第1章 井田概况.docx
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第1章 井田概况.docx
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第1章井田概况
第一章井田概况及建设条件
1.1井田概况
1.1.1交通位置
屯留井田位于山西省屯留、襄垣县境内,潞矿集团的西部,矿区对外交通有太(原)焦(作)铁路、邯(郸)长(治)铁路和太(原)洛(阳)公路。
太焦铁路经矿区东部由北向南通过,太焦铁路的夏店站距潞矿集团约7km,距五阳站16km。
以夏店站为起点距太原市约230km,距焦作市约204km,距邯郸市约216km。
本矿选煤厂装车站距邯长铁路长治北站约29km。
屯留矿井在潞矿集团西南23km处的后庄村北,距长治市约35km,距常村矿约11km。
屯留县城在井田东南部6km处,有公路通往太原、临汾、长治等市。
交通比较方便。
矿井交通位置见图1.1-1。
矿区总布置示意图见图1.1-2。
1.1.2地形地势
屯留井田位于太行山中段西侧,长治盆地西部。
井田内广为第四系黄土覆盖。
北部西部边缘为高原丘陵地带,冲沟发育,地形复杂,仅沟底有零星基岩出露。
中部绛河由西向东流入漳泽水库,形成河谷阶地。
南部及工业场地附近地形较平缓,总体上地势为西北高,东南低,井田内最高点在北部的老干庄东南的白云山(+1113.1m),最低点在屯留县南侧1Km的绛河河滩处(+906.3m),工业场地地面标高为+950m。
阎庄风井场地面标高在+1015.5~+1019.5m之间。
矿区主要河流为浊漳河(由南向北)、西漳河(由西向东)汇合于五阳村;井田范围内主要河流为绛河,为海河水系浊漳河的支流。
由西向东穿越井田,注入漳泽水库,其流量为0.37m3/s~5.06m3/s。
井田西北余吾镇北侧有一条交川河,流量为0.02m3/s~0.17m3/s,属季节性小河。
另外,在工业场地东北部有“七一”水库,库容量为l.07Mm3,工业场地西北有一贾庄水库。
1.1.3气象及地震
本区属典型大陆性气候,干燥多风,四季分明,年平均气温8.9℃,日最高气温37.4℃,最低气温-29.1℃。
年平均降水量为583.3mm,最大917.0mm,最小414.0mm,雨季集中在7、8、9三个月,日最大降水量109.7mm。
年平均蒸发量为1755.3mm(高于降水量2.01倍);最高为1996.3mm,最低为1502.1mm。
年主导风向为西北风,夏季风向为东南风,最大风速为17m/s,最大风压为350Pa。
冰冻期为每年10月末到翌年4月,最大冻土深度为0.75m。
根据2001年国家地震局颁布的《地震动态数区划图》(GB18306),对屯留、襄垣县地区抗震设防烈度的划分意见,本区地震基本烈度为6度。
1.1.4煤矿发展简史
潞安矿区位于沁水煤田的东部边缘,解放前即有小窑开采,五十年代末国家投资大规模开发,矿区现有生产矿井共5对,即石圪节矿、五阳矿、漳村矿、王庄矿和常村矿,总规模为11.2Mt/a,核定生产能力14.10Mt/a。
1988年矿区原煤产量突破10Mt,2004年顺槽原煤20.50Mt。
1991年潞安矿务局晋升为国家一级企业,2000年8月潞安矿务局改制成立潞安矿业(集团)有限责任公司。
下面对各矿做一简述:
石圪节矿:
1929年建矿,已有70多年的开采历史,经过五次较大的技术改造,设计能力达0.60Mt/a,核定能力0.80Mt/a,最大年产量1.50Mt/a。
截止2002年末,井田3号煤层实际可采储量仅余1.78Mt,已经原国家经贸委批准,于2003年破产关闭,现回收煤柱。
