不连沟煤矿5.0Mta新井设计

中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 目目 录录 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 1 1 矿区概述 1 1 2 井田地质特征 4 1 3 煤层特征 8 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 1212 2 1 井田境界 13 2 2 矿井工业储量 13 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 1717 3 1 矿井工作制度 17 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 17 4 4 井田开拓井田开拓 2020 4 1 井田开拓的基本问题 20 4 2 矿井基本巷道 29 5 5 准备方式准备方式 带区巷道布置带区巷道布置 3434 5 1 煤层地质特征 34 5 2 带区巷道布置及生产系统 35 5 3 带区车场选型设计 37 6 6 采煤方法采煤方法 3939 6 1 采煤工艺方式 39 6 2 回采巷道布置 50 7 7 井下运输井下运输 5252 7 1 概述 52 7 2 带区运输设备选择 53 8 8 矿井提升矿井提升 5656 8 1 矿井提升概述 56 8 2 主副井提升 56 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 5858 9 1 矿井地质 开拓 开采概况 58 9 2 矿井通风系统的确定 60 9 3 矿井风量计算 63 9 4 矿井阻力计算 67 9 5 选择矿井通风设备 73 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 9 6 安全灾害的预防措施 75 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 8080 参考文献参考文献 8181 浅析煤炭绿色开采浅析煤炭绿色开采 8282 0 0 引言引言 8282 1 1 国内外研究现状国内外研究现状 8383 1 1 绿色开采技术现状 83 2 2 减沉开采减沉开采 8383 2 1 减沉开采 84 3 3 保水开采保水开采 8989 3 1 保水开采 89 4 4 煤与瓦斯共采煤与瓦斯共采 9595 4 1 煤与瓦斯共采 95 5 5 矸石减排矸石减排 9797 5 1 矸石减排 97 英文原文 101 中文译文中文译文 106106 致致 谢谢 110110 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 3 页 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 11 1 矿区概述矿区概述 1 1 11 1 1 矿区地理位置矿区地理位置 准格尔煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部 不连沟井田位于准格尔煤 田最北部 行政隶属准格尔旗东孔兑乡 隔黄河北与托可托县为邻 东与清水河县相 望 地理坐标 东经111 16 00 111 20 00 北纬 39 55 45 40 00 00 井田位于鄂尔多斯黄土高原 呈典型的黄土高原地貌 地表被广厚的黄土和风积沙 大面积覆盖 只在较大的冲沟中才有基岩出露 地形复杂 沟壑纵横 树枝状冲沟十分 发育 地形总趋势是西南高 东北低 海拔约 1127m 1346m 高差 219m 大 同 准 格尔 电气化铁路全长 264km 向东与大 同 秦 皇岛 线接轨 西至矿区薛家湾镇 准 格尔 东 胜 铁路东起大准铁路薛家湾站 西接包 头 神 木 铁路巴图塔站 全长 145km 正在建设的呼 和浩特 准 格尔 铁路专用线 全长 116km 可将准格尔煤炭就近运送到托克托电厂及呼和浩特市 井田的西部 北部有 S103 道在井田内通过 北距呼和浩特约 95km 南至薛家湾镇 约 23 km 薛家湾镇现有数条高等级公路分别到达鄂尔多斯市政府所在地东胜区和自治区 政府所在地呼和浩特市 矿区内公路 铁路交通已形成网络 交通十分方便 矿区交通位置如图 1 1 1 1 21 1 2 矿区气候条件矿区气候条件 本区属大陆性干旱气候 冬季严寒 夏季温热而短暂 寒暑变化剧烈 昼夜温差大 年平均气温 5 3 7 6 最低气温 36 3 一般结冰期为每年 10 月至翌年 4 月 最 大冻土深度 1 50 m 降雨多集中在 7 8 9 三个月 年平均降水量 408mm 年总蒸发量 为 1824 7mm 2204 6mm 是降水量的 5 8 倍 本地区无霜期约 150 天 区内受季风影 响 冬春季多风 风速一般为 16m s 20m s 最大风速 40m s 区内主导风向为西北风 进入上世纪 90 