采区设计说明书

第一章、矿井概况山西灵石天聚柏沟煤业有限公司位于灵石县城北西方向的英武乡南 5km雷家村境内，距县城 10 km，距大运公路 4km，距南同浦铁路，灵石站 7 km。行政区划隶属英武乡管辖。地理坐标为：东经 1114010-1114142，北纬 365235-365417。山西灵石天聚柏沟煤业有限公司二采区位于灵石县城北西方向，距灵石县城直距 10km，东邻南同蒲铁路及大运公路，东北距介休县城 20km，与灵石站相距 7km。大（同）-运（城）高速公路灵石出口到二采区有 25km路程，交通条件便利(图 1-1)。据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发200964 号 关于晋中市灵石县煤矿企业兼并重组整合方案(部分) 的批复，山西灵石天聚柏沟煤业有限公司(以下简称柏沟煤业) 为兼并重组煤矿，重组前为山西天星柏沟煤矿有限公司，矿区面积 2.3325km2，批准开采 2、4 号煤层，重组后矿区面积 4.6028 km2，其中新增空白区 2.2703 km2，批准开采 211 号煤层，隶属于灵石县永吉能源有限公司，资源重组后，生产能力600kt/a。第一节 井田地质特征一、地层区内大部分黄土覆盖。出露的基岩均为二叠系上石盒子组地层，根据地面及钻探工程揭露的地层资料，本区发育的地层由老到新，有奥陶系中统峰峰组、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、上统上石盒子组以及第四系。沉积的各时代地层岩性特征及厚度情况详述如下：(1)、中奥陶统峰峰组(O2f)区内揭露最大厚度为 48.38m。其主要岩性为深灰黑色、青灰色厚层状石灰岩，质纯，裂隙发育，常有方解石脉填充 。(2)、中石炭统本溪组(C2b)平行不整合于峰峰组地层之上，沉积厚度 6.76-12.20m，平均 9.94m。主要岩性为灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、局部为铝土岩。全区沉积厚度变化不大，在二采区中部 4 号孔厚度为 8.31m。(3)、上石炭统太原组(C3t)整合于本溪组地层之上，为海陆交互相沉积，沉积厚度 77.63-107.12m，平均厚度 91.82m。本组主要岩性由煤层、泥岩、砂质泥岩、石灰岩及砂岩组成。底界砂岩（K1）为灰色中细砂岩，局部相变为粗砂岩、砂质泥岩，全区发育稳定的三层石灰岩，及三层稳定煤层，本组为主要含煤地层，动植物化石比较丰富。(4)、下二叠统山西组(P1s)连续沉积于太原组地层之上，以滨海沼泽泻湖相为主，沉积厚度 2.78-55.50m，平均厚度 48.48m。主要岩性由煤层、泥岩、砂质泥岩、中细砂岩组成。底部为灰、灰黑色中细砂岩，不稳定，厚度变化大。本组为含煤地层，发育较稳定及不稳定煤层 2-3 层。(5)、下二叠统下石盒子组(P1x)连续沉积于山西组地层之上，为陆相沉积地层，厚度为 87.50-110.58m，平均厚度为 101.88m。主要岩性有泥岩、砂质泥岩、泥岩及中细砂岩。(6)、二叠系上统上石盒子组（P2s ）：连续沉积于下石盒子组地层之上，为陆相沉积，沉积厚度为 280.03m。主要岩性由砂岩、砂质泥岩组成。上石盒子组一段（P2s1）：沉积厚度177.36m。上石盒子组二段（P2s2）：二采区仅出露下部地层，最大厚度为102.67m。(7)、中上更新统（Q2+3）：不整合于各老地层之上，中更新统以棕黄红色粘土、亚粘土为主，含粗砂及钙质结核层，主要岩性为棕黄色粘土、亚粘土、亚砂土等，垂直节理发育，易形成冲沟和陡壁，厚度 0-50m，平均28m 左右。二、含煤地层区内含煤地层有石炭系上统太原组；二叠系下统山西组。太原组与山西组为整合接触，可采煤层均赋存于太原组和山西组，主要含煤地层太原组和山西组的厚度 121.67-141.52m，平均为 132.17m，其中含煤层 11 层，煤层累计厚 10.23m，含煤系数 7.74%。：(1)、太原组(C3t)该含煤地层整合于本溪组地层上，是霍西煤田的重要含煤岩系之一，俗称下煤组。属海陆交互相碎屑岩及碳酸盐岩建造，韵律明显，砂岩、泥岩、石灰岩，其中赋存有可采煤层及煤线。根据本二采区各钻孔资料，该组地层厚度为 74.75-86.02m，平均 80.47m，共含煤 7 层，其中 9、10 号为全区可采煤层，4 号为零星可采煤层。本组煤层厚度 8.85m，含煤系数10.10%。