煤矿隐蔽致灾因素普查报告

XX煤业有限公司
隐蔽致灾因素的普查报告
地测部
2014年5月19日
编写单位：XX煤业有限公司矿长：
总工程师：
地测副总工程师：
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审核：
提交时间：2014年5月
XX煤业有限公司
隐蔽致灾因素的普查报告
根据《煤矿地质工作规定》第三十条至第三十八条的内容要求，我矿由地测防治水中心牵头，组织了生产、安监、通风、监理等专业技术人员，根据矿区实际，结合一些专业鉴定机构和有资质部门编写出的各种报告，对全矿井进行了隐蔽致灾因素自检自查工作，现将有关自查情况汇报如下：
一、煤矿隐蔽致灾因素
在煤矿生产过程中，煤矿井田范围内及矿井周边区域客观存在的不能直接辨识的能给采掘活动造成影响的地质构造、瓦斯及其它有毒有害气体、含（导）水体、采空区以及煤层自燃倾向等可能造成煤矿安全生产事故的灾害统称。

二、地质构造普查
井田构造形态受区域性构造碾底断层、碾底向斜、碾底背斜、黄岭断层的影响，其地层总体走向与区域构造线方向基本一致，即北东向，在此基础上发育有垂直于区域构造方向的次一级褶曲构造，地层倾角一般5°～12°，井田西南部陷落柱较为发育。

