白庄煤矿村下压煤开采方案设计-毕业论文.doc

前 言
肥城白庄煤矿有限公司（以下简称白庄煤矿）位于肥城煤田西部，山东省泰安市肥城市境内。白庄煤矿隶属肥城矿业集团公司，距离湖屯镇5.5km，距离肥城市20km，距离泰安市50km，距离济南市102km。白庄煤矿于2011年4月1日取得由国土资源部颁发的白庄煤矿采矿许可证（证号：C1000002009041120010700），矿区平面边界由24个拐点顺序圈定，井田走向长约4.0km，倾斜宽约3.9km，面积为15.8km2，开采标高为71m~-700m，矿井设计生产能力为90万t/a。采矿许可证有效期限自2011年4月1日至2031年4月1日。
白庄井田由肥城煤田西十井田（部分和西七、八、九井田（部分）组成。自1960年开始勘探，1971年5月开始动工建矿，设计生产能力为30万t/a，1978年12月31日建成并移交生产。1992年进行了矿井改扩建，1997年下半年达到了设计生产能力90万t/a。经过矿井改扩建和技术改造，矿井生产能力逐年提高，由1979年的年产量13万t、1983年的年产量33.4万t、1988年的年产量43.6万t、1994年的年产量46.8万t、1999年的年产量91.6万t到2001年的年产量122.0万t。白庄煤矿上缴利税逐年增加，是肥城矿业集团有限责任公司效益最好的矿井之一。
白庄煤矿矿井开拓方式为立井阶段石门上下开拓，分-150m、250m、-430m等三个水平进行煤炭开采。矿井共有主井、副井和风共井计6个井筒。主井1个，井底水平标高为-250m，主井井筒设计净直径6.0m，装备6.5t轻型箕斗，担负全矿井的煤炭提升任务。副井2个，老副井井口直径5.0m，装备1.0t单层单车罐笼，服务于-150m水平辅助提升及人员上下井；新副井井口直径6.0m，装备1.0t双层四车罐笼，服务于-250m水平及-430m水平辅助提升及人员上下井。2个副井装备有梯子间，作为矿井安全出口。风井3个，井底标高-70.3m，装备有梯子间作为矿井的安全出口。
目前白庄煤矿主采煤层为3煤。2000年10月~2001年3月，白庄煤矿对李家寨村下压煤进行了搬迁开采。2003年12月，由山东科技大学和白庄煤矿共同协作，完成了小店、山阳铺、沙庄、古庄和荣庄等村庄下所压3煤保护煤柱的开采方案设计，并于2004年2月25日通过了山东省人民政府压煤村庄搬迁办公室组织的专家论证，山东省人民政府压煤村庄搬迁办公室以鲁政搬[2004]11号文下达了关于对肥城矿业集团公司白庄煤矿村庄下压煤开采方案设计的批复，提出了具体的批复意见，肥城矿业集团有限责任公司也以肥矿集团地字[2004]275号文下达了关于转发《关于对肥城矿业集团白庄煤矿村下压煤开采方案设计的批复》的通知，提出了回采建议。依据上述批文，于2005年4月至2007年7月间，白庄煤矿先后采用了高档普采和综采方式回采了31002-31010条带工作面以及31014、31016、31018和31020条带工作面。白庄煤矿在3305工作面也进行了条带开采，采出率为50%，实际开采煤炭14.85万t。2007年白庄煤矿委托山东科技大学编制了《肥城白庄煤矿有限公司3900采区31煤层张店村下压煤开采方案设计》，山东省煤炭工业局鲁煤规发字[2008]68号文予以批复，批准张店村下压煤条带开采3906、3910工作面，采出率为33%。2010年，山东省煤炭工业局鲁煤搬迁字[2010]40号文批准了白庄煤矿3900采区的条带开采，批准董庄村下压煤条带开采3914工作面。因此，白庄煤矿完全掌握了村庄下采煤技术，获得了良好的地表岩移参数，积累了丰富的村庄下条带采煤实践经验。
随着矿井的多年连续生产，白庄煤矿可采煤炭资源逐渐减少，而3700采区涧北堤坝下所压31煤储量达到了147万t。为了矿井生产接续，既要合理科学开采宝贵的煤炭资源，又要处理好工农、地企以及水利部门等之间的关系，保持企业的可持续发展和社会稳定，保护生态环境，实现和谐发展，白庄煤矿提出了3700采区涧北堤坝下压煤开采可行性论证与方案设计课题，并与山东科技大学合作，在以往村庄下条带开采成功的基础上，对研究区域地质采矿条件下的上覆岩层与地表移动的分布规律进行研究，探讨白庄煤矿在3700采区涧北堤坝下进行煤炭特殊开采的可行性和开采方案。
