1、第一章 礦區概述及井田地質特征1.1礦區概述1.1.1地理位置屯蘭礦位于山西省古交市西南6Km，距太原市60Km，區內有四條公路與外相通：太 原一陜西佳縣公路由井田北緣通過；文水開柵一古交線沿原平川通過；清徐一古交線沿 大川河通過；岔口一古交線沿屯蘭川通過。國鐵太古嵐鐵路沿井田北緣通過，屯馬鐵路 支線由本井田中部工業廣場通過，交通便利。屯蘭礦交通地理位置圖如圖1.1.1。屯蘭礦交通地理位置圖土250000公路西曲鎮城底東馬蘭川曲河蘭官地白家莊鐵嵐X太古杜兒坪西 銘蘭寨溝礦區北圖1.1.1屯蘭礦交通地理位置圖1.1.2地形與地貌井田位與呂梁山東翼，屬中低山區，地形切割強烈，溝谷縱橫，以山地地形為

2、主，僅在大河谷中分布有寬約200-600米的沖積-洪積平原。全區地勢西南高東北低，最高 處在大東磨上附近，標高1400米；最低處在古交鎮附近汾河河床，標高970米。相對 高差一般150250米。1.1.3氣候和地震本區屬我國北方大陸性半干旱氣候。四季分明，春多風沙，夏熱多雨，秋季涼爽， 冬季干寒。據寨上水文資料，年降水量最大632.6mm，最小172.1mm，年平均457.8mm， 全年降水量約60%集中于7、8、9三個月。據太原氣象臺觀測資料，最高氣溫39.4C， 最低氣溫達-25.5C，年均氣溫9.4C。全年多偏北風，年平均風速2. 4m/s，最大凍 土深度7 7 cm。據山西地震局資料，

3、古交區地處6度地震基本烈度區，而位于斷陷盆地的太原市區 為7度區。據記載太原市區發生的地震最高為5級，太原以南的清徐一帶曾發生過6級 地震。1.1.4水源和電源礦井永久水源取自汾河上游的汾河水庫。礦井電源取自屯蘭ll0kv區域電站。1.1.5礦區水文屯蘭井田位于西山煤田的西北部，水文地質條件復雜，全區帶壓開采，煤層最大帶 壓達 4.54Mpa。本區內河主要有汾河及支流屯蘭河、原平河、大川河。汾河自西向東流經本區北緣， 其支流屯蘭河、原平河及大川河分別自南向東或自南向北流經本區，在北緣注入汾河， 河谷寬400600米。汾河流量受上游水庫控制，最大流量673m3/h。汾河支流平時流量 僅每秒十幾升

4、，雨季則可形成具有破壞性的洪流。其它次一級的小溝谷多為季節性河谷， 平時干涸或僅僅有涓涓細流。1.2井田地質特征1.2.1地層本區僅出露有山西組頂部及以上地層，據鉆孔揭露，其地層由老至新依次有：奧陶系中統馬家溝組(0),石炭系中統本溪組(Cb),石炭系上統太原組(Ct),二迭系下統山 223西組(P1s)，二迭系下統下石盒子組(P1x)，二迭系上統上石盒子組(P2s)，二迭系上統石 千峰組(P2 s h)，第三系、第四系地層。1.2.2地質構造本區位于西山煤田北部，地層走向北西，傾向南西，傾角215，呈NNE向SSW 傾伏的波浪狀單斜構造。較大褶曲少見，但次一級小型波狀褶曲發育。斷層較多，且成

5、 組出現。1、褶皺構造本區大的褶曲不甚發育，比較明顯的有井田西部邊緣的鮮則背斜、元家山向斜以及 東南部的東大嶺向斜。而在井下生產中實際揭露次一級小型背一向斜相當發育。鮮則背斜：位于井田西部邊緣，其軸部北起八字山村西南，南至七福溝，軸向大體 呈南北方向，全長約5公里。軸部出露最老為上二迭統上石盒子組地層。兩翼傾角4 9。元家山向斜：位于鮮則背斜以東，并與之平行，其軸北起元家山村東，南到姬家莊 村以西，大體呈南北方向，全長約3.8公里。兩翼傾角613。軸部出露多為上二 迭統石千峰組地層。東大嶺向斜：位于井田東南部，其軸南起東大嶺村東，向北東30。延伸，到72號 鉆孔附近消失，其中部軸向變為北東60

