《采矿学》课程设计-曹庄矿1.5Mta新井设计【全套图纸】 .pdf

中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 1 页 1 矿井概述及井田地质特征 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 矿区概况 1.1.1 矿区地理交通位置矿区地理交通位置 曹庄煤矿位于泰安市以西，肥城市(原肥城县)境内。 曹庄煤矿距肥城市(原肥城县）新 址约 8.5 km，泰湖铁路横贯矿区南部，肥城车站东距京沪线泰山车站 32 km；北距省城济 南 103 km；南距兖州 117 km，均有铁路、公路相通；西由泰平公路及泰临公路经黄河大 桥可直通京九线聊城站及河南省，交通十分便利。如图 1.1 所示。 图图 1- 1 曹庄煤矿交通示意图曹庄煤矿交通示意图 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 2 页 1.1.2 地形、地貌地形、地貌 曹庄井田位于肥城矿区中部，东邻杨庄井田，向西依次为大封、陶阳、白庄、查庄、 国庄井田。区域为一四面中低山环绕，向西南开口的盆地地形，四周出露的中低山，高程 为+300+522 m，为盆地的自然分水岭。盆地中部为第四系覆盖的平原地貌，绝对高程为 +70+120 m，地势由东向西南方向倾斜。曹庄井田处在北部山麓与平原过渡带，地势北 高南低，绝对高程 +102+142 m。 1.1.3 河流及水系河流及水系 煤田南部康王河由东流向西南汇入汶河，境内主要有四条季节性河流，即月庄河、仪 仙河、马庄河、尚古庄河由北而南流入康王河。 1.1.4 气象及地震气象及地震 本区地处暖温带半湿润季风性气候区，四季明显，春夏两季多东南风；秋冬两季多北 风，历年最大风速 19 m/s。历年(19581990)平均降水量为 662.46 mm；(19912001)平均 降水量 673.9 mm，年平均蒸发量 90 年前为 1846 mm，(1990 年2001 年)为 1673 mm。全 年 52%的降水都集中在 78 月份，统计资料表明 1978 年降雨量最大，为 972.7 mm，7 月 份最大降雨量达 567.0 mm。为近百年未遇特大洪水，水位高于河床 2.9 m(东二铁路桥下河 床) 。历年极端气温- 20+39.6 c，历年平均气温(19862001)为 14.3 ，年平均最高 气温为 14.6 。区内气温呈历年增高变化趋势，由 1986 年平均气温 12.53 增至 2001 年的 14.04 ，春秋两季昼夜温差变化较大。 根据国家地震局和建设部震发办1992160 号文“关于发布中国地震烈度区划图 (1990)和中国地震烈度区划图(1990)使用规定的通知” ，山东泰安地区的地震烈度为 6 度。 1.1.5 本区经济状况本区经济状况 本矿区内有村办窑厂等小型企业，农业生产较为发达。劳动力充足，可通过招募合同 制工人或临时工解决。矿区附近 20 km 范围内有水泥厂、砖瓦厂、沙厂、料石加工厂；木 材可在泰安大量采购。 1.1.6 水源及电源水源及电源 本矿的工业和生活用水水源均为奥灰水。以第四系潜水作为供水水源。 (1)宿舍区生活供水 宿舍区供水水源是奥灰水(1#水井和 3#水井)。原始水位标高在+62+63 m 左右。 在井下施工水源井一眼， 供水管路由井下经副井井筒到地面， 一部分供工业广场用水， 一部分反压井下供井下防尘用水。 (2)供水水源水质 矿井生产及生活区用水均为奥灰水，水质符合国家饮用水卫生标准。 (3)供电系统 本矿井工业广场内现有新 35 kv 变电所一座，6 kv 老变电所一座。新 35 kv 变电所电 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 3 页 源一路来自肥城 110 kv 变电站，线路长度 3.1 km，导线型号为 lgj- 95，简称肥曹线；另 一回路由杨庄矿 35kv 变电所转供，简称曹杨线，导线型号为 lgj- 95，线路长度 1.9 km， 该变电站留有备用进线位置一个。 老变电所现为 6 kv 变电站， 供电电源引自新变电所 6 kv 母线。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田地质构造井田地质构造 曹庄井田位于山东省泰安市肥城煤田东部，为一以断层为主的单斜构造。地层大致倾 向北，倾角 0 40，一般 515。 地层： 本井田地层由老到新分别叙述如下: (1) 二迭系(p) 厚 444.04 m，下二迭统下部山西组为主要含煤地层。 下二迭统山西组 厚 93.98 m，为主要含煤地层，含煤四层，主要岩性以过渡性砂岩、粉砂岩为主，有 少量粘土岩，含芦木、轮叶、鳞木、翅羊齿、苛达木、线银杏、蕉羽叶、楔叶等植物化石。 顶部以老 1 煤层之上砂岩与下石盒子组接触，底部以 4 煤层之下砂岩与太原组接触，可采 煤层有 1、3 层。3 煤层为厚煤层，在井田内赋存稳定，厚度变化不大，与其它煤层对比容 易，本身即具标志意义，可作为标志层。 下二迭统下石盒子组 厚 62.06 m，主要岩性为紫灰、灰、灰绿色的粉砂岩为主，中下部夹有灰白色中厚层、 中粗粒砂岩一三层，不稳定，以石英长石为主，下部夹有一层赋存不稳定的薄层煤线或 炭质页岩。 