五阳矿:
1956年建矿,1963年投产。
设计能力0.90Mt/a,经几次技术改造,设计能力达1.50Mt/a,核定能力1.50Mt/a,现实际生产能力稳定在1.70Mt/a。
漳村矿:
原为小煤窑,1970年改建成0.60Mt/a的矿井。
1985年第二次扩建为1.50Mt/a的生产能力,核定能力2.40Mt/a,2003年实际生产原煤3.18Mt。
王庄矿:
1966年建成投产。
设计能力0.90Mt/a,先后经过二次改扩建,设计能力达3.60Mt/a,核定能力4.90Mt/a,2003年实际生产原煤6.00Mt。
常村矿:
1995年9月建成投产,设计能力为4.00Mt/a,核定能力4.50Mt/a,2003年实际生产原煤4.71Mt。
1.1.5矿区所在地的经济概况
潞矿集团为我国煤炭工业的重要企业,地处山西省长治市。
长治市位于山西省东南部,是连接晋、冀、豫三省的重要通道。
全市总面积13896平方公里,其中市区面积334平方公里。
平均海拔1000m,最高处2453m。
现长治市辖十三县、区(长治、潞城、屯留,长子、壶关、平顺、黎城、武乡、襄垣、沁县、沁源县、城区、郊区),人口312万人,其中市区人口61万人。
长治农业生产条件优越,全市耕地面积456万亩,其中水地面积100.2万亩;全市宜林面积735万亩,实有林地585万亩;宜牧面积480万亩,已开发草场271万亩。
长治地下矿藏资源丰富,现已探明有开采价值的矿藏有煤、铁、锰、铝、硫磺、石灰石、石膏、石英、大理石等40多种,其中预测煤炭埋藏量为906亿吨,已探明储量346亿吨。
长治工业基础较好,是山西能源重化工基地的重要组成部分和轻工业基地。
主要工业门类有:
煤炭、电力、治金、机械、化工、医药、建材等;主要工业产品有:
原煤、电力、钢材、焦炭、水泥、轴承、洗衣机、锻压设备、中药制剂、生化药品、防爆电器、健身器械、锯条、化肥、铁合金、生铁等。
2001年,长治市国内生产总值达到185亿元,其中第一产业总产值28亿元;第二产业总产值101亿元;第三产业总产值58亿元。
财政总收入17.91亿元,农民人均纯收入2427元,城镇居民可支配收入5244元。
1.1.6水源和电源
1.1.6.1水源
本次设计工业场地生活用水水源地位于工业场地东边的东洼村西南侧,距工业场地2.3km,属自建水源地。
其水量、水质能满足生活饮用水要求和标准。
生产用水取自经过处理的井下排水。
阎庄风井在场地内自建水源井,取用基岩风化裂隙带或第四系潜水。
1.1.6.2电源
主电源引自长治候堡220kV变电站,距屯留矿井13km,变电所总容量150MVA,现使用87.5MVA,本矿井使用40MVA。
备用电源引自屯留县110kV变电站,距屯留矿井5km。
1.2地质特征
1.2.1地质构造
1.2.1.1区域地质构造
潞安矿区位于沁水煤田东部中段,处于华北断块区吕梁~太行断块沁水块坳东部次级构造单元的沾尚~武乡~阳城北北东向褶曲带中段,晋获断裂带西侧。
矿区主体部分为新生代叠加的长治新裂陷,屯留井田位于新裂陷西北部。
1.2.1.2地层
井田内及其外围广为第四系黄土覆盖,仅北部及西部沟谷中有二叠系上统上石盒子组,石千峰组及三叠系下统刘家沟地层出露。
井田内地层从新至老有第四系(Q)、三叠系下统刘家沟组(T1L)、二叠系上统石千峰组(P2sh)、二叠系上统上石盒子组(P2s)、二叠系下统下石盒子组(P1x)、二叠系下统山西组(P1S)、石炭系上统太原组(C3t)、石炭系中统本溪组(C2b)、奥陶系中统峰峰组(Q2f)。
其特征见表1.2-1。
1.2.1.3井田地质构造
