隐蔽致灾地质因素普查报告

隐蔽致灾地质因素普查报告鄂尔多斯市恒泰煤炭有限公司碾盘梁一井隐蔽致灾地质因素普查报告编制：总工程师：碾盘梁一井生产技术科2017年5月目录一、绪论 32AAfi。 33fQ3V。 3sLnLr。二、矿井地质概况 4xM6xA。 4aBWaO。 52fTWn。 7TK2oA。三、矿井水文地质 7MPtyF。 7tCKCr。 9WOVS9。 9CKGxA。 10WC2lT。 11671wo。 11uiGKm。四、矿井瓦斯地质 129DN9W。 128ZqFV。 12KRmix。 13nSSV9。五、煤层自燃倾向性及爆炸性 13L7aMI。 13jCzJC。六、存在的问题和建议 15BNFHf。隐蔽致灾地质因素普查报告一、绪论二、矿井地质概况。veIce。井田位于东胜煤田北部浅部露头区，受新生代以来地质应力的作用，使煤系地层局部裸露地表，而且被枝状沟谷切割破坏，根据钻孔揭露与地表工作所获得的地层资料与区域地层相对比，井田内的地层由老至新有：三叠系上统延长组(T3y)、侏罗系中下统延安组（J1-2y）侏罗系中统（J2）、白垩系下统志丹群（K1zh）、第三系上新统（N2）和第四系上更新统-全新统（Q3-4）。现将井田地层由老至新分述如下：78acq。㈠三叠系上统延长组（T3y）本组地层是本区煤系地层的沉积基底，井田内未出露，钻孔仅揭露其上部岩层。根据区域资料分析，上部岩性主要为一套紫红色泥岩、砂质泥岩和灰绿色中、粗砂岩；下部岩性为灰白色、黄绿色砂岩；底部为黄绿色含砾粗砂岩。具有大型槽状交错层理，含植物碎片化石及煤线。eUZaB。㈡侏罗系中下统延安组（J1-2y）该组为井田主要含煤地层，井田内沟谷中有出露。据钻孔揭露资料，岩性主要由一套灰白色各粒级的砂岩，灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤层组成。按照沉积旋回和岩性组合特征，可划分为三个岩段。Yfgm4。1.一岩段（J1-2y1）：位于延安组下部，岩段界线从延安组底界至5煤组顶板，井田内未出露。岩性底部以灰白色中粗粒石英砂岩为主，局部地段含砾，该砂岩分选好，石英含量高，为区域对比标志层；中上部为灰白色砂岩与深灰色粉砂岩、砂质泥岩互层，含有5、6两个煤组和大量植物碎片化石，具有透镜状层理和水平纹理。该岩段厚度66.50～110.00m，平均86.83m。与下伏三叠系延长组（T3y）呈平行不整合接触。RoLeP。2.二岩段（J1-2y2）：位于延安组中部，该岩段界线从5煤组顶板砂岩底界至3煤组顶板砂岩底界，井田内北部边界局部出露。岩性主要由灰白色中~细粒砂岩，灰色粉砂岩和深灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含有3、4两个煤组。砂岩成分以石英为主，长石次之，含岩屑及白云母碎片，泥质填隙，发育有平行层理。该岩段厚度9.50～73.00m，平均79.69m。与下伏地层呈整合接触。7DNcc。3.三岩段（J1-2y3）：位于延安组上部，该岩段界线从3煤组顶板砂岩底界至延安组顶界，井田内北部沟谷中有出露。岩性以灰白色细～粗粒砂岩为主，夹灰色、深灰色粉砂岩和砂质泥岩。砂岩成分以石英为主、长石次之，含岩屑及大量植物碎片化石。含2煤组，发育有平行层理和水平纹理。该岩段厚度7.50～75.50m，平均50.56m。与下伏地层呈整合接触。Van0n。㈢侏罗系中统（J2)全区发育，区内出露广泛。上部岩性主要为紫红色砂质泥岩、泥岩与灰绿色、灰白色砂岩互层，下部岩性主要为杏黄、浅黄、黄白、青灰色中、粗砂岩，含炭屑，局部夹粉砂岩和砂质泥岩，地表局部可见薄煤线，为1煤组层位。地层厚度4.50～59.00m，平均24.11m。与下伏地层呈平行不整合接触。LthOZ。