斜溝煤礦5.0 Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖
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摘 要
本設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分:一般部分、專題部分和翻譯部分。
一般部分為斜溝煤礦5.0 Mt/a新井設(shè)計(jì)。一般部分共包括10章:1.礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征;2.井田境界與儲(chǔ)量;3.礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限;4.井田開(kāi)拓;5.準(zhǔn)備方式-采區(qū)巷道布置;6.采煤方法;7.井下運(yùn)輸;8.礦井提升;9.礦井通風(fēng)與安全;10.礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
斜溝礦位于山西省呂梁市興縣魏家灘鎮(zhèn)境內(nèi),井田中心距興縣縣城和嵐縣縣城約50km,交通便利。井田形狀近似長(zhǎng)方形,東西長(zhǎng)約3.8km,南北寬約6.2 km,面積約21 km2。井田內(nèi)開(kāi)采8號(hào)和13號(hào)煤層,先采8號(hào)煤層。煤層傾角8~10°,平均9°。井田地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單。
礦井工業(yè)儲(chǔ)量為566.13Mt,可采儲(chǔ)量為455.37Mt。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為5.0Mt/a。礦井服務(wù)年限60.12a。礦井涌水量不大,正常涌水量為77 m3/h,最大涌水量為133 m3/h。煤層瓦斯涌出量低,屬低瓦斯煤層。煤層自燃傾向等級(jí)為三類(lèi)不易自燃;除無(wú)煙煤與天然焦以外,煤塵均具有爆炸危險(xiǎn)。
礦井采用斜井單水平開(kāi)拓。一礦一面,采煤方法為綜合機(jī)械化大采高一次采全厚開(kāi)采。全礦采用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤,輔助運(yùn)輸采用無(wú)軌膠輪車(chē)。礦井通風(fēng)方式采用中央并列式。
礦井年工作日為330 d,日凈提升時(shí)間16 h,工作制度為“三八制”。
專題部分題目是煤與瓦斯突出預(yù)防及控制技術(shù)。
翻譯部分是一篇關(guān)于水泥漿性能對(duì)充分注漿錨桿拉拔承載力的影響的論文,英文題目為Effect of grout properties on the pull-out load capacity of fully grouted rock bolt
關(guān)鍵詞:新井設(shè)計(jì);大采高;中央并列式
ABSTRACT
This design contains three parts: the general part,the special subject part and the translation.
The general part is a new design of the Xiegou mine. This part is divided into ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.Development engineering of coalfield; 5.The layout of mining area; 6.The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.
The Xiegou mine locates at the crosspart of Xingxian, Lvliang in Shanxi province, 50 km away from the center of the town. And the transportation is very convenience. The total plane area of the mine is about 21 km2. There are two coal seams in the mine —NO.8 and NO. 13. Mining the NO.8 coal seam firstly.The angle is about 8~12 degree with an average of 9 and the thickness of both coal seams is about 6.0 m. The minefield geological condition is simple.
The proved reserves of the minefield are 566.13 million tons. The recoverable reserves are 455.37 million tons. The designed productive capacity is 5.0 million tons per year. The service life is 60.12 years. The normal water flow of the mine is 77 m3 per hour and the max water flow is 133 m3 per hour. The Relative gas discharge quantity is 10 m3 per ton, whichmeans it is a low gaseous mine. The coal seam is hardly spontaneous combustion and the level of spontaneous combustion is Ⅰ. Apart from coal without gas, the coal seam is of high explosion hazard.
The development of the mine is double levels with vertical shaft at the first level. The number of the working faces is only one. The mining method is Comprehensive mechanization with putting off the top coal technology. Several belt conveyers undertake the job of coal transport in the mine and the auxiliary transportation system is centralized juxtapose. The ventilation method is diagonal ventilation system.
We work 330 days per year and exaltate 16 hours one day. The “three–eight” working system is applied for coal mining.
The title of the special subject part is “Coal and gas outburst prevention and control technology”.
The translation prat is a paper about gas extraction technology of single coal seam with low permeability.Its title is “Effect of grout properties on the pull-out load capacity of fully grouted rock bolt”.
