鹤壁十矿山西组二₁煤层瓦斯地质图

鹤壁九矿山西组二₁煤层瓦斯地质图~

河南省煤矿瓦斯地质图图集

鹤壁九矿瓦斯地质简介
一、矿井概况
鹤壁煤业（集团）有限责任公司九矿，位于鹤壁市北部边缘地区，距鹤壁新市区45km，与安阳市安阳县善应镇接壤，西依太行山，东邻京广线、107国道和京珠高速公路，大白线公路穿越工人村，与安阳市、林州市相连接，6.4km长的铁路专用线，经鹤壁北站可抵汤阴、鹤壁站与京广线接轨，公路、铁路运输均十分便利。井田东西宽约2.5～3.5km，南北长约4.5～6.5km，面积约10km2。
矿井1958年基建，1966年正式投产。原设计生产能力30×104t/a，核定生产能力55×104t/a，改扩建后生产能力60×104t/a。矿井采用斜井、立井、暗斜井多水平上、下山开拓。井田分三个水平，一水平标高＋15m，二水平标高－250m，现生产水平为二水平，目前正在向三水平进行开拓延伸，三水平标高－420m。矿井采用中央边界抽出式通风，矿井主、副、箕斗井进风，南翼风井回风，总进风量4238m3/min，总回风量4300m3/min。矿井为高瓦斯矿井。矿井历年瓦斯等级鉴定结果见下表。

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井田含煤地层为石炭系太原组与二叠系山西组，可采煤层三层，现开采石炭二叠系山西组二1煤层，九矿延伸区煤层厚度3.21～9.72m，平均7.19m。
二、井田地质构造及控制特征
九矿位于鹤壁矿区的北部，为一向NE倾斜，波状起伏的单斜构造。区内被F153断层切割成南北两部分。北部为豆马庄一号及二号井田区，被F155、F153两条断层所切割抬起，二1煤层大部分被剥蚀，仅在井田北部二号井区有残留，一煤组被保留。该区为一向NE倾斜的宽缓向斜构造，伴有次级凹陷，大断层稀少，构造较为简单。南部为该矿二1煤层生产区，为下降区。该区煤层埋藏较深，区域地层主要走向NE10°～30°，倾角10°～30°，煤系总的趋势为单斜构造，以断裂为主，伴有宽缓的褶曲。断层以NE向高角度斜交正断层为主。已采区揭露落差大于20m的断层有10条，多为NE向；小型断层107条，断层走向多为NE方向，落差0.2～12m，一般为lm 左右，其中落差大于2m的18条，0.5～2m的有63条。除此之外，九矿在龙宫井田的延伸区（改扩建新区）查明和基本查明的断层有14条，其中9条为NNE向，5条为NW向，落差3～400m不等。
三、矿井瓦斯地质规律
井田北部井田被F155、F153两条断层切割抬起，二1煤层大部分被剥蚀，仅在井田北部二号井区有残留。井田南部9条断层在平面上多集中于浅部（－160m 以浅），呈NNE向，近似平行排列，在剖面上互相切割，形成错综复杂的构造形态，对煤层破坏较大。在浅部，二1煤层受断层切割，加之埋藏较浅，瓦斯易于排放，瓦斯较低；在其深部，埋藏较深，瓦斯不利于排放，赋存较好，瓦斯较高；在其延伸区二1煤层埋深485～830m，标高为－300～－670m，一方面受断层F1、F2和F7切割的影响，这些压扭性断层造成靠近断层附近瓦斯含量明显增大；另一方面煤层埋藏较深，倾角变缓，瓦斯沿煤层倾向向上运移路径加长，同时受煤层顶底板岩性影响，瓦斯沿垂向运移减少，随埋深的增加瓦斯具有逐渐增大的趋势；不同断块煤层瓦斯含量不同，地堑内煤层瓦斯含量较高，地垒内煤层瓦斯含量相对较低。
四、矿井瓦斯含量分布
根据地质构造的控制作用，九矿二1煤层瓦斯含量含量较高，处在瓦斯带内，但瓦斯分布不均，瓦斯含量在瓦斯带内具有随埋深增加而按式4-1变化，深度每增加100m 瓦斯含量增加2.66m3/t的整体分布规律（图4-1）。进入延伸区，倾角变缓，煤厚变化不大，煤层顶板、底板多为泥岩、砂质泥岩等较致密岩石，阻碍了瓦斯垂向逸散，瓦斯主要沿煤层向上部运移，延伸区瓦斯含量比老区大，煤层瓦斯含量受断层控制比较明显，煤层瓦斯含量梯度变缓。
回归方程：
R2=0.6735
式中：W——煤层瓦斯含量，m3/t,daf;
H——煤层埋深，m；
R——相关系数。

