盛源煤矿水文地质类型划分报告正稿.docx
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盛源煤矿水文地质类型划分报告正稿
徐矿铁煤能源公司盛源煤矿
水文地质类型划分报告
二0一0年六月
目录
1、矿井及井田概况-------------------------------------------------------1
1.1矿井及井田基本情况-------------------------------------------------1
1.2位置、交通---------------------------------------------------------2
1.2.1井田位置---------------------------------------------------------2
1.2.2交通条件---------------------------------------------------------2
1.3地形地貌-----------------------------------------------------------2
1.4气象、水文---------------------------------------------------------2
1.4.1气象-------------------------------------------------------------2
1.4.2水文-------------------------------------------------------------3
1.5地震---------------------------------------------------------------3
1.6矿井排水设施能力现状-----------------------------------------------3
2、以往地质及水文地质工作-----------------------------------------------4
2.1对以往地质报告的评述-----------------------------------------------4
2.2物探工作-----------------------------------------------------------5
3、地质概况-------------------------------------------------------------5
3.1地层---------------------------------------------------------------5
3.2下侏罗统三工河组(J1s)-------------------------------------------6
3.3中侏罗统西山窑组(J2x)-------------------------------------------6
3.3.1西山窑组下段(J2x1))----------------------------------------------6
3.3.2西山窑组中段(J2x2)---------------------------------------------6
3.3.3西山窑组上段(J2x3)-----------------------------------------------7
3.4第四系-------------------------------------------------------------7
3.4.1第四系中更新统洪冲积(Q2pal)--------------------------------------7
3.4.2第四系上更新统—全新统洪冲积(Q3-4pal)-----------------------------7
3.5构造及断层---------------------------------------------------------7
4、区域水文地质---------------------------------------------------------7
4.1地形地貌-----------------------------------------------------------7
4.2地表水-------------------------------------------------------------7
