矿井地质工程地质研究

矿井地质工程地质研究（共12篇）

矿井地质工程地质研究 篇1

摘要：通过分析南桐矿井的井田构造, 总结了井田的瓦斯赋存及煤与瓦斯突出危险性特征, 得出该矿未采区域以及正在开采区域均为突出危险区域, 并随着开采深度的增加, 瓦斯压力、含量增大, 瓦斯突出可能性及突出的危险性随之增大。

关键词：瓦斯赋存,构造,煤与瓦斯突出

煤体中赋存瓦斯的多少不仅对煤层瓦斯含量大小有影响, 而且还直接影响到煤层中瓦斯流动及其发生灾害的危险性的大小[1]。瓦斯是气体地质体, 受复杂地质背景的控制。瓦斯赋存状态、分布规律以及具有瓦斯灾害危险性等都是复杂地质因素作用的结果, 存在着以主控因素为主的瓦斯地质规律, 揭示瓦斯与地质因素的内在联系就揭示了瓦斯地质规律[2,3]。笔者从研究南桐矿井田构造出发, 进而分析了瓦斯赋存及煤与瓦斯突出危险性特征。

1 矿区概况和井田构造特征

南桐矿含煤地层为二叠系上统龙潭组, 假整合于茅口灰岩之上, 属海陆过渡相沉积环境。含煤地层厚81.37~111.66 m, 平均厚92.14 m, 含煤5~8层。自上而下依次为6#、5#、4#、3#、2#、1#煤层, 煤层总厚4.40~7.58 m, 平均厚5.76 m, 含煤系数6.25%。区内可采煤层3层, 主要发育于煤系的中、下部, 其中全区可采1层 (1#) , 大部可采2层 (#2、3#煤层) , 可采煤层总厚度3.66~6.66 m, 平均厚4.98m, 可采煤层含煤系数为5.47%。

该矿位于接龙场背斜南段, 褶皱构造极其发育, 构造对煤层的影响和破坏十分严重。南段王家坝向斜越往深部褶皱越密集, 煤岩产状变化越大;中部因受褶皱影响而发育有较多断层;北部受乌龟山背斜控制, 受褶皱影响而发育较多的断裂, 产状变化较大。

(1) 褶曲。 (1) 乌龟山背斜。北起麻板河, 南止于泡道坪以南, 轴向由南至北依次为N8°E—N17°E—SN—N10°W, 南北走向长度与南桐煤矿复式背斜相交, 背斜总体向北倾伏, 在乌龟山 (4勘探线以北) , 龙潭煤系倾伏入地下。伴生有天池背斜、鸳鸯山背斜、水井沟背斜、打坪坎背斜、麻板河背斜。 (2) 庙顶背斜。此背斜规模不大, 南起沙子田之南, 以N8°E—N18°E的方向, 在起掌坡一带插入乌龟山背斜西翼而消失, 全长1 500 m。 (3) 平土向斜。此为庙顶背斜和乌龟山背斜之间的一向斜构造。南起于广沙湾, 以N17°E—N13°E在板栗湾与庙顶背斜一起斜交于乌龟山而消失, 全长4 000 m。 (4) 王家坝向斜。此为乌龟山背斜东南侧, 乌龟山背斜与八面山向斜之间的过渡型构造。

(2) 断层。 (1) F1A断层。为压扭性逆断层, 局部为逆掩断层。断层走向N8°~10°W, 倾向E, 倾角49°~65°, 断距25~150 m。南起于石子趟, 以N10°E往北, 地表出露约5 000 m, 延伸至该矿立井附近, 潜入地下继续向北延伸, 并在-200, -325, -450 m水平巷道中曾多次揭露, 预计可至-700 m左右。 (2) F1B断层。该断层与F1A断层呈雁形排列, 为压扭性逆断层。断层走向N1°E, 倾向E, 倾角约50°, 落差18 m。南起于北翼副斜井, 以N1°E往北到陶家沟一带被F17断层切割后潜入地下继续向北发展, 消失于4号勘探线以北, 地表出露约1 000 m, 切割煤层长度约1 700 m, 预计向深部切割煤层至-600 m左右。 (3) F1C逆断层。该断层与F1A、F1B断层呈雁形排列, 剖面上呈叠瓦状。断层走向N0°~20°E, 倾向E, 倾角49°~60°, 断距25 m。地表南起于谷口河车站以西, 向北至板塘隧道附近逐渐消失。地表出露头长度约1 000 m, 潜入地下后消失于5号勘探线附近, 预计向深部切割煤层至-700 m左右。 (4) F8B断层。出露于乌龟山背斜西翼蛇涝子“天窗区”一带, 主要切割西翼煤层, 断层走向N11°W, 倾向E, 倾角28°左右, 呈逆掩性质, 断距15 m, 深部倾角变陡。蛇涝子“天窗区”为南桐煤矿水文地质条件最复杂区域, 河流切割长兴石灰岩和F8B断层, 故断层含水性极强, 为矿井主要导水断层之一。 (5) F8C断层。发育于井田北部平山煤柱区, 在CK8、CK9钻孔中揭露, 造成龙潭煤组地层重复, 该断层倾向E, 倾角60°左右, 断距约20 m, 预计切割煤层走向长度1 000m, 破坏-50~-300 m标高之间的煤层。 (6) F5断层。发育于4号勘探线至5号勘探线之间, 该断层与F1A断层呈雁形排列, 地表未见露头。在Z6#号钻孔6号煤层 (6#) 重复;在CK6号钻孔中岩层有擦痕。断层走向N10°~20°E, 倾向E, 倾角40°左右, 落差为5~18 m, 切割煤层长度约为1 300 m, 破坏-325~-600 m标高之间的煤层, 对井田深部煤层有较大影响。 (7) F7断层。发育于6号勘探线附近F8B断层以东, 地表未见露头, 在C6#3号钻孔中长兴石灰岩内揭露。该断层走向N10°W, 倾向E, 倾角59°左右, 落差5~14 m, 切割煤层长度约500 m, 破坏-120~-300 m标高之间的煤层。

2 井田构造对瓦斯赋存的影响

南桐矿北翼乌龟山背斜属张性断裂 (即开放性断裂) 地段, 距地表较浅地段煤层瓦斯易被排放, 瓦斯含量常有明显减少;王家坝向斜压性断裂 (即封闭性断裂) 发育地段起着封闭和集聚瓦斯的作用, 利于瓦斯赋存, 使得瓦斯含量增高, 压力加大。

南桐矿的4#、5#、6#煤层均为可采煤层, 总观该矿煤系及上覆、下伏地层的岩性组合特征为:“两厚夹一薄、两硬夹一软”, 即龙潭组厚度小、岩性软, 上、下岩层中的石灰岩厚度大、岩性硬。而在煤系中的各煤层之间又有页岩、泥岩等封闭性较好的岩石相隔, 因此使各煤层自生的瓦斯在本煤层中得到良好的保存。

各岩层均是煤层瓦斯上部很好的隔气层, 特别是硅质灰岩与茅口灰岩对煤层瓦斯有着极好的封闭作用。

3 井田瓦斯赋存分布规律

综合考虑文献[4]中的各种瓦斯地质因素, 现有瓦斯含量、瓦斯压力测点统计显示 (表1) :煤层的埋藏深度及上覆岩层是影响瓦斯赋存分布规律最主要的地质因素。煤层的瓦斯含量和瓦斯压力均随着煤层埋藏深度的增加而增大 (图1) 。

(1) 煤层瓦斯含量。4#煤层瓦斯含量最高, 6#煤层次之, 5#煤层相对较小;同标高同一煤层瓦斯含量作比较, 南翼大于北翼。预测在-700 m水平4#煤层瓦斯含量为27.8 m3/t, 6#煤层瓦斯含量为24.1m3/t, 5#煤层瓦斯含量为16.1 m3/t。

(2) 煤层瓦斯压力。5#煤层瓦斯压力最低, 同标高同一煤层瓦斯压力作比较, 南翼大于北翼。4#煤层实测瓦斯压力在-200 m水平为5.7 MPa, 5#煤层实测瓦斯压力在-325 m水平为4.25 MPa, 6#煤层实测瓦斯压力在-325 m高达6.8 MPa。

4 井田煤与瓦斯突出危险性特征

南桐矿可采的4#、5#、6#煤层均有突出发生, 因此均属突出危险煤层。因南桐矿以5#煤层作为保护层首先开采, 因此突出主要发生在5#煤层。该矿于1956年在+172 m标高、4#煤层发生第1次突出, 5号保护层始突标高+90 m, 6号保护层始突标高为+176 m, 截至2008年, 4#、5#、6#煤层共发生394次突出, 突出最大煤量3 500 t (4#煤层) 。目前可采的4#、5#、6#煤层突出情况见表2、表3。

根据瓦斯地质统计法预测[5], 该矿未采以及正在开采区域均为突出危险区域, 并随着开采深度的增加, 瓦斯压力、含量增大, 瓦斯突出可能性及突出的危险性随之增大。但矿井南、北翼突出危险程度存在显著差别, 南翼突出危险性大于北翼。

(1) 矿井南翼。南翼在-200 m水平以上的7个采区中, 仅有零一采区5#保护煤层未发生过突出, 延深到-200~-450 m水平开采后, 5#煤层发生19次突出, 6#煤层在石门揭煤中发生1次突出。在可采层中5#煤层属突出危险最小的煤层, 因此4#、6#煤层在各采区的突出危险性远远大于5#煤层, 其表现在瓦斯含量、压力等方面。南翼各采区各煤层均有突出发生, 且突出次数多、强度大。

(2) 矿井北翼。北翼在-200 m水平以上的7个采区中, 突出主要发生在一、三采区;其次在五区、九区5#煤层分别发生2次和1次小型突出, 延深到-200~-450 m水平后, 未发生突出的板塘区5#煤层也发生多次突出。

5 结论

(1) 煤层的埋藏深度及上覆岩层是影响瓦斯赋存分布规律最主要的地质因素。煤层的瓦斯含量和瓦斯压力都是随着煤层埋藏深度的增加而增大。

(2) 该矿未采及正在开采区域均为突出危险区域, 且随着开采深度的增加, 瓦斯压力、含量增大, 瓦斯突出可能性及危险性也随之增大。矿井南、北翼突出危险程度的存在显著差别, 南翼突出危险性大于北翼。其原因为矿井南翼主要受王家坝向斜影响, 属压性断裂构造, 利于瓦斯聚集;北翼主要受乌龟山背斜影响, 属张性断裂构造, 利于瓦斯放散。

参考文献

[1]周世宁, 林柏泉.煤层瓦斯赋存与流动理论[M].北京:煤炭工业出版社, 1999.

