红旗一矿西二采区地质说明书.docx
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红旗一矿西二采区地质说明书
西二采区地质说明书
河南红旗煤业股份有限公司
西二采区地质说明书
（一）基本情况。
（1）西二采区主要生产系统简介
①开拓方式：
该采区采用单水平下山开采。
目前西二采区一个12280回采工作面。
②通风系统：
一条专用进风巷，一条专用回风巷。
③排水系统：
井下水泵房安装三台水泵,型号为：
MD155-30×8。
正常涌水时一台工作、一台备用、一台检修，最大涌水量时两台工作、一台备用。
两趟排水管路由副井敷设下井，管径为φ200mm及φ150mm。
西二采区泵房装备MD46-30×4型离心式水泵三台。
④提升、运输系统：
进风巷安设无极绳绞车提升，铺设轨道使用矿车运料，皮带运输巷安装吊挂式胶带输送机运输原煤。
⑤供电系统：
大峪沟35kv变电站将6kv电压经井下中央变电所供应到采区一号变电所，在经一号变电所两台kSGB-315变压器变压后供应到采煤工作面。
（2）地形地貌。
本区位于嵩山北翼丘陵地区，地势总体上是东高西低，沟谷发育。
区内海拨+210.90～+422.90m，相对高差212.00m。
区内沟岭相间，纵横交错，沟谷多呈“V”字型，山脊山顶多呈现鱼脊状和馒头型，地形切割严重，形态各异，全区展现出一派侵蚀型丘陵地貌景观。
本区属大陆性半干旱气候。
夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。
据巩义市气象站资料，多年平均气温为14.6℃，最高气温达43℃，最低气温–15.4℃。
蒸发量较大，年平均蒸发量为2136.4mm；降水量少而集中，年平均降水量为583.0mm，一般集中在7～9月份，占全年降水量的70%左右。
十一月中旬开始降雪、冰冻。
最大积雪厚度为21cm（1974年12月），冻土最大深度22cm（1977年1月）。
最大风速20m/s。
。
本区属黄河流域，伊洛河水系，井田东部边界处仅有一条河流称东泗河（王河），为区内东部的一条主要河流，起源于南部山区流向西北，经凉水泉水库，在站街镇北部注入伊洛河，后汇入黄河。
该河流属季节性河流，但由于附近各矿井排水的注入，现为常流不断的小溪，雨季水量较大,为本区排洪的一条主要河流。
凉水泉水库位于本井田东部，坐落在东泗河上游，水库面积133000m2，水库容量约200000m3，为小型塘坝，以拦蓄洪水、农田灌溉为主。
（三）地震
根据“河南地震历史资料”记载，荥巩地区曾经发生过四十余次地震，其中破坏性比较大的为公元119年3月10日汜水（并入荥阳）地震，震级为6级，震中烈度为八级，震中在洛阳附近。
距今最近一次地震是1973年12月14日发生在巩县的3级有感地震。
根据国家质量技术监督局发布的“中华人民共和国国家标准GB18306—2001《中国地震动参数区划图》（河南省部分）”，本区地震动峰值加速度为0.05g，相应的基本烈度为Ⅵ度。
（四）矿井排水设施能力现状。
泵房
水泵
型号
台数
电机
功率（kw）
额定
流量
（m3/h）
扬程（m）
管径（mm）
趟数
管材
水仓
容量（m3）
中央
泵房
MD155-
30×8
3
185
155
240
200
150
1
1
铁
铁
1148
西二下山采区泵房
MD46-
30×4
2
30
110
120
90
90
1
1
铁
塑
600
