瓦斯地质图编制说明书(完稿)(可编辑).doc

瓦斯地质图编制说明书_(完稿) 分类号:密级:UDC:编号:黔西县沙井乡安源煤矿矿井瓦斯地质图编制说明书15万t/a 贵州省动能煤炭技术发展服务有限公司黔西县沙井乡安源煤矿2011年7月项目名称: 黔西县沙井乡安源煤矿矿井瓦斯地质图编制完成单位: 贵州省动能煤炭技术发展服务有限公司 黔西县沙井乡安源煤矿参研人员:贵州省动能煤炭技术发展服务有限公司:姓名职称任务审定项目负责人审核审核编制 目录0 前言10.1项目来源10.2编图的目的和意义10.3 编制依据20.4主要研究内容30.5 完成情况41 矿井概况51.1交通位置及隶属关系51.2 井型、开拓方式及生产能力51.3 瓦斯81.4 煤层81.5 煤质特征91.6 岩浆岩101.7 水文地质特征102.1 矿区地质构造演化及分布特征132.2 井田地质构造及分布特征172.3 构造煤发育及分布特征182.4 地质构造对瓦斯赋存的控制193 矿井瓦斯地质规律研究213.1 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响213.2 顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响213.3 岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响213.4 煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响213.5 岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响223.6 瓦斯含量分布及预测研究224 矿井瓦斯涌出量预测294.1 矿井瓦斯涌出资料统计及分析294.2 矿井瓦斯抽采资料统计及分析294.3 矿井瓦斯涌出量预测295 煤与瓦斯区域突出危险性预测345.1煤与瓦斯突出危险性参数测定及统计345.2 煤与瓦斯突出危险性影响因素分析345.3 煤与瓦斯区域突出危险性预测346 煤层气资源量计算386.1 资源量计算方法386.2 资源量计算及参数的确定396.2.1 计算基本条件396.2.2计算公式参数的确定396.3 资源量计算结果及评价407 矿井瓦斯地质图编制427.1 编图资料427.1.1 地理底图427.1.2 地质资料427.1.3 瓦斯资料427.1.4缺少或未收集资料427.2 编图内容和表示方法427.2.1 地质内容和表示方法427.2.2 瓦斯内容和表示方法437.2.3 其它内容表示438 结论和建议44主要参考文献46附图46附表46 0 前言0.1项目来源 根据国家能源局国能煤炭2009117号文国家能源局关于组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知。根据黔发改能源2009931号文件关于转发国家能源局关于组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知的通知及黔发改能源2010555号文件关于加快组织开展贵州省煤矿瓦斯地质图编制工作的通知的要求。根据煤矿安全规程第一百八十一条“突出矿井必须及时编制矿井瓦斯地质图,图中应标明采掘进度、被保护范围、煤层赋存条件、地质构造、突出点的位置、突出强度、瓦斯基本参数等,作为突出危险性区域预测和制定防治突出措施的依据”。黔西县沙井乡安源煤矿于2010年8月委托我公司与其共同承担“黔西县沙井乡安源煤矿矿井瓦斯地质图编绘”项目。主要任务是按照全国瓦斯地质图编制技术要求,编制矿井瓦斯地质图、编写瓦斯地质图说明书。0.2编图的目的和意义 矿井瓦斯地质图,以矿井煤层底板等高线图和采掘工程平面图作为地理底图,在系统收集、整理建矿以来采、掘工程揭露和测试的瓦斯资料和地质资料,查清矿井瓦斯地质规律,进行瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯煤层气资源量评价和构造煤的发育特征等基础上,将矿井瓦斯赋存规律按照瓦斯地质图编制标准图例绘制成图。