山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计.doc

山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 1 前前 言言 张家庄煤矿是汾西矿业集团公司的一个老生产矿井 该矿是一九五三年接管的地方小窑 经改扩建成为设计能力 0 3mt a 的国有统配煤矿 划定矿区面积 15 58km2 可采煤层有 4 7 9 10 号 其中 4 7 9 号为局部可采 10 号为全井田稳定可采 其采矿证号为 1400000021839 该矿在计划经济体制下 因市场等因素产量逐年递减 于 1992 年报废停产 2002 年山西省煤炭工业局以晋煤经发 2002 687 号文件批复 该 矿井破产重组实施改制 利用矿井有效资产和有效煤炭资源进行自救性 生产 2003 年 7 月 汾西矿业集团勘查设计所编制了 汾西矿业集团张 家庄煤矿有限责任公司张家庄煤矿技术改造初步设计 经山西省煤炭工 业局以晋煤基局字 2003 32 号文予以批复 但该矿井经过五十多年的开采 井田内主采的 10 号煤层资源已近枯 竭 而 4 号 9 号煤层仅局部开采 而且煤层很薄 其储量远不能满足矿 井生产的需要 为维持企业可持续发展 提高生产效率 经公司分析论 证后决定将矿区南部边界外约 7 949km2的范围作为该矿扩区 于 2008 年 3 月编制了 山西省霍西煤田山西汾西矿业集团张家庄煤矿扩界地质 报告 扩区内煤层资源储量共计 3022 万 t 原井田尚有 2177 万 t 共 计 5199 万 t 为合理开发和利用原井田和扩区内的煤炭资源 受山西汾 西矿业集团张家庄煤矿有限公司的委托 我院编制该矿改扩建初步可行 性研究报告和本初步设计 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 2 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 3 第第一一章章 井井田田概概况况及及地地质质特特征征 第一节第一节 井田概况井田概况 一一 井井田田位位置置及及交交通通 一 井田位置 张家庄煤矿位于山西省灵石县城南约 7km 处 行政区划属灵石县管 辖 原井田为一不规则多边形 由 61 个坐标点连线圈定 面积 15 5908km2 扩区位于井田南侧 扩区地理座标为 北纬 36 45 21 36 47 00 东经 111 43 46 111 46 42 扩区形态为不规则多边形 由 15 个坐标点连线圈定 南 北宽约 3 05km 东 西长约 4 38km 面积约为 7 949km2 井田总面积为 23 5398km2 二 交通 大运公路 108 国道和南同蒲铁路干线均由井田西北边界处通过 玉 成至仁义公路以南北贯穿井田东部边界 本矿有铁路专用线与铁路干线 冷泉车站接轨 距离 1 0km 由本矿向北经灵石 介休可抵省城太原 向 南经侯马 运城出省至陕西潼关与陇海线相接 交通运输极为便利 详 见交通位置图 1 1 1 二二 地地形形地地貌貌 井田位于吕梁山脉与太行山脉交界处 北部和西部边界外为汾河开 阔沟谷 区内以低山 丘陵侵蚀地貌为主 沟谷纵横 梁峁绵延 地形 复杂 井田总体地势南高北低 东高西低 地形最高点位于原矿区东南 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 4 角与扩区东北部交界处的山梁上 标高 1121 5m 最低点位于扩区西北角 的沟谷内 标高 821 0m 最大相对高差 300 5m 三三 河河流流水水系系 井田地表水属黄河水系 原矿区内地表河流不发育 扩区内沟谷均 为季节性河流 每逢雨季雨水顺沟谷向西汇入汾河 扩区西北部发育 5 处流量介于 0 015 0 20l s 的泉水 为第四系砂砾岩含水层 四四 气气象象 井田位于山西省中南部 属温带大 陆性季风气候 夏秋季日间较热 夜间较冷 昼夜温差大 春季常 刮风 全年降水量较少 且多集中于七 八 九月份 根据灵石县气象 资料 一 温度 最高 39 55 年 7 月 24 日 六 七 八月为最热 最低 29 4 1954 年 1 月 4 日 以十二 一 二月为最冷 最高最低变 化幅度在 68 左右 二 冻土深度 500 700mm 三 降水量 年降水量最大 602 3mm 1955 年 月降水量最高 298mm 1954 年 8 月 日最大降水量 85mm 1954 年 8 月 9 日 雨水多 集中于七 八 九月份 约占全年半数以上 多呈暴雨现象 四 蒸发量及湿度 全年蒸发量 1362 1mm 最大月蒸发量 251 1mm 1955 年 6 月 最小月蒸发量 11 9mm 53 年 7 月 24 日 最 小相对湿度为 1 53 年 2 月 16 日 五 风向风速 最大风速每秒 8 1m 主要风向春夏多东南风 冬 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 5 秋多西北风 五五 地地震震 1956 年 9 月 25 日夜间在井田内发生地震一次 历时达 1 分钟之久 未作地震仪详细记录 估计三 四级 震源不明 据 中国地震烈度区划图 1990 本区基本地震烈度为 7 度 六六 煤煤矿矿建建设设及及生生产产情情况况 一 矿井建设情况 张家庄煤矿是汾西矿业 集团 