哈尔吾素露天矿设计

神华准能公司哈尔乌素露天矿二采区年产400万吨开采设计方案摘要本次毕业设计为神华集团准能公司哈尔乌素露天矿二采区年产400万吨开采设计。设计根据境界剥采比小于等于经济合理剥采比（nj=8m3/t）的原则，圈定了露天矿开采境界。计算了开采境界内的煤量和岩量，确定了露天矿合理边坡角。设计采用的工艺系统为挖掘机采装——汽车运输——推土机排土的间断式工艺，开拓方式选取公路移动坑线开拓。前期外排，后期内排的排土方法。选用YZ—55型牙轮钻机对岩层和煤层进行中深孔爆破，采装设备选用191M和WB—600型挖掘机采装，运输设备选用LN-392型自卸汽车和BEJIA3-7521型自卸汽车运输，排土设备选用T2-120SH排土。计算了各种设备的生产能力和数量。设计确定了开采方法和开采参数，经过技术比较，选取了开采方案，确定了拉沟位置。对生产剥采比进行了均衡，编写了矿山工程进度计划，列出露天矿主要技术经济指标。制定了矿山工作制度。关键词：露天开采、公路开拓、设备选型、剥采比均衡、进度计划。Usingtheprinciplethattheboundarystrippingratioisnotbiggerthantheallowablestrippingratiotoselecttheboundaryofsurfaceminingexcavatorloaded-automotivetransportation–WB—600摘要 IAbstract II第一章矿区概况 11.1矿区简介 11.1.1位置与交通 11.1.2矿区给水、排水工程 21.1.3对国民经济的意义 31.2自然地理 41.2.1地形地貌 41.2.2水文 51.2.3气象 51.2.4地震 7第二章矿床地质特征 82.1矿区地质特征 82.1.1区域地层 82.1.2哈尔乌素露天区地层 102.1.3区域构造 132.1.4哈尔乌素露天区构造 142.2矿体赋存要素 152.2.1区域含煤性和煤层 152.2.2哈尔乌素区煤层 172.3矿区水文地质特征 192.3.1区域水文地质概况 192.3.2对露天开采的影响 202.4矿床勘探程度 20第三章露天矿合理帮坡脚确定 223.1矿区工程地质特征 223.1.1矿区工程地质 223.2原始资料与计算方法的选择 233.2.1计算基础 233.2.2计算数据的选择 243.3边坡稳定计算 24第四章露天开采境界、储量计算 274.1开采境界的确定 274.1.1开采境界的确定 274.1.2开采境界的圈定 274.1.3哈尔乌素露天矿南部境界圈定计算过程验算 294.1.4最终开采深度的确定 304.2储量计算 304.2.1可采储量计算方法及原则 304.2.2二采区境界可采储量计算 314.2.3二采区境界内剥岩量的计算 32第五章矿田开拓 345.1生产工艺的选择 345.1.1开采工艺概述 345.1.2开采工艺论证 345.1.3开采工艺选择 355.2采掘、运输方式及设备类型 355.2.1确定技术上可行的开拓方案 355.2.2设备类型 365.3掘沟工程 425.3.1拉沟位置 425.3.2确定开拓坑道及开段沟的规格 44第六章开采参数与开采程序 486.1开采程序和开采方法 486.2主要开采参数的确定 486.2.1台阶划分 486.2.2台阶高度 486.2.3采掘带宽度的确定 486.2.4最小工作平盘宽度 49第七章露天矿生产能力 557.1露天矿生产能力 557.1.1矿山工作制度 557.2均衡生产剥采比 557.2.1均衡的必要性 557.2.2均衡的可能性 567.2.3均衡生产剥采比 567.3验证露天矿生产能力 577.3.1验证露天矿生产能力 577.3.2矿山各生产期煤、剥离物的年、日、班生产能力 58第八章穿孔爆破 598.1选择穿孔爆破方法 598.2钻孔设备选择计算 598.2.1钻孔设备选型 598.2.2确定钻机的生产能力及台数 598.3确定爆破参数 608.3.1钻孔直径和钻孔深度 608.3.2底盘抵抗线 618.3.3孔距a与行距b的计算 628.3.4超钻 638.3.5填塞长度计算 638.3.6单孔装药量计算 638.4二次爆破 658.4.1二次爆破的设备选择 658.4.2凿岩机生产能力及数量计算 658.5爆破器材及爆破方法 668.5.1起爆方法 668.5.2特殊情况的处理 67第九章排土 689.1选则排土场的原则及位置 689.1.1选择排土场的原则 689.1.2排土场位置的确定 689.2排土量计算 689.2.1排土场主要参数 689.2.1外排土场排土容量计算 699.3排土方式及设备选择 699.3.1排土方式 699.3.2排土设备选型 69第十章矿山采掘进度计划 7110.1矿山采掘进度计划编制方法及依据 7110.1.1编制原则 7110.1.2编制依据及方法 7110.2编制矿山采掘进度计划图表 72第十一章企业总平面布置 7311.1总平面布置的原则 7311.2总平面布置 7311.2.1工业广场 7311.2.2炸药库 73第十二章露天矿主要技术经济指标 74参考文献 76附录A 77附录B 83致谢 98第一章矿区概况1.1矿区简介1.1.1位置与交通准格尔煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部。其范围东起煤层露头，西至6号煤层600m底板等高线，东西宽21km，北至煤层露头，南至黄河之滨，南北长65km，面积1022km2。煤田范围内有准格尔旗所辖四镇四乡（东孔兑镇、薛家湾镇、魏家峁镇、马栅镇、窑沟乡、哈岱高勒乡、海子塔乡、长滩乡）。煤田北部隔黄河与内蒙古自治区呼和浩特市托克托县、清水河县相邻，东部、南部分别与山西省偏关县、河曲县相邻，西南部与山西省府谷县相邻，西部与鄂尔多斯市达拉特旗、东胜区和伊金霍洛旗相接。哈尔乌素矿田位于准格尔煤田中部，与已经建成生产的黑岱沟露天煤矿毗邻，地理坐标为东经111º10'～111º22'30〃，北纬39º39'45〃～39º44'15〃。见图1-1-1。薛家湾镇是准格尔旗政府和神华集团准格尔能源有限责任公司所在地，位于煤田北部中间位置，北距呼和浩特市127km，东南距黄河万家寨水利枢纽工程49km，西距鄂尔多斯市120km。均有2级、3级公路相通。大（同）准（格尔）电气化铁路全长264km，向东与大（同）秦（皇岛）线接轨；准（格尔）东（胜）铁路东起大准铁路薛家湾站，西接包（头）神（木）铁路巴图塔站，全长145km。将要修建的准（格尔）河（曲）铁路，与神（木）朔（州）铁路、朔（州）黄（骅港）铁路相连，全长84km。矿区内公路、铁路交通已形成网络，交通十分方便。交通位置图如图1.1。图1.1交通位置图1.1.2矿区给水、排水工程（1）黄河小沙湾水源工程该工程为地表水水源，设计取水能力1.5m3/s，供水能力1.2m3/s，设河上10000m3幅流式沉沙池2座，容积为50000m3的安全水池3座，110kV变电站及两条长（2）陈家沟门和唐公塔地下水水源工程陈家沟门水源供水能力30000m3/d，供水管线56.4km，输电线路唐公塔水源供水能力为24000m3/（3）排水工程矿区排水工程主要由污水处理厂及来自中心区、坑口电厂、露天矿的排水管道组成，设计污水处理能力为12500m3/d。其工艺采用鼓风、曝气二级处理加深度处理，排水管道为25.9km，输电线路5.1km，建筑面积矿区给、排水工程完成投资4.45亿元。1.1.3对国民经济的意义哈尔乌素露天矿主要产品为长焰煤，用户主要为周边电厂。近几年，周边电厂发展迅速，随着西部大开发，特别是“西电东送”工程的实施，新电厂的建设对煤炭需求量将急剧增加。