花园煤矿0.9Mta新井设计-跨采巷道围岩变形规律与支护技术分析

摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为花园煤矿0.9Mt/a新井设计。花园煤矿位于山东省金乡县境内，交通便利。井田走向（南北）长度最大约为5.4km，最小约为3.4km，倾斜（东西）长度最大约为2.9km，最小约为1.8km，总面积为13.97km2。主采煤层为15煤，煤层倾角为616，平均总厚度为4.04m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为78.371Mt，可采储量为51.53Mt。矿井设计生产能力为0.9Mt/a。矿井服务年限为44.04a，涌水量不大，矿井正常涌水量为86m3/h，最大涌水量为99.7m3/h。矿井瓦斯相对涌出量为1.732 m3/t，绝对涌出量为6.866m3/min，为低瓦斯矿井。井田开拓方式为立井单水平开拓。采用胶带输送机运煤，采用矿车进行辅助运输。矿井通风方式为中央并列式通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。一般部分共包括10章：1、矿区概述与井田地质特征；2、井田境界和储量；3、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4、井田开拓；5、准备方式带区巷道布置；6、采煤方法；7、井下运输；8、矿井提升；9、矿井通风与安全；10、设计矿井基本技术经济指标。专题部分题目是跨采巷道围岩变形规律与支护技术分析，主要分析了跨采巷道围岩变形的影响因素和变形规律，并从引起跨采巷道变形的因素的角度，分析了近年来的跨采巷道的支护理论及技术，从工程实例分析了注浆加固对跨采巷道支护效果。 翻译部分主要内容关于高温度燃料电池处理煤矿低浓度瓦斯，英文题目为：Processing of coal mine gas with low methane concentrations for use in high-temperature fuel cells。关键词：立井；单水平；带区；中央并列式；一次采全高ABSTRACTThis design includes three parts: the general part, the special subject part and the translation part.General part is the Huanyuan 0.9 Mt/a new coal mine well design. huayuan mine is located in counties of jinxiang in shandong province. It is very convenient to get to the mine in terms of both highway and railway. The maximum length of the coalfield is 5.4 km,and the minimum length of the coalfield is3.4 km , The maximum width of the coalfield is 2.9km,and the minimum length of the coalfield is 1.8 km ,and the total area is 13.97km2.The third are the main coal seams, and its dip angle is 616 degree. The thickness of the mine is about4.04m in all. The geologic structure of this coalfield is simple.The recoverable reserves of the coalfield are 78.371 million tons,and the minable reserves are 51.53 million tons. The designed productive capacity is 0.9 million tons percent year, and the service life of the mine is 44.04 years. The normal flow of the mine is 86m3 per hour and the max flow of the mine is 99.7 m3 per hour. The relative mine gas gush is 1.732 m3/t and the absolute gush is 6.866 m3/min, so it is a low gas mine. The mine is a double levels to develop. The central laneway uses Belt Conveyor to transit coal, and trolley wagons are used for accessorial transportation in the roadway . The prophase ventilation mode of