红四新矿井.docx

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红四新矿井

第一章矿区概述及井田地质特征

1．1矿区概述

1.1.1矿区的地理位置及行政隶属关系

红四井田位于红墩子勘查区，属宁夏回族自治区银川市兴庆区管辖。

地理坐标介于东经106°33′33.96″～106°38′53.24″和北纬38°27′04.77″～38°30′22.05″之间。

红墩子矿区红四井田呈南北走向条带状展布，北至13线,西以10煤煤层隐伏露头为界，南部以F3断层为界，东部以双井梁断层为界，南北长约5km，东西宽约3km，面积约为15km2。

其西距银川市约30km，东距内蒙古自治区鄂托克前旗约70km，西南距临河镇约10km。

京藏公路和银青高速从井田西南方向经过，在临河镇设有出口；203省道从井田西部通过，向南l0km可与（北）京-（西）藏、银（川）-青（岛）髙速公路接通；向南15km可至银川河东国际机场。

1.1.2地形、地貌、交通等情况

1）地形地貌

井田位于低缓丘陵地带，地处毛乌素沙漠西南边缘，属侵蚀性丘陵地貌，海拔高度1150～1250m，总体呈东高西低、南高北低。

东部较平坦，多沙丘，呈链状分布，且大部被植物固定，有少量随季风流动的垄状及新月状沙丘；西部地形高低起伏不定，为典型的红土冲沟地貌，沟壑发育，地形支离破碎。

2）交通

该矿区的交通十分方便，京藏公路和银青高速从井田西南方向经过，在临河镇设有出口；203省道从井田西部通过，向南l0km可与（北）京-（西）藏、银（川）-青（岛）髙速公路接通；向南15km可至银川河东国际机场（见交通位置图）。

区内沙丘广布，人烟稀少，无其它工业设施，村庄零星分布，户数及人口极少，房屋简易，搬迁容易。

3）水文

该矿区地表水系不发育，常年地表径流有井田西侧的黄河、及井田南部的兵沟。

黄河自南向北流过井田外西侧；冲蚀严重的井田中、西部，自南而北形成大量的冲沟，冲沟基本无水，仅在雨量较大季节雨水沿冲沟注入黄河。

4）电源条件

红四矿井位于银川市东部。

根据地质报告提供的资料：

西北侧有月牙湖330kV变电所，该变电所装备2台160MVA主变压器。

另外本矿井南部有黑山110kV变电所，该变电所装备2台40MVA主变压器。

根据红墩子矿区总体规划矿区将在红四煤矿工业场地附近建设兵沟110/35kV变电所1座，主变容量为3×63MVA，其2回电源以45.0km的110kV架空线路引自徐家庄330/110/35kV变电所，再从电力公司另一规划项目330kV变电所引1回110kV电源，总共3回110kV电源进线。

5）水源条件

根据《红墩子矿区总体规划》，在靠近矿区的临河工业园区规划建一座供水厂，水源取自黄河，处理后专供矿区各煤矿生活、生产用水。

根据红四井田煤炭资源勘探报告，本矿井正常涌水量697.71m3/h，经处理达标后可用作矿井生产用水。

本矿井水源拟采用两部分，即矿区水厂供水和中水再生回用水；矿井生活饮用水用矿区水厂供水，其它均采用中水再生回用水。

1.1.3气候地震等情况

本井田所在地属中温带半干旱大陆性季风气候，冬季严寒，夏季酷热，昼夜温差悬殊。

该地区年均气温+10℃，两极气温分别为+36.0℃和-21.2℃；一般l0月下旬结冰，至翌年3月解冻，冻土最大深度66cm。

降雨多集中在7、8、9月份，年降雨量最大为273mm，年蒸发量达2722mm，无霜期短，约在5月中旬至9月低。

风季多集中在春秋两季，最大风力达8级，一般为4～5级，多为北及西北风，春季时有沙尘暴天气。

井田位于鄂尔多斯盆地西缘吴忠地震活动带的东侧，地震震中集中在黄河沿岸，按照《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）附录A《我国主要城镇抗震设防烈度设计基本地震加速度和设计地震分组》划分，本井田所在地区银川市抗震设防烈度为8度，设计分组为第一组。

