计生产能力 23 3 2 3 矿井服务年限 23 3 2 4 井型校核 24 4 4 井田开拓井田开拓 25 4 1 井田开拓的基本问题 25 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 25 4 1 2 工业场地的位置 26 4 1 3 开采水平的确定及盘区划分 27 4 1 4 主要开拓巷 27 4 1 5 开拓方案比较 27 4 2 矿井基本巷道 31 4 2 1 井筒 31 4 2 2 井底车场及硐室 33 4 2 3 主要开拓巷道 34 5 5 准备方式准备方式 36 5 1 煤层地质特征 36 5 1 1 盘区位置 36 5 1 2 盘区煤层特征 36 5 1 3 煤层的含瓦斯特征 36 5 1 4 煤层顶底板岩石构造情况 37 5 1 5 煤尘的爆炸性和自燃发火危险性 37 5 1 6 水文地质 37 5 1 7 地质构造 37 5 1 8 地表情况 37 5 2 盘区巷道布置及生产系统 37 5 2 1 盘区准备方式的确定 37 5 2 2 盘区巷道布置 38 5 2 3 盘区生产系统 38 5 2 4 盘区内巷道施工方法及工艺 39 5 2 5 盘区生产能力及采出率 40 5 3 盘区主要硐室 41 5 3 1 盘区主要硐室 41 6 6 采煤方法采煤方法 43 6 1 采煤工艺方式 43 6 1 1 盘区煤层特征及地质条件 43 6 1 2 确定采煤工艺方式 43 6 1 3 回采工作面参数的确定 44 6 1 4 回采工作面破煤 装煤方式的确定 45 6 1 5 工作面运输方式及运输机械 46 6 1 6 工作面支护方式 47 6 1 7 各设备的主要性能及其技术特征表 49 6 1 8 回柱方法 50 6 1 9 回采工艺说明及要求 51 6 1 10 采煤工艺 53 6 1 11 回采工作面正规循环作业 54 6 1 12 回采工作面吨煤成本 56 6 2 回采巷道布置 58 6 2 1 工作面巷道布置 58 6 2 2 巷道断面及支护形式 58 7 7 井下运输井下运输 60 7 1 井下运输原始条件 60 7 1 1 煤炭运输方式 60 7 1 2 辅助运输方式 60 7 1 3 运输线路 61 7 2 盘区运输设备 61 7 2 1 盘区煤炭运输设备的选择 61 7 2 2 盘区运输能力验算 61 7 3 大巷运输设备选择 62 7 3 1 大巷运输设备的选择 62 7 3 2 类型及规格 62 7 3 3 运输设备运输能力验算 62 8 矿井提升矿井提升 63 8 1 概述 63 8 1 1 煤炭运输方式 63 8 1 2 辅助运输方式 63 8 1 3 运输系统 64 8 1 4 主要运输大巷断面及支护方式 64 8 2 主副井提升 64 8 2 1 主井提升 64 8 2 2 副井提升 65 9 9 矿井通风及安全技术矿井通风及安全技术 67 9 1 矿井概况 开拓方式及开采方法 67 9 2 矿井通风系统的确定 67 9 2 1 矿井通风系统的基本要求 67 9 2 2 矿井通风方式的选择 68 9 2 3 矿井通风系统方案比较 68 9 2 4 盘区通风系统的要求 70 9 2 5 工作面通风方式的选择 70 9 2 6 主扇的工作方式 71 9 2 7 掘进通风及硐室通风 72 9 2 8 通风构筑物 72 9 3 盘区及全矿所需风量 72 9 3 1 工作面所需风量的计算 72 9 3 2 备用面所需风量的计算 73 9 3 3 掘进工作面需风量 73 9 3 4 硐室需风量 75 9 3 5 其它巷道所需风量 76 9 3 6 矿井总风量 76 9 3 7 风量分配 76 9 4 矿井阻力计算 78 9 4 1 矿井最大阻力路线 78 9 4 2 矿井通风阻力计算 80 9 4 3 矿井通风总阻力 81 9 4 4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 82 9 5 矿井通风设备选择 83 9 5 1 选择主要通风机 83 9 5 2 电动机选型 84 9 6 安全灾害的预防措施 85 9 6 1 火灾及煤层自然发火的防治措施 85 9 6 2 预防煤尘爆炸的措施 87 9 6 3 预防瓦斯爆炸的措施 87 9 6 4 水灾的防治措施 88 9 6 5 避宅路线及安全出口 88 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 89 专题专题部分部分 松软煤层回采工作面防片帮技术研究松软煤层回采工作面防片帮技术研究 91 1 工作面煤壁片帮的 2 种破坏形式 92 1 1 煤壁剪切破坏形式 92 1 2 煤壁拉裂破坏形式 92 2 工作面煤壁片帮机理 92 2 1 工作面煤壁受力力学模型 92 3 工作面煤壁片帮的数值模拟 94 3 1 煤壁塑性区模拟结果分析 95 3 2 工作面超前支承压力模拟结果分析 96 4 一次性采全高煤壁片帮的影响因素 96 4 1 采高对煤壁片帮的影响 96 4 2 工作面支架工作状态及支承压力对煤壁片帮的影响 97 4 3 煤层结构对煤壁片帮的影响 98 4 4 工作面老顶回转角对煤壁片帮的影响 98 4 5 工作面推进方向 98 4 6 煤壁片帮受回采推进度的影响 