煤矿开采工程设计采矿工程专业毕业论文毕业设计木城涧矿1.5Mta新井设计

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 吕 长 国 学 号： 01050077学 院： 矿 业 工 程 学 院 专 业： 采 矿 工 程 论文题目： 木城涧矿1.5 Mt/a新井设计 专 题： 回采巷道复合顶板破坏机理与支护技术 指导教师： 职 称： 教 授 中国矿业大学毕业论文任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程05级 学生姓名 吕长国 任务下达日期： 年 月 日毕业论文日期： 年 月 日至 年 月 日毕业论文题目： 木城涧矿1.5 Mt/a新井设计毕业论文专题题目： 回采巷道复合顶板破坏机理与支护技术毕业论文主要内容和要求：院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计包括三个部分：一般设计部分、专题设计部分和翻译部分。一般部分为木城涧矿1.5 Mt/a的新井设计，木城涧煤矿位于北京市市门头沟区境内，交通十分便利。井田走向（东西）长平均约8.70 km，倾向（南北）长平均约3.53 km，井田水平面积为30.7 km2。主采煤层一层，即二槽煤层，平均倾角13.4，厚约3.38 m。井田工业储量为136.58 Mt，可采储量106.76 Mt，矿井服务年限为54.75 a。井田地质条件简单。表土层平均厚度15 m；矿井正常涌水量为100 m3/h，最大涌水量为200 m3/h；煤层硬度系数f=2.3，煤质牌号为无烟煤；矿井相对瓦斯涌出量为2.73 m3/min，属低瓦斯矿井；煤层无自然发火倾向，为类不易自燃煤层；煤尘无爆炸危险。矿井采用双平硐两水平开拓，采煤方法为走向长壁采煤法。大巷采用带式输送机运煤，辅助运输采用1 t固定箱式矿车。设计首采区采用采区准备方式，工作面长度195 m，采用一次采全高采煤法，全部跨落法处理采空区。矿井采用“三八”制作业，两班半生产，半班检修。日进7个循环，循环进尺0.6 m，日产量4466.89 t。矿井采用两翼对角式通风。通风容易时期矿井总需风量3324 m3/min，矿井通风总阻力856.2 Pa，风阻0.321 Ns2/m8，等积孔2.10 m2，矿井通风容易。矿井通风困难时期矿井总风量3324 m3/min，矿井通风总阻力1224 Pa，风阻0.459 Ns2/m8，等积孔1.76 m2，矿井通风中等困难。设计矿井的吨煤成本120 元/t。专题部分题目是回采巷道复合顶板破坏机理与支护技术。翻译部分是一篇关于采矿活动容易诱发矿震的论文，英文原文题目为：Triggering of Seismicity Remote from Active Mining Excavations。关键词：平硐；上下山开采；采区；倾斜长壁采煤法；两翼对角式ABSTRACTThis design can be divided into three sections: general design, monographic study and translation of an academic paper.The general design is about a 1.5 Mt/a new underground mine design of Mu-Chengjian coal mine. Mu-Chengjian coal mine lies in Mentougou, Beijing. the traffic is very convenient. Its about 8.70 km on the strike and 3.53 km on the dip,with the 30.7 km2 total horizontal area. The minable coal seam of this mine is only 2 with an average thickness of 3.38 m and an average dip of 13.4. The proved reserves of this coal mine are 136.58 Mt and the minable reserves are 106.76 Mt, with a mine life of 54.75 a.The geological condition of the mine is relatively simple. The normal mine inflow is 100 m3/h and the maximum mine inflow is 200 m3/h. It is anthracite coal spontaneous combustion tendency, and its a coal that has no dust explosion.This mine adopts opening up by adits with two mining level. The adopted coal winning method is longwall mining to the dip or to the rise. Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, and mine car to be assistant transport.Designed first mining district makes use of the method of preparation in mining area, the length of working face is 195 m, which uses fully-mechanized coal mining technology, and fully caving method to deal with goaf. The working system is “three-eight”,with two and half teams mining, and the other overhauling. Every mining team makes three working cycle, with seven working cycle everyday. Advance of working cycle is 0.6 m, and quantity of 4466.89 ton coal is makedeveryday.The mine makes use of diagonal ventilation method. At the easy time of mine ventilation, the total air quantity is 3324 m3 per minute, the total mine ventilation resistance is 856.2 Pa, the coefficient of resistance is 0.321 Ns2/m8, equivalent orifice is 2.10 m2. At the difficult time of mine ventilation, the total air quantity is about 3324 m3 per minute, the total mine ventilation resistance is 1224 Pa, the coefficient of resistance is 0.459 Ns2/m8, equivalent orifice is 1.76 m2. The cost of the designed mine is 120 yuan per ton.The monographic study is deformation and failure mechanism and roof timbering technique study on roadway of composite roof.The translated academic paper is about implications for stress measurement programs and numerical stability analysis of faults in mines. Its title is that Triggering of Seismicity Remote from Active Mining Excavations.Keywords：opening up by adits; up-dip and down-dip minging; strip district ; longwall mining to the dip or to the rise; diagonal ventilation目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.2 井田地质特征41.3 煤层特征132 井田境界和储量172.1 井田境界172.2 矿井工业储量192.3 矿井可采储量223 