疆呼图壁金源矿业有限公司煤矿技术改造工程初步设计说明书

精选资料PAGE可修改编辑第一章井田概况与地质特征第一节井田概况一、位置与交通1、位置金源煤矿位于呼图壁县城西南70km处，属新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州呼图壁县雀尔沟镇管辖。由于受煤层露头区周边小煤矿的制约，新矿集团申请的井田呈东西向不规则状,矿区东西长9.70km，南北宽3.15km，面积′08″—43°47′33″。2、交通乌鲁木齐-伊宁市国道312线100km处，大丰镇向南50km即可到达金源煤矿，其中大丰镇至雀尔沟镇约35km为正在修筑的柏油路面，雀尔沟镇至宽沟煤矿区约8km为柏油路，4km为砂石路面公路，金源煤矿区向北约2km有一条图）。二、地形地貌金源煤矿位于天山北麓的中低山区，地形复杂，山势陡峻，切割强烈。地形南高北低，西高东低，南部基岩裸露，受近东西向白杨沟河切割的影响，南部地形陡峻，向北地形逐渐变缓，形成近南北向的宽阔“V”字形冲沟，呼图壁河南北向纵贯切割宽沟煤矿东部，为地形最低处，煤矿北部大部分被第四系坡积物所覆盖，绿草植被发育。矿区南部最高处白杨沟大坂海拔+1914.2m，最低处为呼图壁河海拔标高+1185m，绝对高差729.2m，相对高差一般为200—350m。三、水系白杨沟河发源于天山雪峰，从西向东横贯宽沟矿区南部边界外，向东汇入呼图壁河，为常年性河流，形态U-V字型谷，接近呼图壁河河谷变狭窄，呈深切割V字型。根据呼图壁河石门水文站1994年在白杨河出口处观测计算资料，洪水期为6月、7月、8月，月平均迳流量4.34-6.44m3/s，最大洪水流量20—30m3/s，枯水期为1月至次年4月，月平均迳流量为0.27—0.43m3/s。呼图壁河为一常年性河流。根据呼图壁河石门水文站1982年、1983年、1986年3年呼图壁河观测资料，洪水期为6月、7月、8月，月平均迳流量33.83—50.46m3/s，最大洪水流量72.10m3/s，枯水期为1月至4月，月平均迳流量1.98-2.92m3/s，最小迳流量1.46m3/s。四、气象与地震金源煤矿位于乌鲁木齐山前拗陷内，受山区气候的影响，矿区内气候较湿润。根据呼图壁河石门子水文观测站多年的资料统计，年平均降水量为411.88mm，年平均蒸发量为1590.1mm。年平均气温摄氏6.19℃。七月份平均气温21℃，全年绝对最高气温39.1℃；一月份平均气温-8.9℃，绝对最低气温-30.4℃。每年10月底至11月初封冻，翌年4月中、下旬解冻，冻土深度0.30—1.0m，积雪厚度20—40cm，风力不大，一般3-4级，西北风较多些。金源煤矿位于沙湾县-玛纳斯县-呼图壁县地震带上，为7度烈度预测区，地震频繁。据新疆地震局资料，本世纪近百年间矿区临近区50km范围内共发生≥MS4.7级的中、强震15次，其中1906年玛纳斯MS八级大地震曾造成巨大破坏，故本区是地震多发区。2003年2月14日，新疆农八师石河子市南山煤矿区附近发生MS5.0、MS5.2级地震二次，地面有裂缝，乌鲁木齐市有轻微震感。地震对建设大中型矿井有一定影响。近百年来地震情况详见表1—1。≥Ms4.7级中、强震简目表表1—1发震时间地理座标震级（Ms）参考地名北纬东经1906.12.2343°53′85°39′8玛纳斯1907.5.1344°12′86°18′(6)玛纳斯县城南1916.1.144°30′86°30′(5)玛纳斯县与呼图壁县交界地区1941.8.1444°06′85°20′5沙湾县牛圈子1953.4.2543°42′86°36′5.5呼图壁县南部1953.4.2643°42′86°12′5.25玛纳斯南部1958.10.1144°30′86°00′5沙湾县东北泉水地1963.7.244°24′85°06′4.8沙湾县西部1967.11.1943°48′86°06′4.7玛纳斯县与沙湾县交界地区1971.11.144°06′85°00′4.8沙湾县西部1976.9.1843°48′85°12′4.8沙湾县西部1980.11.643°48′86°06′5.7玛纳斯县清水河一带1981.7.743°59′85°41′4.7石河子1983.3.344°02′86°39′5呼图壁2003.2.1443°48′85°26′5.0,5.2石河子南山煤矿区五、经济地理金源煤矿位于呼图壁县白杨沟煤矿区北面偏东，是一个将要开发为煤炭产业的重要矿区。而白杨沟煤矿区则是呼图壁县目前重要的工矿区之一，现有近20个小煤矿从事煤炭采掘业，从业人员1000多人，各小煤矿年生产能力为3—9万吨，主要供给呼图壁县、玛纳斯县、玛纳斯电厂、石河子市等地动力用煤和居民生活用煤。金源煤矿区内及邻近一带，牧草丰茂，森林遍布，风景秀丽，有丰富的林业资源，也是良好的牧场。金源煤矿区内基本无人居住，仅有少量放牧的哈萨克族牧民居住。矿区外有少量哈萨克族人居住。在宽沟矿区东南部有新疆兵团农六师106团煤矿，在矿区南部边界外浅部有4—5个小煤矿正在开采，其余无其它工业、农业。矿区及其周围主要居住的有汉族、哈萨克族、回族等民族，居民所需粮食、副食品、蔬菜及生产生活用品均由雀尔沟镇、大丰镇、呼图壁县城供给。六、矿区开发简史宽沟煤矿区南部边界外有12个生产井开采煤炭资源，已关闭、停产的生产井4个，现正在开采的生产井有8个，其中原15矿井、原17矿井、原18矿井、原19矿井、原21矿井合并为呼图壁县白杨沟煤炭有限责任公司煤矿，煤矿以原19矿井为主井，原21矿井为风井，而原15矿井、原17矿井、原18矿井关闭井口，停止生产。各生产井、废井调查情况见表1-2-1、1-2-2、1-2-3。这些小煤矿的矿界都在宽沟煤矿区矿界外南边，小煤矿都在自己矿界范围内开采。白石联营煤矿开采最低水平至矿界，接近宽沟煤矿南边界。这些小煤矿开采煤层为B1、B2、B413层煤，B1煤层开采较多。B0、B3、B42、B5、B65层煤未开采。七、供水与供电（一）供水煤矿区内无长年流动的地表水流，区内地下水虽然丰富，但达不到生活用水的要求。鉴于此，为解决未来矿井生活用水的问题，需选择合理的水源（地），并对供水水源（地）。1、水源（地）的选择位于煤矿西北部约8km的小东沟河，其河水来源于南部雪融水。本次工作7—8月份，利用浮标法对此河进行流量观测的结果为600—800m3/h，水量尚可，可作为水源的选择对象。另位于煤矿东部的呼图壁河是一条常年性河流，据石门水文站提供的资料，该河年平均径流量为4.8亿立方米，水量充沛，利用就近开采的原则，呼图壁河为煤矿未来的供水水源。2、水质评价（1）生活饮用水水质评价小东沟河及呼图壁河河水化学类型均为HCO3·SO4—Ca·Na型。依照《生活饮用水卫生标准》中的相关规定，这两条河水的感官、化学指标等规定项目的测试结果（见附表）均符合标准要求，另Hg<0.0001mg/L、As<0.005mg/L，且每毫升水中细菌总数分别为7、15个，大肠菌群均为0个/升，亦符合标准（细菌总数＜100个/毫升，大肠菌＜3个/升﹚的规定，水质好，均为良好的供水水源。（2）锅炉用水水质评价据水质分析成果（见附表），锅炉用水水质评价结果见表1-3。锅炉用水水质评价成果表表1-3取样地点锅垢总量（H0）（mg/L）硬锅垢重量（Hn）（mg/L）锅垢系数（Kn）起泡系数（F）腐蚀作用腐蚀系数（Kk）Kk+0.0503Ca2+小东沟河242.5123.040.51138.6-2.521.006呼图壁河174.183.480.4858.14-1.271.45ZK302孔11860.0511777.88-3.63-1.61ZK501孔187.1160.0852046.66-6.96-4.03按锅炉用水水质评价指标，小东沟河河水为锅垢少、具硬沉淀物、半起泡、半腐蚀性的水；呼图壁河河水为锅垢少、具中等沉淀物、不起泡、半腐蚀性的水；井田地下水为锅垢很少—少、具软沉淀物、起泡、非腐蚀性的水。（二）供电建井期间暂由呼图壁县雀尔沟变电所供给，生产期间由新建宽沟矿区35kv变电所10kv不同母线段分别引两回10kv架空线路至金源矿矿井10kv变电所，做为本矿的供电电源。