采矿工程毕业设计（论文）-新阳矿3.0Mta新井设计3【全套图纸】.doc

中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 113 页 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 地理位置地理位置 新阳煤矿是汾西矿业集团有限责任公司技术改造提升生产能力中的一个井田 位于 山西吕梁孝义市城西 14km 的高阳镇 覆盖高阳镇 兑镇镇 白壁关镇的一部分 属山西 省吕梁孝义市行政管辖区内 新阳煤矿井田的地理范围为北纬 37 05 41 37 11 28 东经 111 35 47 111 42 18 井田西南与水峪井田毗邻 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 7 2km 东西宽约 7 0km 总面积为 50 4km2 1 1 2 地形 地貌地形 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新阳河床两岸有零星煤系地层 出露 新阳河谷地面标高 800m 880m 丘陵地标高 900m 1100m 相对高差在 300m 左右 1 1 3 交通条件交通条件 新阳煤矿交通极为便利 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 矿区交通位置见图 1 1 1 1 4 本区内的工业和农业本区内的工业和农业 新阳煤矿高阳区西部及南部数十公里区域内 因煤层埋藏较浅 煤质优良 很久以 前当地居民就有小煤窑开采的历史 根据杨家庄村元朝延佑四年 1314 年 的碑文记载 当时古窑已经很多 推测在唐宋年间已有小窑进行生产 主要开采 2 煤层 个别煤窑如 胡家窑煤矿开采 9 10 11 号煤层 截止 2005 年年底 新阳煤矿范围内保留采矿权的小煤 矿有 16 座 其中孝义市境内有 15 座 新阳煤矿周边皆为农村 原生环境良好 仅有农 耕活动 农民牲畜圈养 少量放牧 河流 地表水体无污染 除夏季洪水造成水土流失 外 其余几乎没有什么环境地质灾害 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 图 1 1 交通位置图 1 1 5 供电供水供电供水 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 4Km 一回引自华北电网兑镇变电站 电压 110KV 输电距离 2Km 对矿井的建设较为有利 新阳煤矿现供水水源为矿工业广场附近的 GSJ C1 6 号水源井 即矿区永久水源 取 水层位为奥陶系中统马家沟组 能满足矿井工业用水和生活用水之需求 从山西煤田地 质研究所提供的水质分析报告来看 其水质符合国家饮用水水质标准 1 1 6 气候条件气候条件 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 温带气候 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 夏季受太平洋副热带高压影响 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 6 8 月份最高一般为 26 28 最高 可达 39 每年 1 2 月份最冷 一般为 7 15 最低为 23 冻土深度一般为 0 42m 0 69m 年降水量 5mm 左右 雨季集中于 7 8 月份 年蒸发量一般为 1800mm 1900mm 远大于年降水量 故该区比较干旱 1 1 7 水文情况水文情况 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 200m 5m 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 水峪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 上述河谷均为季节性河流 平均流量 很小 主要靠间歇性泉及矿坑排水补给 雨季山洪暴发水势凶猛 1958 年 1960 年在下 游张家庄附近修建了 八一 水库 库容量约 3336 5M 立方米 贾家庄村东面河谷有一 座小型水库 库容量约 8 9M 立方米 均为农业灌溉及养鱼业之用 1 1 8 地震地震 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 2 井田地质特征 1 2 1 井田的地形井田的地形 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新阳河床两岸有零星煤系地层 出露 1 2 2 井田的勘探井田的勘探 新阳井田于 1956 年 1958 年由山西省地质厅燃料地质队进行勘探 1958 年 8 月提 交 山西省孝义 汾阳县新阳井田煤田地质勘探报告 同年 8 月经省储委以第 25 号决 议书批准 后经 1962 年 