涼水井煤礦4.0 Mta新井設(shè)計-大采高一次采全高的上覆巖層特性分析-頻率和錨固長度對超聲波在錨桿中傳播行為的影響

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。涼水井煤礦4.0 Mta新井設(shè)計-大采高一次采全高的上覆巖層特性分析-頻率和錨固長度對超聲波在錨桿中傳播行為的影響2 井田境界和儲量中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 礦業(yè)工程學(xué)院 專 業(yè)： 采礦工程 設(shè)計題目： 涼水井煤礦4.0 Mt/a新井設(shè)計 專 題： 大采高一次采全高的上覆巖層特性分析 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副 教 授 2012年6月 徐州中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學(xué)院 礦業(yè)工程學(xué)院 專業(yè)年級 采礦工程2008級 學(xué)生姓名 任務(wù)下達日期：2012年1月8日畢業(yè)設(shè)計日

2、期：2012年3月12日 至 2012年6月8日畢業(yè)設(shè)計題目： 涼水井煤礦4.0 Mt/a新井設(shè)計畢業(yè)設(shè)計專題題目： 大采高一次采全高的上覆巖層特性分析畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：以實習(xí)礦井涼水井煤礦條件為基礎(chǔ)，完成涼水井煤礦4.0Mt/a新井設(shè)計。主要內(nèi)容包括：礦井概況、礦井工作制度及設(shè)計生產(chǎn)能力、井田開拓、首采區(qū)設(shè)計、采煤方法、礦井通風(fēng)系統(tǒng)、礦井運輸提升等。結(jié)合煤礦生產(chǎn)前沿及礦井設(shè)計情況，撰寫一篇關(guān)于大采高一次采全高的上覆巖層特性分析研究的專題論文。完成2010年國際巖石力學(xué)與采礦科學(xué)雜志上與采礦有關(guān)的科技論文翻譯一篇，題目為“Effects of frequency and grouted

3、length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts，論文4243字符。院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：摘 要本設(shè)計包括三個部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分為涼水井煤礦4.0Mt/a新井設(shè)計。涼水井煤礦位于陜西省榆林市神木縣錦界鎮(zhèn)，交通較為便利。井田走向長度約為6.990km，傾向長度約為9.35km，面積約為63.04km2。主采煤層4-2煤的平均厚度為6m，平均傾角為1°，地質(zhì)條件簡單。井田工業(yè)儲量為487.93Mt，可采儲量為353.8Mt。礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力為4.0Mt/a，服務(wù)年限為68a。礦井

4、涌水量不大，瓦斯涌出量小，為低瓦斯礦井。井田為斜井單水平開拓。大巷運輸采用膠帶運輸機運煤，輔助運輸采用無軌膠輪車設(shè)備。礦井通風(fēng)方式為中央并列式通風(fēng)。礦井年工作日為330d，工作制度為“三八”制。一般部分共包括10章：1.礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征；2.井田境界和儲量；3.礦井工作制度及設(shè)計生產(chǎn)能力、服務(wù)年限；4.井田開拓；5.準(zhǔn)備方式-盤區(qū)巷道布置；6.采煤方法；7.井下運輸；8.礦井提升；9.礦井通風(fēng)與安全技術(shù)；10.礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。專題部分題目是大采高一次采全高的上覆巖層特性分析。翻譯部分主要內(nèi)容為錨索支護在深井條件下的應(yīng)用實踐，英文題目為：Effects of frequency an

5、d grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts.146ABSTRACTThis design includes three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a 4.0Mt/a new design of Liangshuijing Mine. Liangshuijing Mine lines in Jingjie Town of YuLin City in

6、 ShanXi.The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The length of the minefield is about 9.35 km ,the width is about 6.99 km，the total area is 63.04km2.The main coal seam is 4-2 coal seam, and its average thickness is 6m.The average angle of the mine is 1 degree.So the geology c

7、ondition of mining is simple.The industrial reserves of the minefield are 487.93 million tons. The recoverable reserves are 353.8million tons. The designed productive capacity is 4 million tons percent year, and the service life of the mine is 68 years. The inflow of the mine is not large. The amoun

8、t of gas emission is low and it is a low gas mine.The development form of the mine field is a double level in an inclined well to expand.The belt conveyors transport coal and Auxiliary Transportation is done by Trackless Tyred Vehicle. Ventilation mode is separation regional ventilation.The working

9、system “three-eight” is used in the liangshuijing Mine. It produced 330d/a.The general part includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panel

10、s; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.The topics of special subject parts is Large mining height once minedthe entire highAnalysises the

11、 overlying rock characteristics.The topic of translation part is Effects of frequency and grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts.一般部分畢業(yè)設(shè)計專題題目： 大采高一次采全高的上覆巖層特性分析2ABSTRACT4The topics of special subject parts is Large mining height once minedthe entire highAnalysises th

12、e overlying rock characteristics.41 礦井概況與地質(zhì)特征81.1礦井概況81.1.1地理位置與交通81.1.2地形與河流81.1.3氣象及地震101.1.4水源、電源、通訊和經(jīng)濟狀況101.2井田地質(zhì)特征101.2.1地質(zhì)特征101.2.2構(gòu)造特性111.2.3水文地質(zhì)111.3煤層特征131.3.1煤層特征131.3.2煤的特征142 井田境界和儲量162.1井田境界162.2資源/儲量182.2.1礦井地質(zhì)資源量182.2.2礦井工業(yè)資源/儲量182.2.3礦井設(shè)計資源/儲量193 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限203.1礦井工作制度203.2礦井設(shè)