公司的一个老生产矿井 该矿是一九五三年接管的地方小窑 经改扩建后成为设计能力 0 3mt a 的国有统配煤矿 划定矿区面积 15 58km2 可采煤层有 4 7 9 10 号 其中 4 7 9 号为局部可采 10 号为全井田稳定可采 其采矿证号为 1400000021839 该矿在计划经济体制下 主采 10 号煤层 当时因市场等因素产量逐年递减 于 1992 年报废停产 2002 年山西省煤炭工业局以晋煤经发 2002 687 号文件批复 该 矿井破产重组实施改制 利用矿井有效资产和有效煤炭资源进行自救性 生产 2003 年 7 月 汾西矿业集团勘查设计所编制了 汾西矿业集团张 家庄煤矿有限责任公司张家庄煤矿技术改造初步设计 经山西省煤炭工 业局以晋煤基局字 2003 32 号文予以批复 技改初步设计充分利用了原矿井地面设施及生产辅助系统和原主 副平峒及一家庄回风斜井等井下生产系统对矿井进行技改 设计形成 0 3mt a 生产能力 目前矿井按批准的设计已恢复生产 二 矿井开拓开采生产情况 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 6 1 井田开拓 矿井原生产能力为 0 3mt a 平硐开拓方式 主平硐为三心拱 净宽 3 5m 净断面积 10 38m2 井筒长 1645 0m 井筒内铺设双轨 线路坡度 为 5 10t 架线电机车牵引 1t 矿车运输 副平硐原为安全出口 三心拱 净宽 2 5m 净断面积为 4 9m2 井 筒长 1578 0m 一家庄回风斜井 倾角为 25 斜长 350m 井筒为三心拱 净宽 3 0m 净断面积为 8 68m2 矿井工业场地位于柏王庙沟内 回风井场地位于一家庄山梁上 2 井下开采 在原井田内有可采煤层 4 7 9 10 号煤层 煤层赋存稳定 水文 条件简单 煤层倾角为 6 12 瓦斯含量较低 属低瓦斯矿井 但煤层 较薄 煤层厚 0 8 1 8m 地质构造较复杂 目前在庙沟盘区布置了一个 高档炮采工作面 年生产能力为 6 5 万 t 在汤村盘区布置了两个工作面 均为高档炮采面 一个面年生产能力为 6 5 万 t 另一个年生产能力为 15 万 t 合计生产 28 万 t 三 矿区开发及四邻情况 扩区井田周边因煤层埋藏较浅 涧沟内有石炭系太原组煤层露头 近几十年 有矿井生产和小煤窑的私采乱挖 具体矿井及小煤窑情况如 下 1 本矿原井田历五十多年的开采 主采 10 号煤层 资源已经枯竭 所剩局部可采煤层厚度较薄 开采时生产能力很难有较大提高 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 7 2 扩区西部与原富家滩煤矿井田 现矿井已报废 为邻 3 扩区东北部有灵石县三尺煤矿 4 扩区南部有灵石县赵家墕煤矿 5 扩区东部有灵石县南头煤矿 扩区井田内 有部分小煤窑私采滥挖 主要开采山西组 2 号煤层及 太原组 4 号煤层 因扩区太原组 7 9 10 11 号煤层埋藏较深 基本没 有受到破坏 但在今后矿井生产开采中 应对扩区内小煤窑进行详细调 查了解 七七 水水源源 电电源源条条件件 一 水源情况 矿区内有两个奥灰水源深井 水质纯良 水源充足 24 小时抽水 不能枯竭 不仅完全满足矿区生活的需要 而且能满足生产需求 距矿 井工业场地不足 1 5km 供水十分方便 二 电源条件 矿井已有 35kv 电源线路二回 一回路引自南关 110kv 变电站 120mm2 15km 另一回路取自崔家沟 35kv 变电站 120 mm2 17km 供 电十分可靠 八八 主主要要建建筑筑材材料料供供应应条条件件 矿设有供应科 集团公司设有供应处及材料总库 且距灵石县城不 足 4km 物资供应十分便利 主要建筑材料如钢材 木材等可由外地购 进 砖 砂 水泥 石灰等可就地解决 建材的供应能够满足建设和生 产的需求 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 8 九九 其其它它条条件件 矿井通过 50 余年的生产 已形成一定的规模 矿区职工文化生活丰 富 安居工程齐备 多种服务网点齐全 生产区 辅助生产区经过改造 均可利用 低成本扩张的格局基本形成 第二节第二节 地质特征地质特征 一一 区区域域地地质质 一 区域地层 本井田位于霍西煤田西北部的灵石矿区 所在区域发育的地层由老 到新有太古界 太岳山群 吕梁山群 上元古界 长城系 古生界 寒 武系 奥陶系 石炭系 二叠系 中生界 三叠系及新生界第三系和第 四系 二 区域构造 本井田位于霍西煤田西北部 所在区域的主要构造包括祁吕弧形褶 带东翼之部分及晋中多字型构造之部分 1 祁吕弧形褶带东翼 即由李四光所确立的吕梁 恒山褶带在吕梁山及其东麓的一小部分 表现形式主要为一系列走向北北东 北东方向的褶皱和压性 压性兼扭 性的断裂构造 对张家庄井田影响较大的有 1 灵石复背斜 核部大致在介休县义棠 灵石县夏门一带 核部出 露最老地层为奥陶系中统上马家沟组 2 介休市义棠 灵石县夏门一带压性及压扭性断裂构造 走向为北 东及北北东 均为正断层 2 晋中多字型构造 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 9 构造形迹包括由走向北东东的褶皱 压性 压性兼扭性的断裂及褶 皱轴部 西翼产生的低序次的二次级所断裂和与北东东向的褶皱或直角 相交的少数张性兼扭性的断裂所组成 