古书院井田勘察设计毕业论文Word文件下载.docx
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尤其近几年地方小煤矿发展较快，1985年资料统计小煤矿民发展到468处，原煤产量达到970.1万t。
1.1.5矿区供水情况
古书院矿现有自备水源井6眼，分别是下平房水源井（3号）、水塔水源井（14号）、西风井水源井（15号）、南风井水源井（26号）、34号家属楼南水源井（28号）、32号家属楼东水源井（1号）。
6个水源井全部采用深井潜水泵吸取中奥陶统深层水作为永久水源，日均取水量约为8000m2，年提水量约为292万m2。
古矿现供水情况地面由1号、3号、14号、28号水源井供给，井下用水由15号、26号水源井供给，并于2001年对该矿地面和井下用水进行了互联网。
当地面和井下任何一方用水出现紧时，可由另一方进行补充，从而缓解了用水紧的状况。
根据市水环境监测中心分析测试结果报告单，除西风井总硬度、硫酸根稍高以外，其余测定项目全部符合GB5749－85生活饮用水标准。
各水井情况详见表1－1。
表1－1古书院矿水源井情况一览表
编号
水源井位置
涌水量
m3/h
近期取水量（m3/h）
成井时静水位
（m）
近期静水位（m）
水位升降（±
m）
3
下平房
90
110
121.78
167.34
44.56
14
水塔
60
152.50
181.30
28.80
15
西风井
62
213.80
238.30
24.50
26
南风井
74
276.55
297.60
21.05
28
东34号楼南
80
168.26
178.41
10.15
1
32号楼东
129.00
137.04
8.04
1.2井田地质特征
1.2.1井田地质构造
古书院井田地层受新华夏构造控制，主体走向与构造相一致，倾向北西西，倾角2－10度，靠近构造线附近地层倾角最大可达30多度，甚至70多度。
西部受白马寺逆断层影响而形成自西向东的几个连续的向、背斜，东部以短轴褶曲为主。
现将井田主要构造分述如下：
一、褶曲
1、二仙掌向斜：
位于白马寺逆断层东侧，轴向NE12°
～22°
，南起晋普山井田，经北岩井田，进入该区，向北伸入凤凰山井田，全长20000m。
西翼陡而狭，倾角5°
～26°
，东翼平缓，倾角5°
，受白马寺逆断层上升带牵引成为极不对称的向斜。
2、石城沟背斜：
轴向NE12°
，南起寨上，经北岩井田东部，进入本井田牛山、石城沟、长条岭西部，全长5000m，两翼倾角5～7°
。
3、方山向斜：
位于岭、牛山、老王圪套经庄进入凤凰山井田，纵贯古书院、凤凰山两井田，主体走向NE10°
～30°
，两翼倾角3～5°
，全长12000m。
4、大村背斜：
位于井田东部大村附近，走向近南北，两翼倾角3°
左右，全长2500m。
5、王谷坨背斜：
位于王谷坨村东，走向近东西向，两翼倾角4～6°
，全长1500m。
6、七岭向斜：
位于大村背斜东南（红庙岭一带），走向北西转近南北，全长2000m。
两翼倾角平缓，3～4°
7、村向斜：
位于大村与村之间。
主体走向北东约25°
，两翼倾角5°
左右，全长2000m，向北延入王台铺井田。
二、地层
古书院井田地层出露中常，基岩分布面积约占三分之一，主要分布于井田北部、西北部山梁及沟谷零星地段，新生界覆盖面积约占三分之二，主要分布在井田南部、东部的丘陵、低洼地带及沟谷两侧。
奥陶系（奥陶纪时期形成的地层，距今大约51000万年）灰岩为煤系地层之基底。
区地层由老至新分述如下：
1、奥陶系中统（O2）：
仅出露于白马寺逆断层西侧上升带，断层附近山势陡立，走向NNE－SSW，出露厚度约150m，其岩性接近顶部多为角砾状灰岩，砾石成分复杂，风化后呈黄色，其下为深灰色，质纯而性脆，并含方解石脉的厚层状灰岩。
2、石炭系（C）：
中统组（C2b）：
大部出露于白马寺逆断层之东侧下降带西部边缘。
由含铝质较高的红色及灰白色泥岩组成，中夹薄层砂质泥岩、细砂岩。
底部为式铁矿。
本组厚0.70～85.5m，平均43.1m，与下伏奥陶系呈平行不整合接触；
