采矿工程毕业设计（论文）-安家岭露天矿12Mta设计（全套图纸）.doc

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第126页1 矿区概况和地质特征1.1矿区概况1.1.1矿区地理位置和交通安家岭露天煤矿属于平朔矿区。平朔矿区位于山西省宁武煤田北端。地跨朔州市平鲁、朔城两区，属山西省朔州市管辖，其地理坐标为东经1121011330，北纬39233937。矿区范围东以马营河和11号煤层露头线为界，北和西均以11号煤层露头线为自然边界，南以担水沟断层为界。矿区勘探面积380km2。安家岭露天矿田，横跨安家岭和安太堡二号两个勘探区，位于平朔矿区的中南部，其行政隶属山西省朔州市平鲁区。地理坐标为：其地理座标为：东经11220521122622,北纬392603392943，矿区范围由29点坐标连线圈定，矿田东西宽7842m，南北长6556m，面积28.8832km2，划出南部西易煤矿2.4959 km2，东易4.3855 km2,矿田面积为22.0018km2。全套图纸加153893706平朔矿区南部有北同蒲铁路通过，靠近矿区的车站为朔州、大新、神头等3个车站，相距1821km，朔州站北距大同129km，南距太原226km，距秦皇岛773km。区内沿七里河已建成由北同蒲铁路的大新站接轨通往安太堡露天煤矿、安家岭露天煤矿的铁路专用线及通往刘家口集运站、木瓜界集运站的铁路专用线，沿马关河建有从神头站接轨通往杨涧、芦家窑(陶村集运站)的地方铁路专用线。平朔矿区的煤炭产品除部分当地销售外，大都需外运并部分出口。外运主要通路为北同蒲线、大(同)秦(皇岛)线、丰(台)沙(城)大(同)线及朔(州)黄(骅港)铁路线。大(同)运(城)高速公路由矿区东南部通过，有高速公路支线将矿区与大运高速公路相连。朔(州)平(鲁)一级公路南接大运公路沿七里河北上到平鲁城区，贯穿矿区南北。详见图1-1。图1-1平朔矿区交通位置图1.1.2矿区地形特征安家岭露天煤矿矿田属于山西黄土高原朔平台地之低山丘陵，全区多为黄土覆盖，区内黄土台地曾经受强烈的侵蚀切割作用，加之区内植被稀疏，形成梁、垣、峁等黄土高原地貌景观。沟谷发育，呈“V”字形，切割深度4070m。区内地形基本呈北高南低之趋势，中部高,两边低。自北而南，以古文梁、红色梁、疙瘩上、庙梁、长征梁、兔儿梁、大岭梁一线为本区马关河与马营河之分水岭。矿区内地形基本呈北、西高，东、南低之趋势。最高点位于矿区北界双圪塔梁，海拔高度1435m，最低点为矿区东部的马关河床，海拔高度1180m，相对高差255m。由于露天开采拉沟与剥离物的回填堆积，原有地貌大大改观。1.1.3地表水系安家岭矿区属于海河流域，永定河水系，河流如下：马关河：发源于木瓜界、上梨园等地，流经本区北东部，至赵家口、担水沟汇入桑干河，全长27km，为泉水汇集而成，汇水面积151km2，终年皆有径流，一般流量0.080.15m3/s，雨季时流量增大。七里河：发源于平鲁区井坪西南的窑子沟，全长37km，汇水面积181km2，河床坡度3，原经流量80150m3/s，流经本矿西南部，因安太堡露天矿的建设，1984年在该河上游细水村筑坝截流，使其改道经井坪向北东注入马营河，在矿区内已干涸无水。1.1.4矿区气象 安家岭矿区之东有太行山、五台山。两山高度皆在海拔2800m以上，阻隔海洋季风吹入，而其西部与内蒙古相通，使本区一带成为塞外寒流南侵的必经之道，因此，大陆性季风气候极为典型。夏季凉爽，春冬季风大，风沙严重，干燥寒冷为其气候特点。 1.气温气温一般较低，以年温差与日温差大为其特点。年平均气温5.413.8，绝对最高温度+37.9，绝对最低温度-32.4，一般日温差也在1825以上。2.日照度、湿度日照期年最长为2883.1h，年最短为2444.5h，平均为2693.3h。湿度年最小为0，年最大为80%。3.降水量年降水量分配极不均匀，暴雨强度大，年降雨量为345.3682.2mm，年平均为428.2(朔县站19221991年)449mm(井坪站19531985年)，最高为757.4mm，最低为195.6mm。降水多集中在七、八、九三个月，占全年降水量的75%，有时达90%，日最大降水量87.0153mm，连续最长降水时间13d。4.霜冻期霜冻期每年九月下旬开始，初霜期最早为9月14日，终霜期为次年四月，个别年为五月上旬，最晚为6月7日。冻结日期最早为10月18日，解冻日期最晚为次年的4月12日。冻土深度一般在1.11m左右，最大为1.31m，无霜期107175d。5.蒸发量年蒸发量在1786.72598mm之间，一般为2066.7mm，从四月至六月，月蒸发量可达580mm，一般年蒸发量是降水量的5倍左右。6.