山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告
现将石炭系上统太原组含煤地层叙述如下:
本区主要含煤地层之一,属海陆交互相沉积,厚61.44—106.55m,平均84.71m,主要由灰黑—黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、浅灰色岩屑石英砂岩,深灰色生物碎屑泥晶灰岩和煤组成。共含煤7层,自上而下依次为6、7、7下、8、8下、9、10+11号煤层,其中10+11号煤为全矿田稳定可采煤层,9号煤为零星可采煤层,其余为不可采煤层。其中K3、K2两层灰岩层位稳定,K3、K2分别为8、9煤之直接顶板,K4为7号煤之间接顶板,富含动物化石海百合,珊瑚、腕足类及大量筳科等,是良好的标志层。
太原组地层属海陆交互相沉积,旋回结构明显且稳定,由下至上划分为五个旋回。各旋回以充填层序为主,厚度不大,该组据岩性、化石组合及区域对比,自下而上可分三段:
1、下段(K1底-K2底)C3t1:
厚24.32-38.30m,平均33.90m,厚度变化不大,主要由灰-灰白色中-细粒砂岩、泥岩、铝土泥岩及9、10+11号二层煤组成,该段中下部含全区可采10+11号煤层,顶部含局部可采的9号煤层。
(1)K1砂体
与下伏本溪组的分界砂岩,为灰-灰白色,中-细粒砂岩,胶结较好,厚度不稳定,一般0.70-3.70m,平均2.37m,有时相变为泥岩及粉砂岩。
(2)K1顶-K2底
厚23.62-34.60m,平均31.53m,为黑-灰色泥岩,砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩及两层煤组成,两层煤分别为9、10+11号煤,下部个别钻孔中见有薄煤层,为不可采煤层,9号煤层为局部可采煤层,10+11号煤层为全区稳定可采煤层。
2、中段(K2底-K4顶)C3t2
厚26.92-42.40m,平均32.75m,主要由灰-深灰色粉砂岩、黑色泥岩、砂质泥岩、薄煤层及三层石灰岩组成。K2、K3石灰岩稳定,K4灰岩大部被剥蚀,在本矿田赋存不全,北部薄南部厚,可划分为
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K2、K2顶-K3顶、K3顶-K4顶三个较大旋回,属碳酸盐岩台地相沉积。
(1)K2石灰岩
K2灰岩为9号煤间接顶板,灰-深灰色、含燧石结核呈条带、质较纯、坚硬,生物碎屑约30%-35%,层面含大量海百合茎化石及筳科化石等,厚2.77-9.80m,平均5.69m。
(2)(K2顶-K3底)
厚约19.22m左右,由黑、灰色泥岩,砂质泥岩及薄煤层(8、8
下
号煤)组成,8、8
下
号煤层只在矿田东南部的三个钻孔(ZK5、
ZK7、23-6)中见到,8号煤平均厚0.66m,仅在23-6号孔中见到1.22m厚的煤层,其余均不可采。8下号煤平均厚0.37m,不可采。
(3)K3石灰岩
厚1.40-6.50m,平均4.71m,为深灰色石灰岩,含苔癣虫等动物化石,属水动力能量较低的碳酸盐台地沉积。
(4)K3顶-K4底
一般厚21.24m左右,由黑色泥岩、粉砂岩及煤层组成,含煤两层(即7、7下号煤),7号煤层只在矿田东南部的五个钻孔(ZK8、7-5、15-6、ZK7、23-6)中见到,7号煤厚度平均0.36m 左右,不可采;7下号煤层只在矿田东南部的七个钻孔(ZK8、7-5、15-4、15-6、ZK7、ZK5、23-6)中见到,7下号煤厚度平均0.60m 左右,不可采。
(5)K4石灰岩
上部一般含泥质较高,有时含少量燧石条带及结核,质不纯;厚度2.65-9.88m,平均3.74m。
3、上段(K4顶-K7底)C3t3
本矿田赋存不全,北部薄南部厚,一般厚10.20-25.85m,平均18.06m,由灰黑色泥岩、砂质泥岩及煤层组成,夹菱铁质结核,含一层6号煤,只有ZK8、ZK7号钻孔见到,厚度0.50-0.65m,不可采。
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六、构造及地震
1、构造
矿田内总体上为一波状起伏的褶曲构造,总体倾向为南西,总体走向北西-南东,地层倾角7-12°。矿田内发育一背斜构造:位于矿田中部8、12勘查线之间,轴向北东-南西,两翼地层对称,倾角8-11°。
矿田内未揭露断层和陷落柱等地质构造,但在今后生产过程中必须加强防范,以防构造及隐伏构造的导水及影响边坡稳定性。
综上所述:本矿田构造类型为简单型。 2、地震
根据中华人民共和国国家标准GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》附录A中国地震动峰值加速度区划图(图A1)本矿田地震动峰值加速度为0.15g,附录B中国地震动反应谱特征周期区划图(图B1)本矿田反应谱特征周期为0.40s。 七、水文地质条件
