毕业设计煤矿矿井初步设计.doc

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1、前言本次毕业设计，我所做的是西山煤电集团屯兰(1) 矿矿井初步设计。在毕业设计之前，我们设计组到屯兰一矿进行为期一个月的毕业实习，在此期间我们搜集了毕业设计所需的资料，同时在生产一线积累了实际生产的经验。在实习过程中我们更加深刻的了解的我们以后的工作，并且，更重要的是学到了重要的设计思想及设计中所涉及的现场工作经验，为毕业设计、及以后的工作打下良好的基础。本次毕业设计是我们设计小组的共同成果。是同学们经过共同讨论及指导老师经过多次指导的结晶、经过大家反复比较后确定的，是我们大学四年采矿专业学习的总结。1 屯兰矿矿井初步设计包括以下几个部分：2 矿井内水文、地质、村庄、交通等基本情况概述。3 矿

2、井井田范围内煤的抵制储量、工业储量及可采储量。4 矿井生产能力及服务年限。5 矿井井田的总体开拓设计。井筒位置及形式选择、水平划分、延伸方案确定、采区划分、井底车场的确定及线路计算、硐室布置等内容。6 矿井采区的布置、工作面布置、生产运输机械选型、生产程序安排、采区车场的设计及生产工作面回采工艺的确定。7 矿井生产系统。包括提升、运输、通风、排水等系统的确定和设备选型及相关硐室的布置。本次设计时间为2011-3-15到2011-6-10共12周时间。时间较为充足，但是由于本人水平有待提高，缺少工作经验，所以在设计中难免有不足和欠考虑之处，希望各位老师和同学给予批评指正，本人不胜感激。关键词：区

3、域地质、井田储量、矿井年产量、开拓方式、采煤方法。目 录前言1第1章 矿区概述及井田特征2第1.1节 矿区概述6第1.2节 煤层特征15第2章 井田境界和储量16第2.1节 井田境界17第2.2节 井田储量18第3章 矿井生产能力服务年限及工作制度19第4章 井田开拓20第4.1节 概述21第4.2节 井筒位置的确定22第4.3节 开采水平的设计25第4.4节 井底车场27第5章 采煤方法和采区巷道布置28第5.1节 采区概况30第5.2节 采煤方法及回采工艺33第5.3节 开采巷道及生产系统35第5.4节 采区峒室设计37第5.5节 采区采掘计划38第6章 矿井运输与提升39第6.1节 概述

4、40第6.2节 采区运输设备的选择41第6.3节 主要巷道运输设备的选择42第6.4节 主副井提升42第7章 矿井通风与安全43第7.1节 概述47第7.2节 矿井所需风量的计算49第7.3节 矿井通风阻力计算50第8章 矿井排水51第8.1节 水泵的初选51第8.2节 管路的确定52参考文献53感谢54第1章 矿区概述及井田特征第一节 矿区概述1.1.1 矿井位置及交通(1) 井田位置与范围屯兰井田位于太原市万柏林区古交市木瓜会村、桃杏村至晋源区晋源镇赵家山村一带，东距太原市中心约60千米。屯兰井田位于太原西山煤田之东部边缘，北部以鸦崖底断层与虎峪断层为界与杜儿坪井田接壤，西部以三家庄断层为

5、界与官地井田相邻，东邻西峪矿寨沟井田，南邻金胜煤矿和晋源煤矿。井田地理坐标：东经11223191122644，北纬374621375015，井田范围由山西省地矿局地采证煤字【1992】第040号文批准的15个坐标点（三度带坐标系统，中央子午线-东经111）连线圈定。 (2) 井田交通条件屯兰矿东距太原市中心约60km，距新建太原市西环城高速公路西山入口约5km。矿区内有公路与太原市相通，古交市7路公交车开往马兰矿途经屯兰矿，另外矿区有运煤铁路专线。总之屯兰矿交通条件较为便利。如图屯兰矿交通位置图(图1.1)。图1.1 屯兰矿交通位置图1.1.2 矿井地形、气象、地震、水库(1) 矿区地形矿区位

6、于吕梁山东翼之太原西山东缘，属低山地区，地形复杂，切割强烈，沟谷纵横。地势总的看来西南高东北低，最高点位于井田南部北里山，标高1420.3m，最低点位于井田东北角红沟河边，标高920m ，最大相对高差500m，一般高差200300m。(2) 矿区河流矿区属黄河流域汾河水系，井田内较大的河流有九院河与高家庄河两条。九院河发源于屯兰之西的庙前山，自西向东流经屯兰井田北部后汇入红沟河，并注入汾河。高家河发源于屯兰井田西南部，自井田西南部流经井田中部，在井田东北部桃杏村口汇入红沟河后注入汾河。两河平时流量较小，唯雨季山洪暴发，汇成洪流。本井田其他河流均无常年流水。(3) 矿区气象矿区位于山西高原中部，

