中国矿业大学采矿毕业设计.docVIP

第221页中国矿业大学2009届本科毕业设计中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名：李 洋 学 号： 21056052 学 院： 应 用 技 术 学 院 专 业： 采 矿 工 程 设计题目： 塔山矿4.0 Mt/a 新 井 设 计 专 题： 近水平厚煤层的高产高效 指导教师： 李 桂 臣 职 称： 讲 师 2009年6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 采矿05 学生姓名 李 洋 任务下达日期：2009年3月9日毕业设计日期： 2009年 3月9日至 2009 年 6月5日毕业设计题目： 塔山矿4.0 Mt/a新井设计毕业设计专题题目：近水平厚煤层的高产高效毕业设计主要内容和要求：院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要 本设计包括三部分：一般设计部分、专题设计部分和翻译部分。 一般部分为同煤塔山矿4.0Mt/a新井设计。塔山井田位于山西省大同煤田东翼中东部边缘地带，口泉河两侧，鹅毛口河以北、七峰山西侧，距大同市约30km，距离同煤集团公司所在地17km。塔山井田走向长3.57km，倾斜宽4.23km，面积约15.11km2。全井田工业储量718.81Mt，可采储量660.03Mt，按设计生产能力400万t/a计算，矿井服务年限为110年。 井田为平硐两水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车运输。矿井通风方式为中央并列式通风。矿井工作日为330天，工作制度为“三八”制。 一般部分共包括10章：1.矿区慨述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-盘区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。专题部分是近水平厚煤层开采的高产高效，主要两论述了高产高效的工艺方法选择和开采方式选择。翻译部分为Numerical simulation of wave propagation in grouted rock bolts and the effects of mesh density and wave frequency（灌浆锚杆波动传播数字模拟及网格密度和波频带来的影响），主要介绍了用数字模拟方法研究灌浆锚杆质量及其影响因素的技术。ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part.General part of the same coal mine in Tashan 4.0 Mt/a new well design. Tashan Mine in Shanxi Province, Datong Coal East central and eastern edges of the island, I fashioned sides of the river mouth north of feathers, siebengebirge the west side, from about 30 km Datong, the same distance Coal Group Company is located 17 km. Tashan mine to 3.57 km long, tilt 4.23km wide, with an area of about 15.11km2. Mine industrial reserves of 718.81 Mt, recoverable reserves 660.03Mt, By design production capacity of 4 Mt / a, mine service life of 110 years.Mine Adit 2 to the level of opening up. Roadway used to transport coal belt conveyor, auxiliary transport using trackless underground car transport. Mine ventilation for the central and concatenation ventilation. Mine working days to 330 days, work for the March 8 structure.General