新建宽沟矿区35kv变电所电源由呼图壁大丰110kv变电站35kv不同母线段分别引两回35kv架空线路引来。第二节地质特征一、区域地质与构造（一）区域地层宽沟煤矿位于准噶尔盆地南缘乌鲁木齐山前凹陷带中，区域出露地层由老至新依次为石炭系中统前峡组（C2qx）、侏罗系下统八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）侏罗系中统西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t）、侏罗系上统齐古组（J3q）、喀拉扎组（J3k）、白垩系下统吐谷鲁第一亚群（k1tga）、第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、坡积层（Q4dl）。现分述如下。1、石炭系中统前峡组（C2qx）：广泛分布区域南部。岩性为一套浅海-滨海相细粒火山碎屑岩，含头足、腕足化石，区域地层厚度不大于1000m。与上伏侏罗系下统八道湾组为角度不整合接触。2、侏罗系下统八道湾组（J1b）：在区域东南部零星出露，为一套河流相含煤碎屑沉积。灰白、灰绿色粉砂岩、泥岩夹砂岩、薄煤层，厚度在50—143.12m。与上伏侏罗系下统三工河组为整合接触。3、侏罗系下统三工河组（J1s）：在区域南部、中部沟谷中出露，以湖相为主碎屑沉积。岩性由深灰、灰绿、灰黄色泥岩、粉砂岩、细砂岩夹砂砾岩、叠锥灰岩，厚度300—600m（宽沟煤矿区外ZK603孔控制厚度393.99m）。与上伏侏罗系中统西山窑组为整合接触。4、侏罗系中统西山窑组（J2x）：在区域中部出露，以湖沼相、河流相为主的含煤碎屑沉积。主要岩性为灰、灰绿、黄绿、灰白色砂岩、粉砂岩夹煤层、炭质泥岩，厚度大于484.09m，与上伏侏罗系头屯河组为平行不整合接触。5、侏罗系中统头屯河组（J2t）：在区域中北部出露，以河流相、湖泊相为主的碎屑沉积。主要岩性灰、灰绿、灰紫色粗砂岩、砂砾岩、砾岩与泥质粉砂岩互层，底部有厚砾岩，厚度在45—520m。与上伏侏罗系上统齐古组为整合接触。6、侏罗系上统齐古组（J3q）：在区域中北部出露，以湖泊相为主的碎屑沉积。主要岩性为灰、紫红、紫褐色泥岩、粉砂岩、细砂岩互层，下部有1—2层2—3m厚的凝灰质砂岩，厚度600—900m。与侏罗系上统喀拉扎组为整合接触。7、侏罗系上统喀拉扎组（J3k）：在区域北部出露，以山麓河流相为主碎屑沉积。主要岩性为灰、灰黄色巨厚角砾岩，厚度130—300m。与上伏白垩系下统吐谷鲁第一亚群为角度不整合接触。8、白垩系下统吐谷鲁第一亚群（k1tga）：在区域北部出露，以河流相为主碎屑沉积。主要岩性为棕、褐色砾岩夹砂岩、砂质泥岩，厚度大于150m。与下伏侏罗系上统喀拉扎组为角度不整合接触。9、第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）：在河流沟谷两侧出露，灰白、灰、褐红色砾岩、砂堆积，厚5—20m。10、第四系全新统坡积层（Q4dl）：在河谷山坡前出露，土黄色土、砾石、角砾混杂堆积，厚0—10m。（二）区域构造1、褶皱区域大地构造位置归属准噶尔盆地南缘乌鲁木齐山前拗陷西段的中部，处于三屯河-宁家河单斜构造带上。中新生代地层由南向北，从老至新依次排列，倾向为北北东向单斜，倾角10—25°。区域西南、东南部见有小型褶曲、对矿区构造没有造成较大影响。2、断裂区域内断裂构造不发育。在呼图壁县宽沟煤矿首采区精查及外围详查区内没有发现断距大于30m断层，区内又没有其它构造。因此宽沟煤矿区内构造属简单类型。二、矿区地质与构造（一）矿区地质矿区出露地层有中侏罗统西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t）和第四系洪冲积层（Q4al+pl），坡积层（Q4al）。矿区内没有对侏罗系三工河组地层进行控制，矿区外远调钻孔对三工河组地层进行一定控制。在矿区外只有少量零星出露，该组地层没有进行描述。现把矿区控制及出露地层特征由老至新将各地层特征分述如下：1、中侏罗统西山窑组（J2x）呈北西—南东向分布于煤矿区中南部，为含煤岩组，是本次煤矿勘查控制的目的层，为一套在湖滨三角洲环境中形成的泥炭沼泽相、河流相、覆水沼泽相的含煤碎屑沉积。主要岩性为灰白色、黄绿色、灰黄色薄层砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩互层夹煤层、泥岩及炭质泥岩薄层，含丰富植物茎、叶化石碎片。该组下段含可采、局部可采煤层7—9层，矿区控制全了该组地层，厚417.83m，与下伏三工河组为整合接触。在对已有资料和本次煤矿勘查资料进行详细研究的基础上，根据岩性特征及含煤性的差异，将该组地层划分为上、中、下三个岩性段，现由下至上分别叙述如下：（1）西山窑组下段（J2x1）为区内西山窑组主要含煤段，勘查确定的煤矿区，该段地层未出露。沿矿区南部边界外白杨河北岸的河岸峭壁分布，矿区东部边界外ZK001钻孔控制了该段较完整地层，矿区内15钻孔和矿区外4钻孔控制了该段地层。主要由2—3个湖滨相→湖滨三角州相→覆水沼泽相→泥炭沼泽相的沉积旋回组成，每个旋回表现为由粗砂岩→泥岩→煤层颗粒下粗上细的沉积韵律特征，总体岩性为灰白色，灰绿色、黄绿色粗砂岩、含砾粗砂岩、中粗砂岩与煤层互层，夹泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，炭质泥岩薄层、煤线。泥岩、粉砂岩具水平层理和微波状层理，含丰富植物茎、叶片化石碎片，砂岩中见不规则水平层理和小型楔状交错层理，分选磨圆度较好，钙质胶结为主，夹有植物茎干炭化体，为典型的湖滨相砂岩，地层中含煤5—6层号煤层，编号为B0、B1、B2、B3、B41、B42。煤层较集中，厚度大。平均纯煤总厚30.03m。B0、B42二层煤向西有减少，一直到尖灭。砂岩层稳定为特征。由于煤层地表多已火烧，形成沿白杨沟河岸的红色山崖，尉为壮观，也易于识别。该段与下伏三工河组呈整合接触，以底部一层粗砂岩（局部为细砂岩）与三工河组分界。该段地层厚63.99—187.10m，平均厚114.72m。向东有变薄的趋势。（2）西山窑组中段（J2x2）为西山窑组次要含煤层段，覆盖于西山窑组下段之上，在矿区外南部出露。本次勘探矿区内的16个钻孔及矿区外1个钻孔控制了该段地层，主要由2—3个湖滨相、湖滨三角洲相至覆水沼泽相碎屑沉积旋回组成，局部发育有浅湖相和泥炭沼泽相沉积，岩性为：灰白色、浅灰色、灰绿色粗砂岩、中砂岩、细砂岩与泥质粉砂岩、粉砂质泥岩互层夹含炭泥岩、煤层、煤线，在宽沟煤矿东部该段不含煤，0线向西到财隆煤矿含3层煤，煤层编号为B5、B6、B7。可采煤层平均总厚为8.58m。泥岩、粉砂岩水平层理发育，砂岩中有植物茎干炭化体。底部以一层粗砂岩与下伏西山窑组下段呈冲刷接触。该段地层厚100.64—150.01m，平均128.92m。（3）西山窑组上段（J2x3）覆盖于西山窑组中段之上砂砾岩段，为不含煤地层，地表在矿区外南缘分布，该段在矿区内有大面积分布，可控制不完整。矿区内有12孔、矿区外有1钻孔控制该段地层，主要由3—4个湖滨相，湖滨三角洲相至浅湖相的沉积旋回组成，顶部发育有河床相、河漫滩相沉积，岩性为灰色、灰白色砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩互层，局部夹有砾岩、含砾粗砂岩透镜体，泥岩、粉砂岩中水平层理、微波状层理发育，夹植物碎片炭化体；中粗砂岩、粗砂岩中见不规则状水平层理和小型板状、楔状交错层理，见植物茎干化石。地层中的部分砂岩层厚度不稳定。该段地层控制厚度143.74—230.07m，平均为174.19m。沿走向和倾向厚度变化都不大。该段顶部局部有冲刷剥蚀，与上伏头屯河组为平行不整合接触。其底部以一层厚层状含砾粗砂岩与下伏的西山窑组中段（J2x2）分界。2、中侏罗统头屯河组（J2t）该组广布于矿区中部、北部，为一套河流相、湖泊相为主的碎屑沉积。