Keywords:design of mine; top-coal caving; diagonal ventilation system
目 錄
一般部分
1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 7
1.1礦區(qū)概述 7
1.1.1井田位置及交通 7
1.1.2地形與地貌 7
1.1.3氣候條件 7
1.1.4水文情況 8
1.1.5礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況 8
1.1.6周邊小窯概況 8
1.1.7主要建筑材料供應(yīng)條件 9
1.1.8電源條件 9
1.1.9拆遷及土地征用問(wèn)題 10
1.2 井 田 地 質(zhì) 特 征 10
1.2.1 井田勘探程度及地質(zhì)報(bào)告的審批情況 10
1.2.2井田地層與地質(zhì)構(gòu)造 11
1.2.3水文地質(zhì)條件 14
1.2煤 層 特 征 17
1.2.1 含煤地層及含煤性 17
1.2.2可采煤層 17
1.2.3煤層頂?shù)装迩闆r 19
1.2.4煤質(zhì)與煤的用途 20
1.2.5瓦斯、煤塵和煤的自燃傾向 21
2 井田境界和儲(chǔ)量 23
2.1 井田境界 23
2.1.1井田四周境界及其確定的依據(jù) 23
2.1.2井田尺寸 23
2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量 23
2.2.1井地質(zhì)勘探 23
2.2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量 24
2.3 礦井可采儲(chǔ)量 25
2.3.1安全煤柱留設(shè)原則 25
2.3.2礦井永久保護(hù)煤柱損失量 25
3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 28
3.1礦井工作制度 28
3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 28
3.2.1確定依據(jù) 28
3.2.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 28
3.2.3礦井服務(wù)年限 28
3.2.4井型校核 29
4井田開(kāi)拓 30
4.1井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題 30
4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 30
4.1.2工業(yè)場(chǎng)地的位置 32
4.1.3開(kāi)采水平的確定及劃分 32
4.1.4主要開(kāi)拓巷道 32
4.1.5方案比較 32
4.2礦井基本巷道 38
4.2.1井筒 38
4.2.2井底車(chē)場(chǎng)及硐室 42
4.2.3主要開(kāi)拓巷道 45
5 準(zhǔn)備方式—帶區(qū)巷道布置 48
5.1煤層的地質(zhì)特征 48
5.1.1首采區(qū)位置及煤層特征 48
5.1.2首采區(qū)煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況及物理力學(xué)特性 48
5.1.3瓦斯、煤塵和煤的自燃傾向情況 48
5.1.4主要地質(zhì)構(gòu)造 48
5.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 48
5.2.1 帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定 48
5.2.2 帶區(qū)巷道布置 49
5.2.3生產(chǎn)系統(tǒng) 50
5.2.4區(qū)段巷道掘進(jìn)方法 51
5.2.5生產(chǎn)能力及采出率 51
6 采煤方法 53
6.1采煤工藝方式 53
6.1.1煤層特征及地質(zhì)條件 53
6.1.2確定采煤工藝方式 53
6.1.3回采工作面參數(shù) 54
6.1.4回采工作面破煤、裝煤方式 55
6.1.5端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式 57
6.1.6各工藝過(guò)程注意事項(xiàng) 58
6.1.7循環(huán)圖表、勞動(dòng)組織、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 59
6.2回采巷道布置 61
6.2.1回采巷道布置方式 61
6.2.2回采巷道參數(shù) 61
7 井下運(yùn)輸 63
7.1概述 63
7.1.1礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及工作制度 63
7.1.2煤層及煤質(zhì) 63
7.1.3運(yùn)輸距離和貨載量 63
7.1.4礦井運(yùn)輸系統(tǒng) 63
7.2帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇 64
7.2.1設(shè)備選型原則: 64
7.2.2運(yùn)輸設(shè)備選型及能力驗(yàn)算 64
7.3大巷運(yùn)輸設(shè)備選擇 66
7.3.1主運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 66
7.3.2輔助運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 67
7.3.3運(yùn)輸設(shè)備能力驗(yàn)算 67
8 礦井提升 68
8.1礦井提升概述 68
8.2主副井提升 68
8.2.1主井提升 68
8.2.2副井提升 69
9 礦井通風(fēng)及安全技術(shù) 70
9.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 70
9.1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 70
9.1.2礦井通風(fēng)方式的選擇 71
9.1.3礦井主扇工作方式選擇 71
9.1.4、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的要求 71
9.1.5工作面通風(fēng)方式的選擇 72
9.2礦井風(fēng)量計(jì)算 73
9.2.1工作面所需風(fēng)量的計(jì)算 73
9.2.2備用面需風(fēng)量的計(jì)算 74
9.2.3掘進(jìn)工作面需風(fēng)量 75
9.2.4硐室需風(fēng)量 75
9.2.5其它巷道所需風(fēng)量 76
9.2.6礦井總風(fēng)量 76
9.2.7風(fēng)量分配 76
9.3礦井阻力計(jì)算 78
9.3.1礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算原則 78
9.3.2礦井最大阻力路線 78
9.3.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 83
9.3.4礦井通風(fēng)總阻力 84
9.3.5兩個(gè)時(shí)期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔 84
9.4選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 85
9.4.1選擇主扇 85
9.4.2電動(dòng)機(jī)選型 87
9.5安全災(zāi)害的預(yù)防措施 88
9.5.1預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施 88
9.5.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施 88
