【正文】 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 礦井通風(fēng)與安全設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)本井田位于大同礦務(wù)局總體發(fā)展規(guī)劃中的同忻聯(lián)合井田白洞分區(qū)南部。本區(qū)位于大同石炭系煤田的東部，口泉河的中游，其地理位置為東經(jīng)113176。0′49″～113176。4′3″，北緯39176。58′37″～40176。0′42″。，大同市為一交通樞紐，國(guó)家鐵路干線京包線、北同蒲線、運(yùn)煤專用線大秦線交匯于此。公路干線有109國(guó)道、大運(yùn)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月開通。本區(qū)今后通過(guò)大秦鐵路、朔黃鐵路、大塘公路可直達(dá)秦皇島港、黃驊港、塘沽港，交通十分便利。 白洞至各大城市距離起止距離/km起止距離/km白洞礦大同市30白洞礦秦皇島673白洞礦北京市374白洞礦塘沽港517白洞礦太原市365白洞礦朔州市159本區(qū)位于大同煤田東北部，為丘陵地帶?？谌觾蓚?cè)沖溝內(nèi)為黃土所覆蓋，山脊地區(qū)巖層出露，地形東南邊緣口泉山脈較高，最高標(biāo)高為1499m；區(qū)內(nèi)中部口泉河床最低，約1211m，相對(duì)高差為288m。本區(qū)屬海河流域、永定河水系、桑干河支系。本礦區(qū)內(nèi)主要河流為口泉河?？谌游挥诖笸形髂?，發(fā)源于左云縣水窯鄉(xiāng)，該河自西向東橫穿過(guò)該井田，流域面積600km2，全長(zhǎng)50km，河寬20～150m，‰，樹枝狀水系，徑流量甚小，為滲漏性、間歇性河流。河水靠礦井排水（坑水）和大氣降水補(bǔ)給，日常逕流量0～ m3/s，洪峰流量為60 m3/s，最大洪峰流量為691 m3/s。 礦井交通位置圖該區(qū)屬于中溫帶、大陸性氣候。冬季嚴(yán)寒，夏季炎熱，氣候干燥少雨，風(fēng)沙嚴(yán)重，特點(diǎn)如下：（1）氣溫：年氣溫、日氣溫變化顯著，年溫差可達(dá)60℃，℃～16℃。以8三個(gè)月溫度最高，月平均溫度24℃～30℃，℃；以112月份溫度最低，℃～℃，歷年極端最低氣溫21℃～℃，冬季占全年時(shí)間近一半。（2）降水量：年降水量為247～，降水時(shí)節(jié)強(qiáng)度極不均勻，以114六個(gè)月降水量較少，為34～，占全年降水量的5%～21%；～，占全年降水量70%以上。（3）蒸發(fā)量：～，以7三個(gè)月蒸發(fā)量最大，占全年蒸發(fā)量的50%～60%，蒸發(fā)量大于降水量4～。（4）風(fēng)力：有風(fēng)的日數(shù)占全年的75%以上，風(fēng)向以北、北西向最多，～，～。雁北之風(fēng)沙馳名山西省，風(fēng)力一般為3～5級(jí)。（5）結(jié)冰和解凍：每年初霜日期9月底或10月初，終霜日期翌年4月底或5月初，歷時(shí)半年之久。土壤凍結(jié)在11月底或12月初，凍結(jié)深度為105～186cm。（6）地震：本區(qū)地震烈度根據(jù)GB183062001圖A，地震設(shè)防烈度為7176。本區(qū)域受到的主要自然災(zāi)害威脅是地震，偶然也遇風(fēng)災(zāi)和雹災(zāi)。、水源及通訊情況（1）供電電源該礦供電電源引自四老溝110KV變電站，為雙電源供電。（2）供水水源白洞煤礦井田生活飲用水由同煤集團(tuán)統(tǒng)一供水，日供水量1300m3。