接受委托后，山东科技大学专门成立了的涧北堤坝下压煤开采设计课题组，以现有煤矿开采技术为基础，收集了必要的地质采矿技术资料。通过对地质采矿条件的分析，依据煤矿开采地表移动变形规律，对井下煤层开采引起的地表沉陷影响和上覆岩层导水裂隙带高度进行了预测，对涧北堤坝下压煤开采可能产生的不利影响和危害程度进行了分析，在保证涧北堤坝损坏在《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定的工业构筑物变形允许范围内，确定了合理的开采方法和技术参数，在确保安全生产基础上，经济、合理、科学地开采宝贵的煤炭资源。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》、《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》等有关规程和规范，以及山东省煤炭工业局《关于加强建筑物下压煤开采管理工作的意见》（鲁煤搬迁[2009]148号）和《关于印发<建筑物下压煤开采方案设计>编制提纲及编制要求的通知》（鲁煤搬迁[2011]165号）等有关规定，编制了《肥城矿业集团公司肥城白庄煤矿有限公司3700采区涧北堤坝下压煤开采可行性论证与方案设计》，报请山东省煤炭工业局审批。
白庄煤矿3700采区涧北堤坝下压煤开采可行性论证与方案设计编制的主要基础资料如下：
（1）白庄煤矿矿井及3700采区概况；
（2）白庄煤矿地质报告；
（3）3700采区采掘工程平面图；
（4）3700采区井上下对照图；
（5）3700采区综合柱状图；
（6）有关钻孔柱状图；
（7）涧北水库和大坝概况；
（8）白庄煤矿地表岩移观测分析资料。

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第一章 白庄矿井概况
第一节 交通位置及井田范围
一、交通位置
白庄井田位于肥城煤田西部，处在泰山山脉西翼，古今闻名的陶山南麓，行政区划处于山东省泰安市肥城市湖屯镇境内。地理坐标为：东经116°34'54"~116°38'36"，北纬36°13'23"~36°16'02"。
白庄煤矿距离湖屯镇5.5km，距离肥城市20km，距离泰安市50km，距离济南市102km。
白庄煤矿交通便利。在铁路交通方面，白庄煤矿有铁路专线与泰（安）—湖（屯支线和京沪干线相接，西有京九铁路干线，白庄煤矿距湖屯火车站5.5km。在公路交通方面，白庄煤矿工广南门口即为泰（安）—平（阴）公路，向南5km为泰（安）—聊（城）公路，东有济（南）—兖（州）公路通过，可直达泰安、平阴、聊城、济南、兖州等地，交通十分便利。图1.1给出了白庄井田交通位置示意图。

图1.1 白庄井田交通位置示意图
二、井田范围
白庄井田位于肥城煤田西部，由肥城煤田西十井田（部分）和西七、八、九井田（部分）组成。井田范围为：西以F7断层为界，与查庄煤矿和国庄煤矿相邻；北以F1-1、F1-2断层为界（属煤田边界）；东以F21断层为界，与陶阳煤矿相邻；南以原勘探报告F3-1断层位置作为技术边界与平阴煤矿紧邻，以BF5断层与兴隆煤矿相邻。井田走向长约4.0km，倾斜宽约3.9km，面积为15.8Km2（见图1.2）。

图1.2 肥城煤田白庄井田位置图

于2011年4月1日，白庄煤矿取得了由国土资源部颁发的白庄煤矿采矿许可证（证号：C1000002009041120010700），矿区平面边界由24个拐点顺序圈定（各拐点坐标见表1.1），井田走向长约4.0km，倾斜宽约3.9km，面积为15.8km2。采矿许可证有效期限自2011年4月1日至2031年4月1日。主采煤层为3煤，开采标高为+71m~-700m，矿井设计生产能力为90万t/a。
表1.1 白庄煤矿拐点坐标一览表
拐点编号
北京54坐标系
西安80坐标系
X坐标/m
Y坐标/m
X坐标/m
Y坐标/m
B4
4010468.00
20463714.00
4010422.475
39463658.358
B5
4010769.00
20464231.00
4010723.484
39464175.363
B6
4011180.00
20464470.00
4011134.491
39464414.361
B7
4011200.00
20464555.00
4011154.492
39464499.364
