露天煤矿初步设计精品

1、露天煤矿初步设计家坪露天煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗东部，是我国西部大关系民族开发的前沿阵地。实施西部大开发战略，关系全国发展的大J 团结和边疆稳定，是基本国策。国家正在以投资项目、税收政策和财政转 移支付等方面加大对西部地区的支持。魏家说露天煤矿是魏家界煤电一体化项目的两个子项之一，该露天矿 田储量丰富，资源可靠，煤质为低硫高热值长焰煤，电煤市场条件明确， 开发条件优越，适宜开发大型露天煤矿。该矿一期规模6MVa ,二期规模 12MVa，配套电厂分别为4*600MW和8x600MWO随该项目的开发建设,将会使本地区的资源优势转化为经济优势，带动少数民族地区经济和社会 快速发展。一、设计依

2、据（一）地质报告、矿区总体规划1、内蒙古煤田地质局153队1983年12月提交的内蒙古自治区伊 克昭盟准格尔煤田南部详查地质报告。2、内蒙古煤田地质局153队2005年1月提交的内蒙古自治区准格尔煤田魏家即露天勘探地质报告。3、西安煤矿设计研究院2005年1月编制的内蒙古自治区鄂尔多斯 市准格尔矿区总体规划。（二）设计任务书、设计合同、有关文件、主要基础资料及有关协议 类文件。详见附录。二、设计范围我院和华北电力设计院分别承担魏家界煤电一体化项目的露天煤矿设 计和电厂设计，同步设计、同步建设、互相制约、分工合作；设计范围分 界点划定在电厂围墙外1m处。露天煤矿设计范围包括：边坡稳定；开采境界、

3、资源储和剥离量;拉沟、采区划分、开采程序、基建剥离工程生产剥采比及其均衡、进 度计划；开采工艺、设备选型、数量确定；采运排工程；煤的破碎加工、 地面运输、储煤系统；地下水控制与防排水；总平面布置、地面运检；机 电设备维修；供电通信、计算机管理；建筑结构；给排水、供热及通风;职业安全与卫生；环保、水保；企管现代化、技术经济等。三、设计指导思想（-）认真贯彻执行国家有关方针、政策、法律、法规。（二）引进世界上先进开采工艺（吊斗铲倒堆），以低成本提高露天矿生产剥采比，扩大露天矿开采范围，提高煤炭资源回收率；同时，确保高 产高效，建设一个现代化大型露天煤矿。（三）尽量选择适合本矿规模、开采对象和“以电

4、代油”的大型设备。）突出近期经济效益，提高投入产出比。（五）确保与电厂、环保、水保、地面设施同步设计、同步建设。（六）充分利用华能集团公司和北方联合电力公司在人力资源、经营 管理方面的经验，充分利用社会生产力要素。（七）充分并节约利用黄河流域地面和地下水资源。（A）在利用天然冲沟做首采区拉沟位置并节省剥离量的同时，做好拦洪蓄水坝系工程，以工程治理方式防治水害，确保生产安全，利用蓄水 和地下疏干水做道路降尘、绿化、生产用水。（九）保证露天矿设计符合矿区总体规划的规划内容及要求。四、设计对地质报告的评价及补充勘探的要求内蒙古自治区准格尔煤田魏家即露天勘探地质报告基本能缪满足 露天煤矿初步设计要求，

5、边坡工程工程地质勘察与稳定性评价研究报告 能够满足露天矿边坡稳定分析、计算及边坡工程设计。五、设计主要内容及特点（-）露天矿特点：1、魏家界露天矿是国内地形条件较复杂的露天煤矿。黄土高原冲沟多、梁萍多。设计根据上、下部不同的开采条件和开采对象，选择了不同的开 采工艺。2、魏家坪露天矿是目前国内剥采比较大的露天煤矿，毛煤平均剥采比为7.20m3/t,设计选择其中较小者做首采区（剥采比6.29m3/t 3、剥盅物中黄土（在上部）最多，占57%o设计选择适宜的开采设备（如汽车选大厢斗X4、煤层结构、构造简单，为单一的近水平的厚煤层，且赋存稳定。设计对其上覆岩层选择了适合的开采工艺（倒堆工艺5、魏家期