99 4 7 停采时间对煤壁片帮的影响 99 5 防治工作面煤壁片帮的措施 99 5 1 顶梁端部结构的改进和加装防片帮板措施 99 5 2 提高工作面支架的实际初撑力和工作阻力 100 5 3 提高工作面支架初撑力 100 5 4 提高工作面煤体强度 100 5 5 加快工作面推进度 100 5 6 加强工作面的监测力度 100 5 7 割煤完毕要及时支护 100 5 8 提前加固地质构造地点的煤壁 100 5 9 改进回采工艺和操作技术 100 5 10 尽可能采用俯斜回采 100 5 11 控制工作面采高 101 5 12 其它措施 101 翻译部翻译部分分 英语原文英语原文 102 中文译文中文译文 109 参考文参考文献献 115 致致 谢谢 116 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 1 页 1 矿井概况与地质特征 1 1 矿井概况 1 1 1 地理位置与交通地理位置与交通 李家塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗的东南 距伊金霍洛旗政府所在 地约 35 km 行政隶属于伊金霍洛旗乌兰木伦镇管辖 其地理坐标为 北纬 39 18 31 39 23 37 东经 110 2 50 110 8 45 包神铁路在本井田东侧沿乌兰木伦河通过 本矿井有运煤铁路专用线与包神铁路接 轨 接轨点为乌兰木伦站 井田东侧有阿 勒腾席连镇 大 柳塔 一级公路通过 矿井 与阿 大公路间有二级公路相连 距离约 2 0 km 阿 大公路与包 府 包 神省际干 线公路相联接 北达东胜 包头 东到大同 南通榆林 西安 交通十分便利 内蒙古李家塔煤矿交通位置图如图 1 1 1 所示 土默特右旗 包头市 石拐矿区 土默特左旗 托克托县 达拉特旗 呼和浩特市 准格尔旗 偏关 河曲 德胜泰 榆林子 王爱召 新民堡 白泥井 盐店 马场壕 吉格斯太 大树湾 树林召 布尔陶亥 大路 东孔兑 喇嘛湾 新营子 十二连城中滩 蓿亥树 巴润哈岱 海子塔 哈岱高勒 沙圪堵 西营子 暖水 四道柳 纳林陶亥 准格尔召 潮脑梁 铜川镇 敖包梁 耳字壕 布尔台格 大路峁 布尔洞高勒 长滩 哈镇 敖斯润陶亥 乌日图高勒 羊市塔 大昌汗 老高川 中鸡 德胜西 乌兰哈达 万利镇 布日都梁 大柳塔 布连 楼子营 马栅 天峰坪 魏家峁 古城 单台子 窑沟 窑沟 曹家石湾 十 里 长 川 纳 林 川 川 水 清 川 山 孤 水 牛 勃 川 暖 乌 兰 木 伦 河 红 碱 淖 罕 台 川 壕 庆 河 川 拉 什 哈 母 哈 日 沟 东 柳 河 呼 斯 太 河 哈 素 海 退 水 渠 大 黑 河 黄 河 黄 河 1 1000000 交 通 位 置 图 李家塔煤矿 神山镇 东胜区 新庙 图 例 铁路 河流 公路 乡 镇 旗 县 图 1 1 1 矿井交通位置图 1 1 2 地形地貌及水系 本井田位于鄂尔多斯高原东部 井田内呈西南高 东北低的斜坡状地形 海拔标高 一般在 1144 1301 m 之间 最高点位于井田南部 LB3 号钻孔以西 海拔标高为 1322 8 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 2 页 m 最低点位于井田东部边缘呼和乌素沟中 L10 号钻孔 海拔标高为 1142 29 m 最大高 差为 180 m 井田内一般标高为 1250 m 左右 井田内地形起伏不大 沟谷不甚发育 井田东部由于乌兰木伦河的切割 使地形变得 复杂 由于受毛乌素沙漠的影响 地面多被风积沙覆盖 形成典型的堆积型地貌 只在 沟谷和较高的山峰上有基岩出露 与本矿井有关的水系有乌兰木伦河 呼和乌素沟及其支沟 乌兰木伦河从李家塔煤矿东侧通过 流向东南 常年有地表迳流 在陕西境内汇入 窟野河后注入黄河 乌兰木伦河全长 228 km 平均流量 4 3 m3 s 年径流量 13560 104 m3 年输砂量 1740 万吨 旱季流量为 1 567 m3 s 1989 年洪水流量需达到 13900 m3 s 石圪台断面 最高洪水位标高为 1157 4 m 呼和乌素沟为李家塔煤矿北部天然界线 基本为常年溪流 流向近东西 流量随季 节和气候变化很大 以上两条河流 其两侧具树枝状支谷 均为向源侵蚀 暴雨时切割地面加剧 使其 地貌复杂化 水流汇入井田外黑岱沟 以迳流方式注入黄河 1 1 3 气象及地震气象及地震 本区气候特征 冬寒夏热温差大 秋爽多雨春风沙 全年少雨蒸发大 霜 冰期均 较长 应属干燥的干沙漠高原 大陆性气候 根据收集伊金霍洛旗气象站 1975 年 1987 年 10 月气象资料 经统计结果 夏季最 高气温达 36 6 1975 年 7 月 16 日 冬季最低气温达 27 9 1978 年 2 月 15 日 每年降 雨量多集中在 7 8 9 三个月 年降雨量为 194 7 531 6 mm 平均 364 9 mm 1975 1986 年 年蒸发量为 2297 4 2833 7 mm 平均 2451 3 mm 1975 1986 年 年降雨量远小于年 蒸发量 是该区气候干燥的主要原因 结冰期一般为 9 月底 10 月初开始上冻 次年四月底五月初开始解冻 冰冻期长达半 年之久 最大冻土深度可达 1 