矿井瓦斯地质图能高度集中反映煤层采掘揭露和地质勘探等手段测试的瓦斯地质信息,可准确反映矿井瓦斯赋存规律和涌出规律,准确预测瓦斯涌出量、瓦斯含量、煤与瓦斯突出危险性,准确评价瓦斯煤层气资源量及开发技术条件,为下一步矿井瓦斯治理及利用提供参考。 矿井瓦斯地质图是煤矿瓦斯地质资料最好的档案,既是多年来瓦斯预测、灾害防治、瓦斯抽采实践的高度集中,又是指导今后准确预测瓦斯资源量、涌出量、突出危险性的重要理论依据。编制煤矿瓦斯地质图,高度概括多年积累的瓦斯地质信息,把地质活动对瓦斯赋存的影响搞清楚,把无形的规律形象地反应在图纸上,把瓦斯治理的难点、重点搞清楚,瓦斯预测和治理才能有的放矢。大量的实践证明,瓦斯地质图是瓦斯治理研究、交流、决策的重要平台,是治理瓦斯、预防事故的基础。 瓦斯预测意义重大,是矿井研究所要采取的瓦斯防治技术的基础。瓦斯地质图主要功能即是准确预测瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出危险性;预测瓦斯含量和瓦斯资源量。随着开采深度的增加、地质构造复杂程度的变化和回采工艺的不同,瓦斯地质规律都在发生着变化。“搞开采有个采掘工程平面图,搞地质有个煤层底板等高线图,搞通风有个通风系统图,搞瓦斯必须编制瓦斯地质图”。瓦斯地质图是各级领导和煤矿企业进行安全生产管理和瓦斯治理研究的依据。 另外,编制矿井瓦斯地质图,有助于实现煤炭与煤层气资源的协调开发。通过瓦斯地质图评估矿井瓦斯煤层气资源,有利于合理安排煤炭资源开采与煤层气资源开发之间的衔接,为实现煤炭与煤层气资源协调开发、实现煤、气共采提供技术支撑。0.3 编制依据 1、国家能源局,关于组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知,国能煤炭2009117号; 2、贵州省发改委等,关于加快组织开展贵州省煤矿瓦斯地质图编制工作的通知,黔发改能源2010555号; 3、贵州省发改委,关于转发国家能源局关于组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知的通知,黔发改能源2010931号; 4、贵州省发改委、贵州省煤矿设计研究院,贵州省煤矿瓦斯地质图编制工作大纲,2010.02.02; 5、全国煤矿瓦斯地质图编制技术工作组煤矿矿区矿井采掘工作面瓦斯地质图编制方法2009.04; 6、贵州省安全生产监督管理局、贵州省煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件“黔安监管办字2007345号关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见”。 7、煤矿安全规程(2011版); 8、防治煤与瓦斯突出规定(2009年8月1日实施); 9、采矿工程设计手册; 10、矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ1018-2006); 11、煤矿瓦斯抽采基本指标(AQ1026-2006) 12、煤与瓦斯突出矿井鉴定规范(AQ1024-2006); 13、煤层气资源/储量规范(DZ/T0214-2002); 14、安源煤矿采掘工程平面图; 15、贵州省黔西县安源煤矿详查地质报告,贵州蒙特资源勘查开发有限公司(2005.10); 16、黔西县沙井乡安源煤矿安全专篇贵州天宝矿产资源咨询服务有限公司(2008.10) 17、贵州省黔西县安源煤矿资源/储量核实报告(贵州大学资源与环境工程学院(2007.3)。 18、安源煤矿提供的掘进、回采工作面瓦斯日报表、风量报表、产量报表等资料; 19、技术人员现场搜集的矿井其它资料。0.4主要研究内容 通过对区域地质演化、矿区构造演化、矿井构造分布特征,以及矿区构造对井田构造的控制、对构造复杂区的控制、对构造煤发育规律的控制,构造逐级控制的研究,查清构造对煤层瓦斯生成、保存和赋存分布特征的控制规律,查清矿区、矿井瓦斯(煤层气)地质规律。 矿井瓦斯地质图编制与研究的主要内容有: 1)、井田地质构造分布特征及其演化分析 地质构造是直接影响和控制瓦斯赋存的重要因素之一。