年代 本地气候有所变化 气温有逐年增高的趋势 且季节性温差也逐年 减小 地区性扬沙天气和沙尘暴次数增多 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 4 页 图 1 1 交通位置图 1 1 31 1 3 矿区的水文情况矿区的水文情况 井田内发育有大不连沟 小不连沟 不连沟 房塔沟 水涧沟等 其支沟特别发育 沟源及两侧多有泉水涌出 雨季多爆发山洪 流量大 旱季时有干涸 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 5 页 黄河从井田东缘流过 为井田最大的地表水体 据黄河水利委员会头道拐水文站观 测资料 水位高程最低 984 52m 1978 年 7 月 20 日 最高 990 33m 1981 年 9 月 26 日 河水流量最小 55 2m3 s 1980 年 6 月 27 日 最大 5150 m3 s 1981 年 9 月 26 日 1 1 41 1 4 气象及地震气象及地震 本区属大陆性干旱气候 冬季严寒 夏季温热而短暂 寒暑变化剧烈 昼夜温差大 年平均气温 5 3 7 6 最低气温 36 3 一般结冰期为每年 10 月至翌年 4 月 最 大冻土深度 1 50 m 降雨多集中在 7 8 9 三个月 年平均降水量 408mm 年总蒸发量 为 1824 7mm 2204 6mm 是降水量的 5 8 倍 本地区无霜期约 150 天 区内受季风影 响 冬春季多风 风速一般为 16m s 20m s 最大风速 40m s 区内主导风向为西北风 进入上世纪 90 年代 本地气候有所变化 气温有逐年增高的趋势 且季节性温差也逐年 减小 地区性扬沙天气和沙尘暴次数增多 据 中国地震动参数区划图 划分 本区地震动峰值加速度 g 为 0 10 地震烈度 为 7 度 1 1 51 1 5 人文与经济环境人文与经济环境 井田内人口少 居住分散 以农业为主 区内土地贫瘠 雨量稀少 粮食常不能自 给自足 其次为牧业 手工业 工业甚少 农民生活贫穷 经济相对滞后 近年来国民 经济的蓬勃发展带动了地区经济的繁荣 鄂尔多斯市以煤炭 天然气 耐火粘土 羊绒 四大支柱产业为优势 创得了很好的经济效益 地区丰厚的资源受到国内外的重视 赢 得了很好的投资环境 对鄂尔多斯地区的经济发展起到了积极的推动作用 同时也为煤 炭资源开发提供了更广阔的前景 1 1 61 1 6 煤田开发简史煤田开发简史 准格尔矿区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部 矿区东部和南部靠近黄河 根据二 四年九月二十七日国土资源部 国家发展和改革委员会联合发布的 关于设 立首批煤炭国家规划矿区的公告 准格尔矿区范围由 19 个拐点圈成 矿区总面积 2890km2 地理位置坐标东经 110 46 111 25 北纬 39 21 40 03 本矿区煤层赋存东部浅 西部深 东部有煤层露头 本矿区的地质勘探工作开始于 上世纪五十年代 历经普查 详查和精查 由于煤层东部埋藏浅 勘探工作主要集中于 东部区域 根据勘探程度和范围的不同 以 6 号煤层 600m 底板等高线为界 本矿区自然 地分为东西两部分 东部为勘探程度较高的普查详查及精查区 西部为找煤区 准格尔矿区东部区行政区划隶属东孔兑 窑沟 黑岱沟 海子塔 魏家峁 长滩 马栅乡 镇 管辖 准格尔旗所在地薛家湾镇位于矿区的中北部 东区范围北东南三面 以煤层露头为界 西部以 6 号煤层 600m 底板等高线为界 南北长 65km 东西宽 21km 面积 1365km2 含煤面积 1022km2 准格尔矿区地处经济发达的华北经济圈内 煤炭需求量较大 开发条件优越 2004 年 9 月 27 日 准格尔矿区被国土资源部和国家发展和改革委员会划定为首批十九个煤炭 国家规划区之一 根据煤炭工业西安设计研究院编制的 鄂尔多斯市准格尔矿区总体规划 全矿区共 划分为 4 个露天矿田 13 个井田和中小煤矿开采区 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 6 页 准格尔矿区面积大 煤炭资源丰富 开采技术简单 矿区经过十多年建设 尤其是 进入二十一世纪 依靠科技进步 开拓创新 实现了跨越式发展 神华集团准能公司准 格尔项目一期工程已经先后完成 32 个单项工程 其中主体工程有 年设计能力 12 0Mt 的黑岱沟露天矿及相应的选煤厂 装机容量 2 100MW 的坑口电厂 正线长 264km 年 运输能力 15 0Mt 的大准电气化铁路 还建成了与主体工程相应的生产 生活配套设施 准格尔矿区煤炭主要是发电用煤 根据神华集团的市场预测和地方 股份 及乡镇 煤矿的既有用户情况 预测准格尔矿区市场用户需求量 2010 年为 100 00Mt a 2020 可达 160 00Mt a 1 21 2 井田地质特征井田地质特征 井田构造特点与煤田区域构造格局大致相同 为一走向 NNW 向 SWW 倾斜的单斜构 造 在单斜背景上 