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采矿学 课程设 采矿学 课程设计计 姓名 姓名 学号 学号 学院 学院 矿业工程学院矿业工程学院 专业 专业 采矿工程采矿工程 设计题目 设计题目 鲍店鲍店煤矿煤矿 3 0Mt a 新井设计新井设计 指导教师 指导教师 职称 职称 目录 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 矿区交通位置 1 1 1 2 矿区气候条件 1 1 1 3 矿区水文情况 3 1 1 4 当地工农业状况 3 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 地层综述 3 1 2 2 煤系地层 7 1 2 3 井田地质构造 8 1 2 4 井田水文地质特征 10 1 3 煤层特征 14 1 3 1 总体特征 14 1 3 2 可采煤层分述 15 1 3 3 煤岩煤质 17 2 井田境界和储量井田境界和储量 25 2 1 井田境界 25 2 1 1 井田边界确定 25 2 2 可采煤层 25 2 3 井田赋存特征 25 2 4 矿井储量 26 2 4 1 储量计算范围 26 2 4 2 储量计算基础 27 2 4 3 安全煤柱留设原则 27 2 4 4 矿井地质储量 27 2 4 5 矿井工业资源储量 29 2 4 6 矿井设计储量 29 2 4 7 矿井可采储量 32 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 34 3 1 确定依据 34 3 2 井型校核 34 4 井田开拓井田开拓 37 4 1 井田开拓的基本问题 37 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 38 4 1 3 工业场地的位置 40 4 1 4 开采水平的确定 40 4 1 5 矿井开拓方案比较 41 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述矿区概述 1 1 1 矿区交通位置矿区交通位置 鲍店煤矿位于邹城 兖州市境内 东距邹城市 10 5km 北距兖州市 13km 处于兖州煤田中部 东与东滩煤矿相邻 北与兴隆庄煤矿相邻 西与杨村煤矿相 邻 西南与横河煤矿相邻 南部与南屯煤矿相邻 图 1 1 鲍店煤矿东侧有京沪铁路 北侧有兖新铁路 公路有京福 日东高速公路和 104 国道 327 国道等 交通十分便利 图 1 2 图图 1 1 鲍店煤矿相邻矿井示意图鲍店煤矿相邻矿井示意图 1 1 2 矿区气候条件矿区气候条件 本区为温带半湿润季风区 属大陆 海洋间过渡性气候 四季分明 据济宁 兖州和邹城气象局 1959 2004 年间观测资料 年平均气温为 14 4 最高年平 均 16 1 2000 年 最低 13 1 1969 年 年平均气温 最低月份为 1 月 平均 气温为 2 最高月份为 7 月 平均为 29 日最高气温为 40 7 1960 年 6 月 21 日 日最低气温为 19 1964 年 2 月 17 日 历年平均降水量 712 99mm 1959 2004 最大年降水量 1263 88mm 1964 图 1 2 鲍店煤矿交通位置图 ES1 X 3919530 Y 39487720 W S1 X 3919530 Y 39491220 W S2 X 3920030 Y 39491220 W S3 X 3920530 Y 39491720 W N1 X 3925030 Y 39491720 W N2 X 3927530 Y 39491220 EN1 X 3927530 Y 39488720 EN2 X 3926530 Y 39488720 EN3 X 3925030 Y 39487720 39195303920030392053039210303921530392203039225303923030392353039240303924530 39487720 3948822039488720 39489220 39489720 39490220 39490720 最小为 269 2mm 1988 最大月降雨量 600 2mm 1957 年 7 月 最大日降雨 量 321 9mm 1972 年 7 月 6 日 雨季多集中于 7 8 月份有时延至 9 月份 其降 雨量约占全年的 65 年平均蒸发量为 2016 4mm 最大为 2413 7mm 1966 年 最小为 1800 1mm 1980 年 1 1 3 矿区水文情况矿区水文情况 区内为第四系冲积平原 地形平坦 地面标高 40m 46m 地形总趋势为 东北高西南低 地形坡度极为平缓 鲍店井田西侧和东侧分别有泗河和白马河流经 泗河发源于新泰市的太平山 西部 由东向西流经曲阜后转向南西流经兖州煤田 全长 142km 流域面积 2590km2 河床宽度 100 1000m 河水流量受降水控制 每年 7 9 月最大 3 4 月最小 最高水位 44 00m 最大流量 4020m3 s 1957 年 7 月 24 日 据鲍家店 勘探区精查地质报告 最小干涸 河水涨退迅速 属季节性河流 白马河发源 于曲阜市南部 自北东向南西流经兖州煤田 全长 72km 流域面积 1052km2 