煤矿初步设计方案书.doc

总 论
一、概述
XX煤炭工业（集团）有限责任公司XX煤矿（以下简称XX煤矿）1965年6月由XX煤矿设计研究院设计，1966年开工兴建，1972年简易投产。2004年7月XX煤矿破产，2006年7月重组改制成股份制企业。XX 矿采矿许可证编号为4100000320470，设计生产能力0.60Mt/a，开采二叠系山西组二1煤层，采用立井斜井多水平开拓方式，现有主、副井为立井，现有回风井为斜井，为低瓦斯矿井。
经过30多年的开采，二水平（-150m）以浅资源已基本开采完毕，只余下东翼E21采区，且正在开采。三水平位于XX井田深部，距XX矿现有主井、副井、风井较远，水文地质条件复杂，涌水量较大，矿井现有排水、通风、供电能力已不能满足三水平的要求，对三水平进行设计是非常必要的。受建设单位委托，我公司于2006年11月份编制完成了《XX煤炭工业(集团)有限责任公司XX煤矿三水平初步设计》，XX煤炭工业(集团)有限责任公司以郑煤集团技字[2007]11号文批复了该设计。2007年8月，完成了《XX煤炭工业(集团)有限责任公司XX煤矿三水平初步设计安全专篇》编制工作，XX煤矿安全监察局以豫煤监[2007]39号文进行了批复。设计在深部新打三水平副井，用于排水和向东翼开拓掘进时提矸；在三水平西翼浅部外围，赵寨断层以北新打32风井，并规划了后期东翼风井；从主井煤仓向深部三水平布置央运输下山、并平行布置32轨道下山、32回风下山，仍采用原有主井进行煤炭提升，采用原有副井进行辅助提升；设计采用炮采放顶煤采煤方法。
在建设过程中，受井下地质条件的变化、安全管理理念的变化及技术水平的影响，XX煤矿要求对井筒落底标高、采煤方法、提升方式、通风系统等进行修改。我公司遵照“精心设计，竭诚为客户服务的”宗旨，根据三水平在建设过程中实际揭露的地质条件，在对三水平建设情况充分调查的基础上，并结合矿方意见，按照国家现有法律、法规、规程、规范和要求对三水平初步设计进行了修改。本套修改设计包括三水平初步设计修改说明书、主要机电设备和器材目录、概算书及有关图纸。
二、设计主要修改内容及修改原因
（一）、矿建
1、原设计三水平副井井底车场布置在－340m水平L7－8灰岩中，为了井筒落底时不揭煤，把井底车场位置上提至－317.5m水平顶板砂岩中。
2、原设计前期在三水平西翼浅部外围，赵寨断层以北新打32风井，用于32采区回风，后期开采东翼时利用到期停产的35独立区副井回风。由于政策的变化，35独立区已于2011年5月脱离XX煤矿，后期已不可能再利用35独立区副井为东翼风井（31风井），而三水平东翼又无布置风井的位置。为此，开采东翼时，平行三水平机轨大巷布置回风大巷，并与32回风下山连通，后期开采东翼时采用32风井回风。通风方式由原设计的对角式变更为中央分列式。32风井主要通风机由原设计的BDK54-8 N020型变更为FBCDZ54-8N022型。
3、原设计中央运输下山布置在L7－8灰岩中、32轨道下山布置在顶板砂岩中、32回风下山布置在煤层中。由于煤层赋存不稳定，难以把巷道固定在同一层位，本次修改设计根据实际揭煤情况把中央运输下山上段（赵寨断层以北）布置在煤层底板L7-8灰岩，下段布置在二1煤层中； 32轨道下山上段布置在顶板砂岩中，下段穿煤层布置在底板岩层中；32回风下山布置煤层顶板砂岩中。
4、原设计投产的采面为32081工作面，由于32081采面距深部魏寨断层较近，对其位置尚未完全控制，本次修改设计变更为32041工作面。
5、原设计采用炮采放顶煤采煤方法，工作面采用单体液压支柱和∏型钢顶梁支护。为进一步提高机械化水平，提高安全可靠程度，降低工人劳动强度，根据矿方意见，本次修改设计变更为高档普采放顶煤采煤方法，工作采用ZH2000/20/28Z整体顶梁组合悬移液压支架支护顶板，配备MG170/410-WD型电牵引采煤机。
6、原设计煤巷掘进方法为放炮掘进，为进一步提高机械化水平，提高安全可靠程度，降低工人劳动强度，根据矿方意见，本次修改设计变更为综掘，综掘面配备EBZ160A型掘进机。工作面上、下付巷由原设计的9.4m2,变更为12m2、14.5m2。
7、原设计三水平副井采用GKT2×2.5×1.5-30型单绳缠绕式双滚筒提升绞车提升，根据建设方在建设过程中定货性况，本次修改设计变更为现已定货的JKMD-2.25×4(I)型落地式多绳摩擦轮提升机。
