补连塔煤矿31煤层开采设计

1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：补连塔煤矿 3-1煤层年开采设计学生姓名：贾宏业学 号：1072101105专 业：采矿工程班 级：采矿 10-1 班指导教师：王超内蒙古科技大学毕业设计说明书- -I摘摘 要要补连塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌兰木伦镇，交通较为便利，该矿井与铁路仅以乌兰木伦河一河之隔，矿区内主干公路也从井口附近通过。井田南北长及东西宽均为 6 km 左右，井田面积为 34.43 km2，煤层平均厚度 3.16 m，煤层倾角 13。井田工业储量为 14168.6 万吨，可采储量为10470.3 万吨，该矿井设计生产能力为 180 万 t/a，服务年限为 42 a。

2、矿井工作制度为“四六”制，全矿布置一个综采工作面，工作面长度为 170m。开拓方式为斜井单水平开拓，布置一组大巷贯通全矿井，采用长壁采煤法，综合机械化开采。运输大巷采用胶带运煤，大巷辅助运输采用采用无轨胶轮车运输材料和人员。矿井采用中央集中式通风方式，抽出式通风方法，掘进面采用局扇通风。设计完成说明书 75 页，图纸 8 张。关键词：关键词：开拓、采煤、通风内蒙古科技大学毕业设计说明书- -IIAbstractBulianta Coal Mine is located in Wulanmulun town, Ordos,Innermongolia. The traffic of Tunxili

3、ge Coal Mine is convenient.The Mine and railway is only separated by a Wulanmulun River, also the main road of the mining area is near the wellhead. The length from north to south and the width form east to west of the mining area is both 6km. The mining area is 34.43 km2, the average coal seam thic

4、kness is 3.16 meters, the coal seam inclination is 13 . Mine industrial reserves is 14168.6 million tons, recoverable reserves is 10552.4 million tons, This Coal Mine designed capacity is 180 million tons, length of service is 42 years.Mine system of four-six system, only one face production, face l

5、ength of 170m. Incline explore ways to develop single-level, using a group of long roadway through the whole mining area, The Mine uses longwall mining method, the integrated mechanized of mining.Transportation roadway use belt to transport coal, the use of auxiliary transport roadway using trackles

6、s underground car transport materials and people. .The Ventilation is central focus for the Mine and the ventilation methods is taking. Excavation of ventilation with the ventilation fan.The design completed 82 illustrative papers and 9 drawings .Key words: development, coal mining , ventilation内蒙古科

7、技大学毕业设计说明书- -I目录目录摘摘 要要 .I IABSTRACTABSTRACT .IIII第一章第一章 矿区概况及地质特征矿区概况及地质特征 .1 11.1 矿区概述矿区概述.1 11.1.1 地理位置及行政隶属关系.11.1.2 地形地貌及水文.11.1.3 矿区内有关的主要企业单位.11.1.4 交通位置.11.1.5 矿区的气候、地震、经济.11.1.6 煤矿水源及电源的来源.21.21.2 矿区地质特征矿区地质特征 .2 21.2.1 含矿层及地质特征、矿床的成因及生成年代 .21.2.2 地质构造.21.2.3 岩浆岩.31.2.4 地层.31.2.5 水文情况.41.2.

8、6 含水层.51.2.7 矿井涌水量.71.3 煤层特征煤层特征.7 71.3.1 煤层及其埋藏条件 .71.3.2 各煤层顶板岩石的性质.71.3.3 煤层的物理性质.81.3.4 各煤层的化学性质.91.3.5 煤层的工业性能.91.3.6 开采技术条件.11第二章第二章 矿区范围矿区范围 .13132.1 矿区境界矿区境界.13132.1.1 边界的方位及标高.132.1.2 矿区的面积.132.1.3 边界矿柱的留法及尺寸.132.1.4 邻近矿区的开发情况及其与本矿的关系.13内蒙古科技大学毕业设计说明书- -II第三章第三章 生产能力、服务年限及一般工作制度生产能力、服务年限及一般

9、工作制度 .15153.1 储量储量.15153.1.1 工业储量.153.1.2 可采储量.153.1.3 生产能力.163.1.4 服务年限的计算 .163.1.5 矿井工作制度.16第四章第四章 开拓运输方案开拓运输方案 .17174.1 开拓运输方案的选择开拓运输方案的选择.18184.1.1 井筒形式的初选.184.1.2 井筒位置确定原则.184.1.3 工业广场位置的确定.194.1.4 开拓运输方案.194.1.5 井筒数目.214.1.6 井筒的用途及位置确定.224.2 开拓系统开拓系统.23234.3 盘区的划分及布置盘区的划分及布置.24244.3.1 盘区的划分及开采

10、顺序.244.3.2 盘区布置.254.4 建筑物、河流、公路下开采建筑物、河流、公路下开采.26264.5 井底车场及硐室井底车场及硐室.26264.5.1 井底车场.264.5.2 硐室的布置.264.6 井筒、硐室的支护井筒、硐室的支护.27274.7 巷道掘进巷道掘进.28284.7.1 巷道掘进进度指标.284.7.2 掘进工作面个数及机械配备.284.7.3 矿井生产时采掘比例关系.294.7.4 井巷工程量.29第五章第五章 采煤方法及装备采煤方法及装备 .30305.1 采煤方法采煤方法.3030内蒙古科技大学毕业设计说明书- -III5.1.1 采煤方法的选择.305.1.2

