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煤矿冲击矿压(校优).rar

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    编号:20180910091949452    类型:共享资源    大小:4.31MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-10
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    煤矿 冲击 校优
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    中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置薛湖矿井位于河南省永城市北部,属 永 城 市 管 辖 。 地 理 坐 标 为 东 径116°17′30″~ 116°28′30″, 北 纬 34°05′30″~ 34°10′00″。井田中心南距永城市 23㎞,西至商丘市 75km,东至江苏徐州市80km,至安徽淮北市 40km,分别与京九、陇海、津浦三条铁路干线有公路相连,北至陇海铁路砀山站 38km,永城矿区自用铁路与京九、陇海铁路相连。连、霍高速公路从本区北缘通过,砀山~永城公路从井田东部通过,井田内乡间公路纵横成网,交通便利,如图 1.1。陇海铁路位于矿区北部,青(龙山)阜(阳)铁路从矿区南部通过,西部有京九铁路,由青阜线青町车站接轨的矿区铁路专用线已建成投入运营,并在陈四楼矿为薛湖矿井留有接轨位置。1.1.2 地形、地貌本区位于淮河冲积平原北部,地势平坦开阔,总体为西北高,南东低。最高海拔标高+40.2m ,最低 +32.3m,一般+36~+38m。1.1.3 河流及水体本区属淮河水系,地表水体不发育,主要河流为王引河,流经勘探区东北部边界附近,最大流量为 46.6m3/s,最高水位标高为+39.70m。其余均为季节性河流,雨季水位上涨,流量增大,旱季水量减少,甚至干涸无水。1.1.4 气象地震本区属半干旱半湿润季风型气候,年平均降水量 877.4mm,年最大降水量 1518.6mm,年最小降水量为 556.2mm,降水多集中于 7、8、9 三个月。多年平均蒸发量为 1811.12mm,蒸发量大于降水量。每年七、八月最热,一、二月最冷,最高气温为+ 41.5℃,最低气温为- 23.4℃,年平均气温+14.4℃ 。夏季多东南风,冬季多北、西北风,多年平均风速 3.4m/s,最大风速 20m/s。冰冻期为每年 11 月初至翌年 3 月底,最大冻土深度为0.21m。永城市属郯城~庐江地震带影响范围,地震烈度小于 6。据有关记载,公元 925 年以来,永城市东部安徽省境内肖县、宿县一带曾发生 38 次强烈地震。1668 年山东郯城曾发生 8.3 级地震,永城市受到地震影响。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页根据《中国地震动参数区划图》 (GB18306-2001) ,本区位于地震烈度Ⅵ度区。图 1.1 薛湖矿井交通位置图1.1.5 矿区经济概况永夏矿区地处黄淮平原北部。矿区工业以煤炭、电力、冶金、建筑材料为主,农业以种植小麦、玉米、大豆等为主,经济作物主要有花生、棉花、芝麻等。矿井建设所需钢材、木材从外地采购,经铁路和公路直接运至工业场地,砖、瓦、沙、石及水泥均可就地供应。本区地处黄淮冲积平原的北部,土地肥沃,人口稠密,在矿区范围内分布有薛湖乡、聂四楼、候寺村、洪寨村、洪路口、洪后楼等 40 多个大大小小的村庄,征地和拆迁工作对矿井生产会有一定的影响。神火集团公司已建成的矿区中心居住区及机修、器材供应等辅助设施,可为矿井建设和生产提供生活服务及生产服务。1.1.6 水源及电源区内第三、四系松散孔隙承压水含水层,砂层厚度大,分布稳定,富中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页水性较好,水质符合饮用标准,可作为矿井供水水源。另外,井下排水经处理后也可作为矿井供水水源。永城市水利局对矿井生产、生活用水、取水已给予批复。本矿井供电电源双回路均来自距离矿井约 41km 已建成属神火集团管理的神火中心 220kV 变电站。