采礦畢業(yè)設(shè)計（寶山煤礦120萬T新井設(shè)計說明書）

1、采礦畢業(yè)設(shè)計（寶山煤礦120萬T新井設(shè)計說明書） 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概述1.1.1 交通位置 寶山礦井位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市東勝煤田四道柳礦區(qū)南部,行政隸屬伊金霍洛旗新廟鄉(xiāng)管轄。距鄂爾多斯市政府所在地50km,距旗府所在地60 km,距東勝市45km。井田南北平均長5.43km,東西平均寬4.8km,面積24.88km2。 本區(qū)對外交通尚屬方便。礦井經(jīng)束會川與邊賈運煤專線相連,距離3 km;邊賈公路與包府運煤干線相連,距離8 km;經(jīng)包府公路可將煤炭運往東勝市,礦井距達(dá)拉特電廠112km,距包頭神木鐵路沙沙圪臺車站39 km,并有簡易公路相通。寶山井田交通位置圖如圖1-

2、1-1所示。 寶山井田交通位置圖 圖1-1-1 1.1.2 地形地貌及水系 本區(qū)位于鄂爾多斯高原東部、區(qū)域性分水嶺“東勝梁”的南側(cè),勃牛川、束會川位于本區(qū)的北、東、南部。地表大部被風(fēng)積砂覆蓋,由于受水流、風(fēng)蝕等影響,區(qū)內(nèi)溝谷縱橫交錯,水土流失嚴(yán)重,植被極不發(fā)育,是典型的高原侵蝕丘陵地貌。區(qū)內(nèi)地形基本呈西部高四周低的形態(tài),最高點位于本區(qū)西部,海拔標(biāo)高+1290.5m,最低點位于束會川,標(biāo)高+1149.0m,地形最大標(biāo)高差141.5m。本區(qū)域?qū)冱S河水系,勃牛川、束會川環(huán)繞本區(qū),勃牛川位于井田東側(cè),為常年地表徑流(冰凍期凍結(jié)),水流注入黃河。束會川隨季節(jié)變化可形成溪流或洪流,水流匯入勃牛川,次一級溝

3、谷較多,均為間歇性溝谷。由于礦井主采煤層的底板標(biāo)高高于溝川洪水位線,雨季洪水對井下開采一般無威脅。1.1.3 氣象及地震。春冬兩季風(fēng)力較大,一般在4級以上,最大風(fēng)力可達(dá)10級,年平均風(fēng)速3.5m/s,風(fēng)向多為西北風(fēng)。冰凍期較長,最長凍土天數(shù)為167d,最大凍土深度為2.04m。 本區(qū)位于鄂爾多斯臺向斜東北緣,鄂爾多斯臺向斜被認(rèn)為是中國現(xiàn)存最完整、最穩(wěn)定的構(gòu)造單元。據(jù)“中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖”劃分,本區(qū)地震動峰值加速度為0.05g,對照原烈度6度,為弱震區(qū),一般不會發(fā)生破壞性地震,歷史上亦無破壞性記載。1.1.4 礦井電源 礦井附近的主要供電電源有:距離本礦井南部11km的新廟新建110kV變電站

4、、另外有新廟35kV變電站、四道柳35 kV變電站和烏日圖高勒110kV變電站。礦井現(xiàn)有電源引自新廟35kV變電站,10kV高壓線路通過礦井工業(yè)場地,現(xiàn)有100kW變壓器一臺。本區(qū)電源能夠滿足礦井建設(shè)、生產(chǎn)的需要。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 井田地質(zhì)概況 1、區(qū)域構(gòu)造 東勝煤田位于鄂爾多斯臺向斜東勝隆起之東南邊緣地帶,基本構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造,地層走向N25°W,傾向S65°W,傾角1°3°,具有寬緩的波狀起伏,斷層不發(fā)育。 2、井田構(gòu)造 本區(qū)總體構(gòu)造形態(tài)為一向南西傾斜的單斜構(gòu)造,地層傾角1°3°,未發(fā)現(xiàn)斷層,具有寬緩的波狀起

5、伏,無巖漿巖侵入,屬于構(gòu)造簡單地區(qū)。1.2.2 地層 本區(qū)位于東勝煤田淺部露頭區(qū),受新生代地質(zhì)應(yīng)力的作用,使煤系地層在溝谷中裸露于地表。區(qū)內(nèi)揭露地層由老至新有:三疊系上統(tǒng)延長組T3y、侏羅系中下統(tǒng)延安組J1-2y、第三系上新統(tǒng)N2、第四系Q, 分述如下: 1)三疊系上統(tǒng)延長組T3y 該組為煤系地層的沉積基底。普遍發(fā)育大型板狀、槽狀交錯層理,是典型的曲流河沉積體系。厚度6.4023.21m,平均17.09m。 2)侏羅系中、下統(tǒng)延安組(J1-2y) 該組為區(qū)內(nèi)含煤地層,四道柳找煤區(qū)廣泛出露,在本區(qū)遭受后期剝蝕后,被第四系黃土及風(fēng)積砂覆蓋。其巖性組合:頂部、底部主要為灰白色泥質(zhì)膠結(jié)的中粗粒砂巖,頂