[2]张子敏.瓦斯地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.

[3]焦作矿业学院瓦斯地质研究室.瓦斯地质概论[M].北京:煤炭工业出版社, 1990.

[4]张子敏, 张玉贵.瓦斯地质规律与瓦斯预测[M].北京:煤炭工业出版社, 2005.

[5]张子戌, 袁崇孚.瓦斯地质数学模型法预测矿井瓦斯涌出量的研究[J].煤炭学报, 1999, 24 (4) :368-372.

矿井地质工程地质研究 篇2

为了加强矿井测量工作，更好地发挥安全生产过程中的测绘保障作用，杜绝测量工作失误造成安全事故，依据现行《煤矿安全规程》、《煤矿测量规程》等技术标准，特制定本标准。

一、矿井测量业务部门必须具备以下规章制度，并认真落实。

1、岗位责任制；

2、安全生产业务联系制度；

3、事故分析制度；

4、资料档案管理制度；

5、测量仪器、工具管理制度；

6、奖惩制度。

二、生产矿井应当组织好下列测量工作，并对其完成质量负责。

1、地面近井网（点）测量；

2、矿井联系测量、井下各等级基本控制测量；

3、井巷开口、中腰线标定、井巷贯通测量；

4、各种测量图纸的测量、绘制、填绘；

5、职责范围内的报告、报表、图纸的填报；

6、测量成果、资料档案的管理。

三、重要矿井测量工作开始之前，必须对所要使用的仪器工具进行检验和校正。所有测量作业，包括外业和内业，都必须独立进行两次或多次观测。

四、矿井井上、下永久性测量标志，应至少每半年进行一次 1

检查和维护。任何单位和个人不得擅自移动或遭到意外破坏时，必须及时进行补建补测，保持测量标志完好。

五、矿井测量业务部门必须实时做好各类测量预报(包括各种安全生产业务联系通知书等)，杜绝因测量工作失误，造成安全隐患或事故。

六、井下控制导线应随开采范围的扩大及时延伸：基本控制导线至少每500米延长一次，采区控制导线至少每100米延长一次。掘进工作面距水、火、瓦斯等危险边界60米前，亦应及时延伸井下控制导线。

七、井下测量原始记录，应使用正规的、专用记录本，并采用H—2H绘图铅笔或经验证不会因潮湿、长久保存而脱墨的水笔书写，记录内容必须能正确反映现场作业实际情况，其记录项目，除经纬仪导线各测站的观测数据外，还应包括：测前检查、重测或改动原因、示意图、测量地点、测量日期、导线等级、观测者、记录者、检查者及使用的仪器、工具名称或型号等内容。

八、井下经纬仪导线的计算，必须使用正规的计算手薄或计算用纸，并由两人以上分别独立进行：即分别独立检查和摘录原始观测数据、分别独立进行计算。计算结果必须经逐点核对无误。

计算资料或计算手薄内容应包括：计算略图、观测数据来源、起算数据来源、各导线点坐标和精度评定计算过程、测量地点、导线等级、计算者、计算日期。

九、巷道开口，必须有开拓掘进部门填写的、经矿总工程师签字的开口通知书，否则，测量人员不得标定，巷道不得施工。

十、开口通知书应提前三天送达测量业务部门，特殊情况时，也应有足够的测量资料准备时间，以保证测量数据和结果的准确性，否则，应予延期标定。

十一、标定巷道开口之前，矿测量业务部门必须对开口通知书的有关数据进行校核。

十二、井巷开口通知书采用统一格式，其主要内容包括：巷道名称、巷道用途、开口位置（平面坐标和高程）、掘进方位和坡度、巷道设计长度、标定日期，测量数据检核者及矿有关部门签字、矿总工程师签字。通知书要求按规定格式填写，内容齐全、清晰、准确。

十三、标定巷道开口前，必须作好以下准备工作：

（1）、收集有关测量资料，对测量资料进行检查，对设计图纸资料进行检查核算，确认测量资料和设计数据无误。

（2）、存在下列问题时，测量业务部门应及时与设计或开拓掘进部门联系，并提请矿总工程师研究解决，在问题解决之前或总工程师未签字同意的情况下，不得进行实地标定，巷道不得开口施工。

1）、对设计图纸和数据有疑问。

2）、设计巷道将穿、跨老空、老巷及水、火、瓦斯等危险区，存在安全隐患，而无专门安全措施。

（3）、计算标定数据（至少由两人对算），实地检查所利用测点的正确性。

十四、巷道开口位置和方向的标定必须独立进行两次。新开口巷道，在掘进4-8m时应重新进行标定。

巷道中腰线延伸时，必须对原来的和新设置的中腰线点进

行检查。巷道每掘进100m，应至少测量经纬仪导线一次，对中腰线点进行检查，并及时调整中腰线。测量人员与施工队应在现场将中腰线交接清楚。

十五、井下经纬仪导线测量数据和标定、检查测量数据，必须正确记录在原始记录本上。

十六、除探放水停掘、恢复掘进通知书由地测部门发除外，掘进巷道因其他原因中途变更设计、停止掘进、恢复掘进时，设计或开拓掘进等业务部门，必须提前向矿测量业务部门送达矿有关领导签字各类通知书。对停掘的巷道，测量部门必须准确把停掘位置填绘在采掘图上。

十七、掘进工作面距将要过老巷、老空或距水、火、瓦斯等危险区边界20 m之前，距掘进工作面各类保护煤柱边界、矿井技术边界20 m之前发放业务联系通知书。

十八、巷道掘进贯通前20-40m，由测量人员进行贯通测量，并下发贯通通知单，施工单位按规定采取有效措施，以保证安全、准确贯通。贯通测量必须独立进行两次。最后一次标定贯通方向时，剩余贯通距离不能小于50m。

十九、重要贯通测量在巷道贯通后，必须及时连测两端导线，计算各项闭合差，编写贯通测量技术总结。

矿井地质工程地质研究 篇3

【关键词】复杂地质条件；安全高效开采；地质保障技术

煤炭在我国现阶段使用的能源中占有很大的份额，由于煤矿长时间开采使得我国一些大型煤矿的浅部资源日益减少，这就需要增加对煤矿的开采深度，而煤矿深层的地质条件非常复杂，甚至无法建立巷道。在有些矿井所在的矿区地质条件很复杂，存在着发育较为强烈的地质灾害、复杂的地形地貌、岩性岩相变化大、水文地质条件不良以及人类工程活动强烈等复杂地质条件，这些复杂地质条件严重威胁了矿物开采过程中开采人员的安全，所以需要对矿井周围的地质条件予以勘察。而且随着机械开采程度的进一步普及，将使得巷道和开采区的建设变得更加困难，只有不断的完善地质保障技术才能在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采。

1.研究地质保障技术对复杂地质条件下矿井安全高效开采的意义

煤炭作为我国的主体能源，对于我国的经济发展有着很大的影响作用，而浅层煤矿储量正在减少，若要继续开采将会面临许多复杂地质条件。据调查数据显示目前已有数百个矿井的开采深度超过了600米，如果按照这样的开采速度矿井开采深度将在20年内达到1500米，意味着要对矿井进行难度较大的深度开采。不过我国深层煤矿储量却非常丰富，但是没有进行系统性的勘察，而且深层开采没有很好的地质优势。据我国第三次全国煤炭储量统计，我国的大型的煤矿在地底2000米以上的达到五万多亿吨，已确定煤矿储量为一万多亿吨，预测煤矿储量达到四万多亿吨，不过这些煤矿都位于地底深层。我国的常规煤矿开采深度一般在600米以内，对于地底2000米的深部煤矿没有系统的勘探工作，甚至没有好的勘探思路，在开采技术上还不够成熟。另外科研人员也很少涉及地底深处的地质环境勘探，所以贸然对深处矿藏进行开采势必带来安全上的威胁。而随着我国浅层煤炭资源的告罄，开采深度将会越来越深，地质条件也变得更加复杂，只有进行大规模、全方位、系统性的地质勘测工作才能保障复杂地质条件下矿井安全高效开采。[2]

2.影响矿井高效开采的地质因素

能够危害矿井安全并且高效挖掘的地质因素有很多种，这些因素主要有矿井煤层的分布，矿区地质环境、高瓦斯地质区、地底温度和压力以及水文地质，在这些影响因素中对于不同的矿井都有着不同的比重，但是矿区地质构造环境对于任何矿井的安全高效开采都有很大程度的影响。

2.1地质构造

煤矿地质构造环境极其复杂，这些复杂的地质环境包括断层和陷落柱。断层对于矿井安全高效开采存在着极大的威胁，如果在煤矿开采过程中前方出现地质断层轻则造成上千万元的财产损失，严重时将危害开采人员的生命安全。断层的出现将使得开采工作停滞，并要寻找新的矿区进行开采，断层的落差对于开采的人员有着较大的危险性，如果不能及时撤离将会造成严重的煤矿安全事故。[3]

2.2陷落柱

陷落柱主要影响是破坏了可开采煤层的构造并使得煤炭的储量大量减少，对于矿井的正常开采工作有着较大的影响。陷落柱主要存在于石灰岩地层环境中，是由于地下水长期流动而造成岩石溶蚀，这样就形成了空洞的洞穴。在上层物体的重力作用下，溶洞坍塌，在溶洞上面的煤层也随之陷落，从而造成煤层被破坏。陷落柱可造成煤层被大规模破坏，被破坏的煤层的煤矿储量将急剧减少，严重时造成矿井提前报废的后果。在开采过程中一般不会为了避免陷落柱而转弯开辟巷道，而是坚持原施工方案，通过顶板的方式来直接穿过陷落柱。而在原方案的实施中，不仅要对顶板进行管理还要对巷道进行通风运输，这将极大地影响了矿井的开采效率。陷落柱还会阻碍机械化采矿，在陷落柱较多的矿区采煤机器和液压支架将无法使用，严重时会跌落到陷落柱内。[4]