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造本区位于区域构造永城复背斜北部仰起端、次一级构造聂奶庙背斜的北翼,总体构造形态呈一走向北西西的单斜构造,由于受东西向构造和北北东向构造的控制和影响,而使其构造形态局部复杂化。本区地层产状在西部为近南北向~ 北西西向,向西倾斜;中部 走 向 北 西 至 87 勘 探 线 转 为 近东 西 向 , 向 北 倾 斜 , 倾 角 在 浅 部 为 25°左 右 , 深 部 一 般 为 5~ 10°, 沿走向及倾向均有小型起伏;62 勘探线以东,受北北东向滦湖断层带影响,地层走向基本上为北 50°东,并发育北北东向的背、向斜构造,其北端走向转为东西,向北倾斜。本区断裂构造较发育,主要发育北东向和近东西向两组断层,均为高角度正断层,中部发育北东向和近东西向断层;西部以近东西向为主。本区发育的主要褶曲有 5 个,即北西向的聂奶庙背斜、薛湖向斜,近南北向的侯寺向斜和北北东向的张营背斜、徐营背斜。本区局部发育岩浆岩,主要分布在井田东部 66 勘探线以东及西部 87勘探线以西,岩浆岩侵入范围各煤层中不同,二 2 煤岩浆岩侵入范围较大,可采煤层被吞蚀或部分吞蚀,残留部分也往往大部变质成不可采的天然焦。1.2.2 地层永夏煤田属华北地层区鲁西分区徐州小区,新生界松散沉积物覆盖全区,为一掩盖型煤田。依据钻孔揭露,本井田发育地层自下而上分别为:中奥陶统马家沟组(O 2m)、中、上石炭统本溪组(C b)、太原组(C 3t)、下二迭统山西组(P 1sh)与下石盒子组 (P1x)、上二迭统上石盒子组(P 2S)、石千峰组(P 2sh)及新近系(N) 、第四系(Q)。见图 1.21.奥陶系中统马家沟组(O 2m)主要为浅灰、灰色隐晶质~细晶质中厚~厚层状石灰岩,上部含黄铁矿,岩溶裂隙较发育,本区仅有少数钻孔揭露,揭露最大厚度 38.86m。2.石炭系(C)中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页(1)石炭系中统本溪组(C 2b)本组上部由灰~深灰色砂质泥岩及泥岩组成,偶夹二层薄层泥灰岩;下部为灰~灰白色铝土质泥岩或铝土岩,含菱铁质鲕粒,具滑感;底部有紫花色铝土泥岩,含较多的铁质鲕粒和结核。本组地层厚 16~23m ,平均厚 19m,与下伏马家沟组呈平行不整合接触。(2)石炭系上统太原组(C 3t)由薄~中厚层状石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩组成,含薄煤 3~4 层,据区内钻孔揭露,未见到可采煤厚点。全组共含石灰岩 9~11 层,单层一般厚 3~5m,厚者可达 14m。本组地层厚 135~142m ,平均 139m。与下伏本溪组呈整合接触。3.二叠系(P)(1)二叠系下统山西组(P 1sh)该组为本区主要含煤地层,即二煤段。自二 1 1 煤底板砂岩至下石盒子组底鲕状铝土质泥岩(K 4)底,由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成。含煤 3~4 层,分布于中下部,其中二 2 煤是本区主要可采煤层。本组地层厚 68~109m,平均 92m,与下伏太原组呈整合接触。(2)二叠系下统下石盒子组(P 1x)自 K4 鲕状铝土质泥岩底至 K7 中粒砂岩底,为本区主要含煤地层之一。由泥岩、铝土泥岩、砂岩、粉砂岩与煤层组成。本组地层平均厚 404m,与下伏山西组呈整合接触。据煤、岩层组合特征可分为三、四、五三个煤段。(3)二叠系上统上石盒子组(P 2s)自 K7 中粒砂岩底至“ 平顶山砂岩” 底,主要由灰绿色、灰色、紫花色泥岩、砂质泥岩、砂岩、煤线组成,地层厚约 350m,与下伏下石盒子组呈整合接触。据煤、岩层组合特征分为六、七两个煤段。(4)二叠系上统石千峰组(P 2sh)本区石千峰组地层揭露极少,地层厚度不详。区内仅发育石千峰组第一段地层,以灰~灰白色,厚层状,中粗粒石英砂岩为主,夹有灰绿色细砂岩及粉砂岩。该段地层厚 107~121m,平均 114m,与下伏上石盒子组地层呈整合接触。4.新生界(K Z)(1)新近系(N)①新近系下部(N 1):属河湖相沉积,厚度 180~250m ,与下伏各地层呈中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页角度不整合接触,可分为上下二段。