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限243.1 矿井工作制度243.2 矿井设计生产能力244 井田开拓274.1 井田开拓基本问题274.2 矿井基本巷道375 准备方式采区巷道布置465.1 煤层的地质特征465.2 采区巷道布置及生产系统475.3 采区车场选型设计516 采煤方法546.1 采煤工艺方式546.2 回采巷道布置647 井下运输667.1 概述667.2 采区运输设备选择677.3 大巷运输设备选择718 矿井提升738.1 概述738.2 主、副井提升739 矿井通风及安全技术759.1 矿井通风系统选择759.2 矿井风量计算799.3 全矿通风阻力计算849.4 通风机选型939.5 防止特殊灾害的安全措施9710 设计矿井基本技术经济指标100专题部分回采巷道复合顶板破坏机理与支护技术1021 引言1022 复合顶板巷道变形破坏机理1023 复合顶板巷道控制理论1134 复合顶板巷道控制技术1225 主要结论128参 考 文 献130翻译部分英文原文132中文译文155致 谢172一般部分中国矿业大学2009届本科生毕业设计第102页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 井田位置木城涧井田的开采所有权属于北京昊华能源股份有限公司，由中华人民共和国国土资源部授予采矿许可（采矿许可证）。木城涧煤矿位于北京西部山区，行政上隶属于北京市门头沟区大台地区，办公中心设在门头沟区木城涧。矿区地跨房山、门头沟两个区。开采中生代侏罗纪和古生代石炭二叠纪两个纪的煤层，为双纪井田。中北部为侏罗纪井田，南部为石炭二叠纪井田。木城涧坑过去主采石炭二叠纪煤，由于市场变化，现转产侏罗纪煤。1.1.2 交通矿区交通便利，铁路公路运输均很发达。千军台坑木城涧门头沟公路全长45 km，现有929路公共汽车由苹果园、河滩直达木城涧煤矿。木城涧门头沟永定门铁路全长61 km，铁路在落柏岭与丰沙线相交。木城涧矿交通位置如图1-1所示。图1-1 木城涧矿交通位置图1.1.3 地形与地貌北京位于华北平原的北部，木城涧煤矿位于北京西郊山区，属太行山余脉，地形复杂。矿区呈狭长条带状，属高、中山地形，山势陡峻，地势高差悬殊，总地形趋势为西高东低，三面环山。南部玄武岩山峦起伏，中部大寒岭突兀，北部煤窝区则是侵蚀山形低洼地带。井田中部岭峰海拔在1000 m以上，井田西部茶棚岭火村山峰最高，海拔标高为1612 m，地表多为灌木类植被，岩体出露良好。全区地质现象十分丰富，有向斜、背斜，有抬升、陷落，有断层、褶皱等等。1.1.4 水文情况本区属中高山区，地势陡峻，高差悬殊。植被覆盖面积较少，岩石大部裸露，有利于大气降水的排泄，历史最高洪水位：+298.3 m。区域内以百草畔百花山老龙窝大北台山柳滩桃树洼铁驼山潭柘寺为分水岭，南部属大石河水系，北部属永定河水系。大石河水系：发源于百花山的巧峪，流经长操、佛子庄、河北等地，注入大清河至天津汇入海河。据历史资料记载，洪峰流量705500 m3/s。井田内茶棚岭区之南部属此水系。永定河水系：本区大部属此水系。井田内发育两条河流，北部为清水河，南部为清水涧河。本区北部有清水河，其支流均为间歇河。清水河发源于洪水口，流经清水、军响、青白口注入永定河，全长46 km，平均流量0.6 m3/s，洪峰流量6.51840 m3/s。现河流流量受上游斋堂水库控制。井田内以大寒岭为分水岭，煤窝区及茶棚岭北部汇入清水河。区内南部有清水涧河，清水涧河发源于大寒岭，流经千军台村、玉皇庙、大台、清水涧汇入永定河，全长17 km。该河因采动影响，河水多渗入井下，现为一间歇河流，平时干枯，只有雨季才有河水流动，洪峰流量961850 m3/s。此河在矿区东部支沟北有千军台北港沟、鳌鱼沟、汪老庙沟、曹家铺沟等，南有黑阴沟、千军台南港沟、草场沟、庄户沟等。矿区供水水源来自永定河，日供水量46505200 t/d。1.1.5 气候气象条件矿区属于暖温带半湿润、半干旱季风型大陆性气候。气候特点是冬寒晴燥，春旱多风，夏热多雨，秋高气爽。夏季气温最高可达42.5 ，历年六七月份平均气温22.9 28.4 ，冬季受西伯利亚寒流的影响，历年最低气温-18 -20.8 ，12月至1月平均气温为-4 。据矿观测站19982007年资料，本区19982007年间平均降水520.1 mm，历史上最大降水量为1438.8 mm（1956年）。降雨量集中在七、八月份，七月最大降雨量396.7 mm（1998年）。历史最大蒸发量为1959.26 mm（1962年），最小蒸发量为1329.6 mm。