芦岭矿10煤层瓦斯地质图编绘毕业设计.doc

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1、河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 1 芦岭矿芦岭矿 1010 煤层瓦斯地质图编绘煤层瓦斯地质图编绘 摘要摘要：我国煤炭资源储量 1400 亿吨，位居世界第三，煤炭消费量占全国 一次能源的 70%；然而 2006 年煤矿事故 2945 起，死亡 4726 人，其中矿井瓦 斯是煤矿安全的重要影响因素，煤与瓦斯突出更是煤矿安全重大安全隐患。 本文系统收集了芦岭矿大量的实际瓦斯地质资料，包括芦岭地质总报告， 瓦斯抽放报表，各个采区的通风日报表月报表，芦岭矿各个煤层的钻孔资料， 各采区的地质报告等资料，并下井测试 10 煤层的一些必要的参数。 通过分析整理 10 煤层已有

2、生产工作面的通风资料，参考相关文献，运用 瓦斯地质理论， 根据瓦斯风化带的判断标准确定了 10 煤层各个采区的风化带， 根据瓦斯预测参数采用间接法确定了煤层瓦斯含量，对 10 煤层进行了分区预 测，然后在 EXCEL 中进行线性回归，得出瓦斯含量与地板标高的关系，同理， 在掌握压力与埋深，瓦斯涌出与地板标高的有关数据的基础上在 EXCEL 中进行 线性回归的出他们的关系，求得瓦斯含量等值线，瓦斯压力等值线。在充分掌 握了芦岭矿的瓦斯地质特征、瓦斯赋存、分布及涌出、突出规律后，根据瓦斯 压力突出的临界值和瓦斯突出的始突深度算出各个采区突出的临界值对应深度 和瓦斯始突时的对应深度然后将各个采区划分

3、为突出威胁区，突出危险区，无 突出区。并编成瓦斯地质信息图来真的指导该矿生产过程中的突出预防工作， 使芦岭矿的安全生产更上一层楼。 关键词关键词：瓦斯涌出量预测 瓦斯突出 瓦斯含量 瓦斯压力 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 2 10 Luling coal mine gas geological map compilation AbstractAbstract : : Chinas coal reserves 140 billion tons, ranking third in the world. National Coal consumption acco

4、unts for a 70% energy; However, in 2006 mine accident since 2945. killed 4,726 people, the gas is the safety of important factors, Coal and gas outburst is the Mine Safety significant security risks. This paper systematically collected Luling Mine lot of the actual gas geological information, includ

5、ing the total Luling geological report, gas drainage statements, various mining area ventilation Japanese statements on statements, Luling coal mine all the borehole data, the mining area of geological reports and other information and 10 downhole testing seam necessary parameters. By analyzing fini

6、shing 10 coal production has been Face ventilation information, reference literature, the use of gas geological theory, Gas weathered zone under the criteria identified 10 different coal mining area of the weathered zone. According to the gas forecast parameters indirect method to determine the gas

7、content of coal for the 10 district forecast Then in EXCEL linear regression, and the gas content drawn floor elevation of the relationship, empathy, With pressure and depth. Gas Emission and elevation of the floor on the basis of data in Excel for the linear regression of their relationship, seek i

8、sogram gas content, gas pressure contours. Fully grasped the Luling Coal Mine gas geological features, gas storage, distribution and the ground and prominent law, According to prominent gas pressure and the critical value of gas outburst before the sudden depth calculated various mining area highlig

9、hted the critical value corresponding depth and Vanuatu Slovakia began when suddenly the corresponding depth then divided into various mining prominent threat, the danger, no prominent areas. Gas formation and geological information to the map really mine production guidance of the outstanding preve

10、ntion work, Luling mine so that the higher level of production safety. KeywordsKeywords : : gas emission projections gas outburst gas content gas pressure 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 3 目目 录录 芦岭矿 10 煤层瓦斯地质图编绘 1 1 前 言 5 2 井田地质概况 .7 2.1 矿井概况 .7 2.2 井田地质概况 .8 2.2.1 含煤地层 .8 2.2.2 构造 10 2.2.3 煤层 12 3