1．褶曲
井田内褶曲构造不甚发育，仅发育次级褶曲及更次一级的波状起伏。

（1）S1背斜，以NW向贯穿井田西南部，两翼倾角基本对称，为9°左右，已被井下采掘工程所控制。

（2）S2向斜，位于井田东北部，轴向NW，与S1背斜呈现平行展布，两翼倾角基本对称，为7°左右，已被井下采掘工
程所控制。

（3）S3向斜：位于井田东部，为涧沟向斜和后窑背斜的西部末端，轴向北东，两翼倾角5°左右，沿NE75°方向向北东井入南峪井田。

2．断层
井田东部原平口煤矿，断层较少，仅在北部边沿发育有明窑沟断层。

断层倾向SE，倾角为80°，落差一般为3-15m，断层上、下盘地层均为上石盒子组下段，地面断点清晰，对井田煤层破坏不大。

碾底断层：为区域性构造，正断层，走向北东向，倾向北西，倾角75°左右，落差5-50m，沿井田北部穿过，将井田划分为南、北两个部分。

黄岭断层：位于井田西南部边缘，正断层，走向北东，倾向南东，倾角75°左右，落差2.5-15m。

3. 岩浆岩及陷落柱
井田未发现岩浆岩，本井田构造简单。

井田内陷落柱发育，少数地面露头可见，多数为井下揭露，分布无明显规律。

陷落柱多呈椭圆或圆形，直径10～120m，一般30～60m。

在原平口煤矿范围内，陷落柱较发育，共有大小陷落柱37个，直径大者上百米，小则数米。

据地表及井下资料，陷落柱内岩石成碎块状，压密度很高，孔隙度较小，富水性均较差，就陷落柱本身不会对开采造成很大的影响，但在开采深部煤层时，可能会成为充水通道。

在原碾沟煤矿范围内，陷落柱较发育，共发育有6个，少数地面露头可见，多数为井下揭露，分布无明显规律。

陷
落柱多呈椭圆或圆形，直径10—100m。

在原西沟煤矿范围内，发育4个陷落柱，X1号陷落柱长轴200m，短轴100m左右，另外3个规模较小，长轴仅15～30m。

4. 滑坡与坡积
在井田范围内举目可见，较大者有1处。

后窑滑坡：位于后窑村对岸的山坡上，滑体由山岭向谷底滑动，长1200m，宽360m。

滑体与载体均为下石盒子组，滑体岩层层序紊乱，岩石破碎。

坡积在井田沟谷两侧山坡上甚为发育，其形状各异，多为椭圆形，大小不等，最大直径达380m，最小为65m，部分坡积首尾相连形成一个坡积带。

为岩石破碎崩坍堆积山坡低凹处。

除以上较大滑坡与坡积外，还有为数不少的小滑坡与坡积物，不再一一赘述。

三、瓦斯普查
根据山西省煤炭工业局晋煤安发[2006]12号文件，关于太原市254座煤矿2005年瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定的批复，太原市清徐县平口煤矿8号煤层绝对瓦斯涌出量为10.71m3/min,相对瓦斯涌出量为27.6m3/t,二氧化碳绝对涌出量为1.55 m3/min,相对涌出量为3.99m3/t,为高瓦斯矿井。

太原市清徐县西沟煤矿2号煤层瓦斯绝对涌出量为3.68m3/min,瓦斯相对涌出量为13.38m3/t,二氧化碳绝对涌出量为0.94 m3/min,相对涌出量为3.42m3/t,为高瓦斯矿井。

太原市清徐县洛池渠煤矿2号煤层瓦斯绝对涌出量为8.15 m3/min，相对涌出量17.26 m3/t，二氧化碳绝对涌出量
为0.95 m3/min,相对涌出量为17.26m3/t,为高瓦斯矿井。

其周边矿井如清徐县平太煤矿（开采4号煤层）、清徐县东于煤矿（开采2号煤层）等均为高瓦斯矿井。

井田内钻孔采取了瓦斯样，其结果如下：2号煤层瓦斯中CH4含量0.13ml/g·daf，占瓦斯成分的3.09%，CO2占0.38%，N2占96.53%，为氮气带；4号煤层瓦斯中CH4含量 3.08 ml/g·daf，占瓦斯成分的37.30%，CO2含量0.07 ml/g·daf，占瓦斯成分的1.90%，N2占60.74%，为氮气—甲烷带；5号煤层瓦斯中CH4含量0.02-0.09 ml/g·daf，占瓦斯成分的0.88%，CO2含量0.01-0.07ml/g，占瓦斯成分的0.00%-2.61%，N2占97.39%-98.83%，为氮气带；8号煤层瓦斯含量中CH4含量0.78-1.89 ml/g·daf，占瓦斯成分的6.58%-19.03%，CO2含量0.02-0.34 ml/g·daf，占瓦斯成分的1.58%-29.91%，N2占63.51%-98.42%，为二氧化碳—氮气带和氮气带；9号煤层瓦斯含量中CH4含量2.65 ml/g·daf，占瓦斯成分的36.95%，CO2含量0.01 ml/g·daf，占瓦斯成分的0.17%，N2占62.86%，为氮气—甲烷带。

此外，为了了解整合后井田内瓦斯分布情况，及开采时瓦斯涌出量等，山西阳煤集团碾沟煤业有限公司委托煤炭科学研究总院沈阳研究院编制了《山西阳煤集团碾沟煤业有限公司矿井瓦斯涌出量预测报告》，该报告成果如下：
⑴分源预测法预测出的9号煤层采区日产量为3636t时的最大相对瓦斯涌出量为31.41m3/t，绝对瓦斯涌出量值为79.31m3/min。

