内蒙古自治区煤田（煤矿）火区详细勘察海南小窑火区物探总结报告文字4.15

内蒙古自治区煤田（煤矿）火区详细勘察（桌子山煤田乌海海南小窑关闭区火区）物探总结报告内蒙古自治区煤田地质局117勘探队二一年四月内蒙古自治区煤田（煤矿）火区详细勘察（桌子山煤田乌海海南小窑关闭区火区）物探总结报告项目编号0651Z090201680302报告编制单位内蒙古自治区煤田地质局117勘探队法人代表王利峰总工程师范国强项目负责人郭玉清主编胡永勤编制胡永勤、王大伟、李连文编制时间2010年4月文字目录第一章绪论1第一节目的及任务1第二节位置与交通3第三节自然地理与经济概况6第四节矿井建设及生产概况7第五节以往地质工作简述10第二章地质概况14第一节地层14第二节构造15第三节水文地质15第四节煤层15第五节煤质15第三章火区勘查工作概况17第一节勘查方法17第二节勘查工作17第三节物探资料解释23第四章矿区火区32第一节火区特征及着火煤层32第二节火区燃烧面积及深度37第三节燃烧资源储量38第五章水土电源综述40第一节水源、电源40第二节土源40第六章结论41附图目录顺序号图号图名比例尺11卓子山煤田乌海海南小窑关闭区地形及火区详细勘察物探工程位置图15000附表1、海南小窑关闭区火区详勘物探测量成果表2、海南小窑关闭区火区调查火点、采坑、裂缝点坐标表3、海南小窑关闭区火区煤炭燃烧损失资源储量估算表图册1、海南小窑关闭区火区详勘物探温测曲线图2、海南小窑关闭区火区详勘物探氡测曲线图3、海南小窑关闭区火区详勘物探磁测曲线图4、海南小窑关闭区火区详勘物探自然电位曲线图5、海南小窑关闭区火区详勘物探成果图第一章绪论第一节目的及任务桌子山煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗的西部、乌海市东部，煤田内地质构造简单复杂，资源蕴藏丰富，可采煤层多，厚度大，层位较稳定，埋藏较浅，浅部地区适合于露天开采，为低灰、中硫、高发热量的炼焦用煤或配焦煤，为经济价值很高国家重点煤炭能源基地，享誉国内外煤炭市场。但是煤田范围内由于煤层赋存较浅，露头多，普遍存在着煤层自燃。煤层自燃不仅损失了大量宝贵的煤炭资源，对煤矿的安全生产构成巨大威胁，造成了巨大的经济损失；同时，煤层自燃释放出大量有害气体和热量，严重污染空气、破坏植被，使生态环境明显恶化，矿区将不得不每年投入大量人力、物力和财力用于防、灭火工程。为了综合治理煤田煤层的自燃状况，确实有效的保护和充分利用保护宝贵的煤炭资源，减少煤层自燃对环境的污染，根据“内蒙古自治区人民政府关于加强煤田（煤矿）火区专项治理工作的实施意见（内政字2007234号）”。2009年12月内蒙古自治区经济委员会对“内蒙古自治区煤田（煤矿）火区治理详细勘察项目”进行了公开招标。内蒙古自治区煤田地质局117勘探队（以下简称我队）决定对该招标项目中的第3包卓子山煤田乌海市海南区及东胜煤田达拉特旗境内的标段进行投标，招标编号0651Z0902016803。2010年1月17日经评标委员会认真评定推荐并经业主确认，内蒙古招标有限责任公司为我队下达了该标段的中标通知书，月底我队与内蒙古自治区经济委员会签订了该项目详细勘察合同。根据招标文件对煤田火区详细勘察的要求，并参考相关规程、规范，我队在乌海海南小窑关闭区，即原乌海海南区东风前矿8号井、东山2号井、巨财煤矿、东方红前矿等5个关闭煤矿进行火区详细勘察工作，并编制了内蒙古自治区桌子山煤田乌海海南小窑关闭区火区详细勘察物探总结报告。2010年3月5日，117勘探队在桌子山煤田以往各项地质勘查工作的基础上，依据煤田火灾灭火规范（试行）编制了内蒙古自治区煤田（煤矿）火区详细勘察设计（桌子山煤田乌海富强煤焦化公司火区）（以下简称设计），作为本次火区勘查施工依据。目的利用地面调查、磁法、热红外测温、同位素测氡法和自然电位法综合物探手段进行煤矿火区详细勘查，为下一步的灭火专项初步设计和火区治理工作提供依据。火区详细勘查具体任务如下1、详细查明火区平面分布位置、面积、燃烧深度、燃烧状况、发火原因、燃烧历史及燃烧损失煤炭储量；2、详细了解含煤地层及其地质构造；3、准确掌握煤层层数、层位、厚度、煤层分布范围及着火煤层层数和层位；4、详细掌握煤质特征和煤种；5、详细了解自然地理气候条件、第四系地质、地貌特征及水文地质概况；6、详细了解生产矿井的分布情况及开采情况；7、详细查明水源、电源和土源情况。第二节位置与交通一、位置乌海海南小窑关闭区位于乌海市海南区东南部，鄂旗棋盘井镇北6KM，与宁夏回族自治区石嘴山市石嘴山区毗邻，位于桌子山煤田白云乌素矿区。行政区划隶属于乌海市海南区和鄂旗棋盘井镇管辖。其地理坐标为东经10649001070045北纬392445392715乌海市海南区小窑关闭区主要分布在白云乌素矿区。白云乌素矿区位于桌子山煤田中部，小窑关闭区内具体包括了乌海市海南区东风前矿、乌海市海南区东山2号井、乌海市海南区巨财煤矿、乌海市海南区东方红前矿、乌海市海南区东方红后矿等5个煤矿，上述各矿均为已关闭的无业主矿，采矿活动归乌海市海南区管理。二、交通工作区内交通以公路为主，109国道由东北向西南方向在区内通过，经此可与海（勃湾）拉（僧庙）铁路和包（头）兰（州）铁路相接，矿区北距乌海市海勃湾区45KM，距拉僧庙火车站18KM，距石嘴山火车站25KM，工作区中部有乌海市到鄂尔多斯市鄂托克旗棋盘井镇的二级公路通过，交通便利。