第頁PAGE1井田概況及地質特征1.1礦區概況1.1.1交通位置司馬礦井田位于山西省長治市西南部，沁水煤田長治勘探區的東部邊緣地段，其地理位置為北緯36°04′07″～36°10′23″，東經113°00′33″～36°05′30″。選定的工業場地位于長治縣蘇店鎮西申家莊村北側350m處、經坊煤礦鐵路專用線以東的平地上，場地距長治市約8.5km，南距長治縣約4km，礦井隸屬于山西潞安礦業集團石圪節煤業有限責任公司（以下簡稱石圪節煤業公司）。區內交通極為方便。太（原）焦（作）鐵路從井田西緣穿過，接軌于太焦鐵路小宋車站的經坊煤礦鐵路專用線從礦井工業場地西緣通過。207國道和在建的長（治）晉（城）高速公路分別從礦井工業廣場西側1.02km處和1.2km處通過，長（治市）長（治縣）級公路（三級）從礦井工業廣場西側500m處通過，長（治市）陵（川縣）公路（三級）從礦井工業場地東側2.3km處通過，這兩條公路均與207國道相連。交通位置詳見圖1.1。1.1.2地形、地勢及河流本區地處太行山西側，屬長治斷陷堆積盆地。井田內地形總的趨勢為南高北低，北部地勢較為平坦，最高點位于鮑村西山附近，標高為+993.6m，最低點位于安城村西，標高+932.4m，地形最大相對高差61.2m。本區屬海河水系，區內無大的地表水體，井田中部有一黑水河，為受季節控制的間歇性小溪，向北流入濁漳河，最終匯入海河。1.1.3氣象與地震情況本區屬于大陸性氣候，晝夜溫差較大。據長治市氣象站觀測統計，氣溫為—29.0℃～37.6℃，平均9.1℃，年降水量340.19～832.9mm，平均595mm；年平均蒸發量為1558mm。夏季多為東南風，冬季多西北風，最大風力為10級，無霜期160～180d，凍土深度50～75cm根據中國地震局GB18306—2001圖A1《中國地震動峰值加速度區畫圖》，本區地震動峰值加速度為0.10，對應地震烈度為Ⅶ度區。1.1.4礦區工農業生產概況長治縣位于長治盆地東南部邊緣，面積484㎞,人口約30.3萬人，人口密度625人/㎞,全縣經濟以煤炭工業為支柱產業。縣域工業主要有采礦、冶鐵、建材、食品、紡織等，其次有化肥、陶瓷、電勢、玻璃器皿等地方工業。主要農作物有小麥、谷子、玉米、薯類和豆類等；經濟作物有潞麻、油菜等。1.1.5井田開發概況本井田內試生產礦井，在井田以南有經坊煤礦，井田西北有南寨煤礦。經坊煤礦：位于長治縣韓店鎮黎嶺村，屬長治縣縣營。1986年開始建井，1997年投入生產，設計生產能力為1.2Mt/a，開采山西組3號煤層，煤厚3.20m，一對斜井開拓，采用長壁式綜采采煤法開采。礦井排水量為1200～1500m/d，相對瓦斯涌出量為1.91m/t，圖1.1交通位置圖屬于低瓦斯礦井。現在年實際產量為900kt。南寨煤礦：位于長治市區西南寨村，屬長治市市營。設計生產能力900kt/a，立井開拓，開采山西組3號煤層，綜采和炮采相結合，現年實際產量1.2Mt。1.1.6煤炭運銷情況（1）運輸情況本礦井生產的煤炭產品全部經太焦鐵路進入國鐵網，外運至長治鋼鐵集團公司、山西現代煤焦公司和五陽煤礦熱電廠。接軌于太焦線鐵路小宋車站的經坊煤礦鐵路專用線，并平行于經坊煤礦專用線布置裝車站場。太焦線鐵路和經坊煤礦鐵路專用線均為電氣化鐵路，太焦鐵路運輸能力為40Mt/a，富裕能力很大，而司馬礦井接替即將報廢的石圪節礦井后，原煤生產能力僅增加了300～800kt/a，因此，本礦井建成投產后，鐵路交通條件完全可以滿足礦井的煤炭外運要求。礦井進場公路直接與長陵公路和西申家莊村西線鄉公路（三級）相連，這兩條公路均與207國道相接，經207國道可通向全國各地。（2）礦井煤炭銷售預測礦井主采山西組3號煤層，該煤層為低灰～富灰、特低硫、高發熱量、高熔灰分之瘦煤、貧瘦煤，洗選后是良好的煉焦配煤和優質的動力煤，該煤種屬稀缺煤種，無論是國內市場還是還是國際市場缺口都很大，供不應求。根據潞安礦業（集團）有限責任公司與長治鋼鐵集團公司和山西現代煤焦公司達成的煤炭供銷協議，司馬礦井接替石圪節礦井投產后，生產的煤炭產品絕大部分就地消化，供給長治鋼鐵集團公司、山西現代煤焦公司和山西潞安（集團）有限責任公司所屬的五陽煤礦熱電廠；少量外銷至華東、華北和華南地區。根據煤炭供銷協議，長治鋼鐵集團公司前期需要配焦用煤600kt/a，最終需要1.20Mt/a；山西現代煤焦公司一期工程需要配焦用煤700kt/a，最終需要2.00Mt/a。由此可見，司馬礦的煤炭產品其銷售市場是比較穩定和可靠的。隨著煉焦配煤和優質的動力煤炭資源的日益減少和國內外市場對煤種需求量日益增大，此煤種的價格優勢將會進一步體現出來，其發展前景相當廣闊，市場潛力巨大。1.1.7電源、水源情況（1）電源情況根據石圪節煤業公司司馬礦井籌備處與山西省電力公司長治分公司達成的協議，司馬礦井設35kV雙回路供電電源，一回電源引自城南110kV變電站35kV母線，另一回路電源引自韓店110kV變電站35kV母線，礦井工業場地設35kV變電所，礦井供電電源可靠。（2）水源情況本區淺水層和地表水均無利用價值，礦井供水水源考慮取用水量豐富、水質優良的奧灰水。另外，礦井涌水排至地面經凈化處理達到復用水的標準后，可用于選煤廠生產和井下消防灑水，礦井水源比較可靠。1.1.8場地征地情況根據石圪節煤業公司司馬礦井籌備處與長治縣政府、西申家莊村政府達成的征地協議，礦井工業場地、鐵路裝車站場和進場公路占地采用征購地的方式解決，目前場地征地協議已辦妥。1.1.9主要建筑材料供應情況礦井建設所需要的建材、如：磚、石料、水泥、沙子等當地可滿足供應；鋼材、木材需要外地調進。1.2井田地質特征1.2.1地質構造地層：司馬井田位于沁水盆地的東南部，井田地層除西部零星出露二迭系上統上石盒子組（Ps）地層外，其余全部為第四系所覆蓋。依據鉆孔資料將各地層由老到下簡述如下：（1）奧陶系中統（Q）為井田內煤系地層的基礎，鉆孔揭露厚度為261.31m（2102號鉆孔）=1\*GB3①上馬家溝組（Qs）揭露最大厚度70m左右，為灰色中厚層狀的石灰巖，夾泥質灰巖及白云質灰巖。=2\*GB3②峰峰組（Qf）據長治詳查資料，厚161.82～200m，平均176.21m。主要由石灰巖、泥灰巖、白云質灰巖夾石膏組成。=3\*GB3③石炭系中統本溪組（Cb）與下伏奧陶系地層呈平行不整合接觸。厚度3.20～29.60m，平均厚度10.44m。主要為一套瀉湖～潮坪為主沉積的灰～深灰色的泥巖、砂質泥巖、夾石灰巖及薄煤層，底部含鐵鋁質泥巖，含菱黃鐵礦結核，含有大量動植物化石。=4\*GB3④石炭系上統太原組（Ct）是井田內主要含煤地層之一，全組厚92.90～121.31m，平均厚度為104.74m，為一套海陸交互相沉積。主要由灰～深灰色砂巖、粉砂巖、泥巖、煤層及石灰巖組成。層理構造發育，動植物化石豐富。根據巖性組合及沉積特征分為上、中、下三段。（2）二迭系（P）=1\*GB3①下統山西組（Ps）是本井田主要含煤地層之一，其中的3號煤層為本次設計的對象。本組的厚度為45.67～65.10m，平均厚度57.36m。底部以K砂巖與下伏地層呈整合接觸。由砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層等組成。本組以色淺、含砂成分高、交錯層理發育、生物擾動多、植物化石豐富為特點。屬濱海三角洲沉積。=2\*GB3②下統石盒子組（Px）K砂巖底～K砂巖底，厚度43.07～75.64m。底部以K砂巖與下伏地層呈整合接觸。由砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成。本組以淺灰色～深灰色泥巖、砂質泥巖、灰白色砂巖，頂部常含有一較穩定的帶斑的鮞粒鋁質泥巖，俗稱“桃花泥巖”。=3\*GB3③上統上石盒子組（Ps）井田內僅在西部零星出露，鉆孔最大揭露厚度為290.58m，僅出現中段和下段，底部K砂巖與下伏地層呈整合接觸。