2010年地质预报

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质

预

报

二0一二年一月

一、地形地貌

高顶山煤矿所在井田内山势高巍，坡陡谷深，山脉走向与构造方向基本一致。其构造形态为N25°—45°E，由北向南以8°—11°倾角上翘，东翼陡，西翼缓，轴面以60°—80°东倾，呈一不对称向斜。地势南高北低，向斜轴部成“V”字型槽谷，东西二翼呈峻峭高山。区内最高点为尖子山，海拔+1526.3m，最低点为杨家河河床，标高+305m，相对高差1221.3m。

二、矿井水文地质及煤层条件  

矿井地质条件

本井田位于华蓥山复式褶皱之次一级构造——天池向斜南段，介于宝顶背斜和大垭口——花岩子背斜之间，地层下起古生界志留系中统。上讫中生界三迭系中统雷口坡组均有出露，唯缺失泥盆系。其层位从下至上依次是中石炭统黄龙组（C2），下二迭系阳新统（P1）[分三组：梁山组P，楼霞P，茅口组P]，上二迭系乐平统（P2）[分三组：峨眉山玄武岩组P，龙潭组P为主要含煤分层，长兴组P]，下三迭统T1[分二组：飞仙关组T、嘉陵江组T]；中三迭统雷口坡组T2，除龙潭组P含煤外，其余基本上均不含煤，整个地层大部份为灰岩组成。龙潭组P由五个分层组成（即P~ P），其中P分为主含煤层段；P分层中部偶夹煤线，厚度0~0.1m以下；P分层中部夹煤一层（K6）俗称培连，煤层厚度均为0~0.46m，AgS含量均高，利用价值甚小。

现将P层段叙述如下：

P层段、厚度29m，主要为泥岩组成，间夹沙质泥岩，粉沙岩，粉细及中粒砂岩，结构较稳定。本层段含煤一层K1，K1煤层在本井田内分叉成二层，即K、K主，K为主采层，厚为0.83~4.17m，平均1.63m；K大部分可采，厚为0.13~3.09m，平均1.19m。K分层上部为砂质泥岩，泥岩及少量粉砂岩，细及中粒砂岩等组成；下部为细及中粒砂岩，灰色粘土岩、黑色泥岩，砂质泥岩及煤组成，底部一般为含黄铁矿的铝土岩。

煤层对比：本井田煤层层位比绞稳定，标志层特别明显，主要可采煤分层K和K层间距变化均不很大，较易识别和分辨，其对比依据及方法是：据省煤田136地质队钻探抽查表明，全井田除K和K两个煤分层可采或局部可采外，别无其他。K6培连属极薄煤层不可采。

标志层明显：共有三个标志层，一号P石灰岩为灰、棕灰及深灰色含磁石石灰岩，厚12~18m，平均16m，层位及厚度均稳定，是对比P含煤层段明显标志；二号标志层俗称小铁板岩，为灰、深灰含硅质石灰岩，组织致密，岩性坚硬，上部含较多生物碎屑及钙质碎屑，厚度1.05~2.63m，平均1.88m，层位稳定，岩性特殊，是预告见煤的重要标志；三号铝土岩，为灰白色，组织较致密，参差状断口，性较软，易风化破裂，厚0~10.6m平均2.15m。是煤系、煤层揭露完全的良好标志。

层间距可靠：K煤层上距一号标志层P灰岩8.42m至15.49m，平均12.37m；上距二号标志层（小铁板）1.12~6.08m，平均3.76m；下距K煤层0.46~18.7m，平均4.1m；K煤层下距三号铝土岩5.44~15.94m，平均8.92m；除个别点外，层间距无大的变化，是对比煤层的依据之一。