71 m 1977 年 2 3 月 该区夏季风力较小 一般为 2 3 级 春 冬两季风力较大 常在 4 级以上 最大风力可达 10 级 风向多为西北 风速一般为 3 3 m s 最大风速可达 24 m s 1979 年 11 月 11 日 据 中国地震动峰值参数区划图 GB13086 2001 及内蒙古自治区地震局 内蒙古自 治区建设厅文件 内震发 2004 40 号 内蒙古自治区地震局建设厅关于旗县 市区 执行抗 震设防要求的通知 本矿所属地区地震动峰值加速度为 0 05 g 对照烈度 6 度 1 1 4 矿井电源矿井电源 李家塔煤矿现已形成 35 kV 架空线路双回路供电电源 一回电源引自布尔台 110 kV 变电站 该站主变容量为 50000 kVA 变压器和 8000 kVA 变压器各一台 有 110 kV 35 kV 和 10kV 三个电压等级 距本矿 7 1 km 现有负荷不足 4000 kVA 引入本矿导线为 LGJ 120 另一回电源引自松定霍洛 110 kV 变电站 该变电站主变容量为 2 31500 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 3 页 kVA 有 110 kV 35 kV 和 6 kV 三个电压等级 距本矿 7 8 km 现有负荷不足 5000 kVA 引入本矿的导线为 LGJ 120 矿井地面已形成 35 kV 变电所一座 主变容量为 2 5000 kVA 1 1 5 地区经济状况 本区属牧业为主农业为辅的牧区 煤炭资源丰富 煤炭开采是当地经济发展的支柱 产业 煤炭开发对当地经济发展的提高人民生活水平起重要作用 所产煤炭质量好 远 销国内外 煤炭开发具有广阔的发展前景 1 2 井田地质特征 1 2 1 地质构造地质构造 李家塔煤矿位于鄂尔多斯台向斜东胜隆起之东南边缘地带 基本构造形态为单斜构造 本井田主采 3 号煤层地层 走向基本为 N30 W 倾向 S60 W 倾角 1 3 井田内没 有大 中型断层 没有褶皱 但煤层底板有极其宽缓的波状起伏 没有火成岩侵入体 井田构造简单 1 2 2 地层 井田内基岩分布在切割较深的沟谷内 由于多被第四系风积沙和黄土层覆盖 仅在呼 和乌素沟的支沟内有志丹群出露 而直罗组 延安组没有出露 根据地层露头和钻探资 料汇总 井田范围内赋存地层由老至新有 上三迭系延长组 T3y 中 下侏罗统延安 组 J1 2y 中侏罗统直罗组 J2z 上侏罗 下白垩统志丹群 J3 K1zh 和第四系 Q 现分述于下 1 上三迭统延长组 T3y 该组地层由于埋藏过深而地表无出露 只根据钻孔对该组地层顶部的揭示 其岩性特 征 主要为灰绿色中粒砂岩 其次为粗砂岩和细砂岩 砂岩成份以石英为主 长石次之 含较多的白云母及少量的暗色矿物 粘土质胶结 较疏松 层理不明显 分选较好 局 部含植物化石 该组为煤系地层的基底 顶部常保留有风化壳的产物 由于钻孔穿透其 顶部地层不深 故厚度不详 2 中 下侏罗统延安组 J1 2y 该组地层为井田内含煤地层 钻孔资料揭露 其岩性主要为灰色 灰白色细砂岩 粉 砂岩及深灰色砂质泥岩 其次为灰白色中 粗粒砂岩和黑色泥岩及煤层 按其岩性特征 和含煤性大致可分三个岩段 现分述如下 下岩段 J1 2y1 从 5 煤组顶部砂岩以下到延长组顶部风化壳以上 该段地层在井田内埋藏较深 地表 无出露 依据钻孔资料 其岩性主要由灰色 灰白色细砂岩 粉砂岩 灰黑色砂质泥岩 黑色泥岩和煤层组成 赋含 5 6 两个煤组 底部具灰 灰白色中砂岩 局部相变为粗砂 岩 成分以石英为主 长石次之 泥质胶结 具大型槽状交错层理 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 4 页 该段地层在井田内厚度变化不大 最大厚度 69 34 m 最小厚度 46 35 m 平均为 58 31 m 与下伏地层延长组呈假整合接触 中岩段 J1 2y2 该段地层位于 3 号煤顶部砂岩之下 5 号煤组顶部砂岩底界面之上 全井田发育 由 于埋藏较深 受上覆地层保护 致使地表无出露 因此 依据钻孔揭示资料 其岩性主 要为深灰 灰黑色粉砂岩 砂质泥岩 细砂岩 泥岩和煤层组成 赋含最好的 3 4 号煤 层 厚度大 变化甚小 层位稳定 煤质好 结构简单 两层煤既是井田内最主要勘探 对象 又是煤岩层对比的最佳标志层 本段地层中含有较多的植物化石和少量的淡水动 物化石 底部具一厚层状灰白色中 细粒砂岩 局部可相变为砂质泥岩和粗砂岩 含较 多的炭屑和铁质结核 全段地层厚度变化不大 最大厚度 74 60 m 最小厚度 57 99 m 平均为 63 38 m 与下岩段地层呈连续沉积 上岩段 J1 2y3 位于 3 号煤层顶部砂岩底界面以上 2 号煤组顶部砂岩底界面之下 该段地层因被上 覆地层及第四系风积沙所掩盖 没有出露 结合钻孔资料 其岩性由灰白色中细粒砂岩 粉砂岩 粗砂岩 砂质泥岩和煤层组成 该段赋含 2 号煤组 厚度变化较大 且分叉变 薄现象频繁 底部为灰白色 黄绿色细砂岩 中砂岩 粉砂岩 局部相变为粗砂岩 该段地层泥岩类具小型波状 水平层理 砂岩类具槽状及板状交错层理 含植物化石 地层由于东部受剥蚀厚度变化较大 据较完整的 20 个孔统计 最大厚度为 69 30 m 最 小厚度 47 21 m 