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1井田地质条件本章主要介绍井田的地理概况以及井田煤系地层、开采赋存条件、地质构造及水文地质条件、煤层赋存安全特性等概况。1.1井田概况1）地理条件岽山煤矿位于河北省唐山市北偏东约12km处，南距马家沟矿6km，距原京山铁路开平车站19km，东距陡河发电厂5.5km。行政区域属唐山市开平区管辖。本区为一平坦的冲积平原，东南面沿陡河东岸是由奥陶纪石灰岩构成的东北—西南方向起伏伸展的低山丘陵。从东往西有巍山（+290m）、凤山（+180m）、小梁山（+100m）和菀豆山（+38m），由菀豆山向西南倾没于平原之下。由巍山向东北低山丘陵接连绵延，地势逐渐增高，直到青龙山标高达+493.01m。在井田北约7km为由震旦纪灰岩构成的低山丘陵，东西方向横伏，这两条低山丘陵在井田东面的青龙山一带相汇合。低山丘陵的伸展方向与地层走向方向一致。井田内地势平坦，但北部稍高，向南低下，北部地面标高为+38.8m，南端标高为+23.85m，倾向陡河。2）地形地貌流经本区东南边的陡河，发源于北部山区，上游由二支汇成，东支称管河，发源于丰润县福山寺管泉，西支称泉水河，发源于丰润县赵庄上水路。二支水流在双桥村北侧汇合，向南流经唐山市区，下游汇集石榴河，向南流入渤海。河北省水利厅于1965年在双桥村一带修建了陡河水库，水库大坝距井田东端的最近距离为2200m。陡河及陡河水库虽然距井田区较近，但是因其底下均赋存有百余米的第四纪松散沉积物，而且存在有隔水作用的粘土层，对本矿充水没有直接的影响。3）气象及条件岽山煤矿气候属半大陆性，夏季炎热多雨，冬季严寒凛烈，气温变化较大。降水一般集中在七、八、九月份。气象资料统计：年降水量最大值为899.6mm（1987年），最小值为317.45mm（1997年），平均值为596.85mm。最大冻土深度0.5m，年降雨量一般520-680mm，年蒸发量1670mm，春冬季节多西北风，夏秋季节多东南风，一般风力3-4级，最大风力6级。4）矿井其他概况（矿井安全特性）1995年开始建矿，采用冻结凿井法进行冲积层的凿掘与砌筑，当凿至188.55m时（煤5顶板中粗粒砂岩），涌水量达到每小时258m³，由于涌水水源、途径及充水的其它因素不清，1998年对原精查地质报告进行了复审，重新评价了地质资料的成就与不足，1999年停建，2000年进行补充勘探工作，对水文地质情况基本查清。矿井设计能力为年产90万吨—不要写这些设计的内容，况且与你第二章的矿井生产能力相矛盾。矿井开拓方式为中央竖井水平方式，第一水平标高为--195m，以中央石门为主巷，分东翼和西翼，在煤层底板砂岩中各开拓两条大巷，分别为轨道运输巷和皮带运输巷。采掘方式为大巷盘区和集中上山开采，目前井田共分两个采区，即：东翼采区、西翼采区。本矿井为高瓦斯矿井，并有煤尘爆炸危险。相对涌出量为：10m³/t，绝对涌出量为25m³/min；二氧化碳相对涌出量为1.5～2.85m³/t，绝对涌出量为4.95～9.24m³/min。煤尘爆炸指数为38.42％～64.2％。矿井通风采用中央分列抽出式，由副井进风，回风井回风。介绍矿井在地质勘探阶段的煤层瓦斯含量、瓦斯压力、自然发火特性、煤层爆炸特性、矿井涌水等特性。1.2水文和地质条件井田地理为一向斜，煤系地层为石炭系和二叠系以及其他系组成，所含煤层中可供开采的煤层有2层，这些煤层上部都覆盖有厚度为100～380m的第四系冲积物。1.2.1矿井水文地质矿井最大涌水量为5.20m³/min，一般涌水量为3.73m³/min，至1998年底测得其涌水量为5.12m³/min。疏水中心排放的清水通过管路抽到地面供生活用水，其它质量低于清水质量的一些涌水排到-360m水仓通过有效的排水系统将这些涌水排至地面，以方便其灌溉农田，最后途经东翼塌陷坑进行沉淀，然后经过环游后通过后屯大渠将其流入陡河。