局部有非常宽缓的波状起伏 波幅小于 20m 起伏角一般小于 5 井田内地层产状平缓 倾角一般 3 5 断裂不发育 有基性玄武岩喷出 玄武岩一般产出于白垩统红色砂砾层中 为致密块状玄武岩或杏仁状玄武岩 对井 田内煤层及煤质尚未发现影响 1 2 11 2 1 煤系地层煤系地层 准格尔煤田地层区划属于华北地层区鄂尔多斯分区 属晚古生代石炭二叠纪煤田 含煤 10 层 其地层沉积序列与华北石炭二叠纪各煤田基本相似 地层由老至新有 太古 界 Ar 寒武系 奥陶系 O 石炭系 C 二叠系 P 三叠系 T 白垩系 K 第三系 N 第四系 Q 井田地层层序自下而上为 下奥陶统亮甲山组 马家沟组 中石炭统本溪组 上石 炭统太原组 下二叠统山西组 下石盒子组 上二叠统上石盒子组 下白垩统志丹群 第三系上新统 第四系上更新统及全新统的近代沉积 其中石炭系和二叠系为含煤地层 下面由老到新分别加以叙述 1 奥陶系 O a 亮甲山组 O1L 为浅海相沉积 岩性为浅灰 灰黄色中厚层白云岩 致密性脆 风化后呈黄褐色 化石少见 喀斯特溶洞发育 井田南部 526 号孔见到此层 厚度 18 95m 井田内无出露 b 马家沟组 O1m 为浅海相沉积 是煤系地层的直接基底 岩性为浅灰黄色 棕灰色薄层泥质灰岩 厚层状石灰岩 间夹薄层结晶灰岩 局部为豹皮状灰岩 下部为 黄绿色薄层泥质灰岩 厚层灰岩 钻孔仅揭露其顶部 揭露最大厚度 24 55m 平均 8 25m 井田内无出露 2 石炭系 C a 本溪组 C2b 为一套浅海 过渡相细碎屑岩沉积 岩性由灰色 深灰色粘土岩 泥岩 砂岩组成 上部夹有不稳定的煤线 底部为较稳定的灰色 灰白色厚层状铝土质 泥岩 相当于 G 层铝土矿层位和一层鸡窝状褐铁矿层 即 山西式铁矿 层 本组地层厚度 1 50m 25 38m 平均 11 62m 全井田分布 与下伏地层下奥陶统平 行不整合接触 井田内无出露 b 太原组 C3t 为过渡相 陆相沉积 是本井田主要含煤地层 由灰黑色泥岩 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 7 页 砂质泥岩 灰白色粗粒砂岩 细粒砂岩 粉砂岩 薄层深灰色粘土岩 6 上 6 6 下 9 上 9 10 号煤层组成 根据岩性组合特征 本组可划分为上下两个岩段 下段 C3t1 顶部为黑色泥岩 致密 坚硬 上部为灰白色粗砂岩 一般厚为 10m 左右 分布全井田 中部主要由深灰色 黑色泥岩及煤层组成 夹透镜状中细砂岩及粗 砂岩 含 9 上 9 10 号煤层 9上号煤层为 9 号煤层分叉而成 近全井田可采 9 号煤层 近全井田可采 10 号煤层极不稳定 不可采 底部有一层灰白色中 粗粒石英砂岩 K1 富含铁质 坚硬 致密 层位稳定 具大型斜层理 交错层理 是太原组与本溪组分界 标志层 砂岩最大厚度 23 83m 一般为 6 63m 左右 北部厚 南部薄 最大厚度在 4 勘 探线一带 上段 C23t 顶部岩性为黑色泥岩 砂泥岩 深灰色粘土岩 炭质泥岩及 6 上煤层 6 上煤层局部可采 上部为 6 号煤层 较稳定 厚度大 全井田可采 6上与 6 号煤层间夹 透镜状砂岩 砂岩一般厚在 10m 左右 系 6 号煤层发育期的河流沉积物 下部为灰白色 粗砂岩 K2 局部夹薄层泥岩及煤线 粗砂岩为中粒 粗粒结构 分选一般 磨圆度差 最大厚度 24 79m 一般厚度 6 69m 较稳定 为对比标志层 北部厚 南部薄 厚砂带 在 8 线以北呈 NW SE 向展布 本组地层厚度变化在 34 95m 89 45m 平均厚度为 66 79m 厚度变化大 不稳定 最大厚度在 4 勘探线一带 区内南部薄 北部厚 与下伏地层本溪组 C2b 整合接触 3 二叠系 P a 山西组 P1s 为内陆碎屑岩沉积 是本井田的含煤地层 主要由灰白色粗砂岩 浅灰及灰黑色砂质泥岩 泥岩 深灰色粘土岩及 1 3 5 号煤层组成 划分上 中 下 三段 下段 P1s1 顶部多以砂质粘土岩出现 局部较纯 部分地区被砂质泥岩取代 中 厚层状 井田内大部分布 上部为灰黑色泥岩 砂质泥岩 深灰色砂质粘土岩 灰白色 粉砂岩互层 中夹 5 号煤层 5 号煤层不稳定 局部可采 主要分布于井田南部 下部为 灰白色粗砂岩 K3 局部含砾 厚度变化在 6 60m 14 30m 平均 10 87m 不稳定 厚 砂带在中北部 沿 NW SE 向展布 对下伏地层有冲蚀现象 为山西组与太原组的分界标 志层 中段 P 1S2 顶部为深灰色粘土岩 大部分为砂质粘土岩 个别地段较纯 中厚层状 井田内大部分布 中上部为灰 灰黑色砂质泥岩 泥岩 深灰色砂质粘土岩 薄层砂岩 互层 中夹极不稳定的 3 号煤层 不可采 分布于井田的中部 下部为灰白色粗砂岩 局部含砾 不稳定 上段 P 1S3 顶部为深灰色粘土岩 大部分为砂质粘土岩 局部变为砂质泥岩 泥 岩 上部为浅灰色 灰色砂质泥岩 泥岩 砂质粘土岩互层 局部夹薄层砂岩 下部为 灰白色粗砂岩 局部含砾 不稳定 本组地层厚度 6 32m 82 79m 一般 48 58m 全井田分布 与下伏地层太原组 