高阳矿400万吨矿井初步设计

高阳矿 400 万吨矿井初步设计 摘 要 本设计是高阳矿 400 万吨新井通风设计。全篇共分十一章：主要有矿 井概述及井田地质特征、井田开拓、采煤方法及带区巷道布置、矿井通风 和矿井安全技术部分。 全套图纸加 153893706 井田西南与新阳井田毗邻；井田西部与羊寨勘探区为邻，即以南马庄正 断层为界；东与白壁关井田(目前已规划为新阳煤矿白壁关区)相邻，即以 偏店逆断层为界；北至丈八煤层露头；南到兑镇介西铁路北。南北长约为 6.097km，东西宽约 5.953km，总面积为 36.12km2。由于高阳矿井田范围大， 煤炭储量丰富，地质构造较复杂，煤层生产能力大，开采技术条件好，应 建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为 400 万 t/年。 矿井用电采用双回路供电系统，一回引自矿务局自备电厂后庄变电站的 内部电网，电压 110KV，输电距离 2KM；一回引自华北电网兑镇变电站，电 压 110KV，输电距离 2KM。综上所述，本矿外部建设条件较优越，硬件可靠， 对矿井的建设较为有利。 新阳区内河流均属黄河流域汾河水系，流向由西往东，平时少水或无水， 均属季节性河流。新阳河发源于西部吕梁山，流经井田中部，至善吉村与 兑镇河汇合后流入孝河，长 34km，出山后河谷宽度为 200m500m。矿井建 有自备水源地，取奥陶系灰岩岩溶地下水，水质经化验符合国家有关规定， 能解决矿区工业用水及生活用水，也为矿区的进一步发展提供了水源保证。 目 录 1. 矿区概述及井田地质特征 6 1.1、 矿区概述 .6 1.1.1、地理位置及交通条件 .6 1.1.2、地形、地貌 .7 1.1.3、电源 .8 1.1.4、水系 .8 1.1.5、气象 .8 1.1.6、地震 .9 1.1.7、本区经济状况 .9 1.2、 井田地质特征 .9 1.2.1、区域地质 .9 1.2.2、环境地质 .9 1.2.3、地层 10 1.2.4、岩浆岩 14 1.2.5、水文地质 14 1.2.6、褶皱与断层 21 1.3、 煤层与煤质 23 1.3.1、煤层 23 1.3.2、各煤层的顶底板及岩性特征 25 1.3.3、煤质 26 1.3.4、瓦斯 33 1.3.5、煤尘及煤层自燃 33 1.3.6、地温地压与冲击矿压 33 1.3.7、其它有益矿产 33 2.井田境界和储量 .37 2.1、井田境界 37 2.1.1、井田范围 37 2.1.2、开采界限 37 2.1.3、井田尺寸 37 2.2、矿井工业储量 38 2.2.1、储量计算基础 38 2.2.2、井田地质勘探 39 2.2.3、储量等级的圈定及原则 39 2.2.4、储量计算方法 40 2.2.5、地质资源储量 Z.40 2.2.6、工业资源储量 Zg42 2.3、矿井可采储量 42 2.3.1、安全煤柱留设原则 42 2.3.2、矿井永久保护煤柱面积损失 43 2.3.3、矿井可采储量 44 3.矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .45 3.1、矿井工作制度 45 3.1.1、矿井每昼夜净提升小时数的确定 45 3.2、矿井设计生产能力及服务年限 45 3.2.1、确定依据 45 3.2.2、矿井设计生产能力 45 3.2.3、矿井服务年限 46 3.2.4、井型校核 46 4.井田开拓 .47 4.1、井田开拓的基本问题 47 4.1.1、确定井筒形式、数目、位置 48 4.1.2、工业场地的位置 49 4.1.3、开采水平的确定及采盘区划分 49 4.1.4、主要开拓巷道 50 4.1.5、方案比较 50 5、准备方式 盘区巷道布置 67 5.1、煤层地质特征 67 5.1.1、盘区位置 67 5.1.2、盘区煤层特征 67 5.1.3、煤层顶底板岩石构造情况 67 5.1.4、水文地质 68 5.1.5、地质构造 68 5.2、盘区巷 道布置及生产系统 68 5.2.1、盘区准备方式的确定 68 5.2.2、盘区巷道布置 69 5.2.3、盘区生产系统 70 5.2.4、盘区内巷道掘进方法 72 5.2.5、支护方式 72 5.2.6、盘区生产能力及采出率 72 5.3、盘区车场选型设计 74 6.采煤方法 .76 6.1、采煤工艺方式 76 6.1.1、盘区煤层特征及地质条件 76 6.1.2、确定回采工作面长度 76 6.1.3、确定采煤工艺方式 78 6.1.4、工作面推进长度和推进方向确定 79 6.1.5、回采工作面破煤、装煤方式的确定 79 6.1.6、采煤机的工作方式 80 6.1.7、回采工艺 81 6.1.8、确定回采工作面运煤方式 82 6.1.9、合理采放、放顶步距、放煤方式的确定比 91 6.1.10、劳动组织和循环作业图表 .91 6.1.11、工作面单产吨煤成本的计算 .94 6.1.12、综合机械化采煤过程中应注意事项 .96 6.2、回采巷道布置 97 6.2.1、确定回采巷道布置形式 97 6.2.2、确定回采巷道断面及其具体施工技术要求 97 7.