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报告资料

第一章　　矿井概况及安全条件

第一节　　井田概况

一、地理概况

1、地理位置与交通

南屯煤矿位于兖州煤田东南部，东邻京沪铁路和104国道，南邻邹济公路，西北有兖新铁路、327国道和京杭大运河，矿井距邹城车站约8km，矿区专用铁路直通矿井煤仓并与京沪、兖石铁路接轨，矿区公路四通八达，区内交通十分方便。

2、地势水系

区内地形平坦，地面标高+40～+63m，自东向西逐渐降低。

白马河和南沙河分别自北向南，自东向西流经井田的西部和南部，在东纪沟附近汇合后向南注入微山湖。

白马河全长76km，流域面积10521km2，河床宽10～420m，属季节性河流，最大流量568m3/s；近几年，因疏通河道，现已成为常年通航的河流。

南沙河为邹城市西苇水库的溢洪河道，建库以来仅溢洪一次，近几年，由于雨量偏小，南沙河成了邹城市部分企业常年排泄污水的河道。

3、气象地理

本区属温带季风区的海洋-大陆性气候，四季分明。

历年平均气温17.9℃，日最高气温40.3℃，日最低气温-18.3℃，最大冻土深度0.27m，最大积雪厚度0.24m。

年平均降雨量708.14mm，年最大降雨量1263.8mm，年最小降雨量268.5mm。

降雨多集中在7～8月份，风向频率多为南风及东南风，最大风速16m/s。

地震烈度7度。

第二节　　　　安全条件

一、地质特征

（一）地质

兖州煤田为石炭-二叠系全隐蔽型煤田，地处鲁西南块陷的东缘，是由兖州向斜保存下来的煤田。

兖州向斜为一宽缓褶皱发育的不对称倾伏向斜，轴向北东东，向东倾伏。

东部煤系地层被峄山断层抬升而被剥蚀掉，直接出露太古界混合岩。

地层走向在向斜南翼为近东西向，至向斜转折端（横河、平阳寺一带）变为近南北向，往北为北北西-北北东向。

倾角平缓，一般3°～10°，大者在20°左右。

南屯井田位于兖州向斜南翼，总体呈单斜构造，但井田东北部、东部存在多个褶曲，幅度较大的为219号孔附近向斜，其余褶曲幅度均较小。

下组煤-432m水平位于南屯井田西南部，位于兖州向斜南翼转折端，采区东部地层走向近东西向，西部近南北向；倾角平缓，一般3°～9°，平均5°。

（二）本区地层

根据钻孔揭露情况，现将井田出露地层由老至新简要叙述如下：

1、奥陶系（O）

-432m水平内奥陶系揭露最大厚度182.11m（No2-l号孔），揭露埋深450.80～568.87m。

区域资料显示，奥陶系灰岩沉积较为稳定。

全厚约450～750m，可分为中、下奥陶统。

其中奥陶系中统厚约370～670m，岩性主要由灰-浅褐灰色及褐黄色石灰岩、泥灰岩、含泥白云质灰岩、白云质灰岩组成；下统厚约80m，主要由灰白色白云质灰岩、白云岩及少量灰黄色泥灰岩组成。

中统内沉积马家沟组，根据其岩性及沉积特征可分为六个段；奥陶系下统区内沉积冶里-亮甲山组。

奥陶系与下伏寒武系呈整合接触。

2、石炭系（C）

石炭系划分采用二分方案。

本区发育上石炭统，分为太原组（C2t）、本溪组（C2b）。

（1）本溪组（C2b）：

在本区内厚度52.24～71.89m，平均61.33m。

主要由灰绿色、杂色铝质泥岩、铁质泥岩、铝土岩、灰色粉砂岩和石灰岩组成，局部夹薄层煤线，煤线为19煤和2l煤层位，沉积不稳定且厚度较小，无经济价值。

其底部一般以浅灰、浅褐灰及紫红色铝土矿及铁质泥岩（相当于G层铝土岩和山西式铁矿层位）与下伏奥陶系呈假整合接触。

（2）太原组（C2t）：

下组煤-432m水平西半部大多数范围为侏罗系直接与石炭系接触，因此石炭系上部多数己遭受不同程度的风化。

本区完整的太原组厚度165.22～179.42m，平均厚172.68m，厚度变化不大，规律不明显；风化后残留厚度138.67～179.42m，平均163.58m。