风安家岭矿区每年有风时间占全年总时间的70%，平均每年出现40d左右的大风，飓风天数2d左右，风沙日在29d以上，多集中于冬春季节，风向多为西北，年平均风速2.34.7m/s，最大风速可达21.7m/s。1.1.5地震根据国家地震局中国地震动参数区划图（2001），本区地震基本烈度为度，地震动峰值加速度0.1g，地震分组为第二组。1.1.6矿区开发历史与现状平朔矿区的大规模开发，是从1982年组建平朔煤炭工业公司开始的。平朔煤炭工业公司作为平朔矿区的开发主体，先后开发建成了安太堡露天煤矿、安家岭露天煤矿、安家岭一号矿井、安家岭二号井，正在建设的有安太堡三号井。平朔矿区第一个现代化露天煤矿为原中外合资安太堡露天煤矿，设计生产能力为15.33Mt/a，于1985年7月1日破土动工，1987年9月10日建成投产。经过20多年的开发建设，平朔煤炭工业公司现在已经形成二个大型露天煤矿，二个大型矿井，一个在建矿井，2006年平朔煤炭工业公司共生产原煤5996万吨，与此同时平朔矿区内还有地方小煤矿101对，开采区面积为130.73km2，核定生产能力15.8Mt/a，矿区内各地方小煤矿规模从0.09Mt/a到0.55Mt/a不等，大部分矿井采用房柱式开采工艺，斜井开拓，规模较大的矿井采用带式输送机运输，其余为小箕斗或串车提升。区内核定地方小煤矿保有地质储量为3990.47Mt，根据总体规划到2010年这些小型矿井通过整合后形成16个大型现代化矿井(露天)。目前，平朔矿区已经开发建设二十多年，矿区已经形成了一整套采矿、洗选加工以及与其配套的水、电、路、通讯等辅助生产和生活设施，为平朔矿区的进一步开发建设打下坚实的基础。1.1.7矿田所在地区经济发展情况安家岭露天矿田位于山西省朔州市境内。朔州市位于山西省北部、大同盆地西南端，南邻忻州，北接大同，西北与内蒙古交界，辖两区四县(朔城区、平鲁区、山阴县、怀仁县、应县、左玉县)，共69个乡镇，1807个行政村，总面积1.06万km2，总人口147万人。农民人均耕地4.5亩，为全省第一。水源相对丰富，为全省人均水平的1.68倍。主要农作物有玉米、马铃薯、小麦、谷子、胡麻、甜菜、莜麦、豌豆等30多种。朔州市是一个以煤炭、电力为主的新兴工业城市，本区煤炭资源丰富，是国家主要能源基地之一。朔州矿藏资源丰富，初步探明的矿藏有煤炭、石灰石、铁矿石、铝矾土、云母、粘土、石墨等35种。全市具有规模的工业企业120家，煤、电基础极为雄厚，且有大型现代化露天煤矿安太堡露天煤矿和安家岭露天煤矿以及华北地区最大的火力发电厂神头一、二电厂。全市煤炭年生产能力80.00Mt以上。电力总装机容量2448MkW。乳、瓷等新兴产业颇具实力，乳制品生产能力达10万吨以上，是全国农区最大的乳制品生产基地之一；日用瓷年生产能力达到5亿多件，怀仁嘉明陶瓷公司是全国最大的日用瓷生产企业之一。2006年，朔州市国内生产总值达231.44亿元。1.1.8矿区水源、电源和建材来源1.水源条件平朔矿区已建有刘家口和耿庄水源地。（供水能力为3.4104m3/d，可提供给安家岭露天矿1.3104m3/d）和耿庄水源（允许开采量0.55104m3/d），该水源完全能保证安家岭露天矿的用水需求。2.电源条件神头电厂已建成发电，装机容量1350MW，神头二电厂一期工程1000MW已经建成，最终装机容量2000MW，安家岭露天矿现建有一座110/35kV变电站，其一回110kV电源以LGJ-240/12的110kV线路引自铺上220kV变电站，另其一回110kV电源以LGJ-240/12的110kV线路引自向阳堡220kV变电站。因此，该矿的供电距离近，电力充足。3.建材供应条件区内除丰富的煤炭资源外，尚有耐火粘土、陶瓷粘土等。商业及其它企业正蓬勃发展。神头及平鲁区内有多处采石场，大同有两座水泥厂均可满足本矿建设的需要。该地区市场经济的比较发达，矿山工程建设需要的钢材、木材等其它材料可就近从市场采购。1.2地质构造和矿床产状1.2.1地质构造1.区域地层安家岭露天矿矿田位于宁武煤田北端，宁武煤田的基底为一套古老的变质岩系，地层沉积总厚达26003500m以上，沉积中心位于煤田中南部宁武-静乐一带，地层厚度在3500m以上，而北部井坪-朔县一带仅几百米，中心出露最新地层为中生界侏罗系，向周围依次为中生界三叠系、古生界二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系，太古界五台群，新生界第三系、第四系在南部静乐盆地及北部朔县平原厚度达200m以上。 宁武煤田地处山西地台背斜北中部，煤田南北长，东西窄，呈北东向斜列，展布于鄂尔多斯地台，吕梁地块、五台地块及内蒙地轴之间为一继承性上叠构造盆地。宁武向斜贯穿煤田南北，其走向：井坪-阳方口近南北，阳方口-静乐为N30E，向斜轴除朔县平原偏向西部外，一般偏向东部，且东翼地层倾角大于西翼，为一不对称向斜。