义煤集团铁生沟煤矿支护研究报告 - 图文(2)

2019-04-23 22:15

(上庄向斜),向斜的东北翼构造较为复杂,向斜的西南翼(本井田主体部分)构造简单。

(1)褶皱

上庄向斜:由于受五指岭压扭断层的影响,产生一箕形褶皱。

向斜轴部出露中生代三叠系地层,古生代奥陶系、石炭系地层出露于向斜的两翼。向斜轴走向为北西,轴面倾向北东,东北翼倾角较陡,倾角50~70°,有的地段地层甚至倒转,西南翼倾角平缓,倾角10~15°。

(2)断层

整个井田的断裂方向有NW组、NE组、EW三组。断层性质除五指岭分支断层(F1)为逆断层外,其余皆为正断层。落差较大的有F1、F3、F8三条(落差20~800m),其它均为小断裂,对煤层的破坏和影响不大。主要断层简述如下:

五指岭分支断层(F1):逆断层,为五指岭断层东西南的一支断裂。断层走向NW50°,倾向北东,倾角85°,落差最大约800m,为井田东部边界。

王沟断层(F3):正断层,位于王沟北坡、高超以南至石井一线,延展长2.5公里。断层走向N22°E,倾向北西,倾角75~80°落差30余m。

陈苟湾断层(F8):正断层,断层倾向北,落差20余m。 1.1.4主要可采煤层赋存情况

井田内含煤地层为石炭二叠系,有太原群、山西组及石盒子组三个连续沉积的煤系,一般含煤29层,其中山西组二1煤普遍发育,为本井田的主要开采对象。二2煤局部可采,其余煤层属偶尔存在,无开采价值。尤其是石盒子组的四个煤层多以煤线或炭质泥岩出现。二2煤层底与二1煤顶之间距最小为2.18m,最大为32.69m,平均11.5m。二1煤层上分层底与二1煤下分层顶之间

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最小为0.95m,最大为4.49m,平均2.2m。本井田所有煤层平均总厚度为1.40m,煤系地层总厚度约680m,含煤系数只为0.21%。二1煤层厚度变化较大,由0.60~14.7m,平均厚5.5m。该煤层可采指数为0.91,厚度变异系数为60.35%,属较为稳定煤层。二

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煤最小厚度为0.20m,最大厚度为8.5m,平均厚度为

1.43m,可采性指数为0.61,煤层厚度变异系数为79.04%,属不稳定煤层。

二1煤层含煤系数为32%,属较为稳定煤层。煤层结构较复杂,一般含矸1—3层,夹矸厚0.03~1.17m,多为炭质泥岩。煤中有机质主要由碳、氢、氧、硫、氮等五种元素组成。煤层多呈粉状产出,及其松散。平均灰分17.89%,挥发分4.56%,全硫0.55%,磷0.019%,发热量6650大卡/千克。二1煤和二

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煤皆为中灰、中磷、低硫、高发热量、无烟粉煤,可作为良好的动力用煤及

居民生活用煤。

1.1.5水文地质与开采技术条件

(1)水文地质情况

井田内自下而上含水层及隔水层如下; ①奥陶系岩溶含水层

中奥陶系马家沟灰岩含水层,由灰岩、泥质灰岩组成,厚约85m,岩溶裂隙发育,属岩溶裂隙承压水强含水层,但富水性极不均匀,是矿区主采二1煤的底板水的充水水源。

②铝土层隔水层

本溪群铝土隔水层全区普遍发育,厚度1.11~46.86m,平均10.10m。正常情况下,该隔水层稳定可靠,可以隔断奥灰与太原组灰岩的水力联系。但由于铝土厚度变化较大,在中深部水压增大或遇破碎带时,局部地段的隔水层有

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被突破的危险。

③上石炭统太原组薄层灰岩含水层组

由薄层含燧石结核灰岩、泥岩、砂质泥岩、薄煤层等组成,局部为海相沉积,以灰岩、燧石灰岩为主要含水层,砂岩含水层次之,受大气降水补给。总厚为39.60~84.85m,平均56.45m,其中灰岩平均24m厚,占太原群平均厚44.13%。该含水层距离二1煤层底板10~15m,为二1煤层底板直接充水含水层,为岩溶裂隙承压水,富水性极不均衡,局部地段富水性较强。

④太原组中部隔水层和二1煤底板隔水层

太原群中部为泥岩、砂质泥岩隔水层,一般厚20~40m。在地层完整地带,把太原群上段、下段灰岩隔开,起到隔水作用;在地层破碎带则不具有隔水作用。二1煤至L8灰岩之间隔水层由泥岩、砂质泥岩、细砂岩组成。一般厚度2.30~18.32m,平均厚8.98m。

