题型二煤矿瓦斯地质图.docx

1、题型二煤矿瓦斯地质图瓦斯地质课程设计设计题目： 禹州X矿瓦斯地质图编制 专业班级： 姓名： 学号： 指导老师： 河南理工大学目 录前言主要论述课程设计时间(6月26日-7月2日)、所做的工作和同组人员各自的贡献情况。1 矿井概况1.2 井型、开拓方式及生产能力禹州X矿为，1997年开工建设，2004年12月竣工投产，开采二1煤层，设计生产能力90万t/a，矿井服务年限52.9年。矿井采用立井单水平上、下山开拓方式，通风系统为中央分列式，通风方式为抽出式。井底水仓集中排水，采用走向长壁综采大采高采煤法，全部冒落法管理顶板。矿井采区巷道采取上、下山布置。1.3 瓦斯1999年6月、7月间，主运输石

2、门（标高-547.7m，埋深699m）和主回风石门（标高-539.5m，埋深690m）出煤门施工期间，先后发生了煤与瓦斯突出现象，经煤科总院重庆分院鉴定，确认二1煤层为煤与瓦斯突出煤层，禹州X矿定为突出矿井。该矿井于2011年8月上旬进行了矿井瓦斯等级鉴定，该矿绝对瓦斯涌出量为30.09m3/min，相对瓦斯涌出量20.34m3/t；绝对二氧化碳涌出量为9.46m3/min，相对二氧化碳涌出量6.4m3/t。历年矿井瓦斯等级鉴定情况见表1-1。表1-1 历年矿井瓦斯等级鉴定情况汇总表年 份瓦斯等级绝对瓦斯涌出量（m3/min）相对瓦斯涌出量（m3/t）CO2绝对涌出量（m3/min）CO2相对

3、涌出量（m3/t）年度日平均产量（t/d）2005年突16.1111.514.112.9420152006年突17.959.885.513.0326162007年突22.8812.365.302.8626652008年突21.2012.408.044.7024632009年突20.2917.767.46.4816452010年突20.079.97.763.8329202011年突30.0920.349.466.41.4 煤层禹州X矿含煤地层包括晚石炭世太原组和早二叠世早期山西组、晚期下石盒子组及晚二叠世早期上石盒子组，共划分为八个煤段（详见表1-2）。其中山西组二1煤层基本全区可采，上石盒子组

4、六4煤层大部可采（F1以北），下石盒子组二3、三14、四7煤层局部可采，其赋存情况见表1-3。二l煤层为矿井主要可采煤层。表1-2 各煤段含煤情况简表地层单位煤 组含煤层数常见煤层主要煤层主要煤层的稳定性与可采情况上石盒子组八煤段6七煤段6七3六煤段6六4、六5、六2六4较稳定，大部可采。六2极不稳定，不可采。下石盒子组五煤段4五2五2极不稳定，不可采。四煤段9四7、四2、四4四7不稳定，局部可采。三煤段17三14、三-10三4、三8三14不稳定，局部可采。三10极不稳定，不可采。不含或偶含炭质泥岩山西组二煤段7二1、二3二3不稳定，局部可采。二1较稳定，基本全区可采。太原组一煤段17一17、

5、一19一4、一6一19极不稳定，不可采。一6极不稳定，不可采。表1-3 可采煤层赋存情况表煤层点 数厚度（米）两极值平均值含矸点数煤层间距（m）穿见零点见煤点可采不可采一层两层合计含矸率（%）六4煤4224036401.421.0170718160.477.9166.013.0四7煤13935104455901.800.592532827三14煤14630116298702.240.628087二3煤14810147321502 160.3260613二1（二）煤149714212814010.794.47112139禹州X矿主要可采煤层二1煤赋存于山西组底部，其顶板为大占砂岩，上距香炭砂岩2

