采矿工程毕业设计（论文）-开滦集团吕家坨西矿120万t新井设计.docx

全套图纸加153893706绪 论本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为开滦集团吕家坨西矿120万t新井设计，全篇共分为十个部分：矿井概述及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力、井田开拓、带区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。吕家坨西矿位于河北省唐山市境内。矿井南北长约为4900m，东西宽约为2900m，面积为13.72KM2。井田内的可采煤层为7煤、9煤，煤层赋存稳定，平均厚度3.8米,倾角平均为10，为缓斜厚煤层。井田内工业储量为14448万吨，可采储量为9825.47万吨。矿井平均涌水量为60m3/h，相对瓦斯涌出量2.34m3/t，属于低瓦斯矿井，煤层有煤尘爆炸危险性和自然发火倾向。吕家坨西矿年设计生产能力为120万t/a，服务年限为58.5年。本矿采用立井单水平上下山开拓，水平标高为-630m。该矿井主要采用倾斜长壁综合机械化采煤法。矿井布置一个综放工作面保证全矿井的产量，长度为165m，煤的运输采用胶带运输。矿井的通风方式采用中央并列式通风。 专题部分为煤矿矸石山的治理利用。煤矸石是目前我国排放量最大的工业固体废弃物之一，本专题通过对煤矿矸石山的治理与利用的研究，结合我国各地矿区的治理详情，提出了煤矸石山的几种治理方法和利用途径，使得煤矸石山在变废为宝产生经济价值的同时，还可消除其在治理过程中对周围环境的影响，从而实现经济效益和环境效益的双赢。一般部分1 矿区概况及井田地址特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置和交通开滦矿务局吕家坨矿位于河北省唐山市开平煤田东南翼中段古冶区境内，西距唐山18km，北距古冶9km。地理坐标为东经11824，北纬3940。北与林西矿相接，东与范各庄相邻，南与钱家营矿深部搭接。矿区交通便利。古吕钱公路南接唐港公路，北通205国道，津唐、唐港、京沈高速公路正在修建；矿区铁路专线吕古铁路和吕陡铁路与京山线接轨；水路运输东有秦皇岛港，西有天津新港，南有新近建成的京唐港；水、陆交通发达，煤炭外销十分方便(见图11)。图1-1 矿区交通图1.1.2地形地貌和塌陷坑治理矿区地表为第四纪冲积平原，地面标高介于+22+31m之间。地形总趋势北高南低，沙河由井田东部自东北流向西南。沙河属季节性河流，旱季有时断流，雨季流量较大，最高洪水位+30m。境内有村庄18个。主要农作物有小麦、玉米和水稻。采矿活动引起地表沉陷，使矿井周围形成塌陷坑。1998年实测塌陷坑积水面积1.9km2，最大积水深度3m，积水量121万m3。积水范围主要分布在井田东翼。吕范公路东坑，林西发电厂以粉煤灰造地还田；吕范公路以西至工业广场之间的塌陷区域已成为古冶区国家级农副渔业开发区；矿医院南塌陷波及区采用抗变形技术，兴建职工住宅楼23栋；井田西翼塌陷坑现作排矸场，为村庄搬迁准备场地。所有这些工作，使塌陷坑治理初见成效。1.1.3 矿区气候条件井田内地势平坦，略向南倾斜，地形呈东北高西南低。沙河从采区地表流过,厂区排水沟均由厂房向四周道路降坡5，雨水沟多南北向，东西向水沟与矿井雨水沟相接。最高洪水位为29.57 m。本区气候属于大陆性气候，降雨多集中于6、7、8、9月份，近30年来平均降雨量为540.4mm，最大降雨量为800.2mm，最小降雨量为253.3mm，最热月份平均湿度79%。春季多东南风，冬季多西北风，最大风速25m/s，夏季炎热多雨，冬季寒冷多风。最高气温为37.6（1972年7月），最低极端气温为-21.0（1970年1月），年平均气温11.1，冰期由每年12月冻结，融解于次年3月，结冻期约为4个月。土壤冻结深度为0.6-0.8m，最小降雪量厚度为40mm，最大降雪量厚度为190mm。按国家地震局地震地质大队提供资料，本区处于强烈地震活动地带，地震基本烈度为8级。1.1.4 矿井附近的工农业情况吕家坨庄矿附近地主要厂矿企业有：吕家坨矿北接林西矿，南、东分别与钱家营矿和范各庄矿相邻。矿井所在地为第四纪冲积平原，地势平坦，农业比较发达，主要农作物为：主要农作物有小麦、玉米和水稻。1.1.5 水源、电源、劳动力及建材来源吕家坨矿采用自备水源井供水，目前正在使用的供水井共有9眼，其中黑鸭子4眼，工业广场3眼，南小区2眼。各井参数见表11这些井形成两套供水系统，一是黑鸭子至矿区的集中管路供水系统，包括黑鸭子及工业广场的水井，最大供水能力1100m3/h，供矿生产和东工房、小楼生活区及黑鸭子、北安各庄、南安各庄、大安各庄、吕家坨村生活用水。二是南小区独立供水系统，最大供水能力100m3/h，供小区内居民生活用水。