毕业论文范文——高瓦斯煤巷掘进围岩应力场与瓦斯场互馈机理及瓦斯综合

华北科技学院毕业设计（论文）目录一般部分71 矿区概述及井田地质特征91.1 矿 区 概 述91.1.1 井田位置及交通91.1.2 自然地理、经济状况101.2 井田地质131.2.1 区域地层131.2.2 井田地层141.2.3 含煤地层181.3 构造221.3.1 区域构造221.3.2 井田构造221.4 煤层251.4.1 含煤性251.4.2 可采煤层261.4.3 煤层对比281.5 煤质291.5.1 物理性质291.5.2 煤岩特征301.6 其他开采技术条件301.6.1 生产矿井开采技术条件301.6.2 主要可采煤层的顶板性质311.6.3 瓦斯、煤尘、煤的自燃311.6.4 地温322 井田境界及储量332.1 井田境界332.1.1 井田范围332.1.2 开采界限332.1.3 井田尺寸332.2 储 量342.2.1 地质储量342.2.2 工业储量362.2.3 可采储量363 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限403.1 矿井工作制度403.2 矿井设计生产能力及服务年限403.2.1 矿井生产能力403.2.2矿井服务年限414 井田开拓434.1 矿井开拓的基本问题434.1.1 开拓布局434.1.2 井筒及工业场地434.1.3 矿井开采水平及标高确定444.1.4 大巷层位选择及布置444.1.5 带区划分及开采顺序454.2 方案比较454.2.1 井筒形式方案比较454.2.2 水平划分方式方案比较464.3 矿井基本巷道494.3.1 井筒494.3.2 井底车场及硐室505 准备方式带区巷道布置585.1 煤层的地质特征585.1.1 首采区位置及煤层特征585.1.2 首采区煤层顶底板岩石构造情况及物理力学特性585.1.3 瓦斯与水文地质情况585.1.4 主要地质构造595.2 带区巷道布置及生产系统595.2.1 移交生产时带区数目及位置595.2.2 煤层开采顺序及接续关系595.2.3 带区巷道布置595.2.4 带区运输、通风及排水605.3 巷 道 掘 进615.3.1 巷道断面及支护方式615.3.2 掘进工作面个数及掘进装备615.3.3 井巷工程量636 采煤方法646.1 采煤方法的确定646.1.1 4号煤层和9号煤层的采煤方法646.1.2 11号煤层的采煤方法666.2 工作面参数的确定666.2.1 工作面长度666.2.2 工作面采高666.2.3 工作面推进长度676.2.4 采煤机截深676.2.5 放煤步距676.3 工作面主要设备选型676.3.1 选型原则676.3.2 主要设备选型686.4 工作面生产能力及回采工艺746.4.1 综采放顶煤工作面循环产量746.4.2 日循环数及产量746.4.3 工作面年推进度及产量746.4.4 回采工艺756.4.5工作面工序安排757 井下运输777.1 概述777.2 运输方式的选择777.2.1 煤炭运输方式777.2.2 辅助运输方式777.2.3运输系统787.2.4 主要运输大巷断面及支护方式797.3 主运输设备选型797.4 辅助运输设备选型807.4.1 矿井辅助运输系统及辅助运输方式807.4.2 无轨胶轮车选型807.4.3 最大班作业时间827.4.4 无轨胶轮车台数838 矿井提升848.1 概述848.2 提升设备848.2.1 主提升设备848.2.2 运输能力验算858.2.3 副斜井运输设备869 矿井通风及安全技术879.1 概 况879.1.1 瓦斯879.1.2 煤尘889.1.3 煤的自燃889.2 矿井通风889.2.1 通风方式及通风系统889.2.2 风井数目及位置889.2.3 掘进通风及硐室通风899.2.4 安全逃生途径899.2.5 矿井风量计算899.2.6 全矿通风阻力计算959.2.7 通风机选型969.3 粉尘灾害防治979.3.1 防尘措施989.3.2 回采、掘进工作面防尘989.3.3 煤层注水防尘999.4 瓦斯灾害防治999.4.1 防止瓦斯聚集的措施999.4.2 综合防爆措施1009.5 矿井防灭火1009.5.1 煤的自燃分析预测1009.5.2 煤的自燃预防措施1009.5.3 井下综合防灭火的方法1029.6 矿井防治水1029.6.1 矿井开拓、开采所采取的安全保护措施1029.6.2 井下探放水措施1039.6.3 防水安全煤（岩）柱留设10310 设计矿井基本技术经济指标105参考文献107专 题 部 