伊东集团扶贫煤矿二采区设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

伊东集团扶贫煤矿二采区设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

为简单～复杂型，含夹矸 11 层，平均 3 层，单层夹矸最大厚度 左右，平均夹矸厚度 ，煤层中夹石平均总厚为 ，岩性为粘土岩、泥岩、碳质泥岩。 煤层顶底板岩性为粘土岩、砂岩和泥岩。 距 9 上 煤层间距 ～ ，一般在 7m 左右，属较稳定煤层。 煤质 （一）物理特性和煤岩特性 宏观特性： 内蒙古工业 大学本科毕业设计说明书 6 井田内煤呈黑色，条痕为黑棕色，沥青及弱沥青玻璃光泽，裂隙不发育，呈细条带状。 井田内 6号煤层上段以暗淡煤和半暗淡煤为主，煤质较差，中段和下段煤质较好，以亮煤为主夹有少量镜煤，镜煤多以条带状，属半亮型煤。 9 上 、 9 号煤层以暗煤为主，局部夹亮煤、丝炭、煤岩类型为半暗型―暗淡型。 煤的显微特征 本区煤质特征为丝炭含量高， 6 号煤层平均值为 %， 8 号煤层平均值 %，9 上 煤层平均值 %， 9 号煤层平均 值 %。 镜煤最大反射率；各煤层在 ～ 之间，均属变质Ⅰ阶段，相当于长焰煤。 （二）煤的其它物理特性 煤的比重和容重（见表 121） 表 121 各煤层比重和容重测试结果一览表 煤 层编 号 平均灰分Ad(%) 比 重 (t/m3) 容 重 (t/m3) 煤 层 编 号 平均灰 Ad(%) 比 重 (t/m3) 容 重 (t/m3) 6 9 8 9 上 根据邻区大样测定，静止角 ～ 度，摩擦角 ～ 30 度，散比重 ～，抗压强度（两米落法）为 ～ kg/cm2，可磨性 ～。 （三）煤的化学性质及工艺性能 煤灰成分与灰熔融性：本区煤灰的熔融性很高，各煤层均属难熔灰分煤 ,利于煤的气化和燃烧。 煤的灰成分： SiO2 ～ %， Fe2O3 ～ %， Al2O3 ～ %， CaO ～ %， MgO ～ %， TiO2 ～ %， SO3 ～%。 含及其它有害元素含量 6号煤含硫 ～ %，平均 %，属低硫煤。 8号煤含硫量 ～ %，平均 %，属于中硫煤。 9 上 号煤层为 ～ %，平均 %，属于低硫煤。 9号煤层变化较大，为 ～ %，平均值为 %，属于低硫煤。 区内硫份主要以硫化物为主，有机硫次之，仅有微量硫酸盐硫。 各煤层中磷含量 ～ %，属于低磷煤，氯含量 ～ %，含量低。 砷含量较高， 且变化大， 9 上 及 9内蒙古工业 大学本科毕业设计说明书 7 号煤层平均值分别为 ， ， ， 41PPM，不能用于酿酒或食品业燃烧用煤。 煤的工艺性能：洗煤后精煤发热量（ Q,d）稳定，可达 ；矿区内主要煤层可磨性系数大于 1，属容易磨碎煤。 各煤层经低温干馏试验，原煤含油率（ Tq）一般低于 7%，属于含油煤，主要煤层碳与氢的比值均大于 16，表明矿区内煤层不利于液化。 煤的气化性能测试表明其粘结性、灰分、灰熔融性，均符合“沸腾层发生炉用煤”的质量要求。 热稳定性较好，属于一级。 （四）煤的可选 性及工业用途 可选性评价 普查～勘探阶段，对小鱼沟矿区 9 上 及 9 号煤层经多次简易筛分，浮沉试验及23 套大样试验表明： 6号煤层上段厚度 米，灰分高（ %），煤质差、精煤回收率低，当精煤灰分为 10%时，回收率仅 %，精煤灰分为 12%时，回收率可达 %，177。 值很低，分别为 、 ，属于极难选煤。 6煤下段厚 ，原煤灰分 %，灰分控制在 10%、 12%时，精煤回收率分别为 %（良等）， 74%（优等），177。 值分别为 （难选）、 （易选）。 上述表明， 6号煤层下段当灰分控制在 12%时，属易选，控制在 10%时，属于难选。 8号、 9 上 、 9号煤层属难选至极难选煤。 煤的工业用途 煤种属于长焰煤。 6 号煤为低硫、低磷、中灰、高砷、中热值煤。 煤的可选性差，属难选煤。 煤的热稳定性和煤对二氧化碳化学反应性都较好，煤灰溶融性较高。 灰分、硫分等都可满足“沸腾层发生炉” 气化用煤指标。 煤炭经粗选后可作为火车、船舶等蒸汽机用煤，原煤可用于火力发电，气化和液化用煤。 