主要分布在介休 平遥一线之 东 在本区域内发育少 影响小 仅在灵石县南关一带有所分布 多为 走向北东的正断层 二二 矿矿井井地地质质 一 地层 井田范围沉积地层由下而上依次有 1 奥陶系中统峰峰组 o2f 井田北部边界附近沟谷中有出露 上部为青灰色厚层致密石灰岩 局部节理裂隙发育 且多为方解石脉充填 顶部被铁质浸染呈淡红色 中部为灰色泥灰岩 下部以石膏层为主 夹泥岩及钙质泥岩 厚度 120 0 250 0m 平均 180 0m 左右 2 石炭系中统本溪组 c2b 平行不整合于奥陶系古侵蚀面上 主要岩性为灰 灰黑色泥岩 砂 质泥岩 薄层石灰岩及铝土泥岩 底部为鸡窝状山西式铁矿层 不稳定 本组厚度 3 30 39 2m 平均 15 8m 3 石炭系上统太原组 c3t 主要出露于原矿区北部及西南部沟谷中 扩区西北部沟谷中有少量 出露 为海陆交互相沉积 是区内主要含煤岩系之一 岩性以泥岩 砂 质泥岩 砂岩互层为主 夹 3 层石灰岩及 6 9 层煤层 底部为灰白色中 粒石英砂岩 其层位稳定 与其上石灰岩均可作为良好标志层 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 10 本组所含煤层中仅 10 号煤层全区稳定可采 其余均为局部可采或不 可采煤层 4 二叠系下统山西组 p1s 出露范围与太原组基本一致 是区内另一主要含煤地层 为一套湖 泊沼泽相沉积 底部为浅灰色厚层状长石英砂岩 中上部为砂质泥岩与 砂岩互层 夹 1 3 层不可采煤层 厚 40 20 57 50m 平均 50 20m 与下 伏太原组整合接触 5 二叠系下统下石盒子组 p1x 主要出露于原矿区东部和扩区北部沟谷中 原矿区南部亦有零星出 露 为一套河流沼泽相沉积 本组厚 83 25 118 91m 平均 102 17m 与 下伏山西组呈整合接触 依据其岩性组合特征可分为上 下两段 下段 p1x1 以深灰色泥岩 砂岩互层为主 上段 p1x2 以黄绿色粉砂岩 砂岩互层为主 夹 2 3 层灰绿色铝质泥岩 顶部有一层灰绿色夹紫色斑 块铝质泥岩可作为确定 k10砂岩的良好标志 6 二叠系上统上石盒子组 p2s 出露于扩区北部及南部部分沟谷中 为一套河流相碎屑岩沉积 区 域上该组厚 306 582 6m 按其岩性特征可划为三段 根据补 13 号钻孔资料 下部岩性以灰色中粒砂岩与粉砂岩互层为主 夹紫色泥岩数层 上部岩性以紫红色砂岩 泥岩为主 该组地层在本井 田内最大保留厚度约 350 余米 与下伏下石盒子组呈整合接触 7 第三系上新统 n2 不整合覆盖于下伏基岩侵蚀面上 岩性为浅棕红色亚粘土 粘土 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 11 底部含有砾石层 本组厚度 0 22 0m 平均 8 8m 8 第四系 q 主要为中上更新统黄土层 井田梁坡之处大量分布 沟谷处常因洪 水冲蚀形成陡坎 较大沟谷中分布少量全新统近代冲积洪积物 本系厚 度 0 122 0m 平均 35 0m 二 构造 1 原矿区 井田总体构造形态以大型宽缓褶曲为主 断层与陷落柱十分发育 现将主要构造简述如下 1 褶曲 1 靳村背斜 位于井田北部的靳村 柏王庙村一带 核部出露于山西组和下石 盒子组地层中 轴向自井田西部边界由 n70 e 往北部边界渐转为 n45 e 两翼基本对称 地层倾角一般 7 10 井田内延伸长度约 2km 2 西头村向斜 核部自西头村北进入本井田西部边界 至 137 号钻孔附近消失 轴 向 n45 e 两翼基本对称 地层倾角一般 6 8 井田内延伸长度约 1 8km 3 瓦窑峪背斜 位于井田西南部的瓦窑峪一带 至 109 号钻孔附近消失 轴向自井 田西南部边界由 n40 e 向北东部渐转为 n70 e 两翼基本对称 地层 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 12 倾角一般 5 8 井田内延伸长度约 2 6km 除上述三条较大褶曲外 在井田东南部亦发育一些小的褶皱 2 断层 井田内断层十分发育 根据地表出露和井下巷道揭露情况 落差在 1 50 30 00m 的断层达 200 余条之多 但大都为落差在 10m 以下的小断层 落差大于 20m 以上的断层仅 6 条 这些断层基本上为正断层 除极个别 小断层走向为 nw 外 其余均为走向 ne 倾角 nw 的正断层 诸多断 层的存在破坏了煤层的连续性 给煤矿生产带来一定的困难 3 陷落柱 井田内陷落柱极其发育 自投产以来共揭露大小陷落柱 452 个 密 度达 53 个 km2 陷落柱水平断面直径在 10 352m 间不等 以 30 40m 者 见多 其平面几何形态多为椭圆形或近圆形 少量为不规则形 纵断面 多为上小下大的狭长梯形 陷壁角多在 70 80 之间 陷落中心与围岩界 限清晰 岩性迥异 易于识别 陷落地层在下陷过程中因受挤压 碰撞 而破碎杂乱 部分塌陷高度可达地表 4 岩浆岩 井田内未发现岩浆岩侵入体 综上所述 原矿区地质构造复杂程度为中等偏复杂类型 2 扩区 扩区基本构造形态为走向 ne 倾向 se 并伴有宽缓褶曲的单斜构造 区内断层与陷落柱较发育 落差在 3 103m 之间的正断层共 10 条 其中 5 条落差大于 10m 这些断层走向均为 ne 向 区内大致平行呈阶梯状排 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 