2.3水文地质条件

水文地质主要指的是自然界中地下水的变化和运动现象，在矿区进行开采过程中，会出现含水层与煤层非常接近，有的含水层在煤层之上，中间仅隔着砂砾层。如果开采不慎则会造成砂砾层断裂并使得上层的含水层跌落，造成矿井出现大规模的水淹，对于这些积水要通过长时间的抽取才能重新进行开采。在以前煤矿开采技术落后的情况下，为了防止已开采煤层发生自燃现象可以采用向其灌浆的措施，即出现了大量人为的含水层，现阶段为了重新开采下层煤矿必须要对这些灌浆水排空消除水害危害。因此在矿井挖掘之前要对所开采区域进行全方位的水文地质勘探，避免在有大规模的含水层进行开采，这将在很大程度上影响了矿井的安全高效开采。

3.复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术

通过前面对影响矿井安全高效开采的地质因素的分析，目前已进行了相关研究来降低这些因素的影响，下面将介绍复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术。

3.1高分辨率三维地震勘探技术

高分辨率三维地震勘探技术是集多学科为一体的综合性应用技术，也是目前对煤炭的主要勘探技术。三维地震勘探技术能将矿区内的断层直接反应出来，完全可以避免较大落差的断层，通过对断层的控制将能很好的完成安全高效的煤矿开采工作。通过勘探可以判断此矿区是否适合机械化开采作业，这项技术以其优秀的性能被广泛的运用于国内煤矿的探测中。

3.2地质雷达探测技术

地质雷达探测技术主要是利用高频电磁波对所属矿井的地质予以探测，通过电磁波的反射信号可以全面的分析地层的特征信息，地质雷达对于断层极为敏感，利用地质雷达探测技术将能够极大的加快施工速度，地质雷达探测比高分辨率三维地震勘探技术所探测的断层信息更为准确。

3.3钻探超前探测技术

在煤矿开采过程中会对施工的巷道打孔以排放瓦斯，通过瓦斯的排放情况进行分析便能够预测前方巷道的构造。这样就可以在前方结构较小的情况下预先采取措施，避免在小构造的环境中出现瓦斯超限的事故。

3.4无线电波坑透技术

无线电坑透技术主要功能是查明前方巷道的地质构造情况，通常大功率的坑透仪能够对巷道前方的工作面进行探测，以便对前方可能出现的情况采取相应的措施，这将有效的防止矿井中的瓦斯事故。

3.5覆岩破坏探测技术

在煤矿的开采过程中往往会导致其上方的岩石遭到破坏，岩石结构遭到破坏极有可能会出现坍塌的情况，另外岩石坍塌还可能导致含水层破裂对矿井造成了水灾的威胁。网络并行电法CT探测将能够利用预埋电极对所在施工面进行探测，避免岩层及含水层断裂而威胁开采的安全高效性。

3.6远距离超前探放老空区水

在煤矿开采过程中会采用探放水工程来建立巷道，而探放水工程会对施工造成较大的影响，并可能会导致老空区的煤层自燃，这将严重危害巷道工作面的安全施工。所以在巷道建立的时候通常采用探放和挖掘同时进行的方式，并根据老空区水的实际存在情况采取相对应的高效快捷的排水方式，即可以利用老空区水下方的巷道来开凿合适的放水孔，远距离超前探放老空区水将能够有效的避免煤层自燃并最大限度的减少对巷道施工的影响。

在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采需要很好的地质保障技术，随着未来矿井深度的不断增加，对于地质保障技术的要求将变得更高。

【参考文献】

[1]张世阔，曹思华.复杂地质条件下矿井安全高效开采地质保障技术[J].煤矿安全，2010-04-10.

[2]毕杰，张蕾.地质保障技术遏制煤矿事故的关键.煤矿安全高效开采的基础[J].中华合作时报，2011-10-18.

浅谈矿井地质构造研究现状 篇4

一、矿井地质构造的等级划分

根据对矿井生产的影响程度以及规模大小, 将矿井的地质构造分为小、中、大三个等级。接下来进行简单论述:小型地质构造指的是在一个工作面或者一个巷道中就可以看清楚全部面貌的次两级的地质构造;中型地质构造指的是巷道布置、采区划分、影响水平次一级的地质构造, 主要分布在井田周围;大型地质构造指的是整个煤产地的骨干构造。煤矿矿井地质构造的工作重点以及主要研究对象是中型地质构造, 特别是中型断裂地质构造。但是, 我们不能只研究中型地质构造, 撇过小、大型地质构造。这是因为小、中、大型地质构造三者之间有较为密切的联系, 具体来讲:小型地质构造是大、中型地质构造的识别标志以及缩影, 故小型地质构造反映大、中型地质构造;而大型地质构造控制中、小型地质构造。故此不应该只研究中型地质构造, 而忽略对大、小型地质构造的研究, 应该围绕中型地质构造这一中心, 结合大、小型地质构造进行全面、系统性研究。

二、矿井地质构造的研究现状

在煤矿矿井生产中, 安全生产是矿井工作的重中之重。矿井安全生产也得到了人们的广泛关注与重视。而矿井地质构造是影响矿井安全、煤矿正常生产的关键因素之一。矿井地质构造情况不仅会控制诸如瓦斯、矿井突发水灾事故、地压地温、岩浆侵入、顶板稳定、岩溶陷落、煤厚变化等多种开采条件, 还会造成煤层储量的损失以及复杂煤矿的开采技术条件, 值得深入研究与研讨。以往大多从断裂的展布、特征以及性质方面着手研究采区的断裂发育规律, 进而研究矿井的地质构造情况, 对此, 国内外均取得了一定成果。运用相关学科尤其是构造地质学的基本方法与基本理论进行综合预报、预测以及评判煤矿矿井中一些未知区域的地质组合情况、地质展布和地质构造规律与特征以及其对煤层开采所造成的影响和矿井突水、瓦斯突出的制约关系, 是矿井地质构造预测的主要工作内容。而矿井地质构造的定量评价与预测是近几年来迅速发展起来的科学领域, 主要将相关学科的新理论、新方法以及新进展等引入到对矿井地质构造的研究中, 在矿井地质构造中越来越重要。

1) 对构造应力场的定量研究。多期性质各不相同的构造应力场相互作用形成矿井地质构造, 故此, 不同的构造应力场作用就会形成不同的构造组合特征, 通常情况下, 晚期构造都会被早期构造所限制, 而早期构造都会在一定程度上被晚期构造所改造。因此, 要想从源头掌握矿井的地质构造规律, 就必须掌握矿井的地质构造与不同期次构造应力场两者之间的配置关系。换言之, 矿井地质构造研究的主要内容就是矿井或者区域构造应力场的情况。可以按照不同构造的相互关系对构造应力场进行分析研究, 近几年来发展起来的断层擦痕电算法是研究多期构造应力场的有效方法。断层擦痕电算法建立在大量断层擦痕测量的基础上, 从断层以及擦痕的特点出发, 运用计算机对构造应力场进行分期以及定量研究。

2) 对矿井层滑构造的研究。随着对滑脱构造研究的深入认识, 人们开始逐渐认识矿井层滑构造。现代构造地质学研究的重要进展之一就是发现并认识了存在于地壳中的不同规模以及不同层次的拆离滑脱构造。沿着煤层夹层以及煤层顶底板附近发育的层滑断裂是直接影响矿井生产的主要因素。因煤层和煤层顶底板岩层之间的岩石物性差别比较大, 且存在原始界面, 顺层的剪切滑动很容易在地壳应力的作用下发生, 因而成为煤矿矿井中一种较为重要的地质构造类型, 对矿井生产的影响也较大。层滑构造带以及其周围均可能产生较为复杂的地质构造变形, 特别会对煤层的赋存状态产生巨大的改造作用。这种情况会导致煤层普遍出现变薄、增厚或者次级褶皱等现象, 甚至局部会出现无煤带, 会给煤矿矿井生产带来极大的不良影响。故矿井地质构造研究的内容应该着重于对矿井中层滑构造发育的层位、规模、规律以及煤厚在层滑作用下的变化规律的探索。

3) 对矿井地质构造复杂程度的定量评价研究。人们利用矿区和区域断裂构造预测和研究矿井的断裂构造, 利用节理分析研究断层, 利用显微断裂分析研究宏观断裂, 主要是根据显微断裂、节理以及断层在动力学、运动学和几何学特征上具有的统计意义上的自相似性, 这便是在研究断裂构造中运用分形思想的具体体现。根据同一种方式能够使得某种现象按照不同的比例反复出现是分形分析的基本概念, 分形维数是分形分析的主要变量。当前分形维数评价虽然仅在少数矿井的地质构造研究中运用, 但却取得了很好的运用效果, 得到了极大的重视。

4) 对矿井地质构造规律的研究。煤层或者岩层中的各种不同形态的地质构造情况, 实质上都是地质历史时期中局部或者区域构造应力场的变形产物, 故此, 这些构造形态均存在普遍的内在联系。我国对矿井地质构造规律的研究已经逐步从定性的描述发展为定量的分析。国际上对这个范畴研究较为深入的主要为西欧以及前苏联的一些产煤国家。我国在数理统计预测以及定性预测的基础上充分结合国外的构造指数法, 提出了等性块段法或者等性块段指数法, 是对矿井地质构造定量预测的有益探索。在80年代, 煤矿矿井地质构造定量预测中有效运用了灰色系统理论以及模糊综合评判理论, 创新了对矿井地质构造研究的新方法与新思路。

三、结语

矿井地质构造从安全生产条件、采面正常生产、掘进率、开拓部署、井田划分、井型规模等方面影响煤矿的生产建设。影响因素繁杂且较多, 因此, 做好矿井地质工作相当迫切且重要。

参考文献

[1]黄长根.浅谈矿井地质构造研究现状[J].科技信息, 2012, 05:527+547.

[2]王路法, 江勇, 张杰.浅谈煤矿开采与地质构造的关系[J].中国石油和化工标准与质量, 2011, 03:70.

[3]马兵.煤炭地质钻探工作现状及改善技巧[J].科技视界, 2014, 32:330+369.

