百贯沟设计文字.docx
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百贯沟设计文字
百贯沟煤矿一采区
三维地震工程设计书
中煤科工集团西安研究院
2013年7月
项目名称：
百贯沟煤矿一采区三维地震工程
委托单位：
崇信县百贯沟煤业有限公司
承担单位：
中煤科工集团西安研究院
院长：
董书宁
总工：
虎维岳
项目负责：
汤红伟
野外负责：
刘松
技术助理：
张宝林
爆破设计：
曹小刚
报告编制：
汤红伟
审核：
朱书阶
参加人员：
李海波、刘伟、李晓强、乔鑫、王舟游魏博盛涛
提交日期：
2013年7月
序言
为了进一步查清崇信县百贯沟煤矿一采区构造发育情况，崇信县百贯沟煤业有限公司决定采用三维地震勘探方法对百贯沟煤矿一采区进行勘探。
经过议标工作，崇信县百贯沟煤业有限公司委托中煤科工集团西安研究院承担“百贯沟煤矿一采区三维地震工程”项目。
在认真分析研究已有地质资料的基础上，根据本区的条件和地质任务，我院于2013年7月完成了《百贯沟煤矿一采区三维地震工程》的设计编制工作。
本次三维地震工程预计4个月完成，包含野外施工和室内处理、解释两部分。
野外施工预计40天完成，包含设计审查、施工准备，试验工作、测量放线等15天，野外地震数据采集25天。
室内数据处理、解释预计80天完成，其中地震勘探资料处理15天，地震勘探资料初步解释、中间资料验收35天，细化解释、编制报告及成果图、最终成果验收30天。
1概况
1.1地质任务
根据合同规定，本次三维地震勘探的地质任务如下：
（1）查明勘探区内主采煤层的构造形态，控制底板标高，深度误差：
在200m以内小于4m，大于200m时，不大于1.5%。
（2）查明勘探区内主采煤层中落差10m以上断层的性质、产状、延伸长度，其平面位置误差小于30m，并对落差小于10m断点进行解释。
（3）查明勘探区内主采煤层中采空区范围，边界误差小于30m。
（4）查明勘探区内煤层波幅大于10m的褶曲。
1.2勘探区范围、交通及自然地理概况
1.2.1勘探区范围
百贯沟井田位于崇信县赤城乡及黄花乡境内，距崇信县城约27km，其地理坐标为东经35°10′12.017″~35°12′22.336″，北纬106°58′01.917″~107°01′50.493″。
本次三维地震勘探区控制面积为1.85km2，勘探范围具体拐点坐标（采用坐标系统为1954年北京坐标系。
高斯正形投影统一3°带平面直角坐标系，中央子午线为108°。
高程系统为1956年的黄海高程系统）见表1-1，勘探区和井田相对位置见图1-1。
表1-1勘探范围拐点坐标
拐点编号
X
Y
1
36406816.5
3898020.0
2
36407963.5
3898020.0
3
36409418.4
3896724.6
4
36408968.0
3896500.4
5
36408564.8
3897060.9
6
36408206.3
3896851.0
7
36408437.3
3896443.1
8
36408118.3
3896373.6
9
36407013.0
3897758.2
图1-1勘探区范围示意图（红色为勘探区）
1.2.2交通位置
百贯沟井田行政区划属崇信县赤城乡及黄花乡管辖，目前已有矿区简易公路向南至梁家胡同与崇（信）—大（湾岭）公路相接。
由此东至崇信县城27km，向西23km至大湾岭与宝平公路相接，由大湾岭向北距安口南站11km，平凉市70km；向南至陇海线宝鸡车站124km，由宝鸡站东达西安173km；西抵兰州445km，交通尚称方便。
图1-2交通位置图
1.2.3自然地理概况
（1）地形地貌
本井田地处陇东黄土高原，多为黄土梁峁和沟谷，地势高低不平，地形较为复杂。
西北部唐帽山等石质山突出黄土梁峁之上，海拔1712m，总体是西北部较高，东南部相对较低，海拔在1190~1600m之间，相对高差一般为100~250m左右。
