车家庄兼并重组整合矿井地质报告

第一章 概况第一节 目的任务一、目的任务经山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发2009112号文关于吕梁市兴县石楼县煤矿企业兼并重组整合方案的批复批准，以地方骨干企业山西华润联盛能源投资有限公司为主体，兼并重组整合原兴县车家庄煤矿、原山西兴县东坡煤业有限公司、原山西兴县程家沟煤业有限公司，并新增面积1.3868km2。重组整合后，企业名称为山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司。2009年12月28日山西省国土资源厅颁发了C1400002009121220050465号采矿许可证，批准开采13号煤层，井田面积6.4916 km2，生产规模90万t/a。矿井兼并重组整合后，利用程家沟煤矿主副斜井作为新生产系统的主副井，车家庄煤矿的主井立作为新生产系统的回风井，原程家沟煤矿南运输大巷、南回风大巷向西南方向延伸井田边界，然后顺煤层走向布置运输顺槽和回风巷，以车家庄煤矿井田西部作为首采工作面。原车家庄煤矿建于1957年，1958年投产，批准开采13号煤层，井田面积3.1197km2,生产规模21万t/a；原山西兴县程家沟煤业有限公司建于1992年，一直未投产，批准开采13号煤层，井田面积0.9750km2，生产规模30万t/a；原山西兴县东坡煤业有限公司，建于1956年，1958年投产，批准开采13号煤层，井田面积1.0000km2,生产规模6万t/a。为满足矿井设计建设需要，山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司委托我公司编制山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告。主要任务：1详细查明井田地层、构造，评价井田的构造复杂程度；2详细查明可采煤层层位和厚度、结构及可采性等； 3详细查明可采煤层的煤类、煤质特征及其变化情况，并评价煤的工业利用方向；4详细查明井田水文地质条件，评价矿井充水因素，预算矿井涌水量，预测开采过程发生突水的可能性及地段，评述开采后水文地质、工程地质和环境地质条件的可能变化，评价矿井水的利用可能性及途径。确定矿井水文地质类型；5. 详细研究可采煤层顶底板的工程地质特征、煤层瓦斯、煤的自燃倾向性、煤尘爆炸危险性及地温变化等开采技术条件，并做出相应的评价；6. 查明井田采（古）空区积水、积气及火区情况；7. 估算井田内可采煤层资源/储量估算。我公司接受委托后，立即组织相关工程技术人员，广泛搜集资料，开展调查，对搜集到的地质资料和矿井生产实际揭露的情况进行综合分析研究，按照山西省煤炭工业厅晋煤规发2010177号文山西省兼并重组整合矿井地报告编制提纲要求，进行了本报告的编制。二、报告编制依据本次编制报告的主要依据有：1. 晋煤重组办发2009112号文关于吕梁市兴县石楼县煤矿企业兼并重组整合方案的批复；2. 2009年12月28日山西省国土资源厅颁发的C1400002009121220050465号采矿许可证；3.中华人民共和国国土资源部煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T0215-2002）；4.中华人民共和国煤炭工业部矿井地质规程（试行）；5. 煤矿防治水规定（国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局，2009.9.21）；6.中国煤炭分类（GB5751-1986）；7.煤炭质量分级（GB/T 15224.1、2、3-2004）；8.采掘工程平面图及其它相关地质资料。第二节 位置及交通一、位置山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司位于兴县县城东北3.5km处的程家沟村，行政区划属于蔚汾镇。其地理坐标北纬382737-382932，东经1110833-1111037。2009年12月28日山西省国土资源厅颁发的C1400002009121220050465号采矿许可证批准开采13号煤层，井田范围由以下9个拐点点坐标依次连线圈定而成：井田拐点坐标拐点编号北京54坐标系西安80坐标系XYXY14262200.0019514000.004262152.1019513929.3624262200.0019515000.004262152.1119514929.3734261200.0019515000.004261152.1019514929.3744259925.0019516130.004259877.0919515059.3754259005.0019515525.004258957.0919515454.3864258675.0019513960.004258627.0819513889.3774260040.0019513200.004259992.0919513129.3684260500.0019512500.004260452.0919512429.3694261000.0019512600.004260952.0919512529.36井田南北长3.525m，东西宽3.025m，面积6.4916km2。