原河床宽度 10 420m 最大流量 568m3 s 1972 年 属季节性河流 1 1 4 当地工农业状况当地工农业状况 当地居民以农业为主 工业方面主要是煤炭 由于煤质优良 煤炭简易加工 工业较为发达 此外尚有水泥 化肥等工业 矿井建设所需一般建材如水泥 砂 子 石灰 砖瓦等 均可在当地解决 邹城有发电厂 鲍店矿自备 35kV 变电所 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 地层综述地层综述 鲍店井田含煤地层为石炭 二叠系 属华北型含煤岩系 地层系统自上而下 分别为第四系 Q 侏罗系 J 二叠系 P 石炭系 C 和奥陶系 O 图 1 3 1 第四系 Q 全厚 110 00 227 56m 平均 170 84m 分上 中 下三组 即 Q 上 Q 中 和 Q 下 上组厚 50 50 69 10m 平均 57 86m 由褐黄色粘土 砂质粘土与粘土质砂 砂砾 含粘土质砂 砂砾 砂 砂砾 相间成层组成 以砂质粘土为主 粘土类占 Q 上总厚度的 57 其中分布较多钙质砂姜及少量铁锰质结核 砂土类成分以石 英为主 长石次之 分选性差 松散 中组厚度 50 42 84 63m 平均厚度 66 29m 由灰绿色 少量棕黄色粘土 砂质粘土 粘土质砂砾相间成层组成 上部以砂质粘土为主 下部以砂土为主 粘土类占 Q 中总厚度的 65 下组厚度 0 76 95m 平均 40 53m 由灰绿色 灰黄色 灰白色粘土 砂 质粘土 含粘土质砂 砾 等相间组成 分上下两段 上段主要由粘土质砂砾层 粘土层组成 下段以砂层 砂砾层为主 夹粘土质透镜体 砂质类占 Q 下组厚 度的 59 主要由石英 长石组成 分选中等 2 侏罗系 J 本井田主要残存上侏罗统 J3 最大残厚 414 73m 平均厚度 131 43m 分布 于井田的东部 西部缺失 以紫红色细砂岩或中 细砂岩为主 间夹细砂岩与泥 岩互层 可划分为三段 上段最大残厚 73 84m 为一套绿灰 紫灰 黄灰色中 细砂岩 夹紫灰色 泥岩 粉砂岩 底部有一层不稳定的紫红色薄层砾岩 砾石主要成分为石灰岩 石英岩 分选差 磨圆不好 为上段与中段的分界层 中段最大残厚为 279 42m 为一套紫红色粗 中细砂岩 间夹紫灰色泥岩 粉 砂岩层 砂岩成分以石英 长石为主 含少量白云母片等 多为泥质胶结 松散 发育交错层理 泥岩多具泥裂现象 下部含一层具泥质包体的细砂岩 下段最大残厚为 78 16m 一般厚 20m 左右 以绿灰 紫灰色细砂岩为主 夹绿灰色粉砂岩 泥岩互层 层面分布白云母片 砂岩中含泥质包体 多为泥质 胶结 偶产植物化石碎片 底部有一稳定的杂色底砾岩 该层底砾岩主要由石灰 岩组成 含少量石英岩 燧石及铁质泥岩等 砾石呈次圆状 次棱角状 分选较 差 铁泥质胶结 与下伏二叠系不整合接触 3 二叠系 P 和石炭系 C 由于二叠系和石炭系的分界已经确定在十一灰岩顶界面 所以太原组一分为 二 太原组中上段为二叠系 下段为石炭系 为了叙述方便 石炭 二叠系按组 分别叙述 1 下石盒子组 P1xs 下石盒子组在本井田保存不全 最大残厚 146 22m 平均厚 45 75m 以杂 色铝质泥岩 粉砂岩为主 间夹灰 灰绿色粗 中至细砂岩 不含煤 偶见植物 化石如大羽羊齿 科达木等 本组底部普遍发育一层灰 灰白色粗砂岩 含砾砂 岩 为山西组与本组的分界砂岩 与下伏山西组整合接触 2 山西组 P1sh 为本井田的主要含煤地层 厚度 94 04 143 85m 平均厚度 123 57m 含有 厚度大且稳定可采的 3 煤 3 上煤 3 下煤 和局部可采的 2 煤 山西组主要沉积特点是以中粗 细碎屑岩为主夹可采煤层和浅色泥质沉积 由山西组底界至 2 煤间主要为河控浅水三角洲沉积 分流河道砂体发育 但多呈 透镜状 厚度变化较大 分流河道中粗砂岩或含砾砂岩 与其下伏岩层多呈冲刷 接触 共含煤 3 层 其中 3 上煤和 3 下煤厚度较大 稳定可采 在井田北部和西 部 3 上和 3 下煤合并为 3 煤 厚度一般大于 8m 含 1 2 层分布不稳定的夹石 2 煤为不稳定煤层 局部可采 山西组上部以杂色铝质泥岩夹数层灰 灰绿色中 细砂岩 为河流 湖泊相沉积 3 煤顶板砂岩中发育大型交错层理 横向上多相变为粉砂岩或粉细砂岩互 层 底板多为厚度不大的深灰色泥岩或粉砂岩及粉细砂岩互层或铝质泥岩 发育 植物根系化石 若底板为粉砂岩或粉细砂岩互层 则发育混浊状层理 波状层理 互层层理和生物扰动构造 顶板中见有植物碎片和叶部化石 与下伏太原组整合接触 3 太原组 P1t C2t 太原组厚度 168 73 196 30m 平均 180 12m 以灰色粉砂岩和深灰色泥岩 为主 间夹灰 灰绿色中砂岩 灰色粘土岩 石灰岩和煤层 为较为典型的海陆 交替型含煤沉积 共含煤 22 层 含有石灰岩 12 层 其中三灰和十下灰 厚度大 全区稳定 为本区的主要标志层 其他薄层石灰岩 亦可作为辅助标志层 本组地层主要沉积特点是 石灰岩与深灰色泥质岩交互出现 沉积旋回结构 十分明显 太原组在垂向上具有较好的三段性 太原组底至十下灰底 局部存在 薄煤层 均不可采 十下灰底至三灰底 为典型的海陆交替层段 薄层石灰岩层 交互发育 小旋回发育 三灰底至太原组顶界面为碎屑岩段 以潮坪中细至细碎 屑岩与泥质沉积为主 夹数层极薄而不稳定的煤层 与下伏本溪组整合接触 4 本溪组 