13、計生產(chǎn)能力213.3礦井服務(wù)年限213.4井型校核224井田開拓234.1井田開拓的基本問題234.1.1井田開拓的基本概念234.1.2確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)244.1.3確定工業(yè)場地位置、形狀和面積254.1.4方案比較254.2礦井基本巷道304.2.1井筒304.2.2 井底車場及硐室364.2.3主要開拓巷道375 準(zhǔn)備方式盤區(qū)巷道布置415.1煤層的地質(zhì)特征415.1.1盤區(qū)煤層特征415.1.2煤層頂?shù)装鍘r層情況425.1.3煤層瓦斯及煤塵情況425.1.4水文地質(zhì)425.1.5地質(zhì)構(gòu)造425.1.5地面情況435.2盤區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)435.2.1盤區(qū)準(zhǔn)備方式的確定

14、435.2.2盤區(qū)巷道布置435.2.3盤區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)445.2.4盤區(qū)巷道掘進方法455.2.5盤區(qū)生產(chǎn)能力及采出率455.3盤區(qū)車場選型設(shè)計466 采煤方法476.1 采煤工藝方式476.1.1 采煤工藝方式的確定476.1.2回采工作面參數(shù)486.1.3進刀方式486.1.4破煤、裝煤方式496.1.5運煤方式496.1.6支護方式506.1.7工作面設(shè)備516.1.8采煤工藝要求566.1.9支護強度校核576.1.10工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)586.2 回采巷道布置607 井下運輸647.1概述647.1.1井下運輸?shù)脑紬l件和數(shù)據(jù)647.1.2井下運輸系統(tǒng)647.1.3運輸距離和貨載量65

15、7.2盤區(qū)運輸設(shè)備選擇667.2.1井下運輸設(shè)計規(guī)定667.2.2盤區(qū)運輸設(shè)備的選擇667.3大巷運輸設(shè)備選擇687.3.1主運輸大巷設(shè)備選擇687.3.2輔助運輸大巷設(shè)備選擇688 礦井提升698.1礦井提升的原始數(shù)據(jù)和條件698.2主副井提升708.2.1主井提升選型708.2.2輔運斜井提升選型709 礦井通風(fēng)及安全719.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇719.1.1礦井基本情況719.1.2礦井通風(fēng)設(shè)計的規(guī)定729.2.2礦井通風(fēng)方式的確定729.2.3礦井通風(fēng)方法的確定759.2.4礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要特征769.2.5盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求769.2.6盤區(qū)通風(fēng)方式的確定769.2.7采煤工作面通

16、風(fēng)方式的確定779.3盤區(qū)及全礦井所需風(fēng)量779.3.1綜采工作面需風(fēng)量779.3.2掘進工作面需風(fēng)量799.3.3硐室需風(fēng)量809.3.4其它巷道需風(fēng)量809.3.5礦井總風(fēng)量809.3.6礦井風(fēng)量分配819.4全礦通風(fēng)阻力的計算829.4.1礦井通風(fēng)總阻力計算原則829.4.2礦井摩擦阻力和總阻力的計算方法829.4.3礦井通風(fēng)總阻力的計算839.5通風(fēng)立體圖和網(wǎng)絡(luò)圖859.6通風(fēng)機選型879.6.1設(shè)備選擇的原則879.6.2設(shè)備選擇889.7.4 電機選型909.7防止特殊災(zāi)害的安全措施919.7.1火災(zāi)防治919.7.2頂板災(zāi)害防治929.7.2礦井突水潰沙防治9210 設(shè)計礦井基本

17、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)93參考文獻95大采高一次采全高的上覆巖層特性分析971緒 論981.1 研究目的和意義981.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀981.2.1國外技術(shù)研究現(xiàn)狀981.2.2國內(nèi)技術(shù)研究現(xiàn)狀991.3 厚煤層大采高全厚開采技術(shù)突破與創(chuàng)新的關(guān)鍵點991.4 擬采取的技術(shù)路線1002 厚煤層一次采全高的開采條件1012.1 某礦區(qū)厚煤層覆存概況1012.2 大采高綜采工作面地質(zhì)條件1012.2.1工作面位置及井上下關(guān)系1012.2.2煤層1022.2.3煤層頂?shù)装?032.2.4 地質(zhì)構(gòu)造1032.2.5水文地質(zhì)1042.2.6影響回采的其它因素1052.3大采高綜采1053 一次采全高采動覆巖結(jié)構(gòu)特

18、征分析1083.1 上覆巖層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)效應(yīng)分析1083.2 老頂關(guān)鍵層來壓步距的理論計算確定1123.2.1 初次來壓步距1123.2.2 周期來壓步距1133.3 上覆巖層垮落特征分析RFPA2D模擬1143.3.1 模型建立1143.3.3采動履巖垮落特征模擬結(jié)果分析115英文原文121中文譯文131頻率和錨固長度對超聲波在錨桿中傳播行為的影響131D.H. Zoua, Y. Cui, V. Madengaa, C. Zhang1311 引言1312 超聲導(dǎo)波測試的實驗1322.1 試驗樣本1322.2 試驗儀器和實驗描述1333 實驗數(shù)據(jù)的分析方法1333.1 衰減估計1333.2 估算

