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采动影响下软岩巷道破坏的原因及防治方法.rar

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    编号:20180910134551436    类型:共享资源    大小:4.16MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-10
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    中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页1 矿区概述及井田地质1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置洼里煤矿位于山东半岛北部临海平原,北距渤海 4Km。行政区划属于龙口市管辖,大部分在徐福镇,新嘉镇、羊岚镇各有一部分。矿区极值座标为X:4169520~4176000,Y:40538500~40547815。地理座标东经 120°24′29″~120°32′32″,北纬 37°39′21″~37°42′53″。洼里煤矿向南约 4km 为烟潍公路,与省内公路网相连,东距烟台 125km,经烟台可与全国铁路通达,西距大莱龙铁路及龙口港 11.5km,经龙口港可与海内外港口连接,水、陆交通方便。详见交通位置图(图 1—1) 。1.1.2 矿区地形特点区内地势平坦,仅东北隅羊岚一带有玄武岩小丘。地势东南高而西北低,地面标高+7.30~ +49.15m。1.1.3 矿区气候条件本地区属温带季风型大陆性气候,因地处海滨,夏季显现海洋性气候特征,湿热多雨,无高温酷暑;冬季受西北冷高压气流控制,显现出大陆气候干冷的特点。年平均气温 16.3℃,最高气温 38.3℃,最低气温-21.3℃。主导风向,春夏秋多东南风,最大风速34m/s ,冬季多西北风。年平均降水量 620.3mm,各月分布极不均匀,以 7、8 月份降水量最大。最大积雪厚度 200mm,最大冻土深度为 420mm。冰冻期 3 个月(12 月至次年 2月) 。当地系农业区,盛产水果,农作物以小麦、玉米和花生为主。1.1.4 矿区的水文情况区内水系不发育,仅东部界外有绛水河和黄水河,西部界外有中村河,皆为季节性河流,汛期河水流入渤海。沿海海潮一般上涨不大,唯有 1913 年、1918 年和 1926 年三次海潮上涨较大,西部及西北部沿海一带均被淹没。1913 年农历 7 月 19 日最大一次海潮,曾淹没北皂前村以东和以南的桥上、廒上村之间,海潮水位标高+3.09~+3.86m。矿井预计正常涌水量 50m3/h;最大涌水量 200m3/h。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造洼里井田位于黄县煤田中部及东南边缘,四农背斜的南翼,为一向东南倾伏的宽缓单图 1-1 洼里煤矿交通位置图斜构造。地层倾角比较平缓,一般为 6°左右,受断层影响地段有的可达 16°以上。井田内断裂构造比较简单,多为低角度正断层,且多数具有逆牵引特征。其展布形态不但受煤田边缘断裂的控制,而且还受派生的低序次断层的影响。主要特征断层是横贯井田东西的 F20-NF7 断层。井田构造总的特征是断层多褶皱少。井田地层总体产状向东南倾斜,是边缘同沉积断层连续沉降形成的箕状盆地斜面。依据构造形态和平面组合形式,将断层划分为三组:一组为北东向断层,二组为东西向断层,三组为北西向断层。其中,东西向断层 F20、NF7 横贯井田,其他断层有北东向的 F18、F19-1,和 DF3、F16。