煤峪口矿3#层东部矿井初步设计文档格式.docx
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1．气温
气温一般较低，以年温差与日温差大为特点，年平均温度为5.1℃。
极端最高温度为39.3℃，极端最低温度为―35℃，年最高最低温差可达60℃以上，一般日温差在20℃左右。
2．降水量
年降水量分布不均匀，降水量多集中在7、8、9三个月，占全年降水量的60—70%，年最大降水量为628.3mm，年最小降水量为259.3mm，最大日降水量79.9mm。
3．蒸发量
全年日照时间为2880—3140小时，平均为3011.4小时，年日照百分率为68%；
历年来蒸发量大大超过降水量，一般蒸发量为降水量的4—5倍。
年蒸发量为1644—2105mm之间，平均为1847.7mm；
4—7月间，月蒸发量为200—300mm，最大日蒸发量为19.2mm。
4．风
大同地区向来以风沙严重而著称，西北风几乎贯穿全年，每年有风时间占全年时间70%，多集中于冬春季节，年平均风速为3.2m/s，最大风速可达17m/s。
5．湿度
历年平均相对湿度为53%，最大相对湿度为100%，最小相对湿度为0。
6．冻土
历年冻土月份为11月至翌年4月，最大冻土深度1.61m。
四、地震：
近年来大同地区主要地震情况如下：
1．1962年6月5日左云发生地震，震中位置北纬40°
，东经112.6°
，震级4.5。
2．1989年10月18日22时57分起，在大同县与阳高县之间发生地震，据大同日报1989年10月24日报道，截至22日17时共发生大小地震2016次，其中6.1级1次，5—5.9级5次，4—4.9级11次，震中在大同县册田乡和阳高县友宰乡之间，震源深度在地下13—15km，共发现15人死亡，145人受伤。
本区地震基本烈度，为7度。
五、矿井周边小窑情况：
井田西北部有大同市南郊区荣华煤矿，东部有大同市南郊区口泉乡里南沟煤矿，大同市矿区煤峪口北坡煤矿，大同市南郊区八道沟煤矿14号层扩区。
其中，荣华煤矿现开采3号煤层；
里南沟煤矿开采2号煤层；
煤峪口北坡煤矿开采10号和11号煤层；
八道沟煤矿开8、9、11、14-2号煤层；
万人坑煤矿开采14号煤层；
八道沟煤矿已于1999年8月封闭。
1987年荣华煤矿曾越界，三条巷道进入本矿410盘区81002工作面后退回，后在煤柱内做永久密闭三座。
今后，在生产中应严格遵守矿界，不能发生越界开采现象，同时，应随时监测各小煤矿的开采情况，水文情况及瓦斯等情况，做到防患于未然。
小煤矿情况调查如下表
名称
位置
井筒名称
井口坐标
批准文号
生产能力
（万吨/年）
开拓方式
开采煤层
纵坐标（X）
横坐标（Y）
设计
实际
荣华
煤矿
井田外
西北部
主井
4439143.192
541484.054
晋煤生字（1984）第1395号文
15.0
9.0
斜井开拓
3号
副井
4440964
19675402
里南沟
东部
4435218.191
19681010.705
6.0
盘区后退式
2号
4435551.709
19680796.050
北坡
井田内
4435569.43
19682339.18
省煤便函生（1984）第87号文
3.8
10号11号
4435637.55
19682107.96
六、矿区工农业概况及供应等情况：
木材由国家从东北调拨。
水泥由本地解决，主要厂家为大同水泥厂，矿务局水泥厂，大同市红旗水泥厂，及其它地方水泥厂。
高标号水泥由大同水泥厂出产。
钢材由国家统一挑拨，本地生产极少。
