刘桥二矿新井设计

目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征 .11.1 矿区概述 .11.2 井田地质特征 .11.3 煤层特征 .72 井田境界与储量 .162.1 井田境界 .162.2 矿井储量计算 .163 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .213.1 矿井工作制度 .213.2 矿井设计生产能力及服务年限 .214 井田开拓 .234.1 井田开拓的基本问题 .234.2 矿井基本巷道 .325 准备方式 带区巷道布置 .405.1 煤层地质特征 .405.2 带区巷道布置及生产系统 .415.3 带区车场选型设计 .476 采煤方法 .486.1 采煤工艺方式 .486.2 回采巷道布置 .647 井下运输 .667.1 概述 .667.2 带区运输设备选择 .677.3 大巷运输设备选 .698 矿井提升 .738.1 矿井提升概述 .738.2 主副井提升 .739 矿井通风及安全 .779.1 矿井地质、开拓、开采概况 .779.2 矿井通风系统的确定 .789.3 矿井风量计算 .819.4 矿井阻力计算 .899.5 选择矿井通风设备 .949.6 安全灾害的预防措施 .9910 设计矿井基本技术经济指标 .101参考文献 .103专题设计部分浅析大采高综采面矿压显现特征与控制 .1050 引言 .1051 国内外研究现状 .1071.1 大采高综采技术现状 .1071. 2 大采高综采工作面矿压显现规律研究现状 .1082 大采高综采工作面矿压观测 .1112. 1 沙曲矿 24101 大采高综采工作面概况 .1112.2 24101 大采高综采工作面矿压观测方案 .1132. 3 24101 大采高综采工作面矿压显现规律 .1143 大采高综采工作面矿压显现特征分析 .1193. 1 沙曲矿大采高综采工作面矿压特征分析 .1193.2 康家滩矿大采高综采工作面矿压特征分析 .1213.3 寺河矿大采高综采工作面矿压特征分析 .1234 大采高综采工作面煤岩组合力学模型及其控制 .1254. 1 大采高综采工作面煤岩组合力学模型的建立 .1254.2 大采高综采工作面煤岩组合力学模型计算实例 .129结论 .131翻译部分英文原文 .135中文译文 .142致 谢 .148一 般 部 分 中国矿业大学 2009 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 矿区地理位置刘桥二矿位于安徽省淮北市濉溪县刘桥镇境内。西以省界与河南省永城市毗邻，东距濉溪县约 10km，东北距淮北市约 13km。其地理坐标为：东经：1163730116 4115北纬：3354303358 00矿井东东南浅部以土楼断层和刘桥一矿为界，西西北以省界与河南省永城市的新庄煤矿相接。矿井交通十分方便，濉溪县至永城市公路从矿区通过，可直接接通河南省和安徽省内公路网。矿井铁路专用线经濉溪站转接京沪、陇海和京九三大干线通往全国各地，交通极为便利，如图 1-1 所示。1.1.2 矿区气候条件本区气候温和，属北温带季风区海洋大陆性气候。气候变化明显，四季分明。冬季寒冷多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和。据淮北市气象局19802000 年 观 测 资 料 ， 年 平 均 气 温 14.3 ， 最 高 气 温 40.3 （ 1988 年 7 月8 日） ，最低气温-10.9（1988 年 12 月 16 日） 。年平均降雨量 785mm，雨量多集中在 7、8 月份。最大冻土深度 0.17m，年平均风速 2.2m/s，最大风速达20 m/s,主导风向东 东北风。无霜期 210240 天，冻结期一般在 12 月上旬至次年 2 月中旬。1.1.3 矿区的水文情况本矿地处淮北平原中部。