采矿学王庄煤矿.doc

目 录
一般部分
1 矿区概述及井田地质特征 1
1.1矿区概述 1
1.1.1地理位置与交通 1
1.1.2矿井附近的工农业情况 1
1.1.3水源、电力及建材来源 1
1.1.4气候条件 2
1.1.5水文情况 2
1.2井田地质特征 3
1.2.1井田地形 3
1.2.2井田勘探程度 3
1.2.3井田煤系地层概述 3
1.2.4井田地质构造 4
1.2.5井田水文地质特征 8
1.3煤层特征 10
1.3.1煤层赋存条件 10
1.3.2含煤地层 10
1.3.3可采煤层围岩性质 12
1.3.4煤的特征 13
2 井田境界和储量 15
2.1井田境界 15
2.1.1井田境界 15
2.1.2可采煤层 15
2.2矿井工业储量 15
2.2.1储量计算基础 15
2.2.2工业储量计算 16
2.3矿井可采储量 17
2.3.1地面工业广场保护煤柱 17
2.3.2断层及边界保护煤柱 18
2.3.3可采储量计算 19
3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 20
3.1矿井工作制度 20
3.2矿井设计生产能力及服务年限 20
3.2.1确定依据 20
3.2.2矿井设计生产能力 20
3.2.3井型校核 21
4 井田开拓 22
4.1井田开拓的基本问题 22
4.1.1井筒形式的确定 22
4.1.2井筒位置的确定 23
4.1.3井筒数量 24
4.1.4工业场地的位置 24
4.1.5开采水平的确定及带区布置 24
4.1.6主要开拓巷道 25
4.1.7开采顺序 25
4.1.8预提可行开拓方案及基础数据 25
4.1.9方案比较 27
4.2矿井基本巷道 34
4.2.1井筒 34
4.2.2井底车场及硐室 36
4.2.3主要开拓巷道 39
5 准备方式——带区巷道布置 42
5.1煤层地质特征 42
5.1.1带区位置 42
5.1.2带区煤层特征 42
5.1.3煤层顶底板岩石构造情况 42
5.1.4水文地质 43
5.1.5地质构造 43
5.1.6地表情况 43
5.2带区巷道布置及生产系统 43
5.2.1带区准备方式的确定 43
5.2.2带区巷道布置 44
5.2.3带区生产系统 45
5.2.4带区内巷道掘进方法 45
5.2.5带区生产能力及采出率 45
5.3带区车场选型设计 47
5.3.1带区车场形式、线路布置及调车方式 47
5.3.2带区主要硐室布置 47
6 采煤方法 48
6.1采煤工艺方式 48
6.1.1带区煤层特征及地质条件 48
6.1.2确定采煤工艺方式 48
6.1.3回采工作面参数 51
6.1.4采煤工作面破煤、装煤方式 52
6.1.5采煤工作面支护方式 56
6.1.6端头支护及超前支护方式 59
6.1.7各工艺过程注意事项 60
6.1.8采煤工作面正规循环作业与工作面成本 61
6.1.9综合机械化采煤过程中应注意事项 64
6.2回采巷道布置 64
6.2.1回采巷道布置方式 64
6.2.2回采巷道参数 64
7 井下运输 66
7.1概述 66
7.1.1井下运输原始数据 66
7.1.2煤层及煤质 66
7.1.3运输距离和载货量 66
7.1.4矿井运输系统 66
7.2带区运输设备选择 67
7.2.1设备选型原则 67
7.2.2带区运输设备选型及能力验算 68
7.3大巷运输设备选择 70
7.3.1主运输大巷设备选择 70
7.3.2辅助运输大巷设备选择 71
8 矿井提升 73
8.1概述 73
8.2主副井提升 73
8.2.1主井提升 73
8.2.2副井提升 75
9 矿井通风及安全技术 76
9.1 矿井通风系统选择 76
9.1.1矿井通风系统的基本要求 76
9.1.2矿井通风类型的确定 76
9.1.3主要通风机工作方式的确定 77
9.1.4带区通风方式的确定 77
9.1.5工作面通风方式 78
9.2带区及全矿所需风量 79
9.2.1风量计算的标准及原则 79
9.2.2矿井通风容易时期和困难时期 79
9.2.3矿井总风量计算 82
9.2.4风量分配及风速验算 85
9.3全矿通风阻力的计算 86
9.3.1矿井通风总阻力计算原则 86
9.3.2容易、困难时期通风阻力计算 87
9.3.3矿井总风阻和等积孔计算 89
9.3.4通风构筑物 89
9.3.5防漏风和降风阻的措施 90
9.4通风机选型 90
9.4.1选择主要通风机 90
9.5防止特殊灾害的安全措施 92
9.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 92
9.5.2 预防煤尘爆炸的措施 93
9.5.3 预防井下火灾的措施 93
9.5.4 粉尘的综合防治 94
9.5.5 预防井下水灾的措施 94
9.5.6 井下安全监控设备选型及布置、自救器的配备 94
10 设计矿井基本技术经济指标 96
参考文献 97
煤巷锚杆支护技术研究与应用 98
引言 98
1我国煤矿巷道支护的发展过程 99
2煤巷围岩破坏机理及锚杆支护技术 101
2.1煤巷围岩破坏类型及破坏机理 101
2.1.1煤巷围岩破坏类型 101
2.1.2煤巷围岩破坏机理 101
2.2锚杆支护技术 101
2.2.1锚杆支护技术简介 101
2.2.2锚杆支护技术作用原理 101
2.3锚杆支护种类 103
2.3.1锚杆杆体 103
2.3.2树脂锚固剂 103
2.3.3以锚杆为主的联合支护 103
3影响锚杆支护质量的因素及监测 105
3.1影响因素 105
3.1.1施工不合理 105
3.1.2设计不合理 105
3.1.3地质条件变化 106
3.1.4支护材料的选用 106
3.1.5监测不全面 106
3.2施工保障安全措施 106
3.3工程监测 106
4煤巷锚杆支护技术在王庄煤矿的应用 108
4.1王庄煤矿简介 108
4.2锚杆支护技术在王庄矿的应用 108
4.2.1大巷支护 108
4.2.2回采巷道支护 109
4.2.3矿区锚杆支护安全保障体系 110
5煤巷锚杆支护技术的改进途径 111
5.1发展现状 111
5.2煤巷锚杆支护技术改进途径 111
6结论 112
参考文献 113
翻译部分
英文原文 114
中文翻译 124
致 谢 132