19、群速度1344 自由錨桿中頻率和錨桿長度對導(dǎo)波行為的影響1344.1 自由錨桿中的衰減1344.2 自由錨桿中的群速度1355 頻率和錨固長度對導(dǎo)波行為的影響1355.1 錨固錨桿中的衰減1355.2 錨固錨桿中的群速度1366 討論及結(jié)論136致謝137 1 礦井概況與地質(zhì)特征1.1礦井概況1.1.1地理位置與交通涼水井井田地處陜西省榆林市以北、神木縣以南，屬于榆神礦區(qū)，行政區(qū)劃隸屬神木縣西溝鄉(xiāng)、麻家塔鄉(xiāng)及瑤鎮(zhèn)管轄。210國道西(安)包(頭)段從礦區(qū)西側(cè)通過，榆神府二級公路（204省道）和西(安)包(頭)鐵路并行從井田南緣的礦井工業(yè)場地南側(cè)通過。礦井北至神木縣城16 km、大柳塔鎮(zhèn)76 km

20、包頭304 km，東經(jīng)神木到府谷90 km，南距榆林市94 km、西安市770 km。區(qū)內(nèi)各縣、鄉(xiāng)之間均有公路相通，并與省內(nèi)“米”字型公路網(wǎng)相連，向省外輻射，與蒙西、晉北以及寧北地區(qū)形成四通八達的公路網(wǎng)。西(安)包(頭)鐵路神延段通過礦井南部，在本礦井附近分別設(shè)有錦界車站、涼水井車站，神（木）黃（驊）鐵路線神朔段在神木北站與西包鐵路接軌，礦井交通十分方便。榆林機場已開通至西安、包頭航線，航空運輸快捷方便。礦井交通位置如圖1-1-1所示。1.1.2地形與河流井田位于陜北黃土高原北部，毛烏蘇沙漠之南緣，屬丘陵區(qū)。東部為黃土梁峁溝谷地貌，西部為波狀沙丘地，地勢開闊。井田南部、北部黃土沖溝發(fā)育，梁峁區(qū)

21、及沙丘區(qū)植被覆蓋良好，主要以沙柳、沙蒿、檸條、沙打旺等為主。地勢總體呈西低東高的特點，最大高差226.40 m，一般標(biāo)高+1220.00 m左右。本區(qū)屬黃河一級支流窟野河流域。西部邊界大致為窟野河與禿尾河之分水嶺。北部的麻家塔溝流和南部的西溝溝流為窟野河一級支流，均為長年性流水，受區(qū)內(nèi)東西向分水嶺制約，兩溝分別于神木縣城北、南兩地注入窟野河內(nèi)，據(jù)長觀資料，麻家塔溝流量一般為528.75 L/S，西溝流量一般為256.80 L/S。井田內(nèi)其它溝流均屬季節(jié)性，流量隨季節(jié)變化明顯。 圖1-1礦井交通位置圖1.1.3氣象及地震本井田屬中溫帶半干旱大陸性氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差懸殊。當(dāng)年11月

22、至次年3月為冰凍期，凍土最大深度146cm；最大積雪厚度12cm；元月初至5月初為季風(fēng)期，多為西北風(fēng)，多年平均風(fēng)速2.5m/s，最大風(fēng)速25m/s，年平均氣溫8.5，極端最高氣溫38.9，極端最低氣溫28.5，年平均降雨量436.7mm，且多集中于7、8、9三個月；年平均蒸發(fā)量1907.22122.7mm，是降雨量的45倍。根據(jù)國家地震局和建設(shè)部2001年頒發(fā)的GB50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定，區(qū)內(nèi)地震烈度為度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g。據(jù)史料記載，除公元1448年和1621年在府谷、榆林、橫山發(fā)生過5級地震外，在本區(qū)再未發(fā)生過4級以上地震。1.1.4水源、電源、通訊和經(jīng)濟

23、狀況西北電網(wǎng)330kV供電線路已分別送至榆林和神木，榆林至神木、榆林至店塔鎮(zhèn)的兩條11kV電源線路已經(jīng)建成使用。從榆林鎮(zhèn)北臺變電站出線的礦區(qū)110kV供電專線已送至錦界，并已在錦界建成二座110/35kV變電站，礦井電源可從錦界110/35kV變電站接取。礦井永久水源為錦界水廠，其上級水源取自瑤鎮(zhèn)水庫蓄水，瑤鎮(zhèn)水庫已于2004年建成，從水庫通往錦界水廠的供水管網(wǎng)也已建成投運，故礦井水源可靠。本區(qū)屬榆林市電話網(wǎng)，礦井地面通訊經(jīng)神木、錦界并入榆林市通訊網(wǎng)絡(luò)與全國各地聯(lián)系，礦井對外通訊方便。礦區(qū)農(nóng)作物主要有小麥、谷子、玉米，經(jīng)濟作物以豆類為主，礦區(qū)工業(yè)主要以煤炭生產(chǎn)為主，其余有電力、紡織、建材等工業(yè)

