设计说明书.pdf

摘 要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为阳泉三矿 1 8 Mt a 新井设计 一般部分共包括 10 章 1 矿区概述及井田地 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 带区巷道布置 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 阳泉三矿位于阳泉矿区的西部 距阳泉市中心 7 5 公里 交通便利 井田形状近似长 方形 东西长约 7 6 km 南北宽约 3 0 km 面积约 21 km2 井田内主采煤层为一层 为 15 煤 煤层倾角平均 5 平均厚度 6 0 m 井田地质条件较为简单 矿井工业储量为 17834 6 万 t 可采储量为 11818 6 万 t 矿井设计生产能力为 1 8Mt a 矿井服务年限 51 9a 矿井涌水量不大 正常涌水量为 50 m3 h 最大涌水量为 100 m3 h 矿井相对瓦斯涌出量为 4 m3 t 属低瓦斯矿井 矿井煤尘无爆炸危险性 但煤层易自燃 自然发火等级为 I 级 矿井采用主斜井副立井单水平开拓 一矿一面 采煤方法为综合机械化放顶煤开采 全矿采用胶带运输机运煤 辅助运输采用矿车 矿井通风方式前期为中央并列式 后期根 据需要在井田东西两翼增加两个边界风井 矿井年工作日为 330 d 日净提升时间 16h 工作制度为 三八制 专题部分题目是神东矿区防溃水溃沙技术浅谈 本文论述了神东矿区发生溃水溃沙事 故的实例 分析了煤矿发生溃水溃沙的地质 水文条件 讲述了在神东特定条件下发生溃 水溃沙事故的原理和预防 治理溃水溃沙的措施 翻译部分是一篇关于地域因素影响下中国能源需求上限前景的论文 英文题目为 Prospect of the upper limit of the energy demand in China from regional aspects 关键词 主斜副立 带区 综放 架线电机车运输 中央并列式通风 ABSTRACT This design includes three parts the general part special subject part and translation part The general part is a new design of NO 3 of Yangquan mine This design includes ten chapters 1 An outline of the mine field geology 2 Boundary and the reserves of mine 3 The service life and working system of mine 4 Development engineering of coalfield 5 The layout of mining area 6 The method used in coal mining 7 Transportation of the underground 8 The lifting of the mine 9 The ventilation and the safety operation of the mine 10 The basic economic and technical norms No 3 of Yangquan mine locates at the west of Yangquan Mine area 7 5 km away from the center of the town And it has convenience transportations The shape of minefield is like a rectangle which has a length of 7 6 km in the east and west direction while a width of 3 0 km in the south and north direction on average The total area is Approximately 21 km2 The main coal seam in the mine is only one which is the 15 coal seam The average angle is 5 degree while the thickness is about 6 0 m The minefield geological condition is simple The proved reserves of the minefield are 178 3million tons The recoverable reserves are 118 2 million tons The designed productive capacity is 1 8 million tons per year The service life is 51 9 years The normal flow of the mine is 50 m3 per hour and the max flow of the mine