赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书.doc

兖兖煤菏煤菏泽泽能化有限公司能化有限公司赵赵楼煤楼煤矿矿 天然焦一采区方案设计说明书天然焦一采区方案设计说明书 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 二二一三年四月一三年四月 兖兖煤菏煤菏泽泽能化有限公司能化有限公司赵赵楼煤楼煤矿矿 天然焦一采区方案设计说明书天然焦一采区方案设计说明书 工程编号工程编号 ： YF1056(TR)YF1056(TR) 工程规模工程规模 ： 0.50Mt/a0.50Mt/a 院院 长长 ： 孙新荣孙新荣 总工程师总工程师 ： 梁继新梁继新 项目总设计师：郝天轮项目总设计师：郝天轮 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 二二一三年四月一三年四月 本报告审查人员本报告审查人员 孙新荣（院长 高工） 许中杰（副院长 高工） 梁继新（总工 高工） 曹光元（副总 高工） 孙旭光（副总 高工） 本报告编制人员本报告编制人员 采矿专业采矿专业 郝天轮（工程师） 吴军琪（高 工） 高继顺（工程师） 黄贤锋（助 工） 机电专业机电专业 王庆洲（高 工） 康兰伟（工程师） 许 涛（助 工） 机制专业机制专业 韩喜令（高 工） 孙旭光（高 工） 水暖、环保专业水暖、环保专业 张群涛（工程师） 李鲲鹏（工程师） 经济专业经济专业 马明（高级经济师） 朱玉（经济师） 目目 录录 前前 言言 1 1 第一章第一章 矿井概况矿井概况 3 3 第一节 矿井概况 3 第二节 矿井开拓开采现状 5 第三节 主要生产系统概述 6 第二章第二章 采区概况及地质特征采区概况及地质特征 8 8 第一节 采区概况 8 第二节 采区地质特征 .10 第三章第三章 采区设计方案采区设计方案 3434 第一节 采区设计方案 .34 第二节 采区设计方案比较 .50 第四章第四章 采区采区 2 2 煤层开采技术经济分析煤层开采技术经济分析 5252 第一节 2 煤层开采方案 52 第二节 2 煤层开采投资估算 56 第三节 2 煤层开采经济效益分析 57 第五章第五章 采区准备采区准备 5959 第一节 采煤方法 .59 第二节 采区生产能力及服务年限 .67 第三节 采区准备与回采 .68 第六章第六章 采区生产系统及主要设备采区生产系统及主要设备 7777 第一节 采区运输系统 .77 第二节 采区通风系统 .96 第三节 采区排水系统 109 第四节 采区压风系统 117 第五节 采区供水系统 120 第六节 采区供电系统 127 第七节 采区监测监控、照明及通信 140 第七章第七章 灾害预防灾害预防 143143 第一节 瓦斯灾害防治 143 第二节 火灾防治 144 第三节 粉尘防治 145 第四节 水害防治 146 第五节 顶板灾害防治 148 第六节 热害治理 149 第七节 安全避险“六大系统” 152 第八章第八章 投资概算投资概算 163163 第一节 编制说明 163 第二节 投资构成 164 第九章第九章 经济效益分析经济效益分析 165165 第十章第十章 存在的问题与建议存在的问题与建议 169169 第十一章第十一章 采区主要技术经济指标采区主要技术经济指标 170170 附录：附录： 1设计委托书 附件：附件： 1天然焦一采区冲击地压防治专项设计 2天然焦一采区方案设计投资概算书（另册） 附图目录附图目录 序号附 图 名 称附图编号备注 1 天然焦(3 煤）底板等高线及资源储量估算图 YF1056(TR)-105-1 2 天然焦(3 煤）厚度等值线图 YF1056(TR)-113-1 3 地质地形图 YF1056(TR)-103-1 4 1-1勘探线地质剖面图 YF1056(TR)-104-1 5 -勘探线地质剖面图 YF1056(TR)-104-2 6 地层综合柱状图 TF1056(TR)-107-1 7 采区巷道布置方案一平面图 YF1056(TR)-109-1 8 采区巷道布置方案一剖面图 YF1056(TR)-109-2 9 采区巷道布置方案二平面图 YF1056(TR)-109-3 10 采区巷道布置方案三平面图 YF1056(TR)-109-4 11 采区巷道布置及机械配备平面图 YF1056(TR)-163-1 12 采区巷道断面图册 YF1056(TR)-122-00 13 采区通风容易时期通风系统示意图 YF1056(TR)-171-1 14 采区通风困难时期通风系统示意图 YF1056(TR)-171-2 15 采区消防洒水系统图 YF1056(TR)-170-1 16 采区压风、排水系统图 YF1056(TR)-217-1 17 采区运输系统图 YF1056(TR)-124-1 18 采区避难硐室布置平面图 YF1056(TR)-173-1 19 采区安全监测传感器布置示意图 YF1056(TR)-174-1 20 采区安全监测系统图 YF1056(TR)-273-1 21 采区供电系统图 YF1056(TR)-214-1 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 前 言 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 1 前前 言言 一、项目背景一、项目背景 赵楼煤矿位于郓城县城东南约 22km，巨野县城西约 13km，行政区划归郓城县、巨 野县管辖。