
采矿工程本科毕业设计薛湖矿井.doc
143页第145页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1交通位置薛湖矿井位于河南省永城市北部,属永城市管辖地理坐标为东径116°17′30″~116°28′30″,北纬34°05′30″~34°10′00″井田中心南距永城市23㎞,西至商丘市75km,东至江苏徐州市80km,至安徽淮北市40km,分别与京九、陇海、津浦三条铁路干线有公路相连,北至陇海铁路砀山站38km,永城矿区自用铁路与京九、陇海铁路相连连、霍高速公路从本区北缘通过,砀山~永城公路从井田东部通过,井田内乡间公路纵横成网,交通便利,如图1.1陇海铁路位于矿区北部,青(龙山)阜(阳)铁路从矿区南部通过,西部有京九铁路,由青阜线青町车站接轨的矿区铁路专用线已建成投入运营,并在陈四楼矿为薛湖矿井留有接轨位置1.1.2地形、地貌本区位于淮河冲积平原北部,地势平坦开阔,总体为西北高,南东低最高海拔标高+40.2m,最低+32.3m,一般+36~+38m1.1.3河流及水体本区属淮河水系,地表水体不发育,主要河流为王引河,流经勘探区东北部边界附近,最大流量为46.6m3/s,最高水位标高为+39.70m其余均为季节性河流,雨季水位上涨,流量增大,旱季水量减少,甚至干涸无水。
1.1.4气象地震本区属半干旱半湿润季风型气候,年平均降水量877.4mm,年最大降水量1518.6mm,年最小降水量为556.2mm,降水多集中于7、8、9三个月多年平均蒸发量为1811.12mm,蒸发量大于降水量每年七、八月最热,一、二月最冷,最高气温为+ 41.5℃,最低气温为-23.4℃,年平均气温+14.4℃夏季多东南风,冬季多北、西北风,多年平均风速3.4m/s,最大风速20m/s冰冻期为每年11月初至翌年3月底,最大冻土深度为0.21m永城市属郯城~庐江地震带影响范围,地震烈度小于6据有关记载,公元925年以来,永城市东部安徽省境内肖县、宿县一带曾发生38次强烈地震1668年山东郯城曾发生8.3级地震,永城市受到地震影响根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区位于地震烈度Ⅵ度区图1.1 薛湖矿井交通位置图1.1.5矿区经济概况永夏矿区地处黄淮平原北部矿区工业以煤炭、电力、冶金、建筑材料为主,农业以种植小麦、玉米、大豆等为主,经济作物主要有花生、棉花、芝麻等矿井建设所需钢材、木材从外地采购,经铁路和公路直接运至工业场地,砖、瓦、沙、石及水泥均可就地供应。
本区地处黄淮冲积平原的北部,土地肥沃,人口稠密,在矿区范围内分布有薛湖乡、聂四楼、候寺村、洪寨村、洪路口、洪后楼等40多个大大小小的村庄,征地和拆迁工作对矿井生产会有一定的影响神火集团公司已建成的矿区中心居住区及机修、器材供应等辅助设施,可为矿井建设和生产提供生活服务及生产服务1.1.6水源及电源区内第三、四系松散孔隙承压水含水层,砂层厚度大,分布稳定,富水性较好,水质符合饮用标准,可作为矿井供水水源另外,井下排水经处理后也可作为矿井供水水源永城市水利局对矿井生产、生活用水、取水已给予批复本矿井供电电源双回路均来自距离矿井约41km已建成属神火集团管理的神火中心220kV变电站1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造本区位于区域构造永城复背斜北部仰起端、次一级构造聂奶庙背斜的北翼,总体构造形态呈一走向北西西的单斜构造,由于受东西向构造和北北东向构造的控制和影响,而使其构造形态局部复杂化本区地层产状在西部为近南北向~北西西向,向西倾斜;中部走向北西至87勘探线转为近东西向,向北倾斜,倾角在浅部为25°左右,深部一般为5~10°,沿走向及倾向均有小型起伏;62勘探线以东,受北北东向滦湖断层带影响,地层走向基本上为北50°东,并发育北北东向的背、向斜构造,其北端走向转为东西,向北倾斜。
