2矿井开拓与开采40104.docx
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2矿井开拓与开采40104
第二章矿井开拓与开采
第一节煤层赋存及开采条件
一、地层及构造
1、地层
井田位于河东煤田中段，离柳矿区三交详查区东南部边缘。
井田内地表大部被第四系黄土覆盖。
仅在井田南部较大沟谷中有上、下石盒子组、山西组地层出露，现依据地表出露及钻孔揭露地层结合区域地层资料，对井田内地层特征叙述如下：
（1）奥陶系中统上马家沟组（O2s）
埋藏于井田深部，井田内补2号钻孔揭露厚度为126.6m。
岩性以灰岩及白云质泥灰岩为主，与豹皮状灰岩互层。
（2）奥陶系中统峰峰组（O2f）
埋藏于井田深部，井田内地层厚度为75.40～126m，平均106m，岩性以浅灰～深灰色厚层状石灰岩、角砾状泥灰岩为主，夹粗脉状纤维质石膏及层状隐晶质石膏，石膏带赋存于本组的中部及下部，中部石膏层的厚度达18m左右，下部石膏层的厚度达16m左右，在溶隙较发育的部位溶隙率约20％左右，本组中下部灰岩中含头足类化石。
（3）石炭系中统本溪组（C2b）
平行不整合于下伏奥陶系灰岩之上，底部为鸡窝状山西式铁矿和浅灰色铝土岩，即铁铝层段，之上为深灰色泥岩，砂质泥岩间夹砂岩，粉砂岩和1～3层不稳定石灰岩及1～2层煤线。
本组厚度16.00～43.40m，平均29.00m。
（4）石炭系上统太原组（C3t）
本组在井田内未出露，为井田主要含煤地层之一。
地层厚度65.10～97.10m，平均78.04m。
岩性由灰～灰白色砂岩，深灰色泥岩，砂质泥岩间夹4～5层石灰岩和5～6层煤层组成，含6、7、8、9号煤层及6上、7下号煤线，其中8、9号煤层为井田内稳定全区可采煤层，6号煤层为不稳定零星可采煤层，7号煤层为不稳定不可采煤层。
自下而上发育的L1、L2、L3（L2+L3又称K2）L4、L5石灰岩层位稳定，为良好标志层，底部以一层灰白色中细粒石英砂岩（K1）与下伏本溪组地层呈整合接触。
（5）二叠系下统山西组（P1s）
本组在井田南部沟谷有小面积出露，为井田主要含煤地层之一，与下伏太原组呈连续沉积，地层厚度50.50～72.46m，平均62.24m。
岩性主要由灰～深灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩及6层煤层组成，其中4号煤层为井田内稳定全区可采煤层，5号煤层为井田内稳定大部可采煤层，其余均为不稳定不可采煤层，底部分界砂岩（K3）在井田范围内不稳定，有时相变为泥岩。
（6）二叠系下统下石盒子组（P1x）
在井田南部沟谷有小面积出露，连续沉积于山西组之上，岩性主要为灰～灰绿色砂岩间灰～深灰色粉砂岩、泥岩、砂质泥岩，下部偶夹1层煤线，顶部有一层浅灰、紫红斑杂色铝质泥岩，俗称"桃花泥岩"，为良好辅助标志层，底部以一层灰绿色中粒砂岩（K4）及粉砂岩与山西组分界，本组厚度82.77～109.90m，平均105.80m。
（7）二叠系上统上石盒子组（P2s）
在井田西南部沟谷有出露，与下石盒子组呈连续沉积，全组厚度410m左右，井田内仅残留下部层段，岩性为灰白～黄绿色砂岩间夹紫红色、黄绿色砂岩及砂质泥岩，含植物化石。
井田内残留厚度120m左右。
（8）第四系中上更新统（Q2+3）
与下伏地层呈角度不整合接触，井田内广泛分布，上部为第四系中上更新统黄土层，广泛覆盖于梁、垣及半坡和洼地，其上段岩性为淡黄色砂质粘土，具大孔隙垂直节理发育，沟谷两侧多呈陡坎及陡壁，下部为浅红，红黄色砂质粘土、较致密，含有钙质结核，厚度0～120.00m，平均85.00m。
2、构造
本井田位于河东煤田中部离柳矿区内的三交～柳林单斜北部东缘。
受其影响，本井田总体呈一单斜构造，并伴有波状小褶曲。