煤岩特征及结构均特殊：本井田内K1煤层由北翼边界即地勘7#线开始分叉成K、 K结构特殊，煤岩及煤的物理性质均有一定差异。K分层之上部分层（天平炭）和顶部夹矸（紫天平）全井田内基本稳定，煤岩为半暗~半亮型，中部及下部光泽强烈为半亮型，底部煤性松软，多呈粉未状，光泽暗淡，K分层一般为半暗~暗淡型，煤性较硬，多成块状。由上综述可见对比可靠。本井田所处之天池向斜，为一东翼较西翼陡之不对称向斜，南段两翼紧凑，成V字型槽峪倒转，向北遂渐敞开，向斜轴向N28°~40°~30°E。轴面东倾，倾角有所变化，地勘4#线以南为60°~70°，以北遂增为75°~80°；向斜煤层槽线倾伏角8°~11°，核心部分宽缓，约为2°~20°，尤以中段最缓，约为2°~10°，随标高变上升，异部骤陡，成盆形构造，井田内较大断层有近10条，切割煤层的，落差大于30m的2条，尤以东翼F124、F128为最大。故以此作井田边界。东翼岩层倾角由65°至直立倒转，迭瓦式送断层和相背而倾的同性断层互相切割，严重破坏煤层，构造较为复杂，西翼较为简单，无别的断层破坏，向斜槽线波幅较小，但煤层倾角沿走向及倾斜均有一定变化，核心部分的形态沿走向及倾斜亦有所不同，小断层亦不难见。全井田按构造复杂程度分应属中等。

煤层条件

本井田煤层属乐平煤系P为海陆交互含煤沉积，假整合于下二迭系阳新统茅口灰岩之上。K1煤层在本井田分层为K、K两层。K为主采煤层，厚度0.83~4.17m，平均1.63m，纯厚0.72~3.4m，平均1.38m，夹矸1~2层，以顶部夹矸为主（紫天平），厚0.08m~0.3m，下部夹矸不稳定，时有时无。K煤局部可采，厚0.13~3.09m，平均1.18m，纯煤厚0.13~2.95m，平均1.11m，夹矸1~3层，厚0.01~0.57m，为黑色泥岩及炭质泥岩。

根据四川省煤岩产品质量监督检验站检测报告，煤层为自燃煤层，煤尘具有煤炸性，其爆炸指数为16.29%。

2、矿井水文地质

矿区地表水

矿区属山秋地形，总体是中部较高，北西南东四面较低，由西向东呈陡倾的顺向坡，形成沿山脉走向发育的锯齿状槽谷，山脊相间的山间地块，地貌景观可概括为山高、坡陡、谷深。区内最高峰标高1210.5m，最低处标高为305.5m，相对高差911m左右。位于本区的杨家河下游标高300m左右，可视为本区侵蚀基准涯面。区内地表水系不甚发育，多为季节性横向冲沟。常年性溪沟有杨家河，由南西向北东横切地层发育。

矿区地下水

区内可溶性石灰岩大面积出露，呈北东向展布，特别是二叠系长兴组石灰岩质纯，厚度大，溶沟、溶斗、落水洞、溶洞等有之。矿区地下水未见溶洞、溶沟、溶斗等。

含隔水特征

区内地层二叠系至三叠系均有出露，含水层多为石灰岩，含岩溶裂隙水和层间裂隙水。隔水层主要为泥岩，砂质泥岩等。矿区各主要含隔水层特征见表

矿区地层含水特征表

K1煤层位于龙潭组一段，现采高+314~+446m，均在当地侵蚀基准面之下。矿区充水因素主要为岩层水、老空水、断层水。

、岩层水

K1煤层之上的龙潭组一、四段和长兴组的灰岩，岩溶裂隙发育，弱~弱含水，含岩溶裂隙水或承压裂隙水。当井下巷道揭穿这些组、段的灰岩后，可能对矿井构成充水。

、老空水

区内沿煤层露头有较多小煤窑分布，开采浅部煤层，同时较多的废弃老空区。这些小老空区中将汇集部分大气降水，未来矿井开采至老空区时，应防止老空区积水突发成灾。

、断层水

F22逆断层是导水的。其导水性的强弱与断层切割深度和上、下盘的岩性有关，即在茅口组层段导水性强，在龙潭组泥岩层段导水性弱。故在生产过程中，对断层的导水情况必须做好探放水工作，防其破碎带溃水。

