任楼矿51采区地质说明书.doc

五一采区地质说明书一、采区位置、范围及地面情况1、采区位置及范围五一采区位于矿井中部。浅部以51、52煤层风氧化带下限为界；深部至51、52煤层-720m底板等高线；北以51、52煤层工广保护煤柱及F16断煤交线为界；南到F3断煤交线。走向长13803600m，平均2500m。倾斜宽6201600m，平均1270m，面积约3175000m2。主（可）煤层51、52煤层合计工业储量1170.77万吨，可采储量906.32万吨（详见各煤层储量计算明细表）。2、地面情况本区地面地势平坦，标高在+2126m之间。除大部分农田外，有胡桥、忠阳集、逮滂（少部分）、赵圩孜、丁王家、王碱昌（正在搬迁）等七个自然村。另外季节性河流澥河及水渠三里沟和青芦铁路，均在该区采动影响范围之内。3、钻孔情况本区范围内共施工地面勘探钻孔26个，其主要勘探线共8条，勘探线距220330m，钻孔密度8.19个/km2，除463孔外封孔均良好。463孔为65年施工，通过对6465年施工的钻孔启封情况看此段的钻孔封孔质量是不理想的，但通过7、8煤层组的回采，该段封孔质量良好。因此对463孔在采区开拓开采时需采取必要的防范措施。钻 孔 情 况 一 览 表 表一 勘探线孔号施工日期终孔深度终孔层位钻孔穿过层位封孔段距质量级别40-4131997393.59P11s3、51、52、72、73、82230.0393.59无4141976410.2682下51、52、72、73、82230.0410.26乙41-4231998554.50P11s51、52、72、73、82220.0554.50无42141979528.85C3L151、52、72、73、82245.0528.85甲101976465.7682下51、52、72、73、82240.0465.76乙42-4321979545.0282下4、51、52、72、73、82248.0545.02甲4341977453.0682下51、52、72、73、8252.93453.06乙43-4431979438.6882下51、52、72、82255.00438.68甲21979549.6882下4、51、52、72、73、82258.0549.68甲44101977630.0010下4、51、52、72、82252.0630.68乙201979588.4682下3F2582257.0588.46乙44-4521979553.0282下4、51、52、72、82256.0553.02甲4541979728.12C3L13C3L1262.80728.12甲51979738.1882下2、3、4、51、52、72、73、82255.90738.18丙钻 孔 情 况 一 览 表 续表一 勘探线孔号施工日期终孔深度终孔层位钻孔穿过层位封孔段距质量级别45-4621979551.2882下4、51、52、72、82、A1262.73551.28甲41998704.00K23、4、51、52、72、73、82260.00704.00甲52001764.90C3tL33C3t720.00764.90甲62001785.15C3L13C3t0785.15甲82005750.7K23、51、52、72、820750特4631965603.6182下3、4、51、52、72、73、82240.00603.61无41974717.5282下2、3、4、51、52、72、73、82268.00717.52无71977819.1282下1、2、3、4、51、52、72、73、82261.00819.12乙46-4721979566.2782下4、51、52、72、73、82266.10566.27甲31979557.8282下31、51、52、72、82269.86566.27乙51998699.55P21xs3、4、51、52、72、73、82270.10699.55无82005757.3582下2、3、4、51、52、72、73、820757.35无二、邻区实见地质及水文地质情况概述1、地质情况本区为5煤组首采区，位于中一、中二、中四、一等四个采区（其中中一、中二已报废；中四、一采区正在回采）之上，属整体沉降带，与72煤层间距在60m。