随着国家加大环境保护的力度，限制高硫煤的燃用，哈尔乌素的中灰、特低-低硫、低磷、高挥发分、中高发热量、煤灰高软化温度优质动力煤的市场优势将得到发挥。近年来，电力工业煤炭消费势头不断上升,而电力工业是我国煤炭产品的最大工业用户。电煤消费占煤炭总产量的比重约为50％。1998年电力行业煤炭消费量为527Mt,预计2005年需求量将达到630Mt以上。预计“十五”期间全国电力需求的平均增长速度为5％，平均年需增用煤炭20Mt。随着国家“西电东送”工程的实施和城市环保工程推进，到“十一五”期间，华北地区电力呈快速增长势头。这将加大国内煤电市场容量，为哈尔乌素煤炭在国内提供更为广阔的销售市场。在国际市场方面，世界煤炭消费量继2000年度增长10.3％后，2001年比2000年增长6.5%左右。其中动力煤消费量增长9.3％，炼焦煤增长0.3％。亚洲地区2001年动力煤需哈尔乌素露天矿主要产品为长焰煤，用户主要为周边电厂。近几年，周边电厂发展迅速，随着西部大开发，特别是“西电东送”工程的实施，新电厂的建设对煤炭需求量将急剧增加。随着国家加大环境保护的力度，限制高硫煤的燃用，哈尔乌素的中灰、特低-低硫、低磷、高挥发分、中高发热量、煤灰高软化温度优质动力煤的市场优势将得到发挥。近年来，电力工业煤炭消费势头不断上升,而电力工业是我国煤炭产品的最大工业用户。电煤消费占煤炭总产量的比重约为50％。1998年电力行业煤炭消费量为527Mt,预计2005年需求量将达到630Mt以上。预计“十五”期间全国电力需求的平均增长速度为5％，平均年需增用煤炭20Mt。随着国家“西电东送”工程的实施和城市环保工程推进，到“十一五”期间，华北地区电力呈快速增长势头。这将加大国内煤电市场容量，为哈尔乌素煤炭在国内提供更为广阔的销售市场。在国际市场方面，世界煤炭消费量继2000年度增长10.3％后，2001年比2000年增长6.5%左右。其中动力煤消费量增长9.3％，炼焦煤增长增长0.3％。亚洲地区2001年动力煤需求量增长10.5％，焦煤需求稳定。三个最大的煤炭进口用户是东亚地区的日本、韩国、我国台湾地区，占据国际煤炭需求量42％的份额。日本，韩国和中国台湾2000年进口煤炭154Mt,香港进口煤炭6Mt，中国进口煤炭2Mt。中国已成为世界煤炭市场的主力。2001年中国巩固了其能够对煤炭市场产生重要影响的主要煤炭出口国地位。中国煤炭出口量增长速度惊人，4年来国际市场份额扩大了1倍，1998年为6％，2001年已经达到13％。2001年我国出口煤炭80％销往北亚地区，在北亚的市场占有份额从2000年的19％上升至2001年的24％。2000年，韩国是最大的中国煤炭进口国,从中国进口动力煤17.5Mt，炼焦煤2.4Mt，无烟煤1.3Mt，总计21.20Mt。日本是中国的第二大煤炭进口国，2000年从中国进口动力煤11.7Mt，炼焦煤3.6Mt，无烟煤0.9Mt，总计16.22Mt。与澳大利亚、南非和加拿大等竞争对手相比，中国出口煤在北亚地区占有运输方面的优势。从中国和澳大利亚销售到日本的煤炭，在离岸价相同的情况下，中国出口煤有US$6.25/t的运输费率优势，在韩国市场中国也具有同样的优势。中国煤炭在国际市场所占比重的不断扩大，主要是西部地区煤炭出口量增加，这将为哈尔乌素煤炭在国内市场和国际市场的销售提供更大的销售空间。1.2自然地理1.2.1地形地貌哈尔乌素露天区位于鄂尔多斯黄土高原，除黑岱沟、不连沟、哈尔乌素沟有基岩出露外，其余煤田均为30m左右的黄土所覆盖，在北部沙洞至皮达旦以及暖水沟一带有大片风积沙堆积。由于风蚀、水流向源侵蚀造成黄土高原的复杂地形地貌，V字型沟谷纵横交错，树枝状的冲沟十分发育，原始黄土高原地貌被肢解的支离破碎。露天区地形南高北低，最高海拔标高为1225m(管子梁)，最低海拔标高为970m(黑岱沟口)，比高250m，区内一般海拔标高1150m。区内主要沟谷有：黑岱沟沿北部境界贯穿全区通过；南坪沟、不连沟、哈尔乌素沟由南向北横穿全区，流入黑岱沟后向东汇入黄河。深沟之中多有泉水涌出，形成溪流，流量不大。但雨季山洪暴发时，流量大而历时短促。1.2.2水文黄河是煤田北、东、南缘的最大地表水体。煤田东缘黄河峡谷段长约98km，比降1.33‰，河宽100m～300m，水深平均2m～3m，流速平均不大于2m/s。煤田北缘黄河水位标高最高990.67m，最低984.52m，年平均987.04m～987.98m。煤田东缘黄河水位标高最高950.67m～953.09m，最低944.67m～947.09m。黄河万家寨水利枢纽工程建成后，煤田东缘黄河水位上升到980m，水位回至前房子、喇嘛湾一带。黄河最大流量5310m3/s，最小流量39.8m3/s，最大年平均流量1390m3/s，最小年平均流量392m3/s，多年平均流量778m3/s。最大流量多出现在8、9月份，其中9月份占最大流量出现年份的32%，最小流量多出现在冬、春季节，其中5、6月份占最小流量出现年份的33%。黄河多年平均含沙量6.67kg/m3，年平均输沙量151Mt，其中7月至10月份输沙量占全年的82%，12月至2煤田其它地表水系属于黄河支流，多数是季节性河流。龙王沟位于煤田北部区，长度28km，中上游河床宽度100m～300m，下游较窄，最窄处宽度5m，流域面积270km2。年平均流量0.39m3/s，年迳流量12.29Mm3，年输沙量2.50Mt。1986年7月，实测一次降雨最大流量180m3/s。雨后流量很快降到0.2m黑岱沟是煤田南、北区的分界河流，长度23km，流域面积261km2。年平均流量0.37m3/s，年迳流量11.70Mm3，年输沙量2.30Mt十里长川位于煤田西部边界附近，由北向南流经海子塔和长滩后向西南汇入皇甫川流入黄河，河流长约60km，流域面积644km2（西岸支流已出煤田范围），最大流量619m3/s，最小流量157m3/s，年迳流量38.64Mm1.2.3气象准格尔煤田位于半干旱地区，属于大陆性半干燥气候。总的气候特点是冬季寒冷，夏季炎热，春秋两季气温变化剧烈，昼夜温差大。降水量较小，蒸发量较大，常有春旱现象。雨水多集中在7、8、9月，占全年降水量的60%～70%。20世纪50～80年代，最高气温39.4℃（1955年7月23日），最低气温-34℃（1954年2月28日）。年平均气温5.3℃～8.2年降水量231mm～634.7mm，多年平均408mm。月最大降水量247.5mm。1日最大降水量96mm（1959年8月3日）。1小时最大降水量44mm（1979年6月29日）。10分钟最大降水量19.8mm（1981年）。一次最大降水量88.1mm，延时25小时54分（1973年8月）。最长连续降水日数分别为7天和8天，降水量分别为74mm（1977年9月年蒸发量1324.7mm～2896.1mm，多年平均在2100mm左右。蒸发量是降水量的5倍。最热月平均蒸发量357.9mm，最冷月平均蒸发量31.9mm。最热月平均相对湿度60.4%，最冷月平均相对湿度54.5%。结冰期为10月中旬至翌年4月下旬，约200天。最大冻土深度1500mm。积雪厚度2cm～15cm。无霜期约150天。初霜日一般在9月30日煤田内受季风影响，冬季春季多风，春季多为4～6级，3、4月份为大风期。风向以西风为主，冬季有西北风，夏季有偏东、偏南和东南风。近地面大气受地形起伏的影响，会出现风向不定的现象。最大风速24m/s。全年超过17m/s风速的天数约28天。年平均风速2.3m/s。全年日平均风速不小于8m/s的天数为1～13天，瞬间风速不小于17m/s的天数为14～29天。年平均扬沙日32.8天。年平均沙暴日15.2天。年平均雷暴日41.8天。进入90年代，气候有所变化。1991年至1999年，气温有不同程度逐年偏高的趋势，各季节气温差异逐年减少，年平均气温8.1℃。