鹤壁地质局

Ⅰ 鹤壁九矿山西组二₁煤层瓦斯地质图

河南省煤矿瓦斯地质图图集

鹤壁九矿瓦斯地质简介

一、矿井概况

鹤壁煤业（集团）有限责任公司九矿，位于鹤壁市北部边缘地区，距鹤壁新市区45km，与安阳市安阳县善应镇接壤，西依太行山，东邻京广线、107国道和京珠高速公路，大白线公路穿越工人村，与安阳市、林州市相连接，6.4km长的铁路专用线，经鹤壁北站可抵汤阴、鹤壁站与京广线接轨，公路、铁路运输均十分便利。井田东西宽约2.5～3.5km，南北长约4.5～6.5km，面积约10km²。

矿井1958年基建，1966年正式投产。原设计生产能力30×10⁴t/a，核定生产能力55×10⁴t/a，改扩建后生产能力60×10⁴t/a。矿井采用斜井、立井、暗斜井多水平上、下山开拓。井田分三个水平，一水平标高＋15m，二水平标高－250m，现生产水平为二水平，目前正在向三水平进行开拓延伸，三水平标高－420m。矿井采用中央边界抽出式通风，矿井主、副、箕斗井进风，南翼风井回风，总进风量4238m³/min，总回风量4300m³/min。矿井为高瓦斯矿井。矿井历年瓦斯等级鉴定结果见下表。

河南省煤矿瓦斯地质图图集

井田含煤地层为石炭系太原组与二叠系山西组，可采煤层三层，现开采石炭二叠系山西组二₁煤层，九矿延伸区煤层厚度3.21～9.72m，平均7.19m。

二、井田地质构造及控制特征

九矿位于鹤壁矿区的北部，为一向NE倾斜，波状起伏的单斜构造。区内被F₁₅₃断层切割成南北两部分。北部为豆马庄一号及二号井田区，被F₁₅₅、F₁₅₃两条断层所切割抬起，二₁煤层大部分被剥蚀，仅在井田北部二号井区有残留，一煤组被保留。该区为一向NE倾斜的宽缓向斜构造，伴有次级凹陷，大断层稀少，构造较为简单。南部为该矿二₁煤层生产区，为下降区。该区煤层埋藏较深，区域地层主要走向NE10°～30°，倾角10°～30°，煤系总的趋势为单斜构造，以断裂为主，伴有宽缓的褶曲。断层以NE向高角度斜交正断层为主。已采区揭露落差大于20m的断层有10条，多为NE向；小型断层107条，断层走向多为NE方向，落差0.2～12m，一般为lm 左右，其中落差大于2m的18条，0.5～2m的有63条。除此之外，九矿在龙宫井田的延伸区（改扩建新区）查明和基本查明的断层有14条，其中9条为NNE向，5条为NW向，落差3～400m不等。

三、矿井瓦斯地质规律

井田北部井田被F₁₅₅、F₁₅₃两条断层切割抬起，二₁煤层大部分被剥蚀，仅在井田北部二号井区有残留。井田南部9条断层在平面上多集中于浅部（－160m 以浅），呈NNE向，近似平行排列，在剖面上互相切割，形成错综复杂的构造形态，对煤层破坏较大。在浅部，二₁煤层受断层切割，加之埋藏较浅，瓦斯易于排放，瓦斯较低；在其深部，埋藏较深，瓦斯不利于排放，赋存较好，瓦斯较高；在其延伸区二₁煤层埋深485～830m，标高为－300～－670m，一方面受断层F₁、F₂和F₇切割的影响，这些压扭性断层造成靠近断层附近瓦斯含量明显增大；另一方面煤层埋藏较深，倾角变缓，瓦斯沿煤层倾向向上运移路径加长，同时受煤层顶底板岩性影响，瓦斯沿垂向运移减少，随埋深的增加瓦斯具有逐渐增大的趋势；不同断块煤层瓦斯含量不同，地堑内煤层瓦斯含量较高，地垒内煤层瓦斯含量相对较低。

四、矿井瓦斯含量分布

根据地质构造的控制作用，九矿二₁煤层瓦斯含量含量较高，处在瓦斯带内，但瓦斯分布不均，瓦斯含量在瓦斯带内具有随埋深增加而按式4-1变化，深度每增加100m 瓦斯含量增加2.66m³/t的整体分布规律（图4-1）。进入延伸区，倾角变缓，煤厚变化不大，煤层顶板、底板多为泥岩、砂质泥岩等较致密岩石，阻碍了瓦斯垂向逸散，瓦斯主要沿煤层向上部运移，延伸区瓦斯含量比老区大，煤层瓦斯含量受断层控制比较明显，煤层瓦斯含量梯度变缓。

回归方程：

R²=0.6735

式中：W——煤层瓦斯含量，m³/t,daf;

H——煤层埋深，m；

R——相关系数。

图4-1 煤层瓦斯含量与埋深回归趋势图

五、瓦斯涌出特征

在现有的开采条件和开采强度下，瓦斯含量是瓦斯涌出多少的决定因素，九矿回采工作面瓦斯涌出资料，回采工作面瓦斯涌出量具有随埋深增加而增大的整体趋势，回采工作面相对瓦斯涌出量Q 随埋深H的增加按式5-1变化的整体特征（图5-1），局部受构造、顶底板岩性的影响，具有变大或变小的现象；埋深H=451m 时，相对瓦斯涌出量为10m³/t，埋深H=555m 时，相对瓦斯涌出量为15m³/t，，埋深H=658m 时，相对瓦斯涌出量为20m³/t。

回归方程：

R²=0.6308

式中：Q——相对瓦斯涌出量，m³/t;

H——煤层埋深，m；

R——相关系数。

图5-1 煤层瓦斯涌出量与埋深回归趋势图

Ⅱ 鹤壁煤田（7）

分布于汤阴、淇县、卫辉和鹤壁诸县、市区境内，北至安阳煤田的王家岭煤矿，南至卫辉市陈召村的鹤壁煤田。属石炭二叠纪煤田，可采煤4层，主要为瘦煤、贫煤、无烟煤，并有少量焦煤。

在鹤壁有宋代的煤矿遗址，有一座竖井井口，4条古巷道，全长500余米。在陈家庄矿西南约3公里处有1456年（明景泰年间）开采的煤窑遗迹。

1916年，瑞典人新常富所著《河南之煤田及煤矿矿业》，记述了汤阴有鹤壁集煤田，估计烟煤及无烟煤约有储量1.3520亿吨。

1936年9月，曹世禄、孟昭彝对汤阴、汲县等县进行地质矿产调查。

1940年，日本侵华军派北支那开发株式会社勘测队在鹤壁煤矿打2个钻孔，均在孔深200米处见煤，煤层厚均为6米。

新中国成立后，1950—1953年平原省工业厅探矿队在鹤一、二号竖井与西天矿附近共钻探21孔，均钻至大煤终孔。自苏联专家到汉口检查中南煤田地质勘探局的工作，指出鹤壁所有钻孔需要打过下夹煤组为止，对下夹煤的勘探才引起重视。因杨家庄井田打下夹煤钻孔只占全部钻孔的46%，致使下夹煤组的勘探程度不够。

1954年，河南省工业厅编写了《鹤壁一矿地质报告》。

1954年4月组建鹤壁钻探队，8月改为中南煤田地质勘探局鹤壁分队（主管技术员路平），于1955年6月30日编写了《杨家庄井田地质精查报告》。

1955年7月，中南煤田地质勘探局鹤壁分队改称一二七地质勘探队（队技术负责工程师路平），于12月30日编写了《教场井田地质精查报告》；1956年3月31日编《杨家庄地质精查报告修改补充资料》；4月编写了《梁峪井田地质精查报告》；9月13日编写了《罗村井田地质精查报告》，储量计算仅大煤一层，为难选瘦煤，计储量3238万吨；1956年还编写了《鹤壁二矿区梁峪井田补充资料》；10月30日编写了《鹤壁矿区陈家湾勘探区地质精查报告》；1957年还编写了《汲县、辉县间陈照区地质普查报告》；1958年6月30日编写了《鹤壁矿区鹿淇勘探区地质精查报告》；（1962年复审认为需进行勘探）；8月编写了《鹤壁矿区小寺湾勘探区地质报告》（1962年复审认为需进行补充勘探）；9月编写了《吴家门勘探区：二号、三号井田地质精查报告》（1962年复审认为，二号井田属详查，三号井田属普查均需重新进行勘探）。