本区断裂构造较发育,主要发育北东向和近东西向两组断层,均为高角度正断层,中部发育北东向和近东西向断层;西部以近东西向为主本区发育的主要褶曲有5个,即北西向的聂奶庙背斜、薛湖向斜,近南北向的侯寺向斜和北北东向的张营背斜、徐营背斜本区局部发育岩浆岩,主要分布在井田东部66勘探线以东及西部87勘探线以西,岩浆岩侵入范围各煤层中不同,二2煤岩浆岩侵入范围较大,可采煤层被吞蚀或部分吞蚀,残留部分也往往大部变质成不可采的天然焦1.2.2地层永夏煤田属华北地层区鲁西分区徐州小区,新生界松散沉积物覆盖全区,为一掩盖型煤田依据钻孔揭露,本井田发育地层自下而上分别为:中奥陶统马家沟组(O2m)、中、上石炭统本溪组(Cb)、太原组(C3t)、下二迭统山西组(P1sh)与下石盒子组(P1x)、上二迭统上石盒子组(P2S)、石千峰组(P2sh)及新近系(N)、第四系(Q)见图1.21.奥陶系中统马家沟组(O2m)主要为浅灰、灰色隐晶质~细晶质中厚~厚层状石灰岩,上部含黄铁矿,岩溶裂隙较发育,本区仅有少数钻孔揭露,揭露最大厚度38.86m2.石炭系(C)(1)石炭系中统本溪组(C2b)本组上部由灰~深灰色砂质泥岩及泥岩组成,偶夹二层薄层泥灰岩;下部为灰~灰白色铝土质泥岩或铝土岩,含菱铁质鲕粒,具滑感;底部有紫花色铝土泥岩,含较多的铁质鲕粒和结核。
本组地层厚16~23m,平均厚19m,与下伏马家沟组呈平行不整合接触2)石炭系上统太原组(C3t)由薄~中厚层状石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩组成,含薄煤3~4层,据区内钻孔揭露,未见到可采煤厚点全组共含石灰岩9~11层,单层一般厚3~5m,厚者可达14m本组地层厚135~142m,平均139m与下伏本溪组呈整合接触3.二叠系(P)(1)二叠系下统山西组(P1sh)该组为本区主要含煤地层,即二煤段自二1 1煤底板砂岩至下石盒子组底鲕状铝土质泥岩(K4)底,由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成含煤3~4层,分布于中下部,其中二2煤是本区主要可采煤层本组地层厚68~109m,平均92m,与下伏太原组呈整合接触2)二叠系下统下石盒子组(P1x)自K4鲕状铝土质泥岩底至K7中粒砂岩底,为本区主要含煤地层之一由泥岩、铝土泥岩、砂岩、粉砂岩与煤层组成本组地层平均厚404m,与下伏山西组呈整合接触据煤、岩层组合特征可分为三、四、五三个煤段3)二叠系上统上石盒子组(P2s)自K7中粒砂岩底至“平顶山砂岩”底,主要由灰绿色、灰色、紫花色泥岩、砂质泥岩、砂岩、煤线组成,地层厚约350m,与下伏下石盒子组呈整合接触。
据煤、岩层组合特征分为六、七两个煤段4)二叠系上统石千峰组(P2sh)本区石千峰组地层揭露极少,地层厚度不详区内仅发育石千峰组第一段地层,以灰~灰白色,厚层状,中粗粒石英砂岩为主,夹有灰绿色细砂岩及粉砂岩该段地层厚107~121m,平均114m,与下伏上石盒子组地层呈整合接触4.新生界(KZ)(1)新近系(N)①新近系下部(N1):属河湖相沉积,厚度180~250m,与下伏各地层呈角度不整合接触,可分为上下二段下段(N1 1):以土黄、棕黄、灰绿色粘土、亚粘土为主底部普遍发育一层灰白色,俗称“钙质层”的亚粘土,含1~4层粉砂、细砂,厚度变化幅度为0~30m,呈透镜体状该段地层厚35~127m,平均90m,埋藏深度280~300m上段(N2 1):由浅黄、棕黄色中~细砂、图1.2 地质综合柱状图亚砂土和灰黄、灰绿色亚粘土、粘土组成,含钙质和铝土质砂层松散,单层厚度大,粒度粗,泥质含量少,砂层5~10层,厚度60~100m该段地层厚110~160m,平均135m埋藏深度165~300m②新近系上部(N2):属河湖相沉积,厚度45~73m,平均厚60m主要由土黄、灰黄、棕黄、亚粘土、粘土夹砂层透镜体组成,富含大小不一的砾石与姜结石。
