延深区建筑物下压煤开采方案设计.docx

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山东新河矿业有限公司
延深区建筑物下压煤开采
方案设计

中国矿业大学
山东新河矿业有限公司

二〇一五年一月二十日

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目 录
前言 I
第一章矿井概况 1
第一节交通位置及井田范围 1
一、交通位置 1
二、井田范围 2
第二节自然地理 3
一、地形地貌 3
二、地表水系 3
三、气象 4
四、地震 4
第三节矿井生产建设情况 4
一、井型及服务年限 5
二、开拓方式 5
三、采区划分及采区接续 5
四、井筒及井底车场 5
五、运输与通风 5
六、采煤方法 5
第二章设计区域地质采矿条件 6
第一节设计区域概况 6
一、新河煤矿延深区位置和范围 6
二、新河煤矿延深区的地表现状 7
第二节地质特征 9
一、地层 9
二、可采煤层特征 11
三、构造特征 15
四、水文地质 18
第三节开采技术条件 22
一、开采方法与顶底板条件 22
二、岩浆侵入体、岩溶陷落柱 23
三、瓦斯、煤尘和煤的自燃 24
四、地温与地压 25
第三章建筑物下压煤开采的必要性和可行性 26
第一节建筑物概况及压煤量统计 26
一、建筑物的分布及结构特征 26
二、建筑物压煤情况 28
第二节建筑物下压煤开采的必要性 29
第三节建筑物下压煤开采的可行性 30
一、建筑物下压煤开采实践 30
二、相邻矿井（采区）开采及影响情况 31
三、建筑物下压煤开采的技术条件分析 32
第四章筑物下压煤开采方案的比选 33
第一节建筑物下压煤可能的开采方案 33
一、延深区建筑物下压煤开采方案选择 33
二、延深区建筑物下压煤开采方案设计 34
第二节地表移动变形预计 54
一、延深区地表变形预计方法选择 54
二、延深区地表变形预计参数选择 62
三、条带开采技术下延深区地表变形预计 63
第三节建筑物下压煤开采方案的选定 130
一、地表建（构）筑物破坏等级标准 130
二、经济比较 132
二、建筑物下压煤开采方案的选择 139
第五章建筑物下压煤开采方案设计 142
第一节新河煤矿延深区开拓布置 142
一、巷道布置情况 142
二、开采方法选择 142
三、采区划分 143
第二节采煤方法及工艺设计 144
一、采煤方法 144
二、回采工艺设计 145
第三节专题设计 146
一、条带开采采留尺寸设计原则 146
二、采区生产系统 148
第六章建筑物下压煤开采的安全技术措施 150
第一节延深区开采冲击矿压危害及防治 150
一、冲击地压概述 150
二、冲击矿压影响因素 152
三、冲击矿压防治 155
第二节延深区煤层自然发火预测及综合防治 168
一、煤炭自燃的发展过程 168
二、影响煤炭自燃的因素分析 169
三、防灭火措施 173
第三节延深区其他安全生产保障措施 175
一、延深区域主要水害 176
二、矿井防治水措施 176
三、其他配套措施 177
第七章地表移动观测站设计 179
第一节设站所用参数的确定 179
第二节观测线长度及平面位置的确定 179
一、测点间距 179
二、测线位置和长度 180
三、工作测桩及控制桩的构造和埋设方法 200
第三节观测要求 201
一、连接测量 201
二、全面观测 202
三、日常监测 202
四、其它测量 202
第四节观测方法 203
第五节观测工作结束后应提交的资料 203
第八章结论与建议 204
第一节结论 204
第二节建议 205

附图：延深区建筑物下压煤开采方案设计图（1：5000）；
延深区建筑物下压煤开采地表下沉等值线图（1：2000）；
延深区建筑物下压煤开采地表地表水平变形等值线图（东西方向）（1：2000）；
延深区建筑物下压煤开采地表地表水平变形等值线图（南北方向）（1：2000）；
延深区建筑物下压煤开采地表倾斜变形等值线图（东西方向）1：2000）；
延深区建筑物下压煤开采地表倾斜变形等值线图（南北方向）1：2000）。
附件：-980m水平延深区地层柱状图（1：500）；
山东新河矿业有限公司3301工作面地表移动变形观测技术报告（2012.08）；
山东唐口煤业有限公司2310、5301～5303工作面岩移参数分析研究报告（2014.10）。