主要岩性为灰色、灰黄、灰紫色粗砂岩、砂砾岩、砾岩与泥质粉砂岩互层，详查区内仅有该组中下部地层，据1：5万远调资料该组地层厚450—520m，区内控制厚度11.27—220.53m。其底部以一层5—10m厚的砾岩与西山窑组（J2x）地层分界，与下伏西山窑组上段呈平行不整合接触。3、第四系（Q4）主要分布于白杨沟河谷两侧、山脊的北坡、山间洼地及沟谷地段，按成因可分两种类型，第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）和第四系全新统坡积层（Q4al）。（1）第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）分布于白杨沟河谷两侧，为现代河床冲洪积砾石层，灰白色、浅灰色砾石、砂混杂堆积，砾石成份主要为砂岩、岩浆岩及少量变质岩，砾径0.2—2m，分迭差，磨圆为次棱角状—圆状，无胶结，厚14—18m。（2）第四系全新统坡积层（Q4al）在哈拉巴斯陶力斯嘎山北坡零星分布，主要由浅黄色土、砂、角砾、腐植土层组成，厚2.82—14.30m。（二）矿区构造矿区受区域单斜构造的影响，总体形态为一向北倾的缓倾斜单斜构造。没有其它构造。岩层倾向10—30°，倾角10—18°左右。岩层倾向变化不大。由于基岩露头煤层火烧，使某些局部岩层倾角变陡。延倾向和走向上产状基本上没有变化。属地层稳定，构造简单类型。根据矿区内及矿区外21个钻孔资料显示，勘探区没有断距大于20m的断层。2003年9月至2003年12月，安徽煤田地质局物探测量队，采有三维地震的方法对宽沟煤矿首采区（I—III线）地质构造进行勘探，初步判定在III线ZK303孔附近有断距6—10m小断层组，没有发现断距大于20m的较大断层。勘探区构造应属简单构造类型。在首采区Ⅰ—Ⅲ线+1200水平以上进行了三维地震勘探，查明在该区域有4条落差不大于6m的逆断层，具体情况见三维地震勘探结论：1、三维地震勘探设计合理，施工方法正确，技术措施得当。根据充分的试验工作，对测区地震勘探的难点作了深入细致的研究。尤其是加密炮孔和动态改变观测方式对陡倾角山坡、山顶地段有效波的激发接收十分有利，从而保证了地震数据的正常采集。采取点位移动的施工方法，避免了丢炮、丢道带来的负面影响，使覆盖次数高且分布均匀，获得了较好的野外第一手原始资料。完成16次覆盖面积1.03km2，生产物理点857个，甲级率52.27%，成品率99.27%，全区共超额72炮，原始资料优良。2、资料处理流程及参数选择合理。并根据测区地表结构复杂，低速带、高程变化大，部分原始资料噪声干扰严重等特点，在资料处理过程中，抓住了随机噪声衰减、静校正、速度分析、三维偏移四个主要环节，获得了较为满意的效果。成果剖面上，目的层反射波能量集中，波形特征突出，连续性好。经队工程管理部验收，Ⅰ类剖面96.50%，Ⅱ类剖面2.60%，Ⅲ类剖面0.90%，其中Ⅰ+Ⅱ类剖面99.10%。时间剖面品质优良，为圆满地完成地质任务奠定了坚实的基础。3、本区资料解释方法正确，对比可靠，精度较高。解释上充分发挥Godframe软件的强大功能，利用解释工作站的多色彩显示及灵活快捷的优势，以垂向时间剖面解释为主，结合水平时间切片、方差体及三维可视化等技术，对测区内煤层形态及构造进行认真细致地分析研究，成功地将小层间距的煤层准确分开。4、全区利用断点31个组合断层4条，其中可靠断层1条，占25.00%；较可靠断层3条，占75.00%。均为逆断层，落差0-6m。5、查明了煤系地层赋存起伏形态和次一级褶曲的发育情况；预测了区内主要煤层厚度变化趋势。在生产期间，对断层构造，是否含水，要根据今后的水文地质工作补充相应的安全技术措施。三、煤层矿区煤层赋存于中侏罗统西山窑组地层（J2x）中，煤层均分布在该组地层的下段（J2x1）和中段（J2x2），矿区东部的ZK521、ZK522和西部的ZK601、ZK603孔穿透了整个西山窑组地层。钻孔控制的0.3m以上的煤层11层，平均纯煤总厚38.61m，按矿区西山窑组（J2x）含煤地层工程控制厚度平均值431.29m计，含煤系数为8.95%，其中可采和局部可采煤层7层，可采平均总厚34.68m，根据区内煤层对比情况，将井田内够可采厚度，且层位稳定，具有一定延续性的9层煤，自下而上依次编号为B0、B1、B2、B3、B4及B4煤层的分叉煤层B41、B42、B5、B6、B7。其中B1、B2、B4（包括B41）为全区可采煤层，B0、B3、B42为大部分可采煤层，B5、B6煤层为局部可采煤层。（一）矿区地层的含煤性矿区内西山窑组含煤性见表，由表1-4可知西山窑组地层垂向上含煤性不均一，呈现出由下而上由好变差的趋势，现就各段含煤性分述如下：1、西山窑组上段（J2x3）为区内西山窑组不含煤段，不含可采煤层，仅在矿区西部地表见有2—3为0。2、西山窑组中段（J2x2）为区内次要含煤段，依据钻探控制资料，该段含煤3层，平均纯煤总厚8.58m，按该段控制地层平均厚度128.92m计算，含煤系数6.65%。可采、局部可采煤层2层，可采平均总厚6.79m。3、西山窑组下段（J2x1）为区内主要含煤段，是本次地质勘查的主要勘探对象，该段含煤8层，纯煤平均总厚30.03m，按该段控制地层平均厚度114.72m计算，其含煤系数26.18%，其中含可采的编号煤层5层，可采平均总厚27.89m。（二）可采煤层1、可采煤层特征矿区内西山窑组上段不含0.3m以上煤层，因此煤层特征只叙述中段（J2x2）和下段（J2x1）中的编号煤层。2、可采煤层控制程度及变化（1）B0煤层矿区内地表没有煤层出露，施工的22个控煤工程中，除西部O线以西有6个缺失点和矿区东部外围的ZK522孔相变为炭质泥岩外，其余的15个控煤工程中仅有9个钻孔控制了该煤层，控制范围O线—52线，本次工作控制最低标高873.61m（Ⅴ线）。控制煤层全层厚及可采厚度0.87-1.66m，平均1.22m，见煤率和可采系数均为100%。为薄—中厚煤层。顶板为粗砂岩、中砂岩；底板为粗砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，结构简单，局部含一层0.3m的泥岩。该煤层矿区内总体判断既有缺失点又有尖灭点，应属于不稳定煤层，但矿区沿走向6.5km的控制范围内，煤层标准差为0.25m，变异系数为19.84%，综合考虑确定为较稳定煤层，与其上的B1煤层层间距为16.72-26.14m，平均为22.18m。（2）B1煤层矿区内及矿区外围本次和前人共施工控煤孔21个，生产井巷道控煤点9个，控制了该煤层财Ⅰ线—52线间9.1km范围内煤层走向和倾向的变化，本次工作控制最低标高621.99m（Ⅴ线）。控制煤层全层厚4.44-9.21m，平均6.90m，可采系数和见煤率均为100%。为一特厚煤层。顶板粗砂岩、中砂岩，局部有粉砂质泥岩、泥岩的伪顶；底板为粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩，局部有粉砂质泥岩、泥岩伪底，结构简单，含有一层0.10-2.52m厚度不等的夹矸，层位稳定，控制煤层标准差为1.38m，变异系数为20.00%，该煤层厚度沿走向和倾向虽有变化，但变化很较小，属稳定煤层，与其上的B2煤层层间距为3.93-37.91m，平均为25.78m。（3）B2煤层矿区内共有控煤钻孔21个，巷道控煤点4个，对该煤层Ⅱ财—52线间进行了控制，本次工作控制最低标高642.09m（52线）。控制全层厚5.05-14.58m，平均9.50m，可采系数和见煤率均为100%。为一巨厚煤层，顶板为粉砂质泥岩、粉砂岩，局部有含炭泥岩、泥岩伪顶；底板为粉砂岩、中砂岩，局部有炭质泥岩伪底，结构简单，不含夹矸，各控煤点均可采，该煤层系煤矿区的主采煤层，是区内厚度大，延续性最好层位最稳定的煤层。控制煤厚标准差为2.60m，变异系数为27.25%，以变异系数统计定论，该煤层属较稳定煤层。但区内25个控煤工程中没有不可采点，且厚度变化规律性明显，有浅至深，有西向东煤层有变厚的趋势，因此综合考虑确定为稳定煤层。与其上的B3煤层层间距为2.98-38.14m，平均为17.51m。