潞宁孟家窑煤业公司采区设计_毕业设计.doc

毕业设计 潞宁孟家窑煤业公司潞宁孟家窑煤业公司 1111 采区设计采区设计 二 0 一二煤矿开采技术 煤矿开采技术毕业设计说明书 1 前前 言言 本设计是我全面运用潞安职业技术学院所学的煤矿开采技术基础理论 专业知识和基本技能对实际问题进行设计或研究的综合性训练 通过本次 设计 能够使我们掌握工程设计的一般程序和方法 加强理论联系实际 独立分析问题 解决实际问题和的能力 培养学生求真务实 勇于创新的 科学态度以及科技创新的能力 一 编制依据 1 山西省煤炭地质 114 勘查院 2010 年 2 月编制的 山西潞安集团潞 宁孟家窑煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告 2 国家工程建设性条文及有关的技术政策 设计规范 安全规程及技 术规定 现场踏勘过程中收集到的资料和建设单位提供的资料 3 现场踏勘过程中收集到的资料和单位提供的资料 4 山西省煤炭工业局文件晋煤规发 2008 1138 号 5 煤炭工业现行的有关规程 规范及法规 二 设计指导思想 以市场为导向 以经济效益为中心 以科技进步为动力 认真贯彻执 行国家有关煤炭建设的方针政策 按照高起点 高技术 高效率 高效益 的建设方针 结合本矿资源条件和优势 运用现代先进的设计理念 积极 采用先进适用的新技术 新工艺 新设备 新材料 根据系统工程的思想 进行全面策划 综合考虑 实现系统创新 按照系统配套 整体协调的总 要求 贯彻生产高度集中化 开拓开采系统简单化 采掘高产高效综机化 煤流胶带输送机化 辅助运输单一化 主要设备集控自动化 监控管理信 息化 地面布置合理化和技术经济合理化的技术原则 把孟家窑矿井建设 成为高产高效 安全可靠的国内一流现代化矿井 三 主要设计特点 1 结合地面 井下条件 优化井田开拓部署 2 采煤工作面采用综合机械化采煤工艺 提高矿井机械化程度 3 最大限度减少人员 提高生产效率 4 充分考虑利用整合矿井的井筒进行开拓布置 提高了矿井的安全性 5 通过原有主暗斜井 为井下煤炭运输系统尤其是新井建设增加了缓 冲余地 有助于实现井下煤炭运输系统良好运行 煤矿开采技术毕业设计说明书 2 6 建立矿井集中排水系统 减少了井下排水系统环节 提高了井下防 治水灾的能力 7 回采工作面的巷道布置采用双巷布置方式 可以最大限度的采出井 下煤炭资源 提高了地下煤炭资源回采率 煤矿开采技术毕业设计说明书 1 目目 录录 第一章第一章 矿井概况矿井概况 1 第一节 井田地质特征 1 第二节 煤层的埋藏特征 7 第三节 井田境界及储量 19 第四节 井田开拓 21 第二章第二章 采区地质特征采区地质特征 25 第一节 采区范围 25 第二节 采区地质情况 25 第三节 采区储量和生产能力 26 第三章第三章 采煤方法及采区巷道布置采煤方法及采区巷道布置 27 第一节 采煤方法的选择 27 第二节 矿压观测情况 27 第三节 采区巷道布置 28 第四节 回采工艺与劳动组织 30 第五节 采区准备 34 第四章第四章 采区运输 防排水与供电采区运输 防排水与供电 36 第一节 采取运输 36 第二节 采区防排水和洒水 38 第三节 采区供电 39 第五章第五章 采区通风与安全采区通风与安全 42 第一节 采区通风系统 42 第二节 风量配备 43 第三节 安全措施 50 第六章第六章 采区巷道规格及支护方式采区巷道规格及支护方式 54 第一节 工程地质概况 54 第二节 巷道断面和支护方式 55 第七章第七章 采区设备选型及计算采区设备选型及计算 56 第一节 采煤机的计算与选型 57 煤矿开采技术毕业设计说明书 2 第二节 工作面辅助运输设备选型 58 第三节 顺槽可伸缩胶带输送机 58 第四节 液压支架的计算与选型 59 第八章第八章 主要技术经济指标主要技术经济指标 60 参考文献参考文献 69 致致 谢谢 70 煤矿开采技术毕业设计说明书 1 第一章第一章 矿井概况矿井概况 第一节第一节 井田地质特征井田地质特征 1 1 1 井田地理位置和交通井田地理位置和交通 孟家窑矿井位于宁武县城西 行政区划隶属宁武县凤凰镇及余庄乡管辖 矿区地理 位置 东经 112 11 12 112 14 34 北纬 38 55 53 38 59 51 整 合后的井田范围由 23 个拐点顺次圈定 井田南北长 7 7km 东西宽 0 7 2 9km 整合后 矿区面积约 17 1305km2 矿井地理位置及交通见图 1 1 1 图 1 1 1 潞宁孟家窑煤业有限责任公司交通位置图 1 1 2 地质勘探程度地质勘探程度 各组段地层在区内均有出露 先期开采地段构造形态 并探明了 10m 及 10m 以上 断层有 13 条 其中 1 条逆断层和 12 条高角度正断层 走向均为 NE 和 NEE 向 区内未 发现陷落柱和岩浆岩侵入体存在 总体评价构造属简单类 类 区内煤层的发育情 煤矿开采技术毕业设计说明书 2 况主要是含煤层段为太原组和山西组 对煤层进行了对比 共查明了 10 层煤层 其中 主要可采煤层是太原组 2 号和 5 号煤层 平均厚度分别为 3 60m 和 13 74m 全区稳定 可采 其它煤层均为不稳定局部可采 通过煤样化验 确定 2 号煤层为低灰 高灰分 低硫 中硫分 低热值 高热值 高软化温度灰之气煤 可作为动力用煤 气化用煤和 