煤田东部构造较西部复杂，地层倾角在30以上，有的达7080甚至直立倒转，大的逆断层多分布于此，中部地层倾角平缓，一般在10以下，无急剧折曲，微倾斜波状起伏较发育，其两翼倾角一般25左右。地层见表1-1。断裂发育在煤田东西两侧，主要在东部，以走向N20-50E一组为主，多为高角度的正断层，逆断层较少，另一组为N15-45W，但数量稀少，规模较小，影响甚微。表1-1 地层简表界系统组简 述新生界第四系全新统自下更新统(Q1)到全新统(Q4)均有沉积,厚0-210m。更新统第三系上新统静乐组上新统N2，俗称静乐红土，厚0-120m。中生界侏罗系中 统天池河组沉积下统大同组、永定庄组，中统云岗组和天池河组，厚500m以上。云岗组下 统大同组永定庄组三叠系中 统铜川组有下统刘家沟组和和尚沟组，中统二马营组和铜川组。厚500m以上。二马营组下 统和尚沟组刘家沟组古生界二叠系上 统石千峰组以紫红色、砖红色富含钙质、铁质的砂、泥岩为主厚133-184m。上石盒子组杏黄、黄绿色砂岩、砂质泥岩、紫红色泥岩为主，厚224-274m。下 统下石盒子组灰黄、黄绿色砂岩、砂质泥岩、紫红色泥岩，厚82-226m。山西组灰白色石英砂岩、灰色砂质泥岩夹煤层煤线，厚37-70m。石炭系上 统太原组灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩含泥质灰岩及主要可采煤层，厚87-118m。中 统本溪组杂色铝土泥岩、砂质泥岩夹石灰岩及煤线，底部为山西式铁矿，厚21-61m。奥陶系中 统峰峰组中统马家沟、峰峰组灰岩和下统亮甲山组、冶里组灰岩，厚600m左右。马家沟组下 统亮甲山组冶里组寒武系上 统凤山组沉积上统风山组、长山组、崮山组、中统张夏组、徐庄组和下统毛庄组，厚300m以上。长山组崮山组中 统张夏组徐庄组下 统毛庄组元古界为一套浅变质灰岩，出露于煤田东部边缘，厚24-46m。太古界为一套中深变质岩系，出露于煤田东部边缘，厚3000m以上。2.矿田构造（1）褶曲1）白家辛窑向斜：位于本区西部。轴向N35E-N15E，向S、N延伸出井田。两翼倾角基本一致，倾角5左右。南部东翼倾角略大于西翼。区内延伸长度1300m。2）芦子沟背斜：为一区域性褶曲，西北端自平凡城区起，以南东40方向向南延伸，转为N30E经B2205孔进入本区。两翼产状不一致，北西翼倾角35，南东翼倾角69，在区内背斜轴长度约6000m。从区域性看，该背斜为弧型褶曲，弧顶指向南东。3）白西沟向斜：发育于本区东南部的白西沟村及计高登一线，走向近南北之向南倾伏的向斜，向南开阔，在矿区内延伸约2670m。（2）断层本区揭露的断层共有20条，落差20m的断层有5条，其中1条位于矿田北部边界处，20m落差10m的断层有9条，一条位于北界外，落差10m的断层有6条，将落差20m以上的断层叙述如下。1）F1（安家岭逆断层）：是本矿中部发育的断层，与芦子沟背斜基本平行，走向在区内为N2540E，倾角于1519之间，最大达30，落差不等，中间落差大，两端落差渐小，一般落差在48m至62m之间。并表现不同煤层的重复现象，延展长度在区内6000m，在本区西南端经A801孔进入太西区。2）F2（海液沟正断层）：发育在本区西南部西易村南海液沟内，向东延至N704孔附近消失。走向近东西方向，倾向南，倾角70，落差15m至20m，延伸长达2500m3）F3正断层:位于井田南部，沿05、014、017、833孔一线展布，由钻孔控制，走向N35E，倾向南东，倾角70，落差20m，延伸长度1800m。4）F12（逆断层）：发育在本区的东北端，走向30，略显弧形，倾向南东，倾角30，本断层在地面未见出露，在N3206及J924两孔4-9号间距明显增大，落差达20m，在N3405孔，推定落差约为40m，本井田延伸长度约为1350m。（3）陷落柱矿田内钻孔发现陷落柱2个。1）堰长坡陷落柱（X1）：位于井田北界1341及1452两孔之间，破碎严重，煤层标高明显低于四周。长轴450m(4#)，短轴200m。2）姚吉坪陷落柱（X2）：井田北界，全孔岩芯破碎严重，岩性混杂，多呈角砾状，岩层倾角急剧增大甚至近直立，全孔未见正常层位煤层。形为椭圆，长轴300m(4#)，短轴160m(4#)。（4）岩浆岩安家岭矿田地层平缓，断裂构造不发育，未见岩浆岩活动，井田地质构造属简单类。1.2.2煤层产状特征1.含煤性本矿田含煤地层为石炭系太原组及二叠系山西组，共含煤十四层。山西组地层厚069.21m，平均49.90m，含煤4层，多见2、3号煤层，1、4号赋存极少。均为0.200.50m之薄煤层，零星赋存，以下不再叙述。2.