采矿工程毕业设计.docx
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采矿工程毕业设计
前言
羊市塔三矿位于鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇西南部，行政区划隶属于准格尔旗羊市塔乡。
为设计生产能力1.2Mt/a的新建矿井。
矿井由内蒙古汇能煤电集团有限公司承建。
承建单位为股份制企业，公司成立于2001年，公司业务以煤炭及电力的生产、销售以及商品公路建设、经营为主。
公司现拥有中型煤炭生产、销售企业六个。
（分别为布尔洞沟、宝平湾、富安、猪亥门、公沟及泰山煤矿）。
商品公路85公里。
公司投资建设的蒙南火力发电厂2×60MW一期工程目前已基本具备并网发电条件。
一、矿井建设的必要性与可行性
1、内蒙古汇能煤电集团是内蒙古自治区重点扶持的20家大型煤炭企业之一，未来几年要形成年产千万吨规模。
羊市塔三矿是汇能公司规划建设的大中型矿井之一。
2003年5月27日经内蒙古自治区国土资源厅批准汇能煤电集团获得矿井探矿权。
证号：
150********30；2004年6月内蒙古自治区矿产资源储量评审中心对《内蒙古自治区东胜煤田山不拉东部矿区煤炭详查报告》矿产资源储量进行了评审（文件编号：
内国土资储审字[2004]057号）；之后内蒙古国土资源厅对矿井资源储量进行了备案，文件编号内国土资储备字〔2004〕119号。
2005年9月，汇能煤电集团取得羊市塔三矿中华人民共和国采矿许可证，证号：
150********17。
2005年10月内蒙古自治区煤炭工业局组织有关部门与专家对羊市塔三矿可行性研究报告进行了审查，并以内煤局字[2005]144号文进行了批复。
2、根据鄂尔多斯市煤炭工业“十五”计划中《关于在东胜煤田南部精煤产区重点开发低硫、低灰煤炭深加工工业的规划》为实现煤炭资源优势向经济优势转化，提升经济、社会效益。
以煤产品就地深加工转化延长东胜煤炭工业的产业链。
汇能煤电集团有限责任有限公司规划了鄂而多斯市悖牛川煤电、煤化工基地。
基地位于伊金霍洛旗新庙镇境内的布尔洞门村和新庙村之悖牛川东岸，悖牛川大桥以南延伸5公里的区域内。
基地以煤转化为电能、不粘结性焦碳为基础，以所产电力和焦碳生产电石、碳化硅等高载能产品，实现焦化生产中煤气及副产品回收，形成产业链。
目前基地项目蒙南热电厂装机容量为2×60MW一期工程已全面开工建设，二期4×60MW机组项目已进入项目报建阶段。
电厂一期工程预计2005年年底可建成并投入使用。
3、依据中国冶金建设集团包头钢铁设计研究总院编制的《鄂尔多斯市悖牛川煤电、煤化工基地建设规划》基地发电及焦化用煤量为3.4Mt/a。
作为悖牛川煤电、煤化工基地的配套项目，羊市塔三矿所产的优质原煤将全部被基地消化，矿井的用户市场稳定、可靠。
4、矿井水源、电源及公路外运条件良好，煤质优良。
矿井的开工建设有利于缓解当前煤炭供应紧张局面。
二、设计依据
1、内蒙古自治区煤田地质局一一七勘探队于2003年11月编制的《内蒙古自治区东胜煤田山不拉东部矿区煤炭详查报告》。
2、内蒙古自治区煤田地质局153勘探对2005年10月编制的《内蒙古自治区东胜煤田羊市塔三矿煤炭资源储量核实报告》
3、内蒙古自治区煤炭工业局《关于内蒙古汇能煤电集团有限公司羊市塔三矿可行性研究报告的批复（内煤局[2005]144号）》。
4、《设计委托书》。
5、现场踏勘的有关资料。
6、国家颁布的相关现行法律、法规、规程、规范、技术政策。
7、内蒙古自治区国土资源厅关于《内蒙古自治区东胜煤田山不拉东部矿区煤炭详查报告》矿产资源储量评审备案证明，内国土资储备字〔2004〕119号。
三、设计指导思想
以市场需求为导向，加大矿井设计改革的力度，在保证矿井设计规模和安全生产的前提下，尽量简化环节，减少行政福利设施。