河南省煤田地质局一○三队（技术负责张文域），于1958年12月编写了《鹤壁煤矿区五里间勘探区精查地质报告》（1963年复审降为找矿报告）、《东鲁仙区普查报告》、《鹤壁外围煤田远景勘探总结报告》；于1959年4月编写了《鹤壁煤田后营地质精查报告》（1962年复审降为晋查找矿报告）；6月编写了《鹤壁煤田鹤壁煤矿庙口井田地质精查报告》（1962年复审降为普查报告）；9月编写了《龙宫勘探区普查报告》（1963年复审降为找矿阶段）、《陈家湾井田深部地质补充报告》。

因地质构造不清，豆马庄一号井于1964年初停止基建，二号井于二季度暂时封闭矿井，三号井因见断层中途报废。为此，中南煤田地质局一二五勘探队（主管工程师张文域）重新进行豆马庄的勘探，于1964年11月编写了《豆马庄一号及二号井田区地质勘探最终报告》；于1965年9月30日编写了《大吕寨勘探区地质勘探最终报告》。

中南煤田地质局一二五勘探队，于1966年6月30日编写了《盆场—许家沟勘探区地质精查报告》；12月编写了《鹤壁煤田一矿井田、二矿井田及贾家区补充勘探总结》；于1967年3月30日编写了《鹤壁煤田红旗勘探区地质总结》。

1968年6月30日，一二五勘探队焦殿选等编写了《大李庄—山彪镇找矿区地质总结》、《鹤壁煤田外围找矿区地质总结》。

1968年11月，中南煤田地质局物探普查队（技术负责李忠利）编写了《浚县—滑县地区地震普查找矿总结》，记述测区西北部及中部无煤系地层存在；测区东南部推断有石炭二叠系存在。

1980年11月，河南煤田地质公司物测队（队主任工程师张镇）编写了《安阳—鹤壁矿区深部地震勘探报告》。

1981年8月，鹤壁矿务局地测处（技术负责齐宗贤）和河南煤田地质公司地质三队（技术负责奚周根）合编了《冷泉井田煤矿精查补充勘探地质报告》。同年10月，河南煤田地质公司物测队编写了《鹤壁矿区东部外围丰庄地区地震普查找矿总结报告》，推断可能有局部地段保存有煤系地层，但埋藏较深。

1984年10月，河南煤田地质公司地质三队（副总工程师毕汝全）编写了《鹤壁煤田龙宫勘探区详查勘探地质报告》。

截至1991年底，共探明煤炭储量12.64亿吨，保有储量10.73亿吨。鹤壁矿务局已利用可供建井的井田14处，已建成鹤壁一、二、三、四、五、六、七、八、九矿，柴厂矿、大吕寨矿、淇县庙口煤矿、卫辉东陈召矿、张六沟矿。年产原煤700万吨以上。

Ⅲ 鹤壁八矿山西组二₁煤层瓦斯地质图

河南省煤矿瓦斯地质图图集

鹤壁八矿瓦斯地质简介

一、矿井概况

鹤壁煤业（集团）有限责任公司八矿位于鹤壁市山城区以南1.5km处的鹿楼乡，八矿铁路向北可直达汤鹤线，汤鹤线在汤阴与京广线接轨，铁路运输方便，公路四通八达，交通便利。井田南北走向长为5.25km，东西倾向宽1.5～1.9km，面积7.9km²。

八矿于1958年建井，1960年投产，1970～1974年扩建为60×10⁴t/a的中型矿井，2004年实际生产83.9×10⁴t。矿井为立斜井混合开拓。井田划分三个水平，目前正在回采二水平（标高－400m）。矿井通风方式为中央并列、两翼对角混合式通风，矿井平均总进风量9276m³/min，总回风量为9475m³/min。

矿井自1993年3月26日第一次突出发生至今，全矿有资料记载的各类突出共发生10次，其中北翼地区7次，南翼地区3次，始突标高－340m，埋深494m。2002年6月鉴定为煤与瓦斯突出矿井。1995～2002年矿井瓦斯等级鉴定情况如下表。

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井田含煤地层包括石炭系中统本溪组，上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组，其中山西组二煤组和太原一煤组为主要含煤地层。位于二叠系下统山西组的下部的山西组二₁煤层，层位稳定，平均厚度7.48m，为主要可采煤层。

二、井田地质构造及控制特征

八矿位于鹤壁矿区的南部，总体构造形态为地层走向近SN，倾向东的单斜构造，倾角一般20°～36°。沿走向发育了轴向NE—NEE宽缓的向斜、背斜褶曲构造，NE及NEE向断裂发育。从北向南有张庄向斜、鹿楼背斜、桐家庄向斜、南窑背斜、扒厂向斜和柴厂背斜，呈雁状分布于井田内。－400m以浅，断层有89条，其中落差≥20m的断层有8条，落差10～20m的断层有9条，落差＜10m的断层有72条。此外，在－400～－800m 范围内，发现断层25条。

井田内断层分布不均，呈带状分布。浅部小断层发育，全矿井有大小断层89条（－400m 以浅），一水平出现的就有78条；落差大于20m的大、中型断层有8条，其中6条分布在南翼（以中央进风为界）；除了一水平北翼四采区之外，井田内其他断层几乎都等距离分布在4个断层带上，从南到北依次为：13F₆-13F₁断层带；F₅₀-11F₆断层带；11F₄-22F₂断层带；12F₁₂断层带。

三、矿井瓦斯地质规律

井田内瓦斯主要受断层和褶曲的控制。由于断层分布的不均衡性，特别是大中型断层，导致了瓦斯分布的不均衡性。以桐家庄向斜为界，南部大中型断层发育区，呈带状分布，并且全部为正断层，以及有其控制的次一级断层，构成了交叉状的瓦斯输导通道，为瓦斯逸散创造了条件，这使得南部煤层瓦斯含量较北部低，煤层瓦斯涌出量南翼小北翼大。八矿北翼构造以褶曲为主，使得该区域主要受鹿楼背斜、桐家庄向斜和张庄向斜控制，褶曲轴部瓦斯涌出量大，尽管背斜部位裂隙发育，但由于煤层的直接顶板泥岩和砂质泥岩较厚，为瓦斯聚积起到了良好的封闭作用。开采时背斜瓦斯涌出量大，特别是鹿楼背斜，受到挤压作用，形成高能瓦斯的富集区，瓦斯突出危险性大。

从大量的数据统计分析中可以看出，煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量随着煤层埋藏深度的增加而变大，浅部煤层瓦斯涌出量小，深部逐渐加大。

四、瓦斯涌出特征

根据构造的控制作用和瓦斯分区、分带的规律，将井田以桐家庄向斜轴为界向南、向北划分为南、北两个瓦斯地质单元（注：北瓦斯地质单元为瓦斯地质单元Ⅰ，南瓦斯地质单元为瓦斯地质单元Ⅱ，以下同）。在同一瓦斯地质单元内，在现有开采条件和开采强度下，瓦斯涌出量具有随埋深增加而增大的整体趋势，局部受构造、顶底板岩性等的影响，具有变大或变小的现象。

1.瓦斯地质单元Ⅰ

回采工作面绝对瓦斯涌出量Q 随埋深H（煤层底板标高表示）的增加而按式4-1变化的整体特征，煤层底板标高－120m 以浅，绝对瓦斯涌出量小于5m³/min;－120～－275m，绝对瓦斯涌出量在5～10m³/min;－275～－430m，绝对瓦斯涌出量10～15m³/min;－430m以深，绝对瓦斯涌出量大于15m³/min。

Q=-0.0323H+1.073 (4-1)

2.瓦斯地质单元Ⅱ

回采工作面绝对瓦斯涌出量Q 随埋深H（煤层底板标高表示）的增加而按式4-2变化的整体特征，煤层底板标高－205m 以浅，绝对瓦斯涌出量小于5m³/min;－205～－370m，绝对瓦斯涌出量在5～10m³/min;－370～－540m，绝对瓦斯涌出量10～15m³/min;－540m以深，绝对瓦斯涌出量大于15m³/min。