通过对区域地质演化、矿区构造演化、矿井构造分布特征,以及矿区构造对井田构造的控制、对构造复杂区的控制、对构造煤发育规律的控制,并分析构造逐级控制及构造演化的特点,从而查清构造对煤层瓦斯生成、保存和赋存分布特征的控制规律,查清矿区、矿井瓦斯(煤层气)地质规律。 2)、煤层顶底板岩性与瓦斯赋存规律的研究 煤层的顶底板围岩直接影响了煤层瓦斯封闭条件,顶底板岩性不同,对瓦斯封闭保存形成很大差异。因此研究煤层顶底板岩性特征具有重要意义。当顶板岩性为砂岩,特别是裂隙发育的砂岩时,煤层中瓦斯则易于运移到砂岩储层之中,但煤层中瓦斯则易于逸散;当顶板为透气性差的泥岩,封闭瓦斯较好,煤层中的瓦斯则难以运移出煤层。因此搞清煤层顶底板岩性分布特征有利于研究瓦斯的赋存规律。 3)、煤系、煤层的埋藏深度和瓦斯赋存的变化规律 煤系、煤层埋深是影响瓦斯赋存的因素,煤层赋存控制着瓦斯的总体分布,随着煤层埋深的增加,地层压力、瓦斯压力不断增加,煤岩层渗透性下降,不利于瓦斯释放;另外,随着煤层埋深的增加,地温增加,有机质热演化加强,煤的变质程度增高,微孔隙增多,使煤层吸附瓦斯的能力提高,从而导致了深部煤层瓦斯含量的增大。因此结合区域构造特征,查清矿井范围内主采煤层的埋藏深度在横向上的变化,查清煤层在不同埋深条件下由于地温梯度的变化对瓦斯生成的影响。 4)、影响瓦斯赋存的其它因素分析 岩浆活动对瓦斯赋存的影响比较复杂,既有对瓦斯的生成和保存的作用,又有使瓦斯逸散的可能性,因此研究岩浆活动对煤层瓦斯的影响,要结合地质背景作具体分析,同时岩浆活动使地温梯度增大,进而加快了煤变质作用进行,有利于煤层瓦斯生成。因此,研究岩浆活动分布范围及其特征对于瓦斯生成运移具有重要意义。 陷落柱往往与断层伴生,且受控于断层。如果陷落柱封闭性较好,则有利于瓦斯的赋存,如果陷落柱封闭性较差,有利于瓦斯排放,因此岩溶陷落柱的研究有利于瓦斯地质规律的分析。 5)、总结矿井瓦斯地质规律 在综合分析瓦斯地质的涌出量情况,依据矿井提供的资料及相关的规范,规定和数学公式等,进行矿井瓦斯地质图编制,分析了矿井瓦斯含量分布规律,预测了矿井瓦斯涌出量,分析了煤与瓦斯突出危险性区域,计算了瓦斯(煤层气)资源量。0.5 完成情况 根据贵州省动能煤炭技术发展服务有限公司的部署,黔西县安源煤矿矿井瓦斯地质图及瓦斯地质图说明书的编制工作自2010年8月开始,至2010年9月底结束。 1)通过对安源煤矿地质构造演化及分布特征的研究,根据构造逐级控制理论,得出地质构造对该矿的瓦斯赋存起着重要作用,矿井局部存在的褶皱及断层附近可能会有构造煤发育。 2)通过对M16煤层顶底板岩性与瓦斯赋存规律的研究,M16煤层的顶底板孔隙小,透气性差,有利于煤层瓦斯的赋存。但受采动影响,邻近层涌出的瓦斯对M16煤层采掘生产有一定的影响。 3)根据收集的矿井瓦斯含量钻孔实测数据,在离地质构造较远的区域,结合煤层埋藏深度与瓦斯压力间的经验公式得到本矿M16煤层瓦斯压力P(Mpa)随埋深H(m)之间的关系。 4)通过对煤层埋藏深度和瓦斯赋存变化规律的研究,根据经验公式结合矿井实测数据预测了M16、M18煤层瓦斯含量,并根据预测结果对M16煤层瓦斯含量数据进行了回归分析,分析得出预测的矿井瓦斯含量与埋深之间的关系。 5)采用分源法对安源煤矿回采工作面瓦斯涌出量进行了预测,根据预测结果进行了回归分析。通过回归分析,得到预测瓦斯涌出量与埋深之间的关系。 6)完成了黔西县沙井乡安源煤矿(M16煤层)矿井瓦斯地质图(1:5000)1份,矿井瓦斯地质图说明书1份。1 矿井概况1.1交通位置及隶属关系 安源煤矿位于黔西县城南西平距约25km,行政区划属黔西县沙井乡所辖。地理坐标:东经105°5730105°5845,北纬26°513026°5230,交通比较方便见图1-1交通位置图。 该矿企业性质属私营企业。1.2 井型、开拓方式及生产能力 1、井型、境界及储量 黔西县沙井乡安源煤矿为一新建矿井。属私营独资企业煤矿,设计生产能力15万t/a。于2009年开始规划建设,现处于基建期。 矿区走向长1.751km,倾向宽1.1710.93km,面积约2.1458km2。矿区由7个拐点坐标圈定。开采标高:+1550?