一
般
部
分
第 64 页
中国矿业大学2016届本科生毕业设计
1 矿区概述及井田地质特征
1.1矿区概述
1.1.1地理位置与交通
王庄煤矿位于山西省长治市郊区故县，距市中心30公里，其地理坐标为：东经113°03′21″，北纬36°14′35″，北距太原市230公里，南到焦作市220公里，东距邯郸市183公里。地处潞安矿区的东南部，跨长治市郊区和屯留县两个行政区。矿区东面为长治钢铁公司，本地区总人口约4万人左右，其中王庄矿1万人，长钢1.52万人。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。
矿井对外交通有铁路专用线至长治北站14公里，与太（原）焦（作）及长（治）邯（郸）铁路相接，通往全国各地。长治北站至太原265 km，至焦作169 km，至邯郸220 km。区内高速公路有太长高速和长晋高速与国家高速网贯通。公路交通发达，208国道由北向南穿越井田，东距王庄矿约6公里，和309国道横贯矿区。矿区内各村镇均有公路相通。交通极为方便。
王庄矿地处上党盆地西北部，属高原内部断陷堆积盆地。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，区内地势起伏不平，均被较厚的第四系黄土所覆盖，井田北部较高，南部较低，最大标高1024.7m，最小标高898m，最大标高相对高差为127m左右。
1.1.2矿井附近的工农业情况
王庄矿位于长治市郊区，面积 289平方千米，人口约28.1万人 ，人口密度972人/km2。全区依托自然优势，形成以煤焦、铸造、建材、冶炼、化工等五大支柱产业为主的工业经济，是全市的能源小区 。工业主要有采矿、冶铁、建材、食品、纺织等，其次有化肥、陶瓷、电石、玻璃器皿等地方工业。主要农作物有小麦、谷子、玉米、薯类和豆类等；经济作物有潞麻、油菜等。
1.1.3水源、电力及建材来源
1） 水源情况
本区浅层水和地表水均无利用价值，矿井供水水源考虑取用水量丰富、水质优良的奥灰水。另外，矿井涌水排至地面经净化处理达到复用水标准后，可用于选煤厂生产和井下消防洒水，矿井水源比较可靠。
2） 电力情况
电力来源于漳泽电力。王庄煤矿供电系统为35 KV系统，两回路电源来自公司常村110 KV变电站，进线为LGJ-300/4 km。
3） 建材情况
矿井建设所需的建材，如：砖、石料、水泥、砂子等当地可满足供应；钢材、术材需由外地调进。

