1、 中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 1 页 1 矿井概述及井田地质特征1.1 矿区概述全套图纸，完整版设计，加 1538937061.1.1 交通位置准旗窑沟二矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格格尔旗境内，准格尔煤田东北部小鱼沟勘探区，行政区划隶属准格尔旗窑沟乡管辖。矿井交通以公路为主，南距准格尔旗政府所在地薛家湾镇 15km，北距呼和浩特市125km。矿井距矿区 4.6km 砂石路已改建为油路，经矿区公路至呼（市）大（饭铺）公路约 9km，本矿距大准铁路 15km。井田对外交通十分便 利，详见图 111。1.2.2 地形、地貌中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 2 页 本
2、区属鄂尔多斯黄土高原，地形十分复杂，沟谷纵横交错，沟深壁陡，断面多呈 V字形，树枝状分布，沟谷中有基岩外露。本井田地形东高西低，海拔标高在 920-1380m之间，相对高差 460m，一般标高 1080m。1.1.3 河流及水体黄河是流经井田东缘唯一的地表水，年平均最大流量 9303390m3/s，年平均最大含砂量 5.7424.30，井田内最低标高 839.62m，低于黄河水位 140 多米，但据 126 号探测，孔内无水位，又无大的断裂与黄河沟通，未见黄河水补给井田。1.1.4 气象及地震本区属大陆性气候，冬季严寒而漫长，夏季炎热而短暂，寒署变化剧烈，昼夜温差大。最低气温-24.3，最高气
3、温为 39.5，年平均气温 5.07.8。十月至翌年四月为结冰期，最大冻土深度 1.5m，年总降水量 238732mm ，多集中在七、八、九月，占全年降水量的 6070，蒸发量为 17922155m，为降水量的四倍多，常年发生春旱。全年多西北风，风速一般为 1015m/s，最大风速 18m/s。根据国家地震区划图，本区按 7 度设防。1.1.5 矿区经济概况本区煤炭资源丰富，经济落后，区内居民稀少且居住分散，多聚居在山谷低凹处。当地居民多从事农业生产，牧副业次之，经济相对滞后。矿井建设用三大主材需外购，其它建材可在区内就地解决或部分从外地调入。1.1.6 水源及电源矿井水源主要依靠准格尔旗科源
4、水务有限责任公司供水管网供给。矿井水经净化处理后用于井下消防洒水及地面灌溉，做为补充水源。矿井供电电源引自唐公塔 110kV 变电站和薛家湾 220kV 变电站，供电距离均为15km。1.2 地质特征1.2.1 井田地质构造本区地层分区属华北地层大区晋冀鲁豫地层区，鄂尔多斯地层区东胜小区，区域出露的地层由下而上有：1 地层（1）上寒武系炒米店组（3c ）：下部为竹叶状灰岩、生物碎屑灰岩，鲕状灰岩夹泥岩；中部为灰岩、白云质灰岩夹生物碎屑灰岩；上部为白云质灰岩、泥质灰岩夹竹叶状灰岩，厚度 330m。（2）寒武系上统奥陶系下统三山子组（3O1s ） 、中统马家沟组（O1-2m）：地质填图未分，为白云
5、岩、白云质灰岩、泥质灰岩或豹皮灰岩，厚度 115m226m 。（3）石炭系上统太原组（C2t）：下部为铁质砂泥岩夹鸡窝状铁质结核（山西式铁矿）、泥岩及砂岩。中部为粗砂岩、砂泥岩、泥岩夹 7、8、9、10 号煤层，上部粘土岩、砂泥岩、泥岩，顶部为 6 号煤层，厚度 17m157m。（4）二叠系下统山西组（P1sx）：由粗砂岩、砂泥岩、泥岩夹 15 号煤层组成，其中 3 号、5 号局部可采，厚度 21m95m。（5）二叠系下统上统石盒子组（P1-2sh）：由紫红色泥岩、砂泥岩、粉砂质泥岩、中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 3 页 长英砂岩含砾粗砂岩组成，厚度大于 170m。（6）白垩系
