摘要:介紹了山東韓臺煤田福興煤礦的地層、構造、巖漿巖、巖溶陷落柱情況，分析了其煤層和煤質，并對其水文地質條件、工程地質條件、環(huán)境地質條件進行了評價，綜合確定其開采技術條件中等礦床( II類). 韓臺煤田福興煤礦地質特征及開采條件的研究，對于煤礦安全生產具有重要意義。
關鍵詞:福興煤礦地質特征開采條件煤質
山東韓臺煤田福興煤礦在棗莊市市區(qū)東南約 20km,位于華北陸塊（ Ⅰ） 魯西隆起（ Ⅱ） 魯中隆起區(qū)（ Ⅲ） 棗莊斷褶帶（ Ⅳ） 河頭集凸起（ Ⅴ，Ⅱ4a10） 的西北部。煤田為東西向狹長含煤條帶，地處秦嶺東西復雜構造帶北支及新華夏系第二沉降帶的復合部位。該區(qū)又為徐州弧形構造帶北緣，受多期多次構造運動的強烈作用，區(qū)域構造比較復雜。因此，探1條件、工程地質條件、環(huán)境地質條件，對于其安全生產，非常重要。
1 福興煤礦地質特征分析
1. 1 地層
井田煤系地層基底為奧陶系石灰?guī)r，屬華北型含煤巖系，由本溪組、太原組、山西組、石盒子組構成。上覆地層為古近系、第四系。地層走向 NE,傾向 NW,現由老到新簡述如下：
（ 1） 奧陶系馬家溝組（ OM） : 厚約600m,為煤系地層沉積之基盤，區(qū)內上奧陶統(tǒng)缺失，巖性為深灰色厚層致密質純灰?guī)r及豹皮灰?guī)r，夾白云質灰?guī)r。頂部含珠角石化石，白云質灰?guī)r中可見少許白色燧石，底部有一層角礫狀灰?guī)r與下奧陶統(tǒng)分界。根據區(qū)域資料，礦井內中奧陶統(tǒng)分為五段，其中二、四段含水豐富。據出露區(qū)找水經驗，在垂深 180m 內因有數段巖溶發(fā)育而含水豐富。
�。� 2） 石炭系本溪組（ CyB） : 平均厚度約 23m 左右，主要由灰 ~ 深灰色、雜色泥巖，G 層鋁土巖及奧陶系石灰?guī)r風化侵蝕面上殘余鐵質泥巖（ 山西式鐵礦） 組成。G 層鋁土、山西式鐵礦為本組之標志層。與奧陶系呈假整合接觸。
�。� 3） 石炭-二疊系太原組（ C - PyT） : 平均厚度約 209m,為典型的海陸交互相沉積，由灰至灰黑色泥質巖、灰至灰白色細、中粒砂巖、石灰?guī)r和薄煤層組成。含海百合莖、單體珊瑚及蜓類化石。
�。� 4） 二 疊 系 （ P） 由 山 西 組 及 石 盒 子 組 組 成。① 石 盒 子 組（ PXii = 1,2,3,…，（ ）40） : 井田內推斷最大殘厚約 900m,鉆孔揭露最大殘厚為 791. 16m.由于上、下石盒子組中的區(qū)域性標志層 A 層鋁土、中粗粒厚層狀奎山石英砂巖等在本井田內均無明顯沉積，依據其巖性特征劃分為上下兩段，其中：
上段： 主要由黃、綠、灰、紫、紅、雜色和灰 ~ 深灰色泥巖，綠灰色粉、細粒砂巖、灰白色中粒砂巖及少量粗粒砂巖組成。碎屑巖成分以石英為主、長石次之及少量白云母片、巖屑、黑色礦物，多為泥質膠結及局部硅質膠結，純硅質膠結者甚少。
下段： 雜色泥巖、砂泥巖層數較上段相對減少，顏色深度變淺或呈斑狀，深灰及灰褐 ~ 灰黑色層相對增多。所含植物化石漸趨完整，含菱鐵礦鮞粒漸增。中下部灰黑色泥巖中夾柴煤 0 ~ 5 層，厚度多在 0. 30m左右，層位不穩(wěn)定，難以對比，無開采利用價值。底部以一層中 ~ 細粒底部含礫砂巖與山西組整合接觸。本段多為內陸湖泊相、內陸河流相沉積，厚度變化較大。
