矿井施工组织设计.doc

某矿井施工组织设计
一、施工组织设计编制原则
1、认真贯彻执行国家的各项建设方针，技术经济政策；
2、突出以经济效益为中心，以施工方案优化为重点，强化时间观念，力争投资少，工期短，出煤快，效益好；
3、合理安排施工顺序，认真组织井巷、土建、机电安装工程的平行交叉作业和均衡施工，抓紧连锁工程和重点工程的施工；
4、吸取国内外煤矿建设经验，推广国内外行之有效的新技术、新工艺、新材料和科学管理经验，选用成套的施工设备，不断提高施工机械化程度，发展建筑施工工厂化，采用移动式和装配式设施建井，改善劳动条件，提高劳动生产率；
5、在经济合理的前提下，尽可能利用永久设施建井，减少大临工程和措施工程；
6、把组织管理工作置于重要位置，做好前提准备工作和施工过渡阶段工作；
7、做好人力，物力及财力的综合平衡，确保工程连续均衡施工；
8、节约施工用地，把环境保护和绿化工作放在重要位置，做到文明施工，有条件的应及时造地还田；
9、根据当地的具体条件，因地制宜就地取材，选择好大宗材料供应基地，降低材料价格和工程成本；
10、在煤矿建设中要以施工服务和生活服务为主，面向社会开展多种经营和第三产业，以提高建井期间的经济效益。
二、施工组织设计编制依据
1、国家颁发的各种经济政策、规程、规范、规定及各种有关文件；
2、国家开发银行贷款项目的贷款条件评审报告；
3、批准的初步设计、总概算及国家对该建设项目的要求；
4、批准的矿区建设组织设计；
5、矿井的检查钻地质报告；
6、井筒检查孔地质报告；
7、建设单位和有关部门、单位签署的各种有关协议、合同等；
8、施工单位的技术装备，施工力量，技术水平，以及可能达到的施工机械化程度和工程平均进度指标等。
第一章 矿井设计简介
第一节 基本概况
某矿井项目是由同煤集团有限责任公司和浙江省能源集团有限公司共同投资新建，是煤炭工业‘十一五’规划开工项目和山西省2009年13项煤矿重点工程建设项目之一。投资比例为：同煤集团60%，浙江能源集团：40%。项目建设总资金为584536.30万元，其中：矿井392165.67万元，采矿权价款91600万元，铁路专用线投资为24815.74万元，选煤厂投资为37299.42万元，建设期间投资贷款利息为29574.47万元，铺底流动资金为9081.00万元。
第二节 矿井交通位置、气候与地震
1.井田位置、范围与交通
麻家梁井田位于山西省朔州市南部、朔南矿区南部，行政区划属朔州市朔城区管辖。井田地理座标为东经112°22′00″ ～ 112°29′30″，北纬 39°08′00″～ 39°14′30″。
本区交通方便，北同蒲铁路、大运公路在井田西部通过，朔黄铁路在井田西北部通过，朔州火车站北至大同129km，南至太原226km。公路以朔州城为中心，可通往大同、太原及周边。
2.地形地貌及气候
区内地形平坦开阔，为厚层新生界沉积物所掩盖，地势西南高，东北低；海拔一般在1080～1200m之间，最高点位于本区东南部，海拔1342m，最低点位于东北部的恢河河床，为1060m，相对高差270m。
本区属典型的大陆性气候，干燥寒冷。气温一般较低，年温差和日温差较大。年平均温度4.8～8.6℃，最高温度38.2℃，最低温度—32.4℃，年降雨量273.9～686.9mm，平均461.8mm，主要集中在6、7、8三个月，可占全年降雨量的70%左右。全年降雪量20.21～63.2mm，最大积雪厚度47cm。年蒸发量2028.9～2516.7mm，一般2351mm，约为年降雨量的4～5倍。
本区风沙大，有风时间占全年的70%，春、冬季多西北风，平均风速3.6m/s，最大风速2.1m/s，故区内建造了大面积的防风林带。
结冻期自每年10月下旬至翌年四月下旬，最大冻结深度1.25～1.5m。
3.水系
井田西侧和北侧有恢河和七里河二条常年性河流，属海河流域桑干河水系，其特点是：平时流量甚小，雨季山洪暴发而流量大增，但历时很短，最大洪峰量出现在7、8两月，最小流量在1月、12月。其他地表水体不发育。
图1-1-1 　　　　　　　　　　　　　交通位置图
4.地 震
根据《中国地震动峰值加速度区划图》，本区动峰值加速度为0.15g，相当于地震基本烈度Ⅶ区，属山西省破坏性地震重点防范区。
