1、 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页目录全套图纸，完整版设计，加 153893706目录 .11 矿区概述及井田地质特征 .51.1 矿区概况 51.1.1 矿区地理位置、交通 51.1.2 地形、地势、河流及地震情况 51.1.3 气候条件 61.1.4 邻近矿井情况 61.1.5 矿区生产现状 61.1.6 矿井电源条件 71.1.7 矿区水源条件 71.1.8 矿区通讯 71.1.9 主要建材供应 71.1.10 村庄压煤 71.1.11 人文及资源状况 71.2 井田地质特征 81.2.1 地质特征 81.2.1.1 地层 .81.2.1.2 含煤地层 .81.2.1
2、.3 地质构造 .91.2.2 井田水文地质条件 91.2.2.1 区域水文地质 .91.2.2.2 井田水文地质 .101.2.3 区域地质 131.2.4 矿井涌水量预算 131.3 媒层特征 141.3.1 含煤性 141.3.2 可采煤层 141.3.3 煤层对比 151.4 媒质 151.4.1 物理性质及煤岩类型 161.4.2 煤质特征 171.4.3 煤灰成分、灰熔点测定 181.4.4 煤的粘结指数（GR.I.） 、胶质层测定 .181.4.5 主要煤层的工艺性能 191.4.6 煤类的确定及其依据 211.4.7 可选性 211.4.8 煤的风、氧化 221.4.9 其它矿
3、产 231.5 其它开采技术条件 23中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页1.5.1 煤层顶底板工程地质特征 231.5.2 瓦斯 231.5.3 煤尘爆炸性及煤的自燃 231.5.4 地温、地压 231.6 工程地质 231.6.1 煤层顶底板岩石工程地质特征 241.7 环境地质 241.8 地质勘查与矿井地质工作 241.8.1 地质勘查工作 251.8.2 矿井地质工作 251.8.3 水文地质工作 271.8.4 测井工作 271.8.5 测量工作 291.9 资源储量估算 291.9.1 资源储量估算范围及工业指标 .291.9.2 资源储量估算方法与参数确定 .3
4、01.9.2 资源储量类型 .301.9.3 资源储量估算结果 .301.9.4 资源储量估算需要说明的其他问题 .311.10 地质报告结论 312 井田境界和储量 .322.1 井田境界 322.2 资源储量 322.2.1 资源量估算范围及工业指标 322.2.2 资源/储量估算方法 322.2.3 资源/储量估算结果 322.2.4 矿井工业储量计算 322.2.6 矿井设计资源/储量和矿井设计可采储量 352.2.7 保安煤柱的留设和计算 363 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .363.1 矿井工作制度 363.2 矿井设计生产能力及服务年限 363.2.1 设计依据 363
5、.2.2 矿井设计生产能力 373.2.3 矿井服务年限 374 井田开拓 .374.1 井田开拓的基本问题 374.1.1 确定井筒形式、数目、位置、坐标 384.1.2 开采水平确定及带区划分 394.1.3 主要开拓巷道 404.1.4 方案比较 404.2 矿井基本巷道 444.2.1 井筒 444.2.2 井底车场及硐室 454.3 主要开拓巷道 .465 准备方式 带区巷道布置 .46中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页5.1 煤层地质特征 465.1.1 带区位置 465.1.2 带区煤层特征 465.1.3 水文地质 475.1.4 地质构造 475.1.6 地
6、表情况 475.2 带区巷道布置及生产系统 475.2.1 带区准备方式的确定 475.2.2 带区巷道布置 475.2.3 带区生产系统 485.2.4 带区巷道掘进方法 485.2.5 带区生产能力及采出率 486 采煤方法 .496.1 采煤工艺方式 496.1.1 带区煤层特征及地质条件 496.1.2 确定采煤工艺方式 506.1.3 回采工作面参数 506.1.4 回采工作面破煤、装煤方式 526.1.5 回采工作面支护方式 546.1.6 端头支护及超前支护方式 566.1.7 各工艺过程注意事项 576.1.8 回采工作面正规循环作业 596.2 回采巷道布置 .626.2.1
