吴四圪堵煤矿矿井初步设计 毕业设计.doc

-1- 毕业设计（论文） 说明书题目 吴四圪堵煤矿初设 thesis topic wu four mound stop up at the beginning of the coal mine to suppose 2009 年 6 月 10 日 学 生 姓 名 所 在 院 系 矿业工程学院采矿系 专 业 班 级 采矿工程 0501 导师姓名 -2- 太 原 理 工 大 学 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书 毕业设计（论文）题目： 吴四圪堵煤矿矿井初步设计 毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 毕业设计要求： 毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，其目的是使学生运用大学阶 段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专业范围的某一课 题进行较深入的研究，以培养和提高学生分析和解决实际问题的能力，是学生 走上工作岗位前进行的最后一次综合能力训练，也是对一个未来采矿工程技术 人员的基本训练。 毕业设计采用矿井开采设计一般部分与专题论文相结合的方式，以一般部 分为主，专题部分为辅。 一般部分：主要是实习矿井的开采设计，即假拟实习矿井为开发井田，按 其原始条件进行新井初步设计。为了培养学生能力，并考虑教学要求，时间， 学生现有实际水平等因素，其某些要求与设计院进行的矿井设计有所区别，巷 道布置，采煤方法，通风安全等都要借鉴矿井生产以来的经验，有些部分则加 以必要的简化或删减，一般部分的要求，按本大纲规定的内容遵循国家有关方 针，政策进行。 -3- 专题部分：事先有老师或学生本人提出题目，在毕业实习的同时搜集专题 资料，并于实习结束前编出专题提纲及进行计划。学生通过调研，阅读有关文 献资料，进行专题研究，编写论文。由于时间较短，专题要求不宜太高，主要 是进行科学研究能力的初步训练。 如学生所实习矿井条件复杂，需花费较多时间进行一般部分的设计，经指 导教师同意，报教研室批准，可减免专题部分，个别学生实习期间专题确实有 较为深入进展或特殊需要，只做专题而不做一般部分的，亦由指导教师同意后 报教研室批准。 第 2 页 第 3 页 -4- 毕业设计（论文）主要内容： 毕业设计（论文）主要内容： 设计内容以矿井开拓方式，采区巷道布置，回采工艺及矿井通风与安全为 主。掌握矿井生产布置得各个还节，树立明确的矿井生产系统全貌。 根据矿井原始资料确定井田境界，可知矿区面积为 38.3641km2，矿井的地 址储量为 2.3456 亿吨，矿井的工业储量为 2.3282 亿吨，矿井的设计可采储量 为 1.5998 亿吨。矿井设计工作制度为四六制，即三采一准。矿井生产能力为 240 万吨/年，服务年限为 51.3 年。根据煤层埋藏及煤层数目确定井田开拓方 式为立井单水平开拓，整个矿井划分为四个采区，主，副立井各一个，回风立 井布置两个。矿井巷道断面设计时尽量采用煤巷，所以运输大巷，轨道大巷， 回风大巷均采用煤巷，运输顺槽，回风顺槽也采用煤巷。 根据矿井的具体条件，采煤方法选为综合机械化开采，工作面长 200 米， 采煤机型号为 mgty400/930-3.3d 型的双滚筒采煤机，采区回采率为 75，工 作面回采率为 82.25，采掘比为 1：2。井下运输均采用皮带运输，实现连续 出煤，矿井提升主井采用 1200mm 皮带提升，副斜井采用无轨胶轮车提升。矿井 通风选用抽出式，中央并列式通风。最后为经济部分，对整个矿井的费用进行 初期预算，使设计更合理规范。 学生应交出的设计文件（论文）： 毕业设计说明书北方能源股份有限公司吴四圪堵煤矿初步设计说明书 -5- 图纸共七张包括： 1. 井田开拓平面图（1：10000） ； 2. 井田开拓剖面图（1：5000） ； 3. 井巷断面图（1：50） ； 4. 回采工作面详图（1：100） ； 5. 采区巷道布置及采掘机械配备平面图（1：2000） ； 6. 采区巷道布置剖面图（1：2000） ； 7. 通风立体图（示意） ； 第 3 页 -6- 主要参考文献（资料）： 煤矿开采学 矿上固定机械及运输设备 通风与安全 中国采煤方法图集 煤矿矿井采煤设计手册 （上，下册） 煤炭工业矿井设计规范 煤矿安全规程 煤炭井下工程概算 专业班级: 采矿工程 0501 学生姓名： 赵晓卫 要求设计（论文）工作起止日期： 2009.2.24-20089.6.15 指 导 教 师 签 字： 日 期： 教 研 室 主 任 审 查 签 字： 日 期： 系 主 任 批 准 签 字 ： 日 期： -7- 前 言 本设计说明书严格按照采矿工程毕业设计的大纲要求，以吴四圪堵煤层 240t/a 矿井初步设计为题，进行了全面的设计实践。 设计充分应用了采矿工程专业课程所学的基础知识，并大量参考了相关的设计文 献，通过本次设计加深了对采矿工程特性的理解，对今后工作实践中编写采矿技术文 件，包括煤矿设计说明书、作业规程等，以及绘制矿井设计图纸都有很大的帮助。