-430m水平7(8、9、10)700采区地质说明书.doc

采区地质说明书一、概况位置及范围水 平-430m采 区七采区系（组）石炭系太原组煤 层8、9、102东 至-430m水平轨道下山保护煤柱南 至F3断层西 至F7边界断层、F7-2断层北 至-430m水平西翼皮带巷保护煤柱、BF53断层及F46断层尖灭点8煤层上限标高(m)-315.7 下限标高(m)-430.2地面标高(m)+78.51+88.1走 向 长(m) 23092650 倾 向 长(m)601973面积(m2)19082059煤层上限标高(m)-325.4 下限标高(m)-440.5地 面 标 高+78.51+88.1m走 向 长(m)23122634 倾 向 长(m)593968面积(m2)1881494102煤层上限标高(m)-329.3 下限标高(m)-444.9地面标高(m)+78.51+88.1走 向 长(m)23202627 倾 向 长(m)588938面积(m2)1862677邻区情况地质及水文地质简述：-430m水平八采区是白庄煤矿第三开采水平西翼第一个采区，采区北邻-430m水平三采区，东邻五采区，南邻F3断层为界与-150m水平北深部下组煤四、六采区东翼，上部为七煤层采区。-150m水平下组煤四、六采区煤岩层整体上呈一向北、北北东倾斜的单斜构造，煤岩层倾角210。在采区的西半部发育一次级背斜，轴向NE，向NE倾伏，区内中小型断层相当发育，落差一般为0.55.0m，对巷道掘进及回采影响严重。从断层走向及其展布分析，规律性不强；从断层上下延展分析，7煤层落差小于3m的断层不会延至8、9、102煤层，落差5.0m左右的断层部分延至8、9、102煤层。本采区本采区根据31煤层四、六采区实际揭露资料分析，采区煤岩层整体呈单斜构造，煤层走向SEE，倾向NW，倾角210，平均8，区内构造较为复杂，落差410m的构造有11条，构造规律不一，对采区工作面布置影响严重。-150m水平四、六采区因构造导水和受采动影响底板破碎有过17次出水，最大出水量达到716 m3/h 。采掘情况：-150m水平下组煤四、六采区的东翼已回采结束，通往采空区的主要轨道、皮带巷已经永久密闭；8600采区西翼由于构造极其复杂，大中型断层发育，水文地质块段相对独立，目前尚未回采。-430m水平八采区除7煤层7800轨道正在施工外，无其它采掘工程。自然灾害及其它：矿压显现不明显，只在受采动破坏和地质构造复杂、压力集中区域巷道出现顶板下沉、底板鼓起、片帮等现象。地面情况及受生产影响程度地面建筑、设施等：地面有沙庄村、沙庄村铁场、沙庄村养鸡厂、纸厂、山东水泥厂分厂及-230m排水渠工程。地形（地貌、植被、地层出露情况等）：地表为一片向北东方向缓抬升的农田，除第四系外无其它地层出露。水系及地面积水范围：荣庄河从采区西侧流过，流向南西。荣庄河为季节性河流，雨后有水。受-230m水仓排水涌入荣庄河影响，在本区范围内荣庄河常年有水。采掘影响及破坏程度：受本区上方3煤层回采影响，地面已出现塌陷。本区煤层回采后，将会使地表塌陷程度加剧。概述：本采区范围内共有勘探钻孔14孔，其中2孔终孔层位为101煤，9孔终孔层位为102煤，3孔终孔层位为五灰。由于本区地面勘探钻孔较稀少，勘探控制程度偏低，为控制3煤层赋存形态和大中型构造，于1994年6月委托山东煤田地质局物探测量队进行了采区地面二维地震勘探，提交了白庄煤矿二、三、四采区二维勘探报告一份，基本控制了本区的大中型构造。本区在开采31煤层时，本着一巷多用的原则，施工巷探工程，进一步探查了区内大中型断层。通过上述地质勘探工作，区内大中型构造已探查清楚。钻孔编号煤层名称见煤底板标高（m）煤 厚（m）终孔层位终孔深度（m）封孔质量3567-372.61.1102煤513.2怀疑8-411.751.959-420.51.16101-423.9 102-426.51.95西补247-309.130.50(0.20)0.60102煤431.83怀疑8-334.392.009-343.681.00101-346.930.55102-350.132.002747-331.390.65(0.25)0.75102煤459.51怀疑8-359.392.09-367.390.95(0.05)0.40101-371.790.50102-374.691.6573-27-342.640.58(0.25)0.68102煤474.09怀疑8-370.530.47(0.20)1.409-379.971.20101-382.620.50102-386.01.2766-77-351.130.71(0.12)0.78102煤489.38合格8-382.732.039-391.391.40101-394.310.65102-397.771.8063-2117-354.750.50(0.10)0.20102煤489.53合格8-386.460.59(0.15)1.449-394.561.10(0.10)0.80101-397.350.45(0.10)0.25102-399.252.013387-319.910.25(0.20)0.68102煤448.03怀疑8-347.311.809-356.311.30钻孔编号煤层名称见煤底板标高（m）煤 