石圪臺(tái)煤礦2007年補(bǔ)勘工程資料總結(jié)

PAGEPAGE中國神華能源股份有限公司神東煤炭分公司石圪臺(tái)煤礦2007年補(bǔ)勘資料總結(jié)中國神華神東煤炭分公司地質(zhì)勘探測量公司二00七年十一月中國神華能源股份有限公司神東煤炭分公司石圪臺(tái)煤礦2007年補(bǔ)勘資料總結(jié)項(xiàng)目負(fù)責(zé)：編制：審核：總工：經(jīng)理：中國神華神東煤炭分公司地質(zhì)勘探測量公司二00七年十一月目錄TOC\o"1-2"\h\z第一章概況 1第一節(jié)目的與任務(wù) 1第二節(jié)補(bǔ)勘區(qū)位置、范圍與自然地理 1第二章勘探方法及質(zhì)量評(píng)述 2第一節(jié)勘探手段選擇及工程布置原則 2第二節(jié)勘探工程及質(zhì)量評(píng)述 2第三章地質(zhì)及構(gòu)造 7第一節(jié)地質(zhì) 7第二節(jié)構(gòu)造 8第四章煤層與煤質(zhì) 8第一節(jié)煤層 8第二節(jié)煤質(zhì) 11第五章水文地質(zhì)特征 14第一節(jié)水文地質(zhì) 14第二節(jié)充水因素分析 15第三節(jié)“三帶”分析計(jì)算 16第四節(jié)涌水量分析計(jì)算 18第六章其他開采技術(shù)條件 23第一節(jié)工程地質(zhì) 23第二節(jié)環(huán)境地質(zhì) 25第七章結(jié)論及建議 26附圖目錄序號(hào)圖號(hào)圖名比例尺11-1第四系松散層厚度等值線圖1：1000021-2基巖頂界面等高線圖1：1000031-31-2上煤層上覆基巖厚度等值線圖1：1000041-42-2上煤層上覆基巖厚度等值線圖1：1000052-11-2上及1-2煤層底板等高線圖1：500062-22-2上及3-1煤層底板等高線圖1：500073-1SS11鉆孔柱狀圖1：20083-2SS12鉆孔柱狀圖1：20093-3SS13鉆孔柱狀圖1：200103-4SS14鉆孔柱狀圖1：200113-5SS15鉆孔柱狀圖1：200123-6SS16鉆孔柱狀圖1：200133-7SS17鉆孔柱狀圖1：200143-8SS18鉆孔柱狀圖1：200153-9SS19鉆孔柱狀圖1：200163-10SS20鉆孔柱狀圖1：200173-11Kb30鉆孔柱狀圖1：200183-12Kb31鉆孔柱狀圖1：200193-13Kb32鉆孔柱狀圖1：200203-14Kb33鉆孔柱狀圖1：200213-15Kb34鉆孔柱狀圖1：200223-16Kb35鉆孔柱狀圖1：200附表附表一鉆孔煤層綜合成果表附表二鉆孔煤樣試驗(yàn)結(jié)果表附表三巖石力學(xué)試驗(yàn)成果表PAGE27第一章概況第一節(jié)目的與任務(wù)根據(jù)石圪臺(tái)煤礦的采掘設(shè)計(jì)，由于一盤區(qū)71107工作面切眼位于沖刷變薄帶邊緣，且上覆基巖厚度較薄，二盤區(qū)勘探程度明顯偏低，三盤區(qū)71301、302工作面上覆基巖厚度較薄，四盤區(qū)72401面位于柳根溝附近，含水層厚度較大，為了確保工作面合理布置及安全回采，決定在一、二、三、四盤區(qū)進(jìn)行補(bǔ)勘工程，具體任務(wù)如下：查清補(bǔ)勘區(qū)煤層厚度、結(jié)構(gòu)、層間距變化。查明補(bǔ)勘區(qū)煤層上覆基巖厚度、松散層厚度、含水層厚度。對(duì)煤層及頂?shù)装宀蓸舆M(jìn)行物理力學(xué)測試。第二節(jié)補(bǔ)勘區(qū)位置、范圍與自然地理補(bǔ)勘區(qū)位于石圪臺(tái)井田，東部與滿來梁、邊家壕井田相鄰，西至烏蘭木倫河，南到哈拉溝井田，北接巴圖塔井田。南北長約8公里，東西長約10公里，面積約65.25平方公里。補(bǔ)勘區(qū)，梁峁相間分布，植被稀少，水土流失嚴(yán)重，溝谷狹窄，梁頂寬緩平坦，沙丘比比皆是，溝谷兩側(cè)基巖斷續(xù)出露，地形東高西低，相對(duì)高差219米，一般標(biāo)高1250米。補(bǔ)勘區(qū)主要水系為柳根溝，自東向西流入井田西界的烏蘭木倫河。本區(qū)多年平均氣溫8.2°C-8.5°C，多年平均降水量為348.3-486.7mm，多年平均蒸發(fā)量2022.7-2506.31mm，平均凍土深度為1.39m，全年盛行西風(fēng)，年平均風(fēng)速3.5m/秒，平均大風(fēng)天數(shù)為26天。第二章勘探方法及質(zhì)量評(píng)述第一節(jié)勘探手段選擇及工程布置原則本次補(bǔ)勘勘探手段以機(jī)械巖芯鉆探為主要手段，以地球物理測井和取芯化驗(yàn)為輔助手段，同時(shí)結(jié)合水文地質(zhì)觀測及抽水試驗(yàn)。根據(jù)本次補(bǔ)勘區(qū)的任務(wù)，確定鉆探工程主要布置在勘探程度較低及薄基巖區(qū)。其目的是查明補(bǔ)勘區(qū)煤層厚度；薄基巖區(qū)1-2上、1-2、2-2上、2-2煤層上覆基巖厚度；查明補(bǔ)勘區(qū)松散層厚度及松散含水層厚度。在施工過程中，及時(shí)進(jìn)行地質(zhì)編錄，對(duì)資料進(jìn)行綜合分析研究，必要時(shí)可調(diào)整施工順序和鉆孔位置，力求準(zhǔn)確控制工作面上覆基巖厚度、松散層厚度及含水層厚度，本著一孔多用的原則，力求用最少的工程量取得最大最好的地質(zhì)效果。