6、部有時相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖,底部石英含量較高,白色砂巖特征明顯,可作為延安組頂?shù)捉缑娴臉?biāo)志層。中部巖性組合為一套淺灰色,風(fēng)化后呈灰黃色、淺黃色的各粒級砂巖;灰色至深灰色粉砂巖;砂質(zhì)泥巖;泥巖及煤層,局部含少量鈣質(zhì)砂巖。發(fā)育有水平紋理及波狀層理。區(qū)內(nèi)含3、4、5、6、6下號煤層。該地層向東南方向厚度變大,厚度80.15138.31m,平均106.92m,與下伏地層延長組呈平行不整合接觸。 3)第三系上新統(tǒng)N2 該組地層在區(qū)內(nèi)局部殘存。巖性組合為一套暗紅色、褐紅色砂質(zhì)泥巖和泥巖,含豐富的呈層狀發(fā)育的鈣質(zhì)結(jié)核,半膠結(jié)狀。由于沉積后期風(fēng)化剝蝕的作用,厚度變化較大。據(jù)鉆孔揭露厚度037.00m,平均18.00

7、m,與下伏地層呈不整合接觸。 4)第四系Q由礫石、沖洪積砂及粘土混雜堆積而成;殘坡積物及少量次生黃土分布于山梁坡腳地帶,由砂、礫石組成,局部地段含少量次生黃土;據(jù)鉆孔揭露厚度0.5042.87m,平均13.42m,不整合于一切老地層之上。 地層特征見表1-2-1。地質(zhì)綜合柱狀圖如圖1-2-1所示。東勝煤田地層一覽表表1-2-1地 層單 位厚度(M)最小最大平均巖性第四系Q全新16.41主要由風(fēng)積砂層,次為河流淤積、洪積層。風(fēng)積砂成分以細(xì)粒石英為主,河流淤積層巖性為砂、粉砂或礫石,洪積層以砂、礫石為主。更新統(tǒng)Q3m上部為淤積層,巖性為砂、粉砂及黑色土壤,底部為馬蘭黃土,巖性為淡黃色亞砂土,柱狀節(jié)

8、理發(fā)育,含鈣質(zhì)結(jié)核。不整合于老地層之上第三系R上新統(tǒng)4.43上部為粉紅色砂質(zhì)粘土、亞砂土,下部為灰色、桔黃、棕紅色礫巖夾棕紅、棕黃色砂巖,分選及滾園度差,呈半膠結(jié)狀態(tài),松散。不整合于老地層之上上侏羅下白堊統(tǒng)志丹群85.86上部以磚紅、粉紅及灰綠色的細(xì)、粉砂巖為主,局部含礫,泥質(zhì)膠結(jié),較疏松,具大型斜層理。下部為紫紅、桔黃色的雜色礫巖及含礫粗砂巖互層,夾粉砂巖,礫石以花崗巖、花崗片麻巖、石英巖等組成。分選差,磨園中等,泥質(zhì)膠結(jié),較疏松。與下伏地層呈不整合接觸。中侏羅統(tǒng)J2安定組27.47為一套紫紅、磚紅、黃棕色中、細(xì)粒砂巖,中夾灰紫色砂質(zhì)泥巖。底部為淺黃色,向上變?yōu)闇\紫色的巨厚層狀砂巖。與下伏地

9、層呈假整合接觸直羅組96.07上部為一套雜色的細(xì)、中粒砂巖,顏色為灰白、灰黃、灰蘭、灰綠、灰紫色等,泥質(zhì)或粘土質(zhì)膠結(jié)。底部為厚層狀的灰黃色中粗粒砂巖,局部相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖。含較多鐵質(zhì)、泥質(zhì)結(jié)核。底部局部含1號煤層。與下伏地層呈假整合接觸中下侏羅統(tǒng)J1-2延安組J1-2y上巖段63.06上部主要由灰白色中、細(xì)粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及2號煤組成。底部為灰白、黃綠色細(xì)、粉砂巖及泥巖,具小型波狀層理及水平層理。中巖段63.77主要由灰?深灰色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖和3、4號煤組組成。底部為厚層狀灰白色中、細(xì)粒砂巖,具波狀層理、楔狀交錯層理和水平層理。下巖段64.96主要為灰、灰白色細(xì)砂巖、粉砂

10、巖及灰黑色、黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、煤組成。含5、6號煤組。底部為灰色灰白色的細(xì)中粒砂巖,局部相變?yōu)榇稚皫r或礫巖,發(fā)育大型槽狀交錯層理。與下伏地層呈假整合接觸上三迭統(tǒng)T3延長組T3y>132.80由灰綠色、灰白色細(xì)、中粒石英砂巖組成,含較多云母及少量的暗色礦物,粘土質(zhì)膠結(jié),局部地段頂部有明顯的風(fēng)化殼產(chǎn)物。1.2.3 褶皺及斷層 核實區(qū)構(gòu)造形態(tài)與東勝煤田相似,其總體構(gòu)造形態(tài)為一向南西傾斜的單斜構(gòu)造,地層傾角13o,未發(fā)現(xiàn)斷層,具有寬緩的波狀起伏,無巖漿巖侵入,構(gòu)造復(fù)雜程度屬于簡單類型。1.2.4 水文地質(zhì)特征 1、概況 區(qū)內(nèi)水系較為發(fā)育,基本上兩面環(huán)川。南界為束會川,東界勃牛川。溝谷十分發(fā)育,

11、多為間歇性河流,旱季一般干涸無水或有溪流,但暴雨過后可形成洪水,水流總體由北向南流入勃牛川,而后向南匯入陜西省境內(nèi)的窟野河,最終注入黃河。據(jù)古城壕水文站資料,勃牛川最大洪峰流量為4810m3/s,最小流量0.003m3/s,平均流量4.03m3/s。 2、地下水的補(bǔ)給、逕流及排泄條件 1)補(bǔ)給條件:潛水的補(bǔ)給以大氣降水為主,在溝谷地帶也可接受地表水的補(bǔ)給。延安組下部含水巖組為承壓水,其補(bǔ)給方式一方面接受上部潛水的下滲補(bǔ)給,另一方面則接受側(cè)向逕流補(bǔ)給。 2)逕流條件:四道柳區(qū)地形切割強(qiáng)烈,故地表水及地下潛水逕流條件較好。承壓水主要沿傾向或?qū)用娣较蜣熈?。由于各地層巖性不同,各巖層的滲透性能及逕流速