分109高瓦斯煤巷掘进围岩应力场与瓦斯场互馈机理及瓦斯综合治理研究1091绪论1111.1国内外研究现状1131.1.1采场矿压与采动应力场分布研究现状1131.1.2煤层瓦斯压力的研究现状1161.1.3采动应力对煤层瓦斯影响的研究现状1161.2主要研究内容和方法1172煤层开采围岩应力场分析1172.1煤层开采应力分布理论研究1182.1.1岩体初始应力分析1182.1.2岩体力学模型与应力分析1182.1.3围岩受采动影响应力分布分析1193扩容区应力场与瓦斯场的耦合分析1203.1长壁工作面煤层裂隙场分区特征1203.2煤层扩容区瓦斯解吸吸附特征分析1213.2.1煤体瓦斯赋存及解吸吸附特征1214高瓦斯煤层群区域卸压及瓦斯治理模式1225 结论124参考文献125致谢126第23页，共128页华北科技学院2016届采矿工程专业本科生毕业设计说明书一般部分中煤平朔井工三矿5.0Mt/a新井设计1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿 区 概 述1.1.1 井田位置及交通1）位置中煤平朔井工三矿位于山西省朔州市平鲁区井坪镇东北部，东南方向距朔州市朔城区中心直距约28km，西南距井坪镇（平鲁县城）约6km，地处朔州市平鲁区向阳堡乡、榆岭乡境内，井田境界各拐点坐标如表1-1。本次补勘范围为表1-1所示井工1范围，其地理坐标为：东经1121855-1122403，北纬393238-393526，井田东西长约7.3km，南北宽约3.5km，面积18.0016km2。表1-1（平朔3号井工矿）矿界拐点坐标表点 号国 家 六 度 带 坐 标纵坐标 （X）横坐标 （Y）井工1面积：18.0016km2164384000.0019620347.00174384000.0019619300.00184382880.0019619300.00194382880.0019620348.00增14381630.0019620350.00增24381630.0019616745.00064380870.0019616700.00074380870.0019615000.00084379870.0019615000.00094379823.0019613807.00104382994.0019613858.00114384777.0019619356.00124384418.0019619507.00134384430.0019620170.00144385038.0019620160.00标高1480-1000m 2）交通本区距朔（州）平（鲁）二级公路约6km，距大运高速公路约40km。朔（州）平（鲁）二级公路由平鲁城区沿七里河南下接大（同）运（城）二级公路和大运高速公路。木瓜界铁路专用线在本区西南设有装车站，全长11.95km，其向南经井东煤矿与安太堡露天矿和安家岭露天矿的铁路专用线相接，再与北同蒲铁路大新站接轨，朔州站南距太原226km，北距大同129km。因此，本区交通运输条件十分便利。井田交通位置见图1-1。图1-1 交通位置图1.1.2 自然地理、经济状况1）地形地貌本区位于山西省北部，东有洪涛山，北西有西石山脉，南与朔县平原相接。区内地势大致为南部高，北部低，最高处位于312号孔东，海拔标高为1495m，最低处位于北部的大砂沟，海拔标高为1295m，最大相对高差为200m。沟谷多呈树枝状分布，切割深度30-50m，形态为“V”字型或“U”字型。2）地表水系区域内河流属海河流域桑干河水系。主要河流有马营河、马关河和七里河。马营河从勘查区的东部经过，自北向南迳流并汇入桑干河。马营河在勘探区内发育有一级支流-大沙沟，自井田西北部边界流过，于井田的北部汇入马营河；马关河发源于勘查区南部平鲁区木瓜界石井沟一带。七里河发源于勘查区南部。现将上述河流分述如下：井田南部马营背斜一带北东南西向山梁为分水岭，其北部为马营河发源地，南部为七里河和马关河源头（图1-2）。马营河：是桑干河的一级大支河。发源于大同市左云县马道头乡的截口山，流经左云县东古城，从右玉县增子坊进入朔州市境内，横穿右玉南部山区，从高家堡的大村东出右玉县，经朔州市山阴县吴马营乡进入平鲁，在平鲁过榆岭乡、下面高乡，从花圪坨乡的高阳坡村西南流入朔城区，最后在朔城区神头镇的马邑村与恢河汇合注入桑干河。流域面积2083.712km2，河道全长110km，河宽为120200m、深210m。为一季节性河流，多年平均迳流量169万m3。图1-2 水系分布示意图马关河沿宁武向斜轴部，流经平朔矿区北东部，至赵家口、担水沟汇入桑干河，全长27km，汇水面积151km2，为泉水汇集而成，一般迳流为80150L/s。雨季时流量增大。七里河：发源于平朔矿区西部边缘西石山脉，自西北向东南流经细水村、安太堡、马鞍山、下窑子村，于刘家口附近流出，注入桑干河。由于安太堡露天矿动工建设，1984年，在七里河上游细水村拦坝截流,改道经井坪向东注入马营河，使七里河在洪水期得到分流，因此七里河平水期较洪水期的迳流量大为减弱。影响本区的主要河流为马营河一级支流-大沙沟，是马营河最大的一级支流。发源于平鲁区阻虎乡的芦草洼，呈近南北向，由北向南流经大有坪、下红沟、小白羊洼入井坪镇后改为由西向东流经三号井田西北部汇入马营河。