上二迭统上石盒子组(p2 ) 厚 288 m，上部受到剥蚀，主要岩性为杂色粉砂岩、泥岩等，夹有不稳定的不纯的铝 质岩以及中厚至厚层中粗粒石英长石砂岩， 底部以一层厚度变化较大的砂砾岩(有时为含砾 粗砂岩)与下石盒子组分界。 二迭纪后经受印支、燕山运动，使二迭系地层与上覆第四系呈不整合接触。 (2) 第四系(q) 平均厚度为 62.4 m，两极厚度 22.2127.0 m，南薄北厚，在靠近井田北部边界处厚度 在 84.5127.0m 之间，岩性主要为砂质粘土和粘土砂砾层。上部有一二层含水砂层与砂 质粘土层交替成层，不稳定，含水砂层单层厚度为 0.911.8 m。底部以不透水或微弱透水 的砂质粘土层为主，有时为粘土砂砾层，厚度为 4.192.7 m，平均为 27.2 m。 本井田内地层对比根据标志层及地层接触关系确定，地层划分对比正确。本井田内含 煤地层为石炭二迭系。下二迭统的山西组与上石炭统的太原组为上、下两个含煤组，总厚 度 248.70 m，为近海型煤系。含煤十六层，可采煤层有 1、3、6、7、8、9、102、11 等八 个煤层，其中 3 煤层为厚煤层，其它各层煤为薄至中厚煤层。综合柱状图如图 1- 2 所示。 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 4 页 构造： 地层走向近东西，至井田西深部向北弯转，倾向亦由北变东，形成倾伏向斜构造。井 田东部以 f23 断层为边界与杨庄矿分界。北部以 f2 号断层构成井田的控制边界。中部有 cf1 断层。 褶曲： 由于北部边界断层 f2 牵引所致，井田西深部地层走向弯转约 90 ，形成一个不对称 的倾伏向斜。 其枢纽方向与 f2 断层走向大致平行。 轴部地层倾角较小， 一般为 510 ； 靠近 f2 断层一翼的地层倾角逐渐增大至 40。据揭露资料：褶曲轴部小断层及裂隙发育， 且走向与褶曲轴迹线大致平行或成小角度斜交，地应力较大。 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 5 页 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 6 页 断层： 本井田构造复杂程度属较简单。东部断层纵横切割，构造较复杂；西部构造相对较简 单。井田内落差大于 5 m 的断层有 3 条，对采区的正常划分有一定影响。井田内主要 断层按其走向的延展方向， 大体可分为三组： 一组为北东 840； 另一组为北西 10 40；其次是近走向断层。倾向断层及斜交断层较为发育，走向断层稀疏。从断层的形态 上看，倾向断层及与地层走向夹角较大的斜交断层，一般走向平直，延伸距离长，切割较 深；走向断层走向多呈弧线状，倾角较小，延伸距离短，切割较浅。断层两盘的相对位移 规律： 走向断层多为南升北降， 倾向断层及与地层走向夹角较大的斜交断层多为东升西降。 大部分断层的断层面特征表现为水平擦痕，只有北东方向的低角度逆断层表现为垂直擦 痕。 f2 号断层：为井田北部的边界断层，正断层。落差 200700 m，北升南降。走向北 东 50左右，倾角 7190，局部为逆断层。该断层北盘为奥陶系石灰岩，与井田煤 系地层对口。由曹 26 钻孔在 7 煤层以下穿过，由曹 52 钻孔控制，并在上组煤巷道中多处 打钻穿过。据现有资料综合分析：曹 26 以西对 f2 断层的控制精度较高；以东的位置及产 状等还需进一步证实。 f23 断层：为本井田东部边界断层，正断层。落差 20120 m，由浅向深增大。走向 北西 1040，倾角 75 81。为一东升西降的倾向断层。经杨庄井田上组煤巷道 多处揭露。受矿 13、杨 71- 1、矿 12 等钻孔控制。属已查明断层。 cf1 号断层：正断层，落差 052 m。走向近东西，倾角 4783。断层带宽 0.5 1.1 m， 为断层角砾岩及糜棱岩。 是一南升北降的压性走向断层。 该断层仅展布在上组煤中。 水文地质： 肥城煤田位于“肥城断陷单斜自流水盆地”的北侧，四周为泰山系花岗片麻岩及寒武、 奥陶系石灰岩构成的中低山，山脊为盆地的天然分水岭。大气降水一部分渗入第四系潜水 含水层，一部分汇入康王河，由东向西南迳流；另一部分由煤田东、南、西部山区出露的 奥陶系石灰岩溶隙中进入自流水盆地内，地下水与地表水迳流方向基本一致，从西南口泄 出。其补给、迳流、排泄为一完整独立的地下水系统，丰水期为 79 月，地下水高水位 期在 82 月；枯水期在 26 月，地下水低水位期在 37 月，正常情况下，五灰水位随 奥灰同步同幅升降。曹庄井田位于煤田东部上游迳流区及滞水区中，井田内有四条季节性 小河，由北向南流，注入康王河，最高洪水位高于河床底 2.9 m，水流方向均与煤层及各 含水层露头走向垂直；除此之外，还有因回采塌陷造成的地面积水。因受第四系底部粘土 层的阻隔，所有地表水与煤系各含水层均无水力联系，对矿井的开采无影响。 含水层： 第四系含水层 第四系厚 22.2127 m，平均 62.4 m，南薄北厚，上部为 12 层含水砂层与粘土层交 互成层，单层总厚度 0.911.78 m，透镜状，不连续，q=0.5 l/s.m，含水性中等，水位标 高为+100+120 m，水质为重碳酸.