【文章內(nèi)容簡介】 O ～%，MgO ～%，TiO 2 ～%，SO 3 ～%。含及其它有害元素含量6 號煤含硫 ～%，平均 %，屬低硫煤。8 號煤含硫量內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書6～%，平均 %，屬于中硫煤。9 上 號煤層為 ～%，平均 %，屬于低硫煤。9 號煤層變化較大，為 ～%，平均值為 %，屬于低硫煤。區(qū)內(nèi)硫份主要以硫化物為主，有機(jī)硫次之，僅有微量硫酸鹽硫。各煤層中磷含量～%，屬于低磷煤，氯含量 ～%，含量低。砷含量較高，且變化大，9 上 及 9 號煤層平均值分別為 ，，41PPM，不能用于釀酒或食品業(yè)燃燒用煤。煤的工藝性能：洗煤后精煤發(fā)熱量（Q,d）穩(wěn)定，可達(dá) ；礦區(qū)內(nèi)主要煤層可磨性系數(shù)大于 1，屬容易磨碎煤。各煤層經(jīng)低溫干餾試驗(yàn)，原煤含油率（T q）一般低于 7%，屬于含油煤，主要煤層碳與氫的比值均大于 16，表明礦區(qū)內(nèi)煤層不利于液化。煤的氣化性能測試表明其粘結(jié)性、灰分、灰熔融性，均符合“沸騰層發(fā)生爐用煤”的質(zhì)量要求。熱穩(wěn)定性較好，屬于一級。（四）煤的可選性及工業(yè)用途可選性評價(jià)普查～勘探階段，對小魚溝礦區(qū) 9 上 及 9 號煤層經(jīng)多次簡易篩分，浮沉試驗(yàn)及 23 套大樣試驗(yàn)表明：6 號煤層上段厚度 米，灰分高（%） ，煤質(zhì)差、精煤回收率低，當(dāng)精煤灰分為 10%時(shí)，回收率僅 %，精煤灰分為 12%時(shí)，回收率可達(dá) %，177。 值很低，分別為 、屬于極難選煤。6 煤下段厚 ，原煤灰分 %，灰分控制在 10%、12%時(shí)，精煤回收率分別為 %（良等） ，74%（優(yōu)等） ，177。 值分別為 （難選） 、（易選） 。上述表明，6 號煤層下段當(dāng)灰分控制在 12%時(shí)，屬易選，控制在 10%時(shí)，屬于難選。8 號、9 上 、9 號煤層屬難選至極難選煤。煤的工業(yè)用途煤種屬于長焰煤。6 號煤為低硫、低磷、中灰、高砷、中熱值煤。煤的可選性差，屬難選煤。煤的熱穩(wěn)定性和煤對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性都較好，煤灰溶融性較高?；曳?、硫分等都可滿足“沸騰層發(fā)生爐” 氣化用煤指標(biāo)。煤炭經(jīng)粗選后可作為火車、船舶等蒸汽機(jī)用煤，原煤可用于火力發(fā)電，氣化和液化用煤。9 上 、9 號均屬富灰煤，低磷、低硫、砷含量高，經(jīng)可選性試驗(yàn)屬極難選煤，可作為火力發(fā)電和民用煤。 井田水文地質(zhì)條件（一）地形地貌及氣候條件內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書7本區(qū)屬鄂爾多斯黃土高原，因流水作用的沖蝕，地形變的十分復(fù)雜，溝谷縱橫交錯(cuò)，溝深壁陡，斷面多呈 V 字型、樹枝狀分布，溝谷中有基巖外露。本井田地形西高東低，海拔標(biāo)高在 1088m～1300m 之間，一般標(biāo)高 1180m。本區(qū)屬大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒而溫長，夏季炎熱而短暫，寒署變化劇烈，晝夜溫差大，氣候干燥，蒸發(fā)量大，為降水量的四倍多，而降水多集中在七、八、九月，形成集中補(bǔ)給和集中排匯。由于地下水補(bǔ)給主要來源于大氣降水，但地表沖溝切割很深，所以不利于地下水富集。（二）含、隔水層特征巖性特征及含（隔）水性：井田位于小魚溝礦區(qū)南部，面積 ，井田北部為腦包溝背斜，南部小魚溝背斜，礦井處于賀家山向斜之中，井田地形標(biāo)高 1300～1088m，相對高差達(dá) 212m。沿北部腦包溝及其支溝、小魚溝均有泉水溢出，上部地層地下水多以泉水方式排泄。（1）第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Qh al+pl）：分布在腦包溝、小魚溝及其支溝中，以中粗砂、礫為主，厚度不大，水量不豐富，潛水位變化大。