9.5.3防水措施 89
10 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 90
參考文獻(xiàn) 92
致 謝 93
1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征
1.1礦區(qū)概述
1.1.1井田位置及交通
斜溝煤礦位于山西省興縣縣城以北50km處嵐漪河兩側(cè)。行政區(qū)劃屬于興縣魏家灘鎮(zhèn)管轄。其地理座標(biāo)為:北緯38°32′40″~38°44′39″,東經(jīng)111°05′30″~111°08′33″。
斜溝煤礦擴(kuò)界后邊界拐點(diǎn)座標(biāo)為(由7個(gè)拐點(diǎn)連線圈定):
X=4284000 Y=508500
X=4284000 Y=512000
X=4282700 Y=511550
X=4281500 Y=512000
X=4279500 Y=512300
X=427770 Y=512400
X=427770 Y=508500
面積22.2507 km2。
斜溝煤礦距興縣縣城和岢嵐縣縣城均為50km,有縣級(jí)公路相連:正在修建的岢(嵐)—大(武)公路橫穿井田北中部,從主井口北側(cè)通過(guò),它的改擴(kuò)建將大大提高礦井今后的交通運(yùn)輸能力,向東50km可達(dá)岢嵐火車(chē)集運(yùn)站,經(jīng)北同蒲鐵路線可達(dá)全國(guó)各地,由興縣縣城到太原公路里程274km,到離石市139km,通過(guò)蔡家崖、黑峪口過(guò)黃河接陜西神盤(pán)公路到神木縣85km。目前已開(kāi)工建設(shè)的專用鐵路線岢(嵐)—瓦(塘)線,并行于岢—大公路線,全長(zhǎng)58.6km,由岢嵐到礦井工業(yè)場(chǎng)地52km,它的建成進(jìn)一步提高礦井的交通運(yùn)輸能力。
所以本區(qū)交通狀況良好,煤炭外運(yùn)方便。
1.1.2地形與地貌
井田屬呂梁山脈的西北端,山河交錯(cuò),溝壑縱橫,山川層疊,侵蝕沖刷劇烈,地勢(shì)總體為南北高中部低,最高點(diǎn)海拔1254.0m,最低點(diǎn)海拔924.0m,最大相對(duì)高差330.0m,區(qū)內(nèi)大面積為第三、四系松散層所覆蓋。
1.1.3氣候條件
本區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,四季分明,晝夜溫差大。冬季漫長(zhǎng)寒冷少雪,春旱風(fēng)大升溫較快,夏季短暫炎熱多雨,秋季涼爽天氣晴朗。據(jù)《興縣志》記載,年平均氣溫為8.1℃—12.8℃,一月份最冷,平均氣溫為-9.4℃,7月份最熱,平均氣溫為23.2℃;極端最低氣溫為-29.3℃(1958年1月16日),極端最高氣溫為38.4℃(1961年6月11日),年平均太陽(yáng)總輻射為559080J/cm2。全年風(fēng)向以東風(fēng)為主,西風(fēng)次之,歷年平均風(fēng)速2.4m/s,最大風(fēng)速可達(dá)20m/s。多年平均降雨量為625mm,年最大降雨量為844.6mm(1964年),其中1967年8月20日最大降水量達(dá)104.1mm;年最小降雨量為181.1mm(1965年),其中1969年11月29日至1970年2月18日連續(xù)82天無(wú)降水,降雨量分配極不均勻,多集中于每年6月下旬至9月上旬,占全年的66.2%。年平均蒸發(fā)量為2090.8mm,最大蒸發(fā)量為2541.0mm(1972年)。年平均無(wú)霜期為174d,初霜一般出現(xiàn)在9月26日至10月13日之間,終霜一般在翌年的4月3日至4月20日之間。最大凍土深度130cm左右。
圖1-1 斜溝煤礦交通位置圖
1.1.4水文情況
井田內(nèi)主要河流為嵐漪河,屬黃河水系。發(fā)源于岢嵐縣馬跑泉,全長(zhǎng)120km,經(jīng)魏家灘至裴家川口注入黃河,流域面積2167km2,多年平均流量2.83m3/s,最大洪峰發(fā)生在1967年8月,平均洪流量達(dá)81.6m3/s。河內(nèi)長(zhǎng)年有流水,天古崖水庫(kù)位于井田河段上游1.5km處,入庫(kù)清水流量0.7~1.10m3/s。
1.1.5礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況
興縣是原晉綏邊區(qū)所在地。由于興縣地處偏僻,交通不便,土地貧瘠,經(jīng)濟(jì)較為落后,屬國(guó)家級(jí)貧困縣。盡管興縣有得天獨(dú)厚的豐富資源,但未得到充分開(kāi)發(fā)。
興縣國(guó)土面積為3165.3km2,總?cè)丝?6.65萬(wàn)人(2003年),其中魏家灘鎮(zhèn)耕地總面積為818717畝,所屬人口22376人。區(qū)內(nèi)耕地貧瘠,人口稀少,主要農(nóng)產(chǎn)品以豆類(lèi)、谷類(lèi)和玉米為主,一年一收,畜牧業(yè)不甚發(fā)達(dá),勞動(dòng)力有較大剩余。工業(yè)主要為煤炭和農(nóng)副產(chǎn)品加工等,是當(dāng)?shù)氐闹饕?jīng)濟(jì)來(lái)源。
根據(jù)興縣計(jì)委統(tǒng)計(jì),2002年全縣內(nèi)生產(chǎn)總值8.4580億元,其中第一產(chǎn)業(yè)2.1675億元,第二產(chǎn)業(yè)5.0881億元,第三產(chǎn)業(yè)1.2018億元,城鎮(zhèn)居民年人均可支配收入2655元。
1.1.6周邊小窯概況
井田內(nèi)及其相鄰地區(qū)有各類(lèi)煤礦8座,其中生產(chǎn)礦井4座,關(guān)停礦井4座,生產(chǎn)礦井為:斜溝煤礦(原礦區(qū))、馬羅煤礦、范家疃煤礦、黃輝頭煤礦,關(guān)停礦井(位于擴(kuò)區(qū)內(nèi))為白家溝煤礦、店灣煤礦、陽(yáng)坪煤礦、高家峁煤礦。這8座煤礦的生產(chǎn)情況見(jiàn)表1-1。
表1-1 井田內(nèi)及鄰區(qū)煤礦生產(chǎn)情況調(diào)查表
煤礦名稱
開(kāi)采煤層
產(chǎn)量
(萬(wàn)t/a)
開(kāi)采范圍
采煤
方法
通風(fēng)
排水量
(m3/d)
備注
斜溝煤礦(原礦區(qū))
8、13
10
南北長(zhǎng)2000m,
東西370-480m
短壁式
壓風(fēng)機(jī)
420
馬羅煤礦
13
5
主斜井向西掘進(jìn)170m
短壁式
壓風(fēng)機(jī)
范家疃
煤礦
13
1
主斜井向東
短壁式
壓風(fēng)機(jī)
店灣煤礦
8
3
南北長(zhǎng)1400m,東西寬420m。
短壁式
壓風(fēng)機(jī)
關(guān)停
陽(yáng)坪煤礦
8、13
4
南北長(zhǎng)1100m,東西寬450m。
短壁式
壓風(fēng)機(jī)
關(guān)停
白家溝
煤礦
6、7
6
基本未開(kāi)采
短壁式
壓風(fēng)機(jī)
關(guān)停
黃輝頭
煤礦
8
6
風(fēng)氧化帶附近
短壁式
壓風(fēng)機(jī)
150
高家峁
煤礦
8
風(fēng)氧化帶附近
關(guān)停
1.1.7主要建筑材料供應(yīng)條件
本區(qū)主要建筑材料磚、瓦、砂、石等大宗建材當(dāng)?shù)鼗蜞徑谋5隆⑸衲?、府谷等地均有生產(chǎn),鋼材、木材、高標(biāo)號(hào)水泥等可由外地購(gòu)入。當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有多處小規(guī)模的機(jī)磚廠,可提供礦井建設(shè)的機(jī)磚與水泥制品。
1.1.8電源條件
礦區(qū)附近已有電源主要有兩處:位于興縣蔡家崖的110kV變電站,距魏家灘鎮(zhèn)28.5km,為單電源單主變供電,其電源以一回LGJ-185/82.6Km的110KV線路引自位于臨縣大禹鄉(xiāng)的歧道220KV變電站,總?cè)萘?1.5MkVA,由于礦井工業(yè)場(chǎng)地處于電網(wǎng)末端,供電質(zhì)量較差,該110kV變電站無(wú)法滿足工程項(xiàng)目用電要求。另外還有礦井工業(yè)場(chǎng)地距保德縣天橋220kV變電站約40km,該電站等級(jí)高,容量大,也可作為礦井備用電源之一,但該變電站距本礦井距離過(guò)遠(yuǎn)。