Q=-0.0298H-1.094 (4-2）

五、煤与瓦斯区域突出危险性划分

全矿有资料记载的各类突出共发生10次，其中瓦斯地质单元Ⅰ突出7次，最浅标高－260m，瓦斯地质单元II突出3次，最浅标高－386m。

由瓦斯涌出统计资料以及煤与瓦斯突出资料表明，瓦斯地质单元I较瓦斯地质单元Ⅱ的瓦斯涌出量高，煤与瓦斯突出危险性大。瓦斯地质单元Ⅱ中的2次突出均发生在离地表560m的位置，说明此瓦斯地质单元深部具有煤与瓦斯突出危险性；瓦斯地质单元I中的7次突出，其中6次发生在鹿楼背斜部位，因此鹿楼背斜部位，特别是与张庄向斜、桐家庄向斜毗邻部位容易发生煤与瓦斯突出；综合分析矿井瓦斯地质规律和煤与瓦斯突出情况确定：瓦斯地质单元Ⅰ,－260m 以深为煤与瓦斯突出危险性区域；瓦斯地质单元Ⅱ，－360m 以深为煤与瓦斯突出危险性区域。

Ⅳ 鹤壁矿区典型矿井瓦斯地质规律

5. 3. 2. 1 鹤壁五矿瓦斯地质规律

五矿位于鹤壁矿区中部，整体构造形态为倾伏向斜构造，南北两翼地层基本对称，地层走向在30°～150°之间，倾向在60°～120°之间，构造以断层为主，向斜两翼发育有北东或北北东向的较大正断层，南北两翼差异较大，南翼断层相对发育，断层条数多，延伸距离远。其总体构造形态为轴向北东向的褶曲以及F₄₁、F₄₀、F₂₀等一系列北北东向的断层为主要特征(图5.14)。

图5.13 鹤壁矿区构造纲要图

表 5.2 鹤壁矿区瓦斯地质特征表

五矿向斜南北两翼构造发育和瓦斯赋存有较大差异，开采时瓦斯涌出和瓦斯突出危险性差异较大。向斜轴部因压应力作用裂隙不甚发育，瓦斯保存条件较好，瓦斯涌出量大，瓦斯突出危险性大;而两翼纵张裂隙和断层发育易于瓦斯逸散，瓦斯涌出量小，瓦斯突出危险性小。其次由于向斜南、北翼断层发育的不均衡性也导致两翼瓦斯大小差异:北翼由于大中型断层较少，瓦斯含量相对较大，而南翼大中型断层发育，这些大、中型断层把南翼的煤层切割成条带状，为瓦斯的释放提供了良好的条件，故南翼瓦斯含量较北翼小。五矿发生的两次煤与瓦斯突出均位于向斜北翼靠近向斜轴部地区，说明靠近向斜轴部及北翼地区煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大。

断裂构造对五矿煤层瓦斯的影响主要表现是:落差较大，相互交汇地带的瓦斯逸散条件较好，瓦斯含量低，煤与瓦斯突出的危险性小，中小断层的结构面大部分具有压扭性质，断层面紧密，煤层直接顶板为砂泥岩和砂质泥岩，有利于瓦斯的保存，并且深部有瓦斯补给，在小断层附近，大断层的尖灭端，地层产状变化等地带，煤层瓦斯含量高，煤与瓦斯突出危险性较大。

5.3.2.2 鹤壁六矿瓦斯地质规律

六矿位于鹤壁矿区南部，总体构造形态为地层走向近南北，倾向东，倾角0°～38°，一般为20°左右的单斜构造。井田内地质构造复杂，褶曲和断层均发育，主要构造为轴向近东西、向东倾伏的一系列宽缓背斜、向斜与煤矿中部近南北、北东向的小型背向斜相复合和北东、北北东向正断层。断层按照其延伸方向分为北北东、北东、北东东和北西西4组，北北东向断层为主要的控制构造;总体而言底板标高－300m以浅区域，构造比较发育，工作面分布多为构造复合地带;－300m以深区域，除了3个较大的褶曲的余脉，6F_15－1、6F_15－2、6F₇、6F₅和6F₁₂几个控制性断层以外，构造不发育(图5.15)。

六矿是鹤壁矿区煤与瓦斯突出最为严重的矿井。突出现象频发的根本原因就是六矿地质构造复杂，构造复合部位，是应力集中的地区，也是六矿煤与瓦斯突出严重的区域，如位于21101工作面的两个褶曲构造复合地段，发生了10余起突出现象，是典型的突出高发区。发生在2810下顺槽和中切眼的4次突出位置也处于几个断层构造的复合地区，1977年5月12日、6月22日和7月3日发生的3次煤与瓦斯突出位置正处于一个向斜的轴部，本区处在一个鞍形构造控制之中。

北北东向12条控制性断层直接控制了次级构造，决定了煤与瓦斯突出危险性大小。地质构造的复杂分布导致地应力分布不均，由南到北地应力状态变化很大。南大巷、北大巷配风巷和车场绕道3个测点距地表深度相同(约470m)，其中南大巷、北大巷配风巷两测点第一主应力几乎水平，且主应力方向相近，但应力值相差较大，南大巷测点σ₁=23.6MPa，北大巷配风巷测点σ₁=32.5MPa，车场绕道测点σ₁=33.5MPa。

图5.14 鹤壁五矿构造纲要图

图 5.15 鹤壁六矿构造纲要图

5.3.2.3 鹤壁八矿瓦斯地质规律

八矿位于鹤壁矿区的南部，总体构造形态为地层走向近南北，倾向东的单斜构造，沿走向发育了轴向北东—北东东宽缓的向斜、背斜褶曲构造，北东及北东东向断裂发育。从北向南有张庄向斜、鹿楼背斜、桐家庄向斜、南窑背斜、扒厂向斜和柴厂背斜，呈雁状分布于井田内。井田内断层分布不均，成带状分布。浅部小断层发育，除了一水平北翼四采区之外，井田内其他断层几乎都等距离分布在4个断层带上，从南到北依次为:13F₆-13F₁断层带;F₅₀-11F₆断层带;11F₄-22F₂断层带;12F₁₂断层带(图5.16)。

图5.16 鹤壁八矿构造纲要图

井田内瓦斯主要受断层和褶曲的控制。由于构造分布的不均衡性，特别是大中型断层，导致了瓦斯分布的不均衡性。以桐家庄向斜为界，南部大中型断层发育区，成带状分布，并且全部为正断层，以及有其控制的次一级断层，构成了交叉状的瓦斯输导通道，为瓦斯逸散创造了条件，这使得南部煤层瓦斯含量较北部低，煤层瓦斯涌出量南翼小北翼大。八矿北翼构造以褶曲为主，使得该区域主要受鹿楼背斜、桐家庄向斜和张庄向斜控制，褶曲轴部瓦斯涌出量大，尽管背斜部位裂隙发育，但由于煤层的直接顶板泥岩和砂质泥岩较厚，为瓦斯聚积起到了良好的封闭作用。开采时背斜瓦斯涌出量大，特别是鹿楼背斜，受到挤压作用，形成高能瓦斯的富集区，瓦斯突出危险性大。

图 5.17 鹤壁十矿构造纲要图

从大量的数据统计分析中可以看出，煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量随着煤层埋藏深度的增加而变大，浅部煤层瓦斯涌出量小，深部逐渐加大。

5.3.2.4 鹤壁十矿瓦斯地质规律

十矿井田位于鹤壁矿区最南部，近似南北向展布，地层走向大致近南北，倾向东，煤层倾角20°～45°，平均28°左右，大致为一单斜构造。井田内北东、北北东向断层、褶曲发育。在分布上以F₁₀₆₁断层为界，分南北两部，有显著差异。北部以褶曲为主，断裂次之，其断层多为走向北东，北西盘下降的正断层。南部以断裂为主，局部伴有波状起伏，断裂多以走向北东，南东盘下降的正断层为主(图5.17)。

