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采矿工程本科生毕业设计第1页1第一章矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置及交通条件汾西矿业集团新（水）峪煤矿有限责任公司,位于山西省孝义市境内，覆盖下堡镇、兑镇镇、柱濮镇的一部分。南北长约8.4km，东西宽约7.1km，矿区面积57.02km2。距孝义市20公里，地理坐标：东经111°35′12″～111°39′03″，北纬37°00′40″～37°07′29″。矿区南北跨越旺家垣井田、交子里井田及新（水）峪井田，西与阳泉曲井田瓜沟井田相邻，东邻高阳井田、宜兴井田，北以下堡河为自然边界，南以4098000纬线与交子里井田相接。矿区交通便利，南同蒲铁路介（休）西（泉）支线从矿区内穿过，矿区内设有兑镇车站，往西至阳泉曲车站。有孝（义）午（城）公路通过矿区往东通大运高速公路及108国道，往北至307国道，与夏汾高速公路相通。通过铁路公路可达全国各地.表1-1矿区距邻近主要城市距离表1．1.2地形地貌本矿区位于吕梁山中段，汾河中游西岸，属黄土高原中丘陵地貌，矿区最高点位于南部海拔标高1150.2m，最低点位于矿区中北部的兑镇河谷，海拔标高847.50m。相对高差302.7m，矿区地势形态为南部中部相对较高，北部东部相对较低，区内沟谷纵横呈“V”字型发育，沟谷基本呈南北向，新生界的黄土主要分布在山梁垣上，基岩一般多出露在沟谷中，纵观全区其地貌特征为中等切割至轻微切割的中低丘陵类型。1.1.3、电源矿井用电采用双回路供电系统，一回引自矿务局自备电厂后庄变电站的内部电网，电城市距离(公里)城市距离(公里)城市距离(公里)孝义20北京691孟塬426汾阳38石家庄407西安549介休42大同531郑州814太原146包头980武汉1348采矿工程本科生毕业设计第2页2压110KV，输电距离2Km；一回引自华北电网兑镇变电站，电压110KV，输电距离2Km。综上所述，本矿外部建设条件较优越，硬件可靠，对矿井的建设较为有利。1.1.4、水系本区内地表水属黄河流域汾河水系，主要河流为北部边缘的下堡河及横贯矿区东西的兑镇河，柱濮河，三条河均属季节性河流，受季节影响较大，雨季山洪汇集，河水猛涨，旱季河水流量较小，甚至干涸。矿井建有自备水源地，取奥陶系灰岩岩溶地下水，水质经化验符合国家有关规定，能解决矿区工业用水及生活用水，也为矿区的进一步发展提供了水源保证。1.1.5、气象本区气候属暖温带大陆性半干旱半湿润气候，春季风大雨少干旱，夏季多雨炎热，秋季温暖湿润，冬季寒冷少雪，四季分明，平均年气温在10.3℃左右，一月份最低平均气温-10.5℃，最低-23℃。七月份气温最高，最高可达39℃，平均降雨量约500mm，雨水多集中在7～9月份，占全年降雨的60～80%；年蒸发量为1800～1900mm。每年十一月至次年四月为冻结期，最大冻土深度0.74m。1.1.6、地震本区地震烈度Ⅶ度区，根据《中国地震参数区划图》（GB18306—2001），属地震动峰值加速度为0.1～0.15g区。1.1.7、本区经济状况本区范围涉及孝义市境内的下堡镇，兑镇镇，柱濮镇、驿马乡，的部分村庄，人口约5万人。当地农民以种植业为主，主要农作物有小麦、玉米、高梁、谷子等。区内煤炭资源丰富，工业主要以开办煤矿为主，开采运输业较发达。1.2井田地质特征1.2.1区域地质霍西煤田位于山西省中南部吕梁山脉与霍山山脉之间，北起汾阳，南至河津，在隰县、乡宁与河东煤田相连接，地理坐标在东经110°21′～112°00′之间，北纬34。46′～37°15′之间；行政区划分属晋中、吕梁、临汾、运城（市）地区。本矿区位于霍西煤田的北部孝义市境内。区域地层与华北煤田大部分地区相似，出露岩层主要为前震旦系、震旦系、寒武系，缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、和下石炭统。在中奥陶统上沉积了石炭系、二叠系和第采矿工程本科生毕业设计第3页3三系、第四系。