C2b 厚度 37 28 63 17m 平均厚度 47 21m 以灰色石灰岩为主 间夹杂色铝质 泥岩 紫色铁质及铝土岩等 偶夹薄煤层 不可采 共含灰岩 3 4 层 其中顶 部的十二灰多含菱铁质 厚度变化较大 十三灰顶部多呈砾岩或相变为泥岩 十 四灰呈灰 乳白色 呈致密状 厚度虽有变化 但层位较稳定 含小螺蜒科及腕 足类化石 可作为辅助标志层 以十二灰顶界面为界 与太原组呈整合接触 与 下伏奥陶系呈假整合接触 地层系统 界系统组 厚 度 m 岩性 柱状 新 生 界 K 第 四 系 Q 界 生 中 MJ 侏 罗 系 上 统 上 古 生 界 二下 叠 系统 PP1 上 C 中 统 O 石 炭 系 C 奥 陶 系 O 2 2 下子 山 西 组 太 原 组 本 溪 组 170 84131 43 45 75123 57180 12 47 21 FeFeFe 煤标 层 志 层 2 3 3 4 6 8 12 15 16 17 18 上 下 3 上 上 上 二 三 五 九 十下 十二 十三 十四 岩性描述 为主要的含煤地层 分两段 上段以杂色泥岩为主 与灰绿色粉砂岩 细砂岩构成 不含煤段 夹 层灰绿岩含砾粗砂岩 下段为本井田最重要的含煤层段 以灰色 灰白色 中 细砂岩为主 下部为灰色粉砂岩 细砂岩互层 含煤 层 其中 3 呈 Z 字型分岔 合并形式赋存 上A煤 为不稳定局部可采煤层 2 3上 3下及3煤 上 3下及3煤为稳定可采煤层 2煤 为本井田重要的含煤层组 以深灰色泥岩 粉砂岩 薄层 厚层石灰岩 煤层的交互出现为特征 共含石 灰岩12层 其中五 八 九 十一灰较稳定 三 十下 灰全区稳定 6 15 煤和17煤为稳定可采煤层 薄煤层和薄层石灰岩为本井田良好的标志层 由杂色灰泥岩 灰色石灰岩 铝土岩及铁质岩组成 十二灰厚度变化较大 十四灰为主要标志层 灰白至灰色石灰岩 块致密 质纯 性脆 顶部 夹 绿色泥质岩薄层 上和18上 煤为局部可采煤层 16上 下 古 生 界 P2 P1 统 石 盒组 十一 以紫红色细砂岩或中 细砂岩为主 间夹细砂岩与 泥岩互层 分上 中 下三段 中段为中细砂岩 底部有一层稳定的底砾岩 由褐黄色粘土 砂质粘土与粘土质砂 砂砾 砂质粘 砂质层等组成 分上 中 下三组 以杂色铝质泥岩 粉砂岩为主 间夹灰 灰绿色粗 中至 细砂岩 不含煤 偶见植物化石如大羽羊齿 科达木等 本组底部普遍发育一层灰 灰白色粗砂岩 含砾砂岩 图图 1 3 鲍店鲍店井田地层综合柱状图井田地层综合柱状图 4 奥陶系 O 据区域资料 奥陶系中 下统 缺失上统 总厚在 740m 以上 共划分 7 段 本区中统厚 450 470m 主要为灰至褐灰色的厚层状石灰岩 豹皮状灰岩 白云 质灰岩 夹泥灰岩及钙质泥岩 下统以钙质白云岩为主 与下伏寒武系呈整合接 触 图图 1 4 鲍店井田含煤地层层段鲍店井田含煤地层层段 1 2 2 煤系地层煤系地层 鲍店井田含煤地层主要为山西组和太原组 图 1 4 山西组为井田内的主要含煤层组 以山西组 2 煤之上的一薄煤层之顶层面为 界可划分为两段 下段为含煤段 称为 上组煤 发育厚度大且全井田稳定可采 的 3 煤 3 上 3 下煤 和局部可采的 2 煤 上段为不含煤段 太原组为井田的另一重要含煤层组 其主要可采煤层集中在太原组下段 称 为 下组煤 太原组岩性主要由深灰 灰黑色泥岩 粉砂岩 细至中粒砂岩 石 灰岩和薄煤层的互层组成 共含石灰岩 12 层 其中以三 五 十下灰最为稳定 二 八 九灰较为稳定 是井田含煤地层层位对比的良好标志层 其余薄层灰岩 也具有一定的层位对比意义 太原组含煤 22 层 其中 16 上 17 6 和 18 上煤为局部可采煤层 但目前条件下不适合开采 可作为矿井的备用储量 以待 以后开采 其余煤层均为不可采煤层 含煤地层岩石类型主要有砂岩 粉砂岩 泥岩和石灰岩等 1 2 3 井井田地质田地质构造构造 鲍店井田为一轴向北东 向北东倾伏的不完整倾伏向斜构造 属兖州向斜构 造的中段 井田范围内含煤地层倾角一般 2 13 局部达 20 在断层附近变化 较大 个别可达 50 经地震探测发现 井田主要构造分布有较大变化 但落差 较大的断层仍然多分布于井田边界 而井田内部不甚发育 井田内部地层波状起 伏 褶曲具宽缓短轴倾伏特点 因而 含煤地层走向变化较大 鲍店井田主要构 造见表 1 1 1 断层 1 铺子断层 由兴隆庄井田延伸而来 正断层 张性 走向近 SN 倾向 SWW 倾角 75 落差 0 83m 井田内延展长度 2300m 鲍店煤矿和兴隆庄矿井下揭露 该断层 破碎带充填较密实 不含水 导水性差 该断层两侧地层倾角局部变陡为 21 40 断层带破碎 裂隙和擦痕发育 2 铺子支断层 为铺子断层的支断层 正断层 张性 走向近 SN 倾向 NWW 倾角 52 落差 12 15m 延展长度 320m 3 大马厂断层 为井田内部发育的断层 逆断层 走向 NEE 倾向 NWW 倾角 53 62 落 差 0 20m 属可靠断层 断层两侧地层倾角上盘为 4 6 下盘为 70 80 牵 引现象不明显 但滑面发育 擦痕显著 发育剪节理 表表 1 1 井井田大中型断层情况一览表田大中型断层情况一览表 4 V F1 逆断层 走向 NW 倾向 SW 倾角 58 落差 0 15m 延展长度为 160m 为三维地震勘探新发现断层 有待于今后开采证实 5 V F2 正断层 走向 NW 倾向 NE 