据山西省地震局1982年编绘的《全省地震分布及破坏性地震（烈度大于7度）预测图》显示，本区处于大同—太原—临汾地震活动带的北部中间部位。历史上有纪录的五级以上地震数次，小震时有发生。
第三节 矿井地形及地质
麻家梁井田位于宁武煤田北端、朔南矿区南部。2007年8月中国煤炭地质总局一七三勘探队编制了山西省宁武煤田朔南矿区麻家梁井田勘探报告，井田勘探程度达到了精查。该地质报告已经北京中矿联咨询中心以中矿联储评字〔2007〕68文通过评审，国土资源部2008年1月28日以国土资储备字〔2008〕19号进行了备案。
1.地层及地质构造
①.地层
根据钻孔揭露和井田外围出露，区内地层由老到新依次有下古生界奥陶系、上古生界石炭系、二迭系及新生界地层。现分述如下：
A.奥陶系（O）
仅发育中、下统。为含煤建造基底，广泛出露于井田南部外围，构成高山地貌。下部以灰黄、黄白色白云质灰岩为主，夹薄层状灰岩，上部深灰、灰色厚层状灰岩，夹棕色豹皮状石灰岩、泥质灰岩和绿色钙质泥岩，出露厚度约555m。本次钻孔揭露最大厚度97.70m，见缝合线构造，具裂隙和水蚀现象，石灰岩主要由砾屑和亮晶方解石组成。
B.石炭系（C）
a.中统本溪组（C2b）
平行不整合于奥陶系石灰岩侵蚀基准面之上。按岩性及发育情况可分为上下两段：
下段：由本组底至本溪第二层灰岩顶部。岩性主要由两层稳定或稳定发育的铝土泥岩、石灰岩及泥灰岩组成，局部夹泥岩、透镜状砂岩及1～2层煤线。底部的山西式铁矿仅零星发育。本段厚约25m。
上段：主要由碎屑岩、泥岩、铝土质泥岩，1～2层薄层状石灰岩，泥灰岩以及12号和13号煤层组成。本段厚约19m。钻孔揭露该组地层厚度23.68～44.27m，平均34.57m，呈由北向南逐渐变薄的趋势。
b.上统太原组（C3t）
为本区主要含煤地层，连续沉积于本溪组地层之上，依其是否含主要可采煤层，可分为上下两段。
下段：由K1砂岩底至7号煤层顶板泥岩。主要由细碎屑岩、泥岩、泥灰岩和4～5层煤组成。9号煤层为全区稳定可采煤层。下段厚约12m。
上段：主要由碎屑岩、泥岩、铝土质泥岩和2～3层煤层组成,碎屑岩以K2和K3砂岩发育较好。本段厚约31m。
太原组地层最大厚度为98.65m，最小厚度为62.70m，平均80.43m。
C.二迭系（P）
a.下统山西组（P1s）
本区主要含煤地层之一。连续沉积于太原组地层之上，按含煤性及岩性组合特征，以K5砂岩顶为界，分为上下两段。
下段：主要由粗碎屑岩、泥岩和全区稳定可采的4号煤层组成。碎屑岩以K4和K5砂岩发育较好。
本段泥岩主要为4号煤层的顶、底板泥岩，顶板泥岩常被K5砂岩替代；底板泥岩常相变为高岭质泥岩。本段厚约35m。
上段：主要由碎屑岩、泥岩、砂质泥岩和2～3层薄煤层组成。本段厚约46m。
山西组地层最大厚度107.34m，最小厚度60.55m，平均86.84m，总体呈北厚南薄的变化趋势。
b.下统下石盒子组（P1x）
与山西组整合接触。岩性以黄绿色、灰绿色、灰黄色、灰色粗、中、细粒砂为主，砂岩岩屑含量明显增加，且多含砾。夹灰绿色、紫色、紫斑团块状砂质泥岩、泥岩、鲕状泥岩及铝土质泥岩。该组地层最大厚度148.91m，最小厚度91.90m，平均125.70m。
c.上统上石盒子组（P2s）
与下石盒子组整合接触。分布于井田南部及其外围。岩性以紫色、灰黄色、灰绿色砂质泥岩、泥岩为主，夹紫色、灰绿色、黄灰色粗砂岩、粉砂岩、铝土质泥岩。区内仅南部有不完整分布，钻孔揭露本组残留厚度342.93m。
D.新生界（Kz）
主要为第四系松散沉积。不整合于下伏地层之上。岩性以灰色、灰绿色、浅红色、红黄色亚沙土、沙质粘土为主，夹2～4层5～6m厚的中细沙层，局部含1～2层5～6m厚的砂砾层。
区内新生界厚度变化较大，钻孔揭露的最小厚度为57m（63234）孔，最大厚度大于786.40m（37041）孔，但一般厚度均在150～300m之间，平面上大致呈东厚西薄的变化趋势。
②.地质构造
麻家梁井田位于朔县向斜东翼南段，基本构造形态为一向西倾斜而略有起伏的单斜构造。区内地层走向在35勘探线以北总体呈NNE向，且地层倾角平缓，一般为5°左右。35线以南地层走向为NNE转向NE方向，且地层倾角自西向东逐渐增大，可达30°以上。在此之上发育了一些与地层走向大致平行的宽缓褶曲和大小不等的断裂构造。
