采矿工程毕业设计（论文）-赵庄五矿2.40Mta新井设计（全套图纸） .pdf

辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 中国是世界最大产煤国，煤炭在中国经济社会发展中占有极重要的地位。煤炭是工业 的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占 75%以上。煤炭发展的快慢，将直接关系到国计民 生。作为采矿专业的一名学生，我很荣幸能够为祖国煤炭事业尽一份力。毕业设计是毕业 生把大学所学专业理论知识和实践相结合的重要环节，使所学知识一体化，是我们踏入工 作岗位的过度环节，设计过程中的所学知识很可能被直接带到马上的工作岗位上，所以显 得尤为重要。 学生通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及 内容，培养实事求是、理论联系实际的工作作风和严谨的工作态度，培养自己的科学研究 能力，提高了编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能 力。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 该说明书为赵庄矿 2.4mt/a 井田初步设计说明书，在所收集地质材料的前提下，由指 导教师给予指导，并合理运用平时及课堂上积累的知识，查找有关资料，力求设计出一个 高产、高效、安全的现代化矿井。 本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环 节进行了详细的叙述，并进行了技术和经济比较。论述了本设计的合理性，完成了毕业设 计要求的内容。同时说明书图文并茂，使设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中， 得到了指导老师的详细指导和同学的悉心帮助，在此表示感谢。由于设计时间和本人能力 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 2 有限，难免有错误和疏漏之处，望老师给予批评指正。 1 矿区概述及井田特征 1.1 矿区概述 1.1.1 地理位置交通条件 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 赵庄井田东南距高平市 17km，太（原）焦（作）铁路和 207 国道从井田东侧通过， 长(治)晋(城)二级公路和长(治)晋(城)高速公路从井田东侧约 20 km 处通过。井田北距 太焦铁路赵庄车站 3.3km，南距西阳车站 4.7km，该矿工业广场与附近干线公路和铁路 间均有柏油公路连接，由井田经铁路、公路向北可达长治、太原，向南可通晋城、焦作， 然后通往全国各地，交通运输便利 (详见交通位置图)。 井田浅部以 2 煤层潜伏露头线为界，深部以+140 煤层底板等高线为界，东北部至第 27 勘探线，西南部至第 32 勘探线。矿井走向长 4.0 千米，倾斜长 4.42 千米，面积约为 15.4 平方公里。井田内共有 3 层煤，均是全区发育，煤层分别是：2 层煤、3 层煤、15 层煤。 赵庄五矿设计生产能力为 2.4mt/a。 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 4 1.1.2 地形、地貌 赵庄井田位于太行山南段西缘，沁水煤田之东缘，地貌形态属于丹河流域侵蚀中低 山区，井田东部为开阔的丹河河床，中西部为中低山和黄土梁、峁，总的地势为西高东低， 地形最高点位于西南部山顶，标高 1310.66m，最低点为东部丹河河床，标高 878.00m，最 大相对高差 432.66m。表土层较厚，平均 140 米左右。 1.1.3 河流及水体 丹河为井田及附近主要河流，在井田东部边界处由北向南流过，属黄河流域沁河水 系丹河支流。丹河河水流量受季节性影响较大，旱季水量较小，雨季水量增大。其观测流 量 0.00415m3/s(1998 年 6 月 30 日)1.4088m3/s(1998 年 7 月 22 日)，历史最高洪水位为 890.30m。另外，井田内还发育有三条较大沟谷，由东向西依次为冯家村沟，釜山村沟和 海则沟。其中，东部冯家沟村由西北向东南穿越井田东部，平时干涸无水，仅雨季有短暂 洪水排泄，向东排入丹河。中部釜山村沟由西北向东南穿越井田中部，属季节性河流，平 时有微小流水，雨季汇集洪水后水量猛增，向东南流出井田汇入丹河。东河道中段釜山村 西建有一处水库釜山水库，水库常年储水，为井田最大地表水体。井田西部海则沟由东 北向西南穿越井田西北部，向西南汇入沁河，属季节性河流，平时有细小流水，雨季汇集 洪水后水量增大。 1.1.4 气候条件及地震情况 本区属大陆性气候。据晋城市气象站观测资料：年平均气温为 10.88，最高气温为 38.6，最低气温为- 22.8；年降水量为 292.01008.8mm， 69 月份降水量占全年的 70%；年平均蒸发量为 1009.6mm，干旱指数为 1.58,属半湿润区；该区夏季多东南风，冬 季多西北风，最大风速十级。一般为 34 级；全年无霜期 180d 左右，每年 11 月至次年 3 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 月为结冰期，冻土深度一般为 0.300.43m。 据历史记载，高平市先后曾发生过大小地震 42 次，其中 45 级具有破坏性地震 8 次。据中华人民共和国建筑抗震设计规范 （gb500112010） ， 本区属 6 度地震带，基 本地震加速度值 0.05g。 