下段(N1 1):以土黄、棕黄、灰绿色粘土、亚粘土为主。底部普遍发育一层灰白色,俗称“钙质层” 的亚粘土,含 1~4 层粉砂、细砂,厚度变化幅度为 0~30m,呈透镜体状。该段地层厚 35~127m,平均 90m,埋藏深度 280~300m。上段(N2 1):由浅黄、棕黄色中~细砂、中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页界 系 统 组新生界(KZ)N下二统(P1)二叠系古生界(PZ)(C)2(C3)K4K2~~~~石系炭石上统中统K3二 30.2960岩 石 名 称 及 岩 性 简 述149.78.745.20124.0874.92106.4330.60.叠为 细 中 砂 , 黄 色 或 黄 褐 色 , 质 纯 , 松 散 , 分 选 性 好 , 并 含 有 砾 石 。 层 间 夹有 杂 色 粘 土 , 亚 粘 土 及 少 量 砂 土 , 局 部 可 见 薄 层 钙 质 砂 岩 , 灰 白 色 , 坚 硬 。上 部 为 杂 色 粘 土 , 亚 粘 土 和 粉 细 砂 、 中 砂 交 替 出 现 。 粘 性 土 和 砂 层 在 不 同段 均 有 分 布 , 厚 度 变 化 较 大 。 粘 性 土 质 较 纯 , 粘 塑 性 好 、 细 腻 、 光 滑 半 坚 硬 、由 灰 色 、 灰 色 砂 岩 , 砂 质 泥 岩 , 紫 斑 泥 岩 组 成 。 上 部 主 要 为 中 、 粗 粒 砂 岩上 部 主 要 为 深 灰 色 、 灰 色 泥 岩 、 砂 质 泥 岩 , 次 为 细 粒 砂 岩 。 中 部 含 煤由 浅 灰 色 白 云 质 灰 岩 , 夹 灰 ~ 深 灰 色 石 灰 岩 , 豹 皮 状 灰 岩 组 成 。 井 田较 稳 定 。 三 5煤 局 部 可 采 , 三 21、 三 6、 三 7煤 为 不 可 采 煤 层 。 三 2煤 与 三 4煤上 段 : 为 砂 岩 , 砂 质 泥 岩 及 泥 岩 组 成 。 下 段 : 夹 一 中 厚 层 状 铝 质 泥 岩 , 中 上镜 鉴 定 名 为 生 物 碎 削 灰 岩 ( 肉 眼 能 辨 认 者 主 要 为 海 百 合 茎 、 珊 瑚 、 腕 足 类 等本 组 产 丰 富 的 动 物 化 石 , 主 要 为 蜓 科 , 有 孔 虫 、 腕 足 类 及 少 量 珊 瑚 , 另 外内 仅 有 部 分 钻 孔 穿 见 其 顶 部 岩 层 , 其 中 605孔 穿 见 45.20m具 紫 红 色 斑 块 , 底 部 含 赤 铁 矿 团 块 或 条 带 (即 山 西 式 铁 矿 层 位 )。性 较 差 , 岩 石 致 密 。 坚 硬 。 未 见 动 植 物 化 石 。灰 绿 色 细 粒 砂 岩 。 粉 沙 岩 及 砂 质 泥 岩 、 紫 斑 泥 岩 显 著 减 少 。 富 含 植 物 化 石 。铝 质 泥 岩 , 局 部 夹 砂 岩 或 砂 质 泥 岩 , 呈 灰 ~ 浅 灰 绿 色 ,常 见 有 紫 红 色 斑 块 。 鲕为 褐 色 、 黄 褐 色 、 灰 绿 色 亚 粘 土 及 亚 砂 土 交 替 出 现 层 间 偶 见 少 量 粉 砂 和 中粒 砂 岩 , 间 夹 薄 层 细 粒 砂 岩 , 砂 岩 中 石 英 含 量 占 90% 以 上 , 硅 质 胶 结 , 分 选底 部 为 薄 层 棕 褐 色 或 棕 黄 色 砂 或 砂 砾 。顶 部 为 耕 植 土 , 中 上 部 为 粉 砂 , 多 为 黄 色 、 黄 褐 色 , 松 散 , 含 泥 质 。 部 分 塑 性 交 好 , 有 锰 染 现 象 , 含 有 钙 质 结 合 、 直 径 2~ 3厘 米上 部 多 为 黄 色 、 灰 褐 色 细 中 砂 和 少 量 粉 砂 。 松 散 、 含 泥 质 , 分 选 性 较 差 。更统新全新统新上(Q1-3)30.90.150.地 层 单 位 地 层厚 度 分 层厚 度 综 合 柱 状(1:50)最 小 ~ 最 大平 均煤 层 名 称 标 志 层 名 称(Q4)60第四系260.10.8.73348.7系三第上 统上二叠统(P2)组峰千(P2sh)250K9上 37.497.8下石盒子组 572.3山组西组原太马O2统系奥 中陶 下82.3837182.31679.1四 3K51.02.03~790.641.381.420.793.02.63~95~二2.38505三三 2三 3三 5三 6二 12二 10.640.352.02.087K10.854.98114.0596.0本 层 为 K9标 志 层 , 井 田 内 仅 有 一 个 钻 孔 穿 见 , 且 揭 露 不 全 。 