is 100 m3 per hour The Relative gas discharge quantity is 4 m3 per ton Thus it is Low gaseous mine The coal dust of the mine has non explosion hazard But the coal seam is easily spontaneous combustion The level of spontaneous combustion is I The development of the mine is single level with a main inclined shaft and an auxiliary vertical shaft The number of the working faces is only one Comprehensive mechanization puts in the top coal technology is the mining method Several belt conveyers undertake the job of coal transport in the mine while the auxiliary transportation system depends on the mine cars The ventilation type in the early stage is centralized juxtapose In the late stage two air shafts in the boundary should be driven The ventilation method is extraction The working days in a year are 330 Everyday it takes 16 hours in lifting the coal The working system in the mine is three eight The title of the special subject part is The technology of preventing collapsing of water and blowning sand at shendong mining This article discussed the example of collapse of water and blown sand at shendong mining analysis the hydrology and geology conditions of collapsing of water and blowning sand at coal narrate the princples of collapsing of water and blowning sand and preventing and govennancing measures at the specific conditions of shendong The translated academic paper is about the upper limit of the energy demand in China Its title is Prospect of the upper limit of the energy demand in China from regional aspects Keywords main inclined shaft and auxiliary vertical shaft strip district comprehensive mechanization puts in the top coal overhead line electric locomotive transport centralized juxtapose ventilation 目 录 一般部分一般部分 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 1 矿区概述 1 1 1 1 矿区地理位置 1 1 1 2 矿区气候条件 1 1 1 3 矿区水文情况 2 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 井田地形及地质勘探程度 3 1 2 2 井田地层 4 1 2 3 井田地质构造 5 1 2 4 井田水文地质 8 1 3 煤层特征 10 1 3 1 煤层赋存条件 10 1 3 2 煤层围岩性质 10 1 3 3 煤的特征 11 1 3 4 瓦斯等开采技术条件 13 2 井田境界和储量井田境界和储量 14 2 1 井田境界 14 2 1 1 井田范围 14 2 1 2 开采界限 14 2 1 3 井田尺寸 14 2 2 矿井工业储量 14 2 2 1 储量计算基础 14 2 2 2 井田地质勘探 15 2 2 3 工业储量计算 15 2 3 矿井可采储量 16 2 3 1 安全煤柱留设原则 16 2 3 2 矿井保护煤柱损失量 17 2 3 3 矿井设计储量 18 2 3 4 矿井设计可采储量 18 3 