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浅谈冲击矿压灾害机理及其防治技术.rar

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    编号:20180910134556861    类型:共享资源    大小:8.21MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-10
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    浅谈 冲击 灾害 机理 及其 防治 技术
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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特征1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置永城矿区陈四楼井田位于河南省永城市境内,为城厢、陈集、顺和乡所辖。井田中心南距永城老县城 8 km;地理坐标:东经 116º22´20“,北纬 30º00´35“。矿区北靠陇海铁路,东临京沪铁路,青(龙山) 阜(阳)铁路从矿区东南约20 km 处穿过,西有京九铁路商阜段。永城老县城距商丘车站 95 km,至徐州车站 97 km,宿州车站 74 km,其间均有柏油公路相连。区内主要村镇之间亦有简易公路相通,交通运输堪称方便。详见矿区交通位置图 1-1。1.1.2 自然地理概况井田位于黄淮冲积平原东部,地势低洼平坦,自西北向东南微微倾斜,地面标高+32.49 m~+36.50 m,一般在 +32 m 至+35 m 之间,相对高差 3 m 左右。地表广为巨厚的新生界松散冲积物所覆盖。区内地表水系不甚发育,最大的河流—沱河在井田南部 2 km 处流过。井田内用于灌溉的沟渠纵横交错。沱河属淮河水系,发源于商丘市东北之响河,向东南流入安徽省的新汴河,全长 120 km,其流量受大气降水控制,年平均流量 1~2 m3/s,有记载的最大流量 384 m3/s(1963 年) 。本区属半湿润、半干旱的大陆性气候,冬春干早,夏秋多雨,四季分明。据永城县气象站资料:气温:1974~1984 年观测,月平均最高气温 26.89 ℃(7 月份) ,最低-0.32 ℃,年平均卫 14.3 ℃。日最高气温 41 ℃(1959 年 7 月 30 日),最低-19 ℃(1957 年 2月 21 日)。降雨量:最大降雨量 1022.5 mm(1977 年) ,最小为 630.4 mm,年平均 813.6 mm;日最大降雨量 207 mm(1957 年 7 月 I4 日),一次最大降雨量为 443.4 mm ( 1965 年 7 月 5 日~18 日)。蒸发量:历年最大蒸发量 1985.7 mm(1978 年) ,最小 1603.2 mm,(1975 年),平均 1745.4 mm。相对湿度平均 68%~73.16%。冬春季多西北风,夏季多东北风偶有东南风,最大风速 183 m/s(1982 年 4 月21 日)。每年 12 月至翌年 3 月为降雪和冰冻期,最大冻土深度 19 cm。据《中国地震烈度表》载,本区属六度地震区.河南省地震局受永城煤炭工业中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页图1-1 陈四楼矿井交通位置图1-图上上MK03上上上上上 上上上上上上上上上上上上上上上上上河 南山东 江苏上上 上上上上 上上上上上上上上上上上上上上上 上上上上上上上上上上上上上上上上上上 上上上上上上上上上上上 上上上 上上上上上上上上上上上上上上上 上 海上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上 上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上 交 通 位 置 图中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页联合公司委托,提出“ 永城县地震基本烈度鉴定意见书” ((84)豫震烈字第 002号文),该文在分析了地质构造及本区地震史之后,认为.“本区不可能发生六级左右地震,主要是受邻区强震影响,其地震基本烈度六度是最适宜的。 ”又提出“ 鉴于永城煤炭储量丰富,现已投入建井,将来发展远景可观,据此建议,对特别重要的工程和建筑物,可提高 1 度设防。 ”煤炭部基建司对陈四楼矿井方案设计审查意见明确:“建筑物地震烈度均按 6 度设防,但对六大要害系统按 7 度的构造措施设计。 ”1.1.3 矿区开发历史及生产建设规划矿区现有生产矿井葛店煤矿、新庄煤矿、车集煤矿等 8 处。另外,矿区已经逐步形成了煤矿产业链,除部分大件煤矿机械外,基本可以满足煤矿建设需要。1.1.4 矿井建设的外部条件矿井工业场地至矿区集配站的铁路专用线正线里程 15.86 km。新、老两条永砀公路,分别自工业场地两侧经过,将矿井工业场地与铁路干线和土产材料产地连通,交通条件较好。矿井永久电源由永城 220 kV 变电站供给。地方集资兴建的永城 110 kV 变电站,可作为本矿井建井期的施工电源。为确保施工安全,另一回电源可取自新庄矿井。矿区热电站应尽快建设。经初步勘探证实,上第三系孔隙承压水,无论其水量和水质均可满足本矿井永久水源的要求。