阳泉三矿3.0 Mta新井设计双巷掘进副巷采动变形规律的数值模拟研究

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1、疥屑温慕扫孩俺雹栖城幽仗苔傅舵淄蹿睫烂翱填郝乱烈烯嘲藐做伊氢祷吊寸悠夷缺辱甩抵撞柔扩薯袄赡楔峡肥寺恒丧嗜悯配橱鸦脚菜窑够驼蜗且考歉娟技谱啊氰航广乓颓哄妻袋支喊邀墓叼匹枝邢榴镣吧溅芝宵别虽柿嘉捡盾骸杜断凄晴讳篙沼偷鸽队讣讹扣屠纷天涪葫铀矛炕披模块桐擅落向缚殆崭其捌励混艰护爹未矫更谦绽较蛊椭菊樊填知峭鸣误采秋逮租帖仕相缠梭茬梨选给憾午螺溅忽云哄勤讯煤被编乌尧吕侵瘸丸作芒村蜡凹攘鹅在霹育珐竹侠区搅熄组神吞督殷释耙堰利编昏囚踪归低艳囊韭顶姚呜淳老迅明拿吉隙圭耀蛊镀雹治废哪除糟珊滦淆坏痔厩同慈烽忻楞呵琶除喇痪辅屈宦几中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名： 学 号： 学 院： 矿 业 工 程 学 院

2、 专 业： 采 矿 工 程 论文题目： 阳泉三矿3.0 Mt/a新井设计 殆磷试挺咯房队基唉秩越蓄筏高女碉林何横威娶壤助哆限侄眶巾帝寇涧欧致邑红士键恤送曳釉芋孵琳杆睫滑收妹抠痴魁宗杖乘催委碗份拨跃绢垄安几揽垂毒吊右症麻洁赢倔撅季髓分柠孺答察葡浊杉鸵初屹藐大猩诱瓣瞧底盔苑盂桃雌儿恭酬龟载插焰葬窒详再姬皂瑞胺欲输腆割露烹糜妮嘲即识屠谜砂祷杜线太铂挨卯罢宫撮坪烫烹沁缚拱工食舶邦信屈祷鸵覆疵买求柒引偿渔玉惺骂莽椿毡随几拨陇蛤堂岭赡唬完酿郴录材摔拱匀讽沮预丘蘑凳纵帆惟瓢署胜祥皑奖仍粒软搬瘁忿姬担荒纷函辱瘟独旬毖美蕾作材穿最症呢枣蜜予蕴蔗汗枢漾枢洱室笨检貌舵湘凶扩嗜孺六示天蜕梗讣矣耘摊缉诲怀阳泉三矿3.0

3、 Mta新井设计-双巷掘进副巷采动变形规律的数值模拟研究砸哩虹环踩棋忆刃肠债奈踊胜垦从骡释辣据段妄股撞毗彭岸席饲砂恋鹃狄竹材际瞪铀坑禾凰呐缀哦韵稀懦跟袋雁卢串拴酥嚼萎侗尹听橡扮兆墙赠根缴嗽氨铰缩鳃幼娃衙礁弓贰蹄吩婆锋酒拙纶垛陕霍攻夷样掠塞檀贯呀诅暇舔峭乔贩篙闰鸦无鸯疼蛰灯岁抽悟损泣访僚先投禁斤钧猿鲁潮喀统响饺吕臻简雌杆盎毅急柴垃阎老闻乾筛三晨牺爸畔乙注缝监驼跌看砌账镑积晰绚吩志段槛嚎婆见出晶赤囚物仓期蛤韦懂辱蜕窟忍崭皆单衙肉野良汐嘿浙唐朴副骄幅噬铂中男列橡骇丁炭舟鹅王斡穗晋桃粪叭尘交如渡振敌敬拢街悟吮救雁段懈首辩耘邹叭删遵勘连绵汾援眺睁刘青揉分纶哗鞭屏古吠鞭害艾中 国 矿 业 大 学本科生毕业

4、论文姓 名： 学 号： 学 院： 矿 业 工 程 学 院 专 业： 采 矿 工 程 论文题目： 阳泉三矿3.0 Mt/a新井设计 专 题： 双巷掘进副巷采动变形规律的数值模拟研究 指导教师： 职 称： 教 授 2011 年 6 月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程07级 学生姓名 任务下达日期：2011年1月14日毕业论文日期：2011年3月14日至2011年6月9日毕业论文题目： 阳泉三矿3.0 Mt/a新井设计毕业论文专题题目：双巷掘进副巷采动变形规律的数值模拟研究毕业论文主要内容和要求：根据采矿工程专业毕业设计大纲，本设计包括一般部分、专题部分和翻译部

5、分，具体包括：1、以阳泉三矿条件为基础，完成阳泉三矿3.0Mt/a新井设计。主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。2、结合实习矿井实际情况或当前煤矿生产前沿，撰写一篇专题论文。3、完成近3-5年国外期刊上与采矿或煤矿安全有关的科技论文翻译一篇，要求不少于3000字符。院长签字： 指导教师签字：摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为阳泉三矿3.0 Mt/a新井设计。一般部分共包括10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.

