罐子沟一矿2.4Mta新井设计

中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 1 页 目 录 一般部分一般部分 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 11 1 矿区概述矿区概述 1 1 1 1 位置与交通 1 1 1 2 地形地貌及水系 1 1 1 3 气象及地震 3 1 1 4 矿井电源及水源 3 1 1 5 人文状况 3 1 1 6 其他建设条件 3 1 21 2 井田地质特征井田地质特征 3 1 2 1 区域地层与构造特点 3 1 2 2 井田地层与构造 4 1 2 3 水文地质特征 5 1 31 3 煤层特征煤层特征 9 1 3 1 煤层 9 1 3 2 煤质 10 1 3 3 煤层开采地质条件 11 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 13 2 12 1 井田境界井田境界 13 2 1 1 地理位置 13 2 1 2 井田范围 13 2 1 3 井田尺寸 14 2 22 2 矿井工业储量矿井工业储量 14 2 2 1 储量计算基础 14 2 2 2 井田地质勘探 15 2 2 3 矿井地质资源储量计算 15 2 2 4 矿井工业资源 储量 16 2 32 3 矿井可采储量矿井可采储量 17 2 3 1 安全煤柱留设原则 17 2 3 2 保护煤柱损失量 17 2 3 3 矿井设计资源 储量 19 2 3 4 矿井设计可采储量 19 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 20 3 13 1 矿井工作制度矿井工作制度 20 3 23 2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 20 3 2 1 确定依据 20 3 2 2 矿井设计生产能力 20 3 2 3 矿井服务年限 20 3 2 4 井型校核 21 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 2 页 4 4 井田开拓井田开拓 22 4 14 1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 22 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 22 4 1 2 确定工业场地位置 形状和面积 24 4 1 3 开采水平的确定及采区 带区的划分 24 4 1 4 主要开拓巷道 24 4 1 5 开拓方案比较 24 4 24 2 矿井基本巷道矿井基本巷道 29 4 2 1 井筒 29 4 2 2 井底车场及硐室 32 4 2 3 主要开拓巷道 33 5 5 准备方式准备方式 带区巷道布置带区巷道布置 37 5 15 1 煤层地质特征煤层地质特征 37 5 1 1 带区位置 37 5 1 2 带区煤层特征 37 5 1 3 煤层顶底板岩石特征 37 5 1 4 煤尘的爆炸性和自燃发火危险性 37 5 1 5 水文地质 37 5 1 6 地质构造 37 5 1 7 地表情况 37 5 25 2 带区巷道布置及生产系统带区巷道布置及生产系统 38 5 2 1 带区准备方式的确定 38 5 2 2 带区巷道布置 38 5 2 3 带区生产系统 39 5 2 4 带区内巷道掘进方法 39 5 2 5 带区生产能力及采出率 39 5 35 3 带区车场及主要硐室带区车场及主要硐室 40 5 3 1 带区下部车场设计 40 5 3 2 带区主要硐室 41 6 6 采煤方法采煤方法 42 6 16 1 采煤工艺方式采煤工艺方式 42 6 1 1 带区煤层特征及地质条件 42 6 1 2 确定采煤工艺方式 42 6 1 3 采煤工作面参数 43 6 1 4 采煤工作面破煤 装煤方式的确定 44 6 1 5 工作面运输方式的确定及运输机械的选择 46 6 1 6 采煤工作面支护方式 47 6 1 7 各设备的主要性能及其技术特征汇总表 50 6 1 8 各工艺过程注意事项 54 6 1 9 采煤工作面正规循环作业 56 6 1 10 回采工作面吨煤成本 57 6 26 2 回采巷道布置回采巷道布置 59 6 2 1 回采巷道布置方式 59 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 3 页 6 2 2 回采巷道参数 59 7 7 井下运输井下运输 61 7 17 1 概概 述述 61 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 61 7 1 2 煤层及煤质 61 7 1 3 运输距离和货载量的确定 61 7 1 4 井下煤炭运输方式 61 7 1 5 井下辅助运输方式 62 7 27 2 带区运输设备选择带区运输设备选择 62 7 2 1 带区运输设备选择 62 7 2 2 运输能力验算 64 7 37 3 大巷运输设备选择大巷运输设备选择 65 7 3 1 主运大巷设备选择 65 7 3 2 辅运大巷设备选择 65 7 3 3 运输能力验算 65 8 8 矿井提升矿井提升 66 8 18 1 概述概述 66 8 28 2 主副井提升主副井提升 66 8 2 1 主井提升 66 8 2 2 副井提升 67 9 9 矿井通风及安全技术矿井通风及安全技术 69 9 19 1 矿井概况 