德兴煤与瓦斯突出灾害评估报告.docx

1、德兴煤与瓦斯突出灾害评估报告密级项目编号云南省富源县德兴煤矿煤与瓦斯突出灾害评估报告中国矿业大学二一一年十二月报告名称：云南省富源县德兴煤矿煤与瓦斯突出灾害评估报告项目完成单位：中国矿业大学项目负责人： * 中国矿业大学 教 授 博导工作人员： * 中国矿业大学 讲 师* 中国矿业大学 讲 师* 中国矿业大学 讲 师* 中国矿业大学 讲 师前 言煤与瓦斯突出是煤矿井下采煤过程中发生的一种煤与瓦斯的突然运动。这是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象。它能在很短的时间（几秒钟到几分钟）内，使采掘工作面的煤壁遭到破坏，并从煤壁内部突然向巷道或采掘空间喷出大量的煤和瓦斯，充填巷道，在煤体中形成某种特殊

2、形状的孔洞，喷出煤和瓦斯时伴随着强大的冲击力，能摧毁巷道设施，破坏通风系统甚至使风流逆转，并可能造成瓦斯窒息、爆炸和煤流埋人等事故。煤与瓦斯突出时威胁煤矿尤其是开采深度较大矿井安全的重要灾害之一，近年来随着我国矿井开采深度的加大，我国成为煤与瓦斯突出事故多发国家。因此做好煤与瓦斯突出评估、鉴定工作，对规范矿井生产，保证生产安全有着十分重要的意义。根据防治煤与瓦斯突出规定第九条，新建矿井在可行性研究阶段，应当对矿井内采掘工程中可能揭露的所有平均厚度在0.3m以上的煤层进行突出危险性评估。评估结果作为矿井立项、初步设计和指导建井期间揭煤作业的依据。德兴煤矿位于云南省富源县墨红镇境内，为新建矿井，设

3、计生产能力450 kt/a，准入的前期工作已经完成，正在进行可研、初步设计、安全专篇的编制工作。根据相关要求，需要对矿井的突出危险性进行评估，受德兴煤矿委托，中国矿业大学承担了德兴煤矿的煤与瓦斯突出灾害评估的任务。此次评估的标高范围为德兴煤矿+1580m水平标高及以上范围。评估的主要依据为：1、煤矿安全规程，国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局，2010年。2、防治煤与瓦斯突出规定，国家安全生产监督管理总局19号令，2009年。3、煤与瓦斯突出矿井鉴定规范（AQ1024-2006），国家安全生产监督管理总局，2006年。4、关于进一步加强煤矿建设项目安全管理的通知，发改能源201070

4、9号。5、关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知，国家安全监管总局，国家煤矿安监局，安监总煤装2010154号。 6、云南省地质工程勘察总公司2009年6月提交的云南省富源县德兴煤矿勘探报告。7、现场踏勘收集的邻近生产矿井资料。需要特别说明的是本报告仅仅作为矿井立项、初步设计、安全专篇的依据，不能替代作为煤矿所含煤层的突出鉴定报告使用，不作为矿井是否按突出矿井管理的依据，矿井在今后建井期间揭煤作业时必须委托具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位对矿井各煤层进行突出危险性鉴定。在本评估报告完成过程中，云南省发展与改革委员会、云南省煤矿安全监察局、云南省工业与信息化委员会、德兴煤矿等单位的有关领导

5、和工程技术人员给予了大力的支持与帮助，在此谨向他们致以诚挚的谢意。 第一章井田概况第一节井田概况一、交通位置矿区位于云南省富源县190方向，直距30km，处于墨红镇境内。地理坐标：东经：10411581041251 北纬：252428252656自矿区有公路南至墨红镇10km，北距富源县城50km，西至曲靖70km。交通尚属方便。交通位置见图1-1-1所示。二、地形地貌及水系井田地貌形态为构造侵蚀、剥蚀低中山地形，山顶一般浑圆，受侵蚀剥蚀作用强烈，次级分水岭自南向北纵贯全井田。草妥河以南最高地形标高+2086.30m，最低地形标高+1821.00m，高差265.30m，次级分水岭与两小河展布方

