哈爾吾素露天礦設(shè)計(jì)

神華準(zhǔn)能公司哈爾烏素露天礦二采區(qū)年產(chǎn)400萬(wàn)噸開采設(shè)計(jì)方案摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為神華集團(tuán)準(zhǔn)能公司哈爾烏素露天礦二采區(qū)年產(chǎn)400萬(wàn)噸開采設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)根據(jù)境界剝采比小于等于經(jīng)濟(jì)合理剝采比（nj=8m3/t）的原則，圈定了露天礦開采境界。計(jì)算了開采境界內(nèi)的煤量和巖量，確定了露天礦合理邊坡角。設(shè)計(jì)采用的工藝系統(tǒng)為挖掘機(jī)采裝——汽車運(yùn)輸——推土機(jī)排土的間斷式工藝，開拓方式選取公路移動(dòng)坑線開拓。前期外排，后期內(nèi)排的排土方法。選用YZ—55型牙輪鉆機(jī)對(duì)巖層和煤層進(jìn)行中深孔爆破，采裝設(shè)備選用191M和WB—600型挖掘機(jī)采裝，運(yùn)輸設(shè)備選用LN-392型自卸汽車和BEJIA3-7521型自卸汽車運(yùn)輸，排土設(shè)備選用T2-120SH排土。計(jì)算了各種設(shè)備的生產(chǎn)能力和數(shù)量。設(shè)計(jì)確定了開采方法和開采參數(shù)，經(jīng)過技術(shù)比較，選取了開采方案，確定了拉溝位置。對(duì)生產(chǎn)剝采比進(jìn)行了均衡，編寫了礦山工程進(jìn)度計(jì)劃，列出露天礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。制定了礦山工作制度。關(guān)鍵詞：露天開采、公路開拓、設(shè)備選型、剝采比均衡、進(jìn)度計(jì)劃。Usingtheprinciplethattheboundarystrippingratioisnotbiggerthantheallowablestrippingratiotoselecttheboundaryofsurfaceminingexcavatorloaded-automotivetransportation–WB—600摘要 IAbstract II第一章礦區(qū)概況 11.1礦區(qū)簡(jiǎn)介 11.1.1位置與交通 11.1.2礦區(qū)給水、排水工程 21.1.3對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的意義 31.2自然地理 41.2.1地形地貌 41.2.2水文 51.2.3氣象 51.2.4地震 7第二章礦床地質(zhì)特征 82.1礦區(qū)地質(zhì)特征 82.1.1區(qū)域地層 82.1.2哈爾烏素露天區(qū)地層 102.1.3區(qū)域構(gòu)造 132.1.4哈爾烏素露天區(qū)構(gòu)造 142.2礦體賦存要素 152.2.1區(qū)域含煤性和煤層 152.2.2哈爾烏素區(qū)煤層 172.3礦區(qū)水文地質(zhì)特征 192.3.1區(qū)域水文地質(zhì)概況 192.3.2對(duì)露天開采的影響 202.4礦床勘探程度 20第三章露天礦合理幫坡腳確定 223.1礦區(qū)工程地質(zhì)特征 223.1.1礦區(qū)工程地質(zhì) 223.2原始資料與計(jì)算方法的選擇 233.2.1計(jì)算基礎(chǔ) 233.2.2計(jì)算數(shù)據(jù)的選擇 243.3邊坡穩(wěn)定計(jì)算 24第四章露天開采境界、儲(chǔ)量計(jì)算 274.1開采境界的確定 274.1.1開采境界的確定 274.1.2開采境界的圈定 274.1.3哈爾烏素露天礦南部境界圈定計(jì)算過程驗(yàn)算 294.1.4最終開采深度的確定 304.2儲(chǔ)量計(jì)算 304.2.1可采儲(chǔ)量計(jì)算方法及原則 304.2.2二采區(qū)境界可采儲(chǔ)量計(jì)算 314.2.3二采區(qū)境界內(nèi)剝巖量的計(jì)算 32第五章礦田開拓 345.1生產(chǎn)工藝的選擇 345.1.1開采工藝概述 345.1.2開采工藝論證 345.1.3開采工藝選擇 355.2采掘、運(yùn)輸方式及設(shè)備類型 355.2.1確定技術(shù)上可行的開拓方案 355.2.2設(shè)備類型 365.3掘溝工程 425.3.1拉溝位置 425.3.2確定開拓坑道及開段溝的規(guī)格 44第六章開采參數(shù)與開采程序 486.1開采程序和開采方法 486.2主要開采參數(shù)的確定 486.2.1臺(tái)階劃分 486.2.2臺(tái)階高度 486.2.3采掘帶寬度的確定 486.2.4最小工作平盤寬度 49第七章露天礦生產(chǎn)能力 557.1露天礦生產(chǎn)能力 557.1.1礦山工作制度 557.2均衡生產(chǎn)剝采比 557.2.1均衡的必要性 557.2.2均衡的可能性 567.2.3均衡生產(chǎn)剝采比 567.3驗(yàn)證露天礦生產(chǎn)能力 577.3.1驗(yàn)證露天礦生產(chǎn)能力 577.3.2礦山各生產(chǎn)期煤、剝離物的年、日、班生產(chǎn)能力 58第八章穿孔爆破 598.1選擇穿孔爆破方法 598.2鉆孔設(shè)備選擇計(jì)算 598.2.1鉆孔設(shè)備選型 598.2.2確定鉆機(jī)的生產(chǎn)能力及臺(tái)數(shù) 598.3確定爆破參數(shù) 608.3.1鉆孔直徑和鉆孔深度 608.3.2底盤抵抗線 618.3.3孔距a與行距b的計(jì)算 628.3.4超鉆 638.3.5填塞長(zhǎng)度計(jì)算 638.3.6單孔裝藥量計(jì)算 638.4二次爆破 658.4.1二次爆破的設(shè)備選擇 658.4.2鑿巖機(jī)生產(chǎn)能力及數(shù)量計(jì)算 658.5爆破器材及爆破方法 668.5.1起爆方法 668.5.2特殊情況的處理 67第九章排土 689.1選則排土場(chǎng)的原則及位置 689.1.1選擇排土場(chǎng)的原則 689.1.2排土場(chǎng)位置的確定 689.2排土量計(jì)算 689.2.1排土場(chǎng)主要參數(shù) 689.2.1外排土場(chǎng)排土容量計(jì)算 699.3排土方式及設(shè)備選擇 699.3.1排土方式 699.3.2排土設(shè)備選型 69第十章礦山采掘進(jìn)度計(jì)劃 7110.1礦山采掘進(jìn)度計(jì)劃編制方法及依據(jù) 7110.1.1編制原則 7110.1.2編制依據(jù)及方法 7110.2編制礦山采掘進(jìn)度計(jì)劃圖表 72第十一章企業(yè)總平面布置 7311.1總平面布置的原則 7311.2總平面布置 7311.2.1工業(yè)廣場(chǎng) 7311.2.2炸藥庫(kù) 73第十二章露天礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 74參考文獻(xiàn) 76附錄A 77附錄B 83致謝 98第一章礦區(qū)概況1.1礦區(qū)簡(jiǎn)介1.1.1位置與交通準(zhǔn)格爾煤田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗東部。其范圍東起煤層露頭，西至6號(hào)煤層600m底板等高線，東西寬21km，北至煤層露頭，南至黃河之濱，南北長(zhǎng)65km，面積1022km2。煤田范圍內(nèi)有準(zhǔn)格爾旗所轄四鎮(zhèn)四鄉(xiāng)（東孔兌鎮(zhèn)、薛家灣鎮(zhèn)、魏家峁鎮(zhèn)、馬柵鎮(zhèn)、窯溝鄉(xiāng)、哈岱高勒鄉(xiāng)、海子塔鄉(xiāng)、長(zhǎng)灘鄉(xiāng)）。煤田北部隔黃河與內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市托克托縣、清水河縣相鄰，東部、南部分別與山西省偏關(guān)縣、河曲縣相鄰，西南部與山西省府谷縣相鄰，西部與鄂爾多斯市達(dá)拉特旗、東勝區(qū)和伊金霍洛旗相接。哈爾烏素礦田位于準(zhǔn)格爾煤田中部，與已經(jīng)建成生產(chǎn)的黑岱溝露天煤礦毗鄰，地理坐標(biāo)為東經(jīng)111o10'～111o22'30〃，北緯39o39'45〃～39o44'15〃。見圖1-1-1。薛家灣鎮(zhèn)是準(zhǔn)格爾旗政府和神華集團(tuán)準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司所在地，位于煤田北部中間位置，北距呼和浩特市127km，東南距黃河萬(wàn)家寨水利樞紐工程49km，西距鄂爾多斯市120km。均有2級(jí)、3級(jí)公路相通。大（同）準(zhǔn)（格爾）電氣化鐵路全長(zhǎng)264km，向東與大（同）秦（皇島）線接軌；準(zhǔn)（格爾）東（勝）鐵路東起大準(zhǔn)鐵路薛家灣站，西接包（頭）神（木）鐵路巴圖塔站，全長(zhǎng)145km。將要修建的準(zhǔn)（格爾）河（曲）鐵路，與神（木）朔（州）鐵路、朔（州）黃（驊港）鐵路相連，全長(zhǎng)84km。礦區(qū)內(nèi)公路、鐵路交通已形成網(wǎng)絡(luò)，交通十分方便。交通位置圖如圖1.1。圖1.1交通位置圖1.1.2礦區(qū)給水、排水工程（1）黃河小沙灣水源工程該工程為地表水水源，設(shè)計(jì)取水能力1.5m3/s，供水能力1.2m3/s，設(shè)河上10000m3幅流式沉沙池2座，容積為50000m3的安全水池3座，110kV變電站及兩條長(zhǎng)（2）陳家溝門和唐公塔地下水水源工程陳家溝門水源供水能力30000m3/d，供水管線56.4km，輸電線路唐公塔水源供水能力為24000m3/（3）排水工程礦區(qū)排水工程主要由污水處理廠及來自中心區(qū)、坑口電廠、露天礦的排水管道組成，設(shè)計(jì)污水處理能力為12500m3/d。其工藝采用鼓風(fēng)、曝氣二級(jí)處理加深度處理，排水管道為25.9km，輸電線路5.1km，建筑面積礦區(qū)給、排水工程完成投資4.45億元。1.1.3對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的意義哈爾烏素露天礦主要產(chǎn)品為長(zhǎng)焰煤，用戶主要為周邊電廠。近幾年，周邊電廠發(fā)展迅速，隨著西部大開發(fā)，特別是“西電東送”工程的實(shí)施，新電廠的建設(shè)對(duì)煤炭需求量將急劇增加。