赵楼煤矿是一座设计生产能力 3.0Mt/a 的大型现代化矿井，2005 年 1 月 16 日正式开工建设，2009 年 12 月 29 日矿井正式生产，井田面积 143.356km2，设计服务 年限 60.5a。 赵楼煤矿采用立井分区开拓，前期以一个主井、一个副井和一个回风井开发南部 采区，后期再建一个进风井和回风井开发北部采区。矿井共布置一个开拓水平，水平 标高为-860m。矿井目前生产采区为一、三、十一采区，五采区正在准备。工作面采用 长壁式采煤法，综采或综采放顶煤采煤工艺，全部垮落法管理顶板。 矿井初期开采 3(3上)、3下煤层，由于岩浆岩侵入影响，井田东北部 3 煤层约 26km2变质为天然焦或煤焦混合。截止 2012 年底，矿井保有资源/储量约 670.05Mt，其 中天然焦资源/储量约 255.03Mt，占全矿井资源/储量的 38.06%。 目前，赵楼煤矿正在建设综合利用电厂，该电厂是利用煤泥、煤矸石、洗中煤和 天然焦作为主要燃料发电项目，也是我国第一座燃用天然焦的大型电厂，规划装机规 模为 230 万 kW 燃煤发电机组。一期计划建设 1 台 30 万 kW 亚临界一次中间再循环流 化床锅炉，配套 300MW 亚临界纯凝汽轮发电机组，一期项目于 2010 年 3 月开工建设， 拟于 2013 年 12 月建成运转。 为合理开采天然焦煤炭资源，实现矿井焦、煤配采，并满足天然焦电厂燃料需要， 赵楼煤矿计划开采天然焦一采区。受赵楼煤矿委托，我院编制完成了赵楼煤矿天然 焦一采区方案设计 。 二、设计主要依据二、设计主要依据 1.设计委托书； 2.兖矿集团东华建设有限公司地矿建设分公司编制的赵楼煤矿天然焦南部采区 补充勘探报告 ； 3.兖矿集团东华建设有限公司地矿建设分公司及河南省煤田地质局物探测量队编 制的赵楼煤矿天然焦南部采区三维地震勘探报告 ； 4.煤炭工业济南设计研究院有限公司编制的巨野矿区赵楼矿井及选煤厂初步设 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 前 言 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 2 计（调整版） ； 5.兖矿集团有限公司编制的采区（综采面）设计、采掘作业规程标准样本 ； 6.兖州煤业股份有限公司关于采区设计方案和采区设计编制、审查补充管理规 定的通知（兖煤股生技发2005129 号） ； 7 煤炭工业矿井设计规范GB50215-2005； 8 煤矿安全规程2011 版； 9 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 ； 10赵楼煤矿提供的以及现场收集的其它有关资料。 三、设计的指导思想三、设计的指导思想 认真贯彻执行国家煤炭工业的各项方针、政策，充分利用目前矿井已有的生产系 统，本着“高标准、高效率、高效益”的原则，以经济效益为中心，切实做到“少投 入、多产出、工期短、效益高” 。优化采区各生产系统，采用兖矿集团成熟的开采技术 和装备，合理进行采区布置，为矿井的增产增效创造有利条件。 四、设计的主要技术经济指标四、设计的主要技术经济指标 1.采区设计生产能力：采区布置 1 个采煤工作面生产，生产能力为 0.50Mt/a。 2.采区资源储量：地质资源量 18.15Mt；工业资源/储量 18.15Mt；设计资源/储量 7.70Mt；设计可采储量 5.77Mt。 3.采区服务年限：8.3a。 4.初期巷道工程量：5615m，其中岩巷 4020m，煤（焦）巷 1595m。 5概算投资：概算总投资为 18880.31 万元，其中： 矿建工程 6065.38 万元； 设备及工器具购置 8617.80 万元； 安装工程 2928.43 万元； 工程建设其他费用 200.00 万元； 工程预备费 1068.70 万元。 6.准备工期：15.9 个月。 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第一章 矿井概况 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 3 第一章第一章 矿井概况矿井概况 第一节第一节 矿井概况矿井概况 一、位置交通一、位置交通 赵楼井田位于巨野煤田的中部，北距郓城县城约 22km，东距巨野县城西约 13km。 井田大部分面积在郓城县境内，南部小部分在巨野县，行政区划归郓城县、巨野县管 辖。井田东界为田桥断层，西界为奥灰隐伏露头，北以 3925000 纬线与郭屯井田为界， 南以陈庙断层及第 1 勘探线与龙固井田为界。井田南北长约 9.9km，东西宽约 1215.9km，面积约 143.356km2。赵楼井田四邻关系详见图 1-1-1。 