7、 回采巷道布置方式 .626.2.2 回采巷道参数 .627 井下运输 .637.1 概述 637.1.1 矿井设计生产能力及工作制度 637.1.2 煤层及煤质 637.2 带区运输设备选择 637.2.1 设备选型原则： 637.2.2 带区运输设备选型及能力验算 647.3 大巷运输设备选择 647.3.1 主运输大巷设备选择 648 矿井提升 .658.1 矿井提升概述 658.2 主提升设备 658.3 副斜井提升设备 .678.4 井上下人员运送 679 矿井通风 .689.1 矿井通风 689.1.1 矿井通风系统的确定 689.1.2 矿井通风系统方案比较 699.2 带区通风
8、 719.2.1 采煤工作面通风类型的确定 719.2.2 通风构筑物 71中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页9.2.3 矿井风量的计算 729.2.4 负压计算 759.2.5 等积孔 759.3 选择矿井通风设备 759.3.1 设计依据 759.3.2 设备选型 759.3.3 配电及控制 779.3.4 对矿井主要通风设备要求 779.3.5 对反风风硐的基本要求 779.4 防止特殊灾害的安全措施 789.4.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 789.4.2 预防井下火灾的措施 789.4.3 防水措施排水设备 7810 设计矿井基本技术经济指标 .81煤矿防尘技术初探
9、 .87结语 .106参考文献 .107英文原文 .108中文译文 .113致 谢 .118中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 矿区地理位置、交通山西华鹿阳坡泉煤矿有限公司地处河东煤田北部，位于河曲县城东南约 20km 的阳坡泉村附近，行政区划属鹿固乡管辖，其地理坐标为东经 11118071112001，北纬 391519 391619。河曲县地处我国河东煤田的北部，黄河之滨，与陕西、内蒙古两省区隔河相望，该县历史悠久，地理位置独特，自古就为晋西北之重镇。2003 年 10 月 8 日由山西省国土资源厅为该矿换发采矿许可证，
10、证号：1400000331105； （一）原井田范围由以下 9 个拐点坐标(6带)连线圈定：1、X4347000.00 Y19528800.002、X4347182.00 Y19528200.003、X4347644.00 Y19526992.004、X4347885.00 Y19526082.005、X4348800.00 Y19526440.006、X4348750.00 Y19527750.007、X4348370.00 Y19527600.008、X4348030.00 Y19528500.009、X4347685.00 Y19528870.00原井田东西长 2588m，南北宽 110
11、0m，面积为 2.696km ,批准开采 10、11、13、152号煤层。（二）依据晋煤整合办核20063 号文，扩区后井田范围由下列拐点坐标（6带）连线圈定：1、X4349062 Y195287252、X4348030 Y195285003、X4347685 Y195288704、X4347000 Y195288005、X4347182 Y195282006、X4346305 Y195280887、X4346775 Y195255388、X4347450 Y195240009、X4349325 Y1952400010、X4349388 Y19526907中国矿业大学 2011 届本科生毕业设
12、计 第 6 页11、X4349075 Y19526907扩区后井田东西长 4500m，南北宽 2800 m，面积 11.18042km ，新增面积 8.4844km2，批准开采 10、11、13、15 号煤层。扩区内包括已关闭的骆驼也煤矿(部分井田)，尧坡2沟煤矿南曲沟煤矿，观音寺煤矿(部分井田)，整合后，井田西北部紧靠黄柏勘探区。南与山西河曲电煤开发有限责任公司上榆泉煤矿毗邻，北与整合后的磁窑沟煤矿接壤。东至煤层露头。1.1.2 地形、地势、河流及地震情况本区地处黄土高原，西临黄河，地形变化总的趋势是东高西低，最高点位于井田中北部大亩梁，海拔 1175.0m，最低点位于井田西部沟底，海拔 9