走向为NE～SW向，倾向为NW向，倾角一般为2°～14°，仅井田中部局部达18°。
井田内未发现断层及陷落柱，也没有岩浆岩的侵入。
综上所述，井田构造属简单类。
二、煤层及煤质
1、煤层
（1）含煤地层
井田内赋存主要含煤地层为山西组、太原组，总厚度140.28m，含煤层12层，煤层总厚14.38m，含煤系数为10.25%，现自上而下分述如下：
1）山西组（P1s）
本组厚50.50～72.46m，平均62.24m。
一般含煤6层，自上而下为02、2、3、4、5、5下号，其中4号煤层为稳定全区可采煤层，5号煤层为稳定大部可采煤层，2号煤层仅在井田西部可采，井田内只有补1、15号钻孔揭露其可采，3号煤层仅在井田西部可采，井田内只有补2号钻孔揭露其可采，2、3号煤层可采范围均小于全井田范围的三分之一，为不可采煤层，其余02、5下号煤层均为不稳定不可采煤层。
煤层平均总厚度6.24m。
含煤系数10.03%。
2）太原组（C3t）
本组厚度为65.10～97.10m，平均厚度78.04m。
含煤6层，自上而下编号为6上、6、7、7下、8、9号，其中8、9号层为稳定全区可采煤层，6号煤层仅在井田东南部可采，井田内只有98号钻孔揭露其可采，其可采范围较小。
根据区域及钻孔资料井田内其余均为不稳定不可采煤层。
煤层平均总厚度8.14m，含煤系数10.43%。
（2）可采煤层
井田内可采煤层共4层，分别为4、5、8、9号煤层，现分述如下：
1）4号煤层
位于山西组下部，下距5号煤层1.00～6.40m，平均3.26m，根据井田内钻孔及矿井内见煤点的揭露情况，煤层厚度1.56～1.90m，平均1.73m。
煤层结构简单，一般不含夹矸或含一层夹矸，该煤层属稳定全井田可采煤层。
煤层顶板为砂质泥岩、泥岩，底板为砂质泥岩、泥岩。
井田内已大部采空。
2）5号煤层
位于山西组下部，下距K3砂岩4.76m。
根据井田内钻孔的揭露情况，煤层厚度0.63～4.40m，平均2.76m，属井田稳定大部可采煤层。
煤层结构简单，一般不含夹矸或含一层至二层夹矸。
煤层顶板为泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。
3）8号煤层
赋存于太原组中下部L1石灰岩之下，上距5号煤层平均48.40m。
根据井田内钻孔及矿井内见煤点的揭露情况，煤层厚度2.82～3.35m，平均3.13m，为稳定全井田可采煤层，煤层结构简单，大部含2层夹矸，夹矸厚度和层位变化基本规律。
煤层顶板为L1石灰岩，底板为粉、细砂岩、泥岩、砂质泥岩。
在井田中部及东部已形成小面积采空区。
4）9号煤层
位于太原组下部，上距8号煤层平均12.28m，根据井田内钻孔及矿井内见煤点的揭露情况，煤层厚度2.94～4.25m，平均3.87m，为稳定全井田可采煤层，煤层结构简单—较简单，含1～3层夹矸。
煤层顶板为泥岩、炭质泥岩，底板为炭质泥岩、粉砂岩及砂质泥岩。
在井田东部及南部已形成部分采空区。
表2-1-1可采煤层特征表
煤层
厚度
最小～最大
平均
（m）
间距
最小～最大
平均
（m）
结构
（夹矸数）
稳定性
可采性
顶底板岩性
顶板
底板
4
1.56～1.90
1.73
1.00～6.40
3.26
简单（0～1）
稳定
全井田
可采
砂质泥岩、泥岩
砂质泥岩、泥岩
5
0.63～4.40
2.76
简单（0～2）
稳定
大部可采
泥岩
泥岩、砂质泥岩
40.55～57.57
48.40
8
2.82～3.35
3.13
简单（0～2）
稳定
全井田
可采
石灰岩
粉、细砂岩、泥岩
砂质泥岩
9.51～15.70
12.28
9
2.94～4.25
3.87
简单～较简单（1～3）
稳定
全井田
可采
泥岩、炭质泥岩
炭质泥岩、粉砂岩、砂质泥岩
2、煤质