12、度有所不同,但逕流方向與區(qū)域地形及構(gòu)造特征相一致。 3)排泄條件:松散層潛水的排泄方式主要為蒸發(fā)排泄、井泉排泄和下滲排泄。碎屑巖類承壓水的排泄方式主要有井泉排泄、礦井疏干排泄和地下逕流排泄。 3、含(隔)水層特征 1)含水層 (1)第四系(Q4)松散層潛水含水段 區(qū)內(nèi)松散層分布廣泛,巖性以風(fēng)積砂為主,局部為黃土層,厚度為042.87m,寶山區(qū)平均厚度為13.42m,喬家塔區(qū)平均厚度為23.94m,厚度變化大。該層與第三系粘土及基巖接觸面有泉水出露,流量0.010.04L/S,水質(zhì)為HCO3-CaMg型,礦化度0.19g/L,PH7.3,為低礦化度淡水。 (2)4號煤層底板至Q4含水巖段 由延安

13、組上部地層組成,厚度13.4363.65m,寶山區(qū)平均厚度30.58m,喬家塔區(qū)平均厚度40.68m,厚度變化較大。受風(fēng)化作用孔隙、裂隙較發(fā)育,淺部地層可直接或間接接受大氣降水的補(bǔ)給,含有少量孔隙、裂隙潛水。溝谷地帶有泉水出露,流量0.030.04L/S,水質(zhì)為HCO3-Ca?Mg型,礦化度0.19g/L,PH7.1,屬低礦化度淡水。 (3)46號煤含水巖段 區(qū)內(nèi)該層段均有分布,該段厚度27.4034.50m,寶山區(qū)平均厚度31.78m,喬家塔區(qū)平均厚度29.26m,厚度變化不大,含水微弱。相對含水的中細(xì)粒砂巖與相對隔水的砂泥巖類及粉砂巖呈互層分布,泥巖類隔水性能好,分布較穩(wěn)定,上下層水力聯(lián)系

14、差。 (4)延長組(T3y)含水巖段 該層全區(qū)分布,且厚度大,為煤系地層基底。本次鉆孔揭露最大厚度23.21m,巖性為不同粒度的灰綠及綠色砂巖,含孔隙、裂隙承壓水,富水性不強(qiáng),與煤系地層聯(lián)系不大。 2)隔水層 (1)第三系(N2)粘土:主要分布在本區(qū)北部及東部,厚度20.0037.00m,平均厚度28.50m。巖性為淺紅色含砂泥質(zhì)粘土,粘性大,松軟未膠結(jié),含少量礫石,一般不含水。 (2)6號煤至延長組(T3Y)頂含水巖段的隔水層 區(qū)內(nèi)該段均有分布,厚度10.9559.99m,橫向厚度變化大。含水層的巖性以灰白色中、細(xì)砂巖為主,多為泥質(zhì)膠結(jié),較致密,含水層富水性弱。本段隔水層巖性主要為砂質(zhì)泥巖,

15、隔水性能好,較穩(wěn)定。 4、充水因素分析 礦坑充水是影響礦井正常開采的主要因素,區(qū)內(nèi)可構(gòu)成礦坑充水的水源主要有大氣降水、地表水及地下水。 1)大氣降水 根據(jù)伊金霍洛旗氣象局資料,本區(qū)歷年平均降水量為374mm,降水多集中在79月份。大氣降水除大部分地表逕流外,少部分滲入地下。本區(qū)受大氣降水影響的主要是4號和6號煤層,由于局部煤層沿溝谷出露或頂板較薄,大氣降水可直接通過第四系松散層直接或間接滲入煤層中,使礦坑充水。 2)地表水 束會川流經(jīng)礦區(qū)西南邊緣,實測流量1.348m3/s(2004年9月18日)。勃牛川位于井田東側(cè),為常年地表徑流(冰凍期凍結(jié)),水流注入黃河。地表水對區(qū)內(nèi)6號煤開采構(gòu)不成較大

16、危害。但礦井井巷系統(tǒng)形成后,地表水體將可能改變原有天然流場,將排泄區(qū)域的地表水及地下水變?yōu)檠a(bǔ)給區(qū),會導(dǎo)致地下水的富集。因此,開采時應(yīng)對匯水洼地引起注意。 3)地下水 (1)潛水:潛水受地形地貌控制,隨降雨量多少及季節(jié)變化顯著,一般滯后于雨季,水量多集中在12月份至來年13月份,開拓時應(yīng)注意季節(jié)變化的影響。 (2)承壓水:區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單,地層平緩,相對含水的砂巖類巖層不同深度的分布在各地層中,接受上部潛水的下滲補(bǔ)給。隨著深度的增加,含水巖層的透水性能減弱。各含水層之間水力聯(lián)系差,各煤組間無水力聯(lián)系。 5、礦井涌水量預(yù)計 根據(jù)補(bǔ)充勘探報告,本區(qū)未做專門的水文地質(zhì)工作,參考礦井生產(chǎn)時實際礦井涌水量