矿区北部的芒山生产白灰、石子、料石等土产材料。水泥、钢材木材等建材亦可通过公路运至本矿。矿井建设的外部条件比较优越、可靠。1.2 地质特征1.2.1 地层永城煤田为华北型沉积,地层分区属华北区、鲁西分区、徐州小区的范畴。本井田无基岩出露,全都被新生界冲积层所覆盖,缺失上奥陶统至下石炭统、三迭系至第三系古新统两段。钻探揭露的基岩地层上至石千峰组(平顶山砂岩),下至中奥陶统马家沟灰岩,厚度约 1100 m。自下而上叙述如下 :1、中奥陶统马家沟组(O 2m),由白云质灰岩、灰岩组成,井田内揭露厚度30~45.20 m。2、石炭系(C 2~3),假整合于中奥陶统之上;中统本溪组(C 2b),由铝质泥岩及山西式铁矿组成,厚度 2~22 m,平均 8.78 m;上统太原组(C 3t) ,由 9~11 层薄至中厚层状灰岩和泥岩、砂质泥岩及粉、砂岩组成,间夹不可采煤层 3~5 层,中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页厚度 93~164 m,平均 133 m;3、二迭系(P),揭露厚度 961.2 m,下统齐全,上统 K6 标志层以上多被剥蚀;下石盒子组(P 1x) ,厚度 48.63~112.27 m,平均 74.92 m,由泥岩、砂质泥岩、砂岩及三煤组组成,以 K5 砂岩标志层底界与上石盒子分界; 山西组(P 1S) ,厚度 89.94~131.78 m,平均 106.43 m,由泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成。二 2 煤层赋存于中部,下以 K3 灰岩标志层顶界与石炭系分界,上以 K4 鲕状铝质泥岩底界与下石盒子组分界;上石盒子组(P 2s) ,钻孔穿见厚度 728.98 m,共分四段,每段底部都以一层稳定的砂岩标志层相分界(K 5~K9) ,其基岩组成也是以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及砂岩为主,不含具有工业价值的煤层。4、新生界(R 2)井田内覆盖层中,仅有上第三系和第四系,缺失下第三系。厚度 300~430 m,平均 348.73 m。由粘土、亚粘土、亚砂土及中、细、粉砂交互成层。上第三系为河湖相沉积,直接覆盖于古生界之上。详见井田地层划分表 1-1。1.2.2 地质构造 新华夏体系及东西向构造构成永城煤田的骨架,本煤田有永城背斜及北部的孔庄—芒山背斜组成。陈四楼井田位于永城隐伏背斜之西冀,大致呈单斜构造,总体走向 NNW,倾向 SWW。受多期构造运动的影响,褶曲、断裂均较发育。地层倾角在露头处局部较大,向深部逐渐变小,一般为 3º~10º,局部10º~15º。1、褶曲 井田内褶曲比较发育,近东西向的自南向北有八里庙向斜、吕庄向斜等。2、断裂井田内断裂构造均为正断层,据葛店煤矿井下及芒山地表所见,推定断层面倾角均为 70º。发现并已被控制的断层 4 条,以 NNE 向断裂为主,近东西向断裂也较发育。断层情况详见表 1-2。3、岩浆活动据侧定,井田内岩浆岩活动大致有两个期次:基性岩为华力西运动晚期产物;酸性岩为燕山运动早~晚期产物。基性岩主要为辉绿岩,一般在三煤组中顺煤层侵入三 4、三 、三 5 煤层中,呈岩脉或岩席产出;酸性岩主要为闪长岩类及花岗2 岩类,呈岩墙及岩席产出。受岩浆岩侵入影响地段,使煤层结构复杂,或变为天然焦,降低了煤层的经济价值。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页表 1-1 井田地层划分表地 层 系 统 厚度(m)最小 -最大界 系 统 组 段 符 号 标志层代号平 均300-430新生界第四系|第三系 R2 348.73石千峰组 — P2Sh1 K9 残厚 51四 P2S4 K8 172三 P2S3 K7 200二 P2S2 K6 233上二叠统上石盒子组 — P2S1 K5 81.65-150.68124.0848.53-112.27下石盒子组P1x K474.92二叠系 下二叠统 山西组P1s 89.94-131.78 106.43上统太原组Cat K3 K2 123.09-201.86151.542.0-22.0石炭系中统本溪组Cab K18.78古生界奥陶系 中统 马家沟组 Ozm 揭穿 40表 1-2 断层特征及控制情况断 层编 号 性 质延展方向倾 角(°)长 度( m)落 差( m)可靠度F1 正 东西 70 1841.41 29 AF2 正 东西 70 627.00 10 AF3 正 东西 70 1464.85 23 AF4-a 正 东西 58-68 1322.86 17-107 BF4-b 正 东西 60-69 1283.47 6-12 B中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页界 系 统 组新生界(KZ)(N)下二二叠古生K4石岩 石 名 称 及 岩 性 简 述124.0874.9230.60.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 。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 中中 粗 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. 