某某某山煤矿瓦斯抽放系统分析与研究

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1、某某某山煤矿瓦斯抽放系统分析与研究摘要：矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物，其主要成分是甲烷。它是一种无色、无味、无臭的气体。比空气轻，相对密度为0.554。 为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的做法，叫做瓦斯抽放。本文介绍了古汉山煤矿瓦斯抽放系统在采掘工作面的应用经验，采煤工作面瓦斯治理综合抽放方式主要采用在工作面进回风巷和开切眼布置走向和斜向抽采钻孔、工作面内网格抽放等措施实施瓦斯抽采治理，条件允许的情况下积极采用顶底板岩巷施工穿层钻孔进行辅助抽采。古汉山矿是煤与瓦斯突出矿井，凡顶层采掘面

2、均按突出危险区管理，均严格执行了“四位一体”综合防突措施，采掘前必须先采取防突措施，然后进行效果检验，效果检验采用防突细则规定方法。关键词：矿井 矿井通风 瓦斯 瓦斯涌出量 瓦斯抽放Abstract: coal mine gas is in the process of a product, its main components associated is methane. It is a colourless, odourless and tasteless gas. Lighter than air, relative density for 0.554. In order to red

3、uce or remove mine gas to coal mine safety in production, use mechanical equipment and special pipeline caused by negative pressure, will exist in coal seam gas or release, transported out of the ground or other security sites, called the gas drainage.The paper introduces the han mountain coal gas d

4、rainage systems in mining face application experience, coal face gas treatment comprehensive drainage mode in the main mining in return roadway and cut layout and oblique borehole fully-mechanized extraction, drainage measures in the grid, implementation of gas extraction conditions allow the roof a

5、nd floor construction wear layers are assisted extraction holes. Ancient Chinese coal mine is of coal and gas outburst, all top-level mining face the serious danger, strictly enforce the four-in-one comprehensive prevention measures must be taken before, mining and prevention measures, the effect of

6、 the effect of the detailed rules regulation methods.Keywords: mine ventilation system gas gas flow-volume gas drainage目 录1 引言62 矿井概况32.1 井田概况3 2.1.1地理位置 2.1.2井田范围 2.1.3交通 2.1.4自然地理 2.1.5气象资料 2.1.6井田开采史 2.1.7邻近矿井概况2.2 井田地质特征3 2.2.1地质构造 2.2.2含煤地层及煤层 2.2.3煤层瓦斯、自然及爆炸倾向性 2.2.4井田水文地质2.3 矿井开拓、开采概况32.3.1开拓

7、方式2.3.2矿井开采系统2.4 矿井通风系统概况43 矿井瓦斯赋存情况43.1 煤层瓦斯基本参数43.1.1煤层瓦斯含量3.1.2 煤层透气性系数3.1.3钻孔瓦斯流量和流量衰减系数3.2 矿井瓦斯储量83.3 矿井可抽瓦斯量及可抽期83.3.1矿井可抽瓦斯量3.3.2瓦斯抽放率3.3.3 可抽期4 瓦斯抽放的必要性和可行性论证114.1 瓦斯抽放的必要性114.1.1 规定4.1.2 通风处理瓦斯量核定4.1.3 矿井瓦斯涌出量预测4.2 瓦斯抽放的可行性125 抽放方法135.1 规定135.2 矿井瓦斯来源分析145.3 抽放方法选择145.3.1本煤层瓦斯抽放方法5.3.2邻近层瓦斯

8、抽放方法5.3.3采空区瓦斯抽放方法5.3.4其它情况5.4 钻孔及钻场布置155.4.1钻场及钻孔布置5.4.2抽放设计5.5 封孔方法165.5.1封孔材料5.5.2封孔长度6 瓦斯抽放管路系统及设备选型176.1 抽放管路选型及阻力计算176.1.1规定6.1.2 计算方法6.2 瓦斯抽放泵选型206.2.1 规定6.2.2 选型原则6.2.3 计算方法6.2.4 瓦斯泵类型6.3 辅助设备237 安全技术措施247.1 抽放系统及井下移动抽放瓦斯泵站安全措施247.2 地面抽放瓦斯站安全措施25致谢参考文献附录1 引 言在日常生活中，人们一谈起沉船、空难、交通事故、火灾等，无不为之大惊

9、失色，殊不知煤矿瓦斯爆炸更是令人惊骇、痛心。据资料统计，在我国煤矿的重大灾害事故中70N以上是瓦斯事故。19901999年全国煤矿共发生3人以上死亡事故4002起，共死亡27495人，其中：瓦斯事故2767起，共死亡20625人。占3人以上死亡事故总起数的6914，死亡人数的7501。20012005年2月底，全国煤矿发生一次死亡30人以上的事故28起，死亡1689人。其中，瓦斯事故24起，死亡1558人，事故起数和死亡人数分别占86和92。仅2004年10月2005年2月，短短5个月内就发生死亡人数超100人的特大型瓦斯爆炸事故3起，3次事故死亡人数528人，其中： 2005年2月14日，辽