目前正在建設(shè)的電源如下:新建興縣魏家灘220/110/35kV變電站,該變電站站址位于斜溝礦井工業(yè)場(chǎng)地西側(cè)7km處,圪堝村設(shè)計(jì)電源以2回LGJ-300的220kV線路引自歧道220KV變電站,站內(nèi)設(shè)計(jì)安裝變壓器為2×150MVA,并預(yù)留擴(kuò)建第三臺(tái)主變的可能,電壓等級(jí)為220/110/35kV。此外,礦區(qū)規(guī)劃還將利用本礦井的中煤建一座2×600MW的中煤電廠。
因此,礦井供電需結(jié)合現(xiàn)有電網(wǎng)狀況及坑口電廠統(tǒng)一考慮。為了節(jié)省投資,礦井供電電源取自正在建設(shè)的興縣圪堝村220/110/35kV變電站。
1.1.9拆遷及土地征用問(wèn)題
本井田地處晉西北黃土高原中低山區(qū),西臨黃河,井田內(nèi)村莊較多,但每村戶數(shù)較少,房屋多為窯洞或磚瓦結(jié)構(gòu)。井田內(nèi)除礦井工業(yè)場(chǎng)地、鐵路、中煤電廠和大的村莊按留設(shè)保護(hù)煤柱外,其余村莊暫按搬遷考慮。
礦井工業(yè)場(chǎng)地位于石吉塔溝內(nèi),占用部分河灘地,征地矛盾較小。
1.2 井 田 地 質(zhì) 特 征
1.2.1 井田勘探程度及地質(zhì)報(bào)告的審批情況
本井田位于山西興縣魏家灘鎮(zhèn)境內(nèi),從1958年至1980年,山西省地質(zhì)廳燃料隊(duì)、山西地質(zhì)局區(qū)調(diào)隊(duì)、山西地質(zhì)局216地質(zhì)隊(duì)以及山西地質(zhì)局215地質(zhì)隊(duì)等地質(zhì)單位,在本區(qū)均做過(guò)不同程度的地質(zhì)工作。
(1) 1986年至1987年原山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局215地質(zhì)隊(duì)在興縣魏家灘、黃輝頭鋁土礦區(qū)進(jìn)行了鋁土礦普查地質(zhì)工作,填制了1∶1萬(wàn)地質(zhì)圖,在本區(qū)及外圍共施工鉆孔15個(gè),鉆探總進(jìn)尺為2513.03m。分別為魏家灘礦區(qū)1212.89m,測(cè)井1039.00m,其中三個(gè)未見(jiàn)煤孔未進(jìn)行物探測(cè)井;黃輝頭礦區(qū)1300.14m,未進(jìn)行測(cè)井,工程質(zhì)量較好,資料可靠,并分別計(jì)算了煤炭資源儲(chǔ)量和鋁土礦儲(chǔ)量,提交有《山西省興縣魏家灘、黃輝頭礦區(qū)鋁土礦普查地質(zhì)報(bào)告》,1987年12月由山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局地礦處評(píng)審認(rèn)定。
(2) 1991年10月至1993年5月,山西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局原215隊(duì)在興縣斜溝煤礦進(jìn)行了擴(kuò)建勘探(精查)工作,范圍為斜溝煤礦原礦區(qū)(6.8005km2)施工5個(gè)鉆孔,填制了1/5千地質(zhì)圖,鉆探總進(jìn)尺為1171.64m,測(cè)井1118.90m,提交《山西省興縣斜溝煤礦擴(kuò)建勘探(精查)地質(zhì)報(bào)告》。該報(bào)告于1993年6月由山西省礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)和山西省地礦局聯(lián)合評(píng)審認(rèn)定,分別以晉儲(chǔ)決字(1993)07號(hào)和晉地礦字(1993)33號(hào)批準(zhǔn)認(rèn)定。
(3) 2003年5月山西省第三地質(zhì)工程勘察院編制了《山西晉興能源開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司興縣斜溝煤礦擴(kuò)界地質(zhì)報(bào)告》,井田面積88.64km2。該報(bào)告于2004年3月經(jīng)山西省礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)評(píng)審認(rèn)定以晉儲(chǔ)決字(2004)05號(hào)文予以批復(fù)。
(4) 2005年8月,山西省第三地質(zhì)工程勘察院在勘探工作已基本完成的基礎(chǔ)上提交了《山西省河?xùn)|煤田興縣斜溝井田勘探(精查)地質(zhì)報(bào)告》及其附圖。該報(bào)告目前正在上報(bào)國(guó)土資源部審批。
本區(qū)位于河?xùn)|煤田北部遠(yuǎn)景普查區(qū)的北中部,區(qū)域地層由老至新為:古生界奧陶系中統(tǒng),石炭系中統(tǒng)、上統(tǒng),二疊系下統(tǒng)、中統(tǒng);中生界三疊系下統(tǒng)、中統(tǒng);新生界第三系、第四系。
本區(qū)大地構(gòu)造位置處于鄂爾多斯斷塊東緣,興縣石樓南北向褶皺帶的北部。區(qū)域構(gòu)造簡(jiǎn)單,總體為一走向近南北傾向西的單斜構(gòu)造,傾角6~16°,局部為20°,斷裂少見(jiàn),在區(qū)域的北西部有九元坪~楊家塔背斜和九元坪向斜。
九元坪~楊家塔背斜:北起興縣九元坪,南至興縣楊家塔,延伸約7.5km。背斜的軸向?yàn)楸北蔽鳎S部寬緩,兩翼傾角較小,西翼一般為7~11°,東翼一般為7~8°。
九元坪向斜:北起興縣九元坪,南至興縣楊家塔,與九元坪—楊家塔背斜近于平行,延伸約8.0km,向斜的軸向?yàn)楸北蔽?,軸部較為寬緩,西翼傾角一般為8~19°,東翼傾角一般為7~12°。
1.2.2井田地層與地質(zhì)構(gòu)造
本區(qū)內(nèi)地表大部分被第三系上新統(tǒng)(N2b)和第四系上更新統(tǒng)(Q3m)、全新統(tǒng)(Q4)所覆蓋?;鶐r僅在溝谷中出露,自東向西(包括本區(qū)東部外圍的部分)依次出露奧陶系中統(tǒng)峰峰組、石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組和三疊系下統(tǒng)劉家溝組、上第三系上新統(tǒng)、第四系上更新統(tǒng)、第四系全新統(tǒng)?,F(xiàn)將賦存地層由老到新分述如下:
① 奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)
主要出露于礦區(qū)東部邊緣及外圍的嵐漪河兩岸,巖性主要為灰白色厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r,泥晶灰?guī)r,角礫狀白云巖,局部夾有黃鐵礦團(tuán)塊,巖性堅(jiān)硬,結(jié)合鉆孔鉆探資料,厚度一般為61.80-93.50m,平均88.30m。
② 石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)
主要出露于礦區(qū)東部邊緣的嵐漪河兩岸。底部巖性為含團(tuán)塊狀黃鐵礦的粘土巖,據(jù)鉆孔揭露資料,個(gè)別地段為透鏡狀中粗粒砂巖。下部為山西式鐵礦或鐵質(zhì)粘土巖和灰白色~淺灰色鮞狀~粗糙狀鋁土礦,局部的頂端含有一層耐火粘土層;上部為灰色粘土巖、粉砂巖,煤線和薄層石灰?guī)r,有時(shí)為含礫砂巖和黑色炭質(zhì)泥巖。結(jié)合鉆探資料,本組厚度為13.04~54.71m,平均23.08m。
③ 石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)
