青東煤礦地質(zhì)構(gòu)造特征及其對(duì)瓦斯賦存的控制畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 礦井概況1</b></p><p>　　1.1交通位置及隸屬關(guān)系1</p><p

2、>　　1.2井型、開(kāi)拓方式及生產(chǎn)能力2</p><p><b>　　1.3瓦斯2</b></p><p><b>　　1.4煤層2</b></p><p><b>　　1.5巖漿巖5</b></p><p>　　1.6水文地質(zhì)特征5</p><

3、;p>　　2地質(zhì)構(gòu)造及控制特征研究7</p><p>　　2.1區(qū)域構(gòu)造特征7</p><p>　　2.2井田地質(zhì)構(gòu)造及分布特征9</p><p>　　2.2.1井田內(nèi)主要斷裂構(gòu)造9</p><p>　　2.2.2井田內(nèi)褶曲構(gòu)造13</p><p>　　2.2.3井田內(nèi)巖漿活動(dòng)13</p>

4、<p>　　2.3構(gòu)造煤發(fā)育及分布特征15</p><p>　　2.4地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯賦存的控制15</p><p>　　3礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究16</p><p>　　3.1礦井瓦斯地質(zhì)區(qū)劃16</p><p>　　3.1.1瓦斯地質(zhì)區(qū)劃的理論、方法和意義16</p><p>　　3.1.2井田

5、瓦斯地質(zhì)單元初步劃分16</p><p>　　3.2斷層、褶皺構(gòu)造對(duì)瓦斯賦存的影響20</p><p>　　3.3頂、底板巖性對(duì)瓦斯賦存的影響21</p><p>　　3.4巖漿巖分布對(duì)瓦斯賦存的影響21</p><p>　　3.5煤層埋深對(duì)瓦斯賦存的影響21</p><p>　　3.6瓦斯含量分布及預(yù)測(cè)研究

6、21</p><p>　　3.6.1 7煤層瓦斯壓力分布及預(yù)測(cè)研究22</p><p>　　3.6.2 7煤瓦斯含量分布及預(yù)測(cè)研究23</p><p>　　4礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)28</p><p>　　4.1礦井瓦斯涌出資料統(tǒng)計(jì)及分析28</p><p>　　4.2煤層瓦斯風(fēng)化帶下界的確定28</

7、p><p>　　4.3礦井瓦斯抽采資料統(tǒng)計(jì)及分析29</p><p>　　4.4礦井采煤工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)29</p><p>　　5煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性參數(shù)統(tǒng)計(jì)36</p><p>　　5.1煤層瓦斯壓力匯總36</p><p>　　5.2瓦斯放散初速度P測(cè)定37</p><p>　　5

8、.3煤的堅(jiān)固系數(shù)f值的測(cè)定38</p><p>　　5.4突出預(yù)測(cè)指標(biāo)38</p><p>　　6煤層氣資源量計(jì)算40</p><p>　　6.1資源量計(jì)算方法40</p><p>　　6.2資源量計(jì)算及參數(shù)的確定41</p><p>　　6.3資源量計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)41</p><p&g

9、t;　　7礦井瓦斯地質(zhì)圖編制43</p><p>　　7.1編圖資料43</p><p>　　7.2編圖內(nèi)容和表示方法43</p><p><b>　　8結(jié)論46</b></p><p><b>　　致 謝47</b></p><p><b>　　參考文

10、獻(xiàn)48</b></p><p><b>　　1 礦井概況</b></p><p>　　1.1 交通位置及隸屬關(guān)系</p><p>　　青東井田位于安徽省內(nèi)濉溪縣李小廟至大劉家一帶，距安徽省淮北市約為45 km，行政區(qū)劃隸屬安徽省濉溪縣，地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°25′45″～116°34′45″，北緯33°

11、;36′30″～33°40′30″[1]。井田范圍：東部邊界為大劉家斷層，西部邊界止于F9斷層，南部邊界以石炭系太原組一灰隱伏露頭為界，北部邊界至F19斷層與32煤層底板-1200m的水平投影線。具體位置見(jiàn)圖1.1[1]。</p><p><b>　　圖1.1 交通位置</b></p><p>　　1.2 井型、開(kāi)拓方式及生產(chǎn)能力</p>&l

12、t;p>　　青東煤礦為全隱蔽型礦井，構(gòu)造主體表現(xiàn)為一走向近東西，局部略有轉(zhuǎn)折，向北傾斜的單斜，煤層傾角一般10°～20°[1]；新生界松散層厚達(dá)218.20m～281.60m，煤層埋藏較深；可采煤層比較多，瓦斯也比較大；根據(jù)以上特點(diǎn)，本井田采用立井、分區(qū)開(kāi)拓、分區(qū)通風(fēng)、集中出煤開(kāi)拓方式。</p><p>　　根據(jù)煤層賦存情況，全井田設(shè)計(jì)劃分為三個(gè)水平開(kāi)采；一水平為-585m至開(kāi)采上線，二

13、水平為585～-900m，三水平為-900~1200m。煤層開(kāi)采時(shí)，在-900m建立輔助水平，以解決排水、瓦斯、通風(fēng)等安全問(wèn)題；在-900m補(bǔ)建煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)，建立生產(chǎn)水平，在-1200m建立輔助水平。</p><p><b>　　1.3 瓦斯</b></p><p>　　礦井初期首先開(kāi)采東區(qū)，采用中央并列式通風(fēng)；后期補(bǔ)打西區(qū)進(jìn)、回風(fēng)井，采用分區(qū)通風(fēng)方式。礦井東區(qū)前期風(fēng)

14、量180m3/s、負(fù)壓1245Pa，后期風(fēng)量241m3/s、負(fù)壓3185Pa。本礦井設(shè)有永久瓦斯抽采、防火灌漿、消防灑水、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控等安全系統(tǒng)。</p><p>　　礦井通風(fēng)設(shè)備：選用FBDCZNO34型對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)2臺(tái)，葉輪直徑3.4m；1臺(tái)使用，1臺(tái)備用。反轉(zhuǎn)反風(fēng)。前期配2×220KW防爆型電機(jī)2臺(tái)；后期電機(jī)功率為2×710KW。</p><p>　　根據(jù)目前井

15、下瓦斯參數(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果可知，7煤層最大絕對(duì)瓦斯壓力位1.80MPa。</p><p><b>　　1.4 煤層</b></p><p><b>　　（1）含煤性</b></p><p>　　區(qū)內(nèi)主要含煤地層為二疊系的上石盒子組、下石盒子組和山西組，含煤地層平均總厚度為880.8m[1]。自上而下含1、2、3、4、5、6、7、8

16、、10、11計(jì)十個(gè)煤（層）組，含煤7～18層，平均總厚17.19m，含煤系數(shù)1.95%。其中可采煤層有3-2、7、8-1、8-2、10煤層等五層，可采煤層平均總厚12.41m，占全部煤層總厚的72.19%，7、8-2煤層為主要可采煤層，平均厚7.32m，占可采煤層厚度的75.42%。其它不可采煤層不穩(wěn)定，常尖滅或相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖。</p><p><b>　　（2）可采煤層</b></p

17、><p>　　全區(qū)內(nèi)共有5層煤可采，即3-2煤層、7煤層、8-1煤層、8-2煤層和10煤層。各煤層具體特征如下。</p><p><b>　　(A)3-2煤層</b></p><p>　　位于上石盒子組下部，煤層厚度0～3.01m，平均1.39m，以薄～中厚煤層為主，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～較簡(jiǎn)單，半數(shù)以上見(jiàn)煤點(diǎn)含有1～2層、個(gè)別點(diǎn)3層泥巖或炭質(zhì)泥巖夾矸[2]。

18、全區(qū)含煤面積共34.03km2，其中可采面積為21.03km2，可采系數(shù)為58.20%，在76個(gè)穿過(guò)點(diǎn)中，不可采點(diǎn)有10個(gè)、可采點(diǎn)有56個(gè)、尖滅點(diǎn)有6個(gè)，巖漿巖吞蝕點(diǎn)有4個(gè)，可采性指數(shù)為73.7%；受巖漿巖侵入及沉積環(huán)境影響，在東西深部形成2個(gè)面積較大的不可采區(qū)。煤類復(fù)雜，為大部可采的不穩(wěn)定煤層。煤層頂、底板主要為泥巖，其次為粉砂巖或砂質(zhì)泥巖，個(gè)別點(diǎn)可以見(jiàn)到細(xì)砂巖和中砂巖[3]。</p><p><b>

