永定庄煤业地质类型划分研究及资源量估算_常达.pdf

江西煤炭科技2023年第1期摘要：通过划分分析永定庄煤业矿井地质构造、煤层稳定程度、水文地质、瓦斯种类及其他地质状况，其结果是瓦斯种类属于简单类别，地质构造复杂程度，煤层稳定性、水文及其他地质条件均属于中等类别。因此，综合判定永定庄煤业属于中等类型的煤矿地质类别；并进一步采用地质块段法对山4#、2#、3-5#、8#煤层共有资源量进行估算计算，结果表明探明资源量占保有资源量的4 8%，控制资源量占保有资源量的6 6%。关键词：矿井地质类型；资源量估算；探明资源量；保有资源量中图分类号：P6 2 4.7文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 5 7 2（2 0 2 3）0 1-0 1 2 7-0 4Study on Geological Type Classification and Resource Estimation in Yongdingzhuang Coal Industry Co.Chang Da(Yongdingzhuang Coal Industry Co.,Jinneng Holding Group Co.,Datong,Shanxi 037001)Abstract:By classification analysis of geological structure,coal seam stability,hydro-geology,gas type and other geologicalconditions,the author concludes that Yongdingzhuang Coal Industry Co.belongs to the medium type and makes an estimatedcalculation of the total resource in No.4,No.2,No.3 to 5 and No.8 coal seam,which shows that explored resource accounts for48%of preserved resource,while explored and control resource 66%.Key words:mine geological type;resource estimation;explored resource;preserved resource永定庄煤业地质类型划分研究及资源量估算常 达（晋能控股煤业集团永定庄煤业，山西大同0 3 7 0 0 1）1永定庄煤业矿井概况永定庄煤业井田位于大同煤田北东部，矿区面积约9.0 7 79k m2；生产规模2.0 0M t/a；开采标高在+15 5 0+7 2 5m之间；开采煤层有侏罗系8#、9#、1 1#、1 2#、1 4#、1 5#煤层和石炭系山2#、山4#、3-5#、2#、8#、9#煤层。由于侏罗系各煤层已开采完毕并闭层，因此，本次仅通过研究石炭系各煤层的地质条件来对永定庄煤业矿井的地质类型进行划分分析。2永定庄煤业矿井地质综合分析2.1地质构造复杂程度分析永定庄煤业井田基本形态为走向N 1 0-5 0 E，倾向北西的单斜构造，并兼有宽缓的背向斜构造。依据之前的地质勘测和采掘揭露，井田内发育断层有8条（正、逆断层分别是6和2条），其中：山4#、煤层掘进揭露断层7条（正、逆断层分别是6和1条），落差在0.3 0 1.8 0m之间；钻孔披露逆断层1条，落差为3 0 8 0m，处于该井田东部的边沿位置，不会对井田煤层整体开采产生大的影响。有岩浆岩侵入，井田内山4#、2#、3-5#、8#煤层收岩浆侵入破坏较严重，不仅影响采区合理划分，还对煤层开采的持续性产生影响。综上所述，依据煤矿地质工作规定，由主要影响采区划分类别的岩浆岩、断层1等因素来划分分析地质构造的复杂性。最终，综合判定永定庄煤业矿井属于中等类别的地质构造类型。2.2煤层稳定程度分析煤层稳定程度是具体判定分析煤层的构造、煤质及空间赋存的可采性水平2。