井下运输 .98 7.1、概述 98 7.1.1、井下运输设计的原始条件和数据 98 7.1.2、矿井设计生产能力及工作制度 98 7.1.3、矿井运输系统 99 7.2、盘区运输设备选择 .100 7.2.1、设备选型原则： .100 7.2.2、盘区运输设备选型及能力验算 .101 7.2.3、运输设备的运输能力验算 .102 7.3、大巷运输设备选择 .104 7.3.1、胶带运输大巷设备选择 .104 7.3.2、辅助运输大巷设备选择 .105 7.3.3、运输设备能力验算 .108 8.矿井提升 108 8.1、矿井提升概述 .108 8.2、主副井提升 .109 8.2.1、主井提升 .109 8.2.2、副井提升设备选型 .110 8.2.3、井上下人员运送 .112 9.矿井通风及安全 113 9.1、矿井通风系统的确定 .113 9.1.1、矿井概述 .113 9.1.2、矿井通风系统的基本要求 .114 9.1.3、矿井通风方式的选择 .114 9.1.4、矿井主扇工作方式选择 .116 9.2、盘区通风 .116 9.2.1、工作面通风 .117 9.2.2、通风构筑物 .117 9.2.3、矿井风量计算 .118 9.3、掘进通风 .120 9.3.1、掘进工作面需风量计算 .120 9.4、硐室风量计算 .121 9.4.1、井下火药库与机车检修、充电硐室 .121 9.4.2、备用面所需风量的计算 .121 9.4.3、其它巷道所需风量 .122 9.4.4、矿井总风量 .122 9.4.5、风量分配和风速验算 .123 9.5、矿井通风阻力计算. 124 9.5.1、矿井最大阻力路线和通风网络图 .125 9.5.2、矿井通风阻力计算方法 .127 9.6、矿井通风机的选择 .130 9.6.1、矿井的自然风压 .130 9.6.2、初选通风机 .131 9.6.3、电动机选型 .132 9.7、防止特殊灾害的安全措施 .134 9.7.1、预防瓦斯事故 .134 9.7.2、预防火灾事故 .135 9.7.3、矿井防治措施 .135 10.设计矿井基本技术经济指标 .136 10.1 综放面顶板顶煤分类及研究 137 11.环境保护 .138 11.1、环境保护的一般概念 138 11.2、开采区的最后处理 139 主要参考书目 141 MINE ENVIRONMENT PROTECTION.142 致 谢 149 1. 矿区概述及井田地质特征 1.1、 矿区概述 1.1.1、地理位置及交通条件 汾西矿业集团高阳煤矿有限责任公司,位于山西省孝义市境内，覆盖高 阳镇、兑镇镇、白壁关镇的一部分。高阳煤矿位于孝义市城西 14km 的高阳 镇，本井田地理坐标为北纬 370541371128，东经 111 35471114218。井田西南与高阳井田毗邻；井田西部与羊寨勘 探区为邻，即以南马庄正断层为界；东与白壁关井田(目前已规划为新阳煤 矿白壁关区)相邻，即以偏店逆断层为界；北至丈八煤层露头；南到兑镇介 西铁路北。南北长约为 6.097km，东西宽约 5.953km，总面积为 36.12km2。 高阳矿交通便利，南同蒲铁路介（休）西（泉）线沿井田东南边 界通过，介西线白壁关站有到矿区的铁路专用线，专用线长 5km，介休站到 太原站 169km。太（原）离（石）高速公路即 307 国道从矿区北边通 过，340 省道从矿区中心通过，至汾阳城 18km，汾阳至太原 106km。通过铁 路公路可达全国各地，见图 1-1-1 交通位置图，附矿区距邻近主要城市距 离见表 1-1-1。 图 1-1 矿区交通表 矿区距邻近主要城市距离表 表 1-1-1 城市 距离(公里) 城市 距离(公里) 城市 距离(公里) 孝义 15 北京 691 孟塬 426 汾阳 18 石家庄 407 西安 549 介休 42 大同 531 郑州 814 太原 88 包头 980 武汉 1348 1.1.2、地形、地貌 本井田处于黄土高原中部的山西省吕梁山东麓，区内地表大部被黄土 覆盖，黄土冲沟发育， 基岩仅在井田南部的兑镇河谷地带及矿区中部的高 阳河床两岸有零星煤系地层出露，高阳河谷地面标高+800m+860m，丘陵 地标高+900m+960m，相对高差在 100m 左右。 1.1.3、电源 矿井用电采用双回路供电系统，一回引自矿务局自备电厂后庄变电站 的内部电网，电压 110KV，输电距离 2KM；一回引自华北电网兑镇变电站， 电压 110KV，输电距离 2KM。综上所述，本矿外部建设条件较优越，硬件可 靠，对矿井的建设较为有利。 1.1.4、水系 高阳区内河流均属黄河流域汾河水系，流向由西往东，平时少水或无 水，均属季节性河流。 高阳河发源于西部吕梁山，流经井田中部，至善吉村与兑镇河汇合后 流入孝河，长 34km，出山后河谷宽度为 200m500m。二十世纪六十年代该 河仍有小股长流水，二十世纪七十到八十年代，由于地方工业及煤炭工业 的发展，截流或渗水严重，矿区地段已成为干枯河床。 兑镇河发源于西部吕梁山柳子沟，经柳湾矿区，高阳矿区及井田东南 部至善吉村流入孝河，该河长 33km，河谷宽 200m 左右。 矿井建有自备水源地，取奥陶系灰岩岩溶地下水，水质经化验符合国 家有关规定，能解决矿区工业用水及生活用水，也为矿区的进一步发展提 供了水源保证。 1.1.5、气象 本井田气候受季风环流、地理纬度和海拔高度的影响，一年四季分明， 是典型的暖温盘气候。