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中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 交通位置交通位置 薛湖矿井位于河南省永城市北部，属永城市管辖。地理坐标为东径 11617′30″～11628′30″，北纬 3405′30″～3410′00″。 井田中心南距永城市 23 ㎞，西至商丘市 75km，东至江苏徐州市 80km， 至安徽淮北市 40km，分别与京九、陇海、津浦三条铁路干线有公路相连， 北至陇海铁路砀山站 38km，永城矿区自用铁路与京九、陇海铁路相连。连、 霍高速公路从本区北缘通过，砀山～永城公路从井田东部通过，井田内乡间 公路纵横成网，交通便利，如图 1.1。 陇海铁路位于矿区北部，青（龙山）阜（阳）铁路从矿区南部通过，西 部有京九铁路，由青阜线青町车站接轨的矿区铁路专用线已建成投入运营， 并在陈四楼矿为薛湖矿井留有接轨位置。 1.1.2 地形、地貌地形、地貌 本区位于淮河冲积平原北部，地势平坦开阔，总体为西北高，南东低。 最高海拔标高40.2m，最低32.3m，一般36～38m。 1.1.3 河流及水体河流及水体 本区属淮河水系，地表水体不发育，主要河流为王引河，流经勘探区东 北部边界附近，最大流量为 46.6m3/s，最高水位标高为39.70m。其余均为 季节性河流，雨季水位上涨，流量增大，旱季水量减少，甚至干涸无水。 1.1.4 气象地震气象地震 本区属半干旱半湿润季风型气候，年平均降水量 877.4mm，年最大降水 量 1518.6mm，年最小降水量为 556.2mm，降水多集中于 7、8、9 三个月。 多年平均蒸发量为 1811.12mm，蒸发量大于降水量。每年七、八月最热，一、 二月最冷，最高气温为 41.5℃，最低气温为-23.4℃，年平均气温14.4℃。 夏季多东南风，冬季多北、西北风，多年平均风速 3.4m/s，最大风速 20m/s。 冰冻期为每年 11 月初至翌年 3 月底，最大冻土深度为 0.21m。 永城市属郯城～庐江地震带影响范围，地震烈度小于 6。据有关记载， 公元 925 年以来，永城市东部安徽省境内肖县、宿县一带曾发生 38 次强烈 地震。1668 年山东郯城曾发生 8.3 级地震，永城市受到地震影响。 根据中国地震动参数区划图 （GB18306-2001） ，本区位于地震烈度 Ⅵ度区。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 2 页 图 1.1 薛湖矿井交通位置图 1.1.5 矿区经济概况矿区经济概况 永夏矿区地处黄淮平原北部。矿区工业以煤炭、电力、冶金、建筑材料 为主，农业以种植小麦、玉米、大豆等为主，经济作物主要有花生、棉花、 芝麻等。 矿井建设所需钢材、 木材从外地采购， 经铁路和公路直接运至工业场地， 砖、瓦、沙、石及水泥均可就地供应。 本区地处黄淮冲积平原的北部，土地肥沃，人口稠密，在矿区范围内分 布有薛湖乡、聂四楼、候寺村、洪寨村、洪路口、洪后楼等 40 多个大大小 小的村庄，征地和拆迁工作对矿井生产会有一定的影响。 神火集团公司已建成的矿区中心居住区及机修、器材供应等辅助设施， 可为矿井建设和生产提供生活服务及生产服务。 1.1.6 水源及电源水源及电源 区内第三、四系松散孔隙承压水含水层，砂层厚度大，分布稳定，富水 性较好，水质符合饮用标准，可作为矿井供水水源。另外，井下排水经处理 后也可作为矿井供水水源。永城市水利局对矿井生产、生活用水、取水已给 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 3 页 予批复。 本矿井供电电源双回路均来自距离矿井约 41km 已建成属神火集团管理 的神火中心 220kV 变电站。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田地质构造井田地质构造 本区位于区域构造永城复背斜北部仰起端、次一级构造聂奶庙背斜的北 翼，总体构造形态呈一走向北西西的单斜构造，由于受东西向构造和北北东 向构造的控制和影响，而使其构造形态局部复杂化。本区地层产状在西部为 近南北向～北西西向， 向西倾斜； 中部走向北西至 87 勘探线转为近东西向， 向北倾斜，倾角在浅部为 25 左右，深部一般为 5～10 ，沿走向及倾向均有 小型起伏；62 勘探线以东，受北北东向滦湖断层带影响，地层走向基本上为 北 50 东，并发育北北东向的背、向斜构造，其北端走向转为东西，向北倾 斜。 