该组主要由灰黑色泥岩、灰色细砂岩、粉砂岩、褐灰色夹少量绿灰色铝质泥岩、灰至褐灰色石灰岩和煤层组成，为本区重要含煤岩系之一。

共含煤18层，主要可采煤层为16上煤、17煤，局部可采的有6煤、15上煤、18上煤；此外，16下煤也有偶达可采的；共含灰岩12层，其中下部的第十下层灰岩和上部的第三层灰岩厚度较大，层位稳定，是本区的主要标志层；其它各层灰岩厚度不稳定，且常相变为泥岩或粉砂岩。

与下伏本溪组常以十二灰顶板为界呈整合接触。

　　3、二叠系（P）

　　二叠系山西组为南屯矿区上组煤主采煤系，下组煤-432m水平仅东部地段保留山西组下部地层，二叠系多数己受风化且剥蚀完毕。

　　山西组（P1s）：

本区东部残留厚度0～72.13m，平均44.50m。

主要由灰白及绿灰色厚层细砂岩、中砂岩、粗砂岩、粉细砂岩互层与浅灰至灰黑色粉砂岩、泥岩组成，夹浅灰至褐灰色铝质泥岩及煤层，与下伏太原组地层呈整合接触。

　　4、侏罗系（J）

　　侏罗系在附近区域内仅沉积上侏罗统蒙阴组（J3m）地层，本区地层残厚74.66～191.94m，平均129.09m。

侏罗系砂岩为上组煤开采的主要防治水对象，下组煤-432m水平内基本呈现由西向东逐渐增厚趋势。

主要由褐红色及紫色中砂岩、细砂岩、中粗砂岩和灰色-深灰色夹浅灰绿色砂泥岩互层、泥岩组成。

根据区域地层资料，本区侏罗系自上而下可以划分为侏罗系蒙阴组二段、蒙阴组一段。

　　一段[J3m

（1）]:

本区厚度15.74～47.47m，平均34.09m，主要由绿灰色夹少量浅褐色及褐红色砂质泥岩互层、砂质泥岩，泥岩、细砂岩及杂色砾岩组成；局部夹薄层粉砂岩，底部常以一层砾岩（该层砾岩局部可相变为砂岩）与下伏地层呈角度不整合接触。

　　二段[J3m

（2）]:

本区残厚58.92～125.80m，平均95.00m，主要由褐红色夹少量浅褐色中粗砂岩、中砂岩、细砂岩，局部夹薄层粗砂岩及泥岩薄层，为本区侏罗系主要含水层段；底部常有一层细砂岩或中砂岩与一段接触。

　　5、第四系（Q）

　　第四系基本呈现由东向西逐渐增厚趋势，且径距39486000以西厚度较大、变化大，以东则厚度较小且变化大。

本区厚度86.90～146.57m，平均122.93m；主要由粘土、砂质粘土、粘土质砂及砂砾层组成。

根据其岩性自上而下可分为三组。

　　下组（Q下）：

厚度0～13.67m，平均10.38m；主要由灰绿色及灰白色粘土质粗砂、砂砾层及砂质粘土组成，与侏罗系呈角度不整合接触，接触岩性不固定，但通常含少量底砾，砾径大小不一。

　　中组（Q中）：

厚度55.15～92.45m，平均73.79m；主要由浅灰绿色粘土、砂质粘土、粘土质砂砾层组成，底部常以一层厚层绿灰色粘土与下组接触。

　　上组（Q上）：

厚度31.75～46.59m，平均38.77m；主要由土黄色粘土、粘土质砂砾层、粘土质细砂、粗砂及中砂组成，底部常以一层粘土质砂砾层与中组接触。

　　（三）含煤地层

　　本区含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组，因受风化剥蚀，山西组仅在-432m水平东部保留其下部地层，区内含煤地层的厚度、岩性及变化规律分述如下：