6、露天矿采用无运输倒堆开采工艺倒堆台阶变化较大（为 35m-70m在获得较好经济效益的同时，也给设计和生产管理带来了难 度，设计采取了相应的技术决策及建议。6、在天然冲沟上布置首采区、拉沟位置和排土场，同时也在天然冲沟 上布设坝系工程防洪，效益风险共存，设计以工程治理方式确保露天矿生 产安全。7、魏家坪露天煤矿是魏家坪煤电一体化项目，电厂是煤矿的用户，主要目标市场明确，煤矿是电厂原（燃）料生产车间，用户可靠。（二）设计主要内容1、露天矿采掘场边坡稳定角：煤岩层为40。，黄土为33%2、露天矿境界客天矿6号煤层底板开采面积34.96km2 ;长8.49km ,宽7.9km ;客天矿地表面积43.7

7、7km2，长9.12km ,宽8.48km ;首采区6号煤层底板面积5.36km2 ,长2.98km ,宽2.19km ;首采区地表面积7.88km2 ,长3.54km ;宽2.66km。3、划定范围内资源（纯煤）储= 1042.5514Mt,其中121b+122b占63.88%o开采境界内IT天可采储量（毛煤）为782.7366Mt,平均剥采比7.20m3/to首采区可采毛煤量113.7062Mt,其中121b+122b占总量的 98% ,达到规范8d90%的要求，平均剥采比6.29m3/t;二、三采区毛煤分别为334.7378Mt和350.3823Mt,平均剥采比分别为6.83m3/t和7

8、.85m3/to4、工作制度为330do以一期设计规模6Mt/a计，储备用系数取1.1 ,服务年限121a。5、开采工艺按地层由上而下为：（1 ）黄土层及下面少量岩层，采用单斗（3台斗容35m3电铲）一卡 车（20台220t,厢斗容积140m3 ）开采工艺；（2 ）岩层：6煤顶板上覆70m35m （岩层变薄处）采用吊斗铲（1 台斗容68m3,作业半径87m ）无运输倒堆开采工艺；（3 ）煤层（6m - 23.85m ,平均14m ）采用单斗（2台斗容21m3电 动液压正铲）一汽车（12台91t,其中端区剥离车箱斗容积57m3,运煤车 箱斗容积82.5m3）开采工艺。6、运煤方式：运煤汽车周期轮

9、换通过采掘场东、西两端斜坡道，经工作帮平盘（先期）或内排土场（后期）运往东帮半固定破碎站一胶带运输 机一电厂储煤场（或本矿储煤场X7、穿爆:倒堆台阶采用抛掷爆破；单斗铲煤岩台阶采用松动爆破；倒堆台阶的坡面采用预裂爆破；全部采用牙轮钻机穿孔。8、基建剥离工程为19.9109Mm3 ,基建出煤6.8万t,基建期1.5 年，移交过渡1年，移交当年产煤3.00Mt,过渡结束达产，吊斗铲投入。9、因黄河水位标高位于6煤底板以下，地下水补给来源较少，设计在 原则上不采用疏干井疏干方式，但根据邻近矿井发现较大地下水情况，设 计确定打两眼疏干井进行试验性疏干，防止地下水害危及 确保露天矿生产安全。因采掘场、排

10、土场皆布置在罐子沟及其支流上，设 计确定做坝系工程拦洪蓄水。采掘场内设3台600m3/h暴雨泵，2台 200m3/h正常排水泵。10.地面（生产）系统为2台2000Vh半固定破碎机（出料v300mm ）-双回1400mm胶带输送机（V =4m/s）,因电厂要求，其中一运一备。系统中间设四个922m筒仓，每个仓容量为10000t,总容量为40000to11.机修：承担设备维修保养、月检、临故修、小修任务。小修以上修程外委专业维修公司承担，但本矿为其准备厂房、起重设备等。厂区设汽车及工程机械修理间、综合修理间、组装场、清洗间及大、中修车间。12、各类专业仓库及库棚：综合材料库、汽车配件库、设备备件