B8
4011447.00
20464775.00
4011401.497
39464719.365
B9
4011775.00
20465310.00
4011729.506
39465254.370
B10
4012190.00
20465827.00
4012144.515
39465771.374
B11
4012695.00
20466330.00
4012649.526
39466274.377
B12
4013719.00
20467000.00
4013673.545
39466944378
B13
4014570.00
20467600.00
4014524.561
39467544.379
B14
4015390.00
20466430.00
4015344.405
39466374.399
B15
4015600.00
20464850.00
4015554.397
39464794.382
B16
4015315.00
20463390.00
4015269.364
39463334.365
B17
4014123.00
20463047.00
4014077.371
39462991.374
B18
4013260.00
20462485.00
4013214.359
39462429.374
B18A
4012000.00
20462500.00
4011954.347
39462444.383
B19
4011276.00
20462360.00
4011230.339
39462304.386
J7
4010510.00
20462232.25
4010464.331
39462176.640
J6
4011090.00
20462730.00
4011044.340
39462674.391
J5
4011162.50
20463130.00
4011116.843
39463074.394
J4
4011500.00
20463525.00
4011454.349
39463469.396
J3
4011660.00
20463780.00
4011614.352
39463724.397
J2
4011687.50
20464000.00
4011641.854
39463944.399
J1
4011615.00
20464425.50
4011569.356
39464369.904
面积
15.8km2
开采深度
+71m~-700m

第二节 自然地理
一地形、地貌
肥城煤田的地形为四面环山，北高南低，东高西低，是一个向西南开阔的盆地，盆地内地形较平坦。
白庄井田内地形东北较高，西南偏低，地面标高为+71m~+125m，平均坡度为50′。主井井口标高为+84.67m，工业广场标高为+83.5~+89.0m。
二、地表水系
白庄井田内有涧北河、山阳铺河两条季节性小河，都发源于北部山区，由山区裂隙水及雨水补给，雨季有少量存水，由北向西南汇流入汇河。另有两条南北向冲沟，也发源于北部山区，雨后才有水，数天后即干涸。
白庄煤矿工业广场三百年一遇的最高洪水位为+82.90m。涧北水库位于井田范围内，库区平均标高为+105.0m，最高潜水位标高为92.5m。
三、气象
白庄井田地处鲁西，属大陆性与海洋性气候过渡型，四季分明，年平均气温为12.95℃，最高气温为39.6℃（1958年6月27日），最低气温为-18.5℃（1953年1月16日），冻土深度为4.8cm。
年平均降雨量为662.5mm，最高年降水量为1082.7mm（1964年），最低年降水量为336.1mm（1989年）。历年雨季多集中于7、8、9三个月份，最大月降水量为474mm（1973年7月），最大日降水量为208.1mm（1973年7月），下雪和降霜一般发生在每年的11月至次年的3月，最大积雪深度为250mm。年平均蒸发量为1830mm。
本区多季节风，一般冬季多北风，春、秋季多东南风，夏季多南风，年平均风力为2.8级，阵风最大可达16m/s。
四、地震
根据中国地震局和建设部震发办[1992]160号文“关于发布《中国地震烈度区划图（1990）》和《中国地震烈度区划图（1990）使用规定》的通知”，山东省泰安地区的地震烈度为6度。
根据《国家地震标准》（GB18306-2001），白庄矿区所属地震动峰值加速度分区为0.05g。
