矿井采区划分调整方案设计.doc

山东鲁能菏泽煤电开发有限公司山东鲁能菏泽煤电开发有限公司*煤矿煤矿 矿井采区划分调整方案设计矿井采区划分调整方案设计 *煤矿 二一三年十月二十九日 前言前言 - 2 - 矿井采区划分调整方案设计 - 1 - 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征.- 5 - 第一节 井田概况.- 5 - 第二节 地质特征.- 8 - 第三节矿井开拓- 23 - 第二章第二章矿井采区重新划分矿井采区重新划分.- 29 - 第一节 矿井采区划分原则.- 29 - 第二节 矿井采区划分方案.- 29 - 第三节矿井采区接续- 36 - 第三章第三章矿井开采矿井开采- 39 - 第一节 巷道布置.- 39 - 第二节 采煤方法及工艺.- 40 - 第三节 巷道掘进.- 41 - 第四章第四章矿井通风与安全矿井通风与安全.- 43 - 第一节 通风.- 43 - 第二节 瓦斯灾害防治.- 48 - 第三节 火灾防治.- 55 - 第四节 粉尘防治.- 58 - 第五节 水害防治.- 62 - 第六节 热害防治.- 70 - 第七节 冲击地压灾害防治.- 75 - 第八节 安全避险“六大系统”.- 91 - 矿井采区划分调整方案设计 - 2 - 前言前言 山东鲁能菏泽煤电开发有限公司于 2004 年 12 月 16 日首次取得由国土资源部颁发 的*煤矿采矿许可证，证号：1000000410074。2009 年 9 月 28 日成功实现联合试运转， 2010 年 3 月 25 日， “五证一照”全部办理齐全，矿井正式投产。2011 年 7 月 25 日进行换 证，将矿区范围拐点坐标由 1954 北京坐标系统调整为 1980 西安坐标系统，其它内容未 变，证号：c1000002011071110116460，面积 69.3293km2，有效期限自 2004 年 12 月 16 日 至 2034 年 12 月 16 日。矿区平面边界由 24 个拐点坐标圈定，开采标高为：-600m- 1200m。 本矿井由南京设计研究院设计，矿井设置主井（5.0m） 、副井（6.5m） 、风井 （5.5m）三个井筒。矿井设一个水平，上、下山开采，水平标高-808m，-670m 设辅助 水平。 根据通风和运输需要，初期设-808m 水平集中轨道石门、-808m 水平集中胶带输送 机石门及-808m 水平集中回风石门，后期增加一条-808m 进风石门，四条大巷平行布置。 轨道石门及进风石门进风，胶带输送机石门及回风石门回风。在-670m 辅助水平设三 条平行石门，分别为-670m 辅助水平集中轨道石门、-670m 辅助水平集中胶带输送机石 门及-670m 辅助水平集中回风石门。井底车场形式采用卧式环形车场，并设有主井装 载系统、主井井底清理撒煤系统、副井井底系统、排水系统、供电系统及其他硐室。 采煤方法采用走向长壁式采煤法，后退式回采，全部垮落法管理顶板。回采工艺采用 综采（综放）开采工艺。 一、矿井采区划分调整原则 1. 根据*煤矿矿井初步设计对采区进行调整，各生产系统没有发生变化。 2. 根据矿井三维地震勘探资料和补充勘探资料，依大型地质构造为自然边界重新 调整采区边界。 3. 根据矿井目前安全生产情况、矿井生产实际揭露地质构造情况及现有生产系统， 调整采区边界。 4. 尽可能减小采区划分的资源损失，最大程度开采煤炭资源。 二、矿井采区划分调整依据 矿井采区划分调整方案设计 - 3 - 1.*煤矿矿井初步设计及相关图纸资料 2.*煤矿一采区补充设计及相关图纸资料 3.*煤矿建井地质报告及相关批复文件 4.*煤矿一采区补充勘探地质报告和*煤矿四、五采区补充勘探地质报告 5.*煤矿三维地震勘探报告及相关图纸资料 6.*煤矿储量核实报告 （2010 版） 7.*煤矿 3 煤层冲击地压鉴定报告 8*煤矿采矿许可证及其它批复文件 三、采区划分调整方案 基于上述采区划分调整原则和依据，共提出四个方案，经过方案对比分析，采区 划分调整方案确定采用第四方案。 1、将原一采区大巷保护煤柱线为边界划分为一采区和二采区，新划一采区位于 矿井大巷北部，东至井田边界和五采区边界线、西至煤层露头、北至 3 煤合并分叉线、 南至回风大巷保护煤柱线；新划二采区位于井田大巷南部，东至井田边界和四采区边 界线、西至煤层露头、北至轨道大巷保护煤柱线、南至 1301、1303、1305 工作面切眼。 原一采区南部部分块段和原二采区划分为六采区（新增加采区） ，三采区南至 3 煤层合 并分叉线、北至井田边界、东至五采区、西至煤层露头，四、五、七、九采区不变。 2、将原一采区 1311 和 1312 工作面为边界划分为一采区和二采区，东部为一采区， 西部为二采区。新划一采区位于井田东部，东至井田边界和四、五采区边界线、西至 1311 和 1312 工作面、北至 3 煤合并分叉线、南至 1301、1303、1305 工作面切眼；新 划二采区位于井田西部，东至 1311 和 1312 工作面、西至煤层露头、北至 3 煤合并分 叉线、南至 1301、1303、1305 工作面切眼。