纳林庙二矿3.0Mta新井设计-薄基岩浅埋煤层采场顶板运动规律研究 采矿工程专业毕业设计 毕业论文.doc

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业论 文 姓 名 黄黄 锐锐 学 号 01060039 学 院 矿矿 业业 工工 程程 学学 院院 专 业 采采 矿矿 工工 程程 论文题目 纳林庙二矿纳林庙二矿 3 0Mt aMt a 新井设计新井设计 专 题 薄基岩浅埋煤层采场顶板运动规律研究薄基岩浅埋煤层采场顶板运动规律研究 指导教师 马马立立强强 职 称 副副 教教 授授 2010 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业论文任务书 学院 矿业工程学院矿业工程学院 专业年级 采矿工程采矿工程 20062006 级级 学生姓名 黄锐黄锐 任任务务下下达达日日期期 年年 月月 日日 毕业论文日期 毕业论文日期 年年 月月 日至日至 年年 月月 日日 毕业论文题目 毕业论文题目 纳林庙二矿纳林庙二矿 3 0Mt a3 0Mt a 新井设计新井设计 毕业论文专题题目 毕业论文专题题目 薄基岩浅埋煤层采场顶板运动规律研究薄基岩浅埋煤层采场顶板运动规律研究 毕业论文主要内容和要求 毕业论文主要内容和要求 按照采矿工程专业毕业设计大纲要求 完成一般部分纳林庙二矿 3 0Mt a 新井设计和专题部分薄基岩浅埋煤层采场顶板运动规律研究 英译汉中文字 数 3000 以上 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 回 答 问 题 提 出 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 摘 要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为纳林庙二矿 3 0 Mt a 新井设计 纳林庙二矿位于内蒙古自治区东胜煤田内 交通便利 井田东西长约 6 38km 南北长约 3 88km 井田总面积为 22 40km2 主采煤层 为 4 1 号煤 4 2 号煤和 6 2 号煤 平均倾角为 3 煤层平均总厚为 16 30m 井田地质条 件较为简单 井田工业储量为 34552 万 t 矿井可采储量 23054 万 t 矿井服务年限为 59 11a 涌 水量不大 矿井正常涌水量为 77 1m3 h 最大涌水量为 131m3 h 矿井瓦斯涌出量低 为 低瓦斯矿井 井田为双斜井单水平开拓 采用走向长壁采煤法 后退式开采 次采全 高 全部陷落法管理顶板 矿井年工作日为 330d 工作制度为 三八 制 专题部分题目是薄基岩浅埋煤层采场顶板运动规律研究 翻译部分主要内容为关于锚杆的分析模型 英文题目为 Effect of grout properties on the pull out load capacity of fully grouted rock bolt ABSTRACT This design includes of three parts the general part special subject part and translated part The general part is a new design of NO 2 of Na Linmiao mine The NO 2 of Na Linmiao lines in Dongsheng coalfield in Nei Menggu Autonomous region The traffic of road and railway is very convenience to the mine The run of the minefield is 6 38 km the width is about 3 88 km well farmland total area is 22 40 2 The main coal seam of coalfield is the 4 1 4 2and 6 2 coal and its dip angle is 3 degree The thickness of the mine is about 16 30m in all The proved reserves of the minefield are 345 52 million tons The recoverable reserves are 230 54 million tons The designed productive capacity is 3 million tons percent year and the service life of the mine is 59 11 years The normal flow of the mine is 77 1 m3 percent hour and the max flow of the mine is 131 m3 percent hour The mineral well gas gushes the deal lower for low gas mineral well The coal field is a single level in an inclined well to expand Working face reliacesdownlink one by one Using