6、，全長5公里。兩翼傾角410。由于沿 軸部覆蓋面積較大，所以地面不夠明顯。2、斷裂構造井田內斷層發育，均屬高角度正斷層。根據屯蘭勘探區精查地質報告，發現落 差5米以上斷層66條，其中落差30米以上7條，100米以上4條，斷層走向以北東 35 65。者居多，占三分之二。這些斷層均有明顯的成組出現的特點，區內分布有兩 組，每組有46條落差10米以上的斷層，常常伴生許多成束的小斷層，走向北東，大 多帶有壓扭性質。3、陷落柱區內陷落柱比較發育，屯蘭井田從建井至2005年底，井下共揭露陷落柱90個。陷 落柱在平面上呈帶狀分布，柱體形態多呈橢圓扁圓或不規則圓形，剖面上多呈反漏斗狀， 陷落角多為6080度。

7、柱體內巖塊雜亂無序，一般膠結松散，呈半膠結狀態。從井下揭露陷落柱情況來看，長軸直徑一般30-50米，最大達100米以附蘭礦構造綱要圖。1.2.3井田水文地質特征井田自上而下有四個含水層組，艮即第四系砂礫含水層組，石盒子組砂巖含水層組， 太原組薄層灰巖含水層組和奧陶系灰巖含水層組。1、第四系砂礫含水層：主要賦于屯蘭河、原平河、大川河及汾河等河谷中，主要 由礫石及砂層組成，富含潛水，沖積層一般厚10-15米，滲透性好，主要靠大氣降水 及地表水補給，區內沖積層的水位在地表下0.87米，上游深，下游淺，水位標高990 1030米，單位涌水量為2.5-104升/秒米，滲透系數為40.696.68米/日，

8、水質 HCO3SO2CaMg型，礦化度為245310毫克/升。該含水層水與下部含水層聯通性 差，僅北一盤區右翼、南二盤區左翼接受其側向補給。2、石盒子組砂巖含水層組：本組厚層砂巖較多，以中一粗粒砂巖為主，含水性分 布不均，在靠近屯蘭河，原平河及汾河兩側，由于長期受地表河灘潛水的側向補給，含 水性相對較好。本組砂巖在溝谷中出露較多。風化帶最大涌水量為0.026升/秒.米， 滲透系數為0.000440.13米/日，水位標高993.131042.92米，水質為HCO -S0 (C )341水，礦化度為250561毫克/升。該含水層水橫向聯通性差，分布不均，沿屯蘭河兩 側含水量較大，工作面回采后通過采

9、空區涌入巷道，為上組煤出水的主要水源。3、太原組薄層灰巖含水層組：由L1、K2、L4三層石灰巖組成，其中以K2最厚， 平均厚2.8米，巖性純，為主要含水層；11平均厚1.96米，不甚穩定，巖性又常為泥 灰巖，含水性較差。由于埋藏較深，裂隙、巖溶均不發育，透水性及含水性隨之也差， 其單位涌水量為0.182-4.07升/秒.米，滲透系數為0.166-15.96米/日，水位標高 為964.18-1038.19米。由于灰巖較薄，以裂隙水形式存在，含水量較小，對礦井生產 威脅不大。4、奧陶系中統含水層組：巖性一般以石灰巖為主，裂隙及巖溶發育，富水性強， 區內可分為峰峰組含水層、上馬家溝含水層和下馬家溝含

