第一章井田概况及地质煤层特征.docx
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第一章井田概况及地质煤层特征
第一章井田概况及地质煤层特征
1.1井田概况
1.1.1交通位置
1、交通位置
鄂尔多斯市西部煤炭运销有限责任公司五圪图精煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜煤田南部,行政隶属准格尔旗川掌镇管辖。
矿区地理坐标为:
东经:
110°20'55″~110°22'30″
北纬:
39°34'28″~39°35'33″
2、交通
本区交通尚属方便,西有包府二级公路,北有109国道,南有已开工建设的准~东铁路,形成了较好的对外交通网络。
矿区主要交通干线为包~府公路,通过该公路可达相距20km的东胜区和相距126km的包头市。
交通位置见图1-1。
1.1.2矿区自然地理
1、地形地貌
本区位于鄂尔多斯高原东部,区域性分水岭“东胜梁”南侧。
地形地貌总体具有北西高、东南低之趋势。
最高点海拔标高1431.80m,最低点海拔标高1290.20m,最大地形标高差141.6m。
区内地形标高一般在800~1400m。
区内植被稀少,受新生代地质应力作用的影响,地形切割强烈,树枝状沟谷纵横发育,是典型的高原侵蚀性丘陵地貌。
2、水系
区内无常年地表径流,雨季地表水除补给地下水外,其余向南流入五克兔尔沟。
1.1.3气象
煤矿所在区域属半干旱、半沙漠的高原大陆性气候,日照丰富,干旱少雨,风沙较大,无霜期短,具有冬季漫长寒冷,夏季炎热短暂的特点。
降雨量最多集中在每年的7、8、9三个月,年降水量为194.7~531.6mm,年蒸发量平均为2297.4~2833.7mm,年蒸发量大于年平均降水量4~5倍。
区内冬春两级风力较大,一般风速在4级以上,最大风力可达10级,风向多为西北风。
冰冻期较长,最长冻土天数为167天(1976年),最大冻土深度为2.04m(1964年3月1日)。
1、地震及地质灾害
依据“中国地震动参数区划图”得知:
本区所处地域地震动峰值加速度(g)为0.10,对照地震烈度为8度,据了解本区近年来未发生过地震。
1.1.4区域经济状况
本区的农业受当地地理与经济的限制,耕作方式主要以传统的方式生产,生产十分落后。
本区的主要经济支柱为采矿业,随着东胜煤田的大规模开发,许多从事传统农业的农民也加入到煤炭采掘的工作中,成为煤炭工人,农村剩余劳动力不多。
随着采矿业的大力发展,当第三产业也呈大力发展的趋势,带动了地方经济的进一步发展。
1.1.5矿山建设及生产情况
1、本矿生产情况
矿井开采过程中正常涌水量为5m3/d。
据现场调研,煤矿井下瓦斯含量低,采空区未发现有自燃火区及积水存在。
水源:
矿井目前在井下取水。
改扩建后,设计利用原有水源井,作为该矿生活饮用水源。
井下取水经过处理可作为工业场地生产、消防及井下消防、洒水之用水。
电源:
矿井目前供电电源引自新庙和四道柳35kv变电所,改扩建后该电源仍作为矿井的双回路供电电源。
1.1.6周边煤矿生产情况
在该矿的西、西北侧5~6km有13个小煤窑,现把离该矿最近的四个小窑(编号为11、12、37、38)的情况分述如下:
表1-1生产小窑情况一览表
窑号
开采层号
煤层厚度
顶板岩性
底板岩性
采煤方法
支护
年产量
11
4
3.30
泥岩
泥岩
平硐炮采
煤柱
60000
12
4
3.30
泥岩
泥岩
平硐炮采
煤柱
100000
37
4
4.00
粉砂岩
泥岩
平硐炮采
煤柱
150000
38
4
3.00
粉砂岩
泥岩
平硐炮采
煤柱
10000
据调查,井田内有小煤窑及古窑,建议矿井开采期间,应进一步做好小煤窑和古窑的调查工作,必要时应打超前钻孔探测采掘工作面前方的地质情况,发现有小煤窑或古窑存在时,应制定安全措施,避免小煤窑或古窑采空区积存的有毒有害气体和积水对矿井安全造成威胁。