民用煤 经浮选后灰分降至 7 27 15 31 平均 11 82 全硫含量平均为 0 89 也可 作为炼焦配煤 5 号煤层为中灰 中高硫 高硫 低热值 高热值 高软化温度灰之气 煤 可作为动力用煤 气化用煤和民用煤 太原组 2 号煤层的直接充水含水层为顶板砂 岩裂隙含水层 单位涌水量为 0 0055L s m 水文地质勘探类型属二类 5 号煤的直接 充水含水层为太原组砂岩裂隙含水层 单位涌水量为 0 0026 L s m 5 号煤层底板位于奥 灰水位以上时 水文地质勘探类型属二类 5 号煤层底板位于奥灰水位以下时 水文地 质勘探类型属三类 地温最高井温仅为 8 9 最低井温为 5 0 两者只差 3 9 且 分属不同的钻孔 在同一钻孔中 井温差最大是 M4 号钻孔 1 6 最小的是 M10 号钻 孔仅 0 1 这种最高井温仅为 8 9 地温梯度近似于零的异常现象 不符合地温区域 规律 本区属于地温异常区 本井田地质构造和水文地质条件简单 经过地质勘探基本查明了井田内的地质构造 以及井田内的水文地质条件和煤层赋存特征 井田内地质储量等 基本达到了设计要求 的程度 可以作为本设计的基础资料 1 1 3 井田煤系地层概述井田煤系地层概述 1 1 3 1 地质构造 1 区域构造 本井田位于山西中隆北部吕梁隆起北端宁 武 静 乐 向斜中段之西翼 宁静向斜北东起自雁门关 南西至娄烦县 长约 160km 宽约 30km 为自北东向 南西掀斜的复向斜 其北西侧以春景洼 西马坊枢纽逆冲断裂与属于吕梁山块隆的芦牙 山 赤坚岭掀斜背斜相接 南东侧以芦家庄 娄烦枢纽逆冲断裂与五台块隆相接 宁静向斜中段在宁武 轩岗到新堡 杜家村之间 表现为简单的向斜 轴部在段家 岭 迭台寺 宁化堡一线 由中侏罗统天池河组构成 两翼地层产状较陡 由三叠系 二叠系 石炭系 奥陶系 寒武系等构成 局部地段出露太古界变质岩系 本井田即在宁静向斜中段的西翼 处于复杂区域构造中的相对简单地段 构造线总 体方向为 NNE SSW 向 2 井田构造 本井田构造形态总体为一单斜构造 走向为 NE 倾向 SE 倾角 18 43 左右 在 单斜上伴随有少量的褶曲和断层 见表 1 1 平均 0 76 条 km2 井田内未发现陷落柱 和岩浆岩侵入 见图 1 1 断层一览表 表 1 1 编号性质断距 倾角走向倾向长度位置备注 F1正断层 15m 70 NEENNW210m杨坡子 F2正断层 25m 75 NENW250m张家沟南 F3正断层 25m 75 NENW250m张家沟南 F4正断层 30m 70 NEESSE240m张家沟 煤矿开采技术毕业设计说明书 3 F5正断层 25m 70 NENW240m马连沟南 F6正断层 40 4 5m 70 NESE1300m马连沟南 F7逆断层 15m 30 NESE450m马连沟M13 孔揭露 F8正断层 15m 70 NEENNW130m李家山东 F9正断层 10m 70 NESE390m孟家窑联办矿东M4 孔揭露 F10正断层 20m 70 NESE320m孟家窑联办矿东 F11正断层 25m 70 NEESSE240m孟家窑南 F12正断层 40 7 0m 70 NEESSE1550m孟家窑南M3 孔揭露 F13正断层35m 70 NEE SSE500m李家窑 井田内褶曲有三条 分别为 S1 S2 S3 S1 向斜 北起小庄旺村 南至张家沟北 部 长约 1 4km 走向 NW 5 20 两翼产状 20 左右 S2 背斜 北起小庄旺村 南至 马连沟北部 与 S1 近似平行 长约 1 3km 走向 NW30 35 两翼产状 25 左右 S3 向斜 位于井田西南部 井田内延伸长约 1 4km 走向 NW 45 60 NE 翼产状 9 12 SW 翼产状 18 22 井田内断层见断层一览表 1 1 2 现将 30m 以上断层介绍如下 F4 正断层 位于张家沟村一带 走向 N80 E 倾向 SSE 倾角 70 断距 30m 井田 内延伸长约 240m 由二维地震查明 F6 正断层 位于马连沟村南 走向 N45 E 倾向 SE 倾角 70 断距 40 45m 井 田内延伸长约 1300m 由二维地震查明 F12 正断层 位于孟家窑村和胭脂村南 走向 N60 E N85 E 倾向 SSE 倾角 70 断距 40 70m 井田内延伸长约 1550m 向东延伸至马庄村 并延出区外 由二维地震 查明和 M3 号孔揭露 F13 正断层 位于李家窑村和原李家窑矿一带 走向 N75 E 倾向 SSE 倾角 70 断距 35m 井田内延伸长约 500m 向东延伸至李家窑村 并延出区外 由二维地震查 明 井田内东北部和中南部发育有两组断层 构造线方向分别是 NEE 向和 NE 向 这与 区域构造线方向一致 F12 和 F6 两条正断层分别为两组断层的主断层 断距最大 延伸 最长 其余断层为次生断层 综上所述 本井田总体构造属一类 构造简单 1 1 4 水文地质水文地质 1 1 4 1 矿井水文地质 井田位于宁武煤田西部边缘 吕梁山北段管涔山东麓 区内地形总体为西高东低 地面标高一般在 1600 1980 2m 之间 最低标高位于井田东边界沟谷中 地形高差相对 较大 最大相对高差 380 2m 一般为 100 200m 地貌形态为剥蚀侵蚀中低山区 区 内主要出露二叠系地层 在山梁及沟谷中见第四系松散沉积物 区内无大的地表水体 