山西阳煤公司年产400万吨新井设计书.doc

山西阳煤公司年产400万吨新井设计书1.矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1交通位置新元井田位于沁水煤田西北部，地理座标东经11258511130933、北纬374954375209，行政区划属山西省晋中市寿阳县。井田邻近307国道，距寿阳县城约10Km，在井田东北部有寿阳段王运煤铁路专线，并有货台，井田东南部有石太铁路经寿阳可到达全国各地，井田北部有太旧高速公路和307国道东西向通过，井田以北约2Km有榆（次）盂（县）沥青公路东西向通过，井田内有乡村间土路相连接。矿井交通位置见图1.1。图1.1 矿井交通位置图1.1.2地形地貌新元井田位于寿阳构造堆积盆地区，属黄土丘陵地貌。塬、梁、峁发育，沟谷密集，多呈“U”型。地势西高东低，南高北低，最高点标高1267m，位于西南部的燕子山，最低点标高1050m，位于吴家崖村旁黄门街河床内，一般标高在1100m左右，最大高差217m，相对高差一般为40100m。井田内大面积被新生界红、黄土覆盖，仅在南部沿冲沟有少量基岩出露。1.1.3水系新元井田内河流水系属黄河流域汾河水系，主要河流有白马河、黄门街河以及大照河，黄门街河和大照河均为白马河的支流。白马河自西向东南从井田北部流过，在芦家庄村汇入潇河。黄门街河自西南向东北流经井田，在黄门街村南汇入白马河。大照河在井田南部自西而东经大照村和冀家庄后向南汇入白马河。白马河平时流量较小，而黄门街河和大照河平时干涸，仅雨季有水，均属季节性河流。1.1.4气象及地震情况新元井田位于寿阳县城西，地处黄土高原，受温带大陆性季风气候的影响，属暖温带半干旱气候区，气候干燥。全年总的气候特征是春季多风、夏季多雨、秋凉气爽、冬寒少雪。冬季最长、夏季次之、春秋雨季较短。本区气候相对寒冷，故有冷“寿阳”之称。据寿阳气象站观测资料：降水量：降水量主要集中于78月份，占全年降水量的48%。平均年降水量505.41mm，多水年（1977年）达806.2mm，少水年最低仅235.3mm（1972年）。日最大降雨量107.3mm（1981年6月20日），汛期降水量占全年降水量的74%。蒸发量：平均年蒸发量1754.16mm，年最高达2265.0mm（1972年），年最低为1483.8mm（1990年）。气温：年平均气温为7.6。一月份最冷，平均气温为-8.8，极端最低气温约-26.2。七月份最热，平均气温21.6，极端最高气温为35.7。风向及风速：风向夏季多为东南风，冬季为西北风。年平均风速2.48m/s，风频为13%，最大月平均3.9m/s（1979年1月），最小月平均1.0m/s(1988年9月)。多年平均风速2.5m/s，最大风速17m/s，年均出现8级以上大风日数为9.3天，最多为23天。本区年静风频率为33%，9月静风频率最高为41%，。年均气压为896.7hpa霜期及冻土深度：初霜期在9月中旬，终霜期在次年4月，有时可延至5月，长达78个月之久，全年无霜期平均148天。最短109天，最长192天。最大冻土深度1.1m（1971年），最大积雪深度22cm。根据中国地震动峰值加速度区划图（GB18306-2001）本区地震动峰值加速度为0.15g，地震烈度为度区。1.1.5 矿区工农业生产概况井田地处寿阳县，该县由于地属低山、丘陵地区，土地贫瘠，又受干旱影响，农业生产产量较低，一般亩产200kg左右。粮食植物以谷子、玉米、高粱、豆类为主，小麦次之，也产一定数量的油料等经济作物。随着经济改革的不断深入，农、林、牧、副业都有了一定程度的发展。矿区内工业有炼铁、水泥、农机大修、石料、电力、纺织、副食加工等企业。1.1.6矿区总体概况根据中煤国际工程集团沈阳设计研究院2006年9月编制的晋东大型煤炭基地阳泉矿区总体规划，规划区内共划分为2对在建矿井和7对生产矿井，总规模37.0 Mt/a。总体规划划分为阳泉区、平昔区和寿阳区三个区。阳泉区有六个矿井，即一矿、二矿、三矿、新景矿、五矿、石港矿。其中一矿、二矿、三矿、石港矿2005年核定生产能力分别为6.5 Mt/a、7.43 Mt/a、4.7 Mt/a、0.9 Mt/a，不进行改扩建；新景矿、五矿2005年核定生产能力分别为5.8 Mt/a、4.7 Mt/a，本次规划规模均为7.5 Mt/a。平昔区有寺家庄矿井（在建矿井），规划矿井规模6.0 Mt/a。寿阳区有新元矿和开元矿两个矿井，新元矿井为新建矿井，总体规划规模为4.0 Mt/a；开元矿井2005年核定能力为1.4 Mt/a，总体规划规模为3.0 Mt/a。地方煤矿整合前煤矿为534处，2005年共生产原煤29.6Mt，其中阳泉市16.29 Mt，晋中市13.33 Mt。监狱系统煤矿有荫营和固庄煤矿。荫营煤矿设计生产能力为2.4 Mt/a，固庄煤矿设计生产能力为1.5 Mt/a。本区地方煤矿开采均位于浅部，对本井田的开拓与开采无不良影响。1.1.7水源和电源情况水源条件根据中国煤田地质总局华盛水文地质勘察工程公司第三工程处编制的“山西省寿阳县白家庄水源地岩溶水供水水文地质勘探报告”，在白家庄附近草沟背斜中段可建一个集中供水水源地，水量丰富，水质尚好，具有良好的开发前景，且已得到有关部门的批准，可作为矿井及矿区永久水源，水源可靠。