阳泉南庄煤矿初步设计说明书151417章.docx

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阳泉南庄煤矿初步设计说明书151417章

第一章　井田概况及地质特征

第一节　井田概况

一、交通位置

南庄煤矿地处沁水煤田阳泉矿区南东部边缘，位于山西省阳泉市南2.5km处。

阳（泉市）平（定县）二级公路从南庄煤矿工业场地北东方向1.5km处通过，与阳泉市南外环路相接，南庄煤矿居住区东距阳泉市南外环路仅300米，由南外环路可与307国道相连。

太（原）旧（关）高速公路在南庄煤矿东西两侧8～10km分别有平定和坡头两个出入口，经太旧高速公路可通往河北、山东等地。

石（家庄）太（原）铁路从南庄煤矿北边3km处（阳泉车站）通过，南煤集团铁路专用线与石太铁路的白羊墅车站接轨，线路全长7.5km。

综上所述，南庄煤矿外部交通条件极为便利，详见交通位置图1－1－1。

二、自然地理

南庄井田位于太行山中部西侧，地处山西高原东部之山岳、丘陵地带，区内山势急缓不一，河谷纵横，地表基岩广泛出露，形成侵蚀型低山丘陵地貌。

地面标高在+690～+1128m之间，相对高差438m。

井田内无大河通过，仅有山沟小川，平时无水。

三、气象及地震情况

本区属大陆性气候，气候干燥：

最高气温为40.2℃，最低气温为-25℃，年平均气温为10.7℃；年最大降水量为886.4mm，最小降水量240.4mm，平均降水量为566.0mm，最大积雪厚度20.5cm；冰冻期为11月至次年3月，冻土层深度为0.5～0.7m。

春冬多西北风，夏季多东南风，秋季多西风，最大风速24米/秒。

图1-1-1交通位置图

根据1993年《山西省城市（县城）地震基本烈度表》，本区地震设防烈度为Ⅶ度。

四、矿区煤炭生产情况

阳泉市位于山西省东部，工业以煤炭开采、耐火工业为主，还有火力发电、电解铝工业等。

农业以种植类为主，主要农业物为玉米、谷子等。

阳泉市的煤炭开采历史悠久，是全国最大的无烟煤基地。

其中：

阳煤集团是阳泉最大的无烟煤生产企业，2002年原煤产量达18mt；南庄煤炭集团公司、司法部监狱管理局荫营煤矿和固庄煤矿，生产能力均在1.0～2.0mt/a。

南庄煤炭集团公司下属南庄煤矿和大阳泉煤矿，核定生产能力：

南庄煤矿0.9Mt/a，大阳泉煤矿0.75Mt/a；2002年原煤产量达1.85mt，其中：

南庄煤矿1.2mt，大阳泉煤矿0.65mt。

集团公司建有机械修配厂等附属企业，同时依托阳煤集团技术力量及装备，可以满足集团公司的发展需求。

第二节地质特征

一、地层及构造

（一）地层年代及地层特征

南庄井田位于沁水煤田阳泉矿区东南部边缘，地表基岩大面积出露，结合钻孔揭露情况，井田内沉积地层主要有奥陶系中统（Q2）、石炭系（C）、二迭系（P）和第四系（Q），由下而上分述如下：

