羊渠河扩大区2#煤勘探设计.doc

河北工程大学毕业设计 第1章 绪 论1.1 勘查的目的经济的快速与可持续发展必须要有稳定可靠的资源供应作保证，与我国宏观经济形势息息相关。煤炭被称为工业的粮食，是能源行业最主要的基础, 煤炭工业炭资源丰富，除上海以外其他各省区均有分布，但分布极不平衡。内蒙、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省是中国煤炭资源集中分布的地区，占全国煤炭资源量的50%左右。我国2007年度已经查证的煤炭储量448亿t，其中生产和在建储量为186822亿t，尚未利用储量4538.96亿t。为保证我国煤矿资源开发可持续发展，科学、合理开发利用国内外资源是一项长期战略任务。因而，加强国内煤矿资源的勘查、开发，加大国外煤矿资源的开发、利用力度，提高资源科学利用水平，保证资源供给安全，是我国的基本目标。羊渠河矿位于河北省邯郸市峰峰矿区北部。1956年9月建井，1959年投产，原设计能力135万t/a。1970年矿井达到设计能力，1978年矿井产量达到鼎盛时期，统计产量达197.3万t/a。1980年核定生产能力为155万t/a，1992年核定生产能力120万t/a，1997年核定生产能力100万t/a。矿井经过近五十年的开采，特别是在国家计划经济时期，由于长期超强度开采，致使矿井煤炭资源储量逐渐枯竭，生产地区萎缩，产量逐年下降，由于煤炭资源储量枯竭，产量下降和历史包袱，矿井长期处于亏损状态。2001年时，羊一井由于可采储量不能满足矿井的生产需要，核销了生产能力，由河北省煤炭工业局冀煤规发字200249号文批准。近几年来，该矿由于资源枯竭，生产经营困难，为了维持三万多名职工家属的生产生活，采取种种措施，来保证120万t/a的产量，每年的采面多达22个，最小的工作面仅有2-3千t，矿井掘进率570m/万t，相比正常的矿井高出8-10倍，开采成本高。四个生产水平中0水平、-110水平、-240水平三个生产水平已无煤可采，-400水平剩余可供开采的储量很少。截止2006年末累计采出煤量5791.7万t。本次勘探的目的是根据中华人民共和国经济贸易委员会企改函200266号文规定，依据国家相关政策，并结合该矿的实际情况，对羊渠河矿煤炭资源储量进行评价，为羊渠河矿申请关闭破产提供依据。1.2勘查的任务本区主要可采煤层为2#、4#、6#、7#、8#、9#，确定本次对2#勘探的具体地质任务如下：1)详细查明勘查区构造形态，控制勘查区边界和勘查区内可能影响井田划分的构造，评价勘查区的构造复杂程度；2)详细查明2#可采煤层层位、厚度和可采范围，确定煤层的连续性，了解对破坏煤层连续性和影响煤层厚度的岩浆侵入、古河流冲刷、古隆起等，并大致查明其范围，评价可采煤层的稳定程度和可采性；3)详细查明可采煤层煤质特征和工艺性能，确定可采煤层煤类，评价煤的工业利用方向，初步查明主要可采煤层风化带界线，评价可采煤层煤质变化程度。4)详细查明勘查区水文地质条件，对可能影响矿区开发建设的水文地质条件和其它开采技术条件作出评价，进一步评价勘查区环境地质条件；5)预算主要可采煤层的控制的、推断的、预测的资源/储量，其中控制的资源/储量分布应符合矿区总体发展规划要求，占总资源量的比例参照煤、泥炭地质勘查规范附录E确定，控制的资源/储量应占总资源/储量的2030，推断的和控制的应占总资源/储量的70以上。第2章 勘查区的概况2.1勘查区的位置羊渠河矿位于太行山支脉鼓山东麓。其行政区隶属河北省邯郸市峰峰矿区。主井地处北纬3639143，东经11415297，井田中心地表标高156m。羊渠河矿井田，东以2#煤层的1100m底板等高线为界，北以F22断层、经线23500及F2断层，西以F2、F3断层为界，南以F1、F6、F19断层及第17勘探线为界。井田走向长7.5-10.2km，倾斜宽3.0-5.8km，面积为31.98km2。图2.1 交通位置图2.2 勘查区的交通2.2.1公路本井田内公路四通八达，井田西行4km即到峰峰集团有限公司，西南10km可达新市区，向东直达邯郸。2.2.2铁路铁路交通十分便利，井田内有羊牛薛及羊淑铁路专线与马峰铁路支线在新坡站接轨。此外，矿区内还有邯磁支线与马磁支线与京广线衔接，构成邯、峰环行铁路支线。纵观矿区现有交通现状及矿区内交通规划情况，韦州矿区交通运输条件便利（图2.1）。2.3自然地理及经济状况 2.3.1 地形地貌本区属低山丘陵地貌（图2.2），由西向东缓慢倾斜，其坡度约为11.3，井田内地表最高处在西部上官庄风井附近，海拔180m，最低处在井田东部，海拔标高134m。地表冲沟较为发育，这些冲沟皆发源于鼓山东麓，属于季节性冲沟，雨季时水大，流速迅猛，排水畅通，平时干涸或有小股常流水。