this mine is center juxtapose form, and the late ventilation mode of this mine is diagonal form. The “three-eight” working system is used in the huayuan mine. It produces for 330 days a year.The deneral design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Underground transportation of the mine; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms of the designed mine.The topic of special subject part is cross mining drift wallrock deformation regularity and supporting technical analysis, the paper analyzes the across adopt drift wallrock deformation and the factors affecting the deformation regularity, and from across the roadway deformation caused by mining, analyses the factors in recent years in the cross of roadway supporting theory and technology, from engineering example analyzed the grunting reinforcement to cross mining roadway effect.Translation part is a boat Processing of coal mine gas with low methane concentrations for use in high-temperature fuel cells. The English title is “Processing of coal mine gas with low methane concentrations for use in high-temperature fuel cells”.Keywords: Shaft; Single level; Panel; Center juxtapose ventilation; full-seam mining目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1矿区地理位置11.1.2矿区气候条件11.1.3矿区的水文情况21.2井田地质特征21.2.1区域地质构造21.2.2地层31.2.3井田地质构造81.2.4含水层91.2.5岩浆侵入活动对煤层的影响121.2.6井田涌水161.3煤层及煤质161.3.1煤层161.3.2煤质171.3.3主采煤层的特性201.3.4其它有益矿产241.3.5瓦斯，煤尘，自燃及地温242 井田境界与储量272.1井田境界272.2矿井储量272.2.1构造类型272.2.2储量计算基础272.2.3安全煤柱留设原则272.2.4矿井工业储量计算272.2.5矿井可采储量293 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限313.1矿井工作制度323.2矿井设计生产能力及服务年限323.2.1确定依据323.2.2矿井设计生产能力323.2.3.井型校核324 井田开拓344.1井田开拓的基本问题344.1.1井筒形式的确定344.1.2工业场地的位置364.1.3开采水平的确定364.1.4主要开拓巷道364.1.5矿井开拓方案比较374.2矿井基本巷道464.2.1井基本巷道464.2.2井底车场505 准备方式带区巷道布置545.1煤层地质特征545.1.1采区位置545.1.2采区煤层特征545.1.3煤层顶底板岩石构造情况545.1.4水文地质545.1.5地质构造545.1.6地表情况545.2 带区巷道布置及生产系统555.2.1 带区准备方式的确定555.2.2 带区巷道布置555.2.3 带区生产系统555.2.4 带区内巷道掘进方法585.2.5 带区生产能力及采出率595.3 带区车场选型设计606 采煤方法616.1采煤工艺方式616.1.1 带区煤层特征及地质条件616.1.2 确定采煤工艺方式616.1.3 回采工作面参数626.1.4 采煤工作面破煤、装煤方式626.1.5 采煤工作面支护方式666.1.6端头支护及超前支护方式686.1.7各工艺过程注意事项696.1.8回采工作面正规循环作业696.2回采巷道布置716.2.1回采巷道布置方式716.2.2回采巷道支护参数717 井下运输747.1 概述747.1.1 井下运输原始数据747.1.2 井下运输系统747.2 煤炭运输方式和设备的选择767.2.1 煤炭运输方式的选择767.2.2 