主要出露于本區(qū)東部斜溝煤礦一帶,巖性為深灰色—灰黑色炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、粘土巖,灰白—灰黃色中厚層狀細(xì)—中粒石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、生物碎屑灰?guī)r、煤層及泥巖等。發(fā)育有水平和交錯(cuò)層理,含有豐富的動(dòng)、植物化石和菱鐵礦結(jié)核;底部為灰白色細(xì)—中粒砂巖(S1晉祠砂巖)與本溪組分界,與下伏本溪組地層呈整合接觸。為井田內(nèi)主要含煤地層之一,主要含有9、10、11、12、13、14、15號(hào)共七層煤,局部10號(hào)和12號(hào)煤層出現(xiàn)分岔現(xiàn)象,分為10下和12下煤層,其中13號(hào)煤層為全區(qū)穩(wěn)定的可采煤層之一,10、12號(hào)煤層為局部可采的不穩(wěn)定煤層,其余為不可采不穩(wěn)定煤層。一般本組出現(xiàn)3-4層海相灰?guī)r,結(jié)合鉆孔資料,地層厚度一般為69.74-106.84m,平均84.48m。
④ 二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)
與下伏石炭系上統(tǒng)太原組地層呈整合接觸關(guān)系,出露范圍基本與太原組一致,其底界以淺灰色中厚層中—粗粒石英砂巖(S4北岔溝砂巖)與太原組分界。是井田內(nèi)另一主要含煤地層。該組下部巖性為灰黑色泥巖、炭質(zhì)泥巖,粉砂巖,砂質(zhì)泥巖和煤層,泥巖中可見(jiàn)菱鐵礦結(jié)核;中上部為灰白、灰黃色中厚層狀長(zhǎng)石石英砂巖,巖屑石英雜砂巖、石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖,灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖和煤層,砂巖中發(fā)育有平行層理和斜層理。本組主要含有2、3、4、5、6、8、8下號(hào)共七層煤,其中6、8號(hào)煤為全區(qū)穩(wěn)定可采的主要煤層,4、5號(hào)為不穩(wěn)定的局部可采煤層,其余為不穩(wěn)定的不可采煤層,其中8下號(hào)煤層雖然煤層厚度可采,但均為單點(diǎn)工程,很難連成有規(guī)模的可采區(qū)段;同時(shí)在個(gè)別鉆孔中,其它煤層也有分岔現(xiàn)象存在。本組厚度根據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)為49.53~87.16m,平均68.72m。本組地層厚度變化不明顯,變薄與變厚的地段位于勘探區(qū)中部,特別是嵐漪河兩側(cè),因出露地表遭受風(fēng)化剝蝕厚度明顯減小。
⑤ 二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)
主要出露于本區(qū)內(nèi)魏家灘一帶的溝谷中,主要巖性為黃綠色—杏黃色、灰綠色巖屑長(zhǎng)石石英砂巖,灰黃色—灰黑色泥巖,砂質(zhì)泥巖及煤線等,砂質(zhì)泥巖,泥巖中多具水平層理,含菱鐵礦結(jié)核和植物化石。底部發(fā)育一層全區(qū)層位較穩(wěn)定的灰黃色、黃綠色巨厚層狀含礫中細(xì)?!写至iL(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖,巖屑石英雜砂巖(駱駝脖子砂巖S5),具槽狀、楔狀交錯(cuò)層理,橫向上多呈大型的透鏡體。與下伏的山西組呈整合接觸關(guān)系。本組厚68.73-134.67m,平均95.90m。
⑥ 二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)
在井田的中西部及南部溝谷中均有不同程度的出露。巖性為砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖。本組厚度為188.90-244.20m,平均220.32m,以厚層砂巖夾雜色泥巖為界與下伏的下石盒子組呈整合接觸。根據(jù)巖性特征在井田內(nèi)分三段:
a. 上石盒子組一段(P2s1)
以灰綠色厚層狀巖屑長(zhǎng)石石英砂巖為主,夾紫紅色、黃綠色砂質(zhì)泥巖。厚度為89.70-100.68m,平均98.50m。
b. 上石盒子組二段(P2s2)
下部為厚—巨厚層狀灰黃色(巖屑)長(zhǎng)石砂巖夾紫紅色和黃綠色泥巖;中—上部主要巖性為灰紫、暗紫和巧克力色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾黃綠、灰黃色中細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、含礫砂巖及灰綠、灰黃色泥巖,厚度為85.48-100.17m,平均93.60m。
c. 上石盒子組三段(P2s3)
主要巖性為灰黃色中厚層狀中粗粒(含礫)長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖夾薄層暗紫紅色泥巖,地貌特征多為陡坎,厚度為13.72-43.35m,平均28.22m 。
⑦ 二疊系上統(tǒng)石千峰組(P2sh)
出露于井田西部的溝谷中,巖性為泥巖,砂質(zhì)泥巖夾砂巖,平均厚度為90.90m,與下伏的上石盒子組三段以出現(xiàn)大套紫紅色、鮮紅色泥巖為界,二者呈整合接觸關(guān)系,本組地層上部保存不全。
⑧ 三疊系下統(tǒng)劉家溝組(T1l)
分布于井田西部邊緣及外圍,鉆孔內(nèi)本組地層保存不全,主要巖性為淺紅色~灰紅色中厚層狀—薄層狀細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、鈣質(zhì)長(zhǎng)石砂巖夾紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,中部地層中夾灰綠色條帶及鈣質(zhì)礫巖(石灰質(zhì)礫巖)等。砂巖中斜層理極發(fā)育,多為楔狀交錯(cuò)層理,另可見(jiàn)板狀、槽狀交錯(cuò)層理。組、段厚度大于50.00m,底部以石千峰組紫紅色泥巖逐漸減少,而出現(xiàn)大量淺紅色、灰紅色薄層狀細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖劃界,二者間呈整合接觸關(guān)系,未見(jiàn)頂。
⑨ 上第三系上新統(tǒng)(N2)
廣泛分布于井田內(nèi)的山梁之上,巖性主要為棕紅色~淺棕紅色粉砂粘土、亞粘土夾鈣質(zhì)結(jié)核,次為砂礫石、雜色粘土及泥灰?guī)r、灰?guī)r。底部為砂礫石層。其厚度為0.00-102.00m。與下伏各組地層呈不整合接觸。
⑩ 第四系上更新統(tǒng)(Q3)
廣泛分布于井田內(nèi)的山梁之上,為淺灰黃色亞砂土,底部為砂礫石層。厚度0-65.00m,與下伏各組地層呈不整合接觸。
第四系全新統(tǒng)(Q4)
為現(xiàn)代沖積、洪積物,系礫石、卵石和砂及砂土的層狀或混合堆積,分布于勘探區(qū)的沖溝及嵐漪河兩岸,厚度0-50m。
井田內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單,總體上為一走向近南北,傾向西的單斜構(gòu)造。地層傾角小于15°,一般為9~12°,井田內(nèi)沒(méi)有巖漿巖侵入,地表和鉆探過(guò)程中也未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造和陷落柱,僅在井田東南部發(fā)現(xiàn)有寬緩狀小褶曲,地表常見(jiàn)滑坡現(xiàn)象
1.2.3水文地質(zhì)條件
1)地表水
