【文章內容簡介】 部夾有細砂巖（盤）。 （ 6）第三隔水層（組） 底界深度 ～ ，隔水層有效厚度 ～ ，平均 15m。主要由灰綠色、棕黃色粘土及砂質粘土夾薄砂層組成，中下部部分地段見有鈣質粘土。 （ 7）第四含水層（組） 底 界深度 ～ ，一般為 168m 左右，含水層有效厚度 0～ ，平均 4m。含水層主要由粘土質砂、粉砂、砂礫等組成。 二疊系可采煤層間含、隔水層（段） 二疊系巖性主要由砂巖、泥巖、粉砂巖、煤層等組成，并以泥巖、粉砂巖為主。砂巖裂隙一般不發(fā)育，即使局部地段裂隙發(fā)育，也具有不均一性，結合區(qū)域抽水試驗資料，單位涌水量 q 大多小于 。從總體上看煤系砂巖裂隙含水性較弱，根據區(qū)域資料和礦井內可采煤層賦存的位置關系劃分為如下含、隔水層（段）。 巖漿巖 礦井內巖漿巖以巖床～似層狀侵 入 10 煤層，厚度為 ～ ，裂隙一般不甚發(fā)育，沖洗液一般消耗量不大，礦井內上百個鉆孔穿過巖漿巖，有 4 個鉆孔中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 勤奮 求實 奉獻 進取 11 穿過巖漿巖時，沖洗液發(fā)生漏失或全部漏失現(xiàn)象。 太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段） 礦井內有 147 和 1412 兩孔穿過了太原組地層，綜合幾個孔資料，本組總厚，有石灰?guī)r 13 層，石灰?guī)r厚度為 ，占太原組總厚的 53%。石灰?guī)r單層厚度為 ～ ，本礦井對兩個孔太原組一至四灰抽水試驗，靜止水位為 +～ +， q=～ ， K=～ ，富水性較弱，礦化度 ～ ，全硬度 ～ 德國度，水質為硫酸 —鈣鎂類型或硫酸 —鈉類型，水溫為 22～ 25℃ 。 但必須指出，太灰?guī)r溶裂隙含水層的巖溶裂隙發(fā)育和富水性具有不均一性，有些地帶可能富水性較強，本區(qū)由于斷層斷距較大，造成了部分地帶的 10 煤與太灰間距縮短甚至直接對口。 由淮北各礦的生產實踐得知，太灰?guī)r溶裂隙水是本礦井開采 10 煤礦井充水的主要隱患之一，太灰水能否突破 10 煤底板隔水層對礦坑充水，取決于太灰原始導高、水頭壓力、 隔水層厚度、隔水巖層的抗壓強度以及底板受構造、開采等因素影響與破壞程度。為了解太灰水能否給 10 煤開采造成突水危害，根據《礦區(qū)水文地質工程地質勘探規(guī)范》采用公式 Ts=P/（ MCp）計算突水系數，式中 Ts—突水系數（ MPa/m）， P—灰?guī)r水頭壓力（ MPa）， M—10 煤至太灰頂間距（ m）， CP—煤層開采時底板破壞厚度。從上述規(guī)范中得知，正常塊段突水系數 Ts 不大于 MPa/m 時，受構造破壞塊段 Ts 不大于 MPa/m 時，一般不會造成突水或 ―底鼓 ‖，反之則會發(fā)生突水事故。根據本礦井太灰抽水試驗水頭高度 為 +。開采深度越大，水頭壓力也隨之增加，深度每增加 1m，水頭壓力則增加 MPa，按上述參數計算，開采水平分別為 300m、 350m、 400m、 450m、 500m、 550m、 600m、700m 和 800m 時水頭壓力分別為 、 、 、 、 、 、 、 和 MPa。 P 采用上述數據計算水頭壓力結果，按機采破壞度 CP=12m；隔水層厚度（間距）按不同數據，利用公式 Ts=P/（ MCp）計算。 