A.褶曲
井田褶曲构造为发育在朔县向斜东翼上的次级构造形态。主要为两翼宽缓的向、背斜，且向斜一般较背斜更为开阔平缓，褶曲轴向以北北东向的为主，仅一个为近东西向。所以褶曲均受到断层不同程度的切割影响，破坏了其完整性。褶曲构造共有5条，分述如下：
a.二分厂向斜
位于井田北部，从27勘探线之南开始倾伏，以NE20°方向向北经25148与25024号孔之间，然后逐渐仰起至F20断层，并被该断层切割。该向斜区内轴长2300m，幅度50m，核部开阔，但略有起伏，两翼倾角4°～6°。
b.麻家梁背斜
位于井田西北部，二分厂向斜东侧，南从麻家梁村南抬升，沿轴向NE30°向北至F20断层，并被其切割。轴长4200m，幅度50m，轴部开阔，略有起伏，西翼倾角3°～6°，东翼倾角4°～5°。
c.马场背斜
位于井田中东部，南起35勘探线之北，与下石碣峪～王万庄向斜的北翼呈斜交复合，其轴向以NE30°转10°方向经31192孔西侧，至29186孔北倾伏，轴长3500m，幅度50m，轴部平缓，略有起伏，两翼倾角2°～4°，北部倾伏端及东翼被F23断层斜切，是一个仅西翼及南部倾伏端有保存的不完整向斜。
d.梨园头向斜
该向斜位于井田西部（铁路东侧），南起梨园头村南，并与下石碣峪～王万庄向斜的西段在37勘探线附近斜接。向北以NE20°方向缓慢下降，过33线后逐渐抬升，经29083号孔北至F20断层，并被F23断层斜切，两翼分别被F33和F34断层相向而切，是一个受断层影响较大、完整性较差的不对称向斜构造。轴长约5500m，幅度50m，西翼倾角2°～4°，东翼倾角3°～9°，核部平缓开阔。
e.下石碣峪～王万庄向斜
位于井田南部，西端从石城庄东北开始倾伏，以轴向NE80°方向经下石碣峪、王万庄东至F2断层，并被该断层斜切，仰起收敛端位于F2断层的上盘，受其影响，轴向转为NE60°方向。轴长6800m，两翼倾角自西向东急剧变大，北翼为4°～10°，南翼为10°～30°，且南翼倾角越向南愈大。为一南陡北缓的不对称向斜，幅度亦自西向东增大，井田内最大幅度可达200m上下，是井田内幅度最大的一个向斜。
B.断层
本井田发育之断层均为高倾角正断层，钻探很难直接控制。而详查阶段的综合勘探，由于物性条件所限，33线以南50km2无法进行2维地震。所以井田内16条断层钻探直接控制的仅有4条F35、F22、F44、F2-1，其它断层均由地震直接控制，钻探间接控制。
井田内发育断层16条，其中落差＞100m的2条，即F2（张家咀断层）、F20断层,50～100m断层3条F34、F22、F23,小于50m的11条。以下对井田内落差＞100m的断层逐条叙述，其余断层见表1-1。
a.F2（张家嘴断层）
位于本井田东南部。正断层，由东部34220孔东侧进入本井田，并在南部41081孔东侧延出区外。区内走向NE45°，倾向东南，倾角60～70°，展布长度大于6500m，断层落差自北向东向西南逐渐变小，区内最大落差为300m。
b.F20断层
为井田北部最大断层。正断层，走向在区内西部为NE45°，中部为NE60°，东部为NE25°，倾向北西，倾角70°，展布长度大于13000m。落差在63线附近最大，为180m，向西南逐渐变小，至32号孔东侧落差变为60m左右，并经29勘探线南延出区外；向北东过66线延出区外。
表1-1 断层情况一览表
断层编号
断层
性质
产状
落差
(m)
延伸
长度(m)
控制
程度
走向
倾向
倾角(°)
F34
正
NE5°～10°
NW
70
70
7000
可靠
F22
正
NE5°
SE
70
85
6300
可靠
F23
正
北端NE5°～10°
南端NW13°
E
70
55
8000
可靠
F33
正
NE16°
SE
70
40
4300
可靠
F35
正
NW18°
NE
70
25
1500
可靠
F36
正
NE2°
NW
70
20
960
参考
F37
正
NE42°
NW
70
15
900
参考
F43
正
NE11°
NW
70
20
850
参考
F44
正
NE3°
NW
70
17
1100
可靠
F45
正
NE6°
NW
70
20
＞750