井田内瓦斯主要受断层、褶曲构造和埋深的控制。由于构造分布的不均衡性，导致了瓦斯分布的不均衡性。除冷泉小井发现的F₂，F₄为逆断层以外，其余均为高角度正断层，延展方向都向北东向，但落差都不算大，并且分布密度北高南低(以F₁₀₆₁为界)。就其分布而言，断层主要分布在－175m等高线上，以阶梯性断层为主。由南部的F₁₀₅₉断层到北部的F₁₀₅₅之间，断层集中存在，大中型正断层将煤层切割成条带状，属于导气性构造，为瓦斯逸散创造了条件。小型断层的结构面大部分具有压扭性质，断层面紧密，有利于瓦斯的保存，其附近瓦斯集聚，瓦斯含量偏高。F₁₀₆₁断层以北，构造以褶曲为主，冷泉向斜、秦家岭向斜、秦家岭背斜控制该区域的瓦斯赋存。秦家岭向斜附近，断层相对发育，尤其F₁₀₅₆断层走向横切其他主要断层走向，平行于秦家岭向斜走向。在－400m以深区域，秦家岭向斜与断层F₁₀₅₆，F_1113－2，DF₉，轨道上山小向斜等，还有次一级小构造，受到北东东-南西西向挤压和北北西-南南东向引张，形成了一个复合应立场。在这个复合应力场内，3个控制性褶曲封闭了大量高能瓦斯，该区域突出危险性较大，发生在十矿的6次煤与瓦斯突出都发生在该区域。

随着埋深的增加，地应力的增大，煤层瓦斯含量、瓦斯压力和开采时瓦斯涌出量随之增大，在地质构造条件稳定的区域内，煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量与煤层埋藏深度成线性递增关系。

Ⅳ 鹤壁十矿山西组二₁煤层瓦斯地质图

河南省煤矿瓦斯地质图图集

鹤壁十矿瓦斯地质简介

一、矿井概况

鹤壁煤业（集团）有限责任公司十矿位于鹤煤矿区最南部，北与八矿相邻。矿井于1994年底开始建设，2002年2月正式投产，设计生产能力60×10⁴t/a，服务年限80a，井田走向长10km，倾斜长0.8～1.2km，面积10.6km²。

矿井采用立井单水平上、下山开拓方式，所采煤层为二叠系山西组二₁煤，煤层倾角31.5°～45°，平均35°，煤厚平均7.09m。矿井采用走向长壁炮采放顶煤采煤法，顶板管理采用全部垮落法。

矿井通风方式为混合式通风，通风方法为抽出式，主井、副井和西井为进风井，西井副井、南翼风井回风。

矿井为煤与瓦斯突出矿井，矿井自2001年4月16日第一次突出发生至今，全矿有资料记载的各类突出共发生6次，始突标高－495m，埋深643m,2001～2003年瓦斯鉴定见下表。

河南省煤矿瓦斯地质图图集

二、井田地质构造及控制特征

十矿井田位于鹤壁矿区最南部，近似SN 向展布，地层走向大致近SN，倾向东，煤层倾角20°～45°，平均28°，大致为一单斜构造。受矿区构造的控制，井田内NE、NNE向断层、褶曲发育。井田内已查明的构造有冷泉向斜、轨道上山小向斜、秦家岭向斜、秦家岭背斜褶曲4个，落差大于20m的断层24条，除冷泉小井发现的F₂、F₄为逆断层以外，其余均为正断层。在分布上以F₁₀₆₁断层为界，分南北两部分，有显著差异。北部以褶曲为主，断裂次之，其断层多为走向NE，北西盘下降的正断层。南部以断裂为主，局部伴有波状起伏，断裂多以走向NE，南东盘下降的正断层为主，属中等构造偏复杂类型。

三、矿井瓦斯地质规律

井田内瓦斯主要受断层、褶曲构造和埋深的控制。由于构造分布的不均衡性，导致了瓦斯分布的不均衡性。除冷泉小井发现的F₂、F₄为逆断层以外，其余均为高角度正断层，延展方向都向NE向，但落差都不算大，并且分布密度北高南低（以F₁₀₆₁为界）。就其分布而言，断层主要分布在－175m 等高线上，以阶梯性断层为主。由南部的F₁₀₅₉断层到北部的F₁₀₅₅之间，断层集中存在，大中型正断层将煤层切割成条带状，属于导气性构造，为瓦斯逸散创造了条件。小型断层的结构面大部分具有压扭性质，断层面紧密，有利于瓦斯的保存，其附近瓦斯集聚，瓦斯含量偏高。F₁₀₆₁断层以北，构造以褶曲为主，冷泉向斜、秦家岭向斜、秦家岭背斜控制该区域的瓦斯赋存。秦家岭向斜附近，断层相对发育，尤其F₁₀₅₆断层走向横切其他主要断层走向，平行于秦家岭向斜走向。在－400m 以深区域，秦家岭向斜与断层F₁₀₅₆、F_1113-2、D F₉、轨道上山小向斜等，还有次一级小构造，受到NEE—SWW向挤压和N N W—SSE向引张，形成了一个复合应立场。在这个复合应力场内，三个控制性褶曲封闭了大量高能瓦斯，该区域突出危险性较大，发生在十矿的6次煤与瓦斯突出都发生在该区域。

随着埋深的增加，地应力的增大，煤层瓦斯含量、瓦斯压力和开采时瓦斯涌出量随之增大，在地质构造条件稳定的区域内，煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量与煤层埋藏深度呈线性关系。

四、瓦斯涌出量特征

通过瓦斯地质规律分析，以F₁₀₆₁断层为界的南北两部分属于两个瓦斯地质单元，具有不同的瓦斯涌出特征。F₁₀₆₁断层以北的区域为目前开拓区，瓦斯涌出资料比较齐全，F₁₀₆₁断层以南的许家沟区，瓦斯较目前开拓区小，但鉴于目前该区没有瓦斯含量及瓦斯涌出资料，只能采用目前开拓区的瓦斯涌出特征来指导该区生产。

在现有的开采条件和开采强度下，通过统计分析，目前开拓区历年回采工作面瓦斯涌出量数据，瓦斯涌出量具有随埋深增加而增大的整体趋势，回采工作面绝对对瓦斯涌出量Q 随埋深H（煤层底板标高表示）的增加而按式4-1变化的整体特征，局部受构造、顶底板岩性的影响，具有变大或变小的现象。

河南省煤矿瓦斯地质图图集

煤层底板标高－170m以浅，绝对瓦斯涌出量小于5m³/min;－170～－320m，绝对瓦斯涌出量在5～10m³/min;－320～－450m，绝对瓦斯涌出量10～15m³/min;－450m以深，绝对瓦斯涌出量大于15m³/min。

五、煤与瓦斯区域突出危险性分布

煤层底板标高－330m 以深区域，瓦斯压力大，瓦斯含量高，构造煤发育，瓦斯涌出量大。底板标高－330m 以深区域瓦斯压力超过1.19MPa，并且在－575m 水平中间回风上山，经测定该地区瓦斯压力为2.1MPa，远远大于《防治煤与瓦斯突出细则》的临界值0.74MPa；在1104下顺槽，底板标高－300m处测定的瓦斯含量达12.64m³/t，随着埋深的增加该区的瓦斯含量会更大；构造煤在全煤层中顶部、底部和中部皆有出现，以底部为主。综合考虑煤与瓦斯突出状况、突出预测参数，－330m以浅为非突出区；－330m以深为煤与瓦斯突出危险区。

Ⅵ 鹤壁六矿山西组二₁煤层瓦斯地质图

河南省煤矿瓦斯地质图图集

鹤壁六矿瓦斯地质简介

一、矿井概况

鹤壁煤业（集团）有限责任公司六矿位于鹤壁矿区南部，距鹤壁市区1.5km，北与F₄₀断层为界与五矿相邻，南与八矿相邻，走向9.2km，倾斜长2.4km，井田面积约18km²。有铁路和公路至汤阴并与京广线相接，交通便利。1958年建井，1963年投产，原设计生产能力75×10⁴t/a; 1995年改扩建后，设计生产能力提高到120×10⁴t/a。2006年核定生产能力为130×10⁴t/a，实际生产原煤117.7×10⁴t。

矿井开拓方式为立井多水平上、下山开拓。一水平标高为－150m，二水平标高为－300m，三水平标高为－450m。采煤方法为走向长壁炮采放顶煤法，顶板采用全部垮落法管理。

矿井通风方式为混合式，通风方法为抽出式。矿井总进风量12410m³/min，总回风量12612m³/min。矿井为煤与瓦斯突出矿井，自从1970年9月六矿发生首次突出以来，突出现象频发，已达30余次。

井田含煤地层包括石炭系中统本溪组，上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组，其中山西组二煤组和太原组一煤组为主要含煤地层。山西组二₁煤层，位于二叠系下统山西组下部，赋存稳定，结构简单，平均煤厚8m，煤层倾角10°～30°，平均20°，为主要可采煤层，煤层直接顶板为黑色泥岩或砂岩，老顶板为砂岩，煤层底板为泥岩和砂岩。

