下山采区地质说明书.docx
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下山采区地质说明书
编号：
2011地质-2
下山采区地质说明书
编制单位：
技术科
编 制 人：
审核：
总工程师：
编 制 日 期：
2011年
第一章采区概况
第一节采区位置、范围
xx煤业下山采区位于井田东南部，对应的地表位于xx煤业有限公司东部，北部为山西xx煤业有限公司及山西xx有限公司，东北部边界为山西xx煤业有限公司，东部边界为xx煤矿，东南部为山西xx煤业有限公司，西南部边界为山西xx煤业有限公司，地表对应均为山梁,此处无水库、河流、堤坝和需要特殊保护的建筑物。
井田位于沁水煤田西缘，沁安普查区西北部，沁源矿区南部。
总体为一走向北东、倾向南东的单斜构造，东部地层较陡，西部较缓，倾角为3°-21°，一般10°左右。
在此基础上发育一系列断层和陷落柱，从目前控制及揭露情况看主要有4个断层和5个陷落柱，具体见下表所示：
主要断层一览表
断层编号
位置
性质
走向
倾向
倾角°
落差m
延伸长度m
F1
井田西北部
正
NE
NW
20
20
1120
F2
井田中部
正
NEE
NW
10
10
950
F3
井田东部
正
NW
NE
5
5
800
F4
井田东部
正
NE
SE
2.6
2.6
500
陷落柱一览表
陷落柱情况
位置
揭露工程
长轴直径
X1
北部
地表及主、副井
300
X2
北部
1、2号煤层井下巷道
60
X3
中部
1、2号煤层井下巷道
85
X4
中部
风井及1号煤层
160
X5
东南部
2号煤层井下巷道
155
矿开采，但由于该区的地质条件和开采技术水平限制，采高较小，有不少地方遗留了大量的煤柱。
采区范围内的断层均已探明，属控制断层，在这些大断层附近小断层发育。
综上所述，井田内地层平缓，断层、陷落柱较少，井田构造总体上属于简单类型。
第二节临近采区关系
上山采区是经90万吨验收后的首采区；采区回风上山从-980m开始施工，本采区开采煤层为2#煤，上距其16.12m为1#煤层；距2#煤层5.79m为3#煤层，距3#煤层35.99m为6#煤层，距6#煤层19.21m为11#煤层，现在除2#煤层在开采阶段，其它煤层均未进行开采。
第三节井上下对照关系
开采范围对应的地表位于我矿西北，地表对应均为山梁、农田,此处无水库、河流、堤坝和需要特殊保护的建筑物
第四节设计采区基本情况
此次设计矿井西北部2#煤层剩余的储量。
2#煤层探明的经济基础储量111b类JM12050kt，SM610kt控制的经济基础储量122b类为21340kt，推断的内蕴经济资源量333类为9270kt开采2#煤层时，采区的生产能力为90万吨/年，2煤层的服务年限为19年。
第五节相邻采区水文地质情况概述
经山西xx实业有限公司委托出版了《山西康伟集团xx煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告》，该采区防治水重点为采空区积水探放及隐伏陷落柱、断裂构造的探查，防治水工作难易程度为中等。
低洼处存有部分老空积水，在施工过程中应严格坚持探放水十六字原则，工作面如过断层、采空区时遇顶板出现淋水应立即汇报调度室，当水量超3m3/h时将人员撤出。
第二章地质构造
岩石煤层名称
柱状
分层厚
特性描述
老顶
~~~~~~~~
8~10m
中砂岩，灰及深灰色，石英为主，半园状，泥质胶结，波状层理，层面富炭质，具煤绞。
~~~~~~~~
~~~~~~~~
直接顶
——————
0.6m
粉砂岩，灰黑色，含较多的植物化石及炭化植物化石，层理不清。
——————
——————
伪顶
/////////////////
0.3m
黑色页岩，质地松软。
——————