带区煤炭运输设备选型及验算767.2.3 运输大巷设备选择787.3 辅助运输方式和设备选择787.3.1 辅助运输方式选择787.3.2 辅助运输设备选择798 矿井提升818.1 矿井提升概述818.2 主副井提升818.2.1 主井提升818.2.2 副井提升849 矿井通风与安全869.1 矿井概况、开拓方式及开采方法869.1.1 矿井地质概况869.1.2 开拓方式869.1.3 开采方法869.1.4 变电所、充电硐室、火药库869.1.5 工作制、人数869.2 矿井通风系统的确定869.2.1 矿井通风系统的基本要求869.2.2 矿井通风方式的选择879.2.3 矿井主要通风机工作方式的选择879.2.4 带区通风系统的要求889.2.5 工作面通风方式的选择899.3 矿井风量计算899.3.1 工作面所需风量的计算909.3.2 备用面需风量的计算919.3.3 掘进工作面需风量919.3.4 硐室需风量929.3.5 其它巷道所需风量929.3.6 矿井总风量计算929.3.7 风量分配929.4 矿井通风阻力计算939.4.1 容易和困难时期矿井最大阻力路线确定939.4.2 矿井通风阻力计算989.4.3 矿井通风总阻力计算999.4.4矿井总风阻和等积孔计算999.5选择矿井通风设备1009.5.1选择主要通风机1009.5.2电动机选型1029.6安全灾害的预防措施1039.6.1预防瓦斯爆炸的措施1039.6.2煤尘的防治措施1039.6.3火灾的预防措施1049.6.4水灾的预防措施1049.6.5其他安全措施10410 设计矿井基本技术经济指标105专题部分浅析深井巷道支护技术108参考文献130翻译部分英文原文132中文译文137致 谢142一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置金乡煤田花园井田位于山东省济宁市金乡县，井田范围以东径1161415至1162200，北纬350200至350445为界，面积53.7km2东西长约6.7 km，南北宽约4.5 km，有效面积30 km2。井田内交通方便，济宁金乡、徐州金乡、商丘金乡公路均经过井田；北部有兖州新乡铁路经济宁站中转与京沪、京广铁路相通；除以上陆路交通外，航运有金乡码头经万福河通往南阳湖与京杭大运河相连。花园井田距济宁市48km，各村镇间均有简易公路，可通汽车。交通较为方便，见交通位置图1-1。图1-1 交通位置图1.1.2矿区气候条件井田位于鲁西南，属温带季风区，气温变化显著，四季分明，夏季炎热，冬季寒冷。全年以东南风为主，冬季多为北风或西北风，年平均风速2.6m/s，最大风速25m/s（1985年8月）。根据金乡县气象站1959年建站以来的统计资料，年最大降雨量为1060mm(1964年)，年最小降雨量为547.5mm(1963年)，年平均降雨量为654.6mm。月最大降雨量为460.10mm（1963年8月），日最大降雨量为194mm（1965年7月9日）。雨季多集中在6、7、8、9四个月。年平均蒸发量为1619.6mm，最大蒸发时间为48月份，占全年蒸发量的63.9%。1.1.3矿区的水文情况本区地处黄河多次迁移泛滥的黄泛平原，沉积了较厚的松散地层，地势平坦。本区西北部羊山镇、嘉祥县一带裸露有寒武系、奥陶系残丘，大气降水为其补给来源，因出露面积有限（约30km2）无植被覆盖，地面迳流条件较好，使地下水的补给条件较差。在构造上受着北部菏泽支断层、东部嘉祥断层、南部凫山断层所控制，形成半封闭状态。在井田西北部，由于断层存在，使奥灰上升到与煤系地层同一水平，使得奥灰水侧向补给各含水层。另外，区内隐伏3煤顶板砂岩及三灰条带状露头，被含水层段直接覆盖其上，形成了3煤顶板砂岩、三灰水的补给来源。但由于段富水性差，其补给有限。从18-1、15-4、9-7孔奥灰地下水水位长期观测资料看，奥灰水位年变化幅度只有0.010.81m，说明奥灰水补给途径不良，从奥陶系石灰岩地下水水化学资料看，氯离子的含量175.63629.07mg/L，钠离子含量407.63520.70mg/L，总硬度107.03112.44度，矿化度3.654.05g/L，说明地下水交替作用缓慢，迳流条件差。总之，由于本区受北、东、南构造控制，地下水形成半封闭状态，加之区内构造复杂，断层导水性较差，补给与排泄条件均不良。井田所在区域主要为农业区，工业以乡镇工业为主，没有大的工业区，生活饮用水及农田浇灌用水为第四系潜水。井田内取第四系潜水的水井、机井星罗棋布，是主要生活饮用水及农田浇灌的水源，从分析成果看，其水质变化较大，PH值6.97.8，总硬度17.6567.2德国度，矿化度0.661.38克/升，氯化物102.8691.2毫克/升，氟化物0.41.20毫克/升，从水井的长观资料看，其水位标高在+32.2935.94m，年变化幅度在1m左右。井田西部奥灰隐伏于松散层之下，水量较丰富，单位涌水量0.5730.938升/秒m，水质类型为S-CN型，经处理可以作为供水水源。另一方面三灰水水质较好，根据9-7、11-4及金桥煤矿井检-1孔的抽水资料，除氟化物含量较高，为3.5毫克/升，其余均达到饮用水标准，水化学类型为H-N或H-MC型。总之，第四系潜水及奥陶系灰岩含水层均可作为供水水源，三灰水经处理可解决部分用水。