1、中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页1 矿井概况与地质特征1.1 矿区概述1.1.1 位置与交通井田位于太行山脉中段之西坡，太行山脉大致呈南北方向伸展，其最高点的标高达+1500m 以上，从大地构造而言，太行山脉中段为一大背斜构造，山之东侧陡峻，西侧平缓，山西高原即为西侧之平缓地带，地形标高渐次降至+1000 到+900m。地貌上限制煤田的另一因素为文王山，文王山系太行山脉的分支，大致呈东西方向伸展。文王山为一背斜构造，山顶最大标高不超过+1100m，主要由奥陶纪石灰岩构成，文王山两侧地区大部分为黄土所覆盖，厚达百余米。该区位于文王山南侧，区内地势起伏不大，均被较厚的第四系黄土
2、所覆盖，井田北部较高，南部较低，最大标高 940m，最小标高 900。相对高差 40m。1.1.2 水文区域地貌为浊漳河河谷一、二级阶地，为第四系更新统晚期的沉积物，含有丰富的孔隙水，二级阶地底部有黑灰色亚粘土，有层理，部分地区有薄层透镜状沙层，土质比较松软，形成一些较大范围的含水层，二级阶地又为山前洪积、坡积地带，山前裂隙水及孔隙水都经二级阶地排泄，补给一级阶地和河槽。井田内河流较少，水系为浊漳河支流，区内没有较大的河流，仅有少量的干沟发育，只有雨季才有流水。1.1.3 气候与气象井田地处黄土高原，区域气候属暖温带半干旱大陆性气候区，年温差和日温差变化较大，夏季午间较热，晚间较凉。年日照时间
3、长，全年日照时数为 2598.6 小时。蒸发量为降雨量的 3 倍多。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页蒸发量：据屯留县气象站 1967 年1987 年统计，年最高蒸发量 1978 年为 1996.3mm，年最低蒸发量 1985 年为 14938mm，20 年平均蒸发量为 1731.84mm。降雨量：年最高降水量 1971 年为 917.00mm，年最低降水量 1986 年为 311.8mm，年平均降雨量为 558.8mm，全年降水量的 62.5%，集中在夏季（6-8 月份） ，秋季降水量占21.2%，春季降水量占 13.5%，冬季季降水量占 2.8%左右。全年雷雨最多日数
4、1985 年为44 天。日最大降水量 1972 年 7 月 7 日达 109.7mm。历年平均相对湿度为 65%。气温：年平均最低气温 1978 年 7.8，年平均最高气温为 9.7，19 年平均气温为9.15。日最高温度 1972 年 7 月 5 日为 37.4，日最低温度 1972 年 1 月 27 日为29.1。风向及风速：夏季多为东南风，冬季为西北风。年平均风速为 2.48m/秒。最大风速为 1416m/s。冰冻期：是每年 10 月至次年的 4 月，最大冻土深度 1977 年 2 月为 75cm。1.1.4 地震烈度据长治市地震局介绍，晋东南地区除 1890 年武乡县曾发生过 5.5
5、级（裂度 7 度）地震外，尚未发生过 4 级以上地震。而 4 级以下的小震比较频繁。近年来，潞城微子镇，长治县司马，漳泽水库等长治地震活动区发生的 3.5 级地震达十次以上。在此应该提及的是，由于临近地区发生的大地震波及本区，同样具有破坏性。如 1303 年洪洞及临汾 8 级地震，1614 年平遥 6 级地震，1737 年新乡 5.5 级地震等使本区均遭受了不同程度的震灾。据 1977 年山西省地震基本烈度区划图 ，本区地震基本烈度为 7 度。1.1.5 水源区内可作为供水水源的含水层及地表水体如下：（1）第四系冲积洪积含水层为区内农业灌溉及村民生活用水的主要来源之一。据抽水试验资料及水质分析
6、，该层含水丰富，水质较好，但水量受季节影响明显，不适宜大规模开采。（2）基岩风化带含水层据已有区域地质资料分析，含水较丰富，具有承压性，水质较好。但由于距离松散含水层较近，中间无明显的隔水层，容易受季节性及降雨量的影响，只适宜建立小的供水水源。（3）奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层据钻孔揭露，岩溶较发育。经邻近常村水源孔抽水试验表明含水丰富，水质较好，单位涌水量 31.5 L/s.m，水质为重碳酸钙镁型，是良好的供水水源。（4）绛河、漳泽水库均为常年有水的地表水体，水量充足，但由于容易受到污染，不能直接做为供水水源，可净化处理后做为供水水源。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页1