上统组（C3t）：
出露于白马寺断层东侧，为井田主要含煤地层之一。
由黑－深灰色砂质泥岩、灰黑色砂岩、石灰岩和煤层等组成。
底部有一层鲕状结构的砂质泥岩，全组厚51.23m～116.17m，平均83.70m，与下伏地层呈整合接触。
3、二叠系（P）：
下统组（P1s）：
为本区主要含煤地层之一。
井田出露较多，但均零星不完整。
以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层。
底部为一层不太稳定的中粒砂岩。
本组厚38.02～81.21m，平均54.48m，与下伏地层整合接触；
下统下石盒子组（P1x）：
主要出露在井田较高的山腰处。
由灰色的细－中粒砂岩，灰白色的砂质泥岩和泥岩组成。
风化后多呈灰绿色或黄绿色，底部为一层厚5m左右的中～粗粒长石石英砂岩，为与组的分界，俗称骆驼脖子砂岩（k8）。
本组厚20.07～118.60m，平均53.86m；
上统上石盒子组（P2s）：
主要分布于井田北部的白马寺山、方山、二仙掌等地的较高处。
岩性以灰黄色砂质泥岩为主，夹较厚的黄绿、紫红、蓝紫色砂岩和黄色泥岩组成。
下部有一层铝土质泥岩或含铝质的砂质泥岩，见铁质浸染，具鲕状结构。
风化后鲕粒脱落成小孔，地面易识别，其颜色鲜明，呈桃红色，俗称桃花泥岩。
为与下石盒子组分界的辅助标志层。
其下为一层不稳定的中粗粒石英砂岩（k10）。
井田钻孔揭露厚度可达197.88m（144孔）。
与下伏地层呈整合接触。
4、第三系上统（N2）：
为深红色粘土，含砂量较多，可见褐铁矿黑色斑点，含钙质结核3～5层，该层脱水晒干后变得坚硬。
在井田中部、北部丘陵地带零星出露，厚度0～8m，与下伏不同时代地层不整合接触。
5、第四系（Q）：
分布围较广，与地形起伏相一致，厚度由山梁向边坡递增，最厚达49.53m（205孔），沉积物以红土、黄土为主，冲积物为砂砾层。
中更新统（Q2）：
位于黄土之下，多分布于丘陵高地，一般为赤红及紫酱色，可塑性强，腻滑似腊，在红土底部因受水解作用形成大量的钙质结核。
本层与上部的黄土分界不甚明显，在颜色上由下而上由深而浅渐变；
上更新统（Q3）：
主要为黄土。
多分布于沟谷两侧，构成二级阶地，其厚度变化不一，一般5～20m，土质致密；
全新统（Q4）：
为砂卵石、砂土堆积的现代冲积层，厚度大小不一，主要分布于现代河谷中的河漫滩。
1.2.2水文地质
矿区位于沁水煤田向斜的东南翼，三面环山，东为太行山，南为晋普山、西为五门山。
晋普山与五门山为地表分水岭，将丹河与沁河两大水系分开。
东归丹河水系，西归沁河水系。
丹河是沁河的最大支流，发源于高平县越庄北丹株岭，流经高平、，在省沁阳县北金村汇入沁河。
河道总长120km，流域面积3620km2，上游修建水库百余座，其中任庄水库最大，控制流域面积1240km2，总库容量8400万m2，沿途出露有小会泉、白洋泉、郭壁泉、三姑泉等地下水露头。
西部沁河发源于沁源北端泉岭，流经沁源、安泽、沁水、阳城、等地，在省武陟县南注入黄河，沿河有马山泉、良泉、黑水泉等地下水出露。
矿区的东、南部广泛出露奥陶系灰岩，大气降水沿裂隙岩溶垂直渗漏，成为矿区地下水的主要补给途径，高平县北部有近EW向的背斜构造，为地下分水岭，形成南北两个水文地质单元，北为辛安泉域，南部受晋长断裂带的影响，又形成东西两个次级水文地质单元，西为马山泉域，东为三姑泉域——即矿区所在泉域。
储水构造东侧给水边界，以太行山背斜轴为限，地下水汇集的总方向为岩层倾向即北西西向，西侧以晋长断裂带——白马寺压性断层控制，由于西带上升，使东带奥灰易溶岩受到封闭，成为储水构造的西边隔水边界。
根据地下水动态分析得知，本区水文地质单元中高平为补给区，为经流区，郭壁为排泄区。
古书院井田位于矿区的东南部，区由方南经白马寺大岭头之连线为地表分水岭，在其北部为北石店盆地，东南部为钟家庄盆地。
一、含水层
按含水层含水性质，可分孔隙水、裂隙岩溶水、岩溶水三大类。
1、孔隙水：
主要分布在盆地及河谷地带。