本区断裂构造较发育，主要发育北东向和近东西向两组断层，均为高角 度正断层，中部发育北东向和近东西向断层；西部以近东西向为主。 本区发育的主要褶曲有 5 个，即北西向的聂奶庙背斜、薛湖向斜，近南 北向的侯寺向斜和北北东向的张营背斜、徐营背斜。 本区局部发育岩浆岩，主要分布在井田东部 66 勘探线以东及西部 87 勘 探线以西，岩浆岩侵入范围各煤层中不同，二2煤岩浆岩侵入范围较大，可 采煤层被吞蚀或部分吞蚀，残留部分也往往大部变质成不可采的天然焦。 1.2.2 地层地层 永夏煤田属华北地层区鲁西分区徐州小区，新生界松散沉积物覆盖全 区，为一掩盖型煤田。依据钻孔揭露，本井田发育地层自下而上分别为中 奥陶统马家沟组O2m、中、上石炭统本溪组Cb、太原组C3t、下二迭统山 西组P1sh与下石盒子组P1x、上二迭统上石盒子组P2S、石千峰组P2sh及新 近系N、第四系Q。见图 1.2 1.奥陶系中统马家沟组（O2m） 主要为浅灰、 灰色隐晶质～细晶质中厚～厚层状石灰岩， 上部含黄铁矿， 岩溶裂隙较发育，本区仅有少数钻孔揭露，揭露最大厚度 38.86m。 2.石炭系（C） （1）石炭系中统本溪组（C2b） 本组上部由灰～深灰色砂质泥岩及泥岩组成，偶夹二层薄层泥灰岩；下 部为灰～灰白色铝土质泥岩或铝土岩，含菱铁质鲕粒，具滑感；底部有紫花 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 4 页 色铝土泥岩， 含较多的铁质鲕粒和结核。 本组地层厚 16～23m， 平均厚 19m， 与下伏马家沟组呈平行不整合接触。 （2）石炭系上统太原组（C3t） 由薄～中厚层状石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩组成，含薄煤 3～4 层， 据区内钻孔揭露,未见到可采煤厚点。全组共含石灰岩 9～11 层，单层一般厚 3～5m，厚者可达 14m。本组地层厚 135～142m，平均 139m。与下伏本溪 组呈整合接触。 3.二叠系（P） （1）二叠系下统山西组（P1sh） 该组为本区主要含煤地层，即二煤段。自二 1 1煤底板砂岩至下石盒子组 底鲕状铝土质泥岩（K4）底，由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成。含煤 3～4 层，分布于中下部，其中二2煤是本区主要可采煤层。本组地层厚 68～ 109m，平均 92m，与下伏太原组呈整合接触。 （2）二叠系下统下石盒子组P1x 自 K4鲕状铝土质泥岩底至 K7中粒砂岩底，为本区主要含煤地层之一。 由泥岩、铝土泥岩、砂岩、粉砂岩与煤层组成。本组地层平均厚 404m，与 下伏山西组呈整合接触。据煤、岩层组合特征可分为三、四、五三个煤段。 （3）二叠系上统上石盒子组（P2s） 自 K7中粒砂岩底至“平顶山砂岩”底，主要由灰绿色、灰色、紫花色泥 岩、砂质泥岩、砂岩、煤线组成，地层厚约 350m，与下伏下石盒子组呈整 合接触。据煤、岩层组合特征分为六、七两个煤段。 （4）二叠系上统石千峰组（P2sh） 本区石千峰组地层揭露极少，地层厚度不详。区内仅发育石千峰组第一 段地层，以灰～灰白色，厚层状，中粗粒石英砂岩为主，夹有灰绿色细砂岩 及粉砂岩。该段地层厚 107～121m，平均 114m，与下伏上石盒子组地层呈 整合接触。 4.新生界（KZ） （1）新近系（N） ①新近系下部（N1） 属河湖相沉积，厚度 180～250m，与下伏各地层呈角 度不整合接触，可分为上下二段。下段（N 1 1） 以土黄、棕黄、灰绿色粘土、 亚粘土为主。底部普遍发育一层灰白色，俗称“钙质层”的亚粘土，含 1～4 层粉砂、 细砂， 厚度变化幅度为 0～30m， 呈透镜体状。 该段地层厚 35～127m， 平均 90m，埋藏深度 280～300m。上段（N 2 1） 由浅黄、棕黄色中～细砂、 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 5 页 图 1.2 地质综合柱状图 界 系 统 组 新 生 界 KZ N 下 二 统 P1 二 叠 系 P 古 生 界 PZ C C2 C3 K4 K2 ～ ～ ～ ～ 石 系 炭 石 上 统 中 统 K3 二3 0.29 0.600.00 岩 石 名 称 及 岩 性 简 述 149.178.7845.20124.0874.92106.4330.0060.00 叠 为细中砂，黄色或黄褐色，质纯，松散，分选性好，并含有砾石。