瓦斯综合治理示范矿井总体概况

瓦斯综合治理示范矿井总体概况第一节井田概况一、交通位置新星煤矿位于广元市市区90°方向，直线距离21km的利州区荣山镇高坑村八组所辖。矿山中心点地理座标：东经：106°00′15″，北纬：32°23′06″，有简易公路10km通至矿山、外接荣山镇，经公路、铁路可通往广元、成都等地。交通运输方便,（图1-1-1）。图1-1-1交通位置图二、气象三、地震根据国家地震局1990年出版的《中国地震烈度区划图》，圈定该区地震基本烈度为Ⅵ度。第二节地质特征一、地层矿区地层系统属四川东部地层区，该地层区包含两个地层分区，以侏罗系底部超覆面为界，北西侧属龙门山分区北段小区，南东侧归四川盆地分区盆地边缘小区，下面以时代为序由老至新简述如下：1）龙门山分区北段小区（1）三叠系上统须家河组（T3xj）：灰、深灰色泥岩、钙质砂岩、岩屑砂岩、砾岩及煤组成。此套地层为区内含煤岩系，属河流～湖沼含煤沉积。岩性特征明显，旋迴结构清楚，与下伏岩层为假整合接触。根据岩性、含煤性、旋迴结构特征。本组分为五段，现分述如下：①第一段（T3xj1）深灰色泥岩、粉砂质泥岩为主，中部夹薄层细粒砂岩及粉砂岩。泥岩水平层理发育。厚38～54m，一般46m。②第二段（T3xj2）灰色中～巨厚层状中～粗粒长石岩屑砂岩，顶部为细粒长石岩屑石英砂岩，夹薄层粉砂质泥岩和泥质粉砂岩，局部地段上部夹石英岩屑和燧石岩屑中砾岩。属河道沉积。厚336～420m，一般厚375m。③第三段（T3xj3）为主要含煤段。以灰、深灰色炭质水云母泥岩、钙质水云母泥岩、粉砂质泥岩为主，夹粉晶灰岩，含泥岩屑粉砂岩、钙质细粒岩屑砂岩，细粒岩屑石英砂岩及煤层。含煤3～12层，仅Y5煤层全区可采，其它Y1、Y2、Y7均局部可采。Y2煤层分布于南部、东西长160m、南北宽约70m，煤厚0.30m，Y7煤层分布于北东部，东西长约140m、南北约180m，煤厚0.30m。本段地层受上覆岩层的冲刷，厚度由北向南逐渐减小，厚38～53m，一般厚49m。④第四段（T3xj4）灰色中～巨厚层状中～粗粒岩屑石英砂岩，偶见透镜状粉砂质泥岩，中下部夹数层燧石岩屑细～中砾岩夹岩屑～燧石岩屑细砾岩。砂岩中局部见煤包体及泥质包体，具楔形交错层理，板状交错层理及变形层理，砾岩单层厚一般1～3米，层位及厚度不稳定，呈透镜状产出。本段厚度由北向南逐渐增厚，厚52～99m，一般85m。与下伏岩层冲刷接触。⑤第五段（T3xj5）灰、褐灰色含泥岩屑粉砂岩、中粒钙质岩屑砂岩为主，夹深灰色薄层状泥岩及粉晶灰岩，偶夹炭质泥岩及煤线。该段地层受上覆岩层冲刷，厚度变化较大，厚21～59m，一般35 m。2）四川盆地分区盆地边缘小区（1）侏罗系下统白田坝组（J1b）：为滨湖及河流相沉积。上部为紫红色粉砂质泥岩夹砂岩；下部为绿灰、深灰色泥岩与砂岩互层，底部为砾岩，与下伏地层为假整合接触。地层厚度由北向南逐渐增厚，厚149～246m。按岩性特征分为三段：①第一段（J1b1）灰、深灰色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹粉砂岩、细粒岩屑石英砂岩、煤线及炭质泥岩，底部为石英岩屑中粒岩。厚15～68m，一般44m。②第二段（J1b2）灰、灰绿色粉砂质泥岩为主，次为泥质粉砂岩及细粒岩屑石英砂岩，下部夹紫红色粉砂质泥岩，底部为浅灰、灰色中厚层状粉砂岩和细粒岩屑杂砂岩，含少量煤包体及泥质包体。层理较发育，常见水平层理，沙纹层理，缓波状层理。本段厚51～81m，一般68m。③第三段（J1b3）紫红色厚层状泥岩、粉砂质泥岩为主，夹绿灰色粉砂岩和细粒岩屑砂岩，底部为灰色中厚层状细～中粒岩屑砂岩，含煤包体及泥质包体。厚92～120m，一般104m。（2）侏罗系中统千佛岩组（J2q）为灰绿、灰色砂、泥质岩互层夹介屑灰岩组成的滨湖相沉积，厚174～217m，与下伏白田坝组地层呈整合接触。根据岩性及生物组合特征分为两段。①第一段（J2q1）灰色粉砂质泥岩与中厚层状粉砂岩、细粒砂岩互层，夹薄层状介屑灰岩，底部为细粒岩屑石英砂岩，含菱铁质结核、泥质包体及植物茎部化石。本段厚77～105m，一般95m。②第二段（J2q2）绿灰、灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹薄层紫色泥岩及细粒长石岩屑石英砂岩，底部为细粒岩屑石英砂岩。