11、 瓦斯地质规律研究 13 3.1 地质构造与瓦斯赋存的关系 13 3.1.1 区域地质构造 13 3.1.2 井田地质构造 13 3.2 煤层煤质特征 16 3.3 煤体结构特征 17 3.4 顶底板岩性及煤厚变化 18 3.5 瓦斯地质单元的划分 20 4 瓦斯涌出规律及预测 21 4.1 主要瓦斯参数测试极其意义.21 4.2 瓦斯含量与压力预测 23 4.2 瓦斯涌出规律 30 4.3 瓦斯涌出量预测 31 3.3.1 预测方法确定 31 3.3.2 瓦斯涌出量预测 37 5 煤与瓦斯突出预测 43 5.1 煤与瓦斯突出的一般规律.43 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕

12、业设计（论文） 4 5.2 10 煤层突出危险性预测43 5.2.1 突出预测的方法和指标 .43 5.2.2 突出危险性预测 44 6 矿井瓦斯地质图编绘 47 6.1 矿井瓦斯地质图的主要内容 47 5.2 矿井瓦斯地质图的编制方法 48 5.2.1 瓦斯地质历史资料的系统整理 48 6.2.2 瓦斯地质的综合分析 49 6.2.3 编图方法与步骤 49 6.3 矿井瓦斯地质图的应用 49 致 谢 53 参 考 文 献 .54 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 5 1 1 前前 言言 我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一，瓦斯突出矿井数量多、分 布范围大

13、、突出强度大、突出频繁。煤与瓦斯突出可以造成：突出物埋人、破 坏设施，突出的瓦斯窒息施工人员，引起瓦斯爆炸；破坏正常的采掘生产循环， 严重制约突出矿井劳动生产率的提高等危害。在我国目前的突出矿井有 800 多 个，其中国有重点煤矿 130 个，地方煤矿 300 多个，乡镇煤矿 400 多个，各个 采煤省份几乎都有突出矿井。1988 年以前，年突出近千次，最多的一年是 1980 年,发生了 1151 次突出。1988 年后，随着防治煤与瓦斯突出细则的 颁步，我国突出矿井全面开以突出危险性预测、防治突出措施、措施效果检验 和安全防护措施为标志的四位一体综合防突措施，年突出次数明显下降，目前 年突出

14、次数维持在 200300 次。据初步统计，2006 年 1 月 1 日2007 年 4 月 1 日，全国煤矿共发生各类重大、特大伤亡事故 50 起，死亡人数 882 人； 其中瓦斯事故 34 起，死亡 619 人；煤与瓦斯突出伤亡事故 11 起，死亡 131 人， 其中一次死亡 10 人以上的事故 10 起，死亡 127 人。 芦岭矿是淮北矿业集团公司的四对突出矿井之一，该矿自建矿以来已发 生大小有记录的煤与瓦斯突出或动力现象 20 余次，2000 年以来突出发生的频 率不断增大，其中 2002 年 4 月 7 日发生在1 采区 8183 面 3煤眼斜石门的 煤与瓦斯突出强度极大，共突出煤量

15、8924t，喷出瓦斯量多达 123 万 m3；其他 不同程度的突出更是不断，突出问题严重制约着该矿的生产和发展。突出隐患 的存在不仅极大增大了企业的生产成本，而且随着生产规模的日趋展开和开采 水平的不断延伸将严重危协着该矿的安全生产，成为制约煤矿生产发展的瓶颈， 瓦斯突出问题的解决成了该矿刻不容缓的问题。8 煤层的突出区域已划分，10 煤层的回采正在进行，对 10 煤层的瓦斯危险性预测势在必行。 我们系统地收集了芦岭矿大量的实际瓦斯地质资料，包括芦岭地质总报告， 瓦斯抽放报表，各个采区的通风日报表，月报表，芦岭矿各个煤层的钻孔资料， 各采区的地质报告，10 煤层的地板等高线图，地质地形图等资料

16、，并下 井测试了 10 煤层的一些必要的参数，在通过分析整理资料、参考相关文献的 基础上，运用瓦斯地质理，并根据瓦斯风化带的判断标准确定了 10 煤层各个 采区的风化带，根据瓦斯预测参数采用间接法确定了煤层瓦斯含量，对 10 煤 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 6 层进行了分区预测，然后在 EXCEL 中进行线性回归，得出瓦斯含量与底板标高 的关系，同理，在掌握压力与埋深，瓦斯涌出与底板标高的有关数据的基础上 在 EXCEL 中进行线性回归的出他们的关系，求得瓦斯含量等值线，瓦斯压力等 值线。在充分掌握了芦岭矿的瓦斯地质特征、瓦斯赋存、分布及涌出、突出规 律后

