防灭火设计（初稿）

陕西省府谷县中汇富能矿业有限公司

矿井防灭火专项设计

府谷县中汇富能矿业有限公司

西安科技大学

二O一八年八月

设计参加人员名单

姓名专业职称签字

—

翟永生采矿工程高级工程师

—

徐炳坤通风安全教授

张波机械工程讲师

赵登育采矿工程副教授

纪海维地质测量讲师

李全电器控制自动化高级工程师

陕西省府谷县中汇富能矿业有限公司矿井防灭火专项设计

目录

前言........................................................前T

第一章矿井概况.............................................1-1

1.1矿井概况...............................................1-1

1.2地质特征...............................................1-4

1.3矿井煤层自燃发火研究情况..............................1-27

第二章矿井自燃风险评价及总体设计方案.......................2-1

2.1矿井火灾风险评价.......................................2-1

2.2矿井防灭火技术简介....................................2-2

2.3矿井火灾防治技术措施...................................2-4

2.4防灭火设计总体方案....................................2-6

第三章煤层自燃监测系统和预测预报体系........................3-1

3.1煤层自燃监测系统.......................................3-1

3.2煤层自燃预测预报指标体系...............................3-4

第四章矿井防灭火系统.......................................4-1

4.1灌浆防灭火系统.........................................4-1

4.2阻化剂防灭火系统......................................4-20

4.3氮气防灭火系统........................4-错误!未定义书签。

第五章煤层自燃防治其它措施................................5-27

5.1开拓开采和通风方面措施................................5-27

5.2矿井不同时期煤层自燃防治技术措施......................5-29

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第六章外因火灾防治.........................................6-1

