兰屯矿新井初步设计.doc
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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)第一章 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置屯兰矿位于山西省古交市西南6Km,距太原市60Km,区内有四条公路与外相通:太原一陕西佳县公路由井田北缘通过;文水开栅一古交线沿原平川通过;清徐一古交线沿大川河通过;岔口一古交线沿屯兰川通过。国铁太古岚铁路沿井田北缘通过,屯马铁路支线由本井田中部工业广场通过,交通便利。屯兰矿交通地理位置图如图1.1.1。图1.1.1 屯兰矿交通地理位置图1.1.2地形与地貌井田位与吕梁山东翼,属中低山区,地形切割强烈,沟谷纵横,以山地地形为主,仅在大河谷中分布有宽约200600米的冲积-洪积平原。全区地势西南
2、高东北低,最高处在大东磨上附近,标高1400米;最低处在古交镇附近汾河河床,标高970米。相对高差一般150250米。1.1.3气候和地震本区属我国北方大陆性半干旱气候。四季分明,春多风沙,夏热多雨,秋季凉爽,冬季干寒。据寨上水文资料,年降水量最大632.6mm,最小172.1 mm,年平均457.8mm,全年降水量约60集中于7、8、9三个月。据太原气象台观测资料,最高气温39.4,最低气温达-25.5,年均气温9.4。全年多偏北风,年平均风速24ms,最大冻土深度7 7 cm。据山西地震局资料,古交区地处6度地震基本烈度区,而位于断陷盆地的太原市区为7度区。据记载太原市区发生的地震最高为5
3、级,太原以南的清徐一带曾发生过6级地震。1.1.4水源和电源矿井永久水源取自汾河上游的汾河水库。矿井电源取自屯兰ll0kv区域电站。1.1.5矿区水文屯兰井田位于西山煤田的西北部,水文地质条件复杂,全区带压开采,煤层最大带压达4.54Mpa。本区内河主要有汾河及支流屯兰河、原平河、大川河。汾河自西向东流经本区北缘,其支流屯兰河、原平河及大川河分别自南向东或自南向北流经本区,在北缘注入汾河,河谷宽400600米。汾河流量受上游水库控制,最大流量673m3/h。汾河支流平时流量仅每秒十几升,雨季则可形成具有破坏性的洪流。其它次一级的小沟谷多为季节性河谷,平时干涸或仅仅有涓涓细流。1.2井田地质特征
4、1.2.1地层本区仅出露有山西组顶部及以上地层,据钻孔揭露,其地层由老至新依次有:奥陶系中统马家沟组(02),石炭系中统本溪组(C2b),石炭系上统太原组(C3t),二迭系下统山西组(P1s),二迭系下统下石盒子组(P1x),二迭系上统上石盒子组(P2s),二迭系上统石千峰组(P2 s h),第三系、第四系地层。1.2.2地质构造本区位于西山煤田北部,地层走向北西,倾向南西,倾角215,呈NNE向SSW倾伏的波浪状单斜构造。较大褶曲少见,但次一级小型波状褶曲发育。断层较多,且成组出现。1、褶皱构造本区大的褶曲不甚发育,比较明显的有井田西部边缘的鲜则背斜、元家山向斜以及东南部的东大岭向斜。而在井
5、下生产中实际揭露次一级小型背一向斜相当发育。鲜则背斜:位于井田西部边缘,其轴部北起八字山村西南,南至七福沟,轴向大体呈南北方向,全长约5公里。轴部出露最老为上二迭统上石盒子组地层。两翼倾角49。元家山向斜:位于鲜则背斜以东,并与之平行,其轴北起元家山村东,南到姬家庄村以西,大体呈南北方向,全长约3.8公里。两翼倾角613。轴部出露多为上二迭统石千峰组地层。东大岭向斜:位于井田东南部,其轴南起东大岭村东,向北东30延伸,到72号钻孔附近消失,其中部轴向变为北东60,全长5公里。两翼倾角410。由于沿轴部覆盖面积较大,所以地面不够明显。2、断裂构造井田内断层发育,均属高角度正断层。根据屯兰勘探区精