井田地质构造有如下特征和规律:(1)井田内煤系地层产状平缓,倾角一般为 6 度左右。总体为一向东南倾斜的单斜构造。(2)构造以断裂为主,断层均为正断层,多数断层为低角度,且多数具有逆牵引特征。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页(3)井田内查出的主要断层,数量上以北西向的最多,近东西向次之,北东向的较少。(4)井田内部分断层,平面展布形态呈蛔虫状,落差中间大,两端小;断层落差在空间上由煤 1 至煤 2 为减小趋势。(5)落差 10m 以上的断层其附生断层较发育。(6)井田内占主导地位的北西向断层,基本沿倾向展布,将煤层切割成若干条带,断层成为井田、采区(或工作面)的天然边界。井田内断裂构造发育,但由于受勘探手段的限制,对落差小于 20m 的断层不能有效地控制。生产实践表明,这些中小型断层,对矿井防治水工作,以及对开采设计、采掘生产等均有较大影响。断层发育地段,原岩结构受到破坏,构造形变往往比较剧烈,地应力集中,对支护体施加很大的形变压力。因此,穿越断层或断层附近的巷道变形破坏严重,且易片帮冒顶。井田煤系地层无岩浆活动,在井田东北部第四系中部隐伏有玄武岩,厚度0~31.7m,平均厚度 7.50m,对煤层开采无影响。其下为古近系。1.2.2 地层黄县煤田为一中生代形成、新生代继承性发育的断陷盆地。煤田东、南、西部为太古代、元古代、中生代早白垩纪地层和新生代玄武岩,以及燕山晚期花岗岩组成的低山丘陵地带。煤系地层不整合于中生界下白垩系青山组地层之上。下白垩系青山组由紫红色凝灰质砂岩、砂砾岩及白色英安岩组成,结构致密;以下为元古界震旦系蓬莱群、粉子山群和太古界胶东群组成。洼里井田内地层分区属华北地层区鲁东地层分区蓬莱地层小区。井田内地层为第四系及第四系覆盖下的古近系。(1)新生代古近系(E)在黄县盆地内分布的古近系为五图群(Ew) ,角度不整合于下伏老地层中生界下白垩系青山组之上,被第四系所覆盖。该群为一套含煤和油页岩的碎屑岩,自下而上可分为朱壁店组、李家崖组和小楼组。① 朱壁店组( EwZ):为一套紫红、灰绿、灰色砂质页岩、泥灰岩、细砂岩夹砂砾岩组合,偶见薄层煤,厚度大于 300m。② 李家崖组( EwL):整合于朱壁店组之上,小楼组之下的一套含煤、油页岩的泥岩、粉砂岩、细砂岩组合,厚度 270m 左右,含多层煤。③ 小楼组(EwX):整合于李家崖组含煤地层之上的一套灰、灰紫、红色砾岩、砂砾岩、粗砂岩夹砂质页岩的岩性组合,厚度在井田浅部为 196.80m,深部达 560.5m。(2)新生代第四系上部为褐黄色粘土、砂质粘土及浅灰色粗、中、细砂互层,底部多为粗砂岩或砂砾层。井田东北部(大王、北乡城、羊沟营、小宋家、羊岚一带) ,该层中部夹玄武岩,厚0~31.70m,由西南向东北增厚。第四系总厚度 9.30~69.53m ,平均厚度 31.74m。与下伏古近系呈不整合接触。1.2.3 水文地质特征(1)主要水文地质条件井田内主要含水层自上而下有:第四系松散层孔隙含水层(组) 、泥灰岩裂隙含水层、中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页煤上 1 裂隙含水层、煤 1 裂隙含水层、煤 2 及其顶底板砂岩裂隙--孔隙含水层(组) 。第四系松散含水层(组)主要威胁浅部煤层开采,其余含水层(组)为矿井生产的直接充水含水层。① 第四系松散层孔隙含水层(组):覆盖全井田,厚 9.30~69.53m,平均厚度31.74m。南部较厚,北部较薄。岩性主要为砂质粘土与砂砾互层(井田东北部夹玄武岩) ,含砂(粘土质细中粗砂及含砾砂层)1~9 层,一般为 3~5 层。砂层总厚度4.30~27.10m,平均 13.12m。简易抽水结果,单位涌水量(q)为 0.357~5.420L/s.m。