内蒙古自治区Xx煤矿火区详细勘探报告(优秀报告）.doc

内蒙古自治区内蒙古自治区 xxxx 煤矿火区详细勘探报告煤矿火区详细勘探报告 报告提交单位： 法人代表： 报告编制单位： 法人代表： 总工程师： 项目负责人： 编 制： 报告编制时间： 文文 字字 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论.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 .7 第四节 矿井建设及生产概况 .8 第五节 以往地质工作简述 .9 第二章第二章 地质概况地质概况.11 第一节 矿区地层 .11 第二节 矿区构造 .12 第三节 水文地质 .13 第四节 煤 层17 第五节 煤 质18 第三章第三章 火区勘查工作火区勘查工作.23 第一节 勘查方法23 第二节 勘查工作 .23 第三节 物探资料解释 .29 第四章第四章 矿区火区矿区火区.43 第一节 火区特征及着火煤层 .43 第二节 火区燃烧面积及深度 .48 第三节 燃烧资源储量 .49 第五章第五章 水土电源综述水土电源综述.51 第一节 水 源 51 第二节 土 源 53 第三节 电 源 53 第六章第六章 结结 论论.54 附附 图图 目目 录录 顺序号顺序号图号图号图图 名名比例尺比例尺 11xx 煤矿地形地质图1:5000 22xx 煤矿火区分布图1:5000 33 xx 煤矿火区 6-2 煤层底板等高线及燃烧储 量平面估算图 1:5000 附附 表表 目目 录录 （合订一册） xx 煤矿火区物探剖面线测量成果表 xx 煤矿火区明火点及裂陷区测量成果表 xx 煤矿火区煤炭燃烧损失资源储量估算表 图图 册册 目目 录录 （合订一册） xx 煤矿火区自然电位曲线 xx 煤矿火区测温曲线 xx 煤矿火区磁法曲线 xx 煤矿火区测氡曲线 1 第一章第一章 绪绪 论论 第一节第一节 目的及任务目的及任务 xx 煤田位于 xxxx 的东南部，煤田内地质构造简单，资源蕴藏 丰富，可采煤层多，厚度大，层位稳定，为低灰、低硫、低磷、高 发热量的经济价值很高的环保型煤炭资源，为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。xx 煤矿位于 xx 煤田勃牛川普查区南 部，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“准格 尔旗人民政府办公室关于开展煤田火区详查的通知（准政办字2007 37 号） 、 “鄂尔多斯市人民政府办公厅关于印发全市煤（井）田火区 治理工作的实施方案的通知（鄂府办发200817 号） ”和“准格尔旗 人民政府办公室关于印发全旗煤（井）田火区治理工作的实施方案 的通知（准政办发200830 号） ”文件。2009 年 8 月 19 日内蒙古西 蒙煤炭有限公司准旗 xx 煤矿（以下简称 xx 煤矿）委托内蒙古自治 2 区煤田地质局 153 勘探队（以下简称煤田 153 队）在内蒙古自治区 国土资源厅批准的采矿许可证范围内进行火区详细勘探工作，并编 制内蒙古自治区 xx 煤田准格尔旗 xx 煤矿火区详细勘探报告 。 2009 年 8 月 19 日， 153 勘探队在 xx 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 1992 年 11 月）编 制了内蒙古自治区 xx 煤田准格尔旗 xx 煤矿火区详细勘探设计 （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、自 然电位法综合物探等手段进行煤矿火区详细勘查为下一步的灭火设 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。 3 第二节第二节 位置与交通位置与交通 一、位置一、位置 xx 煤矿位于鄂尔多斯市准格尔旗境内，距鄂尔多斯市 xx 区东 南直距约 65km 处，行政区划隶属于准格尔旗纳日松镇管辖。其地 理坐标为： 东经：11027431102911 北纬：392410392455 内蒙古自治区国土资源厅于 2009 年 5 月 12 日颁发采矿许可证， 证号 1500002009051120016215，有效期限至 2014 年 5 月。井田面 积 1.86km2，开采标高 11811160m，划定矿区范围由 5 个拐点圈定。 各拐点直角坐标见见（表 1-2-1） 。 xx 煤矿与勃牛川普查区相对位置关系见图 1-2-1。 