采矿设计第一章井田概况及地质特征.doc

第一章 井田概况及地质特征 第一节 井田概况 一．井田位置位于东经112度53分,北纬25度48分 唐洞矿井是三都矿区南部的一个矿。位于湖南省资兴市区行政区划隶属资兴市管辖。西距市区中心三公里，北去资兴矿务局（或三都镇约7公里）。 二．交通 交通运输以铁路为主。京广铁路许家洞车站，有许三支线经过本矿区唐洞车站。煤炭销售经唐洞车站运往各地公路交通北经安仁至醴陵、长沙；东至资兴、桂东、江西，交通四通八达，尚称方便。 三．地形地势 三都煤田地形多为高山峻岭。山系走向为东南至南西，八一井东南濒临高山峻岭，西北为三都山间冲积平原。矿内无河流，只有季节性的唐垅小溪，自北而南，溪流一般在610月份时，水流中断，在矿区的东南3公里处，有东江河流，水源丰富，可行驶13吨木船。 四．气象及地震情况 本矿区及附近地区冬春多雨潮湿，夏秋酷热干燥，气候变化异常，矿内一般从11份至次年4月份末，阴雨绵绵，降雨量较大时为2月份。近几年来，气温偏低，最低气温为零下67度。 本矿区不位于地震强烈带，无地震发生。 五．供电及供求 矿区用电主要以鲤鱼江发电厂，三都自备厂形成的电网线路供给。民用水和工业用水是从东江河用管路引入矿区内，改变了煤矿用水较难的状态。 六．矿区内生产情况 唐洞矿现有二个生产矿井，即八一井和唐一窟井于一九五八年十月份改建井。投产时间为1961年8月，设计能力为30万吨/年，开拓方式是平峒暗斜井。1980年核定能力为21万吨/年。八一井是1970年8月1日建井，设计能力为30万吨/年，开拓方式是穿岩斜井，主井井口标高151m，井底标高-200m,倾角为30度，付井标高151m,井底标高200m,倾角25度。目前，两井均突破设计能力，去年全矿井生产能力已经达到72万吨/年。 第二节地质特征 一．区域地质简述 本区属三都矿区南端的一个生产井田。具有较长时间的生产勘探开发史，因而对该区煤田生成条件，地层划分，构造，归属等等，本区呈“北北东，南南西之单斜构造。”“晚三佚世末期，又产生了轻微的地壳运动，使煤田南北两端升出地面，煤系顶部地层几一煤层被浸蚀”。 二．地层特征 1．地层及煤系地层 本采区出露地层由老到新为石碳系，三佚系，朱罗系，第四系，地层呈不接合接触。 1）.石碳系神龙桥灰岩（C1）深灰色质纯石碳岩，富含方解百脉和蜒蝌，珊瑚之类动物化石，厚度数百米。 2.三佚系该地层为三都煤田的煤系地层，分为两层。 A出碳垄层本层位于神龙桥岩之上，呈不接合接触，以灰渴色石英长石中细粒砂岩和砂质为主，本地层为三都煤田第二含煤层。根据钻孔资料及巷道揭露情况，含十一煤层，本地层厚度在148米左右。 杨梅垄层本层接合于出碳垄层之上，以砂质岩为主是该采区主要含煤地层，共含一煤，二煤，三煤，负三煤，四煤，五煤，可采煤层只有一煤，二煤，三煤，四煤层，本地层厚为69.12米。 3）朱罗系 该地层由唐垄层（Tt）和茅仙冷层Jm组成,它不合于杨梅垄层之上，而唐垄层为煤系地层上标志层，主要以黑白相同的砂质，页岩和灰褐色的中数细粒石英砂岩为主，厚度为87.04米，茅仙岭层以白色长石中粒砂岩为主，并含植物化石碎屑，厚度为299米。 4）第四系接合于茅仙岭层之上，以黄土，砂石为主，厚度在5.68米左右。 2．煤层结构特征 1煤属复合煤层，由清煤，炭质页岩组成，煤层厚度为2.5米，煤层含硫化铁结亥，本层稳定。 2煤属单一煤层，结构简单质纯，由镜煤组成，煤层厚度为1.5米，本层稳定。 3煤属复合煤层，由清煤，炭质页岩组成，煤层厚度约为1.4米，煤层局部地质含硫化铁结亥，本层较稳定。 4煤属单一煤层，结构简单质纯，由镜煤组成，煤层厚度为2米，本层稳定。 3．