1.1.5 矿区经济情况 整个赵庄矿区位于高平市境内，泽州盆地北端，太行山西南边缘。东西广 41 公里， 南北纵 37 公里，总面积 946 平方公里。人口 48 万左右。该市土质比较肥沃，主要农作物 有玉米、谷子、小麦等，由于农田水利基本建设发展较快，亩产水平逐年提高。工业主要 有采矿、冶金、化肥、水泥、发电、农机、副食品及手工业。 1.1.6 电源、水源及建筑材料来源 该矿区的电力由位于晋城市区的发电厂供给。建筑材料主要从高平市购得。 丹河从井田东部边界处由北向南流过，流量 0.0042m3/s- 1.4088 m3/s。水质已轻度污 染，且河水流量随季节变化较大，不宜作为供水水源。井田内地表水、浅层地下水不能满 足工业用水耍求。矿井正常涌水量可达 3927m3/d 以上，经简单处理后，一般可作为工业 用水等。奥陶系中统石灰岩岩溶水为区域范围内重要的供水来源，因此可作为矿井建设永 久性水源地的重要选择对象。该矿目前已打了四眼奥灰水源井，现矿区生活用水即取自深 层奥灰水。 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 6 1.2 井田地质构造特征 1.2.1 井田地质构造 山西省东南部位于中朝准地台内二级构造单元山西中隆起区的中部和南部。 晋东南 区受燕山期构造运动控制，主要构造形迹有： （1） 、 太行山复式背斜隆起带位于太行山的中段和南段， 核部由太古界赞皇群和震旦 系地层组成，两翼由古生界地层组成。复背斜的主轴线自阳邑上八里沁阳北部济源 北部，由南北向转为东西向，形成向南东向突出的弧形。 （2） 、武（乡）阳（城）凹褶带 该带呈北北东南南西方向斜贯沁水盆地，总体为一复式向斜，出露地层主要是二、 三叠系。其主要构造形迹是一系裂褶皱，局部见压性断裂，它们的延伸方向大致为北 25 东。该带褶皱虽普遍发育，但规模不大，一般 10- 20km，极为开阔平缓。 （3） 、晋（城）获（鹿）褶断带 北自河北省获鹿，向南经左权县清城、拐儿镇、桐峪、石梁、潞城、长治市东侧、高 平，延伸至晋城市以南，长 250km 以上，宽 20- 25km。总体走向为北 2325东。由断 裂和与之平行的褶皱组成。在北地区出露地层主要为中奥陶统，主要构造形迹有长治大断 裂、老顶山背斜、韩店- 高平间褶断群、伊侯山背斜、晋城白马寺断层带等。 1.2.2 地层 本井田位于沁水煤田南部晋城矿区东北部， 井田内主要出露地层为二叠系上统上石盒 子组，二叠系上统石千峰组及三叠系下统刘家沟组。第四系分布于山梁和沟谷，结合钻孔 资料由老至新分述如下： （1） 、奥陶系(o) .中统上马家沟组(o2s ) 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 本井田所施工的 2 个奥灰水文孔，揭露本组厚度 214.33- 264.71m。主要由深灰色巨厚 层状石灰岩组成。 .中统峰峰组(o2f ) 为煤系地层基底，厚 141.68- 160.33m，平均 151.00m。与下伏地层上马家沟组为整合 接触。上部为灰色- 灰白色巨厚层状隐晶质石灰岩、局部裂隙发育，具方解石脉，间夹有白 云岩及角砾状灰岩局部为泥质石灰岩。中部为灰色角砾状石灰岩，泥灰岩和石灰岩，灰色 白云岩和泥质白云岩，局部溶洞发育，裂隙内充填有方解石脉。下部灰色石灰岩，浅灰色 中厚层状白云岩，含泥石灰岩，局部溶洞发育。 （2） 、石炭系(c) . 中统本溪组(c2b) 与下伏峰峰组呈平行不整合接触。厚 2.20- 20.18m，平均厚 14.27m。主要由浅灰色含 铝泥岩、铝质泥岩、深灰色泥岩组成，中、下部夹石英砂岩，偶见薄煤层及石灰岩。砂岩 多呈不等粒结构且含细砾，碎屑以石英为主，次为泥岩屑、硅质岩屑。底部常具一薄层铁 质泥岩或铁质粉砂岩，含黄铁矿结核或透镜体，即“山西式”铁矿。该组属泻湖潮坪沉 积。 . 上统太原组(c3t) k1 砂岩底至 k7 砂岩底，与下伏地层呈整合接触。为井田内主要含煤地层之一，厚 81.88- 109.41m，平均 97.67m。由深灰灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石 灰岩组成。为典型的海陆交互相沉积。 （3） 、二叠系(p) . 下统山西组(p1s) k7 砂岩底至 k8 砂岩底，与下伏地层呈整合接触。是井田内主要含煤地层之一。厚 43.23- 65.17m，平均 53.62m。由灰- 深灰色中- 细粒砂岩、粉砂岩和灰黑色泥岩及煤层组成。 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 8 主要可采煤层 3 号煤位于本组下部。 . 下统下石盒子组(p1x) k8 砂岩底至 k10 砂岩底， 与下伏山西组呈整合接触。 厚 44.70- 96.38m， 平均 66.99m。 由灰绿色、灰色泥岩、砂质泥岩；间夹黄绿色、浅灰色砂岩组成。顶部为灰白色铝质泥岩， 以高岭石为主，含大量菱铁质鲕粒及黄铁矿团块，俗称“桃花泥岩” ，是 k10 砂岩良好的 辅助标志。底部 k8 砂岩以细粒砂岩为主，成份石英为主、长石次之、含云母，菱铁质显 示交错层理。 本组系上三角洲平原曲流河湖泊相沉积。 . 上统上石盒子组(p2s) k10 砂岩底至 k14 砂岩底，与下伏地层呈整合接触。一般厚 500m 左右，由黄绿色、 灰绿色、灰白色砂岩，黄色、黄绿色、紫红色等杂色泥岩、粉砂岩组成。根据岩性特征可 将本组分为三段。区内仅出露上段顶部地层。 下段(p2s1)：k10 砂岩底至 k12 砂岩底，厚 149.85- 219.25m，平均 190.02m。