岽山煤矿的水文地质条件属简单型，有三个含水层，自下而上分别为：1）奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层（Ⅰ）2）煤3以上砂岩裂隙承压含水层（Ⅱ）3）风化带裂隙、孔隙承压含水层（Ⅲ）其中与矿井生产较密切的为Ⅰ、Ⅱ。补给关系是：大气降水→Ⅰ、Ⅱ等各基岩含水层。矿井主要充水水源有：含水层水、断层水、老空水。（1）含水层水矿井含水层充水水源主要是煤3以上砂岩裂隙承压含水层水，含水层的水可通过岩石裂隙渗透到主大巷和工作面，对矿井正常生产造成一定影响。（2）断层水断层水作为充水水源主要是通过断层导通含水层水而形成的。断层的性质及围岩的破坏程度是断层充水的主要因素。张性正断层、落差大、围岩破坏严重便形成了良好的断层充水条件。（3）老空水由于煤层的开采方法和煤层本身的赋存状态不同，所以工作面回采后随着煤岩层垮落形成许多松散空隙，使工作面涌出的水积存在低洼的老空区内，形成老空水。在高处的工作面采后形成老空水对相邻低处的工作面产生影响。矿井充水通道有自然通道和人为因素造成的充水，自然通道主要是岩石的孔隙、裂痕和断层；而人为因素主要是采掘活动，因为采掘活动可使隔水层遭到破坏，产生冒落裂隙，沟通含水层水。矿井首采的2煤层，其顶板灰白色中粗粒砂岩为一隔水层，挡住了2煤层上方的顶板砂岩裂隙含水层水，由于采掘活动，灰白色中粗粒砂岩经常冒落，使隔水层遭破坏而导致上部含水层水下泄。1.2.2矿井地质构造1）地质构造岽山煤矿井田位于开平向斜的西北侧，南北长约1740m，东西宽约9000m，北端闭合，南端开放，面积约15.66km²。地质构造简单，向斜角平均为15°。只在井田四周有较大断层。2）煤系地层（1）地层层组划分岽山煤矿井田位于开平向斜西北侧，煤系地层的形成时代属于石炭纪和二叠纪。煤系基底地层为中奥陶统马家沟组石灰岩。本井田与开平煤田其它构造单元的地层特征基本相似。（2）石炭系上统（C3）赵各庄组C3，该组是岽山煤矿井田当中一个重要的含煤地层，本组含煤地层一般厚度为135m。本组含煤地层以粉砂岩为主，其次为砂岩，其中各种岩石所占百分比如下所示：粉砂岩类为38.3％，砂岩类为29.5％，煤层为17.4％，粘土岩为14.8％。岩相组合主要是泻湖海湾相和泥岩沼泽相相互交替沉积，同时在泻湖海湾相之后出现有湖滨三角洲相。（3）二叠系下统P1下界为煤5顶板之泥岩顶面，为整合接触。上界为矾土质粘土岩之顶板，井田内该层大部分被冲蚀掉。本统地层一般厚度为235.76m，分上下两组，上组称唐家庄组，下组称大苗庄组，其中大苗庄组是重要的含煤地层。本组一般厚度为90.36m，最小厚度为65m。本组地层以粉砂岩和砂岩为主，粘土岩也较多，岩石大致百分比为：粉砂岩类占36.2％，砂岩类占30.2％，粘土岩类占19.2％，煤占14.4％。岩相组合主要是泻湖海湾相、三角洲相及泥炭沼泽相沉积。在本组顶部出现了大陆河流冲积相沉积。（4）风化壳岩石特点：岩层显著变色，粘土岩和砂岩均变成浅黄色、灰白色或其它杂色；岩石硬度降低，产生风化裂隙，疏松易碎，裂隙中有黄色充填物；岩石矿物发生淋滤分解作用。在垂直方向上，区内风化壳具有分带性：上部强风化带和下部弱风化带。1.3煤层及煤质1.3.1概述井田煤系主要由石炭系上统和二叠系下统地层组成，煤系地层总厚度约150m，共含大小煤层2层，煤层总厚度7.44m，含煤系数为5.7％，其中可采煤层共2层。1.3.2可采煤层厚度、结构及变化1）煤1：为矿井的主采煤层，厚度为0.00～5.21m，平均厚度为3.8m，平均倾角为15°。煤层为黑色、条带状构造，玻璃光泽，以亮煤为主，间夹暗色条带，局部含丝炭，偶含黄铁矿膜，半亮～光亮型。2）煤2：为矿井的主采煤层，厚度为1.27～5.80m，平均厚度为3.6m，平均倾角为15°。煤层为黑色，块状构造，下部为条带状构造，质硬，玻璃光泽～暗淡光泽，半亮～半暗型，含夹石1～2层，最多达3层，为简单结构煤层，其中下部含一层分布极稳定的细砂岩夹矸，灰白色或浅灰色，条带状，致密坚硬，厚度0.02～0.78m，平均0.39m。