24、。1.2井田地質(zhì)特征1.2.1地質(zhì)特征井田位于榆神礦區(qū)東部，是鄂爾多斯盆地的一部分，地層區(qū)劃屬華北區(qū)陜甘寧盆地分區(qū)。本井田基本被第四系覆蓋，僅在北部、東部溝谷中有基巖出露。根據(jù)地質(zhì)填圖成果及鉆孔揭露，本井田地層由老至新依次為：三迭系上統(tǒng)永坪組(T3y)，侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)、直羅組(J2z)，新近系上新統(tǒng)保德組(N2b)、第四系中更新統(tǒng)離石組(Q2L)、上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組(Q3S)、全新統(tǒng)風(fēng)積沙(Q4eol)及沖積層(Q4al)。現(xiàn)分述如下：(1) 三迭系上統(tǒng)永坪組(T3y)該套地層是陜北侏羅紀(jì)煤田含煤地層的沉積基底，區(qū)內(nèi)未出露，其巖性為一套巨厚層狀淺灰綠色、灰綠色細-中粒長石、石英砂巖

25、，含大量云母及綠泥石，成分以石英、長石為主，分選性及磨圓度中等，泥質(zhì)或泥鈣質(zhì)膠結(jié)，具交錯層理和水平層理，局部含石英礫、灰綠色泥質(zhì)包體、煤屑及黃鐵礦結(jié)核。(2) 侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)為本井田的含煤地層，全區(qū)分布，在井田南部的四卜樹溝、梁家灣溝，北部的石板臺、山榆樹圪嶗、梁家溝，東部的堿房溝等溝谷中有出露，按含煤性、沉積旋回自下而上分為五段。受“古直羅河”沖刷及沉積后期剝蝕，第五段缺失，第四段僅井田西南緣殘存，第三段井田西部保存完整，東部大范圍內(nèi)保存不全，第二段井田東部局部地段亦有剝蝕現(xiàn)象，第一段全井田分布。地層厚度77.97(L1)180.10m(P120)，平均142.68m，與下伏三迭

26、系上統(tǒng)永坪組呈平行不整合接觸。(3) 侏羅系中統(tǒng)直羅組(J2Z)除井田西部邊緣J105、J107鉆孔一帶僅存9.50-12.25m的中-粗粒砂巖外，全區(qū)均被剝蝕，與下伏延安組呈平行不整合接觸。巖性以巨厚層狀黃灰、黃綠色、局部紫雜色中-粗粒長石砂巖，分選性中等，滾圓度以次棱角狀為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，不顯層理。(4) 新近系上新統(tǒng)保德組(N2b)出露于北部孟家石廟、黃家廟、山榆樹屹嶗、上榆樹峁及堿房溝一帶，地表最大出露厚度54.06m，據(jù)鉆孔揭露，其厚度2.90-74.50m，平均厚度31.61m。巖性主要為淺紅色、棕紅色粘土及亞粘土，含不規(guī)則的鈣質(zhì)結(jié)核，呈層狀分布。局部地段底部為10-30cm厚的礫石

27、層，礫石成份多為石英砂巖、礫巖等，鈣質(zhì)膠結(jié)，堅硬致密。本組地層因含動物骨骼化石而稱為“三趾馬紅土”。與下伏侏羅系中統(tǒng)直羅組呈不整合接觸。(5) 第四系中更新統(tǒng)離石組(Q2l)區(qū)內(nèi)廣泛分布，主要出露于井田中、東部，地表最大出露厚度34.78m，據(jù)鉆孔揭露，厚度060.00m，平均厚度26.43m。巖性以灰黃色、棕黃色亞粘土、亞沙土為主，其中夾多層古土壤層，含分散狀鈣質(zhì)結(jié)核，礫徑一般35cm，最大10cm，發(fā)育垂直裂隙。與下伏地層呈不整合接觸。(6) 第四系上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組(Q3S)井田內(nèi)局部分布，主要出露于響水河、凸掃溝、海子溝一帶。據(jù)填圖資料，厚度一般810m，最大18m；據(jù)鉆孔揭露，厚度0

28、18.60m，平均厚度8.56 m。巖性主要由灰黃色、灰綠色、灰褐色及灰黑色粉沙、細沙、中沙組成，夾亞沙土、亞粘土和泥炭層。局部底部含有豆?fàn)钼}質(zhì)結(jié)核。與下伏地層呈不整合接觸。(7) 第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al)及風(fēng)積沙層(Q4eol)沖積層：主要分布于溝谷中，巖性以灰黃色、灰褐色細沙、粉沙、亞沙土和亞粘土為主，含少量腐植土，底部多數(shù)含有礫石層，礫石直徑34cm，分選性、滾圓度均差，一般厚度1.55.0m左右。與下伏地層呈不整合接觸。風(fēng)積沙層：廣泛分布于本井田西部，以固定沙丘、半固定沙丘形式覆蓋于其它地層之上。巖性主要為淺黃色、褐黃色細沙、粉沙，質(zhì)地均一，分選性好，磨圓度較差，厚度030.76