该矿井工业广场地处雷雨沟之东面，地势相对较为平缓。
（2）水系
井田主要水系为黑河，是发源于六盘山东麓泾河的一级支流，沿井田南部从西向东流过，其流量为0.24~3.10m3/s，支流冲沟发育，但水量较小。
由井田中部地表流过的次一级支流-雷雨沟发源于二爷岭北侧，是井田的主要地表水源，常年有溪流，水质尚好，含碘量一般为3mg/L左右，氟、硫酸根及镁离子等含量均低于国家标准。
（3）气象
井田为半湿润~半干旱的大陆性气候，冬季严寒干燥，夏秋温湿多雨，昼夜温差较大。
年平均气温9.7℃，最高16.2℃，最低4.4℃；月平均最热为22.3℃（7月），最冷为-4℃（元月）。
降水量集中在6~9月，年平均为545mm，最大797.7mm（1966年），最小377.6mm（1976年）。
年平均蒸发量1255mm。
冬季多西北风，春夏季多西南风。
平均无霜期175天，最大冻土深度63cm，一般每年11月开始封冻，次年3月解冻。
1.3矿井及相邻矿井生产概况
目前赤城煤田内有正在生产的崇信县安利煤矿和崇信县嘉利煤矿。
1.3.1矿井生产概况
百贯沟煤矿筹建于1992年10月，设计生产能力6万吨∕年，1994年简易试生产，1997年8月达到设计生产能力。
现有生产斜井筒一对（位于第4勘探线），井筒落底在煤5中，落底水平为+960m。
现生产水平960m，矿井采用中央并列抽出式通风，主井用于提煤、辅助提升、进风，副井用于行人、回风。
百贯沟煤业有限公司历经多次改制，建设初期原为崇信县新窑镇办集体企业，2004年6月年改制为股份制企业，2006年6月9日百贯沟煤业有限公司重组由徐州矿务集团有限公司控股60％，自然人王辉控股40％，属国有控股企业。
随后徐矿集团单方增资，现徐州矿务集团持股达77.43%。
矿井现设计生产能力15万吨∕年，核定生产能力18万吨∕年，主采煤层延安组为煤5。
2006年6月前开采5号煤层（5号煤层为特厚煤层），采煤工作面采用高落式巷采工艺，放炮落煤。
2006年6月公司重组后，对井上下生产系统进行了改造，采用走向长壁式炮采放顶煤采煤法，工作面装备为2L1800/10/30/YJ3型悬移支架，开采3号煤层。
矿井历年产量如下：
2004年生产原煤4.6万吨；
2005年生产原煤8.5万吨；
2006年生产原煤2.6万吨；
2007年生产原煤8.9万吨；
2008年生产原煤15.8万吨。
1.3.2相邻矿井生产概况
（1）崇信县安利煤矿
该矿位于百贯沟煤矿的西北，为对斜井筒开拓，采用中央并列抽出式通风，“Π”型长钢梁配合单体支柱放顶煤采煤方法。
井田面积0.52km2，核定生产能力15万吨／年，现实际产量为8~9万吨；开采煤5，水平为1137m。
矿井正常涌水量为12m3/小时，最大涌水量15m3/小时，主要出水层位为煤５顶板砂岩。
（2）崇信县嘉利煤矿
该矿位于百贯沟煤矿的西北，为对斜井筒开拓，采用中央并列抽出式通风，“Π”型长钢梁配合单体支柱放顶煤采煤方法。
井田面积0.76平方公里，核定生产能力15万吨／年，现实际产量为12~13万吨；开采煤5，水平为1100m。
矿井正常涌水量为7~9m3/小时，最大涌水量13m3/小时，主要出水层位为煤５顶板砂岩。
1.4以往地质、物探工作
（1）1959-1960年，191队进行过1：
5万地质测量工作，并提交了《甘肃省平凉地区普查找煤报告书》，将本井田列为含煤远景区。
（2）1966年9月，134队和西安煤研所共同提交了《甘肃省平凉南部普查找煤初步总结》，将本井田划分为普查勘探区。
（3）1966年6月20日~1966年10月28日，134队在赤城（本井田外）施工了一个钻孔（506），终孔深度为699.54m，终孔标高580.28m，认为终孔层位为K1L1紫红色厚层状砾岩（未穿过）。
（4）1972年，146队普查组在安国镇至新窑间进行了1/5万地质测量工作，于同年12月19日提交了《安国至新窑间1/5万地质测量说明书》，在关于今后找煤建议中指出：
