黄矿坪矿瓦斯地质图编制说明书(改).doc

重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿瓦斯地质图编制说明书矿山名称：重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿编制单位：重庆市巫山县煤矿安全技术服务站编制时间：二一年十月重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿瓦斯地质图编制说明书报告提交单位：重庆市巫山县煤矿安全技术服务站总 经 理： 技术负责： 项目负责： 审 核： 主要编制人： 报告编写时间：二一年十月目 录1 概述11.1 目的任务11.2 执行技术标准及依据11.3 以往地质工作21.4 本次工作情况32 矿井概况52.1交通位置52.2矿山基本概况53 矿井地质103.1地质概况103.2煤层113.3煤质特征123.4瓦斯、煤尘及煤层自燃倾向性133.5水文地质特征144 矿井构造174.1 矿区地质构造演化及分布特征174.2 矿井地质构造及分布特征194.3 构造煤发育情况及分布特征205 矿井瓦斯地质规律215.1 构造对瓦斯赋存的影响215.3 煤层埋深及上覆岩层对瓦斯赋存的影响225.4 岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响245.5 瓦斯含量分布及预测246 矿井瓦斯涌出量预测286.1 矿井瓦斯涌出量资料统计及分析286.2 矿井瓦斯抽采（放）资料统计及分析296.3 矿井回采工作面瓦斯涌出量预测297 煤与瓦斯区域突出危险性预测337.1 煤与瓦斯突出危险性参数测定及统计337.2 煤与瓦斯突出危险性影响因素分析337.3 煤与瓦斯区域突出危险性预测358 煤层气资源量估算368.1 资源量估算方法368.2 资源量估算及参数的确定378.3 资源量估算结果及评价389 矿井瓦斯地质图编制409.1 编图资料409.2 编图内容和表示方法4010 结论和建议4210.1结论4210.2建议42附表煤矿瓦斯地质图统计表附图1、重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿K2煤层瓦斯地质图 1：50002、重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿K4煤层瓦斯地质图 1：50003、重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿矿区构造纲要图 1：100000 4、重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿地层综合柱状图 1：10005、重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿矿井地形地质及井上下对照图 1：5000 附件1、采矿许可证复印件2、煤炭生产许可证复印件3、煤质化验报告复印件4、历年瓦斯等级鉴定批复文件复印件5、其他必要的原始资料、测试报告等附件1 概述1.1 目的任务编制矿井瓦斯地质图，旨在整理建矿以来地质勘探和开采以及测试揭露的瓦斯地质资料，利用瓦斯地质和瓦斯治理研究成果，揭示矿井瓦斯地质规律，为预防瓦斯灾害、利用煤层气资源提供基本依据。根据重庆市人民政府关于进一步加快煤矿整合工作的通知(渝府20092号)等文件精神，重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿生产能力为90kt/a的资源整合矿井，由巫山县黄矿坪煤矿和巫山县福兴煤矿整合而成。三叠系上统须家河组第二段中上部K2和三叠系上统须家河组第五段底部K4两个煤层，本次做K2 、K4两个煤层瓦斯地质图。根据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)、重庆市信息化委员会关于组织开展全市煤矿瓦斯地质图编制工作的通知(渝经煤安200950号)的要求，矿井须编制瓦斯地质图，为矿井瓦斯治理和研究提供依据。受重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿委托，根据矿井瓦斯地质图编制方法行业标准的要求，我公司承担编制重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿矿井瓦斯地质图编制说明书。1.2 执行技术标准及依据（1）关于组织全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知（国能煤炭2009117号）；（2）重庆市经济和信息化委员会关于组织开展全市煤矿瓦斯地质图编制工作的通知（渝经煤安200950号）；（3）煤矿矿区矿井采掘工作面瓦斯地质图编制方法（全国煤矿瓦斯地质图编制技术工作组，2009年4月）；（4）防治煤与瓦斯突出规定（国家安全监管总局、国家煤矿安全监察局第19号令）（5）煤层气资源/储量规范（DZ/T 0216-2002）（6）煤矿安全规程（2011年版）（7）矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018-2006）（8）矿井瓦斯等级鉴定报告及批复文件（9）重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿煤炭资源储量核实报告（10）煤矿提供的其它瓦斯、地质原始资料、测试报告和图件等（11）重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿煤样瓦斯吸附参数测定报告（12）近几年关于矿井瓦斯参数考察科研，瓦斯含量等相关资料。