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煤矿改扩建初步设计 煤矿改扩建初步设计目 录前 言1第一章 井田概况及地质特征5第一节 井田概况5第二节 地质特征9第二章 井田开拓24第一节 井田境界及储量24第二节 矿井设计生产能力及服务年限27第三节 井田开拓28第四节 井筒31第五节 井底车场及硐室32第三章 大巷运输及设备34第四章 盘区布置及装备38第一节 采煤方法38第二节 采区布置45第三节 巷道掘进48第五章 通风与安全50第一节 概况50第二节 矿井通风50第三节 灾害预防及安全设备62第六章 井巷运输、通风、排水设备67第一节 提升设备67第二节 通风设备69第三节 排水设备71第四节 压缩空气设备72第七章 地面生产系统74第一节 煤质及其用途74第二节 生产系统78第三节 辅助设施79第八章 地面运输80第一节 概况80第二节 场外公路80第九章 总平面布置及防洪排涝81第一节 概况81第二节 工业场地总平面布置81第三节 防洪排涝86第十章 供电及通信89第一节 电源89第二节 电力负荷89第三节 送变电方式90第四节 通信系统95第五节 井下供电97第六节 监控与计算机管理100第七节 通 信106第十一章 地面设施109第十二章 给水、排水112第一节 给水112第二节 节水115第三节 消防及洒水116第十三章 采暖通风及供热118第十四章 职业安全卫生121第一节 概述121第二节 建筑及场地布置121第三节 职业危害因素分析122第四节 安全卫生措施124第五节 消防措施129第六节 机构设置和人员配备129第七节 专项投资费用130第十五章 环境保护与水土保持131第一节 环境现状131第二节 环境保护与水土保持执行标准132第三节 项目建设和生产对环境的影响133第四节 环境保护与水土保持措施134第十六章 建井工期138第一节 建井工期138第二节 产量递增计划141第十七章 技术经济分析与评价142第一节 劳动定员及劳动生产率142第二节 原煤生产成本142第三节 财务评价146第四节 主要技术经济指标152前 言某旗新庙三界沟煤矿为改扩建矿井，矿井由原设计生产能力0.21Mt/a改扩建为0.45Mt/a。矿井经改扩建后，基本实现机械化采煤和运输，实现煤矿正规化开采，进一步提高煤炭资源回收率，为矿井安全、文明生产创造有利条件。该矿产品为低灰、特低硫、低磷、气化性能好、腐殖酸含量低、高发热量的不粘煤，可作动力用煤和民用燃料、电厂用煤，气化用煤、水煤浆，以及做低温干硫的原料。一、设计依据1、内蒙古伊旗新庙三界沟煤矿设计委托书。2、内蒙古自治区国土资源厅内国土资储备字2005059号，关于内蒙古自治区东胜煤田勃牛川普查区新庙三界沟煤矿煤炭资源储量核实报告矿产资源储量评审备案证明。3、2004年12月10日某旗新庙三界沟煤矿编制完成的内蒙古自治区东胜煤田勃牛川普查区新庙三界沟煤矿煤炭资源储量核实报告。4、2005年5月伊旗环境保护检察中心颁布的200522号文。5、煤炭工业合肥设计研究院编制完成的某旗新庙三界沟煤矿改扩建可行性研究报告6、煤矿安全规程、煤炭工业矿井设计规范国家有关法律、法规及现行技术政策。二、设计指导思想1、最大限度合理集中生产，简化设施和生产环节。采用现代企业管理模式，实现减员增效，为矿井扩建后有较好的经济效益创造条件。2、本矿井为改扩建矿井，设计中尽量利用原有的井巷工程和机电设备，尽可能降低投资，避免浪费。3、将过去房柱式采煤方法改为长壁式采煤方法，提高矿井煤炭资源回收率和矿井安全生产水平。4、严格遵守国家有关煤炭工业的规程、规范和技术政策，在确保安全生产的情况下，力争通过精心设计，使设计方案适合该矿实际情况，生产系统简单实用，技术上先进可靠，经济上高效合理，设计充分兼顾矿井的短期利益和长期利益，增强该矿在市场经济中的竞争力。三、设计的主要特点1、主井筒、风井筒为斜井、副井筒为平硐，辅助运输选用WCQ-3C型无轨胶轮车，主运输采用胶带运输机。2、矿井设计生产能力450kt/a，本次改扩建采用一次设计，一次建成投产的移交方式。3、设计锚准现代化煤矿发展趋势，紧密结合该矿实际，尽量利用现有设施，提高矿井效益。4、矿井采用斜井平硐开拓方式。利用现有副平硐作为改扩建后的副平硐，在井田西北面矿界附近开主斜井和回风斜井。各井口位置合理，对矿井开拓非常有利。主斜井装备一部带800mm的胶带输送机，担负煤炭提升任务，兼作矿井安全出口。井筒布置和开拓方式为该矿稳定生产和发展，奠定了坚实基础。5、矿井开拓系统简单，本次改扩建仍以原有的1100m水平开拓6-2号煤层。在开拓巷道布置上，充分考虑利用井田边界煤柱的位置特点，水平内不划分盘区，在大巷一侧直接布置工作面。