4.3矿区主要含(隔)水层------------------------------------------------8
4.4区域地下水补给、径流、排泄条件--------------------------------------8
5、矿井水文地质---------------------------------------------------------9
5.1井田边界及其水力性质-----------------------------------------------9
5.2含水层(段)-------------------------------------------------------9
5.2.1第四系孔隙潜水含水段(Ⅱ-2)-------------------------------------9
5.2.2中侏罗统西山窑组孔隙裂隙弱含水层(Ⅳ)---------------------------10
5.3隔水层------------------------------------------------------------10
5.4矿井充水条件------------------------------------------------------10
5.4.1充水水源--------------------------------------------------------10
5.4.2充水通道--------------------------------------------------------11
5.5井田及周边地区老窑水分布状况--------------------------------------11
5.5.1原铁厂沟煤矿东一号斜井------------------------------------------11
5.5.2原十矿----------------------------------------------------------12
5.6矿井冲水状况------------------------------------------------------13
6、对矿井开采受水害影响程度及防治水工作难易程度评价-------------------14
6.1对矿井开采受水害影响程度的评价------------------------------------14
6.2防治水工作难易程度------------------------------------------------14
7、矿井水文地质类型划分及对防治水工作的建议--------------------------15
7.1矿井水文地质类型划分----------------------------------------------15
7.1.1地质勘探报告对矿井水文类型的划分--------------------------------15
7.1.2矿井生产过程中的实际情况对比划分--------------------------------15
7.1.3矿井水文地质类型划分结果----------------------------------------16
7.2对防治水工作的建议------------------------------------------------17
7.2.1矿井具体水害问题------------------------------------------------17
7.2.2矿井水害防治----------------------------------------------------17
7.2.3防治水建议------------------------------------------------------18
7.2.4矿井防治水工作技术路线------------------------------------------19
1矿井及井田概况
1.1矿井及井田基本情况
矿井始建于1999年,生产规模为0.03Mt/a,2003年开始技改,生产规模由0.03Mt/a改扩建为0.15Mt/a,2010年12月矿井通过45万吨/年改扩建竣工验收,服务年限49.6年。
目前有效的采矿许可证范围,井田东西走向长2km,南北宽0.6~0.75km,矿区面积1.3919km2。
井田开采范围内含可采及局部可采煤层15层,主采煤层5层,编号为B13、B11、B10、B9、B8,煤层倾角在19°~28°之间,局部达到30°~39°。
煤层厚度、间距:
B13:
1.71~2.81m,平均2.16m属结构简单、全区可采、稳定的中厚煤层。
B11:
1.56~4.19m,平均3.06m,与B13煤层间距6.8-7.9m,属于结构较简单、全区可采、稳定的中厚煤层。
B10:
2.06~4.77m,平均3.48m,与B11煤层间距11.59-14.22m,属于结构简单~复杂、全区可采、稳定的中厚煤层。
B9:
1.88~3.15m,平均2.71m,与B10煤层平均间距39.92m,属于结构简单、全区可采、稳定的中厚煤层。
B8:
3.82~6.95m,平均5.15m,与B9煤层平均间距38.85m,全区可采,稳定、结构简单的厚煤层。
各煤层顶底板岩石种类基本一致,其岩性也基本相同,伪顶、伪底为含炭泥岩、炭质泥岩和高炭泥岩,煤的直接顶底板多以泥岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩为主,矿区内未见砂岩老顶。
各煤层的顶底板岩石稳固性属差—坏的类别,在受到地下水的影响下,强度降低,极易软化,甚至崩解。
井田主采煤种为长焰煤,煤层均属易燃易自燃煤层,煤尘具有爆炸性。
2010年4月矿井瓦斯瓦斯鉴定数据为:
绝对瓦斯涌出量0.42m3/min,相对瓦斯涌出量为0.76m3/t;二氧化碳绝对涌出量为0.67m3/min,相对涌出量为1.21m3/t。
矿井开拓方式为斜井开拓,主斜井井口标高+707.7m,断面积6.02㎡,倾角25°,锚喷支护;副井井口标高708.6m,断面积6.02㎡,倾角32°,料石砌碹支护;风斜井井口标高707.6m,断面积6.02㎡,倾角25°~35º,沿B10煤层布置,料石砌碹支护。
矿井设计两个生产水平,第一水平为+640m-+525m,第二水平为+525m-+400m。
目前生产水平在+525m水平,该水平划分的2个区段+640m-+585m区段已经回采结束,+585m-+525m区段为生产区段。
矿井采煤方法采用走向长壁综合机械化采煤法,矿井现有904工作面,接续工作面为804工作面。
1.2位置、交通
1.2.1井田位置
矿井井田范围为东西走向2.47km,南北宽1.51km,面积3.73km2。
井田地理坐标:
东经84º34′58″~84º36′30″,北纬46º10′56″~46º11′22″。
1.2.2交通条件
盛源煤矿位于托里县城北东90km,额敏县城南东80km,铁厂沟镇以东15km的莫湖台。
自托里县城和塔城市经额敏县城均有沥青公路与铁厂沟镇相连,克拉玛依至铁厂沟镇的山区二级公路已建成通车,铁厂沟镇往东15km经矿区有80km砂石路通往百口泉,交通方便。
1.3地形地貌
井田位于准噶尔界山中段,和什托洛盖盆地西段南缘;海拔高程+665~+715m,相对高差50m左右,总体地形为西、北略高,东、南稍低的冲积戈壁平原地区,地形平缓。
井田北部山区,东有白杨河,南部有铁厂沟河经过。
1.4气象、水文
1.4.1气象
井田属北温带大陆性干旱气候区,气候干燥多风,降雨量少,年、日温差大,夏季酷热,冬季严寒,据铁厂沟镇气象站统计资料:
年均气温4.4℃—6.8℃,6—8月为高温季节,最高气温达37.7℃,11月至翌年3月为低温季节,最低气温为-33.40℃,冻土深度达1.29—1.50m。
全年雨量稀少,降雨日数21—25d,且多集中在5—7月间,最长连续无雨天数42—77d,年均降水量93.40mm,每年10月份降雪,翌年4月由雪转雨,最大积雪厚度仅200mm。
区内蒸发强烈,年蒸发量高达3290.50—3522.20mm,为年降水量的近40倍,潮湿系数仅为0.0274,属湿度过低带。
区内是有名的风口过风通道,长年多风少雨,每年11月至翌年3月以东风为主,其余月份主要为西或西南风,年均风速5.70—6.60m/s,最大风速可达35m/s,4—5月份常有7—8级大风,有时达10级以上。
1.4.2水文
区内水系多呈东西向和北西—南东向,多为干枯的冲沟,常年流水的仅有矿区南侧外的铁厂沟河。
铁厂沟河又名科克塔勒河,发源于扎伊尔山北麓。
上游呈树枝状,从井田南部边缘以外1000m处由西向东流,汇水面积422km2,年平均流量0.24—0.76m3/s,3—4月为洪水期,1985年4月流量达9.77m3/s,1977年曾达18m3/s,历史最大洪水量43.06m3/s,最大流速3.43m3/s,枯水期2—3月和7—9月,最小流量为0.031m3/s。
1.5地震
井田处于地震活动较弱地带,依据{中国地震动峰值加速度区划图}(GB18306—2001),该区基本地震动峰值加速值为0.05g,地震动峰反应谱特征周期为0.4s,对应的地震基本烈度为Ⅵ度。
据新疆地震局资料,从有史记载以来,未发生过地震。
属地震相对平静区。
1.6矿井排水设施能力现状