为 浅 灰 色 中 粗紫 斑 泥 岩 十 分 发 育 , 以 紫 红 色 为 主 。 不 含 或 偶 含 植 物 化 石 碎 片 。 下 部 为 灰 ~本 段 主 要 特 征 是 薄 ~ 中 厚 层 状 石 英 砂 岩 明 显 增 多 , 并 且 颗 粒 较 粗 。七 层 , 自 下 而 上 编 号 为 三 ~ 三 7煤 层 , 其 中 三 1、 三 2、 三 4煤 工 业 煤 层 , 层 位底 部 K4标 志 层 , 层 位 稳 定 , 但 厚 度 变 化 较 大 , 以 鲕 状 铝 质 泥 岩 为 主 , 次 为由 泥 岩 , 砂 质 泥 岩 , 砂 岩 及 煤 层 组 成 , 含 煤 四 层 (二 煤 组 ), 其 中 二2煤层 层 位 稳 定 , 为 区 内 主 要 可 采 煤 层 , 二 1煤 层 偶 而 可 采 。3标 志 层 (L1)该 层 灰 岩 厚 度 不 大 、 但 区 内 稳 定 , 以 含 丰 富 的 生 物 碎 削 为 特砂 岩 多 发 育 在 L4、 5、 10灰 岩 的 上 、 下 部 , 以 细 粒 砂 岩 为 主 , 一 般 为 长 石砂 岩 , 胶 结 物 均 为 粘 土 质 和 钙 质 。 本 组 地 层 普 遍 含 黄 铁 矿 结 核 , 并 含 3~ 4层 薄 层 菱 铁 矿 , 但 层 位 不 稳 定 。本 组 为 K1标 志 层 , 为 灰 ~ 浅 灰 绿 色 铝 质 泥 岩 , 局 部 夹 一 层 灰 岩 、 中 下 部2S石盒 子组(P1X)1S3t组溪本(C2b)家沟组(O2m)(N2)(1)统新中25地 段 含 有 砂 砾 。下 部 为 黄 褐 色 为 主 的 杂 色 粘 土 、 亚 粘 土 和 少 量 亚 砂 土 、 土 质 一 般 细 腻 , 粘底 部 为 褐 黄 色 粉 细 纱 、 质 纯 松 散 , 局 部 含 泥 质 。砂 质 间 夹 有 杂 色 粘 土 、 亚 粘 土 , 含 钙 质 结 核 。中 部 为 粘 土 、 亚 粘 土 与 细 中 砂 交 替 出 现 。 粘 性 土 多 为 杂 色 , 土 质 细 腻 、 质教 纯 , 有 锰 染 现 象 , 含 钙 质 结 核 , 直 径 1~ 3厘 米 。 砂 性 土 松 散 , 分 选 性 差 。砂 。 粘 性 土 质 纯 , 细 腻 、 光 滑 、 坚 硬 、 呈 块 状 , 断 口 具 腊 脂 光 泽 , 粘 塑 性 强含 钙 质 、 铝 质 、 有 锰 染 现 象 , 可 见 少 量 锰 豆 , 其 下 部 分 地 段 , 可 见 少 量 灰 绿色 粘 土 , 含 较 多 钙 质 结 核 和 铝 质 , 较 坚 硬 有 锰 染 现 象 。 底 部 多 为 粉 细 纱 层 。地 段 厚 薄 变 化 较 大 。中 下 部 多 为 褐 色 , 灰 绿 色 粘 土 和 少 量 亚 粘 土 , 局 部 见 少 量 碎 石 。 次 生 碳 盐灰 绿 色 粘 土 、 亚 粘 土 和 少 量 亚 粘 土 , 局 部 见 少 量 碎 石 。 次 生 碳 酸 盐 在 不 同 地含 铝 质 、 钙 质 和 钙 质 结 核 , 底 部 多 为 亚 粘 土 , 局 部 为 砂 层 呈 柱 状 , 有 溶 蚀 现象 , 溶 洞 被 泥 质 半 充 填 。 井 田 北 部 粘 性 土 , 含 石 膏 晶 体 与 基 岩 接 触 处 有 小 砾石 , 直 径 在 0.3~ 7厘 米 、 呈 次 棱 角 状 或 次 园 状 与 下 伏 地 层 呈 不 整 合 接 触 。本 段 相 当 于 豫 西 之 平 顶 山 砂 岩 段 。 与 下 伏 地 层 呈 整 合 接 触 。四1 5标 志 层 层 位 稳 定 , 井 田 内 呈 东 薄 西 厚 。 浅 灰 色 , 细 ~ 中 粒 砂 岩 , 局 部为 粉 砂 岩 , 以 石 英 为 主 , 次 为 长 石 。 胶 结 物 以 硅 质 为 主 , 次 为 粘 土 质 、 钙质 , 含 菱 铁 矿 。 具 斜 层 理 , 层 面 含 炭 质 。 含 泥 质 包 裹 体 。 分 选 中 等 , 磨 圆 度中 等 , 呈 次 菱 状 , 次 圆 状 。 与 下 伏 地 层 呈 整 合 接 触 。