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前言
山东新河矿业有限公司隶属于山东能源淄博矿业集团有限责任公司，东距济宁市区10公里，位于济宁市经济技术开发区境内。矿井坐落在338省道与327国道之间，南邻兖新铁路，东通往兖州、日照并与京沪铁路线相接，西可至菏泽、新乡与京九、京广铁路线相通，毗邻京杭运河，区域优势明显，水路、陆路交通便利。
矿井采用立井、多水平开拓方式，原设计生产能力30万吨/年，主要开采3煤层，服务年限51年，其中第一水平服务年限22年。但矿井由山东里能集团有限公司移交后，-400米水平生于可采煤量有限，剩余开采年限仅为3-4年，无法满足矿井的长远发展。为此，经国土资源部批准，对井田边界进行了优化调整，2012年4月25日将唐口煤矿630采区划归新河矿业。矿井从2012年开始准备-980米水平的接替。
矿井延深区，即-980米水平位于矿井的东南部，采用暗斜井延深方式。延深区南北长平均2.4千米，东西宽1.8千米，面积4.03 平方千米，资源储量为5141.7万吨。其中，暗斜井以北、FF44断层以西区域为530采区，采用单翼回采，资源储量662.6万吨。FF44断层以东，FF42断层以北区域为630采区，采用单翼回采，资源储量1164.3万吨。FF42断层以西、暗斜井以南区域为730采区，采用双翼回采，资源储量2399.5万吨。为保证矿井的正常生产，在加强井田地质勘查的基础上，需要对延深区的合理开采进行综合部署。
延深区设计开采影响范围内的地表主要以农田为主，有永东村、永南村、永西村、永北村、东李庄、南刘庄等自然村庄。村庄内多为平房民宅，也有少量新建的二层、三层民房；还有村委会、学校，以及砖厂、养殖场及十余处鱼塘等。兖新铁路和327国道纵贯本区南侧，太白楼西路自本区的北两侧穿过。区内无大型湖泊、水库等水体，老运河自北向南贯穿于本区的东北部，常年有水。由于地势较低、容易形成积水，人工排洪沟渠纵横交错，一般旱季水位较低，甚至干涸。延深区的西部为新河矿井130采区开采沉陷积水区。另外，矿区内取用第四系上组含水层的农用机井较多，约数十眼。因此，矿井延深区地表建筑物众多，建筑物保护区域压覆绝大部分井田，必须采取有效的保护措施来组织开采。
受山东新河矿业有限公司的委托，中国矿业大学承担了《山东新河矿业有限公司延深区建下开采设计方案》的优化编制工作。工作的主要任务是分析330采区已有地表移动观测资料，结合唐口煤业实际开采后监测获取的岩移参数；分析延深区530采区、630采区和730采区首采工作面开采可能对地表建筑物造成损坏；在山东新河矿业有限公司初设的基础上，以确保地表村庄及构建筑物被破坏程度控制在Ⅰ级范围之内为条件，优化设计5301工作面、6301工作面和7301工作面，并提出保障安全开采的相关建议。
接受委托后，中国矿业大学科技人员收集了相关资料，对现场进行了实地勘察，现场调研了唐口煤业公司。根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定，对山东新河矿业有限公司330采区地表移动观测资料进行了分析，提出了延深区三个采区首采工作面的开采设计方案。按照《淄博矿业集团有限责任公司关于山东新河矿也有限公司-980米水平延深地质说明书的批复》，根据《山东省煤炭工业局关于加强建筑物下压煤开采管理工作的意见》（鲁煤搬迁[2009]48号）：“凡属于建筑物下压覆中厚及以上煤层，原则上不予批准建筑物下条带开采。因此，该区应优先考虑搬迁开采。”在努力提高煤炭资源回采率，确保延深区地表构建筑物安全的前提下，以为村庄搬迁，彻底解决煤炭开采对地表村庄影响的指导思想下，为保证矿井水平的顺利接替，需要对工作面布设、开采顺序对地表可能产生的影响进行了全面测算。
基于这样的指导思想，为确保延深区地表构建筑物的破坏程度不超过Ⅰ级范围，本研究在系统分析地表变形及其对地表村庄、构建筑物影响的基础上，设计了山东新河矿业有限公司延深区建下开采设计方案。
本次设计所依据的基础资料有：
（1）《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（2000）；
（2）《煤矿测量规程》（2010）；
（3）《山东新河矿业有限公司-980m水平延深地质说明书》（2012.9）；
（4）《山东新河矿业有限公司延深区开采方案初步设计》（2014）；
（5）《山东新河矿业有限公司延深区地形图》（2014）；
（6）《山东新河矿业有限公司3301工作面地表移动变形观测技术报告》（2012.8）；
（7）《山东里能新河矿业有限公司新河煤矿建井地质报告》（2005.6）；
（7）《煤矿安全规程》（2005）；
（8）《唐口煤业630采区采掘生产组织》（2014）；
（9）《唐口煤业530采区观测基础资料》（2011.12）；