第二節(jié)勘探工程及質(zhì)量評(píng)述本次補(bǔ)勘，從2007年3月24日開工，2007年10月1日竣工，先后分四次對(duì)二盤區(qū)北部，三盤區(qū)71上302、303工作面，一盤區(qū)71107工作面、四盤區(qū)72401工作面進(jìn)行補(bǔ)勘工程。完成工程量情況見表2-2-1。附表2-2-1項(xiàng)目類別工程量備注鉆探探煤孔1133.13m/8孔3孔兼長觀孔松調(diào)孔108.83m/4孔長觀孔156.7m/4孔測井常規(guī)測井1116.25m采樣煤芯樣13個(gè)矸石樣1個(gè)巖樣28組測量控制點(diǎn)7″級(jí)27個(gè)孔位測量16個(gè)長觀孔洗孔7孔次工程測量石圪臺(tái)煤礦2007年補(bǔ)勘工程測量工作由神東地測公司石圪臺(tái)地測站完成。1、測量起算點(diǎn)：本次鉆孔測量采用石圪臺(tái)煤礦工業(yè)廣場GPS控制點(diǎn)鍋爐房A、單身樓C和Ⅳ等點(diǎn)黑圪臺(tái)起算點(diǎn)，GPS控制點(diǎn)由地測公司于2005年2月測得。其主要精度為：（１）單位權(quán)中誤差：±2.5cm（２）最弱邊相對(duì)中誤差：1/1100000（３）高程擬合內(nèi)符合中誤差：±0.011mm2、Ⅱ級(jí)測距導(dǎo)線（7″級(jí)）根據(jù)實(shí)際需要，在A、C級(jí)GPS點(diǎn)的基礎(chǔ)上，又加密了27個(gè)Ⅱ級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)，組成測距導(dǎo)線環(huán)。該環(huán)線使用GTS-332全站儀進(jìn)行觀測，水平角兩測回、天頂距觀測一測回，距離觀測四次，然后取平均值，平差采用簡易平差法，求得三維坐標(biāo)。該Ⅱ級(jí)測距導(dǎo)線的主要精度如下：（１）導(dǎo)線方位角閉合差±23″（允許±67″）（２）邊長相對(duì)中誤差1/103000（允許1/10000）（３）導(dǎo)線高程閉合差±12mm（允許±28mm）上述兩級(jí)控制點(diǎn)的精度均能滿足各項(xiàng)工程測量的需要，在此基礎(chǔ)上共放測鉆孔16個(gè)，成果可靠。工程測量成果詳見表2-2-2。表2-2-2序號(hào)孔號(hào)類別坐標(biāo)備注XYZ1SS11松調(diào)孔4364782.5428555.0951238.4352SS12松調(diào)孔4364802.42428681.1441237.0013SS13松調(diào)孔4364911.648428876.0051237.4494SS14松調(diào)孔4364731.461428914.1661238.1745SS15長觀孔4368288.7937426028.721231.31兼探煤孔6SS16長觀孔4368551991241.057兼探煤孔7SS17長觀孔4369514.066374272881255.0268SS18長觀孔4364602.50637427457.831218.829SS19長觀孔4364599.78137427738.271225.58110SS20長觀孔4364743.79537427654.651222.2711KB30探煤孔4369126.83637426081.321228.70612KB31探煤孔4369930.86237427027.421231.792兼觀測孔13KB32探煤孔4370108.95137428448.161282.29114KB33探煤孔4370330.21937427696.441265.30415KB34探煤孔4369165.40337426621.611245.742兼觀測孔16KB35探煤孔4369834.62637427845.381263.449兼觀測孔鉆探工程采用機(jī)械巖芯鉆探，施工鉆機(jī)為汽車鉆機(jī)。共施工各類鉆孔16個(gè)，鉆探總進(jìn)尺1398.7m。各類鉆孔工程量分述如下：1、探煤孔施工探煤孔8個(gè)，孔號(hào)為Kb30、Kb31、Kb32、Kb33、Kb34、Kb35、SS15、SS16，除SS15、SS16、Kb31孔兼水文觀測孔外，其余孔徑均為φ89mm，累計(jì)鉆探進(jìn)尺1133.13m。Kb30、Kb31、Kb34、Kb35號(hào)孔終孔至3-1煤層底板，Kb32、Kb33號(hào)孔終孔至4-4煤層底板，SS15號(hào)孔終孔至1-2煤層底板，SS16號(hào)孔終孔至2-2上煤層底板。各孔按86年煤炭部頒《煤田勘探鉆孔工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》驗(yàn)收，7個(gè)孔為甲級(jí)孔，1個(gè)孔為乙級(jí)孔。驗(yàn)收1-2上煤層2層，合格煤層2層；驗(yàn)收1-2煤層3層，均為合格煤層；驗(yàn)收2-2上煤層7層，6層為合格煤層，1層為不合格煤層；驗(yàn)收3-1煤層6層，3層為優(yōu)質(zhì)煤層，3層為合格煤層；驗(yàn)收4-2煤層2層，1層為合格煤層，1層為不合格煤層；驗(yàn)收4-3煤層1層，為合格煤層；驗(yàn)收4-4煤層2層，均為合格煤層。煤系巖芯長度采取率72%，打煤總長度應(yīng)為58.75m，取煤芯總長度計(jì)52.08m，總的煤芯采取率為88.6%，所有鉆孔皆達(dá)設(shè)計(jì)終孔層位。