XX煤矿集团轩岗煤电有限责任公司焦家寨煤矿生产矿井地质报告.doc

大同煤矿集团轩岗煤电有限责任公司 焦家寨煤矿生产矿井地质报告 编 制 单 位太原理工大学 主要编写人 技术负责人 提 交 单 位太原理工大学 提 交 时 间2007 年 3 月 2 1 第一章 绪论 第一节 修编地质报告的依据、目的和任务 焦家寨煤矿隶属于大同煤矿集团轩岗煤电有限责任公司，始建于 1958 年 7 月，1966 年 10 月投产，其前身为轩岗矿务局焦家寨煤矿。依 据晋煤规发2005256 号文件“关于 2005 年省属煤炭集团及地方国有煤 炭企业部分生产矿井生产能力核定的批复” ，焦家寨煤矿核定生产能力为 150 万 t/a。 自建矿以来，焦家寨煤矿为国家提供了大量的优质能源，有力地支 援了国家的现代化建设。在煤矿生产过程中，矿井地质工作者在以往煤 田地质勘探的基础上，进一步深入研究井下地质情况，为开拓、掘进、 回采等各个环节提供了准确可靠的地质资料，这些资料是今后矿井生产 的重要依据。由于地质资料具有分散性，地质认识具有阶段性，所以， 全面收集、适时整理和分析地质资料，对保障煤矿安全生产具有十分重 要的意义。 矿井地质报告是生产矿井地质工作的全面总结，是保证煤矿正常生 产，制订矿井发展规划，进行扩建和技术改造的地质依据。按照矿井 地质规程和生产矿井质量标准化标准的要求，矿井地质报告一般 每810年修改一次，并报省煤炭厅（局、公司）批准。焦家寨煤矿原矿 井地质报告编制于1992年，经过十几年矿井生产又积累了大量的地质资 料，在地质构造和矿井储量等方面，与原地质报告均有相当大的变化。 随着煤矿深部开采地质环境的变化，对矿井地质工作提出了更新更高的 2 要求，原矿井地质报告已不能满足当前生产的需要。所以，必须修改原 有的各种基本图件和文字结论，进行井田地质的重新评价。 2006 年 9 月，焦家寨煤矿委托太原理工大学修编矿井地质报告，双 方签订了修编合同并明确了技术要求。本次报告修编工作的主要内容有 两个方面，一是综合分析矿井地质特征，包括井田内煤系地层的发育特 点、地质构造特征、煤层厚度及变化、矿井水文地质特征等；二是估算 和核实矿井储量，掌握储量动态，为煤炭资源合理开采和利用提供依据。 本次报告修编的主要依据包括： （1） 生产矿井地质报告编制提纲 。山西省煤炭工业局，2003。 （2） 矿井地质规程 （试行） 。煤炭工业部，1984。 （3） 矿井水文地质规程 （试行） 。煤炭工业部，1984。 （4） 煤、泥炭地质勘查规范 。国土资源部，2002。 （5） 焦家寨矿井地质报告 。轩岗矿务局地测处，1992。 （6） 轩岗矿区焦家寨扩大勘探区地质报告书 。山西省煤田地质勘 探三队、轩岗矿务局，1979。 （7） 山西轩岗矿务局刘家梁矿防治奥灰水专门水文地质勘探报告 。 轩岗矿务局、煤炭科学研究总院西安分院，1992。 编者在客观评价焦家寨井田勘探报告和原矿井地质报告的基础上， 充分利用矿井开采过程中积累的全部地质资料，结合现代煤田地质学理 论，采用计算机制图技术，修编完成了焦家寨煤矿生产矿井地质报告 。 3 第二节 井田位置、范围和交通条件 一、井田位置与范围 焦家寨井田位于山西宁武煤田东北部，地处原平市轩岗镇焦家寨村， 行政区划属原平市管辖。地理坐标：东经 11221161122513，北纬 384952385301。该井田北、北东部与刘家梁井田毗邻，北西、西 部以 710 号井田边界拐点连线为界，南、南东部以二沟河及煤层自然 露头线为界。井田走向长 2.15.65km，倾斜宽 3.254.1km，面积 17.0386km2。 2003 年山西省国土资源厅换发了焦家寨煤矿采矿许可证 （证号：1400000340068） ，批准开采 2、3、5 号煤层，井田边界拐点坐 标见表 1-1。 2003 年 3 月山西省煤炭工业局核发了焦家寨煤矿煤炭生产许可证 （证号：g040704003g1） ，有效期限为 2003 年 3 月 11 日2008 年 1 月 31 日。焦家寨煤矿共有 5 个井筒，分别是：主立井、副立井、主平硐、 回风斜井和 302 回风井，井口坐标见表 1-2。 表 1-1 焦家寨井田边界拐点坐标表 矿区坐标（1.5 度带）国家坐标（6 度带） 编号 xyxy 14305586.00490150.004306493.0019620308.00 24305566.00489760.004306467.0019619918.00 34305566.00489560.004306464.0019619718.00 44305579.00489360.004306473.0019619518.00 54305602.00489161.004306493.0019619318.00 64305640.00488972.004306528.0019619129.00 4 74305682.00488800.004306567.0019618956.00 84303485.00487378.004304347.0019617570.00 94302526.00487410.004303388.0019617618.00 104302245.00487612.004303110.0019617825.00 