7、.2 井田地质特征1.2.1 地层本区为第四系地层所覆盖，仅在井田的西北部有少量的基岩露。地层由老到新叙述如下：（1）中奥陶统（O 2）仅揭露 0.70331m，均为海相沉积，从下到上有：上马家沟组（O 2S）：在钻探时仅揭露最上一段部分地层（第三段 O2S3），为巨厚层状石灰岩和薄层泥灰岩，总厚度不详。中奥陶统峰峰组（O 2f）:以石膏层底板与上马家沟组分界，为含煤地层之基底。此组按其岩性可分上、下两段：上段（O 2f）和下段（ O2f1）。在扩大区钻孔揭露最大厚度为203.84m。下段（O 2f1）：厚度 70.8145.98m，主要岩性为厚层状灰岩，泥灰岩，夹灰灰白石膏层，石膏层中又夹有
8、薄层灰岩。厚层状灰岩中含白云质和方解石脉条带；泥灰岩一般较松软性脆。以厚层状泥灰岩顶板与峰峰组上段分界。在王庄扩大区岩性主要由白云岩、白云质灰岩、石灰岩及白云质泥灰岩组成，含有大量薄层纤维状石膏。平均厚度大于 73.04m。岩溶在扩大区中部有发育。上段（O 2f）：可分上、下两部分，厚度 118.19136.87m ，主要为灰灰黑色巨厚层状石灰岩，致密坚硬。下部岩性主要由石灰岩，含白云质灰岩、泥灰岩和含泥灰岩组成，含方解石脉，裂隙、在扩大区平均厚度为 52.00m，岩溶在此层段较为发育。上部：平均厚度为 75.55m，岩性主要为石灰岩、泥灰岩、泥质灰岩，含较多的黄铁矿结核，底多见角砾状灰岩。岩
9、溶稍有发育。（2）中石炭统本溪组（C 2b）平行不整合于中奥陶系侵蚀面之上，本溪组厚度变化大，除厚度为零的钻孔外，在已揭露该层的 147 个钻孔中，厚度 174（528 孔）m ，平均厚度 11.89m，灰浅灰色铝质泥岩、深灰色泥岩、砂质泥岩，局部夹薄层粉砂岩，细粒砂岩。一般上部含泥质灰岩或石灰岩，局部夹薄煤层。底部含铁质泥岩、鸡窝状的铁质粉砂岩（山西式赤铁矿层） ，含黄铁矿结核。含植物化石：Mariopteris sp?畸羊齿（未定种） 。（3）上石炭统太原组（C 3t）厚度 63.85151.86m，平均厚度 105.24m，主要灰深灰色砂岩，粉砂岩；深灰灰黑色泥岩，砂质泥岩；58 层深灰
10、色石灰岩，泥质灰岩；714 层煤组成。为典型的海陆交互相沉积，以旋迥结构明显，层理类型复杂，动植物化石丰富为其特征。底部为中细粒石英砂岩（K 1 砂岩） 。与本溪组呈整合接触。每个旋迥多由灰岩、泥岩及不同粒级的砂岩和煤层组成。在本区有四个旋迥，含煤614 层，煤层编号 6 号15 号。本组地层是井田内的主要含煤地层之一。煤层厚度不等，层位稳定。底部 15 号煤层及岩层局部被河流冲刷。（4）下二叠统山西组（ 1 ）底部以黑色燧石层与太原组分界，与太原组整合接触。厚度 39.83200.00m ，平均中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页厚度 87.50m。为陆相湖泊相沉积，该组地层
11、由灰色或灰白色细至中粒砂岩，灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及 1-3 层煤组成，编号为 13 号，煤层平均总厚度 6.99m，是井田内最主要的含煤地层。与太原组比较，本组未见海相灰岩层，以色浅、粒度较粗，扰动构造较多，虫迹较发育，植物化石丰富为特征。K 8 至 K7 含植物化石：（5）下二叠统下石盒子组（ 1 ）底部以骆驼脖子砂岩与山西组分界，是以河流相、湖泊相为主的陆相沉积，以泥岩、砂质泥岩为主，含中细粒砂岩，平均厚 83.88m，以 K8 砂岩与山西组呈整合接触。底部 K8 砂岩为浅灰、灰色中细粒石英砂岩，局部为粗粒石英砂岩、粉砂岩。砂岩中含较多煤屑及铁质球粒，夹泥质条带及包体，交错层理发育
12、。平均厚度 10.96m。岩矿特征：碎屑颗粒呈次棱角状次园状，部分颗粒边缘被溶蚀，硅质岩屑占37%，少量菱铁矿及黄铁矿结核，杂基为粘土质，孔隙式胶结。燃烧后呈浅渴色，具紫色斑点，固结好。下部灰深灰色泥岩，砂质泥岩夹 浅灰色薄层细粒砂岩、粉砂岩。局部含菱铁质鲕粒，偶夹煤线。具水平层理、交错层理。含少量的植物化石碎片。上部为绿灰、灰色中细粒砂岩夹杂色泥岩、砂质泥岩。具交错层理、水平层理。顶部为“杂色”泥岩、砂质泥岩。俗称“桃花泥岩” 。以含铝质、富含菱铁质鲕粒为特征。此层较稳定，一般厚度为 10m，是确定 K10 砂岩的良好标志。（6）上二叠统上石盒子组（ 2 ）据全井田内部分钻孔统计，83 个钻