各孔均進(jìn)行了系統(tǒng)測斜，質(zhì)量均為特級(jí)。各孔全部進(jìn)行封閉，封孔材料為水泥砂漿（水、水泥、砂子比例為0.8:1:2），一般封至最上一層可采煤層之上15m，經(jīng)技術(shù)人員鑒定，漿樣固結(jié)良好，質(zhì)量合格。各孔均進(jìn)行簡易水文觀測，全部達(dá)到甲級(jí)孔標(biāo)準(zhǔn)。各項(xiàng)原始記錄內(nèi)容完整，全部達(dá)到甲級(jí)孔要求。各孔評(píng)級(jí)情況詳見表2-2-3。表2-2-3孔號(hào)煤層巖層終孔層位孔斜簡易水文鉆孔封閉原始記錄其它綜合評(píng)定KB30甲甲特特甲甲甲甲甲KB31甲甲特特甲甲甲甲甲KB32乙甲特特甲甲甲甲乙KB33甲甲特特甲甲甲甲甲KB34甲特特特甲甲甲甲甲KB35甲特特特甲甲甲甲甲SS15甲甲特特甲甲甲甲甲SS16甲甲特特甲甲甲甲甲2、長觀孔施工長觀孔7個(gè)，孔號(hào)為SS15（兼）、SS16（兼）、SS17、SS18、SS19、SS20、KB31（兼），除SS15號(hào)孔孔徑為φ350mm外，其余孔孔徑為φ250mm，累計(jì)進(jìn)尺254.45m。SS15號(hào)孔下φ219mm實(shí)管8.23m，下φ219mm花管17.73m；其余孔下φ108mm實(shí)管43.22m，下φ108mm花管142.86m。洗孔7孔次，管壁后填礫13m3，做為長期觀測孔。鉆孔質(zhì)量全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3、松調(diào)孔施工松調(diào)孔4個(gè)，孔號(hào)為SS11、SS12、SS13、SS14，孔徑均為φ89mm，累計(jì)進(jìn)尺108.83m，終孔至正常基巖內(nèi)。鉆孔質(zhì)量全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。三、測井本次勘查，施工8個(gè)探煤孔Kb30、Kb31、Kb32、Kb33、Kb34、Kb35、SS15、SS16均進(jìn)行了測井，測井工程由地測公司完成，設(shè)備型號(hào)為TYSC-3Q，測井工程量1113.3m。測井原始資料齊全，曲線線跡清晰，各種參數(shù)方法曲線技術(shù)數(shù)據(jù)合理，橫向比例基本統(tǒng)一。所測鉆孔原始資料及曲線記錄質(zhì)量符合《煤田測井規(guī)程》和《驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》要求。測井單項(xiàng)成果質(zhì)量全部為優(yōu)質(zhì)，綜合成果全部為甲級(jí)。四、長觀孔觀測成果為了查明補(bǔ)勘區(qū)松散厚度及其含水層厚度，本次勘查共布置長觀孔6個(gè)，孔號(hào)為SS15、SS16、SS17、SS18、SS19、SS20。經(jīng)觀測水位，確定含水層厚度：SS15號(hào)孔潛水位標(biāo)高1206.81m，含水層厚度為0.55ｍ；SS16號(hào)孔潛水位標(biāo)高1211.51m，含水層厚度為8.65ｍ；SS17號(hào)孔潛水位標(biāo)高1253.63m，含水層厚度為15.05ｍ；SS18號(hào)孔潛水位標(biāo)高1200.32m，含水層厚度為1.32ｍ；SS19號(hào)孔潛水位標(biāo)高1204.98m，含水層厚度為10.94ｍ；SS20號(hào)孔潛水位標(biāo)高1205.17m，含水層厚度為23.15ｍ；KB31號(hào)孔潛水位標(biāo)高1229.39m，含水層厚度為32.1ｍ。五、取樣化驗(yàn)本次勘探，共采取鉆孔煤芯樣13個(gè)，夾矸樣1個(gè)，頂?shù)装鍘r石樣23組。鉆孔煤芯樣包括夾矸樣，其采樣方法和質(zhì)量是按照《煤炭資源勘探煤樣采取規(guī)程》的要求進(jìn)行的，煤樣洗凈，剔除雜物，稱重后貼標(biāo)簽，填寫送樣單后送樣。頂?shù)讕r石力學(xué)樣在6個(gè)探煤孔中的可采煤層頂板、底板內(nèi)進(jìn)行，巖樣直徑大于65mm，高度大于100mm，貼標(biāo)簽，蠟封后，填寫送樣單送樣。上述樣品均送內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局科研所進(jìn)行化驗(yàn)與測試，該所是國家定點(diǎn)試驗(yàn)室，化驗(yàn)與測試的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。六、抽水試驗(yàn)本次勘探SS15號(hào)孔設(shè)計(jì)為水文孔，經(jīng)試抽水，管內(nèi)水全部抽完后，經(jīng)48小時(shí)恢復(fù)水位，8小時(shí)穩(wěn)定水位，靜水位埋深穩(wěn)定為24.5m，含水層厚度為0.55m，因水量較小，未做進(jìn)一步正式抽水試驗(yàn)。第三章地質(zhì)第一節(jié)地層石圪臺(tái)煤礦地表大部分為第四系風(fēng)積沙覆蓋，與本次工作有關(guān)的地層由老到新有下、中侏羅統(tǒng)延安組（J1-2y），中侏羅統(tǒng)直羅組（J2z），第三系上新統(tǒng)三趾馬紅土（N2）及第四系（Q）。各組巖性、厚度敘述如下：1．