采矿工程毕业设计（论文）-辛置煤矿1.8Mta新井设计【全套图纸】.doc

56页 中国矿业大学2012届本科生毕业设计 第 1 矿区概述及井田地质特征全套图纸，完整版设计加1538937061.1矿区概述1.1.1位置与交通辛置煤矿位于山西省南部临汾地区北缘，霍州市境内，覆盖辛置镇、陶唐峪乡、赵城镇、兴唐寺乡的一部分，处于霍西煤田中部，霍州矿区东南。辛置井田北部边界与曹村矿相邻；南部以坐标点：(1)X=4032137.00,Y=19563000.00；（2）X=4032205.00，Y=19570000.00两点连线为界，为人为边界；东至11号煤层基岩露头线；西部以前河底断层、赤峪断层为界，东西走向长5.67km，南北倾斜宽4km，面积为21km2。本矿位于山西省霍州市以南15km的辛置镇内，矿区西侧紧邻有南同蒲铁路及大（同）运（城）公路通过，东侧3km处有大运高速公路通过。以辛置火车站为基点，北距太原市200km与北同蒲线、石太线相接，南距临汾市65km，交通堪称方便。详见辛置矿井交通位置图（见图1-1）1.1.2工农业生产建设情况霍州矿区跨越霍州、汾西、洪洞、蒲县4县市，四个县面积为4706 km2。农业总播种面积1737598亩，粮食作物以小麦、谷子、玉米、高粱为主，经济作物有棉花及油料。主要工矿企业有电厂、地方小煤窑、化肥厂、陶瓷厂、建材厂、水泥厂、橡胶厂等。随着霍县矿区的建设和发展，逐步形成采煤、选煤、机修、砖瓦、混凝土预制件等矿区企业。本区位于霍山西麓、汾河谷地东侧，除汾河谷地较平坦外，全区地形起伏，沟谷纵横。地势北高南低，由东向西倾斜，地面最低标高为950m，最高标高为1100m1.1.3电力供应基本情况本矿由北村35/6KV区域变电所供电，目前装机容量110000+17500KVA,重庆煤矿设计院在矿区总体中建议增容为110000+115000KVA，能满足矿井生产所需。1.1.4矿区水文简况本区河流属黄河支流、汾河水系。汾河自北向南从矿区西部经过。据石滩水文站资料，汾河最大流量2800m3/秒，枯水季节（4、5、6月）最小流量0.5m3/s，历史最高水位标高506.71m。辛置矿井工业广场位于汾河东岸谷地。区内较大地表径流有宋庄沟、塔底沟、桃沟、跑蹄沟等处，终年有水，流量最大者可达151m3/s。由东向西羽状排列注入汾河，属黄河水系。1.1.5地形与气象本区位于霍山西麓、汾河谷地东侧，除汾河谷地较平坦外，全区地形起伏，沟谷纵横。地势北高南低，由东向西倾斜，地面最低标高为950m，最高标高为1100m。辛置煤矿位于内陆高原区，属温带大陆性气候。气温变化较大，雨量分布不均，最大降雨量在7、8月份，春秋季节干燥且风沙较大，夏季受内陆干燥季风影响，炎热多雨，冬季受强烈西伯利亚寒流侵袭，寒冷干燥。本区年平均气温12.9。1月份最冷，平均气温-3.6，最低气温-18（1987年2月12日）；七月份最热，平均气温25.4，最高气温39.2（1972年8月12日）。全年无霜期平均197天，最少150天，最多219天。初霜期一般在10月17日，终霜期在来年4月1日，最迟在4月17日。年平均降雨量461.4mm，最少年降雨量353.11mm（1972年），最大降雨量688.9mm（1975年）。最大月降雨量248.3mm，最大日降雨量137.5mm（1981年8月15日）。全年盛行南风和偏北风，春季以偏南风为主，其次是偏北风。夏、秋、冬三季以偏北风为主，西南风次之。年平均风速1.9m/s，极端最大风速18m/s。年平均冻结期66天，冻结开始于12月中旬，来年2月中旬解冻。冻土深度平均49.3cm，最大67cm。最大积雪厚度11cm。1.1.6矿区生产、在建矿井及小煤窑分布情况矿区北部有白龙、退沙、李雅庄三个井田。东部为2号煤层露头，南部尚无规划的井田。本井田内小煤窑开采时间较长，数量较多，分布在井田西北部宋庄村至前河底一带，均开采2号煤层，大部分小煤窑因排水能力不足而停产。1983年调查，在南区128号钻孔东150m出新建一立井，准备开采2号煤层，近年缺少调查，情况不明。图1-1 辛置矿井交通位置图1.2井田地质特征1.2.1地层（一）地层本井田内大部分为新生代沉积物所覆盖，仅在西部赤峪断层、前河底断层附近的沟谷中出露石盒子组中部的地层，并受断层破坏，零星紊乱。结合钻孔资料，区内地层由老至新有古生界奥陶系、石炭系、二叠系及新生界第三系、第四系。（见图1-2 地质综合柱状图）1、奥陶系中统峰峰组（O2f）区内只是深钻孔见到此层，118孔（水文孔）探得51m 。本组地层为厚层石灰岩，上部地层为厚层石灰层，上部间有白云质灰岩及石膏层。裂隙溶洞发育。在其顶部富含黄铁矿结核，并有黄铁矿脉沿节理充填，受方解石脉切割，属浅海过渡到泻湖相沉积。