1．奥陶系中统（Q2）

（1）下马家沟组：

本组厚210～375m，主要为黄灰色薄层状泥晶白云岩、泥灰岩、泥岩、白云岩、和石膏夹层及花斑状石灰岩组成。

（2）上马家沟组：

本组厚120～250m，主要由黄色薄层泥晶白云岩、灰质白云岩、中厚层泥晶灰岩、花斑状灰岩、生物屑灰岩组成，局部夹石膏层。

（3）峰峰组：

本组厚110～300m。

主要由白云岩、白云质石灰岩、泥灰岩、生物碎屑灰岩、花斑状灰岩组成。

2．石炭系（C）

（1）中统本溪组（C2B）：

平行不整合于奥陶系之上。

本组地层由泥岩石、砂质泥岩石、石灰岩、细砂岩、铝土泥岩等组成。

底部与奥陶系石灰岩相接触处，有一层鸡窝状之褐铁矿及赤铁矿，即“山西式铁矿”，本组厚平均48.5m，井田内没有出露，仅少数钻孔穿过本组地层。

（2）上统太原组（C3T）：

在井田东部有零星出露，与下伏本溪组为连续沉积，为一套海陆交互含煤地层。

全组厚116.8～139.0m，平均厚121.25m。

岩性由泥岩、砂质泥岩、砂岩、石灰岩及煤层组成。

3．二迭系（P）

（1）下统山西组（P1S）：

连续沉积于下伏太原组之上，井田东部有出露，为一套碎屑含煤建造。

岩性由砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成。

全组厚42.0～72.0m，平均厚56.68m。

（2）下统下石盒子组（P1X）：

为一套碎屑岩沉积，与下伏山西组呈整合接触，大片出露于井田梁坡之处，依据岩性和颜色分为三段。

①绿色地层：

主要由砂质泥岩、砂岩组成，底部砂岩是Ks标志层。

本段厚50～60m，平均厚度56.0m。

②黄色地层：

主要由灰色、深灰色、紫灰色砂质泥岩及黄绿色砂岩组成。

底部砂岩是K9标志层，本段厚45～68m，平均厚60m。

③砂岩段：

主要由黄绿色、灰白色中砂岩夹灰绿色、紫色砂质泥岩及铝土泥岩组成。

本段厚40～52m，平均厚42m。

（3）上统上石盒子组：

本组分为三个层段，下段由紫灰、灰绿色砂质泥岩石夹中、粗砂岩组成；中段底部为中～粗砂岩层位且厚度较稳定，称中间砂岩，是K11标志层；上段底部为厚层灰白色砂岩，称狮脑峰砂岩，是标志层。

本组地层在井田内大面积出露且大面积地层遭受剥蚀，残留厚度平均220m。

4．第四系（Q）

零星分布于不同地质时代的地层之上，分为中、下更新统，上更新统及全新统。

中、下更新统主要由红黄色砂质粘土，含灰白色钙质结核，垂直节理发育。

全新统分布于河沟中，为现代冲积层。

第四系厚0～31.19m不等。

（二）含煤地层

井田内主要含煤地层为下二迭统山西组和上石炭统太原组，分述如下：

1．山西组（P1S）：

为本井田主要的含煤地层之一，岩性以灰～深灰色泥岩、砂质泥岩间夹灰色、灰白色砂岩为主。

含煤3～6层，分别为1、2、3、4、5、6、号。

其中3、6号煤层为较稳定的局部可采煤层，其余均为不可采或零星可采煤层。

本组厚42.0～72.0m，平均厚56.68m。

本组煤层的特点是：

顶底板岩性变化较大，厚度两极值相差很大，如3号煤厚度为0～2.40m，6号煤厚度为0.31～1.80m。

原因是由于在二迭纪初，海水退出，及当时地壳升降幅度变化大，不但使煤层厚度两极值变化较大，而且各地层之稳定程度亦较差。

2．太原组（C3t）：

是本井田主要的含煤地层，为一套海陆交互相含煤地层。

岩性以深灰～黑色泥岩、砂质泥岩间夹灰白～深灰色砂岩和深灰色石灰岩为主，含煤6～8层，分别为8、9、10、11、12、13、14、15号煤，其中12号煤较稳定，大部可采，15号煤稳定全区可采，其余为零星可采和不可采煤层，本组厚116.8～139.0m，平均厚121.25m。

本组与太原西山标准剖面对比，可分为三个岩层组合段。

（1）下段：

是底界砂岩（K1）至15号煤层（丈八煤）之底，厚度14.34m左右，底部K1砂岩整合于本溪组之上，为灰白色细～中粒砂岩，厚度6.19m左右。

（2）中段：

15号煤层至猴石灰岩（K4），厚度为61.6m左右。

由三层海相石灰岩石，碎屑岩及煤层组成。

自下而上灰岩为：

四节石灰岩（K2），厚3.40～6.13m，平均厚4.89m；钱石灰岩（K3），厚1.40～5.36m，平均2.95m；猴石灰岩（K4），厚0.36～2.36m，平均1.53m。