㈣白垩系下统志丹群（K1zh）发育在区内东部的梁峁高地上，局部有出露。岩性下部以灰绿、浅红色砾岩为主；上部为深红色泥岩、砂质泥岩夹细砂岩，具大型斜层理和交错层理。钻孔中仅在Q3钻孔见到此层，厚度10.00m。与下伏地层呈角度不整合接触。YdAN7。㈤新近系上新统（N2）分布和出露于井田南部边界附近。由于岩性松软，钻探取芯困难，因此在剖面上与第四系难以区分界面。据地表资料，岩性主要为褐黄、微红色泥质粉砂岩及粉砂质泥岩，含钙质结核。地层厚度小于5m，不整合于志丹群之上。T339J。㈥第四系（Q）按其成因,可划分为冲洪积物(Q4al+pl)和残坡积物（Q3－4）。冲洪积物分布在各沟谷的底部，岩性以灰黄色、浅黄色砂及砂砾为主，厚度一般小于5m。残坡积物及马兰黄土主要分布在山丘顶部及斜坡之上，由风积黄土及各粒级的砂组成，厚度一般小于10m。马兰黄土层一般具有垂直节理，中夹钙质结核。第四系厚度0～23.00m，平均9.68m。iow83。第四系地层角度不整合于下伏一切老地层之上。井田位于东胜煤田的北部，其构造形态与区域含煤地层构造形态总体一致，为一向南西倾斜的单斜构造，倾角一般1°～3°，地层产状沿走向及倾向均有一定变化，但变化不大。沿走向发育有宽缓的波状起伏，区内未发现褶皱构造，亦未发现岩浆岩侵入。8qNfY。综上所述，井田构造复杂程度属简单类型。三、矿井水文地质碾盘梁井田位于东胜煤田中北部，区域性地表分水岭“东胜梁”北侧，距“东胜梁”约3km。其东邻水塔沟，西依碾盘梁沟，均属哈什拉川支沟。依据井田勘探（精查）报告所述，本区含水岩组基本上可分为两大类，即：松散岩类孔隙潜水含水岩组和碎屑岩类孔隙、裂隙潜水~承压水含水岩组。czhzE。（1）松散岩类孔隙潜水含水岩组=1\*GB3①第四系冲、洪积潜水含水层（Q4al+pl)分布在区内各沟谷底部，特别是碾盘梁沟和水塔沟底部，分布范围狭窄，面积不大，一般随着沟伸展方向呈条带状分布，厚度变化较大，厚者10余米，薄者2m左右。含水岩层的岩性以各种粒级砂、砂砾石为主，其水位、水量受大气降水及地表径流影响较大。区内无正式抽水试验资料，据区内民井3、4号简易抽水资料：单井涌水量Q为0.00278~0.00758L/s，水质为Cl－·HCO3－－Ca2+·Mg2+和SO42－~HCO3－－K++Na+型，矿化度0.703~3.513g/l。5yiie。=2\*GB3②第四系残坡积潜水含水层（Q3—4）分布于井田中部，山丘顶部及斜坡一带，分布零星且位置相对较高，属透水不含水层。（2）碎屑岩类孔隙、裂隙潜水~承压水含水岩组依据碾盘梁井田勘探（精查）报告所述：该含水岩组可划分为五个含水岩段和三个相对隔水层。由于煤矿内第=1\*ROMANI、=2\*ROMANII含水带之间的第一隔水层缺失，因此第=1\*ROMANI、=2\*ROMANII含水带实际为一个含水层。现分述如下：GhMiV。=1\*GB3①第=1\*ROMANI含水岩段：白垩系下统志丹群（K1zh）ZCjBF。岩性以灰黄色、浅黄色砾岩为主，含水层厚0~51.96m，平均厚度7.70m，厚度变化大。2号泉的涌水量Q为0.033L/s，弱富水性。MOpT7。=2\*GB3②第=2\*ROMANII含水岩段：侏罗系中统~中下统延安组顶部（J2~J1-2y）P7eXI。岩性由为紫红色粉砂岩、灰绿色中~粗粒砂岩。厚度0~79.30m，平均21.70m。该含水岩段在精查时未进行抽水试验，据铜匠川详查抽水试验资料：该含水岩段单位涌水量q为0.0221~0.0274l/s·m，渗透系数K为0.339~0.0460m/d，水位标高1321.84~1334.00m，3号泉涌水量Q为0.027L/s，水质为Cl－·HCO3－－K++Na+型。富水性弱。wzMVp。