沁水县某井田地质报告.doc
第一章 概况
第一节 目的任务
山西省沁水县嘉能煤业有限公司为了合理开发沁水县**村一带煤炭资源，促进地方经济发展，于2003年11月24日申请取得了该区3号煤层煤炭资源探矿权，探矿许可证证号为1400000410082。并通过招标方式委托山西地科勘察有限公司对山西省沁水煤田**井田3号煤层进行勘探。我公司在接受任务后，根据沁水县嘉能煤业有限公司的有关技术要求积极组织专业技术人员在充分收集以往地质资料的基础上，依据相关的技术规程、规范，编制了《山西省沁水煤田沁水县**井田3号煤层勘探地质设计》，设计编写依据原国家储委2000年98号文有关精神并结合嘉能煤业有限公司提供开拓
方案
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，本着保证首采、准备中期、规划后期的滚动式开发原则，将本次工作重点放在井田北部首采区，适当兼顾边缘地质资源/储量的控制，设计由山西省地质矿产科学技术评审中心评审通过后，于2005年3月1日组建**井田3号煤层勘探项目部，组织队伍进入**井田开始野外施工，至2006年3月基本结束了野外施工，根据设计和合同要求，对取得的勘探成果资料进行综合
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研究的基础上，于2006年3月底编制了《山西省沁水煤田沁水县**井田3号煤层勘探地质报告》。
本次地质勘探的主要目的是探明**井田内的3号煤层赋存地质条件、煤层特征、开采技术条件等，为嘉能煤业有限公司在该区拟建300万t/a的矿井提供必要的地质依据。勘探确定主要地质任务如下:
一、查明井田内地层赋存情况和构造形态及特征。
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二、查明井田内断距大于等于30m的断层，首采区内断距大于20m的断层。
三、查明井田内3号煤层的层位、厚度、结构及其变化情况和可采范围，控制首采区较大的波状起伏。
四、调查了解井田内陷落柱的发育情况和有无岩浆岩侵入。
五、查明井田内3号煤层的煤质特征及其变化，划分煤类，对煤工业利用方向作出评价，对煤层气资源进行评价。
六、查明井田内3号煤层的直接充水含水层、间接充水含水层的岩性、厚度、埋藏条件、水位、水质及其相互间的水力联系情况，以及断层的突水性或导水性，大致查明奥灰水水位标高，并了解其富水性。
七、查明直接充水含水层与各可采煤层之间的隔水层厚度、岩性组合及物理力学性质。
八、详细了解3号煤层的瓦斯成分、含量及分带情况，煤的自燃趋势和煤尘爆炸危险性;详细了解3号煤层及其顶底板的工程地质特征。
九、初步查明恒温带的深度、温度、地温梯度及其变化;有高温区存在时，应查明一、二级高温区的分布范围。
十、详细了解有工业价值的其它有益矿产的品位、厚度及分布范围，并作出评价。
我公司于2005年3月1日开始组织施工，2006年3月中旬结束野外工作，历时12个半月，共完成钻孔17个，总进尺16079.81m，完成了勘探设计所拟定的各项地质任务，于2006年3月底提交《山西省沁水煤田沁水县**井田3号煤层勘探地质报告》。为矿井建设可行性研究和初步设计提供
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了可靠的地质依据。
第二节 井田位置及交通
一、位置
**井田位于沁水县东部的郑庄镇东南的南赵山、端氏镇以西的**村一带，行政区划隶属于沁水县郑庄镇和端氏镇管辖。其地理座标为:
北纬35:39,00,,35:43,00,
东经112:21,45,,112:28,00,
井田位于沁水煤田的南部，其范围由以下38个拐点组成(见表1-1)
井田东西宽约9.43km，南北长约7.39km，呈不
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多边形状，面积为
238.7287km。
二、交通
井田位于沁水县城东20km处，距阳城县城约22km，均有县级公路相连，井田内乡村公路较为发达，省道S331和侯—月铁路从井田东北角通过，距最近的高速公路(晋城—阳城)约15 km，交通较为便利。见图1-1(交通位置图)
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井 田 拐 点 座 标 表1-1
地理坐标 6度带坐标 序号
东经 北纬 X Y 1 112:24,30, 35:39,00, 3947691.831 19627545.531 2 112:24,30, 35:39,30, 3948616.543 19627532.280 3 112:23,45, 35:39,30, 3948600.391 19626400.264 4 112:23,45, 35:40,00, 3949525.102 19626387.127 5 112:23,00, 35:40,00, 3949509.093 19625255.231 6 112:23,00, 35:40,30, 3950433.803 19625242.210 7 112:22,15, 35:40,30, 3950417.936 19624110.433 8 112:22,15, 35:41,00, 3951342.647 19624097.527 9 112:21,45, 35:41,00, 3951332.148 19623343.088 10 112:21,45, 35:41,30, 3952256.858 19623330.258 11 112:22,15, 35:41,30, 3952267.358 19624084.618 12 112:22,15, 35:42,00, 3953192.071 19624071.706 13 112:23,15, 35:42,00, 3953213.265 19625580.271 14 112:23,15, 35:42,30, 3954137.981 19625567.200 15 112:23,45, 35:42,30, 3954148.675 19626321.405 16 112:23,45, 35:43,00, 3955073.394 19626308.252 17 112:24,30, 35:43,00, 3955089.557 19627439.444 18 112:24,30, 35:42,30, 3954164.837 19627452.714 19 112:25,00, 35:42,30, 3954175.691 19628206.921 20 112:25,00, 35:42,00, 3953250.971 19628220.268 21 112:26,00, 35:42,00, 3953272.870 19629728.842 22 112:26,00, 35:41,30, 3952348.150 19629742.343 23 112:26,15, 35:41,30, 3952353.664 19630119.526 24 112:26,15, 35:41,15, 3951891.304 19630126.295 25 112:26,30, 35:41,15, 3951896.834 19630503.498 26 112:26,30, 35:41,00, 3951434.473 19630510.286 27 112:27,00, 35:41,00, 3951445.581 19631264.733 28 112:27,00, 35:40,45, 3950983.220 19631271.559 29 112:27,30, 35:40,45, 3950994.391 19632026.046 30 112:27,30, 35:40,30, 3950532.031 19632032.911 31 112:27,45, 35:40,30, 3950537.640 19632410.174 32 112:27,45, 35:40,15, 3950075.279 19632417.058 33 112:28,00, 35:40,15, 3950080.904 19632794.341 34 112:28,00, 35:39,45, 3949156.183 19632808.146 35 112:27,45 35:39,45, 3949150.559 19632430.824 36 112:27,45, 35:39,15, 3948225.840 19632444.587 37 112:27,00, 35:39,15, 3948209.064 19631312.503 38 112:27,00, 35:39,00, 3947746.706 19631319.325
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第三节 自然地理
本区属于大陆性半干旱气候，四季分明，据沁水县气象局近二十多年气象资料统计，年平均气温9.82ºC，最高气温37.0ºC(1981.5.8),最低气温-29.9ºC(1984.12.18),无霜期160d。夏季温暖多雨，春秋季风多而少雨，冬季寒冷干燥。年降水量最大为697.2mm(1996年)，最小为392.8mm(1997年)，平均为524.6mm。且多集中在六、七、八、九四个月，占全年总降水量的75%以上。年平均蒸发量1499.0mm，最大蒸发量1702.6mm(1981年)，最小蒸发量为1313.8mm(1996年)。冻土深度50—75cm。
井田内总体地势为西高东低，最高点位于井田西部边缘的仙翁山，海拔标高为1151.59m，最低点位于井田东部的沁河河谷处，海拔标高为590.8m，最大相对高差为561.1m，一般高差为200m左右。区内水系为黄河水系的沁河流域，沁河从井田东北角流过，井田内沟谷一般为东西走向，沟谷中季节性流水由西向东汇入沁河。
沁水县人口约21万，县政府驻龙港镇，沁水县以沁河流径得名，工业有采煤、炼铁、发电、纺织、机械、水泥等。农作物以玉米、谷子、小麦为主，棉花、芝麻、花生多有种植。蚕茧产量居全省第二。织锦缎、蜂蜜等为土特产。
本区最早有记载的一次地震为1967年6月18日的高平地震，尔后至2000年的1800余年间共发生过地震60余次，其中破坏性地震有8次，其强度为4—5级。根据《中国地震烈度区划图》(1990)中《山西地震烈度区划图(1:400万)》，本区处于临汾和邢台两大地震带之间，属于相对稳定区，基本烈度划为?度区。见图1-2(山西地震烈度区划图1-2)
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第四节 以往地质工作
本井田位于沁水煤田的南部。本区系统的煤田地质工作于上世纪80年代。
1、上世纪80年代，山西省地质矿产局区域地质调查队在本区进行过1:200000沁水幅和阳城幅区域地质调查工作。
2、1993年山西省煤田地质勘探114地质队在井田东部外围2公里处进行了沁水煤田樊庄普查区普查地质工作。矿区位于沁水县城方位80?，距阳城县城直距38km，中心地理座标为:经度:112?37′56″，纬度:35?45′00″，该报告提交了A+B+C+D级750170千吨储量。
3、1995年山西省煤田地质勘探114地质队对井田南部2公里外围进行沁水煤田大宁2号井田详查地质工作，并施工了部分钻孔，矿区位于阳城县城方位0?，距阳城县城直距10km，中心地理座标为:经度:112?49′43″，纬度:35?35′43″，该报告提交了A+B+C+D级635633千吨储量。
两份地质报告分别于1993年7月和1995年9月由山西煤炭工业管理局以煤管字 [93]027号和[95]050号文批准。
4、1988年山西省煤田地质勘探114地质队在井田东南部完成了潘庄一号井田精查报告，矿区位于晋城市方位300?，距晋城市直距27km，中心地理座标为:经度:112?34′21″，纬度:35?37′48″，该报告提交了A+B+C+D级1006180千吨储量，由全国矿产储量委员会1988年10批准，并于1991年8月提交了潘庄二号井田精查地质报告，矿区位于晋城市方位293?，距晋城市直距33km，中心地理座标为:经度:112?29′26″，纬度:35?37′07″，该报告提交了A+B+C+D级876509千吨储量，由山西
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省储委1991年11月批准。
5、由山西省煤炭化工局地勘一队在井田西南部于1973年2月提交了沁水勘探区普查勘探地质报告，该报告山西省革命委员会煤炭化工局第06号决议书批准。
6、2006年山西省煤田地质勘探114地质队，提交了沁水县东大井田3号煤层勘探地质报告，共提交3号煤层(331+332+333)资源/储量88727万吨，15号煤层(333)资源量58560万吨，该报告由山西省地质矿产科技评审中心评审通过。
7、2006年山西省煤田地质勘探114地质队，提交了沁水县郑庄井田3号煤层勘探地质报告，共施工钻孔30个，提交资源/储量36865万吨。该报告正在送审过程中。
第五节 本次工作概述
本次工作于2005年1月15日收到山西省沁水县嘉能煤业有限公司发出的山西省沁水煤田**井田3号煤层勘探项目招标邀请书。我公司组织了专业技术人员充分收集了该区以往地质资料，分析研究了井田地质及构造特征，在此基础上编制了设计。通过竟标，我公司中标，设计通过山西省地质矿产科技评审中心的审批。同年3月开始，我公司地质工作人员以及钻探设备等先后进入施工现场，沁水县嘉能煤业有限公司以及山西宇通监理公司工作人员同时进入现场，进行质量监理。我公司按照设计要求进行了1:5000地形测量、1:5000地质及水文地质填图、钻探与物探测井、控制测量及工程测量、二维地震及煤层气的测试与试井，并且由甲方委托山西
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省第六地质勘察院在本井田北中部进行了三维地震。期间通过地质“三边”工作对已有资料整理分析，在沁水县嘉能煤业有限公司及山西宇通监理公司的认可下决定取消ZK1-1钻孔(在林区范围内)增加钻孔ZK7-2以满足南部详查网度的要求。施工过程中由于地质条件较复杂，煤层赋存较深，岩石坚硬，钻头损耗大，给施工带来一定难度，但在我公司、嘉能公司及监理公司的全体人员的共同努力下于2006年3月中旬结束野外工作。完成的主要工作量及成果见表1-2。
**井田工作量统计表 表1-2
项 目 单位 工程(工作)量 备注 2 控制测量 Km42
实测钻孔 个 17 21:5000地形测量 Km 42 21:5000地质测量 Km 42 21:5000水文地质测量 Km 42
机械岩芯钻探 m/孔 16079.81/17
地球物理测井 实测米/孔 15966.00/17 2三维地震 Km 5.89
二维地震 Km/条 7255/6
煤芯样 个 50
顶、底板及夹矸样 个 28
瓦斯煤样 个 14 煤层气样除外 采 简选煤样 孔 6
煤岩煤样 个 4 样 岩石力学样 组/孔 10/5
3号煤2/2 煤层气测试 次/孔 15号煤1/1
煤层气试井 次/孔 3号煤1/1
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第二章 勘探工作
第一节 勘查方法
一、勘查手段的选择
本区属半裸露地区，属于地形侵蚀切割强烈的中低山区。区内第四系仅局部在山梁分布。煤层埋藏深度一般在700m以下，依据地形地质条件结合本区特点，勘查方法确定为大比例尺地质填图和水文地质填图的基础上，采用钻探为主，并结合地球物理测井、三维地震、二维地震和各种样品采集测试、包括煤层气的试井和测试等手段来完成各项地质任务。
二、构造和煤层类型及基本工程间距
1(井田内地层走向总体为北东、南西向,倾向南东，岩层倾角一般为5-15?。井田中南部有羊泉正断层穿过，井田东南部边界处有寺头正断层，本次勘探过程中尚未发现其它较大断层。通过地质填图和钻探施工中未发现陷落柱和岩浆岩的侵入。羊泉断层以北井田大部分范围内构造简单，井田受羊泉断层和寺头断层影响，发育一定数量的伴生断层，羊泉、寺头断层附近地层产状局部有一定变化，局部构造较复杂，但总体评价井田应属简单构造。
因此，井田构造复杂程度总体属简单类型(一类)。
2(井田内主要可采煤层3号煤赋存稳定，厚度变化不大，结构简单，一般含1-3层夹矸，煤类为无烟煤，为全区稳定可采煤层。因此井田煤层稳定程度属稳定(一型)型。
井田勘查类型为一类一型，依据《煤、泥炭地质勘查规范》确定的线
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距:
探明的(331)基本工程线距为500-1000?500-1000m
控制的(332)基本工程线距为1000-2000?1000-2000m
三、勘探工程布置原则
勘探线的布设一般垂直于地层总体走向，呈南东向，与各类型资源/储量相对应的孔距一般同线距一样，勘探线布置成直线，钻孔原则上布置在勘探线上，但由于本区地形条件复杂和其它各种因素的限制，部分钻孔在施工过程中与设计孔位有所变动。移孔后的线距和孔距均符合设计所要求的相应资源/储量类型的网度。本井田共布设勘探线7条，钻孔17个。
第二节 勘查工程及质量评述
现将各项工作方法及质量分述如下:
一、地形图来源、控制和工程测量及质量评述
1(1:5000地形图:本次勘查工作所采用的1:5000地形图，由我公司委托西安煤航航空摄影有限公司于2005年6月摄影，共七条航线，航向为
2东—西，航摄仪类型为RC10，航摄比例尺1:8000，航征规格24×24cm。为普通彩色像片，正征(调绘片)29张，付片36张，共计65张。测区航空摄影于2005年6月，时间不长，航征色彩偏重，影纹较为清晰，部分航片边缘像不太一致，对外业调绘影响不大，可满足外业地质调绘使用，符合成图要求。受我公司的委托山西省地矿局测绘队于同年12月完成航外控制及调绘工作，系统测制成1:5000地形图。
图幅划分:为了图面的完整，采用自由分幅法，每幅面积不等，共计
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212幅，约42km。地形等高距为5m，分幅配版图见图2-1。
2(控制测量
(1) 井田附近原有国家等级控制点大多数已被破坏，现仅存二个?等三角控制点，此次工作以中山岭(?)、河西庄(?)三角控制点为起点布设了D级GPS控制网，以满足施测钻孔地质工程和地质点的需要。使用仪器为南方NGS-9600型全球系统定位仪，各项指标都符合规范要求。(见图2-1)
(2)作业依据为《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2001)，座标系统采用1954年北京座标系，采用6?带投影，中央子午线为111?，高程系统为1956年黄海高程系统。
(3)外业施测采用四台GPS接收机同步观测，按照D级网要求进行本区控制测量，其主要技术指标要求:
a. 卫星高度截至角?15?。
b. 有效卫星观测总数?4颗。
c. 同步观测时段?40分钟。
d. 观测时段中任一卫星有效观测时间?15分钟。
e. 数据采样间隔15秒。
f. 数据采样方式为L单频采集。
g. 点位几何图形强度因子PDOP?10，一般情况下均小于4。
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控制点分布示意图 图2-2
(4)GPS网外业数据处理与检验
外业数据采集工作结束后，对数据进行了传输和基线处理及同步闭合环闭合差的检验，基线处理采用双差固定解，方差比均大于3，中误差均小于0.1。同步闭合环闭合差最大为2.3PPM，允许值为9.0PPM,异步环闭合差最大为2.8PPM，允许值为9.0PPM。
(5)GPS网平差及结果
采用南方NGS-9600型配套网平差处理软件对整体网进行了平差。
A无约束平差
GPS网无约束平差是在WGS-84座标系中进行平差，处理由于多条观测误差而引起大的网内不符值，以反映GPS网的内部符合精度，平差过程中没有发现粗差现象。
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平差结果为:最大点位中误差为10.521mm，最弱边相对中误差为1/96887，均符合规范要求。
B二维约束平差
以中山岭、河西庄为基准点对GPS网进行1954年北京座标系下的二维约束平差。平差结果为:最大点位中误差为5.887mm，最弱边相对中误差为1/156813，平差结果优良，完全符合现行规范要求。
C高程约束平差
以中山岭、河西庄点三角高程基准为约束条件，对GPS网进行1956年黄海高程系统下的高程约束平差，平差后高程最大中误差为3.931mm。能够满足现行规范要求。
8(工程测量
在D级GPS网的基础上利用NTS-322(2″)全站仪，采用极座标法对17个钻孔座标与高程进行施测，每次施测都照准两个联系方向，对两次座标取中数，各项指标都符合《地质矿产勘探测量规范》(GB/T18341-2001)要求。
二、地质填图
(一)地质填图的比例尺
本次勘探工作采用1:8000航空像片，完成了1:5000地质填图和1:
25000水文地质填图，面积约42km。
(二)工作量及质量评述
本区为基岩半裸露区，第四系仅在山梁处分布，基岩产状较平缓，构造总体简单，岩性组合较稳定，上下界线清楚，地貌特征明显。结合本区
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特点，对于?类地段以布置验证路线为主，实地验证解释航片影像地质图，?类地段采用验证与野外调绘相结合方法，分别布置验证路线和调绘路线来填绘航片影像地质图，?类地段以全野外调绘法，并将地形图填图中的“V”字形法则与航片填图相结合，填绘航片影像地质图。野外作业原则上采用穿越法进行，在重要的地质界线，断层等地段采用追索法。用罗盘定向，测线、测距进行实测剖面。每平方公里基岩区点数不少于30个，松散层的点数控制在20个左右。填图单元划分到段、组、统(三叠系下统和尚沟组、刘家沟组、二叠系上统石千峰组、上石盒子组三段、第四系)。区内构造为一系列褶曲，地层倾角一般为5-15?，通过地质填图较好地控制了构造形态。本次1:5000航空地质及水文地质填图，实际完成地质调绘面积
242km。实测1:2000地层剖面3条，总长度共计426.60m;地质解译点1470个，其中地质界线点224个，地质构造点25个，地层产状点73个，节理观测点6个，调查民井、泉水共11处，地表水12处。
地质填图野外工作方法正确，地层划分、地质观察点密度基本达到规程要求，质量良好，可作为井田勘探地质报告用图。
三、钻探工程
本次勘探共布设钻孔17个，钻探总进尺为16079.81m。各项工程量见表2-1。
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钻孔工程一览表 表2-1
其 中
总工作量项目 地质孔 水文孔 煤层气 水文+煤层工程地质 顶底板力学样 (m/孔) (m/孔) (m/孔) (m/孔) 气(m/孔) (编录孔) (孔) 工作量 16079.81/17 10857.76/12 3266.06/3 873.56/1 1082.43/1 7 5
ZK3-3 ZK4-2 ZK2-2 ZK3-3 ZK4-2 ZK5-3 ZK6-1 备注 ZK7-1 ZK2-1 ZK6-1 ZK5-3 ZK6-2 ZK6-2 ZK6-3 ZK8-1 ZK7-1 ZK7-1
按勘探设计和单孔设计要求，为了了解井田的工程地质特征，在ZK3-3、ZK4-2、ZK5-3、ZK6-2四个孔中进行了工程地质编录和采取了3号煤层的顶底板力学样，在ZK7-1钻孔中采取了15号煤层的顶底板力学样，所有施工钻孔中除ZK2-2、ZK5-3、ZK6-1、ZK7-1为全取芯孔，其它为煤系取芯孔。取芯段从K砂岩至终孔，无芯进尺为10780.44m，占总进尺的67%。所有钻8
孔均达到设计要求。
钻探工程质量按煤炭部1987年12月颂发的《煤田勘探钻孔工程质量
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
》中<钻探煤层质量标准>的<全孔钻探工程质量标准>分别进行了现场验收和室内综合评级，计特级孔16个，甲级孔1个，特甲级孔率100%，各单项质量情况见表钻孔施工情况一览表2-2-1、2-2-2。
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钻孔施工情况一览表 表2-2-1
