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煤矿开采技术条件及水害防治方案

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)河南省内各煤田水文地质条件差别很大。地表出露面积较小,大部分隐伏于第四系松散岩类孔隙含水岩组之下,为构造裂隙和风化裂隙含水层,含水性弱。其中中奥陶统上马家沟组灰岩,层厚质纯,岩溶发育,是河南煤矿开采中最大水害源泉。因突水淹井造成的经济损失总计约3亿元以上,原煤成本中排水费用平均约占20%。随着矿井开采深度加大,水文地质条件更趋复杂。荥巩矿区目前多为地方矿井开发,总体水文地质条件中等。

煤矿开采技术条件及水害防治方案

一、矿床水文地质

河南省地势西高东低,东部平原海拔多在100米以下,西部山区海拔一般为500~2000米,最高山峰达2413.8米。境内有大小河道1500余条,分属于海河、黄河、淮河、长江四大水系,成放射状向东北、东、东南、南各方分流。

河南省气候属温带大陆季风型,气温适中,四季分明。全省各地年平均气温在13~15℃之间。冬季天气寒冷,一月份温度最低,平均-2~2℃,冻土深度极值由南而北为8~35厘米。夏季天气炎热,七月份气温最高,平均为27~28℃。年降水量大致在600~1200毫米之间。冬季雨量稀少,降水量为20~100毫米。夏季雨量集中,降水量300~500毫米。

(一)河南省内各煤田水文地质条件差别很大。豫北的焦作鹤壁济源安阳等煤田,由于受太行山系强含水层的奥陶系灰岩和太原群灰岩的补给,水文地质条件复杂或极复杂。豫西的登封义马、宜洛、偃龙、荥巩、新密西部等煤田,由于嵩山、箕山山脉接受大气降水的灰岩面积小,又与主要河流相隔较远,富水岩层补给性较差,除个别井田水文地质较复杂外,其余均属简单至中等类型。河南各煤田含水岩组,根据其地下水埋藏条件、贮水空间特征以及水理性质等,分为以下四组:

1.松散岩类孔隙含水岩组:由中更新统、上更新统及全新统地层组成,主要分布于山前平原地带和山间沟谷之中。从山前到冲积平原,含水层颗粒由粗到细,富水性由强到弱。多覆于煤系地层之上,局部地段和山西组二1煤露头、石炭系灰岩及奥陶系寒武系灰岩直接接触,造成复杂的矿坑充水条件。

2.碎屑岩类裂隙孔隙含水岩组:由二叠系的砂岩、泥岩互层组成。山西组二1煤层位于较厚的砂岩(含砂泥岩)层底部,俗称“大占砂岩”和“香炭砂岩”,是二1煤层的直接顶板或间接顶板。地表出露面积较小,大部分隐伏于第四系松散岩类孔隙含水岩组之下,为构造裂隙和风化裂隙含水层,含水性弱。

3.碎屑岩夹碳酸岩类裂隙岩溶含水岩组:岩性为石炭系太原群和本溪群的砂泥岩夹灰岩多层组成。其中灰岩5~11层,一般9层,总厚20~40米。以八层灰岩和二层灰岩厚度最大、分布稳定,为主要含水层。二者均位于山西组二1煤层之下,是矿井主要的充水含水层。八灰上距二1煤底板15~25米;二灰上距二1煤底板50~75米,下距奥陶系灰岩10~30米。由于后期构造运动的作用,往往使二灰、八灰局部地段与二1煤层及奥陶系灰岩形成带状接触,构成矿坑充水的直接水源。

4.碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组:由奥陶系中下统及寒武系中上统的厚层灰岩、白云质灰岩及泥灰岩组成,总厚900米左右。广泛出露于河南省山区,或隐伏于煤系地层之下,或隐伏于松散岩类之下。由于受多期次、多类型的构造运动影响,岩溶十分发育,富水性极强,是河南境内主要的含水岩组。其中中奥陶统上马家沟组灰岩,层厚质纯,岩溶发育,是河南煤矿开采中最大水害源泉。