矿井涌水量

矿区主井正常涌水量250-400m3/d，最大涌水量600 m3/d。

综上所述，矿井地质条件较简单。

三、地质构造

矿井位于天池向斜南段东翼，在矿井内尚未发现对煤层有较大破坏的断层存在，受相邻断层影响，岩层节理较发育。

(1)褶皱

天池向斜昂起消失于黄岭峡之南，北倾伏于天池以北，全长19.5km，为一东翼较西翼陡的不对称向斜。南段西翼比较紧凑，向北逐渐敞开。核心部位宽缓，倾角2～20°，尤以中段为最缓，倾角2～10°，随标高上升翼部骤然陡起，形成盆形构造。向斜轴向倾角28°～40°～30°，轴面东倾，倾角有所变化，由南向北，由倾角60°，逐渐增大至80°；向斜煤层槽线倾伏角8～11°。向斜东翼，边界断层以内，煤层倾角一般45～56°。在矿区总体呈单斜层，地层及煤层倾角在45～56°之间。

(2)断层

矿区地表及钻孔均未发现对煤层开采有重大影响的断层，在矿井内，岩石节理较发育，一般发育两组，产状127～146°∠60～83°，32～59°∠60～85°，发育密度一般5～40条/m。

综上所述，矿区构造较简单。矿区含煤地层为上二叠系龙潭组一段，含煤岩系由砂质泥岩、泥岩不等厚互层夹煤（线）组成，属含煤碎屑岩建造。如表1—3所示。

表1—3  矿井煤系地层综合柱状图

在矿井内全区可采煤层为K1煤层，位于龙潭组第一段中下部，层位稳定，属中厚煤层。煤层较为稳定，为复合煤层。据钻孔和井巷煤层测量资料，煤层厚0.69～2.73/1.85m。一般含夹矸2～4层，厚0.06～0.46/0.14m，随煤层厚度增加，夹矸层数和厚度也增加。煤层倾角一般45～56°。

K1煤层顶板为泥岩或砂质泥岩，含菱铁质结核，接近煤层时富含黄铁矿结核，呈层状分布；底板为泥岩或砂质泥岩，其中含长条状植物化石。可见K1煤层顶底板稳定程度相对较差，属不稳定类。

K1煤层在矿井内有分叉合并现象，高顶山煤矿处于合并区内，在7号勘探线(矿区南界)以南，11～12号勘探线，K1煤层分叉为K11和K12。K12煤层下距K11煤层0.46～18.7/4.1m。K12煤层之上分层(天平炭)和顶部的夹矸(紫天平)在矿井乃至全井田基本稳定，煤岩为半暗～半亮型，中部及下部光泽强烈，为半亮型，底部煤性松软，多呈粉末状，光泽暗淡。K11煤层为半暗～暗型煤，煤性较硬，多呈块状。

根据地质资料，K1煤层瓦斯含量16.25m3/t，K11、K12煤层瓦斯含量分别为9.29m3/t、14.25m3/t。

(4)煤质

K1煤层的煤质牌号以瘦煤为主，K12煤层中灰、富～高硫低磷中等发热量煤，K11煤层中灰、富～高硫低磷中等发热量煤。

四、矿井瓦斯地质规律

1、瓦斯风氧化带

煤层瓦斯具有分带现象，煤层在地表出露，会造成煤层瓦斯逸散，并且空气也向煤层渗透，导致煤层瓦斯含量减小，甲烷浓度降低，形成瓦斯风氧化带。在瓦斯风化带以下瓦斯随煤层埋深的增加而增加，而瓦斯风化带内则无此规律，瓦斯风氧化带下界的确定指标包括：

(1) 煤层瓦斯压力p=0.1～0.15MPa(1～1.5kg/cm2);

