亿隆煤矿煤层开采技术毕业论文Word文档下载推荐.docx
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其中探明的经济基础储量(111b)387万t,占总量的72%,控制的经济基础储量(122b)77万t,“探明的”+“控制的”464万t,占总量的86%,推断的蕴经济资源/储量74万t。
井田主要可采的1号煤层的先期开采地段达到了勘探程度。
1.1.4井田地质概况矿井地质
区几乎全部被新生界地层覆盖,以中更新统为主,北部沟谷有上更新统地层,在南部零星出露上、下石盒子组地层,地层发育情况以区以往钻孔揭露的情况自下而上由老至新分述如下:
(一)地层
1、奥陶系(O)
中奥陶统峰峰组(O2f)
下段岩性为灰及深灰色泥灰岩及石膏层,夹薄层块状石灰岩,石膏层多为纤维状。
上段为深灰色厚层状石灰岩,中、下部多为角砾状灰岩,夹薄层泥灰岩,顶部有铁质浸染呈褐色。
2、石炭系(C)
中石炭统组(C2b)
本组平行不整合覆盖于奥陶系地层之上。
一般厚度15.14~32.88m,平均24.80m。
由灰色及浅灰色铝质泥岩和深灰色泥岩、粉砂岩及不稳定的薄层石灰岩组成。
底部多为铝质岩。
具鲕状结构,可见有星散状和结核状黄铁矿,镜下鉴定95%由一水硬铝石组成。
中部以泥岩为主,夹薄层不稳定的石灰岩和煤层,微观鉴定石灰岩90%为泥晶方解石和9%的生物碎屑,其碎屑成分有:
腕足类碎片及刺、瓣腮类、有孔虫、三叶虫、苔藓虫、珊瑚、海百合等。
顶部多为泥岩、粉砂岩。
从岩性、岩相及生物化石组合分析,属泻湖海湾沉积。
上石炭统组(C3t)
整合覆盖于组地层之上。
K1石英砂岩底至K7砂岩底,一般厚度74.05~98.32m,平均89.16m。
为本区主要含煤地层。
岩性主要以灰黑色泥岩、粉砂岩、煤层及石灰岩为主,夹有厚度变化较大的细-中粒砂岩。
根据本组岩性、岩相及沉积旋迴特征,分为三段,叙述如下:
a、组下段(C3t1)
K1石英砂岩底至K2石灰岩底。
一般厚度13.00~33.74m,平均23.63m。
底部石英砂岩(K1)呈灰白色,细-中粒、致密坚硬、质纯,镜下鉴定石英占95%左右,胶结物为方解石占5%左右,具暗色泥质线纹显示的斜层理及缓波状层理,厚度变化大。
其上为灰黑色泥岩、粉砂岩夹9+10号及11号两层稳定可采煤层,间夹1-3层细粒砂岩及不稳定石灰岩。
泥岩、粉砂岩中含大脉羊齿Neuropterosgigantea栉羊齿pecopterissp大隆脊曲颚刺streptoghathoeusoppretus,优美曲颚刺streptoghatnoluselechtuus及不完整的封印木属轮叶属、芦木属。
b、组中段(C3t2)
K2石灰岩底-K5砂岩底,厚度26.98~40.02m,平均33.77m。
岩性主要由两层石灰岩、泥岩、粉砂岩和薄层砂岩组成,夹1~2层局部可采的薄煤层。
K2为厚层状生物碎屑石灰岩,厚度7.72~11.35m,平均9.31m,上分层生物碎屑达80%左右,夹燧石条带,其下为含钙质的薄层泥岩,下分层含泥质较高泥晶基质达60%左右。
富含蜓科动物化石,如:
假希瓦格蜓:
pseudoschuagerirasp,长似纺锤蜓:
quaasifusulinalangissin,含不完整的有孔虫、介形虫等。
经鉴定微体生物有:
长隆脊曲颚刺、欣德刺、瓦保恩曲颚刺、纤细曲颚刺等。
K2-K3石灰岩间夹细粒砂岩、黑色泥岩及不稳定的8号煤层。
K3石灰岩厚度3.10~5.35m,平均3.94m,主要成分为泥粉晶方解石,含生物碎屑。
