赵庄二号井建井地质报告.docx
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赵庄二号井建井地质报告
第一章概论
山西省晋城无烟煤矿业集团有限责任公司赵庄煤矿于2005年5月17日取得了采矿权，赵庄煤矿总面积144.1336Km2，生产规模为600万吨/年。
因其矿区东部为相对独立区域，为合理开采煤炭资源，晋城无烟煤集团公司申请将赵庄井田东部区域划出，新开办独立的二号井生产系统，开采范围面积13.426平方公里，工业储量7675万吨。
根据省政府办公厅晋政办发[2002]49号文件规定，经省煤炭工业局研究报省政府批准，同意晋城无烟煤集团公司开办赵庄二号井，批准开采3号煤层，井田面积13.426km2，设计生产规模90万t/a。
鉴于上述情况，晋城煤业集团委托北京圆之翰煤炭工程设计有限公司编制了《赵庄煤矿二号井可行性研究报告》及《赵庄煤矿二号井工程初步设计》。
山西省煤炭工业局组织专家在太原分别对报告和设计进行了审查，同意初设意见。
初设批复后，赵庄煤矿二号井开始破土动工，现已接近竣工。
本矿在建井期间拟提升能力为167万t/a，预计于2009年11月10日首采面安装结束，具备试生产条件。
赵庄二号井为了下一步工作的需要，特委托山西煤炭地质114勘查院，在原勘探报告的基础上，结合三维地震、建井期间揭露的地质情况，编制《山西省晋城矿区赵庄二号井建井地质报告》。
根据矿方确定：
首采区范围为太焦铁路以东的区域。
第一节位置和交通
赵庄二号井位于山西省长治市西南侧，行政区划隶属长子县慈林镇，西起西张沟，东至南张村，南起瓦窑沟，北至秦家庄。
其地理坐标为：
东经112°54′15″-112°58′00″，北纬35°59′39″-36°01′00″，由以下13个坐标点圈定。
1.X=3985688.854Y=536441.862
2.X=3985700.151Y=539071.702
3.X=3986162.492Y=539069.647
4.X=3986164.172Y=539445.320
5.X=3985701.829Y=539447.394
6.X=3985712.235Y=541701.546
7.X=3986174.578Y=541699.352
8.X=3986176.369Y=542075.025
9.X=3987563.397Y=542068.382
10.X=3987532.00Y=534894.00
11.X=3985566.00Y=534894.00
12.X=3985545.00Y=535334.00
13.X=3985039.00Y=536445.00
矿井南北约2.00km，东西约7.00km，面积13.426km2，设计生产规模90万t/a。
太焦铁路从矿井的中部通过，东距长晋二级公路和长（治）-晋（城）高速公路4km，本矿井有长治-高平柏油公路，各乡村间均有简易公路相通，交通颇为便利（详见交通位置图1-1）。
第二节以往地质勘查工作
赵庄二号井地处山西省沁水煤田中部，本矿井具有较长的地质勘查工作历史，但系统工作从1958年开始，现将工作叙述如下:
1.1958年-1959年间，山西煤田地质勘探114队在进行长治南北普查时，在本矿区内施工普查钻孔1个，钻探进尺526.34m，1959年12月提交了《沁水煤田长治南北普查区地质报告》，山西省煤管局地质勘探局复审技术委员会于1962年8月28日以第002号决议书审批通过该报告。
2.1980年-1986年间，山西煤田地质勘探114队在长治南详查区施工时，在本矿区内施工详查钻孔2个，钻探进尺1298.13m。
1987年10月提交了《长治勘探区详查地质报告》，1988年2月10日山西省煤炭工业管理局以第8801号文批准了该报告。
