某煤矿初步设计说明书之井田概况及地质特征

1、某煤矿初步设计说明书之井田概况及地质特征第一章 井田概况及地质特征第一节 井田概况矿井所处位置为宁夏某某矿区， 属宁夏灵武市横山堡乡管辖。 地理座标为东经 106 32 20一 106 38 20，北纬 38 11 00一 38 18 20。矿井距银川市约35km，灵武市约20km。井田的西侧（紧靠井田）银（川）一青（岛）高速公路和与其平行的三级公路由北向南通过。 307 国道由井田的南部约 8km 处通过，并与三级公路相通。距井田西40km处的包（头）一兰（州）国铁干线通过。由包兰线上的大坝车站接轨的大坝一古窑子的矿区铁路专用线已建成投入运营， 而且宁东能源重化工基地内的支线（专用线）也在陆

2、续筹建。因此区内的公路、 铁路交通十分便利， 有利于矿井的建设和将来生产 运输。二、矿区地形地邈矿井所在地区为鄂尔多斯台地的西部边缘， 区内属半沙漠的荒原丘陵 地带。矿井工业场地所处地带地势较为平缓， 但整个区域内地势东南 高，西北低，海拔一般在1228 1250m之间，最高为1300m （东南 部低山）。区内大、小冲沟较为发育，大沟最宽约 45m 左右，最深达12m。井田的北侧有古长城存在，但因长期风化，基本全部坦塌，墙 体惨缺不全，但属于国家文物保护的建筑。 区内植被很少，只有少量的耐旱植物存在。三、地表水系 区内冲沟较发育，但基本无常年性泾流，夏天雨季有间断性流水，但 时间很短。 长城边

3、沟中有少量泉水补给， 是区内唯一的一条长年流水 河，年平均流量约250m3/d，该河下游汇入黄河。根据矿井工业场地 位置选择，地表水系不会对场地造成洪水威胁。四、区内人口及工、农业生产 矿井所在地区人口稀少，周围只有几个小的村庄存在，有回、汉两个 民族，主要从事农、牧业生产。人口比较密集的地方是区内以古窑子为中心的煤矿企业。 本矿井的南 部有灵新矿井、羊场湾煤矿、枣泉煤矿、磁窑堡煤矿，西部有任家庄 煤矿（在建）和某某电厂（在建） 。目前除了煤矿生产以外，暂无其 他大的企业存在。区内绝大部分为旱地，农业生产主要以生产小麦、 胡麻、玉米为主，畜牧业以牛、马、驴、羊为主。尤其是矿井周围地 表干旱，农

4、、牧业生产不甚发达，产量不高。本区为宁夏能源重化工企业的发展区， 将来会成为宁夏回族自治区的 主要工业基地，城市人口会不断增加。五、气象与地震 本区属于半干旱半沙漠大陆性季风气候，风沙大，降雨量少，昼夜温 差大。风季长达 7 个月左右，风力最大为 8 级，风速最高为 20m/s。 年平均气温为8.8C，最高气温可达41.4C，最低气温为-28C。降雨 多集中在七、八、九三个月，年最大降雨量为 352.4mm,最小降雨量 为80.1mm。年最大蒸发量高达 2304.1mm,最小蒸发量为1508.8mm,蒸发量远大于降雨量。冻土深度一般为0.7 0.9m，阴坡冻土深度最深为 1.2m。 -本区属于

5、我国划分的 8度地震设防带,设计基本地震加速度值为 0.2g。六、矿区总体规划与开发情况 某某矿属于宁夏某某矿区规划的四个煤矿之一。 某某矿区总体规划二 00 四年七月由北京华宇工程有限公司编制完成,同年又由国家发改 委审查批复（发改能源 20042166 号文）。某某矿区规划总能力为6.0Mt/a，其中某某煤矿生产能力为2.4Mt/a， 任家庄煤矿能力为2.4Mt/a，红石湾煤矿能力为0.6Mt/a，丁家梁煤矿 能力为 0.6Mt/a。矿区内任家庄煤矿已经在建设, 某某煤矿正在进行建设的前期准备工 作,其他二矿还未进行正式筹建。矿区总体规划中,在矿区中心区附近将集中建总机厂、设备租赁站、 中