藏在卵石层、砂砾层、砂土、亚砂土等新生界松散沉积物中，渗透性强，村民用水多取自此层。
含水层厚2.70～15.00m，水位深2.00～13.00m。
近年来，因矿山采动漏失及工农业用水量增加，水位逐年下降，涌水量也减少，部分已遭破坏，此层水主要由大气降水补给，水质属重碳酸、硫酸型钙镁水。
2、裂隙岩溶水：
主要指石炭－二叠系含煤地层中的砂岩、灰岩裂隙接受大气降水垂直补给后溶蚀碳酸盐岩而扩大容水围，成溶洞存水，仍属重碳酸、硫酸型钙镁水。
煤层下部水质有时为硫酸、重碳酸型钙镁水，矿化度略有升高，此含水层富水程度不一，盆地及河谷附近富水性强。
主要含水层为K3灰岩层。
埋深15～43m，富水性有上强下弱的规律，近年来，由于大量开采，水位有逐年下降趋势。
3、岩溶水：
主要指奥灰岩溶水。
从钻孔水位及泉水标高看，本区地下水位有由南向北增高之规律。
含水层发育在上下马家沟底部。
地下水区域流向自北向南，该井田水位标高在500～520m。
该岩溶水补给围广。
在补给区接受大气降水后，对该区以侧向补给为主，水量充沛，沿岩溶层向南迳流，最终于郭壁泉及三姑泉一带排泄。
据1987年229队对“生产矿区水资源评价”报告：
该层水饱和钙差大于零，为一相对缓滞流区，水质较好属微硬中性或弱碱性水，矿化度小于1克/升，适于工农业及生活用水、永久水源井。
上述各含水层间，第三系粘土、组之铝土泥岩与各时代地层的泥岩、砂质泥岩、粘土和亚粘土，当无裂隙和孔隙时，均为良好的隔水层。
1.3煤层特征
1.3.1主要煤层
古书院井田含煤地层属石炭二叠纪。
煤系地层总厚123.68～142.04m。
一般厚132.24m。
共含煤10余层，煤层总厚13～15m，含煤系数约10％。
其中石炭系组含煤八层，仅9号煤、15号煤二层稳定可采，二叠系组含煤五层。
煤层特征见表1－2。
表1－2可采煤层情况
煤层号
煤层厚度（m）
最小－最大
一般
夹石层数
最少－最多
层间距（m）
稳定程度
及可采情况
0.3-0.9
0.73
0－2
35.64-45.5
40.6
不可采
9
1.5－4.5
0－5
1—2
稳定可采
15.10-22.04
18.57
0.74－3.6
2.0
1－2
较稳定可采
一、3号煤层
位于组下部。
下距K4灰岩9.61m左右，距9号煤层40.6m左右。
煤层厚0.3-0.9平均0.73m左右，夹石1～2层，最多可达5层，多见于中下部，煤层厚度变化不大，全区稳定可采。
其伪顶为黑色泥岩或炭质泥岩，直接顶板多为灰黑色的砂质泥岩或粉砂岩，老顶多为灰色厚层状砂岩，底板一般为灰黑色粉砂岩或炭质泥岩。
二、9号煤层
是主要可采煤层之一，位于组中部的K1与K2灰岩之间。
下距15号煤层18.57m左右。
煤层厚1.5-4.5m，平均3m，厚度变化较大。
煤层顶板为K2灰岩，厚3m左右，底板为石灰岩，结构简单，全区稳定可采。
三、15号煤层
位于组下部，煤厚0.74～3.66m，平均2.0m，厚度无明显变化规律，夹石1～2层，最多达5层，夹石厚度一般在0.5m以下。
其直接顶板为砂岩，厚度6.92m左右。
底板以黑灰色炭质泥岩、铝土质泥岩为主。
全区大部可采，属较稳定煤层。
四、煤层对比
本区3号煤层位于组，属陆相沉积，9号、15号煤层位于组，属海陆交互相含煤沉积，各煤层厚度、层位、层间距稳定，煤质、物性、顶底板特征明显，对比依据充分，因此，本矿区煤层对比十分可靠。
1.3.2煤层顶底板
从钻孔和生产揭露资料看，3号煤层普遍沉积有伪顶、直接顶和老顶。
伪顶岩性为黑色泥岩或炭质泥岩，厚度0.10～0.20m。
结构疏松，易碎，强度低，不易支护，随采掘脱落。
直接顶板多为黑色及灰色的砂质泥岩或粉砂岩，层理发育，致密坚硬，节理裂隙较发育，平均厚度2.70m。
老顶岩性为灰白色中粒或细粒砂岩，平均厚度7.70m，致密坚硬，层理发育，节理裂隙较发育，呈半开状，有方解石充填，老顶来压后可自行塌落。
煤层上覆岩性，从伪顶、直接顶到老顶为软弱—较硬—坚硬型，再向上是软弱－坚硬相间的平行复合结构。
3号煤层直接底板为泥岩，厚度约1.00m，其下为砂质泥岩，厚约8.6米左右，开采中受压后，有时发生底鼓现象。