可 以说这是一次准现实的矿井建设及生产的宏观设计，是采矿专业技能的零距离锻炼和 培训。 本设计的顺利完成，由矿业工程学院和采矿工程系提供了一切设计准备和完善工 作所需的环境和条件。特别感谢指导老师王开的细心辅导，为设计提出了许多很好的 建议，纠正了说明书、图纸等设计项目中的错误，为设计过程指明了方向，使得本设 计可以不断向前进行，直至完成。所以本设计的完成凝聚了指导老师的智慧和心血， 同时有教研组各位老师及各位同学的帮助和支持。在此一并致谢！ 赵晓卫 2009.6.10 -8- 吴四圪堵煤矿 240t/a 矿井初步设计 赵晓卫 (1 矿业工程学院 采矿工程 采矿 0501 班 山西省 太原市 030024) 【摘 要】 本次设计开采吴四圪堵煤矿 6#煤层，煤层厚度平均为 6.08m 。据井田外围 资料调查该井田为低瓦斯矿井，煤层瓦斯涌出量平均为 0.01m/t ， 。煤层均有 爆炸危险性。煤的自然倾向等级为不易自燃。根据矿井涌水量预测，该矿井正 常涌水量为 2200m/d 。 吴四圪堵井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗县高头窑镇吴四圪堵村，该 区距包头直线距离约 80km，距达拉特旗政府所在地约 60km，东距包神铁路 40km。 井 田内地形比较简单，村与村之间均有简易公路相联，可通行卡车。所以工业广 场的位置位于吴四圪堵村附近，采用斜井开拓，主井、副井及风井的断面分别 为 12.3m 、 17.3m 、 14.3 m。开拓方案一与开拓方案二对于前期的开采基本 相同，不同的是在后期开采时，二方案比一方案多留了些三角煤，而一方案巷 道比二方案稍长，综合考虑选择方案一。矿井达产时的首采工作面位于一号盘 区，该盘区划分为 9 个条带，工作面长度为 200m，推进长度为 2679m ，回采工 艺采用后退式、综合机械化放顶煤采煤法，采用 “四六制 ”作业制度。 矿井通风采用抽出式通风，矿井总风量为 91m/s ，容易时期和困难时期的 风阻分别为 1118pa 、 2126pa 。通风机的型号为 fbcdz-8-23b 防爆对旋轴流通风 机，风量范围为 50-180 m3/s ，风压范围为 300-3300pa. -9- 【关键词】 矿井开拓、采煤方法、综合机械化放顶煤。 -10- wu four mound stop up coal mine 240t/a mine pit preliminary design zhao xiaowei (1 mining industry engineering college mining engineering to mine 0501 class of shanxi province taiyuan 030024) abstracts: this design mines wu four mound to stop up the coal mine 6# coal bed, coal bed thickness is equally 6.08m.according to the well field periphery material investigates this well tian weidi the gas mine pit, the coal bed gas gushes out the quantity is equally 0.01m/t.the coal bed has the explosion hazard.coal propensity rank for not easy spontaneous combustion.wells up the water volume according to the mine pit to forecast that, this mine pit wells up the water volume is normally 2200m/d. wu four mound stop up the well field to be located inner mongolia autonomous region erdos dalat banner gao touyao town wu four mound to stop up the village, this area is apart from baotou straight distance approximately 80km, is apart from dalat flag government locus approximately 60km, east is apart from package of god railroad 40km.in the well field the terrain quite is simple, between the village and the village has the simply-built road to unite, right of way truck.therefore the industry square position is located