艾友矿矿井概述及井田地质特征.doc

1 矿井概述及井田地质特征
1.1矿井概述
1.1.1 交通地理位置
1、艾友煤矿立井井田位于阜新煤田南部，处于阜新矿务局东梁矿和清河门矿之间，距阜新市区30公里，行政隶属于清河门区及伊吗图镇管辖。
2、井田地理坐标：
东经 121°25ˊ~121°30ˊ
北伟 41°45ˊ ~41°50ˊ
井田边界，东界：北自山嘴子，向南经二道河子、八家子至清河门二井住宅一线，西界：北起原艾友矿三井向南沿阜新～义县公路经高家瓦房，与清河门立井－600水平线相交，北界：西起192号钻孔，东到132号钻孔，南界：止于纬距25000一线。
阜新矿区交通颇为方便，新义线铁路从井田中部通过阜新至锦州公路经由艾友矿的吕家店，艾友煤矿矿山专用铁路线在艾友乘降所铁路大桥车头与国铁接轨。
1.1.2 地形地貌
按地形形态可分为平原区及丘陵区，井田内以路为界以北丘陵起伏，海拔在泉水130～180之间，铁路以南地形平缓， 海拔在110～130之间为平原区。
井田上覆区内有五个报废矿井（即一、二、三、四井及东露天）。三个生产矿井（即伊马矿、乌龙矿、汤头河小露天）。上述斜井及露天均开采阜新组煤层，井田中部和东部还有阜新县伊马图镇艾友村、七家子村、清河门区吴家窑村小井多处，均开采阜新组煤层。
1.1.3 河流、湖泊、地表水系
井田内有汤头河自西北向东南流经井中部，井田北部有伊马图河自西流向东南，上述两条河流均季节性河流，河流浅平，与两岸相差0.5～１.０米，在洪水期流量突增，有时溢出河床，汤头河与本井田地下水无明显水力联系。
1.1.4 气象及地震情况
阜新地区气候主要受西伯利亚～蒙古气流控制，属典型大陆性气候。特点是温差显著，夏沙较大，东、春季多西南风。历年平均风速1.9～3.7米/秒。最高可达11.3米/秒。据1980年及1981年气象资料，无霜期分别为146天和143天，冻土层深度1.18米。历年最大冻土层深度为1.4米。
据阜新地区80～83年气象台观测，年最低温度在1、2、11、12月为－４４～－11.9度。年降水量最大在6、7月为74.5～139.7mm，降水量最小为1、2、11、12月为0.2～11.0mm，最小蒸发量为1、12月为17.4～24.2mm。
根据阜新市地震局提供资料，阜新市境内自1976年有记录以来共发生2级地震16次，从平面图所显示的规律，在井田外围地区以国华公社白长门、福星地、大五家子、红帽子形成新月形1级左右的地震带。季白天与夜间温差10～12度，一年中冷得早，暖得晚。全年降水量小，蒸发量大风。
1.1.5 设计开发历史
艾友煤矿立井由长春煤矿设计院设计，初步设计于1988年7月提交，经东煤计字（1988）第884号文批准。设计依据为1983年107队提交的《艾友立井精查（最终）地质报告》，最终优化设计于1997年10月完成，经煤基字〈1997〉第501号文批准。矿井设计生产能力90万吨/年，服务年限51.7年。2009年核定生产能力220万吨/年。
矿井开拓方式为立井单一水平上、下山开采，设计主、副、风三个竖井，生产水平为－600米标高，回风水平为－350米标高，设计划分为七个采区，即101～107区，投产首采区为101区。
1.1.6 矿井电力供应
矿井地面设变电所，主接线采用全桥形接线，一次进线电源为双回路，分别取自东梁一次变电所为LGJ—150—4.1km和T接于梁清线为LGJ—120—1.7km。矿变电所一次电压等级66KV。
引入井下中央变电所的入井电缆选用四回ZQD4-3×120mm²、额定电压6KV电力电缆。沿副井井筒引至中央变电所不同母线段上，当一条电缆出现故障时，其余电缆能够承担井下全部用电负荷。中央变电所的电源进线设在隔爆型高压真空配电装置，控制高压母线，采用单母线分段，并设分段联络开关。艾友矿井下供电能力为12678.81KVA，正常电负荷量为9816.14KVA，最大电负荷量为11213.84KVA。
1.2 井田地质构造
1.2.1 区域地质特征
本井田位于新华夏系构造，清河门——艾友背斜的北段，井田内总体构造形态为一短轴背斜。背斜轴走向为N58°E，向北东倾伏，呈舒缓状。由于被北东向三条大断层（F18、F15、F11的切割改造，形成中间下陷，东西两侧抬起的地堑构造。下陷地带为背斜轴部，故轴向不显。F18断层以东为单斜，自北向南煤层走向由N20°W变为南北走向，局部达到S65°W，倾向东，倾角一般在10°-15°。F11号断层以西为单斜，煤层呈北东走向，向北西倾斜，倾角一般为5°～8°。
断层：
井田有断层14条断层，以近东北走向的F18、F15、F11和其派生的F18’、F15’、 F11’断层为主，还有FA、FB1、FB2、FB3、F26、FC1、FC2、FC3号断层，断层产状及控制情况见表
断层产状及控制情况一览表
断层
编号
产 状
落 差
（米）
断 层
性 质
控制长 度（米）
控 制
程 度
走向 （方位角）
倾向
倾角
F18
16º—24º
NW
59º—64º
220—300
正
7000
可靠
F11
NNE
SEE
40～60
100～240
正
2100
可靠
F15
NE
SE
60～70
0～30
正
820
可靠
F18’
NE
NW
45～65
0～110
正
3110
可靠
F11’
20º
SE
40º—60º
100
正
1200
较可靠
F15’
23º
SE
48º—70º
40
正
1100
较可靠
FA
5º
E
50º
0—8
正
440
可靠
FB1
80º
SW
48º—56º
0—21.5
正
900
可靠
FB2
110º
NE
45º
0—8
正
250
可靠
FB3
90º—110º
SW
56º
0—24
正
700
可靠
F26
80º
NE
45º
0—14
正
900
可靠
FC1
80º—95º
SW
47º
0—8
正
500
可靠
FC2
20º—40º
SE
42º—47º
0—9
正
250
可靠
FC3
30º
NW
45º
0—10
正
200
可靠
岩浆岩：
本井田内通过钻探工程控制，确定内共有12条岩墙，均为近东西向高角度辉绿岩墙，岩墙两侧有一定程度的变焦，对煤层开采有一定的影响，产状及控制情况见表
矿井火成岩墙产状一览表
岩墙名称
走向（方位角）
倾向
倾角
厚度（米）
控制程度
β0
82º