由灰綠～紫紅砂質泥巖、泥巖、灰白～黃綠色中粗粒砂巖組成。（3）第三系上新統（N）為一套山麓洪積相沉積，厚度為0～21.24m，為紫紅、、褐紅、磚紅、棕黃及黃色粘土、亞粘土砂互層。底部含有砂石層。與下伏層呈角度不整合接觸。（4）第四系（Q）區內廣泛分布，井田內最大揭露厚度為198.95m，主要由亞砂土、亞粘土、粘土、砂組成，底部含有礫石層。井田地層綜合柱狀圖詳見圖C1500—107—1.地質構造：礦區位于晉(城)-獲(鹿)褶斷帶南段的主要構造形跡長治大斷裂的西側，西臨武鄉-陽城坳褶帶。區內構造受新華夏構造體系的控制，其構造形跡亦呈多字型排列規律，總體呈一走向NNE、傾向NW、傾角4°左右的單斜構造，并伴有寬緩褶曲和少量斷裂，區內無巖漿巖侵入。區內第四系松散層覆蓋較厚，很少基巖出露。現根據以往鉆孔揭露和地震剖面控制的主要構造分述如下：（1）褶曲=1\*GB3①信義村背斜位于司馬、信義村一線，區內長約5.5km，走向南段N75°E，北段N55°E，由地震測線所控制，兩翼地層傾角4°。=2\*GB3②原家莊向斜位于馮村東、原家莊一線，區內長約3.5km走向N55°－65°E，由地震測線所控制，兩翼地層傾角4°。=3\*GB3③蘇店背斜位于西申家莊-林移西南一線，區內長約1.5km，走向NE，兩翼地層傾角3-4°。（2）斷層礦區內以往勘探中發現有落差不一的中型斷層5條，建井期間揭露小型斷層六條，在15號煤層中還發現小斷層兩條。所有斷層一般均為北東走向，具有一定的規律性。=1\*GB3①宋家莊正斷層位于任家莊、南郭村、宋家莊一線，區內長約6.0km，走向N55°E，傾向NW35，傾角70°，落差30－50m，1302=2\*GB3②安城正斷層位于嶺上村、安城、寨子村一線，區內長約5.5km，與宋家莊正斷層走向一致，走向NE55°，傾向SE35°，傾角70°，落差北段50m，南段30=3\*GB3③看寺正斷層位于看寺村南至馮村一線，長約3.5km，走向NE68°，傾向SE22°，傾角75°，落差15－20m,1902=4\*GB3④林移逆斷層位于蘇店鎮、柳林村西北一線，區內長約2.7km，走向NE，傾向NW，傾角70°，落差15－20m。2304=5\*GB3⑤蘇店正斷層位于蘇店鎮，柳林村西北一線，區內長5.2km，走向NE，傾向NW，傾角70°，落差15－50m，2303、2102孔見該斷層，地震測線3、=6\*GB3⑥F1正斷層：建井期間揭露，距風井5m，傾向24°，傾角40°，落差4.3m，由于靠近風井，附近沒有采掘活動，對今后的開采影響不大。=7\*GB3⑦F2正斷層：傾向290°，傾角55°，落差4m。在順槽巷道沿煤層底板掘進時，前方底板上升4m，巷道被迫破巖掘進，對工作面回采影響較大。=8\*GB3⑧F3正斷層：該斷層傾向290°，傾角55°，落差2.5m，迫使巷道破底掘進，對工作面將來的回采影響較大。=9\*GB3⑨F4正斷層：傾向310°，傾角55°，斷層落差4m，該斷層并延伸至1102工作面，在1102軌道順槽掘進至距膠帶大巷538.5m處揭露，傾向310°，傾角55°，落差3.5m，為了能順利通過該斷層，巷道已提前沿煤層頂板掘進。=10\*GB3⑩F5正斷層：傾向310°，傾角50°，落差1.8m，巷道穿過F4斷層2m后沿煤層底板掘進時，底板上抬1.8m，迫使巷道破底掘進，該斷層對以后回采影響較大。F6逆斷層：傾向60°，傾角45°，落差3m。掘進中巷道上半部為煤層，中部破1.7m巖石，下部有1.3m的厚煤層，但隨著巷道延伸，破巖最厚達2.2m，巖性上部為黑色泥巖，含大量的植物根部化石，中部為黑色的砂質泥巖，下部是灰白色的中粒砂巖，此斷層對將來的回采影響較大。在首采區地震勘探中，15號煤層發現斷層兩條，均為逆斷層，落差大于5m。F1逆斷層：15號煤層底板等高線圖上控制長度為370m，走向N10°W，傾向SE，傾角約25°，最大落差15m，按20×20m網度所抽取的時間剖面上有18個斷點控制，其中A級斷點10個，B級點5個，C級3個，控制可靠。F2逆斷層：平面圖上控制長度為320m，走向N，傾向E，傾角約25°，最大落差15m，按20×20m網度所抽取的時間剖面上有16斷點控制，其中A級斷點7，B級點6，C級3個，控制可靠。（3）陷落柱在原勘探施工中區內20-4鉆孔揭露陷落柱1個，在3號煤層下部孔深372.16-458.34m處見巖芯破碎，由于3號煤層在此孔中保存完好，因此該陷落柱是否波及3號煤層尚無法定論，建議將來開采前在此地段進行必要的探測工作。本次首采區地震勘探查明了五個陷落柱，在3號煤層底板等高線圖上形態近于橢圓形，現將其具體特征敘述于下：X1陷落柱：在西南邊界處，平面形態為近橢圓形，3號煤層底板等高線圖上長軸方向為N45°E，長度33m，短軸方向N45°W，長度20m，15號煤層上長軸長度為48m，短軸長度36m,按20×20m網度所抽取的時間剖面上有6個斷陷點控制，其中A級點1個，B級點2個，C級點3個，控制較可靠。X2陷落柱：在中南部，近似橢圓形，3號煤層平面圖上長軸方向為N50°E，長15m,短軸方向為N30°W，寬9m，15號煤層上長軸方向N60°E，長54m，短軸方向為N30°W，寬36m，按10×10m網度所抽取的時間剖面上有10個斷陷點控制，其中A級點2個，B級點3個，C級點5個，控制較可靠。該陷落柱位于1101工作面內，已被生產所揭露，其西邊界距膠帶大巷834m，長軸為45m，短軸20m，由于此陷落柱的存在造成工作面重新開切眼，給回采工作帶來了很大影響，并造成了儲量的損失。X3陷落柱：位于中南部，形態近橢圓形，3號煤層平面圖上長軸方向為N60°W，長15m,短軸方向為N30°E，寬10m，15號煤層上長軸方向N60°W，長30m，短軸方向為N30°E，寬25m，按10×10m網度所抽取的時間剖面上有8個斷陷點控制，其中A級點2個，B級點1個，C級點5個，控制較差。X4陷落柱：位于中西部，平面形態近橢圓形，3號煤層底板等高線圖上長軸方向為N35°E，長55m，短軸方向為N55°W，寬37m，在15號煤層上長軸方向為N30°E，長80m，短軸方向為N60°W，寬57m，按20×20m網度所抽取的時間剖面上有11個斷陷點控制，其中A級點7個，B級點2個，C級點2個，控制可靠。陷落柱內巖石雜亂，泥質膠結，以泥巖和砂質泥巖為主，初步判斷其長軸為61m，短軸37m，該陷落柱的存在造成工作面需重開小切眼，并將造成了一定的儲量損失。X5陷落柱：位于西北部，近橢圓形，在3號煤層上長軸方向為N25°W，長度60m，短軸方向N65°E，寬38m；15號煤層上長軸方向為N30°W，長度80m，短軸方向N60°E，寬60m，按20×20m網度所抽取的時間剖面上有11個斷陷點控制，其中A級點7個，B級點3個，C級點1個，控制可靠。本區經以往多次地質工作和本次建井施工，未曾發現有巖漿巖體侵入，對礦井今后生產影響較大的是破壞煤體連續性的小斷層和陷落柱，小斷層一般規模不大，巷道通過時可以破底挑頂，但陷落柱的存在將會影響生產安排，且會導致儲量損失。鑒于上述，本礦區構造總的應屬簡單(偏中等構造)類(一類)。1.2.2水文地質特征含水層分布：礦區所處區域水文地質單元包括漳河流域、辛安泉域的廣大地區。區域東部地勢高峻，出露一套碳酸鹽巖類地層，呈南北向長條狀分布，含巖溶裂隙水，向西地勢逐漸降低。區域中西部屬長治盆地，多被切割成黃土丘陵和低山。該盆地為新生代早期形成的斷陷盆地，新生界厚度達300多米，其間屬孔隙含水層，區內尚有古生界碎屑巖類裂隙含水層，富水性弱。區域內主要河流是漳河，屬海河水系。本礦區內無大的地表水體，僅在礦區中部有一條黑水河，為季節性河流，向北流長12km后匯入石子河，石子河也為季節性河流，最終匯入濁漳河南源。（1）區域主要含水層組=1\*GB3①松散巖類孔隙含水層組主要由第三系、第四系松散沉積物亞砂土、砂、礫等組成，厚20－60m=2\*GB3②碎屑巖類裂隙含水層組主要由二迭系碎屑巖組成。