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1矿井概述

1.1矿区概况

1.1.1交通位置

济宁三号煤矿位于山东省西南部济宁市南郊，距济宁市14Km。

本区交通方便，铁路、公路及水路运输均很发达，见图1-1。

铁路有兖（州）新（乡）铁路通过济宁市，向东32Km至兖州站，与京沪线相接，向西在菏泽东站与京运河将建成为南北水上运输的主要航道。

经疏通后年通过能力为2500万吨。

1.1.2地形地貌

井田地形由湖区及滨湖冲积平原组成，湖区面积约占三分之二。

滨湖冲积平原，地势平坦，沟渠纵横。

地面标高+32.53～37.78m，地势东高西低，自然坡度0.4‰；西部南阳湖区，标高+31.68～35.99m。

泗河口冲积扇处稍高，一般在33～35m左右；湖堤堤顶高一般36.42～38.22m。

1.1.3气象及水文情况

（一）气象情况

本区气候温和，属温带季风区海洋—大陆性气候。

据济宁气象局1959年至1995年观测资料：

历年平均降雨量677.2mm，年最大降雨量1186mm（1964年）,日最大降雨量183.7mm（1993年8月5日），年最小降雨量441.9mm（1966年）。

降雨量多集中在7、8月份，春季少雨，时有春旱。

年平均蒸发量1785.2mm，年最大蒸发量2228.2mm（1960年），年最小蒸发量1451.1mm（1964年）。

历年平均气温13.6℃，月平均最高气温29℃（1959年7月），日最高气温41.6℃（1960年6月21日），月平均最低气温-4.1℃（1967年1月），日最低气温-19.4℃（1964年2月18日），多年最低平均气温月为1月，平均气温-2℃。

风向频率：

春、夏两季多东及东南风，冬季多西北风，平均风速2.3m/s，最大风速22.7m/s（1979年6月25日）。

历年最大积雪厚度0.15m；最大冻土深度0.31m。

图1-1济三煤矿交通位置图

（二）水文情况

井田内主要河流有京杭运河、泗河、幸福河及氵光氵府河等，它们以湖盆为中心，分别流入南阳湖。

京杭运河位于井田西部，从北部至7线西侧流入南阳湖，最高水位标高36.67m，汛期最大流量626m3/s（1964年9月6日），旱季流量变小，乃至干涸。

氵光氵府河位于井田北部，自北向南至辛店西侧流入南阳湖,河床宽约400m，汛期最大流量400m3/s（1964年9月1日），旱季流量减小乃至干涸，东部及南部尚有幸福河及泗河等，均为季节性河流。

1.1.4矿井开发史

济宁三号煤矿由济南设计研究院于1986年5月根据原煤炭部的指示，编制了初步设计文件。

1987年3月国家计委以计—[1987]475号文正式批准了济宁三号矿井初步设计。

济宁三号煤矿设计能力500万t，服务年限81年。

分两个水平开采，第一水平（-518m）开采东区，第二水平（-880m暂定）开采西区。

初期采区选择在紧靠井筒及工业广场保安煤柱的东、西、北三面布置。

于1993年12月正式开，计划1999年7月1日试生产。

1.2井田地质及煤层特征

1.2.1井田边界

在原济宁煤田第三勘探区内，东以孙氏店断层为界；西暂以3上煤层的-1000m等高线垂切至各煤层为界；北以3910000纬线与济宁二号煤矿相毗邻；南以3900000纬线与王楼普查区、第四勘探区分界；东南以16上煤层-350m等高线、C17-2断层、C16-1和C15-2号孔连线及孙氏店支一断层与泗河煤矿分界。

