矿井地质与水文地质Word格式.docx

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该段以色深、粒细、灰岩比例大为特征。

①K2灰岩：

厚5.48～12.06m，平均厚8.16m，岩性为厚层深灰色含生物碎屑的微晶灰岩，局部含泥质高，动物化石丰富，种类多，见燧石结核和方解细脉。

②灰黑色泥岩夹粉砂质泥岩：

顶部为不稳定的13号薄煤层，不可采，全层厚9.04～10.17m，平均厚9.18m。

③K3灰岩：

为深灰色含生物碎屑的泥晶灰岩，常含泥质和有机质，全层厚1.50～5.27m，平均厚3.53m。

④深灰色泥岩夹砂质泥岩或砂岩：

顶部为11号薄煤层，不稳定，不可采，中部夹薄层泥质灰岩及12号薄煤层，全层厚10.20～11.30m，平均厚10.49m。

⑤K4灰岩：

为深灰色泥晶灰岩，含较多的生物碎屑及有机质，厚0.33～4.88m，平均厚1.78m。

3）三段（C3t3）

K4灰岩顶至K7砂岩底，厚42.57～55.32m，一般厚49.58m。

由砂岩、细砂岩、泥岩、煤层、煤线及灰岩组成。

①泥岩和砂岩：

厚29.81～32.58m，平均厚31.06m，中上部夹7号、8号煤层，中下部夹9号煤层，下部有时含10号煤层，其中9号煤层厚0～1.55m，平均厚0.96m，为井田内不稳定的局部可采煤层，7号、8号、10号煤层不稳定，不可采。

本区以砂岩较发育、煤层多为特征。

②K5灰岩：

厚4.00～7.00m，平均厚5.16m，为生物碎屑泥晶灰岩，含蜓，有孔虫、蜿足类化石。

③泥岩、粉砂岩夹砂岩：

厚7.68～9.75m，平均厚9.53m，顶部为5号煤，不可采。

④K6灰岩：

厚0～2.0m，平均厚0.50m，上部为燧石层或硅质灰岩，质地坚硬，下部为泥晶灰岩，含燧石结核和泥质，质不纯，生物碎屑含量较高。

⑤灰黑色泥岩：

厚1.08-3.69m，平均厚3.07m，呈薄层状水平层理，下部具页理，有时含黄铁矿细粒。

（4）二叠系下统山西组（P1S）

为一套陆相碎屑岩含煤地层，厚33.30～56.49m，平均厚43.74m，岩性主要为岩屑石英杂砂岩、细砂岩、泥岩和煤层。

所含砂岩多以中细粒为主，成分以石英、长石和岩屑为主，有时含煤屑。

砂粒磨园，分选中等，交错层理发育，有时有冲刷下伏地层现象，所含泥质岩多具水平层理，局部含植物化石。

本组一般含煤1～3层，其中3号煤层位于本组下部，为井田内稳定的大部可采煤层，其余煤层均不可采。

井田内3号煤层厚0.60～5.81m，平均厚3.63m，一般含0～1层夹矸，煤层结构简单，为稳定的大部可采煤层。

（5）二叠系下统下石盒子组（P1X）

区内零星出露，一般厚45.50～71.22m，平均厚53.20m，与下伏山西组地层呈整合接触。

岩性主要为砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩等，顶部为灰绿、紫红富含菱铁质鲕粒的铝质泥岩，有时呈锰菱铁矿透镜体。

上、中部为灰绿、浅灰色细中粒砂岩夹砂质泥岩，含菱铁矿鲕粒，具斜层理；

中、下部为砂质泥岩夹砂岩；

底部为灰色中～粗粒石英砂岩（K8），含炭屑并常夹泥质包体。

砂岩碎屑颗粒为棱角状～次棱角状，胶结物为钙质及少量硅质，杂基支撑；

泥岩成分为高岭石、水云母、含鲕绿泥石，铁质。

本组含大量植物化石。

（6）二叠系上统上石盒子组（P2S）

为一套河流相沉积岩系，连续沉积于下石盒子组地层之上。

区内大面积出露，岩性主要为杏黄色、黄绿色砂质泥岩及泥岩互层，其中夹不稳定黄绿色砂岩，底部以K10砂岩与下石盒子组分界。

该组地层厚度较大,井田内残留厚度一般约52.30m。

（7）上第三系上新统（N2）

主要为棕红色、褐红色砂质粘土，厚0～40m，一般厚约20.0m，与下伏地层呈不整合接触。

（8）第四系上更新统（Q3）

岩性主要为浅红色亚粘土、灰黄色亚粘土组成，厚0～26.55m，一般厚约12.66m。

（9）第四系全新统（Q4）

由粉砂、粘土及砂石层组成，为一套近代河床冲积和山前洪积物，厚0～12.0m，一般厚约5.0m，多分布于河谷和山坡。

2、构造

井田位于沁水盆地东南缘，晋获褶断带东侧，井田构造方向与区域构造方向基本一致，受区域构造影响，形成了以赵庄向斜为主的一系列褶曲构造，赵庄向斜纵贯南北，控制了整个井田的构造形态，北端向北东倾伏，南端向南西倾伏，其轴迹大致呈“S”形，地层走向、倾向随褶曲的变化而变化，倾角约1~13°