矿区内地势平坦，地表自然标高+30m+32m 左右，有自西北向东南倾斜趋势。基岩无出露，均为巨厚新生界松散层覆盖。本 区 属 淮 河 流 域 。 区 内 有 王 引 河 、 丁 沟 、 任 李 沟 、 曹 沟 等 小 型 沟 渠 自 西 北向 东 南 经 矿 区 后 ， 再 经 沱 河 注 入 淮 河 。 矿 区 内 农 用 灌 沟 纵 横 ， 零 星 坐 落 这 几 个村 庄 。地表下潜水丰富，一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此。1.2 井田地质特征矿井东东南浅部以土楼断层和刘桥一矿为界，西西北以省界与河南省永城市的新庄煤矿相接。井田走向长度为 5.085.71km，平均走向长度为5.62km，倾斜宽为 2.383.63km，平均为 3.26 km，平均倾角为 7.13 度，井田水平宽度为 2.713.04 km，水平面积为 18.05 平方公里。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页图 1-1 刘桥二矿交通位置示意图人人人 人人人 人人人人永 城 市 宿 州 市濉 溪青 龙 山河G310引 人 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页1.2.1 煤系地层刘桥二矿属于淮北煤田濉肖矿区，位于淮北煤田中西部，在地层区划分上属于华北地层区鲁西地层分区徐宿小区。本区地层出露甚少，多为第四系冲、洪积平原覆盖。矿井范围内无基岩出露，均为新生界松散层所覆盖，经钻孔揭露地层有奥陶系（O 1+2） 、石炭系（ C2+3） 、二叠系（P ） 、第三（N）和第四系（Q） ，地层厚度大于 1500m，见图 1-2，由老至新概述如下：（1）奥陶系（O）奥陶系中、下统老虎山组马家沟组（O 2l-O1m） ，层厚度 118.89m。岩性为浅灰色厚层状的石灰岩，质纯、性脆、微晶结构，局部含白云质，高角度裂隙发育。（2）石炭系（C）地层厚度 129.73m，为本溪组和太原组。1）中统本溪组（C 2b）地层厚度 14.1823.10m。岩性以浅灰色到暗红色的杂色含铝泥岩为主，夹有少量的泥质灰岩。含铝泥岩为中厚层状，含有铁质结核及菱铁鲕粒。与下伏奥陶系地层呈假整合接触。2）上统太原组（C 3t）地层厚度 115.55m。岩性以深灰色的泥岩、粉砂岩及灰色的砂岩为主，灰到深灰色的石灰岩次之，夹少量的薄煤层。泥岩、粉砂岩中多见有炭屑或植物化石碎片 。下伏本溪组地层呈整合接触。（3）二叠系（P ）1）下统山西组（P 1s）下部以太原组顶部一灰之顶为界，上界为铝质泥岩之底。地层厚度84.00124.00m，平均 108.50m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。含2 个煤层（组） ，其中 6 煤层为本矿井主要可采煤层之一。2）下统下石盒子组（P 1xs）下界为 4 煤层下铝质泥岩底界面，上界为 K3 砂岩底界面，地层厚度201.80248.20m，平均 227.10m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩和煤层组成，为本矿井主要含煤段。含 4 个煤层（组） ，除 3 煤层为局部可采煤层、4 煤层为矿井主要可采煤层外，其余均为不可采煤层。与下伏地层呈整合接触。3）上统上石盒子组（P 2SS）下界为 K3 砂岩之底，未见上界，最大厚度约为 298.58m，岩性由砂岩、粉砂岩和泥岩组成，自下而上,泥岩、粉砂岩颜色变杂，紫色绿色增多。含 3个煤层（组） ，均不可采。与下伏地层呈整合接触。（4）上第三系（N） 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页总厚 5.9067.20m，平均厚度 28.94m。不整合于二迭系地层之上。