19、;　?。˙)7煤層</b></p><p>　　全區(qū)含煤面積37.62km2，其中可采面積28.09km2，可采系數(shù)74.7%，在106個(gè)穿過(guò)點(diǎn)中，可采點(diǎn)90個(gè)、不可采點(diǎn)8個(gè)、尖滅點(diǎn)7個(gè)，巖漿巖吞蝕點(diǎn)1個(gè)，可采性指數(shù)85.0%；不可采區(qū)主要分布在礦井中西部的中深部地段[4]。煤類變化不大。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～較簡(jiǎn)單，一般不含夾矸，僅少數(shù)點(diǎn)含1～2層泥巖或炭質(zhì)泥巖夾矸，屬全區(qū)大部可采的較穩(wěn)定煤層[4]。<

20、;/p><p><b>　　(C)8-1煤層</b></p><p>　　8-1煤層為8-2煤層的分叉煤層，全區(qū)平均厚（包括合并區(qū)）0.72m，該煤層在98個(gè)正常見(jiàn)煤點(diǎn)中，與8-2煤層的合并點(diǎn)多達(dá)73個(gè)，在7到10勘查線間形成大面積的合并區(qū)，在12到13東勘查線中、淺部亦有合并區(qū)，合并區(qū)面積占該煤層總面積的54.64%。合并區(qū)以外，8-1煤層集中分布在10勘查線西部及7勘

21、查線東部地段，其它地段分部較為零星，面積17.55 km2，可采面積為14.46km2，可采系數(shù)為93.8%；有25個(gè)穿過(guò)點(diǎn)中，全部可采，煤層厚度為1.09～5.57m，平均2.83m，中厚～厚煤層為主。煤類變化不大，煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，一般不含有夾矸，僅個(gè)別點(diǎn)含有1層泥巖夾矸，屬全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層[5]。</p><p><b>　　(D)8-2煤層</b></p><

22、p>　　位于下石盒子組下部，含煤面積37.68km2，其中可采面積37.48km2，可采系數(shù)為98.9%，煤層厚度0.64～13.48m，平均4.78m，，中厚～厚煤層為主；在100個(gè)穿過(guò)點(diǎn)中，可采點(diǎn)97個(gè)、不可采點(diǎn)3個(gè)[6]。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～較簡(jiǎn)單，部分點(diǎn)含有1層夾矸，個(gè)別點(diǎn)含有2～3層夾矸，偶見(jiàn)4層夾矸；夾矸類型多為泥巖或炭質(zhì)泥巖。[6]煤類除受巖漿巖侵蝕影響區(qū)外，變化不大，為全區(qū)絕大部分可采的較穩(wěn)定煤層[6]。煤層頂、底板均以

23、泥巖為主，次為砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，個(gè)別頂板見(jiàn)有細(xì)砂巖[6]。</p><p><b>　　(E)10煤層</b></p><p>　　位于山西組中部，煤層厚度0～5.59m，平均厚度1.66m，以薄～中厚煤層為主；含煤面積為37.91km2，其中可采面積24.40km2，可采系數(shù)為64.4%，煤層厚度變化相對(duì)較大。在96個(gè)穿過(guò)點(diǎn)中，可采點(diǎn)有67個(gè)、不可采點(diǎn)有17個(gè)、沉缺

24、點(diǎn)有10個(gè)，巖漿巖侵蝕點(diǎn)有2個(gè)，可采性指數(shù)69.8%；不可采點(diǎn)分部較為零星。</p><p><b>　?。?）不可采煤層</b></p><p>　　據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，本礦內(nèi)1、2、4、5、6、9、11等煤層（組）雖見(jiàn)有零星可采點(diǎn)、但煤層薄，不穩(wěn)定，都暫定為不可采煤層。</p><p><b>　　1.5 巖漿巖</b>&

25、lt;/p><p>　　全礦井內(nèi)共有十八個(gè)鉆孔揭露有巖漿巖，主要分布在礦井北部和西部的淺部，其它地段只有零星鉆孔揭露，揭露厚度0.35～35.0m。</p><p>　　巖漿巖侵入到煤層內(nèi)部以后，對(duì)煤層會(huì)造成一定的破壞，煤層結(jié)構(gòu)會(huì)變復(fù)雜化，常變質(zhì)為天然焦或無(wú)煙煤[7]。經(jīng)鉆探揭露，3-2煤有9個(gè)侵蝕點(diǎn)，在井田北部形成大面積的侵蝕區(qū)；在9-10線以西淺部7煤層有一個(gè)侵蝕點(diǎn)；8煤層有9個(gè)侵蝕點(diǎn)，1

26、0煤層有4個(gè)侵蝕點(diǎn)，形成面積較小的侵蝕區(qū)；井田東部64孔10煤層有一個(gè)侵蝕點(diǎn)，形成面積較小的侵蝕區(qū)[8]。</p><p>　　1.6 水文地質(zhì)特征</p><p>　　青東煤礦地處淮北平原中部，地勢(shì)較為平坦，海拔標(biāo)高+27.62～+31.37m，區(qū)內(nèi)無(wú)大型地表水體，主要河流為人工開(kāi)挖的界洪新河，它經(jīng)本礦西北部由西南流向東北,經(jīng)青疃鎮(zhèn)注入包河[9]。東北部的外圍有澮河及其支流包河，由西北向

27、東南流入淮河。澮河屬淮河水系，屬中小型季節(jié)性河流[9]。</p><p>　　主采煤層開(kāi)采時(shí)受采掘破壞影響的含水層及水體主要有新生界松散層第四含水層、主采煤層頂?shù)装迳皫r裂隙含水層、10煤層下太灰?guī)r溶裂隙含水層、斷層及裂隙帶水及今后可能存在的老空水[10]。四含厚度0～26.90m,平均4.20m，分布不穩(wěn)定，在留有防水煤柱的情況下，四含水是礦井充水的間接充水含水層，是淺部煤層開(kāi)采時(shí)礦井充水的主要補(bǔ)給水源之一[11

28、]。但其富水性弱，補(bǔ)給量不足。</p><p>　　本礦為新建礦井，目前僅進(jìn)行巷道掘進(jìn)工作,還沒(méi)有進(jìn)行工作面回采，因此目前沒(méi)有工作面老空區(qū)積水。根據(jù)相鄰生產(chǎn)礦井資料，本礦在以后的采掘生產(chǎn)過(guò)程中必然會(huì)存在上階段老空區(qū)積水。采空區(qū)積水如不加強(qiáng)探入，最容易造成透水事故。老空區(qū)積水突出具有來(lái)勢(shì)迅猛，破壞性強(qiáng)，危害性大的特點(diǎn)，不及時(shí)加強(qiáng)探查，最容易造成透水事故，將成為礦井正常防治水的突出問(wèn)題。</p><

29、;p>　　本礦2009年10月～2010年7月礦井實(shí)測(cè)涌水量為65.90～103.10m3/h平均正常涌水量為92.00m3/h，最大涌水量為103.10m3/h(2010年1月28日) [11]。</p><p>　　本煤礦目前僅發(fā)生過(guò)一次突水，最大突水量是40m3/h。結(jié)合相鄰生產(chǎn)礦井資料，礦井時(shí)有突水，但突水量相對(duì)較小，主采煤層頂、底砂巖裂隙含水層（段）突水量一般小于60m3/h，太原組石灰?guī)r巖溶裂隙

30、含水層（段）突水量大多小于600m3/h。采掘工程受水害影響，但只要采取的治水措施到位，一般不威脅礦井安全生產(chǎn)，主采煤層開(kāi)采時(shí)水害對(duì)礦井安全生產(chǎn)影響程度屬中等。</p><p>　　2 地質(zhì)構(gòu)造及控制特征研究</p><p>　　2.1 區(qū)域構(gòu)造特征</p><p>　　青東煤礦位于淮北煤田的中部，臨海童礦區(qū)的西部。東部邊界以大劉家斷層和海孜煤礦相鄰，西部邊界至F9