钻 探 部 分 测井 综合评级 终孔层位 新生界厚度(m) 可采煤层质量(层) 孔号 深度
(m) 优 合格 不合格 钻探 测井 终孔深度(m) 岩芯采取率(%)
3号煤下 0 ZK2-1 1 866.20 特级 甲 873.56 94
15号煤下 0 ZK2-2 2 1001.30 甲 甲 1020.97 92(补斜)
3号煤下 33.40 ZK3-1 2 765.90 特级 甲 769.39 96
3号煤下 2.00 ZK3-3 1 895.80 特级 甲 904.79 98
3号煤下 1.00 ZK3-4 1 802.00 特级 甲 807.81 87
3号煤下 0 ZK4-1 1 747.00 特级 甲 752.56 96
3号煤下 8.05 ZK4-2 1 720.00 特级 甲 726.42 94
3号煤下 7.95 ZK5-1 1 759.20 特级 甲 763.11 90
3号煤下 26.90 ZK5-2 1 769.90 特级 甲 773.71 96
3号煤下 12.15 ZK5-3 1 950.30 特级 甲 959.72 89
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钻孔施工情况一览表
表2-2-2
钻 探 部 分 测井 综合评级 可采煤层质量(层) 孔号 终孔层位 新生界厚度(m) 深度
优 合格 不合格 (m) 钻探 测井 终孔深度(m) 岩芯采取率(%)
Os 30.4 2ZK6-1 2 1079.30 特级 甲 1082.43 90
3号煤下 11.55 ZK6-2 1 728.50 特级 甲 730.37 97
3号煤下 25.90 ZK6-3 1 1368.40 特级 甲 1378.38 91
Of 12.80 2ZK7-1 1 826.20 特级 甲 832.15 93
3号煤下 8 ZK7-2 1 1228.90 特级 甲 1234.97 95.5
15号煤下 12.70 ZK8-1 2 1411.30 特级 甲 1412.94 97
3号煤下 9.45 ZK9-1 1 1045.80 特级 甲 1056.53 93
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各分项质量叙述如下:
1、煤层
17个钻孔共见煤层53层，其中可采煤层为21层。经验收评级为:优质层19层;钻探煤层优质率为95%。
参加验收评级煤层为21层次，总厚度98.53m，总采长为97.37m，平均长度采取率为97%。煤芯样总采重为222.43kg，纯煤总厚为93.61m，平均重量采取率为86%。
可采煤层质量情况详见表2-3。
可采煤层质量统计表 表2-3
见煤点数钻 探 测 井 煤层号 (个) 优质 合格 优质 合格
2 1 1 1
3 16 15 1 16
15 4 3 1 4
合计 21 19 2 21
2、岩芯采取
井田内要求取芯的地层总厚度为4899.68m，岩芯总采长4425.31m，平均采取率达93%。在17个钻孔中岩芯特甲级率为100%。
3、终孔层位
13个钻孔均达到设计的终孔层位，即3号煤层下约15m， ZK2-2施工至15号煤下孔深为1020.97m，ZK6-1钻孔施工至奥灰下235.02m，ZK7-1钻孔施工至奥灰即终孔。ZK8-1钻孔施工至15号煤下，孔深为1412.94m，也均达到设计的终孔层位。
4、孔斜
全区17个钻孔均进行测斜，其中特级率为100%，并对终孔孔斜度超过5度的钻孔进行了钻孔歪斜改正换算。
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5、孔深误差
每百米和煤层顶板或底板范围内准确丈量了钻具，误差均不大于0.15%，且已合理平差并已校正孔深。测井与钻探验证，煤层深度误差均不超限。
6、简易水文观测
所有钻孔均按设计要求进行了简易水文观测，水位和消耗量的观测次数达到应测次数的100%。
7、钻孔封闭
钻孔终孔后经测井验证和现场初步验收后，用425号水泥、砂子与水按1:1:0.7的配制比制成水泥砂浆，由钻具注入孔内。为防止第三、四系松散层水入渗注入孔内，一般为见基岩至终孔进行水泥砂浆封闭，自孔底至孔口全部进行了封闭。孔口地面以下0.5-1.00m设暗标，地面设明标，具体封闭方法是按比例调好水泥浆后，将钻具放入孔内(基本到孔底)先用清水将全孔进行循环清洗，至清水稳定从孔口流出后，用泥浆泵将水泥浆沿钻具注入孔内，从下而上缓慢注入。在注入过程中要留有一定时间进行沉淀，经采取水泥砂浆样检查，水泥砂浆固结良好，验收合格。符合设计要求。
8、原始资料
各种原始资料均按规定的格式内容认真填写，做到及时、准确、清晰和完整，并经过自检、互检和三边人员认真核对对与审查，符合规范的有关要求。
9、其它设计要求
根据勘探设计的要求，对所有钻孔中的3号煤层大部分钻孔采取了瓦斯样，ZK2-1钻孔中采用绳索取芯揭露了3号煤层并进行了煤层气测试，ZK6-1钻孔中采用绳索取芯揭露了3、15号煤层并进行了煤层气测试和3号煤层的
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试井作业，在ZK8-1钻孔中采取了15号煤层瓦斯样， 7个钻孔进行了工程地质编录，并相应的采取了各类型岩石力学样，4个水文孔按各自不同的设计要求分别进行了抽(提)水试验，均达到了设计要求。
10、岩芯保管与处理
钻孔施工中所采集的岩芯均装箱按顺序放好，及时填写好次票、编号。地质人员鉴定后除按甲方要求保留ZK6-1岩芯(拍照后缩分保留)的钻孔外，其余钻孔岩芯在钻孔完工验收后，就地掩埋。
四、测井工作
1、目的、任务及成果
按照设计及测井规范要求，本区3号煤层测井主要解决以下问题:
(1)确定煤层的埋深、厚度及结构;
(2)划分钻孔岩性剖面，提供煤、岩层物性数据;
(3)测定钻孔顶角与方位角;
(4)提供地温等资料;
(5)对其它有益矿产提供信息或做出初步评价;
(6)全孔采用1:500测井，煤系地层采用1:200测井，煤层采用1:50曲线进行解释。
野外工作自2005年5月4日至2006年2月22日进行。共测井17个孔，累计测井深度15966.00m。室内资料整理解释于3月5日结束。每孔均提供了原始实测数据磁盘和成果数据磁盘。本次测井主要取得了以下成果:
本次勘探测井工作量统计见表2-4。
2、地质地球物理特性
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(1)煤层及夹矸的特征
a、煤层及夹矸的一般特征
本区煤层具有高电阻率、 高伽玛-伽玛(低密度)、低自然伽玛、高声
测井工作量统计一览表
表2-4
孔 深 测井深度
序号 孔 号 测 井 日 期
(m) (m)
1 ZK5-1 763.11 759.20 2005.5.4 2 ZK5-2 773.71 769.90 2005.5.11 3 ZK3-1 769.39 765.90 2005.5.18 4 ZK4-1 752.56 747.00 2005.5.31
2005.6.15,2005.6.18 5 ZK6-2 730.37 728.50
6 ZK9-1 1056.53 1045.80 2005.7.1 7 ZK3-4 807.81 802.00 2005.7.28 8 ZK4-2 726.42 720.00 2005.7.29 9 ZK7-1 832.15 826.20 2005.7.30 10 ZK3-3 904.79 895.80 2005.8.11
2005.8.19,2005.8.20 11 ZK5-3 959.72 950.30
2005.9.24,2005.9.25 12 ZK6-3 1378.38 1368.40
2004.10.7,2005.10.14 13 ZK8-1 1412.94 1411.30
2005.8.28,2005.10.15 14 ZK6-1 1082.43 1079.30
15 ZK2-1 873.56 866.20 2005.11.7 16 ZK7-2 1234.97 1228.90 2006.1.15 17 ZK2-2 1020.97 1001.30 2006.2.22
合 计 16079.81 15966.00 波时差(低声速)、低电流之特性，夹矸通常为较高阻、较低伽玛-伽玛、
较低声波时差、高自然伽玛、较低电流特征。自然电位曲线在本区反映效果
不明显。
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b、主煤层特征
本次勘探主要针对3号煤层，在勘探施工的17个钻孔中，有13个钻孔钻探至山西组的3号煤层以下15m终孔，只有4个钻孔(ZK2-2、ZK6-1、ZK7-1、ZK8-1)穿过太原组的15号煤层后终孔，另外，ZK7-1孔受断层影响未见3号煤层。
3号煤层厚度在4.73,6.06m之间，夹矸1,3层，主要分布于该煤层的顶、底部，厚度0.20m左右。其物性特征:伽玛-伽玛表现为‘箱型’高峰，煤层下部夹一明显低峰异常(夹矸反映);幅值变化范围7485,9240cps;电阻率曲线反映为中间高、两头较低的高峰反映，是山西组明显的标志层，幅值变化范围264,1584Ω.m;自然伽玛曲线反映为低值多峰，并拌有小幅起伏(媒质变化)，在底部夹矸处为明显升高的尖峰，幅值变化范围0.2,0.8pA/kg，电流曲线为低峰异常，与电阻率曲线近似呈镜像关系;声波时差曲线表现为‘箱型’高峰反映，在夹矸处有一低峰反映，幅值变化范围385,562μs/m。
15号煤层厚度在1.57,3.31m之间，夹矸1,2层，主要分布于该煤层的中、上部，厚度0.15m左右。其物性特征:伽玛-伽玛表现为‘M型’高峰(其中的低峰异常即为夹矸反映)，是太原组明显的标志层，幅值变化范围7248,10940cps;因15号煤层上部或顶板为灰岩，电阻率曲线反映为上部高、底部较低的较高阻反映，幅值变化范围258,526Ω.m;自然伽玛曲线反映为低值多峰，若直接顶板为灰岩，则煤异常不是很突出，幅值变化范围0.2,0.9pA/kg，电流曲线为低峰异常，与电阻率曲线近似呈镜像关系;声波时差曲线表现为高峰反映，在夹矸处为较低值反映，幅值变化范围376,
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541μs/m。
(2)岩层的一般特性
钻孔中常见的岩层为砂岩、泥岩及灰岩，其物性均有较明显的特征。
泥岩具有低电阻率、高自然伽玛、较低声波时差、正常偏高伽玛-伽玛(正常偏低密度)、高电流特征。
砂岩具有较高阻、较低自然伽玛、较低声波时差、正常偏低伽玛-伽玛、较低电流特征。
砂质泥岩的物性特征介于砂岩和泥岩之间。
灰岩的特征是:电阻率最高、自然伽玛最低、最低声波时差、最低伽玛-伽玛、最低电流特征，当灰岩的泥质成份增高或为泥灰岩时，电阻率略有降低，自然伽玛幅值增高，声波时差和伽玛-伽玛略有增加。
砂岩和灰岩测井曲线的主要区别在于:灰岩的电阻率明显高于砂岩。
全区物性参数见表2-5。
物性参数统计表 表2-5
参 电阻率 自然伽玛 伽玛-伽玛
数 (Ω.m) (pA/kg) (cps)
岩 性 范围 曲线反范围 曲线反范围 曲线反
映 映 映
泥岩-砂 12,64 最低 0.8,3.4 最高 1025,2452 低 质泥岩
粉砂- 21,180 低 0.5,2.1 高 925,1758 低 细砂岩
中砂- 75,390 高 0.2,1.2 低 725,1286 低 粗砂岩
3号煤 264,1584 高 0.2,0.8 低 7485,9240 最高
碳质泥岩 52,302 高 1.0,2.8 高 2490,4855 高
灰岩 258,1608 最高 0.2,1.4 最低 495,997 最低
15号煤 258,526 高 0.2,0.9 低 7248,10940 最高
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(3)物性标志层特征
a、煤层
本区明显的物性标志层是煤层，尤其是3号煤层厚度大、各曲线组合特征明显，为本区主要标志层，其普遍特征为:高电阻率、 高伽玛-伽玛、低自然伽玛、高声波时差、低电流，异常厚度在4.73,6.06m之间;在3号煤层下部，各曲线均有一明显的夹矸反映。
b、K8砂岩
K8砂岩为下石盒子组与山西组的分界，总的异常特征为较高电阻率、较低自然伽玛、较低声波时差、正常偏低伽玛-伽玛、较低电流。但由于本区K8砂岩厚度变化较大，物性标志特征不明显，不易识别。
c、灰岩
位于太原组，有5,7层灰岩及泥灰岩，一般灰岩底板下均有煤层、炭质泥岩或相变为泥岩。最上部灰岩距3号煤层11.5,26.1m。
灰岩最明显的物性标志特征为特高电阻率异常;其它曲线异常反映为:低自然伽玛、低声波时差、低伽玛-伽玛、低电流，但异常幅值不如电阻率明显;当灰岩的泥质成份增高或为泥灰岩时，电阻率略有降低，自然伽玛幅值增高，声波时差和伽玛-伽玛略有增加。
(4)含水层特征
本区基岩中的含水层一般为区域水位以下的破碎、裂隙带。测井电阻率曲线和伽玛—伽玛曲线表现为高、低值剧烈变化的区段，自然电位曲线有时有较明显的负异常反映。
由于井液存在一定程度的矿化，故钻孔井液电阻率一般呈显均匀的低
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阻，地层中若存在涌水层时，则一定时间后，井液被冲淡，使井液电阻率增高。故含水层在井液电阻率曲线上反映为相对高阻的特征。
3、仪器设备与参数选择
本区测井设备采用渭南煤矿专用设备厂生产的全套TYSC--3Q型数字测井仪。该套仪器是我国在引进美国蒙特公司系列?数字测井系统的基础上，经改进后的综合数字化测井仪。
野外测井工作开展前，我单位对仪器进行了系统的校验标定。仪器测量参数及指标见表2-6。
测井仪器测量参数及指标一览表
表2-6
测速 探管 测量 测量精采样 电极距 型号 (m/m测量范围 源强 名称 参数 度 间隔 或源距 in)
长源距伽 0,?10cp0.05137源距0.35m 源种C S玛-伽玛 32000cps s m 源强2.4?短源距伽 0,?10cp0.05910Bq 密 源距0.20m 玛-伽玛 32000cps s m 度 130- 0.05三 2000 6 自然伽玛 0,1000API ?5, m 侧 -0 三侧向电 1,0.05电极系数向 ?5, 阻率 10000Ω.m m 0.155m
0.05井径 60,300mm ?5mm m
0.1m电位 0,0.05电极排列130- ?5, 电 电阻率 4000Ω.m m A0.1M 5000 6 测 -500,0.05电极排列M-0 自然电位 ?5, 500mV m ?N
125,555μ?5μ0.05130- 声波时差 源距0.5 m s/m s/m m 声 1000 6 波 0.05-0 声幅 0,5000mV ?5, 源距0.5 m m
?0.50.05井温 0,75? 130- 井 ? m 3000 6 温 井液电阻0.05-0 2,200Ω.m ?2, 率 m
?0.2井斜顶角 0,45? 点测 井 JJX-? 12 斜 3 井斜方位0,360? ?5? 点测 角
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4、工作方法与技术
(1) 参数选择与数据处理方法
按照设计及测井规范要求，本区主要进行了以下参数的测井:伽玛,伽玛、自然伽玛、电阻率、声波时差、井径、井斜、井温，电流、自然电位等。
本次测井的基本工作方法是:现场设定小于6m/min的提升速度后采用TYSC3程序自动控制对各方法探管的测量，现场煤层解释在1:50回放曲线上进行。室内资料采用CLGIS软件处理并成图。
由于本区钻孔深度均大于800m，厂商提供的CLGIS软件不能对大于800m的岩性、煤质进行分析，故本次成果图件中未做岩性、煤质分析。
(2) 技术条件选择
按照该套数字测井系列特性，以上测井参数分别组合在密度三侧向、电测、声波、井温探管中一次采集完成。测量范围一般为目的层以下5,10m至井深5,10m (套管或水位以上除外)。井斜仪采用点测，每下50m测量一个点，每上提200m检查一个点。根据设计及测井规范要求，全孔回放1:500实测曲线，煤系地层回放1:200实测曲线，煤层回放1:50实测曲线;实测数据经处理程序CLGIS分析解释后生成相应打印文件出图，非煤系地层绘制1:500综合成果图，煤系地层绘制1:200综合成果图，煤层绘制1:50综合成果图。根据本区地球物理特征，本次煤系地层测井综合成果图选择对煤岩层反映较好的伽玛,伽玛、电阻率、自然伽玛、声波时差或电流四种曲线，横向比例尺的选择一般为:电阻率0,800Ω.m、自然伽玛0,3pA/kg、伽玛,伽玛0,9800cps、声波时差150,550μs/m、电流0,5000mA。
1:500曲线图中，井口部位受水位或套管影响，只能测伽玛,伽玛和自
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然伽玛两种曲线。
另外，根据需要，可采用提交的数据盘配合CLGIS处理软件随时调整比例尺绘制上述各种图件，还可根据需要进行其它参数的计算。
5、定性定厚解释原则和依据
煤岩层定性以全区地球物理特征为依据。岩层的定厚主要采用电阻率、自然伽玛、声速曲线或电流等曲线。电阻率曲线采用拐点法，自然伽玛及声波时差曲线均以半幅值点定厚，在以各自解释原则定厚解释相互不超差时，以其平均值为确定值。
煤层解释原则主要依据多年来沁水煤田测井经验以及在本区钻探采取率高的钻孔中进行测井对比的结果。
煤层及夹矸的定厚主要采用伽玛-伽玛、自然伽玛、电阻率、声波时差或电流等曲线。对厚度大于0.5m的煤层;伽玛,伽玛曲线采用2/5幅值点;自然伽玛曲线及声波时差曲线均采用半幅点定厚，电阻率采用拐点;对3号煤层顶部，自然伽玛曲线采用峰值点定厚。对于厚度小于0.5m的煤层，伽玛,伽玛曲线采用3/5幅值点，自然伽玛及声波时差采用2/3幅值点定厚，电阻率仍采用拐点。上述各方法曲线，当按各自的原则解释，相互间不超差时，以其平均值作为确定值。
夹矸的定性采用三条以上的曲线，定厚以伽玛,伽玛曲线为主，用伽玛,伽玛曲线的极小值向上1/3幅值定厚，电阻率和自然伽玛曲线起辅助定厚作用。
通过对比测井与钻探结果，大部分可采煤层对应较好，仅有少数不可采煤层钻探存在打丢、打薄现象，具体对比结果详见煤层测井成果与钻探成果
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对比表(表2-7)。
6、综合成果
(1)煤层解释成果
本次测井的可采煤层主要为3号煤和15号煤。除ZK7-1孔遇断层外，其余16个均见有3号煤层，厚度4.73,6.06m，夹矸数为1,3层，夹矸厚度一般为0.15,0.25m。15号煤层共有4个钻孔揭露(ZK2-2、ZK6-1、ZK7-1、ZK8-1)，厚度在1.57,3.31m之间，夹矸1,2层，夹矸厚度为0.11,0.17m。
(2)井温测井成果
经统计本区井温测井成果，浅部井温为14.2,17.3?，孔底井温为32.4,44.8?;各孔平均地温增长率在2.2?/百米,2.7?/百米之间，平均为2.5?/百米。全区地温梯度基本属于正常，但因孔深较大，3号煤层井温均较高，为一、二级高温区;如ZK6-3孔3号煤埋深1361.73m，井温达44.2?。
根据ZK4-2、ZK6-3孔近稳态测温结果，间隔24小时的井温差异在0.1,0.6?之间，变化较小，且测得的地温梯度一致，均在2.4,2.6?/百米之间，表明地温梯度正常、近稳态测温结果与简易测温结果接近。
(3)其它有益矿产
本次精查勘探主要针对山西组的3号煤，只有4个孔穿过太原组地层的15号煤，在山西组及太原组及其以上地层中，测井均未发现明显的非煤有益矿产异常。
7、测井质量评述
野外工作开始前，对各方法探管及电缆深度均进行了系统的校验标定，各孔测井前又对仪器进行了井场校验刻度，保证了仪器工作在正常状态，校
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验刻度结果详见存档的测井原始记录簿。由于采用数字技术综合测井，测井参数多，主要有伽玛,伽玛、自然伽玛、电阻率、声波时差、电流、自然电位、井径、孔斜等参数，确保了煤岩层的定性、定深、定厚准确可靠。按照《钻孔测井工程质量评级标准》及《钻孔测井工程质量评级标准》，测井质量综合评级均为甲级，评级结果见表2-7。
8、结束语
本次测井成果用于解释煤层及夹矸的有效参数在4种以上，各种成果图件齐全，测井质量及解释精度均达到测井规范要求，为本次勘探资源/储量估算及今后开采提供了可靠的依据。
煤层测井成果与钻探成果对比表
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表2-7
钻探成果 测井成果 长度煤 深度厚度孔 止煤 煤层 止煤 煤层 采取层 煤层 煤层 差值差值号 率 深度 厚度 深度 厚度 号 结构 结构 (m) (m) (m) (m) (m) (m) ?
2 834.55 0.30 0.30 834.63 0.36 0.36 0.08 0.06 ZK 1.00(0.30)2.80 0.39(0.15)3.41 2-1 3 856.30 5.50 856.53 5.20 94 0.23 0.30 (0.40)1.00 (0.24)1.01
2 889.86 0.28 0.28
3 908.62 3.71(0.30)0.71 4.72 908.76 3.72(0.31)0.75 4.78 99 0.14 0.06 ZK 9 964.97 0.50 0.50 966.50 0.54 0.54 0.47 0.04 2-2
0.07 0.06 10 970.53 0.30 0.30 969.46 0.24 0.24
15 998.20 1.00(0.15)2.00 3.15 998.15 1.01(0.17)1.90 3.08 96 0.05 0.07
692.13 0.06 0.06
0.44(0.10)0.10 0.37(0.41)0.11 2 735.69 1.09 736.41 1.18 100 0.28 0.09 ZK (0.25)0.20 (0.09)0.20
3-1 3.01(0.03)0.09 0.10(0.06)2.01
3 754.50 (0.04)0.25 4.97 754.31 (0.06)1.19(0.14) 4.73 95 0.19 0.04
(0.10)1.45 1.17
838.20 0.20 0.18
1 864.94 0.10 0.10 ZK 2 870.93 0.38 0.38 3-3 0.16(0.06)3.69 3.63(0.25)0.10 3 889.74 5.13 890.66 (0.19)0.07(0.24) 5.32 96 0.08 0.19 (0.25)0.90 0.91
2 钻探打丢 772.80 0.37 0.37 ZK 1.10(0.20)3.10 1.44(0.12)2.67 3-4 3 793.87 5.60 793.58 5.39 95 0.29 0.21 (0.20)1.00 (0.25)0.91
2 718.79 0.20 0.20 718.41 0.26 0.26 0.38 0.06 ZK 0.40(0.08)3.89 4-1 3 737.55 4.34(0.23)1.17 5.74 737.59 5.63 97 0.04 0.11 (0.25)1.01
2 钻探打丢 694.82 0.46 0.46 ZK 0.65(0.10)3.40 0.38(0.10)3.77 4-2 3 711.73 5.40 710.87 5.44 98 0.14 0.04 (0.20)1.05 (0.25)0.94
1 718.00 0.30 0.30
2 721.95 0.25 0.25 ZK
0.27(0.04)1.44 0.22(0.09)1.44 5-1
3 749.73 (0.14)2.85 5.88 749.22 (0.14)2.94(0.15) 6.06 100 0.51 0.18
(0.28)0.86 1.08
658.90 0.10 0.10 ZK 1 724.76 0.30 0.30 725.05 0.25 0.25 0.29 0.05 5-2 1.18(0.20)3.20 1.43(0.15)3.05 3 758.62 6.14 758.79 5.92 96 0.17 0.22 (0.17)1.39 (0.16)1.13
煤层测井成果与钻探成果对比表
表2-7
30
钻探成果 测井成果 长度煤 深度厚度孔 采取止煤 煤层 煤层 层 煤层 差值差值号 深度 厚度 厚度 率 号 (m) (m) 结构 (m) (m) (m) ?