其控制点座标见表1-1。

井田南北走向长10Km，东西倾斜宽10～13Km，面积约110Km2。

表1-1矿井边界控制点直角坐标表

开采范围

矿区范围

点号

3910000

39461140

3910000

39461140

3910000

39471030

3910000

39471030

3910000

39471255

3910000

39471255

3908000

39471935

3908000

39471255

3907000

39472595

3907000

39472595

3906000

39473040

3906000

39473040

3905000

39473505

3905000

39473505

3904000

39473885

3904000

39473885

3902800

39474215

3902800

39474215

B10

3901280

39474210

B10

3901280

39474210

B11

3902145

39473485

B11

3902145

39473485

B12

3901330

39470485

B12

3901330

39470485

B13

3900615

39469470

B13

3900615

39469470

B14

3900000

39469325

B14

3900000

39469325

B15

3900000

39460645

B15

3900000

39460645

B16

3902000

39461570

B16

3902000

39462270

B17

3904000

39462270

B17

3904000

39462270

B18

3906000

39462675

B18

3906000

39462675

B19

3908000

39462270

B19

3908000

39462270

1.2.2矿井地层及地质构造

（一）矿井地层矿井地层特征见表1-2及其地质综合柱状图。

表1-2矿井地层特征表

地质年代

代纪统

岩层总厚度

岩层组成及特征

含煤层数及厚度

备注

奥陶系中、下统（O1～2）

742m，下统厚72.1m，中统厚669.9m

主要为灰及棕灰色厚层状石灰岩、豹皮灰岩夹泥灰岩及钙质泥岩等

无

中石炭统本溪组（C2b）

厚20.25～64.75m,平均44.43m

主要由杂色铝质泥岩及薄层石灰岩组成，。

含灰岩二至三层（十二、十三、十四灰），十二灰为薄层灰岩，不稳定，十三、十四灰厚度较大，全区稳定

偶夹薄层煤，但无经济价值

上石炭统太原组（C3t）

厚71.00～190.30m,平均170.54m

由深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色砂岩、石灰岩及煤层组成。

含薄层石灰岩12层（一、二、三、四、五、六、七、八、九、十上、十下、十一灰），以三、十下灰最为稳定

含煤22层（4、5、6、8上、8下、9、10上、10下、11、12上、12中、12下、14、15上、15下、16上、16下、17、18上、18中、18下、19），。

可采与局部可采者6层（6、10下、12下、15上、16上、17）

下二迭统山西组（P1s）

厚约80m

主要由浅灰、灰白及灰绿色砂岩，深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩及煤层组成。

含煤5层（1、2、3上、3上1、3下）

可采者二层（3上、3下），尤以3下煤层为主

下二迭统下石盒子组（P1X）

厚约50m

由灰绿色砂岩、杂色铝质泥岩、灰及深灰色泥岩与粉砂岩等组成，为内陆河床及湖泊相沉积

无

上二迭统上石盒子组（P2sh）

最大残厚185.80m

由灰绿色砂岩及杂色粘土岩组成，为内陆河床及湖泊相沉积

无

上侏罗统蒙阴组（J3m）

最大残厚684.90m，平均272.82m。

主要为紫灰、暗紫色中、细粒砂岩，顶部含较多的粉、细砂岩，且常夹有灰及灰绿色岩层

无

第四系（Q）

厚116.67～255.90m，平均184.57m。

由粘土、砂质粘土及砂砾层等组成

无

图1-2地质综合柱状图

（二）地质构造

本井田位于南北向的济宁地堑构造内，属济宁煤田（东区）的中部。

东西二侧分别为南北向的区域性断裂孙氏店断层和济宁断层，井田内断层则以受此区域性断裂控制的南北向断层为主。

井田的褶曲形态北部以宽缓褶皱为特点，往南逐渐转成北东向、向北西倾伏的单斜构造，构造中等偏简单。

本井田煤系地层东及东南浅，西部深。

由北至南为一近南北走向、向西倾

图1-3井田构造示意图

伏逐渐转成北东走向向北西倾伏的单斜构造。

浅部具宽缓褶皱的特点,形成次一级的向背、斜构造。

地层倾角平缓,一般在5°～9°左右，唯东部孙氏店支一断层西侧，因受断层牵引影响，倾角局部变陡。

在5至7线处可达18°以上。

井田内褶曲构造因地层倾角平缓，褶曲幅度又不大，所以形态不甚明显。

1褶曲

资源勘探（精查）阶段控制的主要褶曲有北北西向一组，发育于井田的东部。

为李二庄向斜、南王背斜。

它们的产状、特征如下：

（1）李二庄向斜

位于井田东部，向斜轴分布在朱庄东、李二庄、北王庄、程堂、麦店一线。

北北西走向，与孙氏店支一断层相平行，延展长在10Km以上。

该向斜东南浅、西北深，为一倾伏向斜。

向斜幅度30～190m，跨度1～2Km。

（2）南王背斜

位于李二庄向斜西侧，为与之相伴的一背斜构造。

北起黑土店，经宋庄，邬庄、黄庄、南王庄至仲浅一线。

东南浅，西北深，为一倾伏背斜。

北北西走向，延展长在10Km以上。

背斜幅度0～80m，跨度0.8～2Km。

2断层

在精查期间共查出落差在20m以上的断层14条。

其中落差在100m以上的4条（孙氏店、孙氏店支一、F8、董庄断层）；落差50～100m的1条（八里铺东断层）

表1-3精查勘探控制的主要断层表

断层组

断层名称

断层

性质

断层产状

落差

（m）

延展长度

（Km）

控制工程

备注

走向

倾向

倾角

南北向断层组

孙氏店

断层

正

NNW

70°

450

全长:

120

区内:

10.0

由C5-1、C7-16号孔穿过；C13-8与C13-10，C17-8与C17-11、C17-7，C19-13、地水45等钻孔控制。

5线以南已基本查明，5线以北属初步控制。

孙氏店

支一

断层

正

NNW

70°

0～340

10.0

由C1-6、108、C5-11、C6-12、C12-5、C19-2等钻孔穿过。

此断层5线以北已基本查明；5线以南为初步控制。

C13-9断层

正

70°

0～25

0.8

仅C13-9号孔穿过,为初步控制.

北王断层

正

70°

0～40

2.5

由C5-12、C6-1、C7-19、C9-1、C11-3、C12-1、C15-7号孔穿过，5线至2线段已查明；12线以南基本查明。

采区地震否定了南段。

八里铺东断层

正

70°

0～60

7.4

由C3-6、C4-7、C5-4、C6-6、C7-18、C8-6、C8-7、C9-7、C10-12、C10-6、C11-14、C11-15、C13-15号孔穿过，控制严密，已予查明。

南部多分支断层，结构复杂，控制稍差。

采区地震修正了空间位置。

八里铺西

断层

正

NNE～

70°

0～40

4.0

由C15-1、C1-9、C1-3、C2-4、C2-11、C4-10号孔穿过，为基本查明，断层结构复杂。

采区地震修改为三条。

C11-9断层

正

70°

0～25

1.2

仅C11-9号孔穿过,为初步控制。

115断层

正

70°

0～25

1.2

仅115号孔穿过,为初步控制。

F8断层

正

NNW～

70°

0～130

5.5

由C13-1、C2-2、C3-1、C3-5、C4-1、C6-11、C4-14、C8-4、C10-4号孔穿过，，C2-2与C2-10号孔控制。

采区地震修改了空间位置及结构。

C6-5断层

正

70°

0～23

0.8

由C6-5、C6-14号孔穿过，已予查明。

采区地震为KF7

董庄断层

正

70°

35～325

10.0

7、11、19线控制尚无钻孔穿过。

为推断断层。

南端有王楼普查区物探资料。

南端作了修改。

C19-16

逆断层

逆

45°

0～30

1.3

仅C19-16号孔穿过，为初步控制。

3上煤层重复

北东向

C17-2断层

正

NEE

70°

0～30

3.0

由C17-2、C16-1号孔穿过,为基本查明。

泗河口

断层

正

75°

0～25

1.0

该断层尚无钻孔穿过，属推断。

1.2.3煤层及煤质

（一）煤层情况

本井田含煤地层为太原组和山西组,平均总厚250m，按原精查报告最低可采厚度0.60m，可采煤层有3上、3下、6、10下、12下、15上、16上及17共八层，平均总厚10.32m，含煤系数为4.1%。