设计基本地震加速度值为0.20g。

1.1.4矿区开采历史及周边小煤窑开采情况

红墩子矿区属隐伏煤田，红四井田内无小煤窑开采。

1.2井田及附近的地质特征

1.2.1井田的地层层位关系及地质构造

根据全国地层多重划分对比研究《宁夏回族自治区岩石地层》（1996年）岩石地层的划分成果，红墩子矿区红四井田属晋冀鲁豫地层区（V4）、华北西缘地层分区（V41）、桌子山-青龙山地层小区（V41-2）（见图2-1）。

根据区域地层资料，该地层小区（V41-2）以中生代地层最为发育，古生代地层在该地层小区中部埋藏较深，但在西北部的横城矿区及西南部的韦州矿区有出露；新生界地层普遍发育（见表1-2-1）。

1-2-1区域地层简表

地层时代

厚度（m）

岩性描述及接触关系

分布情况

界

系

组

新生界（Cz）

第四系（Q）

9.74

由风积砂、砂土组成

全区广泛发育。

古近系（E）

清水营组（Eq）

100.0

紫红色粘土、砂质粘土、泥质为主，局部夹砂质，与下伏地层呈不整合接触。

主要发育在横城地区，其它区域零星分布。

中生界（Mz）

白垩系（K）

洛河组（Klh）

217.0

棕红色块状，粗、中粒砂岩夹泥岩、粉砂岩、细粒砂岩透镜体，与下伏地层呈整合接触。

井田内东南部零星分布。

宜君组（Ky）

887.0

灰紫色砾岩为主，砾石大小悬殊，成分复杂，主要以灰岩、砂岩、石英岩为主，与下伏地层呈不整合接触。

横城以东，碎石井、鸳鸯湖以北未发育。

侏罗系（J）

安定组（Ja）

230.5

为棕褐、灰黄绿、紫红色泥岩、粉砂岩、细粒砂岩，与下伏地层呈整合接触。

鸳鸯湖矿区、碎石井矿区、马家滩矿区及萌城矿区。

直罗组（Jz）

448.6

紫红、灰绿、蓝灰色泥岩、粉砂岩、细粒砂岩为主，向下粒度变粗，底部为一层灰白色含砾粗粒砂岩，与下伏地层呈整合接触。

延安组（Jy）

326.0

灰白色砂岩、灰及深灰色粉砂岩，泥岩为主，含煤层30余层，与下伏地层呈假整合接触。

三叠系（T）

白

芨

芨

沟

群

（Tb）（TB）

1270.0

绿灰、黄绿、灰白色砂岩、粉砂岩、下部色调以绿色、黄绿色为主，粒度变粗，与下伏地层呈整合接触。

二马营组（Te）

650.0

灰紫色、紫红色、黄绿色中厚层状砂岩，砂岩中含紫红色泥岩，粉砂岩砾块，且具独特的“砂球状”构造，与下伏地层呈假整合接触。

古生界（Pz）

二叠系（P）

孙家沟组（Psj）

226.0

中上部为棕红色、紫红色中粗粒砂岩、粉砂岩，底部为砾状砂岩，与下伏地层呈整合接触。

横城矿区、韦州矿区及红墩子矿区。

石盒子组（Psh）

219.5

上段：

上部为紫色泥岩，中部以灰绿色泥岩为主，夹薄层砂岩，下部含植物化石，与下伏地层呈整合接触。

170.5

下段：

上部为灰紫、紫、灰绿色，粉砂岩为主，下部为灰白色砂岩为主，夹1～2层薄煤，并含植物化石，与下伏地层呈整合接触。

山西组（Ps）

77.0

灰白、深灰色砂岩，灰黑色粉砂岩，其中夹可采煤层1～3层及薄煤层，与下伏地层呈整合接触。

太原组（CPt）

78.0

灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层2～4层及薄层灰岩组成，本组旋回结构清晰，与下伏地层呈整合接触。