17、，根据瓦斯压力突出的临界值和瓦斯突出的始突深度算出各个采区突出的 临界值对应深度和瓦斯始突时的对应深度然后将各个采区划分为突出威胁区， 突出危险区，无突出区。并编成瓦斯地质信息图来真的指导该矿生产过程中的 突出预防工作，使芦岭矿的安全生产更上一层楼。 在本次实行的过程中我们得到了芦岭矿各级领导的大力支持和倾力帮助， 特别是地质科的领导和技术人员在该矿搜集资料的过程中给于的极大的帮助。 在论文的完成过程中，得到了张瑞林老师，刘晓老师的鼎力帮助和指导，在此 表示衷心感谢！ 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 7 2 2 井田地质概况井田地质概况 2.12.1 矿井概况

18、矿井概况 芦岭煤矿位于宿东矿区东南部，在皖北宿州市东南 20Km 处，北距集团公 司所在地淮北市 102km。井田东以 F32断层为界，西以补 13 线和 67 线为界 与朱仙庄煤矿相邻，浅部以 10 煤层露头为界，深部以-1000m 等高线为界。走 向长约 10.2km，倾斜宽 3.6km，勘探面积 29.5km2，矿井主、副井筒位于井田 中央，井口标高均为25.3m，工广平均标高为25.0m，其中主井坐标为：东 经 1170630，北纬 333559。采矿登记面积(包括生活区)为 33.877 km2。 芦岭矿是设计年生产能力为 150 万 t 的大型矿井 l960 年 l2 月开始建井，

19、 1969 年 12 月简易投产，以后边生产边基建，于 1976 年达到并超过设计生产 能力。后来又经过多次局部技术改造，矿井年生产能力基本稳定在 180 万吨以 上，最高年产量突破 200 万吨。根据原煤炭部【87】煤生开字第 65 号文件批 准，从 1988 年起进行矿井改扩建工程，改扩建后的年生产能力为 240 万吨， 并于 1993 年 12 月完成，但由于矿井向深部及两翼伸展后煤层赋存条件复杂， 至今尚未能达到改扩建的生产能力。2002 年经安徽省经贸委核定，生产能力 为 230 万吨/年，现实际年产量在 180 万吨左右。 矿井采用竖井石门分水平开拓方式，共划分为三个开采水平：水平

20、标高 为210m400m，水平标高为400m590m，水平下限标高暂定为 1000m。井田采用采区开拓前进、工作面回采后退、跨上山无煤柱开采方式； 、煤层采用联合布置，在煤底板布置三条上山，阶段布置双岩巷、反眼 穿煤；采煤方法为倾斜分层，走向长壁、放炮落煤、全部垮落法跨上山回采。 井田范围内除采矿形成的塌陷湖外均为农田，地形平坦，呈西高东低的趋势变 化，地面标高在 22m25m 之间。井田内的水系主要是塌陷湖及沱河，地表水 系简单。 芦岭矿西临京浦铁路，距芦岭火车站 9km，矿区专用铁路在此与京浦铁路 线连接。井田北有宿（州）泗（县） 、南有宿（州）蚌（埠）101 省级公 路穿过，各有 9km

21、 矿区公路与之相连，四通发达，风雨无阻，交通方便，见图 2-1。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 8 图 2-1 芦岭井田交通位置图 2.22.2 井田地质概况井田地质概况 2.2.12.2.1 含煤地层含煤地层 本井田属华北型石炭二迭纪煤系地层，上覆地层是第四系新地层，下伏 奥陶系灰岩，煤系地层总厚度约1100 余米，由一系列基本连续的沉积物组成， 含煤系数约0.02。 井田内二迭系地层含煤 1530 层，可采及局部可采煤层共八层，其中上 部 3、4、5、6、7 煤层为薄煤层，灰分高，煤层稳定性较差，只有局部可采。 二迭系下二迭统山西组及石盒子组为主要含煤段

22、，所含的 8 、9、10 煤层为矿 井主采煤层，平均可采总厚度 31.75m。其中上部的 3、4、5、6、7 为薄煤层。 煤层为中厚煤层，平均厚度为 3.01 m，局部与煤层合并，煤层绝大多数 为鳞片状，顶板破碎。10、9 煤层坚固性系数低，松软易碎。煤质以气煤为主， 中低灰分，低硫低磷、高焦油率。10 煤层为中厚煤层，全区普遍发育，是煤 矿主要可采煤层，稳定。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 9 10 煤层-400m 水平以上厚度较稳定，变化不大，-400m 水平以下，F7断层 以西厚度较稳定，一般为 2.53.lmF7断层以东在走向上变化不大，沿倾向上 向