水质类型为 HCO3--Cl-Ca2+与 Cl--HCO3--Ca2+型水,矿化度小于 1g/L。静止水位标高-6.60m,富水性强,为当地工农业用水的主要水源。图 1-2 洼里煤矿综合钻孔柱状图地层系统界 系 统 组 段 柱状图标志层 名 称厚 度(m)间 距(m) 岩性特征•••••••••••••••••••••••••••••••• 第四系••••••••••••••••••••••••••••••••9.30—69.5331.74黄色沙质粘土与粗中细沙互层,底部含砾石,中部夹玄武岩,分布于矿井东北部,厚 0—31.10m,平均为 7.5m。砂岩含孔隙水 q=0.357-5.42 l/s.m。― 工 ― 工 ―上红色岩段工 ― 工 ― 工196.80-560.50浅紫红色、红色泥岩为主、夹浅灰、灰绿色泥岩、砂质页岩及含砾砂岩、砂砾岩组合。― 工 ― 工 ― 泥 16.00—19.809.76工 ― 工 ― 工―工 ― 工 ―工 ― 工 ― 工15.40—46.9026.36―工 ― 工 ―工 ― 工 ― 工 泥 20.70—4.602.06―工 ― 工 ―工 ― 工 ― 工―工 ― 工 ―2.60—11.205.84― 工 ― 工 ―工 ― 工 ― 工―工 ― 工 ―泥 3 1.60—4.902.36工 ― 工 ― 工―工 ― 工 ―工 ― 工 ― 工16.40—38.7025.20― 工 ― 工 ―工 ― 工 ― 工泥 4 1.40—6.902.38浅灰绿色钙质泥岩,夹四层泥岩标志层,自上而下分别称为泥 1~ 泥 4,泥1灰红色,泥 2~泥 4 为翠绿色,比重小,泥 4含黄铁矿晶体。― 工 ― 工 ―工 ― 工 ― 工―工 ― 工 ―工 ― 工 ― 工钙质泥岩段― 工 ― 工 ―17.60—58.6331.11钙质泥岩,上部灰绿,中下部为深灰,夹多层泥灰岩油 上 3 0—1.170.544.68—11.886.81― ― ―― ―― ― ― 泥灰岩 1.30—25.268.70顶部油 上 3 为炭质泥岩与钙质泥岩互层,局部含煤线。中部为钙质泥岩夹泥灰岩,间距不稳定,油 上 3 常直接覆盖于泥灰岩之上;下部为泥灰岩标志层。3.53—24.2115.77煤 上 2 0—1.060.577.30—44.1817.48煤 上 1 0—1.290.781.46—25.748.13上部泥岩略带绿色,中部转为灰黑色泥岩,上部夹煤 上 2,为炭质泥岩与泥岩互层,局部夹煤线,下部夹煤 上1,亦为炭质泥岩与泥岩互层,仅在井田西北部见零星可采点,煤 上 1 以下为含油泥岩及粉砂岩条带。煤 1 0.60—2.592.509.71—24.0414.80………… ………上含煤段煤 2 0.30—2.431.12煤 1 全区可采,为三层式结构,煤1 与煤 2 之间上部为油页岩及含油泥岩,下部为黑色泥岩,在南部变为粉沙岩、砂岩,煤 2 井田南部不可采。………………••••••••••••••••••••39.00—126.0081.25•••••…………… 煤 40.10—0.550.32……………新生界古近系早渐新统至晚始新统小楼组李家崖组朱壁店组 下含煤段………灰白色粗砂岩、中砂岩、粉沙岩、粘土岩互层,砂岩含砾胶结松散。煤 2以下 10m 左右为煤 3,厚 0.3m 左右,底部为煤 4 层位,均为炭质泥岩,其下为油 4 层位。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页………‥○ ‥•••••○ ‥ ○•••••………………下红色岩段>300紫红、灰绿、灰色砂质页岩、泥灰岩、细砂岩夹砂砾岩组合、偶见薄层煤,厚度大于 300m。② 泥灰岩裂隙含水层:下距煤 1 平均间距 45.16m。层厚 1.30~25.26m,由北向南变薄,平均厚度 8.70m。