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中国矿业大学2013届本科生毕业设计目 录1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.2 井田地质特征41.3 煤层特征82 井田境界和储量122.1 井田境界132.2 矿井工业储量133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限173.1 矿井工作制度173.2 矿井设计生产能力及服务年限174 井田开拓204.1 井田开拓的基本问题204.2 矿井基本巷道295 准备方式带区巷道布置345.1 煤层地质特征345.2 带区巷道布置及生产系统355.3带区车场选型设计376 采煤方法396.1 采煤工艺方式396.2 回采巷道布置507 井下运输527.1 概述527.2 带区运输设备选择538 矿井提升568.1 矿井提升概述568.2 主副井提升569 矿井通风及安全589.1 矿井地质、开拓、开采概况589.2 矿井通风系统的确定609.3 矿井风量计算639.4 矿井阻力计算679.5 选择矿井通风设备739.6 安全灾害的预防措施7510 设计矿井基本技术经济指标80参考文献81浅析煤炭绿色开采820 引言821 国内外研究现状831.1 绿色开采技术现状832减沉开采832.1 减沉开采843保水开采893.1 保水开采894煤与瓦斯共采954.1 煤与瓦斯共采955 矸石减排975.1 矸石减排97英文原文101中文译文106致 谢110 中国矿业大学2013届本科生毕业设计第 23 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置准格尔煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部，不连沟井田位于准格尔煤田最北部，行政隶属准格尔旗东孔兑乡，隔黄河北与托可托县为邻，东与清水河县相望。地理坐标：东经11116001112000，北纬395545400000。全套图纸，加153893706井田位于鄂尔多斯黄土高原，呈典型的黄土高原地貌。地表被广厚的黄土和风积沙大面积覆盖，只在较大的冲沟中才有基岩出露。地形复杂，沟壑纵横，树枝状冲沟十分发育。地形总趋势是西南高，东北低。海拔约1127m1346m，高差219m。大（同）准（格尔）电气化铁路全长264km，向东与大（同）秦（皇岛）线接轨，西至矿区薛家湾镇；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。正在建设的呼(和浩特)准(格尔)铁路专用线（全长116km），可将准格尔煤炭就近运送到托克托电厂及呼和浩特市。井田的西部、北部有S103道在井田内通过，北距呼和浩特约95km，南至薛家湾镇约23 km。薛家湾镇现有数条高等级公路分别到达鄂尔多斯市政府所在地东胜区和自治区政府所在地呼和浩特市。矿区内公路、铁路交通已形成网络，交通十分方便，矿区交通位置如图1-1。1.1.2 矿区气候条件本区属大陆性干旱气候。冬季严寒，夏季温热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差大，年平均气温5.37.6，最低气温36.3，一般结冰期为每年10月至翌年4月，最大冻土深度1.50 m。降雨多集中在7、8、9三个月，年平均降水量408mm。年总蒸发量为1824.7mm2204.6mm，是降水量的58倍。本地区无霜期约150天。区内受季风影响，冬春季多风，风速一般为16m/s20m/s，最大风速40m/s。区内主导风向为西北风。进入上世纪90年代，本地气候有所变化。气温有逐年增高的趋势，且季节性温差也逐年减小，地区性扬沙天气和沙尘暴次数增多。图1-1 交通位置图1.1.3 矿区的水文情况井田内发育有大不连沟、小不连沟、不连沟、房塔沟、水涧沟等，其支沟特别发育，沟源及两侧多有泉水涌出。雨季多爆发山洪，流量大，旱季时有干涸。黄河从井田东缘流过，为井田最大的地表水体。据黄河水利委员会头道拐水文站观测资料，水位高程最低984.52m（1978年7月20日），最高990.33m （1981年9月26日）；河水流量最小55.2m3/s（1980年6月27日），最大5150 m3/s（1981年9月26日）。1.1.4 气象及地震本区属大陆性干旱气候。冬季严寒，夏季温热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差大，年平均气温5.37.6，最低气温36.3，一般结冰期为每年10月至翌年4月，最大冻土深度1.50 m。降雨多集中在7、8、9三个月，年平均降水量408mm。