68月份风向多为东南风，冬季多为西北风，最大风速可达19 m/s，一般为1.33.2 m/s。地表从11月中旬开始冻结，至次年5月上旬全部解冻。据1958年资料，冻结深度1.56 m。1.1.6 自然地震北京位于华北平原的北部，处于华北主要地震区阴山燕山地震带的中段。对于北京而言，威胁最大的是市域内分布的顺义前门良乡、南苑通县、黄庄高丽营、来广营平房、南口孙河、小汤山东北旺等主要断裂带，带长大多在10 km20 km左右。据中国科学院地球物理研究所提供的资料，京西地区最大地震强度为七级。1.1.7 矿井井田内小煤矿情况本井田范围内的小煤窑众多，可谓星罗棋布。小煤窑多为平硐开采，个别有下山。井田内小煤窑除少数乡镇煤窑外，其它均按国家下达的规定予以关闭。井田内的小煤窑长期胡挖乱采，破坏煤炭资源，给煤矿的安全生产埋下极大隐患。据1998年12月调查结果，在侏罗纪井田范围内共查出生产或暂停的乡镇小煤窑159个，其中生产煤窑127个，暂停煤窑32个，报废及古窑数量不清。经过市政府3年工作，到目前为止已经全部关闭。1.1.8 经济概况木城涧煤矿坐落于北京西郊的门头沟区，该区常住人口24万，全区9个镇117个村，其中98.5%都是山区，林木覆盖率达到79.2%，境内的主要河流是永定河及其支流清水河，属于海河水系。全区经济工作坚持以“四区”建设为重点，积极培育新的经济增长点，国民经济保持了持续稳步发展。特色林牧区建设成绩显著。治理京津风沙源等生态环境，退耕还林和荒山造林。实施水利富民综合开发工程，改善灌溉。调整农业产业结构，建设标准化果品基地，恢复培育了一批名、特、优、新品种。建成一批设施农业、观光农业和农产品加工企业，发展养殖小区。农业服务体系逐步完善，农民进入市场的组织化程度不断提高。 生态旅游区建设蓬勃兴旺。完善旅游基础设施，举办特色旅游活动，开发“农家乐”等休闲产业，使越来越多的农民走上了旅游致富路。新型建材区建设快速发展。以煤矸石、优质石材等为主的新型建材产业初具规模。加大传统建材产业技改力度，花岗岩、叶腊石、琉璃制品等传统建材生产规模进一步扩大。木城涧煤矿木坑坑口35 KV变电站有两回路电源，一路来自大台变电站LGJ-120架空线路，线路长5.1 km，另一路来自千坑变电站LGJ-120架空线路，线路长8.1 km。1、电源线路供电能力685.74 (万t/a)。2、变压器供电能力148.5(万t/a)。3、矿井供电系统能力148.5(万t/a)。木城涧煤矿千军台坑地面设35 KV变电所一座，两回路电源引自一路为木城涧千军台，一路大安山千军台，两回电源线路均为LGJ 120架空线路，大安山千军台线路长7.8km，木城涧千军台线路长8.1 km。1、电源线路供电能力444（万t/a）。2、变压器供电能力77(万t/a)。3、矿井供电系统能力77(万t/a)。1.1.9 其它有益矿产1、石灰岩奥陶纪石灰岩可用于烧制石灰及制造水泥。奥陶纪底部较纯的石灰岩可以作为尼龙原料。石灰岩同时也是很好的建筑材料。2、石英砂岩二叠系红庙岭组的粉红色、肉红色石英砂岩是很好的建筑材料。3、玄武岩绿色、紫色的南大岭组玄武岩可用做建筑材料，并可以抽玻璃丝制作玻璃钢。4、叶腊石赋存于二叠系红庙岭组，可作为工业用料。5、其它矿产据市地质局调查，侏罗系窑坡组下段，有一层位的粉砂岩及泥质岩，真厚约5 m左右且比较稳定。该层以极其发育的水平层理为特征，纹层厚约5 mm，风化后更为明显，经破碎后可作为烧制一种轻型建筑材料陶粒的原料，也可作为填加剂辅料。1.2 井田地质特征1.2.1 井田的地形，井田的勘探程度解放初期，北京矿务局地勘队即在本区开始了地质勘探工作，之后三十余年，提交了多份分区地质勘探报告。历年井田内各勘探区最后勘探成果，分述如下：1、大安山元港井田精查地质报告（东区）1965年6月提交，于同年经煤炭部（65）煤发185号文批准。其中该报告西起茶棚岭平推正断层，东到西老虎洞沟，与千军台井田、煤窝勘探区相接，南起玄武岩之顶界面，北止于96#、48#、4#钻孔之连线，面积约7 km2的部分，划归本井田。本报告称为茶棚岭区。其老虎洞正断层以北部分，原勘探程度相当于普查找煤。经补勘于1981年8月，在该4.1 km2面积内提交了茶棚岭普查勘探地质报告，该报告于1982年5月，经北京矿务局（1982）京煤局地字415号文批准。该区内原有钻孔12个，工程量5862.06 m，19791980年又施工钻孔12个，8331.12 m，共计使用钻孔24个，工程量14193.18 m。对十六、十五、十四、十槽等四层煤计算了储量，获得储量2644.6 万t，其中C级587.6万t，D级量2057万t。