电源条件距矿井工业场地约1km，有白家庄220kV变电站，220kV变电站双回电源分别引自太原辛店变电站和阳泉附近的娘子关电厂。本矿井110kV两回电源引自白家庄220kV变电站，供电电源可靠。1.2 井田地质特征1.2.1地质构造地层井田内大部为第四系黄土覆盖，局部零星有基岩出露。地层由老到新简述如下：1）奥陶系中统峰峰组(O2f)为含煤建造基底，以深灰色、灰色厚层状石灰岩和白云质灰岩为主，中部夹有石膏层和浅灰色泥灰岩。井田内钻孔揭露最大厚度为149.91m。2）石炭系(C）a中统本溪组(C2b）：厚度33.5073.14m，平均55.17m，中、南部较厚，与峰峰组呈平行不整合接触。底部为G层铝土矿及山西式铁矿，其上由砂质泥岩夹砂岩、灰岩及煤线组成。灰岩25层，一般3层，第二层较为稳定，夹有粗粒石英砂岩及不稳定的煤线。本组属于泻湖堡岛环境沉积。b上统太原组(C3t)为主要含煤地层之一。厚度112.21138.97m，平均126.21m。其顶界为K7砂岩的底面，与下伏地层呈整合接触。以15号煤层顶面或其相当层位、K4石灰岩顶面为界线，将太原组分为三段。a）下段：从K1砂岩底至15号煤层顶或其相当层位，厚度26.0865.85m，平均41.63m。由石英砂岩、砂质泥岩、泥岩及15、15下及16号煤组成。15号煤为主要可采煤层，15下号煤为局部可采煤层，16号煤为不可采煤层。本段属于堡岛泻湖、潮坪环境沉积。b）中段：从15号煤层顶至K4石灰岩顶面，厚度30.1068.53m，平均44.88m。由K2下、K2、K3、K4等4层石灰岩和11、11下、12、13及13下号等5层煤以及砂岩、泥岩等组成。本段属于台地泻湖、潮坪环境沉积。c）上段：从K4石灰岩顶面至K7砂岩底，厚度25.3052.60m，平均39.70m。主要由灰灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层等组成。本段含煤4层，依次为8、8下、9上和9号煤层，其中9号煤层为较稳定煤层，8号煤为不稳定煤层。本段属于三角洲环境沉积。3)二迭系(P)a下统山西组(P1s)：为井田内另一主要含煤地层，厚度38.6670.84m，平均52.96m。其顶界为K8砂岩的底面，由灰浅灰色中、细粒砂岩及深灰灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成。3号煤属稳定煤层，6号煤为不稳定煤层。3号煤层上覆砂岩(K8下砂岩)对其局部有冲刷。6号煤层顶、底板常为铝质泥岩。本组属于过渡环境沉积。b下统下石盒子组(P1x)：本组顶界为K10砂岩之底。厚度114.09147.90m，平均129.56m。以K9砂岩将该组分为上、下两段。a）下段：由黄绿、灰绿、灰黑色砂质泥岩、泥岩与灰黄色中、细粒长石石英砂岩组成。该段属于三角洲环境沉积。b）上段：由灰黄、黄绿色中、粗粒长石石英砂岩、砂质泥岩组成。顶部有13层全井田基本稳定的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”。本组属于河湖环境沉积。c上统上石盒子组(P2s)：本组顶界为硅质岩的顶部即K13砂岩的底部。厚度353.80438.45m，平均383.34m。以K12砂岩将本组分为下、中两段。a）下段(P2s1)：K10砂岩底界至K12砂岩底界，厚145.2187.88m，平均170.02m。以黄绿、灰绿色细砂岩和灰绿、暗紫色砂质泥岩为主，夹黄褐、紫褐色泥岩。b）中、上段(P2s2+3)：底界为K12砂岩，厚160.00258.00m，平均200.22m。由黄绿、暗紫色中、细砂岩与暗紫、黄褐、紫灰色砂质泥岩互层组成。d上统石千峰组(P2sh)：其顶界为K14砂岩之底。出露于井田西南于家庄村和南部一带，厚度100.00127.00m，平均112.25m。岩性为暗紫色、黄绿色砂岩、砂质泥岩及泥岩。本组属于河湖环境沉积。4）中生界三迭系刘家沟组(T1l)：出露于井田西南部及南部，井田内最大出露厚度仅60m左右。主要由浅红色细粒长石砂岩组成，间夹薄层紫红、暗紫色砂质泥岩及粉砂岩。5）新生界(K2)井田内发育第三系上新统及第四系，厚度3.22110.68m。新生界在中部偏西及东部保存较厚，西南及南部保存较薄。一般分为砂土、亚砂土、亚粘土、粘土四种类型。与下伏基岩呈角度不整合接触。a第三系上新统静乐组(N2j)：厚010.03m，底部为砂石层，中上部为灰黄、鲜红、暗红色粘土、亚粘土。b第四系下更新统泥河湾组(Q1n)、午城组(Q1w)：广泛分布于冲沟及半坡上。泥河湾组底部为粒径210mm砾石层及钙质结核，中、上部由黄灰色亚粘土、亚砂土夹泥灰岩薄层组成。午城组由橙红色粘土、亚粘土夹红棕色古土壤数层组成。泥河湾组厚024.34m，与下伏基岩呈不整合接触。午城组与泥河湾组呈整合接触，厚08.54m。c第四系中更新统离石组(Q2l)：广布于沟谷及两侧。由淡黄、淡红色亚粘土夹棕红色古土壤层组成。