本区属大陆性气候，冬季受蒙古冷高压的控制，多 偏北和西北的气流影响，气候寒冷少雪；夏季受太平洋副热盘高压影响， 多偏南和东南气流，气候炎热，雨量集中；春季受冬夏季风气团的交替控 制，气候多风干旱，变化明显；秋季则因蒙古高压气团的迅速南侵，天高 气爽多为晴朗天气。年气温 68 月份最高一般为 26-28，最高可达 39，每年 12 月份最冷，一般为-7-15，最低为-23，冻土深度 一般为 0.42m0.69m，年降水量 500mm 左右，雨季集中于 78 月份，年蒸 发量一般为 1800mm1900mm，远大于年降水量，故该区比较干旱。 1.1.6、地震 根据中国地震烈度区划图（1990） 划分：本井田属地震烈度区 7 度 区；根据中国地震参数区划图 （GB18306-2001） ，本区所属地震动峰值 加速度分划为 0.15g。 1.1.7、本区经济状况 本区范围涉及孝义市境内的高阳镇，白壁关镇，土京镇、三泉乡，的 部分村庄，人口约 5 万人。当地农民以种植业为主，主要农作物有小麦、 玉米、高梁、谷子等。区内煤炭资源丰富，工业主要以开办煤矿为主，开 采运输业较发达。 1.2、 井田地质特征 1.2.1、区域地质 霍西煤田位于山西省中南部吕梁山脉与霍山山脉之间，北起汾阳，南 至河津，在隰县、乡宁与河东煤田相连接，地理坐标在东经 11021 11200，北纬 3446-3715之间；行政区划分属晋中、吕梁、临 汾、运城（市）地区。本矿区位于霍西煤田的北部孝义市境内。 区域地层与华北煤田大部分地区相似，出露岩层主要为前震旦系、震 旦系、寒武系，缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、和下石炭统。在中奥陶 统上沉积了石炭系、二叠系和第三系、第四系。石炭二叠系为本区主要含 煤地层，为海陆交互相及陆相含煤岩系，煤田内尚未发现火成岩。 1.2.2、环境地质 本矿区区域构造上处于祁吕贺“山字型”弧形构造东翼，不同级别不 同形态的褶曲构成了煤田的基本框架，高角度的正断层较发育，次一级的 波浪状起伏系煤田的一大特点。地质构造受“山字型”构造，华夏系构造 以及汾河新凹陷的控制。燕山运动造成了该区地质构造的基本轮廓。 井田地质情况与区域地质相符合，主要受断层及褶皱构造的控制，岩 层总体为西高东低，走向南北倾向东的单倾构造，井田内揭露的地层主要 有奥陶系的石炭系、二叠系、第三、第四系，地表大部分地区被红、黄土 覆盖，仅在沟谷中出露有二叠系山西组，石盒子组地层，出露岩层多为砂 岩、泥岩、砂质页岩，泥岩、砂质页岩、风化现象较严重。砂岩岩石裂隙 发育，井田内无炭柱一般发育，无火成岩侵入。 井田内水文地质条件中等或简单，地表河流均为季节性河流，平时水 量较小，雨季洪水来势汹猛，有时溢出河道，形成水患。地表沟谷中出露 的砂岩有泉水涌出，含水层主要以石炭系 K2、K3、K4 灰岩为主，二叠系的 含水层砂岩富水弱。 本区内的地质环境随着井下的开采发生着变化主要表现在地表土地裂 缝造成水土、流土、黄土冲涮洞、沟谷、滑坡，地面建筑裂缝，沟谷中的 泉水干涸，环境恶化。 在自然状态下，滑坡的出现一般较少，在沟谷中出现岩石崩塌较少， 一般不会形成泥石流，滑坡一般分布在黄土较厚，阻陡峭的沟谷内，山沟 内岩石崩塌多在一岩石出露陡峭的沟谷内，他们的强度较弱。 1.2.3、地层 本矿井地层与霍西煤田汾孝矿区的地层一致，煤系地层的基底为奥陶 系灰岩，在其上部沉积了石炭系，二叠系地层及第三、第四系红黄土层， 煤系地层与奥陶系为平行不整合接触。矿区大部分地区被红黄土覆盖，在 沟谷中出露有太原组山西组、下石盒子组及上石盒子组地层，现根据勘探 及生产中的有关资料由老至新叙述如下： 1.奥陶系中统峰峰组（O2f） 本统为煤系地层之基底，岩性为浅灰色及深灰色，致密厚层状海相石 灰岩，质较纯，性较脆，顶部具溶蚀现象，常见有黄铁矿晶体及不规则之 方解石细脉，侵蚀面 50m 之下夹石膏 1-2 层。 2.石炭系中统本溪组（C2b） 平行不整合与峰峰组灰岩侵蚀面之上，厚度由 1235.5m 不等，平均 24.3m，为海陆交互相沉积，岩性为灰浅灰色，由灰白色黏土质泥岩、砂 岩、石灰岩组成，偶夹薄煤层，底部为铝土岩，常含较多结核状、圆块状 黄铁矿。 3.石炭系上统太原组（C3t） 本组含煤地层以底砂岩 K1 底至山西组 K7 砂岩底为界，厚 87.6 108.6m，平均厚 98.0m，为海陆交互相沉积，是井田主要含煤地层之一。其 层位，地层均较稳定，根据沉积旋回特征分为三组，下部沉积岩性主要为 深灰及黑灰色石灰岩，泥岩，粘土泥岩，粉细砂岩组成，含有 9、10、11 号和 11a 号煤层，其中 9、10、11 号煤层在井田内为合并层，全区稳定可 采，11a 煤不太稳定，一般不可采，中部岩性多为灰，深灰及黑灰色石灰岩、 泥岩、粉细砂岩，含有 8 号煤层及一层不稳定的薄煤，上部岩性多为灰白 色，深灰、灰黑色石灰岩、泥岩、粉砂岩、中砂岩，含有 7 号、7-1 号煤层 及一层不稳定之薄煤层。本组所含主要标志层有 K2、 K3 、K4 石灰岩及 91011 号煤层。 4.二叠系（P） 按其岩性特征，含植物化石情况分为山西组，上、下石盒子组，分述 如下： （1）下统山西组（P1s） 出露于井田西南部胡家窑，西沟村及西北部安家岭村一盘。