龙王沟矿井初步设计.doc
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龙王沟矿井初步设计
摘要 2
Abstract 3
第一章井田概况及矿井建设条件 4
第一节井田概况 4
第二节矿井资源条件 7
第二章井田境界与储量 26
第一节井田境界 26
第二节地质储量的计算 27
第三节可采储量的计算 27
第四节矿井设计生产能力及服务年限 27
第三章井田开拓 29
第一节开拓方式及井口位置 29
第四章矿井基本巷道及建井计划 34
第一节井筒、石门与大巷 35
第二节井底车场及硐室 36
第三节建井工作计划 37
第五章采煤方法 38
第一节采煤方法的选择 38
第二节确定盘区巷道布置 45
第三节工作面生产能力与劳动组织 46
第四节盘区准备与工作面接替 48
第六章井下运输 50
第一节煤炭运输方式及设备选型 50
第二节辅助运输方式及设备选型 55
第三节矿井车辆配备 58
第七章矿井通风与安全 60
第一节瓦斯涌出量计算 60
第二节矿井通风 61
第三节通风设备选型 68
第四节安全生产技术措施 70
第八章主要技术经济指标 72
参考文献 75
致谢 76
摘要
鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司龙王沟矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇南7km；井田东西最长5.62km,南北最长10.48km，井田面积51.15km2.主要开采6号煤层。
本矿采用斜井开拓6号煤层。
共有主井工业场地和副井工业场地。
全井田划分14个盘区，矿井设计生产能力矿井服务年限为70年。
本井田设计采用倾斜长壁采煤法开采。
回采工艺采用后退式、综合机械化放顶煤采煤法。
工作制度为“四六制”，三班采煤，一班检修。
工作面的设备有双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板输送机、破碎机、转载机等。
采空区采用全部垮落法管理顶板。
矿井运输大巷采用皮带运输作为主要运输。
此外采用无轨胶轮车作为辅助运输，通风方式为中央并列式通风。
矿井总风量为135m3/s,主风扇工作方式为机械抽出式。
关键字：
斜井盘区式倾向长壁采煤法
设计人：
刘彦辉
Abstract
OrdosCityofthesourceMiningDevelopmentCompanyLimitedLongwanggouminelocatedinInnerMongoliaErdosZhungeerXuejiawanSouth7km;Idathingsup5.62km,thelongestnorth-south1048km,Idaarea51.19km2majorcoalminingonthe6th..Themineusesinclinedtoexplorethe6thseams.Thereareindustrialsitesandauxiliaryshaftmainshaftindustrialsites.Full-Idadivision14panels,minelifeof89years.
TheIdadesignuseslongwallminingmethodtomining.Recoveryprocessusingretreat,mechanizedcavingminingmethod.Workingsystemforthe"forty-six"system,threeshiftsmining,agroupofmaintenance.Thedevicehasanadjustablefacedoubledrumshearer,hydraulicsupport,flexiblescraperconveyors,crushers,loaderandsoon.Gobuseofallmanagementroofcavingmethod.