31、斷層，南部有孟集斷層，北部有宿北斷裂，處在近南北向與近東西向斷層形成的夾塊內(nèi)，屬箕狀斷塊式控煤構(gòu)造 [12]。臨海童礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況見(jiàn)圖2.1[12]。</p><p>　　淮北煤田總體構(gòu)造特征：按板塊構(gòu)造觀點(diǎn)，淮北煤田位于華北板塊東南緣，豫淮坳陷的東部，東以郯廬斷裂為界與楊子板塊相接，南以蚌埠隆起與淮南煤田相望[12]。煤田構(gòu)造的形成、發(fā)展與板內(nèi)構(gòu)造和板緣構(gòu)造的演化有密切的聯(lián)系[12]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造受東西向構(gòu)造和郯

32、廬斷裂構(gòu)造所控制，東西向和北東向構(gòu)造為主要格局[12]。主要表現(xiàn)為北北東向構(gòu)造切割或改造早期的東西向構(gòu)造。</p><p>　　由于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)迭加的結(jié)果，該區(qū)域內(nèi)EW向大斷裂和NNE向大斷裂縱橫交錯(cuò)，導(dǎo)致了許多斷塊構(gòu)造的產(chǎn)生，而低序次的NW向和NE向構(gòu)造分布于各斷塊內(nèi)，且以北東向構(gòu)造為主，在煤系地層后期改造中形成了一系列短軸褶曲構(gòu)造。多數(shù)向背斜平行相間協(xié)調(diào)分布，幾乎所有的褶曲都表現(xiàn)為向斜寬度大于背斜，背斜西翼陡

33、，東翼緩，且陡翼常與軸向一致的壓扭性斷層共生[12]。</p><p>　　圖2.1 臨海童礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖</p><p>　　2.2 井田地質(zhì)構(gòu)造及分布特征</p><p>　　青東煤礦構(gòu)造主體表現(xiàn)為一走向北西～近東西，局部略有轉(zhuǎn)折，向北北東傾斜的單斜，地層傾角一般10～20°[13]；共查出斷層215條（≥10m的斷層97條，<10m的小斷層

34、118條，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2.2。</p><p>　　2.2.1 井田內(nèi)主要斷裂構(gòu)造</p><p>　　青東井田內(nèi)斷層數(shù)量多，全區(qū)利用地震、鉆探和測(cè)井資料，共組合斷層215條（落差≥10m的斷層97條（均為正斷層），落差＜10m的段層118條）。其中落差≥100m的斷層22條，≥50m～＜100m的斷層14條，≥20m～＜50m的斷層24條，＜20m～≥10m的斷層37條，落差＜10m

35、的段層118條。斷層的展布方向以北東向和北東東向?yàn)橹?，少量北西向。?jù)地震、鉆探的控制情況，將落差≥10m的斷層的控制程度分為查明斷層、基本查明斷層、查出斷層三級(jí)[14]。在落差≥10m的97條斷層中，查明斷層67條，基本查明斷層25條，查出斷層5條，查明、基本查明的斷層占總數(shù)的95%[15]；在落差<10m的118條小斷層中，可靠斷層62條，較可靠斷層42條、可靠性差斷層14條。井田內(nèi)主要斷層發(fā)育及控制情況敘述如下，對(duì)應(yīng)位置見(jiàn)圖2

36、.2。</p><p><b>　?。ˋ）主要控制斷層</b></p><p><b>　?。?）大劉家斷層</b></p><p>　　正斷層，為礦井東部邊界斷層，走向NNE，傾向W，落差＞300m，傾角70°。斷層面南段陡北段緩，延展長(zhǎng)度＞7.0km，屬查明斷層。</p><p>&l

37、t;b>　?。?）F9斷層</b></p><p>　　為本區(qū)西部邊界斷層，北端止于F19斷層，走向NE～SN，傾向NW～W，傾角65～70°，斷層落差＞350m，由南向北呈增大趨勢(shì)，延展長(zhǎng)度3.0km。二維地震有4條測(cè)線控制，為查明斷層。</p><p><b>　?。?）F19斷層</b></p><p>　　為

38、礦井西北部邊界斷層，走向NE，傾向SE，該斷層向北延伸出區(qū)外，向西延伸被黃殷斷層切割，延展長(zhǎng)度＞6.0km，斷層落差＞1000m，有9條二維地震測(cè)線控制，為查明斷層。</p><p><b>　?。?）F32斷層</b></p><p>　　位于礦井中部，正斷層，走向NE，傾向W，傾角60～70°，落差220～400m，延展長(zhǎng)度＞6.0km。11條二維地震測(cè)

39、線控制，屬查明斷層。</p><p><b>　?。?）F6斷層</b></p><p>　　正斷層，位于礦井中部，走向NW，傾向NE，傾角70°，北端交于F32斷層，落差360～400m，延展長(zhǎng)度＞3.5km。二維地震有7條測(cè)線控制，屬查明斷層。</p><p><b>　　（6）FS7斷層</b></p

40、><p>　　正斷層，位于礦井東部，走向NE，傾向NW，傾角60～70°，落差20～110m，延展長(zhǎng)度4.5km。三維地震有127條測(cè)線控制，屬查明斷層。</p><p><b>　?。?）F12斷層</b></p><p>　　正斷層，位于礦井中部，主井東側(cè)，走向NNE，傾向E，傾角70°，落差100～250m，延展長(zhǎng)度2.0

41、km。有13條二維地震測(cè)線控制，屬查明斷層。</p><p><b>　　（8）F14斷層</b></p><p>　　正斷層，位于礦井中部，走向NE，傾向NW，傾角60～70°，落差0～240m，延展長(zhǎng)度＞5km。6條二維地震測(cè)線控制，其屬查明斷層。</p><p><b>　　（9）F11斷層</b><

42、/p><p>　　正斷層，位于礦井中部，主井西側(cè)，走向SN～NE，傾向W～NW，斷層貫穿全區(qū)，平面上表現(xiàn)斷面較寬，傾角45～70°，區(qū)內(nèi)控制落差50～300m，延展長(zhǎng)度5.0km。9條二維地震測(cè)線控制，屬查明斷層。</p><p><b>　?。?0）F15斷層</b></p><p>　　正斷層，位于礦井中部，走向EW，傾向N，傾角65

43、～70°，落差20～160m，延展長(zhǎng)度1.6km。二維地震有3條測(cè)線控制，屬查明斷層。</p><p>　　圖2.2 井田內(nèi)主要斷層發(fā)育及控制情況</p><p><b>　?。?1）F25斷層</b></p><p>　　位于礦井西部，走向NE，傾向SE，并伴生F25-1、F25-2斷層，傾角70°，落差100～120m，

44、延展長(zhǎng)度3.5km。二維地震有8條測(cè)線控制，屬查明斷層。</p><p><b>　?。?2）F8斷層</b></p><p>　　位于礦井西部，走向NE，傾向SE，傾角70°，落差85～190m，延展長(zhǎng)度5km。二維地震有7條測(cè)線控制，屬查明斷層。</p><p><b>　?。?3）F3斷層</b></

45、p><p>　　位于礦井中東部，走向NEE，傾向N，傾角55～70°，落差20～120m，延展長(zhǎng)度2km。二維地震有10條測(cè)線控制，屬查明斷層[16]。</p><p><b>　?。?4）F2斷層</b></p><p>　　正斷層，位于井田中部，走向近EW，傾向S，西端交于F11斷層，東端交于F12斷層，傾角55～70°，落

46、差10～100m，延展長(zhǎng)度0.35km。有11條二維地震測(cè)線控制，為查明斷層。</p><p><b>　　（B）小構(gòu)造</b></p><p><b>　?。?）小斷層</b></p><p>　　由于區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，大斷層之間的地層走向長(zhǎng)度僅500～1500m，根據(jù)三維地震資料，區(qū)內(nèi)小斷層較為發(fā)育，落差＜10m的斷層11

47、8條（正斷層114條、逆斷層4條）。其中落差≥5～＜10m的斷層75條，＜5m的斷層43條。這些斷層的走向與大斷層基本一致或以小角度相交，在7～8煤組附近較發(fā)育。</p><p><b>　?。?）斷層牽引作用</b></p><p>　　主要表現(xiàn)在大斷層附近，由于斷層牽引作用，部分地段3煤組至7煤組間距明顯變小，或出現(xiàn)斷層牽引作用形成的小褶皺。</p>

