太原市古交矿区概况.docx
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太原市古交矿区概况
太原市古交矿区概况
(1)
古交市位于山西省太原市西北部,是全国最大的主焦煤生产基地,也是吕梁山东麓的交通枢纽和商品集散地,连接省城太原和晋西北的现代化工矿城市。
古交市地处北纬37°40′6〃至38°8′9〃,东经111°43′8〃至112°21′5〃之间,东西宽50公里,南北长53公里,总面积1551平方公里。
全市辖10个乡镇和4个街道办事处,总人口21万。
煤为古交市主要矿藏,储量大,品种多,质量优,分布广。
含煤地层主要为上古生界石炭系上统太原组和二叠系下统组,石炭系中统本溪组也含有不稳定的薄煤层或煤线;煤田面积为717平方公里,分布在古交、河口、镇城底3个镇和河南、刑家社、草庄头、原相、常安、姬家庄、梭峪、嘉乐泉、曹坪等9个乡;储量为98.3亿吨,煤种有肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤及热变质无烟煤等,媒质良好,硫、磷灰分含量较低。
1、位置与范围
古交矿区位于太原西山煤田的西北端,在太原古交市境内,其东、南分别与西山矿区和清交矿区相接,西北和东北均为煤层露头。
矿区东西宽约20km,南北长约35km,面积约660km2。
2、自然地理
矿区地形复杂,外围地形较高,多在1500m以上。
东部庙前山标高1865m,西南部孤爷山标高2202m,区内标高一般多在1000~1350m之间。
矿区最低处寨上村汾河河谷,标高958.40m。
汾河自西而东横穿矿区,主要沟谷还有大川河、原平河、屯兰河、天池河等,均汇入汾河。
矿区西北汾河上游下石家庄附近建有汾河水库。
蓄水能力约7亿km3,汾河流量受其控制。
蓄水前汾河最大流量为945km3/s。
矿区属暖温带半干旱大陆性季风气候,雨量集中于7~9月,近年最大降雨量为632mm。
气温昼夜变化大,最高气温达40℃,最低为-20℃,自10月至翌年4月为结冰期,冻土深度为0.5~0.8m。
3、交通
太(原)古(交)铁路,从太原市汾河站至古交西曲站41公里,往西穿过矿区经镇城底至岚县,岚县经方山至吕梁段在建设中。
从太原市区通往矿区的盘山公路长56km,古交至清徐也有油路相通,交通极为方便。
4、勘探程度
自20世纪50~60年代以来,山西148队先后进行了,普、详、精勘查工作,提交了西曲,铁磨沟、屯兰、马兰,镇城底、梭峪等6件精查报告和邢家社普查报告1件,精查面积377km2,占56.52%,已为生产矿井利用。
太原市古交矿区概况
(2)
1.概况
古交矿区位于太原西山煤田的西北端,其东、南分别与西山矿区和清交矿区相接,西北和东北均为煤田边缘的煤层露头,矿区东西宽约20公里,西北长约35公里,面积约660平方公里。
矿区内有太(原)古(交)铁路,从太原市汾河站到古交西曲编组站41公里,往西已至镇城底。
从太原市区通往矿区的盘山公路长56公里。
2.煤层与煤质
主要含煤地层为太原组和山西组,含煤地层总厚150米,含煤13层,总厚11米,含煤系数为7%。
太原组共含煤7层,其中7、8、9号为主要可采煤层;山西组共含煤6层,其中1、2、3号为主要可采煤层。
矿区煤种齐全,贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤都有。
山西组以焦煤、肥煤为主,灰分含量高,含硫低,可选性差。
太原组以焦煤、瘦煤为主,灰分含量低,中—富硫,中等可选。
各煤层、煤质纵横变化明显,在垂直分带由上而下变质程度逐渐加深。
3.开采技术条件
各主要可采煤层顶底板物理性质试验,石灰岩强度最大,抗压强度为608—1942公斤/厘米2,抗拉强度101—238公里/厘米2,抗剪强度394公斤/厘米2。
细粉砂岩抗压强度470—1164公斤/厘米2,抗拉强度64—167公斤/厘米2,抗剪强度163—181公斤/厘米2,砂质泥岩抗压强度51—896公斤/厘米2,抗拉强度44—146公斤/厘米2,抗剪强度125公斤/厘米2。
9号煤底板多为松软泥岩,常有底鼓现象。
瓦斯含量将随矿井开采深度而增加,浅部开采矿井属低沼气矿井。