图1-1-1 赵楼井田四邻关系示意图 兖（州）新（乡）铁路及 327 国道从井田南部经过，自龙固集车站向东 102km 至 兖州过京沪线可直达石臼港，向西约 40 km 经菏泽过京九铁路至新乡与京广线连接； 日照至东明的高速公路从郭屯和赵楼井田边界上通过，并与京福高速公路相连，可直 达济宁、菏泽、徐州等地；区内县级公路四通八达，井田内有郓城至赵楼的郓赵公路， 巨野至鄄城的 053 省道从井田中部穿过，交通十分方便。 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第一章 矿井概况 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 4 二、地形地貌二、地形地貌 赵楼井田地处黄河冲积平原，地形平坦，地势略呈西北高东南低，地面标高 +40.01+46.14m，平均+43.26m，自然地形坡度 2。 本区水系比较发育，河流沟渠纵横成网，多为人工挖掘的季节性河流，主要有洙 赵新河、鄄郓河、新赵王河，并以区内各沟渠相贯通，旱季可引水灌溉，雨季可防洪 排涝。潜水面至地表 59m，平均 6m。井田中部南北向呈条带状地带内潜水面较深为 79m，其它地段潜水面较浅为 57m。 由于井田处于黄河冲积平原，土地肥沃，农业经济较发达，因此村庄比较稠密， 人口较多，给井下开采增加了难度。 三、气象及地震三、气象及地震 本区气候温和，四季分明，属温带半湿润季风区海洋大陆性气候，具有四季分 明，春旱多风，夏热多雨，晚秋又旱，冬长干冷多北风的特点。全年主导风向为东南 风。年平均气温 14.8，常年最低气温一般在每年的 1 月份，平均-1.8。降雨多集 中在 69 月，年平均降雨量 694.70mm，年平均风速 3.3m/s。霜期一般在 10 月下旬至 次年 4 月上旬。最大积雪深度 0.15m，最大冻土深度 0.31m。该矿井抗震设防烈度为 7 度。 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第一章 矿井概况 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 5 第二节第二节 矿井开拓开采现状矿井开拓开采现状 赵楼煤矿采用立井分区开拓，前期以一个主井、一个副井和一个回风井开发南部 采区，后期再建一个进风井和回风井开发北部采区。矿井共布置一个开拓水平，水平 标高为-860m。 主井：净直径 7.0m，装备两套 22t 箕斗，主要担负矿井煤炭提升及辅助进风任务。 副井：净直径 7.2m，装备 1.5t 双层四车罐笼，设有梯子间，主要担负矿井辅助提 升及进风任务，并兼作矿井安全出口。 回风井：净直径 6.5m，设有梯子间，主要担负矿井回风任务，并兼作矿井安全出 口。 矿井目前主采煤层为 3(3上)、3下煤层。工作面采用长壁后退式采煤法，综采或综 采放顶煤采煤工艺，全部垮落法管理顶板。目前，矿井生产采区为一、三、十一采区， 五采区正在准备。矿井共布置有 2 个采煤工作面和 10 个掘进工作面（4 个综掘工作面 和 6 个普掘工作面）生产。 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第一章 矿井概况 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 6 第三节第三节 主要生产系统概述主要生产系统概述 一、提升系统一、提升系统 主井安装两套 JKMD4.654 型落地式多绳摩擦轮提升机，配备两套 22t 箕斗，电 动机为 LDM5638-6A08-Z 型低速直联交流同步电动机，功率 4000kW，采用交-直-交变 频器驱动系统，全数字电控系统，采用自动化提升方式。 副井安装两套提升机。其中一套为 JKMD4.654 型落地式多绳摩擦轮提升机，配 备一宽一窄罐笼，电动机为 LDM5638-6A08-Z 型低速直联交流同步电动机，功率 4000kW，采用交-直-交变频器驱动系统，全数字电控系统，该提升机担负矸石提升、 材料、设备、人员升降等任务。另一套为 JKMD-2.252 型落地式多绳摩擦轮提升机， 配备小罐笼带平衡锤，电动机功率 132kW，用于紧急提升。 二、井下运输系统二、井下运输系统 井下煤炭全部采用胶带输送机运输，南翼胶带输送机大巷铺设 1 部 DTL160/270/75 型胶带输送机，带宽 1400mm，带速 3.5m/s，运量 1500t/h。 井下辅助运输为有轨运输，大巷铺设 38kg/m 钢轨，900mm 轨距，选用 CTY8 型蓄电 池电机车牵引 1.5t 系列矿车运输；采区上下山采用绞车运输，工作面顺槽采用无机绳 绞车运输。 三、通风系统三、通风系统 矿井通风系统为中央并列式，通风方式为抽出式。主、副井进风，风井回风。矿 井安装 2 台 ANN-2884/1400N 型轴流式主要通风机，功率 1400kW，其中 1 台工作，1 台 备用。通风机采用电机反转反风。 矿井具有独立的通风系统，实现了分区通风。新鲜风流由副井（主井进少量风） 进入井底车场，经辅助运输大巷、轨道上（下）山、轨道顺槽，清洗采煤工作面；乏 风从采煤工作面经皮带顺槽、回风上（下）山、回风大巷和胶带输送机大巷至风井排 出地面。 