矿井工作制度矿井工作制度 设计生产能力及服务年限设计生产能力及服务年限 20 3 1 矿井工作制度 20 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 20 3 2 1 确定依据 20 3 2 2 矿井设计生产能力 20 3 2 3 矿井服务年限 20 3 2 4 井型校核 21 4 井田开拓井田开拓 22 4 1 井田开拓的基本问题 22 4 1 1 井筒的确定 22 4 1 2 工业场地 24 4 1 3 井田的再划分 24 4 1 4 主要开拓巷道 24 4 1 5 井田开拓方案提出与比较 25 4 2 矿井基本巷道 30 4 2 1 井筒 30 4 2 2 井底车场 35 4 2 3 主要开拓巷道 37 5 准备方式准备方式 带区巷道布置带区巷道布置 41 5 1 煤层地质特征 41 5 1 1 带区煤层特征 41 5 1 2 煤层顶底板结构 41 5 1 3 水文地质 41 5 1 4 地质构造 41 5 1 5 地表情况 42 5 2 带区巷道布置及生产系统 42 5 2 1 带区位置及范围 42 5 2 2 带区内分带的划分 42 5 2 3 带区巷道布置 42 5 2 4 工作面接替顺序 44 5 2 5 带区主要生产系统 44 5 2 6 带区巷道掘进 44 5 2 7 带区生产能力及采出率 45 5 3 带区车场选型设计 46 5 3 1 确定车场形式 46 5 3 2 带区主要硐室布置 47 6 采煤方法采煤方法 49 6 1 采煤工艺方式 49 6 1 1 带区煤层特征及地质条件 49 6 1 2 确定采煤工艺方式 49 6 1 3 回采工作面参数 50 6 1 4 回采工作面破煤与装煤方式 51 6 1 5 回采工作面运煤方式 52 6 1 6 回采工作面支护方式 52 6 1 7 采放比 放煤步距 放煤方式 55 6 1 8 各工艺过程注意事项 56 6 1 9 回采工作面正规循环作业 57 6 2 回采巷道布置 59 6 2 1 回采巷道布置方式 59 6 2 2 回采巷道参数 59 7 井下运输井下运输 62 7 1 概述 62 7 1 1 运输设计的原始条件与数据 62 7 1 2 运输距离与货载量 62 7 1 3 矿井运输系统 63 7 2 带区运输设备选择 63 7 2 1 设备选型原则 63 7 2 2 带区煤炭运输设备选型 63 7 2 3 带区辅助运输设备选型 65 7 3 大巷运输设备选择 67 7 3 1 运输大巷设备选型 67 7 3 2 辅助运输大巷设备选型 68 8 矿井提升矿井提升 70 8 1 概述 70 8 2 主副井提升 70 8 2 1 主井提升 70 8 2 2 副井提升 71 9 矿井通风及安全技术矿井通风及安全技术 73 9 1 矿井通风系统的选择 73 9 1 1 矿井概况 73 9 1 2 矿井通风系统的基本要求 73 9 1 3 矿井通风方式的确定 73 9 1 4 矿井通风方法确定 74 9 1 5 带区通风基本要求 75 9 1 6 带区通风系统 76 9 1 7 工作面通风方式及风向 76 9 1 8 矿井通风容易与困难时期确定 77 9 2 带区及全矿所需风量 80 9 2 1 采煤工作面实际需风量 80 9 2 2 备用工作面需风量 81 9 2 3 掘进工作面需风量 81 9 2 4 硐室需风量 83 9 2 5 其它巷道需风量 84 9 2 6 矿井总需风量 84 9 2 7 风量分配 84 9 3 全矿通风阻力的计算 85 9 3 1 矿井通风总阻力计算原则 85 9 3 2 矿井最大最小阻力路线 86 9 3 3 矿井通风阻力计算 86 9 3 4 矿井通风总阻力 87 9 3 5 总等积孔 88 9 4 矿井通风设备选型 88 9 4 1 主要通风机选型 88 9 4 2 电动机选型 91 9 5 防止特殊灾害的安全措施 92 9 5 1 瓦斯管理措施 92 9 5 2 煤尘的防治 92 9 5 3 预防井下火灾的措施 93 9 5 4 防水措施 93 10 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 94 神东矿区防溃水溃沙技术浅谈神东矿区防溃水溃沙技术浅谈 95 1 专题研究背景专题研究背景 95 1 1 神东矿区在国家发展中所发挥的作用 95 1 2 神东矿区面临的严峻的环境问题 95 2 神东矿区水文神东矿区水文 地质条件地质条件 96 2 1 神东矿区地质条件 96 2 2 神东矿区水文条件 98 3 理论分析理论分析 98 3 1 关键层结构理论 98 3 1 1 浅埋煤层主关键层位置对导水裂隙带高度影响 99 3 1 2 关键块 运动对导水裂隙演化的影响 99 3 1 3 浅埋煤层关键层破断对导水裂隙演化的模拟 100 3 2 导水裂隙带发育理论 106 3 2 1 煤层采动后覆岩变形破坏特点 106 3 2 2 导水裂隙带发育理论 110 3 3 溃水溃沙事故树理论 112 3 3 1 事故树分析 112 3 3 2 溃水溃沙事故树 112 4 神东煤矿实际采取的防治措施神东煤矿实际采取的防治措施 113 4 1 神东矿区溃水溃沙事故实例分析 113 4 1 1 哈拉沟煤矿溃水溃沙事故 113 4 2 具体措施 114 5 结论结论 