K3-K5砂岩间以粉砂岩为主,夹不稳定的7号薄煤层。
c、组上段(C3t3)
K5砂岩底-K7砂岩底,厚度25.20-45.25m,平均32.70m。
以黑色泥岩、粉砂岩为主,夹薄层砂岩及海相泥岩,含不稳定的5号、6号不可采煤层。
其岩性为钙质泥岩或泥灰岩,部分地段相变为泥岩,富含菱铁矿结核,岩性以富含粘土物质的泥晶方解石及生物碎屑组成,富含动物化石碎片。
为组上部良好的辅助标志层。
3、二叠系
下二叠统(P1)
a、组(P1s)
整合覆盖于组之上,K7砂岩底-K8砂岩底。
厚度27.41~50.80m,平均35.44m。
岩性以深灰色泥岩、粉砂岩和灰、灰白色细-中粒砂岩为主,夹1号主要可采煤层及两层薄煤层,为本区主要含煤地层之一。
K7砂岩为灰白色细-中粒砂岩,厚度1.20~13.85m,平均4.12m。
成分以石英为主,长石次之,石英、长石总含量占60%以上,含少量云母和锆石,胶结物以结晶方解石充填在碎屑间,次园状,分选性中等,大型斜层理。
本组下部多以黑灰色粉砂岩、泥岩为主,夹有2号煤,局部见有菱铁质结核。
中部多以灰色中-细砂岩为主,成分以石英长石为主,常见有斜波状层理,含较多的煤屑,分选性和磨园度均较差。
上部以黑色泥岩、粉砂岩为主,夹有1号煤,本组泥岩和粉砂岩中含植物化石轮生楔叶:
sphenophgLlumuertioillatum,带羊齿:
tainiopteris,织羊齿:
Emplrctopteris,华夏羊齿:
Tingincarbonica等。
b、下石盒子组(P1x)
与下伏组地层呈整合接触,由K8砂岩底-K10砂岩底,一般厚度70.70-118.50m,平均90.27m。
据岩性岩相的差异可区分为上、下两段。
下石盒子组下段(P1x1)
K8砂岩底-K9砂岩底,厚度31.20~51.30m,平均41.03m。
底部K8砂岩为灰、灰白色细粒砂岩,其成分以石英、长石为主,总计占70%以上,含少量云母和粘土矿矿物,孔隙式及基底式钙质胶结,次棱角状-次园状,分选中等,斜层理,厚度0.80~8.12m,平均3.63m,局部为中粒砂岩。
其上由深灰色、灰色粉砂岩、泥岩及薄层细-中粒砂岩间互成层组成,下部夹有极不稳定的薄煤层。
泥岩和粉砂岩中有栉羊齿、华夏齿叶、朝鲜羽羊齿、科达狄瓣轮叶等植物化石及残片。
下石盒子组上段(P1x2)
K9砂岩底-K10砂岩底。
厚度30.40~68.00m,平均50.89m。
底部K9砂岩为灰白色微带绿色细~中粒砂岩,由石英、长石及粘土矿物组成的杂砂岩,以杂基支撑基底式胶结,分选较好,次棱角-次园状,含有机质黑色条带,显示斜层理,厚度1.30~7.20m,平均3.64m。
其上为灰、灰绿色粉砂岩、泥岩和灰白色微带绿色的细中粒砂岩相间互层,泥岩和粉砂岩中含有不均匀的紫色斑块。
下部K9砂岩之上有一层不稳定的厚层中粒砂岩(即K9′),为K9砂岩的辅助标志。
本段顶部有一层位稳定的铝质泥岩,呈灰白色含粉红色及紫色斑块。
具鲕状结构。
俗称桃花泥岩。
是其上K10砂岩的辅助标志层。
上二叠统(P2)
a、上石盒子组(P2s)
与下石盒子组地层成整合接触。
岩性以灰绿、紫色的泥岩及粉砂岩为主,夹灰绿色中-细粒砂岩。
根据岩性及岩性组合特征将该组分为三段。
上石盒子组下段(P2s1):
K10砂岩底-K12砂岩底。
厚度159.55~162.44m,平均160.88m。
底部K10砂岩为灰白色厚层中粒砂岩,成分以石英为主,长石、云母及绿色矿物次之,钙质胶结,分选中等,呈次棱角状,直线型斜层理,厚度1.83~16.62m,平均7.56m,变化较大,其上为灰绿色、紫红色混杂的粉砂岩、泥岩,夹薄层灰绿色砂岩,中部夹灰及深灰色泥岩及粉砂岩条带。
