露天煤矿初步设计-毕业论文.doc

前　　言

魏家峁露天煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗东部，是我国西部大开发的前沿阵地。实施西部大开发战略，关系全国发展的大局，关系民族团结和边疆稳定，是基本国策。国家正在以投资项目、税收政策和财政转移支付等方面加大对西部地区的支持。
魏家峁露天煤矿是魏家峁煤电一体化项目的两个子项之一，该露天矿田储量丰富，资源可靠，煤质为低硫高热值长焰煤，电煤市场条件明确，开发条件优越，适宜开发大型露天煤矿。该矿一期规模6Ｍt/a，二期规模12Ｍt/a，配套电厂分别为4×600ＭＷ和8×600ＭＷ。随该项目的开发建设，将会使本地区的资源优势转化为经济优势，带动少数民族地区经济和社会快速发展。
一、设计依据
（一）地质报告、矿区总体规划
1、内蒙古煤田地质局153队1983年12月提交的《内蒙古自治区伊克昭盟准格尔煤田南部详查地质报告》。
2、内蒙古煤田地质局153队2005年1月提交的《内蒙古自治区准格尔煤田魏家峁露天勘探地质报告》。
3、西安煤矿设计研究院2005年1月编制的《内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔矿区总体规划》。
（二）设计任务书、设计合同、有关文件、主要基础资料及有关协议类文件。
详见附录。
二、设计范围
我院和华北电力设计院分别承担魏家峁煤电一体化项目的露天煤矿设计和电厂设计，同步设计、同步建设、互相制约、分工合作；设计范围分界点划定在电厂围墙外1m处。
露天煤矿设计范围包括：边坡稳定；开采境界、资源储量和剥离量；拉沟、采区划分、开采程序、基建剥离工程量、生产剥采比及其均衡、进度计划；开采工艺、设备选型、数量确定；采运排工程；煤的破碎加工、地面运输、储煤系统；地下水控制与防排水；总平面布置、地面运输；机电设备维修；供电通信、计算机管理；建筑结构；给排水、供热及通风；职业安全与卫生；环保、水保；企管现代化、技术经济等。
三、设计指导思想
（一）认真贯彻执行国家有关方针、政策、法律、法规。
（二）引进世界上先进开采工艺（吊斗铲倒堆），以低成本提高露天矿生产剥采比，扩大露天矿开采范围，提高煤炭资源回收率；同时，确保高产高效，建设一个现代化大型露天煤矿。
（三）尽量选择适合本矿规模、开采对象和“以电代油”的大型设备。
（四）突出近期经济效益，提高投入产出比。
（五）确保与电厂、环保、水保、地面设施同步设计、同步建设。
（六）充分利用华能集团公司和北方联合电力公司在人力资源、经营管理方面的经验，充分利用社会生产力要素。
（七）充分并节约利用黄河流域地面和地下水资源。
（八）在利用天然冲沟做首采区拉沟位置并节省剥离量的同时，做好拦洪蓄水坝系工程，以工程治理方式防治水害，确保生产安全，利用蓄水和地下疏干水做道路降尘、绿化、生产用水。
（九）保证露天矿设计符合《矿区总体规划》的规划内容及要求。
四、设计对地质报告的评价及补充勘探的要求
《内蒙古自治区准格尔煤田魏家峁露天勘探地质报告》基本能够满足露天煤矿初步设计要求，《边坡工程工程地质勘察与稳定性评价研究报告》能够满足露天矿边坡稳定分析、计算及边坡工程设计。
五、设计主要内容及特点
（一）露天矿特点：
1、魏家峁露天矿是国内地形条件较复杂的露天煤矿。黄土高原冲沟多、梁峁多。设计根据上、下部不同的开采条件和开采对象，选择了不同的开采工艺。
2、魏家峁露天矿是目前国内剥采比较大的露天煤矿，毛煤平均剥采比为7.20m3/t，设计选择其中较小者做首采区（剥采比6.29m3/t）。
3、剥离物中黄土（在上部）最多，占57％。设计选择适宜的开采设备（如汽车选大厢斗）。
4、煤层结构、构造简单，为单一的近水平的厚煤层，且赋存稳定。设计对其上覆岩层选择了适合的开采工艺（倒堆工艺）。
5、魏家峁露天矿采用无运输倒堆开采工艺倒堆台阶变化较大（为35m～70m）。在获得较好经济效益的同时，也给设计和生产管理带来了难度，设计采取了相应的技术决策及建议。
6、在天然冲沟上布置首采区、拉沟位置和排土场，同时也在天然冲沟上布设坝系工程防洪，效益风险共存，设计以工程治理方式确保露天矿生产安全。
7、魏家峁露天煤矿是魏家峁煤电一体化项目，电厂是煤矿的用户，主要目标市场明确，煤矿是电厂原（燃）料生产车间，用户可靠。
（二）设计主要内容
1、露天矿采掘场边坡稳定角：煤岩层为40°，黄土为33°。
2、露天矿境界
露天矿6号煤层底板开采面积34.96km2；长8.49km，宽7.9km；
露天矿地表面积43.77km2，长9.12km，宽8.48km；
首采区6号煤层底板面积5.36km2，长2.98km，宽2.19km；
首采区地表面积7.88km2，长3.54km；宽2.66km。
3、划定范围内资源（纯煤）储量1042.5514Ｍt，其中121b+122b占63.88％。开采境界内露天可采储量（毛煤）为782.7366Ｍt，平均剥采比7.20m3/t。首采区可采毛煤量113.7062Ｍt，其中121b+122b占总量的98％，达到规范80-90％的要求，平均剥采比6.29m3/t；二、三采区毛煤量分别为334.7378Ｍt和350.3823Ｍt，平均剥采比分别为6.83m3/t和7.85m3/t。