1.2井田地质煤层特征
根据《内蒙古自治区东胜煤田四道柳矿区五圪图精煤矿煤炭资源储量核实报告》提供的资料,对井田地质特征简述如下:
1.2.1区域地层
东胜煤田为侏罗纪大型含煤建造,主要含煤地层为侏罗系中下统延安组(J1-2y),其沉积基底为三迭系上统延长组(T3y),其上覆地层有侏罗系中统直罗组(J2Z),安定组(J2a),侏罗系上统~白垩系下统志丹群(J3-K1Zh),第三系上新统(N2),第四系上更新统马兰组(Q3m),全新统(Q4)。
其区域地层特征见表1-2(东胜煤田区域地层表)。
表1-2东胜煤田区域地层表
系
统
组
厚度(m)
最小~最大
岩性描述
第
四
系
全新统
(Q4)
0-25
为湖泊相沉积层,冲洪积层和风积层。
上更新统
马兰组
(Q3m)
0-40
浅黄色含砂黄土,含钙质结核,具柱状节理。
不整全于其它老地层之上。
第
三
系
上新统
(N2)
0-100
上部为红色、土黄色粘土及胶结疏松的砂岩,下部为灰黄、棕红、绿黄色砂岩、砾岩夹有砂岩透镜体,不整合于老地层之上。
侏
罗
系
上侏罗~下白垩统志丹群
东胜组
(J3-K2lzh)
40-230
浅灰、灰紫、灰黄、黄、紫红色泥岩、粉砂岩、细砂岩、砂砾岩、泥岩、砂岩互层,夹薄层泥质灰层,交错层理较发育。
顶部常见一层黄色中粗粒砂岩,含砾,呈厚层状。
伊金霍洛组(J3-K1lzh)
30-80
浅灰、灰绿、棕红、灰紫色泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、细砾岩,中夹薄层钙质细砂岩。
斜层理发育,下部常见大型斜层理,与下伏地层呈不整接触。
中统
安定组
(J2A)
10-80
浅灰、灰绿、黄紫褐色泥岩、砂质泥岩、中砂岩,含钙质结核。
直罗组
(J2Z)
1-278
灰白、灰黄、灰绿、紫红色泥岩、砂质泥岩、细砂岩,中砂岩、粗砂岩,下部夹薄煤层或油页岩含1号煤组,与下伏地层呈平行不整合接触。
中下统
延安组(J1-2y)
78-247
灰~灰白色砂岩、深灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤,含2、3、4、5、6、7号煤组,与下伏地层呈平行不整合接触。
下统
富县组
(J1f)
110
上部为浅黄、灰绿、紫红色泥岩、夹砂岩,下部以砂岩为主,局部为砂岩与泥岩互层,底部为浅黄色砾岩,与下伏地层呈平行不整合接触。
三
迭
系
上统
延长组
(T3y)
35-312
黄、灰绿、紫、灰黑色块状中粗砂岩,夹灰黑、灰绿色泥岩和煤线,与下伏地层呈平行不整合接触。
中统
二马营组
(T2)
87-367
以灰绿色含砂砾岩、砾岩、紫色泥岩、粉砂岩为主。
1.2.2矿区地层
根据钻孔控制和地质填图成果,五圪图精煤矿地层由老到新分叙如下:
1、三叠系上统延长组(T3y)
该组为煤系地层的沉积基底。
主要出露于四道柳川两侧、束会川下游东侧,井田内该组地层没有出露。
该组岩性为一套灰绿色粗粒砂岩,含少量云母,夹薄层深灰色砂泥岩和粉砂岩。
区域内残存厚度为9.73~24.55m,平均17.51m。
2、侏罗系中下统延安组(T1-2y)
为矿区主要含煤地层,岩性由灰色、深灰色粉砂质泥岩、泥岩、灰白色细砂岩,粉砂岩及灰黑色炭质泥岩,煤层等组成。
根据区域资料反映,该组残存厚度为104.89~126.50m,平均112.93m,与下伏延长组呈平行不整合接触。
3、第三系上新统(N2)
该组地层在四道柳川及束会川之间广泛分布。
岩性组合为一套暗红色、褐红色砂质泥岩和泥岩,含丰富的呈层状发育的钙质结核,半胶结状。
钻孔揭露厚度为6.16~41.86m,平均为24.01m。
与下伏地层呈角度不整合接触。
4、第四系(Q)
井田内第四系主要为全新统冲洪积砂砾石层(Q4al+Pl),根据区域资料反映,厚度1.00~6.16m,平均为3.58m,主要分布于低洼及沟谷地带。
