煤层区域突出危险性预测分析报告--大学论文.doc
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1、郑州登电德鑫煤业有限公司二1煤层区域突出危险性预 测 报 告中 国 矿 业 大 学二一一年六月2目 录1 矿井概况11.1 位置与交通31.2 矿区地质41.3煤层91.4 瓦斯141.5 煤尘与自燃141.6 地温141.7 邻近矿井发生煤与瓦斯突出情况152 区域突出危险性预测的原则及依据172.1 区域突出危险性预测的原则172.2 区域突出危险性预测的依据193 二1煤层瓦斯赋存规律223.1 二1煤层瓦斯压力赋存规律223.2 二1煤层瓦斯含量赋存规律243.3 二1煤层突出指标分析273.4 二1煤层瓦斯赋存规律分析284 二1煤层区域突出危险性预测304.1二1煤层区域突出危险性
2、预测的指标和主要依据304.2二1煤层区域突出危险性预测验证情况315 二1煤层区域突出危险性预测结论及建议325.1 二1煤层区域突出危险性预测结论325.2 建议321 矿井概况登封市君鑫煤业有限责任公司(以下简称君鑫煤业公司),为地方国有企业。2006年2月经过煤矿整合重组后,依法办理了新的采矿许可证,证号为4100000520674。君鑫煤业公司根据通知(20078号)精神,在2006年2月整合后的矿区范围内,将南部的(原杜家湾煤矿、新建煤矿、君召乡宏发煤矿)部分块段,划归君鑫二矿,并以登封市君鑫煤业有限责任公司君鑫二矿名称,独立申请采矿许可证,证号为:4100000720602。规划
3、君鑫二矿:开采二1煤层,开采深度由+450m至+100m标高,设计井筒3个,生产规模为30104t/a。采矿权人:登封市君鑫煤业有限责任公司。矿区范围由下列14个拐点坐标连线圈定(其中点8、9、10、11圈定的范围作为井筒及井筒保护煤柱范围,此区内不得进行任何开采活动),地理坐标为:北纬342127342151,东经11248351125004;东西长约2.26km,南北宽约0.7km,面积约1.3253km2,拐点坐标详见表1-1。 表1-1 君鑫二矿矿区范围拐点坐标一览表 点号平面坐标点号地理坐标经距Y纬距X东 经北 纬13839060038047801112483934215123839
4、060038045002112483934214233839050538045023112483534214243839054038041254112483734213053839151038041405112491534213163839178038040746112492534212973839180038041507112492634213183839213738041198112493934213193839211038040449112483834212810383921963804020101124942342127113839222838041101111249433421301
5、23839275038040601211250033421291338392772380462513112500434214714383918003804715141124926342150君鑫二矿,行政归属君鑫煤业公司,君鑫煤业公司具有产业统筹、安全监管职能。君鑫二矿范围,为君鑫煤业公司划定的14个拐点坐标连线圈定的范围(主要为原来的新建煤矿、宏发煤矿、杜家湾煤矿范围)。 (1)新建煤矿1966年由登封县办,1981年停产,1995年恢复生产,开采二1煤层,设计年产原煤9万t,实际8万t,斜井、立井联合开拓。该矿煤厚变化较大,0.1014.52m,一般35m,西部见薄煤带。顶板岩性多为砂岩和