煤层自下而上为15号煤（丈八煤）、14号煤（四节石下煤）、13号煤（钱石下煤）、12号煤（四尺煤）、11号煤（猴石下煤）煤层。

其中15、12号煤层为全区可采煤层。

（3）上段：

由K4石灰岩顶面至8号煤层老顶第三砂岩（K7），平均厚度45.31m。

岩性由灰白～深色砂岩、黑色泥岩、深灰色砂质泥岩及煤层组成。

煤层由下向上为10、9、8号煤，均为不可采或零星可采煤层。

9号和8号煤层下，分别发育有一层细～中砂岩，即K5、K6标志层。

本组旋回结构明显，灰岩标志层发育稳定，地层、煤层极易对比。

本组中段各煤层厚度的极值差很小。

煤层厚度较大的15、12号煤，其顶板一般皆是黑色泥岩。

说明当时离海较远，而厚度较薄的13、14号煤，其直接顶板均为石灰岩，说明当时离海很近，当时地壳稍有下降，即为海水所淹没，煤层受到洗刷。

本组上段各煤层厚度极值相差很大，煤层结构复杂，且规律性较差。

这是由于石炭纪末，海水退出及当时地壳升降幅度变化大所致。

（三）构造

井田位于沁水坳陷东部边缘的北段。

区域地层基本呈单斜构造，走向大致为北北东，向南西西倾斜。

在此单斜上伴以小园丘形或马鞍形的小褶曲，形成幅度不太大的波状起伏，地层倾角不大，一般在10°左右，构造线（断层及褶曲轴）以北东向为主，少数为北西向。

断层不多，一般落差在20m以内，陷落柱较发育。

由于本井田位于沁水煤田阳泉矿区的东南边缘，通过地表露头和钻孔及矿井巷道揭露，井田内主要地质构造如下：

1．褶曲

（1）S1背斜：

位于井田南部边界附近，轴向为SW～SE，在井田内延伸约1000m。

两翼倾角较小，在5°左右。

（2）S2向斜：

位于井田南部，S1背斜北部，轴向NWW～NW延伸1000m左右，两翼倾角在5°左右。

（3）S3背斜：

位于井田中部，轴向近于SN，贯穿井田中部，西翼倾角较大，为6°～10°，东翼倾角为4°～9°。

（4）S4向斜：

位于井田之东北部，轴向为NNW～SSW，贯穿全井井田。

两翼倾角为3°～9°。

除上述褶曲外，井田内还有一些小的波状起伏。

2．断层

据地表调查和矿井巷道中掘进揭露，南庄井田内九采区有一较大断层，断距32.9～67.7m对开采有较大影响，其余断层断距均小于10m，对煤层开采无大的影响。

南庄井田和大阳泉井田揭露断层详见表1－2－1和表1－2－2。

3．陷落柱

又称柱状陷落，煤矿称无炭柱。

据地面调查及井巷揭露，南庄井田内已发现陷落柱50多个。

其直径为10～20m，主要分布于井田中部。

据地面调查及井巷揭露，大阳泉井田只发现一个陷落柱，其直径为60m。

但井田南部贵石沟井田陷落柱较发育，在南庄井田南部（原大杨庄井田）可能存在陷落柱，对煤层的开采将有一定的影响。

表1－2－1南庄煤矿揭露断层一览表

断层

编号

断层产状

落差（m）

延伸长度（m）

断裂

煤层

性质

走向

倾向

倾角

N63°E

64°

4～6

470

3、6、12、15

正断层

N50°E

45°

3.5

140

正断层

N38°E

55°

3.2

110

正断层

N37°E

70°

1.5

正断层

N53°E

55°

2.2

正断层

N83°E

46°

0.5～0.9

290

正断层

N72°E

50°

0.8

170

正断层

N38°E

58°

2.2

280

正断层

N25°E

55°

310

逆断层

F10

N25°E

45°

1.6

130

正断层

F11

N34°E

50°

500

6、12、15

逆断层

F12

N48°E

65°

1.5～3

660

6、12、15

正断层

F13

N20°E

45°

350

6、12、15

逆断层

F14

N12°E

70°

750

6、12

正断层

F15

N52°E

70°

3.6

270

正断层

F16

