矿井通风设计说明书-李娜

华北科技学院毕业设计第1页共57页第一章井田地质概况本章介绍了大同四台矿井田的地理位置，交通运输条件，自然地理概况，气象和地震情况，地质构造及煤层赋存情况，水文地质条件，以及瓦斯、地温地压等情况。第一节地理概况一、交通位置大同煤田四台井田位于山西省大同市西27km、云岗沟内十里河中游，地属大同市管辖，主井井口地理座标为东经113°00′51.5″，北纬40°06′20.4″。井田范围北起刘安窑、上深涧矿南界，南与大斗沟、同家梁、永定庄矿相接。东部自北而南与北辛窑矿、黄土坡矿、张家湾矿及大同市地方小煤矿相邻，西部和鹊儿山矿、燕子山矿相邻。井田南北长11.3km，东西宽6.1km，面积70.22km2。四台矿交通条件较好，铁路有大秦铁路云冈支线从井田中央通过，从四台矿可直达大同站，距离25km。公路有109国道大同至左云段从井田中部通过，矿务局至四台矿有公路专线连接，相距21km。井田外部交通方便，大同站为北同蒲、京包及大秦三条铁路枢纽站，109国道和208国道交叉通过大同市，大运公路已于1990年国庆节通车，京大高速公路在2002年也已开通。井田地理位置见图1-1。二、自然地理地形井田位于山西省黄土高原北部，平均海拔1350m，井田的地貌属丘陵地带，大部为黄土所覆盖，冲沟切割较深，多呈“V”字型贯穿于井田，形成网状羽列其间。十里河发源于左云县曹家堡，横穿四台井田中部，自西向东流入桑干河，为季节性河流，穿越本区长度为6.1km。河床断面为“S”形，一般流量为0.5~2.0m3/s，洪讯期多集中于7~8月份，冬季河水结冰，河床冰封至翌年3~4月间。三、气象由于地形的影响，本区为关外寒流的必经之路，所以气候干燥寒冷，风沙较大，属大陆性气候，早晚温度低，中午高，尤其夏季变化更大。每年温度最高在7~8月份，平均34.5℃，最高温度37.7℃；年最低温度在12月至翌年1月，为零下29℃，7、8、9月为雨季。其它月份降雨较少，历年平均降雨量356mm，冬季降雪量3.7~50.7mm，平大同四台煤矿矿井通风系统设计第2页共57页均30mm，蒸发量一般大于降水量3~4倍，多年平均为2038.9mm，年相对湿度为54%，冰冻期自10月中旬至翌年4月下旬，冻结深度1.5~1.6m，冬季长达半年，本区多为北风和西北风，风速最大22.7m/s。年平均3m/s左右。图1-1交通位置图华北科技学院毕业设计第3页共57页四、地震山西省是强震活动带，大同东南100km的王庄堡、浑源一带曾于1626年6月28日发生过9°（烈度）地震，这是大同及其邻近地区历史上最大的一次地震，1976年7月28日唐山丰南一带发生里氏7.8级地震后，国家地震局将山西、河北、内蒙交界地区列为地震重点监视区，并划定大同平原及口泉山脉应按8°（烈度）设防，口泉山脉以西，包括大同煤田应按7°（烈度）设防。第二节地质构造四台井田处于大同向斜北西翼，呈一单斜构造。伴有次级小型褶皱。地层总体走向南东，倾向北东，倾角小于9~13°。井田内落差1m以上的断层上百条，大于10m的有3条，其它均在10m以下，陷落柱33个。一、褶皱井田内褶皱构造从煤层底板等高线来看，较明显的有4个，分别简述如下：（1）陶沟背斜：位于井田东侧，十里河以北，全长2600m，背斜轴向10°，两翼倾角5°左右，为一对称背斜。（2）田草沟向斜：位于井田东部，十里河以北，其宽度大约为1000m，在井田内发育长度2100m左右。（3）杨树湾向斜：位于井田南部，十里河以北，两翼煤岩层倾角较大，对巷道掘进及工作面回采影响很大。（4）小村向斜：位于井田南部，十里河以南，呈半月形，延长约4000m，南端轴向约325m，向北转为NNE向，北端被陷落柱和窑沟断层截断，两翼倾角1°~6°。二、断层断裂构造主要发育三大组，均呈NE向展布，现分述如下：（1）井田北部断裂：断裂带发育有近50条落差1.0m以上的断层，落差1.0m以下未作统计；11个陷落柱，但陷落程度不大。（2）井田中部断裂：断裂带发育有近31条落差1.0m以上的断层，落差1.0m以下未作统计；15个陷落柱，且柱体范围较大。