学位论文-—星村煤矿开采初步设计说明书.doc

中国矿业大学本科生毕业设计（论文） 第78页
1 矿区概述及井田地质特征
1.1 矿区概述
1.1.1井田位置及交通
星村煤矿位于位于山东省兖州市以东约15km，曲阜市西南约10km，属曲阜市和兖州市管辖，主体位于曲阜市陵城镇附近。经山东省国土资源厅勘探许可登记（许可证号：3700000110336、3700000340247），井田勘探范围：东起峄山断层，西至曲阜井田的31勘探线，北以F40断层为界，南以滋阳断层与兴隆庄井田和东滩井田相邻。其地理坐标为：东经116°51′11″～116°57′45″，北纬35°28′45″～35°33′30″，井田东西长约9.17km，南北宽约4.45km，勘探面积37.99km2。
星村煤矿位于京沪铁路与兖石铁路的交汇处，日东高速公路斜贯本区，东邻104国道及京福高速公路，区内公路纵横，可直通周围各煤矿及曲阜、兖州、邹城三市，区内田间道路亦可通行汽车，交通十分方便，交通位置见图1-1-1。
1.1.2 地形与地貌
区内地势平坦，地面高程在+50～+56m之间，一般为+52～+54m，全区地形东高西低。
1.1.3 水文情况
沂河位于本区北部，自东向西流过，属泗河的支流，其上游刘家楼建有尼山水库，下游杨庄建有拦河坝。
1.1.4 气象及地震情况
本区位于北温带半湿润季风区，属海洋—大陆性气候，四季分明。年平均气温13.5℃，月平均最高气温29℃，日最高气温41℃；月平均最低气温-4.11℃，日最低气温-19.3℃。年平均降雨量632.4mm，降雨多集中于7、8月份，春季雨量少。年平均蒸发量1719.5mm，年最大蒸发量1819.5mm。春、夏季多东及东南风，冬季多西北风，平均风速2.9m/s。历年最大积雪厚度0.15m，最大冻土厚度0.45m。
精查地质报告给出本区地震烈度为6度。根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2001）确定：本区地震动反应谱特征周期为0.40s，地震动峰值加速度为0.05g。