下中侏羅延安組（J1-2y）：為井田內(nèi)含煤地層，厚度變化較大，厚128.41-207.64米，平均172.18米，巖性主要由灰白色中、細(xì)粒長石砂巖、巖屑砂巖、淺灰色粉砂巖、泥巖及煤層組成，偶見泥灰?guī)r透鏡體及蒙脫質(zhì)粘土巖。全組由上而下可劃分為五段，每段都有可采煤層。2．中侏羅統(tǒng)直羅組（J2z）：厚0-81.01米，平均36.74米，巖性由蘭灰色泥巖及砂質(zhì)泥巖，黃綠色粉砂巖及灰白色細(xì)砂巖，粗砂巖組成，呈互層狀，且常見雜色斑塊。3．第三系上新統(tǒng)三趾馬紅土（N2）：厚0-6米，平均1米，為棕紅色粉砂質(zhì)粘土、亞粘土，層間夾數(shù)層鈣質(zhì)結(jié)核。4．第四系（Q）：有中更新統(tǒng)離石黃土，上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組中、細(xì)砂及粉砂，全新統(tǒng)沖積層及風(fēng)積砂，厚0-36米。第二節(jié)構(gòu)造石圪臺(tái)煤礦一、二、三、四盤區(qū)構(gòu)造簡單，走向基本為北北西，傾向南西西，地層傾角平緩，總體1°左右，近于水平狀態(tài)，呈一向西傾斜的單斜構(gòu)造。煤層底板沿走向與傾向有波狀起伏現(xiàn)象。煤層正常，沒有火成巖侵入破壞。第四章煤層與煤質(zhì)第一節(jié)煤層補(bǔ)勘區(qū)含煤巖系為下中侏羅統(tǒng)延安組，巖層平均厚度172.18m，含煤層數(shù)多達(dá)20余層，煤層總厚度17.58m，含煤系數(shù)10.21%。在20余個(gè)煤層中可對(duì)比煤層為9層。延安組自下而上可分五段，每段含有一個(gè)煤組，煤組自上而下編號(hào)為1-5組，第一段沉積缺失，沒有5煤組。由于本次補(bǔ)勘僅在一、二盤區(qū)施工了探煤孔,根據(jù)石圪臺(tái)煤礦的采掘布置，因任務(wù)不同，各孔終孔層位不同，分別為1-2、2-2、3-1、4-4煤層底板，以下分別敘述各煤層特征。1．1-2上煤層：分布于井田西半部一、三、四盤區(qū)，可采面積24平方公里。見煤點(diǎn)67個(gè)，煤層厚度變化在0.00-3.12m之間，平均厚1.64m，屬中厚煤層。變異系數(shù)0.4，可采性指數(shù)89%，為較穩(wěn)定煤層。煤層中無夾矸，結(jié)構(gòu)簡單。本次補(bǔ)勘只在二盤區(qū)有2個(gè)見煤點(diǎn)，煤層厚度分別為0.38m、1.45m，局部可采，以往勘探二盤區(qū)北部控制程度極低，為沖刷剝蝕區(qū)。2．1-2煤層：除井田東南部無沉積外，其余地段均有煤層分布，可采面積41平方公里。煤厚變化在0-6.79m之間，平均厚2.78m，為中厚煤層，共有見煤點(diǎn)95個(gè)，其中可采點(diǎn)86個(gè)，可采性指數(shù)90%，煤厚變異系數(shù)0.2-0.36，屬較穩(wěn)定煤層。無夾矸或僅有一層夾矸，結(jié)構(gòu)簡單。本次補(bǔ)勘只在二盤區(qū)有2個(gè)見煤點(diǎn)，煤層厚度分別為0.4m、1.75m，局部可采，以往勘探二盤區(qū)北部控制程度極低，為沖刷剝蝕區(qū)。1-2上和1-2煤頂板為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖。3．2-2上煤層：可采面積21.85平方公里，煤厚在0.36-2.85m之間，平均厚度1.80m，為中厚煤層。煤厚變異系數(shù)0.26，可采性指數(shù)0.97，為較穩(wěn)定煤層。一般無夾矸，僅個(gè)別點(diǎn)含一層矸石，結(jié)構(gòu)簡單。在二盤區(qū)煤層全部可采，煤厚為0.98-2.25m，煤層頂?shù)装褰詾榉凵皫r。本次補(bǔ)勘在二盤區(qū)有6個(gè)見煤點(diǎn)，煤層厚度分別為1.1m-2.25m，全部可采，與以往勘探成果相同。4．2-2煤層：可采煤層將近53平方公里，煤厚在0.05-6.21m之間，平均厚度3.49m，為中厚煤層，煤厚變化較大，復(fù)合區(qū)煤厚1.93-6.21m，平均4.82m，變異系數(shù)18%，分布區(qū)內(nèi)可采概率94%；分叉區(qū)內(nèi)煤厚0.23-2.62m，平均煤層1.34m，變異系數(shù)55%，可采概率72%。自分叉線向北寬1-2km范圍，煤層由南而北逐漸變薄。在復(fù)合區(qū)有一層夾矸，煤層結(jié)構(gòu)簡單。頂板為泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖。本次補(bǔ)勘在全區(qū)沒有見煤點(diǎn)。5．3-1煤層：可采面積約65平方公里，厚度變化在1.48-4.63m之間，平均厚度3.83m，為厚煤層，全井田煤厚變化較小。煤厚變異系數(shù)0.15，可采性指數(shù)0.91，屬穩(wěn)定煤層。結(jié)構(gòu)單一，僅個(gè)別點(diǎn)見一層夾矸。頂板粉砂巖、底板為砂質(zhì)泥巖。本次補(bǔ)勘在二盤區(qū)有6個(gè)見煤點(diǎn)，煤層厚度分別為4.55-4.7m，全區(qū)可采，分布穩(wěn)定，與以往勘探成果相同。6．4-2煤層：全區(qū)可采。見煤點(diǎn)55個(gè)，其中中厚煤層34個(gè)，薄煤層21個(gè)，面積大致各占一半，煤厚變化在0.36-2.34m之間，平均厚度1.33m，變異系數(shù)27%，可采煤層指數(shù)0.93，屬較穩(wěn)定型煤層，由西北向東南逐漸增厚，呈帶狀分布。