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页OO老虎山下统奥陶系 本 溪中 统 石 灰 岩铝 质 泥 岩19.015.5下石盒子组P1xs系叠二生界古岩 性 简 述岩 石 名 称标 志层 及煤 层编 号柱 状1： 50层 厚（ ）组统系界 地 层 单 位18.9 浅 灰 色 、 层 状 、 性 脆 、 微 晶 结 构 、 纯质 ， 高 角 度 裂 隙 发 育 。浅 灰 色 到 暗 红 色 、 中 厚 层 状 、 含 有 铁 质 结 核上 统 太 原 组 泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩 灰 到 、 深 灰 色 、 炭 屑 或 植 物 化 石 碎 片石炭系 下统P1山西组P1s5.53.3.0453.4 砂 岩 、 粉 砂 岩 、 泥 岩砂 岩 、 粉 砂 岩 、 泥 岩泥 岩 和 粉 砂 岩6号 煤 灰 黑 黑 色 、 条 带 状 、 层 状 结 构 、 碎 块下统P137.502.353.25.78160铝 质 泥 岩泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩 浅 灰 色 到 暗 红 色 、 中 厚 层 状 、 含 有 铁 质 结 核泥 岩 、 砂 岩 灰 到 、 深 灰 色 、 炭 屑 或 植 物 化 石 碎 片4号 煤砂 岩上统P2上石盒子组P2S 煤煤煤80.160.6094.270.4170.870.5454.30 泥 岩 、 粉 砂 岩泥 岩 、 粉 砂 岩泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩 颜 色 变 杂 ， 紫 色 绿 色 增 多颜 色 变 杂 ， 紫 色 绿 色 增 多颜 色 变 杂 ， 紫 色 绿 色 增 多颜 色 变 杂 ， 紫 色 绿 色 增 多上第三系N7.6413.587.64 粘 土 、 薄 层 砂中 砂 、 细 砂 及 少 量 粗 砂粘 土 、 砂 质 粘 土 灰 绿 色 、 灰 白 色 ， 粘 土 可 塑 性 强灰 白 色 、 浅 黄 色 ， 砂 层 结 构 松 散棕 黄 色 、 灰 绿 色 ， 顶 部 富 含 钙 质 铁 锰 结 核第四系Q更新统 1-3全新统Q47.647.647.64细 砂 、 粘 土 、 砂 质 粘 土粘 土 、 砂 质 粘 土细 砂 、 粉 砂 、 粘 土 质 砂浅 黄 色 及 浅 灰 绿 色 、 灰 白 色棕 黄 色 夹 浅 灰 绿 色 、 顶 部 含 有 钙 质铁 锰 质 结 核褐 黄 色 、 含 螺 蛳 、 蚌 壳 化 石 ， 近 地 表为 耕 植 土 壤图 1-2 综合地质柱状图 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页（5）第四系（Q）1）更新统（Q 1-3）总厚 38.8093.70m，平均厚度 63.97m。与第三系呈假整合接触。下部主要由浅黄色及浅灰绿色、灰白色细、中砂组成，其中夹 12 层粘土或砂质粘土；部主要由棕黄色夹浅灰绿色粘土、砂质粘土组成，夹 13 层砂或粘土质砂，顶部含有较多钙质或铁锰质结核。2）全新统（Q 4）厚度为 20.1839.80m，平均厚度 32.79m。以褐黄色细砂、粉砂、粘土质砂为主，夹粘土及砂质粘土，含螺蛳、蚌壳化石，近地表为耕植土壤，属现代河流泛滥相沉积。1.2.2 水文地质特征本矿为第三、四系松散层覆盖下的裂隙充水矿床。根据含水层赋存介质特征自上而下划分为第三、四系松散层孔隙含水层（组） ，二叠系煤系砂岩裂隙含水层（段） ，太原组石灰岩岩溶裂隙含水层（段） ，奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段） 。各含水层（组、段）之间又分布有相应的隔水层（组、段） ，因此各含水层（组、段）自然状态下补给、迳流、排泄条件显著不同，从而在水化学特征上也存在明显的差别。