图1-1-1 矿井交通位置图

1.1.5 矿区简况及工农业生产概况
兖州煤田位于山东省西南部，1975年开始大规模建设，目前已形成相当规模的生产能力，隶属兖州矿业集团的有6座矿井——南屯、兴隆庄、鲍店、东滩、北宿、杨村，原煤年产量在2000万t以上。划归地方开采的矿井有落陵、太平、里岩、横河、田庄、杨庄、古城、单家村等煤矿，原煤实际年产量近500万t以上。
区内土地肥沃，生物资源繁多，主要粮食作物有小麦、玉米、高粱、谷子、绿豆、地瓜、大豆、水稻等。经济作物主要有棉花、花生、芝麻、蔬菜、瓜果、花卉、药材等，农业生产中还有花木种植、水产养殖、畜牧等副业。
区内主要工业有煤炭、石材开采、煤化工、酿造、建材等。
1.1.6矿区水源、电源及通信情况
矿井为生产矿井，生产系统完善。
1、电源
本区电源充沛。矿井为生产矿井，两路35kV电源分别引自曲阜220/110/35kV变电所，与薛村110/35kV变电所。
2、水源
据《山东省兖州煤田星村井田勘探（精查）地质报告》和矿井实际，水源取自第四系砂砾层松散孔隙水含水层上组。
矿井井下水经处理后，作为工业场地生产用水。
3、通信
矿井通信系统已建成使用。矿井对外通信采用虚拟网方式，由通信支局入电信公共本地网，矿井通信接入陵城通信支局，陵城与本矿直线距离约为1.5km。矿井变电所与上级变电所的电力调度，由电力系统统一规划，采用一点多址数字微波通信系统，本矿设终端设备。
1.2 井田地质特征
1.2.1地质特征
本区为全隐蔽式华北型石炭二叠系含煤区，地层由新到老为：第四系、上侏罗统蒙阴组、上二叠统上石盒子组、下二叠统下石盒子组和山西组、上石炭统太原组、中石炭统本溪组及奥陶系中、下统。区内钻孔大部揭露到山西组底界及太原组三灰以上地层，揭露下部地层的只有1～2个钻孔，根据钻孔揭露资料，将地层叙述如下：
地质综合柱状图见图1-2-1
1、第四系（Q）
厚度35.85～152.10m，平均98.61m，根据岩性、物性特征可划分为上、、下两组。
上组：厚度28.30～67.15m，平均厚45.80m，由黄褐色带灰绿色斑块的粘土、砂质粘土及砂砾层组成。本组富水性弱，为隔水层组。
下组：厚度7.55～84.95mm，平均厚47.81m，主要由黄褐色及灰绿色粘土、砂质粘土及砂层组成。本组富水性中等。
第四系为河湖相沉积，与下伏地层不整合接触。
2、侏罗系上统三台组（J3）
揭露厚度为414.35m～1122.80m，平均601.54m，以岩性和颜色不同分为上、下两段，分述如下：
上段：厚212.95～544.60m，平均367.87m。主要由灰绿色细砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。钙质、泥质胶结，间夹薄层中砂岩及砂砾岩。底部常以一层灰色砾岩与下段的暗红色砂岩分界。
下段：厚167.90～315.80m，平均233.67m。以暗红色细砂岩为主，间夹紫红色砂质泥岩、粉砂岩，铁泥质胶结，底部为一层含铁质的砂砾岩或粗砂岩。
本组与下伏地层呈不整合接触。
3、二叠系上统石盒子组上部及下统石盒子组黑山段、山西组、太原组
（1）石盒子组上部（P2S）
厚度39.75～211.15m，平均厚度152.83m。主要由杂色泥岩、铝质泥岩、砂岩组成。其底部往往发育一层铝质泥岩（B层铝土岩），与其下的中细砂岩构成与下组的分界。
本组与下石盒子组为连续沉积，整合接触。
（2）石盒子组黑山段（P1h）
本组厚度21.40～60.15m，平均41.72m。主要由灰绿色、浅灰白色砂岩和灰绿色带紫红色斑块的砂质泥岩、泥岩组成，底部砂岩具泥质包裹体，含植物化石碎屑，下部偶有煤线。
本组与下伏地层呈整合接触。
（3）山西组（P1S）
厚度40.44～73.05m，平均厚53.13m，是本区主要含煤地层。主要由灰至灰白色的细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤（2上、2及3煤，其中3煤局部分叉为3上、3下两层）组成，其中可采煤层为2上、3煤两层，分别位于本组的中部和下部。
