采矿设计( 运河煤矿180万ta新井设计)(4)

2019-02-15 21:36

1.2.5煤质特征

本区煤质稳定,各层煤的主要指标变化很小,均为中变质程度的气煤。山西组煤层(第2、3层煤)属低硫中灰中等可选至易选煤,是良好的炼焦配煤或动力用煤;太原群煤层(第6~16、17层煤)属中灰富硫至高硫的易选煤,不宜单独作炼焦配煤,为动力用煤。

1.2.6水文地质

本井田共有七个含水层(组),即第四系砂层,上侏罗统砂岩,下石盒子组砂岩,山西组砂岩,太原组三灰,十下灰以及奥陶系石灰岩。由于区内煤系地层埋藏很深,水文地质条件有三个重要特征。

煤系上覆地层含水层与隔水层

煤系之上,含水层和隔水层相间沉积,而隔水性能最好最厚者在下部,是本井田的重要特征之一。它使得雨水、地表水、第四系砂层水、侏罗系砂岩裂隙水受到多个隔水层的重重阻隔,不能给矿井充分补给。

(1)第四系含水层组与隔水层组

①上段厚42.5~66m。由综黄、灰黄色粘土、砂质粘土与褐黄色砂多层相间沉积而成。含水层以细砂、中砂为主,顶界埋深8~12m,含砂层多至8层,厚度最大为19.94m,且连续性好。水位埋藏5~9m,另据济宁市集中纸浆厂水源孔取芯资料,上段含有较厚的砂质粘土与细砂互层,水源勘查对此段20个农业机井作试验,单井出水量为30~90m3/h,水质较好,被广泛用于工农业水源。

②、中段厚55.23~98.35m。多为灰黄色、褐色砂层与灰白色、灰绿色粘土,砂质粘土相间沉积。据水源ZG~3号孔对中段抽水实验,该段砂层单井出水量1192.32m3/d,单位涌水量1.027~1.378L/s.m,属强富水段,为重碳酸硫酸钾钠钙水, 总硬度为257.55(mg/L)CaCO3,矿化度为0.631g/L, 水位距地表6.04m,可以作为供水水源。

③、下段厚60.25~96.33m,以灰绿、灰白色粘土、钙质粘土为主,粘土局部含石膏晶体和石膏团,一般还有1~2层,砂层累厚小于10m。砂层多含风化长石及白色粘土,以粉砂细砂为主,局部为中粗砂。砂层连续性差,多为透镜体状,粘土连续性好,其厚度占全段厚度72.73%~100%,且以纯粘土为主,单层厚度大。本段底部多为粘土层,所以本段隔水性能良好,覆盖于煤层露头及侏罗系之上,使得雨水、地表水、第四系上段和中段水被本段所隔,不能向下补给。

(2)、上侏罗统含水层段

本区受不同程度的剥蚀,最大残留厚度244m,平均厚度168.74m。主副井筒揭露深度分别为207.4~287.3m;260~295.5m。系由红色中砂岩细砂岩组成,岩石完整性好,成分以石英为主,长石次之,泥质胶结,仅底部铁质胶结,坚硬。局部裂隙较发育,以高角度张裂隙为主,呈充填半充填状态。主井检查孔强风化带深度206.50m, 厚2m。副井检查孔强风化带深度211.32m, 厚1.96m, 其强风化带岩性松软,手捻即碎。副井检查孔对其做了抽水实验,单位涌水量0.00185 L/s.m,渗透系数K=0.0254m/d,含水微弱。井筒实际揭露涌水量最大为3m3/h,基本无水。 (3)、二迭系下石盒子组(P2)

主副井实际揭露深度分别418.4~463.2m,418.8~462.8m。岩层由砂岩、细砂岩、粉砂层及粘土岩组成。其中有三层含水层皆为中粒砂岩,裂隙十分发育,且以高角度张裂隙为主,含水量大,最大单孔涌水量为52m3/h。

直接充水含水层埋藏深,充水空间不发育,富水性不强,是本井田的重要水文特征之二。现将井田煤系中直接充水含水层的富水性分述如下:

(1)山西组

①、3煤顶板砂岩含水层。

主副井筒实际揭露厚度分别为5.8m和9.4m,岩性为灰白色中粒砂岩,裂隙较发育,主井检查孔对其作了抽水实验,其单位涌水量q=0.025 L/s.m,渗透系数为0.02m/d,富水性弱。主副井筒施工中揭露该含水层时,单孔最大涌水量小于15m3/h。

②、3煤底板砂岩含水层。

主副井筒实际揭露厚度分别为9.3m和10.5m。岩性为灰—灰白色中细砂岩,裂隙相当发育。

主检孔对其做了三次降深抽水实验,最大单位涌水量0.0085 L/s.m,渗透系数为0.074m/d,富水性较弱。主副井筒施工揭露及西大巷开拓放水情况,单孔最大涌水量60m3/h。

