坡基岩出露较高,黄土孔隙裂隙潜水多被疏干,仅在分布面积广,且较为连续的地段以上层滞水存在,富水性弱。
(3)碎屑岩类风化裂隙带孔隙裂隙潜水(C、P、T)
分布于区内基岩顶面20~30m范围内,含水层为基岩顶面风化裂隙带,全区均有分布。基岩在勘查区内大面积出露,在梁峁顶部及沟谷的缓坡地段被第四系黄土覆盖。
(4)非煤系地层碎屑岩类孔隙裂隙承压水(T1l、P2sh、P2s、P1x)
主要指三叠系刘家沟组、二叠系中统石千峰组、上石盒子组和下统下石盒子组各砂岩段,勘查区内岩性由老至新从东向西依此展开。由于受区东北部北西-南东方向展布的挠褶带的制约,各地层在1.70~2.20km宽度的挠褶带内埋藏深度剧增800~900m。含水层岩性以中粗粒长石砂岩、长石石英砂岩为主,钻孔编录资料表明其岩芯完整,裂隙不发育。
(5)煤系地层碎屑岩类孔隙裂隙承压水(C、P1s)
含水层主要由石炭系上统太原组和二叠系下统山西组的5层砂岩及其它砂岩组成。5层砂岩自下而上编号为S1~S5砂体,分别夹在煤层及泥岩中,构成煤层的直接充水含水层。岩性为中粗粒长石石英砂岩。含水层厚度10.50~44.95m,平均厚22.96m。
(6)碳酸盐岩类(O2m)岩溶裂隙承压水
含水岩组为奥陶系中统马家沟组灰岩、白云质灰岩。其顶面标高由本区东北部的746.87m(ZK016)经挠褶带剧降至-50m。
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2)隔水层特征
(1)煤系地层及其上部的泥岩类
在非煤系及煤系地层中,分布着厚度较大且范围广的泥岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩等,为各承压含水层之间的良好的隔水层。
(2)石炭系中统本溪组(C2b)
在区内分布广泛,岩性主要以铁质泥岩、铝土质泥岩等组成,厚度一般为4.52~41.93m,为岩溶水与含煤地层之间的重要隔水层。 1.3.1.3 矿井涌水量预测
古城一号井勘探程度有限,依据现有地质资料可以确定井田内大部分区域整个第三系地层缺失,第三系地层为本地区主要含水层,该地层的整体缺失必然导致一、二号井先期开采地段上覆岩层的含水量大不相同。其次,一、二号井煤层埋深相差悬殊,煤及非煤系地层厚度相差较大,含水层富水性亦大不相同。因此,本次设计没有采用井田勘探地质报告提供的矿井涌水量。参考煤层赋存条件及地层结构相似的临近在建矿井黄玉川煤矿实际涌水量,并考虑一定的富裕系数,采用的矿井正常涌水量为120m3/h,最大涌水量为300m3/h。 1.3.2 工程地质
1.3.2.1 岩(土)体工程地质分类及特征
根据勘查区1:10000工程地质填图、钻孔工程地质编录及岩土力学样的测试结果,可将区内岩(土)体分为三大岩类八大岩组(见下表)。现分述如下:
岩土体工程地质分类表
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工程地质分类 岩类 RQD 岩石 质量 松散沙 极劣的 层组 土层组 12.0-53.0 27.1 软弱岩 劣的 风化岩组 劣的 煤岩组 泥岩组 饱和单轴 岩层组 抗压强度 (MPa) 分布于河谷地区阶 地区及各大支沟底部 2.1-11.4 5.65 4.7-5.1 4.9 9.41 38.04 13.5-78.2 34.95 31.2-44.8 35.97 区内大部分 面积分布 基岩顶部10-30m 可采煤层和 不可采煤层 非煤系地层次之 煤层直接顶板 及底板 煤层基本顶板 煤层顶板 及奥陶系灰岩 空间分布 岩体 结构 极软弱岩(土质岩类) 散体 结构 碎裂 结构 层状 12.2-71.1 劣的- 49.8 81.2 坚硬岩 84.7 80.4 中等的 0.7-16.4 以煤系地层为主,结构 68.5-88.6 中等- 钙质及硅19.0-68.1 好的 质泥岩组 好的 好的 砂岩组 灰岩组 较坚硬-55.8-96.2 中等- 63.2-89.1 中等- 块状 结构