23、深部变薄，最薄点仅 0.79m，呈东薄西厚变化（见图 22）. 矿井主采煤层 特征见表 21. 顶 底 板 岩 性煤 层 编 号 厚度（m） 平均值 最大最小 结 构 稳 定 性顶 板底 板 煤 型 号 层 间 距 (m ) 7 14 . 1 23 . 3 0 简 单 不 稳 定 中粒砂岩为主，局 部为细砂岩或泥岩 泥岩为主局部 为细砂岩 F、 Q 20 8 56 . 9 94.153 . 2 复 杂 稳 定 以泥岩为主，局部 为细砂岩 薄层状细砂岩 或砂质泥岩 Q 3. 5 9 01 . 3 82 . 9 0 简 单 较 稳 定 薄层状细砂岩或砂 质泥岩 块状泥岩 Q 10 06 . 2 9

24、9 . 4 0 较 简 单 较 稳 定 中粒砂岩为主细砂 岩泥岩次之 泥岩为主砂岩 次之 F、 Q 66 图图 2-22-2 1010 煤层可采区分布图煤层可采区分布图 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 10 表 2-1 矿井主采煤层特征一览表 2.2.22.2.2 构造构造 （1）区域构造 在区域构造格局中，宿东向斜为徐宿弧形构造的组成部分。徐宿弧形构造 位于丰沛和太（和）蚌（埠）隆起之间，以肖县复式背斜（闸河矿区）和宿东 向斜（宿东矿出区）为其外缘，向西弧形突，顶段位于徐楼。宿东向斜北受宿 北断裂控制，南有光武固镇断裂，西南有西寺坡逆冲断裂，东有固镇长丰断裂

25、， 见图 1-2 所示。宿北断裂为区内规模最大的一条东西向断裂带，断面南倾，倾 角，断距大于 1000m，横贯于徐宿弧形构造中段与南段之间，南北两侧构 70 造与地貌截然不同，是地貌单元的分界线。 光武固镇断裂横贯于淮北煤田的南缘边界，也是徐宿弧形构造的南界断层， 控制长度大于 200km。西寺坡逆冲断裂倾向北东，倾角浅部陡，深部缓。这三 条断裂是控制宿东向斜内各级、各序次构造的边界。为徐宿弧形构造的的组成 部分，宿东向斜内各种构 造形迹的形成和发展、展 布与组合，必然受到区域 构造运动的影响。宿东向 斜及其次级的构造形态主 要是受到两期构造运动的 影响而形成的。宿东矿区 的主体构造格局形成于

26、印 支期，区域在 NE 方向强烈 非均匀挤压应力的持续作 用下，产生 X 型剪节理和 地层弯曲褶皱，形成宿东 向斜；而燕山运动期稍弱 的构造应力作用又使宿东 向斜在平面上发生弯曲， 次级褶皱及断层发生走向 偏转，加剧了煤系地层变 形程度，破坏了煤层的原生结构，使构造进一步复杂化。 图 23 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 11 宿东矿区构造纲要图 （2）井田构造 宿东向斜总体呈不对称的向斜构造，向斜轴向 NW 方向，轴长 110km，宽 1.55.10km，轴部为二迭系地层。向斜的东北翼因受北东方向主压应力的影 响（即 F4逆断层的推压牵引作用） ，两端地层倾

27、角大，一般左右；中段地70 区煤系地层被剥蚀而呈单斜构造；西南翼倾角较缓，一般在之间。2510 向斜在朱仙庄矿一、二采区处变窄，在芦岭矿八、十采区位置变宽，呈弧形西 南凸出，成为宿东向斜的最宽缓处。向斜的两端及最宽缓部位发育有短轴褶曲， 见图 1-4。 图 2-4 井田构造特征及分布图 芦岭井田处于宿东向斜西南翼的东南段。按照构造的复杂程度，可将井田 划分为三段： 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 12 井田西南部（67 线F7）：主要包括六、八采区，该块段内中小型 断层发育，浅部沿走向和倾向上有舒缓的褶曲和波状起伏。在水平上部，发 育一条走向方向的正断层与倾向

