xx煤矿21采区设计说明书.doc

xx煤业21采区设计说明书xx能源xx公司xx煤业21采区设计说明书xx煤业集团xx县xx煤业有限公司编写（会审）人员名单专业姓名签字职务职称采掘地测 防治水通风机电 运输安全经济 附图目录顺序章次图纸名称图纸编号备注（比例）新制采用1一21采区井上下对照图2一21采区综合柱状图3一21采区储量计算图4二21采区巷道布置平面图5二21采区布置平剖面图（方案一）6二21采区布置平剖面图（方案二）7二21采区布置平剖面图（方案三）8二21采区巷道断面图册9四21采区通风系统图10五21采区供水系统图11七21采区排水系统图12九21采区运输系统图13十21采区变电所供电系统图14十一21采区通讯联络系统图15十一21采区安全监控系统图16十一21采区人员位置监测系统图17十一21采区压风自救系统图18十一21采区紧急避险系统布置图19十一21采区避灾路线图目 录前 言1第一章 采区概况及地质特征5第一节 采区概况5第二节 煤系地层与煤层6第三节 地质构造7第四节 水文地质13第五节 瓦斯地质概况17第六节 其他开采技术条件20第六节 储量计算21第七节 存在问题及处理意见26第二章 井田开拓及采区巷道布置27第一节 井田开拓27第二节 采区划分及巷道布置28第三节 巷道掘进35第三章 采煤方法、采区生产能力及服务年限41第一节 采区开采程序41第二节 采区采煤方法及采面设备配置41第三节 采区生产能力及服务年限46第四章 采区通风系统48第一节 通风系统48第五章 采区供水及防尘系统60第二节 采区供水系统61第三节 采区防尘系统62第六章 采区防灭火系统63第一节 采区消防系统63第二节 防灭火系统63第七章 采区排水系统64第一节 采区排水系统64第二节 排水设备选型64第八章 采区防治水系统66第一节 采区注浆系统66第二节 采区防治水设计66第三节 防隔水煤柱留设69第九章 采区运输系统71第一节 采区运输系统概况71第二节 采区运输设备选型71第十章 采区供电系统80第一节 采区供电系统设计原则80第二节 采区供电系统设计80第十一章 安全避险六大系统91第一节 监测监控系统91第二节 人员定位系统95第三节 紧急避险系统96第四节 压风自救系统96第五节 供水施救系统97第六节 通讯联络系统97第七节 安全技术措施98第十二章 21采区进风井地面工业广场布置109第十三章 技术经济112第一节 工程概算112第二节 主要技术经济指标118 附录：1、采矿许可证：C4100002009101120039014；2、安全生产许可证：(豫)MK安许证字2011208013Y；3、企业法人营业执照：914103235987243427；4、xx省煤炭工业管理办公室关于2015年度全省煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复（豫煤行 201632号）5、煤尘爆炸性、煤炭自燃性鉴定报告6、关于印发集团公司所属矿井支护设计等有关工作暂行规定的通知（xx发2009142号）附件：1、主要机电设备和材料目录2、图纸xx煤业21采区设计说明书前 言一、矿井概况 xx集团xx县xx煤业有限公司前身是xx县xx煤矿，1958年建井，1959年10月简易投产。2006年核定生产能力28万吨/年，2014年生产能力核查为42万吨/年，2016年4月25日，xx煤炭工业管理办公室重新确定生产能力24万吨/年。按照xx省人民政府关于批转xx省煤炭企业兼并重组实施意见的通知豫政201032号文件中要求，xx集团有限公司与万基控股集团于2011年签订了企业兼并重组协议，注册成立了xx集团xx县xx煤业有限公司，xx集团有限公司占股权51%，万基占股权49%。xx煤业历经了50多年的开采历史，浅部资源已接近枯竭，为优化矿井系统，经专家论证，2008年委托郑州煤炭设计研究院编制了xx县xx煤矿技术改造初步设计，该设计由xx省煤炭工业局于2008年12月2日组织有关专家进行最终评审，以豫煤2008818号文批准。初步设计的主要内容包括：在井田中南部建一个主立井，井筒净直径5m，井深675m，井筒落底标高-220m，该井筒担负提煤、进风、排水等任务，设梯子间兼作安全出口。另外根据矿井开采现状及井田走向长度，在-220m以上划分为21采区和南一、北一采区三个采区，-220m以下由于井田走向渐短，划分为南二、北二两个采区，Fc断层以北划分为一个采区，共六个采区。技术改造工程于2009年3月开工，2012年3月因受资源整合的影响停工至今。目前，已完成全部工程的70%左右，预计剩余工程还需投资八千余万元。结合当前煤炭市场和矿井实际情况，企业无资金支撑来实现该技术改造，计划暂搁置原技改工程的实施工作，对矿井现有的系统进行优化，实行有序的采区布置（21采区设计），确保矿井正常采掘接替。矿井采用斜井多水平下山开拓，主副斜井、技改井为进风井，主斜井用于提物料、煤，兼作安全出口。