6、7m、距砂锅窑砂岩62.8m；底板为砂岩、泥岩互层，其下为B3。二1煤层厚010.79m，平均4.47m，一般厚36m，见图1-1。仅西北边缘与0233002119孔一线以北小面积不可采。煤层结构简单，在025019线之间，有少数点含12层炭质泥岩或黑色泥岩夹矸。图1-1 二1煤层厚度变化直方图二1煤层局部具分岔合并现象，见图1-2。区内17个分岔点多集中在F1断层以北020线以西块断。分岔后形成二、二两个分层，二和二煤偶尔分别再分岔为二、二及二、二；F1断层以南020线以东地段一般不分岔。夹层为含较多植物化石的深灰色泥岩、砂质泥岩。二煤一般为炭质泥岩或薄煤层，厚02.73m，局部偶达可采厚度

7、。二1煤层分岔时，主分层二l煤变薄甚至尖灭（西北边缘）。从矿井范围看，F1断层以北块段厚度变化较以南块段稍大。图1-2 二1煤层分叉走向沉积断面图另外，在井下11151采煤工作面下顺槽531m附近，二1煤层有一厚度0.701.5m的薄煤带，其它采区工作面二1煤层厚度基本正常，煤厚一般35m。本区原生沉积分异作用是引起二1煤层分岔变薄，甚至尖灭的主导因素。褶皱、断裂较发育，造成个别钻孔煤层断失，局部地段的大占砂岩对二l煤层有冲刷现象。以上是引起二1煤层厚度变化和分叉合并的主要原因。总体而言，二1煤层属较稳定型，但在虎头山断层以北块段，其稳定性稍差。禹州X矿二1煤层厚010.79m，平均4.47m

8、，为厚煤层，煤层结构简单。区内二1煤属中厚煤层，按矿井地质条件分类中煤层稳定性的评价标准，主要评价指标煤厚变异系数（）为43%，大于40，而小于65%，应属不稳定煤层；辅助指标可采性指数（km）为0.95，属稳定煤层。综合两因素，该矿井二1煤层稳定程度应属较稳定煤层，即d。1.5 煤质和煤岩特征矿井二1煤属低中灰、特低硫、低磷、中特高热值、高熔灰分、中等粘结性、大部易选中等可选性之瘦煤。二1煤为灰黑黑色，金刚玻璃光泽，煤岩组分主要为镜煤、亮煤，次为暗煤，多为半亮型。粉状及粒状，属特低强度煤。平均比重1.49，容重1.37，孔隙率为6%。据新峰一矿大样试验结果原煤散比重为0.86t/m3，摩擦角

9、32，静止角37。镜煤最大反射率平均为1.802%，属烟煤V变质阶段。二1煤主要煤岩特征见表1-4。二1煤的镜质组多为无结构镜质体，有少量木煤、木质镜煤；半镜质组主要为半凝胶化基质及少量半木质镜煤等；半丝质组含半丝炭碎屑、木质镜煤半丝炭；丝质组具较完好的木质结构。无机组份由黄铁矿、方解石、石英及粘土矿物组成，其中粘土矿物占6.93%，主要以细粒浸染状或团块的形式分布于有机质中。二1煤为丝质亮煤，镜质组及半镜质组含量增高，而丝质组，半丝质组含量减少。二1煤主要煤质指标见表1-6。表1-4 二1煤煤岩特征统计表（平均值）煤层有机组分+无机组分（%）有 机 组 分 （%）显微煤岩类型镜质组半镜质组丝

10、质组半丝质组无机组分镜质组+半镜质组丝质组+半丝质组二160.217.43.810.97.786.413.6丝质亮煤表1-5 二1煤层主要煤质指标一览表指标原 煤浮 煤煤类名称Ad（%）St，d（%）Pd（%）Qbd（MJ/kg）Ad（%）Vdaf（%）Y（mm）回收率%两极值8.9440.150.261.6400.07920.2433.334.5313.6714.4518.91014.515.076.4瘦煤常见值10.1420.870.30.670.0030.04025.0133.375.959.9115.0417.444.012.030.064.0平均（点数）15.70（132）0.50（