图1-1 交通位置图
1.1.4气候条件
井田地处黄土高原，区域气候属暖温带半干旱大陆性气候区，年温差和日温差变化较大，夏季午间较热，晚间较凉。年日照时间长，全年日照时数为2598.6小时。蒸发量为降水量的3倍多。
蒸发量：年最高蒸发量1996.3 mm，年最低蒸发量为1493.8 mm，20年平均蒸发量为1731.84mm。
降水量：年最高降水量为917.00 mm，年最低降水量1986年为311.8 mm，年平均降水量为558.8 mm，全年降水量的62.5%，集中在夏季（6-8月份），秋季降水量占21.2%，春季降水量占13.5%，冬季季降水量占2.8%左右。全年雷雨最多日数1985年为44天。日最大降水量1972年7月7日达109.7 mm。历年平均相对湿度为65%。
气温：年平均最低气温7.8℃，年平均最高气温为9.7℃，19年平均气温为9.15℃。日最高温度1972年7月5日为37.4℃，日最低温度1972年1月27日为～29.1℃。
风向及风速：夏季多为东南风，冬季为西北风。年平均风速为2．48 m/s。最大风速为14～16 m/s。
冰冻期是每年10月至次年的4月，最大冻土深度为75 cm。年最大降雪深度20～130 mm，平均57.2 mm。无霜期160～180 d，属半湿润地区。
1.1.5水文情况
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。
本区浅层水和地表水均无利用价值，矿井供水水源考虑取用水量丰富、水质优良的奥灰水。另外，矿井涌水排至地面经净化处理达到复用水标准后，可用于选煤厂生产和井下消防洒水，矿井水源比较可靠。
1.2井田地质特征
1.2.1井田地形
王庄矿地处上党盆地西北部，属高原内部断陷堆积盆地。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，区内地势起伏不平，均被较厚的第四系黄土所覆盖，井田北部较高，南部较低，最大标高1024.7 m，最小标高898m，最大标高相对高差为127m左右。
1.2.2井田勘探程度
王庄煤矿面积大，包括三个精查区即一区（王庄），二区（南岭），八区（崔蒙）及常村精查区的一部分。1954～1956年114地质队进行精查勘探并提交精查报告，从上世纪六十～八十年代经过七次生产补钻及补充勘探均由114地质队进行精查勘探并提交精查报告。
1.2.3井田煤系地层概述
王庄井田广为第四系地层所覆盖，仅在井田的西北部有少量的基岩露。地层由老到新叙述如下：
1）奥陶系中统上马家沟组（O2S）:
揭露最大厚度为108.10米，岩性由深灰色，厚层状石灰岩，浅灰色白云质灰岩及石膏层组成。
2）陶系中统峰峰组（O2f）
该组厚度为120米，岩性由深灰色厚层状石灰岩，浅灰色白云质石灰岩组成，与下伏地层呈整合接触。
3）石炭系中统本溪组（C2b）
该组厚度为5.3～16米，平均厚10.35米，岩性以灰色铝质泥岩为主，局部夹薄层山西式铁矿与黄铁矿。与下伏地层呈假整合接触。
4）石炭系上统太原组（C3t）
该组厚度为97.5～113米，平均厚106.20米。是本区主要含煤地层之一。其岩性主要为深灰色石灰岩、灰白色中细粒砂岩、灰色、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩及泥岩组成，夹7～15层煤层，其中可采与局部可采的煤层5～7层。属典型的海陆交互相沉积，沉积旋回结构明显。
5）二叠系中统山西组（P１S）
该组厚度为42.5～68.6米，平均厚58.12米。是本区主要含煤地层之一。其岩性主要为灰白色中细粒砂岩、灰色、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩及泥岩组成，夹1～4层煤层，其中下部的3号煤层为全区的主要可采煤层。
6）二叠系下统下石盒子组（P１X）
该组厚度为22.6～188.8米，平均厚71.20米。顶部为一层具鲕状结构的杂色泥岩（俗称桃花泥岩），中下部为灰、灰黑色泥岩、灰白色砂岩。
7）二叠系下统上石盒子组（P2S）
该组厚度为13.0～231.6米，平均厚74.8米。岩性以杂色泥岩为主，夹黄绿色中细粒砂岩；底部以一层灰白色厚层状中细粒砂岩与下石盒子组分界，与下伏地层呈整合接触。
8）第四系（Q）
厚度为69.4～156.3米，平均厚113.8米。以棕黄色、浅黄色、粉质粘土为主，普遍夹2～5层砂岩层。底部为紫红色粘土。顶部为耕土，具大量腐植物。与下伏岩层呈不整合接触。
1.2.4井田地质构造
王庄井田位于潞安矿区的中部东缘，处于文王山南断层与二岗山北断层之间，总体为一走向为北西向，倾向南西的单斜构造，地层倾角一般在2°～6°，最大倾角达10°。井田中褶曲宽缓，井田北部和中部，褶曲大致沿东西向展布，井田南部，以宽缓的背向斜为主，区内构造线方向近南北向，因倾向上略有起伏，加之断层的影响，使褶曲轴线呈反“S”形；井田内断层构造数量少，较大断层延伸长而等间距排列；王庄井田内陷落柱和同沉积河流冲刷发育。
1）褶曲构造
王庄井田内波状起伏的褶曲比较发育，大多数褶曲的两翼地层倾角较平缓，发育的规模也不尽相同，有的褶曲延伸长，有的延伸短，背斜与向斜、断层往往伴生发育，即一个区域发育有背斜，它的左右区域，就伴有向斜和断层发育；在井田的部分区段，发育有穹窿和构造盆地。另外，小型规模的向、背斜在井田内比较发育，它们的延伸长度一般小于500m。王庄井田内褶曲发育规模较大的共有13个：
（1）落土沟背斜：在井田的最北界，由西向东延伸，轴向呈北东东向，向西倾斜，两翼从西向东由不对称变为对称型，背斜的倾角2°～3°，在井田内延伸1500 m左右。
（2）南村向斜：由东向西发育，在由东向西延伸的过程中，向斜的两翼由平缓变为倾角逐渐增大，轴向是北东东向，向西倾斜，倾角2°～6°，向斜变为穹隆，向斜在井田内延伸1000 m左右，向斜的轴向是北西西向，倾角3°～5°；不对称形穹隆的两翼倾角为3°～7°，它的平面形态为椭圆形，长轴在800 m左右。
（3）南村背斜：由西向东发育，延伸出井田的东部边界，轴向是北东东向，向西倾斜，倾角3°～8°，在向东延伸的过程中，向斜轴的倾角变小，而背斜两翼地层的倾角逐渐增大，不对称背斜在井田内延伸约2000 m。
（4）石室背斜：由西向东延伸，最后尖灭；轴向是北东东向，向西倾斜，倾角2°～5°，为不对称背斜，在西部比较平缓，在东部背斜两翼地层倾角较大，最大达到了15°，此背斜在西部延出井田的西边界，在井田内延伸达2000 m左右。
（5）寺底向斜：由北向南延伸，南端尖灭王庄断层上，北部尖灭，轴向是北北东向，向西倾斜，倾角4°～8°，为不对称向斜，向斜两翼的地层倾角比较平缓，在井田内延伸1200 m左右。
（6）寺底—东古向斜：由东向西延伸，为对称型向斜，向斜向西延出井田的西部边界，向东尖灭，向斜轴向是北西西向，向西倾斜，倾角2°～8°，向斜的东部和西部比较宽缓，地层倾角小，向斜的中部地层倾角较大，东部和西部较中部平缓得多，在井田内的延伸长度大约在3200 m左右。
（7）寺底—东古背斜：向东向西延伸，西部延伸出井田的西边界，东部发育为对称型背斜，背斜的轴向呈北西西向，向西倾斜，倾角2°～8°，背斜由西向东延伸的过程中越来越开阔，在井田内延伸达3200 m左右。
（8）崔蒙向斜：由东向西延伸，向斜变为局部的穹窿，穹窿的平面形态为椭园形，它的长轴达800 m左右，向斜的东部比西部平缓；向斜为不对称型，轴向呈北西西向，向西倾斜，倾角2°～6°，在井田内延伸达3150 m左右。背斜两翼较平缓。
（9）新安庄背斜：由西向东延伸，西从新安庄开始发育，向东一直延伸出井田的东部边界，背斜的西部两翼地层较东部发育平缓，轴向呈北东东向，向西倾斜，倾角2°～6°，为不对称背斜，在井田延伸达4000 m。