矿井地质实习报告 篇5

认识实习是专业课程教学的一个重要环节。

其主要目的是：

1、学习实习矿井工程技术人员及工人吃苦耐劳、乐于奉献的崇高品德，培养学生为祖国的煤炭事业而奋斗终身的精神。

2、建立学生对煤矿整体及一通三防系统的`感性认识，为后续专业课程的学习打下良好基础。

任务：

1、了解矿井地面生产及辅助系统的布局及其功能。

2、了解矿井概况及井田地质特征。包括：

1)矿井地理位置、交通情况、地形特征、气候条件等;

2)矿井煤系地层特征，主采煤层赋存情况，顶底板岩性，地质构造;

3)矿井水文地质情况、矿井瓦斯等级、煤层自燃倾向。

3、了解矿井开拓开采概况。包括：

1)矿井开拓：井筒位置及数目、水平划分、大巷布置、采区划分;

2)矿井开采：采区巷道布置、阶段划分、采煤方法、顶板管理方法等;

3)巷道掘进方法及生产工艺。

第二节 位置和交通

盘城岭井田位于左权县辽阳镇后窑峪村，距县城1.5KM，其地理坐标为东经113～1132227，北纬370508～370720。井田南北长约km，东西宽约km。面积为8.042km.井田北东部为鑫顺煤业(原殷家庄煤矿)，西部为神火集团高家

庄探矿区，东部、南部均无矿井。

盘城岭井田位于左权县城北1.5km处，其间有公路相通。距井田南界约2km有阳(泉)—黎(城)公路，在井田南界1km外有太(谷)—邢(台)公路。阳(泉)—涉(县)铁路在井田以东通过。北距阳泉130km，东距邢台120km，南东距邯郸155km，西距榆社45km，区内交通较为方便。

第三节 自然地理

井田位于太行山西麓，属中低山侵蚀区，基岩大片裸露，切割较强烈，沟底发育，地形复杂。地势总体趋势是东北高，西南低，最高点位于井田东北山顶，海拔1342.0m，最低点位于井田西南角的王家河河床，海拔1125.0m，最大相对高差为216.90m。

本区属海河流域清漳河水系，距井田南界约1km为清漳河西源，由北西向南东流经左权县城南。在左权县南东约40km处与从北往南留的清漳河东源流入清漳河主流。清漳河平均流量1970m3/s，井田东部有后窑峪河由北向南流过，雨季水量较大，平时水量微小，属季节性河流。其它河沟，如井田西部的七里河、王家河只在雨季才有水由北向南流入清漳河西源。

井田位于太行山区，属寒温带大陆性气候，冬季干旱多西北风，夏季温和多雨多东南风，秋季天高气爽。据气象局提供的资料，最高气温为35.6(1981年)，最低气温—25(1984年)，年平均气温7.5.降水量主要集中在7、8、9三个月内，年降水量最多可达550～600毫米。多年平均降水量为484.4毫米，多年平均蒸发量为1708.7毫米。多年平均无霜期为159天。最大冻土深度为90厘米，一般从头年10月开始，到第二年4月解冻。

矿井地质工程地质研究 篇6

关键词：煤矿安全;瓦斯事故;瓦斯地质影响因素;事故防治

中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）02-0087-02

一、矿井瓦斯地质影响因素

影响矿井瓦斯含量的因素有很多，概括起来可分为两类：一是影响瓦斯生成量多少的因素;二是瓦斯的保存和放散条件。矿井中煤岩体内瓦斯含量与实际瓦斯生成量之间的差别很大，不同的煤田、同一煤田不同矿井、同一矿井不同采区的瓦斯含量也是大不相同。造成这一差异的主要因素来自于地质因素，主要表现在以下几个方面：

（一）煤体自身性质。煤體对瓦斯的吸附能力主要取决于煤体的孔隙率和煤质，煤的变质程度不同，孔隙大小不同，其所含瓦斯的量就不同。成煤初期，煤的结构疏松，孔隙率大，储存游离瓦斯的空间大，瓦斯的吸附能力也很强。但此时煤质以褐煤为主，在成煤物化作用下尚未生成大量瓦斯，因此煤体中所含瓦斯量较少。在煤化地质作用下，煤质逐渐致密，孔隙率减少，吸附瓦斯的能力大大降低。随着煤的继续变质，煤体内部产生许多细微孔隙，使得煤的表面积不断扩大，至无烟煤达到最大，所以无烟煤对瓦斯的吸附能力最强。但并不是煤体吸附瓦斯能力强就一定含瓦斯量大，最终瓦斯含量除了需要煤体有瓦斯的吸附外，还需要密闭的空间使其得以保存。

（二）煤层赋存条件。煤层中的瓦斯会受到来自地层的压力，从而使其在煤层中不断地运动，而运动的速度与煤层和围岩的渗透性有关。渗透性越大，瓦斯就越容易逸散，反之瓦斯则容易保存在煤层之中;如果煤层的围岩致密完整，煤层中的瓦斯就容易保存下来，反之，瓦斯容易逸散。瓦斯可溶解于水中，随着地下水的流动而随之流动逸散，所以地下水活动强烈的地区煤层含瓦斯量较少，而地下水活动不强烈的地区煤层瓦斯含量则相对较多。此外，水分子对瓦斯含量也有一定的影响，它可以占据煤体的裂隙和吸附表面，减弱煤对瓦斯的吸附能力。因此，煤层含水越大，瓦斯相应就越少。瓦斯还与煤层的埋藏深度和煤层倾角有关系，通常，瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增大，而煤层的倾角越小，瓦斯含量则越大。对于埋藏较浅的煤层，特别是有露头存在时，煤体中的瓦斯就容易通过露头逸散到大气中去，瓦斯含量相对较小。对于煤层被较厚且不透气的厚岩层所覆盖时，瓦斯难以逸散，煤层所含的瓦斯量就比较大。如果煤层属于暴露式煤田，含煤岩系出露地表，瓦斯就很容易排放，瓦斯含量就很低。

（三）地质构造。地质构造是造成同一矿区内瓦斯含量存在差别的主要因素，在地质构造附近瓦斯涌出量往往增加或减少。一般说来，开放性断层有利于瓦斯排放，瓦斯含量减少;压性断层甚至可以封闭储存瓦斯，称之为封闭性断层，其瓦斯含量增大。地质构造是影响瓦斯存储最重要的条件之一，封闭型地质构造有利于封闭瓦斯，开放性地质构造有利于排放瓦斯。瓦斯喷出大多发生在地质构造破坏带、溶洞裂缝区、背斜和向斜轴部储瓦斯区以及其他储瓦斯构造与原始洞缝相通的区域，是发生瓦斯喷出的良好通道，对矿井的安全生产起着关键性的作用。

二、矿井瓦斯事故防治措施

（一）建立瓦斯安全管理机制瓦斯是导致瓦斯爆炸事故发生的物质源，作为引发事故的主要物质因素而存在，为了预防和控制瓦斯爆炸事故的发生，实现安全系统工程中的本质安全，做好瓦斯安全管理工作是控制瓦斯爆炸事故的重要前提。首先，消除瓦斯爆炸的物质危险源。最大限度地抽放瓦斯，抽出开采煤层、邻近煤层和采空区等瓦斯源中的瓦斯，减少井下瓦斯涌出量，是提前预防和控制瓦斯事故的根本措施，可实现瓦斯环境中采煤本质上的安全。对于局部聚集的瓦斯，可采用隔离法、分支通风法、引风法等措施来隔离或者吹散巷道内聚集的瓦斯，保障生产安全。其次，建立健全可靠的通风系统。强化通风的安全管理，保证整个矿井和井下各个工作面上都有足够的风量，有效、稳定和连续不断，保持足够的风速，足以用来稀释工作面的瓦斯和驱散涌出的瓦斯，这是防止瓦斯聚积含量超限，避免瓦斯爆炸事故发生最根本和最有效的措施。因此，要求矿井必须拥有完善的通风系统，按要求为井下提供足够的风量。最后，建立矿井瓦斯监测系统。配置安全技术装备供瓦斯检测人员对整个矿井井下的瓦斯含量进行监测，每次监测都要如实地反映出现场的瓦斯变化情况，并将监测结果及时填写在记录本和瓦斯日报表上，通知现场工作人员。如果有瓦斯积聚超限的异常状况，应及时采取措施，使之达到安全要求，真正做到及时发现及时改变，杜绝瓦斯事故的发生。

（二）建立火源安全管理机制

引爆火源的特征源主要有电气火花、放炮火源、摩擦撞击、吸烟明火等，火源安全管理应包括明火、电火花、放炮火花等的管理。通过对引爆火源的安全管理，可从根本上阻断瓦斯爆炸所必需的温度条件，从而有利于控制瓦斯爆炸事故。

1、加强矿井用电安全管理。矿工长期在低电压供电线路中所养成的带电接线、搭火、换灯泡等习惯，如果在井下高压电力作业中仍然如此则后果不堪设想。因此，用于井下的电气设备必须进行防爆检测，合格后才能使用;井下电缆接头不准留有明接头，对电缆经常检查，防止漏电，设置漏电保护器;矿灯必须经检验合格后方可使用，如在井下发生损坏，严禁在井下打开电池盒或自行修理。

2、加强矿井用火安全管理。严禁在井下吸烟和生火取暖。瓦斯泵房及附近20 m以内不许存在明火。在井下不准进行电焊和气焊等焊接作业，如确实需要则必须严格执行报批手续。

3、加强井下放炮的安全管理。井下作业时要对火药和雷管进行严格管理，实行审批使用程序。严禁简化放炮程序、放明炮及明电放炮、多母线放炮、违规填充炮泥、反向爆破、一次装药多次爆破、使用岩石炸药爆破等。

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4、加强摩擦撞击的安全管理。采煤机械截割部件上需加洒水喷雾降温设备，严禁在井下通风不良区域使用可产生火花的金属工具和机械设备。如果发生瓦斯事故，抢险救灾时须使用专用工具。