氯- - 钠.钙型，矿化度 0.17 g/l；第四系下部普遍发育一 层隔水性良好的砂质粘土层、粘土砂砾层，总厚度 4.192.7 m，平均 27.2 m，使第四系潜 水与基岩含水层隔离。 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 7 页 山西组 3 煤层顶板砂岩 以中砂岩为主， 厚度5.8324.55 m， 平均13.87 m， 含孔隙裂隙水， 属弱含水层， q=0.09 0.16 l/s.m， k=0.71.23 m/d， 水位标高为+103.3 m，水质类型重碳酸。氯- - 钠.钙型，矿 化度 0.5 g/l 左右该含水层易于疏干， 开采过程中， 仅有少量的顶板淋水， 不影响矿井生产。 上石炭统太原组第一层石灰岩(一灰) 厚 1.652.64 m，平均 2.06 m，浅部裂隙尚发育，深部不发育，属弱含水层 q=0.011 l/s.m，k=0.69 m/d，水位标高为+104.6 m，重碳酸- - 钙.镁型，矿化度 0.4 g/l 左右。厚度较 薄，静储量有限，且与深部强含水层无水力联系，现已疏干。 上石炭统太原组第二层石灰岩(二灰) 为 6 煤层顶板，厚度 1.13.05 m，平均 2.27 m，浅部裂隙溶洞较发育，含水性深部较 浅部弱。属弱含水层， q0.00270.13 l/s.m，k=0.1448.8 m/d；水位标高为+99.3 m， 重碳酸- - 钠.钙型，矿化度 0.4 g/l 左右。因厚度较薄，静储量有限，且与深部各含水层无水 力联系， 现已疏干，对矿井生产无影响。 上石炭统太原组第四层石灰岩(四灰) 为 8 煤层直接顶板， 厚度 3.628.6 m， 平均 5.37 m， 属中等含水层， q=0.00060.817 l/s.m，k=015.896 m/d，水位标高为+98.27 m，水质为重碳酸- - 钠.钙型，矿化度 0.28 0.36 g/l。 四灰岩溶发育规律浅部较强深部较弱，大体上可分三个水平带： - 50 m 以上为裂隙溶 洞带， q0.790.813 l/s.m， k=3.715.896 m/d； - 50- 300 m 水平为裂隙带， q=0.0006 0.002 l/s.m，k=0.010.03 m/d； - 300 水平以下为微裂隙带，大部分钻孔冲洗液无漏失现 象。因四灰与强含水层无水力联系，故以静储量为主，而四灰本身厚度较薄，静储量不大， 易于疏干。 上石炭统太原组 9 煤层顶板泥灰岩 9 煤层顶板泥灰岩，沉积极不稳定，井田内仅局部赋存，含裂隙水，属弱含水层。泥 灰本身厚度较薄且分布范围小，故静水储量小，但因局部地段通过构造与五灰导通，补给 泥灰岩。 太原组 11 煤层顶板无名灰岩 厚 01.47 m，平均 0.95 m，上距 102 煤层平均 7.91 m。经井下打钻揭露，无名灰水 量较小， 一般为 010 m3/h，水质为重碳酸- - 钙.镁.钾钠型。 中石炭统本溪组第五层灰岩(五灰，又名徐家庄石灰岩) 五灰厚度 6.0512.68 m，平均 10.7 m，沉积稳定，含承压溶隙水，富水性强，且通过 构造与下伏奥陶系石灰岩水力联系密切，补给水源充沛，属强含水层，水位标高为 61.3 61.6 m， 水质为重碳碳酸- - - 钙.镁型， 矿化度 0.280.36 g/l。 五灰单位涌水量为 q0.0027 47.78 l/（s.m） ，k0.03336.97 m/d。 奥灰 奥灰厚800 m， 为强含水层， 上距五灰平均15.25 m， 单位涌水量q=0.076101.01 l/s.m， k=0.20640.28 m/d，水位为+62.35 m，水质属重碳酸- - - 钙. 镁型，矿化度 0.27 g/l。按岩 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 8 页 石性质及岩溶特征， 奥灰由下而上划分为 11 个含水段。奥灰顶部溶洞发育，多被黄泥充 填，在奥灰顶部以下 65 m 及 275 m 左右为两个富水层段。奥灰在煤田以外山区有大面积 出露，面积约 260 km2，广泛接受大气降水的补给。补给量充沛，在构造裂隙发育地段， 发育垂向裂隙补给通道，断层落差较大时可使五、奥灰间距减小，甚至对口接触，奥灰与 五灰水力联系密切，为五灰补给水源。 井田主要含水层有：第四系含水砂层及砂砾层，山西组 3 煤层顶板砂岩，太原组第一、 二、四层灰岩，9 煤层顶板泥灰岩及 11 煤层顶板无名灰，本溪组徐家庄灰岩(五灰)，奥陶 系石灰岩(奥灰)。 井田隔水边界及隔水层： (1)井田隔水边界： 北部以 f2 断层煤柱线为界，西部以 f2- 1 断层为界，东部以 f23 断层为界，南部至五 灰隐伏露头为界，四周无侧向补给。 (2)隔水层： 曹庄井田煤地层属于华北石炭二迭系含煤建造， 为相对独立的水文地质单元， 位于 “肥 城断陷单斜自流盆地”东部上游径流区及滞水区中，基岩顶部为第四系覆盖的表土层，平 均厚 62.4 m，该层下部普遍发育一层隔水性能良好的砂质粘土层和粘土砂砾层，平均厚度 27.2 m，为矿井第四系潜水与基岩主要的隔水层。 井田内含煤地层中各含水层之间多为粘土岩、粉砂岩组成的隔水层，正常块段内在不 受构造影响、钻孔联通及采动破坏底板隔水层厚度时，在垂向上水力联系不密切，在构造 破坏地段，形成奥灰补给五灰的通道，水力联系密切。 