6、向一致，形成分流。草妥河以北最高地形标高+2045.1m，最低地形标高+1821.00m，高差224.1m，次级分水岭呈放射状展布，山顶浑圆，山体较为庞大。矿区范围内除河流外无湖泊、沼泽。草妥河从本矿区南端外草妥村流入井田内。顺矿区西侧径流，在矿区中部折向东，横穿矿区而过，进入井田流量895.03452.0 L/s，流出井田流量1125.04312.0 L/s，洪水位标高+1821.0+1840.0m。水深13m。该小河河床发育在长兴组顶部，至3线切割卡以头组及飞仙关组一段底部，在矿界外以东约800m与吉克煤矿区内交一河汇合，流向阿令德、补木煤矿方向。交一河发源于草妥矿区的南部额苏，各类报告常

7、以大地名“吉克”命名为吉克河。吉克煤矿补充勘探报告中称为交一河，流量与草妥河相当。因在本矿区范围以外，对本矿区开采没有影响。三、气象及地震（一）气象富源县地处亚热带，为亚热带高原季风气候。根富源县气象站长年观测资料，年平均气温16.5，最高气温34.9，最低气温-8.7。年平均降雨量1093.7mm，降雨最多为7月，降雨25天；月降雨量159.4mm；该地区每年5月至10月为雨季，降雨量约占全年降雨总量的79%。主导风向为东北风，最大风速为14m/s，干、雨季分明，冬季偶有降雪。年平均日照时间为1380h，日照时间较短。图1-1-1 德兴煤矿交通位置图（二）地震据富源县志及其它资料，1811年

8、、1833年、1856年、1875年、1899年和1906年均发生过地震，但未记载地震烈度和对人畜、房屋损伤情况。近代地震记录始于1927年。据地震统计资料，共发生2.02.9级地震32次，3.03.9级地震13次，4.04.9级地震2次，从地震活动资料来看：富源县自1965年以来的44年中未发生过大于5级地震。据中国地震烈度区划图1990确定，富源县基本烈度为七度区，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第三组。四、矿区经济概况区内居民以汉族为主，彝、水、回、白、苗等少数民族占总人数9.9%，乡镇经济以煤矿企业和种植业为主。主要种植玉米、马铃薯、小麦、荞等农作物；经济作物以烤烟、魔

9、芋等。区内煤炭资源蕴藏较为丰富，劳动力充裕；工矿企业以煤炭开采为主，其次为农产品加工、交通运输及饮食服务业。水泥主要采购自富源县水泥厂，山砂、碎石煤矿附近有村民零星加工。五、相邻矿井及小煤窑情况矿区北段德兴老井露头区有开采露头煤的条件，南段草妥河东岸出露了P2C上部地层，不能排除历史上沿露头带土法采煤的可能。但据地质报告，地表均无老窑痕迹。本井田范围内尚有2号斜井、滑石板斜井、德兴煤矿老斜井三对井筒，现已封闭（无证开采），现分述如下：1、德兴老斜井位于北段露头区，为老窑断续扩大开采形成。坑口标高+1857.5m，斜井长400m，垂深164.5m,坡度为24，自M7顶板破土掘进至M11，主要开采

10、M7、M9、M10煤层，M9煤层已经形成210712.0m2采空区，现已停产关闭（无证开采）。根据煤矿排水及技术资料，矿井水由露头区风化带水补给,矿井旱季流量约2.91 L/s，雨季流量约3.99L/s。闭井后，坑口无自流水，主斜井（井口标高+1857.50m）水位距井口5.0m，原疏干区上方一些泉水已恢复流量，例如S30下降泉，综合推算，平均水位降深约69.0m，矿井单位面积流量为1.3810-5l/sm2，单位面积单位降深流量为2.010-7l/sm2m，雨季流量倍增系数1.37，矿井水量小。2、滑石板斜井掘有主井、副井、风井三个井口，位于草妥河北岸，主斜井井口标高+1826.40m，由T