年总蒸发量为1824.7mm2204.6mm，是降水量的58倍。本地区无霜期约150天。区内受季风影响，冬春季多风，风速一般为16m/s20m/s，最大风速40m/s。区内主导风向为西北风。进入上世纪90年代，本地气候有所变化。气温有逐年增高的趋势，且季节性温差也逐年减小，地区性扬沙天气和沙尘暴次数增多。据“中国地震动参数区划图”划分，本区地震动峰值加速度（g）为0.10，地震烈度为7度。1.1.5 人文与经济环境井田内人口少，居住分散，以农业为主，区内土地贫瘠，雨量稀少，粮食常不能自给自足。其次为牧业，手工业、工业甚少。农民生活贫穷，经济相对滞后。近年来国民经济的蓬勃发展带动了地区经济的繁荣，鄂尔多斯市以煤炭、天然气、耐火粘土、羊绒四大支柱产业为优势，创得了很好的经济效益，地区丰厚的资源受到国内外的重视，赢得了很好的投资环境，对鄂尔多斯地区的经济发展起到了积极的推动作用，同时也为煤炭资源开发提供了更广阔的前景。1.1.6 煤田开发简史准格尔矿区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部，矿区东部和南部靠近黄河。根据二四年九月二十七日国土资源部、国家发展和改革委员会联合发布的关于设立首批煤炭国家规划矿区的公告，准格尔矿区范围由19个拐点圈成，矿区总面积2890km2。地理位置坐标东经1104611125，北纬39214003。本矿区煤层赋存东部浅、西部深，东部有煤层露头。本矿区的地质勘探工作开始于上世纪五十年代，历经普查、详查和精查。由于煤层东部埋藏浅，勘探工作主要集中于东部区域。根据勘探程度和范围的不同，以6号煤层600m底板等高线为界，本矿区自然地分为东西两部分，东部为勘探程度较高的普查详查及精查区，西部为找煤区。准格尔矿区东部区行政区划隶属东孔兑、窑沟、黑岱沟、海子塔、魏家峁、长滩、马栅乡（镇）管辖，准格尔旗所在地薛家湾镇位于矿区的中北部。东区范围北东南三面以煤层露头为界，西部以6号煤层600m底板等高线为界，南北长65km，东西宽21km，面积1365km2，含煤面积1022km2。准格尔矿区地处经济发达的华北经济圈内，煤炭需求量较大，开发条件优越。2004年9月27日，准格尔矿区被国土资源部和国家发展和改革委员会划定为首批十九个煤炭国家规划区之一。根据煤炭工业西安设计研究院编制的鄂尔多斯市准格尔矿区总体规划，全矿区共划分为4个露天矿田、13个井田和中小煤矿开采区。准格尔矿区面积大，煤炭资源丰富，开采技术简单。矿区经过十多年建设，尤其是进入二十一世纪，依靠科技进步、开拓创新，实现了跨越式发展。神华集团准能公司准格尔项目一期工程已经先后完成32个单项工程，其中主体工程有：年设计能力12.0Mt的黑岱沟露天矿及相应的选煤厂；装机容量2100MW的坑口电厂；正线长264km、年运输能力15.0Mt的大准电气化铁路。还建成了与主体工程相应的生产、生活配套设施。准格尔矿区煤炭主要是发电用煤，根据神华集团的市场预测和地方（股份）及乡镇煤矿的既有用户情况，预测准格尔矿区市场用户需求量2010年为100.00Mt/a、2020可达160.00Mt/a。1.2 井田地质特征井田构造特点与煤田区域构造格局大致相同，为一走向NNW向SWW倾斜的单斜构造，在单斜背景上，局部有非常宽缓的波状起伏，波幅小于20m，起伏角一般小于5。井田内地层产状平缓，倾角一般35，断裂不发育，有基性玄武岩喷出。玄武岩一般产出于白垩统红色砂砾层中，为致密块状玄武岩或杏仁状玄武岩，对井田内煤层及煤质尚未发现影响。1.2.1 煤系地层准格尔煤田地层区划属于华北地层区鄂尔多斯分区。属晚古生代石炭二叠纪煤田，含煤10层，其地层沉积序列与华北石炭二叠纪各煤田基本相似。地层由老至新有：太古界（Ar）、寒武系（）、奥陶系（O）、石炭系（C）、二叠系（P）、三叠系（T）、白垩系（K）、第三系（N）、第四系（Q）。井田地层层序自下而上为：下奥陶统亮甲山组、马家沟组，中石炭统本溪组、上石炭统太原组，下二叠统山西组、下石盒子组，上二叠统上石盒子组，下白垩统志丹群，第三系上新统，第四系上更新统及全新统的近代沉积。其中石炭系和二叠系为含煤地层。下面由老到新分别加以叙述：（1）奥陶系（O） a、亮甲山组（O1L）：为浅海相沉积。岩性为浅灰、灰黄色中厚层白云岩。致密性脆，风化后呈黄褐色，化石少见。喀斯特溶洞发育，井田南部526号孔见到此层，厚度18.95m，井田内无出露。b、马家沟组（O1m）：为浅海相沉积，是煤系地层的直接基底。岩性为浅灰黄色、棕灰色薄层泥质灰岩，厚层状石灰岩，间夹薄层结晶灰岩，局部为豹皮状灰岩，下部为黄绿色薄层泥质灰岩，厚层灰岩，钻孔仅揭露其顶部，揭露最大厚度24.55m，平均8.25m。井田内无出露。2）石炭系（C）a、本溪组（C2b）：为一套浅海过渡相细碎屑岩沉积。岩性由灰色、深灰色粘土岩、泥岩、砂岩组成，上部夹有不稳定的煤线。