由表內可以看出，受斷層影響的各孔 ，無論在哪個水平開采，其 Ts 值均遠遠大于 MPa/m，故均有突水的可能。而對于正常塊段，在一水平 550m 深度以淺開采時，除 10 煤至一灰最小間距 Ts 稍大于 ，其它 Ts 值均不大于 MPa/m，突水的可能性不大，隨著開采水平的延深，在 600m 開采水平隔水層厚度小于 55m，在 700m 開采水平，隔水層厚度小于 60m，在 800m 水平開采，其隔水層厚度小于 65m 時， Ts 值均大于 MPa/m，故其突水的可能性較大。 10煤開采時，可參考表 6106，對太灰水采取探水和降壓措施， 把太灰水的 Ts 值降到安全突水系數以內，以保證安全生產。 奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段） 礦井內 147 和 1412 等孔揭露了奧陶系，見奧灰 ～ ，奧灰為淺灰～中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 勤奮 求實 奉獻 進取 12 棕灰色厚層狀石灰?guī)r，巖溶裂隙較發(fā)育。據區(qū)域資料，奧陶系灰?guī)r總厚度 500m 左右，淺部巖溶裂隙發(fā)育。另據孫疃煤礦外圍淺部 1974 年施工的水源孔抽水試驗資料，靜止水位標高為 +， s=， q=， k=，礦化度為，水質為硫酸 重碳酸 氯化物 —鈉鈣類型。由上述資料看，奧灰含水 性強，導水性好。鄰近生產礦井任樓煤礦，在試產期間 1996 年 3 月 4 日由于導水陷落柱導通了奧灰含水層， 7222 工作面發(fā)生特大突水災害，最大流量達 34570 m3/h?？梢妸W灰富水性極不均一，差異很大，有時含水性、導水性極強，但在正常情況下，奧灰遠離主采煤層，一般對煤層開采無直接充水影響。 水文地質類型 據 分析，本礦井水文地質條件應定為裂隙充水為主的中等偏簡單類型。 礦井涌水量 ： 估算結果，礦井正常涌水量為 436m3/h,最大涌水量為 593m3/h。 煤層特征 含煤地層 本礦含煤地層為 石炭系、二疊系。石炭系煤層薄而不穩(wěn)定，開采技術條件復雜，暫未作為勘探對象。二疊系含煤地層自下而上為山西組、下石盒子組、上石盒子組。 （一）二疊系含煤地層特征 下統(tǒng)山西組（ P1S） 厚度 ～ ，平均 ，含 10 煤層（組），據沉積環(huán)境和巖性特征以 10 煤層為界分為上、下兩段。 （ 1）下段：自太原組一灰頂至 10 煤層底，厚度 ～ ，平均 。底部為深灰色、灰黑色泥巖或粉砂質泥巖（海相泥巖），向上為粉砂巖、砂巖。近10 煤處為淺灰色細粒砂巖和深灰色粉砂巖、泥巖組成的砂泥巖互層（ 頁片狀砂巖），波狀、透境狀、混濁狀層理發(fā)育，層面上有白云母片。具底棲動物通道，含菱鐵質結核和黃鐵礦晶體。 （ 2）上段：自 10 煤層至本組頂界（鋁質泥巖之底），厚度 ～ ，平均 58m。巖性為砂巖、粉砂巖和泥巖。 10 煤層為本井田主要可采煤層，其頂板長石石英砂巖，為 10 煤層直接或間接頂板 ,淺灰色，中細粒，局部見具深灰色泥質包體，因而亦稱 ―花砂巖 ‖，局部可相變?yōu)樯澳鄮r互層。本段的上部發(fā)育一層長石石英雜砂巖，灰～灰綠色，中粗粒，填隙物含量高，膠結疏松，稱為 ―泡砂巖 ‖。 （二）二疊系沉積環(huán)境 通過對鉆孔巖芯 成因標志描述，綜合確定砂體形態(tài)。通過對沉積構造、礦體形態(tài)、古生物、地球化學、測井曲線（巖、煤層物性特征）、煤巖特征、煤層頂底中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 勤奮 求實 奉獻 進取 13 板巖性等的綜合研究，對本礦二疊系含煤地層沉積環(huán)境進行了綜合分析，初步得出如下結論： 晚石炭世末期，兩淮地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的自北而南的海退，在此基礎上，二疊系沉積了一套以三角洲為主體的三角洲相與瀉湖海灣潮坪相互交替的地層 。 含煤性 本礦井含煤地層為石炭～二疊系。石炭系煤層薄，不穩(wěn)定，煤質差，并且頂板多為石灰?guī)r，水文、工程地質條件復雜，故暫不作勘查對象。二疊系含煤地層為下統(tǒng)山西 組、下石盒子組和上統(tǒng)上石盒子組 。 煤層的穩(wěn)定性 根據煤層的面積可采率，可采指數和可采點的分布特征，綜合確定本礦井 10煤層為較穩(wěn)定煤層 。 可采煤層 10 煤層為本礦井可采煤層，位于山西組的中部，上距鋁質泥巖約 55m。下距太原組一灰頂界面約 60m。煤層厚 0～ ，平均厚 ，屬中厚～厚煤層，以中厚煤層為主。煤層原生結構簡單，基本不含夾矸。 煤層頂板以砂巖、泥巖為主，粉砂巖零星分布。在礦井的西部有一砂巖帶。在 6 線以東、 78 線以西大部分為巖漿侵蝕區(qū)。 瓦斯、煤塵及 煤的自燃 （一）瓦斯測定成果 本礦井在詳查期間用集氣法采集利用瓦斯樣 12 個， 測得 10 煤層瓦斯含量為 m3/t。因此，建議本礦井以高瓦斯礦和有瓦斯突出危險進行設計和生產管理，并建立地面瓦斯抽放系統(tǒng)，對抽出的瓦斯加以綜合利用，變廢為寶，必將取得較好的社會效益和經濟效益。 （二）煤塵爆炸試驗成果 本礦井煤層揮發(fā)分一般 36%，火焰長度在 70～ 800mm，具有爆炸危險，需通入 20～ 85%巖粉方可抑止其爆炸。據《煤礦技術操作規(guī)程》提供的煤塵爆炸經驗公式 K=V100/（ V+Fc），計算出本井田煙煤部分的煤層 煤塵爆炸指數（ K 值）為～ 40，皆大于 15，可以確定本井田各煤層皆具有煤塵爆炸危險性。 （三）自 燃 根據 煙煤部分燃點測試成果 10 煤層為不自燃～易自燃。 中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 勤奮 求實 奉獻 進取 14 煤的特征 煤的物理性質 本礦各煤層是在二迭世時濱海相～陸相的三角洲泥炭沼澤環(huán)境堆積而成，煤的物理特征相似，一般為黑色，少量灰黑色，條痕褐黑色；油脂光澤～弱玻璃光澤；煙煤性軟，天然焦性硬，燃燒有爆裂現(xiàn)象。煙煤視比重較輕，一般為 ～；無煙煤、天然焦則一般 ，高者可達 以上。 宏觀煤巖類型，煙煤以 亮煤、暗煤為主，夾鏡煤線理 條帶，半亮 半暗型，無煙煤、天然焦煤巖類型多不清。 煤巖特征 煙煤在鏡下可見條帶狀結構，以基質鏡質體和結構鏡質體為主，其次有絲質體、角質膜和樹皮。 礦物雜質以泥質為主，以塊狀、條帶狀、分散狀、浸染狀分布有機質中，有的可見碳酸鹽礦物和黃鐵礦等。 