层间夹 有杂色粘土，亚粘土及少量砂土，局部可见薄层钙质砂岩，灰白色，坚硬。 上部为杂色粘土，亚粘土和粉细砂、中砂交替出现。粘性土和砂层在不同 段均有分布，厚度变化较大。粘性土质较纯，粘塑性好、细腻、光滑半坚硬、 由灰色、灰色砂岩，砂质泥岩，紫斑泥岩组成。上部主要为中、粗粒砂岩 上部主要为深灰色、灰色泥岩、砂质泥岩，次为细粒砂岩。中部含煤 由浅灰色白云质灰岩，夹灰～深灰色石灰岩，豹皮状灰岩组成。井田 较稳定。三5煤局部可采，三2 1、三6、三7煤为不可采煤层。三2煤与三4煤 上段为砂岩，砂质泥岩及泥岩组成。下段夹一中厚层状铝质泥岩，中上 镜鉴定名为生物碎削灰岩（肉眼能辨认者主要为海百合茎、珊瑚、腕足类等 本组产丰富的动物化石，主要为蜓科，有孔虫、腕足类及少量珊瑚，另外 内仅有部分钻孔穿见其顶部岩层，其中6605孔穿见45.20m. 具紫红色斑块，底部含赤铁矿团块或条带即山西式铁矿层位。 性较差，岩石致密。坚硬。未见动植物化石。 灰绿色细粒砂岩。粉沙岩及砂质泥岩、紫斑泥岩显著减少。富含植物化石。 铝质泥岩，局部夹砂岩或砂质泥岩，呈灰～浅灰绿色,常见有紫红色斑块。鲕 为褐色、黄褐色、灰绿色亚粘土及亚砂土交替出现层间偶见少量粉砂和中 粒砂岩，间夹薄层细粒砂岩，砂岩中石英含量占90％以上，硅质胶结，分选 底部为薄层棕褐色或棕黄色砂或砂砾。 顶部为耕植土，中上部为粉砂，多为黄色、黄褐色，松散，含泥质。部分 塑性交好，有锰染现象，含有钙质结合、直径2～3厘米 上部多为黄色、灰褐色细中砂和少量粉砂。松散、含泥质，分选性较差。 更 统 新 全 新 统 新 上 Q1-3 30.00 90.00 150.00 地 层 单 位 地层 厚度 分层 厚度 综合柱状 1500 最小～最大 平均 煤层名称标志层名称 Q4 60.00 第 四 Q 系 260.00 110.0088.73 348.73 系 三 第 上 统 上 二 叠 统 P2 组 峰 千 P2sh 25.00 K9 上 373.73 497.81 下 石 盒 子 组 572.73 山 组 西 组 原 太 马 O O2 统系 奥 中 陶下 828.33 837.11 882.31 679.16 四3 K5 1.0525.03 ～ 7.92 0.64 1.38 1.42 0.79 3.04 22.63 ～ 9.50 ～ 二2 2.23 3.850.50 三1 三2 2 三3 三5 三6 二1 2 二1 1 0.64 0.35 2.00 22.00 8.78 K1 0.854.98 1.95 14.10 10.59 6.20 本层为K9标志层，井田内仅有一个钻孔穿见，且揭露不全。为浅灰色中粗 紫斑泥岩十分发育，以紫红色为主。不含或偶含植物化石碎片。下部为灰～ 本段主要特征是薄～中厚层状石英砂岩明显增多，并且颗粒较粗。 七层，自下而上编号为三1～三7煤层，其中三1、三2 2、三4煤工业煤层，层位 底部K4标志层，层位稳定，但厚度变化较大，以鲕状铝质泥岩为主，次为 由泥岩，砂质泥岩，砂岩及煤层组成，含煤四层二煤组，其中二 2煤 层层位稳定，为区内主要可采煤层，二1 1煤层偶而可采。 K3标志层L11该层灰岩厚度不大、但区内稳定，以含丰富的生物碎削为特 砂岩多发育在L4、L5、L10灰岩的上、下部，以细粒砂岩为主，一般为长石 砂岩，胶结物均为粘土质和钙质。本组地层普遍含黄铁矿结核，并含3～4 层薄层菱铁矿，但层位不稳定。 本组为K1标志层，为灰～浅灰绿色铝质泥岩，局部夹一层灰岩、中下部 P2S 石 盒 子 组 P1X P1S C3t 组 溪 本 C2b 家 沟 组 O2m N2 N1 统 新 中 25 地段含有砂砾。 下部为黄褐色为主的杂色粘土、亚粘土和少量亚砂土、土质一般细腻，粘 底部为褐黄色粉细纱、质纯松散，局部含泥质。 砂质间夹有杂色粘土、亚粘土，含钙质结核。 中部为粘土、亚粘土与细中砂交替出现。粘性土多为杂色，土质细腻、质 教纯，有锰染现象，含钙质结核，直径1～3厘米。砂性土松散，分选性差。 砂。粘性土质纯，细腻、光滑、坚硬、呈块状，断口具腊脂光泽，粘塑性强 含钙质、铝质、有锰染现象，可见少量锰豆，其下部分地段，可见少量灰绿 色粘土，含较多钙质结核和铝质，较坚硬有锰染现象。