11、116）0.015（101）28.90（123）7.98（129）16.44（128）8 5（121）44.4（116）该矿二1煤原煤灰分变化较大，为8.9440.15%，平均15.70%，一般应属低中灰煤，局部为高灰煤。由于矿井西（北西）部邻无煤带，因此，灰分由西（北西）向东（南东）呈高灰中灰低灰的变化趋势。西北边缘为高灰区，019线以西以中灰为主，以东以低灰为主，就全矿井而言，仍以低灰为主。图1-3 主要含水层柱状图1.6 岩浆岩本区未搜集到岩浆岩活动资料。1.7 水文地质特征禹州X矿位于禹州矿区南部的许禹背斜南翼，在区域上水文地质分区属岩溶裂隙径流区的弱径流亚区中部。禹州X矿井内以及和李

12、楼井田、梁北二号井田之间无明显隔水边界，因此矿井的水文地质边界条件和区域上的弱径流区的边界条件相一致，即西自北东向的下白玉断层，东至前石崮断层，北自南关断层、向南为无限边界。由于北东向断层削弱了西部山区地下水向矿井的径流，致使基岩地下水的补给来源不足，呈现高水头、水量相对不大的特点；但第四系上部砂砾石含水层埋藏浅，水量充沛，对基岩地下水有一定补给。矿井中部的虎头山正断层（F1）自西向东贯穿全矿井，向西延伸至寒武系灰岩露头区，据井下放水资料，该断层为地下水径流的主要通道之一。1.7.1 含水层特征（1）寒武系白云质灰岩含水层（）寒武系白云质灰岩在矿井内埋深100900m，顶界面标高200900m

13、。该含水层为岩溶裂隙承压水。上距二1煤层底板50.37107.43m，一般70m（底板主要含水层与二1煤层关系见图1-4）。椐禹州X矿矿井资料，矿井底板突水后寒武系含水层水位持续下降,说明寒武系水已成为矿井充水水源。从当前矿井涌水量的情况看，底板的涌水量在1250m3/h左右，由于在二1煤层底板充水含水层中，寒武系灰岩含水层的厚度要比太原组灰岩含水层厚度大得多，富水程度比太原组灰岩含水层强得多，因此矿井底板突水水源主要来自寒武系岩溶裂隙水。该含水层虽为二1煤层的底板间接充水含水层，但由于禹州X矿初采区煤层埋深大，二1煤层底板承受的水压亦大（大于5MPa），隔水层厚度小，突水点附近二1煤层底板标

14、高-540m，至寒武系顶界面距离约70m，取原始水位标高+140m，按采矿对二1煤层底板扰动破坏厚度15m计，则突水系数Ts为0.124，大于正常块段的全国一般值0.06，在没有疏水降压条件下，寒武系灰岩水易突破煤层底板隔水层进入矿井；在二1煤层底板隔水层厚度小、断层发育地带，寒武系岩溶裂隙水突水危险性极大。因此该含水层为矿井预防水患的重点。从现在该矿所排底板水量1250m3/h左右分析，寒武系灰岩含水层富水程度中等。（2）太原组下段灰岩含水层（l）由太原组下段L4Ll灰岩组成的含水层。上距二l煤层底板24.7256.19m，一般45m，它是二l煤层底板的间接充水含水层。揭露灰岩最大厚度24.

15、43m，最小厚度5.30m，多数在10m左右。局部L1L3合并，厚度23m，L4灰岩厚13m。该含水层为裂隙岩溶承压水。但富水程度不均一，如在01925孔抽水时，因水量不足而出现断流。由于该含水层其厚度小，又处在相对的封闭环境中，岩溶和裂隙均发育较弱，富水程度也较弱。据禹州X矿F2以南采掘资料，该含水层富水程度较弱，但在断层影响范围内，岩溶裂隙比正常地段发育，富水程度相对较强，应有防范措施。（3）太原组上段灰岩含水层 （2）由太原组下段L11L7灰岩构成的含水层。其中L7和L9灰岩比较稳定，L7灰岩厚约3m，L9灰岩厚15m，上距二1煤层一般8m。它是二1煤层底板的直接充水含水层。揭露的最大厚