无常年流水性河流 仅沟谷中有季节性河流 在雨季有短暂 的洪流发生 地表迳流快 河水流入桑干河支流 恢河 1 奥陶系中统 O2 石灰岩含水层 煤矿开采技术毕业设计说明书 4 为岩溶裂隙含水层 井田西边界有出露 该含水层由下马家沟组 上马家沟组含水 层组成 含水空间以岩溶裂隙为主 M4 号钻孔奥陶系顶界埋深 470 47 m 揭露厚度 152 13 m 岩性由白云质灰岩 石灰岩 泥质灰岩及角砾状泥灰岩等组成 上部见少量 垂直裂隙及不规则裂隙 大多被方解石充填 下部 591 07 593 87m 岩溶裂隙发育见蜂 窝状小溶孔 其下岩溶裂隙发育 钻进过程中冲洗液消耗量和水位有变化变化 据 M4 号钻孔对上马家沟组上部进行抽水试验 单位涌水量 0 0029L s m 渗透系 数为 0 0439m d 水位标高 1295 04m 水质类型为 HCO3 SO4 Ca 型 M11 号钻孔奥 灰静止水位观测 水位标高为 1285 63m 根据上述资料 结合区域资料 该含水层属 弱 强富水性含水层 2 石炭系上统太原组 C3t 砂岩裂隙含水层 该含水层为碎屑岩裂隙含水层 井田西边界有出露 主要含水层由数层砂岩构成 含水空间以构造裂隙为主 为 5 号煤层顶板直接充水含水层 据钻探资料 砂岩裂隙大 多以垂直裂隙为主 部分被充填 在该层段钻进时冲液消耗量和水位变化不明显 据 M4 号钻孔对太原组 C3t 5 号煤层顶底板进行混合抽水试验 单位涌水量为 0 0026 L s m 渗透系数为 0 0073m d 水位标高 1590 03 m 水质类型为 SO4 Ca 型 属弱 富水性含水层 3 二叠系下统山西组 P1s 该含水层为碎屑岩裂隙含水层 井田内有出露 含水层主要由中 细粒砂岩组成 含 水空间以构造裂隙为主 当开采 2 号煤层形成导水裂隙带沟通该含水层后 成为 2 号煤 层顶板间接充水含水层 钻进过程中消耗量及水位变化不明显 据 M4 号钻孔对山西组 P1s 及 2 号煤层顶底板进行混合抽水试验 单位涌水量为 0 0055L s m 渗透系数 0 0309 m d 水位标高 1636 38m 水质类型为 Cl HCO SO4 K Na Ca 型 为弱富水性含水层 4 上石盒子组 P2s 砂岩裂隙含水层 该含水层为碎屑岩裂隙含水层 井田内大部有出露 含水层主要由粗 细粒砂岩组成 含水空间以构造裂隙为主 据钻探资料 钻进至该层段孔内涌水 涌水量为 0 454 L s 结合区域资料 该含水层属弱 中等富水性含水层 5 二叠系上统石千峰组 P2sh 砂岩裂隙含水层 该含水层为碎屑岩裂隙含水层 井田东部有出露 含水层主要由粗 细粒砂岩组成 含水空间以风化裂隙及构造裂隙为主 结合区域资料 该含水层属弱富水性含水层 6 基岩风化带裂隙含水层 该含水层为区内不同时代基岩风化裂隙含水层 含水空间以风化裂隙为主 风化深 度一般 30 60m 钻进至该含水层段时 部分钻孔冲洗液消耗量有漏失现象 该含水层受地形 风化裂隙发育程度及大气降水的影响 不同地段富水性差异较大 7 第四系松散岩类孔隙含水层 主要为第四系松散沉积物 含水层主要由砾石 细砂或砂土等组成 主要分布于山 间河谷地带 富水性因地而异 一般愈靠近河谷富水性愈好 主要接受大气降水及河水 的补给 受大气降水影响明显 1 1 4 2 煤层顶底板 1 2 号煤层 煤矿开采技术毕业设计说明书 5 顶板 主采 2 号煤层的直接充水含水层为其顶板砂岩裂隙水含水层 钻孔单位涌水量 0 0055L s m 属弱富水性含水层 由于开采时形成的导水裂缝 可能沟通上覆其它含水 层 使其成为煤层开采的间接充水含水层 其导水裂缝带高度采用 建筑物 水体 铁 路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 中的公式进行计算 井田内煤层顶板主要为泥岩 砂岩 本次采用煤层为缓倾角 中硬岩层导水裂缝带 高度计算公式 其公式为 2 1 6 5 6 36 1 100 M M HIi 2 2 1020 MHIi 式中 HIi 导水裂缝带高度 m M 煤层累计采厚 m 取 2 10 4 59m 按式一计算 计算时式 2 1 中取 产生的导水裂缝带高度为 35 77 47 54m 按式 2 2 计算 产生的导水裂缝带高度为 38 98 52 85m 根据计算结果 2 号煤层开采时产生的导水裂隙带最大高度可沟通山西组砂岩裂隙 含水层 西部煤层浅埋区可到达地表 底板 井田内 2 号煤层底板标高在 1640 1820m 之间 据 M4 号孔奥灰抽水试验资料 奥 灰水位标高为 1295 04m 2 号煤层在井田西部部分煤层位于奥灰水压力之下 煤层底板 标高本次取 1295m 为带压开采边界线 带压开采是个复杂的问题 影响的因素较多 本 次采用突水系数法进行评价 采用 煤矿防治水规定 附录四中的公式 计算 2 号煤层 底板奥灰水突水系数 其公式为 2 3 M p T 式中 T 突水系数 MPa m p 隔水层承受的水压 MPa m M 底板隔水层厚度 m 正常地段 2 号煤层底板隔水层厚度按惯例直接利用煤层底板至奥灰顶界的距离 全 井田 M4 M11 号钻孔揭露上马家沟组顶界 本次除 M11 号钻孔其余均采用 M4 号孔资 料 其厚度取 97 37m 奥灰水位标高采用 M4 号钻孔抽水试验恢复水位标高 本次取 1295m 按 2 3 式 计算结果见表 