采区地质说明书

1、章丘市东风煤矿二号井301采区地质说明书山东科技大学东风煤矿二一一年八月矿井所在地： 山东省章丘市矿 井 名称： 东风煤矿二号井本报告提交时间： 2011.8提交报告性质： 采区地质说明书报告编制单位： 山东科技大学地质学院项目负责人：朱学军报告主编：朱学军 彭节报告审核人：吕大炜报告参编人员：吕大炜 赵向光 陈晓燕 赵洪刚 赵学升 满 毅301采区地质说明书一、概 况位置及范围水平-130m翼南翼 采区(盘区)301采区系(组)二叠系 山西组煤层3煤东至F12断层保护煤柱为界南至矿井边界煤柱为界西至F6断层保护煤柱为界北至一水平西回风大巷保护煤柱为界开采上限标高-60.0m开采下限标高-15

2、0.0m地面标高+60m+70m面积（m2） m2邻区情况实见地质及水文地质简述：本采区为扩界区一水平首采区，位于F12断层以西，F12断层和F6断层之间；根据地质报告等有关地质资料分析，F12 为正断层，整体走向290342，倾向200252，倾角75左右，断层落差在0-162m，东、西两端延伸出井田范围外，断层延伸长度不清。该断层中部与F10相交。有钻孔18-1穿过，受24-1、24-2钻孔控制，属于查明断层。F6断层整体走向357，倾向272267，倾角70左右，落差在25-40m。有钻孔99-1及18-1穿过，属于查明断层。本采区在布置工作面巷道时受断层影响较大，小断层较多，构造复杂程

3、度可应属于中等类型。 采区所处矿区构造复杂程度中等。火成岩对煤层破坏较严重，使局部煤层变得不稳定。所形成的褶皱表现为比较宽缓的褶曲，并发育次一级的断裂构造。断裂大部分为斜交地层倾向的断层，延伸范围较长，对井田的开发和利用有一定的影响。本区及邻区内主要含水层有中奥陶统灰岩含水层、上石炭统本溪组徐家庄灰岩含水层；主要隔水层为二叠系上、下石盒子组。本采区东西部均未开采，东北部为705采区，主采7煤层，南部与鲍庄煤井相邻，现已闭坑。鲍庄煤井设计开采煤层为9、10-3煤层，实际开采煤层为9煤层，10-3煤层因岩浆岩侵蚀严重未进行开采。1995年，鲍庄村私开小井揭露徐奥灰岩水造成私开小煤井及鲍庄煤矿先后被

4、淹而闭坑。鲍庄煤矿储存积水约30万m，水位在+45m水平左右，因鲍庄矿位于东风煤矿二号井浅部，积水通过裂隙可导入东风煤矿二号井。造成东风煤矿二号井的正常涌水量增大。邻区情况采掘情况：本采区范围内煤层无采掘活动。本采区东西部均未开采，东北部为705采区，主采7煤层，南部与鲍庄煤井相邻，鲍庄煤井设计开采煤层为9、10-3煤层，实际开采煤层为9煤层，10-3煤层因岩浆岩侵蚀严重未进行开采。自然灾害及其它：根据图纸及相邻采区已掘巷道揭露情况分析，本采区地质构造比较复杂，受F20断层构造影响，区域内落差较小断层比较多。通过历年对瓦斯鉴定绝对涌出量、相对涌出量监测；鉴定结果为低瓦斯矿井。根据煤科总院抚顺分

5、院鉴定结果，东风煤矿二号井7、9层煤煤尘爆炸指数为14.57%、14.43%，7、9层煤煤尘有爆炸性，所有采煤面和煤巷掘进工作面都是煤尘爆炸危险地点。煤层自燃等级为三类不易燃，无自燃发火倾向。地面情况及受生产影响程度地面建筑、设施等： 本采区地面为农田,无建筑物。地形(地貌、植被、地层出露情况等)：本采区范围内为近平地，地表地层为第四系，地表植被主要为种植的树木及农作物。水系及地面积水范围： 巴漏河为一季节性河流，在本采区西部由南向北流过，多常年干涸，采区范围内地表无积水区域。采动影响及破坏程度：本采区范围内的煤层开采地表塌陷程度较小，对地表植被没有影响。经综合治理，矿井开采范围及周边地区环境