10、宁省阜新矿业(集团)公司海州立井发生特大瓦斯爆炸事故死亡214人。每年由于瓦斯事故造成直接经济损失近10亿元，间接经济损失近30亿元。近年来，我国煤矿瓦斯灾害事故仍呈上升趋势，给煤矿安全生产造成极大危害。瓦斯是危害矿井安全生产的重要因素之一。瓦斯对矿井安全的威胁主要有爆炸、突出、窒息等三种形式，其中瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出给煤炭矿山企业带来的危害极大，它严重威胁着井下人员的生命和矿井设施的安全，并迫使矿井停产，投入大量的人力物力进行抢险救灾。2001年国家煤矿安全监察局和中国煤炭工业协会联合在铁法召开了全国瓦斯治理专门会议，会上提出的“先抽后采，监测监控，以风定产”的十二字安全生产方针，是国家煤

11、矿安全生产局致力于建立防范瓦斯长期有效机制的基石，瓦斯抽放不仅是安全生产的需要也是节省能源、保护环境的迫切需要”。高产高效集约化生产是我国煤炭生产方式的一大飞跃，也是我国煤矿生存与发展的必由之路。由于集约化生产的开采强度大、生产集中、推进速度快，使采面瓦斯涌出具有强度高、数量大和涌出不均衡等特点，同时综采面由于采高大、采长大、走向长度长等特点，因而采空区面积大，常造成回风流和局部瓦斯(尤其是上隅角)超限，对安全生产构成了极大威胁。瓦斯灾害的威胁极大地限制了矿井生产能力的发挥，采掘工作面因难以将瓦斯浓度控制在安全限度以内而不得不减慢采、掘速度，为消除煤层的突出危险性而不得不占用更多的采掘时间去强

12、化消除突出的防突措施，使许多矿井的生产能力不得不一减再减，浪费了大量的生产投资，高产高效的采、掘、运机械化装备难以发挥效能，劳动生产率水平低下。更有不少高瓦斯突出矿井步入恶性循环，最终导致矿井破产关闭。因此，瓦斯灾害治理的好坏已成为矿井特别是高瓦斯矿井兴衰存亡的关键因素之一，而对瓦斯涌出量的高精度预测和高效率的瓦斯抽放是瓦斯防治技术中的主要方面。所以对矿井瓦斯涌出量做出准确的预测预报和提高瓦斯抽放效率对矿山企业有重大的理论和现实意义。2 矿井概况2.1井田概况2.1.1地理位置本井田位于焦作矿区东段，隶属修武县和辉县管辖。井田中心西距焦作市25km，南距修武县城15km，东距辉县县城42km。

13、地理座标：北纬3519112352312，东径11332561132511。2.1.2井田范围北以位村断层和-300m煤层底板等高线分别与白庄，吴村煤矿分界，南止马坊泉断层和-1000m煤层底板等高线，西到界碑断层，东止赤庄断层。走向长10km，倾向宽1.7km，面积约17km2。2.1.3交通本井田南距新焦铁路15km，西距煤矿专用铁路约8km，从新焦线狮子营站接轨的中州铝厂专用铁路从井田西部通过。方庄至修武和辉县的地方铁路（窄轨）经过井田西部和北部。焦作辉县沥清公路横过井田北部，修武方庄沥清公路穿过井田西部。吴村至新乡和修武的沥清公路经过井田东部和中部。区内各村同有大道可通汽车，交通颇为方

14、便。2.1.4自然地理本井田为一山前洪积平原地区，除在西北缘有一高程为150m的古汉山剥蚀残丘外，地势平坦，地形简单。地面标高为95120m，呈北高南低之趋势。本区属于海河流域卫河水系，纸坊河呈西北-东南纵贯本井田，河流发源于太行山，源头为岩溶泉，属季节性河流，除雨季外，平时河面干枯，洪流量汇集峪河入卫河。2.1.5气象资料根据焦作市气象局统计资料，本区蒸发量大于降雨量，属大陆性半干燥气候；降雨量大多集中于7、8、9三月，蒸发量5、6、7三月最大，四季风向大多为北东向。2.1.6井田开采史古汉山矿井由原焦作矿务局承建，于1991年开工，先后参加建设的单位有武汉中汉设计工程公司、中国煤矿建设一公

15、司特凿处、河南省矿业建设第三工程公司、河南省矿业建设第一工程公司、古汉山矿筹备处、焦作市宏程工程建设有限责任公司等单位。94年9月一期工程基本结束；97年4月二期工程基本结束。2000年1月10日，1106工作面正式试采。2003年11月矿井通过国家验收，正式投产。2.1.7邻近矿井概况邻近矿井有吴村煤矿、白庄煤矿，西部位村煤矿现生产中，东部新建矿井张屯煤矿。现分述如下：一、 吴村煤矿位于井田东北部，辉县经营。1969年兴建，1974年投产。设计井型15万吨/年，1976年扩建为45万吨/年。开凿主、副井一对，均为竖井。主井深167.40m，二1煤止深167.40m，煤厚6.50m，运输大巷为

16、-50m和-183m，采用走向长臂后退式陷落法采煤，中央并列式通风。到目前为止，矿井资源已接近枯竭，现正在回收大巷煤柱及广场煤柱。煤厚一般56m，厚度稳定，构造简单，除有波伏起伏外，仅见一小凤凹断层。正常排水量约24m3/min，属底板灰岩水和顶板砂岩水及第三、四系砾岩水。1972年在井筒西约200米处采上山煤时遇第三、四系砾岩水，突出量13.2 m3/min，19761984年在-100-150m水平先后有4次遇小断层突水，突水量1.53.5 m3/min，属底板水，2000年在32采区工作面回采时因受小凤凹断层影响，发生底板突水，突水量40 m3/min。矿井水文地质条件中等。瓦斯相对涌出

