欧阳刚

摘要： 贵州省毕节市黔北煤矿区草堤井田历史悠久。历史上有大量小煤窑分布于可采煤层的露头线附近.为了使草堤井田断层发育规律、煤层特征得以理清，本文在普查地质工作的基础上，选择条件较好的露朗背斜南东翼作为首采地段，详细查明首采地段的构造发育程度、可采煤层特征、水文地质条件、主要可采煤层工程地质特征、煤层瓦斯等开采技术条件。本文评估了矿区煤的储量，并对矿区开发做了前瞻判断。

Abstract:It is a long history of gross embankment mine field mining area in Qianbei, Bijie city, Guizhou province. There are a large number of small mines near the line in minable seam outcrop. In order to sort out the discipline of faults and the feature of coal seam of grass embankment mining field, recently, based on geological survey work, this paper researches the degree of developments of the faults, mining coal seam characteristics, hydrogeology conditions, geological characteristics of the main engineering coal seam, coal seam gas and other mining conditions in its first mining lots, witch is located in the southeast wing of Lulang anticline. This paper makes the assessment of coal reserves and do the preview of exploitation of mining area.

关键词： 煤矿；断层；水文；储量；开发

Key words: coal seam；fault；hydrogeology；reserve；exploitation

中图分类号：TD82文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）23-0058-02

0引言

贵州省毕节市黔北煤矿区草堤井田位于毕节市南面，隶属毕节鸭池镇管辖。由于所处地理位置的特殊性，矿产较为丰富。具有工业价置的矿种主要为煤、黄铁矿和石灰石，且前两者均赋存在二叠系上统龙潭组。区内煤矿开采历史悠久，开采的煤层有6煤组煤层、7煤层、10煤层、16煤层以及33煤层等，但绝大多数开采较浅，一般开采最大垂深在20~30m。所以，对草堤井田断层发育规律、煤层特征的理清是十分必要的，基于勘探做出前瞻判断对矿区的开发也是具有很强的生产指导意义的。

1区域地质背景

黔北煤矿区草堤井田位于东经105°15′15″～105°21′00″，北纬27°13′30″～27°17′00″。区内北东自金家湾～断桥沟起，南西自麻鱼塘～刘家屋基止，走向长约8.50km；北西～南东平均宽约4.00km，面积44.29km2。

1.1 地层草堤井田内出露地层从老至新有二叠系中统茅口组（P2m），二叠系上统龙潭组（P3l）、长兴组（P3c），三叠系下统飞仙关组（T1f）、永宁镇组（T1yn）。茅口组（P2m）大量分布于矿区中部地势低洼地带，以浅灰至深灰色厚层块状灰岩为主。龙潭组（P3l）呈倒歪“V”型分布于井田内。为区内煤系地层。其岩性一般为深灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩煤等组成。中、上部有10、16号可采煤层，底部有33可采煤层，含煤10-24层，一般22层。平均厚194.72m。与下伏地层呈假整合接触。长兴组（P3c）为区内重要标志层。长兴组下部为灰色中厚层状含燧石结核粉晶灰岩，上部为浅灰中厚层状泥质灰岩。飞仙关组（T1f）：大量分布于井田南西及北东两侧。永宁镇组（T1yn）主要分布于区内最东部。

1.2 区域构造该区大地构造地处扬子准地台黔北台隆毕节北东向构造带露朗背斜北西段。露朗背斜其西端呈东西向，中段为北东向，东至毕节塘房又渐转为近东西向。草堤井田位于露朗背斜北东段，呈北东向展布。南东翼地层倾角地表或靠近背斜轴部较缓，一般在20°~35°，地层倾向一般在112°~150°。北西翼地层倾向北西，变化较小，一般在320°左右，倾角地表在30~40°，深部平均在48°左右。