�、谏轿鹘M（ PyXii = 1,2,3,…，（ ）40） : 厚度 99. 27 ~127. 25m,平均106. 00m,為二疊系主要含煤組段，由深灰色至灰黑色泥質巖、灰白色中、細粒砂巖、砂泥巖互層及 2、3 煤層兩層中厚煤層組成。受燕山期巖漿活動影響較劇，巖漿巖在 2、3 煤層層位呈巖床式侵入煤層，將煤層全部吞蝕取代或將煤層上部變?yōu)楸犹烊唤�。巖漿巖楔入山西組中，造成山西組地層加厚。福興井田為巖漿侵入擴散區(qū)，井下探 2 煤層鉆孔僅在 F2 斷層以南局部見巖漿巖沿 2 煤層底板侵入，使 2 煤層下部成為天然焦。
（ 5） 古近系固城組（ E1） : 固城組厚度 297. 10 ~ 554. 80m,平均418. 83m,東南薄、西北厚。其巖芯全為鐵銹紅色，由厚層礫巖、砂礫巖、砂泥巖組成，巖性變化較大。礫巖成分以石英礫為主，石灰?guī)r礫含量較少。多呈次圓狀，長軸有定向排列現象。分選極差，鐵泥質及少量的鈣質孔隙充填式膠結。砂礫巖層及砂泥巖層均為鐵泥質膠結，較砂巖膠結強度差、易風化破碎。
�。� 6） 第四系（ Q） : 厚度 9. 20 ~ 33. 30m,平均 20. 60m.由黃褐色耕植土、棕黃色至黃褐色砂質粘土、姜結石及底部砂礫或薄層灰色粘土組成。耕植土中多見淡水貝殼，屬湖泊相沉積。
1. 2 構造
根據鉆孔揭露、地震勘探以及井下實際揭露資料，總體為一走向北東，傾向北西的單斜構造，但東南部伴有次一級褶曲，地層傾角變?yōu)榧眱A斜甚至直立、局部發(fā)生倒轉，使煤層局部出現反傾向現象，給工作面的回采工作增加了難度�，F南區(qū)采用偽傾斜柔性掩護支架采煤法。礦井內斷裂構造較為發(fā)育，斷層走向多以近 EW 或 NE 走向為主。以高角度正斷層為主，并有少量逆斷層，見圖 1.
1. 3 巖漿巖
福興煤礦 3 煤層 -123m 水平巷道揭露點發(fā)現巖漿沿 3 煤層上部侵入，造成 3 煤層上部煤層變質為天然焦 0. 80m,下部為正常煤層1. 20m; 在 3 煤層 - 99m 大巷中施工 7 個井下探 2 煤層鉆孔中，有 3 個孔揭露發(fā)現巖漿沿 2 煤層底部侵入，造成 2 煤層下部煤層變質為天然焦。
1. 4 巖溶陷落柱
福興煤礦的煤系基底是巨厚的奧陶系石灰?guī)r，裂隙巖溶均較發(fā)育，具備形成陷落柱的地質條件。目前尚未揭露陷落柱。但今后應進一步加強對巖溶陷落柱位置及其富水性的探測研究工作，采取必要的防范措施，確保礦井生產安全。
2 煤層煤質
2. 1 煤層
2. 1. 1 含煤性該區(qū)含煤地層為二疊系山西組、石炭-二疊系太原組，煤系平均厚度 315m,共含煤 10 層（ 2、3、6、9、10、13、14、15、16、17） ,煤層累計平均厚度 11. 01m,含煤系數 3. 50%.其中山西組 2 煤層為大部可采煤層、3煤層為全區(qū)可采煤層。太原組 14、16、17 煤層為局部可采煤層。
南區(qū)東翼含太原組可采煤層三層（ 14、16、17 煤層） ,煤層平均總厚度 1. 94m,太原組煤層北區(qū)無鉆孔揭露，外圍 14、16、17 煤層偶達可采。
山西組含可采煤層二層（ 2、3 煤層） ,煤層平均總厚度 6. 63m,含煤系數為 6. 25%.