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第一章矿井概况
第一节交通位置及井田范围
一、交通位置
新河井田中心位于济宁市的西部，嘉祥县城东约7.5km处，行政区划属于济宁市市中区和嘉祥县管辖。新河井田属于济宁煤田唐口勘探区，位于唐口勘探区西南边部（如图1-1）。

图1-1 新河煤矿与周边矿井的关系
矿区交通便利，西距嘉祥火车站约7.5km（嘉祥站向西经菏泽站与京九线连接）；东距济宁火车站约10km（济宁站向东北经兖州站与京沪线连接）；东距京杭大运河八里庙煤码头约13km。国道G327、省道S338公路分别从井田南部、北部通过，矿井北距日东高速公路济宁出口约30km（交通位置如图1-2）。

图1-2 交通位置示意图
二、井田范围
矿区周边煤炭资源赋存较丰富，区域开采规模较大。井田境界东以F13断层及F16断层为界与唐口煤矿相邻，西至17煤层露头，北起T19-1、T19-2号钻孔连线延长线，南到兖（州）新（乡）铁路。地理坐标为东经：116°26′35″～116°28′53″，北纬：35°22′16″～ 35°25′40″。由表1-1中所列的15个拐点圈定，矿区面积10.0367km2，开采深度标高为-180m至-1300m。

表1-1 矿区范围拐点坐标一览表
点号
纬距（X）
经距（Y）
点号
纬距（X）
经距（Y）
1
3922194.00
39449995.00
9
3916184.00
39449905.00
2
3920754.00
39451285.00
10
3916754.00
39450025.00
3
3919984.00
39450655.00
11
3917679.00
39449820.00
4
3919334.00
39450375.00
12
3917554.00
39449595.00
5
3918124.00
39452895.00
13
3918379.00
39449395.00
6
3916274.00
39451945.00
14
3918619.00
39449525.00
7
3916404.00
39450620.00
15
3919799.00
39449655.00
8
3915894.00
39450625.00
开采深度：由-180m至-1300m
第二节自然地理
一、地形地貌
矿区范围属黄河冲积平原，地形平坦，地势无起伏，略呈北东高南西低，地面标高为+35.38～+36.29m，自然地形坡度为0.2‰。
根据煤层赋存条件，采用立井开拓立井、延深暗斜井开拓方式
，井口标高+38.8m。井下分水平开采，井底车场标高-240m，第一水平标高-400m，第二水平标高-980m，现正在延深开拓，两水平之间由暗斜井连接。矿井采取中央并列式通风方式，综采和综采放顶煤采煤工艺，全部陷落法管理顶板。
二、地表水系
矿区内无大型湖泊、水库等水体。矿井以东的京杭大运河为主要地面水系，由北向南注入南阳湖，历年最高洪水位+36.67m（1964年9月5日），最大流量为626m3上标
/s。矿区中心距南阳湖约10km，南阳湖最高水位标高为+36.86m（1957年7月15日）。老运河自北向南贯穿矿井的东北部，常年有水。矿区内无大的河流，但小的沟渠较多，纵横交错，如三韩沟（河）流经本井田、赵王河和洙水河从本井田南侧流过，沟渠水量受大气降水控制，雨季水位较高，秋冬旱季水位较低，甚至干涸，一般起排涝和灌溉作用。
三、气象
矿区所在区域为北温带半湿润季风区，属海洋与大陆间过渡带气候，四季分明。年平均气温为13.6℃，多年平均最低气温为1月，平均气温为-2℃，日最低气温为-19.4℃（1964年2月18日）；7月气温最高，月平均气温29℃，日最高气温为41.6℃（1960年6月21日）。年平均降水量677.17mm，最小347.90mm（1988年），最大1186.00mm（1964年）。降雨多集中在7～8月份，日最大降水量177.10mm（1965年7月9日），最高洪水位38.05m（1957年），年平均蒸发量1728.27mm。春夏两季多东及东南风，冬季多北及西北风，平均风速2.3m/s。最大风力大于8级，历年最大积雪厚度0.15m，最大冻土深度0.31m。
四、地震
《中国地震资料年表》记载，济宁地区自公元前618年至公元1937年8月1日，共发生地震128次，其中破坏地震11次。本区地震活动性虽不强，但无感地震频发。据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）本区地震动峰值加速度为0.05g。
第三节矿井生产建设情况
从1997年底煤炭工业部济南设计研究院就参与新挑河煤矿的地质勘探和设计配合，1998年底完成了《新挑河煤矿可行性研究报告》，山东省计委以鲁计交能字[1998]1379号文件批准了该可研报告；同年底完成了《新挑河煤矿初步设计》，1999年1月山东省计委以鲁计重点字[1999]272号文对初步设计进行了批复。设计批复后，经过1年多的施工准备，2000年9月1日副井正式开挖，2001年1月1日主井正式开挖，井巷施工全由中煤三建承建，截止2005年，主、副井及地面设施已建设完成，轨道暗斜井、皮带暗斜井掘至车场。矿井于2005年5月开始进行试生产。
2008年11月，淄博矿业集团有限责任公司受让山东里能新河矿业有限公司所有股权，更名为山东新河矿业有限公司。2012年4月25日，在对新河、唐口矿井井田边界优化调整进行充分论证的基础上，经山东省国土资源厅批准，将相邻的唐口矿井630采区划归新河矿井。井田范围扩大区域，设计由矿井现-400m生产水平通过暗斜井延深至-980m水平开采。
一、井型及服务年限
矿井原设计生产能力30万t/a，主要开采3煤层，服务年限51年，其中第一水平服务年限22年。
二、开拓方式
采用一对立井、多水平开拓方式、中央并列式通风；井口标高+38.8m，第一水平标高-400m，第二水平标高-980m，两水平之间由暗斜井连接。
三、采区划分及采区接续
本着合理开采、简化工艺、有利于机械化开采并保证接续的原则，根据煤层赋存特点，在全井田将3煤层划分为7个采区。
按照矿井生产初期不搬迁村庄、先近后远、先易后难的原则，进行采区接续安排。移交生产为一采区，设计生产能力30万t/a，服务年限6年，之后接替顺序为五、六、七、三、四、二采区。
四、井筒及井底车场
本矿井采用立井开拓，在工业广场内集中布置主、副井两个井筒，均采用冻结法施工，井筒深度分别为303.40m、293.80m。-400m水平井底车场采用环行车场，-980m水平井底车场采用高低道起坡形式。
五、运输与通风
大巷主运输采用胶带输送机运输方式,原煤经胶带输送机直接运至井底煤仓,由主井提到地面。矿井通风采用中央并列式通风方式,副井进风,主井回风。
六、采煤方法
采用综采放顶煤采煤工艺，全部陷落法管理顶板，后退式开采。

