王晓鹏--矿井通风与安全设计 (2)

中国矿业大学2013届本科毕业设计 （论文）

1 矿区概述及井田地质特征

1.1矿区概况

1.1.1交通位置

本井田位于大同矿务局总体发展规划中的同忻联合井田白洞分区南部。本区位于大同石炭系煤田的东部，口泉河的中游，其地理位置为东经113°0′49″～113°4′3″，北纬39°58′37″～40°0′42″。

本区距大同市火车站30.3km，大同市为一交通枢纽，国家铁路干线京包线、北同蒲线、运煤专用线大秦线交汇于此。公路干线有109国道、大运公路、大塘公路均在大同市相交。北京——大同高速公路已于2000年11月开通。本区今后通过大秦铁路、朔黄铁路、大塘公路可直达秦皇岛港、黄骅港、塘沽港，交通十分便利。本区距各大城市距离见表1.1，矿井交通位置详见图1.1。

表1.1 白洞至各大城市距离

起 白洞矿 白洞矿 白洞矿 止 大同市 北京市 太原市 距离/km 30 374 365 起 白洞矿 白洞矿 白洞矿 止 秦皇岛 塘沽港 朔州市 距离/km 673 517 159 1.1.2地形地貌

本区位于大同煤田东北部，为丘陵地带。口泉河两侧冲沟内为黄土所覆盖，山脊地区岩层出露，地形东南边缘口泉山脉较高，最高标高为1499m；区内中部口泉河床最低，约1211m，相对高差为288m。 1.1.3河流水系

本区属海河流域、永定河水系、桑干河支系。本矿区内主要河流为口泉河。 口泉河位于大同市西南，发源于左云县水窑乡，该河自西向东横穿过该井田，流域面积600km2，全长50km，河宽20～150m，坡度12.5‰，树枝状水系，径流量甚小，为渗漏性、间歇性河流。河水靠矿井排水（坑水）和大气降水补给，日常迳流量0～0.22

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m3/s，洪峰流量为60 m3/s，最大洪峰流量为691 m3/s。

113°00'下深涧西村上深涧古店包113°15'京40°10'道109国四台云冈云冈石窟晋华宫马军营大同市线荣华皂南信庄碾子忻州窑沟新村北羊路109煤峪口平旺矿务局西韩岭国道雁崖大斗沟永定庄同家梁口泉白洞四老沟40°00'赵家小村北大秦线下窝寨同里八庄毛家皂39°50'蒲线怀仁马辛庄113°15'113°00'39°50'鹅毛口40°00'40°10'

图1.1 矿井交通位置图

1.1.4气象及地震情况

该区属于中温带、大陆性气候。冬季严寒，夏季炎热，气候干燥少雨，风沙严重，特点如下：

（1）气温：年气温、日气温变化显著，年温差可达60℃，日温差为11.6℃～16℃。

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以6、7、8三个月温度最高，月平均温度24℃～30℃，极端最高气温36.6℃；以11、12、1、2月份温度最低，月平均温度-3.2℃～-10.9℃，历年极端最低气温-21℃～-25.9℃，冬季占全年时间近一半。

（2）降水量：年降水量为247～499.2mm，降水时节强度极不均匀，以11、12、1、2、3、4六个月降水量较少，为34～61.6mm，占全年降水量的5%～21%；7、8、9三个月降水量较大为248.9～388.6mm，占全年降水量70%以上。

（3）蒸发量：年蒸发量1883.5～2367.5mm，以5、6、7三个月蒸发量最大，占全年蒸发量的50%～60%，蒸发量大于降水量4～9.5倍。

（4）风力：有风的日数占全年的75%以上，风向以北、北西向最多，年平均风速2.6～3.1m/s，各月最大风速17.0～30.5m/s。雁北之风沙驰名山西省，风力一般为3～5级。

（5）结冰和解冻：每年初霜日期9月底或10月初，终霜日期翌年4月底或5月初，历时半年之久。土壤冻结在11月底或12月初，冻结深度为105～186cm。

（6）地震：本区地震烈度根据GB18306-2001图A，地震设防烈度为7°，设计地震加速度0.10g。 1.1.5主要自然灾害

本区域受到的主要自然灾害威胁是地震，偶然也遇风灾和雹灾。 1.1.6矿井电源、水源及通讯情况

（1）供电电源

该矿供电电源引自四老沟110KV变电站，为双电源供电。 （2）供水水源

白洞煤矿井田生活饮用水由同煤集团统一供水，日供水量1300m3。石炭系矿井井下有一裂隙水源，日涌水量约2600m3，可供井下洒水以及地面浴池等用水，水质基本达到了饮用水标准，上述水量可满足矿井生活、生产所需。