副斜井承担运送人员和矿井辅助提升任务，设有行人台阶作为矿井安全出口，南翼斜井回风。矿井通风方式为中央边界抽出式通风。xx煤业矿井一水平标高+172m，开采范围为二1煤层底板等高线+235m+180m之间；二水平标高-20m，上山开采范围为二1煤层底板等高线+180m-20m之间，下山开采范围为二1煤层底板等高线-20m-220m之间。目前，xx煤业生产地区主要集中在井田北部的23采区和33采区，两采区只剩下23091工作面和33061工作面，预计剩余储量可服务3年左右。为保证矿井生产能力和采区正常接替，矿井生产区域只有逐步向南部的21采区转移。为尽快实现21采区顺利建成，使矿井正常接替得到有效保障，我矿及时与集团公司总工办及上级部门认真详细沟通，对21采区进行了初步设计，设计文件由初步设计说明书和图纸等组成。二、编制设计的主要依据(一) 国家政策、法规、条例、规程、规范1、煤矿安全规程（2016版）2、煤炭工业矿井设计规范GB50215-2005）3、煤炭工业现行的技术政策、规程、规范和国家其他有关法律、法规。(二) 有关文件和报告1、xx煤业矿井地质报告；2、xx煤业矿井水文地质报告；3、xx煤业21采区地质说明书；4、xx煤业瓦斯地质规律研究及预测报告5、xx煤业井田-20-400m标高范围内的三维地震勘探报告(中国煤田地质局物探测量队)；6、xx集团xx煤业二1煤层底板等高线及储量估算和设计煤柱储量损失计算图（xx地测院）；7、xx煤业采掘工程平面图、井上下对照图及现场设备、安全生产现状及有关统计数据；8、xx煤业矿井瓦斯等级鉴定、煤层自燃鉴定及煤尘爆炸性鉴定等自然安全条件诸方面文件资料；9、xx集团有关工程设计文件、规定；10、xx煤业21采区范围内的钻孔情况及其它技术资料等。三、设计指导思想1、坚持以技术经济合理为中心，贯彻少投入，多产出，提高效率，缩短建设工期和确保安全生产的指导思想；2、结合煤矿现有生产系统情况，优化采区巷道布置，做到布局合理、生产集中、系统完善、环节流畅，减少矿井技术改造投资，提高矿井经济效益；3、充分利用矿井已有设施、设备，坚持近期与长远相结合的原则，走滚动发展之路。4、依靠科技进步，采用行之有效的先进工艺、技术和装备，提高矿井的机械化和自动化水平，为减人提效创造条件。四 、采区设计的主要技术特征1、开采条件及资源情况：21采区位于xx煤业矿井中南部二水平以下，开采二叠系山西组二1煤层，煤层倾角1424，整体为一背斜构造。煤层开采标高在-20-220m之间，煤层厚度2.265.01m，平均厚度为3.2m，层位稳定。矿井水文地质类型属中等。21采区正常涌水量103m/h，最大涌水量185m/h。二1煤自燃倾向等级为类，属不易自燃煤层。采区保有资源储量454.74万吨，可采储量376.91万吨。2、采区生产能力:设计生产能力40万吨/年，服务年限12.3年。3、采区巷道布置：21采区布置两条下山，运输下山和轨道下山均布置在二1煤层顶板大占砂岩中（距煤层1835m），两下山在同一层位上。两下山中间相隔30m，方位240。运输下山倾角2023，轨道下山2224。4、采区工作面布置：21采区根据所处位置以及受北部已采工作面和地质变化等因素影响，该采区可布置5个采煤工作面，即从北到南，从上向下，依次布置为21011工作面、21021工作面、21031工作面、21041工作面和21051工作面。但采区上部以北受33采区已回采工作面和薄化带的制约，使采区上部北侧的21011、21031工作面成为三角的残煤区，工作面走向、倾向较短，形状不规则，储量较少，给工作面布置及采煤工作带来不可预料的难度，因此该采区内的21011和21031工作面暂时搁置，暂时不列入采区工作面开采，以后可根据开采技术的发展实施特殊回采，或列入后期采区煤柱资源回收，将其两个工作面合并沿采区倾斜方向布置工作面两巷，形成规则的俯采工作面，实施俯采工作。5、工作面开采顺序：根据该采区所处位置的实际情况，采用从上向下跳采的方式进行工作面回采，即开采顺序为：21021工作面21051工作面21041工作面。采区以一个综采面、两个掘进工作面保产和接替。投产工作面位于21采区上部以南的21021工作面，两个掘进工作面位于21采区下部以北的21051工作面上下顺槽。6、采煤方法：采用走向长壁综合机械化采煤，全部垮落法管理顶板，从而保证采区生产能力。7、通风系统：21采区实行独立的通风系统。进风通过主副井经一水平运输下山和技改立井供给，回风通过21采区轨道下山进入一水平总回风巷后经过南翼回风井排出地面；采区投产前总需风量为3095m/min；采区投产后总需风量为2033m/min。掘进工作面采用局部通风机压入式供风，局部通风机全部采用FBD6.0/215KW、FBD5.6/211KW型对旋节能风机型风机，风筒采用双压边抗静电阻燃风筒，符合规程要求。掘进工作面局部通风机按照“三专两闭锁”、双风机、双电源，自动切换的要求配置。