原一采区南部部分块段和原二采区划分为 六采区（新增加采区） ，三采区南至 3 煤层合并分叉线、北至井田边界、东至五采区边 界线、西至煤层露头，四、五、七、九采区不变。 3、将原一采区大巷保护煤柱线为边界划分为一采区和二采区，新划一采区位于 井田大巷北部，东至井田边界和五采区边界线、西至煤层露头、北至 3 煤合并分叉线、 矿井采区划分调整方案设计 - 4 - 南至回风大巷保护煤柱线；新划二采区位于井田大巷南部，东至井田边界和四采区边 界线、西至煤层露头、北至轨道大巷保护煤柱线、南至井田边界和原二采区边界线。 三采区南至 3 煤层合并分叉线、北至井田边界、东至五采区、西至煤层露头，原二区 改为六采区，四、五、七、九采区不变。 4、将原一采区大巷保护煤柱线和 f7 断层为边界划分为一采区和二采区。新划一 采区包括原一采区北翼和 f7 断层以东部分，东至井田边界和四、五采区边界线、西至 煤层露头和 f7 断层、北至 3 煤合并分叉线和轨道大巷保护煤柱线、南至回风大巷保护 煤柱线以及井田边界和原二采区边界线；新划二采区位于井田大巷南部，东至 f7 断层、 西至煤层露头、北至轨道大巷保护煤柱线、南至井田边界和原二采区边界线。三采区 南至 3 煤层合并分叉线、北至井田边界、东至五采区、西至煤层露头，原二区改为六 采区，四、五、七、九采区不变。 *煤矿矿井初步设计共设 7 个采区，分别为一、二、三、四、五、七、九采区， 采区划分调整后采区数目由原来的 7 个采区划分为 8 个采区（增加一个六采区） ，为此， 特编制*煤矿矿井采区划分调整方案设计 。 矿井采区划分调整方案设计 - 5 - 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 第一节第一节 井田概况井田概况 一、交通位置一、交通位置 郭屯井田位于山东省菏泽市郓城县城南约 10km，行政区划属郓城县管辖。其范围 东起田桥断层及田桥支断层，西至煤系地层底界露头，南起 3925000 纬线以北，北至 25 勘探线以北，南北长约 14km，东西宽约 13km。极值地理坐标：东经 115 50001160000，北纬 352700353430。 本区西南距菏泽市约 48km，东距济宁市约 61km。西北 810km 处有京九铁路和 220 国道，南约 3km 处有日东高速公路通过，向南约 20km 为兖（州）新（乡）铁 路的垅堌集车站，南 20km 处有济（南）菏（泽）高速公路、西约 40km 处为德（州） 商（丘）高速公路，形成了高速公路、铁路、国道和省道四通八达的交通网络，矿 区运煤专线铁路与京九线相连。本区交通十分便利（见图 1-1-1） 。 二、地形地貌及水系二、地形地貌及水系 本区地处黄河冲积平原，地势平坦，略呈西高东低之势，地面标高 +41.60+45.38m。自然地形坡度 0.2。 区内沟渠多为人工开掘，纵横交错并构成水利网，用以引黄灌溉和防旱排涝，主 要水系有宋金河、向阳河、鄄郓河、友谊河等。 三、气象及地震烈度三、气象及地震烈度 （1）气 象 本区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。根据郓城县多年气象资料统计，本区年平均 气温为 14.8。全年以 1 月份气温最低，平均为-1.8，7 月份最高，平均 26.6。多年 平均降水量 677.3mm（1959-2009 年） ，年最大降水量 1219.5mm（1964 年） ，年最小降水 量 360.9mm（2002 年） 。日最大降水量 223.00mm（1975 年 9 月 19 日） ，年内降水分布极 矿井采区划分调整方案设计 - 6 - 不均匀，主要集中在 7、8 两个月。年最大蒸发量 1318.3mm（1966 年） ，年最小蒸发量 226.4mm（1964 年） 。主导风向为北风，次主导风向为南风，平均风速 3.3m/s。平均日照 时数为 2479.7 小时，平均相对湿度 70%，最大冻土深度 0.35m。 （2）地震及其它地质灾害 本区地质构造比较复杂，属地震多发区，据记载历史上直接发生地震 10 次，其中 造成重大灾害的 2 次；周围地区发生地震波及郓城县的 21 次，其中造成灾害的 3 次。 据中国地震动参数区划图 （gb 183062001） ，本区所属地震动峰值加速度为 0.10g， 地震烈度为 7 度。本区属黄河冲积地形，无发生滑坡、泥石流等自然地质灾害的可能。 图 1-1-1 交通位置图 矿井采区划分调整方案设计 - 7 - 四、矿区开发情况四、矿区开发情况 郭屯井田位于菏泽市郓城县。菏泽古称曹州，历史悠久，是中国牡丹之乡，也是 全世界面积最大，品种最多的牡丹生产、科研、出口、观赏基地。郓城县位于菏泽市 东北部，全县辖 2 个街道办事处、20 个乡镇，925 个行政村，总面积 1643km2，耕地 155 万亩，人口 105 万人，劳动力充足。郓城县煤炭地质储量丰富，是华东地区最后一 块整装煤田巨野煤田的主要组成部分，县辖区现有四个煤矿，从南到北分别为赵楼 煤矿、*煤矿、彭庄煤矿、郓城煤矿，其设计生产能力分别为 300 万吨、240 万吨、110 万吨、300 万吨，为工业生产提供了重要能源。