11、 工作面长度、推进度及采高的确定.315.2 工作面装备选择工作面装备选择.32325.3 回采工艺回采工艺.41415.4 工作面循环方式工作面循环方式.4444第六章第六章 建井工期建井工期 .46466.1 建井工期建井工期.46466.2 产量递增计划产量递增计划.4747第七章第七章 矿井通风矿井通风 .48487.1 概述概述.48487.2 通风方式的选择及风量计算通风方式的选择及风量计算.49497.2.1 通风方式的选择.497.2.2 风量计算.507.2.3 风量分配.537.3 矿井风压及矿井等积孔矿井风压及矿井等积孔.53537.3.1 风阻的计算.537.3.2 矿

12、井等积孔.577.4 风机的选型风机的选型.58587.4.1 选择主通风机.58第八章第八章 矿井提升与运输矿井提升与运输 .61618.1 运输提升概述运输提升概述.61618.1.1 主运输方式选择.618.1.2 辅助运输方式的选择.618.2 运输提升设备的选择运输提升设备的选择.62628.2.1 大巷胶带输送机及转载机的选择.628.2.2 辅助运输.62第九章第九章 排水供电排水供电 .6565内蒙古科技大学毕业设计说明书- -IV9.1 矿山涌水量矿山涌水量.65659.2 水泵的选型水泵的选型.65659.3 矿区电源矿区电源.66669.4 供电设施及方式供电设施及方式.

13、6666第十章第十章 矿山环境保护矿山环境保护 .676710.1 矿山环保矿山环保.676710.1.1 矿井开采可能引起的生态变化.6710.1.2 主要污染源及污染物.6710.1.3 各种污染物的防治措施.6710.2 水土保持水土保持.6969第十一章第十一章 技术经济技术经济 .707011.1 劳动定员及劳动生产率劳动定员及劳动生产率.707011.2 主要技术经济指标主要技术经济指标.7171参考文献参考文献 .7373附附 录录 .1 1致致 谢谢 .8 8内蒙古科技大学毕业设计说明书- -1第一章第一章 矿区概况及地质特征矿区概况及地质特征1.1 矿区概述矿区概述1.1.1

14、 地理位置及行政隶属关系地理位置及行政隶属关系补连塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌兰木伦镇，行政属于乌兰木伦镇管辖，井田位于乌兰木伦河一级阶地的西缘；南与上湾井田连接，西与呼和乌素及尔林兔毗邻，北与李家塔矿接壤，其地理坐标为：东经：110416 1101018，北纬：39018313902243。1.1.2 地形地貌及水文地形地貌及水文矿区内地表多为第四系风积沙等松散层所覆盖。地形相对较平缓，呈西高东低之势，地表标高一般在 11301260m。地表水系较发育，屯西沟自西向东横穿矿井，常年有水，乌兰木伦河沿矿井东边界流过。1.1.3 矿区内有关的主要企业单位矿区内有关的主要企业单位矿井周围有神

15、东煤炭公司上湾煤矿、后屯西露天矿，东南相邻的上湾煤矿井田面积约 25.8Km2，目前生产能力 1000 万 t。矿井北部的后屯西露天矿井田面积 1.8 Km2，年生产能力 100 万 t。在矿井东南部以及屯西沟口还有两个地方小窑，一个是位于矿井之东南边缘的白石头煤矿，另一个是位于矿区内屯西沟沟口附近的屯西乡煤矿。1.1.4 交通位置交通位置 补连塔煤矿交通较为便利。该矿井位于包（头）神（木）铁路之西，与铁路仅以乌兰木伦河一河之隔，距矿井南部约 5Km 的包神铁路黑炭沟集装站已于该矿装车站专线铁路直通，矿区内主干公路也从井口附近通过，南至大柳塔、神木、榆林，北至东胜、包头，均有公路相通。1.1.

16、5 矿区的气候、地震、经济矿区的气候、地震、经济矿区内年降水量在 195531mm，平均 357mm，降水多集中在 79 月份，蒸发量内蒙古科技大学毕业设计说明书- -2大，气候干燥，属半干旱半沙漠的高原大陆性气候。该区无地震历史资料。据中国地震裂度区划图划分，该地区属地震裂度 6 度以下地区。本区富含煤炭资源，工业比较发达，主要以煤炭开发，煤化工，电力开发为主，地方经济发展较快。1.1.6 煤矿水源及电源的来源煤矿水源及电源的来源地面生活用水来自于考考赖水源地，生产、绿化等用水主要为矿井水的重复利用。供电电源主要来自于井田南风井的松定霍洛变电所。1.2 矿区地质特征矿区地质特征1.2.1 含

17、矿层及地质特征、矿床的成因及生成年代含矿层及地质特征、矿床的成因及生成年代据大量钻孔揭露及地质填图资料，矿区地层走向大部呈 NE 向，只是在大柳塔-石圪台地层走向为 NNW，倾向 SSW，矿区地层由老至新有三叠系上统永坪组（T3y），侏罗系下统富县组（J1f），中、下统延安组（J1-2y），中统直罗组（J2z）安定组（J2a），第三系及第四系，其地层特征见附 1。1.2.2 地质构造地质构造 本井田位于华北地台鄂尔多斯台向斜东翼陕北斜坡上，基底为坚固的前震旦系结晶岩系。印支期及其以后的历次构造运动对本区的影响甚微，主要表现为垂向运动，仅形成一系列的假整合面，无岩浆活动，未发现大的断层，矿区系鄂