7、井田内海拔达1000m以上，气候干燥，春秋多风，夹带黄土和沙尘，春季有时发生沙尘暴天气，昼夜温差变化较大，属大陆性气候，雨季多集中于7、8月间，每年11月份开始结冰，次年四月解冻，冰冻期约5个月，最大冻土深度0.98m。年最高气温39.4，年最低气温-25，年平均气温89。年最大降雨量为602.0mm，一般367.7487.3mm，年蒸发量2080mm，年最小蒸发量1770.6mm。(4) 矿区地震矿区位于太原断陷盆地西侧，历史记载即为地震区域，据山西省地震资料记载，与太原附近有关、有史可查的地震曾发生国多期，最烈者为1037年(宋仁宗四年)地震造成大的灾害，太原市及其附近之阳曲、古交、榆次、

8、寿阳、盂县、交城、文水、祁县、清源县，共死1890人，忻州死19742人，伤5655人，牲畜死亡5万头只，代州死759人，震源从记载分析在忻州。近几年来太原地区曾发生多次有感地震，但未造成人员损伤。据山西省地震局划分，太原市地震烈度为68度。1.1.3 矿区其他矿井开采情况本矿区煤层埋藏较浅，小煤窑开采历史久远，大约在唐宋年间就有小窑开采，据屯兰勘探区地质报告记载，1957年之前屯兰井田内已停废的小煤窑达36个之多，分布于九院沟、屯兰沟、官地沟、高家河、西峪沟、冶峪沟等各大沟内。绝大多数开采山西组2、3号煤层。7号煤无小窑开采。开采深度一般400500m，最大1000m。1.1.4 矿井电源、

9、建筑材料来源本矿由位于其附近的一座西山热电厂供电。井下采、掘、开设备分别采用1140V和660V电压供电，手持式电器设备、信号、照明均采用127V或36V电压供电，并分别装设有过流、过载、过热、漏电跳闸、漏电闭锁等电气保护装置。井下供电全部实行双回路供电方式，井下局部扇风机全部实现了双风机双电源自动切换和“三专两闭锁”。全矿井上、下通讯全部实现了自动拔号、互联互通、用户功能控制等数字式程控电话通讯，并与西山通讯总站、山西煤炭通讯网和太原电信公用通讯网实现了互联互通，实现了通讯资源共享。并且本矿距太原市较近，其各种材料由太原市供应。第二节 井田地质特征1.2.1 区域地层西山煤田位于山西陆台太岳

10、南北径向构造带于阳曲孟县东纬向构造亚代联合部位的东南隅，是镶嵌在“祁吕贺”山字行构造东冀内带于汾河挽近盆地之间的一个石炭、二叠系含煤盆地，古老的岩系广布于煤田西部，北端形成西北部高高抬起，向南倾斜的不完整的盆地。南寒武系及上古生界寒武、奥陶系在煤田西侧、北端广布，构成吕梁山脉主体和煤系基底。煤田东、东南部由于断裂抬起，奥陶系地层也有出露。煤田内石炭系中统本溪组、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、石千峰组，三叠系下统刘家沟组，和尚沟组，中统二马营组出露良好。新生界第三、第四下系不整合覆盖于较老的基石之上。分述如下：(一)前寒武系以肉红色花岗片麻岩、正长片麻岩、角闪片麻岩及

11、绿泥石片麻岩为主，其中有二长岩等火成岩的侵入，构成吕梁山主体，分布于煤田西侧。(二)古生界（PZ）1寒武系（）：分下、中、上统，厚约300米左右，与下伏岩系呈不整合接触。以灰、灰白、暗灰色石灰岩及竹叶状灰岩为主，底部以紫红色薄层砂质泥岩夹薄层细粒砂岩为主，通称馒头页岩。2奥陶系（O）：分下统和中统，与下伏岩系连续沉积，为煤系地层之基底，煤田的西部、北端广泛分布，东及东南部也有出露。厚约580m左右，为灰、兰灰色石灰岩，黄褐色泥炭岩，白云质灰岩互层产出。奥陶系侵蚀面之下20150m有二层石膏带，厚度分别为30和20m，间夹白云质灰岩。石膏多为灰色致密块状硬石膏或为白色纤维状石膏充填于角砾状白云质

12、灰岩之间，以胶结物形态产出。3 石炭系（C）：(1)中统本溪组（C2b）：本组厚度、岩性变化较大，平均厚35m，与下伏地层呈平行部整合接触。底部为透镜状山西式铁矿和成层良好、质量变化较大的铝土岩。其上由砂质泥岩、砂岩、石灰岩及煤线组成。灰岩一般14层，统称半沟灰岩。(2)上统太原组（C3t）：本组厚平均104m，底部以灰白色中粗粒石英砂岩K2（晋祠砂岩）与下伏地层整合接触，由灰黑色泥岩、粉砂岩、砂岩、46层煤组成。主要可采的6、7、8、9号煤赋存于其中，为主要含煤地层之一。 (三) 中生界（MZ）1. 三叠系(T)(1) 下统刘家沟组（T1L）：本组一般厚452475m，与下伏地层整合接触。岩