8、煤层注水：掘进工作面和回采工作面设计均选用BPW80/16注水泵，分别进行采掘前注水，满足安全生产要求。9、采区提升运输系统：21运输下山装备一部DTL80/2132型带式输送机运煤，电动机功率132kW，运输能力Q=400t/h。轨道上山选用一台JTPB-1.6/24型单滚筒防爆绞车，电机功率132kw，一次提3个矿车。采区运输人员选用RJHY55-25/1200型井下架空乘人装置1台，单边乘人数58人，每小时可运送人员255人。10、排水系统：根据矿井排水系统现状和集团公司地测防治水相关要求，21采区生产时，工作面的涌水直接通过水泵排到二水平主水仓，不再汇流21采区底部水仓。采区下山及底部的涌水通过底部-220轨道大巷水沟自流入21采区底部水仓，由采区底部泵房排至二水平水仓后排至一水平水仓至地面。采区正常涌水量为：103 m/h，最大涌水量为：185 m/h。21采区主泵房及水仓可利用原技改立井底部已建成的泵房和水仓系统，距21采区下山底部以南400m位置，水仓布置在21煤层顶板大占砂岩中，距离煤层约40m，水仓标高-225m，该水仓分为内外环主仓和副仓，水仓总容量为3600m。排水泵选择MD280-436离心泵3台，一台工作，一台备用，一台检修，配套电机功率315kW。排水管选用2198无缝钢管两趟，一趟工作，一趟备用，由21采区底部水仓沿-220轨道大巷21采区运输下山二水平大巷二水平主水仓一水平水仓地面。11、供电系统：21采区采变电所用双回路供电，电源引自地面变电所，电缆型号为MYJV22-3120-10KV，供电距离2000米；采区巷安装2台KBSG-T-500/6/11.4,500kVA变压器，低压1140V电压向采区井上下设备供电。从21采区运输下山敷设两趟MYJV22370m煤矿用交联聚乙烯绝缘电缆至井下21采区排水泵房。12、压风自救系统：在主斜井地面建有固定压风机站,共安设LG-20/10型压风机三台、ML350-SS型压风机一台，两台工作，两台备用。采用双回路电源，超温、超压、断水、断油保护齐全可靠，安全阀按规定进行了试验。LG-20/10型压风机排气量20m/min，排气压力1Mpa。ML350-SS型压风机排气量60m/min，排气压力0.7Mpa。采用159mm压风管路铺设到21采区下山,工作面支管路采用89mm铺设，采掘工作面按规程要求均安装压风自救箱,保证压风自救系统完善可靠。13、监控、人员定位系统：监测监控系统利用矿井已有的江苏三恒部技集团有限公司生产的KJ770系统，（2014年11月软件升级为KJ770），系统配置两台研华610L工业计算机做为监测服务器，支持双机热备，能够实现主备机快速切换，并配备有不低于2个小时的UPS后备电源，井下数据上传采用电缆传输。系统安装及设置符合煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范AQ1029-2007和煤矿安全规程要求。安全监测监控系统在地面设置有监控中心站，共有监测监控主机9台，其中测控系统主机4台，2台用于一备一用，同时实行双机热备；在该套系统已有的监测分站基础上，需增设21采区所需各监测分站。人员定位系统利用现已有的KJ128A型井下人员定位监测系统，增设相应的人员定位系统分站。14、通讯调度系统：配备JSY200006D型数字程控交换机，可安装电话200部，目前共安装电话150部，其中井下100部。电话电缆引自通信系统，沿21采区巷道，在变电所、绞车房、各施工地点等安装本安型电话，以保证采区主要电话用户的通信。15、紧急避险系统：在21采区上部车场以北15m处已建设永久避险硐室一个（1#避险硐室），该硐室避险设计容纳人员为100人，服务21采区所有采掘工作面及硐室人员的避险。 五、主要技术经济指标1.设计采区生产能力：0.40Mt/a；2.设计服务年限： 12.3a。3.采区投产移交时井巷工程量：井巷工程总长度为5782m，万吨掘进率144.55m/万t；掘进总体积为79791m，万吨掘进率1994.78m/万t；4.移交工作面个数及长度：1个/160m(综采工作面)。掘进工作面个数：2个；5.采区总投资：总投资9476.55万元，吨煤投资236.92元，原煤生产成本206.32元/吨，投资回收期7.7年；6. 采区工效4.4t/工；7.采区建设工期：30个月。六、存在的主要问题及建议1、采区上部21021工作面回风顺槽施工至287m位置时，对工作面上部的采空区进行探水，应进一步查明采空区积水情况，以确保安全。2、建议尽快补充贯穿21采区下山的地质勘探，利用打水文观测孔等形式探明采区下山距二1煤层的距离和煤层的厚度，以便施工工作面时掌握其地质情况，合理布置工作面前期系统，准确指导后续建设及生产。3、在对21021工作面回风顺槽探放上部采空区水前，应先对21轨道下山剩余220m施工贯通，确保安全施工。