本段地层以高可塑性粘土为主,砂层一般2~4层,厚度6~25m,埋藏深度100~165m2)第四系(Q)①更新统(Q1—3):属冲洪积相沉积,厚度46~78m,平均厚65m,与下伏新近系地层呈整合接触以土黄、黄褐、浅黄色亚粘土为主,夹亚砂土及粉砂、细砂透镜体含砂层3~7层,厚度12~35m,亚粘土中姜结石富集埋藏深度35~100m②全新统(Q4):属冲积相沉积,厚度一般为20~30m,平均厚25m由灰黄、土黄色亚砂土夹灰黄、褐黄色亚粘土、粘土组成,含小砾石及姜结石,薄层粉、细砂层呈透镜体状,亚粘土中夹1~2层灰褐色含腐植质的“黑土”,含大量田螺、蜗牛化石1.2.3水文地质薛湖井田位于永城复背斜西翼北段,处在区域径流区带F112正断层落差 90m,切割聂奶庙背斜轴部,使区外东部背斜轴部相对富水区的奥陶系地层与区内煤系地层对接,应为勘探区的供水边界;西部为太原组灰岩深埋区,灰岩顶面埋深在1000m以下,岩溶发育程度随深度减弱,地下水径流迟缓,但考虑到灰岩顶面1000m深度距离首采区较远,可视为无限边界;北部亦为太原组灰岩深埋区,灰岩顶面埋深在1000m以下,相对较封闭,可作为相对隔水边界南部为聂奶庙背斜轴部的灰岩隐伏露头区,但新生界隔水层的覆盖,客观上削弱了上部灰岩含水层的富水程度,因此为无限边界。
井田内无常年流水河流,王引河在勘探区东北边界穿过,1956年实测最大流量46.6m3/s,最高水位标高39.70m,平时水量较小位于勘探区中、西部的白河、韩沟两条暂时性水流,自北向南注入沱河,旱季经常干枯无水地表水体距离煤层垂直距离一般大于400~500m,并且有巨厚新生界阻隔,因此地表水对煤层开采无影响区内含水层自上而下划分为:新生界含水层(组);基岩风化带含水层;二叠系下石盒子组、山西组砂岩含水层;石炭系太原组上段灰岩含水层;石炭系太原组下段灰岩含水层;奥陶系灰岩含水层共计六个含水层,描述如下:(1)新生界含水层(组)新生界松散岩类含水层西部厚,东部薄,厚度110.67m~445.10m,平均值358.08m主要砂层含水层埋藏深度分别为第四系全新统0~35m和新近系含水层150~300m全新统含水层属潜水,孔隙水储存较为稳定,补给迅速含水层埋藏深度一般25~35m,地下水位较浅,一般3~4m,单位涌水量q=1.58~2.55 l/s·m,渗透系数k=6.36~11.88m/d,富水性强动态受季节影响变化明显,水位年变化幅度2.22~2.67m,水质良好,直接受大气降水的补给,地下水循环交替条件好,动态变化幅度大。
新近系含水层属深层承压水由中细砂层、粉砂、亚砂土组成,含深层孔隙承压水,砂层厚度大,一般60~100m,赋存稳定,地下水径流方向自西北流向东南,水位标高34.57~35.57m,单位涌水量0.129~1.31 l/s·m,渗透系数1.70~2.07m/d,该含水层因第四系更新统和新近系上部隔水层的阻隔,正常情况下,浅层水和大气降水难于垂直下渗补给,据邻区资料,地下水动态变化不大,年变幅度较小,不易受污染,矿化度1.129~1.390g/l,总硬度98.32~118.02°,氯化物含量203g/l,水化学类型为HCO3·Cl·SO4―Na型,PH值8.0~8.22)基岩风化带含水层区内117个钻孔简易水文地质观测统计,漏水孔18个,占总数的15.4%8016孔山西组二2煤层顶板风化带抽水,单位涌水量0.000388 l/s·m,渗透系数0.00182m/d,富水性较弱,水位标高29.90m3)下石盒子组、山西组二2煤顶、底板砂岩裂隙承压含水组由中粒、细粒砂岩组成,厚度9~15m,砂岩致密,裂隙不发育,单位涌水量为0.00000758~0.00195 l/s·m,渗透系数k=。