厚77～112m，一般87m。（3）第四系（Q）主要分布于河谷、山坡地带，多为残坡积层、洪冲积层堆积，一般厚0.3～10m，成分以粘土、粉土、碎石、砂砾石为主。二、地质构造矿区位于扬子准地台、松潘甘孜褶皱系和秦岭褶皱系三个Ⅰ级构造单元的结合部；龙门山～大巴山台缘坳陷的南侧。处曾家河～大两会构造区南部，属汉王山复式向斜及大两背斜西端倾没部份，属于印支～燕山单斜构造区，构造形迹较简单。用，有一定挤压褶皱现象，因此产状变化较大，地层走向近南北倾向W，地三、煤层及煤质1、煤层特征及稳定性评价本区含煤地层主要为须家河组第五段和第三段，第五段含煤多为冲蚀薄化，在新星煤矿矿区范围内含煤地层为须家河组第三段，含可采煤层3～12层，平均厚3.14，含煤系数6.54％。全区可采煤层仅Y5煤层，Y1、Y2、Y7均为局部可采，厚度变化大。含煤地层对比表见表3。表1-2-1含煤地层及煤层对比表须家河井田荣山井田含煤层位煤层含煤层位煤层T3xj5-2四连子T3xj3Y1厚炭Y2三连子Y5广炭Y7恩歌绿Y5煤层全区分布，赋存于（T3xj3）中部，上距（T3xj4）底界的间距为0～30.93m，下距（T3xj2）顶界一般在20m左右，煤层总厚0.89～3.35m，采用厚度0.52～0.68m。煤层厚度变化的总趋势是从北向南由薄变厚。其南端受古河流冲蚀影响出现无煤带，煤层结构复杂，含夹矸1～5层，一般4层。夹矸单层厚0.01～1.82m，一般小于0.20m。煤层上部夹矸岩性主要为粉砂质泥岩、钙质粉砂岩，厚度变化大，时有分岔、增厚现象，单层厚度最大者达1.82m，致使煤层上部煤分层厚度变薄不可采。煤层下部夹矸岩性主要是泥岩、炭质泥岩、炭质高岭石泥岩、炭质高岭石泥岩单层厚0.05m左右，可作为煤层对比的直接标志。煤层顶、底板一般为泥岩和粉砂质泥岩。总体Y5煤层属较稳定煤层。Y7煤层距离Y5煤层约7m左右，矿区范围内仅在钻孔1303、1302一线局部可采，煤层厚度变化较大。部分地段有薄化、歼灭现象。含夹矸1～3层，厚度0.01～0.10m左右。岩性主要为泥岩、页岩为主，而在可采范围内，煤层总厚为0.29～0.63m，纯煤平均厚度为0.48m。而Y2煤层距离Y5煤层约17m左右，矿区范围内仅在钻孔1103、1104钻孔附近局部可采。煤层总厚度为0.46～0.98m，平均厚约0.72m，纯煤厚度在0.36～0.65之间，平均厚度0.50m，煤层厚度变化大，含夹矸1～3层，多为炭质页岩、泥岩，单层夹矸厚度0.02～0.13m左右。Y1煤层距离Y2煤层约2～3m，矿区范围内仅在350m水平以上局部可采。在可采范围内煤层总厚0.49～1.24m，平均厚度约0.80m左右。而纯煤总厚度一般在0.32～0.42m之间，平均厚度为0.37m左右。煤层厚度从浅入深逐渐变薄较差，至350m水平以下变为冲刷剥蚀带至不可采。含夹矸数层，单层夹矸厚0.05～0.20m左右，其中岩性主要为炭质页岩、泥岩为主。2、煤质1）煤的物理性质及煤岩特征Y1、Y2、Y7、Y5煤层颜色均以黑色为主，条痕多呈褐黑色，具弱玻璃光泽或玻璃光泽，条带状结构，层状构造。断口为阶梯状或参差状，局部可见贝壳状断口，内外呈裂隙均较发育，裂隙面常被脉状方解石及星点状、薄膜状黄铁矿充填，局部见黄铁矿结核。其平均体重为1.45t/m3。2）煤中有益有害组份及工艺性能根据粉煤光片鉴定成果，Y5煤层有机组份以镜质组为主，一般含量为79.9～85.1%，次为丝质组+半丝质组，一般含量在10.8～16.6%，最高可达23%，半镜质组含量多在2.4～4%之间，稳定组含量甚微，一般0.5～1%。无机组份总量多在9.6～14.5%（以有机组份+无机组份为100%）之间，最高含量可达21.7%，以粘土矿物为主，含量为16.6～5.3%，次为氧化物类，平均含量为1.5%，硫化物类和碳酸盐类矿物含量最低，其平均值分别为1.3%和1.2%。煤岩种类为中煤化（Ⅳ阶段）烟煤，即肥煤阶段，局部为中煤化（Ⅴ阶段）烟煤，即焦煤阶段。根据原荣山井田勘探资料，各煤层煤质分析结果如下：Y1煤层：原煤水份（Mad）0.89%，灰分（Ad）24.12%，挥发份（Vd）32.14%，全硫（St.d）1.23%，固定碳(FCd)52.69%，发热量（Qgr.v.d）27.70MJ/kg。属于中灰中硫中高热值肥煤。