17、為5 m3/h的情況,考慮到本井田埋藏情況、區(qū)域水文地質(zhì)情況以及礦井消防除塵灑水情況,確定礦井正常涌水量為30m3/h,最大涌水量為60m3/h。 6、水文地質(zhì)類型 本區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面位于束會川,區(qū)內(nèi)各煤層均位于其上,地形有利于自然排水,直接充水含水層主要為延安組(J1-2y)孔隙、裂隙巖層,補(bǔ)給源以大氣降水為主,含水層富水性弱,鉆孔單位涌水量q<0.1L/s?m。因此,本區(qū)水文地質(zhì)類型為第第類第一型,即孔隙裂隙充水礦床、水文地質(zhì)條件簡單型。1.3 煤層特征1.3.1 煤層 本區(qū)煤系地層為中、下侏羅統(tǒng)延安組,自上而下賦存為五個煤層,即3、4、5、6、6下號煤層,其中4、6號煤層可采,其它

18、為不可采煤層。 1、4號煤層 該煤層位于延安組的中部,基本全區(qū)發(fā)育,煤層厚度為02.20 m,平均厚度1.50 m,由東南向西北煤層逐漸變厚。一般不含夾矸,結(jié)構(gòu)簡單,大部分可采,屬于較穩(wěn)定煤層。 2、6號煤層 該煤層位于延安組的下部,全區(qū)發(fā)育,煤層厚度為0.903.00 m,平均厚度2.00 m,由東南向西北煤層逐漸變薄。一般不含夾矸,結(jié)構(gòu)簡單,基本全區(qū)可采,屬于較穩(wěn)定煤層。 可采煤層特征表 單位:m 表1-2-1煤號煤層厚度煤層間距夾矸巖性最小最大最小最大最小最大頂 板夾 矸底 板平均平均平均/層數(shù)402.20砂質(zhì)泥巖泥巖粉砂巖砂質(zhì)泥巖1.5000.30細(xì)砂巖砂質(zhì)泥巖泥巖細(xì)砂巖粉砂巖2.00

19、0.30/11.3.2煤質(zhì)、煤類與煤的用途 1、物理性質(zhì) 勘查區(qū)內(nèi)煤呈黑色、條痕褐黑色,弱瀝青瀝清光澤,內(nèi)生裂隙較為發(fā)育,并具水平、垂直兩組節(jié)理,其中垂直節(jié)理較為發(fā)育。節(jié)理中常充填方解石、黃鐵礦薄膜。參差狀斷口,條帶狀結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造。 4號煤層真比重1.281.44,平均1.30;6號煤層真比重1.281.38,平均1.33。 2、化學(xué)性質(zhì) 1水分(Mad) 本區(qū)4號煤層原煤水分1.76%7.48%,平均5.56%; 6號煤層原煤水分4.39%9.20%,平均7.73%。 2)灰分(Ad) 寶山區(qū)4號煤層原煤灰分平均17.71%; 6號煤層原煤灰分平均12.82%;喬家塔區(qū)4號煤層原煤灰分平均

20、7.04%; 6號煤層原煤灰分平均18.39%; 3)揮發(fā)分(Vdaf) 本區(qū)內(nèi)各可采煤層揮發(fā)分產(chǎn)率(Vdaf)較高,4號煤層原煤揮發(fā)分產(chǎn)率34.32%35.69%,平均34.80%;浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率33.61%35.03%,平均34.49%。6號煤層原煤揮發(fā)分產(chǎn)率32.69%36.47%,平均34.42%;浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率31.83%35.15%,平均34.11%。 4)微量元素 可采煤層中鍺平均含量0.25%3.85%;釩平均含量0.0011.16%。均無工業(yè)利用價值。 5)有害元素 (1)全硫(St.d) 煤中全硫含量很低,可采煤層平均含量0.22%0.42%。數(shù)值變化小,為特低硫煤。洗選后

21、全硫含量有所降低,平均含量0.21%0.35%。 (2)磷(Pd) 煤中磷含量很低,平均含量0.006%0.024%,洗選后平均含量0.002%0.013%。 綜上所述,本區(qū)煤層有害成分低,屬低中灰分、特低硫、特低磷低磷的不粘煤?？刹擅嘿|(zhì)特征見表1-2-1。 3、工藝性能 1)發(fā)熱量 (1)干基彈筒發(fā)熱量(Qb.d) 可采煤層干基彈筒發(fā)熱量原煤平均值為26.1230.73MJ/Kg ,數(shù)值變化小,洗選后發(fā)熱量增高,浮煤平均值為30.2030.98MJ/Kg。 (2)干基低位發(fā)熱量(Qnet.d) 可采煤層干基低位發(fā)熱量原煤平均值為25.3429.84MJ/Kg ,數(shù)值變化小,洗選后發(fā)熱量增高,

22、浮煤發(fā)熱量平均值為29.1529.98MJ/Kg。 2)粘結(jié)性和結(jié)焦性 煤的粘結(jié)指數(shù),自由膨脹序數(shù),膠質(zhì)層最大厚度,奧亞膨脹度均為零,焦塊熔合狀況為“粉狀膠結(jié)”,葛金焦型為“A”,少數(shù)為“B”,焦渣特征為II類,表明區(qū)內(nèi)煤的粘結(jié)性弱,結(jié)焦性差。 3)氣化性能 (1)熱穩(wěn)定性 據(jù)鄰區(qū)勃牛川普查地質(zhì)報告,區(qū)內(nèi)6號煤層熱穩(wěn)定性中等。 (2)煤對CO2的反應(yīng)性 據(jù)本區(qū)B2號孔煤樣測試結(jié)果得知:煤對CO2的反應(yīng)性好,在1000時還原率僅達(dá)61.3%62.6%。在900以下增長較快,900以上增長緩慢。 4)低溫干餾 煤的低溫干餾產(chǎn)物以半焦為主,其次為焦水,焦油產(chǎn)率和氣體損失。各煤層焦油產(chǎn)率平均含量為5.