矿区主构造线近南北,以褶曲为主,向斜紧密,背斜开阔,断裂较少,地层走向近南北,倾向西且略有起伏;倾角3~15o。
井田内揭露的断层共33条,其中正断层10条,逆断层23条。
落差大于30m的断层有9条(包括井田南、北边界断层),30~10m的断层有20条,落差小于10mm的有4条。
断层特征详见表l.2-2,3号煤层构造纲要见图l.2-1。
褶曲以北北东~南北向为主,贯穿全井田的褶曲自西向东依次有坪村向斜、余吾背斜、余吾向斜、苏村背斜及屯留向斜。
其中以西部的坪村向斜和东部的苏村背斜构成井田内煤层起伏的基本形态。
另外,还有东邓向斜和墙则背斜。
井田主要褶曲特征见表1.2-3。
此外,井田内有陷落柱6个,其主要特征见表1.2-4。
总之,井田地质构造简单。
表1.2-1井田地层特征表
地层
地层代号
地层厚度
最小~最大
平均
简要特征
系
统
组
第四系
Q
0~139.48
44.53
为黄褐色含砂亚粘土夹粉砂、细砂、中砂及粗砂和砾石组成,顶部为耕植土。
三叠系
下统
刘家沟组
T1L
<53.38
浅棕色细砂岩、粉砂岩夹紫红色泥岩
二叠系
上统
石千峰组
P2sh
192
上部为紫红色泥岩,夹灰色结核灰岩;中、下部为黄绿、砖红色中及粗粒砂岩
上石盒子组
P2S
523.50~470
503.17
上部为灰绿~紫红色灰黄、灰白砂岩与泥岩互层;中部为泥岩、粉砂岩和细、中粗砂岩;下部为灰色粘土泥岩与砂岩互层
下统
下石盒子组
P1X
45~9.60
63.57
顶部为铝质泥岩,含锰、铁质;中部为中粒砂岩夹细粒砂岩,中、下部为细砂岩与泥岩互层,偶见薄煤层;底部为中粒砂岩,含菱铁质结核
山西组
P1S
43.40~64.10
51.15
为上部主要含煤地层,本组上部及中部为粉砂岩、中粒砂岩及砂质泥岩;中下部为3号煤层;下部为砂质泥岩及粉砂岩
石炭系
上统
太原组
C3t
91.38~123.4
103.59
为下部含煤地层,岩性为泥岩、粉砂岩、砂岩、石灰岩及煤层。
9、12、15-2、15-3号煤层位于本组的下部
中统
本溪组
C2b
2.50~33.60
12.70
上部为泥岩、粉砂岩互层,中、下部为粘土泥岩及砖灰色铝质泥岩,底部局部发育有透镜状铁矿层
奥陶系
中统
峰峰组
Q2f
一般20m
局部195~205
198.80
为含煤地层之基底,上部为灰~深灰色石灰岩、白云质灰岩、中部为灰色石灰岩,下部为灰色、深灰色泥质灰岩
图1.2-1
表1.2-2断层特征表
序号
名称
性质
产状
最大落差(m)
延展长度(km)
控制点数及品级
查明程度
备注
倾向
倾角
(度)
A
B
C
1
文王山南正断层
正
SSE
75
270
10.2
2个钻孔,其它为地表断点
查明
2
F58
正
SSE
70
20
0.60
地表断点
基本查明
3
F62
正
NNW
70
25
1.00
地表断点
基本查明
4
F59
正
NNW
70
25
3.10
地表断点
基本查明
5
F11
正
NNW
70
16
0.58
2
2
查明
含1个孔
6
F24
正
NNW
70
36
4.12
3
1
基本查明
含1个孔
7
东贾正断层
正
NNW
70
75
4.30
5
基本查明
8
F25
正
NNW
70
45
1.90
2
1
查明
含1个孔
9
F27
正
SSW
70
55
3.15
2
1
基本查明
10
西魏正断层
正
SSE
70
125
5.50
5
查明
含1个孔
11
余吾西逆断层
逆
E
35
33
2.90
3
1
1
基本查明
含1个孔
12
F1
逆
W
35
8
0.52
1
2
查明
13
F2
逆
NWW
35
22
1.10
2
基本查明
14