倾角 68 落差 0 38m 区内延展长度为 910m 为三维地震勘探新发现断层 有待于今后开采证实 2 褶皱构造 本井田内地层走向变化较大 由兖州向斜南翼的南东东向至横河一带的向斜 北翼 折转为北东向或近南北向 倾角为 2 13 局部达 20 断层附近个别可 达 50 井田内宽缓褶曲发育 总体特点是不紧闭 褶皱幅度小 井田内主要褶 曲控制情况见表 1 2 序 号 断层 名称 产状 落差 m 性 质 控制工程与控制程度 走向 倾向 倾 角 1 铺子 断层 近 SN SWW 75 0 83 正 由鲍 7 鲍 10 控制 地震勘探 查明 2 铺子 支断 层 近 SN NWW 52 12 15 正 三维地震勘探控制 查明 3 大马 厂断 层 NEE NWW 53 62 0 20 逆 鲍 11 三维地震勘探控制 查 明 4 V F1 NW SW 58 0 15 逆 三维地震勘探 有待于今后开 采证实 5 V F2 NE NE 68 0 38 正 三维地震勘探 有待于今后开 采证实 表表 1 2 井田内主要褶曲控制情况表井田内主要褶曲控制情况表 褶曲名 称 幅度 m 轴向 宽度 m 主要特征及控制情况 兖州向 斜 50 80 75 80 2400 由鲍 12 鲍 13 鲍 14 等钻孔控制 鲍家厂 背斜 80 55 400 北翼被大马厂断层切割 翼部发育次一级 的 褶曲 小南湖 向斜 50 65 1000 向北东深部至前樊庄附近消失 井田内褶曲各分述如下 1 鲍家厂背斜 该背斜位于井田中南部 轴向 55 幅度 80m 最大宽度为 400m 背斜两 翼基本对称 为一由西南向北东方向倾伏的背斜 北翼被大马厂断层切割 翼部 发育次一级的褶曲 2 兖州向斜 位于井田的中南部 为兖州煤田主要向斜 主轴向北东 75 80 向北东倾 伏 延伸入东滩井田后被峄山断层限制 褶曲幅度 50 80m 宽度 2400m 高 宽比为 0 02 0 03 为宽缓向斜 3 小南湖向斜 位于井田北部 轴向 65 幅度 50m 宽度为 1000m 延伸长度 6300m 高 宽比 0 05 为宽缓向斜 向北东深部至前樊庄附近消失 除上述主要褶曲外 井田内尚发育幅度不等 延伸不远 影响范围不大的若 干个小型褶皱构造 但全为宽缓褶曲构造 3 岩溶陷落柱 到目前为主 鲍店井田内尚未发现岩溶陷落柱 4 岩浆岩侵入 鲍店井田内至今没有发现岩浆岩侵入情况 1 2 4 井田水文地质特征井田水文地质特征 井田内主要含水层有 第四系上组 下组砂及砂砾层 侏罗系上统砂岩 山 西组 3 煤顶底部砂岩 太原组第三 十下层石灰岩 本溪组第十四层石灰岩 奥 陶系石灰岩 其中直接充水含水层为侏罗系上统砂岩 井田东南部 山西组 3 煤 顶底部砂岩和太原组第三 十下层石灰岩 各含水层之间的隔水层为粘土 粉砂 岩 铝质泥岩和泥岩等 水力联系较差 补给条件不好 1 含水层 1 第四系砂层 第四系总厚 110 00 227 56m 平均厚度 170 84m 东南薄西北厚 含水层 与隔水层相互交错 透镜体比较发育 岩性变化复杂 按颜色 岩性和富水性划 分为上 中 下三组 1 上组厚 50 50 69 10m 平均厚 57 86m 厚而较稳定的含水层 4 6 层 厚 11 70 40 90m 平均 25 44m 以棕黄色砂 砂砾 及含粘土砂 砂砾 为主 含 水丰富 地表径流和降水可通过含水层露头或垂直渗透补给浅部含水层 补给排 泄条件良好 单位涌水量 0 422 2 395L s m 渗透系数 7 76 19 97m d 矿化度 0 28 0 37g L 水质类型属 HCO3 Ca 型水 水位标高 25 29m 由于中组的相对 隔水作用 上组与下组以及基岩各含水层无直接的补排关系 矿井开采对上组水 基本无影响 2 下组厚 0 76 95m 平均厚 40 53m 由浅灰白至灰绿色粘土 砂质粘土及 粘土质砂 砂砾 砂 砂砾 等组成 主要含水层为含粘土砂 砂砾 和砂 砂砾 厚 而较稳定的含水层有 3 4 层 厚 0 90 43 35m 平均厚 24 05m 下组上部为由 较稳定的含粘土砂砾与砂质粘土所组成的弱含水组 下部以稳定的含水较丰富的 细砂及砂砾层为主 中夹粘土透镜体 随着总厚度的加大 此透镜体逐渐过渡为 条带状 且层次增多和增厚 对下部砂层及基岩风化带能起到隔水作用 本组为 孔隙承压水 单位涌水量 0 52 1 143L s m 渗透系数 3 89 7 10m d 矿化度 0 31 0 48g L 以 HCO3 Ca Na 型水为主 目前观测到的水位标高为 83 48m Q 下 2 2005 年 12 月 22 日 45 33m Q 下 16 2005 年 12 月 22 日 2 侏罗系上统砂岩 以下简称红层 井田内残厚 0 414 73m 平均 131 43m 西部风化缺失 东部呈东厚西薄 的楔状体 分上 中 下三段 上段为一套灰绿 紫灰 黄灰色中细砂岩 夹有 绿灰 紫灰色粉砂岩相泥岩薄层 最大残厚 73 84m 仅分布于井田的东南部 中段以紫红及棕红色的粗 中细砂岩为主 间夹泥岩薄层 本段胶结疏松 高岭 土化现象明显 最大残厚 279 42m 下段为灰绿 紫红色细砂岩和紫灰 绿灰色 粉砂岩 泥岩互层 底部为紫红色底砾岩 最大残厚 78 16m 一般厚 20m 左右 3 山西组砂岩 包括 3 煤顶部砂岩和底部砂岩 均属孔隙裂隙承压水 以 3 煤顶部中粒砂岩 