13 列 陷落柱主要分布在扩区西北部 共有 7 个 形态基本呈椭圆形和近 圆形 1 断层 1 fk2正断层 为扩区西北部边界断层 走向 ne 倾向 nw 倾角 65 70 落差 11 16m 区内延伸长度约 1200m 2 fk4正断层 为扩区西北部边界断层 位于 f2断层南边 回牛村西北部 与 f2 断层大致平行 走向 ne 倾向 nw 倾角 65 70 落差 6 30m 区内 延伸长度约 1000m 3 fk5正断层 位于扩区西北部 在回牛村西南约 100m 处尖灭 走向 ne 倾向 nw 倾角 65 落差 9 21m 区内延伸长度约 1600m 4 fk7正断层 从胡家岩村东进入扩区西南部边界 至高壁镇村西穿越扩区北部边 界 与 f4断层大致平行 走向 ne 倾向 nw 倾角 54 58 落差 17 30m 区内延伸长度约 3500m 5 fk8正断层 位于扩区东南部 补 13 号钻孔西北 与 f7断层大致平行 走向 ne 倾向 nw 倾角 65 落差 93 103m 区内延伸长度约 1100m 2 陷落柱 扩区内陷落柱较发育 目前发现的共有 7 个 其中 6 个均分布于扩 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 14 区西北部 仅 1 个位于扩区东南部边界附近 陷落柱水平断面直径 60 365m 不等 呈椭圆形和近圆形 面积 63000m2不等 综上所述 扩区地质构造复杂程度应为中等类型 三 煤层 1 含煤性 井田内主要含煤地层为山西组和太原组 地层平均总厚 120 60m 含 煤 8 10 层 煤层平均总厚 6 23m 含煤系数 5 2 山西组地层厚 40 20 57 50m 平均 50 20m 含煤 1 3 层 即 1 2 3 号煤层 各煤层赋存极不稳定 全区不可采 本组煤层平均总厚 0 55m 含煤系数 1 1 太原组地层厚 60 50 98 20m 平均 70 40m 含煤 6 8 层 自上而下 编号为 4 5 6 7 8 9 10 11 号 其中 10 号煤层全区稳定可采 7 9 11 号煤层于扩区内局部可采 其余煤层均不可采 本组煤层平均 总厚 5 68m 含煤系数 8 1 2 可采煤层 详见表 1 2 1 表表 1 2 1 煤层特征表煤层特征表 煤层厚度 m 煤层间距 m 煤 层 号 最小 最大 平均 最小 最大 平均 夹石 层数 顶板岩性 底板岩性 稳定程度 可采程度 4 0 1 30 0 41 25 40 35 200 泥岩 泥岩 极不稳定 全区不可采 7 0 10 1 95 1 11 30 10 19 50 26 30 0 1 层 局部 2 层 泥岩 中粒砂岩 不稳定 原矿区不可采 扩区局部可采 9 0 1 10 0 57 22 60 4 80 7 83 0 石灰岩 泥岩 原矿区不稳定 扩区较稳定 原矿区不可采 扩区局部可采 10 0 85 2 62 1 86 6 45 6 76 13 82 0 1 层 局部 2 层 泥岩 泥岩或细粒砂岩 稳定 全区可采 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 15 11 0 55 3 21 1 43 11 20 0 1 层 局部 3 5 层 细粒砂岩或泥岩 泥岩或铝质泥岩 扩区较稳定 扩区局部可采 1 4 号煤层 位于太原组顶部 下距 7 号煤层 25 40 35 20m 平均 30 10m 煤层厚 0 1 30m 平均 0 41m 不含夹石 结构简单 顶底板均为泥岩 在所有钻孔中 可采见煤仅 7 个 在扩区内为不可采煤层 原矿区 内 9 103 号钻孔见煤点达可采厚度 但均孤立连不成片 无开采价值 而位于原矿区东南部的 1 13 20 104 号钻孔见煤点均达可采厚度 可 采范围面积 0 902km2 可供小煤窑开采 2 7 号煤层 位于太原组中部 k4与 k3石灰岩之间 下距 9 号煤层 19 50 26 30m 平均 22 60m 煤层厚 0 10 1 95m 平均 1 11m 一般含 0 1 层夹 石 局部达 2 层 结构简单 顶板一般为泥岩 底板多为中粒砂岩 该煤层在原矿区内仅 5 个可采见煤点 可采点分布不均 连片范围 较小 无开采价值 属不可采煤层 在扩区内有 3 个可采见煤点 均分 布于扩区东部 可采面积超过扩区面积的 1 3 属不稳定的局部可采煤层 3 9 号煤层 位于太原组下部 下距 10 号煤层 4 80 7 83m 平均 6 45m 煤层厚 0 1 10m 平均 0 57m 不含夹石 结构简单 顶板为石灰岩 底板一般 为泥岩 在原矿区内该煤层可采范围分布于井田中东部 可采面积 2 139km2 属不稳定的不可采煤 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 16 层 扩区内该煤层可采点分布于井田西部和东南部 属较稳定的局部可 采煤层 4 10 号煤层 位于太原组下部 下距 11 号煤层 6 76 13 82m 平均 11 20m 煤层 厚 0 85 2 62m 平均 1 86m 一般含 0 1 层夹石 局部达 2 层 结构简单 顶板一般为泥岩 底板为泥岩或细粒砂岩 属全区稳定可采煤层 该煤层于原矿区内已大部采空 仅西南部有小部分未开采 5 11 号煤层 位于太原组下部 厚 0 55 3 