48、<p>　　這些小構(gòu)造造成可采煤層間距變化較大，使煤層突然變厚或變薄，對(duì)礦井開(kāi)拓布置和機(jī)械化采煤影響較大。</p><p>　　2.2.2 井田內(nèi)褶曲構(gòu)造</p><p>　　區(qū)內(nèi)未有較大規(guī)模的褶曲，僅沿地層走向方向出現(xiàn)較小規(guī)模的起伏或次級(jí)褶曲，局部地層產(chǎn)狀變化較大，由一般的10～20°變化為5～8°[17]。呈寬緩的向斜和背斜形態(tài)。較為典型的有：</

49、p><p>　　（1）Fs7斷層與F1斷層之間：即710孔附近為一向斜形態(tài)，軸向北西，軸部被F3斷層切割。</p><p>　?。?）F12～F10斷層之間：F2斷層以深塊段為一背斜形態(tài)，軸向北東，軸部位于8東線附近。</p><p>　?。?）F9斷層與F8斷層之間：即12線、13東線的深部，地層產(chǎn)狀呈波狀起伏，呈平行狀相間排列寬緩的向斜和背斜形態(tài)。</p>

50、;<p>　　2.2.3 井田內(nèi)巖漿活動(dòng)</p><p>　　全礦井內(nèi)共有18個(gè)鉆孔揭露有巖漿巖，主要分布在礦井北部及西部的淺部，其它地段僅有零星鉆孔揭露，揭露厚度0.35～35.0m。</p><p><b>　?。?）巖石性質(zhì)</b></p><p>　　揭露的巖漿巖巖性以中性、酸性巖為主。據(jù)鉆孔取芯和鏡下薄片鑒定，其巖礦特征

51、具體如下：</p><p><b>　?。ˋ）中性巖類</b></p><p><b>　　1）蝕變閃長(zhǎng)巖</b></p><p>　　暗灰色，灰綠，細(xì)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斜長(zhǎng)石含量85～90%，長(zhǎng)條狀，消光明顯，表面具明顯的蝕變現(xiàn)象，角閃石含量3～5%，長(zhǎng)條狀，石英含量5%，基質(zhì)以石英為主的蝕變隱晶質(zhì)[18]。</

52、p><p><b>　　2）角閃閃長(zhǎng)玢巖</b></p><p>　　綠灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，斑晶成份以角閃巖、斜長(zhǎng)石為主，成份約占50%，角閃石強(qiáng)綠泥石化及方解石化，自形柱狀，斜長(zhǎng)石較強(qiáng)高嶺土化，半自形板柱狀，基質(zhì)成份主要為角閃石、石英、黑云母等[18]。付礦物主要為磷灰?guī)r、磁鐵礦。次生礦物為綠泥石、方解石、高嶺石等。 </p><p><b&

53、gt;　　3）英安巖</b></p><p>　　黃色，斑晶以斜長(zhǎng)石、石英為主，含量約占7%，斜長(zhǎng)石自形板狀，石英正低突起，邊緣較圓滑，具熔蝕結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為斜長(zhǎng)石、石英、絹云母、方解石等，含量約占90%，斜長(zhǎng)石他形，微粒狀，具聚片雙晶，次生礦物主要為絹云母、方解石。</p><p><b>　?。˙）酸性巖類</b></p><p>

54、　　蝕變長(zhǎng)英巖：暗灰色，礦物成份以石英為主，含量約占80～85%，其它尚有黑云母，磁鐵礦等，石英呈不等粒結(jié)構(gòu)，分布不均，具明顯的棱角狀、波狀消光，斜長(zhǎng)石具長(zhǎng)條狀，卡氏雙晶，部分表面具絹云母化[18]。基質(zhì)以石英為主的隱晶質(zhì)。</p><p>　?。?）巖漿巖的侵入特征</p><p><b>　?。ˋ）侵入范圍</b></p><p>　　巖漿

55、巖侵入范圍主要集中在3-2煤層的東北部7～9勘查線之間F2斷層以北地段9-10線以西淺部地段，其它地段僅零星分布。</p><p>　?。˙）侵入層位及產(chǎn)狀</p><p>　　巖漿巖侵入主要集中在3煤組附近，零星見(jiàn)有8-1、8-2、10煤層位及其它層位侵入。巖漿巖可能以巖脈形式產(chǎn)出。</p><p><b>　　（C）侵入時(shí)代</b><

56、/p><p>　　本報(bào)告未對(duì)區(qū)內(nèi)巖漿巖作同位素年齡測(cè)定，但據(jù)《中華人民共和國(guó)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》及鄰區(qū)實(shí)際揭露情況，推測(cè)其侵入時(shí)代應(yīng)屬燕山期[19]。</p><p>　?。?）巖漿巖對(duì)煤層的影響</p><p>　　巖漿巖侵入煤層，對(duì)煤層造成一定破壞，使得煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，常變質(zhì)為天然焦或無(wú)煙煤。經(jīng)鉆探揭露，3-2煤有9個(gè)侵蝕點(diǎn)，在井田北部形成大面積侵蝕區(qū)；在9-10線以

57、西淺部7煤層有一個(gè)侵蝕點(diǎn)；8煤層有9個(gè)侵蝕點(diǎn)，10煤層有4個(gè)侵蝕點(diǎn)，形成面積較小的侵蝕區(qū)；井田東部64孔10煤層有一個(gè)侵蝕點(diǎn)，形成面積較小的侵蝕區(qū)[8]。</p><p>　　綜上所述，本區(qū)構(gòu)造形態(tài)主體表現(xiàn)為一走向北西～近北西，地層傾角一般10～20°，沿走向方向出現(xiàn)較小規(guī)模的地層起伏或次級(jí)褶曲；斷層較為發(fā)育，組合規(guī)律性較強(qiáng)；區(qū)內(nèi)局部地段有巖漿巖侵入，對(duì)可采煤層厚度、結(jié)構(gòu)造成一定的影響。因此，綜合評(píng)價(jià)本

58、區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等偏復(fù)雜。</p><p>　　2.3 構(gòu)造煤發(fā)育及分布特征</p><p>　　從目前礦井7煤層已揭露情況來(lái)看，7煤層部分區(qū)域有彎曲構(gòu)造，煤體彎曲呈透鏡體構(gòu)造、小片狀構(gòu)造，部分煤體呈細(xì)小碎塊，層理較紊無(wú)次序，整體節(jié)理不清[20]。整體來(lái)看礦井7煤層破壞程度相對(duì)較高，屬于Ⅲ~Ⅳ類破壞類型。</p><p>　　2.4 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯賦存的控制<

59、;/p><p>　　根據(jù)青東煤礦斷層分布狀況可知，以F32斷層為界將井田劃分為東西兩翼，東翼傾向斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，將煤層分隔成不同的塊段，斷層多為正斷層，有利于瓦斯的逸散[21]。西翼斷裂構(gòu)造發(fā)育程度與東翼類似，但西翼煤層厚度明顯較東翼薄，地勘階段的鉆孔瓦斯含量明顯低于東翼鉆孔瓦斯含量。</p><p>　　3 礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究</p><p>　　3.1 礦井瓦斯

60、地質(zhì)區(qū)劃</p><p>　　3.1.1 瓦斯地質(zhì)區(qū)劃的理論、方法和意義</p><p>　　瓦斯地質(zhì)區(qū)劃論的基本理論是：地質(zhì)條件控制煤層瓦斯的分布。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1、在某一區(qū)域范圍內(nèi)（如井田、礦區(qū)）煤層瓦斯的分布式不均衡的，具有分區(qū)分帶的特點(diǎn)[22]。</p><p>　　2、這種分區(qū)分帶性與所賦存的地質(zhì)條件

61、密切相關(guān)，并受地質(zhì)因素的制約[21]。</p><p>　　3、煤層瓦斯的分布均具有分級(jí)、分區(qū)控制的特點(diǎn)。不同區(qū)域煤層瓦斯的賦存受不同類型和級(jí)別地質(zhì)條件和因素的控制和影響[22]。</p><p>　　瓦斯地質(zhì)研究中的區(qū)劃，是將影響煤層瓦斯賦存的各種地質(zhì)因素進(jìn)行分析、對(duì)比，尋求它們?cè)诳臻g和時(shí)間上的區(qū)別和聯(lián)系[23]；并按一定的標(biāo)志進(jìn)行綜合，劃分出不同級(jí)別的范圍或地段；再進(jìn)一步將地質(zhì)區(qū)劃與瓦