参考
F48
正
NE7°
SE
70
20
1240
参考
F49
正
NE30°
SE
70
15
1000
参考
F2-1
正
NE45°
SE
70
30
1800
参考
F20-1
正
NE45°
NW
70
45
1700
基本
可靠
受F22、F34两条断裂构造影响，其间地层上抬，形成了“地垒”构造。
从井田的褶曲和断层发育情况来看，本井田的构造简单，属于一类。
井田构造纲要详见图1-2。
2.煤层
A.含煤性
井田含煤地层为山西组、太原组和本溪组，煤系地层总厚200m左右，共含煤13层，煤层总厚平均23.80m。
山西组和太原组为井田主要含煤地层，其中山西组含煤4层（1、2、3、4），煤层平均总厚6.30m，含煤系数7.38%，太原组含煤7层（5、6、7、8、9、10、11），煤层平均总厚18.62m，含煤系数23.41%。
本溪组含煤2层（12、13），煤层总厚0.33m，含煤系数0.15%，不含可采煤层。

图1-2　　　　麻家梁井田地质构造纲要图
井田可采煤层有4、5、6、8、9、9-2、11号共7层煤。其中4号和9号煤层为本区主要可采煤层，其储量分别约占本区总储量的30%和55%，其余为局部可采煤层。
不可采煤层有1、2、3、7、10号共5层煤层。其中3号煤层位于山西组中部，厚度0～1.15m，平均厚度0.42m，在区内有6个可采见煤点，分布零星，属于不可采煤层，其余1、2、7、10号煤层区内无可采见煤点。
区内无煤层出露，均为新生界松散层覆盖。
B.可采煤层特征
①.4号煤层
4号煤层位于山西组下部，是本区主采煤层之一，下距5号煤层约17.72m。厚度1.35～11.09m，平均6.32m，可采系数100%。结构较简单，一般含2～3层夹矸，夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩为主，也有高岭质泥岩及粉砂岩，厚度变化较大，一般在0.5m以下，个别点夹矸大于最低可采厚度，夹矸层位不稳定。顶板以泥岩及砂岩为主，底板以泥岩、高岭质泥岩为主。煤层层位稳定，厚度有一定变化，属全区可采的稳定煤层。资源量估算面积100.06km2。
煤厚总体呈南厚，中部及北部较薄的变化，其中29线以北存在一个北东向的厚度变薄带，变薄带内煤厚小于4m，4号煤层由北向南变厚，35线以南即是4号煤系发育最好的地区，总体形态为顶平、低不平的厚煤层。4号煤层的厚度变化主要受下部K4砂岩的控制和上部K5砂岩的冲刷影响。
4号煤层结构复杂，夹矸层数、层位及厚度变化较大，以含2～3层夹矸的情况多见。
②.5号煤层
5号煤层位于太原组顶部，下距6号煤层约8.21m。厚度0～2.13m，平均1.18m，可采系数67%，含0～2层夹矸，多为一层，夹矸一般位于煤层中部，厚度0.4m以下，岩性较细，为泥岩、炭质泥岩及高岭质泥岩。顶板岩性以泥岩为主，底板岩性以砂岩和砂质泥岩为主。煤层层位基本稳定，厚度变化较大，属局部可采的不稳定煤层。资源量估算面积57.59km2。
煤层的发育方向呈南北向，可采区和不可采区相间分布，在可采区范围内，煤厚由中间向四周变薄。
③.6号煤层
6号煤层位于太原组中上部，下距8号煤层平均间距为24.97m，厚度0～2.20m，平均0.78m，可采系数48%，含0～3层夹矸，一般不含夹矸或仅含一层，夹矸岩性较粗，为粉砂岩、细砂岩及泥岩，厚度0.2m左右，夹矸多位于煤层中下部。顶板岩性以泥岩为主，底板以粉砂岩为主。煤层层位基本稳定，厚度变化较大，北南有分叉现象，下分叉形成6下煤层，分叉区内6号煤层不可采，6号煤层属局部可采的不稳定煤层。资源量估算面积41.99km2。
煤厚总体呈北厚南薄的变化，可采区和不可采区呈穿插分布。
④.8号煤层
8号煤层位于太原组中部，下距9号煤层的平均间距为13.10m。厚度0～2.00m，平均0.94m，可采系数66%，含0～4层夹矸，一般为2层，厚度0.2m左右，岩性以泥岩、炭质泥岩为主，其中以下部的一层夹矸比较稳定，顶底板岩性均以泥岩为主。煤层层位稳定，厚度有一定的变化，属全区基本可采的不稳定煤层。资源量估算面积32.28km2。
⑤.9号煤层