(2) 煤层中的瓦斯组分中甲烷和重烃浓度总和达80%(体积比)；

(3) 煤层相对瓦斯涌出量大于2 m3/t。

(4) 煤层瓦斯含量达到以下数值处：

气煤x=1.5～2.0 m3/t(燃)

肥煤与焦煤x=2.0～2.5 m3/t(燃)

瘦煤x=2.5～3.0 m3/t(燃)

贫煤x=3.0～4.0 m3/t(燃)

无烟煤x=5.0～7.0 m3/t(燃)

我矿位于华蓥山矿区天池向斜，煤层于矿井西侧出露地表，瓦斯含量测试数据较大，且测试点埋深大，利用本矿井瓦斯含量参数无法对K1煤层瓦斯风氧化带下界作出准确预测，故参照矿区瓦斯风氧化带下界埋深150m这一普遍规律，瓦斯风氧化带下界埋深为150m。

2 地质构造对瓦斯赋存的控制

断层对煤层瓦斯保存有两种截然不同的影响，开放性断层是煤层瓦斯排放的通道，在这类断层附近，煤层瓦斯含量减小；封闭性断层本身透气性差，而且割断了煤层与地表的联系，往往使封闭区段的煤层瓦斯含量增大。褶皱类型和褶皱复杂程度对瓦斯赋存均有影响，当围岩的封闭条件较好时，背斜往往有利于瓦斯的存储，如在被基岩覆盖的闭合和半闭合背斜转折区，由于煤层运移路线加长和瓦斯排出口不断缩小，增大了瓦斯运移的阻力，因此，在同一开采深度下比构造两翼瓦斯含量大；但在封闭条件差时，背斜中的瓦斯则容易沿裂隙逸散。在简单的向斜盆地构造矿区中，向斜轴部煤层瓦斯排放的条件往往是比较困难的，煤层瓦斯沿垂直地层方向运移非常困难，大部分瓦斯仅能沿煤层两翼流向地表，故而瓦斯赋存条件较好；在盆地边缘部分，含煤地层距地表较近或大面积暴露，瓦斯则易于排放。

我矿主体位于天池向斜西翼，部分位于向斜轴部，矿井内无大的断裂构造，没有作为煤层瓦斯排放的开放性断层，煤层瓦斯难以逸散。矿井西部存在煤层露头，且煤层露头附近煤层倾角较深部大，有利于瓦斯逸散。地质构造特征使得矿井煤层瓦斯具有露头附近较低，向深部急剧增大的特点。

3 煤层埋深对瓦斯赋存的影响

煤层埋藏深度的增加不仅会因地应力增高而使煤层和围岩的透气性降低，而且瓦斯向地表运移的距离也增大，这两者的变化均朝着有利于封存瓦斯、而不利于放散瓦斯方向发展。研究表明：在瓦斯带内，在一定深度范围内，煤层瓦斯含量随埋深的增大基本上成线性规律增加。

K1煤层埋藏深度等值线图

由图K1煤层受天池向斜构造形态控制在矿井西北部煤层露头附近埋深较浅，向东南逐渐变深。根据矿井瓦斯含量数据与煤层埋深对照，其大小受煤层埋深影响，在煤层埋藏深度大的部位瓦斯含量也相对较大。埋深是影响瓦斯分布的一个重要因素。

4 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响

煤系地层岩性组合及其透气性对煤层瓦斯含量有重大影响。煤层及其围岩的透气性越大，瓦斯越易流失，煤层瓦斯含量越小；反之，瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量就高。煤层围岩透气性低的岩层(如泥岩、充填致密的细碎屑岩、裂隙不发育的灰岩等)越厚，它们在煤系地层中所占的比例越大，则往往煤层的瓦斯含量越高；当围岩是由厚层中粗砂岩、砾岩或是裂隙溶洞发育的灰岩组成时，煤层瓦斯含量往往较小。