中央泵房水仓和西二下山采区水仓的容量均能容下矿井和采区8小时的正常涌水量，各区域的工作水泵20小时能排出矿井24小时的正常涌水量，各区域的工作水泵加备用水泵20小时能排出矿井24小时的最大涌水量，矿井最大排水能力具备本矿井的抗灾能力，满足疏水降压的要求。
（五）地质概况
1、地层
本矿井基岩属半掩盖区，据地表出露及钻探揭露，矿井内地层由老至新依次为：
奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系上统本溪组（C2b）及太原组（C2t）、二叠系下统山西组（P1sh）与下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）和石千峰组（P2sh）。
三叠系下统刘家沟组则分布于矿井北部边界外围，而第四系松散覆盖层则以不同的厚度分布于山沟、半坡及凹地中。
下统山西组（P1sh）
该组自太原组顶至于砂锅窑砂岩（Ss）底，厚度69.49～81.36m，平均厚75.43m，岩性主要由浅灰、灰色中细粒砂岩及深灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成，该组为本区主要含煤段（二煤段），共含煤5层（二0～二4），按岩性组合特征可分为三段，即二1煤层段，大占砂岩段、香炭砂岩段：
二1煤段：
由山西组底部，至大占砂岩（Sd）底，一般厚10m左右，主要可采煤层（二1煤层）即位于该段中部，二1煤层之下直接底板为深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩、炭质泥质，间接底板为灰色、深灰色的粉砂岩及细砂岩，含较多植物碎屑和白云母碎片，偶夹薄煤（二0煤），二1煤层之上直接顶板为灰黑色泥岩、砂质泥岩，含植物化石和白云母碎片，局部二1煤层分叉，在其顶板中发育
煤层，局部大占砂岩为二1煤层直接顶板。
大占砂岩段：
自大占砂岩底至香炭砂岩底，一般厚度12m左右，下部为深灰色细粒砂岩和粉砂岩，称大占砂岩，成分以石英长石为主，含云母片和炭质，泥硅质胶结，具波状层理，大占砂岩不稳定，厚度变化大，局部有被砂质泥岩和泥岩取代现象。
该段中上部主要为灰黑色泥岩、砂质泥岩，夹细粒砂岩和粉砂岩薄层，局部发育2层薄煤层（二2、二3煤层）。
一般厚0.30m左右，不可采。
香炭砂岩段：
自香炭砂岩底至砂锅窑砂岩（Ss）底，一般厚45m左右，根据岩性特征，该段又可分为四个岩性分层：
下部的砂岩层段（香炭砂岩）；中下部为砂质泥岩夹泥岩，局部夹炭质泥岩；中上部为砂岩层段，夹砂质泥岩薄层；上部以含铝质泥岩和砂质泥岩为主，夹粉砂岩薄层，局部含菱铁质鲕粒的小紫泥岩。
2、主要构造
（1）矿区构造特征
本矿井区域构造位置处于华北聚煤盆地南缘的嵩箕构造区北部，属嵩山背斜北翼。
总体构造形态为一地层走向近东西至南东东，倾向5°左右，倾角10°左右的单斜构造，沿地层走向和倾向均具有宽缓的波状起伏，构造以断裂为主，发育有近东西向和北北东向和北西向三组断裂，据地表地质露头和钻孔揭露，本矿井内及外围共有断层10条，矿井内6条（F5、F102、F12、F9、F126、F125），外围断层4条（F3、F1、F2、F6）。
其中近东西断裂6条，北北东断裂3条，北西向断层1条。
此外煤矿北缘发育滑动断层（F9），使滑动断层下盘为一简单单斜构造，不受断裂与褶曲的影响，而上盘则发育次一级的断裂与褶曲。
区内未见岩浆岩。
本矿井构造复杂程度应属中等。
（2）主要构造形迹描述
①将军岭滑动构造（F9）：
位于矿井北部边界附近，断层面倾角上陡下缓，倾角10～70°，呈现一犁式形态，落差50—100m。