呈“U”字型沟，全长55.4km，井田内大沙沟总长16km，其中首采区长约3.4km。流域面积 566.69km2。沟谷最宽处约50m，最窄处约20m。大沙沟在井坪镇以北为季节性河流，平时无水，只有在雨季由大气降水形成地表迳流，多年平均流迳流838万m3。井坪镇以东有七里河人工改道的大沙沟支沟，起自七里河上游细水村南部，人工改造段长约4.9km，为季节性梯形河，由南向北经井坪镇，汇入大沙沟，沿途接受平鲁区的生活污水和工业废水排放，排水约7000m3/d，目前已成为常年性河流，在雨季由南北两则大气降水形成地表迳流汇入大沙沟，水位约13501337m；在平鲁化肥厂北部长约1.5km“V”型排污渠，由南向北汇入大沙沟，主要排放的工业废水量1500 m3/d。3）气象本区之东太行山、五台山、海拨皆在2800m以上，阻隔海洋季风吹入，而其西部与内蒙古相通，使本区一带成为塞外冷气南侵的必经之道。因此，大陆性气候极为典型，干燥寒冷，风沙严重为其特点。气温：气温一般较低且温差大，年平均气温5.41-13.8，绝对最高温度34.5，绝对最低温度-27.4，温差可达61.9，日温差亦较大，一般为18-25。日照期、湿度：年日照期最长2883.4h，最短为2444.5h，平均2693.3h，湿度最小为0，最大80%。降水量：年降水量分配极不均匀，暴雨强度大，年降水量为345.3682.2mm；年平均为426.7mm，多集中在七、八、九三个月，占全年降水量的75%，有时达90%，最大日暴雨量达44.5mm。蒸发量：年蒸发量在1996.002132.70mm之间，一般为2066.7mm，从四月至六月，月蒸发量可达580mm，一般年蒸发量是降水量的5倍左右。霜冻期与无霜期：每年九月下旬始至次年四月，个别年为五月上旬，冻结深度一般在1.11m左右，最大为1.31m。无霜期为107175天。风：每年有风时间占全年的70%，平均每年出现40天左右的大风，飓风天在2天左右，扬沙日在29天以上，多集中于冬春季节，风向西北，最大风速可达21.7m/s。4）地震根据国家地震局中国地震动参数区划图GB18306-2001图A1，本区地震基本烈度为度，地震加速度动峰值0.1g，地震分组为第二组。5）经济状况本区位于朔州市平鲁区，区政府驻井坪镇，现辖2镇11乡。境西北以长城为界，与内蒙古自治区接壤，西南与偏关、神池两县毗连，南邻朔城区，东靠山阴县，东北连右玉县。由于该区气候寒冷，农作物多以莜麦、豆类、谷子、山药等小杂粮为主，油料以胡麻为主。其中含硒量居全国首位的红山荞麦，千粒重38.8克，硒含量0.73mg/g，深受日本和东南亚国家青睐。碗豆、马铃薯淀粉含量极高，为良好的制粉原料。平鲁区内资源丰富，已探明的矿产资源主要有煤、高岭土、石墨、石灰石等40余种。其中煤、高岭土、石灰石等蕴藏量大，开采价值高。煤储量达130亿吨，经济潜力巨大，发展前景广阔。工业目前已初步形成一个以煤炭开采为主体的，包括化工、皮革、绒毛、肉制品、小杂粮加工、陶瓷、建材及耐火材料等支柱产业组成的多元化工业新格局。1.2 井田地质1.2.1 区域地层本井田位于宁武煤田北端，含煤地层沉积在奥陶系古风化壳上。地层沉积总厚达2600-3500m以上，沉积中心位于煤田中南部宁武-静乐一带，地层厚度在3500m以上，而北部井坪-朔县一带仅几百米，中心出露最新地层为中生界侏罗系，向周围依次为中生界三叠系、古生界二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系，太古界五台群，新生界第三系、第四系在南部静乐盆地及北部朔县平原厚度达200m以上。1.2.2 井田地层本区位于宁武煤田的北部，地表大部分被新生界地层覆盖，属典型的黄土丘陵地貌。在本区的北部靠近煤层露头处以及区内各大沟谷的底部有零星地层出露。区内由下至上发育有奥陶系下统冶里组和亮甲山组，中统下马家沟组、上马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组以及新生界第三系静乐组和第四系中、上更新统、全新统地层，现分述如下：1）奥陶系(O)本区缺失中统峰峰组。发育下统冶里组和亮甲山组，中统下马家沟组、上马家沟组，地层总厚400m左右，井田内有水补-8号钻孔揭露了部分地层。下统冶里组（O1y）：下部为白云质灰岩，白云岩，泥质条带灰岩夹小竹叶状灰岩，偶见黄绿色泥岩，白云岩中有时可见燧石结核。中部为黄灰色、灰白色厚层状结晶白云岩，向上泥质增加。上部为灰、灰黄色薄中厚层状白云岩、白云质灰岩、石灰质白云岩，夹少量石灰岩和23层黄绿色泥岩，顶部有时见薄层状白云质灰岩。本组地层以两套碎屑灰岩夹一套厚层白云岩为特征，本区钻孔未揭露本组石灰岩，根据邻区钻孔揭露资料，本组厚约120m。下统亮甲山组（O1l）：主要为灰白、灰黄色薄厚层状白云质灰岩、白云岩、含燧石白云岩。