可采煤层太原组地层厚60.64110.50m，平均90.37m，含煤10层，编号为4-1、4-2、4-3、5、6、7、8、9、10、11号，煤层总厚煤层总厚32.38m，含煤系数36%。可采煤层如下：（1）4(4-1)号煤层多直接位于K3砂岩下，少有泥岩、砂质泥岩伪顶。厚3.4015.60m，平均7.14m，结构较复杂，多由26个煤分层组成。夹矸多为高岭岩及炭质泥岩， 在矿田西北部4-1煤层与42-3煤层合并为4号，合并后煤层厚多在10m以上。在矿田中部芦子沟 一带煤层风氧化较严重。煤层顶板多为K3粗砂岩及泥岩，底板为泥岩，为稳定可采煤层，煤层特征见表1-2-2。（2）42-3(4-3)煤层42-3煤层为4号煤层的分叉煤层，位于4-1煤层下1.08.85m，平均6.10m，煤厚05.40m，平均3.24m，结构较简单，多由14个煤分层组成，在矿田东部，煤层分叉为4-2、4-3煤层，分叉后的煤层多不可采，矿田中部煤层有风氧化现象，煤层顶板为泥岩或粉细砂岩，底板为泥岩及粉砂岩，此层煤矿田内东部部分点不可采，其余全部可采，为较稳定煤层。（3）7号煤层位于42-3(4-3)号煤层下7.6755.15m，平均23.39m，煤厚03.20m，平均1.64m。煤层结构简单，多由12个煤分层组成，全区分布，除个别点外基本全区可采。煤层顶板多为高岭质泥岩、砂质泥岩，底板为粉砂岩及细砂岩，为较稳定煤层。（4）9号煤层位于7号煤层下1.3323.39m，平均9.75m，全矿田均有分布，为全矿田最厚之煤层，厚11.5922.36m，平均16.26m，煤层结构复杂，由210个煤分层组成，一般为46个，矿田内煤层厚度变化不明显，最厚点位于矿田中部，其顶板为泥岩、砂质泥岩，有时为中、粗砂岩，底板为泥岩及粉、细砂岩。煤为全区可采的稳定煤层。（5）11号煤层位于9号煤层下1.007.92m，平均3.84m，煤厚2.068.55m，平均4.10m，煤层结构简单，由23个煤分层组成，全矿田均有分布，并达可采，煤厚变化较小，特别是矿田中部，煤厚多在34m左右。煤层顶板多为泥灰岩，次为炭质泥岩及粉砂岩，底板为细砂岩及砂质泥岩。为全区可采的稳定煤层。表1-2 煤层特征一览表煤层号煤层最小-最大平 均层间距最小-最大平 均煤层结构顶板岩性底板岩性稳定性分布范围及可采性K30.83-24.365.804（4-1）3.40-15.607.141.0-8.856.107.67-55.1523.391.33-23.399.751.00-10.953.841.40-21.719.24复杂2-6个分层多为K3粗岩极少泥岩泥岩细砂岩稳 定全区可采42-30-5.403.24较简单1-4泥岩细砂岩泥岩粉砂岩较稳定西北部与4-1合并，为大部可采煤层70-3.201.64简单1-2个分层高岭质泥岩砂质泥岩泥岩粉砂岩不稳定除个别点外，基本全区可采911.59-22.3616.26复杂2-10个分层一般4-6个分层泥岩、砂质岩中、粗砂岩泥岩、粉细砂岩稳 定全井田分布并可采112.06-8.554.10简单一般2-3个分层泥灰岩、炭质泥岩、粉砂岩细砂岩稳 定全井田分布并可采K20.60-12.805.67注：K3、K2为标志层1.2.3其它有益矿产本区尚含有粘土岩、铝土岩、石灰岩、稀散元素等。1.粘土岩：主要赋存于山西组地层中，呈透镜状分布。Al2O3 2731%，SiO2 5658%，烧失量814%，耐火度16601710，属软质耐火粘土，且品位较好，太原组亦含有粘土岩，但质量不佳，无利用价值。2.煤成粘土：井田外北、北西有出露，主要是4号煤遭受风化而成，分析测试：SiO23555%,Al2O34143%。TiO21.62%，Fe2O31.52.5%，CaO+MgO1.53%，K2O+Na2O 0.260.56%，烧失量19.3640.28%，耐火度16801730，可塑性低-中，仅可用于陶瓷制品配料及粗陶制品。3.铝土岩：产于本溪组底部，鲕状结构，Al2O3含量低，无利用价值。4.石灰岩：奥陶系石灰岩，可用于水泥烧制原料及建筑材料。5.锗、镓：均未达工业品位，无利用价值。1. 3矿石质量和围岩特征1.3.1矿石质量特征1物理性质各煤层以玻璃-弱玻璃光泽为主，沥青光泽辅之，条带状结构，水平层理，棱角状断口，裂隙较发育且有碳酸钙类矿物充填，9、11号煤层可见黄铁矿薄膜或结核，密度较大，一般在1.6以上，性脆较硬。2煤岩特征（1）宏观煤岩类型特征宏观煤岩特征：依据宏观煤岩成分的结构，按平均光泽类型划分。4、9号煤以亮煤为主，其次为镜煤和丝炭的线理及透镜体，暗煤所占比例很少；11号煤层则以半暗型煤为主，少见镜煤和丝炭线理和透镜体。（2）显微煤岩特征显微煤岩特征见表1-3。显微组分含量，4号煤层以惰质组为主，其它煤层以镜质组最高，壳质组4、11号煤层含量大于10%，余者低于10%。