1、煤矿15mta初步设计采矿工程大学论文摘要本设计为清水营煤矿1.5Mt/a初步设计。清水营煤矿井田地质构造复杂，煤层倾角16o。煤种以气煤为主。井田内共有4层可采煤层，煤层总厚10m，井田面积15km2。可采储量154.33Mt，矿井设计服务年限74a。清水营煤矿采用双立井、多水平、集中大巷、上山式开拓方式。主井采用16t箕斗提升。副井采用12t罐笼提升。主运输采用架线电机车牵引3t底卸式矿车。一水平设6个采区，设计采区布置三条煤层上山，生产能力0.6Mt/a。设计工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤工艺，“四-六”工作制。清水营煤矿属瓦斯矿井，采用两翼对角抽出式通风。关键词：立井开拓；上山
2、；综合机械化采煤工艺Abstract按照此格式编写完说明书后直接更新整个目录即可。第1章 井田概况及矿井建设条件1.1 井田概况1.1.1 交通位置经过多年建设已形成较为完善的公路网。银（川）古（窑子）王（家圈）高速公路及国道307线沿本井田南部东西向穿过，向西经灵武市、吴忠市及青铜峡镇可接国道109线和包兰铁路，向东经盐池县、定边县可达榆林、延安、太原等地。包（头）兰（州）国铁干线于矿区西部约85km处南北向通过，接轨于大坝车站的灵武铁路专用线，已于1995年10月建成通车，目前已延伸至灵武矿区古窑子车站，并通往各大矿区，线路全长70km，拟建的太中银铁路从井田南部通过。另外，井田距离银川河
3、东机场约48km，可通过银（川）古（窑子）王（圈梁）高速公路直达机场，交通十分方便，(图1-1 交通位置图) 1.1.2 地形地貌井田内地形为低山丘陵，西高东低，南高北低，间有植被。井田内最大高程点位于南端的杨家庄（1404号钻孔附近），海拔高度为1426m，最低高程点位于井田北端唐家湾，海拔高度为1288m，相对高差约138m。1.1.3 地面水系区内无常年地表迳流，仅在井田北端长城南侧的边沟有水流，源头在清水营一带。上游平时无水，仅中、下游有细小水流，自东而西经横城勘探区北端在临河汇入黄河，迳流量一般为2.8540.5升/秒，矿化度低，可供饮用。1.1.4 气象特征本区属半干旱半沙漠大陆性
4、气候。据灵武市气象资料，年最高气温41.40（1953年），最低-28（1954年），气候干热，昼夜温差大。降雨多集中在7、8、9月份，年降雨量最大为299.1mm，最大年蒸发量达2771mm，蒸发量为降雨量的十倍左右。无霜期短，约在5月中旬至9月底。风季多集中在春秋两季，最大风力达8级一般为45级，多为北及西北风，春季时有沙尘暴天气出现。冰冻期自每年10月下旬至翌年3月下旬，最大冻土深度为1.09m（1968年2月），一般为0.51.0m。1.1.5 地震情况本区居鄂尔多斯盆地西缘断褶带中部，属吴忠地震活动带。地震震中多分布在黄河沿岸，10101991年间发生大地震11次，震级4.95.5级
5、之间，近期弱震时有发生。地震活动在空间上以吴忠、灵武两地相互转移，呈一密集的地震分布。近期与历史上的地震活动位置比较接近，反映了构造活动至今仍在持续进行。根据宁夏地震裂度区划图，勘查区地震裂度为度，地震动峰值加速度在0.15g。1.1.6 地区经济概况该区经济较为落后，井田内座落有四个自然村，有清水营一队、清水营二队、杨家庄、方家老庄，没有大规模的工业厂矿，井田南部的京盛煤矿为该区的主要工业。主要以农、牧业为主，农作物一年一熟。有荞麦、玉米、马铃署、胡麻等。为响应国家号召，实行“退耕还林”、“退牧还草”政策，农牧民以种草植树为主，经济来源主要靠筛砂、运输。1.1.7 矿区开发简史井田南部有京盛