（1）煤的物理性质和煤岩类型
1）煤的物理性质及宏观煤岩类型
各煤层的物理性质基本相同，玻璃光泽为主，少数为强玻璃光泽；条痕色多为黑色或黑褐色；条带状结构，层状构造；断口为阶梯状和贝壳状；性脆易碎。
宏观煤岩类型多为半亮型煤，光亮型和半暗型煤次之，局部亦有暗淡型煤。
2）显微煤岩特征
据扩建地质报告资料，各可采煤层的有机显微组分均以镜质组为主，其次为半镜质组，壳质组和惰质组极少。
镜质组以均质镜质体和基质镜质体为主，其次为胶质镜质体。
无机显微组分以粘土类为主，硫化物次之，少量的碳酸盐类。
粘土类主要以充填细胞腔的形式存在，有时较集中呈透镜状；硫化物以草莓状、星点状分布；碳酸盐类呈块状分布或裂隙充填方式存在。
其镜质组油浸最大反射率（Ro，max）为0.963～1.25%。
变质阶段为Ⅲ～Ⅳ，属肥煤和焦煤阶段。
（2）煤的化学性质、工艺性能
根据井田内及邻近钻孔煤质化验资料结合井下工作面煤层煤样化验资料，各煤层主要煤质特征叙述如下：
1）化学性质
A、4号煤层
水分（Mad）原煤：
0.06%～0.98%，平均0.49%；
浮煤：
0.29%～0.77%，平均0.58%。
灰分（Ad）原煤：
7.19%～19.44%，平均14.50%；
浮煤：
4.67%～13.00%，平均7.44%。
挥发分（Vdaf）原煤：
25.85%～30.82%，平均28.64%；
浮煤：
22.87%～30.66%，平均27.68%。
全硫（St，d）原煤：
0.52%～0.71%，平均0.61%；
浮煤：
0.60%～0.78%，平均0.66%。
磷（Pd）原煤：
0.007～0.046%，平均0.020%；
浮煤：
0.003～0.009%，平均0.005%。
发热量（Qgr，d）原煤：
28.41～33.32MJ/kg，平均30.41MJ/kg；
浮煤：
33.18～34.33MJ/kg，平均33.59MJ/kg。
固定碳（FC，d）原煤：
51.48%～62.04%，平均56.76%；
焦渣特征（CRC）原煤：
5～7，平均7；
浮煤：
5～，平均6。
粘结指数（GR.I）浮煤：
71.3～101，平均88。
胶质层最大厚度浮煤：
X：
12～42mm，平均25mm；
Y：
16～35mm，平均25mm。
元素分析：
碳（Cdaf）原煤：
86.52%～87.12%，平均86.72%；
浮煤：
83.20%～88.21%，平均86.78%。
氢（Hdaf）原煤：
5.17%～5.32%，平均5.23%；
浮煤：
4.73%～5.28%，平均5.12%。
氮（Ndaf）原煤：
1.37%；
浮煤：
1.30%～1.54%，平均1.45%。
氧（Odaf）原煤：
6.53%；
浮煤：
4.86%～5.37%，平均5.07%。
B、5号煤层
水分（Mad）原煤：
0.08%～1.02%， 平均0.56%；
浮煤：
0.36%～1.00%， 平均0.66%。
灰分（Ad）原煤：
7.72%～34.01%，平均20.72%；
浮煤：
6.41%～15.79%，平均9.29%。
挥发分（Vdaf）原煤：
25.17%～28.93%，平均26.83%；
浮煤：
17.64%～29.08%，平均25.73%。
全硫（St，d）原煤：
0.60%～1.29%，平均0.86%；
浮煤：
0.58%～1.05%，平均0.77%。
磷（Pd）原煤：
0.017～0.108%，平均0.048%；
浮煤：
0.009～0.019%，平均0.013%。
发热量（Qgr，d）原煤：
22.30～32.98MJ/kg，平均27.70MJ/kg；
浮煤：
32.53～33.29MJ/kg，平均32.93MJ/kg。
固定碳（FC，d）原煤：
56.74%～68.97%，平均61.37%；
浮煤：