炸药、雷管由同煤集团化工厂供应。
其它建筑材料如石片、河砂、砖、碎石、白灰均由当地解决，夏季货源较紧，冬季货源充足。
七、水源、电源情况：
本矿工业用水和居民用水均由时庄水源地供给，供水量为3000m3/d。
水质类型：
总硬度17.41，固形物529，PH值7.5，阴离子HCO3-329.083mg/L，SO42-125.50mg/L，Cl-44.61mg/L，阳离子Ca2+52.10mg/L，Mg2+45.73mg/L，Na++K+74.93mg/L。
矿内供电由神头和大同热电厂的输电线路供给。
第二节地质特征
一、地层地质构造：
1、地层：
本井田地层出露较全，自下而上为：
奥陶系下统、石炭系中统本溪组和上统太原组，二叠系山西组，侏罗系下统永定庄组、中统大同组和云岗组，以及第四系。
太原组和大同组是主要的含煤地层，山西组和云岗组亦含薄煤层或煤线。
本井田主要含煤地层是太原组和大同组，大同组是目前正在大规模开采的对象。
太原组含煤虽然也比较丰富，但至今只有3个钻孔穿过，正处于资源勘查阶段。
大同组岩性主要是中、粗粒砂岩、细砂岩、粉砂岩和砂质泥岩。
砂岩颗粒成份主要是石英、长石、石英岩和燧石，含白云母和炭屑。
胶结物成份为泥质，其次是钙质和少量硅质。
颗粒分选差一中等，次棱角一次园状，发育板状和收敛状交错层理。
粉砂岩岩性致密，发育水平层理和缓波状层理，并含有丰富的植物化石和植物化石碎片。
砂质泥岩含完整的植物叶片化石，淡水瓣鳃类动物化石和遗迹化石。
从岩相类型来看，河流相约占剖面的一半，浅水湖泊和沼泽相约占40%，而泥炭沼泽相约占10%，在走向和倾向上岩相都比较稳定。
2、地质构造：
井田内构造较为简单，仅发育一些宽缓褶皱，断距大于10米的断层很难见到，落差3.00～10米的断层为数也仅几条，但落差3.00米以下的断层比较发育。
下部将井田内主要构造形迹作一概述。
（1）大同煤田主向斜：
横穿井田西部，向斜轴位于46371—47371—48366，大致呈近东西向延伸。
向斜两翼产状都比较缓，南翼地层走向北西西，倾向北东，倾角1—2°
。
向斜北翼地层走向北西西转为北东向，倾向南西—南东，倾角1—3°
，在与忻州窑交界附近，该向斜表现为一系列极为宽缓的次级小褶皱，向永定庄、四台沟方向向斜逐渐变窄、抬高，向南东方向向斜变得开阔，在井田内延伸约3600米。
煤峪口主要褶皱构造如下表：
名称
发育位置
两翼产状
延伸方向
延伸长度（米）
大同煤田向斜
井田西部,向斜轴位于46371-47371-48366号孔一线
北翼1°
～3°
南翼1°
～2°
NW75°
3600
煤峪口向斜
井田东部52341-53332-5304孔一线附近
北东翼5°
～8°
南西翼1°
～5°
由近南北向偏转成NNW向
2500
西部背斜
井田西部48391-47384-47383-47375-47374孔一线
东翼1°
西翼1°
由NE28向西偏转成NW29°
2400
（2）煤峪口向斜：
该向斜是本井田表现最为显著的褶皱构造，位于井田东部，向北西延伸进入井田中部。
向斜轴大致位于52341—53332—5304孔一线，在井田南部呈近南北向，向北延伸，向西偏转呈北西30°
煤峪口向斜与口泉断裂有密切的成因联系，在向斜北东翼，地层倾角大，井田东部岩层露头区地层近于直立甚至发生倒转。
向井田内地层迅速变缓，在一公里之内地层产状呈近水平状态。
地层走向近南北向—北西向，倾向西—南西，倾角5—8°
向斜南西翼地层平缓，地层走向呈北西向，倾向北东，倾角3—5°
该向斜向南仰起，变窄。
向北延伸进入忻州窑井田。