1.2井田地质特征1.2.1区域地质构造鲁西南块陷在大地构造上位于华北地台山东台背斜鲁西块陷的南缘，并处于昆仑秦岭东西纬向构造带的东延北分支和新华夏系第二沉降带的复合端。四周被两组断层所控制，即北南二界为近东西向延展的汶泗断层、单县断层；西东二界为近南北向延展的聊考断层和峄山断层。在此块陷内发育了一系列断裂。北北东近南北向正断层组：有孙店断层、济宁断层、嘉祥断层、巨野断层、田桥断层等。该组断层多为延展长、落差大的区域性断层，向西倾的正断层，构成自东向西的台阶下降，西部（嘉祥断层以西）有走向相同，倾向相背的断层出现，从而形成了近南北向的地堑、地垒构造，如嘉祥断层与巨野断层间的嘉祥地垒、巨野断层与田桥断层间的巨野地堑等。北东东近东西向正断层组：有凫山断层、菏泽断层、鱼台断层等。该组断层也是延展长，落差大的区域性断层，且常发育走向相同、倾向相背的断层，形成了近东西向地堑、地垒。由于上述两组断层共同存在，使整个区域形成类似棋盘格状的构造格局。东西向断层形成较早，多被形成较晚的近南北向断层所切割。上述断层的切割，形成了一系列的地堑、地垒及地堑、地垒双向迭加区，对煤田的保存起着主导作用。在地垒或地堑地垒双向迭加区，煤系地层被剥蚀或埋藏较深，价值不大；而在地垒地堑迭加区，不但煤系地层保存较好，而且埋藏不深。如兖州、滕县、济宁、宁阳浅部等是近期勘探和开采的主要地区。1.2.2地层（1）区域地层本井田划属华北地层鲁西地层分区，济宁地层小区，地层层序见表1-1。表1-1地层系统主要岩性第四系（Q）黄褐、棕、灰等杂色粘土、粘土质砂岩、砂、砂砾石层，分布于全区，东北方向薄，西南方向厚，厚0350m。上第三系（N）棕黄、黄、棕红等杂色粘土、粉砂夹细砂、下部有时夹泥炭薄层，底部常见砂砾，呈半固结状，主要分布于西南部，厚01000m。下第三系（E）上部杂色粘土岩、粉砂岩夹泥灰岩和石膏层。下部红色粘土质粉砂岩，细砂岩夹砂砾岩，普遍含石膏层，分布北部和西部，厚度大于1000m。上侏罗统蒙阴组（J3）上部为灰绿色粉、细砂岩互层夹泥岩，下部红色砂岩，并有燕山晚期岩浆侵入，底部有不稳定的砾石。二叠系P石千峰组（P2sh）紫红色长石石英砂岩夹砾岩及紫红、砖红色泥岩，中下部夹12层灰紫色具墨绿色斑点的淡水灰岩，与下伏地连续沉积，最大残留厚度250m。上石盒子组（P2s）杂色泥岩、粉砂岩和灰色粉砂岩，含植物化石，底部为B层铝土岩，厚度大于500m。下石盒子组（P1x）灰绿色砂岩，杂色泥岩、粉砂岩，富含植物化石，平均厚65m左右。山西组（P1s）浅灰、灰白色中、细粒砂岩及深灰色粉砂岩，泥岩夹煤层，为本区主要含煤地层，平均厚80m。石炭系C太原组（C3t）以灰、灰黑色粉砂岩、泥岩为主，夹灰色砂岩，石灰岩813层，煤1723层，为本区主要含煤地层，属海陆交互相沉积，厚度稳定，170m左右。本溪组（C2b）以杂色泥岩为主，夹23层石灰岩，上部夹不稳定的薄煤12层，底部具G层铝土岩及山西式铁矿，厚35m左右，与下伏地层呈平行不整合接触。奥陶系中下统（O1+2）主要以灰色、深灰色厚层状石灰岩、豹皮状灰岩、白云质灰岩夹泥灰岩、白云岩、角砾状灰岩组成，常见蜂巢状溶洞，嘉祥、羊山一带有出露，厚800m左右。寒武系（C）下统：毛庄、馒头组为暗紫色泥岩、白云质灰岩、泥灰岩，厚200m左右。中统：张夏、徐庄组为厚层泥质灰岩，鲕状灰岩及黄绿色暗紫色泥岩、粉砂岩，厚240m左右。上统：凤山、长山、崮山组，为青灰色竹叶状白云质灰岩夹鲕状灰岩，泥灰及粉砂岩，厚280m左右。震旦系土门组Zt为灰黄色硅质灰岩，仅出露于凫山南侧，厚030m。太古界泰山群（At）主要为深变质的黑云母片岩、角闪片岩、黑云母花岗片麻岩等，总厚大于6000m。（2）井田地层本井田为全掩盖区，仅在金乡煤田以北的羊山一带有寒武系和奥陶系灰岩出露，井田内钻孔揭露的地层自下而上分别为奥陶系、石炭系、二叠系、第三系及第四系。其中主要含煤地层为石炭系上统太原组及二叠系下统山西组。现分述如下：奥陶系中统马家沟组（O2m）：由深灰色微带肉红色的灰岩组成，局部为角砾状灰岩、泥灰岩等。致密、较脆、节理较发育，多见溶洞及次生方解石晶簇。金乡详查阶段钻孔揭露最大厚度为203.48m(金桥井田18-1号孔)。物性特征：视电阻率曲线幅值极高(500)，自然伽玛及伽玛伽玛曲线幅值最低。石炭系a中统本溪组（C2b）；由灰色、黑色泥岩，灰色砂岩，杂色铝质泥岩、铝土岩，紫红色含铁泥岩及浅灰色灰岩组成。含灰岩两层，底部含一层铝土矿；含较多的黄铁矿结核，与华北地区标准剖面中的山西式铁矿层相当。本组地层为一套滨海相铁铝质沉积，两层石灰岩分布在该组上部，均为浅灰色隐晶质灰岩，自下而上依次编号为十三灰、十二灰，厚度变化较大，其间多夹有铝质粘土，均为后期充填所致。在灰岩中极少见动物化石及碎屑。平行不整合于下伏奥陶系灰岩之上。厚度14.7735.37m，平均20.95m。自然伽玛曲线幅值普遍很高，是其主要物性特征，底部铝土岩有突出的宽幅高伽玛异常，一般大于60，为本区物性标志层。b上统太原组（C3t）本组为一套海陆交互相沉积，由深灰色、灰色、黑色泥岩、砂岩、灰岩及煤组成，其中灰岩13层，含煤16层，井田东部及西部剥蚀严重，仅有少量残留。厚度变化较大。是井田内主要含煤地层之一。厚度151.70181.00m，平均数162.86m。二叠系a下统山西组（P1s）本组为海陆交互相沉积。由灰白色砂岩、灰色粉砂岩，黑色泥岩及煤组成，含煤3层，是本井田主要含煤地层之一。厚度49.1088.24m，平均72.51m。