其中主要可采煤层为3上、3下及16上、17煤层，平均总厚7.36m,占可采煤层总厚的71.3%。

又以3上、3下煤层两层厚度较大，平均厚度达6.22m，占可采煤层总厚的60.2%。

储量为6亿吨，占井田总储量的67.2%。

且埋藏浅，位于含煤地层顶部，是先期开采的主要对象。

表1-4可采煤层特征表

煤组

煤层

煤层厚度

与下煤层间距

煤层结构

全井田厚度

可采范围厚度

最小

最大

平均

夹矸层数

岩性

稳定性

结构

最小

最大

平均

最小

最大

平均

上可采煤层组

3上

5.80

1.18

0.70

5.80

1.71

17.92

59.50

34.95

泥岩炭质泥岩

不稳定

简单

3下

9.69

5.04

0.70

9.69

5.29

23.57

52.29

35.03

泥岩粉砂岩

较稳定

较简单

1.39

0.44

0.70

1.39

0.80

37.23

60.05

50.06

炭质泥岩

极不稳定

简单

中可采煤层组

10下

1.08

0.57

0.70

1.08

0.76

9.31

22.48

15.16

泥岩

极不稳定

简单

12下

1.68

0.53

0.70

1.68

0.95

11.48

27.06

16.85

炭质泥岩

极不稳定

简单

15上

1.69

0.63

0.70

1.69

0.81

29.70

52.90

37.51

炭质泥岩

极不稳定

简单

下可采煤层组

16上

0.43

1.94

1.14

0.70

1.94

1.15

2.54

11.09

5.32

炭质粉砂岩细砂岩

稳定

较简单

0.26

1.34

0.79

0.70

1.34

0.84

炭质粉砂岩细砂岩

不稳定

较简单

（二）煤质情况

表1-5各煤层的物性特征表

项目

煤层

光泽

硬度

真密度

视密度

断口

裂隙

3上

沥青～玻璃

1.35

1.46

1.38

贝壳、参差状

较发育

3下

玻璃

1.04

1.44

1.36

参差、阶梯、贝壳状

较发育

玻璃～沥青

1.45

1.35

10下

玻璃、油脂

1.41

1.37

阶梯、贝壳状

12下

玻璃

0.87

1.40

1.37

贝壳、阶梯状

15上

玻璃、沥青、油脂

0.93

1.39

1.34

参差、贝壳状

16上

玻璃～油脂

0.99

1.39

1.31

阶梯、贝壳状

发育

玻璃、沥青、油脂

1.04

1.36

1.30

阶梯、参差、贝壳状

发育

1宏观煤岩特征

各煤层的宏观煤岩组份多以亮煤为主,约占60%，暗煤约占30%。

含有镜煤条带和透镜体。

山西组煤丝炭含量比太原组煤多,以细条带或线理状分布于煤层中。

煤岩类型以半亮型煤为主,半暗型煤次之。

细～中条带状结构，层状构造，部份具块状构造。

2煤的工业分析指标

（1）灰份

井田内各可采煤层的原煤平均灰份产率均为低中灰，原煤灰份的变化范围27.12～3.28%。

-1.4比重级精煤灰份3上、3下、6、10下、12下煤层为低灰，15上、16上、17煤层为特低灰，变化范围1.88～8.82%。

（2）挥发份

山西组煤层的精煤挥发份产率（Vdaf）平均38.60%，比太原组煤层低5.73%，除3上煤层个别点较小外，其余均大于35%，为高挥发份煤。

特别是太原组10下、15上、16上、17煤层，最低挥发份大于42%，最高49.55%，煤化程度较高。

（3）发热量

山西组原煤分析基弹筒发热量（Qb,ad）28.28MJ/kg。

变化范围23.87～31.90MJ/kg。

太原组除12下煤层较低外，其余均大于29MJ/kg，变化范围在25.11～32.94MJ/kg间。

煤的发热量与灰份关系密切，灰份每增加1%，发热量约降低0.42MJ/kg。

（4）硫份

山西组煤层硫份主要为低硫，太原组6煤层为中高硫，12下煤层为低中硫，其余煤层均为高硫。

1.2.4水文地质

（一）含水层

1第四系砂砾含水层（附隔水层）

第四系属冲积湖积相地层，由砂层、粘土层及砂质粘土、粘土质砂等相间沉积组成。

厚116.67～255.90m，平均184.57m。

主要含水层为砂砾层，上部为黄褐色，结构松散，透水性好；下部为灰白色，结构紧密，透水性差。

2上侏罗统砂砾岩含水层

上侏罗统全隐伏于第四系之下，不整合于石盒子组、山西组、太原组地层之上。

主要由砖红、紫红色砂岩、粉砂岩间夹砾岩组成，最大残厚684.90m。

33煤层顶底板砂岩（简称3砂）

3上煤层顶板砂岩为浅灰～灰绿色细～中粒砂岩，厚3～45.90m，平均19.20m。

成份以石英为主，长石次之，含较多暗色矿物，泥质胶结。

3下煤层顶板砂岩为灰白～灰绿色中～粗粒砂岩，厚6～50m，平均27.90m。

