黔源煤矿瓦斯地质图说明书.doc

秘密秘密 贵州能发电力燃料开发有限公司贵州能发电力燃料开发有限公司 水城县黔源煤矿水城县黔源煤矿 瓦斯地质图编制说明书瓦斯地质图编制说明书 贵州省煤矿设计研究院 二 O 一 0 年七月 黔源煤矿瓦斯地质图编制说明书黔源煤矿瓦斯地质图编制说明书 项目规模：15 万 t/a 院 长：杨正东 总工程师：孟应芳 项目负责人：潘昌荣 贵州省煤矿设计研究院 二 O 一 0 年七月 参加编制人员名单参加编制人员名单 专专 业业姓姓 名名职职 务或职务或职 称称签签 字字 袁晓春工程师 肖 铸高级工程师 杨 晶工程师 刘建洪工程师 安家华工程师 黄政祥工程师 文 宇工程师 采采 矿矿 通通 风风 安安 全全 地地 质质 潘昌荣助理工程师 审查人员名单审查人员名单 姓姓 名名专专 业业职职 务或职务或职 称称签签 字字 罗康成采矿所长、高级工程师 刘小柯安全副所长、工程师 审定人员名单审定人员名单 姓姓 名名专专 业业职职 务或职务或职 称称签签 字字 陈明陈明采矿采矿副总、高级工程师 王彤标王彤标地质地质副总、高级工程师 周子成周子成通风通风高级工程师 目目 录录 0 前前 言言.1 0.1 项目来源.1 0.2 编图的目的和意义.1 0.3 编制依据.1 1 矿井概况矿井概况.3 1.1 交通位置及隶属关系.3 1.2 井型、开拓方式及生产能力.4 1.3 煤层.5 1.4 煤质特征.6 1.5 瓦斯.6 1.6 水文地质特征.7 2地质构造及地质构造及控控制特征研究制特征研究.8 2.1 矿区地质构造及分布特征.8 2.2 井田地质构造及分布特征.10 2.3 构造煤发育及分布特征.7 2.4 地质构造对瓦斯赋存的控制.7 3 矿井瓦斯地质规律研究矿井瓦斯地质规律研究 .13 3.1 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响.13 3.2 顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响.13 3.3 岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响.14 3.4 煤层埋深对瓦斯赋存的影响.14 3.5 岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响.17 3.6 瓦斯含量分布及预测研究.18 4 矿井瓦斯涌出量预测矿井瓦斯涌出量预测.20 4.1 矿井瓦斯涌出资料统计及分析.20 4.2 矿井瓦斯抽采资料统计及分析.20 4.3 矿井瓦斯涌出量预测.21 5 煤与瓦斯区域突出危险性预测煤与瓦斯区域突出危险性预测.26 5.1 煤与瓦斯突出危险性参数测定及统计.26 5.2 煤与瓦斯突出危险性影响因素分析.27 5.3 煤与瓦斯区域突出危险性预测.30 6 煤层气资源量计算煤层气资源量计算.35 6.1 资源量计算方法.35 6.2 资源量计算及参数的确定.37 6.3.资源量计算结果及评价 39 7 矿井瓦斯地质图编制矿井瓦斯地质图编制.42 7.1 编图资料.42 7.2 编图内容和表示方法.43 8 结论和建议结论和建议 .45 0 前前 言言 0.1 项目来源 煤矿安全规程第一百八十一条规定：“突出矿井必须及时编制 矿井瓦斯地质图”，黔源煤矿属于属于高瓦斯矿井，按煤与瓦斯突出 矿井管理，必须加强对矿井瓦斯治理。依据国家能源局，国能煤炭 200977 号文， 国家能源局关于组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工 作的通知；贵州省发改委，黔发改能源2009931 号文；关于转发国 家能源局关于组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知的通 知；贵州省发展和改革委员会、贵州能源局、贵州煤监局、贵州省安 全监局文件，黔发改能源2010555 号文， 关于加快组织开展贵州省 煤矿瓦斯地质图编制工作的通知。贵州湘能实业有限公司委托贵州 省煤矿设计院对水城县黔源煤矿进行矿井瓦斯地质编图工作。 0.2 编图的目的和意义 汇集瓦斯地质信息，揭示瓦斯地质规律，进行瓦斯涌出量、煤与 瓦斯突出危险性、瓦斯含量预测和瓦斯（煤层气）资源量评价。使各煤 矿能更好地了解瓦斯地质规律，辅助矿井瓦斯、通风安全管理、有针 对性的采取瓦斯治理措施、实施矿井开拓开采、采掘接替合理规划、 拟定生产计划、指挥决策，在全矿宣传、普及瓦斯地质知识，形成瓦斯 地质工作规范，推广瓦斯地质成果提供基础资料和数据，使各级领导 和广大工程技术人员了解和掌握煤矿瓦斯地质规律，提高防范意识， 综合治理瓦斯。 