赵庄矿井充水因素的分析研究及防止措施.docx

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赵庄矿井充水因素的分析研究及防止措施

毕业设计（论文）答辩委员会

毕业设计（论文）成绩评定书

专业班级：

08矿山地质姓名：

王彦青

毕业设计（论文）课题：

赵庄矿井充水因素的分析研究及防止措施

经毕业设计（论文）答辩，评定该同学的毕业设计（论文）成绩为　　　　　

毕业设计（论文）答辩委员会主任：

　　　　　　　　　　　　　　　　副主任：

　　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日

毕业设计（论文）任务书

根据矿山地质专业教学计划安排，王彦青同学，毕业设计（论文）任务如下：

1.毕业设计（论文）课题：

赵庄矿井充水因素的分析研究及防止措施

2.原始资料：

（1）煤矿概况

（2）矿区水文地质报告

（3）野外原始地质资料；

（4）与课题有关的地质资料及图件。

3.设计要求：

（5）要立论正确，依据可靠，叙述简练，图文并茂，主次分明，逻辑性强，富有创造性，内容真实、丰富、简明、扼要。

（6）除文中有插图外，要根据论文主题编制相关图件（1:

2000或1:

5000等比例）。

4.设计时间：

自2010年9月1日至12月15日

指导教师：

　　　　　　　系（部）主任：

　　　　　　　　　　　　　　　2010年9月1日

指导教师评语：

成绩：

　　　　　　　　　　　指导教师：

　　　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日

评阅人评语：

成绩：

　　　　　　　　　　　　　　评阅人：

　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日

内容摘要

本文旨在通过对赵庄煤矿自然地理、地质水文地质条件的分析与研究，总结赵庄煤矿矿井的充水条件，同时对矿井的充水因素进行分析，为下一步矿井防止突水事故的发生提出有效的建议。

关键词矿井的充水条件矿井的充水因素矿井突水

目录

第一章矿井概况

第一节井田位置及交通

第二节井田范围

第三节井田自然地理

第四节建井时间、开采技术条件及周邻关系

第二章煤系地层

第一节煤系地层简介

第二节煤系地层层组划分

第三章矿井构造

第一节区域地质构造

第二节井田地质构造

第四章煤层

第一节含煤性

第二节可采煤层

第五章区域水文地质

第一节区域水文地质简介

第二节区域地下水分类

第六章课题矿井充水因素的分析研究及防止措施

第一节井田水文地质概况

第二节井田内的主要隔水层

第四节总结

第七章结束语

鸣谢

地质报告书附图：

第一章矿井概况

第一节井田位置及交通

井田位于高平市东约2km处，行政区划属高平市管辖，范围跨越米山、三甲及城关三镇。

井田东西长约6.30km，南北宽约5.2km，北邻山西高平青龙同昌煤业有限公司矿井，南接山西高平科兴米山煤业有限公司矿井。

其地理坐标为北纬35°46′32″～35°49′50″，东经112°56′32″～113°01′00″。

交通条件

井田位于高平市东约2km处，西距高平市火车站约2km，且有专用铁路线相连，太焦铁路从井田西侧通过，南距曲（沃）辉（县）公路约1km,向西约1km与长晋二级公路相连，长晋高速公路从井田西侧通过，交通运输条件方便（详见交通位置示意图）。

第二节井田范围

井田面积为15.6664km2，国家批准开采3号、9号、15号煤层，开采深度由830m至680m标高。

井田具体范围由以下17个拐点连线圈定（表1-1）。

拐点号

北京54坐标系（6°带）

西安80坐标系（6°带）

X

Y

X

Y

1

3968600.00

19682100.00

3968551.09

19682031.53

2

3967900.00

19682100.00

3967851.08

19682031.53

3

3964500.00

19679985.00

3964451.03

19679916.50

4

3964500.00

19679000.00

3964451.03

19678931.49

5

3963400.00

19679000.00

3963351.01

19678931.49

6

3963400.00

19676800.00

3963351.00

19676731.46

7

3964000.00

19676800.00

3963951.01

19676731.46

8

3964000.00

19675800.00

3963951.01

19675731.44

9

3965000.00

19675800.00

3964951.03

19675731.44

10

3965000.00

19676500.00

3964951.03

19676431.45

11

3966000.00

19676500.00

3965951.04

19676431.45

12

3966000.00

19677000.00

3965951.04

19676931.46

13

3968600.00

19678000.00

3968551.09

19677931.46

14

3968600.00

19679000.00

3968551.09

19678931.48

15

3968356.00

19679000.00

3968307.08

19678931.48

16

3968356.00

19680146.00

3968307.09

19680077.50

17

3968600.00

19680146.00

3968551.09

19680077.50

表1-1井田范围拐点统计表

3号煤层井田具体范围由33个拐点（1954年北京坐标系6°带坐标）连线圈定（其拐点坐标见表1-2），9号、15号煤层井田具体范围由15个拐点（1954年北京坐标系6°带坐标）连线圈定（其拐点坐标见表1-3）。