。

现将井田内构造情况叙述如下：

（1）褶曲

赵庄向斜：

位于井田中西部，纵贯全区，全长约7km，两翼岩层平缓，倾角1～13°

，向斜轴轴迹呈“S”形，北段为近正北方向，中段为北45°

东转北38°

西，南段为北46°

东。

（2）赵庄正断层

位于井田西部边缘，走向北东10°

～30°

，倾向南东，倾角约75°

，为东盘下降，西盘上升的正断层，推测断距约35m。

（3）陷落柱

据1985年7月山西省地质矿产勘查开发局二一二地质队提交的《山西省高平县赵庄煤矿详查地质报告》资料，井田内共有5个形态大体相似的陷落柱，呈近椭圆形，其特征是上小下大，约呈85°

倾角延伸。

综上所述，井田内褶曲宽缓，现发现存有1条正断层和5个陷落柱构造，未见岩浆岩侵入，根据DZ/TO215－2002《煤、泥炭地质勘查规范》，井田总体构造属简单类型。

2.1.2煤层及煤质

1、含煤地层

井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。

太原组为一套海陆交互相含煤地层，一般含海相灰岩5层，含煤9层，编号自上而下为5、7、8、9、10、11、12、13及15号煤，煤层平均总厚5.85m，本组地层平均厚90.14m，含煤系数6.49％。

其中9号煤层厚0～1.55m，平均厚0.96m，为井田内较稳定的大部可采煤层；

15号煤层厚1.33～6.89m，平均厚3.31m，为井田内全区稳定可采煤层，可采煤层厚4.27m，可采含煤系数4.74％。

其余煤层均为不可采煤层。

山西组为一套陆相含煤地层，一般含煤3层，编号自上而下为1、2、3号，煤层平均总厚4.42m，本组地层平均厚43.74m，含煤系数10.10％。

其中3号煤层厚0.60～5.81m，平均厚3.63m，为井田内稳定的大部可采煤层，可采含煤系数8.30％。

井田内含煤地层总厚133.88m，煤层总厚10.27m，含煤系数7.67％。

其中3号煤层为稳定的大部可采煤层，9号煤层为较稳定的大部可采煤层，15号煤层为全区稳定可采煤层，其余煤层均为不可采煤层。

2、可采煤层

井田内可采煤层为山西组的3号煤层和太原组的9号、15号煤层，现分述如下：

（1）3号煤层

位于二叠系下统山西组中下部，厚0.60～5.81m（ZK3-3），平均厚3.63m，结构简单，一般含0～1层炭质泥岩或泥岩矸石。

直接顶板多为灰黑色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩，局部相变为中粒或粗粒砂岩；

底板为泥岩、细~中粒砂岩或粉砂质泥岩。

在井田西北部边界处该煤层有少量露头现象，煤层部分被剥蚀掉，风氧化范围约50m。

北部分布有煤层冲刷变薄带，有小面积不可采区。

3号煤层为全区稳定大部可采煤层和赵庄煤矿现开采煤层。

（2）9号煤层

位于太原组中下部，煤质较硬，煤层厚0（ZK1-1、ZK1-2、Q4、Q5）～1.55m（ZK3-1、YS-1），平均厚0.96m，层位较稳定，结构简单，一般不含矸石。

9煤可采范围内煤层厚度1.05~1.55m，平均1.30m。

煤层顶板多为砂岩，局部为泥岩、砂质泥岩；

底板多为砂质泥岩、泥岩。

（3）15号煤层

位于太原组一段顶部K2灰岩之下，为全区主要可采煤层之一，煤层厚1.33（ZK6-1）～6.89m（ZK1-1），平均厚3.31m，煤层结构简单，一般含0～2层炭质泥岩或泥岩矸石，矸石厚0.02（ZK3-1）～0.38m（Y补-10）。

