2 赵各庄矿地质概况和自然发火情况.doc

2 东欢坨煤矿地质概况及CO赋存情况2.1地理概况开滦（集团）东欢坨矿井位于河北省丰润县境内韩城镇与新军屯镇之间，东距唐山市约15km。矿井地处京山、京秦、唐遵线三条铁路包围之中，距京山线唐山火车站15km，胥各庄火车站12.5km，京秦线的丰润火车站25km，距秦岛港约150km，京唐港约70km。矿井地理位置优越，交通十分便利。矿井处于开平煤田车轴山向斜东北端，冲击平原地形，区内无山峦出露，地形平坦，东北高西南低，地面标高介于-123+2m之间，坡度为1.6，无主要河流通过，仅在西北约5km处有一泥河，南端有一夏秋积水的“油葫芦泊”。井田面积：52.1976平方公里。可采煤层：矿井主要有煤层9个，四个主要开采煤层为8S、9S、11S、12S。2.1.1 东欢坨矿地质构造特征本井田所在的车轴山向斜为一狭长的不对称向斜向轴方向N60E。本区发育的地层主要有：煤系地层为石灰系及二迭系地层，煤系上覆盖层为第四系冲积层，煤系基底为奥陶系石灰岩，在煤系地层中发育有14个煤层，总厚度21m。构造特征：总体构造为向斜构造，在其内发育有次级褶曲及断裂构造。经过精查及三维地震勘探共发现较大的断层40条。该井田的地质主要以断层为主，褶曲构造不甚发育；在精查及建井阶段尚未发现岩浆侵入及岩溶陷落柱发育，以此排除了矿井中火成岩存在导致CO赋存的现象。如表2-1 表2-1 断层特征表断层编号断层性质落差（m）走向（）倾向（）倾角（）控制程度F1正断层36N18WS.W70可靠程度差F2逆断层1319N30EN.W6467较可靠F3逆断层38N60EN.W55可靠F4逆断层916N30EN.W7277可靠程度差F5正断层18N56EN.W72较可靠F6正断层935N3EN.W74较可靠F7正断层10N2EN.W74较可靠F8正断层1518N15ES.W6072较可靠F9正断层615N60EN.W73可靠程度差F10正断层1435N15ES.W65可靠程度差F11正断层N10E转N16WN.W转S.W6075较可靠F12正断层510N22WS.E6279可靠F13正断层915N57WS.W52较可靠F14正断层10N5ES.W64较可靠F15正断层413N15EN.W6978可靠F16正断层1012N33ES.W44较可靠F17正断层35N60ES.E65可靠程度差F18正断层62N25WS.WW65可靠程度差F19正断层715N50WN.W7274可靠F20正断层1160N47EN.W6378可靠F21正断层30N63EN.W60可靠程度差F22正断层3060N52ES.E5764可靠F23逆断层1034N14EN37EN.W5065较可靠F24正断层825N35ES.E6172可靠F25正断层10N57WS.W70可靠程度差F26正断层2035N32ES.E6065可靠F27正断层960N54EN.W77较可靠F28正断层1013N73ES.E65可靠程度差F29正断层12N20ES.E62较可靠F30正断层1330N15WS.W74可靠程度差F31正断层2550N30WS.W83较可靠F32正断层3075N24WN.E5772较可靠F33正断层1012N14EN.W74较可靠F34正断层2025N86ES.E71较可靠F35正断层50167N23ES.W65可靠F36正断层50N75EN.W75可靠程度差F37正断层55N15WS.W65可靠程度差F38逆断层16N65EN.W65可靠程度差F39逆断层1530N65EN.W5070较可靠F40正断层36N25EN.W80可靠2.1.2 煤层构造特征及其规律1.