17、量为2m3/t.d，属低沼气矿井。二、 白庄煤矿位于井田西北部，原属焦作市经营，2005年经资源整合后属焦作煤业集团公司,1970年兴建，1985年简易投产。设计井型9万吨/年，1982年扩建为21万吨/年。开凿主、副井一对，均为竖井。主井深182.00m，二1煤止深182.00m，煤厚4.80m，副井深172.53m，二1煤止深172.53m，煤厚5.51m。采用走向长臂后退式陷落法采煤，中央并列式通风。矿井资源基本枯竭，目前在回采边角煤柱。煤厚一般46m，东翼构造型式为单斜，伴有小型断层；西翼构造型式为背斜，断裂较为发育，构造中等偏复杂。8387年在位村断层附近突水4次，突水量0.31.0

18、 m3/min，属底板水，水文地质条件较简单。瓦斯相对涌出量1318m3/t.d，8185年在东翼150m水平以深发生9次煤与瓦斯突出，突出瓦斯量最多为2万m3，突出煤量最多为40吨，抛煤最远为12m，属煤与瓦斯突出矿井。三、 位村煤矿位于井田西北部，隶属焦作煤业集团公司。1985年兴建，设计井型50万吨/年，开凿主、副井一对，均为竖井。主井深162.00m，落底层位为二1煤项板，副井深160.90m，止煤160.90m，煤厚5.15m。四、 张屯煤矿为位于吴村煤矿井田内的一对技改矿井，矿井边界是：西部以吴村煤矿35采区边界为界，北部以向阳村断层为界，东北以吴村煤矿边界为界，南部以二1煤-30

19、0m煤层底板等高线为界。2003年4月1日开工建设，设计生产能力15万吨/年，开凿主、副井一对，均为竖井，井筒深均为345m，中央并列式通风，主采山西组二1煤，煤层厚度3.59-5.31m，平均厚4.4m，煤层倾角12-18，据吴村煤矿瓦斯鉴定资料，煤层无自燃发火，煤尘无爆炸性，矿井属于低沼气矿井。2.2井田地质特征2.2.1地质构造2.2.1.1地 层本区为掩盖区，据井田内孔资料，地层由老至新有：中奥陶统马家沟组、中石炭统本溪组。上石炭统太原群。下二迭统山西组，下石盒子组。上二迭统，上石盒子组下段，上石盒子组上段，平顶山组，石千峰组和第三、四系，现分述如下。1、中奥陶统马家沟组（O2）为煤系

20、地层之基底，据区域资料，厚度为400600m，井田内2504孔揭露厚度最大（150m）。据该孔取芯情况，底部（厚约20m）为灰色厚层状石灰岩，裂隙发育，多充填方解石脉和晶体，局部有水浸现象，下部（厚约80m）为灰深灰色厚层状石灰岩和白云质灰岩，裂隙发育且充填方解石脉和晶体。中部（厚约20m）为深灰色，厚层状石灰岩，层面少含炭质，裂隙内充填方解石脉，偶含动物化石。上部（厚约30m）为深灰色，隐晶微晶质厚层状石灰岩，顶部夹似砾状灰岩，含少量遂石团块，泥质团块和黄铁矿结核，具网状和不规则裂隙，裂隙内充填方解石脉和具重结晶现象的水云母及硅质粘土，中夹数层深灰色含黄铁矿结核和中粒砂岩条带之泥岩。2、中石

21、炭统本溪组（C2）以O2灰岩顶界面与之分界，呈假整合接触，厚3.0711.50m，平均厚6.36m。下部为灰色土质泥岩，含黄铁矿结核，底部偶夹有石英砂砾岩。中部为浅灰色铝土质泥岩，含黄铁矿两层，黄铁矿呈结核状，豆状及散状，已达可采品位，上部为灰色铝土质泥岩，偶夹薄层细中粒石英砂岩。据镜鉴资料，铝土质多为针状和叶片状，节理清晰。3、上石炭统太原群（C3）为一套海陆交互相沉岩系，以一2煤层底板与本溪组分界，呈整合接触，厚69110m，平均厚95m左右。按岩性特征可分为上、中、下三段。下部灰岩含煤段：厚约37m，由灰深灰色石灰岩，中细粒砂岩，泥岩和煤组成，含灰岩4层（L2-L5）。其中L2灰岩厚5.

22、9021.62m，平均12.57m，隐晶微粒结构，夹遂石团块和薄层，上部白云质含量较高，富含动物化石，主要有SpHaeroschwagerine（球希瓦格筵）和Quasifusullina（似仿缍筵），其余灰岩厚度一般2m左右，含煤4-5层，除底部2煤层全区可采外，余者均不可采。中部碎屑岩段：厚约28m，以灰深灰色泥岩、粉砂岩及细中粒砂为主，偶夹薄层粗粒砂岩，石灰岩和煤层，含薄煤4层(一、一、一、一7)，仅一煤层偶见可采点。石灰岩常相变为砂质泥岩，含Schuagerina（希瓦格筵）和Boultonia（布乐顿筵）等动物化石。上部灰岩段：厚约30m，油灰色，深灰色泥岩，粉砂岩，菱铁质泥岩。石灰

