1、3采区说明书3采区方案设计说明书一、 矿井概况及采区设计编制的依据：3采区方案设计是依据3采区地质说明书、84年朔里矿井改扩建设计、矿井“十一五、十二五”规划、集团公司下达给我矿的设计任务、煤矿安全规程、煤炭工业技术政策、以及原煤炭部和集团公司的有关技术管理规定、地质部门2006年提供经淮北矿业集团公司批准的3采区地质报告，结合朔里矿开采的实际情况编制的。二、采区地质情况：（一）、采区概况1、位置及范围3采区位于朔里井田北盆地中央地带，在构造上属葛凹向斜轴部。采区总体上呈一不规则封闭几何图形，长轴方向170 355，中部向斜轴呈向西凸的弧形；短轴方向80 260。采区沿长轴方向延展约2100m
2、，沿短轴方向约1120m，总面积约1.36Km2。采区以-200m等高线为界，上部分别与北一、北二、北三、北四、四个上山采区相连接，深部3煤层最大埋深352.1m，5煤层最大埋深375.77m。2、采区勘探程度朔里井田原勘探类型为类型。但在划分地质构造的类别时，火成岩的影响定为类，而3采区又是受火成岩影响最为严重的采区，所以应以类来评价采区的勘探程度。3采区现有勘探线14条，勘探线距介于200-340m之间，孔距介于130-450m之间，一般300m左右。界内共有勘探钻孔22个，密度达16.2孔/ Km2。若按原井田勘探类型类型评价，勘探程度偏高；但按类型评价，则采区勘探程度刚好符合要求。虽然
3、采区浅部有N3110轨道巷、N325轨道巷、N328机巷等相邻采区的巷道，但因火成岩侵入边界的随机变化，其勘探程度仍不是太高。3、采区地表情况3采区地表为农田，地势较平坦，地面标高32.6-33.5m，一般32.8m。区内无大的水系，仅有一处人工开凿的增产河和二处灌溉沟渠。增产河位于采区南部，走向NWWSEE；灌溉沟渠一处位于采区北端，走向NWSE；另一处位于采区东半部，走向SWNE。增产河及沟渠均无源头，主要是汇集大气降水，一般雨季有水、旱季干涸。在采区地面范围内还零星分布有7处鱼塘或池塘。地面建筑主要是村庄农舍：向斜轴北端有陈台村，中部东西两侧分别有孙土楼及陈谷堆。另外，在采区东部边缘，有
4、省级公路宿丁路穿区而过。4、相邻采区地质及水文地质概况与3采区相邻的四个采区，均为上山采区。从其中已报废的北一和正生产的北二采区看，其地质及水文地质条件有以下特征：、煤层厚度在整体上变化不明显，但在局部还是有一些变化。比如北一采区多处出现底鼓、煤层自然变薄等现象，往往给生产带来被动。、小断层发育较多，落差一般1.5-4.0m。断层的出现往往难以预计，常常给安全生产带来诸多不利。、煤层倾角变化较大，小处35，大处达4050。但倾角的变化往往有一定的规律可循，多与所处的构造位置有关联。、构造影响煤层明显，煤层往往因构造影响而表现的不稳定。比如北二采区南翼三煤层一阶段因构造影响煤厚变薄，致使一阶段不
5、可采。而5煤层在断层附近煤厚变薄至正常煤厚的一半，给工作面正常回采带来困难。、岩浆岩侵入的随机性大。北一、北二采区均有明显的表现。比如北二采区5煤层岩浆岩的分布就比原说明书预计严重的多。岩浆侵入范围内煤层被吞噬或蚀变为天然焦。岩浆岩侵入范围的扩大致使采区的5煤层第三阶段无法正规布置工作面。、采区水文地质条件则相对简单。从各采区的回采情况看，采区含水层的赋水性并不太强。采区正常涌水量一般在25-30m3/h，最大涌水量不超过50 m3/h，水量性质为3、5煤层顶板及2煤层老顶砂岩水。单个工作面最大涌水量仅25m3/h（N325工作面）。（二）、采区地质1、区域地层采区内主要地层自下而上有太原群、