4、工作制度为330d。以一期设计规模6Ｍt/a计,储量备用系数取1.1，服务年限121a。
5、开采工艺
按地层由上而下为：
（1）黄土层及下面少量岩层，采用单斗（3台斗容35m3电铲）―卡车（20台220t，厢斗容积140m3）开采工艺；
（2）岩层：6煤顶板上覆70m～35m（岩层变薄处）采用吊斗铲（1台斗容68m3，作业半径87m）无运输倒堆开采工艺；
（3）煤层（6m～23.85m，平均14m）采用单斗（2台斗容21m3电动液压正铲）―汽车（12台91t，其中端区剥离车箱斗容积57m3,运煤车箱斗容积82.5m3）开采工艺。
6、运煤方式：运煤汽车周期轮换通过采掘场东、西两端斜坡道，经工作帮平盘（先期）或内排土场（后期）运往东帮半固定破碎站―胶带运输机―电厂储煤场（或本矿储煤场）。
7、穿爆：倒堆台阶采用抛掷爆破；单斗铲煤岩台阶采用松动爆破；倒堆台阶的坡面采用预裂爆破；全部采用牙轮钻机穿孔。
8、基建剥离工程量为19.9109Ｍm3，基建出煤6.8万t，基建期1.5年，移交过渡1年，移交当年产煤3.00Ｍt，过渡结束达产，吊斗铲投入。
9、因黄河水位标高位于6煤底板以下，地下水补给来源较少，设计在原则上不采用疏干井疏干方式，但根据邻近矿井发现较大地下水情况，设计确定打两眼疏干井进行试验性疏干，防止地下水害危及确保露天矿生产安全。因采掘场、排土场皆布置在罐子沟及其支流上，设计确定做坝系工程拦洪蓄水。采掘场内设3台600m3/h暴雨泵，2台200m3/h正常排水泵。
10、地面（生产）系统为2台2000t/h半固定破碎机（出料<300mm）―双回1400mm胶带输送机（Ｖ＝4m/s），因电厂要求，其中一运一备。系统中间设四个φ22m圆筒仓，每个仓容量为10000t，总容量为40000t。
11、机修：承担设备维修保养、月检、临故修、小修任务。小修以上修程外委专业维修公司承担，但本矿为其准备厂房、起重设备等。厂区设汽车及工程机械修理间、综合修理间、组装场、清洗间及大、中修车间。
12、各类专业仓库及库棚：综合材料库、汽车配件库、设备备件库、材料库、润滑油库、硝酸铵库棚、火药库、油库及加油站。
13、供配电：本次设计的露天矿前期用电以35kV、LGJ—240mm2导线、单回砼杆线路由木瓜梁110kV变电站的35kV一段母线段上引出至联合变电所，线路长度为3km。该线路待魏家峁电厂建成投入运行后，改做备用电源。
露天矿永久电源来自电厂，由电厂自用电系统35ＫＶ侧双回路引出。并自设35ＫＶ变电站。
14、供水水源：根据露天矿与电厂用水协议，露天矿各区的用水水源来自电厂供水站，由电厂统一考虑。
15、采暖、通风由锅炉房供给。
16、技术经济
（1）占地面积，达产时985.51hm2（包括坝系）。
（2）在籍总人数664人
（4）全员效率　全员效率33.42t/工。
（5）吨煤成本：达产年141.41元/t。
（6）建设项目总资金为399876.95万元，建设项目总造价为398443.85万元，吨煤投资664.07元/t；
（7）财务内部收益率14.25％
（8）财务净现值：114690.40万元（税后）。
（9）投资回收期8.0年。
（10）投资利润率12.40％。
（11）投资利税率17.50％。
（12）贷款偿还期7.51年(含建设期)。
六、应关注的主要问题
（一）坝系防洪工程，投入既要节约，又要确保安全。精心设计，仔细施工，认真管理。
（二）要掌握好吊斗铲投入时间。
（三）重视吊斗铲司机、机电维修工的培训工作，安排计划、培训费、机构确保大型昂贵设备安全、完好、高效率。
（四）重视引进设备备品备件合理储备，计划管理，确保大型设备高产高效。
（五）我国吊斗铲倒堆工艺使用经验不足，设计中遇到下列问题，今后应关注。
1、安全类（或危险有害因素类）
（1）在80～90m高75°陡台阶下，采煤作业安全问题。设计已安排预裂爆破和坡面清扫链，清除危石。待实践中不断改进。
（2）80～90m高75°陡台阶稳定问题和吊斗铲站在黄土爆堆上稳定安全问题。设计中虽已做了初步稳定分析，也给出了具体操作方法；但在生产中应不断总结经验，以保证露天矿生产安全。
（3）60～70m高台阶穿孔和抛掷爆破问题；土岩混合台阶穿爆问题。
高台阶穿孔和抛掷爆破问题难度较大，每孔炸药量大，一旦炮区作业出现事故或出现瞎炮时问题很严重，建议多借鉴临近准煤公司黑岱沟露天矿生产经验或开采前期外委国际专业公司承担穿爆业务。
2、开采作业技术类
（1）倒堆作业程序，吊斗铲从左（右）翼到右（左）翼走行避开了升降大坡，但两翼倒堆量不等，而且不断变化，因此要注意左、右翼长度的调整。
（2）运煤通路的开拓方式，移设方法；
（3）倒堆台阶开采方法；
（4）吊斗铲司机上、下班通勤和材料、维修车通行道路（至吊斗铲位）。
上述问题设计做了初步安排，待实践中改进完善。
（六）鉴于建设时期需要大量建筑石材，而初期基建剥离量中深部才有岩石，因此要修临时排洪渠提前降深采岩石。