(2)、山西组(P1s)该含煤地层连续沉积在太原组之上，是霍西煤田及本区的重要含煤地层之一，俗称上煤组。地层厚度 42.78-55.50m，平均为 48.48m。共含煤 3 层，其中 2 号煤全区层位较稳定局部可采，1 、 2 下号煤层不可采。煤层总厚1.36m，含煤系数 2.80%。三、构造井田内构造形态基本为一宽缓的褶皱构造为主，中部为向北东-南西的向斜构造（S1），枢纽向西南仰起，中南部为轴向西- 东的背斜构造（S2），枢纽向东倾伏。南部为轴向西-东的向斜构造（S3 ），枢纽向西仰起。二采区南部边缘发育一条落差较大的正断层。二采区中部发育一条落差和延伸距离均较小的正断层。没有发现陷落柱。、褶皱构造、向斜 S1：二采区中北部候木村一线以北。中部向斜轴向为 NE50，向斜枢纽在东部向下倾伏，在西部向上抬起，延伸长度 1000m，北翼较缓，倾向南东，南翼较陡，倾向北东，为一宽缓的不对称倾伏向斜，两翼出露地层均为二叠系上石盒子组地层。该向斜在二采区西部对上部地层影响较小，地表发育不明显。、背斜 S2：位于二采区中南部陈家岭村一线以北，背斜轴向 NE73，背斜枢纽向西抬起，向东倾伏，延伸长度 1300m，该背斜在地表及上部地层中不发育，在下部地层中由钻孔控制，而查明其位置。、向斜 S3：位于二采区南部托子洼村一线以北，向斜轴向伟 NE62，向斜枢纽在东部向下倾伏，西部向上抬起，延伸长度 720m，两翼出露地层均为二叠系上石盒子组地层。、断裂构造：、断层 F27：位于二采区南部边界，正断层，走向北东南西，倾向 NW35，倾角 65，落差 65-90m，北西盘下降，出露地层为二叠系上石盒子组，南东盘上升，出露地层为二叠系山西组。区内延伸长度 3000m，横穿二采区南部，因该断层未进行工程控制，只能以地质填图成果评述。、断层 F1：位于二采区中部 4 号钻孔北部，正断层，走向近西东，倾角 75，落差18m，北盘下降，南盘上升，两盘出露 地层均为二叠系上石盒子组，延伸长度 900m。区内地质构造属简单型。、岩浆岩本区内没有发现岩浆岩侵入体。第二节 煤层埋藏特征1、煤层井田内可采煤层自上至下有 2 号、4 号、 9 号、10 号共计 4 层，其中2、4 号煤层已大部采空。（1）、9#煤层位于太原组下段顶部，K2 灰岩一般为其直接顶板。煤层厚度 1.02-1.60m，平均 1.31m。该煤层结构较简单，一般为单层，且厚度变化不大。底板岩性为泥岩及细粒砂岩和砂质泥岩。煤层层位稳定，埋藏较深，保存良好，厚度变化不大，是各煤中较厚稳定的可采煤层。（2）、10#煤层位于太原组下段中部。煤层厚度 4.05-5.14m，平均 4.53m。煤层结构复杂，一般分为 2-3 层。煤层顶板为砂质泥岩，底板为砂质泥岩或细粒砂岩，煤层层位稳定，分布广泛，埋藏较深，保存良好，厚度变化不大，是稳定可采的厚煤层。煤层情况统计表地层 煤层号 平均厚度 （m） 平均层间距 （m） 结构 夹矸数 稳定性 可采性 顶板 底板山西组 20.45-0.920.58 简单 0 较稳定局部可采 泥岩 泥岩12.82-18.7716.24简单4 0-1.171.05 0 不稳定零星可采 泥岩 泥岩62.23-63.1062.67 简单9 1.02-1.601.31 0 稳定 全区可采 石灰岩 砂质泥岩太原组10 4.05-5.144.533.70-5.604.98复杂 2-3 稳定 全区可采 砂质泥 岩 砂质泥岩二、煤层围岩性质1、各可采煤层顶底板工程地质特征本区内可采煤层 2、4 号已基本开采殆尽。根据本次施工的 2 号钻孔岩石物理力学性质试验报告及夏门井田精查地质报告 10 号煤层资料进行评述（夏门井田位于本井田东北约 5km 处）。(1)9 号煤层顶板：为 K2 石灰岩，岩性坚硬，抗压、抗拉强度大。岩层单向抗压强度 32.1-63.2Mpa，平均 44.4 Mpa，单向抗拉强度 1.63-4.56Mpa，平均2.71 Mpa，抗剪强度 1.73-6.11Mpa，平均 4.05 Mpa。稳定性好，属稳定-较稳定型顶板。底板：为砂质泥岩，节理裂隙不发育。属不稳定-较稳定型底板。(2)10 号煤层顶板：为砂质泥岩(即 9 号煤层之底板)，节理裂隙发育，具水平层理。岩层单向抗压强度 9.2-15.9Mpa，单向抗拉强度 0.53-1.02Mpa，抗剪强度2.50-2.52Mpa，普氏硬度系数 0.92-1.59。属不稳定- 较稳定型顶板。底板：为泥岩或砂质泥岩，节理裂隙不发育。属不稳定-较稳定型底板。