表1-1 王庄井田褶曲发育特征汇总表
序号
褶曲名称
轴向
两翼倾角
倾伏方向
发育方向
井田内延伸长度（m）
1
落土沟背斜
北东东
2°～3°
向西
由西向东
1500 对称
2
南村向斜
北西西
2°～6°
向西
由东向西
1000不对称
3
南村背斜
北东东
3°～8°
向西
由西向东
2000不对称
4
石室背斜
北东东
2°～5°
向西
由西向东
2000不对称
5
寺底向斜
北北东
4°～8°
向南
由北向南
1200 不对称
6
寺底—东古向斜
北西西
2°～8°
向西
由东向西
3200 对称
7
寺底—东古背斜
北西西
2°～8°
向西
由东向西
3200 对称
8
崔蒙向斜
北西西
2°～6°
向西
由东向西
3150 不对称
9
新安庄背斜
北东东
2°～6°
向西
由西向东
4000 不对称

2）断裂构造
到目前为止，井田内已揭露大小断层2条，全为正断层，而且断层面的倾角均较大，大多在66°～75°之间，个别断层的断层面倾角小于50°；其中落差大于10米的断层有王庄断层、刘家畛断层，这些断层在井田内均延伸较长，甚至贯穿整个井田东西区域，而且在井田内呈一定间隔分布，对井田的中小型断裂起着主导作用，现将其特征及揭露地点分述如下：
（1）王庄断层：位于井田的中北部。断层的走向整体上是NWW向，但实际上断层的走向发生波浪状变化，断层的落差东部大，西部相对小，东部落差H=20～30m，西部落差H=18～20 m，断层面倾角为70°～80°。该断层贯穿井田的东西边界，井田内延伸长度达5000 m左右。
(3)刘家畛断层：位于井田的南部，贯穿井田的东西边界，断层是在精查勘探阶段查明的，井下目前已有一处揭露，平面位置比勘探确定的位置向北平移了60m，断层的走向58°，倾向148°，断层的落差H=50m，倾角75°，在井田内延伸长度为2600m。
3）陷落柱构造
本井田内仅有局部出现陷落柱现象，且未导通含水层。
4）岩浆岩
本井田没有岩浆岩侵入现象。

表1-2 王庄井田断层发育特征汇总表
断层
性质
走向
倾向
落差
（m）
位置
井田内延伸长度（m）
倾角
王庄断层
正
NWW
106°
NNE
18～20
井田中北部
3529
70°～80°
刘家畛
正
58°
148°
50
井田南部
2600
75°

5）构造对采掘影响及对煤层、煤质的影响
在井田北部、中部，沿王庄断层、刘家畛断层和两条断层密集带造成部分区域储量损失，工作面的布置受到断层的制约，工作面小且不利于回采，在大巷穿过时需采取措施，且此后断层对大巷的维护亦可能有影响。已发现的陷落柱也有同样的影响。
从从已有的煤质资料分析，王庄井田内未发现煤质的变化受构造发育规律的影响。