（2）上更新統(tǒng)黃土（Q 3）：全區(qū)分布，厚度達(dá) 118m，有少量泉水出露，流量為 ～，施工鉆探過程中，大多在底部發(fā)生嚴(yán)重漏水，為一透水不含水層。（3）志丹群（K 1z）：鉆孔最大厚度 226m，由礫巖、砂礫巖、粉砂巖及砂質(zhì)泥巖組成；地表有泉水出露，流量一般在 ～，HCO 3～Ca 型。根據(jù)小魚溝礦區(qū) ZK14 號抽水孔，該孔水柱高度 ，水位埋深 ，水位標(biāo)高，因水柱高度不足，未能正式抽水實(shí)驗(yàn)。（4）石盒子組（P 12sh）：出露于小魚溝中上游，鉆孔厚度 77m，由砂質(zhì)泥巖、砂巖、礫巖等組成，在該巖段鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)重漏水，未見泉水出露。（5）山西組（P 1sx）：地表被覆蓋，鉆孔中厚度 53～72m，由砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粘土巖夾 1～5 號煤層組成。井田內(nèi) 37 號孔屬水位觀察孔、136 號孔 38號孔做了抽水試驗(yàn)，37 號孔水柱高度 ，水位標(biāo)高 ，136 號孔水柱高度 ，水位深度 ，水位標(biāo)高 ，38 號孔水柱高 ，兩孔因水柱高度不足，未能進(jìn)行抽水試驗(yàn)。地表未見泉水出露，該含水組為 6 號煤層充水含水層。（6）太原組（C 2t）：厚度 ～，砂巖、泥巖夾 6～10 煤層，鉆孔施工過程中大部分鉆孔嚴(yán)重漏水。底部有一層鋁土質(zhì)粘土巖、砂質(zhì)粘土巖全區(qū)發(fā)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書8育，是一良好隔水層，該層距 9 煤層 15～47m。（7）中下奧陶統(tǒng)（Q 12）：礦區(qū)內(nèi)有 19 個(gè)鉆孔揭露或穿過該層，厚度～，巖溶不發(fā)育，裂隙多被鈣質(zhì)充填。黃河是逕流礦區(qū)東緣唯一地表水體，水位標(biāo)高 989m，井田內(nèi) 126 孔孔底標(biāo)高，底于黃河 149m，孔內(nèi)無水位，又無大的斷裂與黃河溝通。通過鉆探分析，未見黃河水補(bǔ)給井田。通過上述含水層分析，礦區(qū)和井田均屬于孔隙裂隙巖層為主的水文地質(zhì)條件簡單的礦床，即一類～二類一型。 礦井涌水量預(yù)算在井田外 ZK14 號孔和井田內(nèi) 3136 號孔三抽水孔做抽水試驗(yàn)，均因水柱高不足未能正式完成。原報(bào)告對礦井涌水量預(yù)算采用鄰區(qū)（窯溝精查區(qū)）157 孔抽水資料。該空共計(jì)抽了三個(gè)試段水；下石盆組、山西組中上部、山西組中下部。下石盆組抽水試驗(yàn)，因抽水時(shí)間僅延續(xù) 2 小時(shí) 45 分，其精度較低；山西組中上部的抽水試驗(yàn)僅一次降深，延續(xù)時(shí)間 12 小時(shí) 5 分鐘，其精度也較低。故上述兩個(gè)試段，在計(jì)算中未采用，以山西組中下部抽水資料為依據(jù)。設(shè)計(jì)綜合考慮了小魚溝礦區(qū) 最大涌水量為 202m3/d 以及鄰近礦井牛連溝曾發(fā)生突水事故，確定礦井正常涌水量按小魚溝礦區(qū)最大涌水量 202m3/d 計(jì)算排水設(shè)備能力。 工程地質(zhì)井田絕大部被第四系黃土所覆蓋，厚度大，固結(jié)性差，基巖僅出露在溝谷之中。礦區(qū)和井田內(nèi)有工程地質(zhì)孔兩個(gè)，即 38 號和 112 號鉆孔，經(jīng)巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表明，大部分巖石屬半堅(jiān)硬～堅(jiān)硬巖石，只有煤層、泥巖等抗壓強(qiáng)度低于100kg/cm2。頂?shù)装逄卣饕姳?122。表 122 頂?shù)装鍘r石特征 頂、底板 巖石類別 巖 厚 性 質(zhì)老 頂 黑色炭質(zhì)巖石 平均厚度 加煤線或煤屑頂板 直接頂 風(fēng)化粘土 平均厚度 上部為棕色,下部為黑褐色,主要礦物成分為粘土礦物含大量黑色有機(jī)質(zhì),巖石松軟。底板 炭質(zhì)泥巖 平均厚度 黑色,主要成分為粘土礦物含炭質(zhì)較高污手階梯狀斷口,水平薄層節(jié)理發(fā)育 井田工地程地質(zhì)類型屬Ⅲ類二型～三型，即層狀巖類，工程地質(zhì)條件中等～復(fù)雜。