上石盒子组中段(P2s2)
K12砂岩底-K13砂岩底。
厚度121m左右。
底部K12砂岩为灰白色、黄绿色、厚层状细粒砂岩,成分以石英为主,粘土质胶结,底部含小砾石,斜层理发育,厚度4.45~16.05m,平均9.13m。
其上为紫红色、黄绿色粉砂岩及泥岩间互组成,夹2~3层细粒砂岩。
上石盒子组上段(P2s3)
K13砂岩底-K14砂岩底,厚度93m。
底部K13砂岩为灰绿色中-粗粒砂岩,成分以石英为主、长石次之,底部含细砾,粘土胶结。
其上为灰绿色、紫红色泥岩、粉砂岩夹薄层中细粒砂岩组成。
b、石千峰组(P2sh)
区万安断层以东赋存,最大厚度50m。
底部K14为灰绿色微含紫红色细-中粒砂岩,成分以石英为主,长石次之,粘土质胶结,次园状,分选中等。
其上为紫红色泥岩和灰绿色粉砂岩组成,裂隙中充填有次生石膏。
4、第四系(Q)
中更新统(Q2)
底部为一层砂砾层,其上为浅红色亚粘土,亚砂土类钙质结核层。
厚度为45-70m。
上更新统(Q3)
底部多为砂层及砂砾层,其上为灰黄色亚粘土、亚砂土,上部为次生黄土和耕植土。
(二)构造
1、区域构造
本区位于霍西煤田中西部万安详查勘探区的东南边缘。
属祁吕贺山字形构造前孤东翼的汾渭断陷盆地的侧。
煤田东、西两侧受霍山断层和紫荆山断层及次一级罗云断层控制,北受灵石隆起的影响。
另外又由于地壳相对升降运动的差异性,形成一系列的与汾渭断陷成正交或斜交方向的断裂和褶皱。
万安详查区构造形迹以阶梯状正断层为主,伴生有地垒、地堑和背、向斜构造,总体构造为走向北东、向北东倾伏的复背斜。
2、井田构造
本井田被北东向断层切割成台阶状构造,结合钻孔的煤层标高控制,确定井田北部发育一对轴向北东的背向斜,井田中部发育一条轴向北东的向斜,南部发育一条轴向北东的背斜。
地层倾角一般6~12°
,局部可达30°
,地表及钻孔中未发现陷落柱,现将井田的断层及褶曲分述如下:
(1)断层
韩侯正断层
位于井田西北部侧,走向北东30°
,为西盘下降的正断层,落差150-180m,倾角70°
,由于黄土覆盖,该条断层由钻探工程控制。
区外北部有成对的W-14和W-15号钻孔,中部W-29号孔K3石灰岩下部石英砂岩与中奥陶统峰峰组地层接触,落差150m,南部71号孔中K3石灰岩与中奥陶统峰峰组石膏带接触。
万安正断层
位于井田东部边缘,据万安详查勘探成果及电法控制,该断层东南盘下降、西北盘上升,属正断层,走向N35-40°
E,倾向南东,落差180m,倾角70°
,由于位于东南边界附近,进入井田很少一部分,故对井田资源影响不大。
F1正断层
西部韩候村附近电法勘查控制,为东南盘下降的正断层,断层走向N35°
E,倾向南东,倾角70°
。
向东北延伸,推断断层落差为100~120m左右,倾角70°
F2正断层
西部F1断层东部以南,补4、YL3-2、YL1-2等钻孔控制,断层走向N40°
E,倾向NW,向东北延伸出井田,断层落差10~30m,倾角70°
F3正断层
位于井田南部,万安断层以西,原韩侯煤矿在生产过程中,井下揭露,该正断层走向N57°
E,倾向SE,倾角80°
,落差30m。
F4正断层
位于井田北部,YL1-2钻孔揭露,北西盘为上升盘,南东盘为下降盘,断层走向为N33°
E,倾向SE,倾角70°
;
落差为15m,自9+10号煤层底部至11号煤层层位,钻孔中缺失11号煤层。
断层特征详见表2-1-1。
表2-1-1断层特征一览表
断层名称
断层位置
断层产状
落差
(m)