在考虑瓦斯涌出不均衡系数后高峰期则为105.49m3/min。

分源预测法预测出的5号煤层采区日产量为3636t时的
最大相对瓦斯涌出量为18.65m3/t，绝对瓦斯涌出量值为47.09m3/min。

在考虑瓦斯涌出不均衡系数后高峰期则为62.63m3/min。

分源预测法预测出的8号煤层采区日产量为3636t时的最大相对瓦斯涌出量为24.46m3/t，绝对瓦斯涌出量值为61.75m3/min。

在考虑瓦斯涌出不均衡系数后高峰期则为
82.13m3/min。

⑵整合后的碾沟矿9号煤层瓦斯涌出来源构成为：回采工作面占48.69%，掘进工作面占10.58%，采空区（遗煤）占40.73%。

整合后的碾沟矿5号煤层瓦斯涌出来源构成为：回采工作面占55.77%，掘进工作面占8.30%，采空区（遗煤）占35.93%。

整合后的碾沟矿8号煤层瓦斯涌出来源构成为：回采工作面占49.60%，掘进工作面占14.49%，采空区（遗煤）占
35.90%。

⑶通过资料分析研究表明，碾沟煤矿在分别开采5、8、9号煤层时，年生产能力1.20Mt时，预测矿井绝对瓦斯涌出量为47.09、61.75、79.31m3/min。

考虑瓦斯涌出不均衡1.33系数后，绝对瓦斯最大涌出量62.63、82.13、105.49m3/min，大于绝对瓦斯涌出量40m3/min。

根据国家安全生产监督管理总局2010年颁布的《煤矿安全规程》第一百三十三条之规定，预测碾沟煤矿为高瓦斯矿井。

考虑到碾沟矿现在开采的为该井田浅部区域，根据其它邻近矿区的煤层瓦斯赋存规律，随着采深的增加瓦斯有增大的可能，建议在今后开采过程中走向每增加1000m、深度每
增加50m进行瓦斯参数测定，以便进行瓦斯治理，确保矿井安全生产。

四、含（导）水体、采空区、老窑（空）普查
（一）水文地质条件
1、地表水体
区内地表水属汾河水系，井田内没有常年性河流，较大沟谷均为季节性水流，平时断续有水或干涸，雨季流量增加。

2、井田内含水层
（1）第四系砂、砾孔隙含水层
井田内第四系分布零散，其中可视作含水层的为较大沟谷中窄条带冲积物，厚度小于10m，含潜水。

根据清徐详查勘探时抽水试验结果，单位涌水量0.632L/s.m，渗透系数3.58m/d，水质类型为HCO3‧SO4—Ca‧Mg型，矿化度244mg/l。

（2）二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层(组)
本组含水层一般由数层中粗粒砂岩组成，其间多隔以泥岩、砂质泥岩等，出露面积广大，但相当大一部分处于当地侵蚀基准面以上，形成透水层。

据清徐详查勘探时抽水试验结果，单位涌水量为0.000217—0.00134L/s.m，渗透系数0.00785m/d，水量较小，富水性弱，水质类型为HCO3‧SO4—Ca‧Mg型，矿化度534mg/L，为软的淡水。

（3）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层(组)
本组主要含水层为中粗粒砂岩，据清徐详查勘探抽水试验结果，单位涌水量0.0042L/s.m，渗透系数0.032m/d，据本次施工的N-1号水文孔山西组抽水资料，单位涌水量0.0053 L/s.m，渗透系数0.0270 m/d，富水性较差，水质类型为HCO3‧SO4—Ca‧Mg型，矿化度556 mg /L。

（4）石炭系上统太原组砂岩、灰岩岩溶裂隙含水层(组) 为井田内主要含水层之一。

由L1、K2、L4、L5四层石灰岩组成。

据本次施工的N-1号钻孔太原组抽水资料，单位涌水量0.0054 L/s.m，渗透系数0.0285 m/d，富水性弱，水质类型为HCO3‧SO4—Ca‧Mg型，矿化度为376—538mg/l，硬度1.7—20.36德国度，为极软一硬的淡水。

（5）奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层(组)
为井田内主要含水层组之一。

岩性以质纯的泥晶石灰岩为主，次为角砾状泥灰岩、泥灰岩、白云质砂岩及石膏等。

井田内奥灰岩溶裂隙不甚发育，井田内有两个水文孔J5和N-1，J5号水文孔奥陶系峰峰组抽水试验单位涌水量为0.0022 L/s.m，水位标高为910.72m；本次施工的N-1号水文孔奥陶系上马家沟组和下马家沟组混合抽水试验，水位标高为901.76m，单位涌水量为0.0001 L/s.m，渗透系数为0.0002m/d。