114302226.00487675.004303092.0019617888.00 续表 1-1 焦家寨井田边界拐点坐标表 矿区坐标（1.5 度带）国家坐标（6 度带） 编号 xyxy 124302313.00488270.004303189.0019618481.00 134302323.00488420.004303202.0019618631.00 144302290.00488618.004303172.0019618830.00 154302343.00488755.004303227.0019618966.00 164302260.00488895.004303146.0019619107.00 174302298.00489075.004303187.0019619287.00 184302350.00489217.004303242.0019619428.00 194302323.00489430.004303218.0019619641.00 204302370.00489586.004303268.0019619797.00 214302457.00489720.004303357.0019619929.00 224302517.00489980.004303421.0019620188.00 234302435.00489998.004303340.0019620207.00 244302105.00489920.004303008.0019620135.00 254301665.00489755.004302566.0019619977.00 264301445.00489945.004302349.0019620171.00 274301265.00490140.004302172.0019620369.00 284301255.00489970.004302159.0019620199.00 294301100.00489800.004302001.0019620031.00 304300960.00489870.004301862.0019620104.00 314300925.00489815.004301827.0019620049.00 324301000.00489680.004301899.0019619913.00 334300895.00489553.004301792.0019619788.00 344300813.00489620.004301711.0019619856.00 354300722.00489642.004301621.0019619880.00 364300695.00489710.004301595.0019619948.00 374300560.00489615.004301458.0019619855.00 5 384300557.00489805.004301458.0019620045.00 394300455.00489755.004301356.0019619997.00 404300445.00489985.004301349.0019620227.00 414300322.00490015.004301227.0019620259.00 424300245.00490015.004301150.0019620260.00 续表 1-1 焦家寨井田边界拐点坐标表 矿区坐标（1.5 度带）国家坐标（6 度带） 编号 xyxy 434300230.00490145.004301137.0019620391.00 444300160.00490165.004301067.0019620412.00 454300125.00490280.004301034.0019620527.00 464299960.00490360.004300870.0019620610.00 474299925.00490530.004300838.0019620781.00 484299965.00490660.004300880.0019620910.00 494299850.00490710.004300766.0019620962.00 504299830.00490860.004300749.0019621112.00 514299990.00490790.004300908.0019621040.00 524300118.00490805.004301036.0019621053.00 534300200.00490880.004301119.0019621126.00 544300330.00490870.004301249.0019621114.00 554300375.00490955.004301295.0019621198.00 564300425.00490935.004301345.0019621178.00 574300435.00490975.004301356.0019621217.00 584300630.00490922.504301550.0019621162.00 594300780.00490990.004301701.0019621227.00 604300882.50490912.504301802.0019621148.00 