1、11 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区位置矿区位置及交通及交通王庄煤矿位于山西省长治市郊区故县，地处潞安矿区的东南部，距市中心 30 公里。整个矿区跨越了长治市郊区和屯留县两个行政区。其地理坐标为：东经 11258251130321北纬 361404 362435矿区东面为长治钢铁公司。王庄煤矿与长治钢铁公司两大企业组成本区一片规模较大的煤铁工业区，与之配套的各种服务行业也比较发达。矿井对外有交通有太（原）焦（作）铁路、邯（郸）长（治）铁路，太焦铁路从矿井东部由北向南通过，邯长铁路在长治北站与太焦铁路相接。同时王庄矿铁路专用线至长治北站 14 公里，与太焦铁路及邯长铁路相
2、接，可通往全国各地。长治到各周边主要城市铁路距离见表 1-1表表 1 1-1 1到周边主要城市铁路距离到周边主要城市铁路距离名称起至站距离/km太（原）焦（作）线长治太原280太（原）焦（作）线长治新乡217邯（郸）长（治）线长治邯郸220区内公路发达，太（原）洛（阳）国道（即 208 国道、207 国道）由北向南穿越井田，东距王庄矿工业广场约 6 公里；更有邯（郸）长（治）国道（即 309 国道）横贯矿区。除上述三条主要干线公路外，区内各村镇均有公路相通。因此本区交通运输条件十分便利。北距太原市 230 公里，南到焦作市 220 公里，东距邯郸市 183 公里。井田交通位置图见图 1-1。1
3、.1.2 地形与地貌地形与地貌本区位于山西省东南部，地处上党盆地西北部，东倚太行山，西屏太岳山，南部与晋城相接，北部与晋中平原交界。区内地势大致为北部较高，南部较低，最高处位于王1与王2 钻孔之间的寒山煤矿附近，海拔标高为 1024.7m，最低处位于矿区东部边界一带，海拔标高为 898m，最大相对高差为 127m 左右。王庄矿属高原内部断陷堆积盆地。区内地势起伏不平，均被较厚的第四系黄土所覆盖，侵蚀切割作用强烈，植被覆盖少，形成典型的梁、垣、峁等黄土高原地貌。盆地北部黄土冲沟发育，局部有基岩出露，南部为山前斜坡地带。2图图 1 1-1 1长治市长治市交通位置图交通位置图1.1.3 水文情况水文
4、情况王庄井田河流较少，水系为浊漳河支流，在矿区中部有一条故县小河和一条积石小河，流经井田塌陷区，属季节性河流，只有雨季才有流水。绛河流经王庄井田南部，在王庄扩区，除绛河以外，仅有少量干沟发育，绛河于崔邵村附近进入王庄扩区，自西向东流入王庄井田东南部的漳泽水库，该水库的库容约为 1.995109m3，现蓄水量为 1.4109m3。属海河流域的浊漳河从长治盆地南部流过，区域地貌为浊漳河河谷一、二级阶地，为第四系更新统晚期的沉积物，含有丰富的孔隙水，二级阶地底部有黑灰色亚粘土，有层理，部分地区有薄层透镜状沙层，土质比较松软，形成一些较大范围的含水层，二级阶地又为山前洪积、坡积地带，山前裂隙水及孔隙水
5、都经二级阶地排泄，补给一级阶地和河槽。1.1.4 气象及地震情况气象及地震情况井田地处黄土高原，其东部为太行山，海拔在 2800m 以上，阻隔海洋性季风吹入。因此，暖温带半干旱大陆性气候极为典型。（1）气温气温一般较低，以年温差与日温差大为其特点，年平均气温 7.89.7，19 年平均气公路铁路长治市交通位置图离石乡宁侯马临汾大同朔州沂州太原市榆次阳泉长治焦作运城41.2 井田地质特征1.2.1 地层地层王庄矿位于太行山中段西侧，长治盆地西部。本区地层出露甚少，大多为黄士所覆盖，局部零星出露中奥陶系地层及二迭系地层，冲沟发育。经钻孔揭露地层有奥陶系（O1+2）、石炭系（C2+3）、二叠系（P）
6、、第三（N）和第四系（Q），见图 1-2，由老至新概述如下：（1）奥陶系（O）奥陶系中统峰峰上段组（O2f），层厚度 1.17331m。岩性为灰色石灰岩和白灰色铝质泥岩，致密性脆，上部为泥岩或砂质泥岩，局部含粉砂岩，裂隙发育。图图 1 1-2 2 综合地质柱状图综合地质柱状图（上半部分上半部分）5图图 1 1-2 2 综合地质柱状图综合地质柱状图（下半部分下半部分）8足的补给，补给量大。加之该区段东南部 3 号煤层上覆基岩较薄，预计导水裂隙带能达到第四纪冲积层内，对煤层开采有很大影响，水文地质条件相对复杂。15 号煤层因受奥灰水突水威胁，水文地质条件属复杂类型。15 号煤层直接顶板为 K2 灰