b下统下石盒子组黑山段（P1x）由杂色、深灰色泥岩，灰色粉砂岩、细砂岩组成，顶部为一层浅灰夹粉红色斑状的铝质泥岩（桃花泥岩）与上石盒子组分界，下距3煤110m。底部为一层含少量绿色矿物的中细粒砂岩与下伏山西组整合接触，厚度4070m，平均54m。顶部铝质泥岩视电阻率曲线呈中高幅值(3090M)，自然伽玛有明显的高伽玛异常(3060)，是本区物性标志层。本段上部及底部砂岩视电阻率曲线幅值较高，自然玛幅值较低。c上统上石盒子组万山段（P2s1）由灰绿色、紫红色及花斑状泥岩，铝质泥岩、砂质泥岩、砂岩等组成。泥岩手摸具滑感，多具鲕状结构。中下部含三层较厚的砂岩，成分多为石英，分选较差，含泥质包体，平均厚220m。视电阻率曲线在上部比较平缓，中、下部砂岩层高异常突出，曲线起伏大。自然伽玛曲线上部幅值较高，中、下部砂岩层呈低值。下部砂岩间的泥岩或砂质泥岩视电阻率值低而自然伽玛值也较低，呈现反常的物性。这一特征与底部桃花泥岩高伽玛异常的组合是划分与对比P2s1的主要标志。d上统上石盒子组奎山段（P2s2）以浅灰色及灰色中砂岩、粗砂岩、砂砾岩为主，夹少量砂质泥岩、粉砂岩。砂岩为厚层状，主要成分为石英与长石，含少量绿色矿物，分选不好。砂质泥岩多为灰绿色，夹紫红色斑。本段最厚88.40m，平均80m。视电阻率曲线呈宽幅高异常(幅值200M左右)。伽玛伽玛、自然伽玛曲线呈现明显低值，本段顶底常见高伽玛异常(5060)。此段在二迭系中曲线形态特征突出，可作为对比标志段。e上统上石盒子组孝妇河段（P2s3）本段在区内仅少量钻孔见到，主要由灰色灰绿色、紫红色泥岩，砂质泥岩及砂岩组成，夹砂砾岩薄层，泥岩中多夹紫红色斑块，并具鲕状结构。钻孔揭露最大厚度300m。视电阻率曲线上部平缓无突出异常，中下部砂岩上呈高峰形，曲线起伏大。自然伽玛曲线在砂岩上为低值，在泥岩上伽玛值较高。f上统石千峰组（P2sh）由紫红色细砂岩、粉砂岩砂质泥岩及泥岩组成，据普查资料最厚达464.28m，分布于凫山支断层与凫山断层之间。下第三系官庄组（E）由棕红色、褐红色中砂岩、粗砂岩及砂砾岩组成，夹粉砂岩、泥岩薄层。砂岩成分为石英、长石及少量暗色矿物、云母片等，松散，易风化。分布于东南部凫山断层以南，钻孔揭露最大厚度509.93m（乡-9孔）。上第三系及第四系（Q +N）主要为冲积、洪积及湖相沉积物，厚度较大，397.46490.20m，平均439.03m，自东向西渐厚。据区域资料原划分为三组，详查勘探期间通过科研工作和结合该煤田的具体情况，根据岩性将原三组分为6段，自下而上分别为、段，详述如下：段：位于最底部，厚度099.77m,平均10.78m，岩性以灰绿色、棕褐色粘土质砂砾、中粗砂层为主，成分复杂，分选差，属冲积、洪积相。段：厚度23.54136.57m,平均93.69m。以灰绿色粘土、亚粘土为主， 夹37层细粒砂层，砂层多为粘土充填，呈半固结状。段：厚度20.80167.59m，平均厚90.44m, 棕黄色、灰绿色粘土，含铁锰质、钙质结核，含57层砂且多被粘土质充填。段：厚度37.8046.41m，平均厚42.04m。灰绿色、棕黄色粘土、亚粘土为主，夹24层粉细砂。段：厚55.20103.70m，平均74.94m，岩性主要为黄褐色砂层，夹有灰绿色亚粘土及粘土。段：即为最上一段，厚度平均89.00m，其岩性主要为黄褐色的亚砂土、亚粘土夹58层粉细砂层。物性特征：地层半固结松散，密度小，伽玛伽玛曲线的基线明显升高。视电阻率曲线的幅值比基岩明显降低，在基岩面处多呈现陡坡状台阶，自然电位曲线的基线由基岩进入新生界一般向负方向挫动一个台阶。自然伽玛曲线的幅值比基岩明显降低。由以上特征可解释新生界与基岩接触面。新生界的划分研究较晚，仅在详查阶段做过工作，本次采用其研究成果。通过对岩性组合和孢粉的鉴定，初步定在150m左右为第四系与上第三系的分界，即、段为上第三系，、段为第四系，从岩性上前者为灰绿色，呈半固结状，后者多呈黄褐色、棕黄色、松散。由于区内对微体古生物化石鉴定有限，尚未见到第三纪典型分子，有待于今后工作的进一步完善。（3）含煤地层石炭系上统太原组和二叠系下统山西组是本井田主要含煤地层，含可采及局部可采煤层3层，自下而上叙述如下：石炭系上统太原组（C3t）厚度151.70181.00m，平均厚度162.86m，厚度变化较大。本组为一套海陆交互相沉积，主要由深灰色、灰色、黑色泥岩、砂岩、砂质泥岩、石灰岩和煤组成。其中石灰岩13层，自上而下依次编号为一灰、二灰、三灰、四灰、五灰、五下灰、六灰、七灰、八灰、九灰、十上灰、十灰、十一灰，多数为中厚层状，少数为薄层状和厚层状，是地层对比的重要标志，尤其以三、五、八、十灰最稳定，全区发育，是可靠的标志层。三灰呈灰色，厚层状，富含腕足类化石及其碎片，少量蜓及海百合茎化石，质纯、较脆，含燧石结核，厚度稳定，一般为4.008.65m，平均6.83m；五灰质不纯，深灰色，含较多的动物碎壳化石，厚度变化较大，一般为1.102.90m，平均2.19m；八灰为浅灰色，中厚层状，厚度变化较大，质不纯，内含大量的海百合茎化石及少量蜓及腕足类化石，厚度为2.154.97m，平均3.85m；十灰为深灰色厚层状，质较纯，含大量的蜓科化石，在岩芯上见明显的帚状沉积面，且蜓类化石沿该沉积面有规律分布，含燧石结核，其厚度为4.276.35m，平均5.31m，从总体上看该组石灰岩所含动物化石，在上部主要是以腕足类化石为主，如三灰；中部除含有腕足类、蜓类化石外，主要是海百合茎，如八灰；下部的诸层灰岩中，均含有较多的蜓科化石，如十灰。