平頂山礦區(qū)首山一井探采對比研究

李建欣，高明輝，李學(xué)偉，張曉逵，李惠杰

（河南省煤田地質(zhì)局四隊，河南平頂山467000）

平頂山礦區(qū)首山一井探采對比研究

李建欣*，高明輝，李學(xué)偉，張曉逵，李惠杰

（河南省煤田地質(zhì)局四隊，河南平頂山467000）

首山一礦井田位于河南省許昌市襄城縣紫云鎮(zhèn)西南，煤炭資源儲量豐富，煤層埋藏適中，有一定的區(qū)位優(yōu)勢，通過分析以往地質(zhì)資料，結(jié)合目前礦井生產(chǎn)實際，分析對比同勘探階段提供的地層、構(gòu)造、煤層、瓦斯、水文等方面內(nèi)容，分析產(chǎn)生差別的原因，為今后類似條件下的地質(zhì)勘探工作提供借鑒和指導(dǎo)，對指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)、合理開發(fā)利用資源均具有指導(dǎo)性意義。

探采對比；地層；構(gòu)造；煤層；瓦斯

1 礦區(qū)位置及四鄰關(guān)系

首山一礦井田位于河南省許昌市襄城縣紫云鎮(zhèn)西南，平頂山市北東，北東距襄城縣城約10km，西南距平頂山市區(qū)約25km，行政區(qū)劃隸屬許昌市襄城縣管轄。井田東西走向長約6.6km，南北傾向?qū)捈s4.1km，面積26.9279km2。

首山一礦井田位于平頂山煤田東側(cè)。東起55勘查線，與河南省襄城縣首山二井煤勘探區(qū)毗鄰，北以靈武山向斜軸部及二1煤層-1000m（四2煤層-850m）底板等高線為界，西北至溝李封正斷層（F14），與平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十三礦相鄰，西與河南省寶豐縣賈寨—郟縣唐街煤詳查區(qū)相鄰，南以李口向斜軸部及二1煤層-1000m（四2煤層-800m）底板等高線為界，與平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦、十礦、十二礦相鄰。見圖1。

圖1 四鄰關(guān)系圖

2 煤礦建設(shè)、生產(chǎn)概況

2.1 建設(shè)概況

首山一礦由平煤天安與上海寶鋼參股合資組建的河南平寶煤業(yè)有限公司，由中煤國際工程集團(tuán)武漢設(shè)計院設(shè)計，平頂山興平監(jiān)理公司負(fù)責(zé)項目監(jiān)理，平煤建安公司負(fù)責(zé)施工。

礦井設(shè)計生產(chǎn)能力240×104t/a，服務(wù)年限76.3年。礦井采用立井石門開拓，工業(yè)廣場布置主、副井井筒，工業(yè)廣場南1500m布置中央回風(fēng)井。分-600m和-760m 2個水平開拓，原初步設(shè)計己組、戊組同時開采。

2004年8月16日首山一礦正式開工建設(shè)，2009年6月底，完成全部一期工程和大部分二期、三期工程。礦井主通風(fēng)機(jī)、地面永久瓦斯抽采系統(tǒng)、井下瓦斯抽采系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、地面35kV變電站、井下主排水系統(tǒng)、井下中央變電所、己二采區(qū)變電所、地面給排水、壓風(fēng)系統(tǒng)、主井及副井提升系統(tǒng)、井上下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)、地面供暖系統(tǒng)、通訊調(diào)度系統(tǒng)等投入運(yùn)行；2009年7月開始試生產(chǎn)，2010年7月通過礦井竣工驗收。

2.2 生產(chǎn)概況

首山一礦投產(chǎn)首采面為己15－12010綜采工作面，于2009年4月30日貫通，走向1080m，采長213m，工業(yè)儲量96×104t，于2009年7月10日投入生產(chǎn)。

目前，礦井開采一水平（-600m水平），共布置有3個采區(qū)，即戊一采區(qū)、己一采區(qū)、己二采區(qū)，其中戊一采區(qū)未布置采掘工作面；己一采區(qū)為準(zhǔn)備采區(qū)，布置有3個開掘工作面；己二采區(qū)為雙翼采區(qū)，己二西翼采區(qū)布置有1個回采工作面、3個開掘工作面（其中1個為停工開掘工作面）；己二東翼采區(qū)布置有1個回采工作面、1個開掘工作面、2個備用工作面，礦井采用走向長壁后退式采煤方法，全部垮落法管理頂板。