主要地质构造 八一井田地质构造形态为单一斜构造，地层走向NE-SW，倾向NW，平均倾角25度，地质构造以断层为主，褶皱不发育。三都平野断层为井田的主干构造，倾向断层有唐三正断层，落差由浅至深部变小至-400水平消失。各断层参数见下表 主要断层特征表1-2-1（单位米） 断层名称 性质 走向 倾向 倾角 落差（米） 备注 三都平野 逆断层 北NNE NWW 57度 / 唐三垅断层 正断层 300-315度 SW 60-80度 70-90 （2）褶皱构造 本区呈单斜构造，地层走向NE-SWNE15-20度,倾向NW,平均倾角25度次级褶皱不发育，井田南侧在靠近断层构造有牵引的褶曲现象。 3．煤层及煤质 （1）煤层层次、厚度、结构及稳定性 本区主要含煤地层为三迭统杨梅垄组出炭垄组次之，共含煤八层可采煤层，可采局部煤层四层，即上部杨梅垄组的1煤层（可采），2煤层，3煤层（可采）和下部出炭垄组的4煤层（仅局部煤层点达到可采）。 各煤层厚度及特征 该采区煤层属杨梅垄地层，煤呈单斜构造，赋存情况简单，可采煤层为1煤层，2煤层，3煤层，4煤层，各煤层厚度及特征为 1煤厚度为2.5米，倾角为22度，容重为1.44，煤层牌号为肥焦2号，1煤至2煤间距为20米。 2煤厚度为1.5米，倾角为25度，容重为1.45，煤层牌号为肥焦2号，2煤至3煤间距为19米。 3煤厚度为1.4米，倾角为26度，容重为1.49，煤层牌号为主焦煤。3煤至4煤间距为10米。 4煤厚度为2米，倾角为25度，容重为1.、49，煤层牌号为肥焦2号。 2）煤层顶底岩生及特征 1煤 顶板由直接顶、老顶组成，直接顶呈深灰色砂质页岩夹薄层细砂岩，中含石英脉，厚度为1.95米，老顶为灰色石英质细砂岩，致密坚淮，f2.47m。 2煤底板是深灰色页岩夹植物化石及煤线和碳质页岩，厚度为2-4.8米。 3煤直接顶是深灰色页岩夹煤线含植物化石，厚度为2米左右，老顶为灰色石英质细砂岩，致密坚硬，f1.5-2m, 底板是深灰色砂质页岩，含植物化石及菱铁矿结垓，有节理f4-7m, 4煤 顶板由灰色砂质页岩，有垂直节理，含方解石及石英细脉的直接顶及菱铁质的老顶组成，厚度为f3.7-5.5米, 底板是深灰色砂质页岩, 含植物化石f1-3m。 现按地层次序自上而下按地质时代分述如下 见煤系地层综合柱状图1-2-2。 顶部深灰色厚度层状粉砂岩夹薄层粗砂岩，在O线以东为黄色泥岩厚635m, 中部粗砂岩或砾岩，间夹粉砂岩，砾石成份以石英、燧石为主，一般为泥质或硅质胶结，厚度为1150m, 一般35m。 下部灰色泥岩混少量粉砂岩为主，呈块状结构，其间夹有少量炭页岩或煤线，相当于边 图1-2-2 煤层综合柱状图 槽层位，厚325m，一般15m。 4瓦斯，煤层，自然性 根据资唐安字（84）第123号文件可知，该矿八一井为年低沼矿井，其相对涌出量CH4为3.14m3/t,co2为5328 m3/t。煤层有爆炸危险，无自然发火性，其爆炸指数为26.639.85。 5.水文地质及老空区情况 本采区水文地质情况简单，唐垄第三断层虽有水，但不导水，影响该井田的主要充水因有大气 降水、断裂带、邻近井田矿山坑道等，具体影响如下 1.大气降水对矿井充水的影响 矿井涌水量与天气降水成正比关系。一般雨水季节，渗漏期36小时左右。矿井涌水量明显增大，干旱季节，矿井涌水量相对减少。 2 断裂带对矿井充水的影响 断裂带目前由生产巷道揭露者较少，仅有八一井主井，负井身所揭露，仅发现平野断层上盘的灰岩有涌水现象。故对矿井充水影响不大。 3邻近井田矿山坑道充水的影响 在1984至1985年鲤鱼江煤矿采空了其边界附近的八一井，唐一窿之间的隔水煤柱，近年来可能还在采这个隔水煤柱，将使唐一井的矿井水对八一井造成危害，建议各主管部门引起重视，阻止其继续开采这块隔水煤柱，以确保矿井安全。 