第一章 矿区（矿田）概况及煤田地质

第一节 矿田概况

一、位置及交通
（一）位 置
魏家峁露天矿区（以下简称本区）位于内蒙古准格尔煤田东南部，行政隶属内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇管辖。其范围东起单渠梁，西至史—榆公路，北起薛家圪旦，南至罐子沟煤矿及煤田边界，隔黄河东与山西偏关与山西河曲为邻。
地理坐标：东经111°14′45″～111°21′45″
北纬39°31′00″～39°35′45″，
露天区南北最长处8.79km，东西最宽处10.02km，面积55km2。
（二）交 通
1、铁路交通
（1） 大——准铁路东起大（同）——秦（皇岛）线大同站，西至矿区薛家湾站，全长264km，为工企I级电气化铁路，目前通过能力15.0Mt/a，该线已进行改扩建，并将逐步改建，至2020年运力将达60.0Mt/a。
（2）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。
以上两铁路均位于本矿北约40km处。
（3）神华集团公司拟兴建准（格尔）——河（曲）铁路，该线北起大准线点岱沟站，南至阴（塔）——火（山）铁路火山站，经阴——火线可达神（木）——朔（州）铁路，全长84km，该线将从本区西侧穿过。
（4）内蒙古自治区正在兴建呼（和浩特）——托（克托）铁路，该线经托克托电厂专用线与大——准线相连。呼（市）——准（薛家湾）铁路现已开工建设。
（2）公路交通
本区周边分别有薛（薛家）—万（家寨）公路、史（家敖包）—榆（树湾）公路通过。薛（家湾）—万（家寨）公路与109国道相通，露天矿至准格尔旗政府所在地薛家湾镇约49km。由薛家湾镇可分别到达鄂尔多斯市政府所在地鄂尔多斯市（142km），内蒙古自治区政府所在地呼和浩特市（118km），均为平丘Ⅱ级公路。
内蒙古自治区兴建的呼和浩特—东胜高速公路，呼和浩特至薛家湾段已建成通车。经薛家湾镇，该公路约120km处与薛—万公路相交。高速公路建成后矿区交通将更加便利。
矿区交通位置见图1-1-1。
二、矿井及小窑
本矿西侧有生产矿井两个，罐子沟一井和二井，目前正在建设。为斜井开采，拱形巷道，无支护，采掘6号煤层。
三、矿区附近现有工矿企业及其发展情况
区内工业很不发达，仅利用当地的资源优势发展一些小型工矿企业，大多效率低、污染重。如：煤矿、水泥厂、白灰厂、电石厂等小型加工业。
四、矿田内经济情况，居民和劳动力来源
（一）矿田内经济情况
本区工业较少，以农业为主，煤炭开采是区内的主要产业，对发展地区经济起着主要作用。近年来国家推行生态环境的建设，区内部分地区实