6、下统志丹群（K1z）：为紫红色砂砾岩、砂岩、砂泥岩互层，厚度大于 392m。（7）第三系上新统（N2）：红色泥岩、砂质泥岩、砂砾岩，含钙质结核，厚度090m。（8）第四系上更新统（Q3）：黄土、粉砂土含钙质结核，厚度 0120m。（9）第四系全新统（O4h）：风积砂土、冲洪积砂砾石层、残破积层。2 区域构造准格尔煤田位于鄂尔多斯台向斜东部边缘，总体为一走向近南北、倾向西，倾角 10度以下的单斜构造，沿走向分布有一系列波状起伏。煤田南部受田家石畔挠断带的控制，形成了一系列走向北西的褶皱构造，有田家石畔长滩挠断带，田家石畔背斜，沙沟向斜、老赵山梁背斜、双枣子向斜。中北部受黄家梁背斜窑沟背斜的控制，
7、形成次一级走向北东的褶皱和断裂。有东沟向斜、焦家疙卜向斜、贾巴壕背斜，石疙咀正断层，虎石疙旦正断层，哈马尔峁正断层，龙王沟正断层、F3 断层。3 井田地层井田内广被第四系黄土以及风积砂土覆盖，基岩露头很少，仅在井田北部脑包沟、东部脑包沟支沟，及井田南部小鱼沟有少量白垩系下统志丹群出露，地层由老至新分述如下：（1）石炭系上统太原组（C2t）：是区内主要含煤地层，地表未出露。下部岩性为砂泥岩夹鸡窝状铁矿结核（山西式铁矿） 、砂质粘土岩，砂泥岩、泥岩夹粗砂岩。该套地层原报告定为本溪组，根据 1996 年全国地层划分内蒙古分册（15） ，已并入太原组。中部为灰白色粗砂岩、黑色泥岩夹 8、9 上、9、1
8、0 号煤层，在 8 与 9 上煤层之间夹一层厚约10m 的灰白色粗砂岩，全区分布，是 8 号和 9 上煤层标准层之一。在 11 号煤层底部有一层厚约 1020m 的灰白色粗砂岩（K1） ，是底部煤层标志层。上部为黑色泥岩、砂泥岩、碳质泥岩夹 6 上及 6 号煤层，以灰白色粗砂岩（K2 ）厚 1015m 与中部分界， （K2 ）是6 煤组与 8 号煤层主要对比标志。本组厚度 61.77133.93m ，平均厚度 96.86m。北部、西部薄，东部部分被剥蚀。太原组含煤建造，基本可以划分四个旋回，从奥陶系灰岩不整合面之上铁质砂岩开始至（K1）粗砂岩底，由一个完整的由粗细沉积韵律组成。第二旋回为（K1
9、）粗砂岩9 上号煤层结束；第三旋回 9 上号煤层顶部粗砂岩开始，到 8 号煤层结束；第四旋回由粗砂岩（K2）6 上号煤层顶部砂质泥岩结束（见图 1-2-1） 。（2）二叠系下统山西组（P1sx）：是区内含煤岩系之一，无可采煤层。由灰白色粗砂岩，砂泥岩、泥岩、含 3、5 号煤层，地层厚度较稳定，厚 53.2672.03m ，一般在60m 左右，与太原组整合接触。（3）二叠系下统中统石盒子组（P1-2sh）：岩性为紫红色砂岩、砂泥岩、泥岩、砂质粘土岩及粗砂岩。最大厚度 77m，与下伏山西组呈整合接触。（4）白垩系下统志丹群（K1z）：由上而下为紫红色砾岩、砂砾岩、砂泥岩互层，厚度不等，不整合于下伏
10、石盒子组之上。出露于井田北部及东南部较大的沟谷中。（5）第四系上更新统（Q3）：黄土、轻亚粘土、细粉砂夹钙质结核。全新统（ Qh）：地表为风积砂及风成砂土，地质填图未分，矿区钻孔所见厚度最大 118m。4 井田构造中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 4 页 中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 5 页 井田总体为北西单倾斜构造，倾角小于 10 度，沿走向具有缓波状起伏，形成宽缓的背向斜构造。井田北部有脑包沟背斜，中部为贺家山向斜，井田南端有窑沟背斜。（1）脑包沟背斜：位于井田北部，长约 1.5km，轴向北东 45，褶皱两翼平缓，倾角13，波幅小于 20m，经钻孔验证为穹隆状构
11、造，已控制并于查明。（2）贺家山向斜：位于井田中部 11、10 勘探线之间，轴向北东 50，长约 1.5km。东北端紧密，西南端宽缓，南翼陡，北翼缓，南翼倾角为 13。（3）窑沟背斜（北西翼）：背斜轴向北东 30，从井田南端通过，影响了井田南部的煤层产状，倾向北西，倾角 610之间，褶皱已控制查明。中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 6 页 综上所述，井田构造复杂程度属于简单类型。5 岩浆活动井田内施工的钻孔尚未见到火成岩体。1.3 煤层1.3.1 煤层1 含煤性本区属华北型石炭二叠纪煤田。含煤地层为上石炭统太原组与下二叠统山西组，矿区内含煤 8 层，编号分别为 3、5、6 上、6、
