第二章 井田概況及地質(zhì)特征

第二章井田概況及地質(zhì)特征第一節(jié)井田概況一、位臵與交通望峰崗井田位于安徽省淮南市西部淮河南岸的八公山東北麓，行政區(qū)劃隸屬淮南市謝家集區(qū)管轄。其東北距淮南市洞山約 12km，西北距鳳臺(tái)縣城20km左右。望峰崗工業(yè)場(chǎng)地緊鄰?fù)鍗徎疖囌?，?jīng)水張鐵路與淮阜鐵路相接，西北經(jīng)阜陽(yáng)接京九鐵路，東北經(jīng)蚌埠連津浦鐵路；水路經(jīng)淮河上行可至鳳臺(tái)、正陽(yáng)關(guān)、阜陽(yáng)等地，下行至蚌埠可經(jīng)洪澤湖入運(yùn)河再達(dá)長(zhǎng)江，亦可由公路南至裕溪口轉(zhuǎn)長(zhǎng)江航運(yùn)；此外，本礦井周圍公路四通八達(dá)，310省道公路從工業(yè)場(chǎng)地附近穿過(guò)，經(jīng)310省道公路可直達(dá)合肥、淮南、蚌埠、阜陽(yáng)、鳳臺(tái)和壽縣等地。交通十分方便（見(jiàn)圖2-1-1）二、地形與河流本井田地處淮河南岸，地形屬起伏不大的低矮丘崗，地面自然標(biāo)高介于+17.84?+62.44m之間，總體趨勢(shì)為西南高、東北低。井田附近的最大河流為位于井田北側(cè)的淮河，其流向自西向東。此外，本井田北側(cè)相鄰有十澗湖。三、氣候與氣象本井田所在地區(qū)屬過(guò)渡帶氣候，四季分明，冬冷夏熱。該地區(qū)一般每年春、夏季多東南風(fēng)及東風(fēng)，秋、冬季多東北風(fēng)及西北風(fēng)，平均風(fēng)速3.3m/s，最大風(fēng)速達(dá)22m/s;年均氣溫15.1°C,極端最高氣溫41.4C,極端最低氣溫-22.8C;年均降雨926.33mm,最大1723.50mm,且雨量多集中在6、7、8三個(gè)月；年均蒸發(fā)量1642.20mm;雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬；土壤的最大凍結(jié)深度為30cm。四、地震烈度根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）》的有關(guān)規(guī)定，本井田所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度。第二節(jié)地質(zhì)特征一、 地層本井田鉆探所及地層由老到新依次有下元古界、震旦系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、第三系和第四系。二、 構(gòu)造本井田位于淮南煤田南部的阜鳳與舜耕山逆沖斷層之間，含煤地層總體構(gòu)造形態(tài)為一走向北西、傾向北東、傾角一般在20°左右且局部有倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象的單斜構(gòu)造。根據(jù)《安徽省淮南煤田謝家集?李郢孜（-1000?-1200m）擴(kuò)大延深地質(zhì)報(bào)告（1988.6）?,本井田（-660m水平以下，下同）按F斷層和李郢孜褶曲的發(fā)育情況，可大致分為F斷層下盤(pán)的單斜區(qū)4.5與其南端倒轉(zhuǎn)褶曲的上翼單斜區(qū)和F斷層上盤(pán)的南部急傾斜?倒轉(zhuǎn)褶曲區(qū)與北部急傾斜區(qū)四部分。其中F斷層下盤(pán)的單斜區(qū)為深部的主體部分，地層走向北西，傾向北東，傾角 10°?26°，一般20°左右，構(gòu)造中等；而其它三部分地層產(chǎn)狀變化大，局部褶曲與小斷層發(fā)育，構(gòu)造中等?復(fù)雜，煤層受破壞較烈，可采性差。本井田共查出不對(duì)稱褶曲1個(gè)；發(fā)現(xiàn)斷層37條，其中正斷層30條，逆斷層7條。若按斷層的最大落差大小來(lái)分，分別有大于等于100m的6條，小于100m而大于等于50m的9條，小于50m而大于等于20m的9條，小于20m的13條。斷層的展布方向以北西西向和北西向?yàn)橹?，北北東向和北東向次之，其它方向極少。井田斷層主要特征見(jiàn)表2-2-1 。（1）?（2）綜上所述，本井田構(gòu)造復(fù)雜程度總體為中等。三、煤系與煤層本井田的含煤地層為華北型石炭、二疊系，其中二疊系的山西組與上、下石盒子組為主要含煤層段。本井田二疊系的山西組與上、下石盒子組總厚約680m，共含自下而上編號(hào)依次為A、B、C、D、E計(jì)5組37層煤，煤層平均總厚40.55m，含煤系數(shù)為6.0%。由于D、E組煤層厚度薄、煤質(zhì)差、分布不穩(wěn)定，因此可采煤層均集中在A、B、C組中。井田內(nèi)A、B、C組總厚約310m，共含可采煤層17層，平均總厚