二、根据各矿区直接充水含水层的富水性及补、径、排条件,结合矿区开发后的实际涌水量等因素,全省各矿区水文地质条件复杂程度分为以下四类:

(一)水文地质条件复杂类:包括豫北的焦作、鹤壁、安阳等矿区,其中以焦作矿区为典型。焦作矿区是全国著名的大水矿区,80年代,年平均涌水总量达500立方米/分左右。新中国建立以来,全矿区矿坑突水70余次,其中大于10立方米/分的突水达100多次。最大突水量为320立方米/分(1985年5月在演马庄矿)。因突水淹井造成的经济损失总计约3亿元以上,原煤成本中排水费用平均约占20%。随着矿井开采深度加大,水文地质条件更趋复杂。

各矿区矿坑充水水源主要为石炭系和奥陶系灰岩岩溶水,多从煤层底板构造突水涌入矿坑。石炭系地层在豫北各矿区总厚90~140米,含灰岩8~10层,其中L2和L8灰岩厚度大而稳定,岩溶发育,是富水性强、对矿井具有威胁的含水层。单位涌水量L8灰岩达0.5~5.4升/秒·米,L2灰岩达0.0014~2.4升/秒·米。水位标高L8灰岩一般在+90~+92米左右,疏排降压后可降至+70米左右是山西组二1煤层的主要充水含水层。奥陶系含水层主要为中统马家沟灰岩,总厚达550~600米,溶洞发育,单位涌水量达0.5~2.0升/秒·米。水位标高一般在+90米左右,疏排降压后可降至+80米左右。该含水层被构造切割与煤层接触时,突水量最高曾达320立方米/分。且因受太行山脉大面积降水补给,水量充沛,是开发焦作煤田的最大水害威胁。

(二)水文地质条件中等类:包括新密、荥巩矿区。新密矿区现有生产矿井正常涌水量为90~800立方米/时。井下瞬时突水量最高达4500立方米/时,但消减很快,动储量较小。荥巩矿区目前多为地方矿井开发,总体水文地质条件中等。但其中新中煤矿,自1969年建矿以来,共发生12次突水,突水量90~3630立方米/时,超过800立方米/时者达6次。1978年8月1日,+92米水平东大巷遇断层带突水淹井,突水量为3630立方米/时。上述二矿区主要矿坑充水水源为奥灰水,但由于补给面积不大,总水量以静储量为主,动储量较小。一旦突水,来势也很猛,但易于疏排。另外地表出露的泉群比较多,形成自然的疏排区。新密矿区南部的泉群有:超化泉群,流量62~123.3立方米/分(现已枯竭);翻花泉群,流量9.4立方米/分。荥巩矿区东部泉群有:三李泉群,流量1.085立方米/秒;九娘庙泉群,流量0.156立方米/秒;圣水峪泉群,流量0.663立方米/秒。

(三)水文地质条件中等——简单类:包括平顶山、禹县、新郑、偃龙、永夏五个矿区。平顶山矿区矿井正常涌水量为60~1400立方米/时,一般介于200~600立方米/时。其中平二矿最大涌水量为1400立方米/时。涌水量小于100立方米/时的矿井有十矿、四矿等。个别矿井曾发生底板突水,如平八矿东风井1971年10月17日在-273.82米水平发生突水,突水量达4200立方米/时,来势猛而后逐渐变小,补给动储量不大。偃龙矿区矿井正常涌水量为100~530立方米/时。矿区西端的诸葛矿曾发生3次突水,造成2次淹井,突水量为1900~2535立方米/时,注浆后全矿涌水量为530立方米/时。

(四)水文地质条件简单类:包括登封、新安、宜洛、陕渑、临汝、义马等矿区。登封矿区已开发的生产矿井规模较小,且分布于浅部,矿井涌水量为1400~2000立方米/日。宜洛矿区的李沟矿矿井涌水量平均为450立方米/时,沈村矿平均为80立方米/时。义马矿区开采侏罗纪煤层的矿井,其矿井涌水量一般100~250立方米/时。这些矿区供水水源均较贫乏。