底部有一层角砾状灰岩或角砾状白云岩、泥质白云岩；下部白云岩中含燧石较多；中上部夹薄层泥质白云岩、石灰质白云岩、泥灰岩、薄层角砾状泥灰岩。顶部有时可见薄板状泥质灰岩。本组地层以含燧石为主要特征。本区施工钻孔水补-8揭露厚度为75.15m，根据邻区钻孔揭露资料，本组厚约150m。中统下马家沟组（O2x）：底部为一层稳定的灰黄色、深灰色角砾状泥灰岩夹钙质泥岩；下部为薄层状泥灰岩、泥质白云岩、角砾状泥质灰岩夹白云质灰岩；上部为灰、深灰色中厚层状石灰岩、白云质灰岩、白云质泥灰岩及花斑灰岩、花斑状白云质灰岩夹少许薄板状石灰岩、泥质白云岩及角砾状白云岩，本区施工钻孔水补-8揭露本组厚度为42.70m，根据邻区钻孔揭露资料，本组厚约130m。中统上马家沟组（O2s）：底部为灰黄色角砾状泥质灰岩、薄层石灰岩夹泥质灰岩，其上以中厚层状石灰岩、花斑灰岩、白云质灰岩为主夹泥质灰岩；下部为薄板状石灰岩、白云岩、泥质白云岩和白云质灰岩夹泥质灰岩；上部为灰、深灰色石灰岩、花斑灰岩、白云质灰岩夹含泥质灰岩；本区的该组地层遭受剥蚀，只残留底部地层，本区施工钻孔水补-8揭露本组厚度为11.45m，根据邻区钻孔揭露资料，厚020.50m，平均7.55m。表1-2 区域地层简表界系统组简 述新生界第四系全新统自下更新统(Q1)到全新统(Q4)均有沉积,厚0-210m。更新统第三系上新统静乐组上新统N2，俗称静乐红土，厚0-120m。中生界侏罗系中统天池河组沉积下统大同组、永定庄组，中统云岗组和天池河组，最厚达500m以上。云岗组下统大同组永定庄组三叠系中统铜川组有下统刘家沟组和和尚沟组，中统二马营组和铜川组。最厚达500m以上。二马营组下统和尚沟组刘家沟组古生界二叠系上统石千峰组以紫红色、砖红色富含钙质、铁质的砂、泥岩为主厚0-184m。上石盒子组杏黄、黄绿色砂岩、砂质泥岩、紫红色泥岩为主，厚0-274m。下统下石盒子组灰黄、黄绿色砂岩、砂质泥岩、紫红色泥岩，厚0-226m。山西组灰白色石英砂岩、灰色砂质泥岩夹煤层煤线，厚0-87m。石炭系上统太原组灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩含泥质灰岩及主要可采煤层，厚70-128m。中统本溪组杂色铝土泥岩、砂质泥岩夹石灰岩及煤线，底部为山西式铁矿，厚21-61m。奥陶系中统峰峰组中统马家沟、峰峰组灰岩和下统亮甲山组、冶里组灰岩，厚600m左右。马家沟组下统亮甲山组冶里组寒武系上统凤山组沉积上统风山组、长山组、崮山组、中统张夏组、徐庄组和下统毛庄组，厚300m以上。长山组崮山组中统张夏组徐庄组下统毛庄组元古界为一套浅变质灰岩，出露于煤田东部边缘，厚24-46m。太古界为一套中深变质岩系，出露于煤田东部边缘，厚3000m以上。本系地层含化石有：Actinoceras（珠角石）Armenoceras（阿门角石）Callograptus（无羽笔石）2）石炭系(C) （1）中统本溪组(C2b）岩性主要由灰色、深灰色、灰黑色砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。含1-3层深灰色石灰岩，仅中下部一层石灰岩较为稳定，定为标志层K1，上部夹薄煤1-2层，不稳定，厚度一般小于0.50m，底部山西式铁矿不甚发育，有时有杂色铝土泥岩。本次勘探安5钻孔揭露其厚度为36.00m，地层厚23.00-53.00m，平均厚45.77m，与下伏奥陶系地层为平行不整合接触。产化石：Sphenophyllum oblongifolium（椭圆楔叶）Pecopteris amborescens（小羽栉羊齿）Calamites Cistii（细尖芦木）灰岩中产有牙形刺Idiongnathodus delicatas（双叶翼鄂曲刺）（2）上统太原组(C3t)为主要含煤地层。根据以往资料并结合本次钻孔揭露的实际情况：本组主要由灰白色砂岩、灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成，并夹有薄层泥质灰岩。全组从上而下可分为三个煤组：上煤组含4、5号煤层，其中4号煤层为稳定型煤层，5号煤层在本区极不发育（区外东露天井田发育）。中煤组间岩性由灰色、灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及6、7号不稳定型煤层组成，6号煤之上普遍发育的T4砂体是与上煤组区分的标志，7号煤层在本区极不发育。下煤组间岩性由灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及8、9、10、11、12号煤层组成。中、下煤组是以T3砂体区分。在9号与11号煤层之间一般发育有一层厚度不大层位较稳定的泥质灰岩，并常与T2砂体共生。本组地层厚72.90-125.74m，平均厚103.94m，煤层平均总厚27.11m，底部发育的灰白色中、粗粒石英砂岩定为标志层K2，与下伏地层整合接触，平均厚7.31m。