蒙西矿业灭火工程专项初步设计报告

蒙西矿业灭火工程专项初设PAGE4——PAGE5前言蒙西煤矿处于桌子山煤田库里火沙兔矿区的北部，行政区划隶属于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗阿尔巴斯苏木管辖。依据2006年8月25日内蒙古自治区国土资源厅以“内国土资采划字[2006]0289号”划定矿区范围批复：对鄂托克旗乌仁都西苏白沟煤矿与内蒙古自治区桌子山煤田库里火沙兔矿区北段详查区两区及无矿权争议的边角地段实行资源整合，重新组建为内蒙古蒙西矿业有限公司。整合后煤矿设计规模为45×104t/a，设计服务年限为42.7a，主要可采煤层为9-1、9-2、12煤层。该煤矿整合前的原苏白沟煤矿自1992年开始建井生产，形成了大面积采空区，由于对采空区管理不善，造成采空区煤炭自燃。且井下采空区之间相互贯通，火区产生的有毒、有害气体蔓延至全矿井，对整合后矿井的安全生产构成严重威胁。现火区位于技改矿井的9-1煤工作面回风顺槽及运输顺槽之上，特别是一号火区的位置位于技改矿井主斜井、副斜井及回风斜井之上，三号火区的位置也紧临同属一个集团的库里火沙兔煤矿技改矿井的主斜井、副斜井及回风斜井，严重影响技改工程的开展。火区与技改矿井关系见附图。为彻底消除火区对整合后矿井建设及生产的安全生产威胁，内蒙古蒙西矿业有限公司委托内蒙古自治区煤炭科学研究所编制《内蒙古蒙西矿业有限公司煤矿灭火专项初步设计》。一、目的及必要性蒙西煤矿的自燃火区对矿井建设及安全生产构成严重威胁，并且使大量煤炭资源燃烧和呆滞，污染环境，为消除矿井建设和生产的安全隐患、解放呆滞煤量、保护环境、创造和谐社会大气候、促进经济发展，井田灭火工程的实施十分必要和紧迫。本设计编制的目的是为本火区治理提供合理、有效、安全的方法，并为管理部门监管提供技术依据。二、设计依据1、设计委托书；2、《内蒙古自治区人民政府关于加强煤田（煤矿）火区专项治理工作的实施意见》（内政字[2007]234号）；3、内蒙古科欣矿业开发咨询有限责任公司编制的《内蒙古自治区桌子山煤田库里火沙兔矿区蒙西煤矿煤炭资源储量核实报告》；4、山西省安全工程技术研究中心编制的《内蒙古蒙西矿业有限公司库里火沙兔矿煤层自燃火源位置探测报告》；5、中煤国际工程集团武汉设计研究院编制的《蒙西矿业蒙西煤矿初步设计》；6、《煤田火灾灭火规范（试行）》能源安保[1992]952号；7、《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2005）；8、《煤矿安全规程》（2006版）；9、其它相关法律、法规、规范和规定；10、煤矿提供的采掘工程资料。三、设计指导思想1、坚持“安全第一、预防为主”的安全生产方针；2、贯彻执行“因地制宜、综合治理、技术可行、经济合理、施工安全”的灭火设计原则；3、选择适合该矿具体条件的灭火工艺，节约费用，提高工效；4、依据“先灭火、后生产，先安全、后灭火”的原则，搞好灭火工程与井工矿建设的衔接，保证蒙西煤矿以及库里火沙兔煤矿的建设和生产安全。四、主要技术经济指标1、火区面积：1200200m2；2、剥挖地表面积：1804044m2；3、灭火目标：熄灭标准；4、灭火工期：3.6年(包括1年监测期)；5、剥挖工程量：7315×104m3；6、回收残煤：958×104吨；7、净投资：4232.26万元。五、存在的问题本设计所依据的“煤层自燃火源位置探测报告”未明确说明着火煤层及火区深度，在实际灭火工程施工过程中，要依据已经揭露的火区情况随时调整剥挖深度及范围。第一章概况第一节位置与交通一、位置蒙西煤矿处于桌子山煤田库里火沙兔矿区的北部，行政区划隶属于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗阿尔巴斯苏木管辖。其地理坐标为：东经：107°01′13″～107°02′59″北纬：39°37′44″～39°41′00″2006年8月25日，内蒙古自治区国土资源厅以“内国土资采划字[2006]0289号”文批复，由上述原苏白沟煤矿和北段详查区两区整合为内蒙古蒙西矿业有限公司，2007年10月11日内蒙古自治区国土资源厅颁发采矿许可证（证号：1500000710570），井田范围由14个拐点圈定，井田面积约为10.0209km2，标高为1551m-582m。二、交通井田位于鄂托克旗阿尔巴斯苏木北西直距约50km处,西距包兰铁路乌海北站约18km。距109国道棋盘井镇约35km（运距），有柏油公路与之相通，由棋盘井镇沿109国道向西北18km，可到乌海市海南区，向西南13km至公乌素，向东295km可到鄂尔多斯市东胜区，均为柏油路面。另外各苏木、乡镇间均有简易公路相通。交通条件较为便利，交通位置见图1-1-1

蒙西煤矿境界范围拐点坐标表表1-1煤矿名称拐点X的坐标Y的坐标拐点X的坐标Y的坐标蒙西煤矿14394897.0036416712.0024394881.0036418412.0034393031.0036418123.0044393027.0036418480.0054391177.0036418461.0064391180.0036418103.0074389330.0036418083.0084389337.0036417368.0094388875.0036417363.00104388896.0036415900.00114390270.0036416320.00124390278.0036415947.00134390741.0036415952.00144390733.0036416667.00面积：10.0209km2开采标高：1548.0m-1398.0m三、区域经济本区人口少，当地居民原以农牧业为主，因地面多为基岩出露或第四系沙砾石分布，土地贫瘠，农牧业不发达.井田临近乌海市区，该市是内蒙古重工业城市之一。井田所在的棋盘井镇近年来工业发展迅速，已建成的鄂尔多斯集团工业园区、神华煤焦基地等一批集电力、冶金、煤炭开采、洗选集化及煤化工等大中型企业，已成为鄂尔多斯市乃至自治区重要的能源、重化工基地。棋盘井镇现已发展成为内蒙西部能源工业重镇。第二节自然地理一、地形地貌井田位于桌子山东麓，大致与该山系走向平行，呈南北向展布。地形总体西高东低，最高点位于本区西北部，海拔标高1870m，最低点位于本区南部苏白沟中，海拔标高1505m，最大海拔标高差365m，一般海拔标高1520m-1600m，一般相对高差80m左右。区内具典型的高原侵蚀性丘陵地貌特征，植被稀少，地形较为复杂。二、水文本区发育有南北向的宽缓沟谷苏白沟，沟谷向南径流，在本区南部转向西流出区。苏白沟为间歇性沟谷，常年干涸无水，只在暴雨过后形成短暂的地表径流，持续时间不长即干涸。水流向南西汇入黄河。三、气象井田属半沙漠、干旱—半干旱高原大陆性气候，阳光辐射强烈，日照丰富。春季少雨多风，夏季炎热短暂，秋季多雨凉爽，冬季寒冷漫长。矿区最高气温39.4℃，最低气温-32.6℃。年平均降水量158.1mm，一般降水季节多集中在7、8、9三个月内；年平均蒸发量3485.1mm。每年11月至翌年5月初为结冻期，最大冻土深度1.24m。冬春季节多刮西北风，夏秋季节多刮东南风，平均风速3.1m/s，最大风速达24m/s。四、地震根据《中国地震动参数区划图》（GB-18306-2001），该区地震动峰值加速度（g）为0.20，比照《中国地震烈度区划图（1990）》对照烈度为8度。第三节火区地质及煤层一、地层井田范围内被大面积第四系覆盖，基岩仅呈条带状出露于本区西部，根据钻孔揭露和岩煤层对比结果，本区地层由老至新发育特征如下：1、太古界千里山群（Ar）千里山群地层在区内未出露，区内钻孔均未揭露。上部岩性为含矽线堇青石、石榴子石、黑云斜长片麻岩，中部为大理岩夹含石墨石英片岩，下部为角闪斜长片麻岩。据区域地层资料，厚度>1200m。2、震旦系长城统（Z）长城统地层出露于本区西北部，F1逆断层上盘。区内钻孔仅揭露其顶部。