煤8构造特征煤8是该矿的主采煤层，在中央采区和北一采区都很稳定，其厚度一般在3.03.3米，由于掘进巷道和采面对其揭露较多，所以地质资料比较全面。目前两个采区内在8煤层共发现断层36条，而且全部为正断层，在煤8内由于煤层较厚，以及底板的粉砂岩较软和遇水膨胀，所以落差小于1米的断层没有明显的牵引特征，从而对采掘开拓工程造成影响较小，对于落差1.02.0范围内的断层有明显的牵引特征，产生上下两盘煤层变薄。根据目前的证实，在8煤层中的断层一般沿走向影响长度在200米左右，只有中央采区的f4(1.21.4米)断层走向方向影响较长达600米，对于落差大于2.0米的断层在建断层之前有比较明显的地质特征：煤厚产生巨变，煤层顶板有淋水现象，在中央和北移采区，8煤层内的断层除上述特点外，还有重要的一点就是在煤9内并没有发现，说明两个煤层内的构造不是同一个时期形成。煤9构造特征及其发育规律煤9属稳定煤层，呈粉末状，尤其它的伪顶灰色泥岩层理裂隙相当发育，极易冒落，皆于上述因素，构造运动造成应力分解，所以煤9内的断层多以阶梯状产状，由于这种断层呈阶梯状产生，所以造成煤层逐渐变薄，从而产生较大的薄煤带。煤11和煤12-1皆属较稳定的可采煤层，其厚度都在2.0m左右，煤层和顶、底板岩石都比较性脆和坚硬。根据目前的发现，它们产生的断层多为正断层，且落差都小于2.0m（并一采区仅发现一条断层落差较大，f88正断层H=7.0m）。上下盘对煤层厚度产生牵引比较明显，由于煤层较薄，所以对采、掘、开工程产生影响较大。总体分析结果，中央采区和北一采区各煤层出现的断层多为正断层，从煤8到煤12-1，断层逐渐增多，沿煤层走向方向从中央采区到并一采区断层增多，因为接近四轴山向斜的轴部。煤8较厚，其对回采影响较小，其它煤层的断层影响较大，需根据实际情况采取不同的方式通过断层。2.1.3煤层顶底板岩性井田内可采煤层主要为六层，分别的煤8、煤9、煤11、煤12-1、煤12-2和煤12下。局部可采煤层为三层，分别是煤5、煤7、煤14-1。各个煤层的详细特征分别叙述如下：煤5：该煤层属大苗庄组。为一不稳定的局部可采煤层。控制其厚度的61个钻孔中发现有7个钻孔煤5厚度为零，13个钻孔煤5厚度小于0.6m，其它钻孔煤5最大厚度3.51m，平均厚度1.10m。为单一煤层，偶有一层夹矸。煤层容重1.35t/m3 ，其km值为0.8，r值为46.2%。该煤层与下层7间距14 .6448.39m，平均26.01m。煤岩煤质类型为微矿化小孢子半丝炭亮暗煤。低灰低硫易选煤。煤5顶板主要由中厚层状深灰色粉砂岩组成，富含植物化石，坚硬耐风化，在1524剖面线之间局部有薄层粘土岩，在615剖面线之间有细砂岩零星分布。直接底板主要由厚层状粉砂岩及粘土岩组成。煤7：该煤层属于大苗庄组，为一不稳定的可采煤层。控制其厚度的70个钻孔中有11个煤厚为零点，17个钻孔煤厚小于0.6m，煤层最大厚度为4.31m，平均煤厚1.15m，单一煤层为主，局部有13层夹矸，结构较简单。煤层容重1.35t/m，其km值为0.8，r值为43.2。该煤层与下层煤间距5.7435.85m，平均为19.14m。煤岩煤质类型为特强矿化半丝炭暗煤，中灰低硫极难选煤。煤层对比依据：底板多为砾状粘土岩，硫分含量低于上层煤。直接顶板岩性变化大，主要由浅灰、灰白色钙质胶结的粉砂岩、细砂岩组成，裂隙发育，含植物化石。直接底板厚度及岩性变化较大，厚度有北厚南薄的趋势，直接底板多见灰色砾状粘土岩。