【導(dǎo)讀】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

　　

【正文】 號(hào)煤層頂板砂巖裂隙含水層，成為開(kāi)采 6號(hào)煤層的間接充水水源。 ④ 溝谷地表水：溝谷地表水在砂巖裸露地段可直接補(bǔ)給砂巖裂隙含水層，對(duì)開(kāi)采 6號(hào)煤層造成一定的威脅。 （ 2）礦井充水通道：在 6 號(hào)煤層采掘生產(chǎn)過(guò)程中，主要充水通道主要為采動(dòng)裂隙、封閉不良鉆孔等。 ① 采動(dòng)裂隙：礦井采掘時(shí)，由于采動(dòng)引起覆巖破壞，形成的頂板冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶溝通煤層上部含水層，是地下水進(jìn)入巷道的主要通道。自建礦以來(lái)，礦井發(fā)生的兩次較大突水事件，均 為這種充水方式。 ② 封閉不良的鉆孔：勘探階段由于鉆孔封閉不良，可造成 鉆孔導(dǎo)水。生產(chǎn)中要搜集相關(guān) 資料 ，了解鉆孔的封閉狀況，防范鉆孔導(dǎo)水。 （五） 礦井涌水量 井田砂巖裂隙水以儲(chǔ)存量為主，地面排水井已基本疏干，根據(jù)礦方提供的水文地質(zhì)鉆孔成果一覽表和水文地質(zhì)鉆孔成果圖可知，礦井疏干井在疏干前涌水量 68～ 106m3/h, 疏干后涌水量 ～ 。目前，井下正常涌水量 90 m3/h 左右。設(shè)計(jì)考慮一定富余，礦井正常涌水量按 200m3/h 計(jì)算。 （六）井田水文地質(zhì)勘查類型及復(fù)雜程 度評(píng)價(jià) 井田開(kāi)采 6 號(hào)煤層，受采掘破壞和影響的含水層主要為山西組下段砂巖（ 6 號(hào)煤層煤頂板砂巖）含水層，其下距 6 號(hào)煤層 ～ ，以裂隙水為主。 含水層厚度 ～ ，地面單孔涌水量為 ～ ，井下開(kāi)采涌水量一般在 228～ 310m3/h，單位涌水量 ～ L/s178。 m， 富水性不均一。地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水和地表水及沖洪積層孔隙水的補(bǔ)給，含水層補(bǔ)給條件一般，地下水以靜儲(chǔ)量為主。采掘工程中，礦井受水害影響，但只要措施得力，就不會(huì)威脅礦井安全；煤層上覆 巖層相對(duì)薄，采動(dòng)后冒落高度和裂隙帶高度穿透含水層，地面沉陷量相對(duì)較大，由于地處干旱缺水地區(qū)，防治水工作易于進(jìn)行。 綜上，井田開(kāi)采 6 號(hào)煤層的直接充水含層以裂隙水為主，直接充水含層單位涌水量～ L/s178。 m，故井田水文地質(zhì)條件為二類一型～二類三型，即水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單～復(fù)雜類型。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 178。 \ 第 9 頁(yè) 圖 12 地質(zhì)綜合柱狀圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 178。 \ 第 10 頁(yè) 煤層特征 煤層 井田含煤地層為石炭～二疊系地 層 ， 以石炭系上統(tǒng)太原組 (C2t)含煤性最好，含煤 5 層，編號(hào)為 6 上 、 6 下 、 8 及 9 號(hào)煤層，其中 6號(hào)煤層分布廣，厚度較大、煤層穩(wěn)定，為主要可采煤層； 6 下 與 8 號(hào)煤層大部可采，煤層較為穩(wěn)定，為次要可采煤層； 9號(hào)煤層厚度變化大，分布零星，井田內(nèi)不可采； 6 上 煤層厚度小，分布零星，井田內(nèi)不可采。該組含煤地層平均總厚度 ，煤層平均總厚度 ，含煤系數(shù) 44%；可采煤層平均厚度 ，可采含煤系數(shù) %。 