part comprises 10 chapters : 1. Mine expense covered mine geological features; 2. Mine realm and reserves; 3. mine system design and production capacity, length of service; 4. Mine development; 5. ready means-belt roadway layout; 6. mining method; 7. Underground transport; 8. Mine Hoist; 9. Mine ventilation and security technologies; 10. Mine basic technical and economic indicators.Thematic portion of the high productivity in high seam mining at small angles of inclination. mainly discusses the technological process and the mining mode for high productivity in coal mining.The translation: Numerical simulation of wave propagation in grouted rock bolts and the effects of mesh density and wave frequency, introduces the technique of useing numerical simulation to research the quality and the influencing factor in grouted rock bolts.目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.2井田地质特征61.3煤层特征142 井田境界和储量232.1 井田境界232.2矿井工业储量232.3矿井可采储量233 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限253.1矿井工作制度253.2矿井设计生产能力及服务年限254 井田开拓284.1井田开拓的基本问题284.2 矿井基本巷道385 准备方式-带区巷道布置485.1煤层的地质特征485.2带区巷道布置及生产系统516 采煤方法566.1采煤工艺方式566.2工作面经济与技术指标756.3回采巷道布置807 井下运输847.1概述847.2带区运输设备选择848 矿井提升888.1概述888.2主副平硐提升889 矿井通风及安全技术929.1矿井通风系统选择929.2全矿所需风量1009.3全矿通风阻力计算1059.4通风机选型1089.5防治特殊灾害的安全措施11210 设计矿井基本技术经济指标116专题部分近水平厚煤层开采的高产高效1171.高产高效采煤工艺方式选择1172.矿井高产高效开采模式选择1283.结束语139翻译部分英文原文140中文译文152参考文献：164致 谢165一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1位置与交通塔山井田位于山西省大同煤田东翼中东部边缘地带，距大同市约30km，距同煤集团公司17km。地理位置为东经1124932113930，北纬39524010。位于口泉河两侧，鹅毛口河以北，七峰山西侧。属大同市南郊区及朔州市怀仁县所辖。井田东北侧有京包铁路线、大秦线，东侧有北同蒲线均交汇于大同市铁路枢纽，并与口泉沟、云岗沟两条铁路支线相连，通往同煤集团公司各生产矿。井田内有口泉沟铁路支线。从大同市沿京包线至北京全长382km，至包头450km，沿北同蒲线至太原355km，沿大秦线至秦皇岛630km。井田东侧有大同至太原208国道及大同至运城高速公路。井田内沿口泉河有大同市至王村公路，有沿胡家湾沟、麻皮泊沟经盘道村去往鹅毛口乡的简易公路，鹅毛口乡怀仁公路与大同至太原的主干公路相交，可通往大同市、太原市、河北省、内蒙古等地。附近新型现代化大同机场正在建设中。此外，井田内各条沟中均有向外运输煤炭的简易公路。井田境内居民居住分布较散，且随棚户区改造完成全部迁徙搬迁完毕。本井田铁路、公路交通便利。交通位置见附图1.1-1。1.1.2自然地理、地形及地势大同煤田位于山西地台北端，黄土高原中部，周围环山，西北为牛心山，西南为洪涛山，东南为口泉山，东北面为雷公山。