厚047.44m。d第四系上更新统马兰组(Q3m)：广布于梁、峁之上。主要由淡黄色亚砂土组成，厚4.827.15m。e第四系全新统(Q4)：主要分布于黄门街河、大照河及其支流河谷内，由淡灰色砂、砾石组成。厚123m。井田地层综合柱状见图1.2。地质构造井田位于寿阳区中南部，受区域构造的控制，基本构造形态为一单斜，近东西走向，向南倾斜，倾角411，一般小于9。在此单斜基础上发育次一级的宽缓褶曲和一些短轴褶曲，草沟背斜位于井田东部。受次级褶曲构造的影响，地层缓波状起伏明显。南部受次级褶曲影响显著，东部受草沟背斜的影响，地层产状急剧变化，局部走向近南北。井田内断层稀少，没有岩浆岩侵入的影响，综观井田构造条件分类应属简单类略偏中等。1）褶曲草沟背斜：位于井田东部，系由界外延伸而来，轴向NNE，东翼倾角25，西翼陡，倾角38，为两翼不对称向南倾伏的隐伏背斜。西翼与大南沟背斜和蔡庄向斜相接，为井田内的主要构造之一。序号褶曲名称及性质产状要素井田内延深长度（m）备 注轴向两翼倾角1草沟背斜NNE东翼25西翼383300由58、21钻孔控制井田内主要褶曲特征详见表1.1。井田内主要摺曲特征表表1.1 2）断层井田内地表多被黄土掩盖，露头未发现断层，在钻孔中主要见有1条规模不大的小断层，如下：F64逆断层：井田西部2号钻孔揭露15号、15下号煤层之后又在其下部重复揭露两层较厚煤层，据层位分析对比研究判定为为该断层系逆断层影响造成煤层重复。需说明的是，因15号煤下盘较上盘厚度变小，其顶板为砂质泥岩，缺失石灰岩，推断该断层从煤层顶部穿过，断距约20m，为层间断层，其走向据区域构造方向推为北东向，倾角60，延伸长度推断为200m。145图1.2 井田地层综合柱状图（含3#、4#煤层部分）1矿区概述及井田地质特征3）陷落柱根据勘探资料，新元井田内陷落柱极少，地表仅在西北角见一陷落（X18），长轴35m，短轴25m，围岩见P2s2+3地层。精查勘探钻孔中仅有39号孔过K1后，即孔深694.10m以下，发现岩芯破碎，岩性混杂，层序紊乱，地层倾角突然变大，达2558，钻至766.54m，相当奥陶系层位仍无变化，确定为陷落柱，陷落高度及范围不明。4）岩浆岩井田内无岩浆岩侵入。1.2.2水文地质该井田处于娘子关泉域奥灰岩溶水的深循环弱径流区。含水层井田地层主要有5个含水层组，即：第四系砂砾石层孔隙含水层，二叠系石盒子组、石千峰组、三叠系刘家沟组砂岩裂隙含水层组，二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组，石炭系上统太原组石灰岩溶及砂岩裂隙含水层和中奥陶统石灰岩岩溶含水层组。1）中奥陶统石灰岩岩溶水含水层组井田内奥灰处于深埋区，一般埋深700900m，最大埋深超过1000m，受单斜构造控制，由北往南埋深逐渐加大，受大南沟背斜和草沟背斜的影响，6、17号孔一带和58号孔处分别隆起，44、45号孔一带下凹。本统分上、下马家沟组和峰峰组。上马家沟组，该组岩溶发育，富水性强，据北邻南燕竹井田内的SG1号孔资料，奥灰埋深607.23m，峰峰组和上马家沟组混合抽水试验资料，含水层厚42.20m，单位涌水量为5.30L/sm（降深1.23m），渗透系数11.23m/d，水位标高610m。水质属SO4HCO3CaNa型，矿化度0.97g/L，硬度25.77德国度。峰峰组在井田内有21个钻孔揭露，揭露较多的是6个岩溶孔，其中45、22、25号孔，分别为98.93、104.85、149.91m，其余揭露厚5060m。据上述3个孔资料，本组岩性主要是石灰岩和白云质灰岩、白云岩，占6692%，其中石灰岩占4050%，其次是角砾状泥灰岩、泥岩等，大致上是上段以石灰岩为主，下段以白云质灰岩和角砾状泥灰岩为主。岩芯所见岩溶发育程度较低，裂隙均被方解石和石膏充填，有少量溶孔和裂隙。据坪头区详查资料，本组富水性一般弱，浅埋区强于深埋区。据SG1号孔峰峰组抽水试验资料，含水层厚14.95m，单位涌水量为0.00857L/sm（降深105.63m），渗透系数0.065m/d，水位标高704.20m。水质属HCO3Na型，矿化度1.1g/L，硬度3.42德国度。简易水文观测资料表明，部分钻孔当揭露峰峰组厚度7.89m51.09m时，消耗量增大，最大10.80m3/h，一般小于5m3/h。也有的孔如45号孔揭露近100m，孔内水文动态无任何变化。据此，说明井田内峰峰组岩溶发育程度弱，且不均衡；含水层多以上部和中部的石灰岩为主。22、25号孔峰峰组稳定水位标高分别为783、27、782.33m，高出SG1号孔70余m，其原因可能是峰峰组岩溶发育不均衡，含水性弱，含水层连通性差，各孔显示水位的含水层不尽一致，因而水位也有差异。2）石炭系上统太原组石灰岩溶隙及砂岩裂隙含水层太原组含水层主要由中段的K2下、K2、K3、K4等石灰岩组成，其次为下段的K1、和上段的K5、K6等砂岩。K2下与K4间距29.2068.53m，平均44.88m，单层厚度一般16m。井田北10余km和井田西20km，有少量出露。井田内无出露，处于深埋区，一般埋藏深度大于500m。