根据钻探及测井、抽（注）水试验、简易水文观测、水文长观孔及巷道、工作面实际揭露的水文地质资料，对本矿主要含水层水文地质特征叙述如下：（1）新生界松散层含、隔水层（组）1）第一含水层（组）一般自地表垂深 35m 起，底板埋深 28.0041.60m，平均 33m。含水层主要由浅黄色粉砂、粘土质砂及细砂组成，夹薄层砂质粘土，局部含有砂礓块。含水砂层厚度为 15.0028.60m，平均 22m。2）第一隔水层（组）底板埋深 53.5086.60m，平均深度 72m，由棕黄色夹浅灰绿色斑块的粘土及砂质粘土组成，其中夹 25 层砂或粘土质砂。粘土类两极厚度14.0045.60m，平均厚度 29.50m。粘土塑性指数为 14.2026.80。粘土类质纯致密，可塑性较强。该层（组）分布稳定，隔水性能较好，能阻隔其上、下的含水层的水力联系。3）第二含水层（组）底板埋深 72.30105.60m，平均埋深 88m，由浅黄色及浅灰色绿色、灰白色细、中砂夹 14 层粘土或砂质粘土组成。含水砂层厚 3.7031.70m，平均11.00m。砂层分布不稳定，厚度变化大，局部地段仅有相应的层位，无明显 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 7 页的含水砂层存在，由于含水砂层发育分布不均，富水性也相对强弱不一。4）第二隔水层（组）底板埋深 99.30120.00m 平均埋深 105m，隔水层厚度 4.9022.60m。岩性以棕黄色、浅灰绿色的粘土或砂质粘土为主，部分夹 13 层砂或粘土质砂，呈透镜状分布。5）第三含水层（组）底板埋深 112.60170.60m，平均 138m。岩性以灰白色、浅黄色细砂、中砂及少量粗砂为主，夹 13 层粘土或砂质粘土。含水砂层分布不稳定，两极厚度 5.843.70m，平均厚度 21.60m。6）第三隔水层（组）本层（组）底部深度 112.00191.80m。其不整合于二迭系之上，主要由灰绿色、浅黄色粘土及砂质粘土夹 13 层砂层组成，偶夹钙质及铁锰质结核。隔水层两极厚度 037m，平均厚度 11.80m。粘土层可塑性好，膨胀性强，塑性指数 18.221.0，隔水性良好。本矿内三隔在大部分地带均能起到较好的隔水作用，使三含之水不能成为矿井的直接充水水源。（2）二叠系煤系含、隔水层（段）1）五含上隔水层（段）除部分地段该层位缺失外，厚度为 68215.59m，一般大于 100m，岩性为泥岩、粉砂岩、砂岩相互交替，以泥岩、粉砂岩为主，砂岩裂隙不发育，穿过该层段的钻孔冲洗液只有 02-1、03-4 等少数孔发生漏失现象，说明该层段的隔水性能较好。2）第五含水层（段） （K 3 砂岩裂隙含水层）岩性主要由灰白色中、粗砂岩组成，厚约 30m，岩体刚性强，是岩层受力区构造破裂极为发育的介质条件。该层段厚度大，分布稳定，垂直裂隙发育。在钻探过程中曾多次发生涌漏水现象，有些孔漏失严重，据主检孔抽水试验资料，平均 q=0.1613l/s.m， K=12.07m/d，水位标高+0.04m，水化学类型为SO4.Cl- Na. Ca 类型，矿化度为 1.97g/L。3）K 3 砂岩下隔水层（段）主要由泥岩、粉砂岩夹少量砂岩组成，除少数孔缺失该层段外，厚度为5085m，穿过该层位的钻孔只有个别钻孔冲洗液发生漏失现象，说明该层（段）的隔水性是好的。4）第六含水层（段） （区域 5 煤上下砂岩裂隙含水层）六含主要由 13 层灰白色中、细粒砂岩夹泥岩或粉砂岩组成。砂岩厚度330m，一般厚度 15m 左右，其岩性致密，坚硬，裂隙发育，据风检和副检 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 8 页孔抽水试验资料，平均 q=0.00240.7563l/s.m，K=0.007512.89m/d，水化学类型为 SO4-K+ Na. Ca 类型，矿化度为 2.1782.242g/L。