地表由5处地质露头构造点所控制，上石盒子组与平顶山砂岩呈明显的断层接触，可见到断层带中构造透镜体和断层泥，当断裂面延深至二1煤层时，则变为层间滑动断层，除局部外，一般沿着二1煤层顶界面向深部滑动，二1煤层为滑动构造润滑层，其上盘中的近东西向正断层及褶曲，向下只交于滑动构造主滑面或在上盘中逐渐消失，且均有断距上部大，下部小的特点，二1和一1煤层底板等高线图中无明显表现，对二1煤层无大的影响。
本断层依据充分，己查明。
②F102正断层：
位于矿井中部，走向北西，倾向225°，倾角70°左右，落差约0—20m，东部落差大，向西逐渐尖灭。
矿井内走向长约2.00km。
由2处地质露头点和504、1108、1207与1112、1312、1508、606孔二1煤底板标高不连续所控制，本断层己经查明，只是西端尖灭点位置可能稍有误差，本断层在二1煤层底板等高线图上有明显表现，但至一1煤层时己消失。
③F12正断层：
位于矿井中部，走向近东西，倾向10°左右，倾角约70°左右，落差0—20m，东部落差大，向西逐渐尖灭,矿井内走向长度约1.70km。
二1和一1煤层底板等高线图上均无明显表现，矿井二1煤采掘中亦未见到本断层，说明本断层为滑动构造上盘次级断裂，本断层地表由7个地质露头构造点控制，断裂依据充分，本断层己经查明。
④F5正断层：
位于矿井中部，断层走向近东西，倾向170°，倾角52°左右，落差15m，矿井内延伸长度1.50km。
地表由5处地质露头所控制，地表P1x地层断裂迹象明显，依据充分，本断层己查明。
3、从整体上看，该工作面为南高北低的单斜构造，工作面煤层的倾角在4°～7.5°之间。
工作面在掘进送巷中未发现大的地质构造，有些地方发现一些小型褶曲构造，对工作面回采影响不大。
工作面的详细地质资料有待于进一步查明。
（六）围岩及其特征
围岩及特征表1－1
围岩名称
岩层名称
厚度（m）
岩石描述
老顶
细粒砂岩
6.43
深灰色厚层状，性硬脆颗粒均匀，节理充填白色薄膜，底为砂质泥岩和泥岩互层
直接顶
砂质泥岩
9.66
黑色细密含云母片及植物化石，底为炭质泥岩，污手有滑感，少夹煤缐
直接底
炭质泥岩
10.69
黑色薄层状，局部夹煤缐和细砂岩，含方解石脉,具有劈理片理结构
老底
石灰岩
1.90
深灰色厚层状硬脆有方解石脉破碎
在直接顶、直接底与煤层之间，局部存在伪顶和伪底，其岩性多为炭质泥岩或泥岩，厚度一般小于0.50m。
附工作面综合柱状图1－1－1。
（七）煤层赋存情况
该工作面回采的二1煤层俗称“黄煤”，赋存于二迭系山西组下方。
煤层由于受沉积环境及后期构造变动的影响，厚度不均匀，变化较大，煤层倾角为4°～7.5°，煤层平均厚度为3.0m，煤质为黑色无烟亮煤，质轻性脆有沥青光泽的无烟煤，煤质松软，强度极低，硬度系数为0.17，极易冒落。
（八）区域水文地质
荥巩煤田位于嵩山复背斜的北翼，为一地层走向近东西，倾向北北东的单斜构造，其区域水文地质位置处于嵩山东西向区域一级分水岭的北侧。
根据区域水文地质条件和地下水的运动特点，已构成一个较完整的水文地质单元。
南部和西北部丘陵山区为区域地下水补给区，煤田范围构成地下水的迳流区，东部的三李与圣水砦一带为地下水的排泄区。
根据区域含水层岩性、介质类型、地下水赋存状态，将区域划分为三个水文地质单元，即碳酸盐类岩溶裂隙含水层（包括寒武系灰岩含水层、奥陶系中统马家沟组灰岩含水层和石炭系上统太原组灰岩含水层），碎屑岩裂隙孔隙含水层（包括二叠系、三叠系砂岩裂隙含水层），松散岩层孔隙含水层（主要为第四系砂、砾、卵石含水层），现分叙如下：
