1、1第一章 矿（井）田地质概况1.1 矿（井）田位置及交通1.1.1 交通位置王家山煤矿位于靖远县城北约 60km，宝积山矿区西北约 10km，行政区划属白银市平川区王家山镇和东升乡管辖。面积约 8.3421km2，地理坐标为：东经 10448061045312，北纬 36513536 5314。靖远煤业有限责任公司取得王家山煤矿的采矿权，国土资源部 2001 年 12 月 26 日颁发了采矿许可证，开采深度标高为 1780850m，有效期自 2001 年 12 月至 2017 年 12月。王家山煤矿西北距国道 309 线约 2.5km。铁路由白（银）宝（积山）线的长征车站接轨，经旱平川、水泉，
2、至煤矿工业广场有专用线。矿区内的公路、简易公路纵横交错，交通甚为方便。交通位置如图 1.12图 1.1 交通位置图1.1.2 地形地貌矿区地处干旱区，地形复杂。地形陡峻，最高点位于栒条岘，标高 2021.7m，最低点位于下红湾，标高 1815.0m，相对高差 206.7m，水洞沟以西基岩裸露，属剥蚀构造地貌，王家山向斜两翼形成相向的单面山，由于沿张性构造裂隙易于向下切割侵蚀，故横向沟谷发育。随着向斜的倾没，岩层3逐渐被黄土覆盖；水洞以东主要为黄土丘陵区，相对高差较小，一般 2050m。1.1.3 气象及水文情况矿区气候属内陆半沙漠干旱气候气温：月平均-924，最低-1823 ，最高达 3538
3、，年平均 7.99.2。夏季酷热，冬季严寒，春、夏、秋季昼夜温差 1016降水量：年平均量在 187374mm 之间，平均 250mm 左右.多集中于 7、8、9 三个月，降水量占全年的 5060%，常形成暴雨。蒸发量：年平均 14391782mm，平均 1655mm，为降水量的 6.6 倍。湿度：年平均 5564%，4、5 月份最干燥，为 4160%，711 月份湿度在5875%之间。风向：除夏、秋季有东南风外，其他时间多西北风，风力 24 级，最大达 68级，全年平均风速 11.4m/s。每年 11 月至次年 3 月为冻结期，最大冻结深度 93cm。区内无常年流水，仅有两条砂河在每年 79
4、 月雨季期间山洪暴发才有短暂的暂时性流水。一条是苦水峡砂河，发源于矿区东南部的小井子沟，由南向北穿过矿区中部，经胶泥崖村、大红沟、北滩，与咸水河汇合，至中卫注入黄河；另一条是孔家沟砂河，由李家坪向西流经矿区南侧，在 33、107 号孔附近折向西南，经石碑子沟、旱平川，流入黄河。矿区以南的变质岩裂隙水沿 F1断裂带溢出，在苦水峡砂河上游形成水质良好，但水量甚小的上升泉，最小涌水量 0.175L/S，最大涌水量为 1.112L/S。由于受 F1断裂带中断层泥的阻滞，进入孔家沟砂河后形成地下潜流，潜水面深 310m，对河床中分布的4各个水井进行了不定期观测，水量不大，如李家坪水井的涌水量为 20.3
5、9m3/d。1.1.4 矿区概况1.矿区开发情况王家山矿区开采历史久远，在建井时，井田浅部的小窑已具备相当规模。为了协调与地方的关系，省委、省政府先后多次从生产矿井不同位置划给地方资源 2501.84 万t，从 1550m 水平以下资源内划给地方资源储量 1806.0 万 t。经煤业公司调查，王家山矿区原有各类地方小煤窑（乡村、个体、其它）43 个，通过多次关井压产的整顿，部分小窑已被关闭、封停，现保留 24 个小煤矿持有合法证件，但仍存在一证多井、超层越界、乱挖滥采、侵占大矿资源的现象。具体分布情况为：在王家山煤矿一号井周边实测有 8 个矿 13 个井口，二号井周边实测有 11 个矿 14