煤尘爆炸指数一般为10—20%,应属于爆炸性煤层。
4.储量
山西省人民政府授权省煤炭资源划分领导组于1983年12月对矿区煤炭资源进行了划定,省人民政府以晋政发(1984)第14号文批准矿区的资源划定。
其中:
矿务局:
规划矿井5对,占用325平方公里,地质储量42.84亿吨,规划能力1650万吨/年。
地方矿:
生产矿井2对,规划矿井2对,总规划能力135万吨/年,占用15.1平方公里,地质储量1.85万吨。
乡镇煤矿:
划定8个区,面积27.6平方公里,地质储量2.78亿吨。
现有生产矿井91座,生产能力384万吨。
煤气化公司煤矿:
规划2对矿井,占用20.7平方公里,地质储量2.5亿吨,生产能力90万吨/年。
古交矿区地质分析
1、地层
(1)矿区地层
中奥陶统峰峰组(O2ƒ)与马家沟组(O2s、O2x)该为兰灰色厚层状石灰岩,间夹灰黄色豺皮状灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩在顶界面下50~150m,夹有石膏层。
总厚约400m。
中石炭统本溪组(C2b)该平行不整合复于峰峰组灰岩之上,厚25m,以灰、灰黄色泥岩、砂质泥岩为主,夹1~4层薄层石灰岩及1~3层薄煤。
底部为铝土岩和铁矿层。
上石炭统太原组(C3t)该厚113m,由灰、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩、4~6层石灰岩和3层主要可采煤层组成。
L1、K2、L4石灰岩在矿区发育稳定。
底部晋祠砂岩(K1)为灰白色中、粗粒砂岩,与下伏本溪组呈整合接触。
下二叠统山西组(P1s)该厚45m。
以灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩、砂岩为主,含煤3~5层。
下部泥岩中夹1~2层菱铁矿结核。
底部北岔沟砂岩(K3)为灰白色中粒砂岩,与下伏太原组呈整合接触。
下二叠统下石盒子组(P1x)该厚90m,由灰、灰绿、黄色泥岩、砂质泥岩、中粒砂岩组成,夹有1~2层煤线。
底部中、粗粒骆驼脖子砂岩(K4)与山西组呈整合接触。
上二叠统上石盒子组(P2s)该厚388m。
下段为灰绿、黄绿、紫色泥岩,砂质泥岩夹灰绿色砂岩,其下为铝土泥岩,底部为中粗粒砂岩(K6),与下伏下石盒子组呈整合接触。
上段以黄色、紫红色泥岩、砂质泥岩为主,夹黄绿色、紫色细—中粒砂岩,中部夹—层锰铁矿层,底部为中粗粒砂岩(K7)。
上二叠统石千峰组(P2sh)该厚200m,为红紫色、桃红色砂岩、砂质泥岩互层。
砂岩多为中细粒,上部夹有锰铁矿层和钙质结核,底部为一层中粗粒砂岩(K8)与上石盒子组呈整合接触。
第三系红土 该厚36m,不整合地复于下伏各时代基岩之上。
矿区北部梭峪一带比较发育,为赤红色粘土,含钙质结核,下部夹5~6层砾岩或砾石层。
第四系中更新统 该厚20m,为红色粘土,含钙质结核,中夹砂层与粉砂层。
第四系全新统 该厚0~10m,主要为近代冲积层,分布于各大河谷中,由砾石、泥、砂组成,松散、透水性好。
(2)含煤地层
本区含煤地层为太原组(C3t)和山西组(P1s)兹分叙如下:
a.太原组该厚84~136m,一般厚100m.可分为3段。
晋祠段该厚20~30m。
底部为晋祠砂岩(K1),为中、粗粒泥质石英砂岩或沉凝灰岩,顶部为吴家峪灰岩(Lo)之顶,其岩性厚度变化很大。
夹2层薄煤,编号为11号,为不可采煤层。
毛儿沟段该厚45~55m。
顶部为斜道灰岩(L4)之顶,含7、8、9、10号煤层。
煤层之间夹砂岩和石灰岩,9、10号煤层之间为西铭砂岩,8、9号煤层之间为屯兰砂岩,8号煤层之上为庙沟灰岩(L1)、L1之上为毛儿沟灰岩(K2),其间夹有不稳定的中砂岩,即下马兰砂岩。
K2一般分为2层,局部分为3层,其间夹有沉凝灰岩。
K2与7号煤层间为上马兰砂岩,7号煤层之上为斜道灰岩(L4)。
东大窑段该厚10~30m,顶部为北岔沟砂岩(K3)之底。
含5、6号煤层。
6号煤层之下为七里沟砂岩,之上东大窑灰岩(L5)。
在本区相变为泻湖相泥岩,含舌形贝及小型腕足类动物化石,厚0.2~0.5m,在5号煤层之下,中.细砂岩厚0.5~2.0m,有时相变薄层细砂岩与粉砂岩互层,该可对比为火山村砂岩。