3.1986年-1991年间，山西煤田地质勘探114队在高平矿区赵庄详查区施工时，在本矿区内施工详查钻孔3个，钻探进尺1914.06m。
1991年底提交了《赵庄详查地质报告》，1992年山西省煤炭工业管理局以晋煤决字（1992）第3号文批准了该报告。
4.1985年-1986年间，山西省地质矿产局212队在布村-张店普查勘探时，在本矿区内施工钻孔2个，钻探进尺1214.92m，1986年山西省地质矿产局212队提交了《山西省长治市布村-张店普查地质报告》，但未见其审查批准书。
5.2004年-2005年间，山西煤田地质勘探114队在赵庄二号井施工时，在本矿区内施工精查钻孔20个，钻探进尺9967.53m。
其中水文孔3个。
2005年7月提交了《赵庄二号井3号煤层勘探地质报告》，2005年11月由山西省煤炭工业局以晋煤规发[2005]第925号文批准了该报告。
批准的3号煤层煤炭资源储量为76260Kt。
工程质量
本报告利用钻孔共计28个，分别按煤炭部78及86两个标准进行评级，可靠钻孔28个（其中以78标准进行评级的8个孔：
甲级孔1个、乙级孔6个、丙级孔1个；煤层评级3号煤层优质层3个，合格层2个，不合格层3个。
以86标准进行评级的20个孔：
特级孔7个、甲级孔13个，煤层评级3号煤层优质层12个，合格层7个，不可采1个）。
测井质量评级甲级孔26个，乙级孔1个，一个参考。
煤层评级3号煤层优质层25个，合格层1个，参考层1个，1层不可采。
矿区范围内的28个钻孔，奥陶系终孔的6个，本溪组终孔的1个，15号煤下终孔的2个，9号煤下终孔的1个，K5石灰岩终孔的1个，3号煤下终孔的17个。
所利用的全部钻孔均按要求自孔底向上封至3号煤层顶上15-40m，风化带自基岩下80m向上封闭20-40m，孔口封5米并埋石桩，各封闭段均采取样品检验合格。
60年以前所施工的钻孔，因资料残缺，封孔质量无法评价。
第三节老窑和火区的分布
本矿井内无生产煤矿和老窑，在矿界南有慈林山煤矿，西部为赵庄煤矿，北部为正在兴建的下霍井田。
详见图（1-2）
慈林山煤矿：
位于长子县东田良镇管辖，属长治市煤管局下属国营企业。
1957年投入生产，采用一对斜井开拓，开采山西组3号煤层，设计能力30万t/a，采用走向长壁式单体液压支护，金属网假顶全垮落发采煤，矿井面积18Km2,开采水平+913m，当前年产量为10-20万吨，资源已近枯竭，日排水量2040－3504m3，相对瓦斯涌出量为4.97m3/t，属低沼气矿井。
未发生过煤尘爆炸和煤的自燃现象。
赵庄煤矿：
隶属于山西晋城无烟煤（集团）有限责任公司，国有独资企业，面积为144.1336km2，生产能力为600万t/a，排水量为5000m3/d，为高瓦斯矿井。
本矿区北部下霍井田为三元煤业股份有限公司规划矿井，勘探工作已完毕，正在建井阶段，预计设计生产能力在150万t/a左右。
经过以往多次地质勘查和本次建井施工，在矿区内未发现有火区存在。
第四节补充地质工作
为更好地控制首采区内的小构造发育状况和煤层的起伏形态，河南煤田地质局物探测量队在2004年9月—2005年6月间先后两次对本矿首采区和西一盘区进行了三维地震勘探。
一、2004年9月—2004年11月间在首采区进行了三维地震勘探，勘探区面积2.20km2，首采区三维地震范围由下列18个坐标点圈定：
详见表1-1
表1-1
点
X坐标
Y坐标
点
X坐标
Y坐标
1
3987550
538750
10
3987300
540135
2
3987550
538850
11
3986985
540135
3
3987132
538850
12
3986985
541255
4
3987132
538895
13
3986865
541255
5
3986985
