杜儿坪矿区概述及井田地质特征

1、1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1交通位置西山矿区位于西山煤田之东北边缘，地属太原市河西区，东距太原市20公里。杜儿坪井田在西山矿区之北部，西铭矿之南官地矿之北，地理位置为东经11245,北纬3740。杜儿坪矿区（以下简称井田）内多为沟谷山梁，地形切割剧烈，且大部分地区被森林覆盖。井田内交通除太宁公路从矿区北部通过，太古战备公路从矿区南部穿过外，村庄之间皆有羊肠小道相连，与公路仅有简易砂石路相通，交通不甚便利。但矿区对外交通却十分便利，铁路、公路均可经太原市通往全国各地，矿区距太原五一广场19.8km。铁路有太一古直达，公路有市郊线直达，终日班车往返。交通位置见附图1-1。地形：

2、井田位于山西高原吕梁山脉中段东翼，总体呈西南高、东北低的中山地区。井田内山高坡陡，沟谷深切多呈“V”字形，缓坡和低山地区有黄土黄土零星分布，山脊及坡陡处岩层裸露，风化剥蚀作用强烈，沟底多砂砾石。全井田大部分为松林植被，北部尤甚。井田内最咼点在石千峰山，海拔标咼为1775m，最低点在井田东南部的子房沟内，海拔标高为1057.7m，最大相对高差为717m。一般相对高差为300m左右。河流水系本区属黄河流域、汾河水系，主石千峰山与官地矿扩区内庙前山（海拔标高1865.8m）组成了西北一东南走向的分水岭。主要沟谷呈放射状向东、南、西各向分布，如井儿沟、南峪沟、虎峪沟、北石沟、峪道川、新华沟等都源自石千

3、峰山，均为季节性河流沟谷，平时干枯无水或仅有溪流，唯在大雨过后短时内水量较大，并在下游汇合后流入汾河。1.1.4气象及地震情况1）气象该区属于暖温带、大陆性季风气候。冬季严寒少雪，春季干燥多风，夏、秋季雨量集中，四季分明，昼夜温差大，日照充足。据山西省气象局近四十年资料统计：（1）气温：年均9.5r，最低气温在1月份，平均-7C,极端最低气温-27.5C；最高气温在7月份，平均23.7C，极端最高气温39.4C。（2）降水量：年降水量平均495.9mm，年降水量最大749mm，年降水量最小216.1mm，日降水量最大183.5mm。每年7、8、9三个月降水量占全年降水量60%左右。蒸发量：年平

4、均蒸发量1849.3mm,年最高蒸发量2080.0mm,年低蒸发量1427.5mm。风力与风速：年平均风速2.5m/s,多西北风，极端最大风速18.7m/s。最大4月份，平均风速3.3m/s,7、8、9月份最小平均风速1.82m/s。(5)结冰和解冻：每年初霜日期10月上旬,终霜日期翌年4月中旬,历时半年之久。土壤冻结在11月底或12月初，冻结深度为80cm。2)地震根据山西省地震局78省震字第29号文，地震设防烈度为6。7。1.1.5电源和水源1.供水水源矿井由杜儿坪110kV变电站供电，现有35/6kV变电站两座，6kV开闭所两座，两个变电站均采用双回路供电，两回路电源均来自杜儿坪110k

5、V变电站相应电压等级的不同母线段，杜儿坪110kV变电站已与电力系统电网联网，矿井电源供电可靠。2.供电电源本区浅层水和地表水五利用价值，矿井供水水源取自水量丰富、水质优良的奥灰水，利用神井泵抽至地面。另外，矿井涌水排至地面经处理达到复用标准后也可用于矿井生产。两部分水可满足井下生产要求。1.1.6其他情况太原市为一重工业城市，在矿区东部有热点厂、纺织厂、砖瓦厂等工厂，市区北部有太原钢铁厂。矿区内除煤矿外，还有石膏厂、水泥厂、石渣厂、石灰厂、硫磺厂等工厂。沿山边一带开采石灰岩，黄铁矿，石膏矿等矿。矿区内居民绝大多数为煤矿工人，食品及劳动力均需外地供应。建筑木材及坑木非常缺乏，必须外地支援。图1