矿井在+525m水平设有中央泵房,选用3台MD155-30×8型多级离心泵,流量Q=155m3/h;扬程H=240m;电机功率为160kw。
风井筒内敷设2趟Φ159×4.5的排水管路,正常、最大涌水期:
水泵均1台工作,1台备用,1台检修。
矿井设有主、副水仓,容积分别为470m3、300m3。
正常、最大涌水期:
排水管均1趟工作,1趟备用。
利用大井法对矿井第一水平(+640m-+525m)涌水量进行预算结果为37.92m3/h,而矿井目前的实际涌水量为48m3/h。
2013年5月下旬,矿井进行了联合排水实验,实验结果:
目前我矿1号工作水泵的排水能力在10小时内可排完矿井24小时的正常涌水量,2号备用水泵排水能力和3号检修水泵的的排水能力与1号泵相当。
联合排水时能在5小时左右就能排完矿井24小时的最大涌水量。
由此可见我矿井目前排水系统的排水能力完全能够满足矿井正常生产要求,具有较强的抗灾能力,能够满足安全生产要要。
2以往地质及水文地质工作
盛源煤矿以往进行的地质工作较多,自1958年至2001年均有各部门开展的地质调查、钻探、水文等工作。
1、1958—1964年,新疆地矿局一区调大队在区内做过1:
20万地质测量工作。
2、1984—1988年,新疆地矿局第九地质大队在和什托盖盆地一带进行了1:
5万煤田带钻远景调查,在勘探区西700m处施工有ZK0301孔,孔深750余米,该孔穿透第三系独山子组、西山窑组到三工河组,控制西山窑组地层总厚大于608m,对西山窑组含煤地层进行了有效控制,为勘查区内的地层划分,煤层对比起到了重要作用。
3、1999年11月,新疆地矿局第九地质大队在勘查区以西红山头煤矿一带进行了1:
2.5万地质填图工作,提交地质工作总结一份,对区域构造格架进行了研究。
4、1994—1995年,新疆天山地质工程公司一六一工程队在勘查区西邻的红山头煤矿进行了1:
1万普查,提交C+D级储量957.42Mt,但由于工作区范围小,孔浅,从而存在煤层对比不清的问题。
5、1999年3月—2001年3月,新疆地矿局第九地质大队在塔城地区铁厂沟煤矿盛源煤矿进行了详查地质工作,查明井田内含煤地层、构造、煤层厚度、结构特征及可采范围,对井田内水文地质情况进行了了解。
2.1对以往地质报告的评述
以往工作中存在的主要问题是:
对煤层底板控制高低不一,尤其是对B8—B1以下的煤层缺少工程控制;在矿区内Ⅱ线处布置一水文孔ZK202孔,仅做了B9′煤层以上西山窑组中段(J2x2)地层的混合抽水试验,而对未来矿山主采煤层B8煤层所处的西山窑组下段(J2x1)地层未做抽水试验,故对该段地层的富水性了解不够。
根据《新疆托里县铁厂沟煤矿区东一号井生产地质报告》评审意见书,该报告仅达到详查程度,在实际开采过程尤其是矿井西翼,所揭露的煤层底板等高线、煤层厚度、倾角、构造与报告差异较大,巷道掘进过程不能按照设计方位和高程掘进,只能根据现场实际情况定向,掘进中遇到了报告中没有提及的小的构造,矿井第一水平(+640m-+525m)实际涌水量(50m3/h)大于初步设计中计算的涌水量(37.92m3/h),说明以往的地质勘探报告对水文地质了解程度有限。
根据最新的0.45Mt/a安全专篇对矿井水文地质的描述也证实了对以往地质勘探报告的评述。
井田为典型的全掩式矿区,地表基岩露头较少,多为第四系覆盖。
井田内无地表水流,但井田南部的第四系潜水含水层中等富水且可通过构造裂隙、风化裂隙、导水裂隙对矿床间接充水。
岩石透水性弱,没有构造破碎带的影响,煤系地层地下水补给条件较差。
矿床充水主要源于第Ⅳ弱含水层(中侏罗统西山窑组)裂隙孔隙微承压水。
因此,第Ⅳ含水层(中侏罗统西山窑组裂隙孔隙弱含水层)透水性较差,富水性弱。
井田属裂隙充水为主、水文地质条件简单的煤矿床,水文地质勘探类型为二类一型。
2.2物探工作
1、1971年新疆地矿局第七地质大队对工区西部铁厂沟煤矿进行了初勘,提交C1+C2级储量2567Mt。
2、1982—1984年,新疆地矿局第九地质大队对铁厂沟西部煤矿进行了勘探工作,提交塔城地区铁厂沟煤矿勘探报告。
3、1995—1996年新疆煤炭厅161队在勘查区东部进行了1:
5000煤矿普查,施工钻孔7个。
4、2001年新疆煤炭厅161队在工区西部铁厂沟镇煤矿红山头井田进行了生产地质勘探工作,施工钻孔两个,提交了《新疆维吾尔自治区托里县铁厂沟镇煤矿红山头井田生产地质报告》,报告对B5、B7、B8、B9及B9′煤层进行了储量计算,共计获得储量856.40Mt,其中(332)资源量130.30Mt,333资源量726.10Mt,332占总资源量的16%,332+333占总资源量的65%。
报告中对主要勘探对象煤层B9控制程度不高,同时对B8煤层上分层没有进行储量计算。
