平頂山礦區首山一井探采對比研究

李建欣，高明輝，李學偉，張曉逵，李惠杰

（河南省煤田地質局四隊，河南平頂山467000）

平頂山礦區首山一井探采對比研究

李建欣*，高明輝，李學偉，張曉逵，李惠杰

（河南省煤田地質局四隊，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西南，煤炭資源儲量豐富，煤層埋藏適中，有一定的區位優勢，通過分析以往地質資料，結合目前礦井生產實際，分析對比同勘探階段提供的地層、構造、煤層、瓦斯、水文等方面內容，分析產生差別的原因，為今后類似條件下的地質勘探工作提供借鑒和指導，對指導煤礦生產、合理開發利用資源均具有指導性意義。

探采對比；地層；構造；煤層；瓦斯

1 礦區位置及四鄰關系

首山一礦井田位于河南省許昌市襄城縣紫云鎮西南，平頂山市北東，北東距襄城縣城約10km，西南距平頂山市區約25km，行政區劃隸屬許昌市襄城縣管轄。井田東西走向長約6.6km，南北傾向寬約4.1km，面積26.9279km2。

首山一礦井田位于平頂山煤田東側。東起55勘查線，與河南省襄城縣首山二井煤勘探區毗鄰，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，與平頂山天安煤業股份有限公司八礦、十礦、十二礦相鄰。見圖1。

圖1 四鄰關系圖

2 煤礦建設、生產概況

2.1 建設概況

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有限公司，由中煤國際工程集團武漢設計院設計，平頂山興平監理公司負責項目監理，平煤建安公司負責施工。

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

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

2.2 生產概況

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

目前，礦井開采一水平（-600m水平），共布置有3個采區，即戊一采區、己一采區、己二采區，其中戊一采區未布置采掘工作面；己一采區為準備采區，布置有3個開掘工作面；己二采區為雙翼采區，己二西翼采區布置有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。

礦井通風方式為中央分列抽出式，主井、副井進風，中央回風井回風，中央回風井安裝2臺同等能力的主要通風機，1臺工作1臺備用。礦井各采區有完整而獨立的通風系統，礦井通風難易程度屬于通風容易。

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個煤巷掘進工作面，4個巖巷掘進工作面。

3 探采對比分析

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

3.1 地層

本區區域地層劃分屬華北地層區豫西分區澠池—確山小區。區域上主要發育地層為前震旦系、震旦系、寒武系、石炭系上統、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。區域礦產以煤礦床為主，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。

本區為半隱伏地區，地表僅出露部分二疊系上統上石盒子組九煤段、石千峰組及三疊系下統劉家溝組地層。依據地表出露及鉆孔揭露，地層由下而上為寒武系上統崮山組（∈3g）、石炭系上統（C2）、二疊系（P）、三疊系下統（T1）和第四系（Q）。總厚約1400m。其中石炭系上統太原組—二疊系上統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，依據充分可靠，煤、巖層對比清晰，經生產揭露是正確的。

3.2 構造

井田主體構造為以軸向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影響不大。

井田范圍內共有斷層有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造經生產揭露基本正確。

《精查報告》中，李口向斜軸部形態較為平緩，經鄰近的八礦、十礦生產揭露，軸部發生擺動，形態有所變化，見圖2。

3.3 煤層

3.3.1 煤層穩定性

本區含煤地層有石炭系上統太原組、二疊系下統山西組、下石盒子組和上統上石盒子組，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。可采煤層總厚11.86m，可采含煤系數1.49%。

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

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

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》提供數據基本一致。

圖2 井田構造綱要圖

3.3.3 煤質

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

3.4 瓦斯

《精查報告》對首山一礦預測的二（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均處于安全監控內，未發生過嚴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到高瓦斯礦井標準，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。另據八礦等鄰礦資料，八礦所在的平頂山礦區內的煤礦開采二1（己16-17）煤層時時常發生煤與瓦斯突出事故。首山一礦是煤與瓦斯突出礦井，故首山一礦某些區域發生煤與瓦斯突出事故的可能性較大。

3.5 水文地質

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

經過煤礦實際開采驗證區內主要可采煤層二1煤層水文地質勘查類型為第三類、第二亞類、第二型，即水文地質條件中等，以底板進水為主的巖溶充水礦床。劃分依據見表4。

表1 各煤段主要煤層情況表

表2 煤質特征綜合表

表3 首山一礦礦井瓦斯鑒定匯總表

3.6 地質勘探類型

《精查報告》確定了區內為構造中等偏簡單、二1（己16-17）煤層屬穩定—較穩定類型，四2（戊9-10）煤層屬較穩定類型。

該結論與目前首山一礦的實際情況相符。

表4 水文地質類型劃分依據一覽表

4 結論和建議

4.1 結論

（1）《精查報告》中確定的井田主體構造經生產揭露基本正確。《精查報告》中，李口向斜軸部形態較為平緩，經鄰近的八礦、十礦生產揭露，軸部發生擺動，形態有所變化。

（2）區內為構造《精查報告》確定為中等偏簡單、主要可采煤層二1（己16-17）煤層屬穩定—較穩定類型，四2（戊9-10）煤層屬較穩定類型。該結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》中評價結論一致。

（4）水文地質條件，《精查報告》確定二1煤層水文地質勘查類型：Ⅰ區為第三類、第二亞類、Ⅰ型偏Ⅱ型，即水文地質條件簡單偏中等，經生產實際確定區內主要可采煤層二1煤層水文地質勘查類型為第三類、第二亞類、第二型，即水文地質條件中等，以底板進水為主的巖溶充水礦床。

4.2 建議

（1）礦區主要可采煤層缺少系統的煤質資料，在未來生產過程中，應系統收集整理各煤層煤巖煤質特征資料，加強煤質方面的研究工作各。煤層穩定性經開采驗證，與《精查報告》中確定的煤層穩定性評價結論存在一定的差別，在開采過程中應加以重視。

（2）礦區屬于煤與瓦斯突出礦井，日常生產過程中，應加強監控，預防某些區域發生煤與瓦斯突出事故的可能性。

（3）礦區二1煤層水文地質條件中等，以底板進水為主的巖溶充水礦床。生產過程中應注意認真觀測、全面收集水文地質資料。加強相關開采、地質和水文地質資料的分析研究，提高預見性，指導礦井防治水工作。

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

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

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

[4] 楊光華,王貴和,毛軍戰.首山一井二1、四2煤層煤質特征分析[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，現從事煤田地質技術管理與研究工作。