1964 年省储委先后两次复审结果为不合格报告 撤销原批准储 量 进行重新勘探 1964 年山西煤炭工业管理局 119 队从矿井设计 生产需要出发 结合本区的地质条 件 进行了地质勘探改革试验 在勘探过程中 依据以往及新了解的地质情况 对钻孔 的布置作了几次调整变更 于 1965 年 6 月初结束施工 同时提交了 山西省霍西煤田汾 孝矿区新阳井田地质勘探最终报告 山西省储委 1965 年 7 月以第 18 号决议书批准 1991 年 7 月 22 日中国统配煤矿总公司关于印发统配煤矿 矿井地质条件分类 结果 的通知 中煤总生字 1991 第 338 号 把新阳煤矿地质条件类别评定为二类矿井 代号 为 a d eg 1992 年 2 月 11 日中国统配煤矿总公司关于印发统配煤矿 矿井 水文地质条件分类 的通知 中煤总生字 1992 第 57 号 把新阳煤矿水文地质条件类型 评定为简单型 从 1991 年至今 新阳煤矿利用山西组 2 号煤层生产巷道系统的有利条件 对原勘探 阶段钻孔密度不足不能足以控制山西组 3 号煤层底板等高线变化而进行了补充勘探 共 施工 20 个钻孔 其中 20 个孔按规定探清了 3 号煤 有 3 个孔未见煤 2003 年 10 月 11 日至 2003 年 11 月 30 日 汾西矿业集团有限责任公司新阳煤矿通过 招标方式委托山西省第六地质工程勘查院对新阳煤矿九采区进行了三维地震勘探 勘探 面积 0 5km2 1 2 3 地层的概述地层的概述 新阳井田地表绝大多数被第三系沉积物所掩盖 基岩仅在西部 南部河谷中有所出 露 地层由老至新简述如下 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 12m 35 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 本组地层由灰 灰黑色泥岩 砂岩 粉砂岩 石灰岩及煤层组成 含煤 5 7 层 主 要可采煤层为 9 10 11 号 与下伏地层为整合接触 本组地层厚度 87 6m 108 6m 平均 98m 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带 与石炭系上统太原组为 整合接触 以底砂岩 K7 至下石盒子组 K8 砂岩底为界 厚 29 4m 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 号 2 号 3 号煤层 其中 2 号煤层为全 区稳定可采煤层 1 号煤层为大部可采煤层 3 号煤层局部可采 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 中南部贤者村一带 与下伏山西组为整合接触 以底砂岩 K8 至上石盒子组 K10 为界 厚 63m 98m 平均 80 5m a 下石盒子组二段 P1x2 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 90m 110m 是很好的标志层 本段厚 32m 45m 平均 37 2m b 下石盒子组一段 P1x1 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 2 3 层 最多达 7 层 底部砂岩 K8 为灰白色 中厚层状 致密块状 成分以石英 为主 层位稳定 厚 0 5m 21 4m 平均 5 10m 本段厚 38m 52 5m 平均 43 5m 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 桑湾一带 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 30m 70m 平均 厚 50m 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 本井田范围内分布较广 角度不整合于不同岩层之上 1 下更新统 Q 浅红色粘土 夹砂砾石层 厚 0m 25m 平均 12m 2 中更新统 Q2 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 0m 55m 平均厚 27m 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 带及不稳定之钙质结核层 3 上更新统 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 一般厚为 0 m 30m 平均 厚为 28m 与下统地层为不整合接触 4 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 0m 20m 一般为 5m 新阳井田含煤地层沉积类型和特征明显 主要煤层及标志层清楚可做为对比的标志 因此 标志层对含煤地层进行划分 其对比程度可靠 本次修编报告与原 1995 年 10 月新阳矿编制的 矿井地质报告 一样仍沿用传统的 