礦井通風(fēng)方式為中央分列抽出式，主井、副井進(jìn)風(fēng)，中央回風(fēng)井回風(fēng)，中央回風(fēng)井安裝2臺同等能力的主要通風(fēng)機(jī)，1臺工作1臺備用。礦井各采區(qū)有完整而獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，礦井通風(fēng)難易程度屬于通風(fēng)容易。

截止2013年末，礦井共有2個回采工作面、2個備用工作面、8個開掘工作面，其中4個煤巷掘進(jìn)工作面，4個巖巷掘進(jìn)工作面。

3 探采對比分析

首山一礦從開工建設(shè)、試生產(chǎn)到竣工驗收階段，進(jìn)行了首采區(qū)地震勘探、井下水文孔鉆探、井巷工程地質(zhì)編錄及其它井下地質(zhì)工作，積累了比較多的礦井地質(zhì)資料，此次探采對比以河南煤田地質(zhì)局四隊于1997年3月提交的《河南省平頂山煤田首山一井勘探（精查）地質(zhì)報告》（以下簡稱《精查報告》）為依據(jù)[1]。對《精查報告》提供的構(gòu)造、煤層、瓦斯等方面進(jìn)行對比。

3.1 地層

本區(qū)區(qū)域地層劃分屬華北地層區(qū)豫西分區(qū)澠池—確山小區(qū)。區(qū)域上主要發(fā)育地層為前震旦系、震旦系、寒武系、石炭系上統(tǒng)、二疊系、三疊系、白堊系、古近系、新近系、第四系，其中二疊系為主要含煤地層。區(qū)域礦產(chǎn)以煤礦床為主，可采煤層賦存于山西組及下石盒子組，主要可采煤層有二1（己16-17）煤及四2（戊9-10煤），五2（丁5-6）煤為大部可采煤層。

本區(qū)為半隱伏地區(qū)，地表僅出露部分二疊系上統(tǒng)上石盒子組九煤段、石千峰組及三疊系下統(tǒng)劉家溝組地層。依據(jù)地表出露及鉆孔揭露，地層由下而上為寒武系上統(tǒng)崮山組（∈3g）、石炭系上統(tǒng)（C2）、二疊系（P）、三疊系下統(tǒng)（T1）和第四系（Q）?？偤窦s1400m。其中石炭系上統(tǒng)太原組—二疊系上統(tǒng)上石盒子組為含煤地層。

《精查報告》確定的井田含煤地層石炭系太原組與二疊系山西組和下石盒子組的劃分，依據(jù)充分可靠，煤、巖層對比清晰，經(jīng)生產(chǎn)揭露是正確的。

3.2 構(gòu)造

井田主體構(gòu)造為以軸向320°的寬緩背斜（白石山背斜），其南、北兩翼分別為李口向斜北翼和靈武山向斜的南翼，地層走向一般為290°～320°，傾角北翼稍陡，南翼較緩，一般變化在8°～20°之間。

煤層沿走向起伏變化不大，對采面布置與采掘生產(chǎn)影響不大。

井田范圍內(nèi)共有斷層有14條，走向20°～70°（F13逆斷層走向315°），傾向為南東或北西，落差0～150m。其中，正斷層13條，逆斷層1條

《精查報告》中確定的井田主體構(gòu)造經(jīng)生產(chǎn)揭露基本正確。

《精查報告》中，李口向斜軸部形態(tài)較為平緩，經(jīng)鄰近的八礦、十礦生產(chǎn)揭露，軸部發(fā)生擺動，形態(tài)有所變化，見圖2。

3.3 煤層

3.3.1 煤層穩(wěn)定性

本區(qū)含煤地層有石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組和上統(tǒng)上石盒子組，含煤地層總厚度789.00m，含煤53層，常見22層，煤層總厚度22.85m，含煤系數(shù)為2.77%。主要可采煤層為賦存于山西組下部的二1煤層和下石盒子組的四2（戊9-10）煤層，兩煤層全區(qū)可采；下石盒子組的四3（戊8）、五2（丁5-6）煤層為大部可采煤層；下石盒子組的五1（丁7）煤層為局部可采煤層；其余煤層偶爾可采或不可采?？刹擅簩涌偤?1.86m，可采含煤系數(shù)1.49%。