6、煤矿一座，设计年生产能力为1.5Mt，开采二、三、五层煤，煤层总厚约7m，走向长2.4km，倾斜宽约0.43km，占有资源量8.5Mt；井田外围西南方向的灵武矿区有灵新煤矿、磁窑堡煤矿和建设中的羊场湾大井，设计能力分别为2.4、1.5和8Mt。1.1.8 地面建(构)筑物及设施地面村庄主要建筑大致分为两种：一种为80年代建造的砖木结构平房，结构整体性较差，抵抗地表变形能力较弱；另一种为90年代建造的砖混结构的平房，设有基础圈梁、檐圈梁和构造柱，建筑物整体性较好，抵抗地表变形的能力较强。1.2 矿井外部建设条件及评价1.2.1 运输条件经过多年建设已形成较为完善的公路网。银（川）古（窑子）王（家
7、圈）高速公路及国道307线沿本井田南部东西向穿过，向西经灵武市、吴忠市及青铜峡镇可接国道109线和包兰铁路，向东经盐池县、定边县可达榆林、延安、太原等地。包（头）兰（州）国铁干线于矿区西部约85km处南北向通过，接轨于大坝车站的灵武铁路专用线，已于1995年10月建成通车，目前已延伸至灵武矿区古窑子车站，并通往各大矿区，线路全长70km，拟建的太中银铁路从井田南部通过。另外，井田距离银川河东机场约48km，可通过银（川）古（窑子）王（圈梁）高速公路直达机场，交通十分方便。1.2.2 电源条件本区电源主要为灵武矿区110KV变电站，该变电站位于灵新煤矿工业场地以北500m处，设计规模为两台250
8、00KVA变压器。目前已建成投运，其电源以两回LGJ240的110KV线路取自灵武东山220KV变电站，该变电站220KV电源取自大坝电厂及宁夏电网。沿古王高速公路以北4km左右，已架设一条由灵武东山变电站至盐池的220KV供电线路。东山变电站安装两台变压器，总容量240MVA。为满足鸳鸯湖地区负荷发展需要，自治区政府规划建设白芨滩110KV变电站，由灵武矿区110KV变电站以双回110KV线供电，矿区电力可靠。1.2.3 水源条件本区居民饮用水主要取自于白芨滩供水站。对井田具有供水意义的地下水主要有供灵武矿区的金银滩水源地，供水能力为30000m3/d，水源可靠。另外，金银滩水源地西北部尚有
9、横城、面子山水源地，预计可开采量3000040000m3/d，但勘探程度不够，目前尚不具备开采条件。矿区附近具有供水意义的地表水有位于矿区西部60km处的黄河水。根据宁夏自治区政府的综合调配，在满足现有各种规划用水的情况下，国家批准宁夏自治区使用的黄河取水指标尚有8.35亿m3/a可供调配使用。目前，自治区政府已经规划修建从黄河取水至重化工基地的供水工程，本矿井的水源可结合能源重化工基地建设，统一修建取水供水工程，矿井用水直接从能源重化工基地鸳鸯湖专线供水管网接取。1.2.4 其它建设条件井田西南部地表出露的三叠系地层中的长石石英砂岩，白垩系宜君组中的砾岩、石英岩及砂岩砾岩，砾径较大，胶结尚好
10、。另外，在井田西部回民巷沟中有大量的砂石，均可作为建筑材料使用。1.3 矿井资源条件1.3.1 地层根据全国地层多重划分对比研究宁夏回族自治区岩石地层（1996年）岩石地层的划分成果，鸳鸯湖矿区属晋冀鲁豫地层区（V4）、华北西缘地层分区（V41）、桌子山-青龙山地层小区（V41-2）。根据区域地质资料，桌子山-青龙山地层小区（V41-2）为中生代拗陷区，以中生代地层最为发育。古生代地层被广泛发育的中、新生代地层所掩盖，埋藏较深。仅在矿区西北部的横城和西南部的韦州煤田有零星出露，缺失三叠侏罗系沉积，新生界普遍发育（见表1-1）表1-1 地层特征表地层时代厚 度 （m）岩性描述及接触关系古生物特征
