某煤矿90万吨矿井初步设计毕业设计(论文)

毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目XX煤矿90万吨矿井初步设计毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）毕业设计要求毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，其目的是使学生运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专业范围的某一课题进行较深入的研究，以培养和提高学生学习分析和解决实际问题的能力，是学生走上工作岗位前进行的一次综合性能力训练，也是对一个未来采矿工程高级工程技术人才的基本训练。毕业设计主要是实习矿井的开采设计,即假拟实习矿井为为开发井田,按其原始条件进行新井初步设计。为了培养学生能力，并考虑教学要求、时间、学生现有实际水平等因素，其某些要求与设计院进行的矿井设计有所区别，巷道布置、采煤方法、通风安全等都要借鉴矿井生产以来的经验。有些部分则加以必要的简化或删减，从而使同学能够从理论和实践相结合，对整个矿井的开拓生产形成清晰正确的认识。通过半年的毕业设计，使同学们对大学所学的知识能够有个更全面、更清晰的认识，使同学们走向社会后能够成为模范带头人，能够成为社会的栋梁。XX煤矿划定本次申报井田位于河东煤田乡宁矿区赵家湾详查区西北边缘地带，行政区划属乡宁县昌宁镇管辖。矿区地理坐标为东经11049591105220北纬355904360100其边界由六个拐点圈定，东西宽353KM，南北长约36KM，面积为953KM2。矿区中心南距乡宁县城约40KM，在其西侧与南侧均有国道通过，矿区至乡宁县城有乡村公路连接，东北可达临汾，西南直达河津、稷山，其间均有柏油路相通，因此交通方便。区内主要含煤地层有山西组、太原组，其次为本溪组。本组地层平均厚度402M，共含煤层7层，其中稳定的全区可采煤层1层，编号为2号，局部可采煤层2层，编号为1号、3号；不稳定，煤层4层。煤层总厚度476M，含煤系数118，可采煤层总厚度393M，可采含煤系数73。2号煤层位于山西组下部，K7砂岩到中间砂岩之间，上距中间砂岩620M左右，下距K7砂岩124M左右，其顶板为砂岩、砂质泥岩或泥岩，底板为沥青质泥岩、粉砂岩等。该层煤厚320365M，平均厚343M，结构简单，含一层厚035M左右的泥岩夹矸。其层位稳定，厚度变化不大，由东南向北有变薄的趋势。赋存标高在300550M之间，是区内主要可采煤层。据地质报告，2号煤层精煤可燃基挥发分14921765之间，粘结指数2244，以贫瘦煤为主，次为瘦煤。10号煤层精煤可燃基挥发分在14541678之间，粘结指数在01104之间，以贫瘦煤为主，次为贫煤。据勘探资料，区内瓦斯成分主要为N2CH4，CO2含量较低，瓦斯绝对涌出量为028M3/MIN，相对涌出量为075M3/T，由于区内煤层埋藏深度较大，虽然构造简单，但沿走向具波状起伏特征，岩层完整性较好，易形成储气环境，使瓦斯在局部聚集，给煤炭开采带来隐患，应时刻警惕。由详查报告资料可知，区内2号煤层燃点倾向等级指数T接近自燃发火级煤下界，属有可能自燃煤层，10号煤层属不易自燃煤层根据地质报告提供的矿井涌水量计算结果，矿井达到90万T/A设计生产能力时，矿井涌水量为51M3/H。毕业设计（论文）主要内容设计内容以矿井开拓方式、采区巷道布置、回采工艺及矿井通风与安全为主。掌握矿井生产布置的各个环节，树立明确的矿井生产系统全貌。根据矿井原始资料确定井田境界，计算出矿区面积为953平方公里，矿井的工业储量为8482MT，矿井的设计可采储量为5872MT。矿井设计工作制度为四六制。矿井生产能力为90万T/A，服务年限为466年。根据煤层埋藏深度确定井田开拓方式为立井单水平开拓。主副立井各一个，回风立井布置一个。工业广场位于公路附近，交通便利，工业广场保护煤柱可以减少许多，有足够的场地布置主、副井地面生产系统。全井田采用单水平开拓，在煤层中布置3条大巷，分别为运输大巷、轨道大巷、回风大巷。运输大巷和轨道大巷沿煤层底板布置，回风大巷沿煤层布置在2号煤层中。根据国家有关的方针、政策，并根据矿井的具体条件，2号煤层采煤方法采用综合机械化一次采全高开采，工作面长150M，推进长度为1411M，采煤机型号为MG300/730WD型的双滚筒采煤机，工作面回采率为95，采掘比为12。井下运输均采用胶带输送机运输，实现连续运输出煤，矿井提升主立井，采用JDG6/754Y箕斗进行提升，副立井配备GDG1/6/2/4K型罐笼进行提升。矿井通风选用机械抽出式、两翼对角式通风，矿井总风量为100M3/S通风机型号初选为FBCDZ8NO24A，论文对建设整个矿井的费用进行初期概算，使设计更合理规范。通过完整的矿井设计，了解矿井整体的开拓部署、通风与安全、生产工艺安排、劳动组织、生产管理及技术经济效益；掌握矿井设备的选型计算；熟悉矿井通风及配风方法。从整体上掌握矿井的各个细节。