表表 1-2-1 xx 煤矿拐点直角坐标一览表煤矿拐点直角坐标一览表 北京 54 直角坐标 拐点 编号 xy 1436403037453670 2436458037454350 3436481037455780 4436350537455485 5436342037454700 4 二、交通二、交通 本区交通以公路为主。矿区距曹羊公路约 4km，经曹羊公 路约 37km 与 109 国道相连。矿区距包神铁路石圪台集装站约 40km，距唐公塔集装站约 148km，距包头约 189km，至鄂尔多斯市 约 89km，交通运输条件比较方便。详见交通位置图（图 1-2-2） 。 5 图 1-2-1 xx 煤矿与勃牛川普查区相对位置关系图 6 图 1-2-2 交 通 位 置 图 7 第三节第三节 自然地理与经济概况自然地理与经济概况 一、地形地貌 本区位于鄂尔多斯高原与陕北黄土高原的交接处，地表大部被 风积砂覆盖，由于受水流风蚀等影响，区内沟谷纵横交错，水土流 失严重，植被极不发育，具半沙漠地貌特征。区内地形基本呈东北 高西南低形态，海拔标高为 1200.01345.1 米之间，相对高差为 145.1 米。为丘陵中低山区。 二、水系 本区域属黄河水系，勃牛川从井田西界通过，是本区的主要沟 川，其支沟布尔洞沟为季节性沟谷，旱季多为干沟，雨季可形成地 表溪流和洪流，水流汇入勃牛川，注入黄河。 三、气象 本区属干旱、半沙漠的高原大陆性气候，冬季寒冷且时间长， 夏季炎热且时间短，温差变化大，据伊盟气象局提供的气象资料： 准格尔旗最高气温 38.3，最低气温-30.9，年平均气温 6.18.8。全年降水量小且多集中在 79 月份。降雨次数少， 多为大雨或暴雨，年降水量 277.7 毫米544.1 毫米，平均 401.6 毫 米。蒸发量大，年蒸发量 1749.7 毫米2436.2 毫米，平均 2108.2 毫 米，一般是降水量的 37 倍。冬、春季多风，最大风速 20 米/秒， 平均风速 2.3 米/秒，主要集中在 45 月和 1011 月。无霜期短， 8 一般 165 天。霜冻、冰冻期长，有 195 天，结冰期一般从 11 月开始， 次年 3 月份开始解冻，最大冻土深度 1.50 米。 四、地震 根据中国地震动参数区划图 （gb-18306-2001）划分，该区 地震动峰值加速度为 0.10 g，对照烈度为 7 度。 五、区域经济 本区人口稀少，居住分散。以农业为主，牧业次之，由于地表 植被少，土地贫瘠，少雨缺水，农耕地少，农牧业均不发达，工业 生产基础薄弱，农民生活贫穷，经济相对落后。近年来随着国家西 部大开发带动了地区经济的发展，当地居民大多数青壮年外出打工， 主要以矿工为主，少数人从事煤炭运输业及个体工商业、服务业。 鄂尔多斯以煤炭、天然气、耐火粘土、羊绒四大支柱产业为优势， 创造了很好的经济效益，地区丰厚的资源受到国内外的重视，赢得 了良好的投资环境，这必将给鄂尔多斯地区的经济发展起到积极的 推动作用，同时也为煤炭资源开发提供了更广阔的前景。 第四节第四节 矿井建设及生产概况矿井建设及生产概况 xx 煤矿始建于 1989 年 3 月，次年正式投产，1997 年实施技改， 设计生产能为 15 万吨，开采 6-2 号煤层，实际生产能力达到 15 万 吨。 该煤矿采用区段前进式、工作面后退式回采工艺，中央边界式 9 机械通风方法，炮工打眼放炮落煤，翻斗车运输的方法进行开采。 主井口坐标为：x=4364176.1，y=37453759.5，副井口坐标为： x=4364206.1，y=37453765.0。支护大部为裸巷（井口至见煤点斜井 砌渲） ，工作面留顶煤，预留保安煤柱支护，工作面揭露的 6-2 号煤 层的真厚度为 6.20m，结构简单，局部含夹矸，其揭露的煤层厚度 与区内的钻孔揭露的煤层厚度较为一致。未发生瓦斯爆炸事故。煤 炭回采率为 50%。 第五节第五节 以往地质工作简述以往地质工作简述 自 1958 年以来，先后有煤炭部、地质部等部门的地质队在 xx 煤田做过不同程度的地质工作，获得了丰富的地质资料。与本区有 关的有以下几项： 1、1968 年，内蒙古煤田地质勘探 301 大队 147 队进入 xx 地区， 1970 年 3 月提交了鄂尔多斯台向斜北部侏罗纪煤田 xx 地区煤炭 资源普查总结报告 。其主要工作量包括：填绘 1:10 万地形地质图 11450 平方公里，施工钻孔 36 个，总工程量 13506.31 米。获甲、乙、 丙三级储量 9277159 万吨，该报告经内蒙煤田地质勘探公司审查后， 于 1973 年 12 月 5 日下达了（73）蒙煤勘革字 162 号审批意见书， 将该报告由普查降为普查找煤，原报告中的甲、乙、丙三级储量均 降为 c2 级储量（相当于现在的 d 级储量） 。该报告对 xx 煤田历年 10 来积累的地质资料进行了系统的整理、归纳和评价。