Minehaulageroadwaytransportbybeltasthemaintransport.Inadditiontheuseoftracklessrubbertirevehicleasanauxiliarytransport,ventilationcentralparallelventilation.Minethetotalairvolume135m3/s,themainworkofthemechanicalfanoutofstyle
Keywords:
inclinedshaft；paneltype；tothelongwallminingmethod
第一章井田概况及矿井建设条件
第一节井田概况
一、矿区的地理位置及交通条件
1.地理位置
龙王沟井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市以东120km处，准格尔煤田中北部。
行政区划属鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇管辖。
地理坐标为：
东经111°09′30″～111°17′42″，北纬39°47′57″～39°50′44″，面积51.149km2。
2.交通情况
（1）公路
G109国道从井田南部东西向通过，呼和浩特—准格尔高速公路（S103高速），途经薛家湾镇，该公路从井田西部南北向通过。
井田北距准格尔旗薛家湾镇约7km。
准格尔旗薛家湾镇向西沿G109国道127km至鄂尔多斯市东胜区，与G210国道相接，沿S103省道向北118km到达自治区政府所在地呼和浩特市。
井田内除主要公路干线外，乡间道路四通八达，但路况相对较差，交通尚属便利。
（2）铁路
大～准铁路是神华集团准格尔能源有限责任公司所属专用铁路，该线东起大（同）～秦（皇岛）线大同站，西至矿区薛家湾镇（本区北距薛家湾镇约7km），全长264km，为工企I级电气化铁路，目前通过能力60.0Mt/a，该线已进行改扩建，并将逐步改建，运力将达1.0～1.5亿t/a。
准（格尔）～东（胜）铁路是地方投资建设的地方铁路，该线东起大～准线薛家湾站，西延至包（头）～神（木）铁路巴图塔站，全长145km，为工企Ⅱ级铁路，运力可达8.0Mt/a。
区内交通较为便利，为本区的煤炭外运提供了良好的交通条件。
图1-1-1井田交通位置图
二、地形地貌
井田位于鄂尔多斯黄土高原之中部，属典型的黄土高原地貌，沟壑纵横。
地表大部为黄土所掩盖。
基岩仅在较大的沟谷两侧出露，植被较少，地势总体西高东低。
最高处位于西部西院疙棱，海拔高程+1329.8m，最低点位于点岱沟沟口，海拔高程+1116.90m，一般+1200m～+1280m，相对最大高差212.90m。
三、水源条件
本区气候干燥，降水量少，蒸发量远大于降水量，黄河为附近最大的地表水体，但取用黄河水受到严格限制。
井下生产及选煤补充用水利用处理后的井下水。
四、电源条件
矿井位于鄂尔多斯电网的最东端，附近的主要电源点有：
万家寨、榆树湾、沙圪堵、海子塔、南山110kV变电站、银泽等110kV变电站。
五、气象特征
本区属典型的大陆性干旱气候，冬季严寒而漫长，夏季温热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差大。
据内蒙古气象局2011年最新资料记载，本区年平均气温8.6℃，极端最高气温37.6℃（2010年7月30日），极端最低气温－27.9℃（2008年1月24日）。
结冰期为每年11月中旬至翌年4月中旬，最大冻土深度1.50m。
年总降水量323.5mm（2009年）～502.8mm（2008年），平均410.4mm，降雨多集中在7、8、9月，占年降水量的60%～70%，月最大降雨量247.50mm，分布极不均匀。