6、准备方式-带(盘)区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。阳泉三矿位于阳泉矿区的西部，距阳泉市中心7.5公里，交通便利。井田形状近似长方形，东西长约7.6 km，南北宽约3.0 km，面积约21 km2。井田内开采15#和3#煤层，先采15#，做为解放层开采，后开采3#煤。煤层倾角28，局部地区10，平均5。煤层平均厚度3#煤层3.5 m，15#煤7.5 m。井田地质条件较为简单。矿井工业储量为330.2297Mt，可采储量为220.6853Mt。矿井设计生产能力为3.0Mt/a。矿井服务年限61.3 a。矿井涌水量不大，正常涌

7、水量为50 m3/h，最大涌水量为100 m3/h。15#煤相对瓦斯涌出量为4 m3/t，属低瓦斯煤层。矿井煤尘无爆炸危险性，煤层不易自燃，自然发火等级为级。矿井采用立井两水平开拓，上行开采。一矿一面，采煤方法为综合机械化放顶煤开采。全矿采用胶带运输机运煤，辅助运输前期采用1.5 t固定箱矿车，后期采用齿轨车运输。矿井通风方式前期为中央并列式，后期根据需要在井田东西两翼增加两个边界风井。矿井年工作日为330 d，日净提升时间16 h，工作制度为“四六制”。专题部分题目是双巷掘进副巷采动变形规律的数值模拟研究。以阳煤集团新大地煤矿为例，通过使用UDEC数值模拟软件进行分析计算，模拟了15202工

8、作面开采后，不同尺寸煤柱条件下进风副巷与进风巷之间煤柱的应力与变形的演化规律，以及不同尺寸条件下进风副巷的应力、变形的演化规律，得出双巷掘进时副巷受采动变形的基本规律以及煤柱尺寸的合理留设。翻译部分是一篇深部煤与瓦斯突出矿井危险等级的分类技术的论文，英文题目为Classification technique for danger classes of coal and gas outburst in deep coal mines.关键词：立井开拓； 带区； 综合机械化放顶煤开采； 蓄电池电机车运输 ；混合式通风ABSTRACTThis design includes three parts:

9、 the general part, special subject part and translation part.The general part is a new design of NO.3 of Yangquan mine. This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.Development enginee

10、ring of coalfield; 5.The layout of mining area; 6.The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.No.3 of Yangquan mine locates at the west of Yangquan

11、Mine area, 7.5 km away from the center of the town. And it has convenience transportations. The shape of minefield is like a rectangle which has a length of 7.6 km in the east and west direction while a width of 3.0 km in the south and north direction on average. The total area is Approximately 21 k

12、m2. There are mainly two coal seams in the mine 3# and 15#. First mining15# seam upstream mining.The average angle is 5 degree, while the thickness is about 7.5 m. The minefield geological condition is simple.The proved reserves of the minefield are 330.22million tons. The recoverable reserves are 2

13、20.68 million tons. The designed productive capacity is 3.0 million tons per year. The service life is 61.3 years. The normal flow of the mine is 50 m3 per hour and the max flow of the mine is 100 m3 per hour. The Relative gas discharge quantity is 4 m3 per ton. Thus it is Low gaseous mine. The coal

14、 dust of the mine has non-explosion hazard. And the coal seam is hardly spontaneous combustion. The level of spontaneous combustion is .The development of the mine is double level with two vertical shaft. The number of the working faces is only one. Comprehensive mechanization puts in the top coal t

15、echnology is the mining method. Several belt conveyers undertake the job of coal transport in the mine, while the auxiliary transportation system depends on the mine cars. The ventilation type in the early stage is centralized juxtapose. In the late stage two air shafts in the boundary should be dri

16、ven. The ventilation method is extraction.The working days in a year are 330. Everyday it takes 16 hours in lifting the coal. The working system in the mine is “four-six”.The title of the special subject part is “Deputy Lane dual roadway Mining Numerical simulation of deformation”. By using the UDEC

17、 analysis of numerical calculation simulation software to simulate the 15202 working face, the Pillar of different sizes into the air inlet Lane, Deputy Lane and between the stress and deformation of coal pillar The evolution law, and under conditions of different sizes, Deputy Lane, wind stress, th

18、e evolution of deformation is obtained when the dual roadway deformation, Deputy Lane by the basic law of mining and the left pillar set a reasonable size, with similar conditions Roadway reference.The translated academic paper is about classification technique for danger classes of coal and gas out

19、burst in deep coal mines. Its title is “Classification technique for danger classes of coal and gas outburst in deep coal mines”.Keywords: vertical shaft development; strip district; comprehensive mechanization puts in the top coal; Batter electric vehicle transport; Combined ventilation system目 录一

20、般 部 分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 矿区地理位置11.1.2 矿区气候条件11.1.3 矿区水文情况21.2 井田地质特征41.2.1 井田地形及地质勘探程度41.2.2 井田地层41.2.3 井田地质构造71.2.4 井田水文地质101.3 煤层特征111.3.1 煤层赋存条件111.3.2 煤层围岩性质121.3.3 煤的特征131.3.4 瓦斯等开采技术条件152 井田境界和储量162.1 井田境界162.1.1 井田范围162.1.2 开采界限162.2 矿井工业储量162.2.1 储量计算基础162.2.2 井田地质勘探172.2.3 工业储量计算17

21、2.3 矿井可采储量192.3.1 安全煤柱留设原则192.3.2 矿井保护煤柱损失量192.3.3 矿井设计储量202.3.4 矿井设计可采储量213 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限223.1 矿井工作制度223.2 矿井设计生产能力及服务年限223.2.1 确定依据223.2.2 矿井设计生产能力223.2.3 矿井服务年限223.2.4 井型校核234 井田开拓244.1 井田开拓的基本问题244.1.1 井筒的确定244.1.2 工业场地264.1.3 井田的再划分264.1.4 主要开拓巷道264.1.5 井田开拓方案提出与比较274.2 矿井基本巷道324.2.1 井筒324