6、山西组、下石盒子组、上石盒子组及第四系。（1）、 太原群（C3t）本组整合覆盖在本溪组之上，为薄层细砂岩，粉砂岩，泥岩夹煤层及石灰岩，呈韵律出现。厚度平均为154.86m，其中石灰岩有12层，从上至下依次编号为1至12灰。顶部普遍发育一层黑色泥岩，致密，块状，含少量粉砂质及菱铁矿质结核，厚度平均为10.72m，一般在4-25m间，其顶界面即作为与山西组分界线。石灰岩中以1灰、2灰和13灰三层较稳定。1灰为黄灰色深灰色，隐晶质，厚度在0.69-2.46m间，平均为1.35m。上部含泥质较高，多黄铁矿，下部结晶，富含腕足类、珊瑚及瓣鳃类等化石。1灰全区内皆发育，层位稳定，是重要的标志层之一(K1)
7、。12灰厚度达11-16m。其它各层呈似层状或透镜体，如3、4、5灰，厚度约为5-11m。此外3至9各灰有分叉、合并现象，如3、4两灰合并时厚度达18m。（2）、 山西组（P1sh）本组与下伏太原群为连续沉积，呈整合接触。厚度平均为127.68m，一般为111.48-147.80m，由一套灰深灰色厚层状粉砂粗粒砂岩和灰深灰色的泥岩及薄层煤层组成。地层内共含有6、7两个煤组，其中6煤在井田内为局部可采煤层，厚度为0.02-3.13m，平均为0.94m，但在本采区为不可采。7煤层为极不稳定的不可采煤层。 （3）、 下石盒子组（P1x）本组连续沉积在山西组之上，与其呈整合接触，厚度平均为68.58m
8、，为陆相沉积，主要由深灰至灰色泥岩，灰至浅灰色砂岩及主要可采煤层组成，本组含有4至6个煤层或煤线，其中3、5煤为全井田主要可采煤层。底部全井田内普遍发育一层浅灰至灰绿色铝质泥岩，厚度一般在0.43-5.22m，平均为3.08m。致密块状，具有滑腻感，含有紫色斑块和菱铁矿鲕粒，粒径为0.5-1.0mm。因其层位稳定可靠，是确定下石盒子组底界和煤层对比的重要标志层之一(K2)，也是硬质高岭土矿赋存的层位。（4）、 上石盒子组（P2ss）本组为陆相沉积，由灰至灰白色粉砂中粒砂岩、灰至紫色泥岩及薄煤层组成，上部岩层遭受风氧化的呈土黄色。地层厚度最大为151.76m，与下伏地层为连续沉积，和第四系为不整
9、合接触。底部为一层厚度2.01-19.4m，平均为6.63m的灰至灰白色细中粒砂岩，成分以石英、长石为主。分选性差，胶结物为泥质、硅质，具微波状层理，含泥岩包裹体。因其特点突出，即作为二迭系上下统的分界标志层(K3)。（5）、 第四系(Q)本地层覆盖于含煤地层之上，厚度为48.43-70.27m，平均为59.21m。主要由土黄、棕红或青黄色的砂质粘土、粘土质砂、粉砂及砂砾组成。上部为全新统，以砂质粘土、粘土和粉砂为主，见有2至4层粉砂，厚约1-3m，累计厚度一般为2-8m。且松散，透水性强，全区内较稳定。下部为更新统，由灰白色、棕色、青黄杂色砂质粘土和粘土组成。富含铁锰和钙质结核。分布均匀。底
10、部为0.03-4.18m，平均3.04m的砂砾层(习惯称为底砾层)，颗粒大小不一，含水较丰富。2、煤(矿)层赋存情况3采区主要含煤地层为石炭、二迭系，含煤地层总厚度560m左右，其中主要含煤段为下石盒子组。该段地层总厚度68.58m，含煤4至6层，高岭土矿化层1层，编号分别为2、3、4、5煤层及K2层。其中2、4煤层仅局部发育且不可采，3、5煤层因岩浆岩破坏仅局部可采，高岭土矿层因绝大多数达不到可采品位而只是局部达到可采。（1）、 3煤层赋存情况煤层在全采区均发育，但因火成岩的破坏，仅在与北二、北三相邻处有一北北东方向的狭长条带保存完好，面积尚不及采区面积的四分之一。煤层原始沉积厚度0.55-