年总蒸发量2001.2mm～2284.7mm，平均2133.4mm。
无霜期约150天，初霜日为每年9月30日左右，最大积雪深度20mm～150mm。
因受季风影响，本区春季多风，风速一般为16m/s～20m/s，年最大风速28.4m/s。
六、地震情况
根据内蒙古地震观测资料记载，1976年4月4日，和林格尔县新店子一带，发生了6.3级地震，震中距本区约120km，地震裂度6度，波及本区。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），本区地震烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.1g
第二节矿井资源条件
一、地层
（一）区域地层
准格尔煤田区域地层由老至新有：
太古界（Ar）、寒武系（Є）、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）。
准格尔煤田区域地层详见表1-2-1。
表1-2-1准格尔煤田区域地层特征表
地层单位
厚度
（m）
岩性描述
界
系
统
组
新
生
界
第
四
系
全
新
统
Q4
0～25
为冲洪积层和风积层。
不整合于一切老地层之上。
更
新
统
马兰组
（Q3m）
0～100
浅黄色粉砂质黄土，具垂直节理，含钙质结核，不整合于一切老地层之上。
第
三
系
上
新
统
N2
0～50
浅红色含砂粘土，含钙质结核，底部为浅灰黄色砾岩夹砂岩透镜体，不整合于一切老地层之上。
中
生
界
白垩
系
下
统
志丹群
（K1zh）
392
上部为棕红色含砾中、粗粒砂岩，夹砂质泥岩，局部夹疏松砾岩，下部为浅红色砾岩，发育大型交错层理，与下伏地层呈不整合接触。
三
叠
系
下
统
和尚沟组
（T1h）
>165
棕红色、砖红色中细粒砂岩及粉砂岩，夹棕红色砂质泥岩，与下伏地层整合接触。
刘家沟组
（T1l）
257～385
浅灰、浅灰绿色细粒砂岩，夹棕红色砂质泥岩，含砾中粗粒砂岩，交错层理，与下伏地层整合接触。
古
生
界
二
叠
系
上
统
石千峰组
（P2sh）
>170
上部棕红色砂质泥岩，灰绿色砂岩，下部灰绿色砂岩，夹浅红色泥岩，底部为灰白色含砾粗砂岩。
与下伏地层整合接触。
上石盒子组（P2s）
>290
紫红色砂质泥岩为主，夹灰绿色、灰白色中粗粒砂岩，含铁质结核。
与下伏地层整合接触。
下
统
下石盒子组（P1x）
150
黄绿色、黄褐色、紫红色砂质泥岩，夹灰白色、灰绿色砂岩，局部底部夹薄煤线，与下伏地层整合接触。
山西组
（P1s）
38～107
灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，本组含煤5层，局部可采，含丰富植物化石。
与下伏地层整合接触。
石炭系
上统
太原组
（C2t）
24～180
上岩段由灰白色砂岩，灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、煤层组成，南部夹1～2层泥质灰岩，全组含煤五层，其中6号煤全区可采，较稳定。
富含植物和动物化石。
下岩段由黄褐色石英砂岩，含炭质粉砂泥岩、高岭土石粘土岩，底部时有鸡窝状褐铁矿（山西式铁矿），与下伏地层呈假整合接触。
奥
陶
系
中
统
马家沟组（02m）
120～230
上部为浅灰色泥质灰岩，厚层状石灰岩夹薄层状灰岩，下部为白云质灰岩及厚层状白云岩。
与下伏地层平行不整合接触。
出露于黄河两岸各大沟谷中。
下
统
亮甲山组（O1l）
60
以灰黄色、浅黄色薄层状灰岩为主，夹竹叶状白云岩及含燧石条带的白云岩，与下伏地层呈整合接触。
出露于黄河两岸各大沟谷中。
冶里组（O1y）
50
由灰白、黄褐色、黄灰色厚层及中厚层状结晶灰岩组成。
出露于黄河以东。