岩石地层单位划分和对比地层 将太原组与本溪组之界限置于晋祠砂岩 K1 及其相当 层位之底 山西组与太原组之界限置于 K6 灰岩之上的 K7 砂岩 相当于太原西山的北岔 沟砂岩 底或与其相当层位 下石盒子组与山西组之界限置于 K8 砂岩 相当于太原西山 的骆驼脖砂岩 底或与其相当层位 上石盒子组与下石盒子组之界限置于 桃花泥岩 及相当层位之上的 K10 砂岩之底 1 2 4 井田地质构造井田地质构造 新阳煤矿位于山西台背斜沁水坳陷的西缘 吕梁隆起的东翼 汾孝凹陷的东北部 其构造方向与吕梁 霍山方向大体一致 新阳井田基本为一残破的的盆状构造 地层倾 角 5 10 局部为 15 左右 东西构造差异很大 西部为单斜构造区 断层多 落 差小 东部为断裂构造区 断层落差大 短轴褶曲较发育 新阳井田未发现岩浆活动 具体情况叙述如下 1 断层 本区内断层构造不甚发展 小断层较多 平均 1 1 条 Km2 有两条大型断层 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 1 新 阳矿井断层统计表 以下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 表 1 1 井下揭露断层情况一览表 编 号 位 置性质走 向倾 向倾 角 落差 m 延伸长度 m 1西 曹 村 逆断 层 NENW22 02300 222 9 钻孔 80m 逆断 层 NE NWNW SW60 01750 2 褶曲 新阳井田发育较大的褶曲有 11 个 详见褶曲综合成果表 1 2 现对影响较大的褶曲 特征叙述如下 表 1 2 褶曲综合成果表 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 10 17 2800 高 31 17 7 2 新阳向 斜 穿过 新阳 村 向 斜 北 东 北西 8 14 3300 高 11 22 9 3 神福背 斜 神福 村西 背 斜 北东8 10 3200 20 7 高 25 4 西辛壁 向斜 西辛 壁南 向 斜 北东5 9 1170高 1 高 3 5 东曹村 向斜 穿过 东曹 村 向 斜 北东 北 西 6 9 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5 6 270024 5 24 7 8 偏城向 斜 穿过 偏城 村 向 斜 北东6 7 3550 22 9 贤 5 23 4 24 4 23 3 24 3 9 角带向 斜 穿过 角带 村 向 斜 北西3 8 2000 9 3 9 4 12 4 12 5 10 南头向 斜 穿过 南头 村 向 斜 东西3 6 142012 4 14 2 11 神安背 斜 神安 村东 及东 北 背 斜 北西 北 东 5 9 25高 12 1 9 在新阳煤矿有煤区 44 0723km2的范围内 共发育着 11 条褶曲 褶曲密度为 0 25 条 km2 褶曲轴长共计 25530m 轴长 57 93m km2以上这些褶曲延伸长度较大 对采区的合 理布置造成一定的影响 尤其是井田中部 东西走向 的东部贤者向斜 新阳向斜 神 福背斜对采区的合理布置造成了一定的困难 因此把新阳井田褶曲复杂程度评定为第二 类 由于井田 2 号煤层已基本采掘完 对褶曲的揭露控制和研究程度较高 由此可以推 断开采 9 10 11 号煤层时 褶曲条数 轴的位置 大小和方向不会发生大的变化 3 陷落柱 井田内陷落柱比较发育 从野外勘探到井下采掘共发现 177 个 其中勘探阶段 小 窑 井筒 钻孔探明 6 处 地面所见 8 处 共计 14 处 井田有煤区面积为 44 0723km2 每平方公里 4 016 个 从 1 2 3 号煤层开采过程中所发现的陷落柱来看具 有群生的特征 井田中北部和东部陷落柱比较发育 其余部位零星发育 横断面呈椭圆 形 有时可见到似圆形 从陷落柱的剖面形状来看 大多为上小下大的漏斗状 但也有 上大下小的锥状 陷落柱与水平面的夹角一般为 60 80 之间 从井下所揭露的陷落 柱情况来看 陷落柱与煤层接触处 煤层中一般有岩石嵌入 而陷落柱的柱面是不规则 面 从其塌陷的岩体来看 一般被破碎的上覆岩体所充填 陷落柱长轴 22m 502m 短轴 17m 150m 面积为 346m2 62648m2 柱体内一般无水 说明陷落柱导水性差 1 2 5 井田的水文地质特征井田的水文地质特征 1 地下水 新阳煤矿位于郭庄泉水文地质单元北部地段 该单元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 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 霍州市郭庄一带 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 50m 157 3m 富水性变化较大 单位涌 水量 0 31L s m 4 60L s m 渗透系数 2 39m d 27 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 