28、断层斜切。本块段内以六采区构造最为复杂， 把六采区切割成五个孤立块段。 井田中部（F71112 线）：包括一、三、二、四采区，相对构造比 较简单，发育几条斜切断层，其中四采区-600m 水平以上倾角宽缓，煤层沿走 向有平缓的波状起伏，薄及中、厚煤层中落差 10m 以下断层较为发育。 井田东南部拐头区（1112 线以东）：包括五、七采区，为宿东向斜 的仰起端，呈弧形向南突出，该区内地层倾角变化较大，一般在，7540 局部出现地层倒转，褶皱发育，断层密集，切割关系复杂。 据统计井田内已查明落差大于 10m 的大断层有 45 条，其中正断层 19 条， 逆断层 26 条；落差 100m 以上的断层有

29、条 10 条；落差在 30100m 之间的有 12 条，落差小于 30m 的 23 条。落差大于 20m 的断层多作为采区的自然边界使 用。大中型断层主要是以近 SN 向和 NE 向的斜切正断层为主，高角度正断层占 60以上，其力学性质多具扭动性质。中小断层及滑动构造较为发育，构造面 多具细腻致密的构造膜泥，封闭性较好，推压扭搓特征明显。 2.2.32.2.3 煤层煤层 10 煤组位于山西组中部，多为单一煤层，仅在井田两端(11 线以东及补 15 线以西)少数钻孔出现 2 层，个别孔(83-11、83-10)出现 3 层，以第二层发 育，定为 10 煤层，其余不稳定，且工程点少。 10 煤层-

30、400m 水平以上厚度较稳定，变化不大，-400m 水平以下，F7 断层 以西厚度较稳定，一般为 2.53.lm，F7 断层以东在走向上变化不大，沿倾向 上向深部变薄，最薄点仅 0.79m，呈东薄西厚变化。 10 煤层为中厚煤层，全区普遍发育，煤厚 0-4.99，平均 1.86。可采 点平均煤厚 0.7-4.99m，平均 2.07。煤层结构较简单，全区仅 13 个钻孔见 夹矸，单层夹矸 0.14-0.63m，平均 0.26。 ，考虑到煤层在不同区域表现出不同 的稳定性，我们将全区分为三个区段，分别选点计算，三个区段是：11-12 线 以东、11-12 线至 F7-1 断层、F7-1 断层至西部

31、采区边界。计算结果为 11-12 线以东为极不稳定煤层，其它两个为较稳定煤层，按规程规定将全区十煤 层稳定性评定为类。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 13 3 3 瓦斯地质规律研究瓦斯地质规律研究 瓦斯地质规律是一项综合性的研究，主要利用瓦斯地质学的理论和方法， 探讨煤层瓦斯的赋存、运动、空间分布规律；查明瓦斯分布非均质性的地质、 开采控制因素，为制定安全可靠的瓦斯灾害治理措施提供依据。 本次瓦斯地质规律的研究主要采用了以下方法：瓦斯赋存及控制因素探 讨，包括：地质构造、煤质特征、煤体结构、封存情况（顶、底板岩性） 、煤 层厚度变化、软煤分布等。瓦斯地质单元

32、的划分。瓦斯参数测试，包括现 场参数测定：瓦斯压力、瓦斯含量、煤体结构等；实验室参数分析：煤体坚固 性系数、吸附常数、瓦斯残存量、瓦斯放散初速度、瓦斯成分等。本章将就以 上方面进行较系统的阐述。 3.13.1 地质构造与瓦斯赋存的关系地质构造与瓦斯赋存的关系 3.1.13.1.1 区域地质构造区域地质构造 根据区域地质构造的形成机制，弧形构造的凹侧遭受挤压而成为应力集中 带，该带内有利于瓦斯的聚集和保存，而且弧顶部位应力集中程度最强，随着 向弧心及两侧的展布影响逐渐减弱。芦岭井田基本上位于徐宿弧形构造的侧弧 顶位置，强烈的地质应力作用引起了宿北断裂（基本上形成与弧顶对称中心线） 的出现，从而使

33、附近区域的煤层瓦斯得以部分释放。以此分析，芦岭井田瓦斯 赋存量总的来说应该具有以下的变化趋势：总体随煤层埋深的增加而增大； 井田东部虽处徐宿弧形构造的弧顶中心区域，地质构造复杂，但距宿北断裂 很近，应力在后期已经部分释放，瓦斯相对较小；井田中部已逐渐远离宿北 断裂带，但仍深受徐宿弧形构造的影响，除东南浅部瓦斯较小外，其它区域向 深部瓦斯增加很快；井田西部不仅远离宿北断裂，更逐步移出徐宿弧形构造 的弧顶中心区域，瓦斯又趋于减小。 3.1.23.1.2 井田地质构造井田地质构造 （1）构造应力 宿东向斜转折端的东南部拐头地区及朱仙庄井田的西北部，构造应力比较 集中，煤系地层破坏严重，发育一系列放射