（见图121）。木仁苏木乌海市海勃湾区补隆淖G109磴口县巴彦高勒镇黄羊木头镇四坝隆盛合碱柜石嘴山区乌达区教子沟拉僧庙公乌素海南区呼和木都苏木巴拉亥牧干渠储草站巴音恩格尔苏木玛拉格陶勒盖公其日嘎阿玛什拉阿门乌素乌兰陶勒盖种蓄场新召苏木伊和乌素苏木伊克乌素查干淖尔治沙站棋盘井镇阿尔巴斯苏木吉尔图阿尔巴斯苏木牧场察汗东深井道布音乌素三眼井乌呼图水利卡拉库尔种羊场羊路井托克锦G109G109S215S215G10G10Z交通位置图1701073090430904107库布桌子山阿尔巴浪乌海站拉僧仲庙站巴乌兰陶斯图站乌海北站那林桃亥站Z建设分干渠304304巴拉贡镇巴音赛黄河G图12杭旗鄂旗工作区第三节自然地理与经济概况一、自然地理（一）地形地貌及水系本区属半荒漠化丘陵地貌特征，乌海市海南区小窑关闭区的地形基本上呈现东高西低之势，海拔13001350米，地形起伏不大。黄河是我国第二大河流，从本区西侧由南至北通过，区内没有大的地表水系，所有沟谷均大致垂直于黄河走向，由东至西展布，其规模不大，延伸不长，沟谷常年无水，只在暴雨后可形成短暂水流，向西流入黄河。（二）气候工作区地处内内蒙古高原西部，属于温带大陆性季风气候。具体特点是冬季寒冷漫长，夏季干燥炎热，昼夜温差较大。据乌海市气象局资料，最高气温394，最低气温326,年平均气温7082；年平均降水量2747MM，主要集中在七、八、九三个月内，常以阵雨和暴雨的形式出现；年蒸发量35257MM；区内多风，风向随季节不同，一般冬春两季多为西北风，夏秋季节多为东南风，最大风力8级。平均风速32M/S，最大风速24M/S。每年11月初开始结冰，翌年4月份解冻，最大冻土深度124M。根据蒸发量和降水量计算的干燥度KC1096，年潮湿系数K009，由此可知矿区具备典型的高原干旱大陆性气候特征。（三）地震据中国地震动参数区划图（GB183062001）划分，乌海市地处地震动峰值加速度（G）020区域，对照地震烈度8度，属强震预测区，因此矿井建设与改造应该采取防震措施。二、区域经济概况乌海市位于内蒙古自治区西南部，是一座一九五八年发展起来的新兴的工业城市。经过近半个世纪的建设，现已建成以煤炭工业为主，兼有化学、建材、冶金、机械、电力、酿酒等重要工业城市。渡口雀儿沟煤矿位于乌海市海南区巴音陶亥乡，矿区周围人口稀少，居民居住分散，主要从事畜牧业生产，兼种、养殖业，除开采煤炭资源外，很少有其它工业建设，基础经济比较薄弱。矿区距海南区30KM，海南区电力资源比较丰富，可为矿区开发提供充足的电力资源，在矿区范围内有两个大型发电厂，可为矿区供电。矿井目前的供电来源于巴音陶亥乡变电站馈出的10KV电源。矿区的地下水资源比较贫乏，但西邻黄河，矿井扩建水源地可借用黄河沿岸或黄河水，矿区目前的生产与生活由渡口水塔供给。矿区内居民稀少，劳动力贫乏，但矿区距巴音陶亥乡和海南区很近，企业下岗人员及待业青年均可成为矿山开发时的劳动力来源。第四节矿井建设及生产概况工作区内的煤炭生产历史较长，其中乌海市海南区小窑关闭区内主要的煤矿有乌海市海南区东风前矿、乌海市海南区东山2号井、乌海市海南区巨财煤矿、乌海市海南区东方红前矿、乌海市海南区东方红后矿等5个煤矿。现在已经停采或进行技改中，开采9、16号煤层，着火煤层也为这两层煤。第五节以往地质工作简述1987年6月内蒙古自治区煤田地质局117勘探队提交了内蒙古自治区乌海市桌子山煤田白云乌素勘探区精查地质报告共获得煤炭资源储量397302万吨，其中A级资源储量7320万吨，B级资源储量14775万吨，C级资源储量161771万吨，D级资源储量14581万吨。内蒙古自治区矿产储量委员会于1988年9月26日以“内蒙储字（1988）52号”文批准该报告。2010年3月内蒙古自治区煤田地质局117勘探队提交的内蒙古自治区桌子山煤田白云乌素矿区1115线煤矿（整合）煤炭资源储量核实报告。本次火区勘查工作主要依据内蒙古自治区煤田地质局153勘探队在2009年5月提交的内蒙古自治区桌子山煤田（矿区）火区和地质灾害调查报告，该报告对桌子山煤田内各煤矿的煤层火灾情况进行了较为详尽的调查，对燃烧煤层、火区面积、火灾控制情况等进行了较为明确的阐述，是本次火区详细勘查设计的基础。第二章地质概况第一节地层一、工作区地层工作区范围内被大面积第四系覆盖，基岩仅零星出露于本区小山丘顶部，根据钻孔揭露，区内地层由老至新有奥陶系下统三道坎组（O11）、桌子山组（O12），石炭系上统太原组（C2T），二叠系下统山西组（P1S）、下石盒子组（P1X），二叠系上统上石盒子组（P2S），以及第四系（Q）等。现将区内地层发育特征由老至新分述如下（一）奥陶系（O）1、下统三道坎组（O11）区内钻孔均未揭露到该组地层，据区域地层资料，全组地层厚度大于100M，岩性为灰色中厚层状石灰岩夹灰白色钙质石英砂岩。与下伏寒武系呈平行不整合接触。2、下统桌子山组（O12）据区域地层资料，全组地层厚度70100M，岩性为灰色厚层状生物碎屑灰岩，含动物化石，垂直节理发育，局部有小溶洞发育。该组地层为煤系地层基底，与下伏三道坎组呈整合接触。据区域地层资料，桌子山煤田的三道坎组、桌子山组与华北地层的亮甲山组（O1L）属同期沉积。（二）石炭系（C）1、上统太原组下段（C2T1）据钻孔揭露成果，该段地层厚度3803847M，平均2425M。