以上资料说明，六含砂岩裂隙发育不均一，局部裂隙发育好，富水性中等。5）4 煤上隔水层（段）此层（段）间距 3381m，主要由泥岩、粉砂岩夹 12 层砂岩组成，岩性致密完整，裂隙不发育，只有个别孔出现冲洗液漏失现象，此层（段）隔水性能较好。6）4 煤上、下砂岩裂隙含水层岩性以灰白色中、细粒砂岩为主，夹泥岩、粉砂岩。七含砂岩厚度4.5041.20m，平均 20.20m，见表 5107。七含在本矿中部和 9 线以北砂岩厚度较大，含水性相对较强。据钻孔抽水试验资料q=0.04360.0921l/s.m，K=0.10090.1897m/d，富水性弱。水化学类型为 SO4-K+ Na 类型，矿化度为 2.3173.412g/L。以上资料表明该含水层富水性较好，但含水性、导水性很不均一，局部较强。其地下水处于封闭半封闭环境，以储存量为主。是开采 4 煤层的直接充水水源。7）4 煤下铝质泥岩隔水层(段)此层段厚度为 2065m。一般厚度为 25m 左右，岩性以铝质泥岩为主，局部夹薄层砂岩，该铝质泥岩为浅灰灰白色，含紫色花斑，性脆含较多菱铁鲕粒，岩性特征明显，层位、厚度稳定，是中、下部煤组的分界。其岩性致密，隔水性能较好。8）6 煤上下砂岩裂隙含水层该含水层砂岩厚度 5.2049.87m，平均 21.50m 左右。岩性以灰白色中、细砂岩为主，夹灰色粉砂岩及泥岩。砂岩裂隙发育不均，局部多发育垂直裂隙。6 煤上砂岩在 14 勘探线以北厚度较大，含水较丰富。在勘探施工时，曾发生多次冲洗液消耗量大或漏失现象。据 12-13-1 孔抽水试验，q=0.0104l/s.m，K=0.0383m/d，水化学类型为 SO4-K+ Na 类型，矿化度为3.693g/L。据 2005 年 04-4（水 17）钻孔流量测井资料，八含水位标高为-147.204m， K=1.13m/d。 6 煤上下砂岩裂隙含水层流量测井资料。6 煤上下砂岩裂隙含水层是开采 6 煤层时矿井直接充水含水层。本矿井最大涌水量为 683.40m3/时，正常涌水量为 525.44 m3/时。1.3 煤层特征1.3.1 可采煤层 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 9 页本矿井可采煤层有 4、6 两个个煤层，其煤层特征见表 1-1。（1）4 煤层位于下石盒子组下部,上距 3 煤层 012.30m,平均 5.50m。下距分界铝质泥岩 2460.50m，平均 37.50m。煤层结构简单，无夹矸。煤层厚 05.54m，平均3.2m，属中厚煤层。可采性指数 91.0%，变异系数 39%，可采区内平均厚度为3.2m，可采面积占 92.7%，属较稳定煤层。煤层顶板以泥岩为主，粉砂岩次之，中部为少量砂岩；底板以泥岩为主，次为粉砂岩。（2）6 煤层位于山西组中部，上距铝质泥岩 3970m，平均 55.5m；下距太原组第一层灰岩 40.565m，平均 53.4m。煤层结构简单，以单一煤层为主，局部含一层泥岩夹矸。以中厚厚煤层为主，煤层厚度 0.555.93m,平均 3.3m。可采性指数 97.5%，变异系数 26%，可采区内平均厚度为 3.3m，可采面积 94.6%，属较稳定煤层。在矿井的东北部具岩浆岩侵区和冲刷区，煤层顶板以泥岩为主，粉砂岩次之，少量砂岩，底板多为泥岩和粉砂岩。综上所述，4、6 煤层为全区可采，结构较简单的较稳定中厚煤层,下面的设计只针对这两层煤。表 1-1 可采煤层特征表层间距/m 厚度/ m煤层 最大最小平均最大最小平均变异系数1%稳定类型顶、底板主要岩性4 05.543.2 39 较稳定顶板多为泥岩，底板多为泥岩及粉砂岩6 129.668.191.9 05.933.3 26 较稳定顶板多为泥岩及砂岩，底板多为泥岩及粉砂岩1.3.2 煤的特征煤的物理性质见表 1-2。