6.1电气事故引发的火灾防治措施及装备.......................6-1

6.2其它火灾的防治措施.....................................6-5

6.3消防洒水系统..........................................6-11

第七章防火门及井上下消防材料库............................7-15

7.1防火门................................................7-15

7.2消防材料库............................................7-17

附件

1、委托书

2、煤层自燃倾向性、煤尘爆炸性检验结果

附图

1、矿井通风系统图

2、灌浆防灭火系统图

陕西密府谷县中汇富能矿业有限公司矿井防灭火专项设计

前百

矿井火灾是矿井的主要灾害之一，随着我国煤炭产量的不断增加，开

采强度、开采深度的增大，矿井防灭火问题显得尤为突出。据不完全统计,

我国存在煤自然发火危险的矿井占60%以上。每一场火灾的发生，轻则影

响矿井开拓开采部署，干扰矿井正常生产；重则烧毁煤炭资源和井下材料、

设备；更有甚者可能引燃瓦斯煤尘爆炸，酿成人员伤亡的重大恶性事故。

重大火灾事故不仅造成政治、经济及资源上的损失往往难以估量，而且对

矿工情感上的伤害也非短期可以消除。此外，矿井火灾还可造成土壤、水

资源、植被、大气的严重污染，威胁到人类生存的环境。

矿井火灾发生总数中，外因火灾所占比重较小，但其发生突然、发展

迅猛，如果不能及时发现和控制，往往造成重大事故；内因火灾（自燃火

灾）是指处在特定环境下的煤吸附氧气产生热量，并在一定条件下热量得

以积聚而形成的。90%以上的矿井火灾属于内因火灾范畴，其发生和发展是

一个缓慢的氧化过程，根据其征兆能够在早期发现，煤炭自燃火灾多发生

在人们难以进入的采空区内，一旦形成火灾，面积较大、温度较高，且火

源位置难以确定，灭火困难。

我国是以煤为主要能源的国家之一，也是世界产煤大国。煤炭在我国

一次性能源消费中占76%,随着我国经济的快速发展，对煤炭的需求还会

进一步增加，我国以煤为主要能源的生产和消费特征在今后相当长的时间

内都不会改变。因此，近年来国家和企业对煤矿安全生产日益重视，加大

煤矿安全投入力度，特别是对新建或改扩建矿井防灭火设施的设计、审查、

验收等制定了较为完善的标准。同时，加强了对矿井防灭火新技术、新材

料、新装备的研究和应用，极大地改善和提高了我国煤矿防灭火技术装备

水平。

陕西省府谷县中汇富能矿业有限公司属资源整合矿井，由原“府谷县

前-1

陕西省府谷县中汇富能矿业有限公司矿井防灭火专项设计

老高川乡府铁联营煤矿、府谷县老高川乡西耳煤矿”两个煤矿整合扩大而成,

《陕西省人民政府关于矿产资源整合实施方案的批复》（陕政函[2010]214

号文），矿井成立于2012年3月，注册资金陆仟万元人民币。

陕西省府谷县中汇富能矿业有限公司煤矿（整合区）位于府谷县城西北

约52km,向西南距榆林市152km处，行政区划隶属陕西省府谷县新民镇管

辖。神（木）〜朔（州）铁路沿整合区北部边界外约0.5km处通过，神（木）〜

朔（州）铁路新城川集装站距整合区约5km。府（谷）〜店（塔）一级公横穿

整合区北部边界，榆神府高速公路沿整合区南部边界外约8km处通过。矿

区交通较为便利。

井田东西长约3.02km,南北宽约1.97km,开采标高+1025-+1080m,

面积41955km2。矿井设计资源/储量为15.74M3设计可采储量U.13Mt,

矿井设计生产能力0.6Mt/a,服务年限13.3a。

井田含煤地层为侏罗系中统延安组（J2y）,共含煤6层，自上而下依

次为344-2、4汽4“、5」、5々煤层,可采煤层4层,即3“、4々、5/、5-2

煤层。其中”、4-2、5马煤层为全区可采煤层，5-2煤层为局部可采煤层，4-3、

4"煤层为不可采煤层。3T煤层以不粘煤31号（BN31）为主，部分长焰煤

41号（CY41）；4玄5-2煤层为不粘煤31号（BN31）。目前矿井开采4汽

3-2煤层厚度1.02〜1.74m,平均厚度1.43m,不含夹肝，煤层结构简单，属

稳定型薄〜中厚煤层。

根据2011年11月29日陕西煤矿安全装备检测中心检验报告，陕西省

府谷县大昌汗乡谊丰煤矿《煤尘爆炸性、煤自燃倾向性检验报告》，5々煤

层自燃倾向性鉴定结论为：“I类”容易自燃煤层，煤层具有自然发火危

险，吸氧量为0.96cm3/g；煤尘具有爆炸性，火焰长度＞400mm。2018年7

月20日西安科技大学编制的《陕西省府谷县中汇富能矿业有限公司4-2煤

层自然发火标志气体及临界值测试报告》,4-2煤层自然发火期一般为3〜6

个月，

flil-2

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根据《煤矿安全规程》（2016版）第二百六十条和《国家安全监管总

局国家煤矿安监局关于加强煤矿防灭火工作的通知》（安监总煤行［2008R61

号）的规定，开采容易自燃和自燃煤层的矿井，必须编制矿井防灭火专项

设计，采取综合预防煤层自然发火的措施。因此，根据矿井4-2煤层赋存状

况、矿井开拓方式、采煤方法、巷道布置、巷道支护、通风系统、4-2煤层

自然发火特征等实际情况，进行了矿井防灭火技术及装备的研究，结合矿

井实际选用先进、实用的防灭火方法及设备，编制《陕西省府谷县中汇富

能矿业有限公司矿井防灭火设计》，科学合理地制定了有效的防灭火措施,

指导矿井防灭火工作，保证矿井安全生产。

一、设计目的

1、为认真贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产方针，

提高矿井的本质安全程度和安全管理水平，控制矿井后续生产过程中的危

险、有害因素，降低矿井生产安全风险，预防事故发生，保护煤矿从业人

员的健康、生命安全及财产安全。

2、为了能合理有效的控制煤层自燃火灾事故，降低事故的发生概率，

提高职工的生命财产安全和煤矿安全的可持续发展。

二、设计依据

1、2013年3月陕西东辰建筑设计工程有限公司编制的《陕西府谷县中

汇富能矿业有限公司煤矿（整合区）资源整合实施方案开采设计》；

2、2011年11月29日陕西煤矿安全装备检测中心编制的《煤尘爆炸性、

煤自燃倾向性检验报告》；

4、2018年7月200日西安科技大学编制的《陕西省府谷县中汇富能矿

业有限公司4-2煤层自然发火标志气体及临界值测试报告》；

5、《煤矿安全规程》，2016年版；

6、《煤矿安全生产标准化基本要求及评分办法》；

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7、《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿防灭火工作的通

知》，安监总煤行[2008]161号；

8、《煤炭工业矿井设计规范》，GB50215-2005；

9、《煤矿灌浆防灭火技术规范》，MT/T702-1997；

10、《煤矿用氮气防灭火技术规范》，MT/T701-1997；

11、《煤矿采空区汽雾阻化防火技术规范》，MT/T699-1997；

12、《煤矿防火用阻化剂通用技术条件》，MTT700-1997；

13、《矿井密闭防灭火技术规范》，MT/T698-1997；

14、《煤矿矿井防灭火设计规范》，GB51078-2015；

15、《煤炭工业矿井监测监控系统装备配置标准》，GB50581-2010)