石盒子組單位涌水量0.0003-0.472l/s.m,屬弱含水層，山西組裂隙含水層單位涌水量0.0005-0.23l/s.m，含水層主要為風化裂隙和構造裂隙，屬弱含水層。該含水層地下水以水平運移為主，徑流、排泄不明顯，與其它含水層水力聯系較弱。=3\*GB3③碎屑巖夾碳酸鹽巖類含水層組主要由上石炭統太原組砂巖、灰巖的裂隙和巖溶等組成，為區域內主要含水層組，其富水性取決于砂巖及巖溶裂隙發育程度，一般單位涌水量多在0.139L/s.m以下。=4\*GB3④碳酸鹽巖類含水層組主要由寒武系至奧陶系的一套石灰巖、泥灰巖、白云巖等可溶性巖石組成，在東部山區大面積出露，是區域主要含水層組，其中奧陶系中統含水層組中鉆孔的單位涌水量為0.083-24.81L/s.m，其主要補給來源是大氣降水，孔隙水及地表水也是補給源之一。太行山古老地質體的隆起，使太古界變質巖系和下寒武統泥巖高于區域地下水面，起著隔水屏障作用，區內巖溶地下水分別由北向南、由北西向東南、由南向北向區域中東部的辛安泉排泄，泉口群出露標高在643-615m間，平均泉水流量9-10m（2）礦區內主要含水層組=1\*GB3①奧陶系中統石灰巖巖溶裂隙含水層組本礦區內施工奧陶延深孔2個(1902、2102孔)，其中2102號孔奧灰揭露最大厚度261.31m。巖性上部為石灰巖，中部為石灰巖、角礫狀石灰巖、白云質灰巖和泥灰巖，下部為白云質灰巖、泥灰巖夾薄層石膏等，以石膏層底部作為O2f與O2s的分界。峰峰組厚約190據詳查鉆孔的動態觀測資料，因含水層溶隙、溶孔、溶洞等發育，鉆進過程中沖洗液漏失嚴重，漏水段的標高雖有所差異，但水位標高幾乎保持在659.82-669.85m之間，說明該含水層水力聯系較好。據區域301號孔抽水資料，涌水量16.20L/s，水位降深0.40m，單位涌水量40.50L/s.m，水位標高663.34m，水質屬HCO3－=2\*GB3②石炭系太原組石灰巖巖溶裂隙含水層組本含水層組主要由K2、K3、K4、K5、K6石灰巖組成，平均厚20.10m，其中K2、K5據詳查施工的1304、3201孔抽水試驗，均為抽干；蘇店精查施工的19-2號孔對該含水層組進行抽水試驗，單位涌水量為0.0036L/s.m，表明該含水層組地下水來源不暢，水力聯系差，屬弱富水性含水層組。水質屬HCO3－.C1-––K+.Na+=3\*GB3③二迭系下統山西組砂巖裂隙含水層組該含水層組主要由K7砂巖及K砂巖組成，一般厚9.70m。巖性以中、細粒砂巖為主，裂隙局部發育，含水性不一。詳查所施工的抽水孔1304、3201孔因水量小而抽干，據2102孔抽水結果，水位埋深72.78m，標高876.10m，涌水量0.057L/s,水位降深30.64m，單位涌水量0.00186L/s.m，滲透系數0.0096m/d，水質屬HCO3－.C1-–––Ca2+.Mg=4\*GB3④二迭系石盒子組砂巖裂隙含水層組該含水層組主要由數層中、粗粒砂巖組成。裂隙雖較發育，但鉆進中消耗量一般不大。3號煤層開采時形成的導水裂隙帶可達該含水層組底部，從而成為3號煤層的間接充水含水層。該含水層屬弱富水性含水層。=5\*GB3⑤基巖風化帶裂隙含水層為不同時代基巖與第四系接觸帶，巖性破碎，風化裂隙發育，深度50m左右。本區內19-2號孔對該含水層進行了抽水試驗，成果：水位埋深80.95m，標高857.85m，涌水量0.260L/s,單位涌水量為0.0036L/s.m,滲透系數0.0068m/d,水位降深72.32m，水質屬HCO3-.Cl-––K+=6\*GB3⑥第四系沖洪積孔隙含水層本區幾乎全被第四系所覆蓋，厚36.1-198.95m。由砂、砂礫層組成。據詳查動態觀測資料，大氣降水影響明顯。據南寨煤礦1、2號井筒檢查孔對第四系地層及民井抽水結果，單位涌水量0.02-0.17L/s.m，滲透系數0.02-0.06m/d.（3）區內主要隔水層=1\*GB3①石炭系中上統隔水層組該隔水層組主要由本溪組、太原組一段泥巖、砂質泥巖、鋁質泥巖等組成，一般厚15m，主要阻隔下部奧陶系含水層與上部各含水層間的水力聯系。=2\*GB3②太原組上段隔水層組該隔水層組主要由太原組上段泥巖、砂質泥巖等組成，一般厚10m左右，主要阻隔太原組含水層與山西組含水層間的水力聯系。=3\*GB3③二迭系砂巖含水層層間隔水層主要由泥巖、砂質泥巖、鋁質泥巖組成，呈層狀分布于各含水層之間，形成平行復合結構，阻隔各含水層間的垂向水力聯系。（4）主要斷裂構造的影響本礦區內構造以小型褶曲為主，并有落差10－50m的斷裂構造5條。其中林移逆斷層斷距為10－20m，為擠壓性的斷層，對礦床的開采影響不大。而其它四條正斷層均為張性斷裂，斷距10－（5）各含水層的補給、排泄、逕流條件第四系含水層在區內廣為分布，該含水層主要接受大氣降水補給；基巖風化帶含水層在第四系覆蓋比較薄的地段接受第四系含水層的補給。主要煤層(3號)的直接充水含水層山西組K砂巖及K7砂巖含水層，與上覆各含水層有石盒子組隔水層相隔，補給條件差，含水性相對較弱，在無構造溝通和隔水層未遭到破壞時，與其它含水層不會產生水力聯系。僅在礦區東部，因煤層埋深較淺，并且伴有向背斜上下起伏的存在，局部隔水層遭破壞，使上部含水層很容易補給其下部含水層，溝通上、下含水層水力聯系。中奧陶石灰巖含水層，本區內無出露，但在長治斷層以東、二崗山正斷層以北大面積出露，上述二斷層屬于導水斷層。從區域資料及301號孔抽水資料表明：該含水層屬強富水性含水層。本礦區該含水層在水文地質單元中所處環境應屬于補給逕流帶。（6）水文地質類型區內的主要可采煤層為3號煤層，其直接充水含水層為山西組砂巖裂隙含水層，該含水層含水性一般較弱；區內構造簡單，主要以寬緩褶皺為主；奧灰水位具有較高的水壓值，3號煤層在礦區西部最低標高520m，奧灰水位標高約為660m左右，但其間有8-2號及9號煤層直接充水含水層為砂巖裂隙含水層，其含水性均較弱，故礦床為以裂隙充水的簡單充水礦床，即第二類第一型。14及15號煤層直接充水含水層為太原組石灰巖含水層組，該含水層組含水性較弱。但煤層絕大部分位于奧灰水位標高之下，加之距奧灰界面僅10-20m1.2.3井巷涌水情況在本礦區的地質報告中對首采區進行了涌水量預算，計算范圍與礦井3號煤層第一采區基本一致，面積約5km2（1）地下水動力學法=1\*GB3①山西組直接充水含水層涌水量預算采用大井法，選用承壓轉無壓完整井的涌水量公式計算：/(lnR-lnr)(1.1)R=r。+10·s·(1.2)式中含水層厚度(M)16.70m，滲透系數(k)0.00964m/d，靜止水位高度(H)107.22m，水位降深(S)30.64m，h取K7砂巖頂至山西組上部砂巖平均距離31.50m，引用半徑r。＝0.565××10002=1263.40m，引用影響半徑R=1293.50m。其中K、S、M、H經計算，3號煤層直接充水含水層涌水量為2970m3/d2、基巖風化帶及第四系松散含水層為3號煤層間接充水含水層，結合19-2抽水孔資料，其參數取值分別為K=0.0068m/d，H＝148.89m，M=35.22M,S＝72.32m，h=72.35m,r0＝1263.40m，R=1323.04m，k=0.0068m3/d經計算，3號煤層間接充水含水層涌水量為1859m3/d綜合上述直接和間接涌水量，山西組3號煤層涌水量為4829m3（2）水文地質比擬法采用南部的開采條件和水文地質條件與本礦相似的經坊煤礦資料進行比擬，選用兩個公式分別進行計算：=1\*GB3①富水系數比擬法(1.3)(1.4)式中Kp為富水系數，Q0為一定時期從礦井排出的總水量，P0為同期內的開采量，Q為本礦井預計排水量，P為設計新井開采量。