~ 19~ 240~ 60~3间 夹 一 层 中 ~ 细 粒 砂 岩 , 厚 度 不 稳 定 , 可 作 为 区 分 二 者 的 辅 助 标 志 。 本 组 中上 部 砂 岩 较 为 发 育 , 层 数 较 多 , 但 均 不 稳 定 , 一 般 为 中 细 粒 砂 岩 . 交 错 层 理发 育 ,碎 硝 成 分 以 石 英 为 主 ,长 石 .菱 铁 矿 次 之 ,重 矿 物 主 要 有 错 石 .磷 灰 石 、 电气 石 、 榍 石 等 。 另 外 还 有 少 量 海 绿 石 、 鲕 绿 泥 石 等 矿 物 。状 铝 质 泥 岩 以 含 粗 大 鲕 粒 、 球 粒 为 特 征 , 其 成 份 为 菱 铁 质 、 粘 土 矿 物 含 量8% 以 上 , 经 X衍 射 鉴 定 粘 土 矿 物 主 要 是 高 岭 石 , 次 为 石 英 , 蒙 脱 石 、 水 云本 段 含 丰 富 的 植 物 化 石 、 主 要 有 楔 羊 齿 、 栉 羊 齿 、 带 羊 齿 及 根 座 化 石 等 。与 下 伏 地 层 呈 整 合 接 触 。本 组 以 二 2煤 为 界 可 分 成 上 、 下 两 段 。部 为 2~ 3层 含 铝 质 泥 岩 , 有 时 含 薄 层 菱 铁 矿 , 中 下 部 发 育 有 厚 层 中 ~ 粗 粒 长石 、 石 英 砂 岩 , 以 岩 榍 含 量 高 为 特 征 , 成 分 复 杂 , 胶 结 物 为 泥 岩 , 松 散 、 俗称 “豆 腐 渣 ”沙 岩 ( 相 当 于 豫 西 的 香 炭 砂 岩 层 位 ) , 亦 可 作 为 辅 助 标 志 层 。下 段 : 主 要 由 灰 色 泥 岩 、 黑 色 泥 岩 夹 黑 色 砂 质 泥 岩 、 炭 质 泥 岩 及 薄 煤 层二3煤 位 于 本 段 中 部 。 该 段 下 部 为 黑 色 泥 岩 。( 二 1、 二 2煤 ) 组 成 。 二 1煤 层 层 位 较 稳 定 。 二 2煤 层 不 稳 定 、 局 部 位 炭 质 泥 岩所 代 替 。 本 段 沙 岩 发 育 、 中 上 部 几 乎 全 由 一 厚 层 中 细 粒 条 带 装 沙 岩 组 成 ( 与豫 西 大 占 砂 岩 层 位 相 当 ) 多 为 泥 质 胶 结 , 成 份 以 石 英 为 主 , 含 泥 质 包 体 , 由 泥 质 条 带 组 成 的 缓 波 状 层 理 、 脉 状 层 理 十 分 发 育 层 面 含 炭 质 及 白 云 母 片 , 统称 条 带 状 砂 岩 。 该 砂 岩 区 内 稳 定 , 容 易 辨 认 , 可 作 为 辅 助 标 志 层 。 此 砂 岩 以下 至 K3灰 岩 为 一 厚 层 黑 色 泥 岩 , 含 黄 铁 矿 晶 粒 和 菱 铁 矿 薄 层 , 局 部 见 有 动 物化 石 碎 片 。 本 段 含 丰 富 的 植 物 化 石 、 主 要 有 楔 羊 齿 、 栉 羊 齿 、 带 羊 齿 、 齿 叶 及 科 达 等 。与 下 伏 地 层 呈 整 合 接 触 。碎 片 ) , 是 区 内 良 好 的 标 志 层 之 一 。本 组 一 般 含 石 灰 岩 1层 , 自 上 而 下 编 号 为 L1~ 1。 其 中 厚 度 稳 定 的 有 三层 ( L2、 8、 1),较 稳 定 的 有 四 层 ( L3、 6、 7、 9) 不 稳 定 的 有 四 层 ( L1、4、 5、 0且 L4、 5常 有 分 叉 尖 灭 合 并 现 象 。8灰 岩 , 为 本 组 上 部 的 厚 层 灰 岩 , 其 厚 度 仅 次 于 2灰 岩 , 且 区 内 稳 定 , 可作 区 内 的 辅 助 标 志 层 。 本 组 含 煤 ( 5~ 层 ) , 均 不 可 采 , 一 般 以 灰 岩 作 为 顶板 。有 少 量 植 物 化 石 。 与 下 伏 地 层 为 整 合 接 触 。L2灰 岩 为 2标 志 层 。 是 本 组 下 部 的 厚 度 灰 岩 , 区 内 普 遍 发 育 , 厚 度 稳 定 。以 含 较 多 的 燧 石 结 核 和 蜓 科 化 石 为 其 主 要 特 征 , 是 区 内 良 好 的 标 志 层 之 一 。本 组 化 石 仅 在 个 别 钻 孔 见 有 保 存 不 完 好 的 始 史 斯 塔 夫 蜓 、 伏 芝 加 尔 小 泽 蜓有 孔 虫 等 。 与 下 伏 地 层 呈 假 整 合 接 触 。母 等 。(m)(m)厚 度 (m)及 厚 度 (m)及最 小 ~ 最 大平 均0.4~ 1970~470~图 1.2 地质综合柱状图亚砂土和灰黄、灰绿色亚粘土、粘土组成,含钙质和铝土质。