C3t 整合接触 井田内无出露 b 下石盒子组 P1x 为内陆盆地砂泥质沉积 由紫红色 绛紫色砂岩 砂泥岩 泥岩 灰 灰绿色砂质粘土岩 灰白黄色粗砂岩组成 划分上 下两段 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 8 页 下段 P1x1 上部为紫色粗砂岩 细砂岩 砂泥岩 泥岩互层 中下部为厚层状紫 色砂岩 杂色砂质泥岩 底部为灰白 黄色粗砂岩 K4 局部含砾 成 为与山西组的分界标志 上段 P1x2 主要为灰绿色粗砂岩 砂质泥岩 砂质粘土岩 砂岩 局部含砾 本组地层厚度 10 76m 95 50m 一般厚度 58 63m 分布于中南部 6 勘探线以南 与 下伏山西组 P1S 整合接触 井田内无出露 c 上石盒子组 P2S 为内陆盆地砂泥质沉积 其岩性主要有紫红色砂质泥岩 灰 绿色细 粉砂岩 间夹灰绿色 浅白色中粗粒砂岩 底部为灰绿色砂砾岩 砾石以分选 不好 胶结疏松为特征 本组地层厚度 12 70m 130 37m 平均厚度 60 59m 分布在 10 勘探线以南 与下石 盒子组 P1X 整合接触 井田内无出露 4 白垩系 K 志丹群 K1 zh 为内陆开阔盆地河湖砂泥质沉积 根据岩性特征划分三段 下段 由浅紫 紫红色砾岩 砂砾岩 砂质泥岩互层 砾石成分复杂 花岗岩 花 岗片麻岩 偶见沉积碎屑 角砾 砾径 0 02m 0 15m 充填物为砂质 距底部 15m 处 有一层黑色 灰绿色玄武岩 致密 坚硬 中段 朱红色砂岩 泥岩 砂质泥岩为主 偶见砂砾岩或砾石层 上段 灰白色粗砾岩为主 夹有灰绿色 灰紫色泥岩 厚度不大 以上三段地层 从井田北界煤层露头开始 向南超覆于各时代地层之上 越往南 超覆层位越高 本组地层厚度 40 10m 256 65m 一般厚度 143 35m 不整合于古生界之上 5 第三系上新统 N2 主要为红色 砖红色粘土 局部为粉砂质粘土 下部夹钙质结核层 底部为厚度约 2m 3m 的底砾岩层 本统地层厚度 11 81m 14 53m 一般厚度在 12 99m 左右 与下伏地层不整合接触 零星出露于各沟谷中 6 第四系 Q a 上更新统马兰组 Q3m 广布全井田 为浅黄色黄土层 柱状节理发育 含钙 质结核 本组地层厚度变化大为 0 84 55m 一般在 42 47m 左右 不整合于下伏地层之上 b 全新统 Q4 为近代风积沙 冲洪积砂砾层 淤泥 残坡积物等 厚度 0 5 00m 主要分布在井田西北部 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 9 页 综 合 柱 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 10 页 图 1 2 综合柱状图 1 2 21 2 2 水文地质特征水文地质特征 黄河流经井田东缘 距井田东界约 8km 是井田及周边最大且唯一的地表水体 黄 河高程 968 53m 测量点位于井田东南约 10km 的荒地北贾窑圪旦 在井田周边的黄河 河床均为奥陶系下统 与石炭 二叠系地层未直接接触 黄河水与煤系地层无水力联系 黄河是本井田排泄地表水及地下水的天然场所 本井田以裂隙砂岩充水为主 单位涌水量小于 0 01 L s m 水文地质条件属简单类 型 矿井充水水源主要为山西组砂岩裂隙和太原组砂岩裂隙的地下水 充水通道为开采 过程中形成的冒落带及裂隙带 大气降水为地下水主要补给来源 但井田地形起伏较大 易于排泄 渗入地下甚微 煤系地层基底的奥陶系含水层与煤系地层间有本溪组稳定隔水层 无水力联系 地质报 告 按 大井法 预测矿井涌水量 66 4m3 h 推荐作为矿井正常涌水量 假定矿井产量 5 Mt a 按富水系数比拟法预测矿井涌水量 228 2m3 h 建议作为矿井最大涌水量 经过研究和分析 并且矿井按照 5 0 Mt a 生产规模时的最大涌水量已经过 153 勘探 队的确认 因此设计确定本矿正常涌水量 66 4 m3 h 最大涌水量 228 2 m3 h 1 31 3 煤层特征煤层特征 1 3 11 3 1 可采煤层可采煤层 1 煤层 井田煤系地层自上而下含有 1 3 5 6 上 6 6 下 9 上 9 10 号 9 层煤层 井田 煤层特征见表 1 1 井田煤系地层共含可采煤层 6 层 其中二叠系山西组有局部可采煤层 1 层 为 5 号 煤层 石炭系太原组有可采煤层 5 层 即 6 上 6 6 下 9 上 9 号煤层 除 6上和 6 下号 煤层为局部可采外 6 9 上和 9 号煤层为全区可采或大部可采 其中 6 煤资源 储量为 719 40 Mt 为本井主要开采对象 5 号煤层 位于山西组底部 煤层厚度 0 10m 3 25m 平均 0 85m 局部可采 6 上煤层 位于太原组上部 煤层厚度 0 40m 7 35m 平均 5 04m 局部可采 与 5 号煤层间距 6 06m 14 30m 平均 10 87m 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 