23、岩和薄煤层组成，含灰岩23层（L8、L、L），其中L8灰岩为灰色，厚层状，含燧团块及丰富的动物化石碎屑，主要有动物化石有Boultonia（布乐顿筵）和ochubetella（苏伯特筵）。顶部黑色泥岩带含菱铁质核及黄铁矿团块。5、下二迭统下石盒子组（P）本组以砂锅窑岩（S12）底板与山西分界，并呈整合接触，平均厚86.19m。由灰白、浅灰及灰绿色中细粒砂岩，砂质泥岩，粉砂岩及铝土质泥岩组成，含植物化石碎片。底部砂锅窑砂岩为灰色中粒岩屑石英砂岩。成分以石英为主，约占80%，属花岗岩型，岩屑含有小泥质包体，含少量电气石。金红石和重晶石等重矿物。填隙物和长石已碳酸盐化。该砂岩底部多含泥质包体和石英细

24、砾为其特征。下部为灰色砂质泥岩，浅灰色颗状铝土质泥岩及泥岩组成。铝土质泥岩具少许紫斑和暗斑，富含棕色菱铁质颗粒。特征明显，为本区重要标志层之一（俗称A层铝土）。中、上部以中细粒石英砂岩为主，砂岩间多夹灰色泥岩或砂质泥岩。S13砂岩以中粒岩屑石英砂岩为主，局部粒度较粗，分选中等，硅质胶结。S14砂岩为细粗粒砂岩，一般分为三层：S以粗粒岩屑石英砂岩为主；S为中粒岩屑石英砂岩，含微量绿帘石重矿物；S为细粒岩屑石英杂砂岩，岩屑为燧石，千枚岩，泥质物等，含量约占69%，具平行及交错层理。6、上二迭统上石盒组下段（P）以四煤底板砂岩（S15）与下石盒子组分界，并呈整合接触，平均厚度170m左右。底部四煤底

25、板砂岩为灰白灰绿色，中细粒岩屑石英杂砂岩，含少量泥质包体。分选性、磨圆度较差，结构成熟度差，偶具交错层理，为本区标志层之一。中、下部为泥质粉砂岩与中细粒砂岩互层，含菱铁质结核，夹薄层黑色含炭质泥岩（相当四煤层位）。中、上部为灰白色细中粒石英砂岩（S16），具底砾岩，一般分为三层。其中S与S之间有薄层黑色泥岩，偶含炭质（相当五煤层位），顶部多为浅灰灰色泥岩和粉砂岩，具暗斑和水平纹理。7、上二迭统上石盒子组上段（P）本段以田家沟砂岩（S17）底板与P分界，呈整合接触，段厚平均约250m。底部S17砂岩为灰白灰绿色中粒石英砂岩。石英成分占8090%，且具溶蚀边。底部含砾和少量金红石和绿帘石重矿物。成

26、分成熟度和结构成熟度较好，为本区重要标志层之一。下部常为灰灰绿色中粒岩屑石英砂岩，含石英小砾石，分选较差。底部具杂色岩屑细砾岩，砾石周围有铁质浸染现象，呈棕红色。韵律层理明显，其上多为灰色、灰绿色。灰紫红色泥质粉砂岩和泥岩等，具紫斑，局部含铝土，偶见菱铁质颗粒。8、上二迭统平顶山组（P）本组与下伏上石盒子组呈整合接触，区内钻孔未见及。据区域地层资料，岩性为灰色中粗粒石英砂岩（俗称平顶山砂岩）。成分以石英为主，长石次之，底部夹有薄层灰绿色泥质粉砂岩，厚4050m左右。9、上二迭统石千峰组（P）该组与P呈整合接触，厚度大于114m。下部为紫红色泥岩和砂泥岩，层面含星点白云母片，具水平层理。上部为紫

27、红色砂岩，夹薄层紫红色泥岩。10、第三、四系（QR）该地层不整合于各地层之上，厚106.52626.72m，平均厚227.85m，且由西北向东南有递增趋势。上部为黄土，黄土夹砾石、砂砾等。砾石滚圆度较差，粒度大小不一，成分以石灰岩为主，次为石英砂岩。中、下部为棕红色粘土，具数层砾岩，粘土土中含不规则钙质结核和砾石。底部多为砾岩及砂砾层。2.2.1.2构 造焦作煤田处于纬向、华夏系、新华夏系和北西向构造的复合部位。由于多期次的，不同构造应力场的构造运动的迭加，煤田内构造相对复杂。煤田展布方向大体为N54E，说明焦作煤田主要受华夏系构造的控制。整个煤田可依走向近东西的凤凰岭断层为界分为两个构造带，

28、以南为纬向构造带，构造形迹以轴向近东西的褶曲和走向近东西的断裂为主；以北为华夏系构造带，构造形迹以走向NE的断裂为主，尚有NW向断裂和罕见的NNE向小断裂。古汉山井田位于华夏系构造带上，井田南北有走向NE的油坊蒋断层和九里山断层，井田东西有走向NW的赤庄断层和界碑断层。井田内的构造形态为一走向N54E，倾向SE，倾角1219的单斜。构造以走向NE的断裂为主，沿走向和倾向尚有波状起伏。本井田有10条断层，除界碑、赤庄断层走向NW外，其它断层均走向NE。现分述如下：一、界碑正断层（F30）为井田西部边界断层，延伸长8km，走向N30W，倾向SW，倾角70左右。落差100210m。199孔于423.