四、排水系统四、排水系统 矿井-860m 水平中央水泵房安装有 5 台 PJ200B11 型离心泵，其中 2 台工作、2 台备用、1 台检修，每台水泵额定流量 420 m3/h，扬程 983.3m，电机型号 Y6302-4， 电机功率 1800kW，转速 1480r/min。沿副井敷设有 3 趟 D32522mm 无缝钢管作为排水 管路。井底水仓设有主仓和副仓，总有 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第一章 矿井概况 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 7 效容积为 4300 m3。三环水仓正在施工，完工后有效容积增加 4500 m3，能达 8800 m3。 五、压风系统五、压风系统 赵楼煤矿现有地面空气压缩站一座，站内配备 SA250A 型风冷螺杆式空压机 8 台， 其中 5 台工作，2 台备用，1 台检修。单台排气量 40.5m3/min，排气压力 0.8MPa，电 动机功率 250kW、380V。 现有压风管路情况：地面及井筒主干管选用 D32510mm 无缝钢管。井下主干管选 用 D3258mm 无缝钢管，采区运输巷选用 D1596mm 无缝钢管，支管选用 D1085mm 焊接钢管。 六、供电系统六、供电系统 赵楼煤矿电源为三里庙 220kV 变电站，矿井两回 35kV 电源线路引自三里庙 220kV 变电站 35kV 不同母线段，线路长度均为 8.96km，线路导线选用 LGJ-240 钢芯铝绞线。 线路采用分列运行方式，当其中一回线路故障时，另一回可承担矿井全部负荷。 矿井工业场地内建有一座 35/10kV 变电所，主接线采用全桥接线方式，安装有 3 台主变压器，其中两台为 SFZ10-20000/35 型，编号为 1#、2#；另一台为 SFZ10- 16000/35 型，编号为 0#。1#和 0#主变压器分列运行，2#主变压器备用。 矿井有 7 回下井电缆。其中 4 回进中央变电所，电缆规格型号为 MYJV42- 8.7/10kV 3150mm2，长度 1.1km；另外 3 回进南部中央变电所，电缆规格型号为 MYJV42- 8.7/10kV 3185mm2，长度 2km。 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第一章 矿井概况 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 8 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 9 第二章第二章 采区概况及地质特征采区概况及地质特征 第一节第一节 采区概况采区概况 一、采区位置、范围一、采区位置、范围 天然焦南部采区勘探区位于赵楼井田的东部，工业场地及南部 2#辅助运输大巷 北侧。勘探区东西长约 4.2km，南北宽约 2.6km，面积约 11.16km2。勘探内共施工有 焦 1、焦 2、焦 3、焦 4、焦 5、焦 6、焦 7、焦 8、焦 9、焦 10、134、G-43、巴-1 等 13 个钻孔，其中巴-1 钻孔位于冲刷无煤区，134 钻孔揭露 3 煤、天然焦，焦 2、焦 7 钻孔揭露 3 煤，其余钻孔揭露均为天然焦。 天然焦一采区位于天然焦南部采区勘探区的东部，东至工业场地保护煤柱、DF19 断层保护煤柱、DF21 断层上盘，西至 DF17 断层下盘、DF12 断层下盘，北至天然焦南 部采区勘探边界线，南至矿井南部大巷保护煤柱线。采区东西宽约 8601940m，南 北长约 10102605m，面积约 3.93km2。采区内共施工有焦 3、焦 4、焦 5、焦 6、焦 8、134 等 6 个钻孔，除 134 钻孔揭露 3 煤、天然焦外，其余钻孔揭露均为天然焦。 天然焦一采区为天然焦南部采区勘探区的一部分，其相对位置关系详见图 2-1- 1。 二、采区地面条件二、采区地面条件 天然焦一采区地面地形平坦，地势略呈西北高东南低，地面标高为 +42.12+45.69m，平均+44.03m，自然地形坡度为 2，地表植被多为季节性农作物。 采区范围内有张庄、盐厂等村庄。鄄郓河为本区主要河流，西北东南向在本区东北部 穿过。 天然焦南部采区勘探区村庄密集，有张庄、盐厂、樊垓、马垓、康垓、赵河、赵 楼、褚庄、韩庄、霍庄、李庄、商营、新村等 13 个村庄，其中张庄、盐厂、樊垓、 马垓、康垓、赵楼、褚庄、韩庄、新村等 9 个村庄对天然焦一采区的开采有影响。另 外，勘探区外马垓以南的白集也对天然焦一采区的开采有一定影响。 三、邻近采区开采情况三、邻近采区开采情况 天然焦一采区西邻天然焦二采区，北邻天然焦北部采区，南与一、三采区相接。 目前一、三采区为矿井的生产采区，天然焦二采区及天然焦北部采区尚未进行准备。 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 10 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 11 第二节第二节 采区地质特征采区地质特征 一、地层一、地层 （一）地层 天然焦南部采区勘探区地层自上而下依次为：第四系（Q） 、新近系（N） 、二叠系 （P） 、石炭系（C）和奥陶系（O） 。