Y2煤层：原煤水份（Mad）0.87%，灰分（Ad）30.95%，挥发份（Vd）33.64%，全硫（St.d）2.13%，固定碳(FCd)45.96%，发热量（Qgr.v.d）24.67MJ/kg。属于中灰中硫中高热值肥煤。Y5煤层：原煤灰分（Ad）16.07～35.99%，挥发份（Vd）26.92～34.03%，全硫（St.d）0.93～3.32%，固定碳(FCd)56.60%，精煤发热量（Qgr.v.d）21.19～29.40MJ/kg。属中灰中硫中高发热值肥煤。Y7煤层：原煤水份（Mad）0.93%，灰分（Ad）25.58%，挥发份（Vd）33.70%，全硫（St.d）1.62%，固定碳(FCd)49.21%，发热量（Qgr.v.d）26.96MJ/kg。属于中灰中硫中高热值肥煤四、开采技术条件1、水文地质条件区内属构造剥蚀为主的中低山及丘岭兼河谷地貌。横向溪沟较发育，相对高差较大，达582.7米，因此地表径流条件好。主要河水从南到北分布有小河、寺沟河和鱼洞河，均穿过煤系地层和直接充水含水层。大气降水和地表水绝大部分以地表径流形式排出区外，仅少量渗入地下补给含水层。由于降水期集中（5～9月），直接充水含水层均出露在陡坡上，故不利于地下水的补给。区内地下水以承压的形式赋存于各含水层中，受大气降水垂直渗透补给，自东向西运移，在矿山附近由于受矿山开拓影响，地下水天然流场发生变化，则向矿坑排水方向流动，矿区即为本区地下水的主要排泄点。区内砂岩和砾岩裂隙相对较发育，利于地下水的补给、储存和运移，划为含水层；泥质岩类除浅部含弱风化裂隙之外，一般结构致密，裂隙不发育，划为隔水层。区内主要含水层有：沙溪庙组（J2s）砂岩含水层，须家河组第四段（T3xj4）～Y5煤层顶板砂岩、砾岩含水层，须家河组第二段（T3xj2）砂岩含水层，雷口坡组（T2l）岩溶含水层。其中须家河组第四段（T3xj4）～Y5煤层顶板的砂岩、砾岩含水层和须家河组第二段（T3xj2）砂岩含水层对矿井有直接充水影响，为直接充水含水层。隔水层有：千佛崖组（J2q）～须家河组第五段（T3xj5）、须家河组第一段（T3xj1）泥质岩类隔水层。由于各含水层间均有隔水层存在，且隔水层厚度＞20m，厚度稳定，隔水性能良好，故各含水层在天然条件下，一般不发生水力联系。裂隙的发育程度对于含水层富水性有决定性意义。张性裂隙多见于砂、砾岩含水层中，裂隙一般宽0.5～2.5mm，极少数达5～10mm，常被方解石或泥质半～全充填。本区裂隙发育程度普遍随深度增加而减弱，含水层富水性亦相应减弱。区内虽沟谷较发育。但在常年性河流附近留有保安煤柱，在矿井浅部开采过程中目前尚未发现地表水直接渗入矿井情况，开采深部，地表水对矿井直接充水影响不大。综上所述，矿山开采煤层部分位于当地最低侵蚀基准面之上，部分位于当地最低侵蚀基准面之下，含水层富水性弱，矿井充水主要是大气降水和地下水。按《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719—91），矿区水文地质条件中等。2、瓦斯、煤尘、煤的自燃倾向性和地温1）矿井瓦斯根据《广元市煤炭工业管理局关于发布2009年度瓦斯等级鉴定结果（第一批）的通知》（广煤发[2009]153号），矿井绝对瓦斯涌出量为1.403m³/min，相对瓦斯涌出量为7.51m³/t。经广元市煤炭工业管理局审批为低瓦斯矿井。2）煤尘爆炸性根据2009年4月15日四川省煤炭产品质量监督检验站提供的检验报告，煤尘无爆炸性。3）煤层自燃倾向性根据2009年4月15日四川省煤炭产品质量监督检验站提供的检验报告，煤的自然发火倾向性为：不易自燃。第三节井田范围与储量一、井田范围矿井井田面积4.6533km2，可采煤层4层，编号为：Y1、Y2、Y5、Y7，由13个拐点坐标圈定，矿区范围拐点坐标见表1-1。井田地质构造简单，煤层倾角8°~12°，煤层平均厚度1.2m。表1-3-1新星煤矿矿区范围拐点坐标点号XY点号XY135863353559526083584195355951612358640735594800935845903559511633586324355942501035846293559537443585913355932801135850243559534753584005355934131235850453559558363583820355942