1 915.74 0.20 0.20 916.94 0.23 0.23 0.20 0.03 ZK 2 922.56 0.40 0.40 922.42 0.48 0.48 0.14 0.08 5-3 0.14(0.16)4.55 0.16(0.17)4.40 3 945.02 5.72 945.36 5.82 97 0.34 0.10 (0.20)0.67 (0.21)0.88
2 711.27 0.55 0.55 710.86 0.53 0.53 0.59 0.02
0.25(0.05)4.01 0.23(0.08)4.02 3 724.88 5.38 724.64 5.41 100 0.24 0.03 (0.20)0.87 (0.19)0.89
7 738.96 0.23 0.23 739.30 碳质泥岩
9 776.92 0.50 0.50 776.65 0.41 0.41 0.27 0.09 ZK 10 778.87 0.30 0.30 778.68 碳质泥岩 6-1 11 781.15 0.35 0.35 781.03 碳质泥岩
12 787.37 0.20 0.20 787.28 碳质泥岩
13 794.82 0.35 0.35 794.45 碳质泥岩
15 811.14 1.50(0.10)1.70 3.30 811.05 1.50(0.11)1.70 3.31 100 0.09 0.01
16 829.81 0.20 0.20 829.30 0.30 0.30 0.51 0.10
2 695.61 0.27 0.27 695.25 0.28 0.28 0.36 0.01 ZK 0.90(0.14)0.09 0.33(0.14)4.24 6-2 3 718.10 (0.08)4.08 6.05 718.77 5.77 95 0.67 0.28 (0.21)0.85 (0.20)1.37
2 1336.86 0.35 0.35 1336.89 0.36 0.36 0.03 0.01 ZK 0.81(0.18)3.68 0.81(0.18)3.69 6-3 3 1363.03 5.51 1361.73 5.51 98 1.30 0 (0.20)0.64 (0.21)0.62
8 779.14 0.20 0.20 778.14 0.26 0.26 1.00 0.06
9 784.86 0.55 0.55 783.98 0.58 0.58 0.88 0.03 ZK 11 788.86 0.37 0.37 787.85 0.39 0.39 1.01 0.02 7-1
13 797.93 0.41 0.41 798.55 0.41 0.41 0.62 0
15 814.43 0.88(0.25)0.46 1.59 813.74 0.96(0.15)0.46 1.57 94 0.69 0.02
2 钻探打丢 1200.33 0.41 0.41 ZK 0.22(0.05)4.30 0.21(0.08)4.54 7-2 3 1221.47 5.57 1222.22 5.82 95 0.75 0.25 (0.35)0.65 (0.32)0.67
2 1304.34 0.35(0.68)0.34 1.37 1304.05 0.39(0.51)0.40 1.30 0.29 0.07
3 1323.37 4.63(0.12)0.37 5.12 1323.74 4.78(0.15)0.41 5.34 97 0.37 0.22 ZK 9 1365.19 0.34 0.34 1365.26 0.35 0.35 0.07 0.01 8-1
11 1376.80 0.35 0.35 1377.24 0.33 0.33 0.44 0.02
12 1383.45 0.40 0.40 1384.75 0.34 0.34 1.30 0.06
煤层测井成果与钻探成果对比表
表2-7
31
钻探成果 测井成果 长度煤 深度厚度孔 采取层 差值差值止煤 煤层 煤层 号 率 煤层 号 (m) (m) 深度 厚度 厚度 ? 结构 (m) (m) (m)
11390.88 0.30 0.30 1390.53 0.32 0.32 0.35 0.02 3 ZK
8-1 10.75(0.10)1.10 0.79(0.12)1.08 1404.10 3.14 1404.34 3.18 97 0.24 0.04 5 (0.15)1.04 (0.17)1.02
ZK 0.09(0.05)4.61 0.16(0.06)4.45 3 1041.83 5.43 1041.82 5.51 97 0.01 0.08 9-1 (0.12)0.56 (0.18)0.66
五、水文地质工作方法及质量评述
1(水文地质填图
2本区进行了1:5千水文地质填图42km。对区内水文地质状况进行了详细调查，共调查民井6个，泉水5处，取水样4个，详细记录了水点的出露标高，出水量、含(隔)水层的岩性、厚度、成因类型和动态变化等情况。同时还对区内及外围的工程地质特征以及环境地质条件做了调查，可满足GB12719-91《矿区水文地质工程地质勘探规范》的要求。
2(钻孔简易水文地质观测
本次工作中对新施工钻孔全部进行简易水文地质观测，观测项目主要是钻进过程中的冲洗液消耗量观测和回次水位观测，冲洗液消耗量每小时观测一次，水位要求每次提钻后和下钻前进行观测。本次工作中观测率均达100%，对井田内含水层的定性分析起到重要作用。
3(水文钻探及质量评述
本次勘探共布设水文钻孔四个，四个孔共做抽水试验9次其质量标
准均达到设计要求。
抽水试验采用300m扬程的深井潜水泵。抽水前对钻孔反复抽洗使泥
32
浆排出，直至清水排出为止，并对止水效果用注水法进行了严格检查，经检查符合要求后才进行正式抽水。抽水试验前后均要求探测孔深，沉淀物埋没深度没有超过规程标准。流量观测采用三角堰或量筒，堰口水文观测精度,0.5mm。水位观测采用万用电表，胶质电线和测绳复线并股量取深度，观测精度,0.01m。均满足有关规范要求。
按要求对动态观测点(民井、泉)不同层位和沁河河流临时观测断面采取了全分析水样4个。抽水试验钻孔在各次抽水试验结束前，均安规程要求采取了全分析水样。取水样9个，全区共取全分析水样13个。 六、采样及化验工作
1、采样及化验工作
本区各采样点的测试项目及采样数量见表2-8。
各种样品采集数量一览表 表2-8
本次勘探阶段 合计 采集种类及煤层编号 备注 样数(个) 样数(个)
2
煤芯煤样 3 41 50 15 8
顶底板及夹矸样 28 28
3 13 瓦斯样 14 15 1
3 11 煤岩样 14 其中煤层气样18个 15 3
简选样 3 6 6
煤尘爆炸性 3 16 16
煤的自燃 3 16 16
3 8/4 岩石物理力学样 10/5 15 2/1
水样 13 13
2、工作方法及质量评述
33
(1)煤芯煤样
施工中钻孔中所见最低可采厚度以上煤层均采取了煤芯煤样。煤层的顶底板及夹矸也按有关规范及设计要求采样送检。在钻孔中以独立煤层为单位，在现场及时取样，以保证煤层煤质的真实性。当厚煤层的煤岩类型有显著差异时分层取样，采样样长一般不大于3.00m，煤芯的采样、包装、送验均达到规范要求。部分钻孔部分煤层因其顶板、底板为砂岩类和砂质泥岩类而未采取分析样品，本次工作共采集煤芯煤样50个，顶、底板及夹矸样28个，样品均合乎质量要求。
(2)简选样:
钻孔简易可选性试验样在钻孔煤芯煤样中有目的性选取，送样重量一般大于10kg，符合国标GB481规定的有关要求。
(3)煤岩鉴定样、煤尘爆炸性样及煤的燃点样
均从钻孔煤芯煤样中选取，不单独另采，采样及送样测试符合有关规范的要求。
(4)瓦斯样
利用钻孔煤芯的新鲜煤样，及时地用MC-?型封闭罐采样，采样及记录工作分以下三个步骤。
<1>采样:采样前检验封闭罐密封情况，然后在现场把钻探提出的新鲜煤芯煤样即时装罐密封，潜入清水2-3分钟检查气密性，确认无漏气现象后采样工作结束。
<2>解释:采用FJF-2型野外解析测定仪，在现场进行连续测试，最多达3个多小时，并做好现场记录，然后填写送样单。
34
<3>计算:根据现场测试结果，用图解法和解析法(最小二乘法)两种方法进行计算比较，共结果相近时，一般采用解析法成果，做好记录并及时送样。
本次工作共采集瓦斯样14个，其中3号煤层13个，15号煤层1个，采样测试工作均按上述步骤进行，质量合乎要求。
(5)水质全分析样
采样前先将样壶用所采取的水样清洗2-3遍，然后装取2.5L水样，用石蜡或防水胶布封口并标注样号、采样地点、时间及相关注记作全分析水样。共采取13个水样。取样方法合理，质量合乎要求。
(6)岩石物理性质样
在各工程地质孔中主要对3号煤层的顶板30m范围内和底板20m范围从钻孔岩芯中采取不同的岩石类型的岩样1-2组作为物理力学样。15号(ZK7-1)煤层的顶、底板岩石力学样有目的性的采取了少数样品。具体过程为岩芯提出孔后为了保证所采集样品的新鲜和有代表性及时进行地质编录并采样。样品采集按一定的顺序编号封蜡和打包，并及时填单送样，合乎有关质量要求。
8、有益共(伴)生矿产样:
本次共(伴)生有益矿产主要为3号煤层的稀有稀散元素。煤中的稀有稀散元素样从煤芯煤样中提取进行分析测试，合乎质量要求。
3、各种样品的测试、鉴定和化验分析工作
本次勘探施工过程中所采集的煤芯煤样、尘爆和自燃样、瓦斯样、简选样和煤岩鉴定样等，由山西煤炭质量检测中心进行测试分析。
35
岩石物理力学样、水样由山西省三水实验测试中心分析测试。
以上测试单位均为国家计量认证验收合格单位，测试结果准确、可靠。
七、三维地震
为了提高对构造的控制程度，由山西省第六地质工程勘察院在井田北部
2进行了三维地震工作，总面积约5.893km。具体成果见由山西省第六地质工程勘察院提交的三维地震报告。
八、二维地震
为了控制井田中南部羊泉正断层，在井田中部羊泉正断层附近，共布设了6条二维地震线，试验点16个，物理点共287个，测线累长7255m，控制长5435m，具体成果见二维地震报告。
九、煤层气测试及试井
针对本井田瓦斯含量高的特点，煤层气测试及试井，由我公司委托煤炭科学研究总院西安分院承担并组织完成，本次在ZK2-1进行了3号煤层的煤层气测试，在ZK6-1各进行了3、15号煤层的煤层气测试，并进行了3号煤层的试井。煤炭科学研究院西安分院为国内高水平的煤层气测试及试井单位，具有相应的资质，测试结果通过研究室自检自校，以及地质研究所与西安分院二级审查后，认为本测试报告质量准确、可靠。
36
第三章 井田地质
第一节 区域地质
一、区域地层
**井田位于沁水煤田南部，区域地层自东而西由老至新为:上元古界震旦系、古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、新生界第三系及第四系。见表3-1。
二、区域构造
山西省东南部位于中朝准地台内二级构造单元,山西中隆起区的中部和南部。晋东南区燕山期构造运动控制，在燕山运动的不同时期，表现出不同的构造形式。
(一)燕山运动早期，由于东西向主压应力的作用，构造变动在形态上主要为大型开阔褶皱，如太行山复式背斜，霍山南北背斜及沁水复式向斜。分别简述如下:
1(太行山复式背斜
太行山复式背斜位于太行山的中段和南段，背斜核部由太古界赞皇群震旦系地层组成，两翼由古生界地层组成。复背斜的主轴线自阳邑,上八里,沁阳北部,济源北部，由南北向转 东西向，形成向南东向突出的弧形。
2(霍山背斜
该背斜于霍山地区隆起幅度最大，太古界结晶基底剥露于地表，背斜轴呈南北向展布。
37
山西省东南部地层简表 表3-1
地 层 单 位 厚 度 接 触沉 积 地 层 特 征 分布区域及特点 关 系 相 (m) 界 系 统 组
新第四系Q 0-330 为棕红、黄绿、土黄色粘土、亚粘土及砂和砾石。 区内广为分布。 生界 灰黄、灰绿、棕红色粘土及砂质粘土。在晋城以北至高平一带，主要出露在晋城市以第三系N 0-268 粘土中含有锰铁质、钙质结核。底部为砾石。 北至高平、襄垣一带。 KZ
上统T 延长组Ty 30-138 浅肉红色、灰绿色砂岩、泥岩夹透镜状淡水灰岩。 33
三 中t 一般500 为一套浅肉红色、灰白色砂岩及灰绿色、灰紫色泥质岩。 铜川组T2生叠 中统 界 系 二马营组上部为灰黄、黄绿色砂岩夹棕红色泥岩;底部为一层灰绿色细出露于图幅西北部八T 2一般600 Ter 砂岩夹透镜状砾岩。 泉—苏庄一带。 2 陆 和尚沟组Th 131-474 紫红色泥岩夹灰紫色砂岩及砾石。 相 1下统 MZ T T 1刘家沟组Tl 115-595 浅灰红色砂岩夹紫红色泥质岩及砾岩。 1
石千峰组由灰紫色、紫红色砂岩、泥岩组成，顶部夹淡水灰岩薄层及透22-217 sh 镜体。 P2上统 二 古P 2上石盒子组由灰绿色、灰白色砂岩、黄绿色、紫红色泥质岩组成，顶部夹生叠 223-653 界 Ps 燧石条带。 2本区内广泛分布。在系 襄垣、壶关高平一线 以西、晋城、阳城以 下石盒子组由黄褐色、灰绿色砂岩夹泥岩组成。上部夹锰铁矿层，下部偶北地段广泛出露。 35-99 下 x 夹薄煤层。 P1 Pz 统 P 山 西 组 由灰色、灰白色砂岩组成、灰黑色泥质岩及煤层组成。下部的P 134-72 过渡相 3号煤层(俗称香煤)厚度大而分布广。 Ps 1
38
山西省东南部地层简表 续表3-1
地 层 单 位 厚 度 接 触地 层 特 征 分布区域及特点 沉 积 相 关 系 (m) 界 系 统 组
为一套砂岩、泥岩、石灰岩及煤层组成的含煤沉积建长治—陵川一线以北较厚，石 上统 太原组Ct 76-142 海陆交互相 3造。由煤层及其顶板石灰岩(北部层数多，南部层数以南较薄，晋城、沁水、阳少)频频出现而显出典型特征。 城均有出露。 炭
系 主要出露于本区的东缘、南北中部海陆上部为泥质岩夹薄层砂岩及灰岩透镜体和不稳定薄中统 本溪组Cb 0-35 2缘，晋城的陵川、阳城的下交互相南部C 煤层，中下部为铝质岩及山西式铁矿。 白等地。 渐变为陆相。
顶部为中厚层质纯石灰岩;上部为豹皮状灰岩，白云f 0-216 峰峰组O2质灰岩;下部为砾状泥灰岩、泥灰岩，含石膏。
奥 古中 北部厚，往南西变薄，以至上马家沟组 生由角砾状泥灰岩、泥质灰岩、白云质泥灰岩、豹皮状陶 缺失峰峰组及上马家沟组中176-308 界 陆表海 统 灰岩、石灰岩组成。中部夹少量燧石及团块。 O上部，出露于太行背斜南段s 2系 两翼。 Pz O 2
下马家沟组 由角砾状泥灰岩、石灰岩组成。底部为稳定的黄绿色37-213 钙质页岩和薄层状泥质灰岩，称“贾汪页岩” O Ox 2
下统O 64-209 为一套白云岩沉积，顶部普启遍有一层燧石层。 咸化泻湖相 1
寒沿沁水盆地呈弧形带出露，由砾石、砂岩、页岩、泥灰岩、鲕状灰岩、竹叶灰岩、一般武在矿区邻近的陵川马圪当、 浅海相 白云岩等组成，含丰富的三叶虫化石。底部为含砾砂系377-570 晋城河口、阳城后老嘉、沁岩。 ? 水下川等地均可见到。 上震元旦广泛超覆于太古界之上，由较厚的石英砂岩，石英岩出露在矿区西北的陵川县组古 0-数千米 海滨/浅海相 系 状砂岩及含有铁、磷、钾的细碎屑岩及火山熔岩组成。 上，南部的阳城县横河一带。 界Z Ptz
39
3(沁水复式向斜
在太行山弧形复式背斜与霍山背斜之间为沁水复式向斜。复式向斜轴位于榆社、沁县、郑庄、芹池一线，在榆社,沁县为走向北23度东，沁县以南为近南北向。在芹池以南，地层向北倾斜，向斜扬起。向斜槽部分布着三叠系地层，两翼则主要由二叠系(石千峰组及石盒子组)地层组成。沁水复向斜在形态上平缓开阔，在其轴部及两翼之中叠加成束分布的次级南北向(与轴线方向平行)褶皱。断裂不发育，多为高角度正断层，沁水复式向斜大体呈长轴方向为南北向的椭园形。由于受燕山早期及晚期构造的影响和改造，其北部轴向向东偏转，成北北东向;北西侧遭喜山期北东东向及北东向断裂破坏，汾河新断陷叠加其上。
(二)燕山运动中期，是北北东向构造形成的主要时期。地块在南北向扭力和东西向挤压力联合作用下发生构造变动，主压应力方位由早期的东西西转变为北西西,南东东方向，由此而形成了北北东向的线型挤压带，如晋,获褶断带。
晋,获褶断带其总体走向为北东23,25:，呈明显的线状延伸，褶断带主要由断裂和与之平行的褶皱组成。
(三)燕山晚期,喜山期，区域构造应力方式发生了改变，主应力方向为北东,南西向，主张应力方向为北西,南东向，相应的构造变动以改造先期变形为主，其构造类型以断裂为主，褶皱次之，在沁水盆地南缘，有一组主要由东西向,北东向断层组成的弧形断裂带，主要断层有沁水正断层、南贾庄逆断层、上沃泉,羊泉正断层、寺头正断层、土沃正断层等。其中以上沃泉,羊泉正断层规模最大，该断层东段呈北东50,60:走向，
40
中段和西段逐渐转为近东西向及北西西向，倾角65,85:，断距150,320m，总长达48km;寺头正断层北东段走向10,25:，南西段走向逐渐变为近东西向，正是原属北北东向构造形迹被改造的结果。
寺头正断层规模较大，位于井田的东南外缘，向南西方向延伸经寺头至白龙庙一带变为南西80:，在南坪附近转为东西向;自井田东北外缘逐渐转为北东10,25:，延至固县西消失。整个断层长约40km。由于区域构造应力的改变，原北北东向构造形变被改造而呈弧形展布，并在断层两侧伴有以羽状张性小断裂，表明该断层具有张扭性特征。该断层走向北东60:，倾向北西，倾角80:。断层上盘为刘家沟组、石千峰组地层，下盘为上石盒子地层。断距190,250m，为正断层。
在阳城县南边，自阳城西洪洪经河北乡至晋城市的石盘一线，为另一东西向断裂带，总长达60km以上，其主干断裂均为高角度正断层。
第二节 井田地层
井田内基岩出露良好，由北到南依次出露二叠系上统上石盒子组上段、石千峰组、三叠系下统刘家沟组、和尚沟组，第四系不整合覆盖于不同时代的地层之上。结合钻孔资料，将区内地层由老到新分述如下:
一、奥陶系中统上马家沟组(Os) 2
区内仅钻孔揭露最大厚度为92.41m，其上部为灰色厚层石灰岩，白云岩夹白云质灰岩，角砾状灰岩及泥质灰岩;下部为灰色,浅灰色厚层石灰岩，白云岩夹泥质白云岩，泥质灰岩及白云质灰岩。
二、奥陶系中统峰峰组(Of) 2
为本区煤系地层之基底，厚122.10,154.62m,平均厚144.84m。本次
41
揭露厚度2.89-142.61m，与下伏地层上马家沟组为整合接触。上部为灰色,灰白色巨厚层状隐晶质石灰岩，局部为泥质石灰岩，间夹有白云岩及角砾状灰岩，裂隙发育含方解石脉。中部为灰色角砾状石灰岩，泥灰岩和石灰岩，灰色白云岩和泥质白云岩，局部溶洞发育，裂隙内充填有方解石脉。下部为灰色石灰岩，浅灰色中厚层状白云岩，白云质灰岩，含泥石灰岩，局部溶洞发育。
三、石炭系中统本溪组(Cb) 2
与下伏峰峰组地层呈平行不整合接触。厚度10.15,12.36m，平均11.26m，中、上部为浅灰,灰色菱铁质泥岩、铝质泥岩，具菱铁质鲕粒结构;粘土矿物以高岭石为主，次为水云母，含植物化石碎片。中、下部夹石英砂岩，偶见薄煤层及石灰岩;砂岩多呈不等粒结构，含细砾，碎屑以石英为主，次为泥岩屑、硅质岩屑;重矿物为赤铁矿、电气石、黄铁矿等，杂基充填，基底式胶结。底部常具一薄层铁质泥岩或铁质粉砂岩，含黄铁矿、菱铁矿结核或透镜体，即“山西式”铁矿。该组属泻湖,潮坪沉积，煅烧后呈灰黄色，夹棕黄、紫红、黄白、灰白色，土状及砂状断口，固结中等。
本组富产蜒类:
Ozawainella crassiformis putrja
厚小泽蜓
Ozawainella vozhgalica Safonova
伏芝加尔小泽蜓
Schubxertella gracilis Rauser
柔苏伯特蜓
42
Schubxertella inflata Rauser 膨胀苏伯特蜓
Fusulinella bocki Moeller 薄克氏小纺缍蜓
Fusulinella obesa Sheng 肥小纺缍蜓
Fusulinella praebocki Rauser 前薄克氏小纺缍蜓
Fusulinella parucolanine Safonova 拟柯兰尼小纺缍蜓
Fusulinella adiatica Igo 亚洲小纺缍蜓
Fusulinella mosguensis Rauser et Safonova
莫斯科小纺缍蜓
Beedeina Konnoi (Ozawa) 今野氏比德蜓
Beedeina pseudonytvica (Sheng) 假聂特夫比德蜓
Beedeina yangi(Sheng)
杨氏比德蜓
Fusiella praetypica Safonova 前标准微纺缍蜒
43
Fusiella pulchella Safonova
美丽微纺缍蜒
四、石炭系上统太原组(Ct) 3
厚80.64,103.90m，平均95.82m，本次工作在井田ZK2-2、ZK7-1、ZK6-1、ZK8-1孔揭露。
为一套海陆交替相含煤地层。由深灰,灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层、炭质泥岩及石灰岩组成。其中含煤5,8层，有石灰岩或泥灰岩6,7层，底部K砂岩与下伏地层整合接触。根据沉积旋回、1
岩性组合特性及含煤性，自下而上可划分为三个岩性段:
11(太原组一段(Ct) 3
K砂岩底至K石灰岩底，厚9.16,27.21m，平均22.91m。以泥岩、12
粉砂岩、薄煤层或煤线为主，夹薄层石灰岩或泥质灰岩。砂岩碎屑呈圆状或次圆状;成分以石英为主，长石、岩屑次之，含斑块状菱铁矿及赤铁矿，钙、硅质胶结，显水平纹理。泥岩中主要为高岭石，含浸染状及球粒状黄铁矿和菱铁矿球粒及团块。顶部为全区稳定可采的15号煤层，K砂岩一1般厚1.00-2.65m，平均2.20m。灰岩为隐晶结构，含生物碎屑及炭屑。化石有蜓、腕足、介形虫等。煅烧后呈灰紫色，夹紫棕、灰黄、浅红、灰白色，土状及砂状断口，局部为粉未状。
Quasifusulina fornicata Han et Zhao
拱曲似纺缍蜒
Eotriticites paramontiparus(Rosovskaya)
拟大旋脊始麦蜓
44
Triticites sinuosus Rosovskaya
弯曲麦蜓
Triticites huanglienhsiaensis Chen
黄练峡麦蜓
Plicochonetes shanxiensis Han
山西线戟贝
22(太原组二段:(Ct) 3
K石灰岩底至K石灰岩顶。厚25.45-33.75m，平均29.23m。以泥岩24
和1-4层石灰岩为主，夹细粒砂岩、粉砂岩及薄煤层。K、K石灰岩稳定，23
其中K石灰岩厚度一般为3.95-13.50m，平均9.14m，全区稳定，含燧石2
结核及黄铁矿结核。K石灰岩厚度一般为3.45-5.36m，平均4.58m。K34石灰岩一般厚度为0.60-2.05m，平均1.35m。灰岩中含生物碎屑，微晶或粉晶结构，亮晶方解石胶结，含炭泥质，显水平纹理。砂岩中杂基含量均大于15%，多为石英杂砂岩或岩屑石英杂砂岩;含较多重矿物，有赤铁矿、锆石、电气石及黄铁矿，局部可达15%，与碎屑、炭屑呈半定向排列，显交错层理;颗粒呈次棱角状,次园状，分选较好，为钙、泥质基底式胶结。泥岩灰黑色，由高岭石和水云母组成，具水平纹理。煅烧后呈紫色，夹棕褐、灰黄、灰白色，土状断口，固结中等，局部粉未状。
K石灰岩产蜓类: 4
Quasifusulina cayeuxi (Deprat)
凯佑氏似纺缍蜓
Schwagerina postnathorsti Sheng et Wang
45
后那托斯特氏希瓦格蜓
Pseudofuslina uralica sphaerica Beljaev 乌拉尔假纺缍蜓球形亚种
Pseudofusulina extensa Skinner et Wilde 伸展假纺缍蜓
Pseuofusulina richthofeni speciosa(Lee) 李希霍芬纺缍蜓华丽亚种
K3石灰岩产蜓类:
Ozawainella sp.