34、性断裂。芦岭井田的六、八采区和 朱仙庄井田补 7 线、4 线附近为宿东向斜的两个主要受力点。此处应力集中， 向斜较窄，构造十分发育，煤层破坏严重。据芦岭矿以往多次的实测及分析资 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 14 料表明，井田内受到构造应力场的影响，其中最大水平主应力为 SE 方向，是 垂直应力的 2.5 倍。 （2）小断层发育规律 如前所述，芦岭井田处于宿东向斜西南翼的东南段。井田内发育有走向北 西、北东及南北向的纵断层和横断层三组。逆断层多呈北西及北北西走向，断 层面多向东倾，倾角一般为，具有冲断层性质，落差向深部逐渐减7060 小。正断层走向北东居多，

35、断层面东倾，少数倾向西南，倾角一般为 ，落差向深部逐渐变小尖灭。逆断层多平行于宿东向斜轴，显示其8060 压性及压扭性特征。正断层多为横向张性切割逆断层及褶曲轴。 通过对所有生产采区揭露的大量小断层资料分析总结，井田内小断层发育 具有以下规律： 小断层以正断层为主，约占 3/4，倾角多在以上。45 断层两侧的牵引、反牵 引等指向特征明显，见图 3- 1。 断层面（带）的力学性 质均带有扭的性质，且存在有 多组擦痕和一层 510mm 的软 泥膜，光亮滑腻，封闭性较好。 图 3-1 断层两侧牵引现象素描 煤层常见有顶板穿刺和原因不明的岩块。 在 10 煤层中落差 510m 的断层往往有较宽的破碎带

36、，两盘的裂隙带 常有滴淋水现象。 （3）小断层分区评价 整个井田范围内小断层不仅异常发育，而且自东向西分布有一定的规律性， 仍划分块段阐述如下 ： 东部块段（1112 线F32间）：主要包括水平五、七采区及水平 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 15 三采区。本块段内断裂构造极为发育，大中型断层计 13 条，断层走向以 NE 和 近 SN 向为主，另有层间断层 3 条。根据已经开拓的五采区生产揭露资料来看， 中小断层发育，在 0.010km2 的范围内共发现 2m 以上落差断层 16 条。主要特 点是：断层两侧煤岩层走向及煤厚变化较大；拖曳牵引现象明显，幅度较大

37、， 影响范围在 1025m 之间。 中部块段（F71112 线间）：主要包括一和二采区及已经报 废的三、一、二、四采区。为井田内构造最为简单的块段，发育大中型断层仅 7 条，走向以 NE 为主。结合实际揭露资料及区域内断层走向小玫瑰花图看出， 块段内中部、采区构造比较简单，两侧采区构造相对复杂，落差 10m 以上 的断层以四采区最为发育，断层走向多组，但 NNE 向相对占优势，见图 3-3。 该块段内影响 10 煤层开采的主要因素是煤厚变化及落差小于 5m 的中小型构造。 图 3-3 中部采区小断层玫瑰花图 西部块段（F7井田西界）：主要包括六、八采区。断层走向以 NE 向 斜切断层为主，断层

38、发育密度 5.59 条/km2，从区域内断层走向小玫瑰花图反 映的优势断层走向方向看，西部采区断层走向变化较大，规律性较差，见图 3-4。从 10m 以上断层摆布及组合分析，西部采区仍以 NE 向斜切断层为主，但 增加了 NW 向及煤层走向方向的断裂，尤其是六采区，在 0.7km2 范围内发育 7 条 10m 以上断层，构造极为复杂，但水平却相对简单些。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 16 图 3-4 西部采区小断层玫瑰花图 3.23.2 煤层煤质特征煤层煤质特征 本区煤的变质作用类型以区域变质为主，煤层的工业牌号属 1/3 焦煤，煤 质较稳定，仅个别钻孔出

39、现气煤或肥煤。其中 10 煤层原煤灰分最低，灰分产 率在 6.0134.37%之间，平均为 14.85%。属低中灰煤。各煤层精煤灰分产率 大大低于原煤，平均多在 6%12%之间。各可采煤层灰分分布特征如下： 图 2-5 各煤层原煤灰分产率分布频率 14.85 22.3 18 19.69 26.18 25.13 24.18 30.64 0 5 10 15 20 25 30 35 109876543 煤层 Ad(%) 原煤精煤 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 17 10 煤层井田西部以低灰为主,一般为 1114%，次为中灰，少数为特化灰； 井田中部主要为中低灰，一

