防滅火設(shè)計（初稿）

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司

礦井防滅火專項設(shè)計

府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司

西安科技大學(xué)

二O一八年八月

設(shè)計參加人員名單

姓名專業(yè)職稱簽字

—

翟永生采礦工程高級工程師

—

徐炳坤通風安全教授

張波機械工程講師

趙登育采礦工程副教授

紀海維地質(zhì)測量講師

李全電器控制自動化高級工程師

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

目錄

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

第一章礦井概況.............................................1-1

1.1礦井概況...............................................1-1

1.2地質(zhì)特征...............................................1-4

1.3礦井煤層自燃發(fā)火研究情況..............................1-27

第二章礦井自燃風險評價及總體設(shè)計方案.......................2-1

2.1礦井火災(zāi)風險評價.......................................2-1

2.2礦井防滅火技術(shù)簡介....................................2-2

2.3礦井火災(zāi)防治技術(shù)措施...................................2-4

2.4防滅火設(shè)計總體方案....................................2-6

第三章煤層自燃監(jiān)測系統(tǒng)和預(yù)測預(yù)報體系........................3-1

3.1煤層自燃監(jiān)測系統(tǒng).......................................3-1

3.2煤層自燃預(yù)測預(yù)報指標體系...............................3-4

第四章礦井防滅火系統(tǒng).......................................4-1

4.1灌漿防滅火系統(tǒng).........................................4-1

4.2阻化劑防滅火系統(tǒng)......................................4-20

4.3氮氣防滅火系統(tǒng)........................4-錯誤!未定義書簽。

第五章煤層自燃防治其它措施................................5-27

5.1開拓開采和通風方面措施................................5-27

5.2礦井不同時期煤層自燃防治技術(shù)措施......................5-29

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

第六章外因火災(zāi)防治.........................................6-1

6.1電氣事故引發(fā)的火災(zāi)防治措施及裝備.......................6-1

6.2其它火災(zāi)的防治措施.....................................6-5

6.3消防灑水系統(tǒng)..........................................6-11

第七章防火門及井上下消防材料庫............................7-15

7.1防火門................................................7-15

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

附件

1、委托書

2、煤層自燃傾向性、煤塵爆炸性檢驗結(jié)果

附圖

1、礦井通風系統(tǒng)圖

2、灌漿防滅火系統(tǒng)圖

陜西密府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

前百

礦井火災(zāi)是礦井的主要災(zāi)害之一，隨著我國煤炭產(chǎn)量的不斷增加，開

采強度、開采深度的增大，礦井防滅火問題顯得尤為突出。據(jù)不完全統(tǒng)計,

我國存在煤自然發(fā)火危險的礦井占60%以上。每一場火災(zāi)的發(fā)生，輕則影

響礦井開拓開采部署，干擾礦井正常生產(chǎn)；重則燒毀煤炭資源和井下材料、

設(shè)備；更有甚者可能引燃瓦斯煤塵爆炸，釀成人員傷亡的重大惡性事故。

重大火災(zāi)事故不僅造成政治、經(jīng)濟及資源上的損失往往難以估量，而且對

礦工情感上的傷害也非短期可以消除。此外，礦井火災(zāi)還可造成土壤、水

資源、植被、大氣的嚴重污染，威脅到人類生存的環(huán)境。

礦井火災(zāi)發(fā)生總數(shù)中，外因火災(zāi)所占比重較小，但其發(fā)生突然、發(fā)展

迅猛，如果不能及時發(fā)現(xiàn)和控制，往往造成重大事故；內(nèi)因火災(zāi)（自燃火

災(zāi)）是指處在特定環(huán)境下的煤吸附氧氣產(chǎn)生熱量，并在一定條件下熱量得

以積聚而形成的。90%以上的礦井火災(zāi)屬于內(nèi)因火災(zāi)范疇，其發(fā)生和發(fā)展是

一個緩慢的氧化過程，根據(jù)其征兆能夠在早期發(fā)現(xiàn)，煤炭自燃火災(zāi)多發(fā)生

在人們難以進入的采空區(qū)內(nèi)，一旦形成火災(zāi)，面積較大、溫度較高，且火

源位置難以確定，滅火困難。

我國是以煤為主要能源的國家之一，也是世界產(chǎn)煤大國。煤炭在我國

一次性能源消費中占76%,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對煤炭的需求還會

進一步增加，我國以煤為主要能源的生產(chǎn)和消費特征在今后相當長的時間

內(nèi)都不會改變。因此，近年來國家和企業(yè)對煤礦安全生產(chǎn)日益重視，加大

煤礦安全投入力度，特別是對新建或改擴建礦井防滅火設(shè)施的設(shè)計、審查、

驗收等制定了較為完善的標準。同時，加強了對礦井防滅火新技術(shù)、新材

料、新裝備的研究和應(yīng)用，極大地改善和提高了我國煤礦防滅火技術(shù)裝備

水平。

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司屬資源整合礦井，由原“府谷縣

前-1

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

老高川鄉(xiāng)府鐵聯(lián)營煤礦、府谷縣老高川鄉(xiāng)西耳煤礦”兩個煤礦整合擴大而成,

《陜西省人民政府關(guān)于礦產(chǎn)資源整合實施方案的批復(fù)》（陜政函[2010]214

號文），礦井成立于2012年3月，注冊資金陸仟萬元人民幣。

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司煤礦（整合區(qū)）位于府谷縣城西北

約52km,向西南距榆林市152km處，行政區(qū)劃隸屬陜西省府谷縣新民鎮(zhèn)管

轄。神（木）?朔（州）鐵路沿整合區(qū)北部邊界外約0.5km處通過，神（木）?