thelongwall retreat mining Each production team work for 8 hours It produced 330d a The topics of special subject parts is Study Roof Movement rules with Shallow coal seam and thin bedrock Translation part of main contentses is an analysis model concerning rock bolts English topic is effect of grout properties on the pull out load capacity of fully grouted rock bolt 目 录 一般部分一般部分 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 矿区概述 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 地形 地貌 1 1 1 3 河流及水体 2 1 1 4 气象及地震 2 1 1 5 矿区经济概况 2 1 1 6 水源及电源 2 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 井田地质构造 3 1 2 2 水文地质特征 5 1 3 煤层特征 8 1 3 1 煤层 8 1 3 2 煤层顶 底板 8 1 3 3 煤质 9 1 3 4 瓦斯 煤尘及煤的自然 11 2 井田境界和储量井田境界和储量 12 2 1 井田境界 12 2 1 1 井田境界 12 2 1 2 井田尺寸 12 2 2 井田工业储量 12 2 2 1 矿井地质勘探 12 2 2 2 矿井工业储量 13 2 3 矿井可采储量 15 2 3 1 安全煤柱留设原则 15 2 3 2 矿井永久保护煤柱损失量 16 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务矿井工作制度 设计生产能力及服务年年限限 18 3 1 矿井工作制度 18 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 18 3 2 1 确定依据 18 3 2 2 矿井设计生产能力 18 3 2 3 矿井服务年限 18 3 2 4 井型校核 19 4 井田开拓井田开拓 20 4 1 井田开拓的基本问题 20 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 20 4 1 2 工业场地的位置 22 4 1 3 开采水平的确定及盘区划分 22 4 1 4 主要开拓巷道 22 4 1 5 方案比较 22 4 2 矿井基本巷道 28 4 2 1 井筒 28 4 2 2 井底车场及硐室 31 4 2 3 主要开拓巷道 33 5 准备方式准备方式 无盘区巷无盘区巷道道布布置置 36 5 1 煤层地质特征 36 5 1 1 煤层特征 36 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 36 5 1 4 水文地质 36 5 1 5 地质构造 36 5 1 6 地表情况 36 5 2 无盘区巷道布置及生产系统 36 5 2 1 无盘区准备方式的确定 36 5 2 2 巷道布置 37 5 2 3 生产系统 38 5 2 4 区段巷道掘进方法 40 5 2 5 生产能力及采出率 40 6 采煤方法采煤方法 42 6 1 采煤工艺方式 42 6 1 1 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 回采工作面参数 43 6 1 4 回采工作面破煤 装煤方式 43 6 1 6 端头支护及超前支护方式 46 6 1 7 各工艺过程注意事项 47 6 1 8 回采工作面正规循环作业 48 6 2 回采巷道布置 50 6 2 1 回采巷道布置方式 50 6 2 2 回采巷道参数 50 7 井下运输井下运输 52 7 1 概述 52 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 52 7 1 2 煤层及煤质 52 7 1 3 运输距离和货载量 52 7 1 4 矿井运输系统 52 7 2 运输设备选择 53 7 2 1 设备选型原则 53 7 2 2 运输设备选型及能力验算 53 7 3 大巷运输设备选择 55 7 3 1 主运输大巷设备选择 55 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 55 7 3 3 运输设备能力验算 56 8 矿井提升矿井提升 57 8 1 矿井提升概述 57 8 2 主副井提升 57 9 矿井通风矿井通风及及安全安全 59 9 1 矿井概况 开拓方式及开采方法 59 9 1 1 矿井地质概况 59 9 1 2 开拓方式 59 9 1 3 开采方法 59 9 1 4 变电所 充电硐室 火药库 59 9 1 5 工作制 人数 60 9 2 矿井通风系统的确定 60 9 2 1 矿井通风系统的基本要求 60 9 2 2 矿井通风方式的选择 61 9 2 3 矿井主扇工作方式选择 61 9 2 4 矿井通风系统的要求 62 9 2 5 