8、原设计三水平主排水泵房安装11台MD500-57×11型水泵，根据招标定货情况，本次修改设计变更为13台MD450-60×10型水泵。
9、原设计井下选用2台KYH-10/7型移动式空压机。为满足矿井压风自救系统的要求，本次修改设计，在三水平副井地面工业场地内设置空压机站，选用3台OG(F)40m3螺杆空压机。
10、原设计三水平为高瓦斯区。而根据建设过程中实际测定数据，32采区二1煤层瓦斯含量为1.64～8.75m3/t，平均6.03m3/t；预测三水平相对瓦斯涌出量8.12 m3/t，绝对瓦斯涌出量为10.54 m3/min，应为低瓦斯区，三水平投产时应为低瓦斯矿井，本次修改设计按低瓦斯矿井设计。
11、原设计防水闸门的型号为LM4.4/2000×2500型型弧形双扇防水闸门，耐压等级为4.4MPa。根据设计的三水平泵房及现有二水平泵房排水能力，矿井发生最大突水时（97年淹井时最大突水量为3440m3/h）也不会淹没二水平大巷（－150m），本次修改设计把防水闸门变更为LM2.0/2000×2500型，耐压等级为2.04MPa。
12、由于三水平开采范围的变化，资源储量的减少，服务年限由原设计17.2a调整为13.3a。
13、按照安监总煤装[2010]146号文的要求，增加了安全避险六大系统的设计内容。
三、编制的主要依据
1、煤炭工业现行的法律、法规、规程、规范和有关规定；
2、XX煤炭工业(集团)有限责任公司《关于XX煤矿三水平初步设计的批复》（郑煤技字[2007]11号）；
3、XX煤矿安全监察局《关于XX煤矿三水平初步设计安全专篇的批复》（豫煤监[2008]39号）；
4、《XX煤炭工业（集团）XX煤矿三水平初步设计》；
5、三水平已完成的实际工程资料；
6、新编《XX煤矿三水平地质报告》（2011年6月）；
7、《煤自燃倾向性等级、煤尘爆炸性鉴定报告》（2011年6月）；
8、XX煤矿三水平初步设计修改委托书。
四、设计指导思想
1、依靠技术进步，积极采用国内外先进技术和经验，全面提高矿井机械化和自动化水平。
2、坚持以经济效益为中心，优化矿井开拓部署，做到布局合理、生产集中、系统完善、环节流畅，给矿井生产创造有利的条件。实现投入少、产出多、满足矿井接替需要。
3、设计认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的指导思想，提高安全装备标准，增强防灾抗灾能力。
4、注重保护和美化矿井环境，优化工业场地布置。
五、设计主要特点
（一）资源条件
1、XX矿已生产多年，浅部相邻矿井已进行了多年的开采活动，已取得了比较准确的煤层厚度数据及相关地质资料，但三水平东翼31采区及41采区勘探程度不足，需进行补勘或进行三维地震勘探，提高勘探精度。
2、本区开采对象为二叠系山西组二1煤层，煤层结构简单，局部有夹矸，煤层厚度变化大，全区大部分可采，属缓倾斜厚煤层，煤质为中灰、特低硫、低磷、高发热量的无烟煤，是良好的工业用煤和民用燃料。
3、三水平面积3.615km2，地质资源储量21478.0kt ，工业资源储量20483.0kt，可采储量10373.8kt，设计生产能力0.60Mt/a，服务年限13.3a。
4、地质构造复杂，深部的魏寨正断层及浅部赵寨正断层对本采区开采有一定的影响。
5、水文地质条件复杂，涌水量较大，三水平正常涌水量为2000m3/h，最大涌水量为2800m3/h。
6、三水平为低瓦斯区，设计投产的32采区二1煤层瓦斯含量为1.64～8.75m3/t，平均6.03m3/t。
7、二1煤煤尘无爆炸性，二1煤自燃倾向等级为Ⅲ级，属不易自燃煤层。
（二）主要技术特点
1、开拓开采：利用现有的一对主、副立井进行煤炭提升及辅助提升，在井田中央深部新打一条三水平副井，作为排水井，并作为东翼矸石提升井及升降材料井，兼作进风井。在三水平西翼浅部外围，赵寨断层以北新打32风井，用于三水平回风，并作为矿井的一个安全出口。布置中央运输下山、32轨道下山、32回风下山、三水平机轨大巷及回风大巷进行煤炭运输、辅助运输及回风，形成立井多水平下山开拓方式，水平标高为-317.5m。在三水平副井底布置主排水泵房、变电所及水仓，形成独立的排水、通风系统。深部三水平副井净直径5.0m，安装排水管路。32风井净直径4.0m，安装玻璃钢梯子间。
三水平划分为三个采区，分别为31、32及41采区，设计三水平首采区为西翼32采区，32采区采用双翼布置、走向长壁高档普采放顶煤采煤法，全部陷落法管理顶板。