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書9 瓦斯、煤塵、煤的自燃及地溫瓦斯礦區(qū)和井田內(nèi)瓦斯含量均不高，通過井田北部外圍 8 線共 11 個(gè)瓦斯樣化驗(yàn)，6 號煤層瓦斯平均含量 ，瓦斯成分 CH4 ％，CO 2 %，N 2 %；9 號煤層瓦斯含量 毫升/克燃，瓦斯成分 CH4 0%，CO 2 %，N 2 %；為二氧化碳氮?dú)鈳?，通過鄰井訪問從未發(fā)生過瓦斯爆炸事故。井田屬瓦斯風(fēng)化區(qū)。煤塵通過對礦區(qū) 6 號煤層煤塵爆炸樣測定，火焰長度＞300mm，巖粉填加量30%；9 號煤層火焰長度為 100mm，巖粉填加量 50%，區(qū)內(nèi)煤的揮發(fā)分較高，具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)管理，可以避免事故的發(fā)生。煤的自燃井田煤種屬長焰煤，揮發(fā)分含量高，絲炭含量高都是煤的自燃內(nèi)在因素，經(jīng)試驗(yàn)表明屬“很易自燃煤” ，見表 123。表 123 煤的燃點(diǎn)試驗(yàn)表煤層揮發(fā)分Vad(%)還原樣著火點(diǎn)℃氧化樣著火點(diǎn)℃ΔTo℃傾向等級6 330 281 49 很易自燃(1)9 330 284 46 很易自燃(1) 據(jù)相鄰煤礦資料表明，自燃發(fā)火期為一年。地溫經(jīng)鉆探施工，300m 以內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)高溫值，均處于正常地溫值中。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書10第二章 采區(qū)儲(chǔ)量及生產(chǎn)能力 采區(qū)尺寸及儲(chǔ)量 采區(qū)范圍圖 211 采區(qū)劃分按照井田內(nèi)采區(qū)劃分的基本原則，將井田劃分為五個(gè)采區(qū)，如圖 211 所示。二采區(qū)最大走向長度 ，最小長度 ；傾斜方向最大長度。煤層最大傾角 10176。，最小傾角 0176。，平均傾角 4176。S=LHCosθ式中，S—采區(qū)水平面積,km2L—井田平均走向長度,kmH—井田傾斜長度,km因此，S=LHCosθ=（+）/2Cos4176。= km2參加儲(chǔ)量計(jì)算的煤層為 6 號煤層，煤容重取 t/m3。 儲(chǔ)量計(jì)算工業(yè)儲(chǔ)量 Zg 計(jì)算公式如下：Zg＝SMD104 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書11式中，Zg—工業(yè)儲(chǔ)量，MtS 面積，Km2M煤厚，mD容重，t/m3因此，Zg＝SMD104=10^610^6=可采儲(chǔ)量 Zk=(ZgP)C式中，Zk—可采儲(chǔ)量，Mt Zg—工業(yè)儲(chǔ)量，Mt P永久煤柱損失，按工業(yè)儲(chǔ)量 5﹪計(jì)算 C采區(qū)采出率，厚煤層按 計(jì)算 因此，Zk=(ZgP)C=441695﹪75﹪= Mt 采區(qū)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 采區(qū)生產(chǎn)能力根據(jù)礦井生產(chǎn)能力及配采的需要，確定 6 煤層的生產(chǎn)能力為 。 服務(wù)年限采區(qū)服務(wù)年限＝可采儲(chǔ)量/（年產(chǎn)量備用系數(shù)） =() =（年）內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書12第三章 采區(qū)布置 采區(qū)巷道布置方案一：巷道布置方式如圖 311 所示。優(yōu)點(diǎn)：工作面運(yùn)輸、回風(fēng)巷服務(wù)時(shí)間短，維護(hù)工程量較小，采空區(qū)遺失煤炭的自燃發(fā)火危險(xiǎn)較低，防火防煤炭自燃成本減少。缺點(diǎn)：初期開拓工程量大，投資高。方案二：巷道布置圖如圖 312 所示。優(yōu)點(diǎn)：開拓系統(tǒng)布置與施工難度小，初期開拓工程量小，投資少。