“煤坡子向东延伸部分可以追索煤层赋存情况”。
即对本井田找煤指明了方向。
（5）1974年，146队电法分队在本井田作过地面物探工作，同年7月提交了《甘肃省华亭矿区外围上关—赤城电法找煤找水成果报告》。
在报告中指出：
“梁家胡同基底较浅，有隆起的显示，深度上适合勘探，可以作为今后进行找煤的有希望地段”。
（6）1976年9月~1983年5月，146队在赤城煤田北部普查勘探工作，共施工了60个钻孔（见煤孔36个），工程量为38070.22m。
甲级孔36个，乙级孔18个，丙级孔6个，甲、乙级孔率占90％，甲级占甲、乙级的67％。
其工程质量可靠。
1984年6月提交了《甘肃省崇信县赤城煤田北部普查勘探地质报告》。
该报告由原甘肃省煤田地质勘探公司以（1984）甘煤地地字第139号文审查批准。
（7）2005年，甘肃省煤田地质局146队编制了原采矿许可证范围内的《甘肃省崇信县百贯沟煤矿资源储量核实报告（截至2005年3月底）》。
经核查，百贯沟煤业有限公司可采煤3和煤5资源储量共计为1401.45万吨，其中煤3资源量371.48万吨，333资源量为371.48万吨；煤5资源量1029.97万吨，122b储量305.13万吨，2S22资源量132.08万吨，333资源量592.76万吨。
（8）2006年，甘肃省煤田地质局146队编制了井田扩大后的《甘肃省崇信县百贯沟煤业有限公司矿区扩大区资源储量复核报告（截至2006年11月底）》。
经核查，百贯沟煤业有限公司矿区扩大区可采煤层煤3和煤5资源储量共计为6292.57万吨（煤3层560.47万吨，煤5层5732.10万吨），其中122b储量145.49万吨，333资源量1868.77万吨，预测的资源量（334）4278.31万吨。
根据以往地质工作，本次勘探区共有钻孔39口，以往地质工作为本次地震勘探的进行奠定了良好基础。
1.5项目实施依据
本次三维地震勘探项目实施依据，除严格按照招标文件及合同的有关规定作业外，还执行以下中华人民共和国行业标准及有关要求：
（1）《固体矿产地质勘查规范总则》（GB/T13908－2002）；
（2）《煤炭煤层气地震勘探规范》（MT/T887—2000）；
（3）《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2005）；
（4）《煤、泥炭地质勘查规范》实施指导意见（国土资发[2007]40号）；
（5）《地震勘探爆炸安全规范》（GB12950-91）；
（6）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）；
（7）国家能源部1989年1月颁发实施的《煤矿测量规程》。
（8）国家煤炭部1987年制定的《煤炭资源勘探工程测量规程》。
（9）国家技术监督局1992年制定的《国家三、四等水准测量规范》。
（10）1985年11月实施的《城市测量规范》中华人民共和国城市建设环境保护部标准CJJ8—85）。
（11）国家和行业颁发的最新标准、规范、规程和规定。
2地质概况及地球物理特征
2.1地质概况
2.1.1地层
井田位于鄂尔多斯西缘分区平凉-马家滩地层小区的东南部。
区内大部基岩被第四系黄土复盖，仅有零星出露。
经钻孔揭露：
区内主要地层自下而上有：
三叠系上统延长群（T3yn），侏罗系下统富县组（J1f），侏罗系中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a），白垩系下统志丹群（K1zh），第三系上统甘肃群（Ngn），第四系（Q）。
2.1.1.1三叠系上统延长群（T3yn）
上部为灰绿、黄绿色长石砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，顶部偶夹有薄层黑色泥岩及煤线。
厚度大于289.89m（4-2孔）。
产：
Bernoullia~danaeopsis群落植物化石