b.山西组(P1s)该厚30~70m,一般50m,可分为2段
北岔沟段 该由北岔沟砂岩(K3)之底至大旋足砂岩或称铁磨沟砂岩之底,厚25~40m,含1、2、3、4号煤层,煤层间夹有不稳定砂岩。
4号煤层之下为北岔沟砂岩(K3),3号煤层之下为冀家沟砂岩,1、2号煤层之下为上冀家沟砂岩,1号煤可以看成是2号煤层之上的小分层。
铁磨沟段该顶部至驼脖砂岩(K4)之底,厚15~25m,含01、02、03号煤层。
该在本区砂岩不发育,煤层发育,02、03号为局部可采煤层。
。
(3)岩浆岩活动
矿区西南部孤爷山山附近有燕山期二长岩、正长斑岩侵入不同时代的地层之中。
2、构造
矿区位于太原掀斜(A2-3⑨)西侧的西北部,西部地层走向为北北东,倾向南东东;北部梭峪一带始向东折,至东部地层走向转为北西,向南倾斜。
全区地层倾角平缓,一般4~12°,唯西部靠近煤田边缘局部较陡,最大达60°。
整个矿区大致为一个轴向北西,向南倾伏的平缓宽阔的不对称向斜。
除北部梭峪区构造较为复杂外,全区构造尚属简单。
区内较大的褶曲有马兰向斜、石千峰向斜、南社向斜、随老母背斜和李家沟向斜。
落差较大的断层有:
随老母断层落差65~110m,王芝茂断层落差65~120m,土地沟断层落差60~100m,头南峁断层落差120m,古交断层落差80~175m,港立村南断层落差15~120m,红岩子断层落差50~120m,九龙塔断层落差60~150m,北社断层落差10~250m。
多分布于梭峪、古交与随老母之间以及矿区西部边缘,均为正断层,其走向基本可归纳为北东东与北东两组。
本区陷落柱较为发育,一般直经为50~200m,最大达300m。
古交矿区煤层情况
1、含煤性
本区主要含煤地层为太原组和山西组,总厚150m,含煤13层,总厚13m,含煤系数为8.67%。
2、主要可采煤层
本区太原组共含煤7层,其中7、8、9号为主要可采煤层;山西组共含煤6层,其中2、3号为主要可采煤层,02、03、号为局部可采煤层。
各煤层的厚度,间距、结构、稳定性等列入下表。
西山煤田古交矿区主要煤层特征表
地
层
煤
号
煤层厚度m
最小~最大
平均
一般间距
(m)
夹石层数
(层)
顶板岩性
底板岩性
稳定性
山
西
组
p1s
02
0~2.69
0.81
3.00~7.00
5.50
0~1
砂质泥岩
中.粗砂岩
砂质泥岩
泥岩
不稳定
局部可采
03
0~2.19
0.60
0~1
砂质泥岩
中.粗砂岩
砂质泥岩
泥岩
不稳定
局部可采
1.00~12.00
6.60
2
0.83~8.98
2.80
0~3
砂质泥岩
细砂岩
砂质泥岩
泥岩
稳定与3.4号合并
1.00~19.60
8.00
3
0~5.32
1.11
0~3
砂质泥岩
泥岩
砂质泥岩
细砂岩
稳定与2.4号合并
1.00~8.60
2.50
4
0.1~4.08
1.24
0~3
砂质泥,岩
细砂岩
砂质泥岩
泥岩
较稳定与2.3号合并
2.00~7.00
3.50
太
原
组
C3t
6
0~2.85
0.89
0~1
砂质泥岩
泥岩
砂质泥岩
泥岩
较稳定
大部可采
16.00~32.00
23.50
7
0~1.20
0.78
0~1
石灰岩
砂质泥岩
砂质泥岩
泥岩
较稳定
大部可采
4.00~34.90
22.00
8
1.3~6.01
3.72
1~4
石灰岩
砂质泥岩
砂质泥岩
细砂岩
稳定
全区可采
2.30~32.00
8.00
9
0~3.55
1.94
0~3
细砂岩
砂质泥岩
砂质泥岩
泥岩
稳定
全区可采
2.00~16.00
3.70
10
0~2.68
0.78
0~2
砂质泥岩
泥岩
砂质泥岩
泥岩
不稳定
局部可采
古交矿区煤质分析
1、 煤岩特征
(1)宏观煤岩类型
太原西山煤田各煤层以半亮型和光亮型为主,半暗型和暗淡型次之。
煤层结构为均—状,细条带状等。
(2) 显微煤岩特征
2、4、6、8、9号煤层显微组分定量分析列入下表。
太原西山煤田清交矿区显微组分定量分析结果表
分
层
数
分
层
号
采
样
点
数
有机组份(%)
无机组份(%)
R0max
(%)
镜质
组
半镜
质组
惰质
组
壳质
组
粘土
类
硫化
铁类
硫酸
盐类
石
英
小
计
山
西