寒武系
上统
凤山组（Є3f）
86
上部为灰白色、浅灰色薄层～厚层白云质灰岩及薄层泥质灰岩，夹黄褐色中厚层竹叶状灰岩；中部为灰岩、泥灰岩及生物碎屑灰岩；下部为白云质灰岩及竹叶状灰岩、生物碎屑灰岩。
与下伏地层长山组（Є3c）整合接触。
出露于黄河以东。
长山组（Є3c）
<10
为灰紫色中厚层状灰岩，含白云质结晶灰岩，局部夹生物碎屑灰岩，与下伏地层崮山组（Є3g）整合接触。
出露于黄河以东。
崮山组（Є3g）
90
为深灰、灰、杂色中厚层竹叶状灰岩，生物碎屑灰岩，鲕状灰岩夹暗紫色钙质泥岩，与下伏地层整合接触。
（二）井田地层
井田内大部被第四系黄土和风积沙所覆盖，只有局部的梁顶或冲沟中才有基岩出露，但仅为非煤系地层。
根据地表出露及钻孔揭露，本井田地层层序自下而上为：
奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系上统太原组（C2t）、二迭系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）、上统上石盒子组（P2s）、石千峰组（P2sh）、三叠系下统刘家沟组（T1l）、第三系上新统（N2）、第四系（Q）。
下面由老到新分别加以叙述：
1.奥陶系中统马家沟组（O2m）
为浅海相沉积。
岩性下部为灰白、黄褐色中厚层状结晶白云岩、白云岩及白云质灰岩；中部为浅灰色、灰黄色中厚层状白云岩及泥质白云岩；上部为浅灰黄色、棕灰色薄层泥质灰岩、厚层状石灰岩，夹有薄层石灰岩，局部有豹皮状灰岩。
井田内有11个钻孔揭露至奥陶系灰岩，揭露厚度0.50m（L15号孔）～39.88m（322号孔），平均8.17m，与下伏地层亮甲山组（O1l）呈平行不整合接触，井田内未出露。
2.石炭系上统太原组（C2t）
为过渡相～沼泽相三角洲相沉积。
根据岩性特征分为上、下两个岩段：
下岩段（C2t1）岩性为灰色、灰白色砂岩、粘土岩及灰黑色泥岩。
上部偶见煤线，底部为一层灰色～灰白色厚层状铝土质泥岩（层位相当于G层铝土矿）和一层鸡窝状褐铁矿层，俗称“山西式铁矿”层。
上岩段（C2t2）是本井田主要含煤地层。
由黑色泥岩、砂质泥岩，灰白色粗、细粒长石石英砂岩、粉砂岩薄层及粘土岩组成。
含6、7、8、9、10煤组（层）。
依据相旋回规律及其岩性组合特征，习惯上将本组划分为上下两个亚段：
下段：
起自该组地层底部的灰白色石英砂岩（K1），至9上煤层顶板之上的粘土岩或砂质泥岩。
含9上、9、10号煤层，岩性主要为黑色泥岩、砂质泥岩，灰黑色砂质粘土岩、粉砂岩、煤组及灰白色厚层状石英砂岩。
该段顶部为黑色薄层泥岩，块状，致密。
上部为灰白色粗粒砂岩，厚约7m，遍布全区。
中部主要为灰黑色，黑色泥岩和9上、9、10号煤层，9上煤局部发育，不可采，9号煤全井田大部可采，10号煤层极不稳定，不可采。
下部为一层灰白色厚层状中～粗粒长石石英砂岩（K1标志层），具大型斜层理，板状交错层理，结构疏松。
为上下岩段的分界标志。
最大厚度约20.30m，一般5.38m左右，该砂体全井田分布。
厚砂体多位于先期开采地段，对于煤层的沉积无明显的控制作用。
上段：
自下段顶部到6上煤层顶部的黑色泥岩或灰黑色粘土岩顶，含6上、6、7、8号煤层。
岩性主要为黑色泥岩，灰黑色粘土岩夹煤层，下部为一套灰白色厚层状的长石石英砂岩（K2），分选差，磨圆度亦差，最大厚度7.8m，一般3.57m左右，局部夹薄煤线。
该层全井田大部分布，较稳定，属一层较稳定的标志层。
本组钻孔揭露厚度44.31m（0322号孔）～108.52m（H11号孔），平均66.81m。
井田东南部以H11号钻孔为中心，太原组地层沉积厚度最大，西部沉积厚度均一，东部边界处沉积厚度较小。
与下伏地层平行不整合接触，井田内无出露。
3.二叠系（P）