图4-1 煤层瓦斯含量与埋深回归趋势图

五、瓦斯涌出特征
在现有的开采条件和开采强度下，瓦斯含量是瓦斯涌出多少的决定因素，九矿回采工作面瓦斯涌出资料，回采工作面瓦斯涌出量具有随埋深增加而增大的整体趋势，回采工作面相对瓦斯涌出量Q 随埋深H的增加按式5-1变化的整体特征（图5-1），局部受构造、顶底板岩性的影响，具有变大或变小的现象；埋深H=451m 时，相对瓦斯涌出量为10m3/t，埋深H=555m 时，相对瓦斯涌出量为15m3/t，，埋深H=658m 时，相对瓦斯涌出量为20m3/t。
回归方程：
R2=0.6308
式中：Q——相对瓦斯涌出量，m3/t;
H——煤层埋深，m；
R——相关系数。

图5-1 煤层瓦斯涌出量与埋深回归趋势图

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新义矿井瓦斯地质简介
一、矿井概况
义马煤业（集团）有限责任公司新义煤矿始建于2004年，设计生产能力120×104t/a。采用立井双水平上下山开拓。通风系统采用中央并列式。
全井田仅二1煤层大部分可采，其他煤层均属不可采或偶尔可采。开采煤层为二叠系山西组二1煤，二1煤煤岩成分多以亮煤为主，暗煤次之，其中夹微量丝炭和少许镜煤条带。
从浅部新安矿开采情况来看，进入＋60m 水平开始出现瓦斯动力现象。2000～2005年矿井瓦斯等级鉴定结果见下表。