底部多为粉细纱层。 地段厚薄变化较大。 中下部多为褐色，灰绿色粘土和少量亚粘土，局部见少量碎石。次生碳盐 灰绿色粘土、亚粘土和少量亚粘土，局部见少量碎石。次生碳酸盐在不同地 含铝质、钙质和钙质结核，底部多为亚粘土，局部为砂层呈柱状，有溶蚀现 象，溶洞被泥质半充填。井田北部粘性土，含石膏晶体与基岩接触处有小砾 石，直径在0.3～0.7厘米、呈次棱角状或次园状与下伏地层呈不整合接触。 本段相当于豫西之平顶山砂岩段。与下伏地层呈整合接触。 四1K5标志层层位稳定，井田内呈东薄西厚。浅灰色，细～中粒砂岩，局部 为粉砂岩，以石英为主，次为长石。胶结物以硅质为主，次为粘土质、钙 质，含菱铁矿。具斜层理，层面含炭质。含泥质包裹体。分选中等，磨圆度 中等，呈次菱状，次圆状。与下伏地层呈整合接触。 ～1.19 0.00 ～2.42 0.00 ～2.66 0.00 ～2.03 0.10 间夹一层中～细粒砂岩，厚度不稳定，可作为区分二者的辅助标志。本组中 上部砂岩较为发育，层数较多，但均不稳定，一般为中细粒砂岩．交错层理 发育,碎硝成分以石英为主,长石.菱铁矿次之,重矿物主要有错石.磷灰石、电 气石、榍石等。另外还有少量海绿石、鲕绿泥石等矿物。 状铝质泥岩以含粗大鲕粒、球粒为特征，其成份为菱铁质、粘土矿物含量 80％以上，经X衍射鉴定粘土矿物主要是高岭石，次为石英，蒙脱石、水云 本段含丰富的植物化石、主要有楔羊齿、栉羊齿、带羊齿及根座化石等。 与下伏地层呈整合接触。 本组以二2煤为界可分成上、下两段。 部为2～3层含铝质泥岩，有时含薄层菱铁矿，中下部发育有厚层中～粗粒长 石、石英砂岩，以岩榍含量高为特征，成分复杂，胶结物为泥岩，松散、俗 称“豆腐渣”沙岩（相当于豫西的香炭砂岩层位），亦可作为辅助标志层。 下段主要由灰色泥岩、黑色泥岩夹黑色砂质泥岩、炭质泥岩及薄煤层 二3煤位于本段中部。该段下部为黑色泥岩。 （二1、二2煤）组成。二1煤层层位较稳定。二2煤层不稳定、局部位炭质泥岩 所代替。本段沙岩发育、中上部几乎全由一厚层中细粒条带装沙岩组成（与 豫西大占砂岩层位相当）多为泥质胶结，成份以石英为主，含泥质包体，由 泥质条带组成的缓波状层理、脉状层理十分发育层面含炭质及白云母片，统 称条带状砂岩。该砂岩区内稳定，容易辨认，可作为辅助标志层。此砂岩以 下至K3灰岩为一厚层黑色泥岩，含黄铁矿晶粒和菱铁矿薄层，局部见有动物 化石碎片。 本段含丰富的植物化石、主要有楔羊齿、栉羊齿、带羊齿、齿叶及科达等。 与下伏地层呈整合接触。 碎片），是区内良好的标志层之一。 本组一般含石灰岩11层，自上而下编号为L 1～L11。其中厚度稳定的有三 层（L2、L8、L11,较稳定的有四层（L3、L6、L7、L9）不稳定的有四层（L1、 L4、L5、L10,且L4、L5常有分叉尖灭合并现象。 L8灰岩，为本组上部的厚层灰岩，其厚度仅次于L2灰岩，且区内稳定，可 作区内的辅助标志层。本组含煤（5～7层），均不可采，一般以灰岩作为顶 板。 有少量植物化石。与下伏地层为整合接触。 L2灰岩为K2标志层。是本组下部的厚度灰岩，区内普遍发育，厚度稳定。 以含较多的燧石结核和蜓科化石为其主要特征，是区内良好的标志层之一。 本组化石仅在个别钻孔见有保存不完好的始史斯塔夫蜓、伏芝加尔小泽蜓 有孔虫等。与下伏地层呈假整合接触。 母等。 m m 厚度m 及 厚度m 及 最小～最大 平均 0.45 ～1.19 0.00 0.70 ～ 0.04 0.70 ～ 0.00 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 6 页 亚砂土和灰黄、灰绿色亚粘土、粘土组成，含钙质和铝土质。砂层松散,单层 厚度大,粒度粗,泥质含量少,砂层 5～10 层， 厚度 60～100m。 该段地层厚 110～ 160m，平均 135m。埋藏深度 165～300m。 ②新近系上部（N2） 属河湖相沉积，厚度 45～73m，平均厚 60m。主 要由土黄、灰黄、棕黄、亚粘土、粘土夹砂层透镜体组成，富含大小不一的 砾石与姜结石。本段地层以高可塑性粘土为主，砂层一般 2～4 层，厚度 6～ 25m，埋藏深度 100～165m。 （2）第四系（Q） ①更新统（Q13） 属冲洪积相沉积，厚度 46～78m，平均厚 65m，与 下伏新近系地层呈整合接触。以土黄、黄褐、浅黄色亚粘土为主，夹亚砂土 及粉砂、细砂透镜体。含砂层 3～7 层，厚度 12～35m，亚粘土中姜结石富 集。