（1）山西组（P1s）：
为内陆碎屑岩沉积。
为本井田的含煤地层，岩性主要由浅灰色粘土岩，灰色、灰黑色泥岩、砂泥岩，灰白色中、粗粒石英砂岩及1、2、3、4、5号煤层组成。
从下往上分为三段：
下段（P1s1）：
上部为灰黑色泥岩、砂泥岩，浅灰色粘土岩及灰色粉砂岩互层，含4、5号煤层，4号煤层极不稳定，不可采，5号煤层不稳定，局部可采。
下部为一套灰白色，黄褐色厚层状粗粒长石质石英砂岩（K3），局部含砾，厚度0～70.48m，一般10m，不稳定。
K3砂岩厚砂带位于井田东部及北部附近，沿NW－SE向展布。
本套砂岩对6上、6号煤局部地段有剥蚀现象，是山西组与太原组的分界标志。
中段（P1s2）：
顶部为浅灰色块状砂质粘土岩，质差，遍布全井田。
上部为灰、灰黑色泥岩，砂泥岩，砂质粘土岩，与薄层砂岩互层。
夹1、2、3号煤层，1、2号煤层极不稳定，不可采，3号煤层主要分布于井田东部。
下部为灰白色粗粒石英砂岩，具斜层理，分选差，滚圆度中等，局部地段含灰岩球砾。
上段（P1s3）：
上部为灰色、深灰色泥岩，砂泥岩互层。
局部夹砂质粘土岩及砂岩薄层。
下部为灰白色粗粒砂岩，局部含砾。
该组地层厚度20.00m（0403号孔）～91.80m（L01号孔），一般52.83m，全井田分布。
与下伏太原组地层整合接触。
在井田内未出露，出露在井田外陈家沟门以西及黑岱沟下游各支沟中。
（2）下石盒子组（P1x）：
为内陆盆地砂泥质沉积。
岩性主要由一套巨厚层状的紫红色、绛紫色砂岩、杂色砂泥岩、泥岩及灰白色、灰黄色粗粒长石石英砂岩组成，夹灰绿色粘土岩薄层。
分二段：
下段（P1x1）：
上部岩性为绛紫、杂色粗～细粒石英砂岩、砂泥岩、泥岩互层。
中下部岩性为厚层状绛紫色砂岩、紫杂色砂质泥岩、泥岩。
底部为灰白、灰黄色粗粒长石石英砂岩（K4），局部含砾。
是与下伏山西组地层的分界标志。
上段（P1x2）：
岩性主要为灰绿色粗砂岩、砂质泥岩、砂质粘土岩。
该组地层残存厚度18.10（304号孔）～148.34m（330号孔），平均86.99m，全井田分布。
与下伏地层山西组整合接触。
出露在永兴店以东的沟谷中。
（3）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。
本组地层残存厚度8.08m（316号孔）～248.08m（0702号孔），平均厚度115.63m，与下伏地层下石盒子组（P1x）整合接触。
井田内各大沟谷中普遍出露。
（4）石千峰组（P2sh）：
上部为棕红色砂质泥岩，泥岩与灰绿色细砂岩互层；下部为黄绿色、灰绿色砂质泥岩、中砂岩、棕红色砂质泥岩；底部为一层淡黄绿色砂砾岩，含暗紫杂色泥质包裹体。
是与下伏上石盒子组的分界标志。
该组地层残存厚度9.50m（0206号孔）～189.50m（0402号孔），平均97.62m。
出露在苏计沟上游及黑岱沟北部。
与下伏上石盒子组地层整合接触。
4.三叠系下统刘家沟组（T1l）
岩性主要为微粉红色中、细砂岩、粗砂岩，夹棕红色砂质泥岩薄层。
地层残存厚度26.58m（0902号孔）～124.29m（306号孔），一般62.11m。
主要分布于井田西部，在井田西部的沟谷中有出露，与下伏地层石千峰组整合接触。
5.第三系上新统（N2）
主要为红色、砖红色粘土，局部砂质含量较高。
下部夹钙质结核。
厚度0～50.22m，一般25.88m。
零星出露于各大沟谷两侧，与下伏地层不整合接触。
6.第四系（Q）
（1）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。
不整合于下伏地层之上。
（2）全新统（Q4）：
为近代风积、冲洪积砂砾层、坡积物。
第四系地层厚度一般在2.00～87.66m，平均28.80m。
二、构造