煤层开采深度由1150.00m至820.00m标高。二、交通该矿位于兴县县城东北3.5km处，S313省道从井田外南侧3.2km处通过，有乡镇公路与之相连，交通较为方便（见交通位置图）。第三节 自然地理一、地形、地貌本区属于中山区，区内地形复杂，侵蚀冲刷剧烈，沟谷纵横交错，大部被黄土覆盖。总体地势北高南低，东高西低，最高处位于井田中东坡外，标高1258.00m，最低处于井田西南边界处，标高1030.80m，最大相对高差227.20m。二、水文井田属于黄河流域蔚汾河水系，井田内无常年性河流，蔚汾河从井田外南部边界由东向西流过。该河流发源于岚县大蛇头乡和尚沟村，全长81.8km，从恶虎滩乡下会村入兴县，由高家村镇张家湾村注入黄河，年径流量为0.621亿m3。井田内各沟谷平时干涸无水，为雨季泄洪通道。三、气象井田位于晋西北黄土高原，属温带大陆性气候，四季分明，昼夜温差大。春季多风，夏季雨量集中，秋季凉爽，冬季寒冷少雪。年平均气温10.6。1月份最低平均气温-11.2，极端最低-29.3；7月份最高平均气温25，极端最高38.4。太阳辐射量平均为559080j/cm2，全年日照时数为2629.2h。无霜期在150-190d之间。近年来年降水量231.4-688.9mm，60%以上集中在7、8、9月；平均年蒸发量为2090.8mm，为降水量的4倍。年平均风速2.4m/s，最大风速20m/s。该区近年来的降水量如下表1-3-1：本区近年来降水量统计表单位：mm表1-3-1年度最小最大月均年降水量19980.7168.544.3487.219994.626460.9608.720001.8202.145.3543.720010.785.331372.420023.3127.743.2474.920030.5108.940.1480.620042.4130.138456.520050.993.140.7407.320061.55921231.420070.5176.757.4688.9四、地震根据中华人民共和国标准GB50011-2001建筑抗震设计规范，本区抗震设防烈度为6度。设计基本地震加速度值为0.05g。第四节 周边矿井及小窑井田内及周边无小窑。井田西北为山西兴县华润关家崖煤业有限公司，东南山西兴县华润联盛峁底煤业有限公司，东部无相邻矿井。（见井田四邻关系图）1、山西兴县华润关家崖煤业有限公司该矿原为兴县国有煤矿，1960年建井，1962年投产，矿井设计生产能力15万t/a，2005年采煤方法改革，生产能力为21万t/a。井田内批准开采13号煤层。现采13号煤层，开拓方式为斜井开拓。采煤方法为走向壁式悬移支架采放顶煤采煤法，工作面支护采用型号为2H6001161242悬移支架支护，两端采用型梁配单体柱支护。通风方法为中央并列抽出式通风。矿井涌水量较小，约200m3/d。矿井瓦斯相对涌出量较小，为低瓦斯矿井。本次和山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司同时进行整合，整合后井田面积2.9523km2，井田内批准开采8-2、13号煤层，生产规模为120万t/a。该矿与本井田无越界开采现象。2、山西兴县华润联盛峁底煤业有限公司该矿于1986年建矿，1987年投产，为村办企业，井田面积1.082km2,批准开采13号煤层，设计生产能力9万t/a，现实际生产能力为9万t/a，该矿采用斜井开拓，采煤方法为壁式，炮采落煤，通风方式为抽出分区通风。低瓦斯矿井。本次和山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司同时进行整合，整合后井田面积5.7272km2，井田内批准开采13号煤层，生产规模为90万t/a。该矿与本井田之间无越界开采现象，其采空区积水对本矿生产无影响。第五节 地质勘查及矿井地质工作一、以往地质勘查工作井田位于河东煤田北部兴县远景普查区的东部边缘，由于当时普查区交通不便，以往地质工作做的较少。1.1926年王竹泉编过1：1000000中国地质图太原榆林幅说明书，解放后1954年前后曾编过山西省晋北地质说明书，包括岢岚、兴县幅约1780km2，但质量较低。2.1958年4月至1958年9月山西省地质厅燃料地质队在河东煤田北部远景区22930km2面积内进行过1：50000地质普查，编写有兴县、保德、河曲、偏关一带地质普查报告，提交煤炭D级储量和远景储量275.89亿t。3.1983年4月至1984年10月由山西省地质局215队对河东煤田北部远景区进行了普查，共完成钻探24495.94m，其中包括217队施工的3527.43m，并获得了B+C+D级储量172.66亿t。地质储量为81.44亿t。本次编制报告利用了ZK22-2钻孔成果。4.1985年，山西省地质矿产局215队对河东煤田北部进行了1：5万的地形地质普查填图，并绘制了1：5万地形地质图。5.1990年，山西省地质矿产局第一水文队在本井田外围施工了K1、K2、K3、K4、K5共5个勘探奥灰水的水文地质钻孔，同年9月编制了山西省兴县东部乔家沟岩溶水水源勘查报告，对本区域奥灰水补给、径流、排泄等作了较详细评述。