23、38%6.87% ,各煤層均為富油煤。經(jīng)統(tǒng)計焦油產(chǎn)率和元素分析中的氫、氮呈正相關(guān),和碳、氧多為負(fù)相關(guān)。 5)煤灰成分及熔融性 區(qū)內(nèi)煤灰成分組成復(fù)雜,且變化大。主要成分為SiO2,平均值為46.43%,AL2O3:18.26%;Fe2O3:7.31%;CaO:12.21%;SO3:9.83%;MgO、TiO2含量低,一般在3%以下。 本區(qū)煤的煤灰熔融性(ST)一般在11001250之間,屬低軟化溫度灰(LST)較低軟化溫度灰(RLST)。 4、煤的可選性 可選性評定須預(yù)先擬定一個洗選后的灰分值,依據(jù)國際GB/T16417-1996煤炭可選性評定方法(±0.1含量法)可選性進(jìn)行評定。 從

24、可選性試驗成果表中看,當(dāng)洗選后灰分(Ad%)在6.0%時屬難選。 5、煤質(zhì) 綜合以上所述,本區(qū)煤層有如下特征: 1)煤變質(zhì)程度低,煤層為低變質(zhì)的不粘煤,變質(zhì)程度為煙煤第階段。 2)煤層有害成分低,低中灰分、低硫分、特低磷低磷分煤。 3)屬高熱值煤。 4)粘結(jié)性差,焦渣類型為2號,煤中微量元素含量低。 5)煤的氣化性能好,煤層均為含油煤。 主要可采煤層煤質(zhì)特征見表1-3-1。主要可采煤層煤質(zhì)特征表 表1-3-1煤層號洗選情況工 業(yè) 分 析 (%)焦渣特征發(fā)熱量(MJ/Kg)各 種 硫 %最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均4 6、煤類 根據(jù)中國煤炭

25、分類國家標(biāo)準(zhǔn)(GB575186),區(qū)內(nèi)各煤層膠質(zhì)層最大厚度和粘結(jié)指數(shù)為零,透光率在73%左右,原煤揮發(fā)分(Vdaf)平均值為29.76%36.47%,本區(qū)屬于不粘煤。 7、煤的用途區(qū)內(nèi)各可采煤層有害成分低,屬低中灰、低硫、特低磷低磷、高熱值不粘煤,是良好的民用和動力用煤,適用于火力發(fā)電,各種工業(yè)鍋爐等,也可在建材工業(yè)、化學(xué)工業(yè)中用焙燒材料。粉煤加粘結(jié)劑成形還可制作煤磚、煤球、蜂窩煤等。1.3.3 煤層開采技術(shù)條件 1、煤層頂?shù)装迩闆r 從喬家塔Q4鉆孔巖石試驗結(jié)果看,細(xì)粒巖石比粗粒巖石抗壓、抗剪強(qiáng)度大,各類巖石抗壓強(qiáng)度小于30MPa的占88.9%,巖體完整性多為較完整。因此,基巖大都屬于軟弱半堅

26、硬巖層,工程地質(zhì)條件屬中等。 2、瓦斯 根據(jù)原寶山礦瓦斯鑒定結(jié)果,礦井總回風(fēng)巷瓦斯絕對涌出量為0.14m3/min,相對涌出量為1.008m3/t,本礦為低沼氣礦井。 3、煤塵爆炸及煤的自燃 勘探報告沒有對煤的自燃、煤塵爆炸作專項鑒定,據(jù)鄰區(qū)鑒定結(jié)果,各煤層火焰長度均大于400mm,抑制煤塵爆炸最低巖粉量為80%,有爆炸危險性。煤層具有自然發(fā)火傾向,自然發(fā)火期4060d。 4、地溫/100m,小于3/100m,無地溫異常。 5、放射性及其它有害氣體 本區(qū)經(jīng)各勘探階段,對鉆孔測井及大量的煤、巖樣品測試,均未發(fā)現(xiàn)有放射性異常和大量有害氣體。 6、地壓 本區(qū)煤層埋藏較淺,地壓較小,無異常地壓。2 井

27、田境界和儲量2.1 井田境界 本項目包括伊泰公司的寶山井田和喬家塔井田以及蒙泰公司的牛家梁井田,三井田合并開發(fā)。合并后的井田南北平均長5.43km,東西平均寬4.8km,面積24.88km2,整個井田由11個拐點圈定。井田境界拐點坐標(biāo)見表2-1。 表2-1 井田境界拐點坐標(biāo)表 單位:m點號緯距(X)經(jīng)距(Y)點號緯距(X)經(jīng)距(Y)64366540.00037448830.0002.2 礦井工業(yè)儲量2.2.1 井田勘探 1、構(gòu)造類型 工作區(qū)內(nèi)地層傾角為13°,為一向南西傾斜的單斜構(gòu)造,褶曲與斷層均不發(fā)育,無巖漿活動,為構(gòu)造簡單地區(qū),屬于第一類。 2、煤層穩(wěn)定類型 工作區(qū)內(nèi)煤系地層共含