9号煤层位于太原组下部，本区主采煤层之一，下距10号煤层约3.12m。厚度2.49～18.18m，平均11.96m，可采系数100%。一般含夹矸3～5层，岩性以泥岩、炭质泥岩及高岭质泥岩为主，夹矸厚度变化较大，多在0.30m以下。顶板岩性以泥岩、砂岩为主，底板以泥岩为主。煤层层位稳定，厚度因局部地方分叉有一定的变化，但规律性强，故9号煤层属全区可采的稳定煤层。资源量估算面积102.65km2。
煤厚除分叉区小于10m外，其余地方煤厚皆大于10m，其中北部及东南部(35线附近)较厚。
⑥.9-2号煤层
9-2号煤层位于太原组下部，是9号煤层的分叉层，厚度1.15～5.19m，平均2.67m，可采系数100%。一般含1层夹矸，厚度0.20m左右，岩性以高岭质泥岩、泥岩为主，顶板以细砂岩、泥岩为主，底板以泥岩为主。9-2号煤层仅分叉区内见到，其余地方均与9号煤层合并，9-2号分叉区内煤厚比较稳定，属局部可采的不稳定煤层。资源量估算面积21.02km2。
⑦.11号煤层
11号煤层位于太原组底部。厚度0～4.24m，平均1.43m，可采系数66%。含0～4层夹矸，一般1～2层，夹矸厚度多在0.2m左右，岩性以泥岩、炭质泥岩为主，夹矸多位于煤层的中上部和下部，以中上部的一层较为稳定，在局部地带，下部夹矸大于最低可采厚度。顶板以泥灰岩及泥岩为主，底板以泥岩及砂岩为主。煤层层位比较稳定，厚度有一定的变化，属全区基本可采的不稳定煤层。资源量估算面积50.17km2。

表1-2 可采煤层特征表
煤 层
厚度(m)
平均
间距
（m）
夹矸
层数
结构
特征
容重
(t／m3)
顶板岩性
底板岩性
稳定性
最小～最大 平均
4
1.35～11.09 6.32

0～9
复杂
1.44
泥岩、砂岩
泥岩、高岭质泥岩
稳定
17.72
5
0～2.13 1.18
0～2
简单
1.44
泥岩
砂岩、砂质泥岩
不稳定
8.21
6
0～2.20 0.78
0～3
简单
1.42
泥岩
粉砂岩
不稳定
24.97
8
0～2.00 0.94
0～4
简单
1.41
泥岩
泥岩
不稳定
13.10
9
2.49～18.18 11.96
0～6
复杂
1.44
细砂岩、泥岩
泥岩
稳定
9-2
1.15～5.19 2.67
2～11
复杂
1.40
泥岩、砂岩
泥岩
分叉区稳定
6.24
11
0～4.24 1.43
0～4
较简单
1.44
泥灰岩、泥岩
泥岩、砂岩
不稳定
第四节 矿井水文地质
麻家梁井田位于朔县平原东南部，为神头岩溶泉域水文地质单元的迳流区的一部分。依据岩性、富水性以及地质时代的差异，井田划分6个含水层和2个隔水层。
1.含水层与隔水层
①.含水层
本区6个含水层自下而上分述如下：
A.下奥陶系岩溶裂隙含水层（01）
区内无钻孔揭露，邻近区仅有三个钻孔不完全揭露。岩性主要为白云质灰岩、石灰岩及白云岩。以溶隙、溶洞为主要岩溶形态。富水性强，为一岩溶裂隙承压含水层。
B.中奥陶系岩溶裂隙含水层（02m）
3510号孔揭露奥灰厚度最大为97.70m，相当于上马家沟组（02s）和下马家沟组（02x）上部地层，岩性以灰色、浅灰色、浅灰色中厚层状细～隐晶质石灰岩、白云质灰岩为主，夹薄层状泥质灰岩及角砾状石灰岩。顶板埋深281.00～703.00m左右。构成整个井田含煤地层的基底。岩溶裂隙发育，以溶隙、溶孔为主要岩溶形态。岩溶裂隙的发育具有垂向分带性，平面上也有一定的分区性。中奥陶系上部分为三个含水段，各含水段中岩溶裂隙的发育强弱不等，富水性极不均一。据朔南矿区资料分析：下含水段富水性比上含水段要强，而上含水段又比中含水段强些。本组水位标高1059～1062m。水质类型HCO3-Ca·Mg型水，矿化度0.3～0.6g/l。
上含水段与中含水段距煤层较近，对煤层开采的影响较大。由于其富水性一般较弱，部分区域可作为相对隔水层段，从而减轻了对煤层开采的影响，但奥灰水仍是影响下部煤层开采的主要威胁。
C.上石炭系裂隙含水层（C3t）
厚度为61.61～98.65m，平均79.32m。岩性主要为细～中粒砂岩，成份以石英、长石为主。9号煤层上部发育一层较稳定的砂岩，局部构成9号煤层的直接顶板，裂隙发育一般，富水性弱。单位涌水量0.00162L/s.m,水位标高+1065.14m，水质类型为HCO3-Na型水，矿化度0.5～0.7g/l，为一裂隙承压弱含水组。