图2.2 勘 查 区 地 貌井田地表除上述冲沟外，皆为村庄和农田。 2.3.2地表水系 井田地表被数条冲沟切割，冲沟的流向除霍庄羊渠河断裂沟是由北向南流过井田的西南部外，其余数条冲沟流向都由北西向南东流经整个井田。由于羊渠河井田地表黄土层较厚，一般为10-31.97m，所以各泄洪冲沟及跃峰渠支渠、各水库的存在，不直接影响该矿井下采掘工作的正常进行。2.3.3 气象本井田地处温暖带大陆性季风气候。冬季干旱，日温常在10左右，冬春季节多北风和西北风，大时七级以上；夏季闷热多雨，最高可达40左右，多刮南风和西南风。峰峰矿区地处中纬度地带，年干燥度为1.4。 1）春季（3-5月）：升温快，少雨雪，多风沙，气候干旱。3月份的月均气温是7.7，4月份升到15.1,5月份再度上升达21.4,其中4月份升温幅度最大为7.4。春季是日较差全年最大的季节，其中5月份最大，平均为12.7。由于冷暖气团活动频繁，南风北风交替出现，大约每隔4至6天就有一次天气过程。历年最大风速14m/s。春季降水量占全年的12.7%,由于气温迅速升高和水份增加较慢，使春季的相对湿度为全年最低值。历年3月至5月的最低相对湿度甚至降为零。稀少的降水抵偿不了蒸发的水分消耗，因而形成十年九春旱的气候特点。特别是冷空气南下时，常伴有5至6级的大风，出现较严重的风沙现象。历年4月最多沙暴日为3天。春末至夏初，往往出现一种灾害性天气-干热风。峰峰矿区焚风效应明显，这种效应影响峰峰矿区气温明显偏高。年平均气温比邯郸市区高0.5,比肥乡县高0.9。这是由于冬春秋冷空气较强，夏季冷空气较弱之故。2）夏季（6-8月）：炎热多雨、降水强度大、集中、变率大。月平均气温都在25以上，7月平均为27.0,是全年最炎热的月份。极端最高气温41.9以上,降水量占全年的降水量的67.0%。雨日较多，日雨量0.1mm的日数，6月8天，7月13.1天，8月11.2天。夏季降水又以7、8月为最多，平均降水量7月为178.0mm，8月为146.6mm，一般7月上旬进入雨季，8月下旬汛期结束，往往降水时间短促，强度大，因而产生暴雨、冰雹、大风等灾害性天气。夏季降水的另一个特点是变率大，不稳定，因而造成某些年份先旱后涝、旱涝交替发生，其原因主要与每年夏季风的强弱及其进退早晚有关。3）秋季（9-11月）：秋季气候凉爽，风和日丽，大气透明度好。秋季来临非常急促，一般始于9 峰峰矿区月上旬，正如农谚一阵秋风一阵寒。10月中下旬已是深秋时节，这时峰峰矿区旬平均气温已降到12-15。降温幅度逐月加大，9月平均气温20.7,10月下降到14.8,11月平均气温7.2。秋季强冷空气的南侵常常促使区域性的霜冻出现，初霜冻的日期平均在10月30日。秋季是旱季的开始，降水明显减少。平均降水量9月为52.0mm，10月33.7mm，11月为17.7mm，总计为103.5mm，占年降水量的17.9%。个别年份由于夏季风撤退较晚，形成秋雨连绵，甚至有的年份到10月上、中旬仍降暴雨。多数年份降水偏少，造成秋旱。 4）冬季（12-2月）：冬季多晴朗天气，少雪干冷。平均气温11月上旬开始降到10以下，至翌年3月下旬才逐渐回升到10以上，是峰峰矿区一年中最长的季节。1月为最冷月，平均气温负1.4，较暖年为1.1。年极端最低气温出现在12月至1月，历年极端最低气温为负15.7。冬季降水稀少，季平均降水量14.0mm，仅占全年的2.4%,各月平均降水一般在3至7mm之间。11月至次年3月为土壤封冻季节。冻土深度一般在10-20mm，最大冻土深度可达24mm。土壤稳定冻结日期在1月4日，土壤化冻日期在2月3日。平均每年出现寒潮次数为1.6次。2.3.4 经济概况 峰峰矿区是一个典型的资源性工矿区，是全国闻名的煤炭、钢铁、建材工业基地，以“煤都、瓷都、钢铁城”而远近闻名。经过年五十年的发展，已形成了以煤炭、陶瓷、水泥、电力为支柱，钢铁、食品加工、电子、机械、化工、建筑、煤气等行业齐全，企业众多的工业体系。该区利用和发挥当地的资源优势，交通优势，区位优势，驻区大企业优势，人才优势和民间资金优势，努力增创后发优势，大力推进和加快实现原材料工业向现代加工业转变，资源向资本转变，开发矿产资源向人力资源转变。近年来重点推进了义井煤化工产业园区、大社循环经济产业园区、和村煤化工产业园区、义井陶瓷产业园区和新坡新型工业园区，大批新型产业和项目迅速发展，有力推动了该区经济高速运行。该区以科学的发展观来指导项目建设，结合国家宏观 峰峰矿区调控政策，按照“壮大规模、升级结构、注重质量、提高效益”的原则，围绕资源优势，加快结构调整，通过走“新型工业化”之路，真正做大、做强基础产业，使工业经济的整体实力得到明显提升。