2、石炭系中统本溪组（C2b）平行不整合于奥陶系之上，厚度由14.1421.94m，平均18.18m，北厚南薄。底部为铝土页岩及风化残余的山西式铁矿，上部为砂质页岩及页岩、分选极其良好的细砂岩、不稳定的石灰岩和薄煤。为滨海相沉积。3、石炭系上统太原组（C3t）与下伏本溪组整合接触，平均厚度82.26m。以深灰、灰黑、黑色碎屑岩、石灰岩、煤层为主。底部为一灰白色石英砂岩（K1）中部含三层石灰岩，即稳定的厚层石灰岩K2,厚度变化较大的K3及常被其上的K5砂岩冲刷得不稳定石灰岩K4。上部沉积了以粗粒为主的K5砂岩，普遍发育较厚的海相页岩，页岩顶部含菱铁矿结核。太原组为本区主要含煤地层，共含煤11层。下部含主要可采煤层9#、10#、11#，及不稳定的极薄煤层10a#。中部含不稳定的7#、7a#、8#。上部含局部不可采的可采煤层5#、6#及不稳定的不可采煤层4#、6a#。属海陆交替沉积。4、二叠系下统山西组（P1s）整合于太原组之上，厚度5.5547.35m，平均25m。本组底部为灰白色中细粒砂岩（K7），上有灰黑色砂质泥岩、泥岩及本区最稳定的主要可采煤层2#煤，2#煤顶板为黑色砂质页岩为主，局部细砂岩，但多受到上覆K8砂岩冲刷。为近海的纯陆相沉积。5、二叠系下统下石盒子组（P1x）与下伏山西组整合接触，平均厚度133.44m。分上下两部分。下部基底为灰白色中细砂粒岩（K8），其上为灰色或灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰白色砂岩组成，其间常夹2-4层薄煤线。全层厚58m。上部之底部为不稳定黄绿色砂岩（K9），在K9砂岩以上15m有一层发育较好的黄绿色中粗粒厚层状砂岩（815m），全区皆见，称为K19砂岩。其上为黄绿色砂岩和砂质泥岩所组成，并出现紫红色泥岩或砂质泥岩，顶部有1-2层紫红色铝土质泥岩，色鲜艳，俗称“桃花泥岩”，可作为其上K10砂岩辅助标志。全厚约69m。6、二叠系上统上石盒子组（P2S）井田内保存不全，大部分被剥削，仅南部保留极少部分。其底部为一层中粒砂岩（K10），其上为紫色和黄绿色砂质泥岩或泥岩组成。井田内最厚达183m。7、上第三系保德组（N2b）过去称榆社组，分两部分。下部以角度不整合覆于不同时代基岩之上，主要以半胶结的砾岩（砾石成分以灰岩、石英砂岩、火成岩、片麻岩为主，砾径大于5cm，泥质或钙质胶结）和淡水灰岩层组成，厚度约42m。上部以红土为主，底部含砾石，与下伏淡水灰岩不整合接触，厚度15m以上。图1-2 井田综合柱状图8、第四系（Q）下更新统午城黄土（Q21）以棕黄色细分砂质黄土为主，中夹45层埋藏土，每层埋藏土下均有一层灰白色钙质结核。全组厚12m。中更新统离石黄土（Q2）以黄色、棕黄色细粉砂质黄土为主，其间为一侵蚀面（铜川期侵蚀）分为上（Q22）和下（Q12）两部。全厚约134m。上更新统丁村组（Q13）以浅灰色黄土、砂土及粉砂土为主，中夹一层棕色埋藏土。全厚约56m。上更新统萨拉乌苏组（Q23）以砾石层及浅灰黄色粉砂质土为主，厚约14m。全新统现代冲积层（Q4）分布于各河沟内，以砾石及砂为主，厚约24m。（二）含煤地层本区含煤地层有下二叠统下石盒子组山西组及上石炭统太原组。下石盒子组中所含煤层不具有开采价值，山西组和太原组为本区的主要含煤地层。山西组和太原组地层总厚113.75m，含煤8层，煤层总厚12.48m，含煤系数11%，其中可开采煤层6层，可采煤层总厚11。68m。现将主要含煤地层叙述如下：1、上石炭太原组（C3t）本组地层按岩性特征可分为上、中、下三段：下段（C3t1）K1砂岩底至K2石灰岩底，1-129号钻孔揭露厚度17.80m，岩性特征：底部K1石英砂岩为灰白色硅质胶结，中粗粒，其上为黑色泥岩、粉沙岩夹砂质泥岩，11号煤10号煤间，上部常为灰白色中粒砂岩，下部为粉沙岩和泥岩，含植物化石。10号煤9号煤间为黑色泥岩。9、10、11号煤层稳定可采。中段（C3t2）K2石灰岩底至K4石灰岩顶，1-129号钻孔揭露厚度32.60m，岩性特征：K2石灰岩为灰色，含蜓及腕足类化石，具裂隙且被方解石脉充填，含燧石结核。K2石灰岩至K3石灰岩间自下而上，由灰色粉砂岩及深灰色细粒砂岩组成，顶部为8号薄煤层。K3石灰岩常含泥质，富含动物化石。上部由灰、灰黑色粉砂岩及7号煤层组成，富含植物化石。K4石灰岩一般泥质含量较高，多为泥灰岩，厚度变化大，易相变。1-129号钻孔相变为K5中粒砂岩，厚度达十几m。上段（C3t3）K4石灰岩顶至K7砂岩底，厚度24.35m。岩性特征：下部由灰黑色粉砂岩、泥岩夹砂岩组成，上部由黑色泥岩、砂质泥岩及5、6号可采煤层组成。2、下二叠统山西组（P1S）K7砂岩底至K8砂岩底，厚度21.0034.85m，平均26.35m。