地层层序、时代、岩性等简述如下： 1.第四系（Q） 厚度 145.81159.69m，平均 152.95m。本区钻孔自第四系底界以上 20m 开始取 芯，其上层段无芯钻进。取芯段揭露地层以褐黄色浅灰绿色粘土、砂质粘土、褐黄 色含姜结石粘土为主，局部间夹褐黄色浅灰白色细砂、中砂。粘土层质纯、可塑性 好。含姜结石粘土中姜结石呈不规则状，大小不一。砂层较松散，分选性好，透水性 较好，为含水层。与下伏新近系（N）呈不整合接触。 2.新近系（N） 厚度 419.50506.05m，平均 461.89m。上部以棕黄、褐黄色厚层粘土、砂质粘 土为主，底部含较多钙质结核及少量铁锰质结核，岩性松软，大部未固结，局部微固 结；下部为灰绿、棕黄色细砂、粉砂、褐黄色粘土质粉砂夹褐红色粘土，为新近系主 要含水段。粘土层大部未固结，局部微固结、半固结，含块状、板状及晶簇状石膏。 粘土、砂质粘土易吸水膨胀，具可塑性。砂层松散、具流动性。 3.石炭二叠系（CP） （1）石盒子统石盒子组（P2sh） 厚度 10.25324.95m，平均 243.12m。主要由杂色泥岩、杂色砂质泥岩、浅灰色 粉砂岩、灰绿色灰白色粗、中、细砂岩组成，上部有厚层状灰白色石英砂岩（奎山 砂岩）可作为区域性对比的标志，下部含 12 层 B 层铝土岩（或相变为铝质泥岩） 。 以底部含砾中粗砂岩底界面作为与山西组的分界，与山西组呈整合接触。 （2）月门沟统山西组（P12sh） 厚度 58.91123.75m，平均 89.20m。为本区主要含煤地层，主要由浅灰、灰白 及浅灰绿色砂岩，深灰色、灰黑色粉砂岩，浅灰绿色铝质泥岩，黑色泥岩，砂质泥岩 及天然焦（煤）等组成。含煤 2 层（2 煤、3 煤层） 。3 煤层大部地段变质为天然焦， 由于天然焦中有 13 层的火成岩的侵入，有些部位火成岩完全将 3 煤层侵蚀，造成 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 12 了对煤层不同程度的破坏（煤层变薄或被完全侵蚀） 。2 煤层、3 煤（焦）均局部可采。 本组地层与下伏太原组地层呈整合接触。 （3）上石炭统二叠系月门沟统太原组（C2tP11t） 本区内大部分钻孔未穿过，仅焦 9 号孔穿过，厚 152.24m。为本区主要含煤地层。 由深灰灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色灰白色中砂岩、细砂岩、灰黑色粉砂岩与灰白 色细砂岩互层及煤层组成。含煤 14 层（4、5、6、10上、10下、11、12上、12、12下、 15上、15下、16上、17、18 煤） ，其中 15上、16上煤层为稳定可采煤层，17 煤层为大 部可采的不稳定煤层。含石灰岩 8 层（三、五、六、七、八、九、十下、十一） ，三 灰和十下灰厚度大、全区稳定。与下伏本溪组呈整合接触。 （4）上石炭统本溪组（C2b） 仅焦 9 号孔揭露该组地层，厚度为 28.04m，主要由浅灰色浅灰黑色、灰色 浅灰黑色、褐红色砂质泥岩、灰白色、杂色铝质泥岩、浅灰色泥岩组成。底部以一层 厚 9.83m 的褐红色砂质泥岩与下伏奥陶系呈假整合接触。 4.奥陶系（O） 本区仅发育中、下奥陶统（O1+2） ，补勘揭露厚度为 22.94m，以灰白色石灰岩为 主，质纯致密，局部发育裂隙充填方解石脉，岩芯破碎。 （二）含煤地层 天然焦南部采区勘探区含煤地层为石炭二叠系的太原组和山西组。 1.山西组（P12sh） 厚度 58.91123.75m，平均 89.20m。为本区含煤地层中的主要含煤组，岩性以 中细碎屑岩为主，砂岩的含量比较高，其次为粉砂岩、泥岩、煤层及天然焦等。含 煤 2 层（2、3 煤层或天然焦） ，其中 2 煤层局部可采，3 煤层及天然焦赋存不稳定， 局部可采。本组底界以 3 煤或天然焦底部粉细砂岩互层与太原组分界；顶部则以 2 煤 层上部的中砂岩或细砂岩的底界与石盒子组分界。 以天然焦（3 煤层）顶层面为界，分为上下两个层段，分述如下： 上段：天然焦（3 煤层）顶层面至山西组顶界面，平均厚度 56.40m。岩性以粉砂 岩及砂质泥岩为主，次为中细砂岩、泥岩、铝质泥岩。本段含局部可采煤层 1 层 （2 煤层） ，在勘探区内焦 2、焦 3、焦 5、焦 6、焦 9、焦 10、134、巴-1 号孔见 2 煤 层，其它孔未见。天然焦（3 煤层）顶板岩性以砂岩为主，局部为泥岩、砂质泥岩、 火成岩。本段以中细砂岩、砂质泥岩、 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 13 粉细砂岩互层、泥岩为特征，山西组顶部偶带杂色。本层段属湖泊和沼泽相沉积。 下段：自山西组底界面至天然焦（3 煤层）顶界面，平均厚度 32.80m。岩性以浅 灰、灰白粉细砂岩互层为主，次为细砂岩、铝质泥岩、炭质泥岩及天然焦（3 煤层） 等。天然焦（3 煤层）层中平均有 13 层的火成岩侵入。巴-1 号孔天然焦（3 煤层） 冲刷。天然焦（3 煤层）直接底板多为泥岩或炭质泥岩，间接底板主要以粉细砂岩互 层为主，粉砂岩与细砂岩呈现薄层状，相互交替沉积，发育交错状层理，见底栖动物 通道。