12、8、9 上、9、10 号煤层，煤层平均总厚27.3m，煤系地层总厚 140.70m，含煤系数 19.4%。太原组含煤 6 层：为 6 上、6、8、9 上、9、10 号煤层，可采煤层 4 层，不可采煤层2 层。6 上煤层仅见 41、43、44 号孔，零星分布；厚度 0.200.79m 平均厚度 0.34 米属不可采煤层， 6 号煤层为特厚煤层，全区大部分可采；8 号煤层局部可采；9 上煤层全区可采；9 号煤层全区可采；10 号煤层厚度 03.14m ，平均厚度 0.69 米属不可采煤层。各煤层平均总厚 25.96m，太原组平均厚度 78.96m，含煤系数 33%。山西组含煤 2 层，3 号煤层厚
13、度 00.70m，平均厚度 0.38m 属不可采煤层，5 号煤层厚度 0.100.51m，平均0.35m 属不可采煤层。煤层平均总厚 0.69m，地层平均总厚 61.74m，含煤系数 1%。2 煤层井田内可采煤层 4 层：即 6、8、9 上、9 号，其中 6、9 号为主要可采煤层。（1）6 号煤层：位于太原组顶部，是井田内主要可采煤层，全区可采，厚度 3.58-10.5m，平均 9.58m。可采厚度 3.58-10.5m，平均 9.58m，属稳定煤层。结构复杂，为复煤层，含夹矸最多达 12 层，平均 3 层，煤层中夹矸总厚 04.66m ，平均 2.23m。夹石岩性为粘土岩、砂质粘土岩、泥岩及
14、炭质泥岩，结构尤以顶部最为复杂。顶板岩性大部为泥岩、粘土岩，其次为砂岩。底板岩性主要为泥岩，其次为粘土岩、砂岩。（2）8 号煤层：位于太原组中上部，主要分布井田西部，东部缺失，大部分可采，煤层厚度 03.24m，平均 1.44m，可采厚度 0.802.64m，平均 1.52m，厚度变化大，属不稳定煤层。含夹矸 1 层，平均厚度 0.13m。顶底板岩性均为砂岩、泥岩、粘土岩。距 6号煤层 13.6125.03m，平均 16.88m。（3）9 上煤层：位于太原组中下部，煤层厚度 1.665.59m ，平均 3.61m，可采厚度1.104.25m，平均 2.84m，矿区部分可采，井田内全部可采，由于
15、煤层灰分高、变化大，影响了高类型资源储量的圈定，煤层稳定类型确定为较稳定不稳定煤层。煤层结构简单复杂，平均含夹矸 4 层，平均总厚 0.75m。顶底板岩性为砂岩、泥岩、粘砂岩。距 8号煤层 2.4017.67m，平均 10.74m。当 8 号煤层缺失时，与 6 号煤间距为31.1740.36m，平均 35.38m。（4）9 号煤层：为井田主要可采煤层，位于太原组中下部，全区可采。煤层厚度1.436.90m，平均 3.54m；可采厚度 1.015.40m ，平均 3.26m。煤层结构简单复杂，含夹矸最多 11 层，平均 3 层，单层夹矸最大厚度 1.0m 左右，平均夹矸厚度 0.26m，煤层中夹
16、石平均总厚为 0.66m，岩性为粘土岩、泥岩、碳质泥岩。煤层顶底板岩性均为砂岩、泥岩、粘土岩。距 9 上煤层间距 0.2419.27m，一般在 7m 左右。属较稳定煤层，井田煤层特征见表 1-2-1。中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 7 页 1.3.2 煤质1 物理特性和煤岩特性(1)宏观特性：井田内煤呈黑色，黑棕色条痕、沥青及弱沥青玻璃光泽，裂隙不发育，呈细条带状。井田内 6 号煤层上段以暗淡煤和半暗淡煤互层，煤质较差，中段和下段煤质较好，以亮煤为主夹有少量镜煤条带，属半亮型煤。8、9 上、9 号煤层以暗煤为主，局部夹亮煤、丝炭、煤岩类型为半暗型暗淡型。（2）煤的显微特征本区煤质
17、特征为丝炭组含量高，6 号煤层平均值为 37.6%，8 号煤层平均值 29.0%，9上煤层平均值 33.4%，9 号煤层平均值 29.4%。镜煤最大反射率；各煤层在0.55440.5833 之间，均属变质阶段，相当于长焰煤。2 煤的其它物理特性煤的比重和容重（见表 1-2-2）表 1-2-2 各煤层比重和容重测试结果一览表煤 层编 号平均灰分Ad(%)比 重(t/m3)容 重(t/m3)煤 层编 号平均灰Ad(%)比 重(t/m3)容 重(t/m3)6 23.25 1.61 1.44 9 26.80 1.66 1.488 29.04 1.69 1.509上 30.75 1.72 1.52根据邻