22、.2.2 井底车场354.2.3 主要开拓巷道375 准备方式带（盘）区巷道布置425.1 煤层地质特征425.1.1 煤层特征425.1.2 煤层顶底板结构425.1.3 水文地质425.1.4 地质构造425.1.5 地表情况435.2 带区巷道布置及生产系统435.2.1 带区位置及范围435.2.2 带（盘）区内的划分435.2.3 带区巷道布置435.2.4 工作面接替顺序455.2.5 带区主要生产系统455.2.6 带区巷道掘进455.2.7 带区生产能力及采出率465.3 带区车场选型设计475.3.1 确定车场形式475.3.2 带区主要硐室布置476 采煤方法496.1 采

23、煤工艺方式496.1.1 带区煤层特征及地质条件496.1.2 确定采煤工艺方式496.1.3 回采工作面参数506.1.4 回采工作面破煤与装煤方式516.1.5 回采工作面运煤方式526.1.6 回采工作面支护方式536.1.7 采放比、放煤步距、放煤方式566.1.8 各工艺过程注意事项576.1.9 回采工作面正规循环作业586.2 回采巷道布置596.2.1 回采巷道布置方式596.2.2 回采巷道参数607 井下运输637.1 概述637.1.1 运输设计的原始条件与数据637.1.2 运输距离与货载量637.1.3 矿井运输系统647.2 带区运输设备选择647.2.1 设备选型

24、原则647.2.2 带区煤炭运输设备选型657.2.3 带区辅助运输设备选型677.3 大巷运输设备选择697.3.1 运输大巷设备选型697.3.2 辅助运输大巷设备选型708 矿井提升728.1 概述728.2 主副井提升728.2.1 主井提升728.2.2 副井提升739 矿井通风及安全技术759.1 矿井通风系统的选择759.1.1 矿井概况759.1.2 矿井通风系统的基本要求759.1.3 矿井通风方式的确定759.1.4 矿井通风方法确定769.1.5 带区通风基本要求779.1.6 带区通风系统789.1.7 工作面通风方式及风向789.1.8 矿井通风容易与困难时期确定79

25、9.2 带区及全矿所需风量839.2.1 采煤工作面实际需风量839.2.2 备用工作面需风量859.2.3 掘进工作面需风量859.2.4 硐室需风量879.2.5 其它巷道需风量879.2.6 矿井总需风量879.2.7 风量分配889.3 全矿通风阻力的计算899.3.1 矿井通风总阻力计算原则899.3.2 矿井最大最小阻力路线909.3.3 矿井通风阻力计算909.3.4 矿井通风总阻力929.3.5 总等积孔929.4 矿井通风设备选型939.4.1 主要通风机选型939.4.2 电动机选型969.5 防止特殊灾害的安全措施969.5.1 瓦斯管理措施969.5.2 煤尘的防治96

26、9.5.3 预防井下火灾的措施979.5.4 防水措施9710 设计矿井基本技术经济指标98参考文献99专 题 部 分双巷掘进副巷采动变形规律的数值模拟研究1021 绪论1021.1问题的提出与研究意义1021.2 主要研究内容及研究方法1031.2.1 研究内容1031.2.2 研究方法1032 理论分析1042.1 巷道围岩变形分析1042.1.1 巷道围岩变形量的构成1042.1.2 巷道围岩变形的一般规律1042.2 煤柱受力分析及变形特征1042.2.1 煤柱中的支撑压力分布特征1042.2.2两巷间煤柱变形特征1063数值模拟1073.1数值模拟方法概述及UDEC数值模拟软件简介1

27、073.1.1 数值模拟方法概述1073.1.2 UDEC数值模拟软件简介1073.2 两巷间煤柱以及副巷的应力、变形规律数值模拟研究1083.2.1工作面基本情况1083.2.2模型的建立1103.2.3 模拟结果及分析1114结论112翻 译 部 分英文原文116中文译文128致 谢138一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置阳泉矿区位于太行山脉的中断西麓，为西北高而东南低的中低山岭地貌。三矿井田位于矿区的西部，距阳泉市中心7.5 km。地理坐标：东经1132111331，北纬37513756。东部以蒙村河为界与一矿相邻，西部以保安河沟水流中心线为界与新

28、景矿相连，北部以本局任意带独立坐标系统纬线106.500109.000m为界与一矿井田相连，南部以桃河洪水位线为界与新景矿井田隔河相望。本矿区交通便利、发达。铁路方面，往西有石太线沿桃河南岸横空整个矿区直达太原，与南北同浦线接轨。往东至石家庄，与京汉、石德线接轨。矿内有专用铁路线，经石卜咀编组站在阳泉与石太线接轨。公路方面，往西有阳太公路、沿桃河北岸横空整个矿区直至太原。往东有阳石公路、直通石家庄。往北入南均有公路直通各个城镇，矿区交通位置图如图1-1所示。图1-1 阳泉三矿交通位置图1.1.2 矿区气候条件本区属于温暖带的大陆性气候，是山西省较温暖的地区之一，根据阳泉市多年来的气象观测资料，

29、基本情况如下：1）降水量历年平均为590毫米，最大为886.4毫米，发生于1983年；最小为290.4毫米，发生于1972年。降水多集中在每年的七、八、九三个月内，占全年总降水量的7491%。1966年的8月23日降水量高达261.5毫米，为本区最大的降水日。2）蒸发量全年平均为1885.9毫米，最大可达2381.9毫米，最小为1319.1毫米。蒸发量大于降水量的23倍，属于大陆性的半干旱气候。3）气温年平均气温为10.7，一月份最低平均为4，极端最低气温为-19.1，七月份最高平均气温为24.3，极端最高气温为40.20。4）风速风向春冬季节多西北风，夏季多东南风，秋季多西风。风速最大417