0.3 编制依据 （1）相关文件 国家能源局，国能煤炭200977 号文， 国家能源局关于组织开 展全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知； 贵州省发改委，黔发改能源2009931 号文；关于转发国家能 源局关于组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知的通知； 贵州省发展和改革委员会、贵州能源局、贵州煤监局、贵州省 安全监局文件，黔发改能源2010555 号文， 关于加快组织开展贵州 省煤矿瓦斯地质图编制工作的通知; 贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤 炭管理局文件（黔安监管办字2007345 号）， 关于加强煤矿建设项目 煤与瓦斯突出防治工作的意见。 （2）规程规范、技术标准 煤矿安全规程（2010 年版）； 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程； 煤炭工业矿井设计规范（GB503992006）； 煤层气资源储量规范（DZT 02162002）； 矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ10182006）”； 防治煤与瓦斯突出规定 我国现行煤炭工业的其它有关规定、规程、规范。 贵州省地矿局一一三地质大队 2001 年 5 月提交的贵州省水 城县鸡场乡黔源煤矿勘查地质报告和 2008 年 7 月提交的贵州省水 城县黔源煤矿勘查地质补充报告。 、矿井 2008 及 2009 年度瓦斯等级鉴定及 2009 年 6 月份中国 矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室提交的贵州省水城县黔 源煤矿煤与瓦斯突出危险性鉴定报告。 、矿井提供的相关图纸及技术数据资料。 1 矿井概况矿井概况 1.1 交通位置及隶属关系 黔源矿井位于水城县鸡场乡，位于水城县城南西直线距离 70 公里， 行政区划属鸡场乡管辖。 。地理坐标：东经 1044002-1044045，北 纬 261719-261841。行政区划隶属水城县鸡场乡管辖。交通位置交通位置 详见图详见图 111。 。 境界：其矿区范围拐点坐标如下表(表 2-1-1)。 表 2-1-1 矿区范围拐点坐标 拐点号X 坐标Y 坐标 A290880035467000 B290886035467950 C291062035467950 D291062035466800 准采标高：1450m900m，面积：S1.793km2 矿井境界总体呈不规则形状，长约 1.79km，宽约 1.01km，面积 约 1.793km2。 交通：水城至盘县公路从矿山南侧经过，矿区距水柏铁路线上的 发耳火车站约 8 公里，有简易公路与矿区相通，交通较方便。(见交通 位置图 0-1)。 1.2 井型、开拓方式及生产能力 黔源煤矿属于生产矿井。矿井设计能力 15 万 t/年，服务年限 8.41a。矿井采用平同开拓，即主平硐、进风平硐、回风平硐三个井筒， 黔源煤矿 三条上山（溜煤上山、轨道上山、回风上山，主平硐从 12 号煤层底板 穿层布置，上山沿 12 号煤层底板布置，划分为一水平、两个采区，地 面固定瓦斯抽放站，地面固定压风机。 设计矿井用一条主平硐(防爆蓄电池电机车运输)担负煤炭、 矸石、材料运输及行人、敷设各种管线、进风等任务，用一条进风 平硐担负进风、行人、敷设部分管线等任务；用一条回风平硐专 用回风。主平硐、进风平硐、回风平硐均从煤系统地层中穿层布 置，井筒特征见表 2-3-1。 表 2-3-1 井筒位置及特征表 井口座标井筒断面 井筒 名称 X(m)Y(m) 井口 标高(m) 井筒 方位 角() 井筒 倾角 () 断面 形状 支护 形式 井筒 净宽 (m) 井筒 净高 (m) 净 (m2) 掘 (m2) 主平硐290934435467205+741.21850半园拱砌碹3.53.08.99.3 进风平硐291018235466977+13142700半园拱砌碹2.82.87.07.5 回风平硐291022535466955+13142700半园拱砌碹2.82.87.0 7 .5 1.3 煤层 含煤地层特征含煤地层特征 矿区内的含煤岩系为上二叠统龙潭组（P2l）、长兴、大隆组(P2c+d)。 其特征如下： 龙潭组（龙潭组（P2l） 第一段（P2l1）：本段厚 135-143 米。其岩性以粉砂岩、粉砂质泥岩为 主，夹细砂岩，含煤 6-8 层，局部可采 2 层。 第二段（P2l2）：本段厚 80-87 米。岩性以灰色细砂岩、粉砂岩、粉砂 质泥岩、泥岩、粘土岩及煤层组成，含较多菱铁矿结核。含煤 5-10 层， 均不可采。 第三段（P2l3）：本段厚 70-73 米，岩性主要为灰色粘土岩、粉砂岩、 粉砂质泥岩，岩石中普遍含菱铁矿结核，粘土岩中常见菱铁矿鲕粒。 