13、22.0m，相对高差253.0m，属中低山区。地面多为新生界黄土及红土覆盖，黄土地貌是本区地貌形态的主体，以黄土梁、峁为主，沟谷成 V 形羽毛状分布，由于雨量集中，地面植被稀少。地表冲刷剧烈。区内为黄河水系，黄河位于井田西约 5km 处，据河曲县水文站资料，黄河最大流量8000m /s，最小流量 50 m /s，河床坡降万分之七，井田中部有一南石沟属黄河一级支流，33平时无水、干枯，雨季时为排洪通道。据建筑抗震设计规范，本区抗震设防烈度为 6 度区。1.1.3 气候条件本区属大陆性气候，据河曲县气象站资料，本区气候的特点是温凉干燥，四季分明，冬季少雪，春季干燥多风，夏季雨量集中，秋季短促凉爽。
14、据统计，年均气温 8.8，冬季最低气温在一月份，冬季平均气温为-9.4，极端最低气温为 -26.9（1977、1980 年） ；夏季最高气温在七月份，夏季平均气温为 23.9，极端最高气温为 38.4；年降水量211.4-715.3mm，年蒸量为 1805.7mm，蒸发量一般是降雨量的 4 倍左右。1.1.4 邻近矿井情况扩区南部井田内分布有南曲沟煤矿、尧坡沟煤矿、观音寺煤矿，东北部有骆驼也煤矿均已关闭 。井田整合后南与山西河曲电煤开发有限责任公司上榆泉煤矿毗邻，北与整合后的磁窑沟煤矿接壤。1.1.5 矿区生产现状矿井煤层埋藏浅，采用斜井-平硐开拓，现有一个主斜井，一个回风斜井，和原有的一对旧
15、平硐，采煤方法改革后采用分层长壁式开采，井下已掘成有运输、回风两条大巷开采 10 号煤层。扩区南部井田内分布有南曲沟煤矿、尧坡沟煤矿、观音寺煤矿，东北部有骆驼也煤矿均已关闭 。井田整合后南与山西河曲电煤开发有限责任公司上榆泉煤矿毗邻，北与整合后的磁窑沟煤矿接壤。(见四邻关系图)骆驼也煤矿位于井田东北部，1986 年建井，开采 13 号煤层，井田面积 1.24 km ，生2产能力 9 万吨/年，井筒位于井田北界外，开采范围位于扩区外北部。开采 13 号煤层，矿井涌水量小，瓦斯涌出量低，煤尘具爆炸性，煤层容易自燃。尧坡沟煤矿：位于原阳坡泉井田南部扩区范围内，1988 年建井，井田面积 2.2 km
16、 ，2一对斜井开拓，开采 13 号煤层，因经济效益低，于 1990 年关闭，生产能力 7 万吨/年。矿井涌水量小，瓦斯涌出量低，煤尘具爆炸性，煤层容易自燃。观音寺煤矿：1989 年建井，一对斜井开拓，井田面积 0.69 km ，生产能力 9 万吨/ 年，2因资源枯竭而关闭，扩区范围内全部采空。涌水量小，属低瓦斯矿井。煤尘具爆炸性，中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页煤层容易自燃。南曲沟煤矿：位于扩区内西南部，批准开采 10、13 号煤层，因各种原因，未投产即关闭，扩区内未采动。矿井涌水量小，瓦斯涌出量低，煤尘具爆炸性，煤层容易自燃。磁窑沟煤矿,隶属于山西晋神河曲煤炭开发有限公司
17、，由原磁窑沟煤矿四家塔煤矿、鹿固乡煤子塔煤矿及部分空白资源整合而成。批准开采 8、9、13、14 号煤层，井田面积10.5824 km ，整合后生产能力 120 万 t/a，整合前煤子塔煤矿开采 10 号煤层，四家塔煤2矿开采 10 号煤层，原磁窑沟煤矿开采 10 号煤层。均属低瓦斯矿井，涌水量不大。上榆泉煤矿隶属山西河曲电煤开发有限责任公司。批准开采 9、10、11、12、13 号煤层，现开采 9、10 号煤层。设计生产能力 600 万 t/a，属低瓦斯矿井，涌水量不大。井田内 10、13 号煤层所分布的古空区均为矿井在生产建设中揭露，现在已密闭。1.1.6 矿井电源条件本矿井地处忻州市河曲
18、县中部。在矿井西北约 7km 处有巡镇 110kV 变电站；在矿井西北约 8km 处有建设中的河曲 220kV 变电站；在矿井东南 18km 处有单寨 35kV 变电站；在矿井西北 20km 处有文笔 110kV 变电站等，电力资源丰富，可满足本矿井的用电需要。根据矿方的用电需求申请及河曲县供电网络的规划，本矿井拟采用 35kV 双回路供电，两回独立供电电源均引自矿井西北 8km 处正在建设中的河曲 220kV 变电站 35kV 母线，两回电源一用一备，当任一回路发生故障停止供电时，另一回可保证矿井全部负荷用电。满足煤矿安全规程的规定。1.1.7 矿区水源条件一般冲沟第四系沉积薄，无水可寻，多