6、矿井采用中央并列式通风系统，机械抽出式通风方式，营运费用低，安全性好。7、井下主运输采用胶带输送机，可实现自回采工作面至地面胶带一条龙连续运输、效率高、故障率低、安全性好，利于实现集中管理与控制。大巷辅助运输采用无轨胶轮车能满足矿井井下辅助运输的要求。8、采掘机械化程度高、生产集中。矿井移交和达到450Kt/a生产能力时，布置一个综采工作面，两个煤巷普掘工作面和一个机掘工作面，新增井巷工程量少，运输环节简单，符合高产高效矿井“一井一面”的模式。9、针对该矿岩石工程较少，压气输送距离远的特点，井下采用移动式空气压缩机，投资省，管理方便。10、工业场地总平面布置体现了设计改革精神，本次设计中不考虑居住区建筑及家属住宅，仅将单身宿舍设在工业场地内。11、矿井设计有完善的安全，环保和消防系统。第一章 井田概况及地质特征第一节 井田概况一、位置与交通1、位置新庙三界沟煤矿，位于内蒙古自治区鄂尔多斯市某旗境内，行政隶属某旗新庙乡。具体位置在勃牛川以东，三界沟以北一带，其地理坐标为：东经：1102259-1102443北纬：391837-3920252005年7月内蒙古自治区国土资源厅颁发的采矿许可证证号为1500000520547，有效期限至2011年7月。生产规模21万吨，批准矿区面积3.215km，开采深度1110-1090米。矿区范围由7个拐点圈定。各拐点坐标为：点号XY1435414037446810243552103744807034356530374481104435624037449300543555603744931064354240374482407435321037446850矿区东西宽2.50km，南北长3.32公里，煤层埋深0-149.93米。2、交通矿区位于某旗新庙乡南部，距新庙乡政府所在地约15km，沿勃牛川有砂石路相通。从新庙乡向西沿边（家壕）一贾（家湾）线4km至S203公路（复线柏油路），然后向北28km至鄂尔多斯市东胜区，向南30km至陕西省大柳塔镇，均为东胜煤田开发重要城镇，公路，铁路四通八达，构成网络。故矿区交通条件便利。详见图1-1-1交通位置图。二、地形地貌矿区地形总体为东北高西南低，最高点位于矿区东北部，海拔标高约1288.0米，最低点位于矿区南部勃牛川与三界沟交汇处，海拔标高约1090米，最大标高差198米。一般海拔标高1100-1275米，一般相对标高差125米。区内地形切割强烈，沟谷纵横，形成山峁，沟谷。山坡梁峁大部分被第四系风积沙覆盖，沟谷迎风坡裸露基岩，属典型的高原侵蚀性丘陵地貌特征。三、气象矿区属于旱半干旱高原大陆性气候，阳光辐射强烈，日照丰富，昼夜温差较大。冬季寒冷漫长，夏季炎热短暂，春季少雨多风，秋季多雨凉爽，据鄂尔多斯市气象局气象资料：年平均气温6.2，最高气温38.3。年降水量277.7mm-544.4mm，平均401.6mm，年蒸发量1749.7mm-2436.2mm，为年降水量的5倍。区内风多风大，平均风速2.3米/秒，最大风速可达20米/秒。无霜期短，一般165天，冰冻期长195天，最大冻土深度为1.50米。四、水系矿区属区域性地表分水岭“东胜梁”南侧勃牛川流域，次一级沟谷三界沟为矿区东南界。勃牛川及三界沟均为季节性地表径流，冬春有小流量流水，雨季在暴雨过后可形成短暂的洪流。流水向南汇入陕西省境内的窟野河，最终注入黄河。五、地震据地质资料，鄂尔多斯市附近地区地震动峰值加速度（g）为0.05，对照烈度6度。井田无泥石流、滑坡等地质灾害现象，仅在部分陡坎地段有小面积黄土崩塌现象。六、矿区开发史内蒙古伊旗煤炭集团有限责任公司拟在三界沟井田建设一座0.45Mt/a的现代化矿井。为合理开发井田，确保井型规模和提高经济效益，减少大巷开拓工程量，在井田内新开一主井，井型为0.45Mt/a。内蒙古伊旗煤炭集团有限责任公司于2005年7月获得三界沟井田的探矿权，探矿证证号：1500000520547，有效期限至2011年7月。并委托中国建筑材料工业地质勘查中心内蒙古总队对三界沟井田进行地质勘查工作。2004年12月完成的内蒙古自治区东胜煤田勃牛川普查区新庙三界沟煤矿煤炭资源储量核实报告，此报告经过内蒙古自治区矿产资源储量评审中心评审通过，并已将评审过程中有关材料提交内蒙古自治区国土资源厅。2005年内蒙古自治区国土资源厅内国土资储备字2005059号，关于内蒙古自治区东胜煤田勃牛川普查区新庙三界沟煤矿煤炭资源储量核实报告矿产资源储量评审备案证明。七、地区经济本区人口少，且居住比较分散，以农业为主，其次为牧业、工业甚少。煤炭产业的发展带动了地区经济的发展，部分农民在煤矿井下干活，经济收入有所提高，是当地群众脱贫的途径之一。