（4）B3煤层矿区内有22个控煤工程控制了该煤层，控制范围财II—IX线，最低标高883.21m（III线）。煤层全层厚0.59-3.22m，平均1.82m，可采厚0.97—3.22m，平均厚1.90m。22个控制点中，见煤点17个，可采点16个，可采率72%。为薄—中厚煤层。顶板为粉砂岩、粗砂岩，局部有泥岩、炭质泥岩伪顶；底板为粉砂岩、中粗砂岩、粉砂质泥岩；结构简单，不含夹矸，控制煤厚标准差为0.68m，变异系数为36.53%，属较稳定煤层。与其上的B4煤层层间距3.83-19.84m，平均11.22m。（5）B4（B41、B42）煤层该煤层是矿区的又一主采煤层，由于B4煤层在矿区0勘探线以东的ZK101孔出现了分叉，为便于资源量计算，在编号中将0线以东的B4煤层分别编号为B41和B42两层，但实际上B41和B42仍与B4为同一层煤，该煤层在矿内又控煤点24个，其中B41与B42共同拥有13个工程控制点，B4有11个控制点，在24个控制点中见煤率和可采系数均为100%，全区无不可采点，该煤层为巨厚煤层，沿走向由西向东厚度变薄，0线以西厚度变化不大，全层平均厚10.78m，可采平均厚10.59m，0线以东煤层厚度变化较大，B41与B42之和为7.07m，到了Ⅰ线的ZK103孔B42尖灭，其厚度值仅为5.15m。全层厚度标准差为3.61m，变异系数为47.81%，可采厚度标准差为3.75m，变异系数为51.77%，从见煤率和可采系数判断该煤层为可采煤层，以变异系数衡量该煤层为不稳定煤层，如果以区段统计西部全层厚度标准差为2.33m，变异系数21.62%，属稳定煤层，东部B41煤层全层标准差为1.01m，变异系数21.99%也属稳定煤层，B42煤层标准差为0.81m，变异系数32.53%，属较稳定煤层。上述数据表明煤层东部变薄，夹矸变厚，从区段煤层变化规律明显考虑，将B4和B41煤层底板连成一体，定为稳定煤层，B42为较稳定煤层。该煤层区内最大控制标高为664.97m。（6）B5煤层矿区西部外围地表露头见于财I线以东260m，财I线以西50m，其余地表已火烧，未控制，区内深部见于ZK5、ZK2、ZK601、ZK001孔和废5井中，全区控煤点5个，全层厚1.82—10.06m，平均5.20m，可采煤厚1.82—9.92m，平均4.37m，为一厚煤层。顶板为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粗砂岩；底板为粉砂岩、粉砂质泥岩，局部有含炭泥岩伪底；局部含有1层0.14—2.83m厚的粉砂岩、含炭泥岩夹矸，煤层结构较简单，层位稳定。煤层厚度标准差为3.01m，变异系数为57.88%，属不稳定煤层。与其上的B6煤层层间距9.7-23.50m，平均为16.60m。（7）B6煤层地表露头在煤矿区外围南900m见于财I线以东260m，财I线以西50m，其余地表已火烧未控制，区内深部见于ZK5、ZK2、ZK601、ZK001孔中，区内外的控煤点4个，全层平均厚2.79m，可采平均厚2.42m，为一中厚煤层。含有0.18-1.15m厚的炭质泥岩、泥质粉砂岩夹矸0-3层；顶板为粉砂岩、粉砂质泥岩、局部含炭泥岩伪顶；底板为粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩。煤层结构较复杂，控制点中无不可采点，煤层厚度标准差为1.50m，变异系数为54.66%，属不稳定煤层。与其上的B7煤层间距为9.7—2350m，平均16.60m。（8）B7煤层地表已火烧未控制，区内深部由ZK601和ZK5孔控制，区内见煤点和控煤点为2个，全层厚、可采厚1.79m，为一中厚煤层，顶板为粉砂岩；底板为粉砂岩、粉砂质泥岩。其厚度标准差为0.07m，变异系数为4.36%，为仅有可采点的不稳定煤层，具体见可采煤层特征表1-5。四、煤质（一）煤的物理性质及煤岩特征1、煤的物理性质矿区内各煤层物理性质基本相同，煤层为沥青光泽、颜色黑色、条痕黑褐色。节理不发育，煤的质地较坚硬，但性脆易破碎，断口以参差状为主，局部贝壳状和平整状，具反光性。各主要煤层密度见表1-6。2、煤的宏观煤岩组份及煤岩类型各煤层宏观煤岩组份大致相同，以亮煤为主，暗煤为次，丝炭很少，条带状结构，层状构造，宏观煤岩类型为半亮煤、半暗煤。3、显微煤岩组份及煤岩类型各煤层显微煤岩组分及煤岩类型见表1-7。其中煤的有机质组份占90.73—97.51%，平均94.32%，无机质组份为2.45—9.27%，平均5.62%。无机质组分是以粘土类为主，碳酸盐类次之。有机质组分以镜质体为主，惰质体次之，半镜质体和壳质体少量，显微煤岩类型统计结果，B0煤层为亮暗煤外，其余煤层均为丝质暗亮煤亚型。以上说明井田范围内煤质比较均匀，形成机制具有横向上和纵向上的均一性。4、煤的成因类型及变质阶段（1）煤的成因类型准噶尔侏罗纪聚煤盆地属大型内陆拗陷盆地，矿区西山窑组煤层是在水退早期湖泊三角洲平原沼泽化基础上发展形成的，聚煤期植物群主要为高大的蕨类（杪椤科、苏铁科、松柏纲等）植物（高等植物类），呼图壁宽沟煤矿区地处准噶尔盆地南缘中段，其成煤原始植物的类别和聚煤环境与区域上是一脉相承的，故煤的成因类型亦为腐植煤类。（2）煤的变质矿区共测试54个样点的镜质组最大反射率数值，两极值是0.55—0.86，平均值0.72。煤层镜质组最大反射率值及其它主要变质指标见表1-8。据此成果与标准煤样进行比较。其结果相当于II变质阶段，即不粘煤阶段。编号煤层镜煤反射率和透光率统计表表1-8煤层编号反射率R0max透光率（PM）精煤挥发份Vdaf变质阶段B70.61（1）29.92（1）ⅡB60.71-0.780.74（3）28.75-32.4631.03（5）ⅡB50.67（1）29.63-38.4232.10（4）ⅡB4（B41、B42）0.55-0.860.74（17）97-9997.66（3）22.74-40.9630.34（26）ⅡB30.62-0.780.74（5）97（2）26.30-32.7729.18（12）ⅡB20.56-0.810.75（13）92-9895.88（8）23.36-33.9930.39（20）ⅡB10.58-0.790.73（11）94-9796（4）28.13-36.3930.27（19）ⅡB00.59-0.800.72（3）94（1）28.85-45.3132.88（8）Ⅱ（二）煤的化学组成1、工业分析煤的工业分析主要包括水分、灰分、挥发分，其成果见表（1）水分（Mad）：矿区煤层的原煤水分（Mad）含量变化在1.07-3.30%，平均值2.47%；精煤0.18-3.04%。平均2.41%。从各煤层的两极值统计，水分极大值在B5煤层为5.58%，说明各煤层水分变化很小，均属低水份煤。（2）灰分（Ad）：由表可知，井田内各煤层原煤灰分普遍较低，通过115个煤样点灰分级别统计，其中≤5%的点17个，5.01-10.00%的点58个，10.01-20.00%的点33个，20.01-30.00%的点4个，≥40.04%的点1个，除个别钻孔个别煤层（ZK5孔B51和ZK103孔B0煤层）由于钻探采样原因煤芯受污染灰份高达40.87%和59.83%外，其他93%的煤样点灰份含量在15%以下，为反映数据的真实性，在数据统计中将此类样点剔除，不参加统计值的计算。全区平均灰份两极值为5.85-14.32%，平均值为8.69%，由此可知井田内7层可采和局部可采煤层除B0煤层灰分产率偏高为低中灰煤外，其余煤层均为低灰煤。且井田原煤灰份变化标准差为2.27。说明井田内各煤层间灰份变化小。（3）挥发份（Vdaf）：矿区煤层原煤挥发份为29.35—35.39%，平均32.76%，精煤挥发份29.17—32.88%，平均30.69%，用精煤挥发份平均值衡量各煤层的挥发份产率变化均不大，其挥发份变化标准差为1.09，变异系数3.55%。全区原煤挥发份绝对最高值在B0煤层中，绝对最低值在B41煤层中，详见表1-9。从统计结果分析，矿区煤层挥发份相对集中在中高挥发份等级中，115个分析样点中，高挥发份等级的样点占19.13%，中高挥发份等级的样点占65.22%，区内B0、B1、B3、B4挥发份等级高于其它煤层。