25采区地质说明书.doc

采区地质说明书 单位：米、吨一、概 况位置及范围水平-350翼北采区（盘区）25系（组）二叠系煤层二1煤层东至-110煤层底板等高线南至补7、付12606、付12604钻孔一线附近西至-350煤层底板等高线北至F7正断层上限标高-110m下限标高-350m地面标高287.5m401.0m走向16302470m 2050倾向长550900m 670面积1375350m2邻区情况实见地质及水文地质简述：首采区(13采区)煤层底板起伏较大，煤厚变化大，断层发育，走向多为北东与北西向。煤层顶板除部分地段保留原生顶板外，大部分为滑动构造直接压煤，极其破碎。13采区顶板水赋存有一定的区域性，它与滑动构造产生的裂隙及顶板砂岩的厚度密切相关。13091工作面以南顶板水赋存相对较弱，对采掘影响不大。13091工作面以北顶板水赋存较丰富。目前#、#顶板疏水巷顶板水总涌水量达到85 m3/h。13151下付巷顶板水涌水量稳定在55 m3/h。虽然这些顶板出水点对13采区北部的顶板水进行了一定疏放，但是由于目前13采区顶板水总涌水量仍保持在160 m3/h，对采掘生产仍存在一定的威胁。13采区L7-8灰岩水较丰富，且区域差异性很大，在-110运输大巷和-100回风大巷掘进过程中，掘进头涌水量一般为1020m3/h。-110水平#底板疏水巷与13071工作面材料巷处于一富水地段，在13071工作面掘进及回采时都曾发生突水，突水量最大达到275 m3/h左右。-110水平#底板疏水巷于2001年3月6日出水后，最大出水量达到810 m3/h左右，目前#底板疏水巷已13采区南部的L7-8灰岩水进行了彻底疏放，我矿正在施工#底板疏水巷对13采区北部的L7-8灰岩水进行疏放。21采区目前正在开拓，在中央集中下山掘进时，随着掘进在迎头附近有L7-8灰岩水涌出，总涌水量为20 m3/h左右。在我矿卸载坑7#交叉点及上仓皮带巷机尾硐室施工过程中，因遇一逆断层而揭露L1-4灰岩含水层，发生突水事故，目前该处L1-4灰岩总涌水量为100m3/h。采掘情况： 东部13采区尚未回采完毕，其中13101、13061工作面正在回采中。南部21采区正在开拓，其它相邻采区还未开采。自然灾害及其它：13采区瓦斯局部较大。地面情况及受生产影响程度地面建筑、设施等： 地表对应的村庄有：孟家门、晋家门、孙家沟等。地形（地貌、植被、地层出露情况等）： 除靠近付12805、付12802、付12605孔一线发育一山沟外，整体呈现中间高、四周低。全区被黄土覆盖，有树木、村庄。水系及地面积水范围： 本区地表水系不发育。采掘影响及破坏程度： 采掘将造成地面塌陷或产生裂隙，影响以上村庄，使房屋受到不同程度的破坏。区内地质勘探情况概述：采区内共施工9个钻孔，每个钻孔质量均达到合格标准以上，但对告F7、告F21断层控制程度不够，部分地段钻孔密度不够，对煤厚控制程度不够，目前正着手对该采区进行三维地震勘探，提高该采区的勘探精度。 孔号煤层见煤底板标高（m）煤厚（m）终孔层位封孔质量备注付12605二1-154.347.83O2灰岩合格水2二1-149.857.87C3L7灰岩下砂质泥岩原为L7-8灰含水层长观孔，因透孔不成而封闭，但仅封闭至二1煤层底板处，底板以下未封闭。付12606二1-242.47m4.95O2灰岩合格12807二1-223.044.99C3L8灰岩合格付12902二1-138.927.023合格13011二1-143.524.76O2灰岩合格13003二1-270.816.89C3L3灰岩下细砂岩合格13104二1-145.72m3.26C3一6煤下细砂岩合格补7二1-119.600.2C3L7灰岩下砂质泥岩合格二、地层及标志层地层一、 奥陶系：马家沟组（O2）灰岩；二、 石炭系：本溪组（C2）铝土质泥岩；太原组（C3）含煤地层；三、 二叠系：山西组（P11）；上石盒子组（P21）；平顶山组（P22）；土门组（P23）；四、三叠系；圈门组（T1）；五、新生界老第三系（E）；六、第四系（Q）黄土覆盖层。