彭楠焦化、众鑫焦化、阳光钢铁等一批上亿元的大项目进展顺利，为该区将来经济发展添加了活力。 蓬勃的现代农业。经过近几年的努力，农业产业化已成为农村经济发展的重要增长点。无公害蔬菜产业建成了临水镇东沟、峰峰镇袁洼、大社镇南旺等一批生产基地;林果产业抓住国家退耕还林机遇，培育了一批生态林区和经济林区。 2.3.5地震 峰峰矿区地处邯邢地震带上，为此在井田内存在许多断层影响到煤炭的开采和矿井的建设。2.4 生产矿井和小窑 2.4.1小煤窑自上世纪80年代开始，在羊渠河井田浅部及周边，先后建凿有小煤窑十五个，开采煤层为2#、4#、6#、7#、8#，开采无秩序，井深一般在70-300m，采煤方法以老采为主。该矿井浅部的2#、4#、6#资源储量，80年代时所剩部分资源储量主要为巷道煤柱、村庄煤柱和部分可采块段，附着在井田内及周边的这些无证小煤窑，不仅破坏上三层剩余部分资源，而且超层开采下组煤，给羊渠河矿矿井生产和安全管理造成极大的困难。峰峰集团有限公司所属黄沙矿、孙庄矿、牛儿庄矿矿井，曾因小煤矿开采下组煤，发生奥灰承压含水层突水事故三起，使正在生产的三个矿井一度被淹，给峰峰集团有限公司造成近十亿元的财产和经济损失。为了避免类似事件发生，保护矿井安全生产和国有煤炭资源，按照原峰峰矿务局和当地政府的决定，对井田及周边与之相透的小煤矿采取填埋井口、拉倒井架等强制措施，同时在预计小煤矿开采范围之外留设隔离煤柱、修筑水闸墙、充填巷道等多项预防措施。由于经济利益的驱使，小煤矿屡禁不止，反弹现象普遍。这些小煤窑开采量虽然有限，但是无序开采后的结果是对该矿井安全构成严重威胁，极大程度地破坏了煤层的完整性，对今后技术条件成熟时的“下三层”开采，埋下极大的隐患。1990年以后，由于国家加大对地方小煤窑治理整顿，该矿联合当地政府，克服种种阻力，在当地政府、公安部门通力协助下，关闭了大部分小煤矿。截止目前，羊渠河井田紧临井田东南边界还有邯郸峰峰矿区新坡镇煤矿和邯郸峰峰矿区后台煤矿两家煤矿。由于历史原因，这部分被破坏了的资源储量一直挂在该矿井资源储量账上，本次羊渠河矿资源储量评价，对小煤窑破坏资源储量进行核实，并将这部分被破坏资源储量进行了剔除。 表2-1 小煤窑破坏资源储量统计表 单位：万t 煤层2#4#6#7#8#合计资源储量283.2207.4451.6179.3865.31986.8 2.4.2生产矿井1)矿井建设：羊渠河井田由原北京煤矿设计院设计，根据原精查地质报告提交的地质资料和煤层赋存条件以及地质构造特点，把井田划分了三个矿井，即羊一、羊二、羊三叁个矿井，在建井时期，由于原设计方案改变，将羊三归属到羊二矿。羊一、羊二两矿总设计生产能力为135万t/a。其中羊一设计生产能力90万t/a，羊二设计生产能力45万t/a。矿井于1959年投入生产。1965年元月两矿合并为羊渠河矿。2）开拓系统和开拓方式：羊一、羊二矿井均采用立井开拓方式，立井位于井田中央。设计四个生产水平（0、-110、-240、-400水平），各水平开拓有水平大巷。立井与各水平采用水平石门、暗斜井延深联络各水平，分层运输大巷、采区前进区内后退、双翼或单翼开采。3）采区布置和采煤方法：（1）采区划分主要以井田边界，大中型断层和分水平标高布置采区，主要上下山布置在采区中部，两翼开采，分水平运输。（2)开采煤层三层。2#、4#、6#。厚煤层以2#为主采煤层，薄煤层以4#、6#为配采煤层。（3)2#、4#一般为联合布置开采，主要盘区的上、下山布置在4#层位，用石门眼联接2#。6#单独布置开采。2#、4#、6#层采用走向长壁式采煤方法。随着采深的增加，矿井瓦斯涌出量和压力增大，为防止煤与瓦斯突出，改下行式开采为上行式开采。2.5 地质勘探工作及质量评述 2.5.1 以往勘探工作1)建井前的地质勘查工作:本井田地质勘探工作始于1954年，由前华北地质局地质调查二分队开始野外地质调查。原地质总局峰峰地质办事处139队负责进行地质勘探工作，于1955年提交羊渠河井田精查地质报告。共施工勘探钻孔37个(包括3个水文孔，二矿井田3个补勘孔)，总工程量13633.9m。2)建井期间地质勘查工作:建井至1959年期间，由于建井前期地质勘探钻孔工程量少，对井田地质构造控制程度低。水文地质方面比较简单。1957至1959年进行补充地质勘探。通过补充勘探，对井田大中型地质构造以及埋藏量进行全面修改和补充。根据（59）津管生技字第42号文要求，原峰峰矿务局提交了羊渠河井田地质勘探总结，施工钻孔15个，工程量2692.3m。3)生产时期地质勘查工作:从60年代开始至80年代，原峰峰矿务局和该矿先后又施工了39个补充勘探钻孔，总工程量14054.11m。