原煤灰份分布状况及灰份产率级别统计表表1-9煤层号特低灰煤低灰分煤低中灰分煤中灰分煤中高灰分煤高灰分煤合计两极值标准差≤55.01-10.0010.01-15.0015.01-20.0020.01-25.0025.01-30.0030.01-40.00≥40.01B612254.61-13.874.08B5312173.94-40.8713.29B426193.35-10.452.18B424331113.21-23.921.52B412731134.16-15.493.44B33831152.47-15.183.89B2157225.59-13.102.25B1168245.24-12.752.09B021221193.71-59.8317.84煤层号＜25（%）25-27.5（%）27.5-30（%）30-32.5（%）32.5-35（%）＞35（%）合计两极值变异系数（%）B6122528.75-37.5510.25B5115729.94-44.4613.5B436930.75-34.152.97B42114411126.98-40.1110.71B41213341324.47-41.3214.95B3163321527.04-36.049.11B281312230.17-39.715.65B1341342428.10-38.517.14B01143929.17-46.6715.88合计231327482211524.47-46.674.992、煤的元素分析各元素在各煤层中的含量变化见表1-9。矿区内以煤层为单位进行统计其结果：全区煤层中原煤碳的平均值是82.60%，变异系数1.56%；氢元素含量平均4.07%，变异系数37.26%；氮元素平均1.10%，变异系数13.47%；氧+硫平均值11.14%，变异系数10.29%；说明各煤层间的元素含量变化除氢元素变化幅度稍大，其它元素煤层间变化幅度小。碳、氢元素含量与《煤炭化验手册》中我国煤的碳、氢含量的一般变化范围值对照，属不粘煤范围。3、煤的有害组份—硫、磷矿区内各煤层硫含量普遍低，原煤全硫仅在ZK001孔B0煤层中有1.34的高值点，其它煤层全硫含量均小于1%，且多≤0.5%。全区平均两极值为0.16—0.35%间，均属特低硫煤，原煤全硫（St.d）中，B0、B2、B3、B4、B41煤层中以有机硫（So.d）为主，占56.38—86.67%，其次为硫化铁硫（Sp.d），占18.18—42.86%。B1煤层以硫化铁硫（Sp.d）为主占63.20%。有机硫（So.d）次之占36%，B1煤层除外，其他煤层中含1.34—4.76%的硫酸盐硫（Ss.d）。详见表1-9至1-11。由表1-9可知，井田内各煤层原煤磷平均含量的两极值为0.006—0.068%，平均0.025%，总体属低磷煤。但通过数据统计，从中可以发现各煤层间，乃至各样点间磷含量变化较大，其中以B0、B4煤层含量较低，平均值为0.006%和0.007%，属特低磷煤，B6煤层磷含量为0.068%，属中磷煤，B1—B42、B5煤层含量在0.014—0.041%，属低磷煤。将样点的分布和分析数据对应来看，磷含量的分布特征由西（Ⅲ线）向东（Ⅶ线）磷含量逐渐降低，由浅入深磷含量增高。原煤全硫分布状况及硫份含量级别统计表表1-11煤层号特低硫煤低硫分煤低中硫煤中硫分煤中高硫煤高硫分煤合计两极值标准差≤0.500.51-1.001.01-1.501.51-2.002.01-2.502.51-3.00≥3.01B64150.13-0.520.14B54150.10-0.600.18B4880.12-0.470.12B42101110.17-0.550.1B41112130.14-0.590.13B3141150.12-0.570.11B221210.10-0.490.09B1221230.10-0.530.12B08190.10-1.340.38合计1027100001100.10-1.340.06（三）煤的工艺性质1、发热量（Qb.d）发热量是煤质研究和评价工作中的一项重要指标。矿区煤层发热量普遍较高，原煤（Qb.d）两极值为28.46—30.93MJ/kg，平均值高达29.91MJ/kg。按照发热量等级划分，属高发热量煤。各煤层发热量值比较接近，变化幅度很小，B3煤层平均值最高为30.50MJ/kg，B0最低为28.46MJ/kg。详见表。2、粘结性矿区粘结指数值测试数据普遍在0—3之间，仅有ZK5孔B1煤层精煤测试值为14，胶质层最大厚度值在矿区内及东部、西部的远景调查孔中有测试结果，其结果如下：Y值共测试27个数据，其中ZK561、ZK521的B41及ZK601孔的B2煤层中各有一个测试数据分别为5mm和11mm及6.5mm外他数据均为0。按照按粘结性的四个等级比照，全区煤层绝大部分为粉状，无粘结性。3、煤的低温干馏本次工作对矿区各煤层分别进行了低温干馏测试，其成果见表1-12。由表可知，区内煤层焦油产率两极值为6.16—9.64%，平均值为7.45%，B41、B5焦油产率＞8%，属于中含油煤外，其它煤层焦油产率值均≤8，属低含油煤。4、煤灰成份与灰熔融性通过煤灰成份分析数据统计，各煤层煤灰成份中，总的看是SiO2含量稍高于CaO含量，占7.71—61.41%，平均为28.68%；其次为CaO和Fe2O3，各占22.43%和18.64%；Al2O3含量仅占12.74%。对照煤质化验手册中煤灰成分分类表，对各煤层的煤灰成分进行分类，区内煤层煤灰成分绝大部分为，钙质灰份，B0和B6煤层以硅质灰为主，钙质、铁质灰份次之。但从单个样点分析成果看，B0煤层的煤灰成份以硅质占主导地位，含量占61.41%，为硅质灰份。其它煤层的煤灰类型为钙质或钙铁质混合类型，B3和B41煤层则为铁质灰份，详见表和附表。本次工作对矿区内各煤层均测试了灰熔点，成果见表和附表1-12。由表可知，煤层的软化温度（ST）在1142—＞1320℃之间，总体上介于中熔点灰（可熔灰）—高熔点灰（难熔灰），其中B0、B2、B4、B42煤层为高熔点灰，B1、B3、B41、B5、B6为中熔点灰。5、煤中的其它有害元素本次勘探工作中对氟、氯、砷进行了化学分析，其氟、氯、砷成果见表1-9。由表可知，煤层中氟的含量变化较大，B0和B42、B5煤层氟未到分析的起始点含量，其它煤层氟含量的两极值7.68×10-6，全区平均值为31.8%×10-6，未达到地壳丰度值（628×10-6），各煤层氯含量两极值为0.004—0.030%，平均值为0.016%。除B0、B5煤层氯含量平均值均低于地壳丰度值以外，其它煤层均已超出地壳中氯的丰度值（0.013%）的1-2倍，砷的含量为1—3×10-6，平均值为1.60×10-6，平均值低于地壳丰度值，为此煤矿在今后开采煤层时，应注意对氯、砷有害元素的防范。6、煤的透光率（PM）本次勘探工作除B4—B6煤层外，其他煤层都有透光率样品测试成果，其测试值在92—99%之间，说明煤层的煤化程度均在长烟煤以上，详见表1-13。煤层透光率、精煤回收率统计表表1-13煤层编号透光率（PM）%精煤回收率%煤层编号透光率（PM）%精煤回收率%B656.20-68.7062.45（2）B397（2）62.30-82.1070.69（7）B5B292-9895.88（8）50.30-81.5070.18（24）B465.40-73.5069.68（9）B194-9796（4）57.90-77.8066.76（23）B4297（1）50.60-78.8065.90（7）B094（1）61.70-86.0075.12（4）B4197-9998（2）45.60-77.8064.86（13）全区平均92-9996.31（7）45.60-86.0068.21（8）7、煤的筛分试验及可选性评价本次勘探工作区内没有生产井，因此只能在矿区南部边界外的呼图壁县鑫隆煤矿生产井中采集B2煤层可选性大样进行筛分浮沉试验。