口泉山脉北起大同西部，南至朔州兰花口。煤田中部为一广阔起伏的低山丘陵台地，沟谷发育，山梁纵横。盘道村一带山地构成口泉河与鹅毛口河两水系的分水岭。塔山井田位于大同煤田中东部边缘地带，东接口泉山，北连口泉河，地面为低缓丘陵地形，地势东南高、西北低，大部分地带为山区，被黄土所覆盖，仅沟谷及山脊地区有岩层出露。井田内地形较为复杂，沟谷发育，生长有大量野草树木，也有少量农田耕地，大部分为旱地，水地极少。区内最高点海拔标高为+1653.2m，最低点为+1200m，相对高差453m。1.1.3 河流水系塔山井田属于海河流域永定河水系桑干河北岸支系，主要河流有十里河、口泉河、鹅毛口河。 1）十里河：位于大同市西南、井田北部的云岗沟内。流域面积1044km2，全长61.5km，河宽50600m，坡度0.2l，树枝状水系。小站水文站1954年测得最大洪峰流量224m3s，1952年最小流量0.003m3/s。2）口泉河：从井田中间穿过。流域面积600km2，全长 50km，河宽20150m，树枝状水系，坡度57%，为间歇性河流，流量甚小，主要靠矿坑排水补给。但雨季山洪暴发时流量猛增，1988年7月12日，据有关部门估计，洪峰流量600m3/s。3）鹅毛口河：位于井田南，流域面积110km2，全长 12km，河宽 80130m，河床坡度1.8%，树枝状水系。日常流量为0.043 m3/s 。1.1.4气象及地震烈度本区属中温带、大陆性气候，昼夜温差较大，冬季干燥寒冷，风沙严重，夏季炎热。年最高气温37，最低气温-28，年平均气温6.5。年最大降雨量634.7mm，年平均降雨量419.88mm，降雨主要集中在七、八、九三个月内。年平均蒸发量平均1880.1mm，一般大于降雨量的34倍。本区多为北西风和北风，次为西风和西北风，最大风速29m/s，平均风速3.0m/s。历年最大积雪深度22cm，冰冻期自十月上旬至翌年四月下旬，最大冻土深度161cm。根据简易井温测量结果及对小窑的调查成果看，本井田属地温正常区，无高温热害区。大同地区地震多以小震、群震形式出现。根据中国地震烈度区划图本区地震烈度为7。据国家地震局以震发烈1994011号文批复，工业场地和风井场地的地震烈度均为7。本设计根据有关部门规定工业场地建筑均按地震烈度7设防。1.1.5煤田开发现状大同煤田为“双系”煤田，上部赋存侏罗系煤层，下部赋存石炭二叠系煤层。侏罗系煤层赋存层数多，储量大、埋藏浅、煤质优良，开采历史悠久，目前大同煤田的主要煤炭产量仍然出至侏罗系煤层。同煤集团公司共有40个煤矿、49对矿井，核定生产能力5087万t，集团公司本部现有13个生产矿井和两个煤业股份有限公司，总设计能力为3330万t/a，1997年核定生产能力3405万t/a。其中有白洞煤业有限公司开采石炭系太原组3#煤层，其余各矿均在侏罗系煤层范围内开采。同煤集团各矿井沿口泉沟和云岗沟布置，口泉沟矿井设计生产能力总计为1335万t/a，云岗沟矿井设计生产能力总计为1995万t/a。2002年同煤集团公司生产原煤4008万t，2003年生产煤炭5171万t，2004年完成5300万t，煤炭生产增长率为9.3%。小煤窑情况：塔山井田上部的侏罗系煤层，由于挖金湾、王村、雁崖、白洞、四老沟矿和马口煤矿的多年开采，已基本采完。现有近百个小煤窑仍在开采大矿遗留的边角煤、煤柱和薄煤层。井田内侏罗系剩余储量很小，小煤窑服务年限也短，从总体上来说，对塔山矿井建设影响不大。本井田范围内石炭二叠系煤层尚无小煤窑开采。在井田外东部煤层浅部露头有北广峪、乱炭窑、灰窑沟、三国庙、炭窑峪（郊城）、炭窑岭（羊坊）、七峰山等七个地方小煤矿，开采35#、8#煤层，年产量一般为515万t，均为土法开采，开拓方式大多为斜井，各矿井井下涌水量微弱，35#煤层顶板管理困难，煤层有自然发火倾向。靠近井田南部有怀仁县虎龙沟煤矿，年设计生产能力0.6Mt，斜井开拓，生产初期开采8#煤层，日排水量5060m3。本井田以南部鹅毛口沟内还有窑子头，王卞庄、柴沟、石井等怀仁县联办矿，年设计生产能力均为0.3Mt，均已建成投产。1.1.6 区域经济概况大同市地处黄土高原东北边缘。是山西省北部地区的政治、经济、文化中心，是闻名全国的“煤都”。全市现辖城区、矿区、南郊区、新荣区四个区和阳高县、天镇县、广灵县、灵丘县、浑源县、大同县、左云县七个县，国土总面积14112.56km2，全市总人口284.8万人，农业人口占60%左右。大同地区主要农作物有玉米、春小麦、谷子、黍子、马铃薯、莜麦和豆类。此外还有蔬菜、油类和瓜果类等作物，其它如林业、牧业和渔业也发展较快。全市工业主要有煤炭、电力、化工、冶金、机械、建筑材料、轻纺等。煤炭工业是大同工业的主体，大同煤炭工业到目前已形成国家统配煤矿、市地方煤矿和乡镇煤矿全面发展的工业体系。