N60°E

43°

1.7

310

正断层

F17

N69°E

58°

2.5

300

正断层

F18

50°

2.6

420

正断层

F19

32.9—67.7

逆断层

断层

编号

断层产状

落差

（m）

延伸

长度（m）

断裂

煤层

性质

走向

倾向

倾角

N55°E

75°

8.9

700

3、6、12、15

正断层

N33°E

40°

360

3、6、12、15

正断层

N33°E

42°

3.5

570

逆断层

N25°E

40°

1.7

380

正断层

N45°E

55°

5.9

600

12、15

正断层

N65°E

45°

2.3

190

12、15

正断层

N23°E

60°

3.2

550

正断层

N43°E

60°

1.7

300

12、15

正断层

N40°E

55°

1.2

200

正断层

F10

N10°E

45°

1.2

220

正断层

F11

N46°E

50°

1.3

正断层

F12

N70°E

65°

1.0

380

正断层

F13

N50°E

45°

1.0

100

正断层

F14

N60°E

60°

1.0

380

正断层

F15

N45°E

70°

0.7

250

正断层

F16

N58°E

50°

1.45

300

正断层

F17

N50°E

60°

1.2

110

正断层

F18

N73°E

60°

1.8

300

正断层

F19

N5°E

60°

3.5

400

3、6

正断层

F20

N30°E

65°

3.5

300

3、6

正断层

F21

N5°E

60°

3.5

400

正断层

F22

N50°E

65°

2.7

350

3、6

正断层

表1－2－2大阳泉煤矿揭露断层一览表

二、煤层及煤质

（一）煤层

1．含煤性：

本井田主要含煤地层为石灰系上统太原组和二迭系下统山西组，含煤情况如下：

山西组：

地层平均总厚度56.68m，含煤3～6层，分别为1、2、3、4、5、6号煤，含煤平均总厚度3.25m，含煤系数为5.7%。

其中3、6号煤层为较稳定的局部可采煤层。

太原组：

地层平均总厚121.25m，含煤6～8层，分别为8、9、10、11、12、13、14、15号煤，含煤平均总厚8.40m，含煤系数为6.9%。

其中15号煤稳定全区可采，12号煤较稳定大部可采。

2．可采煤层：

井田内可采煤层和局部可采煤层为山西组3号、6号和太原组12号、15号煤层。

（1）3号煤层：

赋存于山西组中部，煤层厚度0～2.4m，平均1.2m。

在井田北东部有出露，据钻孔和井下开采资料，该煤层冲刷现象较严重，井田南部基本不可采，井田中部该煤层较稳定可采。

3号煤属较稳定的局部可采煤层，煤层结构简单，仅个别钻孔含一层夹矸。

煤层顶板为砂质泥岩、中砂岩，底板为砂质泥岩、泥岩、细砂岩，在井田北东部有小窑破坏区。

冲刷带对煤层开采影响较大。

南庄井田对本煤层的开采已经完毕，大阳泉井田的开采也接近尾声。

（2）6号煤层：

位于山西组底部，上距3号煤20.1m左右，为井田主要可采煤层之一，煤层厚度0～1.8m，平均1.17m。

在井田北东部有出露，据钻孔及井下开采资料，煤层在井田东北部有冲刷现象，井田北西部、南部基本不可采，在井田中东部较稳定。

煤层结构简单,其顶板为砂质泥岩、泥岩、中砂岩，底板为砂质泥岩、细砂岩、泥岩。

冲刷带对煤层开采影响较大。

南庄井田对本煤层的开采已经完毕，大阳泉井田的开采也接近尾声。

（3）12号煤层：

位于太原组中部，上距6号煤层58.99m，距K4石灰岩8.7m左右，下距K3石灰岩5.87m左右。