（1）筛分试验：试验样筛分前煤样总重量762kg，最大粒度＞100mm，煤样无粘结性d）0.08%、发热量（Qgr，da）29.88MJ/kg，在常规的十个筛分粒级中>100—100～50—50～25—25～13—13～6mm5个粒级煤的筛分产率（累计百分率）42.44-82.77%。粉煤总量（6~0mm级）17.23%，其中以6～3mm级为主，占粉煤总量的49.10%。（2）浮沉试验及可选性评价：试验重量占大样的58%，共分5个粒级7个比重级，见表1-15至表1-19和图。本次经新疆煤炭质量乌鲁木齐检验中心提供的可选性曲线图及50～0.5粒级原煤浮沉试验综合表进行可选性评价。矿区煤层精煤灰分产率均为特低灰煤，一般情况下不需要进行浮选，如果当工业要灰分低于7%的精煤时，选用1.4的比重液，此时的B2煤层为中等可选煤层。由表可知。精煤回收率：由表可知，精煤回收率两极值45.60—86.00%，其中主要煤层B0、B2、B3的平均值大于70%，属优等级别。其它煤层平均值精煤回收率大于62.45%，属良等回收煤。综上所述，矿区内各煤层的可选性属良~优等。8、煤的热稳定性本次首采取勘探工作在ZK103孔和ZK303孔分别对B4、B2煤层采集了热稳定性试验样，其分析结果如下表1-14：B2、B4煤层稳定性成果表1-14工程编号样品编号热稳定性指标（%）TS+6TS6-3TS3-1ZK103B472.0022.505.50ZK303B286.609.603.0平均79.316.054.259、煤的可磨性指数为满足矿业权人的用煤需求，矿区除B6、B7煤层未进行可磨性指数的测试外，其它煤层均进行了哈氏可磨性指数测试，其成果见表1-15。由于哈氏可磨性指数测定是采用易磨碎的烟煤为100作标准，在规定条件下研磨测定新增表面积而测算的系数，显然系数越大，煤容易破碎，本次所测煤层的可磨性指数均在50—60之间，固应属较难磨的煤。可磨性指数成果表表1-15钻孔号煤层样号可磨性（HGI）ZK103B503-MA-25557ZK103B403-MA-25658ZK103B403-MA-25759ZK103B303-MA-25858ZK303B203-MA-247,25056ZK001B203-MA-275,27654ZK303B103-MA-252,25352ZK001B103-MA-277,27856ZK303B003-MA-25454平均56（9）（四）煤种及工业用途根据中国煤炭分类标准（GB5751—86），结合工作区煤层煤化程度较低的特点，煤种确定的主要指标是：精煤挥发份产率、粘结性指数、透光率，本矿区各主要煤层精煤挥发份产率普遍在29.18—32.89%，除个别样点粘结指数大于5外，其它样点粘结指数均≤5，透光率均92—99%，根据中国煤炭分类图，投影点多在31号不粘煤类区域。综上所述，通过对矿区已有各种煤质分析数据的分析，从煤类、煤灰分和全硫的变化，对矿区内煤层煤质指标的变化程度有一定量的结论：井田内煤层的煤类单一，均属于不粘煤，其灰分变化标准差，原煤2.27、精煤0.92；硫变化的标准差，原煤0.058、精煤0.091；说明井田内各煤层的煤质变化小。属特低灰份—低中灰分、特低硫、特低—中磷、高发热量的低含油—中油煤，煤的各项指标均可满足动力用煤和民用煤的需要。并且还可做炼油用煤。五、水文地质（一）区域水文地质1、区域地形地貌、气象及地表水特征（1）地形地貌工作区位于天山北麓中山区哈拉巴斯陶特力斯嗄单面山体区段，山体走向NWW—SEE，呈带状分布，绝对标高1185—1877.90m，相对高差200—350m，地层主要由侏罗系砂岩、砾岩及煤系地层组成。山北坡地形坡度15°—20°。坡面多被第四系黄土覆盖，不利于大气降水垂直渗入补给。山南坡岩石裸露，尤其是在中—粗粒砂岩出露地段，微地形均呈陡坎状，不利于接受大气降水的垂直渗入补给。在泥岩、粉砂岩裸露区段，地形坡度较大，降落于地表的雨水，易汇成暂时性地表水流，向白杨沟河排泄，所以，地形地貌对大气降水的垂直渗入补给不利。（2）气象宽沟煤矿区属内陆干旱气候，因受西北寒湿气流的影响，年降水量较准南盆地平原区充沛。据呼图壁河水文观测站1994年观测资料，年降水量为421.5mm，4—10月为雨季，平均降水量在31.4—85.7mm之间。其余各月较干燥，月平均降水量在4.0—13.8mm。该区降雨多以暴雨形式出现。区内年平均气温5.4℃，夏季气温（5—8月）月平均14.4—21.3℃，最高34.1℃。冬季（11月至次年3月）平均气温2.3—-11.1℃，最低-23.9℃。年蒸发量1317.1mm。（3）地表水区内常年性河流有两条，即白杨沟河和呼图壁河。白杨沟河发源于南部高山区，由南而北顺地层倾向迳流，该河在白杨沟煤矿详查区的西部边界处，由南向北转为东西流向，并沿地层走向由西至东汇入呼图壁河。白杨沟河中下游的河床宽25—100m，坡降0.3%，据呼图壁河水文站1994年在白杨沟河出口处观测计算资料，该河6—7月为洪水期，月平均流量4.34—6.64m3/s。据调查，1984年6月该河发生过历年来最大一次洪水，洪水淹没河床宽50—200m，水位标高+1545—1640m。1—4月份为枯水期，月平均流量0.27—0.43m3/s，最小流量0.27m3/s。据呼图壁白杨沟石门水文气象站1982、1983、1986年提供的资料，呼图壁河6—8月为洪水期，月平均流量28.8—72.1m3/s；1—4月为枯水期,月平均流量1.46—3.83m3/s。年平均径流量15.26m3/s。2、含水层特征根据区内地下水的赋存条件、含水层的岩性特征及分布，将区内含水层划分为三种不同地下水类型的含水组，即：松散岩类孔隙潜水含水组；碎屑岩类孔隙裂隙承压含水组；基岩裂隙含水组。并根据含水层的岩性结构、水力特征、富水性等，按层分述如下：（1）松散岩类孔隙潜水含水组a、第四系（Q4gl）冰水堆积孔隙潜水含水层主要分布于南部高山区一带，岩性由冰水砂砾石组成，透水性好，单泉流量为5.0L/s，矿化度0.16g/L，水质良好，水量丰富。b、第四系（Q4al+pl）冲洪积孔隙潜水含水层主要分布于各河流的河床、阶地一带，岩性由砂砾石、卵砾石等组成，颗粒粗，孔隙大，透水性好，补给条件充足，地下水量丰富。c、第四系（Q4eld）残坡积透水不含水层主要分布于北部低山丘陵区的山梁地带，岩性由黄土及残坡积物组成，不含水。（2）碎屑岩类孔隙裂隙承压含水组a、上侏罗统（J3）、白垩系（K）孔隙裂隙弱含水组主要分布于北部低山丘陵地区，岩性由侏罗系齐古组和白垩系的砂岩、砾岩、泥质粉砂岩、泥岩互层组成，单泉流量一般小于0.5L/s，最小0.01L/s，泉群最大流量1L/s，水量贫乏。b、中下侏罗统（J1-2）孔隙裂隙中等富水含水组主要分布于中山区一带。岩性由侏罗系头屯河组、西山窑组、三工河组的砾岩、砂岩、粉砂岩、煤组成，砂岩平均裂隙率为6.15%，单泉流量一般大于0.5L/s，矿化度小于1g/L，富水性中等。（3）基岩裂隙含水组分布于高山及中山地区，含水岩性为石炭系（C）凝灰岩、凝灰质砂岩、片麻岩，裂隙率为0.92～7.2%，分布极不均匀。单泉流量1～3L/s，最大流量为20L/s，地下水矿化度为0.1～0.2g/L，水量丰富。3、补给、径流、排泄条件本区虽然地处欧亚大陆腹地，属干旱半干旱气候区，但是由于受地形和纬度的影响，区内气候仍较湿润，南部高山区降水量丰富，冰雪广布，是区内地表水的发源地和地下水的补给区。中山区森林密布，气温适中，雨量充沛，为地下水提供了丰富的补给来源。北部低山丘陵区，因降水量较小，垂直蒸发强度大，地下水较贫乏，为了更清晰地阐明区域水文地质条件，现按三个水文地质区分述于后，见插图6～1。（1）基岩裂隙富水区（Ⅰ）分布于南部高山地区，由第四系冰水堆积物及石炭系凝灰岩、花岗片麻岩组成，沟谷发育，切割较剧，岩石质坚，构造裂隙发育。该区降水以固态为主，降水量丰富。据天山云雾站资料，平均年降水量437mm。在海拔3140m以上的地域，贮存着巨厚的粒雪和现代冰川，每年夏季（5—8月）冰雪消融，源源不断的消融水及大气降水，除大部分形成地表水外，部分沿基岩裂隙、第四纪冰碛及冰水堆积物的孔隙，垂直下渗补给地下水，并顺地势沿着基岩裂隙由南向北迳流，补给中山区地下水，此区水量丰富。