岩性以灰白色中、细粒石英砂岩为主，夹灰黑色砂质泥岩，局部夹薄煤线。砂质泥岩中含丰富植物化石，底部有零星分布的山西式铁矿。与下伏奥陶系呈平行不整合接触。2、上统太原组上段（C2T2）该段为区内主要含煤地层之一。据钻孔揭露成果，地层厚度514811841M，平均8553M。岩性上部由灰白色中、细粒砂岩，灰黑色砂质泥岩及12号煤层组成；下部以深灰色砂质泥岩、钙质泥岩、泥灰岩为主，夹灰白色细粒砂岩，含15、16号煤层。钙质泥岩、泥质灰岩中含大量腕足类动物化石。本组所含的15、16号煤层为区内主要可采煤层，12号煤层为局部可采的次要煤层。太原组上段依据岩性组合及沉积旋回特征，可划分为2个岩段（C2T21、C2T22）。太原组上段与下伏太原组下段呈整合接触。需要说明的是1996年出版的内蒙古自治区岩石地层中只有太原组的名称。原本溪组（C2B）划为（C2T1），即石炭系上统太原组下段；原太原组（C2T）划分为（C2T2），即石炭系上统太原组上段。（三）二叠系（P）1、下统山西组（P1S）该组为区内主要含煤地层之一。据钻孔揭露成果，残存地层厚度432316060M，平均12080M，区内地层厚度变化不大。岩性上部为深灰色砂质泥岩，灰白色粗、中粒砂岩为主；中部普遍发育一层中、细粒砂岩；下部以细、粉砂岩及砂质泥岩为主，局部夹粘土岩或砂质粘土岩，含丰富植物化石。本组含5、8、9、10号煤层，其中9、10号煤层为主要可采煤层。山西组依据岩性组合及沉积旋回特征，可划分为4个岩段（P1S1、P1S2、P1S3、P1S4）。山西组与下伏太原组上段（C2T2）呈整合接触。2、下统下石盒子组（P1X）据钻孔揭露成果，该组地层残存厚度011730M，平均7938M。岩性为灰白色、灰绿色粗、中、细粒砂岩夹杂色砂质泥岩，中部夹薄层粘土岩及砂质粘土岩。该组地层不含煤，与下伏山西组呈整合接触。3、上统上石盒子组（P2S）本区的二叠系上统上石盒子组在大部分地段遭受后期剥蚀而变薄。据钻孔揭露成果，地层残存厚度040751M，平均11495M。岩性上部为黄绿色、灰绿色、灰白色粗粒砂岩，局部含砾，夹薄层杂色砂质泥岩；中部一般为紫红色为主的砂质泥岩，夹薄层砂质粘土岩或砂岩；下部以灰绿色、灰白色中、粗粒砂岩为主，局部含砾；底部为杂色，以灰绿色、紫红色为主的砂质泥岩。与下伏下石盒子组呈整合接触。四第四系Q第四系主要为残坡积砂、砾石层，沙土及冲洪积砂、砾石为主。据钻孔揭露成果，地层厚度2342425M，平均1175M。第四系与下伏老地层均呈不整合接触。二、矿区含煤地层区内含煤地层为石炭系上统太原组上段（C2T2）和二叠系下统山西组（P1S）。据钻孔揭露成果，含煤地层总厚度986325263M，平均20385M，区内含煤地层保存完整，厚度变化不大。现将区内含煤地层分述如下（一）石炭系上统太原组上段（C2T2）太原组上段为本区主要含煤地层之一，依据岩性组合及沉积旋回特征，可划分为2个岩段。1、第一岩段（C2T21）该岩段位于太原组上段的下部。据钻孔揭露成果，地层厚度17117785M，平均4147M。岩性主要由灰色、灰白色中、细粒砂岩，深灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含煤36层，其中15、16号煤层为区内主要可采的较稳定煤层，其余煤层均为不可采的薄煤线。2、第二岩段（C2T22）该岩段位于太原组上段的上部。据钻孔揭露成果，地层厚度29296731M，平均4498M。岩性主要为灰色、灰白色中、细粒砂岩及深灰色、黑灰色砂质泥岩、泥岩。中部含12号煤层，为局部可采的不稳定煤层。（二）二叠系下统山西组（P1S）山西组为本区主要含煤地层之一，依据其岩性组合及沉积旋回特征，可划分为4个岩段。1、第一岩段（P1S1）该岩段位于山西组底部。据钻孔揭露成果，地层厚度7433226M，平均1266M，厚度变化不大。岩性由深灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，局部夹薄层粘土岩，含8、9、10号煤层，均为区内可采煤层，亦是岩煤层对比的主要标志层之一。2、第二岩段（P1S2）该岩段位于山西组中下部。据钻孔揭露成果，地层厚度10975500M，平均4428M。岩性以浅灰色、灰白色中、细粒砂岩与深灰色、黑灰色砂质泥岩、泥岩为主，含5号煤层，为大部可采的较稳定煤层。3、第三岩段（P1S3）该岩段位于山西组中部。据钻孔揭露成果，地层厚度0002670M，平均1294M。岩性为深灰色、灰色砂质泥岩、砂质粘土岩，局部夹薄层细粒砂岩，含薄煤线13层，均不可采。4、第四岩段（P1S4）该岩段位于山西组上部。据钻孔揭露成果，地层厚度07119M，平均5035M，厚度变化不大，一般多在4560M。岩性为灰白色、浅灰色中、粗粒砂岩，夹深灰色砂质泥岩或绿灰色砂质粘土岩。该岩段不含煤层。综上所述，本区含煤地层为石炭系上统太原组上段（C2T2）和二叠系下统山西组（P1S），含煤地层总厚度986325263M，平均20385M。据钻孔揭露，煤层总厚度7012530M，平均1548M，含煤系数为76；可采煤层总厚度3631859M，平均951M，含可采煤层系数为47。第二节构造白云乌素矿区位于桌子山背斜西翼，黑龙龟逆断层与棋盘井逆断层间之南部，受上述两逆断层影响，区内构造形态基本为一向南西倾斜的单斜，地层产状较平缓，倾角710，局部可达13。