11、3.29m，平均1.88m，煤层变异系数49.15%，可采性指数0.76，属不稳定煤层；结构简单到复杂，含泥岩夹矸1至2层，夹矸厚度0.05-0.52m，平均0.22m；直接顶板在葛凹向斜轴西侧为灰至深灰色块状泥岩局部含砂质和较多的植物化石，厚度0.85-9.95m，平均5.10m。葛凹向斜轴东侧为灰白色至浅灰色具斑状结构的石英斑岩；老顶为灰至灰黑色中细粒块状砂岩，厚度1.21-9.85m，平均4.09m；上距2煤层7.44-26.79m，平均16.19m；直接底板为灰色至深灰色块状泥岩，顶部含碳质较高，富含植物的根茎化石，厚度0.98-9.1m，平均3.16m；老底为灰至灰黑色块状中细粒砂岩
12、，钙泥质胶结，厚度1.26-13.44m，平均4.94m；下距5煤层10.17-23.44m，平均16.08m。（2）、 5煤层赋存情况煤层在全采区均发育，但因火成岩的破坏，只局部还保留有原始煤层，在平面上已很难连成片，只有北四下部及北二下部尚存部分煤层。煤层原始沉积厚度0.30-5.92m平均2.93m，煤层变异系数62.93%，可采性指数0.73，亦属不稳定煤层；结构简单至复杂，含1至2层局部含3层泥岩夹矸。夹矸厚度0.03-0.69m，平均0.26m；直接顶板为灰至灰色块状泥岩，局部为浅灰至灰白色块状中细粒砂岩，厚度2.1-6.86m，平均4.30m；老顶为灰至灰黑色块状中细粒砂岩，钙泥
13、质胶结，厚度1.26-13.44m，平均4.94m，该老顶局部直接覆盖在5煤层之上；上距3煤层10.17-23.44m平均16.08m；直接底板为灰至灰黑色块状泥岩，下部为含粉砂质泥岩,富含植物的根茎化石。该层岩石局部相变为砂质泥岩或粉砂岩，厚度0.69-11.7m，平均4.53m；老底为灰色块状中细粒砂岩，局部为粉砂或砂质泥岩，泥质胶结，厚度0.7-11.26m，平均3.82m；下距铝质泥岩标志层11.7-22.5m，平均17.29m。（3）、高岭土矿化层赋存情况高岭土矿化层位于采区主要含煤地层下石盒子组底部，由于受古河流冲刷，厚度变化较大，采区内0.435.22m，平均3.08m。据最终勘
14、探和生产补勘对I333、I282、I288、I281等钻孔取样化验，仅I281、I282钻孔的个别样品含有少量高岭土矿，但由于有害组分Fe2O3、TiO2含量超标，故本说明书将本采区视为高岭土无矿区，不再对高岭土矿产进行描述。3、地质构造 3采区因地处葛凹向斜轴部，故煤层产状受向斜构造控制明显。煤层走向随等高线在不规则椭圆内旋转；倾向随着在向斜构造中的位置不同而变化；煤层倾角也因所处的构造位置不同而有所变化，一般在向斜中三个比较明显的转折端处较小，分别为8-15。在两翼则相对较大，多在18-20。采区内没有次级褶曲发育。断层大大小小发育有21条，其中周边采区生产揭露可能影响本采区的断层有9条，
15、落差2-2.5m，走向延伸100-180m；现有勘探工程仅揭露2条逆断层，位于采区南部边缘，落差均为4m，平面延展370-380m；另外，在对北三、北四采区进行三维地震勘探时确定的断层中有10条正断层影响到本采区，落差3-6m，平面延伸55-380m。各断层在平面上的位置及展布无一定的规律可循，具体产状见表1。这些断层的存在，将是影响采区生产的重要因素。岩浆岩的发育，系北部丁里火成岩体南延的产物，对北盆煤系地层破坏严重。岩浆分别沿北、东、西三个方向侵入太原群、山西组及石盒子组，其破坏程度最高的是下石盒子组的3、5煤层。岩浆沿两个煤层及上下地层呈岩床状分1-4层顺层侵入，单层厚度0.02-30.
