鹤壁四矿山西组二₁煤层瓦斯地质图

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河南省煤矿瓦斯地质图图集

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。