13、性为紫红色、砖红色中、细粒砂岩及薄中厚层状紫色、紫红色粉砂岩互层，夹有紫红色砂质泥岩。粉砂岩层理发育，层理面含较多的白云碎片。(2) 下统和尚沟组（T1h）：本组一般厚151167m，与下伏地层整合接触。底部为含砾砂岩，其上为紫红色、褐红色砂质泥岩、泥岩夹细粒砂岩。(3) 中统二马营组（T2e）：残留厚度5073m。岩性为灰色中厚层状长石、石英砂岩，上部夹紫色泥岩及砂质泥岩。(四) 新生界(Kz)l、第三系(N)上新统保德组(N2b)：厚055m。不整合覆盖于下伏基岩之上。底部为胶结和半胶结状砾石，砾石成分以石灰岩、变质岩为主。上部为鲜红色粘土，含粉砂细砂较多，夹23层钙质结核。2、第四系(Q

14、)（1）中更新统离石组(Q2)：厚030m。多与保德组同地赋存。不整合覆盖在下伏岩层之上。本组为淡红色粘土、砂质粘土中下部含大量钙质结核。（2）上更新统马兰组(Q3)：厚020m。与下伏基岩呈不整合接触，与Q2为平行不整合接触。本组为黄灰色黄土，垂直节理发育，底部有卵状钙质结核。表面多为耕植土。（3） 全新统(Q4)：主要分布在较大的河谷中，厚030m。与下伏基岩为不整合接触。主要以砂砾为主。砾石成分为砂岩、石灰岩、混杂砂土，分选不好。1.2.2 井田地层屯兰井田位于西山煤田东北隅，地层由老至新依次为奥陶系中统上马家沟组及峰峰组。石炭系中统本溪组；上统太原组。二叠系下统山西组；下石盒子组：上统

15、上石盒子组。第四系地层不整合覆于各时代地层之上。井田地层划分标志层编号有两套，其一为生产地质编号，其二为资源勘探编号，为使用方便，本报告地层划分所用的标志层编号采用生产地质编号，与资源勘探阶段不一致。详见下表1-1：表1-1 标志层编号对照表地层单位生产地质编号资源勘操编号备 注上石盒子组K 9K7K8K6下石盒子组K7K5K6K4骆驼脖种岩山西组K5K3北岔沟砂岩太原组L5L5东大窑灰岩K4K3七里沟种岩L4L4斜道灰岩K3K2毛儿沟灰岩L1L1庙沟灰岩K2八尺底砂岩K1K1晋祠砂岩（一）奥陶系中统上马家沟组(Q2s)本组厚度245m左右。按岩性分为上、中、下三段，下段平均厚 度50m左右，

16、岩性上部以灰色泥灰岩、厚层状石灰岩为主。下部则以角砾状石灰岩、角砾状泥灰岩为主。裂隙及层面充填大量次生纤维状石膏；中段平均厚l00m左右，岩性为深灰及灰黑色厚层豹皮状(蠕虫状)石灰岩，致密、坚硬；上段平均厚度95m左右，岩性以深灰色、致密、质纯石灰岩为主，中部夹泥灰岩。(二) 奥陶系中统峰峰组(O2f)本组平均厚度137.27m。按岩性将本组分为上、下二段，下段平均厚度84.16m，岩性以灰色角砾状石灰岩、泥灰岩为主夹石膏层；上段平均厚度53.11m。上下部岩性以深灰色、灰黑色石灰岩为主，中部为灰黄色泥灰岩。(三) 石炭系中统本溪组(C2b)与下伏奥陶系地层平行不整合接触。底部为透镜状分布的山

17、西式铁矿及浅灰、灰褐色G层铝土矿。其上为深一灰色泥岩，夹有数层透镜状石灰岩及煤线组成。全组厚18.8027.11m，平均23.20m。(四) 石炭系上统太原组(C3t)出露于井田西部松树坑九院沟、官地沟一带，以晋祠砂岩(K2) 连续沉积于本溪组之上，为井田主要含煤地层之一，由深灰色石灰岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩、粉砂岩、黑色炭质泥岩和67层煤组成。含可采煤层4层(图31)。全组厚76.6095.00m，平均89.67m。本组为海相-过渡相沉积，岩煤层较为稳定。旋回结构明显。地层对比依据充分可靠，按其岩性、岩相组合分布规律及含煤性的好坏分五段叙述如下：1、下部过渡相段：从K1砂岩底至9号煤底

18、。岩性由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩及l2层石灰岩夹两层极不稳定的薄煤层(11、10号)组成。表现为岩性多样成薄层。粒度较细(除晋祠砂岩外)，以水平层理、微波状层理为主，泥岩常含粘土质、铝土质等，多具鲕状结构。本段富含星散状、块状黄铁矿及黄铁矿结核等，石灰岩泥质含量较高。11、10号煤层极不稳定，呈透镜状产出。基底K1砂岩为灰色中-粗粒砂岩，以石英为主、含长石及暗色矿物，有时为细粒砂岩，井田内厚度变化较大，厚024.35m，平均6.66m。从上述可知，此段是在滨海环境和地壳震荡频繁的条件下形成的，包括了泼海相、泻湖海湾、波浪带、沙洲、沙坝及泥炭沼泽相互迭加交替的典型过渡相沉积。2