矿井采用双回路供电，一路来自唐山电厂，另一路来自古冶变电站。矿区位于华东大平原上的人口稠密区，劳动力资源比较丰富。土产建筑材料砖、瓦、石子和料石均可就地供应，钢材、木材和水泥等物资可经公路及铁路直接运至矿井工业广场。表1-1 目前矿正使用中的供水孔有关参数一览表供水孔名称孔口坐标成井时间原始静水位m单位涌水量l/s.m取水层位井管直径mm井管深度m井深m供水能力m3/hXYZ吕水07395282.289337.532.973.1025.1043.788O2230100235.71230吕水06394400.594644.832.366.0229.5832.567O232537.6183.03230更新1号394840.294510.931.882.1220.90O237760.0241.00230备用2号394606.694789.631.483.0221.24O237762.5219.90230吕观01392808.991226.728.678.0317.142.240O224580.5421.1280锅炉房井Q27366.966.8650营运科井Q27350南小区5号390369.589337.527.089.0511.321.918Q27366.066.0050砖厂1号390353.489831.080.0811.00Q27373.873.80501.1.6 矿区水文情况矿区地表为第四纪冲积平原，井田内地形平坦，地面标高介于22+31m之间。地形总趋势北高南低，沙河由井田东部自东北流向西南。地面径流不发育，降水大部分渗入地下补给潜水，只有大雨或暴雨才形成地表径流，流入附近的塌陷坑、沙河、幸福河或低洼地带。沙河为季节性河流，当上游普降暴雨时，第二天洪峰到达矿区。1977年7月27日，北部山区暴雨过后，在大安各庄东沙河坝处测得洪水位30m，这是建矿以来沙河的最高洪水位。为防止洪水泛滥，1986年加固了沙河大坝。但近年来大坝北端人为损坏严重，一旦发生大的降雨，洪水可能溢出河道，危及附近村庄和农田。受矿井开采活动的影响，造成地面塌陷，使井田两翼形成塌陷积水坑。到1997年底，塌陷坑积水总面积2500000m2，积水总体积1781000m3。其中，东翼塌陷坑积水面积2429000m2，积水量1725000m3，西翼塌陷坑积水面积71000m2，积水量56000m3。塌陷坑积水面积和积水量每年随季节的变化而变化，6、7、8、9月份为蓄水期，到10月初积水量最大；汛期过后，由于蒸发、地下渗透和农村灌溉，塌陷坑积水量减少，每年五月末六月初积水量最少。1.2 井田地质特征吕家坨井田位于开平向斜东南翼中段，其主体构造是吕家坨背斜。开平向斜是一赋煤向斜构造，煤系地层为石炭二迭系。向斜轴的总体方向约NE40，北部受青龙山背斜等北西南东向构造的影响，自古冶至唐家庄逐渐变为东西向，形成一弧形构造。其中一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜及南阳庄岭上背斜组成；另外一组在宋家营以南，规模不如前一组。东南翼断层的发育程度相对西北翼较低，且断层常分布在轴部附近，方向常斜交地层走向或平行褶曲的轴向， 表1-2 地层划分明细表地层层组起止层位地层厚度m所 含系统组煤层（编号）标志层第四系由地表至基岩顶面10.0-103.5061.38二迭系上统洼里组下界为红色砂岩层底砾岩。300.00古冶组由红砂岩底砾岩底面至A层铝土岩顶界面338.02-434.7377.83A0下统唐家庄组A层铝土岩顶面至煤5顶板顶界面。177.0-238.0217.03、4A大苗庄组煤5顶板顶界面至煤11顶板腐泥岩顶面45.93-96.1167.575-1、5-2、6、7-1、7-2、8、9、煤6顶板石炭系上统赵各庄组煤11顶板腐泥岩顶面至K6石灰岩顶界面44.05-91.0169.4611、12-1、12-2、12下K8、K7开平组K6灰岩顶界面至K3(唐山灰岩)顶界面。49.99-79.1470.0013、14、15、16、17K6、K5、K4中统唐山组K3顶界面至奥陶系马家沟组灰岩顶界面。65.70-76.9970.04K3、K2、K1、G奥陶系中统马家沟组4001.2.1 井田地层吕家坨矿煤系地层属于典型的华北区石炭二叠纪含煤岩系，其上界为唐家庄组A层铁铝质粘土岩顶面，下界为唐山组G层铁铝质粘土岩底面。根据两个钻孔实际控制，煤系地层厚度分别为480.35m和486.26m，按分组段厚度累计，煤系地层厚度为489m。图1-2 井田综合柱状图见图1.2.2 井田地质构造吕家坨井田以褶皱构造为主。井田内自北而南依次发育有黑鸭子向斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜、南阳庄岭上背斜、小张各庄向斜等五个主要褶曲构造。黑鸭子向斜轴作为吕、林井田技术边界。