塔山矿井王村区二叠系延伸改造毕业设计

1、第一章 井田概况及地质特征第一节井田概况 一、位置王村井田位于大同煤田中东部，地处大同市西南约300km。属大同南郊区、左云县朔州市怀仁县所辖。其地理位置为：东经112°4923至112°5641；北纬39°5323至39°5634。井田范围由4个拐点圈定，井田东西长10.4km，南北宽4.05.9km，面积为51.2km2。井田范围拐点坐标见表111。表111 井田范围拐点坐标表（大同矿区独立坐标）拐点编号经距（Y）纬距（X）1527630.04417440.02538000.04417470.03537000.04423342.04527630.04

2、421445.0二、交通井田交通运输十分便利。京包与北同蒲铁路交汇于大同市，大秦线、北同蒲电气化铁路已能车运行，京大和大运高速公路已建成通车，大大增强了煤炭运输能力。区内有大同至王村铁路专线。另外区域内简易公路纵横纵横交贯，交通十分方便。井田交通位置详见图111。三、地形地貌大同煤田位于山西地台的北端，吕梁山北部的黄土高原，周围环山。西北面为牛心山，西南为洪涛山，西面为西石山，东南为口泉山，东北为雷公山。口泉山脉北起大同西部，南到朔县兰花口，走向北东南西，以8050°的坡度倾向北西，构成长条带状陡峻的单面山地形。由七峰山、房寺山、清凉寺山、猪头山、尖子山等连成一条锋锐的山脊，海拔高度

3、1624.41714m。本区位于大同煤田中东部，东接口泉山脉，大部分地区呈低山丘陵地貌，地形复杂，沟谷发育，海拔高度11001850m。四、气象与水文1、水文：本区属海河流域永定河水系，桑干河北岸支系。主要河流如下：（1）里河：位于大同市西南，流域面积1044km2 ,全长61.5km,河宽50600m，坡度0.21%，树枝状水系。（2）口泉河：位于口泉沟，流经本区，流域面积600km2，全长50km，河宽20150m,树枝状水系，坡度57%为间歇性河流，径流量甚小，平时以矿坑排水补给为主，河床潜位很深，是地表补给地下的渗透性河谷。1988年7月12日，据有关部门统计，洪峰流量600m3s。（

4、3）鹅毛口河：位于本井田南，流域面积110km2 ,全长12km,河宽80130m，河床坡度1.8%，树枝状水系。最高流量为0.043m3s。 2、气象本区属于中温带，大陆性气候，冬季严寒，夏季炎热，气候干燥，风沙严重。（1）气温：年平均气温6.07.7°，月平均气温12.823.2°，季温和昼夜温差显著。（2）降水量：年降水量247491.2mm，其中69月份降水量最多，约占全年降水量的80%。（3）蒸发量：历年年蒸发量1539.02367.5mm，其中57月份蒸发量最大，约占全年蒸发量的5060%。（4）风：雁同地区一向以风砂多而著称，西北风几乎贯穿全年，其频率在各月占

5、1129%，其中5月分风力最大，风速在14.022.0ms。（5）湿度：平均绝对湿度1.017.8mb,各月平均相对湿度3174%。（6）冻土：冻土平均为11月份至第二年3月份分，最多至4月份。最大冻土深度为156cm。（7）最大积雪深度：历年积雪时间为11月份至第二年3月份，最大积雪的深度为22cm。五、地震本区地震按国标GB183062001图AI，设防烈度，基本地震加速度0.1g。六、地区经济大同市是山西省北部的政治、经济、文化中心、交通枢纽和军事要好。全市辖4区7县，国土面积14112.56 km2，农业人口占60%。主要少数民族有蒙、满、回、藏、苗、朝鲜，汉族人口占99.6%。七、项

6、目建设单位基本情况大同煤矿集团有限责任公司（以下简称同煤集团）系由原大同矿务局改制而成，“十五”期间，重组了破产的原轩岗矿务局和收购了右玉南阳坡、增子坊2个地方矿；联合重组了晋北三地市10个市属国有煤矿和省煤炭运销总公司晋北4个分公司的铁路、集运站资产。目前，大同煤矿集团公司注册资金55.11亿元，总资产272亿元，职工20万人，2006年产销煤炭超过1亿t，成为国内两个产销过亿吨的特大型煤炭企业之一。同煤集团现有所煤矿37个，47对生产矿井，设计生产能力4977万t,2005年最新核定能力5898万t，2006年原煤产量实际完成5668万t.原大同矿区20对矿井（15个大矿，5个独立井区）主

7、要开采享誉国内外的大同煤田侏罗系煤炭资源，井田面积460.52 km2，剩余可采储量8.25亿t，核定总生产能力4450万t/a，2004年原煤产量实际完成4255万t,2005年原煤产量实际完成4216万t,按目前的实际生产能力4200万t/a计算，矿井剩余服务年限不足12年。根据车家对同煤集团的总体要求，到2010年全集团总生产规模要达到1.5亿t以上。其中大同矿区要建成1000万t煤炭生产基地，其中包括大同侏罗系老矿区生产4000万t，大同石炭系新矿区4500万t；到2015年全集团总生产规模要达到2.0亿t。八、周边煤矿矿井开采侏罗系煤层井田范围位于本区北部，目前资源已近枯竭。区内及周