小泽蜓(未定种)
Quasifusulina arca(Lee)
弓形似纺缍蜓
Quasifusulina gracilis Sheng 细长似纺缍蜓
Schwagerina krotowi (Schellwien) 克罗托夫氏希瓦格蜓
腕足类:
Eomarginifera pusilla (Schellwien) 弱小始围脊贝
K2石灰岩产蜓类:
Ozawainella angulata (Colani) 角状小泽蜓
46
Quasifusulina longissima (Moeller) 长似纺缍蜓
Quasifusulina compacta(Lee) 紧卷似纺缍蜓
Quasifusulina concave Rui et Hou 凹似纺缍蜓
Quasifusulina eleganta Schlykova 优美似纺缍蜓
Quasifusulina tenuissina(Schellwien) 柔似纺缍蜓
Schwagerina crakkiuscuka Rui et Hou 稍厚希瓦格蜓
Pseudofusulina valida(Lee)
健壮假纺缍蜓
Pseudofusulina firma Shamov 坚固假纺缍蜓
Pseudofusulina vulgaris ecigua(Schellwien)
平常假纺缍蜓小型亚种
33(太原组三段(Ct) 3
K灰岩顶至K砂岩底，厚37.20-52.20m，平均44.78m，以泥岩、粉47
砂岩、砂岩和煤层为主，间夹1-2层石灰岩。泥岩由高岭石和水云母组成，
含菱、黄铁矿，常与粉砂质泥岩互层，显水平纹理，可见水平状、垂直状
47
和斜交层面的虫迹。砂岩中杂基的含量大于15%，多为石英杂砂岩，含黄铁矿和炭质斑块。碎屑呈次棱角状,次圆状，边缘多被溶蚀成锯齿状或港湾状，分选较好，孔隙式,基底式胶结。灰岩为含生物碎屑微晶结构，有蜓、介形虫、腕足等化石，含泥质，显水平纹理。煅烧后呈浅紫色、夹棕红、灰黄色，土状及砂状断口，固结中等，局部粉末状。
K石灰岩一般厚0.05-2.70m，平均2.38m，为深灰色硅质泥晶灰岩6
或灰黑色燧石灰岩，含有少量动物化石:
Boultonia simplicata Sheng et Wang
简褶布尔顿蜓
Schwagerina bellula Dunbar et Skinner
美丽希瓦格蜓
Schwagerina andresensis Thompson
安德列斯希瓦格蜓
Eoparafusulina nitida SKinner et Wilde
整洁始拟纺缍蜓
K石灰岩厚度一般为1.65-2.50m，平均1.95m，比较稳定，含丰富5
的动物化石:
Boultonia willsi Lee
威尔斯氏布尔顿斯
Boultonia qracilis(Ozawa)
柔布尔顿斯
Triticites duplex Grozdilova et Lebedeva
48
双重麦蜓
Triticites simplex (Schellwien)
简单麦蜓
Schwagerin guasibicornis Zhang z xc ct Xia(MS)
似双角希瓦格蜓
Schwagerin molliuscula Rui et Hou
稍柔软希瓦格蜓
Schwagerin biformis Rui et Hou
双形希瓦格蜓
Choristites wynnei(Roemer)
维纳唱贝
五、二叠系下统山西组(Ps) 1
本组为一套陆相含煤岩系，由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成。厚35.30-55.83m，平均为48.85m。南部较厚，北、中部较薄。以K砂岩与7下伏太原组整合接触。与下伏太原组相比，本组以无石灰岩，多砂岩，色略浅，交错层理发育，植物化石丰富为其特点。
砂岩中主要由石英、硅质岩屑和菱铁矿鲕粒组成，杂基含量大于15%，局部有密集的黄铁矿小团粒。碎屑呈棱角状,次棱角状，边缘多被溶蚀成锯齿状或港湾状，分选中等;交错层理发育，由岩屑条带或菱铁质条带显示，孔隙式铁、泥质胶结。其中K砂岩厚0.40-4.10m，平均2.86m，7
具小型波状交错层理，偶含植物化石碎片。泥岩中高岭石为主，次为水云母，含炭屑、白云母碎片，有丰富的植物化石，常与砂质泥岩或粉砂质泥
49
岩互层出现，显水平纹理。煅烧后呈灰褐色、夹紫红、浅黄、褐灰色，土状及砂状断口，固结中等到好。本组含植物化石有:
Pecapteris cf arcuata Ha lle
弧曲栉羊齿(比较种)
Pecapteris sp.
栉羊齿(未定种)
Cladophlebis sp.
枝脉蕨(未定种)
Oodontopteris sp.
齿羊齿(未定种)
Lobatannularia sinensis Halle.
中国瓣轮叶
Taeniopteris multinervis Weiss
多脉带羊齿
六、二叠系下统下石盒子组(Px) 1
厚59.85-78.70m,平均69.24m，中部较厚，南、北较薄，由砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。底部以K砂岩与山西组整合接触，下部为灰,深灰8
色砂质泥岩、泥岩夹粉砂岩偶夹煤线;中、上部为灰色,灰绿色中、细粒砂岩，灰色泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成，常含菱铁质鲕粒;顶部为灰色,紫红色含铝质泥岩，富含菱铁质鲕粒，层位稳定，俗称“桃花泥岩”。
砂岩中杂基含量常大于15%，多为长石石英杂砂岩。碎屑呈棱角状,次棱角状，分选差到中等，胶结物主要为钙、泥质和少量硅质，基底式胶
50
结，少量为接触式胶结。K砂岩一般厚0.40-13.20m，平均2.36m，为灰8
白色-浅灰色中-细粒砂岩。泥岩成分以高岭石为主，次为水云母，含绿泥石、赤铁矿、菱铁矿。煅烧后呈浅褐色，夹棕褐、黄灰色，土状状口，固结中等。含植物化石:
Pecopteris cf.anderssonii Halle
镰刀栉羊齿(比较种)
Pecopteris sp.
栉羊齿(未定种)
七、二叠系上统上石盒子组(Ps) 2
厚447.89-510.10m，平均497.34m，西北部和中部西缘较薄。由杂色泥岩与浅灰—灰白、灰绿色砂岩组成。底部以K砂岩与下伏下石盒子组10
整合接触。
按岩性组合特征，自上而下可划分为上、中、下三段:
11(上石盒子组下段(Ps) 2
K砂岩底至K砂岩底，厚184.50-224.75m，平均208.61m。以黄绿1012
色、紫红色砂质泥岩、泥岩为主，夹灰绿色砂岩。泥岩中有时含少量铝质，局部含铁质鲕粒和结核，个别地段含窝状和团块状菱铁矿层，具交错层理。底部为灰白色厚层状含砾中,粗粒砂岩(K)与下伏下石盒子组整合接触，10
K砂岩一般厚0.90-9.30m，平均4.20m。煅烧后呈浅棕褐色夹紫色、浅10
褐色。
22(上石盒子组中段(Ps) 2
K砂岩底至K砂岩底，厚87.45-129.20m，平均107.65m。由灰白,1213
51
黄绿色中,厚层状砂岩与黄绿色、砂质泥岩、粉砂岩互层。主要以砂岩为主，交错层理很发育，与下伏下段整合接触。
33.上石盒子组上段(Ps) 2
K砂岩底至K砂岩底，厚157.40-210.95m，平均174.63m，由黄绿1314
色、紫红色砂质泥岩、泥岩、砂岩组成，砂岩不稳定。顶部砂质泥岩中夹燧石层或条带，是上石盒子组与石千峰组分界的良好标志。与下伏中段整合接触。煅烧后呈红棕褐色，夹褐黄色、粉红色。
八、二叠系上统石千峰组(Psh) 2
广泛出露于本区西部。厚97.10-199.60m，平均162.54m，根据岩性特征，自下而上，下部由黄绿色中粗粒砂岩夹紫红色泥岩组成，泥岩中含钙质结核，底部以一层灰黄色含砾中粗粒砂岩(K)与下伏下石盒子组地14
层整合接触。上部由紫红色、砖红色砂质泥岩及泥岩夹有灰绿色细粒砂岩薄层或透镜体。
九、三叠系下统刘家沟组(Tl) 1
分布于本区的西部及南部边缘，出露不全，钻孔揭露厚度50.65-458.90m，但在南部向斜部位厚达540m，一般本组厚约470m。在井田南部厚度较大，约540m左右，主要岩性为砖红色、棕红色细,中粒砂岩、粉砂岩夹薄层紫红色泥岩。底部以一层厚层状长石石英砂岩与下伏石千峰组地层分界，为连续沉积整合接触。
十、三叠系下统和尚沟组(Th) 1
仅在本区南部零星分布、出露厚度为105m左右，岩性为砖红色、紫红色泥岩、夹细、中粒砂岩。与下伏地层刘家沟组整合接触。
52
十一、第四系(Q)
1(中更新统(Q) 2
厚0-33.40m，平均约15.30m。区内广泛分布，岩性为浅红色含砂粘土，常含钙质结核，有时夹砾石，与下伏地层不整合接触。
2(上更新统(Q) 3
分布于**村及其以东。厚0,15m，平均约8.00m。。主要岩性为浅黄色、褐黄色砂质粘土，含砂粘土夹钙质结核，孔隙发育。
3(全新统(Q) 4
主要分布于沁河河谷、沟谷、河漫滩及?级阶地一带。厚0,20m，平均约8m，由细砂、粉砂、砂土及砾石组成，为一套近代河床冲积和山前洪积物。
第三节 含煤地层
本区主要含煤地层为石炭系上统太原组(Ct)和二叠系下统山西组3
(Ps)。现将各组分段叙述如下: 1
一、石炭系上统太原组(Ct) 3
本组厚度80.64-103.90m，平均厚95.82m。岩性主要由深灰—灰黑色泥岩，灰白,深灰色砂岩、深灰,灰黑色粉砂岩、深灰色石灰岩及煤层组成，为一套海陆交替相含煤沉积地层。
本组含煤5-8层，含煤系数4.44%，其中15号煤层为主采煤层之一。石灰岩6,7层，以K、K、K、K、K较稳定。砂岩具各种层理类型，下23456
部泥岩中富含大量黄铁矿结核，动、植物化石丰富。根据其岩性特征及区
53
域对比，自下而上可分三段，分述如下:
11(太原组一段(Ct) 3
包括K砂岩底至K灰岩底部的一套地层:主要由灰白色细粒石英砂12
岩，深灰—灰色粉砂岩、泥岩、铝质泥岩、煤层(15、16号煤层)及1-2层不稳定石灰岩组成。泥岩中含大量黄铁矿结核，具水平纹理。该段顶部含全区可采的15号煤层，由障壁—泻湖体系的的障壁岛、泻湖、潮坪、沼泽和泥炭沼泽等环境组成。
本溪期沉积起了填平补齐的作用，为太原组的沉积提供了广阔平坦的滨海平原环境，当河流携带泥、砂堆积于海滨地带，经海浪冲洗和海水的再作用重新分布，即形成平行于海岸的K障壁岛砂体。在障壁岛后地带，1
为闭流泻湖，其水体相对较为平静，沉积形成含大量黄铁、菱铁矿结核的泥岩、砂质泥岩等细粒的沉积物，碎屑供应不丰富处形成石灰岩。随障壁、泻湖被充填、淤浅，开始发生由北向南的海退，在广阔平坦的海滨平原上发育森林沼泽，持续沼泽化形成全区稳定可采的15号煤层，由于处于滨海地带，受海水潮汐作用影响，含硫较高。
本段地层厚为9.16-27.21m，一般22.91m。此段继承了本溪期北低南高的古地形格架。15号煤层覆水较深，水体较为平静，悬浮质或灰质沉积形成泥灰岩—泥质灰岩顶板，而在南部边缘由于地势较高，在以K石2灰岩代表的大规模海侵之前，未形成14号煤层。
22、太原组二段(Ct) 3
自K灰岩底部至K灰岩顶部，岩性主要为深灰色—灰白色细,中粒24
砂岩、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩泥岩、薄煤层和3—4层石灰岩组成。K、2
54
K、K石灰岩在井田内层位稳定，K灰岩仅在区内东缘和北部边界零星分344
布。本段厚度一般为25.45-33.75m，平均28.13m。
本段 K石灰岩代表一次大规模的海侵碳酸盐岩沉积。其厚度2
3.95-13.50m，一般9.14m，全区稳定。本段灰岩中富含腕足类等动物化石和植物化石，表明其沉积环境从上次的泥炭沼泽相沉积后发生海退，并再次从三角洲河流沉积相向泻湖沼泽相、海相沉积的缓慢演化过程。如 K2灰岩顶—K灰岩底由黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细,中粒砂岩及133
号煤层组成，为典型的浅水三角洲逆粒序沉积，从下到上，由前三角洲、三角洲前缘的分流间湾、河口砂坝组成;K石灰岩含苔藓虫等动物化石，3
属水动力能量较低的碳酸盐台地沉积;K顶—K底由泥岩、粉砂岩、细一34
粗粒砂岩、偶夹0,2层薄层石灰岩及11、12号煤组成，为三角洲旋回，但由于到后期大规模河流的强烈冲刷作用，致使旋回结构不清，煤层极不稳定。K石灰岩分布不均匀，系后期河流严重冲刷形成于潮间带的碳酸盐4
岩台地沉积。
总体来看，本段是在以K为代表大规模海侵基础上发生海退，形成2
K—K、K—K间两个较大的三角洲旋回，其中以K—K间旋回完整典型。233423
K形成之后，一条大规模河流自北部边缘流入本区，强烈冲刷、切割作用，4
致使K—K间正常的三角洲逆粒序沉积被河流正粒序沉积所取代，导致旋34
回结构不完整。由于本区为三角洲前缘地带，覆水深，泥炭沼泽仅在河口砂坝、河流间湾较高处短暂发育以及后期河流的冲刷作用，所以本段各煤层薄而不稳定。
33、太原组三段(Ct) 3
55
自K石灰岩顶至K砂岩底，厚度37.20-52.20m，平均44.78m，岩性47
主要为浅灰—灰白色中、细粒砂岩，灰黑色粉砂岩，砂质泥岩，泥岩及煤层和石灰岩组成。该段正常沉积仍为三角洲环境，此期内，分支河流极为活跃。区内西部地带为典型的河流正粒序沉积，地层厚度变化很大，后期河流横向向东迁移，作用逐渐减弱，过渡为正常三角洲旋回沉积。
综合全区及区域对比规律，本区中石炭世早期仍处于上升剥蚀状态，晚期才开始下降，海水由东南方向侵入逐渐泻湖化，在奥陶纪凹凸不平的风化面上，铁铝物质得以聚集，沉积形成底部“山西式”铁矿;随之来自西北方向碎屑物的堆积，经海水再作用重新分布，形成大致北东向延伸的K障壁岛砂体，使泻湖成为闭塞强的还原环境，沉积物含丰富的黄铁矿、1
菱铁矿结核，动物化石个体较小。泻湖被充填淤浅后发育成大面积滨岸沼泽，形成含硫较高的15号煤层。
K灰岩代表着一次大规模的海侵覆盖全区，海水进退频繁形成多次的2
三角洲旋回沉积，以K—K间最为典型。在9号煤层形成后，本区河流活23
动强烈，大部分地带正常沉积被河流沉积物取代，致使9号煤层至K之4间沉积厚度和岩性变化较大。晚期河流向东迁移，在废弃河道上形成8号煤层。
以K灰岩为代表结束了本区最后一次海侵，并开始逐步海退。 6
二、二叠系下统山西组(Ps) 1
本组厚35.30-55.83m,一般厚48.85m，区南部较厚。主要由深灰—浅灰色砂岩、粉砂岩，深灰—黑色泥岩及1—3层煤层组成。其中，泥岩中高岭石含量较高，其次为水云母，砂岩中含较多的菱铁质鲕粒。
56
本组含1号、2号、3号煤层，含煤系数12.16%，其中3号煤层为本区主采煤层之一，本组与太原组K顶上沉积构成由前三角洲,前缘,平6
原的完整三角洲旋回，3号煤层之上以河流作用环境为主。
1、K砂岩体 7
厚0.4-4.10m，一般厚2.86m。主要由石英、硅质岩屑和菱铁矿鲕粒 组成，具波状、小型交错层理，孔隙式铁质胶结，偶含植物化石碎片。经粒度分析:M=3.039、δ=0.913、SK=0.299、K=1.746，概率累积曲线悬ziiG
浮组份较多、跳跃组份少，滚动组份多，砂体呈宽带状。系三角洲前缘河口砂坝沉积。
2、 K顶,3号煤层底 7
厚5.00-13.00m，一般12.40m。主要由泥岩、粉砂岩、砂质泥岩组成，具水平纹理、波状、透镜状、水平层理互层等潮汐型层理，含丰富的植物化石。系被充填淤浅的分流间湾沉积。
3、3号煤层
综合区内外资料分析认为:形成3号煤层泥炭沼泽发育于被充填、淤 浅的间湾上，靠近三角洲平原(上下三角洲平原过渡带)，泥炭沼泽水体主要由淡水补给，海水影响小，故硫份低。
4、3号煤层顶,K砂岩底
由泥岩、砂质泥岩组成。系分流间湾环境。
5、K砂岩
岩性为细,中粒砂岩，浅灰或灰白色，岩屑含量较高，富含菱铁质鲕粒，具小型交错层理，概率累积曲线呈双跳跃，说明砂岩沉积时受到波
57
浪和河流的双向水流作用。平面上砂体厚带大致呈北东向展布，正粒序;剖面上可见明显的迁移现象，应为分流河道环境。
6、K,K底 8
主要由1—3层中,细粒砂岩、粉砂岩、泥岩及1,2层薄煤层组成。系三角洲平原上的泛滥盆地、天然堤、决口扇、泥炭沼泽等环境构成。
2号煤层为岸后泥炭沼泽环境。受下伏K砂体影响，与其大致呈错位关系，在厚砂体部位变薄缺失。
1号煤层极不稳定，系泛滥盆地泥炭沼泽环境。
综上所述，本组在以K为代表较闭塞水域基础上，形成一套进积型6
完整三角洲旋回。K形成后发生海退，由于前缘经三角洲的多次旋回，充6
填淤平，至此，旋回前缘坡度趋向平缓，故前三角洲,前缘间沉积厚度不大;K为代表的砂坝较低，平面展布近席状，受潮汐影响较大。随间湾的7
充填变浅，形成广阔平坦的平原环境，潮湿的气候为植物生长提供了有利条件，发育大面积的泥炭沼泽，持续而稳定发展形成厚且稳定的3号煤层。随着三角洲向前推进，过渡为以河流为主体的三角洲平原环境，诸煤层极不稳定。
三、含煤地层划分及其依据
本井田石炭、二叠纪含煤地层沉积类型和特征与晋东南其它地区大致相同，主要煤层及标志层均可对比。因此，仍沿用晋东南地区的标志层对本区含煤地层进行划分、对比。可以说对比依据充分，对比程度可靠。
58
第四节 构造
一、井田构造
井田位于沁水复向斜轴部南端一带，处于晋获褶断带西部、沁水盆地南缘东西,北东向断裂带的北部，井田中的构造形态与这些周围构造密切相关。
本井田构造受羊泉正断层的影响，北区为缓波状褶曲，南区为一向斜构造。(倾角5,15:)在此基础上伴有一定数量的次级短轴背斜、向斜及少量的北东向断层。区内次一级褶曲是沁水复式向斜的组成部分，断层构造较少，仅在井田中、南部发育有F 、F 、F和F四条正断层，其中1234
F正断层(羊泉断层)在本井田内走向近北东,南西向，倾向南东、倾角1
65-75:左右、断距180,220m，斜穿井田;F正断层(寺头断层)走向近北2
东,南西向，倾向西北、倾角80:、断距250m，从井田东南角通过;F3正断层由地震确定为走向北东、南西向，基本平行于F羊泉断层，倾向1
南东，倾角70:，断距30-60m;F正断层走向北东南西向，倾角70:、断4
距60m，规模不大，总长约900m左右。见表3-2、表3-3。
综上所述，**井田被羊泉正断层分割为南北两部分，羊泉正断层北部地层产状较平缓，次级褶曲较发育，羊泉正断层以南为一向斜构造，地层产状变化较大。寺头断层位居井田南部边缘地区，对于井田内构造影响较小，井田的构造总体为简单类型。见构造纲要图3-1。
59
断 裂 登 记 表
表3-2
断面产状 规 模 断裂特征 断裂断裂 井田中
编号 名称 的位置 长度 宽度 走 向 倾向倾角 断距(m) (m) (m)
在井田破碎带地表下盘地层:二叠系石千峰组Psh。上盘地层:2羊泉正北东—南南东?F 中部 内约宽180-220m 三叠系刘家沟组Tl直接接触。倾向160?，倾角11断层 西 65-75? 5250m 2.00m 65-75?，断距约180-220m。
在井田sh。下盘为二叠系上石盒破碎带上盘为二叠系石千峰组P2寺头正东南边北东—南北西 东南部F 宽250m 子组地层。岩层扭曲，倾向320?，倾角80?，断2断层 缘 西 ?80? 边缘约2.00m 距约250m。 1800m
在井田北东—南南东?地表不地表出露不明显，经验证其切穿3号煤层，倾角F 中部 内约20-60m 3西 65-75? 明显 65-75?，断距约20-60 m。 5250m
在井田北东—南南东 地表不经地表证实，规模不大，地表未出露，倾角70?，F 中东部 内约35m 4西 ?70? 明显 断距约35 m。 900m
60
褶 曲 登 记 表
表3-3
井田中的位长度 褶曲编号 走 向 褶曲特征 置 (m)
S向斜 中北部 北东 卷入地层主要为石千峰组，较宽缓对称，两翼倾角2-10? 1
中部 北东 中部出露地层主要为二叠系石千峰组，对称型，两翼倾角4-14? S背斜 2
S向斜 中东部 东西 2100 在井田中东部分布约2100m，地层主要为石千峰组，倾角 3
在井田中东部分布，长度约2100m，受两边断裂构造影响，呈不对S背斜 中东部 北东 2100 4称型，两翼倾角约为10?
在井田南部，向斜轴部地层主要为T1、Tl长度约4500m，两翼呈对1S向斜 南部 北东 4500 5称型，倾角8-14?