本组与下伏地层呈整合接触。
（4）太原组（P1t）
本次钻探揭露最大厚度41.9m，根据以往资料显示，本组厚度155.51～171.95m，平均厚162.41m。由灰色、深灰色、灰黑色的细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、粘土岩及灰色石灰岩和煤层组成。石灰岩发育有第二、三、五、六、七、八、九、十上、十下和十一等10层，煤层发育有第5、6、8上、8下、9、10上、10下、12上、12下、14、15上、15下、16上、16下、17、18上、18、18下等18层。
本组与下伏地层呈整合接触。
4、石炭系上统本溪组（C2b）
本次勘探未揭露，根据以往资料，本组厚19.90～28.40m，平均厚24.15m。主要由深灰色泥岩、浅灰或灰绿色夹紫红色斑块的粘土岩、铝土岩和粉砂岩以及石灰岩（第十二、十三和十四层灰岩），并夹有薄煤1～2层。下部铝土岩较发育，富含菱铁质鲕粒。本组化石多见于石灰岩中，有小纺锤虫等蜓科化石，以及腕足类、珊瑚、海百合茎等。
本组与下伏地层呈假整合接触。
5、奥陶系中、下统（O2+ O1）
本次勘探未揭露，根据区域资料，厚640～660m。以厚层状石灰岩为主，夹白云质灰岩、泥质灰岩及角砾状灰岩。
1.2.2地质构造
井田西区地处滋阳断层和峄山断层的下降盘，煤系埋藏较深，一般在1000m以下，地层总体呈向东北倾伏的单斜构造，局部发育短轴褶曲，地层倾角一般10°左右，沿F14断层发育轴向西北东南方向的背向斜。西区大断层结构复杂，附生断层甚多。在西区发育的断层当中，走向南北倾向东的断层倾角较大，走向北西倾向西南的断层倾角较缓，部分倾向相反的两条较大落差的断层相遇后两断层落差急剧变小或消失。
本区总体构造形态为一向东北倾伏的单斜，地层一般倾角10°左右，局部可达15°～20°，局部短轴褶曲较发育，主要褶曲有：
1、1#向斜
轴部斜贯西区中部偏西，经陵城南、赵庄、古路沟一线。轴向为北西，幅度5～58m，跨度400～2000m，区内延展长度6200m。两翼倾角3～15°，西翼较陡。被DF11、DF12、DF13等多条断层所切，形态不完整。与其它次一级褶曲相交汇，在西区的东南、南、中、西北各形成一凹陷，与陵城西背斜形成一“鞍”状构造，局部向斜形态不明显。
2、2#背斜
轴部斜贯西区中部，经驻跸南、陵城西、杨庄一线，轴向北西，被DF8、DF22等断层切割，区内延展长度6450m。幅度约5～120m，跨度约400m～800m，两翼倾角较缓。与其它次一级褶曲相交汇，在西区的中部与东南部各形成一穹隆构造，由于与其它次一级褶曲的相互作用，局部背斜形态不明显。
(m)
层 厚
名 称
煤 岩
1：200
柱 状
(m)
累 厚
岩 性 描 述
中砂岩
8.40
46.65
5.85
38.25
8.45
32.4
1.79
23.95
灰白色，微带绿色，成分以石英为主，
长石次之，含云母星点黑色矿物较多，
硅泥质胶结，隐显斜水平层例。
3.8
4.40
6.60
2.83
紫红色，成分以石英为主，含云母星
点，无层理。
砂质泥岩
11.0
13.83
22.16
3煤
砂质泥岩
灰黑色，致密,厚层状，中夹菱铁矿结
核和少量黄铁矿散晶，有少量植物化
石，有滑面。
灰色，泥质胶结，有明显的黑色泥质
量条带,具波状层理。
灰黑色，致密、性脆，块状构造，含
菱铁矿结核，偶见黄铁矿散晶，具纵
向裂隙。
黑色烟煤，半亮型为主，夹有镜煤条
带，煤层结构呈条带状，夹有矸石薄
层。
粉砂岩
黑灰色，块状构造，性脆，含植物化
石，呈滑面。
以白色为主，少带灰白色，含暗色矿
物，钙质胶结。
细砂岩
中砂岩
砂质泥岩
4.40
另外，区内还有小厂东向斜，陵城西背斜等5个短轴褶曲。