＼＼＼＼＼＼＼＼＼＼＼
煤层
2.1~2.3m
2#主焦煤
底板
~~~~~~
~~~~~~
4.2~4.65m
细砂岩，深灰色，石英为主，夹泥质条带。
具波状层理，夹薄层中砂岩。
图1-12#煤层综合柱状图
第三章煤层顶、底板及各煤层的层间距
1、1号煤层
赋存于山西组上部，上距K8砂岩9m左右，煤厚0.60～1.04m，平均0.80m，井田西南部变薄不可采，为较稳定大部可采煤层，结构简单，无夹矸，顶板为粉砂岩，底板为泥岩或细砂岩。
在井田西北部出露剥蚀。
2、2号煤层
赋于山西组中部，上距1号煤层11.65～19.70m，平均16.12m；煤层厚度0.65～2.65m，平均2.14m，属稳定可采煤层，零星不可采，结构简单，局部含1层薄夹矸，顶板为细砂岩或粉砂岩，底板为粉砂岩或细砂岩。
在井田西北部出露剥蚀。
3、3号煤层
赋存于山西组中下部，上距2号煤层5.15～6.65m，平均5.79m；煤厚0.38～1.63m，平均0.81m，不稳定，只在井田南部局部可采，结构简单，大多含1层夹矸，单层夹矸最大厚度0.45m，顶底板均为泥岩或粉砂岩。
在井田西北部出露剥蚀。
4、6号煤层
赋存于太原组上部，上距3号煤层34.15～38.07m，平均35.99m；煤层厚度0.60～2.65m，平均1.66m，只在井田西北部变薄不可采，为稳定大部可采煤层，结构简单，局部含1～2层夹矸，单层夹矸最大厚度0.38m，顶板为砂质泥岩或泥岩，底板为泥岩。
在井田西北部出露剥蚀。
5、9+10号煤层
赋存于太原组中部，上距6号煤层38.96～45.32m，平均42.12m；属稳定可采煤层，煤层厚度2.00～2.89m，平均2.38m，结构较简单，含1～2层夹矸，夹矸最大厚度0.50m，顶板为石灰岩，底板为泥岩或细砂岩。
6、11号煤层
赋存于太原组下部，上距9+10号煤层18.95～19.38m，平均19.21m；属稳定大部可采煤层，煤层厚度0.68～3.08m，平均1.82m，结构简单～复杂，含0～3层夹矸，夹矸最大厚度0.70m，顶底板均为泥岩。
可采煤层特征表
地层
煤层
厚度
最小-最大
平均（m）
层间距
最小-最大
平均（m）
结构
（夹矸数）
稳定性
可采性
顶底板岩性
顶板
底板
山西组
1
0.60-1.04
0.80
11.65-19.70
16.12
简单
0
较稳定
大部可采
粉砂岩
泥岩
细砂岩
2
0.65-2.65
2.14
简单
0-1
稳定
大部可采
细砂岩
粉砂岩
粉砂岩
细砂岩
5.15-6.65
5.79
3
0.38-1.63
0.81
简单
0-1
不稳定
局部可采
泥岩
粉砂岩
泥岩
粉砂岩
34.15-38.07
35.99
太原组
6
0.60-2.65
1.66
简单-较简单
0-2
稳定
大部可采
砂质泥岩
泥岩
泥岩
38.96-45.32
42.12
9+10
2.00-2.89
2.38
较简单
1-2
稳定
全区可采
石灰岩
泥岩
细砂岩
18.95-19.38
19.21
11
0.68-3.08
1.82
简单-复杂
0-3
稳定
大部可采
泥岩
泥岩
（三）煤层对比
煤层对比采用沁安普查地质报告对比成果，其对比方法主要采用标志层法，结合地层层序、层间距及煤层自身特点等进行对比，
1号煤层：
位于山西组上部，K8砂岩之下9m左右，易于识别。
2号煤层：
位于山西组中部，为山西组一层稳定的中厚煤层，下距K7砂岩17m左右。
3号煤层：
位于山西组中下部，下距K7砂岩11m左右，在山西组可采煤层中硫分最高。
6号煤层：
位于太原组上部，上距K7砂岩21m左右，下距K4灰岩9m左右。
9+10号煤层：
位于太原组下段顶部，K2灰岩为其直接顶板。
为一稳定的中厚煤层。
11号煤层：
位于太原组的下部，上距9+10号煤层19m左右，下距K1砂岩25m左右。