据岩芯观察，石灰岩岩溶及裂隙不发育，有少量溶隙，裂隙多被方解石充填，据钻孔抽水试验资料，25号孔“抽干”；46号孔单位涌水量仅为0.00014L/sm（降深168.24m），渗透系数0.0017m/d，水位标高978.91m（与邻区相比偏高），可视作非含水层。井田西北界外附近的P34号孔，单位涌水量0.02L/sm（降深4.35m），渗透系数0.025m/d，水位标高775.16m，为弱富水性含水层。钻孔简易水文观测资料表明，44号等3个孔，3号等7个孔，34号等7个孔，分别揭露K1砂岩，K2下、K2、K3、K4石灰岩，K5、K6砂岩时，消耗量增大，为0.6010.44m3/h，此外，大部分钻孔在石盒子组时消耗量较大或全漏，钻至太原组时，消耗量及水位均无明显变化。总体上看，灰岩中K2下富水性较强。46、P34号孔本组水质类型为HCO3Na型，矿化度分别为1.4、2.27g/L，硬度分别为1.81、4.45德国度。3）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组山西组含水层主要由山西组底砂岩K7和3号煤顶板K6下等砂岩组成，K7厚0.7519.44m，平均6.73m，岩性主要为中细粒砂岩，K8下厚度016.53m，平均6.26m，岩性主要为中细粒和粗粒砂岩。山西组在井田以北和以西1020km外零星出露，井田内无出露，处于深埋区，一般埋深450750m。砂岩裂隙一般不发育，据抽水试验资料，34号孔“抽干”，46号孔单位涌水量仅为0.0021L/sm(降深9.96m)，渗透系数0.0041m/d，水位标高 807.72m，为弱富水性的含水层，另据井田外P34号孔抽水试验资料，单位涌水量为 0.028L/sm（降深2.53m），水位标高 799.49m，为弱富水性含水层。据简易水文观测，42号孔揭露 K8下、K7时，5号孔揭露K7时耗水量增大，消耗量1.086.48m3/h，除42、5号孔外其余大部分钻孔在石盒子组漏水，钻至本组时，消耗量和钻进水位均无明显变化。P34号孔水质类型为 HCO3Na型，矿化度为0.94g/L，硬度为1.28德国度。4）二叠系石盒子组、石千峰组、三叠系刘家沟组砂岩裂隙含水层组下石盒子组含水层主要由K8等砂岩组成，岩性主要为中、细粒砂岩，厚度大但不稳定，井田内无出露，一般裂隙不发育，据钻孔抽水试验资料，34号孔本组与山西组混合试验“抽干”，位于大南沟背斜轴部的11号孔对本组与山西组上部混合抽水试验，单位涌水量为2.65L/sm（降深0.57m，降深过小，此值偏大），渗透系数为4.93m/d，水位标高834.11m。总体上属弱富水性的含水层，局部裂隙发育地段富水性增强。据简易水文观测资料，有22个钻孔在本组耗水量增大或全漏，11号孔水质为HCO3Na型，矿化度为0.55g/L，硬度为1.26德国度。上石盒子组含水层主要由K12等砂岩组成，岩性主要为中、细粒砂岩，厚度大但不稳定，在井田北部沟谷中有出露，一般裂隙不发育。王家垴村东沟中有泉出露，流量0.82L/s。34号孔抽水试验，单位涌水量0.048L/sm（降深12.44m），水位标高1050.92m，属弱富水性的含水层，据北邻南燕竹井田P44号孔放水试验，单位涌水量0.23L/sm（降深2.05m），渗透系数0.13m/d，水位标高1083.27m，属中等富水性的含水层。据简易水文观测资料，井田内约2/3钻孔（39个）在本组耗水量增大。王家垴泉、P44号孔、34号孔水质类型分别为HCO3Ca型、HCO3CaNa型、C1HCO3Na 型，矿化度分别为0.30、0.33、0.63g/L，硬度分别为14.14、12.04、1.22德国度。石千峰组分布范围较广，沟谷中有出露，含风化裂隙水，有少量泉出露，流量均小于1L/s，属弱富水性的含水层。井田内刘家沟组只分布于大照村以西的南部边缘地带，沟谷中有出露，流量均小于1L/s，31号孔揭露本组时漏水，漏失量分别为10.40、6.00m3/h。5）第四系砂砾石层孔隙含水层更新统分布范围较广，分别位于下、中、上更新统下部的砂砾石层，含孔隙水，据坪头详查区坪头村一带下更新统泥河湾组水井抽水试验，涌水量可达826m3/d，水量较丰富。全新统砂砾石层，主要分布于白马河及较大支流河谷中，接受大气降水或河水补给。39号孔抽水试验，单位涌水量为0.088L/sm（降深12.31m），水位标高1059.16m，属弱富水性的含水层，水质类型为HCO3NaCa型，矿化度0.27g/L，硬度9.19德国度。北邻南燕竹井田榆林沟水井和南燕竹水井水质分别为HCO3Ca、HCO3CaMg型，矿化度分别为0.37、0.50g/L，硬度分别为15.33、22.81德国度。据于家庄、韩庄、吴家崖第四系水井水位动态观测，水位在7月份开始下降，直到10月，都保持低水位，分析与当年雨季降水量明显偏小有关。隔水层奥陶系顶面至15号煤底板间的岩层，厚81.53115.22m，平均厚95.45m，以泥质岩类为主，裂隙不发育，具有较好的隔水层性能，对奥灰水进入煤系能起到阻碍作用。石炭、二叠系含水层间均夹有较厚的泥质岩层，受构造破坏程度底，据上述含水层叙述，各含水层的水位标高相差悬殊，说明其间无水力联系，因此这些岩层具有较好的隔水性能，可视为隔水层。