1.2.3 水文地质
1. 含水层赋存条件
（1）第四系砂砾层松散孔隙含水层组
区内第四系厚度124.5～236.00m，平均厚度172.37m，其厚度变化由东向西逐渐变厚。第四系由粘土、砂质粘土及砂砾层组成，覆盖于侏罗系地层之上，属于间接充水含水层，根据颜色、岩性等划分为两个含水层组：
①上组：（Q上）：厚度40.35～97.25m，平均厚度70.43m，由灰黄色、褐黄色砂质粘土及砂层组成。本组透水性好，富水性强。据曲阜井田资料，水位年变化幅度2～3m，钻孔单位涌水量2.011L/s·m，水质类型为重碳酸钙型，矿化度0.213g/L。该组是农田灌溉取水主要对象。
②下组（Q下）：厚度7.55～84.95 m，平均厚度47.81m，由黄褐色、灰绿色粘土、砂质粘土及砂层组成，富水性中等。据东区星01号钻孔抽水试验资料：水位标高+44.40m，钻孔单位涌水量0.04162～0.05697L/s·m，水质类型为重碳酸钙钾钠型，矿化度0.352g/L。本含水层对矿井开采无影响。
（2）侏罗系砂岩裂隙承压含水层
上段厚度332.95～784.6 m，平均厚度487.87m，由灰绿色细砂岩、砂质泥岩、泥岩组成；下段167.9～435.8m，平均厚度313.67m，以暗红色细砂岩为主，间夹有紫红色砂质泥岩、粉砂岩。含水层主要由砂岩组成，从岩芯看裂隙不发育，冲洗液消耗量0～全漏，漏水孔率24.0%。据原精查星01号钻孔抽水试验资料：水位高出地面，其标高为+68.09m，单位涌水量0.00297L/s·m，水质类型为硫酸钾钠型，矿化度7.093g/L。根据东滩矿北风井井筒检查孔的资料，孔深136.45m、厚度5.18m的细砂岩中有小空洞，空洞最大直径为3cm，而且岩芯破碎，成为地下水流通道，目前东滩矿西风井涌水量为20m3/h。南屯矿开采3煤，由于冒落裂隙带影响到侏罗系地层，使该含水层地下水沿裂隙涌入矿井。从这两个矿井资料看，该层段透水性好，富水性中等。
该层段由于厚度大，富水性不均一，局部层段富水性较强，正常情况下对矿井开采无影响，但当断层使其与煤层或直接充水含水层接触时，就会通过断层发生侧向补给，属于间接充水含水层。
（3）山西组3煤层顶底板砂岩裂隙承压含水层
3煤顶板砂岩含水层由2煤顶板至3煤底板之间的砂岩组成，属于开采上煤组直接充水含水层。砂岩厚度21.30～51.71m，平均38.54m，冲洗液消耗量0.09～0.54m3/h，无漏水现象，充水空间不发育。据2002年在东区施工的星04号钻孔抽水试验资料：水位标高+37.32m，单位涌水量0.001334L/s·m，水质类型重碳酸钙钾钠型，矿化度0.204g/l。本次施工的星16、星28号孔抽水资料：水位标高-36.913～+4.517m，单位涌水量0.0000571～0.0001659 L/s·m，水质类型重碳酸钙镁型～重碳酸钙钾钠型，矿化度0.603～1.385g/l。兴隆庄井田抽水资料：单位涌水量0.0091～0.012L/s·m。东滩井田抽水资料：东6号孔漏水，水位标高+38.88m，单位涌水量是0.324L/s·m，而兴37、167号孔消耗，单位涌水量为：0.0174～0.0215 L/s·m。
由以上资料可以看出，3煤顶底板砂岩富水性较弱，但具有不均一性，补给条件差，以静储量为主，随着邻近矿井及本矿首采区的开采，矿井排水导致该层含水层水位下降，有逐年疏干的趋势。
（4）太原组第三层石灰岩岩溶裂隙承压含水层
厚度2.40～6.20m，平均厚度4.52m，为深灰色，致密，裂隙较发育，充填方解石，岩溶、裂隙发育不均一，为开采上煤组直接充水含水层。冲洗液消耗量为0.16～0.48m3/h，未发生漏水现象，充水空间不发育。据2002年在东区施工的星04号钻孔抽水试验资料：清水冲孔酸化洗井后，水位不降，抽水3分钟后抽干，48小时后水位恢复至60.88m， 经推算其静水位标高为+31.51m。据本次补勘星34号钻孔抽水试验资料：水位标高+30.51m，单位涌水量0.0006261L/s·m，水质类型为氯化钾钠型，矿化度3.808g/l。兴隆庄井田抽水资料：水位标高+38.62～40.64m，单位涌水量0.0013～0.328L/s·m，水质类型为重碳酸钠型与重碳酸氯化钠钙型，矿化度0.43～0.5g/l。
根据上述资料，三灰含水层富水性弱～中等，补给条件差，以静储量为主，易于疏干
（5）太原组十下灰岩岩溶裂隙承压水含水层