矿区交通位置图（图1-1-1）

行退耕、退牧还草、还林，减少了一部分农牧业生产，政府给予农民一定经济补偿。区内电力资源能够满足当地经济建设的各种用电需求。黄河距本区6km，供水水源地可以申请用万家寨水库黄河水解决供水问题。沿黄河两岸出露大面积的石灰岩，可以烧制白灰、水泥及电石。
（二）居民和劳动力来源
农业为该区的主业，仅种植一些传统作物如谷子、玉米、糜子、土豆、豆类等，基本上是原始耕作，广种薄收，生产比较落后。
该区植被稀少，牧草缺乏，牧业很不发达，仅农户喂养少量的羊、骡子、驴等。
魏家峁镇共有人口2万多，劳动力较丰富。半数人以务农为主，大多数青壮年外出打工，主要以矿工为主，少数人从事煤炭运输业及个体工商业、服务业。劳动力可从国有企业或集体企业的下岗职工或农村剩余人员中解决。
五、水源、供电条件、建材产地和供应情况。
（一）水源条件
本区属干旱地区，但距黄河很近。东部6km有万家寨水库，露天矿是正在建设的魏家峁电厂配套项目，根据电厂取水规划，电厂用水将取自万家寨水库，露天矿生产用水与电厂统一规划，水源能够保证。
（二）供电条件
本区供电条件较好，干线供电网有呼（和浩特）—万（家寨）220KV线路和薛（家湾）—榆（树湾）35KV线路，目前地区用电取自35KV线路，露天矿生产用电取自魏家峁电厂，电厂距本区很近4km，电力资源非常丰富，能够满足本区开发建设的电力需求。
（三）建材供应
区周边的大沟谷中均有不同时期的地层出露，矿井建设所用的砂、石、水泥、白灰等，均可就地解决，其它建筑材料，如钢、木材等则可就近从外地调运。

第二节 地形、水文和气象

一、地形和水文
（一）地形、地貌
本区位于鄂尔多斯黄土高原。呈典型的黄土高原地貌，区内被广厚的黄土和风积沙大面积覆盖。只在较大的冲沟中才有基岩出露，因受流水等自然应力作用，水土流失严重，树枝状冲沟十分发育，形成沟壑纵横、沟深壁陡、支离破碎的复杂地形。勘探区海拔标高1058m～1331m，比高273m。
（二）水文
区内发育的主要沟谷有罐子沟等，其支沟特别发育，多以向源侵蚀为主，横断面常呈“U”字型，形成陡峻的沟谷。雨季多瀑发山洪，其流量大，时间短，水动力强，水土流失严重，旱季由沟口截流灌溉农田，但时有干涸。
二、气象
（一）气温
本区属大陆性干旱气候。冬季严寒，夏季温热而短暂，寒暑变化剧烈,昼夜温差大，年平均气温5.3℃～7.6℃，最高气温38.4℃，最低气温－36.3℃，一般结冰期为每年10月至翌年4月，最大冻土深度1.50m。
（二）降水
降雨多集中在7、8、9三个月，占年总降水量的60～70％。年总降水量为231mm～459mm，年平均降水量408mm。年总蒸发量为1824.7mm～2204.6mm，是降水量的5～8倍。本地区无霜期约150天，初霜日为每年9月30日左右，积雪厚度20mm～150mm。
（三）风
区内受季风影响，冬春季多风，风速一般为16m/s～20m/s，年最大风速40m/s。
（四）地 震
根据内蒙古地震观测资料记载，1976年4月4日，在距本区约100km的和林格尔县新店子，发生了6.3级地震，波及到准格尔旗一带，地震烈度为6度。据“中国地震动参数区划图”划分，地震动峰值加速度（g）为0.10，对照烈度7度。
（五）气象变化
进入上世纪90年代，本地气候有所变化。气温有逐年增高的趋势，且季节性温差也逐年减小，形成夏季持续高温干旱现象，最高气温达38℃。伴随着气温的增高趋势，地区性扬沙天气和沙尘暴次数增多。最严重的是2000年，沙尘暴达12次之多，扬沙天气7次。