这亦是该区地层对比的一个重要标志。本组含煤达16层，是该区的重要含煤地层，自上而下依次编号为4、6、8、9、10、11、12、12下、14、15、15下、16、16下、17、18、18下煤。其中15、16煤为局部可采煤层，12下、17、为零星可采煤层。其余均为不可采煤层。本组中的石灰岩均含有海相动物化石，在个别泥岩层中也发现有动物化石，如顶部的海相泥岩中含有舌形贝化石等，另外在一些砂岩中，除见有较发育的层理外，亦伴有生物扰动现象和虫孔。太原组中煤的硫含量高出山西组煤中的硫含量若干倍，这亦说明该组地层是在滨海相、滨海平原相环境中形成的。因此石灰岩作为煤层顶板很多见，如17煤顶板为十一灰，16煤顶板为十灰，15煤顶板为九灰，14煤顶板为八灰，12煤顶板为七灰，11煤顶板为六灰，9煤顶板为五灰等。按测井反映物性组合特征可分为三个物性段：上段：包括4煤到五灰：三灰视电阻率曲线异常宽而高，十分突出(300M)，自然伽玛低值十分明显(57)，是第三物性标志层。三灰以上6煤、二灰、其下8煤、五灰、9煤，以三灰为中心在视电阻率曲线上形态似“笔架峰”。中段：包括六灰至15下煤：六、七、八三层灰岩和11、12、12下 及14煤的组合段，在视电阻率曲线上灰岩与其底部煤层合成一体呈现三个并立的灰、煤高异常，煤层在伽玛伽玛曲线上均有较高幅值,似群峰林立，14煤在自然伽玛曲线上呈现突出的高伽玛异常，为全区物性标志层。下段：十灰至18下 煤。十灰视电阻率幅值较高，顶部有一个小分层,形态为一小一大的子母峰(20400)，为本区物性标志层。十灰之下16、16下、17、18煤在视电阻率及伽玛伽玛曲线上均为高幅值，多呈倒台阶状，在自然伽玛曲线上均为低值，呈正台阶状。下部18下煤底板常有突出的高伽玛异常。太原组底界以本溪组十二灰顶面作为与本组的分界，与下伏本溪组呈整合接触。二叠系下统山西组（P1s）为本区的主要含煤地层之一，厚度49.1088.24m, 平均72.51m。由灰白色砂岩、灰色粉砂岩、黑色泥岩及煤组成，粒度明显粗于下伏的太原组和上覆下石盒子组，砂岩成熟度较低，且分选、磨圆均较差，特别是3煤顶板砂岩厚度大、粒度粗；底板砂岩层理发育，中细粒砂岩与泥岩呈互层状，具生物扰动现象和虫迹，可作为辅助标志层。另外本组中、下部砂岩含少量菱铁质鲕粒，较太原组中砂岩含量要少。山西组含煤23层，自上而下依次为2、3、3下煤，其中3煤为可采煤层，分布于本组中下部，厚度大，稳定较稳定，厚度0.604.20m，平均2.48m，煤层结构简单复杂，煤质好，是全区主要的大部可采煤层，其储量约占全区可采煤层储量总和的75.5%。3煤下部发育着一层厚度较大的具浑浊状层理及虫孔的细粒砂岩，特征明显，为山西组底界砂岩；其下是厚度较大的黑色海相泥岩，可见舌形贝化石，即太原组顶界面。这一分界，无论是从岩性，还是岩相上都是明显和可靠的。上部视电阻率曲线呈低幅值，自然伽玛曲线幅值较高。中部砂岩层视电阻率曲线呈现宽幅高异常(3080M)，自然伽玛为宽的低值反映(68r)。下部3煤层视电阻率为突出高异常(60290M)，伽玛伽玛曲线为突出的宽幅高异常(2555rmc)，自然伽玛曲线低值明显(510r)。为本区标志层。1.2.3井田地质构造本井田在大地构造上位于鲁西南块陷的南部，北靠嘉祥地垒，东邻济宁地垒，西与巨野向斜相隔，南接单县地堑与龙王庙地垒相望。鲁西南块陷区在中新生代时，由于受燕山期和喜山期构造运动的影响，形成了方向不同、规模不等的断裂以及受断裂影响而产生的一系列断陷盆地。从总体上看，该区断裂具高角度、等距离以及多期活动等特点，从剖面上则表现为阶梯状，自北向南，菏泽断层、凫山断层、鱼台断层等将该区切割成一系列阶梯状断陷，地层层序表现为由老到新；由东向西也同样被切割成一系列的地堑、地垒。近东西向和近南北向的两组断裂，控制了鲁西南的构造格局。本井田由于受到以上两组断裂的控制，表现为以断裂为主与褶皱共生的复合构造形式。褶皱多呈东西向展布，背向斜相间排列；断层主要是近南北向和近东西向和北东向三组,其间并发育分支小断层。F3逆断层：位于井田本部，是花园井田的中部断层，走向近南北向，西部为近南西向，倾向南，倾角320，落差030m，落差中部小，两边大。此断层属查明断层。图1-2本区褶曲多分布在井田的中西部，呈近东西向展布，井田东部以略起伏的单斜为主，主要褶曲有：李楼向斜位于F2断层以南，轴向近北西西向。两翼倾角一般在1015左右，轴部出露的地层为二叠系上石盒子组万山段，延展长度近3km，有17-3、15-12、乡-5、17-3、H8钻孔控制轴部。杨庄背斜位于F3断层以北，轴向为近东西向，西段向南偏转，呈现向北凸出的弧形，向东倾伏，轴部出露地层为奥陶系中统马家沟组至二叠系下统黑山段，两翼地层倾角较平缓。延展长度3km，有H9、乡-41、乡-56、金-20钻孔控制。张海向斜位于F3断层与凫山支断层之间。轴向近东西向，两翼地层倾角1320，且发育较全，F4断层以东发育不完整。轴部出露地层为二叠系上统孝妇河段和奎山段，延展长度4 km左右，有H6、乡-39、乡-14、乡-58等钻孔控制。南翼由17、18、19、21、22、23、36、9线8条地震线控制，控制可靠，北翼根据钻孔推测。1.2.4含水层（1）直接充水含水层3煤顶板砂岩裂隙含水层该含水层为灰白色石英中粗粒砂岩，含有泥质包裹体或泥质条带，厚度041.95m，平均厚22.69m，为3煤顶板的直接充水裂隙含水层，砂岩裂隙不发育，仅乡-2孔在钻进中冲洗液漏失，据钻孔抽水试验资料（见表1-2），其富水性弱。 