本区周边有国电菏泽电厂、菏泽热电厂 等，电力供应充足。周围有充足的钢材、石料、水泥等建筑材料。 根据矿区总体规划，巨野煤田划分为 7 对矿井，到目前为止，梁宝寺矿井、龙固 矿井、赵楼矿井、彭庄矿井、郭屯矿井均已建成投产，郓城矿井正在建设。 五、迁村和土地征用五、迁村和土地征用 本矿井初期建设工业场地用地已办理相关用地手续，后期需建设风井场地，还需 要占用农村土地并办理相关手续。另外，本井田范围内村庄稠密，共有行政村 50 个， 约 20719 户，矿井生产期间，井下开采煤炭会造成地面不同程度的塌陷，影响土地使用 和地面建筑的安全使用。根据矿井与当地政府的接触情况，地方政府非常支持本项目， 为此在土地征用和村庄搬迁方面积极配合，目前，已有 6 个村庄列入搬迁计划，正在 组织搬迁。 六、水源及电源六、水源及电源 （1）水源 据调查资料和现有供水水井取样化验证实，第四系、上第三系水可作为供水水源， 但水质条件较差。区内河流多引自黄河水，经取样化验，可作为供水水源，但黄河水 为地表水，易受污染，卫生指标严重超标，并受季节影响，所以不宜作为永久供水水 源，本区外围奥灰隐伏区，面积大，岩溶裂隙发育，含水丰富，建议进行水源勘探开 发，作为矿井供水水源。 郓城县水资源管理委员会于 2001 年 12 月 11 日出具了“关于郭屯矿井用水保证情况 的证明”函，认为当地浅层地下水和深层地下水（奥灰水）可以满足矿井生产和生活用 矿井采区划分调整方案设计 - 8 - 水需要。 （2）电源 本区现有菏泽、济宁两座发电厂。菏泽电厂装机容量 850mw，济宁电厂装机容量 300mw，两电厂以 220kv 网络与山东电网相联。矿井附近电源点有 110kv 郓城中心变电 所、220kv 巨野三里庙变电所和 220kv 水浒变电所。根据矿井可行性研究报告批复意见 及菏泽电业局、菏泽供电公司关于郭屯矿井供电方案、供电线路出线口位置的批复意 见，本矿井一回电源引自 220kv 水浒变电站，另一回电源由 220kv 三里庙变电站 5915 三郓线 t 接。 第二节第二节 地质特征地质特征 一、地层一、地层 本区地层区划属华北地层区鲁西地层分区，区内多被第四系覆盖，基岩出露甚少， 煤系基底为寒武、奥陶系，石炭系中、上统和二叠纪含煤地层发育较好，煤炭资源较 为丰富，地层发育情况详见表 1-2-1。 二、构造二、构造 （一）大地构造位置 巨野煤田位于鲁西南断块拗陷的西北部，就东西向构造带而言，位于昆仑秦岭 纬向构造带的东延北支部分，并处于和新华夏系第二沉降带南端复合部位，属于华北 陆块（i） 、鲁西隆起（ii） 、鲁西南潜隆起区（iii） 、菏泽兖州潜断隆（iv） 、菏泽凸起 （潜） （v） 。 （二）区域构造范围及基本特征 1、区域范围：东起峄山断层，西至聊考断层，北起汶泗断层，南至单县、韩台断 层。 2、区域构造基本特征 鲁西南地区的基本构造特征明显表现为断块型，无论褶曲、断层均与大地构造位 置、区域构造单元的相互组合及变化有着明显的关系（见图 1-2-1） 。 矿井采区划分调整方案设计 - 9 - （1）褶曲构造 本区发育有北东北北东和东西向两组褶曲构造。 北东北北东向褶曲：主要有滋阳背斜、兖州、济宁向斜、滕县背斜、滕县向 斜及巨野向斜等，多数是北东向的宽缓褶曲，特别是东部区域更为明显，其中济宁煤 田由于受南北向区域构造的影响，构造也以南北向断层为主，但含煤地层的褶曲轴向 仍保持北东向的特点；而巨野向斜由于受东部刚性岩体挤压和北东向断层的切割等构 造应力场的干扰，使不对称的巨野向斜偏转成北北东向，而且东翼残缺不全。 矿井采区划分调整方案设计 - 10 - 区域地层特征一览表 表 1-2-1 地 层 系 统主 要 岩 性 特 征 第 四 系 （q） 黄褐、棕、灰等杂色粘土、粘土质砂、砂、砂砾石层 .广布于全区，东北薄、西南厚。 0350m 新 近 系 （n） 棕黄、黄、棕红、杂色粘土、粉砂夹细砂，下部有时夹泥煤薄层，底部常见砂砾.主要分布于西部， 地表未出露。 01000m 古 进 系 （e） 上部杂色粘土岩、粉砂岩夹泥灰岩和石膏层 .下部红色粘土质粉砂岩、细粒砂岩夹砾砂岩，普遍含石 膏层.分布于北部和西部。 1000m 侏 罗 系 上 统 蒙 阴 组 （j3） 上部为灰绿色粉细粒砂岩互层夹泥岩，下部为红色砂岩，并有燕山晚期岩浆岩侵入，底部有不稳 定的砾岩。 1300m 上统 上石盒 子 组 杂色泥岩、粉砂岩和灰色砂岩，含植物化石，底部含 b层铝土岩。 残厚500m 下石盒 子 组 灰绿色砂岩和杂色泥岩、粉砂岩，富含植物化石。 65m 二 迭 系 （p）下统 山西组 浅灰、灰白色中、细粒砂岩及深灰色粉砂岩、泥岩夹煤层，为主要含煤地层。 80m 上统太原组 以深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩为主，夹灰色砂岩、石灰岩813层、煤 1723层，为本区主要含煤地层，属 海陆交互相沉积，厚度稳定。 