分布于新阳河 兑镇河 孝河及各支 流河谷之中 厚度为 10m 20m 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 岩层透水 据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 新阳 井田属郭庄泉域奥灰水的径流区 属强含水层 据 1995 年 10 月由新阳煤矿地测科提交 的 汾西矿务局新阳煤矿矿井地质报告 知 奥灰水水位标高在 510m 525m 之间 单 位涌水量 2 13L s m 21 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 00m 28 20m 平均 10 04m 含水层属于溶洞 裂隙水 在浅部或断层带处裂隙溶洞发育 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 m 0 885L s m 之间 水位标高 820 61m 922 37m 为弱 中等富水性含水层 邻区水峪矿 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 K3 K4 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 m 7 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 40m 1 00m 平均 3 45m 单位涌水量 0 003L s m 0 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 20m 45m 其富水性视岩层裂隙发育程度而异 单位 涌水量 0 0003L s m 0 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 00m 8 05m 平均厚 2m 3m 埋深 0 13 0m 从抽水结果知 单位涌 水量 q 0 036L s m 0 038L s m 渗透系数 K 0 0116m d 0 532m d 为弱富水性含水 层 水位标高为 792 74m 815 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 2 3 以至 8 个分层 厚 度自 0 9m 76 84m 平均厚 20m 30m 顶板埋深 116 0m 以内 底板埋深可达 265 07m 水位标高为 782 83m 803 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 m 4 60L s m 渗透系数 K 2 39m d 27 90m d R 1600 米 为中等 极强富水性 B3与 B4有互补现象 9 第四系冲积层含水组 第四系更新统 Q1 Q4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 10m 20m 顺河流方向变化不大 其宽度在新阳河与兑镇河汇合处善吉村 有 5m 800m 水位标高在 830m 756m 抽水 试验结果 q 0 60L s m 12 87L s m K 5 80m d 43 49m d R 5m 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 1 3 表 1 3 各含水层 组 特征综合成果表 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 96550 575 太原组 K2 灰岩 裂隙 溶洞水 28 20 5 00 10 04 0 022 0 885 820 61 922 37 0 357 13 09HCO3 SO4 Ca Mg 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 98HCO3 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 88SO4 HCO3 Ca Mg 山西组 砂岩组 层间裂 隙水 20 450 0003 0 403815 61 984 72 0 00111 1 17SO4 HCO3 Ca Mg 石盒子 组 砂岩组 层间裂 隙水 51 12 30 60 0 0009 0 11 785 65 891 120 00142 0 203HCO3 Na Ca 第三系 砂砾岩 承压孔 隙水 0 9 76 840 31 4 60782 83 815 16 0 0116 27 90HCO3 SO4 Ca Mg 第四系 冲积层 孔 隙 潜 水 10 200 6 12 87756 83019 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 12m 35 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 