10、水層。峰峰組含水層：本組為峰峰組上段，巖性以層狀灰巖為主，方解石含量較高， 平均厚約70米，它位于奧灰頂部，距煤層底板最近，是潛在的直接突水含水層，對煤 礦安全生產構成威脅，但其巖溶發育和富水性很不均勻，呈明顯的塊段性，不同鉆孔中 的水位標高相差很大，甚至無統一地下水位，它與上馬家溝組含水層中間存在隔水層， 兩者之間的水力聯系很不均勻。L馬家溝含水層：是本區最主要的含水層組，它與下馬家溝組一起組成奧灰巖溶 含水主體。該組主要由較純的灰巖和白云質灰巖組成，厚度大，平均為270米，為巖溶 的主要發育層，導水性好、水位很平緩，水位標高為878.4922.8米。下馬家溝組含水層：主要由灰巖、花斑灰巖組

11、成，平均厚度110米，方解石含 量較多，巖溶較發育，其富水性弱于上馬家溝含水組，而強于峰峰組含水層，在古交鎮 以東至本區以外地區，富水性較好。峰峰組、上馬家溝組及下馬家溝組含水統稱為奧灰水，其巖溶發育，富水性極強， 水位高，水壓大，全區可采煤層均帶壓開采。嚴重威脅著礦井安全生產，影響著礦井的 發展規劃，是礦井防治水的主要任務。突水系數及涌水量：1、突水性屯蘭礦全井田帶壓，但隔水層相對較完整，其厚度符合安全要求，另外奧灰頂部有 1020米厚的充填帶，相對增大了隔水強度，因此，采取一定的有效的防治水措施進行 帶壓開采是可行的。從突水系數分析來看，2#煤層全區安全可采，8#煤層突水系數達到 0.72

12、 Kgf / cm2m，超過水文地質規程0.6 Kgf /cm2m的規定，8#煤層有部分區域 處于危險區。經對8#煤突水系數進行分析，煤層底板標高低于56 8.3米區為危險區，標高568.3, 718.9米為過渡區，大于718.9米為安全區。危險區主要集中在屯蘭礦南四、南五盤區。 通過對危險區進行疏水降壓，來提高開采的安全程度。2、礦井歷年涌水量總之，從理論上分析，2#煤層開采是安全的，但區內大中型斷層及陷落柱切割，使煤 層失去連續性，又因采動破壞使地壓發生變化，這些不利因素的相互作用，大大增加了 突水的可能，因此，2#煤層的開采也不能夠完全排除突水的可能，在生產中切不可麻痹 大意。1.3煤層

13、特征本區煤系地層為山西組和太原組，共含煤13層，煤系地層平均總厚約166米，煤 層平均總厚15.7米，含煤系數10%。二迭系下統山西組含02#、03#、1#、2#、3#、4#、4 #七層煤層，稱為上組煤，煤系地層平均總厚44.58米，煤層平均總厚度為5.32米，含 下捧系數11.9%。石炭系統太原組主要含煤6#、7#、8#、8a#、9#、10#六層，稱為下組煤，煤系地層平均總厚度為122.43米，其中煤層平均總厚度為5.98米，含煤系數4.9%。1.3.1煤層特征1、02#煤層：位于K4砂巖下15米，北部發育不好，僅有兩個“孤島式的可 采區，向南逐漸增厚，大致在455、7.T19、T64、T5

14、5等鉆孔連線以南形成大面積的可 采區，其中僅43孔為尖滅點，可采范圍近乎占總面積的一半。可采區內厚度比較穩定， 一般厚1.0米左右，多為薄煤層，局部為中厚煤層，最厚可達2.32米，常有夾石1-2 層，頂底板多為砂質泥巖、泥巖或粉砂巖。本層在屯蘭井田為不穩定煤層，往南至鄰區 變成穩定的主要煤層。2、03#煤層：可采范圍南北向分布，西至T7號孔，東至邊界。煤層分布連續性差， 可采區內常有“孤島”式的下可采區和尖滅區，可采范圍基本同02#煤層，但連續性比 后者差。可采區內為薄煤層，厚度一般不超過1.0米，最厚1.03米、大部結構簡單， 偶有砰石一層。頂底板絕大多數為砂質泥巖或細砂巖。屬不穩定煤層3、