煤层直接顶板多为K2灰岩；

底板多为泥岩或砂质泥岩。

井田主要可采煤层特征表详见2.1-1。

井田主要可采煤层特征一览表

表2.1-1

含煤地层

煤层编号

煤层厚度

煤层间距

煤层结构

顶板岩性

底板岩性

煤层稳定程度

可采性

最小-最大

平均

矸石层数

类别

P1S

3

0.60～5.81

3.63

42.66～61.73

52.76

0～1

简单

细砂岩泥岩

泥岩

稳定

大部可采

C3T

9

0～1.55

0.96

砂岩

不稳定

局部可采

27.68～45.75

34.72

15

1.33～6.89

3.31

0～2

石灰岩

全区可采

3、煤的物理性质

（1）9号煤层

宏观煤岩特征：

为黑色-灰黑色、光亮型煤，似金属光泽，条带状结构，层状构造，阶梯状、贝壳状断口，条痕灰黑色，质坚硬，裂隙不发育，偶见黄铁矿。

显微煤岩特征：

煤岩组分主要为镜质组，惰质组次之。

镜质组以无结构均质镜质体为主，次为胶质镜质体、基质镜质体；

惰质组以氧化丝质体为主，呈碎屑状、透镜状分布。

矿物质以粘土矿物为主，其次为少量黄铁矿、碳酸盐矿物。

（2）15号煤层

为黑色-灰黑色、半亮型煤，似金属光泽，条带状结构，粒状、阶梯状、贝壳状断口，条痕灰黑色，裂隙较为发育，常见黄铁矿充填。

煤岩组分主要为镜质组、惰质组。

镜质组主要为无结构均质镜质体，其次为胶质镜质体，偶见基质镜质体分布；

惰质组以氧化丝质体为主，呈碎屑状分布。

矿物质以粘土矿物和黄铁矿为主。

4、煤的化学性质

（1）工业分析

9号煤层：

水分（Mad）：

原煤0.15～1.94％，平均0.72％；

浮煤0.47～1.52％，平均0.91％。

灰分（Ad）：

原煤15.80～22.93％，平均19.69％；

浮煤8.90～10.89％，平均10.03％。

挥发分（Vdaf）：

原煤8.90～11.64％，平均10.32％；

浮煤7.44～9.34％，平均8.46％。

原煤硫分（St，d）：

原煤1.08～2.98％，平均2.02％；

浮煤0.92～1.50％，平均1.18％。

高位发热量（Qgr.d）：

原煤27.21～29.28MJ/kg，平均28.16MJ/kg；

浮煤30.87～34.04MJ/kg，平均32.40MJ/kg。

固定碳（FCd）：

原煤69.50～75.66％，平均72.02％。

15号煤层：

原煤0.09～1.18％，平均0.65％；

浮煤0.22～2.50％，平均0.82％。

原煤10.35～33.90％，平均21.29％；

浮煤7.06～12.22％，平均8.87％。

原煤8.26～14.85％，平均11.22％；

浮煤8.50～9.28％，平均8.92％。

原煤0.79～5.76％，平均2.96％；

浮煤0.83～3.30％，平均2.28％。

原煤22.81～31.55MJ/kg，平均27.17MJ/kg；

浮煤31.34～32.92MJ/kg，平均32.29MJ/kg。

原煤57.02～80.81％，平均70.02％；

浮煤80.10～83.49％，平均81.91％。

（2）元素分析

碳含量（Cdaf）：

原煤90.31％；

浮煤91.86％。

氢含量（Hdaf）：

原煤3.23～3.72％，平均3.44％；

浮煤3.14～4.00％，平均3.47％。

氧含量（Odaf）：

原煤2.88％；

浮煤2.47％。

氮含量（Ndaf）：

原煤0.94％；

浮煤1.08％。

磷含量（Pd）：

原煤0.018％；

浮煤0.017％。

浮煤回收率：

38.00～71.00％，平均51.25％。

9号煤层全硫含量等值线见图2.1-1。

图2.1-19号煤层全硫含量等值线图

原煤86.72~87.57%，平均87.14％；

浮煤89.64~90.30%，平均89.97％。

原煤3.81~3.99%，平均3.90％；

浮煤3.08~4.05%，平均3.63％。

原煤0.47~2.86%，平均1.66％；

浮煤1.76~2.18%，平均1.97％。

原煤0.86~1.03%，平均0.94％；

浮煤0.93~0.95%，平均0.94％。

原煤0.008~0.009%，平均0.008％；

浮煤0.004~0.005%，平均0.005％。

39.20～80.00％，平均63.16％。

15号煤层全硫含量等值线见图2.1-2。

图2.1-215号煤层全硫含量等值线图

（3）工艺性能

煤的热稳定性：

据Y补-2号孔采样测试资料，9号煤TS+6为98.18％，属高热稳定性煤；