29、22434.83m见该断层角砾岩，其上为P上部地层，其下为C3L3灰岩，缺失P中下部C3L4地层约205m；215孔于162.26175.08m见该断层角砾岩，其上为P中部地层，其下为P中部地层，缺失田家沟砂岩及其上下地层约210m；214孔二1煤层止深451.38m，沿走向向西南，203孔二1煤止煤深540.51m，二1煤层不连续，落差约100m，该断层在本井田尚未控制。二、赤庄正断层（F68）为井田东部边界断层，延伸长22km，走向N70W，倾向NE，倾角70，落差30270m，G-1孔见基岩孔深344.07m，二1煤止煤458.26m，G-2孔终孔深492.65m未见基岩，推断其间有断层

30、存在；39-3孔见基岩孔深454.50m，二1煤止深637.64m，沿勘探线向浅部，39-1孔见基岩孔深668.92m，697.22m终孔，破碎带岩性为二1煤和C3灰岩，推断其间有断层存在，落差约150m；39-3孔二1煤层底板标高为-545.34m，沿走向向北东，43-2孔二1煤层底板标高为-768.38m，推断其间有断层存在，落差约200m；另外据3108、3112等电法点推测该断层存在。该断层已尼查明，但位置尚有摆动。三、魏村正断层（F31）为井田西北部边界断层，西抵界碑断层，向东延伸至26-10孔附近尖灭，长约3km，走向N55-65E，倾向NW,倾角70左右，落差0190m，21-5

31、孔于孔深219.95241.69m见该断层角砾岩，其上为P下部地层，其下为C2地层，缺失C3P地层约190米；22-1孔于孔深144.17145.31m见该断层角砾岩，其上为P中上部地层，其下为香炭砂岩，缺失砂锅窑砂岩和部分S16砂岩段约190m；22-3孔孔深270.19281.89m见断层角砾岩，其上为香炭砂岩，其下为C3L2灰岩，缺失C3L3灰岩至大占砂段约105m；官4孔孔深331.00333.88m见断层角砾岩，其上为北岔沟砂岩，其下为C3L3灰岩，缺失C3L3C3L9地层约45m；另经岩层对比中，252孔在264.55m推测有断层通过，缺失香炭砂岩至P顶部地层约35m，该断层已严密

32、控制。四、F311正断层为F31之伴生断层，与F31断层组成阶梯式断层，产状与F31断层相近，落差0100m，延伸长度约500m，官4孔孔深232.40238.57m见该断层角砾岩，其上为P中部地层，其下为A层铝土，缺失S13S15层段约90m，该断层已经查明。五、F312正断层为F31和F311之伴生断层，并与其构成阶梯式，产状与F31断层相近，延伸长度400m左右，落差0-60m，官4孔于272.39289.10m见断层角砾岩，其上为上层香炭砂岩，其下为大占砂岩，缺失中，下层香炭砂岩段约55m，该断层已经查明。六、官庄正断层（F60）为F31之分支断层，走向N75E，倾向NW，倾角70。西

33、端与F31斜交，向东延伸至2308孔和24-3孔之间尖灭。落差0-35米，22-1孔孔深215.52216.98m见断层角砾岩，其上为二1煤层底板泥岩，其下为C3L6灰岩，缺失S9C3L7层段约32m；2308孔于255.25225.75m见该断层角砾岩，缺失P中部地层约8m，已经控制。七、油坊蒋断层（F）为井田西南部边界断层，向西被界碑断层和方庄断层切割，延伸至九里山井田。走向N6575E，倾向NW，倾角70，井田内落差300350m，且向东逐渐变小，经对比，268孔孔深489.40m有断层通过，其上为石千峰地层，其下为S16砂岩，缺失PP地层约310m；237孔孔深675.33m有断层通过

34、，其上为S16砂岩，其下为O2灰岩，缺失四煤底板砂岩（S15）至C2地层约350m；另外，32线以西地震剖面（如3线、5线、加5线）断层反映明显，向东反映较差，该断层已经查明。八、团相正断层（F62）位于井田中深部，为油坊蒋断层的分支断层，走向自东向西由NWW转为近EW向，至30勘探线转为SWW向，倾向SE，区内长度约4.5公里，于266孔附近尖灭，落差0170m。2616孔在314.77318.93m处，泥岩受构造挤压，局部呈角砾状，缺失16砂岩中段约20m；297孔孔深707.60713.40m见该断层角砾岩，其上为S13砂岩；其下为C3L5砂岩，缺失C3L6灰岩至A层铝土层段约170米；

35、3210孔在921.00928.40m处，泥岩松软，具滑面，其上为S16砂岩，其下层为香炭砂岩，缺失中、上层香炭砂岩至四煤底板板砂岩约150m；27勘探线上274孔277孔之间二1煤层度板标高显著不连续，落差125米。30勘探线上305孔与307孔之间二1煤层底板标高不连续，落差180m，该断层已经控制。九、小凤凹正断层（F63）位于吴村煤矿深部，向东尖灭于306孔与328孔之间，向西尖灭于275孔以西，延伸长2.5km，落差040m，走向N62E，至30勘探线以东逐渐转为近EW向，倾向SE，倾角70。吴村煤矿西翼轨道下山及回风下山均见及，其中西翼落差6m左右，东翼不清，已基本控制。十、向阳村