5第一章 采区概况及地质特征第一节 采区概况一、采区位置和范围1、井田位置井田位于xx县城西南约6km，东直距洛阳约31km，北西直距xx市23km。xx县至宜阳县的柏油公路（S246）从矿区以东通过，并与310国道、连霍高速公路（G30）相通；陇海铁路、310国道和连霍高速从区外北部68km处通过，交通便利（见图1-1-1）。本区地表海拔标高一般在400m500m左右，地形高差较大，最高点位于中部的xx，标高614.40m，最低点位于区北部边界冲沟内，标高358.00m，相对高差约256m，属低山丘陵区。地貌形态多样，在赵峪、仙桃、火石沟、南井沟及外围的新近系沉积区，以片流冲刷作用为主，形成以侵蚀为特征的冲沟斜坡地貌；在xx与岩层倾向相同的山坡地带，由于构造作用和岩石抗风化差异的共同影响，形成单面山地貌。井田开采面积6.2087k，开采标高+350-400m。图1-1-1 交通位置示意图2、采区位置21采区位于xx煤业井田中南部-20水平以下，浅部以二1煤层底板-10m等高线为界，深部以二1煤层底板-250m等高线为界，北部以21采区18#拐点边界线为界，南部以矿井边界断层为边界，采区走向长约19362653m，倾斜宽约640 m，采区平面积约1.46k，二、四邻关系及地面情况21采区周边的采空区有北部的32采空区和33采空区，21采区上部边界的原南部的下山采区。地表为低山丘陵，标高+475m+600m，地势起伏较大，主要为林区，农田较少；在xx与岩层倾向相同的山坡地带，由于构造作用和岩石抗风化差异的共同影响，形成单面山地貌。三、开采对地面的影响矿区范围内无河流、池塘，区内东部边界处北西向冲沟发育，冲沟内无长年流水，受降水影响，雨季时冲沟内有暂时性水流出现。地面主要建筑物为21采区下部边界进风井（原技改井）及地面配套建筑，工业广场面积23100。第二节 煤系地层与煤层一、煤系地层据矿区生产和钻孔揭露资料，本区含煤地层由老至新为石炭系上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组及上统的上石盒子组。含煤地层总厚585.57m，自下而上共划分为一八煤段，含煤13层。煤层平均总厚度5.76m，含煤系数0.98%。山西组和太原组为主要含煤地层，山西组下部的二1煤层为全区大部分可采煤层，其余煤层均不可采或偶见可采点。可采煤层总厚2.75m，可采含煤系数为0.47%。本区可采煤层仅有二1煤层。二1煤层赋存于山西组下部，上距砂锅窑砂岩（Ss）底74.75m，下距L7灰岩顶13.32m，二1煤层埋深18952m。二、煤层21采区煤层厚度变化不大，经202钻孔揭露，煤厚5.48m，根据三维地震勘探报告，二1煤层底板形态整体是一个走向北西，倾向为南东的单斜倾斜构造，东部高西部低。煤层倾角1426，煤层底板等高线起伏幅度较大。二1煤层在21采区大部地区煤厚变化较大，结构简单，煤类单一，普遍可采，属较稳定至不稳定煤层。三、煤质二1煤层在成煤后期受构造影响，煤层遭到破坏，层理不甚明显，颜色为黑色，组织疏松，成粉状，易污手。局部见有少量黄铁矿，呈结核状及浸染状分布。煤层下部含泥质较多。经燃烧试验，属较易燃煤，灰渣多为灰白色，平均容重1.36 t/m。据显微组分分析，煤中有机物含量平均为94.18%，主要为镜质组，含量为80.92%，占有机组分的85.9%；次为半镜质组、半惰质组，含量为7.17%，占有机组分的7.6%。惰质组含量为6.09%，占有机组分的6.5%。无机组分平均含量为5.82%，以粘土类为主，含量为3.16%，占无机组分的54.3%；次为硫酸盐类，含量为1.73%，占无机组分的29.7%，碳酸盐类含量为0.79%，占无机组分的13.6%，氧化物及其它类含量为0.14%，约占无机组分的2.4%。二1煤原煤灰分含量为14.2230.45%，平均22.94%（8点），依据GB/T152241-2010煤炭质量分级 第1部分：灰分评定，应属中灰煤。经1.40kg/L密度液浮选，浮煤灰分（Ad）产率为4.8010.07%，平均7.02%，理论降灰率69.1%，浮煤回收率平均25%，回收率低。综上：二1煤属中灰、中高硫、低磷、中高发热量、较高软化温度灰的粉状焦煤。经脱硫后，硫分含量达不到冶金炼焦用煤要求，仅可作为民用及动力用煤。第三节 地质构造一、采区地层xx煤业位于xx煤田郁厥山井田南部。根据井田内及其周围和钻孔揭露的地层由老至新依次为：寒武系上统崮山组（3g）、石炭系上统本溪组（C2b）和太原组（C2t）、二叠系下统山西组（P1sh）和下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）和石千峰组（P2sh）、中生界三叠系（T）和新生界新近系（N）、第四系（Q）。由老至新简述如下：1、寒武系上统崮山组（3g）区域上本组厚约423.00m。矿区内钻孔揭露最大厚度为43.47m（102孔）。据区域资料，底部为鲕状白云岩；下部为灰、深灰色白云质灰岩，中部为灰、灰白色白云质灰岩，夹泥质灰岩；上部为浅灰、灰色白云质灰岩，含燧石条带及结核。