含水层为主 3 煤顶部砂岩一般厚度 12m 单位涌水量 0 000473 0 0131L s m 渗透系数 0 00129 0 211m d 矿化度 0 37 1 46g L 水质类型为 HCO3 Na 型水 目前水 位标高为 95 30 P 3 孔 2005 年 12 月 22 日 284 68m 2002 1 孔 2005 年 12 月 22 日 3 煤底部砂岩 以粉砂岩 细砂岩互层为主 一般厚度 15m 单位涌水量 0 000198L s m 渗透系数 0 004m d 矿化度 0 44 0 75g L 水质类型 HCO3 Na 4 太原组第三层石灰岩 三灰 本井田三灰厚 3 55 8 52m 平均厚 6 24m 为灰白至深灰色石灰岩 含海 百合茎 蜓及腕足类化石 致密坚硬 中部有燧石结核 在井田中部有分层现象 其上分层为浅灰绿色生物碎屑石灰岩 厚 1 00m 左右 浅部和构造带附近富水性 较好 属岩溶裂隙承压水 单位涌水量 0 000111 0 309L s m 渗透系数 0 00086 8 946m d 矿化度 0 47 1 04g L 为 HCO3 Na 型水 5 太原组第十下层石灰岩 十下灰 本井田十下灰厚 4 13 9 42m 平均厚 5 62m 为深灰色石灰岩 致密 坚 硬 质纯 含有较多的蜒类化石 并含燧石结核 下部含较多炭泥质条带 浅部 和构造带附近富水性好 属溶洞裂隙承压水 根据杨村井田资料 单位涌水量 0 0045 0 247L s m 渗透系数 0 0794 6 158m d 矿化度 0 43 0 93g L 水质 类型属 HCO3 Na Ca 水 杨村煤矿在矿井大巷开拓时期 涌水点较多 南屯煤矿 由于下组煤开采排水 2004 年底十下灰水位下降至 154m 6 本溪组第十四层石灰岩 十四灰 厚 6 95 10 60m 平均厚 9 03m 层位稳定 为乳白色至浅灰色石灰岩 含 蜒类和小螺化石 下部含有紫色铁质泥岩和铝土岩 属裂隙承压水 杨村井田勘 探时期的D66号孔抽水试验资料 原始水位标高 38 31m 单位涌水量0 137L s m 渗透系数 1 579m d 矿化度 0 23g L 属 HCO3 Cl Na Ca 型水 根据杨村井田多个 孔抽水试验成果 十四灰的渗透性由西而东呈逐渐减小的趋势 十四灰为下组煤 开采的重要充水含水层 杨村煤矿由于矿井排水 水位持续下降 L14 2 L14 6 L14 7 L14 9 L14 10 等观测孔 2005 年 12 月 20 日观测到的水位分别为 3 74m 51 65m 78 61m 81 57m 88 27m 7 奥陶系石灰岩 奥灰 根据区域资料 奥陶系中统厚约 450 470m 为灰白色至青灰色石灰岩 块 状 致密 质纯 性脆 顶部夹灰绿色铝质泥岩薄层 洞穴比较发育 主要含水 带在顶界面以下 50m 属裂隙溶洞水 根据杨村煤矿水位观测资料 奥灰水在正常情况下不受采矿生产的影响 水 位变动具有区域性和季节性 2001 2002 年 由于受干旱气候影响 水位有所 下降 2003 年以来 由于降雨量增大 奥灰水位有所回升 3 2 O 3 O 4 O 5 等观测孔 2004 年 12 月 20 日观测的水位分别为 31 16m 31 23m 32 21m 28 99m 由于奥灰是区域性强含水层 厚度大 水压高 因此 对下组煤开采有一定 威胁 2 隔水层组 l 第四系中组隔水层组 中组厚 50 42 84 63m 平均厚 66 29m 由灰绿色 棕黄色粘土 砂质粘土 与粘土质砂 粘土质砂砾层等相间组成 中组砂层内粘土含量较高 粘土层所占 比例较大 粘土类厚度占本组厚度的 65 较稳定的粘土层有 5 6 层 厚 28 89 66 55m 平均厚 47 73m 本组隔水性能良好 能有效地阻隔第四系上组水的下 渗补给 2 太原组泥岩 铝质泥岩隔水岩组 太原组三灰至十下灰平均间距在 100m 以上 主要由灰 深灰色粉砂岩 棕 灰至深灰色铝质泥岩 泥岩和灰 灰绿色中砂岩 细砂岩组成 中夹薄层不稳定 石灰岩 5 层和薄层不可采煤层 11 层 其中的粉砂岩 泥岩及铝质泥岩为良好的 隔水层组 可有效地阻隔三灰与十下灰之间的水力联系 3 17 煤到十四灰铝质泥岩隔水岩组 17 煤至十四灰 厚 24 68 48 86m 平均厚度 35 90m 沉积地层以铝质泥 岩及粉砂岩为主 正常地段 对 17 煤的开采可起到良好的隔水作用 但在沉积 厚度变薄及断裂构造部位需引起重视 4 十四灰至奥灰泥岩隔水岩组 十四灰至奥灰泥岩隔水岩组 厚 13 25 22 47m 平均为 16 55m 该隔水岩 层以铁质泥岩和铝土岩为主 为一良好的隔水岩组 正常地段 可以有效地阻隔 奥灰与十四灰的水力联系 但由于两者间距较小 断裂构造等部位两者往往直接 对接 需引起高度重视 3 井田涌水量 原精查报告根据鲍家店勘探区的钻孔抽水试验资料 对 3 煤顶底板砂岩进行 了矿井涌水量计算 计算结果为 3 煤矿井正常涌水量为 270m3 h 最大涌水量 390m3 h 其中最大不均匀系数为 K 1 213 1 3 煤层特征煤层特征 1 3 1 总体特征总体特征 本井田主要含煤地层为石炭 二叠系山西组和太原组 平均总厚 303 69m 共含煤 25 层 其中全区稳定可采煤层有山西组的 3 煤 在井田南部 分为 3 上和 3 下煤 局部可采煤层有山西组的 2 煤等 