F3
逆
NWW
35
15
0.48
1
初步控制
15
F4
逆
SEE
35
16
0.85
2
基本查明
北段查明
16
F5
逆
NWW
40
15
1.40
2
1
查明
含1个孔
17
余吾逆断层
逆
E
30~40
98
6.67
20
7
3
查明
含8个孔
18
F6
逆
SWW
35
15
1.35
1
基本查明
19
F7
逆
SEE
35
19
1.20
2
查明
含1个孔
20
F8
逆
NEE
35
15
0.78
3
2
查明
含1个孔
21
F9
逆
W
35
11
0.70
2
1
查明
22
F10
逆
SSE
75
12
0.88
3
1
查明
含1个孔
23
F13
逆
E
35
16
1.32
3
2
查明
含2个孔
24
F15
逆
W
35
12
0.97
2
1
查明
含1个孔
25
F16
逆
NEE
35
20
1.17
5
2
查明
含2个孔
26
前苏村逆断层
逆
SWW
35
46
2.47
6
9
1
查明
含4个孔
27
F17
逆
NEE
35
24
1.95
2
3
3
查明
含2个孔
28
F18
逆
W
35
15
0.80
3
3
查明
含2个孔
29
F19
逆
E
35
10
0.42
1
1
1
查明
含1个孔
30
F26
逆
SWW
35
23
1.46
1
4
1
查明
含2个孔
31
F20
逆
NEE
35
18
0.74
2
1
1
查明
含1个孔
32
F22
逆
SEE
35
10
0.36
1
基本查明
33
F23
逆
E
35
10
0.62
3
查明
表1.2-3主要褶曲特征表
顺序
褶曲名称
位置
产状
走向
倾角(度)
长度(Km)
1
坪村向斜
位于井田西部,北自贾庄,往南经岳底、坪村至西庄,贯穿全井田
SN
7
16.5
2
余吾背斜
位于余吾镇东侧,北自李村东,往南经余吾镇、魏村至吴家庄
SN
东部11
西部7
16.5
3
余吾向斜
位于井田中部,北自北庄,往南经秦庄被F27正断层所截
SN
<7
16
4
苏村背斜
位于井田东部,北自安沟村西经刘村、后苏村、屯留县城往南为F24所截
北段偏N800E
中、南段SN
东部9
西部5
15.5
5
屯留向斜
靠近井田东边界,北自板箱庄,往南经东河北在堰槽村被东贾正断层所截
北段偏W
中、南段SN
<7
10.5
表1.2-4陷落柱控制情况一览表
编号
3号煤层处长、短轴半径(m)
控制点数及品级
查明程度
备注
Ⅰ
208×100
3(A)、2(B)
查明
含609号孔
Ⅱ
275×190
9(A)、1(B)
查明
含806号孔
Ⅲ
250×175
20(A)
查明
含其它地面物探点
Ⅳ
190×97
3(A)
查明
含1306号孔
Ⅴ
295×170
7(A)
查明
含1304号孔
Ⅵ
245×130
5(A)
查明
含3145号孔
1.2.2煤层及煤质
1.2.2.1煤层
自上而下的煤层特征为:
3号煤层位于二叠系山西组下部,为上煤组,厚5.00~7.25m。
一般5.99m,煤层稳定,顶板一般为泥岩,粉砂质泥岩,底板为黑色泥岩、粉砂岩,老底为中细粒砂岩。
夹矸0~3层,一般1层,厚0.27m,属结构简单至较简单煤层。
9号煤层位于石炭二叠系太原组中部K3石灰岩之上,下距12号煤层7.62~35.68m,平均13.38m。
煤层厚度0~2.07mm,平均0.52m,底板皆为泥岩。
为不稳定型局部可采煤层。
12号煤层位于石炭系太原组二段中部K3石灰岩之上,下距15-2号煤层24.80~45.12m,平均29.9m。
煤层厚度为0~1.95m,平均0.71m,仅在井田中部可采。
顶板为泥灰岩。