11、库、材料库、润滑油库、硝酸核库棚、火药库、油库及加油站。13、供配电：本次设计的露天矿前期用电以35kV、LG J240mm2导 线、单回磴杆线路由木瓜梁110kV变电站的35kV一段母线段上引出至联 合变电所，线路长度为3km。该线路待魏家窕电厂建成投入运行后，改做 备用电源。露天矿永久电源来自电厂，由电厂自用电系统35KV便双回路引出。并自设35K V变电站。14、供水水源：根据露天矿与电厂用水协议，露天矿各区的用水水源 来自电厂供水站，由电厂统一考虑。15、采暖、通风由锅炉房供给。16、技术经济(1 )占地面积，达产时985.51 hm2 (包括坝系(2)在籍总人数664人(4)全员效率

12、 全员效率33.42V工。(5 )吨煤成本：达产年141.41元儿(6 )建设项目总资金为399876.95万元，建设项目总造价为398443.85万元，吨煤投资664.07元/t;（7 ）财务内部收益率14.25%（8 ）财务净现值：114690.40万元（税后，（9 ）投资回收期8.0年。（10）投资利润率12.40%。（11 ）投资利税率17.50%。（12）贪款偿还期7.51年（含建设期）。六、应关注的主要问题（一）坝系防洪工程，投入既要节约，又要确保安全。精心设计，仔 细施工，认真管理。（二）要掌握好吊斗铲投入时间。（三）重视吊斗铲司机、机电维修工的培训工作，安排计划、培训费、 机构

13、确保大型昂贵设备安全、完好、高效率。（四）重视引进设备备品备件合理储各，计划管理，确保大型设备高 产高效。（五）我国吊斗铲倒堆工艺使用经验不足，设计中遇到下列问题，今 后应关注。1、安全类（或危险有害因素类）（1 ）在8090m高75。陡台阶下，采煤作业安全问题。设计已安排预裂爆破和坡面清扫隹，清除危石。待实践中不断改进。(2 )80 90m高75。陡台阶稳定问题和吊斗铲站在黄土爆堆上稳定安全问题。设计中虽已做了初步稳定分析，也给出了具体操作方法；但在生 产中应不断总结经验，以保证露天矿生产安全。(3 ) 6070m高台阶穿孔和抛掷爆破问题；土岩混合台阶穿爆问题。高台阶穿孔和抛掷爆破问题难度较

14、大，每孔炸药量大，一且炮区作业 出现事故或出现瞎炮时问题很严重，建议多借鉴临近准煤公司黑岱沟露天 矿生产经验或开采前期外委国际专业公司承担穿爆业务。2、开采作业技术类(1 )倒堆作业程序，吊斗铲从左(右)翼到右(左)翼走行避开了升 降大坡，但两翼倒堆不等，而且不断变化，因此要注意左、右翼长度的 调整。(2 )运煤通路的开拓方式，移设方法；(3 )倒堆台阶开采方法；(4 )吊斗铲司机上、下班通勤和材料、维修车通行道路(至吊斗铲位卜上述问题设计做了初步安排，待实践中改进完善。(六)鉴于建设时期需要大量建筑石材，而初期基建剥宙量中深部才 有岩石，因此要修临时排洪渠提前降深采岩石。第一章 矿区（矿田）