一、断层受桌子山煤田大地构造的影响，区内发育两组断层，一组为近南北向的逆断层，一组为近东西向的正断层，一般前者被后者切割。前者规模大，后者规模小。二、褶曲本区总体为一向南西倾斜的单斜构造，褶曲不发育。据地震资料，仅在黑龙龟逆断层东侧（下盘）与DF12正断层之间存在受这2条断层牵引形成的小型向斜，向斜两翼较平缓。三、岩浆岩区内未发现岩浆岩侵入。综上所述，本区基本构造形态为一向南西倾斜的单斜构造，主要断层位于工作区边界附近，对煤层连续性有一定的破坏，但未见岩浆岩侵入，综合评价本区构造属简单类型。第三节水文地质一、概况（一）矿区地形地貌、水文气象特征简述白云乌素矿区位于桌子山煤田东南部，总体地形东高西低，海拔标高13001256M。区内地形较为平缓，多为缓坡、平地及低矮山丘，地面植被稀少，具侵蚀性高原荒漠半荒漠丘陵地貌特征。区内没有水库、湖泊等地表水体，地表水系也不发育，仅有小型冲沟，沟谷平缓，无常年地表径流，沟谷一般向西及西南方向流出区外，只有在雨季暴雨过后可形成短暂的流水，具历时短，水量大的特点。本区气候干燥，冬天寒冷、夏天炎热，多风少雨，降水量少，蒸发量大。据乌海市海勃湾气象站近30年气象资料历年最高气温394，历年最低气温326，年平均气温7880。最大冻土深度060M。最大风速24M/S，平均风速31M/S。年降水量为54193576MM，平均1581MM；年蒸发量3132139133MM，平均34851MM。由平均降水量与蒸发量计算所得区内的干燥度为2204，年潮湿系数为0045。因此，本区属于典型的干旱大陆性高原气候区。（二）地下水的补给、径流、排泄条件1、潜水本区第四系（Q）地层大面积出露，松散层潜水主要接受大气降水的直接垂直渗入补给，其次接受区外潜水的径流补给。由于本区降水量小，且集中，降水多以径流形式流出区外，少量渗入地下，所以潜水的补给量也较小。潜水一般沿沟谷及地形低洼处径流，即向西及西南方向径流。潜水的排泄方式有沿沟谷方向的径流排泄、人工挖井开采排泄、强烈的蒸发排泄以及向深部承压水的渗入排泄。2、承压水区内基岩出露很少，因此基岩承压水主要接受区外地下水的侧向径流补给，其次为上部潜水的渗入补给，在本区东北角基岩出露处直接接受大气降水的渗入补给。承压水一般沿地层走向向西南方向径流。承压水仍以侧向径流排泄为主，次为人工开采排泄。二、矿区水文地质条件（一）含隔水层水文地层特征1、第四系（Q）松散层潜水含水层岩性为灰黄色残坡积亚砂土、砂及砾石，冲洪积砂砾石层等，在全区分布广泛。含水层厚度一般120330M。根据桌子山煤田白云乌素矿区精查（最终）勘探报告的钻孔抽水试验成果单位涌水量Q0679L/SM，渗透系数K1602M/D，地下水化学类型为HCO3CANA型水，水质一般较好。含水层的富水性较弱，局部中等（在梁峁地区富水性弱，在较大沟谷中富水性中等）。由于大气降水的补给量小，所以补给条件较差，潜水含水层与下部承压水含水层的水力联系较小，而与地表水及大气降水的水力联系密切。该含水层为矿井的间接充水含水层。2、二叠系（P2SP1S4）碎屑岩类承压水含水层岩性为杂色中粗粒砂岩、砂质泥岩，夹泥岩及薄层粘土岩。全区赋存，地表仅在本区东北角有零星出露。根据BB09号钻孔抽水试验成果，含水层厚度13006M，地下水位埋深1777M，水位标高126213M，水位降深S3026M，涌水量Q0225L/S，单位涌水量Q000744L/SM，渗透系数K000522M/D，水温10C，溶解性总固体571MG/L，PH值为75，F含量107MG/L，地下水化学类型为HCO3SO4CLNACA型水，详见钻孔抽水试验综合成果表及水质分析成果表。据桌子山煤田白云乌素矿区精查（最终）勘探报告资料含水层厚度7908M，钻孔单位涌水量Q006590000132L/SM，渗透系数K004760000525M/D，含水层的富水性弱，其透水性与导水性也较差，地下水的径流条件与补给条件均较差，与相邻含水层的水力联系程度较小。该含水层为矿井的间接充水含水层。3、二叠系P1S3相对隔水层岩性由灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩及煤线组成，隔水层的厚度8742670M，平均1340M。在区内厚度较稳定，分布较为连续、广泛，因此隔水层的隔水性能较好。4、石炭系（C2T2）二叠系（P1S2）碎屑岩类承压水含水层岩性为灰白色、灰色粗中粒砂岩，灰黑色、深灰色砂质泥岩，夹泥岩、粉砂岩及煤层。全区赋存，地表无出露，含水层厚度49225494M，平均5208M。根据BB09号钻孔及B01号钻孔抽水试验成果，地下水位埋深13503762M，水位标高125296124228M，水位降深S48682073M，涌水量Q02760187L/S，单位涌水量Q000567000902L/SM，渗透系数K00094200176M/D，水温1211，溶解性总固体1617588MG/L，PH值为75，F含量159104MG/L，地下水化学类型为CLSO4NA及HCO3CLSO4NACA型水，详见钻孔抽水试验综合成果表及水质分析成果表。由此可知，该含水层的富水性弱，其透水性与导水性能较差，水质也较差，溶解性总固体与F含量均较高，均超标。因此地下水的补给条件与径流条件也较差。因受二叠系（P1S3）隔水层的阻隔，该含水层与上覆含水层的水力联系较小。