老虎洞正断层以南面积16 km2部分，原勘探程度相当于详终，该报告对十六、十五、十四、十三、十二、十、八、七、五、三、二、一槽等十二层煤计算了储量，共获得储量2756.2 万t。在编制茶棚岭普查报告时，对该报告的十六、十五、十四、十槽等四层煤进行了改算（详见茶棚岭普查报告之编后语），再加上其它未改算煤层之储量，总储量为2806万t，其中B级1167.1万t，C级1585.6万t，D级53.3万t。2、千军台井田精查勘探地质报告1965年提交，1966年1月经北京矿务局（66）京地审字第2号文批准。东以草场沟平移断层与大台煤矿井田为界，西与元港井田之东区（即茶棚岭区）毗邻，南起玄武岩顶界面，北止于北港沟逆断层，东西长6600 m，南北宽10001300 m，面积约7.5 km2。木城涧煤矿在生产过程中施工钻孔51个，工程量7178 m。地勘队先后施工钻孔38个，工程量14963 m，其中4个钻孔作了简易抽（注）水试验。另做窑探80个，并对井、泉、沟谷等进行了长期的水文观测和雨季洪水的观测，观测点24个。对二、三、五、六、七、八、十、十一、十二、十四、十五槽等十三层煤进行了储量计算，获得储量9302万t。3、大寒岭详查（最终）地质报告1976年11月提交，1977年5月经北京矿务局京煤字（1977）第180号文批准。东以汪洛庙沟之东250 m与曹家铺普找区为界，西邻茶棚岭普查勘探区，南以千军台井田之北港沟逆断层为界，北止于煤窝勘探区之盲沟正断层，黑风口逆断层之下盘，东西长3400 m，南北宽约600 m，面积2 km2。元港精查、煤窝详（普）查，曾在本区布置10 个控制钻孔，工程量6254.46 m，详查勘探施工钻孔13个，进尺9009.10 m，详终报告共利用钻孔23个，工程量15263.56 m，对十四、十二、十、五、三、二等六层煤进行了储量计算。共获得储量1889.41万t，其中B级638.90万t，B级608.94万t，D级641.57万t。4、曹家铺普查找煤地质报告1978年8月提交，1981年2月经北京矿务局（1981）煤局地字130号文批准。东以草场沟平推断层为界，西邻大寒岭及煤窝详终勘探区，南起千军台精查区之北界，北止于75#、110#钻孔之连线。东西长3500 m，南北宽约2000 m，面积约7.5 km2。区内及边界外围有老孔10个，工程量5328.26 m。19761978年地勘队又施工钻孔13个，进尺9933.07 m，该报告共得用钻孔23个，工程量15261.33 m，因煤层赋存较深，获得的见煤点少，仅计算了十二槽储量，获得储量3716万t，其中C级311万t，D级3405万t。5、煤窝详查最终地质报告1985年7月提交，1987年2月经北京市储委京矿管决字（1987）001号文批准。东与曹家铺普查找煤区相接，西临茶棚岭勘探区，南起盲沟正断层，与大寒岭勘探区毗邻，北止于76#、185#、65#、155#、135#等钻孔之连线，底界为八槽煤层底板，平均东西长3200 m，南北宽2500 m，面积约8 km2。区内及边界外围有千军台精查、元港精查、煤窝详（普）查、大寒岭详终等地质报告的老孔37个，工程量26037.06 m，煤窝详终勘探施工钻孔53个，进尺46102.11 m。本报告共利用钻孔95个（包括8个外围孔），工程量72139.17 m，计算了十五、十四、十二、十、八槽等五层煤的储量，获得储量11251万t，其中B级1072万t，C级4513万t，D级5666万t。另对六、五、三、二槽等四层深部煤层作为平衡表外储量亦进行了储量计算，以供参考使用，表外储量3296万t，其中C级135万t，D级3161万t。6、北京矿务局木城涧煤矿千军台地区煤田勘探及矿井地质报告资料汇编根据北京矿务局1987年3月19日下达的千军台地区综合地质报告编制工作纪要，认为千军台地区是木城涧煤矿经济效益较好、具有发展潜力的地区，早已引起矿方重视，但五个区的勘探程度有差异，地质资料零散，加之千军台坑的矿井地质报告尚未编制，十分不利于生产。所以要求将这些零散的勘探报告资料汇编成一套完整的地质资料，以供生产建设使用。自1987年3月开始至1988年8月完成北京矿务局木城涧煤矿千军台地区煤田勘探及矿井地质报告资料汇编，经北京矿务局（1989）京煤局地字第103号文批准，平衡表内总储量24699.7万t，其中A级310.1万t，B级量2574.8万t，C级8983.2万t，D级12831.6万t，另有平衡表外储量4413.3万t。该汇编报告范围包括了以上各勘探区，共利用侏罗纪钻孔310个，工程量143031.12 m，其中地勘队施工钻孔188个，126711.07 m，矿施工钻孔122个，16320.05 m。