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1第2章矿区概述及井田地质特征2.1矿区概述2.1.1位置与交通XX井田位于山西省大同煤田东翼中东部边缘地带，距大同市约30km，距同煤集团公司17km。地理位置为东经112°49′32″～113°9′30″，北纬39°52′～40°10′。位于口泉河两侧，鹅毛口河以北，七峰山西侧。属大同市南郊区及朔州市怀仁县所辖。井田东北侧有京包铁路线、大秦线，东侧有北同蒲线均交汇于大同市铁路枢纽，并与口泉沟、云岗沟两条铁路支线相连，通往同煤集团公司各生产矿。井田内有口泉沟铁路支线。从大同市沿京包线至北京全长382km，至包头450km，沿北同蒲线至太原355km，沿大秦线至秦皇岛630km。井田东侧有大同至太原208国道及大同至运城高速公路。井田内沿口泉河有大同市至王村公路，有沿胡家湾沟、麻皮泊沟经盘道村去往鹅毛口乡的简易公路，鹅毛口乡怀仁公路与大同至太原的主干公路相交，可通往大同市、太原市、河北省、内蒙古等地。附近新型现代化大同机场正在建设中。此外，井田内各条沟中均有向外运输煤炭的简易公路。图2-1XX矿交通位置图22.1.2自然地理、地形及地势大同煤田位于山西地台北端，黄土高原中部，周围环山，西北为牛心山，西南为洪涛山，东南为口泉山，东北面为雷公山。口泉山脉北起大同西部，南至朔州兰花口。煤田中部为一广阔起伏的低山丘陵台地，沟谷发育，山梁纵横。盘道村一带山地构成口泉河与鹅毛口河两水系的分水岭。XX井田位于大同煤田中东部边缘地带，东接口泉山，北连口泉河，地面为低缓丘陵地形，地势东南高、西北低，大部分地带为山区，被黄土所覆盖，仅沟谷及山脊地区有岩层出露。井田内地形较为复杂，沟谷发育，生长有大量野草树木，也有少量农田耕地，大部分为旱地，水地极少。区内最高点海拔标高为+1653.2m，最低点为+1200m，相对高差453m。2.1.3河流水系XX井田属于海河流域永定河水系桑干河北岸支系，主要河流有十里河、口泉河、鹅毛口河。十里河：位于大同市西南、井田北部的云岗沟内。流域面积1044km2，全长61.5km，河宽50～600m，坡度0.2～l％，树枝状水系。小站水文站1954年测得最大洪峰流量224m3／s，1952年最小流量0.003m3/s。口泉河：从井田中间穿过。流域面积600km2，全长50km，河宽20～150m，树枝状水系，坡度5～7%，为间歇性河流，流量甚小，主要靠矿坑排水补给。但雨季山洪暴发时流量猛增，1988年7月12日，据有关部门估计，洪峰流量600m3/s。鹅毛口河：位于井田南，流域面积110km2，全长12km，河宽80～130m，河床坡度1.8%，树枝状水系。日常流量为0.043m3/s。2.1.4气象及地震烈度本区属中温带、大陆性气候，昼夜温差较大，冬季干燥寒冷，风沙严重，夏季炎热。年最高气温37℃，最低气温-28℃，年平均气温6.5℃。年最大降雨量634.7mm，年平均降雨量419.88mm，降雨主要集中在七、八、九三个月内。年平均蒸发量平均1880.1mm，一般大于降雨量的3～4倍。本区多为北西风和北风，次为西风和西北风，最大风速29m/s，平均风速3.0m/s。历年最大积雪深度22cm，冰冻期自十月上旬至翌年四月下旬，最大冻土深度161cm。表2-1大同煤田区域地层表界系统组厚度备注3（m）新生界第四系全新统0～14由砾石、砂组成的冲积、洪积层中、上更新统0～147由黄色亚砂土、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，分布于牛新山脉一带中生界白垩系上统助马堡组0～40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紫色、黄绿色砂质泥岩、灰白色粉砂岩下统大同组0～264灰白色砂岩与灰色泥岩及煤组成永定庄组0～211紫红色、灰绿色砂质泥岩、灰白色砂岩组成古生界二叠系上统石千峰组0～100黄绿色含砾砂