学生应交出的设计文件（论文）毕业设计说明书XX煤矿九十万吨矿井初步设计图纸七张包括1、井田开拓平面图（15000）2、井田开拓剖面图（15000）3、井筒、巷道断面图（150）4、回采工作面工艺图（1100）5、采区巷道布置及采掘机械配备平面图（12000）6、采区巷道布置剖面图（12000）7、通风立体示意图（容易时期）（示意）主要参考文献（资料）（1）徐永圻等，煤矿开采学，中国矿业大学出版社，1999；（2）冷金龙等，矿山井巷工程量计算手册，河北科学技术情报研究所出版，1984；（3）陈炎光等，中国采煤方法，中国矿业大学出版社，1991；（4）徐永圻等，中国采煤方法图集，中国矿业大学出版社，1990；（5）刘吉昌等，倾斜长壁开采，煤炭工业出版社，1993；（6）张荣立等，采矿工程设计手册，煤炭工业出版社，2003；（7）张国枢等，通风安全学，中国矿业大学出版社，2000；（8）王家廉等，煤矿地下开采方法，煤炭工业出版社，1985；（9）杨坚等，矿井提升运输选型设计，煤炭工业出版社出版，1981；（10）煤矿安全规程，煤炭工业出版社，2006；（11）煤炭工业矿井设计规范，中国计划出版社2006；（12）井巷工程，中国矿业大学出版社，1985；（13）矿山供电，中国矿业大学出版社，1995；（14）运输与提升，中国矿业大学出版社，1996；（15）煤炭井巷工程综合预算定额，煤炭工业出版社出版，2008。专业班级采矿工程XXX班学生XX要求设计（论文）工作起止日期指导教师签字日期_教研室主任审查签字日期_系主任批准签字日期_XX煤矿90万吨矿井初步设计前言毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，其目的是使本专业学生运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专业范围的某一课题进行较深入的研究。以培养和提高学生分析和解决实际问题的能力，是学生走上工作岗位前进行的一次综合性能力训练，也是对一个采矿工程技术人员的基本训练。本次设计的内容是XX煤矿2号煤层开采初步设计，是在XX煤矿井田概况和地质特征的基础上，结合搜集到的其它相关原始资料、运用所学知识、参考煤矿开采学、煤炭工业矿井设计规范、煤矿矿井开采设计手册等参考资料，在辅导老师深入浅出的精心指导下独立完成。在设计的过程中我受益非浅。此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针、政策，结合设计矿井的实际情况，遵照采矿专业毕业设计大纲的要求，在收集、整理、查阅大量资料的前提下，运用自己所学的专业知识独立完成设计的。通过本次设计，我看到了许多以往自己欠缺的地方，提高了综合能力，知识水平有了很大的提高，由于本人的初次设计，错误难免，恳请各位老师指正。本次设计的指导老师为陈慎心老师，同时还得到了其他老师的悉心指导，他们在许多方面给予了宝贵意见，为了帮助我们顺利、正确地完成毕业设计，经常加班加点，牺牲了大量的工作时间和业余时间，在此表示衷心的感谢和深深的敬意由于本人水平有限，设计中难免存在错误和不足，恳请各位老师批评指正。学生XX2013年5月30号摘要本次设计是开采XX煤矿2号煤层，设计图纸共七张，说明书共十章。根据采矿工程的需要和特点，重点设计为第四、六、九章，其他如井底车场、井下运输及提升设备仅做一般的选型计算。该矿位于河东煤田乡宁矿区赵家湾详查区西北边缘地带，行政区划属乡宁县昌宁镇管辖，矿区中心南距乡宁县城约40KM。本井田内有多层煤，但此次设计只考虑2、10号煤层，首采2号煤层，平均厚度分别为343M。煤层自燃倾向为可能自燃。矿井属于低瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量为075M3/T。本井田划分为带区，采用双立井开拓方式，回采工艺采用后退式、综采一次采全高机械化采煤法，采用“四六制”作业制度。工作面的设备有双滚筒采煤机、支撑掩护式液压支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。采空区采用全部垮落法处理顶板。本矿井设计年产量为90万吨，采用一套一次采全高综采设备来满足产量的要求。矿井运输大巷采用胶带运输作为主运输，采用调度绞车作为辅助运输，矿井通风采用轴流式扇风机,抽出式通风方式。关键词通风；回采工艺；一次采全高综采。ABSTRACTTHISDESIGNISTHEEXPLOITATIONOFWHEATNO2SEAMCOAL,ATOTALOFSEVENDESIGNDRAWINGS,MANUALSTENCHAPTERSACCORDINGTOTHENEEDSANDCHARACTERISTICSOFMININGENGINEERING,FOCUSINGONTHEDESIGNFORTHEFOURTH,SIX,NINECHAPTERS,OTHERSSUCHASSHAFTBOTTOM,UNDERGROUNDTRANSPORTANDLIFTINGEQUIPMENTONLYFORGENERALSIZINGCOALMINELOCATEDINHEDONGDISTRICTTIANXIANGNINGSIFTZHAOJIAWANMINENORTHWESTSIDE,UNDERTHEADMINISTRATIONOFCHANGNINGCOUNTYTOWNSHIPJURISDICTIONOFTHETOWN,MININGTOWNCENTERNORTHXIANGNINGAPPROXIMATELY40KMTHEIDAHASMULTICOAL,BUTTHISDESIGNONLYCONSIDEREDTHE2NDSEAM,AVERAGETHICKNESSOF343MSPONTANEOUSCOMBUSTIONTENDENCYISLIKELYTOBESPONTANEOUSMINEISALOWGASMINE,GASRELATIVEEMISSIONOF075M3/TTHEIDAISDIVIDEDINTOBANDS,DUALSHAFTTOEXPLOREWAYSRECOVERYPROCESSUSINGRETREAT,FULLYMECHANIZEDMININGOVERALLHEIGHTMECHANIZEDMININGMETHOD,THEUSEOF“FORTYSIX“SYSTEMOPERATINGSYSTEMFACEOFTHEDEVICEHASDOUBLEDRUMSHEARER,HYDRAULICSHIELDSUPPORTBRACKET,FLEXIBLESCRAPERCONVEYORS,CRUSHERS,REPRODUCEDMACHINESGOBUSEOFALLROOFCAVINGTREATMENTTHEDESIGNEDANNUALOUTPUTOF900,000TONSOFMINE,USINGASETOFONEFULLHEIGHTFULLYMECHANIZEDMININGEQUIPMENTTOMEETPRODUCTIONREQUIREMENTSMINEHAULAGEROADWAYUSINGTAPETRANSPORTASTHEMAINTRANSPORT,THEUSEOFSCHEDULINGWINCHASANAUXILIARYTRANSPORT,MINEVENTILATIONUSINGAXIALFANBLOWER,EXHAUSTVENTILATIONMODEKEYWORDSVENTILATIONMININGPROCESSONCEMININGFULLYMECHANIZEDMINING目录前言I摘要IIABSTRACTIII第一章井田概述和井田地质特征5第一节矿区概述5一、矿区地理位置及交通条件5二、矿区的工农业生产建设概况6三、矿区电力供应基本情况7四、矿区的水文简况。7五、矿区的地形与气象7第二节井田地质特征7一、井田位置与地层7二、地质勘探程度10三、井田内煤系地层的主要地质构造10四、井田的水文地质概况11第三节煤层的埋藏特征13一、煤层的赋存特征13二、煤层围岩性质15三、煤的性质及品种16第二章井田境界与储量20第一节井田境界20一、井田境界的描述20第二节地质储量的计算21一、计算对象及范围的确定21二、工程控制情况21三、储量计算工业指标21四、计算方法的选择22五、储量级别与块段划分22六、储量计算结果22第三节可采储量的计算23一、矿井设计资源/储量23二、安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法23三、矿井设计可采资源/储量23第三章矿井工作制度及生产能力25第一节工作制度25第二节矿井生产能力及服务年限25一、矿井生产能力25二、矿井服务年限26第四章井田开拓27第一节井田开拓方案的确定27一、井田开拓的原则27二、影响矿井开拓部署的因素27三、工业场地的位置27四、井口形式、数目和位置的选择27五、主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择30第二节方案比较32一、技术比较32二、经济比较33第五章矿井基本巷道及建井计划36第一节井筒、石门与大巷36一、井筒36二、大巷40三、井底车场硐室41第二节井底车场41一、井底车场的形式41第三节建井工作计划42一、施工准备的内容42二、矿井移交标准43三、井巷平均成巷速度指标44第六章采煤方法45第一节采煤方法的选择及其依据45一、煤层赋存条件45二、采煤方法的选择45第二节确定采区巷道布置和要素46一、回采工作面的个数、产量及装备46二、回采工作面回采方向与接替46三、采区及工作面回采率47第三节回采工艺与劳动组织47一、综采工作面设备选型47二、工作面顶板管理方式，支护设备选型50三、回采工艺51四、劳动组织54第四节采（盘）区的准备与工作面接替56一、巷道断面和支护形式56二、巷道掘进进度指标56三、掘进工作面个数和掘进面的机械配备56四、矿井达产时采掘比例关系、掘进率、采区回采率57五、工作面接替57第七章井下运输58第一节运输系统与运输方式的确定58一、运输方式的选择58二、运输系统58第二节运输设备的选择和计算59一、矿车、材料车和人车59二、大巷内运输设备的选型59第八章矿井提升61第一节矿井提升概述61第二节主井提升61一、提升容器的选择61二、提升钢丝绳的选择计算62三、提升机选择64四、提升电动机的估算65第三节副井提升65第九章矿井通风与安全67第一节风量的计算68一、采煤工作面实际需要风量的计算68二、掘进工作面实际需要风量的计算69三、硐室需要风量70四、其他需风量70第二节矿井通风系统和风量分配70一、通风方式70二、风井数目、位置、服务范围及服务年限70三、掘进通风及硐室通风70第三节计算负压及等积孔71一、计算原则71二计算方法72第四节选取扇风机75一、选择主扇75二、选择电动机77三、反风措施78第五节安全生产技术措施78一、煤尘爆炸的防止措施78二、煤及瓦斯突出的预防措施79三、矿井水灾预防措施79四、火灾预防措施79五、防止冒顶事故的措施79六、避难硐室和避灾路线79七、矿山救护队的设置79第十章经济部分81第一节矿井设计概算81一、井巷工程概算的编制依据81二、井巷工程概算的编制方法81三、矿建工程费用的计算方法82第二节劳动定员和劳动生产率82一、定员范围82二、定员依据82三、定员方法82第三节矿井主要经济指标84第三节环境保护86一、矿山污染源概述86二、矿山污染源的防治87三、地表塌陷及生态保护措施88参考文献86致谢87第一章井田概述和井田地质特征第一节矿区概述一、矿区地理位置及交通条件XX煤矿划定本次申报井田位于河东煤田乡宁矿区赵家湾详查区西北边缘地带，行政区划属乡宁县昌宁镇管辖。