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采区地质说明书 xx采区地质说明书 一、 概 况 位 置 及 范 围 水平 -708m 翼 东翼 采区 （盘区） 3300 系（组） 山西组 煤层 3（3上）煤 东至 井田东部边界及F1断层上盘断煤交线 南至 F8、F10断层上盘断煤交线 西至 矿工业广场保护煤柱线及其北延至3936200线 北至 3936200线 开采上限标高 -490m 开采下限标高 -1110m 地面标高 37.88m ～ 39.98m 邻 区 情 况 实见地质及水文地质简述 3100采区地质构造中等，3200采区地质构造较复杂，两采区内实见褶曲共有3个，依次为南宋庄背斜、梁宝寺向斜、黄河李背斜。实见断层共23条，其中落差大于10m的5条，5～10m的1条，地层走向大致为EW、倾向NW，由于受褶曲和断层的影响，局部煤岩层倾向和倾角变化较大，倾角3～15。3（3上）煤开采，主要受3（3上）煤顶、底板砂岩裂隙水及三灰水影响，3（3上）煤顶板砂岩裂隙水2004年4月初次在主井提料斜巷钻孔揭露时，水量为35m3/h，疏放至今仍有5 m3/h，一采区单孔水量0.5～9.6 m3/h。3（3上）煤底板砂岩裂隙水二采区西翼回风巷掘进时沿断层出水，水量56 m3/h。三灰水-708m水平补勘三灰单孔水量1～25 m3/h，水压6.7MPa。奥灰单孔水量130 m3/h，水压7.3MPa，十下灰单孔水量34 m3/h水压6.0MPa。 采掘情况 一采区3115、3111综采工作面已安全回采，3107综放工作面正在回采；一、二采区上山正在开拓。-708m水平以下暂无采掘工程。 自然灾害及其他无。 地 面 情 况 及 受 生 产 影 响 程 度 地面建筑、设施等 本采区内有大张楼、张西、于庙、王庄、宋庄、高庄韩垓等七个村庄及零星民房，济（宁）郓（城）路穿过本采区，高压线、低压线及通讯线较多。 地形（地貌、植被地层出露情况） 本区属黄河冲击平原，地形平坦，地面为农田，局部为树林。 水系及地面积水范围 本采区内无河流，局部低洼处有少量积水。 采动影响及破坏程度 开采后会造成地面塌陷，房屋等建筑会受到不同程度的影响。 区 内 地 质 勘 探 情 况 概述 本采区范围内有三个地质钻孔，在地面进行了三维地震勘探。 孔号 煤层 见煤底板标高 煤厚 终孔层位 封孔质量 备注 98－B1 3煤 -876.86m 6.02m 3煤底板 合格 98－B2 3煤 -918.01m 5.58 3煤底板 合格 L0－2 3上煤 -766.35m 2.71m 奥灰 合格 二、地层及标志层 地层 二叠系山西组 主要标志层 3（3上）煤、6煤、三灰 三、煤层 赋存情况 本采区3（3上）煤赋存稳定，煤层倾角5～34，南部倾角缓，构造盆地四周及受边界F1断层影响的东部，倾角较大；煤层厚度2.71～6.02m，采区中、北部为3煤合并区，东侧仅发育3上煤。 煤层厚度倾角结构间距 煤层名称 煤厚（m） 倾角（） 结构 Km r（％） 稳定性 3（3上）煤 最小-最大 2.71～6.02 4.85 5～34 20 简单 1 31.9 较稳定 平均 物 理 特 征 煤层 颜色 光泽 硬度 容重 煤岩类型 3（3上）煤 黑色 玻璃、沥青、油脂光泽 1.8 1.42 亮煤为主，暗煤次之，属半亮型煤。 工 业 指 标 煤层 W ％ A ％ V ％ FC ％ S ％ P ％ Q MJ／Kg Y ㎜ 工业牌号 3（3上）煤 2.06 14.95 36.92 51.9 0.23 0.012 28.52 11 QM 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（3上）煤 顶板 老顶 中细砂岩 17.58 深灰色，以石英、长石为主，泥质胶结，裂隙较发育，富水性不均一 直接顶 泥岩、粉砂岩 2.78 深灰色，泥质胶结，含植物化石。 底板 直接底 泥岩 1.75 深灰色，泥质胶结，上部含炭质。采区西部为粉砂岩。 老底 粉砂岩 5.21 灰～深灰色，粉砂质结构，含植物根部化石 区内变化情况 直接顶泥岩在采区北部98-B2孔附近较厚，厚度7.53m，中细砂岩在采区南部较北部厚，老底粉砂岩在98-B1孔附近较厚，厚度12.04m。 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 采区内有地面钻孔三个，依据地面三维物探资料，本采区煤（岩）层东部为构造盆地。