综上所述，井田内标志层发育，各煤层特征比较明显，故对比结果可靠。
第四章水文地质
井田主要含水层
1、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层
是本区煤系地层下伏的主要含水层，是开采下组煤（9+10、11号）的主要威胁。
岩性以石灰岩、白云岩为主，质纯、致密、性脆，裂隙发育，并有被方解石充填，局部偶见有封闭式小溶洞，可见有角砾状石灰岩，棱角状灰岩碎块被泥灰岩胶结。
井田西北部，由于奥陶系石灰岩层埋藏浅，岩溶裂隙发育，含水性强；向东南埋藏深度增大，岩溶裂隙发育程度变差，富水性变弱，属于富水性中等区。
据（本矿区东北6km）沁新矿水井抽水试验，q＝7.53L/s.m，水位标高932.04m，本井田奥灰水水位标高894～908m。
2、石炭系太原组石灰岩岩溶裂隙含水层
该含水层主要为K2、K3、K4三层石灰岩，平均厚度分别为6.98m、4.64m、6.20m，总计17.82m左右，岩性为深灰色石灰岩，致密坚硬，性脆，裂隙一般不发育，在井田西北部稍发育。
钻液消耗量一般在1.00m3/h以下，钻孔抽水试验，单位涌水量0.009L/s.m，水位标高1305.42m，属富水性弱的裂隙含水层。
3、二叠系下石盒子组砂岩裂隙含水层
含水层岩性以中粒砂岩为主，厚度不稳定，局部相变为细砂岩，多为钙质胶结，裂隙不发育，井田北部大面积出露，钻液消耗量0.04～0.35m3/h，为富水性弱的裂隙含水层。
4、二叠系上石盒子组砂岩裂隙含水层
含水层多为中、粗粒砂岩，井田内大面积出露，大部分处于当地侵蚀基准面以上，只形成透水层。
在风化裂隙带，钻孔冲洗液往往大量漏失；在侵蚀基准面以下区域，于浅部可形成风化裂隙带潜水，21号钻孔钻液消耗量0.30m3/h，一般钻液消耗量在0.5m3/h以下，泉水流量0.22L/s，总的来说富水性弱。
5、第四系孔隙含水层
岩性为上更新统、全新统的砂土、砂砾，主要分布于井田北部的柏子河谷中，厚度一般在20m左右，由于受大气降水和地表水补给条件好，渗透性和含水性均好。
（三）地下水的补、径、排条件
本井田属区域岩溶水的径流区，岩溶水向南西排向广胜寺泉域，在广胜寺泉排泄。
石炭系及二叠系含水层在裸露区接受大气降水补给和季节性河流补给后，顺岩层倾向径流，在沟谷中出露时以侵蚀下降泉的形式排泄，下部含水层中地下水则一直沿岩层倾向径流，部分则以矿坑排水的方式排泄。
（四）井田内主要隔水层
1、11号煤层至O2含水层之间隔水层：
由铝土泥岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩等致密岩层组成，一般厚42.4m，其间的石英砂岩致密坚硬，裂隙不发育，具有良好的隔水性能。
在无断裂贯通情况下，垂直方向上阻断了11号煤层以上含水层与O2含水层之间的水力联系。
2、3号煤层至K4石灰岩之间隔水层：
由致密的粉砂岩、泥岩组成，一般厚46.5m，具有良好的隔水性能。
3、3号煤层以上各砂岩含水层，由于其间存在厚度较大的粉砂岩、泥岩，且各砂岩含水性又不强，因此，垂直方向上2号煤层以上各砂岩含水层基本不发生水力联系。
（五）充水因素分析及水文地质类型
1、地表水对矿井开采的影响
井田北部有柏子河自北西向南东流经本矿北部，平时基本无水，雨季山洪爆发后可达数十立方米/秒。
柏子河南部沟谷内平时无水，逢雨季雨水顺沟谷向北东汇入柏子河，再向东南注入沁河。
不利于地下水补给，主斜井、副斜井、进风行人井井口标高均高于所处地带的洪水位线标高（调查当地的最高洪水位线标高1150.75m），地表水流对矿井开采影响不大。
2、构造对矿井开采的影响
本井田位于沁水煤田沁安普查区西北部。
总体为一走向NE、倾向SE的单斜构造，东部地层较陡，西部较缓，倾角3°～21°，一般10°左右。