11 页 表表 1 11 1 井田煤层特征表井田煤层特征表 煤 层 号 煤层厚度 m 最小 最大 平 均 夹 矸 平均厚度 m 平均层数 煤层间距 m 最小 最大 平 均 稳定程度可采性备 注 10 20极不稳定不 可 采 3 0 25 0 70 0 46 0 40 1 极不稳定 不 可 采 5 0 10 3 25 0 85 0 31 0 6 不 稳 定局部可采 6 60 14 30 10 87 6 上 0 40 7 35 3 84 0 72 2 5 不 稳 定局部可采 1 36 20 28 10 82614 2 18 50 16 54 2 63 9 稳定 较 稳定 全部可采主要可采 煤 层 2 60 16 55 10 676下0 10 3 60 1 69 0 41 1 4 不 稳 定局部可采 0 66 15 37 6 389上0 40 7 83 4 45 0 87 2 6 较稳定大部可采 90 58 10 90 5 41 0 80 2 2 0 25 12 39 3 88较稳定大部可采 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 12 页 100 30 1 40 0 68 0 31 1 0 85 3 20 1 21 极不稳定 不 可 采 6 号煤层分叉的上分层 分布在井田南部 在 8 10 勘探线间尖灭 6 号煤层 煤层厚度 14 25m 18 50m 平均 16 54m 全井田可采 属稳定 较稳定 煤层 煤层结构复杂 夹矸 3 22 层 平均 9 层 夹矸总厚度 0 45m 8 89m 平均 2 63m 夹矸的岩性多为泥岩 砂质泥岩 粘土岩 部分为炭质泥岩 煤层结构尤以顶部 复杂 6 号煤层顶底板岩性大部分为泥岩 粘土岩 炭质泥岩 其次为砂岩 6 号煤层距 6 上煤层 1 36m 20 28m 平均 10 82m 6下煤层 位于 6 号煤层下部 是 6 号煤层的分叉层 煤层厚度 0 10m 3 61m 平均 1 69m 局部可采 夹矸层数 0 2 层 夹矸厚度 0 15m 0 67m 平均 0 41m 与 6 号煤 层间距 2 60m 16 55m 平均 10 67m 在井田西南边缘于 Y0808 528 号孔与 6 号煤层合 并 9 上煤层 煤层厚度 0 40m 7 83m 平均 4 45m 全井田大部可采 属较稳定煤层 煤层结构复杂 简单 夹矸层数 0 6 层 平均 2 64 层 夹矸厚度 0 1 99m 平均 0 87m 夹矸岩性多为泥岩 砂质泥岩 粘土岩等 煤层顶底板岩性为泥岩 砂质泥岩 砂岩等 9 上煤层距 6 下煤层 0 66m 15 37m 平均 6 38m 9 号煤层 为本井田主要可采煤层 位于太原组下部 煤层厚度 0 58m 10 90m 平 均 5 41m 全井田大部可采 属较稳定煤层 煤层结构复杂 简单 夹矸最多 8 层 平均 2 2 层 夹矸最厚 2 30m 平均 0 80m 夹矸的岩性为泥岩 砂质泥岩及粘土岩 煤层的 顶底板岩性为泥岩 砂质泥岩 粘土岩 炭质泥岩及砂岩 9 号煤层距 9 上煤层间距为 0 25m 12 39m 平均 3 88m 2 煤质 水分 Mad 各可采煤层煤芯原煤空气干燥基水分较高 一般在 2 47 9 54 之间 6 号煤层在 2 90 9 54 之间 平均 5 01 9 号煤层平均 3 88 浮煤水分略高于原煤 在垂向上 水分变化不大 平面上变化规律不明显 灰分 Ad 各可采煤层煤芯原煤灰分在 11 37 39 57 之间 在垂向上 上 下部灰分较高 中部较低 5 号煤层灰分最高 平均 30 76 为高灰煤 其它各层 均为中灰煤 6 号煤层煤芯原煤灰分在 14 79 29 79 之间 主要集中在 15 25 之间 平均 20 11 挥发分 Vdaf 各可采煤层浮煤挥发分一般在 37 以上 属于高挥发分煤 元素分析 浮煤元素组成中碳含量 Cdaf 平均值在 77 67 79 94 之间 氢含量 Hdaf 平均值在 4 66 5 30 之间 氮含量 Ndaf 平均值在 1 29 1 43 之 间 氧含量平均值在 Odaf 12 32 14 76 之间 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 13 页 有害元素分析 硫分 St d 各煤层煤芯原煤全硫在 0 35 2 73 之间 平均值在 0 71 1 14 之间 属低硫煤 中硫煤 其中主要可采煤层 6 号煤层平均值为 1 04 9 上号煤层平均 值为 1 08 9下号煤层平均值为 1 00 均为中硫煤 局部可采煤层 6 上号煤层平均值为 0 71 为低硫煤 浮煤硫分低于原煤 各煤层平均值在 0 57 0 84 之间 煤中硫分以 硫酸盐硫及有机硫为主 硫化铁硫含量较低 经过洗选加工后无机硫显著降低 有机硫 变化不大 磷分 Pd 各煤层磷含量较低 变化不大 5 号煤层平均为 0 062 属中磷煤 其余各煤层在 0 022 0 046 之间 为低磷煤 砷 As d 各煤层砷的含量较高 