1.3 以往地质工作1）1981年原四川省地质局107队提交了奉节幅1：20万区域地质调查报告。2）1987年1994年巫山县工业学会、县乡设计室编制了巫山县龙溪镇金银煤矿普查地质报告和矿井技改方案设计。3）2004年六月重庆一三六地质队编制了重庆市巫山县龙溪镇黄矿坪煤矿开发利用方案。4）2003年12月重庆一三六地质队编制了重庆市巫山县龙溪镇黄矿坪煤矿占用煤炭资源储量说明书，估算了矿井占用煤炭资源基础储量（2M22）395Kt，以渝地矿协占审字【2004】157号文予以批准。5）2004年4月重庆一三六地质队提交了重庆市巫山县五龙乡福兴煤矿占用煤炭资源储量说明书，估算了矿井占用煤炭资源储量（2M22）共20Kt，以渝地矿协占审字【2004】010号文予以批准。6）2004年6月重庆一三六地质队编制了重庆市巫山县五龙乡福兴煤矿开发利用方案。7）2004年4月巫山县煤矿安全技术服务站编制的巫山县福田镇福兴煤矿技改工程方案设计说明书。8）2008年7月重庆一三六地质队编制了重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿地质灾害危险性评估报告(整合)；同年8月重庆一三六地质队又编制了该矿划定矿区范围申请报告。经过以上勘查工作和实际生产揭露，查明了欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿矿界范围内地层，地质构造，可采煤层层数，煤层厚度及煤质，含水层层位，直接充水含水层的富、导水性等水文地质资料，井巷工程等，为煤矿瓦斯地质图的编制提供了一定的参考资料。1.4 本次工作情况(1)本次工作本次地质工作主要围绕矿井瓦斯地质图编制所需表格数据及图纸处理两方面进行，对矿井地质构造、水文概况、储量等资料进行了系统的分类整理，通风瓦斯方面主要围绕采掘工作面瓦斯含量、瓦斯涌出量、瓦斯压力等方面开展工作。2010年6月10日我站派出工程技术人员到重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿现场，对矿井目前生产情况、矿区煤层赋存、开采条件、矿井瓦斯涌出量等进行实地调查。收集和整理矿区原有地质、通风瓦斯资料，同时深入井下实测煤层厚度资料和其它一些地质资料。(2)完成工作量，见完成主要工作量表1-1。表1-1 完成工作量统计表序号名称单位完成工作量1收集历年瓦斯等级鉴定资料份52井巷通风瓦斯资料月243煤厚点观测点254井巷调查m51125收集断层资料条06矿井地层综合柱状图张17构造纲要图张18采集煤样送检处29煤层瓦斯压力测定处410矿井瓦斯地质图（1：5000）张22 矿井概况2.1交通位置矿位于巫山县城方位307，直距32.5km。行政区划属重庆市巫山县龙溪镇金柿村所辖。矿山主井井口坐标：北京坐标为：X：3456322m，Y：37372031m，Z：+800.00m；地理坐标：东经：1093926，北纬：311316。矿区内有一条约6 km简易公路至龙溪镇，龙溪镇到巫山县城运距约110km。巫山县城位于长江岸上，又有直通铜鼓镇、官渡镇、骡坪乡、草堂镇等以远的公路，交通较为便利。（详见图2-1交通位置图）。2.2矿山基本概况1）矿山简介重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿是以原巫山县黄矿坪煤矿和巫山县福兴煤矿整合而形成的新矿井。2）划定矿区范围重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿隶属巫山县国土资源和房屋管理局、巫山县煤炭工业管理局管辖。根据重庆市人民政府渝“府发2007128号”文重庆市人民政府关于实施煤矿整合的通知，重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿由由巫山县黄矿坪煤矿和巫山县福兴煤矿整合后组建成。矿区范围由22个拐点圈闭（西安80坐标），面积3.4577km2，开采三叠系上统须家河组第二段中上部K2和三叠系上统须家河组第五段底部K4两个煤层，开采深度+1000m+700m。矿区范围拐点坐标见下表2-1。矿井在划定矿区范围内共获K2、K4煤层共计煤炭资源储量（122b+333）933Kt，（122b）378.2 Kt，（333）555.2 Kt；K2煤层（122b+333）389Kt，K4煤层（122b+333）544Kt；可采储量为629kt，矿井生产能力90kt/a，矿井服务4.7a。