1.2.2 其他有益矿物其他有益矿物 铝土矿： b 层铝土，一般厚 45 m，但其质不纯，含砂量太高，埋藏太深，距煤层太远，故无 经济价值。g 层铝土含泥质或铁质太多，亦无经济价值。 粘土： 102煤层底板有一层泥岩，通常厚 24 m，较稳定，距煤层近，但含砂质，是否可作 耐火材料，需进一步化验。 本井田内煤中伴生元素有镓、锗、钒。镓含量 0.00170.0098%，太原组的 7、8、9、 102、 11 煤层的平均镓含量为 0.0030.005%， 一般都能达到工业品位 30 g/t(0.003%)的要求， 但由于采点少，不能圈定矿体和计算储量。锗含量除个别煤层、个别点达到 10 ppm/g 以上 外，绝大部分含量都很低；钒的含量为 0.00040.043%，平均含量在 0.010.029%之间的 煤层有 7、9、102、11 层， 其它煤层在 0.005%以下。 1.3 煤层特征煤层特征 1.3.1 煤层煤层 本井田含煤地层为二迭系山西组及石炭系太原组，总厚 248.70 m。含煤十五层，总厚 18.04 m，含煤系数 7.25%。可采煤层有八层，总厚 13.89 m。山西组厚 93.98 m，含煤 4 层， 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 9 页 可采(含局部可采)煤层有 1 层，即 3 层，厚 5.4m；太原组厚 154.72 m，含煤 12 层，可采(含 局部可采)煤层有 4 层，即 8、9、102、11 层，厚 6.53 m。 根据不同的含煤地层，将可采煤层分为两组，山西组(1、3 层)为上组煤，太原组(6、7、 8、9、102、11 层) 为下组煤。山西组的 1、3 煤层间距为 19.22 m，位于煤系最上部；3 煤 层至太原组的 6 煤层间距为 129.38 m； 太原组的 6、 7、 8、 9、 102、 11 煤层各层间距在 2.48 32.56 m 之间。 列入到能利用储量内的煤层有 3、7、8、9、102等五层。由于 1 和 6 煤层局部可采， 11 煤层距强含水层第五层石灰岩仅 9.02 m，严重受水威胁，且局部可采，因而这三层煤列 入暂不能利用储量。 (1)、可采煤层 3 煤层：厚 4.596.40m，平均 5.4m，属稳定厚煤层，结构较复杂，含夹石一四层， 煤层上部含一层 0.02m 的黄铁矿化粉砂岩夹石，赋存稳定，可作为标志层进行对比，下部 普遍有一层 0.072.61m 的粘土岩或粉砂岩夹石，局部夹石厚度超过 0.7m 时，可将 3 煤层 夹石以下作为一个独立分层，即 32 层。32 层厚 0.491.26m，仅井田西部有一小范围局部 达到可采厚度，形不成回采块段。直接顶为粉砂岩，节理发育。局部受古河流冲刷，粉砂 岩变薄尖灭，致使老顶中砂岩或细砂岩、互层与煤层直接接触。底板为粉砂岩，上部为薄 层粘土岩。3 煤层下距 6 煤层 129.38m。 8 煤层：厚 1.032.44m，平均 1.78m，属稳定中厚煤层。结构简单，在煤层上部含一 层炭质细砂岩或粉砂岩夹石，夹石一般厚 0.050.44m，个别孔达到 0.62m(东补 97 号孔)， 赋存较稳定。直接顶为第四层石灰岩(简称四灰)，坚硬，裂隙发育。四灰底部层理呈透镜 状，层理面夹有煤线及泥岩，构成复合顶板(即二合顶)，大面积悬露易冒落。底板为细砂 岩或中砂岩，其顶部为薄层粘土岩；局部底板为粉砂岩。8 煤层下距 9 煤层 13.57m。 9 煤层：厚 0.882.24m，平均 1.36m，属稳定中厚煤层。结构简单，局部地段煤层中 部含有一层不连续的炭质粉砂岩夹石，厚 0.050.34m。直接顶为深灰色粉砂岩，质细、 性脆，节理发育，强度较低。局部煤层顶板为泥质灰岩。底板为粉砂岩，强度较低。9 煤 层下距 10- 2 煤层 2.48m。 10- 2 煤层： 厚 0.902.50m， 平均 1.96m， 属稳定中厚煤层， 结构简单， 局部煤层含 1 2 层粘土岩夹石，夹石分布无规律，夹石一般厚 0.030.68 m，局部达到 1.141.3m（曹 58、东补 83） ，使夹石以下煤层形成自然分层（煤 10- 3） 。直接顶为薄层煤（即 10- 1 煤层， 厚 00.83 m） 、岩构成的复合顶，层理、节理发育，易破碎，强度低。底板为灰白色粘土 岩，塑性强，遇水易软化膨胀，强度低。10- 2 煤层下距 11 煤层 8.86m。 11 煤层：厚 0.351.14 m，平均 0.74 m，属极不稳定薄煤层，结构简单，一般不含夹 石。顶板为石灰岩或泥灰岩（简称无名灰） ，局部为粘土岩或粉砂岩。底板为粉砂岩或粘 土岩。 经过原勘探及生产补勘，各可采煤层已基本控制。3、7、8、9、102 等 5 个煤层为稳 定煤层，全区可采。1 煤层为较稳定煤层，经钻孔及巷道揭露，局部范围煤厚小于可采厚 度 0.7m，局部可采。6 煤层为极不稳定煤层，只有个别钻孔达到最低可采厚度，局部可采。 