吕家坨背斜为矿井的主体构造，约占井田面积的70%，其中深部还发育有次一级的褶曲构造。在井田南部，吕家坨背斜、毕各庄向斜、南阳庄岭上背斜、小张各庄向斜等褶曲构造复合，形成了董各庄盆地构造区和王各庄马鞍形构造区。井田含煤地层属二叠系下统和石炭系上统，含煤20余层。其中可采煤层6层，即二叠系下统大苗庄组5、7、8、9煤层和石炭系上统赵各庄组的11、12煤层，其中5、11、12煤层局部可采，7、8、9煤层基本全区可采。1）主要褶曲构造：吕家坨背斜：是井田的主体构造，浅部紧闭，深部相对较宽缓，在平面上呈现为上小下大的扇形形态，延展长度约6000米。背斜的枢纽在矿井8号剖面线附近，由浅至深枢纽呈弧形，倾伏方向为263288，倾伏角825。背斜转折部构造复杂，发育有次一级的褶曲构造，如-600二采向斜、-600二采四中背斜、-800二采背斜等，受其影响，煤岩层产状变化大，断裂构造发育，井田内86%的中型断层分布在此区域，且小型断层亦也很发育。在吕家坨背斜轴附近，沿断层有岩浆岩侵入开采煤层，在5、7、12煤层形成面积不等的三个岩浆岩床。在井田东翼819与范56钻孔的联线附近，岩浆岩侵入形成了两至三条高角度岩脉。背斜两翼构造较为简单。吕家坨背斜主体形态虽基本控制，但伴生和次生的小型褶皱及小型断层，成为影响矿井正常生产的重要地质因素。长期以来普遍认为，吕家坨背斜浅部紧密，构造复杂；深部宽缓，构造比较简单。现通过-600及-800水平采矿工程揭露的大量地质资料来看，吕家坨背斜中深部次级褶曲构造发育，断层密集，且相互切割并伴有岩浆岩侵入，对煤层破坏严重，构造形态较浅部更加复杂。范各庄向斜：位于吕家坨背斜的东南，延展长度约3000米，其枢纽在范75-1、吕44、2、837地面孔的联线位置附近，展布方向大致与吕家背斜轴平行，向斜构造浅部位于范各庄矿境内，向中深部延展进入吕家坨矿。吕矿境内向斜轴倾伏方向为285245左右；倾伏角在浅部较大，中深部较小，并略有起伏，在-600七采下车场附近形成一幅度不大的盆地构造；两翼煤岩层产状不对称，西北翼较陡，倾角3055，东南翼平缓，倾角316；中型以上断裂未见，仅有小型断层零星展布。该向斜控制程度较可靠，对采区和工作面的合理布置有一定影响。毕各庄向斜：位于井田东南部，在本井田内延展长度约5000米，其枢纽在吕38、吕52、钱12、吕39地面钻孔的联线附近，呈弧形展布，西北段倾伏方向变化在90150之间，东南段倾伏方向变化在330350之间，长短轴之比为1.37，形成一构造盆地。盆地中心相应地表为董各庄，故称董各庄盆地。盆地中心12煤层最深标高约-1210米。该向斜东北翼较缓，一般515；西南翼较陡，一般1020。向斜西北部断层发育，落差32米的F7逆断层及落差310米的F14正断层即在此部位。该向斜构造的主体形态基本控制，但向斜西北部控制程度不足，对矿井延深工程影响较大。南阳庄-岭上背斜：与毕各庄向斜平行发育，在本井田范围内延展约2700米，其枢纽在22号、21号地面孔的联线附近，倾伏方向约为340，倾伏角约为2，两翼煤岩层倾角变化在49之间。该背斜在本井田内控制程度较差，预计将影响采区的合理划分。小张各庄向斜：为一宽缓向斜，在本井田范围内延展长度约3000米，其枢纽在吕53和林62钻孔联线位置附近，大致与吕家坨背斜平行，倾伏方向280左右，倾伏角8-10，两翼煤岩层倾角变化在1015之间，预计断裂构造不很发育。该背斜控制程度较差，将影响井田边界线及采区的合理划分。2）断裂构造及特征在吕家坨背斜等褶曲构造的形成过程中，伴随发育了较多的断裂构造，并大部分集中在褶曲轴部。吕家坨井田范围内落差大于10m、延展长度大于700m、对采矿工程影响较大的断层有36条通过大量采矿工程揭露的资料分析，吕家坨井田断裂构造具有下述几个特点：（1）大、中型断层不多，但落差小于10米的小型断层较发育。井田内落差大于30m的中型断层仅6条，落差大于50m的断层未实见，但落差小于10m的小断层在部分区域（如600五、七采；600二、四采；800二、四采）非常密集，局部达近百条每平方千米，造成工作面布置困难，煤炭回采率降低，吨煤成本增加，成为影响矿井生产的主要地质因素。（2）以正断层为主，正逆兼有。表2-1所列断层中，正断层占23，并有部分断层在走向或倾向上出现正、逆性质的转换。在局部区域沿煤岩层面的层间滑动构造较发育，常形成构造薄煤带，对生产影响较大。(3)主要断层的延展方向多平行或斜交吕家坨背斜轴方向，小断层多呈SWNE、SENW向延展，呈X型展布。(4)断层的力学性质以剪切为主。断层侧伏角观测证实，大部分断层两盘位移方向多为斜滑或水平方向，说明吕家坨井田的构造应力场以压扭性为主。(5)小型断层上下煤层的联系性较差，特别是9煤层，其顶板落差1m左右，延展长度50-100m的小断层只造成煤层厚度变化，而并未影响到底板，向上也未延展到8煤层。