9号、15号煤层井田边界基本包括3号煤层井田边界，但3号煤层井田边界在西部与东部有一小块面积超过了9号、15号煤层井田

边界，3号、9号、15号煤层井田叠加总面积为15.6664km2，其中3号煤层井田面积11.4362km2，9号、15号煤层井田面积15.64km2。

表1-23号煤层井田范围拐点坐标

拐点号

X坐标

Y坐标

拐点号

X坐标

Y坐标

1

3968356.00

19678900.00

18

3963400.00

19679000.00

2

3968356.00

19680146.00

19

3963400.00

19676900.00

3

3968600.00

19680146.00

20

3963600.00

19676900.00

4

3968600.00

19680550.00

21

3963600.00

19676800.00

5

3967900.00

19680550.00

22

3964200.00

19676800.00

6

3967900.00

19680000.00

23

3964200.00

19675800.00

7

3966900.00

19680000.00

24

3965000.00

19675800.00

8

3966900.00

19680100.00

25

3965000.00

19676500.00

9

3966575.00

19680122.00

26

3965650.00

19676500.00

10

3966575.00

19679200.00

27

3965650.00

19676870.00

11

3966275.00

19679200.00

28

3966200.00

19676950.00

12

3966275.00

19679600.00

29

3966200.00

19677500.00

13

3965800.00

19679600.00

30

3966589.00

19677500.00

14

3965800.00

19680122.00

31

3966589.00

19678412.00

15

3965600.00

19680100.00

32

3967350.00

19678412.00

16

3965600.00

19679900.00

33

3967356.00

19678900.00

17

3964500.00

19679000.00

表1-39号、15号煤层井田范围拐点坐标

拐点号

X坐标

Y坐标

拐点号

X坐标

Y坐标

1

3968600.00

19678000.00

9

3963400.00

19679000.00

2

3966000.00

19677000.00

10

3964500.00

19679000.00

3

3966000.00

19676500.00

11

3965100.00

19679500.00

4

3965000.00

19676500.00

12

3965100.00

19680100.00

5

3965000.00

19675800.00

13

3967000.00

19680100.00

6

3964000.00

19675800.00

14

3967000.00

19680550.00

7

3964000.00

19676800.00

15

3968600.00

19680550.00

8

3963400.00

19676800.00

第三节井田自然地理

（一）气象水文

该区属东亚温带大陆性气候，一年内四季分明，冬季寒冷，降雪较少，春季多风少雨，夏季温暖，秋季温差较大，降水主要集中在夏秋两季。

。

该区属黄河流域沁河水系丹河支流，井田西部有西仓河及丹河，东部有东仓河，除丹河常年有水外，其支流均为季节性河流。

丹河位于井田外西部约3km处，发源于高平市北部的丹珠岭，总的流向自西北至东南，河床最宽约270m，最窄约50m，河床平缓，局部呈干涸状态，仅在雨季大雨后形成急流，井田内无常年性河流和大的地表水体。

（二）地形地貌

井田位于太行山中南段西侧，沁水盆地东南缘，总观井田地势为中南部高、东西部低的中低山区，最高点位于井田中南部七佛山山梁上，标高为1220.09m，最低点位于井田西南部，标高约850.0m，相对高差约370.09m。