1.2.3地质构造
1、区域地质构造
东胜煤田大地构造分区属于华北地台鄂尔多斯台向斜东胜隆起之中东部。
地质构造简单,构造形态为一向南西倾斜的单斜构造,地层倾角1°~3°。
褶皱断层不发育,仅沿地层走向和倾向有微弱的疏缓波状起伏,未见岩浆岩侵入。
2、矿区地质构造
本区位于东胜煤田的东南部,其构造形态与区域含煤地层构造形态一致,总体为一向南西倾斜的单斜构造,倾角 1°~3°,区内无断层及褶皱,亦无岩浆岩侵入,地层构造简单。
1.2.4含煤地层
区内含煤地层为侏罗系中下统延安组(J1-2y),组成岩性为煤,中粗粒砂岩、砂质粘土岩、砂质泥岩、泥岩,含2、3、4、5、6五个煤组,在四道柳找煤区,该组西北部发育较全,向东南方向残存厚度较小。
全段厚度23.05~220.93m,平均93.93m。
井田内的含煤地层与四道柳找煤区一致,主要含4、5煤组,上部2、3煤组被剥蚀、下部6煤组未沉积。
1.2.5煤层
1、含煤性
矿区含煤地层侏罗系中下统延安组(J1-2y),含煤五个煤组,即2、3、4、5、6煤组,含煤0~16层,平均7层,煤层总厚度0.00~17.78m,平均7.79m,含煤系数3~10%,平均8%,可采煤层0~5层,平均3层,可采煤层总厚度0.80~15.45m,平均6.95m,可采煤系数3~11%,平均7%。
2、井田内主要可采煤层
根据钻孔揭露及采区、巷道煤层对比,矿区内主要可采煤层4、5号煤层对比可靠,为矿区的稳定~较稳定煤层。
现就各煤层的赋存情况及特征叙述如下:
14号煤层
位于延安组中上部,在井田的北部发育较好,在井田的南部被冲刷,形成大片无煤区。
可采厚度为0.2~8.75m,平均为7.85m,煤层结构简单,顶板为砂质泥岩,底板为泥岩。
可采区段内不含夹矸。
25号煤层
位于延安组中下部,在井田的北部发育较好,在井田的南部被冲刷,形成大片无煤区。
该层厚度0.85~7.69m,平均6.96m,煤层结构简单,顶板为泥岩,底板为砂质泥岩。
可采区段内不含夹矸。
各可采煤层特征见表1-3。
表1-3各可采煤层特征表
煤层
埋深(m)
煤层厚度(m)
煤层间距(m)
岩性
煤层
稳定性
可采情况
顶板
底板
4
1358~1325
砂质泥岩
泥岩
较稳定
大部分可采
5
1325~1295
泥岩
砂质泥岩
较稳定
大部分可采
1.2.6煤质及工业用途
1、煤的物理性质
区内煤均呈黑色,条痕褐黑色,弱沥青~沥青光泽,内生裂隙较发育,常为方解石、黄铁矿薄膜充填。
煤层中含黄铁矿结核。
参差状断口,条带状结构,层状构造。
燃点300℃左右,燃烧试验为剧燃,残屑为灰白色粉状,显微硬度19.5~20.3kg/mm3。
视比重:
4煤层1.33t/m3,5煤层1.35t/m3。
2、煤岩特征
区内煤层以暗煤、丝炭为主,中夹条带状亮煤、镜煤,宏观煤岩类型以半暗型为主,其次为半亮星及暗淡型。
3、化学性质
根据详查区的钻孔煤芯煤样测试分析成果,矿区内主要可采煤层的化学性质如表1-4:
表1-4井田内可采煤层煤质特征表
煤层号
浮选情况
工业分析(%)
全硫St.d%
发热量Qb.d(MJ/kg)
煤类
水份Mad
灰份Ad%
挥发分Vdaf%
4
原
BN31
浮
5
原
BN31
浮
4、煤类
各煤层粘结指数均为零,透光率60%以上,挥发酚一般为37%以下,煤类属不粘煤(BN31)。
5、煤的工业用途
上述各煤层有害成份低,属特低~低灰,特低~低硫,特低~低磷、中高发热量,是良好的民用和动力用煤,适用于火力发电、各种工业锅炉、蒸汽机车等,也可在建材工业、化学工业中作燃烧材料。
粉煤加粘结剂成型还可制作煤砖、煤球、蜂窝煤等。
1.3水文地质
1.3.1区域水文地质概况
东胜煤田位于鄂尔多斯高原东北部,海拔标高1200~1400m,地形中部高,向南北两侧逐渐降低,沿泊尔江海-东胜-潮脑梁一带地形较高,海拔标高1400~1500m,构成区域性地表分水岭,俗称“东胜梁”。