变化大 6 号煤层在 1ppm 98ppm 之间 平均 16ppm 9 上号煤层在 1ppm 69ppm 之间 平均 14ppm 9 号煤层在 0 81ppm 之间 平 均 15ppm 超出食品工业燃煤小于 8ppm 的要求 要引起重视 砷多以砷黄铁矿形态存在 硫分高 砷就高 经洗选加工可以明显降低 氟 F 各煤层原煤氟的含量在 160 266ppm 之间 氟在燃烧时 大部分烟气散到 大气中 对环境有影响 应引起重视 氯 Cl 各煤层氯含量在 0 009 0 027 之间 低于 0 3 工业利用危害不大 发热量 Qnet ad 各煤层煤芯原煤空气干燥基低位发热量在 14 39 26 63MJ kg 之间 6 号煤层平均值在 22 71 MJ kg 9 上号煤层平均值在 21 09 MJ kg 9下号煤层平均值在 20 58 MJ kg 属于中 中高热值煤 煤的分类 本矿生产原煤属于长焰煤 1 3 21 3 2 其它开采技术条件其它开采技术条件 1 岩石工程地质特征 勘探报告根据本井田施工的 2 个工程地质岩样孔 并参考小鱼沟区施工的 112 号孔 对本井田岩石物理力学性质进行了统计 本井田地质构造简单 为总体倾向 SW 具小型波状起伏 波幅小于 20m 起伏角小 于 5 的单斜 倾角 3 5 未见断层及构造破碎带 风化作用较弱 地表及周边 生产小窑未见不良工程地质现象 地下水静水压力极小 各可采煤层强度较低 R30MPa 为主 占 83 6 其中 6 号煤层底板软岩比例较高 本井田主要可采煤层顶底板岩性以泥岩 砂质泥岩 炭质泥岩为主 根据钻孔岩样 力学性质统计 泥岩 砂质泥岩 炭质泥岩力学强度普遍低于砂岩且以软岩为主 据岩 芯观测 泥岩类易膨胀 崩解 井田工程地质条件简单 工程地质勘查类型为层状岩类的简单型 2 瓦斯 地质部门共采集 17 个瓦斯样进行测定 CH4为 0 CO2占 5 81 41 33 N2占 58 67 94 19 属二氧化碳 氮气带 根据地质报告 井田煤层瓦斯含量低 故本井按低瓦斯矿井考虑 3 煤尘 自燃与地温 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 14 页 本井田各可采煤层的干燥无灰基挥发分产率均在 37 以上 有煤尘爆炸危险 自燃 经对 5 6 9 上 9 煤层煤样燃点测试 井田煤层均属易自燃 根据近年来对 部分电厂用煤的调查 准格尔煤田各煤层的自然发火期一般为 40 60d 地温 本井田对 2 个钻孔进行了简易地温测量工作 结果表明本井田地温变化不大 未发现高温异常 属于地温正常区域 对井下采煤无危害 1 3 3 其他有益矿物的赋存情况 本井田除丰富的煤炭资源外 尚有赋存于煤系中的高岭质粘土岩 煤层中的稀散元 素及煤系基底的石灰岩和白云岩等 1 高岭质粘土岩 本井田山西组 太原组 本溪组均赋存有高岭质粘土岩 其中山西组含三层 编号 为 N1 N2 N3 根据钻孔揭露层位及厚度不稳定 经采样测试 达不到硬质高岭土的工 业指标 不具工业价值 太原组含一层 编号为 N4 分布具有一定规律 经采样测试 达不到硬质高岭土的工业指标 不具工业价值 本溪组含一层 层位厚度均不稳定 不 具工业价值 2 铝土岩 本溪组底部赋存铝土岩 与华北地区的 G 层铝土矿相当 井田内共有 13 个钻孔 见到 经化验资料表明 Al2O3含量为 30 99 Fe2O3含量为 0 铝硅比仅 0 58 达不到 铝土矿工业指标 不具工业价值 3 稀散元素 本井田稀散元素主要有锗 Ge 镓 Ga 钒 V 等 其测试成果见表 1 2 表表 1 2 锗 镓 钒锗 镓 钒 测测 试试 成成 果果 表表 煤层号 稀散元 素 56 上 66下9 上 9 锗 Ge g g 1 3 21 9 9 3 1 0 7 0 3 2 0 8 3 2 1 0 9 0 3 0 0 10 1 2 3 0 5 0 2 0 镓 Ga g g 17 25 0 20 3 24 3 14 0 24 0 17 2 17 0 23 0 20 8 18 0 30 0 23 1 18 0 33 0 24 9 钒 V g g 20 30 50 40 17 121 24 13 39 28 12 87 32 20 51 34 从表中可以看出锗含量平均为 2 0 9 3 g g 镓含量平均为 17 2 24 9 g g 钒含量 平均为 20 40 g g 均未达到工业品位 无工业价值 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 15 页 2 井田境界和储量井田境界和储量 2 12 1 井田境界井田境界 准格尔煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部 不连沟井田位于准格尔煤 田最北部 行政隶属准格尔旗东孔兑乡 隔黄河北与托可托县为邻 东与清水河县相 望 地理坐标 东经111 16 00 111 20 00 北纬 39 55 45 40 00 00 中华人民共和国国土资源部以国土资矿划字 