28、煤17層,具有對比意義的為5層,其中4、6煤層為可采煤層,主要可采煤層為6號煤層,為本次勘查的主要工作對象,該煤層全區(qū)發(fā)育,厚度變化較小,為0.505.70m,平均為2.00m。層位穩(wěn)定,煤厚變化相對較小,變化規(guī)律明顯,故將其確定為穩(wěn)定煤層,即第一型,其它煤層的穩(wěn)定類型據(jù)其發(fā)育程度確定為不穩(wěn)定型。故工作區(qū)的勘查類型確定為一類一型。2.2.2 礦井工業(yè)儲量 本區(qū)煤系地層為中、下侏羅統(tǒng)延安組,自上而下賦存為五個煤層,即3、4、5、6、6下號煤層,其中4、6號煤層可采,其它為不可采煤層。 4號煤層位于延安組的中部,基本全區(qū)發(fā)育,煤層厚度為02.20 m,平均厚度1.50 m,由東南向西北煤層逐漸變厚

29、。一般不含夾矸,結(jié)構(gòu)簡單,大部分可采,屬于較穩(wěn)定煤層。 6號煤層位于延安組的下部,全區(qū)發(fā)育,煤層厚度為0.903.00 m,平均厚度2.00m,由東南向西北煤層逐漸變薄。一般不含夾矸,結(jié)構(gòu)簡單,基本全區(qū)可采,屬于較穩(wěn)定煤層,且埋藏淺,儲量豐富,是本井田主采煤層。本設(shè)計主要針對6煤層進(jìn)行開采設(shè)計。井田內(nèi)各煤層容重見表2-2-1 表2-2-1 各煤層容重表煤層46 1 礦井工業(yè)儲量 礦井工業(yè)儲量可用下式計算 Zgi=mi×ri×si (2-2)式中: mi?第i煤層平均厚度,m; ri?第i煤層容重,t?m-3; si?第i煤層面積。計算結(jié)果見表2-2-2。 表2-2-2 各煤

30、層工業(yè)儲量計算表煤層煤層厚度/m煤層容重/t?m-3井田面積/km2工業(yè)儲量/萬t2.3 礦井可采儲量 設(shè)計對井田內(nèi)厚度2.00 m的4、6煤層進(jìn)行開采設(shè)計,因此,井田內(nèi)的各種永久煤柱損失按4、6煤層進(jìn)行計算,其余煤層只考慮一定的系數(shù)。而不作具體計算。2.3.1 井田邊界保護(hù)煤柱 井田邊界保護(hù)煤柱按寶山礦實際情況取20 m,則用下式計算井田邊界保護(hù)煤柱損失。 Pj=H×L×m×r (2-5)式中:H?井田邊界煤柱寬度,m;L?井田邊界長度,m;m?煤層厚度,m;r?煤層容重,t?m-3;Pj? 井田邊界保護(hù)煤柱損失,萬t。則:P4=20×20025

31、15;×× P6=20×20025×××2.3.2 工業(yè)廣場煤柱 根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范有關(guān)條文,不同井型與其對應(yīng)的工業(yè)廣場面積見表2-3-1。由表2-3-1可知,并結(jié)合本設(shè)計井型(120萬t/a),應(yīng)該是12公頃,即0.12 km2,但是考慮到近些年來建筑技術(shù)的提高,建筑物不斷向空間發(fā)展,所以,工業(yè)廣場的面積都由縮小的趨勢。本設(shè)計取0.70的系數(shù),則工業(yè)廣場的面積為0.084 km2。長軸定為300m,短軸定為280m。采用垂直剖面法計算工業(yè)廣場的壓煤損失,圍護(hù)帶的寬度取20m。垂直剖面圖如圖2-1所示。 表2-3-1 工業(yè)廣場占地面

32、積表井型/萬t?a-1占地面積/公頃(10萬t)-1 由此可知工業(yè)廣場壓煤面積為:Sg=0.5×H×(L1+L2) (2-6)式中:H?梯形高度,mm;L1?梯形上邊長,mm;L2?梯形下邊長,mm;Sg?工業(yè)廣場煤柱面積,km2。××××100=115.3 (萬t)。表2-3-2 寶山煤礦地質(zhì)條件及巖層移動角煤層厚度/m煤層傾角/°圍護(hù)帶寬度/m表土層移動角/°2.002545走向移動角/°上山移動角/°下山移動角/°7080752.3.3 井田內(nèi)永久煤柱損失 井田內(nèi)永久煤柱損失包括

33、井田內(nèi)斷層保護(hù)煤柱損失、井田邊界防水煤柱損失、和工業(yè)廣場壓煤損失及鐵路保護(hù)煤柱.計算結(jié)果見表2-3-4,工業(yè)廣場壓煤如圖2-1所示。 表2-3-4 寶山井田永久煤柱損失煤柱損失處單位數(shù)量斷層煤柱萬t0×307.7=430.78(萬t)。2.3.5 礦井設(shè)計際可采儲量1 礦井設(shè)計可采儲量按下式計算:Zk=(Zg-P)×C (2-7)式中:Zg?礦井工業(yè)儲量,萬t;P?井田煤柱損失,430.78,萬t;C?采區(qū)采出率,薄煤層不應(yīng)小于85%,中厚煤層不應(yīng)小于80%,厚煤層不應(yīng)小于75%。Zk?礦井可采儲量,萬t。各煤層的工業(yè)儲量和可采儲量見表2-3-5。表2-3-5 礦井儲量匯總

34、表 單位:萬t煤層工業(yè)儲量煤柱損失礦井可采儲量4 、63 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1 礦井工作制度 按照煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范中規(guī)定,確定本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按年工作日300 d計算,四六制作業(yè)(三班生產(chǎn),一班檢修),每日三班出煤,凈提升時間為14 h。3.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、服務(wù)年限 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第2.2.1條規(guī)定:礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國家對煤炭的需求等因素,經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。 礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定: 1)資源情況:煤田地質(zhì)條件簡單,儲量豐富,應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模,建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜,儲量有限,則不能將礦