设计方案充分体现市场经济的特点，因地制宜地选择生产工艺，系统设计简单实用，设备选型尽量立足国内，先进合理；地面建筑布置体现现代化工业园区的风貌。
力争通过精心设计和科学管理，将该矿井建设成规模合理、安全条件好、机械化装备水平高、见效快、效益好、环境优美、符合煤矿发展趋势的现代化安全高效矿井。
四、设计的主要特点
1、矿井设计生产能力1.2Mt/a。
2、矿井初期布置三条井筒。
主斜井装备胶带输送机担负矿井的煤炭提升任务。
副斜井根据矿井的煤层赋存情况及开采技术特点，选用无轨防爆柴油胶轮车担负矿井的辅助提升任务。
回风立井担负矿井的回风任务兼安全出口。
3、井下主运输采用胶带输送机，辅助运输采用无轨防爆柴油胶轮车。
4、根据初期开采的5-1煤层较薄的特点及矿井井型，布置一套刨煤机综合机械化采煤工作面。
5、巷道沿煤层布置，减少岩巷工程量。
6、矿井主要技术经济指标
（1）、设计生产能力1.2Mt/a。
（2）、矿井划分为两个开采水平，第一水平开采5-1、5-2煤层，水平标高+1200m，第二水平开采6-2中煤层，水平标高+1150m。
（3）、井巷工程总长度11882.3m,万吨掘进率99.02米/万吨。
（4）、工业场地占地7.0ha。
（5）、矿井在籍人数：
297人，原煤生产人员效率20吨/工。
（6）、项目建设总资金27948.68万元。
吨煤投资232.91元。
（7）、原煤生产成本：
72.13元/吨。
（8）、项目投资回收期：
6.93年。
（9）、税后财务内部收益率：
17.64%.。
（10）、投资利润率：
14.62%。
（11）、投资利税率：
19.68%。
五、存在问题及建议
1、本井田地质报告提供的矿井涌水量为944～1397m3/d,而周围矿井的实测涌水量为100～300m3/d,因此在实际生产过程中要进行观测与详细记录。
以确定矿井的实际涌水量，采取一定措施，保证矿井生产的安全、经济。
2、本井田提供的地质报告控制程度偏低，给井田开拓设计带来了一定的难度。
需要根据有关规定要求进行补充勘探,并对首采区进行三维地震勘探。
3、矿井煤层火烧区范围需在生产前精确圈定。
4、地质报告提供的煤层自燃发火期资料来源于地面堆煤的调查资料，与调查的周围矿井实际煤层自燃发火期资料相差较远，实际生产中需核实准确的煤层自燃发火期资料，以便有针对性地采取措施，使矿井生产安全、经济。
5、委托地测部门补测场地及进场公路大比例地形图以及进行工业场地工程地质勘探，以利于施工图设计时使用。
6、委托当地水利部门对矿区内主要沟谷的水文资料进行监测。
第一章矿（井）田地质概况
1．1矿（井）田位置及交通
1．1．1交通位置
羊市塔三矿所处山不拉矿区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇西南部，距薛家湾镇直线距离78Km，行政区划隶属于准格尔旗羊市塔乡，曹～羊（曹家石湾～羊市塔）从矿区西部4Km处通过，是矿区的主要交通干线。
同时准东（准格尔～东胜）铁路从矿区东北部21Km处通过。
羊市塔乡向北经曹～羊公路约在62Km处与109国道相接，经109国道向西106km至鄂尔多斯市东胜区，向东北经薛家湾镇190km至呼和浩特市。
另外，正在建设中的边～府（边家壕～府谷）公路在矿区东部通过，使本区交通十分便利。
1．1．2地形地貌
羊市塔三矿地处鄂尔多斯市高原东部，区内总体地形西南高，东北低，最高点位于矿区西部ZS305号钻孔以北地区，海拔标高1330.60m，最低点位于矿区北部边界的山不拉沟河床中，海拔标高1147.50m，最大相对高差183.10m,一般相对高差60～90m左右，区内地形较为复杂，沟谷纵横，流水侵蚀与风化剥蚀作用强烈，具有侵蚀、剥蚀高原，低山丘陵地貌特征。
1．1．3气象及水文情况
1．1．3．1气象