砂层松散,单层厚度大,粒度粗,泥质含量少,砂层 5~10 层,厚度 60~100m 。该段地层厚110~160m,平均 135m。埋藏深度 165~300m。②新近系上部(N 2):属河湖相沉积,厚度 45~73m ,平均厚 60m。主要由土黄、灰黄、棕黄、亚粘土、粘土夹砂层透镜体组成,富含大小不一的砾石与姜结石。本段地层以高可塑性粘土为主,砂层一般 2~4 层,厚度 6~25m,埋藏深度 100~165m。(2)第四系(Q)①更新统(Q 1—3):属冲洪积相沉积,厚度 46~78m ,平均厚 65m,与下伏新近系地层呈整合接触。以土黄、黄褐、浅黄色亚粘土为主,夹亚砂土及粉砂、细砂透镜体。含砂层 3~7 层,厚度 12~35m ,亚粘土中姜结石富集。埋藏深度 35~100m。②全新统(Q 4):属冲积相沉积,厚度一般为 20~30m ,平均厚25m。由灰黄、土黄色亚砂土夹灰黄、褐黄色亚粘土、粘土组成 ,含小砾石及姜结石,薄层粉、细砂层呈透镜体状,亚粘土中夹 1~2 层灰褐色含腐植质的“黑土”,含大量田螺、蜗牛化石。1.2.3 水文地质薛湖井田位于永城复背斜西翼北段,处在区域径流区带。F 112 正断层落差 90m,切割聂奶庙背斜轴部,使区外东部背斜轴部相对富水区的奥陶系地层与区内煤系地层对接,应为勘探区的供水边界;西部为太原组灰岩深埋区,灰岩顶面埋深在 1000m 以下,岩溶发育程度随深度减弱,地下水径流迟缓,但考虑到灰岩顶面 1000m 深度距离首采区较远,可视为无限边界;北部亦为太原组灰岩深埋区,灰岩顶面埋深在 1000m 以下,相对较封闭,可作为相对隔水边界。南部为聂奶庙背斜轴部的灰岩隐伏露头区,但新生界隔水层的覆盖,客观上削弱了上部灰岩含水层的富水程度,因此为无限边界。井田内无常年流水河流,王引河在勘探区东北边界穿过,1956 年实测最大流量 46.6m3/s,最高水位标高 39.70m,平时水量较小。位于勘探区中、西部的白河、韩沟两条暂时性水流,自北向南注入沱河,旱季经常干枯无中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 7 页水。地表水体距离煤层垂直距离一般大于 400~500m ,并且有巨厚新生界阻隔,因此地表水对煤层开采无影响。区内含水层自上而下划分为:新生界含水层(组) ;基岩风化带含水层;二叠系下石盒子组、山西组砂岩含水层;石炭系太原组上段灰岩含水层;石炭系太原组下段灰岩含水层;奥陶系灰岩含水层。共计六个含水层,描述如下:(1)新生界含水层(组)新生界松散岩类含水层西部厚,东部薄,厚度 110.67m~445.10m ,平均值 358.08m。主要砂层含水层埋藏深度分别为第四系全新统 0~35m 和新近系含水层 150~300m。全新统含水层属潜水,孔隙水储存较为稳定,补给迅速。含水层埋藏深度一般 25~35m,地下水位较浅,一般 3~4m,单位涌水量q=1.58~2.55 l/s·m,渗透系数 k=6.36~11.88m/d ,富水性强。动态受季节影响变化明显,水位年变化幅度 2.22~2.67m,水质良好,直接受大气降水的补给,地下水循环交替条件好,动态变化幅度大。新近系含水层属深层承压水。由中细砂层、粉砂、亚砂土组成,含深层孔隙承压水,砂层厚度大,一般 60~100m,赋存稳定,地下水径流方向自西北流向东南,水位标高 34.57~35.57m,单位涌水量 0.129~1.31 l/s·m,渗透系数 1.70~2.07m/d,该含水层因第四系更新统和新近系上部隔水层的阻隔,正常情况下,浅层水和大气降水难于垂直下渗补给,据邻区资料,地下水动态变化不大,年变幅度较小,不易受污染,矿化度1.129~1.390g/l,总硬度 98.32~118.02° ,氯化物含量 203g/l,水化学类型为 HCO3·Cl·SO4―Na 型,PH 值 8.0~8.2。(2)基岩风化带含水层区内 117 个钻孔简易水文地质观测统计,漏水孔 18 个,占总数的15.4%。 8016 孔山西组二 2 煤层顶板风化带抽水,单位涌水量 0.000388 l/s·m,渗透系数 0.00182m/d,富水性较弱,水位标高 29.90m。(3)下石盒子组、山西组二 2煤顶、底板砂岩裂隙承压含水组由中粒、细粒砂岩组成,厚度 9~15m,砂岩致密,裂隙不发育,单位涌水量为 0.00000758~0.00195 l/s·m,渗透系数k=0.0000743~0.0121m/d,属弱富水含水层。