隨著國(guó)家加大環(huán)境保護(hù)的力度，限制高硫煤的燃用，哈爾烏素的中灰、特低-低硫、低磷、高揮發(fā)分、中高發(fā)熱量、煤灰高軟化溫度優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)將得到發(fā)揮。近年來，電力工業(yè)煤炭消費(fèi)勢(shì)頭不斷上升,而電力工業(yè)是我國(guó)煤炭產(chǎn)品的最大工業(yè)用戶。電煤消費(fèi)占煤炭總產(chǎn)量的比重約為50％。1998年電力行業(yè)煤炭消費(fèi)量為527Mt,預(yù)計(jì)2005年需求量將達(dá)到630Mt以上。預(yù)計(jì)“十五”期間全國(guó)電力需求的平均增長(zhǎng)速度為5％，平均年需增用煤炭20Mt。隨著國(guó)家“西電東送”工程的實(shí)施和城市環(huán)保工程推進(jìn)，到“十一五”期間，華北地區(qū)電力呈快速增長(zhǎng)勢(shì)頭。這將加大國(guó)內(nèi)煤電市場(chǎng)容量，為哈爾烏素煤炭在國(guó)內(nèi)提供更為廣闊的銷售市場(chǎng)。在國(guó)際市場(chǎng)方面，世界煤炭消費(fèi)量繼2000年度增長(zhǎng)10.3％后，2001年比2000年增長(zhǎng)6.5%左右。其中動(dòng)力煤消費(fèi)量增長(zhǎng)9.3％，煉焦煤增長(zhǎng)0.3％。亞洲地區(qū)2001年動(dòng)力煤需哈爾烏素露天礦主要產(chǎn)品為長(zhǎng)焰煤，用戶主要為周邊電廠。近幾年，周邊電廠發(fā)展迅速，隨著西部大開發(fā)，特別是“西電東送”工程的實(shí)施，新電廠的建設(shè)對(duì)煤炭需求量將急劇增加。隨著國(guó)家加大環(huán)境保護(hù)的力度，限制高硫煤的燃用，哈爾烏素的中灰、特低-低硫、低磷、高揮發(fā)分、中高發(fā)熱量、煤灰高軟化溫度優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)將得到發(fā)揮。近年來，電力工業(yè)煤炭消費(fèi)勢(shì)頭不斷上升,而電力工業(yè)是我國(guó)煤炭產(chǎn)品的最大工業(yè)用戶。電煤消費(fèi)占煤炭總產(chǎn)量的比重約為50％。1998年電力行業(yè)煤炭消費(fèi)量為527Mt,預(yù)計(jì)2005年需求量將達(dá)到630Mt以上。預(yù)計(jì)“十五”期間全國(guó)電力需求的平均增長(zhǎng)速度為5％，平均年需增用煤炭20Mt。隨著國(guó)家“西電東送”工程的實(shí)施和城市環(huán)保工程推進(jìn)，到“十一五”期間，華北地區(qū)電力呈快速增長(zhǎng)勢(shì)頭。這將加大國(guó)內(nèi)煤電市場(chǎng)容量，為哈爾烏素煤炭在國(guó)內(nèi)提供更為廣闊的銷售市場(chǎng)。在國(guó)際市場(chǎng)方面，世界煤炭消費(fèi)量繼2000年度增長(zhǎng)10.3％后，2001年比2000年增長(zhǎng)6.5%左右。其中動(dòng)力煤消費(fèi)量增長(zhǎng)9.3％，煉焦煤增長(zhǎng)增長(zhǎng)0.3％。亞洲地區(qū)2001年動(dòng)力煤需求量增長(zhǎng)10.5％，焦煤需求穩(wěn)定。三個(gè)最大的煤炭進(jìn)口用戶是東亞地區(qū)的日本、韓國(guó)、我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，占據(jù)國(guó)際煤炭需求量42％的份額。日本，韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣2000年進(jìn)口煤炭154Mt,香港進(jìn)口煤炭6Mt，中國(guó)進(jìn)口煤炭2Mt。中國(guó)已成為世界煤炭市場(chǎng)的主力。2001年中國(guó)鞏固了其能夠?qū)γ禾渴袌?chǎng)產(chǎn)生重要影響的主要煤炭出口國(guó)地位。中國(guó)煤炭出口量增長(zhǎng)速度驚人，4年來國(guó)際市場(chǎng)份額擴(kuò)大了1倍，1998年為6％，2001年已經(jīng)達(dá)到13％。2001年我國(guó)出口煤炭80％銷往北亞地區(qū)，在北亞的市場(chǎng)占有份額從2000年的19％上升至2001年的24％。2000年，韓國(guó)是最大的中國(guó)煤炭進(jìn)口國(guó),從中國(guó)進(jìn)口動(dòng)力煤17.5Mt，煉焦煤2.4Mt，無煙煤1.3Mt，總計(jì)21.20Mt。日本是中國(guó)的第二大煤炭進(jìn)口國(guó)，2000年從中國(guó)進(jìn)口動(dòng)力煤11.7Mt，煉焦煤3.6Mt，無煙煤0.9Mt，總計(jì)16.22Mt。與澳大利亞、南非和加拿大等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，中國(guó)出口煤在北亞地區(qū)占有運(yùn)輸方面的優(yōu)勢(shì)。從中國(guó)和澳大利亞銷售到日本的煤炭，在離岸價(jià)相同的情況下，中國(guó)出口煤有US$6.25/t的運(yùn)輸費(fèi)率優(yōu)勢(shì)，在韓國(guó)市場(chǎng)中國(guó)也具有同樣的優(yōu)勢(shì)。中國(guó)煤炭在國(guó)際市場(chǎng)所占比重的不斷擴(kuò)大，主要是西部地區(qū)煤炭出口量增加，這將為哈爾烏素煤炭在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和國(guó)際市場(chǎng)的銷售提供更大的銷售空間。1.2自然地理1.2.1地形地貌哈爾烏素露天區(qū)位于鄂爾多斯黃土高原，除黑岱溝、不連溝、哈爾烏素溝有基巖出露外，其余煤田均為30m左右的黃土所覆蓋，在北部沙洞至皮達(dá)旦以及暖水溝一帶有大片風(fēng)積沙堆積。由于風(fēng)蝕、水流向源侵蝕造成黃土高原的復(fù)雜地形地貌，V字型溝谷縱橫交錯(cuò)，樹枝狀的沖溝十分發(fā)育，原始黃土高原地貌被肢解的支離破碎。露天區(qū)地形南高北低，最高海拔標(biāo)高為1225m(管子梁)，最低海拔標(biāo)高為970m(黑岱溝口)，比高250m，區(qū)內(nèi)一般海拔標(biāo)高1150m。區(qū)內(nèi)主要溝谷有：黑岱溝沿北部境界貫穿全區(qū)通過；南坪溝、不連溝、哈爾烏素溝由南向北橫穿全區(qū)，流入黑岱溝后向東匯入黃河。深溝之中多有泉水涌出，形成溪流，流量不大。但雨季山洪暴發(fā)時(shí)，流量大而歷時(shí)短促。1.2.2水文黃河是煤田北、東、南緣的最大地表水體。煤田東緣黃河峽谷段長(zhǎng)約98km，比降1.33‰，河寬100m～300m，水深平均2m～3m，流速平均不大于2m/s。煤田北緣黃河水位標(biāo)高最高990.67m，最低984.52m，年平均987.04m～987.98m。煤田東緣黃河水位標(biāo)高最高950.67m～953.09m，最低944.67m～947.09m。黃河萬(wàn)家寨水利樞紐工程建成后，煤田東緣黃河水位上升到980m，水位回至前房子、喇嘛灣一帶。黃河最大流量5310m3/s，最小流量39.8m3/s，最大年平均流量1390m3/s，最小年平均流量392m3/s，多年平均流量778m3/s。最大流量多出現(xiàn)在8、9月份，其中9月份占最大流量出現(xiàn)年份的32%，最小流量多出現(xiàn)在冬、春季節(jié)，其中5、6月份占最小流量出現(xiàn)年份的33%。黃河多年平均含沙量6.67kg/m3，年平均輸沙量151Mt，其中7月至10月份輸沙量占全年的82%，12月至2煤田其它地表水系屬于黃河支流，多數(shù)是季節(jié)性河流。龍王溝位于煤田北部區(qū)，長(zhǎng)度28km，中上游河床寬度100m～300m，下游較窄，最窄處寬度5m，流域面積270km2。年平均流量0.39m3/s，年逕流量12.29Mm3，年輸沙量2.50Mt。1986年7月，實(shí)測(cè)一次降雨最大流量180m3/s。雨后流量很快降到0.2m黑岱溝是煤田南、北區(qū)的分界河流，長(zhǎng)度23km，流域面積261km2。年平均流量0.37m3/s，年逕流量11.70Mm3，年輸沙量2.30Mt十里長(zhǎng)川位于煤田西部邊界附近，由北向南流經(jīng)海子塔和長(zhǎng)灘后向西南匯入皇甫川流入黃河，河流長(zhǎng)約60km，流域面積644km2（西岸支流已出煤田范圍），最大流量619m3/s，最小流量157m3/s，年逕流量38.64Mm1.2.3氣象準(zhǔn)格爾煤田位于半干旱地區(qū)，屬于大陸性半干燥氣候?？偟臍夂蛱攸c(diǎn)是冬季寒冷，夏季炎熱，春秋兩季氣溫變化劇烈，晝夜溫差大。降水量較小，蒸發(fā)量較大，常有春旱現(xiàn)象。雨水多集中在7、8、9月，占全年降水量的60%～70%。20世紀(jì)50～80年代，最高氣溫39.4℃（1955年7月23日），最低氣溫-34℃（1954年2月28日）。年平均氣溫5.3℃～8.2年降水量231mm～634.7mm，多年平均408mm。月最大降水量247.5mm。1日最大降水量96mm（1959年8月3日）。1小時(shí)最大降水量44mm（1979年6月29日）。10分鐘最大降水量19.8mm（1981年）。一次最大降水量88.1mm，延時(shí)25小時(shí)54分（1973年8月）。最長(zhǎng)連續(xù)降水日數(shù)分別為7天和8天，降水量分別為74mm（1977年9月年蒸發(fā)量1324.7mm～2896.1mm，多年平均在2100mm左右。蒸發(fā)量是降水量的5倍。最熱月平均蒸發(fā)量357.9mm，最冷月平均蒸發(fā)量31.9mm。最熱月平均相對(duì)濕度60.4%，最冷月平均相對(duì)濕度54.5%。結(jié)冰期為10月中旬至翌年4月下旬，約200天。最大凍土深度1500mm。積雪厚度2cm～15cm。無霜期約150天。初霜日一般在9月30日煤田內(nèi)受季風(fēng)影響，冬季春季多風(fēng)，春季多為4～6級(jí)，3、4月份為大風(fēng)期。風(fēng)向以西風(fēng)為主，冬季有西北風(fēng)，夏季有偏東、偏南和東南風(fēng)。近地面大氣受地形起伏的影響，會(huì)出現(xiàn)風(fēng)向不定的現(xiàn)象。最大風(fēng)速24m/s。全年超過17m/s風(fēng)速的天數(shù)約28天。