11、1k地层破土向北东掘进，坑口高于河水位4.0m，坑道已送至ZK402附近，未采煤。矿坑已停产关井，坑口无自流水，根据煤矿排水及技术资料整理计算，旱季流量2.05 L/s，雨季流量2.8 L/s，矿井流量不大，雨季倍增系数1.36，主要来自浅部坑道。3、二号井位于矿区南段2勘探线草妥河东岸，由P2C上部破土掘进，坑口标高+1831.90m，主斜井倾角25，已掘进长度535m，垂深226.10m，至M10煤层，未回采。现已停产关井，坑口无自流水，生产过程中资料反映，斜井中上部水量大于下部，有淋水及壁脚底板渗水，M9煤层以下水量小。根据煤矿排水及技术资料整理计算，旱季流量2.97L/s，雨季流量4.

12、17 L/s，雨季流量倍增系数1.4。三个斜井中以此斜井水量最大，滑石板斜井水量最小。德兴煤矿位于恩洪煤田大河矿区南段西侧外围，其东、南、西、北分别与吉克煤矿、鑫丰煤矿、振鸿煤矿、阿令德煤矿相邻，矿界无重叠压茬关系，矿权范围无争议，相邻矿井的情况如下： 吉克煤矿设计生产能力为45万t/a，由昆明煤炭设计研究院完成设计，并由云南捷夫科技有限公司承建，已基本建成，目前处于生产阶段。 鑫丰煤矿为新建矿井，设计生产能力为45万t/a，目前尚未处于初步设计阶段。阿令德煤矿为生产矿井，年设计生产能力为15万t/a。德兴煤矿与周边矿井矿界关系见图1-1-2。图1-1-2 德兴煤矿与相邻煤矿关系位置图第二节地

13、质特征一、矿区地层区内分布的地层由老至新依次为：二叠系上统峨眉山玄武岩组、龙潭组、长兴组；三叠系下统卡以头组、飞仙关组及第四系。地层特征见表1-2-1。表1-2-1 地层特征地 层代号厚度岩性特征系统组段二叠系上统玄武岩组P2300-380m岩性以深灰绿色和黑灰色致密块状玄武岩为主，具较多的气孔和杏仁状构造，柱状节理发育。顶部为厚3-5的杂色沉凝灰岩和暗紫色、紫红色凝灰岩。龙潭组第一段P2l1平均厚66m为主要含煤段。岩性为浅灰、中厚层状至薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩，夹细砂岩、菱铁岩和煤层，产植物碎片化石。其底部夹有一层厚2.8m的灰白色铝土岩，再往下为厚11.50m的浅灰色中

14、厚层状含砾砂岩。本段含M16、M17、M18、M19、M20、M21、M21+1、M22煤层，其中M16、M21、M21+1、M22煤层在矿区可采，煤层平均厚度分别为2.46m、1.24m、1.41m、1.70m。龙潭组第二段P2l2平均厚129m为主要含煤段。岩性为浅灰、棕灰色薄至中厚层状粉砂岩、泥岩、粉砂质泥岩，间夹薄层状、透镜状菱铁岩、细粒砂岩、炭质泥岩和煤层。产丰富的植物化石。本段含M7、M8、M9、M10、M11、M12、M13、M14、M15煤层，其中可采煤层为M7、M9、M10、M11、M13、M15煤层，平均厚度分别为2.37m、3.12m、1.18m、1.88m、0.90m、

15、3.01m。长兴组P2c平均厚108m岩性为灰色浅灰色薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩，夹少量菱铁质泥岩、泥岩、细砂岩及煤层。产丰富的腕足类、瓣鳃类动物化石及大量植物碎片化石。该组岩性粒度相对龙潭组稍粗。含M1、M1+1、M2、M2+1、M3、M4、M4+1、M5、M6煤层，均不可采。该组与下伏龙潭组呈整合接触。三叠系下统卡以头组T1k平均厚110m岩性为绿灰、灰色中厚层状细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩，间夹薄层状泥质粉砂岩、泥岩，显水平层理、透镜状层理。底部常见有2-3层稳定的硅质条带及椭球状硅、钙质结核为特征，可作为本组与长兴组的划分标志，与下伏长兴组呈整合接触。飞仙关组第一段T1f1平均厚70m为紫