wu four mound to stop up nearby the village, uses the slant hole development, the main well, the vice-well and the air shaft cross section respectively is 12.3m, 17.3m, 14.3 m.the development plan one with the development plan two regarding earlier period mining basic same, different is when the later period mining, two plans have kept the triangle coal much compared to a plan, but a plan tunnel is slightly longer than two plans, overall evaluation choice plan one.the mine pit reaches produces when the head to pick the working surface to be located an index dial area, this panel division is 9 bandings, the working surface length is 200m, the advancement length is 2679m, returns to picks the craft to use the backlash -11- type, the synthesis mechanization puts goes against the coal mining coal law, the use “46 systems” the work system.picks the depletion region to use cross all falls the law management roof. mine ventilation uses extracts the type to ventilate, the mine pit total amount of wind is 91m/s, the easy time and the rough period wind resistance respectively is 1118pa, 2126pa.the ventilator model is the fbcdz-8-23b explosion-proof to the pivot circulation air blower, the amount of wind scope is 50-180 m/s, the wind pressure scope is 300-3300pa. keywords: the mine pit development, the mining coal method, the synthesis mechanization put go against the coal. -12- 目 录 前 言 7 第一章井田概述和井田地质特征 15 第一节 矿区概况 15 一、 矿区地理位置及交通条件： .15 二、 矿区的工农业生产建设概况： .15 三、 矿区电力供应基本情况： .15 四、 矿区的水文简况： .16 五 、 矿区的地形与气象： .16 第二节 井田地质特征 17 一、地质构造 .17 二、井田的水文地质概况： .21 第三节 煤层的埋藏特征 24 一、煤层的赋存特征 .24 二、煤层围岩性质 .26 三、煤的性质及品种特征 .26 第二章 井田境界与储量 31 第一节 井田境界 31 一、井田边界的描述。 .31 二、井田长度及面积 .32 第二节 地质储量的计算 32 一、资源/储量级别划分 .32 二、储量计算参数的确定 .32 三 、可采储量的计算 .33 第三章 矿井工作制度及生产能力 34 第一节 矿井工作制度 34 第二节 矿井生产能力及服务年限。 34 第四章 井田开拓 35 第一节 井田开拓方的确式定 35 一、影响矿井开拓部署的因素： .35 -13- 二、井口及工业场地位置的选择 .36 三、井田开拓方案的确定 .37 四、水平划分及标高 .39 五、大巷布置 .39 六、采区划分及开采顺序 .39 第二节 井筒 40 一、井筒形式 .40 二、井筒个数 .41 三、井筒布置及装备 .41 第三节 井底车场及硐室 43 一、井底车场 .43 二、主要硐室 .43 第五章 采取装备及设备 44 第一节 采煤方法 44 一、开采技术条件 .44 二、采煤方法的选择 .45 三、工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型 .50 第二节 采区布置 53 一、首采区概况 .53 二、采区方案比较 .54 三、采区尺寸 .55 四、采区巷道布置 .55 第三节 采区运输及其它装备 55 一、煤炭运输系统 .55 