36、正断层（F64）位于吴村煤矿东翼，西抵古汉山断层，向东尖灭于362孔以东300m处，延伸长2公里。落差065m，走向N70W，向东逐渐转为EW向，倾向N，倾角70。付351孔和365孔见及，358孔与351孔之间二1煤层底板标高显著不连续，推测有断层存在，该断层已基本控制。十一、白庄断层（F32）位于白庄煤矿西部，向西南延伸与位村断层相交，走向NNE，倾向W，延展长度1500m。本井田除上述构造形迹外，由于勘探工程量较少，以往钻探质量较差，无岩芯钻进较多，且部分钻孔未测井，因此可能落差较小的断层尚未查出。2.2.2含煤地层及煤层2.2.2.1含煤地层下二迭统山西组（P）为主要含煤地层。以北岔沟

37、砂岩（S9），底界与太原群分界，呈整合接触。平均厚99.85m。由砂岩、砂质泥岩，泥岩，粉砂岩和煤层组成，自上而下可分为三段：下段：即北岔沟砂岩至二1煤层段，厚约34m。砂岩为灰深灰色，中细粒岩屑石英砂岩，局部相变为粉砂岩。该砂岩分选磨圆较好。成分以石英为主，约占85%，正长石约占5%，且含有萤石、绿帘石等重矿物。石英大部分具次生加大现象，岩屑以千枚岩，片岩为主，含菱铁质结核及泥质包体局部夹有黑色泥质粉砂岩条带，形成透镜状层理和水平纹理。接触孔隙式胶结。该砂岩岩性特殊，易于辨认，为区内标志之一。二1煤层为区内主要可采煤层，厚度稳定，结构简单的厚煤层。偶夹一层厚0.020.42m的炭质泥岩或泥岩

38、夹矸，底板多为灰黑色含炭质泥岩。二1煤层下27m，偶有薄煤一层（二0煤）。本段含较多植物根茎化石。中段：即大占砂岩（S10）段，厚约25m，为灰深灰色细粒岩屑石英砂岩，且多相变成粉砂岩。成分以石英为主，岩屑次之。石英颗表面有刻蚀现象。岩屑成分较杂，多碳酸盐化。填隙物为钙质，水云母等粘土矿物（占50%），呈微晶显微鳞片状结构。含少量锆石，绿帘石和菱铁质颗粒。菱铁质颗粒与石英同方向排列，形成小型交错层理，石英颗粒具次生加大现象。该砂岩特征明显，为本区重要标志之一。该砂岩之下常发育灰黑色泥岩，炭质泥岩，局部与二1煤层直接接触，之上常为深灰色泥质粉砂岩，具水平层理，含植物化石，常含薄煤一层（二3）煤。

39、砂岩中部偶含薄煤一层（二2煤）。上段：即香炭砂岩（S11）段，厚约40m，该砂岩以灰色，中细粒（局部为粗粒）石英砂岩为主，次为深灰色粉砂岩，含菱铁质颗粒，具透镜状层理，顶部粉砂岩的律层理及脉状层理明显，偶含薄煤1-2层（二4煤和二5煤）。2.2.2.2煤 层本井田含煤地层有二迭系山西和石炭系太原群，平均厚度分别为99.85m、89.57m，总厚189.42m，山西组含煤5层（二0、二1、二2、二3、二4），其中仅二1煤层全区可采，二2煤层偶见可采点；太原群含煤11层（1、2、3、4、5、7、8、9），其中仅2煤全区可采，煤层偶见可采点，煤层总厚平均11.68m，煤系含煤系数为6.17%，可采煤

40、层总厚8.17m，可采含煤系数为4.32%，其中山西组和太原群含煤系数分别为5.17%和7.28%，可采含煤层系数分别为4.66%和3.93%。现仅将二1和2煤层特征简述如下:（一）二1煤层赋存于山西组下部。上距大占砂岩（S10）06.25m，平均1.76m，下距北岔沟砂岩（S9）3.4911.17m，平均5.03米，井田内53孔均穿过二1煤层位，除4孔断失外，其余49孔二1煤均可采，煤厚3.156.27m，平均4.65m，一般46m（见图41），煤厚交化标准差为0.71，变异系数为15.5，属稳定型厚煤层，局部含泥岩或炭质泥岩夹矸12层，厚度0.020.42m，结构简单。顶板为灰深灰色泥岩。

41、砂质泥岩，零星发育0.100.50m炭质泥岩伪顶，局部与细粒砂岩粉砂岩直接接触，底板为灰黑深灰色泥岩，砂质泥岩或粉砂岩，富含植物根部化石，局部发育炭质泥岩或含炭泥岩伪底。综上所述，二1煤层属层位稳定，全区发育，结构简单，普遍可采，稳定型之厚煤层。（二）2煤层赋存于太原群底部，上距二1煤平均108.71m，下距奥陶系石灰岩平均6.36m，区内穿过2煤层者16孔，除2孔断失外，见2煤岩者14孔，均可采，厚度2.395.02m，平均3.47m变化标准差为0.77m，变异系数为22.2%，属稳定型之中厚煤层，普遍含泥岩和炭质泥岩夹矸14层，厚度0.051.64m，属复杂结构。煤层顶板为全区普遍发育的L