19、数煤矿供水是寻找基岩风化带裂隙水，水量小，只能勉强维持生活用水，因此，要想满足矿井用水，可选择高程低的地带，开采奥灰岩溶水，奥灰水为较理想的供水水源。本区属黄河流域,据河曲县水文站资料，黄河最大流量 8000 m /s,最小流量 50 m /s，河床坡降万分之七，井田中央城塔石河属黄河一级33支流，平时无水、干枯，雨季时为排洪通道。1.1.8 矿区通讯矿井通信系统包括行政通信和生产调度通信。矿井设通信交换机室，对矿井地面、井下各用户进行行政、调度通信。矿井通信交换机与当地电信局利用 20 对通信光缆联网。1.1.9 主要建材供应矿井建设所需的建材，如砖瓦、水泥、石料、砂子等当地可以满足供应，钢
20、材、木材需由外地购进。1.1.10 村庄压煤阳坡泉煤矿井田范围内共有 7 个自然村，分别为分布于井田北部的城塔村、寺焉、寨上村、新庄子和分布于井田南部鹿固、乔鹿固及位于井田东部的阳坡泉村。7 个自然村中除阳坡泉村外其余村庄均有压煤。根据村庄煤柱留设原则，经计算村庄压煤 771 万 t。为提高宝贵资源的回收率，建议矿方联系有关部门进行村庄搬迁。1.1.11 人文及资源状况河曲县位于忻州地区西北部。该县地处山西、陕西、内蒙古三省区交界处，北与偏关接壤，东与五寨相连，南与保德、岢岚毗邻，西隔黄河与陕西省府谷县、内蒙古自治中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页区准格尔旗相望，全县国土面积
21、 1320km ，现辖 4 镇 17 乡，人口 12.8 万，县政府驻城关2镇。该县现有耕地 35.87 万亩，粮食作物以谷子、糜子、高梁、小麦、玉米等为主，经济作物有辣椒、浅麻、芝麻、花生、大蒜等，另外，苹果、梨、葡萄、大枣、沙果、核桃等。海红，俗名“ 小果子”，为河曲特产。河曲栽种此果历史悠久，产品行销全国各地。该县历史悠久，地理位置独特，文物古迹繁多。娘娘滩位于县城东北 15 华里处的黄河中流。海潮禅寺坐落于县城东南 35km 处。始建于明代万历年间，后几经战乱多次重修，现有庭院 10 座。在黄河“龙口” 上游石城村的绝壁上，有一天然石窟，称 “弥佛洞”，至洞，则洞内套洞，不知其深，可谓
22、一奇特自然景观。境内矿藏丰富，主要有煤、硫磺、铁、锰、油页岩、铝土矿等。其中以煤储量最大，其次是铁，工业主要有煤炭、硫磺、电力、机械加工等生产行业。1.2 井田地质特征1.2.1 地质特征1.2.1.1 地层井田内大部分为第四系中、上更新统（Q2+3）所覆盖，仅少数沟谷中出露有石炭系上统太原组（C3t） ，现将井田内地层由老到新叙述如下：1、奥陶系中统上马家沟组（O2s）井田内未出露，为煤系地层基底，顶部为峰峰组厚层石灰岩，厚度 100-130m。中下部为上马家沟组褐黄色白云质灰岩、薄层石灰岩，厚度 187.00-191.00m。2、石炭系中统本溪组（C2b）岩性为石灰岩、灰白色粘土岩、粘土质
23、砂岩、铁铝岩、山西式铁矿夹有薄层煤线，厚度 15.00-18.00m，平均 16.00m。与下伏奥陶系为平行不整合接触。3、石炭系上统太原组（C3t）井田内阳坡泉村沟谷中有出露，据钻孔资料，厚度 81.2099.40m，平均厚度84.60m，为本井田主要的含煤地层，共含有 7 层煤，分别为 9、10、11、13、14、15、16号煤层，其中可采煤层为 10、11、13 号煤层。岩性主要有泥岩，砂质泥岩、细-粗粒砂岩、石灰岩、炭质泥岩、煤，主要砂岩有两层，底部 S1（晋祠砂岩） ，中部 S2（桥头砂岩） ；主要煤层 10、11、13 号，分别赋存在本组的上部和中部。本组地层与下伏本溪组地层呈整合
24、接触。4、二叠系下统山西组（P1s）本组厚 48.8289.60m，平均 59.70m。岩性为灰白色砂岩，深灰色砂质泥岩，灰黑色泥岩，夹有 6、7、8 号薄煤层，7 号煤层厚度 0-2.30m，仅 YZK-1 钻孔揭露 7 号煤层厚度2.30 m，结构为 0.50（0.70)1.10，极不稳定零星可采，6、8 号薄煤层皆不可采。本组地层与下伏太原组地层呈整合接触。5、二叠系下统下石盒子组（P1x）上部以杂色砂质泥岩为主，夹薄层中细粒长石石英砂岩，下部为深灰色砂质泥岩，底部以厚层状灰绿色，中粗粒含砾砂岩与山西组分界，全组厚最大为 126.40m，平均41.00 m。与下伏山西组地层整合接触。6、