在井田内延伸长度约2500米。
（3）西部背斜：
位于井田的最西北部，背斜轴位于48391—47384—47383—47375—47374孔一线。
由西向东，由北东
25°
逐渐向西偏移成北西30°
背斜向南东方向倾伏于大同向斜的北翼。
背斜西翼地层走向北北东—北西，倾向南西和北西西，倾角1—3°
，东翼地层走向NE30°
—60°
，倾向南东、倾角1—2°
该背斜向北延伸进入云岗井田，在本井田内延伸长度约2400米。
（4）次级褶皱：
在煤峪口向斜的东翼，发育次一级的背向斜褶曲，其轴向平行于主向斜轴，高差起伏达十几米，长500—600米，宽约200米，致使开采过程所送巷道高低起伏。
该次级褶皱在9、10、11、12、14-2号煤层中发育均明显。
此外，在井田西部还发育一些轴线平行于大同主向斜的小型宽缓褶皱。
2．断裂构造
除露头区发育二条逆断层之外，目前井田内揭露的断层均为正断层。
井田内断层不很发育，落差大于10米的断层仅有一条，5—10米的断层也只有一条，落差3—5米的有4条，主要发育的是落差小于3米的断层，其中3—1米的断层24条，＜1米的断层，未作统计。
这些小断裂常呈带状分布，形成断裂分布密集区。
从断裂的延伸方向来看，本井田的断裂可分为如下四组
煤峪口井田断裂统计如下表：
断裂构造等级
断层落差
＞10米
10～5米
5～3米
3～1
＜1米
发育
井田东部
井田西部309盘区西南角
井田中部和东部
全井田分布主要分布于井田中部和西部
全井田分布以井田中部404盘区,西部408,307,305盘区为主
程度
一条，0.06条/km2
四条，0.23条/km2
二十四条1.35条/km2
对生产的影响程度
影响盘区布置
影响盘区和工作面布置
影响工作面布置
形成断裂带影响工作面布置和顶板管理
（1）北北东向：
这组断层最为发育，主要分布于井田的西部和东部。
包括底斜坑断层F13、F14、F17、F18、F20、F25、F37、F35、F31、F28、F29等断层。
（2）北西西向：
该组断层比较发育，主要分布于井田的中部，包括F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F11等断层。
（3）北东向：
主要分布于井田的东部和西部。
主要包括F16、F15、F21、F24、F27、F30等断层。
（4）北西向：
这组断层最不发育，主要分布于井田西部，包括F34、F32、F12等断层。
上述各组断层中以北北东向断层最为发育，断层落差也比较大。
其次是北西西向断层和北东向断层，北西向断层最不发育。
在平面分布上，井田东部以北北东和北东向为主，井田中部主要发育近东西向断层。
井田西部发育多组断层，以北北东向断层为主，北西向和北东向断层也比较发育。
二、煤层及煤质：
1、煤层：
大同组含煤20余层，本设计计划开采3号煤层：
上距2号煤层25.70—47.42m（2号煤层：
是大同组最上部的一层位于云岗组K21标志层之下0—3.02m的零星可采煤层。
煤层厚度0—1.38m，平均0.60m。
该煤层分布局限，煤层可采指数0.46，厚度变异系数65.63%，属极不稳定煤层。
），平均37.97m。
煤层厚度3.8—6.2m，平均厚度4.64m。
煤层结构简单，大部分地段不含夹石。
夹石厚度变化在0.11—0.60m，但一般小于0.20m。
根据71个见煤点统计，3号煤层可采指数为0.85，厚度变异系数38.33%，为较稳定大部可采煤层。
可采煤层特征如下表：
煤层
分类
煤厚
间距
（m）
顶板
底板
伪顶
直接顶
老顶
3#