表2-1 巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿矿区范围拐点坐标拐点号XY拐点号XY13457515373686741234574103737148023456956373700301334575543737115233456790373720641434578393737114143456305373719641534578633737105953456305373720711634575983737105263457071373722791734577863737062273457026373729711834578483737064183457290373729701934579803737047593457655373730402034580753736957510345786537371740213457745373693951134575303737169522345800037368860备注矿区面积：3.4577km2；开采煤层：K2、K4；开采标高：+1000+700m。3）相邻矿井欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿北西侧为柏杨坪煤矿（开采K2煤层），北东侧为金银煤矿（开采K2煤层），南侧与五龙煤矿相邻。该矿与上述相邻的柏杨煤矿和五龙煤矿明显的无矿权争议、重叠、交叉等纠纷。虽然矿区北侧回风平硐与金银煤矿部分重叠（拐点13、14、15和16），但黄矿坪煤矿在重叠区留回风平硐的保安煤柱，不能开采K2煤层和K4煤层。在与金银煤矿重叠部分保证留保安煤柱的情况下，黄矿坪煤矿与金银煤矿亦无矿权争议、重叠、交叉等纠纷。因此建议黄矿坪煤矿在搞开发利用设计之前，必须与金银煤矿签订协议，并由县国土局监章才合法、安全（详见图2-2）。 图2-1交通位置图4）矿井开采现状重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿按重庆市人民政府“渝府发2007128号”文重庆市人民政府关于实施煤矿整合的通知，由巫山县黄矿坪煤矿和巫山县福兴煤矿整合而成，设计生产规模90Kt/年，法人代表马礼平。矿井采用地下开采、平硐-暗斜井开拓，矿井采用两翼对角式机械通风，走向长壁采煤法，爆破掘进，爆破落煤，全部垮落法管理顶板，蓄电池机车运输，矿灯照明，机械排水，地面采用汽车运输。矿井目前主要开采K2、K4煤层。开采三叠系上统须家河组第二段中上部K2和三叠系上统须家河组第五段底部K4两个煤层5）供电系统矿井设计为单回路+备用柴油发电机供电,进线电源来自于巫山县龙溪镇的的农网10kV供电，供电线路选用LGJ-50mm2钢芯铝绞线，供电距离为4.5km，电压等级为10kV，备用电源为一台MF150型柴油发电机，发电机容量为150kW。6）通风及安全监测监控矿井通风方法为机械抽出式，矿井通风方式为中央分列式，回风平硐为全矿井服务。选用FBCZ-6-14型防爆轴流式通风机两台，一台工作，一台备用，风量19561074m3/min，静压2511126Pa，配套电机37kW。目前矿井总风量1520m3/min。矿井安设了KJ90NA型安全监测监控系统，井下设4中分站。配备传感器数量32个，其中使用22个，备用10个。3 矿井地质3.1地质概况1）区域地层重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿地处大巴山弧形褶皱带与川东带交汇处结合部，区域地质构造较复杂，由北向南主要由尖山文峰向斜、大木垭背斜、红岩向斜及龙池坪背斜，在这些褶皱的两翼往往伴有复式小褶曲。但一般振幅不大，极其舒缓。2）矿区地层矿区范围内的出露地层有：侏罗系下统珍珠冲组（J1z）、三叠系上统须家河组第一段至第六段（T3xj1-6）、三叠系中统巴东组（T2b）。 (详见重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿地层综合柱状图)。现由新至老叙述如下：（1）第四系全新统（Q4）：由粉土、砂土、粉质粘土及碎块石土等组成，分布于斜坡及溪沟，厚02.5m。（2）三叠系下统珍珠冲组（J1z）：厚度不详。由紫红色、黄灰色泥岩，粉砂质泥岩组成，具水平层理，含较多植物化石，与下伏岩层为不整合接触。 整合接触 （3）三叠系上统须家河组（T3xj）：厚约580m须家河组为一套砂岩、泥岩和薄煤层组成的含煤建造。矿区范围内岩性、岩相和厚度变化较大。自上而下分为六段，其中第一段（T3xj1）、第三段（T3xj3）、第五段（T3xj5）为砂质泥岩、泥岩夹煤层，第二段（T3xj2）、第四段（T3xj4）、第六段（T3xj6）为砂岩段。含煤层及煤线810层。可采及局部可采煤层有K2、K4煤层。K2煤层有本矿、柏杨坪煤矿和金银煤矿开采。K4煤层为本矿和五龙煤矿主采煤层。层位分别位于须家河组二、五段。 假整合接触 （4）三叠系中统巴东组（T2b）：厚度不详以灰色薄中厚层状泥质灰岩、白云质灰岩及紫红色薄层状钙质泥岩组成，具水平层理，含动物化石。3）区域构造演化 矿区地处四川盆地东部边缘，属新华夏系川东褶皱带；北西与大巴山弧形褶皱带毗邻，本区地处四川台坳川东褶皱束红岩向斜北翼，由一系近东西向的背向斜组成，主要有尖山文峰向斜、大木垭背斜，对本矿起控制作用的地质构造为红岩向斜。