25、上第三系上新统（N2）中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页粘土质泥岩岩性呈红褐色，俗称“红土” ，塑性好含砾石，常形成峁、梁骨架，在井田沟谷两侧出露，厚度 0-62.00m。平均 38.00 m，与下伏地层角度不整合。7、第四系中上更新统（Q2+3）广泛分布于梁峁、山坡之上，岩性为淡黄色亚砂土，含钙质结核，垂直节理发育，与下伏地层为不整合接触，厚度 0-32.00m，平均 15.00m。1.2.1.2 含煤地层本井田主要含煤地层为石炭系上统太原组；二叠系下统山西组为次要含煤地层，太原组厚度 81.20-99.40m，平均 84.60m，含煤 7 层，可采煤层 3 层，为 10、
26、11、13 号煤层，按其岩性和煤层的特点分为三段，叙述如下：下段：S1 砂岩至 13 号煤层底，岩性以泥岩，砂质泥岩为主，夹 L1、L2 、L3 三层不稳定泥质灰岩，发育 14、15、16 号三层不稳定薄煤层，14 号煤层不稳定，零星可采；15号煤层厚度 0-0.64 m，平均 0.10 m，16 号煤层厚度 0.10 m，15、16 号煤层不稳定不可采。底部为中粗粒含砾砂岩（S1 ） 。中段：13 号煤层底至 9 号煤层顶为本组主要含煤段，岩性为深灰色砂质泥岩，灰黑色炭质泥岩，夹 S2 中粗砂岩，含 9、10、11、13 号煤层，S2 砂岩（桥头砂岩）厚度大，变化亦大，井田内由西向东逐渐变薄
27、，9 号煤层不稳定零星可采，10 号煤层厚度 1.96-7.38 m，平均 4.28 m，井田内属稳定可采煤层， 11 号煤层厚度变化大，0-2.6 0m，平均1.46 m，井田内局部可采。 13 号煤层厚度 6.37-13.00 m，平均 8.5 m，属全区稳定主要可采煤层。上段：9 号煤层顶至 S4 砂岩底，本段地层不含煤，岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩，S3 砂岩不稳定，常相变为砂质泥岩。1.2.1.3 地质构造井田位于山西地台北部，吕梁隆起北段之西翼，鄂尔多斯盆地东缘。构造基本形态总体为一向北西倾斜的单斜构造，地层平缓，倾角一般 5-10，局部地层波状起伏，构成一些比较宽缓的、规模不大的短
28、轴褶曲构造。1、范家梁一新窑褶皱带主体为一呈北北西向展布的向斜构造，从新窑起经范家梁向北北西方向延伸至黄河。核部地层为山西组，西翼为太原组、本溪组、奥陶系中统。北东东翼倾角 5-14，南西西翼倾角 4-5，轴面倾向南西，另外在主向斜的两翼分别发育有轴向相互平行的、规模较小的背向斜，背斜比较宽缓、幅度不大。2、天桥地堑天桥地堑由五条正断层组成，其中最主要的两条呈北西-南东向展布。垂直断距：西南边的一条为 110m，北东边一条约 180m，形成明显的地堑，中间地层为上石盒子组及下石盒子组，北东侧的地层为奥陶系中统、石炭系本溪组、太原组、二叠系的山西组。南西侧地层为下石盒子组。3、铁匠铺地堑该地堑由
29、两条较大的正断层组成，断面相对应，断层走向在铁匠铺沟口一带为 120，倾角 70-80，出露长 175m，中间地层为上石盒子组，两侧地层为太原组、山西组、断裂带较窄，断面平直，垂直断距 200-300m，此地堑向北西延伸至黄河对岸府谷县境内后很快消失，向南东不远即被上第三系红土和第四系沉积物覆盖。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10 页4、井田构造本井田地层平缓倾向北西的单斜构造，倾角 310。井田中央发育一宽缓的小型背斜，两翼基本对称，背斜轴长 1000m。地表及井下未揭露断层、陷落柱，未发现岩浆岩侵入。总之，井田地质构造简单为一类。1.2.2 井田水文地质条件1.2.2.1
30、区域水文地质1、区域概况本井田位于鄂尔多斯盆地东缘，地层总体倾向南西，呈单斜构造，倾角一般 510，局部 1320 ，从东到西出露地层有前寒武系、寒武系、奥陶系、石灰系、二叠系、三叠系地层。上第三系和第四系松散层则覆盖于不同时代的基岩之上或河谷中。地貌形态以中低山，低山丘陵和黄土梁峁为主，黄河沿岸发育有河谷阶地。区内为黄河水系，黄河位于井田西约 5km 处，据河曲县水文站资料，黄河最大流量8000 m /s，最小流量 50 m /s，河床坡降万分之七，井田中部南石沟属黄河一级支流，平33时无水、干枯，雨季时为排洪通道。县川河为黄河在区域内的最大支流，据县川河水文站资料，汇入面积 1610km