16、矿井防灭火相关管理规定及要求。

三、设计的指导思想

矿井防灭火专项设计坚持“安全第一，预防为主，防治结合，技术可

行，经济合理”的原则，严格遵循国家相关规程、规范、规定，根据矿井

煤层赋存状况、开拓开采工艺和矿井实际生产情况，综合分析矿井生产各

环节过程中可能引起火灾的各种因素，结合目前国内外矿井防灭火技术现

状及发展方向，借鉴国内外先进的设计思想，从提高矿井的防灭火技术、

装备水平及抗灾能力出发，积极采用新技术、新工艺、新设备，建立健全

矿井防灭火系统，完善矿井火灾防治技术措施及装备，从而保证矿井的安

全生产，防止矿井火灾事故的发生。

四、设计的主要内容

《陕西省府谷县中汇富能矿业有限公司矿井防灭火设计》针对4-2煤进

行设计和编制。本设计方案在综合分析4-2煤地质情况、开拓开采方式、矿

井通风状况的基础上，评价了4-2煤自燃风险、分析了4-2煤自然发火的一般

规律后，确定4-2煤自燃火灾防治的重点，结合目前国内外矿井火灾防治的

前-4

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技术现状，根据4-2煤自然发火标志气体及临界值，确定了综采工作面相应

的防灭火措施，建立健全4-2煤自燃早期预测预报系统、4-2煤自燃火灾综合

防治措施及外因火灾防治综合技术措施，及时准确的发现火灾隐患，指导

现场防灭火工作的具体实施，同时加强和完善矿井防灭火的安全管理工作

制度，确保矿井的安全生产。

五、存在主要问题及建议

1、设计中部分参数是在实验及参照邻近矿井经验的基础上选取，建议

矿井在今后的防灭火实践中进一步总结规律，修正参数，调整设计，以适

应矿井防灭火技术需要；

2、建议矿井对4-2煤综采工作面采空区自燃“三带”进行划分。

前一5

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第一章矿井概况

1.1矿井概况

1.1.1矿井地理位置及交通条件

陕西省府谷县中汇富能矿业有限公司煤矿（整合区）位于府谷县

城西北约52km,向西南距榆林市152km处，行政区划隶属陕西省府

谷县新民镇管辖。

神（木）〜朔（州）铁路沿整合区北部边界外约0.5km处通过，神

（木）〜朔（州）铁路新城川集装站距整合区约5km。府（谷）〜店（塔）

一级公横穿整合区北部边界，榆神府高速公路沿整合区南部边界外约

8km处通过。矿区交通较为便利。。

矿井交通位置见图1-1-1所示。

1.1.2地形、地貌

本区地处陕北黄土高原北端，毛乌素沙漠东南缘，地表大部分被

第四系黄土所覆盖，基岩仅在整合区内北部河谷出露。地形呈南高北

低，中西部高，而向东、西方向逐渐降低，地貌单元属黄土梁即沟壑

区，最高处位于整合区东南角的芦草场挞，高程+1365m,最低处位

于西北角黄羊城沟上游河床，高程+1190m,相对高差175m。

1.1.3河流

本区地表水系属黄河水系，区内较大的水系西耳沟自东南往西

北，与北部边界一带注入黄羊城沟，该段为其上游，黄羊城沟自东往

西流，河长23.5km,流域面积133km2,河道比降11.39%。据观测其

多年平均流量0.07m3/s,于店塔附近注入窟野河，为该河的一级支流。

1.1.4气象及地震

1、气象

本区为典型的中温带、半干旱大陆性季风气候，冬季严寒，春季

1-1

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中汇富能煤矿

河曲县

。羊市塔I

，黄田镇

次柳塔镇

中汇富能保德县

插头，

麻家塔/@武家庄

栏杆堡镇7'、。林遮峪

\!、王家楞

◎裴家川口

@I◎

图S省界县级行政中心乡镇政府驻地水系

例三I-------------01015公里

一言县乡道整合区范围

图LL1矿井交通位置图

1-2

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酷热，秋季凉爽，昼夜温差悬殊，四季冷热多变。常年干旱少雨，年

蒸发量较大。全年无霜期较短，一般10月初上冻，次年4月初解冻。

多年平均气温8.4℃(1957〜1990年)，极端最高气温38.9℃(66年6

月21日)，极端最低气温-28.4℃(58年1月16日)，多年平均降水量

435.7mm(1957〜1991年)，枯水年降水量108.6mm(65年)，丰水年降

水量819.1mm(67年)，多年平均蒸发量1774.1mm,多年平均风速

2.2m/s(1957〜1989年),极端最大风速25m/s(70年7月18日),年最

多风向NW,多年最大冻土深度146cm(68年2月)，多年平均气压910

毫巴(1974〜1989年)，全年降水量分配很不均匀，多以暴雨形式集中

在7—9月份，约占全年降水量的68%。不同年份降水量变化明显。

2、地震

本区地壳活动相对微弱，基本地震烈度为VI度区。据记载，公元

1448年，榆林地区曾发生过4〜5级地震，1621年在神木县孤山地区

发生过5级地震，烈度6.7度，此后再未发生过4级以上地震，小震

也很少。邻省区虽发生过较大地震，但对本区影响甚微。如1996年

5月3日包头6.4级地震；2008年5月12日汶川8级大地震；2010

年04月14日玉树7.1级大地震。

根据国家建设部发布的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)、

国家地震局《中国地震反应普特征周期区划图》(GB18306-2001)