34.55m，約占煤層平均總厚的85%。其中主要可采煤層有C、B、TOC\o"1-5"\h\z13 11bB、B、B和B，平均總厚22.46m，約占可采煤層平均總厚的65%；9b8 74b次要可采煤層有C、C、C、B、B、B、B、B、B、15 1412 11a上11a 11a下 10 64aA和A，平均總厚12.09m，約占可采煤層平均總厚的35%。31總體來(lái)看，本井田可采煤層結(jié)構(gòu)以簡(jiǎn)單為主，夾矸多為泥巖、砂質(zhì)泥巖和炭質(zhì)泥巖；可采性以全區(qū)可采和大部可采為主；穩(wěn)定性屬穩(wěn)定?較穩(wěn)定型?？刹擅簩又饕卣饕?jiàn)表2-2-2。四、煤質(zhì)及其工業(yè)用途根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院煤科總化所字（1992）第091號(hào)關(guān)于“對(duì)淮南礦區(qū)煤種綜合評(píng)價(jià)意見(jiàn)”的文，本井田可采煤層以中灰?富灰、特低硫?低硫、特低磷?低磷、中揮發(fā)份、中等?中高發(fā)熱量、含油?富油和具中?強(qiáng)粘結(jié)性的焦煤為主，其次為肥煤、瘦煤和 1/3焦煤，工業(yè)上可作煉焦和動(dòng)力用煤。2）可采煤層主要煤質(zhì)特征見(jiàn)表2-2-32）五、水文地質(zhì)（一）主要水文地質(zhì)條件本井田煤系的東南部上覆以灰?guī)r為主的外來(lái)巖體，其中灰?guī)r巖溶裂隙裸露，接受降水補(bǔ)給，但為舜耕山斷層阻隔，對(duì)井下開(kāi)采基本沒(méi)望峰崗井修改初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第二章井田概況及地質(zhì)特征有影響。煤系的其它部分被厚度小于36m的第四系松散層所覆蓋，沉積物以粘土和砂質(zhì)粘土為主，底部有少量砂，含水微弱，吸水后有較強(qiáng)的膨脹性，隔水性能良好，正常情況下對(duì)地表水進(jìn)入礦坑有良好的阻隔作用。二疊紀(jì)煤系砂巖裂隙含水組位于可采煤層和泥巖之間，厚度介于17?108m之間，平均55m左右，主要由泥、鈣質(zhì)或硅質(zhì)膠結(jié)的灰白色粗、中、細(xì)粒砂巖組成，一般裂隙較發(fā)育，但分布不均，富水性弱，以儲(chǔ)存量為主，是礦井開(kāi)采的直接充水含水層。淺部鉆孔抽水資料表明煤系砂巖裂隙含水組單位涌水量為0.0093?0.105L/s.m。石炭系太灰?guī)r溶裂隙含水組總厚約120m，主要由灰?guī)r、泥巖、粉砂巖和薄煤層組成，其中含灰?guī)r3組計(jì)10?14層，累厚87m左右，灰?guī)r溶洞較發(fā)育，直徑一般為0.15?0.70m，淺部鉆孔抽水資料表明：太灰?guī)r溶裂隙含水組單位涌水量為0.047?3.43L/s.m，富水性強(qiáng)。該含水組上距A煤層較近，介于17.50?20.80m之間，且其水壓高、水量大，是A組煤底板直接充水含水層，并接受下伏水量豐富的奧灰含水層補(bǔ)給。如果直接開(kāi)采A組煤，很可能引發(fā)重大突水事故。奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水組總厚約250m，單位涌水量為3.22L/S〃m,富水性強(qiáng)，屬高承壓含水層，是太灰的補(bǔ)給水源。斷層破碎帶多為泥質(zhì)巖屑和少量砂巖碎塊充填，含水性較弱，導(dǎo)水性較差。但是,若不同層位的含水層受斷層切割而對(duì)口且斷層帶又未被泥質(zhì)巖屑所充填或受采動(dòng)影響導(dǎo)致斷層活化,破壞了地下水的水力均衡,斷層很可能成為地下水突潰的主要途徑。綜上所述,本礦井對(duì)井下開(kāi)采影響較大的主要有二疊紀(jì)煤系砂巖裂隙含水組、石炭系太灰?guī)r溶裂隙含水組和奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水組三部分。相對(duì)而言,二疊紀(jì)煤系砂巖裂隙含水組和石炭系太灰?guī)r溶裂隙含水組因系煤層開(kāi)采的直接充水因素而對(duì)礦井開(kāi)采影響更大。