13、孔中揭露本组地层的，平均厚度 113.27m。本组地层在刘家畛断层以北的井田内发育不全，厚度 095.03m ，主要由一套杂色泥岩、粉砂岩、砂质泥岩组成，夹砂岩、泥岩，砂质泥岩多为紫红色，粉砂岩、砂岩多为黄绿色。底部以 K10 砂岩与下石盒子组呈整合接触。（7）第三系上新统张村组（N 2z）本组地层在扩区内有 9 个孔揭露， 厚度 4.6039.65m，平均 14.58m。紫红、褐黄、灰棕色粘土、含砂粘土、粉砂质粘王。下部夹 23 层灰黄、黄绿色中、粗砂，局部含钙质结核。与下伏地层呈角度不整合接触。（8）第四系（Q）钻孔揭露厚度 0148.29m，揭露最大厚度为 148 .29m（0502 孔
14、） ，地层顶部多为黄土，下部为黄色、棕黄色、黄褐色等亚粘土、粘土、亚砂土组成，夹钙质结核层及砾石层，角度不整合于下伏地层（基岩）之上。在刘家畛断层以北的井田内，历年施工的钻孔对本组地层大多不取芯，现据扩区内取芯钻孔资料，地面地质资料及地球物理测井成果详述如下：下更新统楼则峪组（Q 11）：厚度 87.30126.49m，平均 111.32m，零星出露于扩区西部及东部水库边界。以棕红、褐红、褐黄色粘土、含砂粘土、粉砂质粘土为主，夹 8-18层黄绿，灰黄色粉、细、中、粗砂。局部含钙质结核。本区广泛分布。中更新统离石组（Q 2l）:厚度 044.91m，平均 23.94m。褐黄、紫红色粘土，含砂粘土
15、与灰黄色、褐黄色中、细砂互层。下部粘土中含钙质结核，在扩区广泛分布。上更新统（Q 3）：厚度 023.60m，平均 14.51m，分布于扩区中部河流二级阶地。褐中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页黄、紫红色含砂粘土，粉砂质粘土、粘土为主，局部夹 12 层黄绿色细、中砂。全新统（Q 4）：厚 020m。分布于扩区中部河床及其河漫滩，为近代河流冲积相沉种，岩性由淤泥、各粒级砂、卵石组成。1.2.2 构造该区位于潞安矿区的中部东缘，处于文王山南断层与二岗山北断层之间。总体为一走向为北西向，倾向南西的单斜构造，地层倾角一般在 26，最大倾角达 16。井田中褶曲宽缓而数量众多，褶曲大致沿
16、东西向展布，在井田南部，以宽缓的背向斜为主，区内构造线方向近南北向，较大的断层一般分布于褶曲两侧。（1）褶曲井田内波状起伏的褶曲比较发育，大多数褶曲的两翼地层倾角较平缓，发育的规模也不尽相同，有的褶曲延伸长，有的延伸短，背斜与向斜、断层往往伴生发育，即一个区域发育有背斜，它的左右区域，就伴有向斜和断层发育。井田内褶曲发育规模较大的由北向南分布有：（1）积石背斜：位于井田北部，由西向东发育，西部比较平缓，轴向呈北东东向，向西倾斜，倾角 38；为不对称背斜，背斜的东西部都延伸出井田的边界线，在井田内背斜的延伸长度达到了 4250m。（2）岭上向斜；位于井田的中南部，由东向西发育，轴向呈北东东向，向
17、西倾斜，倾角 38，向斜在东部开始发育时两翼地层比较平缓，到西部时，向斜两翼地层倾角变大，最大达到了 15左右；向斜在井田内延伸长度达到了 4000m 左右，为对称型向斜。（3）岭上南背斜：位于井田的南部，由东向西发育，轴向呈北东东向，向西倾斜，倾角 26，为对称型背斜，背斜整体上发育比较平缓，东西部发育延伸出井田的边界，在井田内延伸长度达 6000m 左右，是井田内延伸长度最大的褶曲，它发育在刘家畛断层的北部。（2）断层在本矿井的地质勘查资料中，没有发现断层。（3）陷落柱在本矿井的地质勘查资料中，尚没有发现陷落柱，同时，也没有发现火成岩体的痕迹。1.2.3 水文地质特征该区地表水系属海河水系
18、的浊漳河流域。区域地貌为浊漳河河谷一、二级阶地，为第四系更新统晚期的沉积物，含有丰富的孔隙水，二级阶地底部有黑灰色亚粘土，有层理，部分地区有薄层透镜状沙层，土质比较松软，形成一些较大范围的含水层，二级阶地又为山前洪积、坡积地带，山前裂隙水及孔隙水都经二级阶地排泄，补给一级阶地和河槽。水系为浊漳河支流，地表没有大的水体与河流，仅有少量的干沟发育，只有雨季才有流水。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页矿区地下水属辛安泉域的西部及南部迳流区，辛安泉域面积 11000km2，碳酸盐岩出露区 2600km2，主要在区域东部及东北部大面积出露，其地势高竣，向西地势逐渐低平。3 号煤矿床顶板