6、个井口，五号井周边有 5 个矿 7 个井口，各小煤矿的开采能力都在 3 万吨以上，有的能力达10 万 t，由于小矿开采技术条件差、回采率低，对资源破坏量非常大。另外，井田内煤层大多为急倾斜煤层，而划出的资源均在井田浅部，使划出资源的下部形成相当数量的呆滞煤量。也使王家山煤矿生产能力、矿井服务年限等受到较大影响。2.矿区经济情况本区以农业为主，农产品主要有小麦、谷物、豆类等，由于干旱多风，产量均较低。工业方面，有矿区所属各煤矿，以及矿区辅助和附属企业事业单位等，还有靖远县所属厂矿及定西陶瓷厂、煤矿等企业，国家重点建设工程靖远电厂二期工程已竣工，靖远矿区供水工程亦完工交付使用。整个靖远矿区水、电、
7、路、通讯等都已形成系统和综5合能力。3.矿井建设和生产所需主要材料的来源主要建筑材料，除钢材以外，水泥、砖瓦、砂石、白灰等均为本地生产，可就近购买。4.水源、电源及劳动力来源本矿井由靖远矿区净水厂供水。靖远矿区净水厂设在黄河北岸，取黄河水为水源，经过净化后供整个矿区。该水厂日处理水量 54000m3/d，可向王家山矿井供水9900m3/d，能够满足该矿井集中生产用水。黄河水通过、过滤、消毒等手段处理后，水质符合国家生活饮用水标准。该水总硬度约为 11.8 德国度，Ph 值约为 7.8，浊度3 度。本矿井井下水的矿化度非常高,不宜作为生活水源,但该水可以满足灌浆用水的水质要求,因而可以用来制水泥
8、浆。矿区内现有靖远电厂（140 万 kW） 。王家山矿有 35KV 变电所。运输条件良好，矿区铁路专用线和矿区公路均已通达井口工业广场。综上所述，本矿井的供水、供电、运输等外部建设条件良好。5.矿藏市场供需情况近年来，王家山煤矿利用原有小矿井的产能，大力推广综采放顶煤等采煤新技术，加之煤炭行情利好，目前已是产销两旺，利润大增（表 8-7） 。本矿井筛未煤全部供应靖远电厂，由于属于国家计划价，因此售价较低（128 元/t） ，但也比 1999 年技改项目设计所依据的不含税综合价 107.88 元/t 要高。至于块煤，由于供民用，目前井口售价为280290 元/t,但本矿井块煤率偏低（1%） 。6
9、1.2 矿（井）田地层及地质构造1.2.1 地层王家山矿区地层主要有下志留统马营沟群（S 1m）上三叠统南营儿群（T 3nn） ，中侏罗统窑街组（J 2y） ，中侏罗统新河组（J 2x） ，上侏罗统苦水峡组（J 3k） ，下白垩统河口群(K 1nk)、上第三系（N）和第四系（Q） 。下志留统为中生界基底地层，上三叠统常为煤系基底，中侏罗统窑街组为主要含煤地层。在矿区南部 F1断层带中局部有残留的泥盆系及石炭系地层，此外，在矿区南北的外侧布有上第三系红层。1.2.2 构造1.断裂构造王家山煤矿区地质构造的主要特点是：以断裂为主，褶皱为辅。但中深部区域主要为向斜构造，即王家山向斜。该向斜由中生界地
10、层构成，向西抬起收拢，向东倾伏撒开，渐被第四系覆盖，长约 10，向斜轴走向北 60 70西，局部近东西向，两翼地层产状不同，北翼地层在勘探线以西走向为北 75西，倾向南西，倾角 2540；勘探线以东渐转为北 80东，向南南东倾，倾角 4060 ，XV 勘探线以东更陡，达 60以上；南翼地层走向为北 60西，倾向北东，倾角 3566 ，局部直立、倒转，为一南陡北缓、轴面南倾的不对称向斜。勘探线以西向斜轴被 F21断层切断。井田内以走向断层为主，发育于井田西南部的北倾断层有 F21断层，F 14断层是沿次级背斜轴错断形成，西起水洞沟，至加勘探线以东消失，长 3.5，勘探线以西走向北 80西，以东呈