結(jié)構(gòu)單一，含矸1-2層，巖性為泥巖。本次補(bǔ)勘只在二盤區(qū)有2個(gè)見煤點(diǎn)，煤層厚度分別為1.20m、1.15m，全區(qū)可采，與以往勘探成果相同。7．4-3煤層：煤厚變化在0-1.51m之間，平均0.94m。見煤點(diǎn)54個(gè)，其中可采點(diǎn)34個(gè)，可采性指數(shù)0.63，煤厚變異系數(shù)45%，屬不穩(wěn)定型煤層，僅井田西北部及東南隅分布有可采煤層。結(jié)構(gòu)單一，偶含一層夾矸，為泥巖。本次補(bǔ)勘只在二盤區(qū)有2個(gè)見煤點(diǎn)，煤層厚度分別為0.30m、0.80m，大部不可采，與以往勘探成果基本相同。8．4-4煤層：煤厚變化在0.11-2.40m之間，平均1.01m。井田內(nèi)見煤點(diǎn)48個(gè)，其中可采點(diǎn)31點(diǎn)，可采性指數(shù)0.65，煤厚變異系數(shù)48%，屬不穩(wěn)定型煤層?？刹蓞^(qū)集中在井田中部。結(jié)構(gòu)簡單，僅在厚煤區(qū)含1-2層夾矸。本次補(bǔ)勘只在二盤區(qū)有2個(gè)見煤點(diǎn)，煤層厚度分別為3.10m、2.75m，含2層夾矸，全區(qū)可采，與以往勘探成果相同。第二節(jié)煤質(zhì)一、煤的物理性質(zhì)各煤層均為黑色，條痕褐黑色、瀝青~弱瀝青光澤，斷口呈參差狀，少量的呈貝殼狀、階梯狀，內(nèi)生裂隙不發(fā)育，有少量的外生裂隙，個(gè)別的被方解石脈充填。層狀構(gòu)造，中-細(xì)條帶結(jié)構(gòu)，含少量的鈣質(zhì)、泥質(zhì)或菱鐵質(zhì)結(jié)核和鮞粒。視密度1.27-1.3之間。二、煤巖類型宏觀煤巖類型：2-2上、2-2、3-1及4-2煤層中煤巖組分以暗煤和亮煤為主，為半暗型煤或半亮型煤，其他煤層組分以暗煤為主，它們?yōu)榘氚敌兔夯虬档兔?。鏡質(zhì)組最大反射率在0.49-0.543之間，確定各煤層均屬于第Ⅰ變質(zhì)階段，即低變質(zhì)階段。三、煤的化學(xué)性質(zhì)及工藝性能1、化學(xué)性能（1）工業(yè)分析1）水分（Mad）：各煤層原煤水分為9.08-10.85%，經(jīng)1.4比重液洗選后，水分含量略有增高，但差值＜1.00%。2）灰分（Ad）：各煤層原煤灰分普遍都很低，以低灰煤為主，局部地段出現(xiàn)低中灰煤及少量中灰煤，綜合平均值變化在6.80-9.93%之間。精煤灰分平均為3.60-4.42%。3）揮發(fā)分（Vdaf）：原煤揮發(fā)分在29.69-46.97%之間，浮煤揮發(fā)分（Vdaf）各煤層平均值在34.57-36.87%之間，以小于37%的煤為主。（2）有害組分1）硫分（St.d）：硫分含量較小，綜合平均值都＜1.0%，普遍在0.5%左右，屬特低硫煤層。硫分以硫化鐵硫?yàn)橹?，有機(jī)硫及硫酸硫鹽硫含量甚微。2）磷分（Pd）：各煤層磷分含量平均值變化在0.003-0.008%之間，屬特低磷煤層。3）砷（Asad）：各煤層都在8ppm以下4）氯（Clad）：含量遠(yuǎn)小于0.3%，符合釀造業(yè)，食品加工業(yè)一般工業(yè)用煤的要求，氟含量在62-87ppm。2．煤的工藝性能1）粘結(jié)性及結(jié)焦性石圪臺(tái)各煤層均不具有粘結(jié)性或只具有極微弱的粘結(jié)性，不具有結(jié)焦性或只具有極其微弱的結(jié)焦性。2）發(fā)熱量（Qnet.ar）煤的干燥無灰基高位發(fā)熱量平均為27.56Mj/千克以上，收到基低位發(fā)熱量大約為22Mj/千克，屬中高熱值煤。3)煤的低溫干餾：焦油產(chǎn)率（Tar.d）在6.1-8.6之間，平均7.55%，為富油煤。4）煤的活性：在950°C時(shí)，各煤層對(duì)CO2的還原率綜合平均值為84.7-97.9%，符合沸騰爐的用煤質(zhì)量要求。5）其他性能：石圪臺(tái)礦各煤層熱穩(wěn)定性好。在抗碎性上屬高強(qiáng)度煤。從煤灰的熔融性看，灰熔點(diǎn)（ST）綜合平均值在1152°C-1221°C之間，各煤層均為低熔灰煤。從結(jié)渣性上看，1-2上和3-1煤為弱結(jié)渣煤，其他均屬中等結(jié)渣煤。各煤層可概括為：1-2上煤層為低灰、低硫、特低磷、中高熱值煤1-2煤層為低灰、特低硫、特低磷、中高熱值煤2-2上煤層為低灰、特低硫、特低磷、中高熱值煤2-2煤層為低灰、低硫、特低磷、中高熱值煤3-1煤層為低灰、特低硫、特低磷、中高熱值煤4-2煤層為低灰、特低硫、特低磷、中高熱值煤4-3煤層為低灰、特低硫、特低磷、中高熱值煤4-4煤層為低灰、低硫、特低磷、中高熱值煤本次補(bǔ)勘有6個(gè)鉆孔采取煤樣進(jìn)行測試，各煤層煤質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果與以往勘探試驗(yàn)成果基本相符，詳見表2-4-1。