　　1、上石炭统太原组（C2t）

　　区内本组厚度138.67～179.42m，平均厚163.58m，岩性以浅灰至灰黑色泥岩、灰色细砂岩、粉砂岩为主，夹多层黑色煤、褐灰色夹少量绿灰色铝质泥岩及灰至褐灰色石灰岩；呈现深灰色泥岩及粉砂岩与煤层及石灰岩的互层关系，旋回结构较为清楚。

据其含煤程度和旋回厚度、岩性可划分为四个层段：

（1）太原组底部至16上煤顶板层段：

本区厚度23.27～34.50m，平均厚度27.50m，为太原组主要含煤层段，岩性以深灰至黑色泥岩、粉砂岩、铝质泥岩为主，夹薄层灰岩，局部夹薄层细砂岩。

含煤五层（18下、18上、17、16下、16上煤），其中l7煤、16上煤大部稳定可采，18上煤局部可采。

在煤层沉积后发生海进而沉积形成泥岩或灰岩，成为其顶板，含灰岩一层，为十一灰，该层厚度及层位不稳定。

（2）十下灰底板至14煤顶板层段：

本区厚度44.57～54.48m，平均厚度48.88m，厚度较稳定。

十下灰岩为16上层煤直接顶板，平均厚5.21m，为全区的主要标志层。

本段含有薄层的15下煤、15上煤、14煤和第九、十上层灰岩；砂岩多呈深灰色，具波状层理、交错层理等，是潮汐三角洲相的沉积，厚度变化较大，成煤条件差，煤层薄且不稳定，只有15上煤局部可采，本区内多为炭质泥岩、油页岩，在15上煤之上沉积了第九层灰岩，厚度薄，沉积较稳定，偶尔相变为泥岩，可做为辅助标志层。

　　（3）14煤顶板至第三层灰岩底层段：

本区厚度55.65～72.62m，平均厚度62.02m，-432m水平东部及西部沉积厚度较大，中部稍薄。

岩性以灰色至灰黑色泥岩、粉砂岩、灰白色粉细砂岩互层为主，局部夹灰白色细至粗砂岩，含煤7层（12下、12中、12上、10上、10下、9、8煤），其中12上煤为局部可采煤层，其余煤层不可采；含灰岩三层（八灰、七灰、五灰），该段灰岩均不同程度的含有一定量的泥质，其中第五层灰岩位于该段中部，富含大量动物碎屑化石，沉积较为稳定，是区内标志层之一。

　　（4）第三层灰岩至山西组底部层段：

本段特点是沉积环境较稳定，以深水泥岩为主，自下而上逐渐变粗，黄铁矿结核相对减少，出现较多的菱铁质结核，下部发育较为稳定的6煤，为局部可采煤层。

　　2、下二叠统山西组（C2b）

　　本区残留厚度0～72.13m，平均44.50m，仅白马河风井检查孔、丁141连线以东保存。

本组是南屯矿区上组煤最主要的含煤层段。

主要由灰白及绿灰色厚层细砂岩、中砂岩、粗砂岩、粉砂岩互层与浅灰至灰黑色粉砂岩、泥岩组成，夹浅灰至褐灰色铝质泥岩及煤层。

该煤层为3煤，3煤在兖州煤田分叉合并明显，南屯井田第3下至3上煤之间间距为0.18～15.66m，两层煤之间为滨海相粉砂岩和具有交错层理、水平或缓波状层理的水下三角洲或滨湖相中-细砂岩。

下组煤-432m水平自第3下煤至3上煤全厚约30m，夹层厚度呈厚薄相间排列。

两层煤间距3.34～15.08m，夹层厚度呈厚薄相间排列，夹层岩性主要为浅灰至灰白色细至粗砂岩，发育少量斜层理及近水平层理，夹少量煤质条纹。

　　二、地质构造

　　下组煤-432m水平位于南屯井田西南部，位于兖州向斜南翼转折端，采区东部地层走向近东西向，西部近南北向；地层倾角平缓，一般3°～9°，平均5°，为一西高东低的单斜形态，其总体形态符合井田构造形态，详见下组煤-432m水平构造纲要图1-2-1。