61
第四章 煤 层
第一节 含煤性
井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组(Ct)和二叠系下统山西组3
(Ps)，含煤地层总厚平均144.67m，含煤2—9层，本井田太原组地层仅1
在ZK2-2、ZK7-1、ZK6-1、ZK8-1揭露。本区一般平均煤厚10.19m，平均含煤系数7.04%，可采煤层平均厚8.28m,可采含煤系数5.22%。
1(山西组(Ps) 1
为井田内主要含煤地层之一，一般含煤1-3层，自上而下煤层编号为1、2、3号，地层厚48.85m，煤层总厚平均5.94m，含煤系数12.16%，其中位于本组下部的3号煤层全区稳定可采，其余煤层均为极不稳定不可采煤层，不具工业开采价值。
2(太原组(Ct) 3
为井田内主要含煤地层之一，但不是此次勘探目的层。一般含煤5-8层，自上而下编号为5、8、9、10、11、12、13、15、16号，地层厚80.64-103.90m，煤层平均总厚4.25m，含煤系数4.44%，位于本组下段的15号煤层，全区稳定可采，其余煤层均为不可采煤层，无工业开采价值。
第二节 可采煤层
井田内主要可采煤层有山西组的3号和太原组的15号两层煤层，其余煤层均不可采;现分述如下:
1(3号煤层
62
位于山西组下部，上距K砂岩21.20-33.00m，平均28.63 m，区内一8
般下距K砂岩5.00-13.00m，平均12.40m，下距15号可采煤层77.42-86.40m，7
平均82.84m，井田内3号煤层厚4.78-6.14 m，平均5.50m，厚度变异系数6.8%，属全区稳定可采煤层。煤层结构简单，含夹矸1-3层，夹矸厚度一般为0.03-0.40m，该煤层形成于废弃三角洲前缘上的独立泥炭沼泽。
煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩;底板为泥岩、砂质泥岩。
该煤层属全区稳定可采煤层。见3号煤层厚度等值线图4-1。
2(15号煤层
1位于太原组一段(Ct)顶部，K石灰岩下伏，上距3号煤层32
77.42-86.40m，平均82.84m，下距K砂岩5.80-23.00m，平均17.93m，煤1
层厚1.59-3.30 m，平均2.78m，厚度变异系数28.7%，属全区较稳定可采煤层。煤层结构简单，夹矸1-2层，厚0.10-0.25 m，平均0.17m，为泥岩、炭质泥岩，该煤层形成于废弃泻湖上的盆控型泥炭沼泽，煤中硫份较高与其顶板灰岩有直接关系。
煤层顶板为石灰岩，煤层底板为泥岩、局部含铝泥岩。
第三节 煤层对比
一、对比方法及依据
本井田石炭、二叠系含煤地层沉积类型和特征与沁水煤田其它地区大致相同，3号、15号煤及主要标志层均可对比。因此，仍沿用本地区的标志层对本井田含煤地层进行划分、对比。煤层对比是在地层对比到组的基础上进行的，主要以标志层、煤层及煤岩组合特征、煤层间距、测井曲线
63
特征等进行逐层对比。本区含煤地层沉积环境稳定，标志层和主采煤层本身特征明显，为煤层对比提供了可靠的地质依据，可以说对比依据充分，对比程度可靠。
二、煤层对比
(一)山西组煤层对比
山西组煤层对比首先确定山西组的顶界砂岩(K)和底界砂岩(K)。 87
K砂岩为灰白色—浅灰色粉—中粒砂岩，次棱角至次圆状，分选差—8
中等，厚度为0.40-13.20m，平均2.36m。K砂岩为灰白色—灰色中细7
粒砂岩，局部为粉砂岩，厚度一般为0.40-4.10m，平均2.86m，极不稳
定。主要利用层间距，沉积旋回特征并结合测井曲线特征进行煤层对比。
1号煤层:位于K砂岩下0-8.11m，煤层厚0-0.30m。顶板多为K88
砂岩，底板多为灰黑色泥岩，厚度和层位均不稳定。
2号煤层:位于K和3号煤层间的两套砂岩之间，上距K砂岩88
12.44m左右，下距3煤层8.64-21.90m，平均15.16m。顶、底板多为灰
黑色泥岩，砂质泥岩，厚度不稳定。
3号煤层:本身就是山西组最明显的标志层。以其厚度大，结构简
单、层位稳定，容易区别于其它煤层。物性反映明显，密度曲线为明显
的低异常、声波时差曲线为明显的高异常，二者均呈箱状单峰反映，互
为交叉镜像关系;视电阻率曲线为明显的高异常，呈笋状反映;自然伽
64
玛曲线为低异常反映。
(二)太原组煤层对比
本次工作只有四个钻孔(ZK2-2、ZK6-1、ZK7-1、ZK8-1)进入太原组并穿过15号煤层，其数字测井资料对比不太明显，最明显的特征是5-6层石灰岩的视阻率曲线的特高异常，煤层对比利用标志层、煤层厚、结构并结合测井资料进行对比分析。
5号煤层:K石灰岩下伏。8号煤层:位于K石灰岩下，结构简单，不65
稳定，散射伽玛曲线呈刻刀状。9、10号煤层:位于K石灰岩上。 11、124
号煤层:K灰岩下伏。13号煤层:K灰岩下伏。15号煤层:位于K石灰岩432下，以厚度大且稳定而区分于本组其它煤层;物性特征明显:视电阻率曲线(DLW)呈多峰状，天然伽玛(HG)曲线顶界陡直，底界呈台阶状升高。 根据本区的地质及地球物理条件，通过上述综合对比，各煤层对比结果准确可靠。见表4-1。
65
主要标志层特征一览表 表4-1 地层 标志 厚度 层间距 岩性特征 物性特征 单位 层号 (m) (m)
下石中、细粒砂岩，含炭屑和煤高阻、低自然伽玛、较高 0.40-13.20 盒子K 纹夹泥质包体，局部相变为速、较高密度特征，随粒82.36 组 21.20-33.00 粉砂岩 度增高，电阻率增高。
28.63 密度曲线为明显的低异
常，声波曲线为明显的高4.97-6.14 煤层厚度大，层位稳定，是3 异常，均呈箱状单峰反区内良好的比对标志 5.50 5.00-13.00 映，呈互为交叉镜像关山西系。 12.40 组 细粒砂岩:灰—灰白色，长视电阻率曲线呈高阻反0.40-4.10 石石英杂砂岩，局部相变为K 映、自然伽玛，呈低幅值7粉砂岩，含鲕状菱铁矿，局2.86 2.20-7.70 反映。 部可见黄铁矿小团粒 4.95 石灰岩:深灰色，含生物碎本次工作只进行了两孔2.05-2.70 K 屑泥晶灰岩，含硅质及燧数字化测井规律不太明62.38 石，较坚硬。 显。 10.65 石灰岩:深灰色，微晶结构1.65-2.50 K 为主，生物碎屑多被方解石51.95 14.95-34.85 充填或黄铁矿交代。
24.85 0.60-2.05 太原石灰岩:灰—深灰色，为亮K 只是视电阻率曲线呈特4组 晶粒屑微晶质灰岩 1.35 5.81-19.75 高异常，较为明显，其它
特征为低自然伽玛、高11.18 3.45-5.36 石灰岩:灰—深灰色，为砂速、高密度。 K 3屑、生物碎屑微晶灰岩 4.58 0.40-4.39
1.88 石灰岩:深灰色，为生物碎3.95-13.50 K 屑粉晶灰岩，含硅质及燧石2 9.14 条带。
66
第五章 煤 质
第一节 物理性质和煤岩特征
一、煤的物理性质
区内3、15号煤层物理性质基本相同，表现为黑色或灰黑色，条痕色为深黑色，玻璃—强玻璃光泽。硬度一般为较硬-坚硬，有一定的韧性，内
3生裂隙不太发育，参差状及贝壳状断口。3号煤层视密度1.44-1.52t/m。
33真密度1.57 t/m，15号煤层视密度为1.43-1.63t/m，真密度
31.59-1.72t/m。
二、煤岩特征
(一)各主要煤层的宏观煤岩特征极为相近，宏观煤岩类型以半亮——光亮型煤为主，局部可见半暗型，宏观煤岩组分以亮煤为主，少量的暗煤或镜煤。煤层主要为线理状、条带状结构，层状构造，有时可见均一状结构，块状构造。太原组各煤层可见星散状或团块状黄铁矿结核。
(二)显微煤岩特征
本次工作选择在钻孔ZK2-1、ZK3-4、ZK5-1、ZK8-1中3号煤层采取的煤岩煤样和ZK6-1中3、15号煤层采取的煤岩煤样进行了显微煤岩鉴定(见表5-1-1、5-1-2)。
1(3号煤层:
3号煤层:有机显微组分以镜质组为主，含量在68.70-83.30%，平均值78.75%，下部镜质组含量比上部高;惰质组含量16.80-31.30%，平均值20.35%，惰质组含量与镜质组含量互成消长关系。
67
镜质组以均质镜质体为主，均质镜质体呈均匀消光，下部含量最高;其次是各向异性组分，少量各向异性体。
惰性组主要是丝质体，胞壁厚，腔室不规则，部分半丝质体、粗粒体各向异性强，有少量微粒体。
煤中粘土类矿物含量5.00-7.84%，中部高。矿物以粘土为主，少量碳酸盐类。
15号煤层:有机显微组分以镜质组为主，含量80.88%，下部镜质组含量比上部高，惰质组含量19.12%，惰质组含量与镜质组含量互成消长关系。
镜质组以均质镜质体为主，均质镜质体呈均匀消光，下部含量最高;其次是各向异性组分;少量各向异性体。
惰质组主要是丝质体，胞壁厚，腔室不规则，部分半丝质体、粗粒体各向异性强，有少量微粒体。
煤中粘土类矿物含量4.08%，中部高。以粘土为主，含少量方解石、黄铁矿及石英。
68
显微组分定量统计表 表5-1-1
有 机 组 分(%) 无 机 组 分(%) 0工程编煤层 Rmax 显微煤
镜质惰质壳质粘土硫化碳酸号 编号 (%) 岩类型 小计 小计 组 组 组 类 物 盐类
77.97 22.03 100 ZK2-1 3 3.75
71.58 20.26 91.84 7.84 8.16
83.3 16.8 100 ZK3-4 3 3.13
78.0 15.7 93.7 6.4 6.4
82.8 17.2 100
3 3.10 ZK5-1
77.9 16.2 94.1 5.9 5.9
67.67 26.71 5.54 5.14 0.48
3 3.87
77.01 18.11 4.88 4.11 0.19 0.58 0.19 ZK6-1
80.88 19.12
15 3.85
76.96 18.20 95.16 4.08 4.85
81.0 19.0 100 ZK8-1 3 3.15
74.7 17.55 92.25 7.80 7.80
三、煤变质阶段
3号煤层镜质组最大反射率为3.10-3.81%，平均3.39%，15号煤层镜质组最大反射率为3.85%。
经化验测试结果证实:同一煤层呈现随煤层埋藏深度增大，挥发份降低，煤变质程度相应加深，垂向上3号煤层浮煤挥发份高于太原组15号煤层，表明煤的变质程度增高，符合希尔特定律，从而说明本区各煤层的变质以深层变质作用为主。
综合本区煤化学与煤岩学的各项指标分析，可见本区相应的煤类为无
69
烟煤。
第二节 化学性质、
工艺
钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程
性能及煤类
一、3、15号煤层的化学性质
现将井田内3、15号煤层主要煤质特征分述如下:
1(3号煤层:
原煤水份(Mad)0.38-2.27%，平均1.37%，浮煤水份0.48-1.88%，平均1.21%。
原煤灰分(Ad)11.51-16.10%，平均14.16%，属低灰煤，浮煤灰分(Ad)6.71-9.78%，平均8.43%。见图5-1，表5-2。
原煤挥发分(Vdaf)6.59-8.04%，平均7.24%，浮煤挥发分(Vdaf)5.81-7.81%，平均6.52%。属特低挥发分煤。
原煤发热量(Qgr.d)28.71-30.97%，平均29.94%，发热量(Qnet.ad)27.74-30.56%，平均28.95%，浮煤发热量(Qgr.d)31.40-32.84%，平均32.15%。发热量(Qnet.ad)30.20-32.16%，平均31.16%。
原煤固定炭(Fcd)77.18-82.26%，平均79.34%，浮煤固定炭(Fcd)80.07-87.82%，平均85.17%。属高固定炭煤。
元素分析:原煤碳(Cdaf)含量为91.71-92.66%，平均91.98%;氢(Hdaf)含量为2.71-3.27%，平均3.03%;氮(Ndaf)含量为1.03-2.39%，平均1.44%;氧(Odaf)含量1.13-2.89%，平均2.31%，浮煤碳(Cdaf)含量为90.15-93.58%，平均92.44%;氢(Hdaf)含量为2.90-3.21%，平均2.83%;氮(Ndaf)含量为1.03-1.24%，平均1.17%;氧(Odaf)含量为1.52-4.58%，平均2.85%，变化
70
不大。
原煤全硫 (St.d)为0.34,0.41%，平均0.36%;浮煤全硫 (St.d)为0.32,1.13%，平均0.43%。属特低硫分煤。(见图5-2，表5-3)从各种硫的测试结果看，3号煤层以有机硫为主，次为硫化物硫，有机硫在洗选过程中难以脱除。因此，洗选后硫分含量无明显降低，反而略有增高。
原煤磷(Pd)含量0.001-0.08%，平均0.03%，属特低—中磷分煤。(见图5-3)
3号煤层浮煤挥发分5.81-7.81%，平均6.52%，氢含量2.71-3.27%，故确定3号煤层煤类为低灰、高固定炭、特低硫分、特低—中磷的无烟煤。
2、15号煤层
原煤水份(Mad)0.29-3.06%，平均1.22%，浮煤水份0.36-2.06%，平均1.11%。
原煤灰分(Ad)14.00-20.73%，平均17.00%，属低灰—中灰分煤，浮煤灰分(Ad)5.81-8.47%，平均7.50%。
原煤挥发分(Vdaf) 8.00-8.61%，平均8.24%，浮煤挥发分(Vdaf)5.43-6.56%，平均5.81%。属特低挥发分煤。
71
原煤发热量(Qgr.d)19.27-30.18%，平均26.37%，发热量(Qnet.ad)18.26-30.55%，平均24.94%，浮煤发热量(Qgr.d)31.54-33.19%，平均32.37%。发热量(Qnet.ad)30.89-31.92%，平均31.43%。
原煤固定炭(Fcd) 72.46-77.18%，平均74.82%，属中高固定炭—高固定炭煤。浮煤固定炭(Fcd)85.47-89.07%，平均87.03%。
元素分析:原煤碳(Cdaf)含量为91.57%;氢(Hdaf)含量为2.82-3.09%，平均2.98%;氮(Ndaf)含量为0.91%;氧(Odaf)含量2.04%，浮煤碳(Cdaf)含量为90.50-92.98%，平均91.76%;氢(Hdaf)含量为2.77-311%，平均2.91%;氮(Ndaf)含量为0.77-1.03%，平均0.87%;氧(Odaf)含量为1.62-2.51%，平均2.21%，变化不大。
原煤全硫 (St.d)为0.34-4.66%，平均2.10%;浮煤全硫 (St.d)为0.36-3.98%，平均1.09%。属特低硫—高硫分煤。从各种硫的测试结果看，15号煤层以有机硫为主，次为硫化物硫，有机硫在洗选过程中难以脱除。因此，洗选后硫分含量无明显降低，反而略有增高。
原煤磷(Pd)含量0.001-0.042%，平均0.015%，属特低—低磷分煤。浮煤磷(Pd)含量0.001-0.008%，平均0.0045%。
15号煤层浮煤挥发分5.43-6.56%，平均5.81%，氢含量2.82-3.09%，平均2.98%，故确定15号煤层煤类为低灰—中灰分、特低挥发分、中高固定炭—高固定炭、特低硫—高硫分、特低—低磷分的无烟煤。
72
3、15号煤层煤的化学组成综合成果一览表
表5-2
全硫 磷 工业分析(%) 元素分析(%) 发热量(MJ/kg) 固定碳 煤St.d Pd Fc.d 层分析Cdaf Hdaf Ndaf Odaf Qgr.d Qnet.ad Mad Ad Vdaf (%) (%) 编煤类 最小-最大 最小-最大 最小-最大 最小-最大 最小-最大 最小-最大 最小-最大 最小-最大 最小-最大 最小-最大 最小-最大 最小-最大 号 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均
0.38-2.27 11.51-16.10 6.59-8.04 0.34-0.41 0.001-0.08 90.71-92.66 2.71-3.27 1.03-2.39 1.13-2.89 77.18-82.26 28.71-30.97 27.74-30.56 原煤 1.37 14.16 7.35 0.36 0.03 91.98 3.03 1.44 2.32 79.34 29.94 28.95 3 0.48-1.88 6.71-9.78 5.81-7.81 0.32-1.13 0.008-0.07 90.15-93.58 2.90-3.21 1.03-1.24 1.52-4.58 80.07-87.82 31.4-32.84 30.21-32.16 浮煤 1.21 8.43 6.52 0.43 0.03 92.44 2.83 1.17 2.85 85.17 32.15 31.16
0.29-3.06 14.00-20.73 8.00-8.61 0.34-4.66 0.001-0.042 2.62-3.09 72.46-77.18 19.27-30.18 18.26-30.55 原煤 91.57 0.91 2.04 1.22 17.00 8.24 2.10 0.015 2.98 74.82 26.37 24.94 15 0.36-2.06 5.81-8.47 5.43-6.56 0.36-3.98 0.001-0.008 90.50-92.98 2.77-3.11 0.77-1.03 1.62-2.51 85.47-89.07 31.54-33.19 30.89-31.92 浮煤 1.11 7.50 5.81 1.09 0.0045 91.76 2.91 0.87 2.21 87.03 32.37 31.43
73
二、煤灰成分
3号煤层煤灰成份分析:以酸性二氧化硅(SiO)和三氧化二铝(AlO)为223主，其次为碱性的三氧化二铁(FeO)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)等成分。23
其中二氧化硅含量为43.79-51.14%，平均44.18%，三氧化二铝含量为31.69-44.30%，平均35.86%。
15号煤层煤灰成份分析:以酸性二氧化硅(SiO)和三氧化二铝(AlO)223为主，其次为碱性的三氧化二铁(FeO)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)等成23
分。中二氧化硅(SiO)含量为47.01%，三氧化二铝(AlO)含量为38.64%。223
见3、15号煤层煤灰成分含量情况一览表表5-3。
3、15号煤层煤灰成分含量情况一览表 表5-3
煤煤灰成分(%) 钻孔层号 SiO AlO FeO CaO MgO TiO SO NaO KO PO M0 2232323222522号
ZK2-1 47.08 39.22 3.46 3.23 0.96 1.22 1.22 0.79 0.24 0.60 ZK3-1 43.79 44.30 2.94 1.83 1.61 1.50 1.15 0.65 0.49 0.70 0.000 ZK3-3 46.85 35.97 3.64 4.28 1.26 1.63 3.17 0.40 0.24 0.49 0.000 ZK4-1 48.11 37.20 3.67 3.16 0.55 1.59 1.64 0.67 0.28 0.56 0.013 ZK4-2 45.57 35.98 4.21 4.93 1.71 1.47 1.86 0.65 0.46 0.24 0.025 ZK5-2 47.99 37.08 3.65 2.39 1.66 1.78 2.09 0.49 0.51 0.47 0.011 ZK5-3 51.14 37.89 1.55 3.01 1.15 0.98 1.79 0.28 0.53 0.14 0.021 3 ZK6-1 47.49 37.58 1.55 3.44 0.94 3.22 1.90 0.43 0.51 0.43 ZK6-2 47.64 37.52 4.04 3.77 1.15 1.47 1.94 0.51 0.37 0.61 0.004 ZK6-3 43.69 43.30 4.45 6.00 1.25 1.46 3.51 0.91 0.51 0.31 0.029 ZK8-1 47.21 31.69 5.22 5.76 1.54 1.46 2.85 0.67 0.42 0.44 0.009 ZK9-1 46.66 37.17 3.94 4.02 1.38 1.67 1.05 0.58 0.36 1.025 0.013 最小/ 43.79/ 31.69/ 1.55/ 1.83/ 0.55/ 0.98/ 1.05/ 0.28/ 0.24/ 0.14/ 0.004/ 最大 51.14 44.30 5.22 6.00 1.71 1.78 3.51 0.91 0.53 1.03 0.029 平均 45.46 40.25 4.05 4.84 1.29 2.96 2.73 0.73 0.46 0.42 0.043
15 ZK6-1 47.01 38.64 2.35 3.44 0.94 1.47 2.92 0.46 0.65 0.08
三、煤灰熔融性及灰粘度
3号煤层煤灰熔融性及灰粘度测试结果见表5-4、表5-5。
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3号煤层灰熔融性表 表5-4
煤层灰熔融性/? 钻孔号 采样编号 号 DT ST HT FT
Z-M-ZK3-1-2 1270 ,1500 ZK3-1 Z-M-ZK3-1-4 1240 ,1500
Z-M-ZK3-3-1 1150 1190 ,1500 ZK3-3 Z-M-ZK3-3-4 1220 1280 ,1500
Z-M-ZK4-1-1 1310 ,1500 ZK4-1 Z-M-ZK4-1-2 1290 ,1500
Z-M-ZK4-2-1 1260 1310 1360 ,1500 ZK4-2 Z-M-ZK4-2-4 1340 ,1500
Z-M-ZK5-2-1 1290 ,1500 ZK5-2 Z-M-ZK5-2-3 ,1500 3 Z-M-ZK5-3-1 1290 ,1500 ZK5-3 Z-M-ZK5-3-4 1320 ,1500
Z-M-ZK6-2-1 1200 1270 ,1500 ZK6-2 Z-M-ZK6-2-3 1260 1320 ,1500
Z-M-ZK6-3-1 1200 1270 ,1500 ZK6-3 Z-M-ZK6-3-4 1230 1310 ,1500
Z-M-ZK8-1-1 1330 ,1500 ZK8-1 Z-M-ZK8-1-3 1260 ,1500
Z-M-ZK9-1-1 1240 1270 ,1500 ZK9-1 Z-M-ZK9-1-4 1190 1240 ,1500 由表可知:3号煤层煤灰软化温度(ST)1190—,1500?，属较低软化
温度灰—高软化温度灰。3号煤层煤灰流动温度(FT),1500?，属高流
动温度灰。
3号煤层灰粘度表 表5-5
温度? 煤层号 采样编号 粘度Pa.s
1700 1650 1600 Z-M-ZK5-1-2 2.80 25.00 160.00
1650 1600 1550 1530 Z-M-ZK4-2-1 1.50 5.60 26.00 155.00
1550 1500 1470 3 Z-M-ZK6-3-1 1.40 18.00 213.00
1650 1600 1550 1510 Z-M-ZK6-3-4 1.30 3.60 18.00 181.00
1700 1650 1620 Z-M-ZK9-1-1 4.00 20.00 168.00
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四、煤的热稳定性及结渣性
本次勘探在ZK3-4、ZK6-2钻孔中进行了3号煤层的热稳定性测试，其结果见表5-6。
3号煤层的热稳定性表 表5-6
热稳定性/% 煤层号 钻孔号 TS+6 TS3-6 TS-3
ZK3-4 84.40 14.90 0.80
ZK6-2 79.30 19.90 0.80 3 ZK6-3 93.80 5.30 0.90
ZK7-2 86.50 12.80 0.65
由表得知，3号煤层的热稳定性(TS+6，%)79.30-93.80，属高热稳定性好的煤。
本井田内在ZK5-1中钻孔中进行了3号煤层的结渣性试验，见表5-7。
煤的结渣性试验结果 表5-7 煤层送样 鼓风强度反应时间灰渣总,6mm灰渣 号 编号 (米/秒) (分钟) 重(克) 重量(克) 结渣率(%) 平均结渣率(%)
0.1 115′45″ 45.0 1.0 2.2 Z-M-ZK 0.2 60′50″ 41.0 2.5 6.1 5-1-1 0.3 39′19″ 49.5 2.5 5.1
0.1 207′12″ 61.0 5.0 8.2 Z-M-ZK 0.2 153′36″ 67.0 5.0 7.5 6-3-1 0.3 99′34″ 58.0 4.0 6.9
0.1 201′24″ 67.0 5.0 7.5 Z-M-ZK 3 0.2 153′36″ 70.0 4.0 5.7 6-3-4 0.3 90′56″ 55.0 6.0 10.9
0.1 145′16″ 62.0 5.0 8.1 Z-M-ZK 0.2 121′18″ 72.0 5.0 6.9 8-1-1 0.3 71′16″ 58.0 5.0 8.6
0.1 141′16″ 62.0 7.0 11.3 Z-M-ZK 0.2 101′04″ 60.0 8.0 13.3 8-1-3 0.3 79′06″ 60.0 6.0 10.0
3号煤层鼓风强度为0.1m/s时结渣率为2.2%，小于下限结渣率23.00%，属弱结渣性煤。鼓风强度为0.2m/s时结渣率为6.1%，小于下限结渣率33.00%，属弱结渣性煤。鼓风强度为0.3m/s时结渣率为5.1%，小于下限结
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渣率39.00%，属弱结渣性煤。
五、煤对CO的化学反应性 2
3号煤层对CO的化学反应性见表5-8。 2
煤的化学活性试验成果登记表 表5-8 煤层送样 取气体煤对CO的反应性(a%) 2
号 编号 积ml 800? 850? 900? 950? 1000? 1050? 1100?