该地层为侏罗纪煤系地层的沉积基底。
2.1.1.2侏罗系下统富县组（J1f）
厚度0~19.20m，平均9.40m。
由于印支运动，使地壳上升遭受剥蚀，古气候也一度转为干燥，仅在低洼处沉积了一套杂色碎屑岩。
岩性主要为河床相杂色角砾岩及河湖相砂岩、砂质泥岩、泥岩，具“似鲕状”结构。
在井田东部梁龙背斜轴部遭剥失。
与下覆地层呈平行不整合接触。
2.1.1.3侏罗系中统延安组（J2y）
厚度62.14~189.30，平均128.82m。
为本井田的主要含煤地层。
岩性多为灰~灰黑色砂岩，粉砂岩，砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成。
含煤层2~3层，自上而下编号分别为煤2、煤3、煤5。
其中主要可采煤层为煤3、煤5。
在井田东部梁龙背斜轴部遭剥失。
与下覆地层呈平行不整合接触。
本组按煤岩组合特征及沉积旋迴结构可分为三段，各段间为连续沉积。
自下而上分述如下：
（1）第一段（J2y1）：
平均厚度约31m。
岩性底部为河床相的灰白色粗砂岩，局部为含砾粗砂岩，向上过渡到河漫滩相的灰-灰褐色泥质砂岩、深灰色砂质泥岩、泥炭沼泽相的煤层和炭质泥岩。
以河湖相的细砂岩、粉砂岩而结束。
主要可采煤5层位于本段中上部。
煤5底板附近有一层似鲕状结构的砂质泥岩或砂岩。
产：
Coniopterishymenophylliobes
C.burejensis
Phoenicopsissp.
Dodophlebissp.化石
（2）第二段（J2y2）：
习称复合含煤组，自下而上包括两个小沉积旋迴，厚约80m。
第一旋迴由河床相的砂岩，含砾粗砂岩开始，经河漫滩相的泥质砂岩到泥炭沼泽相的煤层和炭质泥岩，以河湖相的粉砂岩、砂质泥岩结束。
在本旋迴的中下部含煤3，煤3在本井田局部可采。
第二沉积旋迴由河床相的粗砂岩开始，经河漫滩相的细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩到泥炭沼泽相的煤层和炭质泥岩，以河湖相的粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩结束。
在本旋迴的中上部偶含煤2。
产：
Coniopterishymenophylliobes
C.burejensis
Phoenicopsissp.
Dodophlebissp.
Ginkgolteslepidus化石
（3）第三段（J2y3）：
本段厚约70m。
岩性主要由灰色、灰绿色泥岩，灰白色、灰绿色细—粉砂岩，中、粗砂岩及灰白色含砾细砂岩构成一个完整旋迴。
2.1.1.4侏罗系中统直罗组（J2z）
厚度10.88~216.52m,平均113.99m。
底部多为灰白色、灰绿色含砾粗砂岩，夹有黄铁矿化的漂木及泥质包裹体，含煤屑，为与延安组分界的标志层；中上部以黄绿、草绿色砂岩为主，夹同色和暗紫色斑状的粉砂岩及砂质泥岩。
在井田东部梁龙背斜轴部遭剥失。
与下覆地层呈平行不整合接触。
2.1.1.5侏罗系中统安定组（J2a）
厚度51.68~239.12m，平均169.62m。
为湖泊相沉积，岩性以紫红、灰绿色中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩为主，底部为灰绿色含砾粗砂岩。
在井田东部梁龙背斜轴部遭剥失。
与下伏直罗组地层整合接触。
2.1.1.6白垩系下统志丹群（K1zh）
厚度0~538.78m，平均198.44m。
岩性主要为紫红色、浅紫红色砾岩为主，夹有砂岩、粉砂岩、泥岩及砂质泥岩。
本井田主要出露白垩系下统志丹群第一组。
与下伏地层呈角度不整合接触。
2.1.1.7第三系上统甘肃群（Ngn）
厚度2.66~95.44m,平均29.74m。
底部为厚层状灰白及灰红色砾岩层，厚1-2m；向上为灰白色或黄绿色砾状砂岩，疏松；中上部为褐色、桔红色砂质泥岩及泥岩层，含钙质结核。