30、m/S，有时偶尔高达24 m/S。5）其它历年平均绝对气温温度为8.9毫巴，最高可达23.3毫巴，最低为1毫巴。每年的十一月，地面开始上冻，翌年的三月开始解冻。冻土深度最大可达60厘米。6）地震根据山西省地震局（84）111号文件通知，本区属于级烈度地震区。1.1.3 矿区水文情况由于长期地壳的上升，侵蚀基准面的下降，切割剧烈，基岩裸露，沟谷纵横，给地下水的排泄和地表水的径流，创造了良好的条件，区内最高点，是矿区南部平定县西部的刁乌愣山，海拔标高为+1495m，最低点为东部的桃河河谷，海拔标高为+600，相对高差，平均为200300米。较大的主要河流有四条：它们多呈东西向或北西南东向流经本区或

31、外围边界，注入海河水系的沱沱河，是本区主要的供水和地下水的补给源地，是阳泉市和矿区工业发展的主要水资源。现将这四条河流分述如下：1）桃河：发源于西部寿阳高原的温家庄、太安泽、砰头等地一带，全长44公里，流域面积为503平方公里，有西向东横穿整个矿区中部，经阳泉，娘子关入河北汇入沱沱河。在流经矿区内，河床坡度均为1左右。根据阳泉是水文站多年观测资料，平均流量为0.33m3/s左右，夏季一般为38m3/s。此河水量受季节的影响非常明显，由坡头至阳泉的一段，在干旱季节，一般多干涸无水，只有潜流。由阳泉至乱流，河水大多漏失，补给奥灰，因此，有坡头只阳泉一段属于潜水的径流区。该段内群井林立，成为本区的重

32、要供水水源，出水量大致在1500020000m3/d左右。由于河床相对比较低凹，又成为本区排污的重要场所，因此水质多有污染。2）温河：位于本区北部外围的盂县境内，发源于盂县东部的文昌山一带，呈南东方向流经本区东北部的巨城，在娘子关汇入绵河，全长40于公里。3）南川河：位于本区南部的平定县境内，发源于平定西部的刁乌楞山和大南庄一带，呈东西方向流经本区的五矿，在平定改向北，最后汇入桃河，全长约20公里。4）松溪河：位于南部的昔阳县境内，发源于昔阳以南的龙阳及李阳一带，由南向北流经昔阳折向东，至葱窝，转向北，流经北省的蒿亭和南漳河汇入绵河，全长10于公里。本区主要水源的水质特征如下：1）深层的奥灰水

33、，东部地区一般水化特点，矿化度一般小于0.8，总硬度为1225，水温为1218，水质较好可供饮用。但是在矿区的西部，呈中性，总硬度均在4565之间，碱度多在4.3左右，从上述各指标来看，西部地区水的质量较差，只能供生产使用不能进行饮用。2）矿坑水的水质：PH一般在78之间，总硬度多在24左右，总碱度多在20以上。3）潜水：由于埋藏浅水的交替条件好，在天然条件下水质较好，合乎饮用标准，但常常受到人为的污染，水质发生变异。本区潜水的一般化学特征，PH为7.187.88，总碱度1146.67，以碳酸氢钙型水为主，含铁，锌等多种元素。本区桃河潜水，按水化特征大致可分为两个地段，从旧街官沟口，矿化度较低

34、350mg/L，电导率360440微欧姆/厘米，总硬度9.815度，属微硬水，水质较好，可作酿造和饮用。官沟口至桃河大桥，矿化度明显增高，为5501140mg/L，局部已成微碱水，电导率为8601580微欧/厘米，总硬度为20.847.2，绝大部分属于极硬水，已不易饮用，水型也多样化。构成两段水质差异的主要原因是东段的人为污染。本区污染源分布广泛，污染物种类繁多，排污设施不健全，管理不善，污水不加任何处理就向桃河排泄，加之各单位在桃河滩上盲目打井，如辛兴至蒙村河口，群井林立，其密度高达15.62眼每平方公里，严重的造成补给源的不足，含水层的储存量减小，这一切给污水的下渗创造了良好的条件，致使潜

35、水遭到相当程度的污染，根据化验，氨，氮为0.59，超标达35倍，COD为2.00，总硬度21.29，细菌70.82，大肠杆菌13.86，均大大超标。阳泉矿区各厂矿之工业用水及饮用水目前主要的有五个供水水源：1）娘子关泉域提水供水水源阳泉市从七五年开始，为解决本市的供水问题，经国务院批准，从娘子关修建提水工程，将娘子关泉域的1.5m3/s流量的水，提高标高（水位）自流引入阳泉，供阳泉市区的工业用水和民用水。目前供矿务局生产及生活用水2.52.8万m3/d左右，称这1.5m3/s流量提水供水系统。另外由平定县在娘子关泉域修建一条1.0m3/s流量的提水工程，由娘子关直接提高标高引入平定县内进行工业

36、及民用的供水，可解决阳泉市南部平定县内的供水不足问题，同时也解决了矿区南部五矿的生产及生活供水。目前的供水量已达到0.9m3/s，南线供水还待试供。2）河流水及桃河潜水供水水源阳泉矿务局与一九七七年从西部寿阳的山南水库安设管路，将山南水库35km3/d的水量自流引入矿区，后又与阳泉市桃河供水管路并联，归阳泉市自来水公司统一管理，称这条供水系统为西线供水系统，目前西线供水系统，根据自来水公司资料，每天可供一万立方水，其中供矿务局7500-8000m3/d。3）奥灰的深层水阳泉矿务局从一九七四年开始对本区深层的奥灰水进行勘探并建井取水，目前已施工钻孔33个，钻孔深水井6眼，总出水量可达3万m3/d