15、1#煤層：僅在井田西北緣獨立存在，其范圍約占全區的十分之一，其余均為與 2#煤層合并區。獨立分層內大多不可采，僅在西部邊緣有近兩平方公里的可采區。可采 區內厚度多為0.60 0.70米，最大1.13米，結構簡單。本層與2#煤層的間距最大3.87 米，上與03#煤層間距變化很大，個別點合并。頂底板以砂質泥巖為多，其次為粉砂巖、 細砂巖。屬不穩定型。4、2#層：厚度1.455.22米，基本為中厚煤層結構復雜，有夾石13層。雖然 厚度變化大，最厚可為最薄的三倍，但有規律可尋，即1#煤與2#煤的合并線是本煤層厚 度變化最大的地方，在合并區厚度最大，獨立區厚度最小，因而形成東西兩側厚度小， 中部厚度大。

16、436鉆孔一帶為厚度最大地段。頂板以砂質泥巖和泥巖為主，次為細砂巖 及炭質泥巖，底板以炭質泥巖為主，次為砂質泥巖。此層煤雖上與1#煤、下與3#煤合并， 并且厚度變化大，但有規律，并且都可采，仍不失為穩定型煤層。5、3#煤層：在西南、南及東部獨立存在，其余均與2#煤合并，二者相距一般1.0 米左右，最大1.64米，隔以炭質泥巖或泥巖，形成明顯的組合特征。獨立區內靠東界 和南界處不可采，可采范圍約占全區的十分之三。、為薄煤層，厚度一般小于1.0米， 最大1.85米，大多結構簡單，偶有夾石一層。頂板大多為炭質泥巖，底板以砂質泥巖、 泥巖為主。屬不穩定煤層。6、4#煤層：上距3#煤多小于10米。中部發

17、育不好，分布有大片尖滅區和不可采區，其范圍大致為420、T24、7、T19、T42、410等鉆孔圈定，其中僅在T30、T34號鉆孔一 帶有小片可采區。環繞上述范圍幾乎全為可采區，僅在189、106孔一帶為不可采區， 可采范圍占全區的十分之七。雖然可采范圍較大，但全面來看分布.連續性差。采區內 厚度一般12米，以薄煤層為主417與5號孔連線以北，由于與4下。煤合并而變厚， 為厚煤區。最厚可達3.54米，其次在南部及東南部厚度也較大。常有夾石13層，為 復雜結構煤層。頂板以泥巖、炭質泥巖為主，其次為細砂巖，底板以砂質泥巖為主。屬 不穩定型煤層。7、4下#煤：在相鄰礦井鎮城底礦及西曲礦界內與4#煤合

18、并，延至本區417. 5號孔 以南又分開獨立存在。緊接合并區分布有面積6平方公里多的東西條帶狀可采區，可采 區內厚度變化很大，最大為2.40米。可采區以南多為尖滅區。本層與4#煤的間距變化 較大，多數在10米以內。結構簡單，局部有夾石一層。頂底板多為砂質泥巖和粉砂巖。 屬不穩定煤層。8、6#煤：位于下1.215.7米。417、T50、T48等個孔連線成的弓瓜線以西為大片 可采區（其中僅T31孔為不可采區），占全區的一半，以東絕大部分為不可采區，僅T55、 188及458孔附近分別有一個小塊可采區。采區，.內厚度一般12米，最大1.91米， 西南部厚度大，北部、東部厚度小。本層頂板多為含炭量較大

19、的炭質泥巖。底板以砂質 泥巖和粉砂巖為主。結構較復雜，多有一層夾石，屬于較穩定型煤層。9、7#煤：直接頂為L4灰巖，其間有時隔以零點幾米的炭質泥巖或泥巖，全區僅有 T38、132、135三孔為不可采點，T38為臨界可采。總的來說，煤層厚度變化為全區最 小者，為薄煤層，絕大多數0.71. 0大1.08米，結構也簡單，僅小部分有夾石一層， 屬穩定型煤層。10、8#煤：頂板為L1灰巖，有時相變為泥灰巖，層厚02.64米，平均1.59米； 底板以粉砂質泥巖、粉砂巖為主，局部相變為細砂巖或中砂巖。上距2#煤5888米， 平均厚73米煤層厚度1.1 55.81,平均厚3.45米，為中厚煤層，厚度變化較大，