开拓方式及开采方法矿井概况 开拓方式及开采方法 69 9 29 2 矿井通风系统选择矿井通风系统选择 69 9 2 1 矿井通风系统的基本要求 69 9 2 2 矿井通风方式的选择 70 9 2 3 矿井通风方法的选择 71 9 2 4 带区通风系统的要求 71 9 2 5 工作面通风方式的选择 72 9 39 3 带区及全矿所需风量带区及全矿所需风量 73 9 3 1 工作面所需风量的计算 73 9 3 2 备用工作面所需风量的计算 74 9 3 3 掘进工作面所需风量的计算 74 9 3 4 硐室需风量 76 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 77 9 49 4 全矿通风阻力的计算全矿通风阻力的计算 78 9 4 1 矿井最大阻力路线 78 9 4 2 矿井通风阻力计算 81 9 4 3 矿井通风总阻力 82 9 4 4 矿井总风阻和等积孔计算 82 9 59 5 通风机选型通风机选型 83 9 5 1 选择矿井通风设备的要求 83 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 4 页 9 5 2 选择主要通风机 83 9 5 3 电动机选型 85 9 69 6 安全灾害的预防措施安全灾害的预防措施 87 9 6 1 预防瓦斯爆炸的措施 87 9 6 2 预防煤尘爆炸的措施 87 9 6 3 预防井下火灾措施 88 9 6 4 水灾防治措施 88 9 6 5 顶板事故防治措施 89 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 90 专题部分专题部分 1 巷道断面 93 1 1 选择依据 93 1 2 巷道断面要求 93 2 巷道最佳掘进时间 94 3 巷道的最佳掘进位置 94 4 巷道的最佳支护时间 95 5 巷道支护参数的选择 95 6 林南仓矿西一煤 14 回风上山锚杆支护设计 106 7 结论 109 参考文献参考文献 110 翻译部分翻译部分 英文原文英文原文 1 中文译文中文译文 5 致致 谢谢 8 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 11 1 1 位置位置与交通与交通 罐子沟一矿位于准格尔煤田南部详查区西南部的 23 30 勘探线之间 行政区划隶 属于鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇 其地理坐标为 东经 111 13 59 111 17 59 北纬 39 32 01 39 34 24 矿井位于准格尔煤田南部区 隶属鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇管辖 井田西侧距 薛家湾 榆树湾公路 S103 4 8km 西北侧距薛家湾 呼和浩特市呼大线高速公路 40km 西北侧距薛家湾 东胜市 109 国道 40km 北侧距薛家湾 唐公塔车站 22km 薛 家湾 魏 家峁 公路从井田北侧通过 距离约 5 8km 西北侧距薛家湾镇 48 3km 丰 准铁路从准格尔煤田北部通过 是承担地方煤矿煤炭外运的专线 从煤 矿到丰准铁路唐公塔集装站公路距离 51 3km 矿井对外交通便利 矿井交通位置图详见图 1 l 1 1 21 1 2 地形地貌及水系地形地貌及水系 井田位于鄂尔多斯准格尔旗东部的黄土高原 因水流的向源侵蚀作用使地貌变的 十分复杂 形成数条树枝状冲沟 地形切割强烈 沟谷纵横 沟深壁陡 地表为固结 黄土与风积砂 总体地势呈西高东低 井田最低点位于东部的罐子沟中 海拔标高为 1092 9m 最高点位于井田南部的周家杏树峁的山包上 海拔标高为 1300m 相对高差 为 207 1m 罐子沟从矿区东侧通过 矿区北部发育有毛乌素沟 东部有尔林兔沟 中部大沙 沟 罗家沟均有泉水顺沟谷排泄 形成溪流 只有大雨 暴雨才能在各沟谷中形成山 洪暴发 且流量大 时间短 上述沟谷均汇入到矿区东侧的罐子沟而注入黄河 黄河 在本矿区东南侧约 12km 处自东北向西南迳流 黄河在本区段水位标高在 980m 水平 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 2 页 图图 1 11 1 矿井交通位置图矿井交通位置图 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 3 页 1 1 31 1 3 气象气象及地震及地震 本区属大陆半干旱性气候 冬季严寒而漫长 夏季炎热而短暂 昼夜温差大 年最高 温度39 5 年最低温度为 24 3 年平均温度5 7 8 年总降水量 238 732mm 降水 多集中在 7 8 9 三个月 占年降水量的 60 70 而且多为雷暴雨 形成集中补给与集 中排泄 由于地表植被稀少 沟深坡度大 大气降水以地表迳流形式注入本区东缘最大 的地表水体黄河之中 只有少数渗入地下 年蒸发量 1792 2115mm 春季多风 多为西 北风 一般风速 10 15m s 最大风速 18m s 每年十月至翌年四月为冻结期 最大冻土 层深度为 1 5m 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 41 1 4 矿井电源及水源矿井电源及水源 矿井永久电源分别引自魏家峁和榆树湾 110kV 变电站 供电距离分别为 5 8km 和 13km 可以满足本矿井新增负荷要求 电源可靠 完全满足本矿井的安全生产需要 