=3\*GB3③第二隔水层（2-1中煤底部~2-2上煤层顶部）：岩性为灰色砂质泥岩、粉砂岩。厚度为0~26.20m，平均厚度9.70m。层位比较稳定，隔水性能较好。=4\*GB3④第=3\*ROMANIII含水岩段（2-2上煤层~4-1煤层上部）yK70D。岩性为灰白色各种粒级的砂岩、局部灰色泥岩。含2-2上、3-1煤层。据钻孔简易水文地质观测，煤层附近冲洗液消耗量有所加大，为0.22~0.48m/h，含水层厚度为3.80~63.10m，平均厚度29.30m。据井田南部的N5号孔抽水试验成果：该含水岩段单位涌水量q为0.00209l/s·m，渗透系数K为0.00538m/d，水位标高1368.56m。水质为Cl－·HCO3－－K++Na+型。含孔隙裂隙潜水~承压水，富水性弱。oNUsM。=5\*GB3⑤第三隔水层（4-1煤层顶板)：岩性为深灰色砂质泥岩、粉砂岩，厚度0.50~27.30m，平均9.10m。该层在井田内普遍发育，层位稳定，隔水性能良好。kbsP0。=6\*GB3⑥第=4\*ROMANIV含水岩段（4-1煤层~6-2中煤层）：96L3Z。岩性为灰白色、灰色各种粒级的砂岩、粉砂岩及砂质泥岩。含4-1、5-1上、5-1和6-2中煤层，该含水岩段有漏水现象，特别是4-1煤层附近，漏水量较大，说明煤层裂隙发育。含水层厚度为0~60.61m，平均厚度32.50m。据井田南部的N6号孔抽水试验成果：该含水岩段单位涌水量q为0.00263l/s·m，渗透系数K为0.00711m/d，水位标高1356.28m。水质为Cl－·SO42－－K++Na+型。含孔隙裂隙承压水，弱富水性。A2C79。=7\*GB3⑦第四隔水层（6-2中煤层底板）：岩性为浅灰~深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，厚度0~19m，平均厚度2.70m。该层厚度变化大且连续性差，属不稳定隔水层段，隔水性能差。AJfQT。=8\*GB3⑧第=5\*ROMANV含水岩段（6-2中煤层下部~T3y）：m1gCN。含水层岩性以灰白色、灰绿色粗~细砂岩为主。据铜匠川详查资料，单位涌水量q为0.00467L/s·m，渗透系数K为0.00586m/d，含孔隙裂隙承压水，弱富水性。水质为SO42－·HCO3－－K++Na+型和HCO3－·SO42－·Cl－－K++Na+型水。WvRE4。1大气降水受井田所处区域地形、地貌、气候等因素影响，井田范围内地表不利于积水，此外，降水集中且多形成洪水排出区外，只有少量渗入地下。大气降水为矿井的间接充水水源，它通过地表覆盖层的孔隙及基岩风化裂隙渗入下部直接充水含水层，而后再渗入矿井中。因此，大气降水对矿井充水特征的影响具有明显的季节性周期变化。vZveW。2地表水我矿所在流域属黄河一级支流哈什拉川流域，其上游两天支流碾盘梁沟和纳林沟流经井田东西两侧，属季节性溪流，水量甚小，对矿井充水影响不大。但当矿井开采形成采空区时，必然会引起顶板垮落和导致岩石次生裂隙的产生。当这些裂隙沟通地表水体时，可能会对矿井产生影响。G0FZ7。3地下水煤系地层中含水层分布广泛，厚度较大，直接充水含水层地地下水是矿井的直接充水水源。地下水通过井筒、巷道及封闭不良的钻孔通道发生充水。从水质资料分析，地下水矿化度及Cl－离子含量较高，说明地下水运动缓慢，以静储量为主，加之各含水层含水微弱，富水性贫乏，从而限制了地下水对矿井的充水量。Vkvgd。4小窑积水井田内及周边有十几个废弃小窑，据了解在开采矿过程中也未发现涌水现象。因窑口被堵无法查清废窑内的积水情况，但其采掘范围清楚。据此，在矿井开采时对老窑积水要予以足够重视，在接近这些地方开采时，应坚持“有掘必探，先探后掘”的原则。odE5z。