Vco(%) 91.6 88.6 83.2 73.0 65.0 53.2 50.4 2Z-M-ZK5-Vco(%) 8.4 11.4 16.8 27.0 35.0 46.8 49.6 1-2 a(%) 3.3 5.0 8.1 14.4 20.0 29.2 31.6
Vco(%) 92.8 90.6 86.0 82.0 71.6 66.0 46.6 2Z-M-ZK5-Vco(%) 7.2 9.4 14.0 18.0 28.4 34.0 53.4 1-4 a(%) 2.7 3.9 6.4 8.8 15.4 19.3 35.1
Vco(%) 89.0 83.0 71.4 62.0 48.0 39.6 31.8 2Z-M-ZK3-Vco(%) 11.0 17.0 28.6 38.0 52.0 60.4 68.2 1-2 a(%) 4.8 8.2 15.5 22.2 33.8 41.8 50.2
Vco(%) 94.4 88.6 79.2 64.6 51.4 43.0 37.4 2Z-M-ZK3-Vco(%) 5.6 11.4 20.8 35.4 48.6 57.0 62.6 1-4 a(%) 1.9 5.1 10.7 20.7 31.4 39.2 45.0
Vco(%) 93.6 86.2 79.0 69.0 52.2 46.6 38.8 2Z-M-ZK3-3 Vco(%) 6.4 13.8 21.0 31.0 47.8 53.4 61.2 4-1 a(%) 2.3 6.3 10.6 17.2 30.1 35.1 42.6
Vco(%) 94.4 87.6 74.2 64.4 51.4 37.0 24.0 2Z-M-ZK3-Vco(%) 5.6 12.4 25.8 35.6 48.6 63.0 76.0 4-3 a(%) 1.8 5.5 13.7 20.4 30.8 44.5 59.7
Vco(%) 89.8 81.2 67.6 59.4 47.6 37.0 28.4 2Z-M-ZK6-Vco(%) 10.2 18.8 32.4 40.6 52.4 63.0 71.6 3-4 a(%) 4.3 9.3 18.1 24.2 34.1 44.5 54.2
Vco(%) 85.2 71.0 57.8 50.2 33.0 21.6 15.0 2Z-M-ZK7Vco(%) 14.8 29.0 42.2 49.8 67.0 78.4 85.0 -2-1 a(%) 6.9 15.8 25.5 31.8 48.9 62.8 72.2
Vco(%) 86.8 76.0 62.6 57.0 43.4 35.8 26.4 2Z-M-ZK7Vco(%) 13.2 24.0 37.4 43.0 56.6 64.2 73.6 -2-3 a(%) 6.0 12.5 21.8 26.1 38.1 45.8 56.6
3号煤层在950?时反应性值α为8.8-31.8%，平均19.3%，说明对CO2的反应性较弱。
六、哈氏可磨性指数
本区在钻孔ZK4-2进行了哈氏可磨性指数的测试，结果见表5-9。
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哈氏可磨性指数结果表 表5-9 煤层号 钻孔号 可磨性(HGI)
ZK4-2 41 3 ZK7-2 32 由表可知:3号煤层哈氏可磨性指数为32-41%，属较难磨—难磨煤。 七、有害元素
3、15号煤层的有害元素见表5-10。
3、15号煤层的有害元素表 表5-10
-6煤层有害元素/10 钻孔号 送样编号 号 F As Cl(%)
Z-M-ZK3-1-2 208 ,1 0.002 ZK3-1 Z-M-ZK3-1-4 112 ,1 0.000
Z-M-ZK3-3-1 151 4 0.068 ZK3-3 Z-M-ZK3-3-4 78 2 0.050
Z-M-ZK3-4-1 172 ,1 0.052 ZK3-4 Z-M-ZK3-4-3 256 2 0.027
Z-M-ZK4-1-1 140 2 0.024 ZK4-1 Z-M-ZK4-1-2 104 3 0.014
Z-M-ZK4-2-1 93 ,1 0.060 ZK4-2 Z-M-ZK4-2-4 91 2 0.055
Z-M-ZK5-1-2 141 1 0.054 ZK5-1 Z-M-ZK5-1-4 72 1 0.048
Z-M-ZK5-2-1 84 1 0.000 3 ZK5-2 Z-M-ZK5-2-3 186 1 0.002
Z-M-ZK5-3-1 150 ,1 0.050 ZK5-3 Z-M-ZK5-3-4 143 ,1 0.043
Z-M-ZK6-2-1 130 1 0.018 ZK6-2 Z-M-ZK6-2-3 127 ,1 0.041
Z-M-ZK6-3-1 94 ,1 0.010 ZK6-3 Z-M-ZK6-3-4 91 1 0.002
Z-M-ZK7-2-1 146 ,1 0.009 ZK7-2 Z-M-ZK7-2-3 88 1 0.020
Z-M-ZK8-1-1 233 ,1 0.024 ZK8-1 Z-M-ZK8-1-3 195 ,1 0.021
Z-M-ZK9-1-1 285 ,1 0.037 ZK9-1 Z-M-ZK9-1-4 124 ,1 0.018 ZK7-1 Z-M-ZK7-1-1 201 ,1 0.048
15 Z-M-ZK8-1-1 188 2 0.030 ZK8-1 Z-M-ZK8-1-4 178 4 0.020
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由表可知:本区3、15号煤层中稀散及放射性元素的含量均未达到工业品位要求。
3、15号煤中有害元素砷含量小于8g/t，氯含量未超0.3%，可满足工业用煤要求。
第三节 可选性
本区在钻孔ZK4-1、ZK5-3、ZK6-1中进行了简选煤样试验，其结果见表5-11。
3号煤层简易筛分试验报告表 表5-11-1 来样编号 Z-M-ZK4-1-1 钻孔号 ZK4-1
产率 质量 产
物筛上Qgr.d 粒级(m) 质量占全占13-0.5 名(MJ/Kg) 累计Mad(%) Ad(%) St.d(%) (Kg) 样(%) (%) 称 (%)
13-6 煤 3.185 52.38 52.380 56.93 1.66 14.89 0.33 29.488
6-3 煤 1.540 25.33 77.710 27.52 1.66 13.52 0.35 30.157 3-0.5 煤 0.870 14.31 92.020 15.55 1.91 12.85 0.38 30.568 0.5-0 煤 0.485 7.98 100.00 1.90 18.27 0.37 28.230 13-0.5小计 煤 5.595 92.02 100.00 1.70 14.20 0.34 13-0合计 煤 6.080 100.00 1.72 14.52 0.34
3号煤层简易筛分试验报告表 表5-11-2 来样编号 Z-M-ZK4-1-2 钻孔号 ZK4-1
产率 质量 产
物筛上Qgr.d 粒级(m) 质量占全占13-0.5 名累计Mad(%) Ad(%) St.d(%) (MJ/Kg) (Kg) 样(%) (%) 称 (%)
13-6 煤 3.575 47.48 47.480 52.69 1.70 14.09 0.35 30.177
6-3 煤 1.985 26.36 73.840 29.26 1.67 14.05 0.35 29.906 3-0.5 煤 1.225 16.27 90.110 18.05 1.66 13.31 0.35 30.522 0.5-0 煤 0.745 9.89 100.00 2.08 23.62 0.33 26.312 13-0.5小计 煤 6.785 90.11 100.00 1.68 13.94 0.35 13-0合计 煤 7.530 100.00 1.72 14.90 0.35
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3号煤层简易筛分试验报告表 表5-11-3 来样编号 Z-M-ZK5-3-1 钻孔号 ZK5-3
产产率 质量
物Qgr.d 粒级(m) 质量占全样筛上累占13-0.5 名(MJ/Kg) Mad(%) Ad(%) St.d(%) (Kg) (%) 计(%) (%) 称
13-6 煤 2.420 64.02 64.020 68.75 2.36 13.82 0.38 30.049
6-3 煤 0.700 18.52 82.540 19.89 2.32 13.39 0.41 29.970 3-0.5 煤 0.400 10.58 93.120 11.36 2.18 12.98 0.45 30.091 0.5-0 煤 0.260 6.88 100.00 2.38 18.16 0.43 28.425 13-0.5小计 煤 3.520 93.12 100.00 2.33 13.64 0.39 13-0合计 煤 3.780 100.00 2.33 13.95 0.39
3号煤层简易筛分试验报告表 表5-11-4 来样编号 Z-M-ZK5-3-4 钻孔号 ZK5-3
产产率 质量 Qgr.d 物筛上粒级(m) 质量占全样占13-0.5 (MJ/Kg名累计Mad(%) Ad(%) St.d(%) (Kg) (%) (%) ) 称 (%)
13-6 煤 2.360 62.27 62.270 67.24 2.16 13.47 0.41 30.179
6-3 煤 0.680 17.94 80.210 19.37 2.18 13.26 0.40 30.125 3-0.5 煤 0.470 12.40 92.610 13.39 2.07 13.41 0.41 30.094 0.5-0 煤 0.280 7.39 100.00 1.80 19.43 0.39 27.735 13-0.5小计 煤 3.510 92.61 100.00 2.15 13.42 0.41 13-0合计 煤 3.790 100.00 2.12 13.86 0.41
3号煤层简易筛分试验报告表 表5-11-5 来样编号 Z-M-ZK6-3-1 钻孔号 ZK6-3
产产率 质量
物Qgr.d 粒级(m) 质量占全筛上累占13-0.5 名Mad(%) Ad(%) St.d(%) (MJ/Kg) (Kg) 样(%) 计(%) (%) 称
13-6 煤 2.150 43.43 43.430 51.07 1.32 12.44 0.41 31.258
6-3 煤 1.040 21.01 64.440 24.70 1.20 13.36 0.39 30.578 3-0.5 煤 1.020 20.61 85.050 24.23 1.21 16.09 0.39 29.584 0.5-0 煤 0.740 14.95 100.00 1.03 29.74 0.34 23.791 13-0.5小计 煤 4.210 85.05 100.00 1.26 13.55 0.40 13-0合计 煤 4.950 100.00 1.23 15.97 0.39
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3号煤层简易筛分试验报告表 表5-11-6 来样编号 Z-M-ZK6-3-4 钻孔号 ZK6-3
产产率 质量
物Qgr.d 粒级(m) 质量占全筛上累占13-0.5 名(MJ/Kg) Mad(%) Ad(%) St.d(%) (Kg) 样(%) 计(%) (%) 称
13-6 煤 2.850 51.724 51.72 56.89 1.35 13.23 0.41 30.69 6-3 煤 1.210 21.960 73.68 24.15 1.49 12.10 0.40 30.64 3-0.5 煤 0.950 17.241 90.93 18.96 1.36 13.30 0.41 60.62 0.5-0 煤 0.500 9.074 100.00 1.18 23.56 0.28 26.15 13-0.5小计 煤 5.010 90.926 100.00 1.39 12.97 0.40 30.74 13-0合计 煤 5.510 100.00 1.37 13.93 0.39 30.32
由上表可看出，钻孔ZK4-1、ZK5-3、ZK6-3中粒级13-6mm的煤占47.48-64.02%，灰分13.47-14.09%，全硫0.33-0.41%，6-3mm的煤占17.94-26.36%，灰分13.26-14.05%，全硫0.35-0.41%，3-0.5mm的煤占10.58-16.27%，灰分12.85-13.41%，全硫0.35-0.45%，全层大于0.5mm的煤占90.11-93.12%，由以上分析可知:13-0.5粒级的灰分、全硫含量随着筛分粒级的降低而变化很小，0.5-0粒级的灰分比其它粒级有所增加，硫分变化不大。
3号煤层简易浮沉试验结果由图5-4-1得知:从Z-M-ZK4-1-1中得出，假定理论灰分为10%时，理论分选密度为1.60，?0.1含量为21.43%。从Z-M-ZK4-1-2中得出，假定理论灰分为10%时，理论分选密度为1.64，?0.1含量为13.48%。属易选—中等可选性煤。
3号煤层简易浮沉试验结果由图5-4-2得知:从Z-M-ZK5-3-1中得出，假定理论灰分为11%时，理论分选密度为1.61，?0.1含量为21.51%。从Z-M-ZK5-3-3中得出，假定理论灰分为11%时，理论分选密度为1.60，?0.1含量为16.52%。属易选—中等可选性煤。
3号煤层简易浮沉试验结果由图5-4-3得知:从Z-M-ZK6-3-1中得出，
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假定理论灰分为8%时，理论分选密度为1.56，?0.1含量为18.67%。从Z-M-ZK6-3-4中得出，假定理论灰分为9%时，理论分选密度为1.58，?0.1含量为27.7%。属易选—中等可选性煤。
33号煤层当比重液为1.5t/m时，浮煤回收率70.41-82.24%，平均75.15%，理论浮煤回收率为优等。
第四节 煤的风化和氧化
本井田3号煤层埋藏深度均在700m以下，没有煤层风氧化情况发生。
第五节 工业用途及评价
本井田内3、15号煤层按中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)可划分为:
3号煤层煤类为低灰、高固定炭、特低硫分、特低—中磷、煤对CO2反应性较低，煤灰属较低软化温度灰—高软化温度灰、高流动温度灰及热稳定性好的、较难磨—难磨煤，浮煤回收率优等。根据GB/T9143-1988《常压固定煤层气发生炉用煤质量标准》和GB/T7561-87《合成氨用煤质量》可作气化用煤和合成氨用煤。
15号煤层煤类为低灰—中灰分、特低挥发分、中高固定炭—高固定炭、特低硫—高硫分、特低—低磷分的无烟煤。由于硫分含量较高，影响工业利用，不宜直接作合成氨与动力煤使用;但通过洗选脱硫等途径降低煤中硫分含量后，可作动力用煤及合成氨用煤。
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第六章 水文地质
第一节 区域水文地质概况
一、区域概况
井田位于沁水盆地南缘，太行复背斜南端西翼。区内以低山—丘陵地貌形态为主，北西高而南东低，最高点位于矿区西部的仙公山上，海拔标高1151.50m，最低点位于**村东的沁河河谷中，海拔标高598.00m，相对高差553.50m，地层总体由南向北倾斜，呈单斜构造，倾角一般小于10?，局部受构造影响，可达20?以上。从南向北出露地层有奥陶系碳酸盐岩、石炭系、二叠系、三叠系碎屑岩和新生界松散岩层。深部奥陶系岩溶地下水属延河泉域水文地质单元。
区域地表水属黄河流域的沁河水系，区内沟谷均为季节性沟谷，雨季洪水均由北西流向南东，汇入沁河。
二、区域内主要含水岩组
1、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组
主要指奥陶系中统石灰岩、泥灰岩、白云岩等可溶盐岩，区域南部沟谷中见有出露。该组地层厚约400-600m，岩溶裂隙发育，是区内最主要的含水岩组。泥灰岩为相对隔水层，泉水多沿泥灰岩顶部出露，流量一般,2L/s，延河泉群沿沁河河谷呈线状排列，出露在上马家沟组灰岩中，泉水出
3露标高为463.78m，2000年以后的平均流量2.2m/s。此层虽含水丰富，但富水性不均一。根据抽水试验资料，区域岩溶水可分为富水区和弱富水区两个区域。区域东南部属富水区，钻孔单位涌水量在0.72-9.4L/s?m之间，区域西北部属弱富水区。
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2、碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组
本含水岩组为上石炭统太原组一套海陆交互相沉积地层，由砂岩、泥岩、煤层及3-5层石灰岩组成。厚76-142m，为区内主要含水岩组之一。含层间岩溶裂隙水，富水性不均一，富水性强弱取决于岩溶及裂隙发育程度，与奥灰水有相似性，钻孔单位涌水量东南部0.008-1.90L/s?m，西北部0.001-0.003L/s?m。水质类型一般为HCO—Ca?Mg?Na型。 3
3、碎屑岩类裂隙含水岩组
主要包括二叠系、三叠系的一套陆相，过度相碎屑岩层，在区域北中部有大面积出露，由砂岩、砂质泥岩夹煤层等组成。含裂隙水，含水空间以风化裂隙和构造裂隙为主，泉流量0.08-2.9L/s，受季节影响较为明显。
4、松散岩类孔隙含水岩组
主要由第四系中、上更新统和全新统地层组成。中、上更新统地层主要分布在梁、峁之上和山前地带，在河谷两侧往往形成一、二级阶地，岩性为浅黄色亚砂土和砂质粘土，平均厚27m，上更新统下部多为砂、砾石互层，局部含有一定地下水，但含水微弱。全新统地层主要分布在沁河河谷和一级阶地上，厚2-20m，平均厚8m。砂砾石层为其主要含水层。潜水位埋深0.2-4m，由于埋藏与补给条件的不同，富水性差异较大，在沁河下游流经奥陶系灰岩裸露地段时，潜水多渗漏补给岩溶水形成透水不含水岩层，在不透水地段，含水较为丰富，且水质较好，可供生活和灌溉用水。
三、地下水的补给、迳流、排泄条件
1、岩溶地下水的补、迳、排条件
区域岩溶水属延河泉域水文地质单元。泉域西南边界为震旦系与寒武系地层构成的地表分水岭;东部边界为晋获褶断带，亦是延河泉域与三姑
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泉域的地下分水岭;北部边界为寒武、奥陶系灰岩深埋区。排泄带长40km，有七处相对较大的排泄段，最下游的黑水泉排泄标高为380m，排泄总量90
33年代为9.86 m/s，目前总流量约7.0 m/d。大气降水和地表水通过灰岩裸露区垂直入渗补给是其主要补给方式。另外松散岩类孔隙水和其它含水层地下水，通过断层、陷落柱等构造通道向深部越流，也是岩溶地下水的补给来源之一。
岩溶地下水接受补给后，由北西向南东和由北东向南西运动，最终排向延河泉。延河泉属全排泄型岩溶泉群，泉点沿沁河河谷呈线状排列，出露在奥陶系中统上马家沟组灰岩中，近些年来，由于工农业用水的不断增加，因而人工开采也成为岩溶地下水的重要排泄方式之一。
2、碎屑岩裂隙地下水的补、迳、排条件
大气降水的垂直入渗是碎屑岩砂岩裂隙地下水的主要补给来源，另外通过断层、陷落柱等构造通道，也可接受其它含水层的补给。含水岩组内各个含水层相对呈层状，水力联系较弱，各具不同的水位。地下水一般沿地层倾斜方向运动，在迳流过程中，因沟谷切割受阻，常以泉的形式排出地表。
3、松散岩类孔隙地下水的补、迳、排条件
松散岩类孔隙含水层地下水的来源主要是大气降水和地表水的入渗补给，局部与基岩裂隙水有互补现象。迳流方向与地表水的迳流方向基本一致，其排泄方式除排向地表河流外，主要是人工开采，在奥陶系灰岩裸露区，往往下渗补给深层岩溶水。水位受季节影响变化较大，雨季水位较高，旱季水位较低。
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第二节 井田水文地质条件
一、地表水与气象
井田内除沁河外没有大的河流，均为季节性沟谷，各沟谷地表洪水均由北西流向南东，注入沁河。
据沁水县气象局近二十年气象资料统计，矿区属半干旱大陆性气候，年最高气温37?，最低气温-29.9?，年平均气温9.82?，无霜期160天，多年平均降雨量524.6mm，降雨较少，且多集中在6-9月份，多年平均蒸发量1499.0mm，蒸发强烈，气候干燥。3-4月份多风，多为西北风。历年冻土深度50-75cm。
二、主要含水层
本次勘探对矿区井泉做了全部调查，并在本井田施工有ZK2-2、ZK6-1、ZK7-1、ZK8-1水文地质钻孔4个，分别计算了各含水层的水文地质参数，同时收集有本矿区南部《上黄崖煤田井田精查地质报告》上黄崖井田与本井田矿界相连，水文地质条件基本相似，为井田各个含水层的综合评价提供了依据。
1、奥陶系岩溶裂隙含水层
奥陶系灰岩区内未见出露，属埋藏型，据钻孔揭露，井田北部羊泉断层以北，相对较浅，奥灰顶面标高在-256-4m之间，在羊泉断层以南奥灰埋藏较深，奥灰顶面标高在-256—-706m之间，ZK6-1号水文孔揭露奥灰220.77m，从钻孔资料来看，峰峰组灰岩由白云质灰岩、泥灰岩及少量角砾状灰岩所组成，岩溶不甚发育。从抽水试验结果来看:钻孔单位涌水量仅0.00476 L/s?m，属弱富水含水层。水质类型为SO—Ca?Mg型，说明钻孔4
86