该向斜为一复式向斜，其翼部发育着多个次级褶曲。受主要构造控制，次级褶曲轴线大致与主构造线方向一致，地层走向与构造线方向大致相同，为一不对称向斜。向斜轴线总的走向280100，丁家湾附近向东，该向斜轴向NEE75延伸，向西，该向斜轴向NWW285延伸，区内微弯，呈一明显向南突出的弧形。4）矿井地质构造矿区位于红岩向斜北翼。区内发育有喻家梁子向斜和漆树坪背斜，轴向呈北西南东向。漆树坪背斜以西地层倾向一般为220190，喻家梁子向斜轴线以东地层倾向145189，岩层倾角1017，平均13。地质构造中等复杂。3.2煤层矿井可采煤层为开采三叠系上统须家河组第二段中上部K2和三叠系上统须家河组第五段底部K4两个煤层K2煤层位于须家河组第二段（T3xj2）中上部，上距第二段顶界约27m。顶板为须家河组第二段粗砂岩，煤厚0.200.35m，平均0.26m，结构简单，厚度沿走向、倾向较稳定，属全区可采煤层。K2煤层煤层顶板在矿区范围内有伪顶0.100.3m厚深灰色薄层状砂质泥岩，性软，随采随落。煤层直接顶板为厚约12m灰色中厚层状粉砂岩，该直接顶板岩性较硬，不易垮落，顶板易管理。底板为粉砂岩、泥岩，较稳定。K4煤层位于须家河组第五段（T3xj5）底部，下距须家河组第四段12m左右，为复合煤层，上分层煤厚0.100.20m，本矿仅占用开采其下分层，下分层煤厚0.220.30m，平均0.26m。含泥岩夹矸厚0.41.44m，平均0.95m。K4煤层煤层直接顶为砂质泥岩，厚度12m，回柱后垮落，老顶为砂岩，下沉缓慢，底板为灰白色粉砂岩和泥岩，遇水易膨胀，倾角较陡处应防底推。总之煤层顶底板管理的难度较大。3.3煤质特征根据136地质队提交的重庆市巫山县巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿储量核实报告，对井田内所采煤层物理性质及宏观煤岩特性进行了描述。K2煤层为钢灰黑色，金刚光泽玻璃光泽，贝壳状断口或梯状断口，条痕为灰黑色。条纹结构，层状构造。主要由亮煤，其次为暗煤，少量镜煤，偶见丝炭，属半亮型煤岩类型。容重值1.4 t/m3。K4煤层为黑色，条痕深褐黑色，弱玻璃似金属光泽，硬度较大，断口平坦，偶有参差。沿内生裂隙较发育，有方解石细脉或薄膜充填。宏观煤岩类型为光亮型。煤岩组分以亮煤中条带为主，暗煤细条带次之。具条带状结构，层状构造。容重1.4t/m3。经2010年8月现场取样，送重庆地质矿产研究院化验分析，煤层中各种元素的含量见表3-1。表3-1 煤质化验成果表煤层水份Mad(%)灰份Ad(%)挥发份Vd(%)固定碳Fcd（%）全硫St,d(%)发 热 量Qgr,v,d(MJ/kg)牌 号K20.9015.655.4877.780.3727.88WYK41.2510.758.3880.570.4630.96WY根据重庆地质矿产研究院提交的煤质检验结果，按国家煤炭质量分级标准(GB/T15224.2-2006)，本矿开采的K2煤层为中灰、特低硫、特高热值无烟煤；K4煤层为低灰、特低硫、高热值无烟煤。3.4瓦斯、煤尘及煤层自燃倾向性1）矿井瓦斯等级根据重庆市经济委员会关于巫山县煤矿2008年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复（渝经煤安2008125号文件），黄矿坪2008年度矿井绝对瓦斯涌出量为0.34m3/min，根据重庆市煤炭工业管理局关于巫山县煤矿2009年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复（渝煤监管20096号文件），黄矿坪矿井2009年度矿井绝对瓦斯涌出量为0.40m3/min；二年均鉴定为低瓦斯矿井。表3-1 矿井近二年瓦斯等级鉴定情况 年度瓦斯量20082009绝对量(m3/min)0.340.40其中抽采量（m3/min）00相对量(m3/t)7.106.902）采掘工作面瓦斯涌出量黄矿坪煤矿处于基建时期，还未形成采煤工作面。所以该矿暂无瓦斯日报表、产量和风量报表的统计资料。3）实测瓦斯吸附常数、瓦斯压力和瓦斯含量计算本次现场采样送煤炭科学研究总院重庆研究院检测，取得K2、K4煤层的瓦斯吸附常数；采用人工捣紧填料封孔法对矿井的K2、K4煤层瓦斯压力进行了实测，根据实测瓦斯压力结果，计算出与其对应地点的瓦斯含量值。实测结果见表3-2。表3-2 矿井各煤层实测瓦斯参数表煤层测点标高（m）埋深（m）瓦斯压力(MPa)计算瓦斯含量（m3/t）a（m3/t）b(MPa-1)K21+9101600.1604.113613000.9752+9002700.2205.39K41+9831650.1893.6833.28001.0952+9342050.2134.064）自燃发火性及煤尘爆炸性根据煤炭科学研究总院重庆研究院检验报告，矿井K2、K4煤层的自燃发火倾向性为级，为不易自燃；煤尘无爆炸危险性。3.5水文地质特征矿区属亚热带湿润气候，具气温高，湿度大，雨量充沛，冬干、春旱、夏伏旱等特点。根据巫山县气象站资料，矿区年平均气温18.4，极端最低气温-6.9，极端最高气温43；年平均降雨量为1049.3mm，年最大降雨量1356mm，年最小降雨量761.5mm，月最大降雨量445.9mm，月最小降雨量0mm，日最大降雨量141.4mm。