对 xx 煤田的构 造特点、含煤地层的分布范围，煤层的发育情况、煤炭储量及可能 的利用方向做了全面阐述。虽然在本区未施工钻孔，所填绘地质图 亦无现时利用价值，但正是这次工作的结果，给决策机构提供了依 据，并据此给 xx 煤田以极大的关注，从此拉开了 xx 煤田大规模地 质勘探和开发建设的序幕。 2、1994 年 5 月，内蒙古煤田地质局 117 队进行了勃牛川普查 勘探工作，完成磁法测线 136 条，实测物理点 1715 个，磁测面积 55km2，1：1 万地质填图 303km2，施工钻孔 36 个，工程量 4283.97m，其中专门水文孔 2 个，工程量计 293.40m。于 94 年 11 月 24 日提交了内蒙古自治区 xx 煤田勃牛川普查地质报告 。该报 告于 94 年 12 月 1 日获内蒙古煤田地质局内煤地地发（1994）第 173 号批准，批准 b+c+d 煤炭资源储量 157840 万吨。 3、2005 年 1 月 xx 煤矿委托内蒙古自治区地质工程总公司在其 矿区范围内进行煤炭资源储量核实工作，并编制了内蒙古自治区 xx 煤田勃牛川普查区 xx 煤矿煤炭资源储量核实报告 ，该核实报告 经内蒙古自治区国土资源厅备案。 本次火区勘查工作是在以上工作基础上进行的。 11 第二章第二章 地质概况地质概况 第一节第一节 矿区地层矿区地层 区内沉积的地层从老至新有：上三叠统延长组（t3y） ，中下侏 罗统延安组(j1-2y)，第三系上新统（n2）和第四系（q） 。地层特征如 下： 1、三叠系上统延长组：（t3y） 该组地层为煤系地层的沉积基底。地表未出露，仅在钻孔中见 到。岩性为灰绿、灰白色粗中粒砂岩，局部地段为含砾砂岩，夹 灰绿色、薄层状砂质泥岩和粉砂岩。出露厚度为 1040m 之间。普 遍发育大型板状、槽状交错层是延长组的一个显著沉积特征。结合 区域性的沉积规律，说明本区延长组仍是典型曲流河沉积体系。 2、侏罗系中下统延安组（j1-2y） 为矿区主要含煤地层，出露于壕赖沟和苦格沟两条小支沟两侧 及次级支沟两侧，原报告依据其岩性组合及沉积旋回特征划分为三 个岩段。由于后期的风化剥蚀，矿区内仅残存第一岩段（j1-2y1）及 第二岩段（j1-2y2） 。 第一岩段（j1-2y1） 该岩段厚度 81.70112.01m，平均厚 96.30m。岩性为灰白色中 细粒砂岩，灰深灰色粉砂岩、砂质泥岩，含 6 煤组，62 煤层为 12 矿区的主要可采煤层，全区可，煤层稳定。该岩段在本矿区主要见 于冲沟中。与下伏延长组（t3y）呈平行不整合接触。 第二岩段（j1-2y2） 该岩段从 51 煤层顶板砂岩底界至 31 煤层顶板砂岩底界， 其上部煤组全被剥蚀。本岩段残存厚度 055.09m，平均厚 25.53m。岩性为灰深灰色粉砂岩、砂质泥岩夹灰白色中、细粒砂 岩。该岩段在本矿区主要见于矿区冲沟中，零星出露。 3、第三系上新统（n2） 岩性为浅红色砂质泥岩和泥岩，含有丰富的呈层状发育的钙质 结核。基本处于未完全固结成岩的较疏松状态，在局部地段与黄土 有相似特征。在矿区外围有零星出露，与下伏地层呈假整合接触。 4、第四系（q）： 按成因可分为风积砂（q4eol） 、残积、坡积物及少量次生黄土 （q3+4） 。 风积砂（q4eol）：在本矿区内大面积分布。 残坡积物（q3+4）：在矿区西侧缓坡处分布，由残积的砾石有 坡积的砂和粘土组成，局部地段有少量次生黄土。 第四系地层厚度变化比较大，不整合于一切下伏地层之上。 第二节第二节 矿区构造矿区构造 13 本区基本构造形态与 xx 煤田整体构造形态基本一致，为一向西 南倾斜的单斜构造，地层倾角 13。褶曲与断层均不发育，具有 宽缓的波状起伏,无岩浆活动，属于构造简单地区。 第三节第三节 水文地质水文地质 一、矿区水文地质特征 矿区含水岩组依据地下水赋存条件和水力性质不同，可划分为 两类：即松散岩类孔隙潜水含水岩组和碎屑岩类孔隙、裂隙潜水 承压水含水岩组。 松散岩类孔隙潜水含水岩组： 该含水岩组可细分为第四系全新统冲洪积和风积沙含水层。 冲洪积含水层 主要分布于区内各沟谷、阶地中，岩性以冲洪积砂和各粒级砾 石为主，含水层厚度一般 0.505.75m。据原普查报告民井调查资料： 水位埋深 0.403.00m，出水量 0.00257.5l/s，水质类型为 hco3ca 型及 so4.hco3ca.k+na 型，矿化度 0.464 0.572g/l。富水性较弱，水位、水量随季节性变化较大。 风积沙含水层 该含水层厚度变化较大，分布于位置较高处的风积沙一般具有 较强的透水性，而不具备贮水条件，位置相对较低处的风积砂，其 富水性亦受汇水面积、含水层厚度、下伏基岩地形和形态的影响而 14 差异显著，多在沟谷深切地段以泉的形式涌出。单泉涌水量 4 1.461l/s，水质类型为 hco3ca 型，矿化度量 0.70.300g/l。