揭露可采煤层72、73、82煤层，平均煤厚分别为2.4m、2.1m、2.3m，其中72和73煤层在中一、一采区及中二采区南翼为合并区。各煤层厚度变化不大，属较稳定稳定煤层，仅局部受构造影响，煤层存在变薄、尖灭现象明显，一般存在13层不稳定夹矸，煤层结构较简单。中一、中二、中四、一等四个采区处于童亭背斜东翼，地质构造较简单。走向N350WN45E，倾向N80135E，倾角1020。根据勘探和巷道揭露资料，区内共揭露落差大于5m的断层主要有八条，由北向南分别为F2、F2-1、FX2、FX7、FX6、FX8、F3正断层（组）及F16平移断层（组），产状依次为：F2：倾向NNW-NWW-NW，倾角58，落差25125m；F2-1：倾向NNW-NWW，倾角5058，落差3065m；FX7：倾向NNW，倾角5070，落差010m；FX6：倾向NNW，倾角6090，落差012m；FX8：倾向NNW，倾角70，落差08m；F3：倾向SW，倾角5570，落差20105m；F16：倾向NEE，倾角6590，落差030m。2、水文地质情况中一、中二、中四、一等四个采区揭露水文地质条件极复杂，主要充水水源为58煤层间局部砂岩裂隙水、隐伏岩溶陷落柱导通的灰岩水及浅部存在“四含”水补给现象。1989年1月在上一回风石门发生K3砂岩层出水后导通“四含”水，最大突水量可达160m3/h以上；1999年3月在7222首采工作面发现一导水陷落柱发生突水灾害，导致矿井被淹，突水量可达11854m3/h，瞬间最大突水量达34570m3/h；1999年10月在7218机巷掘进过程中，又发现一导水陷落柱，因发现和治理及时，才避免了一场重大水灾，在探查时单孔最大突水量可达360m3/h以上；2007年7310（N）及7240提高上限工作面在回采过程中老塘发生老顶砂岩裂隙水出水，最大涌水量可达80m3/h，同时存在少量“四含”水通过越流补给现象；7217、7219、7210等工作面及7211高抽巷瓦斯孔在回采或施工过程中老塘或孔内也先后发生老顶砂岩裂隙水出水现象，最大涌水量分别达20110m3/h。三、本区地质构造本区内地质构造较简单，地层走向变化不大，由西向东，走向为N350WN55E，倾向为N80135E，倾角1020，一般为17。采区内及周边断裂构造相对较简单，由北向南主要分布有F2、F2-1、FX7、FX6、FX8、F3正断层（组）及F16平移断层等7条断层（具体见表二），对采区设计及工作面布置影响很大。现将这些主要断裂构造分述如下：1、F2正断层该断层为本区北部的边界断层，走向NE，倾向近NW，倾角55，落差25125m，切割31煤-O2。断层延深长度大于5250m。地震控制点62个，其中A级点28个，B级点22个，C级点12个，地震控制可靠，钻探有3914、398、406、3710等孔控制，为查明断层。2、F2-1正断层为F2断层的分支断层，走向NE，倾向NW，倾角55，落差大于3065m，切割31煤02，断层延伸长度3150m，深部与F2正断层合并。地震控制点26个，其中A级6个，B级13个，C级7个，地震控制可靠，为查明断层。3、FX7正断层该断层为本区浅部断层，走向NEE，倾向近NNW，倾角4570，落差010m，切割58煤，往深部逐渐变小而尖灭。断层延伸长度700m。矿井有多条巷道穿过，为查明断层。4、FX6正断层该断层也为本区浅部断层，走向NEE，倾向近NNW，倾角6590，落差012m，切割58煤，往深部逐渐变小而尖灭。断层延伸长度1100m。矿井有多条巷道穿过，为查明断层。5、FX8正断层（组）位于本区南部，走向NEE，倾向SSE，倾角4080，落差08m，切割58煤。往深部逐渐变小而尖灭，断层延伸长度1300m。矿井有多条巷道穿过，为查明断层。6、F3正断层为本区南部的边界断层，走向NW，倾向SW，倾角5570，落差6080m，切割31煤02，延展长度2150m。地震控制点23个，其中A级l个，B级点16个，C级点6个，控制长度500m，地震控制程度可靠。钻探有471、46-473、46-476钻孔控制，井下有中三轨运大巷、总回风巷、-720南翼轨道大巷等多条巷道揭露，为查明断层。