二、井田地质构造及控制特征

六矿位于鹤壁南部，总体构造形态为地层走向近SN，倾向东，倾角0～38°，一般为20°左右的单斜构造。井田内地质构造复杂，褶曲和断层均发育，主要构造为轴向近EW、向东倾伏的一系列宽缓背斜、向斜与煤矿中部近SN、NE向的小型背向斜相复合和NE、NNE向正断层。褶曲有10条，向斜背斜各5条，其中近EW 走向褶曲有4条，近SN 走向有3条，NE向褶曲2条，NW向褶曲1条，在褶曲相交部位形成构造盆地或鞍状构造。断层按照其延伸方向分为NNE、NE、NEE和NWW四组，NNE向断层12条，落差大，延伸距离长，为主要的控制构造；NE向断层36条，其中落差50～100m的3条，30～50m的12条；NEE和NWW向断层11条，为次要构造。另外，煤矿开采过程中，落差较小，展布较短的小断层较为发育，发育特征主要为：均为正断层，展布方向多与主干断层方向成锐角或近于平行，断层规模较小，落差一般5m 左右，延展长度100m；发育相对集中，主要发育于大断层两侧，在地层产状急剧变化处较为发育，特别是在背斜轴部附近。总体而言底板标高－300m 以浅区域，构造比较发育，工作面分布多为构造复合地带；－300m 以深区域，除了3条较大的褶曲的余脉，6F_15-1、6F₁₅-₂、6F₇、6F₅和6F₁₂等控制性断层以外，构造不发育。

三、矿井瓦斯地质规律

六矿是鹤壁矿区煤与瓦斯突出最为严重的矿井。突出现象频发的根本原因就是六矿地质构造复杂，构造复合部位是应力集中的地区，也是六矿煤与瓦斯突出严重的区域，如位于21101工作面的两个褶曲构造复合地段，发生了10余起突出现象，是典型的突出高发区。发生在2810下顺槽和中切眼的4次突出位置也处于几个断层构造的复合地区，1977年5月12日、6月22日和7月3日发生的3次煤与瓦斯突出位置正处于一个向斜的轴部，本区处在一个鞍形构造控制之中。

12条NNE向控制性断层直接控制了次级构造，决定了煤与瓦斯突出危险性大小。地质构造的复杂分布导致地应力分布不均，由南到北地应力状态变化很大。南大巷、北大巷配风巷和车场绕道三个测点距地表深度相同（约470m），其中南大巷、北大巷配风巷两测点第一主应力几乎水平，且主应力方向相近，但应力值相差较大，南大巷测点σ₁=23.6MPa，北大巷配风巷测点σ₁=32.5MPa，车场绕道测点σ₁=33.5MPa。

四、瓦斯涌出特征

在现有的开采条件和开采强度下，鹤壁六矿历年回采工作面瓦斯涌出量数据，瓦斯涌出量具有随埋深增加而增大的整体趋势，回采工作面绝对对瓦斯涌出量Q 随埋深H（煤层底板标高表示）的增加而按式4-1变化的整体特征，局部受构造、顶底板岩性的影响，具有变大或变小的现象。

河南省煤矿瓦斯地质图图集

煤层底板标高－198m 以浅，绝对瓦斯涌出量小于5m³/min;－198～－318m，绝对瓦斯涌出量在5～10m³/min;－318～－438m，绝对瓦斯涌出量10～15m³/min;－438m以深，绝对瓦斯涌出量大于15m³/min。

五、煤与瓦斯区域突出危险性划分

六矿的始突深度340m（标高－190m），并且2002年11月8日在2808中切眼又一次发生倾出，该处标高也是－190m，考虑到六矿的复杂的地质条件，在标高－190～－290m 内已经发生了17次突出现象，占到突出总数的约60%，并且在标高－200m 左右地区发生了6次突出，沿－190m 底板等高线以下确定为突出危险区。又考虑到实际生产情况，矿井西北部瓦斯较小，28041工作面回采基本结束，尚未发生过动力现象，以及临近工作面的地质条件，确定矿井西北部突出危险区界线由－190m 底板等高线沿北翼第二岩石下山－28011 上顺槽－2806下顺槽－2808上顺槽贯穿，以下区域为瓦斯突出危险区。

Ⅶ 鹤壁矿区地质与水文地质条件

一、气象水文

鹤壁矿区属北温带大陆性半干旱型气候，春秋多风。20世纪50年代至今，平均气温13.5°C，年平均降水量659.5mm，年蒸发量2195.9mm。

矿区内长年性河流有南部的淇河和北部的善应河，流量分别为2.4～3.7m³/s和6～7m³/s，最大流量分别为2572m³/s和1055m³/s。

与矿区地下水有直接水力联系的地下水域有南部的许家沟泉域和北部的小南海泉域。许家沟泉位于矿区南部淇河北岸，出露于奥陶系灰岩中，由8个泉组成，流量0.9～1.4m³/s。小南海泉出露于善应河两岸的奥陶系灰岩中，出露标高130～135m，由50余个泉组成，总流量5.5～7.09m³/s。

二、地形地貌

鹤壁矿区位于河南省北部的鹤壁市境内，属太行山东麓煤田的一部分。矿区西依太行山区，东邻京广铁路，东西宽5km，南北长30km，面积约150km²。

矿区地貌属侵蚀剥蚀低山向剥蚀堆积丘陵岗阜区的过渡带，以丘陵岗阜地貌为主。山脉总体延伸方向受新华夏系构造控制呈NNE向绵延分布。由于组成山体岩性的差异和地层平缓的影响，阶梯状山坡极为明显。抗风化力强的白云质灰岩、微晶灰岩、泥晶灰岩形成3°～50°的陡坡或70°～80°的陡崖。寒武系—奥陶系抗风化力弱的页岩和角砾状灰岩形成10°～30°的缓坡。低山区位于矿区西部，最高标高+763.5m，一般标高+503～+576m，相对高度509m。

矿区岗阜地貌东与华北平原相接，西起西山断层。在第三系砂砾岩和泥岩分布区，形成高差50～70m的丘陵地貌。靠近西山狭长地带呈零星分布的石炭系含煤地层和局部的奥陶系灰岩形成海拔+250～+350m、相对高度50～150m的浑圆状丘陵地貌。

三、地层构造

1.地层

矿区出露的地层有下奥陶统的冶里组—亮甲山组白云岩，中奥陶统的峰峰组—马家沟组的泥晶灰岩、白云质灰岩、角砾状灰岩；中石炭统的本溪组泥岩—砂岩隔水层，上石炭统太原组含煤（下夹煤）地层下二叠统山西组的含煤地层（二₁煤）；上第三系的砾岩、砂岩和泥灰岩，第四系的黄土、砂砾层。

下夹煤包括下夹上煤（六煤），下夹中煤（七煤）和下夹下煤（八煤），赋存于太原组含煤地层的底部。六煤与八煤相距9～10m，它的间接底板是本溪组隔水层，它的直接顶板是太原组的L₂灰岩。

2.构造

本矿区在构造上位于新华夏系第二沉降带与第三降起带的过渡带上，东邻汤阴拗陷，西依太行山隆起。总体上是以中寒武统为核心的倾伏背斜的一翼所构成的单斜构造，地层走向大致呈南北，倾向东，一般倾角8°～30°，局部可达到50°～60°。东部被第三系和第四系覆盖，西部山区寒武-奥陶系则广泛出露。

据统计，NW向断层少且落差小，延走向方向延伸不远；与断裂构造相伴生的还有一组走向NE、背向斜相间发育的倾伏褶曲，沿倾伏背斜发育的纵张断层成为各井田的自然边界；落差大于20m的断层有百余条，大于100m的断层有30余条。矿区以断裂构造为主，多为走向NE或NNE的高角度正断层。

本矿区有两期火成岩体，在矿区南东的庞村一带有喜马拉雅期的橄榄玄武岩沿NNE向断层带呈现零星分布，与第三系砾岩的接触面上有明显的烘烤现象。西北部白石山背斜有燕山期的闪长岩、二长岩和斜长岩侵入，大致沿NW40°方向伸延。