富 水性一般较弱，该含水层水位、流量受大气降水影响较大，雨后流 量增加，雨后 510 天内流量锐减，在旱季个别泉甚至干涸。 矿区第四系主要以风积沙为主，其含水层的迳流受下伏基岩地 形的控制，顺地形向低洼处迳流，经过火烧岩区时，也流入其中。 碎屑岩类孔隙、裂隙潜水承压水含水岩组： 本区地处 xx 煤矿田东南部，延安组上部及安定组、直罗组、志 丹群等均被剥蚀。因此普查区内仅存的碎屑岩类含水岩组为延安组 含水岩组。 延安组（j1-2y）：其岩性组合为灰深灰色砂质泥岩、粉砂岩及 煤层夹灰白色中、细粒砂岩，厚度 6.0853.40 米,平均 20.43 米,水位 埋深 67.54106.19 米,单位涌水量 0.0004310.0024l/s.m,水质类型 为 hco3knaca 型及 hco3clkna 型,矿化度 0.2030.666g/l,ph=7.67.7。含孔隙、裂隙潜水，局部为承压水， 富水性弱。 三叠系延长组在本区广泛分布，岩性以灰绿色中、粗粒砂岩为 主，夹砂质泥岩及泥岩。但由于其岩性胶结致密，裂隙发育一般较 差，富水性不强，单位涌水量 q=0.0003080.253 l/s.m，水质类型 为 clk+nahco3.cl.so4na，矿化度 0.661.45 g/l。 据本区民井、泉调查资料，民井调查水位埋深 0.408.00 米,出 水量 0.00267.5l/s，水位标高 11371289m，富水性较弱，水位、 15 水量随季节性变化较大。泉水流量 0.0541.461l/s，水质类型为 hco3ca 型，矿化度 0.162g/l, ph=7.5。富水性弱中等，受降雨 量控制。 （三）地下水补给、迳流及排泄条件： 1、第四系潜水 第四系孔隙潜水的补给源以大气降水为主，风积砂含水层亦接 受沙漠凝结水的补给。第四系潜水迳流受沟谷地形的控制，沿沟谷 向下游方向迳流，进而排泄出区；风积砂潜水的迳流，受其下伏基 岩地形控制，向低洼处迳流，一般在沟谷深切地段以泉的形式排泄。 强烈的蒸发亦为第四系潜水的重要排泄途径之一。 2、碎屑岩类孔隙，裂隙潜水承压水 碎屑岩潜水承压水的补给源以大气降水、侧向迳流补给为主， 其迳流受单斜构造控制多沿地层倾向即南西方向迳流，其排泄以侧 向迳流排泄为主，局部亦以泉的形式排泄，补给地表水及冲洪积潜 水。 二、矿床充水因素 区内完全被第四系风积沙掩盖，易接受大气降水补给，且渗透 性好，为一透水沙层。下伏地层可直接接受第四系沙层的渗透补给， 因此，矿床以孔隙、裂隙潜水承压水为主，地表无大的水体及建 筑，但各抽水段地质构造简单，无大的断层及裂隙带，矿井疏干排 水不会引起地表变形。 矿坑充水是影响矿井正常开采的主要因素，矿坑充水条件可以 16 综合为两方面，即充水途径和充水水源。只有二者有机的结合起来， 才能形成矿坑充水。 充水途径 本区地质构造简单，基本表现为平缓的单斜构造形态，未发现 大的断层及裂隙带，地表大面积被第四系风积沙掩盖。因此，本区 充水途径浅部主要以顺岩层孔隙、裂隙渗透为主，深部则以沿地层 层面及岩层的孔隙、裂隙侧向迳流为主。 另外，煤层开采后，可使采空区产生顶板冒落，形成冒落裂隙 带向矿坑充水。 充水因素 区内可构成矿坑充水的水源主要有大气降水、地表水及地下水。 1、大气降水充水因素分析 据伊盟气象局提供的气象资料：年降水量 277.7 毫米（1980 年） 544.1 毫米（1989），平均 401.6 毫米。降水多集中在每年的 7、8、9 三个月。由于勘查区全部被第四系风积沙掩盖，可直接接 受大气降水的渗入（经验数据：渗入量约占降水量的 5%左右）起到 收集大气降水的作用，也起了维持补给地下水的作用。大气降水在 该层滞留后经基岩风化裂隙和岩层层面缓慢渗入，补给下伏充水含 水层，即发生间接补给。 2、地表水充水因素分析 沟两侧堆积有较厚的第四系风积沙，从现有资料分析，在矿体 17 未来开采时，地表水主要以地表迳流排泄于区外，渗入地下很少。 只有在煤层顶板较薄处开采时，由于开采时的振动和采空后产生的 冒落带，可使地表水沟通，特别是洪水期，因洪水位高于 6-2 煤层 开采标高，易造成矿坑充水，避免意外事故的发生。 3、地下水充水因素分析 矿井开采方式为井下开采，故地下水是矿坑涌水主要的直接充 水水源之一。6-2 煤有较稳定的隔水层，地下水类型为承压水。根 据抽水试验结果得知：该段水量较小，地下水充水来源主要以侧向 迳流补给为主，对矿坑充水影响较小。 三、矿井涌水量 据矿方提供的资料，矿井涌水量为 3.9m3/h 涌水量较小，但随着 季节的变化水量有增大的趋势，出水方式为顶板淋水及煤层中裂隙 渗水。另外，随着矿井的逐渐开采，采空区面积的逐渐增大，老窑 顶板的不断冒落，积水会不断增多，对矿井的生产有一定的危害， 望采取一定的措施，避免危害的发生。 