朔（州）鐵路新城川集裝站距整合區(qū)約5km。府（谷）?店（塔）一級公橫穿

整合區(qū)北部邊界，榆神府高速公路沿整合區(qū)南部邊界外約8km處通過。礦

區(qū)交通較為便利。

井田東西長約3.02km,南北寬約1.97km,開采標高+1025-+1080m,

面積41955km2。礦井設(shè)計資源/儲量為15.74M3設(shè)計可采儲量U.13Mt,

礦井設(shè)計生產(chǎn)能力0.6Mt/a,服務(wù)年限13.3a。

井田含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y）,共含煤6層，自上而下依

次為344-2、4汽4“、5」、5々煤層,可采煤層4層,即3“、4々、5/、5-2

煤層。其中”、4-2、5馬煤層為全區(qū)可采煤層，5-2煤層為局部可采煤層，4-3、

4"煤層為不可采煤層。3T煤層以不粘煤31號（BN31）為主，部分長焰煤

41號（CY41）；4玄5-2煤層為不粘煤31號（BN31）。目前礦井開采4汽

3-2煤層厚度1.02?1.74m,平均厚度1.43m,不含夾肝，煤層結(jié)構(gòu)簡單，屬

穩(wěn)定型薄?中厚煤層。

根據(jù)2011年11月29日陜西煤礦安全裝備檢測中心檢驗報告，陜西省

府谷縣大昌汗鄉(xiāng)誼豐煤礦《煤塵爆炸性、煤自燃傾向性檢驗報告》，5々煤

層自燃傾向性鑒定結(jié)論為：“I類”容易自燃煤層，煤層具有自然發(fā)火危

險，吸氧量為0.96cm3/g；煤塵具有爆炸性，火焰長度＞400mm。2018年7

月20日西安科技大學(xué)編制的《陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司4-2煤

層自然發(fā)火標志氣體及臨界值測試報告》,4-2煤層自然發(fā)火期一般為3?6

個月，

flil-2

陜西密府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》（2016版）第二百六十條和《國家安全監(jiān)管總

局國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于加強煤礦防滅火工作的通知》（安監(jiān)總煤行［2008R61

號）的規(guī)定，開采容易自燃和自燃煤層的礦井，必須編制礦井防滅火專項

設(shè)計，采取綜合預(yù)防煤層自然發(fā)火的措施。因此，根據(jù)礦井4-2煤層賦存狀

況、礦井開拓方式、采煤方法、巷道布置、巷道支護、通風系統(tǒng)、4-2煤層

自然發(fā)火特征等實際情況，進行了礦井防滅火技術(shù)及裝備的研究，結(jié)合礦

井實際選用先進、實用的防滅火方法及設(shè)備，編制《陜西省府谷縣中匯富

能礦業(yè)有限公司礦井防滅火設(shè)計》，科學(xué)合理地制定了有效的防滅火措施,

指導(dǎo)礦井防滅火工作，保證礦井安全生產(chǎn)。

一、設(shè)計目的

1、為認真貫徹“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的安全生產(chǎn)方針，

提高礦井的本質(zhì)安全程度和安全管理水平，控制礦井后續(xù)生產(chǎn)過程中的危

險、有害因素，降低礦井生產(chǎn)安全風險，預(yù)防事故發(fā)生，保護煤礦從業(yè)人

員的健康、生命安全及財產(chǎn)安全。

2、為了能合理有效的控制煤層自燃火災(zāi)事故，降低事故的發(fā)生概率，

提高職工的生命財產(chǎn)安全和煤礦安全的可持續(xù)發(fā)展。

二、設(shè)計依據(jù)

1、2013年3月陜西東辰建筑設(shè)計工程有限公司編制的《陜西府谷縣中

匯富能礦業(yè)有限公司煤礦（整合區(qū)）資源整合實施方案開采設(shè)計》；

2、2011年11月29日陜西煤礦安全裝備檢測中心編制的《煤塵爆炸性、

煤自燃傾向性檢驗報告》；

4、2018年7月200日西安科技大學(xué)編制的《陜西省府谷縣中匯富能礦

業(yè)有限公司4-2煤層自然發(fā)火標志氣體及臨界值測試報告》；

5、《煤礦安全規(guī)程》，2016年版；

6、《煤礦安全生產(chǎn)標準化基本要求及評分辦法》；

前-3

陜西密府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

7、《國家安全監(jiān)管總局國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于加強煤礦防滅火工作的通

知》，安監(jiān)總煤行[2008]161號；

8、《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》，GB50215-2005；

9、《煤礦灌漿防滅火技術(shù)規(guī)范》，MT/T702-1997；

10、《煤礦用氮氣防滅火技術(shù)規(guī)范》，MT/T701-1997；

11、《煤礦采空區(qū)汽霧阻化防火技術(shù)規(guī)范》，MT/T699-1997；

12、《煤礦防火用阻化劑通用技術(shù)條件》，MTT700-1997；

13、《礦井密閉防滅火技術(shù)規(guī)范》，MT/T698-1997；

14、《煤礦礦井防滅火設(shè)計規(guī)范》，GB51078-2015；

15、《煤炭工業(yè)礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)裝備配置標準》，GB50581-2010)