主要由 灰绿色、灰色、黄绿色、局部夹紫红色斑块的泥岩与灰绿色、灰白色砂岩互层组成。泥岩 成份主要为水云母及高岭石， 局部泥岩中含菱铁质鲕粒。 中上部夹铁质砂岩及锰铁质结核。 砂岩成份主要为石英、长石、钙化岩屑，次为硅质及粘土岩屑等，含少量绿泥石及重矿物。 底部 k10 砂岩为浅灰色、灰白色中细粒砂岩，局部为粉砂岩，交错层理发育。该地层中扩 区中见出露。 中段(p2s2)：k12 砂岩底至 k13 砂岩底，厚 73.80- 151.20m，平均 93.20m。由黄色、 灰黄色、局部夹紫红色的泥岩及粉砂岩互层，夹巨厚层状的黄绿色、灰白色砂岩组成。底 部 k12 砂岩为灰白色、灰绿色含砾中粗粒砂岩、大型交错层理发育。该地层中扩区中见出 露。 上段(p2s 3)：k13 砂岩底至 k14 砂岩底，厚 184.54- 235.50m，平均 210.93m。由灰黄 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 色、黄色、紫红色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,浅灰色、灰黄色砂岩组成。顶部泥岩中夹 2- 3 层褐黄色、灰白色、紫红色相间的彩带状燧石薄层。底部 k13 砂岩为灰白色含砾中粗粒砂 岩，交错层理发育。本组系半干旱湖泊曲流河沉积。该地层扩区中见出露。 .上统石千峰组(p2sh) 以 k14 砂岩与下伏地层呈整合接触，厚约 200 余米，广泛出露于本区西北部。由灰 黄色、黄绿色砂岩，紫红色、棕红色泥岩组成。上部泥岩中含大量似层状灰岩或钙质结核。 根据岩性特征将本组分为上、下两段。 下段(p2sh1)：井田内仅有 2 孔揭露，厚度 103.92- 112.73m，平均 108.33m。由黄绿色 中粗粒砂岩夹紫红色泥岩组成，泥岩中含钙质结核，井田西部大面积出露。主要由黄色、 灰黄色中粗粒砂岩夹紫红色泥岩组成。底部 k14 砂岩为灰白、黄绿色含砾中粗粒砂岩，大 型板状交错层理发育，含石英、燧石细砾，地貌上常形成陡崖。本段系曲流河体系沉积。 上段(p2sh2)：厚度约 100m 左右，分布于本井田西部边缘。由紫红色、棕红色泥岩、 砂质泥岩夹黄绿色砂岩组成，泥岩中常含钙质结核及似层状淡水灰岩。底部以一层厚层状 色泽鲜艳的红色泥岩与下伏下段地层分界。系干旱湖泊体系沉积。 （4） 、三叠系下统刘家沟组(t1l) 井田内出露厚度约 70m，分布于本井田的西北角。主要岩性为砖红色，棕红色细中 粒砂岩、粉砂岩，并夹有薄层紫红色泥岩。底部以一层厚层状长石石英砂岩与下伏石千峰 组地层分界，与下伏地层呈整合接触。本组系辫状河沉积。 （5） 、第四系(q) .中更新统(q2) 厚 0- 15m，平均约 5m。与下伏地层呈角度不整合接触。区内广为分布。主要由黄灰 色、浅红色砂质粘土、粘土组成。常含钙质结核，有时夹砾石。 .上更新统(q3) 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 10 厚 3- 61m，平均约 31m。区内分布广泛。主要岩性为浅黄色、褐黄色砂质粘土，含砂 粘土夹钙质结核，孔隙发育。 .全新统(q4) 厚 0- 20m，平均约 8m。主要分布于丹河、苏里河、田良河河谷一带。以细砂、粉砂、 砂土及砾石组成，为一套近代河床冲积和山前洪积物。 1.2.3 构造 安家村西正断层（f1） 位于井田西南部安家村西约 1km 处， 为地表出露断层， 据地表观测， 断层延伸 550m， 走向 n60e，倾向 n30w，倾角 75，落差 15m。 回沟向斜（s1） ： 位于井田中部，北起回沟村东，自釜山水库西向南延伸至 2801 号钻孔北消失。轴向 北北东向， 井田内延伸约 1.3km。 核部出露地层为上石盒子组上段地层， 两翼倾角 4- 8。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 综合柱状图 fig.1- 1 synthesis histogram 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 12 1.3 煤质及煤层特征 1.3.1 煤的物理性质 2 号煤层为黑色，玻璃金刚光泽，断口参差状贝壳状，内生裂隙不太发育。 以亮煤为主，暗煤次之，少量镜煤。条带状结构，层状构造，属半亮光亮型煤。 3 号煤层为黑色、条痕为黑色，参差状及贝壳状断口，玻璃金刚光泽，内生 裂隙较发育。以亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤条带。细中条带状结构，层状构造。属半 亮光亮型煤。 15 号煤层为黑色、 条痕黑色， 参差状- 及贝壳状断口， 玻璃- 金刚光泽。 以亮煤为主、 暗煤次之，夹镜煤条带，细条带状结构，见黄铁矿结核及散晶。属半亮- 光亮型煤。局部可 见半暗煤。 2008 年扩区补勘工作对 2、3、15 号煤层分别采样作了煤的力学性质测试，其结果见 表 1- 1。 表 1- 1 table 1- 1 煤层号 抗压强度 （mpa） 抗拉强度 （mpa） 抗剪强度 泊松比 内摩擦角 凝聚力系数 2 6.4 0.5 2742 1.7 0.29 3 6.0- 6.4 6.3 0.5 2539 1.6 0.33 15 4.6 0.1 2023 0.8 0.34 1.3.2 井田内可采及煤层间对比 井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组与二叠系下统山西组。 （1） 山西组（p1s） 地层厚度 43.23- 65.17m，平均 53.62m。