115 中文译文中文译文 117 中文译文中文译文 117 1 引言引言 117 2 利用消耗量趋势估计上限利用消耗量趋势估计上限 118 2 1 方法论 118 2 2 根据能源消耗量的模式对各省的分级 118 2 2 1 每个省目前的能源消耗量趋势 118 2 2 2 五种能源消耗量模式 119 2 2 3 农业地区估计利用的若干剧本 120 3 通过量化比较估计上限通过量化比较估计上限 123 3 1 区域性能源消耗量的量化分析 123 3 2 方法论 123 3 3 低消耗量省份若干条件下的估计 125 4 论述论述 129 4 1 回顾预测和条件 129 4 2 上限点 129 4 3 供应方面 129 5 结论结论 130 致致 谢谢 130 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 矿区地理位置矿区地理位置 阳泉矿区位于太行山脉的中断西麓 为西北高而东南低的中低山岭地貌 三矿井田位 于矿区的西部 距阳泉市中心7 5公里 地理坐标 东经113 21 113 31 北纬37 51 37 56 东部以蒙村河为界与一矿相邻 西部以保安河沟水流中心线为界与新景矿相连 北部以本 局任意带独立坐标系统纬线 106 500 109 000m 为界与一矿井田相连 南部以桃河洪水位 线为界与新景矿井田隔河相望 本矿区交通便利 发达 铁路方面 往西有石太线沿桃河南岸横空整个矿区直达太原 与南北同浦线接轨 往东至石家庄 与京汉 石德线接轨 矿内有专用铁路线 经石卜咀 编组站在阳泉与石太线接轨 公路方面 往西有阳太公路 沿桃河北岸横空整个矿区直至 太原 往东有阳石公路 直通石家庄 往北入南均有公路直通各个城镇 阳曲 县 孟县 孟县 寿 阳曲 太原市 榆次市 阳 寿阳 榆 次 县 县 昔阳 昔阳 县 定 平 山 阳 泉 市 平定 河 西 县 北 井陉 鹿泉 石家庄 元氏 赞皇 三 矿 一矿 四 矿 二 五 矿 矿 图 1 1 阳泉三矿交通位置图 1 1 2 矿区气候条件矿区气候条件 本区属于温暖带的大陆性气候 是山西省较温暖的地区之一 根据阳泉市多年来的气 象观测资料 基本情况如下 一 降水量 历年平均为 590 毫米 最大为 886 4 毫米 发生于 1983 年 最小为 290 4 毫米 发生 于 1972 年 降水多集中在每年的七 八 九三个月内 占全年总降水量的 74 91 1966 年的 8 月 23 日降水量高达 261 5 毫米 为本区最大的降水日 二 蒸发量 全年平均为 1885 9 毫米 最大可达 2381 9 毫米 最小为 1319 1 毫米 蒸发量大于降 水量的 2 3 倍 属于大陆性的半干旱气候 三 气温 年平均气温为 10 7 一月份最低平均为 4 极端最低气温为 19 1 七月份最 高平均气温为 24 3 极端最高气温为 40 20 四 风速风向 春冬季节多西北风 夏季多东南风 秋季多西风 风速最大 4 17m S 有时偶尔高达 24 m S 五 其它 历年平均绝对气温温度为 8 9 毫巴 最高可达 23 3 毫巴 最低为 1 毫巴 每年的十一 月 地面开始上冻 翌年的三月开始解冻 冻土深度最大可达 60 厘米 六 地震 根据山西省地震局 84 111 号文件通知 本区属于六级烈度地震区 1 1 3 矿区水文情况矿区水文情况 由于长期地壳的上升 侵蚀基准面的下降 切割剧烈 基岩裸露 沟谷纵横 给地下 水的排泄和地表水的径流 创造了良好的条件 区内最高点 是矿区南部平定县西部的刁 乌愣山 海拔标高为 1495m 最低点为东部的桃河河谷 海拔标高为 600 相对高差 平 均为 200 300 米 较大的主要河流有四条 它们多呈东西向或北西南东向流经本区或外围 边界 注入海河水系的沱沱河 是本区主要的供水和地下水的补给源地 是阳泉市和矿区 工业发展的主要水资源 现将这四条河流分述如下 1 桃河 发源于西部寿阳高原的温家庄 太安泽 砰头等地一带 全长 44 公里 流 域面积为 503 平方公里 有西向东横穿整个矿区中部 经阳泉 娘子关入河北汇入沱沱河 在流经矿区内 河床坡度均为 1 左右 根据阳泉是水文站多年观测资料 平均流量为 0 33m3 S 左右 夏季一般为 3 8m3 S 此河水量受季节的影响非常明显 由坡头至阳泉的 一段 在干旱季节 一般多干涸无水 只有潜流 由阳泉至乱流 河水大多漏失 补给奥 灰 因此 有坡头只阳泉一段属于潜水的径流区 该段内群井林立 成为本区的重要供水 水源 出水量大致在 15000 20000m3 d 左右 由于河床相对比较低凹 又成为本区排污的 重要场所 因此水质多有污染 2 温河 位于本区北部外围的盂县境内 发源于盂县东部的文昌山一带 呈南东方 向流经本区东北部的巨城 在娘子关汇入绵河 全长 40 于公里 3 南川河 位于本区南部的平定县境内 发源于平定西部的刁乌楞山和大南庄一带 呈东西方向流经本区的五矿 在平定改向北 最后汇入桃河 全长约 20 公里 4 松溪河 位于南部的昔阳县境内 发源于昔阳以南的龙阳及李阳一带 由南向北 流经昔阳折向东 至葱窝 转向北 流经北省的蒿亭和南漳河汇入绵河 全长 10 于公里 本区主要水源的水质特征如下 1 深层的奥灰水 东部地区一般水化特点 矿化度一般小于 0 8 总硬度为 12 25 水温为 12 18 水质较好可供饮用 