8、边共有38座开采侏罗系煤层的小煤矿，有3座已关闭，生产能力多在3万30万t/年不等，均为斜井开拓，生产管理水平较低，据目前调查情况未发现有开采石炭二叠系煤层的小窑。塔山煤矿王村区位于塔山煤矿井田范围内，开采塔山井田内部分山4煤层。王村区北部、东部与塔山煤矿相邻，井田西部与潘家窑井田相邻，井田南部分别与马道头井田、芦草沟矿、焦煤矿二号井相邻。其中潘家窑、马道头是未建设井田。九、周边煤矿石炭二叠系煤层开采情况王村区周边有同煤集团的白洞煤矿、永定庄煤矿、王坪煤矿和小峪煤矿等正在开采石炭二叠系煤层。其中白洞煤矿开采完侏罗系煤层后，采用从侏罗系14#煤层延深三条暗斜井方式延到石炭系。主要开采3、5和8号

9、煤层。并于2001年开始下水平生产。现有一套综采同出煤，采用放项煤方法开采3#煤层。两个综掘队、两个普掘队掘进。巷道主要支护方式采用锚网+钢带+锚索+喷射砼支护，锚杆间排距1×1，采用螺纹钢锚杆，锚杆直径为1622mm，长度为1.7、2.0、2.2、2.3m，锚索长度610 m，沿巷每隔46 m安装2根。盘区巷道顶板两帮挂金属网。刚带宽度100150 m宽。主暗斜井倾角25°，长度710m,带宽1m，设计生产能力120万t，最高生产能力180万t。目前全矿职工人数1760人。王坪煤矿：采用5条倾井开拓。目前主要开采山4煤层和3号煤层，煤层埋藏深度200m左右，矿井配备三个综

10、采工作面生产。配备三个综掘和三个普掘队放顶，一般采用在两顺提前打眼装药进行放顶，综采工作面初次放顶步距25m，正常放顶步距20m，工作面长度110120m，工作面推进长度主要受构造影响，一般400800m。煤层巷道采用锚杆支护，轨道巷道尺寸3.2×3m；皮带巷道尺寸4×3m，锚杆直径16mm，长度1.6m，间排距1×1m。小屿煤矿：该矿于1954年建成投产，2004年开始使用综采开采。采用6条斜井开拓。其中主斜井倾角16.5°，副斜井倾角18°，瓦斯只有局部较大，矿井设有瓦斯抽采系统，煤层自燃发火期1224个月，没有设置注浆系统。十、现有水源、

11、电源情况本矿属延改造项目，供电负荷增加不大，经核算原引自四老沟110KV变电站和挖金湾35KV变电所的两回35KV电源线路，根据同煤集团“尽量利用现有机电设备 ”的要求，高压供配电电压等级维持35KV不变，两回35KV输电线路继续使用，王村35KV变电所除需要增加主变压器容量和10KV配电装置，以及相应改造外亦可继续使用。矿井新主斜井地面仍维持6KV系统，设备都尽可能考虑继续使用。副立井、西风井地面和井下负荷以10KV电压供电。工业场地生活用水由大同水务公司供给。水务公司通过乔村大西沟加压泵站及办输水管路，将水提升至工业场地的日用消防贮水池，再经过加压泵站及工业场地输水管网，将水提取升至各用水

12、点，供水量2000m3/d。矿备用水源供水（现有），矿备用深井水源（综合楼深井泵）和乔村深井泵及输水管路将水打入工业场地贮水池，经加压供矿内生产用水及锅炉用水，可从水量2000m3/d。生活污水水源（拟建），生活污水经二级处理工艺+深度处理后出水水质可用于地面生产及消防用水，可供水量为850m3/d。井下正常涌水量为40m3/h（960m3/d），供水量672m3/d。十、主要建筑材料供认供应条件大同矿区为国内大型煤炭工业基地，有可靠的材料供应来源，各类建筑材料砂、石、水泥、砖、钢材等货源充足，为矿井的建设提供了方便条件。第二节 地质特征本区勘探钻孔共计48145.89米/73个，其中以往钻孔

13、34897.21米/53个，本次勘探13248.68米/20个。施工的水文孔T405、T605、王901、王904号孔做过抽水试验。王1201、王1001、王904均为探岩溶孔。一、地质构造及煤层（一）、区域地层及构造大同煤田出露地层由老到新有：太古界集宁群、古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、中生界侏罗系、白垩系、新生界第三系、第四系。大同煤田区域地层表见1-2-1。（二）、井田地层及构造1、地层塔山井田王村区位于大同煤田中、东部，经勘查证实井田内赋存或出露的地层既具有煤田整体沉积的共性，同时因受其所处地理位置的制约，又具有本身沉积的特点。表121。 大同煤田区域地层表界系统组厚度备注新生

14、界第四系全新统0-14由砾石、砂组成的冲积、洪积层。中、上更新统0-147由黄色亚砂士、亚粘土组成。第三系上新统静乐组0-35红色粘土层。中新统汉诺坝组0-126为玄武岩，分布于牛心山脉一带。中生界白垩系上 统助马堡组0-40由浅灰色砂岩夹红色、绿色泥岩、泥灰岩组成。下 统左云组0-350为一套砂砾岩，主要分布于左云、右玉一带。侏罗系中 统云岗组0-260紫红色、灰绿色砂质泥岩及煤组成。大同组0-264灰白色砂岩与灰色泥岩及煤组成。下 统永定庄组0-211紫红色、灰绿色砂质泥岩、灰白色砂岩组成。古生界二迭系上 统石千峰组0-100黄绿色含砾砂岩与紫红色砂质泥岩组成。上石盒子组0-245灰白色砂