石炭二叠系为本区主要含煤地层，为海陆交互相及陆相含煤岩系，煤田内尚未发现火成岩。1.2.2．环境地质本矿区区域构造上处于祁吕贺“山字型”弧形构造东翼，不同级别不同形态的褶曲构成了煤田的基本框架，高角度的正断层较发育，次一级的波浪状起伏系煤田的一大特点。地质构造受“山字型”构造，华夏系构造以及汾河新凹陷的控制。燕山运动造成了该区地质构造的基本轮廓。井田地质情况与区域地质相符合，主要受断层及褶皱构造的控制，岩层总体为西高东低，走向南北倾向东的单倾构造，井田内揭露的地层主要有奥陶系的石炭系、二叠系、第三、第四系，地表大部分地区被红、黄土覆盖，仅在沟谷中出露有二叠系山西组，石盒子组地层，出露岩层多为砂岩、泥岩、砂质页岩，泥岩、砂质页岩、风化现象较严重。砂岩岩石裂隙发育，井田内无炭柱一般发育，无火成岩侵入。井田内水文地质条件中等或简单，地表河流均为季节性河流，平时水量较小，雨季洪水来势汹猛，有时溢出河道，形成水患。地表沟谷中出露的砂岩有泉水涌出，含水层主要以石炭系K2、K3、K4灰岩为主，二叠系的含水层砂岩富水弱。本区内的地质环境随着井下的开采发生着变化主要表现在地表土地裂缝造成水土、流土、黄土冲涮洞、沟谷、滑坡，地面建筑裂缝，沟谷中的泉水干涸，环境恶化。在自然状态下，滑坡的出现一般较少，规模较小，滑坡的土方量以几百至几千方土石，在沟谷中出现岩石崩塌较少，一般不会形成泥石流，滑坡一般分布在黄土较厚，阻陡峭的沟谷内，山沟内岩石崩塌多在一岩石出露陡峭的沟谷内，他们的强度较弱。1.2.3、地层1]本矿井地层与霍西煤田汾孝矿区的地层一致，煤系地层的基底为奥陶系灰岩，在其上部沉积了石炭系，二叠系地层及第三、第四系红黄土层，煤系地层与奥陶系为平行不整合接触。矿区大部分地区被红黄土覆盖，在沟谷中出露有太原组山西组、下石盒子组及上石盒子组地层，现根据勘探及生产中的有关资料由老至新如下：1）奥陶系中统上马家沟组（O2s)2）奥陶系中统峰峰组（O2f)3）石炭系中统本溪组（C2b）4）石炭系上统太原组（C3t)5）二叠系下统山西组（P1S）6）二叠系下统下石盒子组（P1X）采矿工程本科生毕业设计第4页47）二叠系上统上石盒子组(P2s)8）第三系上新统（N2）9）第四系（Q）井田内地层对比的方法主要以钻孔的勘探资料为主，将各标志层、煤层、加以对比，在巷道、实际揭露的资料中经验证对比较合理，能够指导生产，服务生产，整个井田对比可靠。2]地下含水层的划分新（水）峪煤矿位于郭庄泉域岩溶地下水系统的中北部，为浅埋藏型隐伏岩溶区，主要接受大气降水补给，矿区内出露的地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、第三系及第四系地层，根据含水岩系及水力特征将井田内地下水划分为以下几种类型。1）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组2）碎屑岩类裂隙含水量水岩组3]二叠系砂岩含水层二叠系含水层由若干层砂岩组成，其主要含水层为K7、K8、K9砂岩及基岩风化壳。含水层富水性受埋藏深浅条件的制约，一般情况下，含水层埋深小，富水性好，反之则差。K7砂岩在井田内厚度变化大，层位不稳定，K8砂岩厚度在0.7～9.3m之间，平均4.06m。K9砂岩厚度为5.6～10.10m。平均7.80m。基岩风化壳因为露出地表或距离地表较近，风化裂隙发育，接受补给条件较好，其富水性要好于K7、K8、K9砂岩。在断层带，滑坡体及裂隙发育的向斜部位涌水量一般较大，山西组含水层主要为K7砂岩，据2～14#孔抽资料，单位涌水量为0.0068L/S·m，旺-25#孔单位涌水量为0.007L/S·m，水位标高+919.8m。水质一般为“H·S-N·M”型水。下石盒子组大多出露于地表，在井田内受沟谷切割影响，在接受大气降水补给后，经短暂径流，在合适的地段以泉的形式涌出。本组较稳定的是K8、K9砂岩，厚6～15m，旺-15#钻孔在钻进到K9砂岩时曾出现过自流。高出钻口8.65m，水位标高+946.62，自流量0.18L/S。总之，山西组及下盒子组砂岩含水层在正常情况下富水性差，但也不排除在局部地段富水的可能性。