9 上 、 9 号均属富灰煤，低磷、低硫、砷含量高，经可选性试验属极难选煤，可作为火力发电和民用煤。 井田水文地质条件 （一）地形地貌及气候条件 本区属鄂尔多斯黄土高原，因流水作用的冲蚀，地形变的十分复杂，沟谷纵横交错，沟深壁陡，断面多呈 V 字型、树枝状分布，沟谷中有基岩外露。 本井田地形西高东低，海拔标高在 1088m～ 1300m 之间，一般标高 1180m。 本区属大陆性气候，冬季严寒而温长，夏季炎热而短暂，寒署变化剧烈，昼夜温差大，气候干燥，蒸发量大，为降水量的四倍多，而降水多集中在七、八、九月，形成集中补给和集中排汇。 由于地下水补给主要来源于大气降水，但地表冲沟切割很内蒙古工业 大学本科毕业设计说明书 8 深，所以不利于地下水富集。 （二）含 、隔水层特征 岩性特征及含（隔）水性：井田位于小鱼沟矿区南部，面积 ，井田北部为脑包沟背斜，南部小鱼沟背斜，矿井处于贺家山向斜之中，井田地形标高1300～ 1088m，相对高差达 212m。 沿北部脑包沟及其支沟、小鱼沟均有泉水溢出，上部地层地下水多以泉水方式排泄。 （ 1）第四系全新统冲洪积层（ Qhal+pl）：分布在脑包沟、小鱼沟及其支沟中，以中粗砂、砾为主，厚度不大，水量不丰富，潜水位变化大。 （ 2）上更新统黄土（ Q3）：全区分布，厚度达 118m，有少量泉水出露，流量为～ ，施工钻探过程中，大多在底部发生严重漏水，为一透水不含水层。 （ 3）志丹群（ K1z）：钻孔最大厚度 226m，由砾岩、砂砾岩、粉砂岩及砂质泥岩组成；地表有泉水出露，流量一般在 ～ ， HCO3～ Ca 型。 根据小鱼沟矿区 ZK14 号抽水孔，该孔水柱高度 ，水位埋深 ，水位标高 ，因水柱高度不足，未能正式抽水实验。 （ 4）石盒子组（ P12sh）：出露于小鱼沟中上游，钻孔厚度 77m，由砂质泥岩、砂岩、砾岩等组成，在该岩段钻进时严重漏水，未见泉水出露。 （ 5）山西组（ P1sx）：地表被覆盖，钻孔中厚度 53～ 72m，由砂岩、泥岩、砂质泥岩、粘土岩夹 1～ 5 号煤层组成。 井田内 37 号孔属水位观察孔、 136 号孔 38 号孔做了抽水试验， 37 号孔水柱高度 ，水位标高 ， 136 号孔水柱高度，水位深度 ，水位标高 ， 38号孔水柱高 ，两孔因水柱高度不足，未能进行抽水试验。 地表未见泉水出露，该含水组为 6号煤层充水含水层。 （ 6）太原组（ C2t）：厚度 ～ ，砂岩、泥岩夹 6～ 10 煤层，钻孔施工过程中大部分钻孔严 重漏水。 底部有一层铝土质粘土岩、砂质粘土岩全区发育，是一良好隔水层，该层距 9煤层 15～ 47m。 （ 7）中下奥陶统（ Q12）：矿区内有 19 个钻孔揭露或穿过该层，厚度 ～ ，岩溶不发育，裂隙多被钙质充填。 黄河是迳流矿区东缘唯一地表水体，水位标高 989m，井田内 126 孔孔底标高，底于黄河 149m，孔内无水位，又无大的断裂与黄河沟通。 通过钻探分析，未见黄河水补给井田。 通过上述含水层分析，矿区和井田均属于孔隙裂隙岩层为主的水文地质条件简单的矿床，即一类～二类一型。 内蒙古工业 大学本科毕业设计说明书 9 矿井涌水 量预算 在井田外 ZK14 号孔和井田内 3 136 号孔三抽水孔做抽水试验，均因水柱高不足未能正式完成。 原报告对矿井涌水量预算采用邻区（窑沟精查区） 157 孔抽水资料。 该空共计抽了三个试段水；下石盆组、山西组中上部、山西组中下部。 下石盆组抽水试验，因抽水时间仅延续 2小时 45分，其精度较低；山西组中上部的抽水试验仅一次降深，延续时间 12 小时 5 分钟，其精度也较低。 故上述两个试段，在计算中未采用，以山西组中下部抽水资料为依据。 设计综合考虑了小鱼沟矿区 量为 202m3/d 以及邻近矿井牛连沟曾发生突水事 故，确定矿井正常涌水量按小鱼沟矿区最大涌水量 202m3/d 计算排水设备能力。 工程地质 井田绝大部被第四系黄土所覆盖，厚度大，固结性差，基岩仅出露在沟谷之中。 矿区和井田内有工程地质孔两个，即 38 号和 112 号钻孔，经岩石物理力学性质试验表明，大部分岩石属半坚硬～坚硬岩石，只有煤层、泥岩等抗压强度低于 100kg/cm2。 顶底板特征见表 122。 