表1-2 抽水资料汇总表孔号水位标高（m）单位涌水量（L/sm）渗透系数（m/d）总硬度（度）矿化度（g/L）水化学类型7-432.630.006050.033.630.84H-N13-933.230.0002920.0117.871.32S-N9-331.9015分钟抽干该含水层其补给来源为新生界段弱含水段的渗透补给，在西部与奥灰含水层接触部位获得侧向补给。从水化学成分分析，地下水交替作用缓慢，排泄条件差。井田北部金桥煤矿1311工作面材料道联络巷揭露15煤顶板砂岩裂隙涌水量最大4.5m3/h，一采区探煤上山于2001年11月12日揭露15煤顶板砂岩裂隙，涌水量最大7.5m3/h。说明富水性差。太原组第十层石灰岩岩溶裂隙含水层该层为16号煤层顶板，在17煤冒落带之内，其厚度4.326.47m，平均5.46m，是下煤组开采时的直接充水岩溶裂隙含水层，裂隙较发育，且被方解石充填，井田未发现漏水，据10-6孔抽水试验资料（见表1-3），其富水性弱。该含水层补给主要通过断层与奥灰对接部位，接受奥灰水的侧向补给，从水化学成分资料分析，钠离子含量高达0.71g/L，说明迳流条件差，排泄不畅。表1-3 抽水资料汇总表孔号水位标高（m）单位涌水量（升/秒m）渗透系数（m/d）总硬度（度）矿化度（克/升）水化学类型10-631.940.000480.019.532.41S-N（2）间接充水含水层新生界间接充水含水层组新生界地层主要由粘土、砂质粘土、砂层、砂砾层组成，其厚度为397.46490.20m，据区域地层划分方案及井田地质情况，将新生界自下而上划分为三组六段：即下组、段，中组段，上组、段。其中、段为含水层段。现将含水层段由下而上分述如下：a.含水层段该段厚049.90m，平均厚18.08m，岩性以砂砾或粗粒砂为主，局部地段为细中粒砂。据金乡详查报告抽水资料（见表1-4），该段为弱的含水层段。表1-4 抽水试验成果表孔 号含水层位 置水位标高(m)单位涌水量(q/sm)渗透系数(m/d)矿化度(g/l)水化学类型水9-7金桥井田34.440.005070.0612.20S-NC水11-4及基岩风化带金桥井田33.190.02450.121.10S-N7-6及基岩风化带金桥井田32.140.000380.0010.65SH-N段含水层的古沉积环境为冲洪积相，主要接受侧向补给，以水平运动为主。由于在平面上沉积不连续性，加之地下水迳流条件差，排泄不畅通，钠离子含量高达0.180.48g/L，也证明了这一点。b.段含水层段该段厚10.80123.20m，平均厚71.69m。为棕黄色、灰绿色，粉、细砂层间夹粘土，粘土含铁锰质、钙质结核，中下部砂层厚且稳定，局部粘土质含量较高，据金乡详查报告 7-4孔资料，粉粒或粘粒含量较高，达50.2156.73%，大部分粘土及亚粘土呈半固结状，据15-9、15-12两孔抽水资料(见表1-5)，表明富水性中等。表1-5 抽水试验成果表孔号静水位标高（m）单位涌水量(L/sm)渗透系数(m/d)总硬度(度)矿化度(g/L)水化学类型15-9333102780928195309S-NC15-12293301710548149302S-CNM该含水层段以侧向补给，水平运动为主，从水化学成分分析，钠离子含量0.370.46 g/L，可见其迳流条件差，排泄不畅。c.V段含水层段该段厚33.25134.50m，平均厚80.37m，岩性为各种粒度砂层及灰绿色薄层粘土。含砂57层，其中有2层较为稳定的中粗粒砂。据7-4孔资料，粘粒或粉粒含量为13.68%，据抽水资料（见表1-6），其富水性中等。表1-6 抽水试验成果表孔号静水位标高（m）单位涌水量(L/sm)渗透系数(m/d)总硬度(度)矿化度(g/L)水化学类型15-1230.800.3460.8689.103.96S-CL-NM该含水层段以侧向补给，水平运动为主，越流补给次之。从水化学成分资料分析，氯离子含量0.310.55g/L，钠离子含量0.370.71g/L，说明地下水交替作用缓慢，迳流、排泄条件差。基岩风化含水带新生界下伏不同地质时代岩层，由于基岩裸露经历漫长的地质作用，形成厚度不等的风氧化带，一般厚度在20m左右，其中强风化带810m。基岩风化带是指段与基岩之间过渡带，它的岩石特征及隔水性质，直接影响着段与下部基岩的水力联系。据金乡详查报告7-4、7-6二孔的分析研究，风化带平均厚度21.30m，泥岩占到风化带的70%多，风化裂隙虽然上部发育，但大部分裂隙被充填，相互连通性较差。根据实验室试验的泥岩渗透系数为0.001m/d，与含水层段混合抽水试验渗透系数0.0010.12m/d，单位涌水量0.000380.0245L/sm，由上述资料分析：基岩风化带，尤其是处在露头部位的泥岩或砂质泥岩，在厚松散层长期重力作用下，有一定程度压密，所以富水性弱，为弱含水层段。第三层石灰岩岩溶裂隙含水层该含水层含燧石结核，厚1.928.55m，平均厚度6.78m，裂隙较为发育多被方解石充填，局部见小溶洞，井田内有5孔在钻进中冲洗液漏失，在井田北部形成漏失区，漏失率为18.5%；据金桥井田11-4、9-7及井检-1孔抽水试验资料（见表1-7），富水性弱中等。该含水层上距3煤底板32.2559.30m，平均厚度50.38m。