工作面通风方式的选择 62 9 3 矿井风量计算 63 9 3 1 工作面所需风量的计算 63 9 3 2 备用面需风量的计算 65 9 3 3 掘进工作面需风量 65 9 3 4 硐室需风量 66 9 3 5 其它巷道所需风量 66 9 3 6 矿井总风量 66 9 3 7 风量分配 67 9 4 矿井阻力计算 68 9 4 1 矿井最大阻力路线 68 9 4 2 矿井通风阻力计算 73 9 4 3 矿井通风总阻力 74 9 4 4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 74 9 5 选择矿井通风设备 75 9 5 1 选择主扇 75 9 5 2 电动机选型 77 9 6 安全灾害的预防措施 77 9 6 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 77 9 6 2 预防井下火灾的措施 78 9 6 3 防水措施 78 10 设计矿井基本技术设计矿井基本技术经经济济指指标标 79 专题部分专题部分 薄基薄基岩岩浅埋煤层采浅埋煤层采场场顶板运顶板运动动规规律律研究研究 81 参参考考文文献献 107 翻译部分翻译部分 英文原英文原文文 109 中文翻译中文翻译 125 一 般 部 分 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 交通位置交通位置 内蒙古伊泰煤炭股份有限公司纳林庙煤矿二号井由原纳林庙二矿 纳林庙四矿 宏景 塔三矿整合而成 位于内蒙古自治区东胜煤田勃牛川普查区内 其行政隶属内蒙古自治 区鄂尔多斯市准格尔旗羊市塔镇管辖 矿区交通以公路为主 铁路为辅 矿井距曹羊公路 14 5km 经曹羊公路 40km 与 109 国道相连 矿区距包神铁路石圪台集装站 46km 距沙圪堵站 42km 距包头 189km 至 东胜 89km 交通运输条件比较方便 详见交通位置图图 1 1 清水河县 托克托县 准格尔旗 河曲县 偏关县 土默特右旗 土默特左旗 包头市 东河 达拉特旗 鄂尔多斯市 和林格尔县 呼和浩特市 内 蒙 古 自 治 区 伊金霍洛旗 新街镇 山 西 省 陕 西 省 包 白 铁 路 黄 河 呼 包 公 路 京 包 铁 路 公 曹 公 路 包 府 公 路 包 神 铁 路 呼 大 公 路 呼 清 公 路 丰 准 铁 路 公积板 薛家湾镇 109 国 道 准 东 铁 路 沙沙圪台 集装站 巴图塔 大柳塔 纳林塔 新庙乡 羊市塔镇 黄 河 曹 羊 公 路 沙圪堵 45 00 44 50 44 00 43 50 比例尺 1 125万 准 格 尔 煤 田 东 胜 煤 田 110 国 道 黄 河 大路峁乡 包 东 高 速 45 00 44 50 44 00 43 50 3735037400374503750037550 3735037400374503750037550 图图 1 1 纳林庙交通位置图纳林庙交通位置图 其地理坐标为 东经 110 31 12 110 35 45 北纬 39 22 34 39 25 05 1 1 2 地形 地貌地形 地貌 矿区地形总体为西高东低 最高处位于矿区中西部南梁附近 海拔标高为 1415 2m 最低点位于矿区南部沟底 Y19 号钻孔附近 海拔标高 1250m 最大地形标高 差为 165m 区内具典型的高原侵蚀性丘陵地貌特征 植被稀少 枝状沟谷十分发育 地 形较为复杂 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 2 页 1 1 3 河流及水体河流及水体 东胜煤田属温带半干旱大陆性气候 降水稀少且集中 年降水量 273 7 544 1mm 年蒸发量 1749 7 2436 2mm 蒸发量一般为降水量的 3 7 倍 日照丰富 干燥多风 在各种地质应力的长期作用下 煤田内地形切割强烈 沟谷纵横 煤田的南部为毛 乌素沙漠北缘 西北部为库布其沙漠的东缘 地貌特征属鄂尔多斯高原毛乌素沙漠的东 北缘 具侵蚀性丘陵地貌特征 煤田内湖泊 水库零星分布 较大的湖泊均分布于 东胜梁 以南 最大的为红碱淖 面积约 80km2 水深在 5m 以上 蓄水约 6 108m3 在 东胜梁 两侧 众多沟谷呈 树枝状 分布于区内 在南 北两侧的主要沟谷有 乌兰木伦河 勃牛川以及罕台川 哈什拉川 西柳河等 均属黄河流域水系 除个别大的沟谷具较小的常年性地表迳流外 一般均为 季节性沟谷或干谷 雨季暴雨后均可形成洪流 水量大 历时短促 沿 东胜梁 两侧分别 于南 北两个方向迳流 最终流入黄河 1 1 4 气象及地震气象及地震 本区属干旱 半沙漠高原大陆性气候 冬季寒冷且时间长 夏季炎热且时间短 温 差变化大 据鄂尔多斯市气象局提供的气象资料 年平均气温 6 1 8 8 最高气温 38 3 最低气温 30 9 全年降水量小且多集中在 7 9 月份 降雨次数少 多为大雨 或暴雨 年降水量 273 7 544 1mm 平均 398 8mm 蒸发量大于降水量 一般是降水量 的 3 7 倍 年蒸发量 1749 7 2436 2mm 平均 2108 2mm 冬 春季多风 最大风速 20m s 平均风速 2 3m s 主要集中在 4 5 月和 10 11 月 常年风向以西北风为主 无 霜期短 一般 165 天 霜冻 冰冻期长 有 195 天 结冰期一般从 11 月开始 次年 3 月 份开始解冻 最大冻土深度 1 50m 本区无地震历史资料 据 中国地震烈度区划图 划分 本区所处区域地震动峰值加速 