其中B、C組煤層屬裂隙類充水礦床,水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單；A組煤層屬以底板進(jìn)水為主的巖溶裂隙類充水礦床,水文地質(zhì)條件中等。（二）礦井涌水量根據(jù)《安徽省淮南煤田謝家集?李郢孜（-1000?-1200m）擴(kuò)大延深地質(zhì)報(bào)告（1988.6）》本井-960m水平開(kāi)采B、C組煤層（面積為8.0km2）時(shí)的正常涌水量和最大涌水量分別為551m3/h和925m3/h;開(kāi)采A組煤時(shí)疏水降壓水量為2128m3/h。此外，按照上述地質(zhì)報(bào)告使用的比擬法公式和有關(guān)參數(shù)估算，本井-820m水平開(kāi)采B、C組煤層時(shí)的正常涌水量為253m3/h，最大涌水量為627ms/h。比擬法公式為：Q=QFVS/FVS000式中：Q—設(shè)計(jì)涌水量；S—設(shè)計(jì)水位降深（838m）;F—設(shè)計(jì)開(kāi)采面積（3.9km2）;Q—淺部生產(chǎn)礦井涌水量（402.68m3/h）；0S—淺部生產(chǎn)礦井平均水位降深（510m）;0F—淺部生產(chǎn)礦井開(kāi)采面積（7.949km2）;0考慮到礦井在建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中可能受井筒淋水、井下灑水和防火灌漿等因素的影響，預(yù)計(jì)-820m水平正常涌水量為343m3/h，最大涌水量為717m3/h。-960m水平正常涌水量為641m3/h，最大涌水量為1015m3/h。六、其它開(kāi)采技術(shù)條件（一） 煤層頂、底板巖石工程地質(zhì)特征本井田部分主要可采煤層頂板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，其次為細(xì)、中砂巖，局部為粉砂巖;底板以泥巖為主，部分為砂質(zhì)泥巖。一般情況下，砂巖的抗壓強(qiáng)度較高，工程地質(zhì)條件良好;粉砂巖次之;泥巖和砂質(zhì)泥巖的抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低。（二） 瓦斯本井田部分主要可采煤層瓦斯含量最大值介于8.40?17.85m3/t之間，且甲烷成分一般在80%左右，由此表明本井田深部主要位于瓦斯帶?？傮w來(lái)看，本井田同一煤層的瓦斯含量除有隨深度增加而增高的趨勢(shì)以外，還可能在局部形成瓦斯富集帶。本礦井淺部謝一礦曾多次發(fā)生煤與瓦斯突出事故，且多發(fā)生在C和B煤層中。1979年淺部謝一礦即被鑒定為煤與瓦斯突出礦井，13 11b其中C、B、B和B為煤與瓦斯突出煤層，B、B和B為富瓦13 11b9b4b 8 7 6斯煤層。2004年9月，再次對(duì)謝一礦瓦斯等級(jí)進(jìn)行鑒定，并經(jīng)安徽省發(fā)改委以發(fā)改能源[2005]222號(hào)文批復(fù)為“煤與瓦斯突出”礦井。望峰崗井為深部礦井，進(jìn)入深部開(kāi)采后煤層瓦斯等級(jí)將進(jìn)一步升級(jí)，淺部突出、富瓦斯煤層極有可能升級(jí)為強(qiáng)突出、突出煤層，因此，望峰崗井為“煤與瓦斯突出”礦井。（三） 煤塵與煤的自燃本井田各可采煤層均有煤塵爆炸危險(xiǎn)，淺部煤塵爆炸指數(shù)30%?35%。各可采煤層均有自然發(fā)火傾向，發(fā)火期一般為3?6個(gè)月。（四） 地溫根據(jù)九龍崗礦長(zhǎng)觀孔資料，本井田所在地區(qū)的恒溫帶深度為自地表向下垂深30m，相應(yīng)的溫度為16.8OCO本井田地溫梯度介于0.75?2.07C/hm之間，其中東部高于西部，屬地溫正常區(qū)。總體來(lái)看，本井田地溫具有深高淺低和東南略高于西北的變化特點(diǎn)。另?yè)?jù)C、B和B煤層底板等溫線可知：本井田-820m水平地13 11b 8溫一般在23C?32C之間,-960m水平地溫一般在54C?37C之間;-1000m水平以下⑷線以東和井線以東已分別進(jìn)入一級(jí)和二級(jí)高溫區(qū)。第三節(jié)地質(zhì)勘查程度與建議、地質(zhì)勘查程度本井田地質(zhì)勘查工作從1970年開(kāi)始至1988年結(jié)束，其間，原淮南礦務(wù)局勘探隊(duì)曾于1982年12月和1984年12月分別提交了《謝家集?新莊孜區(qū)段礦井深部（-662?-1000m）地質(zhì)勘探報(bào)告（精查）》和《李郢孜區(qū)深部（-660?