90º
1.1
可靠
β1
95º
SW
80º—88º
0.8——2.0
可靠
β1’
88º
SW
90º
6.0
可靠
β2
75º
SE
75º—88º
0.8——8
可靠
β2’
75º
SE
75º—88º
0.5——2
可靠
β4
110º
SW
80º
0——5米
可靠
β5
95º
SE
80º
0.9——1.9
可靠
β6
76º——93º
S
80º
0.4——1.1
可靠
β6’
80º——91º
SE
88º
3.0米
可靠
β8
60º
SE
85º
0——8.0
较可靠
β9
85º
SE
85º
2--10
较可靠
β10
104º
SE
85º
2--10
较可靠
岩墙名称
走向（方位角）
倾向
倾角
厚度（米）
控制程度
β0
82º

90º
1.1
可靠
β1
95º
SW

80º—88º
0.8——2.0
可靠
β1’
88º
SW
90º
6.0
可靠
β2
75º
SE
75º—88º
0.8——8
可靠
β2’
75º
SE
75º—88º
0.5——2
可靠
β4
110º
SW
80º
0——5米
可靠
β5
95º
SE
80º
0.9——1.9
可靠
β6
76º——93º
S
80º
0.4——1.1
可靠
β6’
80º——91º
SE
88º
3.0米
可靠
β8
60º
SE
85º
0——8.0
较可靠
β9
85º
SE
85º
2--10
较可靠
β10
104º
SE
85º
2--10
较可靠