下部由灰黑色泥岩、粉砂岩和灰白色中细粒砂岩组成，含少量植物化石。中部夹2号煤层，煤层厚度1.304.2m，平均3.33m。2号煤层之下普遍有一薄层菱铁矿；上部由泥岩和砂岩互层夹薄煤层。底部K7砂岩为灰白色、中细粒砂岩，石英为主，泥质胶结，分选中等，交错层理。1.2.2井田地质构造（一）井田内褶皱和断层的基本特征辛置煤矿位于霍州矿区的东南部。井田的北、西面皆以大断层与邻区为界；北界为F6（曹村断层），正断层，走向NE3645，倾向NW，落差80330m。井田东界为煤层在基岩面上的露头线。本矿勘探未发现陷落柱，未见有岩浆岩侵入。井田的地质构造现象有褶皱、断层。现分别概述如下：1、褶皱：井田内的煤岩总体呈单斜构造，主体走向NE6070，倾向SE，倾角510，局部受断层影响可达25。在单斜构造基础上，有极其宽缓的背、向斜发育。这些背、向斜或为短轴状，或为倾伏状，延伸都不长。到目前为止，井田内揭露的褶皱共35条，其中SN延伸者13条，NE4060方向延伸者6条，NE20方向延伸者有8条，EW延伸者5条，NW方向延伸者3条，另有小型穹窿3个，构造盆地2个。本区褶皱两翼都很平缓（10左右），故对煤层的开采没有太大的影响。（二）矿井构造特征及规律性本矿地质构造的总体特点是：煤岩层产状平缓，褶皱极其开阔，NE向断层十分发育。现将它们的分布规律概述如下：1、褶皱的展布规律：本区的褶皱十分宽缓且延伸不长，再加断层的切错，故分布比较零散，但褶皱延伸的方向性却很明显，按其轴向可分为五组。、SN向褶皱：是本区内最发育的一组褶皱，皆为宽缓对称的短轴或倾伏褶皱。属经向构造体系的次级褶皱。、EW向褶皱：属纬向构造体系的次级褶皱。、NE20方向的褶皱:属新华夏构造体系。、NE4060方向的褶皱皆为祁吕系东翼的次级褶皱。、NW向褶皱：分布在前河底断层附近,为该断层的派生构造。区内的经向褶皱与纬向褶皱有明显的横跨夏合现象。经向、纬向褶皱，则有时又与新华夏系及祁吕系发生联合作用，分别形成联合弧。2、断层展布规律：本区的断层虽然很多，但分布时有规律的，具体表现在断层发育方向性、等距性以及小断层与大中型断层的相关性三个方面。1.2.3井田水文地质特征辛置煤矿位于郭庄泉域东南角，临汾新生代断陷盆地水文地质单元的东北部，地处两个水文地质单元的交接带。东有近南、北向的霍山大断层，西有赤峪断层，北有李曹断层，将本区切割成具有独立水文地质特征的地段。由于赤峪断层的导水作用，使地下水易接受来自东侧霍山风化裂隙水的补给。总体上，地下水由东向西运动，埋藏有第四系砂砾岩含水层、第三系砂砾石有淡水灰岩含水层，二迭系砂岩含水层、石炭奥陶系灰岩含水层。（一）含水层1、上组煤含水层（1）第三、第四孔隙水在煤系地层中，分布有第四系及第三系砂砾石及淡水灰岩含水层，其厚度由西向东逐渐加厚，至霍山断层附近第三、四系地区总厚可达300m。这些含水层之间无明显的隔水层。勘探中，把它们作为统一水力联系的含水层进行评价。钻孔单位涌水量q=0.8L/sm，渗透系数K=5.0m/d。泉水流量大小不一，大者可达4.9L/S,一般0.51L/S。水化学类型为HCD3-Ca.mg型水，总矿化度0.30.6g/L。水位标高660670m。除接受大气降水补给外，还有霍山风化裂隙水的侧向补给。水量较丰富，开采2#煤时影响较大，通过剥蚀带可直接涌入矿井，也可因冒落带裂隙或断层勾通涌入矿井。（2）二迭系砂岩裂隙水在2#煤层以上依次有K8、K9、K10、砂岩含水层，K8为灰白色中粗粒砂岩，局部为粉砂岩，平均厚度5.12m；K9为灰白色中粗粒砂岩，平均厚度9.95m；K10为灰绿色粗砂岩，平均厚度为7.75m。这些含水层绝大部分被覆盖，只在西部沟谷中有出露。因受补给条件及含水层裂隙发育程度的限制，富水性较弱。据118孔抽水试验资料，单位涌水量q=0.05L/S、K=0.16m/L，野外调查泉水流量0.040.9L/S，水位标高可达659.21m。K8砂岩是2#煤的老顶或直接顶板，开采2#煤时皆为K8砂岩裂隙充水，其它砂岩含水层在一般情况下对开采影响不大，当有断层及陷落柱勾通时，才能对矿井充水有影响。2、下组煤含水层（1）K2灰岩岩溶裂隙水含水层为深灰色石灰岩，夹有隧石条带，溶洞发育，平均厚度7.86m。区域上有小面积出露。本矿内皆埋藏于地下，不易接受大气降水补给，在东部剥蚀带，上覆由第三、四系砂砾石及淡水灰岩含水，K2灰岩可以直接接收其补给。当有导水断层或陷落柱时亦可接受下伏O2灰岩岩溶水的补给。故K2灰岩含水层虽然厚度不大，有时富水性却较强。钻孔抽水试验q=0.052.14L/Sm、K=1.5215.70m/d。水文学类型为HCD3-Na.Ca型水。矿化度小于1g/L。