构造对地下水的控制井田基本构造形态为一单斜，走向近东西，南倾，其上有大南沟背斜、蔡庄向斜及草沟背斜等次一级宽缓褶曲，构造属简单类，略偏中等。大南沟背斜由井田外西北部伸入，轴向近东西，井田内延伸约7km，11号孔资料表明其轴部地表裂隙较发育，为富水地段。位于井田北部，与大南沟背斜平行延伸的蔡庄向斜，为一两翼不对称的隐倾状向斜，井田内延伸2.5km，据坪头详查区资料，蔡庄向斜构成地下水汇水构造，但其水量有限。草沟背斜位于井田东部，轴向近南北，向南倾状，沿12勘探线横穿井田，据接近轴部的58、60、61号孔岩芯所见，岩石裂隙较发育。井田内地表未发现有断层。2号孔见一逆断层（F64），推断其断距约20m，延伸200m，钻孔揭露时耗水量及水位均无变化，推断其为隔水断层。井田内地表仅发现一个陷落柱，位于东北角，长轴35m，短轴25m。此外，39号孔过K1后遇到陷落柱，范围不详，钻孔揭露时，消耗水量和水位无变化。结合区域性资料，推断陷落一般不含水。地下水补给、径流、排泄条件大气降水是井田内地下水的主要补给来源。井田地下水类型主要为承压水，潜水分布范围很有限。承压水主要在露头区接受大气降水补给，而含水层的出露范围除奥灰广泛外，其余都很小，因此承压水补给条件除奥灰较好外，其余都不好。河谷、沟谷中的基岩风化带裂隙水，可接受第四系孔隙潜水或河水补给，其范围只限于露头区。第四系孔隙潜水，可接受大气降水或河水补给，接受补给条件相对较好。井田奥灰水属娘子关泉域，处于娘子关泉域的深循环弱径流区，北邻南燕竹井田SG1号孔的水质表明该处奥灰水径流条件较好，至于井田内，由于水位及水质资料缺乏，奥灰水的径流方向及径流强度尚难确定。奥灰水总的排泄区为娘子关泉。从总体上看，石炭、二叠系含水层岩溶裂隙发育程度和富水性由浅埋区往深埋区逐渐变弱，径流条件愈来愈差。井田内石炭、二叠系含水层，受岩溶、裂隙发育程度的控制，承压地下水径流排泄条件均较差。基岩风化带裂隙水及第四系砂砾石孔隙水，受地形控制，经短途径流排向河道或渗入下伏岩层裂隙中，径流条件相对较好，排泄途径也较多，可以通过泉、地面蒸发和人工采水等方式排泄。构造控水情况阳泉矿区位于太行山隆起带中段西侧，北部为五台地块，属于沁水盆地东北边缘地带。矿区处于太行山隆起带和东西向构造带的复合部位，由于北东复合部位应力集中，向西南方向减弱，因而形成了一个东北部位抬高而向南西倾斜的单斜构造，倾角一般610。在这一构造基础上又发育了次一级NNE、NE与NEE走向的褶皱群，陷落柱相当发育，构成矿区的主要构造特点。这些构造的分布对阳泉矿区地下水的补、迳、排条件具有重要的控制作用。 新元矿属于阳泉矿区的寿阳区，本区从总体上看为一走向近东西，倾向南的单斜构造。在此背景上又发育着一些不同方向的次一级的褶曲和断裂。新元井田基本构造形态同样受控于本区构造，为一单斜走向近东西倾向南的单斜构造，地下水的补给、运移等受郭家沟断层、东山背斜等的控制。其上又有大南沟背斜、蔡庄向斜及草沟背斜等次一级宽缓褶曲。从勘探资料看，这些褶曲轴部均富水，成为新元井田的汇水或导水通道。在矿井采掘过程中，当通过这些构造轴部时，由于构造的富水或导水作用，有可能引发矿井突水而造成灾害。井田水文地质类型井田煤层处于深埋区，煤系内及以上邻近基岩含水层，远离露头区，与地表水体和第四系含水层无力联系，地下水补给条件很差，含水层富水性很弱。井田内主要含水层是煤系以下的上马家沟组岩溶含水层，富水性强，但距煤层远，一般不会危及开采。本井田主要可采煤层为3号、4号煤。3号煤的主要充水含水层为其上覆砂岩裂隙含水层，4号煤主要充水含水层以上覆砂岩裂隙含水层为主，其次为下伏的山西组含水层。据上述矿床主要充水含水层的容水空间特征、充水方式及水文地质条件的复杂程度，井田矿床水文地质类型可划分为两类；山西组煤主要为第二类第一型，即水文地质条件简单的顶板间接充水的裂隙充水矿床，太原组煤为第三类第一亚类第一型，即水文地质条件简单的顶板间接充水的以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床。矿井涌水量根据地质报告，矿井正常涌水量为150m3/h、最大涌水量为210 m3/h。考虑到现开采3号煤层位于浅部，随着开采深度的增加，矿井涌水量有增大的趋势，开采下组煤时，上覆煤层采空区积水也将给开采带来威胁，同时全井田为奥灰带压开采，综合考虑各种因素，结合阳煤集团地质处对黄丹沟矿井生产资料的调查结论，根据矿方要求按矿井较大的涌水量进行设计，矿井正常涌水量680m3/h，最大涌水量1000m3/h。确保矿井在不利条件下的安全生产，同时也有利于节能减排。1.2.3其它有益矿产井田内除埋藏着丰富的煤炭资源外，还赋存有一些其它矿产，简述如下：铝土岩主要为本溪组底部之G层铝土，厚0.8219.82m，平均9.93m，Al2O3含量17.7149.53%，平均33.82%；SiO2含量29.0561.20%,平均为40.60%；铝硅比值为0.83，未达工业品位。