岩与紫红色砂质泥岩组成上石盒子组0～254灰白色砂岩与紫红色、灰绿色粉砂岩下统下石盒子组0～91灰白、紫红色砂岩与紫红色砂质泥岩组成山西组0～96灰白、绿色砂岩与深灰色粉砂岩、泥岩、泥岩及煤组成石炭系上统太原组0～130灰白、龙色砂岩、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；下统以白云炭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冶里组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。以石灰岩为主夹灰绿紫艳色泥岩。长山组0～25崮山组0～95中统张夏组0～141徐庄组0～101下统毛庄组0～56太古界五台群肉红色花岗片麻岩等，分布于大同新生代盆地边缘一带42.2井田地质特征2.2.1地质特征大同煤田区域地层由老至新为：上太古界五台群；古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系；中生界侏罗系、白垩系；新生界第四系。大同煤田区域地层情况见表2-12.2.2水文地质条件及矿井涌水量本井田内沉积岩厚达数百米，从地表第四系至煤系基盘均为泥质岩和碎屑岩相间成层，岩石胶结密实、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，加之本区的降水量少，又无常年性地表径流及大型地表水体，因此地下水的补给来源贫乏，各地层的含水性都不强。全井田共10个含水层，其中第四系河谷冲积层、基岩风化壳及寒武、奥陶系灰岩等含水层含水性较好；石盒子组、山西组、太原组、本溪组含水层的含水性极弱。对各含水层简述如下：寒武-奥陶系灰岩：出露于井田东部边缘，灰岩顶板埋深442～657.49m，标高888.0～964.51m，岩性主要为深灰色块状灰岩，灰白色白云质灰岩、褐红色竹叶状灰岩和鲕状灰石。井田内总体寒武系—奥陶系灰岩岩溶裂隙发育程度不均匀，富水性较弱，南部岩层含水性好于北部岩层。其中挖金湾、王村、鹅毛口一带位口泉沟南水文地质单元的岩溶水径流带上，钻孔单井出水量500～1000m3/d，单位涌水量大0.1L/s·m，为XX井田岩溶水相对富水区；其它地段岩溶水单位涌水量均小于0.1L/s·m，富水性较差。井田内7个岩溶钻孔揭露灰岩静水位标高为1160.24～1244.97m，其中5个钻孔岩溶裂隙发育，岩石破碎、含水性较好。岩溶带厚度7～15m。但溶洞较小，其溶洞直径最大为1.8×1.0×1.0cm，连通性、导水性差。水由西向东、东南方向流动，水力坡度为0.01。根据井田精查地质报告资料，当矿井主要开拓巷道穿过寒武、奥陶系石灰岩时，预计其岩溶水出水量为3437m3/d。本溪组砂岩：上、中部为砂岩、砂质泥岩，下部有1～2层铝土质泥岩及含铝土质的砂质泥岩，厚度7.8～15.57m，全区发育，岩石胶结致密完好，是奥灰与煤系地层良好的隔水层。抽水单位涌水量为0.0002L／s.m，系砂岩裂隙承压水、埋藏深。补给条件差，故含水性弱。太原组砂岩：由砂岩、砂质泥岩及煤组成，系砂岩裂隙承压水。岩石胶结致密、裂隙不发育、埋藏深，补给条件差，5含水性弱。抽水单位涌水量0.0008～0.001L／s.m，渗透系数0.006～0.008m/d。山西组砂岩：岩性以砂岩为主，裂隙不发育，胶结致密，埋藏深，补给条件差，含水性弱。钻孔单位涌水量0.0004L/s.m，渗透系数0.006m/d。下石盒子组砂岩：岩性为砂质泥岩、砂岩组成，裂隙少，埋藏较深，补给条件差，故含水性弱。钻孔单位涌水量0.0109L/s.m，渗透系数0.01m/d。上石盒子组砂岩：岩性以泥岩、砂岩组成，裂隙发育少，含水性弱。钻孔单位涌水量0.0036L/s.m，渗透系数0.014m/d。永定庄组砂岩：该组地层由砂岩、砂砾岩及少量砂质泥岩组成，含水性受地形、构造所控制。