D.早二迭系下部裂隙含水层（P1s）
厚度为61.22～102.06m，平均81.34m。其中以位于4号煤层上下的K5、K4砂岩比较稳定，厚度较大，岩性主要为细~粗粒砂岩及砂砾岩，成份以石英为主，长石次之，分选中等，硅泥质胶结，K5砂岩在局部构成对4号煤层的直接顶板。其它砂体厚度变化大，层位多不稳定，裂隙发育一般，富水性弱。单位涌水量0.00351L/s.m,水位标高+1068.64m，水质类型为HCO3-Na型水，矿化度0.4～0.7g/l，为一裂隙承压弱含水组。
上述两含水组在煤层开采时将向矿井直接充水，但由于富水性弱，补给条件较差，含水体较为封闭，故对煤层开采无较大影响。
E.新生界中、下部孔隙含水层
厚度20.3～242.7m，平均119.69m，埋深36.30～153.70m。全区分布，构成基岩直接盖层，此组分为三个含水段：
上含水段：厚16.80～139.30m，含水层段平均厚20.22m。发育稳定。岩性为细～粗砂及砂砾石组成，分选中~差。单位涌水量0.00756L/s.m,水位标高+1079.87m，水质类型HCO3-Na·Ca型水，矿化度0.455g/l。
中含水段：厚0～123.60m，含水层段总厚0～83.85m，平均19.33m，发育较稳定。岩性以细、中砂为主，分选中～差。单位涌水量0.0333L/s.m,水位标高+1072.93m，水质类型HCO3-Mg·Na及HCO3·Cl-Ca·Na型水，矿化度0.410～0.637g/l。
下含水段：厚0～114.80m，含水层段总厚0～76.80m，平均28.18m，发育不稳定，以细、中砂为主，夹少量砾石层，分选差，其底部有一层发育不稳定的粘土、亚粘土层，厚0～55.60m。新生界中下部抽水试验孔3510揭露3个含水段，单位涌水量0.0117L/s.m，水位标高+1173.59m，水质类型HCO3-Ca.Mg。
F.新生界上部孔隙含层
厚36.30～153.70m，平均厚84.50m。岩性为细～粗砂、砂砾石层及砂土、粘土、亚粘土组成，全区分布。富水性强~中等，为一孔隙潜水含水组。
②.隔水层
A.中石炭系碎屑岩隔水组（C2b）
本组即本溪组地层，厚度26.72～63.71m，平均43.19m。埋深227.36～793.91m，岩性以泥岩、砂岩为主，夹煤线和泥灰岩，底部发育不稳定铁矿层。
B.二迭系中下部碎屑岩隔水层（P2s+P1x）
厚度0～414.88m，平均188.25m。岩性以泥岩为主，砂岩次之，并夹砂质泥岩、砂砾岩和铝土岩。裂隙不甚发育，富水性很弱，是一相对隔水组，隔水性能良好。
2.断层的水文地质特征
本区断层发育，断层带岩石裂隙较发育，岩芯破碎，胶结松散，固结程度较低，含有较多泥质成份，受断层影响，邻近岩层裂隙发育，岩芯破碎。
3.地下水动态及井田水文地质类型
①.地下水
井田及附近有4个奥灰岩溶裂隙水长期观测孔，1个新生界孔隙承压水长期观测孔。其水位动态为：
A.地下水的天然流场：
a.补给来自南、西、北三面，向沙楞河南一线汇集。本区水位标高+1059.10～1062.50m，水力坡度较缓，一般为0.06%左右。
b.井田内太原组抽水孔的水位标高与岩溶裂隙水的水位标高相差8～5m，两组之间水力联系较差。
c.新生界下部孔隙含水层与下部含水组有一定的水头差，一般不存在水力联系，其补给主要来自侧向上，尽管有补给下部含水组的条件，但由于粘土等隔水层段的隔水作用，可能补给范围，补给量较小，所以其迳流、排泄条件较差。
B.水位变幅
大气降水影响地下水的总体动态趋势。
②.井田水文地质类型划分
本井田褶皱较简单，断裂比较发育，状况也较差，但断裂构造，皆为高角度正断层，从而破坏了隔水层的完整性。较厚的新生界地层覆盖于基岩之上，特别是东部煤层隐伏露头线附近，新生界中、下部孔隙含水组直接覆盖其上，对煤层开采有一定影响。含煤地层内，两个裂隙含水层的富水性虽弱，单位涌水量均小于0.1L/s.m，但含水层较厚，分布面积广，水头压力较高，矿床开采后，含水组获得补给的能力会增强，形成较为稳定的充水水源。本溪隔水层隔水性能优良，但其厚度变化较大，加之奥灰岩溶裂隙水水头压力较高，富水性强，单位涌水量0.1～1.0L/s.m，31192号孔简易抽水单位涌水量3.365L/s。因此，底部奥灰水对煤层，特别是对11号、9号煤层的开采将有一定影响。综上所述，本区水文地质勘查类型9号煤层至11号煤层应为三类、第二亚类Ⅱ型；其余煤层为二类I～Ⅱ型。总的来说，本井田的水文地质勘查类型为中等。