石炭系礦井井下有一裂隙水源，日涌水量約2600m3，可供井下灑水以及地面浴池等用水，水質(zhì)基本達(dá)到了飲用水標(biāo)準(zhǔn)，上述水量可滿足礦井生活、生產(chǎn)所需。（3）通訊礦井通訊自備內(nèi)部程控交換系統(tǒng)，并通過(guò)通訊電纜與同煤集團(tuán)以及網(wǎng)通公司連接。礦井井下通訊由地面電話室引來(lái)一條50對(duì)通訊電纜，經(jīng)過(guò)副立井至中央變電所，在中央變電所安裝一個(gè)50對(duì)的分線盒，由此送至各工作面配電點(diǎn)等處。1）地層該區(qū)域內(nèi)發(fā)育地層由老至新為：太古界集寧群、寒武系、奧陶系馬家溝組、石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組、第四系中、上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)。本設(shè)計(jì)涉及的含煤地層為石炭系太原組（C3t）。太原組含煤地層，～，由灰、灰白、灰黑色砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層等組成。該組是下煤系主要含煤地層，含煤約七層。該地層在本區(qū)普遍賦存，較穩(wěn)定，呈南厚北薄趨勢(shì)，最底部有一層灰白色中粗粒砂巖，常含礫石，鈣質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬為標(biāo)志層（K2）。與下伏本溪組地層整合接觸。2）地質(zhì)構(gòu)造該區(qū)位于白洞斷層?xùn)|側(cè)，區(qū)內(nèi)地層基本呈向四傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角1176。～12176。，平均4176。，內(nèi)部有一些緩波狀的褶曲，東南部因受白洞逆斷層影響有一向北東傾伏的寬緩向斜，西北部則有一向北東傾伏的寬緩背斜。（1）斷層構(gòu)造區(qū)內(nèi)石炭紀(jì)煤層在白洞礦、四老溝礦的開采中共揭露斷層5條。界外斷層：為西界外的白洞逆斷層（F1）及派生的七峰山東坡逆斷層（F2）。白洞逆斷層為近南北走向，落差由南向北急劇變小，在珍珠溝與面 主要斷層特征表斷層名稱性質(zhì)落差m長(zhǎng)度kmＦ1斷層界外25～80Ｆ2斷層界外38～180Ｆ3斷層界外58～132Ｆ4斷層界外21～92Ｆ5斷層界內(nèi)～窯溝分水嶺處落差大于600m。北部為F3斷層，南部為F4斷層。界內(nèi)斷層：井田內(nèi)斷層為侏羅系煤層所揭露推至太原組地層中的，位于井田北部F5斷層。（2）巖漿巖石炭二迭紀(jì)煤田中，巖漿活動(dòng)主要是印支期的煌斑巖，以巖床的形式侵入煤系地層，對(duì)煤層破壞性大。在侏羅系白洞井田開采過(guò)程發(fā)現(xiàn)了輝綠巖，以巖墻的形式侵入。本井田位于大同煤田的東北部，區(qū)域內(nèi)出露的地層主要有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系、及第四系。煤田為一獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，區(qū)域內(nèi)地下水的補(bǔ)給以降水滲入和地表水滲漏為主，各類型地下水之間存在互補(bǔ)關(guān)系，地下水流域與地表水流域基本一致，地下水流域受區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面及構(gòu)造的控制，總的徑流方向由西向東、由北向南運(yùn)移。