9号煤层顶板岩性以K2石灰岩为主，有时为砂质泥岩，K2灰岩厚约1.5m左右，致密坚硬，较稳定，节理裂隙发育，有方解石充填。
单向抗压强度33.5～69.3Mpa，平均48.5Mpa；
单向抗拉强度3.70～5.87Map，平均4.44Map，抗剪强度平均7.83Map，老顶为砂质泥岩，厚约4.36m，节理裂隙发育，较硬。
煤层上覆岩性，从直接顶到老顶属坚硬－较坚硬型，再向上是硬－较硬相间的平行复合结构。
9号煤层直接底板为K1石灰岩，约1.00m,其下为黑灰色砂质泥岩（含高岭土），平均厚度10.65m，强度低，稳定性差，单向抗压强度12.9～16.2Mpa，平均16.7Mpa；
单向抗拉强度0.44～0.85Map，平均0.66Map，抗剪强度2.08～3.39Mpa,平均2.91Mpa，膨胀率为1.76～3.64％，平均2.91％，这种岩性遇水易膨胀和泥化，从而降低了底板的稳定性，属软弱－坚硬型。
15号煤层直接顶板为砂岩，厚5.54～8.3m，平均6.92m左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧石条带，全区稳定，据相邻矿井（王台铺矿）测试，其单向抗压强度平均47.0Mpa左右；
单向抗拉强度平均为4Mpa左右，抗剪强度平均为3.70Mpa，属坚硬型顶板。
老顶为砂质泥岩，深灰色，厚约10.65m。
直接底板为砂质泥岩，平均厚度约12.75m，其下部为砂岩，平均厚度约为14.75m，再其下部为组的铝土泥岩，厚约26.95m，属软弱型。
据相邻矿井（王台铺矿）测试，铝土泥岩单向抗压强度为11.4Mpa；
单向抗拉强度为0.76Mpa，抗剪强度为2.49Mpa，膨胀率为0.63％。
这种岩层吸水性强，从而降低了底板的稳定性。
1.3.3煤质
一、煤的物理性质
3号煤层为黑灰色，金属光泽，贝壳状断口，致密坚硬，均一条带状结构，由亮煤和镜煤组成，宏观煤岩类型为光亮型。
9号煤层为灰黑色，玻璃光泽，致密，性脆，由暗煤和亮煤组成，条带状结构，阶梯状断口，可见黄铁矿结核或呈星散状赋存于煤中。
宏观煤岩类型为半光亮型。
15号煤层为黑色，油脂光泽，以暗煤为主，夹镜煤条带，平坦状断口，条带状结构，块状结构，煤中富含黄铁矿结核，宏观煤岩类型为半暗淡型。
二、煤的化学性质
各煤层原煤水分一般在1％～1.5％之间，洗煤后，3号煤水分有所下降，15号煤稍有增高。
原煤灰分产率从上至下，呈递增之趋势，3号煤为低灰煤，9、15号煤为中灰煤。
硫分以3号煤最低，属特低硫煤，9号煤以中硫煤为主。
在井田南部补66孔周围有一富硫带。
而15号煤层在本井田中南部大面积为高硫煤。
垂向上，煤中的硫分自上而下增加。
经统计，三层煤的灰分变化标准差均小于1，硫分变化标准差3号煤小于0.5，9、15号煤则大于0.8。
3号煤层煤质变化小，9、15号煤层煤层煤质变化大。
煤中的元素组成以碳为主，约占93％，其次为氢约占3％，说明煤化程度较高。
表1－3可采煤层煤芯煤样煤质特征
原/精煤工业分析
原/精煤
全硫
％
发热量
Qb.daf
（MJ/kg）
元素分析％
Mad
Ad
Vdaf
Cdaf
Hdaf
Odaf
Ndaf
0.59－3.52
1.42（31）
7.71－16.91
12.84（31）
4.65－9.32
6.83（31）
0.35－0.68
0.41（12）
33.64－34.89
35.54（9）
90.08－94.31
92.80（3）
2.23－3.51
2.90（3）
1.24－4.72
2.51（3）
1.03－1.14
1.08（3）
0.55－1.93
1.33（7）
3.57－14.33
7.73（7）
3.94－7.44
6.07（7）
0.42－0.50
0.44（4）
0.40－4.10
1.43（27）
7.70－28.78
18.44（27）
5.26－10.54
7.29（27）
0.41－4.72
1.81（15）
25.53－34.61
31.51（13）
93.25－94.09
93.73（7）