二疊系下統(tǒng)山西組 (P1s)含煤性較差，共含煤 3 層，編號(hào)為 4 及 5號(hào)煤層，其中 5號(hào)煤層局部可采， 4 號(hào)煤層分布零星，井田內(nèi)不可采， 3 號(hào)煤層不可采，煤層平均總厚度，地層總厚度 ，含煤系數(shù) %。煤層平均可采厚度 ，含煤可采系數(shù)2%。 井田 可采煤層為 4 層，其中主要可采煤層 為 6號(hào) 煤層； 次要可采煤層 2 層 ，編號(hào)為 6下 與 8號(hào) 煤層； 局部可采煤層 1層 ，編號(hào)為 5號(hào) 煤層 。各可采煤層特征見(jiàn)表 1— 1。 表 11 井田內(nèi) 可采煤層特征表 煤 層 號(hào) 煤層 埋藏深度 煤層 自然厚度 煤層 利用厚度 夾矸 層數(shù) 煤層間距 穩(wěn)定 程度 可采性 備注 最小～最大 平均 (點(diǎn)數(shù) ) 最小～最大 平均 (點(diǎn)數(shù) ) 最小～最大 平均 (點(diǎn)數(shù) ) 最小～最大 平均 (點(diǎn)數(shù) ) 5 (24) (26) (26) 010 (18) 不穩(wěn)定 局部 可采 6 (64) (64) （ 64） 014 較穩(wěn)定 全區(qū) 可采 主要可采煤層 (54) 6 下 (51) (53) (53) 01 較穩(wěn)定 大部 可采 次要可采煤層 (52) 8 (59) (58) (58) 01 較穩(wěn)定 大部 可采 次要可采煤層 現(xiàn)將 井田范圍內(nèi)各 可采煤層 的賦存情況及特征 上而下 分述如下： 5 號(hào)煤層：位于山西組中部，主要分布在中深部，煤層自然厚度 ～ ，平均 ，資源儲(chǔ)量利用厚度 ～ ，平均 ，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾矸 0～ 10層，夾矸巖性為泥巖，與下部 6號(hào)煤層間距 ～ ，平均 。 6 號(hào)煤層：位于太原組頂部，煤層自然厚度 ～ ，平均 ，資源儲(chǔ)量利用厚度 ～ ，平均 。有 2 個(gè)鉆孔（即 3 54 號(hào)孔）全層風(fēng)化，38號(hào)孔風(fēng)化煤厚度 ， 54 號(hào)孔風(fēng)化煤厚度 。 6 號(hào)煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，底板巖性為泥巖，與下部 6下煤層間距 ～ ，平均 。該煤層層 位穩(wěn)定，對(duì)比可靠，中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 178。 \ 第 11 頁(yè) 屬全區(qū)可 采的較穩(wěn)定煤層 。 6 下 煤層：位于太原組上部，煤層自然厚度 ～ ，平均 ，資源儲(chǔ)量利用厚度 ～ ，平均 ，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含 0～ 1層夾矸，夾矸巖性為為泥巖、炭質(zhì)泥巖，頂板巖性一般為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及粘土巖，底板巖性為泥巖，與下部 8號(hào)煤層間距 ～ ，平均 。該煤層層位較穩(wěn)定，對(duì)比可靠，屬大部可采的 較穩(wěn)定煤層 。 8 號(hào)煤層：位于太原組下部，煤層自然厚度 ～ ，平均 ，資源儲(chǔ)量利用厚度 ～ ，平均 ，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含 0～ 1層夾矸，夾矸巖性為為泥巖、炭質(zhì)泥巖，頂?shù)装鍘r性以泥巖為主，與 9號(hào)煤層間距 ～ 。該煤層層位穩(wěn)定，對(duì)比可靠，屬大部可采的 較穩(wěn)定煤層 。 煤質(zhì) （一）煤的物理性質(zhì)及煤巖特征 煤的硬度大，內(nèi)生和外生裂隙均不發(fā)育，僅局部露頭受小構(gòu)造和非構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響外生裂隙稍發(fā)育，煤的脆性差，斷口參差狀。 總體而論以亮煤和暗煤占優(yōu)勢(shì)，絲炭略多， 6號(hào)煤層確定為半暗型煤。 通過(guò)鏡下鑒定， 6號(hào)煤層的鏡煤平均最大反射率 (光電管 )為 %，屬Ⅰ變質(zhì)階段（低變質(zhì)煙煤）。 （ 二 ） 化學(xué)性質(zhì)、工藝性能和煤類 化學(xué)性質(zhì) ：結(jié)果 見(jiàn)表 12。 由表 12 可知，各可采煤層為低硫、中灰、中高熱值煤。 工藝性能 （ 1） 低溫干餾和加氫液化 ： 本區(qū)煤為低變質(zhì)煙煤，低溫干餾試驗(yàn)結(jié)果表明含油率大于 7%為富油煤，氫元素一般在 5%左右，碳?xì)浔戎党?6號(hào)煤層略大于 16 外，其它各煤層均＜ 16，本區(qū)煤的絲炭含量過(guò)高，這是不利于加 氫液化的主要因素。 （ 2） 煤的氣化 ： 本區(qū)煤的機(jī)械強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)活性較差，溫度在 950℃ 時(shí)二氧化碳還原率為 %，溫度升高到 1050℃ 時(shí)，二氧化碳還原率接近 60%，不利 于氣化。 表 12 罐子溝 一 礦煤芯煤樣測(cè)試成果統(tǒng)計(jì) 結(jié)果一覽 表 煤層 編號(hào) 洗選 情況 工 業(yè) 分 析 (%)最大 最小平均 (點(diǎn)數(shù) ) (%) 最大 最小平均 (點(diǎn)數(shù) ) 發(fā)熱量 (MJ/kg) 最大 最小平均 (點(diǎn)數(shù) ) Mad Ad Vdaf Qgr,d Q,d 5 原煤 (17) (17) (17) (12) (5) (16) 洗煤 (13) (13) (13) (6) (1) (2)) 6 原煤 (166) (165) (165) (152) (135) (164) 洗煤 (162) (162) (162) (137) (50) (53) 6 下 原煤 (34) (34) (34) (25) (15) (32) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 178。 \ 第 12 頁(yè) 洗煤 (29) (29) (29) (16) (10) (11) 8 原煤 (41) (41) (41) (32) (19) (40) 洗煤 (31) (31) (31) (22) (8) (9) （三）煤類 井田內(nèi)各可采煤層浮煤揮發(fā)分一般在 37%以上，粘結(jié)指數(shù) 0～ 1，透光率 88%以上，據(jù)中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (GB5751— 86)煤類劃分為長(zhǎng)焰煤 (CY41)。 （四）煤質(zhì)評(píng)價(jià)及工業(yè)用途評(píng)述 井田內(nèi)煤為中灰、低硫、低磷、中高熱值的長(zhǎng)焰煤。煤對(duì) CO2反應(yīng)性差，灰熔融性高 (為高熔、難熔灰分 )。煤的焦油產(chǎn)率高，為富油煤。煤的可選性差，為中等可選 — 極難選。 區(qū)內(nèi)煤可作民用及動(dòng)力用煤，用于火力發(fā)電及各種工業(yè)鍋爐，也可在建材工業(yè)、化學(xué)工業(yè)中做焙燒材料。此外，還可作低溫干餾原料煤。 （五）煤的可選性評(píng)價(jià) 原勘探報(bào)告對(duì) 6號(hào)煤層采取兩個(gè)簡(jiǎn)選樣進(jìn)行了可選性試驗(yàn)。依據(jù)國(guó)標(biāo) GB/T164171996《煤炭可選性評(píng)定方法》 (δ177。 含量法 )進(jìn)行 評(píng)定。詳見(jiàn)表 13。 表 13 罐子溝一礦 6 號(hào)煤層 擬定選灰分可選性等級(jí)一覽表 由表 13 可知，當(dāng)洗選后灰分 (Ad)在 %時(shí)屬極難選，灰分 (Ad)在 %時(shí)屬中等可選，灰分 (Ad)在 %時(shí)屬中等可選。