石圪臺(tái)井田煤質(zhì)特征表2-4-1孔號(hào)煤層工業(yè)分析硫分St·d發(fā)熱量焦渣型號(hào)水分Mad灰分Ad揮發(fā)分VdafQb.dQnet.dQgr.dKB351-2上原7.226.4238.380.5129.5628.5529.462洗7.583.1536.280.3831.1230.1831.0423-1原6.347.3534.800.5129.7128.7229.612洗5.823.7436.250.1730.9730.0230.902KB341-2上原5.5218.2346.181.1626.4525.3326.312洗8.0912.5350.171.0729.0527.8728.9021-2原6.605.3636.030.4730.5229.6030.432洗6.713.8835.110.3130.6829.7530.6022-2上原6.425.0431.980.7330.5929.6530.472洗10.273.6831.570.2131.3530.5231.2823-1原5.4610.738.50.2927.8426.9127.772洗KB302-2上原8.636.8236.200.5029.1728.1429.072洗8.813.6136.530.3330.6529.6030.5723-1原8.0310.4141.170.3927.2626.2327.192洗8.654.0638.170.2030.6727.5530.742KB313-1原8.318.7734.880.2928.4327.4628.352洗8.614.2036.090.1730.8529.8330.782KB323-1原6.907.9935.090.6329.5828.5429.472洗7.034.2937.290.3830.7529.6130.6724-4原7.008.3034.500.6029.2428.2129.132洗7.483.9933.100.2921.3230.2431.2424-4夾原1.4482.6362.730.1031.3230.2431.242洗KB333-1原7.8113.0136.680.3026.5225.5826.462洗8.143.6136.400.1430.4829.8130.782四、煤類與工業(yè)用途從各煤層洗精煤揮發(fā)分來看，1-2上、1-2、2-2上煤層煤類為不粘煤（BN），2-2煤及3-1煤有兩個(gè)煤類，即不粘煤和長焰煤，以不粘煤為主。石圪臺(tái)煤礦各煤層，因其有害成分低，燃點(diǎn)低，火焰長、發(fā)熱量高，適于鍋爐，機(jī)車，船舶等工業(yè)用煤，都能獲得較高的熱能且不損壞設(shè)備。值得指出的是各煤層屬低熔灰煤，在選擇鍋爐用煤時(shí)，應(yīng)注意結(jié)渣方式的選擇。各煤層粘結(jié)性能差，焦油產(chǎn)率高，適合低溫干餾用煤。第五章水文地質(zhì)特征第一節(jié)水文地質(zhì)一、含水層石圪臺(tái)煤礦位于烏蘭木倫河中游東岸，地形北東高，西南低，大氣降水后，雨水除滲入地下外，沿溝谷逕流到烏蘭木倫河。補(bǔ)勘區(qū)內(nèi)主要含水層為：上更新統(tǒng)薩拉烏素組孔隙潛水含水層，巖性為中、細(xì)粉砂及粉砂組成，厚2.0-43.18m左右，單位涌水量0.369-1.54l/s.m，滲透系數(shù)1.743-9.87m/d，富水性好。該含水層大面積賦存于柳根溝泉域和考考賴溝泉域。煤層直接頂板基巖裂隙、孔隙潛水含水層，巖性為各種粒度的砂巖，厚20-36.76m，單位涌水量0.00713l/s.m，滲透系數(shù)0.0194m/d，富水性差。二、地下水的補(bǔ)給、逕流、排泄條件地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給，補(bǔ)勘區(qū)內(nèi)風(fēng)沙灘地、固定及半固定沙丘地貌，以及基巖的古地形等因素控制了地下水的形成、分布、逕流和排泄條件，多以下降泉的形式補(bǔ)給地表，流向?yàn)跆m木倫河。承壓水除在露頭接受降水的補(bǔ)給外，主要是接受潛水的補(bǔ)給，在溝谷兩側(cè)，承壓水接受地表水側(cè)向補(bǔ)給，因受井田單斜構(gòu)造的控制，總趨勢由NEE流向SWW，沿發(fā)育微弱的網(wǎng)狀裂隙順巖層運(yùn)動(dòng)，于溝谷切割處以自流水排泄給地表水，部分通過越流補(bǔ)給潛水。第二節(jié)充水因素分析一、充水因素的地質(zhì)背景１．基巖面形態(tài)石圪臺(tái)煤礦基巖面有南北兩條分水嶺，南分水嶺是糖醬渠與柳根溝的分水嶺，北分水嶺是柳根溝與考考賴溝的分水嶺。補(bǔ)勘區(qū)范圍位于南、北二分水嶺屬于柳根溝、考考賴溝泉域，基巖面上的潛水向柳根溝、考考賴溝逕流。２．第四系砂層含水層：補(bǔ)勘區(qū)柳根溝泉域第四系砂層厚度約為1.32-23.15m,考考賴溝泉域約為0-32.10m。受基巖面的控制，含水層厚度也不一致，靠近二泉域附近，含水層相對(duì)較厚，為中等富水區(qū)，含水較豐富。3．1-2上或1-2煤層上覆基巖厚度三盤區(qū)在71上302工作面回撤通道附近，1-2上煤上覆基巖厚度較薄，厚度為10m左右；一盤區(qū)71107工作面切眼1-2煤上覆基巖厚度為30m左右。4．2-2上或2-2煤層上覆基巖厚度二盤區(qū)考考賴溝南側(cè)井田邊界附近，2-2上煤層上覆基巖10-30m左右；四盤區(qū)71402工作面靠近柳根溝附近2-2煤層上覆基巖20-40m左右。5．綜合分析補(bǔ)勘區(qū)基巖地層產(chǎn)狀近水平，受剝蝕作用的破壞，基巖面起伏不平，溝系發(fā)育，后經(jīng)新生代松散層的沉積，對(duì)地形起到填平補(bǔ)齊作用，因而大體上基巖面低洼處，基巖厚度薄，松散層和松散含水層厚，井下涌水量會(huì)較大。二、充水水源分析１．煤層直接頂板的基巖孔隙、裂隙水，它們隨著頂板的垮落而直接進(jìn)入井下。