1991年8月出现31.0℃的历史平均气温最高值，形成夏季持续高温干旱的现象。1994年4月至6月中旬气温偏高。1997年6月下旬至9月上旬，出现持续高温，最高气温37.8℃。年平均降水量391.2mm，年平均蒸发量1926mm1991年降水主要集中在4月至6月，而8月份降水量仅为26.8mm，9月份为16.1mm。1993年全年降水量仅为262.1mm，其中3月至5月份降水量仅为14.3mm，8月15日至10月份降水量为38mm，出现春、夏、秋季连续干旱现象。1994年4月至6月中旬降水量较少，出现严重的春旱现象。1997年8月份降水量仅为22.4mm，9月份为10.6mm，全年降水量只有271.4mm。1999年6、7月份降水量只有68.8mm，8月份后半月降水量为64.7mm，出现伏天大旱现象。90年代每年6月至8月份有不同程度的洪涝和冰雹现象，且90年代初，冰雹灾害严重。1993年无霜期132天，比正常年少12天。9月18日凌晨降霜，出现百年不遇的早霜冻害现象。90年代大风日数与80年代相比减少近4成，并有逐年递减的趋势。年平均风速14.7m/s。1991年至2000年，准格尔旗年平均气温8.0℃，与历年相比，冬季气温偏低，夏季气温偏高。7月9日至28日，日最高气温在30℃以上，7月20日最高气温38.1℃。9月至10月气温偏高。年降水量只有251.1mm，其中1月至2月降水量23.5mm，6月至8月降水量183.6mm，7月份降水量只有31.5mm，8月10日一次降水2001年，准格尔旗年平均气温8.8℃，全年各月气温均偏高。年降水量340.4mm，1月偏多，2月偏少，4月正常，5月3.1mm，6月6.3mm，7月偏少，8月偏多，6月至8月202.6mm，8月16日至19日1次连续降水100.3mm，9月至10月偏多，11月至12月偏少。全年大风日数6天，最大风速12.7m/s（3月5日），年平均风速1.4m/s，风向以西北风为主，7月出现9m/s东北风（7月3日1.2.4地震据国家地震局地震地质大队（77）地鉴字153号文《关于内蒙准格尔煤田范围地震基本烈度意见》，喇嘛湾以北，包括黑城河口镇为八度区，喇嘛湾以南包括前房子、宽滩为七度区。第二章矿床地质特征2.1矿区地质特征准格尔煤田地层沉积与华北石炭、二迭系各煤田基本相似，煤系基盘为古生界奥陶系灰岩。中石炭系本溪组海陆交互相地层整合沉积于中奥陶系和下奥陶系地层之上。其上部的上石炭系太原组和下二迭系山西组是本区主要含煤地层。2.1.1区域地层准格尔煤田区域地层从古生界到新生界均有分布。各勘探区地层大同小异，从下古生界奥陶系到上古生界二叠系的地层在各勘探区均有分布。古生界地层排列顺序由东向西依次由老到新，下古生界奥陶系中统马家沟组与上古生界石炭系中统本溪组地层之间呈平行不整合接触关系。中生界三叠系地层分布于煤田西南部，即南部详查区西南部和榆树湾区西部。侏罗系上统-白垩系下统地层分布于煤田北部的东孔兑普查区和小鱼沟精查区内，局部到达窑沟详查区和牛连沟详查区，且与下伏地层呈角度不整合接触关系。以黄土为主的新生界地层广泛覆盖下伏地层，与下伏地层呈角度不整合接触关系。由于黄土的覆盖，使基岩地层只出露于黄河沿岸和各大沟谷中。由于沟谷切割和黄土与下伏基岩地层接触面不平整的原因，使黄土厚度变化大，地形复杂。区域地层由老到新依次为：寒武系（∈）下统（∈1）：下部为肉红色-灰白色细粒石英砂岩、泥质细粉砂岩；上部为紫灰色砂质页岩、粉砂质灰岩、白云岩。地层厚度20m～70m。分布于煤田东部黄河以东地区。中统（∈2）：下部为深灰-灰紫-灰绿色含粉砂质白云岩，白云质粉砂岩；上部为灰-深灰色鲕状灰岩、钙质粉砂岩。地层厚度89m～142m。分布于煤田东部黄河以东地区。上统崮山组（∈3g）：为深灰-灰-杂色中厚层竹叶状灰岩、生物碎屑灰岩、鲕状灰岩，夹暗紫色钙质泥岩。地层厚度90m上统长山组（∈3c）：为灰紫色中厚层状灰岩，含白云质结晶灰岩，局部夹生物碎屑灰岩。地层厚度小于10m上统凤山组（∈3f）：下部为白云质灰岩及竹叶状灰岩、生物碎屑灰岩；中部为灰岩、泥灰岩及生物碎屑灰岩；上部为灰白-浅灰色薄层至厚层白云质灰岩和薄层泥质夹层，夹黄褐色中厚层竹叶状灰岩。地层厚度86m奥陶系（O）下统冶里组（O1y）：为白色-黄褐色中厚层状结晶白云岩、白云岩及白云质灰岩。地层厚度55m～63m。出露于煤田东部黄河沿岸。下统亮甲山组（O1l）：为浅灰、灰黄色中厚层状白云岩及泥质白灰岩。地层厚度54m～66m中统马家沟组（O2m）：为浅灰-棕灰色薄层泥质灰岩、厚层状灰岩，间夹薄层结晶灰岩，局部为豹皮状灰岩。地层厚度8m～98m石炭系（C）中统本溪组（C2b）：底部为鸡窝状山西式铁矿，向上为铝质粘土岩。在煤田南部富含黄铁矿。上部为黄白色石英砂质和灰-灰黑色泥岩，夹两层灰色泥灰岩，偶含有一层薄煤层。含丰富的动物化石。地层厚度5m～48m。出露于煤田东部黄河西岸。上统太原组（C3t）：底部为灰白色石英粗砂岩或含砾粗砂岩，层位稳定；中、下部为灰白-灰黄色砂岩、深灰-黑色砂质泥岩、泥岩和10、9、8号煤层，南部夹1～2层厚1m～2m的薄层灰岩；上部为灰白-灰黄色粗砂岩、粘土岩及6号煤层。地层厚度12m～124m，黑岱沟精查区和龙王沟详查区西北部较薄，南部详查区最厚。出露于煤田中东部。二叠系（P）下统山西组（P1s）：由灰白-灰黄色粗砂岩、灰色-浅灰色粉砂岩、泥岩、粘土岩及5至1号煤层组成。地层厚度21m～136m，有由北向南增厚的趋势，煤田北部即东孔兑普查区、小鱼沟精查区和煤田中西部即南部详查区西北部较薄，煤田西南部即南部详查区西南部最厚。出露于煤田中东部。下统下石盒子组（P1x）：为黄褐-黄绿色及紫色砂质泥岩、粘土岩和灰白-黄绿色砂岩。底部为灰-黄灰色含砾中、粗砂岩。地层厚度40m～120m。出露于煤田中部。上统上石盒子组（P2s）：为暗紫-褐紫色砂质泥岩、泥岩，间或夹灰绿-浅白色中、粗砂岩，含砾石及铁质结核。地层厚度300m。出露于煤田中部及西部沟谷之中。上统石千峰组（P2sh）：为砖红色砂岩、泥岩，黄绿色砂岩、砾岩和灰绿色粘土岩。地层厚度140m～460m。出露于煤田西部大饭铺、海子塔及南部马栅一带。三叠系（T）下统刘家沟组（T1l）：为浅灰-粉红色中砂岩、细砂岩、粗砂岩，夹棕红-砖红色砂质泥岩，偶夹灰黄色砂砾岩。胶结疏松。砂岩中斜层理、交错层理发育。地层厚度257m～385m下统和尚沟组（T1h）：为棕红-砖红色粉砂岩、粉砂质泥岩，夹浅灰色中细砂岩。地层厚度大于165m。分布于煤田西南马栅、东桃树梁等地。侏罗-白垩系（J3-K1）志丹群（J3-K1zh）：底部为砾岩、巨砾岩，下部为紫红色砂砾岩，上部为中厚层状紫红色砂砾岩及含砾粗砂岩。地层厚度0m～392m。分布于煤田北部东沟、杨四圪咀以北、以西地区。在砾岩中夹有一层厚约4m～20m的黑灰色、灰绿色细晶-隐晶质玄武岩，在煤田北部玻璃圪旦以北地区零星出露。第三系（N）上新统（N2）：为棕红色钙质红土层，含砂质及钙质结核，层理不明显。地层厚度0m～97m。有由北向南增厚的趋势，最大厚度位于大饭铺—史家脑包之间。第四系（Q）更新统上阶马兰组（Q3meol）：主要为浅黄-黄褐色粉砂质土，粒度均匀，含有大量钙质结核，垂直节理发育。地层厚度0m～125m。全区广泛分布。全新统（Q4eol）：风积沙、冲洪积砂砾层和残坡积砂土石块层。风积沙在煤田南部分布较广，其它区域零星分布。冲洪积砂砾层分布于各大沟谷中。残坡积砂土石块层分布于基岩露头附近。地层厚度0m～20m。2.1.2哈尔乌素露天区地层露天区内第四系黄土层广泛覆盖，黑岱沟、哈尔乌素沟、不连沟、南坪沟等沟内地层出露较好。区内地层情况由老到新为O1+2、C2b、C3t、P1s、P1x、P2s、Q+N2。太原组（C3t）及山西组（P1s）为本区含煤地层。现由老到新分述如下：1、中下奥陶统（O1+2）上部为浅灰色厚—中厚层状石灰岩。