62.60%。
焦渣特征（CRC）原煤：
5～7，平均6；
浮煤：
6～7，平均7。
粘结指数（GR.I）浮煤：
73.7～100.1，平均89。
胶质层厚度浮煤：
X：
14.5～36mm，平均26mm；
Y：
17～30.5mm，平均24mm。
元素分析：
碳（Cdaf）：
原煤：
83.53%～86.46%，平均85.01%；
浮煤：
87.29%～89.36%，平均88.50%。
氢（Hdaf）：
原煤：
4.92%～5.17%，平均5.05%；
浮煤：
4.56%～5.19%，平均4.86%；
氮（Ndaf）：
原煤：
1.55%；
浮煤：
1.42%～1.57%，平均1.50%。
氧（Odaf）：
原煤：
6.23%；
浮煤：
3.97%～5.95%，平均4.76%。
C、8号煤层
水分（Mad）原煤：
0.04%～5.76%， 平均1.07%；
浮煤：
0.31%～0.77%， 平均0.50%。
灰分（Ad）原煤：
8.17%～25.85%，平均14.83%；
浮煤：
4.52%～9.85%，平均7.51%。
挥发分（Vdaf）原煤：
22.43%～25.39%，平均23.57%；
浮煤：
20.53%～24.05%，平均22.68%。
全硫（St，d）原煤：
1.97%～3.49%，平均2.52%；
浮煤：
1.13%～2.02%，平均1.77%。
磷（Pd）原煤：
0.004～0.062%，平均0.028%；
浮煤：
0.001～0.018%，平均0.009%。
发热量（Qgr，d）原煤：
26.97～33.23MJ/kg，平均30.38MJ/kg；
浮煤：
31.66～34.40MJ/kg，平均33.11MJ/kg。
焦渣特征（CRC）原煤：
5～7，平均6；
浮煤：
6～7，平均7。
固定碳（FC，d）原煤：
61.01%～65.54%，平均63.28%。
粘结指数（GR.I）浮煤：
72～95.8，平均86。
胶质层厚度浮煤：
X：
27～40mm，平均32mm；
Y：
11～19.5mm，平均17mm。
元素分析：
碳（Cdaf）原煤：
84.53%～87.86%，平均86.67%；
浮煤：
88.11%～88.93%，平均88.64%；
氢（Hdaf）原煤：
4.75%～4.89%，平均4.83%；
浮煤：
4.73%～4.96%，平均4.87%；
氮（Ndaf）浮煤：
1.35%～1.51%，平均1.41%；
氧（Odaf）浮煤：
3.70%～5.66%，平均4.70%；
D、9号煤层
水分（Mad）原煤：
0.03%～0.86%， 平均0.53%；
浮煤：
0.38%～0.97%， 平均0.62%。
灰分（Ad）原煤：
9.39%～26.03%，平均17.50%；
浮煤：
4.81%～11.54%，平均7.37%。
挥发分（Vdaf）原煤：
21.52%～25.84%，平均24.21%；
浮煤：
20.99%～24.62%，平均22.44%。
全硫（St，d）原煤：
0.72%～2.37%，平均1.21%；
浮煤：
0.71%～1.53%，平均0.92%。
磷（Pd）原煤：
0.077～0.158%，平均0.123%；
浮煤：
0.044～0.143%，平均0.091%。
发热量（Qgr，d）原煤：
25.42～32.33MJ/kg，平均28.89MJ/kg；
浮煤：
32.36～34.54MJ/kg，平均33.31MJ/kg。
焦渣特征（CRC）原煤：
4～7，平均6；
浮煤：
5～7，平均6。
固定碳（FC，d）原煤：
54.86%～64.13%，平均59.50%。
粘结指数（GR.I）浮煤：
55.1～96，平均81。
胶质层厚度浮煤：
X：
27.5～42.5mm，平均35mm；
Y：
11～22mm，平均17mm。