（2）碎屑岩类孔隙裂隙中等富水区（Ⅱ）分布于中山峡谷区即森林草原带。主要由中下侏罗系三工河组（J1s）、西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t）的砂岩、泥岩、煤和石炭系（C）的凝灰岩组成。本区气候凉湿，降水量充沛，平均年降水量421.5~538mm，为该区地下水的主要补给来源之一。另外高山区冰雪消融水形成的地表溪流及地下水流直接流入本区，也是补给地下水的一个重要因素。由于山势平缓，裂隙发育，森林植被茂盛，为大气降水的直接渗入及地下水的富集创造了有利条件。在侵蚀基准面以上的地下水，多以孔隙裂隙潜水的形式赋存在岩石之中，接受大气降水的垂直下渗补给。由于该区侵蚀作用强烈，地下水沿裂隙孔隙由高向低处流动，在山坡脚下、沟谷旁，以下降泉的形式排泄补给地表水。在侵蚀基准面以下的地下水，多以孔隙裂隙承压水的形式赋存在岩层之中。受南部高山区及中山区地下水、地表水、大气降水补给。顺地势及地层倾向，由南西向北东方向迳流。在强烈的侵蚀作用下，层间承压水时而沿裸露面，在沟谷旁侧以下降泉的方式补给地表水，时而又在河床底部，以顶托排泄的方式补给地表水。在地层未受切割的地段，层间承压水继续由南西向北东迳流，补给低山丘陵贫水区。最终向准噶尔盆地腹地排泄。（3）低山丘陵贫水区（Ⅲ）分布于中等富水区的北部，由上侏罗统（J3）齐古组及白垩系（K）的砂岩、泥岩、粉细砂岩互层组成。本区气候向着干旱过渡，平均年降水量在257—400mm之间，蒸发量在1400—1900mm之间。埋藏于侵蚀基准面以上的地下水，主要受大气降水补给，侵蚀基准面以下的地下水主要受地表水补给，另外还受南部中山区碎屑岩类孔隙裂隙水的补给。由于补给量少，蒸发量大，地下水交替缓慢，因此泉水出露不多，且流量极少，水量贫乏，其排泄方式主要以垂直蒸发的方式进行。（二）煤矿区水文地质1、含（隔）水层（段）的划分（1）划分依据及其说明a、根据钻孔编录资料，侏罗系地层由泥岩、粉砂岩、中~粗粒砂岩、粗砂岩、砾岩及煤层以互层韵律形式组成，各种岩石的单层厚度可由数厘米变化到数米，乃至数十米。因此难以按单岩性岩层划分含、隔水层，只能以较大的岩性段来划分。b、经生产矿坑的实际观察，泥岩、粉砂岩干燥而不含水，细砂岩潮湿，中粒砂岩渗水，粗砂岩滴水。在钻孔中则表现为进入到粗砂岩、砾岩段，钻孔涌水或涌水量变大。由此说明仅中~粗砂岩、砾岩能给出水来。因此，将泥岩等细颗粒岩石划分为相对隔水层，而将中、粗砂岩、砾岩等岩石划分成含水层。（2）含（隔）水层（段）的划分根据上述划分依据与说明，煤矿区共划分了三个含（隔）水层（段），即：第四系冲洪积（Q4pal）孔隙潜水强含水层（Ⅰ）；中侏罗统西山窑组（J2x）孔隙裂隙承压中等富水含水层（Ⅱ）；中侏罗统头屯河组(J2t)弱含水层（Ⅲ）。2、含（隔）水层（段）特征（1）第四系冲洪积（Q4pal）孔隙潜水强含水层（Ⅰ）分布于煤矿区南界外白杨沟河两岸，由冲洪积砾石、卵石、砂粒组成，分选性差，层厚4—18m，地下水以孔隙潜水的形式赋存于冲洪积层中，主要受白杨沟河水的渗漏补给，次为大气降水的补给，水位埋深0.98—2.08m。据《新疆呼图壁县白杨沟煤矿详查报告》中QJ1、QJ2抽水试验资料：水位降深0.84—1.07m，单位涌水量0.62—1.42L/s·m，水化学类型为HCO3·SO4—Ca·Na型或HCO3·SO4—Mg·Na型，溶解性总固体（矿化度）0.2—0.3g/L，水量丰富。（2）中侏罗统西山窑组（J2x）孔隙裂隙承压中等富水含水层(II)出露于煤矿区中南部，伏于第Ⅲ弱含水层之下。据煤矿区内各钻孔钻探资料，此含水层岩性主要由砾岩、粗砂岩、中~粗砂岩、（粉砂质）泥质粉砂岩、泥岩及煤组成，共含煤6层，即B0、B1、B2、B3、B41、B42煤层。其地下水主要受白杨沟河远距离的河床渗漏顺层补给。据ZK301孔的混合涌水试验，其地下水位高出地面14.07m（地面测得水头压力为0.1407Mpa）。水位降深(S)13.78m，渗透系数(K)0.143m/d，钻孔单位涌水量(q)0.23L/s·m(0.1<q<1.0L/s·m)；另据ZK302孔及ZK5孔涌水试验的资料：q在0.24—0.25L/s·m之间，K在0.14—0.324m/d之间。由此可知，此含水层富水性中等。水化学类型属SO4·HCO3—Na型或SO4·Cl—Na型，溶解性总固体1995.4—2042.3mg/L，pH值7.9—8.28。（3）中侏罗统头屯河组（J2t）弱含水层（Ⅲ）广布于煤矿区北部，由砂岩、泥岩组成，厚度11.27~220.53m，该岩组出露位置较高，四周裸露地表。据ZK302、ZK502、ZK702钻孔揭露的情况，岩芯采取率较高，岩石胶结紧密，裂隙不发育；结合简易水文地质观测的结果，泥浆消耗稳定，水位变化正常。据此将此层定为弱含水层，它对煤矿区的水文地质意义不大。3、地下水与地表水的水力联系位于煤矿区南界外的白杨沟河，是煤矿区地下水的主要补给源，此河在由西往东迳流的过程中，切割地层，使得煤岩层裸露地表。白杨沟河河水顺地层侧向补给地下，同时，覆于煤岩层之上河床两岸的孔隙潜水含水层亦渗透补给地下，从而形成煤矿区承压水。煤矿区内布设的钻孔大都发生过涌水现象。据ZK301孔揭露的情况及简易水文地质观测的记录，当钻孔钻至54.20m时(此处的孔底标高为1456.34m，所在勘探线的南端白杨沟河河床标高为1463.16m)，钻孔开始涌水，始初涌水量不大,但随孔深不断加深时，涌水量有相应的变化,有增有减，最高达112m3/h。此孔作为长观孔，目前仍在观测之中。本次勘探区内施工的ZK102、ZK302孔与上述ZK301孔的情形相似，其中ZK302孔最大涌水量为9L/S，此孔定为长观孔，目前仍在观测中；ZK102孔终孔时钻孔涌水量达88m3/h。另ZK5孔亦能说明南界外的白杨沟河河水与煤矿区内地下水之间存在水力联系，此孔最大涌水量达205m3/h。上述资料说明煤矿区地下水与煤矿区外的白杨沟河确实存在着水力联系；另据《呼图壁白杨沟煤矿详查地质报告》，白杨沟河河水的水化学类型为HCO3·SO4—Ca·Na型，而煤矿区地下水化学类型有SO4·HCO3—Na·Ca型、SO4·HCO3—Na型、HCO3·SO4—Na型和SO4·Cl—Na型，由此可进一步说明二者之间存在一定的水力联系。4、地下水化学特征煤矿区南界外的白杨沟河河水水化学类型为SO4·HCO3—Na·Ca型，pH值7.2，溶解性总固体为140mg/L，为淡水。而煤矿区内的ZK5、ZK102、ZK302、ZK301、ZK501等钻孔的水化学特征，见表1-21。煤矿区水化学特征（由西往东）变化一览表表1-21钻孔溶解性总固体（mg/l）水化学类型pH值地下水类型ZK51633.5SO4·HCO3—Na·Ca8.0微咸ZK1021718.7SO4·HCO3—Na8.4微咸ZK3011995.4SO4·HCO3·Cl—Na8.28微咸ZK3022042.3SO4·Cl—Na8.28微咸ZK5012341.4SO4·Cl—Na7.9微咸以上资料说明，地下水在由西南往东北运移的过程中,水化学特征有一明显的变化过程。孔隙潜水由于其地层孔隙发育，透水性强，水循环快，有利于离子交换，溶解性总固体小于1g/L，水质好。而赋存于岩层中的地下水，岩石裂隙不甚发育，且泥质充填、夹层较多，地层渗透性相比前者较差，径流条件不佳，溶解性总固体1633.5—2341.4mg/L,其值大于1g/L，水质较差。另外，地下水由南往北运移过程中，其溶解性总固体亦有逐渐增大的趋势。5、地下水补给、径流、排泄条件通过对区域水文地质条件的认识和了解，可知煤矿区地下水的补给主要有两方面：地下水的补给一是来自区域内由西南向东北运移的区域地下水；二是煤矿区南界外的白杨沟河河水的侧向渗漏以及蓄存在河床两岸卵砾石中的孔隙潜水。其它补给途径甚微。在区域上，煤矿区处于径流排泄的边缘地带。煤矿区地下水的运移方向与区域地下水的运移方向相符。ZK5、ZK301、ZK501、ZK502各钻孔的水位标高分别为1663.41m、1524.61m、1523.21m、1442.16m，据此可说明煤矿区地下水的运移方向亦为由西南向东北。