山西省晋城煤业集团成庄矿90万吨矿井初步设计1 矿区概况及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1地理位置及交通成庄煤矿（以下简称井田），位于沁水煤田南翼，晋城市西北20km处，跨泽州和沁水两县。

工业广场位于泽州县下村镇史村,地理坐标为北纬35°34′11″—35°39′50″,东经112°36′06″—112°43′49″。

成庄井田北至大阳井田南界，南至寺河井田北界，东以煤层露头及小窑为界，西与潘庄井田为邻，东西长约10.0km，南北宽约9.7km，面积74.3338km2。

太（原）—焦（作）铁路由井田东10余km处通过，侯（马）—月（山）铁路从西南约7km处通过。

矿井有铁路专用线经古书院矿与太焦铁路接轨，距古书院矿18km。

207国道（太原—洛阳）在成庄矿东侧约20多km 处通过，晋（城）—长（治）、晋（城）—阳（城）、晋（城）—焦（作）、长（治）—邯（郸）、太（原）—长（治）高速公路已建成通车。

交通极为便利（图1-1-1）。

1.1.2地形、地势及河流本井田地形为低山—丘陵区，沟谷发育。

中部高，东、西部低，最高点标高为1146.5m，最低标高为691.3m，相对高差为455.2m。

东部长河西岸有黄土覆盖、西部沁河东岸也有黄土覆盖，中部山区森林发育。

井田内村庄位于黄土冲沟两侧或山顶低洼处有黄土覆盖的地方。

河谷两侧为侵蚀堆积地形，形成河漫滩及以上的三级阶地。

1.1.3水文水系属黄河流域沁河水系。

井田内主要河流为长河，为沁河支流，由东北向西南从井田东缘流过。

史村河、河底河等为长河支流，由西北向东南注入长河，为季节性水流。

图1－1－1 交通位置图1.1.4气象及地震晋城市属暖温带大陆性气候。

四季分明，温暖宜人，日照充足,无霜期长。

据晋城市气象站资料,年平均气温11℃,极端最低气温-22.8℃（1956年1月21日），极端最高气温38.6℃（1967年6月4日）。

雨季为7、8、9三个月，平均年降水量622.7mm，最小295.9mm（1965年），最大1010.4mm （1956年）。

平均年蒸发量1783mm。

根据《中国地震烈度区划图（1990）》划分：本井田属地震烈度区Ⅵ度区；根据《中国地震参数区划图》（GB18306-2001），本区所属地震动峰河南理工大学2007届本科毕业论文（设计）值加速度分区为0.05g。

1.1.5煤田开发情况成庄矿于1989年12月20日开工建设，于1997年9月19日正式验收移交投产，原设计生产能力400万t/a，设计服务年限94年。

2005年核实生产能力为800万t，2005年原煤产量实际达到800万t。

目前成庄矿开采3号煤层，因小煤窑乱采滥挖，矿井储量破坏严重，安全生产受到极大威胁。

井田东部由于煤层埋藏浅，易于开采，小煤矿分布较多。

目前，在井田内及周边生产的地方煤矿有15座。

目前主要采取综合措施进行防范，如定期联系各级政府对井田周边小煤窑井下采掘巷道进行实测，发现越界及时举报；井下施工巷道进行拦截，采用综合物探和钻探手段来探查小煤窑采空区范围等，以此保护国家资源不被破坏和消除安全隐患。

1.1.6水源和电源成庄矿目前生活及生产用水主要来自奥陶系岩溶地下水，受采煤的影响，地表潜水井基本上全部报废。

已施工奥陶系岩溶水源井9口，水位标高在454.70m～516.10m之间，单井供水量为2200～2800m3/d，水质优良，为HCO3·SO4—Ca·Mg或HCO3·SO4—Mg·Na型水，目前每天抽水20个小时以上，基本能满足矿区内居民生活及工业用水。