6、质量良好。区内地质勘探情况概述：该区域勘探采用钻探和巷探工程为主，采区范围内有地面钻孔2个，为99-1、99-4孔，封孔质量均为甲类且均见3煤，其中99-1终孔层位徐灰，99-4终孔层位煤9，钻孔的详细情况见下表。通过勘探资料分析，本采区范围内煤（岩）走向大致为北东南西向，倾向北西，倾角57，平均6左右。煤3位于山西组中部，厚度0.90m左右；不含夹矸，全区可采，容重1.44t/m3。采区范围内无岩浆侵入体、岩溶陷落柱及古河流冲刷变薄等现象。区内地质勘探情况孔号煤层见煤底板标高(m)煤厚(m)终孔层位封孔质量备注99-199-13煤-133.910.90徐灰（二）甲终孔深度416.28m4煤沉

7、缺5煤-193.660.327煤-255.461.129煤-290.48焦1.3510-1煤-316.31混2.3710-3煤-324.670.4899-43煤-119.2331.17煤9甲终孔深度361.31m4煤-151.9330.635煤-172.4030.307煤-233.0131.109煤-268.613焦0.50火0.40煤1.10二、地层及标志层地层本区地层自下而上依次为：奥陶纪马家沟组、石炭二叠纪月门沟群本溪组、太原组和山西组、二叠纪石盒子组及第四系。扩界区内含煤地层为月门沟群太原组和山西组。本采区只开采山西组3煤。主要标志层一般上距石盒子组底部S层砂岩50m左右，其上3上煤层

8、层位较为稳定，其间距0.90-2.98m，中夹砂质页岩为3煤层顶板。下距4煤层30m左右，且4煤层一下的山西组底界砂岩亦可作为辅助标志层之一。三、煤层赋存情况本采区范围内煤（岩）走向大致为北东南西向，倾向北西，倾角57，平均6左右。依据301采区采区内的2个地面钻孔资料分析，煤3厚度0.90m左右；不含夹矸，全区可采，容重1.44t/m3。煤种为贫煤。 煤层厚度、倾角、结构、间距煤层名称煤厚（m）倾角()结构可采性指数Km煤厚变异系数r(%)稳定性3层煤最小最大平均0.7m-1.17m0.92m5-760.920.5746稳定物理特征煤层颜色光泽硬度容重煤岩类型3层煤黑色弱金属31.44 t/

9、m3亮型、半亮型工业指标煤层GR.I（%）Ad(%)VdAf（%）FC(%)St.d(%)Pd(%)Qgr.d(Mj/Kg)Y(mm)工业牌号3煤15.910.610.0081贫煤四、煤层顶底板煤层类别岩石名称厚度(m)主要岩性特征(含水性)3层煤顶板老顶砂页岩互层或中厚层状中细砂岩3.44-14.02m8.73m砂页岩互层或中厚层状中细砂岩，中等硬度。直接顶砂质页岩0.90-2.98m黑灰色砂质页岩，强度较低，裂隙发育，具滑面，局部破碎。含黄铁矿晶体及植物叶片化石，顶部含植物根茎化石。底板直接底粘土岩或砂质页岩6.0m底板为粘土岩或砂质页岩，硬度偏低，直接底板为粘土岩时，其下为砂质页岩，为不

10、稳定底板。老底区内变化情况区内煤层直接顶板为黑灰色砂质页岩，该层岩石厚度0.90-2.98m，含少量植物化石。老顶为砂页岩互层或中厚层状中细砂岩，中等硬度，厚度3.44-14.02m，平均8.73m，为中等稳定顶板。底板为粘土岩或砂质页岩，硬度偏低，直接底板为粘土岩时，其下为砂质页岩，厚度一般6m左右，为不稳定底板。五、地质构造(含陷落柱、岩浆岩等)及古河床冲刷等主要特征及影响范围本采区西以F6断层为界，东部以F12边界断层为界，根据地质报告等有关地质资料分析，F12 为正断层，整体走向290342，倾向200252，倾角75左右，断层落差在0-162m，东、西两端延伸出井田范围外，断层延伸长

11、度不清。该断层中部与F10相交。有钻孔18-1穿过，受24-1、24-2钻孔控制，属于查明断层。F6断层整体走向357，倾向272267，倾角70左右，落差在25-40m。有钻孔99-1及18-1穿过，属于查明断层，两断层均为东升西降。区内小断层情况：本采区范围内主要地质构造是断层，受采区东、西边界断层F6、F12断层影响，采区地质构造比较复杂，对采区设计和工作面布置带来一定影响。本采区范围内煤（岩）走向大致为北东南西向，倾向北西，倾角57，平均6左右。本采区范围内无岩浆侵入体、岩溶陷落柱及古河流冲刷变薄等现象。编号构造性质产状（褶曲、轴面）实见位置及控制情况走向倾向倾角落差(m)F12正断层