614300950.00490845.004301868.0019621070.00 624301300.00490883.004302219.0019621111.00 634301517.50490915.004302437.0019621140.00 644301390.00491175.004302314.0019621402.00 654301415.00491342.504302342.0019621569.00 664301242.50491687.504302175.0019621917.00 674301230.00491895.004302166.0019622124.00 684301127.50491945.004302064.0019622176.00 6 694301100.00492032.504302038.0019622264.00 704301012.50492157.504301953.0019622390.00 714301462.50492035.004302401.0019622261.00 724302030.00492277.504302972.0019622491.00 734302120.00492380.004303064.0019622595.00 续表 1-1 焦家寨井田边界拐点坐标表 矿区坐标（1.5 度带）国家坐标（6 度带） 编号 xyxy 744303114.84493073.694304070.0019623272.00 754303800.08492543.464304747.0019622731.00 764303461.22492173.304304402.0019622366.00 774305635.90490490.074306549.0019620647.00 表 1-2 焦家寨煤矿井口坐标一览表 矿区坐标（1.5 度带）国家坐标（6 度带） 井口名称 xyxy h 主立井4303822.9490854.44304742.1319621041.631329.9 副立井4303939.6490649.04304855.5419620834.301322.6 主平硐4303806.3490825.14304725.1219621012.601327.6 回风斜井4303622.8490253.04304532.2119620443.491330.0 302 回风井4302730.0491580.04303661.1819621785.221424.4 二、交通条件 焦家寨煤矿位于原平市西北方向 38 km，交通条件十分便利。该矿 距北同蒲铁路轩岗站 3.9km，轩岗石豹沟铁路专用线及公路从井田中 部穿过，经由轩岗镇向北通往宁武县、大同市，向南直达原平市、太原 市。焦家寨井田内部及周边村镇间有简易公路相通（图 1-1） 。 7 朔州市 忻州市 静乐 岢岚 五寨 神池 宁武 轩岗 代县 繁峙 五台原平 河边 定襄 112113 3939 112113 0102030km 长梁沟 阎庄 东寨 枣林 峨口 白石 东社 子干 蒋村 南庄 交口 大牛店 神武 贾庄 段家堡 牛食尧 滩上 东雷 胡家滩 小寨 三岔 楼沟 八角 太平庄 涔山 化北屯 西马坊 马坊 宋家沟 河口 新堡 杜家村 后河堡 奇村 解村 宁化 寺坪 怀道 分水岭 西窖 红表 辉顺沟 杏岭子 小河头 神堂坪 岔上 岚城 燕家村 义井 烈堡 图 1-1 焦家寨煤矿交通位置图 第三节 自然地理 一、地形地貌 焦家寨井田位于管涔山与云中山的交汇处，属于中山区。地势为两 个单面山构成的不对称“v”形谷，西北侧向阳坡陡、山高谷深，东南 侧背阳坡缓。地表多为黄土覆盖，植被稀少，树枝状冲沟发育，地形较 为复杂。区内最高点位于井田东南火烧梁，标高+1785m，最低点位于井 田中部玉林河河床，标高+1300m，相对高差 485m。 二、水文 本井田位于滹沱河水系下马圈泉域，主要河流为横穿井田中部的玉 林河。玉林河发源于宁武县白崖河以西变质岩山区，上游河水由太古界 8 片麻岩裂隙泉水汇集而成，自西南流向东北，多年平均流量 400600m3/h，流域面积 399.8km2。上游流经寒武奥陶系灰岩地段，河 水渗漏，至本井田处平时多呈干涸状态，雨季山洪暴发时水量较大，属 季节性河流。玉林河全长 35.2km，井田内流长 4.6km，河床最宽处 75m，最窄处 15m，至轩岗镇东南侧与后口河汇合，统称阳武河。井田 内还有宽滩河、炭窑沟河、二沟河等季节性支流。 三、气象 本井田地处山西高原中部，属暖温带大陆性季风气候。春季干燥多 风，夏季炎热多雨，秋季早凉多晴，冬季寒冷少雪。四季分明，日照充 足，昼夜温差较大。根据原平市气象站提供的近 20 年气象资料，本井田 年平均气温 8.4，1 月份气温最低，平均-9.7；7 月份气温最高，平均 23左右。年最大降水量 760mm，最小降水量 162mm，平均降水量 470mm，多集中在 7、8、9 三个月，约占全年降水量的 75左右。年平 均蒸发量为 1940mm，约为降水量的 4 倍。本区冬春季以西北风居多， 夏秋季以东南风为主，风速一般在 2m/s 左右，最大风速 18m/s。霜冻期 从 10 月上旬至翌年 4 月中旬，全年无霜期 150170 天，最大冻土深度 1.5m。 