7、F16平移断层位于本区北东部，走向NNE，倾向NEE，倾角6590，落差030m。切割31煤02，断层延伸长度1700m。地震控制点3个，A级点1个，B级点2个。钻探有42-431、42-433孔控制，矿井有十一条巷道穿过，为查明断层。F16断层为其伴生构造，走向NNE，倾向NEE，倾角72，落差015m。断层延伸长度1080m。12五 一 采 区 主 要 断 层 情 况 一 览 表 表二 断层名称性质断层产状规模断 层 确 定 依 据断层特征力学性质控制程度走向倾向倾角落差(m)长度(m)穿过钻孔断层带(点)深度(m)地震控制情况地层的缺失与重复断层现象F2正NEE-NNE-NENNW-NWW-NW582512552503710630.50A级断点28个，B级断点22个，C级断点12个。3-7煤间缺失60m。钻探无芯走向长，平面上呈“S”形弯曲，切穿34-41剖面，在39-41线间F2由三条分支断层组成，8煤层-700m水平以界，每100m左右有一个钻孔穿过，倾角上有二个孔穿过，已查明。先压剪后张剪查明3914472.90-481.844-7煤间缺失70m左右。岩芯破碎剧烈、杂乱、局部挤压成粉状。398369.80-391.203-4煤间缺失70m左右。岩芯破碎，混乱。呈角砾状。406293.00319.80-338.26348.88-351.73岩芯挤压，破碎、裂隙发育，产状陡立。F2-1正NEE-NNENNW-NWW5058306531503710688.00A级断点6个，B级断点13个，C级断点7个。8-11煤间缺失30m左右。钻探无芯平面上切过37-41剖面与F2平行，呈弧形延伸。1000m左右有一个钻孔穿过，倾向上有2条剖面控制。断层倾角已查明。先压剪后张剪查明3914557.79-568.628-C3-灰缺失30m。岩芯挤压，破碎剧烈，岩性杂，呈角砾状。398479.20-483.705-7煤间缺失30m。岩芯挤压，成碎块状及粉状，岩性杂。4022322.85-356.85371.70-385.305-7煤及8-10煤间缺失65m。岩芯破碎挤压，拉裂、裂隙发育具尖棱角状断层角砾。408304.80-318.595煤上-7煤间缺失40m。岩芯挤压，揉皱、松软、裂隙及滑面十分发育，具钙质及泥质充填物。4014471.60-487.302-3煤间缺失45m。岩芯挤压，破碎。FX7正NEENNW4570010700巷道带宽0.3-0.8m7-8煤间缺失3-10m由断层泥、断层角砾、煤屑充填平面上呈弧形弯曲。查明FX6正NEENNW65900121100巷道带宽0.6-2.0m7-8煤间缺失3-12m由断层泥、断层角砾、煤屑充填平面上呈弧形弯曲。查明FX8正NEESSE4080081300巷道带宽0.3-0.6m7-8煤间缺失3-8m由断层泥、断层角砾、煤屑充填平面上呈“S”形弯曲。查明五 一 采 区 主 要 断 层 情 况 一 览 表 续表二 断层名称性质断层产状规 模断 层 确 定 依 据断层特征力学性质控制程度走向(m)倾向倾角落差(m)长度(m)穿过钻孔断层带(点)深度(m)地震控制情况地层的缺失与重复断层现象F3正NWSW5570201052150471298.31-311.10308、313、306、355、51、356等6条测线控制，B级断点2个，C级断点4个。10煤上C3四灰缺失105m。岩芯挤压破碎，裂隙发育，有方解石脉充填。平面上呈弧形弯曲，有三条剖面控制，走向上有2个钻孔穿过，倾向上也有2个钻孔控制断层倾角，已查明。张剪查明46-473349.50-387.803-5煤间缺失60m岩芯破碎，具断层角砾。46-474422.74-440.153-5煤间缺失60m岩芯挤压破碎，岩性杂、错动明显，具角砾状泥岩。巷道带宽1.0-6.0m5-8煤间缺失3-10m由断层泥、断层角砾、煤屑充填F16正NNW-NWNEE-NE6590030120042-432464.70-475.60A级断点1个，B级断点5个。5-7煤间缺失30m。岩芯挤压，破碎、揉皱。平面上比较平直，切穿38-40三条剖面，二个钻孔穿过，基本查明。