（2）中奥陶系灰岩岩溶裂隙水本井田地表无出露，埋藏深度东部约300余m，西部约200m。构造呈单形态，走向NE-SW，倾角SE，倾角10左右。钻孔揭露峰峰组石灰岩，厚层坚硬致密块状，裂隙溶洞发育，溶洞直径0.21.0m，含水性强。本矿奥灰水主要补给来自东侧霍山方向。霍山风化裂隙水富水性强，山坡处有泉水出露，在谷中汇成小溪，由东向西至霍山断层处埋入地下，可见对本含水层有补给。另外，在辛置矿之东南的关口村有灰岩出露，并打有机井，井深1258m，出水量80m3/h,静止水位埋深30.5m，水位标高约1000多m。从水文地质图等水位线看出：从关口村经柏木沟至南东村一线为奥灰水的分水岭方向。分水岭北侧奥灰水向曹村矿方向运动，在赤峪断层北部尖灭端绕流汇入郭庄泉区；分水岭南侧奥灰水由东及东南方向补给本区，向西再向西南方向运动，通过赤峪断层南端补给临汾盆地。本矿有三个钻孔揭露了奥灰水含水层，揭露最大深度62.90m。为峰峰组二段底层。q=1.561.62L/Sm、K=16.4718.47m/d。奥灰水位于11#煤下部，本溪组为下组煤的底板，厚度14.4121.94m。奥灰水压力水头较高，顶板承受水压最大可达2.6Mpa，开采11#煤时，奥灰水将成为主要突水水源。（二）矿井涌水量因上、下组煤充水条件不同，所以，分别进行矿井涌水量的预测。1、上组煤上组煤主要充水水源为顶板之上的二迭系K8砂岩裂隙水及第三、四系砂砾石孔隙水。通过分析矿井涌水量与降水量、煤产量相关曲线图可以看出：84年以后矿井总涌水量变化不大，趋于稳定状态，说明60年开采以来突水含水层的静储量消耗殆尽，矿井涌水量与含水层的补给量处于平衡状态。通过对上组煤井下突水情况统计：2#煤顶板冒落二迭系K8砂岩裂隙水涌水量1030m3/h；东部剥蚀带第三、四系孔隙突水量3050m3/h。通过类比法计算矿井2#煤平均涌水量150.47m3/h，最大180.97m3/h。2、下组煤选用水文地质比拟法计算下组煤层不同采深的单点突水量。公式如下：Qn=Qi式中：Qn当预计降深为Sn（m）时的突水量（m3/h） Qi已知钻孔抽水时降深为Si（m）时的涌水量（m3/h） m钻孔抽水时流态系数矿井下组煤涌水量情况开采11#煤时，存在底板之下高压的02岩溶水问题，用以上公式计算不同开采标高的突水量。本计算已知数选择辛水-1钻孔出抽水试验资料：静止水位标高：523m，Si4.67m，Qi7.61升/秒，流态系数m=1.50。用以上公式计算出不同开采标高的突水量。见表1.111#煤涌水量是随采掘标高的降低而逐渐增加，500m标高，涌水量57.36 m3/h，最低120m标高，涌水量387.01 m3/h，单点涌水量最大600 m3/h。由于O2灰岩水头压力大，在一些隔水层比较薄或构造发育地段随时都有底板突水危险，通过用突水系数公式计算11#煤层大部分正常块段突水系数大于1.5，防治水难度不易进行。（三）矿井水文地质类型评价按照矿井水文地质规程要求，依据受采掘破坏或影响的含水层性质、富水性、补给条件、单井涌水量、开采受水害影响程度和防治水工程难易程度，对辛置煤矿开采不同煤层所属矿井水文地质类型分别作出评定：开采二迭系山西组2#煤层属简单类型；开采石炭系太原组9#、10#煤层亦属简单类型；开采石炭系太原组11#煤层属中等类型。表1.1 O2灰岩实水量预计成果表开采标高（m）水位降深Sn（m）突水量Qn（m3/h）开采标高(m)水位降深Sn（m）单点涌水量（m3/h）5002357.36300223260.844804387.06280243276.2246063112.32260263291.1844083134.97240283305.7642010155.87220303320.00400123175.43200323333.94380143193.97180343347.58360163211.67160363360.96340183112.69140383374.10320203125.00120403387.011.2.4井田勘探程度本次设计依据的地质资料有：（1）1991年1月由霍州矿务局辛置煤矿和山西矿业学院共同编制的山西省霍州矿务局辛置煤矿矿井地质报告。（2）2007年1月山西晋煤地质基础堪察工程公司第三工程处提供的辛置煤矿310水平补充勘探地质说明。以上资料作为本次设计的依据。1.3煤层的埋藏特征1.3.1煤层 （一）含煤性本井田含煤地层自下而上有石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组及二叠系下统山西组。本溪组中只有一层极不稳定薄煤（12号），位于本溪组中部灰岩之下，厚01.07m，无开采价值。