中国矿业大学采矿工程专业毕业设计Word文档格式.docx
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2、中生界侏罗系
中侏罗统后城组（J2h）
在全井田均有分布，为一套类磨拉石建造，与下伏煤系呈角度不整合接触关系。
厚度6～384m，平均189m。
具有西南薄东北厚的特点。
按岩性可分为上、下两段。
上段：
上部为紫红色砂岩、砂砾岩夹凝灰质砂岩、膨土岩，厚度0～135m。
中部为灰白、浅绿灰、淡紫色凝灰岩、含砾凝灰岩、沉凝灰岩，厚度0～110m，一般40m左右。
主要分布于28线以东地区。
下部为紫红、灰绿、黄灰色凝灰质中粒砂岩、砂砾岩、粉砂岩，夹淡紫、浅红色膨土岩。
凝灰质含量向上逐渐增多。
厚度0～120m。
下段：
为暗紫、紫红色巨厚层状砾岩，砾石成分以安山岩、凝灰岩为主，少量为石灰岩及硅质灰岩。
分选极差，砾径2～100mm，部分大于110mm。
多为次棱角－－次园状，泥砂质充填，上部无胶结，松散，下部钙、硅质胶结，致密块状。
岩性较均一，局部夹砂岩薄层。
厚度6～175m。
中侏罗统髫髻山组（J2t）仅见于井田西南部的冲6、蔚176和蔚177三个钻孔中，厚度26～46m。
岩性为灰、灰褐色安山岩，不整合覆于下花园组之上。
中－下侏罗统下花园组（J1-2x）
为本井田含煤地层，厚3～229m，平均105m，按岩性、岩相及含煤性可划分为上、下两段，其地层代号分别为J1-2x2和J1-2x1。
上段（J1-2x2）：
主要岩性为冲洪积相的紫红、灰绿色泥岩，夹灰绿、浅灰色砂岩、砂砾岩及砾岩，局部夹灰色砂岩、砂质泥岩及不稳定薄煤层数层。
其中灰色层段产植物化石。
本段厚度0～173m，平均54.5m。
以连续－－微角度不整合关系覆于下段地层之上。
下段（J1-2x1）：
岩性以湖泊－－湖泊三角洲相的灰色砂岩、粉砂岩和泥岩为主，夹炭质泥岩等10余层煤层，其中1、5煤层为主要可采煤层，厚度3～174m，平均72.3m。
与下伏古生界为不整合接触关系。
3、古生界奥陶系下统（O1）赋存于井田南部，最大残存厚度85.13m，东北部缺失。
上部岩性为浅灰、浅黄色中厚层状白云质灰岩，下部为褐黄色隐晶质石灰岩、豹皮状灰岩夹绿色薄层泥灰岩。
4、古生界寒武系上统（∈3）
在井田东及东北部为煤系基底。
揭露最大厚度73m。
岩性为暗紫色夹灰绿色薄层泥灰岩、竹叶状、砾状灰岩和紫红色粉砂岩薄层。
附地质综合柱状图1—2
三、井田内地质构造
北阳庄井田总体体构造形态为一走向近南北或北东倾向东或南东，倾角5°
～15°
的单斜构造。
在单斜构造上发育多个次级褶曲和断裂构造。
井田内共发现大小断层53条，褶曲10个。
受之影响，井田煤系被切割成大小不等、形态各异的断块。
每个断块的地层走向、倾向不尽相同，同一断块内走向、倾向亦有不同程度的变化，因此，井田构造以断裂为主，褶曲相对不发育的构造特征，复杂程度属中等偏复杂。
1、断层构造
北阳庄井田区断层较发育。
现已发现的53条断层，其中正断层24条，逆断层29条，落差＞50m的11条，≤50m＞30m的2条，≤30m＞15m的4条，≤15m＞5m的31条。
初采范围内的27条断层，控制程度可靠及较可靠的26条，其中落差40m以上的均可靠控制；
切穿基底灰岩或后城组砾岩含水层的有19条。
根据走向特征，区内断层分近东西、北东东、北东、北北东、南北、北北西、北西和北西西向8组，其中以走向北东向的断层组最为发育，另外根据临近生产矿井和小煤矿开采资料推断，本区落差5m以下的小断层会相当发育。
主要断层特征见表1－1。
表1－1主要断层特征表
断层
名称
性质
走向
倾向
倾角/（°
）
落差/m
控制程度
备注
F20
正断层
N
E
70～85
185
可靠
F20-3
NW
NE
F32
NNW～W
SWW～W
68～81
150
F33
NNW
NEE
67～76
78
F34
NNE
67～80
130
F35
SEE
56～81
180
F201
逆断层
E～NE
N～NW
10～30
79
F202
E～NW
10～40
121
F203
5～40
125
F204
10～55
65
F205
10～35
105
F206
10～50
40
F207
5～35
41
表1－2首采区三维地震落差≥5m的断层特征表