6、查地质报告,发现落差5米以上断层66条,其中落差30米以上7条,100米以上4条,断层走向以北东3565者居多,占三分之二。这些断层均有明显的成组出现的特点,区内分布有两组,每组有46条落差10米以上的断层,常常伴生许多成束的小断层,走向北东,大多带有压扭性质。 3、陷落柱 区内陷落柱比较发育,屯兰井田从建井至2005年底,井下共揭露陷落柱90个。陷落柱在平面上呈带状分布,柱体形态多呈椭圆扁圆或不规则圆形,剖面上多呈反漏斗状,陷落角多为6080度。柱体内岩块杂乱无序,一般胶结松散,呈半胶结状态。从井下揭露陷落柱情况来看,长轴直径一般3050米,最大达100米以附兰矿构造纲要图。1.2.3井田水
7、文地质特征井田自上而下有四个含水层组,即:第四系砂砾含水层组,石盒子组砂岩含水层组,太原组薄层灰岩含水层组和奥陶系灰岩含水层组。1、第四系砂砾含水层:主要赋于屯兰河、原平河、大川河及汾河等河谷中,主要由砾石及砂层组成,富含潜水,冲积层一般厚1015米,渗透性好,主要靠大气降水及地表水补给,区内冲积层的水位在地表下0.87米,上游深,下游浅,水位标高9901030米,单位涌水量为2.5-104升秒米,渗透系数为40.696.68米日,水质HCO3SO2CaMg型,矿化度为245310毫克升。该含水层水与下部含水层联通性差,仅北一盘区右翼、南二盘区左翼接受其侧向补给。2、石盒子组砂岩含水层组:本组
8、厚层砂岩较多,以中一粗粒砂岩为主,含水性分布不均,在靠近屯兰河,原平河及汾河两侧,由于长期受地表河滩潜水的侧向补给,含水性相对较好。本组砂岩在沟谷中出露较多。风化带最大涌水量为0.026升秒米,渗透系数为0.000440.13米日,水位标高993.131042.92米,水质为HCO3-S04(C1)水,矿化度为250561毫克升。该含水层水横向联通性差,分布不均,沿屯兰河两侧含水量较大,工作面回采后通过采空区涌入巷道,为上组煤出水的主要水源。3、太原组薄层灰岩含水层组:由L1、K2、L4三层石灰岩组成,其中以K2最厚,平均厚2.8米,岩性纯,为主要含水层;L1平均厚1.96米,不甚稳定,岩性又
9、常为泥灰岩,含水性较差。由于埋藏较深,裂隙、岩溶均不发育,透水性及含水性随之也差,其单位涌水量为0.182-4.07升秒米,渗透系数为0.166-15.96米日,水位标高为964.18-1038.19米。由于灰岩较薄,以裂隙水形式存在,含水量较小,对矿井生产威胁不大。4、奥陶系中统含水层组:岩性一般以石灰岩为主,裂隙及岩溶发育,富水性强,区内可分为峰峰组含水层、上马家沟含水层和下马家沟含水层。(1)峰峰组含水层:本组为峰峰组上段,岩性以层状灰岩为主,方解石含量较高,平均厚约70米,它位于奥灰顶部,距煤层底板最近,是潜在的直接突水含水层,对煤矿安全生产构成威胁,但其岩溶发育和富水性很不均匀,呈明
10、显的块段性,不同钻孔中的水位标高相差很大,甚至无统一地下水位,它与上马家沟组含水层中间存在隔水层,两者之间的水力联系很不均匀。(2)L马家沟含水层:是本区最主要的含水层组,它与下马家沟组一起组成奥灰岩溶含水主体。该组主要由较纯的灰岩和白云质灰岩组成,厚度大,平均为270米,为岩溶的主要发育层,导水性好、水位很平缓,水位标高为878.4922.8米。(3)下马家沟组含水层:主要由灰岩、花斑灰岩组成,平均厚度110米,方解石含量较多,岩溶较发育,其富水性弱于上马家沟含水组,而强于峰峰组含水层,在古交镇以东至本区以外地区,富水性较好。峰峰组、上马家沟组及下马家沟组含水统称为奥灰水,其岩溶发育,富水性
11、极强,水位高,水压大,全区可采煤层均带压开采。严重威胁着矿井安全生产,影响着矿井的发展规划,是矿井防治水的主要任务。突水系数及涌水量:1、突水性屯兰矿全井田带压,但隔水层相对较完整,其厚度符合安全要求,另外奥灰顶部有1020米厚的充填带,相对增大了隔水强度,因此,采取一定的有效的防治水措施进行带压开采是可行的。从突水系数分析来看,2#煤层全区安全可采,8#煤层突水系数达到0.72 Kgfcm2m,超过水文地质规程0.6 Kgfcm2m的规定,8#煤层有部分区域处于危险区。经对8#煤突水系数进行分析,煤层底板标高低于56 8.3米区为危险区,标高568.3,718.9米为过渡区,大于718.9米