　　主要构造要：

　　1、褶曲

　　-432m水平东部发育有Z7背斜，其轴向近南北向；西部通过本次三维物探共发现在背斜与向斜相间的次一级褶曲5条，其中背斜与向斜分别为二条、三条，其轴向全部为NE及NE～E；自西北向东南分别为第Z2向斜、Z3背斜、Z4向斜、Z5背斜、Z6向斜。

上述褶曲轴向基本与-432m水平西北部边界皇甫支二断层一致。

　　2、断层

　　-432m水平范围断层共计26条，在马家楼断层位置附近共4条正断层，

其中DF2、DF3和DF4、DF5分别为两组“雁行”式排列的断层组，它们与DF6断层形成地堑构造。

断层最大落差多小于20m，仅采区西部的DF6最大落差20m，为26m，可能该断层就是原马家楼断层，其位置向东部摆动，走向为近南北向，详见表1-2-1。

　　现有资料表明：

采区构造发育的基本特点是：

西部相对复杂，小型断层相对较为密集；东部相对简单，构造稀少；该区构造为中等构造类型。

　　三、煤层及煤质

（一）煤层

　　1、含煤性

　　矿井含煤地层主要由二叠系山西组和石炭系太原组构成，此外石炭系本溪组局部见薄煤层两层（分别为19煤、21煤），且均不可采，无经济实用价值。

山西组和太原组为矿井主要含煤地层，平均总厚217.18m（其中山西组上部多已遭受风化剥蚀）；共含可采与局部可采煤层9层

表1-2-1　　下组煤-432m水平断层特征一览表

序号断屋

名称性质走向倾向倾角

（°）落差

（m）延长

（m）差长比地震勘探控制程度

1DF2正NNESEE650～178500.020可靠

2DF3正NNESEE710～176500.023可靠

3DF4正NNWNEE650～95500.016可靠

4DF5正NNWNEE650～65500.011较差

5DF6正NNEW700～2525000.010可靠

6DF7正NEE～NESSE～SE680～118000.014可靠

7DF8正NWSW700～53600.014可靠

8DF9正NNESEE700～21150.017较差

9DF10正NENW650～42200.018较可靠

10DF11正NESE670～1010000.010可靠

11DF12正NESE670～31500.020较差

12DF13正NESE700～2700.029较差

13DF14正NESE670～55500.009较可靠

14DF15正NESE670～32000.015较差

15DF16正NWNE700～3800.038较差

16DF17正NWWSSW700～31500.020较差

17DF18正NNESEE700～21750.011较差

18DF19逆E～NEN～NW350～55600.009较可靠

19DF20逆NE～NEENW～NNW500～77500.009可靠

20DF21正NESE660～2650.031较差

21DF22正NENW660～2700.029较差

22DF23正NENW660～2550.036较差

23DF24正NWNE710～41300.031较可靠

24DF25正NWSW700～21300.015较差

25DF27正NWSW680～41900.021较差

26一采

西断层正NWSW65～806～1016310.006可靠

（3上A、3上、3下、6、15上、16上、16下、17、18上煤），平均煤层总厚13.02m，其中主要可采煤层3上、3下、16上、17煤，共厚10.19m，占可采总厚的78.26%。

下组煤主要赋存于太原组中下部，可采与局部可采煤层主要为15上、16上、17和18上煤；其中16上、17煤虽较3上、3下煤厚度小，但其全区基本可采，煤质变化不大，属稳定-较稳定煤层。

各煤层厚度及分布概况见表1-2-2。

表1-2-2　　下组煤-432m水平煤层厚度及分布概况

煤层厚度（m）

煤层间距（m）

结构夹　　　　石可采性

一般层数厚度（m）岩　性

15上0～1.83

0.4032.61～47.22

－－－－－

37.23

5.62～13.33

—————

10.71

2.33～6.46

—————

4.67简单1不定炭质泥岩南部可采

16上0.55～1.30

0.94简单0～10～0.17炭质泥岩或炭质砂岩中部及东南部局部可采

170.61～1.45

1.07简单0～10～0.24细砂岩、炭质泥岩西南部局部不可采

18上0.27～2.18

1.32较复杂0～20.08～0.68铝质泥岩东部及南部可采

　　2、可采煤层

　　本区共含下组煤可采及局部可采煤层4层，16上、17煤全区大部稳定可采，15上、18上煤局部可采。

下组煤主要可采煤层自上而下述如下：

（1）15上煤：

该煤层位于太原组中下部，含煤区主要位于下组煤-432m水平中部及南部，-432m水平东南部九灰下沉积15上煤，中部九灰下相变为炭质泥岩或油页岩压煤，具体为东部相变为油页岩。