其富水性不均一,受构造和裂隙发育程度控制,浅部及断层附近,裂隙发育,富水性较强,深部较弱。抽水结果,单位涌水量为 0.000634~0.04L/s.m。水质类型为 HCO3--CL--Na+型和 CL--HCO3--Ca2+型水,矿化度 1.97~3.94g/L。泥灰岩含水层以静储量为主。③ 煤上 1 裂隙含水层:下距煤 1 平均间距 8.13m,为炭质泥岩,含少量煤线及薄煤,层厚 0~1.29m,平均厚度 0.78m。含有少量裂隙水,但富水性不均一,受构造和裂隙发育程度控制,浅部及断层附近,裂隙发育,富水性较强,深部较弱。煤 1 采掘工作面在断层附近产生的冒落带沟通该含水层时,常以淋滴水形式出现,涌水量一般为0.5~1.0m3/h,最大涌水量 5.0m3/h 左右。该含水层以静储量为主。④ 煤 1 裂隙含水层:煤 1 为主采煤层,层厚 0.6~2.59m ,由北向南变薄。节理发育,其富水性受构造和埋深控制,被断层切割成为不同的水文地质块段,也以静储量为主,衰减幅度大。随着生产进入-250m 水平以后,煤 1 涌水量有随埋深增大减少的趋势,涌水量 0.5~1.5m3/h,水质类型为 HCO3--Cl--Ca2+型水,矿化度 3.49g/L。⑤ 煤 2 及其顶底板砂岩含水层:顶板砂岩为细、中、粗砂岩,泥质胶结,结构松散,属河流相砂体,砂体走向为西南-东北向,有 1~4 层,厚 0.32~19.10m ,平均厚度8.53m,井田东南部较厚,中部较薄。随着砂岩厚度和埋深的增加,涌水量将逐渐增大。煤 2 厚度 0.30~2.43m,节理发育,含少量裂隙水,含水性不均,巷道涌水量一般为0.5~1.0m3/h,富水性弱。煤 2 底板砂岩含水层:为细中粗砂和含砾粗岩,属三角洲砂体,泥质胶结,结构松散,含孔裂隙水,具有承压性。煤 2 底板以下 10~20m 内,有 1~8 层砂岩,厚度0.40~11.33m,平均厚 9.25m。砂岩厚度及含水性,由北向南逐渐增大,富水性随砂体的增厚和埋深的加大而增强。单位涌水量 0.000385~0.00624L/s.m,水质类型为 HCO--Cl--Ca2+型水,矿化度 2.32~ 3.15g/L。除煤 2 及其顶底板砂岩含水层,在煤 2 的采掘过程中,水力联系比较明显外,煤系地层中的其它含水层,在正常地段水力联系并不密切,只在断层构造(如断层上下盘含水层对接或接近时)影响的情况下,才有可能发生水力联系。因此,在矿井生产过程中应区别不同水文地质条件,采取相应的防治水措施。(2)井田内隔水层① 第四系隔水层:在第四系地层中为透镜体,以粘土、砂质粘土为主,可塑性强,隔水性好。② 基岩隔水层:煤系地层中的钙质泥岩、含油泥岩、粘土岩、页岩和砂质页岩等,在自然状态下透水性能很微弱,隔水性好,均为良好的隔水层。钙质泥岩:共有五层。由上到下,第一层厚 15.40~46.90m ,平均厚度 26.36m;第二层厚 2.60~11.20m,平均厚度 5.84m;第三层厚 16.40~38.70m,平均厚度 25.20m;隔水性能较好。第四、五层钙质泥岩局部纵裂隙发育,被方解石充填。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页泥岩:泥灰岩以上主要有四层泥岩。由上而下,泥 1 厚 6.00~19.80m ,平均厚度9.76m;泥 2 厚 0.70~4.60m,平均厚度 2.06m;泥 3 厚 1.60~4.90m,平均厚度 2.36m;泥 4 厚 1.40~6.90m,平均厚度 2.38m;隔水性能均较好。粘土岩:性韧而软,常具有滑面易膨胀,风化后呈粘土状,可塑性强。总之,钙质泥岩及泥灰岩之上的泥岩,岩性致密,隔水性能好,阻隔了第四系水与煤系地层的水力联系。此外煤系地层中的泥岩、粘土岩、炭质泥岩与各含水层相间沉积,阻隔了其间的水力联系,是各煤层开采的良好隔水层。