84 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 6m 55m 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 经过几十年的开采 在井田西部 南部和西北部开采范围内仅有一条断层发生涌水 即 1990 年开拓七采大巷时遇一断层发生涌水 涌水量为 7 89m3 h 98 28m3 h 平均 63 7 m3 h 1991 年开拓七采绕道又遇此断层发生涌水 涌水量为 46 7m3 h 136 8 m3 h 经分析认为此断层导通了 K3 K4 灰岩水 发生涌水 其它断层均未发生涌水 但 是 随着深部煤层的不断开拓 矿山压力和太原组灰岩水的压力不断增加 都会使原来 不导水的断层很可能变成导水断层 在开拓井田东部煤层时 由于断层多且落差较大 切割了各含水层 这些断层就会成为这些含水层之间的导水通道 使各含水层之间的水 发生水力联系 由于井田中心地带 贤者向斜部位 和井田东部 新阳向斜部位 9 10 11 号煤层底 板标高高于奥灰岩溶水位标高 530m 不存在带压开采问题 带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 在井田中心地带和东部很少一部 区域 9 10 11 号煤层带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 1 3 煤层特征 1 3 1 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征 新阳煤矿地质构造复杂程度为中等 全井田构造形态基本上为一残破的盆状构造 地层倾角 5 10 局部可达 15 左右 南北长约为 7 2km 东西宽约 7 0km 总面积 为 50 4km2 1 3 2 煤层煤层 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 40m 64 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 6m 108 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 11 92m 可采含煤系数为 8 1 1 3 3 煤层及围岩性质煤层及围岩性质 可采煤层情况详见表 1 4 表 1 4 可采煤层情况一览表 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 72 0 98 74 简 单 320 91 较 稳 定 大 部 可 采 2 1 23 4 64 2 58 90 较 复 杂 231 0 稳 定 全 区 可 采 下 二 叠 统 山 西 组 10 1 3 0 1 84 1 07 64 简 单 520 78 不 稳 定 局 部 可 采 上 石 炭 统 太 原 组 8 99 10 11 10 58 15 36 11 92 72 5 88 10 29 72 53 复 杂 211 0 稳 定 全 区 可 采 一 1 号煤层 位于山西组中上部 上距 K8 砂岩约 17m 左右 下距 K7 砂岩约 25m 左右 下距 2 号 煤层约 5 88m 层位稳定 煤厚 0 40m 1 72m 平均 0 98m 煤层结构简单 其厚度变异 系数 为 32 可采性指数 km 为 0 91 属较稳定的大部可采的薄煤层 在井田西 部与 2 号煤层合并 西北部煤层厚度不足 0 6m 该煤层的控制及研究程度较高 顶板为 中粒砂岩 有时相变为粉砂岩 厚约 80m 单向抗压强度为 19 7MPa 底板为粉砂岩或泥 岩 二 2 号煤层 位于山西组中下部 上距 K8 砂岩约 24m 左右上距 1 号煤层约 5 88m 下距 K7 砂岩约 16m 左右 下距 3 号煤层约 10 29m 煤厚 1 23m 4 64m 平均 2 58m 层位稳定含夹矸 1 3 层 结构较复杂 煤厚变异系数 为 23 可采性指数 km 为 1 为全区稳定 的可采的中厚煤层 在井田西部与 1 号煤层合并 并且由东向西逐渐增厚 该煤层的控 制及研究程度均较高 顶板为中粒砂岩 粉砂岩 有时为细砂岩 厚度一般为 13m 左右 单向抗压强度为 26 58 MPa 底板为粉砂岩 细砂岩或泥岩 三 3 号煤层 位于山西组下部 上距 K8 砂岩约 37m 左右 上距 2 号煤层约 10 29m 下距 K7 砂岩 约 5m 左右 下距 9 10 11 号煤层约 72 53m 煤厚度变异系数 为 52 可采性指数 km 为 0 78 属局部可采的不稳定的薄煤层 在高 18 号孔和高 30 号孔处尖来 在井 田西部大部不可采 东部发育较好稳定可采 其控制及研究程度较高 顶板一般为泥岩 或砂质泥岩 厚为 6 40m 15 10m 含有泥质结核 其中有一层稳定的 3 1 号煤线 在 3 号煤层上部 1 28m 4 26m 处泥岩和抗压强度为 26 17 MPa 砂质泥岩抗压强度为 37 83 