在标高950m以上，沟谷发育，多成“V”字形；在标高950m以下，主要为第四系黄土覆盖，陡坝发育，大部分开垦为梯田。

（三）地震

据历史记载，上世纪70年代前，晋城地区共发生过5级以上地震1次，5级以下有感地震44次，最大地震是1303年9月发生在高平的5.5级地震。

根据《中国地震动参数区划图》GB18306－2001，该地区地震动峰值加速度和地震动反应谱周期分别为0.05g和0.45s。

根据国家地震局1：

400万《中国地震综合等震线图》，本区地震基本烈度为VI度区。

（四）经济概况

本区以农业为主，农作物主要为小麦、玉米、谷子等，其次为高梁、大豆、马铃薯等。

建筑材料有砖瓦、石灰、砂石、水泥等。

目前高平市煤矿产业发展迅速，大部分外调供给全国各地，为动力和化工用煤。

较大的炼铁厂有唐安、三甲等地，其它为硫磺、玻璃厂、水泥、化肥、果品加工等发展都较快。

高平市电力来源于晋城巴公电厂，以供工业用电和城市、农村照明。

第四节建井时间、开采条件与周邻关系

一、建井时间及开采条件

始建于1958年，于1962年投产，2008年1月20日山西省煤炭工业局换发煤炭生产许可证，有效期至2018年1月31日，证号为201405810259，开采3号煤层，生产能力90万吨/年；2009年6月11日山西煤矿安全监察局核发安全生产许可证，有效期至2011年4月11日，编号为（晋）MK安许证字［2009］D0662Y1B1，许可范围为开采3号煤层，许可生产能力90万吨/年。

该矿现开采3号煤层，核定生产能力90万吨/年，采用斜井进行开拓，倾斜长壁综采放顶煤采煤法开采3号煤层，ZFQ2400/16/24、ZF3000/16/25型轻型放顶煤液压支架支护，工作面采用采煤机割煤，刮板输送机出煤，全部垮落法管理顶板，为低瓦斯矿井。

二、周邻关系

与山西高平科兴赵庄煤业有限公司相邻煤矿有山西高平响水坡煤业有限公司、山西高平朱赵山煤业有限责任公司、山西高平黄山沟煤业有限公司、山西高平酒务煤业有限公司、山西高平陈区西山煤业有限公司。

相邻关系如下图：

四邻关系图

第二章煤系地层

第一节煤系地层简介

井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，不同的聚煤环境，形成了不同的岩性组合、岩相特征，含煤性也存在有较大的差异性。

井田位于沁水煤田东南部，出露地层为二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子组及上第三系、第四系地层，基岩主要分布于山梁上，上第三系、第四系松散沉积物广泛覆盖于各时代地层之上。

太原组为一套海陆交互相含煤地层，一般含海相灰岩5层，含煤9层，编号自上而下为5、7、8、9、10、11、12、13及15号，煤层平均总厚5.85m，本组地层平均厚90.14m，含煤系数6.49％。

其中9号煤层厚0~1.55m，平均厚0.96m，为较稳定的大部可采煤层；15号煤层厚1.33~6.89m，平均厚3.31m，为全区稳定可采煤层，可采煤层厚4.27m，可采含煤系数4.74％。

其余煤层均为不稳定的不可采煤层。

山西组为一套陆相含煤地层，一般含煤3层，编号自上而下为1、2、3号，煤层平均总厚4.42m，本组地层平均厚43.74m，含煤系数10.10％。

其中3号煤层厚0.60～5.81m，平均厚3.63m，为稳定的大部可采煤层，可采含煤系数8.30％。

其余煤层均为不稳定的不可采煤层。

含煤地层总厚133.88m，煤层总厚10.27m，含煤系数7.67％。

井田内3号煤层为稳定的大部可采煤层，9号煤层为较稳定的大部可采煤层，15号煤层为全区稳定可采煤层，其余煤层均为不稳定的不可采煤层。

第二节煤系地层层组划分

井田地层由老至新简述如下：

1．奥陶系中统峰峰组（02f）

为含煤地层之基底，井田内未出露。

据本次施工的两个奥灰延深孔Y补-2孔、Y补-12孔及YS-1水文孔资料，地层厚95.34~117.40m，平均厚102.91m。

由厚层状灰色致密石灰岩组成，质纯、性脆、夹泥质灰岩，节理发育，多为方解石充填。

2．石炭系中统本溪组（C2b）

本井田内未出露，上部为灰、浅灰色含鲕粒铝土质泥岩、浅灰色黄铁矿，局部为致密铝土矿、鲕状铝土矿，其顶部为灰色、灰黑色砂质泥岩、砂岩，下部为泥岩，含星散状、结核状黄铁矿。