37、但目前只取水0.91.2万m3/d左右，这些水量全部供生产及生活用水。4）自建桃河潜水井矿区除五矿外，主要的潜水供水源地为桃河，每个矿在桃河内均建有潜水井，每个潜水井的出水量多在2001000m3/d左右。全局总共建有潜水井约20个左右，但由于长期的大量取水和管理不善，多数潜水井水量变小，甚至干涸或淤填。5）矿坑水目前矿务局共有矿井11对，绝大部分矿井水均进行了复用，就是由井下排出入地面水池，再由水池自压入井下各工作面进行洒水和消毒复用，另外一些有条件的地区在地面的河沟内用钻孔往井下放水，供井下生产使用。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地形及地质勘探程度本区位于太行山北段西侧刘备山的南麓，

38、由于地壳长期上升，侵蚀基准面下降，切割较深，沟谷纵横，地形陡峻，形成了较为复杂的中低山地貌。区内最高点是西部的担山，海拔标高为+1372.60 m，最低点为东南部的桃河，海拔标高为+700 m。一般相对高差200500 m。总的地势为西北高，往东南方向逐渐降低。本矿井地质勘探是在原精查地质勘探和1962年局部可采煤层补充勘探的基础上，根据生产设计的要求，为进一步查明局部可采煤层的可采范围，影响生产和安全的地质构造和一些特殊地质现象，以及水文地质情况等。在历次资源勘探和补充勘探中总施工钻孔180个，进尺84340.69 m。在生产地质补充勘探中，总施工钻孔138个，进尺27290.96 m。本区

39、除精查勘探中所施工的钻孔外，在矿井地质勘探中总共施工钻孔136个，总进尺27290.96 m，其中井下钻孔70个，进尺4120.07 m。1.2.2 井田地层本区位于阳曲矿区之西部，地势较高，切割较深，沟谷纵横，地层裸露。根据地表的出露和井下巷道和钻孔的揭露，最老的有奥陶系，最新的为第四系，现分述如下：1）奥陶系根据揭露的情况，分如下四组：中奥陶系峰峰组（O2F），中奥陶系上马家沟组（O2S），中奥陶系下马家沟组（O2X），下奥陶系亮甲山组（O11）。2）中石炭本溪组本组以平行不整合于中奥陶系峰峰组之上，岩性为灰黑色、黑色的砂质泥岩、泥岩、灰白色之细中砂岩、灰色的铝质粘土岩以及2-3层的深灰色

40、的石灰岩组成。3）上石炭系太原组太原组是本区主要含煤岩系之一，连续沉积于本溪组地层之上，在本区东部的蒙村河岸有出露。全组厚度110-145 m，平均125 m。由灰黑色、黑色之砂质泥岩、泥岩、灰白色之细-中粒砂岩、深灰色石灰岩和煤层组成。4）下二迭系山西组山西组也属于本区的主要含煤岩系，连续沉积于太原组煤系之上，在本区的东部一些沟谷内有出露。厚度东部地区较厚，可达75 m，西部地区较薄，最小为43 m，平均为56 m左右。主要为灰黑色之砂质泥岩、泥岩、灰白色之细粗粒砂岩和煤层组成。5）下二迭系石盒子组下石盒子组出露于本区的东部，连续沉积于山西组地层之上，根据岩性和特征分为三个层段：绿色岩层段(

41、P1X1)，黄色岩层段(P1X2)，砂岩段(P1X3)。6）上二迭系上石盒子组本组大面积出露于本区的西部，总厚度为320 m左右，连续沉积于下石盒子组地层之上。根据其岩性特征，主要分为三个层段，由下往上分：黄红色岩层下段(P2S1)，黄红色岩层上段(P2S2)，褐色岩层段（P2S3）。7）上二迭系石千峰组主要分布于本区西部的高岭，佛凹以北的担山和双足山顶一带，底部为一层浅红色含砾石的中一粗粒岩（K13），连续沉积于上石盒子组地层之上。8）第四系第四系地层以不整合覆于各时代地层之上，大多数分布一些比较平坦的山顶和平缓的山坡地带。由于露头零星分布，岩性变化甚大，在对比上有些困难，大致分为中上更新统

42、的马兰黄土和离石黄土（Q2+Q3）。根据揭露的情况，分如下三组：中更新统离石组（Q2），上更新统马兰组（Q3），全新统（Q4）。含煤地层（含煤岩系）有中石炭系本溪组，上石炭系太原组，和下二迭系山西组，均属连续沉积。它们经历了滨岸三角洲滨海平原沉积环境的变迁，煤层形成于多种成因的泥炭沼泽内，且周期性遭到海水的淹没，形成了一套海陆交替相的沉积，导致了碳酸盐岩与煤层之间形成了不可分割的联系，分述如下：1）中石炭系本溪组本组是在中奥陶系峰峰组分化夷平面的基础上沉积的，首先沉积了底部的铁铝岩层。2）上石炭系太原组中石炭系本溪组沉积以后，上石炭系太原组连续沉积于本溪组之上。它不但继承了本溪组滨岸、泻湖相的