表 1-2 各 煤 层 物 理 性 质 统 计 表 特 煤层 征 性 质 4 6颜 色 灰黑黑色 灰黑黑色 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 10 页条 痕 黑、棕黑 灰黑、棕黑光 泽 弱玻璃玻璃 玻璃结 构 条带状、线理状 条带状、线理状构 造 层状 层状块 度 粉末、碎块 碎块内生裂隙 发育 较发育视 密 度 1.51 1.47断 口 参差状、阶梯状 参差状、阶梯状煤岩特征特征见表 1-3。表 1-3 各 煤 层 宏 观 煤 岩 特 征 表 煤层 特征特征 类别4 6组 分 亮暗煤为主 亮煤为主，暗煤次之类 型 半暗半亮煤 半亮煤煤的化学性质（1）挥发分（Vdat ）本矿井各煤层均属低挥发分煤。4、6 煤层的挥发分产率见表 1-4表 1-4 各煤层挥发分产率统计贫煤挥发分一般在 10%15%之间，无烟煤挥发分一般在 8%10%之间。本矿井各煤层挥发分产率与煤层相对深度有一定的相关性。在纵向上由浅到深，挥发分产率逐渐减小；在平面上，沿走向自东向西有逐渐减小的趋势。本矿井挥发分产率总体较低，与淮北煤田大部分矿井相比较，显示出较高4 6 含 煤量 层煤样两 极 值平均值(点)两 极 值平均值(点)原 煤 9.0225.7913.84(48) 7.7917.6612.05(52)精 煤 8.2914.5811.27(80) 7.3719.8010.16(82) 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 11 页异常，说明本区在接受深成变质的同时，还受到岩浆热力变质作用。（2）有害组分各煤层的有害组分见表 1-5。1）水分（Mad）各可采煤层原煤水分平均在 0.881.04%之间， （2） 、灰分（A.d）灰分产率 1根据矿井各煤层的回采煤样灰分测试（表 1-6） ，4 煤层的回采煤样原煤平均灰分高于可采煤样灰分 6.12%左右，6 煤层的回采煤样原煤平均灰分约高出可采煤样灰分 2.27%左右，说明 4 煤层及顶底板结构遭受构造破坏，增加顶板管理难度，在采掘过程中有滑脱夹矸或顶底板岩石在采煤时混入煤内，增加了开采灰分。表 1-5 有害组分统计表4 6 煤层 含量项目两 极 值平均值(点数)两 极 值平均值(点数)原煤 0.414.581.04(87) 0.373.860.92(84)Mad(%)精煤 0.462.100.98(80) 0.442.40.93(82)原煤 8.2932.6521.22(83) 6.8532.7417.01(84)A.d(%)精煤 1.2615.427.58(78) 2.1311.836.16(80)St.d(%) 原煤 0.260.710.49(76) 0.280.830.45(73)原煤 0.00100.00730.0039(11) 0.00160.00500.0027(8)P.d(%)精煤 0.00110.00410.0021(14) 0.00070.00510.0017(21)Fd(PPM) 原煤 无测定21.38118.4569.92(2)灰成分及灰熔点 2 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 12 页各煤层灰成分分析见表 1-7。表 1-6 回采煤样原煤灰分统计表空气干燥水 灰 分 Aad 灰 分 Ad最大值（%） 2.26 28.96 29.23最小值（%） 0.54 13.28 13.44平均值（%） 1.38 19.28 19.454样品数（点） 45 45 45最大值（%） 1.89 34.67 35.29最小值（%） 0.56 24.61 24.85平均值（%） 1.30 27.34 27.106样品数（点） 40 40 40表 1-7 灰成份统计表4 6 煤层项目两极值平均值(点数)两极值平均值(点数)Si02 33.8852.9646.96(15) 31.4754.4343.47(18)Al2O3 26.8035.4731.35(15) 23.4631.3527.80(18)Fe2O3 4.277.835.62(15) 