横城矿区、韦州矿区及红墩子矿区。

石炭系（C）

土坡组（Ct）

286.0

灰黑色砂岩，粉砂岩夹薄层泥岩、灰岩，含较丰富的腕足类等化石，底部为黑灰色泥岩，夹数层薄煤层，与下伏地层呈假整合接触。

奥陶系（O）

拉

什

仲

组

（Ol）

127.5

下部为灰色薄层灰岩夹灰白色粉砂岩及黑色页岩,上部由灰绿色砂质页岩及薄层砂质泥灰岩组成。

为深水海盆相陆源浊积岩沉积组合。

古生界（Pz）

奥陶系（O）

乌拉力克组（Ow）

57

以黑色薄层页岩为主,底部夹砾屑灰岩,深水海盆相浊积岩沉积组合。

横城矿区、韦州矿区及红墩子矿区。

克里摩里组（Ok）

202

深灰色、灰褐色薄层灰岩，泥灰岩夹灰黑、灰绿色页岩。

含三刺隐笔石。

与上覆地层整合接触。

马家沟组（Om）

682.5

灰色、灰褐色隐晶灰岩，含白云质隐晶灰岩，有红绿色藻、腕足、介形虫及海绵骨针等化石碎片。

1.2.2含煤系及地层特征

本井田设计含煤地层为石炭系和二叠系，其中石炭二叠系太原组为主要含煤层段。

地层总体向北倾伏,底层发育良好，无褶曲和断层等复杂地质构造，井田内未发现岩浆岩和陷落柱分布。

总体来看，本井田构造类型为优等。

1.2.3水文地质

1）地表水

井田内地表水系不发育。

黄河自南向北流过井田外西侧；冲蚀严重的井田中、西部，自南而北形成大量的冲沟，冲沟基本无水，仅在雨量较大季节雨水沿冲沟注入黄河。

本井田地表水对矿井开采没有危害。

2）含水层组划分及其含水特征

本井田内含水层划分为：

a.新生界松散层含水层；b.古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层（组）；c.石炭二叠系煤系砂岩裂隙含水层（组）；d.石炭系土坡组砂岩裂隙含水层（组）；e.奥陶系灰岩裂隙含水层（组）。

a.新生界松散层含水层

新生界松散层含水层在本井田均有分布，厚度在1～20m，以洪冲积的砂土、亚砂土、亚粘土为主，底部为含砂砾石，富水性较弱。

b.古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层（组）

古近系上部粘土隔水层位于新生界松散层含水层下部，分布广泛，厚度大，一般在80～190m，最厚达300m，隔水性能好，能有效阻隔新生界松散含水层、地表水以及大气降水对下伏含水层补给。

古近系下部主要由细砂、中砂、粗砂及砂砾岩组成，累计厚度148.20～217.70m，孔隙发育；基岩风化带平均厚度约30m，裂隙较发育，与古近系砂砾岩水力联系较密切，合并为一个含水层，称为古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层（组）。

该含水层（组）富水性中等且直接覆盖在煤系地层之上，属矿井开采的直接充水水源。

c.石炭二叠系煤系砂岩裂隙含水层（组）

由二叠系上部隔水层（组）、二叠系孙家沟组及石盒子组裂隙含水层（组）、二叠系石盒子组底部山西组顶部隔水层（组）、山西组及太原组裂隙含水层（组）计2个隔水层（组）和2个含水层（组）组成，富水性较弱。

该含水层为煤层开采的直接充水含水层。

d.石炭系土坡组砂岩裂隙含水层（组）

土坡组顶部主要由煤层及其底板泥岩、粉砂岩及灰岩组成，分布较稳定，一般在100m左右，天然状态下，隔水性能良好，能有效阻隔下伏含水层突溃至矿井。

土坡组砂岩裂隙含水层（组）主要由粗粒、中粒、细粒砂岩、灰岩组成，厚度为10～35m，一般富水性较弱。

e.奥陶系灰岩裂隙含水层（组）

该含水层厚度约900m，分布广泛，裂隙发育不均一，富水性亦不均一，一般富水性较强，但由于该含水层与煤系地层之间存在隔水性能较好的土坡组隔水层，正常情况下对矿井开采无影响。