K1煤层直接顶板为黑色泥岩，局部为灰黑色砂质泥岩，具有清晰的波状层理，性脆，极易成薄片状破裂，含较多的黄铁矿结核及微粒集合体，接近煤层处黄铁矿多富集成层，厚度1.12~6.08米，平均3.76米；直接底板多为黑色泥岩、灰色粘土岩，间夹有较多的黑色高炭质物质及植物化石碎屑，局部见黑色高炭质泥岩伪底，厚度0.46~18.70米，平均4.10米。

综上，我矿范围内K1煤层顶底板均有较厚的泥岩存在，由于泥岩孔隙度小，排驱压力大，透气性能差，瓦斯封闭条件较好，对煤层瓦斯的储存较为有利。因此煤层的顶板岩性有利于瓦斯的保存。

5 其它因素对瓦斯赋存的影响

除上述地质因素外，对煤层瓦斯赋存的影响因素还有煤层倾角、露头、地层的沉积史和水文地质条件等。

煤层倾角与露头

煤层倾角大时，瓦斯可沿着一些透气性好的地层向上运移和排放，瓦斯含量降低；反之，煤层倾角小时，透气性差的地层就起到了封存瓦斯的作用，使煤层瓦斯含量升高。煤层露头是瓦斯向地面排放的出口，露头存在排放时间越长，瓦斯排放越多；反之，地表无露头时，瓦斯含量较高。煤层距离露头越近，瓦斯含量越低；反之，则越高。

K1煤层在杨家河以北出露于矿井西部边界附近，杨家河以南出露于矿井边界以西；且矿井煤层倾角浅部较深部大。根据矿井煤层倾角和露头分布情况，矿井西部瓦斯含量较东部大，南部较北部大。

分析影响K1煤层瓦斯分布的地质因素，认为煤层埋深是瓦斯分布的一个重要因素，根据统计的瓦斯含量建立瓦斯含量与煤层埋藏深度的相关性。

煤层瓦斯含量与煤层埋深的关系

根据以上数据来预测K1煤层瓦斯含量，煤层瓦斯含量与煤层埋深以相关性系数R=0.97，满足回归方程：y=0.0413x-2.7598，瓦斯含量梯度4.13m3/t/100m，由此预测高顶山煤矿K1煤层不同埋深的煤层瓦斯含量（如图4-3）分别为：

煤层埋深309m处的瓦斯含量趋势值是10m3/t；

煤层埋深551m处的瓦斯含量趋势值是20m3/t；

煤层埋深793m处的瓦斯含量趋势值是30m3/t。

K1煤层瓦斯含量等值线

6矿井瓦斯涌出量预测

矿井瓦斯涌出量统计及分析

       K1煤层回采工作面瓦斯涌出统计表

煤层埋深213m处的相对瓦斯涌出量趋势值为15m3/t；

煤层埋深377m处的相对瓦斯涌出量趋势值为20m3/t；

煤层埋深541m处的相对瓦斯涌出量趋势值为25m3/t；

煤层埋深705m处的相对瓦斯涌出量趋势值为30m3/t；

煤层埋深869m处的相对瓦斯涌出量趋势值为35m3/t。

  K1煤层回采工作面相对瓦斯涌出量等值线

五、2012年采掘区域

根据采掘接替计划，采掘工作面主要集中在南五、南六、南七、南八采区，据已掘巷道分析证实南五、南六未见断层和其他构造，局部煤层有增厚变薄现象，回采时瓦斯管理带来困难。掘进工作面主要集中在南八采区、南七采区下阶段，从136地质资料反映看来，未见断层和构造，但在九石门八采区上阶段以南可能有煤层分叉现象，3801风巷掘进时应注意煤层变化情况，遇构造瓦斯涌出会增加，通风部门应加强穿层瓦斯抽放、局部防突措施管理。采掘活动到地质变化段时，地测部门应当提前预报，生产部门应当编制措施，并加强构造带支护。