但是在矿区的西部 呈中性 总硬度均在 45 65 之间 碱度多在 4 3 左右 从上述各指标来看 西部地区水的质量较差 只能供生产使用 不能进行饮用 2 矿坑水的水质 PH 一般在 7 8 之间 总硬度多在 2 4 左右 总碱度多在 20 以 上 3 潜水 由于埋藏浅水的交替条件好 在天然条件下水质较好 合乎饮用标准 但 常常受到人为的污染 水质发生变异 本区潜水的一般化学特征 PH 为 7 18 7 88 总碱 度 11 46 67 以碳酸氢钙型水为主 含铁 锌等多种元素 本区桃河潜水 按水化特征大致可分为两个地段 从旧街 官沟口 矿化度较低 350mg L 电导率 360 440 微欧姆 厘米 总硬度 9 8 15 度 属微硬水 水质较好 可 作酿造和饮用 官沟口至桃河大桥 矿化度明显增高 为 550 1140mg L 局部已成微碱 水 电导率为 860 1580 微欧 厘米 总硬度为 20 8 47 2 绝大部分属于极硬水 已不 易饮用 水型也多样化 构成两段水质差异的主要原因是东段的人为污染 本区污染源分布广泛 污染物种类繁多 排污设施不健全 管理不善 污水不加任何 处理就向桃河排泄 加之各单位在桃河滩上盲目打井 如辛兴至蒙村河口 群井林立 其 密度高达 15 62 眼每平方公里 严重的造成补给源的不足 含水层的储存量减小 这一切 给污水的下渗创造了良好的条件 致使潜水遭到相当程度的污染 根据化验 氨 氮为 0 59 超标达 35 倍 COD 为 2 00 总硬度 21 29 细菌 70 82 大肠杆菌 13 86 均大大超标 阳泉矿区各厂矿之工业用水及饮用水目前主要的有五个供水水源 1 娘子关泉域提水供水水源 阳泉市从七五年开始 为解决本市的供水问题 经国务院批准 从娘子关修建提水工 程 将娘子关泉域的 1 5m3 s 流量的水 提高标高 水位 自流引入阳泉 供阳泉市区的 工业用水和民用水 目前供矿务局生产及生活用水 2 5 2 8 万 m3 d 左右 称这 1 5m3 s 流 量提水供水系统 另外由平定县在娘子关泉域修建一条 1 0m3 s 流量的提水工程 由娘子 关直接提高标高引入平定县内进行工业及民用的供水 可解决阳泉市南部平定县内的供水 不足问题 同时也解决了矿区南部五矿的生产及生活供水 目前的供水量已达到 0 9m3 s 南线供水还待试供 2 河流水及桃河潜水供水水源 阳泉矿务局与一九七七年从西部寿阳的山南水库安设管路 将山南水库 3 5km3 d 的 水量自流引入矿区 后又与阳泉市桃河供水管路并联 归阳泉市自来水公司统一管理 称 这条供水系统为西线供水系统 目前西线供水系统 根据自来水公司资料 每天可供一万 立方水 其中供矿务局 7500 8000m3 d 3 奥灰的深层水 阳泉矿务局从一九七四年开始对本区深层的奥灰水进行勘探并建井取水 目前已施工 钻孔 33 个 钻孔深水井 6 眼 总出水量可达 3 万 m3 d 但目前只取水 0 9 1 2 万 m3 d 左右 这些水量全部供生产及生活用水 4 自建桃河潜水井 矿区除五矿外 主要的潜水供水源地为桃河 每个矿在桃河内均建有潜水井 每个潜 水井的出水量多在 200 1000m3 d 左右 全局总共建有潜水井约 20 个左右 但由于长期的 大量取水和管理不善 多数潜水井水量变小 甚至干涸或淤填 5 矿坑水 目前矿务局共有矿井 11 对 绝大部分矿井水均进行了复用 就是由井下排出入地面水 池 再由水池自压入井下各工作面进行洒水和消毒复用 另外一些有条件的地区在地面的 河沟内用钻孔往井下放水 供井下生产使用 1 2 井田地质特征 1 2 1 井田地形及地质勘探程度井田地形及地质勘探程度 本区位于太行山北段西侧刘备山的南麓 由于地壳长期上升 侵蚀基准面下降 切割 较深 沟谷纵横 地形陡峻 形成了较为复杂的中低山地貌 区内最高点是西部的担山 海拔标高为 1372 60m 最低点为东南部的桃河 海拔标高为 700m 一般相对高差 200 500m 总的地势为西北高 往东南方向逐渐降低 本矿井地质勘探是在原精查地质勘探和 1962 年局部可采煤层补充勘探的基础上 根 据生产设计的要求 为进一步查明局部可采煤层的可采范围 影响生产和安全的地质构造 和一些特殊地质现象 以及水文地质情况等 在历次资源勘探和补充勘探中总施工钻孔 180 个 进尺 84340 69m 在生产地质补充勘探中 总施工钻孔 138 个 进尺 27290 96m 本区除精查勘探中所施工的钻孔外 在矿井地质勘探中总共施工钻孔 136 个 总进尺 27290 96m 其中井下钻孔 70 个 进尺 4120 07m 1 2 2 井田地层井田地层 本区位于阳曲矿区之西部 地势较高 切割较深 沟谷纵横 地层裸露 根据地表的 出露和井下巷道和钻孔的揭露 最老的有奥陶系 最新的为第四系 现分述如下 1 奥陶系 根据揭露的情况 分如下四组 中奥陶系峰峰组 O2F 中奥陶系上马家沟组 O2S 中奥陶系下马家沟组 O2X 下奥陶系亮甲山组 O11 2 中石炭本溪组 本组以平行不整合于中奥陶系峰峰组之上 岩性为灰黑色 黑色的砂质泥岩 泥岩 灰白色之细中砂岩 灰色的铝质粘土岩以及 2 3 层的深灰色的石灰岩组成 3 上石炭系太原组 太原组是本区主要含煤岩系之一 连续沉积于本溪组地层之上 在本区东部的蒙村河 岸有出露 全组厚度 110 145m 平均 125m 