整个山西组底部以粉细砂岩互层为特征，厚度较大，区域内较稳定，作为山西 组对比标志层之一。 2.太原组（C2tP11t） 仅焦 9 号孔穿过，厚 152.24m，地层较稳定。岩性以泥岩、粉砂岩为主，含煤及 石灰岩多层，砂岩含量较低。主要为浅海相及滨海相沉积。含煤 14 层，其中局部可 采及可采煤层 4 层（6、15上、16上和 17 煤层） 。含灰岩 8 层，其中的三灰和十下灰厚 度大，全区稳定，是区域标志层。本组地层相和旋回结构清楚，易于对比。 二、构造二、构造 （一）褶皱 天然焦一采区总体地层为一向斜构造，称为徐庄向斜。该向斜轴向 NNE，从南向 北贯穿整个采区，在采区内延展长度 2760m，褶幅 10130 m，两翼倾角不对称，其 西翼较缓，为 610，东翼较陡，为 618。 （二）断层 采区构造形式以正断层为主，主要以近 NE、NNE、NEE 向为主，其它方向的断层 较少，断层的规律性较明显。采区内共发育 10 条断层，其中落差小于等于 5m 的断层 5 条，即 DF13、DF14、DF18、DF31、DF32 断层；落差大于等于 15m 的断层 5 条，即 FZ18、DF12、DF17、DF19、DF21 断层。DF12、DF17 断层为采区西部边界断层， DF19、DF21 断层为采区东部边界断层，FZ18 断层位于采区南部边界附近。采区断层 特征详见表 2-2-1。 采区主要断层分述如下： 1.FZ18 断层 位于采区中南部边界附近，正断层，走向 NEE，倾向 NNW，断面倾角 70，落差 015m，区内延展长度为 550m，属控制可靠断层。 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 14 2.DF12 断层 位于采区西部边界，正断层，走向 N，倾向 W，断面倾角 70，落差 020m，区 内延展长度为 1000m，属控制较可靠断层。 3.DF17 断层 位于采区西北部边界，正断层，走向 NE，倾向 NW，断面倾角 70，落差 020m，区内延展长度为 2100m，属控制可靠断层。 4.DF19 断层 位于采区东部边界，正断层，走向 NNE，倾向 NWW，断面倾角 60，落差 040m，区内延展长度为 1600m，属控制可靠断层。 5.DF21 断层 位于采区东部边界，正断层，走向 NNE，倾向 NWW，断面倾角 75，落差 015m，区内延展长度为 840m，属控制可靠断层。 表 2-2-1 采区断层特征一览表 断层产状 名称性质 走向倾向 倾角（度） 落差（m） 区内延伸 长度（m） 控制 程度 FZ18 正 NEENNW70 015 550 可靠 DF12 正 NW70 020 1000 较可靠 DF13 正 NNESEE70 05 450 较可靠 DF14 正 NNESEE65 05 430 较可靠 DF17 正 NENW70 020 2100 可靠 DF18 正 NEENNW70 03 120 DF19 正 NNENWW60 040 1600 可靠 DF21 正 NNENWW75 015 840 可靠 DF31 正 NESE70 03 340 DF32 正 NESE70 03 270 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 15 （三）岩浆岩侵入 采区内有岩浆岩侵入山西组煤系地层中，对 3 煤层及煤质均有不同程度的影响。 1.岩浆岩的侵入范围 采区内焦 3、焦 4、焦 5、焦 6、焦 8、134 等 6 个钻孔均见岩浆岩，采区附近焦 1、焦 9、焦 10、G-43 等 4 个钻孔也见岩浆岩。从钻孔所获资料看，其侵入层位主要 为山西组 3 煤层。 根据三维地震资料发现采区内岩浆岩侵入 6 处，即岩浆岩 1、岩浆岩 2、岩浆岩 3、岩浆岩 7、岩浆岩 8、岩浆岩 9。岩浆岩 1 位于采区的南部，侵入面积 35735.89m2，在平面上呈不规则状；岩浆岩 2 位于采区的南部，侵入面积 7704.55m2，在平面上呈椭圆状；岩浆岩 3 位于采区的南部，侵入面积 24940.26m2， 在平面上呈不规则状；岩浆岩 7 位于采区的中东部，DF19 断层以西，侵入面积 235994.41m2，在平面上呈不规则状；岩浆岩 8 位于采区的东北部，采区内侵入面积 206113.27m2，在平面上呈不规则状；岩浆岩 9 位于采区的北部，DF17 断层附近，采 区内侵入面积 264427.31m2，在平面上呈不规则状。采区岩浆岩侵入情况详见图 2-2- 1。 据岩浆岩侵入情况分析，岩浆岩在煤系沉积之后的构造运动中，沿构造裂隙带上 升的过程中以层状形态自东而西、自北而南侵入 3 煤层中，侵入的层数有 13 层。 2.岩浆岩特征及对煤层、煤质的影响 本采区岩浆岩硬度（坚固性系数）f=14.29，视密度 2.65g/cm3。 肉眼观察描述：灰色、灰绿色，浅灰绿色，成分以斜长石、角闪石为主，次为石 英、黑云母。致密坚硬，显晶质半自形细粒等结构，块状构造，裂隙较发育，其中充 填有泥质和方解石脉。 