白洞井田為低山丘陵地貌，地表黃土廣布，沖溝發(fā)育，地形總體為東高西低，最高點(diǎn)東南邊緣口泉山+1499m，最低點(diǎn)口泉溝地面標(biāo)高+，相對(duì)高差288m，口泉溝為井田最底基準(zhǔn)面。本區(qū)干旱少雨，屬大陸性氣候，年蒸發(fā)量是降雨量的4~5倍，本區(qū)的氣候特征對(duì)地層的含水性具有一定的控制作用。經(jīng)過(guò)多年的開采及勘探實(shí)踐表明，除第四系沖積層和基巖風(fēng)化殼含水量相對(duì)較大外，其下伏的中生界、古生界地層，巖石堅(jiān)固致密，裂隙、巖溶不甚發(fā)育巖石一般不含水或含水微弱，由于侏羅紀(jì)煤層的開采，第四系沖積層潛水和基巖風(fēng)化殼裂隙水已處于疏干狀態(tài)。根據(jù)該區(qū)自然地理、地質(zhì)、水文等因素分析，區(qū)域內(nèi)地下水的補(bǔ)給以大氣降水滲入和地表水滲漏為主，本區(qū)地層含水性弱或不含水，屬水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單區(qū)，水文地質(zhì)類型為二類一型。1）含水層全井田共有7個(gè)含水層，現(xiàn)分述如下：（1）寒武奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層井田東部邊緣呈窄條狀出露，為奧陶系灰?guī)r，簡(jiǎn)易水文變化不明顯，據(jù)鄰區(qū)1106號(hào)孔抽水試驗(yàn)資料，，本區(qū)灰?guī)r水位標(biāo)高1050m1150m，太原組煤層均在灰?guī)r水位之下。（2）太原組砂巖裂隙含水層巖性以粗、中、細(xì)砂巖及砂礫巖，系砂巖裂隙承壓水，含水層厚度一般在1530m，最大厚度56m。以8號(hào)煤頂板砂巖分布較為穩(wěn)定，是8號(hào)煤層直接充水含水層，本組地層埋藏深，巖石裂隙不發(fā)育，補(bǔ)給條件差，全區(qū)含水性弱。203號(hào)鉆孔抽水試驗(yàn)，，水質(zhì)類型為HCO3[K+Na].Mg型。（3）山西組砂巖裂隙含水層 含水層巖性以粗粒砂巖、中粒砂巖及砂礫巖為主，系砂巖裂隙承壓水。 井田地層綜合柱狀底部K3砂巖分布穩(wěn)定，是3號(hào)煤層直接充水含水層。山西組砂巖多基底式和空隙式膠結(jié)，結(jié)構(gòu)致密，節(jié)理裂隙少，巖石的含水性極弱，，水質(zhì)類型為HCO3Cl[K+Na].Mg型。（4）永定莊組砂巖裂隙含水層本組含水層主要賦存在中下部，巖性以粗、中、細(xì)砂巖及砂礫巖為主，井田北部直接覆于太原組地層之上，為厚層狀、巨厚層狀，砂巖厚度4070m，多致密完整，少數(shù)鉆孔可見斜裂隙。本組地層埋藏較深，補(bǔ)給條件較差，屬富水性弱的含水層。203號(hào)鉆孔抽水試驗(yàn)抽干，水質(zhì)類型為HCO3[K+Na].Mg型。（5）大同組砂巖裂隙含水層大同組為石炭系含煤地層，煤層多，含水層為煤層之間的砂巖體，為層間裂隙含水層。（6）云崗組砂巖裂隙含水層云崗組地層在溝谷兩側(cè)多有出露，構(gòu)成本區(qū)基巖裂隙含水層風(fēng)化殼裂隙發(fā)育，在低凹的溝谷地段富水性中等。受相鄰礦井開采的影響，風(fēng)化裂隙潛水水位大幅度下降，區(qū)內(nèi)的井泉都已干枯，地下水基本處于疏干狀態(tài)。（7）第四系沖積層主要分布在口泉溝河床，巖性主要為砂礫巖、砂質(zhì)粘土及粘土，厚度一般在10m左右，據(jù)以往勘探資料，含水較豐富，煤層開采使含水層下的隔水層被破壞，現(xiàn)以成為漏斗性河谷。2）隔水層井田內(nèi)主要隔水層為石炭系中統(tǒng)本溪組，，上部多為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，下部為鐵鋁質(zhì)泥巖，夾12層石灰?guī)r。