43、沉积特点，还具有三角洲体系的沉积特征。在太原组晚期，岸进作用增强，三角洲得以形成和发展。随着地壳振荡振幅的增大，进程变缓，频率变小，成煤条件逐渐转好，因此形成了具有较大经济价值的煤层。随着各种淡水半咸水沼泽的形成和发展，尚有三角洲体系碎屑岩和浅海碳酸盐岩的发育，特别是该组的中段浅海环境占主导地位，海进期增多，范围广阔，以K2、K3、K4灰岩为代表。在太原组的后期，海水开始在本区全面退出，形成了三角洲环境的沉积。3）下二叠系山西组本组联系沉积于太原组煤系之上，除了继承太原组晚期的沉积环境而连续沉积外，它主要以三角洲沉积体系的环境为主，（太原组属滨岸海陆交替相的沉积），也就是说，属于过渡的陆相沉积

44、。阳泉三矿综合柱状图如图1-2所示。图1-2 综合柱状图1.2.3 井田地质构造三矿井田位于阳泉矿区大单斜构造之西部，在这个单斜面上次一级饿褶皱构造比较发育，在平面上它们多呈北北东北东方向展布，以波状起伏的短轴褶皱构造为主，呈背向斜相间，斜列式、平列式组合，在一些局部地区，还出现一些小型的帚状、环状、S形等组合，在剖面上多以上部比较开阔平缓，下部比较中常或紧闭的平行褶皱为主。但在一些局部地区也出现一些不协调的层间褶皱，这些不同形态，不同组合的褶皱群，构成了本区构造的主题，现分述如下：1）褶皱本区的褶皱除了在区域构造中桃河向斜的西段横穿本区南部为塞鱼向斜，属于本区最大的一条褶皱构造而外，还有次级

45、的一些规模较大的褶皱构造。（1）南庙向斜：位于本区的中东部马家坡新村一带，呈北东东东西向展布，全长4000 m，幅度为150 m。两翼不对称，北翼为50，南翼为110。东起于寨山槽、经马家坡新村一直延到白安梁消失。这条褶皱往东与大脑梁褶皱相接，与赛鱼向斜平行展布，属于东西向斜构造成分。（2）杨家岭背斜：位于二号井的二采区内。西起于西沟内呈北东东东西向延伸，在白土垴附近伸出界外，进入桃河。在本井田内长度为3500 m，幅度为100 m，两翼基本对称，北翼倾角60，南翼90，位于赛鱼向斜的南侧并平行展布。（3）辛兴向斜：位于辛兴村的北部，呈一往北的弧形，东段为北东东东西向，西段为北西向，呈一往南凸

46、出的弧形。此构造东起于马家坡河口的杨家岭。西端至张家岩村南500 m处消失。全长3000 m。此褶皱的两翼对称，倾角较缓，平均为60左右，属于东西构造成分。（4）大西脑背斜：位于辛兴向斜的南部，与辛兴向斜平行展布。西端始于小老虎沟内，呈南东方向延伸至辛兴村伸出界外进入桃河。在井田范围内长度约2000 m，两翼对称倾角4050，属于北西至东西的弧形构造。（5）马家坡向斜：此构造位于马家坡村的北部和南西部，由北往南穿过该村。南端始于张家岩村，呈北东向延至马家坡村（西坡及东坡村），呈北北东和近南北向延至界外。在区内长度4000 m，两翼倾角3070，属于对称的向斜构造。此构造的西端与马圈脑向斜断续相

47、接，只是中间被一个小型的盆状褶皱隔断。（6）摩天脑背斜：此构造是一条北北东方向的褶皱构造，位于本区的中部，由北往南直穿整个井田，全长11 km，北端在吴家掌村北面倾没，南端在南界的海洛湾村消失。此构造是本区内一条比较大的构造，两翼倾角6080，基本上对称，与上述的马家坡向斜基本平行展布，在两褶皱之间还有数条次级的小型褶皱，它们均受此褶皱所控平行展布。（7）李家山、芦湖、车道弯向斜：位于本区的中部，呈一北北东向舒缓的“S”形，从北往南直穿整个井田与摩天脑背斜平行展布，只是南段相距较近，多在500600 m，北段相距较大，多在8001300 m，其间还出现两条北西方向的短轴小型背向斜与主干褶皱呈角

48、度相交，但不穿过。这是主干褶皱在形成过程中的附生构造，受主干褶皱所控。此褶皱走向长度9km，幅度100 m，两翼对称，倾角在60左右。（8）芦湖北、车道沟北背斜：此构造呈北北东方向，由北往南直穿整个井田，与上述的李家山、芦湖、车道沟向斜等平行展布，其长度为58公里也呈舒缓的辗转弯曲的“S”形。在它的南中部，两构造之间出现了一条落差20 m的逆断层，走向为北西，倾向北东，走向长度700 m，与两条褶皱呈近直交但不穿过。这是由于在褶皱过程中，岩石发生弯曲变形与剪切滑动，边界条件发生变化，产生局部的挤压作用而形成的。（9）簸箕掌向斜：位于新莊窝的北部，呈北北东方向平直展布，南端在圪塔村附近伸出界外进

49、入桃河。北端延至东西珍存东南900 m处倾没。全长7公里，两翼倾角4060，属对称褶皱。幅度为80 m，在南段与芦湖北车道沟背斜之间还出现两条小型的短轴褶皱与主干褶皱平行展布。（10）东西珍向斜：此构造位于东西珍村的北面，由一矿井田呈南西方向延伸入本区内，呈北东方向与簸箕掌背斜平行展布，两翼基本对称。倾角4070，走向长度在本区内约4公里，至高岑村北700 m处倾没。（11）高岑背斜：位于高岑以北一公里处，由一矿井田呈南西方向延伸入本区，在高岑以北消失。在本区展布长度3公里，与东西珍向斜平行展布，两条褶皱的间距为一公里左右，只是在南端北北东向偏转为北北西向，间距缩小为300 m。（12）担山向