19、、泥炭沼泽相段(下煤组)：从9号煤底至庙沟灰岩(L1)底，厚11.50m。以深灰色中、细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩及炭质泥岩和煤层组成。为本组主要含煤段，含煤2层，为全井田稳定可采及较稳定可采的8、9号煤。9号煤沉积时，由于成煤条件适宜，即沼泽基底的沉降速度与植物遗体的堆积速度一致，保持了相对均衡，地壳活动趋于稳定状态。所以形成了结构单一的9号煤。而9号煤沉积时，由于泥炭沼泽不稳定及地壳活动趋于频繁，导致沼泽基底沉降速度与植物遗体堆积速度不尽一致。产生了外来无机物质的泄入。即造成9号煤层夹矸的增多。3、浅海相段：从庙沟灰岩(L2)底至7号煤底，厚23.29m。由庙沟灰岩(L1)、毛儿沟灰岩(K3)

20、夹泥岩、钙质泥岩及中、细粒砂岩、泥岩、砂质泥岩等组成。庙沟灰岩(L1)为深灰色石灰岩、泥灰岩，预部含泥质增多含海相动物化石。厚0.903.50m，平均2，11m。毛儿沟灰岩(K3)为深灰色石灰岩、质较纯，致密，坚硬，常具溶孔与裂隙，为方解石脉充填，含海相动物化石，中间夹一层钙质泥岩或燧石条带，厚2.2012.90m。平均7.81m。毛儿沟灰岩(K3)下距庙沟灰岩(L1)0.5012.60m，平均4.54m，上距7号煤4.8013.00m，平均8.20m。这是晚石炭世海水广泛入侵并伴随地壳的振荡运动，形成了以浅海相沉积为主，间夹短期的沼泽、泻湖海湾相，称之为庙沟期和毛儿沟海侵期。这两次海侵又以厚

21、度较大中部富含钙质泥岩或燧石的毛儿沟期为最大的海侵阶段，是以下沉趋势为主的。而在毛儿沟期之后。地壳逐渐抬升，以短期的沼泽、泻湖海湾环境占主导地位。沉积了7号煤以下的泥岩、砂质泥岩及中、细粒砂岩，含黄铁矿及植物化石碎片的岩层。4、中煤组段：从7号煤底至东大窑灰岩(L5)顶，为泥炭沼泽和海相的交替沉积。岩性以石灰岩、泥岩、炭质泥岩及6、7号煤等组成。上、下部为东大窑灰岩(L5)及斜道灰岩(L4)，其中(L4)灰岩为7号煤层直接顶板。东大窑灰岩(L5)厚0.907.00m，平均289m，斜道灰岩(L4)厚l.305.80m，平均3.11m，两层灰岩顶部多含泥质，含大量海相动物化石。6号煤层赋存于两层

22、灰岩之间，上距(L5)灰岩一般6.30m，下距(L4)灰岩一般3.79m。此段由泥炭沼泽相、海相、沼泽相、泥炭沼泽相、海相的变化。这是毛儿沟海侵之后。地壳逐渐抬升、沉积了厚度不大但层位稳定的7号煤。尔后，地壳下沉，海侵开始，形成了斜道灰岩(L4)，L5沉积后，地壳又转入缓慢上升阶段，开始了沼泽、泥炭沼泽、泻湖海湾等环境沉积。6号煤沉积时是大面积泥炭沼泽环境由于地壳运动的升降幅度不同。造成6号煤夹石增多。6号煤沉积后又转入东大窑海侵期，沉积了东大窑灰岩(L5)，此灰岩下部质较纯，上部由于海岸环境的影响，而造成该灰岩泥质含量增加。 (五)二叠系下统山西组(P1s)自北岔沟砂岩(K5)底至骆驼脖砂岩

23、(K6)底。出露于井田南部风峪沟、官地沟一带，为本井田另一主要含煤地层。厚31.5594.30m，平均72.92m，与太原组连续沉积，由灰、灰白色中、细粒砂岩，深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、炭质泥岩及7层煤组成(图31)。露头砂岩多被铁质浸染。泥岩、砂质泥岩层埋不发育。多风化成菱形碎块。与太原组岩相区别明显。基于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，旋回结构多不明显及不完整，但成煤条件好，故将主煤层2、3号及其上下岩段分三部分来叙述。1、下部冲积相段：从北岔沟砂岩(K5)底至3号煤层底。为灰色中细粒砂岩、泥岩、砂质泥岩等组成。底界北岔沟