大同煤是优质的动力煤，是火力发电很好的燃料。煤炭销往全国26个省、市，并远销欧洲、韩国、日本及其它东南亚国家和地区。1.1.7电源、水源状况1）电源状况大同地区附近现有五座火力发电厂，总装机容量为380万kW，其中大同一电厂装机容量为13万kW，大同二电厂装机容量为120万kW，神头一电厂装机容量为137万kW，神头二电厂装机容量为100万kW，大同热电厂装机容量为10万kW，其中大同二电厂、神头一电厂、神头二电厂均与华北电网相连，经超高压输电线路送往京、津、唐地区。同煤集团公司生产和生活用电均由大同电网供应，集团公司所属供电网共25座变电站，其中110kV变电所2座，35kV变电所23座，主变压器53台，总容量817MVA。其中110kV主变压器安装总容量为29万kW，35kV主变压器安装总容量为50万kW。110kV输电线路5条，总长度为47.86km， 35kV输电线路43条，总长度为240km。矿区电源主要取自三井110kV变电所、西万庄220kV变电站、高山220kV变电站和云岗110kV变电所。2002年同煤集团公司最大负荷达到25.8万kW，电量达到12亿度，根据公司发展规划，全局用电负荷将是增长趋势，预计递增率在18%左右。正在建设的矿区资源综合利用电厂在塔山矿井附近的赵家小村，规模为450MW，另外工业园区规划的2600MW坑口电厂，电厂主要利用矿井选煤厂煤泥和煤矸石为原料发电，可为塔山矿井提供电源。工业园区坑口电厂同时可向塔山工业园区附属工矿企业及公用设施供电，并向园区地面建筑供热，实现热电联供。综上所述，矿井建设的供电电源充足，完全可以保证塔山矿井的建设及生产生活用电。2）水源状况根据水文地质及地下水资源状况，大同地区（包括大同市、大同县和怀仁县）地下水天然资源量为 31361.20万m3/a（85.92万m3/d），地下水可采资源量为 19129.5万m3/a（52.41万m3/d）。册田水库始建于1958年，是山西省第二大水库，总库容量5.8亿m3，该水库可向矿区提供充足的水源。同煤集团公司2002年日供水总量达到12.5万m3，由三部分组成：（1）深井取第四系第二含水岩组地下水 8.2万m3d，其中：时庄、下窝寨自备水源地2.06 万m3d，大同自来水公司外购水，2002年日均购水量为6.5万m3。（2）部分单位自备水源并取水1.2 万m3/d。（3）矿井水利用量3.14万m3/d。塔山矿井生活用水将取自下窝寨水源地。塔山矿井及塔山工业园区日用水设计优先使用矿井涌水。如果矿井涌水不能完全满足塔山矿井及工业园区的用水量，则引用册田水库的水来补充工业园区的用水需求。1.1.8煤炭运销及市场情况大同煤矿集团近年来煤炭生产、销售及出口情况均在增加。从煤炭销售情况看，电煤和出口煤是同煤集团公司煤炭销售的主要市场，主要集中于华北地区，华东地区和国外，其中以华北地区和出口煤销量最多。大同煤炭在国内外市场享有较高的知名度和信誉，深受广大用户青睐。大同矿区是全国铁路运输条件最好的矿区，塔山矿井煤炭可直接通过大秦铁路运往秦皇岛码头，也可通过北同蒲铁路和京包铁路运往北京、太原等地以及南下运往华中、华东、华南等地。同时也可以通过京大高速公路及109、208国道运往大同附近地区，满足当地用户的需求。塔山矿井建成后，矿井主要煤炭产品不仅能够满足国内大多数用户的需要，同时能够满足国外用户的需要，所以塔山矿井的煤炭产品用户较为广泛。1.2井田地质特征1.2.1地质特征大同煤田区域地层由老至新为：上太古界五台群；古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系；中生界侏罗系、白垩系；新生界第四系。大同煤田区域地层情况简述如下：（详见表1.2-1和塔山矿井地层综合柱状图1.2-1）表1.2-1 大同煤田区域地层表界系统组厚度（m）备 注新生界第四系全新统014由砾石、砂组成的冲积、洪积层中、上更新统0147由黄色亚砂土、亚粘土组成第三系上新统静乐组035红色粘土层中新统汉诺坝组0126为玄武岩，分布于牛新山脉一带中生界白垩系上统助马堡组040浅灰色砂岩夹红色、绿色泥岩、泥灰岩组成下统左云组0350为一套砂砾岩、主要分布于左云、右玉一带侏罗系中统云岗组0260紫色、黄绿色砂质泥岩、灰白色粉砂岩下统大同组0264灰白色砂岩与灰色泥岩及煤组成永定庄组0211紫红色、灰绿色砂质泥岩、灰白色砂岩组成古生界二叠系上统石千峰组0100黄绿色含砾砂岩与紫红色砂质泥岩组成上石盒子组0254灰白色砂岩与紫红色、灰绿色粉砂岩下统下石盒子组091灰白、紫红色砂岩与紫红色砂质泥岩组成山西组096灰白、绿色砂岩与深灰色粉砂岩、泥岩、泥岩及煤组成石炭系上统太原组0130灰白、龙色砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成中统本溪组064灰白色砂岩、深灰色泥岩、灰岩夹紫红色泥岩组成奥陶系中统上马家沟组038由南而北，由上而下逐渐变薄，依次尖灭，在煤峪口附近全部尖灭。