中部为薄层状土黄色灰岩、豹皮状灰岩，含较多的砂质、泥质。下部为浅黄色、黄色中厚层状白云质灰岩夹薄层状泥质、钙质白云岩。该地层下部为下奥陶统亮甲山组（O1L），中上部为中奥陶统马家沟组（O2m出露厚度大于200m，分布于黑岱沟、哈尔乌素沟沟口及东部黄河岸边。2、中石炭统本溪组（C2b）上部以深灰色、灰黑色砂泥岩、泥岩、粘土岩为主，褐灰色灰岩、灰色泥灰岩次之，偶夹1～2层薄煤层。砂泥岩中粘土矿物质占55%，粉砂粒级矿物占40%以上及少量有机质。泥岩中泥质占80%，有机质占10%，其余为石英、云母等。泥灰岩主要由微晶方解石、粘土矿物和不透明矿物、少量有机物组成，微晶结构，岩石中含海相生物化石，这些生物化石定向排列，已成为晶粒状方解石。下部为浅灰、暗紫色铝土岩和铝质粘土岩，相当华北G层铝土矿，底部含铁质结核。本组地层厚7.88m～33.44m，平均18.1m3、上石炭统太原组（C3t）为本区主要含煤地层，含煤七层：6上、6、6下、8、9、9下、10号煤。本组地层可分为两段，由下到上：C13t：以黑灰色砂质泥岩、粘土岩及多层砂岩为主，含8、9、10号煤层，底部为灰、灰白色中、粗砂岩（K1）。岩石主要由碎屑矿物（石英）和钙质、硅质胶结物组成，富含铁质。碎屑矿物—石英颗粒呈次圆至滚圆状，分选中等。碎屑矿物占80%左右，胶结物占20%左右。K1砂岩层位比较稳定，可作为地层对比标志。C23t：以煤层及顶底板粘土岩、砂质泥岩为主，夹灰白色透镜状厚层砂岩，含6上、6、6下三层煤。该段岩性及厚度变化较大，6上煤顶板为深灰色粘土岩（N3）、砂质粘土岩和粉砂岩，富含植物化石；底板一般为砂质泥岩、常变相为灰白色砂岩。6上煤层为不稳定煤层，是6号煤的上分叉，在10线以北与6号煤合并，与6号煤所夹砂体逐渐尖灭，向南砂体增厚，6上煤漂起。向东南6上煤层尖灭。该砂体在南部详查报告及以前各种报告中作为K3砂岩标志层，是山西组与太原组的分界线。本次根据煤层对比和孢粉鉴定成果，将K3砂岩和6上煤层划归太原组，山西组底界从6上煤上通过。6号煤层为巨厚煤层，厚0.40m～39.54m，平均21.01m，除浅部风化变薄外，全区可采。6下煤层为6号煤层下分叉，厚0.10m～7.61m，平均2.28m，属不稳定煤层。分布于不连沟与哈尔乌素之间和116号～167号钻孔一带。其间砂体随6下与6号煤层合并而尖灭。太原组地层厚37.97m～115.90m，平均75.55m。与下伏地层整合接触，分布于哈尔乌素沟、不连沟、黑岱沟中。其厚度由南向北逐渐变薄。4、下二迭统山西组（P1s）：为陆相碎屑沉积，亦为本区主要含煤地层，含1、2、3、4、5号煤层。本组地层可大致分为三段。由老到新为：P11s：为厚层灰白、黄褐色长石、石英砂岩、中夹灰色砂质泥岩、泥岩或粘土岩薄层，局部为砂砾岩。泥质胶结。分选极差，含煤屑。具大型斜层理。局部地区对6号或6上煤有冲刷现象。浅部地区因风化呈疏松状。P21s：为灰白、灰黑色细、粗砂岩、砂质泥岩和粘土岩，中夹1号、2号、3号、4号、5号煤层。砂岩坚硬致密，含菱铁矿结核。泥岩和砂岩中含大量植物化石。1号、2号煤层极少见到，不可采。3号煤层极不稳定，大部不可采。4号、5号煤层主要发育在中西部，局部可采。P31s：为深灰色、灰白色中粗粒砂岩，夹粘土岩、泥岩及粉砂岩。砂岩致密坚硬，含小砾石及云母碎片。顶部发育一层粘土岩及砂质粘土岩，深灰至杂色，具鳞状结构。本组（P1s）厚30.75m～97.83m，平均厚65.18m。与太原组（C3t）整合接触。出露地区同（C3t5、下二迭统下石盒子组（P1x）：上部以黄绿色、紫色泥岩、砂质泥岩为主，夹杂色粘土岩和中厚层状砂岩。下部为黄褐色砂岩和紫色、杂色泥岩、粘土岩互层。粘土岩具鳞状结构，含磷质结核。底部为巨厚层状含砾粗砂岩，斜层理发育。本组（P1x）厚30.25m～99.12m，平均64.28m。与下伏地层整合接触。6、上二迭统上石盒子组（P2s）：上部为绛紫色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩与灰白黄绿色砂岩互层。下部为灰白、黄绿色中、粗砂岩，有时含砾，夹薄层状暗紫色泥岩和砂质泥岩，含铁质结核。本组地层仅在不连沟上游大石节及南坪沟以西一带零星出露，与下伏地层整合接触。上部被剥蚀。区内钻孔所见地层最大厚度为49.19m。7、第三系红土层（N2）：红色、棕红色钙质红土层，含砂质及钙质结核。厚0m～59.48m，平均11.03m8、第四系（Q）：由马兰组（Qeol3m）黄土层与风积沙（Qeol4）和冲洪积，残坡积松散砂砾堆积物组成。黄土层为土黄色粉砂质黄土。粒度均匀，垂直节理发育，含有钙质结核。由于长期雨水冲刷，多形成冲沟及陡坎之地貌。分布全区。风积沙为土黄色的粉砂，成份为石英、长石。颗粒均匀，由风力搬运堆积而成，多形成沙丘。分布于北部皮达圪旦、沙圪洞一带及暖水沟西部地区。冲洪积物多在大沟底部，由砂、砾石组成。第四系厚度为0m～90.68m，平均27.29m在剖面图上，第四系与第三系合并在一起，用Q+N2表示。2.1.3区域构造准格尔煤田地质构造为一简单的单斜构造。地层走向近于南北，倾向西，倾角一般小于10°。在单斜构造上发育有次一级的宽缓褶曲和稀疏断层。1、褶曲窑沟背斜：位于煤田北部偏东，轴向N23°E，延伸长度约10km。两翼倾角不大，东南翼倾角3°～5°，西北翼倾角5°～10°。背斜将6号煤层在窑沟乡附近抬起，露出地表。西黄家梁背斜：位于煤田中部，轴向N30°～50°E，延伸长度约12km。东南翼倾角一般小于10°，西北翼倾角较陡，一般在25°左右，局部达35°。背斜轴由北东向南西倾伏，倾伏角1°～3°。在张家圪旦一带将6号煤抬起接近地表，为黑岱沟露天开采形成有利条件。老赵山梁背斜：位于煤田南部，轴向近EW。由东向西倾伏，倾伏角1°～3°。延伸长度约20km。北翼倾角5°～10°，南翼倾角10°～25°。轴部出露奥陶系灰岩，两翼为煤系地层，产状平缓。本背斜构成南部详查勘探区与榆树湾（即磁窑沟）勘探区的界线。田家石畔挠折断裂带：从煤田南端的榆树湾，向N40°～60°W延伸，总长度近40km。从地表可见到岩层倾角从平缓到陡立的急剧变化带，倾角达70°～80°，挠曲幅度达300m。在伏路墕，挠曲发生转折，方向转为NE，经长滩至西坪沟，挠曲幅度逐渐减小。在田家石畔至榆树湾电厂一带，挠曲局部产生断裂。双枣子向斜：位于老赵山梁背斜南部的榆树湾区，轴向近EW，延伸长度大于10km。倾角小于10°，南翼宽缓，北翼较陡。轴部为石盒子组地层，有利于煤系地层的保存。田家石畔背斜：位于本区西南部，轴向N50°W，区内延伸长度约8km。倾角小于22°，为一西南翼陡，东北翼缓的不对称背斜。轴部出露太原组、本溪组。2、断层龙王沟正断层：位于龙王沟口至陈家沟门一带，走向近EW，倾向S，倾角75°～85°，落差20m～40m。延伸长度约5km。奥陶系地层与本溪组地层接触。断层对煤层影响不大。焦稍沟正断层：位于焦稍沟口，走向N35°E，倾向SE，倾角70°，落差20m～80m，延伸长度约4km。断层的东北段为奥陶系地层与本溪组地层接触，西南段与太原组的不同层位接触，使6号煤层和9号煤层缺失或变薄，且落差逐渐变小。石圪咀正断层：位于煤田中部偏东，走向N25°～45°E，倾向SE，倾角60°～70°，落差15m～50m，延伸长度约10km。断层两盘为山西组地层与太原组地层接触。柱状陷落断层：主要在煤田北部窑沟区，发现有5个陷落柱，面积一般不大，最大的帐房墕陷落柱长270m，宽280m，轴向NE，陷落深约60m。3、岩浆岩在东孔兑勘探区东部，志丹群底部有玄武岩。在喇嘛湾，志丹群上部有玄武岩。在哈尔乌素勘探区东北部，6号煤层底部有类似玄武岩的岩石，一种认识认为是玄武岩，另一种认识认为是煤层自燃形成的“烧变岩”。