含煤 4-7 层，局部可采 1-2 层。全区可采 1 层，其编号为 12 号。 长兴、大隆组长兴、大隆组(P2c+d) 本组厚 80-90 米，岩性以浅灰色、灰色普遍含钙质的细砂岩、粉砂 岩，夹粉砂质泥岩，粘土岩及煤层，局部见薄层灰岩。含煤 6-10 层，局 部可采 3-4 层。全区可采 1 层，其编号为 7 号。 可采煤层可采煤层 可采煤层 7、12 号煤层以的特征分述如下： 7 号煤层: 为长兴组最底一层煤，上距飞仙关底界 50-57 米，煤层 厚度为 3.90-4.20 米，平均厚度为 4 米。结构较简单。全区可采。顶板 为粉砂质泥岩，底板为粘土岩。 12 号煤层：上距长兴组底界 18-20 米。煤层厚度为 0.8-4.0 米，平 均厚度为 2.20 米，结构简单，全区可采。顶板为粉砂质泥岩，底板为 粘土岩。 表 1-3-1 煤层特征表 煤层厚度(m)顶 底 板 岩 性 顺 序 区 域 组 煤 层 名 称 最 大 最小 平 均 层间 距(m) 煤 层 夹 矸 数 稳定 性 煤层 倾角 (度) 顶 板底 板 1 长 兴 组 74.2 3.94 较稳 定 41 粉砂质泥 岩 泥岩 2 龙 潭 组 1240.8 2.2 31 较稳 定 41 粉砂质泥 岩 泥岩 14 煤质煤质 煤的物理性质及煤岩特征煤的物理性质及煤岩特征 各煤层均为褐黑色、灰黑色，光泽暗淡，条痕黑色或褐灰色。煤呈 鳞片状及粉状，易燃、疏松、质软。煤层以粉状为主，煤层均具强玻璃 光泽。 煤岩类型以半亮型为主，次为半暗型，少量光亮型及暗淡型。矿物 质主要为方解石、粘土、黄铁矿。煤层视密度：7、12 号煤层均为 1.50t/m3。 煤岩特征煤岩特征 煤的化学性质和工艺性能及煤类煤的化学性质和工艺性能及煤类 根据六枝工矿（集团）恒达勘察设计有限公司实验室提交的鉴定报 告及储量核实报告，煤质特征见表 1-3-2： 表 1-3-2 煤质特征表 煤层 编号 试样类 别 水 分 Mad( %) 灰 分 Ad(%) 挥发分 Vdaf(%) 全 硫 St,d (%) 发热量 Qnet,d(MJ/kg ) 7原煤2.6222.9415.980.432.08 12原煤1.4616.3224.480.9831.58 根据原煤分析结果，煤层属低中灰，低硫，高发热量煤，煤类为瘦焦煤。 1.5 瓦斯 1）瓦斯等级鉴定 本矿新建矿井，未进行瓦斯等级鉴定，瓦斯涌出量参照鸡场乡相 近矿井。 依据贵州省煤炭管理局文件(黔煤行管字200767 号)“对六盘水市煤 矿 2006 年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”、贵州省煤炭管理局文件 (黔煤行管字2005246 号)“对六盘水市煤矿 2005 年度矿井瓦斯等级 鉴定报告的批复”和贵州省煤炭管理局文件(黔煤行管字200525 号) “对六盘水市煤矿 2004 年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”，黔源煤 矿周边矿井 2004、2005、2006 年度瓦斯等级结果均为高瓦斯矿井，本 矿井主采煤层瓦斯含量表如下； 表 3-1-3 各煤层瓦斯含量 煤层712 瓦斯含量 （m3/t） 18.319.5 1）瓦斯突出性鉴定 2009 年 6 月份中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室 提交的贵州省水城县黔源煤矿煤与瓦斯突出危险性鉴定报告及根 据贵州省安全生产监督管理局、煤矿安全监察局、煤炭局文件（黔安 监管办字2007345 号），鸡场乡黔源煤矿 7 煤层在 1120 米以上煤层 无突出危险性，本矿按煤与瓦斯突出矿井管理。 矿井生产过程中必须密切注意： 尽量减少石门等巷道揭煤的次数和频率； 制定专门的巷道揭煤、煤巷掘进、工作面回采相应防突措施并 贯彻执行； 1.6 水文地质特征 1）地层水文地质特征）地层水文地质特征 地形地貌地形地貌 矿区内地形较为陡峻，西高东低，受北盘江影响，地形切割较大， 煤系地层多被第四系残坡积物覆盖。海拔高程为 730-1725 米，相对高 差约 595 米。 地表水地表水 矿区范围内有一条自北西流向南东的溪流和一条自南西流向北东 的溪沟汇集于矿区南部的牛栏寨至垄桥边之间，形成小河，转向北东 流出矿区。河流常年流水，水量随季节变化而变化，枯水季节河面宽 0.5 米，河水深 0.10 米，丰水季节河面宽 5 米，河水深 12.5 米。矿区 内无别的不体。 地层含、隔水性地层含、隔水性 根据矿区出露地层，大致可分为两个含水岩组和 4 个相对隔水岩 组（弱含水层）。 第四系（第四系（Q Q）含水岩组）含水岩组 主要为砂、泥岩、腐植土、亚粘土松散堆积层，多分布于洼地、沟 谷两侧及缓坡地带，厚度变化较大（020 米），它是直接受大气降水 补给。