當(dāng)洗選后灰分 (Ad)在 %時(shí)屬極難選，灰分 (Ad)在%時(shí)屬較難選，灰分 (Ad)在 %時(shí)屬中等可選。 （六） 煤的風(fēng)化和氧化 本井田內(nèi)未 見(jiàn) 煤層露頭，根據(jù)南部詳查報(bào)告資料， 井田 南部邊界外見(jiàn)風(fēng)化露頭。 煤層開(kāi)采地質(zhì)條件 （一）瓦斯 原勘探報(bào)告 共在 8 個(gè)鉆孔中采瓦斯樣 10 個(gè)，利用解吸法試驗(yàn)結(jié)果 ，均含很低的殘存瓦斯，瓦斯成份以氮?dú)鉃橹?，其次為二氧化碳?xì)?，多?shù)鉆孔無(wú)甲烷氣，按瓦斯成份分帶均屬第一帶：即二氧化碳～氮?dú)鈳?。詳?jiàn)表 14。 擬定灰分 (Ad%) 浮物產(chǎn)率 (%) 分選密度 (Kg/L) 177。 含量 % 可選性 等級(jí) 初始值 最終值 極難選 中等可選 中等可選 極難選 較難選 中等可選 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 178。 \ 第 13 頁(yè) 表 14 罐子溝一礦煤層瓦斯成份測(cè)試成果一覽表 煤層編號(hào) 瓦 斯 含 量 (毫升 /克可燃質(zhì) ) 瓦 斯 成 份 (%) 瓦斯 等級(jí) CH4 CO2 N2 ℃ 2℃ 3 最大 最小 平均 (點(diǎn)數(shù) ) 最大 最小 平均 (點(diǎn)數(shù) ) 最大 最小 平均 (點(diǎn)數(shù) ) 6 上 (3) (3) (3) (3) 0 一級(jí) 瓦斯 6 (4) 0 (4) (4) 0 ″ 8 0 ″ 9 (4) (4) (4) (4) 0 ″ 另外，根據(jù) 2020 年 8月 21日內(nèi)蒙古煤礦礦用安全產(chǎn)品檢驗(yàn)中心為罐子溝一礦出 的《內(nèi)蒙古滿世集團(tuán)運(yùn)銷有限責(zé)任公司罐子溝一號(hào)井礦井瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告》， 礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為 ，相對(duì)瓦斯涌出量為 ， 罐子溝一礦為低瓦斯礦井。 （二）煤塵 根據(jù)罐子溝一礦提供的生產(chǎn)過(guò)程中煤塵爆炸性鑒定報(bào)告表，試驗(yàn)結(jié)果火焰長(zhǎng)度＞400mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉填加量為 70%，故煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。 （三）煤的自燃 根據(jù)罐子溝一礦提供的生產(chǎn)過(guò)程中煤炭自燃傾向鑒定報(bào)告表，井田煤屬于Ⅱ級(jí)（自燃）煤。 （四）煤層中的放射性 煤層中放射性原報(bào)告中沒(méi)有提出，在煤田內(nèi)煤礦開(kāi)采中未發(fā)現(xiàn)放 射性對(duì)人體的傷害。 （五）地溫 本區(qū)煤層埋藏較淺，無(wú)地溫異常，地溫變化梯度小于 3℃ /100m，屬地溫正常帶。 （六）沖擊地壓 地質(zhì)報(bào)告對(duì)礦井地壓未作闡述。根據(jù)臨近礦井情況，本區(qū)沒(méi)有沖擊地 壓。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 178。 \ 第 14 頁(yè) 2 井田境界和儲(chǔ)量 井田 境界 地理位置 罐子溝一礦行政區(qū)劃隸屬于鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗龍口鎮(zhèn)。其地理坐標(biāo)為：東經(jīng)：111176。13′59″ ～ 111176。17′59″ ；北緯： 39176。32′01″ ～ 39176。34′24″ 。 井田范圍 煤田