矿区地理坐标为东经11049591105220北纬355904360100其边界由六个拐点圈定，东西宽353KM，南北长约36KM，面积为953KM2。各个拐点坐标分别为X3984650Y37484975X3987475Y37484975X3987470Y37487980X3986750Y37488500X3985080Y37487750X3983900Y37485600矿区中心南距乡宁县城约40KM，在其西侧与南侧均有国道通过，矿区至乡宁县城有乡村公路连接，东北可达临汾，西南直达河津、稷山，其间均有柏油路相通，因此交通方便（见交通位置图1）。图1交通位置图二、矿区的工农业生产建设概况本县主要农作物有玉米、小麦、谷子等。畜牧业以养殖牛、羊为主。工业有水泥、发电、煤业及炼铁等，近些年来采矿业发展迅速，逐渐形成为县内一大支柱产业，对县内经济发展影响极大。三、矿区电力供应基本情况供电问题，不仅与矿区15KM处有一座发电厂外，尚有高压电网自县城至矿区10余公里，应属容易解决之列。四、矿区的水文简况。乡宁县主要河流鄂河由矿区南侧约1500M处流过，属黄河一级支流。区内发育有季节性河流，罗河、任家河向南注入鄂河。该区位于鄂尔多斯断块之次级构造单元关王庙北东向褶带，分布有新、中、古生界地层。地层总体走向北西，倾角一般为58，地貌上属中低山中高山区，由基岩构成的地貌骨架，大部分被黄土覆盖，发育平行树枝状水系，主干流直接注入黄河。五、矿区的地形与气象地形、地貌矿区地处吕梁山脉南端，因大面积被黄土覆盖，沟壑发育，地形复杂，地势总体为北高南低。北部在矿区边缘地带山峰海拔高程为1360M左右；南部最低沟谷标高为约1000M，相对高差约360M，属中低中高山地貌。气象该区属干旱、半干旱大陆性气候，受季风影响，一年四季分明，春季干旱多风，昼夜温差大；夏季炎热，秋季温凉多雨，冬季寒冷，多西北风。年平均气温10左右，最高气温一般在每年的7月份，可达35，1月份最冷，最低气温为18。雨季集中在78月份，占全年降雨的60左右，年均降水量572MM，蒸发量11491854MM，每年11月份开始结冰，至次年3月底解冻，无霜期平均210天。地震XX煤矿所在地区没有发生过5级以上的破坏性地震，但历史上邻近地区的大地震往往涉及本区。据省地震局资料，本区地震烈度为67度。第二节井田地质特征一、井田位置与地层XX煤矿井田位于河东煤田乡宁矿区赵家湾详查区西北边缘地带，区内由于大面积黄土覆盖，基岩露头较少，主要分布在部分沟谷及其两侧和山梁上，零星出露，据区内及外围附近涉及的赵家湾勘探区施工的钻孔资料，将矿区地层自老到新分述如下奥陶系中统（O2）矿区内没有出露，钻孔一般也只探到该统地层顶部，即峰峰组第二段上部。岩性为深灰色厚层状灰岩。石炭系（C）中统本溪组C2B底部为褐红、灰黄色褐铁矿或硫铁矿，向上由铝土岩，铁铝岩及炭质泥岩及煤线等组成，与下伏奥陶系中统峰峰组第二段地层呈不整合接触。本组厚度815M，平均120M。上统太原组（C3T）本组自K1砂岩底至K7砂岩底，为主要含煤地层之一，主要为灰白色、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩、石灰岩和煤层组成。本组厚度500600M，平均为550M，所含煤层自上而下编号有4号11号煤层。其中10号煤为稳定全区可采煤层。二叠系（P）1山西组（P1S）该组地层自K7砂岩底至K8砂岩底，为本区主要含煤地层之一。岩性由灰白色中粒岩屑石英杂砂岩、灰色泥岩、根土岩、灰黑色炭质泥岩、粉砂质泥岩和煤层、煤线组成。与下伏太原组地层为整合接触，该组厚380455M，平均402M，所夹煤层自上而下编号为13号，其中2号煤为稳定可采煤层。2下石盒子组P1X自K8砂岩底，至K10砂岩底，岩性为灰白色中粗中细粒岩屑石英杂砂岩与灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色粘土质泥岩、灰绿色、紫红色泥岩互层组成。下部夹12层煤线，向上部紫红色泥质成分增多，顶部含一层粉红、灰白、紫红色铝土质泥岩，即“桃花页岩”，是上、下石盒子组分界的辅助标志，总厚度平均为94M。3上石盒子组（P2S）本组未见出露，自K10砂岩底至K13底，岩性为黄色、灰绿色岩屑石英杂砂岩和黄绿色、紫红色泥岩、粉砂岩互层产出，总厚度平均为305M。4上统石千峰组（P2SH）主要分布在区内南部及西部大沟内。岩性为砖红色紫红色泥岩和粉砂质泥岩，夹紫红色、灰白色中粒岩屑石英砂岩。钻孔揭露最大厚度为200M。三叠系刘家沟（T1L）在区内大沟中有出露，出露不全，厚约0200M，主要为下部地层，岩性为浅灰、紫色长石杂砂岩，间夹少量紫红色泥岩。上第三系（N）矿区内大沟中底部有零星出露，与下伏地层呈不整合接触，为半胶结的砾岩、砂砾岩与棕红色粘土互层，厚度060M。第四系（Q）矿区内广泛分布，为浅棕红色、灰黄色亚砂土、亚粘土，夹薄层钙质结核，在部分沟谷中有砂、砾等现代河床沉积。