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xxx煤业301采区地质说明书文字
xxxxxx煤业有限公司
301采区地质说明书
根据矿井衔接安排,为满足矿井设计和生产需要,依据《山蒲县xxxxxx煤业有限公司生产矿井地质报告》及临近地质揭露资料,编制了301采区地质说明书。
第一章概况
301采区位于矿区西部,南以矿井总回风巷保安煤柱为界,西、北以矿井边界为界,东和303采区相临,采区内无村庄。
3#煤层标高为+1130~+1160m,煤层呈一宽缓向斜构造,煤层倾角为3~9°。
301采区处于吕梁山南端东部,区内地形复杂,沟谷纵横多呈“V”字型,主要山梁走向北东,最高点位于采区中东部的山梁,海拔1416.5米,最低点位于采区西边界昕水河,海拔1240.0米,相对高差176.5米,地势形态总体为东高西低,属中山区,为剥蚀型山岳地貌。
采区走向长1733m,倾向长325m,面积131557m2,采区内无钻孔。
第二章地质
第一节临近揭露地质情况
301采区主要开采3#煤层,3号煤层位于山西组下部。
为本区最重要的可采煤层。
上距2号煤层7.71m左右。
本采区煤层厚度为0.95-2.75m,平均厚度为2.23m,含0-1层夹矸,煤层结构简单,煤层顶板、底板均为泥岩。
属稳定可采煤层。
采区内现未发现岩浆侵入现象和无炭柱。
第二节 采区地质
一、地层
采区内大部为第四系地层所覆盖,赋存地层有奥陶系中统峰峰组(O2f),石炭系中统本溪组(C2b)、上统太原组(C3t),二叠系下统山西组(P1s)、下统下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)。
依据地表和区域钻孔资料,将301采区地层由老到新分述如下:
1、奥陶系中统峰峰组(O2f)
为含煤地层的基底。
本组地层厚度大于100m。
主要由灰—深灰色中厚层状石灰岩、泥质灰岩组成,局部含白云质灰岩。
下部夹薄层状、似层状、纤维状的石膏层。
2、石炭系(C)
(1)中统本溪组(C2b)
与下伏峰峰组呈平行不整合接触。
地层厚9.03-40.90m平均厚20.88m。
中、上部含1-2层较稳定的石灰岩,间夹铝质泥岩、石英砂岩及不稳定的12号薄煤层;下部以铝质泥岩为主,间夹中、细粒砂岩,底部铝质泥岩中含结核状,团块状黄铁矿。
(2)上统太原组(C3t)
自K1石英砂岩底至K7砂岩底,地层厚90.78-97.19m,平均厚93.17m。
与下伏本溪组地层呈整合接触。
主要为深灰色的石灰岩、砂岩、粉砂岩、泥层和煤层组成的海陆交互相沉积地层。
底部K1砂岩为灰白色中、粗粒石英砂岩。
下部以泥岩、粉砂岩、石灰岩及9、10、11号煤层组成。
中部为K2、K3石灰岩夹泥岩、砂质泥岩及7、和8号煤层组成。
上部以泥岩、粉砂岩为主。
夹薄层钙质泥岩及4、5、6号3层不可采的薄煤层,煤层局部相变为油页岩,为本区主要含煤地层之一。
3、二叠系(P)
(1)下统山西组(P1s)
自K7砂岩底至K8砂岩底,地层厚23.45-34.32m,平均厚28.81m。
与下伏太原组地层呈整合接触,主要由灰黑色粉砂岩、灰黑色泥岩、粉砂岩及2、3号煤层组成的河流相沉积地层。
为本区最重要的含煤地层。
(2)下统下石盒子组(P1x)
自K8砂岩底至K10砂岩底,地层厚92.40-131.55m,平均厚106.72m。
与下伏山西组地层呈整合接触。
按其岩性、岩相组合特征分上、下二段,分述如下:
下段(P1x1)
自K8砂岩底至K9砂岩底,地层平均厚51.72m左右。
以黄绿色、灰绿色的砂质泥岩、粉砂岩及灰白色、黄绿色的中、细粒砂岩为主,含不稳定的1—2层薄煤层。
底部为黄绿色中、细粒砂岩,局部相变为粉砂岩或泥岩。
上段(P1x2)
自K9砂岩底至K10砂岩底,地层平均厚55.00m左右。
为黄绿色、紫红色杂色泥岩,灰黄色及黄绿色中、细粒长石石英砂岩、长石砂岩及少量岩屑长石杂砂岩。
顶部有1-3层紫红色、褐黄色杂色和少量含铁质鲕粒的铝土泥岩,俗称“桃花泥岩”。
底部为中、粗粒长石石英砂岩。
(3)上统上石盒子组(P2s)
本组地层自K10砂岩底至K14砂岩底,地层平均厚430m左右。
与下伏下石盒子组呈整合接触。
按岩性组合特征分为上、中、下三段,区内仅赋存有下段地层,厚85m左右。
现简述如下:
下段(P2s1):
以黄绿色、灰绿色砂质泥岩和泥质粉砂岩为主。
间夹灰白色、灰绿色中、细粒砂岩,含紫色色斑。
上部泥岩、粉砂岩中含锰铁质结核,底部K10砂岩为黄绿色、巨厚层状的中粗粒长石石英砂岩。
4、第四系中上更新统(Q2+3)
零星分布于采区的山坡、山梁上。
为灰黄色亚粘土、亚砂土夹多层红褐色古土壤层,含钙质结核。
与下伏地层呈角度不整合接触。
厚度0-25m。
全新统(Q4)
主要分布在采区西界外侧的昕水河河床。
为砂砾石冲、洪积物,厚度0-10m。
二、构造
本采区地处复式向斜西翼北段,构造总体为一单斜,并伴生有次级宽缓褶曲,总体地层走向北东,倾向南东,倾角3-9°。
采区内未发现断层及陷落柱等地质构造。
总的来说,采区构造为简单类。
第三章煤层与煤质
第一节煤层
一、含煤性
采区内主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。
其中太原组地层平均厚度93.17m,主要含煤8层,自上而下编号为4、5、6、7、8、9、10、11号煤层,其中7号煤层为较稳定的大部可采煤层,10、11号煤层为稳定的大部可采、全区可采煤层,其余为零星可采或不可采煤层,煤层总厚7.19m,含煤系数7.72%。
山西组地层平均厚度28.81m,主要含煤3层,自上而下编号为2、3、3下号煤层,其中2、3号煤层为稳定的全区可采煤层,其余煤层为不可采煤层,煤层总厚4.79m,含煤系数16.63%。
本采区含煤地层总厚为121.98m,可采煤层总厚为10.31m,可采煤层含煤系数8.45%。
二、可采煤层
本区可采煤层为山西组的2、3号煤层及太原组的7、10、11号煤层(见表3-1),其余为零星可采或不可采煤层。
现依据邻近钻孔柱状,对开采的2、3号煤层特征评述如下:
2号煤层:
位于山西组中上部。
为本区最重要的可采煤层。
下距K7砂岩17m左右。
本采区煤层厚度为1.80-2.60m,平均厚度为2.20m,不含夹矸,煤层顶板多为砂质泥岩、泥岩,底板为黑色泥岩。
属全区稳定可采煤层。
3号煤层:
位于山西组下部。
为本区最重要的可采煤层。
上距2号煤层7.71m左右。
本采区煤层厚度为0.85-2.75m,平均厚度为2.23m,含0-1层夹矸,煤层结构简单,煤层顶板、底板均为泥岩。
属全区稳定可采煤层。
可采煤层厚度、煤层间距及其变化情况表表3-1
岩石地层时代
煤
层
号
煤层厚度(m)
最小-最大
平均
煤层
间距
结构
(夹矸层数)
稳定性可采性
煤层顶底板
顶板
底板
P1s
2
1.80-2.20
1.98
简单(0-1)
稳定
可采
泥岩
砂质泥岩
粉砂岩
泥岩细、粉砂岩