中统以石灰岩为主；下统以白云炭为主夹灰绿色泥岩组成。下马家沟组0185下统亮甲山组0167冶里组055寒武系上统凤山组0107由南而北、由新至老逐渐变薄，依次尖灭，在大同煤田北部的青磁窑以北全部尖灭。以石灰岩为主夹灰绿紫艳色泥岩。长山组025崮山组095中统张夏组0141徐庄组0101下统毛庄组056太古界五台群肉红色花岗片麻岩等，分布于大同新生代盆地边缘一带五台群：肉红色片麻岩等，分布于井田外东南、大同新生代盆地边缘一带，为上覆沉积岩之基盘。寒武系：本系地层平均厚466m，不整合于五台群之上，分下、中、上统。下统底部为薄层砂质泥岩、粉砂岩夹薄层白云质灰岩和石灰岩组成，厚37m左右。中统下段为薄层粉砂岩、砂质泥岩互层，夹中厚层薄层结晶鲕状灰岩；中段为中厚层薄层状结晶鲕状灰岩，夹竹叶状灰岩和厚层状灰岩；上段为中厚层鲕状灰岩与薄层状泥质条带灰岩互层，夹竹叶状灰岩及厚层状石灰岩。中统地层厚180m左右。上统为厚层状灰岩与泥质条带灰岩互层，夹竹叶状灰岩，厚207m左右。奥陶系：本系地层整合于寒武系地层之上。本系地层分为中统和下统地层。下统下部冶里组为白云岩、泥质白云岩夹结晶白云质灰岩。底部为中厚层状灰岩夹竹叶状灰岩。中上部亮甲山组以白云质灰岩、泥质白云岩及灰质白云岩为主，夹薄层钙质泥岩。地层厚度为117m左右。中统地层以石灰岩为主，分为上马家沟组和下马家沟组地层。石炭系：平行不整合于奥陶系地层之上，分本溪组和太原组。本溪组地层厚19.3527.6m，一般23.48m。为铁质泥岩、铝土质泥岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩和砂砾岩组成，夹薄煤和12层石灰岩。铝土质泥岩赋存于该组的底部，平均厚8.68m，含菱铁质较高，层位稳定，但厚度变化大。本溪组地层在区内普遍赋存，且较为稳定。太原组厚86.0095.86m，一般厚88.67m。为砂岩、砂砾岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、高岭质泥岩及煤层组成，煤层中有煌斑岩侵入。二叠系：整合于石炭系地层之上，区内赋存下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组。山西组厚53.3481.34m，一般厚69.26m。岩性主要由砂岩，砂砾岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成。煤层中有煌斑岩侵入。该组地层区内分布较稳定，与下覆地层整合。下石盒子组厚071.05m，一般厚52.82m。主要由砂岩、砂砾岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。该组地层在区内东南及北部赋存较薄，厚度变化规律性不明显。上石盒子组厚度0220.68m，一般厚80.39m。主要由砂砾岩、砂岩及粉砂岩、砂质泥岩组成。该组地层在区内西部发育较厚，往东北方向渐薄，至井田东北角尖灭缺失。侏罗系：不整合于二叠系地层之上，分下统永定庄组和大同组。永定庄组厚度54.44176.50m，一般厚124.90m。底部为中、粗粒长石石英砂岩、菱铁质含量较高。中部为厚层状砂岩、砂砾岩、夹薄层砂质泥岩。上部以砂质泥岩、粉砂岩为主，夹砂岩、砂砾岩。该组地层在区内较发育，但厚度变化规律性不明显。大同组厚度92.86174.29m，一般厚135.65m。由砂砾岩、砂岩、粉砂岩、砂质泥岩和煤层组成。含可采煤层912层，其中绝大部分已由同煤集团口泉沟的四老沟、白洞、雁崖、挖金湾、王村矿和马口煤矿开采殆尽，剩余的边角煤，地方小煤窑正在开采。大同组厚度050.86m，一般厚18.79m，上段为紫红色、灰紫色粉砂岩、砂质泥岩、粗粒砂岩，厚度变化较大，斜层理发育。白垩系：下统（左云组），厚度0350m，为浅紫灰色、浅灰色砾岩夹红色泥岩、灰色页岩、泥灰岩及绿色泥岩。上统（助马堡组），厚度040m，为紫红色砂质泥岩，夹灰色砂岩，含砾砂岩及绿色泥岩。第三系：中新统（汉诺坝组），厚度0126m，上部为灰黑色橄榄玄武岩，下部为河流相砾岩、砂砾岩、灰绿、棕红色亚粘土；上新统（静乐组）厚度035m，上部为深红色粘土，含钙质结核，下部为砾岩，底部为亚粘土。第四系：不整合于侏罗系地层之上，分中、上更新统和全新统。中、上更新统厚031.75m，一般厚9m左右。