18、区大样测定，静止角 34.337.5 度，摩擦角 24.330 度，散比重834.41057.5L/m3，抗压强度（两米落法）为 77.580.1 kg/cm2 ，可磨性 1.1711.314。3 煤的化学性质及工艺性能（1）煤的工业分析，全硫、干基弹筒发热量等值详见表 1-2-3。（2）煤灰成分与灰熔融性：本区煤灰的熔融性很高，T2 一般大于 1500，部分点T1 也大于 1500，各煤层均属难熔灰分煤。有利于煤的气化和燃烧。煤的灰成分： SiO2 44.3650.10% ，Fe2O3 3.487.63%，Al2O3 40.4343.22%，CaO 0.500.92%，MgO 0.280.5
19、8% ， TiO2 1.39 1.99%，SO3 0.160.54% 。（3）硫及其它有害元素6 号煤层硫份含量 0.812.08%，平均值 1.33%，属低硫。8 号煤层全硫0.772.81% ，平均 1.56%，属于中硫煤。9 上号煤层变化大，含量 0.342.30%，平均1.37%，属于低硫煤。9 号煤层为 0.302.74%，平均值为 1.08%，属于低硫煤。区内硫份含量以硫化物为主，次为有机硫，硫酸盐硫微量。各煤层中磷含量 0.0100.037%，属于低磷，氯含量 0.0080.010%，含量低。砷含量较高，且变化大，6、8、9 上及 9 号煤层平均值分别为 22.1PPM， 30.
20、7PPM，23.5PPM，41PPM，不能用于酿酒或食品业燃烧用煤。中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 8 页 （4）煤的工艺性能：洗煤后精煤发热量（Qnet,d）稳定，可达 29.27MJ/kg；矿区内主要煤层可磨性系数大于 1，属容易磨碎的煤；煤的液化性能：各煤层经低温干馏试验，原煤含油率（Tq）一般低于 7%，属于含油煤。主要煤层碳与氢的比值均大于 16，表明矿区内煤层不利于液化。煤的气化性能测试表明：粘结性、灰分、灰熔融性，均符合“沸腾层发生炉用煤” 的质量要求。热稳定性较好，属于一级。4 煤的可选性及工业用途（1）可选性评价普查勘探阶段，对小鱼沟矿区 6、9 上及 9 号煤
21、层经多次简易筛分，浮沉试验及 23套大样试验表明：6 号煤层上段厚度 6.62 米，灰分高（38.22%） ，煤质差、精煤回收率低，当精煤灰分为 10%时，回收率仅 21.9%，精煤灰分为 12%时，回收率可达 30.5%，0.1 值很低，分别为 46.9、48.0，属于极难选煤。6 煤下段厚 9.8m，原煤灰分 24.09%，灰分控制在 10%、12%时，精煤回收率分别为 65.0%（良等） ，74%（优等） ，0.1 值分别为32.6（难选） 、19.0（易选） 。上述表明，6 号煤层下段当灰分控制在 12%时，属易选，控制在 10%时，属于难选。8 号、9 上、9 号煤层属难选至极难选煤
22、。（2）煤的工业用途井田内煤种属于长焰煤。6 号煤层属中灰、低硫、低磷、砷含量高，中热值煤。煤的可选性差，属难选煤。煤的热稳定性和煤对二氧化碳化学反应性都较好，煤灰溶融性较高。灰分、硫分等都可满足“沸腾层发生炉” 气化用煤指标。本煤层经粗选后可作为火车、船舶等蒸汽机用煤，原煤可用于火力发电，气化和液化用煤。1.3.3 矿井水文地质条件1.3.3.1 地形地貌及气候条件本区属鄂尔多斯黄土高原，因流水作用的冲蚀，地形变的十分复杂，沟谷纵横交错，沟深壁陡，断面多呈 w 字型，树枝状分布，沟谷中有基岩外露。本井田地形东高西低，海拔标高在 920-1380m 之间，一般标高 1080m。本区属大陆性气候
23、，冬季严寒而温长，夏季炎热而短暂，寒署变化剧烈，昼夜温差大，气候干燥，蒸发量大，为降水量的四倍多，而降水多集中在七、八、九月，形成集中补给和集中排汇。由于地下水补给主要来源于大气降水，但地表冲沟切割太深，所以不利于地下水富集。1.3.3.2 含、隔水层特征1、岩性特征及含（隔）水性：井田位于小鱼沟矿区南部，面积 10.255km2，井田北部为脑包沟向斜，南部小鱼沟向斜，矿井处于贺家山背斜之中，井田地形标高 920-1380m，相对高差达 460m。沿北部脑包沟及其支沟、小鱼沟均有泉水溢出，上部地层地下水多以泉水排泄。（1）第四系全新统冲洪积层（Qhal+pl ）：分布在脑包沟、小鱼沟及其支沟中