据2～14#孔抽水资料，单位涌水量为0.0068L/S，渗透系数为0.0285m/d，东北高阳井田抽水结果，单位涌水量0.0012～0.0105L/S·m，渗透系数0.00142～0.0157m/d，地下水矿化度0.310～0.125g/L，为淡水，PH值7.8～8.4为碱性水。水质类型“H·S-C·M”型水。4]松散层类孔隙含水层组本区松散层类孔隙含水层组为第三系、第四系地层，主要分布于兑镇河、下堡河、柱采矿工程本科生毕业设计第5页5濮河河床及主要沟谷内，以砂卵石层、砂砾石层、砂为主，卵砾石成分多为灰岩、砂均未胶结，粒度相差悬殊。分选性差，孔隙度大，为良好的含水层，也是良好的透水层。分布于地表厚8～12平均9m大的沟谷内，兑镇一带水井调查说明其水位变化均受气候及降雨量控制，兑镇河平时水深不超过0.2m，常年有水，雨季山洪瀑发，水势汹涌，旱季水位下降。专门对兑镇河的流量进行了测量，测得最大洪水位标高877.68m，流量7.38m3/s，据水井简易抽水资料，单位涌水量6.67L/S·m，受季节性影响，动态变化幅度在1m左右，水质类型为H·S-C·M型水。5]矿井充水因素分析本区基本以波状褶曲构造为特征，西高东低，除东部的偏店断层断距较大外，其余均为小型断层，并以高角度张扭性正断层为主，是地表水及各含水层之间相互联系的良好通道，但对矿井开采会带来一定的影响。在煤系地层中，含水层和隔水层相间，在正常情况下这些层间地下水之间没有联系，但在断层附近或由于煤层开采，导致顶板塌陷后，产生裂隙，形成地表水及地下水的通道，使地下水的迳流方向发生改变，地下水通过导水裂隙进入巷道。9#煤层的直接充水含水层为K2石灰岩，间接充水含水层为K3、K4石灰岩，主要补给区在矿区以外，K3、K4在矿区西北部有小面积出露，补给来源以大气降水为主，含水层在补给区接受大气降水补给后，通过地下迳流进入本区，是9#煤层的主要充水水源。1.2.4、岩浆岩通过历史地质勘探和矿井揭露，本矿区内未发现有岩浆的侵入活动。1.2.5水文地质区域水文地质本区位于郭庄泉域中北部，泉域及岩溶水盆地的范围主要受汾西大向斜的控制，泉域的北界基本沿晋中盆地的南缘到将军山以南的变质岩裸露区，南止于射姑山，盈利，团柏一线。西起吕梁山分水岭，东边界北段至汾阳-孝义大断层，南段为霍山，山前大断裂和一部分变质岩区，直接补给区为寒武系，奥陶系灰岩裸露区（特别是西部）及汾河河流渗漏段。补给区面积1400Km2,岩溶地下水的补给，以大气降水直接入渗补给及河川径流集中渗漏补给为主，从西部大面积灰岩揭露区入渗的地下水，从北部灵石一带汾河河谷中渗漏的河水及从东部来的水均向河谷下游汇集，并以泉群的形式集中排泄，泉群由60余个泉眼组成，出露标高+516～521m，流量7.04～9.80m3/s，平均7.23m3/s。区域内根据含水岩系及水力特征，将地下水划分为以下几种类型：1）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组采矿工程本科生毕业设计第6页62）碎屑岩类裂隙含水量水岩组3）松散层类孔隙含水层组4）隔水层1.2.6、褶皱与断层本区内褶皱构造较发育，构成矿区构造的基本格架。由于地层倾角平缓，在露头的个别地段见到基本形态，一般不易观察到，但在主要煤层等高线图上则反映清楚（见附图）表1-2为勘探报告及井下实测得到的主要褶皱的基本情况。表1-2新（水）峪矿区背、向斜统计表名称位置轴向两翼倾角轴长(m)1郝家寨向斜郝家寨村西南N30°E2-13°10002郝家寨背斜郝家寒村西南N30°E5-7°8003兑镇背斜兑镇北NW5-6°10004恭家园向斜旺家垣以北NE80°-SE80°6-10°24005茹来背斜茹来村南50mNE75°-80°7-10°2256黑坡沟背斜黑坡沟村NE20°-SE85°6-9°17307偏店背斜偏店村南200mNE11°-NE30°6-9°110008偏店向斜偏店村西400m65°2-13°7050偏店背斜东翼至偏店断层，平行断层有一条宽约50m左右的急倾斜带，倾角70°，在矿井内延长约6.5Km。