四、地震 轩岗矿区所在的原平市属强地震区。原平市最早的地震记载始于宋 代，在过去两千多年中，共发生强烈破坏性地震十余次。根据建筑抗 震设计规范 （gb 500112001）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” ，确定焦家寨煤矿抗震设防烈度为 9 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g。 第四节 生产建设概况 焦家寨煤矿于 1958 年由北京煤炭设计研究院设计，同年 7 月建井， 1962 年 12 月国民经济调整时停建。1964 年 4 月复建，1966 年 10 月投 产，矿井设计能力为 60 万 t/a，1975 年达到设计能力。1980 年煤炭部核 定矿井生产能力为 70 万 t/a。 焦家寨煤矿从 1976 年开始至 1983 年先后进行了技术改造、老矿挖 潜等工程设计。1983 年 10 月煤炭部同意本矿列为改扩建项目，并以 （83）煤生开字第 253 号文批准了轩岗矿务局设计处编制的焦家寨矿 井重点技术改造工程方案设计 ，煤炭部批文明确该矿改扩建为 150 万 t/a，净增能力 90 万 t。由西安煤矿设计院进行改扩建初步设计，1989 年 度国家计委正式列项拨款建设，1993 年建成投产。根据山西省煤炭工业 局文件（晋煤规发2005256 号） 关于 2005 年省属煤炭集团公司及 地方国有煤炭企业部分生产矿井生产能力核定的批复 ，焦家寨煤矿核定 生产能力为 150 万 t/a。 矿井采用立井、斜井、平硐混合开拓方式，现开采水平标高 +1010m，主要开采 2 号、3 号和 5 号煤层。现有 2 个生产采区（511 区 和 221 扩区） ，1 个准备采区（521 扩区） ，开采 2 号和 5 号煤层。采煤方 法为走向长壁式，主要采用综采放顶煤开采工艺，全垮落法管理顶板。 在矿井提升方面，主井提升系统用于提升原煤，提升方式为井塔式 立井双箕斗提升；副井提升系统用于提升物料和升降人员，提升方式为 10 井塔式立井双罐笼提升。在运输方面，在 1010m 水平设副井底车场及 1010 轨道运输大巷，承担矸石、材料设备运输任务；设强力胶带运输机 巷输送煤炭。在矿井通风方面，采用分区式通风方式，机械抽出式通风 方法。在矿井供电方面，由轩岗煤电有限责任公司自备电厂 6kv 母线和 忻州供电分公司轩岗变电站 6kv 母线，采用架线方式供地面配电室。在 矿井排水方面，各采区工作面的涌水自流或经防爆水泵排至 1010 大巷水 沟内，然后流至主、副水仓，再由主排水泵集中排至地面。 焦家寨煤矿无配套的选煤厂，产品主要为 1/3 焦煤，是优质动力煤 和炼焦配煤，主要销往京津唐地区。 11 第二章 矿井地质工作 第一节 以往生产矿井地质报告及勘探工作简况 一、地质勘查工作简况 早在二十世纪初期，我国地质学家王竹泉先生即对轩岗矿区进行过 地质调查，并在山西煤矿志中做了初步论述。19371940 年，侵华 日军对轩岗矿区煤炭资源进行了初步调查和掠夺性开采，1942 年，日本 北支那株式会社调查局在本区勘测并编绘了宁武煤田轩岗镇旁近地质 调查报告和 1/10000 地形图。 新中国成立后，国家根据建设需要，在轩岗矿区开展了较为系统的 地质调查、勘探工作。1956 年 8 月至 1957 年 10 月由原华北煤田地质勘 探局 143 队完成了焦家寨井田精查任务，提交了“山西省宁武煤田轩岗 矿区焦家寨长梁沟井田精查地质报告” ，经全国储委 1958 年 3 月 27 日 第 154 号决议书批准表内地质储量17294.9 万 t。以相邻点水平距 1000m 内圈定 a 级储量 4507.5 万 t，10002000m 内圈定 b 级储量 5215.3 万 t，超过 2000m 圈定 c 级储量 7572.1 万 t，表外储量 d 级 137.2 万 t。本 次精查以一类井田采取勘探线方法勘探，机动钻机钻进，在走向长 3.2km、倾斜宽 2.3km、面积 8km2的范围内布置三条勘探线 （、） ，勘探线距 850700m，施工 15 个钻孔，钻探进尺 4097.36m，其中水文孔 2 个，进尺 814.3m。该精查报告为焦家寨煤矿初 期生产提供了基础地质资料。 20 世纪 70 年代，为适应矿井生产下山水平的延伸及改扩建需要， 12 解决原精查时圈定高级储量网距大、精度低、储量不落实、地质构造变 化形态控制差等问题，山西矿业学院教改小分队于 1974 年完成了焦家寨 井田 1/2000 地质填图 15km2。19761980 年，轩岗矿务局钻探队在本井 田进行了生产补充勘探，采用勘探线法布置钻孔 32 个，总进尺 10881.2m，1984 年提交了焦家寨井田补充勘探报告 。 19761979 年，山西省煤田地质勘探三队完成了焦家寨井田扩大区 勘探任务，1979 年 7 月提交轩岗矿区焦家寨扩大勘探区地质报告书 ， 1979 年 9 月经山西煤炭工业管理局第 7904 号决议书批准。本次勘探在 走向长 4.2km，倾斜宽 2.1km，面积 9km2的范围内布置钻孔 22 个，总进 尺 9615.5m，其中 4 个不取芯孔进尺 1879.29m，平均 2.5 孔/km2。