底部为较稳定的灰色、灰白色厚层状铝土质泥岩，相当于G层铝土矿层位和一层鸡窝状褐铁矿层，即“山西式铁矿”层。本组地层厚度1.50m25.38m，平均11.62m，全井田分布。与下伏地层下奥陶统平行不整合接触。井田内无出露。b、太原组（C3t）：为过渡相陆相沉积，是本井田主要含煤地层。由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰白色粗粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩，薄层深灰色粘土岩、6上、6、6下、9上、9、10号煤层组成。根据岩性组合特征，本组可划分为上下两个岩段：下段（C3t1）：顶部为黑色泥岩，致密，坚硬。上部为灰白色粗砂岩，一般厚为10m左右，分布全井田。中部主要由深灰色、黑色泥岩及煤层组成，夹透镜状中细砂岩及粗砂岩，含9上、9、10号煤层，9上号煤层为9号煤层分叉而成，近全井田可采，9号煤层近全井田可采，10号煤层极不稳定，不可采。底部有一层灰白色中、粗粒石英砂岩（K1），富含铁质，坚硬，致密，层位稳定，具大型斜层理，交错层理，是太原组与本溪组分界标志层，砂岩最大厚度23.83m，一般为6.63m左右。北部厚，南部薄，最大厚度在4勘探线一带。上段（C23t）：顶部岩性为黑色泥岩、砂泥岩、深灰色粘土岩、炭质泥岩及6上煤层，6上煤层局部可采；上部为6号煤层，较稳定，厚度大，全井田可采。6上与6号煤层间夹透镜状砂岩，砂岩一般厚在10m左右，系6号煤层发育期的河流沉积物。下部为灰白色粗砂岩（K2），局部夹薄层泥岩及煤线，粗砂岩为中粒粗粒结构，分选一般，磨圆度差，最大厚度24.79m，一般厚度6.69m，较稳定，为对比标志层，北部厚，南部薄，厚砂带在8线以北呈NWSE向展布。本组地层厚度变化在34.95m89.45m，平均厚度为66.79m，厚度变化大，不稳定，最大厚度在4勘探线一带。区内南部薄，北部厚。与下伏地层本溪组（C2b）整合接触。（3）二叠系（P）a、山西组（P1s）：为内陆碎屑岩沉积。是本井田的含煤地层，主要由灰白色粗砂岩、浅灰及灰黑色砂质泥岩、泥岩、深灰色粘土岩及1、3、5号煤层组成。划分上、中、下三段。下段（P1s1）：顶部多以砂质粘土岩出现，局部较纯，部分地区被砂质泥岩取代，中厚层状，井田内大部分布。上部为灰黑色泥岩、砂质泥岩、深灰色砂质粘土岩、灰白色粉砂岩互层。中夹5号煤层，5号煤层不稳定，局部可采，主要分布于井田南部。下部为灰白色粗砂岩（K3），局部含砾，厚度变化在6.60m14.30m，平均10.87m，不稳定，厚砂带在中北部，沿NWSE向展布。对下伏地层有冲蚀现象，为山西组与太原组的分界标志层。中段（P 1S2）顶部为深灰色粘土岩，大部分为砂质粘土岩，个别地段较纯，中厚层状，井田内大部分布。中上部为灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、深灰色砂质粘土岩、薄层砂岩互层，中夹极不稳定的3号煤层，不可采，分布于井田的中部。下部为灰白色粗砂岩，局部含砾，不稳定。上段（P 1S3）：顶部为深灰色粘土岩，大部分为砂质粘土岩，局部变为砂质泥岩、泥岩，上部为浅灰色、灰色砂质泥岩、泥岩、砂质粘土岩互层，局部夹薄层砂岩。下部为灰白色粗砂岩，局部含砾，不稳定。本组地层厚度6.32m82.79m，一般48.58m，全井田分布，与下伏地层太原组（C3t）整合接触。井田内无出露。b、下石盒子组（P1x）：为内陆盆地砂泥质沉积。由紫红色、绛紫色砂岩、砂泥岩、泥岩，灰、灰绿色砂质粘土岩，灰白黄色粗砂岩组成。划分上、下两段。下段（P1x1）：上部为紫色粗砂岩、细砂岩、砂泥岩、泥岩互层，中下部为厚层状紫色砂岩、杂色砂质泥岩，底部为灰白、黄色粗砂岩（K4），局部含砾，成为与山西组的分界标志。上段（P1x2）：主要为灰绿色粗砂岩、砂质泥岩、砂质粘土岩、砂岩，局部含砾。 本组地层厚度10.76m95.50m，一般厚度58.63m，分布于中南部6勘探线以南。与下伏山西组（P1S）整合接触，井田内无出露。c、上石盒子组（P2S）：为内陆盆地砂泥质沉积。其岩性主要有紫红色砂质泥岩，灰绿色细、粉砂岩，间夹灰绿色、浅白色中粗粒砂岩。底部为灰绿色砂砾岩，砾石以分选不好，胶结疏松为特征。本组地层厚度12.70m130.37m，平均厚度60.59m，分布在10勘探线以南，与下石盒子组（P1X）整合接触。井田内无出露。（4）白垩系（K）志丹群（K1 zh）：为内陆开阔盆地河湖砂泥质沉积。根据岩性特征划分三段。下段：由浅紫、紫红色砾岩、砂砾岩、砂质泥岩互层。砾石成分复杂：花岗岩、花岗片麻岩、偶见沉积碎屑、角砾，砾径0.02m0.15m。充填物为砂质。距底部15m处，有一层黑色、灰绿色玄武岩，致密，坚硬。