至此，羊渠河井田从初期勘探至80年代初期共施工钻孔91个，总计工程量30380.32m。4)此外，河北煤炭地质勘探三队，对羊东井田施工的163个钻孔中，有24个钻孔位于羊渠河井田内或边缘地带，总计工程量16264.36m，对该矿井田深部地质情况，起到了相应的补充勘探作用。2.5.2地质可靠程度本井田地质勘探工作始于1954年，由前华北地质局地质调查二分队开始野外地质调查。原地质总局峰峰地质办事处139队负责进行地质勘探工作，1955年提交羊渠河井田精查地质报告。羊渠河井田从初期勘探至80年代初共施工钻孔91个，总计工程量30380.32m。布置勘探线13条，控制线距500m左右，查明和控制了井田大中型地质构造，井田勘探和构造类型为二类二型。第3章 区域地质概况3.1 区域地质特征3.1.1 区域地层本井田地层自下而上由奥陶系中统，石炭系中、上统、二叠系及第四系地层组成。上奥陶系、下石炭统、三叠系地层缺失。下古生界：奥陶系中统。为浅海相沉积的浅灰、灰色或紫红色的厚层状石灰岩含数层白云质灰岩组成。厚度在580m以上。上古生界：石炭系中统本溪组。海陆交互相沉积，岩性由灰至黑灰色砂质页岩和浅灰色、紫红花斑色铝土泥岩组成，内含不稳定薄煤1-2层，俗称“尽头煤”，底部为紫、红、灰白色的铝土岩，鲕状结构。本组厚5-35m，平均25m。石炭系上统太原组。为主要煤系地层之一，岩性由灰色至黑灰色粉砂岩、薄层灰岩、泥岩及煤层组成，薄层灰岩5-9层，多为煤层顶板，太原组含煤12层，可采5层，煤层底板多为粉砂岩、砂质泥岩，富含植物化石。本组厚度120m。二叠系下统山西组，属于一套过渡相、陆相碎屑岩含煤沉积建造，为主要煤系地层之一，岩性由浅灰色至深灰色的中细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤组成，沉积特征明显。含煤1-4层。可采1层（2#）厚度一般为5.5-6.6m，煤层底板多为中细砂岩及粉砂岩。顶板为粉、细砂岩或中细砂岩，富含植物化石碎片，本组厚60m。二叠系下统下石盒子组，下部和中部以灰、浅灰、灰紫、花斑色砂质泥岩和灰绿色中细粒砂岩、铝土质泥岩、灰色或浅黄色中粗粒长石石英砂岩组成，厚3-8m，一般6m左右。本组厚40m。二叠系上统上石盒子组全组分成四段：第一段以灰、深灰、灰绿、紫红色泥岩、砂质泥岩为主，上部为灰、灰绿、黄色、紫红色砂质泥岩和灰色、灰绿色中、粗粒石英砂岩，下部有一层厚6m左右浅黄、紫红、灰白色具鲕状结构的铝土质花斑泥岩，底部为黄绿色中粗粒砂岩，粒度上细下粗。本段厚度110-160m，一般140m。第二段以灰绿、浅灰、灰白色厚层状石英砂岩为主，底部为一层厚8.0m的中粒砂岩。本段厚度116-156m，一般为130m。第三段以灰绿、暗紫、灰紫红色砂质泥岩为主，底部为厚11.0 m 左右的细、粗粒长石石英砂岩。本段厚度76-110m，一般95m。第四段底部为灰白、灰黄色粗粒长石石英砂岩，中部以灰绿、暗紫、灰紫色砂质泥岩、砂岩，上部以砂质泥岩为主。本段厚度148-162m，一般155m。二叠系上统石千峰组。底部为灰、紫色细粒砂岩，中部为灰黄、棕色砂质泥岩，上部为棕色或砖红色粉砂岩。本组厚度200m。新生界：第四系该地层不整合于以上各时代之上，广布于全井田，厚者达20余米，薄者0-数米，未胶结或半胶结的黄色、红色粘土，砾石层及洪积形成的砂质土组成，本组厚0-20m。 3.1.2 区域构造该井田地质构造比较复杂，以断裂构造最为发育，褶曲构造、陷落柱较次之。井田内无火成岩侵入体。1）断裂构造多为高角度的正断层。从走向上可分为三组。第一组NE向最为发育，其次为第二组NEE向，第三组NNW向不发育。建矿40余年，通过地质勘探和矿井开采揭露，对井田内大中型断裂构造基本查明和控制。共揭露大中型断层34条，小型断层3000余条。小型断层在井田内十分发育，破坏了煤层完整性，影响采区正常划分和回采工作面布置。 图3.1 羊渠河矿构造纲要图 表3-1 大中型断裂构造统计表 断层编号产状落差（m）性质走向长度（m）走向倾向倾角（）F1N6030ESE7090-600正断层2850F2N60ENW60150-500正断层3850FYR4N50ENW45-601.5-85正断层3220FR5N4050ENW45-5510-34正断层3350FYR6N75ESE6050正断层2400F7N50ESE5540正断层2750FR7N50ENW5510正断层1200FY8N45ENW6040正断层1200F9N45ESE7010-22正断层1600FY10N55ESE7040正断层1550F11N50ENW50-6020-40正断层2200FY12N50ENW5533正断层500FR13N