第三节 矿田地质构造及煤层产状特征

一、地层
（一）区域地层
准格尔煤田地层区划属于华北地层区鄂尔多斯分区。属晚古生代石炭二叠纪煤田，含煤10层，其地层沉积序列与华北石炭二叠纪各煤田基本相似。地层由老至新有：太古界（Ar）、寒武系（Cm）、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）。
（二）露天区地层
露天矿区大部分地区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。由于本区地处准格尔煤田东南部边缘，地层遭受剥蚀严重，部分地层缺失。根据地表出露及钻孔揭露，本区地层层序自下而上为：奥陶系，中石炭统本溪组、上石炭统太原组，下二叠统山西组、下石盒子组，第三系上新统，第四系上更新统及全新统的近代沉积。由老到新分述如下：
1、奥陶系（O1+2）
为浅海相沉积。岩性上部为浅灰、灰黄色中厚层白云岩。致密性脆，风化后呈黄褐色，下部为灰黄色薄层白云岩、白云岩夹竹叶状白云岩，化石少见。区内南部详查17个孔见到此层，厚度0.45m～205.02m。
2、石炭系（C）
（1）本溪组（C2b）：为一套浅海相—过渡相细碎屑岩沉积。岩性由灰色、深灰色粘土岩、泥岩、砂岩及泥灰岩组成，上部夹有不稳定的煤线。底部为较稳定的灰色、灰白色厚层状铝土质泥岩，（相当于G层铝土矿层位）和一层鸡窝状褐铁矿层，（即“山西式铁矿”层）。
本组地层厚度0.10m～35.02m，平均11.28m，全区分布，与下伏地层下奥陶统平行不整合接触，区内无出露。
（2）太原组（C3t）：为海陆交互相沉积，是本区主要含煤地层。由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰白色粗粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩，薄层深灰色粘土岩、灰色泥质灰岩及6、7、8、9、10号煤层组成。
本组地层厚度变化在3.95m～90.50m，平均厚度为43.88m，本区南部地层遭受剥蚀，厚度不全，基本全区分布，厚度变化较大，不稳定，区北部及中部较厚，东部及东南部近煤层露头处变薄。与下伏地层本溪组（C2b）整合接触，区内无出露。
3、二叠系（P）
（1）山西组（P1s）：为陆相碎屑岩沉积。是本区的次要含煤地层。由灰白色粗砂岩局部含砾、浅灰及灰黑色砂质泥岩、泥岩、深灰色粘土岩及1、3、4、5号煤层组成。
本组地层在本区南部及东部遭受剥蚀，大部分厚度不全。厚度2.35m～166.95m，一般厚72m，全区大部分地区分布，本组地层西北部较厚向南、向东变薄。与下伏地层太原组（C3t）整合接触，区内无出露。
（2）下石盒子组（P1x）：为内陆盆地砂泥质沉积。上部为灰绿色粗砂岩、砂质泥岩、砂质粘土岩、砂岩，局部含砾；下部由紫红色、绛紫色砂岩、砂质泥岩、泥岩，灰、灰绿色砂质粘土岩；底部为灰白、黄色粗砂岩（K4），局部含砾，为与山西组的分界标志。
本组地层厚度10.03～81.82m，一般厚度35.10m，分布于本区西北部局部地区，大部遭受剥蚀，厚度不全。与下伏地层山西组（P1s）整合接触，出露于区西北部梁顶及沟谷中。
4、第三系上新统（N2）
主要为红色，棕红色粘土，局部为粉砂质粘土。下部夹钙质结核层。
本统地层主要分布在北部及南部局部地区，部分地区被剥蚀殆尽，厚度1.85～100.65m，一般厚度在40.54m左右。与下伏地层不整合接触，零星出露于各沟谷中。
5、第四系（Q）
（1）上更新统马兰组（Q3m）：广布全区。为浅黄色黄土层，柱状节理发育，含钙质结核。
本统地层厚度变化较大为1～154.36m，一般在56.46m左右，全区分布，不整合于下伏地层之上。
（2）全新统（Q4）：为近代风积沙，冲洪积砂砾层，淤泥、残坡积物等。厚度0～5.00m，主要分布在区南部。
二、地质构造
准格尔煤田大地构造位置属华北地台鄂尔多斯台向斜的东北缘。煤田总的构造轮廓为—东部隆起、西部坳陷，走向近S～N，向W倾斜的单斜构造。北端地层走向转为NW，倾向SW，南端地层走向转为SW至EW，倾向NW或N。构造形态简单。煤田构造主要产生于地壳升降运动，构造形式以褶曲和正断层为主。煤田中东部发育有轴向呈NNE的短轴背向斜，如窑沟背斜、东沟向斜、西黄家梁背斜、焦家圪卜向斜、贾巴壕背斜。南部 有走向近E～W的老赵山梁背斜、双枣子向斜，轴向呈 NWW的田家石畔背斜、沙沟背斜、沙沟向斜，走向近S～N的罐子沟向斜。煤田内断裂构造不发育，仅见到几条稀疏的张性断层。有龙王沟正断层、哈马尔峁正断层、F2断层、石圪咀正断层、虎石圪旦正断层。
勘探区内构造简单，总体走向NEE，倾向NWW，产状平缓，大部分地段倾角小于5°。勘探区内未发现有断层、陷落柱、地面塌陷。