与下伏寒武系中统地层呈整合接触。2、 石炭系（C）自寒武系上统崮山组顶至二1煤层底板砂岩（Ser）底，厚29.1552.35m，平均36.50m。与下伏寒武系崮山组地层呈平行不整合接触。分本溪组(C2b)和太原组(C2t)。1）本溪组(C2b)自寒武系上统崮山组顶至太原组一1煤层底板根土岩底或一1煤层底，厚4.6916.61m，平均8.46m。岩性为浅灰灰色，厚层状铝质泥岩及铝质岩。本组偶含不可采薄煤一层（古占煤）。与下伏崮山组地层呈平行不整合接触。 2）太原组(C2t)自一1煤层底板根土岩底或一1煤层底至二1煤层底板砂岩（Ser）底，厚24.4635.74m，平均28.04m。其主要岩性为石灰岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤层组成。与下伏本溪组地层呈整合接触。依据其岩性组合特征自下而且上分为下、中、上三段。3、二叠系（P）自二1煤层底板砂岩（Ser）底至三叠系刘家沟组底部的金斗山砂岩（Sj）底，厚783.19m961.08m，平均876.73m。分为下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组、石千峰组。1）下统山西组（P1sh）自二1煤层底板砂岩（Ser）底至砂锅窑砂岩（Ss）底，厚73.14102.84m，平均85.66m。主要岩性为浅灰、灰色中、细粒砂岩，灰、深灰色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩。与下伏太原组地层呈整合接触。根据岩性特征分为：二1煤层段、大占砂岩段、香炭砂岩段和小紫泥岩段。2）下统下石盒子组（P1x）自砂锅窑砂岩（Ss）底至田家沟砂岩（St）底，厚271.45292.27m，平均277.92m。主要岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及不稳定的薄煤组成。与下伏山西组地层呈整合接触。根据煤层发育规律，分为三、四、五、六4个煤段。本组产丰富的植物化石，且各段互有差异。3）上统上石盒子组（P2s）自田家沟砂岩（St）底至平顶山砂岩（Sp）底，厚146.40218.55m，平均193.95m。主要岩性由灰、灰白、绿灰色细粗粒砂岩和灰色、深灰色砂质泥岩、含紫斑泥岩，中下部夹多层硅质泥岩。根据其含煤特征，分为七、八两个煤段。仅七煤段赋存不稳定的薄煤层1层（七2煤），不可采。与下伏下石盒子组地层呈整合接触。4）上统石千峰组（P2sh）自平顶山砂岩（Sp）底至三叠系下统金斗山砂岩（Sj）底，厚319.20m。根据其岩性组合特征分为平顶山段（P2sh1）和土门段（P2sh2）。与下伏上石盒子组地层呈平行不整合接触。（1）平顶山段（P2sh1）：根据本区钻孔揭露，厚99.20m。其岩性为灰白、浅灰色厚层状中粗粒长石石英砂岩，底部含石英岩细砾，呈正粒序，具大型板状、槽状交错层理，硅质胶结。局部夹灰、灰绿、紫红色砂质泥岩、泥岩及细粒砂岩、粉砂岩。该砂岩全区发育，层位稳定，是确定煤系地层的良好标志。（2）土门段（P2sh2）：据区域资料，本组厚约220m。按其岩性分为三个亚段。下部砂岩段主要由灰绿、灰黄色厚层状中、细粒砂岩、粉砂岩及暗红色砂质泥岩、泥岩组成。中部泥灰岩段由紫红色泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，夹灰白色薄层状泥质灰岩及薄层砂岩组成；上部碎屑岩段岩性特征为紫红色粉砂岩、细粒砂岩及砂质泥岩。夹有35层含同生砾石的砾屑灰岩，是区域地层对比的良好标志。4、中生界三叠系下统刘家沟组（T1l）据区域资料，厚度大于150m。岩性由紫红、褐红色泥岩、砂质泥岩及薄层粉砂岩、中细粒砂岩组成，底部为紫红色中、细粒石英砂岩，具大型板状交错层理，硅质胶结，俗称“金斗山砂岩(Sj)”。5、新生界（Kz）1）新近系（N）本区钻孔揭露最大厚度40.45m。底部由紫红色细砾岩、中粒砂岩及砂质泥岩组成；上部以粘土岩为主，含钙质结核。与下伏各地层呈角度不整合接触。2）第四系（Q）厚085.28m，平均21.10m。主要由黄土、砂质粘土、砾石及耕植土组成。与下伏各地层呈角度不整合接触。矿井地层详见图1-2-1 综合柱状图。二、采区构造根据地面三维地震勘探情况，发现断层13条，落差088m不等，倾角较大，均为正断层；10条断层走向以NW向为主，剩余3条断层走向均为NE。其中F120、Fb、DF4、DF17控制程度可靠。