12、为安全区。危险区主要集中在屯兰矿南四、南五盘区。通过对危险区进行疏水降压,来提高开采的安全程度。2、矿井历年涌水量总之,从理论上分析,2#煤层开采是安全的,但区内大中型断层及陷落柱切割,使煤层失去连续性,又因采动破坏使地压发生变化,这些不利因素的相互作用,大大增加了突水的可能,因此,2#煤层的开采也不能够完全排除突水的可能,在生产中切不可麻痹大意。1.3煤层特征 本区煤系地层为山西组和太原组,共含煤13层,煤系地层平均总厚约166米,煤层平均总厚15.7米,含煤系数10。二迭系下统山西组含02#、03#、1#、2#、3#、4#、4下#七层煤层,称为上组煤,煤系地层平均总厚44.58米,煤层平均
13、总厚度为5.32米,含捧系数11.9。石炭系统太原组主要含煤6#、7#、8#、8a#、9#、10#六层,称为下组煤,煤系地层平均总厚度为122.43米,其中煤层平均总厚度为5.98米,含煤系数4.9。 1.3.1煤层特征1、02#煤层:位于K4砂岩下15米,北部发育不好,仅有两个“孤岛式的可采区,向南逐渐增厚,大致在455、7.T19、T64、T55等钻孔连线以南形成大面积的可采区,其中仅43孔为尖灭点,可采范围近乎占总面积的一半。可采区内厚度比较稳定,一般厚1.0米左右,多为薄煤层,局部为中厚煤层,最厚可达2.32米,常有夹石1-2层,顶底板多为砂质泥岩、泥岩或粉砂岩。本层在屯兰井田为不稳定
14、煤层,往南至邻区变成稳定的主要煤层。2、03#煤层:可采范围南北向分布,西至 T7号孔,东至边界。煤层分布连续性差,可采区内常有“孤岛”式的下可采区和尖灭区,可采范围基本同02#煤层,但连续性比后者差。可采区内为薄煤层,厚度一般不超过1.0米,最厚1.03米、大部结构简单,偶有矸石一层。顶底板绝大多数为砂质泥岩或细砂岩。属不稳定煤层3、1#煤层:仅在井田西北缘独立存在,其范围约占全区的十分之一,其余均为与2#煤层合并区。独立分层内大多不可采,仅在西部边缘有近两平方公里的可采区。可采区内厚度多为0.60一0.70米,最大1.13米,结构简单。本层与2#煤层的间距最大3.87米,上与03#煤层间距
15、变化很大,个别点合并。顶底板以砂质泥岩为多,其次为粉砂岩、细砂岩。属不稳定型。4、2#层:厚度1.455.22米,基本为中厚煤层_结构复杂,有夹石13层。虽然厚度变化大,最厚可为最薄的三倍,但有规律可寻,即1#煤与2#煤的合并线是本煤层厚度变化最大的地方,在合并区厚度最大,独立区厚度最小,因而形成东西两侧厚度小,中部厚度大。436钻孔一带为厚度最大地段。顶板以砂质泥岩和泥岩为主,次为细砂岩及炭质泥岩,底板以炭质泥岩为主,次为砂质泥岩。此层煤虽上与1#煤、下与3#煤合并,并且厚度变化大,但有规律,并且都可采,仍不失为稳定型煤层。5、3#煤层:在西南、南及东部独立存在,其余均与2#煤合并,二者相距
16、一般1.0米左右,最大1.64米,隔以炭质泥岩或泥岩,形成明显的组合特征。独立区内靠东界和南界处不可采,可采范围约占全区的十分之三。、为薄煤层,厚度一般小于1.0米,最大1.85米,大多结构简单,偶有夹石一层。顶板大多为炭质泥岩,底板以砂质泥岩、泥岩为主。属不稳定煤层。6、4#煤层:上距3#煤多小于10米。中部发育不好,分布有大片尖灭区和不可采区,其范围大致为420、T24、7、T19、T42、410等钻孔圈定,其中仅在T30、T34号钻孔一带有小片可采区。环绕上述范围几乎全为可采区,仅在189、106孔一带为不可采区,可采范围占全区的十分之七。虽然可采范围较大,但全面来看分布连续性差。采区内
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