主要标志层1、 距二1煤底88.82m左右的奥陶系（O2）灰岩；2、 距二1煤底81.22m左右的本溪组(C2)铝土质泥岩；3、 距二1煤底56.52mL4灰岩；4、 距二1煤底9.66mL8灰岩；5、 距二1煤底约5.14m的菱铁质泥岩；6、 二1煤层顶板滑动构造带。 三、 煤层煤层赋存情况本采区主要可采煤层为太原群底部的一1煤和山西组的二1煤，其间距为平均为80.22m 。一1煤厚为03.29m，平均1.19m，为远景开发煤层，暂不开采。二1煤厚为010.81m，平均5.21m，为本采区主要开采对象，以下只介绍二1煤。根据本采区钻孔资料分析，煤层可采性指数 Km=0.88，煤厚变异系数r=62.6%，煤厚变化大，属不稳定煤层。在南北向应力的作用下，受滑动构造的影响，本区煤层厚度变化呈如下规律分布：1、形成当前呈东西轴向厚薄相间的条带分布。如；薄煤带分布在补6孔补7孔一线附近及付12803钻孔12802钻孔一线附近。厚煤带分布在12806钻孔付12606钻孔一线附近。2、在告F7、告F21正断层与滑动构造的共同作用下，告F7、告F21正断层上盘较下盘煤层厚，且断层下盘形成煤厚小于0.8m的薄（无）煤带。另外受滑动构造的铲蚀，在采区内FZ13正断层下盘补7孔附近也形成一块薄（无）煤带，因此本采区薄（无）煤带总面积为59460m2。厚度倾角结构煤层名称煤厚 （m）倾角 （度）结构层间距Kmr稳定性二1煤平均最小最大5.21010.8121.012.530.0复杂0.8862.6%不稳定煤层四、 煤质物理特征煤层颜色光泽硬度容重煤岩类型二1煤黑色金刚金属1.02.61.35亮型半亮型工业指标煤层WA%V%FCS%P%QgDTY工业牌号二1煤0.9713.8912.630.360.037290卡/克0贫煤五、煤层顶底板煤层类别岩石名称厚度（m）主要岩性特征（含水性）二1煤顶板滑动构造破碎带顶板断层角砾岩及断层泥19.6864.636.13主要为断层角砾岩及断层泥,极为破碎，处于压紧闭合状态，含水性弱。底板直接底砂质泥岩5.2518.939.66深灰色砂质泥岩为主，中部发育薄层菱铁质泥岩，局部分布不稳定的L9灰岩和一9煤。分布连续，层位稳定，是二1煤层底板隔水层。老底L8灰岩0.259.523.07深灰色，隐晶质结构，含方解石脉，裂隙较发育，为含水层。煤层顶底板区内变化情况 1、顶板：本采区二1煤顶板全部为滑动构造破碎带直接压煤，滑动构造破碎带厚度为19.6864.6m，平均为36.13m。在钻孔付12902、13104、付12605附近较薄，其余区域均较厚。 2、底板：本区二1煤底板一般为砂质泥岩，局部相变为细、粉砂岩及泥岩，中部发育薄层菱铁质泥岩，局部分布不稳定的L9灰岩和一9煤。该煤层底板分布连续，层位稳定，厚度5.2518.93m，平均为9.66m。其厚度变化具有一定的规律性，呈走向近650厚薄相间的条带分布，12807钻孔13007孔一线小于7米，其以北13011孔13104孔厚度大于10米，其以南付12606付1280513106孔一线厚度在10米左右。付12606孔13106孔一线东南地区普遍在8米左右。六、地质构造（含陷落柱、岩浆岩及古河床冲刷等）根据本采区内和周边钻孔资料、煤层底板等高线形态及相邻采区地质资料综合分析：本采区煤层底板起伏变化大，整体呈一轴向近东西向的宽缓背斜构造，其南翼煤底板产状为303012.5026.50，北翼煤底板产状为315017030.00。1、滑动构造：本采区全部为滑动构造直接压煤。滑动构造不是一个简单的低缓倾角正断层，而是在区域构造控制下受重力作用而形成的大型复杂构造，滑动构造破碎带厚度为19.6864.6m，平均为36.13m，滑动构造破碎带主要由断层角砾岩与断层泥组成，抗压、抗拉强度低。滑动构造不仅铲蚀二1煤层顶板，它还在告F7、告F21正断层下盘铲蚀二1煤层及其底板部分层位，致使形成薄（无）煤带， 2、断层：（1）FZ13正断层产状为1500600，H=0-20m，其控制点为钻孔付12406，见断点深度为500.60m，落差为10m， 上盘为一6煤，下盘为L3灰岩以上，并结合钻孔补6、补7以及大巷揭露层位控制其方向。