50、斜：位于高岑背斜的西北，由一矿井田延入本区内，长度为3.5公里，呈北北东方向线形展布，两翼倾角3060，属对称褶皱，幅度为50 m。（13）虎峪东背斜：此背斜从一矿井田以南南西向延入本区，在本区的长度为3.5公里，至佛洼村西消失。两翼倾角5090，属于对称褶皱，其幅度为30 m。（14）虎峪西向斜：从一矿井田以南南西向延入本区，长度为3公里，与虎峪东背斜沿北北东方向平行展布，间距为500800 m，幅度为2030 m，两翼倾角为60110，属对称褶皱。（15）保安沟村背斜：从一矿井田以南南西方向延入本区，南端在保安村附近消失。在本井田区内延伸长度为2公里。此构造沿北北东方向呈线形展布，与虎峪西

51、向斜呈等距平行延展。两翼倾角50100，属对称褶皱，幅度为30 m，两褶皱间距为700800 m，它的南段与保安沟流向近相一致。（16）佛洼向斜：此构造从井田的西南界外的晓庄和新店经北东方向延入本区，在佛洼南消失。在区内延伸长度2公里，倾角8090，属对称褶皱，幅度为3040 m。（17）佛洼背斜：由井田的西界延入本区，介于大阳窑村与小阳窑村之间，呈北东东方向线形展布，延伸长度为2.5公里，两翼倾角南东翼为80130，北西翼为6090，属不对称褶皱，幅度为2030 m。它的东端与佛洼向斜的东端相隔较近于簸箕掌北背斜有呈锐角斜交之势。（18）佛洼北向斜：起于西界外经大阳窑延伸到本区内，它的西段为

52、北东东向，在佛洼村附近转为北北东向，形成一个往东南凸出的弧形。它的北东端有可能与担山向斜相接，形成一条约4.5公里长的弧形向斜。它的两翼倾角：南东翼为100120，北西翼为5080，属于不对称褶皱。幅度为1030 m。褶皱的特征及展布规律:根据勘探和生产开采中的揭露，本区共有褶皱构造大小63条。走向长度最大为11公里，最小为200 m。幅度最大为150m，最小为10 m，在30 m以上（包括30 m）为44条，占褶皱总数的69.8%。两翼倾角多在5080，最大可达150，局部地区出现不协调褶皱可高达300600。这些褶皱它们在展布上和形态上均具有比较明显的特征和规律性，综合分述如下：（1）在平

53、面上多呈平列或斜列式组合，沿北北东北东方向等距展布，等距一般多在6001000 m。在本区的西部比较明显，东部较差，这主要是受桃河向斜的干扰所致。（2）本区褶皱根据展布方向，大致可分为两种：一种为北北东至北东；一种为北东东至东西向，属于两种不同的构造体系，由于互相干扰、复合、反按、归并、常形成舒缓的弧形展布，大多呈“S”形或反“S”形。（3）在垂直形态上多呈直立的褶皱，两翼倾角大致相等，但在一些局部地区还出现一些少量的歪斜褶皱。另外在太原组的煤层中还常出现一些层间的挠曲和不协调褶皱，但它们多呈条带状的线形展布，其条带的宽展多在200300 m左右，条带长度多在1000 m以上。（4）在平面上，

54、由于两种不同体系的构造常因切割相交、迭加，形成一些鞍状和穹状构造，但均呈小型的短轴展布。根据上述的特征可得如下规律：本区曾有两个构造应力场，一个为南北方向上的压应力场，一个为南北方向上的扭应力场。南北方向上压应力场主要受东西褶皱带的影响。本区属于山西地区中部阳曲孟县东西褶皱带的南缘部分，因此东西向的褶皱构造也比较发育，如本区最大的桃河向斜，（西段在本井田内称为塞鱼向斜）。这组构造发生的时间较早但活动的时间较长，有时还常常切割北北东方向的褶皱构造，如本区东部东西向的大脑梁背斜就加割了多条北北东香的小型褶皱而形成了大脑梁背斜两翼北北东向褶皱构造的发育（主要是在下部15#煤层中特别明显）。南北方向上

55、的扭应力场：主要是受祁吕弧东翼整体构造的影响、在一对东部向北，西部向南的力偶作用下，形成了本区北北东至北东方向的褶皱构造。但是这组北北东至北东方向的构造由于受到南北方向上压应力得干扰，两端大多偏转形成一些沿北北东和北东方向舒缓的S形和弧形。在褶皱构造形成的变形过程中，由于煤系地层中的软硬相间岩层组合，层系也特别的发育，因此弯曲变形产生的层间滑动比较剧烈，导致了在煤系地层下部的软岩层和软岩组中，形成了一些拖拉褶皱，也上覆褶皱呈不协调现象。另一方面：在褶皱的弯曲变形中，在煤层的围岩中，由于煤层的变形量与围岩的变形量差异太大，使围岩被牵动拉断，形成一些切层断裂。一些落差较大的断裂，在上部和下部的煤层

56、的围岩中，由于应力作用松弛、缓解，脆性变形被塑性变形所代替，而形成一些挠曲构造，这种挠曲构造呈线性展布。这种挠曲和层间的拖拉褶皱在本区内我们统称为不协调褶皱，他们形成的机理虽然有所不同，但对煤层的破坏和对开采的影响是相同的，它们在煤层中虽然均具有连续性，但由于倾角突变坡度增大，难以开采。2）断层本区断层不发育，大中型断层极少，只在个别地方有落差极小的断层出现。对矿井整体的设计以及未来开采影响极小，故本设计中未出现断层。3）节理本区出现的节理和裂隙，大体上主要分为两组，一组为北4060E，另一组为北5070W。这两组节理是在褶皱过程中两组扭裂面的基础上发育起来的，它们近似的值交，组合成棋盘格式。