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二、井田地质构造及控制特征
新义井田位于新安向斜北翼深部，为一平缓简单的单斜构造。井田内地层走向40°～45°，倾向130°～140°，倾角在6°～14°之间。井田内除西部边界断层F58外，未见落差大于20m的断层。西部边界由于F58断层的影响，在03号勘探线附近发育有宽缓的牵引向斜，延伸3.6km，轴向北西，向南东方向仰起，地层倾角8°～10°。
据三维地震勘探资料，在井田单斜构造背景上发育有小的波状起伏或次级褶皱，使煤层底板等高线发生不同程度的弯曲变化。首采区内共发现小向斜1条、小背斜2条；同时探察到落差5～12m的小断层12条，其中1条大于10m；小于5m的断层27条。
井田次级褶皱不很发育，而且多为舒缓波状。生产中多见顶板平整、底板起伏的现象，通常认为是背、向斜，实际上是煤层原始沉积基底不平造成的，后期构造作用加剧了这种变化。
三、矿井瓦斯地质规律
井田处于矿区的深部，瓦斯较大。根据影响煤层瓦斯含量的单因素分析，煤层埋深是影响瓦斯含量的最重要地质因素，煤层瓦斯含量随埋深增加而增大，但不同区域增加的梯度不同，浅部瓦斯含量随埋深增加的梯度较大，随着埋深的逐渐增加，梯度逐渐减小；次要因素是围岩，围岩中煤层顶板岩层效应厚度影响系数表征最显著，煤层煤质对瓦斯含量的影响最小。
四、矿井瓦斯含量分布
在众多瓦斯地质要素中，为了突出主要因素，同时便于应用，本次研究中仅以煤层埋深、煤厚及煤层顶板20m 岩层效应厚度影响系数三个因素参与拟合，其他次要因素不参加拟合。
瓦斯含量与相关地质要素的拟合以21个可靠的瓦斯含量点和地质要素数据为基础，利用D PS软件进行线性回归分析得出瓦斯含量与相关地质要素回归公式：
W=0.45302+0.01416K1+0.15425K2+0.85076K3
式中：W为瓦斯含量，m3/t; K1为煤层埋深，m; K2为煤层厚度，m;K3为煤层顶板20m 岩层效应厚度影响系数。
根据勘探期间3个可靠瓦斯含量点、1个参数计算点、1个实测点和58个钻孔回归计算点共计63个点绘制了井田瓦斯含量等值线图。
总体上看，瓦斯含量自井田浅部向深部逐渐增大，瓦斯含量等值线与煤层底板等高线走向小角度相交，但瓦斯含量等值线走向变化比煤层底板等高线大。瓦斯含量在浅部随深度增加递增快，向深部逐渐减慢。井田上部边界－200m一线瓦斯含量约为10～11m3/t，至井田大巷－300m一线瓦斯含量达到12m3/t。标高－600m 瓦斯含量达到14m3/t以上。
五、瓦斯涌出特征
二1煤层距上邻近层二2煤层20m，二2煤层为局部可采煤层，下邻近层一9煤层为不可采煤层。回采面瓦斯涌出主要来自本煤层。采用分源法对瓦斯涌出量进行预测，回采面瓦斯涌出与瓦斯含量规律一致，随着埋深的增加而增大。预测结果见表5-1。
表5-1 二1煤层分源法瓦斯预测结果


六、煤与瓦斯区域突出危险性划分
新义矿目前尚处于建井阶段，但在建井过程中打钻多次出现喷孔、卡钻等典型的突出征兆。新义煤矿的相邻矿井为新安、义安煤矿，并且位于新安煤矿的深部。新安矿、义安矿多次发生瓦斯突出、动力现象。截止到2006年12月，新安矿共发生有较完整记录的瓦斯动力现象11次，其中掘进工作面10次，回采工作面1次；义安矿发生瓦斯动力现象2次。因此，将新义井田全部划为煤与瓦斯突出危险区。

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鹤壁十矿瓦斯地质简介

一、矿井概况

鹤壁煤业（集团）有限责任公司十矿位于鹤煤矿区最南部，北与八矿相邻。矿井于1994年底开始建设，2002年2月正式投产，设计生产能力60×10⁴t/a，服务年限80a，井田走向长10km，倾斜长0.8～1.2km，面积10.6km²。

矿井采用立井单水平上、下山开拓方式，所采煤层为二叠系山西组二₁煤，煤层倾角31.5°～45°，平均35°，煤厚平均7.09m。矿井采用走向长壁炮采放顶煤采煤法，顶板管理采用全部垮落法。

矿井通风方式为混合式通风，通风方法为抽出式，主井、副井和西井为进风井，西井副井、南翼风井回风。

矿井为煤与瓦斯突出矿井，矿井自2001年4月16日第一次突出发生至今，全矿有资料记载的各类突出共发生6次，始突标高－495m，埋深643m,2001～2003年瓦斯鉴定见下表。

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二、井田地质构造及控制特征

十矿井田位于鹤壁矿区最南部，近似SN 向展布，地层走向大致近SN，倾向东，煤层倾角20°～45°，平均28°，大致为一单斜构造。受矿区构造的控制，井田内NE、NNE向断层、褶曲发育。井田内已查明的构造有冷泉向斜、轨道上山小向斜、秦家岭向斜、秦家岭背斜褶曲4个，落差大于20m的断层24条，除冷泉小井发现的F₂、F₄为逆断层以外，其余均为正断层。在分布上以F₁₀₆₁断层为界，分南北两部分，有显著差异。北部以褶曲为主，断裂次之，其断层多为走向NE，北西盘下降的正断层。南部以断裂为主，局部伴有波状起伏，断裂多以走向NE，南东盘下降的正断层为主，属中等构造偏复杂类型。