靠近25采区南部边界，对25采区采掘影响不大。（2）F21正断层产状为1650450，H=0-21m，由付12902、13010两个钻孔控制。付12902钻孔：见断点深度为539.00m，落差为21m，上盘相当于一6煤层位与下盘L1灰岩对接。13010钻孔：见断点深度为443.48m，落差为15m，上盘二1煤层与下盘L6灰岩对接。该断层下盘二1煤层及其底板部分层位被滑动构造所铲蚀。（3）F7正断层产状为333.503450600，H=0-51m，走向长度达5公里。由25采区内及其附近的13103、13206、补8等三个钻孔和其它采区内的13407、13505、13602、13801等四个钻孔所控制。本采区及其附近对该断层的控制点如下。补8钻孔：该孔终孔深度为938.17m，终孔层位为L8灰岩顶部砂质泥岩层位。该孔虽未揭露断点，但根据煤层底板等高线分析其断点应在终孔附近，落差约为35 m。13013钻孔：见断点深度为783.87m，落差为40m，上盘L9灰岩下的砂质泥岩、粉砂岩与下盘L4灰岩对接。13206钻孔：该孔L8灰岩以下层位正常，其以上层位被滑动构造铲蚀，但根据煤层底板等高线分析，其断点应在L8灰岩附近，落差约为45m。4、应力分析： 从地质力学的角度分析：（1）、轴向近东西向的褶皱形成于滑动构造之前成煤期后的燕山期，主要是受南北向挤压应力作用的结果，且在同期中某个时期，由于南北挤压应力较弱而东西挤压应力较强而形成FZ13、告F7、告F21正断层。（2）、在上述南北挤压应力作用下，地层因自身重力形成两期滑动构造，滑动构造从燕山后期开始，持续到喜山期，应力以重力为主。滑动构造顺煤层软弱面滑动时，铲蚀煤层特别是铲蚀断层上升盘的煤层，形成三块薄（无）煤带。七、水文地质基本特征根据相邻13采区和精查地质报告提供的地质、水文地质资料及本采区的钻孔资料分析认为，对本采区采掘有影响的含水层有：1、二1煤顶板滑动构造带含水层；2、L7-8灰岩含水层；3、L1-4灰岩含水层及O2灰岩含水层。各含水层可以从相邻采区内的各含水层得以补给，并且受到区内构造的影响而使得各含水层在不同地段含水性、渗透性也各有所不同。充水因素及威胁程度1、 二1煤层顶板滑动构造带含水层根据相邻13采区采掘情况和精查地质报告及本采区钻孔资料分析，由于受滑动构造影响，全区范围内煤层顶板全部被滑动构造带所取代。本采区范围内滑动构造带厚度为：59.2134m，平均94.7m。滑动构造破碎带处于压紧闭合状态，该含水层的含水性、渗透性及补给条件均不佳。但其含水性、渗透性区域性差异性较大。由于13采区北部特别是靠近-110水平大巷顶板水较丰富。目前13采区#、#顶板疏水巷顶板水总涌水量达到85 m3/h。13151下付巷顶板水涌水量稳定在55 m3/h。虽然这些顶板出水点对13采区北部的顶板水进行了一定疏放，但是由于目前13采区顶板水总涌水量仍保持在160 m3/h，比较稳定。因此与此相邻的25采区顶板水可能也比较丰富，预计25采区在采掘过程中，局部将会出现顶板淋水、涌水现象，对采掘生产有一定影响。2、 煤层底板水根据相邻13采区地质、水文地质资料及本采区钻孔资料、抽水试验资料成果分析，本采区L7-8灰岩含水层为二1煤底板直接充水含水层，厚度为6.3414.40m，平均11.71m。其水压大、含水丰富，且区域差异性较大。在25采区南部浅部L7-8灰岩水已疏放到-110m标高。本采区二1煤层直接底隔水层厚度变化大，较薄处厚5.10m（付12902孔），最大厚度为15.61m，平均9.21m。根据计算，对于L7-8灰岩含水层，25采区南部深部二1煤层底板安全厚度为4.726.67m；25采区北部深部二1煤层底板安全厚度为6.909.78m，浅部为5.047.13m。其中二1煤层直接底变薄地段（付12807孔处，其t理=3.254.57mt实=6.62m；付12902孔处，其t理=1.682.33mt实=5.10m）理论安全隔水厚度仍小于其实际隔水底板厚度。