煤田地质学

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资源描述

南屯煤矿井田东起峄山断层,西至马家楼断层与里彦区为界,南部以16层煤-250米水平等高线垂直划分与北宿井田为界,北部以皇甫断层与鲍店和东滩井田相接。东西长10.5公里,南北倾斜宽5.2公里,面积为54.6平方公里。矿井由原华东煤炭基本建设公司设计院设计。井田设计地质储量33019.7万吨,可采储量21465.9万吨。煤层为石炭二迭纪煤层,可采七层,3上、3、16上、17层全区稳定可采,6、15上、18上层局部可采。可采煤层总厚度12.54米,其中3上、3层煤总厚8.56米(3上5.35米,3层3.21米),煤层倾角3~15°。属低沼气矿井,有煤尘爆炸危险,各煤层均有自然发火倾向。矿井生产能力年产150万吨,年工作日300天,日产5000吨,矿井服务年限150年,第一水平85年。南屯煤矿是兖矿集团下属煤矿,位于兖州煤田的南部。煤炭储量1.36亿吨年生产能力240万吨建矿时间1966年投产时间1973年煤层状态主采煤层分为两个分层煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方,经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素。在显微镜下可以发现煤中有植物细胞组成的孢子、花粉等,在煤层中还可以发现植物化石,所有这些都可以证明煤是由植物遗体堆积而成。煤的成因分类主要分为由高等植物生成的腐殖煤和由低等植物生成的腐泥类,以及由上述两类混合形成的腐殖腐泥煤和腐泥腐殖煤以及残殖煤5大类。其中以腐殖煤在地球上的比例最多,约占全部煤的95%以上。各类煤的基本特性如下。腐殖煤古代高等植物死亡后,其残骸堆积在空气不太充足的低地沼泽中,产生不完全的氧化分解作用(称为半败作用),随后,由于死亡植物残骸的不断堆积,它们完全与空气隔绝而氧气停止进入,这时植物残骸依靠本身含有的氧而发生厌氧细菌的分解作用,从而开始脱水、去羧基(-COOH),放出二氧化碳、水及甲烷等气体,使残骸的碳含量相对增高,氧和氢含量则逐渐减少,形成了一种凝胶状的物质,这种物质称为泥炭。随着地壳的下沉,堆积在沼泽中的泥炭就逐渐被黏土、砂石等物质的堆积而形成了岩层。泥炭在上覆岩层的压力作用下又发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等物理和物理化学作用,使覆盖泥炭的化学组成也发生了不断的变化,最后变成了碳含量更高、氧和氢含量更低而致密度更高的褐煤。褐煤在岩层压实下又经过高温(200℃左右)、高压(几千至几万大气压)作用下而逐渐演变成烟煤和无烟煤。地球上真正由高等植物形成的腐殖煤由泥盆纪开始。世界的煤炭资源中有95%以上为腐殖煤。腐殖煤的原始成煤物质为高等植物中的纤维素、半纤维素和木质素等的主要成分,它们是在植物死亡后逐渐形成的。腐泥煤由细胞中含有大量原生质的古代菌藻类低等植物和浮游生物死亡后堆积在湖沼、海湾等水体底部的缺氧环境中,经过腐败作用和物理作用及物理化学作用(即煤化作用)后转变而成的煤。腐泥煤在自然界很少,它常以薄层状或透镜状夹于腐殖煤中。腐泥煤的挥发分高,如相当于褐煤阶段的腐泥煤的挥发分(干燥无灰基)常高达80%-95%左右,而由腐殖煤形成的褐煤的挥发分一般只有40%-65%左右。腐泥煤的主要特点是呈灰黑色,结构较均一,致密块状,硬度和韧性都较大,同时光泽暗淡,具贝壳状断口,且氢含量高、焦油产率也高。这一类煤包括了藻煤、胶泥煤和藻烛煤。腐殖煤泥煤和腐泥腐殖煤腐殖腐泥煤是以古代低等植物和高等植物一起作为原始成煤物质而形成的煤。