矿井水源取自工业场地东侧的罐子沟 2 眼管井已建成 主要供给矿井的生活用水 生产用水由井下排水经处理后复用 1 1 51 1 5 人文状况人文状况 井田所在地较为贫困 属半农半牧区 自然条件较差 农牧业生产均较落后 近年 来 随着周边煤矿的开发与煤焦厂的建设 工业生产发展迅速 当地的经济状况明显改 观 1 1 61 1 6 其他建设条件其他建设条件 一 通信条件 本矿井所在地已开通国际 国内程控电话 移动 联通无线信号覆盖全区 通讯方 便 可以满足本矿井行政及生产调度的通信需求 同时可以保证紧急情况下矿井外部的 通讯畅通 二 主要建材供应条件 矿井所需的一般建材如砖 瓦 料石 白砂等在当地就可满足供应 钢材 木材可 来自东胜 包头等地 由公路运至矿井工业场地 高标号水泥可由当地供应 也可由东 胜等地购进 总之 矿井建筑材料供应有保障 1 2 井田地质特征 1 2 11 2 1 区域地层与构造特点区域地层与构造特点 该矿区内大部被第四系黄土和第三系红土层覆盖 仅在井田周边沟谷中见到零星的 下二叠统下石盒子组黄褐色砂岩 粉砂质泥岩露头 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 4 页 准格尔煤田位于华北地台鄂尔多斯台向斜的东北缘 总的构造形态为一走向近于南 北 倾角 10 具有波状起伏的向西倾斜的单斜构造 有与地层走向垂直的次一级褶 皱 一般幅度较小 延伸不大 造成了煤层底板等高线的相对起伏 区内断裂不发育 仅稀疏可见几条小的张性断层 勘探未见岩浆岩侵入 1 2 21 2 2 井田地层与构造井田地层与构造 一 地层 根据钻孔资料 该矿区内地层由老至新 叙述如下 1 下奥陶统亮甲山组 O1l 岩性上部为浅黄色 黄色中厚层状白云质灰岩 夹簿 层状泥质钙质白云岩 中部含黑色棕黑色燧石结核及条带 下部为黄色簿层白云质灰岩 白云岩夹竹叶状白云岩 厚度约 125m 与下伏地层整合接触 2 中奥陶统马家沟组 O2m 岩性上部为浅灰色石灰岩 中厚层 厚层状 下部为 簿层状灰岩 豹皮状灰岩含较多的砂质 粘土质 底部夹灰白色石英砂岩 厚度 50m 3 上石炭统太原组 C2t 岩性为过渡相 陆相沉积 是本区主要含煤地层 含煤 6 层 编号为 6 上 6 6 下 8 9 10 号煤层 钻孔揭露厚度为 14 74 66 74m 平均 54 93m 与下覆地层不整合接触 根据岩性组合及含煤性分为二个岩性段 下岩段 岩性为一套浅海 过渡相细碎屑岩沉积 不整合于奥陶系之上 上岩段 下部岩性以灰黑色 深灰色泥岩 砂质泥岩 粘土岩夹多层砂岩为主 含煤 3 层 编号为 8 9 10 号煤 合称下煤组 上部岩性以粘土岩 砂质泥岩为主 夹 灰色透镜状砂岩 含煤 3 层 编号为 6 上 6 6 下煤层 可称为中煤组 该段岩性及厚 度亦有相当变化 6 号煤层由 NE 向 SW 产生分叉 使得 6 号煤层变薄 6 上煤层急剧增厚 6 上与 6 号煤层之间发育有一套呈条带状 NE 向展布的砂岩体 4 下二叠统山西组 P1s 岩性为陆相碎屑沉积 亦为本区主要含煤地层之一 含 煤 4 层 编号为 2 3 4 及 5 号煤层 可称为上煤组 据钻孔揭露 本组地层厚度为 98 50 124 50m 平均厚度为 106 90m 与下伏地层太原组呈整合接触 与上覆地层下二 叠统下石盒子组呈整合接触 根据岩性组合及含煤性分为三个岩性段 下岩段 为粗砂岩段 岩性以灰白色 黄褐色粗粒长石及石英砂岩为主 该层砂 岩全区较稳定 局部地段与 6 号煤层呈冲刷接触 砂岩中上部夹深灰黑色砂质泥岩与泥 岩 含 5 号煤层 分布较稳定 中岩段 岩性由灰白色 灰黑色中细粒砂岩 砂质泥岩 粘土岩及泥岩组成 上岩段 岩性以深灰 灰白色中粗粒砂岩夹粘土岩 泥岩及粉砂岩为主 砂岩致 密坚硬 5 下二叠统下石盒子组 P1x 为陆相碎屑岩沉积 下部岩性为黄褐色砂岩与紫色 杂色粘土岩及泥岩互层 上部岩性以紫色 黄绿色泥岩及砂质泥岩为主 夹中厚层状砂 岩 据钻孔揭露本组地层厚约 71m 6 上二叠统上石盒子组 P2s 为陆相碎屑岩沉积 区内大部分地层被剥蚀 下部 岩性为灰白 黄绿色中粗粒砂岩 上部岩性为绛紫色泥岩 粘土岩 粉砂岩与黄绿色中 粗粒砂岩及砂砾岩互层 7 上二叠统 三叠系下统石千峰群 P2 T1sh 上部岩性以砖红色粉砂质泥岩和泥 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 5 页 岩为主 夹灰色 灰绿色砂岩 下部以黄绿 灰绿色中粗砂岩和含砾粗砂岩为主 夹棕 红色粉砂岩 砂质泥岩 8 上二叠 三叠系下统孙家沟组 P2 T1s 岩性以浅红 微红 浅灰绿色细砂岩为 主 夹砖红色粉砂质泥岩及具交错层理的砂砾岩 9 第三系红土层 N2 岩性为红色 棕红色钙质红土层 含砂质及钙质结核 层理 明显 在本区发育较普遍 厚度 54 115m 平均厚 85m 10 第四系 Q 进一步可分为上更新统马兰组 Q3m 与全新统 Q4eol 上更新统马 兰组 Q3m 岩性为淡黄色 黄褐色粉砂质黄土 夹粘土层 粒度均匀 垂直节理发育 全 区分布 厚度 6 95m 平均 50m 全新统 Q4eol 岩性为洪积 残坡积之松散砂粒 泥砂 及风积砂 厚度一般 0 5m 左右 井田大部地区均被第四系覆盖 二 构造 井田位于准格尔煤田的南部详查区 其总体构造形态与南部详查区构造基本一致 沙沟背斜从井田西南部通过 褶曲呈 S 型 东北翼宽缓 西南翼较陡 受其影响 根 据钻探综合成果及煤层底板等高线平面图 井田含煤地层沿走向 倾向产状变化不大 总体构造形态呈走向近东西 