依据煤矿地质工作规定，煤层稳定程度判定标准是通过可采性、煤层变化情况3对其进行区别划分，应用定性、定相结合的方法。（1）定性评价依据矿产地质勘查规范煤煤层稳定程度划分为以下四种类型，具体为：稳定煤层。煤层厚度变化很小，变化规律明显，结构简单至较简单；煤类单一，煤质变化很小。较稳定煤层。煤层厚度变化不大，或虽有一定变化但规律性较明显，结构简单至复杂。不稳定煤层。即煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂。极不稳定煤层。即煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，煤质变化很大，且无明显规律。据此，判定永定庄煤业井田内，山西组山4#、煤层及太原组2#、3-5#、8#属于可采煤层，共赋存可采煤层4层；较稳定煤层1 2 7江西煤炭科技2023年第1期表33-5#煤层含量测定结果编号采样位置煤样质量/g解吸含量/（m3/t）残存含量/（m3/t）损失含量/（m3/t）瓦斯含量/（m3/t）13-5#煤层2 2 0 3巷9 0 0m右侧迎头3 2 6.6 00.2 11.1 90.0 71.4 823-5#煤层2 2 0 3巷9 0 0m左侧迎头2 0 7.7 10.3 81.4 70.1 72.0 2有山4#、3-5#、8#；不稳定煤层有2#。（2）定量评价定量评价指标采用以Km为主、为辅相结合4的方法，其中Km、依次是煤层可采性指数和煤厚变异系数。参考评定指标如表1所示。煤层可采性指数Km的计算如式（1）：Km=nn（1）式中：n为大于或等于可采厚度的见煤点数；n为参加煤层厚度评价的见煤点总数。煤厚变异系数5计算如式（2）、式（3）：=SM1 0 0%（2）S=ni=1(M1-M)2n-1（3）表1煤层稳定性评价指标煤层稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层主要指标辅助指标主要指标辅助指标主要指标辅助指标主要指标辅助指标薄煤层Km0.9 52 5%0.9 5 Km0.82 5%3 5%0.8 Km0.63 5%5 5%Km0.65 5%中厚煤层2 5%Km0.9 52 5%4 0%0.9 5 Km0.84 0%6 5%0.8 Km0.6 56 5%Km0.6 5厚煤层3 0%Km0.9 53 0%5 0%0.9 5 Km0.8 55 0%7 5%0.8 5 Km0.77 5%Km0.7 0表43-5#煤层煤样组分结果煤样编号采样地点标高/m埋深/m气体成分/%瓦斯含量/（m3/t）N2CH4CO213-5#煤层2 2 0 3巷9 0 0m右侧迎头+7 9 5.3 64 4 3.1 24 5.0 02 7.5 02 6.9 91.4 823-5#煤层2 2 0 3巷9 0 0m左侧迎头+7 9 3.2 34 4 2.3 86 1.5 71 9.2 31 9.1 92.0 2式中：M1、M分别为实测每个见煤点厚度和煤矿（或分区）的煤层平均厚度，m；S为均方差值，m。经计算，该矿井极不稳定煤层有2#；不稳定煤层有山4#、8#；稳定煤层有3-5#，如表2所示。表2各煤层稳定性结果煤层编号nnKmM煤层厚度煤层稳定性山4#4 07 40.5 42.1 8中厚煤层0.4 2不稳定2#1 63 60.4 41.8 6中厚煤层1.0 7极不稳定3-5#2 36 20.3 7 2 4.9 6厚煤层0.2 9稳定8#3 25 50.5 84.6 0厚煤层0.5 1不稳定当遇到煤层稳定性与定量评定结论不一致时，通常是以定性方法为主，即井田内较稳定煤层有山4#、3-5#、8#，不稳定煤层仅是2#。最终，依据煤矿地质工作规定，判定永定庄煤业矿井煤层稳定性属于中等类别。2.3煤层瓦斯分析矿井瓦斯灾害的主要因素就是煤层瓦斯6，煤层瓦斯含量的多少是对矿井瓦斯类别属性的真实反映。所以，瓦斯类别的划分由矿井瓦斯级别和煤层瓦斯含量来确定7。