15、岩与紫红色、灰绿色粉砂岩。下 统下石盒子组0-91灰白、紫红色砂岩与紫红灰色砂质泥岩组成。山西组0-96灰白、灰色砂岩与深灰色粉砂岩、泥岩及煤组成。石炭系上 统太原组0-130灰白、灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成。中 统本溪组0-64灰白色砂岩、深灰色泥岩、灰岩夹紫红色泥岩组成。奥陶系中 统上马家沟组0-38由南而北，由上而下逐渐变薄，依次尖灭，在煤峪口附近全部尖灭。中统以石灰岩为主；下统以白云岩为主夹灰绿色泥岩组成。下马家沟组0-185下 统亮甲山组0-167治里组0-55寒武系上 统凤山组0-107由南而北，由新至老逐渐变薄，依次尖灭，在大同煤田北部的青磁窑以北全部尖灭。以石灰岩为主夹灰

16、绿紫红色泥岩。长山组0-25崮山组0-95中 统张夏组0-141徐庄组0-126下 统毛庄组0-56太古界集宁群肉红色花岗片麻岩等，分布于大同新生代盆地边缘一带。井田内赋存的地层由下而上，由老至新有：1、上太古界集宁群（Arjn）为一套前震旦系古老变质岩等，颁布于井田外东南，大同新生代盆地边缘一带，为上覆沉积岩之基盘。2、寒武系（E）下统（E1）：底部为薄层页片状紫红色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩夹薄层白云质灰岩和石灰组成。含硅质团块，板状砂岩具波痕，厚46 m左右。中统（E2）：下部为紫红色页片状薄层粉砂岩、砂质泥岩互层，夹深灰色中厚层-薄层结晶鲕状灰岩。中部中段为深灰色中厚层-薄层状结晶鲕状灰

17、岩，灰绿色泥制裁条带灰岩互层，夹竹叶状灰尘岩和厚层状灰岩，含三叶虫化石。上部为浅灰尘-灰色中厚层鲕状灰岩泥质条带灰岩互层。浅灰、紫红色竹叶状灰尘岩及厚层状灰色石灰岩。中统地层厚360 m左右。上统（E3）：为厚层状灰色-深灰色灰岩与浅灰色泥质条带灰岩互层，夹灰色、紫红色竹叶状灰岩，厚220 m左右。本统与下伏地层不整合接触。3、奥陶系（O）下统（O1）：下部冶里组为灰、浅灰尘色白云岩，泥质白云岩夹深灰色结晶白云质灰岩。底部为深灰色中厚层状灰岩夹竹叶状灰岩，含燧石结核各燧石条带。中上部亮甲山组以灰、深灰色白云质灰岩、泥质白云岩及灰尘质白云岩为主，夹浅灰色薄层钙质泥岩。含化石有：笔石、头足类和古杯

18、海绵等。地层厚度约60 m左右。本区内缺失中统地层。其中赋存于鹅毛口以南地带。4、石炭系（C）（1）本溪组（C2b）厚23.90 m36.98 m，平均29.54 m。为深灰、灰、灰色及少量紫红色铁质泥岩，铝土质泥岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成，夹薄煤和12层石灰岩（仅W907号钻孔为两层石灰岩）。含丰富的动植物化石（详见含量煤地层）。含煤建造类型属滨海平原型，本组区内普遍赋存，且较为稳定。略显北薄南厚趋势。与下伏地层平等不整合接触。（2）太原组（C3t）厚44.60 m121.97 m，平均87.79 m，为灰白、灰、深灰色砂岩、砂砾岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、高岭质泥岩及煤层组成，部

19、分煤层中有煌斑岩侵入。含丰富的植物化石（详见含煤地层）。含煤建造类型为三角洲-河流相，本组地层区内颁布较为稳定，南部鹅毛口地层较薄，北部地层较厚。与下伏地层整合接触。5、二叠系（P）(1)下统山西组（P1s）：厚33.63 m96.00 m，平均69.45 m，主要由灰白、灰色砂岩、砂砾岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，夹有煤层。含丰富的植物化石（详见含煤地层），含煤建造类型为河流相沉积。该区内颁布较稳定，中西部有东南角较厚，西南及西北部较薄。（2）下统下石盒子组（P1x）:厚48.47 m 124.08 m，平均为104.87 m。主要由灰白色、深灰色、灰绿色、紫红色砂岩，砂砾岩、粉砂岩、砂质

20、泥岩、泥岩组成。下部K4为含砾中粗粒长石石英杂砂岩，有时相变为粉细砂岩。浅灰-灰白色，变细时则为灰绿色。主要为石英碎屑，及少量长石石英岩屑，自生长石发育。中厚层-块状，发育楔形交错层理和韵律层理，与下伏地层为冲刷接触。厚0.75 m1.402 m，平均厚4.91 m。K4上部分为一层粉、细砂岩及砂质泥岩，微波状层理，内含芦木化石；泥质物主要为高岭石、水云母、碳酸盐，胶结物为菱铁矿，且含少量铁质，为河温相沉积。上部地层为灰白色砂砾岩及砂岩、紫红色、灰绿色粉砂岩及砂质泥岩。该组宏观颜色由下而上灰色渐过渡到灰绿色，最后为紫红，反映当时古气候条件由潮湿向炎热干旱的气候变化。下石盒子组为山前冲积平原型的

21、沉积建造。其沉积主要为：河床相、河漫相、沼泽相、湖泊相。本组地层在本区厚度变化规律性不明显。（3）上统上石盒子组（P2S）：厚度86.10 m232.80 m，平均186.36 m。主要由灰白色、浅灰色、淡绿色砂砾岩、砂岩及紫红色、淡绿色、灰色粉砂岩、砂质泥岩组成。下段：底部为白色粗粒长石石英砂岩（K5），分选和磨圆度较差，钙质或菱铁质胶结，斜层理和楔型交错层理发育，与下伏地层为冲刷接触，厚0.65 m34.04 m，平均6.07 m。中上部为紫红、灰尘绿色砂质泥岩，灰白色、浅灰色、灰紫色砂砾岩及不量深灰色砂质泥岩夹泥岩。上段：底部为含砾长石石英砂岩（K6），灰白色、浅灰色、淡绿色。砾石一般为