2、矿井提升：利用现有的一对立井分别作为主提升和辅助提升，主井净直径4.0m，井深260.5m,配备一对4.0t非标准箕斗，钢轨罐道，提升机为一台2JK－3×1.5A型单绳缠绕式双滚筒提升绞车；副井净直径6.0m，配备一对1.0t非标加长罐笼，木罐道，设有金属梯子间，提升机为一台2JK－3×1.5A型单绳缠绕式双滚筒提升绞车；设计新打三水平副井配备一台JKMD-2.25×4(I)型落地式多绳摩擦轮提升机，方钢罐道。
4、通风：由现有副井及深部三水平副井进风，32内井回风，通风方式为中央分列式，通风方法为抽出式。总需风量80m3/s、32风井配备2台FBCDZ54-8N022型对旋轴流式风机。
5、排水：三水平副井底排水泵房设计采用13台MD450-60×10型矿用水泵。
6、新增井巷工程：深部三水平副井、32风井、中央运输下山、32轨道下山及32回风下山、三水平机轨大巷、三水平回风大巷井底车场、主排水泵房、井底变电所、水仓、32采区上下车场、32采区中部车场、三水平煤仓及区段溜煤眼、首采工作面巷道等工程。
7、井巷支护：根据本矿井的实际条件，结合该矿的具体特点，三水平副井及32风井采用砼浇灌支护，主排水泵房、主变电所、大巷等岩石巷道采用锚喷支护，煤层巷道采用U型钢可缩性支架或矿工钢梯形棚支架支护。
8、供电：本着安全、可靠的原则，设计在三水平副井工业场地建以北50m处新建110kV变电站，采用110kV架空线双回路供电,电源取自观音堂110kV变电站。在三水平副井工业场地新建10/0.4kV变电所一座,设计32风井由XX矿工业场地内6kV变电站直接供电。
9、瓦斯抽放：建立井移动瓦斯抽放站，对采空区瓦斯进行抽放。
10、监测监控：设计仍采用现有KJ101N型监测监控系统及KJ128型人员定位系统。
11、设计增加井下安全避险“六大系统”，在三水平副井井底车场设置永久避难硐室1座，在32采区设置临时避难硐室2座。
六、主要技术经济指标
1、设计生产能力： 0.60Mt/a
2、服务年限: 13.3a
3、井巷总工程量： 12512.9m(245372.2m3）
其中： 煤巷2144.0m，岩巷10368.19m
4、掘进率： 20.85m/kt（408.95 m3/kt）
5、工业建(构)筑总体积： 11963.8m3
6、行政公共建筑物总面积： 705m2
7、占地面积： 1.524hm2
8、建设工期： 65个月(建井工期60个月、准备期5个月)
9、建设项目总资金： 35036.56万元
10、吨煤投资： 583.94元/t
七、存在问题及建议
1、影响三水平生产能力的主要因素之一是煤厚变化，煤厚变化的规律性尚待进一步查明。
2、三水平勘探程度有限，煤层存在不可采区或无煤带，煤层底板起伏较大，断层比较发育，这些不确定因素尚待进一步查明。
3、三水平涌水量预测主要针对近10年来的资料进行，缺少三水平水位监测资料，有待更深入的开展三水平水文观测，使预计的矿井涌水量结果更加切合实际情况。
4、三水平局部可能存在高瓦斯区，但瓦斯分布规律性尚不明确，今后应当加强该区瓦斯地质工作，确保煤矿安全生产。
5、三水平水文地质条件复杂，深部魏寨断层为导水断层，因此必须严格执行《煤矿安全规程》及《煤矿防治水规定》，防止断层突水事故的发一。
6、三水平深部为水库压煤，在水体下开采时要提前编制水体下开采设计并报有关部门审批。

第一章 井田概况及建设条件
第一节 井田概况
一、交通位置
XX煤矿位于XX省新密市岳村镇境内，东北距XX27km，西距新密市15km地理坐标为东经113°28′02″～113°32′20″，北纬34°32′03″～34°33′48″。郑密公路距本矿1km，从本矿北侧通过，密杞公路距本矿2km，从本矿南侧通过，本矿铁路专用线与郑煤集团新郑至新密铁路在宋寨接轨，交通便利。矿井交通位置图见图1-1-1。

图1-1-1 XX煤矿交通位置图
二、自然地理
1、地形地貌
本区处于秦岭纬向构造带东段，北亚带嵩山隆起东侧的荥密背斜与龙坡寨背斜之间的复向斜和新华夏构造带的复合区，为中朝陆台的西南缘。区域地貌呈北、西、南三面高东面低，开阔的箕形盆地形态，属低山丘陵区。地面标高一般为+200～+350 m之间，区内沟谷十分发育，属典型的构造侵蚀切割地形地貌景观。区域内除部分沟谷中有基岩出露外，其余均被黄土覆盖。
2、水系