SN
35～48
DF1
50
5
较可靠
新发现
DF3
NW～SW～NW
NE～
NW～NE
15
0～13
DF4
SW
55
0～22
DF5
0～23
DF6
60
0～28
DF7
0～5
控制较差
DF9
NW～
NNW～NW
NEE～NE
44～52
0～15
DF12
25
30～120
DF14
EW
22
0～18
DF17
13
DF18
27
0～29
DF19
SE～NE
NE～NW
0～12
EW～NW
N～NE
43
0～80
F201-2
EW～NNE
N～NWW
26
0～30
逆掩断层
NW～NWW
NE～NNE
0～33
0～120
0～110
NE～EW
NW～N
0～25
5～62
35
5～105
本区落差大于30m的断层发育较少，并且均得到较好控制，矿井设计中给予考虑，合理布置采区巷道即可将之对煤层开采的影响程度降至最低。
落差大于煤厚的小断层发育较多，是影响本区煤层开采的最大地质因素，需要将来矿井生产中研究探索、总结规律、做好预测。
切穿基底灰岩或后城组砾岩含水层的19条，破碎带冲填比较好，基本不含水，导水性也较弱，一般对水文地质条件影响较小，但由于断层落差缩短了煤层与含水岩层的距离，将使断层成为突水的薄弱带，为此，矿井在设计、生产中应考虑留有足够的保护煤柱、岩柱。
2、褶曲构造
本区内褶曲构造发育相对较弱，构造规模较小，且被众多断层切割，构造形态不明显。
10个规模较明显的褶曲多数属缓波状。
它们仅造成煤层沿走向、倾向缓波状起伏局部对煤层产生剥蚀作用，对煤层的开采影响较小。
3、岩浆活动
井田内岩浆活动作用较弱，未发现岩浆侵入煤层现象，仅在井田西南部钻孔中见有岩浆喷发产物，对煤层无影响。
2006年三维地震勘探对首采区组合22条断层，其中落差大于5m的断层19条分述见表1－2。
四、水文地质条件
1、井田内含水层
井田内共有8个含水层，自下而上为：
（1）、寒武系灰岩含水层
该含水层分布在井田东北部，单位涌水量0.00847L/s.m，渗透系数0.152m/d，水位标高937.10m，富水性弱。
（2）、下奥陶统灰岩岩溶裂隙承压含水层
该含水层分布在井田西南部，19－9孔附近，灰岩厚度大于50m的地段为强富水区，单位涌水量＞1.0L/s.m，渗透系数13.895m/d，水位标高956.99m，强富水区外围至寒武系灰岩连界，灰岩厚度0～50m的地段为中等富水区，单位涌水量0.1≤q≤1.0L/s.m，渗透系数7.905m/d，水位标高946.66m。
（3）、下花园组下段砂岩裂隙承压含水层
该含水层几乎分布于全井田，厚4.64～36.25m，单位涌水量0.000663～0.0176L/s.m，渗透系数0.00159～0.062m/d，水位标高906.17～949.97m，富水性弱。
（4）、下花园组上段砂岩裂隙承压含水层
该含水层主要分布于井田西北部，根据临近区揭露情况看，该含水层基本无水，富水性弱。
（5）、后城组砾岩孔隙裂隙承压含水层
分布于全井田，局部单位涌水量0.116～0.167L/s.m，富水性中等。
大部单位涌水量0.000279～0.0118L/s.m，富水性弱，渗透系数0.00118～0.733m/d，水位标高950.97～994.86m。
（6）、第四系泥河湾组砂砾石孔隙承压含水层
该含水层层数为3～13层，平均厚度19.2m，井田中北部单位涌水量0.0666L/s.m，井田西部单位涌水量0.410～0.593L/s.m，渗透系数1.929～3.6m/d，水位标高951.43～958.07m，井田中北部富水性弱，南部富水性中等。
（7）、第四系马兰组砂砾石孔隙承压含水层
分布在24－3孔至34－7孔一线以北，含水层层数2～4层，平均厚度15.3m，单位涌水量0.128L/s.m，渗透系数1.442m/d，水位标高979.009m，富水性弱。
（8）、第四系全新统砂砾石孔隙潜水含水层
主要分布于壶流河河床，薄滩阶地及其支流河的沙河或冲沟中，单位涌水量8.455L/s.m，水位埋深4.6m，水位标高903.1m，富水性较强。
2、主要隔水层
1煤层底板至基底灰岩顶界赋存一层鲕状泥岩、泥岩隔水层，该隔水层分布面积广，其厚度受基底古地形的控制，厚度一般为2～10m，局部＜1m，岩性致密、细腻、裂隙不发育。
