郑州市昌隆煤业有限公司一1煤开采初步设计
(四)煤质综合评价
本区二1煤为低灰、特低硫、低磷、高熔灰分、特高热值之贫煤,可做
为发电用煤和动力用煤,也可做为民用燃料。
本矿区一1煤属中低灰、中硫、中高热值的焦煤,但因灰分、硫分含量超出冶金炼焦用煤标准,不宜作炼焦用煤,一般可作工业动力用煤和民用燃料。
五、矿井水文地质条件 (一)区域水文地质特征
昌隆煤矿区域上处在新密煤田平陌——超化勘探区西部,地质构造上处在嵩箕复向斜汇水盆地的东北翼。向斜两翼为寒武~奥陶系灰岩及二叠系碎屑岩组成的低山丘陵区,中、西部为第四系冲、洪积山间谷地。
根据地层岩性、厚度、含水空间特征及埋藏条件,区域上将含水岩组主要划分为:寒武~奥陶系和石炭系灰岩岩溶裂隙含水岩组,二叠系砂岩裂隙含水岩组,第四系砂/卵砾石孔隙含水岩组。
地下水的补给水源有大气降水、地表水和含水层之间及其侧向迳流补给,另外还有工农业生产及废水的渗入补给等,其中降水补给是本区地下水的主要补给水源。地下水在运移过程中,一部分在地质构造及地形适宜地段溢出地表,构成天然排泄点,如土观泉、任村泉、龙头泉等;一部分则继续向深部迳流排泄;而区内各矿井则为主要的人工排泄点。由于近年来矿井大量疏排地下水,而造成区域地下水位呈逐年下降趋势。
(二)矿区水文地质
1、矿区水文地质单元位置及边界
地质构造上,昌隆煤矿处在嵩箕复向斜东北翼浅部,为嵩箕复向斜汇水盆地的补给~排泄区。矿区内为一向斜构造,地层走向近东西,向西北、南
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倾斜。边界主要断裂构造为矿区西南部的翟门正断层(郜F5),其走向北西,倾向北东,两断盘南升北降,落差l00m左右,构成矿区西南部的水文地质边界;西北部地层受大路南断层(芦F13)所限,其走向北东,倾向北西,落差20~180m,使区内二l煤层与区外二叠系中上统砂泥质碎屑岩段相对接,构成西北部相对阻水的矿区自然边界。
2、主要含水层 (1)奥陶系灰岩含水层
主要由厚层状、中厚层状灰岩及白云质灰岩组成,在矿区北部零星出露。矿区范围内该含水层岩溶裂隙发育不均一,浅部发育较强,含水相对较丰富,导水性较强,属岩溶裂隙承压含水层。上距一1煤层平均14m,为一1煤层底板直接含水层;上距二1煤层平均50m,为二1煤层底板的间接充水含水层。
(2)太原组含水层
① 下部灰岩段含水层:由L1~L4深灰色厚层状石灰岩组成,岩溶裂隙较为发育,为岩溶裂隙承压含水层。L1灰岩直接上覆在一1煤层之上,为一1煤层顶板直接含水层;该含水层上距二1煤层40m左右,为二1煤层底板的间接充水含水层。
② 上部灰岩段含水层:由L5~L8灰岩组成,主要以L7灰岩为主。该含水层含水性一般较弱,且极不均一,一般浅部比深部含水性强,属岩溶裂隙承压含水层。该含水层为二1煤层底板的直接充水含水层,为一1煤层顶板间接充水含水层。
(3)山西组二1煤层砂岩含水层
二1煤层顶板砂岩裂隙承压含水层,是二1煤层顶板的直接充水含水层,为一1煤层顶板间接充水含水层。该含水层含水性弱,且不均匀,以静态储
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量为主,易于疏干,一般随二1煤层的开采而以淋水形式出现,初期开采时用水量会大,但随后将逐渐减少。
(4)第四系含水层
以砾石层、砂层为主,厚1~5m,含水性与大气降水密切相关,受大气降水直接渗入补给,富水性弱,为孔隙潜水,因矿区煤层赋存较浅,该含水层对开采有一定的影响。
3、隔水层
(1)铝土质泥岩隔水层:位于本溪组底部,是奥陶系灰岩与太原组下段灰岩含水层之间的隔水层,隔水性能一般。为一1煤层底板直接隔水层,二1煤层底板间接隔水层。本组厚度为6.01~12.23m,平均9.12m。
(2)二1煤层底板隔水层:二1煤层底板至L8灰岩项界之间的砂泥质岩段,据统计,厚度10m左右,砂质泥岩、粉细粒砂岩为主,底部夹一薄层灰岩(或灰岩透镜体),分布层位稳定,裂隙不发育,透水性差,隔水性能良好,正常情况下,可阻隔系组上部灰岩段灰岩水充入矿坑,但在厚度沉积较薄地段及受断裂构造破将会弱化或失去隔水作用。
