桐花沟普查区煤层开采影响因素综合分析.docx

桐花沟普查区煤层开采影响因素综合分析桐花沟普查区煤层开采影响因素综合分析桐花沟区位于河南省巩义市东南部，行政隶属巩义市站街道、大峪沟镇。该区地势东高西低，沟岭相间，纵横交错，沟谷发育形态呈“V”字型，地形切割严重，山脊呈鱼脊状，山头多为馒头型，山麓及沟谷有坡积物，总体属侵蚀低山丘陵地貌。为了确保该地区煤炭工业可持续发展，满足煤矿接替需求，对桐花沟进行普查。通过本次普查勘探可知山西组二1煤层属较稳定的中厚厚煤层，煤厚有一定变化（1.0321.05m，平均为 4.79m），全区可采。一1煤层属煤层厚度有一定变化的薄煤层，厚 0.591.82m,平均 1.02m，煤层层位稳定，且两煤层结构都简单。同时探明 C+D 级储量为 6006 万 t，C 级为 1700 万 t，占 28.3%，其中二1煤层 C+D 级为 5501 万 t，一1煤层 C+D 级储量 505万 t，另有一1煤层暂不能利用储量 647 万 t。对如此巨大煤炭资源，在普查勘查时期，对该区影响煤层开采的因素进行勘查和综合分析，初步评估其对煤矿开采产生的影响，具有重要的理论与实际意义。1 地质构造条件一般情况下，研究区的构造直接对水文地质条件产生很大的影响，对构造条件的分析可以预测井突水发生的可能性。在本区以 F3断层为界，南北边界附近均有断层，内部滑动构造发育。这些构造破坏了岩石的连续性，为地下水的贮存、运移创造了条件，使不同的含水层发生了水力联系。在开采条件下，由于构造带本身强度低，构造带中的水会进入矿井而发生突水。同时，断层使其两盘地层发生了重新组合，使得二1、一1煤层和含水层直接对接。再者滑动构造在部分的地段距二1煤层较近，给顶板管理带来困难。西界断层 F3属区域大断裂，构造裂隙发育，具备形成地下水迳流通道条件，对西部开采构成威胁。矿井充水形成所需要的两个必要条件是充水水源和充水通道。只有当两者结合，充水水源才有可能通过充水通道进入矿井。在本研究区中，从所处构造位置、煤层埋藏深度分析，地下水为主要充水水源，而岩石裂隙、溶洞、断裂构造带及隔水层厚度变薄带均可成为充水通道，特别是断裂构造带和隔水层厚度变薄带是主要的、最容易给采矿造成威胁的充水通道。因此，区内构造的存在，对采矿产生不利的影响，它一方面提供充水通道，发生突水事故；另一方面的距断层带滑动构造较近的地段采煤时，易于发生顶板垮落造成事故。2 瓦斯2.1 瓦斯地质特征本区构造形态为一走向近东西的单斜构造断层发育，西部边界断层为柳树沟断层（F3），南部边界附近为将军岭断层（F9） 北部边界断层为董陵圪谬峪断层（F17），中部横贯东西的菜园沟断层（F15）把本区分割成为浅部、深部两个自然瓦斯地质单元。断层的发育不但破坏了煤层的连续性，而且为瓦斯的逸散提供了通道，形成了煤层瓦斯含量普遍较低，甲烷成分小于 80%，且由西部向东瓦斯含量和甲烷成分逐渐增大的基本特征，如图 1 所示。图 1 二1煤层瓦斯含量等值线图2.2 钻孔瓦斯分析对区内的二1煤层 10 孔瓦斯样品进行了分析，瓦斯成分以 CH4为主，CO2次之，其中 CH4成分占 53.82%77.02%，CO2成分占 8.07%38.10%，N2成分占 3.12%28.42%；CH4含量为 1.79%6.02m3/t（可燃质），CO2含量为 0.412.12m3/t（可燃质），N2含量为 0.220.55m3/t(可燃质)。依据瓦斯分带标准及瓦斯成分三元座标图（图 2）可知，二1煤层瓦斯成分分带为 N2CH4带、CO2CH4带和元 CH4带，均属瓦斯风化带。2.3 影响瓦斯赋存的地质因素图 2 煤层瓦斯成分三元座标图1-CO2带；2-CO2N2带；3-N2带；4-N2CH4带；5-CH4带；6-CO2CH4带；7-CO2N2CH4带本区西、北、南三面均以正断层为边界，横贯本区东西的菜园沟断层（F15）将本区分割为南、北两个瓦斯地质单元。F15以南的瓦斯地质单元二1煤层 CH4成分平均为 68.23%，CH4含量平均为 3.95m3/t（可燃质），最大 CH4含量平均为 6.02mSUP3/t（可燃质）并呈现由西向东增大的变化规律；F15以北的瓦斯地质单元二1煤层 CH4成分平均为 59.83%,CH4含量平均为 2.44m3/t（可燃质），最大 CH4含量平均为2.89m3/t（可燃质）。全区二1煤层 CH4成分均小于 80%，均属瓦斯风化带。与浅部大峪沟红旗井高瓦斯矿井对比，瓦斯成分与 CH4含量呈逆向变化规律，具有明显不均衡性。瓦斯赋特征主要受地质构造控制：本区的断层均属张性正断层，性质为开放及半开放性，为瓦斯逸散提供了良好的通道。断层的发育使其两盘的煤层瓦斯含量差异明显，一般断层上盘瓦斯成分和含量相对较大，下盘成分和含量相对较小。另外，厚、薄煤带的分布对煤层瓦斯