5.05-10.46
7.71
3
0.95-2.75
2.23
简单-复杂(0-3)
稳定
可采
泥岩
炭质泥岩
粉砂岩
泥岩、粉砂岩
91.22-109.00
96.10
C3t
10
2.75-4.29
3.12
简单-复杂(0-3)
稳定
可采
泥岩
铝土泥岩、泥岩
第四章 水文地质
第一节采区水文地质条件
一、地表水
昕水河位于采区西边界,旱季水量较小,甚而无水,雨季各冲沟之水均汇入,可导致洪水猛涨,属季节性河流。
采区附近历年最高洪水位1272m,流量0.26m3/s。
昕水河总体向西注入黄河,属黄河流域昕水河水系。
二、采区主要含水层
1.中奥陶统碳酸盐岩含水层组
主要富水含水层为中奥陶统峰峰组上段及上马家沟组二、三段,以厚层状石灰岩及泥灰岩为主,岩溶裂隙发育,奥灰顶部具古风化壳,以往施工钻孔冲洗液消耗量达15m3/h,埋藏浅,接受补给条件较好,属富水性强的含水层组,据乔家湾详查成果中的1703孔(坐标为X=4016876、Y=19529721.67、H=1150.37)观测奥灰水位标高为828.66m,该孔距龙子祠泉24km,水力坡度为15‰,本采区处于1703孔北部水力坡度方向距离约4km处,按水力坡度推测本采区水位标高在890m左右,奥灰水流向由西北向东南。
采区内2、3号煤层最低标高分别为1110、1100m,均高于奥灰水水位标高。
2.太原组层间灰岩裂隙岩溶含水层组
主要由K2、K3二层石灰岩组成,K2灰岩平均厚度8.23m,岩石致密坚硬,钻孔冲洗液消耗量较大,单位涌水量达0.4L/s.m,富水性较强,K3灰岩平均厚度5.32m,K3灰岩裂隙多由方解石脉充填,钻孔冲洗液消耗量一般在0.3—0.6m3/h,富水性弱。
3.碎屑岩类砂岩裂隙含水层组
主要由K7、K8、K9及K10四层砂岩组成,K8、K10砂岩相对富水,K8砂岩是2号煤层的直接充水含水层,K8砂岩一般厚度8m,裂隙较发育,钻孔冲洗液消耗量为0.3—0.5m3/h,接受补给条件较差,属富水性弱含水层,K10砂岩平均厚度9m,钻孔冲洗液消耗量为0.01—0.6m3/h,富水性弱。
4.第四系砂砾石层孔隙含水层组
分布于山间河谷及沟谷地带,主要由砂质粘土、粘土、砂砾石层组成,厚0—15m,赋存孔隙水、富水性受季节影响明显,总体上富水性弱,仅做一般生活用水。
三、主要隔水层
1.11号煤以下及本溪组隔水层
主要由铝质泥岩、粉砂岩、泥岩及K1石英砂岩组成,全层厚约40m,构造裂隙不发育,隔水性能良好,构成奥灰含水层的直接隔水顶板,在无构造沟通情况下,11号煤层以上各含水层一般与奥灰含水层无水力联系。
2.煤系地层砂岩间粉砂岩、泥岩组成的层间隔水层组
各标志层(砂岩及石灰岩)沉积厚度稳定,其间夹的泥岩、粉砂岩致密,沉积稳定,构造裂隙不发育,构成各含水层间良好隔水层。
四、地下水的补、径、排条件
松散岩类孔隙含水层主要接受大气降水的补给,在雨后一定时间内,各民井水位有上升现象,其径流方向与地表水基本一致,向沟谷下游径流。
地面蒸发和人工开采是主要的排泄方式。
石炭、二叠系的砂岩、灰岩含水层主要接受上覆松散层的入渗补给,少数露头部位直接接受大气降水的补给,另外还有承压含水层之间的越流补给,地下水沿层间裂隙或溶隙向东南运移。
奥陶系岩溶水的补给主要是裸露区接受大气降水和地表水的入渗补给,本区位于龙子祠泉西部岩溶水径流区,径流方向由西北向东南,最终排向龙子祠泉。
四、地下水的补给、径流、排泄条件