《精查報告》確定的，二1（己16-17）煤層均屬穩(wěn)定—較穩(wěn)定型煤層；四2（戊9-10）煤層屬較穩(wěn)定煤層；四3（戊8）煤層屬不穩(wěn)定煤層；五1（丁7）煤層屬不穩(wěn)定煤層；五2（丁5-6）煤層屬較穩(wěn)定煤層。

結(jié)合礦井生產(chǎn)實際，確定二（1己16-17）煤層屬較穩(wěn)定煤層；二21（己15）煤層屬穩(wěn)定煤層；四（2戊9-10）煤層屬較穩(wěn)定煤層；四（3戊8）煤層屬較穩(wěn)定煤層；五（1丁7）煤層屬不穩(wěn)定煤層；五（2丁5-6）煤層屬較穩(wěn)定煤層[2-3]。各煤層穩(wěn)定性與《精查報告》中確定的煤層穩(wěn)定性評價結(jié)論存在一定的差別。

3.3.2 煤層賦存

首山一礦對戊組煤層低位抽采巷、己組煤層高位抽采巷和近煤層巷道均進(jìn)行了物探和鉆探超前探測工作，驗證了兩采面煤層賦存情況與《精查報告》提供數(shù)據(jù)基本一致。

圖2 井田構(gòu)造綱要圖

3.3.3 煤質(zhì)

截止2013年8月，首山一礦原煤產(chǎn)量為448×104t，尚無系統(tǒng)的煤質(zhì)資料，一直使用《精查報告》中所確定的主采煤層灰分、硫分、發(fā)熱量、可選性及煤類等煤質(zhì)指標(biāo)（見表2），缺少對比依據(jù)無法對其做出對比。在煤礦生產(chǎn)過程中，應(yīng)注意收集各煤層煤巖煤質(zhì)資料，以更好的了解煤巖煤質(zhì)特征，合理開發(fā)利用資源[4]。

3.4 瓦斯

《精查報告》對首山一礦預(yù)測的二（1己16-17）、二21（己15）、四（2戊9-10）、四（3戊8）煤層為有突出危險性煤層，五（2丁5-6）煤層為局部有突出危險性煤層。

經(jīng)過煤礦實際開采驗證，首山一礦多年來一直鑒定為煤與瓦斯突出礦井，且煤與瓦斯防突指標(biāo)均處于安全監(jiān)控內(nèi)，未發(fā)生過嚴(yán)重的煤與瓦斯突出事故，但是瓦斯相對涌出量和絕對涌出量都達(dá)到高瓦斯礦井標(biāo)準(zhǔn)，說明勘查階段對瓦斯的評價是正確的。

首山一礦近幾年的瓦斯涌出量鑒定情況見表2。由表2可知，瓦斯相對涌出量最大19.27m3/t·d，絕對涌出量最大61.56m3/min。礦井的瓦斯相對和絕對涌出量均屬較高水平，其瓦斯相對涌出量值大于10m3/t·d，絕對瓦斯涌出量大于40m3/min，定為高瓦斯礦井。另據(jù)八礦等鄰礦資料，八礦所在的平頂山礦區(qū)內(nèi)的煤礦開采二1（己16-17）煤層時時常發(fā)生煤與瓦斯突出事故。首山一礦是煤與瓦斯突出礦井，故首山一礦某些區(qū)域發(fā)生煤與瓦斯突出事故的可能性較大。

3.5 水文地質(zhì)

《精查報告》確定二1煤層水文地質(zhì)勘查類型：Ⅰ區(qū)為第三類、第二亞類、Ⅰ型偏Ⅱ型，即水文地質(zhì)條件簡單偏中等，以底板進(jìn)水為主的巖溶充水礦床；Ⅱ區(qū)為第二類、第Ⅰ型，即水文地質(zhì)條件簡單，以頂板砂巖裂隙進(jìn)水為主的巖溶充水礦床。四2（戊9-10）、五2（丁5-6）煤層水文地質(zhì)勘查類型為第二類、第Ⅰ型，即水文地質(zhì)條件簡單，以頂板砂巖裂隙進(jìn)水為主的巖溶充水礦床。