此處取經坊煤礦，P0＝90萬t/a，Q0＝1200-1500m3P=200萬t/a,經計算，司馬礦井涌水量Q＝2667－3333m=2\*GB3②單位涌水量比擬法Q＝Q·()(1.5)式中Fo為已開采面積1.648km2,F為設計新井一采區面積約5km2,新井水位降S約等于徑坊礦水位降So，Q0=1200－1500m3/d。經計算，司馬礦井涌水量Q＝3641～4551m（3）計算結果采用正常情況下，開采3號煤層的涌水量應為水文地質比擬法所計算的涌水量與地下水動力學法計算涌水量之間的某個數值，因該值不易確定，這里采用正常涌水量2667－4829m3（4）礦井充水因素 鄰近生產礦井充水因素分析本礦區南鄰經坊煤礦，原設計生產能力120萬t/a,實際約180萬t/a，開采3號煤層，煤層處于淺部，影響煤層開采的含水層為頂板砂巖裂隙含水層，同時也受第四系孔隙水和基巖風化帶裂隙含水層的影響，據水文觀測，排水量最小為379.24m3/d,最大4897.84m3/d,一般1200-1500m3/d,礦區西北外緣有南寨煤礦，生產能力200萬t/a，開采3號煤，影響煤層開采的含水層主要為其頂板砂巖裂隙含水層，其上部第四系及基巖風化帶含水層也影響煤層開采，日排水量1500m3本礦井充水因素分析3號煤層直接充水含水層為3號煤層頂板K砂巖裂隙含水層，由于煤層開采過程中產生的裂隙塌陷，局部受其影響，在東部較淺地段可受淺層地下水及第四系含水層的影響，上述含水層一般富水性較弱，對礦井生產不致受到大的威脅。3號煤層下部煤層開采時，除受上述水害影響外，還受太原組各含水層水的影響。但因含水性均較弱，因此對礦井生產威脅不大。而煤層絕大部分位于奧灰水位之下，使煤層開采具有較高的水壓值，尤其在構造部位，如較大的張性斷層和陷落柱等，可能造成底板突破，引起奧灰水進入巷道，總之奧灰水將會對礦井生產造成威脅。1.3煤層特征本區內主要含煤地層為山西組和太原組，含煤6-14層，含煤地層平均總厚162.10m，煤層平均總厚15.96m，含煤系數平均9.85%。可采煤層平均總厚15.03m，可采含煤系數9.3%。1.3.1主要含煤地層（1）山西組：為主要含煤地層之一，地層總厚45.67-65.10m，平均57.36m，一般含煤1-3層，煤層平均總厚6.72m，含煤系數11.5%。主要可采煤層3號煤層位于本組中下部，其余煤層為極不穩定的薄煤層，不具工業開采價值。（2）太原組：主要含煤地層之一，地層總厚92.90-121.31m，平均104.74m。含煤5-11層，自上而下編號為5、7、8-2、9、11、12、13、14、15號煤層，煤層平均總厚度9.32m，平均含煤系數8.9%，可采煤層平均總厚8.31m，可采含煤系數為7.9%。其中9、14、15號煤層全區穩定可采，8-2號煤層較穩定大部分可采，其余煤層為零星或不可采。（3）煤層對比：礦區內含煤地層厚度變化不大，標志層及主要可采煤層較為穩定。煤層主要采用標志層及其層間距法，輔以地層的物性特征加以對比。各煤層對比標志如下：1號煤層：位于山西組頂部，一般為K8砂巖直接下伏。層位極不穩定。2號煤層：位于山西組中部、位于1號煤與3號煤之間兩套砂巖之間，其頂板一般為砂巖，極不穩定。3號煤層：位于山西組中下部，以煤層本身厚度大，結構簡單，層位穩定為特征，是很好的對比標志區別于其它煤層。物性反映特征明顯，視電阻率電位曲線呈高幅值筍狀，伽瑪––伽瑪曲線呈箱形，對比可靠。5號煤層：K6石灰巖下伏。7號煤層：K5石灰巖下伏。8-2號煤層：位于9號煤層頂板泥灰巖之上10m9號煤層：位于K4石灰巖之上0.30-9.70m，平均3m左右，其頂板一般為泥灰巖、鈣質泥巖，該煤層全區可采，對比可靠。煤層情況見表1.1。表1.1煤層情況一覽表煤層號煤厚m平均間距層位穩定性煤層穩定性可采性10-0.50/0.168.95極不穩定極不穩定不可采20-0.60/0.04極不穩定極不穩定不可采20.6535.97-7.33/6.62穩定穩定可采21.8750-1.25/0.11不穩定不穩定不可采11.4570-1.65/0.39較穩定不穩定不可采18.268-20.45-1.78/1.31穩定較穩定大部可采11.3890.76-1.78/1.46穩定穩定可采7.24110-0.50/0.31較穩定不穩定不可采6.70120.16-1.45/0.55穩定不穩定不可采5.94130-0.78/0.39較穩定不穩定不可采16.43140-1.59/0.90穩定穩定可采4.74151.08-6.70/4.64穩定穩定可采備注：層位穩定性：穩定>90%；較穩定：90-60%；不穩定：60-30%；極不穩定：<30%煤層穩定性：穩定<0.25；較穩定0.25-0.50；不穩定0.50-0.75；極不穩定>0.7510號煤層：位于K4石灰巖上覆。11號煤層：位于K4石灰巖下伏。12號煤層：位于K4至K3石灰巖之間。頂板一般為石灰巖、泥灰巖。13號煤層：K3石灰巖下伏。14號煤層：K2石灰巖下伏，該煤層全區穩定可采，對比可靠。15號煤層：位于K2灰巖下5m左右，頂板以泥灰巖、泥巖為主，且含大量黃鐵礦，煤層厚度大，結構較復雜，全區穩定，本身可作為對比標志，視電阻率曲線呈掌狀，伽瑪––（4）可采煤層本礦井可采煤層5層，分別為3、8-2、9、14、15號煤層，其中3號煤層厚度大且穩定，為主采采煤層。=1\*GB3①3號煤層位于山西組中下部，上距K8砂巖平均厚29.60m，下距K7砂巖平均厚10.77m，下距可采煤層8-2層平均厚52.03m。煤層厚5.47m-7.80m，平均6.62m,變異系數Gr=6.5%，屬穩定可采煤層。煤層結構簡單，一般含1-2層泥巖或炭質泥巖夾矸，平均厚0.40m，純煤厚5.47m-7.45m，平均厚6.22m。煤層頂板一般為泥巖、砂質泥巖，局部為粉砂巖或砂巖；煤層底板為泥巖、砂質泥巖，局部為砂巖或粉砂巖。該煤層屬全區穩定可采煤層，研究及控制程度均較高。=2\*GB3②8-2號煤層位于太原組三段中下部，上距3號煤層48.59-66.25m，平均52.03m，煤層厚0.45-1.78m，平均1.31m，變異系數Cr=0.28，屬較穩定煤層，煤層結構簡單，有12孔含一層泥巖或炭泥夾矸，厚0.05-0.55m，平均0.27m。純煤厚0.45-1.78m，平均1.19m。煤層頂板為泥巖、砂質泥巖、局部為粉砂巖、砂巖；底板一般為細粒砂巖，局部為泥巖、砂質泥巖。該煤層屬較穩定大部可采煤層。=3\*GB3③9號煤層位于太原組三段底部，上距8-2號煤層9.12-14.12m，平均11.38m，下距14號可采煤層32.98-42.87m，平均厚37.59m。煤層厚0.76-1.78m，平均1.46m，Cr=0.16，本區僅20-4號孔不可采，屬單一結構煤層，全區穩定可采。煤層頂板一般為泥巖、泥灰巖；底板為泥巖、砂質泥巖、粉砂巖，局部為砂巖。該煤層屬全區穩定可采煤層。=4\*GB3④14號煤層位于太原組一段頂部，其頂板為K2灰巖，上距9號煤層平均37.59m，下距15號可采煤層3.20-5.45m，平均4.74m。煤層厚0-1.59m，平均厚0.90m，Cr=0.28，屬較穩定煤層，全區僅兩點(1903、22-2孔)不可采外，其余均達可采厚度，煤層厚0.80-1.59，平均0.93m，且厚度穩定，變異系數Cr=0.19，屬單一結構煤層，全區穩定可采。煤層頂板為石灰巖，局部含炭質泥巖偽頂，煤層底板為泥巖、砂質泥巖。該煤層屬全區穩定可采煤層。=5\*GB3⑤15號煤層位于太原組一段下部，上距14號煤層平均間距4.74m，煤層厚1.08-6.70m，平均4.64m，變異系數Cr=0.20，煤層結構復雜，一般含3-4層泥巖或炭質泥巖夾矸，夾矸厚0-1.68m，平均0.96m，純煤厚1.08-6.70m，平均3.68m。煤層厚度變化不大，僅22-3號孔出現異常變薄，可能是局部成煤環境的變化所造成的。煤層頂板一般為泥灰巖、泥巖；底板為泥巖、砂質泥巖、局部為鋁質泥巖。15號煤層屬全區穩定可采煤層。