1 2 部分 2 号煤层底板奥陶系中统岩溶裂隙含水层突水系数计算表表 1 2 孔号或 煤层底板标高 底板标高 m 底板水头压 力 MPa 隔水层厚度 m 突水系数 Ts Mpa m 1295 带压开 采边界 1295 000 95597 370 010 M21228 481 60797 370 017 M5982 674 01897 370 041 M81034 203 51297 370 036 M111037 123 634112 640 032 M131272 861 17297 370 012 M141084 613 01897 370 031 煤矿开采技术毕业设计说明书 6 M161021 163 64097 370 037 660 煤层最 低 标高 660 007 18297 370 074 按 煤矿防治水规定 中底板受构造破坏块段突水系数一般不大于 0 06 MPa m 正 常块段突水系数不大于 0 10 MPa m 本次确定以下带压开采分区标准 T 0 06 相对安全区 0 06 T 0 10 临界区 T 0 10 危险区 经计算 位于奥灰水位标高以下 2 号煤层底板突水系数为 0 010 0 074MPa m 属 于大部分属相对安全区 东南部见少部分地段为临界区 2 5 号煤层 顶板 5 号煤层的直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层 钻孔单位涌水量为 0 0026L s m 属弱富水性含水层 开采时形成的导水裂缝 可能沟通上覆其它含水层 使其成为煤层开采的间接充水 含水层 5 号煤层厚度为 8 44 16 82m 井田内煤层顶板岩性主要为砂岩及泥岩 本次采用煤 层为缓倾角 中硬岩层导水裂缝带高度计算公式 按式 3 1 式 3 2 进行计算 按式 3 1 计算 导水裂缝带高度为 54 95 60 73m 按式 3 2 计算 产生的导水裂缝 带高度为 68 10 92 02m 5 号煤层底距 2 号煤层平均间距 66 19m 开采 5 号煤层时最大导水裂缝带可以沟通 2 号煤层采空区积水 底板 井田内 5 号煤层底板标高在 520 1800m 之间 部分 5 号煤层位于奥灰水压力之下 煤层底板标高 1295 04m 为带压开采边界线 计算时采用 1295m 计算时采用式 2 3 全 井田 M4 M11 号钻孔揭露上马家沟组顶界 除 M11 号钻孔隔水层厚度采用本孔资料外 其余钻孔隔水层厚度均采用 M4 号孔资料 其厚度取 22 09m 计算 5 号煤层底板突水系 数 T 见表 1 7 2 经计算 位于奥灰水位标高以下 5 号煤层底板突水系数为 0 010 0 354MPa m 属 于相对安全区 临界区和危险区 部分 5 号煤层底板奥陶系中统岩溶裂隙含水层突水系数计算表表 1 7 2 孔号或煤层底板标 高 底 板 标 高 m 底板水头压力 MPa 隔水层厚度 m 突水系数 Ts Mpa m 1295 带压开采边界 12950 21722 090 010 M21167 241 47022 090 067 M41236 330 79222 090 036 M5920 203 89222 090 176 M71265 130 50922 090 023 M8958 353 51822 090 159 M101223 730 91622 090 041 M11968 893 60441 410 087 煤矿开采技术毕业设计说明书 7 M131203 531 11322 090 050 M141006 623 04522 090 138 M16954 593 55522 090 161 520 煤层最低标高 5207 81722 090 354 1 1 4 3 井田水文地质类型 1 2 号煤层 井田内主要为向东南倾斜的单斜构造 部分 2 号煤层位于当地侵蚀基准面以下 直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层及导水裂隙带所沟通的间接含水层 据钻孔抽水 试验资料 单位涌水量为 0 0055L s m 属弱富水性含水层 本井田位于奥陶系中统岩 溶裂隙含水层水位以下的 2 号煤层底板距奥灰岩溶裂隙含水层有一定的隔水层相隔 按 煤矿防治水规定 计算突水系数为 0 010 0 074MPa m 大多数地段为相对安全区 仅在东南部为临界区 本区西部边界存在采空区积水 按 煤矿防治水规定 本区 2 号煤层除东南部为临界区外 矿井水文地质类型属中等型 在奥灰突水临界区内矿井水 文地质类型为复杂型 在奥灰突水相对安全区内可能有隐伏的断层或陷落柱存在引起底 板突水 生产中应加强探测预报工作 2 5 号煤层 部分 5 号煤层位于当地侵蚀基准面以下 含水层为开采时顶板导水裂隙带所沟通 的太原组砂岩裂隙含水层 单位涌水量为 0 0026 L s m 属弱富水性含水层 按 煤 矿防治水规定 计算突水系数为 0 010 0 354MPa m 属于相对安全区 临界区和危险 区 开采时可能受 2 号煤层采空区积水的影响 按 煤矿防治水规定 5 号煤层底板 在带压开采线以上和相对安全区矿井水文地质类型属中等型 在奥灰突水临界区和危险 区内矿井水文地质类型为复杂型 在奥灰突水相对安全区内可能有隐伏的断层或陷落柱 存在引起底板突水 生产中应加强探测预报工作 