（三）矿工不安全行为控制

造成煤矿瓦斯爆炸事故的原因是多方面的，有客观原因，也有主观原因;有直接原因，也有间接原因。依据安全學原理，引发事故的原因不外乎人（人的不安全行为）、物（物的不安全状态）、环（不安全的环境）三大因素，而人为因素往往是引发事故最直接、最常见的原因。安全教育是为了防止矿工不安全行为，防止人为失误的重要途径。其重要性首先在于通过安全教育能提高企业领导和广大矿工搞好事故预防工作的责任感和自觉性。其次，安全技术知识的普及和安全技能的提高，能使广大矿工掌握事故发生发展的客观规律，提高安全操作水平。最后，矿工可通过安全教育掌握安全检测技术水平和提高安全控制技术，搞好事故预防，起到保护自身和他人安全的作用。安全教育可从以下3个方面进行：

1、安全知识教育。使矿工掌握有关事故预防的基本知识，提高矿工的安全素质，从而提高煤炭企业整体事故预防水平。教育内容包括安全生产法律、法规知识、安全技术知识和安全管理知识。各种知识教育的深度可结合矿工所在岗位进行安排。

2、安全技能教育。通过对教育者进行培训和反复的实际操作训练，使其逐渐掌握安全技能。在将知识转化为能力的过程中，使作业人员掌握完成本岗位安全作业技巧，具备相应的安全操作能力和紧急应变能力。安全操作技能教育应结合工种岗位，按照有关规程、标准有计划地进行。

3、安全态度教育。通过安全态度教育使操作者尽可能自觉地掌握安全技能，克服不利于安全生产的思想和观念，树立科学的安全观念和法制观念，提高安全意识，端正安全态度，自觉遵章守纪，搞好安全生产。教育内容应该包括学习安全生产法律、法规、方针政策和企业规章制度，安全形势教育和结合典型事故案例开展的安全教育等。

三、结语

本文结合瓦斯事故的地质影响因素探讨，从瓦斯安全管理机制、火源安全管理机制和矿工不安全行为控制给出了瓦斯事故的防治措施，对矿山安全生产和可持续发展具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]车树成，张荣伟.煤矿地质学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2012. 017209.

复杂地质条件下矿井整合技术研究 篇7

窑街煤田位于祁、吕、贺“山字型”构造体系西翼的“多字型”构造部分, 成煤环境自始至终受祁、吕、贺“山字型”构造体系的控制。窑街煤电集团有限公司三矿 (以下简称三矿) 皮带斜井井田位于窑街煤田的东北部, 兰州市红古区獐儿沟煤业有限公司 (以下简称獐矿) 矿井位于窑街煤田东北边缘, 与三矿皮带斜井五采区相邻, 两矿以F15断层为边界, 断层以北为獐矿井田范围, 断层以南为三矿井田范围;由于皮带斜井井田位于窑街煤田中北部羊场背斜和塌山向斜的倾伏端, 该区域断裂构造极其发育, 使煤层的连续性局部受严重破坏, 给煤炭资源的开采带来了一定困难;加之两矿井开采的煤层空间位置存在上下重叠关系, 两矿井以+1420m标高为界, +1420m标高以上为獐矿井田范围, +1400m以下为三矿井田范围, +1420m-+1400m之间为矿井安全煤柱, 基本上属于“楼上楼下”关系, 互相制约影响严重, 所以安全管理上的难度极大, 国有企业与地方企业矛盾突出。

两井同属窑街煤田, 煤层赋存形式、地质构造形态、瓦斯与二氧化碳含量和涌出方式都很接近。在两井相邻地段, 存在一些较小的复式向背斜构造, 并造成局部地层倒转现象。2008年8月窑街煤电公司兼并獐矿, 其井田划入皮带斜井井田范围, 两井合并工程所处位置为CO2富集区、CO2高压力区和断层破碎带 (F604、F605、F15等断层以及众多分支断层) 等复杂地质构造区域, 该区域曾发生过多次煤与二氧化碳突出事故, 因此地质构造极其复杂。

2 复杂地质条件下两井整合技术研究

2.1 复杂地质区域施工准备

根据矿井地面勘探、井下探测、采掘工作面观测和区域地质构造的探测所获得的各类矿井地质资料, 综合分析区域地质条件和断裂构造性质, 绘制即将施工区域的地质预想剖面图、水平切面图, 标明地质断裂构造位置, 按照瓦斯分布赋存规律和断裂构造的展布情况, 分析设计巷道的突出危险性和位置合理性, 掌握巷道前方及周围瓦斯压力的高低情况。整合工程进行瓦斯地质预测预报:贯彻落实“安全第一, 预防为主, 依靠科学、综合治理”的瓦斯防治方针, 开工前进行必要的探测。根据各条巷道预测获得的各种相关技术参数和打钻过程中观察有无动力现象的结果, 经综合对照分析论证后, 预报巷道前方瓦斯地质情况, 实施“四位一体”的综合防突措施, 确认无突出危险后, 进行施工。并且建立地面永久瓦斯抽放系统对CO2富集区和CO2高压力区进行抽放, 同时对七采区抽放线路过长、抽采困难地点设移动式抽放泵进行抽放。

2.2 复杂地质条件下开拓布局的优化

獐煤公司矿井与三矿皮带斜井五采区相邻。合并前皮带斜井在1400水平进行生产, 獐矿在1590水平进行生产, 两矿开采地点平面距离60m, 开采高差190m, 采煤沉陷影响日趋严重, 巷道变形严重, 矿压增大, 安全生产受到威胁;而且三矿皮带斜井1400水平以下的开采受到制约。根据两矿井的具体位置、开采标高和生产现状, 整合开拓方案充分考虑利用三矿皮带斜井已有的井巷工程, 利用闲置井巷工程以减少开拓工程量, 减少投资。獐矿井田范围划入皮带斜井后命名为七采区。三矿皮带斜井1500水平及其以上的阶段水平大巷处于闲置状态, 因此两井合并工程利用三矿皮带斜井现有1500东大巷, 向前延伸210m进入七采区, 然后布置1500-1510进风上山与獐矿1510水平巷道绕道贯通, 其巷道作为七采区运输、进风巷道;采区回风引入1550区段回风巷后进入东边下由三矿5-5风井引出。经过复杂地质条件下的两井整合技术研究项目的实施, 2009年9月七采区1500水平运输大巷顺利贯通, 形成七采区1500水平的主辅运输、行人、进风、供电、排水等生产系统, 为两井整合奠定了基础, 现獐儿沟煤矿生产系统已停止使用, 其生产系统全部并入三矿皮带斜井。

2.3 复杂地质条件下煤炭开采技术

七采区煤层赋存由北向南北呈“S”形赋存, 特别是F15-3以南受F15、F604、F605等断层或断层组的切割, 煤层扭曲严重、厚度变化较大 (介于24-60m之间) ;整合前獐矿采用走向长壁水平分层滑移支架炮采放顶煤采煤法 (工作面采高2m, 放顶煤高度6m) , 支架的稳定性较差, 开采高度低, 万吨掘进率高, 整合后利用三矿皮带斜井成熟的综采放顶煤 (工作面采高2.5m, 放顶煤高度7.5m) 开采技术, 通过伪采技术和零星加减支架的方法, 对七采区采用分块连续性推进的综采放顶煤采煤法, 提高了采煤机械化程度和煤炭资源的回收, 同时安全生产条件得到极大改善。

2.4 联合支护

技术研究分析了三矿与獐煤两井整合地点的复杂地质构造, 在该区域距煤层底板法线20-30米处新建井巷工程, 通过综合防突技术和锚-网-钢支架-喷砼联合支护方式穿越高瓦斯区域和复杂地质构造带。

3 结论

在即将进行的整合改造工程中, 开拓巷道将穿越CO2富集区、CO2高压力区和断层破碎带 (F604、F605、F15等断层以及众多分支断层) 等复杂地质构造区域, 通过复杂条件下进行矿井整合技术研究, 采用复杂地质区域施工准备、复杂地质条件下开拓布局的优化、联合支护、复杂地质条件下煤炭开采技术等技术研究、使两井顺利合并。

根据国家资源整合“以大并小, 以优并劣”的原则, 獐矿井田作为一个采区并入皮带斜井进行开采, 工程量小, 建设工期短, 可操作性强, 在技术上是可行的, 经济上是合理的;经过复杂地质条件下的两井整合技术研究, 解决了相邻矿井的边界纠纷问题和采煤沉陷引起的矛盾。通过调整生产布局, 缓解了相邻采区带来的采动压力。解决了两井整合过程中穿越复杂地质条件的技术难题。

参考文献

矿井地质工程地质研究 篇8

1. 鹤煤六矿地质概况

六矿位于鹤壁煤田东部太行断隆的东缘, 总体构造形态为地层走向近SN, 倾向东, 倾角0～38°, 一般为20°左右的单斜构造。主要构造为轴向近EW、向E倾伏的一系列宽缓背斜、向斜与煤矿中部近SN、NE向的小型背向斜相复合和NE、NNE向正断层。井田内地质构造复杂, 褶曲和断层均发育。经采掘揭露和钻孔探测褶曲有10条, 向斜背斜各5条, 其中近东西走向褶曲有4条, 近南北走向有3条, 北东向褶曲2条, 北西向褶曲1条, 在褶曲相交部位形成构造盆地或鞍状构造。查明断层59条, 按照其延伸方向分为NNE、NE、NEE和NWW四组, NNE向断层12条, 落差大, 延伸距离长, 为主要的控制构造;NE向断层36条, 其中落差50～100m的3条, 30～50m的12条;NEE和NWW向断层11条, 为本井田次要构造。另外, 煤矿开采过程中, 落差较小, 展布较短的小断层较为发育, 发育特征主要为:均为正断层, 展布方向多与主干断层方向成锐角或近于平行, 断层规模较小, 落差一般5m左右, 延展长度100m;发育相对集中, 主要发育于大断层两侧;地层产状急剧变化处较为发育, 特别是在背斜轴部附近。

2. 鹤煤六矿煤与瓦斯涌出规律

六矿是鹤壁矿区煤与瓦斯突出最为严重的矿井。突出现象频发的根本原因就是六矿地质构造复杂, 主要构造为轴向近EW、向E倾伏的一系列宽缓背斜、向斜与煤矿中部近SN、NE向的小型背向斜相复合和NE、NNE向的正断层, 在褶曲相交部位形成构造盆地或鞍状构造。