19、充水较弱，条件简单。对 15 号煤层底板有突水威胁的为奥灰含水层。奥灰含水层主要通过裸露区接受大气降水补给，补给区主要位于晋获断裂带以东范围；其次为地表河水在流经岩溶区的漏失。（1）地表水系该区为黄土丘陵地貌，北部冲沟发育，全部为第四系沉积物的覆盖，地面高程最高+940m，最低 +900m，相对高差 40m。其松散层覆盖厚度 120200m ，而松散层具有一定的含水性及透水性，并与地表水体有一定的水力联系。煤层开采后的导水裂隙带发育高度将有可能波及到基岩风化带，并进而影响到上层含水层。（2）含水层与隔水层含水层自下而上有四个含水层组：中奥陶统岩溶裂隙含水层组，上石炭统太原组薄层灰岩含水层组、二
20、迭系砂岩裂隙含水层组与新生界松散层孔隙含水层组。上石炭统太原组薄层灰岩含水层组。自下而上为 K2、K 3、K 4、K 5 灰岩含水层，各含水层特征如表 1.1 所示。表 1.1 太原组各灰岩含水层特征表：二叠系砂岩裂隙含水层组。自下而上为山西组与太原组分界砂岩含水层（） 、3 煤顶板砂岩含水层（） ，下石盒子与山西组分界砂岩含水层（） 。它们的平均厚度分别为 3.55m、5.11m、3.99m，裂隙较发育，但钻进中冲洗液消耗量不大，分别为0.120、0.135、0.158m 3/h，水质类型属 HCO3.ClNa 型，水位标高+700.24+707.73m。基岩风化带裂隙含水层（） ，其风化裂
21、隙发育程度是受岩性及构造影响的，裂隙发育深度一般在基岩面以下 5080m。在安昌断层附近，裂隙发育深度可达基岩面以下100120m，含水相当丰富。据扩区 0501 孔抽水试验资料，单位涌水量为 0.013L/s.m，渗透系数 0.016m/d，水位埋深 64.25m，其标高+852.38m，水质类型属 HCO3.clNa 型。新生界松散层孔隙含水层组。由第三系与第四系两部分组成。第三系分布在松散层底部，仅在区内部分地段分布，厚度 026.32m，主要由粘性土组成，局部地段含砂，含水性较差，可起局部隔水作用。第四系厚度 109.35203.93m，由粘土、含砂粘土，粉砂、含水层号平均厚(m)冲洗
22、液消耗(m3/h)水位标高(m)水质特征与 3 煤间距（ m）K5 2.20 0.108 +697.70 HCO3.SO4Na 30K4 3.22 0.094 +686.56 HCO3.SO4Na 72K3 3.41 0.155 +676.40 HCO3.SO4Na 80K2 7.42 0.111 +664.40 HCO3.SO4Na 91中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页细砂、中砂、粗砂及砂砾等组成，分别构成大小不等的透镜体，并形成包含若干个含水层与隔水层的含水层组，其含水性和透水性则由砂与砂砾层的发育程度而定。隔水层自下而上总体可划分为三个隔水层组：本溪组隔水层，层厚 1
23、.2030.46m，平均 11.34m。岩性以粘土泥岩和铝土泥岩为主，夹泥岩和砂质泥岩，裂隙不发育，透水性差，抗压、抗剪及抗拉强度较低，为奥灰含水层顶部较好的隔水层。上下石盒子组隔水层，层厚 48.30361.30m，平均 318.64m。岩性由泥岩、砂质泥岩夹砂岩构成，很少有裂隙发育，为山西组顶部的相对隔水层。新生界底部隔水层，主要由第三系的粘土透镜体，局部包含第四系底部的粘土透镜体构成，厚度变化较大，结构疏松，含水性较弱，为一相对隔水层组。此外，在山西组和太原组中所含的泥岩及砂质泥岩，在局部地段也起着作用。隔水层对含水层的隔水作用基岩风化带发育深度一般在 5080m，这对于基岩面垂深大于
24、180m 的地段，3 煤开采后的导水裂隙带将不会达到基岩风化带含水层，加之石盒子组泥岩隔水层的阻隔，若无特殊构造导通，上覆松散含水层及基岩风化带含水层，对 3 号煤层开采的矿井充水，一般不会有较大的危险。本区 3 号煤层部分处于中奥灰含水层的区域水位下，其煤层底板标高最低为+600m，与奥灰区域水位（+670m）相差近 70m，而煤层与中奥灰之间相距 130m 左右，其间有本溪组隔水层、太原组及山西组所含的泥岩砂质泥岩隔水层，能起到很好的隔水作用，在没有构造沟通的情况下，不会构成底板的突水危险。15 号煤层全都处于中奥灰含水层区域水位以下，其底板最低点标高为+161.17m，与奥灰区域水位有近
25、 500m 的水头差。煤层底板与奥灰顶面间距在 20m 左右，最薄处为15.19m（0910 孔）另外考虑到奥灰顶部一定厚度相对隔水层，因此在底板较薄弱地带将存在底板突水的可能性。（3）构造的含导水性本区构造特点褶曲宽缓，基本为一走向北北西倾向南西的单斜构造，倾角一般 37，最大 11，只是在井田东南靠近边界发育刘家畛正断层，断层走向 58，倾向148，断层的落差 H=50m，倾角 75，由于断层的影响，使 3 号煤层与中奥灰含水层间距缩短，从而使奥灰水对各可采煤层充水的可能性增强。（4）矿井水文地质类型井田对 3 号煤层开采影响的主要含水层为、砂岩裂隙含水层，随着开采范围的扩大，矿井涌水量将