24、砂岩(K5)为灰白色中粗粒砂岩，局部为砂砾岩。厚层状，含大量砾石，成分以石英、长石为主，长石风化后呈高岭土状，疏松易碎，颗粒由下向上逐渐变细，分选、磨圆度差，泥质或钙质胶结，具交错层理，厚022.18m，岩性、岩相及厚度变化较大。本段是在三角洲分流河道相沉积基础上(沉积K5砂岩)，随着河床的退化，河漫滩相逐渐扩大以至发展到沼泽相，进而向泥炭沼泽相过渡。2、泥炭沼泽-河漫滩-泥炭沼泽相段(上组煤)：从3号煤底至2号煤顶。所含2、3号煤为山西组主煤层。层位稳定，全井田可采，间距一般3.00m。其间常为河漫滩相的中、细粒砂岩，泻湖、沼泽相灰黑色砂质泥岩、泥岩及炭质泥岩等。此段以发育较稳定的泥炭沼泽相

25、为其主要特征。3、混合相段：从2号煤顶至骆驼脖砂岩(K6)底，此段主要由灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩和4层薄煤层组成。微波状及水平层理发育，含大量植物化石碎片及01、02、03、1号极不稳定的薄煤层。本段地层岩性变化大，沉积相变化明显。总之山西组地层表现为地壳运动由较强趋于相对稳定又趋向较强的规律。(六)二叠系下统下石盒子组(P1x)自K6砂岩底至K8砂岩底，连续沉积于山西组地层之上。除井田东北部外，其余大的沟谷内均有出露，厚69.38142.24m，平均11230m。依岩性不同可分为上下两段：1、下段(P1x1)：自K6砂岩底至K7砂岩底。 厚33.9284.22m，平均62.58m。底

26、部K6砂岩为灰黄色或棕褐色厚层中-粗粒砂岩，厚1.2314.34m，平均7.36m，其岩性、厚度均有一定变化，成分以石英长石为主，含暗色矿物及炭屑，常以煤纹显示出微斜层埋，球状风化及铁质氧化圈为其特征。其上为灰色、灰黄色、黄绿色及杏黄色砂质泥岩、泥岩及细粒砂岩互层，下部偶夹不稳定薄煤线及粘土泥岩。2、上段(P1x2)：自K7，砂岩底至K8砂岩底，除井田东北部外，其余大的沟谷内均有出露。厚35.4558.02m，平均49.72m。以底部黄绿、灰绿色中粗粒砂岩(K7)与下伏地层分开。K7砂岩坚硬，钙质胶结，分选差、次棱角状，岩性、厚度变化较大，有时相变为粉砂岩及砂质泥岩。厚025.62m，平均8.

27、22m。其上常以灰绿、黄绿、杏黄色泥岩、砂质泥岩互层。夹紫色、黑色泥岩。中部常含二层不稳定的扁豆状中粗粒砂岩。其上部以紫色泥岩为主夹杂色泥岩及砂质泥岩。其颜色鲜明，易于识别。顶部常为灰白或灰，绿色的粘土泥岩。(七)二叠系上统上石盒子组(P2s)自K8砂岩底至K10砂岩底，全组出露厚度276m左右，井田内大面积出露，按其岩性组合特征分为上下两段：1、下段(P2s1)：自K8砂岩底至K9砂岩底，井田内大面积出露，厚164.40207.40m，平均197.50m。岩性为黄绿、紫红、杏黄等杂色泥岩为主，夹薄层、透镜状不稳定的各种不同粒度的砂岩及砂质泥岩等。愈往上颜色愈鲜，顶部泥岩中夹有一层扁豆状锰铁矿

28、结核。晶位低，无经济价值。底部K8砂岩为黄绿色、淡灰黄色厚层砂砾岩一粗中粒砂岩，其粒度由下向上逐渐变细，具有明显的旋回结构，成分主要为石英、长石等，结构疏松，具交错层埋，泥质或钙质胶结，风化后呈灰白色，厚30.8060.00m，平均45.78m，为一良好的分界标志层。2、上段(P2s2)：自K9砂岩底至K10砂岩底，仅在井田北部屯兰断层上盘附近有零星出露。出露厚度78m左右(未见顶)。岩性以紫色、葡萄紫色、青兰色泥岩、砂质泥岩为主，夹有不稳定的透镜状砂岩，K9为黄绿、灰绿色砂砾岩，一般厚23m左右，成分以石英、长石为主，含少量燧石，交错层理发育，钙质或泥质胶结。（八）新生界第四系(Q)全厚0-

29、18.73m，一般14m左右。本井田第四系未进一步详细划分。现掘邻近官地井田资料叙述如下：1、中、上更新统(Q2+3)下部为红色土，含2-5层钙质结核。上部为黄色土，垂直节理发育。呈帽状分布于山顶或山坡上。厚0-14m，一般l0rn左右。2、全新统(Q4)分布于虎峪河、九院河、高家河等大的沟谷中，为近代冲积物，由各时代基岩砾石、卵石及砂土组成。厚度一般小于5m。1.2.3 井田地层太原西山煤田位于“祁吕贺”山字型构造带东翼内带，山西陆台太岳径向构造亚带北延处的东侧，阳曲-盂县纬向构造亚带的西南端，煤田东南与汾河构造岔地相连。煤田大致为-北大、南小，两翼不对称的复式向斜构造：北东-北北东向断裂呈