四、含水层组和隔水层组

本矿区含水系统可分为寒武系—奥陶系含水层组，石炭系—二叠系含水层组，上第三系含水层组和第四系含水层组。寒武系—奥陶系含水层组是本矿区最主要的含水层组，按其富水性可分为中奥陶统含水岩组和中寒武—下奥陶统含水岩组。石炭系—二叠系含水层组由4对含水岩、隔水岩组组成，即下石盒子组页岩夹砂岩弱含水层、山西组砂岩含夹页岩隔水层、太原组薄层灰岩含水层与页岩隔水层组、本溪组泥岩夹灰岩及砂岩隔水层。第四系含水层组按岩性和含水性、透水性分为全新统泥岩隔水层夹砾石、砂岩、泥灰岩含水岩组和中新统粘土夹粉砂岩弱含水岩组。由于第四系含水层组和上第三系含水层组与高承压水上采煤水害影响不大，下面分别将中奥陶统灰岩含水岩组、本溪组隔水层和石炭系—二叠系含水层组中的太原组薄层灰岩含水层概述如下。

1.中奥陶统灰岩含水岩组

中奥陶统灰岩含水岩组按其岩性、化学成分、结构和富水性强弱划分为贾汪页岩隔水层，角砾状灰岩和白云质灰岩弱含水段（

，

，

），泥晶-砂屑灰岩中等含水段（

）和微（细）泥晶灰岩强含水段（

，

），现分述如下。

（1）

贾汪页岩隔水层厚7m，区域分布稳定，厚度薄，隔水性弱。

（2）

弱含水段厚14～30m，主要为角砾状灰岩，喀斯特不发育，含微弱溶孔裂隙水。

（3）

中等含水段厚89m，主要由泥晶灰岩，砂屑灰岩和灰质泥晶白云岩组成，喀斯特中等发育，在有利的水动力条件下也可以发育成大溶洞，例如矿区西部山区的雪花洞。据调查，机井涌水量可达700～1500m³/d。

（4）

弱含水段厚36～43m，主要由角砾状灰岩组成，角砾成分为泥晶灰岩，胶结物为方解石，喀斯特不发育，以不规则溶孔为主，泉的流量甚小，民用机井流量小于100m³/d。

（5）

强含水段厚108m，岩性以巨厚、厚层状泥晶灰岩为主，喀斯特发育，在有利的水动力条件下能发育成大的溶洞，例如四矿西部的黄龙洞，该洞宽1～2.5m，高0.5～3m，长53m。小南海泉和许家沟泉中流量最大的均出露于本段。本段地下水循环条件比

段好，硬度比

段低，水质为

型水。鹤壁市工矿企事业单位供水多以此段为目的层，单井流量1200～1900m³/d，个别可达4500m³/d。

（6）

弱含水段区域性厚度60～70m，岩性为白云质、泥质角砾状灰岩，白云质灰岩，喀斯特不发育，以蜂窝状溶孔为主，含裂隙喀斯特水，为一弱含水段。

（7）

强含水段区域厚度52～80m，为青灰色巨厚、厚层状灰岩，溶洞和溶隙发育，富水性强。在掩盖地区的一些地段，因其上部溶洞裂隙被粘土岩充填，含水性大大减弱，形成弱含水带。在小南海泉群中该段下部沿断裂带出露的泉的流量可达200 L/s。

2.本溪组隔水层组

本溪组隔水组为矿区防止奥灰水突入矿井的可以值得利用的隔水层。由泥岩隔水层夹砂岩、灰岩弱含水层组成，厚11.3～50.6m。

3.太原组含水层组

太原组总厚101～167m，含水层组由C₃L₁—C₃L₉九层灰岩含水层，S₁—S₈八层砂岩弱含水层和页岩组成。薄层灰岩含水层总厚20～25m，其中C₃L₂和C₃L₈分布稳定，厚度分别为7～11m和5～6m，含较丰富的喀斯特裂隙水，其中C₃L₂灰岩的单位涌水量可达5.88～7.39m³/h·m。因受补给条件限制，在矿井疏干条件下，它们接受奥灰水补给，矿化度稍有减少。该两层灰岩含水层径流条件差、水交替不强，水质类型为

-Ca²⁺型水和

型水。

五、奥陶系灰岩地下水特征

从鹤壁矿区奥陶系灰岩地下水动态的多年观测资料可知，因受曹家倾伏背斜的影响，在四矿附近，奥陶系灰岩喀斯特水形成一个高水位带，自此以南则由北向南径流，集中排泄于许家沟泉群；另一方面，使矿区北部的九矿和四矿的一部分奥陶系灰岩喀斯特水自南向北径流，排泄于小南海泉群。将矿区分划为中部和南部属许家沟泉域，北部属小南海泉域。

鹤壁一矿和相邻的二矿同属于许家沟泉域，由于二矿南部自然矿界F₃断层落差达390～600m，造成断层两侧奥陶系灰岩含水层不连续，在断层的北侧中奥陶统灰岩地下水位标高为+135m，在断层南侧水位标高为+127m，地下水自北向南流经F₃断层时受到很大阻力，产生明显的水位跌降。因此，F₃断层可能是一条阻水断层，它将鹤壁矿区分为两个相对独立的水文地质分区，即一、二矿为一个水文地质分区，三、五、六、八和十矿为另一水文地质分区。

在枯水季节，南部水文地质分区水位标高为+118.9～124.4m，一、二矿水文地质分区内的中奥陶流灰岩水位标高为+135.4m，在雨季前者水位标高为+129.67～135.9m，后者为+144.7m。矿区奥陶系灰岩含水层主要接受西部山区露头部分大气降水入渗补给，掩伏露头部分的第四系潜水补给和河流、沟渠、库区等渗漏补给，因此，地下水位动态表现为受降水影响明显的特征。

六、奥陶系灰岩顶部特征

众所周知，自奥陶纪沉积了马家沟灰岩和峰峰组之后至中石炭世沉积本溪组之前的漫长地质年代里，华北地区广大奥陶系灰岩裸露于地表经受了风化剥蚀和溶蚀作用，在奥陶系灰岩中形成了古喀斯特，在其表面形成了古剥蚀-溶蚀面，古剥蚀-溶蚀面存在相对低洼的沟谷或封存洼地，宽度数十米或百米。当中石炭世华北地台开始沉降，古剥蚀面接受本溪组沉积的最初阶段，一些粗碎屑、分选不良的砾石或砂首先在低洼沟谷中沉积，把这些低洼沟谷“填平补齐”。当华北地台断续下降、海水进一步漫延的时候，细碎屑的铝质粘土沉积于那些早先已被粗碎屑填平了的低洼沟谷之上和那些相对隆起的古剥蚀-溶蚀面之上。对于那些被粗碎屑“填平补齐”了的低洼沟谷地段，当中石炭世开始沉积铝质粘土时，因为有粗碎屑砂或砾石的阻隔，奥陶系灰岩顶部的古喀斯特或风化裂隙没有被铝质粘土充填或充填不佳或者古喀斯特裂隙已被早期的粗碎屑砂充填，例如九矿的3-6孔的奥陶系灰岩顶有5m之裂隙被粉砂岩充填（如图2-2）^［19］。

图2-2 奥陶系灰岩顶部溶隙-裂隙充填示意图

1—被铝质粘土充填的溶隙；2—未被充填或被砂岩充填的溶隙；3—铝质泥岩；4—页岩；

因此，使奥陶系灰岩顶部只有很薄或者缺失被粘土充填的弱含水带。相比之下，原古剥蚀-溶蚀面相对隆起地段，铝质粘土直接沉积其上并充填到奥陶系灰岩的溶洞裂隙之中，形成富水性弱、连通性差的具有一定厚度的弱含水带。但其水文地质意义巨大，一般认为，奥陶系灰岩顶面以下30～50m喀斯特发育，这个规律可以作为供水和注浆堵水中重要的参考依据。

七、安阳矿区地质与水文地质条件

1.矿区概况

安阳矿区位于河南省安阳市区西约25km处，矿区南北长35km，东西宽5km，总面积155km²。区内下二叠统山西组二₁煤层为主要开采煤层，厚度稳定，一般4～6m，普遍可采。矿区开采范围内地质储量4.5×10⁸t，可采储量3×10⁸t。