(3)地下水的来源及水力联系井田内地下水的来源与整个煤田地下水的来源是密切相关的。南部山区基岩裂隙接受大气降水,向北径流,一部分补给砂砾层,一部分通过断裂带渗入补给煤系地层中的裂隙空间。井田内含水层,因构造切割与其他含水层含水带接触发生水力联系。由于煤系地层隐伏于第四系松散层之下,所以大气降水、河水均无法直接补给煤系含水层,只能通过第四系含水层补给煤系含水层。(4)断层或断层破碎带对矿井充水的影响井田内断层比较发育,由于煤系地层岩性软弱,断层面多呈舒缓波状,断裂面光滑、紧密,不含水或含水性弱。在勘探阶段,穿过断层的钻孔没有发现漏(涌)水点。为查明断层上下盘含水层是否通过断层带发生水力联系,而布置的连通抽水试验,证明断层垂直方向不导水。洼里煤矿已揭露的绝大多数断层带无水,仅少数有滴淋水现象,水量在 0.1~1.5m3/h 之间。尽管井田内绝大多数断层在自然状态下是不导水的,但仍存在由于断层位移而形成的煤层与含水层对接或间距缩小,当采掘工程接近断层附近时,由于留设防水煤柱过小或支护不力冒顶而造成突(涌)水事故的可能性。因此,采掘工程在断层附近施工或穿越断层进入另一盘煤层(含水层)之前,必须先探后掘,超前探放水。当巷道通过断层带时,要制定专门措施,加强支护,防止发生冒顶突水事故。在断层下盘采煤时,如果断层落差较大,冒裂带有可能沟通上盘含水层时,要合理留设防水煤柱,或对上盘含水层进行疏放处理,以确保安全生产。(5)相邻矿井(小煤矿)开采对本矿井充水的影响与洼里煤矿邻近的生产矿井有草泊煤矿、洼东煤矿、柳海煤矿和桑园煤矿四个矿井。草泊煤矿:位于洼里煤矿西北侧。1973 年建矿,主井深度 67.50m,年产 5~10 万吨。通过资料交换,该矿井田范围内无积水区,对洼里煤矿生产无影响。洼东煤矿:位于洼里煤矿西部和南部。该矿于 1978 年建井,1982 年 5 月投产,设计能力 15 万吨/年,第一水平为-160m,第二水平为-300m,设计开采深度-350m 。通过资料交换,该矿在洼里煤矿西部边界之外的煤 1 北石门工作面采空区内积聚约 800m3 老空水,因距洼里煤矿生产采区较远,对矿井生产无影响。桑园煤矿:位于洼里煤矿西部,始建于 1976 年,1979 年建成投产,设计生产能力20 万吨/年,井田面积 4.1km2。桑园煤矿在与洼里矿相邻处无采掘工程,因此,其对洼里煤矿生产没有影响。柳海煤矿:位于洼里煤矿北部,为一 2006 年刚刚投产的矿井。始建于 1991 年,设计生产能力 90 万吨/年,井田面积 43.1km2,其中陆地面积 23.1km2,海域面积 20km2。柳海煤矿在两矿相邻处无采掘工程,因此,其对洼里煤矿生产没有影响。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 7 页1.3 煤层特征1.3.1 可采煤层(1)含煤性洼里井田古近系李家崖组为一套含煤、油页岩的泥岩、粉砂岩、细砂岩组合,平均厚度 270m。主要含煤地层上自油上 3 上顶,下至煤 4 底,厚 113.55m~263.14m,平均厚160.79m。共含煤 6 层,油页岩 3 层,自上而下分别为油上 3 上、油上 3、煤上 2 上、煤上 2、煤上 1、煤 1、油 2 上 2、煤 2 和煤 4。煤 1 为全区可采的稳定煤层;煤 2 为部分可采的极不稳定煤层,其余煤层为不稳定煤层,均不可采。油上 3 上和油上 3 为不稳定油页岩,不可采,油 2 上 2 随煤 1 同时采出。主要含煤地层煤层总厚 5.25m,含煤系数3.27%;其中可采煤层厚 2.5m,含煤系数 1.85%(见表 4-1) 。(2)可采煤层特征煤 1 厚 0.60m~2.59m,平均厚 2.50m,带区所采煤层为 1 号煤层,平均厚度 2.5 米,煤层倾角 4~8° ,平均 6°,为近水平煤层,结构单一,赋存稳定。