第三节 矿井生产建设情况
白庄煤矿于1971年5月破土兴建，于1978年12月31日建成并移交生产，当时矿井设计生产能力为30万t/a，服务年限为71年。1980年，上级批准将F4-1至F26所夹面积划归肥城市隆源煤矿（原肥城县兴隆煤矿）开采，储量减少618.6万t。1986年6月，山东省煤炭局（86）鲁煤字第22号文《对白庄矿井改扩建工程方案设计的批复》中，确定矿井扩建规模为90万t/a，济南煤矿设计院于1987年4月提交《白庄矿井改扩建初步设计》，煤炭部以（88）煤生字第418号文批准。白庄矿井改扩建于1992年动工，1997年7月改扩建试生产并达到设计生产能力，2005年矿井实际产量达到126.3万t。为了适应矿井发展的需要，白庄煤矿于1997年编制了《-450m水平延深地质报告》，并由山东省煤炭管理局以“鲁煤管生（1999）372号文件”进行批复，并经肥城矿业集团公司设计院进行延深设计，最后选定-437m～-438m标高作为开采水平的井底车场标高（统称为-430m延深水平）。2009年核定生产能力为140万t/a，2009年实际生产原煤为139.7万t。
白庄井田开拓方式为立井多水平上下山开拓，采用走向长壁后退式全冒落采煤方法，分-150m、-250m、-430m等三个水平开采。井田内主要开采上组煤（山西组）31煤层及下组煤（太原组）7煤层、8煤层、9煤层、102煤层。下组煤开采受煤层底板五灰及奥灰承压水威胁较大，在开采中，虽对五灰含水层采取了注浆加固等措施，但回采过程中仍存在底板突水的可能。-150m水平主要开采F3、F03以南，F24以东的上组煤，以及F24以西的上组煤和下组煤；-250m水平主要开采F03以南、F24以东的下组煤，以及F3以北、F24以西的上组煤；-430m水平为深部延深水平，主要开采F24与F03之间的上组煤及F3以北及F24断层以东区域的所有下组煤，并于2001年12月动工。目前已完成三条暗斜井及井底车场水仓泵房工程，2006年底形成通风、供电、排水、提升等主系统，2007年一季度首采面7层煤7105工作面投产。
白庄矿井-150m水平有8个采区，-250m水平有9个采区，-430m水平有9个采区。-150m水平已经回采结束，-250m水平开采原荣庄井田3煤层，-430m水平开采原荣庄井田7、8、9、10煤层。开采顺序自上而下开采，先开采山西组煤3煤层，然后开采下组煤7、8、9、10煤层。现主要生产煤层为：31、7、8三个煤层。主要采区为：-250m水平3900采区、-250m水平3700采区、3500采区，-430m水平7800采区。现正在回采工作面有3701工作面、3905工作面、32500煤柱工作面、7808工作面等四个工作面。
白庄煤矿共有主井1个，副井2个，风井3个。主井井口直径为6.0m，井底到达-250m水平，服务于全矿煤炭提升。老副井井口直径为5.0m，服务于-150m水平辅助提升及人员上下井；新副井井口直径为6.0m，服务于-250m水平及-430m水平辅助提升及人员上下井。白庄煤矿井下原煤采用箕斗提升人员上下、矸石提升和材料下放由新副井、老副井两套提升设备承担，井下-430m水平到-250m水平辅助提升采用绞车和架空乘人装置提升矸石、下放材料以及运送人员。主井装备1台2JK-3.5/15.5E-FB型单绳缠绕式双滚筒提升机，提升容器为6.5t轻型箕斗，担负井下原煤的提升任务。老副井装备1台2JK-2.5×1.2E-11.23型单绳缠绕式双滚筒提升机，提升容器为1t矿车单层单车罐笼，担负井下-150m水平到地面的辅助提升任务。新副井装备1台JKM-2.8×4(I)E-FC型摩擦式塔式提升机，提升容器为双层四车1t罐笼，担负井下-250m水平到地面的辅助提升任务。-430m轨道下山安装1台2JK-2/20X型单绳缠绕式双滚筒提升机，提升容器为MG1.1-6B型矿车（单钩5辆），担负井下-250m水平到井下-430m水平矸石提升、材料下放等辅助提升任务。井下-430m人行下山安装1部KS12/55型架空乘人装置（输送量为400人/h），担负井下-250m水平到井下-430m水平人员辅助提升任务。副井和风井装备有梯子间，作为矿井的安全出口。