年平均蒸发量1195mm，相对湿度66.6%。降雨量主要分布于59月，占全年的67%，枯水期分布于1、2、12月，降雨量仅占全年的4.3%。 矿区以东北风为主，次为北风，大风期主要集中于56月，平均风速1.43.0m/s，最大风速11.4m/s，极端最大风速20m/s。1）地表水矿区地处大巴山区，属中低山地形，冲沟较发育，切割较深，地形坡度较大，地表迳流好，大气降水是矿井充水主要补给源。2）地下水根据实际观测，矿井水流量主要受大气降雨的制约，大气降水与地下水的关系十分密切，雨季水大，旱季水小。该区59月为雨季，11月次年3月为旱季。根据重庆市巫山县欣和煤业有限公司黄矿坪煤矿井下观测资料，枯季矿井涌水量24.6m3/d，雨季矿井涌水量88.7m3/d，地下水最大与最小流量之比一般为2.03.5倍。地下水的主要补给来源于大气降水、采空区水以及含水层砂岩裂隙水。3）含、隔水层矿区须家河组二段、四段、六段主要为厚层状中粗粒砂岩，为富水性弱的砂岩裂隙含水层。须家河组砂岩裂隙含水层，出露范围广，在露头区接受大气降水补给，沿裂隙运移后在地势较低处或者冲沟河谷附近排出地表，其含水性弱，受裂隙发育程度控制，其含水性随深度增加而减弱。须家河组一、三、五段为泥岩、砂质泥岩、煤层（煤线），与巴东组第四段泥岩、钙质页岩为相对隔水层。其中K2煤层位于须家河组二段含水层中，该含水层对矿井直接充水有一定影响。K4煤层位于须家河组五段隔水层中，受含水层充水影响小。4）矿井充水因素分析矿井充水因素主要有：大气降水、地表水、含水层水、老空（窑）水、裂隙水。（1）大气降水：矿区地下水受大气降水补给。大气降水大部分经冲沟排泄出矿区，少部分经裂隙渗入地下，形成地下水，是矿井充水的间接来源，对矿井充水影响不大。（2）地表水：矿区范围内无大的地表水体，季节性冲沟，是充水的间接来源，对矿井充水无影响。（3）含水层水：矿区2个可采煤层顶底板砂岩孔隙裂隙水，是矿井未来的主要直接水源，受采动裂隙的影响，它们将沿着采空区、采动裂隙等通道进入矿井，成为矿井水的重要水源。（4）老空（窑）水：本矿上部老采空区分布较广，老空积水对矿井有一定威胁，是矿井的主要水害。（5）断层水：矿区内无大的断层出露，本矿受断层水的影响小。综上所述，矿井主要受大气降水补给，三叠系上统须家河组砂岩裂隙水是将来矿区充水的主要来源。矿井水文地质类型简单。5）矿井涌水量预计跟据矿井实测并结合矿井水害防治报告，预计矿井煤层正常涌水量5.0m3/h，最大18.0m3/h；未来矿井正常涌水量为24.6 m3/h，最大涌水量88.7m3/h。4 矿井构造4.1 矿区地质构造演化及分布特征矿区地处大巴山弧形褶皱带与川东带交汇处，本区大地构造位置位于扬子准地台(1)-上扬子台拗(4)-川东南陷褶束(16)，在沙市隐伏断裂带以北，区内为一系列近东西向走向的褶皱群，主要有尖山文峰向斜、大木垭背斜、红岩向斜、龙池平背斜、梁平向斜（图4-1），该区是我国地台盖层褶皱最典型的地区。古生代时期，该区属碳酸盐台坪环境，造陆运动使其迭有升降。进入中生代以后，扬子准地台受太平洋古板块俯冲影响，在盖层内的软弱岩层中首先发生顺层滑脱（a）；后来继续受到来自南东方向的挤压，在盖层内产生一系列北西逆冲断层，如华莹山断裂和齐耀山断裂等）。它们各自贯通后呈阶梯状，分别由滑动的断坪和切层的断坡组成。当外来席体由下部滑脱面向上位移到断坡，并爬升到更高一层滑脱面时，因牵引等原因形成若干初始背斜（b）； 随着岩层在断坡附近不断发生重叠，背斜进一步扩展，这样就形成大型平底向斜与紧密背斜相间的隔挡式褶皱（c）；随着太平洋古板块进一步向北西方向俯冲，背斜逐渐变宽，向斜逐渐变窄，最终演化为目前的城垛状褶皱（d）（如图4-2所示）。据地层系统不整合面的分析，台褶带中的褶皱运动始于印支期，但本期印支运动主要使地台发生升降，对本区褶皱构造影响微弱；燕山期，本区遭受了较强的褶皱运动，形成了隔挡式褶皱；喜马拉雅期，本区遭受第二次褶皱运动，使早期形成的隔挡式褶皱扩展为目前的城垛状褶皱。因此，就整个台褶带内，本区经历了两次褶皱运动，构造带随时间的演化规律是：早期隔挡式褶皱，中期城垛状褶皱，晚期隔槽式褶皱。图4-1 矿区构造纲要图 (1:50万)图4-2 区域地质剖面示意图 (1:20万)4.2 矿井地质构造及分布特征受区域构造的控制，井田构造亦呈近东西向展布，以褶皱为主，断层不发育，黄矿坪矿区位于红岩向斜北翼，区内发育有喻家梁子向斜和漆树坪背斜（如图4-3所示）。在2剖面线以西地层倾向一般为220190，喻家梁子向斜轴线以东地层倾向145189，岩层倾角1017，平均13，地质构造中等复杂(图4-4)。图4-3 井田平面示意图图4-4 地质剖面示意图4.3 构造煤发育情况及分布特征黄矿坪矿区位于红岩向斜北翼，断层不发育。煤层呈层状或块状构造，质较硬，未见各煤层发生明显的成分、结构和构造的变化，井田内构造煤不发育。5 矿井瓦斯地质规律5.1 构造对瓦斯赋存的影响煤储层的生成条件和保存条件控制了煤层瓦斯含量的大小，而煤储层保存条件对瓦斯含量的控制更为重要。