周边农村以前主要依靠第四系潜水和二叠系砂岩泉水供水，目前主要由矿区深水井供水。

供电系统：矿井电源来自集团供电公司110KV站。

1.2 井田地质特征1.2.1地层本井田由东向西、岩层从老到新。

现分述如下：奥陶系中统下马家沟组（O2x）、奥陶系中统上马家沟组（O2s）、奥陶系中统峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、二叠系下统下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）、第四系(Q) 。

1.2.2主要地质构造本井田位于太行山复背斜西翼，沁水盆地东翼南端。

为阳城山字形构造体系脊柱部分南端东侧及马蹄形盾地的北侧与新华夏构造体系的复合部位。

北西向压扭性开阔背向斜褶曲伴有少数与褶曲轴向近似垂直的张性断裂和与褶曲轴向斜交的扭性断裂。

井田内构造主要为—走向北北东（北部）逐渐转折为北东向（南部），倾向北西的单斜构造。

井田内地层平缓，倾角3°—15°，一般在10°以内。

本井田从地质勘探阶段到成庄矿建成投产8年来，所见断层落差均未超过20m，属小型断层。

落差小于5m的断层和小型陷落柱较为发育。

但在矿井生产过程中未发现岩浆岩活动。

总的说来，本井田构造仍属简单类。

1.2.3煤层及煤质井田内含煤地层主要为上石炭统太原组（C3t）和下二叠统山西组（P1s）。

太原组（C3t）K 1石英砂岩（相当于晋祠砂岩）底或相当层位至K7砂岩底。

连续沉积于本溪组之上，为主要含煤地层之一。

由灰色中、细粒砂岩，灰黑色粉砂岩、泥岩，灰色粘土泥岩、石灰岩、硅质岩、菱铁矿及煤组成。

属海陆交互相沉积。

自下而上K2、K3、K5三层石灰岩普遍发育，层位稳定，是对比煤层的良好标志层。

本组共含煤10层，自下而上编号依次为：16、15、14、13、11、9、8、7、6、5号，5号煤层薄而不稳定，属不可采煤层，其余七层煤均为不可采煤层。

全组厚77.52m-112.07m，平均91.98m，煤层总厚7.79m。

K1石英砂岩：灰—灰白色，细粒结构，含少量泥质及星散状黄铁矿，硅质胶结，分选性良好。

沉积不稳定。

厚0m-5.43m，平均3.30m。

K2石灰岩：深灰色、厚层状，致密坚硬，块状，性脆，裂隙充填方解石脉。

上部质纯，含有燧石条带，底部含较多的泥质、有机质及星散状黄铁矿。

靠下部常夹有薄层钙质泥岩。

含小泽蜒、似纺锤蜓及腕足类等动物化石。

厚7.10m-14.13m，平均9.85m。

位于太原组下部，为15号煤直接或间接顶板。

K3石灰岩：为13号煤顶板。

灰—深灰色，厚层状，致密坚硬，性脆，夹少量燧石条带，含腕足类及蜓类等动物化石。

沉积稳定，厚0.20m-6.19m，平均2.80m。

河南理工大学2007届本科毕业论文（设计）K4石灰岩：为11号煤顶板，深灰色，含泥质较多，沉积不稳定，厚0m-0.90m，平均0.49m。

K5石灰岩：位于本组上部，为7号煤顶板。

深灰色，致密坚硬，质不纯，含星散状黄铁矿及腕足类动物化石，沉积稳定，厚 1.00m～4.48m，平均2.35m。

山西组（P1s）K 7砂岩底（或相当层位的粉砂岩）至K8砂岩底，与下伏太原组呈整合接触，为主要含煤地层之一。

由灰白～灰色，中、细粒砂岩，灰黑色粉砂岩，泥岩及1～3层煤组成，其中主要煤层一层，编号3号，平均厚度6.44m，是本组唯一可采煤层。

本组滨岸为过渡相沉积，在成庄、段都、坪头一带，均有零星出露。

本组厚39.45m～73.08m，平均49.83m，分上下两层段叙述如下：（1）下段：K7砂岩底至K砂岩底，厚20m左右，以灰色、深灰色细粒砂岩，灰黑色粉砂岩、泥岩及3号煤层组成。