上部岩性为灰白色石英细粒砂岩、中粒砂岩及粉砂岩，中下部为灰白、肉红色细、粗粒石英砂岩、粉砂岩、含铁质结核，底部常为底砾岩。据区域地层资料，厚度127m-694m。与下伏千里山群呈不整合接触。3、寒武系（∈）区内只有K06号钻孔揭露该地层，揭露厚度2.37m，据区域地层资料，厚度大于200m。岩性为灰色薄层状竹叶状灰岩夹浅灰绿色粘土岩薄层，灰岩具砾屑结构。与下伏震旦系长城统呈平行不整合接触。4、奥陶系（O）区内只有K36号钻孔揭露该组地层，揭露厚度0.85m，据区域地层资料厚度大于100m。岩性为灰色厚层状石灰岩、白云质灰岩夹细粒砂岩薄层与下伏寒武系呈平行不整合接触。5、石炭系（C）（1）上统本溪组（C2b）该组地层厚度23.96m-30.84m，平均27.40m。岩性以深灰色、灰色砂质泥岩、泥岩及灰白色细粒砂岩互层，中夹薄层粘土岩，局部见薄煤线，砂质泥岩及泥岩中含大量植物化石，底部有零星分布的山西式铁矿。与下伏寒武系呈平行不整合接触。（2）上统太原组（C2t）该组为本区主要含煤地层之一，出露于本区西部苏白沟西岸。地层厚度55.24m-97.62m，平均厚度69.88m，厚度变化较小。岩性上部以深灰色砂质泥岩及泥岩为主，下部岩性以灰白色、浅灰色中、细粒砂岩为主，夹薄层砂质泥岩，富含植物化石，含煤3-8层，其中12号煤层为区内主要可采煤层，13、14-1、14-2号煤层为次要可采煤层。太原组依据岩性组合及沉积旋回特征，可划分为2个岩段。一岩段（C2t1）该岩段位于太原组下部，从太原组底界至14号煤层顶板，厚度15.74m-47.67m，平均厚度25.79m。岩性主要由灰色、灰白色中细粒砂岩，深灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含煤2-5层。其中14-1、14-2号煤层为区内次要可采煤层。二岩段（C2t2）该岩段位于太原组上部，从14号煤层顶板至太原组顶界，厚度33.58m-68.08m，平均厚度44.09m，厚度变化不大。岩性为灰白色、浅灰色细粒砂岩、深灰色粉砂岩、砂质泥岩，含煤2-3层。其中12号煤层为本区主要可采煤层，13号煤层为次要可采煤层。太原组与下伏本溪组呈整合接触。6、二迭系（P）（1）下统山西组（P1s）该组为区内主要含煤地层之一，出露于本区西部苏白沟西岸。地层厚度81.04m-128.42m，平均厚度96.42m，厚度变化不大。岩性上部以褐色、深灰色砂质泥岩、灰白色粗、中粒砂岩为主，中部普遍发育一层中、细粒砂岩，下部以细粉砂岩、砂质泥岩为主，局部夹粘土岩，或砂质粘土岩，含丰富植物化石，含煤3-7层，其中9、9-2、10号煤层为本区主要可采煤层，该组在本区西部遭后期剥蚀变薄。山西组依据岩性组合及沉积旋回特征可划分为四个岩段。山西组与下伏太原组呈整合接触。（2）下统下石盒子组（P1x）该组地层零星出露在本区西部地层厚度91.54m-138.60m，平均厚度113.03m。岩性以灰白色、灰绿色粗、中、细粒砂岩夹以紫红色为主的杂色砂质泥岩，中部夹薄层粘土岩及砂质粘土岩，该组地层不含煤。下石盒子组与下伏山西组呈整合接触。（3）上统（P2）二迭系上统地层在本区西部遭后期剥蚀变薄或缺失，东部保存完整，地层厚度35.54m-390.40m，平均厚度158.36m。上部岩性为黄绿色、灰绿色、灰白色粗粒砂岩，局部含砾，夹薄层杂色砂质泥岩，中部一般为杂色，以紫色为主的砂质泥岩，夹薄层泥岩、粘土岩或砂岩，下部以灰绿色、灰白色中、粗粒砂岩为主，局部含砾，底部为杂色，以灰绿、紫红色为主的砂质泥岩。二迭系上统与下伏下石盒子组呈整合接触。7、第三系（R）该地层在区内零星分布，钻孔未见该地层，据野外观察厚度15m-25m。岩性为灰黄色砂砾岩，中夹紫红色砂质泥岩团块，砾石成分为石英岩、花岗岩，片麻岩、石灰岩等，砾石呈次圆状或次棱角状，砾径大小不等，分选差，呈半胶结或松散状。与下伏老地层呈不整合接触。8、第四系（Q）第四系地层主要为风积砂、冲洪积砂砾石及砂土。据地表观察及钻孔揭露，厚度0m-22.10m，平均厚度6.27m。第四系与下伏老地层呈不整合接触。二、构造井田位于桌子山背斜东翼，千里山逆断层以西。井田总体构造受桌子山煤田大地构造的影响，井田内发育一组近南北向的构造，断层较为发育，规模大小不等，几条大断裂位于本区边界附近（千里山逆断层、F1逆断层），构成本区天然边界，区内尚有F3逆断层，其走向基本平行于地层走向，对区内煤层的连续性有一定的破坏性。三、煤层1、含煤地层井田含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组，矿区内含煤地层保存完整，厚度变化不大。现将区内含煤地层详细叙述如下：（1）石炭系上统太原组（C2t）太原组是本区主要含煤地层之一，依据岩性组合及沉积旋回特征，可划分为两个岩段。第一岩段（C2t1）该岩段位于太原组下部，从太原组底界至14号煤层顶板，厚度15.74m-47.67m，平均厚度25.79m。岩性主要由灰色、灰白色中细粒砂岩，深灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含煤2-5层。其中14-1、14-2号煤层为区内次要可采煤层。第二岩段（C2t2）该岩段位于太原组上部，从14号煤层顶板至太原组顶界，厚度33.58m-68.08m，平均厚度44.09m，厚度变化不大。岩性为灰白色、浅灰色细粒砂岩、深灰色粉砂岩、砂质泥岩，含煤2-3层。其中12号煤层为本区主要可采煤层，13号煤层为次要可采煤层。（2）二迭系下统山西组（P1s）山西组是本区主要含煤地层之一，按其岩性组合及沉积旋回特征可划分为四个岩段。第一岩段（P1s1）位于山西组底部，从山西组底界至9号煤层顶板砂岩底界，厚度7.02m-18.26m，平均厚度12.75m，厚度变化很小。岩性由灰白色、灰色细粒砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成。含9-1、9-2、10号煤层，均是区内主要可采煤层，也是区内对比标志层之一，以10号煤层底板作为区内岩煤层对比的基线。第二岩段（P1s2）该岩段位于山西组中、下部，厚度22.47m-60.98m，平均厚度37.93m，厚度变化不大。岩性以灰色、灰白色中、细粒砂岩与深灰色、黑灰色砂质泥岩、泥岩呈互层出现，含4、5号煤层，均不可采或尖灭。第三岩段（P1s3）该岩段位于山西组中部，厚度1.45m-8.82m，平均厚度5.81m，厚度变化很小。岩性为深灰色、灰色砂质泥岩、砂质粘土岩，局部夹薄层细粒砂岩，含薄煤线1-2层，均不可采。第四岩段（P1s4）该岩段位于山西组上部，厚度27.98m－1.78m，平均厚度39.25m，厚度变化不大，一般多在40m左右。岩性为灰白色，浅灰色中粗粒砂岩，夹深灰色、灰绿色砂质泥岩或砂质粘土岩，该岩段一般不含煤层，局部地段含一层薄煤层，不可采。2、含煤性区内含煤地层为石炭系上统太原组（C2t）及二迭系下统山西组（P1s），含煤地层总厚度155.10m－191.49m，平均166.30m。含煤6－13层，煤层总厚度10.58m－29.39m，平均17.91m，含煤系数10.77%。含可采煤层4－7层，可采煤层总厚度4.50m－16.42m，平均9.28m，可采含煤系数5.58%。3、可采煤层根据钻孔揭露和岩煤层对比成果，确定矿区内具有开采价值的煤层7层，即9-1、9-2、10、12、13、14-1、14-2号煤层。（1）9-1煤层位于二迭系下统山西组第一岩段（P1s1）上部。煤层自然厚度0.53m-2.92m，平均1.67m，储量利用厚度0.53m-2.04m，平均1.08m。煤层结构简单～较简单，一般不含夹矸，局部含1～3层夹矸。煤层在本区中部K06号孔附近最厚，达2m以上，向北向南逐渐变薄，夹矸岩性多为泥岩、粘土岩。顶板岩性为中细粒砂岩及砂质泥岩，底板岩性为砂质泥岩或砂质粘土岩。9-1煤层距9-2煤层0.30m～0.97m，平均间距0.61m。9-1煤层为对比可靠，全区发育，大部可采的较稳定煤层。