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 10 页 表表 1- 1 煤层赋存特征表煤层赋存特征表 煤 层 名 称 煤层厚度 （m） 小大 平均 煤层结构 煤层采用厚度 （m） 小大 平均 稳定程度 煤层距离 （m） 夹石厚度 夹石层数 复杂 性 km r% 评定 1 0.641.41 0.94（43） 简单 0.641.41 0.94（43） 0.93 19 较稳定 9.2125.02 19.22 3 4.596.90 5.32 简单 4.596.90 5.32 1 15 稳定 118.8145.8 129.38 6 00.85 0.51（55） 复杂 00.85 0.51（55） 0.18 41 极不稳定 7.0618.01 10.4 7 0.831.59 1.18（56） 0.050.29 12 复杂 0.681.38 1.04（56） 0.98 17 稳定 25.2843.7 32.56 8 1.032.44 1.78（58） 0.10.62 1 复杂 0.972.44 1.64（58） 1 18 稳定 8.7618.07 13.57 9 0.882.24 1.36（69） 0.040.34 1 简单 0.882.24 1.33（69） 1 17 稳定 1.703.3 2.48 102 0.902.50 1.96（69） 0.031.3 12 复杂 0.902.30 1.88（69） 1 15 稳定 4.212.8 8.86 11 0.351.14 0.74（29） 0.1 1 简单 0.351.14 0.74（29） 0.59 33 极不稳定 1.3.2 可采煤层顶底板可采煤层顶底板 (1)第 1 煤层 上覆浅灰色粉砂岩老顶，两极厚 010.22 m，平均 5.7 m，节理发育，f=4，局部受古 河流冲刷，粉砂岩变薄尖灭，被中砂岩或细砂岩、互层取代，致使老顶中砂岩或细砂岩、 互层与煤层直接接触。上部老顶中砂岩或细砂岩、互层厚 07.66 m， 较坚硬，f=6。底板 为泥质胶结粉砂岩，平均厚 4.62 m，f=4，上部为灰白色粘土岩，厚 0.812.72 m，f=3， 其下是中砂岩、粉砂岩。 (2)第 3 煤层 煤层上覆岩层无直接顶，直接与煤层连接的为粉砂岩老顶， 厚 018.17 m，平均 4.46 m，节理发育，f=4。局部受古河流冲刷，粉砂岩变薄尖灭，被中砂岩或细砂岩、互层所取 代。 上部老顶中砂岩或细砂岩、 互层厚 019.52 m， 沉积不稳定。 其中中砂岩平均 10.41 m， 细砂岩平均 4.62 m。中砂岩与细砂岩较坚硬，f=6；互层 f=56。底板为粉砂岩，平均厚 4.32 m，f=34，上部含薄层粘土岩，厚 0.62.56 m，f=3，以下为中砂岩、粉砂岩或互层。 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 11 页 (3)第 6 煤层 顶板为第二层石灰岩(简称二灰)，厚 1.103.05 m，平均厚 2.27 m，f=8。底板为砂粉 互层，局部为细砂岩或中砂岩，平均厚 2.11 m，f=46，以下为深灰色粉砂岩，即 7 煤层 的顶板， 平均厚 8.29 m，f=34。 (4)第 7 煤层 伪顶为炭质页岩，厚 0.10.2 m，易垮落，强度低，f=2；直接顶为深灰色粉砂岩，厚 4.0717.55 m，平均厚 8.29 m，质细、性脆，节理发育，强度较低，f=34。底板为互层 或细砂岩，厚 0.808.55 m， 平均 5 m，强度较低，f=34；其下是粉砂岩。局部粉砂岩 与煤层直接接触，粉砂岩厚 1.2927.08 m，f=34。 (5)第 8 煤层 直接顶为第四层石灰岩(简称四灰)，厚 3.628.62 m，平均厚 5.37 m，四灰坚硬，裂隙 发育，f=8。四灰底部层理呈透镜状，层理面夹有煤线及泥岩，构成复合顶板(即二合顶)， 厚约 02 m，大面积悬露易冒落。底板为细砂岩或中砂岩，其顶部为薄层粘土岩，底部过 渡为砂粉互层。细砂岩或中砂岩厚 1.28.89 m，平均 6.39 m，较坚硬，f=56；局部底板 为粉砂岩，厚 0.7715.75 m，f=34。 (6)第 9 煤层 上覆深灰色粉砂岩老顶，厚 1.2715.75 m，平均 7.18 m，质细、性脆，节理发育，强 度较低，f=34。局部煤层顶板赋存一层厚 02.69 m 的泥质灰岩，裂隙发育，强度随厚 度有变化，一般小于 0.6 m 的含泥质较多，f=34；大于 0.6 m 的含泥质较少，f=68。底 板为粉砂岩，厚 0.101.79 m，平均 0.91 m，强度较低，f=34。 (7)第 102煤层 直接顶为薄层煤(即 101煤层，厚 00.83 m)、岩构成的复合顶，厚 2.48 m，层理、节 理发育，易破碎，强度低，f=3。底板为灰白色粘土岩，厚 0.989.07 m，平均 2.85 m，塑 性大，遇水易软化膨胀，强度低，f=3。 (8)第 11 煤层 顶板为赋存不稳定的石灰岩或泥灰岩 （简称无名灰） ， 厚 01.47 m， 平均 0.95 m， f=8； 局部为粘土岩或粉砂岩，厚 03.07 m，f=34。底板为粉砂岩或粘土岩，厚 1.878.53 m， 平均 6.39 m，f=34。 1.3.3 煤质煤质 (1)煤质特征 本井田煤多为中灰分煤和低灰分煤。 煤的焦油产率颇高，按其等级属富油和高油，但煤的粘结性较强，对低温干馏不利。 煤的结焦性尚佳，能获得较多的大粒度焦块，唯机械强度较差是其缺点。 