十下灰是16上煤层的直接顶板，处在17煤冒落裂隙带内，是开采下煤组直接充水含水层。厚度4.45～6.65m，平均厚度5.70m，冲洗液消耗量0.16～0.32m3/h，充水空间不发育。。曲阜井田抽水资料：水位标高+35.93～+38.05m，单位涌水量0.0000687～0.027L/s·m，渗透系数0.0015～0.713m/d，水质类型为重碳酸钠钙型与重碳酸钙钠型，矿化度0.199～0.380g/l。兴隆庄井田抽水资料：水位标高+27.31～+40.73m，单位涌水量0.0002～0.027L/s·m，水质类型为重碳酸硫酸钙钠型、重碳酸氯化物钙钠型，矿化度0.27～0.41g/L，富水性弱。
（6）奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层
本矿井仅3个钻孔揭露，揭露厚度6.25～26.23m，本次补勘区域内没有钻孔揭露奥灰。根据邻区资料，奥陶系石灰岩岩溶裂隙发育，透水性好，富水性强，属于间接充水含水层。曲阜井田抽水资料：水位标高+37.39～+39.31m，单位涌水量0.00289～0.877L/s·m，渗透系数0.0444～11.23m/d，水质类型为重碳酸钙型与重碳酸钙镁型，矿化度0.220～0.337g/l。兴隆庄井田抽水资料：水位标高+38.29～+39.47m，单位涌水量0.0582～1.855L/s·m，水质类型为重碳酸钙镁型与硫酸钙镁型，矿化度0.35～1.04g/L。由于奥灰厚度大，岩溶裂隙发育程度不一，其富水性差异较大，富水性弱～强。
奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层虽然是间接充水含水层，但它又可以局部成为直接充水含水层的补给来源。由于断层存在使奥陶系石灰岩上升到与直接充水含水层或煤层为同一水平时，可以侧向补给直接充水含水层或直接威胁可采煤层的安全生产，另一方面，奥陶系石灰岩岩溶裂隙地下水局部可造成开采下煤组底板突水隐患。将来勘探中应加强该层段水文地质工作，如建立地下水长期动态观测，单孔抽水或群孔抽水，采取岩石化学样，加强岩芯描述，以便了解岩溶裂隙发育规律，并应开展各种水文物探工作，进而综合研究奥陶系石灰岩水文地质条件，为煤矿生产提供可靠水文地质资料。
2. 地下水补给、径流、排泄条件
第四系上组的上部属潜水，下部属承压水，上下部水力联系密切，为多层结构的复合含水层组，主要靠大气降水和地表水垂向渗透补给，循环交替条件好，随季节动态变化大，主要排泄途径为蒸发、人工开采及通过中组微弱的渗透性向下组补给。
第四系下组为多层结构的承压含水层组，以区域间迳流补给为主，其次是接受上组的微量补给。由于第四系至3煤层间距大，第四系下组对煤层开采无影响。
侏罗系砂岩属裂隙承压含水层，受井田边界断层的影响，主要接受东北部山区奥陶系灰岩的侧向补给，使含水层水头压力升高，标高达+68.09。
3煤层顶底板砂岩属裂隙承压含水层，岩性一般较致密，裂隙不发育，渗透性弱，主要受区域层间迳流补给。当受断层影响与三灰、十下灰、奥灰接触时就会接受它们的侧向补给。
三灰、十下灰、奥灰属岩溶裂隙承压含水层，岩性一般较致密，岩溶裂隙不发育，渗透性弱，主要受区域层间迳流补给。
综上所述，开采3煤层时，直接充水水源为3煤层顶底板砂岩裂隙水和三灰水，它们的富水性弱，补给条件不好，以静储量为主，水文地质条件简单。开采下煤组时十下灰为直接充水含水层，并受奥灰的影响，水文地质条件复杂。
3. 矿井涌水量
本矿井开采3煤层，其顶底板砂岩和三灰是对矿井直接充水含水层，是矿井涌水量预算的对象。
本区-800m水平矿井正常涌水量为3砂涌水量与三灰涌水量之和，即：107.6 m3/h。最大涌水量为123m3/h。
设计以此为基础，本区矿井涌水量计算至-1000m水平，并考虑井筒淋水以及消防洒水、黄泥灌浆用水、煤层注水等生产工艺用水，预计矿井正常涌水量为150 m3/h，最大涌水量按170 m3/h考虑。
1.3 煤层特征
1.3.1 煤层
本井田为华北型石炭、二叠系含煤地层。主要含煤地层为太原组和山西组，平均总厚241.54m，共含煤21层，煤层平均总厚13.90m，含煤系数为5.8%。西区内可采、局部可采煤层共6层，厚11.05m，占煤系地层总厚的4.7%。其中山西组的3煤为主要可采煤层，平均厚3.88m，占区内可采煤层总厚的65%。
区内主要可采、局部可采煤层有2上、3、6、15上、16上、17煤层，可采煤层总体情况见表1-3-1
可采煤层特征表 表1-3-1
煤 层