采区煤层厚度0～1.83m，平均0.40m。

煤层结构简单，可采范围位于本区南部，可采指数0.23，煤厚变异系数48.14%，属极不稳定煤层。

（2）16上煤：

位于太原组下部，全区含煤，十下灰岩为其直接顶板，层位稳定，煤层厚度0.55～1.30m，平均0.94m。

局部含夹石一层，岩性为炭质泥岩或砂岩，可采性指数0.94，煤厚变异系数16.04%，属稳定～较稳定煤层。

　　（3）17煤：

位于太原组下部，全区含煤，北部多数以十一层灰岩为其直接顶板，西部多以泥岩为直接顶板，南部多以粉砂岩为其直接顶板，东部

局部为铝质泥岩为其直接顶板。

厚0.61～1.45m，平均1.07m,局部含夹石1～3层，岩性为细砂岩或炭质泥岩。

可采性指数0.97，煤厚变异系数17.26%，为稳定煤层。

　　（4）18上煤：

位于太原组底部，全区含煤，多数以泥岩为其直接顶板，仅中西部部分地段相变为粉砂岩顶板。

煤层总厚度0.27～2.18m，平均1.32m，全区煤层结构复杂，多含夹石1～2层，夹石岩性多为铝质泥岩，可采指数0.66，煤厚变异系数29.16%，为不稳定煤层。

（二）煤质

　　1、煤的物理性质及宏观煤岩类型（见表1-2-3）。

表1-2-3　　煤的物理性质及宏观煤岩特征

煤层颜色光泽节理

裂隙断口结构

构造充填物矿物杂质硬度

脆性煤岩类型视密度

15上黑色玻璃、暗淡发育平坦状条带状黄铁矿

方解石铝质泥岩质硬性脆半暗-半暗型煤1.30

16上黑色玻璃、油脂发育平坦状

贝壳状条带状黄铁矿铝质泥岩质硬半亮-半亮型煤1.25

17黑色玻璃发育平坦状

贝壳状条带状

块状黄铁矿铝质泥岩坚硬半亮-半亮型煤1.30

18上黑色玻璃、暗淡发育平坦状

参差状条带状

块状黄铁矿铝质泥岩半暗-半暗型煤1.40

　　2、主要煤质指标（见表1-2-4）。

　　四、瓦斯、煤尘及煤的自然发火

1、瓦斯

补充勘探期间在南下1和南下2号孔采取4个样品，对16上煤、17煤瓦斯成份和含量进行了测定，16上煤、17煤各2个样。

精查期间丁99号孔对16上煤、17煤瓦斯成份和含量进行了测定，化验结果见表1-2-5。

由表1-2-5测试结果可以看出，16上煤、17煤均属瓦斯风化带之CH4-N2带内，瓦斯含量小于1mL/g。

测试结果表明，本区瓦斯含量较低，属于瓦斯风化带内，为低瓦斯采区。

但在生产中仍需注意瓦斯含量的测定、预报和通风安全工作，特别是瓦斯容易聚集的区域，如顶板封闭性好、开采的相对深部、向斜轴部以及井下开采所形成的角落部位等，以防局部瓦斯富集而对生产影响。