带区内断层影响不大。煤的普氏系数为 1~2,属中硬煤层。煤的容重为 1.28t/m3 。全区可采,井田浅部为三层式结构,即两个煤分层,中夹油页岩。上分层煤厚1.0m~1.20m;下分层煤厚 0.30m~0.40m。中夹油页岩厚 0~1.14m ,平均厚 0.35m。至井田深部油页岩夹层消失,煤层厚度变化趋势由北向南,由西向东逐渐变薄。煤层可采性指数 Km=0.97,煤层厚度变异系数为 20.01%,属稳定煤层井田浅部煤 1 上分层煤含泥岩夹矸一层,厚 0.10m~0.50m ,至井田深部夹矸增至两层,厚度 0~0.07m。夹矸主要分布在四农、冯高至乡城庙一线。煤 2 上距煤 1 平均间距 14.80m。煤 2 厚 0.30m~2.43m,平均 1.12m,厚度变化总的趋势为由北向南,由西向东变薄,直至不可采。煤 2 含泥岩夹矸 0~3 层,厚 0~0.66m 。煤层可采性指数为 0.49,煤层厚度变异系数 38.43%,综合分析属极不稳定煤层。(3)煤层对比井田内含煤地层沉积稳定,厚度和岩相组合特征变化不大,可采煤层与标志层稳定,特别是主采煤层煤 1 以上平均距离为 45.16m 普遍发育稳定的泥灰岩层,故采用标志层与煤层间距、岩性组合和测井曲线特征以及煤层特征等方法,可准确对比可采煤层。依其煤层在含煤岩系中的位置,分上含煤段和下含煤段。下含煤段:由陆相砂砾岩、砂岩、泥岩、煤及油页岩组成。本段厚度由北向南有规律的加厚,平均厚度 84.70m。本段底部为油 4(或煤 4)层位,均为炭质泥岩(局部夹不可采薄煤层) ;上部砂岩较纯,特别是顶部砂岩,以石英砂岩为主,胶结松散或未胶结,呈半成岩或不成岩状态。上含煤段:由河流、湖泊、沼泽相沉积之砂岩、泥岩、泥灰岩煤和油页岩组成。本段厚度由北向南增厚,平均厚度 80.71m。自下而上共含煤 6 层(煤 2、 煤 1、煤上 1、煤上 2、煤上 2 上、煤上 3) ,油页岩 3 层(油 2 上 2、油上 3、油上 3 上) ,其中稳定和不稳定可采煤层仅两层(即煤 1 和煤 2) 。其中煤 1 为全区可采的稳定煤层,煤 2 为部分可采的极不稳定煤层。煤 2 至煤 1 之间,井田北部为油页岩及含油泥岩,近煤 2 部位含油率降低,为灰黑色泥岩;南部砂质含量渐增,由泥岩渐变为砂质泥岩、砂岩、粗砂岩中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页及含砾砂岩(相变线方向呈不规则的北东向) ,构成煤 2 顶板;砂岩厚度沿走向、倾向变化较大,深部厚 15m 左右。煤 2 至煤 1 层间距,自北向南逐渐加大,由北部 9.71m 增至南部 24.04m,平均层间距 14.80m。井田中北部煤 1 伴生一层油页岩(油 2 上 2),北厚南薄,直至尖灭,层厚 0~1.14m,平均厚 0.35m,与煤 1 合并开采。煤 1 至泥灰岩平均层间距为 45.16m。泥灰岩为全区性标志层,由北向南厚度变薄,厚度 1.30~25.26m ,平均8.70m。1.3.2 煤层顶底板岩性变化特征井田内可采煤层顶底板岩性、厚度及变化特征随沉积环境而变化。岩性上表现为南粗表 1-3-1 煤层、油页岩可采特征表厚 度(m) 层 间 距(m)煤 层编 号 特 征 两极值 平均 两极值 平均 稳定性油 上 3 上 不可采 0-1.05 0.68 不稳定0.41-1.62 0.95油 上 3 不可采 0-1.17 0.54 不稳定15.66-38.51 30.62煤 上 2 上 不可采 0-1.20 0.60 不稳定0.37-1.30 0.66煤 上 2 不可采 0-1.06 0.57 不稳定7.30-44.18 17.48煤 上 1 不可采 0-1.29 0.78 不稳定1.46-25.74 8.13煤 1 全区可采 0.6-2.59 2.50 稳定油 2 