3.8—6.2m/4.94
25.70—47.42
灰—灰黑色砂岩
灰白色—灰色粉砂岩、细砂岩互层
灰白色粗粒砂岩
灰黑色粉砂岩
2、煤质：
3号煤层（原煤）：
水分含量为2.31—5.01%，平均3.46%。
灰分含量为3.70—20.83%，平均7.65%。
井田中部灰分含量较高，平均8.96%，井田东部和西部较低，平均值分别为5.3%和7.62%。
3号煤的全硫含量是所有煤层中最低的，为0.14—1.39%，平均值仅0.33%。
含硫量的变化趋势与灰分相同，即井田中部含量高，井田西部和东部都比较低。
3号煤的含磷量也是各煤层中最低的，为0.0009—0.0036%，平均0.0017%。
发热量（Qgr.v.daf）为26.29—34.20MJ/kg，平均为32.96MJ/kg。
3号煤为低灰分、特低硫、特低磷，特高热值煤。
煤质特征表如下表：
项目
含量
煤层号
Mad（%）
（原）
Ad（%）
Vadf（%）
（洗）
St.d（%）
Pd（%）
Qgr,v,daf（Mj/kg）（原）
GR·
I
3＃
2.31～5.01
3.46
3.70～20.83
7.65
22.13～32.92
29.61
0.14～1.39
0.33
0.0009～0.0036
0.0017
26.29～34.20
32.96
0.5
三、水文地质：
1、区域水文地质概况：
大同煤田位于大同盆地之西，介于口泉山脉、牛心山脉之间，呈北东—南西方向不对称向斜构造，东南翼窄，地形及构造复杂；
西北翼宽广，地层平缓，构造简单。
煤田四周为强烈上升的中高山地形，煤田内部呈低山丘陵，沟谷发育，相对高差200—300m。
区内沉积岩厚度达数百米，从地表第四系至煤层基底，均为各类碎屑岩相间成层，岩石胶结致密，裂隙少，且纵横方向上连通性差，影响了含水层的发育及相互间的水力联系，加之降水量少，又无常年性地表径流及大型地表水体，因此，地下水补给来源贫乏，岩石含水性从上至下逐渐变弱，中深部、深部的石盒子组、山西组、太原组、本溪组地层含水性较弱。
综观煤田内部，大范围内水文地质条件简单。
（1）．太古界集宁群
在煤田东部边缘出露，岩性主要为结晶的花岗片麻岩，岩石坚硬，风化不深，裂隙少，泉流量不大，一般在0.3L/s以下。
因位于口泉山脉山麓，汇水面积有限，推测含水性弱。
（2）．寒武—奥陶系石灰岩
出露于煤田西南、西部边缘之西石山脉及东部边缘的口泉山脉，由南向北逐渐变薄，一般厚520—820m。
为岩溶裂隙含水层，含水性极不均一，在岩溶裂隙发育地段含水性较好，一般含水性弱—极弱。
单位涌水量0.000009—0.95L/s.m，渗透系数0.0008—8.0m/d，灰岩地下水具承压—自流特征，具统一的静压水面，补给来源主要来自北部玄武岩地下水，其次为西部奥陶系灰岩，极少量来自东部露头，水力坡度3‰—10‰，向东、东南方向排泄，神头泉为主要排泄点。
水质类型HCO3·
SO4—Mg·
Ca型水、HCO3·
Cl—K+Na·
Ca型水，固形物324—1598mg/L，总硬度11.69—31德国度，PH值7.3—8.4。
（3）．石炭系本溪组、太原组、二叠系山西组、石盒子组砂岩裂隙含水层，单位涌水量0.000004—0.20L/s.m，一般含水性弱。
（4）．侏罗系永定庄组、大同组、云岗组砂质泥岩、砂岩裂隙含水层，单位涌水量0.0004—0.20L/s.m。
但与地形地貌、地质构造相适应的河谷地段基岩风化壳与冲积层及地表水有水力联系者，富水性较好。
单位涌水量0.50—1.80L/s.m，渗透系数3.36m/d。