与下统太 原组为整合接触，以底砂岩 K7 至下石盒子组 K8 砂岩底为界，厚 29.4 64.6m，平均 46m。为本区主要含煤地层之一。岩性由灰色、黑色砂质泥岩， 灰黑、黑色泥岩、深灰、灰白色细、中砂岩及煤层组成。煤层编号由上而 下有 1、2、3煤层，其中 2煤层为全区稳定可采煤层，3煤层局 部可采。 （2）下统下石盒子组（P1X） 出露于井田西部胡家窑、西沟村、西北部安家岭、中部南头村、中南 部贤者村一盘。与下状山西组为整合接触，以底砂岩 K8 至上石盒子组 K10 为界，厚 6398m，平均 80.5m。上部以灰绿、黄绿色中粗砂岩为主。夹砂 质泥岩及泥岩，顶部有一层桃花色铝质泥岩(俗称“桃花泥岩”)厚 3.78m 左右，距 1 号煤层一般 90110m，是很好的标志层。下部以深灰色、灰色 细砂岩及黑灰色泥岩，粉砂岩为主.含菱铁矿结核及不稳定之薄煤层 23 层，最多达 7 层。 （3）上统上石盒子组（P2s） 出露于井田西南部贤者村、神福村及东南部韩家滩、桑湾一盘，与下 石盒子组为整合接触。下部主要以黄绿、杏黄色砂岩，灰绿色中粗长石石 英砂岩为主，偶夹粘土泥岩。上部主要以黄、绿、灰白及紫色细中粒长石 石英砂岩及灰紫、暗紫、黄绿色泥岩为主，并夹灰黄色及灰色铝土泥岩、 岩性变化较大，大都受侵蚀，厚度不一，不易对比。 5.第三系上新统（N2） 分布于低山丘陵半坡及冲沟两壁，其厚度不一。最厚在桑湾村南达 51.65m。主要为半胶结之砂砾层，棕黄、浅棕红色亚粘土、土黄色亚粘土、 钙质土等组成。有三层钙质胶结砾岩，以下部一层较稳定，胶结良好，其 它两层变化较大，一般厚 230m。砾石成分以石灰岩为主，砂岩及泥岩次 之，分选差，滚圆度中等，砂石大小不一，本统沉积于各不同时代的基岩 上，呈明显之角度不整合接触。 6.第四系（Q） （1）中、下更新统（Q1+2） 以深红、浅红色亚粘土为主，深红色砂土及粉砂土次之。广布整个井 田，与下伏地层为不整合接触，厚度不一，厚 655m，底部偶见未经胶结 的砂砾层。其砾石成分为石灰岩、砂岩，分选不好，滚圆度中等。在亚粘 土中夹几层暗红色和红色条盘及不稳定之钙质结核层。 （2）更新统（Q3） 在本区广泛出露。为土黄、灰白色粉砂土，松散，具孔隙和孔洞，钙 质结构零星分布，且具垂直节理，孔状结构发育，厚度不一，最厚约 30m， 与下统地层为不整合接触。 （3）全新统（Q4） 主要分布在现代河床及一级阶地之上，以现代河流的冲积物和洪积物、 砂及泥砂、砂砾为主，厚 10cm20cm。 高阳煤矿位于郭庄泉水文地质单元北部地段，该单元见图（1-2）北部 边界为汾河向斜翘起端，也以地表分水岭为界，西段与柳林泉域相邻。边 界走向由西向东，自土湾垴子交口县上顶山（2100.7m）井沟梁 （1690.5m）中阳县上顶山（1739.8m）荒草山东（1779.1m）离石顶 天垴南（1980.6m）文水拐岭底汾阳桑枣坡宋家庄文水神堂； 西部边界的北中段大体平行于紫荆山断裂盘，为地表分水岭边界，边 界走向由北向南自八道年山交口县土湾垴子（2046.3m）棋盘山石 口隰县五鹿山东泰山梁（1625.8m） ，西南段以青山峁背斜、山头东地 垒以及其南部短轴背斜与龙子祠泉域为界，边界走向由西北向东南自泰山 梁青山峁（1625.2m）上村山（1432.7m）青龙山（1332.6m）西庄； 南部边界以万安断层为阻水边界，边界走向由西向东自洪洞西庄康家 坡堤村南南沟闫家庄东；东部边界的北段为汾阳市到灵石马河之间 为北北东向大断裂，东盘新生界地层较西盘下落 800m1200m，此断层不 仅构成太原盆地与灵石隆起的北界，也成为郭庄泉域的阻水边界，南段为 马河以南走向南北的霍山断裂，形成泉域阻水边界，整个边界走向由北向 南，自神堂汾阳杏花村见喜孝义司马大孝堡介休义棠东秦 树灵石西许霍州冯村东曹东闫家庄东。泉域面积为 5600km2，其中 裸露可溶岩面积 1400 km2。 区域内根据含水岩系和水力特征，地下水可分为以下几种类型： （一）奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 主要为奥陶系灰岩，区域西、西北部均有出露，其埋深由西而东逐渐 加大。岩溶现象发育，有利于地下水循环，在霍州郭庄泉群以 6.29m3/s 的 涌水量排泄而出。水量充沛，富水性较强。其主要补给来源为大气降水。 地下水的运动流向与汾河大致相同，汇集于霍州市郭庄一盘，由于受下团 柏断层阻挡以泉的形式涌出。 （二）太原组岩溶裂隙和山西组、石盒子组砂岩裂隙含水层 主要为石炭系 太原组石灰岩，二 叠系山西组、石盒 子组砂岩层，尤以 太原组石灰岩为主， 分 K2、K3、 K4 三 层，总厚度 17.68m，在区域西、 西北部出露，向东 被黄土覆盖。裂隙 发育程度在平面上 分布不均，因而在 不同地段富水性相 差较大。山西组及 石盒子组砂岩含水层一般水量不大、富水性微弱。山， 西组砂岩抽水试验结果，单位涌水量仅 0.00091L/s.m，石盒子组砂岩 含水层抽水试验时，抽水开始二分钟以后无水。从抽水情况看山西组及石 盒子组砂岩含水层，无论对未来煤层的开采还是在供水水源方面均无较大 意义。 这类裂隙含水层的补给来源以大气降水为主，其次为风化裂隙潜水及 山涧沟谷地表的入渗补给。 （三）孔隙承压水含水层 属第三系河湖相堆积物，由砂、砂砾、砾石层组成，出露于低山及山 前倾斜平原的河谷之中，其厚度随基岩侵蚀面而变化，一般为 50m157.3m，富水性变化较大，单位涌水量 0.31L/s.m4.60L/s.m，渗透 系数 2.39m/d27.90m/d，补给来源为大气降水，地下水运动方向为北东向 或北东东向。 （四）孔隙潜水含水层 主要为第四系河床冲积层，由砂、卵石组成，分布于高阳河、兑镇河、 孝河及各支流河谷之中，厚度为 10m20m，富水性变化较大，其水位埋深 小于 8m，补给来源为大气降水，水流运动方向与河流沟谷延伸方向一致， 基本上全为由西向东，成为当地居民饮用水及农业浇灌用水之主要水源。 2、矿井充水因素分析 本区基本以波状褶曲构造为特征，西高东低，除东部的偏店断层断距 较大外，其余均为小型断层，并以高角度张扭性正断层为主，是地表水及 各含水层之间相互联系的良好通道，但对矿井开采会盘来一定的影响。 在煤系地层中，含水层和隔水层相间，在正常情况下这些层间地下水 之间没有联系，但在断层附近或由于煤层开采，导致顶板塌陷后，产生裂 隙，形成地表水及地下水的通道，使地下水的迳流方向发生改变，地下水 通过导水裂隙进入巷道。9#煤层的直接充水含水层为 K2 石灰岩，间接充水 含水层为 K3、K4 石灰岩，主要补给区在矿区以外，K3、K4 在矿区西北部有 小面积出露，补给来源以大气降水为主，含水层在补给区接受大气降水补 给后，通过地下迳流进入本区，是 9#、煤层的主要充水水源。 此外，山西组砂岩富水性弱，一般水害威胁不大；在雨季要注意回填 地表塌陷，以减少大气降水和河水通过导水裂隙进入矿井造成水害威胁； 在大部分地区高于 560m 的奥灰岩溶水水位标高. 1.2.4、岩浆岩 通过地质勘探和矿井揭露，本矿区内未发现有岩浆的侵入活动。 1.2.5、水文地质 高阳煤矿自地质勘探到建井生产出煤至今，井田内共施工供水水源井 6 个。据这些供水水源井资料，历次地质勘查资料和矿井地质报告资料，现 将井田内水文地质特征叙述如下： （一）主要含水层（组） 根据含水层的性质可分为以下四种：孔隙潜水含水层、孔隙承压含水 层、层间裂隙含水层、岩溶裂隙含水层。 1、中奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层 奥陶系石灰岩是煤系地层的基底，井田内没有出露，埋藏深度西浅东 深，中部一般在 300m 以下。根据钻孔揭露资料，奥灰裂隙及岩溶现象比较 发育，由东向西，从北部到中部地区，岩溶裂隙发育程度越来越高，因而 奥灰含水层的富水性具有各向异性，高阳井田属郭庄泉域奥灰水的径流区， 属强含水层。据 1995 年 10 月由高阳煤矿地测科提交的汾西矿务局高阳 煤矿矿井地质报告知：奥灰水水位标高在+550m+575m 之间，单位涌水 量 2.13L/s.m21.96 L/s.m。 奥灰岩溶裂隙含水层的补给来源以大气降水及部分山涧沟谷潜水经由 郭庄泉西部奥灰出露区的入渗补给，其地下水的流向由西北到东南。 2、太原组灰岩(K2)含水层 太原组 K2 灰岩是 9-10-11 号煤层的直接顶板，K2 灰岩厚 5.00m28.20m，平均 10.04m，含水层属于溶洞-裂隙水，在浅部或断层盘 处裂隙溶洞发育。高37 号孔在 K2 灰岩中见溶洞 2.45m，富水性次于 K3 灰岩。钻孔单位涌水量在 0.022L/s.m0.885L/s.m 之间，水位标高 +820.61m+922.37m，为弱中等富水性含水层。邻区高阳矿 1983 年在三 采扩区放水巷放水时，其涌水量为 115m3/h。其它巷道揭露时，其涌水属突 发性的，且水量较大，但时间较短，对生产有一定的影响。 3、太原组灰岩(K3K4)含水组 K3、K4 灰岩含水组为裂隙-溶洞水。K3 是 7 号煤层的间接底板，为 8 号煤层的直接顶板，大部分钻孔在钻到此层位时均遇见大小不等溶洞。高 3 号孔遇见 0.93m 的溶洞，高11 号孔遇见 0.44m 的溶洞。凡钻孔钻到 此层位时其漏失水量突增，最大漏失水量可达 10.2m3/d，说明其裂隙溶洞 十分发育，富水性较强， 尤其在大断层附近则更大。据钻孔抽水资料知： 单位涌水量为 0.20L/s.m7.41L/s.m，灰岩为 K3 弱极强富水性含水层， 因此 K3 灰岩为本井田富水性最强的含水岩层，K4 灰岩次之。此灰岩 （K3、K4）含水岩组，对今后煤层开拓威胁较大。 K4 灰岩厚 0.40m1.00m，平均 3.45m，单位涌水量 0.003L/s.m0.091L/s.m，为弱中等富水性含水层，其补给来源主要为 大气降水或风化壳潜水及山涧河谷潜水。地下水运动方向，主要为自西向 东。 4、山西组砂岩裂隙含水组 本组为层间裂隙水，厚一般为 20m45m，其富水性视岩层裂隙发育程 度而异，单位涌水量 0.0003L/s.m0.403L/s.m 为弱富水性中等富水性 含水层，对煤层开采无影响。 5、二迭系下石盒子组 K8 砂岩含水层 本组以 K8 砂岩为主要含水岩层，是 1 号煤层间接顶板， 为层间裂隙 水。K8 砂岩厚度一般为 5.10m，其富水性视砂岩裂隙发育程度而异， 本区 一般水量较小，其地下水主要补给来源，为大地降水及地面河谷潜水。 6、二迭系下石盒子组 K9 砂岩含水层 本组 K9 砂岩属于层间裂隙水。