22、石英及硅质岩屑，含大量岩屑，磨圆度较差。发育不规则斜层理。上部为紫红色、灰绿色、灰色砂质泥岩，夹灰白色、浅绿色砂砾岩，含少量灰色泥岩。该组为山前冲积平原的沉积建造，其相旋回类型为河床相-河漫相-湖泊相和河床相河漫相沉积序列。上石盒子组地层在本区西部发育较厚，往东北方向渐薄。6、侏罗系（J）（1）下统永定庄组（J1Y）:厚0182.75 m，平均厚106.54 m 。（2）中统大同组（J2d）:厚0219.02 m.，为灰白色、灰色、深灰色砂砾岩，砂岩、粉砂岩、砂质泥岩和煤层组成。（3）中统云岗组（J2y）厚030.51 m，上段为紫红、灰紫粉砂岩，砂质泥岩与粗砂岩，百度变化较大，斜层理发育。砂

23、质泥岩中含球状铁质结核。7、白垩系下统左云组（K1z）：出露于本区西部，角度不整全于下伏地层之上，岩性以灰白、灰紫、棕红色砂砾岩、泥岩为主，夹有脉状玄武岩。8、第四系（Q）（1）中、上更新统（Q2+3）由黄色亚砂土、亚粘土组成，垂直节理发育、疏松，含少量钙质结核和小砾石，厚034.02 m，一般厚82.6 m 。（2）全新统（Q2+4）为冲积、洪积层，由砾石、砂组成，分布于现代沟谷中。厚013.75 m,一般厚3 m。、构造井田位于大同煤田的中东缘地段，为一走向北1050°乐，倾向北西的单斜构造，地层倾角一般在310°。断层本区断层全部为正断层，断层多数沿北西向展布，少数几

24、条断层沿北江，北北东向展布。本区沿北西向展布的断层，早期-燕山期为扭（压）性，属经向和纬向构造体系，燕山期后为张（扭）性，属新化夏系构造体系；北东、北北东断裂面，先为扭性，后为压扭性。根据对本区不同方向的断裂结构面力学性质分析，本区受以下构造体系的控制：燕山期前，早期受纬向构造体系，晚期受经向构造体系控制。燕山期，受新华夏系联合式（与纬向构造联合）构造体系控制。燕山期后，受新化夏复合（与纬向构造体系复合）构造体系控制。本区发育断层20条，落差在20 m以上的断层有4条：F26、F45、F46、F1669落差在10-20 m之间的断层有10条：F27、F28、F29、F33、F34、F39、F4

25、7、F1666、F1668，其余6条断层F1662、F1677、F1678、F1661、F1539、F1630落差在5 m左右，构造纲要图见图1-2-2，断层性质见断层统计表1-2-3。褶皱区内发育多个次级小褶曲，发在T103-T305发育向斜S1，在王002-T204-口7发育小型背斜S2，在FT205王306-T402-T502发育小型向斜S3等，均起伏不大，但本区总体构造形态仍为单斜构造。表123 塔山井田王村区断层统计表编 编号断层名称性质产 状断层落差m出露地点延伸长度M走向倾向倾角11F26正N38OWSWNE80O25本区北部80012F27正N80OWNE77 O19.8本区西

26、北部,口3孔附近140013F28正N20-40OWNE84 O10本区北中部,口7与T401之间260014F29正N60-80OWSW84O18本区北东部,T602附近220015F32正N45OWNE75O10本区北东部,口17与T703孔附近210016F33正N35OWSE67-80O5.5-14本区北部,T502、T602附近300017F34正N80OWSW75O16.5本区北中部18F39正N20OWNE70O15本区北中部100019F45正N60OWSW75O40-120本区西南部,T103附近2100110F46正N60OWNE75O50本区西南部,全羊头村附近14001

27、11F47正N70OWNE83O15本区西南部,鹅336缺失3号煤层600112F669正N77OWSW65O20王307号孔断失8号煤500113F668正N18OWSW60O10-15本区中部,T404附近2700114F666正N30OWNE70O10井田东南部1300115F661正N60OWNE6本区东南部200116F662正近SNE75O6本区东南部250117F678正近EWS70O8本区东南部800118F677正N40OWSW75O6-8本区东南角1200119F538正N50OWNE70O6本区东部170220F630正N55OWNE6本区东部1601、 褶皱、断层对煤层

28、、煤质的影响（1）褶皱本区大部分地区的地层产状平缓，仅有缓波状的起伏。这种平缓的波状起伏和宽缓的褶曲构造对煤层的破坏作用不大，且有利于煤层的赋存。对煤层的开采也不会带来不利影响。不过，在局部褶皱强烈地段，也会产生层间滑动和揉皱作用对煤层的赋存也会产生大的影响和破坏。煤层露头由于受力作用强，煤层被揉皱、挤压、错动呈厚煤体。（2）断裂：区内煤层赋存范围内，大的断裂比较多，特别是勘探区中部，形成一个断裂带，且为张扭性。区内F26、F27、F28、F29、F32、F33、F34、F39、F45、F46、F47、F1666、F1668、F1669，落差多在10-20 m之间，若延伸至石炭二叠系地层之中，