瓦斯的生成贯穿于煤化作用的整个过程，而不同地质时代发生的地层隆起、剥蚀、凹陷、沉积或者岩浆活动，很大程度影响了煤化作用过程和瓦斯生成，也控制了瓦斯的保存或逸散。黄矿坪煤矿矿区含煤地层沉积之后，经历了燕山和喜马拉雅2次主要构造运动， 不同构造演化阶段构造控制了煤层中瓦斯的运移、保存，并决定了煤层如今的瓦斯含量。（1）燕山期：由于东部太平洋板块的强烈俯冲，上扬子台坳在此期开始隆起，构造挤压应力场主方向为SESSE，形成一系列NE方向的隔挡式背斜，而断裂构造不发育，对瓦斯的释放作用较小，对早期产出的气体具有封闭作用；此期产气达到鼎盛，且总体上构造对瓦斯具有保存作用。（2）喜马拉雅期：先期形成的一系列NE方向的隔挡式背斜受到南西方向强烈俯冲，该区逐渐形成一系列EW方向宽缓的城垛状褶皱。随着背斜不断隆起，向斜逐渐缩闭，受向斜凹陷的影响，瓦斯沿着煤层向高处的背斜运移，造成向斜转折端周围一定范围内瓦斯得到了疏散。黄矿坪矿区位于红岩向斜北翼，井田构造呈近东西向展布，以褶皱为主，断层不发育，区内发育有喻家梁子向斜和漆树坪背斜。地质构造中等复杂。矿区北、东侧煤层裸露地表或浅埋，瓦斯容易逸散，并且空气也向煤层渗透，导致煤层中的瓦斯含量小，甲烷浓度低，矿区南端距离转折端越近，瓦斯含量下降越小，相反越大，说明向斜对瓦斯有利于保存。总体上看，瓦斯赋存量是随埋深增大而增大，煤层赋存由浅入深，浅部瓦斯易于释放，深部煤层瓦斯不易排放，瓦斯含量越高，瓦斯压力越大。 5.2 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响煤层顶底板岩性对瓦斯赋存的影响，取决于它的隔气和透气性能。当煤层顶底岩性为致密完整的岩石时，煤层中的瓦斯容易被保存下来，瓦斯压力较高、瓦斯含量较大，而且煤与瓦斯突出危险程度增大；而顶底板为砂岩的区域，瓦斯封存条件较差，裂隙发育，瓦斯压力相对较小，瓦斯含量相对较低，煤与瓦斯突出的危险程度较小。煤层围岩的隔气性和透气性能直接影响到瓦斯的保存条件。K4煤层位于须家河组第五段（T3xj5）底部，下距须家河组第四段12m左右，煤厚0.220.30m，平均0.26m，直接顶为砂质泥岩，厚度12m，回柱后垮落，老顶为砂岩；K2煤层位于须家河组第二段（T3xj2）中上部，上距第二段顶界约27m。顶板为须家河组第二段粗砂岩，煤厚0.200.35m，平均0.26m，结构简单，厚度沿走向、倾向较稳定，属全区可采煤层。K4、K2煤层顶底板以砂岩为主的孔隙率较低、透气性较差的岩层，顶底板岩层封闭性能一般。这种沉积环境对煤层的瓦斯生成、储存一般。5.3 煤层埋深及上覆岩层对瓦斯赋存的影响在影响煤层瓦斯含量的众多地质因素中，煤层上覆岩体的厚度对瓦斯保存和逸散起着直接的作用，煤层埋深被认为是最具普遍性的因素之一。瓦斯的逸散以扩散方式为主，空间两点之间的浓度差是其扩散的主要动力。在其他初始条件相似情况下，煤层上覆厚度越大，达到中值浓度或者扩散终止所需要的时间就越长。煤层本身为一种高度致密的低渗透性岩层，上部分层和下部分层对中部分层有强烈封盖作用，煤层厚度越大，中部分层中瓦斯向顶底板扩散的路径就越长，扩散阻力就越大，对瓦斯的保存越有利。根据地质资料和实测的瓦斯含量、瓦斯压力点分析，在井田范围内煤层瓦斯含量、瓦斯压力与煤层埋深关系密切，瓦斯含量、瓦斯压力、矿井瓦斯涌出量随着埋深的增加而增大，煤层埋深的增加不仅会使地应力增加，也会使煤层和围岩的透气性降低，同时瓦斯向地面的运移距离增加，两者都有利于瓦斯的保存，而不利于瓦斯的逸散。黄矿坪矿区位于红岩向斜北翼，井田构造呈近东西向展布，以褶皱为主，断层不发育，区内发育有喻家梁子向斜和漆树坪背斜。地质构造中等复杂。矿区北、东侧煤层裸露地表或浅埋，瓦斯容易逸散，并且空气也向煤层渗透，导致煤层中的瓦斯含量小，甲烷浓度低。矿区沿向斜轴部向南西，随着煤的埋藏深度增加，煤的甲烷吸附能力变强，游离瓦斯向吸附瓦斯转化，使大量气体保存下来。根据本次采用人工捣紧填料封孔法对矿井K4、K2煤层的瓦斯含量和瓦斯压力的实测资料，矿井K4煤层瓦斯随深度每增加100米瓦斯含量则增加0.95m3/T，瓦斯压力则增加0.060 MPa；矿井K2煤层瓦斯随深度每增加100米瓦斯含量则增加1.16m3/T，瓦斯压力则增加0.055 MPa。所以，在瓦斯风氧化带以下，瓦斯含量、涌出量及瓦斯压力主要随煤层埋藏深度增加而变大。5.4 岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响井田内及附近未发现岩溶陷落柱。5.5 瓦斯含量分布及预测5.5.1 瓦斯分布规律通过以上分析， K2、K4煤层埋藏深度与上覆地层有效厚度对瓦斯含量和瓦斯压力影响较大，井田内地质构造和煤层顶底板岩性与瓦斯分布规律不明显。本次采用人工捣紧填料封孔法，对不同埋深点的瓦斯压力进行了测量，结果见表5-1。在此基础上对矿井瓦斯压力和瓦斯含量进行了预测。5.5.2 瓦斯压力预测1、瓦斯压力梯度计算根据实测的两个水平工作面的瓦斯压力，按下式计算矿井瓦斯压力梯度。a（P2P1）/（H2H1）式中：a瓦斯压力随开采深度的变化梯度，MPam。H1一测点的埋深，m；H2二测点的埋深，m；P1一测点的瓦斯压力，MPa；P2二测点的瓦斯压力，MPa。