170m 石 炭 系 中统本溪组 以杂色泥岩为主，夹石灰岩24层，上部夹不稳定薄煤12层，底部有g层铝土岩及山西式残 积铁矿。 35m 中 统 八陡组:为浅海相厚层白云岩夹豹皮灰岩、泥灰岩。 65121m 阁庄组:为浅海相白云质灰岩、白云岩、泥灰岩、豹皮灰岩、石灰岩。 105127m 奥 陶 系 （o）下 统 马家沟组:为浅海相中厚层灰岩、豹皮灰岩夹泥灰岩、白云质灰岩。 202227m 北庵庄组:为浅海相灰岩、泥灰岩、白云质灰岩、豹皮灰岩。 198282m 纸 坊 组:为泻湖相白云岩、白云质灰岩，含燧石结核。 86117m 上 统凤山组、长山组、崮山组 :青灰色竹叶状白云质灰岩、夹鲕状灰岩、泥岩及粉砂岩。 280m 中 统张夏组、徐庄组 :厚层泥质灰岩、鲕状灰岩及黄绿、暗紫色云母泥岩、粉砂岩。 240m 寒 武 系 下 统毛庄组、馒头组 :暗紫色云母泥岩、白云质灰岩，夹豹皮灰岩、泥岩及竹叶状灰岩。 200m 震旦系亚界 土门组（zt） 为灰黄色硅质灰岩。 030m 太古界泰山群（art）主要为深变质的变质岩系及太古代晚期侵入岩。 6000m 东西向褶曲：主要受东西向构造控制所致，如汶上宁阳向斜、单县鱼台向 斜等。 （2）断裂构造 因受昆仑秦岭纬向构造带和燕山运动的影响，使东西向断层被南北向断层切割， 形成鲁西南“棋盘格”状的构造格局，具有经济价值的煤层均赋存于早期的地堑内。 矿井采区划分调整方案设计 - 11 - 东西向正断层 由北向南依次有汶泗断层、郓城断层、菏泽断层、凫山断层、单县断层等，它们 均为落差大、延展长的区域性断层，且常伴有走向相同，倾向相反的共生断层出现， 形成近东西向地堑、地垒构造。 南北向正断层 自东而西有峄山断层、孙氏店断层、济宁断层、嘉祥断层、巨野断层、田桥断层 及聊考断层。与东西向断层相同，它们也是落差大、延展长的区域性断层。在东部形 成西倾正断层组，从而构成区内地层由东向西台阶式下降；在中、西部分布着走向相 同但倾向相反的断层组，形成南北向的地堑、地垒构造。 按落差划分，落差100m 的断层 5 条，落差50m100m 的断层 6 条，落差 30m50m 的断层 5 条，落差30m 的断层 19 条。 （3）岩浆岩 井田内岩浆岩侵入对山西组及太原组的煤层均有不同程度的影响，岩浆岩的分布 为一采区的北部和南部边界，四采区的西部边界，五采区的中西部，根据有关资料分 析，初步认为岩浆岩经早期形成的区域性大断裂上升，沿较松软的地层侵入到煤系地 层，局部煤层厚度、结构遭到破坏，变质为无烟煤、天然焦等，甚至吞蚀殆尽。 图 1-2-1 区域构造示意图 矿井采区划分调整方案设计 - 12 - （三）区域构造演化 晚古生代的海西构造运动，地壳以垂直升降为主，由北向南地壳逐渐抬升，海水 逐渐向南撤出，从而沉积了一套海陆交互相滨海平原相内陆湖泊相含煤沉积，这 些沉积物具有东西成带、南北分异的特征。到三迭纪印支期由于南北向挤压，横穿昆 仑秦岭纬向构造带进一步发展，受其影响本区发育了轴向北东东西向的宽缓褶曲 及东西向的正断层组。晚三迭世至早、中侏罗世地壳不断抬升，背斜的轴部遭剥蚀， 至晚侏罗世在本区的向斜部位由东向西开始沉积了侏罗系上统蒙阴组地层。早白垩世 燕山运动第三幕由于受环太平洋构造带的影响，本区断裂活动剧烈，除早期已形成的 东西向断层继续活动外，又发育了一组近南北向的区域性断层组，并伴有基性酸性 岩浆岩侵入。喜山期构造运动，使早期已形成的近南北向断层继续活动，部分断层活 动更为剧烈（如本区西部边界聊考断层） ，在断陷盆地中从西向东沉积了巨厚新生界地 层。 总之，在整个鲁西南地区早期以北东、东西向褶曲为主，并伴有东西向正断层， 晚期以近南北向断层为主，形成鲁西南地区“棋盘格”式构造形态。 三、煤层三、煤层 1、含煤地层 本区为全隐蔽式煤田，主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组， 平均总厚 241.94m。含煤 25 层，其中，山西组含煤 3 层（1、2、3（3上、3下） ；太原 组含煤 22 层（4、5、6、7、8、9、10上、10中、10下、12上、12中、12下、14、15上、 15中、15下、16上、16下、17、18上、18中、18下煤层） 。煤层平均总厚 10.35m，含煤 系数 4.3%。3（3下） 、3上、15上、16上、17、18中煤层平均厚 8.67m，占煤层总厚的 84%，其中 3（3下）煤层平均厚 4.45m，占可采煤层厚度的 51%，是首采及主采煤层。 井田内岩浆岩侵入对山西组及太原组的煤层均有不同程度的影响，一采区仅在北 部和南部边界受岩浆岩影响，煤质变化复杂，出现煤、焦混及岩浆岩与煤、焦杂体。 2、可采煤层 矿井采区划分调整方案设计 - 13 - 井田内主要含煤地层为下二迭系山西组和上石炭统太原组，平均总厚 237.75m。含 煤 25 层，其中山西组含煤 3 层；太原组含煤 22 层。煤层平均总厚 10.35m，含煤系数 4.3，可采及局部可采煤层有 5 层 3(3上、3下)煤、15上煤、16上煤、17 煤和 18中煤。 平均厚 8.67m，占煤层总厚的 84，其中 3（3下）煤层平均厚 4.73m，占可采煤层厚度 的 55，是本矿井主要可采煤层。