（2）9-2煤层位于二迭系下统山西组第一岩段（P1s1）中部。煤层自然厚度0.74m～3.47m，平均1.88m，储量利用厚度0.74m～3.16m，平均1.76m。煤层结构简单～复杂，含夹矸1～3层，夹矸岩性多为粘土岩及泥岩。顶板岩性为泥岩或炭质泥岩，底板为砂质泥岩或砂质粘土岩。9-2煤层距下部10号煤层0.75m～5.64m，平均间距2.21m。9-2煤层为对比可靠、全区可采的较稳定煤层。（3）10号煤层位于二迭系下统山西组第一岩段（P1s1）下部。煤层自然厚度0.49m－2.66m，平均1.42m，储量利用厚度0.49m－1.94m，平均1.08m。可采区分布于本区中、北部，厚度有一定变化，变化规律不明显。煤层结构简单－复杂，含夹矸0－5层，一般0－3层，夹矸岩性为灰黑色泥岩、炭质泥岩。顶板岩性为黑灰色、深灰色砂质泥岩或砂质粘土岩，底板岩性为灰黑色砂质泥岩、泥岩。10号煤层距下部12号煤层25.32m-35.60m，平均间距31.05m。10号煤层为对比可靠，全区发育、且大部可采的较稳定煤层。（4）12号煤层位于石炭系上统太原组第二岩段（C1s2）中部，煤层自然厚度0.68m－1.70m，平均0.99m，储量利用厚度0.35m－1.53m，平均0.89m。厚度变化不大，除本区中部K04、K05号孔附近不可采外，其余地段均可采。煤层结构简单，一般不含夹矸或含1层夹矸，夹矸岩性为灰黑色泥岩。顶板岩性以细，粗粒砂岩为主，次为砂质泥岩，底板主要为砂质泥岩及泥岩，局部为细粒砂岩。12号煤层距下部13号煤层9.88m-14.92m，平均间距11.85m。12号煤层为对比可靠，大部可采的较稳定煤层。各可采煤层特征表见表1-3-1。

蒙西煤矿各可采煤层发育特征统计一览表表1-3煤层号自然厚度采用厚度煤层间距夹矸层数可靠程度可采情况稳定性最大—最小平均值(m)最大—最小平均值(m)最大—最小平均值(m)9-10.53-2.921.67(11)0.53-2.041.08(11)0.30-0.970.611-3可靠大部可采较稳定9-20.74-3.471.88(11)0.74-3.161.76(11)1-3可靠全区可采较稳定0.75-5.642.21100.49-2.661.42(11)0.49-1.941.08(11)0-3可靠大部可采较稳定25.32-35.6031.05120.68-1.700.99(11)0.35-1.530.89(11)0-1可靠大部可采较稳定9.88-14.9211.85130.35-1.160.70(11)0.35-1.060.69(11)0-1基本可靠局部可采不稳定5.42-12.558.3414-10.27-2.541.00(11)0.27-2.370.87(11)1-2可靠局部可采不稳定0.40-4.651.3814-20-3.210.93(11)0-2.310.73(11)0-3可靠局部可采不稳定四、煤质（一）煤的物理性质及煤岩特征1、煤的一般物理性质区内各层煤颜色呈黑色，条痕色为褐黑色、棕黑色，沥青～强沥青光泽，参差状及阶梯状断口，线理状、条带状结构，层状构造。煤中矿物杂质多为粘土质矿物，含有少量黄铁矿。2、煤岩特征（1）宏观煤岩类型区内各煤层煤岩组分以亮煤、暗煤为主，夹少量丝炭。煤岩类型为半亮型。（2）微观煤岩类型区内各煤层显微煤岩组分测试结果见表1-3-2。煤岩组分以镜质组为主，在40.6%-77.3%之间，其次为丝质组9.8%-44.0%，半镜质组4.0%-14.5%，稳定组在10%以下。煤中矿物杂质以粘土组为主，含量较高，在6.8%-39.1%，其它矿物杂质含量在2%以下。煤层显微煤岩组分统计表表1-3煤层号有机显微组分（%）Rmax%镜质组j半镜质组Bj丝质组s稳定组w9-140.6～76.661.4(3)6.5～7.87.2(3)9.8～44.024.5(3)5.8～8.26.9(2)0.9428～1.09931.0422(3)9-257.3～77.368.4(3)4.0～12.08.1(3)15.4～28.619.9(3)2.0～5.93.6(3)0.96.28～1.02320.9971(3)1056.8～69.463.1(2)9.0～14.511.8(2)15.8～20.318.1(2)5.8～8.47.1(2)0.9309～1.02450.9777(2)1268.4(1)8.6(1)15.9(1)7.1(1)1.0477(1)14-161.8～64.163.0(2)4.9～6.75.8(2)21.2～27.924.6(2)3.6～9.86.7(2)0.9990～1.00571.0024(2)14-274.3(1)7.3(1)16.2(1)2.2(1)0.8988(1)

煤层显微煤岩组分统计表续表1-3-2煤层号有机显微组分+矿物杂质（%）镜质组j半镜质组Bj丝质组s稳定组w粘土组硫化物碳酸盐组氧化物组9-130.4～70.854.2(3)5.4～7.26.2(3)9.0～33.020.0(3)5.4～6.25.9(3)6.8～24.012.6(3)0.2～1.10.5(3)0.4～0.80.6(3)0.0(3)9-234.～68.955.2(3)3.6～10.56.4(3)13.5～17.315.0(3)1.8～3.62.7(3)10.6～39.020.3(3)0.0～0.40.2(3)0.2～0.50.3(3)0.0(3)1040.～53.847.3(2)7.0～10.48.7(2)12.3～14.613.5(2)4.5～6.05.3(2)19.6～37.728.7(2)0.4～1.00.7(2)0.2～1.60.9(2)0.0～0.20.1(2)1259.7(1)7.5(1)13.9(1)6.2(1)11.6(1)0.8(1)0.3(1)0.0(1)14-138.～50.044.1(2)2.9～5.44.2(2)12.6～22.617.6(2)2.9～5.84.4(2)17.7～39.128.4(2)0.0～0.70.4(2)0.7～1.10.9(2)0.0～0.30.2(2)14-252.9(1)5.2(1)11.6(1)1.6(1)26.6(1)0.2(1)1.7(1)0.2(1)（二）煤的化学性质、工艺性能及煤类本次资源储量核实收集北段详查区的11个钻孔61组煤芯煤样煤质试验成果，并对其资料进行了统计分析，其主要煤质特征见表1-3-3。按照国家现行规范对区内各可采煤层煤质的评价见表1-3-4。1、煤的化学性质（1）工业分析从表1-3-3和表1-3-4可知：各层煤原煤挥发分产率均为中高。9-1、9-2、10号原煤为中高灰分，13、14-2煤层中灰分煤，12号煤层为低中灰分煤。各煤层原煤水分产率在0.60%-0.75％之间，洗煤水分产率在0.64%-0.96％之间，相对较低。PAGE20——PAGE21蒙西煤矿钻孔煤芯煤样煤质分析成果统计表表1-3-3煤层号洗选情况工业分析（%）Qnet，d(MJ/kg)最小－最大平均值（点数）St,d(%)最小－最大平均值（点数）胶质层Y(mm)煤类Mad最小－最大平均值（点数）Ad最小－最大平均值（点数）Vdaf最小－最大平均值（点数）9-1原0.54-1.19/1/3JM浮19-3626(4)9-2原/1/3JM浮/17-2018.5(2)10原0.54-1.13/1/3JM浮/12原/FM36浮/36-3837(4)蒙西煤矿钻孔煤芯煤样煤质分析成果统计表续表1-3-3煤层号洗选情况工业分析（%）Qnet，d(MJ/kg)最小－最大平均值（点数）St,d(%)最小－最大平均值（点数）胶质层Y(mm)煤类Mad最小－最大平均值（点数）Ad最小－最大平均值（点数）Vdaf最小－最大平均值（点数）13原/FM36浮/29-4538(4)14-1原/FM361/3JM浮/2414-2原/FM361/3JM浮/20-3328(3)PAGE22——PAGE23蒙西煤矿各可采煤层煤质评价表表1-3-4煤层号煤别煤质评价9-1原中高灰分、中高挥发份、中高热值、低硫分﹑中磷分洗低中灰分、中高挥发份、低硫分﹑低磷分9-2原中高灰分、中高挥发份、中热值、低中硫分、中磷分洗低中灰分、中高挥发份、低硫分、低磷分10原中高灰分、中高挥发份、中高热值、低中硫分、低磷分洗低中灰分、中挥发份、低中硫分、低磷分12原低中灰分、中高挥发份、特高热值﹑中高硫分﹑特低磷分洗低中灰分、中高挥发份、中硫﹑特低磷分13原中灰分、中高挥发份、高热值﹑中高硫分﹑低磷分洗低中灰分、中高挥发份、中硫分﹑低磷分14-1原中高挥发份、中热值、中高硫分﹑特低磷分洗中高挥发份、中硫分﹑特低磷分14-2原中灰分、中高挥发份、中高热值、中高硫分﹑低磷分洗低中灰分、中高挥发份、中硫分﹑低磷分（2）煤的元素分析由浮煤元素分析成果表4-5可知：碳含量（Cdaf）86.21%-87.08%，氢含量（Hdaf）5.31%-5.61%，氮含量(Ndaf)1.22%-1.33%，氧含量（Odaf）4.67%-5.61%。