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第二章设计区域地质采矿条件
第一节设计区域概况
一、新河煤矿延深区位置和范围
设计延深区位于矿井的东南部，西以嘉祥支断层为界，东至F16断层，南起兖新铁路保护煤柱线，北到4号（X=3919334.00，Y=39450375.00）和5号（X=3918124.00，Y=39452895.00）坐标点连线人为边界。范围由表1-1中的4、5、6、7四个拐点，依4-5-6-7-4顺序连线圈定，南北长平均2.4km，东西宽2.0km，面积4.75km2，煤层赋存深度自-700m至-1300m。延深区的地理位置如图2-1。

图2-1 延深区四邻关系图

延深区的西部为矿井-400m生产水平，自北向南布置3煤130采区、330采区和430采区三个。130采区采用分层开采和综放开采工艺，共回采3100面、3101面、3102面3103面和3104面五个工作面，业已结束；330采区3301工作面受顶板水害影响仅部分开采，3303工作面已准备完成；430采区正在开拓准备过程中。
井田北部唐口煤业公司正在准备的630采区6305工作面，与本区530采区相邻；630采区6302工作面，与本区630采区相邻；南部兖新铁路保护煤柱和东部的唐口煤业公司七采区，均为实炭（岩）区，尚无开采史。
二、新河煤矿延深区的地表现状井上下对照关系

延深区设计开采影响范围内的地表主要以农田为主，存有永东村、永南村、永西村、永北村、刘庄、白庄、东李庄、西杨庄、西李庄和常马庄等自然村庄，多为平房民宅。另还存有砖厂、养殖场及十余处鱼塘等。兖新铁路和327国道纵贯本区南侧，太白楼西路自本区的北两侧穿过。图2-2为延深区的井上下对照图。
区内无大型湖泊、水库等水体，老运河自北向南贯穿于本区的东北部，常年有水。由于地势较低、容易形成积水，人工排洪沟渠纵横交错，一般旱季水位较低，甚至干涸。延深区的西部为新河矿井130采区开采沉陷积水区，积水面积0.33km2，最大积水深3.6m。另外，区内取用第四系上组含水层的农用机井较多，约数十眼。
延深区属冲积平原地貌，煤系地层被厚202～227m的第四系冲积层广泛覆盖。地势极为平坦，东北部略高，西南部略低，地面标高+35.38～+36.29m，煤层埋深740.0～1335.0m。