10.8.73348.73系三第上统上二叠统(P2)组峰千(P2sh) 25.0 K9上 37.3497.81下石盒子组572.3四 3K51.0525.03~7.920.641.381.420.793.042.63~9.50三 1三 2三 4三 5三 6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 1~ 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 为陈 四 楼 井 田 综 合 地 质 柱 状 图(P2S)石盒子组(P1X)(N2)(N1)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~ 3cm。 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~ 0.7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 K5 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 。~ 1.90.~ 2.40.~ 2.60.~ 2.030.1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 。鲕 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80% 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 。母 等 。(m) (m) 厚 度 (m)及 厚 度 (m)及最 小 ~ 最 大平 均0.45~ 1.90.中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 7 页图 1-2 地质综合柱状图界统(P1)系()(PZ)(C)(2)(C3)K2~~~~石系炭上统中统K3二 30.290.60.149.178.745.20106.43叠由 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 )。山组西组原太马(O)(2)统系奥 中陶 下 82.3837.182.31679.16~二 27.438.17.0二 12二10.640.352.02.08.7K10.854.981.9514.010.596.20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 。K3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、 L10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(P1S)(C3t)组溪本(C2b)家沟组(O2m)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 厚 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~ L1。 其 中 厚 度 稳 定 的 有 三层 ( L2、 8、 L1),较 稳 定 的 有 四 层 ( L3、 L6、 7、 9) 不 稳 定 的 有 四 层 ( L1、 4、5、 10),且 4、 L5常 有 分 叉 尖 灭 合 并 现 象 。L8灰 岩 , 为 本 组 上 部 的 厚 层 灰 岩 , 其 厚 度 仅 次 于 L2灰 岩 , 且 区 内 稳 定 , 可作 区 内 的 辅 助 标 志 层 。 本 组 含 煤 ( 5~ 7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 K2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 。0.7~0.40.7~0.中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页1.2.3 水文地质1、含水层及隔水层特征自上而下分为四个含水组:1)新生界孔隙含水组:区内松散地层沉积为冲积及湖积,其厚度受古地形影响而东薄西厚、南薄北厚。含水砂层一般为 1~12 层,平均厚 86.34 m。浅部以大气降水垂直渗入为主,中部及深部以水平侧向渗透为主。属孔隙承压水,不易疏干,q=0.004~7.0 /s·m,K =0.6~23 m/d。含水砂层之间及其与基岩之间有厚度比较稳定的粘土层,形成天然的隔水屏障,局部地段与基岩处有透镜状砂层,即所谓“天窗”,对浅部开采会具有一定影响。2)二迭系砂岩裂隙,孔隙含水组:主要由上、下石盒子组及山西组砂岩裂隙孔隙承压水组成,其补给方式以水平侧向渗透补给为主,渗透能力差,富水性弱,迳流滞缓,静储量为主,易于疏干。q=0.1213 /s·m,K=0.568~3.91 m/d,水质类型为 SO4-Na。3)石炭系灰岩岩溶裂隙含水组:主要含水岩层为石灰岩(11 层)。灰岩以L2、L 3、L 4、 L7、L 8、L 9、 L10 七层比较稳定,岩溶裂隙比较发育,但多被泥质或钙质充填。补给方式为远方侧向渗透。q=0.000685~2.068 /s·m,K =0.00492~7.473 m/d。水质类型 SO4~CaNa,矿化度>2 g /l。4)奥陶系岩溶裂隙含水组:区域范围内,在安徽省闸河煤田东西两侧出露,本煤田仅在芒山有局部出露。岩溶发育,富水性强。补给方式以远方水平渗透为主。 =0.000685~15.7 /s·m, 0.002~7.473 m/d。水质类型 SO4~CaNa,矿化qK度 2.206~4.43 g/l。2、井田水文地质条件本井田水文地质类型为中等—简单,其主要依据是:1)直接充水含水层,三煤层和二煤层顶板砂岩含水性弱,单位涌水量一般小于 0.01 /s·m,为简单类型;2)上复新生界含水层与基岩界面之间有厚度大于 30 m 的粘土层阻隔,正常地段对煤系地层无充水作用;3)下伏太原组灰岩含水层与二 2 煤层之间有砂岩和泥岩组成的隔水层,厚度在 50 m 以上,正常地段二 2 煤层的开采不存在底板突水的威胁;4)井田内断层富水性及导水性弱,q<0.001 /s·m;5)主采煤层顶底板岩层稳定;6)矿床远离地表水体。3、矿井预计涌水量井田南部和西部均以断层构成阻水边界,东部煤层露头与粘土隔水层相接,只有北界 F1 断层使二 2 煤与对盘太原组灰岩相接,可视为弱补给边界。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 9 页通过采用“集水廊道 ”法计算,矿井预计正常涌水量 894 m3/h(其中:K 5 砂岩328 m3/h,三煤组 291 m3/h,二煤组 275 m3/h) ;最大涌水量 1200 m3/h。 1.3 煤层特征1.3.1 煤层井田内含煤地层自下而上为石炭系上统太原组、二迭系下统山西组,下石盒子组及二迭系上统上石盒子组。共含煤 17~20 层。煤层总厚 15.85 m。其中有经济价值的为下二迭统的山西组及下石盒子组。该两含煤地层总厚度平均 186 m,煤层总厚 12.42 m,含煤系数 58%。其中山西组的二 2 煤层为主要可采煤层,下石盒子组中局部可采的煤层有三 1 、三 、三 4 三层。2二 2 煤层为一稳定~较稳定、结构简单(偶含泥岩夹矸一层)的厚煤层。全区稳定可采。三 1 煤层,层位稳定,平均厚度 1.30 m,其可采范围集中在 08 线以南。04线以南以单层结构为主,以北渐变为双层结构,未受岩浆岩破坏。各煤层特征见表 1-3。1.3.2 煤质各煤层均为高变质阶段的无烟煤。二 2 煤层低灰分,特低硫,高发热量;理论分选比重 1.7 时,可选性为易至极易选;化学活性好;抗碎强度及热稳定性中等,可作动力及民用煤,亦可用于气化。三煤组各煤层煤质的共同点是:中至富灰分(三 1 煤为富灰),特低硫,高熔点;中至高发热量;理论分选比重 1.7 时,可选性中等;化学活性一般不佳;热稳定性差~中等;强结碴,不易磨。可作动力、发电及民用煤。各煤层煤质主要特征见表 1-4。1.3.3 开采技术条件 1、煤层顶底板二 2 煤层顶底板以砂岩为主,完整性和稳定性较好,顶板较易管理,底板一般不会发生“ 底鼓” ;三煤组各可采煤层由于层间距小,砂岩厚度薄且稳定性较差。2、瓦斯井田内瓦斯含量普遍较低,一般小于 1 cm3/g;瓦斯风化带分布很广很深,除个别富集点之外,都属瓦斯风化带,直至-800 m 以深。虽然瓦斯煤样的取样手段比较落后(集气式) ,瓦斯含量的准确性较差,但瓦斯成分和分带是可靠的。一般认为,瓦斯风化带界面处的相对瓦斯涌出量为 2 m3/t·d 左右。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页将本矿井定为低沼气矿井管理是有充分依据的。3、煤尘无爆炸性到具弱爆炸性。4、各煤层均无自然发火倾向。5、地温:二 2 煤层在-650 m 以深,除 63 至 65 线范围地温低于 31 ℃,其余均高于 31 ℃,属一级热害区;三 煤层仅在 0312 孔至-650 m 以深出现小范围的2一级热害区。井田内其余地段地温均属正常。1.3.4 勘探程度及存在问题本井田自 1957 年普查找煤开始,至 1986 年 4 月提交精查地质报告,历时 30年,并于 1993 年 3 月提交了《河南省永夏矿区陈四楼矿井首采区地震补充勘探报告》 。共施工钻孔 88 个,成 14 条勘探线。统一为东西方向。平均每平方公里近 3.9 个钻孔,钻探工程量 47380.9 m。全国储委煤炭专业委员会于 1 986 年 5 月 24 日至 2 7 日对该报告进行了审查,地质 11 队根据审查意见,对报告进行了修改补充,于 7 月 22 日送交煤委复查。1986 年 8 月 27 日获正式批准。该井田地质勘探工作基本符合《煤炭资源地质勘探规范》的规定,勘探手段的确定基本合理,报告对井田地质构、地层、煤层、煤质、水文地质及开采技术条件等方面的研究,基本上达到了精查勘探的要求。正式批准后的“ 陈四楼井田精查地质报告 ”可作为矿井设计和建设的依据。报告存在如下不足之处:(1) F3、F4 未作钻探验证。 (2) 上石盒子组底部 K5 砂岩与三 4 煤层的间距仅为 27 m,应为三 4 煤层的直接充水含水层,勘探中未作抽水试验。(3)测井使用的人工放射性仪器未作线性标定,仪器常处于超线性范围工作,影响到对煤层及夹歼厚度解释的准确性,审查中有较多见煤点测井资料降级。(4)1980 年前钻孔封孔质量不好,1980 年后封孔质量有所改进,但也难作出评价。设计建议:(1)对于先期开采地段的地质遗留问题补充部分勘探工作 (见第二章第三节),列为基本建设投资。(2)地震解释断层 F3、 F4,应在生产勘探中证实。(3)对封孔质量问题,生产建设中应引起注意,及时采取有效措施,以预防因封孔质量不好而造成水害。
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