2.1.4哈尔乌素露天区构造哈尔乌素露天区构造与整个煤田构造特征基本一致，仍为构造简单区。区内地层倾角均小于10°。一般为5°左右；在哈尔乌素沟以东露头区，倾角约为30°。为一地层走向NNW～SSE向西倾斜的单斜构造，区内断层稀少，断距不大，在东北角有基性岩浆喷出。1、断层（1）石圪咀正断层：断层位于本区西部，由东北到西南斜穿全区，断层走向N30°～45°E。倾向SE，长约10km，在区内长约4.5km。在黑岱沟内由于断层的影响使上升盘煤层露头与下降盘的6号煤顶板砂岩直接接触。断距约15m，倾角75°。由于断层的影响，使断层下盘的煤层抬高，有利于露天开采，但也使煤层的连续性发生破坏，断层带附近煤层风化。如667号钻孔煤层全风化，189号、682号钻孔6号煤层部分风化等，给开采带来不利影响。（2）虎石圪旦正断层：断层位于本区东部，哈尔乌素沟西坡，北从16线开始，走向以S25°W向西南延伸，过22线440号孔后转向正南，走向长约3km。倾向ES，倾角约70°。F1断层：小断层，大致NNE方向。F2断层：小断层，大致NNE方向。（3）永红矿正断层：位于皮达圪旦北。走向近于EW，倾向N，倾角70°。断层对露天开采影响不大。2、褶皱井渠沟向斜：位于黑岱沟北坡，走向NEE—SWW。长约1km。两翼出露地层为P1S和C3t,两翼倾角约10°。该向斜对露天开采影响不大。3、岩浆岩在本区东北角的五里沟，6号煤层缺失，其顶板为粘土岩、泥岩、砂岩等。由于外来热力的影响，成为板岩、烧变砂岩等。岩石特别破碎。在烧变岩周围或顶板砂岩的裂缝中见到有玄武岩，说明五里沟烧变岩的产生，6号煤层的燃烧殆尽，皆与玄武岩喷出有关。玄武岩的出现对露天开采影响不大。2.2矿体赋存要素2.2.1区域含煤性和煤层准格尔煤田含煤地层为山西组和太原组，自上而下含1～10号煤层。煤层平均总厚度32.08m，含煤地层平均厚度133.75m，含煤系数24%。其中山西组含1～5号煤层，煤层平均总厚度3.58m，煤系地层平均厚度67m，含煤系数5.4%；太原组含6～10号煤层，煤层平均总厚度28.50m，煤系地层平均厚度68m，含煤系数42%。煤层特点是层数多，且各煤层厚度和稳定性差异大。厚煤层的结构复杂，如6号煤层夹矸可达20多层。厚煤层的分岔现象也较为显著，中间常夹有巨厚砂岩体。砂岩体的发育，使煤层厚度变小。薄煤层稳定性差，发育范围小，尖灭现象普遍，常呈零星分布状态。1号煤层：位于山西组顶部。煤层厚度0m～1.70m，平均0.25m。煤层极不稳定，零星分布于煤田北部，只有少数点可采。下距2号煤层3.15m～40.12m，平均18.10m。2号煤层：位于山西组上部。煤层厚度0m～1.62m，平均0.40m。煤层极不稳定，零星分布于龙王沟一带，不可采。下距3号煤层3.55m～18.40m，平均10.90m。3号煤层：位于山西组中部。煤层厚度0m～4.27m，平均0.74m。零星分布，主要分布于煤田西部偏北的局部和西南部。局部可采。下距4号煤层2.80m～34.86m，平均10.14m。4号煤层：位于山西组中部。煤层厚度0m～7.51m，平均1.35m。煤层极不稳定至不稳定，磁窑沟一带发育较好，局部可采。下距5号煤层5.33m～31.82m，平均11.85m。5号煤层：位于山西组中下部。煤层厚度0m～7.14m，平均2.36m。主要分布于煤田西部，其次分布于东部的局部。一般厚度2m左右，在西部偏南地段最厚，厚度4m～6m。局部可采。下距6号煤层2.56m～36.85m，平均15.82m。6号煤层：位于太原组上部。煤层厚度0.51m～42.12m，平均23.06m。煤层较稳定，结构复杂，全区发育，为煤田内主要可采煤层。厚度变化趋势为东薄西厚，南薄北厚。煤层在龙王沟和黑岱沟之间中西部以及煤田西南部最厚，厚度大于30m；龙王沟以北和黑岱沟以南，厚度一般为20m～30m。黑岱沟以南东部和煤田南部局部，厚度小于20m。下距7号煤层1.03m～13.68m，平均4.38m。6号煤层自上而下，可划分为6个煤分层：6Ⅰ煤分层：一般厚度1m～3m，由3层薄煤层组成，上薄下厚，中、下分层在大部分地区可达可采厚度。上覆岩层为泥岩和粘土岩，全区分布。6Ⅱ煤分层：一般厚度2.5m～5m，结构极复杂，煤和泥岩呈薄层状互层，小分层薄至数十厘米至数毫米，俗称“千层饼”。分布于龙王沟和黑岱沟之间及黑岱沟南侧局部。在龙王沟以北和黑岱沟以南大部分地段则相变为砂岩、泥岩。在龙王沟以北，泥岩分布在东部，砂岩分布在西部，砂岩一般厚度10m～20m；在黑岱沟以南，大部分相变为砂岩，砂岩厚度0m～60m，一般30m～50m。6Ⅲ煤分层：一般厚度2m～3m，单一煤层。与6Ⅱ煤分层以夹矸或煤质变化划分（当6Ⅱ煤分层为高灰分煤时）；与6Ⅳ煤分层间距0.5m～1.5m，为一层硬质粘土岩夹矸，称为1号夹矸。全区大部分地段分布，只在南部详查区中西部缺失。当6Ⅱ煤分层层位砂岩厚度显著增大时，则6Ⅲ煤分层也被砂岩取代。6Ⅳ煤分层：为6号煤层的主体分层，一般厚度15m～20m，有数层夹矸，一般不稳定。下部一层较稳定的夹矸为2号夹矸,全区分布。6Ⅴ煤分层：一般厚度1m～2m，结构复杂，煤和泥岩互层。分布于煤田北部区大部和南部区西部地段。在北部区东北部、南部区东部和南部区西北部局部相变为砂岩、泥岩。砂岩一般厚度5m～10m，最大厚度20m，分布于北部区东部局部和南部区西北部局部。6Ⅵ煤分层：一般厚度2m左右，为单一煤层或中间有一层夹矸。6号煤层6Ⅰ～6Ⅵ各煤分层在龙王沟和黑岱沟之间发育完整，基本为一整体。7号煤层：位于太原组中部。煤层厚度0m～8.25m，平均0.75m。煤层极不稳定，零星分布于煤田西北部，只有少数钻探点可采。下距8号煤层0.65m～14.67m，平均6.38m。8号煤层：位于太原组中部。煤层厚度0m～2.15m，平均0.75m。一般厚度1m左右。有2个分层，上分层厚度0.20m左右，下分层厚度0.60m左右。煤层不稳定，分布于龙王沟一线以南。局部可采。下距9号煤层0.18m～16.26m，平均4.63m。9号煤层：位于太原组中下部。煤层厚度0.15m～14.67m，平均3.65m，煤层较稳定，结构复杂，全区发育，为煤田内仅次于6号煤层的可采煤层。在煤田东部，由北向南煤层由厚到薄，由14m到2m；在煤田西部，由北向南煤层为“薄—厚—薄—厚—薄”的变化情况，变化范围2m～5m。在煤田东部和西部之间有一南北向薄条带，厚度小于2m。下距10号煤层0.54m～17.95m，平均4.70m。9号煤层自上而下，可划为4个煤分层：9Ⅰ煤分层：为单一煤分层，厚度小。9Ⅱ煤分层：一般为2个薄分层，厚度和结构变化不大。9Ⅰ和9Ⅱ煤分层又合称为9上煤层。9上煤层分布于煤田中部、东部局部和南部局部。9Ⅲ煤分层：为薄煤分层，不发育，有的地段与9Ⅳ煤分层合并。9Ⅳ煤分层：比较发育。9Ⅲ和9Ⅳ煤分层又合称为“9号煤层”。“9号煤层”分布范围较广。“9号煤层”分布与9上煤层分布呈互补关系，即9上煤层发育地段缺失“9号煤层”。反之亦然。9上煤层和“9号煤层”之间一般为一层厚夹矸。在黑岱沟以北，“9号煤层”发育，9上煤层局部发育；在黑岱沟以南，9上煤层发育而“9号煤层”不发育且相变为砂岩。10号煤层：煤层厚度0m～6.99m，平均0.80m。煤层极不稳定，局部发育，零星分布，仅有个别点可采。2.2.2哈尔乌素区煤层1号、2号、3号、4号煤层为极不稳定煤层，分布于山西组（P1s）上部。2号煤层：距1号煤层1.51m～12.59m，平均7.66m。层间岩性多以粗砂岩、泥岩为主。煤层最大厚度1.21m，最小厚度0.10m，平均0.29m。煤层结构简单，其顶底板以砂质泥岩为主。3号煤层：距2号煤层3.70m～12.80m，平均6.86m，层间岩性多以泥岩、砂质泥岩为主。煤层最大厚度2.08m，最小厚度0.05m，平均0.39m。