同时又是地表水汇集渗流的场所。 永宁镇组第一段（永宁镇组第一段（T T1 1ynyn1 1）含水岩组）含水岩组 主要为中厚层灰岩、泥灰岩组成，地表多形成于陡坡地带，含岩 溶水。 永宁镇组第二段（永宁镇组第二段（T T1 1ynyn2 2）隔水岩组（弱含水层）隔水岩组（弱含水层） 主要为黄绿色泥岩、间夹泥质灰岩、细砂岩为主，地表多形成陡 崖、有利于地下水的排泄，为弱含水层。 三叠系飞仙关组（三叠系飞仙关组（T T1 1f f）隔水岩组（弱含水层）隔水岩组（弱含水层） 由黄绿、紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩组成。地表季节性冲沟 发育，有利于地下水的排泄。本组岩层弱含水。 二叠系龙潭组（二叠系龙潭组（P P2 2l l）隔水岩组（弱含水层）隔水岩组（弱含水层） 主要为泥质粉砂岩、细砂岩、粘土岩夹煤层组成，为矿区直接充 水岩层，主要表现为砂岩含水、粘土岩隔水的相间隔水特征，地表多 形成缓坡地带，有利于大气降水补给。 二叠系上统峨眉山玄武岩组（二叠系上统峨眉山玄武岩组（P P2 2） 隔水层由玄武岩及凝灰岩组成，含孔隙水，为矿区充水相对的隔 水层。 （2 2）矿床水文地质类型及条件）矿床水文地质类型及条件 矿井充水因素分析矿井充水因素分析 充水水源充水水源 地表水 区内地表冲沟发育，冲沟接受雨季较大面积大气降水汇入，水量 较大，这些冲沟多位于含煤地层露头地带及上覆地层地带，冲沟附近 的网状、脉状裂隙密集，它们与煤层风化、氧化带直接接触，将来沿沟 溪一带开采煤层时，冲沟水可能沿风化裂隙或采矿裂隙渗入或突入矿 井，为矿井浅部开采的直接充水水源。 矿区内小河为山区雨源型河流，流量变化幅度大。小河雨季暴涨， 枯季流量较小,甚至干枯。当矿井开采至沟水位以下时，溪沟水可能沿 断层裂隙、风化裂隙或采矿裂隙渗入或突入矿井，成为矿井开采的直 接充水水源。 根据业主提供的资料，主平硐口附近小河最高洪水位为739m。 第四系孔隙水 矿山内覆盖的第四系，含水性弱，加之厚度不大，分布不广，蓄水 量有限，对煤矿开采影响小。 龙潭组弱裂隙含水层地下水 该组主要为碎屑岩，富水性总体微弱，在构造断裂及应力破坏影 响的地段，含水量相对会较大，矿床开采到这些地段，矿井出水量会 比正常出水量增大。该组为煤矿床开采的直接充水水源。 小煤矿采空区积水 原小煤矿内存在着一定的采空区积水，是浅部矿井开采的重要充 水因素，在开采浅部煤层时，采空区积水易渗入矿井而成为矿井直接 充水水源。 充水通道充水通道 岩石天然节理裂隙 矿山内的龙潭组含煤地层在接近地表附近，岩石风化节理、裂隙 较发育，而深部则发育成岩或构造节理、裂隙，尤其是内部细砂岩等 脆性岩石更为发育，它们是地下水活动的良好通道，并沟通上覆含水 层与含煤地层的水力联系。 人为采矿冒落裂隙 未来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙，这些人为裂隙也会沟通 上覆含水层与含煤地层的水力联系，成为地下水活动的良好通道。 断层破碎带 断层破坏了地层的完整性、连续性，降低了岩石的力学强度，塑 性岩石中断层破碎带含水性和导水性不强，刚性岩石中断层破碎带有 一定含水性和导水性，可能连通含煤地层上部的中强含水层或地表水， 加之未来矿床开采中，人工采矿裂隙大量出现，改变了断层带附近应 力场和地下水的天然流场，地表水、地下水更可能沿断裂带进入矿井。 原小煤矿采空区 矿山内原小煤矿废弃采面或巷道会成为采空区积水，当煤层开采 至采空区时，巷道勾通采空区会成为充水通道。 充水方式充水方式 由于矿井直接充水含水层露头分布不广，接受大气降水补给不强， 为弱含水层，充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主，规模 一般不大，少量为断层、采空巷道导水，因此未来矿井充水方式主要 以渗水、滴水、淋水为主，局部可能发生突水。 水文地质类型水文地质类型 本矿山地表水体发育，地形自燃坡度大，地表水、地下水排泄通 畅，大气降雨是矿山充水的主要因素。龙潭组、长兴大隆组含煤地层 是矿直接含水层，且其煤系上下有良好的隔水层，期间水力联系较差。 因此该矿区是以大气降水为主要补给来源的裂隙充水矿床。水文地质 条件中等。 （3 3）矿井涌水量）矿井涌水量 根据地质报告和业主提供的资料预测，该矿正常涌水量为 35m3/h，最大涌水量取为 50m3/h。 矿井生产建设过程中必须进行矿井水文地质的详细调查及矿井 涌水量的详细实测，并根据实测数据选择合适的排水设备。 （4 4）水文地质条件及开采后的变化）水文地质条件及开采后的变化 矿区主要水害是地下水、老窑积水和采空区积水。矿区采煤较长 年限后，采空区变大，积水面积更大，改变当地水环境问题将更加突 出，所以在今后的开采过程中，要密切观察岩石渗水情况，必要时打 超前钻进行探测和放水排险，确保人员和设备安全。 