井田為低山黃土丘陵區(qū),大部分面積被上更新統(tǒng)黃土覆蓋,石炭、二疊系地層僅在溝谷中出露。嵐漪河是井田內(nèi)的一條主要河流,它從東到西橫穿井田中部,天古崖水庫(kù)建成后,水庫(kù)下游的井田段水流很少,只在洪水期或農(nóng)田灌溉時(shí)河中才有大水,其它溝谷均屬季節(jié)性河流。嵐漪河發(fā)源于岢嵐縣馬跑泉,全長(zhǎng)120km,經(jīng)魏家灘至裴家川口注入黃河,流域面積2167km2,多年平均流量2.83m3/s,最大洪峰發(fā)生在1967年8月,平均洪流量達(dá)81.6 m3/s。河內(nèi)長(zhǎng)年有流水,天古崖水庫(kù)位于井田河段上游1.5km處,入庫(kù)清水流量0.7~1.10m3/s。
2)井田內(nèi)主要含水層
(1) 奧陶系巖溶水含水層
奧陶系石灰?guī)r從井田東邊開(kāi)始全部?jī)A沒(méi)于石炭二疊系地層之下。據(jù)山西省地礦局第一水文隊(duì)《山西省興縣東部喬家溝巖溶水水源勘察報(bào)告》,在魏家灘以西奧陶系灰?guī)r埋深大于600m,巖溶裂隙極不發(fā)育,富水性極差,因此,將魏家灘南北一線定為巖溶水蓄水邊界。而魏家灘以東則是巖溶水主逕流區(qū),富水性極強(qiáng)。勘探報(bào)告水文孔中有四個(gè)孔揭穿了奧陶系上馬家溝組含水層,其中2403和2601水位埋深分別為198.70m和209.63m。由于水位埋藏過(guò)深,抽水困難,只做了水位觀測(cè)。其水位標(biāo)高分別為846.107m和851.725m。0204和0403分別對(duì)奧陶系峰峰組與上馬家溝組含水層做了抽水試驗(yàn)。
根據(jù)本次收集的山西省地質(zhì)調(diào)查院編寫(xiě)的《晉陜蒙接壤地區(qū)巖溶地下水勘查報(bào)告》該泉域西邊界位于礦區(qū)西界外4km處的武家塔—鄭家塔南北一線。據(jù)該報(bào)告資料,礦區(qū)內(nèi)豐水期巖溶水水位標(biāo)高在860m左右。
(2) 石炭系太原組砂巖裂隙含水層
本組地層僅在井田斜溝和麻焉塔溝內(nèi)見(jiàn)有出露,含水層主要是砂巖裂隙。根據(jù)五個(gè)水文孔揭露,太原組地層發(fā)育一層薄層灰?guī)r,且?guī)r溶裂隙極不發(fā)育,含水層以中、細(xì)砂巖為主,含水層2403孔最厚為30m,其他孔均在10m左右。0204孔抽水結(jié)果鉆孔單位涌水量為0.07L/s·m,水位標(biāo)高947.858m,0403孔抽水結(jié)果鉆孔單位涌水量為0.056L/s·m,水位標(biāo)高1050.627m,屬中等富水含水層,而其它鉆孔,鉆孔單位涌水量均<0.01L/s·m,屬弱富水含水層。說(shuō)明該含水層在礦區(qū)東部淺埋區(qū)和嵐漪河沿線,補(bǔ)給條件好的部位為中等富水含水層,否則為弱富水含水層。該含水層水質(zhì)類(lèi)型為H·S—C·N型。礦化度0.54g/l。
(3) 二疊系下統(tǒng)下石盒子組與山西組砂巖裂隙含水層
山西組地層在麻焉塔溝中見(jiàn)有出露,含水層以中、粗粒砂巖為主,下石盒子組地層在黃家溝溝中見(jiàn)有出露,根據(jù)水文孔抽水試驗(yàn)資料,該組含水層厚40-158m,平均79m,鉆孔單位涌水量均<0.1L/s·m,屬弱富水含水層,據(jù)2403水文孔抽水試驗(yàn)結(jié)果,鉆孔單位涌水量0.061L/s·m,水位標(biāo)高1050.627m,滲透系數(shù)0.1153m/d,影響半徑91.49m,水質(zhì)類(lèi)型為C·S—N·M·C型,礦化度0.88g/L。
(4) 二疊系上統(tǒng)上石盒子組,石千峰組和三疊系下統(tǒng)劉家溝組砂巖裂隙含水層
該三組地層在礦區(qū)中東部多被剝蝕,僅在礦區(qū)北部中西部溝谷中見(jiàn)有出露。該組含水層以砂巖裂隙含水層為主,5個(gè)水文孔均未揭露該地層,無(wú)抽水試驗(yàn)資料,據(jù)泉井調(diào)查分析,單泉流量均小于1L/s,最大的單泉流量為0.23L/s,屬弱富水含水層,水質(zhì)類(lèi)型多為H·S—N·C·M型,礦化度0.58g/l。
(5) 第四系、上第三系孔隙含水層
上第三系上新統(tǒng)分布在溝谷兩側(cè)和溝頂?shù)幕鶐r頂面上,含水層以礫石為主,厚度不穩(wěn)定,泉流量<0.1L/s,屬弱富水含水層。水質(zhì)類(lèi)型為H—N型,礦化度0.47g/l,水質(zhì)較好,局部礫石層較厚,富水性較好,如:ZK923孔中,上第三系礫石層厚12.64m,當(dāng)鉆至這一層位時(shí),泥漿漏失嚴(yán)重,富水性較好。
第四系全新統(tǒng)分布在嵐漪河一、二級(jí)階地上,含水層為現(xiàn)代沖洪積砂礫石層,單井出水量可達(dá)100~500 m3/d,屬中等富水含水層。水質(zhì)類(lèi)型為H—C· M型,礦化度0.39g/l,水質(zhì)較好。
3)井田主要隔水層
(1) 太原組泥巖隔水層
據(jù)鉆孔資料,太原組13號(hào)煤層以上是一套以泥巖為主的地層,厚25.56~45.63m,平均厚33.60m,井田內(nèi)沉積連續(xù)穩(wěn)定,是山西組8號(hào)煤與太原組13號(hào)煤層之間較好的隔水層。
(2) 石炭系本溪組泥巖和太原組13號(hào)煤下至本溪組間的泥巖隔水層
本溪組地層為一套泥巖、粘土巖、鐵鋁巖為主的地層,夾薄層灰?guī)r和砂巖,砂巖一般為泥質(zhì)膠結(jié),隔水性很好。根據(jù)區(qū)內(nèi)24個(gè)鉆孔統(tǒng)計(jì),本溪組地層平均厚25.67m,太原組13號(hào)煤下至本溪組頂面也是一套以炭質(zhì)泥巖為主的地層,平均厚25.18m,從13號(hào)煤底板至奧灰?guī)r頂面平均厚50.85m,該段地層隔水性很好,是13號(hào)煤層和奧陶系地層之間重要的隔水層。
4)井田地下水的補(bǔ)給、逕流、排泄條件
奧陶系巖溶水的補(bǔ)給主要是基巖裸露區(qū)大氣降水和地表水的入滲補(bǔ)給,井田東部奧灰水屬區(qū)域巖溶水主逕流帶,巖溶水由南東向北西運(yùn)移,最終排向保德縣天橋黃河峽谷中,根據(jù)本次施工的四個(gè)水文孔資料,水位標(biāo)高2403孔為846.107m,0204孔為847.098m,0403孔為849.899m,2601孔為851.725m,由于施工季節(jié)的不同,導(dǎo)致水位有所差異,但規(guī)律性明顯,旱季水位明顯低于雨季水位,據(jù)此推算礦區(qū)內(nèi)巖溶水水位標(biāo)高在854-850m之間。石炭系和二疊系砂巖裂隙水,在裸露區(qū)接受大氣降水和季節(jié)性河流補(bǔ)給后,順巖層傾斜方向運(yùn)移。上部含水層在溝谷中以侵蝕下降泉的形式排泄;下部含水層順層向西排出井田外,現(xiàn)采煤礦的礦坑排水和民井開(kāi)采是其主要的排泄方式。
5)構(gòu)造對(duì)井田水文地質(zhì)條件的影響
井田受區(qū)域構(gòu)造的控制,呈單斜構(gòu)造,未發(fā)現(xiàn)其它構(gòu)造形跡,但是隨著地下煤層的開(kāi)采,對(duì)地應(yīng)力的進(jìn)一步破壞,有利于促使斷層以及其它構(gòu)造的發(fā)生與發(fā)展,井田內(nèi)大部分煤層屬巖溶水帶壓開(kāi)采煤層,一旦有導(dǎo)水?dāng)鄬訙贤?,巖溶水就會(huì)侵入含煤地層和礦井,造成淹井事故。因此,特別要重視對(duì)斷層、陷落柱以及其它構(gòu)造的發(fā)現(xiàn)和研究,防止淹礦事故的發(fā)生。
6)地下水動(dòng)態(tài)
據(jù)調(diào)查,井田內(nèi)一般民井和泉水均受季節(jié)變化的影響,雨季水量增大,旱季水量減小。根據(jù)山西省地質(zhì)調(diào)查院2003年編寫(xiě)的《晉陜蒙接壤地區(qū)巖溶地下水勘察報(bào)告》資料,巖溶水逕流區(qū)受當(dāng)年降雨影響明顯,10月至11月份是巖溶水高水位期,7月至9月份是巖溶水低水位期,滯后補(bǔ)給3—4個(gè)月,由于礦區(qū)巖溶水接近補(bǔ)給區(qū),滯后補(bǔ)給時(shí)間應(yīng)該很短。勘探留有長(zhǎng)期觀測(cè)孔0702和2601兩個(gè)。
7)礦區(qū)重要水害及防治措施
(1) 地表水對(duì)煤礦開(kāi)采的影響