21m 平均 1 43m 一般含 0 1 层夹石 仅在补 1 和 13 号钻孔附近含 3 5 层夹石 结构简单 复杂 顶板一般为 细粒砂岩或泥岩 底板一般为泥岩或铝质泥岩 扩区内属局部可采煤层 可采见煤点分布于扩区西南部和东南部 3 煤类 煤质及煤的用途 1 煤的物理性质和宏观煤岩类型 各煤层的物理性质基本相似 外观为黑色 条痕为黑色或黑褐色 玻璃光泽 多具条带状结构 层状构造 断口为阶梯状或贝壳状 性脆 易碎 多呈细块状或粉煤状 4 7 9 10 11 号煤层视密度分别为 1 34t m3 1 36t m3 1 30t m3 1 35t m3 1 40t m3 宏观煤岩类型多为半亮型煤 光亮型和半暗型煤次之 局部有少量 暗淡型煤 2 煤的化学性质及工艺性能 1 原矿区 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 17 各煤层的主要化学性质和工艺性能详见表 1 2 2 4 号煤层 水分 mad 原煤为 0 57 1 34 平均 0 98 浮煤为 0 50 1 15 平均 0 95 灰分 ad 原煤为 9 86 18 92 平均 14 48 浮煤为 5 43 12 06 平均 8 26 挥发分 vdaf 浮煤为 28 54 30 66 平均 29 51 全硫 st d 原煤为 0 41 3 28 平均 0 83 浮煤为 0 47 1 87 平均 0 95 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 18 表表 1 2 2 原矿区各煤层煤芯煤样化验结果汇总表原矿区各煤层煤芯煤样化验结果汇总表 工 业 分 析 胶 质 层 厚 度煤 层 号 原 洗 煤 mad ad vdaf s td pd 发热量 qb ad mj kg 粘 结 性x mmy mm曲线型 煤 类 原煤 0 98 1 34 0 57 14 48 18 92 9 86 30 50 31 54 29 49 0 83 3 28 0 41 0 0039 35 81 35 97 35 42 6 4 洗煤 0 95 1 15 0 50 8 26 12 06 5 43 29 51 30 66 28 54 0 95 1 87 0 47 36 30 36 34 36 25 6 34 38 26 27 5 34 24 之山fm 原煤 0 75 1 25 0 54 17 04 21 47 7 91 29 54 32 52 27 84 3 87 5 72 1 85 0 00092 0 00142 0 00037 35 68 35 77 35 59 6 7 6 7 洗煤 0 75 0 94 0 54 9 90 16 90 5 50 28 47 31 31 27 14 1 88 2 22 1 63 6 6 5 20 25 12 35 2 51 27 之山fm 原煤 1 02 2 19 0 46 14 06 29 88 7 05 26 02 27 53 23 56 2 04 2 61 1 24 0 0014 36 08 36 30 35 86 6 6 4 9 洗煤 0 96 1 27 0 41 7 56 9 24 5 53 24 46 25 99 22 75 1 50 1 73 1 27 36 23 36 43 36 08 6 6 5 45 3 47 43 17 28 12 波型 jm fm 原煤 1 01 2 19 0 52 18 35 27 92 9 91 27 49 30 83 24 84 4 10 7 61 0 61 0 0015 0 0042 0 00072 35 65 36 24 34 12 6 7 6 10 洗煤 0 88 1 31 0 51 9 96 17 17 5 69 26 44 29 03 23 79 1 94 5 25 0 58 36 14 36 53 35 80 6 7 6 25 8 42 6 27 6 36 16 之山fm 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 19 磷 pd 原煤一般在 0 0039 左右 发热量 qb daf 原煤 35 42 35 97mj kg 平均 35 81mj kg 坩埚粘结性 原浮煤平均值均为 6 胶质层厚度 y 介于 24 0 34 0mm 之间 平均 27 5mm 7 号煤层 水分 mad 原煤为 0 54 1 25 平均 0 75 浮煤为 0 54 0 94 平均为 0 75 灰分 ad 原煤为 7 91 21 47 平均 17 04 浮煤为 5 50 16 90 平均 9 90 挥发分 vdaf 浮煤为 27 84 32 52 平均为 29 54 全硫 st d 原煤为 1 85 5 72 平均 3 87 浮煤为 1 63 2 22 平均 1 88 磷 pd 原煤一般在 0 00092 左右 发热量 qb daf 原煤 35 59 35 77mj kg 平均 35 68mj kg 粘结性 原 浮煤平均值均为 6 胶质层厚度 y 介于 27 0 51 0mm 之间 平均 35 2mm 9 号煤层 水分 mad 原煤为 0 46 2 19 平均 1 02 浮煤为 0 41 1 27 平均 0 96 灰分 ad 原煤为 7 05 29 88 平均 14 06 浮煤为 5 53 9 24 平均 7 56 挥发分 vdaf 浮煤为 22 75 