四、矿区水文地质类型的划分及复杂程度评价 矿区内直接充水含水层和间接充水含水层的含水空间均以裂隙 为主，以贫乏的大气降水为主要充水水源。各含水岩组富水性均很 弱。因此，将矿区水文地质类型确定为第一二类第一型，即以孔 隙裂隙充水为主，水文地质条件为简单型的矿床。 18 第四节第四节 煤煤 层层 矿匹配含煤地层为侏罗系中下统延安组，区域上含煤地层厚度 81.70147.68m，平均厚 115.45m，含煤 510 层。矿区含煤地层平 均厚度 95.40m，矿区煤层总厚度 5.8512.06m，平均厚 7.30m，含 煤系数 7.65%；含可采煤层煤层 1 层，可采煤层总厚度 5.17 6.56m，平均厚 6.17m，可采含煤系数 6.47%。 根据 b30、b31、zk10、zk11、zk2、zk3 六个钻孔的资料， 结合地形地质图中的情况分析，矿区含 4、6 二个煤组，矿区内仅 6- 2 号煤层可采。现将本矿区煤层由上到下叙述如下： 一、4-1 煤层：地表沿沟谷有露头，矿区内部分剥蚀，煤层厚度 为 0.55m，一般煤厚为 0.420.60m，为不稳定的不可采煤层。顶板 岩性为细粒砂岩或泥质粉砂岩，底板以粉砂质泥岩为主。 二、4-2 煤层：矿区内煤由于遭受剥蚀，局部残存，煤层厚度为 0.50m，一般煤厚为 0.260.74 米，向东逐渐变薄，为不稳定的不可 采煤层。顶板岩性为粉砂质泥岩、细粒砂岩，底板以细粒砂岩为主。 三、6-2 煤层：为本矿区唯一的可采煤层，煤层厚度 5.17 6.56m，平均厚 6.17m,一般不含夹矸或含 1 层夹矸，其岩性为炭质泥 岩，结构简单，顶底板为砂质泥岩、泥质粉砂岩。属全区可采、稳 定煤层，为矿区内主要可采煤层。 19 第五节第五节 煤煤 质质 一、煤的物理性质与煤岩特征 (一)煤的物理性质 本区煤呈深黑色，条痕为褐黑色，弱沥青沥青光泽。条带状 结构，棱角状、参差状断口，内生裂隙较发育，层状构造。燃点 291295，燃烧试验为剧燃，残灰呈粉状，灰白黄灰色，显微 硬度 19.520.3kg/mm2。 (二)煤岩特征 1、宏观煤岩类型：区内各煤层主要煤岩组分为亮煤，镜煤、暗 煤、丝炭呈薄层状或透镜状夹于其中，宏观煤岩类型为半亮型煤。 2、煤的显微组分：本区煤的显微组分测定结果得知：主要可采 6-2 煤层有机显微组分以镜质组和丝炭组为主，两者之和达 89%， 半镜质组在 4.17.9%左右，稳定组在 1.72.7左右。煤中无机显 微组分含量很低，粘土组含量 0.72.6%，硫化物组、碳酸盐组、氧 化物组含量一般均小于 0.7%。 （三）煤的其它物理性质 1、视比重（ard） 原普查报告对 21 个钻孔的煤芯煤样测定了煤的视比重，其结果 为 1.221.40t/m3，平均视比重 1.28 t/m3。影响煤层视比重的主要因 素是煤的灰分,经对视比重与灰分做一元线性回归分析，其方程为视 比重（ard）=1.202+0.011ad，相关系数为 0.685，故用回归方程计 20 算的视比重值是可靠。 将 6-2 煤层平均原煤灰分代入回归方程计算得到 6-2 煤层的容 重值为 1.28t/m3。 2、透光率（pm） 区内 6-2 煤层透光率为 7488%，平均为 80%。 3、可磨性 原普查报告仅对 6-2 煤层进行了可磨性试验,其结果为 69%左右。 二、煤的化学性质及工艺性能 （一）化学性质 1、水分（mad）：可采煤层 6-2 煤层的原煤水分 5.019.08%，平均为 6.59%；洗煤水分 3.045.45%，平均为 4.26%。 2、灰分(ad)：可采煤层 6-2 煤层的原煤灰分 5.778.79%，平 均为 7.33%；洗煤灰分 3.174.76%，平均为 3.95%；原煤灰分值介 于 5.0110.00%之间，属低灰分煤。 3、发热量(qnet.d)均大于 27.00mj/kg，属特高热值煤。 4、原煤挥发分(vdaf）在 33.2935.63%，平均为 34.46%、洗 煤挥发分在 32.934.64%，平均为 33.44%，为中高挥发分煤。详见 煤质特征一览表（表 2-5-1）。 5、有害元素 工作区内可采煤层中 6-2 号煤为特低硫分煤，为低磷煤。 21 区内各可采煤层洗煤砷含量一般在 0.2ppm 左右；洗煤氟含量一 般在 68123ppm 左右，洗煤氯含量一般为 0.20ppm 左右。 6、微量元素 区内煤中锗、镓含量分别在 02.5ppm、02ppm 之间，钒 46ppm，均未达到工业利用品位。 （二）工艺性能 1、煤的发热量(qnet.d) 区内煤的发热量均较高,原煤发热量(qnet.d)平均大于 27mj/kg， 洗煤发热量有所增高，属特高热值煤，详见（表 2-5-1）。 