井田内所在地气候干燥，冬寒夏热，昼夜温差较大，多风少雨，沙尘暴时有发生，据鄂尔多斯市气象局准格尔旗气象台的资料，区内最高气温38.3℃，最低气温-30℃，年降水量277.7～544.1㎜，平均401.6㎜，年蒸发量1794.7～2436.2㎜，平均2108.2㎜，蒸发量为降水量的5倍。
区内大风集中在春秋两季，多为西北风，最大风速20m/s,平均风速2.3m/s，区内无霜期短，一般为165天左右，霜冻、冰冻期长，一般为195天左右，每年一月初封冻到次年4月底解冻，冻土层最大深度1.5m，区内干燥度为5.25；年潮湿系数为0.19。
因此，矿区气候属于干旱～半干旱的大陆性高原气候。
1．1．3．2水文情况
井田内水系较为发育，主要有两条大沟，即北部的山不拉沟，最低侵蚀基准面标高1147.50m，南部的滔占沟，最低侵蚀基准面标高1153.30m，其它沟谷均为二者的支沟。
山不拉沟与滔占沟均从西南向东北流出区外，汇入矿区东北部的沙梁川，沙梁川沿东南方向流人陕西境内的孤山川，最后注入黄河。
这些沟谷及其支沟均为间歇性河谷，均无常年地表流水，只有在雨季大雨过后会形成短暂而急促的洪水。
1．1．3．3地震及地质灾害
矿区位于鄂尔多斯台向斜东北缘，地壳完整，稳定。
在其附近百余公里范围内还未发生过较为严重的灾害性地震，1996年5月3日在矿区北部200多公里以外的包头市附近发生过一次6.3级地震。
区内稍有震感，未造成任何损失。
根据中国科学院地震局最新资料，矿区所在地区地震动峰值加速度为0.10，地震设防烈度七度。
区内目前没有规模较大的滑坡、泥石流等地质灾害，但在沟谷陡峭处存在小规模的黄土滑坡与风化岩石崩塌现象。
1．1．4矿区概况
1．1．4．1矿区开发情况
在矿井东部边界处有容太煤矿，其井田边界与羊市塔三矿呈嵌入式关系，容太煤矿设计井型0.3Mt/a。
目前矿井建井工程基本结束,刚刚开始回采。
矿井西部为汇能集团羊市塔二矿,目前羊市塔二矿处于项目报建阶段，尚未开工建设。
矿区周围尚存在几座正在生产的小型矿井，其井田与本矿井田不存在压茬关系。
1．1．4．2区域经济简况
矿区所在的羊市塔乡地区较为贫困，区内人口少，居住分散，土地贫瘠。
属半农半牧区，自然条件差，农牧业生产均较落后，随着周边煤矿的开发与煤焦厂的建设，工业生产发展迅速，当地经济状况明显改观。
1．1．4．3水源及电源
1、水源
在矿区东北部约1Km的沙梁川第四系冲洪积（Q4al+pl）潜水含水层的富水性较强，透水性与导水性良好，地下水量丰富，水质良好，采用大口井或地下潜伏流法取水，可以获得较为丰富的地下水量，可以满足矿井供水需求。
2、电源
为使东胜煤田东南部矿区有充足的电力资源可供利用，经鄂尔多斯电力部门规划，电力部门与矿区正在矿区合资新建13座区域变点站，汇能集团正在矿井工业广场东北12公里处的敖包渠沟内投资建设的一座矿区区域宝平湾35kV变电所已全面开工建设，宝平湾35kV变电所的上一级电源为双回路，矿井技术改造后两回路电源均引自宝平湾35kV变电所，供电距离12公里。
使矿井形成双回路供电系统。
1．2矿（井）田境界及储量
1．2．1井田境界
根据中华人民共和国采矿许可证（证号150********17），羊市塔三矿井田范围及边界由18个拐点连线圈定而成，南北宽4.73Km，东西长5.6Km，面积14.4701Km2。
井田的拐点坐标如下；
（1）X=4351487.00Y=37468359.00
（2）X=4351949.10Y=37468730.40
（3）X=4351944.80Y=37469808.60
（4）X=4352870.00Y=37469812.00
（5）X=4352863.00Y=37471609.00
（6）X=4350550.00Y=37471600.00
（7）X=4350545.00Y=37473038.00