各煤层主要特征见表 122。 煤层主要特征表 表 122 煤 层夹石 全区厚度 (m) 可采范围厚 度(m) 层间距 (m) 煤层 名称 两极值 平均值 两极值 平均值 结构 稳定 性 可采 性两极值 平均值 层数岩性名称 3 08.18 4.91 5.158.18 7.02 较简单 较稳 定 大部 可采 02 炭质泥岩 泥岩 3上 03.85 1.20 0.713.85 1.63 简单 较稳 定 局部 可采 02 炭质泥岩 泥岩 3下 0.735.31 3.47 0.735.31 3.47 较简单 较稳 定 大部 可采 04 炭质泥岩 泥岩 15上 0.380.80 0.62 0.710.80 0.76 简单 不稳 定 零星 可采 16上 00.82 0.58 0.720.82 0.77 简单 不稳 定 零星 可采 炭质泥岩 17 0.271.98 1.27 1.061.98 1.52 简单 较稳 定 大部 可采 炭质泥岩 18中 00.82 0.58 0.720.82 0.77 简单 不稳 定 零星 可采 0.7827.29 13.27 124.32137.88 132.41 25.4551.49 33.81 7.6213.55 9.82 2.7714.12 9.72 炭质泥岩 （1）3 煤层 位于山西组中下部，下距太原组三灰 44.5771.74m，平均 59.21m。该煤层为 3上、 3下煤层合并后的厚煤层，主要分布于井田的西部、南部及北部，可采范围内煤厚 5.518.18m，平均 7.02m。该煤层属较稳定煤层，结构较简单，含 02 层夹石。 （2）3上煤层 该煤层为 3 煤层分叉后的上分层，主要分布于井田中部。下距 3下煤层 矿井采区划分调整方案设计 - 14 - 0.7827.29m，平均 13.27m。煤层厚度 03.85m，平均 1.19m，可采范围内煤厚 0.713.85m，平均 1.59m。该层煤部分受冲刷缺失，属较稳定偏不稳定煤层。煤层结 构简单，含夹石 02 层。可采范围内未受火成岩侵蚀。 （3）3下煤层 该煤层为 3 煤层分叉后的下分层，分布于井田中部。下距三灰 51.2973.24m，平 均 57.49m。煤层厚度 0.735.31m，平均 3.47m，属较稳定煤层。井田东部受冲刷缺失， 煤层结构较简单，含夹石 04 层。 井田内 3(3 下)煤层赋存面积 89.8km2。其中南部天然焦区面积 24.0km2，北部天然焦 区面积 9.7km2，煤区面积 56.1km2。 （4）太原组煤层 太原组煤层包括 15上、16上、17、18中煤层。其中 17 煤厚 1.061.98m，平均 1.52m，属较稳定煤层。15上、16上、18中三层煤均为平均煤厚小于 1m 的不稳定煤层。 16上煤层下距奥灰顶界面间距 26.1844.21m，平均 33.41m。由于太原组煤层距奥灰太 近，受其突水威协严重。 四、煤类、煤质与煤的用途四、煤类、煤质与煤的用途 按中国煤炭分类国家标准（gb 5751-2009）划分，以浮煤挥发分产率（900 vdaf%）和粘结指数（gri）为主要分类指标，胶质层厚度（ymm） 、奥亚膨胀度（b%） 为辅助指标，其中将 1979、1980 年的 850挥发分产率换算成 900挥发分产率，计算 的经验公式是：vdaf（900）=vdaf（850）+63/100-mad-ad*（100-mad）/100；利用经 验公式换算出粘结指数，天然焦利用宏观鉴定、化学分析、显微煤岩鉴定、测井曲线 解释等综合确定，本区煤类划分结果为山西组煤层主要有气煤、1/3 焦煤、天然焦等三 种；15上煤层以气肥煤为主；16上煤层为肥煤，南部为天然焦区；17 煤层为 1/3 焦煤、 肥煤、气肥煤；18 中煤层以气肥煤为主，次为肥煤。 太原组煤层为气肥煤、肥煤，中硫至中高硫煤，可用作炼焦配煤；天然焦因灰分 较低，发热量较高，可供民用，如经加工处理可作为发电燃料用煤；各煤层大都符合 液化用煤工业要求，从煤岩组分看，气煤、气肥煤多含有最易液化的树皮类稳定组分， 可大大提高液化效果。各可采煤层煤质特征见表 1-2-3。 矿井采区划分调整方案设计 - 15 - 煤 质 特 征 一 览 表 表 1-2-3 煤层 项目 3上3（3下） 315上16上1718中 原煤 1.382.36 1.77（16） 1.352.44 1.72（24） 1.17（2 ） 1.37（ 3） 1.54（3） 1.02（3 ） 水分 mad （%） 浮煤 0.92.26 1.54（16） 0.542.00 1.56（24） 1.17（2 ） 1.63（ 3） 1.52（3） 1.39（3 ） 原煤 7.6822.75 14.55（16） 8.8228.46 16.43（24） 10.31（ 2） 8.30（ 3） 19.31（3） 29.48（ 3） 灰分 ad （%） 浮煤 5.599.06 7.10（16） 5.599.85 7.05（24） 5.56（2 ） 3.03（ 3） 4.13（3） 7.63（3 ） 原煤 35.9338.66 