先拉张后压剪压紧查明42-433626.20-634.29654.00-670.528煤-C3间缺失30m。岩芯破碎、裂隙、小错动十分发育，产状陡立，有断层角砾岩。巷道带宽1.0-2.0m挤压破碎，煤层变薄到尖灭，层滑构造发育四、煤层赋存本区发育2层主（可）采煤层，自上而下分别为51、52煤层。其中51为主采煤层，52为可采煤层。现由下而上分述如下：1、52煤层本区主采煤层，下距72煤层21.1967.41m，平均54.38m。煤层厚0.29 1.72m，平均1.05m。煤层变异系数27.7%，煤层可采性指数92.3，属较稳定煤层。煤层结构简单，少数存在一夹矸，其厚度为00.69m。2、51煤层本区可采煤层，下距52煤层1.1810.31m，平均5.21m。煤层厚度为0.912.24m，平均煤厚1.42m.。煤厚变异系数30.8%，煤层可采性指数84.6，煤层赋存较稳定。煤层结构较简单，少数存在一夹矸。本区内钻孔揭露各煤层情况见表三：区 内 钻 孔 见 煤 情 况 一 览 表 表三煤层号穿过点见煤点可采点不可采点尖灭点两极值煤层结构变异系数(%)可采面积占计算面积(%)稳定程度可采性指数(%)平均值（m）1层2层3层占见煤点(%)复杂程度5126262240.441.9027.6简单30.8较稳定84.61.4252262524210.291.72519.4简单27.7较稳定92.31.05五、煤质根据勘探资料，本区内51、52煤层均为气煤，一般为中灰、中高发热量、低硫、低磷煤。各 煤 层 煤 质 情 况 统 计 表 表四 煤质煤层水份Wf(%)灰份A(%)挥发份Vr(%)发热量Q(MJ/kg)最小值最大值平均值511.112.01.4426.9835.7230.4636.0037.3936.6223.7925.6724.72521.042.531.6717.4842.3525.8934.5437.9136.618.8433.6125.89六、开采技术条件1、水文地质1）充水条件充水水源第一、二、三含水层（组）第一含水层组厚约10.82m，受大气降水及地表水直接补给或区域层间径流补给。第二含水层组厚约10.93m，与上下含水层无直接水力联系，属承压水，地下水依靠区域层间径流补给。第三含水层厚约21.9m，其含水性随砂层分布厚度而异，一般情况下，该含水层含水性较强。第四含水层（组）采区内上部松散层第四含水层深度为269.3294.1m，平均281.85m，其底界距本区最小垂距为56m。四含厚度为0.1024.44m，平均为6.43m。岩性多为砂砾、中粗砂及粘土质砂组成。据453、水1、水9孔抽水资料S=20.9839.50m，Q=0.02250.9l/s，q=0.0003250.377l/sm，K=0.00660.537m/d。四含水依靠区域径流及通过本身与基岩发生水力联系，而第三隔水层组平均厚度约126m，因此四含与上覆一、二、三含水层无直接水力联系。58煤组间含水层段采区内5煤组上部及7、8煤组顶底板岩性主要为浅灰白色灰色中、细砂岩及灰色粉砂岩和泥岩，厚度大。该含水层（段）砂岩裂隙发育不均，含水性有很大差异，局部裂隙发育处存在砂岩裂隙水，一般以静储量为主，易于疏干。本采区无抽水资料，根据邻区3624孔抽水资料S=31.88m，Q=0.21l/s，q=0.0088l/sm，K=0.019m/d。太原组及奥陶系灰岩含水层段据勘探资料，太原组地层总厚度为128.87130.46m，夹915层灰岩，其中上部（14灰）灰岩溶洞发育，为含水中等的含水层，据水7孔抽水资料：S=7.5122.61m，Q=1.172.81l/s，q=0.1240.156l/sm。奥灰厚度本区无控制，在浅部露头带据水6孔揭露灰岩浅部溶洞发育，洞穴直径35cm，为强含水层。据水6孔抽水资料：S=3.16m，Q=8.55l/s，q=2.71l/sm，K=6.22m/d。断层水根据地面46-474钻孔揭露F3断层抽水试验资料，S=38.56m，Q=0.235l/s，q=0.0061l/sm，K=0.022m/d，表明本区F3断层含水性弱，导水性差。