4.367.905.33(18)CaO 2.0119.205.55(15) 3.5931.0312.31(18)MgO 0.781.481.20(15) 0.591.671.16(18)灰成份分析% SO3 1.437.653.27(15)2.527.055.13(18)成 分含量煤 层 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 13 页TiO2 0.942.241.67(15) 0.952.101.44(18)DT 12801500(17) 13001490(15)ST 13001500(14) 13301500(15)煤灰熔融性 FT13401500(9)13401500(15)各煤层的灰分组成基本相同，主要为酸性化合物，其中以 SiO2 和 Al2O3为主，少量 SO3；碱性化合物中以 Fe2O3 和 CaO 为主，少量 MgO、TiO 2 和K2O 等。4 煤层 SiO2+Al2O3 平均含量为 78.13%；6 煤层 SiO2+Al2O3 平均含量为71.27%，可见 6 煤层的酸性化合物低于 4 煤层。煤灰成分组成的差异，表明煤层（组）成煤古地理环境不同。反映了在煤系地层形成和演变过程中，含煤沉积由海陆交互相逐渐演变为陆相的特点。从测试结果，各煤层煤灰熔点均属高熔难熔。硫分（St.d ） 3各可采煤层原煤全硫含量平均为 0.450.65%之间，属低硫煤，显示出淡水泥炭沼泽成煤特征。标准差一般小于 0.10，属变化小。各煤层中的硫含量较低时，硫分以有机硫为主，所以，在精煤中测定的全硫含量接近原煤，表明在洗选过程中，脱硫效果较差。磷（P.d） 4各煤层原煤的磷含量在 0.00150.0035%之间，精煤磷含量0.0040%，属特低磷煤。氯、三氧化二砷和氟（Cl、As 2O3、F ） 5各煤层含量均很低，对煤的工业利用没有影响或影响甚微。（3）元素分析各煤层煤的元素分析成果统计见表 1-8。通过对各煤层的氢碳原子比和氧碳原子比进行计算统计，在克瑞威伦煤带图上，本矿的煤位于无烟煤区。表 1-8 元素分析统计表煤层 Cdaf(%) Hdaf(%) Odaf(%) H/C(%) O/C(%) Ndaf(%) (O+S)daf(%) 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 14 页两极值平均值两极值平均值两极值平均值两极值平均值两极值平均值两极值平均值两极值平均值4 82.99-93.0691.34(28) 3.48-4.464.38(18) 1.82-5.612.70(13) 0.047 0.030 0.86-1.581.41(28) 1.32-12.193.38(21)6 87.48-93.1492.04(27) 3.45-4.413.94(28) 0.80-5.611.89(14) 0.043 0.021 1.21-1.561.35(27) 1.27-7.712.61(22)（4）煤的工艺性能1）粘结性和结焦性本矿井各煤层 G 值及 Y 值较低（表 1-9） ，多为高变质的贫煤、无烟煤。其粘结性和结焦性很低，甚至不具粘结性及结焦性。表 1-9 煤 层 粘 结 性 指 标 统 计 表煤层指标 3 4 6GRI（%） 0.19(32) 0.25(28)y（mm） 2.30 0(27) 0(37)2）燃烧性发热量 1各煤层发热量情况见表 1-10。经过换算， 4、6 煤层的干燥基高位发热量分别为： 27.22 MJ/kg、28.93 MJ/kg，由此可见：3 煤层、4 煤层和 6 煤层均为高热值煤。