尚未揭穿奥陶系主要含水层。从总体分析，岩溶裂隙的发育程度与构造、埋藏、水动力条件有明显的联系。垂直方向上，上马家沟组下段与下马家沟组地层岩溶裂隙发育，是奥灰岩的主要含水层。水平方向上，在羊泉断层和寺头断层两侧，岩溶裂隙发育，水动力交替条件好，富水性相对较强。
根据所获资料，井田奥灰水水位标高大致在600-675m之间，据ZK6-1资料，岩溶水水位标高606.149m，在羊泉断层以北高出3号煤底板454-746m。在羊泉断层以南高出3号煤底板736-1176m。
据上黄崖2058孔的抽水试验资料，抽水层位峰峰组和上马家沟组上段，单位涌水量为0.008 L/s?m，渗透系数0.049m/d，水质为SO—Ca?Mg型。 4
2、石炭系太原组岩溶裂隙含水层
包括K、K、K、K、K五层灰岩，其中K灰岩沉积较稳定，一般234562
厚8.45m，K、K次之，有相变现象，局部被中细砂岩和泥岩所替代，K343灰岩一般厚4.58m，K灰岩一般厚1.35m，裂隙均不甚发育，钻孔简易水文4
观测结果，部分钻孔有冲洗液漏失现象，大部分钻孔冲洗液消耗量很小。根据上黄崖矿区2036孔对K灰岩含水层的抽水试结果看，钻孔单位涌水2
量0.003 L/s?m，渗透系数1.44m/d，水质类型为HCO—Ca型。本矿区施3
工的4个水文孔，对15号煤以上含水层均做了抽水试验，钻孔单位涌水量在0.001-0.026L/s?m之间，属弱富水含水层。
3、二叠系下统山西组以及山西组以上碎屑岩砂岩裂隙含水层
山西组砂岩裂隙含水层有K砂岩与3号煤层直接顶板砂岩组成。 7
K砂岩为山西组与太原组的分界标志层，岩性以中、细粒砂岩为主，7
局部为粉砂岩，平均厚2.86m。裂隙较发育，3号煤顶板砂岩局部与3号煤
3直接接触，厚5-7m，局部裂隙发育，冲洗液消耗量一般0.2m/h，单泉流量
87
一般,1L/s。根据ZK2-2、ZK6-1、ZK8-1孔的抽水试验结果钻孔单位涌水量,0.004 L/s?m，渗透系数0.005m/d，属弱富水含水层，水质类型为HCO3—Ca型。
山西组以上碎屑岩含水层包括二叠系上、下石盒子组和二叠系石千峰组地层，该地层在区内大面积裸露，砂岩裂隙较为发育，但由于井田内地形切割严重，沟谷坡度大，降水多形成地表迳流，对地下水补给有限，因而富水性较差，一般单泉流量均,1L/s，属弱富水含水层。
4、基岩风化裂隙含水层
基岩风化壳受地形、构造和不同的岩性所控制，区内有较大面积的基岩裸露，在河床沟谷地带被松散岩层所覆盖。根据钻孔揭露，强风化带发育深度在20-40m间，弱风化带发育深度一般在70-100m间。含风化裂隙水，但富水性差异较大，山麓地段由于基岩出露位置较高，风化裂隙透水性好，富水性差，而沟谷地段一般较强，在地形强烈切割的沟谷和陡坎处往往形成泉水出露，但泉流量很小，单泉流量在0.1-2.9L/s之间，属弱富水至中等富水含水层。水质较好，一般为HCO—Ca型，矿化度,1g/L。 3
5、新生界松散岩类孔隙含水层
第四系全新统孔隙水分布在沁河河漫滩和一级阶地上，含水层主要是砂砾层，厚2-20m，平均8m，水位埋深0.2-4m，单井单位涌水量1-5 L/s?m，属强富水含水层，但由于含水层厚度小，单井出水量并不太大，可供生活和灌溉用水。水质较好。
中、上更新统砂砾石含水层分布在沟谷内，平均厚20m左右，但由于沟谷坡度大，降水多形成地表迳流，对地下水补给有限，因此该含水层含水微弱，属弱富水含水层。
88
三、主要隔水层
1、石炭系中统本溪组隔水层
本溪组地层厚10.15-14.28m，平均厚11.26m，主要由塑性铝土质粘土岩和泥岩夹不稳定砂岩及薄层煤层等组成，裂隙不发育，透水性差，15号煤下至本溪组也是一套以泥岩为主的地层，平均厚20.13m，两层总厚31.39m，是奥灰水与煤系地层间重要的隔水层。
2、上、下石盒子组泥岩隔水层
本组隔水层厚度较大，由数层泥岩和砂质泥岩等组成，垂直分布呈平行复合式结构。裂隙不发育，是山西组顶部的隔水岩层，对松散岩类孔隙水与风化裂隙水的下渗起着隔水作用。
四、井田地下水的补、迳、排条件
区内除松散层、和尚沟组、刘家沟组、石千峰组、上石盒子组分布外，其余各主要含水层均未见出露。松散岩类孔隙含水层主要接受大气降水的补给，在降雨后一定时间内，各民井水位有上升的现象，并接受基岩风化裂隙水及泉水的补给。然后沿沟谷向沁河排泄，形成地表迳流流出区外或补给下部含水层。此外，地面蒸发和人工开采也是其重要的排泄方式。
基岩风化裂隙水和出露地表的碎屑岩裂隙地下水接受大气降水的补给，在地形切割深处见有泉水出露，一般泉流量均小于1L/s，沟谷地带与松散岩类孔隙水及地表水有互补关系。
深部山西组砂岩裂隙含水层和太原组灰岩和砂岩裂隙含水层接受补给条件较差。且与上覆风化带及松散层、下伏中奥陶统各含水层之间相隔一定厚度的隔水层。如从含、隔水层分布的宏观组合分析，应属于平行复合式结构类型，含、隔水层均处于分散隔离状态，各个含水层间的水力联系
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被其间隔水层所阻隔，它们之间存在着一定的水位差。若无构造沟通或隔水层未遭受破坏时，则各个含水层无互补关系，不会与下伏、上覆的强含水层发生水力联系。地下水主要以迳流为主，在断层和陷落柱附近地段会与其它含水层发生水力联系。
中奥陶统灰岩在区内未见出露，全部为各类基岩所覆盖，由于区内覆盖层较厚，故补给条件差。其补给除灰岩裸露区接受大气降水和地表水的直接入渗补给外，覆盖区通过陷落柱和断裂构造带也能获得上部孔隙裂隙水的补给。岩溶水接受补给后，总体由北西向南东运动，最终排向沁河河谷中的延河泉群。
五、构造对水文地质条件的影响
区内共发现大断层两条，F羊泉断层位于矿区中南部，其走向北东，1
倾向南东，倾角65-75?，落差180-220m，破碎带宽1-2m，延伸长度5.20km，为一张性正断层。F寺头断层位于矿区东南角，走向北东，倾向北西，倾2
角80?，落差250m，破碎带宽2m，区内延伸长度800m，也为一张性正断层。
这两条断层都属高角度张性正断层，具有一定的导水作用，储水条件良好，由于这两条断层，落差较大，使奥陶系上马家沟组地层与羊泉断层南的煤系地层直接接触，且3号煤层又都淹没于奥灰水水位之下，一旦断层导水，将会勾通岩溶水主要含水层，使岩溶水侵入含煤地层和矿井，造成淹矿事故，因此，开采过程中在断层两侧一定要留足保安煤墙，同时要加强对隐伏断层以及其它构造形迹的发现与研究。以防淹矿事故的发生。
六、地表水对开采煤层的影响
区内地表水主要是沁河，该河沿矿区东北部由北向南东流出区外，流
90
经矿区2.5km，河床标高595.4-601.5m，流床宽50-100m，最高洪水位标高600.3-603.5m，高出河床2-4m。
由于矿区内煤层埋藏较深，河水通过基岩含水层渗透补给的水量是较弱的，但是，随着煤矿的开采，顶部岩层将遭到破坏，会使基岩裂隙加大、增多，甚至形成地表塌陷，沟通断层以及其它构造形迹。因此在开采过程中一定要采取防范措施，在河流沿线依最高洪水位线留足保安煤墙，以防地表水溃入矿坑，造成危害。
第三节 充水因素分析
一、邻近生产矿井的水文地质特征和充水因素
区内煤层尚未开采，也未发现古采矿井，仅在矿区南部阳城境内有大小煤矿20余处，这些矿井以开采3号煤为主，少数开采15号煤。井型以竖井为主，少数为斜井。矿井充水因素主要是顶板砂岩淋水和井筒中砂岩裂隙水和松散层孔隙水的渗入。K砂岩和3号煤的顶板砂岩是直接充水含7
3水层。据调查，年生产量10万t以下的矿井排水量一般小于200m/d，属于涌水量小的矿井。(见表6-1)
矿井涌水量调查表 表6-1
年产量 排水量吨煤含水系矿名 开采煤层 井型 3(万吨) (m/d) 数 阳城卧庄煤矿 6 20 0.5 竖井 阳城西沟煤矿 10 200 0.4 3 阳城蒿峪煤矿 3 200 2 斜井 阳城柏山煤矿 3 20-100 1
二、井田主采煤层的充水因素分析及矿床水文地质类型
3号煤层是本次评价的主采煤层，其直接充水因素是顶板砂岩裂隙含水层，根据ZK6-1和ZK8-1钻孔抽水试验结果，钻孔单位涌水量分别为0.00203
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和0.00101 L/s?m，渗透系数分别为0.0029和0.00199m/d。
区内F羊泉断层以北3号煤层底板标高在-140-150m之间，以南3号1
煤底板标高在-130—-570m之间，根据ZK6-1孔资料，奥灰水水位标高在605.919m。在F断层以北奥灰水高出3号煤层底板454-746m，在F断层11以南奥灰水高出3号煤层底板736-1176m。为了研究3号煤层的带压开采问题，我们用突水系数计算公式T=P/(m-c)，计算了开采3号煤层时的突水系数，经计算在羊泉断层南侧突水系数在0.09-0.15MPa/m之间，最大值为岩层正常块段突水系数临界值，潜在岩溶水突水的危险性，水文地质条件复杂，因此矿床水文地质类型定为三类三型;在羊泉断层以北突水系数界于0.06-0.10MPa/m之间，在构造复杂，岩层非正常块段区存在底板突水的危险性，水文地质条件中等，因此矿床水文地质类型定为三类一亚类二型。
15号煤层的直接充水含水层为太原组灰岩裂隙含水层，奥陶系岩溶水是其间接充水含水层。根据ZK6-1钻孔抽水试验结果，钻孔单位涌水量为0.00476 L/s?m，渗透系数为0.0642m/d。
区内在F羊泉断层以北推测15号煤层底板标高在-226-54m之间，F11羊泉断层以南15号煤层底板标高-216—-656m之间，根据ZK6-1钻孔资料奥灰水水位标高605.99m，在羊泉断层以北高出15号煤底板831.919-541.919m，在羊泉断层以南高出15号煤底板821.919-1256.919m，用突水系数计算公式T=P/(m-c)，隔水层厚度以31.39m计，羊泉断层以南开采15号煤的突水系数在0.53-0.82 MPa/m之间，羊泉断层以北开采15号煤的突水系数在0.35-0.54 MPa/m之间，均大于岩层正常块段突水系数临界值0.15 MPa/m，潜在奥灰水突水的危险性，水文地质条件复杂，因此矿床
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水文地质类型定为三类三型。
第四节 矿井涌水量
一、参数的选择
区内共施工有ZK2-2、ZK6-1、ZK7-1和ZK8-1四个水文孔，除ZK7-1孔为构造水文孔外，ZK2-2、ZK6-1、ZK8-1分别对山西组含水层进行了抽水试验，从试验结果来看，该含水层富水性较弱，计算出的渗透系数分别为0.0029m/d和0.00197m/d，影响半径分别为36.96m和9.25m，考虑了ZK6-1孔抽水延续时间长，降深大，故选择该孔计算的参数。并拟定井筒直径为8m，计算了井筒涌水量，用开采跨度为200m，长500m的坑道系统面积计算了最大矿井涌水量。用冒落裂隙发育带以内的含水层厚度计算了正常矿井涌水量。
二、井筒和矿井涌水量的计算
井筒和矿井涌水量均采用“大井”疏干法对第一水平3号煤层进行了计算，计算公式选用承压转无压公式:
22 1.366k(2HM-M-h) 0
Q=
Lg(R/r) 0
3式中:Q——预计矿井涌水量(m/d)
K——渗透系数(m/d)
H——含水层底板以上水头高度(m)
M——含水层厚度(m)
h——“大井”中水头高，疏干后h=0(m) 00
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R——“大井”影响半径，R=R+r(m) 000
r——“大井”半径(m) r=?F/π 00
2 F——坑道系统面积(m)
计算结果见表6-2
矿井涌水量计算表 表6-2
参数 坑道系渗透系含水层“大井”影水头高“大井”半涌水量 统面积数厚度响半径3(m) Q(m/d) 度H(m) 径r20项目 (m) K(m/d) M(m) R(m) 0
井筒涌 0.0029 574.55 62.6 40.96 4 266.69 水量
矿井最
大涌水100000 0.0029 574.55 62.6 215.37 178.41 3485.05
量
矿井正
常涌水100000 0.0029 574.55 11.7 215.37 178.41 644.73
量
33经计算井筒涌水量为266.69m/d，正常矿井涌水量为644.73 m/d,最大
3矿井涌水量为3485.02 m/d。
相比之下本次计算结果与阳城境内同类生产矿井的矿井涌水量基本接近。值得指出的是，本次抽水试验为小口径单孔试验，计算结果有可能偏小，且计算的井筒涌水量未考虑基岩风化裂隙含水层和松散岩类孔隙含水层，如不采取封闭措施，井筒涌水量将会增大。建议开挖井筒时对风化壳以上含水层采取封闭措施，这样既减少了井筒涌水量，又能对浅层地下水起到保护作用。
第五节 供水水源
根据井田水文地质条件分析，当地居民生活用水和农业灌溉用水主要是第四系松散岩类孔隙水和基岩风化裂隙水，但是由于松散岩类孔隙含水层分布有限，含水层厚度小，基岩风化裂隙水分布亦不均匀，含水量有限，
94
作为工业供水水源进行大规模开采，必将加剧地下水枯竭和水质恶化，引起与农业用水的矛盾。因此仅能做为临时供水水源考虑。要解决工业供水问题，可考虑如下两种方案:
一、开采深层岩溶水
根据矿区水文地质条件，井田羊泉断层北部附近奥陶系灰岩埋藏最浅，在奥陶系上、下马家沟组地层中，岩溶裂隙发育，富含岩溶水，水位标高606m左右，水质较好，成井深度1300m左右，有望找到较为丰富的岩溶地下水。但需进行专门供水水源勘探工作，以对水质、水量做出准确评价。
二、构造裂隙水
根据ZK7-1水文孔资料，羊泉断层为储水断层，水位高出地表10.97-45.6m，钻孔单位涌水量0.041L/s?m;水质良好，水质类型为HCO3
3—Na型。成井深度400m左右，自流水量可达 38m/d，水位降30m，单井
3出水量可达106 m/d。
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第七章 其它开采技术条件
第一节 生产矿井的开采技术条件
(一)3号煤层
顶板大多为灰黑色、灰色粉砂岩，水平层理，含植物化石，局部为灰色细砂岩或中砂岩。一般靠近煤层变细，常有一层0-0.80m的黑色泥岩，有时有炭质泥岩伪顶。
底板一般为黑色粉砂岩或泥岩，水平层理。
根据上黄崖井田资料，阳城境内开采3号煤的生产矿井，均以上分煤层作直接顶板，上部煤冒落后，伪顶和直接顶板相随冒落。如永安煤矿1975年新建斜井井底车场时，将上部大鳄煤(俗名)采后，顶板冒落10余m。永红煤矿在巷道交叉处长12m，宽9m无支柱的情况下，放3-5天也无冒落。四新煤矿、王台铺煤矿、北崖煤矿，伪顶及直接顶板随煤层开采后立即冒落。故在不同构造部位顶板稳定程度不同。
(二)15号煤层
顶板为灰色致密厚层状石灰岩(即K石灰岩)，厚3.95-13.50m，平均2
厚8.41m，全区稳定。石灰岩与煤层间，常以一层黑灰色薄层泥岩或炭质泥岩为伪顶，厚0-0.73m。底板以黑色泥岩为主。局部变为砂岩或粉砂岩。
第二节 工程地质特征
一、邻近矿井煤层顶板底板的稳定性
阳城境内开采3号煤的矿井，多为平硐开拓，仓房式采煤，煤层伪顶
96
为黑色泥岩，厚0-2m，老顶为细砂岩。煤层顶板为泥岩的矿井，不稳定，有冒落现象，顶板为砂岩的矿井，比较稳定。在钻探施工过程中，在断层附近的钻孔，岩芯破碎，钻孔有坍塌现象，而远离断层的钻孔，岩芯较为完整，裂隙也不发育，说明顶板岩层的稳固性随构造部位的不同有差异。今后在靠近断层和向斜轴部开采时，应特别加强顶板管理，以防顶板掉块、冒落造成事故。
二、煤层顶、底板岩石的工程地质特征
3号煤顶板大多为灰黑色、灰色粉砂岩，具水平层理，局部为灰色细砂岩或中砂岩，全区岩性稳定。一般靠近煤层，逐渐变细，常有0-0.8m的黑色泥岩，局部有炭质泥岩伪顶。
根据测试结果:顶板为细砂岩时，抗压强度变异范围在97.6-108.0MPa之间，平均101.70MPa。抗拉强度平均3.10 MPa;抗剪强度凝聚力C值6.6 MPa，内摩擦角45.4?。顶板为砂质泥岩时，抗压强度变异范围在23.2-58.3 MPa，平均35.4 MPa;抗拉强度变异范围正在1.9-5.8 MPa之间，平均3.7 MPa，抗剪强度凝聚力C值4.5 MPa，内摩擦角50.5?。底板多为泥岩，抗压强度变异范围在43.4-68.5 MPa之间，平均56.4 MPa，抗拉强度变异范围在0.4-1.0之间，平均0.7 MPa。抗剪强度凝聚力 C值4.4 MPa，内摩擦角48.6?。
3号煤的上覆岩性，从直顶到老顶为软弱—坚硬型，再向上也是坚硬—软弱相间的平行复合式结构，这种软硬相间的结构虽然能阻止煤层开采时顶板裂隙的发展，但是由于软弱岩层的吸水软化性，在遇水作用的情况下，易发生软化，从而降低了顶板的稳定性。
97
3号煤底板以砂质泥岩为主，强度较低，根据测试结果，自由膨胀率55.6%，软化指数0.51，遇水后易发生软化，有底鼓现象。顶底板岩石力学测试结果见表7-1。
3号煤顶底板岩石力学性质测试结果 表7-1
抗剪强度(MPa) 抗压强度(MPa)
抗拉强度(MPa) 钻孔自然状态 层位 岩性 内摩擦凝聚力编号
角(度) C值 变异范围 平均 变异范围 平均
3号煤细纱45.4 6.6 97.6-108.0 101.7 3.1-3.1 3.1 顶板 岩 ZK
3-3 3号煤砂质 92.8-97.6 95.2 底版 泥岩
3号煤砂质50.5 4.5 23.2-58.3 35.4 1.9-5.8 3.7 顶板 泥岩 ZK
6-2 3号煤砂质48.6 4.4 43.4-68.5 56.4 0.4-1.0 0.7 底版 泥岩
第三节 环境地质
一、 地质环境质量
井田位于沁水盆地南缘，太行复背斜南端西翼，北西高而南东低，属低山—丘陵区，相对高差553.50m，植被不发育，地形切割较深，风化剥蚀较为强烈，水土流失严重，滑坡，崩塌等不良工程地质现象常见。
区内煤层尚未开发，区内也无大的其它工业厂矿，对地表水尚未造成大的污染。
二、 环境地质问题
虽然区内煤矿尚未开采，但随着今后矿山的开发，会与其它现采煤矿
98
一样，造成许多环境地质问题，主要的有;煤堆、矸石堆带来的污染问题;矿坑排水对浅层地下水和地表水的污染问题;以及煤层顶板跨落造成的地表塌陷问题等等。
煤堆和矸石堆大多露天堆放，风吹后易形成扬尘，四处飘落，造成环境污染，下雨时，雨水将煤尘带走流到下游，对下游地表水及浅层地下水造成污染。
矿坑水中含有大量的煤屑杂质，水质很差，直接排入沟谷河流中，对地表水以及浅层地下水造成一定的污染。
煤层开采后，煤层顶板会发生冒落，。在煤层浅埋区，冒落导水裂隙带会与地下水沟通，随着矿坑水的不断疏干排放，致使地下水水位急剧下降，甚至民井会出现干枯现象，造成严重的环境地质问题。
三、 采矿后的环境地质问题防治建议
由于区内地形起伏较大，沟谷纵横，特别是在煤层浅埋区，采矿后岩层应力将发生变化，引起岩体失稳，部分地面会发生沉降，加剧地表岩体崩塌、滑坡等不良的工程地质现象发生，根据GB12719—91《矿区水文地质工程地质勘探规范》中冒落导水裂隙带经验公式，计算出导水裂隙最大高度为100.00m，由于主采煤层埋藏较深，一般情况下不会与浅层地下水沟通，但煤层开采后，会加剧上部岩层裂隙的发展、增大，与导水构造沟通后，构造裂隙水以及地表水通过构造裂隙涌入巷道，致使地下水位大幅下降，民井干枯，地表建筑失稳等不良地质现象发生，要引起设计部门和生产单位的重视。
矿山开采后，由于矿井进行大量疏排工程，矿坑水，工业废水和生活
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污水一定要经过净化处理后，符合国家排污标准才可以排入河道。
由于采矿大量排水，会造成局部地下水资源严重短缺，因此应考虑开发新的水源。
根据1990年编制的《中国(山西)地震烈度区划图》井田内的地震烈度为7度区域，设计基本加速度值为0.10g。供设计单位参考使用。
第四节 瓦斯、煤尘爆炸性及自燃、地温
一、瓦斯
本次勘探工作，采集3、15煤层钻孔瓦斯样14个，其中3号煤层13个，15号煤层1个，瓦斯成分与瓦斯含量测试结果见表7-2。
100
由表可知:各煤层瓦斯成分以甲烷为主，其次是氮气，其中3号煤层瓦斯成份甲烷(CH)为7.64-88.09%，二氧化碳(CO)0.35-10.69%，重42
烃(C-C)0.000-0.692%，氮气(N)9.59-90.48%，15号煤层瓦斯含量甲282
烷(CH)为26.26%，二氧化碳(CO)0.80%，重烷(C-C)1.494%，氮4228气(N)23.31%，根据所测煤层瓦斯成分，3、15号煤层主要可划为氮气—2
沼气带。
3号煤层瓦斯含量5.723-14.617ml/g，15号煤层瓦斯含量13.69ml/g，3、15号煤层瓦斯含量均为高瓦斯。见3号煤层甲烷含量等值线图7-1。
井田内地质构造特征总体为一倾向南东的褶曲，从而对瓦斯的含量分布也存在一定的影响，一般而言，沿地层倾向同一煤层的瓦斯含量随着埋深增大而增大， 不同煤层垂向上随着埋深增大而增大。
因此，在今后的开采过程中，瓦斯将成为危害井下安全的一个主导因素，应引起设计和生产部门的高度重视，同时生产部门应加强井下的通风和瓦斯监测工作，采用先采气后采煤的方案，以防止瓦斯的富集从而危胁矿山的安全生产。
二、煤尘爆炸性和煤的自燃倾向
据本区ZK3-1、ZK5-2钻孔3号煤层测试结果见表7-3。
3号煤层煤尘爆炸性试验结果表 表7-3 煤层煤尘爆炸性 送样编号 号 火焰长度mm 加岩粉量/% 爆炸性
Z-M-ZK3-1-2 0 无
Z-M-ZK3-1-4 0 无 3
Z-M-ZK5-2-1 0 无
Z-M-ZK5-2-3 0 无
108
由表可知:3号煤层爆炸性测试成果，3号煤尘不具爆炸性，见表7-4。
3号煤层燃点试验成果表 表7-4 煤层燃点/?