煤田内地形切割强烈,沟谷纵横,具侵蚀性丘陵地貌特征。
主要沟谷有乌兰木沦河、勃牛川、举台川、哈什拉川、西柳河等,均属黄河流域水系。
除个别大的沟谷具较小的常年性地表径流外,其它沟均为季节性河流旱季干涸,雨季暴雨过后形成洪流,水量大,历时短,雨后数小时后即近干涸。
根据地下水的赋存条件和水力性质不同,煤田内的含水岩组划分为两类:
新生界松散岩类孔隙潜水含水岩组和中生界碎屑岩类孔隙、裂隙潜水承压水含水岩组。
其水文地质特征见表1-5。
表1-5东胜煤田水文地质特征表
地下水类型
含水单元
主要岩性
层厚(m)
单位涌水量(L/s.m)
水质类型
矿化度(g/L
松散岩类孔隙潜水含水岩组
全新统冲洪积潜水含水层
各粒级砂、砾石层
16~36
0.00061~0.36
HCO3-Ca
全新统风积沙潜水含水层
浅黄色细粒砂
0~56
2.55~40.91
(L/s
HCO3-Ca
0.2~0.38
萨拉乌素组潜水含水屋
湖积粉细砂
107.03
0.0016~3.74
HCO3-Ca
0.8
碎屑岩类孔隙裂隙潜水
~
承压水含水岩组
志丹群含水层
砾岩、粗粒砂岩为主夹细砂岩、泥岩
0~500
0.0078~2.171
HCO3-K·Na
HCO3-Ca·Mg
0.25~0.3
侏罗系中统含水层
以中、粗粒砂岩为主
0~358
0.000437~0.274
Cl·HCO3-K·Na
0.741~0.95
侏罗系中下统延安组含水层
灰白、浅灰色各粒级砂岩
133.28
~279.18
0.0027~0.026
HCO3·Cl-K·Na
0.10~175.40
三迭系上统延长组含水层
灰绿色中、粗粒砂岩为主
>78
0.000308~0.253
Cl-K·Na
HCO3·Cl·SO4-Na
1.3.2矿区含水岩组的水文地质特征
矿区具典型的高原丘陵剥蚀区地貌特征,属荒漠半荒漠地区,基本无常年地表径流,井田地形北高南低,根据找煤报告资料,矿区含水岩组可划分为以下两大类:
松散岩类孔隙潜水含水岩组和碎屑岩类孔、裂隙潜水~承压水含水岩组。
现分述如下:
1、松散岩类孔隙潜水含水岩组
该含水岩组岩性主要为冲洪积砂砾石。
该含水岩组富水性一般较弱,水位、水量受降水影响较大。
一般在雨季水量明显增加,旱季锐减,个别井、泉甚至干涸。
2、碎屑岩类孔隙、裂隙潜水~承压水含水岩组
该岩组地层为延安组受新生代以来的剥蚀,现仅残存了延安组中下部及延长组地层,因此区内仅存的碎屑岩类含水岩组为侏罗系中下统延安组和延长组地层。
1侏罗系延安组含水岩组
矿区侏罗系以煤系地层为主的碎屑岩类沉积岩层,其主要岩性为灰、深灰色砂质泥岩、粉砂岩及煤层,夹灰色、灰白色中、细粒砂岩。
含水层岩性为煤层及中、细粒砂岩;隔水层岩性为砂质泥岩及胶结好的砂岩。
由于在四道柳找煤工作中未做专门的水文地质工作,故利用邻区资料对其作概略评价。
据邻区勃牛川普查勘探区资料:
该含水岩组埋深67.54~106.19m,水位标高1200.51~1295m,水温8°~13°,单位涌水量q=0.000431~0.00241l/s.m,渗透系数k=0.00541~0.00715m/d,水质类型为HCO3-Na.CaHCO3-Cl~K+Ca型水,矿化度0.203~0.666g/l,PH=7.6~7.7。
含孔隙、裂隙潜水,局部为承压水,富水性弱。
2三叠系延长组含水岩组
延长组岩性以灰绿色中、粗粒砂岩为主、夹砂质泥岩及泥岩,由于其岩性胶结致密,裂隙发育一般较差,富水性不强。
1.3.3地表水、地下水对矿床充水的影响
井田内地表水系不发育,无大的沟谷,只有些小支沟,无常年流水,有雨季暴雨过后在小支沟有短暂的流水,排出区外,由于该区地下水主要补给来源为大气降水,且形成集中排泄,大气降水补给地下者甚微,故大气降水与地表水对矿井开采影响不大。
1.3.4矿井水文地质类型