地区经济落后面貌的逐渐改变又促进了煤炭开发强度，特别村村通电基本实现之后，解决了煤炭开发的动力问题。八、水源和电源（一）水源根据区域水文地质条件，本详查区井田属鄂尔多斯高原水文地质区，丘陵地岩裂隙水分布区，以侏罗系砂岩赋水为主，裂隙发育，但大气降水入渗条件差，形成地下水贫泛，而地表迳流较好现象，本详查区内没有可做为永久供水水源地条件，目前建设用水由神山镇三界沟村深井水供给，深井出水量为20m3/h。本矿井永久供水水源可从两个方面解决，一方面继续使用神山镇水源：另一方面可在矿区周边河滩及沟谷浅层地下水解决，但需经勘查证实，取得可靠资料，以便进行下阶段设计。本矿井井下排水量正常为10m3/h，最大为15m3/h，经地面净化处理后，可作为井下消防洒水用水，不足部分由地面给水系统补充。（二）电源在三界沟矿井工业场地以东方向有神东35KV变电站，其35KV可作为矿井的一个电源。在矿井工业场地偏南方向约20Km处现有新庙110KV变电站一座。矿井两回10KV电源引自新庙110KV变电站10KV母线段和35KV神东变电站母线段。综合上述电源情况及三界沟煤矿负荷情况，矿井应有两回电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷，矿井的两回路电源线上都不得分接任何负荷。三界沟矿井两回电源线路拟采用10KV架空线路，矿井供电电源需矿方与当地电力部门签订供电协议，以确保矿井供电安全可靠。九、其它建设条件本区煤炭资源丰富，经济落后，区内居民稀少且居住分散，多聚居在山谷低凹处。当地居民多从事农业生产，牧副业次之，自然条件差，经济尚不发达，劳动力资源丰富。矿井建设所用砂、石可就地解决，水泥及钢材有蒙西水泥厂、包头钢铁公司供货，木材需从外地调运。矿井建设用地为植被稀疏的半荒地，在当地属于荒地，只要经政府部门审批后，土地征用是可以解决的。第二节 地质特征一、地层与地质构造（一）区域地层新庙三界沟煤矿位于东胜煤田东南部勃牛川普查区南部。东胜煤田为侏罗纪早中期大型含煤建造，主要含煤地层为侏罗纪中下统延安组（j1-2y），其沉积基底为三叠系上统延长组（T3y），上覆侏罗系中统直罗组（J2y），安定组（J2d）；白垩系下统志丹群（K1zh）；第三系上新统（N2）；第四系上更新统马兰组（Q3M）、全新统（Q4）。（二）矿区地层据地质填图及钻探揭露成果，矿区内赋存地层有三叠系上统延长组（T3y）、侏罗系中下统延安组（J1-2y）、第三系上新统（N2）、第四系（Q），现将矿区地层由老到新叙述 如下：1、三叠系上统延长组（T3y）矿区内未见该组地层出露，据区域钻孔揭露，该组地层岩性为灰绿色中、粗粒砂岩，局部地段为含砾砂岩，夹灰绿色薄层状砂质泥岩和粉砂岩。发育大型板状、槽状交错层理。2、侏罗系中下统延安组（J1-2y）为矿区主要含煤地层，出露于较大沟谷两侧，依据其岩组合及沉积旋回特征可分为三个岩段。由于后期的风化剥蚀，仅残存第一岩段及第二岩段底部，残存地层由北向南变薄，赋存厚度24.15-202.28米，平均71.10米，岩性为浅灰灰白色细粒砂岩，少量为灰色深灰粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层，含少量钙质泥岩（或泥灰岩），含4、5、6煤组，含煤2-12层，主要可采煤层一层，即6-2煤层，与下伏延长组呈平行不整合接触。3、第三系上新统（N2）出露于矿区东北部的山梁上，钻孔中未见到，厚度约10-20米。岩性为浅红色砂质泥岩，含丰富的呈层状发育的钙质结核，基本为未完全固结成岩的较疏松状态。与下伏延安组呈不整合接触。4、第四系（Q）按成因可分为风积沙（Q4eol）、冲洪积物（Q4al+pl）、残坡积物及少量次生黄土（Q3+4），厚度一般0-35.94米，与下伏地层呈不整合接触。（三）区域构造东胜煤田大地构造分区属华北地台鄂尔多斯台向斜东胜隆起区之东北部，总体表现为一向南西倾斜的单斜构造，倾向210左右，产状平缓，倾角一般小于5，无大的褶皱和断裂构造，仅沿地层走向和倾向有微弱的波状起伏，未见岩浆岩侵入，地质构造简单。新庙三界沟煤矿位于东胜煤田勃牛川普查区南部，其基本构造形态与区域构造形态一致，为一向南西倾斜的单斜构造，倾向南西，产状平缓，倾角1-3，断层、褶皱等构造不发育，亦无岩浆岩侵入体，矿区地质构造简单。（四）矿区构造新庙三界沟煤矿位于东胜煤田勃牛川普查区南部，其基本构造形态与区域构造形态一致，为一向南西倾斜的单斜构造，倾向南西，产状平缓，倾角1-3，断层、褶皱等构造不发育，亦无岩将岩侵入体，矿区地质构造简单。二、煤层及煤质（一）煤层据钻孔、矿井揭露的岩煤层对比结果，矿区主要可采煤层为6-2煤层，对比可靠，为矿区大部可采的较稳定煤层。现将其赋存情况叙述如下：6-2煤层：矿区内主要可采煤层，沿西部边界出露。