5其它因素井田北部煤系出露区，由于局部地段煤层露头自燃所产生的火烧区，岩石裂隙发育，直接沟通了与大气降水的联系，加强了地表水与地下水之间的水力联系，在矿井开采时应引以重视。oB3G6。矿井正常涌水量为15m3/h（其中：3-1上煤为8m3/h，4-1煤为7m3/h），雨季最大涌水量为20m3/h。井下涌水主要以顶板淋水和采空区出水为主，截止目前，未发生重大突水事故，井下无明显大的涌水点。O4L4a。2、排水系统4-1水平中央泵房现有4台水泵，其中3台MD46-30×6型工作水泵，一台工作、一台备用、一台检修，1台为MD280-43×3型备用抢险水泵。其中，MD46-30×6型水泵额定流量为46m3/h，额定扬程为180m；MD280-43×3型水泵额定流量为280m3，额定扬程为129m。矿井额定排水能力为418m3/h。矿井主、副水仓容量为1170m3，CeojV。矿井现有排水管路3趟，沿主斜井井筒一侧敷设，矿井通过3趟排水管路，将水排至地面沉淀池接地面排水管网。其中：2趟常用排水管为外径108mm，壁厚4mm的无缝钢管；1趟备用排水管路为外径为219mm，壁厚5mm的钢管。吸水管：外径121mm，壁厚4mm的无缝钢管。BVx8V。经2012年度矿井联合排水试验，矿现有水泵能力以及水仓容量可以满足矿井的排水量需求；现有排水管路以及配电设施能够按照《煤矿防治水规定》中的要求与水泵，水仓能力相匹配。JimwG。矿井北邻万利镇永利煤矿，东邻武媚牛煤矿，西部为蒙泰煤焦有限责任公司范家村煤矿，东南为塔拉壕棋盘井联办一矿，南部为原碾盘梁煤矿。HWgW2。（1）永利煤矿位于碾盘梁煤矿一井北侧，始建于2008年，2009年投产，原为井工开采3-1、4-1煤层，现改为露天开采，开采3-1、4-1号煤层，设计生产能力1.2Mt/a，原煤矿在建设中，未发生瓦斯、煤尘爆炸、涌水等事故，水文地质及其它开采技术条件属简单类型。IaxxD。（2）武媚牛煤矿位于碾盘梁煤矿一井东侧，始建于2006年，2007年投产，原为井工开采3-1、4-1煤层，现改为露天开采，开采3-1、4-1号煤层，设计生产能力300万吨/年，原煤矿在建设中，未发生瓦斯、煤尘爆炸、涌水等事故，水文地质及其它开采技术条件属简单类型。lfrO5。（3）范家村煤矿位于碾盘梁煤矿一井西侧，始建于2006年，2009年投产，开采方式井工开采，现主采3-1煤层，设计生产能力120万吨/年，煤矿在建设中，未发生瓦斯、煤尘爆炸、涌水等事故，水文地质及其它开采技术条件属简单类型。YcKbd。（3）原碾盘梁煤矿位于碾盘梁煤矿一井南侧，1990年完成初步设计，1991年8月开工建设，1995年因资金问题停工，2002年初，原碾盘梁煤矿恢复建设，将碾盘梁煤矿划分为两个井建设，从原碾盘梁煤矿井田中部划分为两块，北部为一井，南部为二井，原碾盘梁煤矿的工业场地及井筒划在两矿的井田范围之外。现为报废矿井。MSHz6。碾盘梁煤矿一井范围内及周边，共调查分布有16处废弃小窑，其中井田北部有废弃小窑11处，在2-1下、2-2上以及3-1上煤层形成采空区，其中2-1下煤层废弃小窑1处，2-2上煤层废弃小窑7处，3-1上煤层废弃小窑3处；井田东部边界外部有废弃小窑5处，除1处2-2上煤层废弃小窑采空区外，其余4处皆是3-1上煤层废弃小窑采空区；此外井田南部边界外部还有一处原碾盘梁煤矿旧井。废弃小窑及古巷道分布位置见采掘工程平面图。dIihQ。四、矿井瓦斯地质2011年、2012年、2013年和2014年，均由内蒙古安科安全生产检测检验有限公司对该矿井的瓦斯等级进行了鉴定并出具了鉴定报告,2011年鉴定结果为低瓦斯矿井，2012年、2013年和2014年鉴定结果为瓦斯矿井。10HvS。