(3)二1煤层顶板隔水层:为二1煤层直接顶板,由泥岩或砂质泥岩组成,为大占砂岩含水层有效的隔水层,但因随采随垮落,一般起不到隔水作用。
山西组砂岩含水层为一
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煤层顶板间接充水含水层。该含水层含水性
弱,且不均匀,以静态储量为主,易于疏干,一般随二1煤层的开采而以淋水形式出现,初期开采时涌水量会大,但随后将逐渐减少。
4、矿床充水因素分析
(1)大气降水、地表水及第四系潜水
本区大气降水多集中于7~9月份,此时矿井涌水量较平时一般涌水量
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并无明显增加,说明大气降水对矿井充水无直接影响。
本区为低山丘陵区,第四系地层沉积较薄,发育不连续,稳定性差,地面坡度也大,降水渗入补给作用弱,且与二1、一1煤层间有较厚的二叠系石炭系地层相阻隔,故对二1、一1煤层开采无大影响。
(2)二1煤层顶板砂岩裂隙水
二1煤层顶板砂岩裂隙含水层,直接覆盖于二1煤层之上,回采落顶后该含水层被破坏,所含砂岩裂隙水将首先充入矿坑,是矿坑充水的主要充水水源。在矿井生产中,该含水层水多以淋水形式向矿坑充水,正常水量一般为2~3m3/h,水量较小,生产中易于疏排。
(3)太原组上段灰岩岩溶裂承压水,为开采二1煤层时矿井的主要充水水源之一,对一1煤层开采影响相对较弱。为二1煤层底板直接充水含水层,该含水层岩溶裂隙不发育,裂隙也多被方解石脉所充填,含水层厚度较小,出露及补给条件差,本矿及周邻生产矿井未发生过底板突水事故,说明太原组上段灰岩导/富水性较弱,但岩石空隙及导/富水性极不均一,在断裂构造作用下,使其与下部强含水层产生水力联系时,导/富水性则会相应增强。
(4)太原组下段灰岩承压水,为开采一1煤层时矿井的主要充水水源之一,对二1煤层开采影响相对较弱。
(5)奥陶系灰岩岩溶裂承压水,为开采一1煤层时矿井的主要充水水源之一,对二1煤层开采影响相对较弱。
太原组上、下段灰岩岩溶裂承压水层和奥陶系灰岩岩溶裂承压水层,在矿区范围内,都存在含水性不均一,在矿区范围内还没有发现较强的含水带,同时,因矿区内一1煤层、二1煤层赋存标高较高,深部的郑煤集团大平煤矿和登封市地方国营小河煤矿的长期疏放,目前,奥灰含水层的水位已下降到+150m以下,对本矿的开采影响相对减弱。
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(6)老窑水
据以往老窑调查资料,在开采煤层的浅部露头地段,有历史上遗留的老窑(32~38号)和生产矿井的采空区老塘,其采掘范围、停采时间、停采原因等情况不详,推测其废弃井巷内已积存大量老空水,对本矿生产安全具有潜在的威胁,故当采掘工程向浅部推进时,应打超前探放水钻,并留设足够的防水煤(岩)柱,在地表沉陷区应及时回填地裂缝,开挖疏排洪渠道或其它防、排水设施,以防洪水倒灌、老窑老空水溃水淹井等事故。
5、断裂构造对矿床充水的影响
本区地层为一轴向近东西的向斜构造,矿区内未见大的断层,由于钻孔揭露并沟通了各个含水层,使相互间产生了水力联系,构成了矿井生产回采中的人为充水通道。生产中,冒落破裂带与钻孔沟通时,钻孔即成为泄水通道而向矿坑充水。故矿井生产中,钻孔将是矿坑充水的通道之一,生产中应加强以往勘探钻孔的监测工作 避免盲目揭露,尚或穿越钻孔时,则要采取有效的防治水措施,以防患于未然。 6、钻孔对矿床充水的影响
区内以往的勘察钻孔,其中59年以前施工的,封孔质量为不合格或未封孔;66年以前施工的封闭层段较薄,封孔质量也未进行检查;煤矿生产补钻封孔质量相对较好。由于钻孔揭露并沟通了各个含水层,使相互间产生了水力联系,构成了矿井生产回采中的人为充水通道。生产中,当采落顶板后冒落破裂带与钻孔沟通时,钻孔即成为泄水通道而向矿坑充水。故矿井生产中,钻孔将是矿坑充水的通道之一,生产中应加强以往勘探钻孔的监测工作,避免盲目揭露,尚未穿越钻孔时,则要采取有效的防治水措施,以防患于未然。
7、矿床水文地质类型
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