一般含煤 2- 3 层，由上而下编号的煤层为 1、2、 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 3 号。煤层总厚度平均 6.76m，含煤系数 12.61%。其中可采煤层总厚度平均 6.41m，可采 含煤系数 11.95%。 （2） 太原组(c3t) 地层厚度 81.88- 109.41m，平均 97.95m。含煤 6- 13 层，一般 8- 10 层。本组自上而下编 号的煤层有 5 号、6 号、7 号、8 号、9 号、10 号、11 号、13 号、14 号、15 号和 16 号。 煤层总厚度平均8.03m， 含煤系数8.20%。 可采煤层总厚度平均5.40m， 可采含煤系数5.51%。 其中全区主要可采的 15 号煤层位于本组下部一段，局部可采的 8 号煤层位于本组上部三 段。其余煤层（如 9、14、16 号）虽见有零星可采点，但难以构成具有工业价值的可盘区 段。 可采煤层 本井田内主要可采煤层有山西组 3 号煤层及太原组 15 号煤层。局部可采煤层有山西 组 2 号煤层及太原组 8 号煤层。现分述如下： （1） 2 号煤层 位于山西组中上部，上距 k8 砂岩 10.74- 28.32m，平均 17.25m，下距 3 号煤层 20m， 煤层厚度 5m，含 0- 2 层夹矸，结构简单。煤层变异系数 43，可采系数为 0.50。为不稳 定的局部可采煤层。可采地段主要为井田东部，另在井田西部 3201 号孔和长补 53 号孔处 分布小片可盘区。其顶板主要是泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部为细中粒砂岩。底板为泥 岩、砂质泥岩，局部为炭质泥岩或粉砂岩，个别点为细、中粒砂岩。 （2） 3 号煤层 位于山西组下部， 上距 k8 砂岩 30.30- 46.07m， 平均 38.86m； 下距 k7 砂岩 5.63- 11.81m， 平均 8.97m。据以往勘探资料结合井田内井下巷道见煤点资料，煤层厚度 5m，属全区稳定 的全区可采煤层。该煤层在井田西部长补 44 号孔处钻探打丢，测井解释为 0.30m，应属构 造异常点；在西部长补 58 号孔处厚度达 10.60m，属厚度异常点，其原因有待进一步研究。 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 14 该煤层含泥岩、炭质泥岩夹矸 0- 3 层，结构简单较简单，以距顶板约 0.50m 左右和距底 板约 1.00m 左右的两层较为稳定(厚度 0.10- 0.30m)。顶板主要是泥岩、砂质泥岩、次为粉 砂岩，局部为中、细粒砂岩或粉砂岩。底板为黑色泥岩、砂质泥岩，深灰色粉砂岩。 （3） 15 号煤层 上距 k2 石灰岩平均 0- 2.70m，平均 0.60m。煤层厚度 2.20- 6.41m，平均 4.5m。煤层稳 定、厚度较大，厚度变异系数 18%，可采系数 1。为全区可采煤层。结构简单- 复杂，含 0- 5 层夹矸。顶板一般为泥岩、钙质泥岩、泥质灰岩。老顶为 k2 石灰岩。底板主要为泥岩。 表 1- 2 主要可采煤层情况一览表 table 1- 2 main can caimeiceng situation list 组 煤 层 号 厚度(m) 层间距(m) 厚度稳定性 煤层顶底 板岩性 可采性 最小最大 平均 最小最大 平均 结 构 夹石 情况 稳 定 性 顶板 底板 山西组 2 0- 3.02 0.71 简单 0- 2 不稳定 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 泥岩 砂质泥岩 局部 可采 9.40- 25.69 20.68 3 4.56- 6.83 5.70 简单 较简单 0- 3 稳 定 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 全区 可采 30.53- 41.07 35.13 太原组 8 0- 2.85 1.22 简单 0- 2 不稳定 泥岩 砂质泥岩 泥岩 砂质泥岩 局部 可采 38.92- 60.79 50.32 15 2.20- 6.41 4.18 简单- 复杂 0- 5 稳 定 泥岩 泥质灰岩 泥岩 全区 可采 煤层对比 （1）. 对比方法及依据 井田内含煤地层沉积稳定，岩性组合及地球物理特征规律明显，煤层、标志层自身特 征显著，分布广泛，这就为煤层对比提供了可靠的地质依据。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 本次主要采用的是标志层及层间距法，特殊层段辅以物性特征，结合岩性组合规律， 沉积环境分析、古生物等予以合理解释。主要标志层情况详见表 1- 3。 1- 3 标志层情况一览表 table 1- 3 mark layer situation list 地层单位 标志层 岩石名称 厚度 层间距 岩性及物性特征 下 石 盒子组 k8 中细粉砂 岩 0.75- 11.70 3.54 灰- 灰白色、主要成份为石英夹 泥岩包体、 具交错层理， 三侧向 电阻率呈中高阻异常， 自然伽玛 为中低异常反映。 24.94- 46.07 38.06 山西组 3 煤 0.30- 10.60 5.70 厚度大、 稳定。 电阻率曲线为高 阻“笋”状反映，三侧向电阻率 为突出高阻异常， 密度曲线呈低 密度“箱”状，自然伽玛为较宽 的低幅值反映。 1.82- 11.81 8.97 k7 细粒砂岩 (偶有粉砂 岩) 0.60- 3.10 1.70 灰色、 具波状层理， 小型交错层 理， 电阻率曲线形态呈针叶状区 别于其它岩层。 