平均厚度 56 61 m 与下伏中段地层为整合接触关系 综合延安组三段地层特征 相对颜色为浅 深 浅 相对岩性粒度为粗 细 粗 含 煤性中段最佳 其次是上段 下段虽含煤层很多 但其厚度小而变化较大 可采面积也 小 均为局部可采煤层或不可采煤层 延安组地层总厚 据 20 个完整孔统计 最大厚度 195 38 m 最小厚度 121 82 m 平 均为 178 30 m 总的来看厚度变化是东部薄而西部厚 该组地层含较多的植物化石和少量的淡水动物化石 3 中侏罗统直罗组 J2z 该组地层没出露 资料乃来自钻孔 岩性为一套杂色的细 中粒砂岩 砂质泥岩 粉 砂岩 颜色为灰白 灰黄 灰兰 灰绿 灰紫等 砂岩成份以石英 长石为主 泥质或 粘土质胶结 较疏松 暴露地表易风化破碎 含铁质结核 局部富集 底部为厚层状灰 黄色中 粗粒砂岩 全组地层厚度变化较大 相变频繁 据 18 个完整钻孔统计 最大厚 度 106 28 m 最小厚度 14 64 m 平均厚度 60 46 m 与下伏延安组地层呈假整合接触 上部安定组地层在井田内因冲刷而缺失 4 上侏罗 下白垩统志丹群 J3 K1zh 地面出露于呼和乌素沟支沟两侧 在井田内主要分布在西部 其岩性为厚层状杂色砾 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 5 页 岩 含砾粗砂岩 上部具杂色中 细粒砂岩等 砾石成份以花岗岩 花岗片麻岩 石英 岩等组成 泥质胶结 分选差 磨圆中等 具大型斜交层理 为典型的河床相沉积 本 群地层受剥蚀厚度变化很大 据 13 个钻孔资料统计 最大厚度 106 27 m 最小厚度 4 94 m 平均厚度 49 77 m 与下伏地层直罗组呈不整合接触 5 第四系 Q 广布矿区 底部为更新统 Q3aL1 马兰黄土 岩性为淡黄色亚沙土 呈柱状节理发 育 含钙质结核 下部更新统淤积层 Q3aL2 岩性为沙 粉砂及黑色土壤层 更新统 地层地面出露甚少 上部全新统 Q4 主要为风积沙 Qed4 其次为河流淤积层 Q4dl 及洪积层 Q4pl 风积沙成份以细粒石英为主 在地表呈波状沙丘和新月形沙丘 分布甚广 约 占井田面积的 90 以上 河流淤积层的岩性 以沙 粉沙或砾石层分布于呼和乌素沟 另外有残积 Q4cl 和坡积层 Q4dl 零星分布 第四系厚度为 0 20 81 m 平均 14 51 m 不整合于志丹群 直罗组和延安组地层之 上 160 170 180 190 13 30170 10 2 10172 20 6 20178 40 6 47184 87 6 33191 20 5 65196 85 0 40197 25 粗粒砂岩 灰白色 石英为主 次之长石 含 云母 分选性良好 磨圆中等 巨厚层状构造 泥 质胶结为主 局部为钙质胶结 偶夹煤线 砂质泥岩 灰色及黄灰色 块状构造 参差状 断口 致密 有擦痕 偶夹煤线 煤 黑色 条带状结构 以暗煤为主 夹亮煤 镜煤细 中条带 层理发育 节理发育 半暗型 砂质泥岩 灰色和深灰色 致密 块状构造 参差状断口 含植物化石 偶夹粉砂岩薄层 有擦 痕 粉砂岩 浅灰色 发育波状层理 和斜层理 含植物化石 上部粗粒砂质为主 向下细粉砂质及 泥质增多 粉砂岩 浅灰色 石英为主 含云母 以粗粉 砂质为主 夹灰色泥质条带及薄层 发育波状层理 局部呈紊乱状层理 含植物化石 含云母 泥质 胶结 煤 黑色 以暗煤为主 略淡型 岩 石 名 称 及 岩 性 描 述 层 厚 累 计 深 度 柱 状 图 标 尺 m m 1 200 3 4上 煤 层 编 号 李家塔煤矿综合柱状图 1 2 3 水文地质特征水文地质特征 1 概况 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 6 页 李家塔煤矿位于东胜煤田的东南部 属半干旱大陆性气候 夏季炎热 冬季寒冷 昼 夜温差较大 年蒸发量大于降水量 井田地形基本呈西南高 北东低的斜坡状地形 最 高点位于井田南部 LB3 号钻孔以西 海拔标高为 1322 8 m 最低点位于井田东部边缘考 考乌素沟中 L10 号钻孔处 海拔标高为 1142 29 m 最大高差为 180 m 井田内一般标高 在 1250 m 左右 本区属黄河水系 井田附近较大的河流为东乌兰木伦河 从井田外东部由北向南经过 常年有地表迳流 流量随季节变化较大 井田内较大的沟谷为考考乌素沟 由西向东沿 井田北部边缘延伸至东乌兰木伦河 基本为常年有地表溪流 流量随季节变化较大 最 高洪水位标高在井田范围内由西至东为 1200 1150 m 次一级沟谷是圪丑庙沟和郭家渠 沟 均为考考乌素沟支沟 旱季多为干沟 雨季可形成地表溪流和洪流 井田内所有地 表水均经考考乌素沟汇入乌兰木伦河 最终注入黄河 井田地表大部分被第四系及第三系松散层覆盖 形成典型的堆积地貌 基岩仅零星出 露于井田西部 西南部和井田最北部 出露地层为上侏罗 下白垩统志丹群 J3 K1zh 和侏罗系中统直罗组 J2z 由于强烈的向源侵蚀作用 致使井田内冲沟较 为发育 多呈树枝状分布 也是排泄矿区地表水和地下潜水的主要通道 2 含 隔 水层特征 1 松散岩类含隔水层特征 主要由第四系全新统表土及风积砂 Q4eol 冲洪积层 Q4al pl 上更新统马兰组 黄土 Q3m 及第三系上新统 N2 红土组成 