本溪組地層在全區(qū)分布穩(wěn)定，是寒武系奧陶系灰?guī)r與上部煤系地層之間良好的隔水層。其次為煤系地層砂巖之間的泥巖、砂質(zhì)泥巖，層數(shù)多，厚度不等。在橫向上呈交替分布，具隔水、半隔水作用，對(duì)含水層之間的水力聯(lián)系具有一定的控制作用。3）地下水的補(bǔ)給、逕流、排泄條件本區(qū)大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源，區(qū)內(nèi)黃土覆蓋，大氣降水滲入條件差，除基巖風(fēng)化殼及第四系沖積層直接接受降水補(bǔ)給，補(bǔ)給條件較好外，其余含水層補(bǔ)給條件均較差。大同組煤層經(jīng)多年的開采，在地表形成了大范圍的地表塌陷和裂縫，大氣降水經(jīng)導(dǎo)水裂隙滲入礦井而成為礦井充水的直接補(bǔ)給來(lái)源石炭二疊系地層埋藏較深，裂隙發(fā)育甚微弱，而且地表出露面積小，因而其補(bǔ)給條件和逕流條件均較差。奧陶系灰?guī)r僅在井田東部邊緣呈窄條狀出露，地形高差大坡度陡，極不利于降水垂直入滲，巖溶水的補(bǔ)給條件差，本區(qū)巖溶裂隙不發(fā)育，埋藏深，巖溶水處于相對(duì)滯流狀態(tài)，流動(dòng)相當(dāng)緩慢，水動(dòng)力條件弱，20034（46304），鉆孔作為觀測(cè)孔未封孔，奧灰水通過(guò)鉆孔補(bǔ)給煤系地層。區(qū)內(nèi)地下水以礦井排水為主要排泄途徑，石炭、二疊系裂隙水及奧陶系巖溶水因井田東部分布有太古界片麻巖，不透水，為隔水邊界，使地下水的排泄受阻，僅有極少量流量從口泉溝排泄，地下水主要是往南排出區(qū)外。4）井田水文地質(zhì)條件綜合分析根據(jù)上述分析表明井田的水文地質(zhì)條件與地形地貌、氣候、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造有密切的關(guān)系。從地形地貌上看，井田為低山丘陵地貌，受近代地殼不斷上升的影響，地表切割成縱橫交錯(cuò)的溝谷，這決定著地表徑流的暢通排泄,對(duì)地表徑流滲入地下這一因素給與強(qiáng)烈的影響。本區(qū)屬山西高原半干燥的大陸性氣候，年降雨量很小，蒸發(fā)量是降雨量的4－5倍，造成大氣降水不能大量補(bǔ)給地下水之先決條件。從構(gòu)造上看，井田內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育缺少地下水賦存、遠(yuǎn)移的空間。從地層巖性上看，煤系基底寒武－奧陶系碳酸鹽巖海相沉積物，埋藏深，溶巖裂隙不發(fā)育，巖溶水水循環(huán)交替弱，基本呈滯流狀態(tài)，雖然巖溶水位標(biāo)高高于煤層底板，8號(hào)煤層承受的靜水壓力大，局部地區(qū)有突水的可能，但巖溶水富水性弱，即使透水也以凈儲(chǔ)量為主，對(duì)煤層的影響不會(huì)有太大影響。煤系地層為碎屑巖建造，在經(jīng)歷了成巖固結(jié)作用后，巖石致密，隨著埋藏深度的增加，巖石的含水性變?nèi)?，永定莊組、山西組、太原組的砂巖含水性極為微弱；大同組以上含水層由于煤層開采而遭破壞，地下水經(jīng)地表塌陷裂隙潛入井下形成采空區(qū)積水，然而3號(hào)和9號(hào)煤層頂板導(dǎo)水裂隙帶高度小于上、下層煤之間的距離，采空區(qū)積水正常情況下對(duì)下部煤層的開采影響不大。綜合上述分析，井田為水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單區(qū)，水文地質(zhì)類型為二類一型。5）礦井充水因素分析礦井充水是不同來(lái)源的充水水源以不同方式和途徑進(jìn)入礦井的過(guò)程。