62、斯賦存的區(qū)帶特征聯(lián)系起來(lái)，確定兩者之間的內(nèi)在關(guān)系，從而劃分瓦斯地質(zhì)單元[24]。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)科學(xué)、合理的瓦斯地質(zhì)區(qū)劃將對(duì)明確和掌握區(qū)域煤層瓦斯賦存特征及其主要影響和控制因素，并在此基礎(chǔ)上比較準(zhǔn)確地實(shí)施未采區(qū)瓦斯預(yù)測(cè)，有針對(duì)性的制定區(qū)域瓦斯防治技術(shù)，保障礦井生產(chǎn)的安全高效，具有非常重要的意義[25]。</p><p>　　3.1.2 井田瓦斯地質(zhì)單元初步劃分</p>

63、<p>　　依據(jù)瓦斯地質(zhì)區(qū)劃的基本理論和方法，全面、系統(tǒng)地整理和分析青東井田地質(zhì)勘探成果，以井田主要地質(zhì)構(gòu)造特征為依據(jù)，并綜合考慮礦井開(kāi)拓布置及生產(chǎn)計(jì)劃，將井田劃分為兩個(gè)（Ⅰ、Ⅱ）不同的瓦斯地質(zhì)單元，地質(zhì)單元范圍見(jiàn)圖3.1[25]。</p><p>　　圖3.1 青東煤礦瓦斯地質(zhì)單元?jiǎng)澐謭D</p><p>　　1）瓦斯地質(zhì)單元Ⅰ（東翼單斜區(qū)）</p><p

64、>　?。?）單元范圍的界定</p><p>　　該單元位于青東井田的東部。單元東部以大劉家斷層為界，西以F6和F32斷層為界，南以淺部隱伏煤層露頭為界，北至F19斷層和煤層底板-1200m水平投影線[26]。該單元內(nèi)總體地層平緩，平均傾角10～20º，具體見(jiàn)圖3.2。</p><p>　　（2）單元瓦斯地質(zhì)特征及其概況</p><p>　　該單元區(qū)域

65、整體表現(xiàn)為一簡(jiǎn)單的單斜構(gòu)造。根據(jù)探明的數(shù)據(jù)資料，本區(qū)存在以下地質(zhì)條件和特征，區(qū)內(nèi)傾向切割煤層的大斷層比較發(fā)育，主要包括F1、FS7、F14、FS8、F12、F11斷層，斷層延展長(zhǎng)度較大，均沿傾向切割整個(gè)煤層，落差為均達(dá)100~200m。斷層均為正斷層，且東西邊界也為開(kāi)放性正斷層。該區(qū)7煤層厚度相對(duì)較大，煤層傾角相對(duì)較小（10~20°）[25]。因此該單元整體構(gòu)造特點(diǎn)以斷層為主，褶皺不太發(fā)育。</p><p&

66、gt;　　圖3.2 青東井田瓦斯地質(zhì)區(qū)劃—瓦斯地質(zhì)單元Ⅰ</p><p>　?。?）單元開(kāi)拓生產(chǎn)狀況</p><p>　　目前，礦井所有設(shè)計(jì)采區(qū)包括首采區(qū)82采區(qū)，及81采區(qū)、104采區(qū)為準(zhǔn)備采區(qū)。</p><p>　　2）瓦斯地質(zhì)單元Ⅱ（西翼單斜區(qū)）</p><p>　?。?）單元范圍的界定</p><p>　　該單

67、元位于青東井田的西部。單元東部以F6和F32斷層為界，西以F9斷層為界，南以淺部隱伏煤層露頭為界，北至礦井深部邊界[27]。該單元內(nèi)未有較大規(guī)模的褶曲，局部地層產(chǎn)狀變化較大，由一般的10～20°變化為5～8°，該單元構(gòu)造簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3.3。</p><p>　　圖3.3 青東井田瓦斯地質(zhì)區(qū)劃—瓦斯地質(zhì)單元Ⅱ</p><p>　?。?）單元瓦斯地質(zhì)特征及其概況</p&g

68、t;<p>　　該單元區(qū)域整體表現(xiàn)為一簡(jiǎn)單的單斜構(gòu)造。根據(jù)探明的數(shù)據(jù)資料，本區(qū)存在以下地質(zhì)條件和特征。本單元7煤層中深部煤層厚度較小，為不可采區(qū)域，淺部煤層厚度較大。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造比東翼少，僅有F8斷層沿傾向切割整個(gè)煤層，F(xiàn)21、F7、F34、F24中等斷層沿傾向發(fā)育。中深部地層產(chǎn)狀變化較大，煤層傾角變緩。區(qū)內(nèi)未有較大規(guī)模的褶趨，僅在F9斷層與F8斷層之間：即12線、13東線的深部，地層產(chǎn)狀呈波狀起伏，呈平行狀相間排列寬緩的

69、向斜和背斜形態(tài)。其軸向近東西，向西略有仰起，向斜北翼產(chǎn)狀平緩（5°～10°），南翼產(chǎn)狀稍陡。因此，該單元內(nèi)以斷層為主要地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，存在一些寬緩的波狀起伏。</p><p>　　（3）單元開(kāi)拓生產(chǎn)狀況</p><p>　　本單元7煤層尚未布置回采工作面，主要在中后期進(jìn)行回采。</p><p>　　3.2 斷層、褶皺構(gòu)造對(duì)瓦斯賦存的影響</p

70、><p>　　礦井的主要地質(zhì)構(gòu)造以斷裂為主，褶皺構(gòu)造相對(duì)不發(fā)育，僅僅存在沿走向方向出現(xiàn)較小規(guī)模的地層起伏或次級(jí)褶曲；礦井局部有巖漿巖侵蝕，構(gòu)造復(fù)雜程度為中等[28]。</p><p>　　以青東煤礦井田地質(zhì)構(gòu)造特征為依據(jù)將全礦劃分為2個(gè)瓦斯地質(zhì)單元，根據(jù)青東煤礦斷層分布及煤層賦存特點(diǎn)可知，F(xiàn)6、F32斷層均為傾向正斷層，延展長(zhǎng)度分別為3.5km、6km，切割整個(gè)礦井，落差分別為300～400m

71、與220~400m之間。以此為地質(zhì)單元?jiǎng)澐纸缦蓿瑢⒕飫澐譃闁|西兩翼。瓦斯地質(zhì)單元Ⅰ（東翼）為F32斷層下盤(pán)，F(xiàn)32斷層為正斷層，故下盤(pán)上升，而瓦斯地質(zhì)單元Ⅱ（西翼）下降，煤層埋深增加[28]。各地質(zhì)單元地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯賦存的影響規(guī)律如下。</p><p>　　東翼傾向斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，將煤層分隔成不同的塊段，斷層多為正斷層，有利于瓦斯的逸散[29]。區(qū)內(nèi)較大的褶曲不多，僅沿地層走向方向出現(xiàn)較小規(guī)模的起伏或次級(jí)褶曲

72、，包括Fs7斷層與F1斷層之間：即710孔附近為一向斜形態(tài)，軸向北西，軸部被F3斷層切割；F12～F10斷層之間：F2斷層以深塊段為一背斜形態(tài)，軸向北東，軸部位于8東線附近。由于該單元內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育相對(duì)較均勻，對(duì)瓦斯賦存影響差異性較小。</p><p>　　西翼斷裂構(gòu)造發(fā)育程度與東翼類似，但西翼煤層厚度明顯較東翼薄，地勘階段的鉆孔瓦斯含量明顯低于東翼鉆孔瓦斯含量。</p><p>　　因此

73、，青東煤礦地質(zhì)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，傾向大斷層將整個(gè)井田切割成不同塊段，斷層多為正斷層，有利于瓦斯的逸散，在靠近大斷層附近煤層瓦斯含量相對(duì)較低[30]。</p><p>　　3.3 頂、底板巖性對(duì)瓦斯賦存的影響</p><p>　　通過(guò)理論與過(guò)往實(shí)踐證明，煤層圍巖致密性好，有利于煤層瓦斯的保存；反之，則不利于瓦斯保存[30]。</p><p>　　根據(jù)《青東煤礦建井地