第四系风积砂 Q4eol 主要分布于各沟谷边坡及地形较高的平缓处 由于受风 力作用 经常无规律移动 堆积成砂垅或砂丘 矿物成分多为石英颗粒 风积砂一般不 含水 为透水层 在沟掌地形低洼处有水渗出 第四系冲洪积层 Q4al pl 主要分布于考考乌素沟中 井田内其它沟谷也有零 星分部 由洪积砂砾 砾石和冲洪积砂土 泥土混杂堆积构成 该层局部含水性较好 马兰组黄土 Q3m 井田内均有分布 为土黄色轻亚砂土 含粘土质 垂直节 理发育 含大量钙质结核 该组一般不含水 井田内钻孔揭露第四系厚度 0 50 71 96 m 平均 17 29 m 该层可直接接受降雨补给 但地形切割强烈 富水性弱 第三系红土 N2 井田内零星分布 岩性上部为粉红色砂质粘土 亚砂土 含 白云母碎片及钙质结核 下部为灰色 棕黄色砾岩夹棕红色砂岩 呈半胶结状态 松散 该层上部隔水性较好 下部含水微弱 井田内有 3 个钻孔揭露该层 厚度 1 00 39 18 m 平均 14 86 m 2 碎屑岩类含隔水层特征 侏罗系上统 白垩系下统志丹群 J3 K1zh 零星出露于井田西部 西南部和 井田最北部 由于受后期冲刷剥蚀 致使地层西厚东薄 南厚北薄 在井田东北部一带 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 7 页 造成缺失 井田内 22 个钻孔揭露该层 厚度 5 15 109 88 m 平均 43 73 m 地层岩性以 巨厚层状紫红色砂岩 砂砾岩 含砾粗砂岩为主 其次为中 细粒砂岩及砂质泥岩 岩 石成分 砾岩为花岗岩 花岗片麻岩 石英岩等 砂岩以石英 长石为主 均以泥质胶 结 较松散 分选差 磨圆度中等 具大型斜交层理 为典型河床相沉积 该层段砂岩 类为相对含水层 砂质泥岩为相对隔水层 但该层多被剥蚀 切割 仅局部起隔水作用 侏罗系中统安定组 J2a 地表未见出露 由于受后期冲刷剥蚀 厚度变化较大 在井田东北角一带缺失该组地层 井田内 20 个钻孔揭露该层 厚度 10 32 116 00 m 平 均 51 42 m 岩性为一套紫红 砖红 黄棕色中细粒砂岩夹灰紫色砂质泥岩 底部为浅黄 色 向上变为浅紫色的巨厚层状砂岩 该层含水微弱 侏罗系中统直罗组 J2z 该组地层在井田最北部零星出露 岩性为一套杂色的 细 中粒砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 局部夹粗砂岩和含砾粗砂岩 上部以灰紫 灰黄为 主 下部以灰绿 灰兰为主 砂岩成分以石英 长石为主 泥质或粘土质胶结 较疏松 岩心暴露地表易风化破碎 尤其砂质泥岩 井田内 34 个钻孔揭露该层 厚度 1 80 112 45 m 平均 46 09 m 该层含水微弱 中下侏罗统延安组 J1 2y 该组为本井田的含煤地层 全井田均有分布 地表未 见出露 岩性为灰色 深灰色粉砂质泥岩 泥岩 灰白色砂岩 灰色细砂岩 粉砂岩及 黑色炭质泥岩 煤等组成 该组地层厚度为 29 76 227 00 m 平均 161 29 m 本组地层为一套以内陆盆地沉积为特征的碎屑岩含煤建造 依据其岩性 岩相及含煤 特征 将该组地层划分为上 中 下三个岩段 自下而上分述如下 A 上岩段 J1 2y 3 本段位于延安组上部 即 2 1 煤顶界至 3 号煤顶砂岩 岩 性以灰白色的各粒级石英砂岩为主 局部有砂质泥岩 泥岩及煤组成 本段地层中 含 有大量的植物化石碎片 发育水平层理 斜层理及小型波状层理 砂岩中偶见槽状层理 该岩段发育 2 号煤组 其中 2 2 中上 2 2 中煤为本井田的主要可采煤层之一 B 中岩段 J1 2y2 本段位于延安组的中部 即 3 号煤顶部砂岩底至 5 1 上煤 顶部砂岩底 本段底部以灰白 灰黑色的粉砂岩 砂质泥岩 泥岩及煤组成 局部发育 有各粒级的砂岩 大部发育斜层理 水平层理及小型波状层理 该段地层中发育 3 4 两 个煤组 其厚度大 分布广 虽然存在不同程度的变薄 尖灭现象 但其变化规律明显 是本矿的主要可采煤层 C 下岩段 J1 2y 1 该段位于延安组下部 岩性中上部为一套灰至灰黑色的砂 岩 砂质泥岩 泥岩 煤组成的含煤沉积物 其中砂岩的厚度较小 且连续性较差 发 育有槽状交错层理 其底部主要为一套灰白色的粗 中粒砂岩 局部相变为含砾粗砂岩 岩石成分以石英为主 具有明显的正粒序韵律 发育水平层理 波状层理及小型交错层 理 碎屑的圆度 分选性较好 该段地层中赋存 5 6 两个煤组 为本矿的主要可采煤层 本次施工的 LB8 号钻孔抽该组及以上地层水 抽水试验结果 单位涌水量 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 8 页 q 0 00450 0 00491 L s m 含水层属弱富水性 水位标高 1173 61 1175 52 m 水质为 HCO3 Ca Mg 型水 矿化度 0 23 0 24g L 属低矿化度淡水 PH 值 7 9 属中性水 三叠系上统延长组 T3y 该组为煤系地层基底 井田内无出露 钻孔内所见 岩性一般为灰绿色中粒砂岩 其次为粗砂岩和细砂岩等 砂岩成分以石英为主 长石次 之 含白云母及暗色矿物 粘土质胶结 层理不明显 分选性较好 有 21 个钻孔揭露该 层 揭露厚度 2 00 35 80 m 平均 12 64 