16、礦井防滅火相關(guān)管理規(guī)定及要求。

三、設(shè)計的指導(dǎo)思想

礦井防滅火專項設(shè)計堅持“安全第一，預(yù)防為主，防治結(jié)合，技術(shù)可

行，經(jīng)濟合理”的原則，嚴格遵循國家相關(guān)規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定，根據(jù)礦井

煤層賦存狀況、開拓開采工藝和礦井實際生產(chǎn)情況，綜合分析礦井生產(chǎn)各

環(huán)節(jié)過程中可能引起火災(zāi)的各種因素，結(jié)合目前國內(nèi)外礦井防滅火技術(shù)現(xiàn)

狀及發(fā)展方向，借鑒國內(nèi)外先進的設(shè)計思想，從提高礦井的防滅火技術(shù)、

裝備水平及抗災(zāi)能力出發(fā)，積極采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，建立健全

礦井防滅火系統(tǒng)，完善礦井火災(zāi)防治技術(shù)措施及裝備，從而保證礦井的安

全生產(chǎn)，防止礦井火災(zāi)事故的發(fā)生。

四、設(shè)計的主要內(nèi)容

《陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火設(shè)計》針對4-2煤進

行設(shè)計和編制。本設(shè)計方案在綜合分析4-2煤地質(zhì)情況、開拓開采方式、礦

井通風狀況的基礎(chǔ)上，評價了4-2煤自燃風險、分析了4-2煤自然發(fā)火的一般

規(guī)律后，確定4-2煤自燃火災(zāi)防治的重點，結(jié)合目前國內(nèi)外礦井火災(zāi)防治的

前-4

陜西密府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

技術(shù)現(xiàn)狀，根據(jù)4-2煤自然發(fā)火標志氣體及臨界值，確定了綜采工作面相應(yīng)

的防滅火措施，建立健全4-2煤自燃早期預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)、4-2煤自燃火災(zāi)綜合

防治措施及外因火災(zāi)防治綜合技術(shù)措施，及時準確的發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，指導(dǎo)

現(xiàn)場防滅火工作的具體實施，同時加強和完善礦井防滅火的安全管理工作

制度，確保礦井的安全生產(chǎn)。

五、存在主要問題及建議

1、設(shè)計中部分參數(shù)是在實驗及參照鄰近礦井經(jīng)驗的基礎(chǔ)上選取，建議

礦井在今后的防滅火實踐中進一步總結(jié)規(guī)律，修正參數(shù)，調(diào)整設(shè)計，以適

應(yīng)礦井防滅火技術(shù)需要；

2、建議礦井對4-2煤綜采工作面采空區(qū)自燃“三帶”進行劃分。

前一5

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

第一章礦井概況

1.1礦井概況

1.1.1礦井地理位置及交通條件

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司煤礦（整合區(qū)）位于府谷縣

城西北約52km,向西南距榆林市152km處，行政區(qū)劃隸屬陜西省府

谷縣新民鎮(zhèn)管轄。

神（木）?朔（州）鐵路沿整合區(qū)北部邊界外約0.5km處通過，神

（木）?朔（州）鐵路新城川集裝站距整合區(qū)約5km。府（谷）?店（塔）

一級公橫穿整合區(qū)北部邊界，榆神府高速公路沿整合區(qū)南部邊界外約

8km處通過。礦區(qū)交通較為便利。。

礦井交通位置見圖1-1-1所示。

1.1.2地形、地貌

本區(qū)地處陜北黃土高原北端，毛烏素沙漠東南緣，地表大部分被

第四系黃土所覆蓋，基巖僅在整合區(qū)內(nèi)北部河谷出露。地形呈南高北

低，中西部高，而向東、西方向逐漸降低，地貌單元屬黃土梁即溝壑

區(qū)，最高處位于整合區(qū)東南角的蘆草場撻，高程+1365m,最低處位

于西北角黃羊城溝上游河床，高程+1190m,相對高差175m。

1.1.3河流

本區(qū)地表水系屬黃河水系，區(qū)內(nèi)較大的水系西耳溝自東南往西

北，與北部邊界一帶注入黃羊城溝，該段為其上游，黃羊城溝自東往

西流，河長23.5km,流域面積133km2,河道比降11.39%。據(jù)觀測其

多年平均流量0.07m3/s,于店塔附近注入窟野河，為該河的一級支流。

1.1.4氣象及地震

1、氣象

本區(qū)為典型的中溫帶、半干旱大陸性季風氣候，冬季嚴寒，春季

1-1

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

中匯富能煤礦

河曲縣

。羊市塔I

，黃田鎮(zhèn)

次柳塔鎮(zhèn)