白庄煤矿从建井至2006年6月未，共生产出原煤1598.4万t，损失量为576.5万t。经储量重新核实后，截止2006年6月，全矿井保有储量16315.6万t，探明的可研经济基础储量（111b）6153.2万t，可采储量（111）3895.6万t，控制的经济基础储量（122b）646.4万t，预可采储量（122）454.3万t，探明的（可研）边际经济基础储量（2M11）1020.6万t，控制的边际经济基础储量（2M22）974.4万t。探明的（可研）次边际经济资源量（2S11）743.9万t，控制的次边际经济资源量（2S22）6777.1万t。
白庄煤矿目前主采煤层为3煤。2003年12月，由山东科技大学和白庄煤矿共同协作，完成了小店、山阳铺、沙庄、古庄和荣庄等村庄下所压3煤保护煤柱的开采方案设计，并于2004年2月25日通过了山东省人民政府压煤村庄搬迁办公室组织的专家论证，山东省人民政府压煤村庄搬迁办公室以鲁政搬[2004]11号文下达了关于对肥城矿业集团公司白庄煤矿村庄下压煤开采方案设计的批复，提出了具体的批复意见，肥城矿业集团有限责任公司也以肥矿集团地字[2004]275号文下达了关于转发《关于对肥城矿业集团白庄煤矿村下压煤开采方案设计的批复》的通知，提出了回采建议。白庄煤矿依据上述批文，于2005年4月至2007年7月间，先后采用了高档普采和综采方式回采了31002-31010条带工作面以及31014、31016、31018和31020条带工作面。白庄煤矿在3305工作面也进行了条带开采，采出率为50%，实际开采煤炭14.85万t。2007年白庄煤矿委托山东科技大学编制了《肥城白庄煤矿有限公司3900采区31煤层张店村下压煤开采方案设计》，山东省煤炭工业局鲁煤规发字[2008]68号文予以批复，批准张店村下压煤条带开采3906、3910工作面，采出率为33%。2010年，山东省煤炭工业局鲁煤搬迁字[2010]40号文批准了白庄煤矿3900采区的条带开采，批准董庄村下压煤条带开采3914工作面。因此，白庄煤矿完全掌握了村庄下采煤技术，获得了良好的地表岩移参数，积累了丰富的村庄下条带采煤实践经验。
第二章 3700采区开采地质条件
第一节 设计区域概况
涧北堤坝下压煤属于3700采区。3700采区位于-250m水平，属于二迭系山西组，可采煤层为31煤。该采区东至F03断层，南至F03断层与BF2断层交汇区域，西至F24断层与BF67断层，北至煤田边界煤柱。该采区上限标高为-309m，下限标高为-425m，地面标高为+85.9~+112.6m，走向长为2500~2612m，倾向长为152~536m，倾向平均长为344m，面积为792985m2。该采区相邻采区为3500和3900采区。
为了保护涧北大坝，白庄煤矿留设了保护煤柱，如图2.1所示。涧北大坝保护煤柱面积约457053m2，压煤较多，31煤层储量为147万t，可采储量97万t。

图2.1 涧北堤坝区域概况
第二节 地质特征
一、地层
白庄井田地层划分属于华北地层区鲁西地层分区，地层沉积稳定，岩层厚度、岩性变化地层接触关系等均与鲁西地层分区一致。图2.2给出了综合地层柱状图，其地层自上而下分别为：
Ø 第四系（Q）：黄色，以砂质粘土、粘土质砂砾、粘土砂岩层为主，上部为表土，下部为含砂砾粘土和粘土层。厚度约28~120m，一般为35~65m，平均为55.06m，呈南薄北厚趋势。
Ø 二迭系（P）：井田F24断层以西，F3断层以南区域被剥蚀。其中，上石盒子组（P）厚约0~100m。岩性主要为浅黄色、灰白色中粒砂岩与杂色泥质岩互层，底部为紫色、青灰色的铝土岩（B层）。下石盒子组（P）厚约55m。岩性主要为灰~灰白色中、细砂岩、粉砂岩以及泥岩等，不含煤。底部为灰绿色中、粗粒砂岩，含砾石，为与山西组的分界层。山西组（PIS）厚约103~135m，平均为123m。岩性主要为灰~灰白色中粒砂岩和砂泥岩互层。上部以粉砂岩、泥岩为主，砂岩较少；中部和下部以砂岩为主。为主要含煤地层，含煤5层，都集中在中部。其中31煤为主要可采煤层，32煤、4煤为局部可采煤层。在煤层及顶底板岩层中主要产苛达木、楔叶木、轮木、细羊齿和芦木等化石。
Ø 石炭系（C）：太原组（C3t）厚约143-165m，平均为155m。岩性以灰~灰黑色粉砂岩为主，浅灰~深灰色泥岩、灰~灰绿色中、细粉砂岩、粉砂岩与细砂岩互层等相间出现，含石灰岩5层，其中一、二、四灰为标志层。含煤13层，其中7、8、9、10-2为主要可采煤层，5上、6、10-1为局部可采煤层。石灰岩中主要产腕足类、腹足类、海百合、珊瑚、长身贝和蜓科等化石。