中段：朱红色砂岩、泥岩、砂质泥岩为主，偶见砂砾岩或砾石层。上段：灰白色粗砾岩为主，夹有灰绿色、灰紫色泥岩，厚度不大。以上三段地层，从井田北界煤层露头开始，向南超覆于各时代地层之上。越往南，超覆层位越高。本组地层厚度40.10m256.65m，一般厚度143.35m。不整合于古生界之上。（5）第三系上新统（N2） 主要为红色，砖红色粘土，局部为粉砂质粘土。下部夹钙质结核层。底部为厚度约2m3m的底砾岩层。本统地层厚度11.81m14.53m，一般厚度在12.99m左右。与下伏地层不整合接触，零星出露于各沟谷中。（6）第四系（Q）a、上更新统马兰组（Q3m）：广布全井田。为浅黄色黄土层。柱状节理发育，含钙质结核。本组地层厚度变化大为084.55m，一般在42.47m左右。不整合于下伏地层之上。b、全新统（Q4）：为近代风积沙，冲洪积砂砾层，淤泥、残坡积物等。厚度05.00m，主要分布在井田西北部。综合柱图1-2综合柱状图1.2.2 水文地质特征黄河流经井田东缘（距井田东界约8km），是井田及周边最大且唯一的地表水体，黄河高程968.53m（测量点位于井田东南约10km的荒地北贾窑圪旦）。在井田周边的黄河河床均为奥陶系下统，与石炭，二叠系地层未直接接触。黄河水与煤系地层无水力联系，黄河是本井田排泄地表水及地下水的天然场所。本井田以裂隙砂岩充水为主（单位涌水量小于0.01 L/sm），水文地质条件属简单类型。矿井充水水源主要为山西组砂岩裂隙和太原组砂岩裂隙的地下水，充水通道为开采过程中形成的冒落带及裂隙带。大气降水为地下水主要补给来源，但井田地形起伏较大，易于排泄，渗入地下甚微。煤系地层基底的奥陶系含水层与煤系地层间有本溪组稳定隔水层，无水力联系。地质报告“按大井法预测矿井涌水量66.4m3/h，推荐作为矿井正常涌水量；假定矿井产量5 Mt/a、按富水系数比拟法预测矿井涌水量228.2m3/h，建议作为矿井最大涌水量。”经过研究和分析，并且矿井按照5.0 Mt/a生产规模时的最大涌水量已经过153勘探队的确认，因此设计确定本矿正常涌水量66.4 m3/h，最大涌水量228.2 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 可采煤层1、煤层井田煤系地层自上而下含有1、3、5、6上、6、6下、9上、9、10号9层煤层，井田煤层特征见表1-1。井田煤系地层共含可采煤层6层，其中二叠系山西组有局部可采煤层1层，为5号煤层；石炭系太原组有可采煤层5层，即6上、6、6下、9上、9号煤层，除6上和6下号煤层为局部可采外， 6、9上和9号煤层为全区可采或大部可采。其中6煤资源/储量为719.40 Mt，为本井主要开采对象。5号煤层：位于山西组底部。煤层厚度0.10m3.25m，平均0.85m，局部可采。6上煤层：位于太原组上部，煤层厚度0.40m7.35m，平均5.04m，局部可采。与5号煤层间距6.06m14.30m，平均10.87m。表1-1 井田煤层特征表煤层号煤层厚度（m）最小最大平 均夹 矸平均厚度(m)平均层数煤层间距(m)最小最大平 均稳定程度可采性备 注 10.20极不稳定不 可 采 30.250.700.460.401极不稳定不 可 采 50.103.250.850.310.6不 稳 定局部可采6.6014.3010.876上0.407.353.840.722.5不 稳 定局部可采1.3620.2810.82614.218.5016.542.639稳定较稳定全部可采主要可采煤 层2.6016.5510.676下0.103.601.690.411.4不 稳 定局部可采0.6615.376.389上0.407.834.450.872.6较稳定大部可采0.2512.393.8890.5810.905.410.802.2较稳定大部可采0.853.201.21100.301.400.680.311极不稳定不 可 采6号煤层分叉的上分层，分布在井田南部。在8-10勘探线间尖灭。6号煤层：煤层厚度14.25m18.50m，平均16.54m，全井田可采，属稳定较稳定煤层。煤层结构复杂，夹矸322层，平均9层；夹矸总厚度0.45m8.89m，平均2.63m；夹矸的岩性多为泥岩、砂质泥岩、粘土岩，部分为炭质泥岩，煤层结构尤以顶部复杂。6号煤层顶底板岩性大部分为泥岩、粘土岩、炭质泥岩，其次为砂岩。6号煤层距6上煤层1.36m20.28m，平均10.82m。6下煤层：位于6号煤层下部，是6号煤层的分叉层。煤层厚度0.10m3.61m，平均1.69m，局部可采。夹矸层数02层，夹矸厚度0.15m0.67m，平均0.41m。与6号煤层间距2.60m16.55m，平均10.67m。在井田西南边缘于Y0808、528号孔与6号煤层合并。9上煤层：煤层厚度0.40m7.83m，平均4.45m，全井田大部可采。属较稳定煤层。