25 99 平均 24 46 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 20 全硫 st d 原煤为 1 24 2 61 平均 2 04 浮煤为 1 27 1 73 平均 1 50 磷 pd 原煤一般在 0 0014 左右 发热量 qb daf 原煤为 35 86 36 30mj kg 平均 36 08mj kg 坩埚粘结性 原 浮煤煤平均值均为 6 胶质层厚度 y 介于 12 28mm 之间 平均 17 0mm 10 号煤层 水分 mad 原煤为 0 52 2 19 平均 1 01 浮煤为 0 51 1 31 平均 0 88 灰分 ad 原煤为 9 91 27 92 平均 18 35 浮煤为 5 69 17 17 平均 9 96 挥发分 vdaf 浮煤为 23 79 29 03 平均 26 44 全硫 st d 原煤为 0 61 7 61 平均 4 10 浮煤为 0 58 5 25 平均 1 94 磷 pd 原煤一般在 0 0015 左右 发热量 qb daf 原煤 34 12 36 24mj kg 平均 35 65mj kg 粘结性 原 浮煤平均值均为 6 胶质层厚度 y 介于 16 0 36 0mm 之间 平均 27 6mm 2 扩区 各煤层的主要化学性质和工艺性能详见表 1 2 3 7 号煤层 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 21 表表 1 2 3 煤质特征表煤质特征表 工 业 分 析 胶 质 层 厚 度 煤 层 号 原 洗 煤 mad ad vdaf s td pd 发热量 qb ad mj kgx mm y mm 曲线型 煤 类 原煤 0 65 1 85 0 98 12 19 30 66 20 91 28 91 36 08 32 40 1 57 4 28 2 78 0 0065 35 37 36 46 36 02 7 浮煤 0 55 0 87 0 67 7 44 19 56 12 33 27 59 34 48 30 78 1 45 2 44 1 80 15 42 27 7 26 44 35 6 山型 fm 原煤 0 28 2 72 1 18 6 44 27 19 15 21 25 77 29 90 28 31 1 66 4 24 2 78 0 0065 32 80 36 34 35 48 9 浮煤 0 65 1 41 0 89 4 98 12 21 8 09 25 23 27 52 26 20 1 25 1 35 1 30 0 0012 43 5 50 47 6 15 30 21 5 之型 jm fm 原煤 0 50 2 59 1 07 12 28 24 34 18 70 24 60 33 58 29 81 1 92 4 44 2 93 34 68 35 99 35 51 10 浮煤 0 58 0 90 0 71 8 48 12 65 10 12 25 64 31 43 28 58 1 29 1 66 1 44 0 0017 0 0024 0 00205 6 34 0 25 4 26 38 33 4 山型 fm 原煤 0 61 1 21 0 92 29 06 39 17 33 83 30 15 39 46 32 87 1 03 3 72 2 14 0 0533 33 34 34 64 33 88 11 浮煤 0 57 0 98 0 73 13 04 19 80 15 66 26 54 31 26 28 99 1 33 2 87 2 41 9 24 5 18 4 20 40 28 3 之山 fm 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 22 水分 mad 原煤为0 65 1 85 平均0 98 浮煤为0 55 0 87 平均为0 67 灰分 ad 原煤为 12 19 30 66 平均 20 91 浮煤为 7 44 19 56 平均 12 33 挥发分 vdaf 浮煤为 27 59 34 48 平均为 30 78 全硫 st d 原煤为 1 57 4 28 平均 2 78 浮煤为 1 45 2 44 平均 1 80 磷 pd 原煤一般在 0 0065 左右 发热量 qb daf 原煤 35 37 36 46mj kg 平均 36 02mj kg 粘结性 原 浮煤平均值均为 6 胶质层厚度 y 介于 26 0 44 0mm 之间 平均 35 6mm 9 号煤层 水分 mad 原煤为 0 28 2 72 平均 1 18 浮煤为 0 65 1 41 平均 0 89 灰分 ad 原煤为 6 44 27 19 平均 15 21 浮煤为 4 98 12 21 平均 8 09 挥发分 vdaf 浮煤为 25 23 27 52 平均 26 20 全硫 st d 原煤为 1 66 4 24 平均 2 78 浮煤为 1 25 1 35 平均 1 30 补 13 号钻孔原煤全硫含量为 6 09 属异常点 根据规范规定可不予 采纳 磷 pd 原煤一般在 0 0065 浮煤在 0 0012 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 23 发热量 qb daf 原煤为 32 80 36 34mj kg 平均 35 48mj kg 坩埚粘结性 原 浮煤煤平均值均为 6 