三、含煤地层
准格尔煤田属华北石炭、二叠纪煤田，处于华北聚煤坳陷的北部，成煤古地理环境接近内蒙古陆边缘。晚石炭世沉积环境为海陆交互相三角洲冲积平原，地壳沉降幅度和泥炭沼泽堆积保持长期平衡，泥炭沼泽覆水较深，水动力条件较弱，古气候湿润，成煤环境极佳。故沉积了层位稳定，厚度变化不大的太原组厚煤层。随着时间的推移，早二叠世海退，古气候变干燥，沉积物以陆源补给为主，沉积环境转为陆相山前冲积平原，泥炭沼泽覆水变浅趋于结束，故山西组含煤性较差。由于本区地处煤田东南部边缘，受沉积环境及构造的影响，遭受剥蚀、风氧化，山西组煤层除区北部，大多不可采或消逝殆尽。含煤地层含煤特征如下：
本溪组（C2b）：处于成煤环境初期，由于基底不均匀沉降及成煤环境不稳定，只在局部形成一些薄煤线，本区13个孔见到，厚度0.20 m～1.55m，除零星孤点可采外全部不可采，含煤性较差。
太原组（C3t）：为本区主要含煤地层，含煤5层，即6、7、8、9、10号煤层，可采煤层3层。其中6号煤层全区大部可采，7、8号煤层局部可采， 9号煤层区内局部发育，除90、91、175、旧174、228、H72、H73、H67号等孔零星孤点可采外全部不可采，厚度0.10～2.20m，平均0.66m，属极不稳定的不可采煤层。10号煤层零星分部在区中部、西部及南部、东南部，煤层厚0.05m～0.90m，平均0.33m，仅70号孔零星孤点可采外，全部不可采，属极不稳定的不可采煤层，9、10号煤层分布范围见图1-3-1、图1-3-2。
太原组煤层总厚为15.87m，地层平均总厚为43.88m，含煤系数为36％，含煤性较好。
山西组（P1S）含煤4层，即1、3、4、5号煤层，全部为不可采煤层，其中1、3号煤层位于山西组顶部，1号煤层仅71、78号钻孔见到此层厚0.18m～0.30m，3号煤层大部分赋存于本区北部20线到23线之间，厚度0.40m～1.39 m，平均0.82m，除零星孤点可采外，均不可采；4号煤层零星分布于区北部，厚度0.20m～2.43 m，平均厚度1.04m，极不稳定，仅70、157、245、246号孔零星孤点可采外，均不可采。5号煤层零星分布于本区北部及南部，除区南部1、H2号孔外，全区不可采，厚度0.12m～2.38 m，平均厚度0.68m。3、4、5号煤层为极不稳定不可采煤层，分布范围及厚度变化见图1-3-3、图1-3-4。
本组煤层平均厚度为2.54m，地层平均厚度为72.00m，含煤系数为4％，含煤性较差。
四、煤层
本区可采煤层自上而下有6、7、8号3层煤，其中6号煤层为本区主要可采煤层。
6号煤层：赋存于太原组上部，是本区的主要可采煤层，基本全区分布，大部可采。煤层厚度0.20m～23.85m，平均12.89m，厚度变化不大，稳定～较稳定。6号煤层厚度等值线见图1-3-5。图中显示6号煤层分布形态呈近SN向，厚煤带分布在区中部，与罐子沟向斜轴部基本一致，向东部、南部及西南部边界变薄，与6号煤层风化煤分布区相一致，可见6号煤层厚度变薄，受煤层风化的影响较大。露天先期开采地段6号煤层厚度0.20m～23.85m，平均13.13m。大多在10m～18m之间，煤层厚度稳定，变化不大，靠近煤层露头及风化煤分布区煤层厚度变小。6号煤层见煤点数151个，可采点数146个，分布面积51.13km2，可采面积50.52km2，属较稳定煤层。该煤层结构复杂，夹矸层数0～13层，平均5层； 夹矸总厚度0.10m～5.10m，平均1.62m；夹矸的岩性多为泥岩、粘土岩。6号煤层顶底板岩性大部分为泥岩、粉砂岩、粗砂岩，其次为砂质泥岩。
7号煤层：位于6号煤层下部，紧邻6号煤层底板，除区西北部、东南部外全区分布，煤层厚度0.10m～3.20m，平均1.02m，局部可采，属不稳定煤层。结构单一，偶有夹矸，夹矸厚度0.05m～1.10m，平均0.30m。与6号煤层间距0.80m～22.60m，平均6.54m，分布面积48.93km2，可采面积31.98km2。7号煤层厚度等值线见图1-3-6。图中显示7号煤层全区大部分布，厚度变化规律不明显。可采范围分布不规则，为全区大部分布、局部可采的不稳定煤层。
8号煤层：位于太原组的中下部，除区东北部、东南部外全区局部分布，局部可采。煤层厚度0.15m～2.30m，平均0.97m。结构单一，偶有夹矸，夹矸厚度0.05m～0.41m，平均0.18m。与7号煤层间距0.84m～9.14m，平均2.37m。分布面积46.26km2，可采面积24.19km2。8号煤层厚度等值线见图1-3-7，图中显示8号煤层厚度变化趋势不明显，向南部边界变薄，在区东北部及南部边界尖灭，可采范围分布不规则，为局部分布、局部可采的不稳定煤层。
各煤层特征见表1-3-1

