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十采区13、15层煤开采地质说明书
接到通知时间:
2015年7月26日
提交时间:
2015年8月25日
山东红旗矿业有限公司红旗煤矿技术科
审批意见
编制人:
年月日
技术科:
年月日
安全科:
年月日
技术矿长:
年月日
十采区13、15煤层地质说明书
1、十采区13、15层煤开采位置
十采区13、15层煤开采位置位于矿井北部,北为F6-1断层(断层呈东西走向,倾角50度,落差5-15m),南至-350m水平延深主、副暗斜井保护煤柱,西至-210m水平原七采区十三层回风平巷,东至高崖头村保护煤柱线。
2、十采区13、15煤层开采范围
十采区13、15煤层开采范围在F6-1断层与-350m水平主副暗斜井保护煤柱之间,开采上限-210m,开采下限-350m。
13层平均走向长度200m,倾斜长度307m,面积6.29万m2,13层煤煤厚1.2m,,煤容重1.35t/m3,采区内地质储量为10.2万t,可采量8.16万t。
15层煤平均走向长度163m,倾斜长度290m,面积4.7万m2,十五层煤煤厚1.0m,煤容重1.35t/m3,采区内地质储量为6.38万t,可采量5.1万t。
3、十采区13、15煤层与四邻的关系
十采区13、15层北以F6-1断层与原七采区相隔70m,南至-350m水平延深主暗斜井,西部以-210m水平原七采区十三层回风平巷与六采区相邻,东部为高崖头村保护煤柱。
4、采区井上、下对照关系。
十采区对应地表主要为农田区,平均标高+190m。
对应地表西部为西刘上汪村庄,东部为高崖头村,该采区地表没有河流、水体及大的建筑物。
5、已有勘探钻孔情况。
十采区及附近共有4个钻孔,分别为:
149号孔、179号孔、补1号孔、补4号孔,4个钻孔封孔质量良好。
钻孔密度相对较稀,采区内煤层及地质构造的控制程度不高,因此今后需要进一步做适当的补充勘探或巷探。
钻孔情况表
孔号
钻孔坐标
四灰
13煤
15煤
终孔
x
y
z
厚度
厚度
厚度
标高
标高
标高
深度
149
58883.763
82960.402
188.247
未达
未达
未达
423.49
179
58573.699
83067.402
187.80
6.37
0.99
1.14
421.55
-218.116
-219.27
-227.30
补1
58906.292
83154.307
188.55
6.36
1.88
1.6
521.29
-285.19
-307.05
-297.26
补4
58588.297
83256.634
189.75
1.0
0.25
1.0
484.88
-257.85
-258.1
-268.00
二、相邻采区的地质及水文地质情况。
1、地质情况概述。
十采区13层以北的七采区的13层煤于2012年4月份开采结束,15层煤未开采,七采区地质条件较简单,断层相对较少,且无褶皱、陷落柱、岩浆侵入等其它构造。
十采区东部以-210m水平原七采区十三层回风平巷与六采区相邻,六采区的13层煤于2014年9月份开采结束,15层煤正在开采,根据开采情况看,地质情况较简单;南部为-350m水平以下部分,位于村庄保护煤柱内尚未开采,地质情况不清。
2、水文情况概述。
十采区13、15层北部为七采区13层煤采空区,为下山采区,开采时顶板四灰淋水可能形成积水,但十采区13、15煤层与七采区13层煤之间有F6-1断层间隔,十采区13、15层位于断层上升盘,因此开采不受七采区13层煤采空区积水威胁。
采区东部为-350m水平以下区域尚未开采,不存在水害威胁。
十采区西部六采区13层已开采完毕,六采区13层为上山采区不具备储水条件,且该采区与十采区有七采区回风平巷相隔并留设了40m防隔水煤柱,无水害威胁。