根据地质报告及业主提供的有关资料，矿区水文地质条件中等。 2 地质构造及控制特征研究地质构造及控制特征研究 2.1 矿区地质构造演化及分布特征 区域所处构造位置，属扬子准地台黔北台隆六盘水断陷普安旋扭 构造变形区。矿区位于发耳旋卷构造带之北西。区内构造方向以北东 向为主，次为南东向(见附图 2)。主要褶曲及断层特征如下： (1)、发耳向斜，区内出露长 7 公里，轴向 20 度，核部出露最新地层为 三叠系上统永宁镇组，冀部主要为二叠系地层，核部地层北部较缓， 地层倾角 5-14 ，往南逐渐变陡，可达 40 。西冀地层陡，一般 40左右， 局部可达 50-60。 (2)、F1断层：分布于向斜东部，长约 8 公里，地层断距大于 350 米，倾向东，倾角 70左右，为逆断层。 (3)、F2断层：区内出露长 5 公里，为逆断层，倾向北西，倾角 70- 80，主要错断二叠系地层。 (4)、F3断层，区内出露长约 7 公里，为逆断层，倾向北西，倾角 75-80，穿过地层有石炭系和二叠系。 (5)、F4断层：出露长 2 公里，为逆断层，倾向南东，倾角 65-70， 穿过地层有二叠系栖霞组、茅口组及峨眉山玄武岩组。 (6)、F5断层：区内出露长 2 公里，为正断层，倾向北东，倾角 60- 70，穿过石炭系及二叠系地层。 矿区位于发耳旋卷构造南西边缘地带，构造不发育。区内总体为 一单斜层，倾向 92，倾角 41左右，构造简单。 （见图见图 2-1）。 图 2 221 六盘水煤田构造略图 图中：1泥堡背斜；2青山向斜；3老鬼山背斜；4法泥向斜；5碧痕营背斜；6盘 南背斜；7水塘向斜；8鲁番背斜；9盘关向斜；10小竹箐背斜；7照子河向斜；12白 块向斜；13土城向斜；14晴隆向斜；15花江背斜；16茅口背斜；17中营向斜；18古 牛河背斜；19杨梅树向斜；20布坑底背斜；21格目底向斜；22结里向斜；23二塘向斜； 24大河边向斜；25黔源向斜；26土地垭向斜；27小河边向斜；28蟠龙向斜；29三丈 水背斜；30六枝向斜；31梅子关背斜；32大煤山背斜；33郎岱向斜；D1黄泥河-潘家 庄断裂；D2下甘河断裂；D3堕脚断裂；D4水城断裂带。 2.2 井田地层、构造及分布特征 1 1）区域地层）区域地层 区内出露地层为二叠系上统峨眉山玄武岩(P2)、龙潭组（P2l）、长 兴大隆组(P2c+d)，三叠系下统飞仙关组（T1f）、永宁镇组（T1yn）及第四 系(Q)。现由老至新叙述如下： 玄武岩组玄武岩组(P(P2 2) 主要为灰绿色至黑灰色块状玄武岩，具杏仁状构造。厚大于 15 米， 与上覆地层呈假整合接触。 龙潭组（龙潭组（P2l） 按岩性组合不同，可分为三段。 第一段（P2l1）：以灰至深灰色粉砂岩、粉砂质泥岩及粘土岩为主， 夹灰、灰褐色细砂岩、粉砂岩、炭质页岩、薄层菱铁矿及煤层。厚 135- 143 米。 第二段（P2l2）：主要为灰色及灰绿色细砂岩、粉砂岩、粉砂质粘土 岩，灰色及紫灰色菱铁质鲕状粘土岩、页岩。厚 80-87 米。 第三段（P2l3）以褐灰色及灰色粘土岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及灰 至灰绿色岩屑砂岩为主，夹菱铁矿及煤层。厚 70-73 米。 本组厚 285-303 米，与上覆地层为整合接触。 长兴、大隆组长兴、大隆组(P(P2 2c+d)c+d) 为一套海陆交替相含煤砂页岩沉积。主要岩性为灰至灰黄色中、 细粒岩屑砂岩、钙质砂岩、灰绿色至灰色粉砂质页岩、粘土岩及煤层， 夹薄层菱铁矿。 本组厚 80-90 米，与上覆飞仙关组呈整合接触。 飞仙关组（飞仙关组（T T1 1f f）：）： 第一段（T1f1）：灰绿、黄绿色薄至中厚层状泥质粉砂岩、细砂岩、 含泥质砂岩。厚 60-68 米。 二段（T1f2）：紫红、灰紫色薄至中厚层状泥岩、砂质泥岩夹细砂岩 泥质砂岩。厚 340-360 米。 与上覆永宁镇组呈整合接触。 永宁镇组（永宁镇组（T T1 1ynyn） 据岩性组合可分为三段。 第一段（T1yn1）：浅灰色中厚层灰岩、夹泥岩，顶部为蠕虫状灰岩， 产瓣鳃类化石。厚 200-226 米。 第二段（T1yn2）：黄绿色泥岩、间夹泥质灰岩、细砂岩，底部常夹 一层浅灰色薄至中厚层蠕虫状灰岩。产瓣鳃类化石。厚约 75-126 米。 第三段（T1yn3）：灰色薄至中厚层致密灰岩、泥灰岩，夹泥岩，厚 大于 20 米。 第四系（Q）：为残坡积层、冲沟堆积物，由亚粘土、砂砾石及转 石组成。不整合于各组地层之上。 2、区域构造 矿区位于三级构造单元六盘水断陷内，北东和南东分别以紫云 垭都断裂和潘家庄断裂为界，煤田以北东以隔挡式褶皱为主，区内 褶皱较紧密，背斜紧陡，尖顶，向斜较宽缓。 3、地质构造对瓦斯赋存的控制 根据现场的揭露情况来看，井田内主要出现小型正断层。正断层 在先期地质运动多表现为挤压、剪切形成。