16、度25.09m，最小厚度6.72m，多在1020m之间。厚度在20m以上的，仅分布于Fl以北块段的F16与F2之间，呈狭长条带；厚度小于10m的分布于南部和东部。该含水层为岩溶裂隙承压水，但富水程度不均一，如01925孔（F1以南）因水量不足被抽干。除断层影响带外，太原组上段灰岩岩溶裂隙不太发育，禹州X矿F1以南井下施工注浆孔、放水孔穿过该含水层时无水或水量很小。但该含水层是距二1煤层底板最近的含水层，对开采二1煤层有一定的影响。在断层影响范围内，岩溶、裂隙比正常地段发育，富水程度与正常地段相比较强。因此在断层附近应有防范措施（包括对其高水头所造成的工程地质问题的治理）。（4）二l煤层顶板砂岩

17、含水层（）自砂锅窑砂岩（B6）至二1煤层顶板之间的细粒至含砾粗粒砂岩构成复合含水层,是二1煤层顶板的直接充水含水层。揭露的最大厚度61.41m，最小厚度17.28m。Fl以北块段，023勘探线以西，厚度多在40m以上，总的变化趋势是东、西两端的厚度大于中部，小于25m的极少。因该含水层厚度较大（一般40m），含水层为裂隙承压水，其间有泥岩的存在，一般情况下裂隙较发育；但在断层附近，比正常地段裂隙发育；因补给来源不足，总体上富水程度弱。据禹州X矿井资料，在开采初期，二1煤层顶板水涌水量在50m3/h；据与禹州X矿相邻新峰四矿矿井资料，二1煤层顶板水涌水量在50m3/h左右。由于该含水层富水程度较

18、弱，对开采二1煤层有一定的影响，但不会对开采二1煤层造成威胁。（5）六4煤层顶板砂岩含水层（）自六七煤段分界砂岩至六4煤层顶板之间的砂岩组成复合含水层，是六4煤层顶板的直接充水含水层（组）。揭露的最大厚度41.07m，最小厚度1.85m（01520）。该含水层为裂隙承压水，富水程度弱，距二1煤层较远，对开采二1煤层基本无影响。（6）平顶山组砂岩含水层（）覆盖于含煤地层之上，岩性为厚巨厚层状粗粒长石石英砂岩。矿井南部的剥蚀残丘上大片出露，揭露最大厚度94.19m。据钻孔抽水试验资料，该含水层为裂隙承压水。在局部承压地段揭露该层时，地下水涌出地表。禹州X矿生活用水取自该含水层。（7）第四系含水层（

19、）第四系自剥蚀残丘向南、北两侧逐渐变厚，在尹村正断层（F2）以北，厚度骤然增大。揭露最大厚度288.00m。其成因为残坡积、洪冲积，而绝大部分为河床相沉积。根据岩性和富水程度，分为以下两个含水层段：下部砂砾石含水层段（1）：由13层含粘土砂砾石组成，埋深约200m，厚度约9m。主要分布在尹村正断层附近。据钻孔抽水试验资料，水位标高125.34m，q=0.176L/s.m,K=1.53m/d。主要接受西部的孔隙水补给。为富水程度较弱的孔隙承压水。第四系上部砂砾石含水层段（2）：由2层以上砂砾石组成，埋深525m，下界最大深度85m。30m以上为主要含水层，以下则多为亚粘土或亚砂土。该含水层为孔隙