由于本次工作所施工的钻孔均为浅孔,因此对地层的含煤性了解不够,煤层对比较为混乱。
但却为本次工作提供了邻区对比资料。
5、1999年3月—2001年3月,新疆地矿局第九地质大队在塔城地区铁厂沟煤矿莫湖台井田进行了详查地质工作,并编写了《新疆塔城地区铁厂沟煤矿莫湖台井田详查地质报告》,报告查明井田内含煤地层、构造、煤层厚度、结构特征及可采范围,对井田内水文地质情况进行了了解,为本次勘探提供了充分的地质依据。
该详查工作中存在的主要问题是:
对煤层底板控制高低不一,尤其是对B8—B1以下的煤层缺少工程控制;在矿区内Ⅱ线处布置一水文孔ZK202孔,仅做了B9′煤层以上西山窑组中段(J2x2)地层的混合抽水试验,而对未来矿山主采煤层B8煤层所处的西山窑组下段(J2x1)地层未做抽水试验,故对该段地层的富水性了解不够。
3地质概况
3.1地层
矿区内地表大部分被第四系覆盖,少部分为第三系。
地层由老至新分别为下侏罗统三工河组(J1s)、中侏罗统西山窑组(J2x)、上第三系上新统独山子组(N2d)和第四系中更新统至全新统洪冲积层。
只在工区以西中部有零星出露。
现将矿区内地层分述如下:
3.2下侏罗统三工河组(J1s)
下侏罗统三工河组呈近东西向分布,为一套浅—深湖相不含煤的碎屑岩沉积。
由灰绿、黄绿色泥岩、粉砂岩、细砂岩夹薄层泥灰岩、粗砂岩、砂岩、紫红色泥岩、炭质泥岩及煤线组成。
区域厚218m。
井田内ZK206钻孔仅控制到该组的顶部,控制厚36.18m,与上覆西山窑组下段(J2x1)呈整合接触关系。
3.3中侏罗统西山窑组(J2x)
中侏罗统西山窑组为一套含煤岩系,是井田内覆盖层以下的主体地层,为一套湖相三角洲平原相含煤碎屑沉积。
以泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为主的细碎屑沉积,下部和上部地层中夹数层砂岩、细砂岩、含砾砂岩,所占比例仅为4.8%。
各层位中均夹煤层,但下部分散,中部集中,上部稀少。
井田内控制西山窑组地层厚633.90m,控制0.3m以上的煤层51层,纯煤总厚38.04m,控制可采、局部可采煤层16层,可采纯煤总厚30.28m,根据地层的岩性、岩相及含煤性差异将井田内西山窑组自下而上分为三段。
3.3.1西山窑组下段(J2x1)
西山窑组下段为西山窑组下部地层,为一套从河流相过渡到三角州平原相的含煤碎屑沉积。
地表未出露,分布在第四系洪积层以下的南部地段,主要岩性为灰黄色、灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩夹细、中、粗砂岩、砂砾岩、炭质泥岩、煤线及煤层。
岩层中多含有植物化石炭化体,该段厚358.40m。
该段地层中以细碎屑岩石为主,泥岩、粉砂岩类岩石占95%以上,粗碎屑岩夹砂岩、砂砾岩约占5%,且多呈似层状或透镜状出现。
控制0.30m以上的煤层32层。
含可采、局部可采煤层10层,从下至上编号为B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9′、B9。
该段煤层相对分散,层间距在3.15—46.43m,平均层间距26.26m。
其中B8、B9为主要可采煤层。
3.3.2西山窑组中段(J2x2)
为西山窑组中部地层,连续沉积于下段(J2x1)地层之上。
地表仅见于矿区以西中部,Ⅱ线间的一级阶地与二级阶地的边坡地带,呈东西向零星出露,出露面积不足0.05km2。
主要岩性为灰色、灰褐色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩夹煤层、煤线及炭质泥岩,局部夹细、中、粗砂岩、砂砾岩透镜体,岩层中含丰富的植物碎片炭化体。
该段地层中煤层相对集中,主要分布在本段的中部22—45m区间,为本次勘探的重点,地层控制完整,该段地层平均厚188.34m。
控制0.30m以上的煤层16层,含编号煤层9层,自下至上编号为B10、B11′、B11、B12、B13、B14、B15、B16和B17。
9层煤层中,除B14—B17为有局部可采点的煤层外,其余5层均为可采或局部可采煤层。
根据B10与B9煤层间距的增大情况,以B9顶板作为本段底界标志。
3.3.3西山窑组上段(J2x3)
西山窑组上段连续沉积于中段(J2x2)地层之上,地表未出露,该段厚87.16m,主要岩性为粉砂岩,泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩夹细中、粗砂岩、砂砾岩。
炭质泥岩及煤线、煤层。
岩层中含较少的植物化石碎片含煤3层,纯煤总厚0
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