第二节第二节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征 1 2 1 含煤性及可采煤层含煤性及可采煤层 1 2 1 1 含煤性 主要含煤层段为太原组和山西组 井田煤炭资源较为丰富煤质优良 可作为动力用 煤 气化用煤和民用煤 井田面积 17 0km2 可采煤层 2 层 全井田资源 储量 364 59Mt 资源条件优越 1 2 1 2 可采煤层 可采煤层是太原组 2 号和 5 号煤层 平均厚度分别为 3 60m 和 13 74m 全井田稳 定可采 资源 储量 111b 122b 333 36459 万 t 全为气煤 其中 2 号煤层为 6910 万 t 5 号煤层为 29549 万 t 先期开采地段共获得资源 储量 111b 122b 333 9284 万 t 探明的资源 储量 111b 7601 万 t 占本地段资源 储量总和的 82 控制的资源 煤矿开采技术毕业设计说明书 8 储量 122b 799 万 t 探明的和控制的资源 储量 111b 122b 占本地段资源 储量的 90 矿井工业资源 储量按下式计算 矿井工业资源 储量 111b 122b 2M11 2M22 333k 式中 k 为推断的资源量 333 的可信度系数 根据本 井田地质构造及各可采煤层赋存情况 设计取 0 9 经计算 全矿井工业资源 储量为 356 30Mt 矿井设计可采储量 矿井设计储量 保护煤柱损失 采区回采率 根据 煤炭工业矿井设计规范 要求 2 号煤层采区回采率 80 5 号煤采区回采 率 75 经计算 矿井设计可采储量为 169 43Mt 矿井设计可采储量见表 1 3 井田内可采煤层特征见表 1 3 表 1 3 可采煤层特征一览表 单位 万吨 煤层厚度 m 煤层 编号 最小最大平均 含夹矸 层 数 层间距 m 稳 定 程 度 可采性 2 号2 104 583 600 4稳定可采 5 号8 4416 8213 740 3 66 19 稳定可采 1 2 2 煤煤 质质 1 2 2 1 煤的物理性质 1 2 号煤层呈黑色 褐黑色 沥青光泽为主 少数玻璃光泽 节理 内生裂隙不发 育 断口呈参差状 棱角状 条带状结构 块状构造 视 相对 密度为 1 44t m3 真 相 对 密度为 1 50t m3 以暗煤为主 其次为亮煤 镜煤呈条带状 线型状 其宏观煤岩类型以半暗型煤为 主 其次为暗淡型煤 少量半亮型煤 2 5 号煤层为黑色 深黑色 沥青光泽 玻璃光泽 断口呈参差状 节理及内生裂隙 不发育 条带状 条理状结构 层状构造 视 相对 密度为 1 48t m3 真 相对 密度为 1 54t m3 以亮煤为主 暗煤次之 夹镜煤条带及含少量黄铁矿结核散晶 其宏观煤岩类型以 半暗型煤为主 其次为半亮型煤 暗淡型煤少量 1 2 2 2 煤的化学性质 井田内 2 号 5 号煤层化验指标汇总见表 2 1 4 现将 2 号 5 号煤层的煤质特征分 述如下 1 2 号煤层 原煤灰分 Ad 为 14 58 42 51 平均为 27 68 为低灰 高灰煤 以中灰煤为 主 高灰煤分布在 M1 M9 M15 号孔附近 M8 号孔附近为低灰煤 浮煤灰分 Ad 为 7 27 15 31 平均 11 61 为低灰 高灰分煤 原煤挥发分 Vdaf 为 34 99 39 73 平均 38 15 浮煤挥发分 Vdaf 为 34 52 煤矿开采技术毕业设计说明书 9 37 66 平均 36 28 为中高挥发分 高挥发分煤 浮煤挥发分自西北向东南逐渐降低 原煤硫分 St d 为 0 48 1 53 平均 0 79 为特低硫 中高硫煤 以低硫煤为主 特低硫煤分布在本井田中北部 中硫煤分布在本井田中部及 M2 号附近 M13 号孔附近 为中高硫煤 浮煤硫分 St d 为 0 56 1 65 平均 1 01 为低硫分 高硫煤 2 5 号煤层 原煤灰分 Ad 为 18 94 28 88 平均为 24 19 为中灰煤 图 2 1 7 浮煤灰分 Ad 为 7 00 13 91 平均 9 27 为低灰 高灰分煤 原煤挥发分 Vdaf 为 29 62 40 31 平均 36 40 浮煤挥发分 Vdaf 为 30 00 37 18 平均 34 49 为中高挥发分 高挥发分煤原煤硫分 St d 为 1 95 3 35 平 均 2 77 为中高硫 高硫煤 煤矿开采技术毕业设计说明书 10 煤层号 25 煤矿开采技术毕业设计说明书 11 原 煤 0 76 5 52 2 07 16 0 59 2 59 1 49 15 Mad 浮 煤 0 68 3 45 1 35 16 0 52 2 10 1 10 15 原 煤 14 58 42 51 27 68 16 18 94 28 88 24 19 15 Ad 浮 煤 7 27 15 31 11 61 16 7 00 13 91 9 27 15 原 煤 34 99 40 50 38 15 15 29 62 40 31 36 40 15 工 业 分 析 Vdaf 浮 煤 34 52 37 66 36 28 16 30 00 37 18 34 49 15 原 煤 0 48 1 53 0 79 15 1 95 3 35 2 77 15 St d 浮 煤 0 56 1 65 1 01 15 1 95 3 13 2 46 15 原 煤 0 008 0 037 0 018 11 0 009 0 