二、辅助运输系统 .56 三、通风系统 .56 四、排水系统 .56 五、其它技术装备 .56 第四节 巷道掘进 57 一、巷道断面和支护形式 .57 二、巷道掘进指标 .57 三、掘进工作面个数 .57 四、掘进机械配备 .57 -14- 五、巷道支护 .58 六、煤流运输设备选型 .58 第六章 辅助运输及设备 .59 第一节 辅助运输方式的选择 .59 第二节 辅助运输量及其运距的估算 .59 第三节 防爆无轨胶轮车运输设备的配置 .60 第七章 矿井主提升与排水 61 第一节 矿井主提升系统 61 第二节 排水设备 62 一、设计依据 .62 二、方案比选 .63 三、主排水管路选择 .63 四、电气设备 .63 五 、 井 底 水 仓 布 置 及 容 量 .64 第八章 通风与安全 64 第一节 矿井通风概况 .64 一、瓦斯 .64 二、通风方式和通风系统的选择 .64 三、井下通风设施及构筑物布置 .64 四、矿井逃生途径 .65 第二节 矿井风量计算 67 第三节 风量分配 70 第四节 计算负压及等积孔 70 一、 负压计算 .70 二、矿井等积孔计算 .72 第五节 通风设备及反风 73 第六节 矿井通风系统的合理性、可靠性和抗灾能力分析 75 一矿井通风方式 .75 二、矿井安全措施 .76 三其它安全保证措施 .76 第七节、井下消防、洒水（给水）系统 .77 一水源及管道布置 .77 -15- 二 井 下 消 防 .78 三 井 下 防 尘 洒 水 78 四管材选用及管道规格 .79 第八节 防爆措施 80 第九节 隔爆措施 80 一、隔爆措施 .80 二、隔爆水棚 .80 第十节 井下灾害预防 82 一、瓦斯灾害的预防 .82 二、粉尘的防治 .83 三、防火措施 .83 四、水灾防治 .84 五、顶板灾害防治及装备 .84 第九章 技术经济 87 第一节 劳动定员及劳动生产率 .87 一、劳动定员： .87 二、劳动生产率： .87 第二节 矿井投资概算 88 一、投资范围 .88 二、编制依据 .88 三、概算投资及构成： .89 第三节 矿井设计生产成本 90 第四节 主要技术经济指标 92 第十章 建井工期 95 第一节 建井工期 95 一、项目实施前期工作 .95 二、矿井建设方式 .95 三、项目实施进度安排 .96 第二节 产量递增计划 97 参考文献 98 -16- 第一章井田概述和井田地质特征 第一节 矿区概况 一、 矿区地理位置及交通条件： 吴四圪堵矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市，行政区划属于鄂尔多斯市达拉特旗 高头窑镇吴四圪堵村管辖，其地理坐标为： 东经： 10938001094545 北纬： 400630 401145 在井田西北部有吴四圪堵村，有乡村级公路通过。规划的高等级公路（解柴公路） 和铁路将从该处通过，建成后交通便利。该区距包头直线距离约 80km，距达拉特旗 政府所在地约 60km，东距包神铁路 40km，目前有小路相通 。 二、 矿区的工农业生产建设概况： 本区的农业受当地地理与经济状况的限制，基本以传统的耕作方式生产，且由 于水土流失严重、土地贫瘠，农业生产较落后。 本区的经济以采矿业为主，服务业为辅，随着南部紧邻的东胜煤田的大规模开发与 近几年煤炭市场的进一步好转，当地的经济也呈向上走势。矿区南部有许多大、中、 小型矿井开采，许多从事传统农业的农民也加入到煤炭采掘的工作中，成为煤炭工 人，农业剩余劳动力不多。 三、 矿区电力供应基本情况： ： 在矿井东面约 30km 处已有 110kv 草原变电站。在矿井南偏西约 20km 处电的 高头窑拟建一座 110kv 变电站。本矿两回电源线路分别引自 110kv 草原变站和拟建 的高头窑 110kv 变电站。 -17- 四、 矿区的水文简况： 区内供水水源来自井田西北的水多湖川潜水，日供水量为 47131t，可满足井田将 来的生产与生活用水。矿井建成后，需在水多湖川沟内筑坝拦水或打深水井，以满足 将来煤矿生活与生产用水之需。目前，建设单位已完成了水资源勘查，水源地位置在 工业场地西南直线距离约 6.5km 处，位于水多湖川的西岸。共施工水源井四眼，单井 出水量 7001000m 3/d,水量可靠。 五 、 矿区的地形与气象： 本区为鄂尔多斯黄土高原的一部分，为库布其沙漠中段南缘，区内地形起伏不 大,地面大部分被风积砂覆盖,形成典型的堆积地貌，只在沟谷和较高峰上有基岩出露 。 由于受水流风蚀等影响，区内沟谷纵横交错，沟谷呈树枝状，比较发育。区内地 形基本呈东南高、北西低形态，最高处位于井田南部边界石山子，海拔标高 1322.5m；最低处位于井田北部边界线水多湖川沟内，海拔标高 1129.6m；最大高差 192.9m。沟谷发育，地形起伏较大，属典型的高原侵蚀性丘陵地貌特征。 本区属于大陆性干旱气候，夏季温热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差较大，年 平均气温 5.48.8，最高气温 39.5，最低气温-36.3，一般结冰期为每年十月至 翌年四月，最大冻土深度 1.33m，降雨最多集中于 79 月,占总降水量的 6070%, 年 总降水量为 230.2544.1mm，年总蒸发量为 1875.02657.4mm，是降雨量的 58 倍， 常发生春旱。