表1-3 显微煤岩特征层名显微组分 %矿物种类 %Rmax%镜质组惰质组壳质组粘土类硫化物类硫酸盐类41-337.947.214.917.10.64764.327.68.115.22.20.61948.342.29.511.20.20.50.631076.214.39.517.40.701150.638.710.718.40.65矿物种类以粘土类为主，一般呈薄层状或透镜状，少量呈微粒状分布在有机质中，粘土类矿物含量占矿物种类总量的94%以上。硫化物以结核或浸染状为主，碳酸盐一般以方解石脉充填于裂隙中。油浸镜质组最大反射率大于0.60%，且随煤层埋藏深度增加总体呈增高之规律，从反射率判别煤化程度为第变质阶段产物。3化学性质和工艺性能（1）化学性质1) 工业分析矿区各煤层煤质特征见表1-4。 水分水分：原煤空气干燥基水分两极值在0.886.11%，各煤层水分平均含量一般在2.213.28%。1.4密度浮煤的水分与原煤相差不大。 灰分(Ad)4（4-1）、42-3（43）、7、9、11号煤层原煤灰分产率两极值在11.8439.71%之间，平均在22.9529.51%之间，水平方向上中灰煤占井田大部，4（4-1）、9号煤层部分为低灰煤，垂向上9号煤灰分最低，平均为22.95%，高灰煤零星分部，1.4密度洗选后，灰分平均降至10%以下，为特低灰。表1-4 矿区各煤层煤质化验成果表煤层号煤 样Ag %Vr % %Pg % cal/gTr %4-1原23.0242.3634.3335.6047.0439.520.251.240.497199759974004.308.006.80洗4.1313.359.3836.7040.0238.270.210.770.510.0010.0300.0274-2原22.4949.5233.7731.6643.6640.580.422.540.587133760075005.0012.357.10洗7.0412.588.5537.6545.0039.890.621.740.690.0040.1360.0239原17.8943.9327.0338.8343.4839.840.483.772.107532778977901.2617.389.06洗8.3010.508.9939.4241.2739.700.912.371.950.0010.1920.03011原15.0348.9034.8030.7644.2037.351.705.222.577347775774000.9715.368.50洗10.8037.6214.2129.7643.5739.250.422.921.900.0010.6000.030 挥发分(Vdaf)原煤干燥无灰基挥发分两极值在26.9657.12%，各煤层挥发分平均含量在38.8044.73%，1.4密度浮煤的干燥无灰基挥发分两极值在34.8549.88%，各煤层平均值在39.4943.59%，主要可采煤层4（4-1）、7、9、11号自上而下挥发分有所增高，11号煤层平均为41.01%，均属高挥发分煤。2) 硫分(St,d%)原煤全硫含量：4（4-1）号煤层两极值在0.193.95%之间，平均为0.49%，为特低硫煤，中、高硫煤零星分部；42-3（43）号煤层两极值在0.351.78%之间，平均为0.95%，属中硫煤； 7号煤层两极值在1.5411.79%之间，平均为4.03%，属高硫煤，9、11号煤层两极值在0.418.24%之间，平均在2.172.66%之间，为中高硫煤； 1.4密度洗选后，4（4-1）号煤层微升亦属低硫煤，42-3（43）号煤层平均为0.85%，仍属低硫煤；7、9、11号煤降幅较小，平均在1.752.28%之间，仍为中高硫煤，主要可采煤层的全硫含量自上而下明显增加。全井田硫分平面分布状态：4(4-1)号煤层以低硫煤占大部地区，中硫煤零星分布，9号煤层则以低硫、中硫分布在北西、西部一带，在西南部和北东部零星分布高硫煤，11号煤层以中高硫展布大部地区，北、中南部零星分布高硫煤。硫分含量降幅不大的原因是煤中的有机硫占全硫的含量较高。形态硫：各煤层形态硫均以硫化铁硫为主，4（4-1）号煤层含量平均为0.83%，42-3（43）号煤层含量平均为1.12%，7号煤层含量平均为1.93%， 9号煤层含量平均为0.65%，11号煤层含量平均为1.46%；有机硫为辅，4（4-1）号煤层含量平均为0.80%，42-3（43）号煤层含量平均为0.54%，7号煤层含量平均为0.69%，9号煤层含量平均为1.71%，11号煤层含量平均为1.21%，硫酸盐硫含量绝大多数在0.10%左右。3) 元素分析元素分析：（见表1-5）1.4密度浮煤的无水无灰基平均含量为：碳80.3281.30%，氢5.225.54%、氮1.231.43%，氧11.1911.29%，无论在横向上或垂向上均无明显变化。