20、潜水承压水，富水程度强。以大气降水和西部的孔隙潜水为补给来源，埋藏浅，水量充沛。工农业用水多取于该层。1.7.2 隔水层特征含煤地层的三、四、五、七、八煤段和含水层的上覆地层，就岩性组合而言，可视为相对隔水层，可由三、八煤段砂岩抽水资料证实。在无构造破坏地段，均可阻隔含水层间的水力联系。现将对开采二1煤层有影响的隔水层叙述如下：（1）太原组底部泥岩隔水层由铝土质泥岩和铝土岩组成。厚529m，一般厚度约10m。本隔水层在区域上层位稳定，其隔水性能良好，在正常情况下可隔断1含水层之间的水力联系；隔水层厚度变化大，隔水层在断层附近遭到破坏，加之寒武系灰岩水水压高，会丧失其隔水性能，使1含水层发生水力

21、联系。（2）太原组中段砂泥岩段隔水层主要由砂质泥岩和中粒砂岩（B2）组成。地层厚1231m，一般厚度约20m。在区域上本隔水层隔水性能良好，可隔断其上、下含水层之间的水力联系；在矿井内，由于断层的存在，隔水层在断层附近连续性遭到破坏，总体上失去隔水性能。（3）二1煤层底板隔水层系指二1煤层底板至太原组上段灰岩顶界面之间的泥岩、砂质泥岩及细粒砂岩。厚度613m，一般10m，在底板水压不大，忽略采矿对煤层底板扰动破坏的情况下，可阻止二1煤层底板直接充水含水层中的水进入矿井；在矿井内，由于二1煤层底板隔水层承受较高的水压，加上采矿对隔水层扰动破坏的影响，总体上已失去隔水性能。1.7.3 断层的水文地

22、质特征矿区内的主干断层虎头山正断层（F1）和尹村正断层（F2），以及次一级的派生断裂与褶皱所导致的裂隙，是沟通地下水的主要通道。其富水程度决定于断层上、下盘对口部位的岩性，而且与埋深有关。据对钻孔冲洗液消耗量分析，液消耗量大于1m3/h的漏水点，大部分沿断层分布。就构造复杂程度不同的三断块而言，、断块的水文地质条件复杂于断块。虎头山断层导水和富水性无论在垂向或横向上都不均一。在煤系地层导水性一般较弱，新峰五矿煤巷遇虎头山断层时却未见滴水。在断层两盘寒武灰岩对接处，断层的导水性则相应增强。据禹州X矿长观孔资料，当井下底板出现突水点以后，位于虎头山断层北盘的01621、01613观测孔水位均出现不

23、同程度的下降，由开采前水位标高+140m左右，到2006年6月底两孔水位标高分别为+87.07m和100.80m，说明虎头山断层是导水性断层。尹村断层为矿井北部边界断层，在矿区内延展长度为8650m。走向南东，向北倾斜，倾角5963，地层断距73267mm。从断层两盘的岩性分析，断层下盘二1煤层以上地层导水性相对较弱，断层下盘寒武系顶界面以下导水性相对较强，位于断层北部的01622长观孔，由开采前水位标高+140m左右，到2006年6月底的水位标高35.75m，因此总体上尹村断层是导水性断层。图1-4 2006年6月底寒武系岩溶裂隙水等水位线图从图1-4也可看出，虽然矿井内的断层总体上是导水的

24、，但断层的不同部位的导水性存在差异。如01622长观孔距矿井突水点比01621远，而水位却比01621孔低得多。从水文地质条件分析，弱径流区的寒武系灰岩富水程度不太强，但考虑到断层带的富水程度比正常地段要强，、块段的构造复杂，而块段的寒武系灰岩富水程度为中等。因此，、块段寒武系灰岩富水程度中等偏复杂，在断层带附近采煤时要做好防水工作，并采取有效的防范措施，对可能出现临时或持续较长时间的出水点和遇断层引起的复杂工程地质问题亦应注意防范。2 井田地质构造及分布特征禹州X矿位于景家洼向斜北东翼，整体为：地层走向105285、倾向195、地层倾角518的单斜构造形态，区内断层较发育，局部并伴有次生褶曲