6.1992年8月-1993年7月山西省地质矿产局215队对包括车家庄井田在内的扩建区进行过勘探工作，面积4.90km2，施工钻孔4个，完成总进尺1364.12m（其中水文孔1个，进尺265.56m）；1993年6月-1993年11月该队对包括关家崖井田在内的扩建区进行过勘探，面积8.91km2，施工钻孔5个，进尺1734.30m。分别于1996年5月、6月提交了山西省兴县车家庄煤矿扩建勘探（精查）地质报告和山西省兴县关家崖煤矿扩建勘探(精查) 地质报告，分别获得A+B+C级储量7618万t和17812万t，并对勘探区内含煤地层、煤层、煤质、水文地质条件进行了详细评述。同年10月，山西省矿产储量委员会分别以晋储决字（1996）30号和(1996)33号文批准上述两报告。本次工作利用了上述两报告的ZK21923、ZZK21924 、ZK21921钻孔的成果。二、矿井地质及本次勘查工作（一）矿井地质工作各整合煤矿，在建井和生产过程中，基本上都能够依照相关技术法规开展地质工作。但缺乏详细记录和资料积累，综合分析不够。1、矿井测量工作各矿测量工作由山西同地源地质矿产技术有限公司完成。大巷使用J2经纬仪，利用地面近井点加以控制，提高了测量精度，对井下各主要巷道按照测量规程施测，其精度达到规范要求，质量基本可靠。2、水文地质工作各整合煤矿技术人员在生产建设中，主要对井下出水点、涌水量进行了观察和测试。但记录资料不详。3、综合图件编制及质量评述各整合煤矿的技术人员在搜集以往地质资料的基础上，依据矿井测量资料绘制有采掘工程平面图，该图反映出截至2007年底的井下巷道、地质构造等情况，资料较为准确、可靠。（二）本次工作本次工作搜集了该区以往地质资料和各整合矿井地质资料，通过对资料进行综合分析、研究，依据各整合矿井采掘工程平面图，重新勾绘了煤层底板等高线，并进行了资源/储量估算，调查了采（古）区积水、积气及火区情况。利用以往钻孔资料有：1993年215队在山西省车家庄煤矿、关家崖煤矿精查补充勘探时施工的钻孔ZK21921（乙级）、ZK21923（甲级）、ZK21924（乙级），1985年215队在河东煤田北部远景普查区施工的钻孔ZK22-2（甲级），另外还参考了钻孔ZK21922（乙级）。三、井田地质勘查程度评价（一）地形地质及水文地质图本报告采用的1：5000地形图，为215地质队测量分队1992年测绘，该图采用1954年北京坐标系，1956年黄海高程系，中央子午线111，基本等高距5m，其地形、地物清晰，精度可靠。地质部分是在上述1：5000地形图的基础上，由215队完成，采用以追索法为主，穿越法为辅，仪器标定，展绘到1/5000地形图上，重新着色绘制而成，填图单位到组（段），质量较好，可满足本报告使用。水文地质内容为本次搜集到的水文地质资料。（二）勘查工作本次未做专门的钻探工作，所用钻孔资料为以往勘查资料，共利用、参考了5个钻孔，甲级孔2个，乙级孔3个，工程总量为1576.26m，测井1425.20m。钻孔可采煤层见煤点5层次，优质1个，合格4个。测井煤层4层闪，均为优质。搜集采用钻孔瓦斯样检测成果2个，煤层顶底板岩石力学样试验成果4个。其成果质量可靠，可作为本报告依据。通过钻孔和井下采掘揭露，井田勘查程度达到勘探阶段。第二章 矿井地质第一节 区域地质简况一、区域地质（一）地层本井田位于河东煤田北部东边缘。区域内基岩大部分被新生界地层所覆盖，仅在沟谷中有所出露，其出露大致呈东老西新的情况，由老到新依次有古生界奥陶系中统，石炭系中统、上统，二叠系下统、上统，中生界三叠系下统、中统，新生界上第三系、第四系。其地层特征见表2-1-1。区域地层简表 表2-1-1界系统组代号厚度（m）主要岩石名称新生界第四系全新统Q40-35砂、砾石层上更新统Q30-189淡黄色亚砂土、砂、砾石层上第三系上新统N20-270深红色粉砂质粘土、砂、砾石层中生界三叠系中统铜川组T2t207-202下部为紫红色厚层粗粒长石砂岩，中部为灰绿色砂质泥岩，厚约200m。二马营组T2er386-651灰绿色中砂岩、粗砂岩、泥岩下统和尚沟组T1h202-220绿色泥岩、砖红色细砂岩刘家沟组T1l325-434砖红色中砂岩、粗砂岩、泥岩古生界二叠系上统石千峰组P2sh177-228细砂岩、中粗砂岩、泥岩上石盒子组P2s104-444紫红色泥岩、粘土岩、含砾粗砂岩下统下石盒子组P1x77-167紫红色粘土岩、中粗砂岩、泥岩山西组P1s40-83砂岩、砂质泥岩、泥岩、粘土岩、煤层石炭系上统太原组C3t80-121砂岩、泥岩、灰岩、煤层中统本溪组C2b19-46粉砂岩、泥岩、灰岩、铝土矿、煤线奥陶系中统峰峰组O2f70灰白色白云质灰岩（二）区域构造本井田在大地构造位置上处于华北地台山西台背斜西缘，鄂尔多斯盆地东缘，属河保偏国家规划矿区兴县区。本区主要构造为兴县-石楼南北向褶曲构造，兴县矿区即位于该褶曲带北部，总体构造形态为走向南北或北北西，倾向西或南西之单斜，地层倾角平缓。二、区域含煤特征本区含煤地层为二叠系下统山西组（P1s）和石灰系上统太原组（C3t）。含煤特征如下表2-1-2。