另外还利用矿侏罗纪井田石门资料21条，16000 m。7、木城涧煤矿侏罗纪矿井地质报告1998年之前，木城涧煤矿一直以北京矿务局木城涧煤矿千军台地区煤田勘探及矿井地质报告资料汇编（以下简称汇编）作为主要的侏罗纪矿井地质资料，虽然该汇编首次将木矿侏罗井田各勘探区的地质报告有机地集为一体，形成了全井田完整的地质资料，为侏罗纪井田矿井地质工作的奠定了良好的基础，但客观上也存在一些不足之处，加之该汇编提交已八年，为使矿井地质工作更好地配合生产、指导生产，并为矿井长远规划提供依据，1998年1999年重新编制了侏罗纪矿井地质报告。1.2.2 井田煤系地层侏罗纪地层出露良好，南部普遍出露南大岭组、窑坡组及九龙山组，北部则大片裸露龙门组及九龙山组，含煤地层仅出露窑坡组上部地层，井田内地层自下而上简述如下：1、侏罗系下统南大岭组（J1n）：出露于井田南部，构成煤系地层之基底。岩性为灰绿、褐绿色玄武岩，具杏仁状构造，充填物多为石英及方解石，岩石坚硬、厚度不等，一般约200米左右。2、侏罗系中下统窑坡组（J1-2y）：为侏罗纪主要含煤地层。主要出露于井田南部，北部仅在大寒岭背斜轴部出露上部地层。由各粒级的砂岩、粉砂岩、泥质岩、变质岩及煤层、煤线组成，煤窝勘探区内局部含砾石层及玢岩侵入体。岩层由南向北泥质含量逐渐增多，沉积厚度具有由南向北逐渐变厚的趋势。全组厚度200900 m，平均厚500 m，岩相变化大，旋回结构复杂，含可对比煤层3层，大部或局部可采煤层1层，其下以硬绿石角岩与下伏南大岭组玄武岩呈不整合或假整合接触。详见侏罗系窑坡组含煤地层综合柱状图(1) 窑坡组下段J1-2y1：平均厚度360 m，依岩性可分为上下两部分。下部：由J1n顶至K1底，厚约45 m，由硬绿泥石角岩、变质岩、层凝灰岩、凝灰质砂岩、粉砂岩，二槽可采煤层记在本段。上部：自K1底至Ks底，厚310 m。由各粒级砂岩、粉砂岩、泥质岩及煤层煤线组成。本段一般可见K1、K2、K3、K4、K5、K6等六个砂岩带。砂岩带一般为灰白或浅灰色，中粗粒砂岩，层位靠下则颜色变深，致密、坚硬，敲击声脆，多穿插石英脉，含多层不稳定煤线。(2) 窑坡组上段J1-2y2：自Ks底至龙门组底。本段地层厚度变化甚大，由南而北、由西而东逐渐变厚，一般厚度约100 m，煤窝北部一带上段偏厚，主要是因为构造挤压，造成含煤地层塑性流动及地层倒转所致。本段由长石砂岩、长石（粘土）砂岩，钙质杂砂岩、菱铁质杂砂岩、钙泥岩、粉砂岩及煤层、煤线组成，富含菱铁质结核及凝灰质，局部夹砂岩透镜体，包括Ks标志层及十四、十五槽煤，旋回结构不明显，层理不清或为条带状、缓波状层理。岩相多为湖泊相、沼泽相及泥炭沼泽相。以粒级小、颜色深、旋回不清且含多层不稳定煤线为特征。3、侏罗系中统龙门组（J2L）：出露于井田东、南、西部。以底砾岩，不整合或假整合于窑坡组之上，厚度41150 m，平均100 m，本组由砾岩、砂岩、粉砂岩及少量薄煤线组成，并含凝灰质及菱铁质结核。砾岩一般分三个层组，砾石以燧石为主，石英及砂砾次之，含砂岩、凝灰岩、燧石、火成岩、碳酸盐及炭泥岩屑、微量火山泥球及火山碎屑。砾径120 cm，一般36 cm，磨圆分选较好，矽质胶质，厚层坚硬，地貌上往往形成陡坎。砂岩以沉积岩屑为主，含大量凝灰质岩屑，少量石英、石英岩屑、碳酸岩屑及炭泥岩屑，微量火山泥球及火山玻屑，一般为基底孔隙式胶结，粉砂岩中含菱铁质结核，局部夹煤线。4、侏罗系中统九龙山组（J2J）：出露于井田中部，以浅绿色砂岩（或为灰绿色，凝灰质粉砂岩）与下伏龙门组砾岩呈不整合接触。局部地区九龙山组直接与窑坡组接触，厚度大于500 m。下部以厚35 m，浅灰色、浅绿灰色、凝灰质粉砂岩与龙门组深灰色粉砂岩分界，其上为浅绿色粉砂岩，凝灰质粉砂岩，间夹57层砾岩或砂砾岩，砾石成分主要为燧石，次为石英岩、细砂岩及火成岩，含凝灰质及火山岩屑。砾径13 cm，一般小于2 cm，分选、滚圆较差，以其颜色偏绿，含火成岩砾，砾径小及胶结物多为凝灰质而与龙门砾岩相区分。中部为绿色，含少量紫色相间互层的凝灰质粉砂岩，一般不含砾。上部多为紫色间夹绿色的凝灰质粉砂岩。侏罗纪含煤地层为窑坡组，假整合或不整合于侏罗系下统南大岭组玄武岩之上。窑坡组厚500 m左右，最大厚度可超过900 m。沉积物主要为各粒级砂岩、粉砂岩、泥质岩及煤层，局部夹砾岩、凝灰质砂岩等，岩性、岩相变化大，旋回复杂。木城涧矿地质综合柱状图如图1-2所示。1.2.3 井田地质构造木城涧侏罗纪井田地处京西庙安岭髫髻山向斜南西段南东翼。该向斜总体呈北东向延伸，向斜轴迹呈反S形。，井田整体构造形态与向斜南翼之基本特征相吻合，构造线大致与地层走向一致，沿NEE方向平等展布，区内褶皱、断层均相当发育，以褶皱为主断层为辅。