2. 1. 2 可采煤層
�。� 1） 2 煤層。位于山西組的中部，上距石盒子組底界砂巖 46. 56 ~97. 73m,平均為 83. 98m.煤層厚度 1. 37 ~ 4. 88m,平均 2. 92m.煤層厚度變異系數為 39. 40%.煤層結構較簡單，為大部可采的較穩(wěn)定煤層，可采區(qū)位于南區(qū)北翼和北區(qū)。
�。� 2） 3 煤層。位于山西組的底部。上距 2 煤層 10. 07 ~ 29. 64m,平均為 20. 84m.全部可采，煤層厚度 1. 72 ~5. 10m,平均 3. 71m.煤層結構簡單，為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。（ 3） 14 煤層。位于太原組中部，上距 3 煤層 110. 00 ~ 126. 00m,平均在 113. 00m 左右。厚度 0. 51 ~ 1. 92m,平均 1. 08m.煤層結構較簡單，為大部可采的較穩(wěn)定煤層。
�。� 4） 16 煤層。位于太原組下部，上距 14 煤層 37. 15m ~ 74. 25m,平均 64. 00m.煤層厚度 0. 68 ~ 0. 95m,平均 0. 86m.煤層中部多含一層炭質石英砂巖夾矸，結構較簡單，為大部可采的較穩(wěn)定煤層。
�。� 5） 17 煤層。上距 16 煤層 6. 58 ~ 17. 41m,平均 12. 60m.下距十二灰平均在 16m 左右�？刹蓞^(qū)域位于南區(qū)范圍內，煤層厚度 0. 53 ~0. 89m,平均 0. 73m.可采區(qū)位于南區(qū)南翼，煤層不含夾矸，結構簡單，為大部可采的較穩(wěn)定煤層。
2. 2 煤質
2. 2. 1 煤的物理性質各煤層顏色均為黑色，褐黑色、黑褐色條痕。2、3 煤層為玻璃光澤、瀝青光澤，階梯狀、貝殼狀斷口； 14、16 煤層為玻璃光澤、油脂光澤，階梯狀、參差狀斷口。各煤層內、外生裂隙較發(fā)育，14、16 煤層裂隙常被黃鐵礦、方解石充填。視密度值采用： 2 煤層 1. 35g/cm3; 3 煤層 1. 38g/cm3; 16 煤層 1. 46g/cm3; 14、17 煤層 1. 33g/cm3.