35、區(qū)規(guī)模定得太大; 2)開發(fā)條件:包括礦區(qū)所處地理位置(是否靠近老礦區(qū)及大城市),交通(鐵路、公路、水運),用戶,供電,供水,建筑材料及勞動力來源等。條件好者,應(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模,否則應(yīng)縮小規(guī)模; 3)國家需求:對國家煤炭需求量(包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等)的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù); 4)投資效果:投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模,反之則縮小規(guī)模。 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。 礦井可采儲量Zk、設(shè)計生產(chǎn)能力A礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為: T=Zk /(A×K)(3-1)式中: T?礦井服務(wù)年限,a; Zk?礦井可采儲量,萬t; A?設(shè)計

36、生產(chǎn)能力,萬t; K?礦井儲量備用系數(shù),取1.3。 確定井型時需要考慮備用系數(shù)的原因是,礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能力,礦井投產(chǎn)后,產(chǎn)量迅速提高;局部地質(zhì)條件變化,使儲量減少;有的礦井由于技術(shù)原因,使采出率降低,從而減少了儲量。 則,礦井服務(wù)年限為: T 9219.21/120×1.3 59.1 a 服務(wù)年限符合要求。 按礦井的實際煤層開采能力,輔助生產(chǎn)能力,儲量條件及安全條件因素對井型進(jìn)行校核: 1)煤層開采能力 井田內(nèi)有4、6號煤層可采,總煤厚3.5 m,為中厚煤層,賦存穩(wěn)定,厚度基本無變化。煤層傾角平均2°,地質(zhì)條件簡單,根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式,可以

37、布置一個綜采工作面。 2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 礦井設(shè)計為大型礦井,開拓方式為斜井?平硐聯(lián)合開拓。主斜井采用膠帶輸送機(jī)提升煤炭,工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)斜巷膠帶輸送機(jī)到大巷膠帶輸送機(jī)運到地面煤倉,運輸能力大,自動化程度高;副平硐和大巷輔助運輸采用無軌膠輪車運輸,運輸能力大,調(diào)度方便靈活。 3)通風(fēng)安全條件的校核 本礦井為低瓦斯礦井,瓦斯涌出量極低,但煤塵具有強(qiáng)爆炸危險,煤炭有自然發(fā)火傾向,發(fā)火期3-6個月。礦井投產(chǎn)前期采用中央并列式通風(fēng),后期采用兩翼對角式通風(fēng)。輔助運輸大巷進(jìn)風(fēng),煤炭運輸大巷回風(fēng),工作面采用后退式U型通風(fēng),通過第九章的通風(fēng)設(shè)計知可以滿足通風(fēng)需要。 4)礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力與服務(wù)年限相

38、適應(yīng),才能獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范給出了井型和服務(wù)年限的對應(yīng)要求,見表3-1 表3-1 不同礦井設(shè)計生產(chǎn)能力時礦井服務(wù)年限表礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 (萬t/a)礦井設(shè)計服務(wù)年限 (a)第一水平設(shè)計服務(wù)年限煤層傾角25° 25°-45°45°600及以上7035300-5006030120-2405025201545-9040201510 4 井田開拓4.1 井田開拓的基本問題 井田開拓是指在一個某井田范圍內(nèi),為了采煤,從地面向地下開掘一系列巷道進(jìn)入煤體,建立礦井提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位

39、置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式,要技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理,生產(chǎn)上安全高效。井田開拓的內(nèi)容包括:井筒形式、數(shù)目、位置,開采水平劃分,大巷布置,準(zhǔn)備方式等。 開拓問題解決的好壞,關(guān)系到整個礦井生產(chǎn)的長遠(yuǎn)利益,關(guān)系到礦井的基建工程量、初期投資和建設(shè)速度,從而影響礦井經(jīng)濟(jì)效益。因此,在確定開拓方式是要遵循以下原則: 1 貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策,為早出煤、出好煤、高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量;尤其是初期建設(shè)工程量,節(jié)約基建投資,加快礦井建設(shè)。 2 合理集中開拓部署,簡化生產(chǎn)系統(tǒng),避免生產(chǎn)分散,做到合理集中生產(chǎn)。 3 合理開發(fā)國家資源,減少煤炭

40、損失。 4 要建立完善的通風(fēng)、運輸、供電系統(tǒng)、創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件,減少巷道維護(hù)量,使主要巷道經(jīng)常保持良好的狀態(tài)。 5 要適應(yīng)當(dāng)前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況,應(yīng)為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜合機(jī)械化、自動化創(chuàng)造條件。 6根據(jù)用戶需要,應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采,以及其它有益礦物的綜合開采。4.1.1 井筒形式和位置 井筒是井下和地面出入的咽喉,是全礦生產(chǎn)的樞紐。 1 井筒形式的選擇 井筒形式目前只有三種:平硐、斜井和立井。在一般情況下,平硐最簡單,斜井次之,立井復(fù)雜。但在解決具體問題時,必須從自然地質(zhì)條件、技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)條件各個方面綜合考慮。三種井筒形式的優(yōu)缺點見表4-1

