鹤壁四矿地质第七章 探采对比.doc

第七章 探采对比两个勘探阶段的地质报告和1989年修编的矿井地质报告，对本井田的地质构造特征、煤层发育规律、水文地质条件、开采技术条件以及煤炭储量的级别划分和圈定都进行了较为详细的评述，提供报告的单位都为此作了大量的工作，为矿井的建设和生产提供了比较可靠的地质资料，经过多年的生产实践证明，其结论基本正确。第一节 煤层对比经矿井多年开采实践证实，井田内煤层对比可靠，煤层厚度、结构变化与前述报告基本一致。由于矿井边界变更，本次统计煤厚度为3.2010.29m，平均7.77m，与原来的平均厚度7.5m相差只有0.27m，只是最小值和最大值有所不同。1989年修编的矿井地质报告采用了精查阶段的煤厚数据，即5.59.9m，平均7.5m，但精查报告中的描述是“一般变化范围界于5.509.90m，平均煤厚为7.5m”，并非修编报告所说“本井田最大厚度为9.9m，最小厚度为5.5m，平均煤厚为7.5m”。勘探阶段钻孔揭露的煤层厚度，经开采验证误差一般不大，仅个别钻孔误差较大，如202孔二者之间相差2m（见表18）。煤层结构与开采揭露也相近，如2112采面475-18、475-19孔，钻探揭露煤层有0.23m和0.40m的夹矸，开采过程中也发现煤层之间存在厚约0.30m的夹矸层。煤层底板标高大多数与实际情况相符合，但也有极个别钻孔误差很大，如在606探巷揭露到219钻孔时，发现原钻孔标定的煤底标高为-217m，而实际测得的煤底标高为-211m；2409集中上山揭露到238钻孔时，钻孔标定煤底标高-120.9m，实际上应为-127.05m。202、219、238孔均为125队19561958年施工的钻孔。在219钻孔附近也正好是4号向斜与4号向斜相叠加形成小型复合构造的所在地，238钻孔位于4F1、4F206断层的交接处。本次统计计算结果表明，可采性指数仍然为1，煤厚变异系数为15.5%，与原来的15.18%接近，据煤层稳定程度性的主、辅评价指标仍定为：稳定煤层（Id）。表18 钻孔煤厚与开采揭露煤厚之比较钻孔编号27-228-7476-5470-7474-17202474-25钻探煤厚8.208.178.207.908.976.108.60揭露煤厚8.358.008.208.408.608.108.70二者误差+0.15-0.170+0.50-0.37+2.00+0.10钻孔编号27-5476-15470-33-6475-19475-18474-29钻探煤厚8.237.998.557.878.438.978.09揭露煤厚8.108.808.207.508.108.108.90二者误差-0.13+0.81-0.35-0.37-0.33-0.87+0.90第二节 地质构造对比经井巷工程和工作面开采揭露，原勘探阶段对构造的控制不够严密，褶皱取代断层或断层取代褶皱的情况都有发生，这在1989年修编矿井地质报告时就已指出。这次修编报告发现，前述几个报告对构造的描述与实际揭露情况仍然有较大的出入，对断层数量的统计很不全面，精查报告指出落差20m的断层22条，实际上部分断层是红5的分支或延伸部分，而且漏掉了落差20m的断层多条，如4F204、4F207等。1989年修编报告时统计，落差在5150m之间的断层共42条，这次统计共有54条，其中落差15m的断层就有29条，井田范围内平均每平方公里高达3条。原来统计落差仅为8m的4F206和4F207断层经巷道揭露落差分别为15m和22m。断层不仅在数量和落差上有大的变化，而且还表现在走向和倾角上，如二水平三采区揭露的4F014断层，最大落差20m，局部倾角小于50，而且分叉为数条小断层，落差相应减小，走向摆动较大，使2303工作面无法正常回采。