河保偏国家规划矿区兴县区主要可采煤层特征表含煤地层煤层编号煤层厚度最小-最大平均一般间距（m）顶板岩性底板岩性 煤层结构煤层稳定性山西组P1s40.53-2.631.41砂质泥岩炭质泥岩简单较稳定9.0600.72-2.321.31泥岩砂质泥岩简单较稳定13.580.39-7.282.68泥岩泥岩较复杂稳定58.3太原组C3t135.17-16.4311.49泥岩砂质泥岩较复杂稳定140.35-5.782.34泥岩砂质泥岩简单不稳定井田位于河保偏国家规划矿区兴县区的中部东边缘。第二节 矿井地质一、井田地层井田内地表大部为新生界第四系上更新统（Q3）所覆盖，在南部及西北部沟谷中有上第三系上新统（N2）、下石盒子组（P1x）、山西组（P1s）出露，个别地方有小面积石炭系太原组（C3t）出露。现根据钻孔及生产中揭露情况并结合区域资料，由老到新叙述如下：（一）奥陶系中统峰峰组（O2f）岩性主要为灰白色白云质灰岩和灰岩，局部夹有黄铁矿团块，岩质坚硬。井田内未出露。厚度大于70m。（二）石炭系中统本溪组（C2b）岩性主要为泥岩、砂质泥岩和灰岩。底部有较厚的铁铝岩，局部夹1-2层煤线。含植物化石：Sphenopteris sp （楔羊齿）Sphenophyllum oblongifolium (椭圆楔叶)Pecopteris （栉羊齿）与下伏奥陶系灰岩呈平行不整合接触关系。本组地层厚度22.21-42.48m，平均厚度30m。（三）石炭系上统太原组（C3t）岩性主要为砂岩、砂质泥岩、泥岩，其次为炭质泥岩、粘土岩、石灰岩及煤层，为本井田主要含煤地层之一。厚度为89.45-112.35m，平均101.30m。本组地层与下伏本溪组呈整合接触关系。灰岩中含动物化石：Dictyoclostus taiyuanfuensis (太原网格长身贝)Lophocarinophyllum acanthiseptum (刺隔壁顶柱脊板珊瑚)Isograma （等线贝）Punctospiridina （疹石燕）Schellwienella crenistria （齿纹帅尔文贝）Chonetes carbonifera （石炭戟贝）C.latesinuata （阔槽戟贝）Lingula sp （石形贝）Meekella （米克贝）在顶部泥岩中含动物化石：Lingula sp.（舌形贝）及植物化石：Neuropteris（脉羊齿）。该组为海陆交互相含煤地层，根据岩性特征可分为三段。1.一段（C3t1）自晋祠砂岩（S1）至13号煤层顶部砂质泥岩顶。其沉积特征是以黑色泥岩、砂质泥岩及煤层为主，夹有薄层砂岩、炭质泥岩粘土岩、石灰岩，含有稳定可采的13号煤层及不可采的14号煤层。沉积环境由下三角洲平原相逐渐过渡到海相、再过渡到滨海相、泥炭沼泽相。本段沉积从下三角洲平原相的晋祠砂岩（S1）开始，沉积物逐渐变细，在海侵之后发育了包括L0灰岩在内的海相层，沉积物以黑色泥岩、砂质泥岩为主，伴随着海退又沉积了一套砂岩，接着便是大面积的沼泽化，形成稳定的泥炭沉积。晋祠砂岩（S1）为灰白色细砂岩，厚度1.55m左右。L0灰岩为灰色、黑灰色，隐晶结构，致密块状构造，含丰富的腕足类动物化石，厚度2.24m。本段地层厚度41.37-60.63m，平均47.40m。2.二段（C3t2）自13号煤层顶部的砂质泥岩顶至L3灰岩顶。岩性主要为粗细砂岩、砂质泥岩、泥岩，其次为石灰岩、泥灰岩及不可采的10、11、12号煤层。沉积特征是由粗中砂岩向上渐变为砂质泥岩、泥岩、煤层及灰岩。沉积环境为近海陆上河流决口形成的成熟度偏低的粗砂岩，随后是泛滥盆地沉积的砂质泥岩，在其上又发育了河床相中粗粒砂质沉积，并经三角洲平原沼泽相逐渐过渡为海相，形成富含动物化石的L2、L3灰岩。L2灰岩为黑色，隐晶结构，厚度为0-2.33m，平均1.17m，局部相变为泥岩。L3灰岩为灰黑色，厚度为1.36-4.04m，平均2.70m。本段地层厚度38.63-47.57m，平均42.15m。3.三段（C3t3）自L3灰岩顶至S4砂岩底。岩性主要为泥岩、砂质泥岩，局部发育粘土岩、中细砂岩。含不稳定不可采的9号煤层，含丰富的植物化石，沉积特征下部砂岩不发育，而以灰黑色泥岩、砂质泥岩为主，沉积环境相应为砂质潮坪相、沼泽相、泛滥盆地相。本段地层厚度5.74-16.10m，平均11.75m。（四）二叠系下统山西组（P1s）岩性为深灰色、灰黑色、黑色泥岩、砂质泥岩，灰白色砂岩及煤层组成，为本区主要含煤地层之一。厚度53.34-69.91m，平均60.29m。底部以一层灰白色中细砂岩S4与下伏太原组整合接触。富含植物化石：Sphenophyllum thonii （托尼楔叶）Pecopteris acuata （弯脉栉羊齿）该组为以河流三角洲相为主的含煤地层，发育有3-4个沉积旋回。根据其沉积特征可将本组从下到上划分为3个岩性段。1.一段（P1s1）自山西组底部的S4砂岩底至8-1号煤层顶部的泥岩顶。主要岩性有砂岩（S4）、砂质泥岩和泥岩，是本组主要的含煤段。其沉积特征由下向上沉积物粒度变细，分选性和磨圆度各处相差悬殊，表明其沉积环境由三角洲分流河道向河流决口形成决口扇及泛滥盆地相演化的特征，向上含煤地层过渡为沼泽相。其中包括不稳定零星可采的8-2、8-1、8-3号煤层。在本段底广泛发育的S4砂岩为灰白色中细砂岩，成分以石英、长石为主，分选性中等，厚度3.40-4.19m，平均3.80m。本段地层厚12.18-26.26m，平均厚度16.65m。2.二段（P1s2）本段自8-1号煤层顶部的泥岩顶至6号煤层及其顶部的深灰色泥岩。