其次为下石盒子组顶部的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”，井田内有13层，厚2.0014.48m, Al2O3含量20.8122.00%，无开采利用价值。铁矿主要为山西式铁矿，产于本溪组底部，奥陶系风化面之上，呈鸡窝状分布，极不稳定，厚04.5m，平均0.79m，为黄铁矿与铝土混生体，Fe2O3含量7.0851.52%，平均31.37%。St含量5.3033.82%，平均17.58%，含硫品位可达级工业指标，因分布极不稳定，品位变化大，埋藏深，无开采利用价值。石灰岩赋存于奥陶系、石炭系本溪组和太原组，以奥陶系石灰岩为主，CaO含量31.3149.16%，平均43.67%；MgO含量0.374.43%，平均1.97%；SiO2含量1.0017.55%,平均为6.29%。可以用作水泥原料、煅烧石灰及建筑材料，限于其埋藏较深，难以开采利用。石膏赋存于奥陶系中统峰峰组的下部，厚度不大，CaO含量28.4832.24%，平均30.36%；MgO含量4.445.36%，平均4.90%；SiO2含量8.7011.75%,平均为10.23%。品位较低，又因埋藏较深，不易开采，无经济价值。粘土产于第四系中，分布广泛，是当地居民用来烧制砖瓦的天然原料。煤中稀散元素各主要可采煤层中锗、镓、铀、钍、钒含量最大值均达不到工业品位。1.2.4地质勘探程度及存在问题地质勘探及报告的编制情况井田地质勘探由两部分组成，一部分为1988年完成的详查地质报告，一部分为1992年完成的精查地质报告，详查地质报告已得到了行业管理部门的批准，精查地质报告1993年1月山西省矿产储量委员会以晋储决字(1992)17号审批通过。为了完善矿井地质报告，阳煤集团2002年12月完成了矿产资源储量核实报告，国土资源部以国土资储备字（2003）17号文予以备案证明。为进一步满足矿井建设、带区开采设计及安全生产需要，受新元煤炭有限责任公司委托，阳煤集团地质测量处2004年6月完成了新元矿井（首采区）精查补充地质勘探成果，中国煤炭地质总局水文物测队2004年9月完成了西翼首采区三维地震勘探报告，中国煤炭地质总局物测队2004年11月完成了东翼首采区三维地震勘探报告。勘探程度评述该项目地质勘查工作的类型确定正确，手段选择基本合适，工程布置较合理，各项工程质量良好，内容齐全，勘探基本网度控制合理，可以满足设计的要求。地质构造对开采影响的评价井田基本构造形态为单斜，在此基础上发育有宽缓褶曲和短轴褶曲，断层稀少，属简单略偏中等，对机械化开采比较有利。煤层对比的可靠性、稳定性分析及对开采的影响本井田主要含煤地层沉积稳定，旋回结构明显，标志层及煤层本身特征突出，主要可采煤层可采边界规则，厚度变化规律明显，对比可靠，稳定可采，对开采无不良影响。地质储量的复核、验算；高级储量的范围、储量是否满足设计的要求储量计算方法正确，各项参数的选择符合有关规范规定，级别划分合理，精度符合各级别一般要求，高级储量比例符合规范、设计的要求。水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度，及对开采的影响查明了本区的水文地质条件，确定了水文地质类型，分析了充水因素，预测了矿井涌水量，落实了供水水源地。资料比较准确，对开采影响不大。详细了解了各主要可采煤层的瓦斯情况，但对瓦斯的主要参数了解不多，需进一步加强瓦斯测定工作。煤质分析基本可靠，对开采影响不大。1.3 煤层特性1.3.1煤层及煤质本区主要含煤地层为石炭系上统太原组(C3t)及下统山西组(P1s)。现分别简述如下：1）石炭系上统太原组(C3t) 该组为一典型的海陆交互相沉积，并且形成形成四个明显的旋回韵律结构。其厚度为95.00m-139.00m，平均厚度124.77m。岩性为灰色深灰色石灰岩，灰色灰白色细中粗粒石英砂岩，灰黑色粉砂岩，砂质泥岩，泥岩及煤层。其中夹8-16层煤，发育四周稳定的石灰岩（K2、K3、K4、）和砂岩（K5、K7）及一层不稳定的石灰岩（K6、K8）。测井物性反映：煤层一般为高电阻低密度低伽玛。石灰岩为高电阻高密度低伽玛。因此标志明显。产有植物化石碎屑及动物化石。该组共含煤为8-16层。按煤层编号顺序分述如下：8#煤层：厚度为0-0.90m，平均厚度0.44m。位于K7砂岩底板之下，层位不稳定。8下#煤层：厚度0-1.11m，平均厚度0.48m。位于K7、K6砂岩之间9#煤层：厚度为0-1.69m，平均厚度0.68m。位于K5砂岩、K4石灰岩之间，层位不稳定。11#煤层：厚度为0-1.22m，平均厚度0.39m。位于K4石灰岩之下，本层厚度较小，变化较大，很不稳定，无开采价值。11下#煤层：厚度为0.80-3.21m，平均厚度为1.41m。本层厚度较小，变化较大，很不稳定，无开采价值。12#煤层：厚度为0-1.61m，平均厚度0.51m。位于K4石灰岩底板之下，层位很不稳定。13#煤层：厚度为0-1.47m，平均厚度0.62m。直接下伏于K3石灰岩底板之下，层位不稳定。13下#煤层：厚度为0.00-1.00m，平均厚度0.67m。位于K3石灰岩之下约5m，层位不稳定。15#煤层：厚度为0.20-0.75m，平均厚度0.53m。