2.78－3.28
2.96（7）
2.06
0.96
1.28－4.24
3.06（6）
7.25－7.99
7.60（6）
4.74－5.35
5.04（6）
0.58－0.78
0.68（6）
0.39－3.62
1.32（27）
13.6－37.68
23.37（27）
5.51－13.29
8.44（27）
0.60－7.12
3.05（15）
23.76－34.79
30.53（14）
90.27－94.04
93.20（9）
2.67－3.19
2.88（9）
1.42－4.93
2.78（3）
0.78－1.03
0.92（3）
三、容重
本次报告未对3煤和9煤进行容重测试，根据以往容重资料，3煤容重仍定为1.45，9、15煤为1.49。
四、煤的有害成分含量及煤的可选性
（一）、有害成分：
3号煤磷含量为0.％，9、15号煤层小于0.01％，3号煤属低磷煤，9号、15号为特低磷煤；
原煤硫分含量3号煤小于0.5％，9号煤为1.81％，15号煤为3.05％，经1.4比重液洗选后，3号煤硫分略有上升，9号、15号煤则明显下降。
煤中的有害成分主要为9、15号煤中的硫分。
（二）、可选性：
1、筛分：
3号煤＋50mm筛上物产率为33.96％，成块率不高，灰分在＋100～＋6mm级呈增加趋势。
9号煤＋50mm筛上物产率44.57％，灰分产率在＋80～＋25mm粒级增高，+25～＋6mm粒级灰分下降，6～0mm粒级灰分又呈上升趋势，硫分含量在＋80～＋25mm粒级增加，随后又下降。
15号煤在＋50mm筛上物产率为37.63％，灰分产率在＋80～＋25mm粒级增高，+25mm以下级呈锯齿状变化。
硫分含量呈锯齿状变化；
2、筛分：
9号煤＋50mm筛上物产率44.57％，灰分产率在＋80－＋25mm粒级增高，+25～＋6mm粒级灰分下降，6～0mm粒级灰分又呈上升趋势，硫分含量在＋80～＋25mm粒级增加，随后又下降。
硫分含量呈锯齿状变化。
表1－4
层名
指定精煤灰分％
分选密度
±
0.1含量％
可选性等级
10.0
1.75
8.0
极易选
1.50
72.0
极难选
12.5
1.67
61.0
14.5
1.92
5.1
21.0
中等可选
1.98
3、煤类的确定及用途：
依据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）划分，本井田主要可采煤层精煤挥发分大于3.5％小于6.5％，y值为0，G值亦为0，因而煤类为无烟煤二号，其划分依据是准确可靠的。
3号煤低灰、低硫，9号、15号煤经洗选后将其灰分控制在14.5％，硫分控制在1％以下，是良好的动力用煤、炼焦配煤以及化工用煤的原料。
4、煤的风氧化：
本井田煤的风氧化作用主要发生在3号煤层露头处，西部、南部及东部均有。
风氧化带的深度和宽度，取决于地形、盖层的厚度、岩性，地下潜水位及构造等因素。
本井田风氧化带下限的确定，是本矿根据实际生产划定的。
风化煤完全失去煤的性质、棕褐色、土状光泽、微具塑性，手感松软，遇水成泥状，可燃性基本全无，灰分中Al2O3含量增高。
氧化煤较正常煤水分、灰分显著增加，发热量明显下降，外生裂隙十分发育。
风化煤可作为粘土矿开采，根据其质量用于陶瓷制造业，耐火材料及建筑用料。
氧化煤的腐植酸若大于20％，可作为提取腐植酸的原料、灰分小于46％，低位干基发热量在12MJ/kg以上的仍可作为动力用煤。
1.3.4瓦斯
该矿建井初期，各地质报告按原保安规程划分为Ⅰ级瓦斯矿井，多年生产3号煤层测得：
矿井沼气涌出量一般小于3.0m³
/t，按新保安规程划分应属低瓦斯矿井。
近年来，随着3号煤层的开采，矿井瓦斯涌出量有增大的趋势，但按《煤矿安全规程》第140条规定，古书院煤矿仍属低瓦斯矿井。
经过长期的观测分析，瓦斯的赋存有一定的规律，同一煤层盖山厚度大的地方大于盖山厚度小的地方，向斜部位高于背斜部位，深部煤层高于浅部煤层，构造发育带高于
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