經(jīng)過煤礦實際開采驗證區(qū)內(nèi)主要可采煤層二1煤層水文地質(zhì)勘查類型為第三類、第二亞類、第二型，即水文地質(zhì)條件中等，以底板進(jìn)水為主的巖溶充水礦床。劃分依據(jù)見表4。

表1 各煤段主要煤層情況表

表2 煤質(zhì)特征綜合表

表3 首山一礦礦井瓦斯鑒定匯總表

3.6 地質(zhì)勘探類型

《精查報告》確定了區(qū)內(nèi)為構(gòu)造中等偏簡單、二1（己16-17）煤層屬穩(wěn)定—較穩(wěn)定類型，四2（戊9-10）煤層屬較穩(wěn)定類型。

該結(jié)論與目前首山一礦的實際情況相符。

表4 水文地質(zhì)類型劃分依據(jù)一覽表

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

（1）《精查報告》中確定的井田主體構(gòu)造經(jīng)生產(chǎn)揭露基本正確?！毒閳蟾妗分校羁谙蛐陛S部形態(tài)較為平緩，經(jīng)鄰近的八礦、十礦生產(chǎn)揭露，軸部發(fā)生擺動，形態(tài)有所變化。

（2）區(qū)內(nèi)為構(gòu)造《精查報告》確定為中等偏簡單、主要可采煤層二1（己16-17）煤層屬穩(wěn)定—較穩(wěn)定類型，四2（戊9-10）煤層屬較穩(wěn)定類型。該結(jié)論與目前首山一礦的實際情況相符。

（3）首山一礦是煤與瓦斯突出礦井，煤與瓦斯突出危險性評價與《精查報告》中評價結(jié)論一致。

（4）水文地質(zhì)條件，《精查報告》確定二1煤層水文地質(zhì)勘查類型：Ⅰ區(qū)為第三類、第二亞類、Ⅰ型偏Ⅱ型，即水文地質(zhì)條件簡單偏中等，經(jīng)生產(chǎn)實際確定區(qū)內(nèi)主要可采煤層二1煤層水文地質(zhì)勘查類型為第三類、第二亞類、第二型，即水文地質(zhì)條件中等，以底板進(jìn)水為主的巖溶充水礦床。

4.2 建議

（1）礦區(qū)主要可采煤層缺少系統(tǒng)的煤質(zhì)資料，在未來生產(chǎn)過程中，應(yīng)系統(tǒng)收集整理各煤層煤巖煤質(zhì)特征資料，加強(qiáng)煤質(zhì)方面的研究工作各。煤層穩(wěn)定性經(jīng)開采驗證，與《精查報告》中確定的煤層穩(wěn)定性評價結(jié)論存在一定的差別，在開采過程中應(yīng)加以重視。

（2）礦區(qū)屬于煤與瓦斯突出礦井，日常生產(chǎn)過程中，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控，預(yù)防某些區(qū)域發(fā)生煤與瓦斯突出事故的可能性。

（3）礦區(qū)二1煤層水文地質(zhì)條件中等，以底板進(jìn)水為主的巖溶充水礦床。生產(chǎn)過程中應(yīng)注意認(rèn)真觀測、全面收集水文地質(zhì)資料。加強(qiáng)相關(guān)開采、地質(zhì)和水文地質(zhì)資料的分析研究，提高預(yù)見性，指導(dǎo)礦井防治水工作。

[1]河南省煤田地質(zhì)局四隊.河南省平頂山煤田首山一井勘探（精查）地質(zhì)報告[R].河南:河南省煤田地質(zhì)局四隊,1997：85-87.

[2]河南省煤田地質(zhì)局三隊.河南省平頂山煤田深部東段普查區(qū)首山一井資源儲量核查報告[R].河南:河南省煤田地質(zhì)局三隊,2003：65-66.

[3]張衍輝,張建奎,李建欣.平頂山煤田首山一井二1煤層厚度變化規(guī)律分析[J].能源技術(shù)與管理,2012（01）:76-78.

[4] 楊光華,王貴和,毛軍戰(zhàn).首山一井二1、四2煤層煤質(zhì)特征分析[J].價值工程,2011（12）:39-41.

TD166

A

1004-5716(2015)10-0157-05

2015-04-09

李建欣（1981-），男（漢族），河南平頂山人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)技術(shù)管理與研究工作。