MPa 底板为细砂岩厚度 3 50m 岩性较硬 抗压强度为 46 65 MPa 83 MPa 四 9 10 11 号煤层 位于太原组下部 上距 K7 砂岩约 66m 左右 上距 3 号煤层约 72 55m 下距 K1 砂岩 约 21m 左右 煤厚 10 58m 15 36m 平均 12m 含夹石 2 4 层 结构复杂 层位稳定 其厚度变异系数 为 21 可采性指数 km 为 1 属全区稳定可采的厚煤层 其控 制及研究程度与 1 2 3 号煤层比较 相对较差一些 顶板为厚层块状 K2 石灰岩 常有溶洞出现 时有炭质泥岩或泥岩伪顶 K2 石灰岩为 不易冒落的坚硬顶板 底板为粘土泥岩铝土泥岩或泥质砂质泥岩 底板含铝土质较高 具可塑性 遇水易膨胀变软 泥岩抗压强度为 27 73 MPa 39 4 MPa 石灰岩为 75 95 MPa 141 32 MPa 粘土岩为 27 12 MPa 50 08 MPa 经计算 9 10 11 号煤层最大压力 值 2 五 煤岩层对比 井田内含煤地层沉积稳定 岩性组合具有一定的规律 标志层层位稳定 煤层厚度 变化小 特征明显 易识别等特点 这为煤岩层对比提供了可靠的地质依据 1995 年 10 月新阳煤矿编制的 生产矿井地质报告 主要采用的是标志层煤层及层间 距 对煤岩层进行了对比 通过 30 多年的开拓生产证明其煤岩层对比是可靠的 1 3 4 煤质煤质 根据煤岩和煤化学特征以及 中国煤炭分类国家标准 gb5751 86 划分煤类 并 经统计 1 2 3 号三层煤均为焦煤 9 10 11 号煤层瘦煤 自投产至今 新阳煤矿主要开采 1 号和 2 号煤层 3 号煤仅在四采区布置工作面进行 了生产 9 10 11 号煤层刚开始生产 一 煤的物理性质及煤岩特征 1 2 3 号煤层颜色均为黑色 条痕均为棕黑色 强玻璃光泽 裂隙发育 裂隙表面 平坦光滑 其裂隙一般垂直层理面 煤的硬度较小 视密度 1 2 号煤层平均为 1 35t m3 3 号煤层平均为 1 40t m3 为光亮型煤 二 煤的化学组成及其特征 煤的化学组成见表 1 5 表 1 5 各主要可采煤层煤质特征表 原 煤浮 煤项目 煤层号 Mad Ad St d Pd Ad St d Vdaf 煤种 1 0 38 3 9 2 1 29 8 28 46 14 21 82 0 29 0 8 4 0 42 0 0025 0 1213 0 0233 4 81 14 86 10 43 0 37 0 6 3 0 28 22 45 26 58 24 97 JM 2 0 37 2 2 0 0 94 6 86 30 08 13 21 0 28 2 1 6 0 45 0 0032 0 0847 0 0108 3 65 18 24 7 21 0 33 1 0 4 0 42 12 53 27 37 23 47 JM 3 0 30 2 2 8 0 83 8 07 48 22 21 29 0 30 2 5 7 1 72 0 0032 0 0179 0 0084 6 29 33 80 10 17 0 41 1 2 6 0 82 20 98 28 10 25 32 JM 9 10 11 0 10 6 2 1 1 08 9 86 41 15 14 20 1 82 3 7 2 2 72 0 0006 0 0291 0 0095 3 89 22 36 8 04 9 56 3 1 5 2 26 14 88 19 82 18 95 SM 一 1 号煤层 水分 Mad 原煤 0 38 3 92 平均 1 29 为特低全水分煤 灰分 Ad 原煤 8 28 46 14 平均 21 82 浮煤 4 81 14 86 平均 10 43 为特低灰煤 高灰煤 以中灰煤为主 经洗选后原煤灰分平均降低了 11 39 灰分降低率达 52 2 硫分 St d 原煤 0 29 0 84 平均 0 42 浮煤 0 37 0 63 平均 0 28 为特低硫 煤 经洗选后整个煤层全为特低硫煤 效果比较明显 浮煤挥发分 Vdaf 22 45 26 58 平均 24 97 为中等挥发分煤 原煤磷 Pd 含量为 0 0025 0 1213 平均 0 0233 为特低磷 高磷分以低磷分煤为主 1 号煤层发热量 Qgr d 33 50MJ kg 36 33MJ kg 平均 35 45MJ kg 属特高热值煤 烟煤的胶质层 最大厚度 22mm 曲线型为之字型 烟煤的粘结指数为 90 根据中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 Vdaf 在 10 0 28 0 之间 GR I 65 和 y 25 0mm 为焦煤 新阳井田 由于 1 号煤层 Vdaf22 34 26 36 在 10 0 28 0 之间 GR I 为 90 65 y 为 22 48 25 0mm 故 1 号煤层为焦煤 二 2 号煤层 水分 Mad 原煤 0 37 2 20 平均 0 94 为特低全水分煤 灰分 Ad 原 6 86 30 08 平均为 13 21 浮煤 3 65 18 24 平均 7 21 为特低灰煤 高灰 煤 以低灰煤为主 