24、，以中粗砂、砾为主，厚度不大，水量不丰富，潜水位变化大。（2）上更新统黄土（Q3）：全区分布，厚度达 118m，有少量泉水出露，流量为0.030.1L/s，施工钻探过程中，大多在底部发生严重漏水，为一透水不含水层。（3）志丹群（K1z ）：钻孔最大厚度 186m，由砾岩、砂砾岩、粉砂岩及砂质泥岩组成；地表有泉水出露，流量一般在 0.010.1L/s 之间， HCO3Ca 型。根据小鱼沟矿区中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 9 页 ZK14 号抽水孔，该孔水柱高度 4.0m，水位埋深 122.99m，水位标高 967.43m，因水柱高度不足，未能正式抽水实验。（4）石盒子组（P1-2
25、sh）：出露于小鱼沟中上游，钻孔厚度 77m，由砂质泥岩、砂岩、砾岩等组成，在该岩段钻进时严重漏水，未见泉水出露。（5）山西组（P1sx）：地表被覆盖，钻孔中厚度 5372m ，由砂岩、泥岩、砂质泥岩、粘土岩夹 15 号煤层组成。井田内 37 号孔属水位观察孔、136 号孔 38 号孔做了抽水试验，37 号孔水柱高度 4.31m，水位标高 928.10m，136 号孔水柱高度 2.55m，水位深度 45.86m，水位标高 923.89m，38 号孔水柱高 0.25m，两孔因水柱高度不足，未能进行抽水试验。地表未见泉水出露，该含水组为 6 号煤层充水含水层。（6）太原组（C2t）：厚度 62.3
26、0134.73m，砂岩、泥岩夹 610 煤层，钻孔施工过程中大部分钻孔严重漏水。底部有一层铝土质粘土岩、砂质粘土岩全区发育，是一良好隔水层，该层距 9 煤层 1547m。（7）中下奥陶统（Q1-2）：矿区内有 19 个钻孔揭露或穿过该层，厚度0.641.55m，岩溶不发育，裂隙多被钙质充填。黄河是迳流矿区东缘唯一地表水体，水位标高 989m，井田内 126 孔孔底标高940m，底于黄河 49m，孔内无水位，又无大的断裂与黄河沟通。未见黄河水补给井田。通过上述含水层分析，矿区和井田均属于孔隙裂隙岩层为主的水文地质条件简单的矿床，即一类二类一型。1.3.4 矿井涌水量预算：经井田外 ZK14 号孔
27、和井田内 38、136 号孔三抽水孔均因水柱高度不足未能正式抽水试验。原报告对矿井涌水量预算采用邻区（窑沟精查区）157 孔抽水资料。该空共计抽了三个试段水；下石盆组、山西组中上部、山西组中下部。下石盆组抽水试验，因抽水时间仅延续 2 小时 45 分，其精度较低。山西组中上部的抽水试验仅一次降深，延续时间 12小时 5 分钟，其精度也较低，故上述两个试段，在计算中未采用，以山西组中下部抽水资料为依据。报告计算了小鱼沟矿区 25.7km2 最大涌水量为 202m3/d,本次计算井田内（取其规则形态 7km2）最大涌水量为 104m3/d。上述成果反映了勘探阶段基本查明了矿区及井田水文地质条件，查
28、明了各含水层的岩性、厚度与地表水的水力联系，计算矿井涌水量。设计考虑邻近矿井牛连沟曾发生突水事故，矿井正常涌水量按小鱼沟矿区最大涌水量 202m3/d 计算排水设备能力。1.3.5 工程地质井田绝大部分被第四系黄土覆盖，厚度大，固结性差，基岩仅出露在沟谷之中。矿区和井田内有工程地质孔两个，即 38 号和 112 号钻孔，经岩石物理力学性质试验表明，大部分岩石属半坚硬坚硬岩石，只有煤层、泥岩等抗压强度低于 100kg/cm2。6 号煤层的顶底板岩性为泥岩，抗压强度 Rc=50kg/cm2，老顶为砂岩，裂隙发育，其顶板属于不稳定岩石，在建井和开采时应加强顶板的维护。底部泥岩又可能造成底鼓现象。井田