度为 0 10g 地震烈度为 7 度 据了解本区近年来未发生过地震 为弱震区 在历史上无 破坏性地震记载 1 1 5 矿区经济概况矿区经济概况 矿区地理位置偏僻 多年来由于受交通条件制约 经济比较落后 居民以从事农业 为主 牧业次之 但由于土地贫瘠 可耕地少 农牧业均不发达 近几年来 随着东胜 煤田南部矿区的开发 交通运输条件有所改善 煤炭开采业正逐步成为本地区的主导产 业和重要经济来源之一 区内除煤炭开采行业外 无其它工业企业 1 1 6 水源及电源水源及电源 矿井用水取自井田西北勃牛川截伏流采工程 水量充足 采用管路输送至工业场分 系统处理后使用 另在工业场地北侧约 1 9km 沟内已建有一水源井 涌水量约 350m2 d 基本满足矿井生活用水 作为矿井补充用水 还有矿井涌水经处理后可作为生产用水 电力部门在矿井附近的川掌拟建一座 110 35kV 变电站 06 年底可投入使用 另外 在附近还有新庙 110 35kV 变电站 本矿井的通信与川掌乡电信局汇接 距离本矿井 4km 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 3 页 1 2 井田地质特征 1 2 1 井田地质构造井田地质构造 东胜煤田地层区划属于华北地层区 鄂尔多斯地层分区 煤田内大部被风积沙及黄 土覆盖 基岩仅在乌兰木伦河 忽吉图沟以及地势较低或凸起处出露 依据地面地质及 钻孔资料可知 区内地层由老至新有 上三迭统延长组 T3Y 中下侏罗统延安组 J1 2y 中侏罗统直罗组 J2Z 中侏罗统安定组 J2a 上侏罗 下白垩统志丹群 第三系 N2 及 第四系 Q 详见东胜煤田区域地层图 图 1 2 东胜煤田位于鄂尔多斯台向斜东胜隆起之 东南边缘地带 基本构造形态表现为一单斜构造 地层走向 N25 W 倾向 S65 W 倾角 1 3 具有宽缓的波状起伏 断层不发育 地 层 单 位 厚度 m 最小 最大 平均 岩 性 全新统 Q4 主要由风积砂层 次为河流淤积 洪积层 第四系 Q 更新统 Q3 0 68 24 16 41上部为淤积层 黑色土壤 底部为 马兰黄土 第三系 R 上新统 N2 0 10 14 4 43 上部为砂质粘土 亚砂土 下部为 灰砾岩夹砂岩 上侏罗 下白垩统志丹群 J3 K1zh 7 37 185 85 85 86 上部以细 粉砂岩为主 下部为杂 色砾岩及含砾粗砂岩互层 安定组 J2a 11 26 48 74 27 47 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 中 侏 罗 统 J2 直罗组 J2z 15 56 161 85 96 07 上部为细 中粒砂岩 底部为厚层 状粗粒砂岩 底部局部含 1 号煤层 上岩段 J1 2Y3 39 70 84 09 63 06 上部主要由中 细粒砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 泥岩及 2 号煤组成 底 部为粉砂岩及泥岩 中岩段 J1 2Y2 33 10 78 30 63 77 主要由粉砂岩 砂质泥岩 细砂岩 和 3 4 号煤组组成 底部为厚层状 中 细粒砂岩 中下 侏罗统 J1 2 延安 组 J1 2Y 下岩段 J1 2Y1 13 66 96 97 64 96 主要为细砂岩 粉砂岩及泥岩 砂 质泥岩 煤组成 含 5 6 号煤组 底部细中粒砂岩 上三迭统 T3 延长组 T3y 132 80 由中粒石英砂岩组成 局部地段顶 部有明显的风化壳产物 图图 1 2 煤田区域地层图煤田区域地层图 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 4 页 区内新生界分布广泛 含煤地层延安组沿沟谷两侧裸露地表 根据钻孔揭露成果和 区域资料整理 区内沉积的地层从老至新有 上三叠统延长组 T3y 中下侏罗统延安组 J1 2Y 第三系上新统 N2 和第四系 Q 地层特征如下 1 上三叠统延长组 T3y 该组地层为煤系地层的沉积基底 岩性为灰绿 灰白色粗 中粒砂岩 局部地段为含砾 砂岩 夹灰绿色 薄层状砂质泥岩和粉砂岩 揭露厚度为 8 18 12 65 米之间 平均为 10 42 米 普遍发育大型板状 槽状交错层理是延长组的一个显著沉积特征 结合区域性 的沉积规律 说明本区延长组仍是典型曲流河沉积体系 2 中下侏罗统延安组 J1 2Y 该组为本区的含煤地层 岩性为浅灰色细砂岩 少量中粒砂岩 灰色至深灰色粉砂岩 砂质泥岩 泥岩和 4 1 4 2 5 1 5 2 6 2 和 7 号煤层 含有少量的钙质砂泥岩或泥灰 岩 该组地层厚度为 64 21m 239 88m 平均为 148 06m 与下伏地层呈假整合接触 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 将该组地层划分为中 下二个岩段 东胜煤田区域内发育的上岩段 J1 2Y3 地层 在本区内缺失 自下而上分述如下 下岩段 J1 2y1 1 为一套由中 粗粒砂岩或含砾粗砂岩组成的粗碎屑岩 岩石呈灰白色 碎屑成分主 要为石英 其矿物成熟度及结构成熟度均较高 粘土质胶结 具角度较缓的交错层理 中上部为一套由砂岩 泥岩及煤层构成的含煤沉积 砂岩层厚度相对较小 横向上连续 性较差 具槽状交错层理 在粉砂岩及泥岩中发育水平层理 波状及透镜状层理 局部 可见小型交错层理 浪成沙纹交错层理 含丰富的植物化石 但一般保存不好 多为植 物茎部及叶部残片 