（3）井田南部断裂：主要分布在井田十里河以南，南盘区南部，勘探期间查明有一条落差10m以上的窑沟断层及陷落范围350m以上的陷落柱1个，根据对地方小煤矿大同四台煤矿矿井通风系统设计第4页共57页开采的调查，发育有很多断层。三、陷落柱陷落柱主要分布在西四采区及东三采区，东五采区及西六采区还有零星分布。其中西四采区陷落柱柱体范围大，长轴在40m~500m左右；东三采区陷落柱柱体范围小，长轴在10~50m左右；东五采区及西六采区陷落柱分布零散，数量少。四、井田构造的影响（1）井田构造对煤层的影响主要是田草沟向斜东翼发育的落差32m的断层，西翼发育的落差23m的断层，杨树湾向斜及向斜北西翼发育的落差11m的断层。（2）井田构造对煤质的影响主要是含矸率增大，陷落柱、冲刷使煤层灰分增高，发热量有所降低。（3）井田构造对水文地质条件影响不大，因为四台井田断层，陷落柱均不导水或导水很弱。（4）井田构造对采区开拓，工作面设计及回采影响很大，造成采区巷设计坡度增大或低凹处太多，采区运输困难，缩短工作面寿命和增加综采搬家次数。第三节地层及煤层一、地层年代及地层特征井田内赋存的地层从老到新为：太古界的集宁群；古生界的寒武系、石炭系、二叠系、中生界的侏罗系、白垩系；新生界的第四系。井田详细地层情况见表1-1。（1）太古界集宁群（Arjn）：厚度巨大，主要由棕红、紫红、肉红色花岗片麻岩、角闪片麻岩和黑云母片麻岩等组成。其上部6m多为古风化壳产物。（2）寒武系中统毛庄组（€2m）：本组厚度为171.24m。岩性主要为深灰色、灰色厚层状灰岩和竹叶状灰岩，有溶洞发育。与下伏太古界集宁群呈角度不整合接触。（3）寒武系中统徐庄组（€2x）：井田内南厚北薄，一般厚度为68.32m，在十里河以北地区厚度4.40~32.23m。岩性主要为紫红色、猪肝色泥岩、砂质泥岩夹薄层铝质泥岩，与下伏毛庄组整合接触。（4）石炭系中统本溪组（C2b）：井田内南厚北薄，最大厚度达33m。岩性以灰白、灰褐色中细砂岩和粉砂岩为主，胶结良好，质地坚硬；下部夹1~2层灰褐色灰岩；底部为灰、绿、紫色鲕状粘土岩和铝土质页岩。与下伏徐庄组平行不整合接触。华北科技学院毕业设计第5页共57页表1-1井田地层表界系统组综合柱状图厚度（m）简述接触关系新生界第四系全新统0-1410由砾石、砂组成的冲积、洪积层上更新统0-3014由黄色亚砂土、亚粘土组成角度不整合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0-204.485由浅灰色砂岩夹红色、绿色泥岩、泥灰岩及煤层组成平行不整合侏罗系中统云岗组0-200130为一套砂砾层，主要分布于左云、右玉一带整合中统大同组103.85-224.40186.30由紫红、黄绿色泥岩灰白色砂岩及煤层组成整合下统永定庄组2.25-128.7653.89灰白色砂岩与灰色泥岩组成角度不整合古生界二叠系下统山西组0-9557.19紫红色、灰绿色砂质泥岩、灰白色砂岩组成石炭系上统太原组0-84.7766.89灰白、灰色砂岩与深灰色粉砂岩、泥岩及煤组成整合中统本溪组0-3322.15灰白、灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成整合寒武系中统徐庄组68.32灰白色砂岩、深灰色泥岩、灰色夹紫红色泥岩组成下统毛庄组171.24本系地层以石灰岩为主间夹绿或紫红色泥岩平行不整合太古界集宁群由浅灰色砂岩夹红色、绿色泥岩、泥灰岩组成角度不整合大同四台煤矿矿井通风系统设计第6页共57页（5）石炭系上统太原组（C3t）：井田内南厚北薄，在十里河以北地区缺失，在河南一般厚66.89m，最大厚度可达84.77m。是大同煤田煤系之一，由灰色、深灰色砂岩、砾岩、粉砂岩以及灰黑色页岩或炭质页岩组成，胶结良好，质地坚硬，层理清楚。（6）二迭系下统山西组（P1sh）：井田内南厚北薄，在十里河以北地区缺失，在河南最大厚度可达95m，一般厚57.19m。岩性为灰白、灰黄色砂岩和粉砂岩，胶结良好，质地坚硬，层理清楚；基底为一层灰白色中粗砂岩或砾岩（K3标志层）。