本区属淮河流域颖河水系。区内无较大河流，在和平嘴—金兰寨一带有五星水库，库容量3.0Mm3，存水条件较好，水流最终汇入双洎河。
3、气象、地震
本区属亚热带向暖温带过渡的大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。根据密县气象站1971年至1995年气象资料记载，本区年极端最高气温41.8℃，最低气温-17.8℃，年平均气温为14.0℃。年平均降水量657.9mm，年平均蒸发量1845.0mm，蒸发量是降水量的2.8倍，蒸发量远大于降水量。每年降水量多集中在七、八、九三个月，占全年降水量的60%以上。夏季多东北风，冬季多西北风及西风，最大风速20m/s。最大积雪深度20cm，最大冻土深度20cm。
据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001），本区地震动峰值加速度g为0.1，对应的地震烈度为Ⅶ度区。据密县县志记载，区内曾发生数次地震，震级不详，1976年XX市十八里河曾发生2.8 级地震，1990 年登封告城一带曾发生了约3 级地震。
三、矿区经济发展情况
新密市地处中原腹地，土地肥沃，人口稠密，面积1001km2，辖10镇5乡。主要粮食作物有小麦、玉米、谷子、红薯等，主要经济作物有花生、油菜和瓜果等，矿产资源有煤炭、铝矾土、水泥灰岩等，已形成了煤炭、造纸、建材、耐火材料为支柱及新兴的化工、机械、电力、服装为补充的工业生产体系。
四、矿区开发简史
区内煤矿开采历史悠久，从唐朝便开始采煤。
XX煤矿浅部以及西部、东北部小煤窑众多，根据XX煤矿对周边小煤窑的调查，井田内共有小煤窑27个，其中开采二1煤22个，一1煤2个，七3煤3个。井田西翼的16井及东翼的35井与本次设计的三水平相邻。
五、地面建筑、设施
三水平地面对应有马沟村、和平嘴村、五星水库大坝、进矿铁路、已停建多年的赵寨电厂等设施。采掘活动对地面村庄影响较大。

第二节 矿井外部建设条件及评价
一、运输条件
矿区内公路纵横成网，四通八达，与XX、登封、新郑、许昌等主要城市之间均有公路相通，本矿铁路专用线与郑煤集团新郑至新密铁路在宋寨接轨。本矿交通便利，运输条件较好。由于本矿距XX较近，距京广铁路及京珠高速较近，区位优势较为明显。
二、电源条件
本矿原有主、副井工业场地地面变电所电源取自岳村35kv变电站，新设计三水平副井工业场地新建110kV变电站电源取自观音堂110kV变电站，矿井供电电源可靠。
三、水源条件
本矿井地下水丰富，目前本矿直接抽取地下灰岩水及砂岩水作为生产生活用水。矿井排水经处理后，也可供矿井生产用水。
四、通信条件
利用现有的集团公司综合信息网，矿井地面行政调度通讯采用HJD04-RM-1024数字化程控交换机控制系统；井下调度通讯ES ET MTD-958型程控交换机指挥系统，二者已实现联网，矿内外、井上下通讯畅通。
五、主要建筑材料供应条件
土产材料砖、瓦、石子和料石均可就地供应，钢材、水泥和木材等物资可经公路直接运至三水平副井工业场地。
六、外部建设条件综合评价
由于本矿井距XX市较近，区位优势明显，因此，本矿交通运输、供电及通信条件较好。本矿井地下水丰富，三水平正常涌水量达2000m3/h，水源充足可靠。

第三节 矿井平资源条件
一、地质特征
（一）地层
XX煤矿位于新密煤田北部，新密煤田位于华北地层区嵩箕小区东部，区域地层从老到新发育有太古界～元古界，古生界寒武系、奥陶系、石炭系和二叠系，中生界三叠系，新生界第三系和第四系。三水平大部被第四系覆盖，局部有第三系泥灰岩出露。
1、奥陶系统马家沟组（O2m）
出露于井田外围北部及西南部，在三水平属于隐伏地层，厚70m左右，与下伏寒武系呈平行不整合接触。为兰灰～深灰色厚层状石灰岩、角砾状石灰岩，致密、质纯性脆。底部具有一层不太稳定的角砾状泥质灰岩，下部为灰黄色薄层状泥灰岩夹绿色泥岩，顶部为浅灰～灰黄色薄层泥质灰岩、豹皮灰岩，具角砾状结构。
2、石炭系（C）
由中统本溪组（C2b）和上统太原组（C3t）组成，厚44～108m，平均厚74.08m，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。
（1）石炭系中统本溪组（C2b）
自奥陶系石灰岩顶到一1煤层底，厚0.79～18.26m，平均7.69m。为青灰色铝质泥岩，含红色铁质、硅质及菱铁质结核，具鲕状、豆状结构，底部偶见山西式铁矿层，为赤红色褐铁矿，呈透镜状、极不稳定。