26、会随之增加，从本区总体情况看，矿井水文地质条件中等类型。 15 号煤直接顶板为 K2 灰岩裂隙岩溶水层，随着煤层回采冒落从而成为直接充水含水层。该含水层单位涌水量为 0.012L/s.m，含水性较弱。对 15 煤层具有底板突水威胁的是奥灰强含水层。它不仅富水性强，水压高，而且其间距一般只有 20m 左右，因此矿井水文地质条件应属复杂类型。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页1.3 煤层特征1.3.1 煤层该区主要含煤地层为石炭系上统太原组（C 3t）及二叠系下统山西组（P 1s） 。石炭系上统太原组（C 3t）为本区的主要含煤地层之一。其中发育有煤层 715 层，9#、15 3
27、#为大部可采煤层，8 2#、14#、15 2#为局部可采煤层，其余为不可采煤层。二叠系下统山西组（P 1s）中发育煤层 13 层，其中下部发育有全区稳定可采的 3#煤层，其厚度为7.7211.79 m，平均 9.26 m，是本区的主采煤层。其余均为不可采煤层。（1）3#煤层俗称“香煤”，旧称 12 号煤，为本区主要可采煤层之一，位于二叠系下统山西组中下部，厚度大，全区稳定可采，上距 K8 砂岩约 35 m，下距 K7 砂岩约 15 m，煤层厚度7.7211.79 m，平均 9.26 m。煤层结构简单，夹矸层数为 03 层，一般为一层，夹矸成份为泥岩或炭质泥岩，夹矸厚度为 0.030.70 m，
28、一般为 0.20 m，其物性反映明显，自然电位曲线煤层上部呈正异常，下部为负异常，整体表现为不对称的 z 字型。（2）8 2#煤层厚度为 01.31 m，平均为 0.60 m，上距 3#煤层 58.88m，局部含一层夹矸。属不稳定局部可采煤层。（3）9#煤层位于 K5 与 K4 灰岩之间，上距 82#煤层 11.34m，厚度为 02.85 m，平均为 1.20 m。含夹矸 03 层，成份为泥岩或炭质泥岩。属稳定的大部可采煤层。（4）14#煤层位于太原组 K2 灰岩底板之下，上距 9#煤层 35.61m，厚度为 0.251.30 m，平均为0.75 m，属不稳定局部可采煤层。（5）15 2#煤层
29、位于太原组底部，上距 K2 灰岩 7.00 m 左右，距 14#煤层 6.72m，厚度为 01.10 m，平均为 0.68 m 。属不稳定局部可采煤层。（6）15 3#煤层位于太原组底部，上距 K2 灰岩 10.00m 左右，上距 152#煤层 2.80m，厚度为 03.47 m，平均为 1.35 m。属较稳定的大部可采煤层。主要可采煤层特征如表 1.2 所示。表 1.2 主要可采煤层特征表地 层 系 统 煤 厚（m） 煤层结构最小最大统 组煤层名称平 均平均煤层间距（ m）结构类型夹石层数稳定性评价 与主要标志层相对距离7.7211.79二叠系上统 山西组 3 9.26 简单 03 稳定 上
30、距 K8 砂岩 35m石 太 82 0.001.3158.88简单 01 不稳定 位于 K5 灰岩下 22.00m中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页0.600.002.8511.3491.20简单 03 稳定 位于 K4 灰岩上 3.00m0.251.3035.61140.75简单 0 不稳定 位于 K2 底板之下0.001.106.721520.68简单 01 不稳定 上距 K2 灰岩 7.00m0.003.47炭系上统原组1531.352.80简单 02 较稳定 上距 K2 灰岩 10.00m1.3.2 煤质各煤层均为条带状结构、层状构造，其煤岩类型与煤岩组份如表 1.3