由亚砂土、亚粘土组成，垂直节理发育、疏松、含少量钙质结核和小砾石。全新统厚013.75m，一般厚5m，为冲积、洪积层，由砾石、砂组成，分布于现代沟谷中。1.2.2 井田地质构造大同煤田为一开阔的、北东向的向斜构造，向北东倾伏。南东翼倾角一般2060，局部直立、倒转。北西翼被白垩系覆盖。受东西向六棱山脉、恒山山脉和五台山山脉隆起构造体系的影响，煤田主干构造线（云岗-马道头-玉井向斜轴和该向斜东缘的压扭性断裂，山阴-怀仁-大同断裂）呈北东向。1）地层形态及褶曲塔山井田位于大同煤田的中东缘地带，属大同向斜的中东翼。为一走向北1050东，倾向北西的单斜构造，地层倾角一般在5以内，井田外东部煤层露头处地层倾角较大，由南至北倾角4070，局部直立、倒转。由煤层露头线向北西地层变缓到15左右，水平距离约1000m，而边缘部分超过25以上的水平距离不超过 300m。井田内大部分地区的地层产状平缓，有缓波状的起伏，发育次级褶皱，塔山区主要有史家沟向斜，盘道背斜和老窑沟向斜，对煤层的开采影响不大。2）火成岩侵入情况以及对煤层和开采的影响（1）火成岩侵入情况井田内火成岩主要为煌斑岩。肉眼观察有两种：一种为灰色、深灰色，中细粒状黑云母、长石为主。另一种为灰白色、浅色矿物为主。煌斑岩主要以岩床侵入煤层，高温炽热的岩浆携带大量气体由地壳深处沿断裂通道上升，到煤系地层中。遇到上部未断裂的盖层迫使岩浆先由上部强度较小的山4煤层顺层侵入，依次侵入2#、3-5#煤层中，顺煤层侵入后压力得到释放，到8#煤层时已无力侵入，同时由于本井田距煌斑岩源较远，因此井田内8#煤层未受侵入影响。炽热的岩浆侵入煤层中并在其中穿插。受岩浆直接侵入段的煤层被熔融，附近未被直接侵入的煤层则受其高温烘烤。煌斑岩垂向侵入范围最小0.24m，最大80.79m，侵入层数最多达15层，单层最小厚度0.15m，最大厚度4.60m。塔山区中部及西南部侵入层数最多，侵入范围最大，向北东、北西方向逐渐减少。煌斑岩侵入山4#煤层范围较大。侵入煤层处使其发生变质、甚至硅化而使煤层有益厚度变薄，部分钻孔的煤层全部硅化，完全失去工业价值。煌斑岩侵入2#煤层的范围较山4#为小。侵入处的煤层均发生了受热变质、硅化、使煤层有益厚度变薄。部分钻孔所见煤层全部被硅化，只保留了其层位。煌斑岩侵入3-5#煤层仅在上部6m左右，侵入范围呈北东向展布，约占塔山区面积的二分之一，受煌斑岩侵入体的穿插破坏，煤层受热变质或硅化，使煤层的结构和煤质更加复杂。根据山西大同煤田北部石炭二叠系详查地质报告及山西省大同煤田魏家沟井田勘探（精查）地质报告，煌斑岩侵入范围在井田内主要分布在塔山区。对井田内其它区域影响不大。或沉（2）对煤层和开采的影响煌斑岩侵入煤层后，煤层受岩浆的直接侵入或高温烘烤的影响，煤层在垂向上由原来单一的正常煤形成了煌斑岩、硅化煤、混煤、正常煤等多种成份的非常复杂的结构。其中煌斑岩、硅化煤、部分混煤，已经完全失去其工业价值，而该部分厚度在垂向上的变化又没有一定的规律，这就使得其剩余的有益厚度很不稳定。山4#、2#煤层受煌斑岩侵入最严重，部分钻孔所见煤已经全部硅化（主要集中在首采区位置），未全部硅化的钻孔中的不可采的煤层，厚度变化也很大，在煤层平面上形成了不连续的可采区域、首采区及靠近井田南部边界处完全不可采、可采厚度变化大等特点。3-5#煤层受煌斑岩影响主要在其上部。由于3-5#煤层厚度大、夹矸多，受煌斑岩侵入后上部煤层结构变的更复杂。从塔山区情况看，存在着全区范围内均可采；底部均存在10m左右的可采厚度；全区范围内可采厚度变化大，但带区内可采厚度变化尚有一定规律。煤层被煌斑岩侵入后，煤层中上部的煌斑岩变成了坚硬的岩石，而混煤结构却较疏松、性脆易碎，再加上煤层可采厚度变化大，对矿井巷道布置、工作面回采、顶板维护等影响很大。1.2.3 水文地质条件及矿井涌水量1）含水层本井田内沉积岩厚达数百米，从地表第四系至煤系基盘均为泥质岩和碎屑岩相间成层，岩石胶结密实、裂隙少，且纵横方向上连通性差，影响了含水层的发育及相互间的水力联系，加之本区的降水量少，又无常年性地表径流及大型地表水体，因此地下水的补给来源贫乏，各地层的含水性都不强。全井田共10个含水层，其中第四系河谷冲积层、基岩风化壳及寒武、奥陶系灰岩等含水层含水性较好；石盒子组、山西组、太原组、本溪组含水层的含水性极弱。对各含水层简述如下： （1）寒武-奥陶系灰岩出露于井田东部边缘，灰岩顶板埋深442657.49m，标高888.0964.51m，岩性主要为深灰色块状灰岩，灰白色白云质灰岩、褐红色竹叶状灰岩和鲕状灰石。井田内总体寒武系奥陶系灰岩岩溶裂隙发育程度不均匀，富水性较弱，南部岩层含水性好于北部岩层。