74、質(zhì)報(bào)告》可知，青東煤礦7煤層頂、底板以泥巖為主，其次為砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，頂、底板巖性單一，少見(jiàn)其他類型巖石[30]。全區(qū)范圍內(nèi)7煤層頂?shù)装寰阅鄮r為主，對(duì)煤層瓦斯的保存比較有利。在礦井全區(qū)范圍內(nèi)，7煤層的頂?shù)装鍘r性差異不大，具有一般性特征[31]。</p><p>　　3.4 巖漿巖分布對(duì)瓦斯賦存的影響</p><p>　　根據(jù)《青東煤礦建井地質(zhì)報(bào)告》可知全礦井內(nèi)共有18個(gè)鉆孔揭露有巖漿巖

75、，主要分布在礦井北部及西部的淺部，其它地段的鉆孔揭露比較零星，揭露厚度為0.35～35.0m。揭露的巖漿巖巖性以中性、酸性巖為主。</p><p>　　7煤層在9-10線以西的淺部有一個(gè)巖漿巖侵蝕點(diǎn)，巖漿巖的侵入導(dǎo)致7煤層的瓦斯含量降低。</p><p>　　3.5 煤層埋深對(duì)瓦斯賦存的影響</p><p>　　根據(jù)地勘資料及井下瓦斯參數(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果，7煤瓦斯壓力由淺部

76、（-470m）的0.8MPa增加到深部（-620m）的1.8MPa，7煤瓦斯含量由淺部（-470m）的8.56m3/t增加到深部（-620m）的12.75m3/t?？傮w來(lái)看， 7煤層的瓦斯含量及瓦斯壓力均隨煤層埋深的增加而逐漸增加[31]。</p><p>　　這說(shuō)明青東煤礦7煤層瓦斯賦存與煤層賦存有密切關(guān)系，7煤層總體為走向北西～近東西，局部略有轉(zhuǎn)折，向北、北東傾斜的單斜，褶曲構(gòu)造不夠發(fā)育，受煤層埋深的影響較大

77、[32]。</p><p>　　3.6 瓦斯含量分布及預(yù)測(cè)研究</p><p>　　3.6.1 7煤層瓦斯壓力分布及預(yù)測(cè)研究</p><p>　　收集青東煤礦建井以來(lái)7煤層瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果，匯總于表3.1。</p><p>　　表3.1 青東7煤瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果匯總表</p><p>　　由表可知，全礦井7煤層瓦斯壓

78、力與煤層標(biāo)高的關(guān)系分別見(jiàn)圖3.4。</p><p>　　圖3.4 全礦井7煤層瓦斯壓力與煤層標(biāo)高的關(guān)系</p><p>　　依據(jù)圖3-4，可以計(jì)算出7煤層瓦斯壓力與標(biāo)高關(guān)系為：</p><p>　　P = -0.0028H - 0.5522</p><p>　　式中：P為絕對(duì)瓦斯壓力，MPa；H為標(biāo)高，m。瓦斯壓力梯度為0.0028MPa/m

79、。</p><p>　　由圖3-4可知全礦7煤層瓦斯壓力隨煤層埋深的增加而增大。</p><p>　　3.6.2 7煤瓦斯含量分布及預(yù)測(cè)研究</p><p>　　煤的工業(yè)成份直接影響著煤層瓦斯含量的計(jì)算。因此，在預(yù)測(cè)煤層瓦斯含量時(shí)，應(yīng)對(duì)煤的組分進(jìn)行工業(yè)性分析[33]。青東煤礦7煤層煤樣的工業(yè)組分測(cè)定結(jié)果如表3.2所示。</p><p>　　

80、表3.2 青東煤礦7煤層煤樣工業(yè)分析結(jié)果</p><p>　　采集青東煤礦7煤煤樣測(cè)定瓦斯吸附常數(shù)，測(cè)得7煤吸附常數(shù)：a=27.70ml/g，b=0.86MPa-1；利用公式可以計(jì)算7煤層的瓦斯含量，其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.3。</p><p>　　表3.3 青東煤礦7煤層瓦斯壓力及含量預(yù)測(cè)表</p><p>　　由于全礦煤層實(shí)測(cè)瓦斯含量均由瓦斯壓力通過(guò)理論計(jì)算得到， 7

81、煤層瓦斯壓力的預(yù)測(cè)可根據(jù)圖3.4得到的瓦斯壓力梯度進(jìn)行計(jì)算得到[34]。7煤層瓦斯壓力及含量與煤層標(biāo)高的變化關(guān)系見(jiàn)表3.3。</p><p>　　由表3.3可知，青東煤礦7煤層瓦斯含量與煤層標(biāo)高的變化關(guān)系見(jiàn)圖3.5。</p><p>　　圖3.5 7煤層瓦斯含量與煤層標(biāo)高的關(guān)系</p><p>　　由圖3.5可知，全礦7煤層瓦斯含量均隨煤層埋深的增加而增大。根據(jù)表3

82、.3可以對(duì)全礦7煤層瓦斯壓力及瓦斯含量進(jìn)行預(yù)測(cè)?？傻貌煌臉?biāo)高所對(duì)應(yīng)的瓦斯含量為：</p><p>　　煤層標(biāo)高-312m處的瓦斯含量趨勢(shì)值是4m3/t；</p><p>　　煤層標(biāo)高-427m處的瓦斯含量趨勢(shì)值是7m3/t；</p><p>　　煤層標(biāo)高-655m處的瓦斯含量趨勢(shì)值是11m3/t；</p><p>　　煤層標(biāo)高-864m處的

83、瓦斯含量趨勢(shì)值是13m3/t  </p><p>　　煤層標(biāo)高-1162m處的瓦斯含量趨勢(shì)值是15m3/t。</p><p>　　根據(jù)《安徽省淮北煤田青疃勘查區(qū)青東井田煤炭勘探地質(zhì)報(bào)告》提供的資料，本井田勘探階段共采集可采煤層的合格瓦斯樣品70個(gè)，采集瓦斯煤樣深度在-249.35～-1077.02m之間，大多在-300～-1000m之間。瓦斯采樣測(cè)試的重點(diǎn)是主要可采煤層

84、10、82、7、32煤層。瓦斯成份和含量?jī)蓸O值分別為0.00～86.93%和0.00～8.72m3/t?r。72煤層最高瓦斯含量為8.72m3/t?r，各主采煤層中瓦斯含量見(jiàn)表3.4。</p><p>　　表3.4 青東煤礦地質(zhì)勘探階段各煤層瓦斯含量匯總表</p><p>　　收集了青東煤礦的地勘階段7煤各鉆孔瓦斯資料，具體見(jiàn)表3.5。</p><p>　　表3.5

85、 青東煤礦7煤層地質(zhì)勘探點(diǎn)瓦斯含量匯總表</p><p>　　4 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)</p><p>　　4.1 礦井瓦斯涌出資料統(tǒng)計(jì)及分析</p><p>　　由于青東煤礦為新建礦井，目前尚未投產(chǎn)，無(wú)回采工作面瓦斯涌出量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。</p><p>　　4.2 煤層瓦斯風(fēng)化帶下界的確定</p><p&

86、gt;　　當(dāng)煤層有露頭或在沖積層下有含煤地層時(shí)，煤化過(guò)程生成的瓦斯經(jīng)煤層、上覆巖層和斷層破碎帶由深部向地表運(yùn)移；而地表的空氣和生物化學(xué)氣體則由地表向煤層深部滲透和擴(kuò)散[34]。由于這兩種相反方向的氣體運(yùn)動(dòng)，造成了煤層瓦斯組分沿賦存深度的帶狀分布特征。根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，煤層瓦斯成分由淺部至深部通?？蓜澐譃槎趸肌?dú)鈳?、氮?dú)鈳?、氮?dú)狻淄閹?、甲烷帶[34]。其中，前三帶一般稱為瓦斯風(fēng)化帶，其顯著特征就是煤層瓦斯（甲烷成分）比較低，