20、變 化規律明顯，即厚度與8#9#煤間距成反比。8#、9#煤間距變化大，為33 1. 5米，最 大的地段為T12到457孔的南北條帶，寬10002000米，另有457至T52孔的分支小 條帶。在此間距大的條帶內8#煤最薄，兩側厚度逐漸增大。總的來看西部大于東部，其 厚度變化是沉積盆地不均衡沉降的結果。本層結構復雜，一般有23層夾石，最多4 層，屬于穩定型煤層。11、8a#煤：西部小面積與8#煤合并，合并線大致在424、426、445、T43等孔附近，以東獨立區，緊接合并區有兩個可采區，可采面積約5平方公里，可采區內基本為薄煤 層，一般厚0.60-0.80米最厚130米，結構復雜，有夾石12層。頂

21、板大多為砂質泥 巖，底板為炭質泥巖。屬不穩定型。12、9#煤：全區僅位于西北角的428鉆孔附近不可采，其余厚度多為1.502米， 最大2.88米，以中厚煤層為主，極小面積的薄煤層主要分布于西北角。厚度變化不大， 最厚處位于西部，一般有夾石12層，最多3層，結構復雜。頂板以灰黑色粉砂質泥 巖、粉砂巖為主，局部相變為炭質泥巖、泥巖等。底板為粉砂巖、粉砂質泥巖，有時相 變為細砂巖。屬穩定型煤層。13、10#煤：煤厚0.101.40米，平均厚0.59米。僅在西部有近9平方公里的可采 區，其范圍大致在T40號鉆孔以北，T17號鉆孔以西，其余大多為尖滅區，僅在毗鄰可 采區處分布有小面積不可采區，其中有數個

22、孤立可采點。可采區基本為薄煤層，厚度多 小于1米，最大1.40米，常有夾石12層。頂板以砂質泥巖為主，其次為細砂巖、粉砂 巖，底板多為砂質泥巖。屬不穩定型煤層。1.3.2變化規律1、本井田煤層灰分以7#煤最低，1#煤最高。灰分含量的規律大致有兩點：（1）厚度 不大并且變化較大的不穩定煤層灰分高；厚度變化很小的穩定煤層灰分低；（2）厚度較 大的煤層灰分中等。2、本區煤層硫分一般是陸相的山西組低于海陸交互相的太原組，前者多以低硫為 主，后者多以中、低硫為主，高硫比例增大。1.3.3煤質本區煤層埋藏較深，主要有變質程度較高的肥煤、焦煤、瘦及貧煤，其中焦煤為主， 瘦煤次之，肥煤、貧煤極少。井田內焦煤儲

23、量占總儲量的61.1 %。瘦煤占26.7%，肥 煤占11.1%，貧煤極少且只分布在9#煤層。煤質特征1、2#煤層：有肥煤、焦煤、瘦煤三種牌號，以焦煤為主，瘦煤次之，肥煤最少。原 煤灰分7.6 8-34.38%，以中灰為主，低友及高灰都較少，洗煤多低于10%。原煤硫分 多低于1%，最高2.40%，以低硫占絕對優勢。洗煤硫分多低于0.5%。磷含量一般小 于0.01%。顯微煤巖類型以亮煤為主。顯微煤巖組份以凝膠化組份為主，絲炭化一般在2325% 之間。2、8#煤：有肥、焦、瘦三種牌號，以焦煤為主，約占60%，肥煤極少，約占2%。原 煤灰分6.4338.54%，以中灰為主，洗煤灰分大多數在8%左右，最