6、砂质泥岩,底板为砂质泥岩和泥岩,采掘中未见断层和褶曲,构造简单。现正常涌水量20m3/h。 1971年曾发生瓦斯突出,突出资料不详,属煤与瓦斯突出矿井。到2005年底,该矿累计动用地质储量约72.5万t,这与1998年以来8万t/a的产能基本吻合,现采至+150m水平,东西两翼长约100600m,5个采空区,一次采全高。(2)宏发煤矿原为新建煤矿之东区,2000年10月从新建煤矿分出并建矿,年设计生产能力6万t,开采二1煤层,斜井开拓。煤层走向近东西,倾向北,倾角2730,煤层结构简单,一般不含夹矸,煤厚变化0.905.60m,一般厚45m。顶板多为砂岩和砂质泥岩,底板多为砂质泥岩和泥岩,贫煤
7、。单斜构造。矿井涌水以顶板淋水为主,正常涌水量10m3/h,最大20 m3/h。属低瓦斯矿井。到2005年底,该矿累计动用地质储量约15.9万t,该矿现开拓至+160m水平,工作面东西两翼长约110220m,2个采空区,一次采全高。(3)杜家湾煤矿1994年6月建矿,同年底建成投产,2002年8月扩界,年设计生产能力9万t,实际9万t,开采二1煤层,斜井、立井联合开拓,走向长壁后退式炮采。煤层产状527-30,煤层结构简单,一般不含夹矸,煤厚变化较大0.75.2m,一般厚24m,西部见薄煤带。顶板岩性多为砂岩和砂质泥岩,底板多为砂质泥岩和泥岩,间接底板为细粒砂岩。单斜构造,采掘中未见断层和褶曲
8、。以顶板淋水为主,矿井正常涌水量14m3/h,最大56 m3/h。到2005年底,该矿累计动用地质储量约37.2万t,该矿现开拓至 +200m水平,工作面东西两翼长约110470m,三个采空区,一次采全高,矿井属低瓦斯矿井。邻近君鑫煤矿的南部和西部边界为君鑫二矿的东部和北部边界,于1996年建井,2000年建成投产,开采二1煤层,斜井开拓,走向长壁后退式炮采。设计年生产能力30万t,2005年始达30万t/a的设计能力。现矿井揭露二1煤层走向近东西,倾向北,具体产状1029,煤层结构简单,偶含夹矸,矿井揭露煤厚变化较大,0.412.2m,一般厚34m,东西见两个薄煤带,贫煤,顶板多为砂岩和泥岩
9、,局部有伪顶为炭质泥岩,底板多为砂质泥岩和泥岩。采掘中未见断层和褶曲,单斜构造。矿井来水以顶板淋水为主,原来正常涌水量为3040m3/h ,现正常涌水量15m3/h,最大涌水量70 m3/h。矿井现按煤与瓦斯突出矿井进行管理。1.1 位置与交通君鑫二矿位于登封市石道乡和君召乡交界处的上沃村,北东距登封市约25km,南距汝州市约25km,行政区划隶属君召乡管辖。伊川登封的公路从距矿区北约2km处通过,区内有至石道乡和临汝镇等的乡级公路穿过,且登封煤田专用铁路从矿区北部通过,交通便利,如图1-1所示。 图1-1 交通位置示意图1.2 矿区地质1.2.1区域地质特征1.2.1.1沉积特征本区地处华北
10、晚古生代巨型拗陷沉积盆地南带之西南隅,接近华北地台西南缘的伏牛古陆和中条古陆。盆地基底地层为下古生界寒武系上统崮山组(3g)地层。华北地台经历了1.31.5亿年的风化剥蚀后,至晚石炭世中晚期,海水自NE、E方向侵入,盆地基底持续缓慢下沉的同时,接受沉积,形成了巨厚的陆表海碳酸盐台地碎屑堡岛复合沉积体积(C2地层)和多旋回浅水三角洲含煤建造沉积体系(P1shP2s地层),本区主要可采煤层二1煤就寓于其中。到了晚二叠世早期末,南部古特提斯洋壳对华北板块俯冲加剧,致使包括本区在内的豫西地形增高,演化为陆缘近海湖沉积(P2sh地层),从而基本结束含煤沉积。从中生代三叠纪末到新生代早古近纪中期末,本区发
11、生重大板内变形和构造分异。首先为三叠纪末的印支运动,总体表现为EW向嵩淮隆起和EW向断裂,缺失J1K3地层。其次,为侏罗纪末期的燕山早期运动,在本区主要表现为一系列NW向走滑断裂和走滑扭动嵩箕弧。其三为白垩纪末期的燕山晚期运动,形成一系列NE向断裂和NE向单断型箕状断陷小盆地。其四为新生代古近纪始新世末的喜马拉雅运动,形成EW向断陷盆地和EW、NW向断裂以及断块基础上的重力滑动构造。之后,地壳又进入相对稳定发展阶段,覆盖了N+Q构造层,并造成目前豫西低山丘陵剥蚀和豫东平原沉积的地貌分异景观和煤层赋存格局。1.2.1.2区域地层本区地层属华北地层区豫西地层分区嵩山地层小区。基底为元古界登封群、嵩