距离井田北部约300m的S17水文孔，奥灰水位标高为922.00m，单位涌水量0.00014 L/s.m，约500m的S31水文孔奥灰水位标高为948.80m，单位涌水量0.000325 L/s.m；距离井田东部约1000m的J4号水文孔奥灰标高为913.98m，单位涌水量0.061 L/s.m；井田西南部距离井田边界约600m的615号孔奥灰标高为919.24m，；距离井田南部约3000m的J7号孔奥灰水位标高798.80m，单位涌水量9.453 L/s.m，S25号孔水文标高为800.92m，单位涌水量25.54 L/s.m。

由上可知，井田内奥灰水流向为由北往南，且井田内岩溶裂隙不发育，奥灰水位标高为901—910m。

水质类型为HCO3·SO4—Ca·Mg型和SO4·HCO3—Ca·Mg型，矿化度为280—852mg/l，硬度为12.41—37.53德国度，为微硬一极
硬的淡水。

总之，井田主要含水层中富水性均弱。

3、井田隔水层
（1）太原组泥质岩隔水层
太原组9号煤到本溪组顶部平均厚25m，除底部晋祠砂岩(K1)外，是一套以泥岩、砂质泥岩为主的地层，沉积稳定，是一重要的隔水层。

（2）石炭系本溪组隔水层
石炭系中统本溪组为一套泥岩、铁铝岩、铝质泥岩为主的地层，平均厚度约35m，隔水性能较好。

与其上部太原组隔水层一道构成了9号煤层与奥陶系之间的重要隔水层。

4、含水层的补给、径流、排泄
第四系松散岩类主要靠大气降水补给，在地形控制有利的情况下，在沟谷中形成水泉。

石炭、二叠系的砂岩、灰岩含水层主要接受上覆松散层的入渗补给，少数露头部位直接接受大气降水的补给，另外还有承压含水层之间的越流补给，地下水沿层间裂隙或溶隙向南运动。

奥陶系灰岩岩溶水，区域上主要接受大气降水的补给，向南流向晋中盆地。

5、构造对矿井充水因素影响
井田内断裂构造发育，碾底断层从井田中北部经过，该断层为区域性断裂构造，对其附近的煤层影响较大，可形成直接或间接的充水通道。

井田东部及中西部的陷落柱发育，共有大小陷落柱37个，直径大者上百米，小则数米。

据地表及井下资料，陷落
柱内岩石成碎块状，压密度很高，孔隙度较小，富水性均较差，就陷落柱本身不会对开采造成很大的影响，但在开采深部煤层时，可能会成为充水通道。

6、采空区积水
本区煤炭开采历史悠久，开采强度大，古窑和小窑采空区都不同程度的留有一定量的积水，周边小窑技术力量较为薄弱，加上采掘图纸不全，以致于积水面积，积水量无法计算，能够保存下来和能利用的地质及水文地质资料可靠性低，对矿井的安全生产有一定的威胁。

因此，本矿井为充水性弱的矿井，其主要水患为采空区积水。

随着今后采煤工艺的提高，采空范围的增大，将会出现地层塌陷、地面出现裂缝，从而沟通地面水、各含水层和井下的通道，而使矿井涌水有所增加。

开采下部煤层时，上部煤层古空区积水对其开采有较大的影响，应注意水害的防治。

(1)井田内03、2、4、5号煤层的直接充水含水层是山西组砂岩裂隙含水层，间接充水含水层为下石盒子组砂岩裂隙含水层，太原组岩溶裂隙含水岩和奥陶系中统灰岩岩溶含水层，6、8（8+9）、9号煤层直接充水含水层为太原组灰岩裂隙含水层，间接充水层为奥陶系中统灰岩岩溶含水层，煤层干燥后，水会通过其顶、底板慢慢渗透，形成一定范围的积水，这是井田内采（古）空积水的主要来源。