2006 012 号 国土资源部划定矿区范围 批复 划定的不连沟井田境界范围以 1 8 号拐点连线为界 井田东西宽 2 5 7km 南 北长 3 8 7 9km 面积 33 21km2 井田境界拐点坐标见表 2 1 表表 2 12 1 井田境界拐点坐标表井田境界拐点坐标表 国家坐标系 1954 年北京坐标系 拐点编 号 X m Y m 备 注 14424032 6037528485 40 24424029 3037527586 30 34421711 7037526357 00 44421700 6037522795 30 54425477 5037522784 50 64429654 1037526686 00 74429680 0037527397 20 84428700 0037528515 90 根据煤炭工业西安设计研究院 2006 年 3 月编制的 内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔 矿区总体规划 划定的井田境界 内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司不连沟矿井及选 煤厂可行性研究报告 的井田境界调整意见及中国煤炭工业发展研究中心组织有关专家 对 内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司不连沟矿井及选煤厂初步设计 的有关评审咨 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 16 页 询意见 矿井的井田境界应按 总体规划 的井田境界划分原则进行调整 将 S103 省道 以西与呼准铁路以东的区域划入本井田 建议业主尽快办理井田境界变更手续 2 1 12 1 1 井田周边矿井分布情况井田周边矿井分布情况 不连沟矿井井田北部为煤层露头 西部隔呼准铁路与孔兑沟井田相望 南与玻璃沟 唐公塔井田为邻 东与窑沟乡扶贫煤矿 伊东煤炭公司牛连沟煤矿等中小煤矿开采区相 邻 各周边煤矿与本矿在开采上没有压茬关系 井田范围内没有小煤矿和古窑存在 2 22 2 矿井工业储量矿井工业储量 1 资源 储量估算指标 根据现行 煤 泥炭地质勘查规范 附录 E 表 E2 煤炭资源量估算指标的规定 本井 田资源 储量估算指标如下 1 煤层厚度 0 80m 2 最高灰份 Ad 40 3 最高硫份 St d 3 4 最低发热量 Qnet d 17 0MJ kg 2 2 12 2 1 储量计算基础储量计算基础 工业储量是指在井田范围内 经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求 目前可供 开采利用的列入平衡表内的储量 矿井的地质资源量 探明的资源量 331 控制的资源量 332 推断的资源量 333 探明的资源量 331 经济的基础储量 111b 边际经济的基础储量 2M11 次边际经济的 资源量 2S11 控制的资源量 332 经济的基础储量 122b 边际经济的基础储量 2M22 次边际经济的 资源量 2S22 矿井工业储量 111b 122b 2M11 2M22 333k 2 2 22 2 2 矿井资源矿井资源 勘探报告对于稳定 较稳定煤层 以 1000m 1000m 网格加中心孔圈定探明的 经济基础储量 121b 1000m 1000m 网格圈定控制的经济基础储量 122b 达不到 控制的圈定推断的内蕴经济资源量 333 由于井田构造简单 主采煤层赋存稳定 勘 查类型为一类一型偏复杂 因此 设计认为推断的内蕴经济资源量 333 较为可靠 本矿井构造简单 主要可采煤层赋存稳定 倾角平缓 水文地质条件简单 瓦斯含 量很小 其它开采技术条件均简单 矿井主要可采煤层为 6 9 上和 9 煤层 均为中厚 厚煤层 对比可靠 全区可采或大部可采 结合设计确定的采煤方法 以上 3 个煤层中 121b 探明储量均应属经济储量 直接列入 111b 储量 6 上煤层局部可采 但发育连续 可采面积较大 均列为经济储量 6下煤层为 6 煤层的下分层 局部可采 可采范围发育 不连续 因此 设计将该煤层厚度较薄 发育范围小 开采成本高的局部区域资源量列 为不经济储量 本设计只对 6 号煤层进行设计 6 煤层 采用块段法计算工业储量 地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征 将矿体划分为若干块段 在圈定 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 17 页 的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量 煤层总储量即为各块段储量之和 每个块段内至少应有一个以上的钻孔 本次储量计算是在精查地质报告提供的 1 10000 煤层底板等高线图上计算的 储量 计算可靠 根据 煤炭工业设计规范 求得以下各储量类型的值 1 矿井地质资源量 再根据下式计算得到矿井地质资源量 