（见表1.3-1）21采区三维勘探断层及开拓揭露断层成果表（表1.3-1）编号断层性质产状延伸长度及含导水性（m）实见位置及控制情况走向（）倾向（）倾角（）落差（m）F120正N85WS5W754888376井田西南边界，龙潭沟断层Fb正N65WS25W7513352555三维勘探DF1正N75WS15W70023224三维勘探DF3正N20WN70E7007367三维勘探DF4正N15EN75W75027748三维勘探DF7正N20ES70W75015248三维勘探DF8正N15ES75E7003159三维勘探DF9正N75WS15W75050654三维勘探DF10正N35WS55W7008293三维勘探DF13正N30WS60W70015303三维勘探DF16正N60ES30E70022315三维勘探DF17正N25WS65W75023930三维勘探DF18正N25WS65W75065665三维勘探以上13条断层均为正断层，按断层按落差和可靠程度对断层分别分类如下：1、按断层落差分类表最大落差条数断层名称H5m 1DF810 mH5m2DF3、DF1030 mH10m6DF1、DF4、DF7、DF13 、DF16 、DF17H30m4DF9、DF18、F120、Fb2、按断层可靠程度分类表可靠程度条数断层名称可靠断层5DF4、DF10、DF17、F120、Fb较可靠断层5DF1、DF7、DF9、DF13、DF18控制较差断层2DF3、DF16H5m不作评价1DF8根据三维地震勘探21采区范围结果显示：21采区内薄煤区5个，异常区6个。薄煤区解释：第一沉积厚度可能为河流和冲刷而变的异常，造成局部煤层变薄甚至尖灭；第二是断层对煤层的拉张作用，使煤层在引张作用方向上的拉长与煤厚相应减薄；第三薄煤带通常与小断层密集带相伴生，当生产过程中遇到煤层突然变厚（或变薄）有可能是前方煤层薄煤带（或变厚）出现薄煤带的部位（见表1.3-2）。三维地震勘探异常区位置及特征（表1.3-2）名称面积（k）位置特征YC10.0133测区南部、DF4南端同相轴错乱YC20.0174测区南半部、DF4北端同相轴分叉、能量变弱YC30.0045测区东部、勘探范围拐点8附近同相轴瞬间错断YC40.0387测区中部、202钻孔附近同相轴分叉、能量变弱YC50.0089测区中部、DF10北端反射波能量较弱YC60.0343测区中西部、勘探范围4附近上下围岩关系发生变化根据三维地震勘探结果及21采区范围，其中薄煤区1#、异常区2#、3#、4#对工作面布置影响很大。褶曲：根据三维地震勘探21采区情况，发现21采区整体为一背斜，背斜轴部宽度约400m，然后向两翼延伸，两翼坡度基本保持在30左右，对采区巷道掘进有一定影响。21采区为一倾斜的单斜构造，倾斜由东向西，倾角一般为1824。局部发育小褶曲，主要是来自顶底板的起伏，整体21采区地质情况中等，影响采区局部巷道布置，给回采带来一定的影响。第四节 水文地质xx煤业水文地质条件属中等类型。目前矿井正常涌水量193m/h、最大涌水量290m/h。矿井的直接充水含水层为二1煤顶板大占砂岩含水层和太原组L7灰岩含水层；矿井的主要水害威胁为寒武系灰岩水。根据井田内的岩性、含水层的富水程度、地下水的埋藏条件，对开采煤层影响较大的含水层由老到新划分为4个含水层，分别为：寒武系上统崮山组石灰岩含水层（I）、石炭系上统太原组石灰岩含水层（）、二叠系下统山西组中粗粒砂岩含水层（）和第四系细砂、砂砾石含水层（）。根据岩性、地层组合关系，自下而上分为4个隔水层。即：本溪组隔水层、太原组中段隔水层、二1煤层底板隔水层、二1煤层顶板隔水层。一、主要含水层特征1、寒武系上统崮山组石灰岩含水层（I）该层全矿井有分布，由鲕状、豆状、角砾状石灰岩及灰色厚层状白云质灰岩、白云岩组成。以往勘查中，有9个孔揭露该层，钻孔揭露最小厚度5m，揭露最大厚度42.32m，钻孔简易水文地质观测结果，1孔全漏水，其它钻孔漏失量在0.3619.2m/h之间。2、石炭系上统太原组石灰岩含水层（）该含水层由L1L8石灰岩组成，区内有零星出露，地表岩溶裂隙较为发育。根据钻孔及地表揭露证实，局部地区L1L4石灰岩变薄。由于中间夹杂一层相对稳定的隔水层，该含水层可以分为上下两段。太原组下段石灰岩含水层主要由深灰色L1石灰岩组成，局部相变为中粗粒砂岩，厚最大14.79m（7-1孔），最小3.95m（5-1孔），平均7.54m，岩溶裂隙发育程度不均一，一般以裂隙、溶隙为主，局部地段有高度0.251.25m的溶洞存在。太原组上段石灰岩含水层主要由L7石灰岩组成，灰色和浅灰色，含燧石结核，最小厚度2.90m，最大5.98m，平均厚4.60m。该层全矿井有埋藏，无天然露头。据邻近江春煤矿、福安煤矿、富山煤矿资料，该层均发生过突水，突水量1060m/h。3、二叠系下统山西组中粗粒砂岩含水层（）以大占砂岩、香炭砂岩、二4煤顶板砂岩组成，岩性为细、中、粗粒长石石英砂岩，厚度最小为6.06m，最大为54.96m，平均厚30m左右。大占砂岩在矿井主井以南，为二1煤层直接顶板，岩性为中粗粒长石石英砂岩，厚1025m，裂隙发育不均，矿井中常见从此层中淋水。在矿井主井以北，大占砂岩岩性则相变为砂泥岩互层，易碎，强度低。