中匯富能保德縣

插頭，

麻家塔/@武家莊

欄桿堡鎮(zhèn)7'、。林遮峪

\!、王家楞

◎裴家川口

@I◎

圖S省界縣級行政中心鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府駐地水系

例三I-------------01015公里

一言縣鄉(xiāng)道整合區(qū)范圍

圖LL1礦井交通位置圖

1-2

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

酷熱，秋季涼爽，晝夜溫差懸殊，四季冷熱多變。常年干旱少雨，年

蒸發(fā)量較大。全年無霜期較短，一般10月初上凍，次年4月初解凍。

多年平均氣溫8.4℃(1957?1990年)，極端最高氣溫38.9℃(66年6

月21日)，極端最低氣溫-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)，豐水年降

水量819.1mm(67年)，多年平均蒸發(fā)量1774.1mm,多年平均風速

2.2m/s(1957?1989年),極端最大風速25m/s(70年7月18日),年最

多風向NW,多年最大凍土深度146cm(68年2月)，多年平均氣壓910

毫巴(1974?1989年)，全年降水量分配很不均勻，多以暴雨形式集中

在7—9月份，約占全年降水量的68%。不同年份降水量變化明顯。

2、地震

本區(qū)地殼活動相對微弱，基本地震烈度為VI度區(qū)。據(jù)記載，公元

1448年，榆林地區(qū)曾發(fā)生過4?5級地震，1621年在神木縣孤山地區(qū)

發(fā)生過5級地震，烈度6.7度，此后再未發(fā)生過4級以上地震，小震

也很少。鄰省區(qū)雖發(fā)生過較大地震，但對本區(qū)影響甚微。如1996年

5月3日包頭6.4級地震；2008年5月12日汶川8級大地震；2010

年04月14日玉樹7.1級大地震。

根據(jù)國家建設(shè)部發(fā)布的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)、

國家地震局《中國地震反應(yīng)普特征周期區(qū)劃圖》(GB18306-2001)

B1圖和《中國地震動峰值加速區(qū)劃圖》(GB18306-2001)A1圖，榆

林地區(qū)地震動反應(yīng)普特征周期Tm為0.35s,地震動峰值加速度PGA

<0.05g,相當于中國地震局1990年發(fā)布的《中國地震烈度區(qū)劃圖》

(50年超越概率10%)的地震烈度VVI度。

1.1.5周邊煤礦開采情況

礦井整合區(qū)內(nèi)無小煤礦開采，也無其它礦權(quán)設(shè)置，東部與郭家灣

煤礦相鄰，該礦采用長壁綜合機械化一次采全高采煤法，全部垮落法

管理頂板開采4"煤層；南部與蘆家梁煤礦相接，該礦采用長壁綜合

1-3

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

機械化一次采全高采煤法，全部垮落法管理頂板開采4-2煤層煤層。

1.1.6礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀

整合區(qū)共含煤6層，自上而下依次為3"、4A4汽4-\5」、5-2

煤層,可采煤層4層，即3“、445”、5々煤層。其中3-1、445'

煤層為全區(qū)可采煤層，5-2煤層為局部可采煤層，4-3、4-4煤層為不可

采煤層。目前開采4-2煤層，礦井采用斜井多水平開拓方式，一水平

標高+1168.0m,二水平標高+1093.0m。采用長壁綜合機械化一次采全

高采煤法，全部垮落法管理頂板，井下配備一個綜采工作面、三個掘

進工作面生產(chǎn)。礦井具備完善的提升、運輸、通風、供電、排水等生

產(chǎn)系統(tǒng)。

礦井通風方式為中央并列式，通風方法為機械抽出式，由主、副

斜井進風，回風斜井回風，回風斜井地面安裝2臺FBCDZNo26/2X

160型防爆對旋軸流式通風機，一臺工作，一臺備用，電機型號為

YBF315L1-10,功率為2X160KW、電壓380V、風機轉(zhuǎn)速590r/min。

1.2地質(zhì)特征

1.2.1地層

整合區(qū)范圍內(nèi)多被第四系沉積物覆蓋，僅南部廟溝北坡及整合區(qū)

東北的支溝見有基巖露頭。據(jù)鉆孔揭露，區(qū)內(nèi)地層由老至新依次為：

三疊系上統(tǒng)永坪組（T3y）,侏羅系下統(tǒng)富縣組（Jif）,侏羅系中統(tǒng)