+700m标高,其矿区范围拐点坐标见表1-2-1。 表1-2-1安源煤矿拐点坐标表 拐点编号 X Y 0 2973731 35595232 1 2973737 35596060 2 2974199 35596057 3 2974209 35597299 4 2974024 35597273 5 2972537 35596124 6 2972561 35595241 开采面积 2.1458km2 开采深度 +1550-+700m标高 根据贵州大学资源与环境工程学院2008年1月提供的贵州省黔西县安源煤矿补充勘查地质报告,矿井地质资源量为506.19万t,其中332级别的资源量为249.6万t,333级别资源量为256.59万t。矿井预测资源量334?为314.2万t。 2、矿井开拓与开采 采掘现状 安源煤矿为新建矿井,现处于基建阶段,布置有主平硐、副平硐、回风斜井三个掘进工作面。 开拓方式 图1-1 交通位置图 根据黔西县沙井乡安源煤矿开采方案设计得知: 主平硐X2973539,Y35596381,Z+1535m,4°,3,从M16煤层顶板,按方位角4°穿层掘进,长度90m。净断面5.2m2,表土层采用砌碹支护,其余部分采用锚喷支护;采用胶带输送机运输。承担矿井煤炭运输、进风及敷设管线任务。 风井X2973413,Y35596351,Z+1550m,67°,30°为斜井,从M16煤层顶板,按方位角67°,倾角30°穿层掘进,长度100m。净断面5.2m2,表土层采用砌碹支护,其余部分采用锚喷支护;承担矿井排除污风的任务。 副平硐X2973496,Y35596317,Z+1523m,315°,3距M16煤层法线距离20m处布置,净断面6.6m2,表土层采用砌碹支护,其余部分采用锚喷支护;铺设600mm轨距30kg/m钢轨两条。承担矿井运料、行人、排水及进风的任务。 主平硐掘进90m后,按方位角247°,倾角25°向下掘运输上山。风井掘进100m后,按方位角247°,倾角25°向下掘回风上山。运输上山和回风上山距M16煤层距离20m。运输上山与风井掘至+1375m标高贯通后,运输上山在+1470m标高掘联络巷与风井连通,各煤层通过回风石门和运输石门分别与风井和运输上山联系。 矿井设计井筒特征见表1-2-2。 表1-2-2 井筒特征表井 筒名 称井口坐标井口标高m方位角°长度m倾 角°断 面m2xY净掘主平硐297353935596381+153549035.25.5副平硐297349635596317+15233157036.67.6风井297341335596351+155067100305.25.5 水平划分及标高 水平数目及划分:矿井划分为4个水平,水平标高分别为+925m、+1075m、+1225m、+1375。 采区划分 整个矿井划分为7个采区,+1375 m水平以上为一采区,+1225 m 水平+1375 m水平为二采区,+1075 m水平+1225 m水平为三采区、四采区,+925m+1075 m水平为五、六采区,+925m以下为七采区仅M18煤层。 首先开采一采区,其次开采二采区,在其次开采三、四、五、六采区,最后开采七采区。 采煤方法 矿区可采煤层为2层,倾角40°,煤层为倾斜中厚煤层,采用走向壁式后退采煤法。 由于矿井设计首采为M16煤层,故本报告选择M16煤层进行瓦斯地质图的编制。1.3 瓦斯 1、瓦斯等级鉴定情况 黔西县沙井乡安源煤矿为新建矿井,2009年开始建设,目前还处于基建期,之前没有做个瓦斯等级签定。邻近煤矿有羊场乡龙华煤矿,龙华煤矿与安源煤矿地质构造类似。 根据贵州省煤炭管理局文件黔煤生产字20081547号对毕节地区2008年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复,羊场乡龙华煤矿为高瓦斯矿井,绝对瓦斯涌出量为1.21m3/min,二氧化碳相对涌出量为0.71 m3/t。 根据贵州省能源局文件黔能源发2009281号关于毕节地区煤炭局关于请求审批2009年度矿井瓦斯等级鉴定报告的报告的批复,羊场乡龙华煤矿为高瓦斯矿井,相对瓦斯涌出量为19.69m3/t,二氧化碳相对涌出量为5.37m3/t。 