（1）碳酸盐岩溶裂隙承压水含水层
分布于煤田中南部埋深在500m以浅的灰岩含水层及出露区。
据富水性强弱又可分为二个亚区：
第一亚区为寒武、奥陶系灰岩含水层强富水区。
该区岩溶裂隙发育，在含水层顶界面以下深50m的范围内（埋深不超500m）含水特性为贮水空间大，富水性较强，导、排水条件良好；第二亚区为太原组上、下段灰岩含水层中等偏弱富水区，其岩溶裂隙不太发育，贮水空间有限，富水性中等偏弱，地下水径流缓慢，补、排条件较差，其中下段含水性优于上段，富水性近于中等。
（2）砂岩裂隙承压水含水层
煤田中北部低山、丘陵区可见到该含水层有大面积出露，其贮水空间主要为构造破碎带及构造裂隙，富水性差别较大，其中山西组砂岩含水层富水性较弱，径流不畅，但随冒落裂隙带的形成会成为该类含水层排泄主体。
平顶山砂岩和金斗的砂岩含水层裂隙就十分发育，富水性较强，径流畅通。
（3）松散岩类孔隙承压、无压含水层
含水层广泛分布于河谷，溪流之谷底及平原地区，富水性不均一，中等偏强。
若遇深部含水层出露区会补给地下水，形成较强的地下水径流区。
（九）矿井水文地质条件
红旗一矿现主要开采二1煤，根据井田在区域所处的位置及对开采二1煤有影响的含、隔水层，现按地层由老到新的顺序将含、隔水层叙述如下。
（1）主要含、隔水层特征
二1煤底板隔水层
1、由泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩等组成，揭露厚度0.40～37.82m，一般厚度5m左右隔水层厚度变化大，稳定性差，且局部隔水层岩性松散破碎，不能有效阻挡下部灰岩水的涌入，但从总体上看，其依然是二1煤底板的重要隔水层。
2、砂岩裂隙承压含水层组
本含水层组主要由二叠系山西组二1煤层顶板60m范围内砂岩裂隙含水层、上下石盒子组砂岩裂隙含水层、石千峰组平顶山砂岩含水层和三叠系刘家沟组金斗山砂岩裂隙含水层组成。
其中二1煤层顶板60m范围内砂岩裂隙含水层是二1煤矿井的直接充水含水层，其他砂岩含水层由于其间均有泥岩、砂质泥岩隔水层，但若遇断裂构造带有可能会变成二1煤层顶板60m范围内砂岩含水层的补给水源，但总体对二1煤矿坑充水威胁不大。
二1煤层顶板砂岩含水层大致按开采陷落导水裂隙带影响高度的1.5倍确定，其范围为二1煤层顶板以上60m，一般由3～6层细、中、粗粒砂岩组成，即大占砂岩和香炭砂岩，一般23m左右，砂岩厚度变化较大，在短距离内有尖灭和增厚特点，据邻区大峪沟井田资料，单位涌水量q=0.0000532～0.00797L/s.m，K=0.0341m/d,水位标高H=+287.57～+212.60m，水质类型为HCO3·—K·Na型，PH值8.5，矿化度0.746g/L，由数据可知，该段砂岩富水性弱，但随开采落顶，形成冒落带裂隙，若遇外部露头区补给，是未来矿坑充水的直接水源。
3、地下水的补给、径流和排泄
该矿地处区域分水岭一侧的斜坡地带，地势相对高差较大，沟谷切割严重，植被条件不好，加之降雨量集中，易于汇集成流，向沟谷排泄并形成汇水区，从而大量补给地下水。
据井田实际观测资料发现，大气降水与地下水的关系十分密切，雨后地下水位急剧上升，雨季过后地下水将逐之下降，呈现出地下水主要靠大气降水补给的特点。
各个含水层的出露条件及岩矿的补、径、排不同，其所获得补给量亦不相同：
灰岩的岩溶发育，贮水空间大，出露条件较好，得到的补给量也大，对井下防、排水影响亦大。
而砂岩裂隙、孔隙较小，贮水空间亦小，其所获得的补给量亦小。
南部山区地下水接受补给后，由高处向周围低洼处运动，汇聚于大的河谷或沟谷，沿着地下水的总流向，自南向北迳流、排泄。