45ENW5536正断层2000FY19N60ENW5520-40正断层1000S1-4组N4550ESE6070-130正断层1550FY18N55ENW6022正断层700FR10N60ESE6520正断层550FR38N13WNE6510正断层750F3N20ENW60134正断层2750FYR8N30ENW45-6018-60正断层3200FY6N30ESE6523正断层2400FY6N10ENW558.5正断层380FY7N25ESE6021正断层600FY9N10ENW5518-55正断层660FR13N20ENW6015正断层2000FYR11N20ESE6022正断层2700FY16N35ENW6015正断层800F5N15WSW60100-400正断层2400FY15N6ESW5520正断层700FY14N6WSW6020正断层950FR15N35ENW4420正断层600FR16N39ENW4820正断层650FR17N73ENW5520正断层600FR18N38ENW5520正断层1450FR19N40ENW7010正断层550F312N28- 60E SE4522正断层1250F313N55ESE5020正断层550煤（岩）层产状：总体走向为NE25，倾向SE，倾角6-35，由浅部向深部倾角逐渐增大，平均煤层倾角15。2）褶曲构造羊一地区比较发育，羊二地区不发育。这些褶皱比较宽缓，个别褶皱的两翼岩层倾角最大25，具体情况如下。（1）羊渠河村背斜：位于羊渠河村南沿，轴向近东西向，枢纽倾向东，轴长约300m，幅度15m，背斜两翼岩层倾角平缓，为一缓背斜构造。（2）霍庄南台向斜：轴向NW-SE，西北端由霍庄风井向东南穿越“201”，南三、南二、负七十三数个盘区，轴向长1500m，两翼最大倾角25，幅度30m。（3）霍庄南台背斜：与霍庄南台向斜大致平行，两轴间相距250-400m，背斜轴西北端由霍庄村下部经6205、南三、南二到负七十三盘区，轴长为1000m，幅宽25m，两翼煤层倾角18。（4）负七十三穹隆构造：位于负七十三盘区，中间向上隆起，四周下降，形成一平缓的穹隆构造，幅度为30m，岩层最大倾角17。（5）六二马鞍型构造：其背斜轴大致与F3号断层平行，轴线与F3号断层相距约100m，背斜轴的西南端由马峰煤柱附近以北北东方向穿越整个六二区，直达上官庄风井，轴长1100m，是一个枢纽两端高，中间低的双倾复背斜，褶皱幅高为30m，两翼倾角为18。（6）东北区背斜：其背斜轴方向变化大，总体为北50东，枢纽穿过整个东北区，北东向倾伏，背斜幅度不大，两翼倾角平缓，倾角10，轴长1500m。（7）佐城村向斜：轴向近东西向，南东向倾伏，幅度和跨度都较大。（8）陷落柱：井田内揭露3个。陷落柱本身不导水，富水性差。 表3-2 羊渠河矿陷落柱统计表 序号实见位置所在水平及直径大小备注1羊一南四0水平最大直径200m出露于羊渠河村西南2羊一南翼山青总回风道0水平最大直径30m见于山青煤36305、6405工作面0水平最大直径25m48232、8232、8632工作面-110水平最大直径20m58805钻孔-240水平最大直径180-550mm仅为钻孔揭露 3.1.3 岩浆岩 井田内无火成岩侵入体及周边未发现岩浆岩。第4章 勘查区地质情况4.1 煤层井田内含煤地层总厚170-220m，普遍含煤15层，其中可采煤层六层即2#、4#、6#、7#、8#、9#，其中2#、4#、6#为上组煤，7#、8#、9#为下组煤，煤层总厚度16.2m，含煤系数为8.1。1）2#（大煤）：山西组唯一一层可采煤层，下距4号煤层间距23-40m，一般37m，煤层稳定，煤层厚度5.5-6.6m，一般厚度6.0m，复杂结构煤层，含夹矸三层，其中中夹石在本井田内极不稳定，厚度变化悬殊，最薄0.01m，最厚可达33m，使煤层分叉变薄，上分层厚度一般为2.5-3.5m，下分层厚度一般为0-3.9m，煤层直接顶板为黑灰色粉砂岩，底板为灰黑色粉砂岩含泥质及炭质。2）4#（野青煤）：位于太原组上部，下距6号煤层间距25-34m，一般31m。煤层厚度为0.8-2.1m，一般厚度 1.2m，煤层稳定，结构简单，局部有时含一层结核，直径最大1.2m。煤层直接顶板为0.7-2.5m厚的石灰岩，其底板为坚硬的中粒砂岩或细砂岩，厚度3.5m。 3）6#（山青煤）：位于太原组中部，下距7#煤层间距10.5-19.5m，一般17m。煤层厚度0.9-2.1m,一般1.4m，煤层稳定，结构较简单，距底板0.7m处有一层0.05-0.3m厚的夹矸。煤层直接顶板为黑色粉砂岩，局部地区为厚度0-0.88m的不稳定石灰岩，分布呈弧岛状，面积很小。