第二章 井田概况及地质特征

第二章井田概况及地质特征第一节井田概况一、位臵与交通望峰岗井田位于安徽省淮南市西部淮河南岸的八公山东北麓，行政区划隶属淮南市谢家集区管辖。其东北距淮南市洞山约 12km，西北距凤台县城20km左右。望峰岗工业场地紧邻望峰岗火车站，经水张铁路与淮阜铁路相接，西北经阜阳接京九铁路，东北经蚌埠连津浦铁路；水路经淮河上行可至凤台、正阳关、阜阳等地，下行至蚌埠可经洪泽湖入运河再达长江，亦可由公路南至裕溪口转长江航运；此外，本矿井周围公路四通八达，310省道公路从工业场地附近穿过，经310省道公路可直达合肥、淮南、蚌埠、阜阳、凤台和寿县等地。交通十分方便（见图2-1-1）二、地形与河流本井田地处淮河南岸，地形属起伏不大的低矮丘岗，地面自然标高介于+17.84〜+62.44m之间，总体趋势为西南高、东北低。井田附近的最大河流为位于井田北侧的淮河，其流向自西向东。此外，本井田北侧相邻有十涧湖。三、气候与气象本井田所在地区属过渡带气候，四季分明，冬冷夏热。该地区一般每年春、夏季多东南风及东风，秋、冬季多东北风及西北风，平均风速3.3m/s，最大风速达22m/s;年均气温15.1°C,极端最高气温41.4C,极端最低气温-22.8C;年均降雨926.33mm,最大1723.50mm,且雨量多集中在6、7、8三个月；年均蒸发量1642.20mm;雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬；土壤的最大冻结深度为30cm。四、地震烈度根据《建筑抗震设计规范（GB50011-2001）》的有关规定，本井田所在地区的抗震设防烈度为7度。第二节地质特征一、 地层本井田钻探所及地层由老到新依次有下元古界、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系和第四系。二、 构造本井田位于淮南煤田南部的阜凤与舜耕山逆冲断层之间，含煤地层总体构造形态为一走向北西、倾向北东、倾角一般在20°左右且局部有倒转现象的单斜构造。根据《安徽省淮南煤田谢家集〜李郢孜（-1000〜-1200m）扩大延深地质报告（1988.6）»,本井田（-660m水平以下，下同）按F断层和李郢孜褶曲的发育情况，可大致分为F断层下盘的单斜区4.5与其南端倒转褶曲的上翼单斜区和F断层上盘的南部急倾斜〜倒转褶曲区与北部急倾斜区四部分。其中F断层下盘的单斜区为深部的主体部分，地层走向北西，倾向北东，倾角 10°〜26°，一般20°左右，构造中等；而其它三部分地层产状变化大，局部褶曲与小断层发育，构造中等〜复杂，煤层受破坏较烈，可采性差。本井田共查出不对称褶曲1个；发现断层37条，其中正断层30条，逆断层7条。若按断层的最大落差大小来分，分别有大于等于100m的6条，小于100m而大于等于50m的9条，小于50m而大于等于20m的9条，小于20m的13条。断层的展布方向以北西西向和北西向为主，北北东向和北东向次之，其它方向极少。井田断层主要特征见表2-2-1 。（1）〜（2）综上所述，本井田构造复杂程度总体为中等。三、煤系与煤层本井田的含煤地层为华北型石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。本井田二叠系的山西组与上、下石盒子组总厚约680m，共含自下而上编号依次为A、B、C、D、E计5组37层煤，煤层平均总厚40.55m，含煤系数为6.0%。由于D、E组煤层厚度薄、煤质差、分布不稳定，因此可采煤层均集中在A、B、C组中。井田内A、B、C组总厚约310m，共含可采煤层17层，平均总厚

34.55m，约占煤层平均总厚的85%。其中主要可采煤层有C、B、TOC\o"1-5"\h\z13 11bB、B、B和B，平均总厚22.46m，约占可采煤层平均总厚的65%；9b8 74b次要可采煤层有C、C、C、B、B、B、B、B、B、15 1412 11a上11a 11a下 10 64aA和A，平均总厚12.09m，约占可采煤层平均总厚的35%。31总体来看，本井田可采煤层结构以简单为主，夹矸多为泥岩、砂质泥岩和炭质泥岩；可采性以全区可采和大部可采为主；稳定性属稳定〜较稳定型。可采煤层主要特征见表2-2-2。