镜下鉴定描述：据江苏省徐州市中矿地质工程科技开发有限公司实验室镜下鉴定， 属强方解石化细粒闪长岩，显微均一构造，岩石的组成矿物主要为斜长石、角闪石， 并有少量石英、黑云母等，副矿物有磁铁矿、磷灰石。 采区内岩浆岩沿 3 煤层及其顶底板层位顺层侵入，并在部分地段将 3 煤层完全取 代，对 3 煤层影响很大。煤层受岩浆岩的烘烤，部分变质为天然焦，部分保持了半煤 半焦状态，且使其挥发分变低，发热量亦有所降低。 （四）构造复杂程度 采区总体地层为一向斜构造，共发 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 16 育 10 条断层，岩浆岩侵入 6 处，受岩浆岩影响强烈，采区构造复杂程度为中等偏复 杂类型。 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 17 三、煤层及煤质三、煤层及煤质 （一）煤层 本采区煤层以天然焦为主，其次为 3 煤，局部煤焦混合。 采区西南部存在 2 处冲刷无煤区，即无煤区 1、无煤区 2。无煤区面积（包括其 周围不可采区）0.26km2。 本采区共分为天然焦区、3 煤区、煤焦混合区、岩浆岩侵入区、无煤区等 5 部分。 采区面积 3.93km2，其中天然焦可采区面积（不包括煤焦混合区面积）1.89 km2，占 采区面积的 48.09%；3 煤可采区面积（不包括煤焦混合区面积）0.58km2，占采区面 积的 14.76%；煤焦混合区面积 0.43 km2，占采区面积的 10.94%；岩浆岩侵入区面积 0.77 km2，占采区面积的 19.59%；无煤区面积 0.26 km2，占采区面积的 6.62%。天然 焦区、3 煤区、煤焦混合区、岩浆岩侵入区、无煤区分布情况详见图 2-2-2。 采区北部 3 煤层大面积变质为天然焦，其下距太原组三灰 56.4962.21m，平均 59.35m。天然焦可采区厚度 0.78.0m，平均 3.63m。顶板多为岩浆岩、粉细砂岩互 层、细砂岩，偶见泥岩；底板多为泥岩、粉细砂岩互层，偶见碳质泥岩。采区内 6 个 钻孔均揭露天然焦，全部可采，可采性指数 100%，煤厚变异系数 49%，赋存不稳定， 该煤层结构复杂，含 13 层夹矸，夹矸厚 0.32.58m，均为岩浆岩。 采区南部 3 煤层下距太原组三灰 55.5458.87m，平均 57.21m。3 煤可采区厚度 0.72.71m，平均 1.96m。顶板多为中砂岩、粉砂岩，底板多为泥岩、粉砂岩。采区 内只有 134 钻孔揭露 3 煤，属不稳定煤层，该煤层结构简单。 3 煤（焦）可采区赋存面积 2.90km2，厚度 0.78.0m，平均 3.70m；煤层底板标 高-830-995m；煤层倾角 618。3 煤（焦）厚度等值线详见图 2-2-3。 采区可采煤层特征详见表 2-2-2。 表 2-2-2 可采煤层特征一览表 煤 层夹 石 可采区厚度 煤层 名称 最小最大 平均 稳定性结构层数 厚度 （m） 岩性 3 0.72.71 1.96 不稳定简单 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 18 天然焦 0.78.0 3.63 不稳定复杂130.32.58岩浆岩 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 19 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 20 （二）煤质 1.煤的物理性质和煤岩特征 （1）煤的物理性质 采区内可采煤层均为黑色，条痕色为黑色、灰黑色，条带状结构，内生裂隙发育， 多为阶梯状断口或参差状断口。 3 煤硬度（坚固性系数）0.31.0，视密度 1.36g/cm3。天然焦硬度（坚固性系 数）25，视密度 1.84g/cm3。各煤层物性特征详见表 2-2-3。 表 2-2-3 各煤层物性特征表 项目 煤层 结构硬度 视密度 (g/cm3) 断口裂隙 3 条带状0.31.0 1.36 参差状、阶梯状发育 天然焦条带状25 1.84 参差状、阶梯状发育 （2）宏观煤岩类型 根据补充勘探资料，煤层以半暗半亮型为主，亦见有半亮型和半暗型，偶见光 亮型。总体特征是：3 煤层为半暗-半亮煤，天然焦为半亮煤。 2.一般煤质特征 根据补充勘探钻孔煤芯样化验成果，各煤层煤质特征详见表 2-2-4，各煤层主要 指标分述如下： （1）水分 原煤水分含量 0.521.43%，精煤水分含量 0.952.18%。 （2）灰分 原煤灰分产率 15.6750.18%，精煤灰分产率 5.9914.30%。按照干燥基灰分划 分，天然焦为中灰高灰分，平均为中高灰分；3 煤为低中灰分。 （3）挥发分 原煤挥发分 9.3934.80%，精煤挥发分 11.4436.62%，按照（MT/T849-2000） 的划分标准，3 煤为中高挥发分，天然焦为低挥发分。 （4）发热量 3 煤层原煤发热量（Qgr,d）平均为 29.67MJ/kg，为高发热量煤；天然焦原煤发热 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 21 量（Qgr,d）平均为 22.54 MJ/kg，为中发热量煤。各煤层发热量大致随挥发分的增加 而增大。 