（3）煤中的有害元素由表1-3-3和1-3-4可知：原煤12、13、14-1和14-2煤层为中高硫煤，10号煤层为中硫煤，9-2号煤层为低中硫煤，9-1号煤层为低硫煤。由表1-3-5可见，煤中砷含量原煤3.0-7.0ppm，洗煤2.0-3.0ppm，符合食品工业燃煤标准。原煤中氟含量173-246ppm，浮煤131-193ppm。原煤中氯含量在0.072%-0.108%。2、煤的工艺性能（1）煤的发热量（Qnet，d）由表1-3-（2）结焦性由表1-3-6可知：蒙西煤矿各可采煤层浮煤焦渣类型5-7，一般为6，粘结指数（GRI）77-99，胶质层厚度（y）6-45mm，说明区内煤具有较强粘结性，结焦性较好。PAGE24——PAGE25蒙西煤矿各可采煤层元素分析及有害元素含量成果表表1-3-5煤层号浮选情况元素分析(%)有害元素（%）CdafHdafNdafOdafAs（ppm）F（ppm）Cl%P%9-1原1-53（5）121-348233（5）0.056-0.1270.096（5）0.010-0.1460.070（7）浮86.35（1）5.49（1）1.33（1）5.12（7）2（2）143-197170（2）0.026（1）9-2原0-53（5）192-383246（5）0.050-0.1070.076（5）0.011-0.3100.089（9）浮85.89-86.9086.40（2）5.53-5.685.61（2）1.11-1.261.22（2）4.46-6.385.61（2）1-22（2）156-166161（2）0.004-0.0660.027（3）10原3-64（3）168-296216（3）0.047-0.1040.072（3）0.012-0.0820.038（5）浮85.88-87.8386.86（2）5.04-5.225.13（2）1.24-1.301.27（2）4.20-6.255.23（2）2（2）166-221193（2）0.041-0.0470.044（2）12原2-85（4）113-300175（4）0.080-0.1260.108（4）0.001-0.0150.006（7）浮86.38-86.8386.59（3）5.15-5.405.25（3）1.16-1.361.26（3）4.39-5.204.89（3）3-64（3）82-200131（3）0.001-0.0210.007（5）

蒙西煤矿各可采煤层元素分析及有害元素含量成果表表1-3-5煤层号浮选情况元素分析(%)有害元素（%）CdafHdafNdafOdafAs（ppm）F（ppm）Cl%P%13原2-44（4）124-233173（4）0.075-0.1080.094（4）0.001-0.0750.021（7）浮86.57-87.5987.08（2）5.03-5.235.13（2）1.27-1.321.30（2）4.73-5.114.92（2）1-32（3）120-182141（3）0.074-0.0290.016（3）14-1原3-54（2）184-280232（2）0.075-0.0810.078（2）0.007-0.0460.027（2）浮85.09-87.9286.21（3）5.11-5.595.40（3）1.19-1.321.26（3）2.86-6.294.67（3）1-43（2）108-180144（2）0.004-0.0290.017（2）14-2原3-107（2）177-261219（2）0.081-0.0950.088（2）0.008-0.0450.020（4）浮85.13-88.6786.78（3）5.15-5.305.24（3）1.28-1.381.32（3）3.15-6.174.80（3）1-43（2）96-167132（2）0.004-0.0230.011（3）PAGE26—蒙西煤矿各可采煤层结焦性成果统计表表1-3-6煤层焦渣类型GRI胶质层测定X(mm)Y(mm)9-16-76(7)90-9291(3)19-3626(4)15-2521(4)9-26-76(9)89-9994(3)15-2219(2)17-2018(2)105-76(7)77-9283(3)46(1)6(1)126-77(9)78-9489(4)5-3819(4)27-3834(4)136-77(7)85-9491(4)12-1614(3)28.5-4135.2(3)14-16-77(6)87-9591(2)2-3313(3)24-4535(3)14-26-77(6)84-9488(3)14-4425(3)20-3328(3)（3）煤的灰成分及灰熔融性由表1-3-7可知：各煤层煤灰组成相近，主要成分SiO2含量在43.13%-49.93%，其次Al2O3含量在35.54%-39.88%，Fe2O3含量5.13%-12.95%，CaO含量在0.65%-1.95%，其它成分（MgO、TiO2、SO3）在4%以下。由于灰分中Al2O3含量高，其软化温度（ST）亦高。各煤层ST值一般均在1500℃以上，属难熔灰分。—PAGE27蒙西煤矿各可采煤层煤灰成分分析成果统计表表1-3-7煤层号煤灰成分分析（%）ST(℃)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOTiO2SO39-1>1500(2)48.10-49.6548.88(2)38.59-40.6739.63(2)1.50-8.755.13(2)0.68-2.061.37(2)0.50-0.830.67(2)1.41-1.681.55(2)0.35-0.800.58(2)9-2>1500(2)44.11-49.6546.62(3)39.24-40.6739.73(3)1.50-8.705.93(3)0.90-2.961.97(3)0.67-1.030.84(3)1.38-1.681.53(2)0.70-0.800.75(2)10>1500(1)43.15(1)35.88(1)8.78(1)3.71(1)0.67(1)1.32(1)3.44(1)12>1500(1)45.71-54.1549.93(2)35.45-35.6235.54(2)6.70-17.5012.10(2)0.89-0.920.91(2)0.29-0.580.44(2)0.90(1)0.30(1)13>1500(1)46.89-51.8549.37(2)31.89-43.1137.50(2)1.50-19.7510.63(2)0.78-0.810.80(2)0.50(2)1.88(1)0.22(1)14-1>1500(1)43.12-44.3743.75(2)38.65-41.1139.88(2)8.77-9.659.21(2)0.71-3.011.86(2)0.71-0.880.80(2)1.98(1)0.14(1)14-2>1500(2)41.75-52.7546.44(3)31.65-40.9036.51(3)8.38-18.8812.95(3)0.54-0.760.65(3)0.42-0.670.56(3)1.21-1.691.45(2)0.04-0.110.08(2)PAGE98——PAGE1593、煤的变质程度及煤类区内各煤层的变质程度均为烟煤高变质阶段。