1.10- 8.16 2.51 太原组 k6 燧石灰岩 1.05- 4.60 2.77 深灰色、 含燧石结核。 石灰岩 突出的 高阻异 常，最 低的自 然伽玛 和高密 度反 映，形 成明显 的组合 特征。 3.48- 14.78 9.67 k5 石灰岩 2.70- 6.33 3.44 深灰色、含海百合茎 等动物碎屑化石。 19.98- 49.47 26.68 k4 石灰岩 0- 3.36 1.27 深灰色、微晶方解石 为主、含动物化石及 碎屑，含黄铁矿、少 量泥质。 7.40- 19.63 12.04 k3 石灰岩 0- 4.13 3.04 深灰色、含蜓、腕足、 海百合茎等动物化 石。 7.98- 18.75 11.72 k2 石灰岩 5.26- 9.24 7.25 深灰色、厚度大、稳 定， 含蜓等动物化石， 含硅质团块。 8.35- 26.70 17.57 k1 细粒砂岩 0- 12.52 1.59 浅灰- 灰白色， 成份以石英为主， 硅质胶结。 （2） 各煤层对比标志 2 号煤层：位于 k8 砂岩至 3 号煤层之间的两套砂岩之间，平均 5.00m；下距 3 号煤层 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 16 17.40- 25.69m，平均 20.00m。顶、底板多为灰黑色粉砂岩、泥岩。层位稳定、厚度不稳定。 3 号煤层：位于山西组下部，以煤层本身厚度大、结构简单- 中等，层位和厚度稳定。 容易区别于其它煤层。 15 号煤层：上距 k2 石灰岩 0.67- 2.75m，平均 4.5m。上距 3 号煤层 74.03- 100.47m，平 均 85.00m。 1.3.3 其他有益矿产 井田内与煤层共（伴）生的其它矿产主要有铝土质泥岩、铁矿和稀散元素等。2004 年 和 2009 年补充勘探时对本溪组所含铝质泥岩和铁矿层仅在钻孔中 2、3 号煤层中的稀散、 放射性元素进行了采样测试工作。现就各有益矿产赋存情况及品位变化情况分述如下： （1） 本溪组铝土质泥岩 本溪组铝质泥岩主要赋存于该组中下部，常见一层，局部可见 2- 3 层，厚 0- 4.30m。为 浅灰- 灰白色，块状，局部具鲕状结构。常含菱铁矿和黄铁矿结核，比重较大，根据 2801、 2802、3101 号钻孔采样分析结果，其 sio2 含量 34.98- 38.08%，平均 36.90%，al2o3 含量 为 31.66- 34.61%，平均 32.68%，铝硅比值仅为 0.88，远未达工业品位要求（铝矿边界品位 al2o340% al/si2.6） 。 （2） 本溪组铁矿 分布于本溪组内的铁矿，多呈结核状、透镜状夹于其它岩层中，厚度变化大且不连续， 主要位于该组底部，厚 0- 3.00m。据 2203、2802、3101 号钻孔采样分析结果，铁质结核中 的 fe2o3 含量为 21.64- 43.45%，平均 32.32%，达工业品位的仅为单孔分布，属局部富集。 总之，本组铁矿由于分布零星，极不稳定，埋藏又深，暂无工业开采价值。 （3） 稀散元素 2、3 号煤层中的稀散和放射性元素锗、镓、钍与钒含量见表 4- 3- 1。从表中可以看出， 井田内 2、3 号煤层中的稀散、放射性元素含量均未达到工业品位的要求。 1.3.4 地质勘探程度 在勘探初期针对该区特点，首先，原则上对全井田采用先线后面，全面控制，点线配 合，重点解剖，然后循序渐进，逐步提高勘探程度，储量级别等，通过四次勘探，补充并 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 借鉴邻区地质资料，比拟本井田上述地质因素特征，视其地质构造复杂程度为中等，煤层 较稳定且偏简单，勘探类型属于二类二型偏简单。 1.4 水文地质特征 1.4.1 水文地质条件 盆地中段东部，属高平晋城盆地三姑泉域水文地质单元。该泉域北起金泉山、色 头一带，以丹河与浊漳河南源地表分水岭为界，与辛安泉域相邻；西北以丹河与沁河地表 分水岭为界，西南以晋获断裂带白马寺断层为界，与延河泉域毗邻；南界以近东西向弧形 褶断带地堑构造为界，自大箕- 三姑泉- 南石瓮一线为界；东至太行山麓隔水层隆起地带， 从柳树口- 夺火- 黄金窑- 马圈一带，与焦作泉域分界。 区域东部地势高竣，出露一套碳酸盐岩地层，呈南北向长条状分布，含岩溶裂隙水。 向西地势逐渐降低。区域中部和西部地区属高平- 晋城盆地，多被切割成黄土丘陵和低山， 海拔 800- 1100m。其间堆积厚度不等的松散沉积物，含有若干孔隙含水层。中西部有大量 古生界碎屑岩地层出露，含一系列裂隙含水层，一般富水性较弱。盆地范围内奥陶、寒武 系石灰岩地层自东向西、自南向北埋藏逐渐加大，富水性相对减弱。 丹河为井田及附近主要河流，从井田东部边界处由北向南流过，属沁河支流，黄河 水系。丹河河水流量受季节性影响较大，旱季时水量较小，雨季时水量增大。井田及附近 还有一些中、小型水库，如釜山水库、赵庄水库、王村水库、米山水库等。 1.4.2 区域含水层 区域内主要划分四个含水层组及二个隔水层组。 （1）碳酸盐岩含水层组 . 奥陶系下统白云岩、石灰岩岩溶裂隙含水层：厚度 64- 209m，中下部岩溶裂隙较 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 18 发育，钻孔单位涌水量 0.06- 8.10l/s.m，矿化度小于 500mg/l，水质属 hco3so4- camg 或 hco3- camg 型。 . 奥陶系中统石灰岩、角砾状灰岩岩溶裂隙含水层：厚度 400- 600m，局部石灰岩岩 溶裂隙较发育，泥灰岩相对隔水。