间接顶板为砂质页岩，质脆易跨落，硬度2-3度，坚固系数fk3-4，老顶为中细粒砂岩，坚硬，厚度2-3m，与直接顶板无明显界面，块状致密。底板为深灰色粉砂岩，厚1.0-1.7m，其下部间接底板为伏青石灰岩。4）7#（小青煤）：位于太原组中部，下距8号煤煤层间距26-44m一般35m。煤层厚0.3-2.09m，厚度极不稳定，一般0.8m，结构简单，无夹石及矿物结核，直接顶板为深灰色薄层石灰岩，厚度一般为0.8m，局部地区石灰岩被老顶砂质泥岩所代替，直接底板为灰黑色粉砂岩，其厚度1.0-1.5m，一般1.3m。5）8#（大青煤）：位于太原组下部，下距9号煤层间距5.0-6.0m，一般5.5m，煤层厚度1.1-1.5m，一般厚度1.25m，结构简单，不含夹石或矿物结核，煤层稳定。直接顶板为石灰岩，层厚5.5m，其底板为1.8-2.0m厚的黑色粉砂岩或页岩。6）9#（下架煤）：位于太原组底部，下距奥陶系灰岩仅25m，煤层厚度1.64-4.0m，一般厚度3.1m，煤层稳定，结构复杂，普遍含夹石1-2层，夹石厚度0.1-2.8m，其顶板为灰黑色薄层泥质石灰岩，厚度0.5m，底板为8.0m厚的粉砂岩。4.2 煤质羊渠河井田可采煤层煤质属焦煤瘦煤，井田内由南向北沿地层走向煤层变质程度逐渐增高。各煤层由于埋藏深度及形成条件不同，各项指标不尽相同，其煤质特征详见下列各表。1）水分（w）：主要是指煤层在成煤过程中的内在水分和矿井在开采、运输、选煤等过程中带来的外在水分。 表4-1 羊渠河矿各煤层水分一览表 煤层2#（%）4#（%）6#（%）7#（%）8#（%）9#（%）原煤0.54-2.060.66-2.250.74-1.970.23-0.341.00-3.570.60-0.97精煤0.24-1.220.60-1.080.70-0.900.22-0.760.35-1.410.26-1.422）灰分（A）：2#为中富灰煤，4#为低灰煤，6#为中灰煤。 表4-2 羊渠河矿各煤层灰分一览表 煤层2#（%）4#（%）6#（%）7#（%）8#（%）9#（%）原煤14.7-24.210.34-18.220.01-25.29.03-22.039.94-18.3114.52-25.1精煤4.23-8.194.82-8.428.26-8.606.26-15.606.87-10.7610.15-15.3 3）硫分（S）： 2#为低硫煤，4#为中硫煤，6#为中富硫煤，7#为低硫煤，8#，9#为高硫煤。 表4-3 羊渠河矿各煤层硫分一览表 煤层2#（%）4#（%）6#（%）7#（%）8#（%）9#（%）原煤0.2-0.771.72-3.451.90-2.691.452.723.06精煤0.27-0.410.8-1.341.21-1.351.222.412.58 表4-4 羊渠河矿各煤层煤质综合分析表 项目Ad%Vdf%Std%QmJ/kgGY(mm)灰融点(0C)煤质20.6-25.6716.21-20.310.41-2.3225.98-31.8632-788-131450 4）可采煤层可选性：本井田2#为难选煤，4#、6#为中等易选煤。4.3 矿床水文地质 4.3.1 区域水文地质概况羊渠河矿位于鼓山东部水文地质单元内。三面以大断层为界，井田被抬起，单斜构造，地层走向NE25，倾角6-35，倾向SE。区内主要含水层有石盒子组砂岩承压含水层；中奥陶统灰岩裂隙岩溶承压含水层和上石炭统太原组薄层灰岩含水层。前者为矿井充水的主要来源，后者是威胁矿井开采的主要含水层。 4.3.2井田地表水系羊渠河井田地表无常年河流和湖泊，有几条东西向冲沟，少量石盒子组砂岩露头，但渗入矿井下水量很少，也很难观测。在这些冲沟内建有许多小型水库，其容量在1-3万m3不等。通过对地表积水区在井下设立的观测站进行观测，证明地表水对该矿井开采无直接影响。 4.3.3 井田地层主要含水层情况及水文地质条件羊渠河井田水文地质条件为类(复杂型)，主要有8个含水层。其中大青灰岩与奥陶系灰岩含水层为威胁矿井安全生产的主要含水层。大青灰岩含水层在本井田具有明显的分区特征。奥陶系灰岩岩溶裂隙发育、富水性强，直接威胁深部6#和“下组煤”（7#、8#、9#）的开采。1）冲积层潜水：冲积层潜水覆盖于二叠系地层之上，厚度0-31.97m，由黄土及河卵石组成。补给来源于大气降水，富水性不一，水位距地表一般5-6m。是石盒子砂岩含水层的主要补给来源。2）石盒子砂岩含水层：本组由二叠系下统及上统石盒子组四层粗砂岩和含砾石粗砂岩组成。涌水量在0-0.35m3/min。3）煤系地层二叠系山西组砂岩含水层:山西组砂岩含水层为2#的间接顶板，灰白色，以长石为主，泥质胶结，层理面含碳线，厚度不稳定，一般为11m左右，涌水量在0.1-0.15m3/min。