B1图和《中国地震动峰值加速区划图》(GB18306-2001)A1图，榆

林地区地震动反应普特征周期Tm为0.35s,地震动峰值加速度PGA

<0.05g,相当于中国地震局1990年发布的《中国地震烈度区划图》

(50年超越概率10%)的地震烈度VVI度。

1.1.5周边煤矿开采情况

矿井整合区内无小煤矿开采，也无其它矿权设置，东部与郭家湾

煤矿相邻，该矿采用长壁综合机械化一次采全高采煤法，全部垮落法

管理顶板开采4"煤层；南部与芦家梁煤矿相接，该矿采用长壁综合

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机械化一次采全高采煤法，全部垮落法管理顶板开采4-2煤层煤层。

1.1.6矿井生产现状

整合区共含煤6层，自上而下依次为3"、4A4汽4-\5」、5-2

煤层,可采煤层4层，即3“、445”、5々煤层。其中3-1、445'

煤层为全区可采煤层，5-2煤层为局部可采煤层，4-3、4-4煤层为不可

采煤层。目前开采4-2煤层，矿井采用斜井多水平开拓方式，一水平

标高+1168.0m,二水平标高+1093.0m。采用长壁综合机械化一次采全

高采煤法，全部垮落法管理顶板，井下配备一个综采工作面、三个掘

进工作面生产。矿井具备完善的提升、运输、通风、供电、排水等生

产系统。

矿井通风方式为中央并列式，通风方法为机械抽出式，由主、副

斜井进风，回风斜井回风，回风斜井地面安装2台FBCDZNo26/2X

160型防爆对旋轴流式通风机，一台工作，一台备用，电机型号为

YBF315L1-10,功率为2X160KW、电压380V、风机转速590r/min。

1.2地质特征

1.2.1地层

整合区范围内多被第四系沉积物覆盖，仅南部庙沟北坡及整合区

东北的支沟见有基岩露头。据钻孔揭露，区内地层由老至新依次为：

三叠系上统永坪组（T3y）,侏罗系下统富县组（Jif）,侏罗系中统

延安组。2丫）、直罗组（J2Z）,第四系上更新统萨拉乌素组（Q3S）,

第四系全新统风积沙（Q4，。］）。从老至新分述如下：

1、三叠系上统永坪组（T3y）

区内地表无出露，据钻孔揭露，以灰绿色为主局部为灰白色，巨

厚层状中〜细粒砂岩为主，分选性及磨园度中等，具大型板状交错层

理、楔状层理及块状层理，局部含石英砾、灰绿色泥质包体，该地层

是陕北侏罗纪煤田含煤岩系的沉积基底，钻孔揭露最大厚度51.35m。

1-4

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2、侏罗系下统富县组（Lf）

岩性主要为灰白色亦见紫杂色细粒砂,粉砂岩，次为砂质泥岩，局

部地段见有灰黑色泥岩，含植物化石。厚度。〜17.50m,一般9m左

右，假整合于永坪组之上，区内无露头。

3、侏罗系中统延安组（J2y）

延安组为整合区内含煤地层，根据煤层在剖面中的位置及岩性组

合特征不同，把煤系地层分为5个段，煤层自上而下相应分为5个煤

组。

延安组第一段（J2y'）

该段以灰色、深灰色粉砂岩为主，中厚层状灰白色细——中粒长

石石英砂岩次之，夹薄层泥岩，偶夹炭质泥岩薄层和泥灰岩透镜体，

含5号煤组。段厚度最小40m,最大60.24m,平均50.12m,厚度较

稳定。

延安组第二段（J2y2）

该段岩性以深灰色粉砂质泥岩为主，中细粒砂岩次之，含4号煤

组,局部夹泥岩及2~3层泥灰岩透镜体。段厚最小37.55m,最大55m,

平均46.23m,厚度较稳定。该段为湖沼相含煤沉积，所含煤层厚度

小，分布广；煤层结构简单，层间距稳定，说明成煤盆地稳定，湖水

较浅，易于淤填后形成薄煤，本段可分为两个小旋退，4玄4-2各煤

层分别位于各小旋退的上部。

下伏地层：延安组第三段黑灰色中厚层状泥岩

延安组第三段（J2y3）

该段岩性以灰色、深灰色粉砂岩为主，次为浅灰色中〜细粒砂岩,

夹泥岩，含3号煤组。段厚最小37.5m,最大65m,一般51.25m,沉

积厚度稳定，除ZK02钻孔厚度较大为65米外，其余钻孔均为40m

左右。

本段为湖泊三角洲相含煤沉积，是一个单一的中级旋回，下部为

1-5

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分流河道相的中细粒砂岩沉积。上部为泥炭沼泽相沉积。在本段上部