胶质层厚度 y 介于 15 30mm 之间 平均 21 5mm 10 号煤层 水分 mad 原煤为 0 50 2 59 平均 1 07 浮煤为 0 58 0 90 平均 0 71 灰分 ad 原煤为 12 28 24 34 平均 18 70 浮煤为 8 48 12 65 平均 10 12 补 8 号钻孔原煤灰分含量为 9 91 属异常点 根据规范规定可不予采 纳 挥发分 vdaf 浮煤为 25 64 31 43 平均 28 58 全硫 st d 原煤为 1 92 4 44 平均 2 93 浮煤为 1 29 1 66 平均 1 44 磷 pd 浮煤一般在 0 00205 左右 发热量 qb daf 原煤 34 68 35 99mj kg 平均 35 51mj kg 粘结性 原 浮煤平均值均为 6 胶质层厚度 y 介于 26 38mm 之间 平均 33 4mm 11 号煤层 水分 mad 原煤为 0 61 1 21 平均 0 92 浮煤为 0 57 0 98 平均 0 73 灰分 ad 原煤为 29 06 39 17 平均 33 83 浮煤为 13 04 19 80 平均 15 66 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 24 挥发分 vdaf 浮煤为 26 54 31 26 平均 28 99 全硫 st d 原煤为 1 03 3 72 平均 2 14 浮煤为 1 33 2 87 平均 2 41 磷 pd 原煤一般在 0 0533 左右 发热量 qb daf 原煤 33 34 34 46mj kg 平均 33 88mj kg 粘结性 原 浮煤平均值均为 6 胶质层厚度 y 介于 20 0 40 0mm 之间 平均 28 3mm 3 煤类及工业用途 1 煤类 原矿区 4 号煤层为低灰 特低磷 低硫 中高挥发分 特高热值的肥煤 7 号煤层为中灰 特低磷 高硫 中高挥发分 特高热值的肥煤 9 号煤层属低灰 特低磷 中高硫 中等挥发分 特高热值的肥煤和 焦煤 10 号煤层为中灰 特低磷 高硫 中等挥发分 特高热值的肥煤 扩区 7 号煤层为中灰 特低磷 中高硫 中高挥发分 特高热值的肥煤 9 号煤层属中灰 特低磷 中高硫 中等挥发分 特高热值的肥煤和 焦煤 10 号煤层为中灰 特低磷 中高硫 中等挥发分 特高热值的肥煤 11 号煤层为高灰 特低磷 中高硫 中高挥发分 特高热值的肥煤 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 25 2 煤的工业用途 7 号 9 号 10 号煤层虽然全硫含量较高 但因硫分主要为无机硫 经本矿配套的洗煤厂洗选后硫分明显下降 能够满足现行 煤 泥炭地 质勘查规范 的要求 能够作为炼焦用煤 市场前景很好 11 号煤层属 高灰 中高硫煤 主要做动力用煤 三三 水水文文地地质质条条件件 一 区域水文地质概况 1 自然地理概况 张家庄井田位于霍西煤田的汾孝矿区东部 霍山断裂带的西侧 地 貌形态为山前平原丘陵区 地表冲沟发育 地层以奥陶系灰岩作基底 上面覆盖着中上石炭统的本溪组 太原组 二叠系的山西组 石盒子上 下组等基岩 其上为第三系红土及第四系黄土层 冲积层 水系 地表水汾河属黄河水系 位于勘探区西侧 据义棠水文站资 料 汾河流域面积 23945km2 多年洪峰流量 522 2m3 s 最大洪峰流量 1260m 3 s 1959 最枯流量为 0 区内无河流 雨季冲沟的水流汇入区东 南的静升河 该河发源于霍山甘雨沟 流域面积约 60 km2 平常为山溪 水流 流量一般小于 1 m 3 s 雨季测得最大流量为 33 9 m 3 s 2 区域含水层 1 奥陶系石灰岩溶裂隙含水层 区域西部广泛出露且为地下水补给 区 本含水层含水丰富 水质好 为区域主要含水层 2 石炭系上统石灰岩溶裂隙含水层组 主要为太原组三层石灰岩含 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 26 水层 其含水性随埋藏深度和所处构造位置不同而变化 为区域主要含 水层之一 3 二叠系砂岩裂隙含水层 区域内广泛出露 多见有小泉水出露 具有一定含水性 但一般富水性较弱 4 第四系冲积洪积含水层 多分布于较大沟谷及两侧一级阶地 大 多含水性较好 为村镇工农业用水的重要水源之一 3 区域隔水层 隔水层由本溪组铝土质泥岩或铝土岩 2 号煤层底板至 k2灰岩之间 的粉砂岩 泥岩 山西组顶界以上泥岩 粉砂岩等组成 二 矿井充水条件 1 含水层 1 奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层 厚 700 余米 青灰色 中夹薄层泥灰岩及石膏层 地表见水平溶洞 颇多 部分被水平垂直小溶洞及大裂隙所贯通 蜂窝状小溶洞常发育于 薄层灰岩中 溶洞层总厚约 6m 每层距上部石膏层之间距及溶洞的极大 值自上而下分别为 间距 10 12m 溶洞极大值 m 2 5 2 5 27 28m10 12m 溶洞极大值 m 0 5 0 5 0 5 38 41m 溶洞极大值 m 3 16 9 上述溶洞中局部被灰岩块及钙质泥岩充填 并有再次冲蚀现象 据 148 队在本区西缘富家滩之水源生产井资料 主要含水量水层埋藏在石膏 层以下 其标高 500 至 541m 地下水流向由北向南 节理 裂隙 溶 