其中挖金湾、王村、鹅毛口一带位于口泉沟南水文地质单元的岩溶水径流带上，钻孔单井出水量5001000m3/d，单位涌水量大于0.1L/sm，为塔山井田岩溶水相对富水区；其它地段岩溶水单位涌水量均小于0.1L/sm，富水性较差。井田内7个岩溶钻孔揭露灰岩静水位标高为1160.241244.97m，其中5个钻孔岩溶裂隙发育，岩石破碎、含水性较好。岩溶带厚度715m。但溶洞较小，其溶洞直径最大为1.81.01.0cm，连通性、导水性差。水由西向东、东南方向流动，水力坡度为0.01。根据井田精查地质报告资料，当矿井主要开拓巷道穿过寒武、奥陶系石灰岩时，预计其岩溶水出水量为3437m3/d。（2）本溪组砂岩上、中部为砂岩、砂质泥岩，下部有12层铝土质泥岩及含铝土质的砂质泥岩，厚度7.815. 57m，全区发育，岩石胶结致密完好，是奥灰与煤系地层良好的隔水层。抽水单位涌水量为0.0002Ls.m，系砂岩裂隙承压水、埋藏深。补给条件差，故含水性弱。（3）太原组砂岩由砂岩、砂质泥岩及煤组成，系砂岩裂隙承压水。岩石胶结致密、裂隙不发育、埋藏深，补给条件差，含水性弱。抽水单位涌水量0.00080.001 Ls.m，渗透系数0.0060.008m/d。（4）山西组砂岩岩性以砂岩为主，裂隙不发育，胶结致密，埋藏深，补给条件差，含水性弱。钻孔单位涌水量0.0004L/s.m，渗透系数0.006m/d。（5）下石盒子组砂岩岩性为砂质泥岩、砂岩组成，裂隙少，埋藏较深，补给条件差，故含水性弱。钻孔单位涌水量0.0109L/s.m，渗透系数0.01m/d。（6）上石盒子组砂岩岩性以泥岩、砂岩组成，裂隙发育少，含水性弱。钻孔单位涌水量 0.0036L/s.m，渗透系数0.014m/d。（7）永定庄组砂岩该组地层由砂岩、砂砾岩及少量砂质泥岩组成，含水性受地形、构造所控制。低洼沟谷地段，岩石风化裂隙发育，受大气降水、地表水及冲积层潜水影响补给水量大，钻孔单位涌水量0.1380.790Ls.m，渗透系数0.210.30m/d。风化壳以下地层，岩石致密坚硬，裂隙甚少。钻孔单位涌水量为0.003 L/s. m，渗透系数0.004m/d，含水性弱。（8）大同组风化层该组地层多位于河谷侵蚀基准面之上，岩石风化比较强烈，沟谷发育，切割较深。在台地面上地层多导水，而河谷地段因大气降水及地表水补给，富水性较好。单位涌水量0.80L/ s. m，渗透系数2.26m/d。（9）风化壳不分地层时代，但与地形、岩性有关，河谷低洼处埋藏浅，一般3040m，与地表水、潜水有水力联系，水量较大。单位涌水量为0.470.80L/s.m，渗透系数1.733.46m/d。河谷两岸台地埋藏较深，一般在50110m，单位涌水量0.0003l/s.m，含水性弱。（10）第四系冲积层岩性以砂土、砾石为主，含水层厚 08.41m，单位涌水量2.55L/s.m，渗透系数41.32m/d。地表水及冲积层水通过风化壳渗入矿井中，成为矿井充水的主要来源。2）断层、陷落柱等裂隙导水性井田内有口泉河水流通过，但断层大多分布于台阶地上，虽多属张性、张扭性含水或导水的断层，但因地形控制承受大气降水的补给条件差，口泉河北部广大地区大同组煤层多数采空，侵蚀基准面上的地层不含水，而下煤组石炭、二叠系地层及其上覆地层的含水性甚弱，因此分析认为以后矿井生产中过断层时不会受到地下水的危害。另外，奥灰岩石破碎，水头压力大，富水性较好，部分断层已使奥灰和8#煤层相接触或相距很近，奥灰水可能灌入煤层或发生煤层底鼓突水，今后矿井建设和生产中应给以高度重视。3）矿井水的水质及其腐蚀性矿井水的PH值一般在7.07.5之间，最高为9.01，多属中性或弱碱性水，对井下建筑材料、设备、管路的腐蚀性不大。4）矿井涌水量（1）参照临近生产矿井实际涌水情况，预计矿井正常涌水量为521m3/h（日涌水量为12500m3/d），最大涌水量为833m3/h（日涌水量为20000m3/d）。根据地质报告确定矿井的涌水量（2）该井田煤层远离含水性较好的风化壳含水层，此层水不会进入井下。本溪组、太原组、山西组、石盒子组裂隙含水层（组），含水性极弱，煤层开采时井下基本无水或者水量极小。区南边虎龙沟煤矿，斜井开采太原组8#煤，井下基本无水。侏罗系煤层采空区虽有大量积水，但距太原组煤层较远，中间相隔平均厚度362.73m，一般不会漏入井下。区内揭露灰岩钻孔，若封闭不良或者根本未封闭，采煤穿过这些钻孔时单孔可造成井下10002000m3/d突水。小峪煤矿为大同煤田井下开采石炭二叠系煤的最大矿井，矿坑水来源为：风化壳裂隙水、采空区积水、冲积层潜水，水文地质条件与本井田不同，矿坑排水无参考价值。井田上部开采侏罗系11#14#煤层，其富水系数平均为0.45。石炭二叠系煤层开采时，井下水比上部要小的多。