属不稳定型局部可采煤层。
15-2号煤层位于太原组一段下部,下距15-3号煤层0.80~5.50m,平均2.62m,煤层仅在井田东北、东南局部可采。
顶底板皆为泥岩层,属不稳定型局部可采煤层。
15-3号煤层位于太原组一段下部,煤层厚度0~2.95m,平均1.18m,井田内分南、北两片可采,顶板为泥岩、粉砂质泥岩,底板为泥岩、炭质泥岩。
该煤层属不稳定型局部可采煤层。
9、12、15-2、15-3号煤层为下组煤,因其硫分较高,俗称臭煤。
煤层特征见表1.2-5。
1.2.2.2煤质
3号煤层主要为中灰、特低硫、低磷、高发热量、高熔点灰份贫煤,仅在矿井西部边界部分为无烟煤。
9号煤层为富~高灰、高硫、特低磷、高熔点灰份贫煤。
12号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤及部分贫煤。
15-2号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤。
15-3号煤层为富~高灰、高硫、低磷、高熔点灰份无烟煤。
以上9、12、15-2、15-3煤层均属中等发热量。
是优良的动力用煤及化工用煤。
各煤层煤质特征见表1.2-6
表1.2-5可采煤层特征表
地层
煤层编号
煤层厚度m
最小~最大
一般
煤层结构
层间距m
最小~最大
平均
煤层稳定程度
顶底板岩性
可采情况
煤的容重
(t/m3)
顶板
底板
二叠系山西组
P1s
3
5.00~7.25
5.99
简单,含夹矸1~3层
50.48~73.12
61.83
稳定
泥岩、粉砂岩
泥岩、粉砂岩
全井田可采
1.39
石炭系
太原组
C3t
9
0~2.07
0.85
简单,含夹矸0~2层
不稳定
泥岩
泥岩
局部可采
1.49
7.62~35.68
13.38
12
0~1.95
0.71
简单
不稳定
石灰岩
泥岩
局部可采
1.45
24.80~45.12
29.9
15-2
0~2.00
0.71
复杂
不稳定
泥岩
泥岩或粉砂质泥岩
局部可采
1.51
0.8~5.50
2.62
15-3
0~2.95
1.18
复杂,含夹矸1~3层
较稳定
泥岩、粉砂质泥岩
泥岩或粉砂质泥岩
局部可采
1.50
表1.2-6
1.2.3其它开采技术条件
1.2.3.1瓦斯
潞矿集团漳村、五阳、石圪节、王庄四对生产矿井目前开采深度较浅,均属低瓦斯矿井,未发生过瓦斯爆炸及突出事故,煤层埋藏较深的常村矿为高瓦斯矿井。
根据重庆煤科分院提供的《潞安矿区3号煤层瓦斯赋存及涌出预测研究报告》,在屯留矿井底车场附近南翼胶带机巷对煤层瓦斯进行测定,基本参数结果为:
原煤瓦斯含量:
8.4~8.63m3/t,平均8.51m3/t
残存瓦斯含量:
2.37m3/t
煤层瓦斯原始压力:
0.42~0.45MPa
钻孔瓦斯流量衰减系数:
0.0811~0.2525d-1
煤层透气性系数:
0.524~1.7415m2/MPa2·d
百米钻孔瓦斯涌出量:
0.015~0.037m3/min·hm
瓦斯放散初速度△P:
20
煤的坚固性系数:
f=0.44~0.53
煤的空隙率:
4.93~6.71%
是否处于沼气带:
处于沼气带
抽放难易度:
较难抽放到可以抽放类型
煤层对瓦斯的吸附性:
吸附常数a=26.2098~31.4086m3/t,b=1.0969~1.6836Mpa-1,吸附表面积为70.0939m2/g,吸附能力很强。
2004年,中国矿业大学在南二胶带大巷及余吾断层附近测定3号煤层的瓦斯含量为7.18~7.80m3/t。
鉴于上述两个单位测定3号煤层瓦斯含量的结果较为接近,从保证矿井安全的角度出发,本设计采用相对较大的重庆分院测定结果为分析基础。