年平均風(fēng)速2.3m/s。全年日平均風(fēng)速不小于8m/s的天數(shù)為1～13天，瞬間風(fēng)速不小于17m/s的天數(shù)為14～29天。年平均揚(yáng)沙日32.8天。年平均沙暴日15.2天。年平均雷暴日41.8天。進(jìn)入90年代，氣候有所變化。1991年至1999年，氣溫有不同程度逐年偏高的趨勢(shì)，各季節(jié)氣溫差異逐年減少，年平均氣溫8.1℃。1991年8月出現(xiàn)31.0℃的歷史平均氣溫最高值，形成夏季持續(xù)高溫干旱的現(xiàn)象。1994年4月至6月中旬氣溫偏高。1997年6月下旬至9月上旬，出現(xiàn)持續(xù)高溫，最高氣溫37.8℃。年平均降水量391.2mm，年平均蒸發(fā)量1926mm1991年降水主要集中在4月至6月，而8月份降水量?jī)H為26.8mm，9月份為16.1mm。1993年全年降水量?jī)H為262.1mm，其中3月至5月份降水量?jī)H為14.3mm，8月15日至10月份降水量為38mm，出現(xiàn)春、夏、秋季連續(xù)干旱現(xiàn)象。1994年4月至6月中旬降水量較少，出現(xiàn)嚴(yán)重的春旱現(xiàn)象。1997年8月份降水量?jī)H為22.4mm，9月份為10.6mm，全年降水量只有271.4mm。1999年6、7月份降水量只有68.8mm，8月份后半月降水量為64.7mm，出現(xiàn)伏天大旱現(xiàn)象。90年代每年6月至8月份有不同程度的洪澇和冰雹現(xiàn)象，且90年代初，冰雹災(zāi)害嚴(yán)重。1993年無霜期132天，比正常年少12天。9月18日凌晨降霜，出現(xiàn)百年不遇的早霜凍害現(xiàn)象。90年代大風(fēng)日數(shù)與80年代相比減少近4成，并有逐年遞減的趨勢(shì)。年平均風(fēng)速14.7m/s。1991年至2000年，準(zhǔn)格爾旗年平均氣溫8.0℃，與歷年相比，冬季氣溫偏低，夏季氣溫偏高。7月9日至28日，日最高氣溫在30℃以上，7月20日最高氣溫38.1℃。9月至10月氣溫偏高。年降水量只有251.1mm，其中1月至2月降水量23.5mm，6月至8月降水量183.6mm，7月份降水量只有31.5mm，8月10日一次降水2001年，準(zhǔn)格爾旗年平均氣溫8.8℃，全年各月氣溫均偏高。年降水量340.4mm，1月偏多，2月偏少，4月正常，5月3.1mm，6月6.3mm，7月偏少，8月偏多，6月至8月202.6mm，8月16日至19日1次連續(xù)降水100.3mm，9月至10月偏多，11月至12月偏少。全年大風(fēng)日數(shù)6天，最大風(fēng)速12.7m/s（3月5日），年平均風(fēng)速1.4m/s，風(fēng)向以西北風(fēng)為主，7月出現(xiàn)9m/s東北風(fēng)（7月3日1.2.4地震據(jù)國(guó)家地震局地震地質(zhì)大隊(duì)（77）地鑒字153號(hào)文《關(guān)于內(nèi)蒙準(zhǔn)格爾煤田范圍地震基本烈度意見》，喇嘛灣以北，包括黑城河口鎮(zhèn)為八度區(qū)，喇嘛灣以南包括前房子、寬灘為七度區(qū)。第二章礦床地質(zhì)特征2.1礦區(qū)地質(zhì)特征準(zhǔn)格爾煤田地層沉積與華北石炭、二迭系各煤田基本相似，煤系基盤為古生界奧陶系灰?guī)r。中石炭系本溪組海陸交互相地層整合沉積于中奧陶系和下奧陶系地層之上。其上部的上石炭系太原組和下二迭系山西組是本區(qū)主要含煤地層。2.1.1區(qū)域地層準(zhǔn)格爾煤田區(qū)域地層從古生界到新生界均有分布。各勘探區(qū)地層大同小異，從下古生界奧陶系到上古生界二疊系的地層在各勘探區(qū)均有分布。古生界地層排列順序由東向西依次由老到新，下古生界奧陶系中統(tǒng)馬家溝組與上古生界石炭系中統(tǒng)本溪組地層之間呈平行不整合接觸關(guān)系。中生界三疊系地層分布于煤田西南部，即南部詳查區(qū)西南部和榆樹灣區(qū)西部。侏羅系上統(tǒng)-白堊系下統(tǒng)地層分布于煤田北部的東孔兌普查區(qū)和小魚溝精查區(qū)內(nèi)，局部到達(dá)窯溝詳查區(qū)和牛連溝詳查區(qū)，且與下伏地層呈角度不整合接觸關(guān)系。以黃土為主的新生界地層廣泛覆蓋下伏地層，與下伏地層呈角度不整合接觸關(guān)系。由于黃土的覆蓋，使基巖地層只出露于黃河沿岸和各大溝谷中。由于溝谷切割和黃土與下伏基巖地層接觸面不平整的原因，使黃土厚度變化大，地形復(fù)雜。區(qū)域地層由老到新依次為：寒武系（∈）下統(tǒng)（∈1）：下部為肉紅色-灰白色細(xì)粒石英砂巖、泥質(zhì)細(xì)粉砂巖；上部為紫灰色砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂質(zhì)灰?guī)r、白云巖。地層厚度20m～70m。分布于煤田東部黃河以東地區(qū)。中統(tǒng)（∈2）：下部為深灰-灰紫-灰綠色含粉砂質(zhì)白云巖，白云質(zhì)粉砂巖；上部為灰-深灰色鮞狀灰?guī)r、鈣質(zhì)粉砂巖。地層厚度89m～142m。分布于煤田東部黃河以東地區(qū)。上統(tǒng)崮山組（∈3g）：為深灰-灰-雜色中厚層竹葉狀灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r，夾暗紫色鈣質(zhì)泥巖。地層厚度90m上統(tǒng)長(zhǎng)山組（∈3c）：為灰紫色中厚層狀灰?guī)r，含白云質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r，局部夾生物碎屑灰?guī)r。地層厚度小于10m上統(tǒng)鳳山組（∈3f）：下部為白云質(zhì)灰?guī)r及竹葉狀灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r；中部為灰?guī)r、泥灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r；上部為灰白-淺灰色薄層至厚層白云質(zhì)灰?guī)r和薄層泥質(zhì)夾層，夾黃褐色中厚層竹葉狀灰?guī)r。地層厚度86m奧陶系（O）下統(tǒng)冶里組（O1y）：為白色-黃褐色中厚層狀結(jié)晶白云巖、白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r。地層厚度55m～63m。出露于煤田東部黃河沿岸。下統(tǒng)亮甲山組（O1l）：為淺灰、灰黃色中厚層狀白云巖及泥質(zhì)白灰?guī)r。地層厚度54m～66m中統(tǒng)馬家溝組（O2m）：為淺灰-棕灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r、厚層狀灰?guī)r，間夾薄層結(jié)晶灰?guī)r，局部為豹皮狀灰?guī)r。地層厚度8m～98m石炭系（C）中統(tǒng)本溪組（C2b）：底部為雞窩狀山西式鐵礦，向上為鋁質(zhì)粘土巖。在煤田南部富含黃鐵礦。上部為黃白色石英砂質(zhì)和灰-灰黑色泥巖，夾兩層灰色泥灰?guī)r，偶含有一層薄煤層。含豐富的動(dòng)物化石。地層厚度5m～48m。出露于煤田東部黃河西岸。上統(tǒng)太原組（C3t）：底部為灰白色石英粗砂巖或含礫粗砂巖，層位穩(wěn)定；中、下部為灰白-灰黃色砂巖、深灰-黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖和10、9、8號(hào)煤層，南部夾1～2層厚1m～2m的薄層灰?guī)r；上部為灰白-灰黃色粗砂巖、粘土巖及6號(hào)煤層。地層厚度12m～124m，黑岱溝精查區(qū)和龍王溝詳查區(qū)西北部較薄，南部詳查區(qū)最厚。出露于煤田中東部。二疊系（P）下統(tǒng)山西組（P1s）：由灰白-灰黃色粗砂巖、灰色-淺灰色粉砂巖、泥巖、粘土巖及5至1號(hào)煤層組成。地層厚度21m～136m，有由北向南增厚的趨勢(shì)，煤田北部即東孔兌普查區(qū)、小魚溝精查區(qū)和煤田中西部即南部詳查區(qū)西北部較薄，煤田西南部即南部詳查區(qū)西南部最厚。出露于煤田中東部。下統(tǒng)下石盒子組（P1x）：為黃褐-黃綠色及紫色砂質(zhì)泥巖、粘土巖和灰白-黃綠色砂巖。底部為灰-黃灰色含礫中、粗砂巖。地層厚度40m～120m。出露于煤田中部。上統(tǒng)上石盒子組（P2s）：為暗紫-褐紫色砂質(zhì)泥巖、泥巖，間或夾灰綠-淺白色中、粗砂巖，含礫石及鐵質(zhì)結(jié)核。地層厚度300m。出露于煤田中部及西部溝谷之中。上統(tǒng)石千峰組（P2sh）：為磚紅色砂巖、泥巖，黃綠色砂巖、礫巖和灰綠色粘土巖。地層厚度140m～460m。出露于煤田西部大飯鋪、海子塔及南部馬柵一帶。三疊系（T）下統(tǒng)劉家溝組（T1l）：為淺灰-粉紅色中砂巖、細(xì)砂巖、粗砂巖，夾棕紅-磚紅色砂質(zhì)泥巖，偶夾灰黃色砂礫巖。膠結(jié)疏松。砂巖中斜層理、交錯(cuò)層理發(fā)育。地層厚度257m～385m下統(tǒng)和尚溝組（T1h）：為棕紅-磚紅色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，夾淺灰色中細(xì)砂巖。地層厚度大于165m。分布于煤田西南馬柵、東桃樹梁等地。侏羅-白堊系（J3-K1）志丹群（J3-K1zh）：底部為礫巖、巨礫巖，下部為紫紅色砂礫巖，上部為中厚層狀紫紅色砂礫巖及含礫粗砂巖。地層厚度0m～392m。分布于煤田北部東溝、楊四圪咀以北、以西地區(qū)。在礫巖中夾有一層厚約4m～20m的黑灰色、灰綠色細(xì)晶-隱晶質(zhì)玄武巖，在煤田北部玻璃圪旦以北地區(qū)零星出露。第三系（N）上新統(tǒng)（N2）：為棕紅色鈣質(zhì)紅土層，含砂質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核，層理不明顯。地層厚度0m～97m。有由北向南增厚的趨勢(shì)，最大厚度位于大飯鋪—史家腦包之間。第四系（Q）更新統(tǒng)上階馬蘭組（Q3meol）：主要為淺黃-黃褐色粉砂質(zhì)土，粒度均勻，含有大量鈣質(zhì)結(jié)核，垂直節(jié)理發(fā)育。地層厚度0m～125m。全區(qū)廣泛分布。全新統(tǒng)（Q4eol）：風(fēng)積沙、沖洪積砂礫層和殘坡積砂土石塊層。風(fēng)積沙在煤田南部分布較廣，其它區(qū)域零星分布。沖洪積砂礫層分布于各大溝谷中。殘坡積砂土石塊層分布于基巖露頭附近。地層厚度0m～20m。2.1.2哈爾烏素露天區(qū)地層露天區(qū)內(nèi)第四系黃土層廣泛覆蓋，黑岱溝、哈爾烏素溝、不連溝、南坪溝等溝內(nèi)地層出露較好。