二 2 煤底板有一层中细粒砂岩,厚度一般 8m 左右,没有进行抽水试验,区域上该层也具有一定富水条件,其富水程度较弱。(4)太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水组中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 8 页由 5~6 层灰岩组成,厚度 17.55~25.85m,平均 22.13m,太原组顶部L12(K 3)灰 岩 呈 薄 层 状 , 平 均 厚 度 1.30m, 全 区 揭 露 该 层 钻 孔 97 个 ,其 中 漏 水 孔 1 个 。 L8 灰 岩 厚 度 较 大 , 赋 存 稳 定 , 一 般 厚 度 10m。 灰 岩 致密 完 整 , 岩 溶 裂 隙 不 发 育 , 单 位 涌 水 量 0.00000466~ 0.000865 l/s·m, 渗透 系 数 k= 0.0000441~ 0.00580m/d, 水 位 标 高 详 查 期 间33.10~ 36.38m、 勘 探 期 间 -1.15~ -10.87m。 抽 水 后 水 位 恢 复 时 间 很 长 ,难 于 达 到 抽 前 静 止 水 位 , 显 示 该 层 富 水 性 弱 , 渗 透 性 能 差 , 径 流 迟 缓 , 地下 水 以 静 储 量 为 主 。 考 虑 到 岩 溶 裂 隙 发 育 的 不 均 一 性 , 靠 近 浅 部 和 断 层 附近 , 含 水 层 的 富 水 性 会 有 所 增 强 。(5)太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水组由五层灰岩组成,厚度 14.98m,其中 L2 灰岩沉积厚度大,赋存稳定,灰岩埋深一般在-500m 以下,裂隙被充填,岩溶裂隙不发育,渗透性能差,8705 孔抽水时 q=0.000984L/s·m,K=0.000960m/d ,属弱富水含水层。(6)奥陶系灰岩岩溶裂隙水含水层揭 露 最 大 厚 度 38.86 m, 富 水 程 度 不 详 , 区 域 资 料 显 示 , 该 层 单 位 涌水 量 为 0.00843~3 .152 l/s·m, 但 本 区 奥 陶 系 埋 藏 较 深 ,岩 溶 裂 隙 发 育 程 度相 对 较 低 。1.2.4 地质勘探程度本区勘查工作始于 1957 年,先后有安徽 325 队、省建委地勘公司三队、中南煤田地质局物探普查队、煤炭部煤田地球物理勘探队、河南省地质十一队、煤炭工业部一二九队等单位在本区进行过勘探工作。煤炭部一二九队于 1978 年至 1981 年在薛湖勘探区进行了详查地质勘探,并于 1981 年 11月提交了《河南省永夏煤田薛湖勘探区详查地质报告》 ,1982 年 4 月煤炭部第一勘探公司以[82]煤勘地字第 122 号文审查批准了该报告。累计施工钻孔 124 个,工程量 87772.51m,其中水文钻探 6 孔,工程量 3524.46m;完成测井 121 孔,82168 实测米;采取各种样品 480 个,钻孔稳定流抽水试验 10 次,完成二维模拟地震测线 30 条,139.71km ,物理点 4957 个。井田勘探报告由河南省煤炭地质勘查研究院 2004 年 2 月提交,2004年 4 月国土资源部以国土资储备字【2004】061 号文审查备案。勘探采用地震(全区二维、首采区三维) 、瞬变电磁、钻探与数字测井及采样化验相结合的综合勘查方法,地质勘查类型为中等构造复杂程度、较稳定煤层稳定程度。完成地质钻孔 12 个,工程量 9559.2m,其中水文孔 2 个,工程量1747.39m,抽水 3 层次;测井 12 孔,9358.95m;二维地震测线 28 条,长121210m,物理点 3091 个;三维地震 4.35km2,物理点 3967 个;瞬变电磁中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 9 页测线 38 条,物理点 1008 个;1:10000 水文地质测绘 82km2。全区范围内共施工钻孔 136 个,工程量 97331.71m,平均每平方公里2.47 个钻孔。