据邻近收集的资料，钻孔单位涌水量 0.08- 24.80l/s.m， 水质属 hco3so4- camg 或 hco3- camg 型。由于近二十多年来地下水的大量开采， 水位已经下降了十至数十米，根据较新资料推断的高平矿区和晋城矿区奥灰水位等高线。 . 岩溶地下水的补给、径流及排泄条件：三姑泉域在区域东部及南部灰岩裸露区， 大气降水是岩溶地下水的主要补给来源； 丹河在进入岩溶地区后， 多呈干谷或间歇性河流， 大量补给岩溶地下水；此外，其它含水层水通过构造导水通道也可成为岩溶地下水的补给 来源。由于地形，地势及构造条件的影响，地下水在由北向南径流过程中，在特定部位地 下水便以上升泉的形式排泄，如白洋河泉、郭壁泉等。晋城三姑泉为岩溶地下水的最终排 泄点。三姑泉出露于丹河河谷中，泉水标高 302.33m，流量 3.0- 3.5m3/s。近年来由于大量 的人工开采，泉流量变小，人工排泄代替了自然排泄。 （2）碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶含水层组 为上石炭统太原组一套海陆交互相沉积地层，由砂岩、泥质岩、煤层和 3- 5 层石灰岩 组成，厚度 90m 左右。其中石灰岩、砂岩为主要含水层，富水性取决于岩溶和裂隙发育程 度。 钻孔单位涌水量一般为 0.05- 0.42 l/s.m， 渗透系数 0.005- 2.850m/d， 水质属 hco3- na ca 或 hco3so4- naca 型。 （3）碎屑岩裂隙含水层组 主要包括三叠系、二叠系的一套陆相、过渡相碎屑岩层。由砂岩、砂质泥岩、泥岩及 煤层组成，厚度 320- 435m。含水空间以风化裂隙和构造裂隙为主，含裂隙水。钻孔单位涌 水量为 0.02- 0.47 l/s.m，渗透系数 0.004- 1.750m/d，水质属 hco3- cana 或 clna 型。 以上两个含水层组，由于受构造的影响，在区域东部壶关一带和南部的高平、晋城地 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 区有较大面积出露，直接接受大气降水的补给；另外，通过构造通道等也可接受其它含水 层水的补给。含水层组内各含水层一般相对独立，其间水力联系微弱，具有各自不同的水 压值。地下水的运动一般以层间径流为主。在径流过程中，因沟谷切割、径流受阻，常形 成泉排泄于地表。 （4）松散岩类孔隙含水层组 由第三系、第四系松散沉积物组成，分布于高平、晋城盆地及丹河河谷地带，厚度变 化大。其中含水层段主要由含砂粘土、粉细砂及砾石组成。含水差异性大，水位埋藏浅， 受地形地貌控制明显。钻孔单位涌水量为 0.14- 2.78l/s.m，渗透系数 0.01- 24.00m/d，水质 属 hco3- ca 或 hco3so4- k+naca 型。 地下水主要补给来源为大气降水， 水位受季节影响变化较大。 径流区及排泄区不明显， 一般以排泄于地表为主，局部也可通过构造等导水通道补给下伏含水层。 1.4.3 区域隔水层 （1）中、下石炭统泥岩、铝质泥岩隔水层组 主要由泥岩、铝质泥岩夹薄层砂岩组成，位于 15 号煤层底至中奥陶统灰岩顶之间。 阻隔了奥陶系石灰岩含水层组与碎屑岩夹碳酸盐岩含水层组之间的水力联系。 （2）碎屑岩类层间隔水层组 主要由具塑性的泥岩等组成，呈层状分布于各砂岩含水层之间，阻隔各砂岩含水层之 间的垂向水力联系，使各含水层呈层状相对独立。 1.4.4 区域地下水补、迳、排条件 区域各含水层的补给主要由井田内或井田外围基岩出露地区直接接受大气降水补给 和地表水体渗透补给，在导水构造发育地段可接受上部含水层沿构造裂隙向下越层补给。 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 20 区域地下水和迳流方式，大都沿含水层底面由高处向低处渗透迳流，本区奥灰岩溶水 总体由北向南迳流，本井田处于区域西北部迳流区。 区域地下水的排泄方式为：石炭二叠系灰岩、砂岩含水层大多在地形切割较深的沟谷 低洼处泉水溢出，煤系地层中的含水层在矿井开采时以矿坑水排出地表亦为排泄方式之 一。第四系松散含水层除在地形低洼处泉水排泄外，在大的河岸处开凿的浅层农用水井亦 为排泄方式之一。深部奥灰水的排水方式则主要为泉水排泄，即区域奥灰水由此向南集于 南部晋城市泽州县孔庄村东北的丹河河谷西岸以群泉溢出，包括三姑泉和郭壁泉在内群泉 多年平均流量达 7.2m3/s。 区域奥灰水的另一方式为开凿水源井进行人工开采， 奥灰水已成 为工农业用水的主要水源之一。 1.5 主要含水层 1.5.1 地表水体 井田及附近主要地表河流为丹河和釜山河，丹河发源于井田以北丹朱岭西部后沟村 西北。从井田东部边界处由北向南流过，为沁河支流。丹河河水流量受季节性影响较大， 旱季时水量较小， 雨季时水量增大。 据赵庄村西临时测流断面观测， 流量 0.0042m3/s （1998 年 6 月 30 日）1.4088 m3/s（1998 年 7 月 22 日） 。釜山河由西向北流经井田中部，属季 节性河流，水量很小，向东南汇入釜山水库。井田内其它沟谷平时一般无水，只有雨季时 才有洪水排泄。 另外，在井田中北部还分布一个较大的水库釜山水库。水库位于釜山村与四沟村 之间的大沟内，库区面积约 0.18km2，库容量 60 万 m3。库区内最大蓄水深度 10 余米，库 区最高水位标高 915m，该水库常年存水。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 1.5.2 主要含水层 （1）. 