上一采区回风石门里段积水1989年1月23日，上一采区回风石门在掘进至F5点（-315总回风巷三叉门处）前664m因冒顶发生突水，最大突水量可达160m3/h以上，稳定水量在120m3/h，充水水源为“四含”水。由于“四含”水的长期外泄，不仅增加了矿井的排水费用（91万元/年），同时对井筒及地面主要建筑造成不利的影响，因此于1998年在上一采区回风石门F5点前558.3579.3m设计和施工了防水闸墙，总长度21m，以封堵水源。这样，造成上一采区回风石门里段共储存静水量4400m3，同时存在较大的动水量。矿坑可能充水通道采动裂隙在采区布置中，因围岩应力变化而引起的煤系地层顶、底板裂隙，此裂隙部分导通顶、底板砂岩裂隙水，成为矿坑直接充水水源。另外，断层及两侧岩层受采动影响，有可能由原先的不导水成为导水断层，或受采动裂隙发育高度达基岩面、上一回风石门，沟通基岩风氧化带、四含等含水水源，形成矿坑间接充水水源。封闭不良钻孔463孔为65年施工，通过对6465年施工的其它钻孔启封情况看此段的钻孔封孔质量是不理想的，虽然由7、8煤组回采验证，该段封孔质量良好。但在开采5煤组仍应作为封闭不良钻孔看待，可能成为导通四含及煤系地层砂岩水的一条通道。断层根据勘探资料，本区断层含水性弱、导水性差，但也不能完全排除每条断层的各个部位都不导水。隐伏导水构造中二及一采区分别发育7222、7218隐伏导水陷落柱，虽已经过注浆封堵（经7、8煤组开采验证，其封堵质量良好），但在5煤组开采时仍应重点加以防范。2）采区涌水量预计解析法四含水沿采动裂隙带进入矿坑涌水量：计算范围：F2至F3正断层之间，进水边界长（B）按51煤层露头带的走向长度为3600m；渗透系数（K）采用453孔抽水资料，K值为0.16m/d；含水层厚度（M），据5煤层露头附近“四含”的近似平均厚度为6.43m；水位降深（S），从目前的“四含”水位为-97.2m（四含长观孔水1孔2008年11月观测资料平均值），降到“四含”底板降深为159.01m，采用公式： （1） . （2）计算结果，新生界松散层第四含水层沿煤系岩层采空冒落裂隙带进入矿坑的涌水量为表五范 围B(m)K(m/d)M(m)S(m)R(m)Q1(m3/h)F2F336000.166.43159.01636.0477.2煤系地层砂岩裂隙水：根据矿井地质报告所述，矿坑涌水量的计算面积，采用本区第一水平的面积的1/3较为合理。计算面积F：采用主采煤层储量计算最大的51煤层面积的1/3；渗透系数K：采用3624孔煤系地层抽水试验的K值为0.019m/d。含水层厚度以各主采煤层顶板上40m以内的砂岩厚度总和为12m，根据3624孔抽水资料，砂岩水位从22.16m降至-520m水位将深值为544 m。按公式： （1） （2） （3） . （4）计算其涌水量为 表六F(m2)K(m/d)M(m)S(m)R(m)r0(m)R0(m)Q2(m3/h)11051000.01912544750606.91356.940.4则Q= Q1+Q2=77.2+40.4=117.6m3/h水文地质比拟法由于五一采区与中一、1采区地质及水文地质条件相似，开采方法相同，各采区涌水量主要与开采面积成正比例关系。所以，由中一采区开采面积F0约为1012500m2，实测涌水量Q0为95m3/h，而五一采区设计开采面积F为3315300m2。则按公式：Q=Q0F/F0（S/S0） （1） 计算其涌水量为171.9m3/h采掘中的可能突水量据邻区资料表明，当矿坑遇砂岩裂隙水时，正常情况下，单个出水点水量一般在520m3/h，个别点突水量可达100m3/h以上，具体突水位置难以预测。遇老塘水，水量变化大，一般为几十吨几千吨，甚至上万吨，均为暂时性，但具突发性；遇陷落柱或断裂构造导通太灰、奥灰或四含水，能产生特大突水及淹井灾害。综上所述，本区最大涌水量为171.9m3/h，主要充水水源为煤系地层砂岩裂隙水及四含水，若遇隐伏导水构造，涌水量可达每小时万吨以上。2、工程地质1）煤层顶底板岩性及其稳定性本区内主（可）采煤层为51、52煤层，其顶底板岩性分述如下：52煤层顶板：为51煤层底板及51煤层与其顶板（详见51煤层情况）。底板：直接底：深灰色泥岩，泥质结构，质较软，厚度0.613.50m,平均1.81m.。泥岩自然状态下单向抗压强度为132401kg/m2，平均302kg/cm2。