元素分析：
碳（Cdaf）原煤：
85.96%～87.65%，平均87.06%；
浮煤：
87.44%～89.61%，平均88.91%。
氢（Hdaf）：
原煤4.82%～4.96%，平均4.89%；
浮煤4.63%～4.90%，平均4.79%。
氮（Ndaf）：
浮煤1.38%～1.52%，平均1.45%；
氧（Odaf）：
浮煤3.85%～5.03%，平均4.28%。
各煤层煤质特征表见表2-1-2。
表2-1-2各煤层煤质化验结果汇总表
煤层号
原煤
浮煤
工业分析
焦渣
特征
发热量
Qgr，d
（MJ/kg）
胶质层测定
粘结
指数
固定碳Fc，d%
元素分析%
视
密
度
浮煤回收率%
煤类
水分
Mad（%）
灰分
Ad（%）
挥发分
Vdaf（%）
全硫
St.d（%）
X（mm）
Y（mm）
GR.I
磷
Pd
碳
Cdaf
氢
Hdaf
氮
Ndaf
氧
Odaf
4
原煤
0.06-0.98
0.49
7.19-19.44
14.50
25.85-30.82
28.64
0.52-0.71
0.61
5-7
7
28.41-33.32
30.41
51.48-62.04
56.76
0.007-0.046
0.020
86.5287.12
86.72
5.17-5.32
5.23
1.37
6.53
1.32-1.67
1.40
FM
JM
浮煤
0.29-0.77
0.58
4.67-13.00
7.44
22.87-30.66
27.68
0.60-0.78
0.66
5-7
6
33.18-34.33
33.59
12-42
25
16-35
25
71.3-101
88
0.003-0.009
0.005
83.20-88.21
86.78
4.73-5.28
5.12
1.30-1.54
1.45
4.86-5.37
5.07
39.73-87.00
58.45
5
原煤
0.08-1.02
0.56
7.72-34.01
20.72
25.17-28.93
26.83
0.60-1.29
0.86
5-7
6
22.30-32.98
27.70
56.74-68.97
61.37
0.017-0.108
0.048
83.53-86.46
85.01
4.92-5.17
5.05
1.55
6.23
1.32-1.54
1.41
JM
FM
浮煤
0.36-1.00
0.66
6.41-15.79
9.29
17.64-29.08
25.73
0.58-1.05
0.77
6-7
7
32.53-33.29
32.93
14.5-36
26
17-30.5
24
73.7-100.1
89
62.60
0.009-0.019
0.013
87.29-89.36
88.50
4.56-5.19
4.86
1.42-1.57
1.50
3.97-5.95
4.76
21.40-85.60
47.10
8
原煤
0.04-5.76
1.07
8.17-25.85
14.83
22.43-25.39
23.57
1.97-3.49
2.52
5-7
6
26.97-33.23
30.38
61.01-65.54
63.28
0.004-0.062
0.028
84.53-87.86
86.67
4.75-4.89
4.83
1.33-1.60
1.45
JM
浮煤
0.31-0.77
0.50
4.52-9.85
7.51
20.53-24.05
22.68
1.13-2.02
1.77
6-7
7
31.66-34.40
33.11
27-40
32
11-19.5
17
72-95.8
86
0.001-0.018
0.009
88.11-88.93
88.64
4.73-4.96
4.87
1.35-1.51