18、尔多斯早中侏罗世含煤盆地的一部分。该盆地是在地台基础上形成的继承式盆地，盖层地层总体为西向缓倾的大单斜层，倾角 03左右，坡降 5-17。矿区内基本为一单斜构造，地层走向 N2030W 左右，倾向 S6070W左右，地层倾角为 03，煤层底板具宽缓的波状起伏，在东部稍有隆起。根据目前揭露情况在全矿范围内仅发现 10 条正断层，落差 0.35.04m，其中只有位于坐标（54674，23333）附近的 F3 断层（产状： 30 6055，H5.04m）和位于坐标（55353，25788）附近的 F5 断层（产状：9046，H2.9m） ，落差较大，对回采造成了一定的影响。总体上看，根据构造分类标准

19、，属类区域。内蒙古科技大学毕业设计说明书- -31.2.3 岩浆岩岩浆岩本区域无岩浆岩活动记载。1.2.4 地层地层根据钻孔揭露和区内沟谷两侧山脊零星的出露，本区自下而上发育以下地层。（1） 、中生界三叠系上统延长组：该地层为本区含煤地层的沉积基底，为一套浅绿色至浅灰绿色的碎屑岩建造，以细、中粒砂岩为主，偶见煤线与岩屑，钻孔揭露最大厚度 137m。（2） 、中生界中下侏罗统延安组：该地层为本地区的主要成煤地层，为一套内陆盆地沉积的碎屑岩建造。地层厚度 154194.83m。平均 180m 左右，与下伏延长组呈假整合接触。按沉积规律和含煤特性，自上而下分为下、中、上三个岩段。 下岩段：自延长组顶

20、至 41煤顶板砂岩底，层厚 43.0069.96m，平均为 56.28m，由灰色、灰白色细粒砂岩、粉砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，一般下部多为粗粒屑沉积，上部多为细粒屑沉积，含 4、5 两个煤组，煤层层数虽多，但煤分层较薄，除 43煤、52煤赋存外，其他煤层不存或成煤线，含煤系数 6.18，含煤性差。中岩段：起于 41 煤顶板砂岩底到 22煤顶板砂岩底为止，层厚 49.7878.06m，平均 66.32m，主要由灰色、深灰色粉砂岩、细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，细粒沉积较多，中、粗粒砂岩呈透镜状局部发育，含 2、3 两个煤组，其中22煤、31煤为主要可采煤层，厚度较大，结构单一，

21、煤质较好，全区稳定，本岩段含煤系数 16.19，含煤性好。上岩段：起始于 22煤层顶板砂岩底至延安组顶界面，层厚 41.8885.33m，平均60.00m，主要由灰白色细、中、粗粒砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，含 1 煤组，向东分岔成 3 个煤层，分别为 11、12上、12煤，除 12煤外均为局部可采煤层，12煤层厚度较大，稳定性好，是区内的主采煤层，本岩段在无论煤层还是岩层在矿区东部边缘均受到不同程度的冲刷。含煤系数为 14.05，含煤性好。（3） 、中生界中侏罗统直罗组：该地层由浅兰色、浅黄绿色及灰色砂泥岩、砂岩组成。厚度 83.48141.42m 之间，该地层下部有大型树干化石，局部可见

22、煤线，与下伏延安组呈假整合接触。（4） 、上侏罗至下白垩统志丹群：该地层仅见与矿区的西部边缘。岩性多为具大型交错层理的砂岩，区部砾岩发育，残留厚度 50m 左右，与下伏地层呈不整合接触，内蒙古科技大学毕业设计说明书- -4（5） 、新生界更新统马兰黄土：该沉积仅见与沟掌或沟谷两侧，成分为含沙黄土，垂直节理发育，形成陡崖，残留厚度 35m，分布范围不大，与下伏地层呈不整合关系接触。（6） 、全新统第四纪松散层：按成因分类，主要为风积沙、冲淤积、河床冲积物等，厚度一般为 1020m，局部可达 50m。1.2.5 水文情况水文情况矿井内，地表水体主要是屯西沟，区内地下水的赋存和分布主要受气候、地貌、

23、地层、地质构造及地表水系等因素控制。矿井内位于半干旱气候区，降水少，蒸发量大，地下水主要来源于大气降水的渗入，因此区内地下水比较贫乏。该区年降水量 194.7531.6mm，平均 357.3mm，年蒸发量 22972833mm，平均2457.4mm，降水集中在 79 月份，大气降水入渗量约占降水量的 5%，在第四系直接覆盖于煤层处，或煤层顶板间接与第四系松散层沟通出，大气降水成为矿井直接充水因素。乌兰木伦河是径流井田东部边缘的最大的地表水体，其次是井田内的屯西沟，其他溪沟为季节性支沟，当在洪水位线以下开采时，地表水可直接或间接的使矿坑充水。井田内 12煤层以上的各地层不同程度的含有潜水，在 1