春季多风，冬季主导风向、全年主导风向均为西北风。 -18- 第二节 井田地质特征 一、地质构造 （一） 井田所属的位置： 本区地层区划属于华北地层区鄂尔多斯地层分区，地层由老至新有震旦系、石炭 系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系以及第四系。其中石炭系为本区的含 煤地层。 表 1-2-1 区 域 地 层 表 地层单位 地层厚度 岩 性 特 征 第四系 全新统 050 q4：风积细砂，残坡积沙砾，次生黄土，冲洪积砂砾层，以及现代湖泊沉积物。不整合接触于一切老地层之上。 第三系 上新统 0100 n2：底部为浅红、灰红色中细砾岩；顶部为粉红、浅红色砂 质泥及泥沙，未成岩，含有丰富的钙质结核。与下伏地层为 不整合接触。 上侏 罗下 白垩 志丹群 10380 j3-k1zh：下部为紫红色砂质泥岩、泥岩；中部为深灰、 灰黑色砾岩；顶部为浅红、粉红、灰白色相间的粉砂岩，砂 质泥岩。结构松散，厚度变化较大。与下伏地层为不整合接 触。 侏罗系 中下统 120220 延安组(j 1-2y)：岩性为灰绿、灰色粉砂岩、砂质泥岩及 煤层，沉积不稳定，结构较松散。与下伏地层为假整合接触。 上统 0151 延长组(j 3y)：岩性上部为紫红色泥岩；下部为灰绿色粗粒砂岩。与下伏地层为不整合接触。 中统 0380 二马营组(t 2er)：岩性上部灰为灰白色、灰绿色粗砂岩， 局部夹薄层紫红色粉砂岩，下部为紫红色、棕红色粉砂岩、 泥岩。与下伏地层为整合接触。 40 和尚沟组(t 1h)：上部为紫红色细粒砂岩、砂质泥岩，局 部夹薄层粗砂岩；底部为灰红色、灰白色含砾砂岩。与下伏 地层为整合接触。 三叠系 下统 220 刘家沟组(t 1l)：顶部为薄层含砾粗砂岩，下部为灰绿色、 紫红色粗粒砂岩、粉砂岩，局部夹薄层泥岩。与下伏地层为 不整合接触。 二叠系 上统 200 石千峰组(p 2sh)：黄绿色、灰绿色含砾粗砂岩。与下伏地层为整合接触。 -19- 150 上石盒子组(p 2s)：灰绿色、紫红色砂质泥岩、粉砂岩及灰绿色中粗粒砂岩为主。与下伏地层为整合接触。 100 下石盒子组(p 1x)：灰色、灰白色粉砂岩、砂岩与紫红色 泥岩、砂质泥岩互层，含丰富的化石。与下伏地层为整合接 触。下统 050 山西组(p 1s)：上部岩性为深灰色砂质泥岩、粉砂岩，中 间夹灰褐色铝土质岩及不稳定的煤层；下部为灰白色粗中 粒砂岩。与下伏地层为整合接触。 石炭系 上统 20130 太原组(c 2t)：为一套灰色中、粗粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，中间夹灰色泥岩及煤层。与下伏地层为不整合接触。 震旦系 200 由一套浅灰色变质岩系组成。 （二） 勘探程度： 勘工作采用钻探为主，测井、地震及采样测试等手段密切配合的综合勘探的方法 是正确的，工程质量良好。 1、查明了本区总体构造为一走向近东西，向南倾斜的单斜构造，具宽缓的波状 起伏，倾角较小，为 35左右，w2-1 号孔附近由于断层的作用，煤层倾角可达 60。井田东南部边缘有三条断层，均为逆断层，为数较少，将井田东南部局部地段 的煤层断开，无岩浆岩侵入，构造类型属于中等构造类型。 2、详细查明了可采煤层的层位、厚度变化及可采范围。 3、详细查明了可采煤层的煤类、煤质特征、工艺性能，并做出了相应的评价。 4、详细查明了区内水文地质条件、预算了先期开采地段的涌水量为 q=2238m3/d，涌水量较小，并对工程地质及环境地质做出了评价。 5、对煤层瓦斯、自燃趋势、煤尘爆炸危险性等开采技术条件做出了评价。 6、通过勘查，对稀有元素的采样测试结果得知：煤中镓、锗、钒的含量均未达 到工业品位。区内基本无其它有益矿产可利用。 7、地温：本区地温梯度为 0.100.50/100m，无地温异常。 -20- 8、估算了各可采煤层各类型保有资源储量，其中探明的（331）资源储量 11670 万吨、控制的（332）资源储量 1546 万吨、推断的（333）资源储量 10240 万吨，保有 资源储量总计为 23456 万吨。 总之，勘探工作采用了钻探为主，附以二维物探的综合勘探方式，取得了较详实 的地质资料，达到了勘探目的；报告文字、图纸内容丰富，能够满足矿井可研及初步 设计的要求。 （三） 地质层位的概述： 1、井田地层 区内地表大部被第四系风积砂覆盖，基岩仅在较高的地段及沟谷中零星出露，根 据钻孔揭露与野外观察，矿区地层由老至新叙述如下: a、震旦系（z） 出露于井田以东的石哈拉沟一带，井田内无出露，仅在钻孔中揭露，揭露最大厚 度为 123.49m，岩性为石英岩、变质石英岩、含砾石英砂岩、硅质条带大理岩等组成。 具明显的陆源沉积特征。 b、石炭系上统太原组（c 2t） 出露于井田以东的石哈拉沟一带，井田内无出露，仅在钻孔中揭露，为本区的含 煤地层，岩性为黄褐色、灰黄色长石石英砂岩，灰色、灰黑色、紫红色泥岩，粘土岩 及煤层。