4、第四系细砂、砾石含水层（）由该层中的细砂、砾石组成，主要分布于赵峪和仙桃一带及冲沟中，富水性较弱，为当地人、畜饮用水和生活用水水源。地下水动态随季节变化。地下水类型为孔隙潜水或孔隙承压水。二、主要隔水层特征1、本溪组隔水层主要由一1煤层至崮山组石灰岩之间的铝质泥岩、铝质岩及铝土矿组成。厚4.7618.59m，平均8.92m。该隔水层层位稳定，隔水性能较好，一般情况下可阻止崮山组石灰岩含水层中的水进入矿井。但是遇薄弱地带和断层带时，易引起突水淹井事故。该矿井1980年8月26日风O2突水点处，曾发生过因该层水在强大水压作用下，通过断层带和断层裂隙进入矿井并造成淹井事故。2、太原组中段隔水层主要由深灰、黑灰色泥岩、砂质泥岩及浅灰、灰色细粒砂岩所组成，厚11.3317.53m，平均13.32m，是太原组上、下段石灰岩含水层之间的良好隔水层。其中一些地段相变为中粒砂岩或呈现为石灰岩透镜体，隔水性能可能较差。3、二1煤层底板隔水层系指二1煤层至太原组顶层的石灰岩之间的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、菱铁质泥岩及菱铁矿等，厚6.1615.85m，平均12.44m，该隔水层层位稳定，一般能阻止太原组石灰岩含水层中的水进入矿井。4、二1煤层顶板隔水层系指山西组砂岩含水层顶至下石盒子组砂岩含水层之间的泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，一般厚30m左右。该隔水层在自然条件下，可隔断山西组砂岩含水层与上部下石盒子组砂岩含水层之间的水力联系，但在开采二1煤层条件下。当冒裂带达到此层顶部时该含水层将失去隔水作用。另外，在构造破坏地段，隔水性能将会大大降低或不起隔水作用。三、21采区水文地质条件概述地势地形与水文：21采区处于xx山脉西部山坡及底沟区带，地面起伏相对较大，山顶与山底相对标高相差210m，山底有一季节性发育的V字型冲沟，雨季降水沿冲沟排入仙桃沟水库至涧河流域。21采区预计将揭露五个主要含水层和三个隔水层。（1）区内主要含水层：寒武系中、上统石灰岩含水层，太原组石灰岩含水层，山西组中粗粒砂岩含水层，新近系砾岩及第四系粉砂岩含水层。（2）隔水层：石炭系上统本溪组隔水层，石炭系上统太原组中段隔水层，二叠系下统山西组二1煤层底板隔水层。四、21采区充水因素分析21采区水文地质条件一般，二1煤顶板的直接充水含水层为山西组二1煤层顶板砂岩含水层，现状条件下，二1煤顶板砂岩以中粗粒长石石英砂岩为主，厚1025m，裂隙发育不均，采区中常见从此层中淋水，水量微弱。顶板裂隙含水层富水性较弱，裂隙水多以淋水方式进入采区。正常情况下山西组二1煤层顶板砂岩裂隙水水量不大。二1煤层底板太原组上段石灰岩含水层为二1煤层底板直接充水含水层，岩溶裂隙发育程度不均一，一般以裂隙、溶裂为主。该层为岩溶裂隙承压含水层，富水性弱中等，导水性较差，水压较小，是未来威胁采区安全的主要水源。太原组下段石灰岩含水层与寒武系中、上统石灰岩含水层为二1煤层底板间充水含水层，该层含岩溶裂隙承压水，富水性强，导水性好，水压较大。亦是威胁矿井安全的主接要水源，特别是断层附近，可能通过导水通道成为采区的充水水源。故在采区巷道施工中应及时采用超前物探、钻探查证，对异常区进行注浆加固并进行复查评价后，方可施工。采区上部及北部范围有较多的报废巷道和采空区，各工作面采空区会有积水；施工接近这些区域时易发生溃水事故。由于老采空区顶板陷落积水，使煤层顶板含铝土质泥岩膨胀，破坏煤层老顶，积水带泥冲入采区所致。建议在接近这些区域前进行采掘活动时，应进行探测、放水，以免造成水灾。根据对该区域周边采空区的积水面积大约估算，预计受采空区水威胁的空区总积水达240 万m。因此在开掘到该采区上部（采空区附近）时，要进行钻探、物探跟踪工作，同时派人查明巷道和采空区位置，并准确计算采空区积水量。然后，由地测科编写探放水设计，并严格按照探放水设计进行探放水，探放结束后方可继续开掘。21采区南上部原31采空区积水量大约18.5万m，北部原32采空区和33采区积水量大约18.5万m，在开掘到采空区警戒线后必须进行超前探水、边探边掘；进入探水线后，必须停止掘进，进行探放水。五、21采区涌水量分析1、矿井涌水量根据2013年6月xx省煤田地质局四队提供的矿井水文地质类型划分报告中对矿井涌水量预算结果，预算矿井正常涌水量为193m/h，最大涌水量290m/h。矿井涌水量基本上呈逐年缓慢上升趋势，表明随着巷道掘进长度的增加，采空区范围扩大，含水层揭露面积的加大，突水点增多，矿井涌水量增大。2、采区涌水量根据xx集团公司xx煤业21采区地质说明书，21采区预计正常涌水量为103m/h，最大涌水量185m/h。第五节 瓦斯地质概况一、瓦斯等级鉴定情况根据20062013年对矿井瓦斯鉴定，矿井历年瓦斯相对涌出量2.146.36m/t ，绝对涌出量1.101.83m/min；二氧化碳相对涌出量2.798.80m/t ，绝对涌出量1.433.21m/min，均定为低瓦斯矿井。