4)石炭系太原组薄层灰岩含水层:由野青灰岩、伏青灰岩、小青灰岩、大青灰岩组成。 (1) 野青灰岩含水层水量很小，无补给来源，随着矿井生产揭露，随疏即干，为静水量。 (2)伏青灰岩厚度3.5m，在井田内仅个别地点有少量出水，其涌水量小于0.1m3/min。 (3)小青灰岩厚度一般为0.8m，裂隙不发育，水量很小。 (4)大青灰岩含水层厚度5.5m，是井田内煤系地层中水量丰富的含水层，据该矿历年的水文地质勘探资料和抽放水试验结果，将其划分为五个水文地质单元。 单元: 以F3、F4、F5、F14、F7五条断层为界，大青水原始水位125左右。 单元: 以F2、F8、F14、及羊二FR5、FYR6断层为界，大青水水位360-380。 单元: 以F1、F12、FYR6及羊二FR5断层为界，大青水水位在390左右。 单元: 以F5、F7、S1、FY17断层为界，为一孤立水文地质单元，水文地质条件复杂，水位+120m，有来自F7号断层下盘奥灰水补给。 单元: 以F2、F3、FYR8、FY17号断层为界，本区大青水与奥灰水水位一致，为+110-+125m。5)奥陶系灰岩含水层:奥陶系灰岩含水层位于煤系地层的下部，与石炭系地层呈假整合接触。岩性由角砾灰岩、花斑灰岩、白云质灰岩及纯灰岩组成，层厚500-600m。奥陶系灰岩含水层是一个岩溶、裂隙发育，含水量丰富的承压含水层，水位一般在+120-+125m之间。1987年大型奥陶系含水层放水试验，单孔放水量40m3/min，奥陶系承压含水层水位下降不足2.0m。6)“下三层”煤和6#安全底板隔水层厚度计算: (1)矿井6#煤层突水危险性分区根据矿井水文地质规程、峰峰矿务局防探水规程经河北省煤炭工业厅（85）冀煤生字第25号批准，以突出系数为开采6#煤底板突水危险性分区为主要依据，结合矿井大青灰岩含水层水文地质单元分区，将矿井全区划分为两个区块，即：突水系数小于0.6kg/cm2m的地区和突水系数大于0.6kg/cm2m的地区。在第、单元，由于地质构造复杂，在侧向上有奥陶系灰岩水的补给，大青承压含水层水位与奥陶系灰岩含水层水水位一致（+120-+130m）。依据峰峰矿务局防探水规程、峰峰集团有限公司防治水工作管理制度规定，对两区的6#能否开采进行了计算，、单元6#m煤层计算开采标高如下： 计算公式： P安CM (41)式中：P安底板允许承受的安全水压力；M底板实际隔水层厚度（平均厚度47.0m）；C每米隔水层允许承受的安全水压力kg/cm2(0.5-0.6)。P安0.647.028.2kg/ cm2最低开采标高125+47.0-28.210-110m第、单元水文地质条件比较简单，通过放水试验证实，大青灰岩承压含水层没有来自奥陶系灰水的补给。奥陶系承压含水层水位近年来一直保持在+120-+125m，其深部山青煤开采时有突水危险，必须根据底板隔水层厚度及承受的水压力进行计算，确定最低开采标高。以公式（41）求得第、单元6号煤层的开采标高计算如下：P安0.683.550.1kg/ cm2最低开采标高125+83.5-50.110-292.5m由此可以看出，该矿6#底板实际隔水层厚度（83.5m）允许承受的安全水压为50.1kg/ cm2，根据底板允许承受的安全水压力，确定最低开采标高为-292.5m，大于此将有突水危险。该单元以6#-290m底板等高线作为最低开采标高进行带压开采。羊渠河矿奥陶系承压含水层水量充沛，1987年大规模的奥陶系含水层放水试验，单孔放水量40m3/min，奥陶系承压含水层水位下降不足2.0m，说明该含水层不具备疏水降压条件，开采、区-290m以下，、区-110m以下6#，不能满足煤矿安全规程、峰峰矿务局防探水规程要求，在目前技术条件下，、区-110m以下6#，、区-290m以下6#不具备安全开采条件。 (2)7号煤层计算开采标高 在第、单元，大青承压含水层水位与奥陶系灰岩含水层水水位一致（+120-+125m）。、单元7号煤层计算开采标高如下：利用公式(41)求得：P安0.635.021.0kg/cm2 最低开采标高125+35.0-21.010-50m第、单元水文地质条件比较简单，奥陶系承压含水层水位近年来一直保持在+120-+125m，计算最低开采标高如下：利用公式(41)求得：P安0.666.039.6kg/cm2 最低开采标高125+66.0-39.610-205.0m通过计算可知，7#底板、单元实际隔水层厚度35.0m，允许承受的安全水压为21.0kg/cm2，计算最低开采标高为-50m，该单元以-50m底板等高线作为最低开采标高进行带压开采。、单元实际隔水层厚度66.0m允许承受的安全水压为39.6kg/cm2，计算最低开采标高为-205.0m，大于上述计算标高将有突水危险。