Ø 奥陶系（O）：厚约800m，岩性为青~青灰色厚层状灰岩，间夹泥灰岩，下部为白云质灰岩。主要分布于井田北部中低山区。产珠角石等化石。
Ø 寒武系：厚约600多米。上部主要为青色厚层竹叶状灰岩及鲕状灰岩，下部主要为紫色页岩及薄层灰岩。主要分布于井田北部山区，主要产三叶虫等化石。
Ø 太古界泰山群（Art）：为黑云母斜长石片麻岩、角闪岩、黑云母石英片石、绿泥片岩、伟晶岩等，主要分布于井田北部山区。

图2.2 综合地层柱状图
二、可采煤层特征
井田含煤地层属于典型的华北型石炭~二叠纪沉积地层。主要含煤层地段为山西组和太原组。山西组共含煤5层，总厚度为4.62m。其中31煤为主要可采煤层，平均厚度为2.19m；32煤层、4煤为局部可采煤层，全厚为1.27m；山西组含煤系数3.7%。1煤与31煤间距为13.36~31.45m，平均为21.00m；31煤与32煤间距为0~12.95m，平均为5.36m，该两层煤在井田的东北部合并；32煤与4煤间距为27.85~52.78m，平均为39.71m。太原组共含煤13层，总厚度为9.93m。其中可采煤层4层（分别为7、8、9、10-2煤），厚度为6.24m；局部可采煤层3层（分别为5上、6、10-1煤），全厚为2.01m。太原组含煤系数6.4%。5煤与6煤间距为4.20~31.37m，平均17.44m；6煤与7煤间距为10.06~29.26m，平均为17.32m；7煤与8煤间距为15.73m~32.05m，平均为25.70m；8煤与9煤间距为5.04~11.71m，平均为7.87m；9煤与10-1煤间距为0.32~4.61m，平均为2.0m；10-1煤与10-2煤间距为0~3.85m，平均为1.01m。
经钻孔揭露，3煤直接顶为中砂岩，老顶为粉砂岩或互层，直接底为粉砂岩或粘土岩，老底为粉砂岩或中砂岩。
3700采区位于-250m水平，属于二迭系山西组，可采煤层为31煤。该采区东至F03断层，南至F03断层与BF2断层交汇区域，西至F24断层与BF67断层，北至煤田边界煤柱。该采区上限标高-309m，下限标高为-425m，地面标高为+85.9~+112.6m，走向长2500~2612m，倾向长152~536m，倾向平均344m，面积792985m2。该采区相邻采区为3500和3900采区。
3700采区勘探程度相对较低。2001年进行过北部电磁勘探，初步控制井田边界F1-1断层。3700采区内主要钻孔情况见表2.1。
表2.1 3700采区主要钻孔情况
孔号
煤层
煤层底板标高
/m
煤厚/m
终孔层位
终孔深度
/m
封孔质量
323
31
-342.51
无芯
五灰
529.77
怀疑
380
31
-320.66
无芯
102煤
511.16
怀疑
384
31
-394.36
0.66（0.15）2.99
102煤
587.01
怀疑
416
31
-403.95
3.7
102煤
684.42
怀疑
63-234
31
-377.94
1.85
31煤
489.92
不合格
3700采区含煤地层主要为下二迭系山西组，含煤3层（31煤、32煤、4煤），其中31煤稳定可采，32煤、4煤局部可采。山西组由煤层、粉砂岩、泥岩、粘土岩、互层及细、中粒砂岩组成，为过渡相沉积。中砂岩分布较广，厚度变化较大。富含植物化石。本组下限以4层煤底部砂岩与太原群分界。
表2.2给出了31煤基本赋存状态，表2.3给出了31煤层煤质。
表2.2 31煤层基本赋存状态
煤层名称
煤厚/m
倾角/°
结构
Km
r
稳定性
31
平均
3.67
9
简单～
复杂
1
26.2
稳定
最小～最大
1.85～3.84
3～11
表2.3 31煤层煤质
物
理
特
征
煤层
颜色
光泽
硬度
容重
煤岩类型
31
黑灰色
玻璃
1~2
1.35
亮煤质暗煤型
工业指标
煤层
M
A
V
FC
S
P
Q
Y
工业指标
31
2.03
15.37
38.26
83.8
0.41
0.0038
27.60
12
QM