煤的鏡質組反射率，煙煤為 ～ 之間，屬 Ⅱ ～ Ⅳ 變質階段，無煙煤、天然焦反射率在 ～ ，屬 Ⅳ ～ Ⅶ 甚至更高階段。 煤的化學成分 （一）有害組分 原煤水分 原煤平均水分在 ～ %， 10 煤稍高 。 灰分 （ 1）原煤灰分 剔除因采樣原因使個別樣點原煤灰分超過 40%的異常值后，各可采煤層煙煤原煤灰分平均值在 ～ %，其中 10 煤層最低 。 10 煤層： 原煤灰分為 ～ %，平均值為 %，屬低中灰分煤；灰分產率集中在 10～ 20%，其次為 20～ 30%和少數 5～ 10%。平面上也是大片為 1020%的區(qū)域， 2030%或 510%則為零星分布。 （ 2）灰成分和灰熔融性 10 煤為 /1450℃ ，煤灰熔融溫度（ ST）在 1205～ 1500℃ ，均屬高熔～難熔灰。結渣率低，可使鍋爐正常出渣。煤灰粘度隨溫度增高而有所降低。各煤層煤灰結渣指數均 ，煤灰有害組分屬低等。 硫分 10 煤層全硫平均值均 %，屬特低硫煤，煤中各種硫以硫化亞鐵硫為主。 中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 勤奮 求實 奉獻 進取 15 磷 10 煤 層磷含量平均值在 ～ ，屬特低磷分煤。 氯 10 煤 層氯含量平均值在 ～ %，屬低氯煤。 砷 10 煤 層砷含量平均值為 104%～ 3104%，屬一級含砷煤，個別樣點有 4104%，屬二級含砷煤。 （二）浮煤揮發(fā)分 本礦各煤層揮發(fā)分 變化不大，同一煤層無明顯變化規(guī)律，無煙煤和天然焦中原煤揮發(fā)分 10%者，系因巖漿侵蝕、烘烤變質，但在取樣中又不可能明顯區(qū)別，采取混合樣所致。 本礦在本次勘探前煤樣是在 850℃ 條件下測試的，詳查報告中已按 900℃ 測試條件的經驗公式進行了換算，換算公式為： 煙煤： Vdaf(900℃ )=Vdaf(850℃ )+ 無煙煤： Vdaf(900℃ )=Vdaf(850℃ )+ 天然焦按無煙煤公式進行換算。 本次勘探過程中為了驗證以上公式的準確性，在測試揮發(fā)分時，同時進行850℃ 和 900℃ 條件下的測試，對這些測試結果，經過對煙煤按上述公式進行換算對比， Vdaf(900℃ )實測值與換算值比較，其誤差在 ～ %，平均在 %，可見以上換算公式對本次報告還是適用的。無煙煤和天然焦由于本次未測 850℃ 時的揮發(fā)分，不予評述 （三）元素分析 10 煤 層煙煤部分浮煤的 Cdaf 平均值在 ～ %， Hdaf 在 ～ %，無煙煤和天然焦皆用原煤進行測試，有一定誤差，但總的來看仍符合變質階段愈高， Cdaf 愈高， Hdaf 愈低的規(guī)律， Cdaf 均 90%， Hdaf 在 ～ %，個別反常者皆因煤樣中混有中低變質 階段的煙煤所致 中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 勤奮 求實 奉獻 進取 16 2 井田境界和儲量 井田境界 楊柳煤礦位于童亭背斜東翼北端。地層走向在淺部為近于南北向，向東傾斜的單斜構造，地層傾角 15176?！?20176。；深部次一級褶曲較發(fā)育，主體上呈向東延深，地層傾角 5176?！?10176。，較平緩。任樓煤礦位于本礦井的南邊，與本礦井隔有正在建設中的孫疃煤礦。 西界：北部以第四勘探、南部以各煤層的風氧化帶底界；東界為 39482200 經線或各煤層 1000m 底