该含水层为矿井的直接充水含水层和主要充水含水层。5、石炭系（C2T1）相对隔水层岩性以灰白色中、细粒石英砂岩为主，夹灰黑色砂质泥岩，局部夹薄煤线。据钻孔揭露地层厚度3803847M，平均2398M。砂岩为硅质胶结，致密隔水。该地层在区内厚度稳定，分布连续，隔水性能良好。6、奥陶系（O1）石灰岩承压水含水层岩性为灰色厚层状生物碎屑灰岩、石灰岩，夹灰白色石英砂岩，钻孔揭露厚度3121737M。据区域地层资料，地层厚度大于200M。据桌子山煤田白云乌素矿区精查（最终）勘探报告的钻孔抽水试验成果单位涌水量Q03170349L/SM，渗透系数K03301060M/D；据邻区棋盘井水源地水井抽水试验资料，地下水位标高111605111775M,单井出水量Q19083037M3/D，渗透系数K17899M/D，溶解性总固体540590MG/L，PH值7677，地下水化学类型为HCO3SO4CLNACA型水，水质良好，含水层的富水性中等强，与上部含水层的水力联系较小。该含水层为矿井的间接充水含水层。含水层的富水性取决于石灰岩岩溶发育程度，岩溶较发育的地区，含水层的富水性则较强。以上资料来自距矿区约5KM的棋盘井水源地供水井抽水试验成果，水井由山西第二水文地质勘探院2004年施工，为奥陶系石灰岩承压水。水井为棋盘井水源地供水水源井，因为石灰岩中裂隙和溶洞发育，含水层的富水性强，水井揭穿溶洞后，导致了水井的涌水量较大。（二）断层的导水性及其对矿床充水的影响本区断层较为发育，主要断层有黑龙龟逆断层、DF1逆断层、F14正断层、DF7正断层、DF12正断层，这些断层均分布在本区西北部，以及西界、北界。根据勘查区北界外原153号钻孔对F14正断层所进行的抽水试验成果断层的水位标高118894M，水位埋深4409M，单位涌水量Q0000976L/SM，渗透系数K000249M/D。据黑龙龟逆断层抽水试验成果单位涌水量Q0000139L/SM，渗透系数K000426M/D。因此，断层的富水性与导水性均较弱，对矿床充水的影响较小。原因是断距小，且没有勾通灰岩水；当断距大勾通灰岩水时，断层导水性较强，如区外的西来峰逆断层，单位涌水量Q0286L/SM，渗透系数K106M/D。因此必须注意断层勾通灰岩水、地表洪水、老窑水等水体，发生突水事故。考虑到奥陶系岩溶含水层富水性中等强，地下水位标高（111775M）高于煤层底板标高，因此应引起高度警惕，在开采至断层附近时一定要留足保护煤柱，以防断层勾通下部岩溶含水层的承压水，造成突水事故。（三）地表水、老窑水对矿床充水的影响区内地表水系不发育，小型沟谷均无常年地表径流，只有在雨季暴雨过后会形成短暂的流水。地表流水一般通过井口、风口等人工通道直接向未来矿井充水，也可通过断层破碎带间接地向矿井充水。因此，必须做好井口、风口等人工通道的防水工作，并在断层带附近留断保煤柱，以防地表水对矿井的充水。总体而言，本区大气降水量少，地表水也较少，因此地表水对矿床充水的影响较小。区内没有老窑分布，白云乌素矿区1115线煤矿，矿井在正常生产期间涌水量为2040M3/D，最大涌水量为2880M3/D，对矿床充水及煤矿生产影响不大。但值得注意的是，周边不少矿井因无计划乱采或越界开采而勾通了集水老窑，已发生多起透水事故，造成了人身伤亡的恶果。如2004年5月份乌海市海南区鑫源煤矿，因越界开采勾通集水老窖，发生透水事故，造成15人遇难，直接经济损失数百万元。因此，老窑水对矿床充水的影响很大，应引起高度的重视。生产时必须遵纪守法，严格执行煤矿安全生产的有关规程，才能避免重大事故的发生。（四）石灰岩承压水对矿床充水的影响区内可采煤层的底板标高为6201260M，而邻区棋盘井水源地石灰岩承压水地下水位标高为111605111775M，由此可知，石灰岩承压水的地下水位标高已高出了可采煤层的底板标高。本区主要可采煤层16号煤层与石灰岩含水层的平均距离在20M左右。因此，未来煤矿开采，石灰岩承压水有底鼓的可能性，对矿床充水的影响很大，应采取有效措施，防止石灰岩承压水底鼓，以免发生突水事故。如2010年3月2日，神华海勃湾矿业有限责任公司骆驼山矿井16号煤层工作面掘进过程中发生石灰岩承压水底鼓，最大突水量达68000M3/H，造成32人遇难，初步查明工作面底下有一地下岩溶暗河。因此，必须先探后采，探采结合，防止发生突水事故。第四节煤层工作区内含煤地层有石炭系的太原组和二叠系的山西组，煤层倾向西，倾角518之间。山西组含可采、局部可采煤层四层，编号为8、91、92、10煤，在区域上称乙煤组，主要可采煤层为92煤，次要可采煤层为10煤；太原组含可采、局部可采煤层14、15、161、162、17煤，主要可采煤层为161、162，次要可采煤层为17煤。92煤层位于山西组中下部，其顶部界限由结构很复杂的煤、泥岩互层组成，底界为稳定的泥岩或砂质泥岩互层。煤层全区厚度变化不大，一般在271619M，平均445M。含夹矸04层，结构较简单，全区可采，属较稳定煤层。10煤层位于山西组中下部，其顶界以间距稳定的泥岩与92煤相隔，底板为细砂岩、粉砂岩或泥岩。煤层厚度一般在094150M，平均121M，属结构简单的较稳定煤层。161煤层位于太原组中上部，上距10煤40M左右，其顶板以灰色厚层状砂质泥岩及细砂岩组成，底板为黑色薄层炭质泥岩、粘土岩。煤层厚度104487M，平均320M。