29、工地程地质类型属类二型三型，即层状岩类，工程地质条件中等复杂。1.3.6 瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温1.瓦斯矿区和井田内瓦斯含量均不高，通过井田北部外围 8 线共 11 个瓦斯样化验，6 号煤中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 10 页 层瓦斯平均含量 0.13ml/g，瓦斯成分 CH4 0.18， CO2 17.94%，N2 87.51%；9 号煤层瓦斯含量 0.13 毫升/克燃，瓦斯成分 CH4 0%，CO2 7.2%，N2 91.74%；为二氧化碳氮气带，通过邻井访问从未发生过瓦斯爆炸事故。井田属瓦斯风化区。2、煤尘通过对矿区 6 号煤层煤尘爆炸样测定，火焰长度300mm，岩粉
30、填加量 30%；9 号煤层火焰长度为 100mm，岩粉填加量 50%，区内煤的挥发分较高，具有煤尘爆炸危险性，应加强通风管理，可以避免事故的发生。3、煤的自燃井田煤种属长焰煤，挥发分含量高，丝炭含量高都是煤的自燃内在因素，经试验表明属“很易自燃煤 ”表 1-2-4。表 1-2-4 煤的燃点试验表煤层 挥发分Vad(%) 还原样着火点 氧化样着火点 To 倾向等级6 38.06 330 281 49 很易自燃(1)据相邻煤矿资料表明，自燃发火期为一年。4、地温经钻探施工，300m 以内尚未发现高温值，均处于正常地温值中。中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 11 页 2 井田境界及储量2
31、.1 井田境界2.1.1、井田境界根据内蒙古自治区国土资源厅内国土资采划字20030200 号关于准旗窑沟乡扶贫煤矿划定范围的批复，本矿井田范围以下列拐点坐标圈定。1、4424700、3731250 2、4425000、37306003、4424700、3729000 4、4422900、37288005、4427500、3730400 6、4421700、37316507、4422100、3732600 8、4422500、37331002.1.2 开采界限本区属华北型石炭二叠纪煤田。含煤地层为上石炭统太原组与下二叠统山西组，矿区内含煤 8 层，编号分别为 3、5、6 上、6、8、9 上、9
32、、10 号煤层，煤层平均总厚17.3m，煤系地层总厚 140.70m，含煤系数 19.4%。矿井设计只针对 6 号煤层。开采上限；6 号煤层以上无可采煤层。下部边界；9 号煤层为较稳定可采煤层，但含硫分大于 3%，列入平衡表外储量。2.1.3 井田尺寸井田的最大走向长度 3650 m，最小走向长度 3400 m，平均走向长度 3610 m。煤层的倾角最大为 8，最小为 4，平均为 6，井田的平均宽度为 3200。井田的水平面积为 10.24。井田赋存状况示意图如图 2.1 所示。2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础(1)根据窑沟二矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算。(2)依据，
33、 煤、泥炭地质勘查煤炭资量估算指标中无烟煤为：煤层最低可采厚度为0.8m，最高灰分为 40%。最高硫分为 3%，最低发热量为 22.1MJ/kg。(3)储量计算厚度；夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度。(4)井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布均匀，采用地质块段的算术平均法。(5)煤层体积质量；6 号煤层体积质量为 1.44t/m39 号煤层体积质量为 1.48t/m32.2.2 井田地质勘探中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 12 页 井田地质勘探类型为精查
34、，属详细勘探。窑沟二矿地质报告是由内蒙煤炭局地质勘探一队于 1985 年 12 月提出，1986 年 3 月 13 日内蒙煤炭局批准了详查报告。井田内的钻孔分布；根据本井田构造复杂程度和煤层稳定程度，原则上确定本次勘探线距为 750m，基于地层走向变化很小，倾角 6左右，勘探工程布置形式采用平行的勘探线，其方向基本垂直于地层走向，本次勘探共布置了 6 条勘探线，20 个钻孔，多数钻孔布置在矿井先期开采地段（原井田范围内） 。煤层最小可采厚度为 0.8m 。6 号煤层最小可采厚度为 9.38m，最大可采厚度为 9.8m,平均 9.58m。2.2.3 工业储量计算矿井主采煤层为 6 号煤层，采用地