煤层自然厚度0.35-4.67米，平均1.80米，储量利用可采厚度0.80-4.67米，由于井田内无钻孔，据三界沟煤矿实际开采所接露的6-2煤层，在井田西部现采区，局部出现一层夹石，夹石上煤层厚为2.95-2.85m，夹石厚0-1.0m，下煤层0-1.05m，6-2煤为可采的较稳定煤层，顶底板岩性为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩。其它不可采煤层：6煤组：6-2煤层下部发育0-2层，厚度0-0.56米，无可采点：上部发育1-2层，厚度0.30-0.70米，无可采点。5煤组：发育0-4层煤，厚度0.15-0.48米，无可采点。4煤组：仅P38孔见到5号煤层，厚度0.27-1.98米，1层煤可采，但已风化。根据地质填图成果，矿区内含4-1和4-2煤层，但沿露头大面积自燃。西南部虽有残留，可由于覆盖层薄，均已风化，煤层厚度一般在0.60-0.70米之间，故4煤组不含有开采价值的煤层。（二）煤质矿区内煤呈黑色，条痕褐黑色，弱沥青沥青光泽，条带状结构，棱角状，参差状断口，层状构造，内生裂隙较发育，燃点300左右，燃烧试验为剧燃，残灰呈粉状，灰白黄灰色，显微硬度19.5-20.3kg/mm2。煤岩特征：1、宏观煤岩特征矿区内各煤层煤岩组分主要为亮煤，镜煤、暗煤、丝炭呈薄条带或透镜体夹于其中，宏观煤岩类型为半亮型。2、显微煤岩特征矿区内主要可采的6-2煤层有机显微组分以镜质组和丝质组为主，两者之和为89.5%，半镜质组7.9%左右，稳定组2.7%左右，煤中无机显微组分含量很低，以粘土组为主，含量2.6%左右，硫化物组、碳酸盐组、氧化物组含量一般均小于0.5%。根据国际显微煤岩类型分类原则，矿区内煤为微镜惰煤。煤层视密度：原普查报告对21个钻孔煤芯煤样测定了煤的视密度，其结果为1.22-1.40吨/立方米，平均1.28吨/立方米。经过视密度与灰分做一元线性回归分析，其方程为：视密度（ARD）=1.202+0.011Ad，经检验证明相关关系显著，故用回归方程计算的视密度值是可靠的。将6-2煤层平均原煤灰分代入回归方程计算得6-2煤层视密度值为1.28吨/立方米。化学性质：本次核实所利用的矿区周边的三个钻孔，6-2煤层均不可采，故未进行煤芯煤样品测试化验，核实时矿区内各可采煤层主要化学性质参照勃牛川普查区域化验资料，见表1-2-1：6-2煤层煤芯煤样化验测试成果统计表。表1-2-1 6-2煤层煤芯煤样化验测试成果统计表煤层号洗选情况工业分析（%）Qnet.d(MJ/kg)St.d(%)ST()煤类MadAdVdaf6-2原2.48-10.246.82(39)4.75-15.286.71(39)31.76-34.9534.05(37)25.59-29.8828.66(29)0.11-0.890.24(39)1050-13401220(16)BN31为主洗2.77-8.456.10(37)2.96-5.384.17(37)32.16-38.2433.93(37)28.77-30.1629.58(11)0.05-0.220.16(33)由表1-2-1可知，6-2煤层为低灰、特低硫煤。工艺性能：（一）发热量矿区内6-2煤层原煤干基低位发热量为25.99-29.88MJ/kg，平均28.66MJ/kg，属高热值峰。气化性能：（1）煤对二氧化碳的反应性据原普查报告资料，当试验温度为950时，6-2煤层对二氧化碳还原率为68.5%，说明区内6-2煤层化学反应性较高，是良好的气化用煤，见表1-2-2：煤对CO2反应性统计表。表1-2-2 煤对CO2反应性统计表800850900950100010506-215.56-30.620.9(8)28.6-42.136.1(8)47.6-63.852.6(8)63.2-74.668.5(8)72.5-87.279.1(8)78.2-88.287.2(8)（2）热稳定性据原普查报告测试成果：6-2煤层热稳定好，为良好的气化用煤。（3）结渣率当鼓风强度为0.2m/s时，6-2煤层结渣率为18.84%，为中等结渣煤，对气化影响不大。低温干馏：6-2煤层焦油产率平均为7.7%，属富油煤。粘结性：区内各煤层粘结指数均为零，焦渣类型为2，故区内煤无粘结性。可选性：据原普查报告所作浮沉试验成果，浮煤产率主要集中在-1.3和1.3-1.4两级，占88%以上，当理论精煤灰分为4.5-5.0%时，分选密度0.1含量为0.5-9.5%，依据分选密度0.1含量法分类标准，区内6-2煤层为极易选煤。4、煤类区内煤层结粘指数为零，透光率50%，无水无灰基挥发分率37%，依据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86），确定矿区内6-2煤层以不粘煤（BN31）为主。