三、煤田瓦斯

河南各煤田煤炭资源在开采中受到煤层瓦斯严重威胁的矿井约四分之一,但产量却占全省煤炭产量的三分之二。现有生产矿井的瓦斯绝对涌出量两极值为0.10~33.77立方米/分,相对涌出量为0.42~12.92立方米/吨·日。据省对316处合法生产煤矿(不含新建、改扩建、技术改造和证照不全矿井)瓦斯分类的审查通知中,高瓦斯矿井20处,瓦斯突出矿井67处,其余均为瓦斯矿井如表2-5所示。各矿区主要开采对象山西组二1煤层的瓦斯含量,以安阳—焦作—荥巩—平顶山煤田为中心带,向东、西方向递减,依次由高—中—低作条带状分布。(河南省煤矿瓦斯地质分布见大图)

(一)高瓦斯带:东以京广线为界,西至沁阳巩义—登封一线,自北向南包括安阳—鹤壁、焦作、荥巩、新密、禹县和平顶山等6个煤田。其中具有煤与瓦斯突出的5个,占71%。现有生产矿井以高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出井又占生产井的58%,是河南煤矿瓦斯灾害最严重的地带。据有记载的28对矿井统计,截至2013年底共发生煤与瓦斯突出超过1000次。最大突出强度3246吨/次(焦作九里山矿,2011年10月27日);最大突出瓦斯量290万立方米/次(鹤壁四矿,1977年8月)。

1.安阳—鹤壁煤田:是河南具有煤与瓦斯突出严重的煤田,尤以安阳矿区更为严重。据对现有31对国有重点和地方矿井统计,有高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井24个,占77.4%,瓦斯绝对涌出量为0.64~37.87立方米/分,相对涌出量为4.34~37.85立方米/吨·日。自1959年9月发生第一次突出起,已累计突出250多次,总突出煤量6850吨以上,突出瓦斯总量高达450万立方米以上。最大突出发生在1986年4月安阳矿务局龙山矿,突出煤量达805吨。据对全煤田有突出强度记载的78次突出统计,突出强度以小型(<50吨/次)为主,共50次,占突出总数的64%,中型突出(>50~100吨/次)13次,次大型突出(>100~500吨/次)14次,大型突出1次。始突深度最浅为180米,多在300米以上,最深为425米(大众煤矿)。

表2-5 2014年度河南下达矿井生产能力及瓦斯等级状况表

备注:不包括新建、改扩建、技改和证明不全矿井

2.焦作煤田:煤层瓦斯含量大,煤与瓦斯突出严重。矿区内有国有重点煤矿共15对,其中具有煤与瓦斯突出矿井10对,占总数的66.7%;瓦斯矿井5对,占33.3%。瓦斯绝对涌出量为1.08~31.19立方米/分,相对涌出量为2.00~39.75立方米/吨·日。自1955年6月发生第一次突出至今,累计突出370多次,总突出煤量在26000吨以上,突出瓦斯总量高达350万立方米。最大突出是1975年8月4日演马庄矿,突出煤量1500吨,突出瓦斯量44万立方米。突出强度以中、小型为主。据227次有突出强度记载资料统计,小型突出150次,中型突出44次,次大型突出26次,大型突出6次,特别大型突出(>1000吨/次)1次。始突深度各矿不一,最浅为田门矿156.5米,最深为九里山矿500米。

3.荥巩煤田:是河南境内又一个煤与瓦斯突出严重的煤田,不仅瓦斯大,且突出频率之高为全省之冠。据对大峪沟、新中、徐庄等矿的调查统计,矿井绝对瓦斯涌出量为2.44~13.27立方米/分,相对涌出量为9~51.9立方米/吨·日,煤与瓦斯突出总次数达650次,最大突出强度为856吨/次,大型突出次数占10%,严重影响了煤田的开发。