构造复合部位, 也是应力集中的地区, 是煤与瓦斯突出严重的区域。上面已经叙述, 六矿断层按照延伸方向分为NNE、NE、NEE和NWW四组, 其中NNE向断层12条, 落差大, 延伸距离长, 为主要的控制构造;NE向断层36条, 其中落差50～100m的3条, 30～50m的12条;NEE和NWW向断层11条, 为本井田次要构造。NNE向12条控制性断层直接控制了次级构造, 进而决定了煤与瓦斯突出危险性大小。由六矿煤与瓦斯突出资料可以看到, 位于21101工作面的两个褶曲构造复合地段, 发生了10余起突出现象, 是典型的突出高发区。发生在2810下顺槽和中切眼的4次突出位置也处于几个断层构造的复合地区, 1977年5月12日、6月22日和7月3日发生的3次煤与瓦斯突出位置正处于一个向斜的轴部, 本区处在一个鞍形构造控制之中。

地质构造的复杂分布导致地应力分布不均, 由南到北地应力状态变化很大。南大巷、北大巷配风巷和车场绕道三个测点距地表深度相同 (约470m) , 其中南大巷、北大巷配风巷两测点第一主应力几乎水平, 且主应力方向相近, 但应力值相差较大, 南大巷测点σ1=23.6MPa, 北大巷配风巷测点σ1=32.5MPa, 车场绕道测点σ1=33.5MPa。

地质构造的错综复杂, 地应力的不均匀分布, 使得六矿瓦斯涌出量差别较大。总体而言, 底板标高-300m以浅区域, 构造比较发育, 工作面分布多为构造复合地带;-300m以深区域, 除了3个较大的褶曲的余脉, 6F15-1、6F15-2、6F7、6F5和6F12几个控制性断层以外, 构造不发育。

3. 结论

矿井地质工程地质研究 篇9

一、矿井地质工作的目的及其意义分析

对于矿井地质工作而言, 其目的即确保矿井生产以及建设过程的安全性, 同时尽可能加快煤矿建设和发展速度, 并最终实现煤炭资源的充分利用。具体而言, 矿井地质工作过程中, 必须明确矿井周边的地质情况, 并针对那些可能对煤矿生产过程产生影响的地质条件进行勘查, 并为煤矿生产和建设提供相应的地质资料, 同时深入现场、掘进头以及煤炭回采工作面进行工作, 以便及时找到地质条件对煤矿生产所带来的影响, 此外还要注意对煤矿储量进行动态掌握。

煤矿的开采过程必须在复杂的地质体内进行, 并对地质体中的煤层进行开采。对于煤矿的开采而言, 其开采技术本身必须建立在复杂的地质条件基础上, 以最大程度的促进煤矿的发展。因此, 必须对矿井地质工作给予足够的重视, 以确保煤矿开采的安全可靠性和经济合理性。

二、矿井地质工作的内容分析

对于矿井地质工作而言, 其通常分为两个阶段, 即煤矿建设阶段以及煤矿生产阶段。对于不同阶段的矿井地质工作而言, 其主要内容也各不相同, 以下分别对这两个阶段的主要内容进行分析。

1、煤矿建设阶段地质工作的主要内容分析

煤矿建设阶段主要指的是从矿井的建设至矿井建成并投产这一阶段, 而对于此阶段而言, 其主要是进行井筒、硐室、井底车场、运输大巷、总回风巷等基建工程以及矿井首采区的建设。因此, 这就决定了此阶段的地质工作必须重点对基建工程的建设以及首采区巷道的开采等工作提供服务。对于煤矿建设阶段而言, 其地质工作的主要内容即为矿井的基建工程以及首采区的施工设计过程所需要的相关地质资料进行提供。此外, 需要对井巷的地质情况进行观测, 并对其进行编录和综合分析;还需要对施工过程中同地质、水文以及工程地质情况相关的问题进行调查和处理, 同时, 对矿井建设地质报告进行编制, 并对生产地质资料进行移交, 以便于为矿井投产之后的顺利生产奠定坚实的基础。

2、煤矿生产阶段地质工作的主要内容分析

煤矿的生产阶段主要指的是自矿井的正式生产至矿井开采完报废这一段时间, 对于这一阶段而言, 其生产环节主要包括开拓、采区及采面的掘进以及采面的回采等环节, 这些环节之间既有联系, 又相互独立。因此, 必须针对各个环节的具体情况及特点相应地进行地质工作的开展, 以便更好地服务煤矿生产。对于煤矿生产阶段的地质工作而言, 其主要内容如下:对井巷、开采面以及钻孔区进行及时的地质观测和编录, 同时注意对各类地质图件进行补充和修改。此外, 定期进行煤矿储量的计算, 对于储量的变化进行动态掌握和管理, 并对不同形式的矿井地质勘查进行科学布置。注意定时对各类地质报告、说明书以及地质预报等情况进行编制;除此之外, 还要注意同采掘区队相配合, 以便对开采过程中地质情况的变化进行正确处理。

三、矿井地质工作的研究步骤分析

对于矿井地质工作方面的研究主要包括四个步骤, 分别为观测、判断、预测以及处理过程。

(1) 地质观测主要指的是对已经揭露井巷的地质构造情况进行观察, 并对其进行记录、测量、描绘以及摄影等。

此过程为所有后序工作的基础, 因此必须抓好这一环节的工作。

(2) 判断主要指的是根据相关地质标志, 采用综合分析、研究以及对比等方法, 对不充分揭露地质构造的性质、规模以及存在情况进行切合情况的辨认。

因此, 对于此过程而言必须全面地对资料进行科学的分析, 进行判断前还需对各种可能性进行逐一分析和筛选, 以防出现片面性的判断。

(3)

预测主要指的是以地质理论及已明确的地质规律为依据, 对不充分揭露地质构造情况提出符合实际情况的科学预测, 此过程中必须避免传统就事论事的做法, 否则无法满足如今煤矿生产对于地质方面的相应要求。

(4) 处理主要指的是根据已经明确的地质构造情况, 通过采取相应的技术手段及其他措施来克服或减少此地质情况对煤矿生产所带来的不良影响。

对于构造的处理过程而言, 通常是由开采人员来进行的。但是, 矿井地质相关人员必须对其处理原则和处理办法进行掌握, 同时还要协助相关开采人员进行地质构造的妥善处理。

四、结语

随着国民经济的飞速发展, 我国对于能源的需求量也在不断加大。因此, 如何逐步实现深部以及难采块段等地质复杂区域的煤炭开发已经成为相关领域的研究重点, 对于煤矿而言, 只有不断加强矿井地质工作方可适应煤矿产业的不断发展。对于矿井地质工作而言, 必须对高新技术的应用给予足够的重视, 以实现煤矿地质勘探精度的不断提高, 同时不断对地质保障体系进行完善, 以实现煤矿产业的快速发展。

参考文献

[1]赵亚臣.煤矿井下地质测量工作应注意的几个关键环节[J].科技创新与应用, 2012 (7) :8.

[2]刘洋.谈矿井地质工作的内容和研究步骤[J].科技创新与应用, 2012 (04Z) :15.

[3]黄佑宏.浅谈如何做好矿井地质工作[J].中国新技术新产品, 2012 (9) :85.

[4]张朝刚.如何加强煤矿矿井地质工作的开展[J].大科技:科技天地, 2011 (24) :448.

矿井地质工程地质研究 篇10

1 矿井水成因及突水方式

1.1 矿井水成因

老空水:水源补给到煤矿采空区内形成老空水, 如果排泄不畅, 就容易形成积水。煤矿被开采后, 地下留下大大小小的采空区, 在灰岩或者泥岩储存的水和地表降水就会进入到采空区内, 形成“老空水”。老空水根据层位关系可分为同层和异层老空水。老空水就是一个地下隐形水库, 一旦误触, 非常容易发生事故, 里面会有大量的水进入矿区, 造成重大的事故。老空水积存时间一般很长, 并且由于长时间静贮, 水量会很大, 水内伴有多种有害气体, 非常危险。当采掘误触到老空水时, 就像水库溃坝一样, 冲垮矿井内的设施, 并且有毒气体会使人窒息。

承压水:两个隔水层之间的含水层中充满的地下水为承压水, 灰岩含水层是煤矿在开采时的承压水。形成承压水的埋藏条件与形成地下水的条件非常相似, 两个隔水层之间夹有含水层, 并且含水层中充满水, 具有一定的压力。煤矿中向斜构造和单斜构造是最适宜于承压水形成的地质构造。一旦误触, 水由于压力作用, 会立马大量涌出, 甚至造成淹没矿井。

1.2 突水方式

老空水突水:老空水的积存时间一般很长, 属于“死水”, 水量的补给能力差, 所以老空水酸度大、水味发涩, 并且含有多种有毒气体。虽然老空水的积存水量不是非常大, 但是较集中, 容易造成不良影响。由于其存在的情况, 在煤矿掘进的过程中, 并没有与老空水直接贯通, 多为掘进期间与老空积水区误触。但所剩煤柱已经达不到要求中的安全煤柱厚度, 掘进工作面发生突水, 突水来得猛, 破坏性强, 冲垮工作面、巷道内的设施, 并产生有毒气体, 使人窒息。

承压水突水:承压水大部分存在于寒武系灰岩溶裂隙中。寒武系灰岩岩溶发育, 富水性强, 补给充沛。如果发生突水, 突水点会有很多, 突水强度也非常大。它们常常被夹在几个可采煤层之间, 与煤层间距很近, 因而在开采下组煤时, 一不小心就会误触, 发生水害事故。

2 矿井的防治水工作

对于矿井防治水工作, 我们要坚持以预防为主, 将防与治相结合的基本方针, 以“预测预报, 有疑必探”为基本的准则, 进行“先探后掘, 先治后采”。在实际操作中, 要根据煤矿矿井的水害程度实施对应措施, 以达到防治结合, 迅速解决矿井危险的目的。其中常见的有“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八项措施。

2.1 遵循“预测预报, 有疑必探, 先探后掘, 先治后采”基本原则

“预测预报”是指对矿井水文条件进行勘察勘测, 根据采集的数据, 对矿井的水文地质类型进行分析研究, 评估水害可能造成的区域, 估计可能造成的损失。将制定的危险区、临街危险区和安全区在图纸上进行明确标注, 在施工时要进行监督指导, 以避免因开采过程盲目而造成不必要的矿井事故。