含夹矸04层，一般为2层，结构较简单，全区可采，属较稳定煤层。162煤层位于太原组中下部，上距161煤层057340M。其顶板为灰黑色细砂岩，底板为黑色泥岩及砂质泥岩组成。煤层厚度068340M，平均244M。含夹矸14层，多在上部，结构较复杂，全区基本可采，属较稳定煤层。17煤层位于太原组中下部，上距162煤层412585M。其顶板为黑色细砂岩及灰色粘土岩，煤层厚度009119M，结构简单复杂，区内大部可采，属较稳定煤层。第五节煤质区内煤层呈黑色，条痕为褐黑色、棕黑色，比重及硬度均为中等，光泽以强沥青光泽及玻璃光泽为主，弱沥青光泽次之，线理状、条带状结构、层状构造，参差状及阶梯状断口。平均最大反射率（RMAX）为085100，平均094，反射率变化区间不大，为煤化程度较高的低阶烟煤，可作为冶金工业中炼焦配煤。煤中矿物杂质大部分为粘土质矿物，有少量硫化铁矿物，煤岩类型162、17煤以半暗型煤为主，9、161煤以半亮型煤为主，各煤层变质程度均为烟煤变质阶段。区内各煤层原煤灰分AD均在15763200之间，洗煤灰分在6701184之间，原煤经洗选后，煤灰大幅降低，洗煤灰分一般是原煤灰分的1/21/3。原煤水分WAD一般在040085之间，洗煤水分在059106之间,大部分洗煤水分高于原煤水分。各煤层原煤的全硫ST,D平均在053289之间，在垂向上，原煤全硫由浅到深呈增加的趋势，从低硫煤到中高硫煤。洗选后各煤层硫分大幅降低，全硫ST,D平均在057147之间。各煤层原煤发热量（QB,AD）均在24092718MJ/KG，洗选后煤的发热量比原煤发热量有所提高。各可采煤层原煤的磷含量在000620037之间，除92煤为特低煤以外，其余煤层均为低中磷煤。通过对区内的煤层的小焦炉炼焦性试验，本区内各煤层均可做炼焦用煤。按照中国煤炭分类国家标准（GB575186），区内9号煤为焦煤、10煤为肥煤、161为焦煤和肥煤、162为焦煤1/3焦煤肥煤、17煤为肥煤。本区各可采煤层无论从煤的物理性质和煤岩特征，还是煤的化学性质及工艺性能，均可作为炼焦用煤。161、17煤硫含量略高，9、10煤层的硫含量较低，经洗选加工后各煤层按适当的比例配制，使其硫含量降到要求以下，可作炼焦用煤，中煤可做电厂的动力用煤。钻孔测试成果原煤样燃点334356，氧化样燃点316341，二者之差在1328之间，煤层有自燃趋势。据桌子山煤田白云乌素勘探区精查地质报告该区煤层自燃倾向等级多为易自燃煤，相邻的公乌素、老石旦、卡布其等矿的煤炭堆放46个月开始自燃。原因是煤的挥发分较高，硫含量高、吸氧量大所致。上述煤矿曾发生过井下煤层着火现象区内煤具相近的煤质特征，所以煤在堆放时应注意堆放方式及堆放时间，防患于未然。第三章火区勘查工作概况第一节勘查方法一、勘查手段的选择勘查区地处鄂尔多斯黄土高原，呈典型的黄土高原地貌，区内沟谷纵横，地形起伏较大，区内大面积被第四系残坡积、冲洪积砂砾石层及黄土层覆盖，埋深较浅。根据本区地形及地质特征，参考目前煤田火区传统探测方法，本次火区勘查采用地面调查、磁法、热红外测温、同位素测氡法与自然电位多种方法对比。现场采集数据资料，通过对获得的数据资料分析研究，确定火区的范围及深度。二、技术标准煤、泥炭地质勘探规范（DZ/T02152002）地质矿产勘查测量规范（GB/T183412001）煤炭资源勘查工程测量规程（煤炭工业部1987）煤田火灾灭火规范（试行1992年11月）煤田电法勘探规范（MT/T8982000）地面高精度磁测技术规程（DZ/T007193）第二节勘查工作一、完成实物工作量本次火区勘查工作于2010年3月20日至2010年4月1日完成了全部野外设计物探工作量，历时12天。本次火区调查的主要内容为明火点、地面塌陷区、采掘坑、烧变岩、煤层露头等。通过手持GPS仪测试，野外照片，调查点通过表格形式进行记录，内容包括坐标，高程，位置描述，采掘坑属性，活火区属性，地面塌陷区属性及野外编号。本次火区勘查工作共完成火区地面调查面积约350KM2，物探测线66条，物理点4818个，勘查面积285KM2，地形图测绘1350KM2。调查明火点8个，采坑、塌陷坑9个，圈定火区3处，火区燃烧面积约6890104M2，火区影响面积约1495104M2。基本完成详细勘探工作阶段任务。完成实物工作量见表311。表311完成实物工作量一览表类别工作内容工作量收集资料煤田地质资料矿区煤炭资源核实报告明火点8个野外地面调查地面塌陷区、采坑9个测量工作地形测绘135KM2工程测量4752KM磁法工作66条剖面线、控制面积285KM2热红外测温4818个点同位素测氡66条剖面线、控制面积285KM2物探工作自然电位法66条剖面线、4752KM二、工作方法及质量评述测量工作1、本区平面成果为1954年北京坐标系，高斯投影3带第36带成果，中央子午线为108。高程为1956年黄海高程系。2、作业方法本次工程测量作业依据GBT183142001全球定位系统GPS测量规范原煤炭工业部1987年颁布的煤炭资源勘探工程测量规范依据设计测线及控制点分布情况，采用动态GPS由已知控制点校准设基站，直接测出座标。3、测点的测量布设测定合格，可供本次测量外业使用。测点采用动态GPS直接测出座标，每10M打一个木桩标定所要测的位置。4、调查火点、塌陷点、采坑、老窑采用手持GPS测量坐标，直接上图。