由灰黑色 黑色之砂质泥岩 泥岩 灰白色 之细 中粒砂岩 深灰色石灰岩和煤层组成 4 下二迭系山西组 山西组也属于本区的主要含煤岩系 连续沉积于太原组煤系之上 在本区的东部一些 沟谷内有出露 厚度东部地区较厚 可达 75m 西部地区较薄 最小为 43m 平均为 56m 左右 主要为灰黑色之砂质泥岩 泥岩 灰白色之细 粗粒砂岩和煤层组成 5 下二迭系石盒子组 下石盒子组出露于本区的东部 连续沉积于山西组地层之上 根据岩性和特征分为三 个层段 绿色岩层段 P1X1 黄色岩层段 P1X2 砂岩段 P1X3 6 上二迭系上石盒子组 本组大面积出露于本区的西部 总厚度为 320m 左右 连续沉积于下石盒子组地层之 上 根据其岩性特征 主要分为三个层段 由下往上分 黄红色岩层下段 P2S1 黄红色岩 层上段 P2S2 褐色岩层段 P2S3 7 上二迭系石千峰组 主要分布于本区西部的高岭 佛凹以北的担山和双足山顶一带 底部为一层浅红色含 砾石的中一粗粒岩 K13 连续沉积于上石盒子组地层之上 8 第四系 第四系地层以不整合覆于各时代地层之上 大多数分布一些比较平坦的山顶和平缓的 山坡地带 由于露头零星分布 岩性变化甚大 在对比上有些困难 大致分为中上更新统 的马兰黄土和离石黄土 Q2 Q3 根据揭露的情况 分如下三组 中更新统离石组 Q2 上更新统马兰组 Q3 全新统 Q4 含煤地层 含煤岩系 有中石炭系本溪组 上石炭系太原组 和下二迭系山西组 均 属连续沉积 它们经历了滨岸 三角洲 滨海平原沉积环境的变迁 煤层形成于多种 成因的泥炭沼泽内 且周期性遭到海水的淹没 形成了一套海陆交替相的沉积 导致了碳 酸盐岩与煤层之间形成了不可分割的联系 分述如下 1 中石炭系本溪组 本组是在中奥陶系峰峰组分化夷平面的基础上沉积的 首先沉积了底部的铁铝岩层 2 上石炭系太原组 中石炭系本溪组沉积以后 上石炭系太原组连续沉积于本溪组之上 它不但继承了本 溪组滨岸 泻湖相的沉积特点 还具有三角洲体系的沉积特征 在太原组晚期 岸进作用 增强 三角洲得以形成和发展 随着地壳振荡振幅的增大 进程变缓 频率变小 成煤条 件逐渐转好 因此形成了具有较大经济价值的煤层 随着各种淡水半咸水沼泽的形成和发 展 尚有三角洲体系碎屑岩和浅海碳酸盐岩的发育 特别是该组的中段浅海环境占主导地 位 海进期增多 范围广阔 以 K2 K3 K4 灰岩为代表 在太原组的后期 海水开始在 本区全面退出 形成了三角洲环境的沉积 3 下二叠系山西组 本组联系沉积于太原组煤系之上 除了继承太原组晚期的沉积环境而连续沉积外 它 主要以三角洲沉积体系的环境为主 太原组属滨岸海陆交替相的沉积 也就是说 属于 过渡的陆相沉积 综合柱状图见图 1 2 阳泉三矿综合柱状图 1 2 3 井田地质构造井田地质构造 三矿井田位于阳泉矿区大单斜构造之西部 在这个单斜面上次一级饿褶皱构造比较发 育 在平面上它们多呈北北东 北东方向展布 以波状起伏的短轴褶皱构造为主 呈背向 斜相间 斜列式 平列式组合 在一些局部地区 还出现一些小型的帚状 环状 S 形等 组合 在剖面上多以上部比较开阔平缓 下部比较中常或紧闭的平行褶皱为主 但在一些 局部地区也出现一些不协调的层间褶皱 这些不同形态 不同组合的褶皱群 构成了本区 构造的主题 现分述如下 一 褶皱 本区的褶皱除了在区域构造中桃河向斜的西段横穿本区南部为塞鱼向斜 属于本区最 大的一条褶皱构造而外 还有次级的一些规模较大的褶皱构造 1 南庙向斜 位于本区的中东部马家坡新村一带 呈北东东 东西向展布 全长 4000 m 幅度为 150 m 两翼不对称 北翼为 50 南翼为 110 东起于寨山槽 经马家坡新村 一直延到白安梁消失 这条褶皱往东与大脑梁褶皱相接 与赛鱼向斜平行展布 属于东西 向斜构造成分 2 杨家岭背斜 位于二号井的二采区内 西起于西沟内呈北东东 东西向延伸 在 白土垴附近伸出界外 进入桃河 在本井田内长度为 3500 m 幅度为 100 m 两翼基本对 称 北翼倾角 60 南翼 90 位于赛鱼向斜的南侧并平行展布 3 辛兴向斜 位于辛兴村的北部 呈一往北的弧形 东段为北东东 东西向 西段 为北西向 呈一往南凸出的弧形 此构造东起于马家坡河口的杨家岭 西端至张家岩村南 500 m 处消失 全长 3000 m 此褶皱的两翼对称 倾角较缓 平均为 60 左右 属于东西 构造成分 4 大西脑背斜 位于辛兴向斜的南部 与辛兴向斜平行展布 西端始于小老虎沟内 呈南东方向延伸至辛兴村伸出界外进入桃河 在井田范围内长度约 2000 m 两翼对称倾角 40 50 属于北西至东西的弧形构造 5 马家坡向斜 此构造位于马家坡村的北部和南西部 由北往南穿过该村 南端始 于张家岩村 呈北东向延至马家坡村 西坡及东坡村 呈北北东和近南北向延至界外 在区内长度 4000 m 两翼倾角 30 70 属于对称的向斜构造 此构造的西端与马圈脑向 斜断续相接 只是中间被一个小型的盆状褶皱隔断 6 摩天脑背斜 此构造是一条北北东方向的褶皱构造 位于本区的中部 由北往南 直穿整个井田 全长 11km 北端在吴家掌村北面倾没 南端在南界的海洛湾村消失 此 构造是本区内一条比较大的构造 两翼倾角 60 80 基本上对称 与上述的马家坡向斜 基本平行展布 在两褶皱之间还有数条次级的小型褶皱 它们均受此褶皱所控平行展布 7 李家山 芦湖 车道弯向斜 