图2-2 延深区的井上下对照图
第二节地质特征
一、地层
本区为全隐蔽式华北型石炭二叠系含煤建造，地层自上而下发育第四系、上侏罗统蒙阴组、上二叠统及下二叠统上部石盒子组、下二叠统山西组、太原组、上石炭统本溪组及奥陶系中、下统。
1、第四系（Q）
本区内第四系厚196.15～310.40m，平均227.19m，由粘土、砂、砂砾、钙质粘土及钙质层组成。井田北部较薄,补1号孔附近最厚。根据地层颜色、岩性及测井物性特征可划分为上、中、下三组。
上组厚59.60～93.90m，平均72.15m，主要由棕黄、黄褐色粘土、砂质粘土及松散砂层组成,局部富集钙质及铁锰质结核。砂层约占组厚的30%，富水性好,是本区的主要供水水源。测井物性特征：砂层具高阻、低伽玛、低伽玛伽玛特征，自然电位呈明显负异常；粘土、砂质粘土具低阻、高伽玛特征。
中组厚34.10～85.10m，平均58.53m，以浅灰绿色、黄褐色砂层和少量的砂质粘土为主，局部含钙质结核。砂层厚度大，约占组厚的40%，连续性好，透水性、富水性强。测井物性特征：砂层高阻，粘土低阻，其它曲线较平直。
下组厚56.10～131.40m，平均96.51m，以灰白色含钙粘土、钙质粘土、钙质层为主，间夹灰绿色粘土及粘土质砂、砂砾，上部局部见有较坚硬的钙质砂（弱固结）。井田南部及西部边缘钙质含量高，底部钙质层发育，局部固结成石灰岩或石灰质砾岩，且岩溶裂隙较发育；井田东北部厚度变小，且以粘土、含钙粘土为主，基本不见钙质层。测井物性特征：中、上部电阻率曲线低而平直，自然伽玛曲线幅值普遍较高；下部及底部钙质层处，电阻率呈高阻反映，自然伽玛曲线幅值极低。
第四系与下伏地层呈不整合接触。
2、侏罗系上统三台组（J3）
以嘉祥支三断层为界，以西基本全被剥蚀，以东除断层落差小而又邻近断层的部位被剥蚀外，其它区域基本均有保留，厚0～425.50m，东厚西薄，唐口井田分为上、下两个亚组，本井田只发育下亚组，主要为一套棕褐色细砂岩夹粉砂岩和泥岩，其中上部有一岩床状辉长岩侵入体，厚82.50～107.60m，平均96.03m。测井物性特征：岩浆岩段视电阻率曲线幅值高，起伏较大，呈尖峰状，伽玛伽玛曲线幅值偏低，自然伽玛幅值略高。向下视电阻率曲线幅值逐渐降低，形态由小尖峰状变为小锯齿状及近直线状。
本组与下伏地层呈不整合接触。
3、二叠系（P）
（1）上统石盒子组（P21）
井田东部有保留，西部遭剥蚀，厚0～276.40m，主要由灰、灰绿色中、细砂岩和杂色泥岩、粉砂岩组成，近底部往往有一层含铝质泥岩（相当于B层铝土岩），其下是一层中、粗粒砂岩，为上、下石盒子组的分界。测井物性特征：砂岩处高阻低伽玛与泥岩、粉砂岩处低阻高伽玛呈明显幅差变化，若B层铝土岩有沉积，其自然伽玛幅值很高，与其下的高阻、低伽玛分界砂岩构成本井田测井物性标志层。
本组与下石盒子组连续沉积，整合接触。
（2）下统石盒子组黑山段（P1h）
西部被剥蚀，全厚45.70～79.50m，平均60.50m，主要由黄绿、灰紫色泥岩、粉砂岩和少量灰绿色中、细砂岩组成,含较丰富的植物化石。测井物性特征：上部以低阻高伽玛的粉砂岩、泥岩为主,下部以高阻低伽玛砂岩为主。
本组与下伏山西组连续沉积，分界不明显，整合接触。
（3）下统山西组（P11）
井田西部边界处被剥蚀，全厚77.20～94.95m，平均85.00m，为本区主要含煤地层。主要由浅灰、灰白色中、细砂岩及深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩和煤层组成。含煤两层（2煤和3煤），2煤层多相变为炭质泥岩或泥岩，3煤层厚度大，分布广，为本区主采煤层。受滑动构造的影响，嘉祥支三断层以西地段地层（包括3煤层）部分被铲失，3煤层受顺层剪切作用的影响，局部形成层滑构造，使煤层变薄且破坏煤层结构。测井物性特征：3煤层视电阻率、伽玛伽玛曲线具有极高幅值，自然伽玛幅值较低；3煤层之上砂岩自上而下视电阻率曲线幅值增高，自然伽玛幅值降低；3煤层之下砂岩视电阻率曲线幅值中部最高，自然伽玛幅值中部最低。
本组是以陆相沉积为主的过渡相沉积，与下伏地层整合接触。
（4）下统太原组（P1t）