图 1-2 综合柱状图
1.2.5井田水文地质特征
王庄井田现主开采3号煤层的直接含水层为Ⅶ和Ⅷ含水层，即煤层顶板砂岩和K8砂岩，富水性较弱，奥灰水位大部分高于3号煤层底板标高，属带压开采，而且该区陷落柱和断层发育，称为奥灰水突出的通道。矿井水文地质条件中等。下煤组，奥灰富水性强，水压高，而且隔水层较薄，最薄仅20 m，下组煤矿井水文地质条件应属复杂类型。
1）含水层
矿区自下而上有四个含水层组：中奥陶统岩溶裂隙含水层组，上石炭统太原组薄层含水层组、二叠系砂岩裂隙含水层组与新生界松散层孔隙含水层组。
（1）奥灰岩溶裂隙含水层为区内主要含水层组，厚度500～600 m, 除在区域东部，东北部有大面积出露外，还在文王山及二岗山地垒办有零星出露。岩性自下而上在潞安矿区分为三组六段，即下、上马家沟组与峰峰组，每组又划分上下两段。下段一般由厚层灰岩和花斑灰岩组成，为主要含水层段；上段多由白云质角砾岩和泥质灰岩组成，富水性较差，为弱含水层段。但弱含水层段的某些地段由于构造影响，裂隙岩溶发育，渗透性较好，成为沟通上下含水层段的通道，故奥陶系灰岩各含水层组既有各自的特点，又存在密切的水力联系，组成一个复杂的裂隙岩溶统一含水体。
对开采太原组15煤层底板突水有威胁的是中奥灰峰峰组，岩性主要为厚层状石灰岩及泥灰岩组成，裂隙溶洞较发育，底部夹石膏层条带。据钻孔揭露，其上段之上部岩溶裂隙不太发育，钻进中冲洗液消耗量较小，进入该组15-30 m深度以后，冲洗液消耗量开始增大。而下段的中上部岩溶裂隙较发育。矿区内除西部深埋区以外，奥灰含水层普遍赋存岩溶地下水。富水性较强地段，主要分布于矿区东部和靠近大断层附近。
中奥灰岩深裂隙含水层富水性是不均一的，膏溶作用强度和深度、岩溶发育程度及连通性是影响富水性强弱的主要因素。本区奥灰水单位涌水量为0.27～37.04 L/s.m，渗透系数为0.84～300 m/d，水位标高+730～+770 m，据钻孔揭露灰岩埋深达400 m时，岩溶仍相当发育。水质较好，属HC03-CaMg型与HC03·S04-CaMg型。
（2）上石炭统太原组薄层灰岩含水层组。自下而上为K2、K3、K4、K5灰岩含水层，各含水层特征见表1-3：
表1-3 太原组各灰岩含水层特征表
含水层号
平均厚 （m）
冲洗液
消耗(m3/h)
水位标高（m）
水质特征
与3煤间距（m）
K5
2.20
0.108
+797.70
HC03.S04-Na
30
K4
3.22
0.094
+786.56
HC03.S04-Na
72
K3
3.41
0.155
+776.40
HC03.S04-Na
80
K2
7.42
0.111
+764.40
HC03.S04-Na
91
（3）二叠系砂岩裂隙含水层组。自下而上为山西组与太原组分界砂岩含水层(Ⅵ)、3煤顶板砂岩含水层(Ⅶ)，下石盒子与山西组分界砂岩含水层(Ⅷ)。它们的平均厚度分别为3.55 m. 5.11 m. 3.99 m，裂隙较发育，但钻进中冲洗液消耗量不大，分别为0.120. 0.135. 0.158 m3/h，水质类型属HC03.Cl-Na型，水位标高+800.24～+807.73 m。
基岩风化带裂隙含水层(Ⅸ)，其风化裂隙发育程度是受岩性及构造影响的，裂隙发育深度一般在基岩面以下50-80 m。在安昌断层附近，裂隙发育深度可达基岩面以下100～120 m，含水相当丰富。据扩区0501孔抽水试验资料，单位涌水量为0.013 L/s．m，渗透系数0.016 m/d，水位埋深64.25 m，其标高+852.38 m，水质类型属HC03.CL-Na型。
（4）新生界松散层孔隙含水层组。由第三系与第四系两部分组成。第三系分布在松散层底部，仅在区内部分地段分布，厚度0～26.32 m，主要由粘性土组成，局部地段含砂，含水性较差，可起局部隔水作用。第四系厚度109.35～203.93 m，由粘土、含砂粘土，粉砂、细砂、中砂、粗砂及砂砾等组成，分别构成大小不等的透镜体，并形成包含若干个含水层与隔水层的含水层组，其含水性和透水性则由砂与砂砾层的发育裎度而定。
2）隔水层
自下而上总体可划分为三个隔水层组：
（1）本溪组隔水层，层厚1.20～30.46 m，平均11.34 m。岩性以粘土泥岩和铝土泥岩为主，夹泥岩和砂质泥岩，裂隙不发育，透水性差，抗压、抗剪及抗拉强度较低，为奥灰含水层顶部较好的隔水层。
（2）上下石盒子组隔水层，层厚48.30～361.30 m，平均318.64 m。岩性由泥岩、砂质泥岩夹砂岩构成，很少有裂隙发育，为山西组项部的相对隔水层。
（3）新生界底部隔水层，主要由第三系的粘土透镜体，局部包含第四系底部的粘土透镜体构成，厚度变化较大，结构疏松，含水性较弱，为一相对隔水层组。
此外，在山西组和太原组中所含的泥岩及砂质泥岩，在局部地段也起着作用。
3）隔水层对含水层的隔水作用
基岩风化带发育深度一般在50-80 m，这对于基岩面垂深大于180 m的地段，3煤开采后的导水裂隙带将不会达到基岩风化带含水层，加之石盒子组泥岩隔水层的阻隔，若无特殊构造导通，上覆松散含水层及基岩风化带含水层，对3号煤层的矿井充水，一般不会有较大的危险。
本区3号煤层部分处于中奥灰含水层的区域水位下，其煤层底板标高最低为+475 m，与奥灰区域水位（+770 m）相差近300 m，而煤层与中奥灰之间相距130m左右，其间有本溪组隔水层、太原组及山西组所含的泥岩砂质泥岩隔水层，能起到很好的隔水作用，在没有沟通的情况下，不会构成底板的突水危险。
15号煤层全都处于中奥灰含水层区域水位以下，其底板最低点标高为+161.17m，与奥灰区域水位有近500 m的水头差。煤层底板与奥灰顶面间距在20 m左右，最薄处为15.19 m，另外考虑到奥灰顶部一定厚度相对隔水层，因此在底板较薄弱地带将存在底板突水的可能性。