采区南部为-350m水平主暗斜井,无水害威胁。
三、十采区13、15层地质构造情况
1、煤(岩)层产状及变化情况。
十采区受F6、F26等断层影响,煤(岩)层走向呈北东-西南方向,在0-330°之间,倾向偏东向,在60-110°之间,煤(岩)层倾角11°-15°,平均13°。
2、构造情况。
采区北部为F6-1断层、中型断层F26,根据-350m水平十采区11层煤揭露分析,采区内小型断层比较发育,对开采有一定影响。
F6-1:
走向88°,倾向358°,倾角35~50°落差稍小在5-15m,该断层东西向贯穿全矿井,在巷道掘进中也有实际揭露,属查明断层。
F26:
走向92°左右,倾向182°,倾角60°,落差15m,该断层经过勘探线控制和巷道揭露,控制程度基本可靠。
该采区内无褶皱、陷落柱、岩浆侵入等其它构造。
3、构造给本采区准备及开采带来的影响。
F6-1、F26断层作为本次开采十采区的主要断层,在它们的附近可能派生一些小型断层,对十采区13层煤及15层煤的开采造成了一定影响。
小型断层较多,对掘进造成了一定影响,尤其会对回采工作造成了一定的难度和降低煤炭回采率。
四、煤层及其顶底板和煤质情况
1、煤层稳定程度的评价。
根据正在准备的十采区11层煤掘进巷道揭露观测,发现有多条中小断层,影响回采率,煤层可采性指数:
K=0.8,以此证实十采区13层、15层的煤层沉积稳定程度一般。
因此评价十采区13层、15层煤均为基本稳定煤层。
2、煤层赋存情况。
根据对十采区13层煤、15层煤钻孔及井巷揭露,该区域中小断层分布较多,对采掘存在一定影响,煤层赋存情况基本稳定。
(1)、13层煤
位于太原组下部,上距11层煤为37.5m,下距15层煤为10m左右。
一般厚度0.9~1.8m,平均厚度1.2m,煤层结构复杂,中上部夹有一层较稳定的串珠状炭质砂岩夹矸,厚度0.30~0.50m,煤层硬度系数f=2.0~3.5。
煤层沉积稳定,玻璃光泽,局部暗淡,断口阶梯平整状,夹有晶体黄铁矿,单轴抗压强度为18MPa。
13层煤煤质一般,玻璃光泽,局部暗淡,富含硫分,以亮煤、暗煤为主,属半光亮型煤,断口呈阶梯平整状,内生裂隙发育,煤质具体情况如表:
13煤层主要煤质指标表
项目
煤层
水份
(wf)%
灰份
(Ag)%
硫份
(SQg)%
磷
(Pg)%
发热量
(QDTr)
MJ/Kg
挥发份
(Vr)%
视密度
(g/cm3)
含油率
(Tf)%
13层煤
3.6
19.54
4.59
<0.0011
22.64
37.68
1.35
19.17
煤13与煤15平均间距10m。
(2)、15层煤
位于太原组下部,上距13层煤为10m左右,下距16层煤为2m左右。
一般厚度0.7~1.8m,平均厚度1.06m,为复杂结构稳定煤层,该煤层中部夹有一层20~30cm的灰白色泥质岩,是识别15层煤的重要标志。
宏观煤岩成分为半亮型煤,呈黑色,玻璃光泽,坚固系数为硬度f=5.0,断口呈阶梯状或贝壳状,单轴抗压强度为18MPa。
15层煤属低灰、富硫、低磷、高挥发份、较强粘结性的气肥煤,煤质具体情况如表:
15煤层主要煤质指标表
项目煤层
水份
(wf)%
灰份
(Ag)%
硫份
(SQg)%
磷
(Pg)%
发热量
(QDTr)
MJ/Kg
挥发份
(Vr)%
视密度
(g/cm3)
含油率
(Tf)%
15层煤
3.6
19.60
5.14
<0.0066
22.67
37.68
1.35
19.17
煤15与煤16间距2.0m,下距徐灰13.94m,与煤13间距10m。
3、煤层顶、底板情况及各煤层的层间距。
(1)13层煤顶底板岩性:
第四层灰岩:
厚2.37~10.14m,平均7.37m,为13层煤直接顶板(老顶)。