主要排泄方式有迳流排泄、生产矿井排泄。
4、矿床充水因素分析
1）充水水源
大气降水：
降水多集中于6～8月份，而且量大，约占全年总雨量的70%以上。
由于风化裂隙发育，降水可直接渗入地下进入矿井。
特别是在浅部尤为明显。
虽然持继时间不长，但危害很大，补给区多集中在沿冲沟、河谷地段，当洪水与充水含水层持继接触时，便会造成危害。
煤层顶、底板水：
在二1煤上部砂岩水与开采冒落裂隙带勾通时，含水层的水有直接进入矿坑的可能性。
二1煤底板灰岩岩溶水，具有一定的水压，在隔水层薄弱的地方，也可进入二1煤矿坑。
一1煤顶板太原组下段灰岩含水层，裂隙岩溶发育，含水丰富，因顶板冒落或遇岩溶，可直接充入矿坑。
奥灰水在底板薄弱或遇构造裂隙地段，亦可突破底板进入矿坑。
老窑积水：
沿二1煤和一1煤浅部分布的老窑甚多，在二1煤老窑警界线以南，形成一个条带状的积水空间，虽然通过调查，其边界因时间悠久仍难以查清。
所以开发中对其还必须引起重视。
2）充水通道
矿井二1煤层底板隔水层较薄区段、断层带及裂隙带、断层交汇部位和封闭不良钻孔都可能成为矿井涌水通道。
断层为区内主要涌水通道，是安全的大敌；其次是在裂隙发育处，突水事故发生的可能性就会增大；封闭不良钻孔可能会沟通矿坑和含水层的水力联系，给矿井生产带来不利影响。
5、矿床水文地质类型确定
二1煤顶板直接充水含水层为二1煤上60m砂岩，含裂隙承压水，其单位涌水量0.0000532～0.00797L/s·m，该矿井二1煤斜井的实际排水量30～70m3/h，受雨季影响较大，且多为顶板淋水；底板为太原组上段灰岩含水层，富水性极不均匀，由于涌水量小，大峪沟井田钻孔抽水多不能进行。
因此，二1煤为顶板裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单型矿床，即第二类第一型。
（十）工程地质
（1）、生产矿井工程地质概况
据本矿及周边矿井调查，本区二1煤层顶底板多为泥岩、砂质泥岩，局部为细粒砂岩，其个别地段有伪顶、伪底存在，其力学强度较低，遇水易软化，膨胀崩解，为稳定性较差顶底板，加之本区二1煤层附近普遍存在一个滑动构造断裂面，致使二1煤层顶底岩石破碎严重，顶底板岩石稳定性变差，抗压强度大大降低，生产矿井开采中又进一步破坏了岩层的受力平衡，使岩石产生变形、开裂位移，易形成冒顶、底鼓等不良工程地质现象。
本区二1煤层矿井多采用走向长壁采煤法，炮采放顶采煤工艺，全垮落法管理顶底板，一般情况下直接顶板自然脱落，直接顶板为砂岩时，则采用人工放顶，个别地段有冒顶、底鼓现象。
（2）、煤层顶底板工程地质评价
二1煤层位于山西组下部，据本矿及外围钻孔资料统计，其二1煤层顶、底板主要为泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，局部为细砂岩，其力学强度较低，为稳定性较差顶、底板。
特别是本区二1煤层附近发育滑动构造断裂面，造成煤层顶、底板岩石破碎，使岩石力学强度更低，稳定性更差，属不易管理顶、底板。
矿井煤层开采破坏了岩层的受力平衡，当矿压超过岩石的力学强度时，可使岩石产生变形、开裂和位移，易形成冒顶、底鼓等不良工程地质现象。
因此，在矿井开采中，应加强煤层顶底板管理，以防止事故的发生。
（3）、瓦斯
本矿区总体为向北倾斜的单斜构造，四周无大断层发育，因此，矿区一1煤层、二1煤层由浅到深瓦斯含量有逐渐增高之趋势。
该矿井开采二1煤，矿井相对瓦斯涌出量4.84m3/t.d，绝对瓦斯涌出量7.46~9.36m3/min。