构造煤主要是挤压、剪切 作用形成的。另外，矿井瓦斯含量、瓦斯压力及瓦斯涌出量等一般随 着煤层埋藏深度增加而逐渐变大。瓦斯含量具有随煤层埋深的增大而 升高的变化趋势。矿井总体上可视为单斜构造。矿区构造类型划属中 等构造类型。 3 矿井瓦斯地质规律研究矿井瓦斯地质规律研究 瓦斯是生于煤层、储存于煤层或围岩中的气体地质体，只要开采 煤炭就会有瓦斯涌出。它的生成条件、运移规律以及赋存、分布规律 都受着极其复杂的地质作用控制。瓦斯地质规律是进行煤与瓦斯突出 危险性区域预测和瓦斯涌出量预测的关键，是瓦斯预测和瓦斯地质图 编制的基础。 3.1 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响 现根据矿井地勘资料以及矿井建井期间实测断层资料分析，发育 于各煤层，都是小型断层，总的来说，井田内地质构造发育程度属中 等。从地质勘探及实际揭露的情况来看，井田内正断层较多，一般来 说，正断层为开放性断层，如果贯通地表，将有利于瓦斯的释放，不利 于瓦斯的保存；但如果经多次的挤压或剪切作用，断层未贯通地表， 将有利于瓦斯的保存，断层附近的应力都比较集中。 根据矿井实测检测情况分析，矿井瓦斯含量具有随着煤层埋深的 增大而升高的变化趋势。 3.2 顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响 煤层围岩的透气性好坏，直接影响着煤层瓦斯的赋存、运移或富 集，透气性好的砂岩顶板，有利于煤层瓦斯的逸散，煤层瓦斯含量相 对较低，透气性差的泥岩、砂质泥岩顶板，对煤层瓦斯的逸散起阻碍 作用，含量则相对较高。孔隙与裂隙发育的砂岩、砾岩和灰岩的透气 系数非常大，一般比致密而裂隙不发育的页岩、泥岩等岩石透气系数 高出千倍以上。 顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响可以通过定性定量分析，定量分 析一般利用20m内的泥岩厚度与瓦斯含量做相关数据模型分析，一般 采用线性回归方法分析。 黔源煤矿7煤层顶板岩石顶以泥质砂岩为主，底板以泥岩为主， 顶板不利于瓦斯保存。由于该矿顶底板泥岩分布情况，该矿地质报告 也无相关资料，因此未做相关定量分析。 3.3 岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响 贵州省地矿局一一三地质大队2003年6月提交了贵州省水城县 黔星煤矿勘查地质报告，2008年5月提交的贵州省水城县黔源煤矿 勘查地质报告补充说明，均无岩浆岩入侵的描述文字介绍。 3.4 煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响 （1）煤层埋深对瓦斯赋存的影响 一般有煤层露头的地方，若是煤层埋藏较浅，通常瓦斯会逸散一 部分，并且大气也向煤层渗透，导致浅表煤层中的瓦斯含量较小，甲 烷浓度不会太高。随着煤层埋藏深度的增加，地应力增高，围岩的透 气性降低，瓦斯向地表运移的距离相应增大，这种变化有利于封存瓦 斯、不利于放散瓦斯。所以，在瓦斯风氧化带以下，瓦斯含量、涌出量 及瓦斯压力主要随煤层埋藏深度增加而变大。根据本次瓦斯地质编图 需要，统计了矿井勘探瓦斯含量、压力等数据。 由于 7 煤层是黔源煤矿的主采煤层，因此，以 7 煤层的底板等高 线底图来进行绘制 7 煤层的瓦斯地质图。 贵州省地矿局一一三地质大队 2003 年 6 月提交了贵州省水城 县黔星煤矿勘查地质报告，2008 年 5 月提交的贵州省水城县黔源 煤矿勘查地质报告补充说明，均没有煤层瓦斯资料，报告根据采矿 工程设计手册经验公式预测部份数据，并统计了突出鉴定报告中的 部分瓦斯含量数据，有选择性地利用了 7-8 个具有代表性的瓦斯含量 数据（y），以及与其对应的煤层底板等高线及埋深的绝对值（x），然后 进行线性回归，得到趋势线图 31、图 32 。 y = -0.0095x + 17.391 R2 = 0.9356 0 2 4 6 8 10 12 02004006008001000120014001600 煤层底板标高 m 瓦斯含量 m3/t 图 31 黔源煤矿瓦斯含量与煤层底板标高回归趋势线 回归方程：y=0.0095x+17.391 相关系数：R=0.9356 y = 0.0129x + 3.4177 R2 = 0.9861 0 2 4 6 8 10 12 0100200300400500600700 煤层埋深 m 瓦斯含量 m3/t 图 32 黔源煤矿瓦斯含量与煤层埋深回归趋势线 回归方程：y=0.0129x+3.4177 相关系数：R=0.9861 本报告统计了突出鉴定报告中的部分瓦斯压力数据及预测结果， 有选择性地利用了 6 个具有代表性的瓦斯压力数据（y），以及与其对 应的煤层埋深的绝对值（x），然后进行线性回归，得到趋势线图 3 3。 