5、煤的工业用途矿区煤以不粘煤为主，其次为长焰煤，各煤层煤质特征基本相似，故其利用方向基本一致。矿区各可采煤层有害成分低，为特低灰、低中灰、特低硫、特低磷、中高发热量煤，是良好的动力及民用燃料，适用于各种工业锅炉、火力发电等，也可在建材工业、化学工业中作焙烧材料。煤粉加粘结剂，可制作煤砖、煤球、峰窝煤等。矿区内煤的气化性能好，煤对二氧化碳反应性能高，热稳定性好，可作气化用煤。区内煤属富油煤，也可作低温干馏用煤。三、水文地质（一）区域水文地质概况东胜煤田位于鄂尔多斯高原东北部，海拔标高一般1200-1400米，地形中部高南北两侧逐渐降低，沿泊匀江海东胜潮脑梁一带地形较高，呈东西向延伸，海拔标高1400-1500米，构成区域地表分水岭，俗称“东胜梁”。最高点位于东胜东南约18公里处的神山上，海拔标高1584米。煤田内地形切割强烈，沟谷纵横，具侵蚀性丘陵地貌特征。煤田的南部为毛乌素沙漠北缘，西北部为库布其沙漠东缘，在上述地带，具风积沙漠地貌特征。东胜梁南北两侧主要沟谷有乌兰木伦河、勃牛川、罕台川、哈什拉川、西柳河等。均属黄河流域水系，除个别大的沟谷有水量较小的常年性溪流外，多为季节性沟谷，旱季干涸无水，雨季暴雨过后可形成洪流，水量较大，历时短暂，于东胜梁两侧分别向南、北两个方向径流，最终注入黄河。煤田属温带半干旱高原大陆性气候，年降水量277.7mm，蒸发量1749.7mm-2436.2mm，日照丰富，干燥多风。依据地下水的赋存条件及水力性质不同，煤田内的含水岩组可划分为两大类：新生界松散岩类孔隙水含水岩组和中生界碎屑岩类孔隙裂隙潜水承压水含水岩组。其区域水文地质特征见表1-2-3。表1-2-3 东胜煤田水文地质特征表地下水类型含水单元主要岩性层厚（m）单位涌水量（L/s.m）水质类型溶解性总固体（g/L）备注松散岩类孔隙潜水含水岩组全新统冲洪积潜水含水层各粒级砂、砾石层16-360.000611-0.36HCO3-Ca0.2-0.38全新统风积沙潜水含水层浅黄色细粒砂0.562.55-40.19HCO3-Ca0.8萨拉乌素组潜水含水层湖积粉、细砂107.030.0016-3.74HCO3-Ca0.25-0.3碎屑岩类孔隙裂隙潜水承压水含水岩 组志丹群含水层砾岩、粗粒砂岩为主夹细砂岩泥岩0-5000.0078-2.171HCO3-K-Na0.741-0.95侏罗系中统含水层以中、粗粒砂岩为主0-3580.000437-0.0274HCO3-Ca-Mg0.10-1.7540侏罗系中下统延安组含水层灰白、浅灰各粒级砂岩133.28-279.180.0027-0.026HCO3-Cl-K.Na三迭系上统延长组含水层灰绿色中、粗粒砂岩为780.000308-0.253Cl-K-NaHCO3-Cl-SO4-Na（二）矿区水文地质特征矿区地处于干旱的半沙漠地带，地形总体中部东高西低。勃牛川为矿区周边最大地表水系，据古城壕水文站资料勃牛川最大洪峰流量为4810m3/s，最小流量0.002m3/s，十九年统计平均流量4.03m3/s，区内沟谷均属勃牛川流域，均为季节性沟谷，平时无水，暴雨后可形成洪流，由东向西流入暖水川经勃牛川向南方向径流，与乌兰木伦河在陕西省境内相汇成窟野河，最终注入黄河。据原普查报告资料，矿区含水岩组依据地下水赋存条件和水力性质不同，划分为两类：松散岩类孔隙潜水含水岩组和碎屑岩类孔隙、裂隙潜水承压水含岩组，现分述如下：1、松散岩类孔隙潜水含水岩组该含水岩组可细分为第四系全新统冲积和风积砂含水层。（1）冲洪积含水层主要分布于区内各沟谷、阶地中，岩性以冲洪积砂及各粒组砾石为主，含水层厚度一般0.50-5.75米，据原普查报告民井调查资料，水位埋深0.40-3.00米，出水量0.0026-7.5L/s，水质类型为HCO3-Ca型及SO4HCO3-CaK+Na，溶解性总固体464-572mg/L，富水性较弱，水位、水量季节性变化较大。（2）风积砂含水层该含水层厚度变化较大，分布于位置较高处的风积砂一般具有较强透水性，而不具备贮水条件，位置相对较低处的风积砂，其富水性亦受汇水面积、含水层厚度、下伏基岩地形及形态的影响而差异显著，多在沟谷深切地段以泉的形式出露。据原普查报告资料，单泉涌水量0.054-4.16L/s，水质类型为HCO3-Ca型，溶解性总固体207-300mg/L，富水性一般较弱，该含水层水位、流量受大气降水影响较大，雨后流量增加，雨后5-10天内流量锐减，在旱季个别泉甚至干涸。第三系上新统（N2）隔水层：岩性为红色砂质泥岩，厚6.41-13.93m，平均10.69m，全区发育，分布连续，隔水性良好。