12、山群及震旦系的古老变质岩。矿区范围属半掩盖类型,大部被新生界N+Q松散层所覆盖,局部有基岩出露,矿区南部有大面积下古生界寒武系地层出露,区内地层自老而新有:下古生界寒武系、上古生界的石炭系、二叠系,中生界的三叠系地层,缺失奥陶系、志留系、泥盆系以及石炭系下统地层,新生界第四系和新近系地层不整合于下伏各系地层之上。1.2.1.3区域构造本区位于登封煤田马岭山勘查区之西段,区域构造属华北板块嵩箕构造区秦岭纬向构造带东段之嵩山、箕山两背斜之间的颖阳芦店向斜南翼西段。受不同时期构造应力的影响,区内发育有近东西、北西、北东三组不同时期的断裂构造和后期的面状滑动构造。1.2.2矿区地质1.2.2.1地层根
13、据钻孔揭露和地表出露情况,矿区地层自老而新有:寒武系、石炭系、二叠系、三叠系、新近系及第四系。(1)寒武系()中统张夏组(2zh)灰至深灰色,厚层状细晶鲕状石灰岩,下部具豆状及肾状结构,与下伏徐庄组(2x)整合接触,区域厚124m,产三叶虫化石。上统崮山组(3g)灰色,厚至巨厚层状白云质灰岩,含不均一的鲕粒,中夹薄层泥岩和砾屑灰岩,顶部溶洞发育,常有本溪组的铝质岩或铝质泥岩充填,与下伏张夏组连续沉积,区域厚212.42m。矿区钻孔揭露该层厚度45.53m。(2)石炭系(C)地表裸露零星的上统本溪组和太原组地层,缺失下统,与下伏寒武系崮山组地层呈平行不整合接触,平均厚度44.44m。本溪组(C2
14、b)上部为灰至深灰色铝质岩,具豆状、鲕状结构;下部为灰色铝质泥岩,含黄铁矿结核。本组厚2.9813.62m,平均厚7.58m。太原组(C2t)下自一1煤层底板之底,上至L9灰岩或菱铁质泥岩顶部,该组岩层厚度变化较大,厚17.8945.24m,平均36.86 m。主要由石灰岩、泥岩、砂质泥岩、薄煤层及炭质泥岩、砂岩组成。依据岩性组合特征可分为三段:下部灰岩段、中部碎屑岩段和上部灰岩段。产丰富的蜓等动植物化石。(3)二叠系(P)自太原组L9灰岩或菱铁质泥岩顶部,至三叠系下统圈门组金斗山砂岩底界。主要由山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组组成,地层总厚度861.26m,与下伏地层整合接触。下统(
15、P1)本统下自太原组L9灰岩或菱铁质泥岩顶部,上至田家沟砂岩(St)之底,包括山西组和下石盒子组。本统平均厚349.54m,与下伏地层呈整合接触。-1山西组(P1)下自太原组L9灰岩或菱铁质泥岩顶部,上至砂锅窑砂岩(Ss)之底。为一套灰至深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩及煤层组成的含煤地层。二1煤层赋存于该组的下部,属全区可采煤层。二1煤层顶板大占砂岩(Sd)为中细粒砂岩,以层面含炭质及大量白云母为典型特征,局部相变为砂质泥岩。本组上部的灰色泥岩、砂质泥岩具暗斑,含菱铁质假鲕(俗称小紫泥岩),是划分山西组的辅标志层。本组厚64.5084.29m,厚平均75.22m。-2下石盒子组(P1x
16、)下自砂锅窑砂岩(Ss)底,上至田家沟砂岩(St)底,含三、四、五、六共四个煤段。其岩性组合以砂岩、砂质泥岩、泥岩及不稳定的薄煤层组成。各煤段划分均以煤段底部的砂岩为界,其中三煤段不含煤层,四、六煤段偶见薄煤层,但均不可采。仅五煤段中部五3煤层属大部可采煤层。三煤段底部的砂锅窑砂岩(Ss)为灰或灰白色厚层状中、粗粒石英砂岩,具大型板状、槽状层理,含泥质团块和石英质小砾石,层位稳定,为全区主要标志层之一,也是山西组与下石盒子组的分界砂岩;其上部为浅灰色、绿灰及紫红色泥岩、砂质泥岩,含紫斑及鲕粒(俗称大紫泥岩),层位稳定,是划分地层的良好标志。本组平均厚274.32m。产植物化石。上统(P2)下自