37.22（16） 31.5338.59 36.80（24） 39.96（ 2） 36.61（ 3） 35.28（3） 38.71（ 3） 挥发分 vdaf （%） 浮煤 35.3538.85 37.45（16） 34.0539.65 37.45（24） 39.82（ 2） 36.42（ 3） 34.91（3） 37.07（ 3） 原煤 0.410.87 0.58（16） 0.520.95 0.69（24） 2.40（2 ） 3.77（3 ） 4.10（3） 4.42（3 ） 全硫 st，d （%） 浮煤 0.350.62 0.50（16） 0.420.94 0.61（24） 1.82（2 ） 2.14（3 ） 2.25（3） 2.45（3 ） 原煤 0.0060.031 0.013（12） 0.0030.056 0.022（18） 0.004（ 2） 0.008（ 2） 0.119（1） 0.044（ 2） 磷 pd （%） 浮煤 0.0020.016 0.007（10） 0.0020.034 0.015（17） 0.002（ 2） 0.006（ 2） 0.045（1） 原煤 25.7638.24 29.16（24） 20.8332.37 28.65（30） 31.91（ 2） 32.49（ 3） 28.11（3） 24.31（ 3） 发热量 qb，ad （mj/kg） 浮煤 31.4732.83 32.31（13） 26.1533.22 31.60（30） 33.78（ 2） 34.32（ 3） 34.15（1） 32.95（ 2） cdaf浮煤 84.6886.33 85.24（11） 84.1486.1 2 85.23（21 ） 86.58 （3） 86.58（ 3） 86.44 （2） 85.27 （1） hdaf浮煤 5.285.71 5.45（11） 5.155.77 5.51（21） 5.28（ 3） 5.28（3 ） 5.42（ 2） 5.30（ 1） 元 素 分 析 （ %） ndaf浮煤 1.541.74 1.64（11） 1.571.79 1.69（21） 1.46（ 3） 1.46（3 ） 1.48（ 2） 1.31（ 1） 焦油产率 tar，d（%） 11.6413.60 12.55（8） 10.4015.60 12.21（25） 13.20（ 2） 11.51（ 2） 11.82（2） 7.65（1 ） 灰熔融性 st（） 13001400 1380（7） 13401400 1400（23） 1200（ 2） 1240（ 3） 1240（3） 1170（ 3） 粘结指数 gr.i 7895 87（16） 7698 88（23） 99（2 ） 98（3 ） 98（3） 100（3 ） 胶质层厚度 y（mm） 13.522.5 16.6（16） 14.522.3 18.5（23） 40.8（2 ） 37.0（ 3） 30.5（3） 37.5（3 ） 矿井采区划分调整方案设计 - 16 - 煤 类 qm45（12） 1/3jm35（4） qm45（17） 1/3jm35（6） 天然焦（8） qf46（ 2） fm36 （3） qm46（1） 1/3jm35（1 ） fm36（1） qm46 （2） fm36 （1） 五、水文地质五、水文地质 区域范围东起峄山断层，西至聊考断裂，北起汶泗断层，南至凫山断层，东西长 约 160km，南北宽约 80km，面积 10000 余 km2。 区域内地表水系发育，赵王河、洙水河、万福河自西向东穿越本区流入南阳湖， 京杭运河自北向南流经本区，光府河、泗河和白马河自东向西流入南阳湖。本区多为 黄河冲、洪积平原，仅在区域中部及东南有小面积低山丘陵。京杭运河以东，沉积颗 粒粗，地下迳流较强，具优质松散层孔隙水；运河以西，松散层颗粒细，迳流变弱， 由东向西水质变差。嘉祥、巨野、郓城等地地势低洼，潜水位浅，蒸发强烈，潜水浓 缩盐化，局部形成盐碱地。 1、含水层 区域内煤系中的直接充水含水层有山西组 3 煤层顶、底板砂岩裂隙含水层、太原 组三灰和十下灰岩溶裂隙含水层，部分矿井的侏罗系砂岩亦为直接充水含水层（如南屯 矿等） 。3 煤层顶、底板砂岩含水层厚度 3060m，一般约 40m，区域内最大单位涌水 量 0.504l/s.m；三灰含水层厚度比较稳定，平均约 5m，兖州、济宁煤田三灰最大单位涌 水量 0.480l/s.m，上述两含水层为开采上组煤的直接充水含水层。十下灰含水层厚度平 均约 5m，济宁煤田最大单位涌水量为 0.484l/s.m，是开采下组煤的顶板进水含水层。 其它含水层有第四系、新近系砂、砾层孔隙含水层，二叠系石盒子组砂岩裂隙含 水层和奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层。除奥灰外，其它含水层均分布在煤系地层之上， 远离可采煤层又大都与隔水岩层相间分布，一般情况下不会对矿井直接充水。 奥陶系灰岩为煤系基底含水层，在煤田范围内其含水性具明显垂直分带性，浅部 岩溶发育，含水丰富，属强含水层，向深部岩溶发育程度降低，含水性逐渐减弱。