煤8：该煤层属于大苗庄组，为一稳定较稳定的可采煤层。控制其厚度的76个钻孔中有2个煤厚为零点，2个钻孔煤厚小于0.6m，煤层最大厚度为8.34m，平均煤厚3.53m，单一煤层为主，局部有24层夹矸，结构较简单。煤层容重1.43t/m，其km值为0.97，r值为14.11。该煤层与下层煤间距0.1424.9m，平均为6.47m。煤岩煤质类型为弱矿化半丝炭暗亮煤。煤层对比依据为顶板上有一层灰白色易松散的砂岩。顶板岩性局部为黑色粉砂岩或粘土岩，伪顶与直接顶之间有炭化面，极易冒落。直接顶为凝灰质胶结的细砂岩，裂隙发育，遇水膨胀呈粉末状。底板厚度及岩性变化较大，为沉凝灰质胶结的中细砂岩，遇水膨胀。煤9：煤层属于大苗庄组，为一稳定的可采煤层。控制其厚度的78个钻孔中全部见煤，厚度都在1.47m以上。煤层厚度在1.4710.49m，平均煤厚4.10m，单一煤层为主，局部有25层夹矸，结构较复杂。煤层容重1.35t/m，其km值为1，r值为29.3。该煤层与下层煤间距4.7518.77m，平均为9.62m。煤岩煤质类型为微矿化半丝炭暗亮煤，中灰低硫极难选煤。煤层对比依据为煤层厚度大，结构较复杂，顶板含有植物化石与下层煤相区别。伪顶班主要以灰色灰黑色条带状细砂岩为主。煤11：该煤层属于赵各庄组，为一稳定的中厚可采煤层。在控制其煤厚的77个钻孔内全部见煤，其中两个钻孔煤厚小于0.6m。煤层厚度在0.254.45m，平均煤厚2.18m。其与下层煤间距3.7820.65m，平均间距11.16m，煤岩煤质类型为弱矿化半丝炭暗亮煤，低灰中硫。煤层结构单一，局部含12层夹矸，结构较简单。煤层容重1.35t/m，km值为1.0，r值为34.08。煤层对比依据为具有腐泥质粘土岩伪顶，部分见动物化石，硫分含量高于上两个煤层。直接顶板为黑灰色粉砂岩，富含铁质结核，呈串珠状排列。老顶为浅灰色细砂岩。直接底为灰黑色粉砂岩，富含植根化石。老底为浅灰色带状细砂岩，泥质胶结。煤12-1：该煤层属赵各庄组。为一稳定的中厚可采煤层。在控制其煤厚的78个钻孔中有7个煤厚为零点，2个钻孔煤厚小于0.6m。煤层厚度在04.16m，平均煤厚2.23m。其与下层煤间距12.8251.08m之间，平均间距25.09m，煤岩煤质类型为弱矿化半丝炭暗亮煤，中灰中硫。煤层结构以单一煤层为主，偶尔有一层夹矸，结构简单。煤层容重1.35t/m，km值为0.9，r值为36.75。煤层对比依据为与上层间距小，而与下层煤间距大。直接顶板以浅灰色灰色细砂岩为主，次为粉砂岩或粘土岩。直接底板为灰色粉砂岩，泥质胶结，含植物化石，往下颗粒变粗成中砂岩，局部为粗砂岩。煤12-2：该煤层属于赵各庄组，为一稳定的可采中厚煤层。在控制其煤厚的78个钻孔中有3个煤厚为零点，5个钻孔煤厚小于0.6m。煤层厚度在05.45m之间，平均煤厚2.52m。其与下层煤间距5.6947.16m，平均间距22.58m，煤岩煤质类型为强矿化半丝炭暗亮煤，中灰低硫。煤层结构复杂，多为25层夹矸，夹矸层数多，厚度变化大。煤层容重1.35t/m，km值为0.9，r值为36.91。煤层对比依据为结构复杂，与上下煤层间距都较大。硫分含量低于上下几个煤层。顶板为灰色腐泥质粘土岩，风化后易碎，含碳质成份，常有薄层煤线，局部地段有腐泥质粘土岩伪顶，间接顶为高岭土胶结的细中砂岩，吸水性强，吸水后易风化破碎，一旦被揭露，因其吸水膨胀导致巷道变形，底板为深灰色细粉砂岩，岩性细腻、均一，含碳质，性较脆。煤12下：该煤层属于赵各庄组。为一稳定的可采薄煤层。