邻近矿井羊场乡龙华煤矿2008、2009年度矿井瓦斯等级鉴定见表1-3-1。表1-3-1 安源煤矿邻近矿井龙华煤矿2008、2009年度瓦斯等级鉴定情况汇总表年度气体名称矿 井、煤 层、一 翼、水 平、采 区、名称三旬中最大一天的涌出量m3/min月实际工作日数d月产煤量t月平均日产量t/d相对涌出量m3/t矿井瓦斯等级上年度瓦斯等级上年度最大相对涌出量m3/t风流抽放总量123456789102008CH4全矿井1.210.001.212512505034.84高瓦斯矿井高瓦斯矿井未鉴定CO2全矿井0.710.000.7120.45未鉴定2009CH4全矿井11.720.0011.72282400085719.69高瓦斯矿井高瓦斯矿井34.84CO2全矿井3.200.003.205.3720.45 2、地质勘探情况 矿方未提供安源煤矿地质勘探时的瓦斯情况。 3、煤与瓦斯突出危险性鉴定情况 矿区内各可采煤层未作煤与瓦斯突出危险性鉴定,建议该矿井及时请具有资质的单位对各可采煤层进行煤与瓦斯突出危险性鉴定。1.4 煤层 1、含煤性地层 是矿区的含煤地层,厚180230m,与下伏茅口组P2m或峨眉山玄武岩P3呈假整合接触。根据岩性组合,含煤性可分为二段: 第一段P3l1:主要由粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粘土岩及灰岩组成,含煤8-9层,局部可采煤二层,与下伏茅口组P2m或峨眉山玄武岩P3呈假整合接触,厚度100130m。 第二段P3l2:为矿区主要含煤段,岩性以粉砂岩、泥岩、炭质泥岩、粘土岩类灰岩及煤层,含菱铁矿及黄铁矿结核。见煤5-11层,可采煤层2-4层,其中M16、M18为主采煤,其余仅局部达可采厚度。与上覆上二叠统长兴组P3c灰岩呈整合接触。 2、可采煤层 区内可采煤层为M16、M18煤层,分述如下: M16煤层:位于P3l2中下部,上距深灰色海相生物灰岩标志层约5m,下距M18煤层顶板3545m,距上二叠统长兴组P3c底界3040m。为矿区主采煤层,层位稳定,呈层状产出,一般夹12层夹矸,开采后以粉煤为主,顶板一般为粉砂质泥岩、泥岩等,底板为粘土岩。厚1.31.5m,平均厚1.41m。 M18煤层:位于P3l2底部,层位稳定,呈层状产出,该煤层常见一层夹矸或不含夹矸,夹矸一般厚度小于0.3m,顶板为灰黑色炭质泥岩及含舌形状化石俗称“海豆牙”为其特征,底板为粘土岩,煤层开采后以粉煤为主,厚1.902.18m,平均厚2.08m。 详见煤层特征表表1-4-1:表1-4-1可采煤层特征表煤层名称煤层厚度m平均厚度m与下层煤间距m煤层夹矸数稳定性煤层倾角°煤 种顶板岩性底板岩性M161.31.51.41354512稳定40无烟煤粉砂质泥岩、泥岩粘土岩M181.92.182.081稳定40无烟煤泥岩粘土岩1.5 煤质特征 1、物理性质及煤质特征 煤的物理性质 M16煤层:黑色、灰黑色,半金属光泽,局部丝绢光泽;粉粒状为主,少量块状;结构为中?细条带状,内生裂隙发育,机械强度小,性脆易碎,断口呈阶梯状及参差状,属半亮?光亮型煤。 M18煤层:黑色,金属?半金属光泽,主要为碎料状及粉粒状,具中?细条带状结构,局部有宽带及线状结构,内生裂隙发育,机械强度小,性脆,阶梯状断口为主,为光亮?半光亮型煤。 各煤层均为黑色、灰黑色,光泽暗淡,条痕黑色或褐灰色。煤呈碎块状及粉状,易燃、疏松、质软。M16煤层以碎块状为主,M70煤层以粉状为主。两煤层均具玻璃光泽,参差状断口,中等硬度。密度1.45t/m3。 2、煤层化学性质 煤质特征见表1-4-2表1-4-2 煤质特征表煤层编号样品编号灰分 Ad挥发分Vdaf全硫 St?d水份Mad % 发热量QrDW(MJ/kg)备注M16HSKD1-111.057.92 1.21 1.59 26.68HZK302-117.886.2 0.82 2.17 27.16M18HSKD1-212.955.44 1.93 2.36 25.72HSKD1-316.245.27 1.02 1.82 27.53HZK302-220.55.23 1.03 1.73 26.41 根据工业分析结果,该矿区M16、M18煤层的煤类均为无烟煤。