12、290-342200-25275016224-1、24-2孔控制F6正断层357272-26770254099-1及18-1孔穿过六、水文地质情况及防治水措施充水因素及防治水措施一、水文地质条件1、大气降水矿区属北温带大陆性季风气候区，四季分明。春季干旱，夏季雨量集中，秋季温和凉爽，冬季雪少干冷。根据1969年至今气象资料，本区多年平均降水量为691.8mm，历年最大降水量1070.5mm（1990年），历年最小降水量406.7mm（1989年）。2、地表水系内有巴漏河，在洪水季节起排洪作用，多常年干涸。东部有百脉泉、眼明泉等，泉水汇集成绣江河。地表河流可补给第四系砂砾层。3、含水层301采区

13、上下组煤层开采的直接充水含水层有太原组一灰、二灰、三灰、四灰、五灰以及10-1煤层顶板砂岩，间接含水层有第四系砂砾层、徐灰和奥灰：充水因素及防治水措施（1）一灰：为9煤层顶板，在南部有零星出露，可直接接受大气降水补给，大部分隐伏在第四系以下。厚度1.274.20m，平均2.40m，埋藏标高+60-400m。据1987年勘探资料，水质类型为SO4ClCaMg型水。在浅部含水较丰富，到深部富水性减弱。（2）二灰：厚1.001.80m，平均1.40m，埋藏标高+55-400m，下距9煤层平均14.69m。水质类型为SO4ClCaMg型水。浅部含水比较丰富，深部含水逐渐减小。该含水层对9煤层的开采有直

14、接充水影响。（3）三灰：厚01.55m，平均1.15m，埋藏标高+50-380m。上距7煤层0.912.94m，平均1.97m。据1987勘探资料，水质类型为SO4ClCaMg型水。水位标高+60.31+59.56m。三灰对煤7开采有直接充水影响。（4）四灰：厚1.472.05m，平均1.71m，局部有尖灭现象，埋藏标高+50-360m，下距7煤层约25m，富水性弱中等，水位标高+50m。四灰对7煤层的开采有一定的充水作用。（5）10-1煤层顶板砂岩:为中细粒，局部粗粒砂岩。厚度12m左右，埋藏标高+60-400m以下。据1987勘探资料，水质类型为SO4ClCaMg型水。该含水层对10-3煤

15、层开采有直接充水作用。（6）第四系砂砾层：为冲、洪积物，砾石多为灰岩，厚度024.92m。沿F12断层至井田中部分布，含孔隙水，接受大气降水补给煤系含水层。砂砾层水也较丰富。（7）徐灰：平均厚度8.30m，下距奥灰平均间距在20.42m。从区域资料上看，本层富水性中等强。徐灰上距10-3煤层平均20.75m，距9煤层约60m。一般情况下，徐灰对10-3煤层开采有突水危害，对煤9开采影响较小。（8）奥灰：为煤系基底。据区域资料，其厚度大于800m，其上部层段岩溶裂隙发育，富水性极强，目前奥灰水位+60m。区内奥灰上距徐灰间距8.5039.85m，平均20.42m。因此，徐灰和奥灰之间往往有一定水

16、力联系，在构造破坏地段对10-3煤层的开采影响较大，对9煤层的开采也有一定影响。以上各含水层中，太原组一四层灰岩，目前水位标高+58m左右，对7、9煤层开采有直接充水影响。4、隔水层上述各含水层相间都有粉砂岩、泥岩等隔水层。五灰顶板有一层海相泥岩，局部相变为细砂岩，厚达13m，全区稳定，隔水性良好。因此，二叠纪砂岩裂隙水与其下太原组灰岩含水层间没有水力联系。太原组各薄层灰岩之间，夹粉砂岩、泥岩等隔水层，隔水性能良好，正常情况下能阻隔薄层灰岩间的水力联系。一灰至10-3煤层，平均厚约42m，其中隔水岩层大于20m，隔水性能良好。但9、10煤层的开采会削弱底板隔水层的隔水性能，如9煤层至10-3煤

17、层间距42.38m，10-3煤层至徐灰约20.75m。按0.06Mpa/m的突水系数计算；10-3煤层-90m以下受徐、奥灰水威胁。5、断层导水充水因素及防治水措施F12断层落差达100m，倾向SW，在18-1孔附近造成7煤层与奥灰对接，在99-3号孔9煤层底板以下与奥灰对接，两孔的断层破碎带均发育，该断层为张性断层，可能具有一定导水性；F6断层直接从矿区延伸过来，1999年6月琅沟煤矿矿井突水位于F3断层附近的9314工作面，而F3断层走向与F6平行，且距离较近，所以F6断层的导水可能性很大，深部开采时，应引起重视；F15断层呈束状出现，落差140m，且在深部与F12断层相接，对其导水性不容