30、束展布，将向斜东翼切割成长方形地块；碱性二长岩则沿构造裂隙侵入向斜西翼。煤田主要受新华夏系构造体系的控制，为我山西省“S”字型雁行斜列的主要煤岔地之一。关于构造形迹的展布特征及其组合规律：西山煤田构造形迹的展布可划归为三个构造体系，即南北径向构造，北东向新华夏系构造，旋回帚状构造。经向构造主要由自北而南的狮子河向斜、马兰向斜、东社向斜组成的西山向斜，展布于煤田西部并贯穿煤日南北，构成煤田的一级构造。西山向斜为一不对称向斜，轴面呈波状“s”形布，向斜西翼陡峻，东翼平缓，有一系列短轴背(向)斜与之相应平行发育，主要表现在向斜东翼，近轴部者形迹明显，远离轴部者逐渐变弱，以至消失。在西山向斜北部东翼还

31、发育北北东向的褶皱形迹，一般不显著，规模较大者有前山矿区的石千峰向斜。从复合关系上看：经向构造北端与纬向截接复合，北中部与新华夏系二者呈反接复合关系。有的地段是经向构造带限制了新华夏系的发合。马兰一镇城底一带以及南部水峪贯、东社一带，经向构造发育地段，新华夏系则不发育。（一）奥陶系中统上马家沟组(O2s)本组厚度245m左右。按岩性分为上中下三段，下段平均厚度50m左右，岩性上部以灰色泥灰岩、厚层状石灰岩为主。下部则以角砾状泥灰岩为主，裂隙及层面充填大量次生纤维状石膏；中段平均厚100m左右，岩性为深灰及黑色厚层豹皮状（蠕虫状）石灰岩，致密、坚硬；上段平均厚度95m左右，岩性以深灰色、致密、质

32、纯石灰岩那为主，中部夹泥灰岩。（二）奥陶系中统峰峰组（O2f）本组平均厚度137.27m。按岩性将本组分为上、下两段，下段平均厚度84.16m，岩性以灰色角砾状石灰岩、泥灰岩为主夹石膏层；上段平均厚度53.11m，上下部岩性以深灰色、灰黑色石灰岩为主，中部为灰黄色泥灰岩。（三）石炭系中统本溪组（C2b）与下伏奥陶系地层平行不整合接触。底部为透镜状分布的山西式铁矿及浅灰、灰褐色G层铝土矿。其上为深灰色泥岩，夹有数层透镜状石灰岩及煤线组成。全组厚18.8027.11m，平均23.20m。1.2.4 井田地质构造西山煤田位于“祁吕贺”山字型构造东翼与新华夏系的复合部位。井田位于西山煤田东北隅，井田受

33、此构造体系的控制总体上表现为-地层走向大致北西-南东，向东北倾斜的单斜构造，倾角2-6，一般为4左右。（一）断层本井田内有两大断层构造，断层为走向北西、北东向的正断层。落差大约为25米，主要分布在井田边缘，对煤矿生产无影响。（二）陷落柱陷落柱的构造形式在井田内也不多见，主要分布在井田边缘。（三）、褶曲屯兰井田由于受西部西山向斜影响，井田内发生次一级的褶曲形成井田内部的基本构造形态。本区基本为一宽幅向斜构造，并发育一些短轴背斜构造，其中较大褶曲为西四向斜，轴向北西，倾向南东和南西，与精查报告基本相符，但对小型构造则难以控制。区内短轴背斜4个，短轴向斜3个，轴向为北东和北西向，褶曲幅度一般小于5米

34、，波及范围对开采影响不大。褶曲两翼地层倾角平缓，一般为69。（四）岩浆井田内无岩浆活动。1.2.5 水文地质情况（一） 区域水文地质概况西山煤田位于吕梁山脉东翼，由多种地貌单元组成，为风化剥蚀山地。属大陆性气候，年蒸发量大于降水量。煤田东部和东南部以边山大断裂与新生界断陷盆地-太原盆地相接。汾河在煤田北部自西向东经山边兰村折向南流入太原盆地，平均流量14.06m3/s。煤田内地形复杂，山高谷深。最高点为西部狐偃山标高2202.7m。最低点为南部文峪河沟口标高778.6m。狐偃山主峰与东北部的庙前 山、石千峰主峰为煤田内最大分水岭，沟谷向四处分布，纵横切割，坡陡沟深，多呈“V”字形，平时干涸或仅

35、有溪流，径流汇入汾河注入黄河。煤田历经风化剥蚀，岩层裸露，山顶及山脊有红、黄土覆盖。煤田内大面积裸露石炭、二叠、下三叠系碎屑岩类及碎屑岩夹碳酸盐类，其岩性主要为砂质泥岩、泥岩、砂岩及薄层灰岩，一般富水性弱，煤系基底奥陶系石灰岩岩溶发育，补给范围广，富水性强，是煤田内最主要的含水岩组。1 岩溶含水岩组奥陶系中统广泛出露于煤田北部、西部，分下马家沟组下、中、上段(O2x1、O2x2、O2x3)、上马家沟组下、中、上段(O2s1、O2s2、O2s3)和峰峰组下、上(O2f1、O2f2)，其中(O2f2、O2s2+3、O2x2+3)为含水层。(1) O2f2含水层岩性以深灰色石灰岩为主，最大厚度70多