4) 有害元素及微量元素 有害元素：原煤磷含量在0.0030.0026%之间，浮煤磷为0.0070.0275%，属特低磷-低磷煤。砷含量在310-4%-510-4%，为一级含砷至二级含砷煤，氯0.028-0.043%，为特低氯煤。以上数据表明，本矿煤中的有害元素含量低。 微量元素：均未达工业提取品位。表1-5 元素分析化验成果汇总表层 名Cdaf%Hdaf%Ndaf%Odaf%4（4-1）79.74-83.7181.30(37)4.69-5.735.26(37)1.18-1.561.43（37）9.07-12.3911.28(10)42-3（43）78.57-82.3080.75(28)5.20-6.495.54(28)1.11-1.501.36(28)10.4-13.1511.49(28)780.11-80.5280.32(2)5.23-5.395.31(2)1.34-1.351.35(2)11.04-11.3411.19(2)979.29-82.5080.85(20)4.90-5.385.22(20)1.12-1.421.25(20)9.02-13.3111.24(20)1179.25-82.7781.02(22)4.71-5.775.29(22)1.1-1.381.23(22)7.81-13.2911.29(22)（2）工艺性能1) 发热量(Qgr,v.d)煤的发热量：由原煤弹筒分析基计算原煤干燥恒容高位发热量见表1-6。表1-6 原煤干燥恒容高位发热量表层名4（4-1）42-3（43）7911平均值22.0723.4822.9924.6022.09由表中可知，原煤Qgr,v,d平均在22.0724.79MJ/kg之间，为中热值煤，发热量的高低与灰分成反比关系，即灰分愈高发热量愈低。2) 粘结性和结焦性粘结性和结焦性：42-3（4-3）、9、11号煤层粘结性指数GR.I两极值在3579之间，平均值为5155，胶质层最大厚度Y值为17mm，一般在517mm之间，为中强粘结性煤，结焦性为弱-中等。3) 低温干馏低温干馏：焦油产率测定4（4-1）和42-3（4-3）两层平均值为5.455.547%，属含油煤，其它煤层未收集到本项化验值资料。4) 煤灰熔融性7号煤的软化温度ST为1150，为较低软化温度灰，9、11号煤的软化温度ST分别为1415和1460，为较高软化温度灰。（3）可选性按“分选密度0.1含量法”(GB/T16417-1996)评定：4（4-1）号煤若分选密度在1.55，浮煤灰分为13%，浮煤回收率在57%左右，0.1含量扣除大于1.80密度级沉矸后为31.91%，则可选性为难选；7号煤若分选密度在1.51，浮煤灰分为13% ，浮煤回收率在53%左右，0.1含量扣除大于1.80密度级沉矸后为43.33%，则可选性为极难选；9号煤若分选密度在1.55，浮煤灰分为13%，浮煤回收率在61%左右，0.1含量在27.40%，则可选性为较难选；11号煤若分选密度在1.44，浮煤灰分为13%，浮煤回收率在36%左右，0.1含量扣除大于1.80密度级沉矸后为48.52%，则可选性为极难选。4煤类及煤质特征根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）划分，Vdaf大于37.00%，GR.I大于35，胶质层最大厚度小于25mm，为气煤；Vdaf大于37.00%，GR.I小于等于35，为长焰煤。本区(4-1)煤层测定的1.4密度级浮煤挥发分在34.8545.17%之间，平均为39.49%，个别点小于37%，粘结性指数在935之间，故4（4-1）煤层主要为长焰煤，个别点为弱粘煤；2-3(43)、7、9、11号煤层测定的1.4密度级浮煤挥发分为35.7049.88%，平均值在40.6343.59%之间，Y值在518mm之间，粘结性指数在3582之间；2-3(43)、7、9、11号煤层煤类为气煤。区内主要可采煤层煤质指标见表1-7。表1-7 原煤主要煤质指标一览表层 名原 煤Mad%Ad%Vdaf%St,d%Qgr,v,dMJ/kg4（4-1）1.48-5.083.18（201）11.84-33.3526.76（195）29.57-57.1239.70（200）0.19-3.950.49（174）20.11-28.8422.07（137）42-3（43）0.97-4.072.93（35）14.03-39.7127.28（34）33.03-44.0641.57（33）0.35-1.780.95（33）19.27-27.9323.48（29）71.31-4.082.54（42）12.36-39.8224.72（34）38.88-47.7944.73（5）1.54-11.794.03（40）22.79-28.7422.99（27）91.09-5.542.46（247）13.3039.0822.95（247）35.54-49.6741.15（247）0.41-4.712.17（213）21.35-29.6024.60（184）110.88-6.112.21（222）15.12-39.1829.51（208）26.96-39.1440.41（221）0.91-8.242.66（193）17.30-30.9622.09（167）层 