（8）X=4350480.00Y=37473038.00
（9）X=4349700.00Y=37471500.00
（10）X=4348700.00Y=37472150.00
（11）X=4349050.00Y=37473200.00
（12）X=4349156.00Y=37473200.00
（13）X=4349154.00Y=37473725.00
（14）X=4349092.00Y=37473872.00
（15）X=4348400.00Y=37473950.00
（16）X=4348110.00Y=37472370.00
（17）X=4348975.00Y=37471180.00
（18）X=4348328.00Y=37468347.00
1．2．2储量
1、储量计算煤层及范围
井田储量计算的煤层有三层，即5-1，5-2，6-2中煤层。
5-1，5-2煤层在沟谷两侧均有露头，资源储量计算范围为矿区边界、煤矿边界、可采边界及煤层露头，所圈定的范围。
6-2中煤层在井田内没有露头，储量计算范围为矿区边界、煤矿边界与煤层可采边界所圈定的范围。
2、储量计算防治和参数的确定
井田煤层的形态呈层状展布，产状接近水平，煤层倾角1-3度，选择地质块段进行储量计算。
储量计算的公式为：
Q=s·m·d
或中Q——煤炭地质储量（t）
m——块段内煤层平均厚度（m）
s——地质块段面积（m2）
d——煤层平均视密度值（t/m3）
5-1层煤层容重为1.32t/m3,5-2层煤层容重为1.31t/m3,6-2中煤层容重为1.32t/m3。
井田内煤层以不粘煤为主，按照现行规范计算储量的工业指标：
能利用储量最低可至厚度0.80m,最高可采灰分40%；最高硫分3%，最低发热量17.0mJ/kg，暂不能利用储量最低可采厚度0.70m。
3、资源/储量汇总
矿井含可采及局部可采煤层3层，根据内蒙古自治区煤田地质局153地质队2005年10月编制的《内蒙古自治区东胜煤田羊市塔三矿煤炭资源储量核实报告》。
报告核实资源储量估算共获得控制的经济的基础储量（122b）3103万吨，推断的内蕴经济资源量（333）5850万吨，断保资源量53万吨，总资源储量共计9006万吨。
其中控制的资源储量占总资源储量的34%，控制的和推断的资源储量占总资源储量的100%。
各煤层资源储量估算结果详见表1-2-1。
由以上资源储量估算结果可知，本区主要可采煤层控制的资源储量占总资源储量的34%，控制的和推断的资源储量占总资源储量的100%，资源储量比例均达到了规范规定。
表1-2-1资源储量汇总表单位：
万吨
储量类别
煤层号
赋煤标高
控制的资源储量（122b）
推断的资源储量（333）
断保
总资源
122b
122b+333
5—1
1123..79~1207.96
764
1428
12
2204
35
5—2
1112.27~1191.98
732
732
6—2中
1069.44~1151.50
2339
3690
41
6070
39
合计
1071.31~1207.96
3103
5850
53
9006
34
4、设计储量
矿井设计储量计算方法：
矿井资源储量减去井田边界、构造、村庄永久煤柱。
矿井设计储量为8524.61万吨。
5、矿井设计可采储量
设计可采储量＝（可利用资源储量-各种煤柱损失）×采区回采率
各煤层采区回采率为：
5—1煤层80%，5—2煤层85%，6—2中煤层75%。
计算矿井设计可采储量5297.4万吨，详见表2-1-2。
矿井可采储量计算方法：
矿井设计储量减去工业场地及井下主要巷道保护煤柱后乘以采区回采率。
各煤层采区回采率为：
5—1煤层80%，5—2煤层85%，6—2中煤层75%。
矿井可采储量汇总见表1-2-2。
表1-2-2矿井设计可采储量汇总表单位：
万吨
煤层编号
资源储量
各类煤柱损失量
剩余