位于本区的中部 呈一北北东向舒缓的 S 形 从 北往南直穿整个井田与摩天脑背斜平行展布 只是南段相距较近 多在 500 600 m 北段 相距较大 多在 800 1300 m 其间还出现两条北西方向的短轴小型背向斜与主干褶皱呈 角度相交 但不穿过 这是主干褶皱在形成过程中的附生构造 受主干褶皱所控 此褶皱 走向长度 9km 幅度 100 m 两翼对称 倾角在 60 左右 8 芦湖北 车道沟北背斜 此构造呈北北东方向 由北往南直穿整个井田 与上述 的李家山 芦湖 车道沟向斜等平行展布 其长度为 5 8 公里也呈舒缓的辗转弯曲的 S 形 在它的南中部 两构造之间出现了一条落差 20m 的逆断层 走向为北西 倾向北东 走向长度 700 m 与两条褶皱呈近直交但不穿过 这是由于在褶皱过程中 岩石发生弯曲 变形与剪切滑动 边界条件发生变化 产生局部的挤压作用而形成的 9 簸箕掌向斜 位于新莊窝的北部 呈北北东方向平直展布 南端在圪塔村附近伸 出界外进入桃河 北端延至东西珍存东南 900 m 处倾没 全长 7 公里 两翼倾角 40 60 属对称褶皱 幅度为 80 m 在南段与芦湖北车道沟背斜之间还出现两条小型的短轴褶皱与 主干褶皱平行展布 10 东西珍向斜 此构造位于东西珍村的北面 由一矿井田呈南西方向延伸入本区内 呈北东方向与簸箕掌背斜平行展布 两翼基本对称 倾角 40 70 走向长度在本区内约 4 公里 至高岑村北 700 m 处倾没 11 高岑背斜 位于高岑以北一公里处 由一矿井田呈南西方向延伸入本区 在高岑 以北消失 在本区展布长度 3 公里 与东西珍向斜平行展布 两条褶皱的间距为一公里左 右 只是在南端北北东向偏转为北北西向 间距缩小为 300 m 12 担山向斜 位于高岑背斜的西北 由一矿井田延入本区内 长度为 3 5 公里 呈 北北东方向线形展布 两翼倾角 30 60 属对称褶皱 幅度为 50 m 13 虎峪东背斜 此背斜从一矿井田以南南西向延入本区 在本区的长度为 3 5 公里 至佛洼村西消失 两翼倾角 50 90 属于对称褶皱 其幅度为 30 m 14 虎峪西向斜 从一矿井田以南南西向延入本区 长度为 3 公里 与虎峪东背斜沿 北北东方向平行展布 间距为 500 800 m 幅度为 20 30 m 两翼倾角为 60 110 属 对称褶皱 15 保安沟村背斜 从一矿井田以南南西方向延入本区 南端在保安村附近消失 在 本井田区内延伸长度为 2 公里 此构造沿北北东方向呈线形展布 与虎峪西向斜呈等距平 行延展 两翼倾角 50 100 属对称褶皱 幅度为 30 m 两褶皱间距为 700 800 m 它 的南段与保安沟流向近相一致 16 佛洼向斜 此构造从井田的西南界外的晓庄和新店经北东方向延入本区 在佛洼 南消失 在区内延伸长度 2 公里 倾角 80 90 属对称褶皱 幅度为 30 40 m 17 佛洼背斜 由井田的西界延入本区 介于大阳窑村与小阳窑村之间 呈北东东方 向线形展布 延伸长度为 2 5 公里 两翼倾角南东翼为 80 130 北西翼为 60 90 属 不对称褶皱 幅度为 20 30 m 它的东端与佛洼向斜的东端相隔较近于簸箕掌北背斜有呈 锐角斜交之势 18 佛洼北向斜 起于西界外经大阳窑延伸到本区内 它的西段为北东东向 在佛洼 村附近转为北北东向 形成一个往东南凸出的弧形 它的北东端有可能与担山向斜相接 形成一条约 4 5 公里长的弧形向斜 它的两翼倾角 南东翼为 100 120 北西翼为 50 80 属于不对称褶皱 幅度为 10 30 m 褶皱的特征及展布规律 根据勘探和生产开采中的揭露 本区共有褶皱构造大小 63 条 走向长度最大为 11 公 里 最小为 200m 幅度最大为 150m 最小为 10m 在 30m 以上 包括 30m 为 44 条 占褶皱总数的 69 8 两翼倾角多在 50 80 最大可达 150 局部地区出现不协调褶皱可 高达 300 600 这些褶皱它们在展布上和形态上均具有比较明显的特征和规律性 综合分述如下 1 在平面上多呈平列或斜列式组合 沿北北东 北东方向等距展布 等距一般多在 600 1000 m 在本区的西部比较明显 东部较差 这主要是受桃河向斜的干扰所致 2 本区褶皱根据展布方向 大致可分为两种 一种为北北东至北东 一种为北东东 至东西向 属于两种不同的构造体系 由于互相干扰 复合 反按 归并 常形成舒缓的 弧形展布 大多呈 S 形或反 S 形 3 在垂直形态上多呈直立的褶皱 两翼倾角大致相等 但在一些局部地区还出现一 些少量的歪斜褶皱 另外在太原组的煤层中还常出现一些层间的挠曲和不协调褶皱 但它 们多呈条带状的线形展布 其条带的宽展多在 200 300 m 左右 条带长度多在 1000 m 以 上 4 在平面上 由于两种不同体系的构造常因切割相交 迭加 形成一些鞍状和穹状 构造 但均呈小型的短轴展布 根据上述的特征可得如下规律 本区曾有两个构造应力场 一个为南北方向上的压应 力场 一个为南北方向上的扭应力场 南北方向上压应力场主要受东西褶皱带的影响 本 区属于山西地区中部阳曲孟县东西褶皱带的南缘部分 因此东西向的褶皱构造也比较发 育 如本区最大的桃河向斜 西段在本井田内称为塞鱼向斜 这组构造发生的时间较早 但活动的时间较长 有时还常常切割北北东方向的褶皱构造 如本区东部东西向的大脑梁 