延伸长度(m)
控制程度
走向
倾向
倾角
韩侯
正断层
井田西北部
N30°
E
NW
70°
150-180
3500
钻孔控制
万安
井田东部边缘
N35-40°
SE
180
2000
井田西北部韩侯村附近
N35°
100-120
3600
井田中部—东北部,F1断层以东
N40°
20-30
井田南部,万安断层以西
N57°
80°
30
800
井巷揭露
井田北部,F2断层以东
N33°
15
430
(2)褶曲
井田多被第四系黄土层覆盖,其褶曲是结合钻孔的煤层标高控制确定。
S1向斜
位于井田北部,轴向NE,区延伸1500m,北西翼倾角为30°
,南东翼倾角为25°
,向北东方向倾伏。
S2背斜
位于井田北部,轴向NE,区延伸1950m,北西翼倾角为25°
,南东翼倾角为22°
S3向斜
位于井田中部,轴向近北东向,区延伸2800m,北西翼倾角为22°
,南东翼倾角为14°
S4背斜
位于井田南部,轴向近北东向,区延伸2300m,北西翼倾角为14°
,南东翼倾角为13°
(四)岩浆岩
依据万安详查时工作成果及地质填图,该区无岩浆岩活动。
综上所述,井田褶曲宽缓,断层较发育,未发现陷落柱及岩浆岩体侵入,井田构造总体属中等类型。
1.1.5水文地质特征
(一)区域水文地质概况
1、水文地质单元划分
霍州矿区位于吕梁山和霍山隆起带之间,吕梁山和霍山出露有太古界、元古界和下古生界的寒武系和奥陶系地层。
亿隆井田位于霍州矿区的南部,汾河西侧,地貌形态为中低山区,地形切割强烈,沟谷纵横,地形复杂,井田的西北吕梁山大面积出露碳酸盐岩层,成为区域地下水的补给区。
根据区域水文地质条件,吕梁山碳酸盐地层补给区地下水向东南径流,在团柏井田中部沿北西方向存在有奥灰岩溶水天然可移动的分水岭,北东侧岩溶水流向郭庄泉排泄,南西侧经由亿隆井田流向龙子祠泉排泄,形成以郭庄泉和龙子祠泉为排泄基准的水文地质单元。
龙子祠泉位于市西南13km的西山山前,西山属吕梁山脉,泉水出露于山与盆地交接处的坡积物中,出露标高465.20-472.19m,泉水无色、无嗅、透明、水温17℃,矿化度0.66-0.79g/l,PH值7.2-7.9,属硫酸盐重碳酸盐钙镁型水。
根据(1978-1987)实测资料,流量4.37-6.04m3/s,平均流量5.20m/s,90年代为1.08m3/s,2000-2003年平均流量为3.125m3/s,2006年平均流量为3.36m3/s,呈逐年下降趋势。
泉水补给来源于吕梁山大面积分布的寒武、奥陶系岩溶含水岩,泉域北起姑射山,南至关王庙,西起五麓山断裂带,东至吕梁山山前断裂带的吕梁山南段广大地区,泉域面积3050km2,其中寒武奥陶可溶岩裸露面积1340km2。
2、区域含水层
(1)奥陶系石灰岩溶裂隙含水层
区域东南部广泛出露且为地下水补给区,本含水层含水丰富,水质好,为区域主要含水层,井田水位标高在515~520m。
(2)上石炭统石灰岩溶裂隙含水层组
主要为组三层石灰岩含水层,其含水性随埋藏深度和所处构造位置不同而变化,为区域主要含水层之一。
(3)二叠系砂岩裂隙含水层
区域广泛出露,多见有小泉水出露,具有一定含水性,但一般富水性较弱。
(4)第四系冲积洪积含水层
多分布于较大沟谷及两侧一级阶地,大多含水性较好,为村镇工农业用水的重要水源之一。
3、区域隔水层
隔水层有组铝土质泥岩或铝土岩,2号煤层底板至K2灰岩之间的粉砂岩、泥岩等;
组顶界以上泥岩、粉砂岩等组成。
(二)矿井水文地质条件
1、井田地表水
井田无地表水流,仅有两条北西向冲沟,较大为东北角冲沟,均延伸数公里,雨季可出现水流,向东南流入汾河,矿井井口均建在远离沟谷,因此,不存在洪水灌井的现象。