延安組。2丫）、直羅組（J2Z）,第四系上更新統(tǒng)薩拉烏素組（Q3S）,

第四系全新統(tǒng)風積沙（Q4，。］）。從老至新分述如下：

1、三疊系上統(tǒng)永坪組（T3y）

區(qū)內(nèi)地表無出露，據(jù)鉆孔揭露，以灰綠色為主局部為灰白色，巨

厚層狀中?細粒砂巖為主，分選性及磨園度中等，具大型板狀交錯層

理、楔狀層理及塊狀層理，局部含石英礫、灰綠色泥質(zhì)包體，該地層

是陜北侏羅紀煤田含煤巖系的沉積基底，鉆孔揭露最大厚度51.35m。

1-4

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

2、侏羅系下統(tǒng)富縣組（Lf）

巖性主要為灰白色亦見紫雜色細粒砂,粉砂巖，次為砂質(zhì)泥巖，局

部地段見有灰黑色泥巖，含植物化石。厚度。?17.50m,一般9m左

右，假整合于永坪組之上，區(qū)內(nèi)無露頭。

3、侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y）

延安組為整合區(qū)內(nèi)含煤地層，根據(jù)煤層在剖面中的位置及巖性組

合特征不同，把煤系地層分為5個段，煤層自上而下相應(yīng)分為5個煤

組。

延安組第一段（J2y'）

該段以灰色、深灰色粉砂巖為主，中厚層狀灰白色細——中粒長

石石英砂巖次之，夾薄層泥巖，偶夾炭質(zhì)泥巖薄層和泥灰?guī)r透鏡體，

含5號煤組。段厚度最小40m,最大60.24m,平均50.12m,厚度較

穩(wěn)定。

延安組第二段（J2y2）

該段巖性以深灰色粉砂質(zhì)泥巖為主，中細粒砂巖次之，含4號煤

組,局部夾泥巖及2~3層泥灰?guī)r透鏡體。段厚最小37.55m,最大55m,

平均46.23m,厚度較穩(wěn)定。該段為湖沼相含煤沉積，所含煤層厚度

小，分布廣；煤層結(jié)構(gòu)簡單，層間距穩(wěn)定，說明成煤盆地穩(wěn)定，湖水

較淺，易于淤填后形成薄煤，本段可分為兩個小旋退，4玄4-2各煤

層分別位于各小旋退的上部。

下伏地層：延安組第三段黑灰色中厚層狀泥巖

延安組第三段（J2y3）

該段巖性以灰色、深灰色粉砂巖為主，次為淺灰色中?細粒砂巖,

夾泥巖，含3號煤組。段厚最小37.5m,最大65m,一般51.25m,沉

積厚度穩(wěn)定，除ZK02鉆孔厚度較大為65米外，其余鉆孔均為40m

左右。

本段為湖泊三角洲相含煤沉積，是一個單一的中級旋回，下部為

1-5

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分流河道相的中細粒砂巖沉積。上部為泥炭沼澤相沉積。在本段上部

3"主煤層下5~6m處和15~16m處分別發(fā)育厚約0.20-0.30m薄煤層,

即31、3-3煤，這兩層薄煤厚度穩(wěn)定，在本次新施工的三個鉆空中均

有此層煤。

延安組第四段（J2y與

該段巖性以灰色粉砂巖為主，次為灰白色細粒砂巖及厚層狀中粒

長石石英砂巖，夾深灰色薄層泥巖，上部含2號煤組。段厚最小

27.56m,最大54.68m,平均41.12m,由南向北有增厚趨勢。

本段屬河流沼澤相含煤沉積，是一個單一結(jié)構(gòu)旋退，下部以河道

相的中粒砂巖或細粒砂巖沉積為主，夾粉砂巖薄層，中部為河漫相的

粉砂巖和薄層細粒砂巖及泥巖沉積，上部為沼澤相的泥巖、粉砂巖沉

積。2-2煤和22上煤位于該段上部。

延安組第五段（J2y5）

該段下部以淺灰?灰白色中粒砂巖及細粒砂巖為主，夾深灰色薄

層粉砂巖含1號煤組。段厚最小14.68m,最大33.58m,平均24.13m,

厚度變化不大。

該段是延安組的最后一個含煤巖段，為一河流沼澤沉積，下部為

河道相的中細粒砂巖、中上部為河漫相的粉砂巖、泥巖沉積，上部為

沼澤相的泥巖和煤層。在本段沉積結(jié)束以后，地殼上升幅度較大，從

而結(jié)束了整個延安組含煤建造的沉積。

4、侏羅系中統(tǒng)直羅組（J2Z）

巖組厚0?58m,整合區(qū)東部及西南呈帶狀分布。巖性為灰綠色

細粒砂巖、粉砂巖及泥巖，風化呈黃綠色。上部常見紫雜色斑塊。底

部常有厚層狀白色中?粗粒長石砂巖，含泥礫。

5、第四系上更新統(tǒng)薩拉烏素組（Q3S）

僅在整合區(qū)東部有一處出露，厚度6?20m。上部巖性為黃色粉、

細沙，夾沙土透鏡體，具明顯的波狀及水平層理，底部灰綠色淤泥中

1-6

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有大量的蝸牛化石。

6、第四系全新風積沙（Q4eR）

為整合區(qū)內(nèi)第四系的主體沉積，主要為姜黃色細粒沙和暗色礦物組

成，結(jié)構(gòu)松散、大孔隙，透水性極強。

1.2.2地質(zhì)構(gòu)造

整合區(qū)該區(qū)質(zhì)構(gòu)造簡單，基本為一走向北東，傾向北西，平均傾

角小于1。的單斜構(gòu)造，無大的斷裂及褶皺發(fā)育，無巖漿活動痕跡。屬

地質(zhì)構(gòu)造“簡單”類型。

1.2.3煤層及煤質(zhì)

1、煤層

井田內(nèi)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y）,共含煤6層，自上

而下依次為3-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2煤層,可采煤層4層，即3T

（已枯竭）、4-2、5-1、5-2煤層。其中3-1、4-2、5T煤層為全區(qū)可采煤

層,5-2煤層為局部可采煤層，4汽4-4煤層為不可采煤層。

1）3T煤層

3”煤層位于延安組第三段的頂部，是本區(qū)埋藏最淺的主要可采

煤層之一，3”煤層厚度3.24?3.72m,平均厚度3.43m,部分含一層

夾砰，厚0.11?0.35m,煤層結(jié)構(gòu)簡單，屬穩(wěn)定型中厚?厚煤層。與

4々煤層間距為18.0~21.0m,平均為19.0m左右。

煤層底板標高為+1160?+1205mm,埋深19?117m,平均68rn。

煤層頂板主要為粉砂巖和砂質(zhì)泥巖，局部為細粒砂巖；底板主要為粉

砂巖和砂質(zhì)泥巖。

煤類為煤類以不粘煤31號（BN31）為主，部分長焰煤41號

（CY41）o

2）4-2煤層

4-2煤層賦存于第二段的頂部，是本區(qū)主要可采煤層之一，全區(qū)