天然状态下，一般能起到隔水作用。
使基底灰岩与煤系砂岩含水层间水力联系不密切，但由于基底灰岩水，水头压力较高，在开采状态下，易造成底鼓，形成底板突水。
煤系中各主要可采煤层顶板砂岩含水层间均有稳定的泥岩、粉砂岩隔水层存在，隔水性能较好，使煤系砂岩各含水层间水力联系微弱。
后城组砾岩含水底界至是最上可采煤层间有较稳定的泥岩、粉砂岩隔水层，厚度一般9～100m，最小1.75m，最大241.31m。
天然状态下，能起到隔水作用，使后城组砾岩含水层与煤系砂岩含水层水力联系不密切。
开采状态下，顶板冒落带、导水裂隙带可影响到后城组砾岩含水层，因此，此隔水层起不到隔水作用或隔水性减弱。
第四系各砂砾石含水层间都有粘土、亚粘土层分布，厚度一般为20～30m，局部较厚，能起到良好的隔水作用。
第四系底部砂砾石含水层与后城组砾岩含水层呈“天窗”接触，第四系底部含水层与后城砾岩含水层水力联系较密切。
3、地下水的补给、径流及排泄条件
本井田位于蔚县矿区的东南部，矿区的南、东、西三面都有断层隔水，北部月山向斜西北翼寒武系底部的页岩隔水层翘起阻水。
只在矿区西北、西南与东北有三个进出水口。
故矿区及井田奥灰水处于一个半封闭的蓄水构造中。
基底灰岩水接受并北部月山裸露区的补给及西北部暖泉----大湾断层尖灭带进水口的补给，向东南迳流，流经崔家寨井田、单候井田进入本井田，由于井田中部F33阻水断层的存在，地下水折向南西最终向暖泉排泄。
北部月山侏罗系出露面积约150km2，风化裂隙发育，接受大气降水补给后，自月山向斜，沿基岩裂隙渗补给煤系含水层，由北而南向井田迳流，由于为煤系含水层富水性弱，且排泄条件差，迳流呆滞。
后城组砾岩含水层一方面接受其他基岩含水层地下水的补给，另一方面接受第四系底部砂砾石含水层水以“天窗”形式补给，由于该含水层固结程度差，且破碎，利于地下水的储存，但排泄条件差。
本井田处于月山东南山前倾斜平原，冲沟密布，切割较深，第四系地下水主要接受大气降水的补给及北部月山基岩地下水的侧向补给，经井田内迳流，在壶流河一、二级阶地附近形成自流区，地下水以泉水或人工揭露点形式自流排泄。
4、井田水文地质类型
《精查地质报告》中，本井田为以底板进水为主的中等－复杂岩溶充水矿床。
2006年《水文地质条件评价报告》对井田分区评价为:
Ⅰ区井田东北部33.55km2（占井田面积68.2%）为水文地质条件简单区;
Ⅱ区井田西及西南15.28km2（占井田面积31%）为水文地质条件中等区;
Ⅲ区西南角0.39km2（占井田面积0.7%）为水文地质条件复杂区;
整个井田矿床水文地质类型定为以底板进水为主，水文地质条件中等的岩溶充水矿床即Ⅲ类Ⅱ型.
5、矿井充水因素分析
（1）、煤系基底灰岩岩溶裂隙含水层，寒武系灰岩分布在井田的东北部，为弱富水区，对下部煤层（1、5煤层）开采影响较小，位于井田西、西南部下奥陶统灰岩为中等～强富水区，对开采下部的1、5煤层影响较大。
1煤：
底板与下奥陶统灰岩之间普遍发育一层鲕状泥岩或泥岩、砂质泥岩，厚度一般2～10m，局部小于1.0m，不满足泥岩的安全隔水层厚度要求.因此，在下奥陶统灰岩分布范围内，开采1煤层均为煤层底板突水的危险范围。
5煤：
底板与下奥陶统灰岩隔水层厚度为2～87m，下奥陶统灰岩水静水压力3.0～4.5MPa，安全隔水层厚度22.4～33.6m，在下奥陶统灰岩分布范围内，井田有四处为可能突水的地段，其余部位为相对安全区。
应该指出的是1、5煤层，虽有隔水层的存在，其厚度乘以0.134倍的数值若大于静水压力时，可起阻水作用，但由于井田内大量断层的存在，使1、5煤层与灰岩的间距缩短或二者对接，或由于断层的影响使隔水岩层力学强度降低，造成对煤层开采的威胁。
（2）、煤系直接盖层后城组砾岩含水层富水性弱---中等，该含水层底板距上部可采煤层（6、7煤层）顶板，最小间距1.75m，最大间距241.31m，一般20～40m。
局部地段后城组砾岩含水量水层对开采上部的6、7煤层构成直接威胁。
后城组砾岩含水层涌入矿井的地段主要在首采区的南部和中部的个别地段。
（3）、第四系下部的泥河湾组含水层富水性弱－中等，该含水层底板至上部可采煤层（6、7煤层）顶板间距远远大于冒落带、导水裂隙带高度，正常情况下该含水层对上部煤层开采不会构成直接威胁。