24、2煤层以下碎屑岩类，含有承压水，潜水主要受大气降水补给，局部地表水补给，承压水主要是侧向补给，根据钻孔抽水试验资料，单孔涌水量均小于 0.01L/s.m，因此，煤系地层富水性较差，地下水不丰富。综上所述，矿井充水因素主要来源于大气降水的补给，其次为地表水和地下水的补给，该井田处于半干旱、半沙漠地区，蒸发量大于降水量的 67 倍， 且降水比较集中，易形成集中排泄，除地表流失及蒸发外，仅少量部分入渗地下，补给潜水，深部承压水由于补给源较远，且岩石节理、裂隙不发育，地下水径流缓慢，故含水较弱，开采时不会发生突水问题，应引起注意的是浅部边缘地带和屯西沟，乌兰木伦河一带，在这些地域开采时应加以防范。矿井

25、位于鄂尔多斯台向斜东胜隆起之东南边缘地带，构造形态基本为一南西倾的单斜构造，地层倾角 13，无断层及大的褶皱，工作区内水文地质条件简单，煤层内蒙古科技大学毕业设计说明书- -5顶底板岩性致密，均为弱含水层，导水性差，再加上离补给区远，矿井涌水主要来自于受大气降水补给孔隙裂隙水，涌水量较小 185m3/h，根据上述条件认为该矿水文地质类型为一类型。1.2.6 含水层含水层矿井内地形总体上呈西北高、东南低之势，乌兰木伦河是区内所有地表水的排泄区，补连沟汇集了区内大部分水量，直接控制着地表水的运移，补连沟以南苏家梁王家梁树梁一线的山脊为南部分水岭，分水岭以北的水汇入补连沟，分水岭以南的地表水汇入黑炭

26、沟及其它沟谷归入乌兰木伦河，补连沟以北的分水岭由李家湾赵家渠前补连村和李家塔一线的山脊构成，分水岭南翼的水排入补连沟，分水岭北翼的水汇入呼和乌素沟，区内，地表水径流受地形地貌的控制，地表水径流方向为西北东南。下面将本区各含水层的情况进行以下简述：1、松散层类孔隙水以潜水形式在全区广泛分布，但其厚度富水性变化较大，其含水层主要分布在乌兰木伦河谷，其次是补连沟泉域，主要为第四系全新统风积层潜水含水层和第四系全新统冲积层潜水含水层。2、碎屑岩类孔隙裂隙水全区广泛分布，含水岩性以粗、中细砂岩为主，隔水层岩性以泥岩、砂质泥岩、煤组成。根据煤组的埋深可分为三段。1-2煤层顶板基岩潜水：该含水岩段、含水岩性

27、以中、细砂岩为主，厚度 33.08 米，该段厚 90 米左右，煤层顶板水与第四系松散层相联系，可形成直接顶板含水层，受岩性、风化裂隙发育程度以及地形地貌条件的控制，无统一潜水面。煤层顶板水以淋水为主，在与第四系松散层相通处可形成局部涌水。总体来水，含水层岩性较致密，风化裂隙发育不均一，地下水埋深较大，水量不充沛，以大气降水为补给源，水质矿化度 0.281.5 克/升，水质类型为 HCO3Ca 型水。1-2煤层2-2煤层承压水含水岩段：该含水段全区发育，分布广泛，岩性为灰白色、灰色、灰绿色、黑灰色中细砂岩组成，含水段厚度 21.11 米，隔水岩性以泥岩类岩层及煤层组成，涌水量：23.59 立方米

28、/日，地下水以侧向补给为主，特点承压水头高，水量较少，顶板以渗水为主, 水质矿化度 13 克/升，水质类型为 ClHCO3NaCa 型水。2-2煤层3-1煤层承压水含水岩段：该含水段全区分布广泛，岩性为灰白、灰色的中、细砂岩段组成，厚度 9.46 米，隔水岩性以泥岩类、煤层等组成，该段总厚度 31.60内蒙古科技大学毕业设计说明书- -6米，一般水位标高 1116.71 米，涌水量：23.6 立方米/日，3-1煤层含水岩段特点为：含水岩石致密、坚硬，裂隙稀疏，承压水头高、水量小，水质矿化度 13 克/升，水质类型为 ClSO4Na 型水。3、地下水的补给、径流、排泄条件潜水：矿井内，潜水含水层

29、以大气降水为主要补给来源，径流方式为两种：一是地表径流，以补连沟为排泄区，一是地下径流，以补连沟和乌兰木伦河为排泄区域。地表径流方向与地形地貌形态一致，基岩潜水径流方向为西北东南。承压水：位于 1-2煤层以下的含水岩段由于承压水补给区较远，矿井内 2-2煤层以上承压含水层可局部由承压转为无压含水层。其余下部煤层所属含水层均为承压含水层。4、充水因素分析大气降水：该区年降水量 194.7531.6mm，平均 357.3mm，年蒸发量 22972833mm，平均2457.4mm，降水集中在 79 月份，大气降水入渗量约占降水量的 5%，在第四系直接覆盖于煤层处，或煤层顶板间接与第四系松散层沟通出，

30、大气降水成为矿井直接充水因素。地表水系乌兰木伦河是径流井田东部边缘的最大的地表水体，其次是井田内的补连沟，其他溪沟为季节性支沟，当在洪水位线以下开采时，地表水可直接或间接的使矿坑充水。地下水井田内 1-2煤层以上的各地层不同程度的含有潜水，在 1-2煤层以下碎屑岩类，含有承压水，潜水主要受大气降水补给，局部地表水补给，承压水主要是侧向补给，根据钻孔抽水试验资料，单孔涌水量均小于 0.01L/sm，因此，煤系地层富水性较差，地下水不丰富。综上所述，矿井充水因素主要来源于大气降水的补给，其次为地表水和地下水的补给，该井田处于半干旱、半沙漠地区，蒸发量大于降水量的 67 倍， 且降水比较集中，易形成