③、本井田在精查勘探时,对3煤顶板砂岩、底板砂岩进行了两次混合抽水实验,其单位涌水量0.023L/s.m。水质类型为重碳酸钾钠型,富水性较弱。

(2)太原组 ①、三灰:厚3.65~7.40m,平均5.20m。由于本井田煤层有褶曲起伏,巷道开拓时要穿过三灰,所以三灰也是3煤开采的直接充水含水层。主检孔三灰做了抽水实验,其单位涌水量为0.00446 L/s.m,渗透系数K=0.0756m/d。

②、十下灰:厚3.40~8.10m,平均5.17m,浅灰至深灰色,含有丰富的动物

化石。精查抽水试验单位涌水量0.006126L/s.m,富水性弱。十下灰是16煤的直接顶板,是采下组煤的直接充水含水层。

(3)、本溪组

本井田本溪组厚8.60~40.05m,平均24.36m。主要由紫灰、灰绿色泥岩、砂岩及灰岩组成,含灰岩3层,通过钻孔简易水文观测,钻探取芯描述及T1—4孔流量测井等资料的分析,本溪组的灰岩无泥浆消耗,岩芯完整,流量测井反映均不出水,且埋藏深,说明本井田本溪组灰岩基本不含水,为相对隔水层。

(4)、中奥陶统石灰岩

本井田有8个钻孔揭露奥灰,据取芯资料,奥灰岩芯较致密,见裂隙和溶隙,但多被充填。又据简易水文资料与抽水试验成果分析,区内奥灰富水性可分为中等富水区(Ⅱ级)和弱富水区(Ⅰ级)。其中BF7至F11之间,钻孔漏水率33.33%,抽水单位涌水量为0.1575—0.1726L/s.m,为Ⅱ级富水区。BF7断层以南,济宁断层以西大片范围内,钻孔漏水孔率为9.09%,抽水单位涌水量0.0017~0.0056L/s.m,为Ⅰ级富水区。

①奥灰中等富水区(Ⅱ级)

该Ⅱ级区虽然富水性中等,但补给条件都很差。这是由于加祥断层对该分区没有补给;而加嘉祥支三、支二断层使该区内奥灰与断层东侧煤系相接触,对该分区无补给;F10和F11之间的奥灰处在上升盘,与南北两侧下降盘的煤系接触对该区无补给,所以水量在疏放时不能持久,会迅速减少。

②奥灰弱富水区(Ⅰ级)

该区补给来源虽相对较好,但其本身富水性太弱,据T8—1号抽水试验,抽水量0.114L/s,这样小的水量使相距543.54m的T9—7观测水位下降0.80m,单位涌水量仅0.0017L/s.m。所形成的降落漏斗达1km2以上,可见富水性很弱。

通过5年的涌水量和矿井涌水相关因素分析,矿井涌水的来源及构成主要是:3煤顶板砂岩水、3煤顶板分界砂岩水、三灰水、老塘水、和矿井生产用水。

根据地质报告预测,开采前期矿井正常涌水量为400m3/h,最大涌水量为500m3/h;开采后期正常涌水量为550m3/h,最大涌水量为650m3/h。

(5)断层的导水性

井田内属导水性较强、落差较大的正断层有铺子、铺子支一、孙家庄、巨王林、巨王林支一及大岗头等断层。

表1-3 历年矿井涌水量情况表

年度 最大(m3/h) 最小(m3/h) 平均(m3/h)

1999 84.2 57 67.4

2000 86.8 63.3 78.1

2001 75.5 61.05 67.8

2002 82.5 64.2 70.4

2003 105.9 73.3 89.7

1.2.7开采技术条件

(1)地温

据钻孔测定:非煤系地层地温梯度较小,一般为每百米1.6℃;

煤系地层地温梯度相应增高,一般为每百米2.7℃;综合平均梯度每百米为2.44℃。通常-650m以上层段的地温不超过31℃;-650~-750m层段的地温为31~37℃。

(2)瓦斯、煤尘及自然发火

根据地质资料,本矿井第3、16、17层煤都属于氮气带,沼气和二氧化碳含量很底,均小于10m3/t,属低瓦斯矿井。可采煤层均有煤尘爆炸危险,煤尘爆炸指数一般为37%~42%。各煤层都有自燃发火倾向,自燃发火期为3~6个月。

2 井田境界与储量

2.1 井田境界

井田境界东起17煤层露头和济宁断层,西至17煤层露头,北起F1断层。井田为不规则形状,东西走向约为4km,南北长3.5km,面积14km2。

2.2 矿井工业储量

2.2.1全矿井工业储量的具体计算

(1) 井田的水平投影面积为:

S=0.253100 =25(Km2)

由于煤层的平均倾角为6度,所以井田中3煤层的实际面积为: S=25/cos6

=25.138(Km2)

(2) 工业储量为:

Zg=Sh?

=25.138?10638.2931.3 =2.7093108(t) 其中:S——表示3煤层的面积,m2;

h——表示煤层厚度,m2; ?——表示煤的容重,取1.3 t/m3.

符合煤炭工业设计规范的要求。

2.3 矿井可采储量 2.3.1永久煤柱损失量P

包括工业广场煤柱损失量Pg、铁路煤柱损失量Pt、断层煤柱损失量Pd、井


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