低洼沟谷地段，岩石风化裂隙发育，受大气降水、地表水及冲积层潜水影响补给水量大，钻孔单位涌水量0.138～0.790L／s.m，渗透系数0.21～0.30m/d。风化壳以下地层，岩石致密坚硬，裂隙甚少。钻孔单位涌水量为0.003L/s.m，渗透系数0.004m/d，含水性弱。大同组风化层：该组地层多位于河谷侵蚀基准面之上，岩石风化比较强烈，沟谷发育，切割较深。在台地面上地层多导水，而河谷地段因大气降水及地表水补给，富水性较好。单位涌水量0.80L/s.m，渗透系数2.26m/d。风化壳：不分地层时代，但与地形、岩性有关，河谷低洼处埋藏浅，一般30～40m，与地表水、潜水有水力联系，水量较大。单位涌水量为0.47～0.80L/s.m，渗透系数1.73～3.46m/d。河谷两岸台地埋藏较深，一般在50～110m，单位涌水量0.0003l/s.m，含水性弱。第四系冲积层岩性以砂土、砾石为主，含水层厚0～8.41m，单位涌水量2.55L/s.m，渗透系数41.32m/d。地表水及冲积层水通过风化壳渗入矿井中，成为矿井充水的主要来源。井田内有口泉河水流通过，但断层大多分布于台阶地上，虽多属张性、张扭性含水或导水的断层，但因地形控制承受大气降水的补给条件差，口泉河北部广大地区大同组煤层多数采空，侵蚀基准面上的地层不含水，而下煤组石炭、二叠系地层及其上覆地层的含水性甚弱，因此分析认为以后矿井生产中过断层时不会受到地下水的危害。另外，奥灰岩石破碎，水头压力大，富水性较好，部分断层已使奥灰和8#煤层相接触或相距很近，奥灰水可能灌入煤层或发生煤层底鼓突水，今后矿井建设和生产中应给以高度重视。矿井水的PH值一般在7.0～7.5之间，最高为9.01，多属中性或弱碱性水，对井下建筑材料、设备、管路的腐蚀性不大。参照临近生产矿井实际涌水情况，预计矿井正常涌水量为521m3/h（日涌水量为12500m3/d），最大涌水量为833m3/h6（日涌水量为20000m3/d）。该井田煤层远离含水性较好的风化壳含水层，此层水不会进入井下。本溪组、太原组、山西组、石盒子组裂隙含水层（组），含水性极弱，煤层开采时井下基本无水或者水量极小。区南边虎龙沟煤矿，斜井开采太原组8#煤，井下基本无水。侏罗系煤层采空区虽有大量积水，但距太原组煤层较远，中间相隔平均厚度362.73m，一般不会漏入井下。区内揭露灰岩钻孔，若封闭不良或者根本未封闭，采煤穿过这些钻孔时单孔可造成井下1000～2000m3/d突水。小峪煤矿为大同煤田井下开采石炭二叠系煤的最大矿井，矿坑水来源为：风化壳裂隙水、采空区积水、冲积层潜水，水文地质条件与本井田不同，矿坑排水无参考价值。井田上部开采侏罗系11#～14#煤层，其富水系数平均为0.45。石炭二叠系煤层开采时，井下水比上部要小的多。考虑到不可预见因素，矿井涌水量计算，采用0.4的富水系数，矿井涌水量估算如下：矿井设计能力年产2.4Mt，矿井涌水量为4848m3/d。2.3煤层特征2.3.1煤层概况井田内赋存有侏罗系和石炭二叠系两套含煤构造。侏罗系大同组为上部含煤构造，分布有许多国有煤矿和地方国有煤矿，其煤层所剩储量不多。二叠系下统山西组和石炭系上统太原组为下部含煤建造，地层总厚86.2～177.20m，平均为157.93m，共含煤15层，煤层总厚38.25m，含煤系数24％。煤层出露位置在井田的东部1.2～1.3km处。由于各煤层埋藏较深，未遭受风氧化。浅部煤层风化氧化带的深度为：从露头线沿倾向下延50m。2.3.2主要可采煤层结构山4#煤层：煤层结构较复杂，由1～6层（一般3～4层）煤分层组成。夹矸为砂质泥岩、高岭质泥岩和炭质泥岩。煤层含矸率在可采范围内为0～31％，平均16％。2#煤层：煤层由2～6层（一般2～4层）煤分层组成，夹矸多为高岭岩、高岭质泥岩和炭质泥岩．煤层含矸率在可采范围内为0～34％，平均16％。3-5#煤层：煤层特厚，结构复杂。由6～35层（一般10～15层）煤分层组成。夹矸一般为高岭岩、高岭质泥岩、砂质泥岩和炭质泥岩。煤层含矸率一般为16%。8#煤层：煤层结构较简单。由1～5层（一般l～3层）煤分层组成，夹矸