碎屑岩类孔隙、裂隙潜水承压水含水岩组:矿区地处东胜煤田东南部，延安组上部及安定组、直罗组、志丹群等均被剥蚀。因此矿区内仅存的碎屑岩类含水央组为延安组含水岩组。其岩性组合为灰深灰砂质泥岩，粉砂岩夹中、细粒砂岩，含6煤组，含水层岩性为中、细粒砂岩，据南邻近的宏景塔详查区水文地质钻孔抽水试验资料：水位埋深67.54-106.19m，水位标高1200.51-1295.39m，单位涌水量g=0.000431-0.00241L/s.m，渗透系数K=0.00541-0.00715m/d，水质类型为HCO3-K+Na.Ca型及HCO3.Cl-K+Na型，溶解性总固体203-666mg/L，该含水岩组含孔隙、裂隙潜水，局部为承压水，富水性弱。火烧岩体的水文地质特征:煤层自燃，顶板岩石受烘烤后冷却坍塌而生成较丰富的空间裂隙，为地下水的贮存及运动提供了良好的场所。岩石经烧变石，原属隔水的泥质岩、泥质粉砂岩等，均可成为含水或透水层。受煤层厚度大小，发育的空间位置、燃烧时内外条件及燃烧的范围大小等诸多因素影响，火烧岩体的水文地质特征存在着较大的差异。当煤层空间位置较高，火烧岩体的烧变裂隙不具贮水条件或贮水条件差时，其富水性较弱或只具透水性；但当煤层空间位置较低，所生成的水力联系时，则在一定范围内可形成较强的富水带。无论富水性强弱，火烧岩体均具较好的透水性。矿区内的火烧岩体主要为6-2煤层自燃所致，在区内其它地段亦有4煤组火烧体存在，但分布零星，规模不大。由于其多数发育于沟谷两侧高于沟谷河床面，贮水条件差，因而多为透水不含水层。6-2煤层火烧体主要分布于三界沟和勃牛川交会处。一般泥质岩类、粉砂岩类经火烧后质地变得坚硬，层间裂隙密集发育；而砂岩类则变得易碎，各类岩石经火烧或烘烤后均呈红色紫红色。煤层燃烧对顶板的烘烤大于底板。据钻孔资料，底板烘烤深度一般不足1m，而顶板烘烤高度为25.64-27.70m。据磁法勘探资料，区内火烧岩体宽度多在110-440m之间。6-2煤层火烧体的泉一般分布于位置较低且火烧体规模较大的地段。其涌水量0.0185-0.325L/s。水质类型为HCO3-Ca、HCO3-Ca.Mg、HCO3-Ca.Mg.K+Na型，溶解性总固体227-251mg/L，PH=7.7-8.2。含裂隙潜水，富水性弱，对矿山开采不会影响太大。地下水补给、径流及排泄条件:1、第四系潜水第四系孔隙潜水的补给源以大气降水为主，冲洪积潜水亦接受上游侧向径流补给及其它含水层以泉的形式排泄补给；风积沙含水层亦接受沙漠凝结水的补给。第四系潜水径流受沟谷地形控制，向低洼处径流，一般在沟谷深切地段以泉的形式排泄。强烈的蒸发亦为第四系潜水的重要排泄途径之一。2、碎屑岩类孔隙，裂隙潜水承压水碎屑岩潜水承压水的补给源以大气降水、侧向径流补给为主，其径流受单斜构造控制多沿地层倾向即南西方向径流，真排泄以侧向径流排泄为主，局部亦以泉的形式排泄，补给地表水及冲洪积潜水。3、火烧岩体裂隙潜水火烧岩体潜水补给源以大气降水为主，在局部地段亦接受第四系冲洪积潜水的补给，沿地层倾向即南西方向径流，在沟谷深切地段及低洼处以泉的形式排泄。（三）矿区水文地质类型的划分及复杂程度评价矿区内直接充水含水层和间接充水含水层的含水空间以裂隙为主，孔隙次之，属孔隙、裂隙充水矿床。最下一层可采煤层6-2煤层位于本区最低侵蚀基准面以上，直接充水含水层富水性弱（q0.11/s.m，其补给源以贫乏的大气降水为主，火烧岩体位于三界沟和勃牛川潜水面以上，贮水条件较差，富水性较弱。据此将矿区水文地质类型划分为第一二类第一型，即孔隙裂隙充水矿床，水文地质条件简单。（四）供水水源本矿井为改扩建矿井，矿井供水水源取自第四系松散岩类孔隙、潜水含水岩组，目前已形成供水系统，水量充足，能够满足矿井开发的需要。现有水源井二眼，能够满足生活生活用水。四、其它开采技术条件1、煤层顶底板岩性矿区主要可采煤层6-2煤层，顶板岩性以泥岩类为主，其次为粉砂岩和砂岩类，底板岩性以泥质岩类、粉砂岩类为主，岩石的RQD值多在60%左右，岩石质量等级为中等，岩体中等完整。据原报告岩石物理力学性质试验结果，岩石自然状态单轴极限抗压强度为20-40Mpa，属软弱半坚硬岩石，岩层抗压强度较低。2、瓦斯包头安科安全工程服务有限公司2005年11月对该矿瓦斯鉴定为“低瓦斯矿井”，全矿井瓦斯相对涌出量0.65米3/吨，绝对涌出量0.45米3/分，无瓦斯突出，CO2相对涌出量1.12米3/吨，绝对涌出量0.78米3/分。同时调查井田周边小窑过去从未发生过瓦斯爆炸事故。3、煤的自燃倾向井田未作煤层自燃测试，以邻区资料作为参考。井田内煤变质程度低、燃点低，丝碳含量高，吸附氧的能力强，煤的挥发分含量高，经测定燃点值，T：282，To：275，属易自燃煤，因此在煤的开采和堆放过程中过煤的处置应予以足够的重视。4、煤尘井田未作煤尘爆炸试验，以邻区资料作为参考。