1.3 矿区构造①断层构造。井田内断层构造在背斜转折段和倾伏段较发育，主要断层分别有走向正断层F1、F2及F5北东向断层。F1走向断层位于露朗背斜核部靠南东翼，为正断层，延长6km以上，断层产状140°∠86°，断距50m以上。F2断层分布于露郎背斜北东翼，平移断层，走向为66°，平移距离约80~100米。F5断层分布于露郎背斜北东部倾伏段，为正断层，断层产状倾向北，倾角为60°~70°，在断层北东端断距较大，超过100米。井田内隐伏断层发育。通过钻孔揭露的隐伏断层有12条，断距18~74m。井田南东翼存在一条较大的走向正断层（F7），推测断层产状为315°∠60°~70°，层间垂直断距为36~74m。②节理裂隙构造。井田内主要发育四组剪节理，其中一、二组为一对共扼剪节理，第一组节理产状216°～252°∠45°～75°，第二组节理产状为126°～235°∠71°～78°，二者夹角在60°～80°。第三组节理形成期稍晚，产状为283°～350°∠30°～86°。第四组发育最差，节理产状为6°～30°∠68°～75°。

综上，区内规模较大的地表断层有F1、F2、F3共3条，断距50~100m，其中F5断层对区内可采煤层有较大的错动；区内存在较多隐伏断层。因此，勘探区构造复杂程度为中等偏复杂。

2煤层特征

2.1 含煤性二叠系上统龙潭组为区内含煤岩系，龙潭组系海陆交互相含煤建造，主要由碎屑岩及煤等组成。本区含煤地层平均厚194.72米，含煤10-24层，一般为18层。上段含煤大约13层；下段含煤大约9层。上部含煤地层平均厚92.44m，平均含煤系数9.5%；下部含煤地层平均厚102.28m，平均含煤系数3.6%。

2.2 可采煤层区内可采煤层确定为四层，即6-2、10、16、33号煤层，其中10、16、33煤层均为大部可采煤层；10、33煤层为较稳定煤层，16煤层为稳定煤层。6-2煤层在背斜北西翼为大部可采煤层；背斜南东翼为局部可采煤层；该煤层稳定程度在北西翼属较稳定型，南东翼属不稳定类型。33煤层在北西翼不可采，在南东翼为大部分可采的较稳定煤层。

3水文地质

3.1 水文地质特征①区域水文地质特征。本区位于扬子板块川滇黔盆地，属黔中隆起之一，部分受区域构造的影响，区域地势西高东低。发育侵蚀地貌和岩溶地貌，地形呈SW-NE向，属白布河汇水型水文地质单元。茅口组、长兴组、飞仙关组二段，永宁镇组一段，三段等岩性主要为灰岩，为含水层，其他为相对隔水层。②断层水文地质特征。区内共发现断层12条，多为正断层，断层多发育在矿区，切割含煤地层。矿区绝大多数断层带具导水性和富水性。区内泉水、老窑的动态成因及流量变化与地表水类同，即随大气降水量变化而变化，受大气降水影响明显，与地表水的变化相比较，一般滞后1~3天。

endprint

3.2 矿床充水因素分析矿区内煤层倾角较大，顶、底板节理裂隙发育。因此，直接充水水源主要来自龙潭组（P3l）含煤地层的裂隙水及浅部老窑积水。间接充水水源主要来自长兴组、茅口组中的岩溶地下水、大气降水和地表水。

3.3 矿井涌水量预测主要针对矿区内上覆岩溶含水层对矿井的充水量计算。矿井疏干排水后，地下水逐渐变成紊流状态，呈承压—无压的运动类型向矿井集中排泄，故采用公式，即“大井法”，对本区矿井涌水量进行预测：

Q（涌水量）=

影响半径计算公式：R=10S。先期开采地段大至呈长方形（3.50×1.20=4.20km2）。涌水量计算公式中各参数为：h=0.645，h=90.20m，M=18.20m，H=284.90m，R=135.72m，r0忽略不计。根据各参数，计算出矿井的一般涌水量（Q正常）为4105.07m3/d。最大涌水量（Q最大）10673.182m3/d（毕节老桥煤矿最大涌水量与一般涌水量比值2.60）。