2、煤的气化性能 本区煤的含油率均大于 7%，为富油煤，可用为低温干馏原料。 区内 6-2 号煤层热稳定性等级为好；当试验温度为 950时，6- 2 煤层对 co2还原率分别为 72%，说明区内 6-2 煤层化学反应性较 高，是良好的气化用煤。 3、煤的粘结性 区内煤的粘结性指数（gr.i.）罗加指数（r.i.）、胶质层最大 厚度（y）均为零，焦渣类型为 2，故区内煤不粘结性。 4、煤灰成分、煤灰熔融性 区内煤灰成分组成复杂，且变化大。主要成分为 sio2，其次为 cao 及 al3o2。 三、煤的可选性 本区对 6-2 号煤层作了可选性试验，当理论精煤灰分为 22 4.5%5%，0.1 含量为 0.59.5%，均小于 10%。因此 6-2 煤层为 易选煤。 四、煤类的确定 矿区内 6-2 煤层的粘结指数均为零，透光率均大于 50%，原煤 干燥无灰基挥发份小于 37%，为高热值、低灰分、中高挥发分、特 低硫的不粘煤（bn31）。 五、煤的工业用途评价 综合以上所述，本区煤层有如下特征： 1、变质程度低，为低变质的不粘煤，变质程度为烟煤第阶段。 2、煤层有害成分低，低灰分、特低硫、低磷分煤。 3、属特高热值煤。 4、粘结性差，如粘结指数、罗加指数、胶质层最大厚度均为零， 焦渣类型为 2 号，煤中微量元素含量低。 5、煤的气化性能好，煤层均为含油煤。 区内 6-2 煤层是良好的民用和动力用煤，适用于火力发电，工 业锅炉、蒸汽机车等，也可在建材工业、化学工业中用焙烧材料。 粉煤加粘结剂成形还可制作煤砖、煤球、蜂窝煤等。 23 第三章第三章 火区勘查工作火区勘查工作 第一节第一节 勘查方法勘查方法 一、勘查手段的选择一、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、自然电位法等多种方法对比。现场采 24 集数据资料，通过对获得的数据资料分析研究，确定火区的燃烧范 围及燃烧深度。 技术标准 煤田火灾灭火规范 （试行 1992 年 11 月） 煤、泥炭地质勘探规范 （dz/t0215-2002） 地质矿产勘查测量规范 （gb/t18341-2001） 煤炭资源勘查工程测量规程 （煤炭工业部 1987） 煤田电法勘探规范 （mt/t898-2000） 第二节第二节 勘查工作勘查工作 一一、完成实物工作量、完成实物工作量 本次火区勘查工作于 2009 年 8 月 19 日至 2009 年 8 月 20 日完 成了全部野外设计物探工作量，历时 2 天。 本次火区调查的主要内容为火烧点、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 1.0km2，物探测 线 5 条，物理点 600 个，勘查面积 0.372km2。塌陷区 2 处，火区面 积约 0.131km2。基本完成详细勘探工作阶段任务。完成实物工作量 25 见表 3-1-1。 表表 3-1-1 完成实物工作量一览表完成实物工作量一览表 类别类别工作内容工作内容工作量工作量 地形图1 幅（1：10000） 资料收集 煤田地质资料 xx 煤田勃牛川普查地质报告 一份 火烧点0 个 野外地面调查 地面塌陷区2 个 测量工作工程测量2.90km 磁法工作5 条剖面线、150 个点 热红外测温5 条剖面线、150 个点 同位素测氡5 条剖面线、150 个点 物探工作 自然电位法5 条剖面线、150 个点 二、工作方法及质量评述二、工作方法及质量评述 测量工作测量工作 1、本区平面成果为 1954 年北京坐标系，高斯投影 3 带第 37 带成果，中央子午线为 111。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，采用全站仪或 gps 施测， 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 gps 或全站仪直接测出座标，每 20m 打一个木桩标定 所要测的位置。 4、完成工作量 全区共完成测线 5 条，勘探线 2.90km。 26 5、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。 6、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。 物探工作物探工作 1、测网布设 物探测网布设的基本原则是：依据裂隙点，布设物探测线。从 而根据野外实地调查及地形地势，故以规则的方式布设物探测线。 物探测线基本网度：100m20m，即线距 100m，点距 20m。 