采用 750m 线距圈定 b 储量，b 级以外地区均圈定 c 级储量，共提交地质储 量（b+c 级）24168.9 万 t。1977 年 58 月，阜新矿业学院完成本井田 扩大区 1/2000 地形测量 14km2；1978 年由山西省煤田地质勘探三队填绘 了 1/2000 地形地质图，填图面积 20km2。 1982 年，轩岗矿务局钻探队在焦家寨井田扩大区二沟进行了补充勘 探，布置钻孔 3 个（262、263 和 264 号孔） ，总进尺 962.82m。 19871990 年，轩岗矿务局在刘家梁煤矿进行了奥灰水放水试验， 在焦家寨井田内布置 3 个奥灰水位观测孔，分别是 oc4、oc7和 oc9号 孔，总进尺 1222.24m。 综上所述，自上世纪 50 年代以来，焦家寨井田进行过多次地形测量、 地质填图、精查、补充勘探及水文地质勘探，施工钻孔共 75 个，累计进 尺 26779.12m（表 2-1） ，获得了大量的地质资料，为矿井的生产和发展 13 奠定了良好的基础。另外，历次勘探工作中还进行了钻孔煤芯取样和化 验及 14 表 2-1 焦家寨井田钻探工程量一览表 工程量全取芯孔半取芯孔无芯孔测井质量评价 其中 施工 时间 施工 单位 勘探 面积 (km2) 孔数 进尺)(m 孔数 进尺)(m 孔数 进尺)(m 取芯进尺无芯进尺 孔数 进尺)(m 孔数 米数 参加 评价 孔数钻探测井综合 1956.8- 1957.10 华北煤田地质 局 143 队 8.0 15 36.4097 15 36.4097 2 00.478 未评价未评价未评价 1976.7- 1980.4 轩岗矿务局 钻探队 2.5 32 2 .10881 21 16.6694 11 04.4197 2558.591638.45 18 05.4621 17 9（乙） 8（丙） 2（甲） 15（乙） 10（乙） 7（丙） 1976.7- 1979.6 山西煤田勘探 公司地质勘探 三队 9.0 22 5 . 9615 5 78.1555 13 43.6180 2397.323783.11 4 29.1879 18 0 . 6539 22 3（甲） 9（乙） 10（丙） 8（甲） 9（乙） 1（丙） 2（甲） 10（乙） 10（丙） 1982.5- 1982.10 轩岗矿务局 钻探队3 82.962 3 82.962 836.75126.07 3 86.669 3 2（乙） 1（丙） 2（甲） 1（乙） 2（乙） 1（丙） 1987.7- 1990 轩岗矿务局 钻探队3 24.1222 3 24.1222 804.14418.10 3 35.931 33（乙） 3（乙） 3（乙） 15 含水层抽水试验等相关工作，取得了一系列试验成果，为井田的进一步 研究和开发积累了丰富的资料，也为本次矿井地质报告编制提供了依据。 二、钻探工程质量及存在的主要问题 原精查阶段施工钻孔 15 个，其中 12 个见煤孔，2 个构造孔，一个 冲积层水文孔，分层采取率一般在 80以上。钻孔测斜 5 个孔，电测 5 个孔，仅个别孔有打丢、打薄煤层现象。这些钻孔均未进行质量评定， 但经过开采证实，钻孔质量基本符合要求，封孔良好。如 216、229、218 号钻孔被工作面揭露后无储水等现象。 生产补充勘探施工钻孔 32 个，取芯孔 21 个，半取芯孔 11 个。综合 评定，乙级孔 10 个，丙级孔 7 个，未评定孔 15 个。 扩大区勘探施工钻孔 22 个，补充勘探钻孔 3 个，共计 25 个。综合 评定，甲乙级孔 14 个，甲乙级孔率 56.0。本次勘探施工的钻孔共穿过 大于 0.5m 的见煤点 91 层，经综合验收，甲乙级为 80 层，占总层次的 87.9，说明质量较高。 地面观测水文孔 3 个，综合评定均为乙级。 综上所述，本井田历次勘探工程总体质量较好，但仍存在一些问题， 包括局部钻孔布置不够均匀合理，多数钻孔没有进行封孔质量检查，孔 斜测量不全，煤芯采样试验不足。 三、以往矿井地质报告编制情况 19901992 年，原轩岗矿务局地测处组织编制了焦家寨矿井地质 报告 。该报告收集了焦家寨井田地质勘探资料和矿井地质资料，较全面 16 论述了井田的地层、构造、煤层、煤质、水文地质及其它开采技术条件， 能够满足当时煤矿生产的需要。1993 年 5 月山西省煤炭工业管理局组织 有关专家对该报告进行了审查，认为报告的编写符合矿井地质报告编 制提纲要求，可作为矿井生产的地质依据，并以部晋煤生字1993第 813 号文批复通过。 第二节 井田内及井田周边小煤矿开采情况 焦家寨井田属单斜构造，在井田南部有煤层出露地表，露头附近有 小煤矿开采浅部 2 号、5 号煤层。小煤矿主要分布在宽滩沟、炭窑沟和 后洞沟内，一般采用平硐或斜井开拓，残柱式开采，工艺落后，资源回 收率低。焦家寨井田内曾有有证小煤矿 19 座，2002 年之前已全部关闭 （详见附表第 107 页） 。据现有地质资料，这些小煤矿在各自的矿界 范围内可采，无超层越界开采现象，但是，在小煤矿采空区有不同程度 的积水。另据 2006 年 9 月实地调查，在报废的西二风井附近有 5 座私开 小窑，开采 2 号和 5 号煤层，开采范围不详（图 2-1） 。目前这些私开小 窑已被全部取缔。 