该系地层厚度为0160M。详见区域地层表1表1区域地层简表地层单位厚度M界系统组段最小最大平均岩性描述第四系Q上更新统Q30160矿区内广泛分布，为浅棕红色、灰黄色亚砂土、亚粘土，夹薄层钙质结核，在部分沟谷中有砂、砾等现代河床沉积。新生界上第三系N上新统N2060区内大沟中底部有零星出露，与下伏地层呈不整合接触，为半胶结的砾岩、砂砾岩与棕红色粘土互层中生界MZ三叠系T下统刘家沟组T1L0200在区内大沟中有出露，出露不全，主要为下部地层，岩性为浅灰、紫色长石杂砂岩，间夹少量紫红色泥岩。石千峰组P2SH最大200主要分布在区内南部及西部大沟内。岩性为砖红色紫红色泥岩和粉砂质泥岩，夹紫红色、灰白色中粒岩屑石英砂岩。上统上石盒子组P2S平均305本组未见出露，自K10砂岩底至K13底，岩性为黄色、灰绿色岩屑石英杂砂岩和黄绿色、紫红色泥岩、粉砂岩互层产出。下石盒子组P1X9096自K8砂岩底，至K10砂岩底，岩性为灰白色中粗中细粒岩屑石英杂砂岩与灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色粘土质泥岩、灰绿色、紫红色泥岩互层组成。下部夹12层煤线，向上部紫红色泥质成分增多，顶部含一层粉红、灰白、紫红色铝土质泥岩，即“桃花页岩”，是上、下石盒子组分界的辅助标志。古生界二叠系下统山西组P1S38455该组地层自K7砂岩底至K8砂岩底，为本区主要含煤地层之一。岩性由灰白色中粒岩屑石英杂砂岩、灰色泥岩、根土岩、灰黑色炭质泥岩、粉砂质泥岩和煤层、煤线组成。与下伏太原组地层为整合接触，所夹煤层自上而下编号为13号，其中2号煤为稳定可采煤层。上统C3太原组C3T5060本组自K1砂岩底至K7砂岩底，为主要含煤地层之一，主要为灰白色、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩、石灰岩和煤层组成。所含煤层自上而下编号有4号11号煤层。其中10号煤为稳定全区可采煤层。石炭系中统C2本溪组C2B815底部为褐红、灰黄色褐铁矿或硫铁矿，向上由铝土岩，铁铝岩及炭质泥岩及煤线等组成，与下伏奥陶系中统峰峰组第二段地层呈不整合接触。PZ奥陶系O中统O2峰峰组100170矿区内没有出露，钻孔一般也只探到该统地层顶部，即峰峰组第二段上部。岩性为深灰色厚层状灰岩。二、地质勘探程度该区地质工作从上世纪三十年代开始，先后有1936年，侯德封著有山西临汾乡宁煤田地质，概略叙述了含煤地层特征及煤、铁、石膏等矿产的分布。19561957年，华北煤田地质局调查队填制了1/万地形地质图，提交了概查报告和普查勘探设计；19571958年，华北煤田地质局140队，在乡宁赵家湾勘探区进行了普查勘探工作，以30003000M网度探求C级储量，提交了乡宁赵家湾普查报告。19751980年，华北煤田地质局144队在该区进行1/万地质填图。该图精度较高，对地质、水文、构造等均作了详细研究，尤其是对煤系地层进行了详细划分。1978年，山西地矿局区调队提交了临汾幅1/20万区调报告，对该区地层详细进行了组段划分。1986年，山西煤田地质局144队对台头详查勘探区进行了详查，使该区地质和水文地质工作程度进一步提高。19831987年，山西省地矿局213地质队在赵家湾区进行了详查，提交了山西省河东煤田乡宁矿区赵家湾勘探区详查地质报告，该报告经山西省地质矿产局组织评审，并以晋地矿字（1987）55号文件下达了评审意见，批准提交的BCD级储量，区内曾施工一个钻孔，其编号为ZK135，该孔由山西省地质矿产局二一三地质队1986年6月28号施工，8月30号终孔，终孔深度72984M，终孔层位O2，该孔进行了简易水文观测，钻探评级为乙级，测井评级为甲级，综合评级为甲级。盖层用浓泥浆封孔，煤系用砂子和水泥制成灰浆灌注，孔口高有水泥桩标志，封孔质量合乎要求。2002年地质工作首先是充分收集、研究以往地质工作成果，进行野外调查，将所获得的资料进行综合整理，参考19831987年213地质队提交的山西省河东煤田乡宁矿区赵家湾勘探区详查地质报告（以下简称详查报告），对XX煤矿占用资源量进行了估算并编制了报告。山西省煤炭工程咨询评审中心已评审，提交了评审意见，井田达到了勘探程度，可作为矿井建设和生产的地质依据。三、井田内煤系地层的主要地质构造矿区构造位置处于鄂尔多斯断块之次级构造单元关王庙北东向褶带的南段之中部，区域上规模较大的高家坡逆断层西侧，区内地层倾向北西，倾角平缓，一般在58，呈单斜产出。由于受区域构造应力场作用，局部具波状起伏特征，倾角可达25，但总的看来构造简单，断裂不发育，构造对煤层影响不大。四、井田的水文地质概况区域水文地质概况该区位于鄂尔多斯断块之次级构造单元关王庙北东向褶带，分布有新、中、古生界地层。地层总体走向北西，倾角一般为58，地貌上属中低山中高山区，由基岩构成的地貌骨架，大部分被黄土覆盖，发育平行树枝状水系，主干流直接注入黄河。按区域水文地质单元划分，本区属黄河东断凹水文地质单元。单元内地下水以接受大气降水为主，与地下水成互相补给关系，第四系松散层孔隙潜水受地形、地貌及当地侵蚀基准面控制，以泉、滴水、潜流形式向河流、沟谷排泄；三叠系、二叠系、石炭系各含水组，所处地势较高或浅埋区时，以潜水形式向沟谷、河流排泄，受当地侵蚀基准面控制，处于深埋区外以承压水形式自东向西运移，奥陶系、寒武系灰岩水则以承压水形式也是自东北向西南运移。