（2）石炭系上统太原组（C3t）
自一1煤层底至L9石灰岩顶，厚52.32～84.19m，平均66.39m，含煤9层，和下伏本溪组整合接触。太原组为一套海陆交互型含煤岩系，根据其岩性组合特征，由下而上分为下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段：
①下部灰岩段：自一1煤层底至L5灰岩顶，厚20.35～44.09m，平均28.01m。由L1～L5五层深灰色隐晶质灰岩、砂质泥岩、细粒砂岩及一11-3一2、一31-3、一4、一5煤组成。L1～L3灰岩常合并为一层（L1-3），层位稳定，厚度较大，一般平均厚15.94m，常构成一1煤层之顶板，灰岩中含燧石结核及动物化石，岩溶裂隙较为发育，见有溶洞。L3、L4石灰岩之间发育砂质泥岩和细粒砂岩。L5灰岩一般厚0～8.63m,平均5.51m，含有黑色燧石结核，全区较稳定，岩溶裂隙发育，钻孔见溶洞0.4m。石灰岩之下普遍发育薄煤层，一1煤较稳定，局部可采，其它煤层不可采。
② 中部砂泥岩段：自L5灰岩顶至L7灰岩底，厚10.00～40.80，平均25.36m。由灰～深灰色泥岩、砂质泥岩、细～中粒砂岩、L6灰岩及薄煤层组成。中下部为灰～深灰细～中粒砂岩（胡石砂岩），厚0～24.12，平均5.80m，局部含砾，含较多的云母片，发育黄铁矿结核，具波状层理，韵律明显，向下变细；中部为泥岩和砂质泥岩；上部发育L6灰岩，其下产一6煤，L6灰岩稳定性较差，有时相变为中粗粒砂岩。L6灰岩之上为泥岩和砂质泥岩，顶部发育一7煤。
③ 上部灰岩段：自L7灰岩底至L9石灰岩顶或菱铁质泥岩，厚7.29～20.72，平均12.94m。由深灰色隐晶质灰岩、泥岩、砂质泥岩、细粒石英砂岩及两层不稳定煤层组成，发育L7、L8、L9三层灰岩，含燧石条带和动物化石；其中L7、L8层位稳定，常出现合层（L7-8），厚3.48～16.64m，平均10.98m，岩溶发育，局部见0.5m溶洞。L8灰岩之下产一8煤，不可采。
3、二叠系（P）
下起L9石灰岩顶，上止金斗山砂岩（Sj）底，包括下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组、石千峰组，由于风化剥蚀，井田内仅保留了石千峰组的平顶山砂岩段及其以下地层，保留厚度大于600m，与下伏太原组整合接触。
4、第三系（R）
井田内缺失下统，与下伏各地层不整合接触，厚90m。
底部为2m左右的砾石层，下部为紫红色、灰白色含砾泥土，固结较差，其上为杂色砂质粘土、泥质砂岩、粉砂岩及粗粒砂岩。中部、上部为灰白色厚层状淡水灰岩，含泥质和硅质，具蜂窝状溶洞，风化后为粉渣状。
5、第四系（Q）
厚20m左右、超覆于各时代地层之上。下部为坡积及冲积的砂、卵石层；中部为棕红色亚粘土夹有钙质结核；上部为黄土和耕植土，常见有姜结石。
（二）构造
1、区域构造特征
新密煤田位于嵩山背斜与凤后岭背斜之间的复式向斜内，基本构造形态呈一近东西向向东倾伏的复式向斜，主要构造线为北西西向，到西部有向南偏转呈北东向的趋势，构造形迹在西部有所出露，地层倾角10～30°，断层多为高角度正断层，大都具有南升北降成阶梯状组合的特点。主要褶皱有新密复向斜（南翼构造较复杂，并伴有逆断层）、芦牛向斜和新郑背斜、浮店背斜；主要断层有关口断层、王口断层、牛店断层等，常构成煤田或井田的边界。
新密煤田区域构造形迹主要形成于燕山期和喜山期，燕山期构造运动以南北向挤压应力为主，喜山期构造运动以NW～SE向挤压应力为主，并对前期构造形迹进行改造，两期构造运动的复合叠加及其后期的改造作用形成了新密煤田特有的构造迹象。
2、井田构造特征
井田位于新密复向斜的北翼，总体构造形态为地层向南倾的单斜构造。地层倾角一般20°左右，有一定的起伏，西南侧形成宽缓的南倾向斜—魏寨北向斜。发育落差大于20m的断层13条，分NW～SE和近EW两组（图3-2）。构造形迹以南升、北降的阶梯状正断层为主，评定为较复杂的Ⅲ类。

图1-2 -1 XX井田构造纲要图
3、三水构地质造
（1）褶皱
魏寨北向斜：位于井田西南部，延伸方向NW～SE，长度为5.0km，为一不对称向斜，北翼平缓，南翼较陡，轴部在地表未出露，全部由钻孔揭露，勘探阶段对该向斜已经控制。生产过程中发现二1煤层底板有不规则的坡状起伏，西南部起伏程度高于东北部。
（2）断层
三水平勘探期间共揭露落差大于20m的断层4条，多为高角度正断层，详见表1-2-1。