m 地层含水情况不清 3 充水因素分析 1 大气降水 本区气候干旱 降水稀少 年蒸发量是降水量的 5 8 倍 降水多集 中在 7 8 9 三个月 且地形切割强烈 地形 地貌均不具备储水条件 易形成集中排 泄 渗入地下很少 但矿井开采时应对沟谷地带 引起高度重视 提前做好防御工作 以免雨季地表水顺裂隙带或井口灌入矿井 2 地质构造 本井田地层平缓 地层倾角 10 其构造轮廓为一平缓的单斜构 造 无断层及岩浆岩侵入 构造简单 故因构造引起矿井大量充水的可能性较小 3 地下水 煤系地层为沉积碎屑岩 钻孔抽水试验单位涌水量 q 0 00450 0 00491L s m 渗透系数 K 0 00718 0 00802 m d 含水层属弱富水性 加 之矿区内沟谷发育 切割较深 浅部地下水多沿沟谷渗出 深部地层由于地下水补给贫 乏 形成了静水压力大 水头高 水量小 以静储量为主要储水条件的地下水 造成矿 井大量充水的可能性较小 4 地表水 东乌兰木伦河是流经本井田附近较大的地表水 经调查分析 对本井 田构不成危害 考考乌素沟是流经本井田北部边缘较大的溪流 雨季易暴发洪水 虽然 洪水历时短促 也应提前做好防御工作 避免洪水灌入矿井 在该沟谷附近开采时 地 表水将可能成为矿井充水的主要因素 应引起注意 5 老窑积水 据调查 李家塔煤矿南邻补连塔煤矿 北侧是霍洛湾煤矿 其间没 有废弃的老窑 但在本矿井开采过程中 应加强对本矿井周边矿井的监察工作 不可越 界开采 防止矿区附近有废弃的老窑及相邻矿井开采时带来的不良隐患 4 矿井涌水量预算 本次设计 LB8 号钻孔为专门水文孔 对煤系及以上地层进行抽水试验 现以 LB8 号 钻孔抽水试验资料为依据 对李家塔煤矿主要开采的 3 号煤层 先期开采范围进行矿井 涌水量预算 本次计算采用的解析 大井 法 是假设 大井 即巷道系统 已经形成 是整个 矿井开采到中后期阶段时的涌水量 可以认为是开采过程中的最大涌水量 比拟 法是利用已有生产矿井已开采范围及涌水量 再根据设计矿井开采面积计算 未来生产矿井的涌水量 计算结果比较接近于生产矿井的正常涌水量 故本次涌水量计 算参数基本可靠 方法正确 根据井田勘探报告 采用稳定流 大井法 预测矿坑涌水量 设计采用本次 大井 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 9 页 法计算的涌水量为 1994 m3 d 即最大涌水量为 83 m3 h 作为未来生产矿井最大疏干排 水的设计依据 矿井正常涌水量参照 比拟 法计算的涌水量 1249 m3 d 即正常涌水量 为 52 m3 h 5 水文地质类型 本井田附近较大的地表水是东乌兰木伦河 流量随季节变化较大 经调查分析 对本 井田构不成危害 井田内较大的沟谷为考考乌素沟 基本为常年有地表溪流 流量随季 节变化较大 雨季易暴发洪水 虽然该沟位于井田北部边缘 但在该沟谷附近开采时 地表水将可能成为矿井充水的主要因素 应引起注意 井田地形有利于自然排水 地质 构造简单 地层平缓 无断层及岩浆岩侵入 浅部新生界松散层被沟谷切割严重 含水 较弱 煤系地层为沉积碎屑岩 含有少量裂隙水 因地下水补给贫乏 钻孔单位涌水量 小于 0 01 L s m 矿井直接充水含水层富水性较弱 综合分析 本区水文地质勘探类型为二类一型 即以裂隙含水层为主的水文地质条件 简单的矿床 1 3 煤层特征 1 3 1 煤层煤层 1 含煤地层 井田内主要含煤地层为中下侏罗统延安组 J1 2y 该组地层厚度为 29 76 227 00 m 平均厚度为 161 29 m 全井田发育 由于遭受剥蚀 厚度有一定变化 据岩性 岩相 组合特征及含煤性分析 将该组地层细化为 3 个岩段 自下而上为 下岩段 J1 2y1 含 5 6 煤组 中岩段 J1 2y2 含 3 4 煤组 和上岩段 J1 2y3 含 2 煤组 三个岩段 该组地层含煤 11 17 层 具有对比意义的 14 层 即 2 1 2 2 上 2 2 中上 2 2 中 2 2 下 3 上 3 4 上 4 可采 6 层 不可采 4 层 3 煤为全部可采煤层 2 2 中上 2 2 中 4 为大部可采煤层 2 2 上 3 上为局部可采煤层 其余煤层为不可采煤层 中上部 煤层发育较好 厚度较大 含煤性较好 下部煤层发育较差 煤层较薄 且连续性差 单孔煤层总厚度为 1 93 19 23 m 平均为 13 41 m 平均含煤系数为 8 31 含煤性较好 总体上井田东部比西部含煤性较好 2 可采煤层 井田内可采煤层有 2 2 上 2 2 中上 2 2 中 3 上 3 4 共六层 现自上而下分 述如下 1 2 2 上煤层 位于延安组上岩段的上部 见煤钻孔 26 个 可采见煤点 9 个 与 2 2 中上煤层间距 为 3 51 24 40 m 平均 11 06 m 煤层厚度 0 1 75 m 平均 0 75 m 不含夹矸 可采 区仅为矿区东部一角 为不稳定煤层 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 10 页 2 2 2 中上煤层 位于延安组上岩段的中上部 主要分布于井田中部 见煤钻孔 27 个 可采见煤点 22 个 煤层厚度为 0 3 65 m 平均 1 57 m 煤层由西北向东南有变薄的趋势 与 2 2 