3"主煤层下5~6m处和15~16m处分别发育厚约0.20-0.30m薄煤层,

即31、3-3煤，这两层薄煤厚度稳定，在本次新施工的三个钻空中均

有此层煤。

延安组第四段（J2y与

该段岩性以灰色粉砂岩为主，次为灰白色细粒砂岩及厚层状中粒

长石石英砂岩，夹深灰色薄层泥岩，上部含2号煤组。段厚最小

27.56m,最大54.68m,平均41.12m,由南向北有增厚趋势。

本段属河流沼泽相含煤沉积，是一个单一结构旋退，下部以河道

相的中粒砂岩或细粒砂岩沉积为主，夹粉砂岩薄层，中部为河漫相的

粉砂岩和薄层细粒砂岩及泥岩沉积，上部为沼泽相的泥岩、粉砂岩沉

积。2-2煤和22上煤位于该段上部。

延安组第五段（J2y5）

该段下部以浅灰〜灰白色中粒砂岩及细粒砂岩为主，夹深灰色薄

层粉砂岩含1号煤组。段厚最小14.68m,最大33.58m,平均24.13m,

厚度变化不大。

该段是延安组的最后一个含煤岩段，为一河流沼泽沉积，下部为

河道相的中细粒砂岩、中上部为河漫相的粉砂岩、泥岩沉积，上部为

沼泽相的泥岩和煤层。在本段沉积结束以后，地壳上升幅度较大，从

而结束了整个延安组含煤建造的沉积。

4、侏罗系中统直罗组（J2Z）

岩组厚0〜58m,整合区东部及西南呈带状分布。岩性为灰绿色

细粒砂岩、粉砂岩及泥岩，风化呈黄绿色。上部常见紫杂色斑块。底

部常有厚层状白色中〜粗粒长石砂岩，含泥砾。

5、第四系上更新统萨拉乌素组（Q3S）

仅在整合区东部有一处出露，厚度6〜20m。上部岩性为黄色粉、

细沙，夹沙土透镜体，具明显的波状及水平层理，底部灰绿色淤泥中

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有大量的蜗牛化石。

6、第四系全新风积沙（Q4eR）

为整合区内第四系的主体沉积，主要为姜黄色细粒沙和暗色矿物组

成，结构松散、大孔隙，透水性极强。

1.2.2地质构造

整合区该区质构造简单，基本为一走向北东，倾向北西，平均倾

角小于1。的单斜构造，无大的断裂及褶皱发育，无岩浆活动痕迹。属

地质构造“简单”类型。

1.2.3煤层及煤质

1、煤层

井田内含煤地层为侏罗系中统延安组（J2y）,共含煤6层，自上

而下依次为3-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2煤层,可采煤层4层，即3T

（已枯竭）、4-2、5-1、5-2煤层。其中3-1、4-2、5T煤层为全区可采煤

层,5-2煤层为局部可采煤层，4汽4-4煤层为不可采煤层。

1）3T煤层

3”煤层位于延安组第三段的顶部，是本区埋藏最浅的主要可采

煤层之一，3”煤层厚度3.24〜3.72m,平均厚度3.43m,部分含一层

夹砰，厚0.11〜0.35m,煤层结构简单，属稳定型中厚〜厚煤层。与

4々煤层间距为18.0~21.0m,平均为19.0m左右。

煤层底板标高为+1160〜+1205mm,埋深19〜117m,平均68rn。

煤层顶板主要为粉砂岩和砂质泥岩，局部为细粒砂岩；底板主要为粉

砂岩和砂质泥岩。

煤类为煤类以不粘煤31号（BN31）为主，部分长焰煤41号

（CY41）o

2）4-2煤层

4-2煤层赋存于第二段的顶部，是本区主要可采煤层之一，全区

可采。区内见煤点9个均为可采点，煤层厚度1.02〜1.74m,平均厚

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度1.43m,不含夹肝，煤层结构简单，属稳定型薄〜中厚煤层。与5T

煤层间距60.00~66.00m,平均63.00m,煤层底板标高+1140~+1190m

之间，埋深44〜142m,平均93m。顶板主要为粉砂岩和细粒砂岩，

局部为泥岩和中粒砂岩；底板岩性主要为砂质泥岩次为粉砂岩。。

煤类为不粘煤31号(BN31)o

3)5"煤层

5"煤层赋存于延安组第一段的顶部，是本区主要可采煤层，全

区可采。煤层厚度0.88〜3.27m,平均厚度1.85m,不含夹肝，煤层

结构简单，属薄~中厚煤层。煤层底板标高+1080~1130m之间，埋

深110〜208m,平均159m。顶板主要为砂质泥岩和细粒砂岩，局部

粉砂岩；底板岩性主要为粉砂岩次为砂质泥岩。

煤类为不粘煤31号(BN31)。

主要可采煤层特征见表1-2-1。

主要可采煤层特征表1-2-1

煤层厚度计算特征

煤层(估算采用厚度)稳定

结构层间距可采类型

编号最小一最大变异系数类型

标准差

平均值(%)