25、。断层依展布方向可分为北西向和北东向两组，矿区构造复杂程度为中等。图2-1 禹州X矿构造纲要图1）矿井褶曲统计梁北背斜：位于断块西部，北翼交于F2断层，为一宽缓不完整的次级褶曲。自029线延入本区后至020线消失，轴向113293，区内展布长度约4500m。罗坡向斜：位于断块东部，系斜交地层总体走向的次级小褶曲。自013线北端起，向南西延伸至017线西趋于消失，轴向66246，延展长度1500m。两翼被断层切割。胡坡背斜：位于断块的东部，为与罗坡向斜平行并与之配对的次级倾伏小背斜。起于013线北端，向南西经014线、015线倾没于016线西，轴向78258，延展长度2100m。范坡背斜：位于断

26、块的东北部，轴向125305。与区域地层走向近于平行。自南东延入本区后至01线西（F1正断层下盘）消失，为本区内较大的次级褶曲。区内延展长度约5000m。箕啊向斜：位于断块的东北部，夹持于铁李正断层（F9）和虎头山正断层（F1）之间，为与范坡背斜配对的不完整的向斜。轴向110290，延展长度4700m。2）矿井断层统计禹州X矿内发育断层40条，其中落差小于30m的19条。根据上、下盘错动方向可分为正断层、逆断层，其中前者居优势，规模大；后者数量少，规模小。根据展布方向可分为A组（走向115295）、B组（走向60240），其中A组规模大，延展远；B组规模相对小些，但数量较多。现择其主要断层叙述

27、如下：虎头山正断层（F1）：为横贯本区中部的一条主要断层，西自区外延入区内后，经杨园、刘垌、新峰矿务局至柿园转向北东，到周庄南又转为南东，经大白庄、刘店出本区。该断层属A组断裂，但局部有沿袭、追踪B组断裂的现象，从而出现反复转弯。其走向：029023线间为102282；02302l线间为130310；021016线间为116296；016013线间为47227；013405线间为130312。向北倾斜，倾角5367，无论在平面或剖面上均呈波状。地层断距117427m，变化较大。在018、016、014、0ll线断层分岔为23条，但断距总和与邻近勘探线单条断层断距相近。尹村正断层（F2）：为矿井

28、北部边界，属A组断裂。西起董村店，经华庄南、赵桥北、尹村南、罗坡，过刘庄后交南关正断层。矿井内延展长度为8650m。局部存在追踪现象。走向：027018线间为113293；018016线间为70250；016013线间为115295。向北倾斜，倾角5963，地层断距73267m。梁北正断层（F14）：展布于断块北部。西起杨村北，经伴君王、罗坡，消失于015线东，长约4700m。属A组断裂。走向103283，倾向北，倾角67，地层断距5495m。铁李正断层（F9）：展布于断块内。西起箕啊北，经长葛煤矿，向东于东箕啊交于F1断层，长约3800m。属A组断裂。走向116296，向北倾斜，倾角60左右

29、。地层断距3782m。柿园正断层（F7）：为、断块分界断层。沿大席店、军张一线展布，长2150m。属B组断裂。走向65245，倾向335，倾角55，地层断距2444m。苏王口正断层（F171、F172）：展布于断块内。西起五二粮店，经新峰矿务局、苏王口，至胡坡北015线东消失，长约4400m。中部不连续，西称F17-1、东称F17-2。属B组断裂。走向63243，倾向北西，倾角64。地层断距2476m。山王正断层（F8）：展布于断块内。自王庄向东延入本区，经山王，过刘店交F1断层，区内延展长度为3700m。属B组断裂。走向75255，倾向345，倾角61。地层断距3651m。黄榆店正断层（F11）：展布于断块内。自黄榆店北进入本区，向东经白塔山南，过009勘探线消失，区内延展长度为2500m。属B组断裂。走向85265，倾向175，倾角77。地层断距3876m。陈口正断层（F5）：展布于断块内。沿崔张、陈家口一线展布，向东北交于F1断层之上，延展长度为1600m。属B组断裂。走向50230，倾向320,倾角38。地层断距5186m。首