2.地形地貌

安阳矿区为一典型丘陵地带，冲沟发育，有利于大气降水的径流、排泄，具有明显的季节特征，相对高差150m左右，对矿井充水无大影响。

3.地层构造

矿区范围内基本构造形态为向东倾斜的单斜构造并伴有宽缓的小型褶曲，地层倾角一般15°～25°。井田内构造主要以NNE走向的断裂为主，断层走向一般为NE10°～35°，且多为正断层。本区主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，含煤系数为7.51%。

矿区处于新华夏系第三隆起带——太行山复背斜的东翼，因此NNE向构造对地下水起着控制作用。与煤系地层走向一致的NNE向正断层，沿倾向由东向西逐级抬起，形成一些交替出现的近南北向的狭长地垒地堑，破坏了基岩含水层的连续性，形成多块独立的水文地质单元。

区内发育有NEE及NWW向断层，一般认为，这两组近东西向的断层为张性断层，为导水断层；NNE向高角度正断层属压扭性质，反而导水性差，大量井巷工程穿过断层水量不大证实该点。

4.含水层和隔水层

这里主要研究煤层底板主要含水层和隔水层。自上而下可划分3个含水层和3个隔水层：奥陶系灰岩喀斯特承压含水层，本溪组铝质岩隔水层，太原组下段灰岩喀斯特裂隙承压含水层，太原组中段砂、泥岩隔水层，太原组上段喀斯特裂隙承压含水层，二₁煤至L₈灰岩隔水层，现详述如下。

（1）奥陶系灰岩喀斯特承压含水层：厚度400m以上，顶面以下200m范围内为深灰色、浅灰色厚层状和巨厚层状微晶质灰岩和花斑状灰岩，下部为白云质灰岩，喀斯特发育，有统一的地下水面，静水位标高+135m左右，可与其他含水层通过断裂构造发生水力联系，是二₁煤开采时间接充水含水层。

（2）本溪组铝质岩隔水层：由铝土层、铝土质泥岩、泥岩、砂质泥岩和薄层灰岩组成，其中以下部铝土质泥岩最稳定，厚8.3～22.75m；该层假整合于奥陶系灰岩之上，正常情况下能阻止奥灰水进入煤层。

（3）太原组下段灰岩喀斯特裂隙承压含水层：厚30～35m，内含2～4 层灰岩（L₁、L₂、L₃、L₄），灰岩厚4.25～9.70m，一般6.00m左右，其中L₂灰岩稳定，厚度一般在5m左右，单位涌水量0.043～1.34L/s·m，渗透系数0.95～30.27m/d，水位标高135.28～135.38m。

（4）太原组中段砂、泥岩隔水层：该段指L₄—L₈灰岩之间的碎屑岩，其中偶夹中粗粒砂岩、薄层煤和薄层灰岩，厚55m 左右；岩性变化较大，硅质成分较高，厚度稳定，透水性差，隔水性能良好，能阻止太原组上、下段灰岩之间的水力联系。

（5）太原组上段灰岩喀斯特裂隙承压含水层：该段由L₈灰岩及中粗粒砂岩组成，以L₈灰岩为主，普遍发育，层厚0.33～6.85m，一般3m左右；L₈灰岩单位涌水量0.07L/s·m，渗透系数3.787m/d，水位标高136.77m，喀斯特裂隙发育较弱，为弱含水层。

（6）二₁煤至 L₈灰岩隔水层：该层由泥岩、砂质泥岩、砂岩和薄层灰岩组成，厚26.71～50.40m，一般为35m左右，能有效阻止L₈灰岩水进入二₁煤层。

5.水害事例及防治对策

（1）铜冶煤矿淹井事故：1965年8月25日，铜冶煤矿103工作面下顺槽打钻时，超前孔钻进43m时，孔内涌水，涌水量开始为32.4m³/h，后增至1400m³/h淹井，突水原因为超前孔钻遇与奥陶系强含水层相通的喀斯特陷落柱，经注浆堵水后，1968年6月恢复生产。

（2）龙山煤矿淹井事故：1976年1月，龙山煤矿在掘进15采区首采面时，遇断层与奥陶系灰岩喀斯特承压含水层沟通，涌水量最大达2520m³/h，淹井；突水原因为掘进钻头遇到F₁₆₅断层的支断层，而F₁₆₅断层为边界导水断层，该断层位置不清楚；1977年6月，龙山煤矿在堵水过程中再次发生断层突水，涌水量达4000m³/h。

Ⅷ 鹤壁五矿山西组二₁煤层瓦斯地质图

河南省煤矿瓦斯地质图图集

鹤壁五矿瓦斯地质简介

一、矿井概况

鹤壁煤业（集团）有限责任公司五矿位于鹤壁矿区中部，北依三矿，南邻六矿，西以煤层露头，东以－620m煤层底板等高线为界。井田走向长约1.5km，倾斜长约3.4km，面积5.12km²。矿井始建于1958年，1960年投产，设计生产能力45×10⁴t/a,2003年核定生产能力50×10⁴t/a,2004年实际产量42×10⁴t。

矿井开拓方式为立井、暗斜井、多水平联合开拓，矿井划分为三个水平，采区采用集中上（下）山、边界回风联合布置方式，采区为双翼开采。目前开采水平标高为－450m，埋深500～650m。

五矿通风方式为中央边界抽出式，主、副井进风，中央风井及南翼风井回风。矿井总进风量4487m³/min，总回风量5040m³/min。五矿自建井以来发生瓦斯突出2次，突出标高均为－439.0m，距离地表垂深609m,2001～2004年矿井瓦斯等级鉴定情况见下表。

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可采煤层为山西组二₁煤层，位于二叠系下统山西组下部，赋存稳定，结构简单，平均厚度8.0m 左右，直接顶为砂质泥岩和砂泥岩，厚度3.0～18.0m，底板为泥岩和砂岩，厚度2.82～5.5m。井田大部为缓倾斜煤层，煤层倾角5°～25°，平均19°左右，局部大于30°。煤种为贫瘦煤。

二、井田地质构造及控制特征

五矿位于鹤壁矿区中部，整体构造形态为倾伏向斜构造，向斜轴走向为N 30°～55°E。南北两翼地层基本对称，煤层倾角在向斜轴部和井田边界外变缓，一般在7°左右；向斜轴部和边界中部较陡，倾角15°～30°。地层走向在30°～150。之间，倾向在60°～120°之间。

井田构造复杂，断层、褶曲发育，以断层为主，尤其是井田深部，断层更发育。向斜两翼发育有NE或NNE向的较大正断层，形成自然边界。全井田发育有落差在0.8m 以上的断层98条，落差大于20m的大中型断层8条，全部为NE或NNE向的正断层。同时在煤矿采掘过程中，揭露的小断层很发育，它们常常成组出现，落差一般小于10m，展开长度较短，一般小于100m，走向NE或NNE向。已采掘的3.3km内发育有77条之多，分布密度为23.3条/km，主要发育于大断层两侧；同时五矿发育断层南北两翼差异较大，南翼断层相对发育，断层条数多，延伸距离远。其总体构造形态为轴向NE向的褶曲以及F₄₁、F₄₀、F₂₀等一系列NNE向的断层为主要特征。

三、矿井瓦斯地质规律

五矿构造复杂程度中等，主要构造形迹为一倾伏向斜构造和正断层。据五矿采掘实测瓦斯和地质资料分析，五矿向斜南北两翼构造发育和瓦斯赋存有较大差异，开采时瓦斯涌出和瓦斯突出危险性差异较大。向斜轴部因压应力作用裂隙不甚发育，瓦斯保存条件较好，瓦斯涌出量大，瓦斯突出危险性大；而两翼纵张裂隙和断层发育易于瓦斯逸散，瓦斯涌出量小，瓦斯突出危险性小。其次，由于向斜南、北翼断层发育的不均衡性也导致两翼瓦斯涌出量的差异：北翼由于大中型断层较少，瓦斯涌出量相对较大，而南翼大中型断层发育，这些大、中型断层把南翼的煤层切割成条带状，为瓦斯的释放提供了良好的条件，故南翼瓦斯涌出量较北翼小。五矿发生的两次煤与瓦斯突出均位于向斜北翼靠近向斜轴部地区，说明靠近向斜轴部及北翼地区煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大。