本组地层厚0（ZK1-2孔）~15.80m，平均厚6.48m。

与下伏奥陶系中统峰峰组呈平行不整合接触。

3．石炭系上统太原组（C3t）

井田内主要含煤地层之一，厚71.84~113.72m，一般厚90.14m，与下伏本溪组地层呈整合接触。

主要岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩和煤层。

按岩性组合特征可划分为三个岩性段。

（1）一段（C3t1）

K1砂岩底至K2灰岩底，厚3.05~14.72m，平均厚7.42m。

由泥岩、中粒石英砂岩、铝土质泥岩及煤层组成。

①K1砂岩：

厚0~3.06m，平均厚0.31m，成分主要为石英，细～中粒结构，磨圆度较好，分选中等，硅质胶结，常含黄铁矿细粒，但厚度变化大，不稳定。

②灰黑色泥岩：

厚1.72~4.50m，平均厚3.72m，有时相变为铝土质泥岩、炭质泥岩。

③15号煤层：

厚1.33~6.89m，平均厚3.31m，结构简单，是区内主要可采煤层之一。

④黑色泥岩：

厚0~0.27m，平均厚0.08m，含钙质和黄铁矿细粒，有时相变为炭质泥岩。

（2）二段（C3t2）

K2灰岩底至K4灰岩顶，厚26.22~43.68m，一般厚33.14m。

由石灰岩（K2、K3、K4）、泥岩、粉砂岩和3层薄煤层组成。

该段以色深、粒细、灰岩比例大为特征。

①K2灰岩：

厚5.48~12.06m，平均厚8.16m，岩性为厚层深灰色含生物碎屑的微晶灰岩，局部含泥质高，动物化石丰富，种类多，见燧石结核和方解细脉。

②灰黑色泥岩夹粉砂质泥岩：

顶部为不稳定的13号薄煤层，不可采，全层厚9.04~10.17m，平均厚9.18m。

③K3灰岩：

为深灰色含生物碎屑的泥晶灰岩，常含泥质和有机质，全层厚1.50~5.27m，平均厚3.53m。

④深灰色泥岩夹砂质泥岩或砂岩：

顶部为11号薄煤层，不稳定，不可采，中部夹薄层泥质灰岩及12号薄煤层，全层厚10.20~11.30m，平均厚10.49m。

⑤K4灰岩：

为深灰色泥晶灰岩，含较多的生物碎屑及有机质，厚0.33~4.88m，平均厚1.78m。

（3）三段（C3t3）

K4灰岩顶至K7砂岩底，厚42.57~55.32m，一般厚49.58m。

由砂岩、细砂岩、泥岩、煤层、煤线及灰岩组成。

①泥岩和砂岩：

厚29.81~32.58m，平均厚31.06m，中上部夹7号、8号煤层，中下部夹9号煤层，下部有时含10号煤层，其中9号煤层较稳定，厚0~1.55m，平均厚0.96m，为较稳定的大部可采煤层，7号、8号、10号煤层不稳定，不可采。

本层以砂岩较发育、煤层多为特征。

②K5灰岩：

厚4.00~7.00m，平均厚5.16m，为生物碎屑泥晶灰岩，含蜓，有孔虫、蜿足类化石。

③泥岩、粉砂岩夹砂岩：

厚7.68~9.75m，平均厚9.53m，顶部为5号煤，不可采。

④K6灰岩：

厚0~2.0m，平均厚0.50m，上部为燧石层或硅质灰岩，质地坚硬，下部为泥晶灰岩，含燧石结核和泥质，质不纯，生物碎屑含量较高。

⑤灰黑色泥岩：

厚1.08~3.69m，平均厚3.07m，呈薄层状水平层理，下部具页理，有时含黄铁矿细粒。

4．二叠系下统山西组（P1s）

为一套陆相碎屑岩含煤地层，厚33.30~56.49m，平均厚43.74m，岩性主要为岩屑石英杂砂岩、细砂岩、泥岩和煤层。

所含砂岩多以中细粒为主，成分以石英、长石和岩屑为主，有时含煤屑。

砂粒磨园，分选中等，交错层理发育，有时有冲刷下伏地层现象，所含泥质岩多具水平层理，局部含植物化石。

本组一般含煤1~3层，其中3号煤层位于本组下部，井田内稳定，大部可采，其余煤层均不可采。

井田内3号煤层厚0.60~5.81m，平均厚3.63m，一般含0~1层夹矸，煤层结构简单，为稳定的大部可采煤层。

5．二叠系下统下石盒子组（P1x）

区内零星出露，一般厚45.50~71.22m，平均厚53.20m，与下伏山西组地层呈整合接触。

岩性主要为砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩等，顶部为灰绿、紫红富含菱铁质鲕粒的铝质泥岩，有时呈锰菱铁矿透镜体。