局部地段（见ZK21921孔）缺失底部的砂岩。其沉积特征是由下向上砂岩由粗粒状渐变细粒状，再向上变为泥质及炭质沉积。沉积环境已明显地显示出陆相特征，为近海陆地河流相向沼泽相演化的一套沉积物。本段含有6、7号煤层，均不可采。本段地层厚度9.61-18.22m，平均15.37m。3.三段（P1s3）自中段顶至砂岩(S5)底。它由两个地层旋回组成，每一旋回均从粗、中砂岩开始向上渐变为黑色泥岩。沉积环境由陆上河流相逐渐演化为沼泽相。下部旋回中含5号煤层，不可采；上部旋回中含3、4号煤层，均不可采。本段地层厚20.34-34.04m，平均厚度28.28m。（五）二叠系下统下石盒子组（P1x）顶部为紫红色、红色泥岩、灰绿色、黄绿色中、细砂岩，中部为灰绿色巨厚层中粗粒砂岩，局部夹有灰绿色泥岩、粘土岩、砂质泥岩，斜层理发育。下部为灰黑色泥岩、砂质泥岩、粘土岩，夹灰色、灰白色中细砂岩，局部发育1-2层薄煤线。底部以灰白色中粗粒砂岩（S5）与下伏山西组整合接触。本组地层残留厚度83.18-130.81m，平均116.11m。（六）上第三系上新统（N2）主要为棕红色亚粘土、亚砂土，底部常有冲、洪积石灰岩砾石层。厚度0-28.66m，与下伏地层呈角度不整合接触关系。（七）第四系上更新统（Q3）为浅黄色砂土、亚砂土，广泛分布于山顶或山坡上。厚度为0-34.38m,与下伏地层呈角度不整合接触关系。二、构造井田为一单斜构造，地层走向为NW，倾向SW，倾角为6-11。钻孔和矿井开拓揭露，没有发现断层、陷落柱，没有岩浆侵入现象。井田地质构造简单。第三章 煤层、煤质及有益矿产第一节 煤层一、含煤性井田内含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组（P1s）。山西组为一套陆相含煤地层，井田内含煤7层，编号自上而下为4、5、6、7、8-1、8-2、8-3号煤层，据井田外钻孔资料及井筒揭露，4号煤层厚度0-0.90m，6号煤层厚度为0-1.40m，7号煤层厚度为0-0.75m，8-1号煤层厚度为0-1.20m，8-2号煤层厚度为0-2.37m，8-3号煤层厚度为0-2.16m，其中4、5、7、8-1号煤层为不可采煤层，6、8-2、8-3煤层为极不稳定煤层，仅在井田西南部边界外零星可采，地层平均厚度60.29m，煤层平均厚度5.99m，含煤系数9.94%。太原组为一套海陆交互相含煤地层，在井田内含煤3层，编号自上而下为9、11、13号煤层，其中13号煤层为全区稳定可采煤层，厚度为10.89-13.29m，平均12.05m，9号煤层厚度为0-0.32m，11号煤层厚度为0-0.56m，为不稳定不可采煤层。地层平均总厚度101.30m，煤层平均总厚度15.14m，含煤系数14.95%。二、可采煤层井田内可采煤层为太原组13号煤层，位于太原组一段顶部，煤层厚度10.89-13.29m，平均12.05m，含1-3层夹矸（井田边界外钻孔有达5层），结构复杂，夹矸厚度为0.24-1.38m，岩性为泥岩及炭质泥岩。煤层稳定，东北部有剥蚀区，赋煤区可采。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，底板为粘土岩。可采煤层特征表煤层厚度（m）层间距cm结构（夹矸数）顶底及岩性稳定性可采性最小最大平均最小最大平均顶板底板1310.89-13.2912.05复杂（1-3层）泥岩、砂质泥岩粘土岩稳定赋存区可采三、煤层对比主要采用标志层法、层间距法，煤层自身厚度及其稳定性、煤层结构与组合特征、旋回等进行对比，相互参照，综合鉴别。1.标志层法山西组顶界S5砂岩及底界S4砂岩为具有相应岩性特征及其对比意义的砂岩标志层，太原组自上而下的L3、L2、L0石灰岩均可作为较好的标志层。另外，6、8、13号煤层之厚度及其组合关系也可作对比依据。S5砂岩为灰白色粗中粒长石石英砂岩，磨圆度、分选性较差，其下大约29m左右为6号煤层。S4砂岩为灰白色中细砂岩，成分以石英、长石为主，分选性差，其上9m左右发育8-3号煤层。L3、L2灰岩为黑色隐晶质结构，是对比10、11号煤层的重要标志。2.层间距法井田地层，特别是含煤地层厚度、煤层和标志层间距变化不大，山西组底部和太原组尤为稳定，采用层间距与标志层法相结合进行煤层对比在本井田内是一个有效的方法。3.煤层结构与组合特征6号煤层位于山西组二段顶部，为简单结构的薄煤层，不含夹矸。8号煤层位于山西组一段顶部，在井田内由于被泥岩、砂质泥岩夹矸分开，成煤组出现，即8-1、8-2、8-3号煤层。13号煤层位于太原组一段顶部，其厚度大，结构较复杂，多含2-3层夹矸，其本身就是良好的标志层。4.旋回特征山西组为陆相沉积，太原组为海陆交互相沉积，旋回结构明显，利用旋回特征进行煤层对比，也较可靠。综上所述，依据标志层、层间距及煤层结构与组合关系，本井田煤层对比结果可靠。第二节 煤质一、物理性质井田内各煤层的物理性质基本相同，表现为黑色、黑褐色，条痕为棕黑色、黑褐色，沥青玻璃光泽，硬度一般为2-3，有一定的韧性，参差状、贝壳状断口，视密度1.31-1.53t/m3，内生裂隙较为发育。（一）宏观煤岩特征各层煤的宏观煤岩特征相近，宏观煤岩组分以亮煤为主，次为暗煤、镜煤，局部见有丝炭。宏观煤岩类型主要为半亮型和半暗型，光亮型次之，少量暗淡型。