地表水矿区范围内地势特征是矿区北高南低沟谷发育，洪水季节能使雨水迅速排出区外，注入鄂河，因而区内除在大沟内有季节性流水外，其余的均为干沟。雨水难停留而形成地表水体和渗入地下，补给地下水。另一方面该区气候干旱少雨，每年蒸发量是降雨量的23倍，所以地表水资源比较紧缺，此外煤层埋深最小也在300M以下，所以只要不让地表水灌入坑道，一般来说地表水对开采影响不大。地下水1、含水层矿区及其附近含水层自上而下有第三系、第四系松散岩孔隙潜水层据钻孔揭露，全新统最厚11M，内含较丰富的孔隙潜水，水位埋深一般15M，单位涌水量398492L/SM，地下水动态变化随季节和降雨变化，水位升降幅度1M左右。上、中更新统局部含孔隙潜水，上部Q3为浅黄色亚砂土、砂质亚粘土，内含零星次生钙质结核，结构疏松，具大孔隙，垂直节理发育，平行不整合于Q2之上，Q2透水性良好，内夹零星及层状砾石，在分布标高较低的有利地段其下部含孔隙潜水。上新统隔水局部含孔隙潜水，区内沿沟谷零星出露，为紫红色粘土，结构紧密，内夹杂乱密集的葡萄状钙质结核，为良好的隔水层，局部在该层下部见褐紫色细砂及亚砂土，内夹卵砾石层透镜体，底有一层较稳定的卵砾石层，一般透水不含水，局部地段补给，赋存条件有利则含孔隙潜水。煤系盖层碎屑岩裂隙含水层本含水层包括山西组以上地层中的碎屑岩层，含水层厚度160M左右，位于2号、10号煤之上，岩性以石英砂岩或岩屑石英杂砂岩为主，节理、裂隙为赋水空间，接受大气降水补给，与地表水的水力联系比较密切，二者呈互补关系。该含水组在地势较高处或浅埋区，往往形成裂隙水，水量大小受地貌、岩性、构造控制。处于深埋区则形成层间裂隙承压水，受层间侧向渗透或大气降水补给。该含水组以浅部潜水为主，水位标高7401200M，一般富水性较差。山西组碎屑岩裂隙含水层本含水组主要为K7砂岩、K8砂岩、“中间砂岩”及其余砂岩，含水层厚度20M左右。一般都为厚层状，具有较大埋深，仅在断层附近裂隙发育，而远离断层则岩石完整，裂隙发育程度差。赋水空间为节理裂隙、孔隙及层间裂隙，接受层间侧向渗透补给，与地表水基本上无水力联系。该含水层水位标高65804M，富水性较弱，属弱富水性。太原组石灰岩岩溶、碎屑岩裂隙水含水层本含水层主要包括K1、K5砂岩和K2K4石灰岩，含水层厚度30M左右，水位标高658M左右。岩溶、节理裂隙为赋水空间，但在区内据统计资料，节理裂隙的发育程度不均一，岩溶现象发育程度普遍较差。因此该含水层含水性不均一，含水性较弱。奥陶系碳酸盐岩裂隙、岩溶含水层本含水层是煤系地层下伏的主要含水层，以岩溶、裂隙为赋水空间。从区域及钻孔资料岩溶、裂隙发育程度是极不均一的，因此含水性也具的不均匀性。该含水层水位标高6779M承压水，接受垂直渗透补给及侧向补给，富水性强。2、隔水层区内隔水层自上而下有第三系棕红色粘土、砂质粘土半成岩状态，细腻，致密块，阻水性能好。是地表水向地下渗透的良好屏障。石炭系上统太原组与二叠系地层中大量的可塑性泥岩、砂质泥岩等一般单层厚度20M至数米，它们赋存于各含水层间，对各含水层的水力联系起着阻挡作用，是良好的层间隔水层。石炭系中统本缓组，包括其中广泛存在的铝土质泥岩、铝土岩等一般呈致密块状，光滑细腻，透水性差，为良好的隔水层。3、水文地质条件类型矿区地层呈单斜产出，主采对象为2号、10号煤，现将各含水层对两层主采煤层充水影响概述如下奥陶系灰岩含水层埋深较大，奥灰水水位标高67790M，中间有本溪组隔水层，10煤下距奥陶系顶面约25M，其间有多个泥岩隔水层，无断层等构造因素导致与其它含水层水力贯通，对煤层开采影响不太大。含煤岩系各含水层均具一定埋深，各含水层间均有泥岩、砂质泥岩隔挡，一般是没有水力联系的，但由于区内煤层埋藏深度大，大部分位于地下水潜水面之下，被煤系含水层内高水头的承压水淹没数十米至百米，不论水量大小对未来的开采都是有影响的，应引起注意。煤系盖层各含水层一般裸露地表或属浅埋区，受大气降水补给，富水性弱，与深埋区各含水层水力联系差，而且与主采煤层之间有大量的隔水层存在，因此对煤层开采影响不大。地表无水体，只要注意洪水不灌入矿井，厂址及其附近排洪渠道及排洪设备齐全，则可排除地表水对煤层开采的影响。综上所述，该区开采煤层，水文地质条件属简单类型。4、矿井充水因素分析矿区内煤层埋深均在500M以下，赋存标高为300500M之间，10号煤在600M以下，赋存标高在230490M之间，在开采时，矿井充水水源主要是地下水，其中包括盖层砂岩裂隙含水层，煤系地层砂岩、灰岩裂隙、岩溶含水层、奥陶灰岩裂隙、岩溶含水层。由于各含水层间有较厚的泥岩、砂质泥岩、铝土岩等隔水层，矿区主体部分无断层等构造因素使各含水层串通，因此相互间的水力联系差。在开采坑道未形成前，它们处于平衡状态，但在煤矿开采时，由于井巷的开掘和采空区形成，或者采空区顶板坍塌、底板突破，产生大量裂隙。使各含水层串通，因盖层含水层水位标高高于主采煤层，这时盖层、煤系、奥陶系灰岩各含水层中的水就会沿新产生的裂隙等通道涌入矿井。据详查报告预测在59630M开采标高，盖层含水层涌水量4778506M3/D，煤系地层含水层涌水量452311M3/D，10号煤开采标高59630M，盖层含水层涌水量4883847M3/D，煤系含水层涌水量963631M3/D，其充水量将随开采面积、深度增大而增大。因此解决饮用水水源，唯一办法就是打井，可在矿区厂址附近选一合适地方打井一眼，解决水源问题。