如表 2 2 所示 式中 Z 矿井地质资源量 t S 井田块段面积 m2 m 煤层平均厚度 m 煤层的容重 1 3t m3 各块段煤层的倾角 图 2 1 块段划分示意图 表表 2 22 2 煤层地质储量计算煤层地质储量计算 煤 层 块 段 倾 角 块段 面积 km2 煤 厚 m 容 重 t m3 储 量 Mt 总储 量 Mt 14 7 8416 541 3168 48 6 2 3 10 116 541 3223 42 719 40 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 18 页 3 315 2116 541 3327 50 2 矿井工业储量 根据钻孔布置 在矿井地质资源量中 60 探明的 30 控制的 10 推断的 根据 煤层厚度和煤质 在探明的和控制的资源量中 70 的是经济的基础储量 30 的是边际 经济的基础储量 则矿井工业资源 储量由式计算 工业资源储量分为探明的储量 111b 和 2M11 控制的储量 121b 和 2M22 推断 的储量 333 k 三种 计算公式如下 Zg 111b 2M11 121b 2M22 333k 其中 Zg 工业资源储量 Mt 111b 工业资源储量探明的经济储量 Mt 2M11 工业资源储量探明的边界经济储量 Mt 121b 工业资源储量控制的经济储量 Mt 2M22 工业资源储量控制的边界经济储量 Mt 333 工业资源储量推断的储量 Mt K 可信度系数 取 0 7 0 9 可信度系数 取 0 7 0 9 地质构造简单 煤层赋存稳定的矿井 值取 0 9 kk 地质构造复杂 煤层赋存较稳定的矿井 取 0 7 该式取 0 9 k Zg 202 82 94 65 421 93k 677 21Mt 2 2 32 2 3 矿井设计储量矿井设计储量 设计可采储量 设计资源 储量 工业场地和主要井巷煤柱量 带区回采率 本井田无地层岩层移动角资料 本设计参考相似类型围岩条件矿区的岩层移动角资 料 新生界第四系地层岩层移动角取 45 石炭系 二叠系地层岩层移动角取 70 经 计算 永久煤柱损失量 本井田内的永久煤柱损失包括井田境界煤柱和 S103 省道煤柱 井田境界煤柱宽度按 20m 留设 煤柱量为 9 68 Mt S103 省道按照围护带宽度 15m 留设保护煤柱 煤柱量为 10 63 Mt 带区回采率厚煤层取 0 75 中厚煤层 0 80 薄煤层 0 85 经计算 本矿井的设计可采储量为 455 20 Mt 2 2 42 2 4 工业广场煤柱工业广场煤柱 应为本矿井工业广场在井田边界外 所以不需要留设工业广场保护煤柱 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 19 页 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 3 13 1 矿井工作制度矿井工作制度 按照 煤炭工业矿井设计规范 中规定 参考 关于煤矿设计规范中若干条文修改 的说明 确定本矿井设计生产能力按年工作日 330 天计算 三八制作业 二班生产 一 班检修 每日二班出煤 净提升时间为 16 小时 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 3 2 13 2 1 确定依据确定依据 煤炭工业矿井设计规范 第 2 2 1 条规定 矿井设计生产能力应根据资源条件 开 采条件 技术装备 经济效益及国家对煤炭的需求等因素 经多方案比较或系统优化后 确定 矿区规模可依据以下条件确定 1 资源情况 煤田地质条件简单 储量丰富 应加大矿区规模 建设大型矿井 煤田地质条件复杂 储量有限 则不能将矿区规模定得太大 2 开发条件 包括矿区所处地理位置 是否靠近老矿区及大城市 交通 铁路 公路 水运 用户 供电 供水 建筑材料及劳动力来源等 条件好者 应加大开发强 度和矿区规模 否则应缩小规模 3 国家需求 对国家煤炭需求量 包括煤中煤质 产量等 的预测是确定矿区规 模的一个重要依据 4 投资效果 投资少 工期短 生产成本低 效率高 投资回收期短的应加大矿 区规模 反之则缩小规模 3 2 23 2 2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 本矿井井田范围内煤层赋存简单 地质条件较好 首采煤层平均厚度 16 54m 煤层 平均倾角 3 5 属近水平煤层 易于发挥工作面生产能力 全国煤炭市场需求量大 经 济效益好 结合本矿区的煤炭储量 确定本矿井设计生产能力为 5Mt a 3 2 33 2 3 矿井服务年限矿井服务年限 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 20 页 矿井可采储量 设计生产能力和矿井服务年限三者之间的关系为 AT 式中 T 矿井服务年限 a ZK 矿井可采储量 A 设计生产能力 K 矿井储量备用系数 矿井投产后 产量迅速提高 矿井各