埋藏深度 35～100m。 ②全新统（Q4） 属冲积相沉积，厚度一般为 20～30m，平均厚 25m。 由灰黄、 土黄色亚砂土夹灰黄、 褐黄色亚粘土、 粘土组成,含小砾石及姜结石, 薄层粉、细砂层呈透镜体状,亚粘土中夹 1～2 层灰褐色含腐植质的“黑土”， 含大量田螺、蜗牛化石。 1.2.3 水文地质水文地质 薛湖井田位于永城复背斜西翼北段，处在区域径流区带。F112正断层落 差 90m， 切割聂奶庙背斜轴部， 使区外东部背斜轴部相对富水区的奥陶系地 层与区内煤系地层对接， 应为勘探区的供水边界； 西部为太原组灰岩深埋区， 灰岩顶面埋深在 1000m 以下，岩溶发育程度随深度减弱，地下水径流迟缓， 但考虑到灰岩顶面 1000m 深度距离首采区较远， 可视为无限边界； 北部亦为 太原组灰岩深埋区，灰岩顶面埋深在 1000m 以下，相对较封闭，可作为相对 隔水边界。南部为聂奶庙背斜轴部的灰岩隐伏露头区，但新生界隔水层的覆 盖，客观上削弱了上部灰岩含水层的富水程度，因此为无限边界。 井田内无常年流水河流，王引河在勘探区东北边界穿过，1956 年实测 最大流量 46.6m3/s，最高水位标高 39.70m，平时水量较小。位于勘探区中、 西部的白河、 韩沟两条暂时性水流， 自北向南注入沱河， 旱季经常干枯无水。 地表水体距离煤层垂直距离一般大于 400～500m，并且有巨厚新生界阻隔， 因此地表水对煤层开采无影响。 区内含水层自上而下划分为新生界含水层（组） ；基岩风化带含水层； 二叠系下石盒子组、山西组砂岩含水层；石炭系太原组上段灰岩含水层；石 炭系太原组下段灰岩含水层；奥陶系灰岩含水层。共计六个含水层，描述如 下 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 7 页 （1）新生界含水层（组） 新生界松散岩类含水层西部厚，东部薄，厚度 110.67m～445.10m，平均 值 358.08m。主要砂层含水层埋藏深度分别为第四系全新统 0～35m 和新近 系含水层 150～300m。 全新统含水层属潜水，孔隙水储存较为稳定，补给迅速。含水层埋藏深 度一般 25～35m，地下水位较浅，一般 3～4m，单位涌水量 q＝1.58～2.55 l/s m，渗透系数 k＝6.36～11.88m/d，富水性强。动态受季节影响变化明显， 水位年变化幅度 2.22～2.67m，水质良好，直接受大气降水的补给，地下水 循环交替条件好，动态变化幅度大。 新近系含水层属深层承压水。由中细砂层、粉砂、亚砂土组成，含深层 孔隙承压水，砂层厚度大，一般 60～100m，赋存稳定，地下水径流方向自 西北流向东南，水位标高 34.57～35.57m，单位涌水量 0.129～1.31 l/s m，渗 透系数 1.70～2.07m/d，该含水层因第四系更新统和新近系上部隔水层的阻 隔，正常情况下，浅层水和大气降水难于垂直下渗补给，据邻区资料，地下 水动态变化不大，年变幅度较小，不易受污染，矿化度 1.129～1.390g/l，总 硬度 98.32～118.02 ，氯化物含量 203g/l，水化学类型为 HCO3 Cl SO4Na 型，PH 值 8.0～8.2。 （2）基岩风化带含水层 区内 117 个钻孔简易水文地质观测统计， 漏水孔 18 个， 占总数的 15.4。 8016 孔山西组二2煤层顶板风化带抽水， 单位涌水量 0.000388 l/s m， 渗透系 数 0.00182m/d，富水性较弱，水位标高 29.90m。 （3）下石盒子组、山西组二2煤顶、底板砂岩裂隙承压含水组 由中粒、细粒砂岩组成，厚度 9～15m，砂岩致密，裂隙不发育，单位 涌水量为 0.00000758～0.00195 l/s m，渗透系数 k＝0.0000743～0.0121m/d， 属弱富水含水层。 二2煤底板有一层中细粒砂岩，厚度一般 8m 左右，没有进行抽水试验， 区域上该层也具有一定富水条件，其富水程度较弱。 （4）太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水组 由 5～6 层灰岩组成，厚度 17.55～25.85m，平均 22.13m，太原组顶部 L12（K3）灰岩呈薄层状，平均厚度 1.30m，全区揭露该层钻孔 97 个，其 中漏水孔 1 个。L8灰岩厚度较大，赋存稳定，一般厚度 10m。