綜上所述，本礦區煤層的發育屬穩定型(一型)1.3.2煤質特征（1）物理性質和宏觀煤巖特征=1\*GB3①3號煤層：灰黑––黑色，塊狀為主，玻璃光澤，亮煤為主，暗煤次之，夾鏡煤條帶，屬半光亮型煤。=2\*GB3②8-2號煤層：黑色，半光亮-光亮型塊狀-粉狀，玻璃光澤。=3\*GB3③9號煤層：黑色，半光亮型，塊狀-粉狀，玻璃光澤，含黃鐵礦結核。=4\*GB3④14號煤層：黑色、半光亮型，粉狀-塊狀，玻璃光澤，具條帶狀結構。=5\*GB3⑤15號煤層：黑色，半光亮型，塊狀-粉狀，玻璃光澤，含黃鐵礦結核及散晶。（2）顯微煤巖特征=1\*GB3①3號煤層：鏡質組在72.1-73.9%之間，半鏡質組4.9-6.2%之間，絲質組21.2-21.7%之間。鏡質組多為均質、基質、團塊狀鏡質組，礦物含量不多，主要以粘土類(2.7-7.3%)為主。=2\*GB3②15號煤層：鏡質組為85.0%；半鏡質組為2.7%，絲質組為12.3%。鏡質組以均質鏡質體和基質鏡質體為主，結構鏡質體少見。半鏡體多于團塊體。礦物含量為4.6%，以粘土類為主，其次為黃鐵礦。粘土多為層狀或透鏡狀分布于有機質中。黃鐵礦為顆粒狀或結核狀，其它成分較少。（3）化學性質各煤層煤質化驗指標匯總如下表。現將井田內各煤層主要煤質特征分述如下：=1\*GB3①3號煤層：原煤灰分(Ad)10.22-37.49%，平均15.66%，洗煤灰分(Ad)4.88-11.37%，平均7.86%；原煤揮發分(Vdaf)14.75-21.44%,平均16.20%，洗煤揮發分(Vdaf)13.78-15.83%，平均14.78%；原煤硫分(St,d)0.21-0.62%，平均0.37%，洗煤硫分(St,d)0.28-0.46%，平均0.35%。洗煤磷含量(Pd)0.011-0.084%，平均0.029%。原煤干基彈筒發熱量(Qb,d)21.04-32.29MJ/kg，平均30.18MJ/kg，洗煤干基彈筒發熱量(Qb,d)31.72-33.69MJ/kg，平均32.96MJ/kg；原煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)28.28-31.23MJ/kg，平均28.55MJ/kg，洗煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)30.74-32.59MJ/kg，平均31.83MJ/kg。煤灰成份以酸性的SiO2和Al2O3為主，其中SiO238.76-50.98%,平均44.44%，Al2O326.09-38.07%,平均31.53%；灰熔融性(ST)1362℃。=2\*GB3②8-2號煤層：原煤灰分(Ad)14.59-39.35%，平均23.51%，洗煤灰分(Ad)6.72-22.59%，平均10.73%;原煤揮發分(Vdaf)17.25-24.88%,平均18.02%，洗煤揮發分(Vdaf)13.74-17.90%，平均15.68%;原煤硫分(St,d)0.62-3.74%，平均1.73%，洗煤硫分(St,d)0.63-2.34%，平均0.98%。洗煤磷含量(Pd)0.001-0.006%，平均0.0042%。原煤干基彈筒發熱量(Qb,d)18.35-30.49MJ/kg，平均26.19MJ/kg，洗煤干基彈筒發熱量(Qb,d)27.14-30.31MJ/kg，平均30.61MJ/kg；原煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)19.18-26.67MJ/kg,平均23.64MJ/kg，洗煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)26.06-31.61MJ/kg,平均29.58MJ/kg。煤灰成份以酸性的SiO2和Al2O3為主，其中SiO242.98-54.25%,平均47.91%，Al2O324.38-33.37%,平均30.14%；灰熔融性(ST)1320℃。=3\*GB3③9號煤層：原煤灰分(Ad)14.17-29.52%，平均19.27%，洗煤灰分(Ad)7.10-16.09%，平均10.78%;原煤揮發分(Vdaf)14.77-19.84%,平均16.60%，洗煤揮發分(Vdaf)14.14-17.21%，平均15.73%;原煤硫分(St,d)1.30-3.81%，平均2.04%，洗煤硫分(St,d)0.51-1.64%，平均1.28%。原煤干基彈筒發熱量(Qb,d)24.77-31.09MJ/kg，平均28.72MJ/kg，洗煤干基彈筒發熱量(Qb,d)29.60-32.70MJ/kg，平均31.22MJ/kg；原煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)23.79-28.11MJ/kg,平均26.01MJ/kg，洗煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)28.56-31.69MJ/kg,平均29.83MJ/kg。煤灰成份以酸性的SiO2和Al2O3為主，其中SiO239.50-52.80%,平均47.63%，Al2O317.11-32.73%,平均28.25%；灰熔融性(ST)1263℃。=4\*GB3④14號煤層：原煤灰分(Ad)7.39-24.42%，平均13.88%，洗煤灰分(Ad)2.6-8.25%，平均5.47%;原煤揮發分(Vdaf)13.09-23.02%,平均15.34%，洗煤揮發分(Vdaf)12.08-14.80%，平均13.40%;原煤硫分(St,d)2.14-7.71%，平均3.66%，洗煤硫分(St,d)1.59-4.00%，平均3.40%。洗煤磷含量(Pd)0.001-0.006%，平均0.005%。原煤干基彈筒發熱量(Qb,d)25.96-33.35MJ/kg，平均30.59MJ/kg，洗煤干基彈筒發熱量(Qb,d)31.69-35.17MJ/kg，平均33.66MJ/kg；原煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)26.43-30.82MJ/kg,平均29.00MJ/kg，洗煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)30.46-33.02MJ/kg,平均31.82MJ/kg。煤灰成份以酸性的SiO2和Al2O3為主，其中SiO234.40-57.40%,平均44.28%，Al2O316.69-25.30%,平均20.07%；灰熔融性(ST)1241℃。=5\*GB3⑤15號煤層：原煤灰分(Ad)12.44-35.11%，平均23.42%，洗煤灰分(Ad)4.22-12.52%，平均7.97%;原煤揮發分(Vdaf)14.50-21.32%,平均17.44%，洗煤揮發分(Vdaf)12.32-18.07%，平均14.12%;原煤硫分(St,d)3.92-7.74%，平均5.46%，洗煤硫分(St,d)2.46-5.92%，平均4.10%。洗煤磷含量(Pd)0.015-0.036%，平均0.024%。原煤干基彈筒發熱量(Qb,d)21.49-30.30MJ/kg，平均26.39MJ/kg，洗煤干基彈筒發熱量(Qb,d)30.72-33.71MJ/kg，平均32.22MJ/kg；原煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)20.27-28.36MJ/kg，平均24.57MJ/kg，洗煤干基恒容高位發熱量(Qgr,vd)29.36-32.04MJ/kg,平均30.57MJ/kg。煤灰成份以酸性的SiO2和Al2O3為主，其中SiO231.81-45.54%，平均40.06%，Al2O322.54-37.57%,平均28.31%；灰熔融性(ST)1262℃。