36、m，主要含水层段一般从奥陶系顶面以下20余米至O2f2底。岩溶发育程度及富水性不均一，钻孔单位涌水量一般在0.551/s.m之间。水位标高由西北角向东南方向逐渐降低，镇城底Z-7号孔为907.60m，古交附近为875m，东边山J14号孔807.88m，东南角SK6号孔为787.2lm。（2）O2s2+3含水层在古交一带含水层主要为O2s3，该层岩性以深灰色石灰岩为主，一般厚90l00m左右。岩溶发育，钻孔单位涌水量可达l.3211.91L/s.m。但岩溶发育不均匀，在埋藏较深，径流条件不好的地区，钻孔单位涌水量仅为0.000150.0004 L/s.m。往东到兰村一带，岩溶发育层段为O2s2，

37、钻孔单位涌水量可达23 L/s.m，兰村泉水出自该层。(3) O2x2+3含水层本层厚90m左右。中部及西部埋藏较深，岩溶一般不发育，局部较发育，钻孔单位涌水量为0.026 L/s.m，东部岩溶发育，富水性强，S-l号钻孔单位涌水量14.56Ls.m。西山煤田为一北端翘起的复式向斜，奥陶系碳酸盐岩广泛出露于区域的北部、西部。岩溶水的补给来源以大气降水在石灰岩裸露区的入渗和汾河地表径流在灰岩河段的入渗为主，其次是河谷冲积层潜水的补给，以及裂隙含水层通过断裂的局部补给。地下水总体流动方向是自西北向南及东南流动，形成了排泄比较集中的岩溶大泉-兰村泉和晋祠泉，以及兰村以上10km处峙头-柏崖头段沿汾河

38、河谷分布的散泉(悬泉寺泉群)，其余部分则以潜流形式通过边山断裂带向太原盆地松散层排泄。2 裂隙含水岩组包括石炭、二叠系碎屑岩、碎屑岩夹碳酸盐岩岩，含水岩层以砂岩、石灰岩为主，可分裂隙潜水、裂隙承压水。裂隙潜水含水层为基岩风化壳，一般含水微弱。钻孔单位涌水量0.000780.091Ls.m，水位深度随地形而变化。裂隙潜水的补给来源为大气降水，地下水经短途运移，于沟底排泄，沟底见有下降泉。裂隙承压水主要赋存于砂岩及石灰岩中，一般富水性弱，某些沟谷中当含水层被钻穿时，地下水可喷出地表，形成自流。太原组含水层钻孔单位涌水量为0.00019266Ls.m，山西组为0.00040.07 Ls.m，上、下石

39、盒子组为0.000120.0648Ls.m。裂隙承压水的补给来源主要是大气降水，其次是裂隙潜水。地下水的流向是自西北向东南流。3 孔隙含水岩组孔隙含水岩组所含岩类为松散岩类，主要为第四系全新统河谷冲积层，由砂、砂砾石组成，主要分布在汾河及其较大支流大川河、原平河、屯兰河、天池川、文峪河等河谷中。厚2030m，钻孔单位涌水量为0.86611.79 Ls.m。孔隙潜水水位浅，地下水运动方向与地表水流向基本一致。补给来源以大气降水及地表水为主。屯兰矿处于西山煤田东缘，属于西山岩溶水系统，位于西山岩溶水系统的东缘中段。（二） 矿井充水条件井田地形属构造中山区。地势大休南高北低。河流属汾河水系，有九院河

40、、高家河（已经干涸枯竭）。雨季时有洪流，平时仅为煤矿排水。九院河在井田北部，由西向东汇入汾河。井田属大陆性气候，多年平均降水量405.5mm。1 含水岩组（1）奥陶系中统石灰岩岩溶含水岩组主要含水层为L1、K3、L5及9号煤下的灰岩，灰岩单层厚度1.37.5m，总厚20m左右，井下钻孔涌水量646 m3h。（3）二叠系山西组、石盒子组砂岩裂隙含水层含水岩层主要为K5、K6，、K8等砂岩，储水性弱。2 隔水层（1）奥陶系中统峰峰组下段，岩性为石膏层和裂隙中充填次生石膏纤维的泥灰岩或灰岩，为隔水层。（2）石炭系中统本溪组，岩性以泥质岩类为主，为隔水层。（3）石炭、二叠系各含水层之间的岩层，以泥质岩