许 厂、代庄、何岗、唐口、葛亭及梁宝寺等井田下组煤与奥灰间距较小，不足以抵抗奥 灰水压力，奥灰水成为采下组煤的底板进水直接充水含水层。奥灰隐伏区内岩溶普遍 发育，区域上已有邹西、兖西、嘉祥三个水源地。整个区域范围内，奥灰裸露补给区 矿井采区划分调整方案设计 - 17 - 主要集中在凫山背斜丘陵区、滋阳山及嘉祥隆起区。 凫山丘陵区有约 200km2寒武系灰岩裸露，北部有零星奥灰出露，形成岩溶水补给 区，接受大气降水和地表水补给后顺岩层倾斜方向由南向北流向邹西水源地。兖州西 部的滋阳山一带亦有小面积奥灰出露，成为补给区。此外，区域外曲阜境内有约 100km2的寒武系、奥陶系灰岩出露，在区外东北部形成补给区。补给区地下水沿曲阜 水源地流向兖西水源详勘区，再南下流向邹西水源地，与北流的岩溶水汇合，形成强 迳流带，至南阳湖畔两城附近呈泉群出露，成为泄水区。邹西水源地大部分地段为奥 灰级（单位涌水量大于 10l/s.m）富水区，水位变化较降雨迟后 20 天左右，与降水 补给关系密切。邹西水源已开发，供水量 10 万 m3/d，供水区域地下水位呈逐年下降趋 势；兖西水源详勘区奥灰富水性为级（单位涌水量为 110l/s.m）补给条件比邹西 水源地差，供水水量约 3 万 m3/d。 嘉祥隆起区有约 100km2的寒武、奥陶系灰岩出露，在区域中部形成岩溶水补给区， 接受大气降水后，沿地势向周围缓慢迳流流向隐伏区。其中奥陶系灰岩出露区主要分 布在兖（州）新（乡）铁路两侧，出露区至葛亭井田一带为奥灰隐伏区。 2、隔水层 区域内隔水层主要为新生界地层中的粘土、砂质粘土层，侏罗系泥岩、粉砂岩， 上石盒子组泥岩，下石盒子组杂色泥岩、粉砂岩，太原组泥岩、粉砂岩及本溪组铁铝 质泥岩等，它们大都与含水层相间沉积，阻隔了含水层间的水力联系。 3、矿井充水因素分析 （1）3 煤层充水因素 根据东部生产矿井的开采实践，3 煤开采的主要充水途径为直接揭露含水层的井巷 工程，受采动影响而造成的顶板冒裂导水带、底板破坏裂隙带，以及导水的断裂构造。 其主要正常充水方式为采动裂隙导水带。根据东部矿区综采放顶煤开采经验及华东、 华北部分矿井水体下开采的实践，综采放顶煤开采冒裂带高度一般为采煤厚度的 11.3 倍。根据本井田现有钻探成果，除 g58 号孔冒裂高度顶界距 n 底不足 10m（9.8m）外， 其余均大于 10m。上、下石盒子组砂岩漏水点都在冒裂带范围之外，因此只有山西组 矿井采区划分调整方案设计 - 18 - 3 煤层顶底板砂岩含水层为其直接充水含水层。 需要指出的是在井田中西部 3 煤层露头附近，煤层至 n 间距较小，直到为零，并 且 3 煤层露头大部分位于 n 底部砂层分布区，因此在靠近煤层露头区上第三系底部砂 层成为 3 煤层开采的直接充水含水层。由于冒裂高度与采煤方法有关，若采用分层开 采法可以降低冒裂高度从而提高开采上限。从全井田考虑不将上第三系底不部砂层评 价为 3 煤直接充水含水层。建议在矿井生产过程中做好上第三系底部砂层的水位动态 观测工作，并在露头区补做一定地质工作后再根据资料结果逐步提高开采上限，解放 煤炭储量。 三灰上距 3 煤层 44.5771.74m，平均 59.21m；上距 3上煤层 58.7189.30m，平均 74.80m，上距 3下煤层 51.2973.24m，平均 57.49m，按照-808m 开采水平计算，三灰第 一水平水压达 80kg 以上，因此三灰水成为 3 煤层开采时的直接充水含水层。 （2）16 煤层充水因素 十下灰岩是 16 煤层直接顶板，是其直接充水含水层。16 煤层下距奥灰 26.1844.21m，结合 16 煤层至奥灰间的岩性组合及强度值，计算奥灰水井田内突水系 数为 0.220.44mpa/m，均大于 0.15mpa/m，因此奥灰水对 16上、17、18中煤层开采有严 重底鼓突水威胁，影响煤层正常开采，在目前技术条件下建议将 16上、17、18中煤层 列为暂不能利用储量。 4、矿井水文地质类型 本井田上组煤的直接充水含水层为 3 煤层顶、底板砂岩和太原组。3 砂裂隙含水层， 富水性弱，三灰岩溶裂隙含水层的富水性弱至中等，上述两含水层的补给条件较差， 故本井田上组煤的水文地质类型为裂隙、岩溶类简单中等类型。下组煤的直接充水 含水层为太原组十下灰和奥灰。十下灰的富水性弱至中等，但基底奥灰含水层的富水 性较强，补给较充沛，采下组煤时有底鼓水的威胁。故下组煤的水文地质类型为裂隙 岩溶类中等类型。 5、矿井涌水量 *煤矿水文地质类型划分报告矿井正常涌水量为 582m3/h，最大涌水量为 矿井采区划分调整方案设计 - 19 - 1008m3/h。 六、其它开采技术条件六、其它开采技术条件 （一） 、岩土工程地质特征 1、松散覆盖层 井田内上覆新生界地层较厚，一般厚 530650m。主要由粘土、粘土质砂及砂组成。 第四系均未固结，第三系上段局部微固结，大部未固结，下段大部半固结，局部未固 结。 