煤田火区蔓延沿废弃巷道最快，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 wdjd-3 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重庆奔腾数控研究所生产的 wcz-1 质 子磁力仪，该仪器具有自动存储功能，其分辨率为 0.1nt。 测温工作使用西安亿格光电技术有限公司生产得 egoemst40 27 红外线测温仪。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 重庆奔腾数控研究所生产的ffa-1 快速 数 字闪烁辐射仪。两台仪器具有体积小，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。 3、野外工作 磁法工作 a、基点选择 由于测区范围较小，本区只选取了一个独立基点（gd0） 。基点 在 xx 矿区外磁场稳定的正常场内，基点座标为 x4364225，y=37454548。 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 变化于 2nt/m。施工中，日变曲线形态正常。 c、野外观测 使用仪器为 wcz-1 质子磁力仪，该仪器有自动存贮数据的功能。 测点记录一次。野外记录本中记录测线点号及测点附近的地形、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 28 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。mn=40m 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，对输入的测线起始点 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 29 测。 自然电位、热红外测温、同位素测氡每个测点的观测数据进行 检查，有畸变点分析原因之后及时剔除。 5、资料整理与处理 每天磁测结束后，将 wcz-1 质子磁力仪中的数据通讯至计算机， 用自带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。 第三节第三节 物探资料解释物探资料解释 一、地球物理特征一、地球物理特征 30 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 14410-6si 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 128610-6si 单位，而其剩余磁化强度（jr）常见值的平均值一般为：119210- 3a/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。如图 3-3-1，火区磁异常较弱，gjt3 线磁异常最大为20 伽玛。 31 图 3-3-1 gjt3 线磁测 t 剖面曲线 2、测温 如图 3-3-2，gjt3 线测温曲线剖面，可 圈出火区的边界，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。 图 3-3-2 gjt3 线测温曲线 3、测氡 如图 3-3-3，gjt2 测氡曲线剖面，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。 32 图 3-3-3 gjt2 线测氡曲线 4、自然电位 如图 3-3-4，gjt2 线 100142 点位有明显的电位差异常，说 明此处存在 塌陷、裂隙，地下煤层 如若燃烧会增加电位差异常 的幅度，因此，自然电位具备界定火区范围的地球物理前提。 图 3-3-4 gjt2 线自然电位 曲线 二二、异异常常解解释释推推断断 异常分析异常分析 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 6-2 煤层的烧变岩未见出露于地表。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。 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 33 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。 图 3-3-5 gjt4 线测温剖面 如图 3-3-5 所示，gjt4 线 110162 桩号之间，温度幅值较大， 在 31以上，形成相对高温区。综合其它物探方法，gjt4 线 100158 点位 6-2 号煤层处于燃烧状态。 