7、岩裂隙岩溶水层，随着煤层回采冒落从而成为直接充水含水层。该含水层单位涌水量为 0.012L/sm，含水性较弱。对 15 煤层具有底板突水威胁的是奥灰强含水层。它不仅富水性强，水压高，而且其间距一般只有 20m 左右，在南北边界因断裂构造以及陷落柱的影响，局部地段可能成为 15 号煤层直接充水的含水层。漳泽水库的扩建将体本井田三分之一的面积处于水库淹没区。由于水库蓄水，回水的影响，将使本区各含水层，特别是松散层的水文地质条件发生变化，从而使矿井水文地质条件变得复杂。1.3 煤层特征1.3.1 可采煤层可采煤层本矿井可采及局部可采煤层有 6 层（3 号，8-2 号，9 号，15-1 号，15-2
8、号，15-3 号），煤层总厚度 12.2m。其煤层特征见表 1-1。（1）3 煤层为主要开采煤层，位于下石盒子组下部。煤层走向近南北，倾向西，倾角 26，属近水平煤层。煤层结构较简单，含夹矸 05 层，总厚 01.18m，夹石成份多为炭质泥岩或泥岩。煤层厚 5.037.10m，平均 6.02m，属厚煤层。该煤层可采性指数 Km1，煤层厚度变异系数10.59%，故该煤层属稳定煤层。煤层顶板以泥岩、砂质泥岩为主，偶有细粒砂岩；底板以泥岩为主，偶夹砂质泥岩。（2）9 煤层位于太原组中部，在矿区编号为 8-2 号煤层。煤层结构复杂，以多层薄煤层为主，并含多层泥岩夹矸。煤层厚度 0.062.05m，平均
9、 0.68m。该煤层的可采性指数 Km=0.32，煤层厚度变异系数=48.85%，局部可采。由于主要指标 Km0.6，辅助指标 35%55%，评价其煤层稳定性为“不稳定煤层”到“极不稳定煤层”。煤层顶板以泥岩为主，砂岩次之，少量粉砂岩，底板多为泥岩。（3）10 煤层位于太原组中部，在矿区编号为 9 号煤层。煤层结构复杂，以多层薄煤层为主，并含多层泥岩夹矸。该煤层分布较广，煤层厚度 0.102.85m，平均 0.81m。该煤层局部可采。其可采性指数 Km=0.43，煤层厚度变异系数=67.54%。由于主要指标 Km55%，故评价其煤层稳定性为“极不稳定煤层”。煤层顶板以泥岩为主，砂岩次之，底板多
10、为泥岩。（4）15-1 煤层位于太原组下部，旧称 3 号煤，本地俗称“二节煤”，上距 K1 底板 6.86m。在潞安矿区为主要可采煤层之一，含夹矸，该煤层在井田北部分布较多，在井田中部，部分地区呈东西向条带被河流冲刷破坏了煤层的完整性，多呈零星分布，大部分地区均无该层煤。煤层厚度 0.192.30m，平均 0.82m。煤层顶板以泥岩为主，局部为砂质泥岩或粉、细砂岩代替，底板多为泥岩，偶夹炭质泥岩。9（5）15-2 煤层位于本溪组中部，旧称 2 号煤，本地俗称“底节煤”，上距 15-1 煤 1.74m，下距 15-3煤层底板 2.86m。一般不含夹矸，偶见 0.20.4m 厚的夹矸。煤层厚度 0
11、.042.10m，平均0.63m。煤层的顶底板均为泥岩或砂质泥岩，局部为粉砂岩或炭质泥岩。（6）15-3 煤层位于本溪组底部，旧称 1 号煤，本地俗称“四节煤”，上距 15-2 号煤 1.3m 左右。煤层结构较复杂，有 1-3 层泥岩或炭质泥岩夹矸，局部夹矸较厚。煤层厚度 0.204.58m，平均 1.72m。煤层层位全局稳定，大部可采，冲刷带仅限于南部，从厚度变化来看，从南向北煤厚逐渐变小，中南部略有变薄趋势。煤层顶底板为泥岩、炭质泥岩。综上所述，3 煤层为全区可采，结构较简单的较稳定厚煤层，下面的设计只针对这一层煤。表表 1 1-2 2 3 3 煤层特征表煤层特征表厚度/m特 性质征煤层最