这种小型断层，对工作面回采影响较大，且又因其随机性而难以预测。（6)部分断层成为岩浆岩侵入通道，在断层附近伴有岩脉或岩床发育，使其对煤层的破坏和对生产的影响更加严重。1.2.3 井田水文地质情况该井田主要煤系含水层为：第为奥陶系灰岩含水层组，第为唐山灰岩含水层组，第为1214煤层砂岩含水层组，第为7煤层顶板含水层组，第为5煤层顶板含水层组，第为古冶组砂岩含水层，第为第四系冲击层含水组。其中第、含水层组对矿井涌水量影响较大，为直接充水含水层组，其它为间接充水含水层组。矿井正常涌水量: 59.88 m3/h，矿井最大涌水量: 72.0 m3/h。表1-3 含水层划分表含水层所处层位含水层厚含水层岩性含水性水质特征编号名称第四系冲积层含水层组第四系冲积层34卵石，粗、中细沙弱中等上HCO3-Cl-Ca2+Mg2+下HCO3-Ca2+Mg2+古冶组砂岩含水层组二迭系上统古冶组130粗、中砂岩中等5煤层顶板含水层组二迭系下统唐家庄组190砂岩中等HCO3-SO42-Na+Ca2+7煤层顶板含水层组二迭系下统大苗庄组30砂岩弱HCO3-Ca2+Mg2+1214煤层砂岩含水层组石炭系上统赵各庄组60石灰岩砂岩弱强上HCO3-Na+Ca2+下HCO3-SO42-Ca2+Na+唐山灰岩含水层组石炭系中统唐山组19石灰岩中等HCO3-SO42-Ca2+Mg2+奥陶系灰岩含水层组奥陶系中统马家沟组420石灰岩极强HCO3-Ca2+Mg2+根据开滦矿务局统一的含水层划分标准，将区内的地层划分为七个含水层（见表1-3）。其中，、含水层对矿井涌水量影响较大，为直接充水含水层，其它为间接充水含水层。1）直接充水含水层组（1）第含水层组（12煤层至14煤层砂岩含水层组）本含水层组位于12煤层以下4m，层厚约60m，岩性以中砂岩为主，岩石裂隙发育，单位涌水量0.0030.627L/s.m，渗透系数0.014.704m/d，矿化度0.3120.547g/L，上部水质为重碳酸钠钙型，下部为重碳酸硫酸钙钠型。开拓巷道多设计在此层位，每遇裂隙均有滴水或淋水出现，给施工带来困难。（2）第含水层组（7煤层顶板含水层组）本含水层组位于7煤层以上3m，厚约30m，岩性以中细砂岩为主，单位涌水量0.010.286L/s.m，渗透系数0.11518.063m/d，矿化度0.5050.297g/L，水质为重碳酸钙镁型。（3）第含水层组（煤层顶板含水层组）本含水层组位于5煤层以上6m，厚约190m，岩性以中砂岩为主，其主要成分有石英、长石，次为岩屑、燧石等，裂隙发育，单位涌水量0.276-1.728L/s.m，渗透系数0.91-1.37m/d，矿化度0.2210.456g/L，水质为重碳酸硫酸钠钙型。5煤层回采后一般不易疏干。1994年，4654工作面回采过程中，最大涌水量1.58m3/min，到1997年底，该工作面涌水量稳定在0.80m3/min。2）矿井间接充水含水层组（1）第含水层组(奥陶系灰岩含水层组)本含水层组为奥陶系中统马家沟组，岩性为灰灰白色厚层状灰岩，含水层平均厚度420m，浅部岩溶、裂隙极发育。单位涌水量最大72L/s.m，渗透系数最大167.73m/d，富水性极强，矿化度0.1660.347g/L，水质为重碳酸钙镁型。（2）第含水层组(唐山灰岩含水层组)本含水层组位于奥陶系灰岩以上65m，灰岩厚1.466.14m，单位涌水量为0.025L/s.m，渗透系数2.59m/d，富水性中等，水质为重碳酸硫酸钙镁型。（3）第含水层组（古冶组砂岩含水层组）本含水层组位于A层以上，厚约130m，岩性以砂岩为主，局部含砾，富水性中等。（4）第含水层组（冲积层含水层组）本含水层组由卵石、粗砂、中砂、细砂组成，卵石粒径2050mm，磨圆度中等。此含水层平均厚度34m，单位涌水量0.1033.68L/s.m，渗透系数0.7510.66m/d，富水性中等，上部水质为重碳酸氯钙镁型，下部为重碳酸钙镁型。1.2.4 地质勘探程度1988-1998年，共施工井上下各类钻孔78个，累计进尺10246.54m。其中地面勘探工程有18、20、21、39、40、45、46和49号共8个补充勘探钻孔，工程量7461.23m。1.3 煤层特征煤系基底为奥陶系中统马家沟组灰岩，本矿钻孔揭露最大厚度为160m，邻区资料证实，该组厚度400m左右，与煤系地层呈假整合接触。矿井浅部奥灰岩溶发育，深部逐渐减弱。其风化形成的G层铁铝质粘土岩构成煤系第一个标志层。煤系地层之上为的古冶组和洼里组，从少数取芯钻孔揭露情况看，古冶组以杂色粉、细砂岩和浅灰灰绿色粗砂岩为主，向上部紫色粉细砂岩逐渐增多。洼里组则以浅紫、暗紫和紫红色泥岩中、粗砂岩为主，偶见浅灰色砂岩层。洼里组以河床相底砾岩底面作为与古冶组的分界面。矿区地表被第四系冲积层所覆盖，盖层厚度由东北向西南逐渐增厚，与基岩呈角度不整合接触。1.3.1 煤系地层特征1）石炭系中统唐山组（C2）下界为G层底面，上界为K3(唐山灰岩)顶面。