钻孔号
号 氧化(T) 原样(T) 还原(T) ΔT 1231-3
ZK3-1 406 415 421 15
ZK3-3 366 373 380 14
ZK4-1 387 393 399 12
ZK4-2 369 379 383 14
3 ZK5-2 401 411 423 22
ZK5-3 407 415 419 12
ZK6-2 367 404 406 39
ZK8-1 382 395 399 17
ZK9-1 358 401 405 47
据上表3号煤层还原(T)为358—407?，平均382?，原样(T)为12373—415?，平均398?，还原样(T)为380—423?，平均404?，?T31-3为12-47?，属以不易自燃为主，少量为易自燃—不易自燃煤。
综上所述，区内3号煤层一般为不易自燃煤层，但在采样测试中出现少量易自燃煤层，故今后生产过程中应以易自燃煤层对3号煤层进行管理。
三、地温
据ZK3-1、ZK4-2、 ZK5-2、ZK6-1、ZK6-3、ZK7-1钻孔测井温成果见表7-5。
109
各钻孔第一次井温测量结果统计表 表7-5-1 ZK3-1 ZK4-2 ZK5-2 ZK6-1 ZK6-3 ZK7-1 深度温度深度温度深度温度深度温度深度温度深度温度(m) (?) (m) (?) (m) (?) (m) (?) (m) (?) (m) (?) 40 15.6 12 17.2 30 17.3 10 16.5 10 14.4 12 18.9 50 15.9 50 17.4 50 17.5 50 16.6 50 14.4 50 19.2 100 16.6 100 18.0 100 18.1 100 17.1 100 14.9 100 20.0 150 17.5 150 18.8 150 22.2 150 17.7 150 15.5 150 20.7 200 18.7 200 19.9 200 23.1 200 18.6 200 16.1 200 21.5 250 19.8 250 20.9 250 24.1 250 19.6 250 16.8 250 22.4 300 20.8 300 22.1 300 25.1 300 20.5 300 17.6 300 23.5 350 22.0 350 23.3 350 26.1 350 21.6 350 18.5 350 24.6 400 23.2 400 24.4 400 27.0 400 22.7 400 19.4 400 25.7 450 24.3 450 25.7 450 28.3 450 23.9 450 20.4 450 26.8 500 25.7 500 26.9 500 29.4 500 25.2 500 21.5 500 27.8 550 27.0 550 28.1 550 30.5 550 26.4 550 22.8 550 29.0 600 28.4 600 29.3 600 31.3 600 27.7 600 24.2 600 30.1 650 29.8 650 30.7 650 32.5 650 29.0 650 25.6 650 31.3 700 31.2 700 32.6 700 33.6 700 30.9 700 26.9 700 32.6 750 32.7 720 32.3 750 35.4 750 33.4 750 28.3 750 34.0 765 32.4 769 35.0 800 35.7 800 29.7 800 35.4
849 36.7 850 30.9 822 34.9
900 32.2
950 33.7
1000 35.2
1050 36.4
1100 37.7
1150 39.0
1200 40.3
1250 41.6
1300 42.7
1350 44.0
1365 44.2
110
各钻孔第二次井温测量结果统计表 表7-5-2
ZK4-2 ZK6-3 深度(m) 温度(?) 深度(m) 温度(?) 12 16.7 10 14.2 50 17.1 50 14.3 100 17.9 100 14.8 150 18.7 150 15.4 200 19.9 200 15.9 250 20.9 250 16.5 300 22.0 300 17.4 350 23.2 350 18.4 400 24.4 400 19.4 450 25.7 450 20.5 500 26.8 500 21.6 550 28.0 550 22.9 600 29.2 600 24.4 650 30.4 650 25.8 700 32.5 700 27.2 720 32.8 750 28.5
800 30.0
850 31.2
900 32.4
950 34.0
1000 35.5
1050 36.7
1100 38.1
1150 39.3
1200 40.7
1250 42.1
1300 43.3
1350 44.6
1365 44.8
111
浅部井温为14.2-17.3?，50-100米为恒温带，3号煤层井温接近孔底井温，孔底井温32.4-44.8?，各孔地温增长率在2.2-2.7?/百米 之间，平均2.5?/百米，全区地温梯度正常。
根据ZK4-2、ZK6-3孔的恒温测井结果，相隔24小时的井温差异在0.1-0.6?之间，变化较小，且两次测得的地温梯度一致，均在2.4-2.6?/百米之间，表明地温梯度正常，但井田大部分范围内3号煤层井温高于31?及37?，为一、二级高温区:见3号煤层井温等值线图(图7-2)。
根据以上成果分析，随着深度的增加井温也增加，井田大部分为一、二级高温区。因此开采3号煤层时，应引起足够的重视。
112
第八章 资源/储量估算
第一节 资源/储量估算范围及工业指标
一、资源/储量估算范围
1、本次勘探范围是以山西省沁水县嘉能煤业有限公司申请的**井田勘
2查范围为准，东西宽约9.43km，南北长约7.39km，，面积为38.7287km。区内稳定可采煤层有2层，本次对山西省沁水县嘉能煤业有限公司申请的3号煤层为目的层，进行了资源/储量估算，并对15号煤层进行资源量预测。
2、3、15号煤层的分布范围
3号煤层为本井田主要可采煤层，资源/储量估算边界与井田边界相同，煤层底板标高最低为-570m，最高为150m，估算面积除断层无煤带为
238.2087km。
15号煤层为本井田主要可采煤层，资源/储量估算边界与井田边界相同，煤层底板标高最低为-660m，最高为60m，估算面积除断层无煤带为
238.2088km。
二、根据“中国煤炭分类国家标准GB5751-86”，井田内3号煤层煤类为无烟煤，地层倾角除局部倾角受断层影响外，其余小于15?,根据《煤、泥、炭地质勘查规范》DT/T0125-2002的有关规程确定如下:
煤层最低可采厚度 0.80m
煤层最高可采灰分(Ad) 40%
煤层最高硫份(St.d) 3%
113
第二节 估算方法
一、估算方法及公式的确定
井田内3号煤层层位稳定，厚度变化不大，产状较平缓，煤层倾角小于15?，(除局部倾角受断层影响增大外)且勘探工程分布均匀，故采用地质块段法估算资源/储量。
计算公式:Q=S×H×D?10000
式中 Q,块段资源/储量(万t)
2 S,块段水平面积(m)
H,块段平均厚度(m)
3 D,煤层平均视密度(t/m)
二、计算参数的确定
1、单工程煤层厚度的确定
(1)参与资源/储量估算的煤层厚度原则上钻探和测井同等质量等级下采用钻探成果。
(2)煤分层中单层厚度不大于0.05m的夹矸和煤分层合并计算作为资源/储量估算厚度，但合并后全层的原煤灰分应不大于40%。
(3)煤层中夹矸的单层厚度小于煤层最低可采厚度时，煤分层不作独立分层，上下分层合并在一起作为本工程的采用厚度。
(4)单一结构的煤层，煤层厚度即为采用厚度。
2、块段平均厚度的确定
(1)用划定块段内所有工程煤层厚度的算术平均值作为本块段资源/储量估算的平均厚度。
114
(2)边界块段平均厚度，采用邻近块段内工程点煤层厚度的算术平均值作为本块段的平均厚度。
三、面积的确定
1、以划定的井田边界及断层边界为边界
2、块段面积的计算
在各煤层底板等高线及资源/储量估算平面图上，用中国地质大学编制的MAPGIS地理信息系统软件中的面积计算程序按所划分的块段在微机中直接量算而成，量算结果作为各块段面积的计算值。
四、视密度的确定
根据区内3号煤层测试的视密度结果，当3号煤层单工程有两个视密度值时，则以它们的厚度加权平均值作为工程点3号煤层视密度的采用值。
3号煤层视密度统计表 表8-1
煤层号 钻孔号 视密度 平均
ZK2-1 1.44
ZK3-4 1.51
ZK5-1 1.50
ZK5-2 1.51 3 1.50 ZK6-1 1.44
ZK6-2 1.51
ZK6-3 1.53
ZK9-1 1.52
ZK6-1 1.43 15 1.53 ZK8-1 1.63
第三节 资源/储量类别划分
一、资源/储量的划分条件
井田内构造总体简单，主采3号煤层为全区稳定的可采煤层，煤类为为无烟煤，勘查类型划定为一类一型。
115
二、资源/储量类别的圈定原则
井田总体构造复杂程度总体简单(一类)，3号煤层稳定(一型)，故井田内勘查类型定为一类一型。工程间距:
3号煤层圈定资源/储量类别原则:
1、探明的资源/储量(331):工程网度为500-1000?500-1000m，在此基础上本次工作的工程网度一般为800?800m，因此本次资源/储量估算过程中在相应的网度及工程连线之外400m的范围;作为本次资源/储量估算范围。
2、控制的资源/储量(332):1000-2000?1000-2000m，在此基础上本次工作的工程网度一般为1600?1600m，因此本次资源/储量估算过程中在相应的网度工程连线之外800m的范围，作为本次资源/储量估算范围。
3、推断的内蕴经济资源量(333):除去331、332后，达不到331、332类别网度，有稀疏钻孔控制范围确定为333资源量。
第四节 资源/储量估算结果
本次估算了勘探的目的层3号煤层的资源/储量。共求得3号煤层资源/储量29561万t，其中探明的资源/储量(331)4773万t，控制的资源/储量(332)12349万t，推断的资源/储量(333)12439万t。
其中羊泉正断层以北探明的资源/储量(331)4773万t，控制的资源/储量(332)6406万t，推断的资源/储量(333)8040万t。
其中羊泉正断层以南控制的资源/储量(332)5943万t，推断的资源/储量(333)4399万t。
116
其中首采区内探明的资源/储量(331)4773万t，控制的资源/储量(332)3639万t。首采区内探明的资源/储量占首采区资源/储量的56.7%，首采区内控制+探明的资源/储量共8412万t，占首采区资源/储量的100%。
其中断层保安煤柱占用资源量(333)957万t。
3号煤层首采区内资源/储量估算结果汇总表 单位:万吨
表8-2
资源/储量类别 331 331+332 煤层
号 331 332 331+332 331+332 3 4773 3639
56.7% 100% 合计 8412
3号煤层资源/储量估算结果汇总表 单位:万吨
表8-3 煤层资源/储量 号
331 332 333
首采区 首采区 常一级二级常二级保一级高温高温高温温高温安3 温区 常温一级高常温一级高区 区 区 区 区 区 区 温区 区 温区
95742 4031 816 2823 453 4018 4239 752 8406 2324 7 小计 4773 12349 12439 合计 29561
原申请探矿权时核算3号煤层资源量29736万t。
本次勘探共求得3号煤层资源/储量29561万t， 比原申请探矿权时3号煤层资源量少175万t。
117
另外对本井田内15号煤层进行了资源量预测，共求得资源量为15318万t。
15号煤层资源量估算结果汇总表 单位:万吨
表8-3 煤层号 资源量
334(?)
15 ?级(高温区) ?级(高温区)
9485 5833 合计 15318
118
第九章 其它有益矿产
本次勘探工作对区内含煤地层中的铝质泥岩，山西式铁矿未进行过采样测试工作，根据赋存情况分述如下:
一、铝质泥岩
赋存于本溪组下部的铝质泥岩，呈层状、似层状产出，贝壳状断口，鲕状结构其厚度主要随着奥陶系侵蚀面之凸凹而变化，加上埋深较深，所以目前工业价值不大，而太多埋藏较深，目前无开采价值。
二、山西式铁矿
赋存于本溪组底部的山西式铁矿多呈不规则结核状。达不到工业品位要求，目前无开采价值。
三、微量元素
本次勘探对部分煤芯煤样进行锗(Ge)、镓(Ga)、钒(V)、铀(U)、钍(Th)含量测试。
3、15号煤层的微量元素表 表9-1
-6煤微量元素/10 钻孔层送样编号 号 Ge Ga U Th V 号
Z-M-ZK3-1-2 2 12 ,1 6 10 ZK3-1 Z-M-ZK3-1-4 ,1 16 ,1 9 8
Z-M-ZK3-3-1 ,1 8 ,1 6 10 ZK3-3 Z-M-ZK3-3-4 2 12 1 8 10
Z-M-ZK3-4-1 2 10 ,1 5 7 ZK3-4 Z-M-ZK3-4-3 1 12 1 7 10 3 Z-M-ZK4-1-1 1 15 ,1 10 10 ZK4-1 Z-M-ZK4-1-2 1 15 ,1 9 9
Z-M-ZK4-2-1 4 10 2 8 8 ZK4-2 Z-M-ZK4-2-4 2 10 1 11 10
Z-M-ZK5-1-2 ZK5-1 Z-M-ZK5-1-4
119
3、15号煤层的微量元素表 表9-1
-6煤微量元素/10 钻孔层送样编号 号 Ge Ga U Th V 号
Z-M-ZK5-2-1 1 13 ,1 8 12 ZK5-2 Z-M-ZK5-2-3 2 16 ,1 8 11
Z-M-ZK5-3-1 ,1 12 ,1 6 11 ZK5-3 Z-M-ZK5-3-4 2 12 1 5 11
Z-M-ZK6-2-1 3 10 1 5 8 ZK6-2 Z-M-ZK6-2-3 1 12 ,1 8 9
Z-M-ZK6-3-1 1 10 ,1 7 8 3 ZK6-3 Z-M-ZK6-3-4 2 10 1 8 8
Z-M-ZK7-2-1 2 10 ,1 6 7 ZK7-2 Z-M-ZK7-2-3 1 9 ,1 7 7
Z-M-ZK8-1-1 1 10 ,1 9 8 ZK8-1 Z-M-ZK8-1-3 ,1 12 ,1 8 10
Z-M-ZK9-1-1 ,1 10 ,1 7 8 ZK9-1 Z-M-ZK9-1-4 1 16 ,1 12 9
ZK7-1 Z-M-ZK7-1-1 ,1 15 1 8 20 15 Z-M-ZK8-1-1 ,1 16 ,1 9 20 ZK8-1 Z-M-ZK8-1-4 ,1 24 1 4 26
由上表可知:以上微量元素均达不到工业指标。
四、地热水资源
本井田范围内大部分为一、二级高温区，这对于开发地热水资源具有一定的价值。
五、煤层瓦斯
本次勘探工作中，委托西安煤研所采用绳索取芯在ZK2-1钻孔中进行了3号煤的煤层气测试。在ZK6-1钻孔中进行了3号煤煤层气测试及试井作业，15号煤的煤层气测试。
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ZK2-1孔实际采样数目及测试项目表 表9-2-1
样品数目 序号 分析测试项目 3煤
损失气 6 1 煤芯气含量测定 解吸气 6
残余气 6 2 气体成分分析 18 3 煤的等温吸附实验 1 4 煤样照相 6 5 煤的宏观描述 2+1 6 煤岩显微组分定量分析 2+1 7 煤的镜质体反射率测定 2+1 8 煤的裂隙统计 2+1 9 煤的工业分析 6+1 10 煤的元素分析 1 11 煤的灰成分分析 1 12 煤的全硫分析 1 13 煤的磷分析 1 14 煤的发热量分析 1 15 煤的真密度分析 1 16 煤的视密度分析 1 17 煤的孔隙度分析 1 18 焦渣特性 1
ZK6-1孔实际采样数目及测试项目表 表9-2-2
样品数目 序号 分析测试项目 3煤 15煤
损失气 6+2 3+1 1 煤芯气含量测定 解吸气 6+2 3+1
残余气 6+2 3+1 2 气体成分分析 18+6 9+3 3 煤的等温吸附实验 1 1 4 煤样照相 8 4 5 煤的宏观描述 3 3 6 煤岩显微组分定量分析 3 3 7 煤的镜质体反射率测定 3 3 8 煤的裂隙统计 3 2 9 煤的工业分析 6+3 3+2 10 煤的元素分析 1 1 11 煤的灰成分分析 1 1 12 煤的全硫分析 1 1 13 煤的磷分析 1 1 14 煤的发热量分析 1 1 15 煤的真密度分析 1 1 16 煤的视密度分析 1 1 17 煤的孔隙度分析 1 1 18 焦渣特性 1 1
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ZK6-1试井目的及要求
试井测试技术是认识气藏，进行气藏评价和生产动态监测以及评估完井效率的重要手段。通过对ZK6-1孔3号煤进行试井测试，获取煤储层参数据值，为该井的煤层气生产潜能评价和开发试验提供可靠的参数依据。
按照ZK6-1井测试任务要求，本次测试工作采用单相注入/压降试井方法进行，提交渗透率(k)、储层压力(P)、表皮系数(S)、调查半径(R)、ii储层温度(T)、煤层破裂压力(P)及梯度、煤层应力(P)及梯度等煤储层参bc
数。
ZK6-1井的试井测试采用裸眼测试，试井结果详见附件。
本井田属高瓦斯井田，据本次勘探结合当地煤层气开发现状，煤层气具有一定的开采价值。
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第十章 煤炭资源开发经济意义概略研究
一、矿床地质条件评价
(一)煤层
本区勘探工作目的层(3号煤层)厚度稳定，结构简单，主要为低中灰、高固定炭、特低硫分、特低—中高磷的无烟煤。
(二)构造
区内构造相对简单，总体为一倾向东南的褶曲构造， 倾角5-15º，伴有少量的正断层。
(三)服务年限
区内共求得首采区内3号煤层331+332类型资源/储量为8412万t，矿井投产后设计生产能力(A)为300万t/a，储量备用系数K值取1.4，回采率(P)取75%，服务年限(T)为:
T=(Q?P)?(A?K)=(8412?75%)?(300?1.4)=15(a)
首采区内服务年限为15年。
二、开采技术条件
(一)煤层顶底板
3号煤层的直接顶板多为砂质泥岩或泥岩，局部地段为粉砂岩、细粒砂岩;老顶为中粒砂岩、细粒砂岩及粉砂岩。从直接顶板到老顶以上为软弱—坚硬型相间的平行复合结构，虽然能阻止煤层开采时顶板裂隙的发展，但由于软弱岩石具有吸水软化性，易发生软化，从而降低顶板的稳定性，应注意支护。
(二)水文地质
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区内3号煤层羊泉断层以北水文地质类型属二类一型。属以裂隙充水为主水文地质条件简单的矿床。羊泉断层以南水文地质类型属水文地质条件中等、以裂隙含水层为主的矿床。
区内15号煤层水文地质条件复杂，潜在奥灰水突水的危险性，矿床水文地质类型为三类三型。
(三)瓦斯、煤尘和煤的自燃
经钻孔采样分析测试:3号煤层瓦斯含量较高，煤尘不具有爆炸性，今后生产过程中应加强通风除尘(灭尘)工作和瓦斯检测工作。3号煤层为不易自燃—易自燃煤层。
(四)地温
浅部井温为14.2-17.3?，50-100米为恒温带，3号煤层井温接近孔底井温，孔底井温32.4-44.8?，各孔地温增长率在2.2-2.7?/百米 之间，平均2.5?/百米，全区为地温梯度正常区。井田内3号煤层大部分范围为一、二级高温区。
三、矿床开发外部条件
(一)交通、供电、水源
区内交通条件较为便利(见第一章第二节)。沁水县又正在建设大型的水力发电厂，电力资源充足，可以保证矿井生产的正常用电。本区居民多开采浅部松散层水，而深部的奥陶系灰岩富水性好，从矿山长远角度来看，应着重开发利用区内奥灰水。
(二)区域经济及社会环境
本区煤炭资源丰富，经济条件好，外部环境良好，对矿山建设较为有
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利。
四、矿床经济效益评价
本井田的预可行性研究报告等沁水县嘉能煤业有限公司委托有相应资质的单位完成后再补充。
五、综合评价
本区地质构造简单，水文地质条件二类一型—二类二型，3号煤层厚度稳定，结构简单，煤质较好，用途广泛。首采区服务年限为15a;外部环境良好。同时对沁水县的地方经济发展，增加财政收入，有着积极的意义。
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第十一章 结 论
第一节 勘探成果评价
本井田位于沁水县，区内交通较为便利，3号煤层赋存稳定，结构简单;区内构造简单，是一个煤炭资源赋存好，有利开发的矿区。本勘探(精查)地质报告的提交，为矿山的总体规划和建设开发提供了可靠的地质依据。
一、勘探工作量及资源/储量完成情况
我公司于2005年3月1日进入本井田施工，至2006年3月中旬野外施工基本结束，历时约十二个半月。各项勘探工程质量符合相关质量标准和有关规程的要求，各种原始资料编录内容齐全，准确可靠。本次工作共施工各类钻孔17个，总进尺16079.81m，(其中包括水文孔4个，进尺4348.49m)。工程质量特级孔16个，甲级孔1个，特甲级率为100%，所有施工钻孔现场进行了数字化测井工作，均为甲级，完成数字化测井15966m。
2，完成1:5000地形测量约42km，1:5000地质填图及1:5000水文地质填图
2约42km，工作要求按照相关地质填图规范执行。完成三维地震总面积约
25.893km(由山西省第六地质工程勘察院完成)，二维地震共完成了6条地震线，试验点16个，物理点共287个，测线累长7255m，控制长5435m，按照合同及有关规范要求采集煤芯煤样50个，顶底板及夹矸样28个，工程力学样5个钻孔，煤层气样3个，试井作业1个，瓦斯样14个，均符合有关规程的要求，采样质量良好。于2006年3月编制了本勘探(精查)地质报告。其中参予资源/储量估算的3号煤层钻探1个孔为合格，其它为优质。15号煤层1个孔为合格，其它为优质。测井成果均为优质，成果可靠。本
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报告共提交3号煤层探明的资源/储量(331)4773万t，控制的资源/储量(332)12349万t，推断的内蕴经济资源量(333)12439万t，合计3号煤层总资源/储量为29561万t。
预测了15号煤层资源量为15318万t。
二、勘查控制程度
本次勘探地质工作历时约十二个半月，在整个施工过程中严格执行《山西省沁水煤田沁水县**井田3号煤层勘探地质设计》的要求和各相关的规范规程，高质量地完成了各项地质任务。本次工作的目的层为3号煤层，其勘探和研究程度较高达到了勘探的要求，对15号煤层也有了一定的了解。
三、主要地质成果
(一)查明了井田的构造形态和区内主要的构造形迹，特别是首采区的构造形态，对区内的小型构造进行了初步控制。并控制了井田中部羊泉断层。
(二)探明了3号煤层的赋存条件和稳定程度，初步了解了15号煤层的层位、厚度、结构及其变化规律，主煤层(3号)煤层对比准确可靠。
(三)查明了3号煤层(基本了解了15号煤层)的煤质特征及其变化规律。确定了3、15号煤层的煤类，了解了3号煤层的工艺性能，并评价了3、15号煤层的工业利用方向。
(四)基本查明了3号煤层的直接充水和含水层的岩性、厚度、埋藏及分布条件;水位、水质、富水性及其变化情况;地下水的补给、迳流和排泄条件。对15号煤层的间接充水和含水层的岩性、厚度、含水特征及分布情况进行了详细了解。
(五)根据现有资料，阐明了地表水、地下水对未来矿井生产充水的影响，
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并根据区内的水文钻孔资料，预测了未来生产过程中3号煤层相当于探明资源/储量区的矿井涌水量。
(六)通过采样测试，了解了3号煤层的顶底板岩石力学性质及工程地质特征，详细了解了3号煤层的瓦斯成分、含量和分带，大概了解了15号煤层的瓦斯成分、含量和分带。
(七)利用数字化测井资料，初步查明了恒温带的深度和温度变化范围，查明了全区的地温变化梯度，确定了本井田内3号煤层大部分为一、二级高温区。
(八)详细了解了区内其它有益矿产的赋存情况和品位变化规律，并作出了是否具有工业开采价值的初步评价。
(九)提交3号煤层资源量总计29561万t，其中探明的资源/储量(331)4773万t，控制的资源/储量(332)12349万t。
第二节 存在问题
(一)本次施工的钻孔，根据甲方的意见所有钻孔均未进行启封检查，今后生产过程中一定要应引起充分注意。
(二)由于受地形的影响，二维地震6条地震线中有两条地震线的布设未能控制羊泉断层。
第三节 建议
一、本次工作本着滚动式开发原则，对井田内除首采区外，勘探程度较低，今后生产过程中应注意对这些地段的煤层赋存情况，隐伏构造煤质及其变化规律和水文、工程地质特征进行控制和分析研究，以便更好地指
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导矿山生产。
二、由于本区3号煤层为奥灰水带压开采区，羊泉正断层以北水文地质简单—中等，在没有断层的影响下，奥灰水是不会发生突水的，因羊泉断层、寺头断层均为储水断层，开采时对断层附近必须留有足够的保护煤柱，以免引起突水、突气现象发生和防止奥灰突水事故发生。
三、在沁河两侧进行开采和布置生产大巷时应留有足够的保护煤柱，以免采空塌陷等现象引起地表裂缝引起地表河流水倒灌进入井下生产区引发突水事故。
四、井田内3、15号煤层的瓦斯含量高，在今后生产过程中一定要引起高度重视，做好瓦斯检测和通风等管理工作。煤层气的抽取可学习周边煤矿的先进经验，先抽取煤层气再采煤，使得资源最大程度的合理利用。
五、虽然井田内3号煤层不具有煤尘爆炸性，但部分煤层的少数样品为易自燃煤层，应引起设计和生产部门的高度重视，做好除尘(灭尘)等各项工作。
六、本井田范围内3号煤层大部分为一、二级高温区，今后开采过程中一定要注意，对于开发地热水资源具有一定的价值。
七、开采过程中在钻孔附近应留有足够的保安煤柱，以免采空区塌陷引起上下含水层之间的水力联系发生突水事故和影响生活用水的水质，以及引发其它不可预见的事故发生。
八、由于井田划分不合理，不利于规划开采，羊泉正断层将井田分为南北两部分，寺头断层从井田东南穿过，这两条断层均为区域大断层，水文地质条件复杂，巷道无法穿越，建议对井田进行调整。
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目 录
第一章 概况 ......................................................................................... 1
第一节 目的任务 ............................................................................ 1
第二节 井田位置及交通 ................................................................. 3
第三节 自然地理 ............................................................................ 5
第四节 以往地质工作..................................................................... 6
第五节 本次工作概述..................................................................... 7 第二章 勘探工作 .................................................................................. 9
第一节 勘查方法 ............................................................................ 9
第二节 勘查工程及质量评述 ....................................................... 10
第三章 井田地质 ................................................................................ 37
第一节 区域地质 .......................................................................... 37
第二节 井田地层 .......................................................................... 41
第三节 含煤地层 .......................................................................... 53
第四节 构造.................................................................................. 59 第四章 煤 层 ................................................................................... 62
第一节 含煤性 .............................................................................. 62
第二节 可采煤层 .......................................................................... 62
第三节 煤层对比 .......................................................................... 63 第五章 煤 质.................................................................................. 67
第一节 物理性质和煤岩特征 ....................................................... 67
第二节 化学性质、工艺性能及煤类 ............................................ 70
第三节 可选性 .............................................................................. 79
第四节 煤的风化和氧化 ............................................................... 82
第五节 工业用途及评价 ............................................................... 82 第六章 水文地质 ................................................................................ 83
第一节 区域水文地质概况 ........................................................... 83
第二节 井田水文地质条件 ........................................................... 86
第三节 充水因素分析 ................................................................... 91
第四节 矿井涌水量....................................................................... 93
第五节 供水水源 .......................................................................... 94 第七章 其它开采技术条件 ................................................................. 96
第一节 生产矿井的开采技术条件 ................................................ 96
第二节 工程地质特征 ................................................................... 96
第三节 环境地质 .......................................................................... 98
第四节 瓦斯、煤尘爆炸性及自燃、地温 ................................... 100
第八章 资源/储量估算..................................................................... 113
第一节 资源/储量估算范围及工业指标...................................... 113
第二节 估算方法 ........................................................................ 114
第三节 资源/储量类别划分........................................................ 115
第四节 资源/储量估算结果........................................................ 116 第九章 其它有益矿产 ...................................................................... 119 第十章 煤炭资源开发经济意义概略研究......................................... 123
第十一章 结 论 .............................................................................. 126
第一节 勘探成果评价 ................................................................. 126
第二节 存在问题 ........................................................................ 128
第三节 建议 ................................................................................ 128
附件:
1.探矿权证(复印件)
2.勘查资格证(复印件)
3.地质勘查合同
4.地质勘查补充合同
5.《山西省沁水煤田沁水县**井田3号煤层勘探地质设计书》审批意见
6.监理意见
7.地形图的验收意见
附表及附本:
1. 山西省沁水煤田沁水县**井田3号煤层勘探地质报告附表2. 山西省沁水煤田沁水县**井田3号煤层勘探二维地震报告3.山西沁水ZK2-1煤层气井气含量测试分析报告
4. 山西沁水ZK6-1煤层气井气含量测试分析报告 5.山西省沁水县**井田煤层气ZK6-1井试井解释成果报告
山西省沁水煤田沁水县 **井田3号煤层勘探地质报告
山西地科勘察有限公司
二00六年三月
山西省沁水煤田沁水县
**井田3号煤层勘探地质报告
项目负责:马丕武
项目技术负责 :刘建平
编写人员:王海建 刘建平 孔照通
何 进 胡天文 王银书
杨培忠 郭功伟 冉建红
刘 涛
总工程师:王云亮
总 经理: 郝汾生
山西地科勘察有限公司
二00六年三月
浙公网安备 33021202002483