6、心试验室、总器材库、总坑木场、矿山救护大队和矿区消防站。因 此各矿井的辅助设施就可简化、缩小、节省初期投资。矿区总体规划安排的矿井建设顺序中某某煤矿开工时间确定在 2010 年,但由于宝丰公司一体化工程建设的需要,必须提前开工建设。七、矿井建设的外部条件（一）交通运输1、公路运输 某某煤矿生产的煤炭主要供宝丰集团一体化工程中的发电、 煤化工和 炼焦用煤，胶带运输直接到厂，因此向外运输主要是少量地销块煤， 依靠汽车运输就可满足要求。 矿井主要的运输任务是进矿的材料， 设 备和流动的人员，因此短途依靠公路，长途依靠铁路运输。 某某煤矿所处的区域公路、 铁路运输条件均已具备。 银（川）青（岛） 高速

7、和一条平行的三级公路就从井田西侧的边缘通过，井田的南部307国道距井田只有8km。另外矿区内各厂、矿企业正在修建厂区公 路，将会形成较密集的公路网，公路运输不存在任何问题。 2、铁路运输 从包（头）兰（州）铁路线上的大坝车站接轨的矿区专用线已通车 运营多年（大坝古窑子），而矿区古窑子车站距矿井只有 8km 左右， 今后根据需要修建铁路专用线条件很有利， 因此今后的铁路运输条件 也基本具备。（二）矿井电力供应条件 为了某某矿区的开发宁夏电力部门正在筹建任家庄 110/35/10kv 变电 所，有望在矿井建设期间供电， 并可作为矿井将来生产用电源。 另外， 宝丰集团在矿区也要筹建火电厂，初期装机容

8、量为 2X 30万kw，可 作为矿井今后的永久电源。 因此，本地区内将来的供电条件也是十分 有利的。（三）矿井供水条件由于矿井周围地表水比较少， 长城边沟虽然有水但水量不大， 不能作 为矿井的永久水源，但可解决矿井施工期间的用水。 宁东开发区已规划区内的鸭子荡水库作为开发区内的永久水源地， 并 在水库附近建设集中供水的水厂，而且利用黄河水补充水库水量不 足。因此矿井将来的生活用水可依靠水厂供水， 生产用水可依靠净化 的井下排水，不足部分由水厂补充。矿区供水条件可满足矿井需要。（四）通信及其他条件宁夏通信网已与本地联接（中心区） ，因此矿井的对外通信联络可通 过中继线与本地的通信网联接使用。 另

9、外， 中国联通和中国移动无线 通讯已覆盖全区，国内、外通信已成现实。矿井工业场地内和井田内需要搬迁的只有某某村 （约 8 户人家）还有 十几座坟需要迁移。区内只有少量的干旱地，大部分荒地，无大片的 树林和果园，因此征地比较容易。区内基本无甚地方材料， 因此材料供应只能靠外购， 但矿井距银川市 和吴忠市较近， 而且交通运输条件十分方便， 因此材料供应也不存在 问题。矿井工业场区内无农田水利排灌系统。第二节 地质特征一、井田地层及地质构造从区域构造分析， 某某勘探区处于鄂尔多斯台地西缘， 贺兰山褶皱带 中心刘家庄褶曲段的北端，属祁吕、贺兰山山字形构造。（一）地层地层从古生界至新生界均有沉积（缺失上

10、奥陶至下石炭统地层） 。包含的主要地层有第四系（Q）、第二系（R）、叠系（P）和石炭系（C）。 第四系地层全区广布，厚度在 049m，主要由黄土、沙土、砂砾土 组成；第三系地层出露于山坡与沟谷两侧，厚度在0.798m,由胶质红色土层、亚粘土、砂层组成；二叠系地层分为四组，自上而下为 上统石千峰组、上统石盒子组,下统石盒子和下统山西组；石炭系地 层分为上统太原组、中统羊虎组；奥陶系地层只有中、下统,厚度在 97230m之间，与上、下地层为不整合接触。 主要含煤地层上部为二叠系下统山西组,共含 37 层煤,但主要可 采层只有四层,编号为煤 1、煤 3上、煤 3和煤 5。下部为石炭系上 统太原组,共