煤层结构复杂简单。夹矸层数06层，平均2.64层；夹矸厚度01.99m，平均0.87m。夹矸岩性多为泥岩、砂质泥岩、粘土岩等，煤层顶底板岩性为泥岩、砂质泥岩、砂岩等。9上煤层距6下煤层0.66m15.37m，平均6.38m。 9号煤层：为本井田主要可采煤层，位于太原组下部。煤层厚度0.58m10.90m，平均5.41m，全井田大部可采。属较稳定煤层。煤层结构复杂简单，夹矸最多8层，平均2.2层。夹矸最厚2.30m，平均0.80m。夹矸的岩性为泥岩、砂质泥岩及粘土岩。煤层的顶底板岩性为泥岩、砂质泥岩、粘土岩，炭质泥岩及砂岩。9号煤层距9上煤层间距为0.25m12.39m，平均3.88m。2、煤质 水分（Mad）：各可采煤层煤芯原煤空气干燥基水分较高，一般在2.47%9.54%之间。6号煤层在2.90%9.54%之间，平均5.01%；9号煤层平均3.88%。浮煤水分略高于原煤，在垂向上，水分变化不大，平面上变化规律不明显。 灰分（Ad）：各可采煤层煤芯原煤灰分在11.37%39.57%之间，在垂向上，上、下部灰分较高，中部较低。5号煤层灰分最高，平均30.76%，为高灰煤。其它各层均为中灰煤。6号煤层煤芯原煤灰分在14.79%29.79%之间，主要集中在15%25%之间，平均20.11%。 挥发分（Vdaf）：各可采煤层浮煤挥发分一般在37%以上，属于高挥发分煤。 元素分析：浮煤元素组成中碳含量（Cdaf）平均值在77.67%79.94%之间，氢含量（Hdaf）平均值在4.66%5.30%之间，氮含量（Ndaf）平均值在1.29%1.43%之间，氧含量平均值在（Odaf）12.32%14.76%之间。 有害元素分析：硫分（St,d）：各煤层煤芯原煤全硫在0.35%2.73%之间，平均值在0.71%1.14%之间，属低硫煤-中硫煤。其中主要可采煤层，6号煤层平均值为1.04%，9上号煤层平均值为1.08%，9下号煤层平均值为1.00%；均为中硫煤。局部可采煤层6上号煤层平均值为0.71%，为低硫煤。浮煤硫分低于原煤，各煤层平均值在0.57%0.84%之间。煤中硫分以硫酸盐硫及有机硫为主，硫化铁硫含量较低，经过洗选加工后无机硫显著降低，有机硫变化不大。磷分（Pd）：各煤层磷含量较低，变化不大，5号煤层平均为0.062%，属中磷煤；其余各煤层在0.022%0.046%之间，为低磷煤。砷（As,d）: 各煤层砷的含量较高，变化大，6号煤层在1ppm98ppm之间，平均16ppm；9上号煤层在1ppm69ppm之间，平均14ppm；9号煤层在081ppm之间，平均15ppm；超出食品工业燃煤小于8ppm的要求，要引起重视。砷多以砷黄铁矿形态存在，硫分高，砷就高，经洗选加工可以明显降低。氟（F）：各煤层原煤氟的含量在160266ppm之间，氟在燃烧时，大部分烟气散到大气中，对环境有影响，应引起重视。氯（Cl）: 各煤层氯含量在0.009%0.027%之间,低于0.3%，工业利用危害不大。 发热量（Qnet,ad）：各煤层煤芯原煤空气干燥基低位发热量在14.3926.63MJ/kg 之间，6号煤层平均值在22.71 MJ/kg，9上号煤层平均值在21.09 MJ/kg，9下号煤层平均值在20.58 MJ/kg。属于中中高热值煤。 煤的分类：本矿生产原煤属于长焰煤。1.3.2 其它开采技术条件1、岩石工程地质特征勘探报告根据本井田施工的2个工程地质岩样孔，并参考小鱼沟区施工的112号孔，对本井田岩石物理力学性质进行了统计。本井田地质构造简单，为总体倾向SW，具小型波状起伏（波幅小于20m，起伏角小于5）的单斜，倾角35，未见断层及构造破碎带，风化作用较弱。地表及周边生产小窑未见不良工程地质现象，地下水静水压力极小。各可采煤层强度较低（R30MPa）为主，占83.6；其中6号煤层底板软岩比例较高。本井田主要可采煤层顶底板岩性以泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩为主。根据钻孔岩样力学性质统计，泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩力学强度普遍低于砂岩且以软岩为主，据岩芯观测，泥岩类易膨胀、崩解。井田工程地质条件简单，工程地质勘查类型为层状岩类的简单型。2、瓦斯地质部门共采集17个瓦斯样进行测定，CH4为0，CO2占5.8141.33，N2占58.6794.19%，属二氧化碳氮气带。根据地质报告，井田煤层瓦斯含量低，故本井按低瓦斯矿井考虑。3、煤尘、自燃与地温本井田各可采煤层的干燥无灰基挥发分产率均在37以上，有煤尘爆炸危险。自燃：经对5、6、9上、9煤层煤样燃点测试，井田煤层均属易自燃。根据近年来对部分电厂用煤的调查，准格尔煤田各煤层的自然发火期一般为4060d。