四、煤质及其工业用途根据煤炭科学研究总院煤科总化所字（1992）第091号关于“对淮南矿区煤种综合评价意见”的文，本井田可采煤层以中灰〜富灰、特低硫〜低硫、特低磷〜低磷、中挥发份、中等〜中高发热量、含油〜富油和具中〜强粘结性的焦煤为主，其次为肥煤、瘦煤和 1/3焦煤，工业上可作炼焦和动力用煤。2）可采煤层主要煤质特征见表2-2-32）五、水文地质（一）主要水文地质条件本井田煤系的东南部上覆以灰岩为主的外来岩体，其中灰岩岩溶裂隙裸露，接受降水补给，但为舜耕山断层阻隔，对井下开采基本没望峰岗井修改初步设计说明书第二章井田概况及地质特征有影响。煤系的其它部分被厚度小于36m的第四系松散层所覆盖，沉积物以粘土和砂质粘土为主，底部有少量砂，含水微弱，吸水后有较强的膨胀性，隔水性能良好，正常情况下对地表水进入矿坑有良好的阻隔作用。二叠纪煤系砂岩裂隙含水组位于可采煤层和泥岩之间，厚度介于17〜108m之间，平均55m左右，主要由泥、钙质或硅质胶结的灰白色粗、中、细粒砂岩组成，一般裂隙较发育，但分布不均，富水性弱，以储存量为主，是矿井开采的直接充水含水层。浅部钻孔抽水资料表明煤系砂岩裂隙含水组单位涌水量为0.0093〜0.105L/s.m。石炭系太灰岩溶裂隙含水组总厚约120m，主要由灰岩、泥岩、粉砂岩和薄煤层组成，其中含灰岩3组计10〜14层，累厚87m左右，灰岩溶洞较发育，直径一般为0.15〜0.70m，浅部钻孔抽水资料表明：太灰岩溶裂隙含水组单位涌水量为0.047〜3.43L/s.m，富水性强。该含水组上距A煤层较近，介于17.50〜20.80m之间，且其水压高、水量大，是A组煤底板直接充水含水层，并接受下伏水量丰富的奥灰含水层补给。如果直接开采A组煤，很可能引发重大突水事故。奥陶系灰岩岩溶裂隙含水组总厚约250m，单位涌水量为3.22L/S〃m,富水性强，属高承压含水层，是太灰的补给水源。断层破碎带多为泥质岩屑和少量砂岩碎块充填，含水性较弱，导水性较差。但是,若不同层位的含水层受断层切割而对口且断层带又未被泥质岩屑所充填或受采动影响导致断层活化,破坏了地下水的水力均衡,断层很可能成为地下水突溃的主要途径。综上所述,本矿井对井下开采影响较大的主要有二叠纪煤系砂岩裂隙含水组、石炭系太灰岩溶裂隙含水组和奥陶系灰岩岩溶裂隙含水组三部分。相对而言,二叠纪煤系砂岩裂隙含水组和石炭系太灰岩溶裂隙含水组因系煤层开采的直接充水因素而对矿井开采影响更大。其中B、C组煤层属裂隙类充水矿床,水文地质条件简单；A组煤层属以底板进水为主的岩溶裂隙类充水矿床,水文地质条件中等。（二）矿井涌水量根据《安徽省淮南煤田谢家集〜李郢孜（-1000〜-1200m）扩大延深地质报告（1988.6）》本井-960m水平开采B、C组煤层（面积为8.0km2）时的正常涌水量和最大涌水量分别为551m3/h和925m3/h;开采A组煤时疏水降压水量为2128m3/h。此外，按照上述地质报告使用的比拟法公式和有关参数估算，本井-820m水平开采B、C组煤层时的正常涌水量为253m3/h，最大涌水量为627ms/h。比拟法公式为：Q=QFVS/FVS000式中：Q—设计涌水量；S—设计水位降深（838m）;F—设计开采面积（3.9km2）;Q—浅部生产矿井涌水量（402.68m3/h）；0S—浅部生产矿井平均水位降深（510m）;0F—浅部生产矿井开采面积（7.949km2）;0考虑到矿井在建设和生产过程中可能受井筒淋水、井下洒水和防火灌浆等因素的影响，预计-820m水平正常涌水量为343m3/h，最大涌水量为717m3/h。-960m水平正常涌水量为641m3/h，最大涌水量为1015m3/h。六、其它开采技术条件（一） 煤层顶、底板岩石工程地质特征本井田部分主要可采煤层顶板以泥岩、砂质泥岩为主，其次为细、中砂岩，局部为粉砂岩;底板以泥岩为主，部分为砂质泥岩。一般情况下，砂岩的抗压强度较高，工程地质条件良好;粉砂岩次之;泥岩和砂质泥岩的抗压强度相对较低。（二） 瓦斯本井田部分主要可采煤层瓦斯含量最大值介于8.40〜17.85m3/t之间，且甲烷成分一般在80%左右，由此表明本井田深部主要位于瓦斯带。总体来看，本井田同一煤层的瓦斯含量除有随深度增加而增高的趋势以外，还可能在局部形成瓦斯富集带。本矿井浅部谢一矿曾多次发生煤与瓦斯突出事故，且多发生在C和B煤层中。1979年浅部谢一矿即被鉴定为煤与瓦斯突出矿井，13 11b其中C、B、B和B为煤与瓦斯突出煤层，B、B和B为富瓦13 11b9b4b 8 7 6斯煤层。