中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层 井田内隐伏于煤系地层之下，未见出露。埋藏深度 390- 617m 左右，由石灰岩、泥质 灰岩及白云岩等组成，为井田内主要含水层。2004 年 11 月2005 年 8 月山西煤田地质勘 探 114 队进行补充勘探时有两个钻孔延伸至中奥陶统，揭露最大厚度 245.24m（2702） ，最 小为 227.98m（2805） ，两个钻孔均揭穿峰峰组而进入上马家沟组上部，其水位标高分别为 644.55 m，,792.88 m（以上两水文孔奥灰水水位标高均偏大，推测未打到上马家沟组含水 层段，所测水位应属峰峰组水位，仅供参考） 。从钻探揭露该含水层的情况看，岩溶裂隙 不发育，仅局部发育有少量溶隙、溶孔等。从简易水文情况看，该层位钻进中水位及消耗 量变化均不明显。 2007年114勘查院在井田内施工了海则2号孔， 揭露奥陶系峰峰组灰岩厚度106.75m， 单位涌水量 0.0016l/s.m，渗透系数 0.0089m/d，奥灰水水位标高 672.83m。2007 年晋城市 泽祥勘探测绘公司施工了泮沟 3 号孔与安家 1 号孔， 揭露奥陶系灰岩厚度分别为 393.60m、 355.33 m，终孔层位为上马家沟组底部，单位涌水量分别为 1.3917 l/s.m、0.269l/s.m，渗 透系数分别为 0.2936m/d、0.070 m/d，奥灰水水位标高分别为 634.066、634.34m，矿化度 分别为 333 mg/l、769 mg/l，水质类型均为 hco3so4 ca mg 型。从水文孔和水源 井奥灰水位资料分析，井田内奥灰水水位标高为 600- 680m。该含水层为一富水性不均匀的 弱强富水性的岩溶裂隙含水层。井田位于辛安泉域与三姑泉域地下分水岭南侧，奥灰含 水层富水性相对较弱。 另需说明，对照三姑泉域区域奥灰等水位线资料，本井田大多水文孔，水源井奥灰 水位标高资料与区域奥灰等水位线明显不符，是否是泉域西北部边界确定不准确或是其他 原因，尚待进一步做工作研究证实。 （2）. 上石炭统太原组岩溶裂隙含水层 该含水层由 k2、k3、k4、k5、k6 五层石灰岩组成，单层厚 0.30- 9.24m，平均总厚 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 22 度为 17.51m。根据钻孔揭露情况，除个别钻孔外，一般岩溶裂隙不发育。从简易水文情况 看，多数钻孔冲洗液均有少量漏失，钻孔水位变化较小。说明各层石灰岩局部发育岩溶裂 隙，其中以 k2、k3 为主。钻孔抽水试验成果为：单位涌水量为 0.0050- 0.0093l/sm，渗 透系数为 0.0056- 0.0355m/d，水质类型为 cl- co32- k+ + na+型水。 （3）. 下二叠统山西组及 k8 砂岩裂隙含水层 为碎屑岩裂隙含水层，井田内无出露，包括 k7、k8 砂岩及 3 号煤层顶板砂岩裂隙含 水层，构成主采 3 号煤层的充水水源。岩性以中、细粒砂岩为主，局部砂岩裂隙发育。钻 进至该层位时，消耗量一般变化不明显，仅个别钻孔发生漏水，最大漏水量达 1.00m3/h。 钻孔抽水试验，单位涌水量为 0.0025- 0.0227l/sm，渗透系数 k=0.0283- 0.1241m/d，水质 类型为 hco3k+na 型和 hco3 clk+na 型。 （4） 二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层 井田内上、下石盒子组厚度 300- 400m，含多层中粗砂岩，其中 k10 、k12 、k13， 厚度大，分布广，具有一定含水性，井田地表可见泉水出露，但涌水量均不大，一般 0.02- 0.08l/s 之间变化，厚弱富水含水层。 （5）. 基岩风化带裂隙含水层 该含水层的岩性因地而异，风化裂隙发育因岩性、构造及地形控制而不同，据井田 内水文孔抽水资料，其发育深度不超过 70m。该含水层一般富水性差异较大。钻孔抽水试 验结果，单位涌水量为 0.0052- 0.1291 l/sm，渗透系数为 0.052- 0.4551 m/d。水质类型为 hco3ca 型、hco3k+na 型和 hco3k+na ca 型。 （6）. 松散层孔隙含水层 该含水层主要由具孔隙的亚粘土、砂、砾石等组成，区内大面积出露。松散层厚度 一般小于 50m，一般 5- 20m。水位埋藏一般较浅，主要接受大气降水补给。该含水层渗透 性好，局部含水丰富。该含水层属富水性弱- 中等的孔隙含水层。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 1.5.3 主要隔水层 （1）. 石炭系上统太原组底部及中统本溪组隔水层 该层主要由具塑性的铝质泥岩、粘土质泥岩及砂质泥岩等组成，位于 15 号煤层底板 与峰峰组顶界之间，层厚 2.20- 20.18m，平均 14.27m。该层裂隙一般不发育，透水性差， 隔断其上覆与下伏含水层的水力联系，一般隔水性良好。 （2）. 二叠系砂岩含水层层间隔水层 主要由泥岩、砂质泥岩组成，单层厚度一般小于 20m。垂向分布呈平行复合结构， 阻隔上下各含水层层间的水力联系，起层间隔水作用。 1.5.4 主要含水层的补、径、排条件 井田内地表有松散层含水层、石千峰组及上石盒子组砂岩裂隙含水层分布，其余含 水层未见出露。 松散含水层主要接受大气降水的补给，向地表水及下伏风化带含水层排泄。在局部 地段松散含水层与风化带含水层可互为补给含水层。基岩风化带含水层主要接受大气降水 补给及松散含水层补给，由于沟谷的切割，局部以泉的形式排泄。 