29、对煤层的破坏作用较大。断层带的煤层变薄，也使煤层的顶、底板破碎，使得断层附近的煤层复杂化。因而，开采部门在煤层开采过程中对断层带及其附近的煤层应给予重视，加强研究。（三）、岩浆活动据现有资料，王村区王206、王508号孔3号煤层内有岩浆岩侵入，区西南部有两条辉绿岩岩墙出露 1、 2，其中 1出露长度3. 75km， 2出露长度1.08km，宽35m，最宽处12m，产状直立。据同位素年龄测定，属于支期。在岩浆岩侵入区，煤层受到不同程度的破坏。煌斑岩侵入到王206孔3号煤层，使其受热发生接触变质，破坏了煤层的原有厚度和结构，使其有益百度变为零，全部变为天然焦。天然焦外观刚灰色，略具金属光泽气孔发育

30、块状，外观似冶金焦炭，鉴定名称为天然焦。王508孔3号煤受岩浆岩侵入热变持影响，使煤层煤质发生变化，挥发分，发热量降低，粘结性减弱，但煤类未发生改变。（四）煤层二叠系下统山西组和石炭上统太原组为下部含煤建造，俗称下煤系，以下分述之。1、 山西组 本组地层厚33.6396.00，平均69.45，含煤5层，自上而下为山1、山2、山3、山41、山4号煤层，煤层总厚平均3.93，含煤系数为5.7%，仅有山4号煤层为全区大部分可采，分述如下：山1号煤层：位于山西组的上部，距下石盒子组K4砂岩一般2左右，大部分被K4砂岩所冲刷，全区局部赋存有煤。个别点达可采，无工业价值。山2号煤层：位于山1号煤层之下23

31、.9030.42，一般27.46，上距K4砂岩一般30左右，零星赋存，个别孔达可采，无工业价值。山3号煤层：位于山41号煤层之上2.456.27，平均4.58左右，零星赋存。山41号煤：位于山2号煤层之下11.5023.40，为平均18.59，位于山4号煤层之上0.8014.80，平均为3.21，大部赋存，仅少数钻孔达到开采，不具工业价值。,平均为3.21,距山西组底部K3砂岩6.58-24.50,平均14.00,煤层厚度0-4.90,平均3.21，全区除鹅22、鹅301孔无煤，T101不可采外均可采，煤层层位稳定，厚度变化不大。2、 太原组本组地层厚度44.60121.97m，平均89.60

32、m。含煤层10层，自上而下为1、2、3、4、5（35）、6、7、8、9、10号煤层，煤层平均总厚度为29.99m，含煤系数33%。其中2、3、5（35）、8号煤层为可采煤层，5（35）、8号为主要可采煤层，其余煤层不稳定，仅局部赋存，少数钻孔达可采，无工业价值。3、本溪组本组地层厚一般为29.54m，含薄煤12层，煤厚一般小于0.50m，零星分布，无工业价值，含煤性差。（五）井田主采煤层本井田由王村区开采的主要可采煤层为山西组山4号煤层，其余为不可采煤层或由塔山煤矿开采的煤层，现将山4煤层叙述如下：山4号煤层位于山西组下部，距K3m砂岩6.5824.50m，平均14.00m，间距变化不大，层位

33、较稳定，煤层全层厚度04.90m，平均3.08m，基本全区可采，煤层结构较复杂，由15层（一般34层）煤分层组成。伪顶岩性一般为砂质泥岩或炭质泥岩，老顶为中、粗粒石英砂岩，局部地段冲刷煤层成为直接顶板；夹矸为砂质泥岩。本层平均煤厚3.08m，含矸率031%，平均16%。厚煤带集中于区内北东部，均大于2.50m，最厚点在T503号孔达4.90m，该煤层属于稳定型煤层。（六）煤质与煤类本区煤类以气煤为主，灰分标准差小于7，硫分标准差小于0.8，总体煤质变化程度为中等。1、 物理性质各可采煤层颜色均为黑色，光泽以弱玻璃光泽或沥青光泽为主，少数玻璃光泽，结构有层状和均一状，块状构造，差参状断口，条痕黑

34、色，内生裂隙较发育，裂隙中充填碳酸盐类矿物，8号煤层中有时可见结核状或薄膜状硫铁矿。视密度在1.331.62，平均在1.461.57之间，真密度在1.421.79，平均在1.571.63。2、 化学性质（1）、水分：原煤空气干燥基水分平均含量在1.381.79%。1.4密度浮煤的水分与原煤相差不大，含量平均在1.422.07%。（2）灰分：灰分产率各煤层除2号煤层外无均以中灰煤（GB/T15224.1-2004）为主，大于29%高灰煤次之，主要可采煤层平均在28.1229.47%，以山4号煤层最高，各煤层相比较相差不大。1.4密度浮煤的灰分产率平均在9.3610.25%，原煤灰分一般可隆低50

35、75%。（3）挥发分：原煤干燥无灰基平均在36.8038.53%，属于高发挥发分煤。1.4密度浮煤的干燥无灰基挥发分在36.2737.60%，略低于原煤。总体洗煤挥发分随煤层埋藏尝试呈降低趋势。基本反映出深成变质规律。（4）固定碳：原煤含量普遍低于50%，平均在43.6645.36%，属低固定碳煤，1.4密度洗选后，固定碳含量普遍提高512%，各煤层平均在56.3557.28%，属中等式另定碳煤。（5）全硫：山4、2、31号煤层平均值分别为0.75%、0.86%、0.89%、以特低硫煤为主，低硫煤为辅，有零星的中硫煤和中高硫煤。（6）形态硫：一般特低或低硫分煤以有机硫为主，硫化铁硫占少数；中高