该段发育 5 1 5 2 6 2 和 7 号四层煤 与下伏地层呈假整合接触 本段含有主要可采煤层 6 2 号煤层 以厚度大 层位稳定 结构简单的明显标志居全 区之首 中岩段 J1 2Y2 2 5 号煤组顶板砂岩至延安组顶界 该段的岩性主要为灰色 深灰色的粉砂岩 砂质泥 岩与 4 1 4 2 号煤层组成 局部常相变为粗砂岩及泥岩 在煤层底板常出现砂质粘土岩 和根土岩 尤其是在 4 号煤层底板 常可见到一层砂质粘土岩或粘土岩 该段岩层主要 由灰白色中 细粒砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 泥岩及煤组成 岩段厚度为 11 93 109 66m 平均厚度 63 64m 分选 滚园度均较好 层理以波状及交错层理较为常 见 植物化石极为丰富 且保存完整 动物化石主要是瓣鳃类 介形类的淡水动物化石 与下伏地层呈整合接触 3 第三系上新统 N2 岩性为浅红色砂质粘土和砂土 含有丰富的呈层状发育的钙质结核 基本处于未完 全固结成岩的较疏松状态 在局部地段与黄土有相似特征 本组厚度为 0 88 50m 一般 为 30 40m 与下伏地层呈假整合接触 4 第四系 Q 按成因可分为风积砂 Q4eol 冲洪积物 Q4al pl 残积 坡积物及少量次生黄土 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 5 页 Q3 4 其中风积砂 Q4eol 在本区广布 为地貌构成之主体 冲洪积物积的砂和粘土 组成 局部地段有少量次生黄土 第四系地层厚度变化比较大 从 0 45 15 20m 一般厚度 10m 不整合于一切下伏地 层之上 上述地层厚度详见表 1 1 井田基本构造形态与东胜煤田整体构造形态基本一致 为一向南西倾斜的单斜构造 地层倾角 1 3 褶曲与断层均不发育 无岩浆活动 属于构造简单地区 表表 1 1 区域地层厚度区域地层厚度 地层厚度 m 地 层 单 位 最小最大平均 与下伏 地层接 触关系 第四系全新统 Q 0 4515 204 97不整合 第三系上新统 N2 10 8072 7035 16不整合 J1 2Y211 93109 6669 47整合 侏罗系中下统 延安组 J1 2Y J1 2Y152 28130 2281 71整合 三叠系上统延长组T3Y8 1812 6510 42 1 2 2 水文地质特征水文地质特征 东胜煤田位于区域水文地质分区的鄂尔多斯高原区东北部 区内无显著的山地 多 为波状起伏的丘陵和沙丘 地势相对平缓 海拔标高一般在 1200 1400m 地形中部高 向南北两侧逐渐降低 沿泊尔江海子 东胜市 潮脑梁一带地形较高 呈东西向延伸 海拔标高 1400m 1500m 左右 构成区域性地表分水岭 俗称 东胜梁 东胜煤田属温带半干旱大陆性气候 降水稀少且集中 年降水量 273 7mm 544 1mm 年蒸发量 1749 7 2436 2mm 蒸发量一般为降水量的 3 7 倍 日 照丰富 干燥多风 在各种地质应力的长期作用下 煤田内地形切割强烈 沟谷纵横 煤田的南部为毛 乌素沙漠北缘 西北部为库布其沙漠的东缘 地貌特征属鄂尔多斯高原毛乌素沙漠的东 北缘 具侵蚀性丘陵地貌特征 煤田内湖泊 水库零星分布 较大的湖泊均分布于 东胜梁 以南 最大的为红碱淖 面积约 80km2 水深在 5m 以上 蓄水约 6 108m3 在 东胜梁 两侧 众多沟谷呈 树枝状 分布于区内 在南 北两侧的主要沟谷有 乌兰木伦河 勃牛川以及罕台川 哈什拉川 西柳河等 均属黄河流域水系 除个别大的沟谷具较小的常年性地表迳流外 一般均为 季节性沟谷或干谷 雨季暴雨后均可形成洪流 水量大 历时短促 沿 东胜梁 两侧分别 于南 北两个方向迳流 最终流入黄河 根据区域地层分布情况及地下水的赋存条件 煤田内的含水岩组可归纳为两大类 新生界第四系松散岩类孔隙潜水含水岩组和中生界碎屑岩类孔隙 裂隙潜水 承压水含 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 6 页 水岩组 现分述如下 1 新生界松散岩类孔隙潜水含水岩组 第四系全新统冲洪积潜水含水层 Q4al pl 该含水层为煤田内分布较广且普遍含水 1 的层段 岩性为各种粒级的砂 砂砾石 分布于 东胜梁 南 北的各沟谷中 据现有钻探 资料 该层在 东胜梁 以北最大厚度为 15 98m q 0 116 0 579L s m 水质类型以 HCO3 Ca Mg 型为主 在 东胜梁 以南该层最大厚度为 36 19m q 0 000611 0 360L s m 水质类型以 HCO3 Ca 型为主 其富不性南部比北部大 第四系全新统风积砂潜水含水层 Q4eol 主要分布在煤田南部及西北部的毛乌素沙 2 漠及库布其沙漠之中 为黄色的粉细砂 具较强的透水性 其富水性受基底围岩起伏及 岩性变化影响而差异较大 富水性强的风积砂含水层 在沟谷深切地段常以泉群的形式 出露 如在勃牛川东岸的卡坝儿沟及各锁沟 其流量可达 2 555 40 9L s 水质类型以 HCO3 Ca 型为主 矿化度为 0 21 0 38g L 泉的流量受降水影响 动态变化较大 第四系上更新统萨拉乌素组潜水含水层 Q3s 该含水岩组均发育在 东胜梁 以南 3 且在煤田西南一带厚度较大 富水性相对较强 在其它地段一般富水性弱或不具富水性 岩性以粉细砂为主 西南部最厚 107 03m 吉呼尔其 q 0 0016 3 74L s m 水质类型以 HCO3 Ca 型为主 矿化度为 