经洗选后原煤灰分平均降低了 6 0 灰分降低率达 45 4 效果比 较明显 硫分 St d 原煤 0 28 2 16 平均 0 45 浮煤 0 33 1 04 平均 0 42 为低硫分煤 经洗选后原煤硫分平均降低了 0 03 降低率为 0 67 效果不明 显 浮煤挥发分 Vdaf 21 53 27 37 平均 23 47 为中等挥发分煤 原煤磷 Pd 含量为 0 0032 0 0847 平均 0 0108 为特低磷 中磷分以低磷分煤为主 2 号煤层 发热量 Qgr d 35 06MJ kg 36 79MJ kg 平均 36 34MJ kg 为特高热值煤 胶质层 最大厚度 20mm 粘结指数为 87 根据中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 的规定本煤 层属焦煤 三 3 号煤层 水分 Mad 原煤 0 30 2 28 平均 0 83 为特低全水分煤 浮煤 1 06 也为 特低全水分煤 灰分 Ad 原煤 8 07 48 22 平均 21 29 浮煤 6 29 33 80 平 均 10 17 为低灰煤 高灰煤 以中灰煤为主 经洗选后 原煤灰分平均降低了 11 12 灰分降低率达 52 2 灰分降低效果比较明显 硫分 St d 原煤 0 30 2 57 平均 1 72 浮煤 0 41 1 26 平均 0 82 为中低硫煤 经洗选后 原煤硫分平均降低了 1 32 硫分降低率达 76 7 经洗选后脱硫效果非常明显 同时也 说明 3 号煤层中硫的成份主要来自无机硫 无机硫经洗选后极易脱掉 浮煤挥发分 Vdaf 20 98 28 10 平均 25 32 为中等挥发分煤 原煤磷 Pd 含量为 0 0032 0 0179 平均 0 0084 为特低磷 低磷分以特低磷煤为主 3 号煤层发热量 Qgr d 32 90MJ kg 平均 35 58MJ kg 为特高热值煤 胶质层最大厚度为 21mm 粘 结指数为 89 为焦煤 四 9 10 11 号煤层 水分 Mad 原煤 0 10 6 21 平均 1 08 为特低全水分煤 灰分 Ad 原煤 9 86 41 15 平均 14 20 浮煤 3 89 22 36 平均 8 04 为低灰煤 经洗选后 原煤灰分平均降低了 6 16 灰分降低率达 43 4 效果明显 硫分 St d 原煤 1 82 3 72 平均 2 72 浮煤 1 56 3 15 平均 2 26 为高硫分煤 经洗选后原 煤硫分平均降低了 0 46 降低率仅为 16 9 脱硫效果不明显 说明 9 10 11 号煤层中 硫的成分主要来自有机硫 有机硫占全硫含量的 46 99 故洗后仍高达 0 26 3 58 平均 2 26 说明有机硫经洗选后很难脱掉 精煤挥发分 Vdaf 14 88 19 82 平均 18 95 为低挥发分煤 原煤磷 Pd 含量为 0 0006 0 0291 平均为 0 0095 为特 低磷 低磷分以特低磷煤为主 9 10 11 号煤层发热量 Qgr d 33 82MJ kg 36 12MJ kg 平均 35 69 MJ kg 属特高热值煤 胶质层最大厚度为 5 mm 粘结性指数为 41 曲线型为平滑下降型 根据中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 的要求 9 10 11 号煤层煤类为瘦煤 本区煤质总的变化规律为从上到下煤层变质程度逐 渐增高 在横向上北部变质程度比南部深 从 1 号煤层到 9 10 11 号煤层全硫含量有变 大的趋势 1 3 5 瓦斯 煤尘和煤的自燃瓦斯 煤尘和煤的自燃 1 瓦斯 瓦斯在煤层中或岩层中常以游离状态和吸附状态存在 在煤矿生产中是一重大事故 隐患 加强瓦斯监测 及时掌握瓦斯在井下各工作面及空巷中的浓度和分布情况是确保 矿井安全生产的重要环节 经多年的观测和测试 本矿未发生过瓦斯突出和喷出 但随着深部煤层的不断开拓 瓦斯突出和喷出的可能性就会逐渐增大 因此 必须引起高度重视 据 2003 年 11 月 25 日山西省安全生产监督管理局 关于对山西焦煤集团有限责任公 司所属煤矿 2003 年度矿井瓦斯等级鉴定的批复 晋安监煤字 2003 217 号 文件新阳煤 矿鉴定为低瓦斯矿井 2003 年矿井相对瓦斯涌出量 0 73m3 t d 绝对瓦斯涌出量 1 96m3 min 2004 年矿井相对瓦斯涌出量为 0 19m3 t 绝对瓦斯涌出量为 0 77m3 min 从 2004 年矿井相对瓦斯涌出量 q 沼 10m3 t 绝对瓦斯涌出量 Q 沼 30m3 min 知 矿井为低瓦斯矿井 新阳煤矿从 2000 年 2004 年瓦斯涌出量情况见表 1 6 表 1 6 新阳矿近年来瓦斯涌出量统计表 瓦 斯二 氧 化 碳 项 目 年份 相对涌出量 m3 t 绝对涌出量 m3 min 相对涌出量 m3 t 绝对涌出量 m3 min 2000 年 3 402 286 824 77 2001 年 0 921 883 497 12 2002 年 1 453 84 2003 年 0 731 961 453 91 2