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 27 洞发育 钻孔直径 0 32m 水位下降 0 04 0 26m 涌水量 5 11 5 3 升 秒 静止水位标高 536 71 541 26m 水质为重碳酸盐钙镁型 矿化度 0 54 克 升 含水量极为丰富 局部地区受构造影响 在主要含水层段 标高 541m 之上部有泉 水出露 富家滩北沟 泉口标高约 600m 流量约 0 2 1 0 升 秒 地下 水渗透因溶解上部之石膏层 使地下水硫酸根离子增多 水质变坏 2 石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层 包括 k2 k3 k4三层灰岩 岩溶裂隙不甚发育 1 太原组 k2石灰岩 厚 7 06 9 45m 青灰色 层位稳定 中夹一薄层泥岩 节理 裂隙 发育 钻孔最大耗水量 18 0m3 小时 为下部主要含水量水层之一 2 太原组 k3 k4石灰岩 k4 k3灰岩层间距 2 57 8 08m 两者有水力联系 k4灰岩 厚 3 31 6 21m 深灰色 节理 裂隙发育 有 4 个钻孔发现水位突然下降 平均 耗水量 5 8 12 0m3 小时 k3灰岩 厚 4 18 5 70m 深灰色 局部裂隙发 育 仅补 13 补 14 号孔耗水量较大 平均 9 33 12 0m3 小时 3 二叠系下统山西组和下石盒子组砂岩裂隙含水层 以下石盒子组 k9 山西组 k7砂岩为主 k9砂岩 厚 3 35 至 16 38m 黄绿色细至中粒 钙质胶结 裂隙发育 本区所见该层之 5 个 钻孔中 有 4 个漏水 最大耗水量达 18m3 小时 为本区上部主要含水层 之一 k7砂岩 厚 0 97 12 60m 灰白色细至粗粒 裂隙局部发育 8 号 孔抽水试验结果 单位涌水量 0 018 升 秒 除上述两含水量水层水层外 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 28 裂隙泉出露较多 流量均小于 0 1 升 秒 均属弱含水量水层 4 第四系冲 洪 积砂砾层 分布于近代河流两侧 常构成河漫滩阶地 厚 10 20m 砂砾层除本 区西部与下伏奥陶系灰岩接触 潜水渗流呈浅水层外 一般呈潜流 含 水性中常 水质为重碳酸或硫酸盐钙镁型 矿化度 1 06 克 升 2 隔水层 井田隔水层主要为石炭系中统本溪组泥质岩类隔水层组 岩性由铝 土矿 砂质泥岩 泥岩及砂岩等组成 厚度 3 3 39 2m 为井田内良好的 隔水层 此外 相见于各灰岩 砂岩含水层之间的较厚的泥岩 砂质泥岩及 裂隙不发育的砂岩均可视作隔水层 可以起到层间隔水作用 3 地下水的补给 径流条件 排泄条件 井田内大部为第四系黄土所覆盖 厚度分布极不均匀 一般在 11 20 122 85m 虽透水性较弱 但终究因为含水层距地面较近 平均厚 度大约在 100m 左右 且大部含水层都出露于沟谷 上部岩层又因风化 及节理裂隙发育的关系 形成了与地面水相互贯穿的良好通道 井田内 小窑甚多 部分小窑又与生产矿井贯通 因此往往雨后地面水就顺黄土 孔隙及岩层裂隙或小窑通道而流入地下 所以说矿井涌水量的补给与地 面降水量是有着其密切关系的 即降水多 地下水的涌水量亦即增多 但由于本井田的旧生产矿井过去均系小窑私人开采 规模很小 设备简 陋 解放后 虽归国营采掘 但因矿井内涌水量很小 而矿坑排水的长 期观测工作尚未被引起注意 以致造成长期无排水记载资料 因此对阐 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 29 明地下水与地表水的关系就须进一步的调查研究 汾河在井田的南面 距井田边界线大概为 2km 左右 其绝对标高约 为 672m 本生产矿井最低的开采水平约为 720m 高出汾河河床面有 48m 即便汾河最高洪水位的标高为 688 6m 1954 年 9 月 4 日 将来 矿井的最低开采水平高出河床面也有 31 4m 因此地表汾河的径流对将来 生产矿井是毫无影响的 4 水文地质条件类型 水文地质条件类型 k2 k4石灰岩含水层是开采 7 9 10 11 号煤层的直接充水含水层 局部地段可能通过开采产生的塌陷带接受上部砂岩的充水补给 由于含 水层均为弱富水性 且充水方式以顶板淋水为主 下伏奥灰岩溶地下水 位标高 541m 左右 低于大部分开采煤层 因此 水文地质条件为简 单类型 只是东南部一带开采地段水文地质条件为中等类型 三 矿井充水因素分析 本区的气候 植被 地面 地层构造 岩层出露范围以及地表水体 等条件 均不利于地下水的补给 因此 除奥灰外 其它含水层富水性 一般都较弱 4 号煤层位于太原组顶部 其直接充水含水层为其上覆的山西组砂岩 含水层 煤层开采时可通过冒落带直接进入矿坑 但其直接充水含水层 单位涌水量均不大 富水性弱 7 号 9 号和 10 号煤层位于太原组中部 下部 其充水因素主要有 两个 一是其本组的 k2 k3及 k4石灰岩 单位涌水量较小 富水性弱 但局部地段可能岩溶裂隙发育 导致含水量增大 二是其底部的奥灰岩 山西汾西矿业集团公司张家庄煤矿有限责任公司矿井改扩建初步设计 山西华能设计工程有限公司 30 溶水 由于本井田断裂及陷落柱较发育 可以成为上下岩层的导水连接 带 但据现生产矿井揭露 断层和陷落柱周围都有擦痕非常明显的泥质 岩 这些泥岩又可起到隔水作用 但对于东南部低于 540m 标高以下煤层 却处在带压