与下伏太原组整合接触。（7）侏罗系下统永定庄组（J1y）：井田内南厚北薄，本组在十里河以北地区厚度为2.25~65.59m，在河南最大厚度可达128.76m，全井田平均为53.89m。岩性由灰白、紫红、灰褐、灰绿色砂质泥岩、粗砂岩、细砂岩和粉砂岩组成，下部胶结较好，上部较疏松，发育交错层理。与下伏地层角度不整合接触。（8）侏罗系中统大同组（J2d）：是本井田的主要含煤岩系，厚度103.85~224.40m，平均186.30m，井田内有南厚北薄的趋势。岩性为灰白、浅灰色粗砂岩、中砂岩，深灰色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤层，砂岩分选较好，胶结坚固，岩系中发育水平层理、波状层理和斜层理；底部为一层厚度变化较大的灰白色含砾粗砂岩。与下伏永定庄组平行不整合接触。（9）侏罗系中统云岗组（J2y）：出露于十里河两侧的低山顶部，厚度不全。与下伏大同组呈假整合接触。井田内该组地层分为两段：①青磁窑段（J2yq）：根据岩性可称为灰白色砂岩组。地层厚度0~112.94m，平均为82m。主要分布在井田东、南一带，以灰白~灰黄色粗砂岩为主，中上部夹有青灰色砂质泥岩，底部为一层厚度不均的灰白色厚层石英质砂砾岩。与下伏大同组呈假整合接触。②石窟段（J2ys）：根据岩性可称为杂色砂岩组。地层厚度0~98m，平均约50m。主要分布在井田南部，岩性为紫红色、灰绿色砂岩、粉砂岩及砂质页岩等，与下伏地层整合接触。（10）白垩系下统左云组（K1z）：出露于井田西部、北部，愈往西北厚度愈大。地层厚度为0~204.4m，平均约85m。岩性以杂色砾岩、紫红色砂质泥岩、粗砂岩等组成，砾石成分为片麻岩、灰岩、砂岩、泥岩、玄武岩、石英、燧石等；上部胶结疏松，下部胶结坚硬，并有喷发岩流、玄武岩及不稳定的薄层淡水灰岩出露。与下伏地层呈角度不整合接触。（11）白垩系上统助马堡组（K2z）：沿沟谷零星出露于井田北部施加哇、张大窑、华北科技学院毕业设计第7页共57页刘中和、蔡家窑、马家村一带，地层厚度不祥。岩性为米黄色、灰黄色砂岩、含砾粗砂岩，紫红色泥岩、砂质泥岩等组成。与下伏地层整合接触。（12）第四系上更新统马兰组（Q3m）：全井田分布、地层厚度0~30m，平均约为14m。与下伏不同时期的老地层呈不整合接触。为灰黄、浅黄、黄褐色亚粘土，土质疏松，偶见钙质结核，夹砂砾石透镜体，具明显的垂直节理，属风成黄土。底部与基岩接触处，往往有一层不连续的红色粘土，厚度约2~3m。（13）第四系全新统（Q4）：出露于井田十里河河床及较大的沟谷中，堆积松散，构成河床、河漫及I级阶地，一般地层厚度为10m。岩性主要为次生黄土及冲积砂砾层，卵石层、碎石等，在河漫滩阶地多为细砂和淤泥。二、含煤地层井田内含煤地层为侏罗系中统大同组，煤系地层有南厚北薄的趋势。岩性为灰白、浅灰色粗砂岩、中砂岩、深灰色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤层，底部为一层厚度变化较大的灰白色含砾粗砂岩，与下伏地层呈平行不整合接触。砂岩分选较好，胶结坚固，可见水平层理，波状层理及斜层理。井田内本组含煤5层，总厚度7.3m，含煤系数8.3%，分布较稳定、全井田大部分可采的2层，不可采的3层。就全井田来说，其特点是煤层层位比较稳定，可采性指数在0.01~0.86之间。相对而言主采煤层的稳定程度较高一些。自上而下，煤层间距有逐渐变小趋势，煤层分叉合并现象严重。三、煤层井田内可以对比的煤层有5层，总厚度6m。这5层煤中，全区大中可采的有4#、11#等2层，不可采的有1#、3#、5#等3层。（1）4#煤层可采煤层主要分布在十里河以北，河南厚度薄，不可采，井田西北部，煤层遭受严重剥蚀，该煤层为大同组最上部煤层，埋藏浅，开采方便。煤层顶板为砂砾岩（K21），中细砂岩，底板为细砂岩、粉砂岩，局部为砂质泥岩。井田内揭露本层的工程共124个，见煤点105个，落空工程19个，煤层厚度0.04~5.64m，