29、m，平均厚度6.69m。與下伏地層呈不整合接觸。1.2.2構(gòu)造特性涼水井井田位于榆神礦區(qū)東北部，井田內(nèi)地層平緩，傾角不足1°，構(gòu)造總體趨勢為傾向NWW的單斜構(gòu)造，在此基礎(chǔ)上發(fā)育一些極其寬緩的小型波狀起伏，未見巖漿巖，也未發(fā)現(xiàn)落差大于15m的斷層，本井田構(gòu)造屬簡單類。鄰近的錦界井田東部邊界靠近涼水井田處通過地震勘探發(fā)現(xiàn)有F1、F2兩條斷層，斷層落差分別為015m、08m，因此在生產(chǎn)過程中應(yīng)引起注意。1.2.3水文地質(zhì)(一) 地表水井田為黃河支流窟野河流域，西部邊界部位為窟野河與禿尾河分水嶺，北部的馬家塔河流和南部的西溝河流均為窟野河支流，常年流水。井田中部東西向分水嶺將地表水劃分為南北

30、流域。南部流域西溝河流量256.80L/s，大的溝流為凸掃溝，流量為43.28156.96L/s。北部馬家塔河流量528.75L/s，較大溝流為王家石廟溝，流量為53.09186.46L/s，其余支溝均屬季節(jié)性流水，北部溝谷中建有多處水庫，其中孟家石廟水庫庫容較大，庫容量109200m3。(二) 含、隔水層井田中部東西向分水嶺將地表水劃分為南北流域，依據(jù)賦水特征將井田地下水劃分為孔隙潛水含水層和基巖裂隙含水層兩種含水類型。1. 孔隙潛水含水層(1) 新生界松散層孔隙潛水含水層主要分布于井田西部，巖性為粉沙中沙，厚度030.76m，平均厚度6.69m，透水性能好，不含水或含水微弱，與下伏地層組成

31、單一含水層，水位埋深3.50m，泉流量一般在0.140.325L/s，屬弱富水。在基巖掩蓋區(qū)與基巖風(fēng)化裂隙承壓水組成復(fù)合含水層。(2) 第四系全新統(tǒng)沖積孔隙潛水含水層主要分布于較大溝岸階地及溝谷漫灘，巖性為細沙、中粗沙、亞沙土及沙礫石層組成，孔隙大，補給條件優(yōu)越，富水性較好，厚度1.55.0m，水位埋深0.29.0m，泉流量一般0.089.375L/s，屬弱到中等富水。(3) 第四系上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組孔隙潛水含水層區(qū)內(nèi)分布極不均一，在中西部出露，受隔水層頂面起伏影響，厚度變化大。東部黃土溝壑、梁峁區(qū)缺失，由于該層厚度小，且分布不連續(xù)，潛水位低，富水性弱。水文地質(zhì)調(diào)查孔及松散沙層抽水孔資料顯示，

32、薩拉烏蘇組厚度3.0018.60m，平均厚度8.56m，巖性為灰褐色、灰黑色、灰黃色中細沙，主要接受大氣降水及凝結(jié)水補給，沿隔水層底板向低洼處匯集，以分散下降泉直接或間接排泄出地表。溝谷水位埋深2.70m，泉的流量南部0.145.618L/s，屬弱到中等富水；北部泉流量較大（52號泉群）達32.22L/s，屬中等富水。松散沙層在先采地段為透水層，不含水，僅井田西北部Lk20號鉆孔松散沙層抽水孔略有顯示。2. 中更新統(tǒng)離石組黃土與新近系上新統(tǒng)保德組紅土相對隔水層主要分布于東部梁峁區(qū)郝家圪嶗、黃家廟、盆堰一帶。離石黃土以亞粘土、亞沙土為主，含分散狀鈣質(zhì)結(jié)核，厚度4.5060.00m，平均厚度26.

33、43m，孔隙度大，結(jié)構(gòu)疏松，垂直節(jié)理發(fā)育，易被地表水沖蝕，相對隔水。梁峁區(qū)埋深較大，富水性弱。保德組紅土以粘土為主，致密、堅硬，厚度2.974.50m，平均厚度31.61m，是本區(qū)主要隔水層。3. 基巖裂隙含水層(1) 侏羅系中統(tǒng)直羅組基巖裂隙含水層僅分布井田西部邊緣J105、J107號一帶，厚度9.512.25 m，巖性為灰黃綠、灰白色厚層狀中、粗粒砂巖，局部夾粉、細砂巖，巖性疏松碎裂，少數(shù)鈣質(zhì)膠結(jié)，砂巖硬度大，裂隙發(fā)育，具有較好滲透性和儲水條件。平均單位涌水量為0.0402L/s·m，平均滲透系數(shù)0.142m/d，富水性弱。(2) 侏羅系中統(tǒng)延安組基巖裂隙承壓含水層 4-2煤上覆

34、基巖段裂隙含水層?xùn)|部L1、P123號鉆孔一帶缺失。巖性為一套灰色、灰黃色、灰綠色中、細粒砂巖，局部夾粉砂巖及泥巖，上部風(fēng)化強烈，裂隙發(fā)育，具有良好的滲透性及儲水條件。厚度9.3781.81m，平均厚度42.98m，水位埋深溝谷區(qū)0.20m，梁峁區(qū)48.0m，單位涌水量0.003620.094L/s·m，富水性弱。 燒變巖裂隙孔洞潛水含水層僅在井田內(nèi)石板臺村北水庫東側(cè)出露，砂巖燒變后呈棕紅色，以片狀、塊狀等不規(guī)則條帶狀分布，泉流量0.221L/s，水質(zhì)屬HCO3Ca、Mg型水，礦化度0.254g/L，富水性弱。(三) 補給、逕流與排泄本區(qū)沙層潛水以接受大氣降水直接補給為主，凝結(jié)水補給微