山西组、太原组含水层在井田范围内地表无出露，与上覆各含水层、下伏奥陶系含 水层均有一定厚度的隔水层相隔，水力联系微弱。含水层间夹数层隔水层，使含水层处于 分散间隔状态。它们之间存在着一定的水位差，在无构造沟通或隔水层未破坏的情况下， 则各含水层之间相互补给条件较差。总体来看，该含水层接受补给条件较差，径流主要以 层间径流为主，径流缓慢，排泄区不明显。 中奥陶统含水层，井田内上覆盖层厚度大，补给条件差。由于本区地处区域地下水 分水岭地带，地下水径流缓慢，局部可能滞流，流向总体是由北向南。 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 24 1.5.5 构造对地质条件的影响 1. 井田内主要断层为李家河正断层：位于井田北部，西自下海则村北，向东延伸出 井田外，井田内延伸约 4.2km。走向东部为北东东向，西部为东西向，倾向北北西正北， 倾角 70，落差 20- 50m。从剖面上分析，由于断层影响，在李家河村西南附近，15 号煤 层直接与中奥陶统石灰岩含水层接触，增加了煤层的充水性。 2. 陷落柱：井田内共发现陷落柱。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 25 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田位置与范围 赵庄井田位于高平市西北 17km 处，行政区划隶属高平市寺庄镇管辖。井田地理坐标 范围为东经 1124454.41125051.9， 北纬 35512.435551.7。 根 据中华人民共和国国土资源部 2011 年 3 月核发的第 c1000002009051120015391 号采矿许 可证， 井田批准开采山西组 3 号煤层， 批准井田面积 43.5099km2， 设计生产规模为 2.4mt/a。 井田范围由以下 13 个坐标点依次连线圈定。 表 2- 1 井田范围坐标点表 table 2- 1 field range points table 点号 1954 年北京坐标系 部定 3带(112.5) 2400 西安坐标系 3带 x y x y x y 1 3974450.00 19663360.00 3972982.100 527908.894 3973519.61 38392357.45 2 3972900.00 19665850.00 3971394.580 530374.016 3971928.33 38394847.09 3 3974660.00 19666850.00 3973138.450 531400.572 3973649.07 38395894.28 4 3976300.00 19666500.00 3974783.090 531075.899 3975298.72 38395594.85 5 3978300.00 19666500.00 3976782.190 531106.607 3977297.39 38395656.26 6 3977940.00 19665300.00 3976440.780 529901.612 3976974.48 38394445.99 7 3975600.00 19665300.00 3974101.820 529865.689 3974636.01 38394374.16 8 3976050.00 19664540.00 3974563.280 529112.931 3975109.05 38393628.46 9 3976014.00 1966510.00 3974558.460 527083.267 3975135.38 38391598.66 10 3978110.00 19662470.00 3976654.160 527075.465 3977231.27 38391623.04 11 397811.000 19657950.00 3976723.580 522557.392 3977370.08 38387105.85 12 3970700.00 19657940.00 3969316.830 522433.693 3969964.88 38386868.47 13 3970500.00 19660360.00 3969079.810 524849.604 3969690.80 38389280.86 富翔：赵庄五矿 2.4mt/a 新矿井设计 26 2.1.2 有关参数的确定 （1） 块段面积 资源/储量块段面积采用 mapgis6.5 程序在底板等高线图上直接读取。 因 2 号煤层为局 部尖灭和部分地段不可采，因此零点边界和可采边界线按如下方法圈定：由中点法求得煤 层零点边界线，不可采点与可采见煤点之间采用内插法求得可采边界点，各可采边界点依 次连线做为可采边界线。 （2） 厚度确定 块段平均厚度确定 块段平均厚度采用块段内和邻近控制点的见煤厚度的算术平均值。 块段凡有内插可采 边界者， 则按块段内插可采边界线所占比率和钻孔可采见煤点数选用适当数值(0.80m)参加 估算。 煤层采用厚度的确定 a. 煤层中单层厚度小于 0.05m 的夹矸，可与煤分层合并计算采用厚度，但并入夹矸后 全层的灰分(或发热量)、硫分应符合估算指标的规定。 b .煤层中夹矸厚度等于或大于煤层最低可采厚度 0.80m，煤分层分别视为独立煤层， 分别估算资源量；夹矸厚度小于煤层的最低可采厚度(0.80m)，且煤分层厚度均等于或大于 夹矸厚度时，可将上下煤分层厚度相加，作为采用厚度。 c. 结构复杂煤层和无法进行煤分层对比的复煤层， 当夹矸的总厚度不大于煤分层厚度 1/2 时，以各煤分层的总厚度作为煤层的采用