4.平顶山煤田:50年代平顶山矿区开发初期,煤层瓦斯含量较小,多属瓦斯矿井。随着大型矿井开发和老矿井扩大延深,矿井瓦斯等级急剧向高瓦斯矿井转化,煤与瓦斯突出矿井增多。现有13对大中型矿井中有突出矿井11对。从1984年开始发生煤与瓦斯突出130多次,最大突出强度(平八矿)450吨/次,突出瓦斯量2.2万立方米/次,始突深度为462米。平顶山矿区地温异常。是煤与瓦斯突出增多的原因之一。

5.新密、禹县煤田:位于荥阳与平顶山二个突出煤田之间。现有矿井瓦斯、高瓦斯、突出矿井皆有,以高瓦斯矿井为主。郑煤集团现有矿井中有高瓦斯和突出矿井10个,矿井瓦斯相对涌出量为3.11~21.01立方米/吨·日。禹县煤田现有生产矿井规模较小,开采深度较浅,多属低瓦斯矿井,相对瓦斯涌出量为11.8和20.93立方米/吨·日。

(二)中瓦斯带:东以沁阳—巩义—登封一线与高瓦斯带接邻,西以邵源—铁门镇一线为界。包括济源、新安、宜洛、偃龙、登封、临汝、韩梁等煤田。以高瓦斯矿井为主,南北两端为低瓦斯矿区,东西两缘(宜洛、登封煤田)有突出矿井分布。

西缘宜洛煤田据4对生产矿井的鉴定资料,高瓦斯矿井为50%。矿井瓦斯绝对涌出量为8.8~16.19立方米/分,相对涌出量为3.48~33.96立方米/吨·日。宜洛煤矿李沟井,自60年代以来,共发生较大煤与瓦斯突出事故6次。其中1963年和1980年2次,分别突出煤170和120吨,突出瓦斯1.899和1.148万立方米。东缘登封煤田的杨家门、新新煤矿,瓦斯相对涌出量分别为39.9和18.8立方米/吨·日。新新煤矿曾连续发生瓦斯突出,杨家门、磴槽等矿也曾发生瓦斯涌出。南端的韩梁煤田矿井瓦斯绝对涌出量为2.10~5.74立方米/分,相对涌出量为2.13~7.81立方米/吨·日。北端的济源煤田矿井瓦斯相对涌出量均小于10立方米/吨·日。中部的偃龙煤田,除龙门、上庄、涉村煤矿相对瓦斯涌出量分别为16.1立方米/吨·日,属高瓦斯矿井外,其余均为瓦斯矿井。临汝煤田各矿相对瓦斯涌出量均不大于5.0立方米/吨·日。

(三)低瓦斯带:分为东西二翼。东翼主要是永夏矿区,目前刚开始大规模开发,根据勘查资料和小井实测,瓦斯含量较低,属低瓦斯矿井。西翼邵源—铁门以西的陕渑煤田,现有国有生产矿井,除义马甘豪矿瓦斯相对涌出量为13.71立方米/吨·日,为高瓦斯矿井外,其他均为低瓦斯矿井。值得提出的最低瓦斯带随着矿井水平的延深,瓦斯等级会相应提高如永城葛店、新庄、陈四楼矿井原为低瓦斯而现为瓦斯突出矿井,因而矿井瓦斯等级鉴定必须按规定时间进行,其结果应经上级批准。