可分为3~4个分层,上部为浅灰色至灰褐色,质不纯,含泥质,厚1.5m,中部为灰色质纯灰岩,厚3m左右,含炭质及方解石脉和黄铁矿,下部为深灰色灰岩,夹2~3层燧石。
该层灰岩层位稳定,裂隙发育并多为方解石充填,含丰富的海百合茎腕足类等动物化石。
直接底板为泥质岩,厚度0.5m左右,深灰色,呈鳞片状,松散破碎,其下为厚0.4m的14层煤。
老底为厚8.7m的浅灰色泥质岩,胶结致密,泥质胶结,含大量褐灰色菱铁矿结核,直径1-4mm.含植物化石。
(2)15层煤顶底板岩性:
直接顶板为灰色泥灰岩,厚0.3m,含珊瑚及海百合及其它动物化石。
老顶为厚8.7m的浅灰色泥质岩,胶结致密,泥质胶结,含大量褐灰色菱铁矿结核,直径1-4mm.含植物化石。
直接底板为深灰色泥质岩,厚2.0m,粘土质较多,有不规律的植物化石,其下为厚度0.85m的16层煤。
老底为厚7.0m的粘土岩,浅灰色,胶结致密,含植物化石。
五、水文地质情况
1、地表情况:
十采区地面相对位于西刘上旺以东及高崖头村以西,地面对应区域均为农田。
无河流及积水区,地势平坦。
煤系上部第三纪红色粘土岩在该区厚150m左右,不含水,为很好的隔水层,经开采证实,大气降水和地下潜水对该采区开采无水害威胁。
2、区内含水层:
区内主要含水层有四灰、徐草灰、奥灰
(1)、四灰:
为13层煤直接顶板,位于太原下部,上距11层煤37m左右,下距15层煤10m左右,厚度平均7.37m,在中上部常见有海百合茎和腕足类化石,在下部常见有笔石和贝壳类化石,裂隙和小溶洞较发育,但多被方解石充填,层位较稳定,全区普遍发育。
正常条件下富水性中弱,补给条件弱。
根据临近七采13层煤开采揭露情况分析,四灰水呈淋水的形式出现,随后枯干,说明只是裂隙静态水,对采掘工程影响不大。
(2)、徐草灰:
徐灰厚5.5m,草灰厚11.0m,中间有2~10m的粘土岩相隔,可视为一综合含水层,距13底板30.54m,富水性较强,水质属硫酸钾钠型。
以静水为主,由于断裂构造的导水作用,徐草灰水是四灰主要补给水源。
目前矿井徐草灰水位为-278.3m,水压为0.81MPa(2015年10月观测)。
根据《煤矿防治水规定》用突水系数法,计算开采13层煤受徐草灰水威胁情况:
P=TM=0.06×30.54=1.83MPa(183m)
-278.3-181=-459.3m
根据以上计算正常情况下开采-450m水平以上的13层煤,不会存在徐草灰突水的可能,本次十采区开采最低标高为-350m,故不存在徐草灰突水的可能。
同理计算15层煤受徐草灰水威胁情况:
P=TM=0.06×19.85=1.19MPa(119m)
-278.3-119=-397.3m
根据以上计算正常情况下开采-390m水平以上的15层煤,不会存在徐草灰突水的可能,本次十采区开采最低标高为-350m,故不存在徐草灰突水的可能。
(3)、奥灰:
是煤系地层基底,厚800m左右,上距13层煤底板平均49m,富水性中等至较强,水质属硫酸钾钠钙型。
以静水为主,由于断裂构造的导水作用,奥灰水是四灰、徐草灰的主要补给水源,目前矿井奥灰水位为-265.7m,水压为0.94MPa(2015年10月观测)。
根据《煤矿防治水规定》用突水系数法,计算开采13层煤受奥灰水威胁情况:
P=TM=0.06×49=2.94MPa(294m)
-265.7-294=-559.7m
根据以上计算,低于矿井开采最低标高,因此正常情况下开采13层煤,不会存在奥灰突水的可能。
同理计算15层煤受奥灰水威胁情况:
P=TM=0.06×38.67=2.32MPa(232m)
-265.7-232=-497.7m
根据以上计算,低于矿井开采最低标高,因此正常情况下开采15层煤,不会存在奥灰突水的可能。
3、断层水:
十采区13层煤、15层煤位于F6、F6-1、F6-2、F26断层之间,局部断层上升盘造成徐草灰及奥灰含水层抬升,通过裂隙可能导通含水层,因此采掘过程中应加强断层探查工作,探明断层导水情况,做到先探后掘、先治后采。