可作为动力及民用煤。1.6 岩浆岩 安源煤矿井田内未发现岩浆岩侵入现象。1.7 水文地质特征 1、水文地质概况 区内为中高山剥蚀侵蚀峰丛沟谷、山地地貌,地形起伏较小,区内最高海拔1650.50米矿区东部山顶,最低海拔1410.50米。矿区经北东流径鸭池河,河谷最低标高750米,为矿区最低侵蚀基准面。矿区北东侧发育数条由南西向北径流的季节性小溪流,区内地表水均排泄于鸭池河。 2、地下水类型 矿区地下水类型有松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类岩溶水和基岩裂隙水。 3、地层含、隔水性 1松散岩类孔隙水:赋存于第四系残坡积物中,岩性为含碎石粘土及亚粘土,厚0-10m。由于其厚度薄、分布分散,含水贫乏,野外调查未发现井、泉水点。富水性等级为贫乏。 2碳酸盐岩类岩溶水:赋存于下二叠统茅口组、上二叠统长兴组、下三叠统夜郎组第二段灰岩中,岩石中岩溶裂隙发育,含水性能好。野外调查未发现井、泉水点。富水性等级为中等。 3基岩裂隙水:赋存于上二叠统龙潭组、下三叠统夜郎组第一段粉砂岩、页岩及粘土岩中,岩石中在地表浅部强风化带,由于风化节理裂隙发育,地下水赋存于节理裂隙中,而在强风化带下部基岩中,含水岩组由含水层砂岩与隔水层粉砂岩及粘土岩相间组成,该类岩组含水性能极其微弱。野外调查未发现井、泉水点。富水性等级为中等?贫乏。 4、地下水的补给、迂流、排泄条件 矿区最低相对侵蚀基准面位于矿区北部,标高为1410.50m,区内地下水埋藏深度随地势高低而变化。在地势低处地下水埋藏较浅,一般2-5m,而山脊处的地下水埋藏较深,一般大于30m。地下水的补给主要来源于大气降水。补给区与分布区一致,主要补给区为:上二叠统长兴组深灰、灰色中厚层燧石灰岩及下三叠统夜郎组第二段灰岩,直接受大气降水的补给。 区内地形相对高差不大,含水岩组向北西缓倾斜,总体上地下水由高向低处沿含水岩组径流。 总之,工作区地下水为孔隙水、岩溶水和基岩裂隙水,以蒸发和泉水为主要排泄方式,区内水系较发育,地形切割较大,地下水排泄条件良好。 5、矿坑充水因素分析 1地下水 根据矿区水文地质条件,矿井充水的地下水水源主要来自上二叠统长兴组、下三叠统夜郎组第二段灰岩。地下水属潜水及承压水,其埋藏深度一般随地形变化而变化,地势高,埋藏就深,反之就浅。地下水是矿坑充水的主要因素。 2老窑积水 该矿区南部老窑较多,有水老窑位于矿区南部部煤层露头线附近。正常涌水量为6m3/h,最大涌水量为2 0m3/h。老窑易产生积水,在掘进过程中,容易发生老窑透水、突水现象,应引起高度重视。 3大气降水 大气降水是矿区地下水的主要来源,泉水涌水量的变化与大气降雨有着密切的联系,一般情况下,雨季时涌水量增大,枯季时涌水量变小。因此,矿井不同季节涌水量的变化或多或少与大气降水有关。若开采过程中,采空塌陷范围延伸至地表,大气降水会通过导水裂隙带直接进入井下,使矿井涌水量增大。另外,大气降水还通过补给主要含水层上二叠统长兴组、下三叠统夜郎组第二段灰岩并转化为地下水,然后渗入坑道。 4地表水 矿区内无大的地表水系,地表水表现为大气降雨。由于地表多为缓坡,地表水排泄良好,地表水对矿坑充水影响不大。 6、矿井涌水量预测 矿区水文地质条件中等复杂类型,采用水文地质比拟法预算矿井正常涌水量。据105队调查,安源煤矿正常涌水量60m/d,实际水位降深50m,实际开采面积约0.03km2。计算公式及结果如下: 其中Q实60m3/d安源煤矿实际正常涌水量 F实0.03km。安源煤矿实际开采面积S实50m安源煤矿实际水位降深 F设0.635 3kin。本矿区预计开采面积 S设27Om本矿区预计水位降深 Q设为开采煤层最低水平矿井正常涌水量。 经计算,预测矿坑最大涌水量为123.5m3/d 7、矿区水文地质条件评价 由上可知,M16, M18,煤层所处地层富水性等级为中等?贫乏,其上有上二叠统龙潭组、下三叠统夜郎组第一段相对隔水层和上二叠统长兴组、下三叠统夜郎组第二段含水层,矿区矿坑充水因素主要为地下水和老窑积水。在开采过程中地下水位将会下降,地表泉水水位也会下降,对当地人畜饮水和农田灌溉造成困难的可能性大。