這種水的水量有限，不會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅。２．第四系松散沙層的潛水，這種水靜儲(chǔ)量豐富，水量大，一旦煤層上覆基巖較薄，導(dǎo)水裂隙帶到達(dá)沙層，它們將由間接充水巖層變?yōu)橹苯映渌畮r層，給安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅。３．每年的大氣降水，通過滲透補(bǔ)給地下水，再進(jìn)入井下。第三節(jié)“三帶”分析計(jì)算根據(jù)三下采煤經(jīng)驗(yàn)公式，工作面回采后在采空區(qū)上部會(huì)形成冒落帶、裂隙帶和彎曲變形帶，冒落帶和裂隙帶形成導(dǎo)水裂隙帶，在導(dǎo)水裂隙帶高度范圍內(nèi)的地下水會(huì)通過導(dǎo)水裂隙進(jìn)入采空區(qū)。冒落帶與導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算：對(duì)1-2上、1-2煤的冒落帶高度進(jìn)行計(jì)算，煤層頂板為砂巖、粉砂巖，單軸抗壓強(qiáng)度一般20-40MPa，屬中硬巖石，按煤炭工業(yè)部《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱與壓煤開采規(guī)程》（簡稱‘三下規(guī)程’）中的計(jì)算方法，冒落帶高度、導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式分別為：Hm=M/(K-1)cosαHl=100∑M/（1.6∑M+3.6）±5.6K—冒落巖石脹碎系數(shù)（K取1.3）α—煤層傾角（α取3o）∑M—累計(jì)采厚防砂、防水安全煤巖柱高度分別按下式計(jì)算：H砂=Hm+2AH水=Hl+bA式中A=∑M/n。當(dāng)∑M≥4.2m時(shí)，n=2，∑M＜4.2時(shí)，n=1即按一次開采。b為為待定系數(shù)，視計(jì)算點(diǎn)的地層結(jié)構(gòu)而定。當(dāng)松散層底部粘性土層厚度大于累計(jì)采厚時(shí)，b=3；當(dāng)其小于累計(jì)采厚，b=4；當(dāng)松散層底部無粘性土層時(shí)，b=6；當(dāng)松散層全厚小于累計(jì)采厚時(shí)b=5；根據(jù)各孔地層結(jié)構(gòu)分別選取b值。計(jì)算結(jié)果見冒落帶計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表5-3-1。表5-3-1煤層號(hào)Hm(m)H砂（m）Hl(m)H水(m）1-2上5.71-11.477.58.11-20.831221.99-41.912824.57-60.63401-25.79-10.8988.25-19.261322.29-40.23327.21-56.94432-25.79-15.7414.58.25-26.352222.29-53.015027.21-74.04652-2上5.41-15.2411.328.63-18.4614.5420.47-31.6726.0730.13-41.3335.73備注分子為極值，分母為一般值，采用“三下規(guī)程”公式計(jì)算。第四節(jié)涌水量分析計(jì)算一、71上302工作面涌水量預(yù)算該面位于四盤區(qū)柳根溝水庫東南側(cè)。正常涌水量、最大涌水量包括大氣降水、第四系松散層潛水及1-2上煤層頂板基巖裂隙、孔隙水。（一）正常涌水量1、大氣降水其公式為：式中：——大氣降水入滲量s——71上302工作面接受大氣降水的面積，取600000m2m——?dú)v年平均降水量，0.436ma——入滲系數(shù)，0.2代入上式，大氣降水=14.53m3/h2、第四系松散層潛水用“集水廊道法”計(jì)算涌水量，其公式為：式中：——第四系松散層潛水涌水量——巷道長度，1500mK——松散層潛水滲透系數(shù)，1.743m/dH——含水層厚度，2～15m，取10mR——影響半徑，，令，取R=83.5將各參數(shù)代入上式，=130.46m3/h3、1-2上煤層直接頂板基巖裂隙、孔隙水用“大井法”計(jì)算，其公式為：式中：——1-2上煤層頂板基巖水涌水量K——基巖滲透系數(shù)，0.0194m/dH——含水層厚度，20mr——引用半徑，，面積S=1500*300，故r=378.56R——引用影響半徑，R=r+R0，R0為影響半徑，取23m。R=401.56m將各參數(shù)代入上式，=17.24m3/h因此，71上302工作面正常涌水量=++=162.23m3/h（二）最大涌水量71上302工作面設(shè)計(jì)走向長1500m，工作面寬300m，1-2上煤采高1.80m。最大涌水量位于停采線附近，其計(jì)算公式為：式中：——71上302工作面最大涌水量a——基巖影響系數(shù)，根據(jù)正常涌水量計(jì)算，取1.24K——第四系松散層滲透系數(shù)，1.743m/d——工作面傾斜寬，300mB——工作面推進(jìn)度，20mM——第四系松散含水層厚度，2～15m，取10mμ——給水度，0.1t——最大涌水時(shí)間，取2日將各參數(shù)代入上式，=213.89m3/h二、71107工作面涌水量預(yù)算該面位于一盤區(qū)柳根溝水庫北側(cè)。正常涌水量、最大涌水量包括大氣降水、第四系松散層潛水及1-2煤層頂板基巖裂隙、孔隙水。