18、忽视。因此，以后开拓至上述断层附近时要开展水文地质勘探工作，查明其导水性。6、各含水层的补给条件及水力联系第四系砂砾层接受大气降水补给，各含水层在露头也直接接受大气降水补给或通过第四系砂砾层补给，特别是一灰为9煤层直接顶板，在扩界区南部有零星露头，可直接接受大气降水补给。因太原组灰岩之上普遍存在隔水性能良好的细砂岩、泥岩隔水层，一般情况下第四系砂砾层及二叠系砂岩含水层与太原组灰岩含水层间不会形成水力联系。太原组各灰岩间也普遍发育隔水的泥岩或粉砂岩，一般情况下一、二、三、四灰岩间无水力联系；徐灰与太原组灰岩含水层之间有多层隔水层，难有水力联系，徐灰与奥灰间因间距小，局部可能连通，两含水层之间有密

19、切水力联系。二、充水因素1、大气降水通过第四系松散地层补给，沿各含水层露头充入矿井；2、井田内落差大于30m的断层，导致7、9煤层顶底板灰岩与徐灰、奥灰对接，是矿区内煤层开采的主要充水因素。3、安全隔水层厚度及突水系数的计算：1）安全隔水层厚度的计算式中：t-安全隔水层厚度m；l-掘进工作面最大宽度m,取2.6； r-隔水层岩石容重，取2500 kg/m3；Kp-隔水层岩石抗张强度，取11.6104Pa；H-隔水层底板承受的水头压力，取3.6106Pa（徐灰水位取+60m、底板标高取-150m、隔水层厚度取97m）。代入公式计算得：t=10.6m。计算表明实际底板隔水层厚度远远大于安全隔水层厚

20、度，因此未来301的正常块段掘进是安全的。2）突水系数的计算： TsP/（MCp）TS突水系数(MPa/m)；P隔水层承受的水压(MPa)，取3.67MPa；充水因素及防治水措施M底板隔水层厚度(m)，取97m；Cp采矿对工作面底板扰动破坏深度(m),取12m；代入上式计算得：TS=0.043 MPa/m 0.1 MPa/m；当回采-164m-210m标高工作面时底板徐、奥灰突水系数远小于0.1 MPa/m，因此，回采时将不受底板承压水的威胁。4、涌水量计算利用比拟法计算：Q1/Q2=(S1/S2)。式中：Q1-728西采区正常涌水量 30 m3/h；Q2- 301采区正常涌水量， m3/h；

21、S1-728西采区面积 .2 m2；S2-301采区设计面积 .3 m2;带入公式： Q2= Q1 S2/ S1 Q2= 30.3.29.2 m3/h；301采区正常涌水量为9.2m3/h。正常涌水量及最大涌水量：根据以上301采区涌水量计算，可以取9.2m3/h做为本采区正常涌水量，根据历年涌水量统计，矿井涌水量不均匀系数为1.21，以采区正常涌水量乘以矿井不均匀系数作为采区最大涌水量，即最大涌水量为12m3/h。三、防治水措施： 受F6和F12断层的影响，本采区所有掘进巷道施工时要严格执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水制度。最大涌水量（m3/h）12.0 m3/h正常涌

22、水量（m3/h）9.2 m3/h七、影响生产的其它地质因素瓦斯相对涌出量0 m3/t ，绝对涌出量0 m3/t，无局部高瓦斯区，属低瓦斯矿井。 煤尘煤尘爆炸指数 14.7 %，弱爆炸性。自燃3煤层属类不易自燃。煤的自燃倾向测试结果，自燃倾向指标（T1-3）均25，煤层无自燃发火危险。地温恒温带35m，温度13.23，地温梯度2.7/100m。地压随着开采深度的增加，地压有加大的趋势，但对采煤无影响。矿井未出现冲击地压。八、储 量计算范围东至F12断层保护煤柱线；南至矿井边界煤柱线；西至F6断层保护煤柱线；北至一水平西回风巷保护煤柱线。（详见平面图）计算参数及方法采用几何计算测定面积，算术平均法计算储量。采区回采率按85%计算。根据公式： Q=ShD 式中： Q资源储量(t)； S采区面积(m2)；h煤层厚(m)；d视密度 取1.44 t/m。可采储量： Q采=（Q-P）K式中： Q采可采储量 P采区边界保护煤柱K采区回采率，根据设计规范规定取85%煤层块段级别编号平面积(万m2)倾角（）斜面积(万m2)平均厚度（m）视密度(t/m)资源储量(万t)回收率(%)储量（