表5-1 煤层瓦斯压力实测与梯度计算表煤层测点标高（m）埋深（m）瓦斯压力(MPa)压力梯度(MPa /100 m)K21+9101600.1600.0552+8952700.220K41+9831650.1890.0602+9862050.2132、瓦斯压力预测根据前述瓦斯压力梯度按下式预测矿井瓦斯压力：P=P1+a(H-H1) 式中 P-在深度H处的瓦斯压力，MPa； P1- H1深度的实测瓦斯压力，MPa; H1-实测点的深度； H-煤层距地表的垂直深度，m； a-瓦斯压力梯度，MPa/m。井田内K2煤层埋深最大约740m，由上式计算公式可知，煤层瓦斯压力最大为0.476MPa。5.5.3 瓦斯含量预测1、实测点的瓦斯含量实测点的瓦斯含量根据实测的瓦斯压力和a、b常数按下式计算：式中：W煤层瓦斯含量，m3/t；a、b吸附常数，通过实验测试获得；P煤层绝对瓦斯压力，MPa，见表5-1；Ad煤的灰分，%，由检测报告获得；Mad煤的水分，%，由检测报告获得；煤的空隙率，由检测报告获得；煤的容重，t/m3，由检测报告获得。2、矿井瓦斯含量梯度计算根据实测的两个水平的瓦斯含量，按下式计算矿井瓦斯含量梯度：a（W2W1）/（H2H1）式中：a瓦斯含量随开采深度的变化梯度，(m3t-1)m。H1一水平的埋深，m。H2二水平的埋深，m。W1一水平的瓦斯含量，m3/t。W2二水平的瓦斯含量，m3/t。矿井煤层实测瓦斯含量及梯度计算见表5-2。表5-2 煤层瓦斯含量梯度计算表煤层测点标高（m）埋深（m）瓦斯含量m3/t含量梯度(m3t-1)100m)K21+9101604.111.162+8952705.39K41+9831653.680.952+9862054.063、矿井瓦斯含量预测根据瓦斯含量梯度按下式预测矿井瓦斯含量：W=W1+a(H-H1)式中 W-在深度H处的瓦斯含量，m3/t； W1- H1深度的实测瓦斯含量，m3/t；; H1-实测点的深度； H-煤层距地表的垂直深度，m； a-瓦斯含量梯度，(m3t-1)m。由上式计算公式可知，井田内K2煤层瓦斯含量最大为10.83m3/t。6 矿井瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量的预测是指根据某些已知相关数据，按照一定的方法和规律，预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量的工作，是矿井通风设计、瓦斯抽放设计和瓦斯管理必不可少的基础工作。新建矿井、生产矿井的新水平或新采区，需要预测瓦斯涌出量，作为设计的依据。决定矿井风量的主要因素往往是瓦斯涌出量，所以预测结果的正确与否，能够影响矿井开采的经济技术指标，甚至能否正常进行生产。高瓦斯矿井，如果预测的涌出量偏低，投产不久就需要进行通风改造，或者被迫降低产量。而预测值偏高，势必增大投资和通风设备的运行费用，造成不必要的浪费。6.1 矿井瓦斯涌出量资料统计及分析矿井每年按照煤矿安全规程进行了瓦斯等级鉴定。根据近五年矿井瓦斯等级鉴定报告统计资料，见表6-1。由于矿井目前还处于基建时期，绝对瓦斯涌出量为0.340.47m3/min，未作矿井相对瓦斯涌出量鉴定，矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。表6-1 近五年矿井瓦斯等级鉴定结果汇总表年份气体名称三旬中最大一天的绝对瓦斯涌出量m3/min月实际工作天数/d月产煤量/t月平均日产量/t/d相对涌出量/m3/t矿井瓦斯等级风流抽采总量2008瓦斯0.34 00.34 25000 低2009瓦斯0.40 00.40 25000低2010瓦斯0.4700.4725000低黄矿坪煤矿处于基建时期，还未形成采煤工作面。所以该矿暂无瓦斯日报表、产量和风量报表的统计资料。6.2 矿井瓦斯抽采（放）资料统计及分析黄矿坪煤矿根据历年瓦斯等级鉴定结果及日常瓦斯监测记录得知该矿为低瓦斯矿井。根据煤矿安全规程规定可不建立瓦斯抽采系统，所以，该矿没有进行瓦斯抽采（放）。6.3 矿井回采工作面瓦斯涌出量预测1）分源预测法预测瓦斯涌出量分源预测法的实质是根据煤层瓦斯含量，按矿井瓦斯主要涌出源-回采(包括开采层，围岩和邻近层)，掘进及采空区瓦斯涌出规律对矿井各采煤工作面、掘进工作面进行预测计算，达到预测各采区、全矿井瓦斯涌出量的目的。一个矿井的瓦斯涌出量的大小既取决于瓦斯源的多少，又取决于瓦斯源涌出瓦斯量的多少。含瓦斯煤层被开采时，受采掘影响的煤层及围岩中的瓦斯赋存平衡条件被破坏，其中的瓦斯将涌入采掘工作面及采空区。按照瓦斯涌出地点分，井下瓦斯源有4个，即开采层（包括围岩）、邻近层、掘进巷道、生产采空区和已采区采空区。前4项瓦斯源涌出的瓦斯汇集，构成采区瓦斯涌出。各采区瓦斯涌出与已采区采空区涌出的瓦斯汇集构成全矿井瓦斯涌出。其计算步骤是：分别计算开采层、邻近层、掘进工作面煤壁与落煤的瓦斯涌出量，然后按相关顺序计算出采煤工作面和掘进工作面瓦斯涌出量，再加上生产采区采空区瓦斯涌出量。生产采区瓦斯涌出量与已采采区采空区瓦斯涌出量相加，即可最终得出预计的矿井瓦斯涌出量。