16、红色薄层状粉砂质泥岩夹紫灰色薄层状中厚层状含钙长石质粉砂岩、细砂岩。底部见大量蠕虫状构造，交错层理发育，全区稳定，为与T1k分界标志层。下与卡以头组呈整合接触。第二段T1f2平均厚90m。岩性为紫灰色薄层状泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩，间夹灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩条带，交错层理、斜层理发育。含钙质结核及泥砾，底部为含钙细砂岩，为与T1f1的分界标志。第三段T1f3厚大于140m。岩性为紫红色薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩，间夹细砂岩及灰绿色粉砂质泥岩条带。顶部夹灰色薄层状泥灰岩，具水平层理；上部含钙质；底部夹黄绿色薄层状钙质粉砂岩，含瓣腮类、腕足类化石，为与T1f2的分界标志。第四系Q厚-15m，

17、一般10m左右主要为冲洪积的粘土、砂质粘土、砂、砾等，与下伏地层呈不整合接触。二、构造褶 曲矿区位于格宗向斜的西翼，整体为一单斜构造，地层走向北东南西，倾向南东，倾角一般为1020，无褶曲。断层矿区有F1、F2、F3等3条断层分布，断层分布特征如下。1、F1纵向正断层 位于矿区西部，纵贯矿区，长大于4.9km。走向北东南西，倾向北西，倾角70。断层上盘T1k上部下降，与下盘P2C底部接触，落差120m。有TC1控制，位于矿区的西部边界，切割煤层较深，深部未控制，对煤层的开采影响不大。2、 F2纵向正断层位于矿区北部，系F1断层的分支，长度大于1.9km。走向北东南西，倾向北西，倾角70。上盘下

18、降，致使T1f1上部与T1k底部接触。断层落差80m。有TC2控制，切割了煤层，为矿区北部的西边界断层，深部未控制，对矿井影响不大。3、F3斜交正断层位于矿区东南边缘，长大于1km。与地层走向斜交，走向北东南西，倾向北西，倾角40，断距120m。经ZK302孔控制，钻孔钻进到上盘M10煤层后穿断层带到下盘遇M16煤层，缺失M11、M13、M15煤层，落差120m。地表有TM7控制。断层切割了煤层，但位于矿井边界，对开采有影响。各断层特征见表1-2-2：表1-2-2 主要断层特征表断层名称性 质走 向倾 向倾 角落差控 制 程 度（）（m）F1正断层北东南西北西西70120上部控制，下部在矿界外

19、F2正断层北东南西北西西7080上部控制，下部在矿界外F3正断层北东南西北 西40120有探槽TM7及钻孔ZK302控制4、矿区内无岩浆岩侵入和陷落柱等其他地质因素影响。三、岩浆活动及变质作用矿区内变质作用不明显，无岩浆、火山岩浸入煤层等现象。四、煤层及煤质区内全区可采煤层为M7、M9、M11、M15、M16、M21、M22等7个煤层，大部或局部可采煤层为M10、M13、M21+1等3个煤层。现将各煤层主要特征说明如下：M7煤层位于龙潭组二段（P2l2）顶部。煤层1.237.16m，平均厚2.37m。结构较复杂，含02层高岭石泥岩夹矸，厚0.06-0.92m，顶板为粉砂质泥岩，底板为粉砂岩。全

20、区可采，属稳定煤层。M9煤层位于龙潭组二段（P2l2）上部，上距M7煤层16m，煤厚1.085.74m，平均3.12m。结构较复杂，含12层高岭石泥岩夹矸，厚0.04-0.55m。顶板为粉砂质泥岩，底板为泥质粉砂岩。全区可采，为稳定煤层。M10煤层位于龙潭组二段（P2l2）中部，上距M9煤层16m。煤层0.712.08m，平均1.18m。结构较简单，煤层中含01层泥岩夹矸，厚0.01-0.39m。煤层顶底板均为粉砂质泥岩。煤层较稳定，为大部可采煤层，分布于36线。M11煤层位于龙潭组二段（P2l2）中部，M10煤层之下9m。煤厚0.834.59m，平均厚1.88m。结构较复杂，夹高岭石泥岩夹矸