倾向近北 倾角 1 5 的单斜 但沿走向 倾向均发育有 相应的波状起伏 未发现较大的褶皱及对煤层具明显破坏的断层等构造 党家阳坡正断 层的北部延伸进入井田的西南部边缘 该断层走向近南北 倾向西 倾角 70 进入井 田的的部分 断层上下盘断距为 50m 对区内岩煤层影响破坏较小 本区未发现岩浆岩侵 入 根据以上资料 本区构造复杂程度确定为简单类型 即 类型 1 2 31 2 3 水文地质特征水文地质特征 一 地貌及地表迳流特征 本区地处鄂尔多斯盆地东部 属黄土高原的一部分 地形西北高而东南低 全区大 部被厚层黄土覆盖 风积砂也有多处出现 移动式沙丘 地表植被稀少 覆盖率极低 因受后期流水影响 产生许多纵横交错的冲沟 沟深壁陡 多为 V 字型 展示了黄土 高原的特有特征 各冲沟发育方向多斜交或垂直地层走向注入黄河 夏季多暴雨 历年 日最大降水量 86 5mm 成集中补给 集中排泄 以迳流注入黄河 渗入系数 15 20 黄河流经本区东缘 最大流量 5310m3 s 二 含水层及其特征 根据含水层的地层时代 岩性特征与含水空隙的性质 井田含水层可划分为第四系 松散岩类冲洪积 Q4al pl 孔隙含水层 第四系上更新统 Q3eol 黄土裂隙孔隙含水层及 二叠系下统山西组下段 P1s1 碎屑岩类裂隙含水层 各类含水层的水文地质特征如下 1 第四系松散岩类冲洪积 Q4al pl 孔隙水含水层 井田第四系冲洪积物主要分 布于罐子沟沟谷及其支沟中 含水层岩性由黄色含砾粉细砂层 黄灰色砂砾 卵石层沉 积而成 分选性差 卵砾石岩性成分主要以姜结石为主 厚度 0 15 65m 一般 5 7m 左右 结构松散 渗透性较好 该含水层下伏二叠系 P1s 碎屑岩类裂隙含水层 两含水 层间无隔水层 因而该含水层大部分地段为透水不含水层 靠近山脚含水层下部局部残 存有第三系红土 可形成弱含水层 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 6 页 2 第四系上更新统 Q3eol 黄土裂隙孔隙含水层 含水层岩性由第四系上更新统 Q3eol 黄土构成 黄土由于受侵蚀作用 又形成不同的小地貌单元 受地貌的影响补给 条件也各不相同 主要接受大气降水的补给 地下水在沿柱状节理下渗过程中遇相对隔 水层后大部分以泉的形式溢出地表 而后又渗入第四系松散岩类冲洪积 Q4al pl 孔隙含 水层中 3 二叠系下统山西组下段 P1s1 碎屑岩类裂隙含水层 该含水层位于 6 号煤层顶 板以上 是 6 号煤层开采的直接充水含水层 因而也被称为 6 号煤层顶板砂岩裂隙含水 层 岩性特征 以灰白色 黄褐色含砾粗粒长石石英砂岩为主 局部相变为砂砾岩或 砂质泥岩 具大型斜层理 砾石磨圆度较好 分选较差 砾径一般 0 5 1 0cm 最大达 3 0cm 左右 含炭屑或煤线 泥质 粘土质胶结 坚硬致密 局部地段风化后呈疏松状 厚度 31 73 106 00m 平均 61 90m 含水层的赋存特征 受罐子沟向斜 老赵山梁背斜的共同影响 区内含水层底板 展布与 6 号煤层顶板展布规律基本一致 即具有南高北低 西高东低展布规律 最低点 位于水 3 孔 水文报告 附近 底板标高为 1007 13m 最高点位于观 5 孔 水文报告 附 近 底板标高为 1040 04m 受矿井排水与突水影响 含水层厚度变化较大 为 1 90 47 01m 平均 18 49m 其中 6101 工作面附近最薄处仅剩 1 90m 并形成了一定范 围的降落漏斗 井下排水量也在减少 目前仅剩 20m h 左右 趋于疏干 以 6101 工作 面为中心 向外含水层厚度逐渐变厚 最大厚度 47 01m 观 6 水文报告 然而受罐子 沟向斜的影响 随着含水层底板向东西两侧逐渐翘起 含水层又逐渐变薄 含水层水位 埋深 45 89 157 49m 静水位标高 1027 360 1048 352m 其中 6101 工作面切眼突水点 附近最低 为 1027 5m 左右 含水层的富水性 6 号煤层顶板砂岩裂隙含水层不但水位不统一 富水性极不均 一 单位涌水量 0 00004 37 889L s m 相差悬殊 沿罐子沟分布的钻孔单井涌水量较 大 远离罐子沟 6101 6103 工作面矿井涌水量小 靠近分水岭的钻孔 单井涌水量小 水化学特征 水质类型一般为 HCO Ca 和 HCO3 Ca Mg 型 矿化度 3 0 374 0 422g L 平均 0 397g L 其中主要阴离子为 HCO 占 72 9 93 9 次要阴离 3 子为 SO和 Cl 各占 5 6 和 11 2 主要阳离子为 a 占 33 8 52 5 其次是 4 2 2 Mg占 19 8 35 6 再次为 Na 占 17 25 2 4 寒武 与奥陶系 O 碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层 区域资料岩溶水水位标高 2 863 348 864 613m 根据矿方提供资料 2009 年中国煤田地质公司华盛水文地质勘查二 队在罐子沟一矿东南部施工两个奥灰岩水文地质勘查孔 孔距 1290m 经过联合抽水试验 奥灰岩含水层静水水位标高为 871m 据井田内 6 个见奥陶系 O 层位的钻孔统计 井田 2 内最下一层可采煤层 8 号煤层与奥陶系 O 间距 30 85 52 13m 平均 38 65m 8 号煤层 2 赋煤标高 960 1110m 岩溶水对开采 8 号煤层造成的威胁较小 三 隔水层及其特征 井田主要隔水层由上而下有第三系上新统 N2 砖红色粘土与砂质粘土隔水层和 6 号 煤层顶板泥岩两个隔水层 