11、含 57层煤,其中有二层为主要可采层编号为煤 8和 煤 9。煤 8 层为大部可采,煤 9 层为全区可采,但煤 9 层为高硫煤 （3%）,暂不开采利用。（二）井田内主要构造由于受两次造山运动的影响, 使区内地层受到东西向的挤压, 形成了 南北向一系列的褶曲与断裂, 并伴生有走向不同的次生构造。 使井田 内地层波状起伏和南缘浅部形成系列断层和花边褶皱状。 井田内构造的主要特征是：大的构造走向近南北,褶曲不对称,背斜 西侧陡、东侧缓,向斜侧反之。大的断层大部分为大倾角（东倾）的 逆断层,倾角一般为 7075。1、褶曲构造：区内主要有丁家梁背斜（井田西侧） 、某某向斜（井田 中间）,苦草凹背斜（井田中

12、间靠东） 、双庙向斜和张家窑背斜（井田 东侧）。这些构造控制了井田内煤层赋存状态。2、断层构造：区内主要断裂构造多达 41 条，其中落差大于 30m 以 上的有21条（最大断距为80m）。影响本井的断层主要有 F5,南北 向贯穿整个井田，最大落差为45m。另外还有F22断层，落差为80m 左右。其他断层大部分集中在井田的西、南两侧，断距在1170m之间。对井田内三采区和七采区煤层破坏较大。二、煤层情况 井田内共赋存可采煤层为五层，局部为六层（煤 3 层有分层现象）。 二叠系山西组赋存有煤 1、煤3上、煤 3 （局部） 、煤5层；石炭系太 原组赋存有煤 8、煤9二层。其中煤 5和煤 9层（高硫煤

13、）为全区可 采，煤1、煤3和煤 8层为大部可采， 存在局部小范围的不可采块段。（一）煤 1 层煤1层为最上层煤，距下层煤3上平均间距为22.35m,全区分布， 全井田煤层平均厚度为2.37m （首采区平均2.0m），属较稳定一稳定 煤层。结构较简单， 2326 线之间一般无夹矸（但有不可采点） ，其 他块段含夹矸 14 层，夹矸岩性大部为泥岩，砂泥岩，厚度不大， 不影响机采。（二）煤 3 上层煤3上层与下层煤3间距为0.133.67m，但可分层的块段比较少，一般夹层均小于0.7m（煤层的最小可采厚度）。分层厚度平均为1.94m （可单独回采）,煤层为东薄西厚。结构简单,一般为一层夹矸,岩 性为

14、泥岩,炭质泥岩。（三）煤 3 层煤3层距下层煤5层间距平均9.6m，全区分布，可采面积较大，煤 层平均厚度为1.86m，属较稳定一稳定煤层。煤层为南、北薄，中间 厚。结构简单，大多数块段不含夹矸， 只有 28 线以南含 12 层夹矸， 夹矸岩性为泥岩、砂岩和炭质泥岩。（四）煤 5 层煤5层距下层煤8层平均间距为17.3m，可采面积最大（17.6km2）, 煤层平均厚度3.73m,属稳定煤层。结构简单，一般只有 1 2层夹 矸，岩性一般为泥岩、砂泥岩。（五）煤 8 层煤8层距下层煤9层平均间距为16.8m，全区分布。煤层平均厚度为1.37m，属于较稳定一稳定煤层。结构简单，一般只含一层夹矸，夹