40、般在 15%左右，部分为富灰；井田东部以低灰为主,一 般在 516%,次为中灰,个别为富灰。其变化规律如图 36。煤层挥发分产率 一般在 36%左右,个别为 3334%,沿走向和倾向变化不大。 -800 DH ZF F35 F14 ZF F4 DH F33 FH FH TD TD TD 主井 西部井 朱 仙 庄 矿 N DH DH F36 F29 F3 F30 F8 F7-1 F7 F6 F6-2F6-3 FD7 FD10 F5-1 FD33 F47 井眼 断层 富灰 中灰 低灰 特低灰 图 3-6 10 煤层灰分分布特征 3.33.3 煤体结构特征煤体结构特征 煤体结构研究是瓦斯地质学的重要

41、内容，在瓦斯含量和地应力条件具备的 前提下，煤体结构控制着瓦斯的突出。要发生煤与瓦斯突出，就必须具有高瓦 斯含量、高应力（包括地应力、上覆岩层静压力、采矿生产诱导压力）和一定 厚度的软煤分层。根据煤层的结构破坏特征，煤体结构可区分为四类：原生结 构煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤，其中后三种称“构造煤” ，而后两种则为软 煤。煤体结构的分类特征见表 3-1。 据勘探阶段岩心描述，10 煤层属于中厚煤层，常含12 层夹矸，有软硬 分层，软分层以碎粒状和鳞片状为主。另据井下观测及采煤样进行实验室分析， 软煤 f 值一般为 0.160.614 ， P 最大达到 17.5 ，基本上可认定为表中的 、类“构造

42、煤” ，即软煤。 大量的生产和科研实践表明，由于“构造煤”特别是软煤自身具有高吸附 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 18 能力、高瓦斯含量、低渗透性、高瓦斯解吸速率及低强度等特点，所以煤与瓦 斯突出多发生在有软煤分布的区域。芦岭井田的这种软煤与较硬夹矸互层的煤 体结构便是容易造成煤与瓦斯突出的便利条件。 表 3-1 煤 体 结 构 分 类 型 号 类 型 赋存状态 和分层特 点 光泽和层 理 煤体破碎程度 裂隙、揉 皱 发育程度 手试强度 原生结构 煤 层状、似 层状与上 下分层整 合接触 煤岩类型 界限清晰， 原生条带 状结构明 显 呈现较大保持 棱角状块体

43、， 块体间无相对 位移 内外生裂 隙均可辨 认，未见 揉皱镜面 捏不动或 呈厘米级 块 碎裂 煤 层状、似 层透镜状， 与上下分 层呈整合 接触 煤岩类型 界限清晰， 原生条带 结构断续 可见 呈现棱角状块 体，但块体间 已有相对位移 煤体被多 组互相交 切的裂隙 切割，未 见揉皱镜 面 可捻搓成 厘米、毫 米级碎粒 或煤粉 碎 粒 煤 透镜状、 团块状， 与上下分 层呈构造 不整合接 触 光泽暗淡、 原生结构 遭到破坏 煤被捻搓碎， 主要在 1 毫米 级以上粒级 构造镜面 发育 易捻搓成 毫米级碎 粒或煤粉 糜 棱 煤 软 煤 构 造 煤 透镜状、 团块状， 与上下分 层呈构造 不整合接 触

44、 光泽暗淡、 原生结构 遭到破坏 煤被捻搓碎得 更小，主要在 1 毫米级以下 粒级 构造、揉 皱镜面发 育 极易捻搓 成粉末或 粉尘 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 19 3.43.4 顶底板岩性及煤厚变化顶底板岩性及煤厚变化 （1）煤层顶底板岩性 10 煤层顶板以灰白色中粒砂岩为主，细砂岩、泥岩次之。由于构造影响， 煤层顶板多破碎，裂隙发育，尤其是 9 煤，顶板极其破碎，且顶底板凹凸不平， 不利于生产管理，给顶板管理造成很大困难。按规程有关规定，煤层顶底 板综合评定为类。 井田中部，10 煤层受古河流冲蚀较严重，顶板常为灰白色厚层状中、粗 砂岩，局部出现砾岩