松散岩类孔隙含水层主要接受大气降水的补给,在雨后一定时间内,各民井水位有上升现象,其径流方向与地表水基本一致,向沟谷下游径流。
地面蒸发和人工开采是主要的排泄方式。
石炭、二叠系的砂岩、灰岩含水层主要接受上覆松散层的入渗补给,少数露头部位直接接受大气降水的补给,另外还有承压含水层之间的越流补给,地下水沿层间裂隙或溶隙向东南运移。
奥陶系岩溶水的补给主要是裸露区接受大气降水和地表水的入渗补给,本区位于龙子祠泉西部岩溶水径流区,径流方向由西北向东南,最终排向龙子祠泉。
第二节采区充水因素分析及水害防止措施
一、采区充水因素
⑴充水水源
①地表水
昕水河位于采区西边界,旱季水量较小,甚而无水,雨季各冲沟之水均汇入,可导致洪水猛涨,属季节性河流。
采区附近历年最高洪水位1272m,流量0.26m3/s。
昕水河总体向西注入黄河,属黄河流域昕水河水系。
②煤层上覆砂岩裂隙水
301采区现开采3号煤层,顶板主要为泥岩,偶有炭质泥岩和粉砂岩,属软弱岩层;煤层厚度为0.95-2.75m,采用全部垮落法管理顶板,根据“三下一上”采煤工艺技术,垮落带及导水裂隙带高度经验公式,计算覆岩破坏高度如下:
垮落带高度:
(取+1.5)
导水断裂带高度:
求得3号煤层开采的垮落带高度为5.67—6.90m,导水断裂带高度为18.4-21.1m,两带影响的累计高度为24.07—28.00m,3号煤层在采区内埋深大于30m,开采3号煤层形成的垮落带和导水裂隙带不会沟通地表水。
③采空区积水
目前该采区开采3号煤层,其采空区积水主要是二号煤层采空区(见矿井充水性图)。
根据2号煤各采空区所处的相对井巷位置的联通情况和地质构造条件,首先分析其是否存在有积水的可能,并且圈定其可能积水的范围,根据《煤炭安全手册》第五篇矿井防治水中的采空积水可按下列公式推测其积水量:
式中:
Q-采空区积水量(m3)
s-采空积水区水平面积(m2)
a-煤层倾角
h-煤层平均厚度(m)
f-折算系数(取0.3)
2号煤层采空区推测积水量统计表表5-1
采空区名称
积水区面积
(m2)
采空区积水量(m3)
积水原因
2108
22434
13379
2108工作面向斜轴附近的采空区,其内积水受阻挡而形成积水
2106
21279
12690
2106工作面向斜轴附近的采空区,其内积水受阻挡而形成积水
总计
43713
26069
预测结果表明,在采区上部部存在一定量的采空积水。
因此,开采时应引起足够重视
二、构造对采区水文地质条件的影响
④奥灰岩溶承压水
关于深部奥灰水,其水位标高(890m)低于采区内3号煤层底板标高,故奥灰水对本采区3号煤层的开采不存在影响。
⑵充水途径
①导水裂隙
2号煤层采空后形成的导水裂隙带可沟通煤层上伏各含水层而使各含水层发生水力联系,甚至可能延及至昕水河附近下石盒子上部地层,而成为地表水和大气降水渗入矿坑的通道。
随着煤层开采范围的不断扩大,采煤形成的“三带”的范围也增大,矿坑充水的导水裂隙网络系统也逐渐增大。
从而使矿井充水的补给范围也在增大。
据调查,本采区主要为上部2号煤层采空区,采空区内存有一定数量积水,给3号煤层开采带来影响。
②构造
采区内地质构造简单,目前没有发现断裂构造或陷落柱等充水通道。
因此,构造对301采区充水影响不大。
三、采(古)空区积水对本采区水文地质条件的影响
根据调查,采区西部为昕水河,仅与301采区相距40米,由于上部2号煤层的回采造成地表裂缝,地表水渗入井下,上部2号煤层采空区有一定积水。