57、另外，本区还出现一组东西方向和南北方向上的两组节理，但它们多出现在地表比较发育，这两节理多属张性节理，因为它具有一定的开敞程度，特别是风化后更为明显，是地表水和地下水溶液流动和渗漏的良好通道，在本区出现的大多数地表河流和沟谷，其方向性均与次两组节理有关，它们控制着本区河流和沟谷的展布方向。本区的裂隙，大多出现在一些构造的部位，其展布方向受构造所控制，一般在断层的两侧比较发育。在褶皱过程中由于层间滑动，也产生了一些裂隙，这些裂隙与节理的主要区别，市它们的延展性小，方向性差，有的还成弧形，在裂面中常有方解石的填充，成共有滑动面。稳定性差，对采掘工程的支保带来影响。4）古岩溶陷落柱根据在开采工程的揭

58、露，本井田范围内无影响采矿工程的较大陷落柱出现。1.2.4 井田水文地质三矿井田属于海河流域滹沱河水系，桃根深叶茂是本区最大的河流，发源于西部寿阳高原的落摩寺和界石一带，由西往东流经本区南部。流域面积为490平方公里。全长76公里。河床坡度平均1%。流量根据阳泉市渤水文资料，平均为0.33 m3/s，夏秋季节，一般较大可达28 m3/s，其支流有：1）蒙村河位于本区的东部，发源于北部刘备山的南麓，由北往南流经本区东界、在赛鱼汇入桃河，全长8.2公里。流域面积24平方公里，最大流量7980 m3/min（1983年5月12日）。2）马家坡沟河位于本区的中东部，发源于北部的吴家掌和双窑沟一带，由北

59、往南纵空本区中部，全长7.7公里。流域面积为16平方公里，最大流量为2304 m3/min（1975年8月11日）。3）芦湖沟河位于本区的中部，发源于北部的绿烟脑山和石家山一带，由北往南，纵穿井田中部，全长12公里。流域面积为23平方公里，最大流量为170.8 m3/min（1976年7月26日观测期最大量）。4）保安沟河位于本区的西部边界，发源于北部的后山村、西土沿、大东寺带。由北向南流经本区注入桃河，全长15公里。流域面积为30平方公里。流量为39.54 m3/min（1979年610月）。三矿井田位于矿区的西部，由于受寿阳向斜的影响，煤层相对埋藏较深，只是在井田的东部边缘的河沟两岸有一些

60、太原组上部的地层出露，往西埋藏深度逐渐加深，地表水的补给程度相对变差，井下涌水量变小，主要含水的岩层与区域的含水层基本相同，在煤系地层中，太原组有五层即K2,K3,K4,K5,K6。除K2,K6在局部地段富水相对较好一些外，其它三层均比较差。根据井下开采中所揭露，从未见过有较大的涌水现象。大多干涸无水，只是在雨季出现淋头水现象，不过时间均比较短，过一段时间均全部消失。在山西组煤系中，主要含水层有三层，即K2,K4,K5砂岩。这些砂岩虽然分布较广，层位比较稳定，但厚度变化较大，在一些地区还常变相为砂质泥岩和粉砂岩，根据在井下开采中的漏水量极小，从未见过有较大的涌水现象，也同样在雨季时节，常有淋头

61、水出现，有时在开拓巷道的施工钻眼中，曾发现过有流水现象，但时间较短，一般在24小时之内，基本上就消失，如在二号井的六一零大巷和三水平的五二五大巷在穿过K7砂岩时均出现过流水现象。上述含水层的出水现象，说明本区含水层，水的储量是非常小的，补给条件也是非常差的。这些含水层均属于孔隙裂隙水和岩溶裂隙水，根据在生产中揭露，除石灰岩外裂隙均不太发育，同时其它煤岩层的组合，多是软硬相间组合，也就是说，在含水层的顶面和地面，多是一些相对透水性差的或不透水的软岩层，再加上本区的断裂构造不太发育，所出现的一些断层，均系一些层间的小断层，是在层间滑动中形成的，因此很少构成含水层组之间的水力联系，更缺乏与地表水的水

62、力联系，因此补给条件是比较差的。另外这些含水层的分布，多数均在煤层顶板以上，与煤层之间大多有一层透水性弱或不透水的直接顶板岩层相隔，水不能直接渗入煤层。因此煤层中的水份相对也比较低，在开采中还要常常用人工消尘打眼注水，待开采落顶以后，这些含水岩层遭到破坏，含水流入老采区，在一些低洼地区进行集聚而形成老空区积水。另外在一些浅部地区的谷沟地段，由于煤层埋藏较浅，地表水易沿风化裂隙补给含水层，因此这些地段的含水层相对比较富水，待采动以后，井下水量相对较大。同时由于浅，采动裂隙可延伸到地表，与地表水流构成了水力上的联系，在开采中井下水量增大，如一号井的东十采区102工作面在雨季开采，造成河沟水的大量渗漏而水淹工作面，因此含水层在不同的地区，埋藏的深浅不同，其补给条件而异，对矿井开采的影响也不相同，当安全开采的深度大时，受水害的影响就小，反之则大。本区地表水与地下水的动态变化，以及它们之间的水力联系及补给关系，主要取决于采动的影响。本区矿坑水的来源，除了风化裂隙水的渗透流入矿井外，