4）井田涌水量
根据地质报告提供的矿井涌水量计算结果，结合邻近矿井涌水量情况，预计王庄矿井达到4.0 Mt/a设计生产能力时，正常涌水量为112 m3/h，最大涌水量为144 m3/h。
1.3煤层特征
1.3.1煤层赋存条件
王庄井田3号煤层的走向近南北、倾向西，总体呈一单斜构造。井田走向长度8291～10504 m，平均10200m；水平宽度3320～5200m，平均4700 m。井田水平面积48471611m 2，平均倾角是3º。
1.3.2含煤地层
本区含煤地层为下二叠统山西组（P1S）和上石炭统太原组（C3t）
下二叠统山西组（P1S）厚50.78～70.58 m，平均 59.00 m，灰黑色，深灰色中、细粒石英杂砂岩与泥岩、粉砂岩，含煤1～3层，编号为1、2、3号,中下部的3号煤为全区稳定的厚煤层。
上石炭统太原组（C3t），厚63.85～151.86 m，平均105.24 m，含煤7～12层，编号从5、6、7、8、9、10、11、12、13、15-1、15-2和15-3号,下部含煤性好。
平均总厚度为13. 75 m，含煤系数7. 39%，其中计算储量煤层3层（3#、15-1#、15-3#）平均总厚度8. 62 m，可采含煤系数5.07%。
1）不可采煤层
1号煤层，平均厚度0.39 m。为不可采煤层。
2号煤层分布较广，最小厚度0. 07 m，最大厚度0.73 m，平均厚度0. 27 m。为不可采煤层。
5号煤层，最小厚度0. 13 m，最大厚度0.50 m，平均厚度0. 33 m。为不可采煤层。
6号煤层，最小厚度0. 30 m，最大厚度0.85 m，平均厚度0. 52 m。为不可采煤层。
7号煤层，最小厚度0. 20 m，最大厚度0～65 m，平均厚度0. 38 m。为不可采煤层。
8号煤层，最小厚度0.20 m，最大厚度0.50 m，平均厚度0. 38 m。
11号煤层分布较广，最小厚度0.02 m，最大厚度1.13 m，平均厚度0. 47 m。只有几个孔厚度超过0.80 m，为不可采煤层。
12号煤层露，最小厚度0. 25 m，最大厚度0.80 m,平均厚度0. 47 m。为不可采煤层。
13号煤层分布较广，根据176个钻孔统计，最小厚度0. 05 m，最大厚度1.74 m，平均厚度0.59 m.只有几个孔厚度超过0. 80 m，为不可采煤层。
2）可采及局部可采煤层
井田内可采及局部可采煤层有6层（3号,9号，10号,15-1号, 15-2号，15-3号）,煤层总厚度12.2 m。
3号煤层，为主要开采煤层，厚 5.72～7.79 m，平均厚度6.62 m，含夹矸0-5层，总厚0-1.18 m，结构一般较简单，夹石成份多为炭质泥岩或泥岩。煤层走向近南北，倾向西，倾角2-6°,属近水平煤层。该煤层厚度变异系数γ＝10.59％。其可采指数Km＝１，故该煤层属“稳定煤层”。
9号煤层，在扩区编号为8-2号煤层（114队编号），最小厚度为0.06 m，最大厚度2.05 m，平均厚度0.68 m。局部可采。由于主要指标Km<0.6, 辅助指标35%<γ<55%，评价其煤层稳定性为“不稳定煤层”到“极不稳定煤层”。
10号煤层，在扩区编号为9号煤层（114队编号），该煤层分布较广，最小厚度0.10 m，最大厚度2.85 m，平均厚度0.81 m。该煤层局部可采。该煤层的可采性指数Km=0.43，煤层厚度变异系数γ=67.54%。由于主要指标Km<0.6，且辅助指标γ>55%，故评价其煤层稳定性为“极不稳定煤层”。
15－1煤层，旧称3号煤，本地俗称“二节煤”，上距K１底板6.86 m，据173个钻孔统计，煤层厚度0.19～2.30 m，平均厚度0.82 m，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，在扩区，大部分地区均无该层煤。
15-2煤层，旧称2号煤，本地俗称“底节煤”，上距15-1煤1.74 m，下距15-3煤层底板2.86 m，一般不含夹矸，偶见0.2～0.4 m厚的夹矸，煤层厚度0.04～2.10 m，平均厚度0.63 m，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。
15-3号煤层，旧称1号煤，本地俗称“四节煤”，位于太原组底部，上距15-2号煤1.3 m左右，厚度变化在0.20～4.58 m，平均厚度1.72 m，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。煤层顶底板为泥岩、炭质泥岩。煤层层位全局稳定，大部可采，冲刷带仅限南部，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。
表1-4 可采煤层特征表
煤层
3
9
10
15-1
15-2
15-3
厚
度
最小
3.16
0.06
0.10
0.19
0.04
0.20
最大
7.87
2.05
2.85
2.30
2.10
4.58
平均
6.62
0.68
0.81
0.82
0.63
1.72
夹矸
0～5层
0～1层
0～3层
偶见
偶见
0～3层
可采性指数（km）
1
0.32
0.43
0.51
0.26
0.91
厚度变异系数
（γ）
10.59%
48.85%
67.54%
36.57%
49.87%
34.55%
稳定程度
稳定煤层
不稳定
煤层
不稳定
煤层
不稳定
煤层
不稳定
煤层
较稳定
煤层
可采性
全区可采
局部可采
局部可采
局部可采
局部可采
大部分可采