(一)地下水类型
根据含水层岩性,地下水水力特征,将工作区地下水分为碳酸盐岩类岩溶水、碎屑岩(夹碳酸盐岩)类裂隙水和松散岩类孔隙水。
1、碳酸盐岩类岩溶水
根据柳湾井田钻孔揭露资料,奥灰裂隙及岩溶现象比较发育。其中峰峰组上段主要为深灰—青灰色厚层状灰岩并夹有黄铁矿层及厚层钙质泥岩,见裂隙与溶洞,以裂隙为主;下段主要为灰—灰黑色角砾状灰岩夹石膏层互层,裂隙及溶洞发育,裂隙多为石膏所充填。上马家沟组主要为黄褐色角砾状白云质灰岩、豹皮状灰岩,溶洞与裂隙极为发育。
矿田内奥灰水水位标高563.3—572.5m之间。10+11号煤层最低
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底板标高为950m,远高于奥灰水水位标高。所以奥灰水不会影响露天开采。
奥灰岩溶裂隙含水层水位埋藏较深,一般均大于400m。据区域资料南部富家滩2号勘探孔抽水结果单位涌水量为14.3L/s·m,1号勘探孔抽水结果单位涌水量为40.0L/s·m,霍县白龙区823号孔抽水结果单位涌水量为2.13L/s·m,张家庄2号勘探孔抽水结果单位涌水量为53.64L/s·m。据相邻柳湾煤矿资料(见区域地质图),在矿田北东方向约8公里的L-1号钻孔抽水试验结果,单位涌水量为18.52L/s·m,K=87.64 m/d。本次工作取样,山西省三水实验测试中心化验结果水化学类型HCO3-SO4-Ca·Mg型,矿化度0.445g/L。由此可见区域奥灰岩溶含水层水量极为丰富,本矿田位于区域奥灰水的径流区,推断其富水性也应类似上述地区,属极强含水层。
奥灰裂隙岩溶含水层的补给来源以大气降水及山间沟谷潜水经由奥灰出露区的入渗补给,其地下水径流方向由西北流向东南。水力坡度约千分之三。
本区属郭庄泉域迳流区,不在重点保护区范围。郭庄泉水水源地重点保护范围:以汾河河谷为中心,北起什林大桥,南到团柏河口,东部以辛置~邢家泉~三孔窑~朱杨庄~什林镇为界,西部以申村~韩家垣~团柏~滩里~前庄~后柏木沟~许村为界,保护区范围约为145.0km2。
2、碎屑岩(夹碳酸盐岩)类裂隙水
石炭系上统太原组的三层石灰岩即K4、K3、K2所组成。据钻探、测井综合解释,太原组三层灰岩K4、K3、K2全区发育,层位稳定。为本区主要含水层。其中K2灰岩为9、10+11号煤直接顶板。矿田内K2厚度2.77-9.80m,平均厚度5.69m。本层裂隙及小溶洞广泛发育,灰岩溶蚀现象亦普遍。
矿田内K2灰岩裂隙岩溶含水层富水性相对较强,是开采9、10+11号煤层的主要充水因素。
K4、K3灰岩裂隙发育程度较K2弱,且多为方解石脉所充填,
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局部见小溶孔。K4灰岩其厚度为2.65-9.88m,平均为3.74 m,K3灰岩其厚度为1.40-6.50m,平均为4.71m,岩溶发育不均匀,富水性弱,对煤层开采不会造成威胁。据柳湾煤矿资料,单位涌水量q=0.01 L/s·m,K=0.0137 m/d。本次化验结果,水化验类型HCO3- -Ca·Mg型,矿化度0.253g/L。
3、碎屑岩类裂隙含水岩组
主要包括二叠系的一套陆相、过度相碎屑岩层,在区域北中部有大面积出露,由砂岩、砂质泥岩夹煤层等组成。含裂隙水,含水空间以风化裂隙和构造为主,泉流量0.08~2.9L/s,受季节影响较为明显。山西组及石盒子组砂岩含水层一般水量不大、富水性微弱。
本含水层主要为二叠系下统山西组的K7砂岩,裂隙不发育且多为泥质充填。除K7砂岩外,别的岩层均为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细粒砂岩,据柳湾煤矿资料,单位涌水量q=0.0077 L/s·m,K=0.0045 m/d。以上情况表明该层富水性微弱,因此对煤层的开采不足以构成威胁。
这类裂隙潜水含水层的补给来源以大气降水为主,其次为风化裂隙潜水及山间沟谷地表的入渗补给。
4、松散岩类孔隙水
主要由新近系上统保德组,第四系中、上更新统和全新统地层组成。保德组、中、上更新统地层主要分布在梁、峁之上和山前地带,岩性为浅黄色亚砂土和砂质粘土,平均厚27m,上更新统下部多为砂、砾石互层,局部含有一定地下水,但含水微弱。且水质较好,是当地居民用水及农业灌溉用水的水源之一。
(二)地下水的补、迳、排
在区域上矿田的西部、北部及灵石县以南的汾河段裸露约2000平方公里的寒武系、奥陶系石灰岩,成为地下水的补给区。补给方式主要为大气降水和河床渗漏。西北部地下水由西北向东南运动,东部地下水大致由东北向西南运动,水力坡度约以3‰左右。由于受团柏背斜和下团柏断层的阻隔,在霍县东湾村至下团柏断层之间
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