煤层的容重为1.35t/m³。区内煤层厚度变化较大。（详见下表1-1）表1-1煤层地质特征表地层煤号煤层厚度最小—最大平均m煤层间距最小—最大平均m夹矸层数可采情况顶底板岩性顶板底板岽山煤矿10.00-5.213.816.3-50.833.550稳定粉砂质灰泥岩黑色泥岩21.27-5.803.61～2稳定灰黑色泥岩粉砂岩泥岩1.3.3煤质特性井田内共有可采煤层两层，煤1、煤2为稳定煤层。（下面怎么出现煤5和煤2？）1）煤的化学分析（1）硫份：各煤层全硫平均含量为0.25％～3.66％，其中煤5含量低于1％，属低硫煤；煤2含硫量最高为3.66％，平均为3.07％，属富硫煤，其所含硫量分为：黄铁矿硫占59％，有机硫占36％，硫酸盐硫占2.5％。（2）磷份：磷份平均含量最大0.0825％，最小0.008％，其中煤5为特低磷煤，煤2为中磷煤。（3）发热量：各可采煤层发热量变化范围在18.01～24.18MJ/kg之间，各煤层发热量由大至小为：煤2＞煤5。一般情况是煤层灰分高的发热量低，而煤层灰分低的其发热量高。2）煤的工业用途评价井田内各煤层均属气煤类，结焦性能较差，块度小，抗碎性及抗磨性能较差，不适于单独炼焦，可以考虑作配焦用煤；煤的焦油含量较高，属富油煤～高油煤，发热量均在18.01～24.18MJ/Kg，主要为动力用煤1.3.4煤层顶底板特性1）煤2伪顶：暗灰色泥岩或粉砂岩，厚0～0.08m，随采随落，区内大部分缺失。直接顶：灰色粉砂岩，有明显水平层理或波状层理，块状，含有丰富的植物叶片化石，偶见浅褐色结核，厚度变化较大，极不稳定，厚0～3.86m，平均1.97m。老顶：灰白色中砂岩，夹粉砂岩，厚层状；岩石成分为石英及泥质岩屑，次为暗色燧石，并含有紫红色的矿物细粒；胶结物为高岭土质基底式胶结，占30％，极易风化，遇水澎涨，厚10.43～39.2m，平均12.00m。底板：灰黑色泥岩，致密块状，断口呈贝壳状或参差状，含菱铁质结核及黄铁矿散晶体，结核大小不一，扁球状成层状分布，含大量植物根化石，厚4.51～8.60m，平均6.44m。2）煤5直接顶：灰黑色泥岩，块状，致密细腻，贝壳状断口，含菱铁质透镜状结核及黄铁矿聚集体，含海相动物化石(在西翼曾采到完整的动物介壳化石)层厚3.96～9.47m，平均6.65m。老顶：浅灰色～灰白色细砂岩，块状，钙质基底式胶结，成分以石英为主，易风化，厚度不稳定，一般在0.65～8.23m之间，平均2.69m。直接底：灰～灰白色带褐色泥岩或粘土质粉砂岩，泥质胶结，块状构造，含大量植物根化石，厚0.53～3.87m，平均1.85m。1.3.5瓦斯、煤尘及煤的自燃倾向性（该处内容放入第一章-矿井安全特性）根据钻孔煤样和周围矿井生产实际调查分析，本矿煤层平均瓦斯相对涌出量10m³/t，绝对涌出量为25m³/min；二氧化碳相对涌出量为1.5～2.85m³/t，绝对涌出量为4.95～9.24m³/min。煤尘爆炸指数为38.42％～64.2％。属高瓦斯矿井。根据钻孔煤样和周围矿井生产实际调查分析，本矿井煤5煤尘有爆炸危险性外，煤2有自燃倾向性。本区属地温正常区，地温梯度0.6-2.9℃/hm，恒温带深45m左右。2井田开拓煤田划分为井田，是井田开拓所要解决的一个主要问题。本章主要内容为：进行井田再划分、矿井产能力的核定、设计开拓方式和煤层群开拓方式、阶段大巷井设计、井底车场设计等。2.1井田再划分2.1.1井田边界矿井井田范围：井田东西走向长9000m，南北倾斜宽1740m，井田面积15.66km²2.1.2矿井储量1）矿井工业储量计算矿井工业储量计算可用下式计算：Zg=41iSiLiMir（2-1）式中Zg—矿井工业储量，t；Si—计算块段的平均走向长度，m；Li—计算块段的平均倾斜长度，m；Mi—计算块段的平均煤厚，m；R—煤的容重，t/m³，经实测取1.32t/m³。故矿井工业储量为：Zg=41iSiLiMir=9000×1740×(3.8+3.6)×1.32=15379.37万t2）可采储量计算-改为矿井设计储量矿井可