1.2.2 地层特征
井田内地层层序由老至新分为：上侏罗统沙海组（J3S）、阜新组（J3F）及下白垩统孙家湾组（K1S）。
沙海组
本组地层在井田内由老至新分为四段
一段：红色砂砾岩段（J3S1）
本段由红色、赤红色及灰绿等杂色厚层状砂砾岩、砾岩及泥岩组成。上部砾岩比例小，中下部以砾岩为主，砾岩磨圆中等，成分复杂，有石英岩、安山岩、粗面岩、伟晶岩、斑岩、灰绿岩、片麻岩等，多具反韵律结构
二段：砂砾岩段（J3S2）
本段以灰白色、黄色中砾岩、粗砂岩为主，夹薄层泥岩、粉砂岩、碳泥岩和不可采煤层，㎎砾岩成分以石英岩为主，其次有安山岩、粗面岩等，在细性岩层中常见斜层理及侵蚀面。砾岩胶结致密、坚硬，分布均匀，磨圆度好。
三段：含煤段（J3S）
本段是沙海组的主要含煤段，岩性为灰色、灰黑色的泥岩、炭泥岩、煤层和灰白色的粉砂岩、砂岩，局部夹薄层砾岩。本段以塔子沟河为界，向南渐变薄至80-100米，向北渐变厚至160-260米
本段含煤层20余层，可采层15层，主要可采层4、5、6、7、10、11层，可采层总厚20余米，以第五勘探线为界，其南北各为一个沉积中心而煤层亦各形成一个聚煤较厚区。从剖面分析本井田在成煤明显可分为四期，12-13煤层沉积为一期，11-8煤层沉积为二期，7—3、7—1煤层沉积为三期，6-4煤层沉积为四期，3-1煤层为后期局部沉积煤层，其各成煤期间均沉积有粗砂体（包括薄层砂砾岩层）。在井田东北局部其8-11煤层和12-13煤层间砂体尤为明显，以此分析沙海组的含煤地层形成于湖盆稳定扩张时期，此期的聚煤作用是受冲积扇、扇三角洲和湖泊联合控制下所形成的湖滨平原沼泽进行，聚煤区顺盆地长轴呈带状展布。
四段：泥岩段（J3S—4）
本段在井田内据岩性可分为上、中、下三部分：
上部：中厚层、薄层灰色泥质粉沙岩、细纱岩互层夹粗砂岩、含泥砾岩。在顶部粒度垂向变化呈反韵律，逐渐过度为阜新组底部砾岩。岩层富含软体动物化石，有植物碎片和炭屑，具波状和缓斜层理及水平纹理。
中部：深灰色砂质泥岩、深灰色泥岩为主，偶夹粉砂岩和细砂岩互层，灰白色钙质中砂岩和细砂岩，含动物化石—介形虫和少量瓣鳃类、鱼鳞化石，含有菱铁矿结核和泥灰岩薄层和炭屑，具水平纹理。
下部：深灰色泥岩，自上而下夹中厚--薄层粉砂岩、细砂岩和中砂岩多层。底为粗砂岩与砂岩互层和三段煤层呈过度关系。在泥岩层中含有钙质和菱铁矿薄层；含软体动物和鱼鳞化石；-介形虫化石在中间部位普遍存在。粉沙岩、细砂岩中具有水平状和波状层理。
（二）阜新组。
在井田内阜新组可分为三段，其总厚度在300～700米左右
1、下含煤段
本段岩性以砂岩为主，夹泥岩、粉砂岩和砾岩，砂岩成分为石英，长石碎屑及岩屑，分选差，胶结物为钙质。颗粒均为半棱角状或棱角状。泥岩中夹植物炭屑。含煤14层，其中可采层4个层（1～2）（2～2）（2～3）（3）下含煤段厚度200～250米。
2、中含煤段：
本段岩性为各种粒级的砂岩，具斜层理和波状层理，且河床相底砾岩，层位稳定，砾岩以花岗岩片麻岩、砾石为主，粒度大小不一，磨园度不好，均为半棱角状或棱角状。胶结物为钙质含薄煤层5层、煤质差，含煤段厚度150～170米。
3、上含煤段
本段岩性主要由粗碎屑组成。碎屑成分复杂，多以石英，长石为主，砂岩中常含云母碎片。分选和滚圆度均差、胶结疏松，粉砂岩常具有微波壮层理，层理面有炭化植物碎片。泥岩富含植物化石碎片含煤10层，往深部逐渐变薄尖灭，含煤段厚度130～180米。
（三）、孙家湾组
岩性以黄色、黄白色砾岩为主，下部为紫色，灰绿色的粉砂岩及细砂岩，砾岩胶结疏松。砾石以花岗岩为主，其次有石英岩等，砾石滚圆差，分选不好。地层走向NE倾向SE，倾角10°～15°，主要分布井田以北的娘娘庙、二道河子、干沟子一带。该组地层在井田区仅零星出露。厚度在50米左右。
井田内沙海组地层与邻近清河门立井从连续勘探剖面以岩层、煤层厚度、间距、化石面貌组合、岩性特征对比完全相当，浅部阜新组的煤层与清河门1、2井煤层也完全相当，含煤层组对比可靠。