据Y补-12、Y补-13号孔采样测试资料，15号煤TS+6为61.14～72.90％，平均67.02％，属较高～高热稳定性煤。

煤对二氧化碳反应性：

据赵庄煤矿详查资料，950℃时15号煤二氧化碳还原率为17.6～24.5％，平均19.65％，属反应性较低的煤层。

煤的结渣性：

据Y补-4号孔采样测试，当鼓风强度为0.3m/s时，9号煤层结渣率为3.79％，属难结渣煤；

据赵庄煤矿详查资料，15号煤煤灰结渣率为35.3～57.8％，平均49.9％，属强结渣煤。

煤的可磨性：

据Y补-2号孔采样测试资料，9号煤层哈氏可磨性指数为52，属较难磨煤；

据赵庄详查资料，15号煤的哈氏可磨性指数为53.8～73.2，平均63.0，属较难磨～中等可磨煤。

5、煤类

根据中国煤炭分类国家标准（GB5751—2009），以浮煤挥发分为主要分类指标，浮煤氢（Hdaf）含量为辅助指标。

9号浮煤挥发分（Vdaf）为7.44～9.34％，平均8.46％，浮煤氢（Hdaf）含量为3.14～4.00％，平均3.47％，划分为无烟煤三号（WY03）；

15号煤层浮煤挥发分（Vdaf）为8.50～9.28％，平均8.92％，浮煤氢（Hdaf）含量为3.08～4.05％，平均3.63％，划分为无烟煤三号（WY03）。

6、煤的工业用途

井田范围内地层大部分为第四系黄土层所覆盖，9号、15号煤层不存在风氧化现象。

按中国煤炭分类标准（GB5751-1986）：

9号煤为中～中高硫分、低～中灰、低磷分、中～高固定碳、高热值无烟煤；

15号煤为低～高硫分、低～高灰、特低磷、中～高固定碳、低～特高热值无烟煤。

9号、15号煤浮煤回收率低等～优等，煤的热稳定性好，对二氧化碳反应性低，但硫分偏高，经洗选后可作为动力和化工用煤。

2.1.3瓦斯

1、瓦斯

地质报告中采取9号煤层钻孔瓦斯煤样3个，15号煤层钻孔瓦斯煤样6个，利用以往勘探15号煤层钻孔瓦斯煤样4个。

瓦斯成份及甲烷含量测定结果统计见表2.1-2。

由表可知，本井田9号、15号煤层瓦斯成分以甲烷和氮气为主，其次为二氧化碳。

9号煤层瓦斯分带为氮气～甲烷带，15号煤层瓦斯分带为氮气～甲烷带及甲烷带。

9号、15号煤层甲烷含量、瓦斯成分测定结果统计表

表2.1-2

煤层号

（点数）

甲烷含量

ml/g.干燥无灰基

自然瓦斯成份%

CH4

CO2

N2

C2-C8

（3）

0.34-4.23

2.75

5.85-70.62

46.83

9.09-13.97

11.72

20.24-80.18

41.43

0.00-0.05

0.02

（10）

0.00-6.1742

1.70

0.00-94.01

42.53

0.64-60.39

14.84

2.13-89.91

41.19

0.00-1.57

0.16

矿井初期开采9号煤层，根据河南理工大学与业主共同编制的《山西高平科兴赵庄煤业有限公司瓦斯涌出量预测》，采用分源预测法，对矿井9煤层开采时的瓦斯涌出量预测结果为：

矿井达到设计生产能力时，最大绝对瓦斯涌出量为22.81m3/min，最大相对瓦斯涌出量为8.77m3/t，设计矿井为低瓦斯矿井。

但矿井部分区域瓦斯含量较高，可能存在瓦斯积聚现象，在开采靠近这些区域时应注意观测、加强通风，采取相应措施以保证安全生产。

2、煤尘爆炸性

9号煤层据Y补-2、Y补-3、Y补-4、Y补-5钻孔化验资料，火焰长度为0mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量（％）为0，煤尘无爆炸危险性；

15号煤层据Y补-9、Y补-11、Y补-12、Y补-13钻孔化验资料，火焰长度为0mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量（％）为0，煤尘无爆炸性。

从测试结果来看，井田内9号、15号煤层煤尘均无爆炸危险性，但在实际生产中应做好井下防尘工作，确保职工身体健康，保证矿井财产安全。

3、煤的自燃发火倾向性

9号煤层据Y补-2号钻孔化验资料，煤的吸氧量（cm3/g）为1.25，自燃倾向性等级为Ⅰ，自燃倾向性为容易自燃。

15号煤层据Y补-9、Y补-11、Y补-12、Y补-13钻孔化验资料，煤的吸氧量（cm3/g）为1.00～1.30，自燃倾向性等级为Ⅰ，自燃倾向性为容易自燃。

则15号煤层自燃倾向性为容易自燃。

4、地温、地压

根据邻区地温资料、附近矿井开采情况以及本区以往井温测量成果，区内地温梯度为1.6℃/100米，恒温带深度在70m左右，温度13℃～14℃。

矿井范围及邻近煤矿均未发现地温和地压异常现象，该井田属地温和地压正常区，不存在热害和冲击地压危险。