1 第三系上新统 N 砖红色粘土与砂质粘土隔水层 岩性由棕红色粘土和砂质粘 2 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 7 页 土层组成 含砂质及钙质结核 层理明显 致密隔水 厚度 0 00 61 60m 为井田较好 的隔水层 在各沟谷中变薄或缺失 成为大气降水 地表水 第四系松散层孔隙水及矿 井排水下渗补给二叠系下统山西组下段 P s 碎屑岩类裂隙含水层主要途径 11 2 石炭系 6 号煤层顶板泥岩隔水层 岩性为泥岩 粉砂岩 厚度 0 70 15 65m 隔水性能良好 但普遍较薄且不均 只有中观 水文报告 附近较厚 呈透镜状 四 矿井充水因素分析 1 充水水源 根据水文地质条件 矿井采掘中突水情况分析 罐子沟一矿采掘 6 号煤层的充水水源主要为 6 号煤层顶板砂岩裂隙水 其次为大气降水 第四冲洪积砂砾 石层潜水及沟谷地表水 6 号煤层顶板砂岩裂隙水含水层 下距 6 号煤层 0 70 15 65m 为 6 号煤层开采 的直接充水含水层 在采掘过程中必将大面积揭露顶板砂岩 并产生直接涌水 从矿井 以往生产情况看 初期揭露涌水量大 随后涌水量减少 常在 228 310m3 h 之间 大气降水 是开采 6 号煤层的间接充水水源之一 一般通过补给含水层后 再间 接转入矿井中 第四系冲洪积砂砾石层潜水 区内第四系地层分布广泛 在罐子沟及其支沟第四 系冲洪积层直接覆盖于山西组砂岩之上 第四系冲洪积砂砾石潜水可通过裂隙直接补给 6 号煤层顶板砂岩裂隙含水层 成为开采 6 号煤层的间接充水水源 沟谷地表水 沟谷地表水在砂岩裸露地段可直接补给砂岩裂隙含水层 对开采 6 号煤层造成一定的威胁 2 矿井充水通道 在 6 号煤层采掘生产过程中 主要充水通道主要为采动裂隙 封闭不良钻孔等 采动裂隙 矿井采掘时 由于采动引起覆岩破坏 形成的顶板冒落带和导水裂隙 带沟通煤层上部含水层 是地下水进入巷道的主要通道 自建矿以来 矿井发生的两次 较大突水事件 均为这种充水方式 封闭不良的钻孔 勘探阶段由于钻孔封闭不良 可造成钻孔导水 生产中要搜集 相关资料 了解钻孔的封闭状况 防范钻孔导水 五 矿井涌水量 井田砂岩裂隙水以储存量为主 地面排水井已基本疏干 根据矿方提供的水文地质 钻孔成果一览表和水文地质钻孔成果图可知 矿井疏干井在疏干前涌水量 68 106m3 h 疏干后涌水量 8 1 9 8m3 h 目前 井下正常涌水量 90 m3 h 左右 设计考虑一定富余 矿井正常涌水量按 200m3 h 计算 六 井田水文地质勘查类型及复杂程度评价 井田开采 6 号煤层 受采掘破坏和影响的含水层主要为山西组下段砂岩 6 号煤层煤 顶板砂岩 含水层 其下距 6 号煤层 0 7 15 65m 以裂隙水为主 含水层厚度 1 9 47 10m 地面单孔涌水量为 0 0002 132 984m3 h 井下开采涌水量一般在 228 310m3 h 单位涌水量 0 0002 37 89 L s m 富水性不均一 地下水的补给主要 为大气降水和地表水及冲洪积层孔隙水的补给 含水层补给条件一般 地下水以静储量 为主 采掘工程中 矿井受水害影响 但只要措施得力 就不会威胁矿井安全 煤层上 覆岩层相对薄 采动后冒落高度和裂隙带高度穿透含水层 地面沉陷量相对较大 由于 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 8 页 地处干旱缺水地区 防治水工作易于进行 综上 井田开采 6 号煤层的直接充水含层以裂隙水为主 直接充水含层单位涌水量 0 0002 37 89 L s m 故井田水文地质条件为二类一型 二类三型 即水文地质条件 简单 复杂类型 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 9 页 图图 1 21 2 地质综合柱状图地质综合柱状图 1 3 煤层特征 1 3 11 3 1 煤层煤层 井田含煤地层为石炭 二叠系地层 以石炭系上统太原组 C2t 含煤性最好 含煤 5 层 编号为 6上 6 6下 8 及 9 号煤层 其中 6 号煤层分布广 厚度较大 煤层稳定 为主要可采煤层 6下与 8 号煤层大部可采 煤层较为稳定 为次要可采煤层 9 号煤层 厚度变化大 分布零星 井田内不可采 6上煤层厚度小 分布零星 井田内不可采 该 组含煤地层平均总厚度 54 55m 煤层平均总厚度 24 19m 含煤系数 44 可采煤层平均 厚度 22 09m 可采含煤系数 40 49 二叠系下统山西组 P1s 含煤性较差 共含煤 3 层 编号为 3 4 及 5 号煤层 其中 5 号煤层局部可采 4 号煤层分布零星 井田内不可采 3 号煤层不可采 煤层平均总厚 度 3 31m 地层总厚度 93 30m 含煤系数 3 55 煤层平均可采厚度 1 86m 含煤可采系 数 2 井田可采煤层为 4 层 其中主要可采煤层为 6 号煤层 次要可采煤层 2 层 编号为 6下与 8 号煤层 局部可采煤层 1 层 编号为 5 号煤层 各可采煤层特征见表 1 1 表表 1 11 1 井田内井田内可采煤层特征表可采煤层特征表 煤层 埋藏深度 煤层 自然厚度 煤层 利用厚度 煤层间距煤 层 号 最小 最大 平均 点数 最小 最大 平均 点数 最小 最大 平均 点数 夹矸 层数 最小 最大 平均 点数 稳定 程度 可采性备注 5 64 02 295 88 148 79 24 20 50 0 35 3 44 26 5 78 0 32 1 76 26 0 10 不稳定 局部 可采 