5、供水水源地表水矿区及其附近无地表水体，但在矿区北界外约15KM有鄂河。罗河沟、任家河，地表流量420L/S，水量随季节变化明显。虽然鄂河在这一段有常年流水，但因污染水质变坏，作为饮用水可能有问题。全新统砂砾石含水层该含水层水位埋深0350M，单位涌水量392492L/SM，水质好，达一级饮用水标准，亦可作为饮用水源。矿坑排水本区矿坑涌水量预测2号煤开采后为52308M3/D，10号开采后最高涌水量可达58475M3/D，矿坑涌水水质复杂，可作为洗煤工业用水水源之一。因此，解决饮用水水源，唯一办法就是在全新统砂砾石含水层中打井，从而解决饮用水源问题。第三节煤层的埋藏特征一、煤层的赋存特征2、10号煤层的走向北东45倾向南东45倾角42号煤层的埋藏深度6597117M10号煤层的埋藏深度7195776721M构造简单，断裂不发育，构造对煤层影响不大。含煤性区内主要含煤地层有山西组、太原组，其次为本溪组。山西组本组地层平均厚度402M，共含煤层7层，其中稳定的全区可采煤层1层，编号为2号，局部可采煤层2层，编号为1号、3号；不稳定，煤层4层。煤层总厚度476M，含煤系数118，可采煤层总厚度393M，可采含煤系数73。太原组本组地层平均厚度550M，共含煤层9层，仅有编号为10号煤为稳定全区可采煤层，其余煤层均系不稳定或极不稳定的不可采煤层。所含煤层总厚560M，含煤系数102，其中可采煤层总厚360M，可采含煤系数65。本溪组本组地层平均厚度120M，共含煤2层其中编号为12号、13号，为极不稳定，为不可采煤层。含煤总厚度020M，含煤系数17。详见区域地层含煤特征表2表2区域地层含煤特征表地层单位厚度界系统组段最小最大一般含煤性二叠系下统山西组P1S平均厚度402M共含煤层7层，其中稳定的全区可采煤层1层，编号为2号，局部可采煤层2层，编号为1号、3号；不稳定，煤层4层。煤层总厚度476M，含煤系数118，可采煤层总厚度393M，可采含煤系数73。上统C3太原组C3T平均厚度550M共含煤层9层，仅有编号为10号煤为稳定全区可采煤层，其余煤层均系不稳定或极不稳定的不可采煤层。所含煤层总厚560M，含煤系数102，其中可采煤层总厚360M，可采含煤系数65。古生界石炭系中统C2本溪组C2B平均厚度120M，共含煤2层其中编号为12号、13号，为极不稳定，为不可采煤层。含煤总厚度020M，含煤系数17煤层由于该矿拟定主采2号、10号煤层，所以本次仅对区内上述两个煤层叙述2号煤层位于山西组下部，K7砂岩到中间砂岩之间，上距中间砂岩620M左右，下距K7砂岩124M左右，其顶板为砂岩、砂质泥岩或泥岩，底板为沥青质泥岩、粉砂岩等。该层煤厚320365M，平均厚343M，结构简单，含一层厚035M左右的泥岩夹矸。其层位稳定，厚度变化不大，由东南向北有变薄的趋势。赋存标高在300550M之间，是区内主要可采煤层。10号煤层位于太原组下部K2灰岩到K1砂岩之间，K2灰岩为其直接或间接顶板，局部有005030M厚炭质泥岩或沥青质泥岩伪顶发育。其底板为铝土质泥岩或泥土岩，煤层厚282360M，平均厚度321M，区内钻孔揭露煤层不含夹矸，赋存标高在230490M之间，其厚度稳定，是区内主要可采煤层之一，也是拟定开采对象。详见可采煤层特征一览表3表3可采煤层特征一览表煤层厚度顶底板岩性煤层号最小最大平均M结构夹矸数）稳定性可采性顶板底板2320365343较简单（0）稳定全区可采中细砂岩炭质泥岩沥青质泥岩炭质泥岩1028360321较简单（0）稳定全区可采灰岩、高炭质泥岩铝土质泥岩、粉砂岩煤层对比煤层对比是在正确的地层对比的基础上进行的。由于区内含煤地层层次清楚，岩性稳定，各标志层特征明显，同时煤层也具有不同特征，因此煤层对比主要采用标志层法及煤层自身特征法。标志层对比区内煤层甚多，但主采对象为2号、10号煤层，故仅将与上述两煤层邻近的标志层特征分述如下K8砂岩呈浅灰色、灰白色，斜层理，交错层理发育，富含云母片、煤屑。矿物成分主要有石英，岩屑、斜长石等，钙、泥质胶结，一般厚1015M，2号煤位于其下2430M。K7砂岩呈灰白色，大型板状层理、楔形层理发育，富含云母片、煤屑，为山西组底砂岩。矿物成分有长石、石英、岩屑等，泥质胶结，厚度一般35。其上岩层多为深灰色，而下则多为灰黑、黑色。2号煤在其顶面之上5M左右。K2灰岩位于太原组下部，为灰褐、生物碎屑灰岩。内含大量蜓科、海百合茎、腕足类等动物化石。发育中小型对称及不对称波痕。在区内分叉成两层，间夹厚约45M的石英砂岩，下分层厚约23M，厚度层位稳定，其常为10号煤直接顶板。K1砂岩位于太原组底部，厚610M，其下粗上细，颗粒分选较好，硅质胶结，其上约10M，为10号煤。煤层自身特征对比煤层自身特征包括厚度、结构，煤质稳定性及顶、底板围岩等，这些特征是否相同也是煤层对比重要依据之一。区内山西组煤层只有2号煤层分布稳定，且与其它煤层相比厚度大，结构简单。太原组只有10号煤层分布稳定，且厚度大的全区稳定可采煤层，K2灰岩常为其直接或间接顶板，煤层结构简单，很容易区别，2号煤层与10号煤相比，含硫量远比10号煤低，利用这些特征对比，已被大量实践证明是可靠的，也是可行的。二、煤层围岩性质据钻孔揭露2号、10号煤层顶板、底板岩性如下2号煤直接顶板为泥岩、粉灰质泥岩，局部发育炭质泥岩伪顶。老顶为中细粒岩屑石英杂砂岩。从岩性组合关系看属中等冒落性的类顶板，底板为沥青质泥岩，炭质泥岩。10号煤层顶板为灰岩，煤层与灰岩之间常出现不连续的高炭质泥岩伪顶。