31、，平2水位 882.5m，流量 4320 m /d，其它支流均为季节性河流。32、水文地质特征区内以奥陶系石灰岩岩溶水最为丰富，是区内主要含水岩组，含水层以石灰岩裂隙、溶隙、溶孔为主。该含水岩组主要分布在区域东部，平面上呈南北向条带状展布，至本井田东界以西的区域西部为埋藏型。该含水岩组的富水性受岩性，构造和地形的影响，大部分地区属中等富水或富水区，单井涌水量小于 5000 m /d。在构造破碎带和排泄区为3极富水地段，单井涌水量可达 10000 m /d 以上。区域水位标高在 820m-860m 之间，井田3内水位标高在 831.881m 左右，工作区没有岩溶泉水出露，只在河曲县龙口和保德县天
32、桥两个排泄区有泉水出露。水质类型以 HCO3-Ca.Mg 型为主。矿化度多小于 0.5g/L。石炭系、二叠系砂岩裂隙含水岩组，主要分布在井田东边界以西，在沟谷中可见出露。地下水水位埋深随地形变化，在地形切割深处呈下降泉形式出露地表。泉流量一般0.01-1.00L/s。上第三系上新统松散岩类孔隙含水岩组，主要分布在沟谷两侧基岩顶面上。含水层为浅红色粘土夹砂砾石层。砂砾石层夹杂在粘土内，局部砂砾石呈透镜状。泉流量一般小于 0.1 L/s。第四系松散岩类孔隙含水岩组，主要分布在河曲县城以及河曲县天桥一带的黄河沿岸，含水层以冲积砂砾石层为主，厚 3-10m，单井涌水量多大于 1000 m /d。33、
33、地下水的补给迳流排泄条件区内奥陶系岩溶水属保德县天桥泉域的一部分，大气降水入渗是其主要补给来源。灰岩裸露区分布在区域东侧，其裂隙发育，大气降水通过岩溶裂隙和覆盖岩层地下水的入渗补给岩溶水。根据现有资料，河曲县龙口岩溶泉水的出露标高为 866m，保德县天桥泉水出露标高在 830m 左右，据此分析，区域黄河以东的岩溶水总的径流方向是由北东向南西方向运移，最终排向保德县天桥黄河峡谷中。龙口岩溶泉和天桥岩溶泉是区域岩溶水的主要排泄点。此外矿井排放也是岩溶水排泄的主要方式之一。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11 页1.2.2.2 井田水文地质井田为低山黄土丘陵区，大部分面积被第四系中、上
34、更新统地层所覆盖。含煤地层仅在切割较深的沟谷中可见露头。全井田无长年性河流。沟谷发育，较大沟谷雨季才有洪水排泄。本次调查本区最高洪水位标高为 1001.62m，位于 10 号煤层大石岩风井之下。若逢“百年一遇”洪水，可能进入 10 号煤层矿坑。1、井田主要含水层（1）奥陶系岩溶隙含水层奥淘系灰岩从井田东边界开始全部倾没于石炭系、二叠系地层之下。奥陶系灰岩到13 号煤层底板厚 50m 左右。本次工作施工的 YZK-1 水文钻孔，孔径 110mm，抽水试验结果表明奥灰溶裂隙含水层静止水位标高 831.881m，涌水量 1.04L/s，单位涌水量 0.128 L/s .m，渗透系数 0.011m/d
35、，水质类型为 HCO3-Ca、Mg 型，矿化度小于 0.5g/L，总硬度14.0 德国度水温 18。水力坡度 1，由东北向西南方向运移。井田内奥灰水位标高为830m 左右，13 号煤层底板最低标高为 730m，13 号煤层至本溪组底部隔水层厚度 50m。（2）石炭系太原组砂岩裂隙含水层本组地层仅在井田南部阳坡泉村附近沟内见有出露，含水层主要是砂岩裂隙，根据钻孔揭露，井田内太原组的灰岩，位于 13 号煤层以下，岩溶裂隙亦不发育，10 号煤层以上含水层以中细粒砂岩为主，厚度 6.88m-19.72m，全区平均厚度 10.74m。根据开采煤矿斜井揭露情况看，该含水层裂隙不发育，仅有局部淋水，水量很小
36、，只有供降尘使用，无需排水。YZK-1 水文钻孔水位降升三次，抽水试验结果表明，太原组碎屑岩裂隙含水层，静止水位标高 840.641 m，涌水量 0.32-0.67 L/s，单位涌水量 0.014-0.019 L/s. m。渗透系数 0.00299-0.0036 m/d，水质类型为 HCO3、 SO4-Ca、Mg 型，矿化度 1.38，总硬度30-40 德国度，PH=7.7，水温 14-26。巨厚状中粗粒（S2）砂岩，富水性差，该砂岩呈透镜体状分布，从钻孔 ZK2、ZK4、ZK6 一线向东逐渐尖灭，ZK3、ZK5 钻孔中就没有该层砂岩。（3）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层该段地层在井田东部，大