42、2石灰岩，底部为灰深灰色泥岩，铝土质泥岩，含较多黄铁矿结核和团块，矿2煤层应属层位稳定，普遍可采，结构复杂，稳定型之中厚煤层。煤 层 特 征 表时代煤层见煤情况煤层厚度煤层结构至二1煤层间距(米)含煤系数%变异系数%标准差(米)稳定程度工业评价穿见点最小最大夹矸发育情况类型见煤点可采点平均(米)P二4490-0.25无夹矸简单22.120.013000.03不稳定不可采1(0)0.01二3490-0.2620.160.032580.088(0)0.03二2490-1.09仅官1孔夹一层0.72米11.750.062850.1711(1)0.06二1493.15-6.27含1-2层厚0.02-0

43、.4204.66160.71稳定普遍可采49(49)4.55二0490-0.19无夹矸2.350.013000.03不稳定不可采1(0)0.01C3-9270-0.1929.070.014000.041(0)0.01-8240-0.732205孔分叉46.200.171350.2010(0)0.15-7130-0.44无夹矸52.610.30480.13较稳定11(0)0.27一120-1.28含夹矸一层61.370.66650.38局部可采11(5)0.59-120-0.34无夹矸72.920.15920.12不稳定不可采7(0)0.13-120-0.4073.070.23640.139(0

44、)0.21-5120-0.4275.520.22700.149(0)0.20-4120-0.78普遍含一层厚0.07-0.3米79.800.41640.2410(0)0.37-3130-0.50无夹矸88.510.26720.169(0)0.23-2140.39-5.02普遍含1-4层厚0.05-1.0米108.718.87220.77稳定普遍可采14(14)3.47-1140-0.08无夹矸122.370.012000.02不稳定不可采1(0)0.012.2.3煤层瓦斯、自然及爆炸倾向性2.2.3.1煤层瓦斯1、成分和含量根据钻探取样深度在138.72964.05米之间，瓦斯成分两值为0.6

45、698.20%，沼气含量则为0.0233.02mL/gr,瓦斯成分和含量偏小的采样点分布在井田浅部和东部的瓦斯风化带内。井田内20个采样点中，除边界断层附近沼气含量稍低外，沼气含量均高，般大于10 mL/gr。钻探采集的5层次二1煤层瓦斯样，采样深度为351.00571.50m，瓦斯成分为94.8497.03，含量变化在15.0633.02 mL/gr之间。故本区二1煤层瓦斯含量高。生产过程中共进行了三次瓦斯含量及瓦斯压力测试，结果为：地点标高（m）埋深（m）瓦斯含量（m3/t.r）瓦斯含量（m3/t）瓦斯压力（MPa）三车场-366.0462.521.10.75四车场-393.6490.12

46、2.941.005391下车场-450.6547.127.351.68751301石门466.8562.828.182.422001年2005年矿井瓦斯鉴定等级结果表年份绝对量（m3/min）相对量（m3/t）鉴定等级200115.9932.34突出200220.642.89突出200321.3326.25突出200426.3834.78突出200520.6515.88突出2、煤与瓦斯突出古汉山矿为煤与瓦斯突出矿井，自1999年12月21日（始突标高-345m，距地表垂深441m，突出煤量302t，瓦斯29000m3）。该矿至今已发生突出3次（最后一次2000年8月30日）。其中：突出煤量最大

47、是2000年6月13日发生于11031运输巷，标高-360 m，距地表垂深456m，突出煤量702t，瓦斯量54800m3； 2005年矿井绝对瓦斯涌出量20.65 m3/min，相对瓦斯涌出量为15.88 m3/t。据钻孔煤芯和生产过程统计资料，该区二1煤层下部12m左右为一松软煤带，呈鳞片状，粒状，粉状产出，中上部为块煤带，局部地段顶部也有松软煤层。对2504和2708孔二1煤层吸附常数（a、b值）、瓦斯放散初速度（P）、煤体坚固系数（f）测定结果表明，该煤层孔隙率较高，吸附瓦斯性能强。虽坚固性较好，放散初速度（P）较小，突出性综合指标K值为58，但除边界断层附近煤层瓦斯含量较小外，含量普

48、遍较大，煤层埋深也均在始突深度以下，故古汉山井田二1煤层具煤与瓦斯突出危险性，矿井为煤与瓦斯突出矿井。2.2.3.2煤尘及煤的自然与爆炸倾向对2205、2308和2616三孔二1煤层的自然倾向，煤尘爆炸性测定结果（表65）表明，该区二1煤层无煤尘爆炸性和自然倾向白庄煤矿和吴村煤矿历年生产实践也可证明上述结论。二1煤层自然倾向、煤尘爆炸测定结果表（据三队报告）孔号自然倾向煤尘操作备注原样（）氧化（）还原（）自然倾向火焰长度（mm）加岩粉量（%）结论2205386373398无00无鹤壁矿务局测试2308381374397无00无2616385378399无00无2.2.4井田水文地质2.2.4.