根据国家标准GB12719-91附录G，突水系数Ts=P/M-Cp计算，（CP采用淄博埠村立井采矿造成破坏厚度16m）Ts在0.110.33百万帕/m之间，在井田东北部及西部地段，大于临界突水系数0.15百万帕/m。即隔水层薄弱地段难以阻挡底板突水，因此三灰是15煤底板间接充水岩溶裂隙含水层。据金桥煤矿资料，主井清撒斜巷揭露三灰，1998年5月初始涌水量在80m3/h， 现稳定在21m3/h。说明三灰是15煤开采的主要充水水源。表1-7 抽水试验成果表孔号水位标高（m）单位涌水量（L/sm）渗透系数（m/d）总硬度（度）矿化度（g/L）水化学类型9-735.110.004830.092.231.03H-N11-435.470.0001910.00219.800.39HCL-MC金桥井检-133.700.40240.778498.10HS-N今后施工的井筒检查钻孔将在三灰进行抽水试验工作，可对三灰的富水性作进一步的验证。中奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层井田内有18个 钻孔揭露奥陶系灰岩，揭露奥灰厚度大于50m的钻孔有3个，其余只有10-20多m，井田北部外围有3孔揭露奥灰厚度较大，见表1-8。表1-8 表揭露奥灰厚度表孔号井田内北部外围乡-46金-209-99-715-418-1揭露奥灰厚度（m）161.4860.897.16104.4783.69203.48奥陶系主要由石灰岩、白云质灰岩和泥灰岩组成，间夹泥岩，15-4、18-1、9-7有漏水现象。9-7孔单位涌水量0.0427 L/sm；15-4、18-1两孔单位涌水量0.57270.938 L/sm。见表1-9。F1断层以西，奥灰被松散层直接覆盖，埋藏浅，富水性较强；F1断层以东，奥灰埋藏深，富水性较弱。井田内奥灰埋藏深，只东南部奥灰被松散层直接覆盖，富水性较强。表1-9 抽水试验成果表孔号静水位标高（m）单位涌水量(L/sm)渗透系数(m/d)总硬度(度)矿化度(g/L)水化学类型15-433.310.57273.31112.443.96S-CN18-1(1)33.850.6112.099111.324.05S-CN18-1(2)33.420.9383.321109.144.00S-CN9-733.980.04270.08107.033.65S-CN1.2.5岩浆侵入活动对煤层的影响（1）区域岩浆岩分布情况从区域资料来看，岩浆岩的活动具有多期性、普遍性的特点。峄山断层以东，滕县至薛城间，在地表可见正长斑岩、花岗斑岩和闪长玢岩侵入寒武系内；峄山断层以西，滕县煤田南部，据钻孔揭露有正长斑岩、辉绿岩、煌斑岩、闪长玢岩和石英斑岩等，侵入到石炭系、二叠系地层中，少量钻孔发现侵入到上侏罗统中，汶泗断层以北，汶上至宁阳间，在地表见到花岗岩出露；郓城断层以南，孙氏店断层以东，汶上至宁阳煤田南部，据钻孔揭露有辉绿岩、闪长岩、二长岩等侵入在石炭系、二叠系和上侏罗统中；金乡煤田中岩浆岩的发育也很普遍，除第四系外，各沉积岩地层中均有岩浆岩侵入。上述岩浆岩多为燕山期岩浆活动的产物，其特征为多出现在区域大断裂附近，断层带为其侵入通道，遇到裂隙或较松软地层（如煤层时）顺层侵入，并对煤层造成破坏。（2）井田内岩浆岩的基本特征根据航磁异常显示和钻孔资料揭露，井田东南角的张集一带与西南角的马庙一带，沿凫山断层带存在着两个近东西向展布的岩浆岩体，分别为张集岩体和马庙岩体。在这两个岩体附近，岩浆岩沿断裂带和松软岩体侵入井田内。岩浆岩分布范围及侵入层位据钻孔资料，全井田共有21个钻孔揭露岩浆岩，见揭露岩浆岩钻孔情况统计表（表1-10）如图1-10所示，在这21个见岩浆岩钻孔中，根据其岩性和分布范围，大体可划分为6块，除乡-49孔辉绿岩侵入层位在石炭系外，其它孔可大致连成五个区，以A、B、C、D、E表示。A区：20-1、乡-38、H8、乡-40孔4个孔控制，为石英斑岩，属酸性侵入体。20-1孔共揭露4层，自C2b至C3t均有岩浆岩侵入，乡-40孔侵入C3t，乡-38孔和H8孔吞蚀3号煤，对煤层造成破坏。B区：由乡-56、乡-2、13-7、乡-53、13-9孔控制，据鉴定资料为闪长玢岩（乡-53辉绿斑岩疑原野外鉴定有误），属中性侵入体，侵入层位均在P1s中，13-9及乡-56孔对3煤造成影响。C区：由金-24、乡-26、金-23孔控制，斜长岩，为中性侵入体，乡-26及金-24孔侵入P1s中，使3煤变薄并变为天然焦。D区：由乡-41、乡-42、22-5孔3个孔控制，均侵入C3t中，有石英斑岩、流汶岩。22-5孔15煤、16煤均变为天然焦。E区：位于井田中南部，由H6及乡-15孔控制，属基性岩区，乡-15孔侵入C3t层位，H6孔侵入P1s中。表1-10 揭露岩浆岩钻孔情况统计表孔号侵入层位层数厚度底板深度影响煤层情况备注乡-49C3t199.05631.12一灰以下辉绿岩未见底乡-40C3t24.13758.01九灰以下辉绿岩9.10787.8016煤变天然焦十灰以下辉绿岩乡-38P1s19.86461.00吞蚀3煤石英斑岩20-1C3t47.65724.95石英斑岩11.69769.14石英斑岩8.60800.31石英斑岩C2b32.33859.98石英斑岩H8P1s20.601.16683.44689.70石英斑岩乡41C3t17.01503.74流纹岩，十一下灰以下22-5C3t52.05897.6015煤