厚（m）终孔层位终孔深度（m）封孔质量101-357.510.60102-361.411.602577-274.780.70(0.20)0.50五灰402.43怀疑8断失9-285.681.50101-286.680.5102-289.481.80西补227-293.080.55五灰412.97不合格8-317.080.69断失101102957-385.10 0.3(0.3)0.95 101煤515.65怀疑8-409.85 1.79-418.95 1.1101-421.80 0.5102西补207断失五灰393.13不合格89101102西补237-360.39 1.45101煤489.59怀疑8-391.59 2.059-400.39 1.0101-402.79 0.4510273-17断失102煤538.59合格8-437.89 1.659-442.84 1.30101-445.59 0.55102-448.49 1.5573-157-353.27 0.47(0.22)0.68102煤502.26合格8-383.57 1.949-392.21 1.12101-394.85 0.39102-398.70 1.88二、地层及标志层地层本区石炭系太原组，厚度在143165m之间，平均155m。以浅海相和海陆交互相沉积为主，岩性以灰灰黑色粉砂岩为主，浅灰深灰色泥岩、灰灰绿色中、细粉砂岩、粉砂岩与细砂岩互层等相间出现，含石灰岩五层，其中一、二、三、四灰为标志层。在含煤层中7、8、9、102为主要可采煤层，5上、6、101为局部可采煤层。石灰岩中主要产腕足类、腹足类、海百合、珊瑚、长身贝、蜓蝌等化石。煤层顶、底板富含植物化石。主要标志层一灰：厚1.83.2m，平均2.52m，多含生物化石碎屑，一般含泥质。下距二灰45.663.1m，平均54.29m。二灰：厚2.43.6m，平均2.78m，为6煤层直接顶板，上部多含泥质，裂隙较发育。下距7煤11.320.32m，平均15.76m，下距三灰27.045.72m，平均36.35m。 三灰：厚0.20.45m，平均0.32m，上部与粉砂岩逐渐过度，石灰岩与粉砂岩呈互层状。下距四灰4.35.46m，平均5.06m，下距8煤8.1012.09m，平均9.79m。 四灰：厚3.86.63m，平均4.73m，为8煤层直接顶板，上部含大量泥质，中部含厚 00.35m的粉砂岩，下部质较纯，致密坚硬，多含燧石，垂向裂隙和顺层裂隙均较发育，偶见洞穴，常为方解石所充填。五灰：厚4.8211.31m，平均厚8.06m，质纯、致密坚硬，裂隙发育，下距奥灰6.7618.57m，平均11.38m。三、煤 层煤层赋存情况本区8、9、102煤为稳定的主要可采煤层，下述其特征：8煤层厚在1.802.18m之间，平均2.0m，全部可采，可采性指数0.96，煤厚变异系数23.8%。煤层结构复杂，在煤层的上部有一层岩性为炭质粉砂岩的夹矸，厚度为0.100.30m，平均0.20m；煤层普氏硬度系数f =3.0；夹石普氏硬度系数f =5.06.0。9煤层厚在1. 01.5m之间，平均1.25m，全部可采，可采性指数1.0，煤厚变异系数18.34%。煤层结构复杂，在煤层的中上部有一层岩性为炭质粉砂岩的夹矸， 厚度为0.100.30m，平均015m；煤层普氏硬度系数 f =2.03.0；夹石普氏硬度系数f =5.06.0。102煤层厚在1.652.10m之间, 平均1.85m，全部可采，可采性指数1.0，煤厚变异系数15.6%。煤层结构简单。煤层普氏硬度系数 f=2.0。