11、分布情况界系统组新 生 界 Cz第 四 系 Q9.74 由风积砂、砂土组成全区广泛发育。古 近 系 E渐新统E3清水组E3q100.0 紫红色粘土、砂质粘土，泥质为主，局部夹砂质，与下伏地层呈不整合接触。主要发育在横城地区，其它区域零星分布。表1-1 区 域 地 层 简 表 续 表地层时代厚 度 （m）岩性描述及接触关系古生物特征分布情况界系统组中 生 界 Mz白 垩 系 K下统K1洛 河 组 K1lh217.0 棕红色块状，粗、中粒砂岩夹泥岩、粉砂岩、细粒砂岩透镜体，与下伏地层呈整合接触。区内东南部零星分布。宜 君 组 K1y887.0 灰紫色砾岩为主，砾石大小悬殊，成分复杂，主要以灰岩、砂
12、岩、石英岩为主，与下伏地层呈不整合接触。横城以东，碎石井、鸳鸯湖以北未发育。侏 罗 系 J上 统 J3安 定 组 J3a230.5 棕褐、灰绿、紫红、土黄色泥岩、沙质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩为主、与下伏地层呈整合接触。鸳鸯湖矿区、灵武矿区及马家滩矿区。中 统 J2直 罗 组 J2z448.6 以紫红、灰绿、蓝灰色泥岩、粉砂岩、细粒砂岩为主，向下粒度变粗，底部为一层灰白色含小砾石粗砾砂岩，与下伏地层呈整合接触。Picenapollenites sp Quadraculina Classopollis sp延 安 组 J2y326.0 灰白色砂岩、灰及深灰色粉砂岩，泥岩为主，含编号及未编号煤层30余
13、层，与下伏地层呈假整合接触。Podozamites sp Equisetites sp Cladophlebis sp三 叠 系 T上 统 T3上 田 组 T3s1270.0 深灰色微带绿、黄绿、灰白色砂岩、粉砂岩，下部色调以绿色、黄绿色为主，粒度变粗，与下伏地层呈整合接触。Neocalamites Unio ningxiaensis Unio huangbagauensis中 统 T2二 马 营 组 T2e650.0 灰紫色、紫红色、黄绿色中厚层状砂岩，砂岩中含紫红色泥岩，粉砂岩砾块，且具独特的“砂球状”构造，与下伏地层呈假整合接触。未见化石中 统 T2二 马 营 组 T2e650.0 灰紫
14、色、紫红色、黄绿色中厚层状砂岩，砂岩中含紫红色泥岩，粉砂岩砾块，且具独特的“砂球状”构造，与下伏地层呈假整合接触。未见化石表1-1 区 域 地 层 简 表 续 表地层时代厚 度 （m）岩性描述及接触关系古生物特征分布情况界系统组古 生 界 Pz二 叠 系 P上 统 P2孙 家 沟 组 P2sj226.0 中上部为棕红色、紫红色中粗粒砂岩、粉砂岩，底部为砾状砂岩，与下伏地层呈整合接触。未见化石横城矿区及韦州矿区石 盒 子 组 P1-2sh219.5 上部以紫、灰紫色泥岩为主，中部以灰绿色泥岩为主，夹薄层砂岩，下部含植物化石，与下伏地层呈整合接触。Gigantopteris yuananensis
15、 Tingiahamaguchii下 统 P1170.5 上部以灰紫、紫、灰绿色，粉砂岩为主，下部以灰白色砂岩为主，夹12层薄煤，并含植物化石，与下伏地层呈整合接触。Pecopteris anderssonii Pecopteris sp Taeniopteris sp山 西 组 P1s77.0 灰白、深灰色砂岩，深灰、灰黑色粉砂岩，其中夹可采煤层13层及薄煤层，与下伏地层呈整合接触。Annularia sp Taeniopteris Pecopteris sp石 炭 系 C上 统 C2太 原 组 CP2t78.0 灰色、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层24层及薄层灰岩组成，本组旋回结构清晰，与