11号煤层顶板产有：Aviculpecten altermatoplicatus（交褶燕海扇）Dictyoclasctus taiyanfuensis（太原网格长身贝）Lingulella sp（小舌形贝）以及海百合茎、腹足类、苔藓虫等化石。在6号煤底板，以及4-6号煤间产有化石：Sphenophyllum Spciosun（美楔叶）S.oblongifolium（椭圆楔叶）S.verticillalum（轮生楔叶）Calamites sp（芦木）Pecopteris arborescens（小羽栉羊齿）Lepidodendendron Posthumii（斜方鳞木）Neuropteris ovata（卵脉羊齿）Stigmaria ficoides（脉根座）3）二叠系(P)（1）下统山西组(P1s)岩性主要由灰色、灰白色砂岩，灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩组成，砂质泥岩中含菱铁矿结核。本组共含2-3层薄煤层，编号为1、2、3号，全部为不稳定煤层。最底部K3砂岩为浅灰、灰白色厚层状中、粗粒砂岩，一般为下伏4号煤层的直接顶板，厚1.10-13.40m，平均6.05m。本组地层厚0-82.84m，平均厚66.18m。与下伏地层整合接触，产化石有：Lepidodendron invertum（华夏鳞木）Pecopteris wongii（山西栉羊齿）Taeniopteris multinervis（多脉带羊齿）等（2）下统下石盒子组(P1x)岩性主要由黄绿、灰黄色、灰白色粉、细砂岩及中粒砂岩、灰色、黄绿色砂质泥岩、泥岩组成。在下部的砂质泥岩中偶夹1-2层煤线，本组上部常见一层红-灰紫色鲕状铝土岩（桃花泥岩），为K6砂岩的辅助标志层。最底部一层含砾粗粒砂岩为K4标志层，平均厚9.72m，层位稳定。本组地层为0-112.15m，平均厚58.81m，与下伏地层整合接触，含植物化石：Sphenophyllum thonii Pecoprteris sp（托尼楔叶）（3）上统上石盒子组(P2s)本组地层在本区内大部分已被风化剥蚀，只在本区的石井沟谷中有部分出露，且出露的地层为本组最底部地层即黄绿色巨厚层状含砾粗粒砂岩，定为标志层K6，区内残留最大厚度为78.10m，平均厚7.67m，与下伏地层整合接触。4）第三系(R)上新统静乐组(N2j):岩性为棕红色粘土和亚粘土，内含铁锰质斑点，中下部常含3-5层钙质结核，本组厚0-41.18m，平均厚2.08m，与下伏地层为角度不整合接触。5）第四系(Q)（1）中、上更新统(Q2+3)：上更新统为土黄色粉砂质亚砂土、亚粘土（俗称马兰黄土），中更新统由红黄色亚粘土和土壤层组成，含钙质结核，底部含砂砾。地层厚0-67.95m，平均厚34.06m。广泛覆盖全区，为本区黄土貌的主要成分，不整合于下伏地层之上。（2）全新统(Q4)：主要分布于较大河谷、河床及两侧阶地之上，由石灰岩砾、卵石、粉砂土、中、粗粒砂岩岩屑及洪积物组成，厚0-40m，平均厚10m。1.2.3 含煤地层自中奥陶纪以后，整个华北陆台遭受了长期的风化剥蚀，在中石炭纪随着地壳的缓慢沉降，海水逐渐侵入，在本溪期形成了广阔的陆表海环境，太原期出现了以广阔陆表海壁-泻湖体系和三角洲体系构成的一套沉积组合。位于平朔矿区西北的勘探区，距陆缘较近，其沉积环境则是以海陆过渡相为主。由于海水的反复进退，在平朔矿区则有多期的三角洲建造。本区太原组的沉积便是在这样的沉积环境背景下进行的。太原组沉积之后，沉积环境变为远离海岸的河流相。本次地层划分太原组顶界划在4号煤层顶板之上，K3砂岩之下，是沿用安太堡、安家岭露天矿勘探报告成果，因为在其勘探过程中，进行了专门细致的地层对比工作（在安太堡勘探区B2403号孔之4-11号煤层中，采集了大量孢粉样，据分析结果，太原组划在4号煤之上），对比可靠。按岩相和沉积旋回等特征，本区石炭系地层可分为六个旋回，其中本溪组一个旋回，为第旋回，从本溪组K1灰岩到本溪组煤层顶，从略；太原组可分为五个旋回，为第旋回到第旋回，具体描述如下：第旋回：包括本溪组顶部和太原组下部到11号煤层顶，为跨组旋回。含11号主要可采煤层和12号不可采煤层及T1砂体（11号煤层底板砂体）。主要岩性有粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、中-粗粒砂岩、细粒砂岩、泥灰岩。发育槽状交错层理、透镜状层理、脉状层理、缓波状层理。其11号煤层顶板常见一层深灰色生物碎屑微晶灰岩。T1砂体为透镜状，含植物化石且层面有爬行虫迹。成分成熟度好，结构成熟度较好，个别为圆状，分选好，说明受水体反复作用，为潮坪砂坝沉积物。但其中含根化石，表明为沼泽相，而这种沼泽相是在潮坪坝的基础上发育起来的。旋回下部K2砂体为中粒砂岩，钙质胶结，夹粉砂岩、砂质泥岩条带，条带中含少量腕足类和双壳类化石，具水平层理和潮汐层理，K2砂体的沉积作用是面状水流作用的特点，其沉积环境为广泛的潮坪沉积，局部有潮坪坝沉积。