2、可采煤层顶底板 3 煤层：伪顶为泥岩、粉砂岩或炭质泥岩，厚度 0.210.65m，直接顶多为中细砂 岩，厚度 0.7513.73m，岩石抗压强度为 39.3148.2mpa；次为泥岩，厚度 0.884.55m，岩石抗压强度为 38.0110.6mpa；局部为细、中、砂岩；老顶厚 2.527.8m，主要为细砂岩和中砂岩，在岩浆岩侵蚀区煤层顶板常为煌斑岩或浊变黄斑 岩，硬度较大，裂隙较发育。 3上煤层顶板：以中、细砂岩为主，厚 1.4417.79m；次为泥岩，厚 0.755.36m， 偶见碳质泥岩伪顶。 3下煤层顶板：以中、细砂岩为主，厚 2.7719.02m；次为泥岩，厚 0.782.89m， 偶见碳质泥岩伪顶。 3上煤层底板：以粉砂岩为主，厚 0.7810.90m，次为泥岩，厚 0.956.20m，偶见 碳质泥岩伪底。 3（3下）煤层底板：主要为泥岩、碳质泥岩，厚 0.726.19m，多数在 2m 左右；次 为粉砂，局部块段为细砂岩，偶见泥岩、碳质泥岩伪底。 15上煤层：伪顶多为泥岩，厚 0.170.40m，九灰为直接顶，厚 1.182.53m，含 泥质，有时泥岩伪顶增厚变为直接顶。底板主要为泥岩，厚 0.957.44m，其次为粉砂 岩，厚 5.569.58m。 16上煤层：直接顶为十下灰，厚 4.406.65m，个别孔见泥岩伪顶，厚 0.560.79m，底板以泥岩为主，厚 1.306.94m，偶见粉砂岩及砂质泥岩底板，厚 矿井采区划分调整方案设计 - 20 - 0.765.15m。 17 煤层：直接顶 16下煤与泥岩组合而成，厚 0.727.29m，局部为砂质泥岩或细 砂岩。底板主要为粉砂岩，最大厚度 6.15m，平均 3.06m，其次为泥岩，厚 0.301.46m，个别点为细砂岩。 18中煤层：直接顶多为粉砂岩、砂质泥岩，厚 2.528.33m，次为细砂岩厚 3.655.68m，个别点有泥岩、炭质泥岩伪顶。底板主要为泥岩，厚 3.057.0m，次为粉 砂岩，厚 2.733.20m，个别点为细砂岩。 本井田除 3 煤层顶底板岩石采力学样外，其它煤层顶底板均未采力学样，根据强 度测井曲线，结合煤层顶底板的岩性组合及与东部矿井的开采经验对比各煤层顶底板， 稳定性评价为：3（3上、3下）顶板为较稳定稳定，底板不坚固；15上、16上煤层顶 板稳定，底板不坚固；17 煤层顶板不稳定，底板不坚固较坚固；18中煤层顶板不稳 定较稳定，底板不坚固较坚固。 （二） 、瓦斯、煤尘及煤的自燃 1、瓦斯 本井田 3上3（3下）煤层共采取瓦斯样 13 件。分析结果表明，瓦斯（ch4）成份和 含量最高分别为 1.02%和 0.017cm3/g燃；co2成分和含量最高分别为 14.80%和 0.222cm3/g燃,见表 124，应属瓦斯风化带和氮气带。 根据钻孔测得的瓦斯含量资料，本井田瓦期含量较低，但由于井田内各煤层埋藏 较深，又有岩浆岩侵入，局部煤的变质程度高，会有较高瓦斯带存在，因此，在生产 过程中应加强瓦斯管理，以防止瓦斯聚集，发生瓦斯爆炸事故。 瓦斯含量及成分表 表 124 瓦斯成分 最大/平均（点数） 瓦斯含量 cm3/g燃 最大/平均（点数） 煤层 ch4co2ch4co2n2及其它 3上微量5.61（1）微量0.154（1）3.467（1） 3（3下） 1.02 0.27（8） 14.80 7.09（8） 0.017 0.006（8） 0.222 0.135（8） 30.76 3.190（7） 2、煤尘爆炸性和煤的自燃 矿井采区划分调整方案设计 - 21 - 各煤层煤尘爆炸性试验结果（见表 125）表明，火焰长度在 50600mm 之间， 扑灭火焰的岩粉量变化在 2527%之间，可燃基挥发分一般都大于 37%，根据挥发分和 固定碳计算的煤尘爆炸指数变化在 38.6447.09%之间，故各煤层均有煤尘爆炸危险性。 根据各煤层煤样测试结果，各煤层原样着火温度变化在 332391之间，还原样 与氧化样着火点之差为 428，变化在不自燃易自燃之间，各煤层均属自燃发火煤 层。 煤尘爆炸性及煤的自燃试验结果表 表 125 煤层 火焰长度 （mm） 岩粉量 （%） 结论 还原样 （） 氧化样 （） t （） 自燃等级 3上 200500（8 ） 5560 57（8） 348374 360（8） 323369 349（8） 527 11（8） （1） （7） 3（3下） 60600（13 ） 5373 61（13） 338384 358（14） 317380 347（14） 428 11（14） （1） （1） （12） 15上 100550（2 ） 2065 42（2） 378394 386（2） 357380 369（2） 1421 18（2） （1） （1） 16上450（1）55（1）368（1）361（1）7（1）（1） 17250（1）30（1）366（1）359（1）7（1）（1） 18中50（1）25（1） 有 爆 炸 危 险 372（1）360（1）12（1）（1） 3、地温 沿用了巨野煤田普查地质报告确定的恒温点的深度 50m、温度 18.9。 非含煤地层平均地温梯度 2.33/100m，含煤地层平均地温梯度 3.12/100m，煤 系地层的平均地温梯度略高非煤系地层；全井田平均地温梯度 2.78/100m，地热增温 率为 1/35.