地下水在运移过程中，涌水量逐渐变小，运移速度变缓。ZK5孔终孔测的涌水量值为11.23L/S，ZK302孔(长观孔)终孔观测的涌水量值为4.13L/S，而ZK502孔终孔时测得涌水量值为0.26L/S。反应到水化学特征上，地下水则表现为溶解性总固体(矿化度)逐渐增加。ZK5孔为1633.5mg/L，ZK301孔为1995.4mg/L，而ZK501孔为2341.4mg/L。排泄是径流的延续,径流的过程也是不断排泄的过程。位于煤矿区东部的呼图壁河是煤矿区地下水排泄的主要途径之一。另外，未来矿区的矿井疏干排水亦将是矿区地下水排泄的方式之一。6、矿床充水条件分析（1）矿床充水因素分析根据区域水文地质条件、煤矿区水文地质条件以及矿床在煤矿区内的分布情况，确认影响煤矿区矿床充水的主要因素为岩性、构造、地表水、煤层顶板含水层、降水及地表暂时性水流，现分述如下：a、岩性从区域上看，煤矿区南边界外的白杨沟河北岸的卵砾石层直接盖于煤矿区揭露的各煤层顶底板之上，其本身受河水补给，含水较强，对下伏煤系地层及主煤段可直接充水。砂岩类岩石具备坚硬、裂隙不甚发育、厚度一般较大之特点，受降水、地表水及孔隙潜水的补给,对主煤段有直接充水作用。另据ZK302孔简易水文地质观测的结果，在孔深354.83m、390.13m两处涌水，且涌水量较大，而这两处的岩性为粗砂岩、砾岩，由此可进一步说明地层岩性是矿床充水的主要因素之一。b、构造煤矿区地层向北倾斜，产状平缓，为一缓倾单斜构造，无断层出露。因此,构造将不成为矿床开拓的充水因素。c、地表水白杨沟河在煤矿区南界外为顺层河，地表水流向与地层呈顺层关系，对煤矿区地下水补给极为有利。所以，必须充分重视开拓方式，避免河水间接进入矿坑。对开采位于河床水位标高以下煤层时更应慎重处理。d、煤层顶板含水层主要集中在B0、B1、B3、B4等煤层顶板上。B0、B1、B3、B4煤层顶板由中~粗粒砂岩组成，其露头沿白杨河北岸展布，地下水受河水侧向和垂直渗漏补给，具有直接充水的条件。所以必须充分注意开拓方式，以避免河水或孔隙潜水通过顶板含水层涌入矿井。e、降水中侏罗统西山窑组（J2x）为一套以湖沼相为主夹有河流相、河湖三角洲相的含煤碎屑沉积岩。泥岩、粉砂岩柔软不透水，经风化后，地表坡度较大；砂岩坚硬且厚度大，地表以陡坎状出露，接受降水面积甚微，降水易形成表流，因此对接受降水补给不利。f、暂时性地表水流暂时性地表水流具有时间短，流量大之特点，对矿床充水意义主要表现在冲毁矿山设施，直接灌入矿井，而对地层渗透补给意义不大。因此,应在开发期加强观测，寻觅洪流周期与迳流途径，从而正确设计开发矿山设施的摆布以及井、坑口位置。（2）矿床充水途径a、通过ZK5、ZK301、ZK302孔全孔混合涌水试验的结果，已查明煤矿区内各煤层受第II含水层地下水地直接充水。当煤层开采到一定深度时，煤层间的岩层必然造成坍塌、陷落，致使单个含水层相互连通，形成一个直接充水的含水段。b、在自然状态下，煤矿区南界外伏于白杨沟河底部的侏罗系含水层,其地下水将通过河床侵蚀面，向外排泄承压水，补给地表水，不存在河水对矿床的补给和充水问题；但是，当开拓矿床的坑井系统内地下水位降至河水位以下时，将产生河水补给地下水的情况。据南部矿井排水量观测，矿井排水量不随地表水动态变化而变化，由此说明地下水的补给方式是按地层渗透性能进行缓慢补给，不存在直接通道和直接灌入。c、由于本区煤系地层产状平缓，采煤过程中将形成大面积采空区，未来陷落、冒落范围内，将有可能出现暂时性地表洪流直接灌入，因此，必须首选合适的井口位置并采用最有效的开采方式，避免大面积陷落区的形成，或缩小陷落范围，防止洪流对塌陷区的灌入。（三）矿坑涌水量计算1、预算原则（1）根据规范及工作阶段的要求，矿坑涌水量预算范围为精查区A级储量（331资源量）第一开拓水平以上的范围，即：Ⅰ、V勘探线之间与精查区南边界及B42煤层1220m水平在地面的投影线之间的范围。（2）煤矿区地下水类型为承压水，但未来矿井在疏干过程中，承压水将转为无压潜水，所以预算时全部按承压转无压处理。（3）由于气象、地形地貌、地层岩性及构造的因素，煤矿区内的大气降水对地下水补给甚微，因此，预算时降水补给量可忽略不计。2、预算方法（1）大井法a、计算方法利用坑道系统的长度（a）与宽度（b）比值大小，来确定引用半径r0，之后，再利用大井法预算矿井涌水量。精查区东西长2350m，南北宽Ⅰ线944m，V线930m，平均937m，b与a的比值为0.40，可采用大井法进行预算。b、计算公式的选择精查区岩层倾角9°～15°，因小于45°，按水平岩层对待。选用承压转无压水的计算公式：Q=1.366K式中：Q——拟建新井的涌水量（m3/d）；K——渗透系数（m/d）；H——承压水从井底算起的水头高度（m）；M——承压含水层厚度（m）；r0——引用半径（m）；R0——引用影响半径（m）。3、计算参数的选用（1）渗透系数（k）采用ZK301、ZK302孔涌水试验渗透系数的平均值0.142m/d，作为矿井涌水量预算的含水层渗透系数，即0.142m/d。（2）承压水从井底算起的水头高度（H）a、水位标高值采用ZK301、ZK302、ZK502孔的水位标高的平均值，三孔水位标高分别为1510.54m（目前水位）、1440.53m、1442.16m,平均1464.41m。b、承压水从井底算起的水头高度（H），采用平均水位标高1464.41m与第一开采水平标高1220m之差，即244.41m。c、承压含水层厚度（M）1）含水层厚度采用第Ⅱ含水层剔除泥岩后的含砾砂岩、粗砂岩、中~粗砂岩的真厚度之和。2）含水层厚度计算值采用ZK301、ZK302、ZK501及ZK502孔揭露第Ⅱ含水层真厚度的平均值作为计算参数，上述四孔含水层真厚度分别为150.07m、164.27m、145.06m、161.62m，平均155.26m。d、引用半径（r0）r0=n坑道系统a=2350mb=937m∵=0.40∴η=1.16r0=1.16=953.23me、引用影响半径(R0)R0=r0+RR=2S∵疏干后S=H=244.41m∴R=2×244.41×=2879.74mR0=953.23+2879.74=3832.97m4、计算结果已知：K=0.142m/d；H=244.41m；M=155.26m；r0=953.23m；R0=3832.97m代入公式Q=1.366K=1.366×0.142=16622.37m3/d矿井涌水量除上面预算到1220m水平之外，1350、1300、1250等水平的矿井涌水量预算值见表1-22。各水平矿井涌水量预算值表表1-22开采水平（m）H（m）R=）R0=R+r0（m）涌水量预算值（m3/d）1350114.41922.301875.537537.061300164.411588.792542.0212270.371250214.412366.153319.3815204.245、分析计算法选用《水文地质手册》772页表9～4～3中9～4～24式：Q=BK（2S—M）M（，式中B为水平坑道长度，即拟设矿井坑道到南边界的距离，为1700m；R1、R2为拟设矿井坑道至Ⅰ线、Ⅴ线的距离，分别为1250m、1200m。仍将大井法中的有关水文地质参数值代入此式中，则Q的计算值为10209.76m3/d。6、预算结果评述通过上述两种方法分别对矿坑涌水量的预算可知：大井法的预算结果（1220水平）为16622.37m3/d，而分析计算法为10209.76m3/d，两种方法的计算结果相差较大，前者比后者多63%。另煤矿区西部的原财隆煤矿，其矿坑涌水量预算值与本次精查区的预算值接近，这说明两者之间不但存在一定的水力联系，而且更能说明本地区矿坑涌水量大，地下水丰富。因此，大井法的预算结果在今后的设计、开发阶段，具有很好的参考价值。各水平的预算值在设计、生产过程中值得借鉴。这里只计算了精查区的涌水量，精查区可采储量2815.97万吨，333可采储量960.99万吨，其服务年限为38年，在30多年的生产中，可进一步了解和掌握矿井实际涌水量，进而推算开采东西两采区的