6、-1杜儿坪矿交通位置图1.2井田地质特征1.2.1含煤地层及地质构造1.含煤地层本井田主要含煤地层为石二叠系下统山西组：从K5砂岩底至K6砂岩底。是本井田主要含煤地层。由灰、浅灰色砂岩，深杰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩及黑色泥岩为主体，含4、3、3上、2、1、03、02、01号8层煤，其中2号为主要可采煤层。全组厚34.3588.34m，平均63.59m,由东向西有逐渐增厚的趋势。该组地层沉积时脱离了海侵的影响，转入了过渡相，陆相沉积，地壳活动的不均衡，造成岩相变化很大，旋回结构不甚明显，煤层对比比较困难。2号煤层为本组发育最好的一层煤，层位稳定，全井田可采，上距K6砂岩30m左右，对比较易；1号

7、煤下距2号煤4m左右部分可采，但未算入井田地质储量。02号煤层位于本组上部，上距K6砂岩6m左右，常含1-2层夹石，顶板多为砂质泥岩，富含植物化石，而区别于本组其他煤层基本不可采。01号煤层直接覆于K6砂体之下或间距很小基本不可采。03号煤层位于02号煤层与1号煤层之间，主要依据层间距及层序确定其层位，但02号煤与2号煤之间只有一层煤时，究竟是03号煤还是1号煤，尚需进一步确定，03号煤也基本不可采。主采煤层柱状图见图12。2.地质构造本井田位于西山煤田东北隅，受新华夏系泰山式扭性断裂的影响，其构造形迹西部受马兰向斜，东部受边山大断裂（风声河断层、圪撩沟断层），南部受杜儿坪断裂带，北部受赛庄王

8、封断裂的制约。总体为，地层走向大致北西南东，向南西倾斜，倾角312，一般5左右。井田内的断层、褶曲、陷落柱对煤矿正常生产都有不同程度的影响。现将井田内主要构造分述如下：（1）断层井田内主要断层为北东及东东向高角度正断层，与主要褶曲轴向大体一致。落差大于20m的大型断层有杜儿坪中部断层。其余多为落差2m左右，延伸短，平行排列的小断层，形成阶梯状或地垒、地堑构造。井下所见小断层甚多，是由许多近似平行，落差一般在2m左右的小断层组成，走向北东，其延伸长度，长者千余米，短者百余米，对生产影响小。（2）褶曲杜儿坪井田在石千峰向斜为主体的控制下，伴生次一级短轴褶曲，形成井田内部的基本构造形态，褶曲两翼地层

9、平缓，其形态地表不易察看。从煤层底板等高线图上看，在石千峰向斜北翼的次一级褶曲，其轴向都表现为北北东或大致南北向，两翼不对称，在向斜南翼的次一级褶曲由于受杜儿坪断裂还的影响，其走向表现为北东、北北东向，与杜儿坪断层、石千峰向斜大致平行。（3）陷落柱杜儿坪矿陷落柱较多，但比较小，对生产影响不不大。（4）节理地面裸露岩层，节理比较发育，从调查测量结果来看，梅洞沟、沟东梁一带，以北15东和北75西两组较为发育，在马圪台附近以北55东和北30西两组较为发育，其北东一组与杜儿坪断层近似平行，且北东组有切割北西组的现象，这四组节理面都表现为平直、紧闭、倾角大的特点，有些节理面充填钙质薄膜，表现为较规则的棋

10、盘格式构造，从构造形态和力学性质分析，两对X形节理为两组共轭扭裂面所组成。（5）滑坡井田内沟谷切割剧烈，地形复杂，相对高差大，故易于滑坡的形成。在虎峪沟、四达沟、小虎峪沟、南峪沟皆有所见，其形态各异，大小不等，多呈扇形，滑移岩体大者宽350m,长200m。煤系地层多为较松软的岩石组成，长期风化剥蚀作用，裂隙发育，上覆岩层在层间水及重力作用下失去平衡，产生塌落或整体下滑形成滑坡体，它对工程建筑影响很大。值得注意的是，滑坡、乱石堆积和陷落柱有时共生，很难区分，陷落柱常有潜伏于滑坡和乱石堆积之下者。（6）岩浆岩杜儿坪井田无岩浆活动。1.2.2水文地质条件井田内地层出露自东而西由老到新依次为奥陶系中统