可采。區(qū)內(nèi)見煤點9個均為可采點，煤層厚度1.02?1.74m,平均厚

1-7

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度1.43m,不含夾肝，煤層結(jié)構(gòu)簡單，屬穩(wěn)定型薄?中厚煤層。與5T

煤層間距60.00~66.00m,平均63.00m,煤層底板標高+1140~+1190m

之間，埋深44?142m,平均93m。頂板主要為粉砂巖和細粒砂巖，

局部為泥巖和中粒砂巖；底板巖性主要為砂質(zhì)泥巖次為粉砂巖。。

煤類為不粘煤31號(BN31)o

3)5"煤層

5"煤層賦存于延安組第一段的頂部，是本區(qū)主要可采煤層，全

區(qū)可采。煤層厚度0.88?3.27m,平均厚度1.85m,不含夾肝，煤層

結(jié)構(gòu)簡單，屬薄~中厚煤層。煤層底板標高+1080~1130m之間，埋

深110?208m,平均159m。頂板主要為砂質(zhì)泥巖和細粒砂巖，局部

粉砂巖；底板巖性主要為粉砂巖次為砂質(zhì)泥巖。

煤類為不粘煤31號(BN31)。

主要可采煤層特征見表1-2-1。

主要可采煤層特征表1-2-1

煤層厚度計算特征

煤層(估算采用厚度)穩(wěn)定

結(jié)構(gòu)層間距可采類型

編號最小一最大變異系數(shù)類型

標準差

平均值(%)

部分含一層夾

3羽.72

3T0.350.24稈，夾研厚度全區(qū)可采穩(wěn)定

3.43

0.11-0.35m。17.51-20.75

19.43

1.02-1.74不含夾砰的單

4-20.080.10全區(qū)可采穩(wěn)定

1.43一煤層

60.36-65.87

62.95

0.88257不含夾肝的單

5T0.420.26全區(qū)可采穩(wěn)定

1.85?煤層

2、煤質(zhì)

1)煤的物理性質(zhì)及煤巖特征

(1)物理性質(zhì)及宏觀煤巖類型

區(qū)內(nèi)各煤層為黑色，條痕為褐黑色；暗淡光澤為主，次為弱瀝青

1-8

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光澤。參差狀斷口為主，部分階梯狀及貝殼狀斷口。3"煤層以寬條

帶狀結(jié)構(gòu)為主，4々煤層以中?寬條帶狀結(jié)構(gòu)為主，5」煤層為線理狀

結(jié)構(gòu)，水平層狀構(gòu)造。

煤的硬度2.53,孔隙率13.2%,真密度1.41g/cm3,視密度見表

l-2-2o

各煤層視密度表1-2-2

煤層3-1415T

1.31-1.341.30?1.341.30?1.34

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

煤巖成分以暗煤、亮煤為主，夾鏡煤條帶或透鏡體，3“、4々煤

層局部地段鏡煤厚度可達6cm,絲炭沿層面呈長條帶狀或透鏡體分

布，厚約1?3mm,并可見到破碎程度不等的炭化植物葉片和莖干薄

片。5」煤層中部含有褐黑色菱鐵質(zhì)酗粒，直徑1?3mm,其密度3.7?

4.0g/cm3,局部聚集成層，厚度一般5cm左右。

宏觀煤巖類型：3/、4-2煤層以半亮煤為主，次為半暗煤及部分

半亮煤，5馬煤以半暗煤為主，次為半亮煤。

(2)顯微煤巖組分特征

①顯微組分

a、鏡質(zhì)組：以結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體和無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體為主，在無結(jié)構(gòu)鏡

質(zhì)體中，多為不均勻基質(zhì)鏡質(zhì)體。油浸反射光下呈深灰色，多膠

結(jié)其它有機質(zhì)煤組分，次為鏡質(zhì)體，油浸反射光下為深灰色，略

突起。

b、半鏡質(zhì)組：主要為結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體，油浸反射光下呈灰一淺灰

色，微突起，顯示植物細胞結(jié)構(gòu)。偶而可見均質(zhì)體及半鏡質(zhì)體。

是鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組之間的過渡組分。

c、惰質(zhì)組：油浸反射光下半絲質(zhì)體為淺灰一灰白色，低突起；

絲質(zhì)體為白?黃白色，中高突起，顯示植物細胞結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)絲質(zhì)體的

1-9

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胞腔多為空洞，胞壁較薄；粗粒體則為不明顯細胞結(jié)構(gòu)塊狀惰質(zhì)體；