由于受重力滑动构造的影响，在嘉祥断层以西，各钻孔揭露本组地层均有不同程度的缺失，厚约150m，以灰至灰黑色泥岩、粉砂岩为主，其次为细砂岩、石灰岩和煤层。含石灰岩十层（二、三、五、六、七、八、九、十上、十下、十一），其中第三、五、六、八、九、十下全区分布，间距稳定，尤其第三、十下层灰岩厚度大且稳定，易与其它灰岩区别，是本区煤、岩层对比的可靠标志层。共含煤14层（6、8上、8下、10上、10下、12上、12下、14、15上、15下、16、17、18上、18下），可采与局部可采2层（16、17）。本组含丰富的植物及海相生物化石，为海陆交互相沉积。测井物性特征：以厚度较大、视电阻率曲线幅值极高的三灰为主要标志特征；在伽玛伽玛曲线上，八灰之上的12下煤、八灰及八灰之下的煤14构成“U”字型特征；十灰厚度较大，视电阻率曲线幅值最高，向下的十一灰、17、18上、18下视电阻率曲线幅值依次降低，而在自然伽玛曲线上，十灰处最低，向下煤层位依次增高。
本组与下伏地层呈整合接触。
4、石炭系上统本溪组（C2b）
本区内石炭系上统本溪组厚24.95～33.40m,平均29.00m，主要由浅灰色、褐黄色、紫红色泥岩及灰色砂岩、石灰岩组成,含石灰岩三层(十二、十三、十四灰),偶夹薄煤层,底部常为一层浅灰色为主夹紫红色的铁铝质泥岩(相当于G层铝土岩和山西式铁矿)。测井物性特征：自然伽玛幅值最高,仅十二、十三、十四灰处较低。
本组与下伏地层呈假整合接触。
5、奥陶系中下统
井田内揭露最大厚度23.80m，根据区域资料，厚约800m,主要由灰—灰褐色厚层状石灰岩组成，夹薄层泥灰岩，见有灰白色白云质石灰岩。
二、可采煤层特征
1、含煤地层
延深区含煤地层为石炭二叠系山西组和太原组，平均总厚度235.00m，共含煤18层，煤层平均总厚度10.68m，含煤系数5.4%；其中含可采煤层三层（3、16、17），平均总厚度8.87m，占煤层总平均厚度的84%。
（1）石炭-二叠系月门沟群太原组（C-PyT）
厚约168.00m，地层厚度稳定，主要由粉砂岩、泥岩组成，其次为砂岩、石灰岩和煤层。含9个煤组，共含煤14层，煤层平均总厚度为5.34m, 含煤系数3.6%。可采煤层两层（16、17），平均总厚度1.79m。本组地层粒度韵律清楚，层序结构明显，为典型的海陆交互相沉积，现分段叙述如下：
上段：自太原组顶界至五灰，厚约60m，以灰黑色泥岩、粉砂岩为主，夹灰岩和煤层，上部含薄层砂岩。顶部海相泥岩呈灰黑色，质纯，含菱铁矿结核，偶见腕足类化石，全区稳定，是太原组辅助标志层。含灰岩二层（二灰、三灰），二灰有时相变为泥岩，三灰全区稳定，平均厚4.58m，灰～深灰色，厚层状，含丰富的海百合茎及蜓类化石，是本区主要标志层。本段含煤三层（6、8下、8下），均较薄，不可采。
中段：自五灰顶至15上煤层，厚约28m，以粉、细砂岩为主，夹少量泥岩、石灰岩和煤层。含薄层石灰岩四层(五、七、八、九灰)，其中五、七、九灰不稳定，八灰较稳定，平均厚2.87m，呈灰色，厚层状，动物化石丰富，主要为腕足类，是本区主要标志层之一。本段含煤6层(10上、10下、12上、12下、14、15上)，其中15上为偶达可采的薄煤层，其余均不可采。
下段：底部以十二灰顶与本溪组分界，厚约60m，以灰黑色～浅灰泥岩、粉砂岩为主，其次为薄层中、细砂岩和石灰岩及煤层。含石灰岩三层（十上、十下、十一灰），十上灰虽较薄，但较稳定,十一灰常相变为泥岩，十下灰厚度大，全区稳定，平均厚5.02m，是灰～深灰色，厚层状，产丰富的动物化石，有海百合茎、蜓等，是全区重要标志层。共含煤5层（15下、16、17、18上、18下），16、17煤层为全区可采的薄煤层，15下、18煤层不可采。
（2）二叠系下统月门沟群山西组（Py ）
厚约87.00m，为本区主要含煤地层，以中、细砂岩为主，其次为粉砂岩、泥岩和煤层。共含煤2层(2煤、3煤),其中2煤为薄层炭质泥岩，3煤平均厚度8.89m，含煤系数10.5%。可采煤层为3煤层，为主采煤层。本组顶与石盒子组底不易划分，底以太原组顶界的海相泥岩顶为界。
本组发育两套砂岩体，位于3煤顶板至山西组顶界之间的砂岩，厚度大，主要为中细砂岩，呈灰～灰白色，石英为主，长石次之，另有石英及燧石岩屑，分选中等～差，有时含有泥岩、粉砂岩包裹体，该砂岩有时为3煤层的直接顶板，对3煤层有冲刷现象。3煤底板至山西组底界的砂体，厚度较小，呈灰色，主要以石英、长石为主，含少量白云母片，脉状及透镜状层理比较发育，有时是浑浊状层理及底栖动物通道。
本组为陆相为主的海陆过渡相沉积
2、煤层
区内可采煤层三层，自上而下分别为3、16、17煤，可采煤层情况见表2-1。