全矿实见点5个，厚度最大76.99m，最小65.70m，平均70.04m。-600水平以下无控制。底部G层为风化型铁铝质粘土岩，青灰紫色，常呈花斑状，含铝质，具滑感，常见菱铁质鲕粒或结核。该组岩性以浅灰深灰色粘土岩粉砂岩细中砂岩为主，夹灰绿色、紫色薄层粉细砂岩，常见鲕状铝质粘土岩。含三层浅海相灰岩（K1、K2、K3），K1、K2厚1m左右，以深灰色为主；K3厚3m左右，为灰色深灰色，质较纯；各层灰岩均含海百合、腕足类等海相动物化石。2）石炭系上统开平组（C31）下界为K3顶面，上界为K6（赵各庄灰岩）顶面。全矿实见点9个，厚度最大79.14m，最小49.99m，平均70.00m。-800水平以下无控制点。岩性以浅灰深灰色泥岩粉砂岩为主。间夹三层灰深灰薄层灰岩（K4、K5、K6），3-5层薄煤层（17、16、15、14、13煤层）。其中K4常沉积缺失，K6常被上覆冲积相砂岩冲蚀。K5沉积稳定，并与其下部14煤层和K5-14煤层之间略发褐色的深灰色细腻泥岩相组合，成为深部地层对比的最重要的标志层。17煤层厚0-1.82m，平均0.52m，局部可达可采厚度；16、15均为不可采薄煤线且不稳定；14煤层在吕家坨背斜轴部可采，其它区域均为薄煤线；13煤层仅个别点可见，大部被上覆砂岩所冲蚀。K3-K5层间距73.05m-35.07m，平均51.71m。K5-K6层间距31.13m-10.81m，平均16.83m。3）赵各庄组（C32）下界为K6顶面，上界为K8(11煤层顶板)顶面。全矿实见点38个，厚度最大91.01m，最小44.05m，平均69.46m。-800水平以下仅有三个实见点，厚度53.15-82.81m，平均66.37m。赵各庄组和其下部的开平组、唐山组虽均属于海陆交互相沉积，但海浸次数减少，强度明显减弱。岩性组成一般分为上、下两段。下段以浅灰灰色中粗砂岩为主，斜波状层理发育，泥质或硅泥质胶结为主，可见钙质胶结的薄层或椭园状钙质结核，夹深灰黑色粉砂岩泥岩薄层或包裹体，中部含12S下煤线，赋存极不稳定。沉积环境为滨海砂滩相、河床相、及河口三角洲相，该段岩层除井田西北部沉积缺失外普遍发育，并为吕矿开拓井巷布置的主要层位。上段岩层以煤层、黑色腐泥岩、粉砂岩为主，自下而上有12-2、12-1、11S共三个局部可采煤层及1-3层极不稳定的薄煤线，平均煤层总厚4.13m。12-2、11煤层局部可采，12-1大部可采，12-2和12-1在井田东翼局部合为一层，大多分为两层，井田西翼最多可分为4-5层。12-1煤层厚度较大且相对稳定，为矿井深部的主采煤层之一，习惯上称为12S板区或简称为12煤层。由于12-1以下煤层的层数、间距及岩性变化较大，虽然采用地层剖面追踪和煤、岩层综合分析等方法，但在有若干煤线的情况下，12-2煤层的层位对比仍相当困难。12-2煤层习惯上又称为12S底区，距12-1煤层0.7-18.81m，平均4.98m。11煤层仅局部可采，与12-1间距为0.75-35.5m，平均10.32m。在井田中部大致南北方向有一条间距增厚带，岩性为泥质胶结的灰色细中砂岩，其成因有待进一步查明。本组夹海浸线两层（K7、K8)，分别为12-1和11煤层顶板，岩性为黑色腐泥岩或黑黑灰色泥岩，为煤系地层主要标志层。本组所含植物化石有鳞木、苛达、芦木等，K7、K8可见珊瑚、贝壳类等海相动物化石。4）大苗庄组（P11）下界为11煤层顶板黑色腐泥岩或黑灰色泥岩顶面，上界为5煤层顶板黑灰色粉砂岩顶面。厚度最大96.11m，最小45.93m，平均67.57m。岩性由煤层、泥岩和细碎屑岩组成。夹煤层7层（5-1、5-2、6、7-1、7-2、8、9），煤7-1至煤6间常夹1-3层煤线，其中5-2、7-2、8、9煤层为井田开采煤层，5-1、6、7-1虽个别点达可采厚度，由于难以布置工作面除7-1煤层在矿井浅部局部开采外，其它均未开采。5-1与5-2煤层局部合区，部分分区或5-1沉积尖灭，层间距0.35-8.79m，平均2.45m。5-2较5-1厚度大、赋存较稳定，习惯上又简称为5煤层。7-2煤层简称为7煤层，7-1位于7-2煤顶以上0.4-14.5m，又称为7煤层板区。本组煤层总厚10.33m，含煤系数15.28，7-2、8、9煤层赋存稳定，全矿可采，为矿井最主要的可采煤层。本组主要标志层为6煤层顶板泻湖相黑灰色泥质粉砂岩。所含植物化石有芦木、鳞木、苛达、羊齿、苏铁、楔叶木、轮叶等，煤层底板普遍含有根化石。8煤层顶板和7煤层顶板均有河床相浅灰灰色中粗砂岩沉积，冲蚀煤层顶板的泥岩粉砂岩甚至煤层，造成局部煤层变薄直至尖灭。5）唐家庄组（P12）本组上界为A层铁铝质粘土岩顶面，下界为5煤层直接顶板顶面，厚度最大238m，最小177米，平均217m。沉积环境为湖泊相河流冲积相。上部岩性以浅灰深灰粗砂岩粉砂岩为主，并夹有少量的泥岩及粉砂质泥岩。下部以泥岩细砂岩为主，并夹4S、3S不可采薄煤层及1-3层薄煤线。