井田内可采煤层在急速加热时火焰长度大于400mm以上，煤层爆炸指数（挥发分）在35.74%，煤尘具有燃炸性，因此在生产过程中应采取措施降低煤尘。5、地温井田内煤层埋藏较浅，经对井田内部分钻孔测定地温，没有发现特殊的地温异常，孔内温度变化与正常地温梯度基本吻合。五、地质勘探程度及存在问题1、井田内局部地段煤层顶板及覆盖较薄，且风化程度较高，裂隙发育，易发生顶板冒落和地层坍塌，导致第四系孔隙潜水与煤层承压水发生水力联系，构成直接充水含水层，建议进一步作工作验证，查明其富水性。2、本次勘查未采集瓦斯样，本区瓦斯含量虽然较低，建议开采时还应注意矿井通风，防止瓦斯聚集与煤尘爆炸。3、采空区范围大，应加强管理。4、本次勘查精度较低，可采煤层厚度变化大，给合理开采煤层的机械设备选型造成一定困难，建议对井田可采区域补充钻孔，精确了解煤层厚度，提高井田勘查精度。第二章 井田开拓第一节 井田境界及储量一、井田境界新庙三界沟煤矿，位于内蒙古自治区鄂尔多斯市某旗境内，行政隶属某旗纳林陶亥镇。具体位置在勃牛川以东，三界沟以北一带，其地理坐标为：东经：1102259-1102443北纬：391837-392025批准矿区面积3.215km2，开采深度1110-1090米。矿区范围由7个拐点圈定，各拐点坐标见表2-1-1。表2-1-1点号XY1435414037446810243552103744807034356530374481104435624037449300543555603744931064354240374482407435321037446850矿区东西宽2.50km，南北长3.32公里。煤层埋深0-149.93米。井田内已探明无断裂构造、陷落柱等地质构造、地质倾角平缓、十分有利于综合机械化规模开采。二、矿井资源/储量计算1、矿井地质储量依据资源储量核实报告，地质资源储量为690万吨，全部为推断的内蕴经济资源量（333）。详见表2-1-2。表2-1-2 可采煤层地质资源量汇总表 类别煤层编号推断的内蕴经济储量（333）地质资源量VI-2690690合计6906902、矿井工业资源储量根据煤矿设计规范，矿井工业资源储量按下式计算：矿井工业储量=331+332+333K=6900.9=621万吨可信度系数取0.9经计算，工业资源量为621万吨。3、矿井设计资源储量设计资源储量是在矿井工业储量的基础上减去永久煤柱损失量后的资源储量。本矿永久煤柱的留设如下：（1）根据煤炭工业矿井设计规范规定，井田境界煤柱取40m，本矿20m，相邻矿取20m。（2）地面建筑、构筑物与井筒煤柱按照保护煤柱的留设方法，第四系表土按45移动角，煤层岩按70移动角进行计算。经计算，矿井设计资源储量为546万吨，详见表2-1-3。表2-1-3 矿井设计资源储量汇总表 单位：万吨煤层编号工业储量永久煤柱损失设计资源储量井田境界断层村庄小计VI-2621750075546合计6217500755464、矿井设计可采储量矿井设计可采储量：矿井设计资源储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率。矿井可采储量按下式计算：ZK=（Z-P）C式中：ZK矿井设计可采储量，万吨；Z矿井工业储量，万吨；P主要井巷煤柱损失，万吨；C采区回采率，取80%经计算，全矿井设计可采储量408.32万吨，见表2-1-4。表2-1-4 矿井设计可采储量汇总表 单位：万吨煤层编号设计储量设计可回收煤柱占用资源储量剩余资源储量采区回采率设计可采储量工业场地及井筒大巷小计VI-254615.62035.6510.480%408.32合计54615.62035.6408.32第二节 矿井设计生产能力及服务年限一、设计生产能力1、矿井工作制度矿井设计年工作日为330d，每天三班作业，每日净提升时间14h。2、矿井设计生产能力确定确定矿井设计生产能力主要考虑以下因素：矿井资源/储量，地质和开采条件，技术装备与管理水平，矿井与水平服务年限，国家和市场对煤炭的需求与经济效益。本矿地质资源储量690万吨，设计可采储量408.32万吨，地质构造简单，煤层赋存较稳定，易于开采。三界沟煤矿现生产能力0.45Mt/a，目前，该煤矿开拓巷道和首采区已形成。已有两个平硐，改扩建可以利用现有工业场地及大巷，针对上述矿井现状，矿井设计生产能力提出两个方案比选：方案一：设计生产能力0.45Mt/a主要生产环节利用现有工业场地及大巷，采用ZY6400/17/35液压支架综合机械化采煤工艺开采，布置一个综采工作面，设计可采储量4083kt，按煤炭工业矿井设计规范中井型与服务年限的合理匹配关系，结合本矿采区按替关系，矿区设计生产能力按0.45Mt/a，服务年限为7.0a。