本采区4煤局部可采，厚度为0.30～0.57m，平均为0.40m，全区可对比，上距31煤31.20～49.35m，平均为46.6m，下距一灰26.86～32.69m，平均为29.86m。一灰厚度为2.25~2.85m，平均为2.50m，全区可对比，富含植物化石，位于太原群上部。二灰厚度为0.45～0.85m，平均为0.65m，全区可对比，富含动物化石，位于太原群上部。
三、构造特征
肥城煤田位于鲁西断块肥城断陷盆地内，是鲁西断块中诸多断陷盆地之一。沂沭断裂带以西，齐河广饶断裂以南的广大鲁西地区，其基底为太古界泰山群变质岩系，盖层为下古生界寒武、奥陶系。盖层构造以断裂为主，并具有明显的继承性和多期性。尤其是中新生代以来，在太平洋板块俯冲的影响下，在鲁西首先形成了NW、NEE向两组断裂，它们各自平行等距排列，彼此交切，将鲁西切割成许多大小不等的菱形块体。由于断裂的多期强烈活动，又进一步塑造了断块凸起和断块凹陷相间排列的构造面貌。在断块凸起的山体上古生界遭受强烈剥蚀，在断块凹陷的盆地内使石炭二叠纪煤系得以保存，并接收晚侏罗世以来的沉积。肥城煤田和邻近的新汶、莱芜和宁阳等煤田均分布在各自的中新生代断陷盆地内。
肥城煤田总体上呈一向北倾斜的单斜构造，煤田的东部、西部和北部为断裂所包围。煤田内中生代断裂十分发育，煤田内的主要构造格架主要有NW、NE和NNE三组，大小不同的多组断裂纵横交错，把煤田切割成许多不同几何形态的块体。煤田邻F1边界断层局部发育南缓北陡的走向向斜，另有少量褶皱，具有短轴、宽缓、倾伏的特点，多属断块活动派生的牵引褶皱，煤田内部构造在平面上的发育程度，展布方向等具有明显的差异性，可将煤田划分成东、中、西三个构造区，白庄井田即位于肥城煤田的西部构造区。
白庄井田四周受断层包围，在井田北部沿边界F1-2断层有一伴生的向斜构造。向斜南翼地层倾角较缓，一般为0~18°，平均为7°；向斜北翼地层倾角较大，一般为14~43°，平均为19°，并向北有变陡的趋势。井田内构造以断裂为主，褶皱次之。
井田内中新生代断层十分发育，除极少数小型断层之外，绝对多数为正断层。根据其展布方向（断层主方位），大体可分为三组，一是NW向断层，如F1-1等，本组断层主要分布在井田的东北边界附近，井田内数量不多；二是NE向断层，如F24-1、F3、F03、F21、F21-1等，本组断层一般落差较大，切割较深，延伸距离较长，其运动方向在F3和F03断层以北为北升南降，呈台阶式段落，在F3和F03断层以南多为南升北降，这些断层是井田内主要的控制性构造；三是NNE向断层，如F7、F24、BF13等，本组断层在井田内较发育，延伸远，倾角较大，并伴有扭性特征，它们一般切割第一和第二组断层。另外，井田内还发育少量近EW向的断层。
现将井田内规模较大的主要断层叙述如下：
Ø F1-1断层：为F1断层的分支，井田东北部边界。走向NW，倾向SW，倾角70°，落差大于1000m。在井田内延伸长度为1900m。表现为北升南降的正断层，断层力学性质复杂，上盘为煤系地层，下盘为寒武纪地层。
Ø F1-2断层：为F1断层的分支，井田东北部边界。走向NEE~NNW，倾向SSE~SSW，倾角为75°，落差大于1000m。在井田内延伸长度为2770m，表现为北升南降的正断层，断层力学性质复杂，具有多期活动性，为初步查明断层。
Ø F3断层：为现生产井田与扩建新区的分界断层，位于井田的中西部。走向NE，倾向NW，倾角为70~80°，落差为0~150m。该断层在井田内延伸长度为3000m，有303、西检10等钻孔穿过，井下-230m水仓、3400轨道皮带石门、3800采区等多处揭露，断层带宽30~40m，呈台阶式断层组合形式，并经四、六采区地面地震勘探控制。该断层在303钻孔附近落差最大，向东逐渐减小，在F24断层附近消失；向西分叉为两条断层。该断层为查明断层。
Ø F03断层：位于井田中东部，走向NE，倾向NW，倾角50~80°，落差0~130m。在井田内部延伸长度为3800m，有20、380、西补16等钻孔穿过，井下3201工作面、3203运中、-250m轨道石门、-150m西大巷等多出实际揭露。该断层向西在F24断层附近消失，为基本查明断层。
Ø F7断层：为井田的西部边界，走向NNW~NE，倾向SWW~NW，倾角65~80°，落差25~120m。在井田内延伸长度为4950m，有73-8、66-5、73-4、331、333等钻孔穿过，并由地面地震勘探基本查明，表现为东升西降的正断层。