名TRDTar,ad %ARDST 4（4-1） 1.74-1.381.60(42)4.67-6.225.45(5)1.29-1.591.41(86)42-3（43）5.54(1)1.33-1.521.40(16)71.52-1.641.58(7)1.27-1.501.38(17)1150(1)91.43-1.861.55(70)1.30-1.571.39(118)1460(1)111.48-1.861.65(60)1.32-1.501.40(93)1415(1)5煤的工业用途安家岭煤矿各煤层是良好的动力用煤原料，4号煤硫分低，可以配入硫分较高的9、11号煤混合使用，可减轻对环境的污染，洗选后可考虑用作炼焦配煤。总之本矿煤炭资源不仅是动力用煤，也是化工用煤的原料，随着煤炭深加工技术的日臻完善，将会有更广更具经济价值的用途。6煤的风化和氧化(1) 风氧化煤的特征及其范围在本矿田中部卢子沟背斜轴部煤层隆起部位煤层埋藏较浅，风氧化程度严重，风氧化煤的化学性质见表1-3-8、9。风、氧化煤特征，肉眼鉴定风化煤为土状光泽，颜色因风化程度不同深浅变化较大，棕褐色、黑色，微具塑性，手感松软，遇水成泥状，最严重的风化煤已经成为粘土；氧化煤为黑褐色，光泽暗淡或微弱光泽，疏松，外生裂隙发育，密度增大。风化煤的化学性质及工艺性能与正常煤比较：风化煤的有机质绝大多数被破坏，灰分剧增，无可燃性或极低，失去粘结性，灰成分中的Al2O3含量高，而Fe2O3和SO3明显降低，腐植酸含量一般小于10；氧化煤较正常煤水分、灰分明显增高，腐植酸一般较正常煤和风化煤高，粘结指数很低或无，焦油产率和发热量均明显下降。表1-8 风、氧化煤与正常煤的区别名 称肉 眼 鉴 定Mad%Ad%GR.I焦渣特征腐植酸%正常煤深黑色，弱玻璃或沥青光泽，胶结较紧密，有一定的抭破碎强度5.0104-52.0氧化煤部分物理性质与正常煤接近，光泽和抗碎强度降低3.0-8.040.02.0风化煤湿润时颜色较深，干燥时颜色较浅，土状光泽，质疏松。5.040.0012.0表1-9 风氧化煤化学性质汇总表层 名原 煤Mad%Ad%Vdaf%St,d%Qgr,v,dMJ/kg焦 渣特 征氧化煤2.18-18.926.28（35）17.59-51.0439.41（35）28.88-51.9942.850.16-3.620.72（33）11.60-28.316.00（27）1-32（35）风化煤1.64-17.916.37（43）48.72-89.2272.33（43）44.13-86.0359.24（10）0.01-0.220.09（40）4.91-12.037.39（17）1-11（43）层 名1.4 密 度 级 浮 煤Mad%Ad%Vdaf%St,d%腐植酸氧化煤2.09-8.544.54（30）5.66-13.868.98（30）35.43-49.1240.73（30）0.48-3.171.02（26）1.83-40.4416.42（19）风化煤2.27-3.382.83（2）4.75-14.619.68（2）38.5（1）0.61（1）3.66-31.6612.40（28）水分：原氧化煤空气干燥基水分平均含量为6.28%。1.4密度浮煤的平均含量为4.54%。原风化煤空气干燥基水分平均含量为6.37%。1.4密度浮煤的平均含量为2.83%。灰分：原氧化煤灰分产率平均在39.41%之间，1.4密度洗选后，灰分平均在8.98%；原风化煤灰分产率平均在72.33%，1.4密度洗选后，灰分平均在9.68%，。挥发分：原氧化煤干燥无灰基挥发分平均含量在42.85%，1.4密度浮煤的干燥无灰基挥发分平均值在40.73%；原风化煤干燥无灰基挥发分平均含量在59.24%，1.4密度浮煤的干燥无灰基挥发分平均值在38.5%硫分：原氧化煤全硫含量平均为0.72%，1.4密度洗选后，全硫含量平均为1.02%；原风化煤全硫含量平均为0.09%，1.4密度洗选后，全硫含量平均为0.61%。 发热量：氧化煤发热量平均为16.00Qgr.v.d（MJ/kg）；风化煤发热量平均为7.39Qgr.v.d（MJ/kg）。 腐植酸：氧化煤含量平均为16.42%；风化煤平均为12.40% 。 氧化煤和风化煤的焦渣特征为12，结焦性弱。