84 15 7 99 43 23 18 6 80 85 370 07 170 19 64 26 50 3 36 18 02 64 23 80 3 36 11 9 64 0 14 较稳定 全区 可采 主要 可采 煤层22 45 0 29 4 00 54 6下 101 36 324 51 187 27 51 2 73 0 18 1 33 53 2 73 0 18 1 26 53 0 1 较稳定 大部 可采 次要 可采 煤层 8 104 54 381 29 194 51 59 2 80 0 28 1 11 58 2 25 0 28 1 05 58 0 1 7 72 0 35 1 95 52 较稳定 大部 可采 次要 可采 煤层 现将井田范围内各可采煤层的赋存情况及特征上而下分述如下 1 5 号煤层 位于山西组中部 主要分布在中深部 煤层自然厚度 0 35 20 50m 平均 3 44m 资源储量利用厚度 0 32 5 78m 平均 1 76m 煤层结构复杂 含夹矸 0 10 层 夹矸岩性为泥岩 与下部 6 号煤层间距 7 99 84 15m 平均 43 23m 2 6 号煤层 位于太原组顶部 煤层自然厚度 3 36 26 50m 平均 18 02m 资 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 10 页 源储量利用厚度 3 36 23 80m 平均 11 9m 有 2 个钻孔 即 38 54 号孔 全层风 化 38 号孔风化煤厚度 5 33m 54 号孔风化煤厚度 3 36m 6 号煤层结构复杂 底板 岩性为泥岩 与下部 6 下煤层间距 0 29 22 45m 平均 4 00m 该煤层层位稳定 对 比可靠 属全区可采的较稳定煤层 3 6下煤层 位于太原组上部 煤层自然厚度 0 18 2 73m 平均 1 33m 资源储量 利用厚度 0 18 2 73m 平均 1 26m 煤层结构简单 含 0 1 层夹矸 夹矸岩性为为泥 岩 炭质泥岩 顶板岩性一般为粉砂岩 砂质泥岩及粘土岩 底板岩性为泥岩 与下部 8 号煤层间距 0 35 7 72m 平均 1 95m 该煤层层位较稳定 对比可靠 属大部可采的 较稳定煤层 4 8 号煤层 位于太原组下部 煤层自然厚度 0 28 2 80m 平均 1 11m 资源储量 利用厚度 0 28 2 25m 平均 1 05m 煤层结构简单 含 0 1 层夹矸 夹矸岩性为为泥 岩 炭质泥岩 顶底板岩性以泥岩为主 与 9 号煤层间距 2 07 10 34m 该煤层层位稳 定 对比可靠 属大部可采的较稳定煤层 1 3 21 3 2 煤质煤质 一 煤的物理性质及煤岩特征 煤的硬度大 内生和外生裂隙均不发育 仅局部露头受小构造和非构造运动影响外 生裂隙稍发育 煤的脆性差 断口参差状 总体而论以亮煤和暗煤占优势 丝炭略多 6 号煤层确定为半暗型煤 通过镜下鉴定 6 号煤层的镜煤平均最大反射率 光电管 为 0 581 属 变质阶段 低变质烟煤 二 化学性质 工艺性能和煤类 1 化学性质 结果见表 1 2 由表 1 2 可知 各可采煤层为低硫 中灰 中高热值煤 2 工艺性能 1 低温干馏和加氢液化 本区煤为低变质烟煤 低温干馏试验结果表明含油率大 于 7 为富油煤 氢元素一般在 5 左右 碳氢比值除 6 号煤层略大于 16 外 其它各煤层 均 16 本区煤的丝炭含量过高 这是不利于加氢液化的主要因素 2 煤的气化 本区煤的机械强度高 热稳定性好 化学活性较差 温度在 950 时二氧化碳还原率为 24 8 温度升高到 1050 时 二氧化碳还原率接近 60 不利于气 化 表表 1 21 2 罐子沟一矿煤芯煤样测试成果统计结果一览表罐子沟一矿煤芯煤样测试成果统计结果一览表 工 业 分 析 最大 最小 平均 点数 发热量 MJ kg 最大 最小 平均 点数 煤层 编号 洗选 情况 MadAdVdaf St d 最大 最小 平均 点数 Qgr dQnet d 原煤 10 38 2 67 4 93 17 35 44 11 76 23 75 17 45 43 34 27 39 94 17 0 70 0 43 0 53 12 28 07 22 74 25 74 5 27 58 19 26 23 86 16 5 洗煤 6 14 2 31 3 80 13 11 35 8 19 8 73 13 41 66 37 59 40 20 13 0 81 0 50 0 62 6 29 36 1 28 86 28 42 28 64 2 6原煤 6 47 2 55 4 91 166 33 49 9 75 17 85 165 42 93 33 76 37 44 165 1 90 0 01 0 61 152 29 64 21 25 26 70 135 28 75 15 66 25 72 164 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 11 页 洗煤 6 04 4 04 3 45 162 20 04 4 29 7 40 162 43 57 30 17 38 36 162 1 20 0 27 0 55 137 32 20 28 25 30 43 50 31 51 27 30 29 58 53 原煤 6 60 1 96 4 46 34 31 69 10 21 18 54 34 44 30 35 11 38 96 34 1 75 0 37 0 84 25 29 48 25 61 27 65 15 30 32 23 69 26 21 32 6下 洗煤 6 09 2 42 3 68 