5、地形测绘根据测量规范测出地形点坐标和高程，利用测绘数据处理软件汇至15000地形图。5、完成工作量全区共完成测线66条，剖面线4752KM，调查火点8个，塌陷点及采坑9个，地形测绘1350KM2。6、资料整理与计算由全站仪所测各类控制点，全部传入计算机内整理打印成册，本测区原始资料、计算资料经过检查后最终装订成册。7、检查与验收在作业过程中，每个工序小组均作了200检查，确认无误后，再交下一工序进行，在作业过程中和结束时，分队和大队在野外、室内均作了相应检查。物探工作1、测网布设物探测网布设的基本原则是依据明火点和塌陷点及区域，布设物探测线。根据野外实地调查，本次工作比例尺为15000，以规则的方式布设物探测线。物探测线基本网度50M10M，即线距50M，点距10M。煤田火区蔓延沿露头或废弃巷道最快，在倾向上随着深度增加，有些地表上火区的特征很不明显，或基本没有，所以采取综合物探手段勘测。全区综合物探方法测网布设较合理，较严密地控制了煤层火区边界及范围。2、仪器自然电位工作使用重庆奔腾数控研究所生产的WDJD3多功能数字直流激电仪，该仪器具有自动存储功能。生产之前进行了仪器自身检测，达到了仪器使用要求。磁法工作共使用了两台美国产G856AX型高精度数字式质子磁力仪，该仪器具有自动存储功能，其分辨率为01NT。测温工作使用北京雷泰光电技术有限公司生产得RAYTEKST18红外温度计。具有测量距离远、精度高的特点。经野外实测，对50米以内的火区能够准确反映；在近距离，与高精度水银温度计对比，误差不大于2。测氡工作使用重庆地质仪器厂生产的HFS6射线快速测量仪。该仪器具有体积小，重量轻，便于在复杂地形地貌施工，操作流程较为简单，灵敏度高，及时获得测量信息等特点。生产施工期间，各台仪器性能稳定。3、野外工作磁法工作A、基点选择本区选取了3个独立基点。基点在工作区内磁场稳定的正常场内。B、日变工作日变站选择在正常场内，周围磁性干扰小，10M以内磁场梯度变化小于2NT/M。施工中，日变曲线形态正常。C、梯度校正本区梯度改正系数的确定，是在原有改正系数的基础上，根据实测磁测曲线的背景场进行适当调整而得。纬向梯度改正系数为KX0004NT/M经纬向梯度改正后，实测曲线背景场趋于零值，效果良好，说明所选梯度改正系数正确。D、野外观测用仪器为G856AX型高精度数字式质子磁力仪，该仪器有自动存贮数据的功能。基点观测记录两次，测点记录一次。野外记录本中仅记录测线点号与仪器存储号的对应关系及测点附近的地形、地物、烧变岩出露等情况。在野外观测中，操作员对有怀疑的点，如异常和背景不足的线均进行了补测追踪，以保证观测质量及磁异常的完整。测温工作热红外测温要求避免正午、仪器电量不足影响下，严格在准确点位实测。同位素测氡工作测氡采用计数累加法，每测点上挖坑达3040CM，再取土样，观测60秒，仪器自动存储。首先确定本区背景值，在地表着火明显的地方和正常区分别测量，确定火区和正常区的计数值，对部分反映无规律的异常点进行复测。与其它仪器相比，观测时间长短而言，正常区与背景区相对值是稳定的。针对此仪器，氡气浓度计数累加值观测60秒，相对值较小，但能反映出背景值与正常值的界线。自然电位工作自然电位使用的是不极化电极罐，测之前让硫酸铜不极化罐充分与地表接触吸收。MN10M的间距实施测量，野外如若出现其它非异常，及时在现场处理或者重测。4、资料检查验收本次工作有严密的质量保证体系，即原始资料的检查、验收实行“三级检查二级验收制”，首先由野外操作员自检，分队设专人对当天的资料进行检查验收，发现问题及时处理，项目负责定期检查施工的原始资料，再由质量监督检查人员对项目组的一级验收进行重新审查验收，保证了原始资料的质量。磁法野外实测数据经仪器传输计算机后，验收人员对输入的测线端点坐标、测线起始点号及点号差100检查，基本消除了人为误差。对于野外磁测中出现的问题和因磁暴引起日变曲线发生较大锯齿状畸变曲线（60秒间隔不能连续观测的畸变除外）段内对应的测线段，均及时进行了返测。测温法，每测点上挖坑达3040CM,现挖现测，现场记录。观测中出现误差较大的点，均在现场同点进行重复观测。测氡采用计数累加法，每测点上挖坑达3040CM,再取土样，观测60秒，仪器自动存储。观测中出现误差较大的点，均在现场同点进行重复观测。自然电位法，每天施工前均对极管极差进行测量,保证极差小于01毫伏。观测中出现误差较大的点，均在现场同点进行重复观测。5、资料整理与处理每天磁测结束后，将G856AX仪器中的数据通讯至计算机，用自编程序将观测数据进行日变改正，处理结束后，打印出剖面曲线。自然电位经野外实测，每个测点都详细记录，使不极化电极充分与地表接触后，再开始测量，最后形成自然电位剖面，装订成册。测温工作利用红外线测温仪测量红外线辐射的强度就能得到被测物体表面的温度，形成测温剖面，装订成册。测氡工作依据野外规范，每60秒测一点，用SURFER软件生成各测氡曲线，纵轴表示60秒仪器捕获氡元素的量数，横轴表示该测线测点号。测氡观测数据经仪器通讯至计算机后，生成剖面曲线，装订成册。所有物探资料处理基本无人为误差，精度高，工作及时，提高了工作效率。第三节物探资料解释一、地球物理特征1、磁法区内各类未烧岩石磁性微弱，磁化率（K）常见值一般在144106SI单位以下。煤层顶底板岩石中虽含有大量黄铁矿结核，但其磁性微弱。