6、矿井涌水量 本区水文地质条件简单，通过对矿井涌水量的实测资料综合分析，矿井涌水量约为230m3。 7.地质勘探程度及存在问题 经历的时间比较长，收集和整理大量的地质资料，查明了井田区主要构造和影响水平。采区划分的各级断裂构造，掌握其变化规律，提高了地质研究程度，探明了各级储量，达到补勘设计的目的，但在补勘过程中还存在某些问题。 一.存在的问题 1.施工14个钻孔，有14个钻孔打在煤层，其中C2012孔打在二煤层，钻孔打在煤层的深度及厚度，利用了测井资料，直接影响了井田区储量评级和据此得出的煤层的评价。 2.钻孔定位偏离勘探线距离超限，最大者达120米。影响资料对比和利用。 3.在本次补勘施工的个别钻孔中，发现四煤层局部有分叉现象。在分层对比时，只利用下分层。因此，对四煤层的上部分叉及其赋存情况未作进一步研究。 4.由于本次补勘，没有对钻孔进行瓦斯采样工作，根据历年矿井实测资料分析，属低沼矿井。但随着开采水平的延深，延深水平的瓦斯含量及其变化规律不得而知，在开采深部煤层时，为了安全生产，应采取相应的预测，预报及防范措施。 三、几点建议 1.经过补勘工程揭露和控制的抬轿垄断层，断距大，其走向与井田内煤层，岩层走向近乎平行。它与煤层的交切位置，无疑将是选择和确定矿井延深下一水平的位置。为此，建议这个位置选择在360米水平，是适宜的。 2.延深（360米）水平下的采探工作建议 1 位置选择在C21b勘探线附近 2 采探断层上盘煤层以该勘探线附近的距离为最短，符合工期短，投资少，见效快的原则。 3.本区水文地质条件简单，但不排除局部出现异常区的可能性。 1 三都平野逆断层上盘覆盖着大面积的石磴子灰岩，对矿井充水有影响，但目前三都各矿均未采掘至该断层，开采后是否突水尚缺乏资料和数据。建议生产部门随着生产建设的深入发展，在地表开展岩移观测等试验工作，并根据新的资料进行分析研究，及时采取有效的防巷措施，以确保安全。 2 井田区往南边境上有郴州地区煤炭局鲤鱼江煤矿。该矿往北曾掘一探煤下山，标高已至174米水平以下，是导致未来矿井突水的大隐患。为此，建议矿方应加强与矿之间的密切联系，共同遵守协约，允许互相派人员监测以杜绝不应有的水害事故的发生。 3 本次补勘施工的C2106孔，发生断钻杆事故后，封孔未到底。在402.6米往下垂高116.22米，区间包含了抬轿垄逆断层的破碎带。据此分析认为，有可能破坏地下水系巡流循环，客观上为地表水渗漏井下成为良好通道，给矿井未来的安全生产留下了隐患。为此建议生产部门必须按照煤矿安全规程的要求，采取有效防范措施，做到有疑必探，先探后掘，以确保安全生产的顺利进行。 4 位于抬轿垄断层下降盘的11采区，是本井田范围内，聚煤条件最优的块段之一。本次探明该区储量约占全井总储量的1/3左右，而位于其上方的地表则是八一主、付井身。工业广场和工业与民用建筑部门应把加强“三下”采煤的科学研究，纳入自己的议事日程，解放“三下”压煤。在该井田的地位已经到了刻不容缓的地步了。 4．低瓦斯，高CO2矿井 １）绝对瓦斯涌出量4.59m3/min ２）相对瓦斯涌出量2.25m3/t日 ３）点相对瓦斯涌出量4.75m3/t日 ４）绝对CO2涌出量16.47m3/min ５）相对CO2涌出量10.42m3/t日 煤尘爆炸指数 39.1143.98 属煤尘强爆炸矿井 大槽煤有自燃倾向 煤层发火期 ３～６个月，属一级自燃发火矿井 ６）瓦斯涌出梯度 0.0154m3/t日 地温井温梯度 1.19℃/百米～1.71℃/百米 四．水文地质 1、含水层、隔水层分布发育情况及其变化规律 本区划分为七个含水层，依地层柱状从上面下命名（附表5-3）。地表水系不发育，兼之无大的水体补给个含水层，因而补给条件差。 