根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）高变质烟煤的分类指标为洗煤挥发分（Vdaf）、粘结指数（G）、胶质层最大厚度（Y）。从表1-3-3可知：区内各可采煤层的煤类为1/3JM35和JM36。4、煤的可选性库里火沙兔南区K12号孔所采简选样：简1（9煤层）、简2（12煤层）、简3（14煤层）煤质特征见表1-3-8，简1为高灰煤、特低硫、低磷煤。简2为低中灰、低中硫、特低磷煤；简3为中高灰、中硫、低磷煤。简1因灰分偏高，试验结果供参考。表1-3-8煤层煤样工业分析%St,d%Pd%MadAdVdaf9简1原6.0246.0941.630.290.03212简2原3.4816.3530.271.360.00314简3原1.6635.2633.141.720.023（1）筛分试验简选样浮沉分为－1.3、1.3-1.4、1.4-1.5、1.5-1.6、1.6-1.7、1.7-1.8、1.8-2.0、+2.0八个密度级试验。简1－1.4浮物产率13.16%，灰分（Ad）11.58%。－1.5浮物产率25.45%，灰分（Ad）15.56%。简2－1.4浮物产率73.29%，灰分（Ad）6.76%。－1.6浮物产率88.51%，灰分（Ad）8.28%，－2.0浮物产率94.09%，灰分（Ad）9.83%。简3－1.4浮物产率39.44%，灰分（Ad）6.02%，－1.7浮物产率60.61%，灰分（Ad）9.56%，－1.8浮物产率63.10%，灰分（Ad）10.79%。（2）可选性评定可选性依据国标（GB/T16417-1996）采用“分选密度±0.1含量法”评定。简1（9煤层）拟定灰分（Ad）在12.0-18.0%时属难选。灰分在21.0%时，属较难选。见表4-9。简2浮选后灰分（Ad）在5.0-7.0%时属极难选，灰分（Ad）在8.00%时属中等可选，灰分（Ad）在9.0%时属难选，表1-3-10。表1-3-9拟定灰分Ad%浮物产率%分选密度kg/L±0.1含量%可选性等级初始值最终值12.014.51.40023.536.15难选15.023.61.48422.133.99难选18.033.01.58020.331.33难选21.042.801.67218.929.07较难选24.052.51.79313.718.37中等可选

表1-3-10拟定灰分Ad%浮物产率%分选密度kg/L±0.1含量%可选性等级初始值最终值513.01.30073.377.90极难选656.01.34073.478.01极难选778.01.42671.776.20极难选887.01.53010.010.63中等可选991.51.8603.021.23较难选简3（14煤层）当浮选后灰分（Ad）在7.0%时属难选，灰分（Ad）在8.0%时属中等可选，灰分（Ad）9.0%时属易选，灰分（Ad）在10.0%-11.0%时属中等可选。见表1-3-11。表1-3-11拟定灰分Ad%浮物产率%分选密度kg/L±0.1含量%可选性等级初始值最终值7.050.01.46525.036.38难选8.056.01.56010.014.55中等可选9.059.21.6526.18.88易选10.061.51.7355.511.73中等可选11.063.41.8185.311.31中等可选（三）煤的工业用途本区煤的工业利用方向为炼焦配煤及动力用煤。五、水文地质（一）区域水文地质概况桌子山煤田北起千里山北部，南至雀儿沟以南。南北长近100km，东西宽约5km-25km，总面积约300km2。煤田东西两侧的桌子山、岗德尔山呈南北向延伸，构造成中高山地。煤田内地形以宽阔洼地为主，其间山丘起伏，阶地发育。总体地形呈东高西低之势，沟谷发育。受地形影响，水流由东向西注入黄河。各沟谷均为季节性迳流，平时干涸无水，雨季山洪暴发，可形成洪流，历时短，雨后数小时即近于干涸。黄河为该煤田附近的唯一地表水体，水位标高平均为1065m，比煤田标高低200m左右。该煤田与黄河之间赋存着巨厚的隔水岩层，故黄河与煤田间无直接水力联系。根据区域水文地质资料，桌子山煤田水文地质特征详见表1-3-12。桌子山煤田水文地质特征表表1-3-12地下水类型含水单元主要岩性厚度（m）涌水量（L/s）水质矿化度（g/L）松散岩类及半胶结类孔隙水冲洪积层砂、砾石、砂土0-150.1-2.0少量>10HCO3·SO4-Na·Ca<1第三系红色岩类泥岩、黏土岩砂岩、砾岩0->3000最大0.7不详坚硬岩类裂隙水二叠系下统砂岩泥岩、砂岩、砂砾岩1755-20600.001-0.2HCO3-Na0.6-3二叠系下统砂岩砂岩、泥岩、煤、黏土岩2360.02-0.7SO4·CL-Na<3含水水不均匀的石炭系煤系砂泥岩、砂岩、煤<930.003-8.0SO4·HCO3·CL-Ca·Na不含水的奥陶系绿色砂岩砂泥岩系砂岩、页岩、灰岩117-427寒武系及以前的古老岩系灰岩、片麻岩、石英岩0.02-9.9不详石灰岩岩溶水可能为地下水主要储水水源的桌子山灰岩厚层灰岩鲕状灰岩290-794140.00HCO3-Na·Ca<0.1（二）矿区水文地质矿区位于桌子山煤田东部，总体地形西部高，东部低，海拔标高1505m-1870m，西部地形多为高山，东部地形较为平缓，多为低矮山丘，地面植被稀少，具侵蚀性高原荒漠—半荒漠丘陵地貌特征。矿区所处水文地质单元为桌子山背斜东翼单斜储水构造单元。矿区内没有水库、湖泊等地表水体，地表水系不太发育，沟谷平缓，区内发育有南北向的宽缓沟谷苏白沟，沟谷向南径流，在本区南部则由东向西流出区外。所有沟谷均无常年地表径流，为季节性沟谷。只有在雨季暴雨过后可形成短暂的洪流。雨后很快干涸无水。（三）地下水的补给、迳流、排泄条件1、潜水矿区松散层潜水主要接受大气降水的垂直渗入补给，其次接受区外上游潜水的迳流补给。由于本区降水量小，所以潜水的补给量也较小。潜水一般沿河流流向迳流，即向南、西方向迳流。潜水的排泄方式有：沿河流流向的迳流排泄、人工挖井开采排泄、强烈的蒸发排泄以及向深部承压水的渗入排泄。2、承压水矿区基岩承压水主要接受区外地下水的侧向迳流补给，次为上部潜水的渗入补给，西部山区基岩出露区直接接受大气降水的垂直渗入补给。承压水一般沿地层走向向南迳流。承压水仍以侧向迳流排泄为主，次为人工开采排泄。（四）矿区含（隔）水岩组的水文地质特征1﹑含隔水层水文地质特征（1）第四系（Q）松散层潜水含水层岩性为灰黄色残坡积亚砂土、砂及砾石，风积砂、冲洪积砂砾石层等，在全区分布较为广泛。残坡积物与风积砂多分布在山坡之上，一般透水而不含水。冲洪积砂砾石主要分布在苏白沟及阶地之上，构成松散层潜水的主要含水层。根据水文地质填图资料：含水层厚度1.10m-2.38m，地下水位埋深2.05m-2.90m，涌水量Q=0.00322-0.00653L/s，水位降深S=0.80m-1.12m，单位涌水量q=0.00403-0.00583L/s·m，水温13℃，溶解性总固体520-639mg/L，PH值=7.5，地下水化学类型为HCO3·CL～Na·Mg及HCO3·SO4～Ca·Na型水。据邻区阿尔巴斯煤矿水文地质填图资料：地下水位埋深4.20m-4.80m，涌水量Q=0.003-0.005L/s，PH=7.4，水质一般较好，因此含水层的富水性弱。由于大气降水的补给量小，所以补给条件较差。潜水含水层与下部承压水含水层的水力联系较小，而与地表短暂的洪水水力联系密切。该含水层为矿区的间接充水含水层。（2）第三系（R）半胶结岩层潜水含水层：岩性为灰黄色砂砾岩，夹紫红色砂质泥岩，呈半胶结或松散状，区内零星分布，钻孔未见，据野外观察，含水层厚度小于10m，据邻区资料，含水层的富水性微弱。（3）二叠系（P2、P1x、P1s4）碎屑岩类承压水含水层岩性为杂色中粗粒砂岩、砂质泥岩，夹泥岩及粘土岩。