538895
14
3986865
539820
6
3986985
539130
15
3985890
539820
7
3987530
539320
16
3985785
539445
8
3987538
540638
17
3986865
539445
9
3987300
540635
18
3986865
538745
（一）完成工程
本次三维地震勘探野外数据采集纯工作日为16天。
设计物理点1678个，三维线束20束，其中生产线束物理点1628个，试验物理点40个，勘探面积2.2km2；实际完成物理点1753个，三维结束21束，其中生产线束物理点1690个，试验物理点49个，物理点超了75个。
达到了合同要求。
详见表1-3
（二）质量评价
本次共获得野外试验记录49张，小折线记录14张，生产记录1690张，经大队三级验收：
试验记录、小折线记录，全部合格。
生产记录中甲级记录937张，甲级率55.3%，乙级记录753张，乙级率44.5%，废品4张，废品率0.2%，合格率99.8%。
高于《煤炭煤层气地震勘探规范》和《合同》要求。
表1-2
内容
项目
数量
物理点（个）
与设计物理点比较
线束
21束
1690
多62
小折射
7
14
多4
试验点
5
49
多9
合计
1753
多75
二、2005年4月—2005年6月间在西一盘区又进行了三维地震勘探，勘探区面积2.023km2，西一盘井三维地震范围由下列9个坐标点圈定：
详见表1-3
表1-3
点号
部定3度带
部定6度带
面积
（Km2）
X坐标
Y坐标
Y坐标
X坐标
1
3987550
538750
3989187.816
2.023
2
3987540
536830
3989148.238
3
3986150
536830
3987757.919
19672080.548
4
3986150
537500
3987768.236
5
3986900
538740
3988537.508
6
3987160
538740
3988797.570
7
3987160
538150
3988788.482
8
3987460
538150
3989088.552
9
3987460
538750
3989097.794
（一）完成工程
由于受当地村民的阻拦，本次三维地震勘探野外数据采集纯工作日仅为11天。
本次共完成地震线束12束，生产物理点1374个；试验点11个，试验物理点57个；全区共完成物理点1431个,比设计少504个，详见表1-4。
表1-4
分类
数目
物理点
与设计物理点比较
试验点
11个
57
多7个
线束生产
12束
1374
少511个
合计
1431
少504个
（二）质量评价
本次共获得野外原始记录1431张，其中试验记录57张，经大队三级验收：
试验记录全部合格；生产记录1374张，甲级记录1146张，占83.4%；乙级记录237张，占16.5%，废品一张，占0.1%。
总体质量较好，甲级率完全满足规范要求。
第五节矿井设计概况
本矿井的开拓方案由北京圆之翰煤炭工程设计有限公司完成，并与2006年10月10日山西省煤炭工业局以晋煤办基发[2006]731号文件批复，井田面积13.426Km2，批准开采煤层为3号煤，设计可采储量3893.5万吨。
设计生产能力为90万t/a。
设计服务年限33.3年。
为了使井筒及工业广场尽量少占压煤柱，地面生产区地址选在了太焦铁路以西～田良河以东区域内。
距离太洛公路200m，距离东田良火车站2.0km，距离赵庄矿井和赵庄坑口电厂约4.0km。
本次矿井设计有主立井、副立井和东回风立井3个井筒。
井筒技术特征及装备如下所述。
（1）主立井
主立井：
（X=3987089Y=538772H=953.5）净直径D=5.0m，净断面S=19.63m2，垂深482.5m。