017 0 012 10 有 害 成 分 Pd 浮 煤 0 005 0 018 0 009 11 0 005 0 012 0 007 10 原 煤 16 457 28 875 22 966 16 21 188 27 113 24 923 15 发 热 量 Qgr d MJ kg 浮 煤 27 230 31 541 29 221 16 28 998 31 679 30 831 15 粘结指数 GR I 浮 煤 50 0 82 61 7 7 50 1 77 65 7 12 Cdaf 83 07 84 21 83 63 4 80 90 84 82 83 20 4 Hdaf 4 37 5 55 5 13 16 4 77 5 29 5 11 15 Odaf 8 30 8 84 8 50 4 6 40 9 52 7 67 4 元 素 分 析 浮 Ndaf 1 46 1 60 1 51 4 1 29 1 48 1 42 4 SiO2 AL2O3 TiO2 74 37 95 32 88 06 5 70 32 79 51 73 93 4 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 3 26 16 65 7 70 5 13 26 18 15 15 91 4 煤 灰 成 分 分 析 原 ST 1500 1479 煤矿开采技术毕业设计说明书 12 视 相对 密度 1 41 1 46 1 44 3 1 45 1 53 1 48 3 浮煤回收率 10 45 61 63 41 00 16 35 70 65 12 48 97 15 煤类 QMQM 1 2 2 3 可选性 本次施工采取 2 号煤层简易可选性试验样 2 件 5 号煤层简易可选性样 3 件 现简 述如下 1 煤的筛分浮沉试验 简易可选性筛分试验结果汇总见表 1 4 由表可知 2 号煤层 13 6mm 粒级产率最高 其次为 3 0 5mm 粒级 0 5 0mm 粒级产 率最低 13 6mm 粒级灰分最高 其次为 0 5 0mm 粒级 5 号煤层 0 5 0m 粒级产率最高 其次为 3 0 5mm 和 13 6mm 粒级 6 3mm 粒级产率最低 13 6mm 粒级灰分最高 其次为 6 3mm 粒级 3 0 5mm 粒级灰分最低 本次还进行了煤粉筛分试验 0 5 0mm 结果见表 2 1 13 由表可见煤粉产率主要 集中在 0 25 0 125mm 级内 其次为 0 075 0 045mm 与 0 5 0 25mm 两粒级 以 0 045mm 粒级产率为最低 简易可选性筛分试验结果汇总表 表 1 4 2 号煤层5 号煤层 粒度级 产率 Ad 产率 Ad 13 633 50637 9424 81226 34 6 321 13530 2719 47025 03 3 0 526 80430 6826 49723 52 0 5 018 55534 3029 22124 41 合计 100 00033 70100 00024 77 煤粉筛分试验结果表 表 1 5 2 号煤层5 号煤层 粒度 mm 产率 Ad 产率 Ad 0 5 0 2519 6131 8615 3922 83 0 25 0 12539 7033 0435 7923 28 0 125 0 07512 0534 4013 3823 77 0 075 0 04527 6338 2534 4428 45 0 0451 0138 651 0032 46 合计 100 0034 67100 0025 15 煤矿开采技术毕业设计说明书 13 简易可选性的浮沉试验分为 13 6 6 3 3 0 5mm 粒级进行 其浮沉试验结果汇总 表见 2 1 14 由表可以看出 2 号煤层浮煤产率主要集中在 2 0 比重级内 其次为 1 4 1 5 与 1 3 1 4 比重级内 5 号煤层浮煤产率主要集中在 1 3 1 4 比重级内 其次 为 1 4 1 5 与 1 3 比重级 浮沉试验结果汇总表 表 1 6 比重 1 3 1 3 1 4 1 4 1 5 1 5 1 6 1 6 1 8 1 8 2 0 2 0 合 计 产 率 1 2 14 17 81 20 65 8 6 8 8 6 5 6 0 8 2 5 99 10 0 002 号 煤 A d 5 99 9 8 4 18 18 25 84 34 23 41 64 7 0 05 32 17 产 率 1 0 81 34 73 23 40 4 8 3 4 8 1 5 1 7 1 6 25 10 0 005 号 煤 A d 7 87 8 7 1 14 75 25 17 34 48 40 98 7 0 20 23 74 1 2 2 4 煤的可选性评价 本次可选性评价按照国家标准 GB T16417 1996 的规定执行 编绘 2 号煤层 13 0 5mm 级可选性曲线图 2 1 12 图 2 1 13 5 号煤层 13 0 5mm 级可选性曲线图 2 1 14 图 2 1 15 可选性综合评价见表 2 1 15 表 2 1 16 煤矿开采技术毕业设计说明书 14 孟家窑煤矿 M2 号孔 2 号煤层 13 0 5mm 级可选性曲线图 1 4 2 号煤层 采用 0 1 含量法评价 M2 号孔假定精煤灰分为 15 0 时 理论分选比重为 1 47 扣除沉矸后的 0 1 含量为 51 44 为极难选 假定精煤灰分为 17 0 时 