11、近东西向，倾向南或西南，倾角 67 85，为一高角度逆冲断层，破碎带宽 27m，断层距71060m，中间大，两端小。F 21断层位于王家山向斜轴部，西起勘探线以西，大致沿向斜轴延伸，至勘探线以东偏向向斜轴以南，一直向东伸至矿区以外。通过矿井的这一段走向呈 65西，倾向南西，倾角 80，浅部有时直立或向北东倾，使断层呈微向北凸的弧形，南西盘向上逆冲，将王家山向斜轴切割破坏。通过矿井的这一段断距约45100m，西小东大。2.褶皱构造陇西系乌鞘岭六盘山主褶带逶迤通过靖远北部。靖远煤田便形成于褶带中古变质岩体的低洼地带。受陇西系所左右，区域主要构造形迹多呈北 5060 西方向。有如下主要构造：松山响泉
12、山黄家洼山隆褶带：走向长约 80km，主体由下古生界及震旦亚界变质岩组成，总体走向北 50西。宝积山复向斜：位于松山响泉山黄家洼山隆褶带的南侧，为一南翼受到破坏的不完整复向斜，主轴呈北 50西方向，走向长约 37km。王家山复向斜：位于松山响泉山黄家洼山隆褶带北侧，为一南陡北缓的不对称复向斜，主轴走向北 6070 西。青石山半环状构造：位于宝积山矿区与红会矿区之间，由青石山西侧弧形断层及其所包围的下奥陶统变质岩花岗岩组成。北滩新生代拗陷：位于王家山复向斜以北，在王家山矿区以 F15断层为界与隆褶带分开。靖远新生代拗陷：位于宝积山复向斜以南，为靖远静宁拗陷带的一部分。3.岩浆岩侵入岩浆岩主要分布
13、在矿区以南的寿石山、红会将军坟滩及崛吴山北坡，主要岩性为花8岗岩和花岗闪长岩，对矿区煤系没有影响。1.3 矿体赋存特征及开采技术条件1.3.1 煤层及煤质1.煤层本区的主要含煤地层为中侏罗统窑街组（J 2y） ，厚 116m, 含煤五层,平均总厚30.67m，含煤系数 26%；其次为中侏罗统新河组（J 2x）第一段，平均总厚 64m，含煤两层，平均总厚 2.99m，含煤系数 4.7%。各煤层由上到下编号为：1 层煤，2 上层煤，2 层煤，2 下层煤，3 层煤和 4 层煤，其中，2 层煤和 4 层煤为主要可采煤层，厚度大，较稳定，且分布面积广；3 层煤为局部可采层，分布面积较大，厚度较薄，变化亦
14、较大；其余煤层更不稳定，多呈透镜状。此外，4 层煤向南由于相变，发生分叉，变薄，以至尖灭，在深部形成 4 下层煤；另在深部钻孔中 4 下层煤以下尚有 12 层透镜状煤层，偶达可采厚度以上。煤系含煤性的变化规律比较明显：南翼不如北翼，西端不及东端。北翼西部又较东部含煤性差，勘探线以西含煤系数平均为 17.9%，低于北翼平均数，以东平均为 28.1%，高于北翼平均数。全区平均为 19.7%。（一）1 层煤位于中侏罗统新河组第一段，即第旋回的顶部，煤层薄而变化大，多不可采，呈透镜状。全区共有 31 个孔见到此层煤。达可采厚度以上的有 12 个孔，纯煤真厚最大1.60m，主要分布在-勘探线间，多为单一
15、结构或含一层夹矸，最多含三层夹矸，夹矸最多小于 1m，1 层煤常相变为灰黑色炭质泥岩、泥岩或砂质泥岩，与 2 层煤的间距西9小东大， 勘探线以东皆在 55m 以上，最大的为 308 号孔，达 113.84m， 勘探线以西多在 55m 以下，一般 3045m，最小的为 48 号孔，不足 30m。(二)2 上层煤位于中侏罗统新河组第一段的下部，分布比较集中，主要发育于南翼勘探线以西和北翼东部的 和加 勘探线间及西端勘探线以西，在北翼的 281、59、46、264和 255 号孔尚有零星分布。全区见 2 上层煤的有 32 个孔，煤厚 0.11m（109 号孔）6.32m（294 号孔） ，纯煤厚度达