一般厚度 9.9m 左右，变化较大，含水 微弱，水量一般不大，且距可采煤层较远， 中间夹有较厚的泥岩及粉砂岩 隔水层，对煤层开采影响不大。 7、二迭系上石盒子组 K10 砂岩含水层 本组 K10 砂岩层间裂隙水，一般厚为 12.6m 左右，含水性极不均匀， 随 K10 砂岩裂隙的变化而变化，在裂隙发育的区段富水性强，在裂隙不发 育的区段富水性弱，且距可采煤层较远，中间夹有较厚的泥岩及粉砂岩隔 水层，对煤层开采影响不大。 8、第三系砂砾层含水组 第三系上新统河湖相堆积，与下伏基岩呈角度不整合接触，底部常有 一层砾岩，成分以石灰岩为主，次为砂岩， 砾石直径大部分在 50mm 以上， 层厚 3.51m，由灰黄、棕黄色砂、砂砾、砾石和亚粘土或亚砂土互层的松散 地层组成，砂及砂砾有的被钙化和胶结。 第三系上新统砾岩承压孔隙水:此含水岩层为河湖相或滨湖相疏松沉 积，由砾石及粗、中砂组成，局部胶结或半胶结。出露于临水村以西及曹 村等沟谷中， 向北东方向倾斜， 基本与基岩侵蚀面倾斜相一致，分布较 广，厚度变化很小。 含水层一般可分为 B2、B3、B4 三个含水层或组。 B2 含水层厚 1.00m8.05m，平均厚 2m3m，埋深 013.0m，从抽水 结果知，单位涌水量 q=0.036L/s.m0.038L/s.m，渗透系数 K=0.0116m/d0.532m/d，为弱富水性含水层，水位标高为 792.74m815.16m，本层不宜作为大型供水源。 B3、B4 含水层，二者相距较近，位于上新统下部，二者共有 23 以 至 8 个分层。厚度自 0.9m76.84m，平均厚 20m30m，顶板埋深 116.0m 以内，底板埋深可达 265.07m。水位标高为 782.83m803.04m，由于二者 水头压力无显著区别，抽水试验时作为一个含水层(组)同时进行，单位涌 水量 q=0.31L/s.m4.60L/s.m，渗透系数 K=2.39m/d27.90m/d，R=1600 米，为中等极强富水性，B3 与 B4 有互补现象。 8、第四系冲积层含水组 第四系更新统 Q1Q4 由底部砾岩有时变为不胶结状，红色土及黄土、 河谷冲积层( 命名为 B1 含水层)，与亚粘土组成，厚度可达 80m。 B1 含水层主要由巨砾卵石砂砾凸镜体粘性土组成厚 10m20m，顺河 流方向变化不大， 其宽度在高阳河与兑镇河汇合处善吉村，有 500m800m，水位标高在 830m756m，抽水试验结果 q=0.60L/s.m12.87L/s.m，K=5.80m/d43.49m/d，R=500m 为中等极强 富水性含水层，垂直水流方向 q=20.96m/d，K=220m/d， 潜水的补给来源有 大气降水、基岩裂隙水、上新统的孔隙水等多方面的，大部分时间呈细水 长流，各含水层（组）综合成果见表 4-1。 各含水层（组）特征综合成果表 表 4-1 名 称 地下水 类 型 两极厚度 平均厚度 (m) 单位涌水 量(L/m.s) 水位标高 (m) 渗透系数 (m/d) 水 质 类 型 奥 陶 系 石 灰 岩 裂隙- 溶洞水 2.13-21.96 550-575 太 原 组 K2 灰 裂隙- 溶洞水 28.20- 5.00 10.04 0.022- 0.885 820.61- 922.37 0.357-13.09 HCO3- SO4-Ca- Mg 岩 太 原 组 K3 灰 岩 裂隙- 溶洞水 9.30-2.70 5.71 0.020-7.41 819.19- 921.91 0.6826- 80.98 HCO3- SO4-Ca- Mg 太 原 组 K4 灰 岩 裂隙- 溶洞水 7.00-0.40 3.45 0.003-0.91 850.13- 936.17 0.107-24.88 SO4- HCO3- Ca-Mg 山 西 组 砂 岩 组 层间裂 隙水 20-45 0.0003- 0.403 815.61- 984.72 0.00111- 1.17 SO4- HCO3- Ca-Mg 石 盒 子 组 砂 岩 组 层间裂 隙水 51-12 30.60 0.0009- 0.11 785.65- 891.12 0.00142- 0.203 HCO3- Na-Ca 第 三 系 砂 砾 岩 承压孔 隙水 0.9-76.84 0.31-4.60 782.83- 815.16 0.0116- 27.90 HCO3- SO4-Ca- Mg 第 四 系 冲 积 层 孔 隙 潜 水 10-20 0.6-12.87 756-830 19.485- 46.50 HCO3- SO4-Ca- Mg （二）隔水层： 区内各含水层之间基本上都有隔水层相间，但主要有以下三层： 1、 11 号煤层底板至奥灰顶界面之间的隔水层 奥陶系峰峰组上覆地层中石炭统本溪组，其厚度 12m35.5m，平均厚 度 24.3m。由一组粘土质泥岩、砂岩、灰岩组成，下部为铝土岩及铁铝岩。 9-10-11 号煤层底板至本溪组上界面平均间距 24.0m，由泥岩、粉砂岩、砂 质泥岩互层组成。这套地层在没有导水通道存在的条件下是奥灰含水层和 煤系地层含水层之间较好的隔水层。 2、下石盒子组以上隔水层 区内下石盒子组以上地层数百米，其岩性主要为泥质砂岩、泥岩、细 -粉砂岩组成，夹少量中粗粒砂岩，是煤系地层上部较好的隔水层。