11号煤沉积环境是在潮坪和潮坪砂坝为基底的背景上发育起来的泥炭沼泽，成煤条件为近海，在成煤过程中受海水明显影响。图1-3太原组地层岩性、岩相及沉积旋回图第旋回：从11号煤层顶板泥灰岩至8号煤层顶板。地层平均厚度为25.80m，含8、9、10号煤层。主要岩性有：含砾粗粒砂岩或粗砂岩、中-细粒砂岩、粉砂岩、泥岩或炭质泥岩和泥灰岩。从岩相组合特征看，本旋回为一完整的三角洲体系，即泥岩是三角洲的底积层，T2砂体为前积层，而砂体上面的沉积层则是顶积层。泥灰岩产腕足类等生物碎片，几乎全为破碎介壳，仅有个别介形虫保存较好，层面有大量爬行和觅食虫迹。本层为滨海波浪沉积环境，表明海水作用能量强而不深，使大量介壳呈破碎状堆积，泥质含量也比较高，之后海水退出本区，发生地壳不均匀沉降，开始了水下三角洲碎屑岩沉积及9号煤沉积。局部地段9号煤层分叉并超覆分叉。10号煤层的出现，是9号煤层在沉积过程中，砂体推进时，使9号煤层短暂地被碎屑沉积物所取代而形成的煤层，故10号煤层是9号煤层的分叉，并指向砂体尖灭。9号煤层厚度大，结构复杂，煤岩类型以半亮型煤为主，半暗型煤次之，煤层中含较多的结核状黄铁矿，具条带状和线理状结构，9号煤层沉积环境为三角洲前缘和三角洲。在9号煤沉积的后期，沉降的速度快于成煤物质的堆积，故在局部地方沉积了8号煤层。第旋回：包括8号煤层顶到6号煤层顶面，岩性有中-粗、细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和炭质泥岩及钙质泥岩。含6、7号煤层和透镜体状砂体（T3），6号煤顶部含一层灰色、灰黑色粉砂质泥岩，局部相变为泥岩、砂质泥岩、中产植物片化石，具波状层理、小型交错层理。为一泻湖环境。T3砂体（9-6号煤层间）：粒级为中-细粒砂岩正粒序，具小型交错层理，成分成熟度和结构成熟度较差，为水下砂坝沉积。9号煤层厚度大小跟T3砂体关系是砂体厚度大的地方，煤层厚度小，反之则大。第旋回，地层包括6号煤层顶到5号煤层顶，厚度平均8.70m，含5、6号煤层。岩性为砂岩、泥岩和粉砂岩。发育楔状层理、波状层理、板状交错层理，上部泥岩具水平层理，其沉积环境为三角洲环境，顶部泥岩为湖泊相。T4砂体（4-6号间），似为支流的心滩特征。逆粒序，下部岩性粒度粗。成分成熟度差。在三角洲的砂体上，发育了一系列分流河道，在其两侧洪泛盆地或支流前端的朵叶上，局部发育了沼泽或泥炭沼泽相，即5号煤层。第旋回，从5号煤层顶板至4号煤层顶，岩性为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和炭质泥岩、高岭石泥岩，旋回底部为泥岩，含植物化石，具水平层理，为湖泊沉积。4号煤层沉积条件：煤层厚度大，结构复杂，夹矸层1-9层，最大单层厚度2.30m，成分以炭质泥岩为主，高岭石次之。煤岩为暗淡型，灰分一般大于30%，硫份低，其沉积环境是形成在三角洲平原网状河流之间的洪泛盆地的泥炭沼泽相。上述为太原组沉积相，其沉积环境从下而上为潮坪-泥炭沼泽，下三角洲体系泻湖和上部三角洲体系。主要为海陆相过渡相沉积，以9-11号煤层间泥灰岩为过渡标志。本组含煤地层上、下界明显，地层与其他含煤建造易于区别，因此对比可靠，控制研究程度较高。1.3 构造1.3.1 区域构造宁武煤田地处山西地台北中部，煤田南北长，东西窄，呈北东向斜列，展布于鄂尔多斯地台，吕梁地块、五台地块及内蒙地轴之间为一继承性上叠构造盆地。宁武向斜贯穿宁武煤田南北，其走向：井坪-阳方口近南北，阳方口-静乐为N30E，向斜轴除朔县平原偏向西部外，一般偏向东部，且东翼地层倾角大于西翼，为一不对称向斜。煤田东部构造较西部复杂，地层倾角在30以上有的达70-80甚至直立倒转，大的逆断层多分布于此，中部地层倾角平缓，一般在10以下，无急剧褶曲，微倾斜波状起伏较发育，其两翼倾角一般2-5度左右。断裂发育在煤田东西两侧，主要在东部，以走向N20-50E一组为主，多为高角度的正断层，逆断层较少，另一组为N15-45W，但数量稀少，规模较小，影响甚微。1.3.2 井田构造本区位于宁武煤田平朔矿区西北部，宁武向斜的西北端。纵观本井田总体为一平缓的向斜构造。东北部地层向SW倾斜，西南部地层向NE倾斜，地层倾角2-12，中部较平缓3-7。井田内落差3-5m的断层7条，其中井巷揭露2条，落差小于3m断层井巷揭露15条，推测陷落柱一个，未见岩浆岩侵入体。主要构造形态如下：1）褶曲（1）S1背斜位于本区西北部，轴向大致呈NW向，从北至南通过补501孔东，两翼倾角较缓,东北翼地层倾角8，西南翼地层倾角5左右。（2）S2向斜位于本区西部，轴向NW转 NE向，从区内311-348-335孔西部通过，向南延伸。北部呈椭圆状，轴向呈NE向，两翼倾角较陡达11 左右，向南转为NW向，两翼倾角变缓为3-7。（3）S3背斜位于本区中部近南界处，轴向N78W，从区内C-7 -C-9-301孔通过，向南延伸。