36、和高硫分煤则以硫化铁硫为主，有机硫占少数，硫酸盐硫含量绝大多数小于0.02%。本区的山4、2号煤平均以有机硫为主，硫铁矿硫次之，3、81、8号煤以硫铁矿硫为主，有机硫次之。1.4密度级洗后均以有机硫为主。（7）元素分析：1.4密度浮煤的无水无灰基含量各煤层平均，碳82.0783.25%、氢5.015.20%，氮1.301.41%、氧9.5410.97%。（8）有害元素：磷含量各煤层的平均值在0.0170.023%，均低于0.05%，属低磷煤。氯含量平均在%，低于0.05%属于特低氯煤。砷含量一般在4104%以下，属于一级含砷煤，氟含量平均151169ppm。（9）稀散元素：铀含量在10ppm；

37、镓平均在18.621ppm，超过30ppm在平面上为零星分布；铀含量在6ppm以下；钍含量在225ppm，钒含量在741ppm。这些元素达不到工业提取品位。（七）工艺性能1、发热量：原煤干燥基高位发热量（Qgr,d）各煤层平均在22.7323.51MJ/KG之间，为中热值煤，影响发热量的主要因素是煤中矿物质含量。1.4密度洗选剔除了高灰和矸石部分后发热量较原煤可提高6.0010.00MJ/KG。2、粘结性和结焦性：粘结性指数GR.1平均在49.953.3，胶质层最大厚度Y值均小于25mm，一般在715mm之间，为中等或中强粘结性，结焦性中等。3、煤灰成分：各煤层均以SiO2 A1203为主。以

38、灰成分平均值计算碱酸比，山4号煤为0.09，2号煤为0.12。煤灰熔融性测定：本区各煤层均有部分样品的变形温度ST已超过1460°C或1500°C，软化温度ST测定多数大于1460°C，部分测值大于1500°C，各煤层为中等高软化温度灰。低温干馏：焦油产率各煤层测定平均在7.559.19%，均属于高油煤。气化性能：煤对CO2化学反应性，各煤层的测定值在1000°C时，还原率a低于60%，反应性差。可磨性：哈氏可磨指数在4980之间，多以大于60的为主，小于60的为辅，按指数分级以中等可磨煤为主，较难可磨煤占小数。灰粘度：据同忻井田测定的35、8

39、号煤其灰粘度均为不熔。一、 水文地质条件 塔山井田王村区位于口泉沟及鹅毛顺口沟之间的山梁台地，属低山丘陵地貌，地势总体为西高东低，北部多为黄地覆盖，南部多有有岩出露。口泉河由西向东流经井田的北部，构成了井田的北部边界，该河为季节性河流平时有矿井水补给，迳流量0-0.2 m3d,新主、副井位于口泉河沿岸，原王村矿工业广场，场地条件较好，鹅毛口河支流大南沟流经井田的南部，大南沟平时干枯无水，雨季有洪水流过，王村区为双纪煤系，上部侏罗系煤层基本已采空，为二叠系延深矿井，开采山4号煤层，侏罗系煤层的开采使上部含水层的水文地质条件产生很大的变化，浅层水井及泉水大部分均已干枯无水，仅在本区的南部边缘永定庄

40、地层及二叠系岩层中有少量泉水出露。但水量极小，井田山4号煤层底板标高为960-1070 m，口泉沟最低标高为1430，大南沟最低标高为1398.8 m，奥灰水位标高为1086-114 m 5，山4号煤层位于该区最低侵蚀基准面和奥灰水位之下。综合本区地形地貌、气候、地层、构造的各方面特点，说明地下水补给贫乏岩层含水微弱，水文地质条件简单。（一） 岩层含水性1、 含水层特征（1） 寒武-奥陶系含水层寒武-奥陶系地层构成了石炭系煤系地层的基底，王901号孔灰岩段抽水试验，水位埋深471.86m，水位标高1118.15m,单位涌水量0.0130L/S.m,渗透系数0.064m/d。本区构造基本呈向北面

41、倾斜的单斜地层，岩溶水沿水力梯度方向逆岩层倾向运动，水力坡度8.9，在王村矿原水井附近局部形成降落漏斗。（2） 太原组含水层本组由砂岩、泥岩、砂质泥岩及煤组成，砂岩夹于泥质财及煤层之间，系砂岩裂隙承压水，砂岩含水质埋藏深，裂隙不发育，据T405、T605号孔太原组、山西组混合抽水试验资料，单位涌水量0.00054-0.00067L/s.m,渗透系数0.00064-0.00068m/d,富水性极弱。水质类型HCO3-K+Na、SO4-Ca·K+Na型水，矿化度710-1852mg/ L，总硬度71.12-910.59mg/L,PH值8.31-8.32。（3） 山西组含水层山4号煤层是本

42、组主采煤层，砂岩含水层分布于山4号煤层的顶板和底板，顶板砂m3/h,山4号煤层底板含水层以K3砂岩为主,岩性为粗、中、细砂岩，厚5-10m，井田钻孔仅在靠近断层附近砂岩具裂隙,多数钻孔岩芯完整,裂隙不发育,含水层埋藏深，补给条件差，T405、T605号孔山西组抽水试验；单位涌水量0.00027-0.000364L/s.m，渗透系数0.00077-0.00097m/d,富水性极弱。 水质类型：HCO3-K+Na，矿化度6.5mg/ L，总硬度129.98mg/L,PH值8.33。（4） 下石盒子组含水层本组地层由砂岩、砂质泥岩及泥岩组成，属砂岩裂隙水，砂岩含水泥支夹于泥岩间，地下水具承压性，据岩