目前焦家寨煤矿+1330 水平上山煤炭资源已开采完毕，现进入深部 开采。小煤矿开采对目前焦家寨煤矿采掘工程的布置影响较小。但是， 小煤矿开采存在与焦家寨煤矿采空区沟通的可能，易导致采空区积水透 水事故。个别小煤矿在河床附近开采，井口标高较低，在雨季洪水较大 时，易发生溃水事故。另外，小煤矿的开采也可能破坏本矿通风系统。 今后，应经常对井田范围内的小煤矿进行调查，若对本矿安全生产构成 17 威胁，及时向当地政府及有关部门反映，予以关闭。 11 1-东风井砂地小煤矿 02 12 9 10 8 7 6 5 2 3 4 1 1 13 14 6 15 16 17 18 19 03 04 05 01 00 43 02 03 01 00 43 04 05 4343 88 4 8990919293 4 88 4 8990919293 4 2-中风井小煤矿（一） 3-和平2号小煤矿 4-中风井小煤矿（二） 5-下蛇窝小煤矿 6-西风井小煤矿 7-焦西小煤矿 8-宽滩沟2号小煤矿 9-柳树沟小煤矿 10-西崖墙小煤矿 11-焦矿2号煤桦坡小煤矿 12-神山堡小煤矿 13-东风井5号小煤矿 14-炭崖底小煤矿 15-华尖地小煤矿 16-宽滩沟5号小煤矿 17-上柳树洞小煤矿 18-茨里沟小煤矿 19-桦坡四号小煤矿 私3 私2 私5 私4 私1 私1私5为私开小煤矿 图 2-1 焦家寨井田小煤矿分布图 第三节 矿井地质与矿井水文地质工作 1992 年以来，焦家寨煤矿矿井地质工作水平在一定程度上有所提高。 地质工程技术人员根据煤矿生产的需要，将地质学基础理论应用于生产 实践中去，并结合采煤、测量等学科的基础知识，不断积累矿井地质资 料，总结矿井地质工作经验，引进先进技术，从而形成了一套较为完善 18 的工作方法。矿井地质工作的核心包括两大主题，一是生产地质保障， 即查明采区乃至工作面的开采地质条件，重点是采区和工作面内构造发 育及变化情况，以保障采掘工程的正常接续；二是安全地质保障，重点 是有效预测和防治奥灰水突水，保障煤矿安全生产。但从 1997 年以后， 由于国内煤炭市场疲软，行业不景气，该矿地测技术人员大部分流失， 新的人员得不到补充，导致矿井地质工作受到很大的影响。 本节对该矿 1992 年以来的矿井地质与矿井水文地质工作进行评述。 一、生产地质工作 按照矿井地质规程，生产地质工作的基本要求是根据生产建设 的需要，及时编制提供各种地质报告、地质说明书等地质资料，并开展 地质预测预报工作。1992 年以来，焦家寨煤矿主要开采西二、中采区的 2 号、5 号煤层以及扩区 2 号煤层，生产地质工作主要在这些采区进行。 该矿 19922006 年主要矿井地质和水文地质工作量见表 2-2。 在回采工作面设计前，对已有的地质资料进行综合分析，提出掘进 地质说明书。阐明区内煤岩层产状和地质构造的主要特征及其对本工作 面的影响，预测断层产状，掘进找煤方向以及褶皱的位置和形态；煤层 结构并预测其变化情况，煤层顶底板的岩性、厚度、物理力学性质及其 变化情况；工作面的水文地质条件，有无突水危险性，主要含水层和主 要导水构造等，并提出探放水措施。 在掘进期间，分析影响回采工作面连续推进的断层形态，观测和描 述煤层特征并探测其厚度，并按月提交地质预报与水文地质预报。焦家 寨井田内断层十分发育，巷道揭露断层时，必须及时测量断层产状，描 19 述断层带特征，观察断层两侧派生构造，寻找断失的煤层。按照规定的 间距观测煤层厚度和结构，当巷道不能揭露煤层全厚时，通过钻探获得 所需数据。 在工作面形成五天内，提出该工作面的回采地质说明书。阐明工作 面地质构造的概况，煤层厚度和结构及其向工作面内部发展变化的规律， 存在的水文地质问题等，并及时提出预报。 在工作面回采过程中，及时收集工作面的采高和煤厚资料，实测断 层的位置、形态，对采出量和损失量进行统计，分析损失量的构成比例 及原因。在开采结束 30 天内，编写回采工作面采后总结。 表 2-2 主要矿井地质和水文地质工作量表 项目 年份 回采地质说明书 （份） 采后总结 （份） 地质预报 （份） 水情水害预报 （份） 探放水 （m3） 199275116120 1993821050 1994731410 1995661200 199684800 199753710 199850520 199940600 20003005150 20012000120 20025231210 200374740 200451520 200582610117 20 20061251512350 合计9237109491067 总之，矿井地质工作者在生产过程中，坚持现场观测和综合分析并 重的原则，基本做到了实测资料准确完整，预测资料有理有据，并在生 产中得以检验、修正和完善。 二、矿井防治水工作 近十年来，焦家寨煤矿逐步加强矿井防治水工作，对矿井水害实施 综合治理。该矿主要防治水工作包括以下几个方面： 一是完善防治水规章制度。焦家寨煤矿认真贯彻煤矿防治水条例 和煤矿安全规程 ，坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采” 的十六字原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施，针对本矿 实际情况，每年都制定水害预防和处理计划，做到年有年报，季有季报， 月有月报，规范了防治水工作。 