表2-1可采煤层情况表
煤层
名称
煤层情况
夹石情况
全区厚度
稳定性
结构
层间距
层数
厚度
岩性
最小～最大
平均
最小～最大
平均
3煤
5.49～10.55
8.89
稳定
简单

0～1
0～0.41
泥岩
100.79～201.52
169.89
16煤
0.87～1.23
0.95
稳定
简单
1～2
0～0.16/
泥岩
2.69～13.92
6.54
17煤
0.73～1.31
0.84
稳定
简单
0～1
0～0.04
泥岩

3煤位于山西组的下部，下距山西组底界平均17.00m，距三灰平均50.00m，距16煤170m左右。煤层厚度8.85～8.93m，平均8.89m，赋存标高-700～-1350m。区内及邻区共有4个钻孔穿过，全部可采，可采性指数为1，厚度变异系数8.5%。偶含一层夹矸，厚0～0.41m，夹矸岩性为泥岩，结构简单，属全区可采的稳定厚煤层。16与17煤层太薄不进行开采。
3、煤质
（1）物理性质及煤岩特征：区内各可采煤层的颜色均为黑色、黑褐色条痕，为中等坚硬煤。其它物理性质见表2-2。
表2-2主要煤层物性特征表
项目

煤层
光泽
坚固性系数
真
密
度
视
密
度
断口
裂隙
3煤
玻璃、沥青、油脂
0.92
1.45
1.38
阶梯状、参差状、贝壳状
较发育
16煤
玻璃、沥青
0.73
1.40
1.35
阶梯状、贝壳状
发育
17煤
玻璃、沥青、油脂
0.85
1.44
1.31
阶梯状、参差状
发育
（2）化学组分及煤质特征：3煤层原煤灰分平均产率14.27%，以低中灰为主；原煤硫分小于1%，为低硫煤，且以硫化物硫为主，次为有机硫；原煤干基低位发热量（Qnet，d）27.90MJ/kg，属特高热值煤。属特低-低磷煤，高挥发分，中等粘结性，结焦性好的煤类。16、17煤层原煤灰分平均产率11.21～13.84%，一般以低中灰为主，并有低灰出现；原煤硫分达4.4%，为高硫煤。原煤干基低位发热量（Qnet，d）平均29.86MJ/kg，属特高热值煤。属特低磷，高挥发分，强粘结性，结焦性好的煤类。
表2.3一般煤质特征表
项目煤层
3煤
16煤
17煤
工
业
分
析
水分
Mad
（%）
原煤
1.69～3.27
2.47(61)
1.63～3.41
2.08(18)
1.23～2.88
2.13(21)
精煤
1.61～3.25
2.43(61)
1.54～3.31
2.17(19)
1.46～2.92
2.15(21)
灰分
Ad
（%）
原煤
10.08～21.93
14.27(61)
6.50～23.20
11.21(19)
5.32～21.18
13.84(20)
精煤
4.85～8.56
6.61(62)
2.23～6.84
3.90(18)
2.68～4.93
3.84(19)
挥发分
Vdaf
（%）
原煤
36.07～40.76
38.56(61)
42.05～46.39
43.91(19)
43.34～46.97
44.45(20)
精煤
38.08～41.61
39.74(61)
42.25～46.12
44.01(19)
43.13～46.73
44.72(21)
全硫
St，d
（%）
原煤
0.22～0.80
0.55(61)
2.98～6.74
4.16(18)
2.67～6.66
4.40(20)
精煤
0.30～0.64
0.49(61)
2.17～3.84
2.87(17)
1.44～3.10
2.47(21)
磷
Pd
（%）
原煤
0.0020～0.0530
0.0170(36)
0.0000～0.0060
0.0030(13)
0.0030～0.0450