煤层特征表
煤层号
煤层厚度（m）
夹矸厚度（m）
层间距（m）
可采
程度
稳定
程度
最小～最大
平均(点数)
最小～最大
平均(层数)
最小～最大
平均(点数)
3
0.40～1.39
0.82(9)
0.05～0.51
0.26(1)
3.03～14.28
不可采
极不稳定
4
0.20～2.43
1.04(13)
0.10～1.27
0.50(1)
8.25(10)

3.10～27.91
不可采
极不稳定
5
0.12～2.38
0.68(14)
0.05～0.25
0.14(1)
10.66(10)

16.30～70.63
不可采
极不稳定
6
0.20～23.85
12.89(151)
0.10～5.10
1.62(5)
40.90(16)

0.80～22.60
大部可采
较稳定
7
0.10～3.20
1.02(121)
0.05～6.59
0.59(1)
6.54(118)

0.84～9.14
局部可采
不稳定
8
0.15～2.30
0.97(100)
0.05～0.41
0.18(1)
2.37(93)

1.22～15.03
局部可采
不稳定
9
0.10～2.20
0.66(80)
0.04～0.40
0.19(1)
5.18(82)

0.55～15.03
不可采
极不稳定
10
0.05～0.90
0.33(40)
0.14～1.20
0.56(1)
6.66(44)
不可采
极不稳定
表1-3-1