31、集中排泄，除地表流失及蒸发外，仅少量部分入渗地下，补给潜水，深部承压水由于补给源较远，且岩石节理、裂隙不发育，地下水径流缓慢，故含水较弱，内蒙古科技大学毕业设计说明书- -7开采时不会发生突水问题，应引起注意的是浅部边缘地带和补连沟，乌兰木伦河一带，在这些地域开采时应加以防范。 1.2.7 矿井涌水量矿井涌水量原补连塔补充地质勘探报告所提交的矿井正常涌水量，以及建矿以来矿井涌水量。根据 1992 年 151 队提交的补充地质报告，预计补连塔煤矿目前的正常涌水量为 23.6 立方米/日。1.3 煤层特征煤层特征1.3.1 煤层及其埋藏条件煤层及其埋藏条件31煤层：该煤层位于延安组中岩段的中下部，

32、为本区最下一层主要可采煤层，煤层厚度 2.283.95m，平均 3.16m，该煤层厚度变化小，区内大部分地区厚度大于3m，在北部煤层稍厚，东南煤层较薄，结构简单，全区基本不含矸。属稳定煤层。1.3.2 各煤层顶板岩石的性质各煤层顶板岩石的性质矿区内大部分被第四系松散层覆盖，基岩出露较少。煤系地层岩性主要以不同粒度的砂岩、砂质泥岩，煤层及少量泥岩、粘土岩组成。据钻孔揭露情况，浅部岩石受风化作用，岩石易破碎，强度较低。随着深部加深风化作用减弱、岩石较完整，强度较高。 为了解煤系地层岩石物理力学性质，井田内共前后施工了工程地质孔 4 个，邻区有 2 个，共计 6 个孔。分别对煤层的顶、底板的岩石采样

33、，进行岩石物理力学性质试验。另外，采土样 1 组，对第四系松散层进行力学试验。现根据不同层段及岩性将试验结果汇总如下：1、第四系松散层沙土：为含少量砾的中砂，土粒比重 2.68g/cm3，干容重 1.68 g/cm3，湿容重 1.92 g/cm3，含水量 14.3%，天然休止角 38，渗透系数 1.0410 3cm/s，给水度 0.28。2、基岩（1）12煤层顶底板岩性伪顶：泥岩，局部为砂质泥岩，灰黑色深灰色，主要分布在三采区东部，厚度0.5m，最大 0.8m，块状层理，岩性软，易冒落。内蒙古科技大学毕业设计说明书- -8直接顶：砂质泥岩、粉砂岩或细、中粒砂岩。岩厚 1.57.16m，厚层状，

34、成分以石英为主，含少量云母及岩屑，泥质胶结，砂岩类含水率 5.626.12%，一般为6.10%，抗压强度 21.1833.82Mpa，一般 22.98Mpa，泥岩类软化系数 0.670.85，一般为 0.75，抗压强度 27.545.98Mpa，一般为 29.80MPa。 老顶：由一套碎屑岩组成，主要是各种粒度的砂岩及粉砂岩，厚约 24 米。直接底：泥岩，黑灰色，厚度 0.438m，以泥质为主，含少量的铝土质及植物化石碎片，岩性致密。（2）22煤层顶底板岩性顶板：22煤顶板岩厚约在 30m 左右，顶端为 12的底板，下端为 22煤顶板，岩性以砂岩类粗、中、细沙岩为主，含水率 0.342.68%

35、，一般为 1.53%，孔隙率为4.8015.86%，一般为 13.07%，抗压强度 19.0437.68Mpa，一般为 37.68Mpa，泥岩类以泥岩、砂质泥岩为主，软化系数 0.600.63，抗压强度 17.7047.7Mpa，一般为41.1Mpa。底板：22煤底板有少量的粘土岩，软化系数 0.650.84，一般 0.70，抗压强度33.8551.35Mpa，一般为 48.55Mpa，以软化，遇水崩解，对底板维护极为不利。 （3）31煤层顶底板岩性顶板：为粉砂岩、细砂岩互层，厚度 25m 左右，含水率 1.873.14%，一般为2.60%，孔隙率为 12.3219.55%，一般为 13.48

36、%，抗压强度 33.0253.02Mpa，一般为 43.48Mpa。底板：砂质泥岩、泥岩，厚度 5m，抗压强度 37.2065.49Mpa，一般为51.35Mpa。综上所述，矿井内岩石工程特征在垂向上，随着深度的增加，抗压强度增大，在横向上变化较小，12煤层顶板岩石普遍受风化作用的影响,岩石力学强度也较低,西北部比东南部抗压强度稍高一些，22煤层以下，地层未受风化作用影响，岩石抗压强度稍高，故该矿井煤层顶、底板稳固性较好，矿井开采不易造成冒顶和坍塌。1.3.3 煤层的物理性质煤层的物理性质矿井内各煤层均呈黑色，条痕黑色、黑褐色，煤层结构简单，过渡接触，中细条带状结构，31煤层呈沥青光泽，在镜煤