以下为回采工作面瓦斯涌出量计算方法：q采=q1+q2（1）开采层相对瓦斯涌出量按下式计算： q1=K1K2K3(m/M)(W0-Wc)式中：q采回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；q1开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；q2邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；K1围岩瓦斯涌出系数，取1.3；K2 工作面丢煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算；K2煤层：K2=1/0.97=1.03；K3采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数；由于本矿采用后退式回采，按以下公式计算：K3=(L-2h)/LL工作面长度， L=110m计算；h掘进巷道预排等值宽度，m；按“矿井瓦斯涌出量预测方法”中的表D.1选取h=6.5； K3=(110-26.5)/110=0.88；M工作面开采高度，m；m开采层厚度，m；一次采全高，与煤厚相同；W0煤层原始瓦斯含量，m3/t；取预测大值；Wc运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m3/t，参照“矿井瓦斯涌出量预测方法”中的附录C选取；取3m3/t。K4煤层：q1=1.31.030.88(0.3/0.3)(6.673)=4.30m3/tK2煤层：q1=1.31.030.88(0.3/0.3)(8.133)=6.04m3/t（2）邻近层相对瓦斯涌出量由于K4煤层与K2煤层间距较远，且变化不大，两煤层为独立煤层，瓦斯涌出量的影响相对可以忽略，只考虑本煤层瓦斯涌出。根据以上计算，K4、K2煤层工作面的瓦斯涌出量来源于本煤层， K4煤层开采深度500m时，采煤工作面的相对瓦斯涌出量为4.30 m3/t，K2煤层开采深度500m时，采煤工作面的相对瓦斯涌出量为6.04m3/t，按K4、K2煤层回采工作面设计日生产能力（150t/d）计算，K1、K2煤层采煤工作面绝对瓦斯涌出量分别为1.01m3/min，1.01m3/min。见表6-3。表6-3 矿井瓦斯涌出量预测结果表煤层开采深度相对瓦斯涌出量m3/t绝对瓦斯涌出量m3/minK4500m4.300.45K2500m6.040.632）瓦斯地质统计法预测瓦斯涌出量根据生产矿井积累的实测瓦斯资料，经过统计分析，把得出的矿井瓦斯涌出量随开采深度的变化规律，应用来推算新水平、新区域邻近新矿井的瓦斯涌出量。（1）矿山统计预测法的工作步及计算方法根据矿井通风瓦斯报表、瓦斯等级鉴定和其他瓦斯涌出量统计资料，按月计算矿井平均相对瓦斯涌出量（q），计算公式为：式中：Qi 、Ci 该月内每次测得的回风量(m3/min)及风流中的瓦斯浓度(%); n该月内测定瓦斯的次数;A该月内的平均日产量，t。推算深部水平的瓦斯涌出量由于该矿正处于基建时期，还未形成采煤工作面。矿井瓦斯涌出量资料统计不全，所以，该矿不能用瓦斯地质统计法预测瓦斯涌出量。7 煤与瓦斯区域突出危险性预测煤与瓦斯突出是煤矿井下采掘过程中煤和瓦斯突然涌出并产生巨大动力效应的煤岩动力灾害，可能导致瓦斯爆炸，是煤矿事故发生频率高、人员伤亡大的地质灾害。有效进行突出危险性区域预测可减少防突措施实施的盲目性，增加防突工作的针对性，避免对非突出区域投入大量人力、财力和物力，有利于保障矿井安全生产。7.1 煤与瓦斯突出危险性参数测定及统计（1）煤样检测提供的参数据煤样检测报告，K4煤层瓦斯放散初速度P=10，煤层坚固性系数f0.96，突出倾向综合性指标K=Pf=10。 K2煤层瓦斯放散初速度P=9，煤层坚固性系数f0.91，突出倾向综合性指标K=Pf=10。 （2）矿井与邻近矿井煤与瓦斯突出情况经调查，黄矿坪煤矿五年来矿井瓦斯等级鉴定均为低瓦斯矿井；在多年开采过程中，从未发生过煤与瓦斯突出事故，与该矿相邻的煤矿也未发生过煤与瓦斯突出事故。 7.2 煤与瓦斯突出危险性影响因素分析（1）地质构造与煤与瓦斯突出的关系煤与瓦斯突出危险性与地质构造密切相关。地质构造包括褶皱构造和断裂构造，由于地应力的作用和应力场的复杂性，在同一构造形迹中应力集中程度不同，驱动着瓦斯的运移和相对富集，造成相对的瓦斯高压区和低压区，形成有利于瓦斯保存或排放的各种条件。褶曲的类型和复杂程度对瓦斯的赋存和突出均有一定的影响，封闭的背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造，简单的向斜盆地瓦斯排放条件较差，也有利于瓦斯的保存。而褶曲的复杂程度是构造应力大小的一定反映，复杂程度越高，构造应力越大，突出可能性就越大。黄矿坪矿矿区位于红岩向斜北翼，区内发育有喻家梁子向斜和漆树坪背斜，轴向呈北西南东向。在2剖面线以西地层倾向一般为220190，喻家梁子向斜轴线以东地层倾向145189，岩层倾角1017，平均13。地质构造中等复杂。所以，该矿地质构造对煤与瓦斯突出影响较小。（2）煤厚变化与煤与瓦斯突出的关系在煤层变化部位特别是在煤层由薄变厚的地段，这些地段往往是地质构造复杂的区域，煤层厚度发生变化主要是煤层构造变化，在煤厚变化地段煤层硬度也相应变软、破碎、小断层发育，瓦斯赋存量增加。从一个侧面体现了地应力和瓦斯