部分含一层夹

3羽.72

3T0.350.24秆，夹研厚度全区可采稳定

3.43

0.11-0.35m。17.51-20.75

19.43

1.02-1.74不含夹砰的单

4-20.080.10全区可采稳定

1.43一煤层

60.36-65.87

62.95

0.88257不含夹肝的单

5T0.420.26全区可采稳定

1.85・煤层

2、煤质

1)煤的物理性质及煤岩特征

(1)物理性质及宏观煤岩类型

区内各煤层为黑色，条痕为褐黑色；暗淡光泽为主，次为弱沥青

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光泽。参差状断口为主，部分阶梯状及贝壳状断口。3"煤层以宽条

带状结构为主，4々煤层以中〜宽条带状结构为主，5」煤层为线理状

结构，水平层状构造。

煤的硬度2.53,孔隙率13.2%,真密度1.41g/cm3,视密度见表

l-2-2o

各煤层视密度表1-2-2

煤层3-1415T

1.31-1.341.30〜1.341.30〜1.34

ARD1.32(5)1.32(4)1.32(4)

煤岩成分以暗煤、亮煤为主，夹镜煤条带或透镜体，3“、4々煤

层局部地段镜煤厚度可达6cm,丝炭沿层面呈长条带状或透镜体分

布，厚约1〜3mm,并可见到破碎程度不等的炭化植物叶片和茎干薄

片。5」煤层中部含有褐黑色菱铁质酗粒，直径1〜3mm,其密度3.7〜

4.0g/cm3,局部聚集成层，厚度一般5cm左右。

宏观煤岩类型：3/、4-2煤层以半亮煤为主，次为半暗煤及部分

半亮煤，5马煤以半暗煤为主，次为半亮煤。

(2)显微煤岩组分特征

①显微组分

a、镜质组：以结构镜质体和无结构镜质体为主，在无结构镜

质体中，多为不均匀基质镜质体。油浸反射光下呈深灰色，多胶

结其它有机质煤组分，次为镜质体，油浸反射光下为深灰色，略

突起。

b、半镜质组：主要为结构镜质体，油浸反射光下呈灰一浅灰

色，微突起，显示植物细胞结构。偶而可见均质体及半镜质体。

是镜质组和惰质组之间的过渡组分。

c、惰质组：油浸反射光下半丝质体为浅灰一灰白色，低突起；

丝质体为白〜黄白色，中高突起，显示植物细胞结构。结构丝质体的

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胞腔多为空洞，胞壁较薄；粗粒体则为不明显细胞结构块状惰质体；

可见碎屑惰质体及微粒体、菌类体。

d、壳质组：油浸反射光下小抱子体呈黑色，多分布不均匀基

质体中。树皮体油浸反射光下呈黑灰色，属组成树皮的木栓层，

其色调不均匀，呈迭瓦状结构，可见角质体。

e、粘土类：普通反射光下呈暗灰色，略带褐色，微突起，表面

微粒状，以透镜体形态充填丝质体胞腔中，以团块状分布于不均匀基

质体中。

f、硫化物类：普通反射光下呈淡黄白色，表面平整，高突起，

呈脉状充填裂隙，主要为黄铁矿。

g、碳酸盐类：普通反射光下方解石呈现灰色，微突起，表面光

滑平整，呈块状、粒状以及脉状填充裂隙。

h、石英：普通反射光下呈深灰色，高突起，表面光滑平坦，以

颗粒状态赋存于基质体中，颗粒周围为粒状方解石。

镜质组以结构镜质体和基质镜质体为主，少量均匀基质镜质体和

团块镜质体，可见封闭的细胞腔结构；惰质组以结构丝质体和半丝质

体为主，其次为碎屑丝质体、丝炭化胞子体，具植物细胞结构；壳质

组主要为小胞子体、角质体等。

②有机显微组分和无机显微组分

煤层中无机矿物质含量低，综合平均值为1.2〜1.9%,以粘土类为

主，其次为碳酸盐矿物,硫化物少量。碳酸盐矿物为方解石、菱铁矿、

菱镁矿，方解石呈脉状或薄膜状填充裂隙，粘土矿物呈暗灰色，粒状形

态赋存于丝质体和基质体中。硫化物以黄铁矿薄膜和散粒状形态分布

于裂隙面，并填充组分胞腔。5T煤层中常见石英颗粒呈稀疏状分布

于有机质的胞腔中。显微煤岩组分中惰质组含量高，壳质组具原始氧

化特征，表明本区成煤期曾受到一定程度的原始氧化作用。”煤层

镜质组平均值为56.4%,惰质组为40.5%；4-2煤层镜质组为43.4%,

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惰质组为53.7%；5"煤层镜质组为54.8%,惰质组为41.3%,壳质组