2. 2. 2 煤巖特征（ 1） 宏觀煤巖特征： 各煤層均以亮煤、暗煤為主，夾少量鏡煤及絲炭。條帶狀結構、層狀構造，半亮煤為主，其次半暗煤。（ 2） 顯微煤巖特征： 根據以往資料，各煤層有機顯微組分含量均以鏡質組為主，其次為惰質組，少量殼質組，有機組分總量占 90% 以上； 無機組分主要是粘土類礦物，少量硫化物。顯微煤巖結構以條帶狀結構為主，顯微煤巖類型多為微鏡煤。（ 3） 鏡質組最大反射率、變質程度及變質類型： 2 煤層鏡質組最大反射率 0. 85%,3 煤層 0. 82%,變質程度屬Ⅲ階段。14 煤層平均 0. 66 ~0. 70%; 16 煤層平均 0. 69 ~ 0. 82%,變質程度均屬Ⅱ ~ Ⅲ階段。各煤層變質類型以區(qū)域變質作用為主，局部疊加了巖漿接觸變質作用。
2. 2. 3 煤的可選性根據煤芯煤樣浮煤回收率劃分等級標準，2、3 煤層浮煤回收率分別為 70. 15%、88. 14%,均屬優(yōu)等選煤； 14 煤層為 30. 25%,屬低等選煤。
2. 2. 4 煤類2 煤層以氣煤、1 /3 焦煤為主、其次為弱粘煤、1 /2 中粘煤、天然焦等； 3 煤層以 1/3 焦煤為主，其次為 1/2 中粘煤、弱粘煤（ 2、3 煤層局部受巖漿影響煤類復雜化） ; 14 煤層為氣煤、氣肥煤； 16、17 煤層為氣煤。
2. 2. 5 煤的風化和氧化本礦區(qū)基巖風化帶內的巖石具有一定的膨脹性，泥巖遇水，可崩解為泥狀，具有一定的隔水作用�；鶐r風化帶深度一般在 10 ~20m 左右，本區(qū)地面標高 +33. 77 ~ + 34. 30m,為此，本區(qū)巖層的風化帶深度確定標高為 +20m.煤層氧化帶高度： 福興煤礦在開鑿風井時和北翼開拓 3 煤層 ±0 平巷道時，巷道曾發(fā)生過冒落，冒落高度至 + 3m ~ + 5m.在這個高度上下均發(fā)現煤的外觀有明顯不同，在 +3m ~ +5m 之上，煤的光澤變弱，結構松散，裂隙發(fā)育，硬度變小，易碎或成粉末狀。而在這個高度之下，煤層外觀正常。因此，煤的氧化帶高度確定為 +3 ~ +5m.
2. 2. 6 煤的工業(yè)用途煉焦配煤： 2、3 煤層煤類主要為氣煤、1/3 焦煤，浮煤為低灰、特低硫 ~ 低硫、特高發(fā)熱量、特低磷，浮煤回收率達 70% 以上，具有中粘結性、燃燒性能好，因此，2、3 煤層是良好的煉焦配煤。另外 14、16、17 煤層浮煤也可用作煉焦配煤，但硫分均較高，經過洗選后要控制配煤比，或應用“縛硫焦”等工藝，使其硫分符合煉焦配煤的要求。
動力用煤： 各煤層原煤揮發(fā)分產率、發(fā)熱量、灰分、硫分、灰熔融性均符合火力發(fā)電固態(tài)除碴煤粉鍋爐用煤要求，也可做蒸氣機車用煤。
局部因巖漿侵入烘烤變質的天然焦可作為燒制水泥和石灰的燃料，也可做民用生活燃料。
3 福興煤礦開采技術條件分析
3. 1 水文地質條件
福興煤礦南區(qū)主采 2、3、14 煤層，北區(qū)主采 2、3 煤層。2、3 煤層的直接充水含水層為其頂板砂巖裂隙含水層，富水性弱，多以頂板進水方式為主，三灰上距 3 煤層平均 41m 左右，當井巷工程穿過或接近時，是開采 3 煤層底板進水的直接充水含水層； 開采 14 煤層，受采掘破壞或影響的含水層主要有七、八灰。預算南區(qū) -450m 水平開采 2、3 煤層正常涌水量為 72m3/ h,最大涌水量采用 136m3/ h; - 203m 水平開采 14 煤層的正常涌水量為 50m3/ h,最大涌水量采用 75m3/ h; 南區(qū)全井合計正常涌水量為 122m3/ h,最大涌水量采用 211m3/ h.預算北區(qū) - 680m 水平的預計正常涌水量為 95m3/ h,最大涌水量為 143m3/ h.