41、設(shè)計的許廠井田地面標(biāo)高在+38.5 m+39.8 m,地勢平坦,不具備平硐開拓的地形條件;井田內(nèi)沖積層厚度達(dá)150 m,厚度較大,采用斜井則施工困難,而且井田內(nèi)煤層平均傾角在4°左右,所以,沒有采用斜井開拓的地質(zhì)條件。綜合以上所述并結(jié)合表4-1確定本設(shè)計許廠井田采用立井開拓形式。 表4-1井筒形式比較井筒形式優(yōu)點缺點適用條件平硐1運輸環(huán)節(jié)和設(shè)別少、系統(tǒng)簡單、費用低。2工業(yè)設(shè)施簡單。3井巷工程量少,省去排水設(shè)備,大大減少了排水費用。4施工條件好,掘進(jìn)速度快,加快建井工期。5煤損少。受地形影響特別大有足夠儲量的山嶺地帶斜井與立井相比:1井筒施工工藝、設(shè)備與工序比較簡單,掘進(jìn)速度快,井筒施

42、工單價低,初期投資少。2地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場簡單、延伸方便。3主提升膠帶化有相當(dāng)大提升能力。能滿足特大型礦井的提升需要。4斜井井筒可作為安全出口。與立井相比:1井筒長,輔助提升能力小,提升深度有限。2通風(fēng)線路長、阻力大、管線長度大。3斜井井筒通過富含水層,流沙層施工復(fù)雜。井田內(nèi)煤層埋藏不深,表土層不厚,水文地質(zhì)條件簡單,井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。立井1不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質(zhì)等自然條件限制。2井筒短,提升速度快,對輔助提升特別有利。3當(dāng)表土層為富含水層的沖積層或流沙層時,井筒容易施工。4井筒通風(fēng)斷面大,能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風(fēng)量的要求。1井筒

43、施工技術(shù)復(fù)雜,設(shè)備多,要求有較高的技術(shù)水平。2井筒裝備復(fù)雜,掘進(jìn)速度慢,基建投資大。對不利于平硐和斜井的地形地質(zhì)條件都可考慮立井。 2 井筒位置選擇 井筒位置選擇要有利于減少初期井巷工程量,縮短建井工期,減少占地面積,降低運輸費用,節(jié)省投資;要有利于礦井的迅速達(dá)產(chǎn)和正常接替。因此,可以按以下原則確定: 1)沿井田走向的有利位置 當(dāng)井田形狀比較規(guī)則而且儲量分布均勻時,井筒的有利位置應(yīng)在井田走向中央;當(dāng)井田儲量呈不均勻分布時,應(yīng)布置在儲量的中央,以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田,可使沿井田走向的井下運輸工作量最小,通風(fēng)網(wǎng)路較短,通風(fēng)阻力小。 2)井筒沿井田傾斜方向的有利位置 井筒位于井田淺部時,總

44、石門工程量大,但第一水平及投資較少,建井工期短;井筒位于井田中部時,石門較短,沿石門的運輸工程量較小;井筒位于井田的下部時,石門長度和沿石門的運輸工作量大,如果煤系基底有含水量大的巖層不允許井筒穿過時,它可以延伸井筒到深部,對開采井田深部及向下擴(kuò)展有利。從井筒和工業(yè)場地保護(hù)煤柱損失看,井筒愈靠近淺部,煤柱尺寸愈小,愈近深部,煤柱尺寸愈大。因此,一般井筒位于井田傾向方向中偏上的位置。 3)有利于礦井初期開采的井筒位置 盡可能的使井筒位置靠近淺部初期開采塊段,以減少初期井下開拓巷道的工程量,節(jié)省投資和縮短建井工期。 4)地質(zhì)及水文條件對井筒布置影響 要保證井筒,井底車場和硐室位于穩(wěn)定的圍巖中,應(yīng)盡

45、量使井筒不穿過或少穿過流沙層,較大的含水層,較厚沖積層,斷層破碎帶,煤與瓦斯突出的煤層,較軟的煤層及高應(yīng)力區(qū)。 5)井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)廣場 井口附近要布置主,副井生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進(jìn)鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相連接,以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌,要求地面平坦,高差不能太大,盡量避免穿過村鎮(zhèn)居民區(qū),文物古跡保護(hù)區(qū),陷落區(qū)或采空區(qū),洪水浸入?yún)^(qū),盡量避免橋涵工程,尤其是大型橋涵隧道工程。 6)井口應(yīng)滿足防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 附近有河流或水庫時要考慮避免一旦決堤的威脅及防洪措施。 根據(jù)以上原則,同時結(jié)合寶山井田的實際條件: 1)全井田主要可采煤層6煤層厚2.00 m,賦存穩(wěn)定。 2)本井田無斷

46、層,煤層平均傾角2°。 3)礦區(qū)內(nèi)河流稀少,只有一條光府河,一條楊家河,它們均系人工季節(jié)性河流。汛期最高洪水位標(biāo)高為+38.0 m,枯水期河水減少甚至斷流。 綜上所述:確定井筒位置位于孫氏店支2斷層以東,此處地勢平坦,煤層埋藏較淺。具體是在X7-4鉆孔和55#鉆孔所確定的范圍內(nèi)。此處也大致是井田走向的中央。 3 井筒數(shù)目 為了滿足井下煤炭的提升需設(shè)置一主井,輔助提升及進(jìn)風(fēng)設(shè)置一副井。因為用主井回風(fēng)存在主井漏風(fēng)嚴(yán)重的問題,因此設(shè)置回風(fēng)井。由于第一水平采用中央并列式通風(fēng),故前期在工業(yè)廣場中心設(shè)置回風(fēng)井一個,后期采用中央邊界式通風(fēng),在第二水平邊界再設(shè)置一個風(fēng)井。共計4個井筒。4.1.2 工業(yè)廣場布置 工業(yè)廣場的位置則根據(jù)井筒位置的要求,布置在X7-4鉆孔和55#鉆孔之間。其形狀為一矩形,長度方向和煤層的走向方向平行,寬度方向和煤層傾向方向平行。長度為300 m,寬度28