上 2 随煤 1 采出 0-1.14 0.35 不稳定9.71-24.04 14.80煤 2 部分可采 0.30-2.43 1.12 极不稳定煤 4 不可采 0.1-0.55 0.32 39.00-126.00 81.25 不稳定表 1-3-2 可采煤层特征表煤层厚度(m) 层间距(m)煤 层 稳定性 最小 最大 平均 最小 最大 平均顶板岩性底板岩性煤层结构煤 1 稳定 0.60 2.59 2.50 含油泥岩 油页岩 简单煤 2 极不稳定 0.30 2.43 1.129.71 24.04 14.80 泥岩砂岩含油泥岩砂岩泥岩复杂,含 0-3 层泥岩夹矸北细的特征。总的趋势是:煤 1 顶底板为湖泊沼泽相含油泥岩,由北向南、由西向东变薄,稳定性变差。井田南部煤 2 顶底板砂岩为河流相沉积,具有南厚北薄的特征。煤 1 顶板为含油泥岩,厚 1.46m~25.74m,平均 8.13m,井田深部局部为炭质泥岩、含油粉砂岩和粉砂岩,粉砂岩最大厚度 6.08m。煤 1 底板为油页岩、含油泥岩,厚度 0.6m~4.03m,平均厚度 1.78m,井田西南部出现粉砂岩底板,厚 0.98m~3.81m。煤 2 顶板岩性随沉积环境改变而变化。以官曲至西南泊一线(北东-南西向) ,此线东南煤 2 顶底板为砂岩,此线西北为泥岩。泥岩顶板主要分布在井田西北部一采区,厚度0.76m~14.71m。砂岩顶板主要分布在井田东南部煤 2 不可采区域。井田深部乡城、小宋家一线以南出现泥岩伪顶,厚度 0m~0.75m。煤 2 砂岩顶板一般为粗砂岩、细砂岩,有的为砂砾岩,厚度变化趋势由北向南逐渐变厚,粒度也逐渐变粗。-250 大巷揭露厚度在中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 9 页0.5m 左右,向南部砂岩继续增厚,最厚达 17.0m,砂岩结构松散,对开采不利。砂岩与泥岩之间为砂质泥岩过渡带。煤 2 底板岩性的分布与其顶板有一定的相似性,也可分为两区。西北部以泥岩为主,东南部以砂岩为主,只是其分布界限北移至儒林庄、唐家、草泊一线。泥岩底板厚0.61~11.38m,一般 1.0~2.0m。官曲至西南泊一带,煤 2 直接底板为厚 0.40m 的炭质泥岩,老底为砂岩,厚度一般大于 2.0m。在井田深部,煤 2 底板存在长条型粗砂岩沉积体,呈北东向分布,其范围大致在 N35、N20-5、ZK18 号钻孔一带,宽度约 300m 左右,向北东-南西两端渐变为细砂岩和粉砂岩。其它地段为泥岩底板,厚 0.62~6.77m ,一般0.70~1.50m。在泥岩底板分布区,老底为粗砂岩。1.3.3 煤质(1)煤的物理性质煤 1 颜色均为褐黑色,贝壳状断口,沥青光泽,条带状结构,层状构造,性脆、节理为阶梯状,裂隙发育,易风化碎裂。油页岩为褐色,结构均一,韧性大,贝壳状断口,层状构造。(2)煤岩特征煤 1 的煤岩类型以光亮型为主,亮煤约占 70%以上,暗煤约占 20%左右, 含少量树脂体。凝胶化组分含量在 74.99~82.10%之间,分布均匀。无机物组分以粘土类为主,占显微组分的 10~15%。(3)煤的主要化学性质依据国家标准《中国煤质分类》 ,煤 1 绝大部分为 2 号褐煤,仅井田深部 8 个见煤 1钻孔(且连成片)的煤透光率(Pm)大于 50%,故将该片划分为长焰煤。煤 1 上分层底部与油 2 上 2 之间,有厚 0.40m 左右的腐泥煤--藻煤赋存,厚度向东南方向变薄尖灭。上分层底部藻煤,油 2 上 2 和下分层小煤之间,有一定的共生组合关系,在沉积厚度上的变化,表现为互为消长,即井田西北部油 2 上 2 较厚时,上下分层煤相应变薄,至东南部上下煤分层厚度增大时,油 2 上 2 和薄煤相对变薄或尖灭。煤质指标如下:1、水分:各层均较高。