通过勘查,查明了井田地层层序和各时代地层岩性及物性特征;查 明 了 井 田 构 造 形 态 , 产 状 变 化 , 二 2 煤 层 底 板 等 高 线 已 严 密 控 制 ;井田内各可采煤层的层位、厚度、结构及其变化规律、稳定性和 可 采 范 围 已经 查 明 , 煤 层 对 比 依 据 充 分 、 结 果 可 靠 ; 主 要 可 采 煤 层 二 2 煤层的物理性质、煤岩特征、化学性质及其变化规律等已经查明,并确定了煤类及分布范围和岩浆岩侵入范围;查 明 了 可 采 煤 层 顶 、 底 板 充 水 含 水 层 与 隔 水 层 的 性质 及 分 布 规 律 和 井 田 地 下 水 的 补 给 、 径 流 、 排 泄 条 件 , 对 矿 井 充 水 因 素进 行 了 分 析 ; 对 可 采 煤 层 瓦 斯 含 量 、 赋 存 特 征 、 分 带 情 况 及 影 响 地 质 因素 等 已 详 细 了 解 ; 对煤层煤尘爆炸危险性及自燃发火倾向作了评述;查明了井田地温状况及地温梯度;资源储量估算结果基本可靠。本井田勘查程度已达到勘探阶段的要求,可以作为矿井设计和生产建设的依据。1.3 煤层特征1.3.1 煤层本 区 煤 层 赋 存 于 石 炭 ~ 二 叠 系 含 煤 岩 系 , 含 煤 岩 系 分 四 组 七 个 煤 段 ,含 煤 地 层 总 厚 度 993.0m, 共 含 煤 13 层 , 煤 层 总 厚 度 7.27m, 含 煤 系 数0.73%。下二迭统山西组和下石盒子组含主要可采煤层二 2煤。煤层特征见表 1.1。1.3.2煤层顶、底板二 2煤直接顶板以砂质泥岩粉砂岩为主,细粒、中粒砂岩顶板次之,厚度一般 5~10m。老顶为细粒、中粒砂岩,厚度 2.35~19.7m 。直接底板主要为砂质泥岩、粉砂岩,厚度 0.76~32.73m,一般 1.18~12.71m ,岩石致密,分布连续稳定。顶、底板抗压强度细粒砂岩以上的一般 46.8~130.2 MPa,砂质泥岩、粉砂岩 15.87~57.3 MPa、泥岩 12.4~46.27 MPa;顶底板抗拉强度细粒砂岩以上的一般 1.1~5.77 MPa、砂质泥岩、粉砂岩 0.50~4.8 MPa 、泥岩0.57~2.1 MPa。可见砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩的强度指标较高,泥岩强度偏低。井田内大部分区段二 2 煤顶板岩石力学强度较高,完整性较好,属易于管理的顶、底板。在断层发育处,岩石原生结构遭到破坏,裂隙较发育,强度降低容易造成冒顶及片帮,需在采掘生产中加以注意。1.3.3煤质中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 10 页1.煤的物理性质本区二 2 煤层为黑~灰黑色,少量钢灰色,似金属光泽,均一状~条带状结构,性脆,具贝壳状及参差状断口,层状构造,裂隙较发育,大都有松散易碎的碎裂煤及粉粒煤。二 2 煤层不同煤类 WY、PM、TR 的视密度分别为1.45t/m3、144 t/m 3、1.66 t/m 3; 亮型煤,该煤的顶部普遍发育一层 0.5~0.7m 左右的光亮型、质地坚硬的块状煤,中部和下部多为粉粒煤。显微煤岩特征:镜下鉴定,本区各煤层的有机组分均以镜质组为主,半镜质组、惰质组次之。表 1.1 煤 层 特 征 表煤 层厚 度( m)煤 层 结 构 顶 底 板 特 征煤组煤层 最 小 -最 大平 均夹矸层数夹 矸厚 度 (m) 顶 板 底 板稳定性倾 角( 度 )备注二煤组二20-4.772.23 1 0.02-0.52砂质泥岩或砂岩砂质泥岩和粉砂岩较稳定5-15全区基本可采3.煤的化学性质(1)水分(M ad)可采煤层原煤平均分析基水分为:二 2 煤 贫煤 0.51~1.77%,平均1.01%;无烟煤 0.56~4.02%,平均 1.54%。天然焦 0.43~3.23%,平均1.39%。(2)灰分(A d)可采煤层原煤平均干燥基灰分为:二 2 煤 贫煤 9.79~29.21%,平均16.91%;无烟煤 9.28~17.42%,平均 14.39%,属低中灰煤。天然焦15.72~36.67% ,平均 24.61%。原煤经 1.4 或 1.5 比重液洗选后,各煤层浮煤灰分可下降 10%左右,二2 煤下降 7~9%。二 2 煤一般 50~60%。(3)全硫(S t.d)可采煤层全硫平均含量一般均小于 1.0%,多在 0.4~0.6%之间。二 2 煤
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