3.4 底板突水预测根据《毕节市东郊水源地供水水文普查》（二勘院1997年），茅口组底板突水的涌水量计算结果为：矿井最小涌水量：Q最小=721.93 m3/d；矿井最大涌水量：Q最大=10558.9m3/d；矿井一般涌水量：Q平均=4026.24m3/d。

以上测量数据可作为生产作业中的预防险情和排水的依据。

4工程地质特征

4.1 岩石物理力学特征可采煤层顶板岩性为粉砂质泥岩、泥灰岩、灰岩、细砂岩等。可采煤层顶底板在横向上其岩性、厚度及其组合关系复杂，各处受断层影响程度不同，节理发育程度、层理胶结强度各异，其稳定性具有复杂多变性。

4.2 节理裂隙特征从钻孔岩芯和地表看井田内节理密度不均匀性，主要发育四组剪节理，其中一、二组为一对共扼剪节理，发育最好，第一组节理产状216°～252°∠45°～75°，第二组节理产状为126°～235°∠71°～78°，二者锐夹角在60°～80°；第三组节理产状为283°～350°∠30°～86°。第四组发育最差，节理产状为6°～30°∠68°～75°。井田内节理面均光滑平直，大多呈闭合状态。

4.3 瓦斯含量及其变化规律区内可采煤层瓦斯含量为6.61-18.94ml/g.r，平均11.86ml/g.r；重烃含量为0.03-0.12 ml/g.r，平均0.06 ml/g.r；二氧化碳含量为0.03-0.27 ml/g.r，平均0.18 ml/g.r，故本区瓦斯含量为中至高瓦斯含量，瓦斯等级为中至高沼气瓦斯等级。

综上，本区工程地质问题复杂程度为中等。

5资源量估算结果

首采地段获得原煤资源量为1261万吨，其中探明的内蕴经济资源量（331）411万吨，控制的内蕴经济资源量（332）85万吨，推断的内蕴经济资源量（333）593万吨，保安煤柱（333）172万吨。矿区首采区先期开采地段探明的资源量占本地段资源量总和的比例，即331/（331+332）为83%，先期开采地段探明的和控制的资源量占本地段资源量总和的比例，即（331+332）/（331+332+333）为46%。另有预测的远景资源量为261万吨。井田内共生矿产有硫铁矿。

6开发前瞻和讨论

对隐伏断层作了统计和对比研究后，区内断层多为北东向断层，断距较大，多为正断层。开采时应留足断层煤柱以防破碎带裂隙水向矿井突水。采用“大井法”所计算的结果作为矿床的上部涌水量，即Q正常=4105.07m3/d，Q最大=10673.182m3/d，作为煤矿建设中充分排水的依据。建议在未来开采时，在对龙潭组（P3l）含煤地层的裂隙水予以充分重视的同时，在采空区附近开采时应预防老窑水向未来矿井突水。本区瓦斯含量为中至高瓦斯含量，瓦斯等级为中至高沼气瓦斯等级。因此，瓦斯是危害未来的生产矿井存在和煤炭开采的重大因素。本矿井地质及开采条件中等偏复杂。331/（331+332）为83%，（331+332）/（331+332+333）为46%。资源量比例满足中型井要求。估算的331+332+333资源量1089万吨（扣除保安煤柱预留部分）。按75z回采率计算，年产30万吨规模时，首采区（331+332+333）资源量的可服务年限为27年。因此，本矿井设计年产规模可确定为30万吨/年矿。

7结论

通过上述对毕节煤矿区草堤井田的调查研究，结论和开发建议如下：①井田内确定10、16、33煤层均为大部可采煤层；10、33煤层为较稳定煤层，16煤层为稳定煤层，6-2煤层稳定程度在北西翼可能属稳定型，南东翼属不稳定类型。②露朗背斜是主要的控矿构造，草堤井田位于其北东段核部，总体构造线展布以北东向为主。矿区内分布较多隐伏断层。③矿区充水因素复杂，在今后开采中要注意险情预防和排水。采煤层顶底板的工程地质特征比较复杂，瓦斯等级为中至高沼气瓦斯等级，应当在生产过程中注重瓦斯的排查。④估算资源量的煤层有10、16和33煤层。通过估算共求得草堤首采区331+332+333资源量1261万吨。另有预测的远景资源量为261万吨。

参考文献：

[1]贵州省水文地质志[M].地震出版社，1996.