资源
储量
333折
减量
采区
回采
率
设计
可采
储量
井田边界煤柱
大巷煤柱
火烧区及露头煤柱
井筒及工业场地煤柱
村庄
小计
5-1
2204
81.29
76.71
51.7
47.3
13.1
270.10
1933.9
257.4
0.80
1341.2
5-2
732
33.90
24.49
25.3
33.9
7.0
124.59
607.4
131.8
0.85
404.3
6-2中
6070
316.30
201，1
122.7
29.8
669.9
5400.1
664.2
0.75
3551.9
合计
9006
431.49
302.33
77.0
203.9
49.9
1064.59
6688.4
1053.4
5297.4
1．3矿（井）田地层及地质构造
1．3．1地层
羊市塔三矿矿区的地层与东胜煤田区域地层基本一致，但因矿区地处东胜煤田东隆起区，地层遭到严重的风化剥蚀与侵蚀而残缺不全。
据地表出露及钻孔揭露，区内赋存的主要地层有：
侏罗系下统富县组（J1f）、侏罗系中下统延安组（J1-2y）、第三系上新统（N2）、第四系上更新统与全新统（Q3-4）。
井田综合柱状见图。
现由老至新分述如下：
（一）、侏罗系下统富县组（J1f）
岩性以紫褐色、杂色砂质泥岩为主，夹紫灰色、紫褐色细粒砂岩及粗粒砂岩，局部含鲕粒。
砂岩的特点是基底式胶结，泥质含量高。
（二）、侏罗系中下统延安组（J1-2y）
岩性主要为灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩，浅灰色、灰白色细粒砂岩，次为灰白色粗粒砂岩、粉砂岩，夹褐黑色、黑色炭质泥岩及煤层。
（三）、第三系上新统（N2）
岩性主要为紫红色、褐红色、浅红色砂质泥岩及泥岩，含有丰富的呈层状分布的钙质结核，呈半固结状态。
据地质填图成果，
（四）、第四系上更新统与全新统（Q3-4）
岩性主要为灰黄色、浅黄色黄土与残坡积砂土（Q3-4）、风积砂（Q4eol）、冲洪积砂砾石（Q3al+pl）,均呈松散状态。
1．3．2井田构造
羊市塔三矿所处山不拉矿区的构造形态与东胜煤田的总体构造形态基本一致，为一向南西倾斜的单斜构造，地层倾向一般为250o左右。
倾角为1～3o。
在矿区东北部ZS202号钻孔附近发育一条F1正断层。
断层面走向125o左右，倾向215o左右，倾角75o左右，推测断距约20～30m。
该断层在区内延伸长度约2.8km。
井田西部发育一条F2正断层，从井田西界沿东南方向在ZS303号钻孔南通过后尖灭，断层面走向108o左右，倾向18o左右，倾角75o左右，推测断距约10m。
该断层在区内延伸长度约2.5km。
总之，区内含煤地层沿走向、倾向的产状变化不大，断层较少，没有岩浆岩的侵入活动，地层产状接近水平，局部有宽缓波状起伏，总体为一向西向南缓倾的简单单斜。
因此，本区构造复杂程度划分为第一型简单构造。
1．4矿体赋存特征及开采技术条件
1．4．1煤层及煤质
（一）、含煤地层
矿区含煤地层为侏罗系中下统延安组（J1-2y），含4、5、6三个煤组，根据本次施工的12个钻孔以及邻区的山不拉东部矿区的10个钻孔的统计资料，含煤总数4～10层，平均7层，煤层总厚度5.79～8.19m，平均6.76m，含煤系数5.5%。
（二）、可采煤层
井田内含可采与局部可采煤层3层：
5—1、5—2及6—2中煤层。
其中5—1及6—2中煤层为全区稳定可采煤层，其余煤层为局部赋存，局部可采的不稳定煤层。
主要煤层特征见表1-4-1。
表1-4-1主要煤层特征表单位:
m
煤层
煤层厚度
可采厚度
层间距
稳定性
可采程度
最小～最大
平均
最小～最大
平均
最小～最大
平均
5—1
0.90～1.50
1.40
0.90～1.50
1.40
9.74～15.12
11.43
37.45～44.41