區(qū)內(nèi)地層情況由老到新為O1+2、C2b、C3t、P1s、P1x、P2s、Q+N2。太原組（C3t）及山西組（P1s）為本區(qū)含煤地層?，F(xiàn)由老到新分述如下：1、中下奧陶統(tǒng)（O1+2）上部為淺灰色厚—中厚層狀石灰?guī)r。中部為薄層狀土黃色灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r，含較多的砂質(zhì)、泥質(zhì)。下部為淺黃色、黃色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r夾薄層狀泥質(zhì)、鈣質(zhì)白云巖。該地層下部為下奧陶統(tǒng)亮甲山組（O1L），中上部為中奧陶統(tǒng)馬家溝組（O2m出露厚度大于200m，分布于黑岱溝、哈爾烏素溝溝口及東部黃河岸邊。2、中石炭統(tǒng)本溪組（C2b）上部以深灰色、灰黑色砂泥巖、泥巖、粘土巖為主，褐灰色灰?guī)r、灰色泥灰?guī)r次之，偶夾1～2層薄煤層。砂泥巖中粘土礦物質(zhì)占55%，粉砂粒級(jí)礦物占40%以上及少量有機(jī)質(zhì)。泥巖中泥質(zhì)占80%，有機(jī)質(zhì)占10%，其余為石英、云母等。泥灰?guī)r主要由微晶方解石、粘土礦物和不透明礦物、少量有機(jī)物組成，微晶結(jié)構(gòu)，巖石中含海相生物化石，這些生物化石定向排列，已成為晶粒狀方解石。下部為淺灰、暗紫色鋁土巖和鋁質(zhì)粘土巖，相當(dāng)華北G層鋁土礦，底部含鐵質(zhì)結(jié)核。本組地層厚7.88m～33.44m，平均18.1m3、上石炭統(tǒng)太原組（C3t）為本區(qū)主要含煤地層，含煤七層：6上、6、6下、8、9、9下、10號(hào)煤。本組地層可分為兩段，由下到上：C13t：以黑灰色砂質(zhì)泥巖、粘土巖及多層砂巖為主，含8、9、10號(hào)煤層，底部為灰、灰白色中、粗砂巖（K1）。巖石主要由碎屑礦物（石英）和鈣質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)物組成，富含鐵質(zhì)。碎屑礦物—石英顆粒呈次圓至滾圓狀，分選中等。碎屑礦物占80%左右，膠結(jié)物占20%左右。K1砂巖層位比較穩(wěn)定，可作為地層對(duì)比標(biāo)志。C23t：以煤層及頂?shù)装逭惩翈r、砂質(zhì)泥巖為主，夾灰白色透鏡狀厚層砂巖，含6上、6、6下三層煤。該段巖性及厚度變化較大，6上煤頂板為深灰色粘土巖（N3）、砂質(zhì)粘土巖和粉砂巖，富含植物化石；底板一般為砂質(zhì)泥巖、常變相為灰白色砂巖。6上煤層為不穩(wěn)定煤層，是6號(hào)煤的上分叉，在10線以北與6號(hào)煤合并，與6號(hào)煤所夾砂體逐漸尖滅，向南砂體增厚，6上煤漂起。向東南6上煤層尖滅。該砂體在南部詳查報(bào)告及以前各種報(bào)告中作為K3砂巖標(biāo)志層，是山西組與太原組的分界線。本次根據(jù)煤層對(duì)比和孢粉鑒定成果，將K3砂巖和6上煤層劃歸太原組，山西組底界從6上煤上通過。6號(hào)煤層為巨厚煤層，厚0.40m～39.54m，平均21.01m，除淺部風(fēng)化變薄外，全區(qū)可采。6下煤層為6號(hào)煤層下分叉，厚0.10m～7.61m，平均2.28m，屬不穩(wěn)定煤層。分布于不連溝與哈爾烏素之間和116號(hào)～167號(hào)鉆孔一帶。其間砂體隨6下與6號(hào)煤層合并而尖滅。太原組地層厚37.97m～115.90m，平均75.55m。與下伏地層整合接觸，分布于哈爾烏素溝、不連溝、黑岱溝中。其厚度由南向北逐漸變薄。4、下二迭統(tǒng)山西組（P1s）：為陸相碎屑沉積，亦為本區(qū)主要含煤地層，含1、2、3、4、5號(hào)煤層。本組地層可大致分為三段。由老到新為：P11s：為厚層灰白、黃褐色長(zhǎng)石、石英砂巖、中夾灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖或粘土巖薄層，局部為砂礫巖。泥質(zhì)膠結(jié)。分選極差，含煤屑。具大型斜層理。局部地區(qū)對(duì)6號(hào)或6上煤有沖刷現(xiàn)象。淺部地區(qū)因風(fēng)化呈疏松狀。P21s：為灰白、灰黑色細(xì)、粗砂巖、砂質(zhì)泥巖和粘土巖，中夾1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)煤層。砂巖堅(jiān)硬致密，含菱鐵礦結(jié)核。泥巖和砂巖中含大量植物化石。1號(hào)、2號(hào)煤層極少見到，不可采。3號(hào)煤層極不穩(wěn)定，大部不可采。4號(hào)、5號(hào)煤層主要發(fā)育在中西部，局部可采。P31s：為深灰色、灰白色中粗粒砂巖，夾粘土巖、泥巖及粉砂巖。砂巖致密堅(jiān)硬，含小礫石及云母碎片。頂部發(fā)育一層粘土巖及砂質(zhì)粘土巖，深灰至雜色，具鱗狀結(jié)構(gòu)。本組（P1s）厚30.75m～97.83m，平均厚65.18m。與太原組（C3t）整合接觸。出露地區(qū)同（C3t5、下二迭統(tǒng)下石盒子組（P1x）：上部以黃綠色、紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾雜色粘土巖和中厚層狀砂巖。下部為黃褐色砂巖和紫色、雜色泥巖、粘土巖互層。粘土巖具鱗狀結(jié)構(gòu)，含磷質(zhì)結(jié)核。底部為巨厚層狀含礫粗砂巖，斜層理發(fā)育。本組（P1x）厚30.25m～99.12m，平均64.28m。與下伏地層整合接觸。6、上二迭統(tǒng)上石盒子組（P2s）：上部為絳紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖與灰白黃綠色砂巖互層。下部為灰白、黃綠色中、粗砂巖，有時(shí)含礫，夾薄層狀暗紫色泥巖和砂質(zhì)泥巖，含鐵質(zhì)結(jié)核。本組地層僅在不連溝上游大石節(jié)及南坪溝以西一帶零星出露，與下伏地層整合接觸。上部被剝蝕。區(qū)內(nèi)鉆孔所見地層最大厚度為49.19m。7、第三系紅土層（N2）：紅色、棕紅色鈣質(zhì)紅土層，含砂質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核。厚0m～59.48m，平均11.03m8、第四系（Q）：由馬蘭組（Qeol3m）黃土層與風(fēng)積沙（Qeol4）和沖洪積，殘坡積松散砂礫堆積物組成。黃土層為土黃色粉砂質(zhì)黃土。粒度均勻，垂直節(jié)理發(fā)育，含有鈣質(zhì)結(jié)核。由于長(zhǎng)期雨水沖刷，多形成沖溝及陡坎之地貌。分布全區(qū)。風(fēng)積沙為土黃色的粉砂，成份為石英、長(zhǎng)石。顆粒均勻，由風(fēng)力搬運(yùn)堆積而成，多形成沙丘。分布于北部皮達(dá)圪旦、沙圪洞一帶及暖水溝西部地區(qū)。沖洪積物多在大溝底部，由砂、礫石組成。第四系厚度為0m～90.68m，平均27.29m在剖面圖上，第四系與第三系合并在一起，用Q+N2表示。2.1.3區(qū)域構(gòu)造準(zhǔn)格爾煤田地質(zhì)構(gòu)造為一簡(jiǎn)單的單斜構(gòu)造。地層走向近于南北，傾向西，傾角一般小于10°。在單斜構(gòu)造上發(fā)育有次一級(jí)的寬緩褶曲和稀疏斷層。1、褶曲窯溝背斜：位于煤田北部偏東，軸向N23°E，延伸長(zhǎng)度約10km。兩翼傾角不大，東南翼傾角3°～5°，西北翼傾角5°～10°。背斜將6號(hào)煤層在窯溝鄉(xiāng)附近抬起，露出地表。西黃家梁背斜：位于煤田中部，軸向N30°～50°E，延伸長(zhǎng)度約12km。東南翼傾角一般小于10°，西北翼傾角較陡，一般在25°左右，局部達(dá)35°。背斜軸由北東向南西傾伏，傾伏角1°～3°。在張家圪旦一帶將6號(hào)煤抬起接近地表，為黑岱溝露天開采形成有利條件。老趙山梁背斜：位于煤田南部，軸向近EW。由東向西傾伏，傾伏角1°～3°。延伸長(zhǎng)度約20km。北翼傾角5°～10°，南翼傾角10°～25°。軸部出露奧陶系灰?guī)r，兩翼為煤系地層，產(chǎn)狀平緩。本背斜構(gòu)成南部詳查勘探區(qū)與榆樹灣（即磁窯溝）勘探區(qū)的界線。田家石畔撓折斷裂帶：從煤田南端的榆樹灣，向N40°～60°W延伸，總長(zhǎng)度近40km。從地表可見到巖層傾角從平緩到陡立的急劇變化帶，傾角達(dá)70°～80°，撓曲幅度達(dá)300m。在伏路墕，撓曲發(fā)生轉(zhuǎn)折，方向轉(zhuǎn)為NE，經(jīng)長(zhǎng)灘至西坪溝，撓曲幅度逐漸減小。在田家石畔至榆樹灣電廠一帶，撓曲局部產(chǎn)生斷裂。雙棗子向斜：位于老趙山梁背斜南部的榆樹灣區(qū)，軸向近EW，延伸長(zhǎng)度大于10km。傾角小于10°，南翼寬緩，北翼較陡。軸部為石盒子組地層，有利于煤系地層的保存。田家石畔背斜：位于本區(qū)西南部，軸向N50°W，區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度約8km。傾角小于22°，為一西南翼陡，東北翼緩的不對(duì)稱背斜。軸部出露太原組、本溪組。2、斷層龍王溝正斷層：位于龍王溝口至陳家溝門一帶，走向近EW，傾向S，傾角75°～85°，落差20m～40m。延伸長(zhǎng)度約5km。奧陶系地層與本溪組地層接觸。斷層對(duì)煤層影響不大。焦稍溝正斷層：位于焦稍溝口，走向N35°E，傾向SE，傾角70°，落差20m～80m，延伸長(zhǎng)度約4km。斷層的東北段為奧陶系地層與本溪組地層接觸，西南段與太原組的不同層位接觸，使6號(hào)煤層和9號(hào)煤層缺失或變薄，且落差逐漸變小。石圪咀正斷層：位于煤田中部偏東，走向N25°～45°E，傾向SE，傾角60°～70°，落差15m～50m，延伸長(zhǎng)度約10km。斷層兩盤為山西組地層與太原組地層接觸。柱狀陷落斷層：主要在煤田北部窯溝區(qū)，發(fā)現(xiàn)有5個(gè)陷落柱，面積一般不大，最大的帳房墕陷落柱長(zhǎng)270m，寬280m，軸向NE，陷落深約60m。3、巖漿巖在東孔兌勘探區(qū)東部，志丹群底部有玄武巖。在喇嘛灣，志丹群上部有玄武巖。在哈爾烏素勘探區(qū)東北部，6號(hào)煤層底部有類似玄武巖的巖石，一種認(rèn)識(shí)認(rèn)為是玄武巖，另一種認(rèn)識(shí)認(rèn)為是煤層自燃形成的“燒變巖”。2.1.4哈爾烏素露天區(qū)構(gòu)造哈爾烏素露天區(qū)構(gòu)造與整個(gè)煤田構(gòu)造特征基本一致，仍為構(gòu)造簡(jiǎn)單區(qū)。區(qū)內(nèi)地層傾角均小于10°。