矿区各含水岩组富水性较弱(q<0.1l/s.m),在进行资源储量核实工作中,对该生产矿井进行了涌水调查,没有发现涌水层位,矿井涌水量小于5m3/h,据此初步将本区水文地质类型划分为第一~二类第一型,既孔隙~裂隙充水矿床,水文地质条件简单。
1.3.5矿井涌水量预计
根据煤矿实际测量,矿井涌水量小于5m3/h,设计采用矿井正常涌水量为Q=5m3/h、最大涌水量为Q=10m3/h。
1.4其它开采技术条件
1.4.1岩石工程地质特征
区内主要开采煤层4号煤层和5号煤层顶板岩性以泥岩及粉砂岩为主,局部地段为中粗粒砂岩。
矿区煤层顶、底板均为较弱~半坚硬岩石,稳固性较差,工程地质条件属中等。
1.4.2瓦斯
本矿区煤层中瓦斯和二氧化碳有较好的逸散条件,游离瓦斯基本不存在,据调查本区未发生过瓦斯爆炸事故。
本区煤层属低沼气煤层,无破坏性瓦斯危害,尽管如此,在生产中也要随时进行瓦斯的测量工作,以免发生意外事故。
据矿方提供的《煤矿矿井瓦斯等级鉴定报告书(2005年度)》得知:
矿井绝对瓦斯涌出量为0.48m3/min,相对瓦斯涌出量为1.18m3/t,等级鉴定为低级;CO2的绝对涌出量为0.53m3/min,相对涌出量为1.31m3/t。
1.4.3煤尘
四道柳找煤工作未做煤尘鉴定,但据邻区(勃牛川普查区)鉴定结果,火焰长度大于400mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉量为80%,有爆炸性。
煤层挥发分是煤尘爆炸的重要影响因素,区内煤层挥发分平均在30%以上,煤层均有煤尘爆炸危险性,设计及开采时应注意做好防尘、降尘工作,严防事故发生。
1.4.4煤的自燃
据邻区对6-2煤层自燃倾向等级测定结果,为易自燃,着火温度小于305℃,矿区北部4号煤层自燃严重,其它煤层亦有不同程度的自燃。
故本区煤层自燃倾向为易自燃。
另据对部分电厂用煤资料调查:
东胜煤田自燃发火期为40~60天,堆积高度、堆积方式均为煤堆自燃的影响因素。
因此,开采时注意煤层堆放形式,缩短存放时间,避免因煤的自燃而造成损失、污染环境。
1.4.5地温
据邻区钻孔简易地温测量结果,最大地温梯度1.6℃/100m,平均1.2℃/100m,小于3℃/100m,无地温异常,故本区属正常地温区。
1.5存在问题及建议
一、井田所在位置的地质勘查程度较低,煤层对比程度不高,矿井在开采是应补做进一步的勘查工作,准确明确煤层的厚度、结构、连续性及煤质。
二、区域煤层煤尘具有爆炸危险性和易自燃性,且业主并未提供井田内其它可采煤层的煤尘爆炸性鉴定和自燃倾向性鉴定。
业主应进一步补充相关资料,以便下一步具体确定矿井的防止煤尘爆炸和防止煤层自燃的措施。
三、建议加强生产矿井地质工作,全面搜集井下资料,及时建立有关台帐、卡片,进行综合编录,根据地质规律预测回采工作面开采条件,为正规化开采提供技术依据。
四、随掘进深度的加大,破坏了原有岩层的水力联系和格局,降低了岩石的强度,容易造成冒顶,应加强支护,务必做到安全生产。
五、该区煤层属低瓦斯煤层,但井下局部浓集的可能性不能排除,应做好通风工作,随时进行监控,并采取相应的措施,煤尘属易爆煤层,开采时应加强防范,同时也要注意井下排水工作。
六、随着煤层的开采,将形成地下采空区,有可能造成地面塌陷及地表沉降。
七、开采过程中矿坑积水的排除,将对浅层地下水造成污染及地下水位的下降,影响居民的生活用水。
八、矿山在开采中要切实加强生态环境的保护,建立健全各项规章制度,明确矿山企业保护矿山环境的责任,制定矿山环境恢复治理规划,在矿山建设中要坚持“三同时”制度,并要严格执行矿山用地复垦规划,积极推行地质环境保证金制度,对矿山环境保护工作进行定期监督检查,提高地质灾害的防治水平,促进矿产资源开发与环境保护协调发展。
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- 第一章 井田概况及地质煤层特征 井田 概况 地质 煤层 特征