煤层名称煤厚（m）倾角（）结构层间距(m)km(%)稳定程度8煤平 均2.08复杂9.00.9623.8稳 定最小最大1.82.183149煤平 均1.258复杂1.018.34稳 定最小最大1.01.53144.58102煤平 均1.858简单1.015.6稳 定最小最大1.652.10314四、煤 质物理特征煤层颜色光泽普氏硬度系数 (f)容重(kg/m3)煤岩类型8灰黑色玻璃3.01.30暗亮煤型9黑色玻璃2.03.01.37暗亮煤型102黑色玻璃2.01.41暗亮煤型工业指标煤层水分Mf灰分Ag挥发分Vr固定碳CrGD硫分SgQ磷Pg发热量QyDw粘结性(胶质层厚度)工业牌号81.6415.3942.9234.65.450.003256QF1.7116.1140.8737.923.390.0028236QM91.826.6345.7042.313.540.0043276QF2.0510.3344.4340.083.110.0033296QM1022.0617.0340.7935.902.160.006427.556QM 1.1220.7440.6435.112.390.0071216FM五、煤层顶底板煤层类别岩石名称厚度主要岩性特征(含水性)8煤顶板老 顶四 灰3.86.63/4.73灰色，顶部质不纯，性脆，致密，团块状构造，富含蜓蝌及植物化石，裂隙发育。f=8。直接顶伪 顶底板直接底粘土岩0.00.2/0.10浅灰色，含粉砂质，致密，无层理，富含植物根茎化石。f=45。老 底粉砂岩7.458.85/8.29煤顶板老 顶粉砂岩7.458.85/8.2深灰色，致密，均一，向下颗粒渐变细。 f=45。直接顶泥灰岩0.01.8/0.7灰褐色，局部存在，内富密集的蜓蝌化石。f=67。伪 顶底板直接底粉砂岩1.13.5/2.5深灰色，含泥质，性脆，致密均一，分选性好，无层理，顶部含植物根部化石。f=45。老 底102煤顶板老 顶 直接顶101煤0.51.05 /0.58以暗煤为主，中部含夹矸一层。粉砂岩0.65 2.3/1.5深灰色，含泥质，致密均一，分选好，无层理，含植物根部化石。f=45。伪 顶底板直接底粘土岩1.83.0/2.4浅灰色，含粉砂岩，致密，无层理，富含植物根茎化石。f=34。老 底区内变化情况区内顶底板岩性稳定，厚度变化不大。九、储 量计算范围 东至-430m水平轨道下山保护煤柱，南至F3断层，西至F7-2断层及F7边界断层，北至-430m水平西翼皮带巷保护煤柱、Fn6断层及F46断层尖灭点。计算参数方法1、 储量级别划分：根据本区勘探程度，构造复杂程度，经综合分析后而划分的。2、 煤柱留设：根据防治水有关规定，分煤层计算断层防水煤柱。3、 面积计算：采用autocad程序，在计算机上圈算三次各块段面积，在误差不大于千分之一的情况下求其三次面积的平均值，做为计算储量的采用面积。煤层倾角大于15的全部换算成斜面积；倾角小于15以水平面积计算。4、 厚度确定:根据采区内钻孔煤厚资料，求平均值计算煤层厚度。煤层中夹石单层厚度大于0.05m时，扣除夹石厚度。5、 容重的确定:根据地质报告和-150m水平实际测定资料，确定8煤层的容重为1.30 kg/m3，9煤层的容重为1.37 kg/m3，102煤层的容重为1.41 kg/m3。6、 回采率的确定：据地质报告及实际开采情况确定，正常块段回采率为80%，村庄、风井压煤回采率为50%。7、 根据矿井地质报告，-430m水平断层防水煤柱及大断层附近小块段，水文地质条件复杂，目前开采困难，划为暂不能开采储量。煤层块段面积(m2)厚度(m)工业储量(万吨)(B级)工业储量村庄压煤(万吨)设计损失(万吨)断层防水保护煤柱(万吨)可采储量(万吨)沙庄荣庄北风井重复压煤8煤层112610221.85303.28113.8220.44.254.25100.92202.36 23781129.831.97 7.86 3137461.953.480.70 2.78 4620761.814.532.91 11.62 5521761.8512.5512.55679164220.5820.587376741.99.39.38484921.610.0810.089757791.9519.2119.2110923781.821.1621.161169023217.9517.9512707981.9517.9417.941380661.91.991.99合计1908205461.88113.8220.44.254.25106.5130.76224.63 9煤层112089081.35223.598413.113.23.273.85149.74 2248691.24.090.82 3.27 380641.31.440.29 1.15 4375341.256.431.29 5.14 