理 论分选比重为 1 56 扣除沉矸后 含量为 30 53 为难选 假定精煤灰分为 19 0 时 理论分选比重为 1 68 扣除沉矸后的 0 1 含量为 15 84 为中等可选 煤矿开采技术毕业设计说明书 15 孟家窑煤矿 M16 号孔 2 号煤层 13 0 5mm 级可选性曲线图 1 5 M16 号孔假定精煤灰分为 9 0 时 理论分选比重为 1 48 扣除沉矸后的 0 1 含 量为 33 0 为难选 假定精煤灰分为 10 0 时 理论分选比重为 1 53 扣除沉矸后的 0 1 含量为 26 25 为较难选 假定精煤灰分为 11 0 时 理论分选比重为 1 57 扣除沉矸后的 0 1 含量为 20 32 为较难选 假定精煤灰分为 12 0 时 理论分选 比重为 1 63 扣除沉矸后的 0 1 含量为 14 96 为中等可选 煤矿开采技术毕业设计说明书 16 孟家窑煤矿 M13 号孔 5 号煤层 13 0 5mm 级可选性曲线 图 1 6 孟家窑煤矿 M16 号孔 5 号煤层 13 0 5mm 级可选性曲线 图 1 7 煤矿开采技术毕业设计说明书 17 2 号煤层可选性综合评价表 表 1 7 可选性评定方法 0 1 含量法 假定精 煤灰分 理论分 选比重 精煤理 论产率 0 1 含量 可选性 等级 151 4736 5651 44 极难选 171 5647 5130 53 难选 M 2 191 6855 7915 84 中等可 选 91 4856 2733 30 难选 101 5360 9326 25 较难选 111 5765 1020 32 较难选 M 16 121 6368 9014 96 中等可 选 5 号煤层 采用 0 1 含量法评价 M2 M13 号孔假定精煤灰分为 9 0 时 理论分选比重分 别为 1 47 1 48 扣除沉矸后的 0 1 含量分别为 34 90 47 93 为难选 极难可 选 假定精煤灰分为 10 0 时 理论分选比重分别为 1 52 1 55 扣除沉矸后的 0 1 含量分别为 19 38 28 50 为中等可选 较难选 假定浮煤灰分为 11 0 时 理论分选比重分别为 1 59 1 64 扣除沉矸后的 0 1 含量分别为 8 03 11 83 为易选 中等可选 M16 号孔假定精煤灰分为 11 0 时 理论分选比重为 1 45 扣除沉矸后的 0 1 含量为 49 26 为极难选 假定精煤灰分为 12 0 时 理论分选比重为 1 50 扣除沉矸 后的 含量为 33 59 为难选 假定精煤灰分为 13 0 时 理论分选比重为 1 56 扣除沉矸后的 0 1 含量为 20 09 为较难选 假定精煤灰分为 14 0 时 理论分选 比重为 1 65 扣除沉矸后的 0 1 含量为 9 45 为易选 3 浮煤回收率 2 号煤层经 1 4 比重液浮选后浮煤回收率为 10 45 61 63 平均 41 00 属中等 5 号煤层浮煤回收率为 35 70 65 12 平均 48 97 属中等 5 号煤层可选性综合评价表 表 1 8 可选性评定方法 0 1 含量法 采 样 点 假定精煤灰 分 理论分选比 重 精煤理论产 率 0 1 含量 可选性等级 煤矿开采技术毕业设计说明书 18 91 4860 9734 90 难选 101 5566 6719 38 中等可选 M2 111 6470 678 03 易选 91 4764 9047 93 极难选 101 5270 9728 50 较难选 M13 111 5975 2411 83 中等可选 111 4561 4749 26 极难选 121 5069 7033 59 难选 131 5676 0120 09 较难选 M16 141 6580 689 45 易选 1 2 2 5 煤质及工业用途评价 1 各煤层综合煤质特征 井田内 2 号 5 号煤层煤质在垂直方向变化明显 浮煤挥发分 由上至下有所降 低 胶质厚度有所增大 煤的变质程度相应加深 原煤灰分由上至下呈降低趋势 5 号煤层较 2 号煤层灰分降低较为明显 2 号煤 层原煤灰分均在 25 以上 原煤硫分从上至下亦是逐渐增高 从全井田来看 5 号煤层的硫分含量均在 2 5 以上 属中高硫煤 据对煤的各种硫分析 2 号 5 号煤均以有机硫为主 次为硫化物 硫 煤灰成分变化不大 均以二氧化二硅 三氧化二铝为主 平均在 70 以上 经 1 4 比重液浮选后 2 号 5 号煤层浮煤回收率变化如下 2 号煤层浮煤回收率 在 10 45 61 63 之间 平均 41 00 属中等 5 号煤层浮煤回收率为 35 70 65 12 之间 平均值为 48 97 属中等 2 煤的工业用途 2 号煤层为低灰 高灰分 特低硫 中高硫分 低热值 高热值 高软化温度灰之 气煤 可作为动力用煤 气化用煤和民用煤 2 号煤层经浮选后灰分降至 7 27 15 31 平均 11 61 全硫含量平均为 1 01 也可作为炼焦配煤 5 号煤层为中灰 中高硫 高硫 低热值 高热值 较高软化温度灰之气煤 可作 为动力用煤 气化用煤和民用煤 6 地层综合柱状图如图 1 8 1 煤矿开采技术毕业设计说明书 19 图 1 8 1 煤矿开采技术毕业设计说明书 20 第三节第三节 井田境界井田境界及储量及储量 1 3 1 井田境界井田境界 孟家窑矿井位于宁武县城西 行政区划隶属宁武县凤凰镇及余庄乡管辖 矿井地理 位置 东经 