(2)2号煤层开采时间较早，且整合各矿于2006年政策性停产，采空区内仅存在一定范围的积水。

此次碾沟煤业对原各矿井下2号煤层采空区积水进行了调查，确定了积水范围，原平口煤矿由于未开采2号煤层，采空区积水范围根据山西省煤炭地质114勘查院地面电法工作确定。

(3)原平口煤矿开采8号煤层，其采空积水范围由碾沟煤业人员调查确定。

采空区积水量预测表
通过估算，采（古）空区积水量约有38.01万m3。

井田内古空区为重叠古空区，上下煤层贯通，使上部煤层采空区积水流入或渗入到下部煤层，此次积水量预测在8（8+9）号煤层上，煤矿在古空区附近开采时应注意探放水。

(5)根据井田开拓方案，当开采4、5、6、8（8+9）、9号煤层，采用全部冒落管理顶板时，根据《三下采煤规程》冒裂带最大高度计算公式可求得顶板冒落带（H1）、导水裂隙带（H2）的高度。

计算公式如下：
H1=A1±2.2
H2=A2±5.6
式中，A1=100∑m/（4.7∑m+19.0），A2=100∑m/（1.6∑m+3.6），
∑m为开采煤层累积厚度。

见下表
通过上表可以看出，当开采4、9号煤层时，其采空形成的冒落带高度大于2号与4号、8（8+9）号与9号的煤层间距，因此对上方2、8（8+9）号煤层采空区积水如不及时探放，会随顶板垮落而下泄，形成灾害。

当开采5、6、8（8+9）号煤层时，其采空形成的导水裂隙带高度大于4号与5号、5号与6号、6号与8（8+9）号煤层间距，因此对4、5、6号煤层采空区积水如不及时探放，会随导水裂隙带进入下部煤层巷道，形成灾害。

7、矿井充水因素
目前开采2号煤层，井下涌水主要为井筒和上山采区煤层中渗水。

初步分析，其原因一是由于井田东部分布采古、空区多，都有不同程度积水，可沿煤层底板向巷道渗透；二
是井田内煤层埋深较浅，顶板以上岩层风化裂隙发育，富水性较强，亦可沿风化裂隙间接向煤层渗漏。

当开采煤层深部时，矿井充水因素将主要来自顶板以上砂岩含水层的渗漏，特别是随着煤层采空，顶板跨落形成塌陷裂隙，会导致上部各含水层，以至顶部基岩风化裂隙含水层的水沿裂隙下渗。

井田内平均降水量为250—500mm，由于地形坡度较陡，植被不发育，地形有利于自然排水，入渗补给地下水条件差，只在基岩露头的沟谷中有少量的入渗，对于山西组砂岩含水层，由于其上有较多隔水层分布，接受大气降水的直接补给是很少的。

2、4、5号煤层的直接充水含水层是山西组砂岩裂隙含水层，间接充水含水层主要为下石盒子组砂岩裂隙含水层、太原组岩溶裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层。

6号、8号及9号煤层的直接充水含水层为太原组薄层石灰岩岩溶裂隙含水层。

奥陶系中统峰峰组顶面距9号煤层底板约60m，以泥岩和砂质泥岩为主，是很好的隔水层，本井田奥灰水位标高901—910m，2、4、5号煤层在井田内局部位于此水位之下，（见2、4、5号煤层带压开采分布图），6、8、9号煤层均位于此水位之下，全部带压开采。