37、部分被剥蚀，从井田中部向西该段地层逐渐增厚，含水层厚度也随之而变化。含水层以中粗粒砂岩为主，裂隙较发育，属弱富水含水层，单井出水量一般 10-50 m /d 局部可达 100 m /d,根据磁窑沟 S1 水井的分析结果，水质类型为33HCO3-Na.Ca.Mg 型，矿化度 0.35g/L。（4）第四系中、上更新统地层分布在全井田山顶上，含水层以粉细砂以及黄土裂隙为主，由于地层切割强烈，大多透水而不含水，局部可形成上层滞水，水质较好，但水量很小。2、井田主要隔水层石炭系中统本溪组地层为一套以泥岩、粘土岩、铁铝岩为主的地层，夹薄层灰岩和砂岩，砂岩一般为泥质结构，隔水性很好，本溪组地层厚 16.00
38、m，13 号煤层底板到本溪组顶板也是以粘土岩为主的，地层厚 34.00m，两段地层合计厚度 50m，其中粘土岩占地层厚度的 80%以上，该段地层是含煤地层和奥陶系地层之间很重要的隔水层。3、井田地下水的补给、迳流、排泄条件奥陶系岩溶水的补给主要是基岩裸露区大气降水和地表水的入渗补给。井田内奥灰水属区域岩溶水径流区，岩溶水由北东向南西方向运移，最终排向保德县天桥黄河峡谷中。石炭系和二叠系的砂岩裂隙水，在接受大气降水和季节性河流以及上覆含水层的入渗补给后，顺岩层倾斜方向运移，上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的形式排泄，下部含水层顺层向西排出井田外。煤矿的矿坑排水和民井开采是其主要的排泄方式。由此，确
39、定该矿矿井水文地质类型为简单类型。4、构造对井田水文地质条件的影响中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 12 页井田受区域构造的控制，基本呈单斜构造，但是随着地下煤层的开采对地应力的进一步破坏，使上覆各含水层相互沟通，增加矿井涌水量。井田内主采煤层 13 号煤层部分地段位于奥陶系岩溶水水位之下，一般情况奥灰水不会突水，遇导水构造，亦会发生突水事故。5、地表水对开采煤矿的影响井田内没有常年性河流，10 号煤层出露于沟底与松散岩层直接接触，因而开采煤层时，要在沟底和沟两侧留足保安煤柱。随着煤矿的开采，顶部岩层将遭到破坏，尤其是井田东部及沟谷中，煤层埋藏较浅，会使地表岩层裂隙加大、增多，甚至
40、形成地面塌陷，地表水沿塌陷裂隙带入渗，使矿坑涌水量增大。据调查，一般民井和泉水均受季节变化的影响，雨季水量增大，旱季水量减小。根据山西省地质工程勘察院近年来在龙口水源地工作获得资料分析，岩溶水水位变化与当年降雨量关系甚微，而与前一年降雨量关系密切，1-3 月份是岩溶水高水位期，4-6 月呈等速下降趋势，7-12 月处于低水位状态。年变幅 1.44m，滞后补给 6 个月左右。6、古空区或老采空区对煤矿的影响井田内 10、13 号煤层均较厚，10 号煤层位于太原组上部，13 号煤层位于太原组下部，各煤层充水水源主要为大气降水，其充水通道主要为岩层裂隙，煤层开采后的采动裂隙，含水层水通过各种裂隙渗入
41、井下采空区及巷道。本区采煤历史悠久，东部煤层埋藏较浅，存在古空区或老采空区，其低洼处存有一定量的采空积水。目前生产矿井涌水量不大，但井田四周煤矿采空区、古空区形成一定量的积水，尤其尧坡沟煤矿采空区位处本矿东南角，估算积水量为 32400 m ，对本矿井安全生产造成威胁。37、井田水文地质类型井田主采煤层 10 号和 13 号都是石岩系太原组煤层，太原组砂岩裂隙含水层是煤层直接充水含水层，山西组砂岩裂隙含水层是煤层间接充水含水层。井田内奥灰水位标高为 831.881m，左右，13 号煤层底板最低标高为 730m，13 号煤层至本溪组底部隔水层厚度 50m，13 号煤层底板突水系数计算公式如下:P
42、Ts= M-Cp式中：Ts底板突水系数（MPa/m） ；P隔水层承受的水压（MPa） ；M底板隔水层厚度（m） ；Cp采矿对底板隔水层的扰动破坏厚度（m） 。本区经验值取 17m。将分析数据代入上式：计算 13 号煤层底板突水系数为 0.028MPa/m，小于正常地段突水系数经验值 0.15 MPa/m 和受构造坡坏地段突水系数经验值 0.06 MPa/m。因此，井田内各煤层开采一般不会受到奥灰水的影响。该矿矿井水文地质类型为简单类型。8、充水因素分析井田现开采 10、13 号煤层，其开采 10、13 号煤层矿井涌水量均不大，用水泵正常排水能够保证矿井正常生产。开采井田内 10、13 号煤层为