地温：本井田对2个钻孔进行了简易地温测量工作，结果表明本井田地温变化不大，未发现高温异常，属于地温正常区域，对井下采煤无危害。1.3.3其他有益矿物的赋存情况本井田除丰富的煤炭资源外，尚有赋存于煤系中的高岭质粘土岩，煤层中的稀散元素及煤系基底的石灰岩和白云岩等。1、高岭质粘土岩本井田山西组、太原组、本溪组均赋存有高岭质粘土岩。其中山西组含三层，编号为N1、N2、N3，根据钻孔揭露层位及厚度不稳定，经采样测试，达不到硬质高岭土的工业指标，不具工业价值；太原组含一层，编号为N4，分布具有一定规律，经采样测试，达不到硬质高岭土的工业指标，不具工业价值；本溪组含一层，层位厚度均不稳定，不具工业价值。2、铝土岩本溪组底部赋存铝土岩，与华北地区的“G”层铝土矿相当，井田内共有13个钻孔见到。经化验资料表明：Al2O3含量为30.99，Fe2O3含量为0，铝硅比仅0.58，达不到铝土矿工业指标，不具工业价值。3、稀散元素本井田稀散元素主要有锗（Ge）镓（Ga）钒（V）等，其测试成果见表1-2。表1-2 锗、镓、钒 测 试 成 果 表 煤层号稀散元素56上66下9上9锗（Ge）g/g1.321.99.31.07.03.208.32.109.03.0010.12.305.02.0镓（Ga）g/g17.25.020.324.314.024.017.217.023.020.818.030.023.118.033.024.9钒（V）g/g203050401712124133928128732205134从表中可以看出锗含量平均为2.09.3g/g，镓含量平均为17.224.9g/g，钒含量平均为2040g/g，均未达到工业品位，无工业价值。2 井田境界和储量2.1 井田境界准格尔煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部，不连沟井田位于准格尔煤田最北部，行政隶属准格尔旗东孔兑乡，隔黄河北与托可托县为邻，东与清水河县相望。地理坐标：东经11116001112000，北纬395545400000。中华人民共和国国土资源部以国土资矿划字2006012号国土资源部划定矿区范围批复，划定的不连沟井田境界范围以18号拐点连线为界。井田东西宽25.7km、南北长3.87.9km、面积33.21km2。井田境界拐点坐标见表2-1。表2-1 井田境界拐点坐标表拐点编号国家坐标系（1954年北京坐标系）备 注X (m)Y (m)14424032.6037528485.4024424029.3037527586.3034421711.7037526357.0044421700.6037522795.3054425477.5037522784.5064429654.1037526686.0074429680.0037527397.2084428700.0037528515.90 根据煤炭工业西安设计研究院2006年3月编制的内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔矿区总体规划划定的井田境界、内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司不连沟矿井及选煤厂可行性研究报告的井田境界调整意见及中国煤炭工业发展研究中心组织有关专家对内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司不连沟矿井及选煤厂初步设计的有关评审咨询意见，矿井的井田境界应按“总体规划”的井田境界划分原则进行调整，将S103省道以西与呼准铁路以东的区域划入本井田。建议业主尽快办理井田境界变更手续。2.1.1 井田周边矿井分布情况不连沟矿井井田北部为煤层露头，西部隔呼准铁路与孔兑沟井田相望，南与玻璃沟、唐公塔井田为邻，东与窑沟乡扶贫煤矿、伊东煤炭公司牛连沟煤矿等中小煤矿开采区相邻。各周边煤矿与本矿在开采上没有压茬关系。井田范围内没有小煤矿和古窑存在。2.2 矿井工业储量1、资源/储量估算指标根据现行煤、泥炭地质勘查规范附录E表E2煤炭资源量估算指标的规定，本井田资源/储量估算指标如下：（1）煤层厚度0.80m。（2）最高灰份Ad：40。（3）最高硫份St.d：3。（4）最低发热量Qnet.d：17.0MJ/kg。2.2.1 储量计算基础工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求，目前可供开采利用的列入平衡表内的储量。矿井的地质资源量=探明的资源量331+控制的资源量332+推断的资源量333；探明的资源量331=经济的基础储量111b+边际经济的基础储量2M11+次边际经济的资源量2S11控制的资源量332=经济的基础储量122b+边际经济的基础储量2M22+次边际经济的资源量2S22；矿井工业储量=111b+122b+2M11+2M22+333k2.2.2 矿井资源 勘探报告对于稳定较稳定煤层，以1000m1000m网格加中心孔圈定探明的经济基础储量（121b），1000m1000m网格圈定控制的经济基础储量（122b），达不到控制的圈定推断的内蕴经济资源量（333）。