帽帽山煤矿采空区治理设计

1.概况

1.1工程概况

山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司由原左云县水窑乡帽帽山煤矿和左云县水窑乡芦草沟煤矿兼并重组成立。拟新建的地面工业广场及选煤厂场地位于矿界范围南部，工业广场拟建建筑物有办公楼、单身公寓、职工食堂、10KV变电所、设备材料库等，选煤厂场地建（构）筑物位置未定，总占地面积33.63公顷。按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与与压煤开采规程》拟建建（构）筑物为重要工程、安全保护等级为Ⅱ级。

拟建的地面工业广场及选煤厂场地地下2-1#、2#为原帽帽山煤矿采空区，为了保护拟建建（构）筑物安全使用，对采空区进行治理。

1.2自然地理概况

1.2.1地形地貌

井田内为低山丘陵黄土地貌景观，地势西北部高、东南部低，黄土覆盖面大，“V”字型沟谷发育。

井田最高点位于井田中部睡佛寺山，海拔标高1706.2m，最低点位于井田东南沙沟湾沟谷内，海拔标高1330m，相对高差376.2m。沙沟湾在井田南部由北西向东纵贯全井田。

1.2.2水文气象

本井田属海河流域桑干河水系。井田南部主要河流有大峪河，井田内沟谷有沙沟湾、新道沟等，区内无其它大的地表水体，大峪河发源于左云县葫

芦峪、布山沟、马道头乡分水岭一带，流域面积78km2，汇入桑干河，全长22.5 km，河床宽100-450m，河流弯曲系数1.24，水力坡度0.02%-10%，树枝状水系，据吴家窑水文站观测资料，最大洪水量为208m3/s，最高水位可达1358.19m-1328.79m,河水在平常年份只有小细流，枯水期往往河床干枯，冬季河床有结冰。沙沟湾在井田南部由北西向东纵贯全井田。

本井田区域属于高原地带干旱大陆性气候，冬季严寒，夏季炎热，气候干燥，风沙严重。现将大同市左云县气象台1983-1987年观测资料，和大同气象台1988-1992年的资料分述如下：

①气温：气温一般较低，以年温差大为特点，年平均气温为5.1℃，极端最高温度在39.9℃，极端最低温度在-35℃，年度最低温差可达60℃以上，一般日温差20℃。

②降水量：年降水量分配极不均匀，暴雨强度大，降水多集中在7、8、9三个月，约占年降水量的60%-70%。年最大降水量为628.3mm，年最小降水量为259.3mm，年平均降水量432.44mm，日最大降水量为79.90mm。

③蒸发量：全年日照时间2880-3140小时，平均为3011.4小时，年日照率为68%，历年蒸发量大于降水量，一般蒸发量为降水量的3-4倍。年蒸发量在1644-2105mm之间，年平均蒸发量为1847.8 mm，4-7月间，月蒸发量为200-300mm，最大日蒸发量为19.2mm。

④风：大同地区一向以风沙多而著称，西北风几乎贯穿全年，每年有风时间占全年总时间73.2%。多集中于冬春季节，年平均风速为3.2m/s，最大风速可达17m/s。

⑤湿度：历年平均相对湿度为53%，最大相对湿度为100%，最小相对湿

度为0。

⑥冻土：历年冻土月份为11月至翌年4月，最大冻土深度为1610mm。

1.2.3地震

历史上记载的地震多发生于大同及周围：

1962年6月15日左云县发生地震，震中位于北纬40°0′,东经112°6′，震级4.5级。

1989年10月18日01时01分34秒，大同-阳高发生6.1级地震。震中位置东经39.8°，北纬113.8°, 震中烈度Ⅷ度。这是一次中强震群，5级以上地震多次发生。大同、阳高、浑源、广灵等县以及河北省阳原县、内蒙丰镇县遭到不同程度的破坏，其中，大同、阳高两县乡村破坏严重。地震造成19人死亡，193人受伤，牲畜死亡1957头。由于房屋多为沙黄土砌造，因此破坏最为严重，数万间倒塌，其中受灾严重地区的房屋倒塌达到80%以上。。