需指出的是1962年以前施工的钻孔，在本井田有9个，这些钻孔一般封孔质量较差，可能导通上部的第四系含水层水或下奥陶灰岩含水层水进入巷道。
6、矿井涌水量
根据井田地质报告和2006年《水文地质条件评价报告》，矿井正常涌水量580m3/h，灾害涌水量为1880m3/h。
第三节煤层特征
一、煤层
井田内含煤地层为侏罗系中—下统下花园组，可采煤层8层，由下至上为1、1－1、4、5、5－1、6、6－1、7号煤层，其中1、1－1、5号煤层较稳定，其余不稳定；
5号煤层全部可采，1号煤层大部分可采，其余为局部可采，1、5号煤为井田主要可采煤层。
由于受褶曲构造影响本区内煤层走向、倾向多变，倾角一般为5°
，各可采煤层特征见表1－3。
表1－3可采煤层特征表
煤层号
厚度
间距
夹矸
层数
稳定性
可采性
顶板岩性
底板岩性
最小～最大
平均（m）
7
0.10～1.8
0.97
7～21
19.02
0（偶1）
不稳定
局部可采
泥岩、粗砂岩、细砂岩
泥岩
6－1
0.10～2.65
0.91
泥岩、细砂岩、粉砂岩
泥岩、粉砂质泥岩
2～16
7.38
6
0.16～2.15
0.9
15.2～29
21.5
5－1
0.1～3.93
0.8
泥岩、细砂岩、粉砂质泥岩
泥岩、细砂岩
0.80～10
3.5
0.10～7.06
2.66
0（偶2～3）
较稳定
全部可采
细砂、粉砂质泥岩、细砂岩、泥岩
泥岩、粉砂质岩、细砂岩
3～21
11
4
0.1～2.22
0～1
粉砂岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩
23.20～30
24
1－1
0.05～2.76
1.14
（偶2）
泥岩、粉砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩
泥岩、粉砂质泥岩，炭质泥岩
0.8～25
1
0.08～7.57
3.10
0～3（偶4）
大部可采
泥岩、粘土岩
二、煤质
主要可采煤层1煤层为低－中灰、特低硫－低硫、低磷的长焰煤；
5煤层为低－中灰、低－中硫、低磷长焰煤。
其他各层为低－中灰、低中硫、低磷长焰煤。
各煤层煤质特征见表1－4。
表1－4主要可采煤层煤质特征表
项目
煤层
工业分析（%）
硫分St，d
（%，原）
磷分Pd
发热量Qgr.r.D
（MJ/kg）
灰熔点ST
（℃）
水份Mad（原）
灰分
Ad（原）
挥发份
Vdaf900℃（精）
10.05
19.01
40.58
0.98
0.02
24.11
1215
10.51
15.82
40.77
0.44
0.023
24.89
1187
10.26
12.95
40.70
0.75
0.006
25.36
1136
11.37
15.03
39.63
1.20
0.024
24.73
1158
10.50
18.89
40.06
1.35
0.012
23.32
1177
11.08
15.89
39.30
1.74
24.46
1123
9.71
16.90
39.08
2.40
0.005
24.04
1130
10.67（
16.51
40.35
3.43
0.018
24.81
1、煤的物理性质及煤岩特征
本井田宏观煤岩成份以暗煤、亮煤为主，次为镜煤及丝炭。
煤岩特征均呈灰黑、褐黑色条痕，沥青光泽。
显微煤岩组分以凝胶化、半丝炭化组为主，次为丝炭化组，稳定组和半凝胶化组较少。
主要可采煤层1号煤的容重为1.42g／cm，5号煤、6号煤平均为1.36g／cm3。
图1-2煤层柱状图
2、化学性质和工艺性能
各可采煤层的主要煤质指标见表1－5
表1-5可采煤层的主要煤质指标表
工业分析
St，d
Pd
发热量Qgr.v.d（MJ/kg）
灰熔点
ST（℃）
可磨性HGI
Mad（原）
Ad（原）
Vadf（原）
原煤
精煤
3.89－15.85
8.94－34.22
34.36－47.23
0.22－3.03
0.01－0.07
18.68－27.16
27.20－29.46
28.02
1100－1410
57－78
70
6.51－14.22
6.60－36.33
37.78－44.50
0.17－3.29
0.005－0.070
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