太原组含煤11层，自下而上为11#、10#a、10#、9#、8#、7#、7#a、6#a、6#、5#、4#。其中11#、10#、9#三层为主要可采煤层。6#、5#二层部分可采，但由于开采条件复杂，暂不开采。山西组含一层稳定的可采煤层2#煤，平均厚3.5m，是井田最主要的开采煤层。含煤地层平均总厚125.5m，含煤15层，煤层平均总厚11.34m，含煤地层9%。其中可采及局部可采煤层6层，可采煤层平均总厚8.96m，可采含煤系数8.3%。在井田东扩区，2#煤层全部被剥蚀掉，5#、6#也大部分被剥蚀掉。故各煤层在井田内的分布面积不完全相同。（二）可采煤层(1)1#煤层井田内仅西部的CK2孔和西北部的1-49孔未达可采厚度外，其余均在0.7m以上。煤厚由0.1m2.92m，平均1.84m。在井田内煤厚有由北向南增厚的趋势。结构较复杂，含夹石03层，由北向南结构变的复杂，夹石最大厚度0.49m，煤种属低硫肥煤，局部焦煤、1/3焦煤。煤层属稳定类型。(2)10#煤层煤层厚度变化较大，0.532.76m，平均1.47m。10#煤厚度变化趋势是：在井田中部存在一个南北向的煤层变薄带，此带南端为不可采区。由该带向东、西及东北逐渐增厚到1.80m。在井田西北部和东南部出现煤厚大于2.5m的两个区域。10#煤含夹石03层，结构由简单变得较复杂，在井田东南部出现单层夹石厚增至1.6m的现象。煤种属富硫肥煤。煤层属较稳定类型。(3)9#煤层煤层厚度变化不大，0.452.28m，平均0.87m。在井田中部1-76、114、116、130孔处存在一个煤厚小于0.7m的不可采区。在西北边界附近，CK7、CK2、CK18、CK21孔处和井田中部辛-8、辛-5、辛-15、CK9孔处存在两个煤厚小于0.7m的不可采区。其余煤厚多在0.71.3m之间。9#煤结构简单，不含夹石。煤种为富硫肥煤。煤层属较稳定煤层。（4）6#煤层煤厚变化为0.101.84m，平均0.83m。在井田中部、中北部、中西部大部分不可采，在1-70、CK22、CK16孔处煤层尖灭。在井田南部、中南部、中东部均在0.7m以上，个别孔在1.3m以上，如119、108、134、140等孔。6#煤层结构简单，只有少数孔见到一层夹石，但夹石有大于最低可采厚度的。煤种为中硫肥煤。煤层属不稳定煤层。(5)5#煤层煤厚变化0.131.72m，平均0.81m。在井田中部和西南部煤层较厚，一般在1m以上，向南、向北逐渐变薄至不可采。5#煤结构简单，仅有个别孔见到一层夹石，大部分不含夹石。煤种属高硫肥煤。煤层为不稳定煤层。(6)2#煤层煤层0.912.41m，平均6m，可采系数10，变异系数25%。2#煤层厚变化的规律是：煤厚大部分在2.5m3.5m之间；在井田南部煤层最厚，多数在3.5m以上，122孔达4.31m；在井田北部、东部、南部、中部及西北部零星出现9块煤厚小于2.5m的区域，但仍在1.3m以上。2#煤层结构比较复杂，含03层夹石，其中第二层夹石层位较稳定，将煤分为上、下两部分。煤种属低硫肥煤，井田东北有局部区域属气煤。煤层属稳定类型的煤层。各可采煤层特征见表1.21.3.2煤质（一）物理性质 1、2#煤的物理性质和煤岩类型山西组2#煤在显微镜下鉴定分为三个类型：（1）致密层状半暗的含孢子暗煤；（2）线理状半亮的混合质暗煤；（3）条带状半亮的混合质暗亮煤，变质程度为肥煤。显然以暗煤为主。显微组分由凝胶化物质、丝炭化物质、角质化物质和少量矿物质组成。显微组分结构及界线清楚，凝胶化物质颜色为褐黄、黄红色，木质镜煤结构清楚可见。煤变质阶段为肥煤。煤层生成的原始物质，全属陆生植物残体转化形成的腐植煤类。据以上三个煤岩类型，煤层的生成环境是在充水沼泽及充水活动条件环境下堆积，煤层的堆积是多相的。2、5#、6#煤的物理性质和煤岩类型5#煤显微镜下观察分为二个煤岩类型：（1）条带状半暗的木质丝炭亮暗煤型；（2）条带状的木质丝炭暗亮煤型。煤层堆积的原始物质为木质纤维素，角质化物质较少，属于陆植煤类。沉积环境是在积水多次变化的多相环境中。煤层变质程度为肥煤（FM）。6#煤是由亮煤和半亮煤组成。亦属陆植类（属腐植类）。煤层堆积在低洼沼泽环境中，沼泽基底沉降不均衡。变质程度为肥煤（FM）。3、太原组9#、10#、11#煤的物理性质及煤岩类型9#、10#煤主要由条带状和线理状的半亮煤和半暗煤组成，总的光泽偏亮。由滞水 泥炭沼泽环境形成低中灰富硫肥煤（FM）。11#煤主要由线理状和透镜状的半暗煤和暗淡煤组成，总的光泽偏暗。由流水泥炭沼泽形成富灰低硫肥煤（FM）。在显微镜下观察，显微组分由凝胶化物质，丝炭化物质、角质物质和少量矿物质组成。凝胶化物质颜色为红褐色，条带显微结构清楚，异项光性较为清楚，显微分子显示不太清楚，矿物质为同期同生矿物，如石英、方解石粘土质、黄铁矿等。