16、下伏地层呈整合接触。Neuropteris aovataDictyoclostusTingiahamaguchii土 坡 组 C2t286.0 灰黑色砂岩，粉砂岩夹薄层泥岩，灰岩含较丰富的腕足类等化石，底部主要为黑灰色泥岩，夹数层薄煤层，与下伏地层呈不整合接触。Neuropteris gigantea Ounbarlla Subpapyracea Nereuropteris奥 陶 系 O下 统 O1马 家 沟 组 O1m682.5 灰色、灰褐色隐晶灰岩，含白云质隐晶灰岩，有红绿色藻、腕足、介形虫及海绵骨针等化石碎片。 1.3.2 构造1、井田地质构造特征宁夏以青铜峡固原断裂为界将境内划分两个一
17、级大地构造单元，其东北侧为华北地台，西南侧属秦祁褶皱带。根据宁夏回族自治区煤炭资源预测与评价报告（1994年第三次煤田预测）构造划分成果（见图2-2-1），鸳鸯湖矿区属华北地台（A）、南北向逆冲构造带（A2）、桌子山-横山堡逆冲带（A23）。本区东临鄂尔多斯台拗，西接六盘山弧形构造带，呈一南北向之狭长地带，其南北方向均延至区外。本区由一系列走向NNW或近SN向的褶皱群及与之相伴的断层组成。北部以褶皱为主，断层稀少，向南断层发育破坏了褶曲的完整性。晚古至中生代区内大幅度沉降，古生代南段沉降较深，沉积较厚；中生代北段沉降较深，沉积较厚。加里东运动（中奥陶纪末）除固原县的石节子沟仍为海水浸漫外，全区
18、大部分上升成为陆地，缺失晚奥陶世、志留纪、泥盆纪及早石炭世地层的沉积。早华力西旋回在本区没有明显的构造运动，继加里东旋回，区内继续隆起上升。中华力西旋回本区表现为沉降运动，石炭系上统土坡组、太原组，不整合于奥陶下统之上。晚华力西旋回，海水退出本区，致使早二叠世早期山西组及其以后的沉积全为纯陆相碎屑建造。印支亚旋回的早期，在本区表现为升降运动，缺失早三叠世沉积，但原有的构造格局没有显著的改变，沉积了三叠系中、上统。印支亚旋回的晚期，在本区表现为大规模上升隆起。上田组地层受到不同程度的剥蚀，瓦窑堡组在矿区内剥蚀殆尽，早侏罗世富县组在区内的缺失，延安组与下伏上田组间的假整合等都是其重要标志。燕山运动
19、为本区主要构造运动。早燕山亚旋回本区表现为升降运动，期间沉积了侏罗系中统延安组、直罗组和侏罗系上统安定组；中燕山亚旋回期（中侏罗世末至早白垩世初）构造运动在本区表现剧烈，使侏罗系及其以前的地层褶皱成山，形成一系列近南北走向的褶曲及断裂，致使该褶带构造已具雏形，表现在早白垩世边缘相砾岩以角度不整合沉积于前期地层之上；晚燕山亚旋回期，发生在早白垩世后，本褶带再度褶皱隆起，该构造层之方向继承了前构造层之方向，所生成的各构造在前期构造之上，致使该褶带之构造趋于成熟。喜山旋回在银川地堑表现强烈，据钻探资料证实该区沉降较深，沉积厚度达3000m以上。在第四系、古近系地层中有小型褶曲及断裂。2、褶曲、鸳鸯湖
20、背斜纵贯全区，轴向自南向北有一定的变化，南段为N3215E，向北渐转为近南北向，北段渐转为N25W，轴面东倾，倾向78，两翼地层不对称，西翼陡，地层倾角3870，东翼缓，地层倾角15左右，该背斜向南延至马家滩萌城勘探区称为冯记沟背斜。、清水营向斜位于矿区北部，轴向自北向南有一定的变化，在第11勘探线以北轴向为N12E，第11勘探线以南轴向为N30W。延展长度约2.63km，向北在宁蒙边界处趋于消失，向南在Q202孔西消失。为一宽缓的向斜构造，两翼基本对称，西翼倾角513，东翼510，向北轴部呈下降趋势，变化比较平稳，倾伏角为8。、清水营背斜位于矿区北部轴向近南北，延展长度约2.25km，向北在