31、 所示。表 1.3 各煤层宏观特征一览表 煤层 煤岩类型 煤岩组份3# 半亮型煤 亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带82# 半亮型煤 亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带， 含有少量黄铁矿散晶9# 半亮型煤及半暗型 亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带， 含有黄铁矿结核14# 半亮型煤 亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带， 含有黄铁矿散晶152# 半亮型煤 亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带， 含有黄铁矿结核153# 半亮型煤及半暗型 亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带， 含有黄铁矿结核（1）3#煤层：原煤水分（Mad）0.37% 1.80%，平均 0.95%；浮煤水分（Mad）0.3
32、2%1.27% ，平均 0.77%。原煤灰分（Ad）11.34%30.74%，平均 16.16%，属低中灰分中灰分煤，浮煤灰分（Ad）6.54%13.81% ，平均 8.86%。原煤挥发分（Vdaf）13.27%19.98%，平均 15.20%。浮煤挥发分（Vdaf ）10.15%16.27%，平均 14.09%，粘结指数 GR.I 为 014.4，Ymm 为 03。煤的元素分析：以碳、氢含量为主，氧、氮含量次之。其中碳（Cdaf）占有89.82%91.95%，氢（Hdaf）占有 3.72%4.69% 。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10 页原煤硫分（Std ）0.13% 1.
33、03%，平均 0.31%，属特低硫煤，局部（ 0901 号钻孔原煤硫份偏高达 1.03%，其余均在 0.5%以下）为特低硫煤。浮煤硫份 0.26%0.42%，平均0.35%，较原煤无明显变化。原煤磷（Pd） 0.0020%0.1220%，平均 0.023%，属低磷、特低磷煤。 煤灰成份分析：煤灰成份以 SiO2+AI2O3 为主，平均占 79.87%，其次为Fe2O3+CaO+SO3，平均占 13.53%，MgO 平均占 1.21%。浮煤回收率平均 49.62%，属中等。干燥基高位发热量(Qgr ， d MJ/kg) 23.7432.90，平均值为 29.65。（2）82#煤层：原煤水分（Ma
34、d）0.76% 2.0%，平均 1.20%；浮煤水分（Mad）0.4%1.04% ，平均0.82%。原煤灰分（Ad）16.06%37%，平均 27.36%，属低中灰中高硫分。浮煤灰分（Ad）7.99%13.38% ，平均 10.16%。原煤挥发分（Vdaf）12.84%19.95%，平均 16.06%；浮煤挥发分（Vdaf ）11.01%16.60%，平均 13.42%，粘结指数 GR.I 为 014.0，Ymm 为 0。煤的元素分析：以碳含量为主，氢、氧、氮含量次之。其中碳（Cdaf）占有90.66%91.04%，氢（Hdaf）占有 4.13%4.61% ，氧（Odaf+Sdaf）占有2.6
35、1% 2.80%。原煤硫分（Std ）0.18% 3.85%，平均 1.67%，属特低硫煤高硫煤。浮煤硫分0.51% 0.65%，平均 0.60%，较原煤低。煤灰成分分析：煤灰成分以 SiO2+AI2O3 为主，平均占 79.59%，其次为Fe2O3+CaO+SO3，平均占 15.68%，MgO 平均占 1.08。浮煤回收率平均 41.71%，属中等。干燥基高位发热量(Qgr ， d MJ/kg) 21.0229.86，平均值为 24.80。（3）9#煤层：原煤水分（Mad）0.56% 3.04%，平均 1.20%；浮煤水分（Mad）0.20%1.64% ，平均 0.73%。原煤灰分（Ad）1
36、9.04%35.97%，平均 25.22%，属低中灰分中高灰煤。浮煤灰份（Ad）6.8% 15.69%，平均 11.28%。原煤挥发分（Vdaf）13.33%19.19%，平均 16.64%。浮煤挥发分（Vdaf ）11.81%15.79%，平均 14.40%，粘结指数 GR.I 为 016，Ymm 为 0。煤的元素分析：以碳、氢含量为主，氧、氮含量次之。其中碳（Cdaf）占有88.94%91.34%，氢（Hdaf）占有 3.98%4.53% 。原煤硫分（Std ）0.43% 3.95%，平均 2.15%，属特低硫煤高硫分煤。浮煤硫分0.4% 1.70%，平均 0.89%，较原煤低。原煤磷（P