植物化石主要有轮木、带羊齿，栉羊齿、科达木等。底部常有一河床相泥质胶结的中粗砂岩发育。厚度一般2-10m，有时将5-1顶板黑灰色泥质粉砂岩冲蚀。A层为煤系上部地层主要标志层，在地面钻探中，常根据A层位置确定煤系地层的取芯深度。1.3.2 矿井标志层矿井主要标志层共12层，其特征见表1-4。井田内主要标志层大部位于开采煤层段的上、下组段，位于煤层开采段的煤6顶板、煤11顶板、煤12-1顶板三个标志层的岩性有一定变化，同时其它层位又有与其岩性特征类似的岩层，如9煤层顶板局部为黑色腐泥岩等，这就给煤岩层对比带来一定困难，所以在煤层对比、确定层位过程中，不仅应充分利用标志层岩性特征，更应注意利用标志层与上、下岩层的组合关系进行煤层对比。除上表所列标志层外，7-2煤层厚度及硬度，9煤层顶板黑灰色质地均匀的粉砂岩及上覆的层状细砂岩，以及煤11底板浅灰褐灰色为主的泥质胶结，具糙感、易风化的细中砂岩等，在井田大部区域沉积层位稳定，岩性特征明显，可以作为区域标志层。表1-4 吕家坨矿主要标志层名称、厚度及岩性特征一览表组标志层厚度岩性特征层位古冶组A02.16-7.295.06紫红色，岩性致密，光滑细腻，性脆、比重较大，含菱铁质鲕粒或豆状结核。顶板为含砾粗砂岩带。稳定，特征明显，易于对比唐家庄组A0.84-20.158.87上部灰色，致密、细腻、比重较大，有时含菱铁质鲕粒；下部多为灰、紫杂色，具滑感。顶、底板均为浅灰灰白粗砂岩层位稳定，易对比。大苗庄组煤6直接板0.43-10.554.91黑灰色粉砂岩为主，局部为泥岩，质均、纯净，含串珠状、薄层状菱铁质结核及黄铁矿散晶，个别孔可见含极少量细小的海百合茎及腕足类化石。稳定。赵各庄组K80.15-11.833.42黑色腐泥岩-黑灰色泥岩，局部为粉砂岩。腐泥岩与K7相比较略显粗糙，水平隐层理发育较稳定K70.10-13.072.51泥岩含褐色菱铁质结核。绝大部为黑色腐泥岩，黑褐条痕，油脂光泽，贝壳断口，可见少量植物化石，局部为黑色泥岩，含少量海相动物化石。岩性基本稳定，仅个别点被冲蚀。开平组K60.0-1.480.50灰褐深灰色砂质灰岩，质较纯，致密、坚硬，富含海百合茎化石，局部可见腕足类化石，方解石脉发育。不稳定，常被顶部砂岩冲蚀K50.00-1.330.44深灰色粉砂质灰岩，致密块状、坚硬，质不纯，近似粉砂岩，富含海百合碎屑化石，底板与煤14之间有一层深灰褐泥岩稳定，易对比K40.00-2.080.32灰色石灰岩，质不纯，含泥质，含腕足及海百合茎化石，常沉积缺失或相变为钙质细砂岩粉砂岩。不稳定。唐山组K30.86-6.143.01灰褐灰色灰岩，质纯，致密，坚硬，细晶结构，含海百合茎及筵科、长身贝石燕等化石。稳定，易对比K20.00-1.160.73灰黑灰色灰岩，质不纯，致密，含腕足类、海百合茎及筵科等海相动物化石，稳定。K10.68-1.621.15灰深灰色灰岩，质不纯，含砂质，含黄铁矿结核，富含海百合茎、筵科及腕足类等海相动物化石稳定。G1.81-9.795.08上、下部为浅灰乳灰色，中部为紫灰及杂色，呈花斑状。致密，细腻，具滑感，含菱铁质鲕粒及黄铁矿结核。稳定。1.3.3 主要标志层与可采煤层间距1）A层5煤层全矿实见点111个，层间距最大275.6m，最小160.78m，平均214.84m。间距变异系数7.77。井田西北部间距变化较大，东南部变化相对平缓。-600水平以深实见点27个，层间距介于241.09-175.19m，平均212.13m，间距变异系数5.86。2）57煤层全矿实见点149个，层间距最大63.72m，最小13.66m，平均30.66m。间距变异系数25.03。井田东部和西北部及董盆区西北部间距较大。-600水平以深实见点74个，层间距介于75.08-18.87m，平均30.88m，间距变异系数22.55。3）78煤层全矿实见点234个，层间距最大65.14m，最小40.15m，平均53.55m。间距变异系数75.39。井田东、西部间距较小，向中部逐渐增大。在中部间距较大区中间又有一个形状不规则的间距缩小区。-600水平以深实见点108个，层间距介于25.14-0.16m，平均14.32m，间距变异系数54.51。4）89煤层全矿实见点236个，层间距最大48.36m，最小22.64m，平均46.54m。间距变异系数22.81。在井田西北和东南部较厚，中部多小于10m，局部在5m以下。-600水平以深实见点110个，层间距介于28.24-2.64m，平均16.17m，间距变异系数23.00。5）911煤层全矿实见点254个，层间距最大24.60m，最小3.07m，平均11.23m。间距变异系数32.47。间距变化规律不甚明显，总趋势是井田中部间距较小，向四周增大。-600水平以深实见点113个，层间距介于18.20-3.63m，平均11.31m，间距变异系数27.48。