1、褶皱(1) 主要褶皱简述，井田内褶皱构造自南而北主要有：图1-2 木城涧矿地质综合柱状图 千北向斜（U1）：为井田南部之主要构造，东出边界进入大台井田，西止于14剖面，区内延伸长度4600 m，轴向N60E，轴面倾向北，枢纽向东倾伏，东部倾角陡，向西渐缓。14剖面以东北翼上部地层倒转，其中十二、十四槽以上平卧。对煤层影响较大，地表清楚，生产控制，可靠。 大寒岭南背斜（A1）：东起第4剖面，西止于9剖面，井田内延伸1600 m，轴向N48E，北翼倾角较陡，影响浅层，对可采煤层影响不大，地表标志较明显。 杨北向斜（U6）：东起第4剖面线，西至9剖面线。延展长约1200 m，轴向N56E，南翼倾角39，北翼36。5、6剖面线之间地表有显示，九龙山组及龙门组呈宽缓起伏。向东西延展多系推断。对煤层影响不大，有7个钻孔控制，形态比较可靠。 杨北背斜（A6）：东起4剖面线，西至9剖面线，延展长约1000 m。轴向N58E，南翼平均倾角33，北翼34，露头情况同杨北向斜。有7个钻孔控制，比较可靠。对煤层影响不大。(2) 褶皱对煤层赋存的控制褶皱对煤层赋存的控制主要表现为：决定了煤层的赋存深度，其中，北东东向褶皱起主导作用；控制着煤层倾角的变化，甚至使煤层倒转；因构造变动引起煤层流变，导致煤层厚度变化，某些地段的煤厚因流变而大于正常煤厚3倍。2、断层(1) 断层的形迹特征相对褶皱的发育程度而言，研究区的断层比较简单，平面延伸长度大于4000 m断层有1条；断距小于5 m的小断层多达百条以上。从空间发育规律来看，深部断层少，浅部断层多；褶曲核部为断层的多发部位或断层的密集地带，其中延伸长度大于700 m，断层走向分为4组，平均方位分别为NW330、NE22、NE45和NE61，而在众多较小断层中，除上述4组断层外还发育平均走向为NE10的一组断层。在成因标志方面，同一断层多兼具拉张、挤压剪切形迹，经历了2次或多次力学性质不同的活动；F1、F2断层线呈弧形，为后期构造形迹迁就、改造前期构造形迹的结果；盲沟断层具同沉积性质，断距上小下大，地层厚度上盘大、下盘小，两盘岩相及聚煤特征有明显差异。(2)主要断层简述盲沟同沉积断层（F3）东起第4剖面线，西近17剖面线，延伸约4250 m，走向N58E，倾向NW，倾角62，最大断距250 m，中部断距最大，向两端渐消失，构造线穿过地层多为九龙山组及龙门组，地表标志不清，主要以钻孔资料推定，有22个钻孔控制，断点较明显。盲沟同沉积正断层的性质上争议较大。有人认为是一般正断层，也有人认为是同沉积坳陷或褶曲构造。本次报告认为是同沉积正断层主要基于以下认识：断层破碎带明显，但从煤岩层对比看，上部地层无明显的落差，而下部岩层从钻孔资料看，落差明显，该断层断距具有上小下大的特点；通过对钻孔资料分析可以发现，盲沟断层南北两侧沉积相有明显差异，尤其是井田中部及东部。断层南翼主要为湖滨三角洲相砂岩沉积为主，断层北翼主要为湖泊相的泥质粉砂岩及粉砂岩为主。盲沟断层两侧常可见到浊流沉积的砂砾岩，北盘尤其明显。浊流沉积物呈条带状透镜体，沿盲沟断层带展布。盲沟断层成为环境差异的分界线。(3)断层对煤层赋存的控制断层对煤层赋存的控制主要表现为：破坏煤层的连续性，尤以盲沟断层、梨树台断层的破坏性大；改变了煤层的赋存深度，其中，亦以盲沟断层、梨树台断层的影响较大；盲沟同沉积断层两侧的聚煤特征不同，在煤层的原生厚度上，窑坡组八槽煤及其以下煤层的原生厚度及富煤带的方向性均有较大差异，窑坡组十槽煤及其以上煤层的原生厚度及富煤带的方向在断层两侧的差异逐渐减弱，这与该断层同沉积活动性的强弱变化是一致的；在煤层间距上，以第11勘探线为例，断层上、下盘八槽煤与十槽煤的间距相差约15 m。3、岩浆活动本区有三种岩性不同、成因不同的岩浆岩及层凝灰岩，分述如下：(1) 玄武岩仅出露于本区南界，构成侏罗纪含煤地层之基底。呈灰绿、紫褐色，具气孔及杏仁状构造，充填物多为方解石、石英等。(2) 玢岩、花岗细晶岩成脉状侵入于九龙山组、龙门组及窑坡组地层中。区内分布不普遍，仅部分钻孔出现，井田北部之龙门组及窑坡组顶部常有岩脉出露。大致自下而上、自南而北渐趋发育。对煤层穿插破坏轻微。(3) 层凝灰岩从肉眼鉴定及岩矿资料来看，井田内在窑坡组沉积的同时，陆续接受了大量火山碎屑，经过不同程度的搬运磨蚀，与其它陆源物质一同沉积下来，而形成了层凝灰岩及凝灰质砂岩等，凝灰岩屑富集者呈花斑状，普遍赋存于一槽、二槽之间。其它层位亦含凝灰岩细屑。这些事实说明，自早侏罗世基底玄武岩喷发后火山活动并未停息，而是时断时续，并且大致渐趋减弱。到中侏罗世，火山活动又趋加强，沉积了九龙山组及巨厚的髫髻山组火山碎屑岩系。侏罗纪井田地质构造以褶皱为主，断层为辅。