21、宁蒙边界处趋于消失，向南在Q202孔东消失。为一宽缓的背斜构造，受F2断层的影响东翼略陡于西翼，西翼倾角510，东翼615，向北轴部呈下降趋势，变化比较平稳，倾伏角为9。、张家庙向背斜位于矿区南部，轴面走向N8W渐转为N13E。延展长度为5.65.95km，在8勘探线附近消失，向南延至马家滩萌城勘探区。轴面东倾倾角80，两翼均不对称，向斜西翼较缓，倾角1020，向斜东翼、背斜西翼陡，倾角2045，背斜东翼较缓，倾角1025。3、断层F1正断层位于Q4031205号钻孔一线。延展长度约3337m，向东北方向跨过长城延伸至内蒙古境内。自西向东走向由N50E，渐变为N70EN42E、倾向SE，倾角约
22、6772，落差3080m，落差由上到下变大。在Q403号钻孔中，地层缺失37.71m，缺失四上、四煤，属详细查明断层（见图3-2-14）。 F2逆断层位于方家老庄西北约800m。延展长度约1752m，走向为N55E、倾向SE，倾角约6375，落差035m，属查明断层（见图3-2-19）。表1-2 主要断层特征表序号断层名称断层性质断层产状区内走向长度（m）控制程度备注走向倾向倾角（）落差（m）1F1 正NESE49801242Q403号钻孔控制，地层缺失37.71m。缺失四上、四煤，三维地震解释。2F2逆NESE125751242二维地震解释1.3.3 煤层 本井田内延安组含煤地层平均厚为27
23、6.50m，含煤层为22层，平均总厚为28.54m，含煤系数为10.3%(28.54/276.510.3)。其中：编号煤层总20层。编号煤层中可采或局部可采煤层为14层，自上而下编号为：二、三、三下、四上、四、五、六、八、十、十一、十二、十五、十七、十八煤。全区可采煤层为4层。1) 二煤 是该井田最主要的可采煤层，位于含煤地层最上部，全区发育，分布面积为51.55km2，煤层较稳定，全部可采。上距直罗组与延安组分界线为016.40m，平均为2.13m，大部分地段与J2z/J2y分界线直接接触。井田内见煤点为55个，其中：中厚煤层点占为22%、厚煤层点占为76%、特厚煤层点为2%。煤层厚度为2.
24、065.22m，平均为3.00m，可采厚度为2.068.10m平均为 4.75m，属中厚厚煤层。厚度变化总体呈现为：自西向东、自北向南逐渐变薄。含夹矸为01层，厚度为0.090.64m。夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩为主要成分，多位于煤层的中下部位，层位较为稳定，结构比较简单。综上所述：二号煤为厚煤层，厚度有一定的变化且规律明显，结构较简单，煤类以长焰煤为主，不粘煤次之，全区可采，属于稳定煤层。2) 三煤 上距二号煤为3.0722.47m，平均为14.21m，与二煤的层间距较为稳定。层位较为稳定，基本全区可采，不可采点多为砂体冲刷，煤层分布面积为52.07km2，可采面积38.38km2。井田内见煤
25、点50个，其中：不可采煤层点占6%、薄煤层点占18%、中厚煤层点占76%。煤层厚度0.303.28m，平均为1.70m，可采厚度为1.073.28m，平均为1.65m，属中厚煤层。井田中部较厚，向南、向北逐渐变薄。含夹矸01层，厚度为0.040.46m。夹矸岩性以粉砂岩、炭质泥岩为主，少量泥岩，多位于煤层的上部，层位较为稳定，结构较简单。综上所述：三煤为中厚煤层，属较稳定煤层。八煤位于延安组第三段5小旋回的顶部。层位稳定，全区可采，煤层分布面积59.72km2。上距三煤10.1150.40m，平均20.94m，与三煤的层间距自北向南逐渐变大。井田内见煤点68个，全部可采，其中：薄煤层点占6%、