4.奥灰岩溶水对煤层开采的影响
矿井开采4号煤层时，全井田内煤层底板标高在320～466m之间时，0.06＜突水系数＜0.07MPa/m，为带压开采临界安全区，当煤层底板标高＞466m时，突水系数＜0.06MPa/m,为带压开采安全区。矿井开采9号煤层时，全井田内煤层底板标高在260～577m之间时，0.15＜突水系数＜0.25MPa/m，为带压开采危险区，煤层底板标高在577～868m之间时，0.06＜突水系数＜0.15 MPa/m之间，为带压开采临界安全区，煤层底板标高＞868m时，突水系数＜0.06MPa/m，为带压开采安全区，根据上述计算结果带压开采危险区主要集中在F2断层的东南部。在进行下组煤开采时，应采取必要的措施防止奥灰水突入矿井。在遇到大的构造带时，宜应采取相应措施，避免奥灰水通过构造突入矿井，只有在确保安全的情况下方可进行生产。
5.充水因素分析
①.直接充水含水层
A.晚石炭系裂隙含水层
主要有发育较稳定的五层砂岩构成相应的裂隙含水层段。
B.早二迭系下部裂隙含水层
主要有发育稳定的三层砂岩，构成相应的裂隙含水层段。
以上两含水层富水性弱，单位涌水量均小于0.1L/s.m。水头压力高，补给条件较差。尽管作为直接充水含水层，但对煤层开采的威胁不大。
C.新生界中下部孔隙含水层
本层对煤层开采有充水影响的只在东部煤层隐伏露头线一带，由于本组富水性弱，获得补给能力较差，加之塑性粘土、亚粘土的隔水作用，只要留设适当的防水煤柱，对煤层开采不会有很大的影响。
②.间接充水含水层
中奥陶系岩溶裂隙含水层为间接充水含水层。它将成为矿区开采9、11号煤层的主要威胁，本层水压力较大，最高有600m左右的水头高度。并且补给条件较好。奥灰顶与9号煤层间距为39.05～72.15m，平均53.69m，同本溪组厚度一样，奥灰顶至9号、11号煤层的间距都呈现自北向南逐渐变薄趋势。因此开采本区下部11号～9号煤层时，奥灰水是必须防范的主要问题。由于奥灰含水层距4号、5号等上部煤层的距离较大，因此，在上部煤层开采时，一般不会有很大影响。
总之，中奥陶系岩溶裂隙含水层在一定条件下可能成为直接充水含水层，造成底鼓突水，
由于奥灰岩溶发育具有分区性和垂向上的分带性，在奥灰顶部岩溶裂隙不发育区，其顶部岩层可作为相对隔水岩层看待，从而加大了隔水岩层的厚度，在一定程度上减小了奥灰水的威胁。但在奥灰埋藏较深区，由于水压大，尽管有部分灰岩作为隔水岩层，也难以抵抗下面的水压，易使隔水岩层失去隔水作用，有底鼓突水的危险。在浅部，若隔水岩层变薄，突水可能性也很大。
根据本溪隔水组岩样岩石力学试验结果分析，岩层抗压强度较高，属于中硬～坚硬岩层。其中灰岩、砂岩平均抗压强度一般大于40.0Mpa（400kg/cm2）。泥岩、粗砂岩的抗压强度也大于20.0Mpa(200kg/cm2),
③.断裂构造
区内多为张性正断层，特别是落差大的断层，较严重地破坏了地层的完整性和隔水层段的连续性，对煤层开采影响很大。
A.断层可以形成水的通道。
B.断层及其派生的裂隙、节理降低隔水组的力学强度，破坏其完整性，并缩小含水组与煤层的距离。
6.矿井涌水量
表1-3 矿井涌水量计算参数一览表
计算范围
4号煤层
9号煤层
水 量
正 常
最 大
正 常
最 大
参数依据
3407孔、
27158孔
27158孔
3407孔、
27158孔
27158孔
计
算
参
数
K(m/d)
0.0422
0.14
0.0784
0.11
M(m)
30.49
16.55
21.27
29.01
H及S(m)
467.65
466.23
513.01
510.44
B(m)
8500
8500
8500
8500
F(m2)
15300000
15300000
15300000
15300000
r0(m2)
2207
2207
2207
2207
R(m)
4155
7533
6507
7650
R0(m)
6362
9740
8714
9857