y = 0.0024x - 0.041 R2 = 0.9826 0 0.5 1 1.5 2 2.5 01002003004005006007008009001000 煤层埋深 m 瓦斯压力 MPa 图 33 黔源煤矿瓦斯压力与煤层埋深回归趋势线 回归方程：y=0.0024x0.041 相关系数：R=0.9826 本报告根据以上图表数据进行 7 煤层的瓦斯地质图绘制。 （2）煤层上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响 煤层上覆基岩厚度为煤层埋藏深度减去第四系地层沉积厚度。第 四系地层主要为黄土层，一般分布于地表，胶结性不好，孔隙度大，连 通性好，容易释放瓦斯。由于第四系松散沉积物易于搬运，厚度变化 较大，这就造成煤层上覆地层垂向上变化较大。在第四纪松散沉积厚 度较小、垂向差异不大的矿井，上覆基岩厚度和埋藏深度对瓦斯的影 响基本上相当。 3.5 岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响 陷落柱对瓦斯赋存的影响主要取决于它产生的裂隙发育情况及 和地表沟通情况。裂隙发育并和地表沟通，透气性好，有利于瓦斯释 放。有时陷落柱发育的裂隙和地表水系或地下水系沟通，则在漫长的 地质史会被水带走大量的瓦斯，从而出现水大瓦斯小的情况。 贵州省地矿局一一三地质大队 2003 年 6 月提交了贵州省水城 县黔星煤矿勘查地质报告，2008 年 5 月提交的贵州省水城县黔源 煤矿勘查地质报告补充说明，均无岩溶陷落柱描述文字介绍。 3.6 瓦斯含量分布及预测研究 通过定性、定量分析，以及对相关系数 R 意义的分析，找出影响 煤层瓦斯含量分布的重要因素。 对相关系数 R 分析和表示的意义：如两者呈正相关， R 呈正值， R =1 时为完全正相关；如两者呈负相关则 R 呈负值，而 R =-1 时为完 全负相关，完全正相关或负相关时，所有图点都在直线回归线上；点 子的分布在直线回归线上下越离散， R 的绝对值越小，相关系数的 绝对值越接近 1，相关越密切；越接近于 0，相关越不密切。当 R =0 时， 说明两个变量之间无直线关系。通常| R |大于 0.75 时，认为两个变量 有很强的线性相关性。 通过埋深与瓦斯含量的关系分析： 回归方程：y=0.0129x+3.4177 相关系数：R=0.9861 煤层底板标高与瓦斯含量的关系分析： 回归方程：y=0.0095x+17.391 相关系数：R=0.9356 从以上回归方程可知：瓦斯含量与前者成正相关，与后者成负相 关，且 R 都大于 0.75，两者与瓦斯含量关系都很密切，考虑埋深影响 瓦斯含量更符合实际一些，故利用煤层埋深与瓦斯含量回归方程，预 测计算该矿瓦斯含量等值线。 由以上分析，煤层埋深是影响黔源煤矿 7 煤层瓦斯含量的主要因 素之一。由瓦斯含量与煤层埋深回归方程： 回归方程：y=0.0129x+3.4177 可得不同的埋深所对应的瓦斯含量为： 煤层埋深 26m 处的瓦斯含量趋势值是 4m3/t； 煤层埋深 360m 处的瓦斯含量趋势值是 8m3/t； 煤层埋深 526m 处的瓦斯含量趋势值是 10m3/t。 考虑瓦斯含量大小的主要影响因素，利用瓦斯含量与煤层埋深回 归方程预测结果，结合黔源煤矿井地质构造特征，以及生产实际资料， 可绘出黔源煤矿井 7 煤层瓦斯含量等值线。 同理，煤层埋深是影响黔源煤矿 7 煤层瓦斯压力的主要因素之一。 由瓦斯压力与煤层埋深回归方程： 回归方程：y=0.0024x0.041 可得不同的埋深所对应的瓦斯压力为： 煤层埋深 318m 处的瓦斯压力趋势值是 0.74MPa； 煤层埋深 422m 处的瓦斯压力趋势值是 1.00 MPa； 煤层埋深 624m 处的瓦斯含量趋势值是 1.50 MPa。 利用瓦斯压力与煤层埋深回归方程预测结果，结合黔源煤矿井地 质构造特征，以及生产实际资料，可绘出黔源煤矿井 7 煤层瓦斯压力 等值线。 4 矿井瓦斯涌出量预测矿井瓦斯涌出量预测 通常情况下，在新矿井、新水平和新采区投产前，应该进行瓦斯 涌出量预测，这可为矿井通风设计、瓦斯抽采设计和瓦斯管理提供必 要的依据。黔源矿设计生产能力为 15 万 t/a，随着矿井正式投产采掘 地点不断向下延伸，其开采深度也不断向下延伸。目前已积累了一些 采掘工作面瓦斯涌出资料、矿井地质资料以及瓦斯含量资料。以此为 基础，利用瓦斯地质图法可以对黔源煤矿井 7 煤层未开采的区域进行 瓦斯涌出量预测。 4.1 矿井瓦斯涌出资料统计及分析 黔源煤矿属于生产矿井，矿井为高瓦斯，按突出矿井管理。目前， 黔源煤矿回采工作面瓦斯涌出构成是普通涌出，暂时无瓦斯喷出，回 采工作面煤壁、回采巷道围岩煤体、邻近煤层的涌出、采空区及被采 落的煤、矸是矿井回采工作面瓦斯来源。通过收集、整理大量的瓦斯 通风数据，我们汇总了各个采面的有代表性的一些数据（表 41）。 