由于井田构造简单，主采煤层赋存稳定，勘查类型为一类一型偏复杂，因此，设计认为推断的内蕴经济资源量（333）较为可靠。本矿井构造简单，主要可采煤层赋存稳定，倾角平缓；水文地质条件简单，瓦斯含量很小，其它开采技术条件均简单。矿井主要可采煤层为6、9上和9煤层，均为中厚厚煤层，对比可靠，全区可采或大部可采，结合设计确定的采煤方法，以上3个煤层中121b探明储量均应属经济储量，直接列入111b储量。6上煤层局部可采，但发育连续、可采面积较大，均列为经济储量；6下煤层为6煤层的下分层，局部可采，可采范围发育不连续，因此，设计将该煤层厚度较薄、发育范围小、开采成本高的局部区域资源量列为不经济储量。本设计只对6号煤层进行设计。6煤层，采用块段法计算工业储量。地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔本次储量计算是在精查地质报告提供的1：10000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。根据煤炭工业设计规范，求得以下各储量类型的值：（1）矿井地质资源量再根据下式计算得到矿井地质资源量，如表2.2所示。式中：Z矿井地质资源量，t；S 井田块段面积，m2；m煤层平均厚度，m； 煤层的容重，1.3t/m3； 各块段煤层的倾角。图2-1 块段划分示意图表2-2 煤层地质储量计算 煤 层 块 段 倾角/()块段面积/km2煤厚/m容重/t/m3储 量 /Mt总储量/Mt6#14 7.8416.541.3168.48719.402 3 10.116.541.3223.423 315.2116.541.3327.50（2）矿井工业储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。工业资源储量分为探明的储量（111b和2M11）、控制的储量（121b和2M22）、推断的储量（333 k）三种。计算公式如下： Zg =111b+2M11+121b+2M22+333k 其中： Zg 工业资源储量（Mt）； 111b 工业资源储量探明的经济储量（Mt）； 2M11 工业资源储量探明的边界经济储量（Mt）； 121b 工业资源储量控制的经济储量（Mt）； 2M22 工业资源储量控制的边界经济储量（Mt）； 333 工业资源储量推断的储量（Mt）； K 可信度系数，取0.70.9 ；可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.9。Zg=202.82+94.65+421.93k=677.21Mt2.2.3 矿井设计储量设计可采储量（设计资源/储量工业场地和主要井巷煤柱量）带区回采率。本井田无地层岩层移动角资料，本设计参考相似类型围岩条件矿区的岩层移动角资料，新生界第四系地层岩层移动角取45，石炭系、二叠系地层岩层移动角取70。经计算，永久煤柱损失量：本井田内的永久煤柱损失包括井田境界煤柱和S103省道煤柱。井田境界煤柱宽度按20m留设，煤柱量为9.68 Mt；S103省道按照围护带宽度15m留设保护煤柱，煤柱量为10.63 Mt。带区回采率厚煤层取0.75，中厚煤层0.80，薄煤层0.85。经计算，本矿井的设计可采储量为455.20 Mt2.2.4 工业广场煤柱应为本矿井工业广场在井田边界外，所以不需要留设工业广场保护煤柱。3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中规定，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（二班生产，一班检修），每日二班出煤，净提升时间为16小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：（1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井，煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；（2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；（3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；（4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2 矿井设计生产能力本矿井井田范围内煤层赋存简单，地质条件较好，首采煤层平均厚度16.54m，煤层平均倾角35，属近水平煤层，易于发挥工作面生产能力。