2、含水层
井田的周围含水层自上而下有:
(1)全新统(Q4)砂砾石孔隙含水层
为近代冲(洪)积层,主要分布在河谷地段。
岩性为亚砂土、砂及砾石层,厚度10~45m,井田东的舞阳河下游许村水井,抽水涌水量5.62L/s,单位涌水量是3.56L/s.m,水质为重碳酸盐钾钠钙型水,水位标高544.43m,地下水水位一般随地形而变化为浅层含水丰富的孔隙潜水含水层。
(2)上石盒子组(K12)砂岩裂隙含水层
厚度变化大,多在地形高处出露,风化裂隙发育,地下水受大气降水直接补给,在沟谷受地表切割以间歇性泉水出露,在已揭露的钻孔中裂隙不发育,钻孔消耗量一般在0.1m3/h以下,属较弱富水性裂隙含水层。
(3)上石盒子组(K10)砂岩裂隙含水层
层位稳定,厚度变化大,最大厚度18.83m,平均厚度6.88m,岩性为灰白色长石石英粒砂岩,风化裂隙发育,受大气降水补给,地形切割以泉的形式排泄,西南部泉水流量达210L/s,水质为重碳酸盐钠镁钙型水。
钻进消耗量一般在0.30m3/h以下,属弱富水性裂隙含水层。
(4)下石盒子组(K9、K8)砂岩裂隙含水层
层位较稳定,岩性为灰白色、长石石英细-中粒砂岩,含水层位于1、2号煤层以上,K8砂岩厚0~11.20m,平均厚2.94m,东南部浅部地带风化裂隙发育,含水性增强,深部地带裂隙不发育,钻进消耗量一般小于0.50m3/h,钻孔抽水试验单位涌水量为0.01L/s.m,K9砂岩一般厚5.92m,位于K8砂岩以上32m左右,含水情况与K8相似。
因此,K9、K8砂岩属弱富水性裂隙含水层。
(5)组(K3、K2)石灰岩溶隙含水层
K3石灰岩为8号煤层的顶板,厚0.42~4.57m,平均厚1.32m,岩性为深灰色,块状、质较纯或质纯、裂隙不发育,钻进消耗量一般小于0.3m3/h,只有701号孔达0.3m3/h,因此,属含水性弱的含水层。
K2石灰岩为9、10号煤层直接充水含水层,厚2.75~11.40m,平均厚8.90m。
岩性主要由泥粉晶方解石及少量生物碎屑组成,含生物颗粒泥粉晶结构,块状构造,裂隙发育,有9个钻孔出现了大于5.00m3/h,且大部为全漏,占钻孔的37.5%,另详查孔在西南部也为大漏或全漏,钻孔抽水试验,降深7.10(702)~102.85(XL1-3)m,单位涌水量0.011(YL1-3)~0.0013(702)L/s·
m,水位标高+517.09~+530.10m,水质为SO4-Ca型,因此,为弱—中等富水性溶隙含水层。
(6)中奥陶统石灰岩溶隙含水层
奥灰岩溶裂隙水是煤系地层下伏的主要含水层,是开采下组煤(9+10、11号)的主要威胁,奥陶系碳酸盐岩在矿区总厚617m,井田共施工水文孔3个,供水井1个,主要目的是为控明对开采下组煤层有充水影响的峰峰组,西部端井田ZK702号孔揭穿该组,奥灰揭露厚度65.09~205.32m,岩溶埋藏标高+160~+480m,根据探岩溶孔和水文孔,对其岩性、含水性及相对隔水层自上而下描述:
峰峰组上段(O2f2)块状石灰岩溶隙含水层组
该段厚度39.69~53.95m,平均厚度38.63m,岩性为深灰色、灰色、致密、块状、质纯、裂隙发育,具有强裂的溶蚀现象,物探测井DLW曲线呈低阻反映,HGG曲线呈现低密度反映,一般发育2-4层溶隙层,组成第一含水层组,受下团柏断层导水影响,径流条件好,岩溶裂隙发育,多数钻孔消耗量出现大漏或15.00m3/h的全漏,井田抽水试验单位涌水量1.~9.59L/s·