5531811.28.748.746841541.314.9914.997455231.27.487.488540921.39.639.639883671.1614.0414.04101047691.521.5321.5311800171.2513.713.712825401.3515.2615.261394761.21.691.69合计1881494342.618413.113.23.276.25107.06159.31 102煤层111773151.9315.4118.317.324.474.47103.77211.63 2242651.826.231.25 4.98 365111.851.70.34 1.36 4240661.86.111.22 4.89 5544211.8213.9713.97689139225.1425.147456291.8511.911.98576021.814.6214.629943791.9525.9525.95101053451.826.7426.7411867291.8522.6222.6212870891.822.122.113101871.82.592.59合计1862677495.07118.317.324.474.47106.58165.63222.87 总计56523761299.56316.1250.8311.9211.92289.33 403.45606.803十、存在问题及建议1、本区共有地质钻孔14孔，257钻孔、西补20和西补22终孔五灰，95和西补23终孔101煤，其余钻孔终孔层位为102煤。其中66-7、63-211、73-1、73-15封孔质量合格，西补22、西补20封孔质量不合格，其余钻孔封孔质量怀疑。为防止钻孔导通含水层，保证生产的安全，建议在工程施工至封孔质量怀疑和封孔质量不合格钻孔附近时，超前钻探探明钻孔相关水文情况，确保安全施工。 2、本区内及采区附近断层是依据3煤层的开采揭露控制的，断层产状及落差在深部可能发生变化，建议在采区工程施工至断层附近时，按照公司规定超前钻探探明断层的产状、落差及导水性，留足断层防水煤柱。 3、根据-150m水平下组煤煤层的生产揭露资料分析，本区下组煤煤层的小构造比较发育，在采区设计和生产过程中要提前予以充分考虑。 4、本采区可能存在落差较大的隐伏断层，在采区工程施工过程中，要做好超前探测工作。 5、本采区的水文地质资料参考-430水平7100采区水文放水试验资料，在具备条件时，应进行放水试验，进一步查清本区的水文地质情况。十一、附 图编号图 名比例尺1-430m水平8800采区储量估算及底板等高线平面图1：20002-430m水平9800采区储量估算及底板等高线平面图1：20003-430m水平102800采区储量估算及底板等高线平面图1：20004-430m水平8800、9800、102800采区1-1地质剖面图1：20005-430m水平8800、9800、102800采区2-2地质剖面图1：20006-430m水平8800、9800、102800采区3-3地质剖面图1：20007-430m水平8800、9800、102800采区4-4 地质剖面图1：20008-430m水平8800、9800、102800采区综合地层柱状图1：200充水因素及威胁程度奥陶系石灰岩(O2)：巨厚层状，厚度800m左右，单位涌水量q=0.01149.901L/ sm，原始水位标高为+60.0m，矿化度为0.2470.681g/L，水质类型为HCO3CaMg。近五年最高水位为+50.2m。奥陶系灰岩在盆地周围山区有广泛出露，直接接受大气降水的补给，补给量相当丰富，达2.8万m3/h，主要有石灰岩、白云岩组成，根据岩性、化学成份、岩石结构、可溶性及富水性，并结合沉积特征，将奥灰分为八个含水段，其中有三个强含水段和二个次含水段，是煤系各含水层的补给水源。上距8煤层49.0788.56m，平均66.04m；上距9煤层41.6274.71m，平均57.04m；上距102煤层37.7265.76m，平均50.61m；安全隔水层厚度和突水系数计算：根据公式：t =L(r2L2+8KpH)1/2-rL/4Kp；Ts=P/(M-Cp-Dg) 式中： Ts-突水系数（MPa/m） t-安全隔水层厚度(m)；L-采掘工作面底板最大宽度（m）,L=4.5m;r-隔水层岩岩石的容重（t/m3）,r=2.5t/m3;Kp-隔水层岩石的抗张强度(t/m2),Kp=10t/m2H-隔水层底板承受的水头压力(t/m2),8煤层H五=451.9、H奥=480.4；9煤层H五=462.2、H奥=490.7；102煤层H五=466.6、H奥=495.1；P-隔水层底板承受的水压（MPa）；8煤层P五=5.18、P奥=5.29；9煤层P五=4.92、P奥=5.32；102煤层P五=4.92、P奥=5.32；M-隔水层厚度（m）Cp-煤层开采时对底板隔水层的扰动破坏深度，8煤层取12m，9煤层取10m，102煤层取8m。