煤 1 褐煤中,原煤为 6.00~27.62%,平均 17.54%;浮煤为7.70~21.92% ,平均 12.52%。煤 1 长焰煤中,原煤为 15.37~22.88%,平均 18.76%。煤2 原煤为 8.64~26.81%,平均 18.79%;煤 2 浮煤为 10.31~24.92%,平均 16.32%。2、各煤层具有弱粘结性,平均值为 2。3、发热量:煤 1 褐煤原煤平均为 20.61MJ/kg,长焰煤原煤平均为 20.30MJ/kg。煤 2原煤平均为 19.00MJ/kg。4、挥发分:煤 1 褐煤中,原煤平均为 52.54%,浮煤平均为 49.78%;煤 1 长焰煤,浮煤平均为 47.04%。煤 2 原煤平均为 46.18%,煤 2 浮煤平均为 44.61%。5、灰分:煤 1 褐煤中,原煤平均为 19.09%,浮煤平均为 13.23%;煤 1 长焰煤中,原煤平均为 18.70%,浮煤平均为 10.87%。煤 2 原煤平均为 19.96%,浮煤平均为 9.73%,均为中灰煤。6、硫、磷等有害组分含量:褐煤硫分平均为 0.79%,含磷平均为 0.0042%;长焰煤、褐煤硫分平均为 0.76%,含磷平均为 0.0041%,均为低硫、特低磷煤。(4)煤的有害组分及煤的可选性煤 1、煤 2 中有害组分,主要有灰分、硫分、磷、氯和砷等。各煤层的有害组分含量见表 4-4。从表中可知,煤 1 为中灰、低硫、特低磷煤;煤 2 为中灰、低硫、特低磷煤。表 1-3-3 煤 1 有害组分含量一览表灰 分 硫 分 磷 氯 砷原 煤 原 煤 浮 煤项目Ag(%) SgQ(%) Pg(%) CL(%) Ags(ppm)中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页9.43~28.16 0.55~1.10 0.0002~0.0135井田浅部煤 1 HM 19.30 0.80 0.0060 0.04 0.9010.30~30.20 0.60~1.13 0.0031~0.0064HM18.78 0.79 0.0042 2.1311.5~32.11 0.55~0.98 0.0023~0.0057 0.0053 3.01井田深部煤 1CY 18.70 0.76 0.0041煤的可选性是表明煤炭洗选的难易,是建设和改造选煤厂的设计依据。经 1.4 比重液洗后,煤 1、煤 2 精煤灰份均低于 15%,为易选煤。(5)煤的工业用途本井田各煤层可作为工农业生产的动力燃料和民用燃料,同时可根据其含有腐植酸和结焦性差、挥发份高的特点,可用于化工原料和配煤原料,具有良好的工业用途。2 井田境界与储量2.1 井田境界 2.1.1 井田范围东部边界:以 NF3 号断层与柳海煤矿相邻。西部边界:以 ZK3 号、ZK38 号钻孔连线为界与桑园煤矿相邻。南部边界:以 N50 号、N46 号钻孔连线与洼东煤矿、梁家煤矿相邻。北部边界:以 88-3 号钻孔与点(X=4176000,Y=40545500 )为界与柳海煤矿和草泊煤矿相邻。2.1.2 开采界限井田内含煤地层为古近系晚始新统李家崖组,总厚 165.60 m,含煤 4 层。可采煤层 1 层,为煤 1 其余为不稳定煤层或零星可采煤层,开采上限和下部边界无扩大可能性。2.1.3 井田尺寸井田走向最大长度 6.5km,最小长度为 5.66km,平均长度为 5.54km。井田倾斜方向最大长度为 11.8km,最小长度为 7.8km 平均长度为 9.5km。煤层的倾角最大为 8°,最小为 4°,平均为 6°。井田平均水平宽度为 8.31km 井田的水平面积按下式计算:S =H × L式中 S――井田的水平面积,m 2H――井田的平均水平宽度,kmL――井田的平均走向长度,km
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