3）断层带富水、导水性

本井田共发现2条断层，其中正、逆断层各1条。

由于本井田现勘查阶段未对断层带做专门水文地质工作，详查报告仅从断层的力学性质分析，断层及其破碎带具有富水性较弱、导水性较差的特点，但在破碎带两侧的次一级张性裂隙较发育，富、导水性有所增强。

本井田属以孔隙和裂隙充水为主的水文地质中等类型矿床。

根据井田煤炭资源勘探报告，矿井正常涌水量697.71m3/h；最大涌水量为1648.77m3/h。

1.2.4煤质及煤层特征

1）井田内煤层及埋藏条件

本井田设计含煤地层总厚约35.22～64.39m，平均48.82m，共含设计可采煤层4层，分别为8、9-1、9-2和10煤层，占煤层平均总厚的45.2%；属于全区可采煤层（如下表所示）。

红四井田煤层赋存特征一览表

煤层

赋存情况

厚度

层间距

稳定性

可采程度

8

全井田赋存

2.10～4.48

13.08～21.35

较稳定

全区可采

2.73

15.66

9-1

全井田赋存

1.50～3.85

19.00～25.78

较稳定

全区可采

2.75

22.68

9-2

全井田赋存

2.00～4.78

2.25～8.80

较稳定

全区可采

2.74

5.17

10

全井田赋存

2.35～4.5

0.89～8.46

不稳定

大部可采

2.70

5.31

本井田内各可采煤层特征如下：

8煤：

位于太原组中上部。

煤厚2.10～4.48m，平均煤厚2.73m。

全区发育良好且可采。

煤层结构简单，含1层夹矸。

9-1煤：

位于太原组中部。

煤厚1.50～3.85m，平均煤厚2.75m，全区发育良好且可采。

煤层结构简单，含夹矸为3层。

9-2煤：

位于太原组中部。

煤厚2.00～4.78m，平均煤厚2.74m。

全区发育良好且可采。

煤层结构简单～复杂，为3层。

10煤：

位于太原组中下部。

煤厚2.35～4.50m，平均煤厚2.70m。

全区发育较稳定，煤层结构简单，含夹矸1层。

2）煤层的含瓦斯性、自燃性、地温和煤的化学性质

a瓦斯

瓦斯含量：

甲烷为0.00～1.96ml/g，二氧化碳为0.04～1.01ml/g，氮气为0.74～11.02ml/g，重烃为0.00～0.19ml/g。

瓦斯分布变化规律：

井田瓦斯分带，水平方向上总体是井田西部为二氧化碳～氮气带，东部为氮气～沼气带。

瓦斯等级：

根据《红四井田煤炭资源勘探报告》对瓦斯突出危险性预测和该设计矿井的煤层埋藏深度，本设计矿井按煤与瓦斯突出矿井设计。

b煤尘

本井田可采煤层的煤尘爆炸性测试结果表明：

火焰长度为40～400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量为70～95%，煤尘爆炸性指数为23～54，因此，可采煤层均有煤尘爆炸危险。

c煤的自燃

本井田各可采煤层煤的吸氧量为0.49～0.62cm3/g（干煤），属于容易自燃～自燃煤层。

d地温

根据勘探报告提供的资料，本井田所在地的恒温带深度为自地表向下垂深65m，恒温带温度为13.84℃。

地温梯度介于2.49～3.43℃/hm之间，平均2.93℃/hm，地温梯度正常，但存在大面积一、二级热害区。

e煤的化学性质

（1）工业分析

①水分（Mad）：

可采煤层的原煤空气干燥基水分（Mad）平均值在1.06-1.91%之间，以低水分煤为主，浮煤水分略低于原煤。

各可采煤层原煤水分在垂向上变化不大。

②灰分（Ad）：

各可采煤层原煤灰分产率平均值在20.65-36.32%之间变化，原煤经1.4密度液浮选后，浮煤灰分产率平均值在7.90-12.91%之间变化，属低灰～中灰煤（分级标准GB/T15224.1—2004），自上而下灰分变化较大。