三水平主要断层特征表 表1-2-1
名称
性质
产 状
上盘岩层
下盘岩层
落差
（m）
控制钻孔
走向
倾向
倾角
魏寨断层
正断层
NW-SE
NE
60-70°
L8灰岩
O2灰岩
70-120
3-补79、3-补79、B7/CK8、B7/CK9、B10/CK45
赵寨断层
正断层
EW
N
65-75°
L6灰岩底
O2灰岩
76
13-补64、14-补62、15-补68、16-补67、11-补12
赵寨南断层
正断层
EW
N
64-74°
L6灰岩底
O2灰岩
38
15-补68
魏寨南断层
正断层
NW-SE
NE
60°
P2
∈白云质灰岩
>300
B7/CK12
主要断层特征如下：
①魏寨断层：为三水平深部自然边界，正断层，延伸方向NW～SE，井田内长度约9.0km，倾向10°，倾角60～70°，落差大于100m。该断层在西部姚山、井沟和魏寨等地地表有出露，井田内3-补79、6-补78、B7/CK8、B10/CK45等4个钻孔控制，控制可靠。
②赵寨断层：正断层，从东部进入井田，向西落差逐渐变小，于11勘探线东尖灭，延伸方向近EW，长度3.3km。倾向N，倾角65～75°。由13-补64、14-补62、5-补68和16-补67孔控制，控制严密。
③赵寨南断层：正断层，位于赵寨断层南，西部起于赵寨断层，向西逐渐落差变小,于15勘探线东尖灭，延伸方向近EW，长度0.7km。倾向N，倾角64～74°。由5-补68孔控制，控制程度较差。
④魏寨南断层：位于魏寨断层南部，正断层，延伸方向NW～SE，长度3.0km。倾向NE、倾角60°，落差大于300m。在6勘探线西切断二1煤层露头线，B7/CK12孔中上石盒子组和寒武系白云质灰岩接触，控制程度较差。
根据该水平断层密度（落差大于5m断层3.5条/km2）和二1煤属较稳定煤层（结合省局专家评审意见按Km=0.93评定）以及煤层底板起伏较大等因素，按照《矿井地质规程》（构造复杂程度共分四类）综合评定XX矿构造复杂程度为Ⅲ类，即属地质构造较复杂型矿井。
4、岩浆活动
井田内无岩浆侵入。
二、煤层及煤质
（一）煤系地层含煤性
1988年勘探报告：本区煤系地层主要有太原组（一煤组）、山西组（二煤组）、下石盒子组（三～六煤组）上石盒子组（七～九煤组），属多煤组多煤层地区。含煤地层总厚度674m，共含煤9组，计33层，煤层总厚47.42m，含煤系数7.3%。其中下石盒子组中的三煤组不含煤，多为泥岩代替。
经过多年开采并结合勘探资料综合评价得出：井田内含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组、二叠系上统上石盒子组，包含九个含煤组段，总厚667.19m，含煤25层，煤层总厚18.19m，含煤系数2.73％。太原组含煤9层，其中一1煤层为局部可采煤层；山西组为主要含煤地层，发育二0、二1、二3煤等3层，下部的二1煤层为大部可采煤层，其余煤层均不可采；上、下石盒子组含煤分别为8层和5层，均不可采。可采煤层总厚7.94m，可采煤层含煤系数为1.19%。
（二）可采煤层赋存特征
区内主要有两层可采煤层，其中山西组二1煤大部分可采，太原组一1煤局部可采，其余均为不可采。煤层倾角大多为8～27°，平均17°。
1、一1煤层
位于太原组底部，上距二1煤层平均74.63m，下距奥陶系灰岩顶界平均11.48m。井田内有58孔穿见一1煤层层位，可采见煤点32个、占55%，不可采见煤点和零煤点26孔、占45%。煤层厚度变化较大，厚0～2.44m、平均0.96m，为局部可采之薄煤层。煤层结构较复杂，大部分钻孔含一层夹矸，由于局部地段夹矸厚度大于煤层最低可采厚度，将一1煤层分为一11、一12和一13煤3层，夹矸岩性为泥岩、砂质泥岩。煤层直接顶板为L1灰岩、厚3.61～12.26m、平均9.91m，局部有伪顶；底板为C3b铝土质泥岩。综合评定一1煤属不稳定煤层。
2、二1煤层
二1煤层赋存于山西组下部，埋藏深度为23～809m，埋藏标高为+240～-545m；上距砂锅窑砂岩平均65.02m，下距L9石灰岩平均7.24m。
本区前后累计施工钻孔29个，其中井筒检查孔1个，长期水文观测孔1个。井田范围内穿见二1煤钻孔28个，占96.6%。勘探阶段共揭露不可采区或无煤带2个。