老底：灰浅灰色粉、细砂岩，岩性致密均匀，厚度1.2710.10m ,平均4.21m。下部有53煤线，厚01.22m，平均0.52m。51煤层顶板：直接顶：灰深灰色泥岩，局部粉砂岩，块状，致密。厚度0.3511.51m，平均4.90m。泥岩自然状态下单向抗压强度396417kg/cm2，平均407kg/cm2；老顶：灰灰白色中、细砂岩，厚度0.9023.80m，平均7.26m，细砂岩自然状态下抗压强度574775kg/cm2，平均675kg/cm2。底板：灰深灰色泥岩，厚度1.224.66m，平均2.74m，其自然状态下单向抗压强度为184387kg/cm2，平均302kg/cm2。煤层顶底板岩性及层间距一览表 表四 煤层岩 石 性 质层间距（m）直接顶老 顶底 板51泥 岩细、粉砂岩泥 岩1.1810.315.2152泥、粉砂岩泥、粉砂岩泥 岩2）瓦斯从表五中可以看出，本区瓦斯含量均较高，各煤层CH4平均值为2.293.08 cm3/g，CO2为0.180.41cm3/g；从钻孔瓦斯含量及邻区（中一、1采区）实际资料综合分析，预计采区内各可采煤层瓦斯含量均较高。因此，在采掘过程中不能忽视瓦斯的治理工作。据资料任楼井田属高沼矿井，因此本区应按高瓦斯管理。各煤层瓦斯含量分析一览表 表五 煤层孔号采样深度简易工业分析瓦斯含量瓦斯成份M.ad(%)A.ad(%)V.ad(%)CH4(cm3/g)CO2(cm3/g)N2(cm3/g)N2(%)CH4(%)CO2(%)5146-475557.651.2424.4335.301.220.0527.4068.903.7046-478653.601.5118.4629.962.590.121.8217.2876.156.5742-435657.701.0423.6629.831.240.1626.6566.826.5345-468666.651.1024.0728.987.300.424.7323.1272.614.275246-478660.671.3813.6531.962.650.122.0218.7774.446.7945-464594.851.9420.1034.401.940.7058.1528.6113.243）煤尘及煤的自燃据勘探资料，51煤一般不自燃，但具有自燃发火倾向，52煤易自燃极易自燃。煤尘均具有爆炸危险性。4）地温恒温带深度及温度因在一个相当大的区域内，恒温带是一个常量，因此，据勘探资料，本采区的恒温带深度为30m，温度为15.5。平均地温梯度根据采区所在区域测温孔：4420、454、45-468、46-472、共4个孔的测温结果，地温梯度为2.454.08/100m，计算出本采区平均地温梯度为3.22/100m，该数值高于淮北煤田背景值（3.00/百米），表明本采区存在地温异常。测温钻孔平均地温梯度表 表六 钻 孔终孔深度（m）平均地温梯度（/100m）采区平均地温梯度（/100m）44205883.103.224547283.2545-468750.072.4546-4725664.08七、资源/储量估算1、储量计算边界本采区计算储量的煤层为51、52煤层。浅部（NW）以各煤层防水煤柱线为界，根据建井地质报告资料，其中51、52煤以-350及-300m标高为界，深部至各煤层-720m底板等高线；南部至F3断煤交线；北部至F2及F16断煤交线。2、技术指标按省计设字（84）190号文关于请批我省任楼矿井初步设计的报告计算最低可采厚度为0.8m，最高可采干燥基灰分（Ag）不超过40%。3、计算方法本次储量计算均在比例尺为1：3000，等高距为50m的煤层底板等高线图上，采用块段法，分级别、分视密度、分煤层计算储量。计算公式：Q=S平secMD式中：Q 块段埋藏量（万吨）；S平 块段平面积（万m2）； 块段平均真倾角（）；M 平均煤厚（m）；D 煤的视密度 （t/m3）。各区的块段编号各自独立，均以三位数表示。第一位数表示计算水平，I、表示第一水平，0表示露头防水煤柱；第二、三位为块段号，断层煤柱块段号用“F”表示。4、计算参数的确定1）块段平均煤厚：采用块段内和相邻块段内的见煤点厚度以算术平均值