底板为铝土质泥岩、粉砂岩。铝土岩虽遇水易膨胀，但抗压强度大，不易产生底鼓。煤层顶、底板岩石物理力学性质试验结果表4表4煤层顶、底板岩石物理力学性质试验煤层编号顶、底板名称岩性抗压强度MPA抗拉强度MPA抗剪强度MPA老顶砂岩97024211000粉砂质泥岩、细砂岩88003822499直接顶板泥岩33032551313粉砂质泥岩495733320292底板泥岩3724245598老顶灰岩98881671127铝土质、泥岩16513176104810底板粉砂岩、泥岩101824212097上述试验结果表明2号煤顶板以中等坚硬岩石为主，伪顶为极岩石。10号煤顶不坚硬岩石，底板为不坚硬板为坚硬岩石，底板为不坚硬岩石。在岩石完整性未遭到破坏时通常稳固性较好。只是伪顶若开采时没有随煤层一起下落，需及时除掉，以防事故的发生。在生产中应根据实际情况选择巷道跨度，并做适当的支护，以保证不发生冒顶事故，确保安全生产。三、煤的性质及品种煤的物理性质和煤岩特征物理性质区内煤层新鲜煤块为黑色灰黑色，强玻璃光泽，裂隙发育，性脆，硬度一般23度，阶梯参差状断口，2号煤容重平均为135T/M3，10号煤容重平均为133T/M3。煤岩特征区内煤层宏观煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之，含少量镜煤，条带状结构、层状构造，煤岩类型属光亮型半光亮型煤。显微煤岩组分由镜质组，半镜质组，丝质组及无机矿物组成。其中镜质组含量558820，主要由均质和基质镜质体组成半镜质组含量73293丝质组含量70152，以半丝质体为主，其次含少量粗粒体和碎屑体。无机矿物组分含量54138，以粘土矿物为主，其次有黄铁矿、方解石等。多呈分散状、结核状充填于其它组分之中。化学组成由于拟定主采对象为2号、10号煤层，据区内涉及的赵家湾勘探区钻孔资料及详查报告中有关资料，仅区内2号、10号煤质化验结果介绍如下工业分析水分（WF）区内2号煤的分析基水分含量原煤一般为072111，平均为089；精煤一般为017110，平均074。10号煤原煤一般为049149，平均092；精煤一般为036078，平均061。灰分（AG）2号煤层原煤灰分产率17942421，平均为1959；精煤8861894，平均1426。10号煤层原煤灰分产率13781982，平均为168；精煤7161344，平均1051。挥发分（VR）2号煤层原煤挥发分产率16531910，平均为1702；精煤挥发分产率14921765，平均1601。10号煤层原煤挥发分率14771771，平均1647；精煤挥发分产率14541678，平均为1543。元素分析CR精煤含量为87639135，平均含量9014HR精煤含量为41501，平均含量45OR精煤含量为200646，平均含量342NR精煤含量为104175，平均含量145有害元素硫（S）2号煤原煤全硫含量（SQG）030037，平均为034；精煤全硫含量（SQG）032045，平均为038。10号煤原煤全硫含量（SQG）214264，平均为248；精煤全硫含量229265，平均246。磷（P）2号煤原煤磷（P）含量00100059，平均含量0026。10号煤原煤磷（P）含量00030019，平均含量0010。工艺性能发热量区内煤发热量QGWF原煤2413131696J/G，平均为28706J/G精煤3046734194J/G，平均为31949J/GQGWR原煤3500335235J/G，平均为35128J/G精煤3565536041J/G，平均为35848J/G粘结性和结焦性2号煤层精煤粘结指数（GRI）2244平均为12110号煤层精煤粘结指数GRI01104平均为53灰熔点据测试结果，区内2号、10号煤的灰熔点变形温度（T1），软化温度（T2）、熔化温度（T3）均大于1500，属难熔灰分。可选性用“分选比重01含量法”，按五个、三个假定灰分要求分别对2号煤层、10号煤层的可选性进行评价，其结果见表5、表6表52号煤层可选评价表假定精煤灰分（）理论分分选比重精煤理论产率（）01含量（）可选性等级801437569489极难选901498657403极难选10015687103465难选115016637751195易选120166379488极易选表610号煤层可选性评价表假定精煤灰分（）理论分分选比重精煤理论产率（）01含量（）可选性等级90142750735极难选100150908297中等可选1150181597045极易选煤类2号煤层精煤可燃基挥发分14921765之间，粘结指数2244，以贫瘦煤为主，次为瘦煤。10号煤层精煤可燃基挥发分在14541678之间，粘结指数在01104之间，以贫瘦煤为主，次为贫煤。煤尘据研究，煤挥发分产率（VR）在3540以下时，随挥发分产率增高，煤尘爆炸性增强。通常，VR在10以下时，煤尘不爆炸，在1015时具爆炸性，VR大于15时爆炸性迅速增加。区内煤VR一般在1420之间，所以煤尘具有爆炸性。因此应做好防尘，除尘工作。瓦斯据勘探资料，区内瓦斯成分主要为N2CH4，CO2含量较低，瓦斯绝对涌出量为028M3/MIN，相对涌出量为075M3/T，由于区内煤层埋藏深度较大，虽然构造简单，但沿走向具波状起伏特征，岩层完整性较好，易形成储气环境，使瓦斯在局部聚集，给煤炭开采带来隐患，应时刻警惕。煤的自燃由详查报告资料可知，区内2号