名 称
见 煤 点 情 况
厚 度（m）
间 距（m）
结

构
可 采

情 况
稳

定

性
穿
过
点
数
可采情况
断
失
点
最小-最大
平均厚度
最小-最大
平均间距
可
采
不
可
采
2上
25
11
11
3
0～1.35
0.90
22.20～38.81
31.86
简单
局部可采
不稳定
3
25
22

3
5.06～9.50
7.88
简单
全区可采
稳定
32.70～37.12
34.80
6
11
7
2
2
0.67～0.90
0.79
简单
大部可采
较稳定
64.50～78.93
74.23
15上
9
2
5
2
0.20～0.89
0.57
简单
不可采
极不稳定
38.85～45.99
43.06
16上
8
8

0.74～1.21
0.87
较简单
全区可采
稳定
4.27～9.40
7.33
17
8
5
2
1
0.62～1.10
0.88
较简单
大部可采
较稳定

1.3.2煤层顶底板性质
2上煤层顶底板
直接顶以砂质泥岩、粉砂岩为主，厚0.55～6.80m，局部为中砂岩，个别孔见有0.40m的泥岩伪顶，老顶为灰白色中细砂岩。底板以泥岩、砂质泥岩为主，厚0.50～2.55m，有时具0.23～0.40m的炭质泥岩伪底。根据生产矿井实际，2上煤层顶底板属不稳定～较稳定顶底板。
3煤层顶底板
直接顶以砂质泥岩、泥岩、粉砂岩为主，个别孔为细砂岩，砂质泥岩、粉砂岩抗压强度为55.11～94.83MPa，孔隙率1.9～4.5%,泥岩的抗压强度为48.15 MPa，属较稳定～稳定顶板，根据临近生产矿井资料，顶板冒落性能为中等冒落的顶板；老顶为灰白色硅泥质胶结的中、细砂岩，较硬，抗压强度为55.11～94.83Mpa。底板以泥岩、砂质泥岩为主，孔隙率2.3～3.8%，厚度0.99～2.46m，据生产矿井资料，3煤层底板为较稳定底板。
16上煤层顶底板
顶板为十下灰岩，稳定，平均厚度5.42m，抗压强度96.24～153.57Mpa，孔隙率0.4～1.6%，属稳定顶板，难冒落～极难冒落。底板一般为泥岩，厚0.70～6.10m，抗压强度为17.84～23.52 MPa，属不稳定～较稳定底板。
17煤
顶板以灰岩（十一灰）为主，局部相变为细砂岩、砂质泥岩和泥岩。灰岩的抗压强度为95.55～116.23 MPa，孔隙率2.6～3.7%，砂岩的抗压强度21.27～55.47 MPa，属较稳定～稳定、中等冒落的顶板。底板一般为泥岩，厚0.75～2.80m，抗压强度为21.17～34.10 MPa，属不稳定～较稳定底板。
井田内6煤层顶板一般为泥岩，底板为粉砂岩或砂质泥岩，岩石较脆，裂隙发育，较难支护。15上煤层顶板为不稳定的九灰，有时相变为泥岩，底板为泥岩。
1.3.3煤质
按照GB5751-86中国煤炭国家标准，以精煤900°C可燃基挥发分（Vdaf）、粘结性指数（GRI）为主要分类指标，胶质层最大厚度（Y）、奥亚膨胀度（b）为辅助指标，各煤层均为气煤。其中3煤主要为QM44和QM45。
本区各煤层经洗选加工后可作为炼焦配煤、动力燃料、气化液化等工业用煤。
煤质特征见表1-3-2。
1.3.4瓦斯、煤尘和煤的自燃倾向
1. 瓦斯
根据试验结果，3煤层自然瓦斯成分：N2平均为68.90～99.12%，CO2平均为0.28～3.13%，CH4平均为0.41～30.49%，自然瓦斯成分以氮气为主，二氧化碳、甲烷含量较少，根据抚顺煤研所的分带标准，属瓦斯风化带。3煤层瓦斯含量CH4为0.010～0.649ml/g，CO2为0.020～0.053ml/g，瓦斯含量较低。根据兖州矿区资料，各矿井自建井开采以来，均为低瓦斯矿井，未发生瓦斯爆炸事故。
16上、17煤为东滩井田资料，CH4、CO2其成分和含量比3煤层高，但仍属瓦斯风化带。
煤质特征表表1-3-2
项 目
煤 层
瓦 斯 成 分（%）
瓦 斯 含 量（cm3/g）
CH4
CO2
N2及其它
CH4
CO2
2上
0.104
（1）
0.018
（1）
1.800
（1）
2.87
（1）
0.59
（1）
3
0.03～30.49
5.18（5）
0.30～1.40
0.71（5）
68.90～99.66
93.08（5）
0.001～0.649
0.13（5）
0.017～0.057
0.037（5）
16上
8.60
26.67
64.73
0.6969
0.2506
17
10.08
7.69
82.23
0.7378
0.2121
根据2007年矿井瓦斯等级鉴定报告，矿井为低瓦斯矿井。
尽管本矿井瓦斯含量低，但由于井田内煤层埋藏深，构造发育不一致，有可能造成瓦斯局部富集，因此矿井生产过程中应作好通风工作，以防瓦斯聚集，发生瓦斯爆炸。各煤层瓦斯成分、含量见表1-3-3