为陆相沉积，岩性、岩相变化较大，厚度比较稳定，含 2 个煤组，即 4、6 号 煤组，可以对比成层的煤层为 2 层。该组地层厚度由东南向西北逐渐变薄，直至缺失， 是由于遭受后期剥蚀所致。 在煤层上部采得化石，经鉴定为 taeniopteris sp.，taeniopteris muiltineruis 。故其时代确定为晚石炭世。 -21- 该组地层厚度为 16.3594.63m，平均 54.78m。与下伏地层呈不整合接触。 c、三叠系中统二马营组（t 2er） 在井田的东南部赋存并出露，区内东南部钻孔中也有揭露，大部地区遭受后期剥 蚀而缺失。岩性上部为灰白色、灰绿色粗砂岩，局部夹薄层紫红色粉砂岩；下部为紫 红色、棕红色粉砂岩、泥岩，胶结松散，局部夹灰绿色粗粒砂岩薄层。 该组地层厚度为 23.05404.45m，平均 171.49m。与下伏地层呈假整合接触。 d、上白垩下侏罗统志丹群（j 3-k1zh） 在井田内零星出露，区内所有钻孔中均揭露，上部为一套砖红、粉红色为主，间 夹蛋青、灰绿等杂色含砾砂岩、粉砂岩及泥岩互层。韵律分选明显，具大型斜交层理。 中部为紫红、灰绿色相间的细砂岩及砂质泥岩互层，具水平层理。 下部为一套杏黄、棕红色成份复杂的砾岩沉积，中夹棕红色、黄绿色、灰白色砂 岩条带。主要成分为花岗岩、花岗片麻岩、石英岩、安山斑岩等组成。分选、磨圆一 般，砾径最大 50cm，最小 1cm，一般 510cm。泥质、砂质胶结，松散，孔隙大，具 大型斜层理及交错层理。 该组地层厚度为 47.27339.34m，平均 174.55m。与下伏地层呈不整合接触。 e、第四系（q） 为洪积、残坡积之松散砂粒、泥砂及风积砂。厚度不一，钻孔揭露厚度为 1.5049.51m，平均为 14.10m，广泛分布于区内地表，据地质填图及钻孔资料分析， w22 号孔一带松散层覆盖较厚，厚度变化基本无规律 本区总体构造形态基本为一走向近东西，向南倾斜的单斜构造，具宽缓的波状起 伏，倾角较小，为 35左右，w2-1 号孔附近由于断层的作用，煤层倾角达 60。 -22- 综上所述：区内岩层产状平缓，沿走向和倾向均发育宽缓的波状起伏，构造类型 属于中等构造类型。 本区构造中等，无岩浆岩侵入。 本区第四系松散层广泛分布，地形切割比较强烈，冲沟发育，地表植被稀少，水 土流失严重。据调查，区内未发现大的滑坡、塌陷等不良工程地质现象，雨季也不易 发生泥石流，但洪水携带泥沙量较大。经钻探施工、地球物理测井，对钻孔内岩石、 煤层、地下水及地表水的采样测试、化验等，均未发现放射性异常及大量有害气体。 二、井田的水文地质概况： （一）地层含水层的情况： （1) 概况 吴四圪堵井田属半干旱、半沙漠大陆性气候，夏季炎热，冬季寒冷，昼夜温差较 大，年平均气温 5.48.8，最高气温 39.5，最低气温-36.3，一般结冰期为每 年十月至翌年四月，最大冻土深度 1.33m，降雨最多集中于 79 月,占总降水量的 6070%,年总降水量为 230.2544.1mm，年总蒸发量为 1875.02657.4mm，是降雨量 的 58 倍，常发生春旱，春季多风。 区内地形起伏不平,最高处位于井田南部边界石山子，海拔标高 1322.5m；最低 处位于井田北部边界线水多湖川沟内，海拔标高 1129.6m；最大高差 192.9m。地表大 部分被风积砂覆盖,形成典型的堆积地貌，只在沟谷和地形较高处有基岩出露。由于强 烈的向源侵蚀作用，致使区内冲沟极为发育，多呈树枝状分布。最大的沟谷为水多湖 川，由本区西南部向中北部延伸至区外，在本区范围内，标高为 1129.61210.2m， 最高洪水位标高 11321213m，实测流量 0.31740.5455m 3/s（观测地点：大路壕村、 奎洞沟沟口 2005 年 5 月 29 日） ；其次为奎洞沟、黑塔沟、天棉沟，均为水多湖川的支 沟，属季节性沟溪，一般旱季干涸无水或有少量溪流，雨季可形成洪水，也是排泄本 -23- 区地表水和地下潜水的主要通道。区内水库、泉水稀少，水井零星分布，出水岩层均 为第四系松散层。 （2) 含隔水层特征 松散层类含隔水层特征 第四系（q）:分布广泛，主要由全新统、更新统的冲洪积、风化残坡积及风积 砂组成。风积砂主要分布于各大沟谷边坡及地形平缓处，由于受风力作用，经常无规 律移动，堆积成砂垅或砂丘，矿物成分多为石英颗粒。冲洪积分布于各大沟谷中，岩 性上部为不规则的卵石、砾石及砂土层；下部为不同粒度的砂砾石层。冲洪积含少量 孔隙潜水，风积砂一般不含水，为透水层，在沟掌及地形低洼处有水渗出，流量一般 小于 0.01l/s。整个第四系厚度约 050m，一般 14m 左右，该层可直接接受降雨补给。 碎屑岩类含隔水层特征 a、上侏罗下白垩统志丹群（j 3k 1zh）：分布广泛，钻孔揭露厚度 47.27406.16m，平均 177.76m。 上部为一套砖红、粉红色为主，间夹蛋青、灰绿等杂色含砾砂岩、粉砂岩及泥 岩互层。韵律分选明显，具大型斜交层理。该层含砾砂岩为相对含水层，泥岩隔水性 能较好。 中部为紫红、灰绿色相间的细砂岩及砂质泥岩互层，具水平层理。细砂岩为相对 含水层，砂质泥岩隔水性较好。 下部为一套杏黄、棕红色成份复杂的砾岩沉积，中夹棕红色、黄绿色、灰白色砂 岩条带。主要成份为花岗岩、花岗片麻岩、石英岩、安山斑岩等组成。