二1煤层结构较简单，大部分不含夹矸，仅有19个孔含1～5层夹矸，厚0.01～0.73m，岩性以炭质泥岩为主、次为泥岩，局部地段煤层含泥质包体。二1煤层伪顶为炭质泥岩，不稳定，易跨落，厚0.2～4.0m；直接顶板为砂质泥岩、泥岩；老顶为大占砂岩，以中粒砂岩为主。大部分直接底板为砂质泥岩、泥岩夹细粒砂岩，间接底板为太原组L9石灰岩。
煤层厚度变化情况：
井田内二1煤层厚度变化大、厚0～19.35m、平均6.18m，为薄～特厚煤层。
根据《矿井地质规程》中煤层稳定性评价的主、辅指标公式，求得二1煤层的可采性指数为0.93（属较稳定煤层），煤厚变异系数为78%（属极不稳定煤层），结合省局专家评审意见，确定二1煤层为较稳定煤层。
煤厚短距离突变以及底板起伏变化和小断层的发育，一直是困扰矿井生产能力的主要因素之一。区内这类断层和不可采薄煤带随着开采范围的加大依然存在。煤层厚度短距离内急剧变化以及不可采薄煤带的发育规律尚待进一步研究；三水平东翼勘探控制程度不能满足煤矿正常的采掘要求，目前正在进行补充勘探工作。
（三）煤质
1、煤层物理性质和煤岩特性
（1）煤的物理性质
二1煤层：为黑～灰黑色，玻璃光泽，以粉状、鳞片状为主，强度很低，手捻即成煤粉，易污手。煤层中下部常有碎粒或块状煤分层，含有方解石或黄铁矿结核，其硬度大，不易破碎。煤层视密度为1.36m3/t（资源储量估算采用1.40 m3/t），真密度为1.48m3/t。
（2）显微煤岩特征
根据2005年XX省煤炭地质勘察研究院提供的《XX煤矿资源潜力调查报告》资料，二1煤显微煤岩组分中有机质组分含量一般为95%，有机质组分中以镜质组为主，约占65%，为均质镜质体、少量基质镜质体、含一些杂质；偶尔可见结构镜质体，细胞结构因受挤压而破碎，镜煤最大反射率（Rmax）为2.46～2.80%。半镜质组约占有机质组分的26%，以半基质镜质体为主，油浸镜下为浅灰白色，呈团块或细条带状分布；半丝质组和丝质组含量较少，油浸镜下呈亮黄白色，细胞结构破碎成弧形或星点状。无机组分含量为5%左右，以粘土矿物为主，呈浸染状或结核状分布在有机质中；可见少量的硫化物、碳酸岩、氧化物类。
2、化学性质和工艺性能
（1）煤的元素组成（据XX煤炭地质勘察院，2005）
二1煤浮煤以碳元素（Cdaf）为主，占91.62～93.76%，平均92.36%；其次为氢元素（Hdaf），小于3.44～3.68%；氮元素（Ndaf）占1.36～1.68%，平均1.51%；氧+硫元素（Odaf+Sdaf）含量1.73～2.99%、平均2.35%。
（2）煤的工业分析及有害元素组成
煤的工业分析结果和有害元素组成见表4-3。
按GB/T 15224.1-2004、GB/T 15224.2-2004、MT/T 562-1996和MT/T 803-1999标准，二1煤属低中灰、特低硫、低磷、一级含砷煤。生产煤样灰分较高，属中～高灰煤。
（3）煤的工艺性能
二1煤原煤发热量（Qgr.v.d）为27.43～32.53MJ/kg，平均30.03MJ/kg；浮煤发热量（Qgr.v.d）33.75～34.41MJ/kg，平均33.99MJ/kg。
二1煤工业分析及有害元素测试结果统计表 表1-2-3
项 目
煤层
二1工业分析有 害 组 分 测 试 结 果 统 计 （%）
Mad
Ad
St·d
P
As
二1
最小值
0.83
9.22
0.28
0.01
1.0×10-4
最大值
1.66
19.62
0.43
0.03
1.4×10-4
平均值
1.99
13.86
0.34
0.02
1.2×10-4
点数
18
18
16
4
4
3、煤种确定
（1）煤的成因类型：从二1煤显微煤岩组分及保存完好结构镜质体的细胞结构来看，成煤植物是高等木本植物，均属腐植煤。
（2）煤类：二1煤浮煤挥发份为8.94～10.66%、平均为9.36%，胶质层厚度（Y值mm）为0，G值为0，镜质组最大反率2.46～2.80%，二1煤3号无烟煤。
4、煤的工业用途
综上所述，二1可以作为一般动力用煤和民用煤。
5、其它有益矿产
赋存于本溪组底部的青灰色铝土质泥岩或铝土岩，具鲕状、豆状结构，含铁质、硅质等成分，致密坚硬，底部偶见山西式铁矿（赤铁矿、褐铁矿），呈透镜状，极不稳定。由于井田勘探阶段揭露钻孔有限，难以作出评价。
三、水文地质条件
（一）地表水
区内无较大河流，在和平嘴—金兰寨一带有五星水库，库容量3.0Mm3，存水条件较好，但与下部煤层相距400～600m，对开采影响不大。
（二）主要含水层与隔水层