三、矿井瓦斯地质规律

井田内瓦斯主要受断层、褶曲构造和埋深的控制。由于构造分布的不均衡性，导致了瓦斯分布的不均衡性。除冷泉小井发现的F₂、F₄为逆断层以外，其余均为高角度正断层，延展方向都向NE向，但落差都不算大，并且分布密度北高南低（以F₁₀₆₁为界）。就其分布而言，断层主要分布在－175m 等高线上，以阶梯性断层为主。由南部的F₁₀₅₉断层到北部的F₁₀₅₅之间，断层集中存在，大中型正断层将煤层切割成条带状，属于导气性构造，为瓦斯逸散创造了条件。小型断层的结构面大部分具有压扭性质，断层面紧密，有利于瓦斯的保存，其附近瓦斯集聚，瓦斯含量偏高。F₁₀₆₁断层以北，构造以褶曲为主，冷泉向斜、秦家岭向斜、秦家岭背斜控制该区域的瓦斯赋存。秦家岭向斜附近，断层相对发育，尤其F₁₀₅₆断层走向横切其他主要断层走向，平行于秦家岭向斜走向。在－400m 以深区域，秦家岭向斜与断层F₁₀₅₆、F_1113-2、D F₉、轨道上山小向斜等，还有次一级小构造，受到NEE—SWW向挤压和N N W—SSE向引张，形成了一个复合应立场。在这个复合应力场内，三个控制性褶曲封闭了大量高能瓦斯，该区域突出危险性较大，发生在十矿的6次煤与瓦斯突出都发生在该区域。

随着埋深的增加，地应力的增大，煤层瓦斯含量、瓦斯压力和开采时瓦斯涌出量随之增大，在地质构造条件稳定的区域内，煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量与煤层埋藏深度呈线性关系。

四、瓦斯涌出量特征

通过瓦斯地质规律分析，以F₁₀₆₁断层为界的南北两部分属于两个瓦斯地质单元，具有不同的瓦斯涌出特征。F₁₀₆₁断层以北的区域为目前开拓区，瓦斯涌出资料比较齐全，F₁₀₆₁断层以南的许家沟区，瓦斯较目前开拓区小，但鉴于目前该区没有瓦斯含量及瓦斯涌出资料，只能采用目前开拓区的瓦斯涌出特征来指导该区生产。

在现有的开采条件和开采强度下，通过统计分析，目前开拓区历年回采工作面瓦斯涌出量数据，瓦斯涌出量具有随埋深增加而增大的整体趋势，回采工作面绝对对瓦斯涌出量Q 随埋深H（煤层底板标高表示）的增加而按式4-1变化的整体特征，局部受构造、顶底板岩性的影响，具有变大或变小的现象。

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煤层底板标高－170m以浅，绝对瓦斯涌出量小于5m³/min;－170～－320m，绝对瓦斯涌出量在5～10m³/min;－320～－450m，绝对瓦斯涌出量10～15m³/min;－450m以深，绝对瓦斯涌出量大于15m³/min。

五、煤与瓦斯区域突出危险性分布

煤层底板标高－330m 以深区域，瓦斯压力大，瓦斯含量高，构造煤发育，瓦斯涌出量大。底板标高－330m 以深区域瓦斯压力超过1.19MPa，并且在－575m 水平中间回风上山，经测定该地区瓦斯压力为2.1MPa，远远大于《防治煤与瓦斯突出细则》的临界值0.74MPa；在1104下顺槽，底板标高－300m处测定的瓦斯含量达12.64m³/t，随着埋深的增加该区的瓦斯含量会更大；构造煤在全煤层中顶部、底部和中部皆有出现，以底部为主。综合考虑煤与瓦斯突出状况、突出预测参数，－330m以浅为非突出区；－330m以深为煤与瓦斯突出危险区。

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