16、34m。岩浆所到之处,留下了大片不规则岩浆侵入区，对薄弱的3、5煤层造成极大的破坏，使大面积的煤层被吞噬，相当多的煤层被烘烤变质。而3 采区又是遭受破坏最为严重的采区之一。表1 3 采区断层情况统计表断层名称性质落差(m)断层产状延展长度（）断层控制情况及对煤层的影响走向倾向倾角F1正2.08817875120生产揭露，影响3煤层。F2逆2.098845160生产揭露，影响3煤层。F3正2.55632645100生产揭露，影响3煤层。F4正2.52329320100生产揭露，影响3煤层。F5正2.57316352180生产揭露，影响3煤层。F6正2.55114145120生产揭露，影响3煤层。
17、F7正2.095550110生产揭露，影响3煤层。F8正2.08535545100生产揭露，影响3煤层。F9正2.08817845120生产揭露，影响3煤层。F10逆4.011020020380钻孔揭露，影响5煤层。F11逆4.01354525370据钻孔煤厚推测，影响5煤层。FS4正0-3近EW近S7055三维勘探确定，影响3、5煤层。FS18正0-3近EW近N7095三维勘探确定，影响5煤层。FS19正0-3NEESSW7055三维勘探确定，影响5煤层。FS20正0-3NENW5555三维勘探确定，影响3、5煤层。FS12正0-6NESE60380三维勘探确定，影响3、5煤层。FS23正0
18、-3近SN近E70200三维勘探确定，影响5煤层。FS24正0-3NESE50110三维勘探确定，影响3、5煤层。FS25正0-3NENW70120三维勘探确定，影响5煤层。FS13正0-3NWSW70100三维勘探确定，影响5煤层。FS10正0-3NWSW70125三维勘探确定，影响3、5煤层。4、岩浆岩岩浆岩的严重影响是本采区的主要特征。影响本采区的岩浆岩为花岗斑岩，岩石呈灰灰白色，风化后呈黄褐色，致密坚硬，具明显的斑状结构。斑晶以石英为主，少量长石。斑晶粒径12mm，基质为隐晶质。局部有微粒状黄铁矿。在3煤层中，岩浆沿煤层自东向西侵入，主要破坏北五、3 、北二、北一采区，局部波及北三采区
19、。其中对本采区的侵入面积高达597700，采区3煤层面积为918724，岩浆岩侵入比达65%，最终仅在采区西翼浅部残存一狭长的条带，其总储量仅有60余万吨。在5煤层中，岩浆自东向西顺煤层侵入，形成了跨越葛凹向斜的大范围侵蚀区，主要破坏北五、3 、北三、北二采区。其中对本采区的侵入面积高达949260，采区5煤层面积为1361496，岩浆岩侵入比高达70%，使整个采区划整为零，平面上无法连成一片。现仅存的一点储量分别分布在向斜轴两端附近，没有一处具备独立开采的条件。在岩浆岩区，由于岩浆侵入煤层中的位置波动较大，使煤层遭受破坏无规律可循。岩浆所到之处，煤层不是被吞噬殆尽，就是被蚀变成为天然焦，残留
20、煤层很难相连。5、煤种及煤质因火成岩烘烤变质的缘故，3 采区除大量的天然焦外，其煤种单一，只有贫煤零星分布。3煤层集中分布在NW翼的单斜层中，5煤层分布在向斜的两个转折端。该区贫煤的特点主要有：、在物理性质上呈亮褐色，条痕黑色灰黑色，具有强玻璃光泽油脂光泽。断口多为参差状，少数呈棱角状或贝壳状，内生裂隙很发育。多为线理状或细条带状结构的块状煤，局部夹有鳞片状煤。、在煤岩特征上为光亮煤半亮煤，少数为半暗煤。显微组分中有机显微组分均以疑胶化组分为主，少量的丝炭化组分，稳定组分极少。、工艺特性上仅对煤的粘结性进行了测定，胶质层测定后的焦炭一般疏松，只有个别为凝结；挥发分测定后坩埚中残留焦渣，粘结性指
21、数为13，属不粘结煤。、从煤的工业分析指标看，Wa0.471.82%，平均1.02%；Ac13.035.3%，平均20.9%；Vr10.619.6%，平均14.6%；Q73938303，平均8110大卡/公斤；Sc0.170.85%，平均0.51%；P平均0.02%。，且贫煤不具结焦性或粘结性很差，原煤灰分一般不大于25%，挥发分一般低于20%，用途上可做动力用煤。6、瓦斯、煤尘与煤的自燃（1）、 瓦斯根据地质勘探阶段钻孔取样分析，各煤层瓦斯含量均较低。但在以往生产中，相邻采区采掘工作面瓦斯涌出量则相对较高。矿井投产以来，瓦斯涌出量在逐步上升，矿井瓦斯绝对涌出量由投产时的0.37M3/分上升到