表 1-10 各 煤 层 发 热 量 情 况 统 计Qb.ad Qb.d Qb.daf煤 层 两 极 值平均值( 点数)两 极 值平均值( 点数)两 极 值平均值(点数)4 21.11-34.0527.44(69) 21.44-34.4527.96(52) 22.188-37.7434.29(66)6 24.48-33.5029.13(70) 23.29-33.9129.30(68) 25.88-36.4435.00(70)商品煤 26.93-30.2128.41 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 15 页熔渣性和结污性 2本矿各煤层的灰渣属酸性，碱酸比平均在 0.160.26 之间，6 煤层较 4 煤层偏高，但熔渣、结污指数均 0.15，各煤层均为低熔渣、低结污、高熔灰煤，对锅炉炉壁和对流管道危害很小，宜采用固态排渣（见表 1-11） 。表 1-11 灰 渣 特 征 一 览 表煤层 酸性物质量 （ %） 碱性物质量 （ %） 碱酸比 铁钙比 硅铝比 结渣指数 结污指数4 61.6285.2179.98(15) 7.6125.4412.69(15) 0.16 5.62/5.55=1.01 46.96/31.35=1.50 0.078 0.0936 56.0681.4672.72(18) 9.6836.7818.95(18) 0.26 5.33/12.31=0.43 43.47/27.80=1.56 0.117 0.127燃料比 3各可采煤层煤的固定碳含量在 6875%之间，6 煤相比较 4 煤含量偏高。燃料比一般大于 6，如以日本动力用煤对其评价，均属优质燃料煤。3）可磨性（HGI）煤对 CO2 反应测定见表 1-12，从表中可见，反应温度和还原率成正比，温度愈高，CO 2 愈大。当温度达 950以上时， 6 煤对 CO2 的反应性比 4 煤好，贫煤比无烟煤反应性好。6 煤活性之所以比 4 煤好，在于 6 煤层的煤的灰成分中，Ca 含量较 4 煤层高（CaO10%） ，因为 CaO+Fe2O3 对 CO2 有较强的催化作用。总之，在标准温度下（950） ，贫煤活性比无烟煤好，但各煤层均属反应性较好煤层。如要使 CO 260%，必须升高炉温至 1000以上。表 1-12 煤及焦碳对二氧化碳化学反映性成果PM 3.95 16.00 51.39 77.28 93.22 98.004WY 13.50 23.50 45.20 62.50 75.50 81.30 1(%)6 WY 7.23 21.13 47.58 68.83 80.50 85.841.3.3 其它有益矿产（1）微量元素煤中微量元素种类繁多，但大多含量甚微，没有明显富集。通过光谱半定量分析，对煤层和铝质泥岩中易于富集的镓、锗二种元素进行了测定 (见表 1-13)。从表中可以看出，各煤层的镓、锗的含量差异不大，其含量均未达到国家规定的最低工业品位要求，在目前经济技术条件下尚无回收利用价值。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 16 页表 1-13 镓 锗 含 量 统 计 表 样别 Ga(PPM) Ge(PPM)煤层 最大 最小 平均 点数 最大 最小 平均 点数4 14.0 9.0 11.9 13 1.81 0 0.95 14煤芯煤样 6 14.0 4.0 8.0 17 10.92 0 1.70 17铝质泥岩 106.0 18.0 41.7 11 4.83 0.40 2.09 11（2）铝质泥岩在本矿井下石盒子组底部（4 煤层下）发育 12 层，厚 24m 铝质泥岩，层位稳定，分布较广。从取样化验分析结果看，采样化验结果 Al2O3 含量大部分在 22.76%32.56%之间，达到三级粘土矿品位，但 AL2O3/SIO245） 0.5 0.6 0.6 0.4 0.4 0.5最低灰分% 40 50本矿井设计对 4，6 煤层进行开采设计，它们的厚度分别为 3.2、3.3，基岩无出露，均为巨厚新生界松散层覆盖。本次储量计算是在精查地质报告提供的 1：5000 煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。 中国矿业大学 2009 届本科生毕