26、中厚煤层点占82%、厚煤层点占12%。煤层厚度0.954.44m，平均2.76m，可采厚度0.853.97m，平均2.65m，属中厚煤层。厚度变化总体呈现为：井田中北部较厚，向南逐渐变薄。最厚点位于Q405号钻孔，最薄点位于309号钻孔含夹矸02层，厚度为0.020.52m。夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩为主，少量粉砂岩，结构较简单。顶板岩性多为粉砂岩、泥岩；底板岩性以粉砂岩为主。综上所述：八煤为中厚煤层，厚度变化规律明显，结构较简单，煤类以不粘煤为主，长焰煤次之，全区可采，属稳定、对比可靠煤层。十煤位于延安组第三段4小旋回的顶部。层位稳定，大部可采，煤层分布面积62.09km2，可采面积52.79
27、km2。上距八煤8.9628.51m，平均18.74m，与八煤的层间距较为稳定。井田内见煤点76个，有63个可采，其中：不可采煤层点占17%、薄煤层点占21%、中厚煤层点占62%。煤层厚度0.102.30m，平均1.33m，可采厚度0.872.30m，平均1.46m，属薄中厚煤层。厚度变化总体呈现为：Q2勘探线以北及4勘探线以南地区较薄，自西向东逐渐变厚。最厚点位于Q702号钻孔，最薄点位于1105号钻孔（见图4-3-27、图4-3-28、图4-3-29、图4-3-30）。含夹矸01层，厚度为0.040.35m。夹矸岩性为泥岩、炭质泥岩，结构简单。顶板岩性以粉砂岩为主、细粒砂岩次之；底板岩性以
28、粉砂岩为主、泥岩次之。序号煤层全区厚度（m）煤层可采区厚度（m）煤层层间距（m）煤层结构顶底板岩性煤层稳定性煤层可采范围煤层视密度最小最大平均最小最大平均最小最大平均夹矸层数夹矸厚度（m）顶板底板22.068.224.882.068.104.743.0722.47 14.2110.31不稳定不稳定稳定1.430.193.191.680.803.191.956.8833.1018.0500中等中等稳定1.480.954.442.760.853.972.65 21.2851.1537.7810.32中等中等稳定1.4100.102.501.440.572.501.5414.8440.4025.05
29、00中等中等稳定1.4综上所述：十煤为中厚煤层，厚度变化规律明显，结构简单，煤类以长焰煤为主，不粘煤次之，大部可采，属稳定、对比可靠煤层。（见表1-3）表1-3 可采煤层特征表1.3.4 煤质1、煤类 井田内各煤层的物理性质变化不大，均为黑色，沥青、丝绢光泽，平坦状、阶梯状、参差状断口，内生裂隙较发育。结构以条带状为主，构造多为层状。各煤层宏观煤岩成分以暗煤为主，夹镜煤条带，丝炭多沿层面呈长条带状或透镜体分布。宏观煤岩类型以半暗煤为主，部分半亮煤、暗淡煤。各可采煤层平均视密度为1.391.47，平均真密度为1.531.632、煤质分析 显微组分中有机组分平均占85.8%，其中镜质组为31.5
30、53.4%，平均45.28%；惰质组为43.966.6%，平均52.89%；壳质组为0.93%，平均1.84%。无机组分含量为6.5 21.3%，平均为14.19%；无机组分中以粘土矿物为主，平均为11.56%，占无机组分的81.5%。二六煤镜质组含量为31.548.7%，平均为42.03%；八十五煤镜质组为49.453.4%，平均51.16%；十七十八煤镜质组为38.544.4%，平均为41.95%，含煤地层中，上部和下部煤层镜质组含量低于中部煤层。惰质组含量变化情况与镜质组相反，上部和下部煤层含量高于中部。上部平均56.51%，中部平均46.46%，下部平均55.16%（见表1-4）。表1-4 煤质特征表序号煤层名称牌号水分