(四)瓦斯赋存构造逐级控制特征

河南省大地构造位置总体位于华北板块的中南部,煤田区域地质构造控制主体可以分为太行山造山带、秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系、豫西强变形带和鲁西南豫东断隆。其中,焦作、鹤壁和安阳矿区位于太行山造山带东缘,主要受NNE向展布的太行山造山带的控制,NNE向构造燕山早中期受到强烈地挤压、剪切作用,燕山末期至喜马拉雅早期拉张断陷,现代构造应力场又表现为压扭作用,煤层赋存稳定,总体瓦斯生成、保存条件较好,瓦斯含量平均20m3/t以上,构造煤较发育,煤与瓦斯突出严重;地处豫南地区的平顶山矿区、确山矿区和周口含煤预测区,位于华北板块的南缘,中生代以来受秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系的控制,较长时期受到由南西向北东方向的挤压、剪切作用,地质构造比较复杂,构造煤发育,煤与瓦斯突出严重;新密、禹州、登封、临汝、荥巩、偃龙、宜洛、陕渑-义马、新安等矿区位于豫西强变形带,较长时期受到秦岭造山带对华北板块南缘的推挤作用,并在燕山早、中期叠加NNE向褶皱断裂构造,先期挤压、剪切,燕山末期至古近纪又表现为拉张断陷,发生大规模地滑动构造作用,为豫西“三软”煤层发育区,煤层厚度变化大,构造煤全层发育,除义马矿区赋存的下侏罗统义马组低变质烟煤,为低瓦斯矿区外,其余均为高瓦斯煤与瓦斯突出矿区;地处豫东地区的永夏矿区,位于鲁西断隆的西南部,主要受鲁西断隆和燕山期NNE向构造的控制,鲁西断隆隆起较早,二叠系上覆缺失三叠纪地层覆盖,瓦斯保存条件较差,瓦斯风化带较深,总体为低瓦斯矿区,但是岩浆岩侵入煤层较普遍,局部地点具有煤与瓦斯突出危险性。

(五)河南省瓦斯地质规律及瓦斯赋存分布特征

河南省各矿区除义马矿区部分矿井开采的是下侏罗统义马组煤层外,其余的矿区全部开采的是石炭—二叠系煤层,主要为中高变质烟煤和无烟煤,煤化程度较高,形成时代早,经历过印支运动以来的多次构造运动作用,因此地质构造复杂,构造煤发育,瓦斯地质条件复杂。根据瓦斯赋存构造控制特征,全省划分为三个高突瓦斯带和一个低瓦斯带,分别是秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系高突瓦斯带、豫西强变形“三软”煤层高突瓦斯带、太行山造山带东缘高突瓦斯带和鲁西南豫东断隆低瓦斯带。

1.秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系高突瓦斯带,包括平顶山矿区、确山矿区、周口含煤区。平顶山矿区属于煤层群发育的矿区,具备保护层区域性防治煤与瓦斯突出条件。

2.豫西强变形“三软”煤层高突瓦斯带,主要包括新密、禹州、登封、荥巩、临汝、偃龙、宜洛、陕渑—义马,新安等煤田,为“三软”煤层发育区,具有低瓦斯低临界指标突出危险性。其中的陕渑—义马煤田赋存的下侏罗统义马组煤层主要为低变质烟煤,为低瓦斯矿区。

3.太行山造山带东缘高突瓦斯带,主要包括焦作、鹤壁、安阳矿区,其中焦作矿区适合地面煤层气开发,安阳、鹤壁矿区具有一定地面煤层气开发条件。(www.xing528.com)

4.鲁西南豫东断隆低瓦斯带,主要包括永夏矿区,瓦斯风化带垂深800m以上。

(六)河南省煤层气资源及其分布

河南省煤层气资源丰富,煤层具有吸附性能好、煤层含气量高、含气饱和度高等优点,有利于煤层气开发。2000m以浅资源总量约8795.71×108m3,平均资源丰度为2.06×108m3/km2,其中:含甲烷级资源量为548.2×108m3,富甲烷级资源量为8247.51×108m3/km2,占94%。山西组二1煤层气资占全省煤层气资源量的95%,煤层埋深小于1500m的煤层气资源量为6359×108m3。河南省煤层气资源量如表2-6所示。

表2-6

续表

四、煤尘及煤层自燃

根据河南各矿区现有矿井资料与地质勘查测试成果,当前各矿区所开采的二1煤层的煤尘爆炸危险性和煤的自燃倾向性分为以下三个类型:

(一)“双无”区:即煤尘无爆炸、煤不自燃的矿区,包括焦作、济源、荥巩、偃龙以及永夏矿区。煤的挥发分(Vdaf)值在6%~10%之间,火焰长度大多为0,抑制煤尘爆炸岩粉添加量均为0,煤尘属无爆炸性。煤的自燃测试资料,还原煤样与氧化煤样着火点的温差,即△T1-3在14~23℃之间,按《煤矿安全规程》中的自燃倾向性等级分类标准,属不自燃煤。

(二)“一有一无”区:即煤尘具有爆炸性危险,煤为不自燃—不易自燃的矿区,包括新密、禹县、登封、平顶山以及安阳矿区。煤的挥发分(Vdaf)值在15%~39%之间,火焰长度30~200m/m,抑制煤尘爆炸岩粉添加量为35%~75%。属有煤尘爆炸性危险的煤层。煤的自燃倾向指数△T1-3在8~39℃,属不自燃—不易自燃煤。

(三)“双有”区:即煤尘具有爆炸性和煤易自燃的矿区,包括临汝、宜洛、新安、陕渑等矿区,煤的挥发分(Vdaf)值在17.11%~23.5%,火焰长度17~250m/m,抑制煤尘爆炸岩粉添加量为15%~80%。属煤尘有爆炸性危险。煤的自燃倾向测试结果,△T1-3为23~44℃,属易自燃煤。现有生产矿井中,如临汝煤田的梨园;宜洛煤田的李沟、沈村矿;陕渑煤田的观音堂矿等均发生过多次煤的自燃事故。此外,鹤壁矿区亦属煤尘有爆炸危险,煤有自然倾向性的矿区。

义马矿区的侏罗系长焰煤为极易自燃煤层,煤的着火点<300℃,自燃发火期为15~30天,煤层平均自燃发火率为2.6次/百万吨,1981年最高达31次/百万吨。1959年6月,原义马矿务局义丰井煤层自燃,致井下82人窒息死亡,全井报废。

五、煤层顶底板岩性

根据河南煤矿现有生产矿井顶底板岩性及其所显现的特点,按照能源部颁发的有关顶底板分类指标,河南主要开采的石炭二叠系煤层的顶底板类型分为以下四个区域。

(一)北区:包括安阳、鹤壁、焦作、济源四个矿区。特点是直接顶板以中等稳定砂质泥岩为主,老顶以砂岩为主,来压明显级居多。底板以泥岩或炭质泥岩为主。是河南煤矿顶底板条件较好的区域。

(二)中区:包括新密、登封、荥巩、偃龙等四个矿区。基本特点是滑动构造发育,低缓角度的断层大多沿二1煤顶板滑移,煤层及其顶底板受构造应力挤压揉搓,煤层呈粉状,原生结构遭到破坏,煤壁松散易片帮。伪顶时厚时薄,时有时无。顶板裂隙发育,有的矿井煤层顶板已成为破碎带,厚度从数米到百余米。底板大多随煤层厚薄而起伏,遇水有底鼓或变软,是河南省“三软”(煤层、顶板、底板均松软)不稳定厚煤层发育区。

(三)西区:包括宜洛、新安、陕渑三个矿区。基本共性是直接顶板与老顶多为同一层大占砂岩,煤层厚度变化比较大,常有不可采区段出现,底板软的、硬的兼有。有些矿煤层倾角较大,如宜洛矿、仁村东部等。老顶来压不明显,直接顶板以不稳定—中等稳定类为主,底板多属较硬类别。

(四)南区:包括禹县、平顶山、韩梁、临汝四个矿区。其共性是:山西组二1煤层总体来说,仍属“三软”煤层,但明显好于中区,介于北区与中区之间。上石盒子组煤层发育较好,但由于沉积条件不稳定,沉积环境变化大,造成这些煤层的直接顶底板相变迅速,出现多种类别。

六、煤田地温与热害

20世纪70年代以来,河南煤矿始进行地温勘测工作,并开始与有关科研单位合作,开展区域性专题研究,为煤田地温与热害的研究和治理工作打下基础。

(一)矿区地温变化规律:

1.地温梯度由北而南增大。北部安阳、鹤壁、焦作矿区地温梯度为1℃/100米;往南荥巩、偃龙矿区深部较为稳定的地温梯度为1.5℃/100米;中部登封矿区为1.9℃/100米,禹县矿区为2.2℃/100米;南部平顶山矿区地温梯度为3.2~3.5℃/100米。

2.山西组二1煤层垂深千米的温度北部低南部高。北部安阳、鹤壁、焦作矿区二1煤层垂深千米的温度为30~32℃,平均值为31℃;中部登封矿区则为32~34℃,平均33℃;禹县矿区上升到35~38℃;南部平顶山矿区高达50℃。

3.二1煤层一级与二级热害临界深度北部深南部浅。豫北各矿区在垂深1500米以浅无热区。一级热害(31℃),在荥巩、偃龙矿区一般临界深度在1000米左右;往南登封矿区为800~900米;禹县矿区为700~800米;南部的平顶山矿区只有400~500米;二级热害(37℃),据推算偃龙、荥巩矿区约为1300米;登封矿区约为1100米;禹县矿区约为1000米左右;平顶山矿区为700~800米。

(二)地温异常矿区的特征:在具有地温异常分布的豫西地区已勘查的1427平方公里的含煤面积中,查明和预测一级热害面积为150平方公里,二级热害为121平方公里,热害区总面积为271平方公里,占勘查面积的19%。已发现的具有地温正异常的矿区有平顶山矿区、新郑矿区及禹县梁北一号井田。

1.平顶山矿区:是河南迄今发现的规模最大的地温正异常矿区。1970年10月,平顶山矿务局八矿东风井的北石门(-270米)涌出了温度为37℃的热水,水量达4200立方米/时,淹没了井筒,井下气温局部曾达到34℃。1974年平顶山矿务局与中国科学院地质研究所合作,系统研究了八矿地热问题,然后扩大到整个矿区。矿区系统地温测量控制深度达1040米,测温孔总数为120个,并进行了热流测试研究,获得6个热流数据,总结出矿区基本地温呈现出地区性地温偏高和地温梯度值偏大的结论。平八矿第一开采水平(-430米)温度为33.2~36.6℃,-600米二1煤底板温度达到和超过40℃,平均地温梯度为3.2~4.4℃/100米。八矿以西各井田深部400~700米钻孔温度测量平均地温梯度为3.22℃/100米。位于李口集向斜的平十三矿12个钻孔平均地温梯度值为3.17℃/100米。二1煤-300米水平的温度为27~35℃,-500米水平为31.3~45℃。

2.新郑矿区:是河南第二位高温类型矿区。矿区实测恒温带深度19米,温度16.5℃。-300米水平温度为25~36.5℃,最高值出现在滹沱背斜轴部,向两翼温度逐渐降低。二1煤层温度变化于23~53℃之间,最高温度分布在双洎河断层附近及其以东,矿区北隅为热害严重区,最高温度达53℃。中部基本低于31℃,一般在无热害温度界限以内。南部属一级热害区。二1煤以上的平均梯度值1.96~4.49℃/100米,梯度值大于3℃/100米的范围占矿区大部分面积,低于3℃/100米者,只限于矿区西南部,区内热流值为0.9~2.4HFU,其分布与地温梯度相似。

3.禹县矿区梁北一号井田:地温梯度为2.35~3.15℃/100米,二1煤底板温度为21~44℃。一级热害线大体沿二1煤-430米标高分布,二级执害线大体沿二1煤底板-500~-700米标高分布,西部较深,东部稍浅。二1煤底板-550米水平的温度多在35℃左右,局部可达37℃。井田内地温梯度分布有一显著规律,沿虎头山断层一带明显增高,在虎头山断层与北东向断层交接复合部位,形成地温异常区,宽度约3公里,面积约5平方公里,中心部位的地温梯度达4.4℃/100米。

表2-7 为河南省石炭、二叠纪煤田开采技术条件简表

续表

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