2004年9月，再次对谢一矿瓦斯等级进行鉴定，并经安徽省发改委以发改能源[2005]222号文批复为“煤与瓦斯突出”矿井。望峰岗井为深部矿井，进入深部开采后煤层瓦斯等级将进一步升级，浅部突出、富瓦斯煤层极有可能升级为强突出、突出煤层，因此，望峰岗井为“煤与瓦斯突出”矿井。（三） 煤尘与煤的自燃本井田各可采煤层均有煤尘爆炸危险，浅部煤尘爆炸指数30%〜35%。各可采煤层均有自然发火倾向，发火期一般为3〜6个月。（四） 地温根据九龙岗矿长观孔资料，本井田所在地区的恒温带深度为自地表向下垂深30m，相应的温度为16.8OCO本井田地温梯度介于0.75〜2.07C/hm之间，其中东部高于西部，属地温正常区。总体来看，本井田地温具有深高浅低和东南略高于西北的变化特点。另据C、B和B煤层底板等温线可知：本井田-820m水平地13 11b 8温一般在23C〜32C之间,-960m水平地温一般在54C〜37C之间;-1000m水平以下⑷线以东和井线以东已分别进入一级和二级高温区。第三节地质勘查程度与建议、地质勘查程度本井田地质勘查工作从1970年开始至1988年结束，其间，原淮南矿务局勘探队曾于1982年12月和1984年12月分别提交了《谢家集〜新庄孜区段矿井深部（-662〜-1000m）地质勘探报告（精查）》和《李郢孜区深部（-660〜-1000m）修正补充勘探地质报告》；安徽煤田一队又于1988年6月在编制《谢家集〜李郢孜（-1000〜-1200m）扩大延深地质报告》的同时，将本井田范围660〜-1000m之间的地质勘查成果融入其中，最终形成了一份完整的地质报告1。993年8月，安徽煤田物测队还提交了《谢李深部矿井地震补充勘探报。告》迄今为止，本井田在19.56km2范围内，共施工各类钻孔91个，工程量89016.07m;施工地震补勘测线28条，测长58.01km，完成物理点4201个。上述勘查工作，查明了望峰岗井田的总体构造形态；查明、基本查明或查出了较大断层的发育情况；查明了可采煤层的层数、层位、厚度、结构和主要可采煤层的可采范围，主要可采煤层及大部分次要可采煤层对比可靠；查明了可采煤层的煤质特征及其变化特点；通过对浅部水文地质资料的总结和分析，基本阐明了深部的水文地质条件和主要充水因素；并对主要可采煤层顶、底板工程地质条件、瓦斯、煤尘、煤的自燃和地温等其它开采技术条件也作了不同程度的研究、了解和评价。因此，本井田地质勘查程度总体是比较高的，完成的各类地质报告均已获得有关部门的审查批准，可以作为编制本矿井修改初步设计的地质依据。二、存在的问题与建议（一） 由于本井田未做专门的水文地质工作其，水文地质资料仅为浅部有关资料的总结，尚不能准确反映深部水文地质特征因，此必须补做专门的水文地质工作，详细查明深部的水文地质条件，为矿井防治水工作提供可靠依据。（二） 本井田石炭系太灰岩溶裂隙含水组上距A组煤较近，介于17.50〜20.80m之间，且水压高、水量大，并接受下伏水量丰富的奥灰含水层补给，如果直接开采A组煤很可能引发重大突水事故。为此，在开采A组煤前必须针对太灰进行水文地质补勘工作，查明太灰的水文地质特征及其与奥灰的水力联系，以便采取疏水降压等切实可行的措施，为A组煤安全开采创造条件。同时，还应积极做好灰岩水的防治工作，建立完善的水文地质观测体系，及时监控和预报地下水的变化情况，谨防突水灾害发生。（三）根据煤层赋存状况，本井田瓦斯含量在井田范围内有随煤层埋深的增加而增高的趋势，因此，随着矿井的延深煤与瓦斯突出的可能性会越来越大，瓦斯灾害将成为本矿井安全生产的重要制约因素之一。有鉴于此，建议在矿井建设和生产过程中必须加强对矿井瓦斯赋存规律的研究，以便对深部瓦斯进行预测预报，并采取有效措施，谨防不测。（四） 尽管本井田地温梯度介于0.75〜2.071/hm之间，属地温正常区，但随着矿井开采深度的增加地温也将不断升高。为此，在今后的生产过程中应予以高度重视，并根据开采过程中地温变化特点及时采取积极的降温措施，确保职工的身体健康和生产的正常进行。（五） 按照《煤矿安全规程（2004）》的规定，煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃和不易自燃三类，而本井田精查地质报告中采用的煤的自燃倾向性四级划分标准