全国煤炭市场需求量大，经济效益好。结合本矿区的煤炭储量，确定本矿井设计生产能力为5Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井可采储量、设计生产能力和矿井服务年限三者之间的关系为：式中：T 矿井服务年限，a；ZK 矿井可采储量；A 设计生产能力；K 矿井储量备用系数。矿井投产后，产量迅速提高，矿井各生产环节需要有一定的储备能力。例如局部地质条件变化，使储量减少；或者矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。因此，需要考虑储量备用系数。煤炭工业矿井设计规范规定，计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1.31.5。结合本设计矿井的具体情况，矿井储量备用系数选定为1.3。即可计算得矿井服务年限：T = 455.20 /（51.3）= 70.03a3.2.4 井型校核按矿井的实际煤层开采能力，运输能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力的校核井田内6煤层为首采煤层，煤层厚度16.54m，为厚煤层，赋存稳定，厚度基本无变化。煤层倾角平均4，地质条件简单，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采放顶煤工作面来满足井型要求。（2）运输能力的校核矿井煤炭运输方式的选择直接影响矿井运输系统的效率和可靠性。根据矿井开拓部署和实际情况，回采工作面运输顺槽和连掘工作面均采用带式输送机运输煤炭，采、掘工作面运出的煤炭直接经过主运输巷道带式输送机、溜煤眼、主斜井带式输送机运至矿井地面。根据井田开拓布置，设计确定矿井井下煤炭运输采用带式输送机，理由如下：1、带式输送机运输可以实现从采、掘工作面到矿井地面的连续运输，系统简单、管理方便。2、主运输巷道布置在煤层中，巷道倾角不超过5，主运输巷道采用钢绳芯带式输送机运输，可以适应矿井生产集中、开采强度大和巷道坡度变化大的需要。3、带式输送机具有运输连续的特点，易于实现集中控制和生产自动化的优点，可以充分发挥综采设备效率，保证矿井高产、稳产。（3）通风安全条件的校核根据井田开拓方式及煤层开采接续情况，矿井初期选择三个进风井、一个回风井，即主斜井、副斜井、进风立井入风，专用回风立井回风，后期增加一个南部进风立井。通风系统为混合式，通风方式采用抽出式。（4）储量条件的校核根据煤炭工业矿井设计规范第2.2.5条规定：矿井的设计生产能力与服务年限相适应，才能获得好的技术经济效益。井型和服务年限的对应要求如表3.1所示。由下表可知：煤层倾角低于25，矿井设计生产能力为35Mt/a时，矿井设计服务年限不宜小于60a，第一开采水平设计服务年限不宜小于30a。本设计中，煤层倾角低于，设计生产能力为5Mt/a，矿井服务年限为70.03a，符合煤炭工业矿井设计规范的规定。见表3-1表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力万/ta-1矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限煤层倾角45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定4 井田开拓4. 此处已删除，完整版加153893706致 谢对于本毕业设计，首先呈上我对尊敬的冯老师的深深敬意和诚挚感谢。在美丽的中国矿业大学度过了宝贵的四年时光，这里不仅有可敬的老师、亲爱的同学而且良好的学习氛围使我终生受益。经过自己的努力即将完成我的本科学习，在四年的学习过程中正是因为有我的老师、亲人与同学的大力支持和帮助，才使我能够专注的完成学业。值此毕业论文完成之际，谨向他们表示我最真挚的谢意与衷心的祝福。在经过近半年的准备，实习和三个多月的认真设计，完成了我的毕业论文。特别感谢冯光明老师对我的悉心指导，老师对本论文的顺利完成提供了优良的环境和便利的条件。使我受到了深刻的教育和启迪，并将成为我终生受益的宝贵财富。在此还要衷心感谢与我同组进行设计的同学们，在整个实习与设计的过程中，他们都不厌其烦的帮助我，一起讨论、学习和进步给了我很大的帮助和关心，解决了在设计过程中所遇到的许多难题。衷心的感谢四年的学习中所有给予我关心、支持和鼓励的人们。我将会坚定不移的走下去，让自己闪亮在祖国需要自己的地方，发挥自己所学所长，做一个为校争光的好学生，做一个对社会有贡献的人。
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