11、、石炭系中、上统、二叠系、三叠系下统。主要含水岩组有奥陶系中统马家沟组、峰峰组，石炭系上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组。其中上马家沟组富水性强，峰峰组局部富水性强，其余富水性弱。奥陶系中统奥陶系中统在井田内揭露最厚174.44m,结合井田外围资料可看出奥陶系中统分为峰峰组(厚约120m),上、下马家沟组(厚300350m),地层全厚500m左右。峰峰组峰峰组分下下两段。上段：岩性以深灰、灰色厚层状石灰岩为主，夹黄、灰白色泥灰岩，顶部为古风化壳充填物，厚一般小于70m；下段：为泥质灰岩夹石膏层，厚约60m。上段灰岩岩溶裂隙发育，岩溶多呈峰窝状、串珠状、局部可见溶洞。在白家庄矿区其标高邮于

12、你于奥灰水承压水位而含水，含水层在风化壳下20m至下段第一层泥灰岩石膏带之间。由于岩溶发育不均一一造成富水性差异，导致不同地段水位、水量相差很大，甚至无统一承压面，单位涌水量在15L/s.m之间，水位标高802.8m，煤田西部高者可达1311.0m，但在杜儿坪井田的局部山于其标高高于奥灰承压水位而不含水。马家沟组上马家沟组：岩性以厚层质纯石灰岩为主，夹薄层泥质灰岩、白云质灰岩，底部貂皮灰岩为相对隔水层，全组厚200m左右。浅部岩溶裂隙发育，岩溶呈串珠状、峰窝状，有中小溶洞，由于富水而成为西山煤田及本矿最要主要的含水组。单位涌水量0.0004138.91L/s.m，般0.49L/s.m,渗透系数

13、为70.11m/d，水位标高779826m。下马家沟组(O2X):岩性以灰岩、泥灰岩、白云质灰岩为主，厚约110m左右且富水。在煤田东部补给区岩溶裂隙发育，深部不发育，单位涌水量0.2614.56L/s.m，渗透系数1.4317.48m/d。石炭系上统石炭系上统太原组由砂质泥岩、泥岩、砂岩、煤、石灰岩组成，厚88m左右。自上而下东大窑灰岩(L5)、斜道灰岩(L4)、毛儿沟灰岩(K7)、庙沟灰岩(L1)、晋祠砂岩(K1)等含水层。根据勘探混合抽水试验结果，单位涌水量0.00090.03L/s.m，渗透系数0.001320.32m/d,钻探进入毛儿沟灰岩时冲洗液消耗量明显增大。井下揭露太原组含水层

14、时，局部揭露点有滴水现象，但水量很小，说明该岩组含水性徽弱。二叠系下统(1)山西组：由砂质泥岩、泥岩、煤、砂岩组成，地层厚64m左右。底部北岔沟砂岩为含水层，灰白色，以中粗粒石英、长石为主，含砾，泥质胶结，交错层理，节理发育,一般厚522m，钻孔抽水试验结果，单位涌水量0.000077L/s.m，渗透系数0.0004m/d，井下揭露点大都无水。北岔沟砂岩含水性微弱。(2)下石盒子组：由砂质泥岩、泥岩、砂岩组成。底部骆驼脖砂岩与下石盒子组下下段分界砂岩K7为含水层。骆驼脖砂岩：灰白色，以中粒石英、长石为主,泥质胶结，厚0.8020.70m,钻孔抽水试验结果，单位涌水量0.00047L/s.m,渗