大氣降水是不同類型地下水的補(bǔ)給來(lái)源，太原組煤系地層埋藏深，大氣降水只能通過(guò)井田東部以外的露頭區(qū)順層補(bǔ)給煤系地層，是礦井充水的間接因素；山西組、太原組含水層是3和9煤層直接充水含水層，煤層開采后砂巖裂隙水通過(guò)冒落帶以淋水、滴水或滲水的方式進(jìn)入礦井，是礦井充水的主要因素；奧陶系灰?guī)r巖溶水位底部煤層間接充水含水層，只有當(dāng)隔水層厚度小于臨界隔水層厚度時(shí)，或由導(dǎo)水?dāng)鄬哟嬖诘那疤嵯?，才可能以突水的方式進(jìn)入礦井，本區(qū)缺少奧灰水位資料，分析以往資料，在井田的東南部8＃煤層底板隔水層厚度較薄，有突水的可能性，煤層開采到該地段時(shí)，應(yīng)提前做好超前探水工作。本設(shè)計(jì)前期開采9煤層，因此，不會(huì)受奧灰水的影響。石炭系地層水文地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，太原組地層含水性不大，無(wú)富水含水層。礦井充水水源為大氣降水，沖洪積層潛水，侏羅紀(jì)煤層采空區(qū)積水，尤其上部采空區(qū)積水危害較大，奧陶系灰?guī)r巖溶水也可對(duì)煤系地層進(jìn)行補(bǔ)給。（1）上層采空區(qū)積水（2）.奧陶系灰?guī)r巖溶水（3）小窯積水6）礦井涌水量預(yù)測(cè)根據(jù)礦井地質(zhì)勘探報(bào)告提供，并參照相鄰礦井石炭系開采時(shí)的情況計(jì)算，預(yù)測(cè)礦井正常涌水量為190m3/h， m3/h。7）礦井巖層地溫情況根據(jù)山西煤田地質(zhì)勘探115隊(duì)2005年5月提交的《山西省大同煤田白洞井田（石炭二疊系）煤炭資源勘探地質(zhì)報(bào)告》資料表明，該礦井無(wú)高溫?zé)岷^(qū)。該井田內(nèi)賦存中生代侏羅系大同組、二疊系山西組和石炭系上統(tǒng)太原組煤層，本設(shè)計(jì)開采為石炭系上統(tǒng)太原組煤層。太原組含煤地層，～，由灰、灰白、灰黑色砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層等組成。砂巖以灰黑色為主，成份主要為石英，次為長(zhǎng)石和巖屑，膠結(jié)較好，磨圓度中等，多為次圓和次棱角狀，含有較為豐富的植物化石。太原組在該井田內(nèi)共含煤7層（9），～，% 。其中可采和局部可采煤層為9號(hào)煤，其它為薄而不穩(wěn)定煤層，工業(yè)價(jià)值不大。1）煤層情況區(qū)內(nèi)太原組可采煤層分述如下。（1）3號(hào)煤層：位于太原組上部，煤厚0～，含有1～5層夾石，為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，分布于本區(qū)大部，北部西部有無(wú)煤區(qū)，屬于較穩(wěn)定煤層。（2）9號(hào)煤層：煤厚0～，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，局部含夾石，大部可采，僅在本區(qū)南部及北部有兩個(gè)面積很小的不可采區(qū)分布。屬穩(wěn)定煤層。 煤層特征表煤層號(hào)煤層厚度最小~最大層間距最小~最大巖 性?shī)A矸穩(wěn)定性及可采性頂板底板平均平均30~~炭質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖炭質(zhì)泥巖1~5較穩(wěn)定大部可采90~炭質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖炭質(zhì)泥巖、粉砂巖0~4穩(wěn)定可采