龙王沟井田位于准格尔煤田中北部，是一个处于西黄家梁背斜西北翼的单斜构造。
地层走向近SN，倾向W,倾角多在5°以下，其上发育多级波状起伏。
井田内断裂比较发育，通过地震工作共解释断层41条，均为高角度的张性正断层，以NNE方向为主，其中落差＜5m的断层13条，占断层总数的32％；5m≤落差≤10m的断层17条，占断层总数的41％；10m＜落差≤20m的断层9条，占断层总数的22％；落差＞20m的断层2条（DF21、DF27），占断层总数的5％；从统计分类看，落差大于20m的断层所占比例小，其余均为规模较小的断层。
1.挠曲带
（1）第一挠曲带：
从井田中部通过，呈SN方向延伸出井田，挠曲带部位地层倾角达13°，影响宽度900m左右，两翼高差达107.36m，对煤层开采有一定的影响。
（2）第二挠曲带：
北起官板乌素沟东坡吕家油房一带，向南延伸进入井田后沿305～59号，308～309号孔之间伸向2号孔附近渐宽渐缓，对先期开采地段影响不大。
地层产状：
先期开采地段以北倾向N14°E，倾角5°～13°，一般7°～8°。
先期开采地段以内，倾角<6°。
以上两个挠曲带，在6、9号煤层底板等高线图上都有反应，其产生可能源自成煤期古地理环境。
2.断层
现将井田内落差大于20m的断层分别叙述如下：
（1）DF21正断层：
位于先期开采地段西部，走向355°～27°，倾向265°～297°，倾角∠78°～82°，落差H=0～22m，延伸约410m。
（2）DF27正断层：
位于井田北西部，走向21°～39°，倾向111°～129°，倾角80°～83°，最大落差23m，井田内延伸长度约420m。
地震解释的断层规模小，落差不大，钻探难以控制，但那些通常不被人们重视的小构造（落差小于10m，且延伸不远的小断层及小波状起伏）又影响现代化综采，在未来矿井生产过程中应对小构造的影响引起重视。
3.异常区
三维地震共圈定煤层异常区10个，均表现为煤层反射波组消失或波形凌乱等异常特征，其分布形态各异，主要集中于挠曲带附近。
推断异常成因有以下几种：
陷落柱引起：
勘查区石炭、二叠系煤系地层基底为奥陶系马家沟组灰岩，在漫长的地质历史发展过程中，灰岩不断受到构造应力的作用，不同程度地发育着构造裂隙，地下水的溶蚀作用使裂隙不断扩大，形成地下溶洞，在地质构造应力和上覆岩层重力长期作用下，上覆的煤系地层发生向下塌陷，形成了所谓的陷落柱（无煤柱）。
陷落柱对煤矿生产带来许多不便甚至地质灾害，轻则影响采掘工作的正常进行，重则如当陷落柱富水时，有可能发生井下透水等严重安全事故。
煤层破碎带：
本井田构造总体受两个近南北向挠曲带控制，在挠曲带形成过程中，地层受东西向压应力作用，形成了局部破碎带。
由各种不明地质原因造成的局部煤层变薄、缺失等异常。
另外，井田中部走1～走2勘探线之间有一个古隆起，使煤层底板变的平缓，对煤层赋存厚度、结构及煤质无影响。
4.陷落柱
位于本井田东北部的窑沟和牛连沟区均有陷落柱发育，但本井田在历次勘查中，钻探未发现陷落柱，只有三维地震勘探时发现有异常区，形状呈椭圆或长条形，极有可能是陷落柱，但钻探未进行控制。
煤矿生产中应加以重视，防止陷落柱引起的地质灾害。
5.岩浆岩
井田内含煤地层及其以上地层无岩浆岩侵入体，也无喷出岩。
综上所述，本井田含煤地层沿走向、倾向变化不大，大断裂不发育，有陷落柱存在，无岩浆岩侵入，构造复杂程度属于中等类型。
三、水文地质条件
（一）含水层及隔水层
将井田内各地层岩性特征及含（隔）水性分述如下：
1．松散岩类孔隙含水岩组
①第四系风积砂（Q4eol）：
广泛分布于煤田北部孔兑沟一带，向南有零星分布，一般透水而不含水。
②第四系全新统冲、洪积层（Q4al+pl）：
主要分布在黄河
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