煤层主要为线理状、条带状结构，层状构造，有时也可见均一状结构，块状构造。（二）显微煤岩特征车家庄煤矿扩建勘探时分别在ZK21923、ZK21924号钻孔中采取的煤芯煤样13号煤层进行了显微煤岩鉴定，结果见表3-2-1。 主要煤层显微组分定量统计表表3-2-1工程编号煤层编号有机组分（%）无机组成（%）R0max（%）变质阶段显微煤岩类型镜质组半镜质组惰质组壳质组粘土类硫化物类碳酸盐类ZK219231341.362.8032.628.246.792.570.720.79微三合煤ZK2192341339.322.236.7210.497.031.781.20.75微三合煤由表3-2-1可知，13号煤的显微组分以有机组分为主，无机组分次之。其中有机组分中又以镜质组和惰质组为主，半镜质组和壳质组次之；无机组分中主要为粘土类，同时含有少量硫化物和碳酸盐类。为微三合煤。镜质组油浸最大反射率（R0max）：13号为0.75%-0.79%。二、煤的化学性质、工艺性能（一）、煤的化学性质本次该矿在井下J1、J4和J8见煤点分别采取了煤样于2009年9月17日送国家煤及煤化工产品质量监督检验中心进行煤质化验。根据化验结果，现将13号煤层煤质特征叙述如下：水分（Mad）原煤1.15%-4.56%，平均2.20%；浮煤0.76%-1.31%，平均1.12%；灰分（Ad）原煤18.07%-21.48%，平均19.43%；浮煤4.93%-8.20%，平均7.09%；挥发分（Vdaf）原煤35.92%-38.00%，平均36.72%；浮煤29.13%-36.42%，平均34.25%；全硫（St.d）原煤1.75%-1.94%，平均1.83%；浮煤1.22%-1.74%，平均1.60%；发热量（Qgr.d）原煤22.50-28.42MJ/kg，平均26.24MJ/kg，浮煤32.04-32.20MJ/kg，平均32.13MJ/kg；粘结指数（GR.I） 42.69-61.00，平均54.55；胶质层最大厚度（Y）7.20-12.00mm，平均9.88mm。13号煤层煤质分析成果汇总表 表3-2-1煤层工业分析（%）发热量(MJ/kg)粘结指数GR.I胶质层厚度视相对密度（ARD）煤类MadAdVdafSt,dQgr,v,dY（m）13原煤1.15-4.562.2018.07-21.4819.4335.92-38.0036.721.75-1.941.8322.50-28.4226.241.42-1.421.42QM浮煤0.76-1.311.124.93-8.207.0929.13-36.4234.251.22-1.741.6032.04-32.2032.1342.69-61.0054.557.20-12.09.88根据上述煤的化学性质，13号煤层浮煤挥发分（Vdaf）29.13%-36.42%，平均34.25%；粘结指数（GR.I）42.69-61.00，平均54.55；胶质层厚度（Y）7.20-12.0mm，平均9.88mm。根据中国煤炭分类（GB575186）浮煤的挥发分（Vdaf）、粘结指数（GR.I）及胶质层厚度（Y）指标，13号煤层为气煤。（二）工艺性能1、煤的发热量13号煤的发热量（Qgr.d）原煤22.50-28.42MJ/kg，平均26.24MJ/kg，属中热值-高热值煤。2、煤的粘结性粘结指数（GR.I）42.69-61.00，平均54.55，属中粘结-中强粘结煤。三、煤的可选性车家庄煤矿扩建勘探工作时，在工作面采集了13号煤层煤样，并且以两层比较稳定而厚度明显大的粘土岩为界，将煤层分为上、中、下三层各取一个样，进行了简选试验，结果如下表3-2-2、表3-2-3：简易可选性样筛分试验结果表表3-2-2煤层编号13-6（mm）6-3（mm）最高灰分级别（mm）产率（%）Ad（%）St.d（%）产率（%）Ad（%）St.d（%）13上52.05513.031.8218.58711.501.1213中34.70928.1819.33525.4213下48.21117.830.6118.50317.090.63煤层编号3-0.5（mm）0.5-0（mm）最高灰分级别（mm）产率（%）Ad（%）St.d（%）产率（%）Ad（%）St.d（%）13上20.09310.601.009.26510.421.1513613中27.59922.9618.39719.6013613下20.66815.370.6512.61814.990.82136筛分试验结果表明，13号煤上、中、下三层13-6mm粒级的产率最高，灰分（Ad）较高；全硫（St.d）稍高。只有13号煤层下层全硫各粒级普遍较低，0.5-0mm粒级相对稍高。