21、02层，厚0.01-0.21m。煤层顶板为粉砂质泥岩，底板为泥质粉砂岩。为全区可采的稳定煤层。M13煤层位于龙潭组二段（P2l2）中部，M11煤层之下12m，煤厚0.731.12m，平均厚0.90m。为结构简单的单一煤层。煤层顶板为泥质粉砂岩，底板为粉砂质泥岩。该煤层厚度较稳定，是局部可采煤层，仅分布于45线。M15煤层位于龙潭组二段（P2l2）下部，M13煤层之下35m，煤厚0.808.58m，平均3.01m。结构较简单，含0-1层高岭石泥岩夹矸，厚0.01-0.16m。顶板为粉砂岩，底板为泥质粉砂岩，全区可采，属稳定煤层。M16煤层位于龙潭组一段（P2l1）顶部，M15煤层之下28m。煤厚

22、1.156.17m，平均2.46m，煤层结构较简单，含高岭石泥岩夹矸1层，厚0.01-0.74m。顶底板均为粉砂质泥岩。全区可采，属稳定煤层。M21煤层位于龙潭组一段（P1l1）中下部，M16煤层之下33m。煤厚0.721.97m，平均1.24m。煤层结构较简单，局部含1层泥岩夹矸，厚0.01-0.74m。顶板为粉砂质泥岩，底板为炭质泥岩。全区可采，属稳定煤层。M21+1煤层位于龙潭组一段（P2l1）中下部，M21煤层之下9m，煤厚0.742.55m，平均1.41m。结构较复杂，含03层高岭石泥岩夹矸，厚0.01-0.12m。顶板为炭质泥岩，底板为泥质粉砂岩。大部可采，属较稳定煤层，分布于13

23、线及5线。M22煤层位于龙潭组一段（P2l1）中下部，M21+1煤层之下4m。煤厚1.142.62m，平均1.70m。结构较简单，含02层泥岩夹矸，厚0.01-0.74m。顶板为泥质粉砂岩，底板为灰白色铝土岩，全区可采，属稳定煤层。各煤层特征详见表1-2-3：表1-2-3 各煤层特征表煤层名称煤层厚度/（m）煤层结构煤层顶底板岩性煤层间距（m）煤层可采性煤层稳定性倾角两极值（m）平均值（m）夹矸层数夹矸厚度/（m）M71.23-7.162.37夹矸0-2层0.14-0.35顶板为粉砂质泥岩,底板为粉砂岩全区可采稳定102016M91.08-5.743.12夹矸1-2层0-0.61顶板为粉砂质泥

24、岩底板为泥质粉砂质全区可采稳定102016M100.71-2.081.18夹矸0-1层0.03-0.39顶板为粉砂质泥岩底板为粉砂质泥岩大部可采较稳定10209M110.83-4.591.88夹矸0-2层0.11-0.21顶板为粉砂质泥岩底板为泥质粉砂质全区可采稳定102012M130.73-1.120.90无夹矸0顶板为泥质粉砂质底板为粉砂质泥岩局部可采较稳定102035M150.80-8.583.01夹矸0-1层0.02-0.23顶板为粉砂岩底板为泥质粉砂质全区可采稳定102028M161.15-6.172.46夹矸0-1层0-0.79顶板为粉砂质泥岩底板为粉砂质泥岩全区可采稳定10203

25、3M210.72-1.971.24夹矸0-1层0.02-0.23顶板为粉砂质泥岩底板为泥质粉砂质全区可采稳定10209M21+10.74-2.551.41夹矸0-3层0-0.04顶板为炭质泥岩底板为泥质粉砂质大部可采较稳定10204M221.14-2.621.70夹矸0-2层0-1.24顶板为泥质粉砂岩底板为灰白色铝土岩全区可采稳定1020五、煤质 （一）煤类及其分布规律根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86），以Vdaf、G、Y来衡量，M7、M9煤层为1/3JM35，M10、M11、M13、M15、M16、M21煤层为JM25，M21+1、M22煤层为QM34。从上煤层至下煤层的煤质由