Ø F12断层：位于井田东南部，走向NNE，倾向NWW，倾角65~70°，落差25~70m。在井田内延伸长度为2070m，有63-272、63-280、300、63水39、63-275、418等钻孔穿过，井下3200采区、3300采区实际揭露点控制，并有-150m西大巷、-250m轨道石门实际揭露，断层带宽为5~15m，表现为东升西降的正断层，落差自南向北减小并交汇于F03断层处消失，为查明断层。
Ø F21断层：为井田东部边界，走向NNE，倾向SE，倾角为75°，落差为140~360m。在井田内延伸长度为2400m，有421钻孔穿过，表现为北升南降的正断层，为基本查明断层。
Ø F24断层：位于井田中部，走向NNE~NE，倾向E~SE，倾角为70~80°，落差为80~160m。在井田内延伸长度为4650m，有63-209、63-210、63水33、72-1、63水213、323等钻孔穿过，井下-150m西大巷、-250m轨道石门、3400采区实际揭露，断层带宽为15~60m，表现为西升东降的正断层，在F3断层以南控制程度较高，为基本查明断层。
全井田被规模较大的断层分割成三个大的块段，在F7与F24之间形成地垒，F24与F03之间形成地堑，F03与F21之间又形成地垒。生产实践表明，井田内断层的发育规律比较明显，除了上面提到的断层以外，还有以下几个方面要注意：
Ø 井田内的大中型断层，虽然多以正断层形式出现，但具有多期活动的特点，并且活动方式有所变化，因此断层的力学性质特别复杂，张、压、扭性均有，先张后扭的特征较为普遍，这与区域的构造应力场的几经更迭有关。
Ø 断层的分级控制性明显，其控制关系既表现在断层的规模级别上，也表现在断层的发育数量及展布方位上。一般情况下，大型断层控制中型断层，中型断层控制小型断层。被控制的次级断层与控制性断层存在伴生或者派生的关系，常与控制性断层平行或以小角度相交，其发育数量随距离控制性断层而递减。井田内同等级的断层等距性分布的规律较明显，如NE向的中型断层间距一般为100~150m。
Ø 煤层中小断层在垂向上具有明显的分层性。生产揭露表明，井田内同一构造块段在不同深度上构造发育情况有较大的差异。如2煤和7煤中揭露的小断层密度、展布方向等方面差异较大，7煤断裂小构造极其发育，而8煤相距仅25m左右，却构造又相对简单，且8煤中发育一组逆断层，顶板构造二合顶极为发育，但7煤中未曾出现过。造成垂向上构造分层性的原因除了煤层厚度、埋藏深度以及围岩（尤其是顶底板）岩性等构造环境存在差异之外，煤系中发育的滑动构造是重要原因之一。
井田南部褶皱的排列方式有平行式和雁列式，具有短袖、倾伏的特点。褶皱轴向NEE，与NE向断裂近于平行或呈小角度相交，被NNE向断层切割。北部靠近北界断层附近发育一较大的向斜褶皱。
井田北部有一不对称向斜构造，轴向NE~SW，平行边界F1-2断层，南翼缓北陡，被F24和F03等多条断层切割。向斜轴部倾角较小，一般为4~8°，向斜北翼地层倾角较大，为14~43°，平均为19°。该向斜经3800、3100和3500采区实际揭露，并有66-3、74-2、73-11、66-8、66-11等钻孔控制，对采区正常划分有一定的影响。
在井田-150m水平四、六采区中部有一向斜构造，轴向NE，该向斜幅度、宽度都较小，两翼倾角一般为3~8°，对划分采区影响不大。
在井田的东部F24断层以东，有一以281、320钻孔为顶部的穹窿构造。经生产验证，该穹窿构造受F22、F20和F15等断层控制，其附近小断层特别发育，对生产有一定的影响（见图2.3）。

图2.3 地质构造图
3700采区地质构造相对较复杂。西部煤岩层呈单斜构造，中部为一褶皱构造，东部为向斜构造，向斜轴走向约为109°。煤岩层受构造断层影响，走向变化较大。煤岩层走向整体约在87~110°之间，采区西部煤岩层倾向N334°~357°W，倾角为3.0~8.0°，平均为5°；采区东部煤岩层变化较大，倾向约为N110°E，倾角为3~11°，平均为9°。采区受三条断层F24、F24-3、F03影响较大，且断层延展距离较长，对采区布局和工作面布置影响严重，三条落差较大的断层其附生断层也较多，采区内尚有隐伏的断层，它们的存在也对采区工作面布置产生严重的影响。表2.4给出了3700采区主要断层情况。
表2.4 3700采区主要断层