嵐漪河是井田內(nèi)最大的河流,井田內(nèi)河床標(biāo)高915—963m,據(jù)興縣水資委提供的資料:天古崖水庫(kù)五十年一遇的最大洪峰為1748m3/s。天古崖水庫(kù)到斜溝間另有匯水面積20km2,經(jīng)計(jì)算20km2內(nèi)五十年一遇的最大洪峰為145.8m3/s。兩項(xiàng)相加為斜溝煤礦井田段五十年一遇的河道洪峰流量1893.8m3/s。依河道寬80m(斜溝村河道實(shí)測(cè))計(jì)算,洪峰流量1893.8m3/s時(shí),河道平均水深4.7m,本次勘探調(diào)查的最高洪水位線為920—965m。
(2) 強(qiáng)風(fēng)化裂隙含水層對(duì)開(kāi)采煤層的影響
隨著煤礦的開(kāi)采,頂部巖層將遭到破壞,尤其是井田東部及溝谷中,煤層埋藏較淺,會(huì)使地表巖層裂隙加大、增多,冒落導(dǎo)水裂隙將與強(qiáng)風(fēng)化裂隙含水層溝通,甚至形成地面塌陷,因此一定要采取防范措施,以防淺層地下水及泥砂流入礦坑,造成危害。
(3) 奧陶系巖溶水對(duì)開(kāi)采煤層的影響
據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件,可以看出13號(hào)煤層底板等高線在260m—940m之間,而奧灰水水位標(biāo)高在850m—854m之間,13號(hào)煤層850m底板等高線以西全部為帶壓開(kāi)采煤層。以突水系數(shù)公式T=P/(M-C),底板隔水層厚度以50.85m,開(kāi)采煤層對(duì)底板的破壞厚度以16m計(jì),計(jì)算了13號(hào)煤層奧灰水的突水系數(shù),進(jìn)而評(píng)價(jià)奧灰水對(duì)開(kāi)采13號(hào)煤層的突水性。經(jīng)計(jì)算在煤層底板等高線645m以東區(qū)域突水系數(shù)小于0.06MPa/m,屬巖層非完整塊段突水性安全區(qū),也就是說(shuō)在沒(méi)有導(dǎo)水構(gòu)造直接導(dǎo)水的情況下,一般不會(huì)發(fā)生突水問(wèn)題。在煤層底板等高線645m到330m之間,突水系數(shù)介于0.06—0.15MPa/m之間,屬巖層完整塊段突水性安全區(qū)至較安全區(qū),在沒(méi)有大的構(gòu)造情況下,不會(huì)發(fā)生突水問(wèn)題;在煤層底板等高線330m以西區(qū)域,突水系數(shù)大于0.15MPa/m,屬突水性不安全區(qū)域。
(4) 綜采空區(qū)積水對(duì)開(kāi)采煤層的影響
礦區(qū)內(nèi)以及礦區(qū)附近共調(diào)查新老礦井11個(gè),這些老窯、礦井對(duì)8號(hào)或13號(hào)主采煤層都有不同程度的開(kāi)采,形成的采空區(qū)內(nèi)定有大量積水。因此,開(kāi)采時(shí)一定要沿采空區(qū)邊界留足保安煤柱,巷道需通過(guò)采空區(qū)時(shí)一定要先做探放水工作,以防老窯透水,造成淹礦事故。
8)礦床水文地質(zhì)勘探類(lèi)型
綜合充水因素分析,主采8號(hào)煤層的直接充水含水層,主要是砂巖裂隙含水層,水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,因此其水文地質(zhì)勘探類(lèi)型定為二類(lèi)一型。
主采13號(hào)煤的直接充水含水層也主要以砂巖裂隙含水層為主,在13號(hào)煤底板等高線850m以東,屬巖溶水非帶壓開(kāi)采地段,充水因素以砂巖裂隙含水層為主,但該段煤層頂板裂隙發(fā)育,煤層埋藏淺,頂板含水層與基巖風(fēng)化裂隙含水層聯(lián)系密切,補(bǔ)給條件亦好,根據(jù)抽水試驗(yàn)資料,鉆孔單位涌水量為0.05L/s·m,因此礦床水文地質(zhì)類(lèi)型定為二類(lèi)二型。在13號(hào)煤底板等高線330m以西奧灰水的突水系數(shù)大于0.15Mpa/m,有突水的危險(xiǎn)性,因此13號(hào)煤的水文地質(zhì)勘探類(lèi)型在330m底板等高線以東到850m間定為三類(lèi)一型至二型,在330m底板等高線以西定為三類(lèi)三型。
9)礦井涌水量
根據(jù)地質(zhì)報(bào)告中礦井涌水量計(jì)算結(jié)果,開(kāi)采8號(hào)煤時(shí)的井筒涌水量為59.42m3/d,礦井涌水量為131 m3/d;開(kāi)采13號(hào)煤時(shí)的礦井最大礦井涌水量917.99m3/d。同時(shí)設(shè)計(jì)參考鄰近孫家溝礦井估算,初步考慮暫?。旱V井正常涌水量77.1m3/h,最大涌水量140m3/h。
1.2煤 層 特 征
1.2.1 含煤地層及含煤性
井田內(nèi)含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)和二疊系下統(tǒng)山西組(P1s),下石盒子組(P1x)和本溪組(C2b)各發(fā)育1-2層薄煤層。山西組和太原組共含煤14層,自上而下分別為山西組的2、3、4、5、6、8、8下號(hào)煤層和太原組的9、10、11、12、13、14、15號(hào)煤層。山西組和太原組累計(jì)厚度為120.47-193.80m,平均153.20m。含煤14層,煤層累計(jì)厚度為10.67-51.49m,平均27.15m,含煤系數(shù)為18.0%。各煤層情況見(jiàn)表2-3-2。
① 山西組(P1s)
地層厚度一般為50.73-87.16m,平均68.72m,含煤5-7層,極少數(shù)鉆孔達(dá)6-8層,增加了1-2層極薄煤層,煤層總厚度3.52-24.21m,平均9.68m,含煤系數(shù)平均為14.09%。
2、3、4、5號(hào)煤層位于本組中上部,2、3號(hào)煤層是全區(qū)不可采的極不穩(wěn)定煤層,4、5號(hào)煤層是局部可采的不穩(wěn)定煤層。6、8、8下號(hào)煤層位于本組中下部,6號(hào)煤層為局部可采的較穩(wěn)定煤層,8號(hào)為全區(qū)穩(wěn)定的主要可采煤層之一;而8下號(hào)煤層為極不穩(wěn)定的零星可采煤層,難以構(gòu)成具有工業(yè)價(jià)值的可采區(qū)段。
② 太原組(C3t)
地層厚度一般為69.74-106.64m,平均為84.48m,含煤5-7層,一般6-7層。煤層總厚度為7.15-27.28m,平均17.48m。含煤系數(shù)為20.70%,其中全區(qū)穩(wěn)定而主要可采的13號(hào)煤層和局部可采的12號(hào)煤層位于本組中下部,局部可采的10號(hào)煤層和零星可采或不可采的9、11號(hào)煤層位于中上部,其余煤層雖見(jiàn)有零星可采點(diǎn),但難以構(gòu)成具有工業(yè)價(jià)值的可采區(qū)段。
1.2.2可采煤層
井田內(nèi)共含7層全區(qū)可采或局部可采煤層,自上而下依次為山西組的4、5、6、8號(hào)煤層和太原組的10、12、13號(hào)煤層,現(xiàn)分述如下:
① 4號(hào)煤層:
位于山西組的中上部,上距S5砂巖7.08-38.36m,平均19.76m,下距5號(hào)煤層1.00-22.96m,平均9.60m。煤層厚度為0.14-2.51m,平均0.80m,有0-1層夾矸,夾矸厚度為0.07-0.54m,是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單層位不穩(wěn)定的局部可采煤層,可采范圍分布在井田中部,24~28線間煤層厚度明顯增大,繼續(xù)向南煤層厚度減小迅速,直至尖滅。其頂板巖性為泥巖、中粒砂巖、粗粒砂巖、砂質(zhì)泥巖,有時(shí)有炭質(zhì)泥巖偽頂;底板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)粒砂巖和中粒砂巖,有時(shí)有炭質(zhì)泥巖偽底。
② 5號(hào)煤層