一般為5°左右；在哈爾烏素溝以東露頭區(qū)，傾角約為30°。為一地層走向NNW～SSE向西傾斜的單斜構(gòu)造，區(qū)內(nèi)斷層稀少，斷距不大，在東北角有基性巖漿噴出。1、斷層（1）石圪咀正斷層：斷層位于本區(qū)西部，由東北到西南斜穿全區(qū)，斷層走向N30°～45°E。傾向SE，長(zhǎng)約10km，在區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約4.5km。在黑岱溝內(nèi)由于斷層的影響使上升盤煤層露頭與下降盤的6號(hào)煤頂板砂巖直接接觸。斷距約15m，傾角75°。由于斷層的影響，使斷層下盤的煤層抬高，有利于露天開采，但也使煤層的連續(xù)性發(fā)生破壞，斷層帶附近煤層風(fēng)化。如667號(hào)鉆孔煤層全風(fēng)化，189號(hào)、682號(hào)鉆孔6號(hào)煤層部分風(fēng)化等，給開采帶來不利影響。（2）虎石圪旦正斷層：斷層位于本區(qū)東部，哈爾烏素溝西坡，北從16線開始，走向以S25°W向西南延伸，過22線440號(hào)孔后轉(zhuǎn)向正南，走向長(zhǎng)約3km。傾向ES，傾角約70°。F1斷層：小斷層，大致NNE方向。F2斷層：小斷層，大致NNE方向。（3）永紅礦正斷層：位于皮達(dá)圪旦北。走向近于EW，傾向N，傾角70°。斷層對(duì)露天開采影響不大。2、褶皺井渠溝向斜：位于黑岱溝北坡，走向NEE—SWW。長(zhǎng)約1km。兩翼出露地層為P1S和C3t,兩翼傾角約10°。該向斜對(duì)露天開采影響不大。3、巖漿巖在本區(qū)東北角的五里溝，6號(hào)煤層缺失，其頂板為粘土巖、泥巖、砂巖等。由于外來熱力的影響，成為板巖、燒變砂巖等。巖石特別破碎。在燒變巖周圍或頂板砂巖的裂縫中見到有玄武巖，說明五里溝燒變巖的產(chǎn)生，6號(hào)煤層的燃燒殆盡，皆與玄武巖噴出有關(guān)。玄武巖的出現(xiàn)對(duì)露天開采影響不大。2.2礦體賦存要素2.2.1區(qū)域含煤性和煤層準(zhǔn)格爾煤田含煤地層為山西組和太原組，自上而下含1～10號(hào)煤層。煤層平均總厚度32.08m，含煤地層平均厚度133.75m，含煤系數(shù)24%。其中山西組含1～5號(hào)煤層，煤層平均總厚度3.58m，煤系地層平均厚度67m，含煤系數(shù)5.4%；太原組含6～10號(hào)煤層，煤層平均總厚度28.50m，煤系地層平均厚度68m，含煤系數(shù)42%。煤層特點(diǎn)是層數(shù)多，且各煤層厚度和穩(wěn)定性差異大。厚煤層的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如6號(hào)煤層夾矸可達(dá)20多層。厚煤層的分岔現(xiàn)象也較為顯著，中間常夾有巨厚砂巖體。砂巖體的發(fā)育，使煤層厚度變小。薄煤層穩(wěn)定性差，發(fā)育范圍小，尖滅現(xiàn)象普遍，常呈零星分布狀態(tài)。1號(hào)煤層：位于山西組頂部。煤層厚度0m～1.70m，平均0.25m。煤層極不穩(wěn)定，零星分布于煤田北部，只有少數(shù)點(diǎn)可采。下距2號(hào)煤層3.15m～40.12m，平均18.10m。2號(hào)煤層：位于山西組上部。煤層厚度0m～1.62m，平均0.40m。煤層極不穩(wěn)定，零星分布于龍王溝一帶，不可采。下距3號(hào)煤層3.55m～18.40m，平均10.90m。3號(hào)煤層：位于山西組中部。煤層厚度0m～4.27m，平均0.74m。零星分布，主要分布于煤田西部偏北的局部和西南部。局部可采。下距4號(hào)煤層2.80m～34.86m，平均10.14m。4號(hào)煤層：位于山西組中部。煤層厚度0m～7.51m，平均1.35m。煤層極不穩(wěn)定至不穩(wěn)定，磁窯溝一帶發(fā)育較好，局部可采。下距5號(hào)煤層5.33m～31.82m，平均11.85m。5號(hào)煤層：位于山西組中下部。煤層厚度0m～7.14m，平均2.36m。主要分布于煤田西部，其次分布于東部的局部。一般厚度2m左右，在西部偏南地段最厚，厚度4m～6m。局部可采。下距6號(hào)煤層2.56m～36.85m，平均15.82m。6號(hào)煤層：位于太原組上部。煤層厚度0.51m～42.12m，平均23.06m。煤層較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，全區(qū)發(fā)育，為煤田內(nèi)主要可采煤層。厚度變化趨勢(shì)為東薄西厚，南薄北厚。煤層在龍王溝和黑岱溝之間中西部以及煤田西南部最厚，厚度大于30m；龍王溝以北和黑岱溝以南，厚度一般為20m～30m。黑岱溝以南東部和煤田南部局部，厚度小于20m。下距7號(hào)煤層1.03m～13.68m，平均4.38m。6號(hào)煤層自上而下，可劃分為6個(gè)煤分層：6Ⅰ煤分層：一般厚度1m～3m，由3層薄煤層組成，上薄下厚，中、下分層在大部分地區(qū)可達(dá)可采厚度。上覆巖層為泥巖和粘土巖，全區(qū)分布。6Ⅱ煤分層：一般厚度2.5m～5m，結(jié)構(gòu)極復(fù)雜，煤和泥巖呈薄層狀互層，小分層薄至數(shù)十厘米至數(shù)毫米，俗稱“千層餅”。分布于龍王溝和黑岱溝之間及黑岱溝南側(cè)局部。在龍王溝以北和黑岱溝以南大部分地段則相變?yōu)樯皫r、泥巖。在龍王溝以北，泥巖分布在東部，砂巖分布在西部，砂巖一般厚度10m～20m；在黑岱溝以南，大部分相變?yōu)樯皫r，砂巖厚度0m～60m，一般30m～50m。6Ⅲ煤分層：一般厚度2m～3m，單一煤層。與6Ⅱ煤分層以?shī)A矸或煤質(zhì)變化劃分（當(dāng)6Ⅱ煤分層為高灰分煤時(shí)）；與6Ⅳ煤分層間距0.5m～1.5m，為一層硬質(zhì)粘土巖夾矸，稱為1號(hào)夾矸。全區(qū)大部分地段分布，只在南部詳查區(qū)中西部缺失。當(dāng)6Ⅱ煤分層層位砂巖厚度顯著增大時(shí)，則6Ⅲ煤分層也被砂巖取代。6Ⅳ煤分層：為6號(hào)煤層的主體分層，一般厚度15m～20m，有數(shù)層夾矸，一般不穩(wěn)定。下部一層較穩(wěn)定的夾矸為2號(hào)夾矸,全區(qū)分布。6Ⅴ煤分層：一般厚度1m～2m，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤和泥巖互層。分布于煤田北部區(qū)大部和南部區(qū)西部地段。在北部區(qū)東北部、南部區(qū)東部和南部區(qū)西北部局部相變?yōu)樯皫r、泥巖。砂巖一般厚度5m～10m，最大厚度20m，分布于北部區(qū)東部局部和南部區(qū)西北部局部。6Ⅵ煤分層：一般厚度2m左右，為單一煤層或中間有一層夾矸。6號(hào)煤層6Ⅰ～6Ⅵ各煤分層在龍王溝和黑岱溝之間發(fā)育完整，基本為一整體。7號(hào)煤層：位于太原組中部。煤層厚度0m～8.25m，平均0.75m。煤層極不穩(wěn)定，零星分布于煤田西北部，只有少數(shù)鉆探點(diǎn)可采。下距8號(hào)煤層0.65m～14.67m，平均6.38m。8號(hào)煤層：位于太原組中部。煤層厚度0m～2.15m，平均0.75m。一般厚度1m左右。有2個(gè)分層，上分層厚度0.20m左右，下分層厚度0.60m左右。煤層不穩(wěn)定，分布于龍王溝一線以南。局部可采。下距9號(hào)煤層0.18m～16.26m，平均4.63m。9號(hào)煤層：位于太原組中下部。煤層厚度0.15m～14.67m，平均3.65m，煤層較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，全區(qū)發(fā)育，為煤田內(nèi)僅次于6號(hào)煤層的可采煤層。在煤田東部，由北向南煤層由厚到薄，由14m到2m；在煤田西部，由北向南煤層為“薄—厚—薄—厚—薄”的變化情況，變化范圍2m～5m。在煤田東部和西部之間有一南北向薄條帶，厚度小于2m。下距10號(hào)煤層0.54m～17.95m，平均4.70m。9號(hào)煤層自上而下，可劃為4個(gè)煤分層：9Ⅰ煤分層：為單一煤分層，厚度小。9Ⅱ煤分層：一般為2個(gè)薄分層，厚度和結(jié)構(gòu)變化不大。9Ⅰ和9Ⅱ煤分層又合稱為9上煤層。9上煤層分布于煤田中部、東部局部和南部局部。9Ⅲ煤分層：為薄煤分層，不發(fā)育，有的地段與9Ⅳ煤分層合并。9Ⅳ煤分層：比較發(fā)育。9Ⅲ和9Ⅳ煤分層又合稱為“9號(hào)煤層”?！?號(hào)煤層”分布范圍較廣?！?號(hào)煤層”分布與9上煤層分布呈互補(bǔ)關(guān)系，即9上煤層發(fā)育地段缺失“9號(hào)煤層”。反之亦然。9上煤層和“9號(hào)煤層”之間一般為一層厚夾矸。在黑岱溝以北，“9號(hào)煤層”發(fā)育，9上煤層局部發(fā)育；在黑岱溝以南，9上煤層發(fā)育而“9號(hào)煤層”不發(fā)育且相變?yōu)樯皫r。10號(hào)煤層：煤層厚度0m～6.99m，平均0.80m。煤層極不穩(wěn)定，局部發(fā)育，零星分布，僅有個(gè)別點(diǎn)可采。2.2.2哈爾烏素區(qū)煤層1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)煤層為極不穩(wěn)定煤層，分布于山西組（P1s）上部。2號(hào)煤層：距1號(hào)煤層1.51m～12.59m，平均7.66m。層間巖性多以粗砂巖、泥巖為主。煤層最大厚度1.21m，最小厚度0.10m，平均0.29m。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖為主。3號(hào)煤層：距2號(hào)煤層3.70m～12.80m，平均6.86m，層間巖性多以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主。煤層最大厚度2.08m，最小厚度0.05m，平均0.39m。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其頂?shù)装逡陨澳鄮r為主。4號(hào)煤層：位于山西組下部，距3號(hào)煤層1.59m～23.48m，平均8.70m。層間巖性多以粗、細(xì)砂巖為主。屬于不穩(wěn)定煤層，其自然厚度0.14m～3.15m，平均厚度0.81m。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾矸層數(shù)0～3層。煤層屬不穩(wěn)定煤層，其自然厚度0.12m～5.75m，平均1.39m。主要分布于石圪咀正斷層以西及不連溝與石圪咀正斷層之間9線以南地區(qū)，不連溝以東地區(qū)5號(hào)煤層多不可采。