矿井正常涌水量304m3/h，最大涌水量464m3/h；考虑防灭火灌浆析出水量后，矿井正常涌水量335m3/h，最大涌水量495m3/h；预测奥灰最大突水量为2087m3/h。
第五节 矿井开采技术条件
1.主要可采煤层的顶底板情况
区内开发的主要可采煤层为山西组4号煤层和太原组9号煤层，对其顶底板工程地质特征分别评述如下：
①.4号煤层
伪顶为0.10～0.20m泥岩或炭质泥岩，直接顶板多为K5砂岩，岩性为灰白色、灰色含砾粗砂岩或中细粒砂岩，成份以石英为主，硅质或泥质胶结，厚度0～26m，坚硬致密，需人工放顶。4号煤层顶板岩体较完整，岩体为块状结构，岩石质量等级好，岩体质量分级为良级。
4号煤直接底板多为泥岩，岩体为块状结构，岩石质量等级中等～好，岩石质量分类为中等～良级。
4号煤层顶、底板岩石的物理力学性质试验资料见表1-4。
②.9号煤层
顶板多为泥岩及砂质泥岩，有些地段由中细粒砂岩替代，砂岩主要成份为石英，硅质胶结，坚硬致密，岩体较完整，岩体为块状结构，岩石质量等级好，岩体质量分级为良级。
表1-4 4号煤层顶、底板岩石物理力学性质一览表
层位
岩 性
抗压强度
（Mpa）
最小~最大
平均
抗拉强度
（Mpa）
最小~最大
平均
内摩擦角（°）
最小~最大
平均
凝聚力
（Mpa）
最小~最大
平均
变形参数
（Mpa）
最小~最大
平均
顶

板
粗砂岩
31.2~70.1
55.5
1.57~3.80
2.52
34°49′~36°57′
35°44′
7.00~10.00
8.67
0.09~0.35
0.22
中砂岩
47.6~74.4
63.0
2.97~4.03
3.38
30°15′~32°43′
31°29′
11.00~22.00
16.00
0.07~0.31
0.18
细砂岩
35.9~82.8
63.6
1.60~3.67
2.68
23°07′~37°48′
30°35′
9.00~24.00
15.00
0.12~0.43
0.28
粉砂岩
41.9~52.4
47.2
2.40~2.53
2.47
27°38′~35°31′
31°35′
12.00~13.00
12.50
0.08~0.15
0.12
砂质泥岩
50.40
2.40
36°31′
7.80
0.10
泥岩
40.9~42.2
41.6
2.33~2.63
2.48
28°40′~34°10′31°25′
7.00~13.00 10.00
0.06~0.10
0.08
底
板
含砾粗砂岩
67.9~84.8
76.4
3.03~3.30
3.17
35°06′~36°22′35°44′
12.00~13.00 12.50
0.14~0.21
0.18
中砂岩
41.70
1.80
28°08′
10.00
0.16
细砂岩
47.5~127.1
87.3
2.70~4.93
3.82
33°33′~38°58′36°16′
7.50~24.00
15.75
0.28~0.54
0.41
粉砂岩
76.9
2.67
36°31′
12.50
0.18
砂质泥岩
27.6~54.8
41.2
2.10~2.33
2.22
26°40′~28°13′27°27′
10~10
10
0.06~0.19
0.13
泥岩
51.70
2.27
29°35′
14.00
0.17
9号煤层底板以黑色泥岩为主，层位稳定，个别地段相变为粉砂岩，塑性较强，有底鼓的可能，岩石质量等级中等～好，岩体质量分级为中等～良级。
9号煤层顶、底板岩石物理力学性质试验资料见表1-5。
③.井巷围岩稳定性评价
初期开采的4号煤层底板邻近有K4砂岩，其为灰白色，灰色含砾粗砂岩及中细粒砂岩，硅质及泥质胶结，主要成份为石英及岩屑，北厚南薄，为中厚层状沉积岩。K4砂岩岩体完整，结构面以四级为主，内磨擦角28°08′～38°58′；结构体由巨块体组成，抗压强度41.70～127.10Mpa；岩石坚硬系数为4～13；地下水作用微弱，岩体结构类型属于整体块状结构。根据岩体质量指标法计算，岩体分类属于Ⅱ级，岩体质量分级良。总体评价，本区煤层顶底板大多属于稳定型，工程地质条件简单。
2.瓦 斯
4、5、6、8、9-2、9号共6层煤瓦斯样化验结果见表1-6。
各煤层瓦斯成份C