中煤 层间距为 5 35 16 26 m 平均 8 69 m 很少有夹矸 顶底板岩性主要为砂质泥岩 大部可 采 为较稳定煤层 3 2 2 中煤层 位于延安组上岩段的中部 分布甚广 见煤钻孔 39 个 可采见煤点 31 个 层位稳定 与 2 2 下煤层间距为 7 61 17 30 m 平均为 10 41 m 煤层厚度为 0 4 78 m 平均 1 78 m 厚度变化较大 但规律性明显 夹矸 0 1 层 结构简单 顶底板岩性主要为砂质泥 岩 粉砂岩 大部可采 为较稳定煤层 4 3 上煤层 位于延安组中岩段的上部 主要分布于井田的西北角 见煤钻孔 9 个 可采见煤点 8 个 煤层厚度 0 2 45 m 平均 1 70 m 结构简单 与 3 号煤层间距 6 24 19 23 m 平均 14 56 m 局部可采 为不稳定煤层 5 3 号煤层 为井田内最主要可采煤层 位于延安组中岩段的中上部 见煤钻孔 37 个 可采见煤 点 37 个 与 4 号煤层间距为 21 44 35 34 m 平均 28 65 m 煤层厚度 2 07 6 47 m 平 均 5 29 m 结构简单 含夹矸 0 2 层 厚度 0 0 75m 平均 0 27 m 岩性为砂质泥岩 泥岩 炭泥岩 呈薄层状 顶板岩性为砂质泥岩 粉砂岩 底板为砂质泥岩 泥岩 砂 质粘土岩等 该煤层南部厚 向北变薄 全井田可采 厚度变化小 层位稳定 为稳定煤层 6 4 号煤层 为本井田第二主要可采煤层 位于延安组中岩段的下部 见煤钻孔 33 个 可采见煤 点 27 个 与 5 1 上煤层之间距为 21 20 33 49 m 平均 27 15 m 煤厚 0 3 95 m 平均 2 25 m 煤层结构简单 一般不含夹矸 局部含 1 2 层 岩性为砂质泥岩 泥岩 厚度 为 0 0 90 m 平均 0 28 m 顶板岩性为砂质泥岩 泥岩 粉砂岩 底板岩性为泥岩 砂 质泥岩 粉砂岩 该煤层因受河口沉积环境的影响 在西北角 b245 LB4 号钻孔无煤 ZK1513 b244 159 Hh18 B104 LB1 号钻孔不可采 其余地区 层位稳定 为较稳 定煤层 该煤层全井田赋存 大部可采 层位稳定 厚度变化小 为稳定煤层 井田内煤层情况详见各煤层基本特征表 1 2 1 表表 1 2 1 主要可采煤层井田各煤层基本特征一览表主要可采煤层井田各煤层基本特征一览表 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 11 页 煤层厚度与下伏煤层间距 最小 最大最小 最大 岩 段 煤 组 煤层号 平均 m 平均 m 可采范围稳定性 0 0 38 2 1 0 33 3 8 10 20 69 不可采不稳定 0 1 7510 28 0 75 26 3 51 24 402 2 上 1 78 39 7 61 17 30 局部可采不稳定 0 1 5010 41 上 岩 段 2 2 2 下 0 66 14 23 80 34 24 不可采不稳定 0 2 4528 54 3 上 1 70 9 6 24 19 32 局部可采不稳定 2 07 6 4714 56 3 3 5 29 37 21 69 33 50 全井田可采稳定 0 0 7328 38 0 45 16 4 80 15 91 2 25 33 21 20 33 49 中 岩 段 44 上 0 71 9 不可采不稳定 1 3 2 煤质 煤类与煤的用途煤质 煤类与煤的用途 1 物理性质 本矿煤层呈黑色 条痕褐黑色 各煤在垂直序列中其上下呈暗淡或弱沥青光泽 中部 呈沥青光泽 参差及阶梯状断口 在镜煤中可见贝壳状断口 性脆 由于煤岩组分的不 同各煤层一般呈细条带 宽条带结构 层状构造 在暗淡型煤中可见块状构造 裂隙发 育 并充填有黄铁矿与方解石薄膜 各煤层结核含量不同 一般为黄铁矿 粘土质和菱 铁矿结核 煤层致密坚硬 真密度一般在 1 42 1 52 t m3 视密度 1 30 t m3 左右 燃点 300 C 左右 燃烧试验为剧燃 残灰灰白色 粉状 2 化学性质 水分 Mad 原煤水分 2 2 上煤层其值为 4 33 10 73 平均 7 73 2 2 中上煤层其值为 2 94 12 66 平均 7 37 2 2 中煤层其值为 2 26 11 30 平均 6 76 3 上号煤层其值为 3 09 12 10 平均 7 15 3 号煤层其值为 2 35 11 37 平均 6 26 4 号煤层其值为 2 81 10 94 平均 5 93 浮煤水分 2 2 上煤层其值为 4 44 10 60 平均 7 18 2 2 中上煤层其值为 3 34 13 17 平均 7 69 2 2 中煤层其值为 3 09 12 10 平均 7 15 3 上号煤层其值为 2 36 11 41 平均 6 93 3 号煤层其值为 2 96 12 10 平均 7 05 4 号煤层其值 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 12 页 为 3 55 11 78 平均 6 64 灰分 Ad 井田内主要可采煤层据 GB T15224 1 2004 国家标准划分为特低 低灰煤 具体详 述如下 2 2 中煤层 原煤灰分产率为 5 43 22 90 平均 10 53 为低灰煤 LA 区内特低 灰煤 