煤層結(jié)構(gòu)尚屬簡(jiǎn)單，夾矸層數(shù)0～6層，巖性主要為炭質(zhì)泥巖、泥巖和砂質(zhì)粘土巖。6上煤層：位于太原組頂部，距5號(hào)煤層2.75m～29.86m，平均12.24m。層間巖性以粗砂巖為主，頂板多為粘土巖。該煤層為6號(hào)煤的上分叉，屬不穩(wěn)定煤層，其自然厚度0.20m～7.27m，平均2.83m。主要分布于11線以南及30線以西地區(qū)，在30線以東、10線以北地區(qū)6上與6號(hào)煤層合并?；⑹俚┱龜鄬觾蓚?cè)及以東地區(qū)6上煤層相變?yōu)檎惩翈r、泥巖等。煤層結(jié)構(gòu)尚屬簡(jiǎn)單，夾矸層數(shù)0～6層。夾矸巖性多為泥巖、炭泥巖、砂泥巖等。煤層頂?shù)装宥酁槟鄮r。6下煤層：為6號(hào)煤層的下分叉，距6號(hào)煤層0m～20.88m，平均9m。在不連溝以西及東部煤層露頭區(qū)，6下與6號(hào)煤層合并。該層屬于不穩(wěn)定煤層，其自然厚度0.10m～7.61m，平均2.35m。主要分布在哈爾烏素溝、井子溝以西、29線以東區(qū)域。煤層結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，夾矸0～5層。頂板巖性多為泥巖，占30%，砂巖占29%。底板巖性多為泥巖，占93%。8號(hào)煤層：位于太原組下部，距6下煤層0.94m～25.86m，平均3.65m。層間巖性以泥巖為主。該煤層雖層位穩(wěn)定，但其厚度大都在最低可采厚度以下變化。所以定為不穩(wěn)定煤層，自然厚度為0.08m～2.04m，平均0.69m。全區(qū)普遍分布。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾矸0～2層。頂?shù)装鍘r性以泥巖為主，可占85%。9號(hào)煤層：位于太原組下部，距8號(hào)煤層0.40m～12.61m，平均1.97m。層間巖性以泥巖為主。該煤層屬較穩(wěn)定煤層，其自然厚度為0.22m～9.08m，平均厚度4.08m。全區(qū)發(fā)育，以不連溝以東發(fā)育較好，厚度一般在5m左右。井子溝兩側(cè)，煤厚>6m，不連溝以西厚度逐漸變薄。9下煤層：為9號(hào)煤層的下分叉，分布零星，主要在黑岱溝鄉(xiāng)一帶，7線以北地區(qū)。全區(qū)僅個(gè)別點(diǎn)達(dá)到可采厚度。自然厚度0m～2.75m，平均0.71m。無開采價(jià)值。10號(hào)煤層：位于太原組底部，距9號(hào)煤層2.29m～17.23m，平均8.92m。其底部K1是太原組與本溪組的分界砂巖，地層對(duì)比標(biāo)志明顯。該煤層自然厚度0m～2.72m，平均0.52m。全區(qū)分布零星，該煤層無工業(yè)價(jià)值。2.3礦區(qū)水文地質(zhì)特征2.3.1區(qū)域水文地質(zhì)概況準(zhǔn)格爾煤田為黃土沖溝地形，地形總趨勢(shì)是西北高、東南低，所有溝谷都是黃河西岸的支溝。地表植被稀少，地面坡度較大，易于地表水的排泄。降水多集中在7、8、9月份，占全年降水量的70%，形成集中補(bǔ)給、集中排泄，大部分以地表逕流注入黃河?！鶐r含水一般比較微弱，但又表現(xiàn)出不同地段、不同深度的差異性。侏羅-白堊系地層分布于煤田北部、西北部，含水性不均一。北部區(qū)泉流量小于0.001L/s；西北部含水豐富，鉆孔揭露地下水承壓水位高出地表43.92m～159.81m，地表泉流量0.016L/s～2.00L/s，最大達(dá)29.7L/s。寒武系、奧陶系地層為區(qū)域含水地層，含有豐富的巖溶地下水，黃河?xùn)|岸地表泉流量0L/s～19.64L/s，表現(xiàn)出極大的不均一性。其它基巖地層地表泉流量在0.01L/s～1.00L/s之間，最大達(dá)3.5L/s（二疊系上石盒子組）。2.3.2對(duì)露天開采的影響黃土、紅土為輕亞粘土。黃土自然坡角一般為36°，溝壁自然坡角為45°～60°。黃土垂直節(jié)理發(fā)育，沿節(jié)理面崩落現(xiàn)象普遍，常形成溝深壁陡的沖溝。黃土在水的作用下沿相對(duì)隔水層面重力滑坡現(xiàn)象較多。巖石為半堅(jiān)硬—堅(jiān)硬巖石，抗壓強(qiáng)度8.14MPa～50.80MPa（83kgf/cm2～518kgf/cm2），一般大于9.81MPa（100kgf/cm2），大部分大于19.61MPa（200kgf/cm2）。普氏硬度系數(shù)1.93～5.90。內(nèi)摩擦角29o22'～41o15'。凝聚力2.45MPa～16.97MPa（25kgf/cm2～173kgf/cm2）?？辜魪?qiáng)度10.10MPa（103kgf/cm～471kgf/cm2）。煤的抗壓強(qiáng)度為6.47MPa～14.32MPa（66kgf/cm2～146kgf/cm2），普氏硬度系數(shù)1～3。6號(hào)煤頂部砂巖層膠結(jié)疏松，常在陡壁處產(chǎn)生自重崩落。6號(hào)煤層上部具有層位穩(wěn)定的軟質(zhì)粘土巖，可塑性強(qiáng)。巖石裂隙為構(gòu)造裂隙和構(gòu)造風(fēng)化裂隙，主要有2組，EW向1組和NE向1組，傾角75°～90°，裂隙率0.0112%～0.49%。煤層瓦斯含量低。煤塵爆炸指數(shù)，實(shí)驗(yàn)室測(cè)定為44%～44.8%，爆炸火焰長(zhǎng)度由火星至50mm，有爆炸危險(xiǎn)。煤層易自燃，小煤窯內(nèi)和露天場(chǎng)地堆放的散煤常有自燃現(xiàn)象。2.4礦床勘探程度1987年8月，全國(guó)儲(chǔ)委全儲(chǔ)字（1987）128號(hào)決議書批準(zhǔn)的“內(nèi)蒙伊克昭盟準(zhǔn)格爾煤田哈爾烏素露天礦勘探地質(zhì)報(bào)告”（精查）；1984年9月，煤炭部地質(zhì)局煤地地字第277號(hào)文批準(zhǔn)的“準(zhǔn)格爾旗煤田南部勘探區(qū)詳查報(bào)告”；1983年8月，煤炭部地質(zhì)局（83）煤地地字271號(hào)文批準(zhǔn)的“準(zhǔn)格爾煤田黑岱溝露天精查補(bǔ)充勘探報(bào)告”；1994年3月，煤田地質(zhì)總局批準(zhǔn)的“準(zhǔn)格爾煤田哈爾烏素露天首采區(qū)精補(bǔ)報(bào)告”。本可研擬開發(fā)的哈爾烏素露天煤礦地跨三個(gè)勘探區(qū)，可利用的施工鉆孔497個(gè)，其中黑岱溝勘探報(bào)告21個(gè)鉆孔；首采區(qū)精補(bǔ)勘探報(bào)告21個(gè)鉆孔；南部詳查勘探報(bào)告5個(gè)鉆孔；哈爾烏素精查勘探報(bào)告450個(gè)鉆孔。哈爾烏素露天勘探區(qū)（精查），勘探面積51km2，先后經(jīng)歷五次地質(zhì)勘探，總計(jì)完成450個(gè)鉆孔，工程量82135.44m。其中甲級(jí)孔227個(gè)，乙級(jí)孔193個(gè)。甲級(jí)孔率51%，乙級(jí)孔率42%。勘探工程質(zhì)量可靠，全區(qū)共見儲(chǔ)量利用煤層點(diǎn)1138層次。其中甲級(jí)煤層點(diǎn)607層次，占59%；乙級(jí)煤層點(diǎn)407層次，占36％。提供儲(chǔ)量計(jì)算的煤層原始數(shù)據(jù)可靠。露天區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，主要可采煤層穩(wěn)定。250m×250m網(wǎng)距圈定A級(jí)儲(chǔ)量；500m×500m網(wǎng)距圈定B級(jí)儲(chǔ)量；1000m×1000m網(wǎng)距圈定C級(jí)儲(chǔ)量。對(duì)斷層、風(fēng)化帶加密工程控制。露天區(qū)儲(chǔ)量計(jì)算面積45.6km2（6號(hào)煤層）。對(duì)4、5、6上、6、6下、8、9號(hào)煤層進(jìn)行了儲(chǔ)量計(jì)算。獲得煤炭總儲(chǔ)量1534Mt，其中A級(jí)儲(chǔ)量169.0Mt，B級(jí)儲(chǔ)量694.8Mt，A+B級(jí)儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的56％。各地質(zhì)報(bào)告儲(chǔ)量計(jì)算準(zhǔn)確，煤質(zhì)確定可靠，均滿足設(shè)計(jì)工作需要。第三章露天礦合理幫坡腳確定3.1礦區(qū)工程地質(zhì)特征3.1.1礦區(qū)工程地質(zhì)露天區(qū)內(nèi)第四系黃土廣泛覆蓋。黑岱溝、哈爾烏素溝、不連溝、南坪溝等溝內(nèi)地層出露較好。區(qū)內(nèi)地層出露情況由老到新為：中下奧陶統(tǒng)、中石炭統(tǒng)本溪組、上石炭統(tǒng)太原組、下二迭統(tǒng)山西組、下二迭統(tǒng)下石盒子組、上二迭統(tǒng)上石盒子組、第三系紅土層、第四系黃土?，F(xiàn)由老到新分?jǐn)⑷缦拢阂弧⒅邢聤W陶統(tǒng)上部為淺灰色厚、中厚層狀石灰?guī)r。中部為薄層狀土黃色灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r，含較多的砂質(zhì)、泥質(zhì)。下部為淺黃色、黃色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r夾薄層狀泥質(zhì)、鈣質(zhì)白云巖。該地層下部為下奧陶統(tǒng)亮甲山組，中上部為中奧陶統(tǒng)馬家溝組。二、中石炭統(tǒng)本溪組上部以深灰色、灰黑色砂泥巖、泥、粘土為主，褐色灰?guī)r、灰色泥灰?guī)r次之，偶夾1－2層薄煤。砂泥巖中粘土礦物占55%，粉砂粒級(jí)礦物占40%以上，含少量有機(jī)質(zhì)。泥巖中泥質(zhì)占80%，有機(jī)質(zhì)占10%，其余為石英、云母等。泥灰?guī)r主要由微晶方解石、粘土礦物和不透明礦物、少量有機(jī)物組成。下部為淺灰、暗紫色鋁土巖和鋁質(zhì)粘土巖。三、上石炭統(tǒng)太原組本組地層可分為兩段，由下到上分述：下部以黑灰色砂質(zhì)泥巖、粘土巖及多層砂巖為主，含8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)煤層，底部為灰、灰白色中、粗砂巖。巖石主要由碎屑礦物和鈣質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)物組成，富含鐵質(zhì)，碎屑礦物。上部以煤層及頂?shù)装逭惩翈r、砂質(zhì)泥巖為主，夾灰白色透鏡狀厚層砂巖，含6上、6號(hào)、6下三煤層。該段巖性及厚度變化較大，6上煤頂板為深灰色粘土巖、砂質(zhì)粘巖和粉砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖。四、下二迭統(tǒng)山西組本組地層可大致分為三段。由老到新分別敘述。下部為厚層灰白、黃褐色長(zhǎng)石、石英砂巖、夾灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖或粘土巖，砂巖常含粒，局部為砂礫巖。泥質(zhì)膠結(jié)。分選極差，含煤屑。具大型斜層理。中部為灰白、灰黑色細(xì)、粗砂巖、砂質(zhì)泥巖及粘土巖，中夾1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)煤層。砂巖堅(jiān)硬致密，含菱鐵礦結(jié)核。上部為深灰色、灰白色中粗粒砂巖，夾粘土巖、泥巖及粉砂巖。砂巖致密堅(jiān)硬，含小礫石及云母碎片。頂部發(fā)育一層粘土巖及砂質(zhì)粘土巖。深灰－雜色，具鮞狀結(jié)構(gòu)。五、二迭統(tǒng)下石盒子組上部以黃綠色、紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾雜色粘土巖和中厚層狀泥巖。下部為黃褐色砂巖和紫色、雜色泥巖、粘土巖互層。粘土巖具鮞狀結(jié)構(gòu)。含磷質(zhì)結(jié)核，底部為巨厚層狀礫粗砂巖，斜層理發(fā)育。六、上二迭統(tǒng)上石盒子組上部為絳紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖與灰白、黃綠色砂巖互層。下部為灰白、黃綠色中、粗砂巖，有時(shí)含礫，夾薄層狀暗紫色泥巖和砂質(zhì)泥巖，含鐵質(zhì)結(jié)核。七、第三系紅土層紅色、棕紅色鈣質(zhì)紅土層，含砂質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核。與下伏各地層不整合接觸。八、第四系由馬蘭組黃土層與風(fēng)積沙和沖洪積，殘坡積松散砂礫堆積而成。黃土層為土黃色粉砂質(zhì)黃土。粒度均勻，垂直節(jié)理發(fā)育，含有鈣質(zhì)結(jié)核。由于長(zhǎng)期雨水沖刷，多形成沖溝及陡坎之地貌。分布全區(qū)。風(fēng)積沙為土黃色之粉砂，成份為石英、長(zhǎng)石。顆粒均勻，由風(fēng)力搬運(yùn)堆積而成，多形成沙丘。沖洪積物多在大溝底部，由砂、礫石構(gòu)成。3.2原始資料與計(jì)算方法的選擇3.2.1計(jì)算基礎(chǔ)1、尋優(yōu)方法邊坡穩(wěn)定系數(shù)是一個(gè)與內(nèi)摩擦系數(shù)、凝聚力、邊坡的巖層構(gòu)成、分布、地下水的水位、地震等因素有關(guān)的值，它沒有解析解，只有數(shù)值解，且因涉及的因素眾多，邊坡穩(wěn)定系數(shù)是多極值的，在這種情況下，求最小值是一個(gè)工作量比較繁重的工作。且在這種情況下，任何簡(jiǎn)化造成的誤差都是不可估計(jì)的。在一般情況下，求極值可分為兩種情況：一種是蒙特卡洛式的隨機(jī)求解方法，如：0.618法和網(wǎng)格法；一種是數(shù)值法中的最優(yōu)化方法，如：?jiǎn)渭冃畏ê头较蚣铀俜?。蒙特卡洛式的方法就是取大量的點(diǎn)進(jìn)行試算，從中選出最小值的點(diǎn)，這種方法的算法簡(jiǎn)單，但結(jié)果的準(zhǔn)確程度是隨著計(jì)算點(diǎn)數(shù)量增加而提高的，且計(jì)算量過于龐大，時(shí)間太長(zhǎng)，并且沒有充分利用已有的計(jì)算結(jié)果。數(shù)值法中的最優(yōu)化法是先給出幾個(gè)初始點(diǎn)，根據(jù)幾個(gè)初始點(diǎn)的結(jié)果，選取下一步的計(jì)算值，這樣最終可計(jì)算出極小值。這一方法編程復(fù)雜，但計(jì)算量小，充分利用了已有的結(jié)果，但在多峰值的情況下，不易求到最值。2、滑坡模式哈爾烏素露天礦邊坡煤巖互雜，巖體整體強(qiáng)度較高，根據(jù)現(xiàn)有的工程地質(zhì)資料，在采掘場(chǎng)未發(fā)現(xiàn)明顯的弱層，因此采掘場(chǎng)邊坡滑坡模式是純圓弧滑動(dòng)。3.2.2計(jì)算數(shù)據(jù)的選擇采掘場(chǎng)的邊坡穩(wěn)定取決于巖體的強(qiáng)度，巖體的強(qiáng)度、巖塊的強(qiáng)度和節(jié)理的密度有關(guān)。哈爾烏素礦區(qū)工程地質(zhì)資料較少，有兩個(gè)工程地質(zhì)剖面，但距離二采區(qū)較遠(yuǎn)，可參考性較差。本次可研參照黑岱溝露天區(qū)勘探資料、地質(zhì)報(bào)告所提供的數(shù)據(jù)和相類似礦山的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。確定巖體強(qiáng)度如表3.1。表3.1巖石物理力學(xué)指標(biāo)表巖石名稱密度kg/m3內(nèi)摩擦角(O)凝聚力(KPa)黃土195029.545.1泥巖244030.01275.3砂質(zhì)泥巖245030.02256.3細(xì)砂巖245031.03237.3中砂巖227031.52452.5粗砂巖224032.01760含礫粗砂巖226033.03924煤140035.018513.3邊坡穩(wěn)定計(jì)算采掘場(chǎng)邊坡上部黃土高度較大，黃土本身強(qiáng)度較低，黃土邊坡穩(wěn)定性較差，因此黃土邊坡應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算校核。采掘場(chǎng)整體邊坡為煤層、巖層、土層混合類型的邊坡，整體邊坡高度大，穩(wěn)定性差，是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。為此對(duì)不同高度、角度的黃土邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析，在穩(wěn)定系數(shù)恒定的情況下，黃土邊坡高度與角度呈曲線關(guān)系。圖3.1所示為穩(wěn)定系數(shù)1.3、1.5兩種情況下，黃土邊坡高度與角度之間的曲線關(guān)系。圖3.1黃土邊坡高度與角度之間的曲線關(guān)系同時(shí)也作了黃土邊坡高度恒定的情況下，邊坡角與邊坡穩(wěn)定系數(shù)之間的關(guān)系。圖3.2所示為黃土邊坡高度在20m、40m、60m、80m、圖3.2表土邊坡高度恒定穩(wěn)定系數(shù)與邊坡角度關(guān)系曲線采掘場(chǎng)邊坡巖層構(gòu)成較復(fù)雜，巖層種類較多，巖層厚度分布不均，二采區(qū)缺少工程地質(zhì)資料，邊坡內(nèi)部是否存在弱層也無確切的資料，巖體節(jié)理不清，地下水賦存狀況不明，尤其是因采礦工程和排土場(chǎng)的設(shè)置，導(dǎo)致周邊地區(qū)形成幾處人工水庫(kù)，將對(duì)采掘場(chǎng)邊坡和排土場(chǎng)邊坡造成影響。哈爾烏素露天礦有內(nèi)排土場(chǎng)、外排土場(chǎng)。內(nèi)排土場(chǎng)基底較平緩，基底巖性為砂巖或砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)度較高。外排土場(chǎng)的地形坡度為5～10°，基底為黃土，強(qiáng)度較低。排棄物的內(nèi)摩擦角為23°，凝聚力為30Kpa，密度為1.8t/m3。經(jīng)過計(jì)算分析，當(dāng)內(nèi)排土場(chǎng)邊坡高度為100～120m時(shí)，內(nèi)排土場(chǎng)總邊坡角度為20°時(shí)，可保持基本穩(wěn)定；當(dāng)外排土場(chǎng)邊坡高度為100～120m時(shí)，外排土場(chǎng)總邊坡角度為6號(hào)煤層頂板以上巖石強(qiáng)度大，且根據(jù)現(xiàn)有工程地質(zhì)資料沒有發(fā)現(xiàn)弱層，因此，一般穩(wěn)定性較好。為了校核高段排土臺(tái)階的穩(wěn)定性，本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)分析了排土臺(tái)階的穩(wěn)定性。排土臺(tái)階存在時(shí)間較短，巖層強(qiáng)度受風(fēng)化影響較小，其強(qiáng)度一般較高。排土臺(tái)階巖層的計(jì)算強(qiáng)度主要是根據(jù)鉆孔不同巖層強(qiáng)度進(jìn)行加權(quán)平均得出的，并考慮了其存在時(shí)間短，強(qiáng)度受風(fēng)化影響較小的因素。排棄物料主要是砂巖、泥巖，強(qiáng)度較高。經(jīng)分析比較，排棄物綜合強(qiáng)度為：內(nèi)摩擦角為33°，凝聚力為20kPa，密度為1.80t/m3。排土臺(tái)階可能的滑面為圓弧滑面。由于倒堆剝離臺(tái)階和排土臺(tái)階存在時(shí)間較短，因此，發(fā)生滑坡的可能性比較小。上述分析計(jì)算是在認(rèn)為巖石臺(tái)階為均質(zhì)的基礎(chǔ)上得出的結(jié)果，如果巖石臺(tái)階本身節(jié)理傾向采場(chǎng)，且節(jié)理交叉形成楔形滑體，有可能造成局部滑坡。因此在開采時(shí)，應(yīng)密切注意巖石臺(tái)階的節(jié)理變化，如有節(jié)理交叉形成的楔形體，應(yīng)先對(duì)楔形體進(jìn)行誘滑處理，處理完成后，再進(jìn)行采礦作業(yè)。哈爾烏素露天礦相對(duì)缺水，地下水、地表降水較少，故穩(wěn)定邊坡角度較高。如果地下水水位升高，或地表降水量較大，導(dǎo)致邊坡中的地下水位升高，將導(dǎo)致采礦場(chǎng)、排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性急劇降低，尤其是排土場(chǎng)邊坡，由于排土動(dòng)荷載的因素，可能導(dǎo)致排土場(chǎng)基底強(qiáng)度降低，引起滑坡。哈爾烏素露天礦采掘場(chǎng)邊坡角度較大，邊坡穩(wěn)定性對(duì)巖石節(jié)理、弱層、斷層的敏感性較高，在生產(chǎn)時(shí)應(yīng)密切注意巖石節(jié)理、弱層、斷層的產(chǎn)狀與礦坑邊坡的關(guān)系，一旦出現(xiàn)對(duì)邊坡不利的情況，應(yīng)立即采取抗滑工程措施，防止邊坡滑坡。