二是加强防治水基础工作。建立防治水组织机构，负责矿井水害的 监测、预防和治理等工作；健全矿井防治水必备的基础地质资料，包括 定期观测矿井涌水量，及时填绘矿井充水性图，通过加大防治水资金投 入，完善了矿井防排水系统。 三是坚持开展探放水工作。焦家寨煤矿主要水害类型为采空区积水 和奥灰承压水。在对矿井生产区域的地质构造情况、水害类型进行分析 的基础上，编制采空区探放水说明书，采用钻探手段排查水害隐患，确 保井下采掘安全。1992 年以来，该矿共探放采空区积水约 1067m3。奥 21 灰岩溶裂隙水是威胁本矿 5 号煤层安全开采的重要因素，2007 年轩岗煤 电有限责任公司与煤炭科学研究总院西安分院签定了项目合作意向书， 拟对焦家寨煤矿和刘家梁煤矿 5 号煤层带压开采问题进行研究并提出治 理方案。 四是开展地面防治水工作。煤矿地下开采形成的采空区会在地表形 成地面塌陷、地裂缝、滑坡等地质灾害。为了防止大气降水沿地裂缝倒 灌矿井，在每年四、五月份，组织人员对生产区及采空区的地表裂缝、 地表水、生活区的排水渠道进行调查，然后对所发现的问题实施治理， 确保在雨季到来之前，消除地面水患。 三、矿山测量工作 （一） 矿区控制测量 轩岗矿区控制测量主要经过两个阶段。 1954 年，华北煤矿管理局地质勘探分局测量队在本区建立由 56 个 点组成的四等三角独立锁两个。控制锁南北长 27km，东西宽 56km， 控制面积 140km2。采用假定坐标系统，原点坐标均假设为 10000m，采 用直接观测北极星与起始边的夹角作为起始方位角。该三角锁是轩岗矿 区生产建设最早的测量依据。由于三角点的标石为料石制成，埋设时露 出地面部分较高，已全部破坏和丢失。高程系统是以旧北同蒲铁路轩岗 车站的信号礅高程为起算高程水准点（渤海高程系） ，经多点与 1956 年 黄海高程系联测，其平均值比黄海高程系高 2.21m。 1960 年，武汉测绘学院工程测量系生产实习队完成轩岗矿区三等独 立网。本测区由北梁上、长梁上、青见梁、洞上以东的 23 个三角点，南 22 北丈量两条基线边组成三等独立网（图 2-2） 。在保证能与宁武区已有三 角网有较好的连接及在国家二等控制网加密的情况下，为满足轩岗矿区 工程放样及井下贯通测量的需要，若采用 3投影带，投影变形较大，本 测区平均高程为 1400m，若将基线投影到大地水准面，投影变形的相对 误差约达 1/6000，由于变形大，对矿井贯通测量不利，故三角网的起算 数据以宁武区三等三角点洞上的坐标及禅房山（二等三角点）洞上的 坐标方位角，换算为中央子午线 11230（1.5带投影）的坐标及坐标方 位角作为本测区的起算数据，并以测区内主要矿区的平均高程面 1200m 作为本矿区的投影面。 23 图 2-2 轩岗矿区三四等三角网布置图 四等三角点系对三等三角网进行加密，其加密方法包括插网和插点， 插网 8 个，插点 14 个。 三等三角网南北长约 42km，东西宽 1216km，控制面积 550km2， 四等三角网插点控制面积 280km2。 三等三角网精度：两条基线丈量相对中误差分别为 24 11100000、11080000；三角形闭合差最小为 0.0，最大为 6.7；测角中 误差平差前为1.72，平差后为2.15，最弱边相对中误差为 1/73000。 四等网精度：三角形闭合差最小为 1.0，最大为 4.0；测角中误差 平差前为 1.3，平差后为 2.66，最弱点点位中误差为0.03m。 四等插点精度：三角形闭合差最小为 0.0，最大为 7.0；最大点位 中误差为0.05m。 水准测量：本测区以三等水准测量作为高程的一级控制，由二等点 陕大段 164、300116、300106 三点引出组成结点网，其高程系统为 1956 年黄海高程系。 （二） 井田地形测量 历年来主要的正式测量地形图有： 1954 年由华北煤矿管理局地质勘探分局测量队以独立自由锁、假定 坐标系所测 15000 地形图。 19691970 年由原轩岗矿务局地测处以 1.5带轩岗独立坐标系和 1956 年黄海高程系所绘 12000 地形图。 1977 年由阜新矿业学院生产实习队以 1.5带轩岗独立坐标系和 1956 年黄海高程系在焦家寨井田布设了四等中心多边形的三角网，其三角形 闭合差最小为0.2，最大为4.7，测角中误差平差前为1.57，平差 后为1.38，最弱边相对中误差为 1/66000，用小平板配经纬仪方法施测 了扩大区 12000 地形图。 1980 年由原轩岗矿务局地测处测绘的 1500 焦家寨煤矿工业广场地 形图。 25 （三）地面钻孔测量 1960 年以前所施工之钻孔点位坐标为假定坐标系，高程为渤海高程 系，后来用近似直角坐标换算法将其全部换算成轩岗独立坐标系（1.5 带） ，将原渤海高程系的数字减去 2.21m 后即为 1956 年黄海高程系之高 程。 1960 年以后施工之钻孔的坐标均为轩岗独立坐标系（1.5带） ，高程 均为 1956 年黄海高程系，施测方法采用小三角锁前、后、侧方交会法， 单三角形法，光电测距仪支导线法，发展等级为二级，个别钻孔因条件 所限，发展等级为三级。 （四）井下测量工作 1基本控制测量 焦家寨煤矿基本控制导线是按 15级敷设的，以地面 5小三角网中 的焦1焦5为后视边，距主平硐口 30 多米的焦5为已知点，在主平硐口 建立 301 点，经主平硐运输大巷，通过各采区皮带、轨道运输巷，最后 附合至各采区风井口近井点，主平硐至中风井及 302 风井为复测支导线。 井下运输大巷及主要上下山分别为 15级基本控制导线。 观测仪器：蔡司 010a； 方法：测回法； 测回数：两测回，各角均测前进方向的左角； 边长：经过鉴定的 50m 钢尺悬空丈量。 2采区测量 采区导线以各采区轨道、皮带运输巷基本控制导线为起始点，将 26 30级导线敷设在各工作面皮带运输巷、轨道运输巷及进回风巷，工作面 贯通后进行闭合式附合测量。测角采用 j6级经纬仪，量边采用经过比长 的 50m 普通钢尺凭经验拉力，每次错动钢尺位置，以不同起点读三次， 互差不超过 3mm 的方法丈量，三次平均值作为最终边数据。 3高程测量 高程测量一般采用三角高程测量方法，与平面测量同时进行。各主 要运输大巷及各工作面皮带、轨道运输巷，坡度小于 5时采用 s3水准 仪进行水准测量。 经过多年来的生产实践证明，各级平面、高程控制导线布设合理， 能满足生产需要。 4日常测量工作 日常测量工作主要是标定新送巷道开口位置及方向，后给中腰线。 巷道开口方向采用罗盘仪标定，掘进 48m 后用经纬仪精确标定。中线 延伸采用经纬仪或激光指向仪，巷道掘进 80m 左右后延长一次采区导线， 腰线用悬挂半圆仪或水准仪进行测定。 （五）井巷及地面建筑物保护煤柱的留设 由于各种条件的限制，轩岗矿区自建矿到现在未进行地表岩移观测 站的布设和观测工作，地表移动各种角量参数和观测移动变形值为空缺。 根据本区的地质和水文地质情况，开采条件和保护对象的结构特征与用 途要求，参考西安煤矿设计院提供的关于煤柱留设的各种参数，采用类 比法，确定本矿各类煤柱留设参数为：45 ；75 ；75 0.8。 27 第四节 对原矿井地质报告的评价 19901992 年，原轩岗矿务局地测处组织编制了焦家寨矿井地质 报告 ，1993 年 5 月，山西省煤炭工业管理局对该报告进行了审查并批 复通过（批文号：部晋煤生字1993第 183 号） 。该报告对此前矿井生产 积累的各种原始资料进行了整理和综合分析，内容完整齐全，结论基本 正确，对其后十几年的安全生产起到了一定的指导作用。但是，原矿井 地质报告仍存在很多不足之处，主要包括以下几个方面： 第一，煤层、煤质方面。煤的可选性资料引用石豹沟煤矿和后洞煤 矿的试验结果，而未采用本矿已有的资料；煤类划分仍以干燥无灰基挥 发分（vdaf）和胶质层最大厚度（y）为分类指标，未采用粘结指数，不 符合中国煤炭分类国家标准 （gb5751-86） 。 第二，水文地质方面。矿井涌水量计算主要参考相邻刘家梁煤矿的水 文资料，计算结果与近年来实测结果出入较大。 第三，数据质量和图件精度方面。原报告附表中录入的基础数据（如 钻探成果资料和煤质化验资料）未进行仔细校对和整理，存在较多错误， 造成数据误差传播，出现文、图、表数据不一致的问题；原报告采用手工 制图，控制点展绘、清绘、面积量算等均由人工完成，个别图件精度较低。 28 第三章 矿井地质 第一节 地层 焦家寨井田地表多为黄土覆盖，基岩一般出露在沟谷地带及井田西 北部。地层由老到新依次为下古生界奥陶系，上古生界石炭系、二叠系， 中生界三叠系，新生界第四系。简述如下： 一、奥陶系（o） 中统上马家沟组（o2s） 该组分为三段。下段为混合角砾岩，由泥灰岩、灰岩、白云质灰岩 和白云岩组成，角砾大小不等，夹钙质页岩，厚度 17.7m；中段以厚层 及中厚层豹皮灰岩为主，夹白云质灰岩、灰岩及白云岩，厚度 121.3m； 上段以灰岩为主，间夹泥质白云岩、豹皮灰岩、白云岩和泥灰岩，厚度 133.0m。 二、石炭系（c） 1中统本溪组（c2b） 出露于西岔水、宽滩、炭窑沟、姬家山一带。下部为风化壳砾石层、 紫红色山西式铁矿和灰白色铝土泥岩；中部为灰色砂质页岩及灰白色石 英砂岩，含 12 层薄层灰岩及薄煤层；上部为黑灰色页岩及灰色砂岩。 厚度 27.1356.85 m，平均厚度 34.94m。含：ozawainella rhomboidalis, o. preudorhombidalis, o. turgida, o. vozhgalica, fusulina absidata, f. pseudokonnoi longa, f. sp. , fusulina cf. konnoi, f. konnoi ordinata。 本溪组与下伏奥陶系呈平行不整合接触。 29 2上统太原组（c3t） 底部为一层灰白色中粗粒砂岩（k1）与本溪组分界，向上由页岩、 灰白色砂岩间夹 68 层煤层及不稳定薄层淡水灰岩组成，为本区主要含 煤地层。其中，2 号和 5 号煤层为全区可采的稳定煤层，3 号煤层大部可 采的较稳定煤层，4 号和 6 号煤层为零星可采的极不稳定煤层。本组厚 度 73.64113.21m，平均 96.11m。含：ozawainella angulata, o. praestellae, o.sp. , montipparus sp., m. montiparus, m. paramonitiparus, m. pumilus, m.sp., oketaella sp., triticcites bashkir