在十里河云岗镇南岸阶地上，大同组含水层地下水出现自流，自流水头+0.67—+11.35m，单位涌水量0.60L/s.m。
水质类型一般SO4·
HCO3—Ca水，固形物685—976mg/L，总硬度28.22—38.92德国度，PH值7.2—7.4。
（5）．风化壳
不分地层时代，与地形相关，在沟谷低洼地段富水性较好，单位涌水量0.20—1.88L/s.m。
在地形较高地带，赋水条件差，岩层漏水或含水性弱，单位涌水量0.003—0.235L/s.m，渗透系数0.28—1.06m/d。
（6）．第四系河谷冲积层
位于河谷两岸一、二级阶地及河漫滩，厚度0.60—11.31m，含水层为砂土和砾石层，厚度0—6.0m，单位涌水量1.21—9.47L/s.m，渗透系数5—22.4m/d，富水性强，十里河、口泉河河谷两岸因矿坑排水影响，冲积层潜水位变深，水量变小，两条河巨变为渗透性河谷。
水质类型为SO4·
HCO3—Ca.Mg型水，固形物895—1083mg/L，总硬度38—40.5德国度，PH值7.1—7.9。
2、矿井充水条件：
（1）、地表水：
井田内地表水体不发育，仅发育一些东西向的沟谷。
沟谷的最大切割深度达60m，沟谷两侧及谷底基岩裸露。
除雨季外，这些沟谷均干涸无水。
里南沟是井田内最大的一条沟谷，由井田东南方向经过主、副井后向西延伸，长约3km，汇水面积6.9（km2）。
洪水期水位猛涨，1985年7月曾淹没高2.5m，断面为8.66m2的主涵洞。
除此之外其它沟谷汇水面积都比较小。
（2）、井田内的含水层与隔水层：
大同组地层岩性变化大，由粉砂岩、中、细粒砂岩、粗砂岩、砾岩及煤层组成。
粉砂岩和细砂岩胶结致密、孔隙度小，为隔水层。
中、粗粒砂岩和砾岩胶结较差，孔隙度大，渗透性好，单位涌水量为0.000463L/s·
m，渗透系数为0.00104m/d，为弱含水层，在煤峪口向斜轴部含水性增大。
大同组地层主要有七层中、粗粒砂岩层，由上而下分别是：
第一层为3号煤层老顶，厚3.00—36.52m。
第二层位于4号煤和8号煤层之间，厚2.63—30.66m，第三层厚1.20—22.06m，分布于8号和9号煤层之间。
第四层位于10号和11号煤层之间，厚3.00—36.65m。
第五层分布于11号与12号煤层之间，厚6.93—20.00m。
第六层位于12号与14-2号煤层之间，厚1.55—8.31m。
第七层是14-2号和15号煤层之间的中、粗粒砂岩，厚2.25—13.83m。
此外在15号煤之下还广泛分布一层中粗粒砂岩和含砾砂岩。
3、充水因素分析：
井田内地表水体不发育，仅发育一些东西向的沟谷，除雨季外平时均干涸。
里南沟为最大的一条沟谷，一般干涸或细流（矿井排出污水或民用污水），雨季才有洪水暴发。
本矿井既无大的地表水体又没有长流水，再者有村庄、矿界等保安煤柱的存在，地面有防洪堤坝的拦堵，因此，地表水一般不会补给井下。
本井田属大陆性半干旱气候，年降水量348.9—491.2mm，降水量主要集中在7、8、9三个月，占全年降水量的70%以上，区内沟谷发育，地表植被稀少，有利于大气降水的排泄，只有一小部分沿裂隙流入大同组煤层采空区补给井下积水；
现采的大同组煤系地层为不含水或弱含水层，12号煤层至K11砂岩裂隙水为井下的主要充水因素，但其含水性较弱，对井下补给量不大。
据四十多年来的生产证明，矿井充水水源主要是风化裂隙水，其次为层状裂隙水，但含水性均较弱，对井下补给量不大。
矿井水源则是老窑或采空区积水。