考虑到不可预见因素，矿井涌水量计算，采用0.4的富水系数，矿井涌水量估算如下：矿井设计能力年产4.00Mt，平均日产12121t，矿井涌水量为4848m3/d。1.2-2塔山矿井构造纲要图1.3煤层特征1.3.1煤层概况井田内赋存有侏罗系和石炭二叠系两套含煤构造。侏罗系大同组为上部含煤构造，分布有许多国有煤矿和地方国有煤矿，其煤层所剩储量不多。二叠系下统山西组和石炭系上统太原组为下部含煤建造，地层总厚86.2177.20m，平均为157.93m，共含煤15层，煤层总厚38.25m，含煤系数24。煤层出露位置在井田的东部1.21.3km处。由于各煤层埋藏较深，未遭受风氧化。浅部煤层风化氧化带的深度为：从露头线沿倾向下延50m。各可采煤层全层情况及稳定性指标见表1.3-12。表1.3-1 各可采煤层全层情况一览表含煤地层煤层名称煤层厚度最小-最大平均层间距最小-最大平均顶底板岩性煤 层结 构(煤分层数)赋 存范 围顶 板底 板山西组山40-10.703.856.12-28.2420.300.80-8.213.210-7.502.0520.35-46.4634.82高岭质泥岩粉 砂 岩1-6全 区大部分太原组20-10.643.96高岭质泥岩砂质泥岩粉 砂 岩高岭质泥岩砂质泥岩粉 砂 岩2-6全 区大部分30-14.685.40炭质泥岩高岭质泥岩粉 砂 岩高岭质泥岩粉 砂 岩1-5中西部3-51.63-29.4115.72炭质泥岩高岭质泥岩粉 砂 岩高岭质泥岩碎屑高岭岩粉 砂 岩6-35全区80.6-14.596.12粉 砂 岩砂质泥岩高岭质泥岩高 岭 岩粉 砂 岩1-5全区表1.3-2 煤层稳定性指标计算结果表煤层号最小-最大可采平均厚度厚 度分 级标准差变异系数二级差变 化指 数可采性指数可采性指标可采率%稳定程度山40-10.703.85中厚煤层1.303.353.501.370.410.390.94132.1774较稳定20-10.643.96中厚煤层1.302.323.502.260.420.390.93125.3076较稳定3-51.63-29.2115.72厚煤层3.504.630.480.490.99175.82100较稳定80.60-14.596.12厚煤层3.502.470.410.260.98180.0099较稳定1）山西组二叠系山西组含煤地层厚53.3481.34m，平均69.26m，含煤4层， 自上而下为山1#、山2#、山3#、山4#煤层，煤层总厚平均4.65m，含煤系数为6.7，仅有山4#煤层为全区大部分可采，分述如下： 山1#煤层：位于山西组的上部，距下石盒子组K4砂岩一般2m左右，大部分被K4砂岩所冲刷，全区仅5个钻孔赋存有煤，厚度均在0.30m以下，属不可采煤层。山2#煤层：位于山1#煤层之下，上距K4砂岩一般10m左右，南部间距较小为68m，全区64个钻孔见煤，煤厚0.151.13m，赋煤点占全区的40%，其中仅有4个不相连的钻孔煤厚达到可采（0.80以上），无工业价值。山3#煤层：位于山2#煤层之下，一般25m左右，全区仅见28个钻孔点赋存有煤，厚度为0.100.75m，赋煤点占17%.零星分布，不具工业价值。山4#煤位于山3#煤层之下10.1233.40m，一般为20m左右，距山西组底部K3砂岩3.5024.50m，平均14.00m，煤层厚度010.70m（煤厚+硅化煤厚+煌斑岩厚），平均3.85m，全区大部分可采，仅井田的东北以至东部露头煤层缺失。厚煤带集中于区内西部，均大于2.50m，最厚点在J59号钻孔，达5.16m，呈北西向分部，是本井田的可采煤层之一。煤层结构复杂，由16层（一般34层）煤分层组成。受煌斑岩的侵入破坏，使山4#煤层受热变质为不同程度的贫煤、无烟煤和硅化煤。本层现能利用部分，可采厚度变化较大，为05.16m，平均可采厚度为3.35m，含矸率031%，平均16%，在井田东部，由于受煌斑岩这一不规则侵入体的穿插破坏，使得残留的部分煤层变薄，且上下跳动，改变了煤层的原有经济价值。2）太原组本组地层厚度全区钻孔统计为8695.86m，边部露头最厚达137m，平均88.67m。含煤11层，自上而下分别为1#、2#、3#、4#、3-5#、6#、7#、8#、8下#、9#、10#煤层，煤层平均总厚为33.60m，含煤系数38%。其中2#、3#、3-5#、8#煤层为可采煤层，3-5#、8#为主要可采煤层，其余煤层不稳定。分述如下：1#煤层：位于太原组的顶部，距山西组底部K3砂岩一般2m左右，大部分被K3砂岩所冲刷，全区仅15个钻孔见有赋存，煤厚0.100.57m，赋煤点占9.3%。2#煤层：位于太原组的上部，1#煤层之下23m左右，上距山4#煤层6.1228.24m，平均20.30m，距山西组K3砂岩010.42m，平均为2.40m。K3砂岩岩性变