⑤山西组、石盒子组砂岩含水层

为由山西组、石盒子组碎屑岩煤地层中的中粒、粗粒砂岩组成的含水层,层次较多,段距大,但富水性较均一,属裂隙承压水。本含水层整体较弱,但存在局部富水区,是二1煤顶板直接充水含水层,局部地段与其它含水层发生水力联系时对二1煤开采有较大影响。

⑥石英长石砂岩含水层(平顶山砂岩)

平顶山砂岩含水层分布在井田北部,岩性为中粗粒石英砂岩,岩性较纯,平均厚度57.05m,裂隙发育,属裂隙承压水,含水性较山西组、石盒子组砂岩含水层较强,本含水层距二1煤层较远,对二1煤开拓无影响。

⑦基岩风化带含水层

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基岩风化带含水层一般厚30~50m,风化带深度为44.46m,含水性比未风化的基岩强些,和上部第四系含水层有垂直水力联系,因而是开采浅部煤层顶板直接充水的来源。

⑧第三、四系含水层

本井田第四系地层多为残积、坡积,厚度不大,成分混杂,多泥质,含水性不强,厚度0~45.70m,一般10m左右。只有沿涉村河有狭长型第四系冲积、洪积堆积,厚度10m左右,成分有卵石、砂等,含水性强,受大气降水及基岩风化带的补给,排泄方向同涉村河,属潜水类型。

本区的五指岭分支断层(F1)为井田边界断层,王沟断层(F3)、陈苟湾断层(F8)只有少数钻孔控制,尚未见到明显的水文地质特征,因此断层的富水性不易确定,巷道过断层时应探索前进。

综合分析井田内各水层以及相邻生产矿井水文地质资料,第三、四系潜水分布范围较小,含水层厚度不大,对开采影响较小。二叠系中粗粒砂岩含水层是二1煤顶板的直接充水来源,但由于该含水层含水性弱且二1煤顶部又有较厚的泥岩隔水层,因此对二1煤开采无大影响。二1煤底板水即太原群和奥陶系岩溶承压水是矿井主要充水因素,尤其当奥陶系和太原群两岩溶含水层产生垂直水力联系时危险较大。

根据《矿井地质报告》,矿井正常涌水量300m3/h,最大涌水量650m3/h。投产以来,经观测,多年平均矿井涌水量为110m3/h,最大涌水量为150 m3/h。

(2)开采技术条件

二1煤层厚度为0.60~14.70m,煤层厚度变化大,平均厚5.5m,夹矸0~4层,一般含夹矸1~3层,夹矸厚0.03~1.17m,多为碳质泥岩。煤层走向近

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东西,倾向北稍偏西,倾角8~12°。表土层厚度0~56.0m,平均厚度为17.26m。

二1煤层顶板以岩性、厚度、岩石硬度和采动特征的不同,分为三类:伪顶、直接顶、老顶。在铁生沟井田内,一般情况下,此三类顶板同时存在,但并不意味着每个采区和工作面都同时存在此三类顶板,无伪顶、有直接顶和老顶,无伪顶、无直接顶,厚层老顶直接覆在二1煤层之上等几种情况都存在。

伪顶:直接覆于二

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煤层之上,岩性一般为黑色炭质泥岩、砂质泥岩,。

厚度0.3~6m。此层的坚硬程度较低,极易垮落,随采随落混入煤内,影响煤质。

直接顶:位于二1煤层或伪顶之上,岩性一般为黑色砂质泥岩、泥岩,厚度不稳定,0.4~12m,直接顶比较容易跨落,随着回采工作面的推进,支架不断向前移动,顶板随即冒落。

老顶 :位于直接顶之上或直接覆于二英砂岩,致密、比较坚硬。

二1煤层底板:以泥岩为主,黑色、灰黑色,薄层状,含碳质和植物根化石,夹薄层细砂岩呈条带状出现,遇水易膨胀,失去强度,呈底鼓现象。

根据2004年8月煤炭科学研究总院重庆分院对矿井开采的二1煤层煤样进行的爆炸性和自燃性鉴定,确定为无煤尘爆炸危险,煤层煤样的自燃倾向性鉴定为不易自燃。 1.2 煤矿生产现状 1.2.1开拓方式、开采方法

矿井为单水平立井上下山开拓方式,大巷布臵在-10m水平,共划分16个

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煤层之上的灰白色厚层状云母石

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