地勘期间采用直接法测定了3、12、15-2、15-3号煤层的瓦斯含量,其结果见表1.2-7。
表1.2-7地勘期间煤层瓦斯含量测定结果表
煤层编号
可燃基瓦斯含量
(m3/t·г)
原煤瓦斯含量
(m3/t)
备注
3
2.40~21.05
9.48
2.20~17.04
8.24
12
5.86~11.75
8.00
4.23~10.19
6.47
15-2
8.89~15.03
11.96
5.96~10.23
8.10
15-3
1.28~15.27
7.87
0.86~11.50
5.52
矿井3号煤层瓦斯赋存规律
屯留矿井田范围较大,分布着较多的褶曲构造和断层,造成煤层瓦斯赋存极不均衡。
根据地勘期间测定的瓦斯含量资料分析,在向斜轴部的瓦斯含量一般较高,在背斜轴部的瓦斯含量一般较低。
重庆煤科分院在井底车场附近的南翼胶带机巷,采用间接法测定3号煤层瓦斯含量,共打5个钻孔,测得3号煤层瓦斯压力为0.42~0.45MPa,计算煤层瓦斯含量值为8.4~8.63m3/t,平均为8.51m3/t。
测定结果比较接近《屯留井田勘探(精查)地质报告》提供瓦斯含量数据,较真实地反映了测定区域的瓦斯含量分布情况,但并不能完全代表整个井田的瓦斯含量分布情况。
由于目前还处于基建施工阶段,掘出的巷道较少,不可能在较大范围内打更多的钻孔来测定煤层瓦斯压力。
为此,可以利用地质勘探期间所测瓦斯含量与建井期间实测瓦斯含量进行对比分析,寻找相关系数,然后以地勘中所测瓦斯含量为基础,预测各区域的瓦斯含量平均值。
《屯留井田勘探(精查)地质报告》提供的3号煤层甲烷含量等值线图见图1.2-2。
从屯留井田3号煤层地质勘探钻孔上可以找到,在测定区域附近、埋深为494~530m的地质勘探钻孔(902、903、1103钻孔)所测定的瓦斯含量为5.53~9.76m3/t.г(可燃基),换算成原煤瓦斯含量为4.96~8.34m3/t,平均为6.13m3/t,则瓦斯含量修正系数为K=1.39(与重庆分院测定结果比较)。
全矿井3号煤层修正后的瓦斯含量值见表1.2-8。
表1.2-8地勘期间煤层瓦斯含量测定及与实测比较修正结果表
煤层编号
可燃基瓦斯含量
(m3/t·г)
原煤瓦斯含量
(m3/t)
修正后的原煤瓦斯含量(m3/t)
3
2.40~21.05
9.48
2.20~17.04
8.24
3.06~23.69
11.45
12
5.86~11.75
8.00
4.23~10.19
6.47
5.88~14.16
8.99
15-2
8.89~15.03
11.96
5.96~10.23
8.10
8.28~14.22
11.26
15-3
1.28~15.27
7.87
0.86~11.50
5.52
1.20~15.99
7.67
重庆煤科分院2004年7月编制的《瓦斯治理研究报告》对屯留矿井3号煤层各钻孔的埋藏深度与瓦斯含量的分析如图2-1所示,得出了如式1.2-2所示的瓦斯含量与煤层埋藏深度关系。
图
1.2-2屯留矿3号煤层瓦斯含量与埋深关系
W=0.028H-3.8531(1.2-2)
式中H——煤层埋藏深度(450.08m≤H≤901.4m),m。
由上式关系表明:
瓦斯的含量随着埋藏深度的增加呈增加趋势。
矿井其它煤层瓦斯含量
因矿井还未开拓除3号煤层外的其它煤层,其瓦斯含量无实测值。
根据《瓦斯治理研究报告》,将3号煤层瓦斯含量测值与地勘测定瓦斯含量的关系运用到矿井其它各煤
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- 第1章 井田概况 井田 概况