在没 有导水通道存在的条件下，本隔水层能有效的阻止上部裂隙水向下渗透补 给煤系地层中的含水层。 3、第四系中、下更新统隔水层 第四系中、下更新统是一套以深红、浅红亚粘土为主，淡红色砂土及 粉砂土组成，广布整个井田，厚度 6m55m，在没有导水通道存在的条件下 能够隔绝第四系孔隙潜水含水层与下伏地层的水力联系。 （三）井田内地质构造的水文地质特征 由于井田中心地盘（贤者向斜部位）和井田东部（高阳向斜部位）9- 10-11 号煤层底板标高低于奥灰岩溶水位标高 560m 存在盘压开采问题。盘 压区中的断层很可能成为奥灰岩溶水进入巷道和采掘工作面的导水通道。 因此在开采 9-10-11 号煤层时应引起高度重视。必须注意和预防断层导水 事故的发生，在断层附近采取有力措施，以防奥灰岩溶水导入矿井。 井田内陷落柱比较发育，分布无规律可循，它属奥灰岩溶塌陷形成。 煤遇陷落柱的地方，煤层均遭破坏。可能是沟通奥灰岩溶水的通道，在井 田中心地盘和东部很少一部区域 9-10-11 号煤层盘压开采区陷落柱有导通 奥灰岩溶水的可能，应引起矿方高度注意，采取探水前进、留设防水煤柱 和谨慎对待等措施，防止透水事故的发生，确保安全生产。 二、充水因素 高阳煤矿东南部有兑镇河，中部有高阳河，均属季节性河流，井田内 沟谷纵横，松散层广泛分布，蓄水能力强，第四系潜水丰富。另外，井田 西部有贤者水库，东北部有曹村水库，东南部有桑湾水库，库容量均较小。 地表河流（高阳河、兑镇河）对采煤的影响，由于没有河流观测资料， 不好定量评述。由于高阳河在井田西部颉堡村东，胡家窑村西之间，河水 全部被出露的太原组 K4、K3 灰岩所渗漏，因此在采掘 9-10-11 号煤层时， 必须做好防水、抽水工作，特别是雨季更应注意防洪，经常观测及时填堵， 防止高阳河水贯入矿井；在高阳村西由于高阳河切割了石盒子组、山西组 和太原组煤系地层，在雨季河水就会渗漏到被切割的这些含水层中去，因 此在开拓生产 9-10-11 号煤层时，谨访河水进入矿井 （一）9-10-11 号煤层充水因素 1.井田内 9-10-11 号煤层的充水因素有：上部 1、2、3 号煤层采空区 积水的渗透透；1、2、3 号煤层古窑积水及小煤矿积水渗透；太原组石灰岩 （主要是 K2、K3、K4 石灰岩）含水层渗透；井田中心地盘（贤者向斜部位） 和井田东部（高阳向斜部位）盘压开采区奥灰岩溶水突水等，地表水通过 因采掘引起的地表裂隙、裂缝和塌陷而导入矿井。1、2、3 号煤层采空区积 水的渗透本区山西组最下一层可采煤层 3 号煤下距 9-10-11 号煤层约 72.53m，其区仅存在砂质泥岩和泥岩隔水层，一般情况下，1、2、3 号煤层 与下部 9-10-11 号煤层之间不会发生水力联系。当 9-10-11 号煤层开采之 后，受 9-10-11 号煤层开采的影响，造成部分顶部岩石破裂下沉塌陷，其 塌落高度或塌陷裂缝、裂隙达到 1、2、3 号煤层小窑采空区积水和 1、2、3 号煤层采空区积水底板时，就会有积水沿塌陷裂缝、裂隙下渗，给 9-10-11 号煤层的采掘生产盘来比较大的威胁。 据“新阳煤矿提供的资料”高阳煤矿很多工作面回采后均有不同程度 的积水，虽然生产过程中已普遍利用巷道、钻孔进行了放水疏排，但由于 1、2、3 号煤层已开采了多年，井下积水量已属底数不清。因此，在开采 9-10-11 号煤层时，应格外注意，加强探查，及时疏干，以确保矿井能够安 全生产。 2.1、2、3 号煤层古窑及小煤矿积水渗透 井田内 1、2、3 号煤层的古窑及小煤矿较多，尤以西部为最多，北部 和南部次之。这些小煤窑生产记录不完整，无原始资料，生产及排水资料 则更不清。采空后老窑积水更无法统计，但这些老窑积水都实实在在地已 构成了对 9-10-11 号煤层生产的严重威胁。 3.太原组石灰岩（主要是 K2、K3、K4 石灰岩）含水层渗透 太原组 K2、K3、K4 石灰岩是井田内主要含水层之一，其含水大小、 富水性强弱，随埋深大小裂隙、岩溶和水文地质条件的不同而变化，但普 遍来说，其富水性相对较弱。 4、奥灰岩溶水突水 井田内 9-10-11 号煤层底板标高低于奥灰岩溶水水位标高 560m 时， 其开采范围为盘压范围。由于奥陶系灰岩风化面上有平均约 24.3m 厚的粘 土泥岩和铝土泥岩，为一良好隔水层，在没有构造破坏的情况下，奥灰水 突水的可能性极小。但是，井田内陷落柱和中、小型断层较发育，在井田 中心地盘和井田东部很小一部分盘压开采区域，不排除奥灰水通过陷落柱. 、断层、奥灰水封闭不严的钻孔或其它构造与 9-10-11 号煤层沟通进入矿 井，因此在 9-10-11 号煤层盘压开采区开采时存在突水的可能性，须严加 防范。 5、地表水的溃入 由于 9-10-11 号煤层的开采不可避免的使其对应部分的地面产生裂隙、 裂缝和塌陷，当有地表水（包括雨水）存在的条件下，很可能沿裂隙、裂 缝、断层和塌陷进入矿井，造成巷道、工作面或矿井淹设的事故，因此必 须引起高度重视。 三、井田水文地质条件评述 高阳井田内分布有高阳河、兑镇河、河谷中的第四系砂砾岩层，接受 大气降雨及河水直接补给。补、迳、排条件相对较好。 石炭、二叠系含水层地下水的补、迳、排条件较差，富水性不均，井 田西部、北部、南部接受补给条件相对较好。高阳井田位于郭庄泉域迳流 区、岩溶地下水极其丰富，补、迳、排条件很好。 