煤层结构简单，其顶底板以砂泥岩为主。4号煤层：位于山西组下部，距3号煤层1.59m～23.48m，平均8.70m。层间岩性多以粗、细砂岩为主。属于不稳定煤层，其自然厚度0.14m～3.15m，平均厚度0.81m。煤层结构简单，夹矸层数0～3层。煤层属不稳定煤层，其自然厚度0.12m～5.75m，平均1.39m。主要分布于石圪咀正断层以西及不连沟与石圪咀正断层之间9线以南地区，不连沟以东地区5号煤层多不可采。煤层结构尚属简单，夹矸层数0～6层，岩性主要为炭质泥岩、泥岩和砂质粘土岩。6上煤层：位于太原组顶部，距5号煤层2.75m～29.86m，平均12.24m。层间岩性以粗砂岩为主，顶板多为粘土岩。该煤层为6号煤的上分叉，属不稳定煤层，其自然厚度0.20m～7.27m，平均2.83m。主要分布于11线以南及30线以西地区，在30线以东、10线以北地区6上与6号煤层合并。虎石圪旦正断层两侧及以东地区6上煤层相变为粘土岩、泥岩等。煤层结构尚属简单，夹矸层数0～6层。夹矸岩性多为泥岩、炭泥岩、砂泥岩等。煤层顶底板多为泥岩。6下煤层：为6号煤层的下分叉，距6号煤层0m～20.88m，平均9m。在不连沟以西及东部煤层露头区，6下与6号煤层合并。该层属于不稳定煤层，其自然厚度0.10m～7.61m，平均2.35m。主要分布在哈尔乌素沟、井子沟以西、29线以东区域。煤层结构比较简单，夹矸0～5层。顶板岩性多为泥岩，占30%，砂岩占29%。底板岩性多为泥岩，占93%。8号煤层：位于太原组下部，距6下煤层0.94m～25.86m，平均3.65m。层间岩性以泥岩为主。该煤层虽层位稳定，但其厚度大都在最低可采厚度以下变化。所以定为不稳定煤层，自然厚度为0.08m～2.04m，平均0.69m。全区普遍分布。煤层结构简单，夹矸0～2层。顶底板岩性以泥岩为主，可占85%。9号煤层：位于太原组下部，距8号煤层0.40m～12.61m，平均1.97m。层间岩性以泥岩为主。该煤层属较稳定煤层，其自然厚度为0.22m～9.08m，平均厚度4.08m。全区发育，以不连沟以东发育较好，厚度一般在5m左右。井子沟两侧，煤厚>6m，不连沟以西厚度逐渐变薄。9下煤层：为9号煤层的下分叉，分布零星，主要在黑岱沟乡一带，7线以北地区。全区仅个别点达到可采厚度。自然厚度0m～2.75m，平均0.71m。无开采价值。10号煤层：位于太原组底部，距9号煤层2.29m～17.23m，平均8.92m。其底部K1是太原组与本溪组的分界砂岩，地层对比标志明显。该煤层自然厚度0m～2.72m，平均0.52m。全区分布零星，该煤层无工业价值。2.3矿区水文地质特征2.3.1区域水文地质概况准格尔煤田为黄土冲沟地形，地形总趋势是西北高、东南低，所有沟谷都是黄河西岸的支沟。地表植被稀少，地面坡度较大，易于地表水的排泄。降水多集中在7、8、9月份，占全年降水量的70%，形成集中补给、集中排泄，大部分以地表迳流注入黄河。～～基岩含水一般比较微弱，但又表现出不同地段、不同深度的差异性。侏罗-白垩系地层分布于煤田北部、西北部，含水性不均一。北部区泉流量小于0.001L/s；西北部含水丰富，钻孔揭露地下水承压水位高出地表43.92m～159.81m，地表泉流量0.016L/s～2.00L/s，最大达29.7L/s。寒武系、奥陶系地层为区域含水地层，含有丰富的岩溶地下水，黄河东岸地表泉流量0L/s～19.64L/s，表现出极大的不均一性。其它基岩地层地表泉流量在0.01L/s～1.00L/s之间，最大达3.5L/s（二叠系上石盒子组）。2.3.2对露天开采的影响黄土、红土为轻亚粘土。黄土自然坡角一般为36°，沟壁自然坡角为45°～60°。黄土垂直节理发育，沿节理面崩落现象普遍，常形成沟深壁陡的冲沟。黄土在水的作用下沿相对隔水层面重力滑坡现象较多。岩石为半坚硬—坚硬岩石，抗压强度8.14MPa～50.80MPa（83kgf/cm2～518kgf/cm2），一般大于9.81MPa（100kgf/cm2），大部分大于19.61MPa（200kgf/cm2）。普氏硬度系数1.93～5.90。内摩擦角29º22'～41º15'。凝聚力2.45MPa～16.97MPa（25kgf/cm2～173kgf/cm2）。抗剪强度10.10MPa（103kgf/cm～471kgf/cm2）。煤的抗压强度为6.47MPa～14.32MPa（66kgf/cm2～146kgf/cm2），普氏硬度系数1～3。6号煤顶部砂岩层胶结疏松，常在陡壁处产生自重崩落。6号煤层上部具有层位稳定的软质粘土岩，可塑性强。岩石裂隙为构造裂隙和构造风化裂隙，主要有2组，EW向1组和NE向1组，倾角75°～90°，裂隙率0.0112%～0.49%。煤层瓦斯含量低。煤尘爆炸指数，实验室测定为44%～44.8%，爆炸火焰长度由火星至50mm，有爆炸危险。煤层易自燃，小煤窑内和露天场地堆放的散煤常有自燃现象。2.4矿床勘探程度1987年8月，全国储委全储字（1987）128号决议书批准的“内蒙伊克昭盟准格尔煤田哈尔乌素露天矿勘探地质报告”（精查）；1984年9月，煤炭部地质局煤地地字第277号文批准的“准格尔旗煤田南部勘探区详查报告”；1983年8月，煤炭部地质局（83）煤地地字271号文批准的“准格尔煤田黑岱沟露天精查补充勘探报告”；1994年3月，煤田地质总局批准的“准格尔煤田哈尔乌素露天首采区精补报告”。本可研拟开发的哈尔乌素露天煤矿地跨三个勘探区，可利用的施工钻孔497个，其中黑岱沟勘探报告21个钻孔；首采区精补勘探报告21个钻孔；南部详查勘探报告5个钻孔；哈尔乌素精查勘探报告450个钻孔。哈尔乌素露天勘探区（精查），勘探面积51km2，先后经历五次地质勘探，总计完成450个钻孔，工程量82135.44m。其中甲级孔227个，乙级孔193个。甲级孔率51%，乙级孔率42%。勘探工程质量可靠，全区共见储量利用煤层点1138层次。其中甲级煤层点607层次，占59%；乙级煤层点407层次，占36％。提供储量计算的煤层原始数据可靠。露天区地质构造简单，主要可采煤层稳定。250m×250m网距圈定A级储量；500m×500m网距圈定B级储量；1000m×1000m网距圈定C级储量。对断层、风化带加密工程控制。露天区储量计算面积45.6km2（6号煤层）。对4、5、6上、6、6下、8、9号煤层进行了储量计算。获得煤炭总储量1534Mt，其中A级储量169.0Mt，B级储量694.8Mt，A+B级储量占总储量的56％。各地质报告储量计算准确，煤质确定可靠，均满足设计工作需要。第三章露天矿合理帮坡脚确定3.1矿区工程地质特征3.1.1矿区工程地质露天区内第四系黄土广泛覆盖。黑岱沟、哈尔乌素沟、不连沟、南坪沟等沟内地层出露较好。区内地层出露情况由老到新为：中下奥陶统、中石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二迭统山西组、下二迭统下石盒子组、上二迭统上石盒子组、第三系红土层、第四系黄土。现由老到新分叙如下：一、中下奥陶统上部为浅灰色厚、中厚层状石灰岩。中部为薄层状土黄色灰岩、豹皮状灰岩，含较多的砂质、泥质。下部为浅黄色、黄色中厚层状白云质灰岩夹薄层状泥质、钙质白云岩。该地层下部为下奥陶统亮甲山组，中上部为中奥陶统马家沟组。二、中石炭统本溪组上部以深灰色、灰黑色砂泥岩、泥、粘土为主，褐色灰岩、灰色泥灰岩次之，偶夹1－2层薄煤。砂泥岩中粘土矿物占55%，粉砂粒级矿物占40%以上，含少量有机质。泥岩中泥质占80%，有机质占10%，其余为石英、云母等。泥灰岩主要由微晶方解石、粘土矿物和不透明矿物、少量有机物组成。下部为浅灰、暗紫色铝土岩和铝质粘土岩。三、上石炭统太原组本组地层可分为两段，由下到上分述：下部以黑灰色砂质泥岩、粘土岩及多层砂岩为主，含8号、9号、10号煤层，底部为灰、灰白色中、粗砂岩。