但在二1煤层直接底隔水层变薄及地质构造复杂地段，工作面采掘时可能会出现底板渗水、涌水现象，望有关部门引起注意，尤其是在付12807、付12902孔附近采掘时，应尽量不破坏底板隔水层，减少L7-8灰渗水、涌水的现象。 L1-4灰岩及O2灰岩含水层为二1煤底板间接充水含水层，含水丰富、水压大且有一定的水力联系，一旦突水，将很难治理，应当采取留设隔离岩柱的办法。3、 断层水（1）告F21正断层走向为750，由付12902、13010两个钻孔控制，该断层是受东西向挤压应力作用而形成的，在付12902钻孔其上盘相当于一6煤附近层位与下盘L1灰对接，上盘为破碎的细砂岩，下盘L1灰岩漏失量不明显，在付13010钻孔其上盘二1煤层与下盘L6灰岩相对接，断层带为3.02m厚的破碎的断层角砾岩，在断层下盘，存在明显的漏失量，从而说明该断层具有一定的充水性，按力学性质及断层带岩性特征分析告F21正断层为透水（水平）导水（垂向）断层。（2）告F7正断层由本采区及相邻采区的补8、13103、13206、13407钻孔控制，该断层是受东西向挤压应力作用形成，在13013钻孔上盘L9灰岩下的砂质泥岩与粉砂岩层位与下盘的L4灰岩相对接，断层带内为破碎的断层角砾岩，断层上盘岩芯也比较破碎，但钻孔无简易水文观测资料。在13407钻孔其上盘L7灰岩与下盘的L2灰岩相对接，断层上、下盘未发现明显的漏失量。根据地质报告结果，通常情况下，该断层为阻水断层。但为安全起见，按透水（水平）导水（垂向）断层考虑。在以上附近采掘时，必须小心谨慎，认真预防。4、钻孔水在本采区内原水2孔为L7-8灰岩含水层水文观测孔，终孔于L7灰岩下砂质泥岩，集团公司勘探公司于2002年12月进行透孔，因透孔不成而封闭，但仅封闭至二1煤层底板，以下未闭。虽然该孔附近L7-8D灰岩水水压较小，仅0.4MPa，但掘进至该附近时，应采取谨慎的态度，边探边掘。涌水量预测及依据 本采区涌水量计算采用“大井法”。煤层顶板涌水量计算公式为：Q=1.366K(2HM-M2)/(lgR-lgr)；煤层底板涌水量计算公式为：Q=1.366K(2HM-M2-h2)/(lgR-lgr)。经计算预计本采区最大涌水量为526.2m3/h，正常涌水量为356.0 m3/h。防治水建议及措施对不同形式的涌水采取不同形式的预防措施：1、 顶板水防治：加强13采区北部顶板水的治理，减少截断对25采区顶板水的补给。2、 底板水防治：由于本采区内L7-8灰岩水水压大，含水丰富，且二1煤底板隔水层厚度变化较大。在隔水底板变薄地段、裂隙发育地段及断层附近都存在突水的可能性。对于L7-8灰岩水，应将皮带下山、轨道下山设计在L7-8灰岩层位中，以便使L7-8灰岩水得以有效疏放。在工作面采掘进时应尽量不破坏底板隔水层，并且在二1煤底板厚度较薄地段及地质、水文地质条件复杂的地段，必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。对于L1-4灰岩及O2灰岩含水层，应当采取留设足够的隔水岩柱措施。3、 断层水防治(1)留设一定的安全防水煤柱。经计算，建议告F21正断层上盘上段留33.9米的防水煤柱，下段留39.4米的防水煤柱；下盘铲蚀带处以可采边界（煤厚0.8米）为界，上段留设20米防水煤柱，下段留设21.5米防水煤柱。告F7正断层下盘铲蚀带处以可采边界（煤厚0.8米）为界，上段留设20米防水煤柱，下段留设24米防水煤柱，上盘上段留29.8米的防水煤柱，下段留42.4米的防水煤柱。 （2）在断层煤柱附近采掘时，严禁破坏其保安煤柱，同时对断层的伴生、次生断裂应加强观测并坚持“有疑必探，先探后掘”的防治水原则。（3）25下山掘进到告F7、告F21正断层附近时，建议采用物探手段查明断层的确切位置及其水文地质条件，以便采取有针对性的防治水措施。过断层时，应坚持“有疑必探，先探后掘”的防治水原则，进行超前探放水并采取超前预注浆加固围岩，防止突水事故发生。为防止滞后突水，建议采掘部门采取加强巷道支护，壁后注浆加固围岩等相应的防治水措施。4、 钻孔水防治由于原L7-8灰水文长观孔水2孔仅封闭到二1煤层底板，可直接导通L7-8灰岩含水层，掘进到该钻孔附近时，应坚持“有疑必探，先探后掘”的防治水原则，做好防治水工作。