43、芯鉴定成里，砂岩含水层多致密，坚硬，岩石完整，裂隙不甚发育，史3号孔本组抽水试验，单位涌水量0.0109L/s.m,渗透系数0.01m/d，电测无含水层，王904号孔下石盒子组抽水试验抽干，富水性弱。水质类型：HCO3-Mg·Ca·K+Na型水，矿化度675mg/ L，总硬度432.35mg/L,PH值7.8。（5） 上石盒子组含水层出露于本区的南部国边缘一带，侵蚀基准面以上地层为透水层，冲沟底部有泉水出露，水量极小，葫芦峪，全羊头村、石门村水井，出水量约1-5m3/d，可供村里人饮用，史3号孔：抽水降深22.11，单位涌水量0.0036L/s.m,渗透系数0.014m/d

44、，富水性弱。（6） 永定庄组含水层出露于本区的南部，浸蚀基准面以上者为透水层，沟谷中浅部风化裂隙发育，汇水条件好，接受大气降水，松散层潜水补给，井田西南部后沟及东北部兴胜沟浅部风化壳汇水条件较好，汇水面积分别为5.1km2,7.5km2.兴胜沟史5号孔风化壳抽水试验：孔深16.50m,单位涌水量0.47-0.525L/s.m,渗透系数3.46-3.65m. d随着埋深增，富水性渐弱，史3号孔，抽水层段埋深16.10-137.32m,单位涌水量0.138-0.2L/s.m，渗透系数0.246-0.302m/d,富水性中等；3号井检孔，抽水层深埋21.5-538.18m,大同组、永定庄组混合抽水试

45、验，单位涌水量0.0019-0.0037L/s.m,渗透系数0.011-0.022m/d，富水性极弱。水质类型：据2号、3号井检孔资料，为SO4-K+Na· Ca型水，总硬度714.94-842.37mg/L,PH值8.0-8.1。（7） 大同组含水层大同组为区内上部含煤地层，煤层基本已采空，煤层开采改变了区内侏罗系水文地质条件，据同煤集团有关资料，二十世纪50年代在口泉沟范围内有水井49眼，泉83个，水井大部分都位于沟谷河床上，取水层位多为第四系冲积层，泉水的出露层位绝大多数是风化壳裂隙带，截止现在，多数水井都已干枯泉水断流。王村矿附近有一泉，涌水量约为1700 m3/d，曾是该矿

46、供水水源，现已干枯，由于煤层开采顶板冒落，地下水经导水裂隙带汇入井下排出，在构造形态低洼处则有采空区积水汇集，据王村矿资料：王村矿采大同组煤层，11-2煤层采空区有积水141529 m3 ，14-3有积水76000 m3。在二村井田范围沿有地方小煤窑48座，开采大同组煤层，由于种种原因，其采空区积水范围，积水量难以查清。（8） 第四系冲积层分布于口泉沟，大南沟河谷两岩冲积层中，岩性为砂，砂砾石层，含水层厚1-5m易接受大气降水补给，二十世纪50年代口泉沟沿岩有水井颁布由于煤层开采而成为渗透性河谷，水井大部分已干枯，仅在青平湾煤矿沿有一眼水井取用第四系冲积层水，但出水量大为减少，每天抽水量不足1

47、00 m3；在南沟冲积层储水面积小，储水量有限，水井出水量小于m3/d。水质类型为HCO·So4-Ca·Mg型水，So4-Ca·Mg型水,矿化度5201155mg/L,总硬度429.85743.95 mg/L,ph值7.98.0。2、 隔水层特征井田内隔水层为石炭系中统本溪组，厚度为23.936.38m,平均29.54m。上部多为粉砂岩、砂质泥岩和薄层状细砂岩，下部多为铝、铁质泥岩，中夹12层薄层状石灰尘岩，其中泥岩相对发育，厚1015m，本组地层在全区颁布稳定，是寒武-奥陶系灰岩与上部煤系地层良好的隔水层。3、 地下水动态特征（1） 煤系地下水侏罗系大同组煤层经

48、过50多年的开采，基本已枯竭，矿坑长期排水，大同组地下水位持续下降，在井田范围形成巨大的降落漏斗，水位已降至14号煤层底板，目前大同组地下水静储量处于疏干状态，大气降水的补给量与矿坑排水量处于平衡状态。石炭二叠系煤层处于待开发状态，南部浅部基岩裂隙水地下水位变化与大所降水关系密切，深部地下水由于埋藏深，岩石的节理裂隙多不发育，地下水径流缓慢，地下水与大气降水存在长时间的周期关系。（2） 岩溶地下水大同煤田目前沿没有岩溶地下水动态观测资料，现根据以往施工岩溶孔及近年探岩溶孔水位资料及塔山井田开采岩溶水水井资料，对本区的岩溶地下水动态做一概述。 天然流场特征塔山井田W506号孔与T807号孔相距很

49、近，同期岩溶地下水位相差不大，1989年施工的W506孔，岩溶水静水位标高为1163.93 m,2006年施工的T807号孔岩溶水静水位标高为1112.11 m,时隔17年,岩溶水水位下降了51.82 m,降幅为3.05 m/a,岩溶地下水水位下降主要受泉域岩溶地下水开采量增加和降雨量减少的影响.本区属神头泉域岩溶水系统,神头泉流量自1964年以来持续下隆,1964年1985年下降幅度为0.177m3/s,1985年以后下降幅度平均为0.27 m3/s,1993年1998年流量略有增加，神头泉流量的衰减，反映了全区岩溶地下水水位在时间上的变化，而对于本区来讲，岩溶地下水的动态变化与本区岩溶地下