表 122 顶底板岩石特征 顶、底板 岩石类别 岩 厚 性 质 顶 板 老 顶 黑色炭质岩石 平均厚度 加煤线或煤屑 直接顶 风化粘 土 平均厚度 上部为棕色 ,下部为黑褐色 ,主要矿物成分为粘土矿物含大量黑色有机质 ,岩石松软。 底板 炭质泥岩 平均厚度 黑色 ,主要成分为粘土矿物含炭质较高污手阶梯状断口 ,水平薄层节理 发育 井田工地程地质类型属Ⅲ类二型～三型，即层状岩类，工程地质条件中等～复杂。 瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温 瓦斯 矿区和井田内瓦斯含量均不高，通过井田北部外围 8 线共 11 个瓦斯样化验， 6号煤层瓦斯平均含量 ，瓦斯成分 CH4 ％， CO2 %， N2 %； 9号煤层瓦斯含量 毫升 /克燃，瓦斯成分 CH4 0%， CO2 %， N2 %；为二氧化碳氮气带，通过邻井访问从未发生过瓦斯爆炸事故。 井田属瓦斯风化区。 煤尘 通过对矿区 6 号煤层煤尘爆炸样测定，火焰长度＞ 300mm，岩粉填加量 30%； 9内蒙古工业 大学本科毕业设计说明书 10 号煤层火焰长度为 100mm，岩粉填加量 50%，区内煤的挥发分较高，具有煤尘爆炸危险性，应加强通风管理，可以避免事故的发生。 煤的自燃 井田煤种属长焰煤，挥发分含量高，丝炭含量高都是煤的自燃内在因素，经试验表明属“很易自燃煤”，见表 123。 表 123 煤的燃点试验表 煤层 挥发分 Vad(%) 还原样 着火点℃ 氧化样 着火点℃ Δ To ℃ 倾向等级 6 330 281 49 很易自燃 (1) 9 330 284 46 很易自燃 (1) 据相邻煤矿资料表明，自燃发火期为一年。 地温 经钻探施工， 300m 以内尚未发现高温值，均处于正常地温值中。 内蒙古工业 大学本科毕业设计说明书 11 第二章 采区储量及生产能力 采区尺寸及储量 采区范围 图 211 采区划分 按照井田内采区划分的基本原则，将井田划分为五个采区， 如图 211 所示。 二采区最大走向长度 ，最小长度 ；倾斜方向最大长度。 煤层最大倾角 10176。 ，最小倾角 0176。 ，平均倾角 4176。 S=L H Cosθ 式中， S— 采区水平面积 ,km2 L— 井田平均走向长度 ,km H— 井田倾斜长度 ,km 因此， S=L H Cosθ =（ +） /2 Cos4176。 = km2 参加储量计算的煤层为 6 号煤层，煤容重取 t/m3。 储量计算 工业储量 Zg 计算公式如下： Zg＝ S M D 104 内蒙古工业 大学本科毕业设计说明书 12 式中， Zg— 工业储量， Mt S 面积， Km2 M煤厚， m D容重， t/m3 因此， Zg＝ S M D 104= 10^6 10^6= 可采储量 Zk=(ZgP) C 式中， Zk— 可采储量， Mt Zg— 工业储量， Mt P永久煤柱损失，按工业储量 5﹪计算 C采区采出率，厚煤层按 计算 因此， Zk=(ZgP) C=4416 95﹪ 75﹪ = Mt 采区生产能力及服务年限 采区生产能力 根据矿井生产能力及配采的需要，确定 6煤层的生产能力为。 服务年限 采区服务年限＝可采储量 /（年产量 备用系数） =( ) =（年） 内蒙古工业 大学本科毕业设计说明书 13 第三章 采区布置 采区巷道布置 方案一：巷道布置方式如图 311所示。 优点：工作面运输、回风巷服务时间短，维护工程量较小，采空区遗失煤炭的自燃发火危险较低，防火防煤炭自燃成本减少。 缺点：初期开拓工程量大，投资高。 方案二：巷道布置图如图 312 所示。 优点 ： 开拓系统布置与施工难度小，初期开拓工程量小，投资少。 工作面推进长度较大，工作面搬家次数减少。 缺点：由于工作面推进长度大，准备巷道工程量大，巷道服务年限较长，巷道维护工作量增加，相应的维护成本高。 由于工作面服务时间较长，采空区长时间暴露，而本煤层有自燃发火倾向，发火期约为一年，有自燃的危险。 工作面直接连着运输大巷，有灾害发生时不宜隔绝。 图 311 采区巷道布置方案一 图 312 采区巷道布置方案二 综合考虑各种因素，最终选取方案一作为采区巷道布置方案。