本區內3、15號煤層鏡煤最大反射率介于1.677-1.830%之間，其變質程度屬于SM、PS、PM；、3、15號煤層從東到西，煤的變質程度有所加深，太原組15號煤層較山西組3號煤層變質程度加深，均符合煤變質的一般規律。（4）煤的工藝性能=1\*GB3①煤的熱穩定性：經相鄰區的1105、1311、2704孔3號煤取樣測試，結果為粘結。=2\*GB3②煤的化學反應性：22-2孔采取3、15號煤樣進行煤的化學反應性的測定：1100℃時，3號煤層二氧化碳還原率為39.3%，二氧化碳分解率為42.8%，反應性屬中等。15號煤層二氧化碳還原率為62.6%，二氧化碳分解率為22.7%，反應性亦屬中等。=3\*GB3③煤的結渣性：據《長治勘探區詳查地質報告》3、15號煤層取樣測試，3號層鼓風強度0.1米/秒時，結渣率為16.49-31.97%；鼓風強度0.3米/秒時，結渣率為17.89-43.36%，可見3號煤層屬中等結渣煤。15號層鼓風強度0.1米/秒時，結渣率為40.18-51.24%；鼓風強度0.3米/秒時，結渣率為61.49-77.75%，15=4\*GB3④煤的可磨性：據1705、2103、2105、2504號孔采樣測試，3號煤層的哈氏可磨性指數(KHG)96－103，15號煤層的哈氏可磨性指數(KHG)83－101。（5）煤類劃分及其依據本礦區煤類劃分按《中國煤炭分類國家標準》(GB5751－86)進行。以精煤揮發分產率(900℃Vdaf)和粘結指數(GR,I)=1\*GB3①3號煤層：洗煤揮發分(Vdaf)為13.78-15.83%，平均14.78%；粘結指數(GR,I)9.0-49.57，平均17.0，可劃分為瘦煤(SM)、貧瘦煤(PS)。=2\*GB3②8-2號煤層：洗煤揮發分(Vdaf)13.74-17.90%，平均15.68%；粘結指數(GR,I)7.5-45.0，平均15.70，劃分為瘦煤(SM)、貧瘦煤(PS)。=3\*GB3③9號煤層：洗煤揮發分(Vdaf)14.41-17.21%，平均15.75%；粘結指數(GR,I)2.0-19.0，平均8.7，劃分為貧瘦煤(PS)、貧煤(PM)。=4\*GB3④14號煤層：洗煤揮發分(Vdaf)12.08-14.80%，平均13.40%；粘結指數(GR,I)0.0-17.0，平均1.1，劃分為貧瘦煤(PS)、貧煤(PM)。=5\*GB3⑤15號煤層：洗煤揮發分(Vdaf)12.32-18.07%，平均14.12%；粘結指數(GR,I)0.0-11.8，平均4.1，劃分為貧瘦煤(PS)、貧煤(PM)。（6）可選性本區內僅在19-2孔采取了3、15號煤層的煤芯煤樣做簡易可選性試驗；《長治勘探區詳查地質報告》在經坊煤礦也采取了3號煤層煤樣和2109號孔15號煤層煤芯樣作簡易篩分、浮沉試驗，其成果可供評價煤層可選性時利用。=1\*GB3①煤的篩分浮沉試驗煤樣的篩分試驗分13-6mm、6-3mm、3-0.5m、0.5-0mm四個粒度級進行。從經紡煤礦3號煤層的篩分試驗結果看13-6mm粒級所占全樣產率最高，6-3mm、3-0.5mm粒級所占全樣產率比較接近，0.5-0mm粒級占全樣產率最低。15號煤層(2109號孔)各粒級產率比較接近，僅浮沉試驗結果，浮煤產率主要集中在1.3-1.4比重級內。=2\*GB3②煤的可選性評價3號煤層：采用±0.1含量法評價。以經紡煤礦3號煤層為例，假定精煤灰分為10％，理論分選比重為1.48，理論精回收率為87.5%，±0.1含量為28.4%(已扣除沉矸)，可選性屬中等，假定精煤灰分為10.5%時，理論分選比重為1.51，理論精煤回收率為90.5%，±0.1含量為18.0%(已扣除沉矸)，可選性屬易選。15號煤層采用±0.1含量法評價。以2109號孔15號煤層為例，假定精煤灰分為10％，理論分選比重為1.46，理論精回收率為49.5%，±0.1含量為47.1%(已扣除沉矸)，可選性屬極難選，假定精煤灰分為11%時，理論分選比重為1.51，理論精煤回收率為55.5%，±0.1含量為30.9%(已扣除沉矸)，可選性屬難選。本礦區東部邊界以3號煤層露頭為界，其風氧化帶沿露頭線向西劃分。邊界鉆孔僅19-1孔的3號煤層發現有風、氧化現象，其余鉆孔均未發現，原地質報告采用中點法(以有見風氧化的鉆孔與未風氧化鉆孔的中點為界)圈定；其它部分采用沿3號煤層露頭線的基巖下垂深20米為風氧化帶；經過此次首采區的地震工作，查出3號煤層風氧化帶2處，1101工作面回采初期的80m范圍內煤層較薄，厚度在5.5-6m之間，且煤層上部明顯的風化現象，由于采用的是放頂煤開采方式，總體造成了煤炭質量降低，但向西推進80m風化帶1：位于首采區東南邊界3號煤層露頭處，平面形態為不規則的弧形，在時間剖面上T3波表現為能量弱，振幅降低，下相位波變強等特征，按20×20m網度所抽取的時間剖面上有19個異常點控制，其中A級點11個，B級點5個，C級點3個，控制可靠。風化帶2：位于首采區東北部，平面形態為不規則形，在時間剖面上T3波表現為能量明顯變弱，振幅降低，下相位波變強等特征。在風化帶的中心T3反射波中斷為風化嚴重地段，按20×20m網度所抽取的時間剖面上有20常點控制，其中A級點8，B級點7，C級點5，控制可靠（7）各煤層綜合煤質特征=1\*GB3①各煤層煤質在水平方向上存在分帶現象，洗煤揮發分由東向西有降低之趨勢，煤的變質程度相應加深。3、8-2號煤層由瘦煤到貧瘦煤；9、14、15號煤層由貧瘦煤到貧煤。垂向變化雖8-2、9號煤層洗煤揮發分稍高于3號煤層，15號煤層又略高于14號煤層等差異，但由上到下洗煤揮發分逐漸降低是一個總趨勢，符合煤變質一般規律。=2\*GB3②原煤灰分由上至下呈增高趨勢(14號煤層除外)，礦區內以8-2、15號煤層灰分增高較為明顯。=3\*GB3③原煤硫分由上到下逐漸增高，且以14、15號煤層較為明顯。=4\*GB3④各煤層煤灰成份變化不大，均以酸性的二氧化硅+三氧化二鋁為主，平均在65%以上。3號煤層略高于其它煤層，達77%以上。=5\*GB3⑤8-2、14號煤層精煤回收率平均值分別為44.42%和46.08%，屬中等；3號煤層精煤回收率平均值為73.26%，屬優等；9號煤層精煤回收率平均值為51.27%，屬良等；15號煤層精煤回收率平均值為37.60%，屬低等。（8）工業用途評述=1\*GB3①3號煤層為特低灰-低中灰，特低硫，高發熱量，高熔灰分之瘦煤和貧瘦煤，可用作煉焦配煤和發電用煤、民用煤。=2\*GB3②8-2號煤層為低灰-中灰，低硫-高硫，高發熱量，高熔灰分瘦煤和貧瘦煤，洗選后可用作煉焦配煤和動力用煤、民用煤。=3\*GB3③9號煤層為中低灰-中灰，低中硫-高硫，高發熱量，高熔灰分之貧煤和貧瘦煤。洗選后可作為煉焦配煤、民用煤和動力用煤。=4\*GB3④14號煤層為草藥低灰-中灰，高硫，高發熱量，低熔灰分之貧煤和貧瘦煤，可用作動力用煤、民用煤。=5\*GB3⑤15號煤層為中低灰-中高灰，高硫，高發熱量，高熔灰分之貧煤和貧瘦煤，可用作民用煤和動力用煤。1.3.3瓦斯、煤塵和自燃情況（1）瓦斯：據經坊煤礦瓦斯資料：瓦斯成份主要為甲烷和二氧化碳，瓦斯相對涌出量4.73-8.57m3/t,平均6.77m3/t，屬低瓦斯礦井。據南寨煤礦瓦斯資料：瓦斯成份主要為甲烷、次為二氧化碳及氮氣，瓦斯相對涌出量為1.19m3/t,屬低沼氣礦井。礦區內以往勘探采用解吸法共采3、15號煤層瓦斯煤樣14個，其中15號煤層瓦斯樣8個，其測試結果見下表。表1.33號煤層甲烷含量、瓦斯成份測定結果統計表煤層號(點數)甲烷含量ml/g.daf自燃瓦斯成份%CH4CO2N2C2-C83(6)0.004-6.101.830.15-97.7738.030.79-12.856.311.35-96.3554.050.000-9.621.9515(8)0.00-12.462.800.47-99.8124.410.60-34.2419.054.23-85.5156.550.000從表中可以看出，15號煤層甲烷含量平均值略高于3號煤層。