在9#、10#煤中黄铁矿含量极高，它是由于在强还原环境下，多种来源的硫与二价铁结合之产物。对显微组分定量研究，9#、10#镜质组含量一般大于70%，11#煤镜质组含水量一般大于60%。丝质组分11#煤含量最高，丝质体的植物孢腔结构，部分清晰可见。用电子显微光测定镜质组反射率是为了解煤变质程度及还原程度的新方法。因为反射率与煤质过程中芳香环的缩聚有关。变质导致芳香环的缩聚，缩聚又使反射率增高。而还原环境的介质使芳香环缩聚相对减弱，氢含量增高，反射率降低。因此，相同变质程度烟煤中还原程度与反射率成反比。2#煤反射率0.923，11#煤反射率1.164。两煤层相距近百m，反射率增加0.241。中间5#、6#、10#、9#测定反射率值0.9951.061。这种变化可以从煤层形成于滞流富水的强还原环境，以此再次佐证10#煤的生成环境和高硫的原因。表1.2 各可采煤层特征一览表地层单位煤层编号煤层厚度（m）煤层间距（m）煤层结构顶板岩性底板岩性煤层稳定性参数煤层稳定类型煤层底板埋深（m）煤层底板标高（m）最小最大平均（点数）最小最大平均（点数）夹石层数夹石最大厚度直接顶老顶变异系数可采系数山西组（PIS）22.54.31030.76砂质泥岩砂岩泥岩17%1.00稳定2005006002003.5(117)16.0141.0450.131.7223.62(42)0泥岩砂岩泥岩39%0.72不稳定2355355651650.81(100)1.1712.5260.101.844.92(39)010.86泥岩砂质泥岩45%0.64不稳定2455455551550.83(96)25.8663.7290.452.2847.17(43)0石灰岩泥岩23%0.89较稳定2905905101100.87(94)31.863.95100.532.761.71(38)031.60泥岩砂质泥岩36%0.96较稳定3006005001001.47(100)6.7513.76110.102.9210.56(41)030.49砂质泥岩泥岩24.6%0.98稳定310610400901.84(94)（二）煤层的化学性质和工艺性能1、化学性质化学性质由工业分析与元素分析表示出来。表1.3列出辛置井田各层煤的煤质化验综合成果。从化验综合成果分析，各煤层水分变化很小，原煤0.751.06%洗煤0.640.90%。灰分变化较大，原煤灰分9.8628.24%，9#煤最低，6#煤最高，其他均属中灰煤。挥发分上组煤一般在3233%，而下组煤一般在2729%，反映了煤深成变质的特点。发热量普遍较高，平均在34.4536.22MJ/Kg，反映中变质烟煤特点。各煤层元素含量除氧外，一般都很稳定，碳含量（C1）85.3387.63%，氢含量（H1）4.995.41%，氮含量（N1）1.351.70%，氧含量（O1）2.856.11。有害组分硫（SgQ）在各煤层中含量变化较大。其成分主要是黄铁矿硫，平均占58.776.3%，其次为有机硫，平均占23.641.3%，硫酸盐硫在1%以下。2#煤硫分（0.290.53）/0.39，属特低硫煤。5#煤硫分（2.185.30）/4.11，属高硫煤。6#煤硫分（0.462.51）/2.30，属中高硫煤。9#煤硫分（2.35.10）/3.19，属高硫煤。10#煤硫分（2.965.13）/4.10，属高硫煤。11#煤硫分（0.461.00）/0.93，属低硫煤。5#、9#、10#煤层硫分均大于3%。全部为高硫煤。磷分在2#含量较高，洗煤平均0.04%以下，在井田中部辛-19、辛-21、130、辛-16等孔外含磷达0.10%左右，含量较大。下组煤11#煤，含磷较高洗煤平均0.04%以下。其余5#、6#、9#、10#皆在0.01%以下。稀散元素锗在煤中平均每吨煤含锗3.5克。经燃烧后锗在煤灰中含量为0.0018%。垂向上、下部煤层9#、10#含锗较上部煤层含量要高，一般含量在1.610克/吨之间，煤灰中含量为0.00070.02%。本区个别煤层含锗高达0.02%，但由于资料不全，为能得出其变化规律和实际含量。2、工艺性质根据煤芯煤样和煤层焦性能化验结果，本区各煤层的挥发分Vr值在26.8932.56%，Y值在24.5034.00mm，基本上皆为肥煤，具很好的粘结性，均可作炼焦配煤。3、煤质及工艺用途辛置矿上组煤主要可采煤层2#、5#、6#，其中5#、6#煤厚度则达最低可采厚度，部分不可采，且围岩条件复杂，煤质低劣，暂不开采。2#煤是稳定的中厚煤层，全区可采，煤质优良，目前正是辛置矿的主要可采煤层。2#煤煤种牌号主要为肥煤，局部为气煤，属特低硫煤，可选性中等，洗后硫分小于0.5%，是我国少有的优质炼焦、配焦用煤。辛置矿建有选煤厂，使原煤全部入选。