40.34
稳定
全区
可采
5—2
0.40～0.90
0.79
0.80～0.90
0.84
较稳定
大部
可采
6—2中
1.87～3.95
3.20
1.87～3.95
3.20
稳定
全区
可采
（三）、煤质
1、物理性质
区内煤呈黑色、条痕褐黑色，沥青光泽，参次状，棱角状断口，局部内生裂隙发育。
条带状结构、层状构造。
2、煤的宏观特征
宏观煤岩组以暗煤、亮煤为主，见丝炭，属半暗、半亮型煤。
3、显微煤岩特征
显微煤岩组分以镜质组为主，其次丝质组：
平均23.6～30.4%，半镜质组平均在11.3～11.7%，三者之和一般在95%以上，根据国际显微煤岩类型分类原则，区内煤为微镜隋煤。
4、变质程度
本区煤变质程度低，镜煤最大反射率在0.5216～0.6486%之间，变质阶段为烟煤Ⅰ阶段。
5、煤的真、视密度
煤的真密度测定结果在1.4～1.5之间，各层煤相近。
视密度测值：
一般1.28～1.38。
井田内各可采煤层煤质特征见表1-4-2。
表1-4-2可采煤层煤质特征表
煤质特征
煤层
Mad
%
Ad
%
Vdaf
%
St.d
%
Pd
%
5-1
5～13
8.95
4.63～11.57
8.03
30.4～35.67
33.35
0.27～0.55
0.36
0.004～0.046
0.015
5-2
5～13
8.51
4.95～10.7
7.24
32.6～37.02
34.85
0.26～0.38
0.34
0.007～0.048
0.029
6-2中
5～13
7.76
6.14～14.46
9.92
33.76～36.2
34.87
0.17～0.27
0.21
0.020～0.068
0.051
煤质特征
煤层
As.d
ppm
F
ppm
Cl
%
Qnet.d
MJ/㎏
Ts+6
%
5-1
﹤3
67～672
0.005～0.131
26.64～28.56
28.64
59.33～77.52
5-2
﹤3
67～672
0.005～0.131
27.91～29.77
29.22
6-2中
﹤3
67～672
0.005～0.131
26.65～29.44
28.10
66.22～71.05
1．4．2瓦斯赋存状况、煤尘、煤的自燃性、地温情况
1、瓦斯
由钻孔瓦斯测定结果，各层煤CH4为0，自燃瓦斯成分中CH4为0，瓦斯分带为二氧化碳～氮气带。
经钻孔取样测定煤层瓦斯含量0～0.02ml/g,据调查区内小窑未发生过瓦斯爆炸事故。
2、煤尘
各煤层的煤尘爆炸指数在32.06～40.46%，易发生煤尘爆炸。
相邻的宏景塔详查区，纳林庙祥查区测定结果：
煤尘有爆炸危险性。
3、煤的自燃倾向
区内及邻近的不拉峁详查区部分地段有煤层露头有自燃现象。
另根据内蒙古煤矿设计研究院对部分电厂的用煤调查资料表明。
东胜煤田煤的自燃发火期为40～60天，属易自燃煤层。
4、地温
本区属地温正常区，从40～60m地温明显下降，60～80m地温基本稳定，略有上升。
从80～205m，地温梯度为2.6℃。
1．4．3水文地质
（一）、区域水文地质概况
井田内水系较为发育，主要有两条大沟，即北部的山不拉沟，最低侵蚀基准面标高1147.50m，南部的滔占沟，最低侵蚀基准面标高1153.30m，其它沟谷均为二者的支沟。
井田内所在地气候干燥，冬寒夏热，昼夜温差较大，多风少雨，年降水量277.7～544.1㎜，平均401.6㎜，年蒸发量1794.7～2436.2㎜，平均2108.2㎜，蒸发量为降水量的5倍。
（二）、井田水文地质条件
1、含水岩组地质特征
（1）、第四系（Q）松散层潜水含水层
岩性主要为灰黄色、浅灰黄色与残坡积砂土（Q3-4）、冲洪积砂砾石层（Q3al+pl），次为风
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