位于K2石灰岩之下约8m左右，层位稳定。15下#煤层：厚度为0.44-0.92m，平均厚度0.59m。位于K2石灰岩之下约10m，层位不稳定。该组单孔煤层平均厚度为8.70m，含煤系数为8.6。2）二叠系下统山西组(P1s)该组为陆相沉积：其厚度为39.20m-73m，平均厚度52.96m。岩性为灰色粉砂岩砂质泥岩泥岩灰白色中细粒石英砂岩及煤层。其中夹煤层6层。中下部发育的3号煤层为全区稳定的可采煤层，厚度为1.40m-3.28m，平均厚度为2.77m；4号煤全区稳定可采，厚度2.77-4.33m，平均厚度3.32m。测井物性反映：煤层表现为高电阻低密度低伽玛。由于3、4号煤层发育稳定且厚度大，其本身即为明显的标志层。产植物化石碎屑。该组共含煤1-4层。按煤层编号顺序分述如下：1煤层：厚度为0-0.35m，平均厚度0.22m。位于本组顶部，层位极不稳定，下距3#煤层约13m。2#煤层：厚度为0-1.24平均厚度0.40。本组中上部，层位极不稳定。下距3#煤层8m左右。3#煤层：厚度为1.40-3.28m，平均厚度2.77m。位于本组中下部，其厚度大，层位稳定。下距分界砂岩（K7）40m左右。 4#煤层：厚度为2.27-4.43m，平均厚度3.32m。位于本组中下部，其厚度大，很稳定。下距分界砂岩（K7）25m。5#煤层：厚度为0-0.95m，平均厚度0.36m。位于K7砂岩之上，本层厚度较小，变化较大，很不稳定，无开采价值。6#煤层：厚度0-1.50m，平均厚度0.81m。位于K7砂岩之上，层位不稳定。下距K7石灰岩2m左右.该组单孔煤层平均厚度为6.94，含煤系数为12.07. 煤层井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组，地层总厚平均为179.17m，含煤18层，平均总厚13.81m，含煤系数为7.7%。可采煤层有3、4号六层(均为山西组)，平均总厚度5.59m，可采含煤系数为10.5%。其中3号煤是山西组的主要可采煤层，也是最上一层可采煤层，是初期开采的主要对象1）3号煤：位于山西组中部，上距下石盒子组“桃花泥岩”130m左右、K8砂岩23m左右，全部均稳定可采，见煤点厚1.403.28m，平均2.77m，结构简单，一般含1层泥岩夹矸。煤层由西向东由薄变厚，又渐趋变薄。以中厚煤层为主，最厚处位于22号与33号孔之间的边界附近，厚度达4.50m左右。本层属基本全井田可采的稳定煤层。其顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为中、细粒砂岩，底板为砂质泥岩，局部为细、粉砂岩。2）4号煤：位于山西组底部，上距3号煤20m左右，下距K7（第三砂岩）砂岩2m左右，层位稳定。可采范围主要成大片状，连续分布，煤厚2.274.43m，平均1.04m。结构简单，有时含1层夹矸。本层厚度变化较大，全部可采，属稳定煤层。顶板为砂质泥岩，局部为中、细粒砂岩，底板为炭质泥岩，局部为砂质泥岩，细粒砂岩。可采煤层特征见表1.2。可采煤层特征表表1.2含煤地层煤层编号煤层厚（m)最大最小 平均层间距（m)最大最小 平均夹石层数稳定性可采性岩性顶板底板山西组31.403.28 2.77 7.3019.75 10.07一般一层稳定可采砂质泥岩和泥岩砂质泥岩42.274.33 3.32 有时一层稳定可采砂质泥岩炭质泥岩煤质概述1）物理性质和煤岩特征a物理性质及宏观煤岩特征井田内煤的颜色为黑色、灰黑色，粉色为黑色。玻璃、强玻璃光泽，内生裂隙较发育或不发育，断口为参差状、棱角状、粒状。条带状、线理状及粒状结构，层次、块状构造。煤的容重1.341.51g/cm3，比重1.481.66g/cm3。各煤层宏观煤岩组分以亮煤为主，其次为镜煤、暗煤，很少见到丝炭。宏观煤岩类型以光亮型、半亮型煤为主，其次为暗淡型、半暗型煤。b显微煤岩特征a）有机显微组分特征各煤层有机显微组分以镜质组为主，其次为丝质组，半镜质组最少。镜质组3#、4#煤层在80%左右。丝质组3#、4#煤均高于20.1%，半镜质组4号煤1.8%，3号煤层23%。镜质组以镜质体为主，少量基质体和木镜质体，偶见木煤和镜质浑圆体，并见粘土浸染的镜质体；丝质组多呈碎屑或碎片状，可见微粒体或结构碎片；半镜质组以结构体或呈碎屑状，碎片状出现。b）无机显微组分特征无机显微组分4号含量高，3号煤含量低。其组成以粘土类为主，占无机组分的90%以上，硫化铁类及碳酸盐类少见。粘土矿物多为不规则团块状，少量为分散状、透镜状、浸染条带状，微粒状浸染或充填胞腔。黄铁矿为不规则团块状、球粒状，亦可见小晶体充填胞腔或与粘土构成岩屑。碳酸盐矿物以方解石为主，呈团块状，有时见方解石纹饰。c）显微煤岩类型本井田煤以微镜煤，微镜惰煤为主，其它类型只占极少数。4号煤含较多微矿化及微矿质类型煤。c镜质组最大反射率及煤变质各煤层的镜质组最大反射率（Rmax）2.152.30%，属高变质的阶段。Rmax垂向上从上到下，呈递增趋势；平面上从北西到南东变大。精煤挥发分变化规律与Rmax相反，说明煤变质从北西到南东逐渐加深，这也与煤的现代埋深（北浅南深）大致吻合。