煤层平均总厚度为 16m 含煤系数 5 1 其中 可采和局部可采煤层平均总厚 12 7m 含煤系数 4 1 山西组主采 的第 3 煤层在井田北部和西部合为一层煤 煤厚平均 8 50m 在井田中 南部分 岔为 3 上 3 下两层 平均厚度分别 5 70m 和 2 80m 主要可采煤层中又以 3 煤 包括 3 上和 3 下煤 厚度大 埋藏浅 水文地质和其它开采条件比较简单 是先 期开采和综采的主要对象 山西组含煤 3 层 其中 2 煤和 3 煤 3 上 3 下 位于山西组中下部 3 煤全 区可采 为本井田主采煤层 2 煤局部可采 有冲刷和沉缺区 太原组含煤 22 层 即 4 5 6 7 8 上 8 下 9 10 上 10 下 12 上 12 中 12 下 14 15 上 15 下 16 上 16 下 17 18 上 具两个分层 18 中 和 18 下煤 目前条件下均不可采 1 3 2 可采煤层分述可采煤层分述 可采煤层是煤矿开采的主要对象 掌握各可采煤层及其顶底板特征 对于有 效地指导煤矿生产和煤炭资源储量管理具有重要的实际意义 以下分煤层进行论 述和分析 各可采煤层的厚度 间距 结构情况详见表 1 3 1 3 煤煤 位于山西组下部 分布于井田的北 西部 下距 6 煤 39m 左右 距三灰 48m 左右 间距比较稳定 分岔区的 3 上和 3 下煤另述之 3 煤厚度大而且稳定 厚 度 7 60 11 83m 平均厚度 8 50m 绝大部分见煤点厚度在 8m 以上 煤层结构 简单 含 0 3 层不稳定夹石 夹石岩性一般为炭质泥岩 炭质粉砂岩 细砂岩 厚度一般 0 02 1 00m 属全区可采的稳定煤层 3 煤直接顶板主要为粉砂岩或砂质泥岩 其次为泥岩 一般厚度为 1 30 16 0m 老顶以中 细粒砂岩为主 以及细粉砂岩及粉 细砂岩互层 厚 7 15m 裂隙较为发育 局部有伪顶 一般为泥岩 铝质泥岩或炭质泥岩 厚 0 05 0 10m 左右 直接底板为铝质泥岩 粉砂岩 粉细砂岩互层 厚度 1 10 15 0m 向下 为中 细粒砂岩和粉 细砂岩互层 偶见伪底 岩性为铝质泥岩 厚 0 04 0 25m 不等 表表 1 3 可采煤层一览表可采煤层一览表 煤层 名称 厚度 m 最小 最大 平均 点数 煤层间距 m 最小 最大 平均 结 构 稳 定 性 含夹石 可 采 情 况 层数 岩性 厚度 m 3 上 3 80 7 03 5 70 67 0 70 15 42 8 75 简 单 稳 定 0 3 炭质泥岩 铝质泥岩 粉砂岩 0 02 0 60 可 采 3 下 2 30 4 52 2 80 33 简 单 稳 定 0 3 炭质泥岩 粉砂岩 细砂岩 铝质泥岩 0 03 0 06 可 采 3 7 60 11 83 8 50 100 简 单 稳 定 0 3 炭质粉砂岩 炭质泥岩 细砂岩 0 02 0 06 可 采 2 3 上煤上煤 位于山西组下部 在井田南部的 3 煤分岔区 上距 2 煤 0 70 22 33m 下距 6 煤 47m 左右 距三灰 56m 左右 间距较为稳定 3 上煤厚度大且稳定分布 厚度 3 80 7 03m 平均 5 70m 绝大部分在 5m 以上 煤层结构简单 含 0 3 层不稳定夹石 夹石岩性为炭质泥岩 粉砂岩或铝质泥岩 厚度 0 02 0 06m 属全区可采的稳定煤层 3 上煤直接顶板主要为粉砂岩 其次为泥岩等 少量中 粗砂岩 一般厚度 1 70 4 80m 老顶以中细砂岩 粗砂岩 粉细砂岩互层等组成 厚度 9 70m 左 右 裂隙较为发育 局部见伪顶 一般为泥岩 铝质泥岩 炭质泥岩 厚度 0 14 0 37m 直接底为泥岩或铝质泥岩 个别为中砂岩 厚度 3 00 7 00m 老底为 中 细砂岩 厚 7 20 10 60m 偶见伪底 一般为粉砂岩 炭质泥岩 厚度为 0 10 0 28m 3 3 下煤下煤 位于山西组下部 上距 3 上煤 0 70 15 42m 下距 6 煤 39m 左右 距三灰 48m 左右 间距较为稳定 3 下煤厚度较大且稳定 厚度 2 30 4 52m 平均 2 80m 绝大多数见煤点在 3m 以上 煤层结构简单 含 0 3 层不稳定夹石 夹石岩性 为炭质泥岩 粉砂岩 细砂岩或铝质泥岩 厚度为 0 03 0 06m 属全区可采的 稳定煤层 3 下煤直接顶板主要为粉砂岩 泥岩和细砂岩 老顶为中 细粒砂岩 最大 厚度为 15 42m 直接底板为铝质泥岩 泥岩 厚度 1 10 15 00m 向下为中 细粒砂岩和粉 细砂岩互层 偶见伪底 一般为铝质泥岩 炭质泥岩 厚度 0 14 0 23m 1 3 3 煤岩煤质煤岩煤质 1 物理性质和煤岩特征 1 煤的物理性质 山西组 3 煤为沥青 弱玻璃光泽 厚层状 亮 暗煤含量较高 丝炭次之 2 显微煤岩特征 山西组煤层显微标志明显 表 1 4 表表 1 4 各层煤显微煤岩特征表各层煤显微煤岩特征表 项目 煤层 有机组分 无机组分 点数 煤岩类型 镜质组 半镜 质组 丝质组 稳定组 有机组分 3 上 60 48 34 93 4 60 96 68 3 31 2 亮暗 暗亮 煤 3 69 27 26 03 4 70 95 64 4 40 8 暗煤 注 据精查报告 2 煤质特征及主要煤质指标的变化规律 本井田各煤层均属 变质阶段的气煤 原煤灰分煤层均属低灰至中等灰分 山西组煤层低硫 各煤层均为低磷 低熔 高熔灰点 中高发热量 据精查报告 