15、概况及煤田地质第一节矿田概况一、位置及交通（一）位置魏家齐露天矿区（以下简称本区）位于内蒙古准格尔煤田东南部，行 政隶届内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇管辖。其范围东起单渠梁, 西至史一榆公路，北起薛家培旦,南至罐子沟煤矿及煤田边界，隔黄河东 与山西偏关与山西河曲为邻。地理坐标：东经2T45北纬 39。3100”393545，客天区南北最长处8.79km ,东西最宽处10.02km ,面积55km2。（二）交通1、铁路交通（1 ）大一准铁路东起大（同）秦（皇岛）线大同站，西至矿区薛家湾站隹:长264km，为工企I级电气化铁路，目前通过能力15.0MVa ,该线已进行改扩建，并将逐步改建，至

16、2020年运力将达60.0MVao（2 ）准（格尔）东（胜）铁路是地方投资建设的地方铁路，该线东起大一准线薛家湾站，西延至包（头）神（木）铁路巴图塔站，全长145km ,为工企II级铁路，运力可达8.0MVa 60MPa的占基岩层段8.3% ,其中：砂质砾岩占0.8% ,粗砂岩占 0.8% ,细砂岩占0.4%，粉砂岩占4.0%。泥岩占0.8%，砂质泥岩占1.5%。煤层及顶底板岩层物理力学试验成果见表二、6号煤底板岩性、强度、遇水软化性8个工程地质孔6号煤直接底板以泥岩为主占7个，1个为砂质泥岩，自然状态单轴抗压强度13.6MPa27.5MPa ,平均17.4Mpa ,软化系数 0.60 - 0

17、.74 ,平均0.68。从6号煤底板岩性统计结果及岩石物理力学性质测试结果知，岩性以泥岩为主，虽然强度较高，但遇水有软化的可能。附表：煤层及顶底板岩层物理力学试验成果表一一表1-5-1和表1-5-2o表151表152第六节煤质特征一、煤的一般物理性质区内煤呈黑色，风化后呈褐色，条痕褐黑黑褐色，呈暗淡的沥青光 泽，局部可见油脂光泽，丝炭发育的层段显丝绢光泽。常见贝壳状及参差 状断口，外生和内生裂隙不发育，脆性差。节理中局部充填有黄铁矿及方 解石薄膜。由于煤岩组分的差异，常见条带状结构，块状构造。燃点一般 为300左右，燃烧试验为剧燃。残灰呈粉状一块状，灰白-灰色。煤风 化后煤质疏松，呈土状，燃烧

18、时火焰不大。 煤共牯杯 tXT ul-（一）宏观煤岩特征煤的煤岩组分以暗煤和亮煤为主，丝炭分布于层面，局部含镜煤条带， 届半暗型半亮型煤。（二）显微煤岩特征区内10个钻孔计98件煤芯煤样对3、4、5、6, 7、8、9号煤层进行 了混合煤砖光片鉴定。显微组分镜下定量鉴定结果表明：区内各可采煤层有机显微煤岩组分 以债质组和丝质组为主，镜质组含量为20.1% 70.1 % ,平均为40.6% , 丝质组含为21.9%-67.4% ,平均为46.3% ,半镜质组含为0%- 10.8% ,平均为3.2% ;稳定组含量为3.5%19.0% ,平均为9.8% ;煤中 矿物质以粘土组含量最高在1.5% 39.

19、9%之间，氧化物组含量最低为0- 2.0%之间，硫化物组在0-1.7%之间，碳酸盐组在04.9%之间。（三）变质程度区内各可采煤层的镜煤最大反射率在0.7675% -0.8004%之间，平均 为0.7815%，根据“西安煤炭科学分院地质勘探研究所F979年提出的以镜 煤最大反射率为划分煤变质阶段方案标准确定，区内各煤层的变质阶段均 为烟煤I阶段。三、化学性质和工艺性能煤芯煤样分析成果见表1-6-1o（一）水分（Mad ）各可采煤层原煤水分一般波动在0.86% 7.13%之间，平均为3.47% ; 浮煤水分一般变化在1.10% 8.90%之间，平均为4.03%o浮煤水分较原 煤水分普遍增高。6号