根据该区地质条件及水文地质条件，表土段采用冻结法施工，基岩段采用普通法施工。
表土段支护为双层复合井壁钢筋砼支护，支护厚度800mm；基岩段为砼支护，支护厚度400mm。
主立井井筒内布置一对9.0t四绳箕斗，冷弯方管钢罐道，担负矿井的煤炭提升，兼进风。
（2）副立井
副立井:
（X=3987039Y=538802H=953.5）净直径D=6.5m，净断面S=33.17m2，垂深511.5m。
根据该区地质条件及水文地质条件，表土段采用冻结法施工，基岩段采用普通法施工。
表土段支护为双层复合井壁钢筋砼支护，支护厚度900mm；基岩段为砼支护，支护厚度450mm。
副立井井筒内布置一宽一窄1.0t双层双车罐笼、梯子间及下井管缆，冷弯方管钢罐道，担负矿井的人员和材料提升，兼进风及安全出口。
（3）东回风立井
东回风立井:
（X=3986655Y=539718H=539718）净直径D=5.0m，净断穿过的第四系表土层62.9m，其中有3层、总厚11.15m的流沙层，基岩风化带发育深度小于120m，第四系与基岩风化带、上石盒子组与下石盒子组、山西组最大涌水量分别为1322m3/d、971m3/d、71m3/d。
东回风立井表土层仅有2m厚的粘土，基岩风化带、下石盒子组与山西组最大涌水量分别为3961m3/d、362m3/d。
东回风立井的表土层、基岩风化带和设计采用普通法施工，都需要进行注浆堵水，支护方式为厚度500mm的钢筋混凝土；基岩段采用普通法施工，支护方式为厚度400mm的现浇混凝土。
本矿井设计首采区为太焦铁路以东，为立井开拓，为＋471m一个水平，开采3号煤层，由井底向南布置上仓胶带斜巷、总轨道巷到矿井中央；再沿3号煤层顶板、避开已探明的陷落柱、东西方向分别向东西两翼各布置三条开拓大巷，一直布置到矿井的东界和西界，开拓大巷兼盘区巷道，两翼开采，其中中间一条为胶带巷兼进风、两侧分别为轨道巷兼进风和回风巷。
+471m水平主运输巷为钢丝绳芯胶带输送机，材料大巷为无极绳连续牵引车和调度小绞车配合运输。
采用抽出式通风方式，通风系统为分区式通风系统，副立井、主立井进风，东回风立井回风，矿井总风量为108m3/s，通风负压为：
1526.10～2449.76Pa。
地面主压风机房采用４台EAS-150G/20空压机，单台供风能力为20m3/min，三运一备，向井下及筛分楼各用风地点供风。
第六节矿井建设情况
赵庄二号井从2004年9月立项，到2006年10月正式开工建设，各种行政许可手续已基本办理完毕，工程建设也接近收尾阶段，大部分单位工程已经完成并具备使用条件。
已完成主要工作量如下：
1.提升系统：
主立井井筒垂深437.5m（主立井井口至箕斗装载水平胶带巷），井筒内装备1对9t四绳箕斗，担负矿井原煤提升任务，年提升能力为1.67Mt/a。
2.通风系统：
主通风采用对旋轴流风机,属国内90年代中期开发的新产品，已在国内矿井得到大量的应用，其两级叶轮既是工作轮又互为导叶，提高了风机运行效率，通风机设有回流环，有效地消除了喘振。
3.排水系统：
本矿井采用单水平开采直接排水系统，副立井井底附近设有井底水仓和水泵房，选用五台D155-67X9型水泵，额定流量为155m3/h，额定扬程为603m，电动机功率为450kW，电压为10kV。
二台工作，二台备用，一台检修。
设计水仓有效长度为270m，净断面9.1m2,有效容量2457m3，设计水仓富裕系数2，满足《矿井安全规程》要求。
排水管选取直径273无缝钢管。
为了节约管材，井筒管路分为φ273x12和φ273x9两种规格，共两趟，一趟工作，一趟备用。
更具性能测试，平均单台水泵的排水能力为130m3/h，则矿井排水系统正常排水能力为260m3/h最大排水能力为520m3/h，完全满足要求。