35、弱。該含水層的地下水流向受黃土及粘土隔水層頂面形態(tài)控制，在井田中部有東西向的分水嶺，其北屬麻家溝流域，地下水向東北逕流，其南屬西溝流域，地下水向東南逕流，最終以下降泉的形式排泄于西溝或麻家塔溝的支溝中，與此同時，另一部分則被蒸發(fā)。侏羅系碎屑巖孔隙裂隙承壓水主要接受區(qū)域側(cè)向補給和上部地下水的滲透補給，基巖出露區(qū)則直接接受大氣降水沿裂隙向巖層微弱滲透。其次是沙層孔隙水通過透水“天窗”入滲補給，沿基巖面一般由高向低運移，被溝谷切割后，便以泉的形式泄出地表。(四) 水文地質(zhì)條件評述本井田煤層直接充水含水層為各煤層頂板砂巖裂隙水。由于地表無大的水體，其上有黃土與紅土覆蓋，補給條件差，據(jù)L4、LK5、LK

36、9號鉆孔抽水試驗資料：單位涌水量0.0010.0094L/s·m，小于0.1L/s·m。故井田水文地質(zhì)勘探類型為二類一型，即以裂隙充水為主的水文地質(zhì)條件簡單的礦床。由于本井田煤層埋藏淺，基巖覆蓋層薄。煤層開采后工作面的冒落帶或裂隙帶直接進入沙層含水層，容易引起工作面潰水潰砂，造成工作面停產(chǎn)，因此在開采過程中，對回采工作面接近溝谷區(qū)域，應(yīng)加強監(jiān)測。提前做好準(zhǔn)備，提高礦井排水能力。(五) 礦井涌水量預(yù)測2005年陜西匯森煤業(yè)公司委托煤田地質(zhì)局185隊對首采區(qū)和首采工作面地下水分布、富水性進行勘測，2005年12月陜西省煤田地質(zhì)局185隊提出陜西匯森煤業(yè)開發(fā)有限公司涼水井煤礦首采

37、區(qū)水文地質(zhì)勘探報告，該報告預(yù)測結(jié)果：礦井正常涌水量327m3/h，最大涌水量為510m3/h。1.3煤層特征1.3.1煤層特征井田內(nèi)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組，厚77.97m180.10m，平均142.68m，自下而上分為五個含煤段，每段含1個煤組，共含6層煤，其中可采為4-2煤層。4-2煤層是井田內(nèi)的可采煤層，位于延安組第二段頂部，最大埋深180m,煤層底板標(biāo)高11241156m,面積57.36 km2。在四卜樹溝、大西梁，石板臺、山榆樹屹嶗等溝中均有出露，在石板臺、山榆樹屹嶗溝谷中露頭部位發(fā)生自燃，在大西梁北，上榆樹峁、王家院、堿房溝附近被剝蝕，煤層由西向東變薄，在礦區(qū)中、西北部煤層較厚,

38、 約為5.60m-6.4m，而在東部、南部及西南部煤層相對較薄。在東部D3 線以東煤層逐漸變薄，至不可采。 4-2煤層厚度1.20-6.40m，平均厚度6.0m，含夾矸0-3層，夾矸厚度0.08-0.65m，一般0.30m左右，巖性多為泥巖和粉砂巖。頂板巖性以粉砂巖細粒砂巖為主，局部為中粒砂巖和泥巖，偶見泥巖偽頂。煤層底板巖性以粉砂巖為主，局部為細粒砂巖和泥巖。綜上所述，井田內(nèi)4-2煤層為厚煤層，全區(qū)可采，厚度變化小，結(jié)構(gòu)簡單，煤類以長焰煤(CY41)為主，BN(31)次之，煤的硫分、灰分變化小，屬穩(wěn)定型煤層。5-2煤層:該煤層位于延安組第一段頂部，最大埋深275m,煤層底板標(biāo)高1052108

39、8m,面積67.77 km2。最厚處在P134號鉆孔附近，煤厚為1.2m。煤層厚度0.4-1.2m，平均厚度0.8m。一般不含夾矸，在西部邊緣P120及東部P134、L2等鉆孔見到1-2層夾矸。夾矸厚0.05-0.10m，一般0.08m左右，巖性為粉砂巖。煤層頂板巖性以粉砂巖為主，細粒砂巖次之，局部為中粒砂巖和泥巖，厚度1.2025.30m。煤層底板巖性以粉砂巖為主，局部為細粒砂巖和中粒砂巖，厚度0.8015.54m，偶見泥巖底板。綜上所述，5-2煤層屬薄煤層，不可采。5-3煤層：為不可采煤層，位于延安組第一段中下部，上距5-2煤層2.54-36.30m，東北部間距變小，平均間距21.19m，