断层虽多但其破碎带大部分不宽且紧密，为不导水或半导水断层，充水水源通过岩层孔隙、裂隙、节理，个别断层破碎带以淋滴水形式进入井下，不足以给生产造成危害，但人工通道，采空冒落带则多是老窑积水和采空区积水突入井下的通道，应加强监控与排放。
综上所述，本井田水文地质条件属简单。
4、矿井涌水量预算：
该矿井下涌水主要来自采空区积水和顶板孔隙水，主要补给来源是大气降水。
断层裂隙、开采裂隙以及封闭不良的钻孔是地下水的良好通道。
本井田共打专门水文地质孔2个。
一为49351孔（旧孔号白17），终孔深度544.07m，终孔层位为奥陶系下统，其主要用于奥陶系、石炭系、侏罗系永定庄组含水层的抽水试验；
另一为49353孔（旧孔号白22），终孔深度579.41m，终孔层位太原组，用于大同组含水层抽水试验。
49353号孔，水位深度89.00m，抽水2次。
采用计算公式为：
渗透系数K=0.73Q（lgR—lgr）/（2H—S）/S
影响半径R=575S（HK）1/2
抽水试验及计算结果如下：
第1次：
S1=30.15mQ1=0.0145L/s
K1=0.009m/dR1=13.141m
q1=0.000481L/s·
m
第2次：
S2=48.95mQ2=0.0218L/s
K2=0.000119m/dR2=24.684m
q2=0.000445L/s·
由涌水量与采出量之比所得到的含水系数（K），其最大为K=0.590m3/t，最小为K=0.253m3/t，平均0.346m3/t。
因此，采用该含水系数利用富水系数比拟法能很好地预测以后的矿井涌水量。
采用的计算公式为：
矿井涌水量Q=K×
T（矿井日产量）
若矿井年产量稳定在120万吨，其矿井涌水量预计最小为1546m3/d，最大为3606m3/d。
5、矿井主要水害及其防治措施：
本矿井在生产过程中受水害影响不大，由于本矿井水害主要是采空区积水，所以防治水工作应该围绕预防、治理采空区积水而进行，具体应做好以下工作：
对于回采过程中遇到封闭不良的钻孔或顶板含水可能较大的地段时，要进行预测、预报，做好防治水工作。
配齐、备足排水设备。
四、其它开采技术条件：
1、顶底板条件：
3号煤层：
伪顶由灰—灰黑色砂岩组成，厚0.05—0.50m。
直接顶为灰白色—灰色粉砂岩、细砂岩互层，发育水平层理和波状层理，在煤层被冲刷处，顶板岩性有时为中、粗粒砂岩，厚2—5m。
老顶为灰白色粗粒砂岩，厚8—15m。
底板岩性为灰黑色粉砂岩，厚0.50—2.0m。
2、瓦斯、煤尘和煤的自燃：
（1）、瓦斯:
瓦斯最大涌出量为1.43m3/日吨，一般情况下均小于1m3/日吨，本井田瓦斯含量低，除与煤层本身特性有关外，与煤层埋藏深度及裂隙发育好有关。
（2）、煤尘:
煤尘爆炸指数为39%，层爆炸危险的煤层。
（3）、煤层的自燃性:
本井田的煤层具有自燃发火的危险，发火期一年～一年半。
3、环境地质:
本井田位于大同煤田南西部，属黄土高原，地貌类型为平缓的丘陵地形，地表黄土覆盖广泛，基岩出露较少，煤层中的有害无素对环境的影响甚微。
区内沟谷发育，洪水排泄较畅通，黄土下伏基岩面较平整，地表岩体相对稳定，大面积滑坡的可能性不大，但坍塌现象可能发生。
本区大面积的开发，特别是采用先进的回采工艺，势必导致保护煤柱的留设大量减少，造成顶板岩层大面积垮落，从而引起地表塌陷裂缝，应引起重视。
此外，随着煤层的不断开采，地表煤矸石的堆放及煤尘飘散，可能对区内土质和空气造成一定污染，坑下水和生活废水的排放，也可能造成地表水及土质污染。
因此，在今后生产的同时，应做好以下防治措施：
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