15、矸岩性大部为泥岩、粘土岩。（六）煤 9 层煤 9 层为高硫煤（本次设计不计入储量,作为后备储量） 。煤层平均 厚度为4.85m，属全区较稳定一稳定煤层。结构较复杂，一般含 12 层夹矸,最多时含 46 层夹矸,夹矸岩性主要为泥岩、炭质泥岩、 粘土岩。见煤层情况表内容。煤层情况表表 1-2-2单位 :m煤层编号 赋存情况 稳定程度 可采程度 可靠程度 煤 1 全区赋存 偏稳定 大部可采 可靠煤 3 上 全区赋存 偏稳定 大部可采 可靠 煤 3 全区赋存 偏稳定 大部可采 可靠煤 5 全区赋存 稳定 全区可采 可靠 煤 8 全区赋存 偏稳定 大部可采 可靠 煤 9 全区赋存 偏稳定 全区可采 可靠

16、 三、煤质与煤的用途 煤层均为黑色层状块状结构，主要为条带状、线理状，少数为致密块状。油脂、玻璃、沥青光泽，断口贝壳状、阶梯状和鳞片状。属于半 亮半暗型煤。（二）煤的工艺性和化学成分1、煤的工业牌号为：二叠系山西组煤（煤一、三、五层）均为气煤， 石炭系太原组煤（煤八、九层）大部分为气煤，少数为肥气煤或气肥2、煤中的有害成分：（ 1）灰分：各煤层均属于中富灰煤， 其中煤一、 三层为富灰煤 （灰 分达到 25.99%），但洗精煤灰分只有 8.5%以下。煤五、八、九层为 中富灰煤（ 1525%）。但洗精煤后均在 8% 以下。从精煤灰分分析 以上煤层用于炼焦配煤是可以的。（ 2）硫分：山西组煤层（煤一

17、、三、五层）属于特低低硫煤（ 0.48 1.2%），太原组煤层（煤八、九）属于富硫煤（ 2.58 3.16%）。从 硫分析煤一、三、五层可作为炼焦配煤。但是煤九层，洗选后的精煤 含硫量平均为 2.8%，不可用于炼焦，只能与低硫煤配合作为工业用煤和化工用煤 （ 3）磷分：各煤层均属于低特低磷（ 0.00340.01%）。从含磷量分析均可作为炼焦配煤（w 0.05%）。3、发热量山西组的煤均小于 5700 大卡 /公斤，太原组的煤在 6500 大卡 /公斤左 右。而洗精煤发热量均在 8000大卡/公斤以上。4、煤的可选性评价根据煤芯煤样的精煤回收率试验结果分析， 煤三、八、九层属于良（易 选），煤

18、一、五层低等（难选） 。5、煤中稀有元素含量 各煤层中稀有元素含量均较低，不具备工业利用价值。 根据煤质分析，井田内的煤炭主要为工业用煤和民用煤。四、其他有益矿藏（一）粘土岩：主要分布在煤九以下，但厚度小，无开采利用价值。（二）沥青质泥岩：位于煤十一层上下，厚度在 3.9m 左右，但分布 不均匀，储量有限，无开采价值。五、矿井水文地质 由于原地质勘查工作中对岩层的含水性未作全面评价， 设计只能根据 本次资料对第三系砂砾岩含水层进行分析。第三系含水补给主要来自大气降水， 通过第四系地层渗入， 又通过第 四系地表冲沟溢出形成河流，汇入黄河。但由于干旱少雨，区内只有 一条四季常流的河（长城边沟） ，

19、其它均为季节性河。第三系上部岩石层含水性差， 透水性弱，水量很少，为良好的隔水层。 第三系下部岩层为含砾粘土岩，较疏松、孔隙发育，透水性好，为本 区富含水层，补给为大气降水。水质较好，可饮用，但地下蓄水量不 大，动储量随大气降水量的不同而变化。下二迭系、石炭系含水一般很小，裂隙不发育，含水性弱，蓄水量不 会太大。由于第三系的隔水作用， 将来井下水补给条件不会太好， 井下水主要 来自煤系地层的承压水，但水量不会太大。根据钻孔抽水实验，随着 时间的延长，水量急聚下降，说明动储量不大。根据本次勘探报告涌 水量计算（366m3/h）参考临近矿井，并虑今后井下煤层注水与井下 消防及除尘洒水的余水量， 本