根据《中国地震动参数区划图》（GBI8306-2001图1），该区地震基本烈度值Ⅶ，设计地震动峰值加速度值0.15g。

1.2.4交通

井田西南有左云经马道头、吴家窑的省210公路通过，在陈家窑与大运二级公路相接；大同至王家村的运煤专线从本区北东部通过，距离约15km，距北同蒲铁路约40km，至大同约52km，朔州市77km，交通较为便利。（见1-1交通位置图）

1.3采空区特征

1.3.1采空区地质条件

山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司井田位于大同煤田向斜构

造东部边缘。

井田内构造形态主要为向西北倾斜的宽缓背向斜构造，背向斜轴部均呈NW向，形态为一波浪形。在井田东北部发育有3条正断层，井田构造格局受F1、F2断层控制形成地堑，其特征是：井田北部由断层F1与F2形成走向NW向条形地堑宽约700m，长约3000m。采空区位于井田南部边缘，地层产状平缓，倾角1°～2°。

治理区地层由老到新为：奥陶系马家沟组，石炭系溪组、太原组，二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组，侏罗系永定庄组、大同组，第四系中上更新统和全新统。

（一）奥陶系（O）

1、中统下马家沟组（O2x）

厚层状灰色石灰岩夹少量黄色泥灰岩，有时夹一层约2m的角砾状灰岩，含头足类、腕足类化石，井田内本次勘查施工钻孔ZK4-3揭露奥陶系下马家沟组灰岩106.06m。

（二）石炭系（C）

1、中统本溪组（C2b）

上部为灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩、粉、细砂岩；中部多含1-2层灰岩；下部为灰黑色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、砂岩；底部为铝土质泥岩（G 层）和铁质泥岩或鸡窝状铁矿。

2、上统太原组（C3t）

为本井田主要含煤地层，主要由深灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、海相泥岩、泥灰岩、粉砂岩、灰白色砂岩及煤层组成，含煤2、3、5、6、8、9等层，煤层中夹有薄层高岭岩、炭质泥岩，底部为－中粗粒石英砂岩（K2）。

（三）、二叠系（P）

1、下统山西组（P1s）

为井田含煤地层，主要由灰色、深灰色砂质泥岩、中、细粒砂岩组成，上部多含一层灰色铝土质泥岩，下部以黑色砂质泥岩、泥岩与薄层灰白色砂岩为主，井田内一般赋存1-2层不稳定的薄煤层，山4为稳定大部可采煤层。底部为灰白色含砾中、粗粒砂岩（K3）。

2、下统下石盒子组（P1x）

上部为灰、黄绿色砂岩、砂质泥岩及薄层灰色铝土泥岩，顶部为紫红色斑块状铝土泥岩，鲕状结构（即桃花泥岩）。下部为灰、黄绿色砂质泥岩、泥岩及灰白色砂岩夹不稳定薄煤层，底部为灰白色胶结坚硬的中粗粒砂岩（K4）。

3、上统上石盒子组（P2s）

上部多为紫红色砂质泥岩、中粒砂岩；中部为紫色、灰绿色粉砂岩、中粒砂岩、砂质泥岩；下部以中粗粒砂岩为主，夹有粉砂岩、砂质泥岩，色相呈黄色、紫色、杂色，易于识别。底部为黄绿色厚层状砂岩（K6）。本组地层呈零星分布于井田范围内。

(五) 第四系(Q)

1、中、上更新统(Q2+3)

为浅红色、•土黄色亚砂土、亚粘土为主，夹有钙质结核，主要分布于低山丘陵之上及沟谷两侧。•本组地层厚10m左右，大范围分布于井田内。。

2、全新统(Q4)

为现代河流沉积物，由亚砂土、砂、卵石组成，主要分部在沟谷中，厚