方案二：设计生产能力0.3Mt/a主要生产环节利用现有工业场地及大巷，采用高档普采，布置一个回采工作面，矿井服务年限为10.5a。方案一与方案二相比的主要缺点是：建设规模与保有资源储量相比，规模增大、服务年限过短，但可以充分利用目前好的市场，争取大的经济效益，且工作面易管理，安全性高，生产能力大，生产自动化程度高。综上所述，结合矿方要求，矿井设计生产能力确定为方案一，即矿井设计生产能力0.45Mt/a。二、设计服务年限矿井服务年限按下式计算：T=Z/A.K式中：T矿井设计服务年限，a；Z设计可采储量，4083.2kt；A设计生产能力，0.45Mt/a；K储量备用系数，取1.3。矿井服务年限为T=4083.2/4501.3=7.0（a）经计算，矿井设计生产能力为0.45Mt/a，服务年限7.0a。第三节 井田开拓一、井田开拓方式本井田仅一层煤，煤层埋深较浅，瓦斯含量低，水文条件简单煤层倾角1-3，煤层赋存稳定故矿井宜采用平峒斜井开拓，主运输采用胶带运输，辅助运输采用无轨胶轮运输。（一）井口及工业场地位置的选择方案一，现有工业场地方案本方案优点是可以充分利用现有工业场地的生产、辅助设施和部分井巷工程，投资少，见效快。缺点是工业场地位于井田的西南边界，运输距离长。方案二，西北部方案井口及工业场地选在井田西北部，场地较平坦，井下运输较短，井巷工程少，缺点需新建井筒，初期投资大。以上两个方案各有利弊，需结合井田开拓方案做进一步技术经济比较。（二）开拓方案根据井田地形条件，外部建设条件和煤层赋存条件等影响因素分析，结合两个井口方案，设计考虑了两个开拓方案。方案一，利用现有副斜井作为改扩建后的副斜井，在井田的西北部分别新建一个主斜井和一个回风斜井，主斜井坡度为12度，斜长110 m，回风斜井坡度为25度，斜长109m，主井筒见煤后沿井筒方向布置主运大巷，主运大巷从井底向前掘490m改为平行矿界布置到矿界2#拐点后再改为沿矿界煤柱布置直至北部矿界煤柱，在主运大巷两侧平行主运大巷，分别布置辅运大巷和回风大巷，大巷间的煤柱为30m，新布置的辅运和回风大巷分别通过联络巷与原主运大巷和回风井联络。在大巷里侧布置回采工作面。方案二，利用现有的副井作为改扩建后的副井，利用现有的回风井作为改扩建后的回风井，在井田的西北部新建一个主斜井，主斜井的长度、坡度、方位及大巷回采工作面的布置同方案一。方案比较：方案一：优点：1、新建风井后通风路线缩短，风阻减少，通风系统较合理。2、通风设备设施日常使用维护费用少。缺点：1、增加了井巷和土建工程量。2、初期投资大。3、工期长。方案二：优点：1、利用现有的风井。2、投资少，见效快。缺点：1、通风路线长，风阻大。2、巷道维护工程量大。3、通风设备投资大，日常费用高。通过比较，方案一的通风系统合理，通风路线短，有利于矿井安全生产，设计推荐方案一。二、煤层分组和水平划分全区可采煤层一层，为近水平煤层，煤层倾角1-3，设计只划分一个水平，水平标高1100m，三条大巷布置在一个水平内。三、大巷布置根据矿井的开拓布置煤层赋存条件，水平划分和井上下主、辅运输方式，本着初期工程省，系统简单，生产过程中运输费用少，消耗低的原则，三条大巷均沿北部矿界布置在6-2煤层内，这样布置巷道工程量少，有利于安全生产。四、采区划分本井田可采煤层一层为近水平煤层，设计根据矿井的开拓方式，井田面积较小煤层赋存条件简单，综合考虑矿井生产现状，运输、通风及工作面接替等因素，划分一个采区，首采工作面布置在靠近工业广场一侧。见开拓方式方案图2-3-1。第四节 井 筒一、井筒用途、布置及装备全井田共布置三条井筒即主斜井、副井、回风斜井。主斜井：主要担负全矿井煤炭提升运输任务，兼作行人、进风和安全出口，净断面8.96m2。井筒内设固定带式运输机。铺设动力、信号、通讯电缆和排水，消防洒水管路等。井筒断面见图2-4-1。副井：作为矿井掘进矸石、材料、设备提升、下放，兼作进风和安全出口，净断面12.38m2，井筒断面见图2-4-2。回风斜井，砌碹和锚喷支护，砌碹部分厚度300mm，锚喷部分支护厚度为100mm，用作矿井回风兼作安全出口，井筒断面见图2-4-3。井筒特征见表2-4-1。表2-4-1 井 筒 特 征 表特征名称井口坐标X Y井口标高（m）方位角（度）倾角（度）宽度(mm)断面（m2）长度(m)净掘净掘主平硐4354273.20137447221.595+1116.7622212340040008.9611.88110副平硐4353374.6537446798.95+1092.564000460012.3816.58148.8回风斜井4354618.0037447234.00+1119.58299253800440010.2313.35109第五节 井底车