[2]王砚耕.贵州主要地质事件与区域地质特征[J].贵州地质, 1996,13(2):99-104.

[3]贵州省区域矿床成矿系列与成矿规律[M].地质出版社,2004.

[4]贵州煤田地质[M].中国矿业大学出版社,2003.

endprint

3.2 矿床充水因素分析矿区内煤层倾角较大，顶、底板节理裂隙发育。因此，直接充水水源主要来自龙潭组（P3l）含煤地层的裂隙水及浅部老窑积水。间接充水水源主要来自长兴组、茅口组中的岩溶地下水、大气降水和地表水。

3.3 矿井涌水量预测主要针对矿区内上覆岩溶含水层对矿井的充水量计算。矿井疏干排水后，地下水逐渐变成紊流状态，呈承压—无压的运动类型向矿井集中排泄，故采用公式，即“大井法”，对本区矿井涌水量进行预测：

Q（涌水量）=

影响半径计算公式：R=10S。先期开采地段大至呈长方形（3.50×1.20=4.20km2）。涌水量计算公式中各参数为：h=0.645，h=90.20m，M=18.20m，H=284.90m，R=135.72m，r0忽略不计。根据各参数，计算出矿井的一般涌水量（Q正常）为4105.07m3/d。最大涌水量（Q最大）10673.182m3/d（毕节老桥煤矿最大涌水量与一般涌水量比值2.60）。

3.4 底板突水预测根据《毕节市东郊水源地供水水文普查》（二勘院1997年），茅口组底板突水的涌水量计算结果为：矿井最小涌水量：Q最小=721.93 m3/d；矿井最大涌水量：Q最大=10558.9m3/d；矿井一般涌水量：Q平均=4026.24m3/d。

以上测量数据可作为生产作业中的预防险情和排水的依据。

4工程地质特征

4.1 岩石物理力学特征可采煤层顶板岩性为粉砂质泥岩、泥灰岩、灰岩、细砂岩等。可采煤层顶底板在横向上其岩性、厚度及其组合关系复杂，各处受断层影响程度不同，节理发育程度、层理胶结强度各异，其稳定性具有复杂多变性。

4.2 节理裂隙特征从钻孔岩芯和地表看井田内节理密度不均匀性，主要发育四组剪节理，其中一、二组为一对共扼剪节理，发育最好，第一组节理产状216°～252°∠45°～75°，第二组节理产状为126°～235°∠71°～78°，二者锐夹角在60°～80°；第三组节理产状为283°～350°∠30°～86°。第四组发育最差，节理产状为6°～30°∠68°～75°。井田内节理面均光滑平直，大多呈闭合状态。

4.3 瓦斯含量及其变化规律区内可采煤层瓦斯含量为6.61-18.94ml/g.r，平均11.86ml/g.r；重烃含量为0.03-0.12 ml/g.r，平均0.06 ml/g.r；二氧化碳含量为0.03-0.27 ml/g.r，平均0.18 ml/g.r，故本区瓦斯含量为中至高瓦斯含量，瓦斯等级为中至高沼气瓦斯等级。

综上，本区工程地质问题复杂程度为中等。

5资源量估算结果

首采地段获得原煤资源量为1261万吨，其中探明的内蕴经济资源量（331）411万吨，控制的内蕴经济资源量（332）85万吨，推断的内蕴经济资源量（333）593万吨，保安煤柱（333）172万吨。矿区首采区先期开采地段探明的资源量占本地段资源量总和的比例，即331/（331+332）为83%，先期开采地段探明的和控制的资源量占本地段资源量总和的比例，即（331+332）/（331+332+333）为46%。另有预测的远景资源量为261万吨。井田内共生矿产有硫铁矿。