依据xx省煤炭工业管理办公室关于2015年度全省煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复（豫煤行 201632号），矿井瓦斯相对涌出量2.21m/t，绝对涌出量1.92m/t。xx煤业定为低瓦斯矿井。依据xx省工业和信息化厅关于2013年度全省煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复，相邻的北翼井瓦斯全矿井绝对涌出量为0.18m/min，亦定为低瓦斯矿井。北翼井现已关闭。二、矿井地质构造对瓦斯赋存的影响瓦斯的形成和保存、运移与富集，同地质条件密切相关。矿区位于华北板块板内构造区的南缘，xx构造分区嵩箕、崤熊构造区的接合部位。后期构造作用强烈，有走滑断裂构造而后又叠加了推覆逆冲挤压断裂构造。结合xx煤田资料分析，燕山期构造强烈，早期的北西向走滑断裂致使含煤岩系发生左行平移，处于F2（许村香坊沟断层）F58（龙潭沟断层）之间的xx井田、正村井田、新义井田为开阔的含煤地层，构造简单，煤层倾角平缓，地层连续性好，有利于瓦斯的储存，瓦斯含量大。其西南侧的嶡山、xx井田为燕山晚期的推覆逆冲挤压构造及断裂构造分割而成，褶皱及断层发育，本区位于土古洞背斜之南翼，发育有F120、F6、Fb、Fc等断层，断层相互切割，为瓦斯的运移提供了排泄通道，瓦斯极易逸散，故本区断裂构造是引起瓦斯低的主要因素，断层的存在，破坏了煤层的连续性，为瓦斯气体的自然排放、运移提供了条件，决定了本区瓦斯含量低。三、煤层厚度及变化对瓦斯赋存的影响据xx煤田瓦斯赋存地质规律，一般煤层厚度越大，瓦斯含量越高，当瓦斯保存条件良好时，厚煤带以及煤层增厚变薄情况变化较大的地方也是瓦斯富集带。从表5.1-1看，总体本区二1煤层厚度与瓦斯含量基本符合区域规律，但是不明显，也存在个别地点厚度大，瓦斯含量反而低了情况，如202孔煤厚5.01m，煤层瓦斯含量只有0.02m/t。特别注意的是，区内煤层瓦斯参数测点太小（3点），均是勘查阶段的测点，矿井生产中没有进行过煤层瓦斯参数测定，煤厚与瓦斯含量关系研究还是显得初浅，开采时应格外注意煤厚突变处防治瓦斯工作。四、煤的变质程度对瓦斯赋存的影响在整个成煤过程中，瓦斯不断的生成，并吸附在煤中，煤的变质程度越高，瓦斯的生成量越多，所以无烟煤的瓦斯含量远远高于褐煤。本区二1煤属炼焦用煤，煤变质程度相对较低，瓦斯含量相对较低。五、煤层顶底板岩性对瓦斯赋存的影响煤层顶底板特征主要是指顶底板岩石的组成、结构、构造、胶结特征，裂隙发育情况等，它通过影响煤层顶底板岩层的透气性控制煤层瓦斯的运移和赋存条件。泥岩孔隙率小，较为密闭，利于瓦斯储存，砂岩孔隙率较大，相对较利于瓦斯逸散。本区二1煤层直接顶板主要为中粒砂岩，相对较利于瓦斯逸散，可能也是本区煤层瓦斯偏低的原因。六、煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响根据瓦斯赋存的自然规律，瓦斯赋存与煤层的埋深有直接关系，埋藏深度越深，越不利于瓦斯逸散，所以，在没有构造等其它地质因素影响的情况下，煤层瓦斯含量随煤层埋深的增加而增大，尤其是基岩埋深对煤层瓦斯赋存起着控制作用。本区二1煤层已开采至-150m水平，矿井瓦斯相对涌出量2.21m/t ，绝对涌出量1.92m/min，瓦斯涌出量较低，并没有呈现逐渐向深部开采时，瓦斯含量增加趋势。分析原因可能是矿区处于瓦斯风化带内，煤层瓦斯含量不高有关。但随着深度延伸，矿方应加强监测，做好矿井通风，防止瓦斯事故发生。七、地下水活动对瓦斯赋存的影响地下水主要赋存于煤层围岩中，地下水与瓦斯运移和赋存都与煤层和岩层的孔隙、裂隙通道有关。由于地下水的运移，一方面驱动孔隙、裂隙中的瓦斯运移，另一方面带动溶解于水体中的瓦斯一起流动，有利于瓦斯的逸散。同时由于地下水的作用，减弱了煤对瓦斯的吸附能力，侵占了瓦斯的赋存空间，排挤呈游离状态的瓦斯，从而使瓦斯含量降低。本矿井水文地质条件中等，矿井涌水相对不大，地下水对瓦斯赋存影响相对较小。但本矿井煤层埋藏浅，可能处于水汽交换活动带，地下水对煤层瓦斯影响还较明显。主要表现是瓦斯成分中氮气含量高（见5.1-1），原因可能是地下水把氮气和氧气带入煤层中，氧气易于与其穹物质发生作用而消耗，氮气保存了下来，导致瓦斯中氮气高，甲烷低。八、采区瓦斯类型评价根据xx煤业开采二1煤层，目前开采至-150m标高，煤层瓦斯含量0.060.19 m/t，全区处在瓦斯风化带范围内，煤层瓦斯含量0.062.18 m/t，据煤矿地质工作规定，采用拟比法评价该采区为瓦斯地质类型属简单。九、问题及建议本区以往工作中只有三个钻孔煤层瓦斯资料，没有生产阶段的煤层瓦斯测试资料，总体煤层瓦斯参数资料偏小，导致本次报告未能深入总结瓦斯赋存规律。建议在采区生产中及时进行煤层瓦斯参数测定（包括瓦斯压力、瓦斯含量、透气性、流量衰减系数等），重新分析矿井及采区煤层