20、次设计中计算矿井涌水量暂定为 366m3 410m3/h。建议在补勘过程中进一步探清井田内的地下水情况， 并验算井下预计 涌水量。六、井田工程地质及井巷施工条件井田内含有第四系（Q）、新近系（第二系）（N）、二叠系、石炭系和 奥陶系等地层， 其中含煤地层为二叠系和石炭系地层， 奥陶系为含煤 地层的基底，第四系与新近系地层为老地层的覆盖地层。（一）第四系松散层第四系地层为上覆地层， 遍布全区， 主要由黄沙土、 粉砂土、 细砂土、 砂砾土组成。结构较松散， 属于松散砂砾土和黄工程地质岩组。上部 黄沙土层一般厚4.43 18.53m,最厚达23.5m,下部砂砾土发育不均，厚度一般为0.7 5.5m，

21、富水性弱，但透水性好，在局部低洼处有少 量含水，一般水位埋深 2.4622.69m。 该地层在井筒施工时易坍塌， 因此在浅部施工时应采用明槽开挖， 开 挖中每隔3m垂高应留设安全平台。明槽的边坡角w 45。明槽开挖 垂高达到 12m 左右，（视土层稳定而定）就可进行巷道掘进。巷道掘 进时应采取短掘短砌，加强临时支护。巷道掘进前，应将明槽段及时 支护（钢筋砼浇筑）直至掘进面，可作为掘进时的安全躲避硐。 （二）新近系（第三系）粘土层 该地层为第四系的下掩地层，分布方泛，在深沟的两侧均有出露。 地层的上部主要为棕红色含砂粘土岩和粘土岩， 较致密，具有可塑性， 为良好的隔水层。下部为含砾粘土岩和砾岩层

22、，半胶结，较疏松，孔 隙发育，透水性好，富水性强，属半胶结软弱粘土岩工程地质岩组。 该岩层属软弱层、强度低，遇水膨胀，抗风化能力差、易变型，为不 良工程体。因此在井巷掘进中应实行短掘短砌，爆露面不易过大，时 间不易过长，而且在支护中采用钢筋砼，底部采用砼片石砌筑反拱， 防止底鼓发生（无水时可不砌底拱，但需铺设100-150mm的砼底板）。（三）煤系地层1 、砂岩、粉砂岩组 该岩组主要由砂岩、粉砂岩及细砂岩组成，一般层位较厚，有时夹有 薄层泥质砂岩。岩层质地较坚硬，为良好的工程岩体（如煤 9 底板和 煤 8 顶、底板）。本岩组虽然掘进困难，但巷道稳定，空顶距可适当留长，有利于锚喷支护作业2、泥岩

23、岩组 煤系地层中常有泥岩，页岩和砂泥岩，有的为煤层假顶，有的为煤层 底板，但大部分为泥、砂岩互层。泥岩层厚度不大（0.052.7m）。该岩层水稳定性差，遇水软化，层状结构，属于软弱岩层。 井巷掘进中如遇类似岩层，应采用快速掘进，及时支护，并且根据实 际情况采用加强支护措施（如挂网锚喷、砌碹） ，防止片帮冒顶发生。 采煤过程中有利于放顶，但底板遇水软化，对工作面支护不利，移支 困难。因此应当防止工作面底板存水，加快回采速度，并且选用对底 板比压大的支护设备。七、矿井其他开采条件（一）煤层瓦斯勘探中共作了 23 个钻孔瓦斯样的试验，并作了瓦斯含量和自然瓦斯 成份分析，但都集中在 26、28、31