0 8g L 第三系上新统红土层 N2 零星出露于本区西部及东部一带 上部为红色及棕红色 4 亚粘土层 成分以粘土质为主 含有分布不均的钙质结核 局部含砂量较高 未胶结 东部一带较厚约 60 100m 一般 30m 该层不含水 为良好的隔水层 下部为浅桔黄 棕红色砾石层 松散 泥质半胶结 砾径 1 15cm 地表偶见少量泉水出露 2 中生界碎屑岩类孔隙 裂隙潜水 承压水含水岩组 上侏罗 下白垩统志丹群 J3 K1Zh 该含水岩组除煤田的东南部没有外 其它地 1 段均有分布 岩性以砾岩及粗粒砂岩为主 局部夹细粒砂岩及泥岩 一般呈东薄西厚之 势 最厚可达 500m 以上 454 号钻孔 q 0 0078 2 17L s m 水质类型以 HCO3 K Na HCO3 Ca Mg 型为主 矿化度为 0 25 0 30g L 在浅部多为潜水 向深部可逐渐 过渡为承压水 侏罗系中统 J2 该含水岩组由安定组 J2a 直罗组 J2z 地层构成 主要分布在煤田 2 的中部深部地区 在浅部及东部均遭后期剥蚀 含水层岩性以中 粗粒砂岩为主 一般 由东向西 由南向北逐渐加厚 最大厚度约 358m q 0 000437 0 0274 L s m 水质类型 以 CL HCO3 K Na 型为主 矿化度 0 71 0 95g L 水力性质多为承压水 局部为潜水 侏罗系中下统延安组 J1 2y 该组地层在煤田内广泛发育 岩性变化大 岩性组合 3 主要为灰色泥岩 粉砂岩与灰白色 浅灰色各种粒级的砂岩互层 含 6 个煤组 延安组 总厚 133 28 279 18m q 0 000270 0 0261 L s m 水质类型以 HCO3 CL K Na 型为主 矿化度 0 10 17 5g L 富水性弱 水力性质多为承压水 局部为潜水 三迭系上统延长组 T3y 该组地层在煤田内分布广泛 岩性以灰绿色中 粗粒砂岩 4 为主 夹泥质粉砂岩及泥岩 钻孔最大揭露厚度 78 75m q 0 000308 0 253L s m 水 质类型为 CL K Na 型及 HCO3 CL SO4 Na 型 属孔隙 裂隙承压水 由于其岩性胶结致 密 裂隙发育一般较差 富水性在煤田内大多数地段较弱 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 7 页 以上碎屑岩类含水岩组中均夹有隔水岩层 岩性为泥岩 砂质泥岩 粉砂岩及泥质 粉砂岩等 这些隔水层与各含水层呈互层组合在一起 形成各含水层承压顶 底板 3 第四系潜水 区内第四系潜水的补给均以接受大气降水为主 冲洪积潜水在沟谷深切地段亦接受 其它含水层以泉的形式排泄补给 风积砂含水层亦接受沙漠凝结水的补给 冲洪积含水层的迳流受沟谷地形控制 一般沿 东胜梁 两侧顺沟谷向南 北两个方向 迳流 进而排泄出区 风积砂含水层的迳流受下伏基岩地形控制 一般顺地形向低洼处 迳流 多以泉的形式在沟谷深切处排泄 强烈的蒸发 亦为本区第四系潜水排泄的重要 途径 4 碎屑岩类孔隙 裂隙潜水 承压水 碎屑岩类含水层在浅部裸露区以大气降水为主要补给源 在第四系覆盖区亦接受其 潜水的渗透补给 在中深部则以侧向迳流补给为主 碎屑岩类地下水的迳流受地形 含水层的水力特征及岩石渗透性能等多方面因素影 响 一般潜水在沟谷深切地段多沿倾向及层面迳流 以泉的形式排泄 在地形变化较小 的地段一般以侧向迳流的方式向深部运动 进而形成承压水 承压水的迳流在浅部地段 多沿岩层倾向即南西方向迳流 而在深部的滞流区则向南偏东方向迳流 进而排泄出区 外 本区各含水岩组的补给源均以贫乏的大气降水为主 煤田内地形切割强烈 降水排 泄畅通 且蒸发强烈 不利于大气降水的渗入补给 多旋回的碎屑岩沉积富含泥质 裂 隙不发育 导致煤田内地下水资源贫乏 5 矿床充水因素分析 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 1 三个月 且地形切割强烈 易形成集中排泄 渗入地下很少 地形 地貌均不具备储水 条件 不会造成矿井大量充水 本区构造简单 地层平缓 地层倾角小于 10 其构造轮廓为一平缓的单斜构造 2 倾向基本为南西向 无断层及岩浆岩侵入 故不会因构造破碎带引起矿井充水 煤系地层为沉积碎屑岩 钻孔抽水试验 3 q 0 00226 0 00393L s m K 0 00250 0 00646m 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 深部地层由于岩石胶结致密 节理 裂 隙不甚发育 地下水迳流不畅 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 故不能造成矿井大量充水 矿区内及附近无大的地表水体 勃牛川虽流经矿区西部 雨季易暴发洪水 但距 4 矿区较远 且地形比矿区低 故洪水不会注入矿区 据调查矿区附近北部有王家坡一家生产煤矿 采空面积 1 8km2 矿井排水量 5 50m3 d 水量较小 东部有纳林庙二矿和四矿井两个煤矿 据调查得知 矿井涌水量较小 附近及区内无废弃的老窑 不会因老窑积水带来充水隐患 6 涌水量预算 根据钻孔抽水试验资料为依据 对矿区 6 2 煤层进行矿井涌水量预算 计算结果为 基岩涌水量 1851 m3 d 可作为未来生产矿井正常疏干排水的依据 当 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 8 页 矿井大面积采空 且未进行回填 发生大面积冒落 导水裂隙带与地表沟通时 