37、d） 0.0040%0.0500%，平均 0.02005%，属低磷、特低磷煤； 浮煤磷(Pd)0.0000%0.0041%，平均 0.00215%。煤灰成份分析：煤灰成份以 SiO2+AI2O3 为主，平均占 75.39%，其次为Fe2O3+CaO+SO3，平均占 19.24%，MgO 平均占 1.37%。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11 页浮煤回收率平均 44.10%，属中等。干燥基高位发热量(Qgr ， d MJ/kg)21.6528.93，平均值为 26.27。（4）14#煤层：原煤水分（Mad）0.48% 2.62%，平均 1.10%；浮煤水分（Mad）0.361.3
38、9%，平均 0.67%。原煤灰分（Ad）13.73%55.99%，平均 24.45%，属低中灰分高灰分煤，局部为高灰煤。浮煤灰分（Ad）4.29%14.39%，平均 7.27%。原煤挥发分（Vdaf）12.43%19.98%，平均 15.93%。浮煤挥发分（Vdaf ）10.41%17.30%，平均 13.11%，粘结指数 GR.I 为 04.2，Ymm 为 0。煤的元素分析：以碳、氢含量为主，氧、氮含量次之。其中碳（Cdaf）平均占有90.49%，氢（ Hdaf）平均占有 4.19%。原煤硫分（Std ）1% 4.15%平均 2.73%，属低硫分煤高硫分煤。浮煤硫分0.36% 2.42%平均
39、 1.35%。原煤磷（Pd） 0.0020%0.0160%，平均 0.0102%，属低磷、特低磷煤。浮煤磷（Pd）0.0020%0.0040%，平均 0.0027%。煤灰成份分析：煤灰成分以 SiO2+AI2O3 为主，平均占 63.74%，其次为Fe2O3+CaO+SO3，平均占 31.58%，MgO 平均占 1.17%。浮煤回收率平均 46.32%，属中等。干燥基高位发热量(Qgr ， d MJ/kg)14.1630.70，平均值为 25.43。（5）152#煤层：原煤水分（Mad）0.46% 3.65%，平均 0.99%；浮煤水分（Mad）0.32%1.13% ，平均 0.59%。原煤灰
40、分（Ad）22.57%34.48%，平均 28%，属中灰分中高灰分煤。浮煤灰份（Ad）7.18%12.02% ，平均 10.31%。原煤挥发分（Vdaf）13.10%23.38%，平均 17.96%。浮煤挥发分（Vdaf ）10.96%15.42%，平均 13.43%，粘结指数 GR.I%为 013，Ymm 为 0。煤的元素分析：以碳、氢含量为主，氧、氮含量次之。其中碳（Cdaf）平均占有90.57%，氢（ Hdaf）平均占有 4.16%。原煤硫分（Std ）1.06% 7.13%，平均 3.94%，属低中硫煤高硫煤。浮煤硫份0.93% 2.48%平均 1.79%。煤灰成份分析：煤灰成份以 S
41、iO2+AI2O3 为主，平均占 69.55%，其次为Fe2O3+CaO+SO3，平均占 25.58%，MgO 平均占 0.90%。浮煤回收率平均 38.34%，属低等。干燥基高位发热量(Qgr ， d MJ/kg)21.8527.19，平均值为 24.61。（6）153#煤层：原煤水分（Mad）0.50% 2.92%，平均 0.95%；浮煤水分（Mad）0.431.28%，平均 0.73%。原煤灰分（Ad）19.16%44.30%，平均 27.87%，属低中灰分高灰分煤，局部为高灰煤。浮煤灰分（Ad）6.38%14.57%，平均 9.11%。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 12
42、 页原煤挥发分（Vdaf）12.16%19.45%，平均 16.08%。浮煤挥发分（Vdaf ）10.31%14.72%，平均 11.91%，粘结指数 GR.I 为 00.4，Ymm 为 0。煤的元素分析：以碳、氢含量为主，氧、氮含量次之。其中碳（Cdaf）平均占有89.97%，氢（ Hdaf）平均占有 4.10%。原煤硫分（Std ）0.5% 8.02%，平均 3.72%，属特低硫煤高硫煤。浮煤硫分0.9% 2.69%，平均 1.71%。原煤磷（Pd） 0.0060%0.0120%，平均 0.0080%，属低磷、特低磷煤。浮煤磷（Pd）0.0020%0.0061%， 平均 0.0041%。煤