它是一种介于腐泥煤与腐殖煤之间而以腐泥煤为主的过渡型煤,这一类煤包括烛煤和藻烛煤,其外观多呈灰黑色或灰色,致密而坚硬,其中烛煤的韧性较大,贝壳状断口,块状结构。在显微镜下常见较多的小孢子和黄色或橙黄色的腐泥基质。其氢含量、焦油率和挥发低于腐泥煤而高于腐殖煤。当煤中的腐殖成分高于腐泥成分时就叫做腐泥腐殖煤,其各种性质接近于腐殖煤。残殖煤亦称“树皮煤”或“树皮残殖煤”,它是由古代高等植物死亡后,其残骸中的树皮、蜡、树脂、孢子、花粉等对化学等对化学物质比较稳定的一些组分经过生物化学、物理和物理化学作用后形成的煤。其特点是挥发分、氢含量、焦油产率等都比相同煤化度的腐殖煤高。中国江西的乐平鸣山矿、桥头丘矿和浙江长广等矿区的煤都属于残殖煤。由于这些煤在显微镜下常可见到大量黄色或红色的树皮,故也称树皮残殖煤。1965年9月,华东煤炭基本建设公司下属的第二十七工程处、建安大队、第二勘察队、第三十五工程处、第三十四工程处和原煤炭部第二十八工程处,会同济宁建筑安装公司开始组织施工。先后完成了主、副、风井筒打冻结孔78个,测温孔22个、水文孔3个,计103个孔,总进尺16800米及机厂、仓库、变电所、宿舍、食堂、浴室等地面土建工程。1966年9月,主井筒正式开工,后副井、风井也相继开工。三个井筒表土段井壁均为双层现浇钢筋混凝土结构,井壁厚均为700~850毫米。基岩段采用素混凝土,壁厚主风井为400毫米,副井为450毫米。表土段采用冻结施工法,冻结深度为235米。施工为常规工艺,外壁采用短段掘砌,人工挖掘,砌壁采用捆绳模板。基岩段掘进采用风钻打眼爆破,0.11立方米抓岩机抓岩,挂圈背板作临时支护,段高控制在30~40米,砌壁采用绳捆模板。主、副、风井分别于1969年10月24日、1969年8月29日、1968年10月31日竣工。至1976年6月井巷工程完成6252.1米,占移交时总量的26.1%,土建工程完成48425平方米,占移交时总量的50.35%。1971年6月,兖州煤炭生产建设指挥部成立南屯矿井施工现场指挥部,组织施工会战。井巷以连锁工程为重点组织快速掘进,为井下安装工程创造条件;以生产系统关键性工程为重点,组织土建工程会战;以主、副井提升系统安装为重点,组织安装会战,为形成主、副井提升和地面生产系统创造条件;并组织邹县至南屯矿铁路建设会战,以保投产通车;后期,从工作面生产到煤炭铁路外运,组织联合试运转。至1973年12月12日,经省局批准成立南屯矿井移交委员会进行验收,三类工程均合格。认为:该矿井是山东省第一对大型机械化矿井,是国内自行设计、自己施工,除副井绞车外,所有设备均属国内自己制造。矿井的建设,为兖州矿区的设计、施工、生产提供了宝贵的经验,同意移交生产。1973年12月26日正式移交投产。次年即有两个工作面达到正规生产,年生产原煤130810吨。此后,在边扫尾、边生产中,不断发展和完善生产系统,调整薄弱环节,逐步建立健全各项管理制度,提高大型生产矿井的管理水平和职工队伍素质,以适应现代化矿井生产的需要。1986年,煤炭工业部批准南屯矿井的扩建工程,矿井设计能力由150万吨/年扩建到240万吨/年。同意新建-440米小槽煤开采水平,新建一个混合提升立井和白马河回风立井。全员效率全矿井达到每工2.5吨,小槽煤采区投产前达到3吨以上,批准扩建投资概算7761.23万元。井巷工程量907米,地面建筑73394平方米。1988年6月1日动工,由矿务局第七十工程处和南屯矿分别承担施工任务。1990年末,扩建工程已完成国家基本建设投资7560万元,占设计概算的97.41%,另有更新改造资金投资1458万元。完成井巷工程设计量的102.75%,地面建筑完成设计的66.19%。

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