2、瓦斯据山西省煤炭工业局晋煤安发20072030 号文“ 关于晋中市 2007 年度30 万吨 /年及以上煤矿瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”：灵石县英武乡山西灵石银源新生煤业有限公司 2006 年度瓦斯绝对涌出量0.59m3/min，相对涌出量 3.4m3/t；2007 年度瓦斯绝对涌出量0.54m3/min(2007 年处于基建过程中 )，鉴定为低瓦斯。3、煤尘爆炸性根据本矿 2010 年 2 月 22 日 9 号煤层煤样检验资料，火焰长度400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量 85%，煤尘有爆炸性。据相邻煤矿原新安发煤业有限公司 9 号煤层煤样检验资料(2007.11)：9号煤火焰长度 80mm，加岩粉量 45%，煤尘有爆炸性。据附近煤矿原灵石县英武乡新长征煤矿 10 号煤层煤样检验资料(2005.9) ：10 号煤火焰长度 160(mm)，岩粉用量 80%，煤尘有爆炸性。由此推断，本矿 9、10 号煤层煤尘具有爆炸性。4、煤的自燃据本下采集 9 号煤层样，送山西省煤炭工业局综合测试中心进行煤的自燃倾向性鉴定（2010.02）9 号煤层吸氧量 0.70cm3/g，自燃等级级，自燃倾向性为自燃。据新生煤下采集 9、10 号煤层样，送山西煤炭工业局综合测试中心进行了煤自燃倾向性鉴定(2009.12)，鉴定结果如下：9 号煤：吸氧量 0.70cm3/g，自燃等级 级，自燃倾向性为自燃。10 号煤：吸氧量 0.68cm3/g，自燃倾向性等级为级，自燃倾向性为自燃。5、地温、地压据调查，本区煤矿在开采过程中，地温一般为 16-17，区内地温梯度小于 3/100m，无地热异常，属地温正常区。本矿及相邻在生产过程中未发生过冲击地压危害。属地压正常区。三、煤质及工业用途评价1、物理性质和煤岩特征二采区煤层总体物理性质为黑色，沥青光泽，玻璃光泽，贝壳状断口，宏观煤类型为半亮、光亮型，变质阶段为中等变质阶段，上部煤层变质程度较低于下部煤层。9 号煤层：黑色半亮型、光亮型、碎块状、沥青玻璃光泽。10 号煤层：黑色半亮型、光亮型、块状、碎块状、沥青玻璃光泽，结构复杂。11 号煤层：色半亮，光亮型，夹镜煤及暗煤条带。碎块状，沥青光泽。2、化学性质和工艺性能二采区内 2、4 号煤层已基本开采殆尽。据本矿钻孔资料及井下采样检测结果，结合二采区东部圪台煤质资料，2 、4 、9、10 号煤层主要煤质指标及其变化范围如下。9 号煤层：水分(Mad)：原煤 0.13% -0.70%，平均 0.51%；浮煤 0.32%-0.60%；平均 0.51%；灰分(Ad) ：原煤 8.37%-31.08%，平均 17.07%；浮煤 3.88%-15.90%；平均 7.10%；挥发分(Vdaf)：原煤 21.03%-29.31%，平均 25.62%；浮煤 19.12%-26.96%，平均 23.10%；全硫(St，d)：原煤 1.89%-4.11%,平均 2.90%；浮煤 1.48%-2.55%，平均 2.70%；胶质层指数： Y 值 15.00-20.00mm，平均 17.50mm；高位发热量(Qgr，d)：原煤 24.05-32.84MJ/kg，平均 29.43 MJ/kg；浮煤 30.31-34.35MJ/kg，平均 33.28 MJ/kg；粘结指数(GR.I) ：浮煤 60-94；焦渣特征(CRC)：6-7体积曲线：之字型。9 号煤为特低灰、高灰、中高硫-高硫焦煤(JM)。10 号煤：水分(Mad)：原煤 0.44-0.61%，平均 0.54%；浮煤 0.32%-0.67%，平均 0.46%；灰分(Ad) ：原煤 15.59%-41.55%，平均 29.20%；浮煤 4.63%-9.91%，平均 6.49%；挥发分(Vdaf)：原煤 16.44%-29.96%，平均 25.76%；浮煤 20.00%-28.00%，平均 23.31%；全硫(St，d)：原煤 1.46%-5.29%，平均 3.61%；浮煤 1.65%-2.53%，平均 2.00%；胶质层指数： Y 值 16.00-32.00mm；高位发热量(Qgr，d)：原煤 19.25-30.26MJ/kg，平均 24.27 MJ/kg；浮煤 32.05-34.56MJ/kg，平均 33.63 MJ/kg；焦渣特征(CRC)：5-6 ；粘结指数(GR.I) ：浮煤 75-99；体积曲线：之山混合型。10 号煤为特低灰-中灰、中高