35、质块段法。9 号煤采用算术平均法。根据地质勘探情况，将矿体划分为 111b-1.111b-2.122b 三个块段，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各快段储量之和。块段划分如图 2.2所示。图 2.2 煤层储量图由图计算各块段面积分别为；SA=3.65 Km2；SB=3.36 Km2;SB=3.21 Km26 号煤层工业储量按下式计算：Zg =S *M */cos （2.2）式中： Z各块段储量，Mt；S各块段的面积， Km2；M各块段内煤层的厚度，6 号煤层平均厚度为 9.58m；各块段内煤的容重， 6 号煤为 1.44t/m3；各块段内煤层的倾角，A 段取 7，
36、B 段取 3，C 段取 4。A 块段储量：Za= 3.36*9.98*1.44/cos7=48.77（Mt）中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 13 页 B 块段储量：Zb= 3.36*9.68*1.44/cos3=47.30(Mt)C 块段储量：Zc= 3.21*9.43*1.44/cos4=44.02（Mt）则 6 号煤层工业储量为：Zg6= Za+ Zb+ Zc =48.77+47.30+44.02=140.09（Mt)9 号煤层工业资源储量按下式计算：Zg =S *M */cos （2.2）式中： Z各块段储量，Mt；S各块段的面积， Km2；M各块段内煤层的厚度，9 号煤层
37、平均厚度为 3.26m；各块段内煤的容重， 9 号煤为 1.48t/m3；则 9 号煤层工业储量为：Zg9= 10.22*3.26*1.48/cos5=49.80 (Mt)2.3 矿井可采储量2.3.1 安全煤柱（1） 工业场地、井筒设保护煤柱，该井田内没有村庄因此不涉及到村庄保护煤柱问题。（2） 各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱，用裂隙角确定水库煤柱。岩层移动角 75，表土层移动角 45。（3） 维护带宽度：风井场地 20m,其他 15m。（4） 井田境界煤柱宽度 20m。（5）工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明中第十五条，工业
38、场地占地面积指标见表 2.1表 2.1 工业场地占地面积指标井型（万吨/年） 占地面积指标（公顷/10 万吨）2.4 及以上 1.01.2-1.8 1.20.45-0.9 1.50.09-0.3 1.82.3.2 矿井永久煤柱损失量（1）井田边界保护煤柱：井田边界保护煤柱留设 20m 宽，则井田保护煤柱损失量为3.31Mt.（2）工业场地保护煤柱:工业场地按 I 级保护留设维护带宽度 20 m，工业场地面积按460*350m 确定。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。由上可得到本井田工业场地占地面 S 值。S=1.2150/10=18 公顷
39、=180000 m中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 14 页 则工业场地保护煤柱损失量为 6.75 Mt.（3）井筒保护煤柱主、副井井筒以及风井井筒保护煤柱均在工业广场保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为 0。(5)大巷保护煤柱：大巷中心距离为 45m，大巷两侧的保护煤柱宽度为 30m，则大巷的保护煤柱损失量为 5.71Mt.。各种保护煤柱损失量见表 2.2 所示。表 2.2 保护煤柱损失量表储量（ 万 t）煤柱类型 6 号煤层 合 计井田边界保护煤柱 331 331工业广场保护煤柱 675 675大巷保护煤柱 571 571井筒保护煤柱 0 0合 计 1577 15772.3.