16、可采厚度以上的有 18 个孔，其中最厚 4.27m。2 上层煤与 2 层煤的间距在南翼和北翼西端为 6.93m（透 3 号孔）28.19m（77 号孔） ，平均15.73m，北翼东部为 5.00m（浅 6 号孔）13.73m（129 号孔） ，平均 9.64m。多为单一结构，少数含一至二层夹矸，夹矸最厚为 1.12m（浅 6 号孔） ，最薄的仅 0.99m（40 号孔），岩性为泥岩、砂质泥岩或粉砂岩。(三) 2 层煤赋存于中侏罗统窑街组顶部，为本井田最主要的可采煤层，分布面广，厚度巨大，煤层比较稳定。煤厚变化规律性比较明显，南薄北厚，西薄东厚。这一部分煤层结构的变化情况是：勘探线以东多含二至四
17、层夹矸，少数含一层，个别有五层夹矸，共同的特点是，夹矸多在煤层上部，下部常为单一的巨厚煤分层，勘探线以西多为单一结构或含一至二层夹矸，少数含三至五层夹矸，个别的结构较为复杂，如 21 号孔有七层夹矸，37 号孔有八层夹矸，夹矸最厚为 8.15m（273 号孔） ，大多 0.202.00m，少数25m。夹矸岩性多为粉砂岩、泥岩或炭质泥，偶为细砂岩。另外，古河流冲刷是造成四号井中部以西厚度变化的主要原因。从底板等高线图及剖面图上清楚地反映出，2 层煤不仅沿走向有波状起伏变化，同样，沿倾向亦有明显的起伏变化，致使底板等高线蜿蜓变曲，疏密不匀，这显然是岩、10煤层在构造变动过程中受挤压而产生的形态变化
18、。(四) 2 下层煤位于中侏罗统窑街组上部，呈透镜体状，很不隐定，全区仅有11个钻孔见到此层煤，多零星分散且不可采，只北翼勘探线的4个钻孔尚较集中。纯煤厚度达可采厚度以上的有5个孔：98、11、70、36和260号孔。其中，98号孔最厚达5.8lm，但很快即变薄、尖灭。除个别孔含一两层外m外，其余皆为单一结构。夹矸岩性为泥岩及粉砂岩。与2层煤间距一般818.50m，西部透7号孔最小为3.57m。(五) 3层煤位于中侏罗统窑街组中部，煤层厚度变化较大，不太稳定，为局部可采煤层，发育于XI勘探线以西，共有60个钻孔见此层煤，最厚的是307号孔，达2127m，最薄为170号孔，仅011m。总的变化趋
19、势为南薄北厚，西薄东厚。南翼虽然局部煤层较厚，但迅速变薄，尖灭，被无煤区分割成几块，无煤区和不可采区面积占一半以上，北翼煤层分布较普遍，各见煤点大多达可采厚度以上。西薄东厚的变化更为明显：南翼36号孔以东的几个见煤孔煤厚都大于3m，纯煤厚都达可采厚度以上，以西的12个见煤孔，仅有4个孔煤厚大于2m；北翼勘探线深部为厚煤带，包括47、112、98、11、68、307、306共8个钻孔，占据面积宽约0.51公里，长约2公里，平均煤厚11.92m，这一厚煤带以西约700m处的1l4号孔则是个无煤区，勘探线以西钻孔的煤厚都小于3m。此外，北翼浅部近露头部分可能由于风化等原因，存在一条薄煤带，煤厚多在1m以下。全区平均煤厚3.33m。(六) 4层煤赋存于中侏罗统窑街组的下部，为矿区主要可采煤层之一，北翼普遍发育，南翼主要分布于勘探线深部。全区见4层煤的钻孔共有123个，煤厚在30m以上的有12层次，1030m的7l层次，煤厚变化情况仍是西薄东厚，南薄北厚，与2层煤相同，且规律性更明显。加勘探线以东的浅部和中深部煤厚绝大多数大于10m，向西向南均变薄，加勘探线以西煤厚大多小于10m。总之，愈近煤盆地边缘，厚度变化愈大，短距离内即由可采变为不可采以至尖灭。全区平均煤厚14.79m。