矿井最 大涌水量可参照 6 2 号煤底板以上总涌水量 Q总 3157m3 d 作为未来生产矿井最大疏干 排水的设计依据 勘探报告对特殊情况未作涌水量预算 生产部门在采掘中 应及时调 整排水设施 保证矿井的正常 安全生产 综合分析 本区水文地质类型为二类一型 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 区内含煤地层为中 下侏罗统延安组 J1 2Y 该组地层厚度为 64 21 239 88 米 平均 厚度为 16 4 m 非全区发育 由于上岩段遭受剥蚀 厚度有一定变化 该组地层含煤 1 8 层 具有对比意义的 6 层 下部煤层发育较好 厚度较大 含煤性较好 上部煤层 发育一般 煤层较薄 煤层倾角为 1 4 平均为 3 赋存情况见图 1 2 煤层综合柱状图 区内煤层自上而下基本表现为五层煤 即 4 1 4 2 5 1 5 2 6 2 7 号煤层 其中 4 1 4 2 和 6 2 共三层煤达到可采 且 6 2 煤层为本区的主要可采煤层 在区内全部可采 其它三层煤在工作区内均不可采 1 4 1 煤层 位于中下侏罗统延安组 J1 2Y 中岩段的上部 主要在原宏景塔三矿范围 内发育 由于遭受剥蚀在原纳林庙四矿 原纳林庙二矿范围内基本缺失 赋存区内煤层 厚度平均 4 0m 煤层结构较简单 含夹矸 1 2 层 一般为 1 层夹矸 个别含有 3 层夹矸 厚度为 0 15 0 80m 平均 0 64m 可采范围主要位于原宏景塔三矿范围内 区内煤层厚度变化规律性较明显 结构较简单 煤类仅零星点为长焰煤 其他均为 不粘煤 2 4 2 煤层 位于中下侏罗统延安组 J1 2Y 中岩段的下部 由于遭受剥蚀在原纳林庙 四矿 原纳林庙二矿范围内大部分缺失 赋存区内煤层厚度平均为 6 0m 煤层结构简单 不含夹矸或含 1 层夹矸 厚度为 0 20 0 65m 平均 0 35m 可采范围主要位于原宏景塔 三矿范围内 区内煤层厚度变化规律性较明显 结构较简单 煤类局部地段为长焰煤 大部分为不 粘煤 3 6 2 煤层 位于中下侏罗统延安组 J1 2Y 的下岩段的下部 全区发育 勘探资料中 煤厚平均为 6 3m 煤层结构简单 厚度变化不大 不含夹矸或含 1 2 层夹矸 岩性一般 为泥岩和炭质泥岩 全井田可采 原可采面积为 22 40km2 区内煤层厚度变化很小 结构简单 煤岩类型单一 为不粘煤 通过采掘实际揭露煤厚为 6 10 6 40m 平均为 6 30m 在距煤层底板向上 0 10 0 40m 之间局部发育一层 0 03 0 10m 的泥岩夹矸 4 5 1 煤层位于中下侏罗统延安组 J1 2Y 的下岩段的上部 全层煤厚为 0 10 0 69m 平均为 0 38m 5 2 煤层位于中下侏罗统延安组 J1 2Y 的下岩段的中部 全层煤厚为 0 20 0 55m 平均为 0 29m 7 号煤层位于中下侏罗统延安组 J1 2Y 的下岩段的下部 全 层煤厚为 0 20 0 75m 平均为 0 45m 三层煤均为不可采煤层 1 3 2 煤层顶 底板煤层顶 底板 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 9 页 4 1 煤层 煤层顶板岩性为 砂质泥岩 泥岩 细砂岩 底板岩性为 泥岩 砂质泥 岩 该煤层与 4 2 号煤层间距为 17 75 24 05m 平均为 20 16m 4 2 煤层 煤层顶板岩性为 砂质泥岩 泥岩 细砂岩 底板岩性为 泥岩 砂质泥 岩 该煤层与 6 2 号煤层间距为 68 3 75 5m 平均为 71 67m 6 2 煤层 煤层顶板岩性为 砂质泥岩 泥岩 细砂岩 粉砂岩 底板岩性为 粉砂 岩 泥岩 砂质泥岩 1 3 3 煤质煤质 区内煤肉眼鉴定呈黑色 条痕褐色 光泽暗淡 煤岩组份以亮煤为主 条带状结构 层状 构造 参差状断口 属半亮型煤 各主要可采煤层的煤质特征分述如下 1 化学性质 水分 Mad 1 4 1 4 2 煤层原煤水分在 2 61 5 98 之间波动 平均为 4 48 浮煤的水分 浮煤 水分在 3 74 8 56 之间波动 平均为 6 51 洗选后水分有所增高 6 2 煤层原煤水分在 2 12 9 17 之间波动 平均为 5 48 浮煤水分在 4 03 9 02 之间波动 平均为 5 70 洗选后水分有所增高 灰分 Ad 2 4 1 4 2 煤层的原煤的灰分 其值在 4 38 14 00 之间波动 平均 7 99 浮煤的灰 分 浮煤灰分值为 3 10 5 90 平均为 4 41 洗选后灰分大大降低 为低灰分煤 LA 6 2 号煤的原煤的灰分 其值在 4 14 14 99 之间波动 平均 6 75 有 16 个样品 测试了浮煤的灰分 浮煤灰分值为 3 33 5 46 平均为 3 72 洗选后灰分大大降低 为低灰分煤 LA 挥发分 Vdaf 3 4 1 4 2 煤层的原煤的挥发分 其值为 31 89 38 26 平均值在 35 80 浮煤的挥 发分 其值为 34 63 43 74 平均值为 35 97 洗选后挥发分略有增高 据减灰后的浮 煤测值确定挥发分产率分级为中高挥发分煤 MHV 6 2 号煤的原煤的挥发分 其值为 31 89 38 26 平均值在 35 80 浮煤的挥发分 其值为 32 76 43 74 平均值为 35 79 洗选后挥发分略有增高 据减灰后的浮煤测值 确定挥发分产率分级为中高挥发分煤 MHV 2 煤中有害元素 全硫 St d 1 4 1 4 2 煤层的原煤的全硫 其值为 