全区赋存，在矿区西部山区地表有出露，含水层厚度102.28m～150.56m，平均128.36m，东部较厚，西部较薄。本次没有进行抽水试验工作，据相邻矿区白云乌素勘探区B09号钻孔抽水试验资料：含水层厚度130.06m，地下水位标高1262.13m，单位涌水量q=0.00744L/s·m，渗透系数k=0.00522m/d，溶解性总固体167mg/L，PH值7.5，水温10℃，地下水化学类型为HCO3·SO4·CL－Na·Ca型水。含水层的富水性弱，含水层的径流条件与补给条件均较差，与相邻含水层的水力联系程度较小。该含水层为矿区的间接充水含水层。（4）二叠系(P1s3)相对隔水层岩性由灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂质粘土岩及煤线组成，隔水层的厚度1.45m-8.82m，平均5.81m，在区内厚度较稳定，分布较为连续、广泛，因此，隔水层的隔水性能较好。（5）二叠系（P1s2-P1s1）-石炭系（C2t）碎屑岩类承压水含水层岩性为灰色，深灰色砂质泥岩、泥岩，灰白色粗、中细粒砂岩，全区赋存，在矿区西部地表零星出露。根据K36号钻孔抽水试验成果，含水层厚度105.69m，地下水位埋深19.92m，水位标高1504.36m，水位降深S=35.35m，涌水量Q=0.260L/s，单位涌水量q=0.00736L/s·m，渗透系数k=0.00635m/d，水温12℃，溶解性总固体507mg/L，PH值为7.5，NO3含量26.56mg/L，F含量0.85mg/L。地下水化学类型为CL·HCO3·SO4-Na型水。由此可知，该含水层的富水性弱，导水性与透水性差，水质较好，仅NO3含量超标，说明地下水的补给条件与径流条件差。因受P1s3隔水层的阻隔，该含水层与上覆含水层的水力联系较小。该含水层为矿区的直接充水含水层和主要充水含水层。（6）石炭系本溪组（C2b）相对隔水层岩性为深灰色、灰色砂质泥岩、泥岩及灰白色细粒砂岩互层，中夹薄层粘土岩，砂岩一般为基底式胶结，致密。隔水层厚23.96m-30.84m，平均27.40m。厚度较为稳定，连续性较好，因此隔水性能较好。（7）奥陶系（O）石灰岩承压水含水层：岩性为灰色石灰岩、白云质灰岩，夹有细粒砂岩。区内只有K36号钻孔揭露厚度0.85m，据区域地层资料，厚度大于100m。据邻区棋盘井水源地S1、S2号水井抽水试验资料：地下水位标高1116.05m～1117.75m，单位涌水量q=0.317～0.349L/s·m，溶解性总固体540～590mg/L，PH值7.6～7.7，地下水化学类型为HCO3·SO4·CL～Na·Ca型水。含水层的富水性中等，取决于其岩溶发育程度，与上部含水层的水力联系较小，对评价矿区水文地质条件有一定参考价值，为矿区的间接充水含水层。2、矿区充水因素分析（1）断层的导水性及其对矿床充水的影响矿区断层发育，主要断层有千里山逆断层、F1逆断层，F3逆断层，北段详查时没有对断层进行专门抽水试验工作。根据邻区阿尔巴斯煤矿R06号钻孔对阿尔巴斯逆断层的抽水试验成果：涌水量Q=0.109L/s，单位涌水量q=0.00471L/s·m，证明逆断层的富水性与导水性较弱，对矿床充水影响较小。位于矿区南部区外的苛素乌逆断层、F101逆断层、F27正断层的交汇处，在P1-P2地层中的涌水量Q=2.798L/s。由此可知，正断层或断层交汇处岩层破碎，富水性与导水性较强，对矿床充水的影响较大。（2）地表水、老窑水对矿床充水的影响矿区地表水系不太发育，大小沟谷均无常年地表径流，只有在雨季暴雨过后会形成短暂的洪水。依据邻区乌兰煤矿调查资料，矿井在正常生产期间涌水量为70-80m3/d，对矿床充水及煤矿生产影响不大。（五）矿区水文地质类型的划分及复杂程度评价该矿区的直接充水含水层以孔隙含水层为主，裂隙含水层次之，直接充水含水层的富水性弱，补给条件、径流条件均较差，直接充水含水层单位涌水量q<0.1L/s·m（q=0.00736L/s·m）。区内断层发育，地质构造中等，千里山、F1、F3等逆断层的导水性弱。区内无地表水体，水文地质边界较简单。因此，矿区水文地质勘查类型划分为第一～二类第一型，即孔隙-裂隙充水的水文地质条件简单的矿床。六、工程地质（一）岩石工程地质特征论述1﹑煤层顶底板岩石的工程地质特征矿区煤层顶底板的岩性为灰黑色，深灰色砂质泥岩、泥岩、灰白色细粒砂岩夹粗粒砂岩、粘土岩及粉砂岩等。根据K36号钻孔岩石物理、力学性质试验成果：岩石的真密度2330-2631kg/m3，视密度2303-2625kg/m3，孔隙率0.11%-12.33%，吸水率0.47%-4.60%，含水率0.05%-1.17%，抗压强度：吸水状态1.6-1.8MPa，平均1.7MPa，自然状态5.8-62.0MPa，平均34.9MPa，普氏系数0.59-6.32，软化系数0.08-0.20，抗剪强度4.99-19.66MPa，内磨擦角15°25′-30°51′，凝聚力5.7-14.3MPa，弹性模量1.81×104-3.28×104，泊松比0.21-0.46，抗拉强度1.9-5.11MPa。该综合分析试验成果表明：区内岩石抗压强度在吸水状态全部小于30MPa，自然状态多数在30MPa以下，部分在30-60MPa之间，个别在60MPa以上。因此，煤层顶底板岩石基本上都以软弱岩石为主，次为半坚硬岩石。2﹑岩石与岩体质量评述根据钻孔岩芯鉴定成果，自然状态下岩芯较完整，基岩风化壳的裂隙较发育，下部岩石的节理裂隙较少。据K36号钻孔工程地质编录成果：岩石质量指标（RQD）值为10-82%，平均39%，岩石质量等级为Ⅳ级：岩石质量劣的，岩体完整性差；岩体质量指标（M）为0.00193-0.169，平均0.085，岩体质量等级为Ⅳ级，岩体质量较差。结合岩石的物理、力学试验成果，综合评述矿区岩石与岩体的总体质量较差。3﹑断层特征及岩体稳定性评述矿区断层发育，主要断层有千里山逆断层、F1逆断层、F3逆断层等，断层之间及断层周围还存在许多次一级小型伴生断层。但主要断层均位于矿区的北、西、南界。就全区来看，岩体的整体稳定性较好，但在边界地区断层破碎带附近的岩体因受断层的挤压与切割破坏，稳定性较差。特别是千里山逆断层的规模大，其周围岩体的稳定性则更差。4﹑风化带、不良自然现象及工程地质问题论述矿区松散层分布广泛，基岩在西部零星出露，在基岩裸露地段风化作用强烈，覆盖区基岩面在第三系地层沉积以前也受到了不同程度的风化剥蚀，据钻孔揭露，风化带深度一般在30m之内。不同岩石风化带深度的差异较大，钙质填隙的坚硬岩石的风化带较浅，泥质填隙的软弱岩石的风化带较深。矿区气候干燥、多风，地面植被稀少，再加上过量放牧，使区内土地荒漠化及水土流失较为严重，并形成不少小型冲沟。目前区内还没有其它不良自然现象及工程地质问题。（二）矿区工程地质条件综合评价矿区煤层顶底板岩石的力学强度较低，均为半坚硬岩石以及软弱岩石，岩石与岩体的总体质量较差，因此，煤层顶底板岩石的稳固性较差，特别是在矿区的北、西、南界断层破碎带附近顶底板岩石的稳固性则更差。（三）矿区工程地质勘查类型矿区岩石以碎屑沉积岩为主，层状结构，岩体各向异性系数较大，煤层顶底板岩石的力学强度较低，以半坚硬岩石及软弱岩石为主，稳固性一般较差。岩石与岩体的完整性与稳定性均较差。区内断层发育，基岩出露少，风化作用相对较弱。矿区工程地质勘查类型划分为第三类第二型：层状岩类、工程地质条件中等型的矿床。七、其它安全技术条件（一）自然环境现状及火区治理工程对环境影响分析1、自然环境现状蒙西煤矿矿所处地区地表植被稀少，生态脆弱，干旱少雨，冬春季风大，煤矿的开发尤其是废石的堆放将使生态环境更加恶化。剥挖活动产生的环境影响：（1）煤、岩的堆放及运输中造成粉尘及煤尘污染，使空气中悬浮物含量增加，污染大气环境。（2）矿坑积水的排放造成地下水位的下降。（3）剥离物堆积浪费土地，其堆放被雨水淋溶冲刷污染土壤、水源。（4）边坡一旦滑坡会造成非预计的大量剥离物，爆破作业产生瞬间超标噪声。