据四矿深部精查勘探地质报告资料，此断层应为4F014，并非4F015断层，而且断层落差远小于40m。原勘探报告中描述的最大落差达50m的4F015断层根本就不存在。4F109和4F110断层实际上是红5的分支断层。原二矿划归四矿的区域内，也有许多断层存在。如红11、红12、红13、红14和4F017、2F022等，红1114断层落差都较大，主要来自井田深部；4F017、2F022断层主要是由二矿延伸进入四矿范围，目前这些断层仅有4F017被巷道揭露，其断层落差不超过10m。深部精查报告仅描述了落差大于20m的断层22条（含红5分支断层），而20m以下的断层没有做任何说明。矿井实际开采过程中，20m以下的断层为数众多，目前主要靠井下少量的补充勘探和井巷工程揭露，给巷道掘进和工作面回采带来很多不确定因素，因此加强对小断层发育规律性的认识并指导井巷工程和工作面的布置也是日常地质人员的一项重要任务之一。如将北翼一采区2116和2120二个已采工作面对比不难发现，由于2116工作面采用横穿断层走向的布置方式，所以工作面回采中遇到大小断层共计28条，其中新揭露断层25条，落差5m者3条，3m者5条，1m者10条，给工作面的正常推进造成很多困难（图10、11）。而处于同一地质构造单元上的2120工作面，因工作面布置与断层走向趋于一致，工作面揭露的断层数量仅有3条。从地质角度考虑，工作面的布置应尽量与主要断层走向相一致，以减少工作面过断层的数目，有利于工作面的正常回采和安全生产。深部精查报告描述的褶皱构造经开采证实也存在许多错误。如4向斜仅仅延伸至474-12孔附近即消失，与4向斜并不相交。4向斜与4向斜相交处，于474-12孔附近煤-230m等高线闭合，而非472-12孔附近。陷落柱勘探阶段仅有1个钻孔揭露，其余均为采掘过程中所发现，但主要分布于一水平4号背斜轴部及其两翼，深部采掘过程中没有出现。由此可见，两次勘探阶段对本区的构造认识都不全面，所确定的构造复杂程度分类也不确切。也就是说，将井田构造类别确定为二类（梁峪勘探报告）或以红5为界，以西定为三类，以东定为二类（精查勘探报告）的结论与事实不符。以此作为勘探工程网度来布置钻孔，达不到控制该区地质构造变化之目的。由于多种因素，四矿多年未进行过补充勘探，钻孔间距达不到大巷延伸的要求，目前主要靠采掘工程来提高部分区域的储量级别，这给正常的巷道掘进带来了很大的盲目性。所以，加强对井田构造发育规律性的认识和研究，合理布置工作面，是保障矿井安全、高效生产的重要组成部分。综合以上分析可以看出，四矿井田的构造复杂程度较高，今后遇到褶皱和断层的机会依然很大，特别是在背斜轴部及其两翼，断层数量较多，在巷道掘进和工作面回采中应引起足够的重视。根据四矿地质构造的复杂程度，矿井构造类别以褶皱发育和地层产状变化可定为类（a）, 以断层发育程度也应确定为类（b），所以，矿井的构造类别应综合确定为类，即构造复杂类矿井。至此，整个矿井地质类型应确定为三类一型。这一结论与1989年修编报告中得出的结论相吻合，但这并不是简单的巧合，而是在详细分析了矿井多年生产实践，积累大量资料的基础上得出的。第三节 水文地质条件对比井田内，相对重要的含水层有C3L8、C3L2和O2灰岩含水层，其性质均为碳酸岩岩溶裂隙含水层，O2含水层在矿区西部大量出露地表，直接接受大气降水补给，补给水源充沛，含水量丰富，但上距煤160180m，如无特殊情况，不会对煤开采造成威胁。C3L2含水层在矿区西部有少量出露，补给条件相对较差，但当与O2含水层有水力联系时，涌水量会明显增加，该含水层上距煤125152.3m，平均135m，在没有大断层或其他因素影响时，对煤开采也不构成威胁。