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 5.45s、锕 34 气为 3.96 s，而氡气的半衰期则较长（3.825d） ，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。 图 3-3-7 gjt4 线测氡实测曲线 如图 3-3-7 所示，gjt4 线测氡曲线 100158 点位氡气相对浓度 为高值带，综合其它物探方法，gjt4 线 100158 点位 6-2 号煤层处 于隐伏燃烧状态。 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 35 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； 当地表存在塌陷或裂隙时，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 陷区或裂隙带，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。 图 3-3-8 gjt4 线自然电位剖面 如图 3-3-8 可推断，gjt4 线的 100158 测点，自然电位差幅值 呈锯齿状形态，梯度大。说明在此段地表存在塌陷及裂隙（与地面 调查一致） ，另外地形的影响也造成部分假异常。结合其它物探手段， 推断 100158 点位塌陷裂隙区，6-2 号煤层处于燃烧状态。 异常解释推断异常解释推断 1、磁法异常解释推断 理论分析 根据以往 xx 煤田火烧区的工作经验，结合本次实测资料分析知， 36 正常煤层从自燃到熄灭过程中，存在着一个熄灭带，该熄灭带自燃 程度相对降低，相应的烧变岩磁性亦弱。在解释工作中，一般是将 烧变岩近似地等效为以煤层底板为界的近似半无限水平斜台阶状磁 性体(见图 3-3-9)，因熄灭带的磁性较弱，故实际解释煤层自燃边界 位置应由理论解释点向未烧区偏移。偏移量要视磁异常形态而定。 图 3-3-9 煤层自燃边界解释示意图 典型剖面分析 gjt4 线 150160 点位，其背景场区与异常区之间的过渡段较宽 （见图 3-3-10） ，幅值较小。推断自燃边界为 158 点位。因本区未发 现烧变岩的迹象及磁异常未有所反映。火区内磁异常值较小，反映 不明显。 37 图 3-3-10 gjt4 线磁测 曲线解释剖面 解释原则及方法 本次解释工作以分析剖面异常特征点进行平面曲线类比，结合 地面调查等资料进行综合对比分析，从已知到未知，反复研究异常 特征点与煤层自燃边界的对应关系。 根据上述解释原则和剖面分析结果，总结出如下具体解释方法： 磁异常的背景场区与异常区之间的过渡段很宽，以实测t 磁 异常曲线背景场与第一异常幅值间约下 1/4 幅值点位置。 磁异常的背景场区与异常区之间的过渡段很窄，其异常与煤层 自燃边界对应较好，一般以实测磁异常 t 曲线背景场与第一异常 幅值间第一起跳点位置划分煤层自燃边界。 煤层自燃边界位置解释推断及可靠性分析 根据剖面分析和解释原则，对全区磁测曲线进行逐条分析解释。 测区内煤层较薄，自燃一般为采空区煤层燃烧烧变岩存有热剩磁性 引起的磁异常，异常范围较宽、变化规律性强，因此推断煤层自燃 边界可靠性高。现将解释成果描述如下： 部分测线存在煤层自燃区，磁异常反映死火与活火带的边界。 磁异常宽，为自燃（死火）区烧变岩所引起，剩余磁性较弱。在活 38 火带磁性更弱，还原熄灭带与发火带接壤，通过与测氡曲线、自然 电位曲线与测氡曲线对比圈定煤层活火边界。 2、自然电位异常解释推断 理论分析 自然电位法，是基于地层内的水分子被吸附，与围岩存在电位 差异为前提的探测方法。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。 典型平面分析 gjt1-gjt5 线平面等值线自然电位差出现较明显异常，电位差在- 16-10mv、1018mv，异常梯度变化较大 (见图 3-3-11)。结合其 它物探手段综合分析，去除一些冲沟、地形和畸变点造成的假异常。 如图可推断较高值异常区具有煤层采空造成的塌陷、裂隙区。 解释原则及方法 通过对比分析，掌握火区过滤电场的电位变化特征及不同电位 差的幅值变化，进而判识当地下煤层无火时，电位差值幅值小；当 地下煤层有火时，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煤层燃烧导致裂隙区，根据电 位差剖面和野外调查及其它物探手段，大致圈出火区范围。 本次解释工作以分析平面异常区段为主，结合地面调查等资料 进行。综合对比分析，从已知到未知，反复研究异常区段与火区边 界的对应关系。对异常幅值较小的区段，主要结合异常平面分布规 39 律进行大致推断。 图 3-3-11 gjt1-gjt5 线自然电