煤层厚度0.18～1.70m，平均1.22m，煤层层位稳定，结构较简单。

含0～1层夹矸，夹矸厚0.08～0.65米，井田内仅南部128号钻孔附近不可采，其余为较稳定的大部可采煤层。

煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，底板为砂质泥岩、泥岩、中、细砂岩。

南煤集团公司南庄煤矿和大阳泉煤矿目前均开采该煤层。

（4）15号煤层：

位于太原组下部，上距12号煤44.26m左右、距K2石灰岩12.14m左右，下距K1砂岩8.15m左右。

为本井田主要可采煤层，煤层厚度5.24～6.63m，平均5.89m。

层位稳定，全区可采，结构复杂，含1～2层夹石，夹石厚0.02～0.47m。

煤层顶板为泥岩，底板为砂质泥岩、泥岩。

集团公司南庄煤矿和大阳泉煤目前均开采该煤层。

为集团公司主采煤层。

矿井主要可采煤层特征见表1－2－3。

（二）煤质

根据《山西省阳泉市南庄井田地质报告》资料，井田内煤层均为无烟煤，各可采煤层的煤质指标分述如下：

1.3号煤层

水分（Mad）原煤：

0.76～2.77%，平均1.77%

精煤：

0.76～2.73%，平均1.72%

灰分（Ad）原煤：

15.11～30.57%，平均21.08%

精煤：

5.51～9.92%，平均6.79%

挥发分（Vdaf）原煤：

8.33～14.00%，平均10.04%

精煤：

5.75～10.42%，平均5.27%

全硫（St.d）原煤：

0.38～0.50%，平均0.45%

表1－2－3煤层特征表

煤层

编号

煤层厚度m

最小～最大

平均

层间距离m

最小～最大

平均

煤层

结构

稳定性

可采性

视密度

t/m3

顶底板岩性

顶板

底板

3号

0～2.4

1.2

简单

1层夹矸

较稳定

局部可采

1.44

砂质泥岩、中砂岩

砂质泥岩、泥岩

6号

0～1.8

1.17

20.1

简单

1层夹矸

不稳定

局部可采

1.44

砂质泥岩、中砂岩

砂质泥岩、泥岩

12号

0.18～1.70

1.22

58.99

简单

1层夹矸

较稳定

局部可采

1.44

泥岩、砂

泥岩

砂质泥岩、细砂岩

15号

5.24～6.63

5.89

44.26

复杂

1～2层夹矸

稳定

全区可采

1.44

泥岩

砂质泥岩

发热量（Q）原煤：

34.90～35.66MJ/kg，平均35.31MJ/kg

3号煤层为中～富灰、特低硫、高发热量之无烟煤。

2．6号煤层

水分（Mad）原煤：

1.03～3.80%，平均1.99%

洗煤：

0.81～3.01%，平均1.99%

灰分（Ad）原煤：

5.18～40.50%，平均13.00%

洗煤：

4.56～12.67%，平均6.88%

挥发分（Vdaf）原煤：

8.33～18.75%，平均10.51%

精煤：

6.38～10.39%，平均7.69%

全硫（St.d）原煤：

0.52～0.97%，平均0.62%

发热量（Q）原煤：

31.36～35.63MJ/kg，平均34.56MJ/kg

6号煤层为特低～富灰、特低硫、高发热量之无烟煤。

3．12号煤层

水分（Mad）原煤：

0.82～3.28%，平均2.32%

精煤：

1.13～3.04%，平均2.40%

灰分（Ad）原煤：

7.12～27.99%，平均13.90%

精煤：

5.02～10.04%，平均7.44%

挥发分（Vdaf）原煤：

7.39～11.41%，平均8.77%

精煤：

6.40～9.24%，平均7.61%

全硫（St.d）原煤：

1.96～2.13%，平均2.03%

精煤：

0.82～1.58%，平均0.93%

发热量（Q）原煤：

34.41～35.8MJ/kg，平均35.36MJ/kg

12号煤层为特低～富灰、中硫～中低硫、高发热量之烟煤。