0 24 0 86 平均值在 0 36 浮煤的全硫 其值为 0 21 0 36 平均值在 0 27 为特低硫分煤 SLS 6 2 号煤层的原煤的全硫 其值为 0 13 0 35 平均值在 0 28 浮煤的全硫 其 值为 0 16 0 28 平均值在 0 21 为特低硫分煤 SLS 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 10 页 岩性描述 砂质粘土 浅红色 成分以粘土及粉砂质组成 未胶结 疏松 与下覆地层 呈不整合接触 层厚 20 42 m 细砂岩 灰白色 成分以石英 长石为主 含少量暗色矿物 细粒结构 块 状构造 泥质胶结 较坚硬 发育小型交错层理 19 10 泥岩 深灰色 层状结构 块状构造 断口平坦状 较坚硬 发育水平层理 含大量植物化石碎片 2 68 煤 黑色 似层状结构 块状构造 暗淡光泽 主要成分以暗煤为主 含少 量镜煤及丝炭 性脆 硬度小 为暗淡型煤 4 泥岩 灰黑色 层状结构 块状构造 断口平坦状 发育小型水平层理 含 大量植物化石碎片 较坚硬 10 20 细砂岩 灰白色 成分以石英 长石为主 含少量暗色矿物 细粒结构 块 状构造 磨圆度中等 分选性差 泥质胶结 较坚硬 发育大型交错层理 5 80 泥岩 深灰色 层状结构 块状构造 断口平 坦状 较坚硬 发育小型水 平层理 7 84 煤 黑色 似层状结构 块状构造 暗淡光泽 主要成分以暗煤为主 少量 镜煤及丝炭 断口平坦 性脆 硬度小 为暗淡型煤 6 砂质泥岩 深灰色 层状结构 块状构造 参差状断口 主要成分以泥质为 主 少量砂质 含植物化石碎片 小型水平层理 6 69 细砂岩 灰白色 成分以石英 长石为主 含少量暗色矿物 细粒结构 块 状构造 磨圆度中等 分选中等 泥质胶结 较坚硬 发育大型交错层理 15 34 煤 黑色 似层状结构 块状构造 断口平坦状 暗淡光泽 主要成份以暗 煤为主 含少量镜煤及丝炭 性脆 硬度小 为暗淡型 0 38 砂质泥岩 深灰色 层状结构 块状构造 参差状断口 主要成分以泥质为 主 少量砂质 含植物化石碎片 水平层理 7 43 细砂岩 灰白色 成分以石英 长石为主 含少量暗色矿物 细粒结构 块 状构造 磨圆度中等 分选性中等 泥质胶结 较硬 3 99 煤 黑色 似层状结构 块状构造 暗淡光泽 主要成份以暗煤为主 少量 镜煤及丝炭 断口平坦状 性脆 硬度小 为暗淡型煤 0 29 砂质泥岩 深灰色 层状结构 块状构造 参差状断口 主要以泥质为主 少量粉砂质 发育小型水平层理 11 52 泥岩 灰黑色 层状结构 块状构造 断口平坦状 较硬 发育小型水平层 理 4 80 粉砂岩 灰色 成份以石英 长石为主 少量暗色矿物 粉砂状结构 块状 构造 参差状断口 较坚硬 分选中等 泥质胶结 19 52 细砂岩 灰白色 成分以石英 长石为主 含少量暗色矿物 细粒结构 块 状构造 磨圆度中等 分选中等 泥质胶结 较坚硬 发育大型交错层理 3 60 泥岩 灰黑色 层状结构 块状构造 断口平坦状 较坚硬 含大量植物化 石碎片 发育小型水平层理 2 10 煤 黑色 似层状结构 块状构造 主要以暗煤为主 少量镜煤及丝炭 暗 淡光泽 断口平坦状 性脆 硬度小 为暗淡型煤 6 26 泥岩 灰黑色 层状结构 块状构造 平坦状断口 含大量植物化石碎片 发育小 型水层理 0 60 细砂岩 灰色 成份以石英 长石为主 含少量暗色矿物 细粒结构 块状 构造 较坚硬 参差状断口 泥质胶结 发育大型交错层理 6 18 砂质泥岩 深灰色 层状结构 块状构造 断口平坦状 发育小型水平层 理 含大量植物化石碎片 1 80 煤 黑色 似层状结构 块状构造 断口平坦状 暗淡光泽 以暗煤为主 含 少量镜煤及丝炭 性脆 硬度小 为暗淡型煤 0 45 砂质泥岩 深灰色 层状结构 块状构造 断口平坦 含少量植物化石碎片 发育 小型水平层理 1 37 细砂岩 灰白色 成份以石英 长石为主 含少量暗色矿物 细粒结构 块 状构造 分选中等 较坚硬 参差状断口 发育小型交错层理 5 79 煤层 4 1 4 2 5 1 5 2 6 1 7 图图 1 3 煤层综合柱状图煤层综合柱状图 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 11 页 磷 P 2 4 1 4 2 煤层磷含量原煤位于 0 002 0 025 之间 平均值在 0 013 浮煤为 0 010 0 027 之间 平均值在 0 022 属低磷分煤 LP 6 2 号煤层磷含量原煤位于 0 001 0 030 之间 平均值在 0 013 浮煤为 0 004 0 037 之间 平均值在 0 022 属低磷分煤 LP 砷 AS 3 区内各主要可采煤层砷含量值均在 0 2 ppm 之间 相当于 0 00 0 02 10 4 之间 为 一级含砷煤 As 符合食品工艺燃烧用煤之需求 氟 F 4 区内各可采煤层氟含量值均在 191 ppm 以下 氯 Cl 5 区内各可采煤层氯含量平均在 0 048 0 059 之间 为低氯煤 LC1 对工业利用影 响甚微 1 3 4 瓦斯 煤尘及煤的自然瓦斯 煤尘及煤的自然 1 瓦斯 勘探在钻孔中采集了瓦斯样 利用解吸法试验结果见表 1 2 6 均含很低的残存瓦斯 经过室内脱气分析 瓦斯成分以氮气为主 其次为二氧化碳气 多数钻孔无甲烷气 为 二氧化碳 氮气带 表表 1 2 瓦斯含量汇总表瓦斯含量汇总表 瓦斯含量 ml g 自然瓦斯成分 煤 层 号 CH4CO2CH4CO2N2