井田内共发育4条断层，均为正断层，落差2.6～20m，F1、F2为勘探时地表填图控制并在井下实见，F3、F4为井下揭露。
勘探时在地表发现X1号陷落柱，并在主、副井予以揭露，在井下生产过程中，又发现了4个陷落柱，一般为椭圆形，长轴直径最大约300m，一般150m左右。
井田内未发现岩浆岩侵入现象。
据矿方调查，这些断层对煤层开采影响不是很大。
目前井田所揭露的陷落柱，均不是很大，且均无渗水现象，这些构造对井田水文地质影响较小。
但由于断裂构造破坏了地层的完整性，使得带压开采区域突水的可能性增大，特别是使井田东部11号煤层存在突水危险。
在今后井田煤层开采中，要进行探采注意揭露发现导水断层的存在或陷落柱的存在，确保安全生产。
3、采（古）空区积水对矿井充水影响
井田内1、2号煤层分布有采空区、古空区，据调查存有少量的积水，原沁源县康伟煤焦有限公司xx煤矿，1号煤层井田中部大巷东550m处有采空区存在积水一处3000m3，2号煤层分别有4处采空积水为4000m3、3000m3、3000m3、2000m3，将来临近采空区开采，应进行探测和疏排，以确保煤矿安全，防止水害事故发生。
现根据“三下采煤”导水裂隙带高度计算公式1、2分别计算各煤层导水裂隙带高度。
（1）1号煤层导水裂隙带高度
①
式中：
∑M-累计采厚
1号煤层导水裂隙带高度为：
27.89-30.40m。
②Hli=100∑M/（1.6∑M+3.6）±5.6
1号煤层导水裂隙带高度为：
14.29-25.48m。
（2）2号煤层导水裂隙带高度
①
式中：
∑M-累计采厚
2号煤层导水裂隙带高度为：
35.10-58.84m。
②Hli=100∑M/（1.2∑M+2.0）±8.9
2号煤层导水裂隙带高度为：
32.28-50.08m。
由上述计算可知，公式1计算各煤层导水裂隙带高度较公式2大，采用公式1计算结果。
可知，2号煤层导水裂隙带高度达到1号煤层底板（1号、2号煤层层间距为16.12m）。
因此开采2号煤层时必须对上部采空区积水进行探测和疏排。
同时井田内发育断层及陷落柱，沟通了各含水层之间的联系，生产时应予以注意。
1号煤层导水裂隙带部分高度达到地表，雨季地表水会沿裂隙渗入井下采空区。
4、含水层对矿井开采的充水影响
批准本矿开采的1、2、3号煤层的直接充水含水层是下石盒子组砂岩裂隙含水层，间接充水含水层主要为上石盒子组砂岩裂隙含水层、太原组岩溶裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层。
6、9+10、11号煤层的直接充水含水层是太原组岩溶裂隙含水层，间接充水含水层主要为下石盒子组砂岩裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层。
5、奥灰水对开煤层开采的影响
奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层是本区煤系地层下伏的主要含水层，是开采下组煤（9+10、11号）的主要威胁。
井田西北部，由于奥陶系石灰岩层埋藏浅，岩溶裂隙发育，含水性强；向东南埋藏深度增大，岩溶裂隙发育程度变差，富水性变弱，属于富水性中等区。
据（本矿区东北6km）沁新矿水井抽水试验，q＝7.53L/s.m，水位标高932.04m，本井田奥灰水水位标高894～908m。
井田东部各可采煤层均位于奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层水位之下，根据突水系数来计算奥灰岩溶水对各可采煤层的影响。
突水系数计算公式：
Ts=
P=（H0-H1+M）×0.0098
式中：
Ts—突水系数，MPa/m；
P—隔水层底板承受的最大静水压力，MPa；