各煤层瓦斯成分、含量一览表 表1-3-3
项 目
煤 层
瓦 斯 成 分（%）
瓦 斯 含 量（cm3/g）
CH4
CO2
N2及其它
CH4
CO2
2上
0.104
（1）
0.018
（1）
1.800
（1）
2.87
（1）
0.59
（1）
3
0.03～30.49
5.18（5）
0.30～1.40
0.71（5）
68.90～99.66
93.08（5）
0.001～0.649
0.13（5）
0.017～0.057
0.037（5）
16上
8.60
26.67
64.73
0.6969
0.2506
17
10.08
7.69
82.23
0.7378
0.2121
2. 煤尘
各煤层为气煤，挥发分较高，经取样化验，见表1-3-4，各煤层煤尘有爆炸危险性。
各煤层煤尘有爆炸危险性试验结果

表1-3-4
项 目

煤 层
火焰长度（mm）
岩 粉 量
（%）
爆 炸 指 数
爆 炸 结 论
2上
300～400
60
0.43
有爆炸危险
3
200～650
35～77
0.43
有爆炸危险
6
550～700
75～80
0.48
有爆炸危险
15上
500～800
65～85
0.47
有爆炸危险
16上
450～850
75～80
0.49
有爆炸危险
17
550～700
80～85
0.51
有爆炸危险
3. 自燃
表1-3-5是各煤层自燃发火倾向有关试验结果，根据还原样与氧化样着火点之差（ΔT）值和自燃等级看，2上、3煤层属不自燃～不易自燃煤层，6、15上、16上、17为不易自燃～易自燃煤层，根据兖矿集团各煤矿的开采实际，各煤层均存在自燃发火倾向。西安科技大学通过大煤样实验结论：3煤层在起始温度为27.7℃时的实验最短自然发火期为52天，实际自然发火期为1~2个月。
煤的自燃发火指标一览表 表1-3-5
项目

煤层
原 样
（°C）
氧 化 样
（°C）
还原样（°C）
ΔT
（°C）
自 燃
等 级
氧 化
程 度
2上
326～330
323（2）
330～336
7～13
Ⅳ（1）Ⅲ（1）
0.52
3
330～342
327～336
333～345
6～9
Ⅳ（3）
0.44
6
310～331
300～307
320～335
20～28
Ⅲ（1）Ⅱ（1）
0.32
15上
332（1）
321（1）
347（1）
26（1）
Ⅱ（1）
0.58
16上
332（1）
310（1）
338（1）
28（1）
Ⅱ（1）
0.21
17
319（1）
304（1）
326（1）
22（1）
Ⅲ（1）
0.32
据煤炭科学研究院抚顺分院进行的煤炭自燃倾向试验，2煤层属二类自燃；3煤属二类自燃。
4. 地 温
本区在5个孔中进行简易测温，并对星-16、28、34号孔进行近似稳态测温。采用兖州煤田南屯煤矿恒温点深度为50m，温度17.5℃，根据本次8个钻孔测温成果计算本区平均地温梯度为1.64℃/100m，与三个近似稳态测温孔计算结果计算出的地温梯度一致，属正常地温区。其中非煤系地层平均地温梯度为1.46℃/100m，煤系地层平均地温梯度为2.27℃/100m。
按3煤层埋藏深度从-1000～-1600m，计算地温区间为31.4～43℃左右。在约-1250m以深区域地温已达到二级高温区，开采时应加强降温措施。

2 井田境界及储量
2.1井田境界
国土资源部国土资矿划定[2004]011号文批复《山东省天安矿业有限公司矿区范围申请》，划定矿井范围，山东省国土资源厅于2005年5月17日颁发采矿许可证（证号：1000000510056）。
星村西区具体范围由采矿许可证中25个坐标点[（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）、（9）、（10）、（11）、（12）、（13）、（14）、（15）、（16）、（17）、（32）、（33）、（34）、（35）、（36）、（37）、（38）、（39）]及F50断层为界圈定，相关坐标点坐标见表2-1-1。
勘察区边界拐点坐标表 表2-1-1。
坐标点
X/纬距
Y/经距
拐点
X/纬距
Y/经距
1
3933850.30
20489041.20
2
3934302.60
20489041.80
3
3934303.50
20488286.00
4
3934765.80
20488286.60
5
3934766.90
20487530.90
6
3935229.20
20487531.60
7
3935230.20
20486775.90
8
3935692.50
20486776.60
9
3935691.50
20487532.20
10
3936153.80
20487532.90
11
3936152.30
20488282.50
12
3936615.00
20488289.10
13
3936610.60
20492444.60
14
3935685.90
20492443.80
15
3935684.80
20493955.00
16
3934760.20
20493954.40
17
3934759.10
20495843.60
32
3931929.90
20493233.90
33
3932705.00
20491307.30
34
3932913.20
20491307.60
35
3932913.20
20491307.60
36
3933000.00
20490551.80
37
3933376.20
20490552.30
38
3933377.10
20489796.50
39
3933879.40
20489797.00
—