45、或含砾砂岩，厚度多在 310m，泥质胶结，遇水易松散。 正常沉积形成的顶板为灰色泥岩或粉砂岩，厚度 25m，伪顶厚 00.5m，局 部(1010 采区)出现厚达 2m，为薄层状夹煤线的炭质泥岩，顶板多含植物叶片 化石。 从 101、102 和 1010 采区看，10 煤顶板还常发育有一层似底板的叶片状 砂岩，厚度多在 24m，但较底板叶片状砂岩软，内夹细而直的灰白色砂岩条 带，层理界线清晰，无底栖动物通道，也不含菱铁结核；底板的咔炸状砂岩是 深灰色泥岩中夹细砂岩条带，顶板的叶片状砂岩是灰白色细砂岩中夹深灰色泥 岩条带，是二者最明显的区别标志。中、粗粒砂岩或粉砂岩顶板较平整，稳定 性较好，局部凹

46、凸不平,裂隙不太发育，属类顶板；泥岩或叶片状砂岩顶板 则凹凸不平，裂隙发育，还经常出现一些有一定分布规律的沟槽、陡坎、槽坎， 其间多平行排列，延展长度一般在 1040m,采掘工作面顶板管理较困难，易 冒顶，属类顶板。10 煤老顶多为厚层状砂岩，间夹泥岩、粉砂岩；底板为 灰色块状泥岩或粉砂岩,厚 13m,富含植物根茎化石。 由图中看出，井田的西部泥岩顶板分布明显广于中部和东部，特别是在煤 层的中、深部地带。所以西部四、六、八采区具有更好的煤层瓦斯保存条件， 特别是分层开采顶分层时，西部采区瓦斯涌出量必定会明显高于开采中、东部 采区，这种影响将在、水平反映更加显著。 （2）煤层厚度及其变化 据统计

47、，突出点常分布在煤层厚度大和煤厚变化大的部位。其中，煤层厚 度及其变化对突出危险程度的影响已经为大量的突出资料所证实。主要原因是： 煤层厚度的大小与生成的瓦斯量多少有关。 厚煤带为瓦斯的储集提供了场所，一些矿井煤层厚，突出点常分布在煤 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 20 层厚度大和煤厚变化大的部位。 突出危险程度的差异与煤厚及其变化的关系有以下几种表现形式： 在煤层厚度较稳定的多煤层矿井，各煤层的突出危险性决定于煤层的厚 度，随着煤层厚度增大，突出危险性增加。 在煤层厚度变化大的矿井，突出多发生在厚煤地段和煤厚变化带。凸透 镜状煤包和被薄煤带包围的厚煤地段的

48、突出危险性大。 在煤层厚度变化较大的多煤层矿井，不同煤层相比较，突出危险性随煤 厚变化的增大而增强。煤厚变化大的块段比变化小的块段度变化时，瓦斯绝对 涌出量也呈明显的正比例变化。 煤层厚度变化造成了瓦斯分带上的差异。煤厚变化的梯度在一定程度上 反映了瓦斯的变化梯度，从而造成了瓦斯突出点的不均衡性。 由此总体分析，井田内 10 煤层厚度及其变化具有如下规律:10 煤层为中 厚煤层，全区普遍发育，是煤矿主要可采煤层;煤层-400m 水平以上厚度较稳 定，变化不大，-400m 水平以下，F7 断层以西厚度较稳定，一般为 2.53.lm，F7 断层以东在走向上变化不大，沿倾向上向深部变薄，最薄点仅 0

49、.79m，呈东薄西厚变化（见图 22） 。 3.53.5 瓦斯地质单元的划分瓦斯地质单元的划分 划分瓦斯地质单元的研究思路是瓦斯地质区划论，即地质条件控制瓦斯赋 存和瓦斯突出的分布。具体可表达为以下方面： 瓦斯赋存和瓦斯突出的分布是不均衡的，具有分区、分带特点； 这种分区、分带性与地质条件密切相关，并受地质因素的制约； 瓦斯突出分布具有分级控制的特点，不同级别的突出区域其影响因素不 同，因而瓦斯突出预测的地质指标也应该分级提出。 瓦斯地质单元的划分是对某一区域瓦斯地质认识的综合和该区域瓦斯地质 特点的集中体现。根据地质条件控制瓦斯分布的观点，划分瓦斯地质单元的边 界应以控制瓦斯分布或突出分布的主导因素的区划边界为主来圈定。 综合以上的分析结果，区域地质构造和井田小构造的发育和分布特征是影 响和控制芦岭井田煤层瓦斯赋存和涌出的主要条件和因素。所以本次研究认为 以采区为单位划分瓦斯地质单元是比较合理的，以下各项分