M—底板隔水层厚度，m；
Cp—煤层开采时对底板扰动厚度，m。
H1—煤层底板最低标高
H0—奥灰岩溶水水位标高
扰动厚度（Cp）取经验值16m；奥灰岩溶水水位标高（H0）902m。
各煤层最大突水系数见表1-2-9。
表1-2-9突水系数计算表
煤层
煤层底板最低标高
（m）
隔水层厚度
（m）
最大静水压力
（MPa）
最大突水系数
（MPa/m）
1
720
170
3.4496
0.0224
2
701
151
3.4496
0.0256
3
763
145
2.7832
0.0216
6
725
107
2.7832
0.0306
9+10
683
65
2.7832
0.0568
11
661
43
2.7832
0.1031
根据经验：
具有构造破坏的地区，安全突水系数为0.06（MPa/m）。
无构造破坏的地区，安全突水系数为0.1（MPa/m），本井田为有构造破坏地区。
1、2、3、6、9+10号煤层最大突水系数均小于临界突水系数（0.06MPa/m），故奥陶系灰岩岩溶水对井田内上述煤层突水的可能性小。
11号煤层最大突水系数大于安全突水系数，故井田东部11号煤层有突水危险。
6、矿井水文地质类型
综上所述，按照《煤矿防治水规定》中关于矿井水文地质类型划分标准，井田内1、2、3、6、9+10号煤层及井田西部11号煤层充水含水层富水性弱，补给条件差，其水文地质条件为中等类型；井田东部11号煤层存在奥灰水突水危险，水文地质条件为复杂类型。
（六）矿井主要水害及其防治措施
矿井产生突水事故的一大因素为老窑或邻近矿井采空区积水，防治办法主要为详细调查老窑开采情况及积水情况，并在井下采煤时，掌握突水征兆，其征兆有以下几点：
①煤层发潮发暗，正常情况下煤层是干燥光亮的，当有水渗入时，使之潮温变暗，说明附近有积水。
②煤壁出汗，煤层是隔水的，当煤层附近和其上方存在积水，使得煤壁温度低于巷道空气温度，在冷热交换作用下而出汗。
③工作面温度低，迎头必有积水区，当煤层渗透进水后，吸收热量而使工作面温度降低。
④煤壁挂红毒气增生，注意积水老窑，积水年久，煤质变松，裂隙面生锈，由于积水年长日久，水渗入裂隙中挤出气体，这些气体如硫化氢，沼气等在未采掘前被迫压缩于裂隙中，巷道开拓后，获得释放，溢入巷道。
上述突水征兆一经呈现，应立即组织查明情况，以便及早采取有效措施，妥善处理。
另外在矿井生产过程中还应采区以下措施以防水患：
1、井田煤层埋藏较浅，注意煤层有古空区存在，做到“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。
2、井下采掘至井田边界时，应预留井田保安煤柱，随时了解井田邻矿的开采情况，避免邻矿采空时对井田产生影响。
3、井下巷道沿煤层布置，受煤层起伏影响较大，巷道中可能发生积水现象，在矿井生产期间应根据实际情况，在巷道适当位置设置水仓，由小水泵将积水排出，确保井下巷道畅通。
4、定期清理水仓、水沟。
5、雨季来临前要及时清理地面防洪沟渠，做好地面塌陷坑、裂隙等填埋工作，并用粘土夯实高出地表，防止洪水危害矿井。
6、随时踏勘地表是否有新的裂缝存在，并及时给予填堵。
（七）矿井涌水量预算
由于矿井水文地质条件简单，而且有多年的开采历史，据生产实践，矿井涌水量与产量有一定的相关性，涌水量随产量的增加而增大，同时，涌水量随季节的变化也有一些变化，一般在雨季后3～4个月最大，因此，可用类比法预计矿井涌水量。
矿井涌水量预计公式：
Kp=Qo/PoQ=Kp×P
Kp-------含水系数（m3/t）
Qo—矿井涌水量（m3/d）
Po—产量（kt/a）
Q—矿井预算涌水量
P—设计生产能力
矿井兼并重组整合后，设计能力900kt/a，平均日产2727t。