40、埋深225281m,煤層底板標(biāo)高10251077m,可采面積43.10 km2。5-3煤層在LK7-LK6號鉆孔厚度大，向西變薄，向東變薄尖滅,即在278-L4-L1鉆孔連線以西及278-LK21-LK16-P120鉆孔連線以東可采，其余地段不可采。煤層厚度0.30-1.0m，平均厚度0.72m。含夾矸0-3層，一般為1-2層，夾矸厚度0.07-0.25m，巖性為泥巖或粉砂巖。5-3煤層頂板巖性主要為粉砂巖和細粒砂巖，局部為中粒砂巖和炭質(zhì)泥巖，偶見泥巖偽頂。煤層底板巖性以粉砂巖為主，局部為細粒砂巖和中粒砂巖，偶見薄層泥巖。綜上所述，5-3煤層屬薄煤層，不可采。1.3.2煤的特征（1）煤類據(jù)中國

41、煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)(GB5751-86)，以浮煤干燥無灰基揮發(fā)分(Vdaf)(900)、透光率和粘結(jié)指數(shù)作為依據(jù)進行分類。由于本井田內(nèi)各煤層的粘結(jié)指數(shù)絕大多數(shù)為0，少量為3-5，透光率在9098%之間，屬長焰煤范籌。井田內(nèi)各煤層為長焰煤CY(41)和不粘煤BN(31)。表1-2-1 可采煤層特征表煤層編號 煤層厚度(m) 煤 層 結(jié) 構(gòu)可采區(qū)域 視密度(t/m3)4-21.20-6.406.0含03層夾矸，厚0.080.650m，一般0.3m，巖性多為泥巖和粉砂巖。結(jié)構(gòu)簡單。 可采 1.295-20.4-1.20.8 一般不含夾矸，僅西部P120及東部P134、L2等鉆孔見到12層夾矸，厚0.0

42、50.10m，一般0.08m，巖性為粉砂巖。結(jié)構(gòu)簡單。 不可采 1.295-30.30-1.000.72 含03層夾矸，一般12層，厚0.070.25m，巖性為泥巖或粉砂巖。結(jié)構(gòu)簡單至較簡單。 不可采 1.30（2）煤質(zhì)特征本井田主要為長焰煤和不粘煤，鏡質(zhì)組最大反射率為0.556-0.609%，屬煤化階段。煤的水分(Mad)為3.55-9.15%，灰分(Ad)平均值小于10%，屬低灰；全硫(St.d)平均值小于0.4%，屬特低硫；發(fā)熱量（Qnet,d）平均值為28.41-29.77MJ/Kg，屬中高-高熱值煤；抗碎強度高，化學(xué)反應(yīng)性強，高熱穩(wěn)定性，煤中有害元素含量低，不具粘結(jié)性,較難磨,富油高

43、油。 圖1-2 綜合柱狀圖 2 井田境界和儲量2.1井田境界根據(jù)2008年7月國土資源部頒發(fā)的涼水井煤礦采礦許可證（證號C1000002008071110000044），涼水井井田范圍由25個坐標(biāo)點圍成。井田面積約為63.04344 km2。本次設(shè)計以國土資源部批復(fù)的井田邊界為準(zhǔn)。國土資源部批復(fù)的井田邊界各拐點坐標(biāo)見表2-1-1。表2-1-1 井田邊界各拐點坐標(biāo)表拐 點緯距（X）經(jīng)距（Y）拐點緯距（X）經(jīng)距(Y)S14306452 37434220S5429975137440265 S1-14297287 37434127S5-1429975137440316 S1-24297262 3743

44、4450S5-2429979037440290 S1-34296130 37434332S6429979037442526 S1-44296158 37433988S7430068937442542S24295722 37434004S8430069937442948 S2-14297879 37438224S8-1430133037443000 S2-24297890 37438194S8-2430200037443000 S2-34298112 37437610S8-3430200137444150 S2-44298895 37438586S9430500837444155 S2-5429

45、8246 37438944S10430499037438914S34298559 37439558S11430636437438911S44299516 37439467 井田的東西長度約9.3 km，井田的南北長度約6.98 km，本次儲量計算是在精查地質(zhì)報告提供的1：10000煤層底板等高線圖上計算的，儲量計算可靠。 圖2-1 涼水井井田2.2資源/儲量2.2.1礦井地質(zhì)資源量礦井地質(zhì)資源量可由以下等式計算： （2.1）式中：礦井地質(zhì)資源量，Mt； 煤層平均厚度，m； F煤層底面面積，； 煤容重，t/。經(jīng)計算得： =6×63.04×1.29×0.000001=

46、 487.93 Mt2.2.2礦井工業(yè)資源/儲量 根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中，60%探明的，30%控制的，10%推斷的。根據(jù)煤層厚度和煤質(zhì)，在探明的和控制的資源量中，70%的是經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量，30%的是邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量。礦井工業(yè)儲量可用下式計算： （2.2）式中：礦井工業(yè)資源/儲量； 探明的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； 控制的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； 探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； 控制的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； 推斷的資源量； 可信度系數(shù)，取0.70.9。地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層賦存穩(wěn)定的礦井，值取0.9； = ×60%×70%=204.93 = ×30%