29 12 58 4 53 8 08 29 43 54 36 21 39 80 29 1 08 0 43 0 59 16 31 62 28 83 30 54 10 30 57 27 85 29 64 11 原煤 6 43 1 54 4 23 41 39 38 8 46 20 11 41 43 40 34 51 39 09 41 4 98 0 30 1 21 32 30 84 22 99 27 69 19 29 91 17 78 25 35 40 8 洗煤 6 28 1 81 3 51 31 12 12 5 17 8 42 31 42 66 37 31 39 49 31 2 48 0 29 0 76 22 31 37 27 86 30 23 8 30 48 26 99 29 05 9 三 煤类 井田内各可采煤层浮煤挥发分一般在 37 以上 粘结指数 0 1 透光率 88 以上 据 中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 煤类划分为长焰煤 CY41 四 煤质评价及工业用途评述 井田内煤为中灰 低硫 低磷 中高热值的长焰煤 煤对 CO2反应性差 灰熔融性 高 为高熔 难熔灰分 煤的焦油产率高 为富油煤 煤的可选性差 为中等可选 极 难选 区内煤可作民用及动力用煤 用于火力发电及各种工业锅炉 也可在建材工业 化 学工业中做焙烧材料 此外 还可作低温干馏原料煤 五 煤的可选性评价 原勘探报告对 6 号煤层采取两个简选样进行了可选性试验 依据国标 GB T16417 1996 煤炭可选性评定方法 0 1 含量法 进行评定 详见表 1 3 表表 1 31 3 罐子沟一矿罐子沟一矿 6 6 号煤层号煤层拟定选灰分可选性等级一览表拟定选灰分可选性等级一览表 由表 1 3 可知 当洗选后灰分 Ad 在 7 0 时属极难选 灰分 Ad 在 8 0 时属中等可 选 灰分 Ad 在 9 0 时属中等可选 当洗选后灰分 Ad 在 10 0 时属极难选 灰分 Ad 在 11 0 时属较难选 灰分 Ad 在 12 0 时属中等可选 六 煤的风化和氧化 本井田内未见煤层露头 根据南部详查报告资料 井田南部边界外见风化露头 0 1 含量 拟定灰分 Ad 浮物产率 分选密度 Kg L 初始值最终值 可选性 等级 7 081 01 45040 542 2 极难选 8 089 51 54012 513 0 中等可选 9 093 51 7402 519 2 中等可选 10 07 01 44540 041 8 极难选 11 078 01 50027 028 2 较难选 12 085 01 60012 513 0 中等可选 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 12 页 1 3 31 3 3 煤层开采地质条件煤层开采地质条件 一 瓦斯 原勘探报告共在 8 个钻孔中采瓦斯样 10 个 利用解吸法试验结果 均含很低的残存 瓦斯 瓦斯成份以氮气为主 其次为二氧化碳气 多数钻孔无甲烷气 按瓦斯成份分带 均属第一带 即二氧化碳 氮气带 详见表 1 4 表表 1 41 4 罐子沟一矿煤层瓦斯成份测试成果一览表罐子沟一矿煤层瓦斯成份测试成果一览表 瓦 斯 成 份 CH4CO2N2 2 3 瓦斯 等级煤层 编号 瓦 斯 含 量 毫升 克可燃质 最大 最小 平均 点数 最大 最小 平均 点数 最大 最小 平均 点数 6上 0 51 0 20 0 31 3 23 29 0 7 76 3 20 36 8 29 15 58 3 91 72 46 71 73 44 3 0 一级 瓦斯 6 0 62 0 21 0 38 4 0 27 97 1 48 17 79 4 89 28 68 05 78 15 4 0 80 6321 3175 180 9 0 65 0 15 0 29 4 22 14 0 6 99 4 17 35 7 40 13 38 4 92 58 56 00 78 51 4 0 另外 根据 2009 年 8 月 21 日内蒙古煤矿矿用安全产品检验中心为罐子沟一矿出的 内蒙古满世集团运销有限责任公司罐子沟一号井矿井瓦斯等级鉴定报告 矿井绝对瓦 斯涌出量为 1 56m3 min 相对瓦斯涌出量为 0 70m3 t 罐子沟一矿为低瓦斯矿井 二 煤尘 根据罐子沟一矿提供的生产过程中煤尘爆炸性鉴定报告表 试验结果火焰长度 400mm 抑制煤尘爆炸最低岩粉填加量为 70 故煤尘具有爆炸危险性 三 煤的自燃 根据罐子沟一矿提供的生产过程中煤炭自燃倾向鉴定报告表 井田煤属于 级 自 燃 煤 四 煤层中的放射性 煤层中放射性原报告中没有提出 在煤田内煤矿开采中未发现放射性对人体的伤害 五 地温 本区煤层埋藏较浅 无地温异常 地温变化梯度小于 3 100m 属地温正常带 六 冲击地压 地质报告对矿井地压未作阐述 根据临近矿井情况 本区没有冲击地 压 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 13 页 2 井田境界和储量 2 1 井田境界 2 1 12 1 1 地理位置地理位置 罐子沟一矿行政区划隶属于鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇 其地理坐标为 东经 111 13 59 111 17 59 北纬 39 32 01 39 34 24 2 1 22 1 2 井田范围井田范围 煤田范围划分为井田的原则有 1 井田范围内的储量 煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应 2 保证井田有合理尺寸 3 充分利用自然条件进行划分 如地质构造 断层 等 4 合理规划矿井开采范围 处理好相邻矿井间的关系 内蒙古自治区国土资源厅于 2010 年 4 月 20 日以 内国土资采划字 2010 50 号 文为内蒙古满世煤炭集团有限责任公司进行了划定井田范围批复 井田面积 15 1040km2 开采标高 1130 950m 预留期限为 1 年 划定井田范围由 13 个拐点圈 定 各拐点坐标见表 2 1 表表 2 12 1 罐子沟一矿划定井田范围各拐点坐标一览表罐子沟一矿划定井田范围各拐点坐标一览表 1954 年北京坐标系1980 年西安坐标系拐 点 编 号 XYXY 14381519 99637522840 0044381473 02037522769 020 24380850 00537524520 0024380803 03037524449 030 34379030 00337525760 0004378983 02037525689 040 44378330 00137524449 9964378283 01037524379 030 54378291 28437523665 9614378244 29037523594 990 64378291 20437523641 3114378244 21037523570 340 74378290 06437523641 3114378243 07037523570 340 84378290 00437523640 0014378243 01037523569 030 94377860 00337521100 0054377813 00037521029 020 104378949 99937520059 0054378903 00037519988 010 114382259 99937520059 0044382213 02037519988 000 124382259 99637520979 9984382213 02037520909 000 134381569 99637522730 0054381523 02037522659 020 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 14 页 根据国家发展改革委关于内蒙古鄂尔多斯准格尔矿区总体规划的批复 发改能源 2007 2496 号文 罐子沟煤矿井田由 12 个拐点连线构成 2 1 32 1 3 井田井田尺寸尺寸 1 井田的走向长度最大为 5 71km 最小为 3 73km 平均长度为 4 72km 2 井田的倾斜长度最大为 3 88km 最小为 2 52km 平均长度为 3 20km 3 煤层倾角最大为 5 最小为 1 平均为 3 井田平均水平宽度为 3 20km 井田的水平面积按下式计算 S H L 2 1 式中 S 井田的水平面积 km2 H 井田的平均水平宽度 km L 井田的平均走向长度 km 则井田的水平面积为 S 3 20 4 72 15 1040km2 井田赋存状况示意图见 2 1 图图 2 12 1 井田边界及煤层赋存状况示意图井田边界及煤层赋存状况示意图 2 2 矿井工业储量 2 2 12 2 1 储量计算基础储量计算基础 1 根据罐子沟矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算 2 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 8 m 原煤灰分不大于 40 计算暂不能利用储量的煤层厚度为 0 7 0 8 m 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 论文 第 15 页 3 依据国务院过函 1998 5 号文 关于酸雨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 4 储量计算厚度 夹石厚度不大于 0 05 m 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 5 井田内主要煤层稳定 厚度变化不大 煤层产状平缓 勘探工程分布比较均匀 采用地质块段的算术平均法 6 煤层容重 6 号煤层容重为 1 40t m3 2 2 22 2 2 井田地质勘探井田地质勘探 1979 年 4 月 1983 年 8 月 内蒙古自治区煤田地质局 153 勘探队对准格尔煤田 南部进行了详查勘探工作 完成 1 5000 比例尺的航片地质测绘及 1 5000 比例尺的 水文地质测绘各 470km2 施工钻孔 302 个 合计钻探工程量 80836m 其中专门水文 孔 8 个 钻探工程量 2383m 抽水 5 层次 采集 6 号煤层可选性大样 1 件 煤芯煤样 4486 件 岩样 306 组及其它样品 699 件 提交文字说明书一本 附图 536 幅 附表 30 册 按照最低可采厚度 0 80m 原煤最高灰分 40 的工业指标 以 1000 1000m 的 网距圈定 B 级储量 2000 2000m 的网距圈定 C 级储量 2000 2000m 的网距圈定 D 级储量 经审查认为本报告所提交的资料符合现行规范 煤炭资源地质勘探规范试行 稿一九八 年煤炭部制订 的要求 达到详查程度 可以做为井田详查总体设计的依 据 决定批准该报告 本设计 6 号煤层可采厚度 3 36 20 44m 平均 11 9 m 2 2 32