2、火区对环境影响（1）火区燃烧损失煤炭资源并造成大量的呆滞煤量；（2）产生H2S、SO2、CO、CO2、NOx等有害气体；（3）烟气的排放同时产生粉尘；（4）排放大量热量；（5）煤层受高温影响产生的酸碱化合物使水体含有氯化物、硫化物等强致癌物质，并使饮用水味道变咸发苦；（6）破坏原始地貌及植被。（二）瓦斯瓦斯含量随煤层埋藏深度的增加、覆盖层的加厚而增高。本区属低沼气瓦斯矿井区。（三）煤尘区内煤层煤尘爆炸性指数为29%-38%，易发生爆炸。库里火沙兔南区K21钻孔中各煤层试验结果显示，煤尘有爆炸性。所以本区亦属有煤尘爆炸危险煤层的井田。（四）煤的自燃据库里火沙兔南区K12号孔煤芯样测试结果：原样和氧化样着火温度之差在5℃-12℃，煤层有自燃趋势。第四节火区内矿井一、矿井情况蒙西煤矿是由原鄂托克旗乌仁都西苏白沟煤矿与内蒙古自治区桌子山煤田库里火沙兔矿区北段详查区及无矿权争议的边角地段实行资源整合而成。原苏白沟煤矿1992年建井，同年投产,斜井开拓,年生产规模原煤3万吨左右。建井以来,开采了9-1、9-2和12号煤层,主要采掘浅部煤层。三轮车运输,产品以原煤出售。采煤方法为走向长壁式，采用机械绞车提升运煤，生产规模可达15×104t/a。从建井至今累计采出原煤约45×104t，回采率为66%。整合后蒙西煤矿由中煤国际工程集团武汉设计于2007年进行整合技改设计，设计规模为45×104t/a，设计服务年限为52.7a，主要可采煤层为8、9-1、9-2、12煤层。开拓方式为在西部边界浅部斜井开拓。共有主斜井、副斜井和回风斜井三个井筒，主斜井沿10煤层布置，斜长819m，净断面8.5㎡，井筒装备一条钢绳芯胶带输送机担负煤炭的提升任务；副井筒沿10号煤层布置，斜长826m，净断面9.6㎡，井筒提升采用音滚筒缠绕式提升机，单钩串车提升；回风斜井沿9-1号煤层布置，斜长847m，净断面8.9㎡，主要负担矿井的回风，并且作为矿井的安全出口。采用走向长臂式薄煤层综合机械化采煤法。矿井通风系统为中央并列式，通风方式为机械抽出式。开拓布置图见附图。蒙西煤矿整合之前的原苏白沟煤矿井开采时间较长，已经形成了大面积采空区，由于未对采空区进行封闭管理，现在已经造成部分采空区煤炭自燃。从本次火区勘探结果中看出，本井田范围内的火区就分布于原苏白沟煤矿井田范围内，沿煤层走向分布于煤层的浅表处。由于井下巷道使采空区之间相互贯通，产生的有害气体有可能蔓延至现在的技改矿井，对整个矿井的安全生产构成了严重的威胁。并且使整个煤矿大量煤炭资源呆滞，得不到有效利用。因此灭火治理工程的实施对保障蒙西煤矿的安全生产具有十分重要的意义。二、周边煤矿蒙西煤矿东部为鄂托克旗乌仁都西煤焦有限责任公司煤矿，南部及西部、北部均无其它煤矿。第五节水、土、电源灭火工程用水由井下涌水及剥挖坑排水提供，不足部分可打深水井补充。一、电源本矿井工业场地建1座10kV变电所，两回10kV电源取自乌仁都西变电站的不同母线段，每回电源进线采用导线LGJ-120，线路长2.5km，正常情况下双回路同时分列运行，当一回路电源故障时，另一回路电源能担负矿井全部负荷。本灭火工程用电电源引自煤矿的工业广场的变电站，利用煤矿现有供电系统解决火区治理过程中的电力需求。二、土源井田范围内，第四系地层为现代河床冲积，风积及残坡积等。多分布于冲沟及地势平坦之处，厚度不等，一般1m－3m。煤层灭火可就地取土，利用治理区范围内的第四系表土。另外，井田内发育的小沟谷中，均有第四系冲积砂土。灭火土源取自治理区范围内地表及沟谷。第二章火区第一节火区块段的划分根据山西省安全工程技术研究中心提供的《内蒙古蒙西矿业有限公司库里火沙兔矿煤层自燃火源位置探测报告》，蒙西煤矿在其井田内西南部原苏白沟煤矿范围内及井田境界外存在三个火区，着火煤层为9、10、12、13、14、15、16号煤层。蒙西煤矿的三个火区相邻，所以在本次治理过程中，将三个火区划归一个治理区进行治理。第二节火区燃烧状况一、自燃区特征1、煤层自燃原因分析煤层的起火自燃原因是多方面的，但从总体上来讲，不外有客观因素和人为因素两种。本矿区地处桌子山煤田，煤层厚、埋藏浅，沟谷发育，地形切割强烈，煤层露头发育。煤层中的挥发分率高，自然发火倾向强，属自燃～易自燃煤层。煤中的固定碳（C）、黄铁矿（FeS）等，在长时间氧化作用下不断积蓄热量，同时产生了燃点比煤更低的一氧化碳（CO）等易燃物质，经长时间的积累，发生起火，从而导致煤层自燃。2、人为因素煤层着火的人为因素较多，起火原因复杂。但多数煤矿的火灾发生原因多为以下几类：（1）煤矿开采时间较长，采空区内滞留大量浮煤，且对采空区又不采取密闭措施或密闭措施不严，导致采空区漏风严重，浮煤经长时间氧化后发生自燃；（2）煤矿所开采的煤层埋藏较浅，形成的采空区塌陷裂隙沟通了地表，发生采空区漏风现象，从而导致浮煤自燃；桌子山煤田的浅部煤层露头区，地下煤层自燃的现象十分普遍。本矿采空区自燃的原因主要是整合前矿井多年来采用巷柱式开采，采空区内滞留了大量煤柱和部分浮煤，在顶板压力的作用下，被压碎的部分煤炭从实体煤上剥落、堆积，自身发热极易产生自燃。由于对采空区管理不善，采空区密闭漏风或采空区塌陷区漏风，为浮煤自燃提供了氧气，使采空区浮煤产生自燃。二、井田煤层自燃发展历史蒙西煤矿是由原鄂托克旗乌仁都西苏白沟煤矿与内蒙古自治区桌子山煤田库里火沙兔矿区北段详查区及无矿权争议的边角地段实行资源整合而成，原苏白沟煤矿1992年建井，同年投产,斜井开拓,年生产规模原煤3×104t左右。建井以来,开采了9-1、9-2和12号煤层,主要采掘浅部煤层。三轮车运输,产品以原煤出售。采煤方法为走向长壁式，采用机械绞车提升运煤，生产规模可达15×104t/a。从建井至今累计采出原煤约45×104t，回采率为66%。采空区位置见附图。根据矿方说明，本井田的煤层自燃已经有近十年的历史。三、自燃煤层依据山西省安全工程技术研究中心编制的《内蒙古蒙西矿业有限公司库里火沙兔矿煤层自燃火源位置探测报告》，井田范围内火区燃烧煤层为9、、10、12、13、14、15、16号煤层。煤层构造形态总体为一向东倾斜的单斜构造，煤层产状为倾斜-急倾斜，倾角就25°～45°。煤层结构简单。煤层火烧区位于井田煤层露头处及采空区内。如不采取必要的措施加以治理，则其燃烧速度有加快的可能性，造成更大的资源浪费和环境污染。四、火区燃烧面积依据山西省安全工程技术研究中心编制的《内蒙古蒙西矿业有限公司库里火沙兔矿煤层自燃火源位置探测报告》，本次通过同位素测氡法探测库里火沙兔矿的3处火区，火区范围见附图。火区拐点坐标见表2-2-1。

火区范围拐点坐标表表2-2-1XY面积（㎡）14390411.0036416531.00120020024388365.0036415736.0034388274.0036415857.0044387732.0036415950.0054387731.0036416189.0064388551.0036416409.0074388704.0036416283.0084389132.0036416550.0094390301.0036416902.00第三节煤炭损失储量各煤层自燃区面积、煤层厚度、容重、损失煤炭储量等如表2-3-1所示。由于火区内为采空区，回采率按20%计，通过估算火区损失煤炭资源量约1051×104t。