位于山西組中上部,上距S5砂巖17.08-47.64m,平均29.87m;下距6號(hào)煤層0.74-25.73m,平均7.81m。煤層厚度為0.21-3.84m,平均1.08m。含0-2層夾矸,一般不含或含一層矸,夾矸厚度0.19-0.35m。是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單較穩(wěn)定的局部可采煤層,可采范圍位于井田的中部,其北部和南部不可采或尖滅,井田東南部煤層厚度相對(duì)較大,特別是ZK8024鉆孔一帶厚度大于2.00m。其頂板巖性為粘土巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)—中粗粒砂巖,局部有一層炭質(zhì)泥巖偽頂,底板巖性為粘土巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)粒砂巖,局部可見(jiàn)炭質(zhì)泥巖偽底。
③ 6號(hào)煤層
位于山西組中下部,下距8號(hào)煤層3.70-25.05m,平均13.95m。煤層厚度為0.43-5.12m,平均1.26m,是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單層位穩(wěn)定的大部可采煤層,總體趨勢(shì)為由北向南厚度變薄,厚度大于1.50m區(qū)的中北部,不可采區(qū)呈星點(diǎn)狀分散在本區(qū)的中南部。含0-1層夾矸,個(gè)別鉆孔(0203和2604)含4層夾矸,夾矸厚度為0.05-0.30m,除東中部煤層露頭外,大部分為可采區(qū)。頂板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)?!至I皫r,有時(shí)可見(jiàn)有炭質(zhì)泥巖偽頂;底板巖性為粘土巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖等,局部可見(jiàn)炭質(zhì)泥巖偽底。
④ 8號(hào)煤層
位于山西組下部,上距6號(hào)煤層3.70-25.05m,平均13.95m。下距S4砂巖0.00-20.00m,平均2.10m。煤層厚度為2.23-8.34m,平均6m。厚度變異系數(shù)為0.32,是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單—簡(jiǎn)單層位穩(wěn)定的可采煤層,是井田內(nèi)主要可采煤層之一。煤層厚度變化不大很穩(wěn)定。其頂板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖,其基本頂為中粗粒砂巖,可見(jiàn)炭質(zhì)泥巖偽頂;底板巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖和細(xì)粒砂巖,少見(jiàn)中粗粒砂巖,局部存在有炭質(zhì)泥巖偽底。
⑤ 10號(hào)煤層
位于太原組的中上部,上距8號(hào)煤層10.49-40.53m,平均23.95m,距S4砂巖9.03~32.66m,平均19.09m,下距12號(hào)煤層4.56-49.01m,平均16.52m。煤層厚度為0.29-1.54m,平均0.79m。為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單層位穩(wěn)定的局部可采煤層。一般不含夾矸,僅ZK29-5和ZK27-1兩個(gè)鉆孔見(jiàn)一層夾矸,夾矸厚度0.09-0.20m。井田南部河北部為不可采區(qū),中部不可采區(qū)呈星點(diǎn)狀,分布較為分散。其頂板巖性為泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r,基本頂為泥灰?guī)r或石灰?guī)r,少見(jiàn)炭質(zhì)泥巖偽頂;底板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖,老底為泥灰?guī)r,有時(shí)可見(jiàn)炭質(zhì)泥巖偽底。
⑥ 12號(hào)煤層
位于太原組的中下部,下距13號(hào)煤層1.86-28.22m,平均13.20m,煤層厚度為0.25-1.30m,平均0.88m,為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單層位穩(wěn)定的局部可采煤層。一般不含夾矸,僅2002孔含一層0.40m的夾矸,本煤層個(gè)別鉆孔相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖。不可采區(qū)位于0905~0702~0505一線兩側(cè)和本井田的南部。其頂板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖、粗粒砂巖,有時(shí)可見(jiàn)泥灰?guī)r,局部有炭質(zhì)泥巖偽頂;底板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖,中—細(xì)粒砂巖,有時(shí)為粉砂巖,多為中細(xì)粒砂巖,少見(jiàn)炭質(zhì)泥巖偽底。
⑦ 13號(hào)煤層
位于太原組下部,上距8號(hào)煤層38.10-78.10m,平均52.42m,下距S1砂巖15.97-36.94m,平均23.76m。煤層厚度為5.95-16.68m,平均10.37構(gòu)簡(jiǎn)單—復(fù)雜層位穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層,是井田內(nèi)的又一主采煤層。由井田中部向南北兩側(cè)厚度在逐漸變薄,特別是南側(cè)變薄較為明顯。含夾矸0-6層,一般為0-3層,夾矸厚度為0.00-0.90m,一般為0.08-0.43m,其頂板巖性為砂質(zhì)泥巖和泥巖,基本頂為中粗粒砂巖,常見(jiàn)炭質(zhì)泥巖偽頂;底板巖性為泥巖和砂質(zhì)泥巖,有時(shí)為粉砂巖或泥灰?guī)r,普遍存在著炭質(zhì)泥巖偽底。
1.2.3煤層頂?shù)装迩闆r
井田內(nèi)主采煤層為山西組8號(hào)煤層和太原組13號(hào)煤層,8號(hào)煤的頂板多為砂巖,局部為泥巖或薄層泥巖偽頂,以0702孔的分析資料看砂巖的抗拉強(qiáng)度變異范圍在0.7-1.4MPa之間,平均1.13MPa;抗壓強(qiáng)度變異范圍在57.3-79.8MPa之間,平均69.80MPa;抗剪強(qiáng)度凝聚力C值4.9MPa,內(nèi)摩擦角43.7°,該巖層的RQD值89,巖石質(zhì)量指標(biāo)為20.7,巖體質(zhì)量為優(yōu),屬Ⅰ類(lèi)巖體。該類(lèi)巖體做頂板時(shí),頂板穩(wěn)定。頂板為泥巖時(shí)(以0703孔的分析資料看),抗拉強(qiáng)度為0.6MPa;抗壓強(qiáng)度變異范圍在28.2-54.4MPa之間,平均41.8MPa;該巖層的RQD值為56,巖石質(zhì)量指標(biāo)為7.8,巖體質(zhì)量指標(biāo)也為優(yōu),屬Ⅰ類(lèi)巖體,但該巖層遇水后特別是呈偽頂時(shí),在水的作用下易軟化,會(huì)發(fā)生掉塊,冒落等現(xiàn)象。
8號(hào)煤的直接底板以泥巖為主,飽和抗壓強(qiáng)度為20.05,RQD值56,巖石質(zhì)量指標(biāo)0.95-3.7,巖體分類(lèi)為Ⅱ—Ⅲ類(lèi),巖體質(zhì)量良—中等。該巖層的軟化系數(shù)為0.14,遇水作用下有底鼓現(xiàn)象。
13號(hào)煤的直接頂板以砂質(zhì)泥巖為主,局部為砂巖。砂質(zhì)泥巖為頂板時(shí),以2405孔資料分析,抗壓強(qiáng)度平均為0.43MPa,抗壓強(qiáng)度平均為125.03MPa,飽和抗壓強(qiáng)度70.10MPa,該巖層的RQD值為21。巖石質(zhì)量指標(biāo)4.9,巖體質(zhì)量指標(biāo)為優(yōu),屬Ⅰ類(lèi)巖體,頂板基本穩(wěn)定。砂巖為頂板時(shí),以08
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