1.2.3 地质构造
本区位于阜新盆地西南部。地形北高南低，北部为低缓丘陵，南部为堆积平原。堆积平原区地势低平。第四系堆积物较厚，地形坡度1-2‰，由河床、漫滩及两侧阶地组成。丘陵区标高在120米以上，由馒头状、长梁状低缓丘陵及谷地组成。其形态波状起伏，高差10-30米。由东北向西南倾斜，植土较薄，多冲沟。另外，本区内有多年开采小煤窑若干。

1.2.4 综合柱状图

图1-1综合柱状图

1.2.5 水文地质
本区内水系主要为汤头河，在井田南3KM处入细河。河床弯曲，河水受大气降水控制。一九三0年最高洪水位标高在115.59-136.5m，水位超过河床宽达800m。在吕家店桥以北上游段，有阜新市截河水源两处（市1号、2号水源）。下游常年有水，并有艾友矿井水汇入，水质渐变污染。
2、含、隔水层赋存特征
井田水文地质条件受地形、岩性、含水层部位，深度等及地表水、大气降水控制。各含隔水层（段）含水性及赋存特征如下：
（1）、第四系砂砾石含水层
该层遍布冲积平原区表部，埋藏深度2.2－4.8米，最深6.05米，砂砾石含水层厚度0.3-2.35米，最厚2.7米。是本井田松散岩层主要含水层，直接覆于侏罗系煤层之上。
（2）阜新组顶部风化裂隙含水层（段）
在该区全区发育，深度不等，强风化带深度一般在20米上部。岩芯破碎，砂岩孔隙明显，富水性强，往下风化程度逐渐减弱，富水性变弱。
（3）阜新组上部砂砾岩孔隙裂隙含水层（段）