4、老空水:
十采区13、15层北部为七采区13层煤采空区,为下山采区,开采时顶板四灰淋水可能形成积水,但十采区13、15煤层与七采区13层煤之间有F6断层间隔,十采区13、15层位于断层上升盘,因此开采不受七采区13层煤采空区积水威胁。
其他西、南、东部无采空区,也不存在老空水威胁。
5、钻孔水
十采区及附近共有4个钻孔,分别为:
149号孔、179号孔、补1号孔、补4号孔,根据钻孔资料4个钻孔封孔质量良好,对采区无水害影响。
6、采区涌水量情况预计
根据-210m水平六采区开采情况,开采面积为1.98万㎡,实际涌水量为0.009m3/h。
采用面积类比法分析计算,预计十采区13、15层水文地质条件较简单,正常涌水量为0~0.05m3/h,最大涌水量为0.11m3/h。
7、防治水措施。
加强水文情况观测,发现有出水征兆,及时分析处理,对于出水点,及时观测和收集整理相关资料。
对采区的涌水情况及补给水源认真进行分析,及时排查各种隐患,制定相应的治理方案。
六、其它影响生产的地质条件
依据2014年矿井瓦斯等级鉴定报告,矿井瓦斯绝对涌出量0.97m3/min、相对涌出量2.96m3/t,CO2绝对涌出量1.26m3/min、相对涌出量3.85m3/t,属低瓦斯、低二氧化碳矿井。
十采区开采煤层均具有煤尘爆炸性,各煤层的煤尘爆炸指数分别为:
13煤层45.93%、15煤层39.27%。
煤炭科学研究总院重庆分院和抚顺分院对11、13、15煤层的煤样分别作了燃点测定,均属自燃煤层。
矿井无自燃发火史。
根据新汶矿区邻矿地温资料,地温梯度少于3℃/100m,属于正常地温区,大约在-650m水平才能进入高温区(31℃)。
因红旗煤矿埋藏开采标高最低为-450m,地温一般在26℃左右,不存在高温热害。
井田内地压显现明显,围岩松散易出现底鼓现象,但对煤矿安全生产影响不会太大。
七、采区煤柱尺寸
1、根据矿井地质报告的规定:
断层防水煤柱的留设按断层落差大于60m的断层留设30m,断层落差为20~60m的断层留设20m,断层落差小于20m的断层不留设煤柱。
采区内F6、F6-1、F26断层均为小型断层,落差5~15m,可以不需留设断层煤柱。
2、主暗斜井巷道保护煤柱留设50m。
3、七采十三层回风平巷煤柱留设40m。
八、采区储量
1、十采区13层煤
十采区13层煤平均走向长度200m,倾斜长度307m,面积6.29万m2,13层煤煤厚1.2m,煤容重1.35t/m3,采区内地质储量为10.2万t,可采量8.16万t。
2、十采区15层煤
十采区15层煤平均走向长度163m,倾斜长度290m,面积4.7万m2,十五层煤煤厚1.0m,煤容重1.35t/m3,采区内地质储量为6.38万t,可采量5.1万t。
3、十采区13层、15层煤储量
十采区13、15层开采面积为10.99万m2,采区内地质储量为16.58万t,采区回采率80%,十采区13层和15层可采储量为13.26万t。
4、采区服务年限
T=13.26/6.07≈2.2年
九、问题和建议
1、采区设计及开采不得进入村庄保护煤柱线。
2、为了保证安全生产,建议对采区内F6-1、F26断层加强探查工作,查明其导水情况,断层附近采掘活动坚持先探后掘、先治后采,保证安全生产。
3、开采期间,经常检查主暗斜井有无变化。
4、开采期间,及时收集地质、水文地质资料,指导生产。
十、附图:
1、采区煤层底板等高线预测图:
1:
1000。
2、采区地质剖面图:
1:
1000。
3、采区煤(岩)层综合柱状图:
1:
500。
- 配套讲稿:
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