灰岩致密 完整，岩溶裂隙不发育，单位涌水量 0.00000466～0.000865 l/s m，渗透 系数 k＝0.0000441～0.00580m/d，水位标高详查期间 33.10～36.38m、勘 探期间-1.15～-10.87m。抽水后水位恢复时间很长，难于达到抽前静止水 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 8 页 位，显示该层富水性弱，渗透性能差，径流迟缓，地下水以静储量为主。 考虑到岩溶裂隙发育的不均一性，靠近浅部和断层附近，含水层的富水 性会有所增强。 （5）太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水组 由五层灰岩组成，厚度 14.98m，其中 L2灰岩沉积厚度大，赋存稳定， 灰岩埋深一般在-500m 以下，裂隙被充填，岩溶裂隙不发育，渗透性能差， 8705 孔抽水时 q＝0.000984L/s m，K＝0.000960m/d，属弱富水含水层。 （6）奥陶系灰岩岩溶裂隙水含水层 揭露最大厚度 38.86 m，富水程度不详，区域资料显示，该层单位涌 水量为 0.00843～3.152 l/s m，但本区奥陶系埋藏较深,岩溶裂隙发育程度 相对较低。 1.2.4 地质勘探程度地质勘探程度 本区勘查工作始于 1957 年，先后有安徽 325 队、省建委地勘公司三队、 中南煤田地质局物探普查队、煤炭部煤田地球物理勘探队、河南省地质十一 队、煤炭工业部一二九队等单位在本区进行过勘探工作。煤炭部一二九队于 1978 年至 1981 年在薛湖勘探区进行了详查地质勘探，并于 1981 年 11 月提 交了河南省永夏煤田薛湖勘探区详查地质报告 ，1982 年 4 月煤炭部第一 勘探公司以 ［82］ 煤勘地字第 122 号文审查批准了该报告。 累计施工钻孔 124 个， 工程量 87772.51m， 其中水文钻探 6 孔， 工程量 3524.46m； 完成测井 121 孔，82168 实测米；采取各种样品 480 个，钻孔稳定流抽水试验 10 次，完成 二维模拟地震测线 30 条，139.71km，物理点 4957 个。 井田勘探报告由河南省煤炭地质勘查研究院 2004 年 2 月提交，2004 年 4 月国土资源部以国土资储备字【2004】061 号文审查备案。勘探采用地震 （全区二维、首采区三维） 、瞬变电磁、钻探与数字测井及采样化验相结合 的综合勘查方法， 地质勘查类型为中等构造复杂程度、 较稳定煤层稳定程度。 完成地质钻孔 12 个，工程量 9559.2m，其中水文孔 2 个，工程量 1747.39m， 抽水 3 层次；测井 12 孔，9358.95m；二维地震测线 28 条，长 121210m，物 理点 3091 个；三维地震 4.35km2，物理点 3967 个；瞬变电磁测线 38 条，物 理点 1008 个；110000 水文地质测绘 82km2。 全区范围内共施工钻孔 136 个， 工程量 97331.71m， 平均每平方公里 2.47 个钻孔。通过勘查，查明了井田地层层序和各时代地层岩性及物性特征；查 明了井田构造形态，产状变化，二2煤层底板等高线已严密控制；井田内 各可采煤层的层位、厚度、结构及其变化规律、稳定性和可采范围已经查明， 煤层对比依据充分、 结果可靠； 主要可采煤层二2煤层的物理性质、 煤岩特征、 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 9 页 化学性质及其变化规律等已经查明，并确定了煤类及分布范围和岩浆岩侵入 范围；查明了可采煤层顶、底板充水含水层与隔水层的性质及分布规律 和井田地下水的补给、径流、排泄条件，对矿井充水因素进行了分析； 对可采煤层瓦斯含量、赋存特征、分带情况及影响地质因素等已详细 了解；对煤层煤尘爆炸危险性及自燃发火倾向作了评述；查明了井田地温状 况及地温梯度；资源储量估算结果基本可靠。本井田勘查程度已达到勘探阶 段的要求，可以作为矿井设计和生产建设的依据。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层煤层 本区煤层赋存于石炭～二叠系含煤岩系，含煤岩系分四组七个煤段， 含煤地层总厚度 993.0m，共含煤 13 层，煤层总厚度 7.27m，含煤系数 0.73。下二迭统山西组和下石盒子组含主要可采煤层二2煤。煤层特征见表 1.1。 