各煤层损失煤炭储量一览表表2-3-1序号煤层自燃区面积（m2）煤层厚度（m）容重（t/m3）损失煤炭储量（104t）19号5676734.261.55300210号6029940.941.568312号6769251.301.5106413号6979920.601.550514号6979924.401.53376615号6979921.121.594716号6979920.681.5578合计=SUM(ABOVE)13.3=SUM(ABOVE)1051第四节火区勘探程度评价一、火区勘测报告的评述《内蒙古蒙西矿业有限公司库里火沙兔矿煤层自燃火源位置探测报告》报告是由山西省安全工程技术研究中心编制的，采用先进的测氡手段结合地面地质工作，圈定了井田内火区的边界，对煤层的自燃的原因作了分析研究，简述了井田地质构造特征、煤层特征、水文及工程地质、环境地质等开采技术条件，并估算了煤炭损失储量。二、对探测报告的评价及建议（一）对探测报告的评价《内蒙古蒙西矿业有限公司库里火沙兔矿煤层自燃火源位置探测报告》原则上可以满足编制灭火专项初步设计的需要，但也存在着以下的不足：1、勘测报告中未对火区深度进行明确评述。2、勘测报告所提供的图纸仅为平面图，无火区剖面图。3、该报告对井田地层及结构、水源、土源、电源等条件叙述过于简单。4、未附带煤层底板等高线及储量块段估算平面图，储量计算未严格按规范执行。（二）建议《内蒙古蒙西矿业有限公司库里火沙兔矿煤层自燃火源位置探测报告》因存在着前述的各项不足，对灭火专项初步设计中的具体治理深度及范围的确定指导意义不大，因此，建议勘探单位对着火煤层及着火深度进一步论述，并检验火区参数，采用钻探等多种手段进行校核，在此工作基础上补充火区地质剖面图等勘查图纸，为设计单位提供更为详实的火区检验报告以利指导灭火专项初步设计。建设单位在灭火工程实施过程中，应根据开挖后各煤层着火的实际情况验证探测成果，并根据实际情况调整剥挖范围及深度。第三章灭火方法第一节灭火方法的确定一、灭火目标确定火区位置位于井田西南部原苏白沟煤矿采空区，井下巷道将火区与煤矿的采区相连通，火区产生的有毒、有害气体对矿井安全生产构成严重威胁，为彻底解决火区对矿井的安全威胁，设计确定火区灭火目标为熄灭标准。二、灭火方法的确定为达到熄灭的灭火标准，设计采用剥挖方式灭火，以彻底根除火源。本矿煤层赋存状况为倾斜至急倾斜的单斜构造，因火源位置探测报告没有具体给出着火深度，因此，本设计只能根据建设方提供的原苏家沟开采资料进行推断采空区范围及深度，进而推断着火深度。根据建设方提供的原苏家沟开采资料，原苏家沟煤矿为小型井工矿，开采深度一般不超过100m，因此，本设计推断采空区即火区深度不超过100m，所以确定剥挖深度为100m，当个别地段采空区即火区的深度越过100m时，100m以下部分则采用回填覆盖灭火方式，即在剥挖坑回填前，将各着火煤层的坑底露头用黄土分层碾压覆盖，隔绝空气通道，达到灭火目的。剥挖灭火就是在火区范围内自上而下分台阶开挖剥离，喷淋灭火，降低在燃体温度，挖除着火体，后期用黄土覆盖煤层露头，最后回填开挖坑，整平及再覆盖黄土，以备以后绿化复垦。其特点是灭火效果彻底，但施工工艺较复杂，前期投资大，适用条件较强。还可回收煤炭资源，以抵补项目投资。剥挖方式灭火设计参照露天煤矿相关设计规范执行。第二节灭火方法的实施灭火方法实施的工序：喷淋降温——上覆土岩层的剥挖——排渣——火区残煤的回收及运输——开挖坑底部边界煤层露头黄土封堵、覆盖——开挖坑回填、整平——黄土覆盖（以备绿化复垦）——绿化。依据本设计所选择灭火方法，针对上覆土岩层的剥挖各工序环节分别进行叙述。第三节边坡稳定计算一、边坡稳定计算参数的确定计算边坡稳定需要岩体的抗剪强度，这些指标是通过岩块的抗剪强度指标，并利用岩体粘结力随节理密度增大而降低的关系来确定的。由于地质报告中没有关于岩石节理、裂隙密度的统计资料，设计中不能依此来计算岩体与岩块间的整体凝聚力减弱系数，只能依据现场调研与周围矿山类比得出减弱系数为λ=0.045，岩石为0.35，沙土为0.5，煤为0.2，根据上述原则，设计依据报告提供的相应岩性有限资料与类似矿山经验数据，确定岩石的抗剪强度和内摩擦角计算参数见表3-3-1。岩石力学指标统计表表3-3-1岩性视密度（t/m3）内摩擦角(°)凝聚力（KPa）泥岩2.31434.9536砂质泥岩2.57325.48115细砂岩2.54632.35115中砂岩2.56135.85104粗砂岩2.53733.1082含砾细砂岩2.53633.20118含砾粗砂岩2.54534.78103二、灭火工程剥挖坑边坡稳定计算1、滑动模式确定根据工程地质岩性组合特征，岩层产状，构造的分布情况及剥挖坑边坡形成的条件来看，未来边坡滑动模式主要是切割弱层而产生圆弧滑动。滑动模式如图3-3-1所示。2、计算方法计算方法采用了Bishop条块法，采用迭代法逐次逼近求解。数学模型如下：F=式中：X=〔Ci+（rhi-rW·hWI）tgφi〕△Xi/cosαiY=tgαi·tgφiZ=rhi△Xi·SinαiQ=rw·Z2·α/R必须满足条件：（1）δ′=（2）cos（1+Y/F）＞0.2式中：F——稳定系数Ci——瞬时粘结力r——岩石容重hi——条块高度rW——水容重hwi————水位高Φi——瞬时内摩擦角△Xi——条块宽度αi——条块底面倾角Q——张裂隙水的水平作用力δ′——有效正压力3、计算结果在治理区剥挖坑的各个台阶高度和平盘宽度等帮坡要素设计之前，进行了帮坡稳定计算。对工作帮、端帮、最终工作帮均采用Bishop法。选取的帮坡暴露高度为100m，即选取了还没有内排的那段帮坡的最大暴露高度；用Bishop法的边坡稳定计算程序进行了计算。从计算结果中看到，当边坡角等于38°时，边坡稳定系数为1.265。可以满足治理区剥挖坑边坡稳定的要求，所以在本灭火工程剥挖坑边坡角设计为38°，但在本工程进行进一步的边坡工程地质勘探工作后根据具体条件对上述帮坡角进行修正。三、排土场边坡稳定计算1、影响排土场稳定性的因素（1）边坡高度（2）坡面角度（3）基底倾斜角度（4）物料抗剪强度指标（5）地表水的冲蚀（6）其他外在因素以上各因素均不同程度上制约着排土场边坡稳定性。2、在无排土场有关工程地质资料情况下，作以下假定（1）排弃物料抗剪强度指标由类比法取得。容重r=1.95t/m3内摩擦角26°凝聚力C=1kpa（2）排土场基底基本水平且稳定。（3）排弃物料边坡的潜在滑动模式为圆弧滑动。（4）计算中考虑地震影响。排土场帮坡体是由土沙和岩石混合物料排弃而成，分层排弃的土沙和岩石，在顺台阶坡面上分层不很明显，松散体又经压实已产生再生凝聚力。所以滑坡破坏模式也是上部垂直裂缝，下部呈圆弧面滑落，如果基底不稳定，还将牵动基底隆起或基底顺层滑坡。根据排弃物料岩性组合分析，未来排土场边坡潜在滑动模式可能为圆弧切底滑坡。3、计算方法由于排土场条件与剥挖坑相似，故亦采用Bishop法。计算结果为当排土场排弃高度40m，帮坡角为18°时，边坡稳定系数为1.258。可以满足本工程临时外排土场边坡稳定的要求，所以排土场帮坡角设计为18°。同剥挖坑一样，在本工程进行进一步的边坡工程地质勘探工作后根据具体条件对上述边坡角进行修正。第四节剥挖范围的确定一、剥挖范围确定的依据1、蒙西煤矿的采矿许可证证号(证号1500000710570)；2、山西省安全工程技术研究中心编制的《内蒙古蒙西矿业有限公司库里火沙兔矿煤层自燃火源位置探测报告》；3、内蒙古科欣矿业开发咨询有限责任公司编制的《内蒙古自治区桌子山煤田库里火沙兔矿区蒙西煤矿煤炭资源储量核实报告》；4、中煤国际工程集团武汉设计研究院编制的《蒙西矿业蒙西煤矿初步设计》；5、矿方提供的矿山资料；6、依据地质条件所确定的边坡角度。二、剥挖范围确定考虑的因素1.煤层的赋存条件及露头位置；2.火区的地形条件；3.煤层的燃烧范围及边界；4.最小开段沟的尺寸；5.煤层纵向及横向燃烧蔓延速度；6.依据地质条件所确定的边坡角。三、剥挖范围的具体圈定依据火源位置探测报告，着火煤层为9、10、12、13、14、15、16号煤层，三个温度异常区分布于井田南部原苏白沟矿采空区，沿煤层走向分布，三个温度异常区距离较近，在本灭火专项初步设计中，将三个温度异常区划归为一个治理区进行治理。1、剥挖深度的确定火源位置探测报告没有说明着火深度，本井田煤层为倾斜-急倾斜的单斜构造，因无法确定着火深度，只能依据着火煤层赋存情况确定剥挖深度。根据核实报告中的地质剖面图，在1440m标高处煤层倾角明显变大，故确定剥挖标高至1440m。2、剥挖范围的确定治理区西部境界以16号煤层露头为准，东部境界以着火煤层1440m标高处为底部境界，按计算得出的稳定帮坡角38°上推至地表，确定剥挖地表境界。XY14390411.0036416531.0024388365.0036415736.003438827