低灰煤相间出现 LB 号孔有零星片中灰煤 浮煤的灰分产率为 2 53 5 54 平 均 3 83 洗选后减灰效果较好 3 上煤层 原煤灰分产率为 5 84 18 34 平均 9 45 为特低灰煤 SLA 浮煤的 灰分产率为 3 48 7 53 平均 4 95 洗选后减灰效果较好 3 号煤层 原煤灰分产率为 4 71 21 19 平均 8 87 为特低灰煤 SLA 全井田 以特低灰煤为主 其次为低灰煤 LB 号孔附近为中灰煤 浮煤的灰分产率为 2 66 5 54 平均 3 52 洗选后减灰效果较好 4 号煤层 原煤灰分产率为 4 71 23 33 平均 9 62 为特低灰煤 SLA 东南部 为特低灰煤 西南部特低灰煤 低灰煤相间出现 LB LB LB LB11 四个孔附 近有零星中灰煤 浮煤的灰分产率为 2 29 14 42 平均 4 18 洗选后减灰效果较好 3 挥发分 Vdaf 井田内各主要可采煤层根据 MT T849 2000 煤炭行业标准划分为 2 2 上煤层原煤挥发分产率为 28 76 34 50 平均 30 53 浮煤的挥发分产率为 29 44 33 92 平均 31 76 为中高挥发分煤 MHV 2 2 中上煤层原煤挥发分产率为 27 36 38 48 平均 32 08 浮煤的挥发分产率为 28 32 36 36 平均 31 79 为中高挥发分煤 MHV 2 2 中煤层原煤挥发分产率为 29 09 41 54 平均 33 87 浮煤的挥发分产率为 30 59 40 55 平均 33 88 为中高挥发分煤 MHV 3 号煤层原煤挥发分产率为 29 09 36 96 平均 35 29 浮煤的挥发分产率为 30 93 38 67 平均 34 93 为中高挥发分煤 MHV 4 号煤层原煤挥发分产率为 31 88 39 51 平均 35 70 浮煤的挥发分产率为 30 63 37 83 平均 34 93 为中高挥发分煤 MHV 4 有害元素 a 全硫 St d 井田内各煤层硫成分含量进行了测定 硫成分含量以硫铁矿硫 Sp d 为主 一般为 0 33 1 06 有机硫 So d 一般为 0 00 0 03 硫酸盐硫 Ss d 含量一般为 0 15 0 28 通过对各煤层硫成分含量测定 硫铁矿硫 Sp d 含量较高 对煤层洗选脱硫 较为有利 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 13 页 b 磷 Pd 2 2 上煤层磷含量原煤为 0 000 0 024 平均为 0 010 为特低磷分煤 SLP 2 2 中上煤层磷含量原煤为 0 001 0 009 平均为 0 004 为特低磷分煤 SLP 2 2 中煤层磷含量原煤为 0 001 0 005 平均为 0 002 为特低磷分煤 SLP 3 号煤层磷含量原煤为 0 000 0 008 平均为 0 002 为特低磷分煤 SLP 4 号煤层磷含量原煤为 0 001 0 023 平均为 0 006 为特低磷分煤 SLP c 砷 As 各主要可采煤层原煤砷含量值在 1 4ppm 之间 相当于 0 01 0 04 10 4 之间 据 MT T803 1999 煤炭行业标准确定为一级含砷煤 As 2 2 上煤层为 5ppm 为二级含 砷煤 As 符合食品工艺燃烧用煤之需求 3 工艺性能 1 工艺分析及发热量 井田内主要可采煤层根据 GB T15224 3 2004 国家标准划详见各主要可采煤层煤质 特征一览表 表 1 2 2 表表 1 2 2 各主要可采煤层煤质特征一览表各主要可采煤层煤质特征一览表 工业分析 发热量 MJ kg 煤层 编号 洗 选 代表 数值 MadAdVda f 焦渣 型号 St dQgr d Qnet d Qb d PM GR I 评 价 极小 值 4 33 6 20 28 7 6 2 0 4 1 17 3 2 16 7 7 17 3 8 90 极大 值 10 7 3 13 2 3 34 5 0 2 1 6 8 29 6 9 28 6 9 30 3 2 90 平均 值 7 73 12 8 4 30 5 3 2 1 2 1 27 1 6 25 4 6 27 6 7 90 原 点数9 00 9 00 8 00 8 8 0 0 8 00 4 00 8 00 1 BN3 1 极小 值 4 44 2 98 29 4 4 2 0 2 8 29 3 6 28 3 7 28 1 7 89 0 0 0 极大 值 10 6 0 11 0 4 52 4 9 2 1 2 7 30 5 2 28 3 7 29 6 8 91 0 0 0 平均 值 7 18 5 19 33 9 8 2 0 5 5 29 9 3 28 3 7 28 9 3 90 0 0 0 2 2 上 浮 点数9 9 9 9 5 3 1 2 2 8 0 0 极小 值 2 94 5 90 27 3 6 2 0 2 7 22 7 2 22 0 9 22 8 3 极大 值 12 6 6 26 9 9 38 4 8 2 1 3 2 30 8 1 30 0 3 30 9 0 平均 值 7 37 11 8 7 32 0 8 2 0 6 0 27 5 3 26 6 1 27 7 4 原 点数2121191919171417 BN3 1 极小 值 3 34 2 13 28 3 2 2 0