图1-3-1 9号煤层分布范围及等厚线图

图1-3-2 10号煤层分布范围及等厚线图

图1-3-3 3.4号煤层分布范围图

图1-3-4 5号煤层分布范围图

图1-3-5 6号煤层等厚线图

图1-3-7 8号煤层等厚线图

图1-3-6 7号煤层等厚线图

第四节 水文地质特征

一、区域水文地质资料
准格尔煤田位于华北地台鄂尔多斯台向斜东北部，属陕、甘、宁、晋、蒙黄土高原的一部分，地貌具典型的黄土高原梁、峁特征，沟谷发育，地形复杂，地表植被稀疏，水土流失严重，生态环境脆弱。地形西北高，东南低，西北部塔哈拉川上游海拔标高1366m，东南部壕米圪坨海拔标高870m，比高496m。
二、地质构造、地下水、地表水的关系，各含水层的补给和排泄条件
（一）地质构造、地表水、地下水之间的关系
准格尔煤田总体构造轮廓控制着地下水的储存、富集、运动。走向近南北、东部隆起、西部拗陷，向西倾斜的单斜构造决定了地下水总的运动趋势为由东向西。总体的单斜及其间发育的幅度较小的宽缓褶皱形不成良好储水构造，不易形成地下水的富集带，仅对地下水运动方向有所影响。
黄河流经勘探区的东缘，距勘探区东北部边界约5km为黄河万家寨水库，该水库混凝土重力坝高105m，坝顶全长443m，河床左岸为溢流坝段，右岸电站厂房段。坝的下游水位标高900.45m，上游水位标高一般在955m～975m间，该水位受水库调蓄及周边调水量的影响。在勘探区周边的大部分地段，黄河河床坡度大，下切侵蚀作用强烈，河谷狭窄。黄河河床地层全部为寒武、奥陶系与石炭、二叠系地层未直接接触。准格尔煤田的众多生产窑及黑岱沟露天矿，矿坑涌水均较小，从未发生过底板突涌水现象。可见寒武、奥陶系灰岩岩溶承压水与煤系地层含水岩组无水力联系。黄河是排泄东岸寒武、奥陶系地下水及煤田内地表水的天然场所，同时亦是西岸寒武、奥陶系含水层的补给源之一，与煤系地层含水岩组无水力联系。
勘探区及周边地形为北、西、东高、中部、南部低。东北角的双敖包最高，海拔高程1331.7m，勘探区内最低为H23号孔之南约200m的贾石湾，海拔高程约1058m。勘探区及邻近地表发育有北西向的罐子沟、北东向的宝活兔沟，二沟总体流向为由北向南，二者在贾石湾周边合二为一。二沟控制勘探区的汇水面积为91.5km2（包括本勘探区）。拉沟地段（2勘探线）之北，罐子沟的汇水面积为50.3km2，宝活兔沟的汇水面积为28.1km2。
罐子沟、宝活兔沟均有季节性溪流，流量变化大，常有断流。雨季水大，遇大到暴雨时汇集地表表流形成洪水，流量较大，但时间短暂，全年大部分时间无水。中国煤炭地质总局水文局二队在进行准格尔煤田供水普查时，曾在贾石湾之南约500m测定过罐子沟的溪流量，时间为1981年6月14日，流量为1.094L/s。
综上：本勘探区构造简单，构造对矿床充水无影响，勘探区内无地表水体及常年有水沟谷，黄河是勘探区周边最大且唯一的地表水体，其与煤层直接充水含水层无水力联系，是排泄地表水的天然场所，为本勘探区及全煤田的最低侵蚀基准面。
（二）各含水层的补给和排泄条件
1、补给：直接充水含水层地下水的补给源以大气降水为主，大气降水通过零星出露的煤系地层露头或黄土覆盖的隐伏煤系地层露头垂直下渗补给，决定补给量多少的主要因素是降水量与降水形式、补给区的大小。本区的年降水量在400mm左右，且多集中在7、8、9三个月，降水形式以暴雨与雷阵雨为主。降水量少且集中加之地形起伏大、沟谷纵横不利于降水的入渗，而易形成表流沿纵横发育之沟谷集中排入黄河。煤系地层出露处普遍地形坡度较大，植被稀少，对排泄大气降水有利。因补给量非常有限，煤层直接充水含水层补给来源贫乏，决定了其富水性差，水文地质条件简单。
2、径流：地下水接受补给后，受煤田总体构造轮廓的控制，总体为由东向西运动，在煤田的北部为由北及北东向南西运动，局部地段由于煤系地层的起伏或透水性的差异以及煤层风化等因素的影响而略有变化。
3、排泄：地下水排泄有如下几种形式：
在煤田西部以侧向径流的形式排出区外；地下水径流至煤田的西南部，以侧向径流的形式排出区外或排入黄河；在有利地形部位（如切割较深的沟谷、洼地）以泉的形式排出地表；在局部地下水埋藏浅的部位以蒸发的形式排泄，但因该区地下水位埋藏普遍较深，此类排泄量微乎其微。
综上：本煤田降水量少，煤层直接充水含水层补给区面积小，地形起伏大，沟谷纵横且切割深，无良好的汇水地形。构造总体为向西倾斜，具波状起伏的单斜，对地下水的富集、储存不利。煤层直接充水含水层的补给量极小，富水性差，水文地质条件简单。
三、生产小窑、在建矿井水文地质特征
本次调查生产小窑及在建矿井各一个。生产小窑位于H1号孔的东南约800m，采6号煤，刚见煤。现每天采煤20多吨，排水120m3，充水通道为采矿过程中形成的冒落、裂隙带，充水水源为煤层顶裂隙砂岩水。罐子沟一井（满氏集团开发建设），现正进行建井前期工作，开凿4个井筒，在山西组地层中掘进。在井筒掘进过程中，见砂岩就有水，井筒排水为每小时20多立方米。
四、矿床充水水源、通道、涌水量
勘探区构造简单，为总体倾向NWW，倾角小于5°的单斜，其间发育有次一级波状起伏，未见断层，构造对地下水的储存、富集及各含水岩组间的连通无影响，在采矿过程中，地下水不会通过构造导水通道进入矿坑。露天开采的全过程中，大气降水始终是矿床充水的最主要水源。在露天的剥离过程中，随着岩石揭露，山西组裂隙砂岩含水岩组水将进入矿坑，其是露天开采6号煤的直接充水含水岩组。充水通道是沿剥离山西组砂岩断面进入采矿场。准格尔煤田第四系松散层与基岩或第三系红土层接触面见有较多季节性下降泉，本区见有43个下降泉出露于该层位，涌水量0.02L/s～0.45L/s，最大0.83L/s，在未来露天矿的开采过程中，第四系松散层与基岩接触面可能有少量地下水进入矿坑。
小结：
1、经勘探查明了本勘探区煤层直接充水含水层为裂隙砂岩充水（单位涌水量<1L/s·m）且易疏干的水文地质条件简单型，即二类一型。
2、本次勘探对煤层直接充水含水层进行抽水试验2段次，满足了勘探阶段的要求。预测了露天开采6号煤地下水与大气降水暴雨充水量，其结果可作为矿井设计的依据。
3、本勘探区位于水资源严重缺乏地区，矿坑疏干排水经处理后可循环利用。如此即可减少水资源的浪费，又可避免污水排放引发的环境地质问题。

第五节 煤层顶底板岩石工程地质特征

一、6号煤顶以上岩石组合、强度等级含量
露天开采6号孔顶以上松散层剥离物以第四系黄土、第三系红土为主。黄土层平均厚56.26m（8个工程质孔资料统计结果）。试验室定名为轻亚粘土，含水量1.8%～19.3%，湿容重1420kg/m3～1850kg/m3，干容重1320kg/m3～1600kg/m3，液限21.5%～29.9%，塑限13.1%～17.5%，塑性指数6～12，属微塑性之亚粘土，未固结。红土层厚0～56.36m，平均厚10.80m（8个工程质孔资料统计结果），试验室定名轻亚粘土、粘土，含水量11.2%～21.9%，湿容重1780kg/m3～1960kg/m3，干容重1570kg/m3～1780kg/m3，液限24.1%～38.5%，塑限13.7%～20.7%，属塑性土，肉眼观察具可塑性，粘性较大,强度低。
基岩自然状态单轴抗压强度R＜6MPa的占基岩层段4.9%，其中：粗砂岩占2.1%，砾岩占1.2%，风化煤占1.3%，泥岩占0.3%。
6MPa≤R≤15MPa的占基岩层段29%，其中：粗砂岩占15.5%，中砂岩占6.1%，砾岩占0.9%，砂质砾岩占1.