经测定，永定庄煤业矿井瓦斯涌出量绝对值、相对值分别是1 2.9 6m3/m i n和2.3 8m3/t；掘进、回采工作面最大涌出量分别是1.1 8m3/m i n和4.4 5m3/m i n；二氧化碳相对、绝对涌出量分别是7.2 2m3/t和2 6.3 3m3/m i n。因此，判定永定庄煤业属于低瓦斯矿井。同时，为掌握3-5#煤层瓦斯涌出情况，应用直接法对煤层瓦斯含量进行测定，也就是煤层解吸、残存、损失瓦斯含量相加之和。在永定庄煤业矿井3-5#煤层2 2 0 3巷9 0 0m右侧迎头和左侧迎头进行测定，测定结果分别如表3、表4所示。实测结果可知，3-5#煤层中的瓦斯含量最大为2.0 2m3/t。依据煤矿地质工作规定中瓦斯类别判定，该井田内煤层瓦斯含量4m3/t，所以，判定永定庄煤业属于简单类别的瓦斯。2.4水文地质分析依据井田内受采掘损坏或含水体及含水层、1 2 8江西煤炭科技2023年第1期表6永定庄煤业煤矿地质类型综合划分分类依据条件说明井田内受采掘损坏或含水体、水层含水层性质及补给情况井田内直接、间接含水层分别是石炭系、侏罗系砂岩裂隙充水含水层，其含水层特性都是弱富水性；补给来源、补给条件均不足。单位涌水量q/（L/sm）直接含水层q=0.0 0 00 3 9-0.0 0 4L/s.m间接含水层q=0.0 0 07 8-0.0 0 22L/s.m井田及四周采空区积水情况该井田内积水有4处；四周邻近矿井积水有8处；采空积水地点、区间、积水量明了。矿井涌水量/（m3/h）正常Q1正常涌水量Q1=1 1 6.1 3 1 8 0m3/h最大Q2最大涌水量Q2=1 5 2.3 8 3 0 0m3/h突水量Q3/（m3/h）矿井之前没有发生过突水现象，突水量Q3=0 6 0m3/h开采受水害影响程度未来三年永定庄煤业开采3-5#煤层尽管受上覆各煤层的采空区积水、底板奥灰岩溶水、顶板石炭二叠系砂岩裂隙含水层和侏罗系煤系砂岩裂隙含水层、上覆煤层采空后产生的采动导水裂隙带，但不会威胁矿井安全。防治水工作难易程度对于采空积水、底板奥灰岩溶水、顶板水、地表水，编制专门探放水设计，加强底板隐伏断裂构造的探查及其导水性的研究工作，完善矿井排水系统，做好采掘规划区上方水横沟的巡视检查工作，加强雨季“三防”工作及废弃井筒的检查工作，防治水工作易于进行。类别简单中等简单简单中等中等综合类别中等表5永定庄煤业水文地质类别判定划分依据条件说明类型综合类型地质构造复杂性井田内发育断层有8条，其中山4揭露7条断层，落差在0.3 1.8m之间，钻孔揭露1条逆断层，落差在3 0 8 0m之间；有岩浆岩侵入井田山4#、2#、3-5#、8#煤层破坏较严重，不仅影响合理划分采区，还会对煤层开采的持续性产生影响。中等中等煤层稳定类别井田内共具有4层可采煤层山4#、2#、3-5#、8#；其中，山4#、3-5#、8#属于较稳定煤层，不稳定煤层仅是2#；且在全矿井资源量中，较稳定煤层占比9 6.2%，不存在不稳定煤层的现象。中等瓦斯类别瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井，且经实测，3-5#煤层瓦斯最大含量值是2.0 2m3/t，4m3/t。简单水文地质直接、间接含水层分别是石炭系、侏罗系砂岩裂隙充水含水层，其含水层特性都是弱富水性；各含水层补给来源、补给条件均不足。山4#、3-5#煤层分别存在3处和4处采空区积水，四周邻近矿区有8处积水。未来三年永定庄煤业开采3-5#煤层需要重点关注采空区积水的水害隐患，其次是底板灰岩岩溶水、顶板水、降水以及地表水作用影响。井田及四周采空区积水地点、区间、积水量明了；矿井正常、最大涌水量分别为1 1 6.1 3m3/h、1 5 2.3 8m3/h；3-5#煤层为奥灰水带压，其突水系数最大值为0.0 1 8MPa/m 0.0 6MPa/m（底板受破坏的临界突水值），因而其属于煤层相对开采安全范围。矿井之前未发生过突水现象，经济上投入一定费用，容易开展防治水处理。中等山4#属于不稳定顶板，山4#、3-5#顶底板局部有不平，剩余地段顶底板具有较好的完整性，存在不很发育的裂隙。中等井田大部分地段地层倾角2 1 0，紧挨煤层露头处的南部地层崎岖，地层倾角大于1 5。中等井田内未发