表1-2-4　　-432m水平煤层煤质指标一览表

项目

煤层15上16上1718上

Mad

%

原煤0.76～2.520.74～2.460.61～2.260.53～2.18

1.63（6）1.58（7）1.62（8）1.27（7）

精煤1.08～2.421.31～2.731.01～2.451.17～2.01

1.82（6）1.99（6）1.70（8）1.51（7）

Ad

%原煤12.05～21.195.66～11.149.31～19.8416.39～24.78

16.16（6）8.4（7）12.41（8）20.42（7）

精煤4.08～16.721.98～4.982.87～6.174.74～7.67

8.91（6）3.16（7）4.4（8）6059（7）

Vdaf

%原煤42.57～57.3943.42～45.1543～47.5541.17～44.6

4.84（6）44.21（7）44.91（8）42.69（7）

精煤40.09～56.0744.23～46.1944.03～47.1241.45～45.09

48.7444.96（7）45.19（8）43.51（7）

St.d

%原煤2.86～6.322.55～3.962.25～4.472.04～4.8

3.12（6）3.25（7）3.28（7）3.45（6）

精煤0.45～3.272.14～2.391.98～2.912.18～3.39

2.26（5）2.3（7）2.2（7）2.75（6）

胶质层y

mm精煤5～11.5012～18.514.5～19.511～15.5

9.9（5）17.18（7）17.06（8）13.75～（6）

粘结指数精煤4～6665～6

5（4）6（7）6（8）5.71（7）

发热量Qb.ad

MJ/kg原煤24.8328.41

24.83

（1）28.41

（1）

发热量Qb.daf

MJ/kg原煤36.7833.68

36.78

（1）33.68

（1）

表1-2-5　　瓦斯成份和含量测定情况表

项目

煤层16上17

瓦斯

成份

（%）CH410.00～17.51/12.52（3）27.60～49.83/35.52（3）

CO25.97～15.00/11.50（3）3.36～27.33/16.18（3）

N2及其他75.00～76.52/75.91（3）22.84～67.52/48.31（3）

含量

（%）CH40.10～0.30/0.22（3）0.19～0.41/0.28（3）

CO20.09～0.40/0.25（3）0.03～0.08/0.06（3）

注：

表中分子为最小～最大值，分母为平均值，括号内为样品数。

　　2、煤尘

-432m水平下组煤各主要可采煤层的煤质牌号均为气煤，挥发分较高，一般为40%左右。

因为影响煤尘爆炸的主要因素是煤中的挥发分含量，挥分含量愈高，煤尘爆炸的危险性就愈大。

补充勘探期间在南下2号也采取1个样品，对16上煤，17煤煤尘爆炸性进行了测定，精查期间丁99号孔对16上煤、17煤煤尘爆炸性进行了测定。

16上煤的煤尘爆炸性指数为47.05～47.10，17煤煤尘爆炸性指数为47.70～47.89，均远远大于28，煤层的火焰长度均大于400mm，岩粉量为80～95%，说明煤尘具有爆炸性强、火焰长的特点，生产过程中必须给予充分重视。

3、煤的自燃

本次补充勘探没有进行煤层自燃发火倾向测试，精查期间丁97号孔对16上煤和17煤的自燃发火倾向进行了测试，自燃发火等级为2～4级，均有自燃发火趋势。

五、水文地质

南屯煤矿下组煤主要开采16上煤和l7煤，这两层煤分布于太原组的下部，其顶底板岩层组合、结构及煤系下部的水文地质条件是与安全开采密切相关的重要因素，-432m水平含水层基本特征描述如下：

（一）含水层特征

下组煤-432m水平位于井田的西南部，包括十一和十三两个采区，面积6.76km2，含水层自上而下为第四系上组砂层及砂砾层、第四系下组砂砾层、侏罗系砂岩、二叠系山西组3煤顶板砂岩、石炭系太原组第三层灰岩、第十下层灰岩、本溪组第十四层灰岩和奥陶系石灰岩。

1、第四系含水层（Q）

勘探区内第四系厚度86.90～146.57m，平均122.93m，主要由粘土、砂质粘土、粘土质砂及砂砾层组成。

根据其岩性自上而下可分为三组。

中东部发育有上组和中组，西部发育有上、中、下三组，其中第四系中组为一相对隔水层。

上组（Q上）：

厚度31.75～46.59m，平均38.77m；主要由土黄色粘土、粘土质砂砾层、粘土质细砂、粗砂及中砂组成，底部常以一层粘土质砂砾层与中组接触，单位涌水量0.422～l5.099L/s.m，由于中组的相对隔水作用，本组与下部含水层无直接补给关系。

下组