5、其它综合防治水措施（1）建议在25采区进行地面物探，查明25采区顶（底）板水的赋存特征，针对顶（底）板富水区施工顶（底）板疏水巷对其进行疏主，减少顶（底）板水对采掘时的威胁。（2）25采区下山掘进时，配足排水设备，建立临时排水阵地，加强排水工作。（3）25采区工作面掘进时，应加强工程质量管理，严禁出现冒顶现象，避免诱发顶板水涌出，造成突水事故。八、影响生产的其它地质因素瓦斯、煤尘、煤层自燃、地温、地压根据地质报告，本采区除付12606钻孔附近瓦斯含量较低外，其余区域瓦斯含量均大于2m3/t燃，12807钻孔处瓦斯含量达7.66 m3/t燃，付12605钻孔处瓦斯含量高达6.80 m3/t燃。13006钻孔处瓦斯含量高达8.63 m3/t燃。从13采区采掘情况看，实际瓦斯含量偏大，望25采区设计时引起注意。煤尘对采煤工人健康损害很大，且具爆炸性，其爆炸性指数为14.83%。本矿煤层受滑动构造搓蚀，煤层呈粉末状、鳞片状，更易起尘，应采取煤层注水、洒水等防尘措施，以降低煤尘，保证安全生产。二1煤具自燃的可能性。地温正常，地压资料有限。 九、储量计算范围东以-110煤底板等高线为界；南以25采区与21采区分界线为界；西以-350煤层等高线为界；北以F7断层为界；滑动构造带铲蚀的薄煤带以其最低可采界线（0.8m）为界。计算参数及方法1、 25采区块段的面积用数字求积仪计算出来。2、 煤层容重来自地质报告。3、 各块段的煤厚，采用本块段内钻孔及相邻块段钻孔煤厚来计算。储量计算基础及汇总煤层块段级别编号平面积（m2）倾角函数斜面积（m2）平均厚度（m）容重（t/m3）储量（万吨）回收率（%）可采储量（万吨）备注二1煤B25016109211506324725.671.35484.175363.1C25026716672407352313.971.35394.075295.5C250348867200520033.971.3527.9断层煤柱C250421787240238493.971.3512.8断层煤柱合计658.6合计A级0B级484.1A+B级484.1A+B+C级918.8D级0.0储量分析断层煤柱储量共40.7万吨。三下压煤:本采区储量都为三下压煤，其压煤量918.8万吨。厚薄煤层比例：厚煤层储量为892.9万吨，占总储量的97.2%；中厚煤层储量为19.7 万吨，占总储量的2.1%；薄煤层储量为 6.2万吨，占总储量的0.7%。 十、存在问题和建议1、由于本采区及其下部相邻的27采区勘探程度不够，需尽快进行地面物探，提高该区域勘探水平，指导生产。2、水2孔原为L7-8灰含水层长观孔，因透孔不成而封闭，但仅封闭至二1煤层底板处，底板以下未封闭。可直接导通L7-8灰岩含水层，掘进到该钻孔附近时，应坚持“有疑必探，先探后掘”的防治水原则，做好防治水工作。3、本采区二1煤层破碎，煤尘大，应做好防尘工作。4、在F7、F21正断层附近采掘时及25下山过F7、F21正断层时，应做好防治水工作。附图编号图名比例尺125采区煤底板等高线图1：2000225采区煤系地层综合柱状图1：200325采区钻孔1310613104一线地质剖面图1：2000425采区钻孔1300613009一线地质剖面图1：2000525采区钻孔付12904补8一线地质剖面图1：2000625采区钻孔付12803补8一线地质剖面图1：2000725采区钻孔付1280312807一线地质剖面图1：2000告成煤矿25采区地质说明书所提交的涌水量等参数的计算一、二1煤层隔水层临界厚度计算根据临界安全隔水厚度计算公式t临=L（r2L2+8KpH rL） 4Kp式中：t临为隔水层临界厚度 Kp=260530吨/米2，煤层底板隔水层抗张强度，由告成井田精查地质报告中付12602、付12209钻孔岩石物理力学性质试验成果。 L=10米，为采掘工作面的最大控顶距。 H为作用于隔水层底板的水头压力。对于25采区南部，水位标高取-110米，二1煤底取最低标高为-350米，则H=350-110+8.7（二1煤层底至L8灰顶平均厚度）=248.77吨/米2