6开发前瞻和讨论

对隐伏断层作了统计和对比研究后，区内断层多为北东向断层，断距较大，多为正断层。开采时应留足断层煤柱以防破碎带裂隙水向矿井突水。采用“大井法”所计算的结果作为矿床的上部涌水量，即Q正常=4105.07m3/d，Q最大=10673.182m3/d，作为煤矿建设中充分排水的依据。建议在未来开采时，在对龙潭组（P3l）含煤地层的裂隙水予以充分重视的同时，在采空区附近开采时应预防老窑水向未来矿井突水。本区瓦斯含量为中至高瓦斯含量，瓦斯等级为中至高沼气瓦斯等级。因此，瓦斯是危害未来的生产矿井存在和煤炭开采的重大因素。本矿井地质及开采条件中等偏复杂。331/（331+332）为83%，（331+332）/（331+332+333）为46%。资源量比例满足中型井要求。估算的331+332+333资源量1089万吨（扣除保安煤柱预留部分）。按75z回采率计算，年产30万吨规模时，首采区（331+332+333）资源量的可服务年限为27年。因此，本矿井设计年产规模可确定为30万吨/年矿。

7结论

通过上述对毕节煤矿区草堤井田的调查研究，结论和开发建议如下：①井田内确定10、16、33煤层均为大部可采煤层；10、33煤层为较稳定煤层，16煤层为稳定煤层，6-2煤层稳定程度在北西翼可能属稳定型，南东翼属不稳定类型。②露朗背斜是主要的控矿构造，草堤井田位于其北东段核部，总体构造线展布以北东向为主。矿区内分布较多隐伏断层。③矿区充水因素复杂，在今后开采中要注意险情预防和排水。采煤层顶底板的工程地质特征比较复杂，瓦斯等级为中至高沼气瓦斯等级，应当在生产过程中注重瓦斯的排查。④估算资源量的煤层有10、16和33煤层。通过估算共求得草堤首采区331+332+333资源量1261万吨。另有预测的远景资源量为261万吨。

参考文献：

[1]贵州省水文地质志[M].地震出版社，1996.

[2]王砚耕.贵州主要地质事件与区域地质特征[J].贵州地质, 1996,13(2):99-104.

[3]贵州省区域矿床成矿系列与成矿规律[M].地质出版社,2004.

[4]贵州煤田地质[M].中国矿业大学出版社,2003.

endprint

3.2 矿床充水因素分析矿区内煤层倾角较大，顶、底板节理裂隙发育。因此，直接充水水源主要来自龙潭组（P3l）含煤地层的裂隙水及浅部老窑积水。间接充水水源主要来自长兴组、茅口组中的岩溶地下水、大气降水和地表水。

3.3 矿井涌水量预测主要针对矿区内上覆岩溶含水层对矿井的充水量计算。矿井疏干排水后，地下水逐渐变成紊流状态，呈承压—无压的运动类型向矿井集中排泄，故采用公式，即“大井法”，对本区矿井涌水量进行预测：

Q（涌水量）=

影响半径计算公式：R=10S。先期开采地段大至呈长方形（3.50×1.20=4.20km2）。涌水量计算公式中各参数为：h=0.645，h=90.20m，M=18.20m，H=284.90m，R=135.72m，r0忽略不计。根据各参数，计算出矿井的一般涌水量（Q正常）为4105.07m3/d。最大涌水量（Q最大）10673.182m3/d（毕节老桥煤矿最大涌水量与一般涌水量比值2.60）。

3.4 底板突水预测根据《毕节市东郊水源地供水水文普查》（二勘院1997年），茅口组底板突水的涌水量计算结果为：矿井最小涌水量：Q最小=721.93 m3/d；矿井最大涌水量：Q最大=10558.9m3/d；矿井一般涌水量：Q平均=4026.24m3/d。

以上测量数据可作为生产作业中的预防险情和排水的依据。

4工程地质特征

4.1 岩石物理力学特征可采煤层顶板岩性为粉砂质泥岩、泥灰岩、灰岩、细砂岩等。可采煤层顶底板在横向上其岩性、厚度及其组合关系复杂，各处受断层影响程度不同，节理发育程度、层理胶结强度各异，其稳定性具有复杂多变性。