37、条带呈弱玻璃光泽，阶梯状断口，贝壳状断口，在镜煤条带中，内生、外生裂隙发育，层状构造，半坚硬型，煤层裂隙中均填充有黄内蒙古科技大学毕业设计说明书- -9铁矿、方解石脉，含菱铁矿鲕状结核，比重大于 1.4，容重 1.3 左右，燃点 300，燃烧试验为剧燃，残灰灰白色，粉状。宏观煤岩类型为： 31煤层由亮煤、暗煤、镜煤、丝炭组成，以半亮型为主，半暗型次之，含少量光亮型。丝炭含量高是本区各煤层的一个主要特点。显微煤岩组分特征：井田内各煤层主要以镜煤、丝炭、粘土矿物，稳定组分和杂质矿物组成，镜煤较平整，具内生裂隙，以条带状出现，丝炭亮黄色具突起，细胞结构以透镜体或条带状出现，粘土矿物以零星状充填于胞腔

38、内或裂隙中，稳定组分以小孢子体和角质体为主，顺煤层层理分布。从镜下显微组分定量来看， 31煤层由微半亮煤、微暗煤、微亮煤、微半暗煤组成。煤层一般有上暗下亮之特点。本区各煤层为低变质煤的第阶段，镜煤最大反射率测值：31煤层：R0max0.3680.478。各煤层镜煤最大反射率由上而下逐渐增高，反映了煤的变质程度有增高的趋势。1.3.4 各煤层的化学性质各煤层的化学性质1、工业分析水分（Mad）： 31煤层原煤 2.92%-11.92%，平均为 6.95%，洗煤为 3.16%-9.34%，平均 6.07%。 灰份（Ad）：31煤层原煤 3.36%-12.77%，平均为 5.97%，洗煤为 3.29

39、%-4.20%，平均 3.20%。挥发分(Vdaf)：900 摄氏度条件下精煤挥发分产率：31煤层：32.8%37.87%，平均 35.06%；2、 有害组分硫分：（a）全硫（St.d）： 31煤层 0.17%-1.46%，平均为 0.39%，此外原煤全硫在洗选后都有一定幅度的降低。（a）成分硫：从矿内对全硫大于 1%的成分硫测定结果来看，主要以硫铁矿为主，而有机硫含量较少。磷：矿区内煤层原煤磷含量由 0.0000.014%，均属于低磷、特低磷煤，满足工业用煤需求。氯：内蒙古科技大学毕业设计说明书- -10煤层中氯的含量一般为 0.000.02%，未超过 0.02%。砷：砷在煤层中一般为 15

40、PPM，均小于食品工业用煤要求的 8PPM。1.3.5 煤层的工业性能煤层的工业性能1、煤的发热量矿区内主要煤层原煤干燥基弹筒发热量：31煤层：28.1431.69MJ/kg，平均30.60 MJ/kg，属于中高发热量煤。2、粘结性粘结系数：各煤层粘结系数均为零，无粘结性。胶质层指数：各煤层胶质层指数均为零，无胶结性。焦渣特征：各煤层焦渣特征为“2” 。综上所述，各煤层结焦性差。3、煤的气化性能煤的热稳定性：31煤层：Rw +6 为 72.9178.64%，平均 74.92%；井田内除 12煤层热稳定性略差外，其余煤层均属于热稳定性好的层。煤对 CO2的反应性：以 CO2还原率来表示煤的活性，

41、矿区内各煤层在 900 摄氏度条件下测的煤对 CO2还原率均在 71.7%以上，气化性能良好。煤的结渣性：煤的结渣性的大小直接影响煤的气化、燃烧及炉中排渣的难易程度，根据区内生产大样和简选样结渣性试验，其结果均为强结渣煤。4、煤的低温干馏及焦油产率本区煤经过低温干馏试验后 31煤层干基焦油产率为 7.59.7%，属于富油煤，各煤层在垂直序列中呈上下低、中部高的趋势。5、煤灰成分和煤灰熔融性主要可采煤层煤灰成分， 31煤层以 SiO2、AL2O3 、CaO 为主；其次则是一些Fe2O3、SO3、MgO、TiO2。煤层软化温度大于 1250，31煤层为 13%。6、煤中腐植酸和苯抽出物各主要可采煤

42、层腐植酸一般为 2.273.2%，苯抽出物一般为 0.300.59%，含量较低，无利用价值。7、煤类内蒙古科技大学毕业设计说明书- -11根据国家标准 GB575186，各煤层均为不粘煤类。8、可选性（1） 、筛分试验根据矿井生产大样的筛分结果表明，大于 50mm 粒级 1-2煤为 29.34，3-1煤为37.28%，以小粒度煤为主。小于 0.5mm 粒级灰分产率 3-1煤大于 13%以外，其他各粒级灰分产率均小于 10%，从综观上看，随粒度的增大灰分产率有降低的趋势。（2） 、浮沉试验在对井田内内钻孔及马家塔大样进行了浮沉试验，在采用1.32.0 九个级别比重液浮沉试验中，其试验结果分级主要

43、集中于1.3；1.31.4 两级，占本级产率一般60%以上。（3） 、可选性评价参照矿井简选样试验结果，得出结论如下：3-1煤在理论精煤灰分 5.00的条件下为易选至极易选煤层。9、工业用途根据本矿煤变质程度低、有害成分低、中高发热量、结焦性差、气化性好等特点，认为本矿煤可供以下及各方面利用：（1）动力用煤；（2）气化用煤；（3）低温干馏；（4）煤液化（5）煤化工等。10、煤的风化氧化矿内由于煤层埋藏虽浅，但是露头较少，因而受风氧化影响较小，通过对白石头矿井露头煤样的试验分析，结果与正常煤样指标相比变化不大，因而本区没有圈定风氧化区。以往也没有火烧区的勘探记录。1.3.6 开采技术条件开采技术