C3L8含水层补给条件较差，仅在曹家村、龙家村因受断层影响而出露地表，接受大气降水的补给，该含水层上距煤19.1353m，平均44mm，由西向东层间距由大变小，已被采掘工程多处揭露，对煤开采有一定影响。上述三个含水层均直接或间接产生过井下突水事件，其中以C3L8含水层突水次数最多，其次为C3L2含水层。如1972年元月，在主下山巷道掘进过程中，揭露一个C3L8灰岩溶洞，直径0.32m，突水量达84m3/h，由此造成了主下山被淹，其底板积水，一年后才疏干。1989年8月31日，因动压影响，-250硐室变形，底鼓严重，使底板裂隙与C3L2灰岩含水层相沟通，突水量达300m3/h，排水泵无法正常运转，造成了淹井事故，全矿被迫停产，造成了严重损失，该硐室水量至1990年7月稳定在120 m3/h，1997年8月20日采取了封堵措施。因此，原勘探报告指出：C3L8灰岩由于补给条件不好，存在于岩溶裂隙中的静水量易被疏干，对煤的开采影响不大，只是被巷道揭露时，引起短期的涌水，涌水量的大小仅与巷道开拓长度有关；C3L2灰岩在没有受断层作用使其与奥陶系灰岩相接触并接受补给的条件下其静水量很容易被疏干，经开采证实并不可靠，所确定的水文地质条件属简单类型也不切实际。特别是在一水平开采过程中，井下曾多次发生C3L8灰岩和其它含水层突水事件，并造成过大的淹井事故，按矿井水文地质规程要求，应划分为水文地质复杂类型，这在1989年的矿井地质报告中已经作了修正。近些年来矿井开采实践表明，二水平的水文地质条件要好于一水平，井田内陷落柱的发育也主要分布于一水平4号背斜轴部及其两翼，深部开采过程中未再发现有新的陷落柱存在。井田内已揭露断层的导水性除红5外一般都不明显。即使是断层出水，其涌水量也不很大，一般为0.612m3/h，并且很快疏干。但值得注意的是红11红14断层，其断距较大，目前尚未有采掘工程揭露，断层导水性不详，勘探阶段对断层的导水性也未做任何评价，所以在矿井向深部延伸过程中应引起足够重视。尽管二水平矿井水文地质条件相对简单，但随着开采深度加大，矿压、水压等许多不安全因素会随之增加，特别是加强对采空区和浅部小煤矿的管理应是矿井防治水工作的一项重要任务。目前全矿井的正常涌水量为430m3/h，其中一水平233 m3/h，二水平116 m3/h，井筒及其它合计81 m3/h，按矿井绝对涌水量划分属中等类型（100500m3/h），这一数值明显高于勘探阶段的预期成果，即：四矿-250m水平末期正常涌水量为160 m3/h，-450m水平初期（一个采区生产）正常涌水量为176 m3/h。勘探阶段的正常涌水量预算依据是：矿井涌水主要来自C3L8灰岩，且C3L8灰岩涌水量仅与开拓巷道的长度有关，故C3L8灰岩预计涌水量即为矿井的正常涌水量。勘探阶段还预计-250m水平掘进时，如遇C3L2灰岩突水，预计涌水量为265 m3/h，这与1989年8月31日因动压影响使底板裂隙沟通C3L2灰岩含水层突水量达300m3/h相比相差35 m3/h，近十余年来的开采尚未遇到O2含水层的突水情况。第四节 储量对比四矿井田现开采煤层为煤，一煤组尚未开发，所以储量对比仅限于煤。由于四矿井田边界多次变更，所以煤储量变化较大。早期的梁峪井田仅限于一水平，已于1974年开采完毕。现主要开采水平为二水平，个别区域采掘巷道已进入三水平，二、三水平主要依据四矿深部精查报告提供的地质资料，后来又将二矿深部的煤划入四矿井田，这次修编将原来深部的-450水平延伸至-650水平。不同时期所得矿井储量见下表（表19）。一水平主要为水力采煤，且地质构造复杂，加上