断裂构造对五矿煤层瓦斯的影响主要表现是：落差较大，相互交汇地带的瓦斯逸散条件较好，瓦斯含量低，煤与瓦斯突出的危险性小；中小断层的结构面大部分具有压扭性质，断层面紧密，煤层直接顶板为砂泥岩和砂质泥岩，有利于瓦斯的保存，并且深部有瓦斯补给，最终造成其附近瓦斯聚集，含量偏高，压力较大，特别是在小断层附近，大断层的尖灭端，地层产状变化等部位，煤层瓦斯含量高，煤与瓦斯突出危险性较大。

四、瓦斯涌出特征

由于构造的控制作用和瓦斯分区、分带的规律，将井田以向斜轴为界划分为南、北两个瓦斯地质单元。在现有的开采条件和开采强度下，通过统计分析北翼、南翼二、三水平回采工作面瓦斯涌出量数据，各瓦斯地质单元内，瓦斯涌出量具有随埋深增加而增大的整体趋势，局部受构造、顶底板岩性等的影响，具有变大或变小的现象。

1.北翼瓦斯涌出特征

回采工作面绝对瓦斯涌出量Q 随埋深H（煤层底板标高表示）的增加而按式4-1变化的整体特征，煤层底板标高－152m 以浅，绝对瓦斯涌出量小于5m³/min;－152～－391m，绝对瓦斯涌出量在5～10m³/min;－391～－628m，绝对瓦斯涌出量10～15m³/min;－628m以深，绝对瓦斯涌出量大于15m³/min。

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2.南翼瓦斯涌出特征

回采工作面绝对瓦斯涌出量Q 随埋深H（煤层底板标高表示）的增加而按式4-2变化的整体特征，煤层底板标高－300m 以浅，绝对瓦斯涌出量小于5m³/min;－300～－435m，绝对瓦斯涌出量在5～10m³/min;－435～－628m，绝对瓦斯涌出量10～15m³/min;－628m以深，绝对瓦斯涌出量大于15m³/min。

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五、煤与瓦斯区域突出危险性划分

两次突出均位于向斜北翼靠近向斜轴部地区，突出点标高均为－439.0m，距地表垂深609m，属于深部突出。在－439.0m 以浅，从未发生过突出事故，并且都已基本回采结束。两次突出均位于向斜北翼靠近向斜轴部地区，说明靠近向斜轴部及北翼地区煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大，根据实测3302工作面瓦斯压力达0.84MPa，已超过《防治煤与瓦斯突出细则》规定的突出临界压力0.74MPa，并且五矿构造煤较为发育，煤质松软；向斜轴南部－450～－600m 范围内小断层较为发育，均为压扭性的断层，有利于瓦斯的存储。从发生煤与瓦斯突出的动力和阻力条件方面都说明，在－439.0m 以深煤与瓦斯突出危险性增大，将始突点以深预测为煤与瓦斯突出危险区，以浅为非突出危险区。

Ⅸ 鹤壁四矿山西组二₁煤层瓦斯地质图

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鹤壁四矿瓦斯地质简介

一、矿井概况

鹤壁煤业（集团）有限责任公司四矿，是河南省国有重点煤矿和煤电公司主力矿井之一，2005年与泰国合资组建为鹤壁中泰矿业有限公司，位于鹤壁矿区北部，交通十分便利。井田面积为23.4825km²。

四矿于1957年动工建设，1992年改扩建，扩建生产能力90×10⁴t/a。目前生产能力达到165×10⁴t/a,2004年实际产量162.77×10⁴t。矿井开拓方式为竖井—暗斜井多水平上、下山开拓，矿井通风方式为两翼对角抽出式，采煤方法原主要为倾斜长壁放顶煤开采，现改为分层开采。

四矿井田共含煤层及煤线16～18层，其中可采煤层有3层：二₁煤（大煤）、

煤（八煤）、

煤（六煤），总厚度为11.01m。二₁煤位于二叠系下统山西组之底部，为矿区主要可采煤层，平均厚度7.77m。

1987年以来，四矿瓦斯等级鉴定均为高瓦斯矿井，历年瓦斯等级鉴定结果见下表。

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二、井田地质构造及控制特征

四矿井田位于鹤壁煤田北部，受区域和矿区构造的控制，井田构造以断层为主，褶曲亦较发育，构造线展布方向以NNE、NE向为主。四矿井田的4-I号向斜、4－Ⅱ号背斜、F₇断层、红₅断层以及红₁₁断层属于矿区二级构造的组成部分，对矿井起着控制作用。全井田落差大于5m的断层多达54条，平均每平方千米3条，均为正断层。从矿井中、小型断层的发育组合特征看，中、小型断层，特别是小型断层往往与褶皱的发育过程相伴生，在背斜轴部及其两翼常常出现高角度张性正断层，而且倾向相反。井田内的陷落柱大多发育在4－Ⅳ号大型背斜轴部及其两翼，且主要分布于井田的浅部地区。

三、矿井瓦斯地质规律

地质构造的性质和特征不同，对煤层瓦斯保存条件的影响程度也不同，封闭型构造有利于瓦斯的保存，开放性构造有利于瓦斯释放，规模较大断裂带能起到逸散瓦斯通道的作用，大中型断层附近瓦斯含量一般比较低，井田内N NE向构造现代构造应力场表现为压扭作用，落差10m 左右以下的断层部位易于发生煤与瓦斯突出；构造复合部位是煤与瓦斯突出的敏感地带，如1976～1979年发生的7次煤与瓦斯突出都发生在216采区，该采区处于4-Ⅰ号向斜、4-Ⅱ号背斜、4－Ⅲ号向斜和4－Ⅳ号背斜的交叉部位，同时来自深部4－Ⅷ 号向斜也汇集到该处，使该区域形成一个小型盆地和小穹隆，在盆地的下部为4-Ⅱ号背斜和4－Ⅷ 号向斜交汇的马鞍状构造，上部为沿4-Ⅱ号背斜两翼形成的陷落柱组。同时，落差为100m 左右的红₅断层在该地区尖灭，伴生一系列中小断层，地质构造十分复杂。随着矿井向深部开采，瓦斯含量进一步增大，在4-Ⅶ 号背斜和4-Ⅷ号向斜轴部发育有多组大断层和伴生中小断层，受地质构造作用影响，构造软煤在局部区域发育，煤与瓦斯突出危险性增大。

二₁煤层老顶为大占砂岩（S₁₀），直接顶板为灰黑色泥岩及砂质泥岩，不利于瓦斯逸散。

四、矿井瓦斯含量分布

根据鹤壁二矿地勘瓦斯含量资料和生产测定的瓦斯含量数据，在煤层底板标高－208～－665m，埋深436～872.92m 范围，瓦斯含量7.67～27.3m³/t，瓦斯含量大。煤层瓦斯含量在瓦斯带内具有随埋深增加而变化，见式4-1，深度每增加100m 瓦斯含量增加2.21m³/t的整体分布规律，但由于鹤壁四矿地质条件复杂，出现局部瓦斯富集，相关性不明显（图4-1）。

回归方程：

R²=0.3753

式中：W——煤层瓦斯含量，m³/t;

X——煤层底板标高，m；

R——相关系数。

图4-1 煤层埋深与瓦斯含量回归趋势图

五、瓦斯涌出特征

根据4F₄₆、红₅断层等大型断层将矿井分为南翼地区、北翼地区、龙宫地区。在现有的开采条件和开采强度下，瓦斯含量是瓦斯涌出多少的决定因素，通过统计分析，各地质单元回采工作面瓦斯涌出量具有随埋深增加而增大的整体趋势，回采工作面相对瓦斯涌出量Q 随埋深H（以煤层底板标高表示）的变化而变化，见下表，局部受构造、顶底板岩性的影响，具有变大或变小的现象。

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六、煤与瓦斯区域突出危险性分布

根据地质构造首先将四矿深部未采区划分为6个瓦斯地质单元：①2F₀₂₂断层以深区域；②红₁₁和2F₀₂₂断层之间的25采区；③F₀₁₅和红₁₁断层之间的33采区；④4F₄₆断层和F₀₁₅断层之间的31采区；⑤红₅断层和4F₄₆断层之间的21采区；⑥边界F₇断层以下和红₅断层之间的区域。

各瓦斯地质单元煤与瓦斯突出危险性分布：第1瓦斯地质单元－390m 以深区域，第2瓦斯地质单元－300m以深区域，第3地质单元－260以深区域，第4地质单元－260m以深区域，第5、6地质单元－260m以深区域为煤与瓦斯突出危险区，其余地区为无突出危险区。