产品销往全国21个省市、自治区、还出口日本和韩国，经济效益相当可观。辛置矿下组煤9#、10#、11#，除11#低硫外，9#、10#均为富硫、高硫煤。矿井扩建后，低硫煤和高硫煤的年产量分别为45万吨和35万吨。如果将生产的高硫煤和低硫煤全部混合入选，精煤硫分超过1%，不符合炼冶金焦的要求。为使洗精煤硫分小于1%，要求低硫煤与高硫煤入选混合比例为3：1。对于年处理能力250万吨的辛置洗煤厂来说，是不成问题的。（三）可选性采用分选密度为0.1含量法进行评价。2#煤：灰分1121%为低灰煤，-1.4密度级含量为3045%，1.41.8密度级含量为2535%，+1.8密度级含量为1828%，当分选密度为1.51时属中等可选。0.550mm各粒级随着粒度减小，灰分依次降低，-0.5mm煤泥量为69%，灰分1521%次生煤泥含量为57%，可浮程度为中等。5#、6#、9#、10#煤，灰分在2029%属中灰煤，-1.4密度级含量为3045%，1.41.8密度级含量为1830%，+1.8密度级含量为1627%，当分选密度为1.45时属中等可选，稍难选煤。0.550mm各粒级随着粒度减小，灰分依次降低，-0.5mm煤泥量为69%，灰分1623%，煤泥含量适中，灰分低于原煤灰分，次生煤泥含量为58%，可浮程度为中等。11#煤：灰分3040%为中高灰煤，-1.4密度级含量为2535%，1.41.8密度级含量为3040%，+1.8密度级含量为2536%，当分选密度为1.43时属极难选。-0.5mm煤泥量为79%，灰分1622%，次生煤泥含量为57%，可浮程度为难浮。表1.3 各可采煤层煤质分析试验综合成果煤层 项目Mad%Ad%Vdaf%St.d%Qgr.d(MJ/Kg)2#原0.591.7811.2421.2529.3833.320.290.5326.5027.941.06（19）18.18（20）32.12（20）0.39（19）27.23（19）精0.541.346.2310.7429.4932.720.340.4835.0436.000.85（19）8.18（20）31.39（20）0.42（17）35.53（17）5#原0.592.4414.9533.9528.2837.522.187.3023.9627.090.97（16）20.65（16）33.02（16）4.11（15）25.53（16）精0.501.226.8415.7029.2935.400.851.6834.6638.280.81（16）9.70（16）32.17（16）1.31（15）36.47（13）6#原0.501.0622.4236.3230.2238.020.465.5123.1625.271.01（17）28.24（17）32.97（17）2.30（16）24.21（17）精0.561.1911.7929.3828.7336.350.561.8633.536.060.83（16）15.55（17）32.65（17）0.96（16）34.59（15）9#原0.511.827.4118.5126.9830.252.304.1024.8225.900.83（16）9.86（16）28.21（16）2.19（14）25.36（16）精0.411.214.689.6525.5828.571.852.6635.7336.740.72（16）6.50（16）26.89（16）2.62（13）36.23（13）10#原0.551.3510.2727.5826.2130.492.968.1322.1824.280.75（17）19.11（17）28.91（17）4.89（15）23.23（17）精0.461.185.5312.1724.2428.612.063.3733.3036.510.64（17）9.13（17）27.18（17）2.52（13）34.91（15）11#原0.761.4419.2731.3927.2230.050.463.2324.6326.490.96（17）27.65（17）28.73（17）1.05（15）25.56（17）精0.591.328.8813.9126.0728.730.561.3634.0135.540.90（16）10.32（16）27.00（16）0.85（7）34.77（15）（四）煤的风化和氧化在井田东部2#、5#、6#煤层露头线，都是在第三纪之前遭受分化剥蚀的结果，因此在各采煤层采至东部边界时，应加强煤质研究，确定风氧化带边界。在大的断层两侧，煤层受到破坏，并接受风化，有的已无明显变化，煤层较碎，呈淡黄色。一般考虑在落差20m断层两侧，储量作降级处理，落差越大者，影响宽度越宽。