24、大為23.16%。原 煤硫分最大6.81%，以中硫為主。原煤含磷一般0.002%左右，最大0.0347%。煤巖類 型以暗亮煤為主。煤巖組份以凝膠化組份為主，絲炭化組份多在1825%間。礦物含量 中等，一般1115%，成分以粘土類為主，黃鐵礦次之。1.3.4瓦斯、煤塵及煤的自燃性煤管局晉煤基字（1984）第1070號文瓦斯涌出量為12m3/t，屬高瓦斯礦井。根據實 際揭露煤層情況，瓦斯等級鑒定全礦井絕對瓦斯涌出量為183.10 m3/min，相對瓦斯涌 出量為 23.31m3/t。煤炭科學研究院重慶分院對屯蘭礦2#煤層12209軌道巷（大塊）和8#煤28101工作面 （大塊）煤樣進行煤塵爆炸性實

25、驗，結果為煤塵具有爆炸性，2#煤塵爆炸指數為19.38%， 8#煤塵爆炸指數為24.78%。山西省煤炭工業局綜合測試中心對屯蘭2#煤層和8#煤層煤樣進行煤塵爆炸性和自燃 傾向性鑒定，結果為煤塵具有爆炸性，煤層自燃傾向性屬I類，屬容易自燃發火煤層。第二章井田境界和儲量2.1井田境界屯蘭煤礦位于太原地區古交市西南，距古交市城區約6公里，行政區劃屬古交市管 轄。本井田北東以汾河南岸最高洪水位線為界，東以大川河西岸最高洪水位線為界，東 南以王芝茂斷層為界，西與西南以F38斷層與425號、454號、448號、446號、T38號、 451號鉆孔連線為界，北西以風坪嶺斷層北東段為界，南北長約 4.08km，

26、東西寬約 5.26km，面積20.24面。根據中華人民共和國國土資源部2004年11月4日頒發給屯蘭 礦的采礦許可證（副本）證號1000000420045，礦界由以下17個拐點坐標圈定。2.2井田的工業儲量2.2.1井田的工業儲量在本設計中，只對2#、8#煤層進行儲量計算，參加儲量計算的均為可采煤層。依據勘探鉆孔資料，將礦體分劃分為A、B、C三個塊段，在各塊段內，用算術平均 法求得每個塊段的平均煤層厚度，然后求得各塊段儲量。地質斷塊法計算見公式2-1。Q = S M y（2-1）式中Q工業儲量，Mt；Si 一塊段水平投影面積，m2；M i 塊段內鉆孔見煤厚度的均值，m；Y .一塊段內煤的容重，

27、t/m3o經計算，各塊段儲量以及井田總儲量見表2.2.1。表2.2.1各塊段及井田工業儲量煤層項目ABC合計/萬t2#煤厚/m2.93.33.4儲量/萬t1380.41795.24277.27452.88#煤厚/m3.23.23.2儲量/萬t1489.61702.43936.87128.8總計/萬t14581.62.3保護煤柱損失量及可采儲量計算2.3.1保護煤柱損失量保護煤柱損失量包括：井田邊界煤柱損失、斷層煤柱損失、河流煤柱損失、井筒保 護煤柱損失和地面建筑物、構筑物等永久保護煤柱損失。因為本設計采用河流下采煤， 并把井筒布置在工業廣場內及井田境界保護煤柱范圍內，因此根據本井田的實際情況以 及本設計的方案安排，本井田只進行井田邊界煤柱損失、斷層保護煤柱損失、工業廣場 煤柱損失以及大巷保護煤柱損失。（1）（2）井田邊界煤柱損失量本井田邊界長度約為18.15km，根據井田邊界的地質情況，井田邊界留設20m寬煤 柱。則可得：2#煤層井田邊界煤柱損失量：Pj2=l8.15Xl000X20X3.3X 1.36=162.9 （萬t）8#煤層井田邊界煤柱損失量：Pj8=l8.15Xl000X20X3.2Xl.33=154.5 （萬t）井田邊界煤柱總損失量：