-1000m）修正補(bǔ)充勘探地質(zhì)報(bào)告》；安徽煤田一隊(duì)又于1988年6月在編制《謝家集?李郢孜（-1000?-1200m）擴(kuò)大延深地質(zhì)報(bào)告》的同時(shí)，將本井田范圍660?-1000m之間的地質(zhì)勘查成果融入其中，最終形成了一份完整的地質(zhì)報(bào)告1。993年8月，安徽煤田物測(cè)隊(duì)還提交了《謝李深部礦井地震補(bǔ)充勘探報(bào)。告》迄今為止，本井田在19.56km2范圍內(nèi)，共施工各類鉆孔91個(gè)，工程量89016.07m;施工地震補(bǔ)勘測(cè)線28條，測(cè)長(zhǎng)58.01km，完成物理點(diǎn)4201個(gè)。上述勘查工作，查明了望峰崗井田的總體構(gòu)造形態(tài)；查明、基本查明或查出了較大斷層的發(fā)育情況；查明了可采煤層的層數(shù)、層位、厚度、結(jié)構(gòu)和主要可采煤層的可采范圍，主要可采煤層及大部分次要可采煤層對(duì)比可靠；查明了可采煤層的煤質(zhì)特征及其變化特點(diǎn)；通過(guò)對(duì)淺部水文地質(zhì)資料的總結(jié)和分析，基本闡明了深部的水文地質(zhì)條件和主要充水因素；并對(duì)主要可采煤層頂、底板工程地質(zhì)條件、瓦斯、煤塵、煤的自燃和地溫等其它開(kāi)采技術(shù)條件也作了不同程度的研究、了解和評(píng)價(jià)。因此，本井田地質(zhì)勘查程度總體是比較高的，完成的各類地質(zhì)報(bào)告均已獲得有關(guān)部門(mén)的審查批準(zhǔn)，可以作為編制本礦井修改初步設(shè)計(jì)的地質(zhì)依據(jù)。二、存在的問(wèn)題與建議（一） 由于本井田未做專門(mén)的水文地質(zhì)工作其，水文地質(zhì)資料僅為淺部有關(guān)資料的總結(jié)，尚不能準(zhǔn)確反映深部水文地質(zhì)特征因，此必須補(bǔ)做專門(mén)的水文地質(zhì)工作，詳細(xì)查明深部的水文地質(zhì)條件，為礦井防治水工作提供可靠依據(jù)。（二） 本井田石炭系太灰?guī)r溶裂隙含水組上距A組煤較近，介于17.50?20.80m之間，且水壓高、水量大，并接受下伏水量豐富的奧灰含水層補(bǔ)給，如果直接開(kāi)采A組煤很可能引發(fā)重大突水事故。為此，在開(kāi)采A組煤前必須針對(duì)太灰進(jìn)行水文地質(zhì)補(bǔ)勘工作，查明太灰的水文地質(zhì)特征及其與奧灰的水力聯(lián)系，以便采取疏水降壓等切實(shí)可行的措施，為A組煤安全開(kāi)采創(chuàng)造條件。同時(shí)，還應(yīng)積極做好灰?guī)r水的防治工作，建立完善的水文地質(zhì)觀測(cè)體系，及時(shí)監(jiān)控和預(yù)報(bào)地下水的變化情況，謹(jǐn)防突水災(zāi)害發(fā)生。（三）根據(jù)煤層賦存狀況，本井田瓦斯含量在井田范圍內(nèi)有隨煤層埋深的增加而增高的趨勢(shì)，因此，隨著礦井的延深煤與瓦斯突出的可能性會(huì)越來(lái)越大，瓦斯災(zāi)害將成為本礦井安全生產(chǎn)的重要制約因素之一。有鑒于此，建議在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中必須加強(qiáng)對(duì)礦井瓦斯賦存規(guī)律的研究，以便對(duì)深部瓦斯進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并采取有效措施，謹(jǐn)防不測(cè)。（四） 盡管本井田地溫梯度介于0.75?2.071/hm之間，屬地溫正常區(qū)，但隨著礦井開(kāi)采深度的增加地溫也將不斷升高。為此，在今后的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)予以高度重視，并根據(jù)開(kāi)采過(guò)程中地溫變化特點(diǎn)及時(shí)采取積極的降溫措施，確保職工的身體健康和生產(chǎn)的正常進(jìn)行。（五） 按照《煤礦安全規(guī)程（2004）》的規(guī)定，煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃和不易自燃三類，而本井田精查地質(zhì)報(bào)告中采用的煤的自燃傾向性四級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)