“有疑必探”是指在预测预报工作的基础上, 对于没有把握的水害疑点或可疑作业区域采用物探、化探、钻探等方法和手段进行探明, 不能抱有侥幸心理。

“先探后掘”是指在勘探的基础上, 确保开采的道路上没有水患威胁时, 实施掘进工作。

“先治后采”是指在勘探的基础上对于有水害隐患的区域, 采取相应的措施, 直到完全消除水害威胁后才能组织正常作业。

2.2 严格执行“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八项措施

“查”就是采用科学可靠的技术手段对矿井的内在充水条件进行监测和查明, 以便于防治水工作的过程中有科学的实际依据。查清矿井水的成因及来源, 并分析各种水之间的关系和关联程度。综合物理探测技术, 采用直流电法和瞬变电磁技术等手段, 确定地表水对矿井水的补给通道及赋存情况。

“堵”即建立并完善堵水技术体系。根据查找到的富水区和导水通道的位置, 预测有突水危险的地段, 确定堵水段。计算出地下水静态储量, 水层压力。采用注浆加固、分层注浆等技术手段, 在水灾来临之前对堵水段实施堵水技术, 确保水压降至安全范围内。

“截”即在开采的浅部地区开掘截水巷, 配套铺设排水设施, 截断上部水向下部的渗流补给。以减少矿井涌水量, 降低采区承压力, 实现节约排水费用, 使矿井中央泵房排水压力减轻。如果地面导水通道封堵之后, 部分水下渗到井田深部时, 并不会对矿井安全构成威胁。

“疏”技术主要包括两方面的工作。一是疏排地表积水区的水时, 地表积水区水量也会相应地减少, 使矿井内下渗的水量得到有效减少和控制。二是在井下开采区设置疏水钻孔或泻水巷道来疏导高压的富水区的水, 以降低水压, 达到安全压力范围之内。并且这样的效果具有稳定性和持久性, 即使误触, 也不会造成重大的损失。

“排”指矿井必须按照正规的煤矿安全生产的相关要求, 采取有效的排水设备和技术, 科学准确地对可采区和矿井的正常涌水量和最大涌水量进行监测。同时必须做到矿井正常用水量、最大用水量与矿井的正常排水能力相匹配。

“探”指对老空区, 如果不清楚积水情况时, 应采取探放水措施, 确保安全。应先收集有关矿区的各种地质资料, 分析老空区水量和影响范围, 估计可能产生的危害及危害程度, 查清水量、水压、积水范围等, 进而施工放水孔, 进行放水, 使水压达到安全范围, 以实现安全开采。

“防”即防治水。在防治水的工作当中必须坚持"以防为主, 防治结合"的方针。使用现代化科学技术手段, 准确地预测水患威胁区、承压水区、老空积水区。根据预测的结果, 制定相关的采煤路线以确保安全生产。在确定安全路线的条件下, 提出多种备选防治水方案, 并在具体情况下对所有方案进行对比、研究, 选择最安全合理的防治水方案。在实施选定的最优防治水方案过程中, 严格进行监控、反馈, 一旦发现问题, 及时进行调整、修改方案, 确保工作顺利安全进行, 防止水灾事故发生。

“躲”对于一些水文地质条件特别复杂的, 暂时不能清楚认识当前水文地质条件的区域, 如果当前的技术条件不能确保施工采煤的安全, 那就暂时避开此区域, 不能抱有侥幸心理盲目地进行开采。避开只是暂时的, 并不是将这片区域放弃。随着这段区域附近的区域被开采, 就会积累大量技术资料, 对这片避开区域的认识会得到深化, 由已知去推测未知地区的水文地质条件, 制定合理有效的开采方法方式, 采取科学可靠的防治水措施进行稳妥的开采工作, 确保安全性, 从而努力达到生产安全、资源可循环利用、经济效益好的良性发展循环。

3 小结

在水文地质条件复杂矿井的相关工作中, 防治水的对策不能简单, 应采取科学的技术手段, 加上科学的开采防治措施, 加强基础水文地质工作, 具体问题具体分析, 确保安全施工。另外矿井必须设有专门的防治水队伍负责矿井的防治水工作, 并进一步加强地测管理人员监督和指导采煤的安全进行, 减少事故的发生。

摘要：中国大部分煤矿矿井水文地质条件复杂, 老空水和灰岩水威胁着煤矿的安全。因此应加强水文地质条件的研究, 特别是复杂矿井防治水技术的研究, 采取具体的防治策略, 减少事故的发生, 增加矿井的经济效益。

关键词：矿井,复杂水文地质条件,技术研究,防治水

参考文献

[1]武强, 董书宁, 张志龙.矿井水害防治[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2007.

[2]陈兆炎, 苏文智, 郑世书.煤田水文地质学[M].北京:煤炭工业出版社, 1992.

矿井地质工程地质研究 篇11

关键词：矿井水文地质 概况 特点 防治水技术

1 矿井概况

笔者以山西潞安集团蒲县新良友煤业有限公司的矿井开采为例，对当地矿井的防水技术进行了简单介绍。井田位于吕梁山南麓，区内沟谷发育，地形复杂，地势西北高东南低。井田内基岩出露中等，属基岩剥蚀型山岳地貌，自然地理条件为剥蚀强烈的中低山区。最高点位于井田西北边界山梁上，标高1517.4m。最低点位于东南边界沟谷内，标高1290m，相对高差227.4m。矿井周围没有较大的河流，区内冲沟发育，均属季节性间歇性地表径流。由于地区以前主要是私人开采，老空水的防治就变成了防治水的重中之重。

2 矿井水文地质特点

2.1 地层特点

井田位于霍西煤田西南部，地层出露由西向东、由老到新为：太古界霍县群、太岳山群，上元古界长城系，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界三叠系，新生界上第三系、第四系。

2.2 主要含水层

2.2.1 第四系砂砾层孔隙潜水含水层 分布在山涧河谷地带，主要为井田东侧的昕水河谷，岩性为灰白、灰黄色砂土、粉土、砂及砂砾，厚0-11.60m，井田内冲沟少量分布，仅在盘地东段分布，厚度不大，水位随地形变化，昕水河谷可成为富水性中等的孔隙含水层。

2.2.2 上石盒子组底部（K10砂岩）裂隙含水层 砂岩含水层较稳定，多呈透镜体，岩性为黄绿色，浅灰绿色中－细粒厚层状石英长石砂岩，埋藏浅时，风化裂隙及节理发育，局部含小砾。该层为弱富水性裂隙含水层。

2.2.3 下石盒子组（K9、K8）砂岩裂隙含水层 砂岩含水层位于2号、3号煤层以上，K8为煤层直接充水含水层，岩性为灰白色、灰绿色、黄绿色厚层状石英长石砂岩，多为钙质胶结，裂隙稍发育，西部埋藏浅、风化裂隙发育局部出现富水地段，含水层为弱——中等富水性裂隙含水层。

2.2.4 太原组石灰岩（K4、K3）岩溶裂隙含水层 K3石灰岩为8号煤直接顶板，厚度3.70m，裂隙较发育，随埋深增加裂隙逐渐不发育。

K2石灰岩为11号煤层直接充水含水层，也是太原组的主要含水层，岩性为深灰色，致密、坚硬、性脆石灰岩，一般含有燧石层及透镜体。厚2.50-10.00m，平均厚7.05m，局部较发育，钻进消耗量一般在1.00m3/h以下。根据ZX2-4号钻孔抽水试验结果，其单位涌水量0.00974L/s.m，水位标高1218.44m，属弱富水性裂隙含水层。

2.2.5 中奥陶统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层 奥陶系峰峰组岩溶裂隙含水层是煤系地层下伏的主要含水层，岩性为质纯、致密、性脆，上部裂隙发育或较发育多层，但厚度多在3-5m之间，下部岩层多完整，裂隙不发育。下段为泥灰岩夹石膏层，可见角砾状石灰岩，棱角状灰岩碎块被泥灰岩胶结，厚63.76m，为相对隔水层。奥灰岩溶地下水位在600-650m，井田各煤层均处于奥灰水位（650m左右）之上，不存在奥灰带压开采威胁。

2.3 矿井充水通道

2.3.1 断层 受地质状况的影响，该矿井地质条件简单，但是也存在多条断层。当施工项目穿过井内断层时，断层裂缝形成的渠道可能会直接把积水引到井内。通常情况下，断层落差为10m左右，断层两侧的土质受裂缝的影响很容易出现崩塌危害，从而引起较为严重的井内突水。

2.3.2 煤层开采产生的裂缝 地层深处的煤层受重力的影响自身会产生较大的抗压力，煤层承受的压力与自身的抗压力处于平衡状态，从而保障土层的稳定。当矿井开采工作开始后，煤炭上层的土层被采空，重力作用减小，导致土层失去平衡，煤层两带因此产生裂缝，造成突水事故。

2.3.3 封孔不良产生的钻孔 矿井开采过程中会产生大量钻孔，钻孔施工结束后，通常会采用混凝土进行密封，受混凝土材料以及密封技术的影响，钻孔密封不合格是导致泄漏等问题产生的主要原因。

3 矿井防治水技术探讨

受矿井水文地质特点的影响，井田各煤层均处于奥灰水位之上，不存在奥灰带压开采威胁。矿井防治水技术主要表现在老空水、顶板水以及底板承压水三方面，矿井的水害威胁主要来自于这三方面（由于笔者曾在受底板承压水威胁的矿井工作，故浅谈下底板承压水的防治技术）。

3.1 老空水的防治技术

该矿井以前属于私人开采，老空水的防治工作是矿井管理人员应该高度关注的重点。老空水分布范围广泛，老空积水的具体位置、范围大小以及积水含量一直以来困扰着技术人员。矿井开采过程中一旦发生老空水突水事故，不仅会影响正常开采，还会造成大量的人员伤亡和经济损失。提高老空水的防治技术需要满足以下要求：第一，老空水的探查。矿井开挖前，管理者必须对老空水进行严格的探查，做好探查记录，老空水的检测工作还要与开采工作保持一致。另外，矿井开采单位还应该利用科学技术手段，对井内以及矿井附近的老积水区域进行勘探。很多煤矿由于规模较小，对老空水的范围、深度以及区域勘测不到位，导致突水事故的发生。矿井单位应该委派技术人员对老空水进行科学合理的勘测，积极采用物探手段，对地下和地上和老空水进行有效地勘测，保障矿井开采工作的安全实施。第二，老空水的防治。除了对老空水的位置、含水量进行探查外，还应该做好老空水危害的防治工作。结合矿井开采位置的土层情况，对积水进行探放，明确积水线、探水线和警戒线，按照要求做好老空水的防治工作。