根據自然瓦斯成份本井田可分為CO2-N2帶、N2-CH4帶和CH4帶。本礦區內3、15號煤層甲烷含量的分布具東低西高的特點，東部存在大片瓦斯風化區，往西隨煤層埋藏深度增加，甲烷含量也明顯增高，今后開采煤層深部時瓦斯將是影響礦井安全的一個危害因素，目前礦井絕對瓦斯涌出量為1.74m3/min，相對瓦斯涌出量為0.67m3/t，掘進面涌出量占全部瓦斯涌出量的29.9%，采煤工作面占50%，采空區涌出量占20%（2）煤塵：據區內部分勘探鉆孔及鄰近的22-1孔采樣作3、8-2、9、15號煤層爆炸性試驗，結果見下表：表1.4煤塵爆炸試驗結果表采樣位置Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)煤塵爆炸備注火焰長度(mm)加巖粉量(%)有無爆炸性22-11.3414.9516.872555有試驗結果由山西煤田地質研究所提供22-20.9112.6716.963060有22-10.7914.6016.291555有22-10.5817.0116.262060有22-10.6420.0616.811555有22-20.6625.6817.621540有17042055有17042055有從表中可以看出3、8-2、9、15號煤層均屬有爆炸危險性，井下應作好防塵除塵工作。（3）煤的自燃據區內部分鉆孔及鄰近22-1孔采樣作3、8-2、9、15號煤層煤的自燃趨勢試驗見下表。表1.5煤的燃點試驗結果表采樣位置煤層號燃點（℃）備注原煤樣氧化還山西煤田地質研究所測試22-2340439841122-18-240837141322-1940936941522-21541539142717043379376380170415377379393根據《煤的自燃傾向性等級分類表》，3號煤層的ΔT1-3為4-14℃，屬不自燃煤層；8-2號煤層ΔT1-3為42℃，屬很易自燃煤層；9號煤層ΔT1-3為46℃，也屬很易自燃煤層；15號煤層ΔT1-3為14-36（4）地溫以往有13個鉆孔進行了簡易測溫，根據測溫資料結果統計分析，區內恒溫帶深度在20－40m，溫度為14.7℃,地溫梯度變化在1.15-1.45℃

2井田境界和儲量2.1井田境界礦界西北以太焦鐵路東側保安煤柱與南寨煤礦相望，南與經坊煤礦為鄰，東部為3號煤層露頭線，西鄰目前在建的高河井田。礦界范圍為以下6點限定（3°帶，中央子午線114°）：1.X＝4001840Y＝384128692.X＝4001099Y＝384172993.X＝3997000Y＝384160004.X＝3995900Y＝384149005.X＝3995900Y＝384107506.X＝3999000Y＝38410749礦界范圍近一六邊形，長寬各約6km，總面積29.494km2圖2-1井田尺寸示意圖本區內主要含煤地層為山西組和太原組，含煤6-14層，含煤地層平均總厚162.10m，煤層平均總厚15.96m，含煤系數平均9.85%。可采煤層平均總厚15.03m，可采含煤系數9.3%。3號煤層：位于山西組中下部，以煤層本身厚度大，結構簡單，層位穩定為特征，賦存條件較好，故本設計礦井僅考慮3號煤層。2.2礦井工業儲量2.2.1井田地質勘探本報告利用鉆孔共計34個，分別按煤炭部78及86兩個標準進行評級，可靠鉆孔27個（其中甲級孔14個、乙級孔11個、丙級孔2個），參考7個（1958年前后長治南北普查期鉆孔）。測井質量評級甲級孔23個，乙級孔4個，三個合格，三個參考，一個廢孔。礦區范圍內的34個鉆孔，奧陶系終孔的23個，本溪組終孔的4個；參考的7個鉆孔中在3號煤下終孔的3個，15號煤下終孔的1個，K4石灰巖終孔的3個。3號煤層最小可采厚度5.97m,最大可采厚度7.33，平均6.62。2.2.2儲量計算基礎（1）根據本礦的井田地質勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；（2）根據《煤炭資源地質勘探規范》和《煤炭工業技術政策》規定：煤層最低可采厚度為0.70m，原煤灰分≤40%；（3）依據國務院過函（1998）5號文《關于酸雨控制區及二氧化硫污染控制區有關問題的批復》內容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量；（4）儲量計算厚度：夾石厚度不大于0.05m時，與煤分層合并計算，復雜結構煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；（5）井田內主要煤層穩定，厚度變化不大，煤層產狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質塊段的算術平均法。2.2.3礦井地質儲量計算3號煤層全區穩定可采，計算范圍為新確定的煤層風化帶邊界和礦區邊界線圈定。該煤層有PS、SM兩個煤種，依據地質規范要求，煤層厚度大于或等于可采厚度0.8m、原煤灰份小于40％且原煤硫分含量不大于3%計算其儲量，經以往鉆探和采樣確定，區內3號煤層均滿足上述條件。本區煤層屬沉積礦產，呈層狀展布，層位穩定，全區發育，空間上連續，煤層傾角變化在4°～6°之間，均屬較穩定煤層。考慮到煤層產狀、煤厚均有一定的變化以及各塊段控制程度不同的實際情況，具體估算時，不能簡單用統一的煤厚、傾角等參數。將全區根據相應控制程度劃分為若干個地質塊段更接近于實際，分別估算各塊段的資源/儲量，然后將各塊段資源/儲量相加，即得全區總資源/儲量。圖2-2儲量計算快段劃分圖計算方法A塊段水平面積為8.85km2，傾角為4，二1煤平均厚度6.62m；B塊段水平面積為7.87km2，傾角為6，二1煤平均厚度6.62m；C塊段水平面積為5.9km2，傾角為5，二1煤平均厚度6.62m；D塊段水平面積為6.99km2，傾角為4，二1煤平均厚度6.62m；礦區內3號煤層穩定，產狀平緩，采用地質塊斷法計算儲量，以勘探線、煤種界線、保安煤柱線、可采邊界線、風氧化帶界線等劃分塊段。估算公式：礦井工業儲量利用下式計算：（2-1）式中:m——各塊段煤層平均厚度，m；r——煤層容重，二1煤為1.37t/m3。S——各塊段水平面積，km2；——各塊段煤層的傾角；面積：采用塊段的水平投影面積，圖件矢量化之后直接在電腦中用軟件求取。厚度：單一結構煤層其厚度即為采用厚度；煤層夾矸小于0.05m時，夾矸和煤分層合并作為采用厚度，且灰分和發勢量指標符合要求，煤層夾矸在0.05-0.79m時，夾矸剔除，特殊點除外；煤分層大于夾矸厚度時，則煤分層合并計算采用厚度，若煤分層小于夾矸厚度時，煤分層不參與計算儲量。各塊段內的見煤點采用厚度的算術平均值作為計算厚度。視(相對)密度：采用各煤芯煤樣化驗結果的算術平均值：3號煤層為1.37t/m3。代入數據得，井田地質儲量為251.29Mt.2.2.4礦井工業儲量計算礦井工業儲量是指在井田范圍內，經過地質勘探，煤層厚度與質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內的儲量。礦井工業儲量是進行礦井設計的資源依據，一般也就是列入平衡表內的儲量。礦井工業儲量：地質資源量中探明的資源量331和控制的資源量332，經分類得出的經濟的基礎儲量111b和122b、邊際經濟的基礎儲量2M11和2M22，連同地質資源量中推斷的資源量333的大部，歸類為礦井工業儲量。在圈定各類別儲量邊界時，原則上以符合勘探網基本線距要求的勘探工程見煤點的連線圈定。