2 地质构造及控制特征研究2.1 矿区地质构造演化及分布特征 该区位于我国东部滨西太平洋构造域和西部特提斯构造域的结合部,区域大地构造单元属扬子陆块黔北隆起的黔北煤田中部(见表2-1-1,图2-1-1)。 表2-1-1 贵州大地构造单元划分简表 图2-1-1 贵州构造单元划分布示意图 黔北隆起是扬子板块内部在古生代发育的一个隆起构造,其演化受构造运动的控制,大致演化经历了5个时期,初始于郁南运动,定型发展于都匀运动,鼎盛发育在广西运动,衰退与消亡在紫云运动与东吴运动:孕育期(中晚寒武世):晚寒武世的郁南运动是黔北隆起形成的开始,郁南运动使得贵州大部表现为水下隆起和海盆变浅,大面积沉积娄山关群白云岩,在毕节?镇宁以西抬升为古陆剥蚀区;发展期(奥陶纪):早奥陶世海侵范围扩大,但是中奥陶世黔北隆起进入发展期,都匀运动造成黔北隆起由南而北抬升,沉积海盆的主体位于遵义?毕节一线以北地区,黔南海盆萎缩在贵阳以南平塘以北丹寨以西;鼎盛期(志留纪):中志留世开始的广西运动使黔中隆起进入鼎盛时期,沉积海盆限于贵阳?赫章一线以南,而以北大部分地区与川南一起连成一体形成上扬子古陆;衰退期(泥盆?石炭纪?早二叠世):紫云运动开始,黔中隆起进入衰退期,虽然在紫云运动之后石炭纪海盆有短暂萎缩,但之后海侵范围不断扩大;消亡期:东吴运动之后,黔中隆起已经被上扬子海盆完全淹没,黔中隆起相对独立的构造演化趋于结束,与上扬子地区的构造演化融为一体,东吴运动和峨眉山玄武岩的喷发造成的西高东低的构造古地理格局,改变了黔中隆起控制东西走向的沉积古地理格架,而变为近南北走向的沉积古地理格局,使黔中隆起与上扬子地区的构造融为一体,标志黔中隆起演化的彻底结束。 黔中及其邻区自中元古代以来经历了六个构造发展阶段,在每一个发展阶段均发生了一次或多次的构造运动(表2-1-2)。发生在中元古代末的武陵运动是一次强烈的构造运动,由此奠定扬子古板块的结晶基地,而雪峰运动在黔中地区以上升运动为特点。从震旦纪?古生代,黔中及其邻区以频繁的升降运动为主,都匀运动是早古生代最为强烈的构造运动,使得贵阳?黄平一线以南的广大地区上升为古陆,志留纪末的广西运动是及其邻区古生代最为强烈的构造运动,这次运动使得黔中广大地区上升为古陆并缺失上志留统或更多地层。其构造活动与变形强度自南东向北西减弱,主要在麻江?凯里?镇远一线以东形成NNE向平缓褶皱(如麻江NNE向平缓背斜),此线以西褶皱作用不明显。紫云运动是泥盆纪末至早石炭世早期发生的一次差异抬升运动,沿普定?贵阳?凯里一线以北上升为古陆,与都匀运动构成翘翘板式的差异隆升。 中二叠世末的东吴运动,将南北向差异隆升转为东西向差异隆升,大体沿遵义?安顺一线为海陆分界,西南以陆相沉积与海陆交互相沉积形成“西部煤海”,此线东南为浅海台地相沉积。发生在晚三叠世的印支运动使得黔中地区由海变陆,由此进入新的发展阶段。发生在晚侏罗?早白垩世的燕山运动是黔中地区最为重要的褶皱造山运动,形成了区域性的南北、北北东向褶皱,并对早期构造进行强烈地改造,由此奠定本区现存的基本构造格架。喜马拉雅运动本区亦受到波及。 总上所述,区域在漫长的地史时期中经历了多期构造运动,影响着矿井煤层瓦斯的生成、运移、逸散和富集,从而形成了矿井现今的瓦斯赋存情况。 表2-1-2贵州地表构造运动简表 黔北煤田大部分属于黔北断拱;北西习水、赤水一带则属川南盆缘凹陷。煤田以等势式褶皱和短袖式褶皱为主,次为隔槽式褶皱。根据褶皱形态及分布特征可分为4个区(图2-1-2): 1、等势式褶皱区 分布于赫章-金沙-南白一线以北地区,褶皱总体走向北东,轴线均呈“S”形延伸,组合后构成一个向南东凸出的弧状整体。断裂不发育,仅背斜轴部有少量走向断层;向斜一般较完整,轴部普遍为侏罗纪地层,故腹部煤系埋藏较深,煤炭资源开发利用较困难。 2、短袖式褶皱区 分布于赫章-金沙-南白一线以南,走向北东或北北东,两缘近东西向。伴有东西向排列的穹窿和盆地,凹陷幅度不一的短轴向斜连成一片,晚二叠世含煤地层埋藏于短袖向斜腹部,被大面积三叠系、侏罗系覆盖。断层较稀少。显然有利于含煤地层的保存。 3、隔槽式褶皱区 分布于桐梓-熄峰一线以东,褶皱走向近南-北向,主要由遵义-息烽复向斜和绥阳-开阳复背斜构成;其间,背斜常被走向断层所破坏。