26、焦煤向气煤过渡。（二）煤质分析1、水分（Mad）各煤层中原煤水分平均0.64%0.84%，浮煤水分平均0.77%-1.07%，变化幅度较小。2、灰分（Ad）各煤层中原煤灰分平均17.99%30.84%。属中高灰煤，各主要可采煤层的原煤灰分在垂向上由上至下有逐渐升高的趋势。浮煤的灰分平均12.29%24.64%。比原煤灰分降低6个百分点，属低中灰煤。反映出浮煤灰分与原煤灰分大致成正比关系，即原煤灰分高，浮煤的灰分也高，反之亦然。3、挥发分（Vdaf）各煤层中原煤挥发分平均26.75%30.07%，除M7为中高挥发分外，其余均为中等挥发分煤。浮煤挥发分平均25.72% 29.30%，在垂向上各可4

27、、固定碳（FCad）各煤层中原煤固定碳平均49.49%57.53%；浮煤固定碳平均54.74%62.43%。5、发热量（Qgr,ad）各煤层中原煤高位发热量平均24.2728.98MJ/kg，除M21+1、M22为中热值，M7为特高热值外，其余均为高热值煤。浮煤高位发热量平均26.7830.28MJ/kg，属于中高热值煤，发热量与灰分呈明显反比关系，即灰分高6、元素分析碳含量（Cdaf）：原煤平均85.36%88.73%，浮煤平均86.15%88.82%；氢含量（Hdaf）：原煤平均3.92%5.11%，浮煤平均4.93%5.45%；氮含量(Ndaf)：原煤平均1.37%1.82%，浮煤平均1

28、.56%1.87%;氧加硫含量（O+S）daf）：原煤平均4.78%8.40%，浮煤平均4.22%7.40%。四种元素在垂向上变化较小，规律不明显。7、有害元素全硫（St,d）各煤层中原煤全硫含量平均0.23%2.99%，上部M7、M9、M10、M11、M13、M15煤层原煤平均0.23%0.28%，属特低硫煤；中部M16、M21、M21+1煤层，原煤平均0.63%0.71%，属低硫煤；下部M22煤层原煤平均2.99%，属中高硫煤。垂向上总体表现为上低下高的变化规律。从各种形态硫的指标分析，原煤平均SP,d 2.06%，SO,d 0.24%，Ss,d 0.02%。本区全硫的含量主要为硫化物硫（

29、黄铁矿），有机硫和硫酸盐硫含量甚少，煤层全硫含量增高是煤层中黄铁矿含量增高的缘故。浮煤全硫含量平均0.20%2.15%，与原煤的全硫含量相比下降不多。M22煤层的ZK301、ZK401、ZK501、ZK502，其St,d大于3%，在资源量估算时单独圈出，估算超过工业指标要求的高硫资源量。磷（Pd）原煤中磷平均0.011%0.024%，均为低磷煤；浮煤中磷平均0.004%0.013%。砷（As,d）原煤中砷平均2-3g/g；浮煤中砷平均0-3g/g。均为一级含砷煤，低于国家标准。8、微量元素原煤中镓（Ga,d）平均4-14g/g；锗(Ge,d)平均1-3g/g。皆未达最低工业指标。9、胶质层(X、Y)X值平均36.548.5mm，Y值平均11.021.0mm，曲线型为之字型、平滑下降型及之山混合型。10、粘结指数（GRI）平均42-86，各煤层变化有上高下低的变化趋势。除M9、M11、M15、M16为强粘结性煤，M7为特强粘结性煤外，其余均为中强粘结性煤。11、煤灰成分各含量平均为：SiO2 58.58%，Fe2O3 7.39%，Al2O3 20.49%，CaO 5.07%，MgO 1.10%，SO3 1.71%，TiO2 2.06%。以SiO2为主，Al2O3为次，其他组分低。12、煤灰溶融性温度平均为:DT 1310，ST 1390，HT1420，FT