表 2-2-4 各煤层煤质特征表 煤层 项目 3 天然焦 原煤 1.14 (1) 0.521.43 0.89(5)水分 Ma,d (%) 精煤 2.18 (1)0.95(1) 原煤 15.67 (1) 25.5050.18 35.84(5)灰分 Ad (%) 精煤 5.99 (1)14.30(1) 原煤 34.80 (1) 9.3920.87 13.98(5)挥发分 Vdaf (%) 精煤 36.62 (1)11.44(1) 原煤 0.53 (1) 0.220.85 0.41(5)硫分 St,d (%) 精煤 0.38 (1)0.28(1) 原煤 0.008 (1) 0.0070.046 0.021(4)磷分 Pd (%) 精煤 /0.021(1) 胶质层 Y(mm)精煤 19.5(1) 粘结指数 GR.I.精煤 85(1) 发热量（Qgr.d） (MJ/kg) 原煤 29.67 (1)22.54 (5) （5）硫分 按照（GB/T15224.2-2004）的划分标准，山西组 3 煤层为低硫煤，天然焦为特低 硫煤，详见表 2-2-5。 表 2-2-5 各煤层含硫情况及脱硫系数表 各种硫（%） 项目 煤层 St.d （%） SP.dSs.dSo.d 级 别 3 0.53（1）0.26（1）0.01（1）0.26（1）低硫 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 22 天然焦0.41（5）0.27（4）0.07（4）0.07（4）特低 （6）磷分 3 煤层原煤磷分为 0.008，属于特低磷煤；天然焦原煤磷分为 0.021，属于 低磷煤，详见表 2-2-6。 表 2-2-6 各煤层含磷情况表 磷 分 （%） 项目 煤层原 煤精 煤 级 别 3 0.008（1） / 特低 天然焦0.021（4）0.021（1）低 （7）煤的元素分析 主要由碳、氢、氮、氧、硫等元素组成，详见表 2-2-7。 碳：是煤中有机质的主要成分，也是煤中含量最多的元素，平均含量 85.3589.07%，各煤层相差不大。 氢：各煤层中氢含量比较稳定，平均含量 1.605.29%。 氮：各煤层中氮含量也很稳定，平均含量 0.811.45%。 氧：各煤层中氧含量也很稳定，平均含量 7.287.88%。 表 2-2-7 煤中主要元素组成含量表 元 素 分 析 （%） 项目 煤层 CdafHdafNdafOdaf 3 85.35（1） 5.29（1） 1.45（1） 7.28（1） 天然焦 89.07（5） 1.60（5） 0.81（5） 7.88（5） （8）一般煤质特征总体评价及煤类 本采区 3 煤层为中高挥发分、低中灰分、低硫、特低磷、特高热值的 1/3 焦煤， 天然焦为低挥发分、中高灰、特低硫、低磷、低热值煤。鉴于天然焦长期受岩浆岩环 境下高温加热，其煤质有所变化，挥发分变低，灰分变高，因此其发热量相对于其他 煤层偏低。 3.煤的工艺性能 （1）结焦性 从低温干馏的半焦率的测定显示，3 煤半焦率平均为 79.7%，煤层具有良好的结 焦性能。 （2）炼油性 赵楼煤矿天然焦一采区方案设计说明书 第二章 采区概况及地质特征 兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司 2013 年 4 月 23 铝甄式低温干馏试验焦油产率 3 煤层平均为 10.3%，为富油煤。 四、水文地质四、水文地质 （一）地表水 本区地表水系比较发育，河流沟渠纵横成网，多系人工开掘的季节性河流。鄄郓 河为本区主要河流，西北东南向在本区东北部穿过，并与区内各沟渠相贯通，旱季可 引水灌溉，雨季可防洪排涝，河流最高洪水位+42.3m。潜水面至地表 59m，平均 6m。井田中部南北向呈条带状地带内潜水面较深，为 79m，其它地段潜水面较浅， 为 57m。 （二）含水层 天然焦南部采区勘探区主要含水层自上而下分别为：新生界松散含水层、石盒子 组砂岩、山西组 3 煤（焦）顶、底板砂岩、太原组三灰。其中 3 煤层顶、底板砂岩为 开采上组煤的直接充水含水层，太原组三灰是开采 3 煤（焦）的间接充水含水层。 1.新生界松散含水层 （1）第四系松散孔隙含水层 第四系地层主要由粘土、砂质粘土和粉、细砂组成，属河湖相沉积。与下伏新近 系地层呈不整合接触，本区厚145.81159.69m，平均厚152.95m。顶部以粉质砂土为 主，透水性好。底部以褐黄色浅灰绿色粘土、砂质粘土、褐黄色砂浆粘土为主，局 部间夹褐黄色-浅灰白色细砂、中砂等。砂浆粘土主要以细小砂浆为主，呈不规则状， 砂层较松散，分选性好，透水性较好。根据梁宝寺井田L6-1孔抽水试验资料，单位涌 水量0.6396L/s.m，水质类型为SO42-ClK+Na+型，属中等富水松散孔隙含水层， 浅部直接接受大气降水的补给。 （2）新近系松散孔隙含水层 新近系地层由粘土、砂质粘土和砂层相间沉积组成。本区新近系厚 419.50506.05m，平均 461.89m。上部以棕黄、褐黄色厚层粘土、砂质粘土为主， 其底部含较多钙质结核及少量铁锰质结核，岩性松软，大部未固结，局部微固结；下 部为灰绿、棕黄色细砂、粉砂、褐黄色粘土质粉砂夹褐红色粘土，为新近系主要含水 段。粘土