礦井建設(shè)規(guī)模分析

張 浩

（中國礦業(yè)大學(xué)，北京 100083）

晉東南的沁水盆地蘊含豐富的礦產(chǎn)資源[1]，是我國非常重要的含礦盆地之一，前人對該盆地各個區(qū)塊做了大量的學(xué)術(shù)研究，從屬于陽泉集團的七元礦區(qū)坐落于沁水盆地東北緣，同樣有著豐富的可開采能源，具有寬廣的開發(fā)前景，本文準備將七元礦區(qū)各個主要礦層的特性進行對比總結(jié)，并對未來礦井的建設(shè)規(guī)模進行簡要的分析，為后續(xù)能源開采提供相關(guān)的參考意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

沁水盆地的大地構(gòu)造屬于華北板塊的中部，從整體的形狀上看類似一個橢圓[2]，自經(jīng)過呂梁運動形成克拉通古陸以來，沁水盆地又經(jīng)歷了中生代燕山運動和新生代喜馬拉雅運動階段的改造，經(jīng)過多次的構(gòu)造演化形成現(xiàn)在的格局[3]，使得本區(qū)地層產(chǎn)狀均呈現(xiàn)走向近東西、傾向向南的單斜構(gòu)造[4]。區(qū)內(nèi)巖漿巖不甚發(fā)育，研究區(qū)位置如圖1。

圖1 研究區(qū)七元礦區(qū)位置示意圖

2 礦層性質(zhì)和特征

2.1 含礦特性

研究區(qū)主要含礦地層依次為太原組、山西組。其他各組的礦層為無經(jīng)濟價值的不可采礦層。山西組礦層總厚度平均1.70m，含礦系數(shù)為3.31%，可采含礦系數(shù)為2.35%；太原組礦層總厚度9.52m，含礦系數(shù)7.80%，可采含礦系數(shù)為6.23%。其中15號礦層全區(qū)發(fā)育可采，81、82礦層在區(qū)內(nèi)大部分地段發(fā)育可采，3、6、15下礦層在區(qū)內(nèi)部分地段發(fā)育可采。

2.2 礦層物理性質(zhì)和主要特征

（1）礦層的物理性質(zhì)。研究區(qū)各礦層顏色為黑～灰黑色，金剛光澤，條痕黑～灰黑色。均一狀及條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，參差狀及階梯狀斷口。太原組礦層可見黃鐵礦結(jié)核及薄膜。各礦層視密度在1.28t/m3～1.57t/m3之間，自上而下有逐漸增大的趨勢。

（2）巖性特征。①宏觀巖性特征。3、6、81、82、15礦層半亮型礦物為主，其他為半暗型及暗淡型礦物。15礦層富含黃鐵礦結(jié)核，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，常被方解石脈充填。②顯微礦石特征。各礦層有機組分以鏡質(zhì)組為主，鏡質(zhì)組在47.87%～89.9%之間，惰質(zhì)組占7.44%～18.47%，幾乎不含殼質(zhì)組。各礦層無機組分以粘土類礦物為主，多呈浸染狀、斑點狀及分散狀，次為充填胞腔狀；硫化物類以黃鐵礦為主，多呈草莓狀、微粒狀；碳酸鹽類主要為方解石，一般為充填腔孔狀或片狀、放射狀。

2.3 礦層的化學(xué)性質(zhì)

（1）3號礦層。礦物空氣干燥基水分平均1.07%；礦物干燥基灰分平均26.12%，干燥基固定碳含量平均64.87%，礦物全硫含量平均0.57%，低硫及特低硫礦物為主；礦物干燥基高位發(fā)熱量17.858MJ/kg～32.64MJ/kg，以中高熱值礦物為主，屬中灰、低硫、中高發(fā)熱量的礦層。

（2）81號礦層。礦物空氣干燥基水分平均1.20%；礦物干燥基灰分平均20.67%，干燥基固定碳含量平均71.83%；礦物全硫含量平均0.81%，干燥基高位發(fā)熱量16.377MJ/kg～34.038MJ/kg，該礦層屬中灰、低硫、高發(fā)熱量礦層。

（3）82號礦層。礦物空氣干燥基水分平均1.28%，礦物干燥基灰分平均21.43%，干燥基固定碳含量平均71.27%；礦物全硫含量為平均0.67%，礦物干燥基高位發(fā)熱量15.420MJ/kg～34.314MJ/kg，屬中灰、低硫、高發(fā)熱量礦層。

（4）15號礦層。礦物空氣干燥基水分平均1.33%，礦物干燥基灰分平均18.89%，干燥基固定碳含量平均72.06%；礦物全硫含量平均為2.20%，礦物干燥基高位發(fā)熱量17.554MJ/kg～32.808MJ/kg，屬低灰、中高硫、高發(fā)熱量礦層。

3 礦井建設(shè)規(guī)模分析

（1）資源量。研究區(qū)資源量豐富，礦井開采技術(shù)條件較好，礦物燃燒性質(zhì)較好，有可靠的用戶，外部協(xié)作條件優(yōu)越，企業(yè)信譽好，市場可靠，有條件建設(shè)成為現(xiàn)代化的特大型礦井。有利于促進地方經(jīng)濟的發(fā)展。

（2）市場供需。沁水盆地東北部為無煙礦物產(chǎn)量基地，該礦物類型非常暢銷，近年來用戶需求量猛增，有迫切要求加大礦井的井型及開發(fā)力度的市場需求。

（3）地質(zhì)構(gòu)造條件。本井田地層傾角平緩，走向較穩(wěn)定，且基本無斷裂構(gòu)造，利于機械化規(guī)模開采，適宜建大型礦井。

（4）礦層埋藏深度。本井田礦層埋藏較深，達500m以上，礦井建設(shè)費用相對較高，只有建大型礦井，實現(xiàn)高產(chǎn)高效才可取得較好的經(jīng)濟效益。

（5）外運條件。研究區(qū)周圍公路和鐵路線路發(fā)達，交通便利，礦井所產(chǎn)出的能源可經(jīng)公路或鐵路外運到全國各地，適宜建大型礦井。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)山西組和太原組是主要的含礦地層，山西組含礦系數(shù)為3.31%，太原組含礦系數(shù)7.80%。其中15號礦層全區(qū)發(fā)育，為全區(qū)可采層。81、82礦層在區(qū)內(nèi)大部分地段發(fā)育，為大部可采層，3、6、15下礦層在區(qū)內(nèi)部分地段發(fā)育，為局部可采層。

（2）研究區(qū)礦層顏色為黑～灰黑色，金剛光澤～似金屬光澤，條痕黑～灰黑色。各層視密度自上而下有逐漸增大的趨勢。

（3）各礦層宏觀礦物成分半亮型，半暗型及暗淡型礦物為輔。各礦層有機組分以鏡質(zhì)組為主，幾乎不含殼質(zhì)組。各礦層無機組分以粘土類礦物為主，硫化物類以黃鐵礦為主，碳酸鹽類主要為方解石。

（4）通過對資源量、市場供需、地質(zhì)構(gòu)造條件、礦層埋藏深度和外運條件的綜合分析，得出為了實現(xiàn)高產(chǎn)高效，取得較好的經(jīng)濟效益，應(yīng)該建設(shè)現(xiàn)代化的特大型礦井。