可見碎屑惰質(zhì)體及微粒體、菌類體。

d、殼質(zhì)組：油浸反射光下小抱子體呈黑色，多分布不均勻基

質(zhì)體中。樹皮體油浸反射光下呈黑灰色，屬組成樹皮的木栓層，

其色調(diào)不均勻，呈迭瓦狀結(jié)構(gòu)，可見角質(zhì)體。

e、粘土類：普通反射光下呈暗灰色，略帶褐色，微突起，表面

微粒狀，以透鏡體形態(tài)充填絲質(zhì)體胞腔中，以團塊狀分布于不均勻基

質(zhì)體中。

f、硫化物類：普通反射光下呈淡黃白色，表面平整，高突起，

呈脈狀充填裂隙，主要為黃鐵礦。

g、碳酸鹽類：普通反射光下方解石呈現(xiàn)灰色，微突起，表面光

滑平整，呈塊狀、粒狀以及脈狀填充裂隙。

h、石英：普通反射光下呈深灰色，高突起，表面光滑平坦，以

顆粒狀態(tài)賦存于基質(zhì)體中，顆粒周圍為粒狀方解石。

鏡質(zhì)組以結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體和基質(zhì)鏡質(zhì)體為主，少量均勻基質(zhì)鏡質(zhì)體和

團塊鏡質(zhì)體，可見封閉的細胞腔結(jié)構(gòu)；惰質(zhì)組以結(jié)構(gòu)絲質(zhì)體和半絲質(zhì)

體為主，其次為碎屑絲質(zhì)體、絲炭化胞子體，具植物細胞結(jié)構(gòu)；殼質(zhì)

組主要為小胞子體、角質(zhì)體等。

②有機顯微組分和無機顯微組分

煤層中無機礦物質(zhì)含量低，綜合平均值為1.2?1.9%,以粘土類為

主，其次為碳酸鹽礦物,硫化物少量。碳酸鹽礦物為方解石、菱鐵礦、

菱鎂礦，方解石呈脈狀或薄膜狀填充裂隙，粘土礦物呈暗灰色，粒狀形

態(tài)賦存于絲質(zhì)體和基質(zhì)體中。硫化物以黃鐵礦薄膜和散粒狀形態(tài)分布

于裂隙面，并填充組分胞腔。5T煤層中常見石英顆粒呈稀疏狀分布

于有機質(zhì)的胞腔中。顯微煤巖組分中惰質(zhì)組含量高，殼質(zhì)組具原始氧

化特征，表明本區(qū)成煤期曾受到一定程度的原始氧化作用?！泵簩?/p>

鏡質(zhì)組平均值為56.4%,惰質(zhì)組為40.5%；4-2煤層鏡質(zhì)組為43.4%,

1-10

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

惰質(zhì)組為53.7%；5"煤層鏡質(zhì)組為54.8%,惰質(zhì)組為41.3%,殼質(zhì)組

全區(qū)基本穩(wěn)定，在1.0?2.7%之間。惰質(zhì)組含量高，是本區(qū)煤巖組分

的一大特征。各煤層顯微煤巖組分見表1-2-3o

各煤層顯微煤巖組分統(tǒng)計表表1-2-3

點有機顯微組分（％）無機顯微組分（％）鏡質(zhì)組

煤平均

數(shù)

層有機總，射率

鏡質(zhì)組惰質(zhì)組殼質(zhì)組粘土類碳酸鹽硫化物

（個）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）鏡質(zhì)組反射率（斤HBX）

各煤在顯微光度計上的油浸反射光下所測定的鏡質(zhì)組平均最大

反射率為：

3"煤層:鏡質(zhì)組反射率（斤max）為0.554?0.575%；

4々煤層：鏡質(zhì)組反射率（左max）為0.592%；

5"煤層：鏡質(zhì)組反射率（下max）為0.563%。

本區(qū)煤屬I煤化階段，即低煤化度煙煤。

（4）煤巖特征反映的煤質(zhì)特性

①煤巖特征

宏觀煤巖成分以暗煤、亮煤為主，并含有較多的絲炭條帶及透鏡

體，煤巖類型以半暗煤、半亮煤占優(yōu)勢；顯微煤巖組分鏡質(zhì)組以結(jié)構(gòu)

鏡質(zhì)體和基質(zhì)鏡質(zhì)體為主，惰質(zhì)組以結(jié)構(gòu)絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體為主，具

植物細胞結(jié)構(gòu)。礦物質(zhì)含量低。5T煤層含菱鐵礦酗粒，并富集成層。

煤化程度屬I階段。

②煤巖反映的煤質(zhì)特性

煤的顯微有機質(zhì)含量高（98.1?98.8%）,礦物質(zhì)含量為1.2?

1.9%0其中黃鐵礦含量低，且呈脈狀和星散狀分布，煤炭分選比較易

1-11

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于分離，屬較優(yōu)質(zhì)煤炭。煤的惰質(zhì)組含量高，殼質(zhì)體亦有原始氧化特

征，表明本區(qū)成煤初期曾受到一定程度的原始氧化作用。造成本區(qū)煤

炭水分含量高的原因之一。煤化程度低，惰質(zhì)組含量高，致使煤的粘

結(jié)性差，化學(xué)反應(yīng)性強，熱穩(wěn)定性好，是氣化、發(fā)電等用煤的好原料。

2）煤質(zhì)分析

（1）工業(yè)分析

各煤層工業(yè)分析測試成果綜合統(tǒng)計見表1-2-4,表1-2-5。

原煤煤質(zhì)指標一般分析統(tǒng)計表表1-2-4

MadAdVdafSt,dQgrd焦渣

煤層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)

浮煤煤質(zhì)指標一般分析統(tǒng)計表表1-2-5

焦渣

MadAdVdafSt,d特征

煤層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空氣干燥基水分（Mad）、最高內(nèi)在水分（MHC）