（一）正常涌水量1、大氣降水其公式為：式中：——大氣降水入滲量s——71107工作面接受大氣降水的面積，取240000m2m——?dú)v年平均降水量，0.436ma——入滲系數(shù)，0.2代入上式，大氣降水=5.8m3/h2、第四系松散層潛水用“集水廊道法”計(jì)算涌水量，其公式為：式中：——第四系松散層潛水涌水量——巷道長度，600mK——松散層潛水滲透系數(shù)，1.743m/dH——含水層厚度，0～2m，取1mR——影響半徑，，令，取R=2.64將各參數(shù)代入上式，=16.5m3/h3、1-2煤層直接頂板基巖裂隙、孔隙水用“大井法”計(jì)算，其公式為：式中：——1-2煤層頂板基巖水涌水量K——基巖滲透系數(shù)，0.0194m/dH——含水層厚度，15mr——引用半徑，，面積S=600*360，故r=262.28R——引用影響半徑，R=r+R0，R0為影響半徑，取23m。R=285.28m將各參數(shù)代入上式，=10.9m3/h因此，71107工作面正常涌水量=++=33.2m3/h（二）最大涌水量71107工作面設(shè)計(jì)走向長600m，工作面寬360m，1-2煤采高1.80m。最大涌水量位于切眼附近，主其計(jì)算公式為：式中：——71107工作面最大涌水量a——基巖影響系數(shù)，根據(jù)正常涌水量計(jì)算，取1.24K——第四系松散層滲透系數(shù)，1.743m/d——工作面傾斜寬，360mB——工作面推進(jìn)度，20mM——第四系松散含水層厚度，0～5m，取3mμ——給水度，0.1t——最大涌水時(shí)間，取2日將各參數(shù)代入上式，=76.71m3/h三、72401工作面涌水量預(yù)算該面位于四盤區(qū)柳根溝水庫南側(cè)，正常涌水量包括大氣降水、第四系松散層潛水及2-2煤層頂板基巖裂隙、孔隙水。（一）正常涌水量1、大氣降水其公式為：式中：——大氣降水入滲量s——72401工作面接受大氣降水的面積，1500000m2m——?dú)v年平均降水量，0.436ma——入滲系數(shù)，0.2代入上式，大氣降水=15m3/h2、第四系松散層潛水用“集水廊道法”計(jì)算涌水量，其公式為：式中：——第四系松散層潛水涌水量——巷道長度，1500mK——松散層潛水滲透系數(shù)，1.743m/dH——含水層厚度，2～23m，取12mR——影響半徑，，令，取R=109.76將各參數(shù)代入上式，=142.92m3/h3、2-2煤層直接頂板基巖裂隙、孔隙水用“大井法”計(jì)算，其公式為：式中：——2-2煤層頂板基巖潛水涌水量K——基巖滲透系數(shù)，0.0194m/dH——含水層厚度，20mr——引用半徑，，面積，故R——影響半徑，將各參數(shù)代入上式，=16m3/h因此，72401工作面正常涌水量=++=162m3/h（二）最大涌水量72401工作面設(shè)計(jì)走向長1500m，工作面寬250m，2-2煤采高4.50m。最大涌水量位于停采線附近，其計(jì)算公式為：式中：——72401工作面最大涌水量a——基巖影響系數(shù)，根據(jù)正常涌水量計(jì)算，取1.24K——第四系松散層滲透系數(shù)，1.743m/d——工作面傾斜寬，240mB——工作面推進(jìn)度，20mM——第四系松散含水層厚度，2～23m，取12mμ——給水度，0.1t——最大涌水時(shí)間，取2日將各參數(shù)代入上式，=206.5m3/h以上二個(gè)工作面的涌水量預(yù)算結(jié)果匯總?cè)缦拢汗ぷ髅婷Q71上3027110772401備注最大涌水量（m3/h）213.8976.71206.5正常涌水量（m3/h）162.2333.2162開采煤層1-2上煤層1-2煤層2-2煤層第六章其他開采技術(shù)條件第一節(jié)工程地質(zhì)一、煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性評(píng)價(jià)各煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)見表6-1-1煤層頂?shù)装逦锢砹W(xué)性質(zhì)測定綜合成果表表6-1-1巖石名稱抗壓強(qiáng)度（kg/cm2）煤層名稱泥巖兩極值平均值砂質(zhì)泥巖兩極值平均值粉砂巖兩極值平均值細(xì)砂巖兩極值平均值中粒砂巖兩極值平均值粗粒砂巖兩極值平均值1-2上190.5~454.2294.7168.1~636.8407.0344.8230~501.1365.8242.7~303.1227.92-2上260.8~606.2451.8200.0~521.0388.4331.1~519.8406.1188.0~270.0232.5152.8~336.2244.53-1319.9~406.3387.6168.4~493.5311.4427~639.3531.8272.4~546.5360.9181.1~398.7267.0211.4211.4根據(jù)煤層頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)性質(zhì)測定結(jié)果，對(duì)照煤層頂板穩(wěn)定性分類標(biāo)準(zhǔn)（見表6-1-2），各煤層頂板穩(wěn)定性評(píng)價(jià)如下：煤層頂板穩(wěn)定型分類標(biāo)準(zhǔn)表6-1-2頂板類別巖石堅(jiān)硬度頂板冒落