表1-5 煤层间距表
煤层
最小间距（m）
最大间距（m）
平均间距（m）
3～9
22.3
119.32
48.79
9～10
5.79
51.6
19.11
10～15-1
34.88
93.64
48.44
15-1～15-2
0.6
12.63
2.4
15-1～15-2
1.7
16.14
4.51
1.3.3可采煤层围岩性质
1）3号煤层顶底板围岩性质
直接顶板为砂质泥岩、泥岩、局部为粉砂岩，厚0～10.75 m，单轴抗压强度为17.97～56.86 MPa，抗剪强度为1.47～7.27 MPa。
老顶为中粒砂岩、细粒砂岩，厚1.10～13.60m。单轴抗压强度为65.30～92.38 MPa，抗剪强度为10.32～12.85 MPa。裂隙发育，呈张开状，无充填物充填。
煤层上覆岩性，从直接顶到老顶为软弱～坚硬型，坚硬～坚硬型，上部覆岩为软弱～坚硬相间平行复合结构。岩层倾角为3～11°。
直接底板为炭质泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，厚度0～5.33 m。其下部为细粒砂岩和中粒砂岩。单轴抗压强度71.87～87.27 MPa，抗剪强度为3.92～8.25 MPa。
表1-6 3号煤层力学试验结果表
煤层
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（φ）
顶
板
中粒砂岩
92.38
4.88
12.85
38°48′
细粒砂岩
65.30
3.45
10.32