当煤层自燃时产生高温，使煤层顶底板岩石受热变质，从而形成含铁磁性矿物的烧变岩，温度降低后保留较强的热剩磁，实测烧变岩磁化率（K）常见值的平均值一般为1286106SI单位，而其剩余磁化强度（JR）常见值的平均值一般为1192103A/M。由区域地质资料及钻孔资料表明，测区内无火成岩侵入，也未发现强磁性矿床。本次磁法实测曲线在正常含煤区磁场背景平稳，而自燃区则可测到明显磁异常。（针对死火区磁法反映明显）综上所述，煤层烧变岩的磁性与未烧岩（围岩）的磁性有着明显的差异，具备了依据磁测曲线异常特征圈定自燃边界的地球物理前提。2、测温火区内温度明显升高，与背景值形成较大差异。因此测温具备了初步确定火区边界的地球物理前提。3、测氡火区内氡气浓度计数增多，与背景值形成较大差异。具备了初步圈定火区边界的地球物理前提。4、自然电位地下煤层如若燃烧会增加电位差异常的幅度，因此，自然电位具备了界定火区范围的地球物理前提。二、异常解释推断异常分析1、磁异常分析本区煤层一般只是沿巷道燃烧，个别地方沿沟边燃烧。故本区烧变岩地表出露较少。本次磁法工作的研究对象是正常含煤区到自燃区过渡段异常与煤层自燃边界的对应关系。煤层露头自然发火经历为低温氧化、发热、着火与自燃、燃烧、降温熄火。按发生发展的进程，则煤层火区可分为五个带吸附水蒸发带；挥发物涌出带；发火带；燃烧带；还原熄灭带等。煤层经过燃烧，顶底板及其夹矸受到强烈的高温作用而形成烧变岩。顶底板中的铁质多数是赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿、褐铁矿等，随着烧变岩的形成它们大部分转变成磁性矿物。由于这种作用是从300800高温下冷却发生，因而获得热剩磁，且其磁化方向与冷却时的地磁场方向相同。当温度由高温（居里点以上）降低，磁性渐渐增加，在整个冷却过程中将获得很火区观测到的磁异常就是由该温差剩磁性所引起。由此推测还原带的烧变岩正处于降温阶段，尚未降到正常温度，所以只能得到部分热剩磁；熄灭带比还原带得到更多热剩磁，故推知后者的磁性要强于前者；发火与燃烧带尚未获得热剩磁。存在这样的磁异常特征熄灭带磁异常最强；从熄灭带到燃烧带磁异常逐渐减弱；在涌出带和蒸发带上观测不到磁异常。在圈定火区范围时一般根据磁测曲线特征。在煤层倾斜一侧的磁测曲线极小值点可定为下部边界，而在另一侧的磁测曲线零值点定为上部边界。当多层叠加时则要考虑这些特征点的叠加位移影响。2、测温异常分析地下煤层燃烧产生的热量，一方面沿裂隙（裂缝）向地表逸出，一方面通过岩石的热传导作用在地表形成热异常区，与周围地表形成热反差，利用红外线测温仪测量红外线辐射的强度就能得到被测物体表面的温度，从而探测火区范围内的温度异常，大致确定火区的范围。该方法也是最简单、直接探测火区的方法。3、测氡异常分析煤田火区蔓延沿废弃巷道最快，在倾向上随着深度增加，地表上火区的特征很不明显，或基本没有，对于这样的隐伏或半隐伏火区边界的圈定，同位素测氡是较为有效的方法，效果良好。沉积岩层中均含有不同程度的放射性元素，一般情况下，随着岩层中岩石粒度的变细、岩层颜色的变深，放射性元素的含量逐渐增大。因而煤系地层中的泥岩、炭质泥岩及煤矸石中放射性元素的含量相对较高。其中铀、钍等放射性元素经衰变后，均产生氡气、钍射气和锕射气，钍射气和锕气的半衰期很短，钍射气为545S、锕气为396S，而氡气的半衰期则较长（3825D），其运移距离最远，能从地下几十米甚至数百米的地方运移到地表。氡气在岩层中的运移，受岩层中的孔隙度、温度、压力、地下水等诸多因素的控制。煤层自燃时，使得岩层的孔隙度增大，温度和压力升高，燃烧煤层所产生的其它气体CO、CO2、SO2以及热蒸汽等向上拖拽，氡气的运移数量和速度明显增加，因而在火区的上方就会形成氡气浓度相对的高值区。在地表准确的测量氡气浓度的大小，就可圈定活火区的范围，推断煤层的燃烧状况。4、自然电位异常分析自然电场法是电法勘探中使用较早的一种方法，是基于地层内的水分子被吸附，与围岩存在电位差为前提的探测方法。当地下煤层燃烧时，随同吸附岩层中的水离子，通过岩层中的孔隙、裂隙或破碎带到达地面，使火烧区水离子浓度增大，形成明显的电位差。通过对比分析，掌握活火区过滤电场的电位变化特征及不同电位差的幅值变化，进而判识当地表无塌陷区时，电位差值幅值小；当地表存在塌陷时，则电位差幅值将发生较大变化，表现为梯度变化大。自然电位布置的测线大部分都是采空之后燃烧造成塌陷区，根据电位差剖面和野外调查及其它物探手段，大致圈出活火区范围。异常定性分析1、地质调查分析本区总调查火点8个，塌陷、采坑点9个（位置坐标见附表2），从下表可以看出，着火点都呈高温异常，列表如下。表331火区明火点坐标一揽表坐标点号XY温度备注1436775136411242245高温燃烧点，废井口2436739836411750167露头点，高温燃烧，有热气3436713136411121247有硫化氢气味，采坑4436708036411071133有硫化氢气味，废井口543667723641138478有硫化氢气味，塌陷坑6436750446414547443高温燃烧点，废井口7436722636414668174有硫化氢气味，裂缝843665993641468789有硫化氢气味，采坑火区1位于白云乌素矿区的北东侧，大部分在东风前矿八号井，少部分位于乌海市海南区东山2号井，燃烧煤层为16煤，煤层倾角10O。该火区目前正