各煤層原煤空氣干燥基水分（Mad）為7.27?10.33%,綜合平均

值在6.72?7.59%之間。

②灰分

3-'及4-2煤層灰分平均值分別為7.59%和7.48%,5」煤層灰分平

均值為6.72%,灰分標準差在1.89?2.23之間。根據(jù)

GB/T15224.1—2010《煤炭質(zhì)量分級.第1部分灰分》標準，屬煤炭

資源灰分產(chǎn)率變化小的特低灰分煤。

1-12

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

原煤經(jīng)1.4密度液分選后，浮煤灰分產(chǎn)率大幅度降低，其綜合平

均值在3.57%?3。92%,脫灰率為53?59%,平均為56%。

⑶揮發(fā)分（Vdaf）

各煤層原煤揮發(fā)分在31.57?37.35%之間，綜合平均值為34.14?

36.37%,浮煤揮發(fā)分在32.46?37.58%之間，綜合平均值為34.62?

35.13%,屬中高揮發(fā)分煤。

（4）固定碳（FCd）、燃料比

固定碳的高低是評價動力用煤和氣化用煤質(zhì)量的一個重要指標，

燃料比是表征煤化程度的指標。各煤層固定碳含量在59.08?60.84%

之間，屬中等固定碳煤。燃料比在1.75?1.93,表征煤的煤化程度低。

各煤層固定碳（FCd）及燃料比見表l-2-6o

煤層固定碳（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，煤的揮發(fā)分越高，在燃燒過程中揮發(fā)分高

的煤所形成的焦炭疏松多孔，其化學(xué)反應(yīng)能力亦較強。本區(qū)煤的揮發(fā)

分產(chǎn)率高，對電廠鍋爐機械未完全燃燒的熱損失是逐漸下降的。

（2）元素分析

煤的可燃質(zhì)由多種碳、氫化合物和其它有機物組成，其主要化學(xué)

元素為碳、氫、氧、氮和硫。各煤層主要化學(xué)元素分析見表1-2-7。

碳（C由Q：碳是煤中主要的可燃元素。各煤層碳含量綜合平均值為

81.36-81.58%o

氫（Hda（）:煤中氫多以碳氫化合物狀態(tài)存在，在受熱時易裂解析出

和著火燃燒。各煤層氫含量綜合平均值為5.02-5.09%o

1-13

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氮（NG：氮是煤中唯一完全以有機狀態(tài)存在的元素，主要由成煤植

物中蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化而來。各煤層氮含量綜合平均值為1.03-1.06%。

氧（0G：各煤層中氧含量綜合平均值為11.68?12.39%O

煤中碳、氫數(shù)據(jù)是煤質(zhì)的基本指標，作為動力燃料時，是計算煤

的發(fā)熱量主要參數(shù)。

在煤化工利用時，氫含量或C/H在很大程度上決定著焦化產(chǎn)品的產(chǎn)

率，煤氣的產(chǎn)率和質(zhì)量，特別是液化的液體產(chǎn)率。根據(jù)煤中碳、氫、氧

和揮發(fā)分，就能預(yù)測出該煤在蔥油中的抽示率和轉(zhuǎn)化率，本區(qū)C/H比

大于16%,加之揮發(fā)分一般35~37%,灰分一般小于10%,是液化的

原料煤。

各煤層主要化學(xué)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）、各種形態(tài)硫（Ss,d、Sp,d、So,d）

3」、5"煤層原煤硫分在0.23?0.50%和0.25?0.49%之間，平均

值分別為0.39%和0.40%,標準差為0.07和0.08,根據(jù)

GB/T15224.2—2010《煤炭質(zhì)量分級.第2部分硫分》標準，兩煤層

均屬煤炭資源硫分變化小的特低硫煤。

4-2煤層原煤硫分為0.41-0.66%,平均值0.52%,標準差為0.13,

屬煤炭資源硫分變化小的低硫煤。

上述三煤層原煤硫分經(jīng)1.4密度液分選后，浮煤硫分平均值分

別為0.32%、0.33%和0.32%。煤中各種形態(tài)硫（％）統(tǒng)計見表1-2-8。

脫硫率分別為18%、37%和20%。

1-14

陜西省府谷縣中匯富能礦業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計

煤中各種形態(tài)硫(%)統(tǒng)計表表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)

煤中全硫由硫酸鹽硫(Ss,d)、硫化鐵硫(Sp,d)和有機硫(So,d)

組成，其中以有機硫為主，綜合平均值為0.27?0.33%,其次為硫化

鐵硫，綜合平均值為0.05?0.16%；硫酸鹽硫僅占0.01?0.03%。

(4)干燥基高位發(fā)熱量(Qgr,d)

干燥基高位發(fā)熱量是評價煤燃燒特性的主要參數(shù)。各煤層干燥基

高位發(fā)熱量(Qgr,d)綜合平均值為30.68?3O.8OMJ/kg,根據(jù)

GB/T15224?3—2010《煤炭質(zhì)量分級.第3部分發(fā)熱量》標準，屬動

力煤的高發(fā)熱量煤。

(5)有害元素

煤中有害元素測定統(tǒng)計見表l-2-9o

煤中有害元素測定統(tǒng)計表1-2-9

Cid

PdFdAs,d

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