构造盆地的中心位于采区中北部，且盆地中心及边界断层F1附近断层较发育。煤（岩）层倾角较大，5～34，平均20；南侧倾角较小，为5～10，平均 7。断层以SN向及ESWN向为主，EW走向次之。燕山运动晚期，岩浆岩从井田东部侵入，本采区侵入层位为16煤。根据地面三维物探资料，本采区内发育的断层有60条，如下表。 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） F1 正断层 330 240 70 大于700 地 面 三 维 地 震 物 探 F10 正断层 48 318 60 大于180 F8 正断层 80～120 350～30 65 0～70 DF48 正断层 345 255 70 0～12 DF49 正断层 320 230 70 0～18 DF50 正断层 0～350 260～270 70 0～30 DF51 正断层 0～35 283～311 70 0～6 DF52 正断层 0 270 70 11 DF53 正断层 0～15 270～285 70 0～11 DF54 正断层 0～30 270～300 70 0～8 DF55 正断层 130 220 70 0～28 DF56 正断层 0 270 70 0～8 DF57 正断层 0～330 240～270 70 0～8 DF58 正断层 0～325 235～270 70 0～11 DF59 正断层 130～145 220～235 70 0～16 DF60 正断层 335～25 65～115 60～70 10～65 DF61 正断层 160 2560 70 0～8 DF62 正断层 165 255 70 0～7 DF63 正断层 0～330 240～270 70 0～11 DF64 正断层 150～180 240～270 70 0～10 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） DF65 正断层 90～125 180～215 70 0～8 地 面 三 维 地 震 物 探 DF66 正断层 80 170 70 0～25 DF67 正断层 65 345 70 0～8 DF69 正断层 135 45 70 0～5 DF70 正断层 110～160 200～250 70 0～5 DF71 正断层 30～90 300～360 70 0～8 DF72 正断层 135 45 70 0～10 DF73 正断层 135 45 70 0～9 F44 正断层 350～20 260～290 70 10～70 3f1 正断层 330～15 60～105 70 0～4 3f2 正断层 60 330 70 0～4 3f3 正断层 15 285 70 0～4 3f4 正断层 160 70 70 0～4 3f5 正断层 170 260 70 0～4 3f6 正断层 180～235 270～325 70 0～4 3f7 正断层 75 345 70 0～4 3f8 正断层 65 155 70 0～4 3f9 正断层 60 150 70 0～4 3f10 正断层 125 215 70 0～65 3f11 正断层 70 160 70 0～4 3f12 正断层 160 70 70 0～4 3f13 正断层 145 235 70 0～4 3f14 正断层 150 60 70 0～4 3f15 正断层 10 100 70 0～4 3f16 正断层 65 155 70 0～4 3f17 正断层 120 30 70 0～4 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） 3f18 正断层 160 70 70 0～4 地面三维 地震物探 3f19 正断层 5～60 275～330 70 0～4 六、水文地质情况及防治水措施 充 水 因 素 及 防 治 水 措 施 充 水 因 素 及 防 治 水 措 施 充 水 因 素 及 防 治 水 措 施 充 水 因 素 及 防 治 水 措 施 一、充水因素 本采区煤层埋藏较深，上部受多层隔水层的阻隔，地表水、新生界砂层孔隙水补给条件差。边界断层F1下盘奥灰含水层与煤系各含水层对口接触，为主要补给边界。主要充水途径为断层及采掘活动造成的采空区上方冒落裂隙带、底板岩层破坏产生的裂隙带。 1、充水水源 影响本采区3（3上）煤采掘生产的主要充水水源有3（3上）煤顶、底板砂岩裂隙水、底板三灰岩溶裂隙水、断层水及钻孔水。 ⑴、3（3上）煤顶、底板砂岩裂隙水 根据钻孔资料，3（3上）煤顶板以上0.54～7.53m、平均2.78m为中细砂岩，厚度11.2～27.46m，平均17.58m，采区东南部厚度大，层理及裂隙较发育。3（3上）煤底板以下1.6～13.08m、平均6.96m为中细砂岩，厚度18.53～29.81m，平均22.82m。据矿井地质报告，3（3上）煤顶底板砂岩裂隙含水层单位涌水量为0.0227～0.0483L/s.m，渗透系数K0.0579m/d，富水性弱且不均一，原始水位为35.1m。-708m水平3（3上）煤顶、底板砂岩裂隙含水层最大出水量分别为35 m3/h 提料斜巷、56 m3/h（西翼总回风巷）。一采区3115、3111及正在回采的3107工作面未发生顶、底板突水情况。该含水层是3（3上）煤层开采的直接充水水源。 ⑵、三灰水 本采区内仅有L0－2钻孔穿过三灰，采区附近有L4－6、L1－1钻孔均穿过三灰，三灰厚5～5.1，平均5.07m，上距3（3上）煤55.75～68.28m，平均60.76m，斜交裂隙及不规则裂隙发育。三灰单位涌水量为0.0121～0.1338L/s.m，渗透系数K1.598m/d，富水性弱至中等，原始水位34.72m，据-708m水平三灰补勘资料，三灰单孔水量1～25m3/h，水压6.7MPa水位-37.5m，且有水压高、水量小且富水性不均一的特点。该含水层是3（3上）煤开采的底板直接充水水源。现-708水平一采区三灰水位已降至-470m水压2.8MPa ⑶、断层水 井田东部边界断层F1落差大于700m，井田内煤系含水层均与其下盘奥灰直接接触，为煤系含水层的补给边界。F8为采区的南部边界，下盘三灰水在3115、3111工作面回采前已基本疏干。F44、F10、DF60等落差较大局部均大于50m的断层使3煤顶、底板砂岩裂隙及三灰含水层与（3上）煤间距缩小，采掘活动造成断层的“活化”，使其成为导水断层，导致滞后出水。断层是煤层顶、底板砂岩水和三灰水出水的主要通道。 ⑷、钻水孔 地质孔L0－2，孔深1128.54m，奥灰内钻进50.34m，穿过三灰、十下灰岩溶裂隙含水层，偏斜方位32，偏斜距10.85m，据地质报告评价资料，该孔封孔质量合格，但未启封检查。 2、安全隔水层厚度及突水系数计算 ⑴、临界安全隔水层厚度计算 掘进期间利用公式tL√r2L2＋8KPH －rL/4KP计算-1110m水平三灰安全隔水层厚度 式中t------安全隔水层厚度 m L------采掘工作面底板最大宽度 取5m r------隔水岩石容重 取2.5 KP------隔水岩层的抗张强度 取10 H------隔水层底板承受的水头压力 取1205m三灰水位为34.72m t4.5√2.5252＋8101025 －2.55/41037.3m 临界安全隔水层厚度小于3（3上）煤至三灰最小间距55.75m，正常块段可安全掘进，在落差较大的断层附近，应留足防水煤柱，使三灰的间距大于临界隔水层厚度，确保掘进的安全。 ⑵、三灰突水系数计算 利用公式TSP/（M－CP）计算-1110m水平三灰突水系数，式中 TS－ 三灰突水系数 P 隔水层承受的水压 取12.05MPa M 隔水层厚度 取60.76m CP 采动对底板扰动破坏深度 取10m TS12.05/（60.76－10）0.24MPa 4、涌水量计算 ⑴、利用“大井法”公式计算 ①、3（3上）煤顶、底砂岩水 大井半径按开采面积1Km2来计算，计算水平为-1110m。 QπK【（2H-M）M-h02】/lnR/r ⑴ 式中K------渗透系数 取0.0579m/d M------含水层厚度 取40.4m H------水头高度 取1145.1m（111035.1） r------引用半径 取√F/π √1000000/3.14 564.33m R------影响半径 取10H √K ＋r 101145.1√0.0579 ＋546.333301.72m h0------动水位高度 取 0 上述数代入⑴式计算得Q 382.5 m3/h ②、三灰水 出水半径按2.3m，计算水平为-1110m。 QπK【（2H-M）M-h02】/lnR/r ⑵ 式中K------渗透系数 取1.598m/d. M------含水层厚度 取5.07m H------水头高度 取640m（采用一采区出有水位-470m,即1110-470m） r------穿过三灰时大巷半径 取2.3m R------影响半径 取10 H √K ＋r 10640√1.598 ＋2.3 8092.3m h0------动水位高度 取 0 上述数代入⑵计算得Q 164 m3/h 3煤顶、底板砂岩水及三灰水最大涌水量为564.5 m3/h。