上、中部为灰绿、浅灰色细中粒砂岩夹砂质泥岩，含菱铁矿鲕粒，具斜层理；中、下部为砂质泥岩夹砂岩；底部为灰色中—粗粒石英砂岩（K8），含炭屑并常夹泥质包体。

砂岩碎屑颗粒为棱角状—次棱角状，胶结物为钙质及少量硅质，杂基支撑；泥岩成分为高岭石、水云母、含鲕绿泥石，铁质。

本组主要植物化石有：

翅编羊齿、朝鲜羊齿、华夏羊齿、脉羊齿、斜脉羊齿、东方栉羊齿等。

6．二叠系上统上石盒子组（P2s）

为一套河流相沉积岩系，连续沉积于下石盒子组地层之上。

区内大面积出露，岩性主要为杏黄色、黄绿色砂质泥岩及泥岩互层，其中夹不稳定黄绿色砂岩，底部以K10砂岩与下石盒子组分界。

该组地层厚度较大，井田内残留厚度一般约52.30m。

7．上第三系上新统（N2）

主要为棕红色、褐红色砂质粘土，厚0.0~40.0m，一般厚约20.0m，与下伏地层呈不整合接触。

8．第四系上更新统（Q3）

岩性主要为浅红色亚粘土、灰黄色亚粘土组成，厚0.0~26.55m，一般厚约12.66m。

9．第四系全新统（Q4）

由粉砂、粘土及砂石层组成，为一套近代河床冲积和山前洪积物，厚0.0～12.0m，一般厚约5.0m，多分布于河谷和上坡。

第三章矿井地质构造

第一节区域地质构造

井田位于沁水盆地东南缘，区域地层总体走向北东，倾向于北西或南东，倾角平缓，一般约2°～15°。

区域上出露地层有奥陶系、石炭系、二叠系，上第三系及第四系广泛覆盖上述各时代地层之上，其地层特征见区域地层简表。

表3-1区域地层简表

界

系

统

组

厚度（m）

主要岩性

备注

新

新

生

界

界

第

四系

0—37

棕红、黄绿、土黄色粘土、亚粘土及砂和砾石

区内广为分布

上第

三系

0-50

棕红色粘土、底部见砾岩

古

生

界

二

叠

系

上

统

石千峰组

（P2sh）

22-127

由灰紫、紫红色砂岩、泥岩组成，顶部夹淡水灰岩薄层及透镜体

区内广泛出露

上石盒子组

（P2s）

110-353

由灰绿色、灰白色砂岩、黄绿色、紫红色泥岩组成，顶部夹燧石条带

下

统

下石盒子组

（P1x）

35-100

由黄褐色、灰绿色砂岩夹泥岩组成，上部夹锰铁矿层，下部偶夹薄煤层

山西组

（P1s）

30-80

由灰色、灰白色砂岩、灰黑色泥岩及煤层组成，下部的3号煤层厚度大而且分布广

石

炭

系

上

统

太原组

（C3t）

50-130

为一套砂岩、泥岩、石灰岩及煤层组成的含煤沉积建造，由煤层及其顶板石灰岩频频出现而显出其典型特征

中

统

本溪组

（C2b）

0-35

铝土质泥岩、泥岩、砂岩及不稳定煤线，底部局部可见山西式铁矿及菱铁矿结核。

奥

陶

系

O

中

统

峰峰组

（O2f）

>100

顶部为中厚层质纯石灰岩；中部为豹皮灰岩，白云质灰岩；下部为角砾状泥灰岩、泥灰岩，含石膏

北部厚，往南西变薄，以至缺失峰峰组及上马家沟组中上部，出露于太行背斜南段两翼

上马家沟组

（O2s）

176-308

由角砾状泥灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩、豹皮状灰岩、石灰岩组成，中部夹少量燧石团块

下马家沟组

（O2x）

37-213

由角砾状泥灰岩、石灰岩组成，底部为稳定的黄绿色钙质页岩和薄层状泥质灰岩（称“贾汪页岩”）

下

统

64-209

为一套白云岩沉积，顶部普遍有一层燧石层。

注：

地层厚度据1/20万区测实测地层剖面周边钻孔资料汇总

山西高平科兴赵庄煤业有限公司位于太行山复背斜西侧，晋获褶断带南段东侧，其主体构造高平断裂群通过区域西部，相距约2km。

其形式主要为三条断裂构造：

由西向东高庙山正断层与崔庄正断层构成一个地堑，崔庄正断层与赵庄正断层组成一个地垒，地垒东侧发育一条较大向斜构造——赵庄向斜。

区域内无岩浆岩

第二节井田地质构造

井田位于沁水盆地东南缘，晋获褶断带东侧，井田构造线方向与区域构造线方向基本一致，受区域构造影响，井田中西部发育一宽缓的向斜构造——赵庄向斜，赵庄向斜纵贯南北，控制了整个井田的构造形态，北端向北东倾伏，其轴迹大致呈“S”形，地层走向、倾向随褶曲的变化而变化，倾角1°~13°，局部地层受次一级构造影响，表现为波状起伏。

现将井田内构造情况叙述如下：

1．褶曲

赵庄向斜：

位于井田中西部，全长约7km，两