工作面推進(jìn)長度較大，工作面搬家次數(shù)減少。缺點(diǎn)：由于工作面推進(jìn)長度大，準(zhǔn)備巷道工程量大，巷道服務(wù)年限較長，巷道維護(hù)工作量增加，相應(yīng)的維護(hù)成本高。由于工作面服務(wù)時(shí)間較長，采空區(qū)長時(shí)間暴露，而本煤層有自燃發(fā)火傾向，發(fā)火期約為一年，有自燃的危險(xiǎn)。工作面直接連著運(yùn)輸大巷，有災(zāi)害發(fā)生時(shí)不宜隔絕。 圖 311 采區(qū)巷道布置方案一 圖 312 采區(qū)巷道布置方案二 綜合考慮各種因素，最終選取方案一作為采區(qū)巷道布置方案。 采區(qū)準(zhǔn)備巷道布置按照選取的最優(yōu)方案，在運(yùn)輸大巷與軌道大巷內(nèi)接近二采區(qū)邊界處掘出采區(qū)軌道、運(yùn)輸大巷，至采區(qū)中央位置是開掘采區(qū)運(yùn)輸、軌道上山，并繼續(xù)掘出區(qū)段運(yùn)輸、回風(fēng)平巷和開切眼，采用綜和機(jī)械化放頂煤采煤法開采。采區(qū)運(yùn)輸上山和采區(qū)軌道上山端頭出開掘相應(yīng)的絞車房，采區(qū)上部、中部車場和變電所。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書13在工作面交替過程中，由于工作面推進(jìn)長度較大，在布置掘進(jìn)下一工作面回采巷道時(shí)，會(huì)有一部分巷道在上一工作面采空區(qū)內(nèi)掘進(jìn)，此時(shí)采用沿空掘巷的技術(shù)，提高煤炭資源回收率，但巷道維護(hù)工程量相應(yīng)。沿空掘巷，就是把巷道布置在位于靠采空區(qū)一側(cè)的低應(yīng)力場，便于巷道維護(hù)，減少變形量。本設(shè)計(jì)中采用留小煤柱法，將巷道與采空區(qū)通過小煤柱隔離，從而防止采空區(qū)的水與有害氣體串入巷道，危及安全生產(chǎn)。 巷道斷面及支護(hù)1 巷道斷面巷道服務(wù)年限、巖石性質(zhì)等因素決定巷道斷面形式。本設(shè)計(jì)中采用拱形斷面布置。2 巷道支護(hù)方式由于工作面開采時(shí)間較長，巷道支護(hù)要求大。階段運(yùn)輸、回風(fēng)大巷以及采區(qū)運(yùn)輸、軌道上山采用錨噴支護(hù)，工作面進(jìn)回風(fēng)巷采用 U 型鋼抬棚支護(hù)方式。這種支護(hù)方式具有施工速度快，支護(hù)強(qiáng)度高，而且工作面開采結(jié)束后支架可回收循環(huán)利用。表 311 二采區(qū)巷道一覽表斷面尺寸序號巷道名稱斷面形式支護(hù)方式 凈寬（mm） 凈高（mm）凈面積（m2）巷道長度（m）巷道坡度（186。）1階段運(yùn)輸大巷拱形 錨噴 4000 3000 1100 02階段軌道大巷拱形 錨噴 4000 3000 1100 03采區(qū)運(yùn)輸上山拱形 錨噴 3200 2400 1290 44采區(qū)軌道上山拱形 錨噴 3200 2400 1290 45區(qū)段軌道平巷拱形 U 型鋼 2600 2500 1100 06 區(qū)段運(yùn)輸 拱形 U 型鋼 2600 2500 1100 0內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書14平巷7 聯(lián)絡(luò)巷 拱形 U 型鋼 2600 2500 20 4 采區(qū)設(shè)備表 321 采區(qū)設(shè)備配備一覽表序號 設(shè)備名稱 型號 數(shù)量1 采煤機(jī) XMG375W 12 可彎曲刮板輸送機(jī) SGZ764/400 23 轉(zhuǎn)載機(jī) SZZ764/200 14 破碎機(jī) PCM764/160 15 放頂煤支架 ZF4800/17/28 1036 過渡支架 ZFG4000/17/30 47 端頭液壓后架 ZFDT11520/17/30 18 端頭液壓前架 ZFDT4700/17/30 19 乳化液泵 DRB200/ 110 泵箱 RX200/16 211 噴霧泵 WPZ320/10 112 噴霧泵 WPZ320/ 113 水泵 BSQ3015 214 設(shè)配列車 115 煤電鉆 M