所取钻孔煤芯样分析 各层煤主要指标的变化规律较明显 表 1 5 下面分述之 1 水分 Ma d 自上而下逐渐减低 水分含量为 2 27 1 68 主采煤层 3 煤井下采取煤样 测得全水分 Mt 含量为 2 5 左右 2 灰分 Ad 原煤灰分煤层平均值在 12 40 18 84 之间 精煤灰分平均值在 4 10 8 09 之间 属低灰 中灰分煤层 表表 1 5 各煤层煤质特征统计表各煤层煤质特征统计表 煤层 项目 3 上 3 Ma d 原 1 74 2 83 2 27 22 0 98 2 98 1 90 79 精 1 08 2 94 2 15 22 1 54 3 06 2 22 79 Ad 原 9 30 21 52 14 38 22 9 43 21 68 13 98 79 精 4 67 7 20 5 75 22 4 56 8 30 6 08 80 Vdaf 原 36 05 38 72 37 64 22 34 75 40 64 37 72 79 精 37 44 39 63 38 15 22 35 98 41 28 38 45 80 St d 原 0 51 0 85 0 65 6 0 41 0 78 0 56 46 精 0 38 0 68 0 57 6 0 35 0 53 0 48 44 Qb daf MJ kg 32 65 34 91 33 55 3 30 80 33 85 33 20 38 Qgr d MJ kg 26 52 27 07 26 77 3 25 37 30 27 27 74 38 Y mm 7 10 9 22 8 13 10 80 粘结指数 4 6 4 6 煤类 QM QM 3 挥发份 Vdaf 各层煤精煤挥发份平均在 38 15 44 24 之间 各层煤精煤挥发份平均在 38 15 44 24 之间 山西组的 2 3 上和 3 煤的平均值分别为 39 66 38 15 及 38 45 4 发热量 Qb daf 山西组煤层发热量平均为 32 66 33 55MJ kg 5 灰成份 各层煤灰成份均属酸性化学物 其灰碴呈酸性 山西组 2 煤的 SiO2 Al2O3 含量高达 87 09 3 上煤和 3 煤分别为 85 27 及 76 10 二者含量也很高 灰 碴呈酸性 表 1 6 表表 1 6 各煤层灰成分比较表各煤层灰成分比较表 指标 煤层 灰熔点 ST 灰成分 级别 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 2 1405 87 09 7 66 高熔 3 上 1325 85 27 13 04 高熔 3 下 3 1296 76 10 14 16 高熔 注 据精查报告表 6 灰熔点 煤中灰成分中SiO2 Al2O3的含量直接影响到煤灰熔融温度 煤灰分中的SiO2 含量与煤灰熔融温度成正比 而与 Al2O3 含量成反比 山西组煤层灰熔点在 1296 1405 属高熔灰 本井田主要煤层以高熔灰为主 7 灰性指数 据各层煤灰成分的碱酸比计算结碴指数 按美国机械工程学会对煤灰特性的 分类 结渣指数2 6 为严重 的 山西组煤层结碴指数属低的 表 1 7 表表 1 7 各层煤结碴指数各层煤结碴指数 煤层项目 2 3 上 3 下 3 碱酸比 0 09 0 15 0 19 结碴指数 0 07 0 09 等级 低 低 注 结碴指数依据兴隆庄资料 8 硫分 St d 山西组煤层属特低硫煤 平均含量 1 脱硫系数采用各煤层汇总成果 各煤层硫酸盐硫含量极少 山西组煤层全硫 低 以有机硫为主 黄铁矿硫为辅 但两者含量相差不大 太原组煤层黄铁矿硫 为主 有机硫次之 脱硫的难易程度主要取决于有机硫与黄铁矿的相对比例以及 黄铁矿硫在煤中的赋存状态 由于有机硫含量较高 而黄铁矿又多呈星散状或细 脉浸染状赋存 因此脱硫较难 太原组煤层脱硫后多为中硫级 部分为富硫级 表表 1 8 各主要煤层含硫份及脱硫系数表各主要煤层含硫份及脱硫系数表 项目 煤层 St d 各种硫 级别 脱硫系数 Sp d Ss d So d 2 0 87 3 0 27 0 01 0 59 特低硫 17 3 上 0 55 2 0 22 0 02 0 31 特低硫 12 3 下 3 0 56 14 0 35 0 02 0 19 特低硫 14 注 括号中的数字为测定点数 9 磷 本井田各煤层均属低磷 特低磷 见表 1 9 表表 1 9 各主要煤层含磷情况统计表各主要煤层含磷情况统计表 项目 煤层 磷分 级别 脱磷 系数 原煤 精煤 2 0 0068 11 0 0028 1 特低 73 3 上 0 0119 4 0 0118 2 低 26 3 下 3 0 0195 38 0 0061 4 低 26 注 脱磷系数参考兴隆庄矿资料 10 煤的元素分析 主要由碳 氢 氮 氧 硫等元素组成 见表 1 10 1 碳 是煤中有机质的主要成分 也是煤中含量最多的元素 平均含量为 82 38 2 氢 各煤层中氢的含量比较稳定 平均变化于 5 49 5 80 之间 其中 18 上 17 和 2 煤含量略高 3 煤含量相对较低 主要是其中丝质组含量较高引起的 1 10 各主要煤层煤中主要元素组成含量各主要煤层煤中主要元素组成含量 项目 煤层 元素分析 Cdaf Hdaf Ndaf Odaf Sdaf 2 81 84 5 5 76 5 1 49 5 10 91 5 3 上 83 05 5 5 