与下覆地层呈角度不整合接触。
2.1.1.8第四系（Q）
厚度0~132.60m,平均57.54m。
井田内在梁峁丘陵区沉积了上更新统地层，不整合与一切老地层之上。
岩性主要为粉砂质黄土，在河谷区沉积了全新统地层，岩性为次生黄土，底部为冲积砂砾石层。
2.1.2煤层
井田内的主要含煤地层为侏罗系中统延安组，厚度62.14~189.30，平均128.82m。
共含煤层及煤线4层，煤层平均总厚度为13.02m，含煤率为10.11%。
其中含主要可采煤层2层（煤3、煤5），可采煤层平均总厚度为12.97m，可采含煤率10.07%，占煤层总厚度的99.62%。
井田内含主要可采煤层2层，自下而上依次为煤5、煤3，现分述如下：
（1）煤5
位于延安组第一段中上部。
全区穿层点48个，见煤点37个，沉积缺失点10个，断层缺失点1个。
见煤点中，可采点37个。
见煤点两极厚度0.76~31.66m，平均10.15m。
勘探区内煤层底板标高变化范围为680.12~989.13m，埋藏深度变化范围是310.87~619.88。
煤层变异系数r=84%，可采性指数km=1。
全区煤层厚度变化较大，无明显的规律可循。
煤层结构复杂，有31个见煤点含1~8层夹矸，夹矸平均厚度0.62m，夹矸以炭质泥岩为主，次为泥岩。
煤层顶板多为泥岩、砂质泥岩；底板多为粉、细砂岩。
该煤层上距煤3平均28.83m左右，在5勘探线附近煤层间距最小，向东、西两侧煤层间距加大。
据其发育程度，本煤层属全区大部分可采的不稳定特厚煤层。
（2）煤3
位于延安组的第二段中下部。
全区穿层点48个，见煤点27个，沉积缺失点21个。
见煤点中，可采点25个，不可采点2个。
见煤点两极厚度0.15~16.52m，平均4.95m。
勘探区内煤层底板标高变化范围为583.28~969.48m，埋藏深度变化范围是330.52~716.64。
煤层变异系数r=99%，可采性指数km=0.93。
全区煤层厚度变化较大。
煤层结构复杂，有21个见煤点含1~11层夹矸，夹矸厚度平均厚度0.85m，夹矸以炭质泥岩为主，次为泥岩。
煤层顶、底板多为泥岩、砂质泥岩。
据其发育程度，本煤层属局部可采的不稳定中厚煤层。
主要可采煤层发育情况见表2-1。
综上所述，井田内煤层稳定程度为不稳定煤层。
表2-1主要可采煤层发育情况一览表
煤
层
名
称
见煤情况（个）
可
采
性
指
数
煤层厚度
变
异
系
数
（%）
煤
层
结
构
夹矸情况
稳
定
程
度
穿
层
点
见
煤
点
可
采
点
不
可
采
点
断
缺
点
沉
缺
点
最小~最大
平均（m）
层
数
厚
度
（m）
岩
性
煤3
48
27
25
2
21
0.93
0.15~16.52
4.95
99
复杂
0~11
0.85
炭质
泥岩、
泥岩
局部可采不稳定中厚煤层
煤5
48
37
37
1
10
1.0
0.76~31.66
10.15
84
复杂
0~8
0.62
炭质泥岩、泥岩
大部分可采特厚煤层
2.1.3构造
百贯沟井田位于赤城煤田北部东北边缘区，主体构造为一走向NWW~SE的两翼不对称的梁龙背斜，在背斜的倾伏端发育有次一级向斜。
梁龙背斜的两翼被断层切割，构成了井田边界。
（1）褶曲
梁龙背斜：
为井田主体褶曲构造。
背斜轴位于井田中部1703—12-1—8-1—4-2—3002孔一线。
9勘探线以西轴线为近EWW向，向东逐步转为SE向，由SE向NW倾伏，沿轴向、倾向有小的起伏。
背斜北翼陡，倾角在45°~58°，深部被F1切割，浅部被F2切割；南翼缓，倾角一般在20°~30°，深部被F3切割，浅部被F5切割；为一不对称背斜。
井田内控制可靠。
勘探区被梁龙背斜分为南北两部，且大部分背斜位于勘探区内。
南马河山向斜：
位于井田南侧5勘探线以西，为一向S倾伏的宽缓向斜。
向斜轴位于204孔—南马河山一线，轴向NNW至SSE，浅部倾角较陡，一般在40°左右，深部倾角较缓。