87、沿水平和豎直方向都沒(méi)有明顯的分布規(guī)律；在該區(qū)域內(nèi)的井田、采區(qū)通常為低瓦斯礦井、采區(qū)[34]。</p><p>　　根據(jù)大量的研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果，煤層瓦斯風(fēng)化帶下部邊界通常用以下指標(biāo)來(lái)確定：</p><p>　　（1）煤層瓦斯中甲烷組分含量為80%；</p><p>　?。?）煤層瓦斯壓力為0.1~0.15MPa；</p><p>　　（3）煤層瓦斯

88、含量為1.2~2.5m3/t.r（煙煤），2.0~2.5m3/t.r（焦煤）；</p><p>　?。?）在瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)開(kāi)采煤層時(shí)，其相對(duì)瓦斯涌出量一般不超過(guò)2.0m3/t。</p><p>　　本報(bào)告依據(jù)井下實(shí)測(cè)的瓦斯壓力與煤層標(biāo)高的變化關(guān)系，根據(jù)不同標(biāo)高下的瓦斯壓力建立的變化關(guān)系，計(jì)算得到0.15Mpa壓力下對(duì)應(yīng)的7煤層標(biāo)高作為7層瓦斯風(fēng)化帶下界[35]。青東煤礦7煤層瓦斯風(fēng)化帶下界為

89、-268m。</p><p>　　4.3 礦井瓦斯抽采資料統(tǒng)計(jì)及分析</p><p>　　收集整理得到了青東煤礦726作面瓦斯抽采數(shù)據(jù)，726工作面順層鉆孔瓦斯抽放量匯總見(jiàn)表4.1。</p><p>　　表4.1 青東煤礦726工作面瓦斯抽放量統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　瓦斯抽采量與煤層瓦斯賦存有關(guān)，瓦斯含量越高，瓦斯抽采量越大，因此瓦斯抽采

90、量也反應(yīng)了各工作面的瓦斯賦存狀況，由于726工作面為首采工作面，且尚未回采，無(wú)法對(duì)比不同工作面的瓦斯抽采量，故暫不對(duì)抽采量進(jìn)行分析[35]。</p><p>　　4.4 礦井采煤工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)</p><p>　　青東煤礦為新建礦井，目前尚未投產(chǎn)，無(wú)回采工作面瓦斯涌出量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，無(wú)法利用礦山統(tǒng)計(jì)法對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)測(cè)，因此本報(bào)告采用分源預(yù)測(cè)法對(duì)青東煤礦7煤層2個(gè)地質(zhì)單元的瓦斯涌出量

91、進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較分析，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性[36]。</p><p>　　分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量的實(shí)質(zhì)是以煤層瓦斯含量、煤層地質(zhì)與開(kāi)采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯源（開(kāi)采層、鄰近層、圍巖）的瓦斯涌出規(guī)律，分別計(jì)算采煤工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)以及礦井瓦斯涌出量[37]。</p><p>　　（1）工作面回采時(shí)瓦斯來(lái)源分析</p><p>　　回采時(shí)瓦

92、斯來(lái)源主要有兩個(gè)方面，分別為本煤層所賦存瓦斯向工作面及巷道內(nèi)釋放；本煤層圍巖內(nèi)的瓦斯卸壓涌出[38]。</p><p>　　（2）工作面回采期間瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)</p><p>　　回采工作面的瓦斯來(lái)源于采落煤炭、采場(chǎng)丟煤、圍巖及鄰近煤層的瓦斯涌出[39]。</p><p>　　1、采場(chǎng)內(nèi)瓦斯涌出量按下式計(jì)算：</p><p>　　式中：─

93、采場(chǎng)的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；</p><p>　　─圍巖瓦斯涌出系數(shù)，取=1.2；</p><p>　　─考慮工作面采煤損失煤炭的瓦斯涌出系數(shù)，取=1.10；</p><p>　　─掘進(jìn)預(yù)排系數(shù)，=；</p><p><b>　　─工作面長(zhǎng)度，m；</b></p><p>　　─掘進(jìn)預(yù)排寬度，

94、m；</p><p>　　─采出煤炭瓦斯涌出系數(shù)，取=0.8；</p><p><b>　　─煤層厚度，m；</b></p><p>　　─煤層開(kāi)采厚度，m；</p><p>　　─煤層瓦斯含量，m3/t。</p><p>　　2、鄰近層瓦斯涌出量計(jì)算：</p><p>　

95、　式中：─鄰近層瓦斯涌出量，m3/t；</p><p>　　─鄰近層煤層厚度，m；</p><p>　　─決定于鄰近層位置及其與開(kāi)采層垂距的瓦斯排出系數(shù)，根據(jù)文特爾曲線選?。粓D4.1為臨近層瓦斯排放率與層間的關(guān)系。</p><p>　　─鄰近煤層的瓦斯含量，m3/t。</p><p>　　青東煤礦7煤層上下鄰近層分別為：上鄰近層32煤，厚1.

96、39m，距7煤平均225.50m，根據(jù)文特爾曲線選取ki=0；下鄰近層8煤，厚5.56m，距7煤平均23.65m，根據(jù)文特爾曲線選取ki=0.3。</p><p>　　1-上鄰近層；2-緩傾斜煤層下鄰近層；3-傾斜、急傾斜煤層下鄰近層</p><p>　　圖4.1 臨近層瓦斯排放率與層間距的關(guān)系曲線</p><p>　　3、回采工作面相對(duì)涌出量</p>

97、<p>　　7煤煤厚平均為1.75m，月產(chǎn)量設(shè)計(jì)為5萬(wàn)噸，即日產(chǎn)量為1666.67t，綜合機(jī)械化采煤，一次性采全高。</p><p>　　表4.2 7煤層相對(duì)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)表</p><p>　　7煤層計(jì)算參數(shù)值及相對(duì)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)值見(jiàn)表4.2，結(jié)合青東煤礦月產(chǎn)量得到回采工作面絕對(duì)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)值見(jiàn)表4.3。</p><p>　　表4.3 青東煤礦7煤層

98、絕對(duì)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)表</p><p>　　根據(jù)表4.3可以對(duì)全礦7煤層相對(duì)瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)。青東煤礦7煤層相對(duì)瓦斯涌出量與煤層標(biāo)高的變化關(guān)系見(jiàn)圖4.2</p><p>　　圖4.2 相對(duì)瓦斯涌出量與煤層標(biāo)高的關(guān)系</p><p>　　由圖4.2可得不同的標(biāo)高所對(duì)應(yīng)的相對(duì)瓦斯涌出量為：</p><p>　　煤層標(biāo)高-367m處的相對(duì)瓦斯涌出量

99、趨勢(shì)值是5m3/t；</p><p>　　煤層標(biāo)高-609m處的相對(duì)瓦斯涌出量趨勢(shì)值是10m3/t；</p><p>　　煤層標(biāo)高-966m處的相對(duì)瓦斯涌出量趨勢(shì)值是15m3/t；</p><p>　　煤層標(biāo)高-1109m處的相對(duì)瓦斯涌出量趨勢(shì)值是17m3/t；</p><p>　　根據(jù)表4.3可以對(duì)全礦7煤層絕對(duì)瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)。青東煤礦

100、7煤層絕對(duì)瓦斯涌出量與煤層標(biāo)高的變化關(guān)系見(jiàn)圖4.3</p><p>　　圖4.3絕對(duì)瓦斯涌出量與煤層標(biāo)高的關(guān)系</p><p>　　由圖4.3可得不同的標(biāo)高所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)瓦斯涌出量為：</p><p>　　煤層標(biāo)高-328m處的絕對(duì)瓦斯涌出量趨勢(shì)值是5 m3/min；</p><p>　　煤層標(biāo)高-512m處的絕對(duì)瓦斯涌出量趨勢(shì)值是10 m3/

101、min；</p><p>　　煤層標(biāo)高-820m處的絕對(duì)瓦斯涌出量趨勢(shì)值是15 m3/min；</p><p>　　煤層標(biāo)高-1129m處的絕對(duì)瓦斯涌出量趨勢(shì)值是20m3/min ；</p><p>　　目前，青東煤礦只有瓦斯地質(zhì)單元Ⅰ有井下實(shí)測(cè)瓦斯參數(shù)，瓦斯地址單元Ⅱ無(wú)井下實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，所以報(bào)告采用分源預(yù)測(cè)法對(duì)全礦井回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量進(jìn)行分析，結(jié)果顯示