40、3 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk=( ZgP)C （式 2-2）式中： Zk -矿井可采储量；P -保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久保护煤柱损失量；C -采区采出率，厚煤层不小于 0.75，中厚煤层不小于 0.80，薄煤层不小于 0.85，地方小煤矿不小于 0.706 号 Zk (140.09 15.77)0.7593.1725 Mt9 号 Zk 49.800.839.84 Mt中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 15 页 3 矿井工作制度设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，
41、参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明 ，确定本矿井设计生产能力按年工作日 330 天计算，三八制作业(两班生产，一班检修) 。矿井昼夜净提升时间为 16h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 井型校核下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。3.2.1.1 矿井开采能力校核本矿井为厚煤层，煤层平均倾角为 6，赋存较稳定，根据现代化矿井的一矿一井一面的发展模式，可以布置一个综采工作面的同时具有一个准备工作面来保产。3.2.1.2 辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为两对底卸式提升箕斗，提升能力可以达到设计
42、井型的要求，工作面生产原煤一律用胶带输送机运到采区煤仓，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。3.2.1.3 通风安全条件的校核本矿井属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单。矿井通风采用中央并列式抽出通风，有专门的风井回风，可以满足通风的要求。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。3.2.2 矿井设计生产能力本井田主要特点是表土层厚，煤层埋藏深，储量丰富，宜建大型矿井，可达到少建矿井，集中生产，少占农田，少留煤柱，充分利用国家资
43、源的目的。确定本矿井设计生产能力为 1.5Mt/a 。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量 Zk设计生产能力 A 和矿井服务年限 T 三者之间的关系为：/kTZAK式中：矿井服务年限， a； 矿井可采储量，Mt；k中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 16 页 设计生产能力，Mt；A矿井储量备用系数，取 1.3。K则 6 号煤层服务年限为：=93.1725/150*1.3 年=48 a ；T则 9 号煤层服务年限为：=39.84/150*1.3 年=20 a；即本矿井的开采服务年限符合规范的要求。注：确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一
44、定的储备能力，矿井达产后，产量迅速提高，局部地质条件变化，使储量减少，有的矿井由于技术原因使采出率降低，从而减少储量，为保证有合适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用系数。中国矿业大学 2011 届本科毕业生设计 第 17 页 4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题矿井含煤地层为石炭系下统太原组及二叠系下统山西组，地层厚度一般在115.03385.96m 之间，平均 240.70m，地层厚度沿走向、倾向变化不大，含煤共 8 层，其中可采煤层 2 层，即 6、9 号煤层。井田适宜立井开拓，技改设计仍采用立井单水平开拓方式，6 号煤层做为第一水平首采煤层。4.1.1 井硐的形式、数目、位置井硐的形
45、式、数目本井田位于鄂尔多斯高原，上覆表土和厚度 115.03385.96m 左右，有流砂冲积层。不适合采用斜井开拓，又没有平硐开拓的条件，因此采用立井开拓。由于煤层倾角不大 ，煤层埋藏距离地表 200400 m。因此井筒施工采用冻结凿井法进行冲积层的凿掘与砌筑。考虑到本井田境界较小，井田边界均以自然条件为划定，又因本矿属高瓦斯矿井等因素，本设计中决定采用主副两个井筒，主井提升煤炭，副井提升材料兼做进风井，根据不同开拓方案：在井田中央边界开掘一个风井或在工业广场内单独开凿一风井，满足矿井通风要求。井硐的位置根据矿井前期主要开采 6#煤层，以有利于前期开采，减少煤柱损失，又兼顾全井田开拓原则。并考
46、虑南距准格尔旗政府所在地薛家湾镇 15km，北距呼和浩特市 125km。矿井距矿区 4.6km 砂石路已改建为油路，经矿区公路至呼（市）大（饭铺）公路约9km，本矿距大准铁路 15km，利于煤炭运输。因此井筒位置布置有两个方案 ：1.立井井口位于井田走向中央，井田倾向的中上部；2.井筒位于井田中部。考虑到各有利弊需要进一步比较。4.1.2 工业场地位置、形式和面积 布置要求井田两翼储量基本平衡；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件。工业广场宜少占耕地，少压煤；水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。表 4.1 工业广场布置方案比较表 项目 方案描述 优 缺 点中国矿业大学 20
47、11 届本科毕业生设计 第 18 页 方案一双立井，工业广场布置在井田中上部。与方案二相比，工业广场在浅部压煤较少，建井期短。较方案二石门工程量大；沿石门运输工作量较大。方 案 二双立井，工业广场布置在井田中央。与比方案一相比，工业广场在深部压煤较多。较方案一石门工程量较小；沿石门运输工作量较小。工业场地位置结合以上要求，根据井筒位置，工业广场的布置有两个方案： 1：工业广场布置在井田中央。2：工业广场布置在井田中上部走向的中央；两个方案的优缺点见以下分析。经比较方案一虽然较方案二压煤较多但没有石门工程量；没有沿石门运输工作量。方案二工业广场压煤较少。但需开凿一条主运输石门两个方案各有优缺点需
48、要进行近一步比较。.方 案 一 双立井，工业广场布置在井田中部布置一个开采水平。与比方案二相比，工业广场在深部压煤较多。较方案二石门工程量较小；沿石门运输工作量较小。井下运输环节较简单。方 案 二 双立井，工业广场布置在井田中上部布置两个开采水平与方案一相比，工业广场在浅部压煤较少，建井期短。较方案一石门工程量大；沿石门运输工作量较大。进行运输环节较复杂。工业广场形式与面积见第 2 章相关内容。4.1.3 开采水平合理开采水平垂高的确定具有合理的阶段斜长;要有利于带区的正常接替；经济上有利的水平垂高，保证水平服务年限合理。根据本井田的实际条件，煤层平均倾角为 6 ，井田倾斜长约 3.65 km，落差为 160 m，考虑