该层为艾友斜井直接充水层，厚12.0－23.0m，据67-40号孔、67-61号孔抽水试验，单位涌水量q=0.00107-0.00172l/sm，渗透系数K=0.00522m/d透水性弱。
（4）阜新组下部砂砾岩含水层
该层在沙海组四段之上，主要岩石为白色砂岩、沙砾岩。胶结松散，厚层状，厚约22—29米。该层由于构造作用，裂隙发育。钻探中易于漏水。建井过程中该层揭露时发生出水，主井井筒、风井井筒揭露该层时发生突水，水量达50.88 m3/h。
(5)沙海组沙砾岩含水层（段）
该层为沙海组煤层直接充水含水层，该层顶部为砂岩、沙砾岩含水层。主要岩性为灰白色砂岩、砂砾岩。部分胶结松散，局部有裂隙，一般厚度10—20m，最大厚29m，主要分布于井田东部。
(6)断层裂隙含水带
本井田位于清河门短轴背斜的北东向延展部位，存在北东一南西断层，落差250-350米。伴随断层产生构造裂隙带，这些裂隙带是地下水良好通路，经勘探资料，裂隙宽达1-4.5米。在阜新组尤为发育。建井过程中-350大巷揭露F18时见出水点及淋水区。由于沙海组四段为厚层泥岩层，故裂隙发育程度较阜新组弱，导水性也较弱。局部地段和部分的裂隙发育程度、导水性能不同。
（7）火成岩裂隙含水带
本区火成岩为辉绿岩墙产出，方向近东西倾向南东，长度3000-4000m,宽度5-7m。部分岩墙裂隙发育，在浅部裂隙充填较差。主井-600大巷遇火成岩均有出水现象。且发生过突水现象，突水初期水量大75 m3/h。据勘探和井下所见，火成岩裂隙均沟通阜新组含水层，第四系水和地表水。
3、隔水层发育特征
第四系含水层直接覆于阜新组风化带之上无明显隔水层。阜新组隔水层由灰绿色泥岩、粉砂岩组成。薄层状，沉积不稳定。由于构造作用，隔水条件不好。沙海组隔水层主要为沙海组泥岩段。一般厚度200-300米，岩性多为黑色泥岩、粉砂岩。局部夹粗砂岩、沙砾岩。泥岩段基本起到隔水作用，但局部由于砂砾岩影响或与构造裂隙带接触，沟通上部裂隙水，导致局部有涌水现象。。
1.2.6 地质勘探
艾友井田在普查、详查阶段共施工了100个钻孔其工程量为55344.86m。截止2004年末，生产补充勘探阶段共施工了64个钻孔，其工程量为40152.7m。勘探工程总量为95497.56m。
艾友井田自1957年开始勘探，经过普查、详查、精查到生产补充勘探，持续的时间较长。在此期间，由于设备的更新、技术的发展，资料的研究工作也在逐步深入。因此，各勘探阶段所施工的钻孔质量也有所不同。 总的看来精查阶段好于普、详查阶段；生产补充勘探阶段好于精查阶段。但在精查阶段没有达到规定的标准，只能相当于同种勘探类型的详查阶段或稍高些。
本次报告未重新进行钻孔综合质量评级工作， 可采煤层质量综合评级结果沿用了1994年《艾友矿生产地质报告》的成果，对于精查阶段以前施工的钻孔只对可采煤层进行了综合评级，而补充勘探阶段的64个钻孔，不但对可采煤层进行了综合评级，而且进行了全孔评级。
随着采掘生产实践及生产补充勘探工作的不断进行，生产实见及钻孔所揭露的地质资料不断增多；尤其是三维地震勘探工作的进行，使矿井南部区域的构造有了很大变化。截止2004年末，艾友井田范围内共施工地质钻孔164个，总工程量为95497.56m，井下实掘巷道为301085m。在井下实掘巷道中， 除硐室及小型联络道没作地质素描外，绝大多数的巷道均进行了素描工作，素描率在95％以上，由此获得了大量的地质资料。和1994年矿井地质报告相比，部分地质情况出入较大。集中表现在以下几个方面：
1、断裂构造的形态在井田南部和北部区域都有很大变化；
2、对井田南部的火成岩缺乏足够的认识；
3、对小断层的分析认识不足；
4、对煤层的同沉积现象缺乏深入的了解；
5、在实践中发现有的构造需重新核实；
6、随着综采技术的提高,对储量块段的划分需重新进行。
1.2.7 煤层特征
已15煤为低灰、低硫、低磷，可选性及结焦性均好的高发热量焦煤，属优质主焦煤（JM）。全井田范围普遍可采,主要以粉末状及碎块状为主，煤层较硬。煤层中镜煤条带、亮煤条带较多，煤岩类型为半光亮型。详见已15煤质工业分析表。
表1.2 煤层煤质工业分析结果表
煤层名称
已15
水份
mad%
0.49-1.24%，平均0.82%。
灰份
ad%
10.32-14.45%，平均12.42%。
硫份
st%
0.28-0.46%，平均0.38%。
磷份
pd%
0.004-0.031%，平均值为0.018%。
挥发份
v%
25.38-26.45%，平均25.92%。
发热量
mj/kg%
27.21-30.14MJ/Kg，平均27.63MJ/Kg。
粘结性和结性
己组煤层结焦指数6-7，粘结指数大于85。

图1.1.3 煤的围岩性质
1.煤的含瓦斯性
瓦斯：矿井瓦斯绝对涌出量为60m/min，相对涌出量为15.1 m/t,根据瓦斯的储集特点、瓦斯含量、瓦斯涌出量，鉴定该矿井为高瓦斯矿井。

1.2.8 瓦斯、煤尘、煤的自燃
1.瓦斯：矿井瓦斯绝对涌出量为60m/min，相对涌出量为15.1 m/t,根据瓦斯的储集特点、瓦斯含量、瓦斯涌出量，鉴定该矿井为高瓦斯矿井。
2.煤尘的爆炸性
影响煤尘爆炸的主要因素是煤中的挥发分产率，煤的挥发分愈高，煤尘爆炸的危险性愈大，煤尘爆炸指数为24.19-29.92%，属有煤尘爆炸危险矿井。
3.煤的自然发火倾向
自燃：艾友矿开采煤层属于自燃发火煤层，各煤层均具有自燃发火危险性，而且自燃发火期为4-6个月。