北东翼倾角较陡7，南西翼倾角较缓3左右。（4）S4向斜位于本区中东部，轴向大致呈EW-SN向，从水2 -补1002-水补-9-S702 -331孔向南延伸。南西翼倾角2-11，北东翼倾角3-12。 2）断层以往地质工作本区未发现有断层，据2005年在首采区进行三维地震勘探，发现有断层4条，但落差较小，一般均在4m以下，断层编号以DF打头。本次补勘补602钻孔9号煤层变薄，根据岩性描述及测井解释为一落差5m的正断层所致，断层编号直接以F打头。3号井工矿掘进巷道时揭露断层以F采打头。三维地震解释断层见表1-3断层解释成果一览表及表1-3钻孔及井巷揭露断层统计表。表1-3 钻孔及井巷揭露断层统计表序号断层编号性质产状落差m位置出露地点及控制程度井田内延伸长度m走向倾向倾角1F1正NENW700-5补602孔9号煤层断薄4002F采1正N65WSW501.19号煤西翼带式输送机大巷2003F采2正N50WNE350.459号煤西翼带式输送机大巷及回风大巷2304F采3正N35-65WSW702.59号煤西翼各大巷及90101辅运巷见8405F采4正N28-47WNE704.0西翼带式运输巷及回风巷见2006F采5正N53WNE821.0西翼带式运输机巷及回风巷见1807F采6正N26-61WNE704.19号西翼带式运输机巷、辅运巷及回风巷见2708F采7正N40WSW511.190102辅运巷见1809F采8正N62WSW591.6西翼辅运巷及90102辅运巷见15010F采9正N77ESW400.990101辅运巷8011F采10正N64WNE631.2090101辅运巷25012F采11正N64ENE631.8390101辅运巷20013F采12正N45WNE842.2090101辅运巷15014F采13正N86WSW682.090102辅运巷带式输送机巷20015F采14正N33ENW650.6090102带式输送机巷18016F采15正N70WNW702.0090102带式输送机巷22517F采16正N42ENW621.390102带式输送机巷15018F采17正N74WSW631.390102带式输送机巷18519F采18正N65WSW652.1090101辅运巷295目前，区内揭露小断层较多，对井巷开拓有一定的影响，但影响较小。3）陷落柱井田中部的水补-6号孔在4号煤层下孔深169.30m-194.40m处见空洞,该段砂岩为钙泥质胶结，松散，钻进过程中进尺快，无法取心，坍塌掉块严重，在深度247.50-252.50m处发生同样现象，经分析研究推测为陷落柱。推测范围见9、11号煤层底板等高线及资源/储量估算图。陷落柱的存在对井巷开拓有一定的影响，开采中应引起注意。4）岩浆岩到目前为止，本区尚未发现有岩浆岩侵入。综上所述，本井田总体看来，构造复杂程度尚属简单类型。1.4 煤层1.4.1 含煤性本区含煤地层为二叠系下统山西组、石炭系上统太原组、中统本溪组，现分述如下： 1）山西组 本组含煤三层，编号为1、2、3号煤。零星分布，极不稳定，无经济价值。本组地层厚0-82.84m，一般为66.18m，煤层薄，含煤性差。1号煤：分布于区东部，零星，均不可采。2号煤：分布于区南部，厚0-0.55m，平均厚0.35m，分布范围小。3号煤分布于区中部，分布范围小，厚0-0.61m，平均厚0.41m。本组含煤系数为1%。2）太原组为本区的主要含煤地层，共含煤10层，编号为4-1、4-2、5、6、7、8、9、10、11、12号煤。4-1、4-2、5号煤层组合为上煤组，6、7号煤为中煤组，8、9、10、11、12号煤为下煤组。4-1、4-2、9、11号为主要可采煤层：6、10号为局部可采煤层；8、12号为零星赋存煤层，仅个别点可采 ；5、7号煤层极不发育。本组地层厚72.90-125.74m，一般厚103.94m，煤层平均总厚27.11m，含煤系数为26%。4-9号煤层间距为21.86-88.85m，平均为48.56m。9-11号煤层间距为4.15-29.59m，平均为12.90m。各煤层特征见表1-4。表1-4 煤层特征一览表煤层编号煤层厚度（m）最小-最大平均煤层间距(m)最小-最大平均煤层结构顶板岩性底板岩性稳定性赋存范围及可采性43.83-16.8010.351.65-25.1511.47复杂1-9层一般2-4层砂质泥岩、中粗砂岩砂质泥岩、泥岩稳定全井田赋存局部风化外，其余全区采60-2.780.40简单0-1层砂质泥岩、炭质泥岩砂质泥岩、粉砂岩不稳定局部赋存、局部可采，16.36-34.5023.1480-1.770.12简单粗砂岩中砂岩砂质泥岩不稳定零星赋存3.85-24.6513.4395.17-16.4511.82复杂0-9一般2-5层砂质泥岩、炭质泥岩砂质泥岩稳定全井田赋存并田可采1.75-12.294.70100-1.650.73简单0-1层砂质泥岩砂质泥岩、泥岩不稳定大部赋存、局部可采2.40-15.657.47110-9.653.23较简单0-4层、一般2-3层砂质泥岩、炭质泥岩砂质泥岩、泥岩稳定除补1003孔没有赋存外，其余全区赋存，大部可采1.60-11.255.87120-3.100.46简单砂质泥岩、细砂岩粗砂岩不稳定零星赋存3）本溪组本组地层厚23.00-53.00m，一般为45.77m，含煤1-2层，煤厚一般小于0.50m，零星分布，无工业价值，含煤性差。