简易可选性样浮沉试验结果表表3-2-3煤编号0.1含量视密度(kg/L)13号煤下层13号煤中层13号煤上层原煤分选密度0.1原煤分选密度0.1原煤分选密度0.1产率（%）灰分（%）产率（%）灰分（%）产率（%）灰分（%）产率（%）灰分（%）产率（%）灰分（%）产率（%）灰分（%）1.317.713.281.360.2410.254.921.354.609.443.891.377.081.3-1.442.538.311.457.9644.359.571.458.0487.843.421.481.471.4-1.515.4316.351.522.6513.6918.321.520.4413.8315.441.516.921.5-1.67.2224.231.811.816.7527.491.611.103.0924.591.64.901.6-1.74.5933.711.77.324.4136.331.77.801.8133.431.72.861.7-1.82.7340.891.85.173.3944.281.85.841.0541.551.81.691.8-2.04.5551.421.94.554.0353.671.94.031.6252.311.91.622.05.2468.6913.1377.341.5262.01合计100.0016.98100.0024.53100.0011.79煤泥0.0915.850.1720.300.1013.38总计100.0016.96100.0024.52100.0011.79由浮沉试验结果来看，13号煤层上、中、下三层煤均选用理论灰分（Ad）为8%和10%，分选比重相应为：13号煤上层1.33和1.35，0.1含量80.0%和81.2%，为极难选煤；13号煤中层为1.33和1.35，0.1含量56.1%和56.7%，为极难选煤；13号煤下层为1.34和1.36，0.1含量59.0%和58.8%，为极难选煤。综上，13号煤层为极难选煤。四、煤的风氧化井田东北部13号煤层被剥蚀，根据生产矿井采掘揭露，煤层露头以内50m被风氧化。六、煤质及其工业用途根据煤炭质量分级 第1部分：灰分（GB/T15224.1-2004）、煤炭质量分级 第2部分：硫分（GB/T15224.2-2004）及煤炭质量分级 第3部分：发热量（GB/T15224.3-2004）标准，按照炼焦用煤浮煤标准，13号煤层为特低灰-低灰、中高硫-高硫分、中热值-高热值气煤。根据煤质特征，可用于炼焦配煤和动力用煤。第三节 有益矿产井田内其它有益矿产主要有铝土矿、耐火粘土、山西式铁矿等。1.铝土矿兴县地区铝土矿资源丰富，据前人钻探及地表槽、坑探工程估算，其远景大于5亿t。其含矿地层为石炭系中统本溪组，矿体赋存于该组底部，这就是华北地区通称的G层铝土矿。铝土矿矿体呈层状、似层状产出。矿石矿物主要为一水硬铝石、高岭石等。粗糙状、鲕状、致密状结构，多呈块状构造。井田内ZK21923钻孔在本溪组底部见到一层铝土矿，矿石呈灰白色，鲕状结构，块状构造，厚度为2.80m。据山西省地质矿产局215队1982年底提交山西省兴县贺家圪台铝土矿详查地质报告资料（详查区位于本井田东北约6km），矿体厚度一般为1.2-3.2m，矿石化学成分大致为：Al2O3:45.12%-78.05%，平均64.92%；SiO2：1.82%-22.12%，平均8.01%；Fe2O3:1.65%-25%，平均8.99%。A/S：平均8.10。结合本井田的实际情况，由于矿体在井田内埋藏较深，目前尚不宜开采。2.耐火粘土：主要位于石炭系中统本溪组底部，太原组13号煤层底部及太原组顶部；它们多呈灰绿色、灰黑色、灰色，致密状、鲕状结构，块状构造。厚度一般为1.2-3.5m，呈层状、似层状产出。具有一定的开采价值，当地居民曾用其烧制瓷器。3.山西式铁矿位于本溪组底部，奥陶系中统峰峰组灰岩之上，钢灰猪肝色，以胶状结构为主，团块状、条带状、网脉状结构次之，块状构造。矿石成分主要为褐铁矿、赤铁矿。因其埋深较大，目前尚无开采价值。第四章水文地质第一节 区域水文地质一、区域概况本区位于鄂尔多斯盆地东缘，地层总体由东向西倾斜，呈单斜构造，倾角5-16。从东向西出露的地层有：前寒武系变质岩，寒武系、奥陶系碳酸盐岩、石炭系、二叠系、三叠系砂岩、泥岩以及新生界上第三系红土和第四系冲洪积物。以地貌形态和成因类型可划分为剥蚀构造变质岩中山地形，剥蚀、溶蚀灰岩中低山地形，构造剥蚀丘陵地形和侵蚀堆积的河流谷地四个地貌形态。区域河流为黄河流域，主要有岚漪河、蔚汾河和湫水河，分别位于区域北部、中部和南部。岚漪河发源于岢岚县马跑泉，全长120km，经魏家滩至裴家川口注入黄河，流域面积2167km2，多年平均流量2.83m3/s，最大洪峰发生于1967年8月，平均洪流量81.6m3/s。蔚汾河是井田外附近最大的河流，河床标高1000-1030m。蔚汾河发源于岚县大蛇头乡和尚沟村，经界河口、兴县城，于碧村注入黄河，全长81.8km。流域面积1478km2，据碧村水文站资料，多年平均流量2.19m3/s，清水平均流量0.86m3/s，最小0.26m3/s，最大洪峰发生于1967年8月，其流量为828m3/s。故在洪峰过后根据洪水痕迹进行了追踪测量，计算流量为500m3/s，后经省、地有关人员研究分析，认为是140年一遇的洪峰，该洪峰河床宽80m，水深2.0-2.5m，故洪峰不会给矿井造成威胁。湫水河属季节性河流，发源于兴县黑茶山南麓，由阳坡向南经临县至碛口注入黄河中，全长107km，据林家坪水文站资料，多年平均流量3.216m3/s。本井田岩溶水属保德县天桥泉域单元，位于天桥泉域的西南部。天桥泉位于山西省保德县黄河天桥峡谷中，泉水多以河底泉形式向黄河排泄，少数泉水出露在岸坡呈股状悬挂泉。