排水管路沿副立井敷设，矿井涌水排至地面经处理后排放。
排水高度482.5m。
4.压风供配系统：
地面压气站选用四台EAS－150G/20型空压机，单台供风能力为20m3/min，实际使用时，三台工作，一台备用。
三台总供风能力为60m3/min，完全能够满足生产用风。
选用φ159×6无缝钢管将压缩空气从副立井送往井下用气地点。
管道在地面采用焊接连接且埋地敷设，在井筒中采用套管焊接连接，在井下采用柔性管接头连接。
EAS－150G/20型空气压缩机参数见表1-5。
井下风动工具数量表表1-5
用气
地点
设备
耗气量（m3/min台）
工作压力
（MPa）
总耗气量（m3/min）
名称
工作台数
掘进面
风镐
1
1
0.7
2
凿岩机
4
3
0.7
9
单体锚杆钻机
4
4
0.7
12
混凝土喷射机
1
5～8
0.7
7
大巷维护
混凝土喷射机
1
5～8
0.7
7
空气压缩机参数表表1-6
压缩方式
螺杆式
排气量
20m3/min
排气压力
0.7MPa
功率
110kW
电压
380V
传动方式
联轴器传动
供气含油量
≤3PPM
重量
2600kg
冷却方式
风冷式
噪音
75～78dB（A）
5.采煤方法：
本矿井采用中型综采放顶煤采煤法，工作面生产能力为60～100万t/a，支架重量为10～11t。
机械化程度高，生产效率高，安全好管理，工作面效率可以达到18t/工，工作面回采率可以达到85%。
该工艺在低瓦斯矿井中，优势较大，适合煤层厚度变化大的煤层，万吨掘进率低。
6.主运输巷：
+471m水平皮带大巷为锚网喷支护，净断面面积16.70m2，已完成长度825m。
+471m水平轨道大巷为锚网喷支护，净断面面积16.70m2，目前已完成长度695m。
+471m水平回风巷为锚网喷支护，净断面面积16.70m2，目前已完成长度875m。
目前，提升、通风、排水、压风供配系统等九大永久系统已经投运，通讯及监测监控系统临时投运，永久机房正在进行装潢、安装，地面主要生产、生活设施已全部建成、投运，附属设施、工程正在完善中。
矿井两个“专项”、六个“专篇”验收工程已全面启动。
预计1303首采工作面轨道回风顺槽和外回风顺槽在2009年10月30日结束，首采工作面圈出。
第七节探采对比
一、煤层
本次重点工作放在了首采区，由于西部也作了三维地震工作，所以本次对全矿区的主要可采煤层作了储量估算。
本矿井在建设阶段发现3号煤层深度、厚度及结构、底板标高等与原勘探阶段有所不同，但变化不大，本次进行了综合采用，并对3号煤层平面图略作了修改，（变化情况见表1-7）。
探采对比变化情况表表1-7
孔（井）号
煤层号
钻探深度
测井深度
钻探厚度
测井厚度
孔口标高
厚相差
深相差
原采用
现采用
备注
井检孔
3
481.71
481.66
4.35=3.75（0.10）0.50
4.45
953.38
钻探
钻探
主立井
3
481.80
4.60
953.50
0.25
0.15
0.09
0.14
井检孔西北30米
付立井
3
483.10
5.0
953.50
0.65
0.55
1.39
1.44
井检孔东南20米
4702孔
3
407.36
406.88
5.56=4.86（0.20）0.50
5.81=5.17（0.26）0.38
981.71
钻探
测井
东回风井
3
407.70
5.90
981.50
0.34
0.09
0.21
1.02
4702孔北东8米
二、构造
本矿井在建设阶段，井下巷道揭露的断层有13条，全部为正断层，其中最大的一条DF3正断层，断距约18m，延伸长度720米；另一条DF5正断层，断距最大约为15.5m，延伸长度520米。
其余均为小于10米的断层。