9号煤底板最低点在井田南部，标高为685m，低于奥灰水位225m，下面计算最低点及各钻孔突水系数，以预测奥灰水突水的可能性。

计算公式如下：
Ts=P/M
其中：Ts—突水系数（MPa/m）；
P—隔水层承受的静水压力（MPa）；
M—底板隔水层有效厚度（m）。

9号煤层距奥灰界面平均60m，即9号煤层最低底板标高685m以下的本溪组底部与奥灰界面处承受的最大静水压力
910－685+60＝285（m）水柱。

则9号煤层突水系数：
Ts＝285*9.8*103/(60)*106=0.047MPa/m。

9号煤层底板承采的突水系数为0.047Mpa/m，从计算结果看出，井田内突水系数小于受构造破坏块段的临界突水系数0.06MPa/m，奥陶系岩溶水对矿井充水可能性小，由于有碾底断层、黄岭断层的存在，要密切注意各含水层之间水力联系，在构造和陷落柱附近开采时需注意防范。

8、矿井水文地质类型
山西组2—5号煤层上部下石盒子组含水层为直接充水含水层，富水性弱，下部太原组灰岩、砂岩岩溶裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层为间接充水含水层，奥灰岩溶水位局部低于2-5号煤层底板标高，太原组6、8号以及9号煤层直接充水含水层为太原组薄层石灰岩岩溶裂隙含水层，间接充水层为奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层，其水位标高901—910m，高于9号煤层底板标高最大为285m，2、4、5、6、8、9号煤层处于带压开采。

在有导水构造沟通的情况下，局部存在奥灰岩溶水底板突水的可能，因此井田内2、4、5、6、8、9号水文地质类型属于中等型。

四、煤层自燃发火倾向
2006年7月10日清徐县西沟煤矿在2号煤层取样送山西省煤炭工业局综合测试中心测试，结果显示煤的自燃倾向性等级为Ⅲ级，属不易自燃煤层。

2007年2月，碾沟矿在2号煤层取样送山西省煤炭工业局综合测试中心进行测试，结果煤的自燃倾向性等级为Ⅲ级，属不易自燃煤层。

本次补充勘探在N-1、N-7、N-9钻孔采取了自燃倾向性样，其结果见表5-2。

由表可知，2号煤层属不易自燃煤层，5号煤层属不易自燃煤层，6号煤层属自燃—不易自燃煤层，8号煤层属不易自燃煤层，9号煤层属不易自燃煤层。

由于井田内没有采取4号煤层自燃样，根据山西省煤炭工业局晋煤安发[2006]12号文件，其相邻矿清徐县平太煤矿开采4号煤层，其自燃倾向性为Ⅲ类，属不易自燃煤层。

煤的自燃倾向性、煤尘爆炸性检测成果表
由钻孔煤质化验资料得知，井田内2号煤层挥发分（Vdaf）<18%，全硫（St,d）<2.00，属不易自燃煤层；4号煤层挥发分（Vdaf）<18%，全硫（St,d）<2.00，属不易自燃煤层；5号煤层挥发分（Vdaf）<18%，全硫（St,d）<2.00，属不易自燃煤层；6号煤层N-7号钻孔挥发分（Vdaf）<18%，全硫（St,d）>2.00%，属自燃煤层，其它钻孔挥发分（Vdaf）<18%，全硫（St,d）<2.00，属不易自燃煤层；8（8+9）号煤层挥发分（Vdaf）<18%，全硫（St,d）0.96%-4.10%，平均2.06%，可知井田内8（8+9）号煤层属自燃和不易自燃煤层；9号煤层挥发分（Vdaf）<18%，全硫（St,d）<2.00，属不易自燃煤层。

总之，煤矿在今后生产时，要严格防范，避免出现火区。

五、存在主要问题
1. 本矿为整合煤矿，应做好整合矿的开采规划，提高资源利用率。

并做好环境保护工作。

2. 该矿井为高瓦斯矿井，生产中应加强通风管理，防止和杜绝瓦斯事故发生；并做好煤尘管理，应防止煤尘爆炸。

3. 加强矿井地质工作，认真进行矿井地质编录，为矿井开采生产提供依据和指导。

4. 矿井采空区、老窑区积水积气较多，要加强水文地质管理、搞好探放水工作和瓦斯管理、一通三防工作。