44、条件1、瓦斯从区内及邻区各生产矿井及开采小窑调查结果表明，自开采以来，从未发生过瓦斯爆炸事故。从区内各煤芯煤样瓦斯解吸测定来看，其甲烷含量在 00.19m3/t，CO2含量为0.010.15m3/t，由此反映了本区各煤层瓦斯含量很小或无解吸量。从瓦斯分析结果来看，主要为氮气（N2），一般为 91.71%，其波动范围83.7299.14%。而甲烷由 1.6715.29%， CO2为 0.855.33%，故可划为二氧化碳内蒙古科技大学毕业设计说明书- -12氮气带，属于低沼矿井。本区煤层瓦斯含量较小的主要原因是煤的变质程度低，煤层埋藏浅所致，其次是不粘煤在成煤过程中以遭受了不同程度的氧化。2、煤尘

45、本区的煤尘具有爆炸性。3、煤层的自燃影响煤层的自燃有很多因素，其主要因素是煤层的内在因素和自然条件因素。煤层的内在因素为：自燃倾向 T，挥发分及丝碳含量；自燃条件因素为：气象、堆积方式、堆积场地。本区各煤层丝碳含量高，挥发分产率高， 3 号煤层 T 为 16燃点在 297307 ，因而属易自燃煤层，尤其在当煤长期堆放存储时，在夏季雨后爆晒、气温急剧升高，易发生自燃。冬、春、秋季自燃的可能性较小，应做好防护工作。4、地温区内通过对 b106、b115、b202、L6号孔的井温测量，地温样度为 1.9/100m。对BK10号孔的简易地温测量，其结果地温梯度为 2.0/100m。区内无地温异常区存在

46、。内蒙古科技大学毕业设计说明书- -13第二章第二章 矿区范围矿区范围2.1 矿区境界矿区境界2.1.1 边界的方位及标高边界的方位及标高补连塔煤矿的批准开采深度高程 11241055m，采矿权范围给定坐标：4359425，374199504361384，374236304361070，374242904359355，374252004359070，374257804359700，374262604359365，374271804359650，374279304358985，374283504358000，374286704357800，374283104357180，374285604354

47、150，374227802.1.2 矿区的面积矿区的面积矿区南北长及东西宽均为 6Km 左右，面积为 34.43Km2 。2.1.3 边界矿柱的留法及尺寸边界矿柱的留法及尺寸井田境界煤柱按 20m 留设。2.1.4 邻近矿区的开发情况及其与本矿的关系邻近矿区的开发情况及其与本矿的关系矿井周围有神东煤炭公司上湾煤矿、后屯西露天矿，东南相邻的上湾煤矿井田面内蒙古科技大学毕业设计说明书- -14积约 25.8 Km2，目前生产能力 1000 万 t。矿井北部的后屯西露天矿井田面积 1.8 Km2，年生产能力 100 万 t。在矿井东南部以及屯西沟口还有两个地方小窑，情况简述如下：1、白石头煤矿：位于

48、矿井之东南边缘，是伊金霍洛旗所属的地方小窑。其以平硐方式开采 1-2煤层，煤层厚 2.5m 左右，炮采为主，矿车及人力车运输，采用自然通风，井下涌水量较大，年产量 10 万 t 以上，于 2003 年 6 月矿井关闭，采矿证注销，矿井尚未发生过煤尘及瓦斯爆炸。2、屯西乡煤矿：位于矿区内屯西沟沟口附近。该煤矿以平硐方式开采 1-2煤上分层，煤层厚1.71.9m。炮采工艺，开采范围不大，该矿现以小四轮运输，年产量为 6 万 t 左右，老窑内积水，现已关闭多年。但此老窑因开采历时已久，其采空的具体范围不详。内蒙古科技大学毕业设计说明书- -15第三章第三章 生产能力、服务年限及一般工作制度生产能力、

49、服务年限及一般工作制度3.1 储量储量3.1.1 工业储量工业储量根据资料所给的 31煤层块段储量计算：工业储量=A 级储量+B 级储量+C 级储量 =6077.2438+5883.6566+2207.6733=14168.5737 万 t3.1.2 可采储量可采储量按工业储量减去工业场地煤柱、井筒、主要大巷煤柱、采区隔离煤柱等开采煤柱的储量和开采损失（厚煤层为 25，中厚煤层为 20，薄煤层为 15）后的储量计算。矿井可采储量按下式计算： Zk=（ZP）C 式（3.1） =(14168.6-181.9-281.1-176-441.7)80% =10470.3 万 t式中：Zk矿井可采储量，万

50、 t；Z矿井工业储量，万 t；P开采煤柱损失，万 t；C采区回采率， 中厚煤层 C80%。表 3.1 矿井可采储量计算表煤柱损失（万 t）煤层序号工业储量（万 t）井田境界煤柱防水构造煤柱主要大巷煤柱场区保护煤柱矿井可采储量（万 t）3114168.6181.9281.1176441.710470.3内蒙古科技大学毕业设计说明书- -16各种安全煤柱的留设和计算方法：矿井永久煤柱包括：井田境界、构造防水煤柱和场区保护煤柱。 井田境界煤柱按 20m 留设。大巷保护煤柱按 40m 留设，防水构造煤柱按 2 0m 留设。资料已给场区保护煤柱煤量为 441.7 万 t。3.1.3 生产能力生产能力 矿