岩石主要由碎屑矿物和钙质、硅质胶结物组成，富含铁质，碎屑矿物。上部以煤层及顶底板粘土岩、砂质泥岩为主，夹灰白色透镜状厚层砂岩，含6上、6号、6下三煤层。该段岩性及厚度变化较大，6上煤顶板为深灰色粘土岩、砂质粘岩和粉砂岩，底板为砂质泥岩。四、下二迭统山西组本组地层可大致分为三段。由老到新分别叙述。下部为厚层灰白、黄褐色长石、石英砂岩、夹灰色砂质泥岩、泥岩或粘土岩，砂岩常含粒，局部为砂砾岩。泥质胶结。分选极差，含煤屑。具大型斜层理。中部为灰白、灰黑色细、粗砂岩、砂质泥岩及粘土岩，中夹1号、2号、3号、4号、5号煤层。砂岩坚硬致密，含菱铁矿结核。上部为深灰色、灰白色中粗粒砂岩，夹粘土岩、泥岩及粉砂岩。砂岩致密坚硬，含小砾石及云母碎片。顶部发育一层粘土岩及砂质粘土岩。深灰－杂色，具鲕状结构。五、二迭统下石盒子组上部以黄绿色、紫色泥岩、砂质泥岩为主，夹杂色粘土岩和中厚层状泥岩。下部为黄褐色砂岩和紫色、杂色泥岩、粘土岩互层。粘土岩具鲕状结构。含磷质结核，底部为巨厚层状砾粗砂岩，斜层理发育。六、上二迭统上石盒子组上部为绛紫色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩与灰白、黄绿色砂岩互层。下部为灰白、黄绿色中、粗砂岩，有时含砾，夹薄层状暗紫色泥岩和砂质泥岩，含铁质结核。七、第三系红土层红色、棕红色钙质红土层，含砂质及钙质结核。与下伏各地层不整合接触。八、第四系由马兰组黄土层与风积沙和冲洪积，残坡积松散砂砾堆积而成。黄土层为土黄色粉砂质黄土。粒度均匀，垂直节理发育，含有钙质结核。由于长期雨水冲刷，多形成冲沟及陡坎之地貌。分布全区。风积沙为土黄色之粉砂，成份为石英、长石。颗粒均匀，由风力搬运堆积而成，多形成沙丘。冲洪积物多在大沟底部，由砂、砾石构成。3.2原始资料与计算方法的选择3.2.1计算基础1、寻优方法边坡稳定系数是一个与内摩擦系数、凝聚力、边坡的岩层构成、分布、地下水的水位、地震等因素有关的值，它没有解析解，只有数值解，且因涉及的因素众多，边坡稳定系数是多极值的，在这种情况下，求最小值是一个工作量比较繁重的工作。且在这种情况下，任何简化造成的误差都是不可估计的。在一般情况下，求极值可分为两种情况：一种是蒙特卡洛式的随机求解方法，如：0.618法和网格法；一种是数值法中的最优化方法，如：单纯形法和方向加速法。蒙特卡洛式的方法就是取大量的点进行试算，从中选出最小值的点，这种方法的算法简单，但结果的准确程度是随着计算点数量增加而提高的，且计算量过于庞大，时间太长，并且没有充分利用已有的计算结果。数值法中的最优化法是先给出几个初始点，根据几个初始点的结果，选取下一步的计算值，这样最终可计算出极小值。这一方法编程复杂，但计算量小，充分利用了已有的结果，但在多峰值的情况下，不易求到最值。2、滑坡模式哈尔乌素露天矿边坡煤岩互杂，岩体整体强度较高，根据现有的工程地质资料，在采掘场未发现明显的弱层，因此采掘场边坡滑坡模式是纯圆弧滑动。3.2.2计算数据的选择采掘场的边坡稳定取决于岩体的强度，岩体的强度、岩块的强度和节理的密度有关。哈尔乌素矿区工程地质资料较少，有两个工程地质剖面，但距离二采区较远，可参考性较差。本次可研参照黑岱沟露天区勘探资料、地质报告所提供的数据和相类似矿山的设计经验。确定岩体强度如表3.1。表3.1岩石物理力学指标表岩石名称密度kg/m3内摩擦角(O)凝聚力(KPa)黄土195029.545.1泥岩244030.01275.3砂质泥岩245030.02256.3细砂岩245031.03237.3中砂岩227031.52452.5粗砂岩224032.01760含砾粗砂岩226033.03924煤140035.018513.3边坡稳定计算采掘场边坡上部黄土高度较大，黄土本身强度较低，黄土边坡稳定性较差，因此黄土边坡应单独进行计算校核。采掘场整体边坡为煤层、岩层、土层混合类型的边坡，整体边坡高度大，稳定性差，是本次设计的重点。为此对不同高度、角度的黄土边坡稳定性进行计算分析，在稳定系数恒定的情况下，黄土边坡高度与角度呈曲线关系。图3.1所示为稳定系数1.3、1.5两种情况下，黄土边坡高度与角度之间的曲线关系。图3.1黄土边坡高度与角度之间的曲线关系同时也作了黄土边坡高度恒定的情况下，边坡角与边坡稳定系数之间的关系。图3.2所示为黄土边坡高度在20m、40m、60m、80m、图3.2表土边坡高度恒定稳定系数与边坡角度关系曲线采掘场边坡岩层构成较复杂，岩层种类较多，岩层厚度分布不均，二采区缺少工程地质资料，边坡内部是否存在弱层也无确切的资料，岩体节理不清，地下水赋存状况不明，尤其是因采矿工程和排土场的设置，导致周边地区形成几处人工水库，将对采掘场边坡和排土场边坡造成影响。哈尔乌素露天矿有内排土场、外排土场。内排土场基底较平缓，基底岩性为砂岩或砂质泥岩，强度较高。外排土场的地形坡度为5～10°，基底为黄土，强度较低。排弃物的内摩擦角为23°，凝聚力为30Kpa，密度为1.8t/m3。经过计算分析，当内排土场边坡高度为100～120m时，内排土场总边坡角度为20°时，可保持基本稳定；当外排土场边坡高度为100～120m时，外排土场总边坡角度为6号煤层顶板以上岩石强度大，且根据现有工程地质资料没有发现弱层，因此，一般稳定性较好。为了校核高段排土台阶的稳定性，本次设计重点分析了排土台阶的稳定性。排土台阶存在时间较短，岩层强度受风化影响较小，其强度一般较高。排土台阶岩层的计算强度主要是根据钻孔不同岩层强度进行加权平均得出的，并考虑了其存在时间短，强度受风化影响较小的因素。排弃物料主要是砂岩、泥岩，强度较高。经分析比较，排弃物综合强度为：内摩擦角为33°，凝聚力为20kPa，密度为1.80t/m3。排土台阶可能的滑面为圆弧滑面。由于倒堆剥离台阶和排土台阶存在时间较短，因此，发生滑坡的可能性比较小。上述分析计算是在认为岩石台阶为均质的基础上得出的结果，如果岩石台阶本身节理倾向采场，且节理交叉形成楔形滑体，有可能造成局部滑坡。因此在开采时，应密切注意岩石台阶的节理变化，如有节理交叉形成的楔形体，应先对楔形体进行诱滑处理，处理完成后，再进行采矿作业。哈尔乌素露天矿相对缺水，地下水、地表降水较少，故稳定边坡角度较高。如果地下水水位升高，或地表降水量较大，导致边坡中的地下水位升高，将导致采矿场、排土场边坡稳定性急剧降低，尤其是排土场边坡，由于排土动荷载的因素，可能导致排土场基底强度降低，引起滑坡。哈尔乌素露天矿采掘场边坡角度较大，边坡稳定性对岩石节理、弱层、断层的敏感性较高，在生产时应密切注意岩石节理、弱层、断层的产状与矿坑边坡的关系，一旦出现对边坡不利的情况，应立即采取抗滑工程措施，防止边坡滑坡。第四章露天开采境界、储量计算4.1开采境界的确定4.1.1开采境界的确定（一）开采境界确定的依据及原则1、依据的地质勘探报告如下：1）内蒙古革[79]煤基字第65号文批准的《准格尔煤田窖沟矿区黑岱沟露天精查地质报告》；2）原煤炭部地质局以煤地审字第8302号批准书批准的《内蒙古自治区准格尔旗煤田黑岱沟露天精查补充勘探地质报告》；3）全国储委全储决字（1987）128号决议书批准的《内蒙古伊克昭盟准格尔煤田哈尔乌素露天矿勘探地质报告》；4）原煤炭部地质局煤地地字第277号文批准的《准格尔旗煤田南部勘探区详查报告》。2、上述地质报告中的工程地质资料所确定的边坡稳定参数。3、勘探区内煤层露头、风化煤边界及现有小煤窑开采边界等条件。4、依据本设计确定的开采工艺，首采区位置和开采技术条件。5、境界剥采比为8m3/6、露天矿深部境界至6煤底板，6下煤和9煤不采。其主要原因是由于这两个煤层赋存不稳定，仅局部可采，厚度较小，经设计比选后划到境界外。4.1.2开采境界的圈定1、北部境界由黑岱沟露天煤矿初步设计确定的黑岱沟露天煤矿南部深部境界最大向北扩417m，为本矿北部境界，并以370帮坡角上推圈定地表境界。