1.极软弱岩类包括松散沙层组及土层组。 2.软弱岩类包括风化岩组、煤岩组及泥岩组。
3.较坚硬—坚硬岩类包括砂岩组、钙、硅质泥岩组、灰岩组 1.3.2.2 煤层顶底板稳定性初步评价
1.煤层顶底板岩石工程地质特征
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区内2层可采煤层顶、底板的工程地质特征取决于其岩性、厚度、分布特征及岩石自身的物理力学性质。现将各煤层顶、底板的岩性组合及分布特征叙述如下:
1)4号煤层
4号煤层广布全区,基本顶分布面积广,厚度变化大,一般为3~16.7m,岩性为细中粗粒长石石英砂岩,干燥抗压强度53.8~82.9MPa,平均66.5MPa;饱水抗压强度20.7~69.1 MPa,平均为39.23 MPa;软化系数0.31~0.83,平均为0.57,强度较大。基本顶之下均分布有厚度不等的直接顶板,岩性以泥岩为主,次为粉砂质泥岩等,干燥坑压强度43.0~133.6MPa,平均为86.0MPa;饱水抗压强度为5.0~23.2MPa,平均为14.4MPa;软化系数为0.04~0.54,平均0.25。直接顶板局部地段为钙硅质泥岩,饱水抗压强度33.5~68.1MPa,平均为50.8MPa,软化系数0.44~0.69,平均为0.57,强度较大。
底板以泥岩、粉砂质泥岩为主,厚1~6m。饱水抗压强度7.4~16.4MPa,平均为11.9MPa;软化系数平均为0.22,强度较小。局部地段底板为砂岩,饱水抗压强度7.3~30.4MPa,平均为18.8MPa;软化系数0.07~0.97,平均0.52。强度较大。
2)8号煤层
8号煤层广布全区,煤层厚度大,且分布较稳定。与4号煤层间距23.07~68.64m,平均45.64m。全区均分布有基本顶板,厚度10~25m,岩性以细、中料砂岩为主,次为粗砂岩、粉砂岩等。其干燥抗
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压强度23.3~103.0MPa,平均49.5MPa;饱水抗压强度15.3~59.0 MPa,平均为27.98MPa;软化系数0.57~0.87,平均为0.69,强度较大。岩性以泥岩为主,次为粉砂质泥岩等,强度较小;直接顶板局部地段为钙硅质泥岩,饱水抗压强度46.4MPa,软化系数0.66,强度较大。底板以泥岩、粉砂质泥岩为主,强度较大。
2.煤层顶板稳定性评价
煤层顶板稳定程度可划分为以下三种类型:
Ⅰ级——易冒落顶板,一般无基本顶,直接顶板为泥岩。 Ⅱ级——中等冒落顶板,有基本顶,直接顶板为泥岩。 Ⅲ级——难冒落顶板,基本顶直接位于煤层之上。
依据上述标准,结合其岩石物理力学性质,对勘查区内可采煤层(4、8号)顶板稳定性进行评价,区内4号煤层顶板为中等冒落顶板,8号煤层为中等冒落~难冒落顶板。 1.3.2.4 勘查区工程地质类型
勘查区内地质构造简单,地层岩性较单一,岩体结构多为厚层状,岩体各向异性,单轴饱合抗压强度一般为20~40MPa,属于较坚硬至坚硬的层状矿床。4、8号煤层顶板为中等冒落到难冒落顶板,稳定性较好;各煤层底板多为稳定性较好,故发生矿山工程地质问题的可能性较小。根据《矿区水文地质、工程地质勘探规范》有关规定,本区工程地质勘探类型可划分为Ⅲ类Ⅰ型,即层状岩类简单型矿床。 1.3.3其它开采条件 1.3.3.1瓦斯
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