组
p1s
02
13
8.78
2.1
1.01
19.8
0.1
0.3
20.0
2.161
03
5
92.4
3.6
4.0
27.3
0.8
0.3
1.4
29.8
1.708
2
35
89.5
3.0
7.5
14.8
0.3
0.1
0.4
15.6
1.956
3
12
90.5
2.4
7.1
16.0
0.7
0.1
0.3
17.1
1.955
4
13
90.8
2.2
7.0
21.3
0.2
0.2
0.7
22.4
2.302
太
原
组
C3t
5
17
90.7
2.1
7.2
16.8
0.5
0.2
0.5
18.0
2.065
6
8
93.0
1.2
5.8
12.7
0.3
0.1
0.8
13.9
2.201
7
6
94.6
0.8
4.6
25.0
0.4
0.1
0.4
25.9
2.204
8
42
88.8
2.1
9.1
10.5
1.0
0.1
0.4
12.0
2.290
9
18
89.4
2.7
7.9
14.2
0.5
0.2
0.3
15.2
2.261
10
4
92.0
1.6
6.4
13.5
0.1
0.4
0.1
14.1
2、煤的化学性质与工艺性能
(1)煤质特征
主要煤层煤质特征列入下表。
西山煤田古交矿区各煤层煤质特征表
煤层号
水分
Mad%
灰分
Ad%
挥发分
Vdaf%
硫分
St.d%
发热量
Qnet,d
MJ/kg
Pd
(%)
Y,mm
GR,l
煤种
02
原
0.13~2.78
0.92
5.41~36.14
24.24
17.48~33.46
25.80
0.29~1.71
0.50
34.07~36.82
35.55
FM
JM
SM
精
0.46~1.71
0.79
3.6.~12.12
1.20
15.70~32.14
24.47
0.27~1.83
0.53
5.0~44.3.0
20.50
03
原
0.42~1.94
0.97
12.17~32.84
25.30
22.23~33.73
28.62
0.27~3.44
0.55
34.57~35.63
35.16
FM
JM
SM
精
0.50~1.21
0.72
4.46~11.06
9.18
22.77~33.23
27.89
0.33~0.63
0.50
20.5~43.0
28.60
2
原
0.27~4.94
0.88
7.64~37.79
19.12
18.40~31.32
26.64
0.33~4.01
1.30
32.99~36.99
35.93
FM
JM
SM
精
0.13~1.46
0.77
3.37~15.44
6.49
16.65~30.37
24.00
0.34~1.35
0.69
7.5~45.0
20.50
3
原
0.51~1.50
0.79
13.54~38.41
26.08
17.73~34.90
18.62
0.57~2.93
1.49
34.74~36.32
35.39
FM
JM
SM
精
0.57~2.94
0.84
4.92~18.14
9.10
15.83~31.92
22.38
0.42~2.03
0.90
5.0~43.0
19.57
4
原
0.46~3.04
0.87
15.74~39.83
29.10
18.56~33.31
27.70
0.26~1.56
0.59
32.90~36.09
34.12
FM
JM
SM
精
0.53~1.37
0.58
4.02~14.98
9.10
14.53~31.04
26.61
0.43~0.94
0.64
13.0~38.0
25.10
6
原
0.38~2.01
1.10
9.92~34.79
23.93
17.71~1.94
24.89
0.53~5.37
1.37
34.41~36.23
35.83
FM
JM
SM
精
0.16~1.16
0.91
4.10~12.73
8.83
16.12~29.53
23.06
0.57~2.06
1.03
5.0~41.0
20.5
7
原
0.46~2.82
0.78
7.71~30.54
18.80
19.43~32.45
26.45
0.94~4.79
2.57
35.12~36.91
36.32