井田内各含水层之间均有泥质岩类的隔水层存在，因而各含水层之间 无直接的水力联系。但在断层、陷落柱以及采煤引起的裂隙、裂缝、塌陷 和封闭不严的钻孔存在的部位，石炭、二叠系各含水层之间存在着水力联 系，9-10-11 号煤层在井田中心地盘（贤者向斜部位）和井田东部（高阳向 斜部位）盘压开采区奥灰水和其上各含水层之间存在着水力联系。 综上所述，依据原煤炭工业部矿井水文地质规程第 2 章第 4 条之 规定，高阳煤矿开采山西组 1、2、3 号煤层水文地质类型属简单。高阳煤 矿开采太原组 9-10-11 号煤层水文地质条件拟定为中等型，当开拓进入井 田中心地盘（贤者向斜部位）和东部（高阳向斜部位）盘压开采区之后， 水文地质条件变为复杂。预计正常涌水量 90 m3/h，最大涌水量 150 m3/h。 1.2.6、褶皱与断层 本区内褶皱构造较发育，构成矿区构造的基本格架。由于地层倾角平 缓，在露头的个别地段见到基本形态，一般不易观察到，但在主要煤层等 高线图上则反映清楚（见附图）表 1-2-1 为勘探报告及井下实测得到的主 要褶皱的基本情况。 高阳井田发育较大的褶曲有 11 个，详见褶曲综合成果表 3-3-2。现对 影响较大的褶曲特征叙述如下： 褶曲综合成果表 表 1-2-1 褶曲要素 编 号 名称 位置 性质 轴向 两翼倾 角（） 轴长（m） 控制钻孔 1 贤者向斜 贤者村 北 向斜 北东 1017 2800 高-31、17-7 2 高阳向斜 穿过高阳村 向斜 北东 北西 814 3300 高-11、22-9 3 神福背斜 神福村 西 背斜 北东 810 3200 20-7、高-25 4 西辛壁向 斜 西辛壁 南 向斜 北东 59 1170 高-1、高-3 5 东曹村向 斜 穿过东曹村 向斜 北东 北西 69 1700 高-18、 高-20、 高-19 6 临水背斜 穿过临水村 背斜 北东 北西 8 2800 高-4、高 - 10、101 、1-11 7 韩家滩背 斜 韩家滩 西北 背斜 北东 56 2700 24-5、24-7 8 偏城向斜 穿过偏城村 向斜 北东 67 3550 22-9、贤 -5、23- 4、24- 4、23- 3、24-3 9 角盘向斜 穿过角盘村 向斜 北西 38 2000 9-3、9- 4、12- 4、12-5 10 南头向斜 穿过南头村 向斜 东西 36 1420 12-4、14-2 11 神安背斜 神安村 东及东 北 背 斜 北西 北东 59 2500 高- 12、1-9 本井田构造形态主要为走向南北倾向东的单倾构造，区内次一级褶皱 较发育，使地层呈波浪起浮状，断层落差大，以高角度正断层为主，逆断 层主要表现为契形推移，推移距离短，延伸长为特征。本区无火成岩侵入。 1、断层 本区内断层构造不甚发育，小断层较少，井田内有 1 条大型断层。已 揭露的断层基本控制了断层的断距，延展方向和长度，研究程度较高。基 本情况见表 1-2-2，高阳矿井断层统计表。 高阳矿区断层统计表 表 1-2-2 断层要素 断层位置 走向 倾向 倾角 落差 性质 延伸长度 F1 位于矿井北偏东 N89E NW 75 7.0 逆断层 2430 以上表中所列各断层均在本矿区内，延伸出井田外则不予统计，未揭 露者均属地表调查发现勘探报告资料提供,并且生产矿井对地表断层进行实 际收集，资料真实可靠。 1.3、 煤层与煤质 1.3.1、煤层 1、含煤性 井田内主要含煤地层为山西组和太原组，总厚 144.0m，含煤 12 层，煤 层总厚 16.2m，含煤系数为 11.3%。可采煤层总厚为 12.55m，可采含煤系数 为 8.1%。 山西组厚 29.40m64.6m，平均厚 46.0m，含煤 4 层，自上而下编号为 1、2、3-1、3 号，煤层总厚 4.87m，含煤系数 10.6%，其中 3-1 号煤层为全 区不可采煤层，1 号、2 号、3 号煤层为主要可采煤层，平均厚 4.63m，可 采含煤系数为 10.1%。 太原组厚 87.6m108.6m，平均厚 98.0m，含煤 8 层，自上而下编号为 4、5、6、7-1、7、8、9-10-11、11a，煤层总厚 11.33m，含煤系数 11.6%，其中 9-10-11 号煤层为主要可采煤层，其余各煤层均为不可采煤层。 可采总厚 7.92m，可采含煤系数为 8.1%。 2、可采煤层 可采煤层情况详见表-1-1。 可采煤层情况一览表 表 1- 2-3 地层 单位 统 组 可 采 含 煤 系 数 （ % ） 煤 层 号 煤厚(m) 最小最大 平均厚（点数） 间距 (m) 结 构 厚度 变异 系数 r (%) 可 采 性 指 数 (km) 稳 定 性 可 采 性 1 0.40-1.720.98(74) 简单 32 0.91 较 稳 定 大 部 可 采 2 1.23-4.642.58(90) 较 复 杂 23 1.0 稳定 全 区 可 采 下 二 叠 统 山 西 组 10. 1 3 0-1.841.07(64) 简单 52 0.78 不 稳 定 局 部 可 采 上 石 炭 统 太 原 组 8.9 9-10-11 9.4-10.59.83(72) 5.88 10.29 72.53 复 杂 21 1.0 稳 定 全 区 可 采 （一）1 号煤层 位于山西组中上部，上距 K8 砂