根据地层时代、岩性及富水程度，井田内共划分了7个含水层组和4个隔水层段，分述如下：
1、含水层
（1）奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层
为灰白色、浅灰色厚层状隐晶质灰岩，井田内有41个钻孔揭露该含水层，最大揭露厚度66.35m（12A-补32孔）；岩溶裂隙发育，但不均一；钻孔中见溶洞高度0.30m，富水性强、导水性好，是矿区最为丰富的含水层。据前两次勘探抽水试验资料q=0.0034～0.068L/s.m，K=0.0014～0.116m/d，为HCO3-Mg-Ca型水，pH值为7.8～8.0，总硬度13.5德国度，矿化度小于0.59g/L。该含水层上距二1煤底板56.28～108.97m，平均84.7m。上距一1煤底板0.79～18.26m，平均7.69m，是一1煤开采的直接充水含水层，也可通过其它导水通道对二1煤开采造成水害。目前奥灰水平均水位标高为+50.0m。
（2）太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水层
由L1～L5五层深灰色灰岩组成。L1-3灰岩厚6.99～22.99m、平均15.95m，岩溶裂隙发育，富水性强，上距二1煤45.75～80.44m，平均60.96m。据12A-补32和13-补48孔抽水资料：q分别为2.140和0.171L/s.m，K分别为11.850和0.584m/d，为HCO3-Mg-Ca型水，pH值为7.8～8.0。目前L1-3灰岩含水层水位标高为+30. 0m。L5灰岩厚0～8.63m,平均5.51m，岩溶裂隙发育，钻孔见溶洞0.4m，井下突水点突水量最大达500m3/h，稳定水量300m3/h，上距二1煤31.65～68.46m，平均48.82m。
（3）太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层
为二1煤底板直接充水含水层，由L7～L9三层灰～深灰色中厚层状灰岩组成。L7-8灰岩稳定，厚1.50～23.16m，平均10.98m，岩溶裂隙发育，局部见0.5m宽溶洞，上距二1煤0.10～28.17m，平均10.02m。L9灰岩不稳定，有的地段缺失。据13-补48孔注水资料，钻孔单位涌水量0.053L/s.m，渗透系数0.387m/d，现水位标高-120m。井下突水点最大突水量210m3/h，稳定水量为150 m3/h。
（4）二1煤顶板砂岩孔隙裂隙承压含水层
系指二1煤以上100m范围内的灰白色中细粒或中粗粒砂岩（俗称大占砂岩、香炭砂岩和砂锅窑砂岩），为二1煤层顶板直接充水含水层，局部裂隙发育，往往有方解石脉充填；最多含6～8层，一般有4～5层，厚度24.45～75.11m，平均47.46m。该含水层静止水位标高+200.29～+239.16m，含水不均匀，钻孔单位涌水量0.0063L/s.m，渗透系数0.0137～0.1791m/d，为HCO3-Ca-Mg-Na型水，pH值为7.0～8.2，为弱的裂隙承压水含水层，正常情况下对开采二1煤层影响不大。
（5）上、下石盒子组砂岩孔隙裂隙承压含水层
多为细粒砂岩，局部有中粒砂岩，为弱含水层，因距二1煤层较远，充水意义不大，故不再祥述。
（6）第三系泥灰岩含水层
第三系为白色、浅灰白色泥灰岩，裂隙不发育，局部有小溶洞。地表蜂窝状空洞发育。
（7）第四系砂、砾石孔隙含水层
第四系为黄土状亚粘土和黄土状亚砂土。底部含钙质结核与透镜状碎石层，底部含水与第三系灰岩水有直接水力联系，地下水流方向大致由北向南。
2、隔水层
（1）本溪组铝质泥岩隔水层
位于奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层之上，主要为灰白色铝质泥岩、深灰色炭质泥岩和泥岩，厚度变化大，厚0.79～18.26m、平均7.96m，一般起不到隔水作用。
（2）太原组中部砂泥岩隔水层
系指L5～L7之间的泥岩、砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩等，厚10.00～40.80m，平均25.36m。该隔水层位于太原组上、下段灰岩高承压水头含水层组之间，隔水良好。
（3）二1煤底板隔水层
系指二1煤底至L9顶的泥岩、砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩等，厚0.1～28.17