1.3.2煤层顶、底板煤层顶、底板 二2煤直接顶板以砂质泥岩粉砂岩为主，细粒、中粒砂岩顶板次之，厚度 一般 5～10m。老顶为细粒、中粒砂岩，厚度 2.35～19.7m。直接底板主要为 砂质泥岩、粉砂岩，厚度 0.76～32.73m，一般 1.18～12.71m，岩石致密，分 布连续稳定。 顶、底板抗压强度细粒砂岩以上的一般 46.8～130.2 MPa，砂质泥岩、 粉砂岩 15.87～57.3 MPa、泥岩 12.4～46.27 MPa；顶底板抗拉强度细粒砂岩 以上的一般 1.1～5.77 MPa、砂质泥岩、粉砂岩 0.50～4.8 MPa、泥岩 0.57～ 2.1 MPa。可见砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩的强度指标较高，泥岩强度偏 低。 井田内大部分区段二2煤顶板岩石力学强度较高，完整性较好，属易于 管理的顶、底板。在断层发育处，岩石原生结构遭到破坏，裂隙较发育，强 度降低容易造成冒顶及片帮，需在采掘生产中加以注意。 1.3.3煤质煤质 1.煤的物理性质 本区二2煤层为黑～灰黑色，少量钢灰色，似金属光泽，均一状～条带状结 构，性脆，具贝壳状及参差状断口，层状构造，裂隙较发育，大都有松散易 碎的碎裂煤及粉粒煤。二 2煤层不同煤类 WY、PM、TR 的视密度分别为 1.45t/m3、144 t/m3、1.66 t/m3； 亮型煤，该煤的顶部普遍发育一层 0.5～0.7m 左右的光亮型、质地坚硬 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 10 页 的块状煤，中部和下部多为粉粒煤。 显微煤岩特征镜下鉴定，本区各煤层的有机组分均以镜质组为主，半 镜质组、惰质组次之。 表 1.1 煤层特征表 煤 组 煤 层 煤层 厚度 （m） 煤层结构 顶底板特征 稳 定 性 倾角 （度） 备 注 最 小 - 最大 平均 夹 矸 层 数 夹 矸 厚度m 顶板 底板 二 煤 组 二2 0-4.77 2.23 1 0.02-0.52 砂质 泥岩 或砂 岩 砂质 泥岩 和粉 砂岩 较 稳 定 5-15 全 区 基 本 可 采 3.煤的化学性质 （1）水分（Mad） 可采煤层原煤平均分析基水分为二2煤贫煤 0.51～1.77,平均 1.01； 无烟煤 0.56～4.02，平均 1.54。天然焦 0.43～3.23，平均 1.39。 （2）灰分（Ad） 可采煤层原煤平均干燥基灰分为二 2煤贫煤 9.79～29.21，平均 16.91；无烟煤 9.28～17.42，平均 14.39，属低中灰煤。天然焦 15.72～ 36.67，平均 24.61。 原煤经 1.4 或 1.5 比重液洗选后，各煤层浮煤灰分可下降 10左右，二2 煤下降 7～9。二2煤一般 50～60。 （3）全硫（St.d） 可采煤层全硫平均含量一般均小于 1.0，多在 0.4～0.6之间。二2煤 贫煤 0.28～1.14，平均 0.36；无烟煤 0.28～0.67，平均 0.49，属特低 硫煤。天然焦 0.32～2.28，平均 1.02。 （4）挥发分（Vdaf） 原煤挥发分其变化与煤中矿物质含量变化密切相关。二2煤无烟煤浮煤 挥发分平均 8.51，贫煤 11.63。天然焦浮煤挥发分平均 8.5。 4.煤中的有害元素 （1）磷各煤层的磷含量在 0.01以下，属特低磷煤层。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 11 页 （2）砷砷的含量很低，一般为 2～4 mg/kg，为一级含砷煤。 （3）氯氯的含量很低，0.008以下。 （4）氟二2煤一般为 30～40 mg/kg。 （5）铬二2煤一般为 13～20 mg/kg。 （6）汞汞的含量 0.2～0.4 mg/kg。 （7）硒硒的含量一般为 1～2 mg/kg，极个别点在 3～5 mg/kg。 （8）铅二2煤一般为 10～15 mg/kg。 5.煤的工艺性能 （1）元素分析 各煤层原煤干燥无灰基碳的含量 89.43～93.52，含量较稳定，氮的含 量为 1.0～1.4，氧、硫之和含量 2～3。 （2）发热量（Qnet.v.d） 二2贫煤原煤发热量 27.54～29.68MJ/Kg，平均 28.47 MJ/Kg；无烟煤原 煤发热量 28.76～29.43MJ/Kg，平均 29.10MJ/Kg。