102、，利用分源預(yù)測(cè)法計(jì)算青東煤礦7煤層得到的標(biāo)高-300~-1200m回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量為4.02~16.43m3/t。7煤層標(biāo)高-300~-1200m范圍內(nèi)回采工作面絕對(duì)瓦斯涌出量變化范圍為4.65~19.01 m3/min。以此作為參數(shù)依據(jù)對(duì)全礦井瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)。</p><p>　　5 煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性參數(shù)統(tǒng)計(jì)</p><p>　　5.1 煤層瓦斯壓力匯總</p>

103、<p>　　青東煤礦歷年來(lái)7煤層瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果，匯總于表5.1。</p><p>　　表5.1 7煤瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果匯總表</p><p>　　5.2 瓦斯放散初速度P測(cè)定</p><p>　　青東煤礦歷年來(lái)測(cè)定的7煤瓦斯放散初速度△P的結(jié)果。</p><p>　　表5.2 7煤的瓦斯放散初速度⊿P測(cè)定結(jié)果匯總表</p&

104、gt;<p>　　5.3 煤的堅(jiān)固系數(shù)f值的測(cè)定</p><p>　　青東煤礦歷年來(lái)7煤的堅(jiān)固性系數(shù)f值的測(cè)定結(jié)果。</p><p>　　表5.3 7煤的堅(jiān)固性系數(shù)f值測(cè)定結(jié)果匯總表</p><p>　　5.4 突出預(yù)測(cè)指標(biāo)</p><p>　　青東煤礦鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)見(jiàn)下表5.4</p><p>　　表

105、5.4 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)測(cè)定結(jié)果</p><p>　　6 煤層氣資源量計(jì)算</p><p>　　6.1 資源量計(jì)算方法</p><p>　　計(jì)算煤層氣資源量的方法較多，有含氣量法（體積法）、壓降曲線法、產(chǎn)量遞減法、類比法、物質(zhì)平衡法、氣藏?cái)?shù)值模擬法等[40]。由于煤層氣儲(chǔ)層是裂隙和基質(zhì)空隙構(gòu)成的雙孔隙，氣和水兩相流，吸附、游離和溶解多重儲(chǔ)集特征，以及擴(kuò)散和滲流兩種流

106、動(dòng)方式，并且具有獨(dú)特巖石力學(xué)性質(zhì)的非均值性儲(chǔ)集巖，所以常規(guī)的天然氣所采用的計(jì)算方法不適合于煤層氣儲(chǔ)量的計(jì)算[40]。體積法是煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算的基本方法，適用于各個(gè)級(jí)別煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量的計(jì)算，其計(jì)算精度取決于對(duì)氣藏地質(zhì)條件和儲(chǔ)層條件的認(rèn)識(shí)，也取決于有關(guān)參數(shù)的精度和數(shù)量[41]。</p><p>　　體積法的計(jì)算公式為：</p><p>　　Gij=0.01Aij×Hij×

107、Dij×Cij</p><p>　　式中：G-煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量，單位為億立方米（108m3）；</p><p>　　A-煤層含氣面積，單位為平方千米（km2）；</p><p>　　H-煤層真厚度，單位為米（m）；</p><p>　　D-煤的空氣干燥基質(zhì)量密度（煤的容重）單位為噸每立方米（ t/m3）；</p><

108、;p>　　C-煤層氣含量，單位為立方米每噸（m3/t）；</p><p>　　i-參加儲(chǔ)量計(jì)算煤層；</p><p>　　j-參加儲(chǔ)量計(jì)算區(qū)塊；</p><p>　　依據(jù)上面的公式，對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域各個(gè)計(jì)算單元的煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量分別進(jìn)行計(jì)算，再求和便可得到各煤層煤層氣資源量[42]：</p><p>　　評(píng)價(jià)區(qū)域?yàn)樵摰V未采區(qū)域，由于評(píng)價(jià)區(qū)域面積

109、相對(duì)較小，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，斷層較多，但由瓦斯含量等值線可知區(qū)內(nèi)瓦斯賦存規(guī)律相對(duì)較為清晰。故計(jì)算單元的劃分不宜過(guò)于復(fù)雜。</p><p>　　煤層氣的主控因素一為埋深，但礦區(qū)邊界范圍以內(nèi)，瓦斯風(fēng)化帶深度7煤為-268m。煤層氣另一主控因素為地質(zhì)構(gòu)造。因此，在本區(qū)計(jì)算單元邊界劃分時(shí)，以瓦斯風(fēng)化帶邊界、地質(zhì)構(gòu)造邊界及礦區(qū)邊界作為計(jì)算單元邊界劃定的主要依據(jù)[42]。</p><p>　　青東煤

110、礦7煤層最大勘探深度-1200m；淺部邊界為7煤層甲烷風(fēng)化帶；東西邊界為礦區(qū)邊界。 </p><p>　　6.2 資源量計(jì)算及參數(shù)的確定</p><p><b>　　（1）煤層厚度H</b></p><p>　　計(jì)算單元采用煤田地質(zhì)鉆探井所取得的真煤厚平均值。</p><p>　?。?）計(jì)算單元煤層含氣面積A</

111、p><p>　　在7煤層底板等高線圖上，計(jì)算出選定的計(jì)算單元的面積。</p><p><b>　?。?）煤的容重D</b></p><p>　　采用各個(gè)區(qū)塊內(nèi)煤田地質(zhì)勘探過(guò)程中測(cè)試的容重?cái)?shù)據(jù)平均值。</p><p>　?。?）煤層甲烷含量Cad</p><p>　　煤層甲烷含量的換算基準(zhǔn)統(tǒng)一采用干燥基

112、數(shù)據(jù)，計(jì)算時(shí)取平均值[43]。</p><p>　　6.3 資源量計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)</p><p>　　采用以上方法對(duì)青東煤礦7煤層及全礦煤層氣資源量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表6.1所示。</p><p>　　表6.1 青東煤礦7煤煤層氣資源量計(jì)算結(jié)果</p><p>　　其他主采煤層（32煤、10煤）煤層氣資源量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6.2。</p&

113、gt;<p>　　表6.2 青東煤礦32、8、10煤煤層氣資源量計(jì)算結(jié)果</p><p>　　由表6.1及表6.2可知，青東煤礦全礦煤層氣總資源量為42.45×108m3，資源豐度平均為3.52×107m3/km2，可解析煤層氣資源量為32.47×108m3。</p><p>　　青東煤礦全礦井煤層氣資源量為42.45×108m3，資源

114、豐度平均為3.52×107m3/km2。根據(jù)《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》第5.1條可知，煤層氣資源儲(chǔ)量分級(jí)以煤層氣資源的地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度的高低作為基本原則[44]，對(duì)于已發(fā)現(xiàn)的煤層氣資源量，又稱煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量，根據(jù)地質(zhì)可靠程度分為預(yù)測(cè)的、控制的和探明的3級(jí)[45]。青東煤礦根據(jù)對(duì)瓦斯資源地質(zhì)的認(rèn)識(shí)程度，煤層氣資源儲(chǔ)量定為預(yù)測(cè)的。</p><p>　　7 礦井瓦斯地質(zhì)圖編制</p><p>

115、;<b>　　7.1 編圖資料</b></p><p>　　根據(jù)編制礦井瓦斯地質(zhì)圖的目的和所要表達(dá)的內(nèi)容，對(duì)有關(guān)瓦斯和地質(zhì)方面的資料、數(shù)據(jù)應(yīng)該進(jìn)行全面收集、系統(tǒng)整理、詳細(xì)分析[46]。</p><p>　　1）瓦斯資料收集和整理</p><p>　　（1）瓦斯基本參數(shù)。收集、整理青東煤礦7煤層及研究范圍內(nèi)各鉆孔的實(shí)測(cè)煤層瓦斯含量資料，并盡可能精

116、確地考察資料的可能程度，剔除異常和不可用點(diǎn)，以供使用。</p><p>　　統(tǒng)計(jì)整理了青東煤礦歷年7煤層瓦斯參數(shù)測(cè)試結(jié)果，包括瓦斯壓力、瓦斯含量、吸附常數(shù)a、b值及瓦斯突出參數(shù)f、△P、K1等，具體情況見(jiàn)報(bào)告5.1。</p><p><b>　?。?）瓦斯涌出量。</b></p><p>　　收集了青東煤礦煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性鑒定及區(qū)域劃分資料。