1.3.3煤层的围岩性质基岩段岩性坚硬，力学性质好，工程地质条件良好；砂岩抗压强度一般在58.3059.01Mpa，力学强度较高，抗风化能力较强，工程地质良好；砂质泥岩的抗压强度一般在24.325.6Mpa，力学强度相对较低。精查地质报告对本井田2#、5#、6#、9#、10#、11#煤可采煤层顶、底板稳定性进行了评价：1、2#煤层顶板为泥岩或砂质泥岩，抗压强度为25.659.01Mpa。底板为泥岩，稳定性能良好，易管理。2、5#、6#煤层顶板大都为泥岩，致密性脆；不太稳定，节层间构造发育，遇水膨胀、底鼓、片邦、顶压现象严重，不易管理。3、9#煤层顶板为层状石灰岩，抗压强度为112.9175.5Mpa，不易冒落。底板为泥岩、砂质泥岩，质软易碎。4、10#煤层顶板为9#煤，底板为泥岩、砂质泥岩。5、11#煤层底板为黑色泥岩、粉砂岩，单向抗压强度为45.0Mpa，底板为泥岩、砂岩，抗压强度为11.819.9Mpa（详见表1.4）1.3.4煤的自燃倾向性依据2003年7月5日与2004年7月2日煤炭科学研究总院重庆分院对霍州煤电集团辛置煤矿2-533和10-109回采工作面及11-1081、东（）变电所、310总回风巷、掘进面煤样进行煤炭自燃倾向等级鉴定的结果：煤层自燃倾向等级属类（不易自燃）。根据矿井地质报告及实际开采资料，煤层无自然现象。1.3.5煤尘爆炸性依据2003年7月31日和2004年7月5日，煤炭科学研究总院重庆分院对霍州煤电集团辛置煤矿2-533、10-109回采面和11-1081、东四变电所、310水平总回风巷、开掘面的煤样进行煤尘爆炸性鉴定，结果煤尘有爆炸性危险。精查报告提出井下煤尘爆炸指数为3540%，火焰长度450500mm，属爆炸性较强的矿井。表1.4 可采煤层顶、底板岩石力学性质一览表煤层号顶底板岩性厚度（m）抗压强度（Mpa）2#顶板泥岩01325.659砂质泥岩底板泥岩4.3723.2925.659砂质泥岩5#顶板泥岩019.519.24底板泥岩1.1712.5219.246#顶板泥岩1.1712.5219.24砂岩底板9#顶板石灰岩315112.9175.5底板泥岩0.313.9519.24砂质泥岩10#顶板泥岩0.313.9519.2439.69粉砂岩底板细砂岩33.9247.69中砂岩11#顶板泥岩粉砂岩底板砂岩2井田境界和储量2.1 井田境界根据国土资源部国土资矿划字2006063号文件，该井田范围由26个点座标连线圈定，井田境界拐点详见表2-1。井田东西宽约5.3 km，南北长约4.0 km，井田面积21 km2。表2-1 井田境界拐点坐标表序号拐点编号经距（X）纬距（Y）11点：4337350.00019519480.00022点：4337135.00019520130.00033点：4336980.00019520195.00044点：4338165.00019521360.00055点：4338510.00019521020.00066点：4339547.00019521510.00077点：4340688.00019521800.00088点：4342202.81119521951.91699点：4342197.97219520152.5771010点：4342198.01519518713.0961111点：4342945.00019518711.0001212点：4342945.00019518450.0001313点：4342945.00019517500.0001414点：4341430.00019516650.0001515点：4340400.00019516400.0001616点：4340400.00019516330.0001617点：4340000.00019516250.0001818点：4340000.00019516300.0001919点：4339540.00019516200.0002020点：4339030.00019516035.0002121点：4338455.00019516630.0002222点：4338130.00019517690.0002323点：4338750.00019518030.0002424点：4338750.00019518032.0002525点：4338750.00019519060.0002626点：4337600.00019519060 .000井田内共发育（或局部发育）14层煤层：5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、号煤层，各煤层平均累计为38.23 m，其中8、9、10、11、12、13号六层煤层为本区稳定或较稳定可采煤层，5、6、7、14、15号五层煤层为本区局部或