地下岩溶水水位（河曲龙口到保德天桥水库段）高程群出露标高865-833m，黄河水位为862-797m，从天桥到铺沟沿黄河10km出露约百余个泉点，岩溶地下水通过碳酸盐岩露头段向上顶托补给黄河水。1998年万家寨水库建成后，黄河水入渗补给量增加，目前泉水总流量约16m3/s以上。（见图天桥泉域地质略图）二、含水层组根据地下水含水介质以及赋存条件，区域含水层可分为以下几个含水层组：1.前寒武系变质岩类风化裂隙含水层组主要分布在交楼申以南、以东及界河口附近，分布面积约200km2。含水层岩性为太古界、元古界的花岗片麻岩、角闪片岩、斜长片岩、石英岩等。岩层中构造裂隙和风化裂隙十分发育，风化裂隙发育深度在40-60m，由于裂隙发育，因而利于降水入渗补给，含水层组富水性较好，在沟头、山坡地带常见有小泉水，在沟底常汇成小溪流，一般泉流量为1-2L/s。2.寒武系碳酸盐岩类岩溶、裂隙含水层组寒武系地层出露于区域岩溶水补给区，主要分布在明通河、界河口附近的山地附近。含水层为灰岩、竹叶状灰岩，鲕状灰岩、白云岩等，总厚度150-180m。恶虎滩一带寒武系地层分布在变质岩之上，在沟谷切割深处，地下水沿隔水顶板以泉的形式溢出，泉流量一般为2L/s，富水性较好，单井涌水量为500-1000m3/d。3.奥陶系碳酸盐岩类岩溶、裂隙含水层组含水层岩性以巨厚层灰岩、豹皮灰岩、白云质灰岩为主，总厚度330-400m，主要分布在奥家湾斜沟以东地区，以西逐渐倾没于石炭系、二叠系地层之下。其富水性受含水层厚度、岩溶裂隙发育程度以及补给、径流条件的控制，在水平和垂直方向上都具有明显的差异性和规律性。在水平方向上：补给区位于木崖头交口以东地区，出露地层以奥陶系下统白云质灰岩、白云岩为主，厚100-120m，富水性较差，一般单井涌水量1000m3/d；径流区在斜沟车家庄以东地区，含水层以奥陶系中统上、下马家沟组地层为主，厚210-360m，富水性渐好，单井涌水量可达1000-2000m3/d；斜沟车家庄以西地区为岩溶水径流区，奥陶系地层全倾伏于石炭、二叠系地层之下，其富水性最强，单井涌水量一般可达2000m3/d以上。在垂直方向上：一般埋深400-600m之间岩溶裂隙比较发育，而400m以上大多被红粘土充填，600m以下则裂隙发育较差，富水性也较差。区域岩溶水井孔抽水试验成果详见表4-1-1。区域岩溶水井孔抽水试验成果表表4-1-1孔号孔位孔深含水层静水位抽水成果水质类型地层单位厚度（m）顶板埋深（m）埋深（m）标高（m）次数降深（m）出水量（m3/d）单位出水量（m3/d.m）K1电厂1号450.93O2s139.30151.40173.90869.2218.051576.80195.87HCO3-Ca.MgO2x89.33361.60212.622016.58159.79K2电厂2号550.05O2s139.80180.80160.95875.69113.531327.9798.15HCO3-Ca.MgO2x30.84364.80O170.35484.70223.752241.2294.37K3自来水1号693.10O2s182.60414.40148.30870.0214.462706.48606.83HCO3SO4-Ca.MgO2x31.00654.00K4化肥厂1号714.30O2s174.07431.80141.00867.2512.052241.221093.28HCO3SO4-Ca.MgO2x35.90668.3023.963192.48806.18K5关家崖煤矿280.21O2s53.21226.96226.96863.861530.75HCO3SO4-Ca.MgK6斜沟煤矿300.54O2s159.10141.44119.35848.2211.17833.00711.88HCO3SO4-Ca.Mg备注资料来源于山西省地矿局第一水文队1990年9月编写的山西省兴县东部乔家沟岩溶水水源勘查报告4.石炭系太原组碎屑岩及碳酸盐岩类裂隙含水层组分布在斜沟关家崖车家庄一线，含水层以层间砂岩裂隙为主，厚10-20m，局部夹薄层灰岩，根据钻孔资料，车家庄井田内见有3层灰岩，单层厚度0.5-5.6m，裂隙不发育。该含水层组地下水以弱承压水为主，富水性弱，涌水量一般10m3/d。5.二叠系碎屑岩类裂隙含水层组分布在魏家滩至后发达一线，含水层以砂岩为主，该地层以砂岩、泥岩相间，直接接受大气降水补给，据调查各村中的吃水井大多取自本组地下水，一般单井出水量10-20m3/d，井田内单井出水量为0.5-10m3/d。6.三叠系碎屑岩类裂隙含水层组区域西部沟谷中出露该地层，含水层以砂岩为主，裂隙较少，接受降水入渗补给条件差，富水性很弱，一般单井出水量10m3/d。7.上第三系上新统松散岩类裂隙含水层组该地层主要分布在沟谷两侧的基岩顶面上，含水层为浅红色亚粘土夹砂砾石层，局部砾石呈透镜状。山西省地矿局第一水文队山西省兴县东部乔家沟岩溶水水源勘查报告对全境内该含水层的泉水调查116个，泉流量10-100m3/d的占30%，其它均10m3/d。8.第四系上更新统松散岩类裂隙含水层组分布在丘陵区梁峁之上，含水层为黄土状亚砂土、亚粘土，局部夹砂砾石层，由于现代河流的冲刷、侵蚀，使该地层支离破碎，破坏了含水层的补给及储水条件，因而该含水层组水量甚微。9.第四系全新统松散岩类孔隙含水层组分布在黄土覆盖地区的现代河流一、二级阶地上，含水层以冲洪积砂砾石