17、田家沟砂岩(St)底,上至三叠系下统金斗山砂岩之底。地层平均厚511.72m,包括上石盒子组和石千峰组。与下伏地层呈整合接触。-1上石盒子组(P2s)下自田家沟砂岩(St)底,上至平顶山砂岩(Sp)底。含七、八、九共三个煤段。其岩性由灰、灰绿色、浅灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细、中粒砂岩组成,偶夹薄煤层。中部常发育23层薄层状硅质泥岩。七煤段底部的田家沟砂岩为灰至灰白色中粒长石石英砂岩,具板状和楔状层理,石英含量80-85%,长石15-20%,硅质胶结,层位稳定,是上、下石盒子组分界的重要标志。本组厚174.50234.00m,平均厚208.59m。该组在本区基本被剥蚀。-2石千峰组(P2sh
18、)下自平顶山砂岩之底,上至金斗山砂岩(Sj)之底,厚303.13m,下段平顶山段在本区被剥蚀,本区北部有露头出露形成高山,与下伏地层呈整合接触。平顶山段(P2sh1)该段岩性单一,厚度稳定。岩性为灰白色厚至巨厚层状中粒长石石英砂岩,成份主要为石英,次为长石,硅质胶结,具大型板状斜层理,为上细下粗的正粒序。地表常构成山峰,是寻找二叠系煤系地层的良好标志。本段地层区域厚73.85m,该段在本区被剥蚀贻尽。上部地层均被剥蚀,不在叙述。(4)第四系(Q)广泛分布全区,成因类型主要为残坡积及冲洪积。岩性有粘土、粉质粘土、残坡积碎石及疏松砾石层,顶部常有腐植土。据钻孔揭露厚114.64m,平均厚6.56m
19、。以角度不整合超覆于其它各系地层之上。1.2.2.2 构造1)构造特征矿区总体构造特征为一走向近东西、倾向北的单斜构造,区内尚没有断裂构造揭露。邻近矿区东北边界处发育有马F37断层、马F21断层,均未下切至二1煤层。(1)马F37正断层 位于芦家坡村东,走向8085,倾向北,倾角78,长约0.8km,落差24m。地表被掩盖,据上沃烟煤矿三水平11051工作面下付巷主井东 420-520m处穿见该断层北部下降盘七煤底田家沟砂岩与南部上升盘七2煤层接触,缺失地层约35m;5302孔孔深246m处见到五煤段下部及四煤段上部地层缺失30m;5403孔孔深370m处见四煤段地层缺失45m(和马F21断层
20、的叠加断距)。该断层控制为查明。(2)马F21正断层 位于54勘探线东侧,为一走向近于南北、倾向西、倾角70的正断层。延展约1.2km,落差约20m。本断层地表清晰,可见断层面及破碎带。七2煤层露头被错开,5402孔于孔深214.55m和5403孔孔深370m处均有地层缺失现象。控制程度为查明。2)构造复杂程度该区地层产状存在一定变化,绝大部分走向近东西,仅西北部发育有走向近东西向的断层2条。均不下切二1煤层,据煤、泥炭地质勘查规范附录D.1.2,该区地质构造复杂程度可定为简单。1.2.2.3岩浆岩矿区内无岩浆岩。1.3煤层1.3.1含煤性区内含煤地层为太原组、山西组及下石盒子组地层(上石盒子
21、组地层均被剥蚀),总厚度386.40m,区内有钻孔5个,揭露六个含煤段,见煤18层,煤层平均总厚度10.77m,含煤系数2.8%,二1煤层为本矿主采煤层,全区可采,其它煤层均不可采。钻孔各煤段含煤性及煤层发育特征见表1-2。表1-2 各煤段含煤性及含煤特征简表地层代号煤段煤层名称穿过点见煤点见煤厚度(m)煤层评价系统组两极值平均值发育程度可采性PP1P1x六煤段六2110.240.24偶见不可采五煤段五5110.360.36偶见不可采五4110.360.36偶见不可采五3110.710.71较发育不可采五2110.230.23较发育不可采四煤段四3220.27-0.360.32较发育不可采P1
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