3.2 顶板水的防治技术

顶板水通常以静态的形式出现，煤矿开采过程中，顶板水必须通过裂缝进入工作范围，为了保证开采工作的安全进行，煤炭开采前应该通过有效地疏排方式将顶板水放出。疏放钻孔是一种有效地疏排方式，这种方式主要通过物探手段明确顶板水的具体位置，在工作面上钻孔，将煤层顶板上含水进行疏放。另外，还可以通过疏水巷道来完成顶板水的疏放工作。疏水通道可以弥补疏放钻孔的不足，根据矿井开采的实际情况，选择合适的地点修建疏水通道，疏水通道的水流方向与顶板水的水流方向保持一致，减少因顶板水聚集而产生的突水危害。

3.3 底板承压水的防治技术

3.3.1 带压开采 煤层底板通常会受到严重的承压水压力，面对承压水的压力，带压开采是矿井开采的最佳的选择。带压开采技术必须依靠真实、可靠的突水系数完成，据相关研究表示，底板受破坏地段的突水系数通常在0.07MPa/m以内，正常块段的突水系数在0.1MPa/m以内。技术人员根据突水系数计算公式可以计算出底板水最大承压值，保障带压开采防治水技术的顺利实施。

3.3.2 疏水降压 疏水降压法主要作用于底板承压水的防治，奥灰含水层是底板承压水防治工作的重点。奥灰含水层厚度较大、积水量大、富水性能强，利用疏水降压法可以有效地保障防治水技术的顺利实施。

3.3.3 底板注浆加固 矿井底板通常含有大量裂缝，底板注浆加固可以有效地控制突水事故。煤层底板的注浆加固工作必须在煤矿开采前进行施工，注浆材料以混凝土为主，对底板的裂缝、纹理等进行密封，完善底板承水的防治技术。

4 结束语

面对复杂的矿井水文地质特点，煤层开采工作存在着断层、裂缝、以及钻孔密封不良等问题，突水事故不仅影响矿井开采的安全施工，对开采职工的人生安全和企业经济效益也有很大的威胁。因此，矿井开采单位应该不断改革防治水技术，保障矿井开采工作的顺利实施。

参考文献：

[1]俞志新，丛振，朱学军等.矿井防治水安全技术探讨[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2002(3).

[2]王江伟.矿井水文地质特点与防治水技术[J].时代报告（学术版），2012(12).

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[4]张祖林.矿井水文地质的划分及对防治水工作的建议[J].技术与市场，2014(1).

矿井地质工程地质研究 篇12

1 矿井概况

大水头煤矿始建于1958年, 在小窑平硐生产的基础上进行改造, 于1970年简易投产。经多次改造, 2008年矿井生产能力核定为220万t。目前矿井生产能力属于大型矿井, 矿井开拓方式为斜井多水平上下山开拓。井田含煤一层, 赋存于中下侏罗统 (J1+2) 上段地层中, 煤层平均厚度10.34m。

目前, 矿井生产主要在1260m水平和1180m水平, 有三个综放工作面, 3个煤巷掘面和2个岩巷掘面, 矿井开采过程中未出现过煤与瓦斯动力现象。煤层 (1#) 瓦斯含量为3.2~9.37 m3/t。呈现东高西低的特征, 瓦斯压力0.35~1.48MPa, 煤层透气性系数1.11~4.66m2/MPa2d, 属于可抽煤层。

2 瓦斯等级

1998年煤炭科学院重庆分院以渝煤研推字 (98) 第107号文提交了《靖远矿务局大水头煤矿煤与瓦斯突出危险性的评价》报告, 报告结论认为, 大水头煤矿为高瓦斯矿井。

矿井历年瓦斯总涌出量与相对瓦斯涌出量统计见表1。

根据以上大水头煤矿历年瓦斯鉴定统计资料, 矿井的瓦斯等级应为高瓦斯矿井。

3 构造煤发育及分布特征

根据现有地质资料, 大水头井田地质条件复杂, 断层及褶曲构造发育。在地质构造强应力作用下, 煤层物理性质发生较大变化, 尤其是断层及褶曲构造周围煤层松软破碎, 粘结性极差, 储气空间增大。井田构造煤主要是由断层应力作用揉搓或牵引造成, 故构造煤主要分布在断层破碎带或牵引带及其周围10~140m范围内, 构造煤的储量与断层构造性质及落差有关。一般情况下, 逆断层由于强挤压应力作用, 断层破碎带煤层堆积叠加, 构造煤厚度增加, 如本井田内刀楞山断层 (逆断层) 由于挤压应力作用, 断层周围60m范围煤层呈粉末状, 掘进及回采期间极易造成片帮抽冒, 瓦斯涌出量相对较高。正断层附近, 由于煤层受强牵引应力张性作用, 煤层受张拉作用变薄, 故煤层中瓦斯含量相对较低。

4 矿井瓦斯涌出资料统计及分析

大水头煤层瓦斯含量存在“东高西低”的赋存规律, 煤层赋存呈西浅东深趋势, 从井田走向划分:井田瓦斯含量由西到东为4.17~9.37m3/t。在掘进和回采过程中, 瓦斯绝对涌出量也遵循这一规律, 即“深高浅低”和“东高西低”。

根据采掘期间工作间实际瓦斯涌出量、煤层钻孔瓦斯含量及地质构造等资料, 综合分析得出矿井的瓦斯涌出量存在如下规律:一是同一区域沿倾斜方向开采深度越大, 瓦斯涌出量越大;二是同一回采水平煤层厚的区域, 瓦斯涌出量大;三是透气性差的煤层顶板较之透气性好的煤层顶板, 煤层瓦斯涌出量大;四是在地质构造集中区域瓦斯涌出量明显增大, 据统计资料其绝对瓦斯涌出量增量在1.8~3.5m3/min左右;五是在同一采区中首掘、首采工作面的瓦斯涌出量相对于同等条件的其他工作面明显要大, 据统计资料其绝对瓦斯涌出量增量为1.2~5.0m3/min;六是原始煤层的煤层结构越受到破坏, 煤层坚固性系数f值越小, 瓦斯涌出量则越大。

5 大水头矿井按煤层瓦斯涌出量级别分以下几个区域

5.1 瓦斯涌出量在5~10m3/min区域

矿井中一采区和中二采区在采掘生产中, 瓦斯涌出量大都为5~10m3/min。中101工作面和中202工作面分别是中一采区和中二采区的首采工作面, 瓦斯涌出量相对较大, 回采时瓦斯涌出量分别达到10 m3/min以上。

井田西部区域 (西一采区) 和南部区域 (东三采区) 煤层没有揭露, 西部煤层和南部煤层相对中部已开采煤层 (中一采区和中二采区) , 煤层平均埋深加深约70m, 而煤层厚度相对较薄, 平均为7米 (中部区域煤层平均厚度为10m) , 西部煤层和中部煤层瓦斯含量大都为4~5m3/t (南部区域煤层瓦斯含量没有测定) 。根据以上情况预测, 井田西部和南部区域煤层瓦斯涌出量与井田中部区域相近, 为5~10m3/min。

5.2 瓦斯涌出量为10~15m3/min区域

DF40大断层, 沿东西走向基本贯穿了整个井田, 长度约5.06km。地层产状变化较大, 岩心破碎。根据临近DF40号断层的中101回风顺槽和中202运输顺槽掘进时期的瓦斯涌出量情况, 预测DF40号断层带内 (140m范围) 瓦斯涌出量为10~15 m3/min。

根据东一采区已回采过的东115、东112工作面和正在回采的东113工作面的瓦斯实际涌出情况, 东一采区除花尖子向斜大褶曲区域外, 大部分区域瓦斯涌出量为10~15 m3/min。

5.3 瓦斯涌出量在15m3/min以上区域

矿井113工作面整个回采期间瓦斯涌出量基本上都为15~25 m3/min。根据东103工作面的瓦斯涌出情况, 预测东一采区花尖子向斜大褶曲区域内瓦斯涌出量在15 m3/min以上, 其中以向斜轴部瓦斯涌出量最大。

东一采区115工作面以北为井田东四采区, 东115工作面回采时瓦斯涌出量在15 m3/min左右, 由于受DF46号断层的影响, 预测矿井东四采区瓦斯涌出量在15 m3/min以上, DF46号断层带内瓦斯涌出量能达到20m3/min。

6 矿井接续工作面瓦斯涌出量预测

根据各个采区已回采工作面的瓦斯实际涌出量情况, 并结合各个采区的煤层埋深、煤厚变化情况以及煤层顶板岩性等, 预测东一采区各个综放工作面较之矿井其他采区的综放工作面, 瓦斯涌出量最大, 而且东一采区瓦斯涌出量会有南高北低的特征, 特别南部花尖子向斜与腰水背斜区域为高瓦斯带, 该区处于已采的东103及其南北相邻的东101、105工作面, 考虑到已回采的103工作面对其相邻工作面瓦斯释放的影响, 预测东101、105工作面回采时瓦斯涌出量会在15 m3/min以上。中二采区203工作面结合中201等已回采工作面的瓦斯涌出情况和中203煤层较薄的实际情况, 预测瓦斯涌出量也为5~10 m3/min。西二采区各工作面根据煤深、煤厚及煤层顶板岩性等情况, 预测回采期间瓦斯涌出量为5~10 m3/min。

7 结论

大水头井田地质构造复杂, 勘探程度相对较低, 本次所采用的地质资料不能完全反映井田瓦斯地质赋存特征及分布规律, 为了更加详尽地反映瓦斯地质赋存情况, 必须加强井田地质勘探工作, 对井田未开采区域进行高分辨率三维地震勘探, 及时收集各类地质资料, 不断完善井田瓦斯地质基础资料。

参考文献

[1]张子敏.瓦斯地质学[J]:中国矿业大学出版社, 2008.