2、矿井充水条件 1）．大气降水对矿井充水的影响 本区最低侵蚀基准面为海拔标高133.4米，最高山峰海拔标高946米。相对高差812.6米。地貌特征属低山类型（注水文地质手册我国山地高度分类表）。由于地形切割形成悬崖峭壁，使地表大气降水对各含水层的补给条件差。然而，随着开采面积的日益增大，使地表发生下沉而产生裂隙，从而加强了大气降水对矿井的补给能力。据生产矿井获得的资料证明，矿井涌水量与天气降水成正比关系。一般雨水季节，渗漏期为36小时左右（据唐洞矿的经验数值），矿井涌水量明显增大，干旱季节矿井涌水量相对减少。 2）．断裂带对矿井充水的影响 区内断裂构造不甚发育，按断裂结构面的力学性质分为二组。经生产，勘探证明对矿井充水有影响的断裂为具有压扭性质的断裂组，如平野，白石江，抬轿垄逆等等，上述断裂带具有以下特征 1 本组断裂发生的时间较晚，从而有机会利用和改造前期断裂构造的可能。此外还由于走向长度大，接触面积广，地表出露位置较低，有利于接受大气降水的补给。 2 断裂带与地层走向近乎平行，倾角较地层倾角大，因而在不同的部位切割了各个含水层，从而在一定程度上加强了各含水层间的水力联系。 3 上述断裂带目前由生产巷道揭露者较少，今有八一井主、付井身所揭露，并发现平野断层上批判的灰岩有涌水现象。 4 因本次补勘没有布置专门的水文孔，对上述断裂带的导水性能尚掌握，在C2405孔和C2205孔平野上盘灰岩中有小量的涌水。在C2105孔穿过白石江，抬轿垄断层时有漏水现象。建议矿井设计及生产部门采取必要的安全措施，在井田深部接近这些断层时采取边探边采的方法，以确保矿井安全生产。 其余断裂，因其地表位置较高，浅部经生产巷道开采，揭露使含水层内大部分净储量均已泄压，故对矿井充水影响不大。 3、 邻近井田矿山坑道充水的影响； 1 唐一窿位于本井田的东侧，是本井田的上延部分。该井平峒开拓，上山开采各煤层，井口海拔高268.58米，270米水平以上的矿井水经平峒水沟自流出井口。另往下开凿有斜井一对，开采50米水平以上，270米水平以下的诸煤层。401区的33采区和鲤鱼江煤矿有部分矿井水经由334轨道上山，炸药库回风上山流入八 一井，据该井1986年涌水量的统计资料表明，最大涌水量为36.04m3/小时，最小涌水量为17.20m3/小时。八六年在炸药库回风上山的上部设立堵水墙，把这部分水作为八一井的采区防尘用水。 在1984至1985年鲤鱼江煤矿采空了其边界的八 一井，唐一窿之间的隔水煤柱，近年来可能还在采这个隔水煤柱，将使唐一井的矿井水对八一井造成危害，建议各主管部门引起重视，阻止制其继续开采这块隔水煤柱，以确保矿井安全。 （2） 鲤鱼江煤矿，位于本井田的南部，该矿隶属湖南郴州煤炭局，因此在资料的收集，利用方面极为不方便。该矿采用平峒暗斜方式开拓，平峒上山开采200米水平以上各煤层，最大涌水量为430 m3/小时，由平峒截流至地表。延深至100米以下，最大涌水量为90 M3/小时。现又有一探煤下山延深至174米以下，已跨越八一井田的南部边界，准备开采其边界煤柱，如果同八一井田采通的话，将发生严重的突水事故。建议有关部门引起重视，阻制其违法行为。 矿井水涌出量见表1-2-4（单位m3/min） 一水平 二水平 三水平 全矿井 ＰＨ值 3.66 63.41 65.48 149.35 77.6 4、地质勘探程度及存在问题 1）、少数深部钻孔质量较差，煤层回采率低，根据称态层，层间距下煤层变化规律判断，钻孔确定的煤层层位正确，但能取用的厚度偏小，使煤层全厚减小，影响到储量计算的精度。 2）、深部状构造仅被钻孔控制根据石门揭露F2断层破碎带的情况来看，叠瓦状构造在空间的展布仍难以确切掌握。 中国煤矿论坛------