（3）通讯

矿井通讯自备内部程控交换系统，并通过通讯电缆与同煤集团以及网通公司连接。矿井井下通讯由地面电话室引来一条50对通讯电缆，经过副立井至中央变电所，在中央变电所安装一个50对的分线盒，由此送至各工作面配电点等处。

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1.2井田地质特征 1.2.1井田地质构造

1）地层

该区域内发育地层由老至新为：太古界集宁群、寒武系、奥陶系马家沟组、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、上统上石盒子组、第四系中、上更新统、全新统。本设计涉及的含煤地层为石炭系太原组（C3t）。太原组含煤地层，厚32.13m～220.92m，一般厚175.90m，由灰、灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层等组成。该组是下煤系主要含煤地层，含煤约七层。该地层在本区普遍赋存，较稳定，呈南厚北薄趋势，最底部有一层灰白色中粗粒砂岩，常含砾石，钙质胶结，坚硬为标志层（K2）。与下伏本溪组地层整合接触。

2）地质构造

该区位于白洞断层东侧，区内地层基本呈向四倾斜的单斜构造，地层倾角1°～12°，平均4°，内部有一些缓波状的褶曲，东南部因受白洞逆断层影响有一向北东倾伏的宽缓向斜，西北部则有一向北东倾伏的宽缓背斜。

（1）断层构造

区内石炭纪煤层在白洞矿、四老沟矿的开采中共揭露断层5条。

界外断层：为西界外的白洞逆断层（F1）及派生的七峰山东坡逆断层（F2）。白洞逆断层为近南北走向，落差由南向北急剧变小，在珍珠沟与面

表1.2 主要断层特征表

断层名称 Ｆ1断层 Ｆ2断层 Ｆ3断层 Ｆ4断层 Ｆ5断层 性质 界外 界外 界外 界外 界内 落差m 25～80 38～180 58～132 21～92 1.0～3.2 长度km 4.24 2.06 3.88 4.12 1.20 窑沟分水岭处落差大于600m。北部为F3断层，南部为F4断层。

界内断层：井田内断层为侏罗系煤层所揭露推至太原组地层中的，位于井田北部F5断层。

（2）岩浆岩

石炭二迭纪煤田中，岩浆活动主要是印支期的煌斑岩，以岩床的形式侵入煤系地层，对煤层破坏性大。在侏罗系白洞井田开采过程发现了辉绿岩，以岩墙的形式侵入。

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1.2.2水文地质

本井田位于大同煤田的东北部，区域内出露的地层主要有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、及第四系。煤田为一独立的水文地质单元，区域内地下水的补给以降水渗入和地表水渗漏为主，各类型地下水之间存在互补关系，地下水流域与地表水流域基本一致，地下水流域受区域侵蚀基准面及构造的控制，总的径流方向由西向东、由北向南运移。

白洞井田为低山丘陵地貌，地表黄土广布，冲沟发育，地形总体为东高西低，最高点东南边缘口泉山+1499m，最低点口泉沟地面标高+1211.0m，相对高差288m，口泉沟为井田最底基准面。本区干旱少雨，属大陆性气候，年蒸发量是降雨量的4~5倍，本区的气候特征对地层的含水性具有一定的控制作用。

经过多年的开采及勘探实践表明，除第四系冲积层和基岩风化壳含水量相对较大外，其下伏的中生界、古生界地层，岩石坚固致密，裂隙、岩溶不甚发育岩石一般不含水或含水微弱，由于侏罗纪煤层的开采，第四系冲积层潜水和基岩风化壳裂隙水已处于疏干状态。根据该区自然地理、地质、水文等因素分析，区域内地下水的补给以大气降水渗入和地表水渗漏为主，本区地层含水性弱或不含水，属水文地质条件简单区，水文地质类型为二类一型。

1）含水层

全井田共有7个含水层，现分述如下： （1）寒武-奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层

井田东部边缘呈窄条状出露，构成了口泉山脉之脊1001号揭露灰岩厚度51.23m，为奥陶系灰岩，简易水文变化不明显，据邻区1106号孔抽水试验资料，单位涌水量0.00257L/s.m，渗透系数0.0047m/d，本区灰岩水位标高1050m-1150m，太原组煤层均在灰岩水位之下。

（2）太原组砂岩裂隙含水层

岩性以粗、中、细砂岩及砂砾岩，系砂岩裂隙承压水，含水层厚度一般在15-30m，最大厚度56m。以8号煤顶板砂岩分布较为稳定，是8号煤层直接充水含水层，本组地层埋藏深，岩石裂隙不发育，补给条件差，全区含水性弱。203号钻孔抽水试验，单位涌水量0.0037-0.0046L/s.m，渗露系数0.005m/d，水质类型为HCO3-[K+Na].Mg型，矿化度0.473g/L，PH值7.99。

（3）山西组砂岩裂隙含水层

含水层岩性以粗粒砂岩、中粒砂岩及砂砾岩为主，系砂岩裂隙承压水。

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