50、水的水文地质条件及开采量关系更加密切，据现有调查资料，塔山井田内，1996年2004年王村矿与挖金湾矿各有一眼水井开采岩溶地下水，开采量合计约1000 m3/d，2004年停采。1999年至今，宏泰环保材料有限公司有一眼水井开采岩溶地下水，开采量约为400 m3/d。 人工激发流场特征王村矿水井，建于1996年，静水标高约为了1175 m，开采量子力学500700 m3/d，2000年以前，抽水降深稳定在5060 m，此后水位逐年下降，最大水位降深在100 m以上，2004年因水泵扬程所限无法抽水而停用。2007年1月5日在提塔山建井报告时，对井水位进行了实测，水位标高为1068 m，两年多水

51、位恢复了十几米二十几米，水位恢得非常慢，距离天然流场静止水位将近90 m，充分暴露该区岩溶地下水的水文地质条件。（二） 地下水补给、径流、排水条件大气降水是本区地下水主要补来源，侏罗系地层在区内大积出露，由于大同组煤层大部分采空，煤层采后形成的导水裂隙带征至地面形成地面裂缝及塌陷坑，是大气降水入渗的良好通道，降水入渗条件好：石炭、二叠系地层在区内出露范围小，补给有限，向深部延伸，岩石胶结致密，裂隙不发育，补给条件差；奥陶系灰岩补给来源主要来自境外本部山区灰岩出露区大气降水的入渗补给，东部山区灰岩出露面积小，补给范围少，岩溶水在迳流过程中进入本区其补给条件受岩性构造条件控制，特别是构造条件是控制

52、本区岩溶发育的主要因素。井田东北部断裂构造比较发育，断层带及两侧岩石节理裂隙相对发育，断层不仅可以导通上部基岩裂隙水及采空区积水对对岩溶水的补给，而且其侧向补给条件也远远强于岩溶不发育地带，断层、节理裂隙的存在及岩溶水的循环作用加速了本区岩溶发育的不均一性。区内地下水的排泄有侏罗系矿坑排水，泉水排泄，寒武-奥陶系岩溶水由西北向东南运动，岩溶水变相剥削通过鹅毛口沟及口泉断裂破碎带向大同平原排泄。封闭不良的钻孔可沟通不同含水层地下水的水力联系。山4号煤层是本区主采煤层。山西组含水层是一直接充水含水层，含水层埋藏深，岩石节理裂隙不发育，获得自身侧向补给条件差。井田岩溶水静水位档高10951145 m

53、，井田大部分山4号煤层底板标高低于岩溶水水位示高，而井田的构造形态基本为一向北西斜的单斜构造，大同组采空区积水主要颁布在北部，在井田的北部，断层破碎带是构成岩溶水，采空区积水对山西组含水层补给的主要途径。（三） 大同组采空积水充水特征及充水方式大同组煤层历经50余多的开采，所剩无余，地下采空区遍布，井田大同组岩层出露范围较广，地裂缝，塌陷坑发育，是大气降水入渗的良好涌道，侏罗系地下水补给模数按0.51.5万m3/平方公里·年估算，年补给量约为2575万m3，侏罗系井田矿井排水量按2000 m3/d计，年排泄量约淡73万m3，补排大致平衡。从对王村矿调查结果，也与上述分析基本吻合。如王

54、村矿2004年在井田的东北部开采14-3煤层，该处位于单斜构造的最低部位，2006年沿顶板打探水钻孔，上部采空区无积水，说明在现阶段，侏罗系矿井在排水的情况下，采空区积水并不是很多，对下部山4号煤层开采影响甚微上部侏罗系煤矿停采后，其水文地质条件又要产生变化，日积月累采空区积水会愈来愈多，虽然在正常情况下，上部分积水不会对山4号煤层开采构成危害，但由于区内特别是东北部断层较多，且位于单斜构造的低部位，可能会沟通上部积水区全矿井涌水量增大。此外，区内施工的钻孔，水泥浆仅封至煤层顶部50m，上部采空区封孔质量也难以保证，封孔质量不佳虽不致造成大顶板突水发生，但也会影响井下生产。 （四）断层及封闭不

55、良钻孔时煤层开采的影响井田共计断层11条，其中以北西向占主导地位，据以往资料，北西向断层属张扭性，为导水断层。在井田的东北部，断层比较发育，F209、F32、F33、F35相互交汇,其交汇部位,岩石破碎裂隙发育,富水性相对较好,由于煤系地层地下水补给条件差,地下水含量以静含量为主,容易疏干,当断层沟通了奥灰水,有奥灰水做补给来源时,疏干相对来说困难一些.在井田的西南,F1929与1828之间形成一个地堑,F1929断距为120m,山4号煤层与奥灰基本对接,由于沿两条断层走向还有岩浆岩侵入,岩墙与断层共同构成了导水通道,会成为矿坑水的补给通道。（五）矿井涌水量预计分别用水文地质比拟法和大井法进行预计，正常涌水量取40 m3/h，最大涌水量取80 m3/h，以上为先期开采地段初期涌水量，由于井田煤系地下水资源贫乏，含量以静含量为主，补给条件也差，因此矿井涌水量会逐年减小。考虑地质条件变化的不确定性，为安全起见，本设计在选择井下主水泵时取正常涌水量100 m3/h，最大涌水量150 m3/h。在考虑井下消防洒水水源时，按40 m3/h计算。二、 工程地质王村区为黄土半掩盖山岳地形，为低山岳陵