22、28.18M3/分；相对量由投产时的0.25M3/吨上升到9.76M3/吨。单个采区的相对量投产初期最高仅2.98M3/吨。而八五年最高达到20.65M3/吨，单个采煤工作面瓦斯涌出量最高达6.6M3/吨。单个掘进工作面瓦斯涌出量达1.91M3/分。根据近几年矿井瓦斯检测结果，随着采区向北翼转移，瓦斯涌出量呈逐渐增大的趋势。现北二采区工作面最大瓦斯涌出量4.52M3/吨；北三采区后期石门处掘进328机巷瓦斯涌出量1.57M3/分。另外，2005年10月份进行的瓦斯等级最新鉴定，全矿井瓦斯相对涌出量7.74m3/t，绝对瓦斯涌出量27.89m3/min，井下具有高瓦斯区域。故3 采区应按高瓦斯等
23、级设计。（2）、 煤尘根据重庆煤研所2004年9月对朔里煤矿3、5、6煤层煤样进行的爆炸实验，矿井各煤层均属有煤尘爆炸危险性煤层，煤尘爆炸指数为11.5620.13%。（3）、煤的自燃根据重庆煤研所2004年9月对朔里煤矿3、5、6煤层煤样进行的煤炭自燃倾向等级鉴定，各煤层自燃发火倾向为三类，属不易自燃的煤层。7、地温与地压（1）、地温本矿区年平均地温15左右。恒温带深度30m、温度为15左右。属地温正常区，地温梯度小于3/100m。（2）、 地压本矿井自投产以来未做过地压测试工作，但在过去采掘活动中，一些巷道、工作面也出现过煤层受压片帮、底板隆起等现象，这些现象说明本井田地压还是存在的，往往
24、是随着开采深度的增加，作用在采掘工作面的顶压、侧压、底压也愈来愈大。（三）、采区水文地质1、采区水文地质概况3 采区地层中发育有6个含水（层）组和3个隔水（层）组，自上而下分别为全新统孔隙含水组、更新统粘土隔水层、风化带裂隙含水组、石盒子组裂隙含水组、5煤组裂隙含水组、山西组顶部隔水层、山西组裂隙含水组、太原群顶部隔水层、太原群岩溶裂隙含水组。因3 采区只开采石盒子组下段的3、5煤层，故位于其下且相距又远，同时还有山西组顶部隔水层相隔的山西组裂隙含水组、太原群顶部隔水层、太原群岩溶裂隙含水组等对其已无实际意义，故本说明书不再将其列出，其余各含、隔水(层)组特征如下：（1）、 全新统孔隙含水组由
25、粘性土夹砂性土组成，总平均厚度24.35m。其中的河床相细粉砂层及砂礓层含水丰富，一般上部为潜水，下部为承压水。据勘探阶段的抽水试验，单位涌水量q=0.318-1.379L/s.m，渗透系数K=2.792-12.808m/d，水质类型为HCO3-CI-Na-Mg和SO4-HCO3-Na型淡水。（2）、 更新统粘土隔水层由棕红、青黄杂色亚粘土、含砾粘土组成，厚30.23-36.73m，平均31.82m。该层粘土厚度大，粘性强，分布稳定，是防止地表水进入井下的天然屏障，这已为几十年的生产实践所证实。（3）、风化带裂隙含水组一般厚20.03-29.18m，平均26.22m。由砂岩、泥岩、砂质泥岩及第
26、四系底部砾石层组成。结构松散易碎，富水性受厚度、岩性、裂隙发育程度控制。矿井投产后没有对该含水层做过工作，仅勘探阶段对其进行过抽水试验，其单位涌水量q=0.0668-0.184L/s.m，渗透系数K=0.204-0.817m/d，水位标高+30.79-+33.5m，水质类型为HCO3-SO4-Na-Cg和C1-HCO3-Na-Ca型淡水。（4）、石盒子组裂隙含水组由砂岩、泥岩、砂质泥岩等组成，总平均厚度128.58m。其中的含水砂岩有6层，累计厚度33.45m，含水较丰富。据勘探阶段的抽水试验，单位涌水量q=0.0471-0.190L/s.m，渗透系数K=0.435-1.452m/d，水位标高
27、+30.40-+31.83m，水质类型为HCO3-CI-Na和HCO3-Na型淡水。（5）、 5煤组裂隙含水组由2、3、5煤层的老顶砂岩组成，岩性为细粒粗粒砂岩，总平均厚度约65.5m，对采区充水有较大影响。本含水组上部为2煤层老顶砂岩含水层，厚2.01-19.4m，平均厚6.63m。根据勘探阶段在H69、H90孔对该层砂岩抽水试验资料，该层砂岩含水较丰富，单位涌水量q=0.142-0.190L/s.m，渗透系数K=0.435-1.452m/d，水位标高+30.72-+31.83m，水质类型为HCO3-Na，HCO3-C1-Na型。本含水组中下部为3、5煤层老顶砂岩含水层，总厚2.47-23.