第四章露天開采境界、儲(chǔ)量計(jì)算4.1開采境界的確定4.1.1開采境界的確定（一）開采境界確定的依據(jù)及原則1、依據(jù)的地質(zhì)勘探報(bào)告如下：1）內(nèi)蒙古革[79]煤基字第65號(hào)文批準(zhǔn)的《準(zhǔn)格爾煤田窖溝礦區(qū)黑岱溝露天精查地質(zhì)報(bào)告》；2）原煤炭部地質(zhì)局以煤地審字第8302號(hào)批準(zhǔn)書批準(zhǔn)的《內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗煤田黑岱溝露天精查補(bǔ)充勘探地質(zhì)報(bào)告》；3）全國(guó)儲(chǔ)委全儲(chǔ)決字（1987）128號(hào)決議書批準(zhǔn)的《內(nèi)蒙古伊克昭盟準(zhǔn)格爾煤田哈爾烏素露天礦勘探地質(zhì)報(bào)告》；4）原煤炭部地質(zhì)局煤地地字第277號(hào)文批準(zhǔn)的《準(zhǔn)格爾旗煤田南部勘探區(qū)詳查報(bào)告》。2、上述地質(zhì)報(bào)告中的工程地質(zhì)資料所確定的邊坡穩(wěn)定參數(shù)。3、勘探區(qū)內(nèi)煤層露頭、風(fēng)化煤邊界及現(xiàn)有小煤窯開采邊界等條件。4、依據(jù)本設(shè)計(jì)確定的開采工藝，首采區(qū)位置和開采技術(shù)條件。5、境界剝采比為8m3/6、露天礦深部境界至6煤底板，6下煤和9煤不采。其主要原因是由于這兩個(gè)煤層賦存不穩(wěn)定，僅局部可采，厚度較小，經(jīng)設(shè)計(jì)比選后劃到境界外。4.1.2開采境界的圈定1、北部境界由黑岱溝露天煤礦初步設(shè)計(jì)確定的黑岱溝露天煤礦南部深部境界最大向北擴(kuò)417m，為本礦北部境界，并以370幫坡角上推圈定地表境界。2、東北部境界以黑岱溝與不連溝交匯處小煤窯開采邊界圈定東北部深部境界，并以370幫坡角上推圈定地表境界。3、東部境界以6煤風(fēng)化邊界圈定深部境界，并以370幫坡角上推圈定地表境界。4、南部境界以境界剝采比8m3/t圈定6煤底板境界，并以370幫坡角上推圈定地表境界。5、西北部境界按設(shè)計(jì)確定的拉溝位置，由補(bǔ)充第4勘探線最大外推753m圈定6煤深部境界，并以370幫坡角上推圈定地表境界。6、西南部境界以6煤底板初始拉溝位置向南推進(jìn),到西南部境界后轉(zhuǎn)向東,然后再推進(jìn)1700m溝底寬度即擴(kuò)大到2000m。然后以370幫坡角上推圈定地表境界。7、西部境界以本勘探區(qū)西部勘探邊界圈定6煤底板境界，并以370幫坡角上推圈定地表境界。圈定后的露天礦深部境界見圖4.1。圖4.1哈爾烏素露天煤礦深部境界示意圖采掘場(chǎng)境界技術(shù)特征見表4.1。表4.1采掘場(chǎng)境界技術(shù)特征表序號(hào)項(xiàng)目單位深部地表1東西平均長(zhǎng)度km8.959.592南北平均長(zhǎng)度km2.002.013面積km217.919.274平均開采深度m153.554.1.3哈爾烏素露天礦南部境界圈定計(jì)算過程驗(yàn)算哈爾烏素露天礦的境界圈定只有南部境界是根據(jù)境界剝采比圈定的，所以需對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算，南部境界圈定驗(yàn)算圖見圖4.2。圖4.2南部境界圈定計(jì)算圖由境界剝采比≤經(jīng)濟(jì)合理剝采比，得：nj≤njh，境界剝采比的公式nj=h/m（4.1）式中h代表巖土層厚度，m；m代表煤層厚度×煤的容重28-28’剖面線上的南部在圈定的底部境界上量的m=21.4m，nj=h/m=168.67/21.4/1.4=5.63<njh29-29’剖面線上的南部在圈定的底部境界上量的m=19.23,h=nj=h/m=143.13/19.23/1.4=5.31<njh30-30’剖面線上的南部在圈定的底部境界上量的m=20.21,h=nj=h/m=212.85/20.21/1.4=7.52<njh通過驗(yàn)算三點(diǎn)均符合nj≤njh為保證采區(qū)形狀的規(guī)則，在此不在進(jìn)行境界的調(diào)整，以原始設(shè)計(jì)最終境界為本次設(shè)計(jì)的境界。4.1.4最終開采深度的確定均以煤層底板為開采的最終深度（1）28-28’剖面圖上南開采深度：155m北開采深度：93.7則平均開采深度為：（155+93.7）/2=124.35m（4.2）（2）29-29’剖面圖上南開采深度：北開采深度：1則平均開采深度為：（166.4+116）/2=141.2m（4.3）（3）30-30’剖面圖上南開采深度：北開采深度：142.4則平均開采深度為：（247.8+142.4）/2=195.1m（4.4二采區(qū)平均開采深度（124.35+141.2+195.1）/3=153.55m（4.5二采區(qū)最終開采最大深度即195.1米4.2儲(chǔ)量計(jì)算4.2.1可采儲(chǔ)量計(jì)算方法及原則1、可采儲(chǔ)量計(jì)算方法依據(jù)有關(guān)地質(zhì)資料，建立礦床地質(zhì)模型，采用估值法用計(jì)算機(jī)對(duì)開采境界內(nèi)可采儲(chǔ)量進(jìn)行分煤層計(jì)算。2、可采儲(chǔ)量計(jì)算原則1）煤層最低可采厚度1.00m；2）6煤中的6Ⅱ煤，地質(zhì)報(bào)告中列為暫不利用高灰煤，根據(jù)黑岱溝露天礦設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)認(rèn)為這部分高灰煤發(fā)熱量較高，經(jīng)洗選加工后可以滿足用戶要求，故本設(shè)計(jì)將6Ⅱ灰煤計(jì)算可采儲(chǔ)量，其灰分指標(biāo)按原煤干基灰分小于50％計(jì)算。3）5、6上和6煤（除6Ⅱ煤外）灰分指標(biāo)按原煤干基灰分小于40％計(jì)算。4）回采率a、全煤層頂?shù)装灏锤鲹p失煤厚0.2m計(jì)算；b、各分煤層回采率為98％。4.2.2二采區(qū)境界可采儲(chǔ)量計(jì)算將二采區(qū)劃分為六個(gè)小分區(qū)并計(jì)算其儲(chǔ)量。從地質(zhì)地形圖上量取第一分區(qū)和第六分區(qū)的面積分別為1676902.65m2,8349218.46m2。根據(jù)28-28’,29-29’,30-30H=（h1+h2+…h(huán)i）（4.6）28-28’剖面煤層平均厚度H=（20.97+18.17+16.65+20.12+18.89+19.04+21.26+21.40）/8=19.56m29-29’H′=(19.23+19.62+18.12+20.33+18.34+28.94)/6=20.76m30-30’H〞=(24.50+20.47+21.89+11.73+20.21)/5=19.76m由地質(zhì)地形圖和各剖面圖上的數(shù)據(jù)計(jì)算各分區(qū)的儲(chǔ)量得：Q=H×S×r（4.7）Q1=19.56×1676902.65×1.4=32800215.834tQ2=19.56×1615526.08×1.4=44239866.17tQ3=20.76×1615526.08×1.4=33538321.4tQ4=20.76×322475.3×1.4+=9372422.1Q5=19.76×7380154.68×1.4=204164599tQ6=19.76×8349218.46×1.4=230972779.5t二采區(qū)的地質(zhì)儲(chǔ)量：Q總=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=555088204.1t=555.0882Mt二采區(qū)的可采儲(chǔ)量：Q可采=Q工業(yè)×95%=527.33Mt4.2.3二采區(qū)境界內(nèi)剝巖量的計(jì)算將二采區(qū)劃分為六個(gè)小分區(qū)并計(jì)算其剝巖量。從地質(zhì)地形圖上量取第一分區(qū)和第六分區(qū)的面積分別為1676902.65mm2,8349218.46m2。從所有剖面圖上量取28-28’,29-29’,30-30’剖面的面積，分別如下：S28=247604.8121m2，S29=217346.1899m2從所有剖面圖上量取并計(jì)算28-28’,29-29’,30-30平均厚度計(jì)算公式：H=（h1+h2+…+hi）/i（4.8）28-28’剖面剝離巖層平均厚度H28=（78.6111+80.6831+108.0205+130.1203+147.6758+137.06+107.7+138.3312+104.6492+137.4988）/10=117.0329-29’H29=（85.3180+17.7904+89.8633+57.4893+122.5475+116.8559+64.0395+104.0378+158.1239+152.9751）/10=96.9m30-30’H30=（111.1694+159.7944+197.1615+172.9591+255.4486+183.8565+227.5613+184.8676+256.0403）/10=197.35m由地質(zhì)地形圖和各剖面圖上的數(shù)據(jù)計(jì)算各分區(qū)的剝巖量得：V1=S1×H28=1676902.65×117.03=196247917.2V2=H28×1615526.08=117.03×1615526.08=189065917V3=H29×1615526.08=96.9×1615526.08=156544477.2V4=H29×322475.3=96.9×322475.3=31247856.6V5=H30×7380154.68=197.35×7380154.68=1456473526.1V6=S6×H30=8349218.46×197.35=1647718263.1二采區(qū)剝巖總量：V總=V1+V2+V3+V4+V5+V6=3677297957.2m3=36.8平均剝采比的計(jì)算：平均剝采比計(jì)算公式：（4.9）Np=v總/Q總=3677297957.2m3/555088204.1t服務(wù)年限的計(jì)算：=555.0882×0.98/4×1.15=118.2a（4.10）式中：Q—境界內(nèi)工業(yè)儲(chǔ)量，555.0882Mt；η—礦石回采率，0.98；Ap—原礦生產(chǎn)能力，4Mt/a；K—儲(chǔ)量備用系數(shù)1.1～1.2。第五章礦田開拓5.1生產(chǎn)工藝的選擇5.1.1開采工藝概述露天開采工藝的選擇是礦山開發(fā)的一項(xiàng)重要決策，其選擇的合理與否將對(duì)其建設(shè)投資和日后的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重大影響，因此一定要慎之又慎。影響露天開采工藝選擇的因素眾多，較重要的有以下三個(gè)方面。1、礦區(qū)自然