、单元煤层最高标高-240m，低于计算最低开采标高为-205.0m，开采有突水危险。单元7#煤层最高标高-50m，而且大部分处于不可采带，厚度小，仅有很少储量，开采经济效益差。 （3)8号煤层计算开采标高8#、单元，其煤层直接顶板为大青灰岩，大青灰岩在本区垂向上有来奥陶系灰岩水的补给，水位与奥陶系灰岩含水层水水位一致（+120-+125m），为一强含水层，因此，、单元8号煤层不可采。第、单元水文地质条件简单，奥陶系承压含水层水位+120-+125m，利用公式(41)求得最低开采标高如下：P安0.630.518.3kg/cm2 最低开采标高125+30.5-18.310-27.5m通过上述计算可知，8#、单元，大青灰岩在本区垂向上接受奥陶系灰岩水的补给，其煤层顶板为大青灰岩，为一强含水层，因此，本区8号煤层不可采。、单元实际隔水层厚度30.5m，允许承受的安全水压为18.3kg/cm2，计算的最低开采标高为-27.5m，而、单元8#煤最高标高为-50m。计算最低开采标高-27.5m大于8号煤层最高标高-50m，开采8#有突水危险。 （4)9号煤层位于8号煤层下部5.5m，其层位低于8号煤层，上述计算开采8#有突水危险，因此，9号煤层开采同样有突水危险。 1987年羊渠河井田奥灰水放水试验后，羊渠河区奥灰水文地质条件与勘探研究报告结论认为，羊渠河井田 “下三层”煤采用带压或疏放降压开采，从理论和经济上不可行。 4.3.4、矿井充水水源矿井充水水源的构成，有冲积层（即受大气降水和地表水直接补给）潜水、石盒子砂岩含水层、野青灰岩含水层、伏青灰岩含水层、大青灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层。其中石盒子砂岩含水层和奥陶系灰岩含水层是矿井充水的主要来源，石盒子砂岩含水层主要通过采动后产生的裂隙涌入矿井，奥陶系灰岩水主要通过大型断裂构造与煤系地层含水层产生水力联系。 表4-5 羊渠河井田含水层特征表 名 称岩 性厚 度水力联系水 位渗透系数水质类型冲 积 层砾石层0-31.9潜水孔隙水113.2-113.7SO4、HCO3、CaMg石盒子砂岩砂岩12-28承压水孔隙水HCO3-Na-Ca2#顶板砂岩砂岩11承压水孔隙水SO4-HCO3-N-CaHCO3-Cl-N-Ca野 青灰岩0.5-2.5岩溶裂隙水HCO3-Cl-N-C伏 青灰岩3.0-5.0岩溶裂隙水HCO3-Cl-N-C小 青灰岩1.0-3.9岩溶裂隙水HCO3-Cl-Na-Ca大 青灰岩2.0-8.0岩溶裂隙水HCO3-Cl-Na-Ca奥 灰灰岩500-600岩溶裂隙水112-1253-8HCO3-Ca-MgHCO3-Ca-Na 4.3.5、矿井涌水量构成矿井自1959年投产至今，随开采面积范围扩大，矿井涌水量变化较大。1959年1982年矿井涌水量为3.4-8.43/min，19841994年矿井涌水量为7.5-9.73/min，19952006年，矿井涌水量8.03/min左右，2006年矿井涌水量为8.013/min。 表4-6 2006年度矿井涌水量构成表 单位：（3/min）季度含水层一季度二季度三季度四季度大煤2.562.582.572.56一座野青0.730.830.840.83山青伏青0.780.780.780.78大青0.250.290.290.28其它1.311.571.581.56合计7.638.058.068.01经中煤总生字1992第57号文批准，羊渠河矿水文地质类型为：类复杂型矿井。 4.3.6、矿井地质条件评价 羊渠河矿建矿至今，井下巷道和采掘工作面，先后揭露断层3000余条，其中落差20以上断层有34条，每平方公里27条，断层密度241.9条/m2，根据井田地质构造基本特征和煤层赋存状况，其地质条件分类为:-adeg。经煤炭部中煤总生字1991第338号文批准。 表4-7 羊渠河矿地质条件分类表 因 素分 类 依 据代 号类 别断层构造复杂程度大中型断层：2.7/Km，3336m/kma煤层稳定程度稳定煤层：91.5，较稳定煤层：4.5，极不稳定煤层：4d其它顶底板岩性松软、破碎、裂隙发育、局部煤层顶板凹凸不平。e瓦斯煤尘瓦斯含量涌出量大，煤尘具有爆炸危险g综 合 结 果 4.3.7、瓦斯与煤尘羊渠河矿1959年投产时为二级瓦斯矿井，1967年为三级瓦斯矿井，1971年被定为超级瓦斯矿井，自1980年被定为高沼气矿井，2005年被定为煤与瓦斯突出矿井。矿井曾发生过瓦斯爆炸及爆燃，造成多人员伤亡表4-8 瓦斯涌出量、CO2煤尘爆炸指数鉴定情况表 年份瓦斯相对涌出量瓦斯绝对涌出量CO2相对涌