43、灰成份分析：煤灰成份以 SiO2+AI2O3 为主，平均占 70.65%，其次为Fe2O3+CaO+SO3，平均占 25.32%，MgO 平均占 0.81%。浮煤回收率平均 33.78%，属低等。干燥基高位发热量(Qgr ， d MJ/kg)16.8928.07，平均值为 24.35。1.3.3 煤层开采技术条件（1）煤层顶、底板的工程地质特征号煤层顶底板工程地质特征：直接顶板为砂质泥岩、泥岩、局部为粉砂岩，厚 010.75m 。单轴抗压强度为17.97 56.86MPa，抗剪强度为 1.477.27Mpa。老顶为中粒砂岩、细粒砂岩，厚 1.1013.60m。单轴抗压强度为 65.3092.3
44、8Mpa ，抗剪强度为 10.3212.85Mpa。该煤层力学试验结果如表 1.4 所示。表 1.4 3 号煤层力学试验结果表岩石名称平均单向抗压强度（MPa）平 均抗拉强度（MPa）平均抗剪切强度（MPa）内摩擦角（）中粒砂岩 92.38 4.88 12.85 3848细粒砂岩 65.30 3.45 10.32粉砂岩 56.86 2.50 72.73砂质泥岩 35.75 1.81 6.48顶板泥 岩 17.97 0.58 1.47细粒砂岩 87.27 3.71 8.25中粒砂岩 85.90 5.81砂质泥岩 71.87 3.47 3.92底板细粒砂岩 72.90 3.5015 号煤层顶底板工
45、程地质特征：直接顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，厚 2.554.40m 。老顶为 K2 石灰岩，厚度为 4.699.14m。煤层上覆岩性，从直接顶到老顶为软弱坚硬。上部覆岩为软弱中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 13 页坚硬相间平行复合结构。岩层产状 310，局部受断层影响可达到 35。该煤层力学试验结果如表 1.5 所示。表 1.5 15 号煤层力学实验结果表煤层 岩石名称平均单向抗压强度（Mpa）平 均抗拉强度（Mpa）平均抗剪切强度（Mpa）内摩擦角（）粉砂岩 36.45 1.64 5.48顶板 石灰岩 87.27 3.43 19.27泥岩 28.92 1.82 4.98
46、 3341底板 细粒砂岩 59.55 3.24 7.46（2）瓦斯3#煤层平均甲烷含量为 4.70ml/g.r，其最大值为 11.33 ml/g.r，瓦斯成份以甲烷为主，重烃微量，根据自然瓦斯成份将本区 3#煤层划分为沼气带和沼气氮气带。9#煤层平均甲烷含量为 6.40 ml/g.r，其最大值为 10.34 ml/g.r，瓦斯成份以甲烷为主，重烃微量，根据自然瓦斯成份将本区 9#煤层划分为沼气带和沼气氮气带。15#煤层平均甲烷含量为 5.83 ml/g.r，其最大值为 18.37 ml/g.r，瓦斯成份以甲烷为主，重烃微量，根据自然瓦斯成份将本区 153#煤层划分为沼气带和沼气氮气带。本次施工
47、用解吸法共采有 19 个瓦斯煤样，结合以往钻孔瓦斯资料，本区煤层甲烷含量与自然瓦斯成份汇总如表 1.6 所示。表 1.6 煤层甲烷含量与自然瓦斯成份汇总表煤层 甲烷含量 (ml/g.r) CH4(%) CO2(%) N2(%) C2C8(%)3# 0.4211.334.70 9.379975.78 032.244.77 0.4788.1219.10 03.470.379#4.1410.346.473.9692.0483.622.854.413.814.3921.8812.3300.7210.24153#0.9718.375.8351.1693.1978.050.6618.473.964.833
48、0.3117.96 0（3）煤尘爆炸危险性钻孔采样对 3#、9#煤层作煤尘爆炸试验，测试结果区内 3#、9#、14#、152#、153#煤层均属有爆炸危险。（4）煤的自燃性从煤的自燃趋势试验结果看：3#煤层 T13 在 343 之间，属不易自燃易自燃煤层，大部分地区为不易自燃煤层；82#煤层 T1 3 为 38，属不易自燃煤层；9#煤层T1 3 在 354 之间，属不易自燃易自燃煤层； 14#煤层 T1 3 在 1955 之间，属不易自燃易自燃煤层；153#煤层 T13 在 2254 之间，属不易自燃易自燃煤层。 （5）地温中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 14 页在早期的勘探中未见有关于地温测量的工作。在扩区地质勘探时，在0502、0701、0301、0501 等孔进行了简易井温测量，由此得知，恒温带的深度大约在2050m，中性点在 30m 左右。恒温带的温度变化范围为 9.513.2，平均地温 11.2。地