含煤地层多赋存于陡峭的向斜中,不利于煤炭资源的保存。 4、川南盆缘凹陷褶皱区 位于习水、赤水一带。褶皱平缓,以东西向为主,伴有北西向和北东向,断裂少见,为喜马拉雅运动的产物。含煤地层均深埋于侏罗系、白垩系之下。 黔北煤田构造略图(见图2-1-2)。 图2-1-2 黔北煤田(矿区)构造略图图中:1?桑木杨背斜;2?新站向斜;3?官店向斜;4?老宝山向斜,5?合场背斜,6?茅台向斜,7?九坝背斜;8?仁怀背斜;9?周市坝背斜;10?长岗向斜;11?娄山背斜;12?茅坝向斜;13?瓢儿井向斜;14?宣普背斜,15小河向斜,16?燕子口背斜,17?法拉冲背斜;18?可乐向斜;19?韩家沟背斜;20?赫章背斜;21?野马川向斜;22?长春铺向斜;23?落水背斜;24?阴底向斜;25?姑开背斜;26?金盆向斜;27?维新背斜;28?大方背斜;29?纸厂背斜;30?中坝向斜;31?大顶坡背斜;32?窑塘向斜;33?金沙向斜;34?南白背斜;35?后井坪向斜;36?养龙场向斜;37?普老场向斜;38?坟坝向斜;39?宽阔坝向斜;40?金佛山向斜;41?太白向斜;42?铜鼓坪向斜;43?龙平场向斜;44?小红寨背斜。2.2 井田地质构造及分布特征 一褶皱构造 矿区位于六勒背斜北西翼,地层呈单斜产出,倾向300320度,倾角3045度。 二断裂构造 在矿区南部有一区域断层F1,其性质为平移断层,倾向、倾角不明,该断层构成矿区南部的自然边界,估计对煤层开采无影响。 总体而言,矿区内地质构造复杂程度属中等复杂类型。 三陷落柱 本矿井未发现陷落柱存在。 四岩浆岩 本矿井未发现岩浆岩侵入。2.3 构造煤发育及分布特征 煤与瓦斯突出,发生在含有高能瓦斯的构造煤体中。构造煤是指煤层中分布的软弱分层,所有的煤与瓦斯突出都与构造煤密切相关。煤层受构造应力作用,原生的结构和构造遭强烈破坏而产生碎裂、揉皱、擦光面等构造变动特征的煤。在含煤地层中,煤层的形成和分布除受沉积因素影响外,后期都经历了复杂的构造变化:煤层的断裂构造影响到煤层的变化,而层滑构造是引起煤层变化的主要原因。构造煤的发育程度受构造挤压、剪切作用的控制,构造挤压、剪切受构造应力场演化的控制,构造应力场的大小控制着构造形迹的性质、范围和强度,构造应力场存在着序次和级别。板块构造运动的时间、性质、范围、规模和强度控制着区域构造运动的性质、范围和强度。煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量、瓦斯渗透性等存在着分区分带,瓦斯赋存分布、瓦斯抽采的难易程度、煤与瓦斯突出危险性都是受地质构造和构造煤发育的控制。研究表明,发生煤与瓦斯突出需要有一定厚度的构造煤。因此,总结、研究构造煤发育及分布特征,准确判识构造煤特征和厚度是煤与瓦斯突出危险性预测的关键。 构造煤的主要特点是: 煤体强度低,使得发动突出的应力门栏大幅度降低; 煤的孔隙结构发生变化,瓦斯的放散速度加快,特别是突出发动后,煤很容易被粉碎,瓦斯放散速度更快; 构造煤的应力敏感性强,在原始应力状态下渗透率很低,容易形成高瓦斯压力梯度。构造煤的这些特性已经被国内外研究所证实,其特点使得构造煤发育区成为瓦斯异常带或突出危险区(带)。 本矿井为新建矿井,目前未揭露构造煤,但在巷道通过或者接近断层时,发现煤层有被破坏变松软的情况,在通过断层后,构造软煤随之消失。因此,在断层出现的区域均可能出现构造松软煤,应提高警惕。2.4 地质构造对瓦斯赋存的控制 地质构造既可改变煤层赋存形态及煤体结构,又可改变煤层围岩透气性能。地质学家们所认识的区域构造在后期构造活动演化中,会出现压扭作用为主的区块或块段或张扭作用为主的区块或块段,控制着不同矿区、矿井的大地构造位置;同时会出现有的矿区、矿井位于以挤压构造形迹为主的区块或块段,有的矿区、矿井位于以张扭构造形迹为主的区块或块段。要搞清矿井构造,必须搞清矿区构造,要搞清矿区构造,必须搞清区域构造。运用板块构造理论,通过区域构造控制矿区构造,矿区构造控制矿井、采区、采面构造,做到瓦斯赋存构造逐级控制,可以圈定出以挤压、剪切作用为主的高瓦斯区、高瓦斯带、煤与瓦斯突出危险区和瓦斯抽采有利区或不利区,从而准确锁定瓦斯赋存、瓦斯突出危险性分区分带的范围。 地质