据2003年6月河南省煤田地质局三队提交了《河南省巩义市大峪沟红旗煤业有限责任公司红旗井二1煤层瓦斯地质总结》，煤矿区钻孔二1煤瓦斯采样深度65.69～486.67m，煤层瓦斯成分CH4为43.5～77.02%。
瓦斯成分分带：
煤层底板+200m以浅为瓦斯风化带；+200～+50m为二氧化碳—沼气带；+50m以深为氮气—沼气带。
钻孔采样瓦斯含量1.49～6.02m3/t.daf，一般在4m3/t.daf左右，其倾向上含量变化总体为随煤层埋深增加而增高，但受中西部F102断层的影响，相关关系并不十分明显；走向上有自西向东逐渐增高的变化趋势。
本矿井二1煤瓦斯含量较低，多处于瓦斯风化带中，瓦斯成分虽以甲烷为主，但均在70%以下。
据对1908孔煤芯测试，煤层坚固性系数（f）极低为0.13～0.25；瓦斯放散初速度（△P）为20～14，但钻孔煤层瓦斯压力（P）0.42～0.59Mpa，远小于《防治煤与瓦斯突出细则》突出危险性煤层临界值0.74Mpa。
因此本区二1煤应属无突出危险性煤层。
由于本煤矿区二1煤为构造煤，加之瓦斯赋存极不均衡，低瓦斯区也会出项局部瓦斯聚集的现象，因此建议矿方仍应加强井下瓦斯监测，尤其对煤厚急剧变化、构造应力集中地段更应加强防范，确保安全生产。
（4）、煤尘爆炸性
据该矿井和邻近煤矿煤尘的爆炸性鉴定结果，二1煤层煤尘火焰长度为零，抑制煤尘爆炸最低岩粉量为零；试验结论为不爆炸煤层，故二1煤层应属无煤尘爆炸危险的煤层。
但二1煤以粉煤为主，且煤层干燥，在采掘过程中，风流中煤尘含量过大将是矿井生产的一大威胁。
该矿井一1煤煤尘爆炸指数为5，属无爆炸性煤层，煤尘浓度测定为3.33～19.7mg/m3，放炮后5分钟煤尘高达708.0mg/m3，该矿采用水泡泥灭尘，效果较好。
（5）、煤的自燃倾向性
该矿井二1煤燃点测定为404℃，其着火点湿度较高，氧化样燃点402℃，还原样燃点为416℃，还原样与氧化样燃点之间的差值为14℃。
本煤矿生产中未发现自燃现象，故二1煤应属无自燃倾向煤层。
该矿一1煤层未发生过煤的自燃现象，一1煤亦属无自燃倾向煤层。
（6）、环境地质灾害及防治
1）本区为低山、丘陵地貌，沟谷发育，地形复杂，相对高差较大，并有悬崖陡壁和黄土高坡存在，在雨季洪水期，会发生山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，在矿井开采中同样会引起地表沉降、坍陷、山体开裂、滑坡、水土流失、水位下降等不良地质灾害发生，对地表水和水质、村庄、植被均会产生一定影响。
2）在煤矿开采中，随着煤矸石的堆放、扬尘、瓦斯排放、煤炭洗选、矿井污水排放、锅炉排放烟气、烟尘和SO2、NO2气体溢出，同时矿井生产中会产生一些噪声、噪音等，都会给本区环境带来一定影响。
3）对地质灾害防范及环境保护措施
在矿井建设和生产开采中，首先要学习上级有关文件，使全矿领导及职工增强对地质灾害的防范和自然环境的保护意识，认识到进行这项工作的必要性和重要性。
要求矿方要严格执行《建设项目环境保护条例》、《建设项目环境保护分类管理名录》及各类《环境保护标准》，按矿井开采设计要求采取有效措施对地质灾害进行防范，对环境进行保护。
在矿井建设过程中，应注意建筑物的质量和坚固性，提高其抗遇地质灾害的能力，在环境保护中应采取防尘、防有害气体泄漏，采取洒水、通风、防噪音等措施，切实改善环境条件，提高环境质量。
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