3号煤层以下岩层常夹有不规则菱铁矿结核，具水平层理及不规则的水平层理，含保存不好的植物化石。

K7砂岩：灰色、深灰色细粒砂岩，富含煤粒及暗色矿物，具缓波状层理，夹泥质包裹体，局部为中粒砂岩、粉砂岩。

厚0.35m～14.09m，平均3.98m。

3号煤层：赋存于本段上部，结构简单、沉积稳定，为本区主要可采煤层之一。

厚4.75m～7.15m，平均厚6.44m。

（2）上段：K砂岩底至K8砂岩底，一般厚30m左右，以灰白色中粒砂岩，灰色薄层细砂岩，灰黑色粉砂岩及泥岩组成，间夹不稳定的薄煤层1～2层。

K砂岩：为山西组中部的一层砂岩，灰白色、中粒、钙质胶结。

斜层理，沉积稳定，厚0.36m～29.00m，平均8.04m。

其中9号煤层为本设计的主采煤层。

煤质情况：（见附表1-2-2）表1-2-2 煤的工业分析表总的来讲， 9、15号煤的煤岩特征和机械性能与3号煤相近。

各煤层的物理性质相似，多以亮煤，镜煤及暗煤为主，坚硬致密，层理或节理裂隙发育，但在外观上常见黄铁矿结核和晶体。

均小于10%，根据煤炭分类标准（GB5751-86），由于本井田9号煤层Vdaf故把9号煤层煤类确定为无烟煤。

从洗煤碳含量、氢含量、氧含量的平均数分别为92.42%、3.24%和2.12%，可知9号煤层属高碳、低挥发份、低氢、低氧煤，反映了此煤层变质程度很高。

以1.5比重液浮煤回收率评级，可选性属优等；按中煤含量分类属易选煤。

1.2.4煤的综合利用井田内3层煤的共同特点是：灰分低，比较好选，含矸率低，含水分低，磷含量低，挥发分低，固定碳和热稳定性特高（优），抗碎率强度高，产块率高，据此凡粒度＞13mm、St，d＜1.50%的煤均可用于合成氨，是优质的化工用煤。

另外，可以试制、试销用于制造碳素纤维，活性炭、碳粒砂、炭化硅、碳黑、电石、刚玉和电极，这些项目煤的附加值可增加数倍河南理工大学2007届本科毕业论文（设计）到数十倍。

此外，本矿与阳城电厂毗邻，用于发电是最现实、最经济的选择。

粉煤还可以制成煤球、蜂窝煤等各种型煤。

1.2.5瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温本矿井瓦斯相对涌出量为10.0m3/t，瓦斯绝对涌出量为189.7m3/min，属高瓦斯矿井。

据地质报告和成庄矿9号煤层测试数据，9号煤层无爆炸危险性；据成庄矿3号煤层测试成果，自燃性发火倾向Ⅳ级，为不易自燃煤层。

但由于9号和15号煤层为高硫煤，煤堆可能会起火燃烧，因此注意减少地面堆煤量及堆积时间。

成庄矿从建矿至今在开采3号煤层时，井下温度保持在14℃～23℃之间，常年变化不大。

沁水煤田南部因无岩浆活动，地温梯度小于3℃/100m 的标准，且有从长治到晋城地温梯度有增高的趋势。

根据有关资料统计，长治矿区地温梯度为 1.15℃/100m，赵庄矿区 1.23℃/100m，晋城矿区1.64℃/100m。

据此推算，成庄矿即使将来开采15号煤层时，井下温度也不会大于30℃，不是影响生产的重要因素。

1.2.5 水文地质条件井田位于太行山复背斜西翼，沁水煤田南端，总体为一向西倾斜的单斜构造，奥陶系——二叠系由东向西依次出露。

井田内主要含水层（组）有：1、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层井田内奥陶系中统主要由中厚层状石灰岩组成，夹薄层泥质灰岩，出露于井田东侧，峰峰组基本不含水，可视为隔水层，含水层主要为上、下马家沟组，富水性强，埋深从东北部向西南逐渐加厚，地下水总的流向为北东—南西。