垂向上变化规律不明显。

由于以往煤质资料中个别煤样原煤灰分与实际灰分产率具有一定差异，可能是煤样受污染或清理不干净、夹矸样混入所造成的。

③挥发分（Vdaf）：

可采煤层原煤的干燥无灰基挥发分为36.32%～47.52%，平均为40.35～42.92%，属中高～高挥发分煤（分级标准MT/T849—2000），反映较低变质煤的特点。

浮煤挥发分比原煤高为34.68～45.78%，平均37.62～41.48%。

挥发分变化总体由上至下挥发分逐渐增高趋势。

（2）煤的有害成分

①硫分（St,d）：

井田内各可采煤层原煤煤样全硫含量为0.32～6.87%，平均0.90～3.23%。

据GB/T15224.2-2004《煤炭质量分级：

煤炭硫分分级标准》，本区煤以中高硫煤为主，其次为高硫煤，特低硫～中硫煤均占有一定比例。

其中8、9-1、9-2、10煤属低硫～高硫煤，以中高硫煤为主。

各可采煤层浮煤全硫含量0.40%～4.72%，平均0.57～2.83%，高硫煤洗选后，硫分有较大幅度降低，特低硫和中高硫煤略有上升。

②磷分（Pd）：

井田内各可采煤层磷含量为0.002%～0.132%，平均0.014～0.039%。

据MT/T562-1996煤炭行业标准，本区以低磷分、中磷分煤为主，特低磷分煤次之，偶见高磷分煤。

（3）发热量

各可采煤层的发热量统计结果表明：

井田内原煤干基高位发热量（Qgr,d）为14.04～32.50MJ/kg；原煤低位干基发热量为15.38～30.49MJ/kg，按GB/T15224.3-2004《煤炭质量分级：

发热量》国家标准，本区以特高热值煤、高热值煤为主，中高热值煤次之。

（4）煤的气化指标

①煤对CO2的反应性：

本区煤层灰含量一般较高，对煤的反应性有很大影响。

根据红墩子矿区煤炭资源详查报告，在950℃条件下，各可采煤层煤对CO2的反应性为9.90%～50.90%，平均20.78%。

属于反应性很差的煤层。

②煤灰成分：

根据红墩子矿区煤炭资源详查报告，煤灰中以SiO2、Al2O3为主。

其余依次为：

Fe2O3、CaO、TiO2、SO3、MgO、K2O、Na2O、MnO2。

可采煤层煤灰中碱性氧化物Fe2O3和CaO平均值分别为5.26%和3.04%，MgO平均含量为0.64%。

酸性氧化物SiO2平均为50.22%，Al2O3平均为36.73%，TiO2平均为1.32%。

据有关资料，（SiO2+Al2O3）/（Fe2O3+CaO+MgO）当比值小于1时，煤灰为易熔灰，当比值大于5时，为难熔灰，本区酸性灰与碱性灰比值为9.73，煤灰属难熔灰。

③煤灰熔融性；据资料显示，本区煤层的煤灰熔融温度变化不大。

煤样的软化温度ST的变化区间为1260～>1450℃，一般大于1300℃。

其软化温度较高。

各煤层为“中等软化温度灰～高软化温度灰”煤，并以高软化温度灰为主。

（5）煤类及用途

根据井田内煤芯煤样化验成果，井田煤类以气煤、气肥煤为主，可作为发电、气化、配焦用煤。

1.2.5井田的勘探程度及进一步勘探要求

目前，勘探程度已达到精查，确定了高级储量为50%以上，但为了满足以后生产要求，应提高一水平的勘探程度，使高级储量达到70%以上。