0.0110(9)
精煤
0.0010～0.0200
0.0080(36)
0.0010～0.0040
0.0020(11)
0.0010～0.0180
0.0050(10)
发热量
MJ/kg
Qb.ad
22.96～30.09
27.74(54)
25.38～32.92
30.18(18)
24.94～32.19
29.21(19)
Qgr.d
30.07～31.75
31.07(17)
31.84～33.43
32.98(6)
31.69～33.29
32.83(8)
元
素
分
析
%
Cdaf
81.84～83.89
83.11(40)
80.23～83.49
81.97(20)
79.64～83.92
82.49(13)
Hdaf
5.12～6.11
5.45(40)
4.71～6.02
5.49(20)
5.10～6.08
5.66(16)
Ndaf
1.43～1.63
1.54(40)
1.28～1.54
1.38(20)
1.28～1.53
1.40(13)
焦油产率
Tar.d（%）
10.50～15.30
12.66(50)
13.20～20.70
16.61(8)
14.30～20.50
16.58(14)
灰融熔性
ST（℃）
1310～1490
1384(38)
1095～1250
1175(15)
1070～＞1400
＞1213(15)
粘结指数
GR.I.
62～84
76(60)
87～101
96(20)
90～101
97(20)
胶质层厚度
Y（mm）
10.0～18.0
14.0(62)
17.0～32.5
25.5(20)
20.0～29.0
25.5(22)
煤类
QM45(68)
QM44(4)
QM45(16)
QF46(10)
QM45(14)
QF46(12)
（3）煤的工业分类：按中国煤炭分类标准（GB5751-86），以精煤挥发分产率（900℃Vdaf%）和粘结指数（GR.I%）为主要分类指标，胶质层厚度（Ymm）、奥亚膨胀度（b%）为辅助指标划分，本区3、16煤层为气煤， 17煤层为气肥煤。
（4）煤的风化和氧化：延深区各煤层在第四系底界面均无隐伏露头出现，且煤层顶板基岩厚度大于600m，从宏观特征看不存在风化氧化现象。根据挥发分产率、粘结性、发热量、碳、氧、氧化程度、硫化物硫、腐植酸、焦油产率、灰分、真密度等指标综合分析确定，也未出现有风氧化者。
三、构造特征
1、构造概况
延深区位于区域性断层嘉祥支断层的东侧，受其影响和控制，区内次级构造以近南北向、北北东向断层为主，以北北东向断层居多，局部也存有少量的东西向断层。西部边界地带受嘉祥支断层控制形成较多的附生断层。
本区褶曲构造为一北西向的次级向斜及次级背斜组成的复式褶皱，并受断裂构造影响显著。西北部及西南～南部，分别为两个次级向斜构造；北部为一次级向斜；东部有两个宽缓的背斜，组成一个倾向南的近似单斜构造。
2、地层产状及主要褶曲
受嘉祥支断层的影响，区内构造复杂，断层和褶曲非常发育。地层倾向东南和南为主，西部地层由西向东、由北向南逐渐加深，地层倾角较陡，特别是嘉祥支断层附近，以及T23-1孔南向斜附近，局部地层倾角高达30°左右；东部地层由北向南逐渐加深，地层倾角相对较缓，一般在5～15°左右。
区内褶曲发育，自南向北有T23-1孔西向斜、T23-1孔西北向斜和T21-1孔西向斜，幅度都不大。其主要特征分述如下：
（1）T23-1孔西向斜：位于延深区东南部，T23-1孔西侧，轴向北西～北北西，东南延出区外。区内延展长度约1250m，幅度约70m。
（2）T23-1孔西北向斜：位于延深区西北部，T23-1孔西北侧，轴向北西，延展长度约1230m，幅