(2) 风、氧化煤的用途风化煤（煤成粘土），在当地已被开采利用，视其质量可用于陶瓷行业。风、氧化煤中的腐植酸部分大于20%，可提取腐植酸，对于氧化煤仍可作为动力、民用燃烧使用。1.3.2煤层顶底板岩石工程地质特征1.第四系主要由黄土、浅红色亚粘土、黄色亚砂土等组成，黄土具垂直节理，亚粘土可见钙质结核，地层在井田内的最大厚度80m。本区的土质多为细粒土中的轻亚粘土、亚粘土。2.新第三系上新统地层在井田内零星分布，厚度不大，岩性主要为棕红色粘土及亚粘土，粘土中可见钙质结核。上覆松散地层多具湿陷性，承载力低，其物理力学指标分别为：（1）轻亚粘土：塑性指数为7.2%9.9%，平均8.8%；液限为22.7%29.4%，平均25.9%，压缩系数为0.0050.049，属中等压缩土。在天然状态下，内摩擦角=25.3，凝聚力C=22.6KPa。在饱和状态下，内摩擦角=23.29，凝聚力C=61.0KPa。（2）亚粘土：塑性指数为10.1%17%，平均12.2%；液限为24.3%41%，平均30.6%，属中等液限粘质土。在天然状态下，内摩擦角=26.4，凝聚力C=29.4KPa。在饱和状态下，内摩擦角=23.1，凝聚力C=64.7KPa。（3）粘土：塑性指数为17.2%21.7%，平均18.6%；液限为37.9%43.2%，平均41.4%，压缩系数为0.0060.009，平均0.007，属低压缩土。在天然状态下，内摩擦角=35，凝聚力C=24.5KPa。在饱和状态下，内摩擦角=28，凝聚力C=44KPa。3.石盒子组地层该地层岩性主要由砂岩、泥岩和砂质泥岩组成；砂岩和砂质泥岩呈黄绿色。据安太堡矿资料该组岩石属坚硬-半坚硬岩石，其中砂岩在自然状态下的单向抗压强度=2.3114.27（104KPa）。饱和状态下 C=1.023.43（104KPa）泥岩在自然状态下 =2.315.99（104KPa）内摩擦角=41，凝聚力C=0.46（104KPa）在自然状态下的砂砾岩：C=1.422（104KPa）饱和状态下的砂砾岩：=0.971（104KPa）；内摩擦角=20；凝聚力C=2.227（104KPa）。4.山西组地层本组地层主要由灰色、灰白色砂岩、灰黑色、灰色砂质泥岩和泥岩组成，该层平均厚度为51m，其中砂岩占47.55%，泥岩和砂质泥岩占50.96%，煤占1.44%。根据安太堡矿资料，顶部泥岩在自然状态下的单向抗压强度=3.03（104KPa）。饱和状态下=1.187（104KPa）。中部砂岩自然状态下=2.0314.454（104KPa）；饱和状态下=1.923（104KPa）。底部砂岩在自然状态下=3.2965.445（104KPa）；饱和状态下=2.708（104KPa）；内摩擦角=2325；凝聚力C=2.521（104KPa）。5.太原组地层太原组地层为本矿的主要含煤地层，所有的可采煤层均赋存于太原组地层中。该地层主要由砂岩、泥岩、石灰岩和煤组成，其中砂岩占31.31%，砂质泥岩占31.0%，灰岩仅占1.2%，其余为煤。据安太堡矿资料：煤层在自然状态下单向抗压强度=0.6671.826（104KPa）；内摩擦角=2633；凝聚力C=2.354（104KPa）。硬层砂岩在自然状态下单向抗压强度=9.915.8（104KPa），饱和状态下单向抗压强度=7.43610.928（104KPa）。半坚硬层砂岩在自然状态下单向抗压强度=2.576.81（104KPa），饱和状态下单向抗压强度=1.5894.267（104KPa）。6.本溪组地层本组地层为主要可采煤层的下伏地层，平均厚度为37m，其岩性主要由砂岩、铝质泥岩、砂质岩和灰岩组成，铝质泥岩分布于本溪组的中部和下部，是该层中的弱层，遇水很快变软，在自然状态下=1.589（104KPa）。该层中的硬岩层是石灰岩，分布于本溪组的中部，自然状态下=10.879（104KPa）。1. 4水文地质特征1.4.1含水层1.奥陶系石灰岩含水层奥陶系灰岩在矿区外围西、北、东三面广泛出露，形成高山，岩性以石灰岩为主，其次为白云质灰岩、泥灰岩及角砾状灰岩等。灰岩岩溶发育程度和富水性很不均一。奥灰岩溶水属神头泉域，神头泉位于本区东南30公里。泉口标高，1048.91058.08m，流量6.858.84m3/s。矿区外围广大灰岩出露为其补给区，以大气降水为主，河谷渗漏次之。矿区内上覆较厚的非可溶性岩为主的地层，岩溶水具承压性，为径流区。水质类型：HCO-Ca.Mg型水，矿化度350mg/L，PH值7.3。2.太原组砂岩裂隙含水层本组地层为含煤煤系地层，含水砂岩多间夹于泥岩、砂质泥岩和各煤层之间，砂岩多具构造裂隙和层面成岩裂隙。其中在4号煤层至9号煤层之间，有厚约2030m的粗粒、中粒砂岩含水层段，透水性良好，为本组主要含水层段，另外在11号煤层底部有厚约1015m的中粒、细粒砂岩含水层段，为本组的次要含