以上鉴定报告均由内蒙古自治区煤炭工业局进行了审批，其中，2015年5月25日，内蒙古自治区煤炭工业局以内煤局字第【2015】106号文件《关于内蒙古伊泰煤炭股份有限公司纳林庙二号井等81座煤矿2014年度瓦斯等级鉴定报告的批复》对鄂尔多斯81座地方井工煤矿（含该矿井，位于名单第10位）的瓦斯等级鉴定结果进行了审批，批准该矿井的瓦斯等级为瓦斯矿井。es31w。任楼煤矿现行的瓦斯防治措施有：1、建立防突与瓦斯预警体系；2、严格执行瓦斯治理的十二字方针（先抽后采；监测监控；以风定产）和十六字体系（通风可靠；抽采达标；监控有效；管理到位）；tCidP。3、建立抽采系统；4、严格执行“一矿一策”“一面一策”。五、煤层自燃倾向性及爆炸性根据2013年内蒙古安科安全生产检测检验有限公司《煤尘爆炸性、煤自燃倾向性安全检测检验报告》（内安X/MBR13/K-0169），采样地点在4-1煤层采煤工作面，样品中无矸石，经鉴定该煤层有煤尘爆炸性。（见附件1--鄂尔多斯市恒泰煤炭有限公司碾盘梁一井4-1煤层《煤尘爆炸性、煤自燃倾向性安全检测检验报告》）TO8ri。根据2013年内蒙古安科安全生产检测检验有限公司《煤尘爆炸性、煤自燃倾向性安全检测检验报告》（内安X/MBR13/K-0169），采样地点在4-1煤层采煤工作面，样品中无矸石，经鉴定4-1煤层煤属于Ⅰ级容易自燃。（见附件1--鄂尔多斯市恒泰煤炭有限公司碾盘梁一井4-1煤层《煤尘爆炸性、煤自燃倾向性安全检测检验报告》）HRRkQ。根据2016年包头市安元安全生产技术服务有限公司《开采煤层最短自然发火期及标志性气体确定检测检验报告》（BTAY-GRZRFH-2016-0075），采样地点在4-1#煤层采煤工作面，检测日期为2016年11月3日-12月30日。经实验确定:该矿井4-1#煤层煤样的自然发火期为48天；一氧化碳气体在实验过程各阶段均出现，故一氧化碳不宜作为4-1#煤层标志性气体，在煤温达到106.9℃时出现乙烯（C2H4）气体，C2H4可作为4-1#煤层标志性气体。（见附件2--鄂尔多斯市恒泰煤炭有限公司4-1煤层《开采煤层最短自然发火期及标志性气体确定检测检验报告》）LrvdZ。本井田内各煤层均有自燃发火的倾向，同时，回采工作面存在多种发火因素，矿井能否安全回采，防灭火是关键之一。所以，生产期间必须采取行之有效的综合防火措施。PQN4E。本着预防为主的方针，设计考虑对煤层自然发火进行综合防治。本矿井煤层自燃倾向性等级为容易自燃，3-1上煤层采煤方法为长壁综采采煤法。此次设计确定采用注氮防灭火为和喷洒阻化剂的综合防灭火措施。井上下建立相应的防灭火系统和安全监测、监控系统。jIgMh。瓦斯检查员使用一氧化碳便携仪、红外测温仪检查工作面回风流、上隅角、支架间及采空区的CO和温度情况，每小班必须检查3次，并向通风调度汇报。PYa4G。通防部在风巷回风流安设一氧化碳、温度传感器，实时监测回风流的一氧化碳、温度情况。高冒点、抽采管路、抽采钻孔必须设置检查点且每天至少检查1次CO、CH4、温度情况，如有异常及时汇报。为了更加准确监测、预报煤层自然发火，为防灭火提供科学依据，2012年矿井安装了JSG-7煤矿自然发火束管监测系统，矿井束管监测系统通过束管取样分析矿井采空区、密闭区、高冒区、巷道及其它地点的气体浓度，配合原有的人工定点取样、色谱定量分析，相互验证；大幅提升矿井防灭火工作的实时性和有效性。rfTUi。从回风道延接注浆管路至风巷上隅角，每10m设置一个三通，并安装法兰盘，随着工作面的推进，逐步把法兰盘替换为花管，进行灌浆，要求如下：出口端伸入工作面向下2.5m；灌浆管路采用φ59mm铁管，管道出口端管路分别加工成φ10mm,间距10mm的花管，出口用0.5m×1m×1m笆片垛围严；d9RBH。在车场安设DM-400型膜分离制氮机，在机巷敷设1路直径2.5寸无缝钢管作为注氮管路，管路间隔30m分出三通再