4．15号煤层

水分（mad）：

原煤1.25～3.51%平均2.11%

精煤1.13～3.66%平均2.20%

灰分（Ad）：

原煤8.58～20.69%平均12.71%

精煤2.71～7.29%平均5.58%

挥发分（Vdaf）原煤6.78～9.31%平均7.77%

精煤6.18～7.45%平均6.85%

全硫（st.d）原煤0.88～1.34%平均1.11%

精煤0.38～0.93%平均0.69%

发热量（Q）原煤35.32～35.69MJ/kg，平均35.32MJ/kg

15号煤为特低～中灰，特低～低硫，高发热量之无烟煤。

三、水文地质

（一）井田含水层和隔水层

1．奥陶系中统石灰岩含水层：

为煤系之基盘，厚层状石灰岩为主。

据精查勘探资料，地下水位埋藏甚深，其水位标高在421～448m左右，溶洞非常发育，渗透系数为0.9～2.4m/d，单位涌水量0.5～2.5l/s·m。

其水质多为碳酸盐类钙镁水。

2．石炭系中统太原组砂岩、灰岩含水层：

顶部为砂岩，厚度变化较大，胶结性良好，富水性较差；中下部三层石灰岩层层位稳定，裂隙较发育，其中K2石灰岩厚度较大，平均4.89m，为井田内主要含水层之一，但据精查勘探K2、K3灰岩抽水资料，单位涌水量0.0005～0.054l/s·m，渗透系数为0.021～0.18m/d，水位标高627.727m，含水性较弱。

3．山西组砂岩含水层：

本组砂岩层2～3层，砂岩厚度变化大，一般胶结性致密，含水性较弱，其单位涌水量为0.0003～0.0045l/s·m，渗透系数为0.001～0.5m/d，水位标高为723.86m。

水质为重碳酸盐--钠钾水。

井田内本组属弱含水层。

4．石盒子组砂岩含水层：

主要含水层为裂隙性的砂岩层。

较稳定者为K8、K9、K11、砂岩，井田内出露广泛，砂岩裂隙不发育，胶结致密，含水性较差，属弱含水层。

单位涌水量0.00018～0.02l/s·m。

5．基岩风化带裂隙含水层：

接近地表的基岩风化带，节理裂隙比较发育，容易接收大气降水的补给，多在低洼处形成季节性泉水。

6．第四系河床冲积含水层：

主要分布于河床中，由砂砾，砂土层组成，含水较丰富，水质良好，含水量3.30～4.50l/s·m，渗透系数20～60m/d，富水性较强。

井田内的隔水层主要为本溪组、太原组、山西组中，除上述含水层外的砂质泥岩、泥岩，一般发育良好，结构致密，未受构造破坏，裂隙不发育时，为良好的隔水层，下石盒子组中下部砂质泥岩及泥岩层为隔水层，但此层在井田内出露较多，受风化后裂隙发育，影响了其隔水性能。

下石盒子组顶部的铝质泥岩层稳定，是良好的隔水层，但局部受风化而一定程度上破坏其隔水性能。

（二）构造对水文地质影响情况

井田内断层少且断距小，对各含水层间的相互联系影响微小。

据煤矿生产实际资料，井巷揭露到陷落柱或断层时，一般无水。

仅个别有少量渗水现象，可以认为本井田的陷落柱一般含水不多或不含水。

另外：

向斜轴部也有利于地下水的汇集。

（三）矿井充水因素分析

矿井充水主要有以下几个方面：

1.煤系含水层：

影响煤层开采的直接充水含水层主要有K2、K3、K4石灰岩，K7砂岩及3号煤顶部砂岩。

这些含水层均为局部含水，多在向斜轴部、低凹部位、裂隙发育的破碎带等处含水。

2.废弃古窑，小窑积水。

在井田北部，北东部，分布有大小古窑十多处。

这些古窑原来都存有大量的积水，经过几十年开采，这些古窑已大多揭露，已基本不存在突水危险，但这些古窑分布在煤层露头线附近，埋藏较浅，极易接收地表水、大气降水的补给，对煤矿开采可能造成一定影响。

目前南庄煤矿井下涌水约一半以上来自古窑水。

另外，本井田北西侧、东侧、南东侧均有小煤矿开采，有的已大面积采空，采空区积水对本矿开采也有一定影响。

3.奥陶系石灰岩含水层

据精查勘探资料：

奥灰水

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