1.41
3.70-5.66
4.70
44.00-78.90
54.23
9
原煤
0.03-0.86
0.53
9.39-26.03
17.50
21.52-25.84
24.21
0.72-2.37
1.21
4-7
6
25.42-32.33
28.89
54.86-64.13
59.50
0.077-0.158
0.123
85.96-87.65
87.06
4.82-4.96
4.89
1.35-1.50
1.42
JM
浮煤
0.38-0.97
0.62
4.81-11.54
7.37
20.99-24.62
22.44
0.71-1.53
0.92
5-7
6
32.36-34.54
33.31
27.5-42.5
35
11-22
17
55.1-96
81
0.044-0.143
0.091
87.44-89.61
88.91
4.63-4.90
4.79
1.38-1.52
1.45
3.85-5.03
4.28
26.00-73.30
48.39
2）工艺性能
A、煤的发热量
4号煤层的原煤发热量在28.41MJ/kg～33.32MJ/kg之间，平均30.41MJ/kg；5号煤层的原煤发热量在22.30MJ/kg～32.98MJ/kg，平均27.70MJ/kg；8号煤层的原煤发热量在26.97MJ/kg～33.23MJ/kg，平均30.38MJ/kg；9号煤层的原煤发热量在25.42MJ/kg～32.33MJ/kg，平均28.89MJ/kg。
B、煤的粘结性和结焦性
4号煤：
粘结性指数为71.3～101，平均88。
属强～特强粘结煤。
5号煤：
粘结性指数为73.7～100.1，平均89。
属强～特强粘结煤。
8号煤：
粘结性指数为72～95.8，平均86。
属强～特强粘结煤。
9号煤：
粘结性指数为55.1～96，平均81。
属中强～特强粘结煤。
C、葛金焦型（管式低温干馏）
据三交详查报告，焦油产率仅有4号煤层大于7%，为富油煤。
其余煤层为5.43～6.64%，为含油煤。
半焦产率均大于80%，焦型为F～G4，焦块为溶融且坚硬不易碎。
D、煤灰成分和灰熔融性
根据本次补充勘探山西省煤炭地质二队委托山西省煤炭工业局综合测试中心对其施工的山西离柳鑫瑞煤业有限公司煤矿补1、补2号钻孔煤芯煤样检测报告及三交详查报告资料，各煤层煤灰成分均以SiO2、Al2O3为主，分别在45.45%和26.40%以上。
煤灰软化温度ST均在1170-＞1460℃以上，各可采煤层属较低～较高软化温度灰。
（3）煤的风化与氧化
根据剖面图及标志层推断，4、5号煤层在井田东南部有出露，井田内4、5号煤层有风氧化现象，以推断露头线内推50m划为风氧化带。
这主要是由于该处井田地处沟谷地带，冲刷剥蚀严重，煤层赋存较浅。
风氧化后的煤层质地疏松、水分、灰分增高，风化严重者颜色变浅。
（4）煤类及确定依据和煤质特征
1）采用1986年颁布的《中国煤炭分类国家标准（GB5751—86）》，以浮煤挥发分（Vdaf），粘结指数（GR.I）和胶质层Y值为指标确定煤类。
井田内4号煤为肥煤（FM）、焦煤（JM）；5号煤为焦煤（JM）、肥煤（FM）；8、9号煤均为焦煤（JM）。
在具体煤类确定中，对于个别缺少Y值指标的孔点，根据其它分类指标和煤层总体变质规律，并参考相邻孔点煤类情况予以确定，尽量保持煤类分布的合理性。
2）依据中华人民共和国国家标准《煤炭质量分级（GB/T15224—2004）》炼焦浮煤分级，确定煤质特征。
4号煤层属特低灰～高灰、低硫分～中低硫、高热值～特高热值煤；5号煤层属低灰～高灰、低硫分～中硫分、低热值～特高热值煤；8号煤层属特低灰～中灰
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