本组含煤系数1%。1.4.2 可采煤层1）可采煤层本区主要可采煤层为4-1、4-2、9号煤层，稳定，全区可采，11号煤层稳定，大部可采，6、10号煤层在区内局部可采，现将各可采煤层自上而下分述如下：见表1-5可采煤层特征一览表。表1-5 煤层特征一览表煤层编号煤层厚度（m）最小-最大平均煤层间距(m)最小-最大平均煤层结构顶板岩性底板岩性稳定性赋存范围及可采性4-11.55-10.554.070.80-2.921.54简单0-3层砂质泥岩、中粗砂岩砂质泥岩稳定分叉区内除风氧化外，全部可采4-21.60-10.855.62复杂1-9层一般2-4层砂质泥岩、中粗砂岩砂质泥岩、泥岩稳定全井田赋存局部风化外，其余全区采1.65-25.1511.4760-2.780.40简单0-1层砂质泥岩、炭质泥岩砂质泥岩、粉砂岩不稳定局部赋存、局部可采，20.21-59.1536.5795.17-16.4511.82复杂0-9层一般2-5层砂质泥岩、炭质泥岩砂质泥岩稳定全井田赋存并田可采1.75-12.294.70100-1.650.73简单0-1层砂质泥岩砂质泥岩、泥岩不稳定大部赋存、局部可采2.40-15.657.47110-9.653.23较简单0-4层、一般2-3层砂质泥岩、炭质泥岩砂质泥岩、泥岩稳定除补1003孔没有赋存外，其余全区赋存，大部可采（1）4-1号煤层为4号煤层的分叉层，位于太原组顶部，距山西组底部K3砂岩约0-15.00m，平均2.56m。煤厚1.55-10.55m，平均4.07m。顶板多为砂质泥岩、中粗粒砂岩，有时为泥岩、炭质泥岩、粉细砂岩，底板多为砂质泥岩。煤层结构简单，夹石0-3层，一般为1-2层左右。夹石多为炭质泥岩、高岭质泥岩及砂质泥岩。本煤层稳定，分叉区内除西西北部边界局部风化外，其余全区可采。东南部煤层厚，最厚点为补1101号孔。其分布范围及厚度变化见图1-4。（2）4-2号煤层全区赋存，为本区主要可采煤层之一，煤厚1.60-10.85m，平均5.62m。4-1、4-2煤层最小间距0.80m，最大间距2.92m（补702）。合并煤层厚3.83-16.80m，平均10.35m，顶板多为砂质泥岩、中粗粒砂岩，有时为泥岩、炭质泥岩、粉细砂岩，底板多为砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及细粒砂岩。煤层结构复杂，夹石1-9层，一般为2-4层左右。夹石多为炭质泥岩、高岭质泥岩及砂质泥岩。本煤层稳定，除西西北部边界局部风化外，其余全区可采。西南部煤层薄，东部煤层厚，最厚点为327号孔。从西部到东部，煤层逐渐变厚。其分布范围及厚度变化见图1-4。（3）6号煤层位于中煤组的上部，4号煤层之下1.65-25.15m，平均11.47m，煤厚0-2.78m，平均0.40m。其顶板多为砂质泥岩、炭质泥岩及中、细粒砂岩，底板多为砂质泥岩及粉砂岩。为煤层结构简单，局部夹一薄层夹矸，本煤层主要赋存于采区的中南部，最厚点位于补802孔，属不稳定局部可采煤层。其赋存范围及可采范围。（4）9号煤层 位于8号煤层之下3.85-24.65m，平均13.43m，上距4号煤层约48.56m。为本区的主要可采煤层之一。煤厚5.17-16.45m，平均11.82m。煤层结构复杂，含夹石0-9层，一般为2-5层，夹石多为高岭质泥岩、炭质泥岩及砂质泥岩。其顶板多为砂质泥岩、炭质泥岩及泥岩，底板以砂质泥岩为主，局部为炭质泥岩或砂岩。本次补充勘探补902、补1202号孔出现分叉现象，但从全井田整体范围来看，不连片，不作分层处理。本煤层全区发育可采，西北部、东南部煤层较厚，最厚点为井田东部670-127孔，中部较薄，属稳定型煤层。1.4.3 煤层对比山西组、本溪组煤层分布范围小，不可采，无工业价值，不再叙述。太原组各煤层对比的主要依据是：煤层自身特征、标志层、层间距、古生物特征、地球物理特征、岩相旋回、岩矿鉴定等综合手段进行对比，现分述如下：1）上煤组位于太原组上部，赋存4、5号煤层，5号煤层在本区极不发育。本煤组上界为山西组底界K3砂岩，其下为T4砂体与中煤组相隔，T3、T4砂体厚度大，特征明显，煤组对比可靠。4号煤层为上煤组最厚的煤层，煤厚平均10.35m，且为最上一层煤。在区内西北部多风化，4号煤层顶板多为山西组底界K3砂岩，有时夹薄层泥岩或砂质泥岩、高岭石泥岩伪顶；局部相变为细粒砂岩，常有炭屑为其特征。4号煤层本身的物理特征与其他煤层有差异，4号煤多为暗淡型或半暗型，内在灰分较高，硫分低，光泽暗淡与其他煤层相区别。4号煤层结构