301采区上部为2号煤层采空区,2号和3号煤层间的层间距7.71米,所以,2号煤层采空区的积水自然会下泄至3号煤层中,造成301采区涌水增大,采掘过程必须查明2#煤积水位置,并将其疏放后,方可进行生产活动。
采区北部为开拓煤矿,开采3号煤层多年,一定要防范采空区积水、积气情况,防止造成水害和瓦斯事故。
四、采区水文地质类型
2号煤层直接充水层为K8砂岩,以往施工钻井冲洗液消耗量为0.3-0.5m3/h,含水层厚度薄,且2号煤层顶板以上的其它各含水层富水性一般均弱,其对矿井充水量影响不会太大,矿区地表径流条件好,接受补给条件较差,采区内无沟通各含水层的断层、陷落柱,奥灰水位低于煤层底板,据此可以确定该采区2号煤层水文地质条件为中等类型。
3号煤层与2号煤层相距近,2号煤层采空区的积水会影响3号煤层的开采,其他水文地质条件基本相同,因此本采区3号煤层水文地质条件为中等类型。
综合分析,301采区3号煤层水文地质条件均属于中等类型。
五、采区水害防治
301采区充水水源主要为:
煤层上部砂岩裂隙水及采空区积水。
由于各含水层水量有限,只要正常抽排,按《煤矿防治水规定》进行探放水工作,一般不会发生水害事故。
(一)地表水防治措施
1、开挖排水沟,为保证采掘工作面的正常生产,采用排水沟渠拦截流向坑口的地表水和埋深不大的地下水。
2、防水堵漏。
为防止或减少降水及地表水进入矿坑,对昕水河附近、及地表裂缝等各种可能渗水的洼地、裂缝等均应用粘土等进行回填堵漏。
(二)井下水防治措施
1、合理进行开采布局,采用正确的开采方法。
煤层开采顺序和井巷布置应首先布置在水文地质条件简单区域。
2、为保护浅层地下水资源,对煤层浅埋区采煤后,采取回填措施以防地表水涌入矿井早成水害,又能防止地面塌陷。
3、留防水煤柱。
防水煤柱留设原则是在充分考虑“安全可靠与资源充分利用,开采方法和强度及构造与岩性之关系,开拓、采掘布局与煤柱的协调关系,煤柱的维护条件时效性”的同时,在不宜采取疏放措施的积水区域,设置防水煤柱。
4、超前探水。
矿坑水患,突发性强,灾害较大,对煤矿生产有巨大的危险。
超前探水就是在掘进工作面、侧帮或煤层顶底板处,通过施工探水钻孔,查明前方的水情,这是确保安全生产的一项重要防水措施。
第四节采区涌水量预算
据调查,301采区处在水文地质条件中等地带,各充水含水层富水性均弱,地表属季节性河流,只有雨季才有短时水流,因此,301采区涌水量不大。
301采区开采2号煤层时正常涌水量为3-5m3/h,最大涌水量为10m3/h。
开采3号煤层时由于3号煤层与2号煤层相距7.71米,可以参照2号煤层涌水量。
第五节采空区积水估算
参照《煤矿安全手册》中采(老)空区给水量估算公式进行了采(老)空区给水量的估算:
估算公式:
Q积=K×M×F/cosα
式中:
Q积——相互连通的各积水区总积水量(m3)
M——煤层厚度(m)
F——采空区积水区水平投影面积(m2)
α——煤层倾角
K——充水系数
煤层
采空面积
(m2)
煤厚M
(m)
煤层倾角α
充水系数
K
积水量
(m3)
备注
2
859436
0.89
18
0.016
281804.5
合计
813991.6
第五章开采条件
一、瓦斯
矿井属低瓦斯矿,绝对涌出量1.22m3/min,相对涌出量1.82m3/t,二氧化碳相对涌出量1.47m3/t。
二、煤尘
2010年10月23日采取的3号煤层煤样,经临汾市煤炭中心化验室测试,3号煤层煤尘有爆炸性危险,火焰长度>350mm,抑制爆炸最低岩粉用量70%。
;3号煤煤尘爆炸性指数为44.55%,具有爆炸危险性.