2）化学性质及工艺性能3号煤：为中灰、特低硫、低磷、极易选的贫煤、贫瘦煤，是优质的高炉喷吹煤。4号煤：为低灰、特低硫、特低磷、易选的贫煤、无烟煤。各层煤均为难熔灰分煤，热稳定性好，易于磨碎。a化学性质a）灰分原煤3号、为17.82%、为中灰。3号煤平面分布以中灰为主，有部分低灰及3个富灰点。低灰区在31411162531号孔连线以南，富灰区为34、P65、P66号孔附近三小片，其余皆为中灰。4号煤平面分布以低灰、特低灰为主，其次为中灰及少量富灰。b）硫分原煤硫分平均值3号煤均小于1%，为特低硫煤，4号煤1.29%，为低硫煤。经1.4比重液洗选后，精煤全硫平均值3号煤小于0.5%，4号煤为0.60%，脱硫率（原煤全硫洗煤全硫）原煤全硫100%，3号煤为10%；4号、15号煤为53%。b）磷分原煤磷分平均值0.0100.070%，其中3号煤0.010%为特低磷，4号煤0.070%为中磷，其余为低磷。精煤磷分3号煤最高0.024%，其余均小于0.01%。d）砷、氯、氟含量砷在各层煤中的最高含量为41.3PPm，其平均值3号煤最低，1.1PPm，4号煤最高，5.8PPm，均未超过酿造和食品工业（小于8PPm）的要求。3号、4号煤平面上分布有大于8PPm的点。4号煤中砷含量较高与黄铁矿含量高有关，因砷以砷黄铁矿形式存在于煤中。氯在各层煤中最高含量为0.068%，其平均值0.0160.019%，均小于0.3%，作为燃烧用煤不会腐蚀锅炉，氯在各层煤中最高含量为295PPm，其平均值69117PPm。据研究，氟与磷有良好相关性，下式为本井田氟含量与磷分的回归方程，3号煤：R=0.4564 n=7 F=2.4597+2130.2828Pd4号煤：R=0.8854 n=6 F=50.9070+889.9517Pde）元素分析各煤层碳均在90%以上，90.9392.13%；氢3.994.11%，氮1.181.34%，氧2.563.68%。C/H比22.2422.79；O/C比0.030.04。b工艺性能a）发热量各煤层原煤空气干燥基低位发热量22.6230.19MJ/kg，干基高位发热量23.3131.16MJ/kg。6号煤为高发热量煤，3号、4号煤为中高发热量煤。煤的发热量（Qnet，V，ad）与灰分产率（Ad）呈反比关系，相关性极好，其回归方程为：3号煤：R=-0.9872 n=25 Qnet,v,ad=35.65100.4151Ad4号煤：R=-0.9872 n=8 Qnet,v,ad=35.62980.4200Adb）煤的气化性煤对CO2的反应性：各层煤对CO2反应活性试验：试验温度900950时，二氧化碳分解率13.8224.42%均小于60%，反应性小。c）热稳定性各层煤热稳定性试验：其Kp6在13.2520.10%之间，均小于30%，说明各煤层热稳定性好。d）可磨性各煤层可磨性77.6089.89，说明井田内各煤层均易于磨碎。1.3.2瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温瓦斯1）煤层瓦斯含量及其规律勘探阶段测定各可采煤层瓦斯含量详见表1.3。新元井田各煤层均属高变质的贫煤阶段，可生成大量甲烷气，该阶段煤具有较强的吸附性。3号、4号煤的吸附常数3号煤42.1964.52，平均49.35；4号煤35.8446.30，平均41.74。3号煤吸附性较4号煤强。据MJi列文斯基等人研究，贫煤阶段煤层平均甲烷含量18.0ml/g，均方差7.3ml/g。井田各煤层煤岩组成镜质组为主，有利于煤层对甲烷的吸附。勘探阶段测定各可采煤层瓦斯含量表 表1.3煤层项目34瓦斯含量（ml/g）经统计分析井田瓦斯含量有如下规律：a随煤层埋深增加瓦斯含量增大。b随Rmax增大瓦斯含量增大。c井田内褶曲构造与瓦斯含量的关系不明显。2）矿井瓦斯矿井在建设期间委托煤科总院抚顺分院测定了瓦斯基本参数，并对矿井瓦斯涌出量进行了预测。山西省煤炭工业局以晋煤安发20081134号文关于阳泉煤业集团有限责任公司2008年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复对矿井瓦斯进行了鉴定，本次设计从安全出发，采用瓦斯涌出量较大的省局批复结论作为设计依据，矿井的瓦斯相对涌出量为32.22 m3/t，绝对涌出量97.46m3/min。矿井为高瓦斯矿井。煤尘及煤的自燃倾向性新元矿井2006年委托煤科总院重庆分院对3号煤层进行了鉴定，自燃倾向性测定结果吸氧量为1.01cm3/g干煤，自燃倾向性为三类，属不易自燃煤层。爆炸性试验结果火焰长度10mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量45%，有煤尘爆炸性。根据地质报告提供资料，井田内其它煤层煤尘爆炸性试验结果表明，火焰长度020mm，一般大于5mm，扑灭火焰的岩粉量040%，一般大于15%。根据试验结果，各煤层原煤着火温度367433，一般大于405；T13为850，4、号煤大于25，据此评定4号煤为容易自燃，少量不易自燃和容易自燃。矿井地温本井田恒温带深度为5060m，温度为11。地温梯度为1.133.13/1