根據一類一型的勘探網度：探明的基礎儲量（111b）：工程點距不大于1000m控制的基礎儲量（122b）：工程點距不大于2推斷的資源量（333）：達不到可采的和控制的部分，在落差大于20m的斷層的兩側也劃出50m圖2-3各種儲量分配表儲量的分配探明儲量、控制儲量、推斷儲量按6：3：1分配，經濟基礎儲量、邊際經濟基礎儲量按90%、10%分配，次邊際經濟基礎儲量不計。各種儲量分配見表2.3：表2.3礦井工業儲量計算表類別探明儲量/Mt控制儲量/Mt推斷儲量/Mt經濟儲量邊際儲量經濟儲量邊際儲量數量135.64815.07267.84837.53825.129合計150.72375.387Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k（2.3）其中：k=0.8Zg=150.723+75.387+25.129×0.8=246.222Mt2.3礦井可采儲量礦井設計儲量=礦井工業儲量-永久煤柱損失礦井永久煤柱損失考慮了井田境界，村莊，鐵路，高速公路，斷層，陷落柱留設保安煤柱的損失。井田境界煤柱按20m寬留設，村莊，鐵路，高速公路等保安煤柱均是在其邊線外留出保護等級維護帶寬度，然后按照各巖層的移動角計算出各巖層的水平移動長度，所有巖層水平移動長度之和即為圍護帶外煤柱的寬度，斷層，陷落柱煤柱根據其規模大小和導水性留設安全煤柱，本井田內斷層，陷落柱煤柱寬度一般為10-30m。2.3.1井田邊界保護煤柱井田邊界保護煤柱的損失按下式計算。（2-2）式中：P——井田邊界保護煤柱損失，萬t。H——井田邊界煤柱寬度，20mL——井田邊界長度，4499+4299+1562+4150+3100+3544=21154mm——煤層厚度，二1煤層平均為6.22m，r——煤層容重，二1煤為1.37t/m3；代入數據得：P=357.89萬t2.3.2斷層保護煤柱斷層煤柱按斷層落差大小兩側各留一定水平寬度的安全煤柱。具體留設方法見表2-4。表2-4斷層保護煤柱留設方法斷層落差H留設尺寸H≥50m50m30m≤H≤50m30mH<30m不留設煤柱由于斷層落差30-50m,因此需要留30m保護煤柱，局部不需要留保護煤柱。綜合考慮斷層平均留30m保護煤柱。則斷層保護煤柱量為：Z=(3106+4048+1697)×30×6.62×1.37×2=449.92萬t2.3.3村莊公路保護煤柱村莊，高速公路等保安煤柱均是在其邊線外留出保護等級維護寬度，然后按照各巖層的移動角計算出各巖層的水平移動長度，所有巖層水平移動長度之和即為維護帶外煤柱的寬度。根據面積求和可得公路的保護煤柱為：Z1=400.42×6.62×1.37=3412.13萬t村莊的保護煤柱為：Z2=81.08×6.62×1.37=690.09萬t2.3.4氧化帶保護煤柱Z=126.52×6.62×1.37=1078.12萬t2.3.5工業廣場保護煤柱工業廣場的占地面積，根據《煤礦設計規范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條，工業場地占地面積指標見表2.3。表2.4工業廣場占地面積指標表井型/Mt·a-1占地面積指標/ha·0.1Mt-12.4及以上1.01.2～5～9～0.31.8礦井井型設計為1.8Mt/a，因此由表2-3可以確定本設計礦井的工業廣場為0.22km2。工業廣場屬于Ⅱ級保護，需要留設20m寬的圍護帶。但是考慮到近些年來建筑技術的提高，建筑物不斷向空間發展，所以，工業廣場的面積都有縮小的趨勢。本設計取0.75的系數，則工業廣場的面積約為0.16km2。本設計選定工業廣場長為450m，寬為400m，新生界松散層厚度平均100m，結合本礦井的地質條件及沖積層和基巖移動角（表2.4）采用垂直剖面法計算工業廣場的壓煤損失。則：Z=61.52×6.62×1.37=524.23萬t司馬礦井工業廣場保護煤柱圖如2-3圖2-3工業廣場保護煤柱礦井的永久保護煤柱損失量匯總表見表2-4。司馬礦礦區巖層移動角見表2-4。表2-4巖層移動角廣場中心深度/m煤層傾角/(°)煤層厚度/m表土層厚度/mф/(°)δ/(°)γ/(°)β/(°)+62066.2214045757570表2-4永久保護煤柱損失量保護煤柱形式損失量（萬t）井田邊界保護煤柱357.89公路及村莊保護煤柱4102.22氧化帶保護煤柱1078.12工業廣場保護煤柱524.23斷層保護煤柱449.92合計6512.38

2.3.6礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設計的可以采出的儲量，可按下式計算：式中：Zk——礦井可采儲量，萬t；Zg——礦井的工業儲量，246.22Mt；P——保護工業場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設的永久保護煤柱損失量，萬t；C——采區采出率。根據《煤炭工業礦井設計規范》2.1.4條規定：礦井的采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85。本設計礦井二1煤層厚度為6.22m，屬于厚煤層，因此采區采出率選擇0.75。則代入數據得礦井設計可采儲量：Zk=(246.22-65.12)×0.75=135.82

3礦井工作制度、設計生產能力及服務年限3.1礦井工作制度根據《煤炭工業礦井設計規范》2.2.3條規定，礦井設計宜按年工作日330d計算，每天凈提升時間宜為16h。礦井工作制度采用“三八制”作業，兩班生產，一班檢修。3.2礦井設計生產能力及服務年限3.2.1確定依據《煤炭工業礦井設計規范》第2.2.1條規定：礦井設計生產能力應根據資源條件、開采條件、技術裝備、經濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經多方案比較或系統優化后確定。（1）資源情況：煤田地質條件簡單，儲量豐富，應加大礦區規模，建設大型礦井。煤田地質條件復雜，儲量有限，則不能將礦區規模定得太大；（2）開發條件：包括礦區所處地理位置（是否靠近老礦區及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應加大開發強度和礦區規模，否則應縮小規模；（3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質、產量等）的預測是確定礦區規模的一個重要依據；（4）投資效果：投資少、工期短、生產成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區規模，反之則縮小規模。3.2.2礦井設計生產能力本礦井井田范圍內煤層賦存簡單，地質條件較好，首采煤層平均厚度6.22m，煤層平均傾角4°，局部傾角最大的地方為6°，屬近緩傾斜煤層。全國煤炭市場需求量大，經濟效益好。結合本礦區的煤炭儲量，確定本礦井設計生產能力為1.8Mt/a。3.2.3礦井服務年限礦井可采儲量設計生產能力和礦井服務年限三者之間的關系為：（3-1）式中：——礦井服務年限，a；——礦井可采儲量，135.82Mt；——設計生產能力，1.8Mt/a；——礦井儲量備用系數，取1.3。礦井投產后，產量迅速提高，礦井各生產環節需要有一定的儲備能力。例如局部地質條件變化，使儲量減少；或者礦井由于技術原因，使采出率降低，從而減少了儲量。因此，需要考慮儲量備用系數。《煤炭工業礦井設計規范》第2.2.6條規定：計算礦井及第一開采水平設計服務年限時，儲量備用系數宜采用1.3～1.5。結合本設計礦井的具體情況，礦井儲量備用系數選定為1.3。把數據代入公式3-1得礦井服務年限：T=135.82/(1.8×1.3)=58年3.2.4井型校核按礦井的實際煤層開采能力，運輸能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：（1）煤層開采能力的校核3煤層為主采煤層，煤厚6.62m，為特厚煤層，賦存較穩定，厚度變化不大。煤層傾角平