20、煤层：含量变化稳定，一般波动在0.86% 7.13%之间，平均为 3.85% ; 7号煤层：含量变化不大，一般波动在0.99% 6.01%之间，平 均为3.99% ; 8号煤层：水分含量在1.03% 5.72%之。间变化，平均为3.16%o（二）煤层灰分（Ad ）区内各煤层原煤灰分在7.97% 39.65%之间变化，垂向上，上部6 号煤层灰分较低，下部7、8号煤层较高。6号煤层：灰分产率为9.57%-37.32%之间，平均为亿62% ;7号煤层：灰分产率摆动在9.04% 38.67%之间，平均为21.67% ;煤芯煤样分析成果见8号煤层：灰分产率在7.97% 39.65%之间变化，平均值为21

21、.66%。（三）挥发分（Vdaf ）区内各煤层原煤挥发分在31.90% 53.84%之间，在垂向上，下部煤层低于中部煤层，但变化不大。（四）硫（Std）区内各可采煤层原煤全硫含=在0.29% 3.85%之间。垂向上，下部煤层较上部煤层硫含量增高6号煤层：全区硫分波动在0.29% 1.32%之间,平均值为0.69%o全区为特低硫低中硫分煤，平均为低硫分煤；7号煤层：硫含量为0.46% - 3.85%，平均为1.18%为特低硫高硫分煤，平均为低中硫分煤;8号煤层：硫分波动在0.30% 3.62%之间，平均值为1.00% ,全层为特低硫高硫分煤，平均为低硫分煤。煤中硫成分以硫化铁硫（Sp.d沸有机硫

22、（So.d ）为主，硫酸盐硫（Ss.d ）甚微，煤层中硫铁矿多以薄膜充填裂隙中，较易洗选。（五）磷（Pd）:内各煤层磷含量较低 变化不大 磷含量平均值在0.025% 0.031 %之间，为低磷分煤。（六）珅（ASad ）区内各煤层珅含量较低，变化稳定，其测值在0Pg/g-5Pg/g之间，为 一级含珅煤。煤中碑多以珅黄铁矿形态存在，所以硫分高珅就高。硫分多 以结核形态存在，易于别除，同时也降低了碑的含采矿时加强手选， 可以降低珅和硫的含温。（七）气（Fad ）区内各煤层1R含=平均值在398因阿414阳内之间，垂向上，上下部 煤层含温较高。（八）氯（Cid ）区内各煤层氯含量平均值在0.039%

23、 0.047%之间，垂向上由上而下氯含量有降低的趋势，属特低氯煤，对工业利用影响甚微。（九）元素分析碳（Cdat）含量变化在81.27% 81.63%之间；氢（Hdaf）含量较低一般变化在4.72% 5.13%之间；氧（。（3各煤层平均值变化在11.10% T1.66%之间 氮Ndaf皮化小，各煤层平均值在1.34% 1.44% 之间。（十）微量元素区内各煤层的微元素楮含量为0因何13领，钱含为8.1因何 40.0Pg/g ,帆含量为0Mg/g68Pg/g ,均未达到工业利用品位。（十一）发热量区内各可采煤层原煤干燥基低位发热量（Qnet.d ）平均值在 25.11MJ/kg-25.82MJ/kg之间，垂向变化微弱，各煤层浮煤干燥基低位发 热平均值在2953MJ/kg-29.70MJ/kg之间，区内煤为高热值煤。（十二）气化性能区内各煤层当试验温度在950时各煤层煤对二氧化碳还原率为 7.9%-92.2% ,平均为40.2% ,反应性较差。（十三）煤灰成分、灰熔融性、灰粘度1、煤灰成分区内各煤层煤灰成分主要为SiO2和AI2O3,其次为Fe2O3. CaO和 SO3等。经分析，煤层厚度愈大，其煤灰中SiCh的含量愈低，而CaO等 碱性氧化物含量相应要高。另据统计，煤中灰分产率一般与内2。3和SiO2 呈正相