在12勘探线与梁龙背斜复合呈背斜的“鞍”部。
井田内12~8勘探线，控制可靠，此向斜不在本次的勘探区内。
（2）断层
井田内断层不甚发育，经钻孔揭露和控制，发现落差大于30m以上的断层计有5条，其中正断层1条，逆断层4条，断层走向与背斜轴向基本一致（表2-2）。
5条断层均在本次勘探区内。
表2-2断层控制程度一览表
断层号
性质
产状
落差
（M）
延展
长度
（m）
钻探控制
控制
程度
走向
倾向
倾角
（°）
F1
逆
EW~SE
S~SW
75
＞400
＞6000
6-1、6-2、7-1、
7-2、2307
较可靠
F2
逆
EW~SE
S~SW
75
0~180
＞4000
301、308、6-2、7-2、
7-4、2302、17-2
较可靠
F5
正
EW
SW
60
0~40
1600
1703、13-2、
12-2
可靠
F6
逆
NW~SE
SW
60
0~30
750
8-2
较可靠
F3
逆
NW
NE
75
＞400m
＞4000
312
较可靠
F1逆断层（王酒铜逆断层）：
位于井田北缘，为边界断层。
在9勘探线以西走向近EW，9勘探线以东走向近NW~SE，倾向SW，倾角75°左右，落差大于400m,延展长度大于6km，切割安定组、直罗组、延安组及其下覆地层。
区内5~9勘探线有6-1、6-2、7-1、7-2、2307钻孔控制，控制可靠。
全井田控制较可靠。
F2逆断层：
位于4勘探线以西，大致与F1平行。
9勘探线以西走向为近EW，9勘探线以东走向大致为NW~SE，倾向SW，倾角75°左右，落差0~180m，由SE向NW有逐渐增大的趋势，延展长度大于4km。
切割地层为安定组、直罗组、延安组、富县组和延长群。
区内有4~9勘探线有301、308、6-2、7-2、7-4、2302、17-2钻孔控制，控制可靠。
全井田控制较可靠。
F3逆断层：
位于井田的南西侧，为井田边界断层。
井田内走向NW，倾向NE，倾角75°，落差大于400m，延展长度大于4km。
切割地层为安定组、直罗组、延安组、富县组和延长群。
区内仅5勘探线上312号孔揭露，其它地段为推断，控制程度较差。
F5正断层：
位于11勘探线以西，走向EW，倾向SW，倾角60°，落差0~40m，走向长度1600m。
切割地层为安定组、直罗组、延安组、富县组和延长群。
1703孔和13-2、12-2孔揭露，控制程度可靠。
F6逆断层：
位于11和7勘探线之间，走向NW~SE，倾向SW，倾角65°，落差0~30m,延展长度750m。
切割地层为安定组、直罗组、延安组、富县组和延长群。
8-2孔揭露，控制程度较差。
2.2地球物理特征
2.2.1表、浅层地震地质条件
勘探区地处陇东黄土高原，为典型黄土塬地貌，塬、梁、沟、峁等地貌随处可见，地表均被第四系黄土覆盖。
以含砂粘土和粘土为主，不含水，土质松散，波速较低，这样会造成地震波能量衰减很快，对激发和接收都存在不利影响。
在梁、峁处第四系黄土覆盖层也达100m，因此在区内较难选择合适的激发层位。
勘探区内分布着许多果园，这为检波器的布设存在一定的影响。
综上所述，本区表、浅层地震地质条件较差，工区地表地形如图2-1及2-2所示。
图2-1工区地形
图2-2黄土区
2.2.2中、深层地震地质条件
本区含煤地层为侏罗系延安组，煤层厚度适中，煤层与围岩波阻抗差异明显，能够形成较好的反射波。
因此，本区的中深部地震地质条件良好。
总的来说，表层和浅层的地震地质条件较差，深层地震地质条件较好。
综合而言，本勘探区地震地质条件较差。
2.3主要技术难点与对策
在对勘探区地质条件和地质任务分析的基础上，结合我院在邻区的实践经验，总结了本次勘探的几个主要技术难点，并提出有针对性的技术措施。
2.3.1成孔难度高
本区地表覆盖主要为黄土，但黄土层中有数层沙砾层，对成孔造成困难。
技术对策：
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