15、透系数0.0036m/d,含水性微弱。K7砂岩：黄绿色，以中粗粒石英、长石为主，钙质胶结，厚约lm,抽水试验无水。井田与煤层有直接水力联系的各含水层所含地下水全是基岩裂隙水，从抽水试验结果看，各含水量单位涌水理均小于0.1L/s.m,含水微弱，表明杜儿坪矿水文地质条件简单。通过勘探，可得出井田内水位标高799-826m，可以肯定杜儿坪矿井田可采煤层全部位于奥灰水位之上。2010年前矿井预计吨煤含水系数0.371-0.70m3,年涌水量预计113.1-210.0万m3,日排水量3050-5750m3。1.3煤层特征煤层特征山西组含013号煤等7层，煤层总厚7.71m,地层厚度63.59m,含煤系

16、数12.1%。号煤层位于山西组上部，上距03号煤约5m,下距2号煤4m左右。井田东北部尖灭，南部也有3小片尖灭区。见煤点厚度0.201.10m，平均0.55m,井田内厚度多小于0.5m,可采区位于井田东部，可采面积5.3Km2。不含夹石，结构简单。顶板多为砂质泥岩、泥岩，少数为中细粒砂岩及粉砂岩。底板为细粒砂岩、砂质泥岩，局部为中粒砂岩、粉砂岩用泥岩。煤层变异系数40%，可采系数19%，现未算入可采煤层。号煤层位于山西组中部，上距骆驼脖砂岩(K6)30md左右，煤厚1.024.04m,平均2.88m。总体上看，东部厚，西部薄，厚度变化明显。西部厚度多小于2m,最薄为杜932号孔，厚1.02m。

17、东部厚度大于3m,最厚为36号孔，厚达4.04m,东南角局部厚度小于3m。一般不含夹石，局部含12层，厚度多小于0.3m,岩性为中细粒砂岩、粉砂岩，结构简单。顶板多为砂质泥岩、泥岩，局部为中细粒砂岩、粉砂岩，底板为中细粒砂岩、砂质泥岩，局部为泥岩、砂岩和炭质泥岩。煤层变异系数33%，可采系数100%，本层属全井田稳定可采煤层。煤质物理性质各煤层均为黑色，玻璃光泽，断口为贝壳、参差状、内生裂隙及外生裂隙均发育，以条带状结构为主，亦有线理状、透镜状结构。构造有层状、块状构造。化学性质各煤层原煤灰分平均什16.4636.83%，2号煤低。2号煤层原煤硫分以在0.501.00%之间。2号煤层原煤挥发分

18、平均值15.0022.11%。煤中碳元素含量平均值90.4591.58%。氢元素含量平均值4.164.70%。氮元素含量平均值1.221.51%。煤层原煤高位发热量平均值23.5129.40MJ/Kg。煤层胶质层厚度08.9mm。煤层煤质特征如下：2号煤为低中灰、低硫的瘦煤、贫瘦煤，煤质变化中等；各煤层煤灰成分酸性矿物均在80%以上，因而其灰熔融性(ST)为难熔灰或难熔灰和少量高熔灰。地层单位层厚(M)岩石希称碧性描述细粒砂岩0.3503粉砂岩细粒砂岩质细较均一，參差状断口-灰色，分选差，胶结疏松，裂隙特别发育-LD3D,5DL1D-3.162,29L47-4r31工12D.IS4丄5&2,5

19、3L45粉砂岩煤粉砂岩泥岩煤砂质泥岩细粒砂岩砂质泥岩粉砂岩灰黑色，含植物化石碎片-杲灰色,戋灰色，质较致密，上有障虜状砂质泥岩-煤，局部含DrD5ni夹石。軽旣包、园秋挠，下邹會叶甘化石黑灰色，石英长石为主-黒灰色，切IX块下卽會叶箱化石灰色，顶部为砂质淀岩，富含根化石，近水平层理OO&皿0口0QOpOO0aM口g细粒砂岩殊色,见竟波状层理胶結坚硬-戋灰色，石英为主，分选薛圖差，淀质胶结-粗粒砂岩-山肾选差，次棱角状，泥质细砾岩胶纷图12主采煤层附近综合柱状图1.3.3瓦斯、煤尘、煤的自燃性用地温1.瓦斯19781988年矿井绝对瓦斯涌出量由12.40m3/min增加到99.40m3/min，1988年至今