4.2 节理裂隙特征从钻孔岩芯和地表看井田内节理密度不均匀性，主要发育四组剪节理，其中一、二组为一对共扼剪节理，发育最好，第一组节理产状216°～252°∠45°～75°，第二组节理产状为126°～235°∠71°～78°，二者锐夹角在60°～80°；第三组节理产状为283°～350°∠30°～86°。第四组发育最差，节理产状为6°～30°∠68°～75°。井田内节理面均光滑平直，大多呈闭合状态。

4.3 瓦斯含量及其变化规律区内可采煤层瓦斯含量为6.61-18.94ml/g.r，平均11.86ml/g.r；重烃含量为0.03-0.12 ml/g.r，平均0.06 ml/g.r；二氧化碳含量为0.03-0.27 ml/g.r，平均0.18 ml/g.r，故本区瓦斯含量为中至高瓦斯含量，瓦斯等级为中至高沼气瓦斯等级。

综上，本区工程地质问题复杂程度为中等。

5资源量估算结果

首采地段获得原煤资源量为1261万吨，其中探明的内蕴经济资源量（331）411万吨，控制的内蕴经济资源量（332）85万吨，推断的内蕴经济资源量（333）593万吨，保安煤柱（333）172万吨。矿区首采区先期开采地段探明的资源量占本地段资源量总和的比例，即331/（331+332）为83%，先期开采地段探明的和控制的资源量占本地段资源量总和的比例，即（331+332）/（331+332+333）为46%。另有预测的远景资源量为261万吨。井田内共生矿产有硫铁矿。

6开发前瞻和讨论

对隐伏断层作了统计和对比研究后，区内断层多为北东向断层，断距较大，多为正断层。开采时应留足断层煤柱以防破碎带裂隙水向矿井突水。采用“大井法”所计算的结果作为矿床的上部涌水量，即Q正常=4105.07m3/d，Q最大=10673.182m3/d，作为煤矿建设中充分排水的依据。建议在未来开采时，在对龙潭组（P3l）含煤地层的裂隙水予以充分重视的同时，在采空区附近开采时应预防老窑水向未来矿井突水。本区瓦斯含量为中至高瓦斯含量，瓦斯等级为中至高沼气瓦斯等级。因此，瓦斯是危害未来的生产矿井存在和煤炭开采的重大因素。本矿井地质及开采条件中等偏复杂。331/（331+332）为83%，（331+332）/（331+332+333）为46%。资源量比例满足中型井要求。估算的331+332+333资源量1089万吨（扣除保安煤柱预留部分）。按75z回采率计算，年产30万吨规模时，首采区（331+332+333）资源量的可服务年限为27年。因此，本矿井设计年产规模可确定为30万吨/年矿。

7结论

通过上述对毕节煤矿区草堤井田的调查研究，结论和开发建议如下：①井田内确定10、16、33煤层均为大部可采煤层；10、33煤层为较稳定煤层，16煤层为稳定煤层，6-2煤层稳定程度在北西翼可能属稳定型，南东翼属不稳定类型。②露朗背斜是主要的控矿构造，草堤井田位于其北东段核部，总体构造线展布以北东向为主。矿区内分布较多隐伏断层。③矿区充水因素复杂，在今后开采中要注意险情预防和排水。采煤层顶底板的工程地质特征比较复杂，瓦斯等级为中至高沼气瓦斯等级，应当在生产过程中注重瓦斯的排查。④估算资源量的煤层有10、16和33煤层。通过估算共求得草堤首采区331+332+333资源量1261万吨。另有预测的远景资源量为261万吨。

参考文献：

[1]贵州省水文地质志[M].地震出版社，1996.

[2]王砚耕.贵州主要地质事件与区域地质特征[J].贵州地质, 1996,13(2):99-104.

[3]贵州省区域矿床成矿系列与成矿规律[M].地质出版社,2004.

[4]贵州煤田地质[M].中国矿业大学出版社,2003.

endprint