m,水位标高+518.28~+518.94m,水质为硫酸盐重碳酸盐钠钙型。
井田断层为性断层,为导水断层,因此,该段属强-极强富水性溶隙含水层。
峰峰组下段(O2f1)泥灰岩石膏层相对隔水层
厚度一般60m左右,厚度分别为44.64和124.20m,通常在中间夹岩石膏层,层位稳定,致密坚硬,该段沉积环境为滨海相或海岸相沉积,成份大都为白云石、石膏等矿物,粘土含量亦显著增大,纤维状石膏一般以薄层状、脉状、网状与泥灰岩交织在一起,该段为良好的相对隔水层。
上马家沟组厚层状石灰岩溶隙含水层
分为上、中、下三段,厚度154.4~250.0m,平均厚度239.45m,上段以石灰岩为主,灰黑色灰岩夹白云质灰岩及泥质白云岩,溶洞裂隙发育;
中段豹皮状灰岩,灰岩夹薄层白云岩,溶洞较发育,下段角砾状灰岩,角砾状白云岩泥灰岩,含石膏条带。
邻近回坡底井田(西北向距本井田约10km)钻孔抽水试验单位涌水量0.465~0.688L/s.m,属中等富水性含水层,水位标高在+520.29~+525.45m,PH值7.23~7.60,水化学类型为SO4.HCO3-Ca.mg型为主.属中等富水性的溶隙含水层,推断井田围奥灰水位在+515~+520m。
3、隔水层
11号煤层至O2含水层之间的隔水层,是由铝质泥岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩等致密岩层组成,厚度15.14~35.86m,一般厚24.80m,其间有一层致密坚硬的石英砂岩,裂隙不发育,平均厚2.88m,具有良好的隔水性能,通常情况下,垂直方向使11号煤层以上含水层与奥灰岩溶水不发生水力联系。
1号煤层至K2石灰岩之间隔水层,是由致密的粉砂岩,泥岩组成,具有良好的隔水性能,在无断裂贯通情况下,垂直方向使2号煤层以上含水层与K2含水层不发生水力联系。
奥灰地层的第一、二含水层组间的隔水层,由致密状泥岩灰岩膏层组成,隔水性能良好。
1.2煤层的埋藏特征
(一)煤层
1、含煤地层
石炭系上统组(C3t)和二叠系下统组(P1s)为本区主要含煤地层,叙述如下:
a、石炭系上统组(C3t)
下段(C3t1)
K1石英砂岩底至K2石灰岩底,厚度13.00-33.74m,平均26.63m。
主要由灰白色石英砂岩、灰黑色泥岩、粉砂岩、灰白色中粒砂岩、1-2层薄层石灰岩及煤层组成。
底部为K1石英砂岩。
顶部为9号、10号煤层,中下部为11号煤层。
中段(C3t2)
K2石灰岩底至K4石灰岩顶,厚度26.98-40.02m,平均33.77m。
岩性主要以K2、K3、K4石灰岩、泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩及薄煤层组成。
K2石灰岩全区稳定,含燧石结核,K3石灰岩本区局部有相变,厚度有一定变化,K2、K3石灰岩间夹粉砂岩、泥岩和中粒砂岩及8号煤层。
K4石灰岩在本区不发育,K3、K4石灰岩间夹泥岩、铝质泥岩及7号煤层。
上段(C3t3)
K4石灰岩顶至K7砂岩底,厚度25.20-45.25m,平均32.70m。
下部为灰色细粒砂岩,灰黑色泥岩、砂质泥岩及6号煤层。
上部为灰黑色泥岩及5号薄煤层。
b、二叠系下统组(P1s)
K7砂岩底至K8砂岩底,厚度27.41-50.80m,平均35.44m。
底部K7砂岩为灰-灰白色中细粒砂岩,下部为深灰色泥岩及钙质泥岩,含少量植物化石,上部由深灰色粉砂岩、砂质泥岩、细粒砂岩及1、2、3号煤层组成,含丰富的植物
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