分选、磨圆一 般，砾径最大 50cm，最小 1cm，一般 510cm。泥质、砂质胶结，松散，孔隙大，具 大型斜层理及交错层理。该层含少量孔隙、裂隙水。 -24- b、三叠系中统二马营组（t 2er）：出露于黑塔沟的两侧一带，岩性上部为灰白色、 灰绿色粗砂岩，局部夹薄层紫红色粉砂岩；下部为紫红色、棕红色粉砂岩、泥岩，胶 结松散，局部夹灰绿色粗粒砂岩薄层。钻孔揭露厚度 0404.45m，平均 279.13m。 c、石炭系上统太原组（c 2t）：一为套灰色中粗粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，中 间夹灰色泥岩及 6 号煤层。厚度 16.35152.10m，一般 68.66m 左右，其中 6 号煤平 均厚度约 10.64m。含裂隙承压水，其中煤层本身局部含水性较好，但不均一。简易水 文观测区内少数钻孔漏水严重，水位在百米以下。本次 w126 号钻孔抽 6 号煤层底板以 上混合水，抽水结果：涌水量 0.0531l/s，单位涌水量 0.00222l/sm，水位标高 1174.65m，渗透系数 0.00078m/d。水质为 so4hco3-na 型水，矿化度 0.96g/l，属低 矿化度淡水；ph 值 7.88，属中性水。 d、上元古界震旦系（z）：由一套浅灰色变质岩系组成，主要有石英岩、白色细 晶大理岩、变质砂岩等，钻孔揭露厚度 039.58m，平均 8.85m。该层含少量裂隙承压 水，本次 w56 号钻孔抽 6 号煤底板以下及震旦系地层水，抽水试验结果：涌水量 0.0426l/s，单位涌水量 0.00168l/sm，水位标高 1174.65m，渗透系数 0.00414m/d。水质为 so4hco3-naca 型水；矿化度 0.88g/l，属低矿化度淡水；ph 值 7.5，属中性水。 （3) 矿床充水因素分析 本区气候干旱，降水稀少，年蒸发量是降水量的 58 倍，降水多集中在 7、8、9 三个月，且地形切割强烈，易形成集中排泄，渗入地下很少，地形、地貌均 不具备储水条件，不会造成矿井大量充水。 本区地层平缓，为单斜构造，地层倾角10，煤系地层为沉积碎屑岩，虽 各含水层或多或少含有裂隙水，但补给来源很贫乏。再加沟谷发育，切割较深，浅部 地下水多沿沟谷渗出。深部地层由于岩石胶结致密，节理、裂隙不甚发育，地下水排 -25- 泄不畅，形成了静水压力大，水头高，水量小，以静储量为主要储水条件的地下水， 故不能造成矿井大量充水。 震旦系岩层虽然裂隙发育，含有承压裂隙水，但据抽水试验资料，该层含水 较弱，且在本区埋藏较深，再加太原组底部砂质泥岩、泥岩隔水性良好，在正常情况 下不易补给煤系地层。 本区构造中等，无岩浆岩侵入。据地震勘探资料， 本次勘查在 w108 号钻孔抽取断层混合水，抽水试验结果：终孔深度 508.56m,涌 水量 0.0694l/s,水位降深 40.53m，单位涌水量 0.00171l/sm，渗透系数 0.000781m/d，含水较弱。 区内无大的地表水体，黄河虽流经煤田北部，但距本区较远，经较多资料分 析，不会灌入矿区。 本区无生产小窑和老窑，不会因老窑积水带来充水隐患。 （二）井田涌水量的预算。 本区以往未做过抽水试验工作，勘探报告中 w126 号钻孔为专门水文孔，抽主要 可采煤层底板以上水，对本区先期采区进行矿井涌水量预算。 本次涌水量计算层段为 6 号煤底板以上地层，由于 6 号煤层埋藏较深，本区见 煤深度多在 200m 以下。故煤层以上岩层厚度大，含水层（以岩性划分，细粗粒砂岩、 含砾细粗砂岩、砾岩，包括煤层为相对含水层）及水柱高度也相应增大。上部地层 虽含有多层中、粗砂岩，一般不含水或含水微弱。但计算时难以详细区分哪层不含水, 所以全部按含水层统计，故涌水量计算结果有可能偏大。 预算算结果为：q=2200m 3/d。 -26- 第三节 煤层的埋藏特征 一、煤层的赋存特征 本区总体构造形态基本为一走向近东西，向南倾斜的单斜构造，具宽缓的波状 起伏，倾角较小，为 35 左右。 本组地层层位均较稳定，厚度变化较大，发育的煤层厚度较大，含煤性较好，含 煤 2 组，可以对比成层的为 2 层，即 4、6 号煤层，其中 6 号煤层区内大部可采，厚度 较大，4 号煤层零星可采。该组地层平均厚度为 68.66m，煤层总厚度平均为 10.64m， 可采平均厚度为 7.43m，含煤系数为 15.5%，可采含煤系数为 10.8%。 （一）4 号煤层 位于太原组（c 2t）上部，先期开采地段的中部发育，呈北东南西向展布，可采地 段为两个孤立的小块，面积分别为 1.18 及 0.50km2，全层煤厚为 0.251.80m，平均 为 0.73m，可采煤厚为 0.851.80m，平均 1.10m。煤厚在区中南部 w125 号孔附近最 厚，向四周变薄，煤层结构较简单，含夹矸 12 层，厚度为 0.250.70m，平均厚度 为 0.36m，为不稳定煤层的零星可采煤层。 4 号煤层顶板岩性为砂质泥岩及炭质泥岩，底板岩性为泥岩、砂质泥岩，夹矸岩 性为砂质泥岩及炭质泥岩。该煤层与 6 号煤层间距为 2.2529.3m，平均为 13.96m。 （二） 6 号煤层 位于太原组下部（c 2t）,区内大部可采，区内基本表现为一结构复杂的巨厚煤层， 煤层发育，区内基本可采，可采面积约为 31.14km2，煤层总厚为 0.5018.15m，平均 7.01m，可采厚度为 1.3518.50m，平均 6.08m。煤层东北部较厚，向西北、西南呈变 薄趋势，直至缺失，究其原因是由于志丹群地层沉积之前遭受剥蚀所致。在井田东南 部由于断层的作用，将煤层断开，由于断距较大，下盘煤层未揭露。 -27- 6 号复煤层结构极复杂，含夹矸一般 416 层，平均 12 层左右，资源储量估算 利用部分含夹矸 18 层，平均 4 层，大部可采，为不能进行分层对比的复煤层，煤层 稳定类型确定为较稳定煤层。 6 号煤层顶板岩性为砂质泥岩及炭质泥岩，底板岩性为泥岩、砂质泥岩，夹矸岩 性为砂质泥岩及炭质泥岩。 详见煤层特征一览表 1-3-1。 表 1-3-1 各煤层特征一览表 煤层总厚度 可采厚度 夹 矸 岩 性 煤层间距 最小最大 最小最大 最小最大 最小最大 煤 层 号 平 均 （m） 平 均 （m） 平均/层数 (m/层) 顶 板 夹 矸 底 板 平 均 0.251.80 0.851.80 0.250.70 4 0.73 1.10 0.36/1 砂质泥岩 炭质泥岩 砂质泥岩 炭质泥岩 砂质泥 岩 泥 岩 2.2529.30 0.5018.1 5 1.3518.1 5 0.062.15 13.96 6 7.01 6.08 0.39/4 砂质泥岩 炭质泥岩 砂质泥岩 炭质泥岩 砂质泥 岩 泥 岩 二、煤层围岩性质 4 号煤层顶板岩性为砂质泥岩及炭质泥岩，底板岩性为泥岩、砂质泥岩，夹矸岩 性为砂质泥岩及炭质泥岩。该煤层与 6 号煤层间距为 2.2529.3m，平均为 13.96m。 6 号煤层顶板岩性为砂质泥岩及炭质泥岩，底板岩性为泥岩、砂质泥岩，夹矸岩 性为砂质泥岩及炭质泥岩。 三、煤的性质及品种特征 -28- 煤层的结构，含夹石的情况。煤的硬度、容重、解理性。煤的含瓦斯性及沼气 等级。煤的自然性及自然发火期，煤尘的爆炸性及其爆炸指数。煤的工业分析、牌号 及其用途。 区内煤层表现为 2 个煤组，基本表现为 2 个复煤层，局部地段夹矸厚度大于煤分 层厚度，自上而下可以对比成层的为 2 层，即 4、6 号煤层，分述如下：本区煤呈深黑 色，条痕为褐黑色，光泽为光泽暗淡，沿层面丝炭集中呈丝绢光泽，参差状断口，偶 见贝壳状断口，内生裂隙不发育，硬度、比重、韧性均较大，层状构造。 煤的真密度和视密度见表 1-2-3。 表 1-3-3 真密度、视密度一览表 真密度（trd） 视密度(ard)（t/m 3） 煤层号 最小最大 平均 最小最大 平均 4 1.591.68 1.64 1.401.60 1.48 6 1.511.74 1.61 1.241.57 1.41 （2）煤岩特征 宏观煤岩特征 6 号煤层以暗煤、丝炭为主，二者呈薄的互层，含少量亮煤，常以透镜体及线理 赋存，煤岩类型为半暗及暗淡型。 显微煤岩特征 煤的有机组分中，丝质组含量最高，为 42.4%，次为镜质组，含量为 30.4%，再 次为稳定组与半镜质组，含量分别为 20.8%、6.4%。矿物杂质中粘土组分含量较高， 可达 25.2%，说明煤中灰分较高，且多为粘土质成分。根据中国地质科学研究院显微 -29- 煤岩分类方案，煤层均属微暗煤。 本区煤呈深黑色，条痕为褐黑色，光泽为光泽暗淡，沿层面丝炭集中呈丝绢光 泽，参差状断口，偶见贝壳状断口，内生裂隙不发育，硬度、比重、韧性均较大， 层状构造。 本地区煤层为低瓦斯， 4、 煤质及工业用途评价 水分 勘查区内可采煤层 6 号煤层水分（m ad）含量较小，原煤测值为 1.60%15.95%, 平均 7.49%，浮煤测值为 2.87%16.47%，平均 7.49%，原、浮煤变化较小。 4 号煤层水分（m ad）含量较小，原煤测值为 2.40%8.20%,平均 4.62%，浮煤测 值为 3.38%11.78%，平均 6.73%，原、浮煤变化较小。详见煤质特征表 1-3-4。 表 1-3-4 煤质特征一览表 煤层号 4 6 原煤 浮煤 原煤 浮煤 煤质指标 最小最大 平均 最小最大 平均 最小最大 平均 最小最大 平均 mad （%） 2.408.20 4.62 3.3811.78 6.73 1.6015.95 5.71 2.8716.47 7.49 ad（%） 8.6437.49 24.42 5.7413.85 8.64 6.4838.30 24.67 4.9015.60 8.32 工业分析% vdaf（%） 35.5141.64 37.99 37.5241.68 39.36 32.4645.13 38.42 36.3643.44 39.29 qgr.ad 17.8826.58 21.65 27.0427.69 27.38 16.6628.53 21.46 25.3629.36 27.32发热量 （mj/kg） qnet.ad 17.1623.44 20.36 22.8124.88 23.81 15.9627.59 19.90 23.1232.02 25.63 -30- qnet.d 17.6925.74 21.54 26.1726.87 26.51 17.3528.16 21.67 26.01