57 5 1 48 5 9 90 5 3 下 3 83 33 33 5 49 33 1 49 33 9 64 33 注 括号中数字为统计点数 由精查资料整理 3 氮 各煤层中氮的含量也很稳定 平均值在 1 38 1 50 之间 上组煤层略高于 下组煤层 3 煤的工艺性能 1 结焦性 山西组 2 3 煤胶质层厚 Y 9 10mm 平均 9 5mm 左右 坩埚粘结性 4 6 2 炼焦性 由低温干馏试验测焦油产率 山西组的 2 3 煤属富油煤 由于未作葛金干 馏试验 故未取得煤炭结焦性 葛金焦型 碳氢比例各煤层均 16 挥发分大于 35 3 气化性 本井田各煤层未作有关气化用煤测试项目 如结碴性 煤对 CO2 反应性 热 稳定性等 现据邻近煤田相对应的煤层试验资料说明煤的气化性 据济宁煤田 试验资料表明 山西组 3 煤为中等结碴 CO2 反应性 当试验温度在 900 950 时 各煤层的 CO2 分解率 a 均小于 6 今后应进行煤气化 液化等有关指标的 测试 以便对矿井煤炭的综合利用作出全面 科学的评价 表表 1 11 各主要煤层煤的气化性各主要煤层煤的气化性 煤层 项目 2 3 上 3 下 3 焦油率 Tar ad 11 55 12 10 25 8 10 68 42 半焦 75 50 15 78 30 8 77 45 42 级别 富油 富油 富油 粘结力 11 2 13 13 C H 14 21 5 14 91 5 15 18 33 注 括号内数字为统计点数 4 煤类划分 原精查地质报告将所有煤层划归为气煤 QM 没有再进行细分 按 1986 年 10 月颁发的中国煤炭分类方案 GB5751 86 国家标准 以挥发份 Vdaf 和粘结指数 G 为主 胶质层厚度 Y 奥亚膨胀度 b 为辅导指标 依据鲍店 煤矿化验室提供的 3 煤的挥发份指数为 43 确定煤类为 QM43 4 可选性 精查报告仅就有限的几个孔进行简单可选性试验 其结果是 3 上和 3 煤分选 比重为 1 5 5 瓦斯 煤尘和煤的自燃 1 瓦斯 资源勘探时期采用集气式瓦斯采煤器 测得主采煤层 3 瓦斯分析结果 表 1 12 表表 1 12 资源勘探时期瓦斯成分鉴定成果资源勘探时期瓦斯成分鉴定成果 煤 层 试样 数 瓦斯成份 瓦斯含量 cm3 g CH4 CO2 N2 H2 CH4 CO2 3 9 1 06 59 64 0 23 27 78 13 57 98 71 0 49 98 77 0 013 0 64 54 0 001 0 47 67 3 煤属于氮气带 CH4 和 CO2 含量很低 应属瓦斯风化带范围内 属低瓦斯 区 尽管本矿为低瓦斯矿井 但随着开采深度的增加 瓦斯涌出量有增大的趋势 因此 今后生产过程中应严格遵守 煤矿安全规程 准确鉴定瓦斯涌出量和掌 握局部瓦斯聚集情况 加强一通三防工作 确保安全生产 本矿在原有对瓦斯检 测和管理的基础上 既是进行了通风系统优化 进一步加强配风管理 特别是对 于一些废弃巷道的管理 及时进行封闭处理 有效地抑制了瓦斯的涌出量 虽然 采空区面积不断扩大 但瓦斯涌出量没有明显增加 2 煤尘爆炸性 根据精查资料 表 1 13 鲍店煤矿各层煤煤尘都有爆炸危险 生产中应严格 遵守煤矿安全规程 制定相应措施 以防止煤尘爆炸 由抚顺煤研所对煤层爆炸 性进行测试分析 结论是 3 煤煤尘爆炸性指数为 38 26 41 16 煤尘具有爆 炸危险 3 煤的自然发火倾向 据精查报告提供的资料 本井田各煤层均有自然发火的可能性 其中山西组 煤层为很容易自然发火的煤层 抚顺煤研所采用 吸氧法 分别对 3 煤作了自然发 火倾向测试 鉴定结果认为 3 煤为易自然发火煤层 发火期 3 6 月 属 2 类 T 1 3 为 35 本矿井自然发火等级为 2 级 因此 在矿井生产过程中应特别 加强 3 煤的自然发火预防工作 加强一通三防工作 制订措施 确保安全生产 表表 1 13 精查阶段对煤尘爆炸性鉴定精查阶段对煤尘爆炸性鉴定 煤层 测定 点数 工业分析 火焰长度 mm 岩粉量 结论 Mad Ad Vdaf 2 1 1 94 13 47 39 66 620 700 80 有爆炸危险 3 上 1 2 83 14 89 38 23 650 750 80 有爆炸危险 3 4 1 91 12 47 37 73 600 670 70 85 有爆炸危险 6 其它有益矿产 1 稀有元素 锗 各煤层均进行了化学分析 太原组煤层中锗的平均含量均大于山西组煤 层 15 18 上 和 6 煤锗含量最高 平均分别达 9 00 7 90 和 7 68mg kg 最高 者为 17 和 18 上煤 分别为 21 07mg kg 和 20 50mg kg 据 72 矿产工业参考手 册 锗在煤矿中的最低品位为 20mg kg 按各煤层锗分布的平均含量 上述指标 未达到最低品位要求 仅有 17 煤和 18 上煤个别点超过该最低品位要求 2 放射性元素 原精查报告和建井报告中均没有关于煤中放射性元素分析资料 移交投产后 也未采样作专门分析 1995 年 12 月提交 鲍店煤矿矿井地质报告 利用邻矿有 关资料作了补充 3 铝质泥岩 据原山东矿业学院和山东省煤管局共同完成的 山东国有重点煤矿煤系共 伴生矿产资源 1994 成果 鲍店煤矿 3 煤的铝质泥岩夹矸质量属 般 普通高岭 石粘土岩 储量为 4500 万 t 16 上煤底板铝质泥岩 厚 1 5m 储量 90