FM
JM
SM
精
0.47~0.98
0.72
3.84~8.33
5.63
20.98~30.31
25.17
1.04~3.39
1.38
19.0~45.0
29.1
8
原
0.32~2.68
0.84
6.05~39.58
20.82
15.08~30.46
22.97
1.04~6.68
2.59
34.18~36.56
35.81
FM
JM
SM
PM
精
0.42~1.48
0.85
2.94~21.26
7.14
13.61~27.82
22.26
0.48~2.02
1.44
13.~40.0
19.5
9
原
0.41~2.11
0.91
10.73~39.34
23.34
18.12~30.52
24.02
0.51~3.67
1.31
32.52~36.21
35.15
FM
JM
SM
PM
精
0.39~1.79
0.81
4.23~21.21
7.15
16.01~29.71
22.72
0.56~2.18
0.91
6.5~41.0
19.0
10
原
0.53~1.07
0.63
18.15~34.34
25.00
23.41~28.71
26.88
0.61~2.07
1.29
36.11
FM
JM
精
0.44~0.95
0.71
5.24~13.78
8.66
20.84~27.50
25.58
1.89
19.0~34.0
26.8
(2)煤种及分布特征
本区煤种齐全,贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤都有,是我国重要的炼焦用煤基地之一。
山西组以焦煤、肥煤为主,灰分含量高,含硫低,可选性差。
太原组以焦煤、瘦煤为主,灰分含量低,中~富硫,中等可选。
各煤层煤质纵横变化明显,垂直分带由上而下变质程度逐渐加深。
古交矿区开采技术条件
1、矿区水文地质条件
(1)含水层特征
寒武—奥陶系(Є–O)石灰岩裂隙岩溶含水层(组)本区位于晋祠泉域的补给一径流区,单位涌水量0.0091/s.m,水位标高821.13m。
晋祠泉位于西山矿区东南缘,泉水流量0.18~2.0m.3/s,1994年断流。
出露标高802~805m。
太原组砂岩间夹石灰岩裂隙岩溶含水层(组) 该含3~4层石灰岩和3~5层砂岩,前者分布稳定,后者为透镜状。
富水性不均,单位涌水量0.00667s.m,渗透系数为0.0314m/d。
二叠系砂岩裂隙含水层(组)该含水小,单位涌水量0.000469~0.002441/s.m,渗透系数0.0036~0.0464m/d。
第四系砂砾孔隙潜水该分布在山前洪积扇和汾河两岸一带,含水中等,单位涌水量0.6771/s.m,渗透系数3.62m/d。
(2) 隔水层
1.本溪组(C2b)和太原组底部铝质泥岩及砂质泥岩、泥岩为“奥灰”岩溶水与煤和太原组裂隙岩溶水的隔水层。
厚约42m。
2.煤系(C3t、P1s)地层中夹在石灰岩裂隙岩溶含水层和砂岩裂隙含水层间的泥岩,砂质泥岩和煤层,并构成平行复合结构,起层间隔水作用。
(3) 地下水流场条件
寒武—奥陶系石灰岩在煤田北部和西部大面积裸露地表,接受大气降水补给,在西山矿区东南沿边山断裂带溢出成泉(晋祠泉群),本矿区为补给—径流区,地下水的总流向自西北向东南流动,在晋中新断陷盆地西边山带汇集,部分以泉水形式排泄(晋祠泉群),部分补给盆地。
太原组裂隙岩溶水和二叠系砂岩裂隙水,浅部露头带接受大气降水补给,部分沿沟谷排泄,水量较大,深部水量很小。
(4)充水条件分析
直接充水含水层6、7、8、9号煤层为石灰岩裂隙岩溶水,1、2、3号煤层为砂岩裂隙水,因含水小,对煤层开采影响不大。
下伏“奥灰”岩溶水,含水丰富,矿区东南部随老母、东曲、西曲等井田大多在“奥灰”岩溶水水位和汾河侵蚀基准之上,煤层埋藏浅,水文地质条件简单。
矿区西北梭峪,镇底城和东曲西部煤层埋藏深,大多在“奥灰”岩溶水位和侵蚀基准之下,但断层不发育,地面与地下水力联系较弱,属水文地质条件中常。
屯兰、马兰及东曲北缘近汾河一带煤层埋藏深,有较大地表水体通过,且较大断层发育,地表水与地下水有一定的水力联系,属水文地质条件复杂区。
2、 矿区工程地质条件
(1)上覆松数层厚度及煤层埋藏深度
上覆松数层厚度0~30m