太原组煤层有很高的硫分，且脱硫困难，严重影响煤的利用。1、3 及 11 煤层可作炼 焦配煤，太原组其它煤层可以其少量与多量的低硫煤配合炼焦。各煤层也可以在外热式炉 中进行低温干馏。各煤层均可作动力用煤。 本井田各煤层煤质特征见表 1- 2 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 12 页 表表 1- 2 煤质特征表煤质特征表 煤 层 名 称 煤层厚度（m） 小大 平均 煤层结构 煤层采用厚度（m） 小大 平均 稳定程度 煤层距离 （m） 夹石厚度 夹石层数 复杂 性 km r% 评定 1 0.50.8 0.64（43） 简单 0.50.8 0.64（43） 0.93 19 较稳定 9.2125.02 19.22 3 3.56.90 5.4 简单 3.56.90 5.4 1 15 稳定 0.641.41 0.94（43） 3.597.40 5.42（52） 0.022.61 14 3.597.40 5.08（52） 118.8145.8 129.38 6 0.20.85 0.51（55） 复杂 0.20.85 0.51（55） 0.18 41 极不稳定 118.8145.8 129.38 00.85 0.51（55） 00.85 0.51（55） 7.0618.01 10.4 7 0.30.65 0.48（56） 0.050.29 1 复杂 0.30.65 0.48（56） 0.98 17 稳定 7.0618.01 10.4 0.831.59 1.18（56） 0.050.29 12 0.681.38 1.04（56） 25.2843.7 32.56 8 0.32.44 0.47（58） 0.10.32 1 复杂 0.972.44 0.47（58） 1 18 稳定 25.2843.7 32.56 1.032.44 1.78（58） 0.10.62 1 0.972.44 1.64（58） 8.7618.07 13.57 9 0.40.6 0.53（69） 0.040.24 1 简单 0.40.6 0.53（69） 1 17 稳定 8.7618.07 13.57 0.882.24 1.36（69） 0.040.34 1 0.882.24 1.33（69） 1.703.3 2.48 102 0.30.4 0.36（69） 0.030.2 12 复杂 0.30.4 0.36（69） 1 15 稳定 1.703.3 2.48 0.902.50 1.96（69） 0.031.3 12 0.902.30 1.88（69） 4.212.8 8.86 11 0.330.8 0.54（29） 0.1 1 简单 0.330.8 0.54（29） 0.59 33 极不稳定 4.212.8 8.86 1、 3、6、7、8、9、102煤层的水分(mt、mad) 、灰分(ad)、挥发分(vdaf)、全硫量(st.d)、 发热量(qb.ad)及粘结指数(g)为生产时期煤层煤质分析化验结果， 其它煤质分析化验结果和 6、11 煤层的煤质分析化验结果无新资料，仍采用精查地质报告煤芯煤样分析化验结果)， 现综合叙述如下： 水分 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 13 页 1、7、8、9、102煤层的水分(mt)平均为 2.9%(8 层)4.4%(7 层)，3 煤层水分(mad)(无 全水分(mt)资料)，平均 1.4%，6 层和 11 层水分(mad)分别平均 1.4%、1.7%。 灰分 灰分产率在 5.0538.46%之间，以 7 煤层最高，其次为 8 煤层。灰分产率与煤岩组分 及煤层结构的复杂程度有关，以太原组煤层结构为例，7 煤层的丝质组物质含量较高，灰 分也高，6 煤层与 7 煤层丝质组物质含量相似， 6 煤层结构简单不含夹石，7 煤层结构复 杂含一层夹石，因而 7 煤层灰分比 6 煤层高。煤的灰分等级多为中灰分和低灰分。主要煤 层各级灰分所占比例见表 1- 3。 表表 1- 3 主要煤层各级灰分所占比例主要煤层各级灰分所占比例 级别 1 层 3 层 7 层 8 层 9 层 102 层 煤层 低灰分煤 (%) 42 51 62 48 19 中灰分煤 (%) 48 43 72 28 44 65 高灰分煤 (%) 10 6 28 10 8 16 灰分化学成分，以 sio2为主，al2o3次之，二者占灰分总量的 60%以上，山西组煤层 高达 80%以上。fe2o3的含量情况：山西组煤层一般含量在 5%以下，稳定少变，太原组煤 层含量较高，不稳定， 变化大，由 1.7542.28%，平均含量以 9 煤层最高。fe2o3的含量 与煤中硫分含量基本一致，在同一层煤中此规律尤为明显，以 9 煤层和 102煤层为例。 cao 的含量较高但不稳定，高者达 15%，低者小于 0.5%，各煤层中以 6 层为最高。 cao 的含量似于煤层顶板有关， 6 煤层和 8 煤层顶板为石灰岩， cao 的含量高于其它煤层。 mgo 的含量不高，一般小于 1%，so3只在个别地点有较高的含量。 灰分的可熔性：山西组煤灰熔点(st)为 12851500 ，均为高熔点灰分；太原组煤 灰熔点(st)为 11951380 ，其中 7 煤层与 8 煤层为中熔点灰分至高熔点灰分，6、9、 102、11 煤层为高熔点灰分。