三、煤的自燃
3号煤层吸氧量0.64cm3/g,自燃倾向等级Ⅱ级,属自燃煤层;
四、地温、地压
据该矿井下调查,未发现地温、地压异常现象,依据乔家湾详查资料本区地温梯度为1.6℃/100m,属地温正常区。
第六章 储量
第一节 计算范围及工业指标
采区储量计算的煤层是3#煤。
煤层储量估算边界为采区边界。
工业指标采用一般工业指标,煤层最低可采厚度为:
0.70m,最高可采灰分为40%;全硫不大于3.0%。
第二节储量计算方法与参数确定
一、资源/储量估算方法
由于采区内煤层倾角小于15°,故采用地质块段法进行资源/储量估算,计算公式为:
Q=S×m×d÷1000
式中:
Q—资源/储量(kt)
S—块段面积(m2)
m—煤层平均厚度(m)
d—视密度(t/m3)
二、资源/储量估算参数
(一)厚度
确定工程点资源/储量估算厚度的原则为:
1)在保证全层的灰分(或发热量)、硫分符合估算指标的规定的情况下,煤层中单层厚度小于0.05m的夹石,可与煤分层合并计算采用厚度。
2)单层夹石厚度小于煤层最低可采厚度,各煤分层的厚度大于或等于夹石厚度时,煤分层之和即为资源/储量估算厚度。
3)单层夹石厚度等于或大于煤层最低可采厚度时,被其分开的煤层一般作为独立煤层,分别计算储量。
4)复杂结构煤层的夹石总厚度不超过煤分层总厚度的1/2时,以各煤分层的总厚度作为资源/储量估算厚度。
2、块段平均厚度
为块段内(或邻近)工程点资源/储量估算厚度的算术平均值。
(二)面积
在煤层底板等高线及资源/储量估算图上用中国地质大学编制的MAPGIS地理信息系统软件中的面积计算程序按所划分的块段在微机中直接量算而成,量算结果作为各块段面积的计算值,结果较准确可靠。
(三)视密度
各煤层视密度采用煤矿取样和矿区内及附近乔家湾详查钻孔煤芯煤样的视密度平均值,2号、3号各煤层平均视密度见下表8-1。
各煤层平均视密度表表8-1
煤层号
2
3
备注
视密度t/m3)
1.37
1.37
第三节资源/储量估算结果
301采区3#煤层储量计算情况如下:
可采面积128425m2,工业储量453357吨,可采储量430689吨。
301采区储量计算基础及汇总表
煤层
块段级别编号
平面积(m2)
均厚(m)
容重
(t/m3)
储量
(吨)
回采率(%)
可采储量
(吨)
备注
3#
1
85528
2.54
1.37
297620
95
282739
2
42897
2.65
1.37
155737
95
147950
小计
128425
453357
430689
第七章存在问题及建议
1、及时掌握井下开采时遇到的地质构造,应借助各种技术力量查明采区内隐伏构造情况,以保证生产的顺利进行。
2、上部2号煤层采空区积水为一大安全隐患,需加强采空区的管理,及时进行探放水,防止水害的发生。
附:
xxxxxx煤业301采区3#煤底板等高线1:
5000
xxxxxx煤业301采区3#煤储量计算图1:
5000
xxxxxx煤业301采区综合柱状图及煤岩层对比图
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301采区地质说明书
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科长:
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二0一一年元月一日
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