天然焦原煤发热量一般为 18.14～26.34MJ/Kg，平均 22.70MJ/Kg。 （3）简易可选性 二2煤煤层分别进行不同级别的简易筛分及浮沉试验，筛分结果二2煤 具有一定的块煤率。 原浮沉试验，采用中煤含量法，用 1.5 比重级，进行简易筛分及浮沉试 验，二2煤可选性评价结果，属中等可选～极难选煤 （4）其它工艺性能 热稳定性二2煤贫煤、无烟煤其热稳定性属于中等～较高热稳定性煤， 达到固定床煤气发生炉用煤和化工用煤指标。灰成分、灰熔融性各煤层煤 灰中以 SiO2和 Al2O3为主， 两者含量占 70～80， 其次是 CaO， 一般含量 4～ 7； Fe2O3含量 5～7；MgO 的含量在 2.0左右， ；SO3的变化范围在 2.0～ 4.0；KaO 和 Na2O 的含量在 0.5～1.0左右。煤和天然焦的灰熔融性（ST） 均大于 1350℃，属难熔灰分。 可磨性用哈特葛罗夫法测定，可磨性系数测定结果，二2煤属易磨煤。 结渣性二2煤结渣性试验，结渣性属中等弱结渣煤。 6.煤类 采用中国煤炭分类国家标准GB575186对二2煤进行分类，二2煤 主要以贫煤为主，有少量无烟煤和天然焦。 煤类分布二2煤以薛湖～红寨红前楼一线，北为贫煤，南为无烟煤， 而位于东、西的大洪庄、后陆湾、徐营、张路口为天然焦。 。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 12 页 7.煤的工业利用途径 本区二2煤以半亮型煤为主，碎块状居多，为低中灰、特低硫、特低磷、 中～高发热量、热稳定性良好、难熔灰分的贫煤 贫煤可作气化、动力和民用煤；无烟煤除可作动力和民用外，块煤可作 化工原料，经过一定加工，粉状煤可供高炉喷吹燃料，而少量的贫瘦煤经洗 选后其精煤可作配焦用煤。 8.煤层风化带深度 根据煤的物理化学性质的改变，区内煤层的风化带深度为自基岩往下垂深约 20m左右。 1.3.4瓦斯瓦斯 据本区二2煤层瓦斯成分分析，煤层底板-600m 以浅地带，沼气成分最 高占 70，一般小于 20，个别点氮气达 60，二氧化碳 20，甲烷含量在 5ml/g 以下，属瓦斯风化带；-600m 以深地带沼气成分占 80～95之间，甲 烷含量在 5 ml/g 以上。 瓦斯风化带内瓦斯含量一般在 1.76～4.46ml/g 之间；进入沼气带，沼气 含量则有所增加，煤层底板-600～-800m 瓦斯含量 6.15～17.59 ml/g；800m 以深最高达 19 ml/g（714 孔，孔深 813.2m） 。瓦斯逸散初速度（△ P） 、煤 的坚固性系数（f） ，钻孔储层压力测试（P）等的测定结果见表 1.2。 1.3.5煤尘煤尘 区内各煤层多数为粉粒状煤，开采时易产生大量的煤尘，钻孔煤样煤尘 爆炸性试验，二2煤煤尘爆炸指数均大于 10，可采煤层煤尘有爆炸性。 煤尘爆炸性试验结果见表 1.3。 1.3.5 煤的自燃煤的自燃 本区煤样测试结果， 还原样着火点与氧化样着火点 （△ T0） 均小于 25℃， 各煤层均应属不易自燃煤层。 着火点试验结果见表 1.4。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 中国煤炭论坛 第 13 页 表 1.2 各可采煤层 P、△ p、f 测定结果表 煤 层 孔号 深度 （m） 瓦斯含量 （ml/gr） △ p f P 等温吸附 孔隙 率 （） a 值 b 值 二 2 71-4 813.20 19.71 10.39 0.24 0.92 35.22 0.0656 3.92 71-2 772.70 6.68 71-3 805.30 7.37 73-3 785.89 13.73 5.90 0.27 1.01 35.12 0.080 3.95 73-4 801.50 17.59 75-2 701.60 11.55 9.31 0.23 35.88 0.0682 73-1 695.70 9.46 10.03 0.23 1.16 30.39 0.090 3.38 70-1 810.50 11.86 8.35 0.24 39.77 0.0591 3.38 84-1 964.67 11.93 6.14 0.22 71-1 700.30 6.15 3.7 0.41 1.09 35.40 0.054 75-1 562.40 6.66 4.6 0.32 0.77 7017 754.80 0.03 7106 556.05 4.46 7217 672.21 7220 774