可熔点与 al2o3和 fe2o3的含量密切相关， 一般随 al2o3含量 增大，灰熔点相应增高，随 fe2o3的含量增大，灰熔点相应降低。 元素成分 元素含量介于气煤和肥煤之间。碳化程度，自上而下略有增高，在增高的过程中稍有 波动。以基准物元素组成为准，分述如下： co 含量：在 83.4588.76%之间，9 煤层、102煤层、11 煤层平均含量较高在 86.4% 左右，7 煤层和 8 煤层平均含量接近 86%，3 层和 6 层在 85%左右。 ho 含量：太原组煤层等于或接近 6%；山西组煤层和太原组的 11 煤层在 5.5%左右。 氢含量与焦油产率(tar.ad)基本上是相适应的。 no 含量：平均在 1.181.62%之间，1 煤层至 7 煤层呈递增趋势，7 煤层往下大致呈 下降趋势。 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 14 页 o 含量：为 3.659.48%，各层煤平均含量在 6.26%(9 层)8.05%(3 层)之间。 碳氢比，在 1316 之间，通常为 15。 发热量 发热量(qb.ad)由 19.4830.68 mj/kg。平均发热量以 6 煤层为最高，11 煤层次之，7 煤层和 8 煤层最低。煤的发热量与灰分有关，7 煤层的灰分最高，发热量最低。 挥发分、粘结性和工业牌号 深成变质作用在本井田内无显著表现。从挥发分来看， 各煤层不是自上而下有规律 的递减，而是上、下低，中间高。山西组煤层平均 39%；最低部太原组 11 煤层平均 37%； 太原组其它煤层平均在 4143%之间，以 6 煤层为最高。从煤的粘结性方面看，粘结指数 (g)(1、3、6、11 煤层无粘结指数资料) 太原组煤层平均为 91(102层)99%(8 层)。胶质层 厚度(y)以 8 煤层为最厚，平均 32 mm，以 8 煤层为界，往上和往下 y 值依次递减。 煤的挥发分高低和粘结性强弱主要取决于煤岩组分。 山西组煤层镜质组物质较少， 挥 发分低，粘结性也差；太原组煤层镜质组物质多，挥发分高，粘结性强；在太原组中，6 层、7 层和 102煤层丝质组物质较多，粘结性较弱，挥发分通常也较低；102煤层下部丝质 组物质比上部多，挥发分低于上部，粘结性弱于上部。上述规律也有例外，如 11 煤层，煤 岩组分与太原组其它煤层无甚差异，但挥发分却较低，煤种属于气煤。 工业牌号：山西组的 1、3 煤层和太原组的 6、7、11 煤层属于气煤，太原组的 8、9、 102煤层为肥煤。 低温干馏焦油产率 本井田煤的低温干馏焦油产率(tar.ad)很高，1 层、3 层、7 层、102层及 11 煤层平均在 11%左右，为富油煤；8 层、9 层平均在 15%左右，6 煤层最高，平均达 16.52%，上述三层 为高油煤。煤的焦油产率气煤低些，肥煤高些。焦油产率与元素组分的关系不明显，与煤 岩组分的关系较密切。如太原组煤层氢含量大致相等，8 煤层与 9 煤层镜质组物质较多，7 煤层与 102煤层丝质组物质较多，因此 8 煤层、9 煤层焦油产率高于 7 煤层与 102煤层；6 煤层丝质组物质虽较多，但因稳定组物质高于其它煤层，焦油产率相应最高。 (2)煤的成因和煤岩特征 下二迭统山西组为内陆型煤田，煤的成因类型以腐植煤为主，泥炭聚积环境以氧化较 强烈的“干”沼泽相为主，含有大量的不透明和半透明基质及丝炭，形成了以半暗型煤为 主的煤层。3 煤层泥炭沼泽有的积水较深，还原情况较好，出现了一至二层厚达数分米的 半亮型煤。山西组煤在本井田内无煤岩资料，可参阅肥城煤田各有关地质报告。 上石炭统太原组为近海型煤田，特点是煤层层数多，厚度较薄，结构复杂。煤的成因 类型以腐植煤为主，聚煤环境以还原环境为主，即在气流不畅的覆水沼泽内聚集而成，形 成了以半亮型煤为主要类型的煤层，有的聚煤泥炭沼泽或泥炭沼泽的个别地点，较长时间 漫出水面，接受较强烈的氧化，使丝炭化组物质增加到相当多的数量，形成了半暗型的煤。 在本组内并可见到混合型的煤呈薄层状或透镜体夹于腐植煤煤层中。 兹将煤岩鉴定结果综述如下： 组成物质：a、镜质组：在透射光下呈橙黄红色，颜色较鲜艳，导向光性较明显。 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 15 页 主要是透明基质体，表面较均匀，呈线理状和条带状分布。其次是较多的木煤、结构镜煤 和团块状木质镜煤等，均呈透镜状分布。b、丝质组：反射光下为白色亮黄白色，有突 起。多数是不透明基质体，呈线理状分布。其次是较多的丝炭、木质镜煤丝炭等，呈透镜 状分布。c、稳定组：透射光下以琥珀黄色为主，反射光下呈黑灰色，表面粗糙有突起。 见到有小孢子、角质层、大孢子、树脂体等，并在 7 煤层和 102煤层中见到树皮。 结构：较规则的线理状和条带状。 矿物质：以同生矿物质为主， 有粘土、黄铁矿、碎屑矿物的碳酸盐等。 太原组煤层的显微煤岩组分和显微煤岩类型见表 1- 4 表表 1- 4 太原组煤层的显微煤岩组分和显微煤岩类型表太原组煤层的显微煤岩组分和显微煤岩类型表 根据显微煤岩类型与宏观煤岩类型的对应关系，太原组煤层宏观煤岩类型分别为：6 层、7 层为半暗型煤，8 层、9 层、102层、11 层为半亮型煤。 (3)煤的有害成分及煤的可选性：煤的有害成分 a、硫 山西组煤层全硫量(st.d)平均为 0.6%，以低硫煤为主，次为特低硫煤；太原组煤层全 硫量平均为 2.2%(9 层)3.3%(8 层)，主要为高硫煤，次为特高硫煤，再次为中硫煤。精煤 全硫量：山西组煤层平均为 0.6%；太原组煤层平均为 1.5%(11 层)2.7%(8 层、102层)， 一般情况下，原煤全硫量高，精煤硫含量亦高。 脱硫系数：山西组煤层最大，脱硫困难；太原组煤层由 0.49(11 层)至 0.79(9 层)，6 层、 7 层及 11 层脱硫较易，其它煤层脱硫困难。 硫的组分： 山西组(3 煤层) 以有机硫(so.d)为主，含量平均为 0.37%，占含硫量的 60%；次为硫化 煤 层 名 称 原煤或精煤 煤岩组分 镜 质 组 丝质组 稳定组 有机组 矿 物 质 煤岩 类型 原煤或精煤 煤岩组分 一类 二类 三类 6 原 煤 55.57 40.04 4.39 84.41 4.94 4.94 5.71 亮暗煤 精 煤 64.50 30.36 5.14 97.64 0.44 0.74 1.18 暗亮煤 7 原 煤 57.23 40.16 2.61 89.34 2.26 5.71 2.82 亮暗煤 精 煤 63.75 33.62 2.63 97.65 0 0.81 1.54 暗亮煤 8 原 煤 77.89 20.26 1.86 96.07 0.71 2.37 0.85 暗亮煤 精 煤 81.63 17.42 0.95 97.48 0.27 1.19 1.06 亮煤 9 原 煤 78.11 18.46 3.43 94.86 0.78 2.31 2.05 暗亮煤 精 煤 85.03 12.02 2.05 97.74 0.39 0.37 1.50 亮煤 102 原 煤 67.10 30.37 2.53 90.95 2.85 3.83 2.37 暗亮煤 精 煤 76.28 20.74 2.98 98.12 0.33 0.56 0.99 暗亮煤 11 原 煤 72.36 24.13 3.51 91.06 1.85 5.21 1.88 暗亮煤 精 煤 79.80 15.98 4.22 98.26 0.37 0.36 1.01 暗亮煤 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 16 页 物硫(sp.d)，平均含量为 0.23%，占全硫量的 37%。硫酸盐硫(ss.d)含量最少，平均含量为 0.015%，占全硫量的 3%。 太原组煤层在 6、7 和 11 煤层中以硫化物硫(sp.d)为主，占全硫量的 60%以上，有机 硫(so.d)在 8 煤层中占全硫量的 70%，在 9 层和 102煤层中与硫化物硫相近，占全硫量的 49%。太原组煤层硫含量高， 有机硫的比例大，是本井田煤质的特征之一，也是致命的弱 点。由此产生的是：脱硫困难，精煤含硫量高，影响煤的利用，降低了煤的经济价值。 b、磷 原煤磷(pd) 含量，3 煤层平均含量 0.019%，个别点超过 0.03%；6 层、7 层、8 煤层含 量较低，平均在 0.007%以下；9 煤层和 102煤层含量较高，平均在 0.02%左右，个别点达 0.09%以上。精煤磷含量较原煤有很大降低，7 层和 8 煤层含量在 0.002%以下，9 层和 102 煤层含量在 0.005%以下。从总的方面看，磷含量对煤的利用影响不大。 煤的可选性： 本井田煤的可选性等级原精查报告结论为中等至很难选。 矿井生产后， 根据井田内各煤层煤样资料，采用中煤含量法、0.1 邻近比重物含量法、指数法和轻中 比值法，本井田煤的可选性等级综合评定为中等可选。 1.3.4 瓦斯瓦斯 瓦斯含量和矿井瓦斯等级： 本井田属低瓦斯、高二氧化碳矿井。瓦斯含量为 0.10.4%，瓦斯相对涌出量为 0.18 0.554 m3/t，二氧化碳相对涌出量为 0.522.44 m3/t。瓦斯涌出特征是均匀缓慢地涌出，即 普通涌出式。至今，尚未发生瓦斯及煤的突出。 1.3.5 煤的自燃、煤尘爆炸的可能性煤的自燃、煤尘爆炸的可能性 井田内 3、7、8、9、102各煤层尘均有爆炸危险，煤尘爆炸性指数见表： 表表 1- 5 煤尘爆炸性指数表煤尘爆炸性指数表 煤层 3 层 7 层 8 层 9 层 10- 2 层 煤层 爆炸性指数 39.72% 41.92% 43.62% 41.72% 41.59% 煤的自燃：井田内 7、8 煤层无自燃发火倾向。 3、9、102煤层有自燃发火倾向，其 自燃发火期为 612 个月。 中国矿业大学采矿工程 2008 级本科生采矿学课程设计说明书 第 17 页 2 井田境界和储量 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田范围井田范围 曹庄井田位于肥城矿区中部，西部和南部为煤层露头线（风氧化带） ，东部以 f23 断 层为边界与杨庄井田分界，北部为 f2 边界断层。 2.1.2 开采界限开采界限 本井田含煤地层为二迭系山西组及石炭系太原组，总厚 248.70m。含煤十五层，总厚 18.04m，含煤系数 7.25%。可采煤层有八层，总厚 13.89m。山西组厚 93.98 m，含煤 4 层，可采(含局部可采)煤层有 1