按照《煤礦防治水規(guī)定》，根據福興煤礦受采掘破壞或者影響的含水層及水體、礦井及周邊老空水分布狀況、礦井涌水量或者突水量分布規(guī)律、礦井開采受水害影響程度以及防治水工作的難易程度，分析礦井水文地質條件，確定福興煤礦開采 2、3、14 煤層水文地質類型為中等。
3. 2 工程地質條件
福興煤礦各可采煤層的頂底板都較為平整，抗壓、抗折強度較高，但斷裂附近巖石較破碎，對煤層頂底板穩(wěn)定性有一定的影響，根據《礦區(qū)水文地質工程地質勘探規(guī)范》，礦井工程地質條件類型確定為中等。
3. 3 環(huán)境地質條件
采礦可 產 生 局 部 地 表 變 形，目 前 福 興 煤 礦 塌 陷 面 積 約 為22. 27hm2,主要分布在南區(qū)，其中已復墾 6. 85hm2,最大塌陷深度為1. 502m,塌陷區(qū)內沒有常年積水區(qū)域，但塌陷區(qū)內農業(yè)生產受到影響。
地面變形與沉降會使區(qū)內部分良田雨季積水和漬化，對地質環(huán)境有一定的影響； 區(qū)內無重大污染源，地表水、地下水水質較好。礦坑排水量小，對水環(huán)境污染較小。煤矸石主要用于填筑工業(yè)場地、公路路基及充填塌陷區(qū)。本區(qū)為湖積平原地貌，地形較平坦，自然狀態(tài)下無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質現象，礦山地質環(huán)境質量中等。
3. 4 開采技術條件綜合類型確定
依據《固體礦產地質勘查規(guī)范總則》（ GB/T 13908 -2002） 的要求，結合水文地質條件、工程地質條件、環(huán)境地質條件，綜合確定福興煤礦開采技術條件中等礦床（ Ⅱ類） .
4 結論
福興煤礦主要含煤地層為二疊系山西組、石炭系太原組，煤系平均厚度 315m,共 含煤 10 層，煤 層 累 計 平 均 厚 度 11. 01m,含煤系數3. 50% .2 煤層為低灰、低硫、中高發(fā)熱量的氣煤、1 /3 焦煤，屬結構較簡單、厚度較穩(wěn)定、大部可采的中厚煤層； 3 煤層為低灰、低硫、高發(fā)熱量的 1/3 焦煤，屬結構簡單、厚度穩(wěn)定、全區(qū)可采的中厚煤層； 14 煤層為中高灰、中硫、中高發(fā)熱量的氣煤、氣肥煤，屬結構較簡單、厚度較穩(wěn)定、大部可采的薄煤層； 16 煤層為中灰、中高硫、中高發(fā)熱量的氣煤，屬結構較簡單、厚度較穩(wěn)定、基本全區(qū)可采的薄煤層； 17 煤層為氣煤，屬結構簡單、厚度較穩(wěn)定、大部可采的薄煤層。
福興煤礦總體為一走向北東，傾向北西的單斜構造，但東南部伴有次一級的褶曲，地層傾角變?yōu)榧眱A斜甚至直立、局部可發(fā)生倒轉，使煤層局部出現反傾向現象。礦井內斷裂構造較為發(fā)育，斷層走向多以近EW 或 NE 走向為主。礦井地質構造復雜程度屬中等類型。
福興煤礦開采 2、3、14 煤層的礦井水文地質類型為中等類型。礦井為瓦斯礦井，2、3 煤層屬煤塵有爆炸危險性煤層，2、3 煤層屬Ⅱ類自燃發(fā)火煤層。目前礦井開采煤層較淺，處于地溫正常區(qū)，無地壓影響。
礦井工程地質類型確定為Ⅱ類，礦山地質環(huán)境質量中等。綜合確定其開采技術條件中等礦床（ Ⅱ類） .
參考文獻
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