41、类为主，为隔水层。3 矿井水文地质类型井田上部基岩多为石盒子组地层，第四系黄土覆盖其上，地层 平缓，沟谷发育，有利于大气降水、地表水与地卜水连通，使大气降水成为矿井水的补给来源，但地表水对深部岩层的补给甚小。煤系地层中有山西组的2号煤顶部砂岩及K5砂岩。太原组的L5、K3、L1石灰岩等几层含水层，其中K3石灰岩为主要含水层，位于下组煤顶部，虽与奥陶系岩溶水无水力联系，但探水钻孔揭露时水量达240400m3h。第三节 煤层特征1.3.1 煤系地层井田内主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。共含煤13层，自上而下编号依次为01、02、03、l、2、3、4、6、7、8、9、10、11号。

42、含煤地层总厚16l.59m。煤层总厚1764m，含煤系数10.92。可采煤层有2、3、6、7、8、9号6层，可采煤层总厚15.08m，可采含煤系数933。山西组含014号7层煤，煤层总厚7.53m，地层总厚72.92m，含煤系数10.32。可采煤层总厚6.03m，可采含煤系数827。太原组含6一11号6层煤，煤层总厚10.11m， 地层总厚88。67m。含煤系数1140。可采煤层厚905m，可采含煤系数10.21。一 可采煤层及局部可采煤层的叙述井田位于西山煤田东北隅，井田受此构造体系的控制总体上表现为：地层走向大致北西-南东，向东北倾斜的单斜构造，倾角2-6，一般4左右。井田内共有可采煤层6

43、层，其编号自上而下依次为2、3、6、7、 8、 9号煤，各主要可采煤层详细情况：2#煤层：直接顶板为砂质泥岩或砂质泥岩、泥岩、细粒砂岩互层，厚04.0m。伪顶为泥岩或炭质泥岩，厚00.8m。一般0.2m，随采随落。直接顶板部分地段有凹凸情况，其它一般较平整。老顶为中粗粒砂岩，厚10m左右，为中等稳定顶板。底板为砂质泥岩、泥岩。有凹凸情况。3#煤层：伪顶为泥岩或炭质泥岩，厚00.8m，一般0.5m，裂隙发育、破碎易冒落。直接顶板为砂岩、砂质泥岩、泥岩互层，平均厚291m，部分地段有凹凸情况。底板为砂质泥岩，有凹凸情况。6#煤层：直接顶板为泥岩或炭砂质泥岩，厚2.51-8.04m。老顶为石灰岩，厚

44、1.25-4.48m。底板为砂质泥岩、泥岩。7#煤层：直接顶板为石灰岩或泥岩，泥岩厚3m左右，石灰岩厚2.56m，大部分地段凹凸不平。底板为砂质泥岩或砂岩。8#煤层：直接顶板为石灰岩、钙质泥岩或砂质泥岩。老顶为石灰岩，厚7.5m。底板为砂质泥岩、细粒砂岩。9#煤层：伪顶板为泥岩或炭质泥岩，厚0-0.4m。直接顶板为灰岩或砂质泥岩，厚0.3-10.55m。底板为泥岩、砂岩。附：表1.1 可采煤层特征表煤层编号见煤点厚度（m）最小-最大煤层间距（m）平均夹石层数煤层结构可采性指数（km）变异系数（r）稳定性平均最小-最大21.30-3.380.8-56.340简115.25稳定2.0231.98-

45、6.004615.05-41.830简单228.29稳定4.5760.18-3.5229.152.45-13.041-3中等0.87531.31较稳定1.7870.50-1.797.0516.74-30.510简单0.69024.02不稳定0.8781.85-5.7023.100.10-10.551-2简单中等120.51稳定4.1591.34-4.605.000-1简单128.63较稳定2.42二 可采煤层煤质（一）物理性质、煤岩特征1 物理性质井田内可采煤层均为黑色，条痕为黑褐色，以玻璃光泽为主，次为油脂光泽，断口为贝壳状、参差状，内生裂隙较发育，外生裂隙依煤层所处的构造部位不同而有所差异

46、。以条带状结构为主。次为线理状和透镜状结构。构造有层状构造、块状构造。2 煤岩特征（1）宏观煤岩特征：宏观煤岩组分以亮煤、暗煤为主，次为条带状镜煤，丝炭较少见到。宏观煤岩类型以半亮煤、光亮煤为主，夹有半暗煤及暗淡型煤。（2）显微煤岩特征可采煤层显微组分以镜质组为主，约占90以上，其次是丝质组，约占510，半镜质组最少，一般小于3。无机组分以粘土类为主，可占到95，含少量的硫化铁类、石英类及硫酸盐类矿物质，矿物以充填状、分散状、团块状、粒状分布于煤中。镜质组最大反射率l.9552.290，煤层自上而下反射率呈增大趋势。煤的变质阶段为V阶段，相应煤类为贫瘦煤、贫煤。（二） 煤的工业分析与元素分析1 工业分析（1）灰分原煤灰分13.6624.91，9号煤最小，6号煤最大，原煤灰分极值变化最大的是8号煤；最小9.65，最大36.45；变化最小的是2号煤，最小11.11，最大25.25。精煤灰分一般小于10，精煤灰分3号煤最高为1524，次为9号：煤12.35，最低7号煤为7.75。（2）硫分原煤硫分均值0.403.27，2号煤最小，6号煤最大，按煤炭硫分级一G