6）1112煤层全矿实见点259个，层间距最大35.35m，最小0.75m，平均10.32m。间距变异系数64.67。在井田中部有一个大致呈南北方向延展的间距增厚带，向两侧间距变小。增厚带的东北和西南角各有一个间距小于5m的间距缩小区。-600水平以深实见点118个，层间距介于35.35-1.30m，间距变异系数63.68。7）12煤层K6灰岩全矿实见点43个，层间距最大82.99m，最小17.24m，平均53.3m。间距变异系数33.41。在井田西北部间距最小，向东南部逐渐增厚。-600水平以深实见点27个，层间距介于71.62-17.24m，间距变异系数35.57。1.3.4煤层的结构、厚度和一般特征吕家坨井田可采煤层有6层，即二迭系下统大苗庄组的5、7、8、9煤层和石炭系上统赵各庄组的11、12煤层，其中5、11、12煤层局部可采，7、8、9煤层基本全区可采。各煤层的厚度、层间距及其变化规律见表1-5，煤层的肉眼鉴别特征、结构、夹石层数、厚度、岩性及其对回采的影响见表1-6。表1-5 各可采煤层煤厚、层间距变化特征一览表煤层煤 层 厚 度（m）煤 层 间 距（m）最小最大变 化 规 律最小最大变 化 规 律平均平均50.063.11局部可采，可采范围内平均煤厚1.2813.6663.72井田东北、西南、工业广场、以及吕35孔位置间距偏大，其余区域在20-35m之间0.9970.17.01仅西北部煤厚在3m以下，个别点煤厚偏大30.683.8340.1565.14井田中部间距最大，往西间距变小，往东北两煤层合区80.253.93煤厚变化不大，井田深部个别钻孔不可采53.521.7622.6448.36间距变化不大，仅局部间距较小，规律性不强90.267.53煤厚变化不大，井田深部有2个不可采点46.563.733.0724.6间距变化大，井田中部间距小，往四周逐渐增大缓慢110.002.54局部可采煤层可采范围内平均煤厚1.05m11.30.750.7535.35间距变化很大，井田中央间距最小，往两侧间距逐渐增大，西北部最大达35.35m120.012.51井田中部不可采，可采区平均煤厚2.22m10.191.691）各煤层的赋存特征及其变化特点祥见如下说明：（1）煤层为局部可采煤层，有三块不可采区域，分布于井田的西北、西南和中东部，其中西北、表1-6 煤层肉眼鉴别特征和结构特征一览表煤层肉眼鉴别特征煤 层 结 构变化情况类型夹石层数夹石厚度夹石岩性对回采的影响煤层深黑色，强玻璃光泽；以亮煤为主，条带状或透镜状构造，质软性脆。复杂0-20.20.6软泥岩或细粉砂岩随煤采出，使原煤灰份增高，夹石较厚时，增加回采的难度。一般含一层夹石，而且多为松软的泥岩，夹石厚时多为粉砂岩煤层深黑色，玻璃光泽；以暗煤为主，底部有1m左右的亮煤，条带状或层状构造，硬度较大。复杂0-40.10.8含炭泥岩或粉砂岩随煤一起采出，增加原煤灰份。一般含两层夹石，相对来说东部不稳定，西部稳定且厚度大。煤层深黑色，具光亮的玻璃光泽；以亮煤为主，次为镜煤和暗煤，条带状构造，硬度中等。简单一般无一般不含夹石，但在二采四中区域常含一层0.05m的炭质泥岩煤层黑色，具十分光亮的玻璃光泽，以亮煤和镜煤为主，条带状、透镜状及层状构造，硬度中等复杂0-20.10.3炭质泥岩或粉砂岩随煤一起采出，增加原煤灰份，夹石较厚时，回采难度加大。一般含一层夹石，而且较为稳定，仅局部为两层，且间距较近11煤层黑色，具光亮的玻璃光泽，以亮煤为主，条带状或透镜状构造，质软，常呈碎块状。简单一般无一般不含夹石，含夹石时一般厚度较大，且多为含根化石的粉砂岩。12煤层黑色，具光亮的玻璃光泽，以亮煤和暗煤为主，条带状、透镜状及层状构造，硬度中等。复杂0-30.22.0泥岩或粉砂岩常含黄铁矿造成原煤灰份增加，甚至导致分层开采。东部夹石层数多，占煤厚比例大，而西部恰好相反。西南两块不可采区域都分布于井田的深部，面积较小，中东部不可采区域位于矿井浅部，面积最大，约占井田面积的1/4；在可采区，大部分区域为薄煤层，在井田北部、西部及南部有三块中厚煤层分布区，厚度一般在1.02.3米之间。此外，在井田中央有一约37.5万m2火成岩床侵入区，残余煤厚仅0.20.3m，局部吞蚀全部煤层。5煤层常含夹石一至二层。（2）煤层为全区可采煤层，煤厚一般变化在3.24.2m之间，井田北部吕林边界附近煤层较薄，仅1.03.0m，其中吕28、林63孔分别为1.21m和1.0m。在此区域，煤层顶板多为中砂岩或粗砂岩，分析可能受冲刷作用的影响，使煤层厚度变薄；在4176、5172、5174工作面及其下部区域由于原始沉积缺失和原生冲刷作用，形成了一条宽约60m,呈南北走向的薄煤带，使采掘工程施工困难，预计该薄煤带也会影响董盆首采区;钱76号孔煤厚偏大，且结构（3.35(1.66)5.94）异常，结合邻近资料，作为异常点考虑。