12、大最小平均变异系数 1%稳定类型顶、底板主要岩性35.037.106.0210.59稳定顶板以泥岩、砂质泥岩为主，底板多为泥岩1.3.2 煤层顶底板煤层顶底板3#煤层结构较简单，含夹矸 05 层，总厚 01.18m，夹石成份多为炭质泥岩或泥岩。煤层厚 5.037.10m，平均 6.02m，属厚煤层。煤层顶板以泥岩、砂质泥岩为主，偶有细粒砂岩；底板以泥岩为主，偶夹砂质泥岩。表表 1 1-3 3 煤层煤层顶底板性质统计顶底板性质统计表表特项目征类别煤厚含夹石顶板老顶底版厚度/m5.037.106.020.120.75-014.05.40.612.36.505.42.1岩性说明13 层，个别为5 层
13、泥岩、砂岩、局部为粉砂岩或细砂岩石英砂岩、局部为细砂岩或粉砂岩泥岩或砂质泥岩，局部为砂岩3 号煤层力学试验结果表见表 1-410表表 1 1-4 4 煤层粘结性指标试验结果表煤层粘结性指标试验结果表特性质征项目岩石名称平均单向抗压强度（MPA）平均抗拉强度（MPA）平均抗剪切强度（MPA）内摩擦角（）中粒砂岩92.384.8812.853848细粒砂岩65.303.4510.32粉砂岩56.862.50砂质泥岩35.751.816.48顶板泥岩17.970.581.47细粒砂岩87.273.718.25中粒砂岩85.905.81砂质泥岩71.873.473.92底板细粒砂岩72.903.501
14、.3.3 煤的特征煤的特征1）煤的物理性质和煤岩特征（1）煤的物理性质3#煤俗称香煤，为黑色块状，层状构造，细中条带状结构。其条痕色为黑色，强玻璃光泽，裂隙较发育，呈阶梯状或贝壳状断口。经取样测试 3#煤视相对密度为 1.301.35；平均视密度为 1.31，散密度为 849950kg/m3；磨檫角为 2024；安息角为 37.237.3。煤的物理性质见表 1-5。表表 1 1-5 5 各煤层物理性质统计表各煤层物理性质统计表特 性质征煤层颜色条痕光泽结构构造块度内生裂隙视密度断口3黑色黑色强玻璃细中条带状层状块状发育1.31参差状、贝壳状（2）煤岩特征宏观煤岩特征3#煤岩组分以亮煤为主，暗煤
15、次之，夹少量镜煤及丝炭条带。煤岩类型以半亮型为主，半暗型次之。煤岩特征特征见表 1-6。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计12硫分（St,d）依化验数据分析 3#煤层原煤全硫含量小于 0.5%，普遍在 0.200.41%之间，依据GB/T15224.2-2004煤炭质量分级（硫分）标准，用煤层发热量数据折算干燥基全硫为0.29%。依据该标准进行煤的硫分分级：3#煤属特低硫煤。发热量（Qgr,v,d）影响煤的发热量主要是水分和灰分。3#煤层原、浮煤高位发热量分别为 28.84MJ/Kg和 32.19MJ/Kg，依据GB/T15224.3-2004煤炭质量分级（发热量）标准，3#煤属特高热值
16、煤。元素分析煤中的碳、氢元素是煤质分析的基本指标。3#煤层元素中以碳元素（Cdaf）为主，占91.63%左右，次为氢（Hdaf）元素，占 4.08%左右，氮元素（Ndaf）和氧+硫元素（Odaf+St,daf）为少量。3#煤层的浮煤元素分析见表 1-9。表表 1 1-9 9 元素分析统计元素分析统计结果表结果表浮煤元素分析（%）特 项目征煤层磷 Pd（%）碳 Cdaf氢 Hdaf氮 Ndaf氧+硫Odaf+St,daf磷分分级30.0120.0460.04289.9692.8491.633.814.274.081.207.714.080.505.672.58低磷分煤（2）煤的有害、微量元素有害元素煤层原煤有害元素仅有硫和磷，硫在前面已有叙述。磷分析数据相对较少，结果见表1-6。按MT/T562-1996标准，对煤中磷含量分级：3#煤属低磷分煤。煤层中及顶、底板和夹矸有害元素：汞、氯、镉、铬、铅、硒在以后的生产过程中应增加测试，作出对环境污染程度的评价。表表 1 1-1010 有害组分统计有害组分统计表表特 项目征煤层M.D(%)SE.D(%)V.D(%)FC.D(%)S.D(%)HG.