全区基本稳定，在1.0〜2.7%之间。惰质组含量高，是本区煤岩组分

的一大特征。各煤层显微煤岩组分见表1-2-3o

各煤层显微煤岩组分统计表表1-2-3

点有机显微组分（％）无机显微组分（％）镜质组

煤平均

数

层有机总，射率

镜质组惰质组壳质组粘土类碳酸盐硫化物

（个）量及max（%）

538T89374^3510H6汲攵3Q17303-05Q1-QIQ55W)576

2

564405139K1Q704Q10565

4-2143.453.71.298.30.90.20.70.592

5-1154.841.32.798.81.00.60.563

（3）镜质组反射率（斤HBX）

各煤在显微光度计上的油浸反射光下所测定的镜质组平均最大

反射率为：

3"煤层:镜质组反射率（斤max）为0.554〜0.575%；

4々煤层：镜质组反射率（左max）为0.592%；

5"煤层：镜质组反射率（下max）为0.563%。

本区煤属I煤化阶段，即低煤化度烟煤。

（4）煤岩特征反映的煤质特性

①煤岩特征

宏观煤岩成分以暗煤、亮煤为主，并含有较多的丝炭条带及透镜

体，煤岩类型以半暗煤、半亮煤占优势；显微煤岩组分镜质组以结构

镜质体和基质镜质体为主，惰质组以结构丝质体、半丝质体为主，具

植物细胞结构。矿物质含量低。5T煤层含菱铁矿酗粒，并富集成层。

煤化程度属I阶段。

②煤岩反映的煤质特性

煤的显微有机质含量高（98.1〜98.8%）,矿物质含量为1.2〜

1.9%0其中黄铁矿含量低，且呈脉状和星散状分布，煤炭分选比较易

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于分离，属较优质煤炭。煤的惰质组含量高，壳质体亦有原始氧化特

征，表明本区成煤初期曾受到一定程度的原始氧化作用。造成本区煤

炭水分含量高的原因之一。煤化程度低，惰质组含量高，致使煤的粘

结性差，化学反应性强，热稳定性好，是气化、发电等用煤的好原料。

2）煤质分析

（1）工业分析

各煤层工业分析测试成果综合统计见表1-2-4,表1-2-5。

原煤煤质指标一般分析统计表表1-2-4

MadAdVdafSt,dQgrd焦渣

煤层ARD

(%)(%)(%)(%)(MJ/kg)特征

727〜10.155.14〜12103157〜36.010237)502858〜31.772(3)131〜134

3」

9.03(6)759(6)34.14(6)0.39(6)30.79(6)3(3)132(5)

7.62〜10334.67〜10.7335.06〜36.97Q41F6629.17〜32122(4)130〜134

4々

925(6)7.48(6)36.14(6)052(6)30.68(6)3(2)132(4)

7.67〜1034.82~10.1035.17~3735025-0.4929.46〜31502(2)130734

8.99(6)6.72(6)36.37(6)0.40(6)30.80(6)3(4)132(4)

浮煤煤质指标一般分析统计表表1-2-5

焦渣

MadAdVdafSt,d特征

煤层GRI

(%)(%)(%)(%)

4.67〜6.893.24〜4.8632.46〜37.580.23〜0.382(2)

3“0(6)

5.81(6)3.89(6)34.62(6)0.32(6)3(4)

4.61〜7.263.15〜4.5834.56〜35.870.27〜0.362(1)

4'20(6)

5.82(6)3.92(6)35.13(6)0.33(6)3(5)

3.88〜5.863.24〜4.3533.74~36.420.26~0.402(1)

540(6)

4.86(6)3.57(6)34.89(6)0.32(6)3(5)

①空气干燥基水分（Mad）、最高内在水分（MHC）

各煤层原煤空气干燥基水分（Mad）为7.27〜10.33%,综合平均

值在6.72〜7.59%之间。

②灰分

3-'及4-2煤层灰分平均值分别为7.59%和7.48%,5」煤层灰分平

均值为6.72%,灰分标准差在1.89〜2.23之间。根据

GB/T15224.1—2010《煤炭质量分级.第1部分灰分》标准，属煤炭

资源灰分产率变化小的特低灰分煤。

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原煤经1.4密度液分选后，浮煤灰分产率大幅度降低，其综合平