在控制其煤厚的77个钻孔中有一个零点，3个钻孔煤厚小于0.6m。煤层厚度在03.15m，平均煤厚1.13m。其与下层煤间距8.1934.46m，平均间距11.75m，煤岩煤质类型为微矿化半丝炭暗亮煤，中灰高硫。煤层结构以单一煤层为主，偶有一层夹矸，结构简单。煤层容重1.35t/m，km值为0.9，r值为23.20。煤层对比依据为少数顶板见动物化石，硫分含量低于上下几个煤层。直接顶为深灰黑灰色粉砂岩，岩性均一，细腻，坚硬，断口平坦，富含黄铁矿结核。在厚度和岩性方面是矿区最为稳定的顶板。老顶为深灰色细中砂岩。直接底板为深灰色中厚层状粉砂岩或粘土岩，富含黄铁矿结核，岩性致密、均一，间接底板为K6石灰岩（赵各庄灰岩），厚018m，发育在井田中部，南北两端缺失。老底为深灰色粉细砂岩，硅质胶结。煤14-1：该煤层属开平组，为一局部可采煤层。在控制其煤厚的70个钻孔中有3个零点，有13个钻孔煤厚小于0.6m。煤层厚度在03.51m，平均煤厚1.76m。其煤岩煤质类型为强矿化半丝炭亮暗煤，中灰高硫。煤层结构为少数单一煤层，有13层夹矸，结构较复杂。煤层容重1.43t/m，km值为0.9，r值为40.04。煤层对比依据为直接顶为K5石灰岩，煤系中最下的一个可采煤层。顶板为褐灰色薄层生物碎屑灰岩（K5），质不纯，致密，坚硬，厚度为00.82m，虽厚度较薄但发育较稳定。间接顶班为粉砂岩。直接底板为褐色粉砂岩或粘土岩。2.2 发现煤层赋存CO情况开滦东欢坨矿业公司是2000年正式移交的生产能力为100万吨的现代化矿井，现生产区域主要为-500水平中央及北一两个采区。矿井为中央分列抽出式通风，采区内设计为集中上山阶段石门联合布置，2条集中上山布置在12s中，1条进风，1条回风。矿井可采煤层为8s、9s、11s、12s，经2001年3月抚顺所鉴定，各煤层均具有自然发火倾向，其中8煤层为类发火煤层。CO初始发现地点在北一采区8煤层的2186（下）和2186（上）工作面。该工作面走向480米、倾向66米、煤厚3.5米、倾角21度，2001年2月开始回采；其相邻的2186（上）面走向540米、倾向55米、煤厚3.5米、倾角21度，计划2001年11月开始回采（为泻水、工作面采用由下向上布置）。两工作面间距净煤皮4米，均采用ZFZ15/23液压支架低位放顶煤式回采。1. CO的首次发现为提高矿井的煤炭回收率，2186（下）工作面采取跨北一煤8上山回采，为工作面增加走向200米，2001年8月12日跨上山后，在8月15日2186（上）工作面运道以下煤8上山封闭，8月16日利用观测孔检查首次在该密闭内发现CO，浓度为0.0026，17日取气样化验确认出现CO，具体数值如表2-2： 表2-2 观测孔中CO的浓度气样CO（）CH4（）CO2（）O2（）N2（）10.00582.4780.348317.8379.331620.00602.61320.351817.879.23392. 二次发现 随着2186下工作面的推进，依次在风道联络巷加打了2道密闭，在密闭内均不同程度的发现CO，且在最内侧的密闭观测孔内发现CO浓度高达0.056，同时在工作面上隅角亦发现过CO，浓度max0.001左右，该矿采取了一定措施，但均未彻底消除CO。3. 三次发现该年10月份，为了充分利用2186上回采涌水，对2186（下）采空区进行预注阻燃剂防火，向2186下采空区掘注阻燃剂泄水孔2个，当掘进0.8米时发现CO，浓度为0.0002，向里钻孔1.5米处CO浓度0.021。为了分析CO的来源，该矿在该联络巷加打4米钻孔，即-5钻孔，同