28、29m，平均厚9.03m。砂岩裂隙发育，含水丰富。根据勘探阶段在H131、H96、H75、I125孔对该砂岩含水层的抽水试验，单位涌水量最大为0.129L/s.m，K=0.502-0.762m/d，水位标高+30.33-+31.76m，水质类型为HCO3-Na，HCO3-C1-Na型。2、采区水文地质条件分析3 采区地表为农田和村庄，地势平坦，无大的水体及水系，仅有一处人工增产河、几处池塘和沟渠，一般雨季积水，旱季干涸。而从地层中各含、隔水(层)组的具体特征和其空间分布来看，上部的全新统孔隙含水组和地表水体，因有更新统厚31.82m的粘土隔水层的存在，对采区生产构不成威胁，这一点已被几十年的生
29、产实践所证实；风化带裂隙含水组只与浅部煤层有联系，而本采区位于-200m以下的深部，再加上其含水量原本就不大，故一般难以构成对采区生产的影响；石盒子组裂隙含水组中含水砂岩层(K3)在本采区内距可采煤层距离为13.79-49.88m，平均仅28.04m。而采区生产产生的导水裂隙带计算值为16.51-55.1m，所以该含水层将通过采动裂隙影响采区生产。另外，将来对采区生产有直接影响的主要是5煤组裂隙含水组。从以往生产中其他采区突水情况看，突水大多与该含水组有关。因此，生产中防治水工作的主要对象应是5煤组含水组中的砂岩裂隙水。3、采区充水因素采区投产后，其主要充水因素有以下三点：、开采上部或采区剃头
30、时，受上山采区老空水影响，采矿动压产生的裂隙可能波及相邻的采空区，从而沟通老塘水进入矿坑；、正常开采时主要充水水源为3、5煤层老顶砂岩含水层，开采5煤层及下分层工作面时还会融有上部老塘水；、当多层开采或有隐伏断裂相互叠加时，导水裂隙带将会沟通2煤层老顶砂岩及上石盒子组底部(K3)砂岩含水层，使其成为工作面涌水的补给水源。4、采区涌水量预计从3 采区地质及水文地质特征来看，与正在生产的北二采区有以下可比之处：、都是开采同一地质构造单元中的3、5煤层；、水文地质条件相似；、充水水源都是5煤组含水组中的砂岩裂隙水；、煤层都遭受火成岩的侵蚀和破坏。所以，本说明书根据3 采区深部无煤(全部蚀变为天然焦)的特点，仍将其与北二采区视作同一水文地质单元，分别用经验比拟法、大井法各自预计涌水量，然后综合两种方法确定3 采区涌水量。（1）、 一元相关比拟法根据涌水量与开拓面积相关的特点，本次预计3 采区涌水量，首先采用一元相关比拟法。比拟采区为北二采区，比拟公式如下：Q=FqF（见矿井地质工作手册275页）F设计开拓面积（Km 2）qF已知单位开拓面积涌水量（m3/ Km 2h）F=实际采区总面积（Km 2）qF= Qcg /Fcg Qcg=（3Q1Q2Q3 3Q2Q3Q4 3 Qn-2Qn-1