2、东北部境界以黑岱沟与不连沟交汇处小煤窑开采边界圈定东北部深部境界，并以370帮坡角上推圈定地表境界。3、东部境界以6煤风化边界圈定深部境界，并以370帮坡角上推圈定地表境界。4、南部境界以境界剥采比8m3/t圈定6煤底板境界，并以370帮坡角上推圈定地表境界。5、西北部境界按设计确定的拉沟位置，由补充第4勘探线最大外推753m圈定6煤深部境界，并以370帮坡角上推圈定地表境界。6、西南部境界以6煤底板初始拉沟位置向南推进,到西南部境界后转向东,然后再推进1700m沟底宽度即扩大到2000m。然后以370帮坡角上推圈定地表境界。7、西部境界以本勘探区西部勘探边界圈定6煤底板境界，并以370帮坡角上推圈定地表境界。圈定后的露天矿深部境界见图4.1。图4.1哈尔乌素露天煤矿深部境界示意图采掘场境界技术特征见表4.1。表4.1采掘场境界技术特征表序号项目单位深部地表1东西平均长度km8.959.592南北平均长度km2.002.013面积km217.919.274平均开采深度m153.554.1.3哈尔乌素露天矿南部境界圈定计算过程验算哈尔乌素露天矿的境界圈定只有南部境界是根据境界剥采比圈定的，所以需对其进行验算，南部境界圈定验算图见图4.2。图4.2南部境界圈定计算图由境界剥采比≤经济合理剥采比，得：nj≤njh，境界剥采比的公式nj=h/m（4.1）式中h代表岩土层厚度，m；m代表煤层厚度×煤的容重28-28’剖面线上的南部在圈定的底部境界上量的m=21.4m，nj=h/m=168.67/21.4/1.4=5.63<njh29-29’剖面线上的南部在圈定的底部境界上量的m=19.23,h=nj=h/m=143.13/19.23/1.4=5.31<njh30-30’剖面线上的南部在圈定的底部境界上量的m=20.21,h=nj=h/m=212.85/20.21/1.4=7.52<njh通过验算三点均符合nj≤njh为保证采区形状的规则，在此不在进行境界的调整，以原始设计最终境界为本次设计的境界。4.1.4最终开采深度的确定均以煤层底板为开采的最终深度（1）28-28’剖面图上南开采深度：155m北开采深度：93.7则平均开采深度为：（155+93.7）/2=124.35m（4.2）（2）29-29’剖面图上南开采深度：北开采深度：1则平均开采深度为：（166.4+116）/2=141.2m（4.3）（3）30-30’剖面图上南开采深度：北开采深度：142.4则平均开采深度为：（247.8+142.4）/2=195.1m（4.4二采区平均开采深度（124.35+141.2+195.1）/3=153.55m（4.5二采区最终开采最大深度即195.1米4.2储量计算4.2.1可采储量计算方法及原则1、可采储量计算方法依据有关地质资料，建立矿床地质模型，采用估值法用计算机对开采境界内可采储量进行分煤层计算。2、可采储量计算原则1）煤层最低可采厚度1.00m；2）6煤中的6Ⅱ煤，地质报告中列为暂不利用高灰煤，根据黑岱沟露天矿设计经验，本设计认为这部分高灰煤发热量较高，经洗选加工后可以满足用户要求，故本设计将6Ⅱ灰煤计算可采储量，其灰分指标按原煤干基灰分小于50％计算。3）5、6上和6煤（除6Ⅱ煤外）灰分指标按原煤干基灰分小于40％计算。4）回采率a、全煤层顶底板按各损失煤厚0.2m计算；b、各分煤层回采率为98％。4.2.2二采区境界可采储量计算将二采区划分为六个小分区并计算其储量。从地质地形图上量取第一分区和第六分区的面积分别为1676902.65m2,8349218.46m2。根据28-28’,29-29’,30-30H=（h1+h2+…hi）（4.6）28-28’剖面煤层平均厚度H=（20.97+18.17+16.65+20.12+18.89+19.04+21.26+21.40）/8=19.56m29-29’H′=(19.23+19.62+18.12+20.33+18.34+28.94)/6=20.76m30-30’H〞=(24.50+20.47+21.89+11.73+20.21)/5=19.76m由地质地形图和各剖面图上的数据计算各分区的储量得：Q=H×S×r（4.7）Q1=19.56×1676902.65×1.4=32800215.834tQ2=19.56×1615526.08×1.4=44239866.17tQ3=20.76×1615526.08×1.4=33538321.4tQ4=20.76×322475.3×1.4+=9372422.1Q5=19.76×7380154.68×1.4=204164599tQ6=19.76×8349218.46×1.4=230972779.5t二采区的地质储量：Q总=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=555088204.1t=555.0882Mt二采区的可采储量：Q可采=Q工业×95%=527.33Mt4.2.3二采区境界内剥岩量的计算将二采区划分为六个小分区并计算其剥岩量。从地质地形图上量取第一分区和第六分区的面积分别为1676902.65mm2,8349218.46m2。从所有剖面图上量取28-28’,29-29’,30-30’剖面的面积，分别如下：S28=247604.8121m2，S29=217346.1899m2从所有剖面图上量取并计算28-28’,29-29’,30-30平均厚度计算公式：H=（h1+h2+…+hi）/i（4.8）28-28’剖面剥离岩层平均厚度H28=（78.6111+80.6831+108.0205+130.1203+147.6758+137.06+107.7+138.3312+104.6492+137.4988）/10=117.0329-29’H29=（85.3180+17.7904+89.8633+57.4893+122.5475+116.8559+64.0395+104.0378+158.1239+152.9751）/10=96.9m30-30’H30=（111.1694+159.7944+197.1615+172.9591+255.4486+183.8565+227.5613+184.8676+256.0403）/10=197.35m由地质地形图和各剖面图上的数据计算各分区的剥岩量得：V1=S1×H28=1676902.65×117.03=196247917.2V2=H28×1615526.08=117.03×1615526.08=189065917V3=H29×1615526.08=96.9×1615526.08=156544477.2V4=H29×322475.3=96.9×322475.3=31247856.6V5=H30×7380154.68=197.35×7380154.68=1456473526.1V6=S6×H30=8349218.46×197.35=1647718263.1二采区剥岩总量：V总=V1+V2+V3+V4+V5+V6=3677297957.2m3=36.8平均剥采比的计算：平均剥采比计算公式：（4.9）Np=v总/Q总=3677297957.2m3/555088204.1t服务年限的计算：=555.0882×0.98/4×1.15=118.2a（4.10）式中：Q—境界内工业储量，555.0882Mt；η—矿石回采率，0.98；Ap—原矿生产能力，4Mt/a；K—储量备用系数1.1～1.2。第五章矿田开拓5.1生产工艺的选择5.1.1开采工艺概述露天开采工艺的选择是矿山开发的一项重要决策，其选择的合理与否将对其建设投资和日后的经济效益产生重大影响，因此一定要慎之又慎。影响露天开采工艺选择的因素众多，较重要的有以下三个方面。1、矿区自然