背斜就加割了多条北北东香的小型褶皱而形成了大脑梁背斜两翼北北东向褶皱构造的发 育 主要是在下部 15 煤层中特别明显 南北方向上的扭应力场 主要是受祁吕弧东翼整体构造的影响 在一对东部向北 西 部向南的力偶作用下 形成了本区北北东至北东方向的褶皱构造 但是这组北北东至北东 方向的构造由于受到南北方向上压应力得干扰 两端大多偏转形成一些沿北北东和北东方 向舒缓的 S 形和弧形 在褶皱构造形成的变形过程中 由于煤系地层中的软硬相间岩层组合 层系也特别的 发育 因此弯曲变形产生的层间滑动比较剧烈 导致了在煤系地层下部的软岩层和软岩组 中 形成了一些拖拉褶皱 也上覆褶皱呈不协调现象 另一方面 在褶皱的弯曲变形中 在煤层的围岩中 由于煤层的变形量与围岩的变形量差异太大 使围岩被牵动拉断 形成 一些切层断裂 一些落差较大的断裂 在上部和下部的煤层的围岩中 由于应力作用松弛 缓解 脆性变形被塑性变形所代替 而形成一些挠曲构造 这种挠曲构造呈线性展布 这 种挠曲和层间的拖拉褶皱在本区内我们统称为不协调褶皱 他们形成的机理虽然有所不 同 但对煤层的破坏和对开采的影响是相同的 它们在煤层中虽然均具有连续性 但由于 倾角突变坡度增大 难以开采 二 断层 本区断层不发育 大中型断层极少 只在个别地方有落差极小的断层出现 对矿井整 体的设计以及未来开采影响极小 故本设计中未出现断层 三 节理 本区出现的节理和裂隙 大体上主要分为两组 一组为北 40 60 E 另一组为北 50 70 W 这两组节理是在褶皱过程中两组扭裂面的基础上发育起来的 它们近似的值交 组合成棋盘格式 另外 本区还出现一组东西方向和南北方向上的两组节理 但它们多出现在地表比较 发育 这两节理多属张性节理 因为它具有一定的开敞程度 特别是风化后更为明显 是 地表水和地下水溶液流动和渗漏的良好通道 在本区出现的大多数地表河流和沟谷 其方 向性均与次两组节理有关 它们控制着本区河流和沟谷的展布方向 本区的裂隙 大多出现在一些构造的部位 其展布方向受构造所控制 一般在断层的 两侧比较发育 在褶皱过程中由于层间滑动 也产生了一些裂隙 这些裂隙与节理的主要 区别 市它们的延展性小 方向性差 有的还成弧形 在裂面中常有方解石的填充 成共 有滑动面 稳定性差 对采掘工程的支保带来影响 四 古岩溶陷落柱 根据在开采工程的揭露 本井田范围内无影响采矿工程的较大陷落柱出现 1 2 4 井田水文地质井田水文地质 三矿井田属于海河流域滹沱河水系 桃根深叶茂是本区最大的河流 发源于西部寿阳 高原的落摩寺和界石一带 由西往东流经本区南部 流域面积为 490 平方公里 全长 76 公里 河床坡度平均 1 流量根据阳泉市渤水文资料 平均为 0 33m3 s 夏秋季节 一般 较大可达 2 8m3 s 其支流有 1 蒙村河 位于本区的东部 发源于北部刘备山的南麓 由北往南流经本区东界 在赛鱼汇入桃 河 全长 8 2 公里 流域面积 24 平方公里 最大流量 7980m3 min 1983 年 5 月 12 日 2 马家坡沟河 位于本区的中东部 发源于北部的吴家掌和双窑沟一带 由北往南纵空本区中部 全 长 7 7 公里 流域面积为 16 平方公里 最大流量为 2304m3 min 1975 年 8 月 11 日 3 芦湖沟河 位于本区的中部 发源于北部的绿烟脑山和石家山一带 由北往南 纵穿井田中部 全长 12 公里 流域面积为 23 平方公里 最大流量为 170 8m3 min 1976 年 7 月 26 日观测 期最大量 4 保安沟河 位于本区的西部边界 发源于北部的后山村 西土沿 大东寺带 由北向南流经本区 注入桃河 全长 15 公里 流域面积为 30 平方公里 流量为 39 54m3 min 1979 年 6 10 月 三矿井田位于矿区的西部 由于受寿阳向斜的影响 煤层相对埋藏较深 只是在井田 的东部边缘的河沟两岸有一些太原组上部的地层出露 往西埋藏深度逐渐加深 地表水的 补给程度相对变差 井下涌水量变小 主要含水的岩层与区域的含水层基本相同 在煤系 地层中 太原组有五层即 K2 K3 K4 K5 K6 除 K2 K6 在局部地段富水相对较好一些外 其它三层均比较差 根据井下开采中所揭露 从未见过有较大的涌水现象 大多干涸无水 只是在雨季出现淋头水现象 不过时间均比较短 过一段时间均全部消失 在山西组煤系 中 主要含水层有三层 即 K2 K4 K5 砂岩 这些砂岩虽然分布较广 层位比较稳定 但 厚度变化较大 在一些地区还常变相为砂质泥岩和粉砂岩 根据在井下开采中的漏水量极 小 从未见过有较大的涌水现象 也同样在雨季时节 常有淋头水出现 有时在开拓巷道 的施工钻眼中 曾发现过有流水现象 但时间较短 一般在 24 小时之内 基本上就消失 如在二号井的六一零大巷和三水平的五二五大巷在穿过 K7 砂岩时均出现过流水现象 上述含水层的出水现象 说明本区含水层 水的储量是非常小的 补给条件也是非常 差的 这些含水层均属于孔隙裂隙水和岩溶裂隙水 根据在生产中揭露 除石灰岩外裂隙 均不太发育 同时其它煤岩层的组合 多是软硬相间组合 也就是说 在含水层的顶面和 地面 多是一些相对透水性差的或不透水的软岩层 再加上本区的断裂构造不太发育 所 出现的一些断层 均系一些层间的小断层 是在层间滑动中形成的 因此很少构成含水层 组之间的水力联系 更缺乏与地表水的水力联系 因此补给条件是比较差的 另外这些含水层的