49、1含水层组特征（一）第三、四系孔隙含水组第三、四系沉积厚度一般100250m，由北向南、由西向东逐渐变厚，最厚达626.72米。据1974年勘探资料，上部垂深50米含有丰富的孔隙潜水。单位涌水量4.0213.33L/s.m，水化学类型为HCO3CaMg型水，矿化度0.3g/l左右。（二）二迭系砂岩裂隙含水组二迭系风化带厚度一般小于30m，弱含水，单位涌水量0.0460.465L/s.m，水位标高90.2495.30m（1974年前）。二1煤层上部60m范围内，含水层岩性以细粒砂岩为主，中粒砂岩次之。第29勘探线以西含水层厚一般1530m，以东厚一般2040m，据265孔，单位涌水量0.0691

50、 L/s.m。水位标高94.25m（1958年抽水资料）。水化学类型为HCO3CaMg型水。（三）太原群灰岩深裂隙含水层1、L8灰岩岩溶裂隙承压含水层层厚5.0710.07m，平均8.30m，岩溶裂隙发育不均，本次施工5孔均不漏水，仅见少数细少裂隙，多被方解石脉充填。据1974年勘探资料，古汉山井田揭露本层有25孔。其中241、282、304、355、384等孔道遇裂隙或溶洞漏水，溶洞直径0.200.55m，漏水孔占揭穿钻孔的17.8%，其富水性大小不一。如处在浅部的241孔，穿见直径为0.55m的溶洞，钻孔发生严重漏水，抽水降深2.84m，单位涌水量5.40 L/s.m，水位标高97.89m

51、（1959年）。处在白庄断层附近的43孔，裂隙较发育，具溶蚀现象，抽水降深18.80m。单位涌水量0.266 L/s.m，水位标高73.75m（1988年3月）。384孔抽水降深27.84米，单位涌水量0.149 L/s.m，水位标高91.22m（1959年）。水化学类型为HCO3CAMg型水，矿化度小于0.3g/L。邻近生产矿井排水所引起的水位大幅度下降，已影响到古汉山井田，水位标高与影响前天然水位相比，下降了许多。L8灰岩距二1煤层底板20.6850.33m，平均35.55m，其同由泥岩，砂质泥岩隔水层和坚硬的砂岩组成。2、L2灰岩岩溶裂隙承压含水层层厚5.9021.62m，平均12.57

52、m，岩溶裂隙发育不均。据1974年勘探资料，漏水孔占揭穿钻孔的11.5%，富水性大小不一，邻区302、31、131孔单位涌水量分别为0.00147、0.13、2.43 L/s.m，水质良好，受矿井排水影响，1987年10月施工的301孔，其水位比1974年3月施工的302孔低22.57m。在断层附近，该层水与L8灰岩水力联系密切，易引起矿床突水淹井。（四）奥陶系（O2）灰岩岩溶裂隙承压含水层据1974年勘探资料，O2灰岩上部50m岩溶裂隙比较发育。漏水孔占揭露钻孔的24.4%，邻区钻孔抽水单位涌水量1.566 L/s.m，1974年前水位标高89.2293.11m。2504孔揭露O2灰岩150

53、m，岩芯完整，多呈长柱状，局部仅见细小裂隙，无溶蚀现象，不漏水。所统计，该含水层埋深300.76788.60m，平均534.06m，上距2煤层3.0711.50m，平均6.36m，岩性为C2铝土质泥岩。由于该含水层水量丰富，水火压力高，距一2煤层近，所以是2煤层底板的直接充水含水层，在断层附近，该层水尚与L2、L8灰岩水发生水力联系，严重危及矿井安全生产。2.2.4.2井田水文地质主要特征本井田为一典型的单斜构造，地下水沿着岩层的倾斜方向，由西北流向东南，很显然，北部边界是影响古汉山井田地下水的重要补给边界。具体来说，32线以东与吴村矿仅以300m等高线为界，二者水力联系密切。32线与白庄、吴

54、村煤矿以魏村和小凤凹等断层为界，由于断层的延伸方向与地下水流向近于垂直，故对北来地下水的运动条件有一定影响。其影响程度随断层的落差大小而变化；24线以西，魏村断层落差较大，据对接岩性分析相对阻水；24线以东，断层落差小，且不连续。对北来地下水的运动条件影响较小，值得一提的是，魏村和小凤凹两断层均在275孔附近尖灭，由于尖灭处应力集中，岩石破碎，裂隙发育，故是地下水富集，运移的有利地段。井田西部与九里山矿以界碑，方庄两断层之间的地堑为界，据对接关系，岩性分析，推测两边水力联系甚微（指L8、L2、O2含水层）。井田东部以内升外降、落差大的赤庄断层为界，因岩溶裂隙含水层与区外含水丰富的第三、四系冲洪

55、积层广大接触。故二者水力联系密切，补给条件好。由于受构造的控制与影响程度不同，井田内各处的水文地质条件亦不一样。24线以西断裂不发育，水文地质条件比较简单，又因魏村界碑断层阻水断裂，所以地下水的补给、运动条件和富水性均比24线以西为好。24线与32线之间，构造相对比两侧发育，水文地质条件亦较复杂。团相断层与F60断层尖灭之间的地带，是地下水活动的有利地段。此外，由于团相断层与地下水运动方向斜交，南盘砂泥岩相对阻水，因此该断层的北侧是地下水富集的有利部位，亦是地下水向深部运动的良好通道。从漏水钻孔分布情况看，除井田浅部漏水孔较多外，主要沿魏村和小凤凹断层的北侧分布，而井田内53个地质孔只有团相断层附近的207孔和赤庄断层附近的364孔漏水。说明了断层附近岩溶裂隙发育，有利于地下水的运移、富集，同时也说明了本井田构造比较简单。邻近生产矿井长期排水所引起的大幅度水位下降（当然还有其它因素），已影响到古汉山井田。214孔1988年8月29日水位标高为31.71m，后