另外-600二采四中及以北区域火成岩床发育，侵入面积达58.75万m2，吞蚀部分煤层或使煤层部分变质为天然焦，残余煤厚1.01.5m，甚至个别点不可采。7煤层常含夹石一至二层。（3）煤层基本为全区可采煤层，在吕家坨背斜浅部及深部煤层厚度较大，一般在2.0m以上；在主、副井以南与钱家营井田相邻区域一般在1.0m以下，甚至个别地点不可采；其它区域煤层厚度一般变化在1.32.0m之间。从林西井田自北而南延伸有一条古河流冲刷带，残留煤厚0.10.5m。在-600西三角区域个别地点曾见火成岩侵入，综合-600二采四中及以北区域7煤层火成岩床侵入资料分析，预计在-800四采水，8煤层局部火成岩床发育，将会给采掘施工带来极大困难。（4）煤层基本为全区可采煤层，在井田南部与钱家营井田相邻区域，煤厚多在4m以下，个别地点不可采；井田的西北及东南区域煤层较厚，大多在4.0m以上，个别点可达5.0m；其余区域煤层厚度一般变化在3.14.0m之间。9煤层的突出特点是底鼓现象较多，常形成长约50m宽不足20m的底鼓区。此外，在-600西三角附近有火成岩侵入，但范围不大。9煤层常含夹石一至二层。（5）11煤层为井田内局部可采煤层，在井田北部、南部及东部有三块可采区域，厚度一般在1.0m左右。由于煤层薄，不稳定，开采价值不大。（6）12煤层为局部可采煤层，不可采区域主要分布在井田中央,向西北、东南两侧煤厚逐渐增大，一般在2.0m以上，东南部最厚可达2.98m，西北部最厚可达12.51m，因此在中深部12煤层为主采煤层。12煤层一般为复结构煤层，常含夹石一至二层。12煤层和12煤层底区在井田东翼局部合为一层，大多分为两层。12煤层距12煤层底区0.718.81m，平均4.98m。由于12煤层以下煤层的层数、间距、岩性变化较大，因此12煤层底区层位对比还有待进一步完善。此外，吕家坨复背斜部发育有一面积190万m2火成岩床，使煤层变薄，结构复杂化，甚至造成不可采区域。2）矿区各煤层顶底板情况如下：（1）煤层顶、底板伪顶：局部发育,为厚0.10.4m的黑色泥岩。直接顶板：浅部以深灰色泥岩为主，吕家坨主背斜深部以细砂岩为主，其余多为深灰色粉砂岩；富含植物化石及菱铁质结核，层厚一般为1.2m。见图47。间接顶板：深灰色粉砂岩，局部颜色发褐，岩性细腻均匀，有时含细根化石。层厚5.46.3m。直接底板：以深灰色、黑色粉砂岩为主，浅部近煤处常有0.40.5m的泥岩，局部为细砂岩；极富植物根化石，根化石宽且亮；层厚为0.21.0m。间接底板：灰色细砂岩，岩性不均匀，上部以灰色细砂岩为主，夹少量深灰色粉砂岩条带及薄层，具缓波状层理；下部为细砂岩与粉砂岩互层，条带状，水平层理，含植物化石碎片；层厚1.832.7m。开采技术条件：浅部泥岩顶板节理和裂隙发育，较为破碎，极易冒落。中深部的粉、细砂岩顶板相对较硬，就整个井田而言，顶、底板较为平整，裂隙不很发育，按规程标准定为类。（2）煤层顶、底板伪顶：为0.10.5m的黑色炭质泥岩，较软，常呈花斑状。直接顶板：以深灰色粉砂岩为主，其次为灰色细砂岩和黑色泥岩，粉砂岩常夹细砂岩薄层，水平层理，含植物叶片化石，当与7S-1间距较小时，形成复合顶板，对顶板的管理极为不利。层厚平均为1.2m。见图48。老顶：大部为浅灰色细中砂岩，斜层理发育，中厚厚层状，较硬，有时该层直接覆于煤层之上，采后不易冒落。层厚520米。直接底板：大部分区域为粉砂岩，近煤处含大量植物根化石，当7、8煤层间距在1.0m左右时，直接底板多为黑色泥岩，顶部含根化石，底部含叶化石，同时也是8煤层顶板，局部区域为细砂岩。层厚平均0.6m。间接底板：灰色细砂岩，微发褐，成分以石英为主，含少量长石；坚硬，岩性不均匀，多为深灰色粉砂岩和灰色细砂岩互层的条带状结构，平行层理，当7、8煤层间距较小时，间接底板缺失。平均层厚2.5m。开采技术条件：7煤层伪顶分布较普遍，在掘进和回采过程中随煤体一起垮落，使原煤灰分增大。煤层直接顶、底板较为平整，绝大部分范围的顶板在煤体采出后冒落。在老顶发育区，采后不易冒落。（3）煤层顶、底板伪顶：局部发育，为0.10.4m的黑色炭质泥岩，硬度较小，斑状结构。直接顶板：以黑色泥岩或深灰色粉砂岩为主，在距离煤层0.20.6m的位置，常含一层厚0.050.3m的灰白色鲕粒状泥岩，可以作为煤层对比的标志；林西矿至吕矿的-600二采四中方向的古河流冲刷区内，8煤层直接顶板变为灰白色中粒砂岩或细砂岩，自北向南粒度逐渐变细，成分以石英为主，含少量长石及粉砂岩包裹体，泥质胶结，遇水易风化膨胀。层厚在0.51.2m之间，平均1.0m。间接顶板：当7、8煤层间距大于5m时，间接顶板多为深灰灰色带状细砂岩，夹粉砂岩薄层，层厚平均3.35m；当7、8煤层间距在2.05.0m时，间接顶板多为7煤层间接底板，当7、8煤层间距小于2.0m时，则间接顶板多不存在，或为7煤层直接底板。直接底板：以深灰色粉砂岩为主，其次为灰色细砂岩，局部为黑色