43、太原组煤层，煤层均较厚，10 号煤层位于太原组上部，13 号煤层位于太原组中下部，各煤层充水水源主要为大气降水，其充水通道主要为岩层裂隙，煤层开采后的导水裂隙，含水层水通过各种裂隙渗入井下采空区及巷道，并汇结井下水仓。同时煤层露头附近存在古空区或采空区，其低洼处可能存有一定量的采空积水。由此，在煤层开采时，要做到“有疑必探，先探后掘” ，同时应留足采空区保安煤柱，确保安全生产。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 13 页9、矿井涌水量该矿现开采井田内 10、13 号煤层，现矿井涌水量 10 号煤层为 100-120 m /d，13 号3煤层矿井涌水量 60100 m /d，其 10
44、、13 号煤层富水系数分别为 0.550.66 3m /t、0.50 0.83 m /t，由此，预计开采 10、13 号煤层时矿井正常涌水量 100 m /h，最33大涌水量 150 m /h。10、供水水源奥陶系灰岩含水层岩溶裂隙发育，富水性强，开采奥陶系岩溶水是矿井主要的供水方向，井田位于岩溶水迳流区，水位标高 831.881m 左右，灰岩顶板埋藏深度 0320m ，成井深度 250600m，单井出水量可达 2000 m /d 以上。开采时一定要对含煤地层以上进3行严格止水，以防止水质污染以及人为水害的发生，造成淹矿。11、矿井水害与防治措施（1）井田主要可采煤层水文地质类型 10、13
45、号煤层均为简单类型。（2）该矿自建矿以来，从未发生过水害，随着开采面积的增大，开采深度的增加，矿井涌水量有可能增大。在开采过程中一定要遵循先浅后深的原则，从东逐渐向西开采，并重视构造特别是隐伏断层的发现和研究，以防断层导水，造成水害。（3）由于基岩呈单斜构造，煤层露头直接与沟底松散岩层接触，因而在开采煤层时，一定要在煤层露头的沟谷沿线留足保安煤柱，以防雨季洪水浸入，造成水害。（4）勘探区东部煤层露头附近，老窑较多，这些老窑和现采煤矿的采空区都不同程度地存有积水，开采中要采取防范措施，以防老窑积水侵入，造成危害。（5）应重视水文地质及工程地质资料的收集积累和研究，以利指导生产。1.2.3 区域地
46、质一、区域地质区域出露地层由老到新为：古生界奥陶系中统（Q2 ） ，石炭系中统本溪组（C2b ） ，上统太原组（C3t） ，二叠系下统山西组（P1s ）, 二叠系下统下石盒子组（P1x）,上统上石盒子组（P2s ） ，石千峰组（ P2sh） ，三叠系下统刘家沟组(T1l)，上第三系上新统（N2） ，第四系中上更新统（Q2+3） ，全新统（Q4） 。 井田位于山西地台北部，吕梁隆起北段之西翼，鄂尔多斯盆地东缘。构造基本形态总体为一向北西缓倾斜的单斜构造，地层平缓，倾角一般 5-10，局部地层波状起伏，构成一些比较宽缓的、规模不大的短轴褶曲构造。（一）范家梁一新窑褶皱带主体为一呈北北西向展布的向斜
47、构造，从新窑起经范家梁向北北西方向延伸至黄河。核部地层为山西组，西翼为太原组、本溪组、奥陶系中统。北东东翼倾角 5-14，南西西翼倾角 4-5，轴面倾向南西，另外在主向斜的两翼分别发育有轴向相互平行的、规模较小的背向斜，背斜比较宽缓、幅度不大。（二）天桥地堑天桥地堑由五条正断层组成，其中最主要的两条呈北西-南东向展布。垂直断距：西南边的一条为 110m，北东边一条约 180m，形成明显的地堑，中间地层为上石盒子组及下石盒子组，北东侧的地层为奥陶系中统、石炭系本溪组、太原组、二叠系的山西组。南西侧地层为下石盒子组。（三）铁匠铺地堑中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 14 页该地堑由两条
48、较大的正断层组成，断面相对应，断层走向在铁匠铺沟口一带为 120，倾角 70-80，出露长 175m，中间地层为上石盒子组，两侧地层为太原组、山西组、断裂带较窄，断面平直，垂直断距 200-300m，此地堑向北西延伸至黄河对岸府谷县境内后很快消失，向南东不远即被上第三系红土和第四系沉积物覆盖。二、区域含煤特征区内含煤地层为山西组，太原组，本溪组，共含煤 14 层，山西组 4 层，本溪组 2 层，主要含煤地层为太原组，含煤 8 层，其中 10、13 号为本区主要可采煤层，全区可采，11号煤为局部可采煤层，山西组平均厚度 49.40m，含数层薄煤层皆不可采。煤层总厚度0.95 m，含煤系数 1.92%，太原组平均厚度 1