这是报告的不同之处。
三、煤质
建井期间在1303进风顺槽采取3号煤层煤样，由山西煤矿矿用安全产品检验中心测试，3号煤层原煤水分（Mad）为1.32%，原煤灰分（Ad）为11.24%，原煤挥发分（Vdaf）为13.43%，原煤全硫（St，d）为0.26%。
4702号孔与1303进风顺槽较近，3号煤层原煤水分（Mad）为1.16%，原煤灰分（Ad）为16.03%，原煤挥发分（Vdaf）为13.10%，原煤全硫（St，d）为0.36%。
1303进风顺槽采取3号煤层煤样原煤灰分（Ad）为11.24%，4702号孔原煤灰分（Ad）为16.03%，降低了4.79%。
其它化验情况基本一致。
第二章矿井地质构造
本矿井大地构造位置处于我国东部新华夏构造体系第三隆起带的中段，亦即太行山隆起褶断带,该带系一西缓东陡的大型复背斜隆起,北段逐渐往NE弯曲，南段往SW及至往西扭转，总体延伸方向为N20－30°E，它与其它隆起带和沉降带彼此平行,并呈雁行排列，作为分界构造的晋获褶断带位于沁水坳陷和太行山隆起带之间。
矿井位于晋（城）-获（鹿）褶断带南段的主要构造形迹长治大断裂的西侧，西临武乡-阳城坳褶带。
矿井内构造受新华夏构造体系的控制，其构造形迹呈“多”字型排列规律，
矿井总体呈一走向NNE、倾向NW、倾角3-8°的单斜构造，地层平缓，倾角较小，在此基础上伴有宽缓褶曲和少量断裂及陷落柱。
断层附近地层倾角达15度以上。
区内大部分被第四系松散层覆盖，基岩零星出露。
现根据以往钻孔揭露和本次补充三维地震勘探将主要构造分述如下：
一褶曲构造
本矿井内发现大小褶曲10条，其中延伸长度大于1000m有9条，小于1000m有1条。
现将其特征叙述如下：
1、南张背斜：
位于本矿井东部，北部与长治矿区下霍井田的东张村东背斜相接，呈“S”型展布，经南张村，向西南延长，被庄头断层切割，伸出区外，区内全长1550m，轴向北20度东，两翼基本对称，西翼倾角5度，东翼倾角3度。
本背斜两翼倾角均较小对煤层破坏较轻。
2、南张向斜：
位于本矿井东部，北起南张经4101孔、4701孔东，向南至瓦窑沟西伸出矿井外，矿井内长约3000m。
走向北50度东，两翼不对称，西缓东陡，西翼倾角5度，东翼倾角10度。
3、应城背斜：
位于应城西部，4702孔附近，北起南张村西，向南在应城村东南部尖灭，矿井内长约1550m。
轴向北40-60度东，两翼基本对称，北翼倾角4-5度，南翼倾角5-7度；为三维地震控制的可靠背斜，对煤层破坏不大。
4、应城向斜：
位于本矿井东北部，分布于应城村，北起应城村北部，在应城村南附近尖灭。
矿井内长约950m。
轴向北30度东，两翼基本对称，西翼倾角3度，东翼倾角5度。
本向斜两翼倾角均较小，对煤层破坏较轻。
5、布村背斜：
位于本矿井中东部，北起应城村西，经布村东，向西南伸出矿井外，井内长约1800m，轴向北40度东，两翼基本对称，西翼倾角6度，东翼倾角5度，对煤层破坏不大。
6、布村向斜：
位于矿井中东部，北起长子县玛钢厂北，经布村西到东田良西呈“S”型展布，轴向为北20-30度东，区内全长1900m，矿井中部由北东向转为正北方向，向北伸出矿井外，中部由南偏西转为正南方向，向南延伸出矿井外。
两翼不对称，西翼倾角3-4度，东翼倾角5-8度。
为三维地震控制的可靠向斜。
本向斜西缓东陡，轴部对煤层破坏较重。
7、东田良背斜：
位于矿井中部，北起长子玛钢厂西，经井检孔西到东田良北，呈“S”型展布，轴向为北5度东，矿井内全长1900m，北部由北偏西转为北偏东10度伸出矿井外，南部由南偏东转为南偏西延伸出矿井外。
两翼不对称，西翼倾角4度，东翼倾角12～15度。
本背斜两翼倾
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