112 11 12 112 14 34 北纬 38 55 53 38 59 51 矿井范围由下列 23 个拐点顺次圈定 6 带 中央子午线 111 拐点坐标详见表 1 9 井田范围示意图见图 1 9 矿井范围拐点一览表 表 1 9 点号 XY 北纬东经 143190451960714538 59 51 112 14 12 243185901960767038 59 36 112 14 34 343160291960742238 58 14 112 14 22 443143401960652138 57 19 112 13 44 543122471960509338 56 12 112 12 43 643116371960481438 55 52 112 12 31 743118551960434538 55 60 112 12 12 843121501960372038 56 09 112 11 46 943120701960366738 56 07 112 11 44 1043122501960300638 56 13 112 11 17 1143132501960308038 56 45 112 11 20 1243142701960363038 57 18 112 11 44 1343142701960364038 57 18 112 11 44 1443149301960402038 57 39 112 12 00 1543155501960430038 57 59 112 12 12 1643160001960434038 58 14 112 12 14 1743160001960414538 58 14 112 12 06 1843166801960458038 58 36 112 12 25 1943166851960478538 58 36 112 12 34 2043169751960478638 58 45 112 12 33 2143177801960538538 59 11 112 12 59 2243179771960584138 59 17 112 13 18 2343186101960660038 59 38 112 13 50 井田南北长 7 7km 东西宽 0 7 2 9km 整合后矿区面积约 17 1305km2 1 3 2 矿井资源矿井资源 矿井资源是矿井设计和生产建设的主要依据 长期以来 我国用于评价固体矿产资 煤矿开采技术毕业设计说明书 21 源类型的主要依据是矿产资源的勘探程度 2005 年发布的 煤炭工业矿井设计规范 对 固体矿产资源进行了重新分类 本次估算共获得资源 储量 111b 122b 333 364 59Mt 全为气煤 其中 2 号煤层 为 69 10Mt 5 号煤层为 295 49Mt 先期开采地段共获得资源 储量 111b 122b 333 92 84Mt 探明的资源 储量 111b 76 01Mt 占本地段资源 储量总和的 82 控制的 资源 储量 122b 7 99Mt 探明的和控制的资源 储量 111b 122b 占本地段资源 储 量的 90 1 3 3 矿井工业储量计算矿井工业储量计算 1 3 3 1 工业资源 储量 根据技术经济评价所划分的各煤层经济意义 井田 2 5 号煤层资源为经济的 结合地质可靠程度 井田资源类别具体划分如下 探明块段 331 划分为 111b 扣除采矿损失后为 111 控制块段 332 划分为 122b 扣除采矿损失后为 122 推断块段 333 划分为 333 地质资源量中探明的资源量 331 和控制的资源量 332 经分类得出的经济的基础储 量 111b 和 122b 边际经济的基础储量 2M11 和 2M22 连同地质资源量中推断的资源 量 333 的大部分 归类为矿井工业资源 储量 即扣除了 331 332 储量中的次边际经济 的资源量 2S11 2S22 矿井工业资源 储量按下式计算 矿井工业资源 储量 111b 122b 2M11 2M22 333k 式中 k 为推断的资源量 333 的可信度系数 根据本井田地质构造及各可采煤层赋存 情况 设计取 0 9 经计算 全矿井工业资源 储量为 356 30Mt 1 3 3 2 矿井设计资源 储量 矿井设计储量 工业资源 储量 永久煤柱损失 永久煤柱包括井田境界 断层 220kV 以上输电线路 村庄保护煤柱 防水煤柱 其中防水煤柱包括 5 号煤层受奥灰水影响 突水系数大于 0 1 MPa m 的块段 井田构造简单 井田内断层 村庄 高压输电线路以及井田边界 防水煤柱需要留 设永久保护煤柱 经计算 本井田去除井田境界永久保护煤柱后 矿井设计资源储量为 255 77Mt 1 3 3 3 设计可采储量 矿井设计可采储量 矿井设计储量 保护煤柱损失 采区回采率 根据 煤炭工业矿井设计规范 要求 2 号煤层采区回采率 80 5 号煤采区回采 率 75 经计算 矿井设计可采储量为 169 43Mt 煤矿开采技术毕业设计说明书 22 第四节第四节 井田开拓井田开拓 1 4 1 矿井开拓矿井开拓 1 4 1 1 井田开拓方式 工业场地内布置有主斜井和副斜井 主斜井井口标高 1630 0m 井底标高 1305 0m 倾角 16 斜长 1179m 主斜井与大巷通过井底煤仓连接 井筒内装备 1 0m 宽胶带担负全矿煤炭提升任务 以及架空乘人器担负全矿井的人