星村井田西区南以滋阳断层与东滩煤矿和兴隆庄煤矿为界，北、西至井田边界，东部以F50断层与星村煤矿东区（首采区）为界，地理位置为东经116°51＇11＂～116°57＇45＂，北纬35°28＇45＂～35°33＇30＂，东西长约9.17km，南北宽约4.45km，面积37.99km2。
2. 2矿井工业储量
储量计算基础
本矿只有2＃和3＃煤层具有开采价值。
本次矿井储量计算是在精查地质报告提供的1：10000的煤层底板等高线上计算的，储量计算可靠。
井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，根据（《矿井设计指南》中矿大出版社 陈吉昌主编）计算矿井工业储量。
2＃煤层和3＃煤层，采用块段法计算工业储量。
地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。
煤层储量的计算公式为：

（公式2-1）

、……——分别为各块段的储量，万t ;
、….. ——分别为各块段的面积，m2
、…..——分别为各块段内煤层的厚度，m
、……——分别为各块段内煤层的容重，t/m2

块段的面积S必须采用真面积（即煤层斜面积）。用煤层底板等高线上的水平投影面积换算成真面积。

（公式2-2）
式中 s——真面积，m2;
——水平投影面积，m2 ;
——煤层倾角，采用块段内的平均倾角，（°）
Mi——块段煤层的平均真厚度，m;

煤层厚度M应采用其厚度的平均值，即根据计算面积内各见煤点的厚度，均换算成真厚度（垂直层面方向的厚度），而后用算术平均法进行计算。

（公式2-3）

式中 ——煤层真厚度的平均值，m；
n——参加计算的见煤点数（地段中的钻孔数）；
——该地段中各见煤点的煤层真厚度，m；
——块段内煤层容重，t/m3
根据地质勘探情况，将矿体划分为7个块段，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量之和。如表2-2-1
星村煤矿煤炭储量计算表 表2-2-1
块段号
面积（m²）
煤厚（m)
倾角（°）
煤层容重
块段储量（t）
1
4349789.6
3.7
1.1
1.3
2092.634054
2
6662473.7
3.7
3.0
1.3
3455.892758
3
5195790.6
3.8
2.4
1.3
2766.584905
4
6609017.3
3.7
8.3
1.3
3459.671624
5
4901779.8
3.9
5.6
1.3
2689.193215
6
5065475.6
4.0
1.5
1.3
2837.637738
7
4965164.4
3.8
2.4
1.3
2643.784158
2.3矿井可采储量
2.3.1 安全煤柱留设原则
（1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；
（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为75°，表土层移动角为45°；
（3）维护带宽度：风井场地20 m，村庄10 m，其他15 m；
（4）断层煤柱宽度50 m，井田境界煤柱宽度为50 m；
（5）工业场地占地面积，根据《采矿工程专业毕业设计制图标准（V1版》中第二十一条规定，工业场地占地面积为300×500㎡。
2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量
工业场地占地面积见表2-1
表2-1 工业场地占地面积指标
井 型（万t/a）
占地面积指标（公顷/10万t）
240及以上
1.0
120-180
1.2
45-90
1.5
9-30
1.8
矿井永久保护煤柱包括断层、防水、井田境界、地面建构物等。
永久保护煤柱损失量计算
（1）村庄保护煤柱
该井田范围内没有村庄，故村庄保护煤柱为0.
（2）工业广场保护煤柱
则工业场地占地面积为15公顷，定为500m×300m。
查地质资料：本地区表土移动角45°，岩层移动角为75°，上山移动角75°，下山移动角65°。用作图法求出工业广场保护煤柱量。(如图)
工业广场占地面积S=150000m2 ， 选取长为500m, 宽为300m.另外根据规定留设15m的围护带宽度。所以，实际的工业广场面积为：S = 530×330 =174900m2,短边垂直走向布置,长边沿倾向布置。
根据垂直刨面法设计保护煤柱的尺寸为：由画图得保护煤柱为一断面为梯形的四棱体梯形短边长：803m；梯形长