51、井生产能力为 180 万 t /a3.1.4 服务年限的计算服务年限的计算矿井服务年限按下式计算： T= Zk /(AK)=42a 式（3.2） =10470.3/（1801.4） =42 a式中：Zk矿井可采储量, 万 t；T矿井设计服务年限，a；K储量备用系数，取 1.4。A设计生产能力，取 180 万 t /a。经计算，矿井服务年限为 42a。3.1.5 矿井工作制度矿井工作制度矿井采用 4 班 6 小时工作制度，其中三班为采煤工作,一班为设备检修工作。全矿全年工作日为 330 天，全天净提升时间为 14 小时。内蒙古科技大学毕业设计说明书- -17第四章第四章 开拓运输方案开拓运输方案

52、井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其互相联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究：1、确定井筒的形式、数量和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、合理确定开采水平的数目和位置；3、布置大巷及井底车场；4、确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5、进行矿井开拓延伸、深部开拓及技术改造；6、合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据

53、国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1、贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2、合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。3、合理开发国家资源，减少煤炭损失。4、必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械

54、化、综掘机械化、自动化创造条件。6、根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物内蒙古科技大学毕业设计说明书- -18的综合开采。4.1 开拓运输方案的选择开拓运输方案的选择4.1.1 井筒形式的初选井筒形式的初选井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少，地面工业建筑井筒装备、井底车场及硐

55、室都比较简单，井筒延伸施工方便，生产干扰少，不易受底板含水煤层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可以满足特大型矿井提升需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员可以从主斜井迅速撤离。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文地质等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒通风断面大，可以满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓特别有利；当表土层为富含水的冲积层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。本矿井煤层赋存于地表以下，故排除平硐开拓

56、，倾角为 12，为近水平煤层；表土层薄，无流沙层；水文地质情况比较简单；井筒不需特殊施工，因此可采用斜井开拓或立井开拓。4.1.2 井筒位置确定原则井筒位置确定原则1、井筒应选在比较平坦的地方；2、井口应满足防洪设计标准；3、井口的位置必须符合环境保护的要求；4、井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、流砂等危险地区；5、井筒选址应有利于第一水平的开采并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；内蒙古科技大学毕业设计说明书- -196、有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村庄或不迁村庄；7、井田两翼储量基本平衡；8、井筒不宜穿过厚土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突

57、出煤层或较软弱岩层。井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等布局相协调，使之有利生产，方便生活。 4.1.3 工业广场位置的确定工业广场位置的确定矿山工业广场的位置首先取决于井筒的坐标，但是在确定井筒的坐标时，除考虑资源的开拓与开采方法等因素以外，还应当考虑布置工业广场是否方便，必须全面考虑，才能确定最经济合理的位置。工业广场的位置应符合下列基本要求：（1） 、充分利用荒山、坡地、劣地进行布置，尽可能不占农田，不影响农田水利设施，不占用重要文化古迹、园林，避免迁村及改移河流。（2） 、选择在地形平整或缓坡的地区，以减少土方工程量，节约基建投资，便于铺设运输线路。广场应

58、尽量避免布置在洼地或斜坡上，否则会使广场成为积水区，或使地面布置复杂化，给生产造成不便。但是，如果有可被利用的地形起伏，则可巧妙的把半壁式滑坡型煤仓布置在山坡上。（3） 、广场应尽量布置在交通便利或便于与铁路支线、车站、专用线连接地区，以节省建设铁路的基建投资。（4） 、广场应尽量选择在地质较好、地下水位较低，并尽可能避开滑坡、溶洞、流砂、采空区等不良地段，以及软土地段。（5） 、广场要选择在便于供电、供水和排矸的地点，应考虑将来扩建的可能性。工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山，低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁。距水源电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。根据矿山

59、的地质地形情况，工业场地布置在井田东部，靠近公路。地形较为开阔平坦，西面靠近包（头）神（木）铁路，与铁路仅以乌兰木伦河一河之隔，南部约5Km 的包神铁路黑炭沟集装站已于该矿装车站专线铁路直通，东边靠近公路，南至大柳塔、神木、榆林，北至东胜、包头，均有公路相通。交通运输比较便利。工业场地标高在+1119+1130m 左右。4.1.4 开拓运输方案开拓运输方案内蒙古科技大学毕业设计说明书- -201、提出方案根据以上分析，提出以下三种技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一：立井单水平开拓主、副井井筒均为立井，布置在井田边界，只设一个水平。大巷布置在煤层中，沿底板掘进。方案二：斜井单水平开拓主副井井

60、筒均为斜井开拓，布置于井田东部边界，大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷。主要运输方式采用胶带输送机运输，辅助运输采用无轨胶轮车运输。方案三；主斜副立单水平开拓斜井提煤运输能力大，立井辅助运输能力大，为此提出主井采用斜井开拓，副井采用立井开拓。大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷。2、技术比较以上分析以上所提出的三种方案大巷及水平数目都相同，区别在于井筒形式和井筒位置不同及部分基建、生产费用不同。方案一、二井井筒形式不同。方案一井筒为立井，开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文地质等自然条件的限制，主要缺点是井筒施工技术复杂需要设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基