均值在3.57%〜3。92%,脱灰率为53〜59%,平均为56%。

⑶挥发分（Vdaf）

各煤层原煤挥发分在31.57〜37.35%之间，综合平均值为34.14〜

36.37%,浮煤挥发分在32.46〜37.58%之间，综合平均值为34.62〜

35.13%,属中高挥发分煤。

（4）固定碳（FCd）、燃料比

固定碳的高低是评价动力用煤和气化用煤质量的一个重要指标，

燃料比是表征煤化程度的指标。各煤层固定碳含量在59.08〜60.84%

之间，属中等固定碳煤。燃料比在1.75〜1.93,表征煤的煤化程度低。

各煤层固定碳（FCd）及燃料比见表l-2-6o

煤层固定碳（FCd）及其燃料比表1-2-6

3-1425-1

固定碳（FCd）%60.8459.0859.35

燃料比1.931.771.75

煤中固定碳含量越低，煤的挥发分越高，在燃烧过程中挥发分高

的煤所形成的焦炭疏松多孔，其化学反应能力亦较强。本区煤的挥发

分产率高，对电厂锅炉机械未完全燃烧的热损失是逐渐下降的。

（2）元素分析

煤的可燃质由多种碳、氢化合物和其它有机物组成，其主要化学

元素为碳、氢、氧、氮和硫。各煤层主要化学元素分析见表1-2-7。

碳（C由Q：碳是煤中主要的可燃元素。各煤层碳含量综合平均值为

81.36-81.58%o

氢（Hda（）:煤中氢多以碳氢化合物状态存在，在受热时易裂解析出

和着火燃烧。各煤层氢含量综合平均值为5.02-5.09%o

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氮（NG：氮是煤中唯一完全以有机状态存在的元素，主要由成煤植

物中蛋白质转化而来。各煤层氮含量综合平均值为1.03-1.06%。

氧（0G：各煤层中氧含量综合平均值为11.68〜12.39%O

煤中碳、氢数据是煤质的基本指标，作为动力燃料时，是计算煤

的发热量主要参数。

在煤化工利用时，氢含量或C/H在很大程度上决定着焦化产品的产

率，煤气的产率和质量，特别是液化的液体产率。根据煤中碳、氢、氧

和挥发分，就能预测出该煤在葱油中的抽示率和转化率，本区C/H比

大于16%,加之挥发分一般35~37%,灰分一般小于10%,是液化的

原料煤。

各煤层主要化学元素分析表表1-2-7

（W

CdafHdafNdafOdaf

81.43〜81.724.86〜5.100.95〜1.1212.11〜12.53

3-116.310.21

81.58(3)5.03(3)1.03(3)12.39⑶

80.86〜81.754.86〜5.110.97〜1.0512.12〜12.37

4216.210.21

81.36(3)5.02(3)1.05⑶12.25(3)

81.67〜82.755.06〜5.121.03〜1.111102〜12.20

5-116.140.21

82.17(3)5.09(3)1.06(3)11.68(3)

（3）全硫（St,d）、各种形态硫（Ss,d、Sp,d、So,d）

3」、5"煤层原煤硫分在0.23〜0.50%和0.25〜0.49%之间，平均

值分别为0.39%和0.40%,标准差为0.07和0.08,根据

GB/T15224.2—2010《煤炭质量分级.第2部分硫分》标准，两煤层

均属煤炭资源硫分变化小的特低硫煤。

4-2煤层原煤硫分为0.41-0.66%,平均值0.52%,标准差为0.13,

属煤炭资源硫分变化小的低硫煤。

上述三煤层原煤硫分经1.4密度液分选后，浮煤硫分平均值分

别为0.32%、0.33%和0.32%。煤中各种形态硫（％）统计见表1-2-8。

脱硫率分别为18%、37%和20%。

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煤中各种形态硫(%)统计表表1-2-8

StjSs,dSp,dSo,d

0.31-0.500.01〜0.030.05〜0.210.25〜0.30

3-'

0.43(3)0.02(3)0.14(3)0.27(3)

〜〜〜

420.410.660.010.010.090.280.31-0.37

0.50(3)0.01⑶0.16(3)0.33(3)

0.25〜0.410.01〜0.010.03〜0.080.21-0.35

S'1

0.33(3)0.01(3)0.05(3)0.27(3)

煤中全硫由硫酸盐硫(Ss,d)、硫化铁硫(Sp,d)和有机硫(So,d)

组成，其中以有机硫为主，综合平均值为0.27〜0.33%,其次为硫化

铁硫，综合平均值为0.05〜0.16%；硫酸盐硫仅占0.01〜0.03%。

(4)干燥基高位发热量(Qgr,d)

干燥基高位发热量是评价煤燃烧特性的主要参数。各煤层干燥基

高位发热量(Qgr,d)综合平均值为30.68〜3O.8OMJ/kg,根据

GB/T15224♦3—2010《煤炭质量分级.第3部分发热量》标准，属动

力煤的高发热量煤。

(5)有害元素

煤中有害元素测定统计见表l-2-9o

煤中有害元素测定统计表1-2-9

Cid

PdFdAs,d

(%)(ppm)(%)(ppm)