据调查本矿现开采2号煤层，生产能力300kt/a，正常涌水量400m3/d，最大涌水量625m3/d，正常含水系数为0.440m3/t，最大含水系数为0.688m3/t。
矿井兼并重组整合后，矿井预算正常涌水量：
Q正常=2727×0.440=1200m3/d。
预算最大涌水量：
Q最大=2727×0.688=1875m3/d。
根据以上涌水资料，初步预计矿井正常涌水量为50m3/h，最大涌水量为80m3/h。
（八）供水水源
根据现场调研，本矿井地面生活用水由现有的深水井供给，深水井水源取自奥灰水含水层，水质优良，水量丰富，可作为地面生产、生活用水可靠的供水水源。
井下消防、洒水及井下各用水设施用水水源为处理后的井下排水。
六、矿井地质灾害
1、煤层开采后地质环境质量
由于该矿采空面积的不断扩大，在该矿采空区对应的地表区跨落而引发的地面塌陷、地裂缝等地质灾害有可能随之出现，同时也可引起山体滑坡等地质灾害。
该矿开采的1号和2号煤层，一般含0-1层夹矸，夹矸除部分为井下复用外，大部分运出地面，就近堆放于附近的沟谷中，易成为泥石流的物源；因采空区塌陷造成上伏含水层的破坏，疏干地下水；由于井下积水受到不同程度的污染，外排后易损害本区的水质；锅炉烟尘将污染大气环境；矸石的堆积占用土地，且有自燃的危险。
2、开采后引起的环境地质问题及防治
（1）地面堆积煤矸石，引发泥石流的防治
堆放煤和煤矸石前，应对沟谷底部进行防渗处理。
矿井生产矸石需采用专用车辆运至排矸场，堆置方式为每隔100m围堰作坝，自下而上逐层堆置。
矸石必须由沟底向上逐层铺起，每0.7m为一层，喷洒石灰乳，由推土机推平碾压后，覆盖约0.5—1.0m厚黄土层，并压实。
当矸石推至一定高度后，及时覆盖黄土1.5m，对矸石山进行复垦，恢复植被，下部做引水涵洞，两侧修建排水渠。
（2）地裂缝、地面塌陷加重水土流失的防治
本矿区水土流失问题较严重，危害时期长，应以根治为主。
①及时用黄土回填地裂缝、地面塌陷，并夯实，表层复土，恢复耕种。
②对25º坡角以下的坡耕地，修筑梯田，改良土壤，优化种植结构，提高土地利用率。
③对25º坡角以上的坡耕地，逐步退耕还林还草。
（3）井下突水的防治
在生产中必须坚持有掘必探、先探后掘的探放水防水原则。
防治地表洪水沿裂缝灌入矿井措施为：
一是采用粘土填堵塌陷裂缝，并夯实；二是在地裂缝上方修建排水系统；三是在井底及巷道中设置容量足够的水仓及排水设备，主排水泵房和中央变电所通道内设置密闭门，管子道上口位于井筒内并高出泵房7m以上。
要针对矿井的开采深度和矿井涌水量变化情况，编制完善的全矿井综合防水措施。
（4）瓦斯、煤尘爆炸的防治
瓦斯爆炸的防治：
该矿鉴定为高瓦斯矿井，因此必须加强对瓦斯涌出量进行监测，进行检测工作，加强通风预防其积聚而引发安全事故。
煤尘爆炸防治措施：
①采煤工作面必须采取煤层注水、喷雾、洒水或其它防尘措施。
②掘进工作面必须采用湿式钻眼、冲刷巷帮、水炮泥、放炮喷雾、装岩（煤）洒水和净化风流等措施。
③定期清扫巷道和进行冲洗煤尘、刷浆工作，以减少巷道中堆积的落尘。
④加强通风管理，控制巷道风速，防止煤尘飞扬。
⑤井下所有的局扇均需设除尘器。
⑥相邻的采掘工作面和采区用水幕、水棚隔开。
⑦杜绝非生产热源，严格控制生产热源。
第五章针对存在的地质问题，提出注意事项和建议
①本采区钻孔密度小，只有3个钻孔控制本采区，施工过程中要及时进行地质观测，收集地质资料，及时对设计进行修补。
②本采区煤层厚度控制钻孔少，只有两个钻孔控制本采区，施工过程中及时探测煤厚，掌握煤厚变化情况。
③本区开拓巷道长，致使临时排水路线长，应及时施工临时水仓，确保迎头涌水能够及时排出。
④工作面掘进、回采过程中，应加强老空积水的探放工作。
确保工作面安全。
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