表 4-1 黔源煤矿回采工作面瓦斯涌出量统计表 序号巷道名称日期 CH4浓 度(%) 风量 (m3mim- 1) 抽采量 (m3mim- 1) 日产 量(t) 绝对瓦斯涌出 量(m3mim-1) 相对瓦斯涌 出量 (m3mim-1) 12009.8.280.15198600.29 22009.9.80.18190600.32 3 1071 回风 巷 2009.9.180.16195600.28 42009.8.280.32220600.66 52009.9.80.26217600.71 6 1071 运输 巷 2009.9.180.30223600.68 4.2 矿井瓦斯抽采资料统计及分析 黔源煤矿属于生产矿井，在回风斜井场地建立有一座地面永久瓦 斯抽放泵站集中抽放瓦斯，抽放管路从回风斜井下井。 根据计算的瓦斯泵的 Hp 和 Qp 选择 2BEA-253-0 型水环式真空泵 两台(一台工作、一台备用)，最大抽放量 40m3/min，最低吸入绝压 33Kpa，电机功率 55Kw，电压 380V。 为解决采空区瓦斯涌出问题，选取 2BEA-203-型水环式真空泵两 台(一台工作、一台备用)，最大抽放量 21m3/min，最低吸入绝压 33Kpa，电机功率 30Kw，电压 380V。抽放管路设计选择管径为 194mm 的无缝钢管作为抽放管。 性能参数如下: 型号 转速 (r/min) 电机功 率 (KW) 最大抽 放量 (m3/min) 极限真 空(Kpa) 最大抽 气速率 (m3/min) 备注 2BEA- 253 46655403340 高负 压 2BEA- 203 79030213321 低负 压 4.34.3 矿井瓦斯涌出量预测矿井瓦斯涌出量预测 4.3.1 分源预测法预测瓦斯涌出量分源预测法预测瓦斯涌出量 （ （1）分源）分源预测预测法法 分源预测法的实质是根据煤层瓦斯含量，按矿井瓦斯主要涌出源 对矿井各回采工作面、掘进工作面进行预测计算，达到预测各采区、 全矿井瓦斯涌出量的目的。 一个矿井的瓦斯涌出量的大小既取决于瓦斯源的多少，又取决于 瓦斯源涌出瓦斯量的多少。含瓦斯煤层被开采时，受采掘影响的煤层 及围岩中的瓦斯赋存平衡条件被破坏，瓦斯将涌入采掘工作面及采空 区。按照瓦斯涌出地点分，井下瓦斯源有 4 个，即开采层（包括围岩）、 邻近层、掘进巷道、生产采空区和已采区采空区。前 4 项瓦斯源涌出 的瓦斯汇集，构成采区瓦斯涌出。各采区瓦斯涌出与已采区采空区涌 出的瓦斯汇集构成全矿井瓦斯涌出。 回采工作面瓦斯涌出量计算方法： 开采煤开采煤层层（包括（包括围围岩）瓦斯涌出量岩）瓦斯涌出量 （4-1） 10 1 0 3211 XX m m kkkq 式中 q1 开采煤层（包括围岩）相对瓦斯涌出量，m3/t； k1围岩瓦斯涌出系数，对于全部垮落法顶板管理的工作面， 取 k1=1.2； k2工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数； k3顺槽掘进预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数，采 用长壁后退式回采时，系数 k3按下式确定： （4-2） L hL k 2 3 式中 L回采工作面长度，m； h巷道瓦斯预排等值宽度，m； m0煤层厚度，m； m1煤层采高，m； X0煤层原始瓦斯含量，m3/t； X1煤层残存瓦斯含量，m3/t，与煤质和原始瓦斯含量有关， 需实测；如无实测数据可查取，由于所查取的瓦斯含量值是以 m3/t,daf (表示可燃值基瓦斯量) 为计量单位，因此需要按下式换算成以 m3/t (表示原煤瓦斯含量) 为计量单位的瓦斯含量： X1X1（100MadAd）/100 （4-3） 式中 X1可燃值基瓦斯含量，m3/t,daf； Mad原煤水分含量，%； Ad 原煤灰分含量，%. 邻邻近近层层瓦斯涌出量瓦斯涌出量 （4-4）)( 10 1 1 2iii n i i XXk m m q 式中 q2邻近层瓦斯涌出量，m3/t； mi第 i 个邻近层厚度，m； m1开采层的开采厚度，m； X0i第 i 邻近层原始瓦斯含量，m3/t； X1i第 i 邻近层残存瓦斯含量，m3/t； ki取决于层间距离的第 i 邻近层瓦斯排放率。 1-上上邻邻近近层层排放曲排放曲线线， ，2-近水平和近水平和缓倾缓倾斜煤斜煤层层下下邻邻近近层层排放曲排放曲线线， ， 3-急急倾倾斜煤斜煤层层下下邻邻近近层层排放曲排放曲线线 图图 4-1 邻邻近近层层瓦斯排放率与瓦斯排放率与层间层间距的关系曲距的关系曲线线 回采工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量 回采工作面瓦斯涌出量由开采层（包括围岩）、邻近层瓦斯涌出量 两部分组成，其计算公式为： q3=q1+q