24、线的煤 3、煤 5 和煤 9 层，井田 北、中部和煤 1、煤 8 层未取样实验分析。试验结果沼气含量一般小 于 0.13mL/g 可燃物，仅 2814 和 2816 孔（深部煤 9+500m 以下，煤 5800m以下）沼气含量达1.06（煤5）2.21ml/g （煤9）可燃物。见瓦 斯含量综合表。根据以上资料分析， 井田内煤层瓦斯含量很不均匀， 随着赋存深度和 煤层的变化，瓦斯含量变化较大。但总趋势是浅部瓦斯含量低，深部 高；上部煤层（煤 1 、煤 3）瓦斯含量低，下部煤层（煤 5、煤 8、煤 9）瓦斯含量高；井田西北瓦斯含量低，东南部瓦斯含量高。瓦斯含量低的地方相对瓦斯涌出量不超过 0.24

25、3.7m3/t 煤（经验公式计算）， 瓦斯含量高的地方相对瓦斯涌出量在6.4 13.3m3/t （达到高瓦斯指标）。高瓦斯点只有 2814孔的煤 9层。根据以上分析，并结合矿井可研设计的内审意见，本次设计，矿井按 高瓦斯矿井管理设计（包括低瓦斯区） ，但在今后的建井和生产过程 中应进行瓦斯的取样试验， 根据不同的瓦斯涌出量采用风机变频调速 改变矿井的风量供应，以节省电耗。需要说明的是， 在生产过程中如遇高瓦斯区段或煤层， 当风排瓦斯达 不到安全要求的正常瓦斯指标时， 就应该进行瓦斯抽放， 抽放站设在 地面。在今后的生产中注意收集高瓦斯区的实测资料， 为矿井设置瓦 斯抽放系统的设计提供可靠资料。

26、（二）煤尘 经实验表明，井下煤尘具有爆炸危险性（爆炸指数均 20%），今后生 产中必须采取捕尘、降尘措施，但由于扼制煤尘爆炸的岩粉量太大 （60 90% ），因此防止煤尘二次爆炸时巷道中可不采用岩粉棚，则应采 取经常冲洗巷道和设置水幕和水槽棚的措施。（三）煤的自燃发火经实验，井下煤层燃点较低， 因此遇空气发生氧化过程中煤层的温度 升高（尤其是漏风地段采空区的浮煤） ，达到燃点后可发生自燃发火， 威胁井下生产。因此在生产过程中必须进行防、灭火工作，而且以防 为主。补勘中应说明煤的自燃发火期。（四）煤层顶、底板二叠系煤层（煤一、三、五）项底板常为粉砂岩、砂质泥岩、砂岩，部分为粘土岩（厚度小，常为假

27、顶） ，尤其是煤三 -顶板为厚层砂岩。二叠系煤层（煤 8、煤 9）顶、底较为完整，硬度 大，对巷道的维护较为有利。石炭系煤层中煤 8 层顶、底板均为粉砂岩，夹薄层泥岩。岩石较致密， 硬度和抗压强度均比较高，顶板凝聚力系数稍小（31.4kg/cm2）,但底板凝聚力系数较高（105.4kg/cm2），在回采中管理简单，而且布置 巷道容易维护。煤 8 层底板为厚层粉砂岩、砂岩、比较致密，无膨胀 性，适合布置井筒和岩石大巷 （见煤层顶、底岩石物理性质、 汇总表）。八、对于地质勘探程度的分析及存在的问题与建议 本次矿井初步设计主要技术资料是依据宁夏回族自治区煤田地质局 于 2005年 7 月提交之“某某

28、井田勘探地质报告” 。 该地质报告主要是以宁夏煤炭工业勘探队于 1980 年 9 月提交的“某 某勘探区某某井田精查勘探资料” 作为基础资料进行重新分析评价整 理完成的。本次井田勘探地质报告资料较原精查资料更加完整和细致， 而且分析 论证比较客观。 前期开发的采区范围内基本达到精查程度， 基本可以 作为矿井初设计地质资料依据，但也存在一些问题。经过分析研究，设计认为存在的主要问题有如下几点：1、原精查资料中明确指出，由于勘探重点的转移，某某井田精查勘 探工作没有最终完成， 还缺少一定的外业工作和内业整理工作， 只作 为精查资料提出， 以供今后精查勘探时使用。 而本次勘探报告（精查） 并未进行必要的外