这些褶皱和断层规律性较强，北部及南部地层产状变化不大，褶皱较宽缓；中部地层产状变化大，褶皱比较发育，褶曲紧闭，局部倒转并伴有一定数量的大中型断层。断层为类，即a；褶皱为类，即b；火成岩较简单，对煤层破坏轻微，为类，即c。按部颁矿井地质条件分类标准，本区构造复杂程度总体为类，即b。1.2.4 井田水文地质本区地层自上而下为第四纪松散沉积物、九龙山组、龙门组、窑坡组及南大岭组玄武岩。地层富水性是根据历年来勘探成果汇总划分的，区内水文观测钻孔计有12个。水文统计资料见表1-1。表1-1 井田内勘探区水文孔观测数据表孔 号位 置孔口标高/m静止水位/m水位降深/m水量/Ls-1110山神庙南1044.0612.6610.130.13721山神庙南1238.0270.9550.810.0560曲曲涧西1106.7562.7470.0535曲曲涧西1101.796.560.660.065曲曲涧北934.880.488.70.45149山神庙北1162.5639.5545.710.0593山神庙东1060.1841.844.7 00.28447山神庙东1006.1877.3444.720.03327820北929.2668.333.100.0726820北892.4886.667.160.02913千军台南483.044.654.420.68965杨家村北544.428.388.380.82按照地层时代自上而下各含水层分叙如下：1、第四系松散沉积物孔隙含水组本组由坡积物、洪积物、残积物、冲积物所组成，分布在沟谷及山坡平缓处，厚度变化大在065 m之间，含水性差异很大，受季节性影响很大，地下水以垂直运动为主。受大气降雨影响而变，对井下开采影响小。泉水流量为0.26.60 L/s，水质为HCO3Ca2+型。2、九龙山裂隙含水组上部为紫红色、绿色凝灰质粉砂岩，夹砾火山岩屑、石灰岩燧石砾石、中部紫红色、灰绿色凝灰质粉砂岩、细砂岩为主，夹多层含砾砂岩及薄层泥质岩；下部为灰绿色、灰白色厚层凝灰质粗砂岩夹粉砂岩及含砾石英砂岩，底砾岩普遍发育。全组厚度大于400 m，与下伏地层呈不整合接触。底砾岩：(Kc)砾径13 cm，胶结物为凝灰质，可与龙门岩区分，一般厚度014 m，平均厚度3 m。泉水流量0.011.52 L/s。钻孔单位涌水量0.1219 L/s.m，渗透系数0.0510 m/d，矿化度0.340.389 g/L，水质为HCO3Ca2+型。3、龙门裂隙含水组深灰、灰黑色粉砂岩，灰黄色、灰绿色厚层砾岩、砂岩，有时含有黄铁矿结核，局部有12层可采煤层，本组厚约120 m，与下伏地层呈不整合或假整合接触。底砾岩(KL)：砾径36 cm，分选性、磨园度较好，砾岩以燧石为主，石英及砂岩砾次之，胶结物大部分为粘土，并有二氧化硅和火山灰，一般厚度3.330.0 m，平均厚度4.5 m。泉水流量0.100.20 L/s，钻孔单位涌水量为0.00080.0021 L/s.m，渗透系数0.0070.014 m/d，矿化度0.3300.388 g/L，水质为HCO3Ca2+型。4、窑坡裂隙含水组上段深灰色、灰黑色粉砂岩、长石砂岩，粘土、钙质杂砂岩、钙质泥岩及煤组成。富含黄铁矿结核，局部有砾岩透镜体，岩性普遍较细，并含有煤线。长石砂岩(Ks)：灰白色中粗粒长石砂岩有时夹细砂岩或粉砂岩，石英含量占50%、长石占40%、岩屑占10%。接触式或孔隙式胶结，为窑坡组上下段分界线，一般厚度0.636 m，平均厚度14.6 m。下部：深灰色、灰黑色粉砂岩。灰色细、中、粗粒砂岩及煤组成。主要含煤岩层旋结构清楚。底部常有层凝灰岩及硬绿泥石变质岩，与下伏地层呈不整合接触，厚度316.3 m。泉水流量0.15.5 L/s，钻孔单位涌水量0.00070.199 L/s.m，渗透系数0.00180.622 m/d，矿化度0.4430.853 g/L，水质为HCO3Ca2+、Na+型。5、玄武岩裂隙含水组暗绿、灰绿、暗紫色，裂隙发育。出水点最大涌水量达1 m3/min，水量稳定。本区井田地表属高中山区，有利于大气降水的排泄，井田内地表无水体。各水平均具备独立的能满足需要的排水能力，年平均涌水量小于100 m3/h，最大不超过200 m3/h，采掘工程一般不受水害影响。根据原煤炭部颁发的矿井水文地质条件分类标准，木城涧矿井为水文地质简单型矿井。1.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件及煤层特征主要含煤地层为侏罗系中下统窑坡组（J1-2y），主要出露于井田南部，北部仅在大寒岭背斜轴部出露上部地层。由各粒级的砂岩、粉砂岩、泥质岩、变质岩及煤层、煤线组成，煤窝勘探区内局部含砾石层及