47、×70%=102.47 = ×60%×30%=87.83 = ×30%×30%=43.91 = ×10%× k = 43.91 因此將各數(shù)代入式2.2得：483.05(Mt)2.2.3礦井設(shè)計資源/儲量礦井設(shè)計可采儲量為礦井設(shè)計資源/儲量減去工業(yè)場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采區(qū)回采率的資源/儲量。安全煤柱留設(shè)包括1.礦井工業(yè)場地及風(fēng)井場地煤柱本礦井工業(yè)場地在井田中部，井筒均在井田范圍以內(nèi)，其煤柱留設(shè)按建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程規(guī)定從保護面積邊界起以移動角圈定。松散層移動角Ø=45°

48、;，基巖、均按70°(煤層近水平)邊界角計算。根據(jù)煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標(biāo)見表23。工業(yè)廣場按級保護留圍護帶寬度15m，工業(yè)廣場面積由表23確定，取40公頃。工業(yè)廣場保護煤柱如圖下圖2-3。則工業(yè)廣場保護煤柱壓煤量為：247.68萬t。表23 工業(yè)場地占地面積指標(biāo)井 型（萬t/a）占地面積指標(biāo)（公頃/10萬t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8 2. 井田境界煤柱 井田境界煤柱按40m留設(shè)，本井田境界一側(cè)留20m煤柱。則井田境界煤柱損失為510.51萬t。 3. 大巷煤柱大巷兩側(cè)留設(shè)55m寬的煤柱,則大巷

49、保護煤柱損失962.51萬t。 采區(qū)回采率根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范（GB50215-2005）第2.1.4之規(guī)定，厚煤層采區(qū)回采率75%，薄煤層采區(qū)回采率85%，中厚煤層采區(qū)回采率80%。對于富水區(qū)及溝谷開采區(qū)不能按正規(guī)采煤法開采區(qū)域回采率按40%。礦井可采儲量可按下式計算： （2.3） 式中： 礦井可采儲量，萬t； 礦井工業(yè)儲量，萬t； 保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護煤柱損失量，萬t； 采區(qū)采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85；地方小煤礦不小于0.7。則，礦井設(shè)計可采儲量： =（48793- 247.68-962.

50、51-510.51）×0.75=3.538（億t）經(jīng)計算，礦井設(shè)計可采儲量為353.8Mt。 圖2-2工業(yè)廣場保護煤柱 3 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范（GB502152005）礦井設(shè)計年工作日330天，工作制度采用“三八”制，每天三班作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班檢修，每班每天工作8h，日凈提升時間16小時。3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力根據(jù)國家計委關(guān)于榆神礦區(qū)二期規(guī)劃區(qū)的批復(fù)，以及為滿足神木甲醇廠快速發(fā)展需要，涼水井礦井建設(shè)規(guī)模為4.0Mt/a?，F(xiàn)根據(jù)涼水井井田煤炭資源儲量、開采技術(shù)條件、礦井的外部建設(shè)條件，以及市場因素等方面，對礦井生產(chǎn)能力分析論

51、證如下：1. 儲量豐富本井田主采煤層4-2煤層，共有資源/儲量87.93Mt?？鄢鞣N煤柱損失和開采損失后，可采儲量353.8Mt，礦井資源豐富，按1.3的儲量備用系數(shù)考慮，礦井服務(wù)年限為68a，服務(wù)年限合理。2. 煤層開采技術(shù)條件優(yōu)越本井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，傾角平緩，平均1°左右，煤層結(jié)構(gòu)簡單，水文地質(zhì)條件及地質(zhì)構(gòu)造簡單，瓦斯含量低，主采煤層4-2煤、為厚煤層。煤層頂、底板巖性穩(wěn)定，適合機械化開采，適宜建設(shè)大型現(xiàn)代化礦井。3. 礦井建設(shè)外部條件具備礦井交通運輸十分方便，水源、電源條件可靠。鄰近的神東礦區(qū)大柳塔機電維修和設(shè)備租賃中心可為本礦井提供服務(wù)；生活福利及文化教育等設(shè)施可依托附近

52、的神木縣城和錦界開發(fā)區(qū)，礦井建設(shè)外部條件優(yōu)越。4. 煤層埋藏淺，開拓系統(tǒng)簡單本井田煤層埋深淺，宜用斜井開拓，系統(tǒng)簡單，建井工期短，投資省，效益好，是建設(shè)大型礦井的理想井田。5. 市場可靠本礦井為神木甲醇廠的配套供煤礦井，甲醇廠一期生產(chǎn)能力0.20 Mt/a，耗煤約0.45Mt/a；后期生產(chǎn)能力1.20 Mt/a，耗煤約2.40Mt/a。米脂聚氯乙烯廠一期工程0.10Mt/a，耗煤約0.50Mt/a，二期規(guī)劃0.20Mt，耗煤約1.0Mt/a。故本礦井市場可靠。結(jié)合神木甲醇廠一期工程建設(shè)情況，根據(jù)業(yè)主意見，本設(shè)計認為4.0Mt/a規(guī)模比較合理。5. 技術(shù)裝備條件礦井投產(chǎn)時裝備一個綜采工作面、兩個綜掘工作面(另配一套炮掘工作面設(shè)備)。達到4.0Mt/a規(guī)模，約10年后裝備一套引進刨煤機薄煤層綜采工作面，規(guī)模為1.5Mt/a，與4-2煤層綜采工作面配采達到4.0Mt/a規(guī)模是可行的。6. 從經(jīng)濟條件分析加大礦井規(guī)模，有利于實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)營、經(jīng)濟效益好，