生产用水及灌浆回水预计 30 m3/h，三采区最大涌水量为576.5 m3/h ⑵、利用比拟法计算 现一、二采区疏放面积为1.4Km2，正常涌水量为145 m3/h，三采区面积3.8 Km2， 利用公式QQ0√F/F0,m取1.41 Q145 √3.8/1.4 593 m3/h ⑶、正常涌水最及最大涌水量 比较以上两种方法，参照目前矿井一、二采区疏放水情况，预计三采区3煤顶、底板砂岩疏放水量为100 m3/h，底板三灰疏放水量 50 m3/h，生产用水及灌浆回水为30 m3/h，合计正常涌水最为180 m3/h。最大涌水量为576.5 m3/h。 二、防治水措施 1、按照最大涌水量建立相应的疏排水系统，并确保正常运转。 2、工作面回采前对顶、底板砂岩裂隙及三灰含水层进行水文地质物探工作，针对探明的富水区域实施钻探，进行有目的的疏放，确保回采3煤前，顶、底板砂岩裂隙水彻底疏放，三灰突水系数降至0.1MPa/m 以下。 3、加强对地质构造（断层）的分析、预报及探查工作，根据井巷揭露的实际资料，及 时对地面三维物探资料进行修改；根据探明的断层位置、落差及导水性，留足断层防水煤柱，并确保防水煤柱的完整性。 4、采掘期间加强水情观测，及时分析、预报，发现异常及时汇报有关单位和领导，以便及时采取有效的防治水措施。 5、利用井下钻探验证L0-2孔的封孔质量或地面进行启封检查，发现封孔质量不合格，必须进行重封。 6、断层防水煤柱的留设及钻孔探水线的确定 对边界F1断层及落差大于180m的F10断层均按精查地质报告和矿井初步设计要求留100m断层防水煤柱。F8断层下盘三灰含水层在经一采区3115、3111工作面的疏放，水位 已降至-708m水平，且水量较少，F8断层上盘防水煤柱留20m，对区内的F44、及DF60断层下盘参照精查地质报告及矿井初步设计，防水煤柱留50m，3f10断层上、下两盘各留20m防水煤柱。 L0-2钻孔探水距离按 L0.5KM√3P/Kp 公式计算 奥灰水位33.84m， K取4，M取2.71m,P取80，KP取4kfg/cm2，L42m。 对采区内的断层防水煤柱，可根据采掘期间，三灰水位因疏放而降低适时进行重新计算，留设合理的防水煤柱。 7、巷道过断层特别是由断层上盘穿过断层下盘时，应提前探查断层的阻导水性、位置、落差，若有导水迹象应注浆加固；对断层两盘三灰的富水性进行探查，采取疏放或注浆改造，确保巷道过断层的安全。 最大涌水量（m3/h） 576.5 正常涌水量（m3/h） 180 七、影响生产的其它地质因素 瓦斯 相对涌水量1.65t/m3,绝对涌出量3.064t/m3 煤尘 具有爆炸性，爆炸指数为44.54 自燃 属一类容易自燃煤层，煤层发火期为3 ～ 6个月 地温 23℃ ～ 26℃,地温梯度0.99℃/100m 地压 无冲击地压资料，有压力显现。 八、储量 计算范围 东至井田边界及F1断层上盘断煤交线,南至 F8、F10断层上盘断煤交线西至矿工业广场保护煤柱线及其延到3936200线，北至3936200线。煤层标高为-490m～-1110m。 计算参数及方法 采用地质块段法计算，煤层倾角用相应块段等高距法求得，倾角大于15时面积采用斜面积，煤厚分块段进行统计，取块段内及附近钻孔揭露的煤厚的平均值，容重取1.42t/m3。计算公式QSMD/cosα 采区储量表 煤层 工业量（万吨） 可采量（万吨） 备注 3（3上）煤 2669．8 1507 A级可采储量23.8万吨，B级可采量726.4万吨，C级可储量756.8万吨。 问题及 建议 1、采区内3（3上）煤煤厚资料较少，并且存在3上、3下煤合并区，巷道掘进时做好探煤厚工作，探明煤层厚度及结构情况。 2、煤层埋藏较深，瓦斯等有害气体资料较少，采掘期间要加强通风瓦斯管理。 3、3煤顶、底板多为泥岩、粉砂岩，易冒落，采掘工程过断层时，要加强顶、底板的支护管理，确保安全安全。 4、采区东部煤层倾角较大，应采取合理的回采工艺，提高回收率。 5、随采掘工程的延深，地压增大，要采取合理有效的支护方式，减少巷道维修量。 6、地面民房的搬迁工作要在工作面回采前完成，地面沉降的观测工作要及时进行。 附图附表 1. 3300采区煤层底板等高线及储量计算图（12000） 2. 3300采区ⅠⅠ’、ⅡⅡ’预想地质剖面图（12000） 3. 3300采区煤岩层综合地质柱状图（1200） 4. 3300采区储量计算基础表