粉砂岩
56.86
2.50

砂质泥岩
35.75
1.81
6.48

泥岩
17.97
0.58
1.47

底
板
细粒砂岩
87.27
3.71
8.25

中粒砂岩
85.90
5.81

砂质泥岩
71.87
3.47
3.92

细粒砂岩
72.90
3.50

2）15号煤层顶底板围岩性质
直接顶板为砂质泥岩、泥岩、局部为粉砂岩，厚2.55～4.40 m，老顶为K2石灰岩，厚度为4.69～9.14 m，煤层上覆岩性，从直接顶到老顶为软弱～坚硬，上部覆岩为软弱～坚硬相间平行复合结构，岩层产状3～10°，局部受断层影响可达到35°。
表1-7 15号煤层力学试验结果表
煤层
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（φ）
顶板
粉砂岩
36.45
1.64
5.48

石灰岩
87.27
3.43
19.27

煤层
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（φ）
底板
泥岩
28.92
1.82
4.98
33°41′
细粒砂岩
59.55
3.24
7.46

1.3.4煤的特征
1）煤的工业分析
表1-8 视密度、真密度统计表
煤层
3
15-1
15-2
15-3
比重（g.cm3）

容重（g.cm3）

表1-9 各煤层煤质化验结果表
项目化验结果煤层
3
15-1
15-2
15-3
工
业
分
析
水分
Mad %
原煤

浮煤

灰分
Ad %