成份以石英为主，长石次之，含少量暗色矿物，泥质胶结。

4太原组第三层石灰岩（以下简称三灰）

三灰厚3.05～7.32m，平均5.64m。

灰褐色～青灰色，质较纯，偶见燧石结核，有含水裂隙，浅部见有小溶洞。

上距3下煤层33.65～59.74m，平均46.03m；上距6煤层4.44～15.22m，平均10.80m。

5太原组第十下层石灰岩（简称十下灰）

厚2.62～8.15m，平均4.77m，浅灰～青灰色，质较纯。

十下灰为16煤层开采时直接充水含水层，-500m水平以浅为具有定水头补给边界的弱～中等富水性含水层，-500m水平以深为具有定水头补给边界的弱富水性含水层。

6奥陶系灰岩

奥陶系灰岩为基岩各含水层的总补给水源，其通过断层带可对基岩各含水层具有垂直或侧向补给能力。

（二）隔水层

1煤系上覆隔水层组

3煤层顶板砂岩以上的上石盒子组，厚0～185。

80m，下石盒子组厚0～50m，以隔水岩层为主，夹有薄层细、中、粗粒砂岩。

217煤层下伏隔水层组

本矿井17煤层至奥灰的正常间距为52.46～86.33m，平均61.76m，北厚南薄。

太原组岩性以泥岩、粉砂岩为主，夹薄层砂岩；本溪组岩性以杂色泥岩、铁铝质泥岩为主，夹薄层石灰岩二层，其中十三灰平均厚4.53m，十四灰平均厚4.20m，均不含水。

泥岩、粉砂岩、石灰岩共同组成压盖隔水层组，阻止奥灰底鼓突水。

（三）断层导水性

井田东部边界为孙氏店断层，孙氏店断层以东为奥灰强富水区，孙氏店断层落差40～450m，含水空间发育、导水性强。

但由于孙氏店断层发育有分支断层，受分支断层影响，含水层的连续性受到破坏，因而水文地质条件趋于中等，使本井田断层的含水性和导水性变弱。

井田内主要断层有孙氏店支一断层、北王断层、F8断层、八里铺东断层。

钻孔穿过以上断层点时，断层带均不漏水，说明断层带本身含水性弱、导水性差。

1.2.5瓦斯煤尘和煤的自燃

（一）瓦斯

全矿井甲烷最高含量为2.01cm3/g燃（C10-6号孔3下煤层），最大甲烷成份65.20%（C8-7号孔3下煤层），按煤层顺序自上而下有增大趋势。

甲烷和二氧化碳占瓦斯成份的42.30%。

余之为氮气和少量的重烃等气体，瓦斯成份主要为浅部的N2～CO2带和之下的N2～CH4带。

表1-6煤层瓦斯成份和含量数

煤层

采样深度

（m）

最浅

最深

瓦斯含量cm3/g燃

最大

平均

瓦斯成份%

最大

平均

CH4

CO2

CH4

CO2

3上

468.88

891.44

1.27

0.56

0.76

0.43

45.32

19.28

28.28

16.32

79.62

64.40

3下

423.38

797.76

2.01

0.65

2.12

0.62

65.20

21.20

53.22

20.56

93.41

58.24

16上

308.90

940.16

1.88

0.78

3.41

0.78

62.82

20.37

50.69

20.00

91.19

59.63

739.07

879.03

1.60

0.86

0.79

0.69

31.32

23.77

34.72

22.96

66.04

53.25

本矿井虽属隐蔽煤田，但由于煤层在成煤时期原始生成的瓦斯量遭到大量排放，残留在煤中的瓦斯很小。

煤系地层沉积后，又受到长期各种风化营力作用的影响，特别是在各煤层露头附近和浅部地区，煤层瓦斯遭受风化更重，因此，形成了以氮气～二氧化碳带为主，次为氮气～沼气带，也有少量氮气带和混合带的瓦斯风化带。

根据邻区矿井资料，推断本矿井应属低瓦斯矿井，但须在生产中进行实测、化验，以防局部瓦斯富集。

（二）煤尘

矿井内各煤层的火焰长度均大于380mm，扑灭火焰的岩粉量35～90%（见表6-2），原煤可燃基挥发份平均值都大于37%，根据挥发份（Vdaf）和固定碳计算的煤尘爆炸指数，山西组煤38.21%，太原组煤44.26%。

各煤层均有煤尘爆炸危险性。

表1-7煤层煤尘爆炸指标试验成果表

煤尘

煤层

火焰长度

（mm）

岩粉量

（%）

结论

3上

>400～670（10）

55～90

70.5（10）

有爆炸危险

3下

380～700（20）

35～90

75.3（19）

有爆炸危险

630～670

（2）

有爆炸危险

10下

500～750（5）

70～90

81（5）

有爆炸危险

12下

>400～700（6）

60～85

74.2（6）

有爆炸危险

15上

>400～740（11）

60～90

75（11）

有爆炸危险

16上

>400～750（18）

65～90

78.8（18）

有爆炸危险

>400～750（17）

60～90

79.7（16）

有爆炸危险

（三）煤的自燃

矿井

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