Dg-隔水层中危险导高（m）（1）8煤层下距五灰37.4955.68m，平均46.6m；8煤层最低标高-430.2m；近五年的五灰最高水位为+21.7m，计算得出t=20.16m，Ts最大=0.20。 因Ts最大0.1，所以本采区受五灰水威胁。 8煤层下距奥灰49.0788.56m，平均66.04m；8煤层最低标高-430.2m；近五年的奥灰最高水位为+50.2m，计算得出t=20.83m，Ts最大=0.14。 因Ts最大0.1，所以本采区受奥灰水威胁。（2）9煤层下距五灰30.0444.83m，平均37.60m；9煤层最低标高-440.5m；近五年的五灰最高水位为+21.7m，计算得出t=20.4m，Ts最大=0.24。 因Ts最大0.1，所以本采区受五灰水威胁。 9煤层下距奥灰41.6274.71m，平均57.04m；9煤层最低标高-440.5m；近五年的奥灰最高水位为+50.2m，计算得出t=21.06m，Ts最大=0.1。 因Ts最大0.1，所以本采区受奥灰水威胁。 （3）102煤层下距五灰26.1435.88m，平均31.17m；102煤层最低标高-444.9m；近五年的五灰最高水位为+21.7m，计算得出t=18.6m，Ts最大=0.23。 因Ts最大0.1，所以本采区受五灰水威胁。 102煤层下距奥灰37.7265.7m，平均50.61m；102煤层最低标高-444.9m；近五年的奥灰最高水位为+50.2m，计算得出t=20.69m，Ts最大=0.17。 因Ts最大0.1，所以本采区受奥灰水威胁。涌水量预测及依据最大涌水量297m3/h正常涌水量159m3/h一、采区正常涌水量：为生产用水、顶板淋水、煤层底板改造钻孔涌水和五灰疏放水量之和。生产用水按二面三头计算，大约需要25m3/h；工作面和掘进迎头顶板淋水按10m3/h；煤层底板改造钻孔，按3部钻机3孔同时揭露五灰，根据7100采区五灰钻孔涌水情况，预计水量60 m3/h；五灰疏放水量：根据7100采区五灰放水试验：第一落程稳定放水量Q1= 135.2 m3/h，最大降深S1=422.5m；第二落程稳定放水量Q2= 140.35 m3/h，最大降深S2=424.5m，采用比拟法计算。依据公式：Q1 / Q2 =（ S1 / S2 ）1/ ，求得=0.1263本采区102煤层下距五灰26.1435.88m，煤层最低标高：-444.9m ，五灰最高水位：+21.7m，102煤层开采底板破坏深度Cp取8m ，根据公式 ：Ts=P/(M-Cp-Dg) 求得开采102煤层安全水头高度为：-362.45m。则有五灰疏放水位降深S3=21.7m-（-362.45m）= 384.16m ，采用比拟法计算：Q3 =64 m3/h。因此本采区正常涌水量Q正 =25 m3/h+10m3/h+ 60 m3/h +64 m3/h= 159 m3/h 二、采区最大涌水量：按102煤层最低标高-444.9m 突水，突水时最大水位降深S4=21.7m-（-444.9m）= 466.6m，运用比拟法计算：Q4 =297 m3/h。则本采区最大涌水量Q最=297m3/h。 断层防水煤柱计算根据防治水管理规定和煤矿安全规程规定，在下组煤开采过程中，对于落差较大及导水性断层均应留设断层防水煤柱。 依据矿井水文地质规程的煤柱计算公式：L=0.5KM(3P/Kp)1/2 式中，L：煤柱宽度 (m) K：安全系数，取K=2.5 M：煤层厚度或采高，取M=2.0m， P：煤柱所承受的水头压力(MPa)， P=4.52 Kp：岩石的抗张强度，取Kp=0.1MP 经计算得出：（1）8煤层断层防水煤柱L =29.11m，取30m； 9、102煤层断层防水保护煤柱留设：以8煤层煤柱为基准，按70塌陷角计算后取值留设，得出：(2)9煤层断层防水煤柱L =35.19m，取36m；(3)102煤层断层防水煤柱L=38.08m，取39m；防治水建议及措施1、本区共有地质钻孔14孔，257钻孔、西补20和西补22终孔五灰，95、和西补23终孔101煤，其余钻孔终孔层位为102煤。其中66-7、63-211、73-1、73-15封孔质量合格，西补22、西补20封孔质量不合格，其余钻孔封孔质量怀疑。为防止钻孔导通含水层，保证生产的安全，建议在工程施工至封孔质量怀疑和封孔质量