2 矿井建设条件
2.1 概况
2.1.1 地理概况
一、井田位置、范围及交通
asdf煤矿位于云南省镇雄县城北东方向,平距约12~15km,行政区划属镇雄县泼机镇和塘房镇管辖。地理坐标: 东经104°57′45″~104°59′45″,北纬27°26′45″~27°29′15″。矿区位于镇雄煤矿区南部东段之西南部,东至马鞍山、西到泼机河以西约500m,北起塘房还山寨,南至泼机大院子。井田走向长3.30km,倾斜宽4.62km,井田面积10.61km2。
镇雄县位于云南省东北部,其南至东南与贵州省毕节地区接壤,北部与威信县接壤。镇雄县城至毕节二级公路从矿区南部通过,矿区内为镇雄县一期和二期火电厂的专用线,为二级路面;镇雄县城至asdf村公路里程18km,南至贵州水城火车站约240km,西至昭通市区280km,镇雄县至昆明631km,交通方便(详见交通位置图2-1-1)。
二、地形地貌及气候条件
矿区地处乌蒙山区,属构造、侵蚀溶蚀的中山地貌。asdf煤矿矿区位于镇雄县城北东,镇雄煤矿区南部井田东段之北西角,泼机河以东,镇雄断裂以南(林口河以南)。矿区最高点为矿界东侧的大岩处,海拔高程+2151.8m,最低点位于矿区西南角煤层露头线与泼机河交叉处,海拔高程+1500m,为矿区最低侵蚀基准面,相对高差为651.8m。山脉走向近于东西向展布,东南高、北西两侧低洼,地形极有利于地表水排泄,泉水出露极少,地貌特征属高原侵蚀剥蚀中山地貌。
气候为北亚热带高原季风气候,由于地形切割较大,根据海拔不同可细
2图2-1-1 交通位置图
分为+1100m以下属北亚热带气候,+1100~+1600m属温带季风气候,+1600m以上属中温带气候。气温低,温差大,2003~2007年年均气温11.8~12.4℃,平均12.2℃,极端气温-11.9 ℃~33.4 ℃,年均温差36.0~40.3℃,平均37.7℃;降雨量较小,年均降雨量688.7~1427.7mm,平均914.6mm,一日最大降雨量153.4 mm,月最大降雨量314.4 mm,最长连续降雨33 d,降雨量212.2 mm,年最多雨天可达230天;晴天少,全年无云晴天仅20~30天。日照时间短,最长日照时间仅1494.8小时;冰冻期长,最长连续冰冻期达139d。年蒸发量969.4~1407.4 mm,平均1154.3 mm,年平均相对湿度83%,本区主导风向为西北风,最大风速为18m/s。
三、水系及其主要河流
矿区地处滇东北喀斯特中山山原区,长江水系金沙江一级支流赤水河和乌江的上游分水岭以南。为向北西缓倾的构造—浸蚀、溶蚀单面山地形,后坡坡面浸蚀沟谷发育,谷深坡陡,形成以逆向谷为主干的交错水系格式;前坡山脊走线曲折,坡面较陡。
矿区冲沟、河流较发育,小冲沟多为季节性小溪,大的河流主要有泼机河、林口河,裸梭沟,摩朗沟、朗家沟。泼机河由北向南流,林口河、裸梭沟、摩朗沟、朗家沟由东向西流并最终汇入泼机河,流出矿区。其中泼机河流量为3675 l/s,林口河流量为1958 l/s,裸梭沟流量为43.79 l/s,摩朗沟流量为43.67 l/s,朗家沟流量为12.12 l/s。
矿区北西部有一正在修建的林口水库,坝顶高1585m,坝顶长168m,坝顶宽8m,库容1725万m3。
泼机河:位于矿区西部边缘,由北向南流经并切割T1y,T1f1~6、T1k、P2c、P2l地层后流出矿区,注入乌江。在矿区内河床标高+1475.00~+1473.00m。平均流量2.25m3/s,最大流量216.13m3/s,最小流量0.55m3/s。该段洪水位标高在+1476.71m,一般距河床0~20m范围,对农田灾害不大。河床在流经P2c、P2l地层内,距煤层较近,河水可能通过含水层裂隙渗入矿井。
四、人文状况
镇雄县属国家级贫困县,人口多,2006年末,全县总人口数135.5810万人,其中农业人口128.8534万人,城镇人口6.7276万人,人口自然增长率为10.6‰。镇雄是一个以农业为主的大县,土地少而贫脊,全县耕地面积120.3166万亩,人均占有耕地面积0.89亩。当地主产包谷、洋芋,少量水稻和荞麦。经济作物以烤烟为主。工矿企业以煤矿为主,2006年原煤产量420万吨。另有水泥厂,水力发电厂及一些小型加工企业。工业不发达。居民以汉族为主,杂居少数彝族,居民人均收入低,劳动力富足有余。
五、地震烈度
矿区处于云南滇东台褶带东部,位于威信-镇雄稳定区,新构造运动以大面积间歇性抬升为主,活动断裂不发育。近500年来偶有5级左右地震发生,据镇雄地震局2000年-2007年来资料显示:以3级以下小震为主,尚未发生过大的破坏性地震。据《建筑抗震设计规范》(GB50011~2001),镇雄抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g。
2.1.2 矿区总体规划及开发现状
一、矿区勘探程度、地质报告审批情况
1958年,昭通地质队在该区作过大范围煤矿普查。
1974年,云南地质局第二区调队开展了1:20万镇雄幅区域地质测量,提交了区域地质调查报告。
1979年,云南地质局第八地质队对该区开展了大范围地质普查,普查范围面积为50km2。填制1:1万地质草图,提交了《云南省镇雄~威信煤田镇雄煤矿区南部东段地质普查报告》。对矿段内地质构造特征、煤系地层分布范围、煤层地质进行了初步了解,试算了C5b可采煤层资源储量,获D级储量11239万吨,本矿区占有D级储量2726万吨。
2007年7月~2008年3月,云南省地质工程勘察总公司开展野外地质工作,提交了《云南省镇雄县asdf煤矿勘察报告》。该报告2010年3月通过了云南省国土资源厅评审(云国土资储备字 [2010]39号),在云南省国土资源厅进行了备案(黔国土资储备字[2010]39号)。
二、矿区总体规划及开发现状
asdf煤矿属新建矿井,依据云南省煤炭资源整合工作领导小组文件,云煤整合[2008]41号《云南省煤炭资源整合工作领导小组关于昭通市镇雄县煤炭资源整合方案的批复》,asdf煤矿已纳入镇雄县“十二、五”期间规划的新建10对矿井之一。
2.1.3 小煤窑开发现状
矿区内自明、清时代起就有小煤窑生产。较集中地开矿是在1958年至2003年之间,有较多小煤窑采煤,小煤窑采矿范围在大院子到瓜娃村一带,主要针对C5b煤层近地表部分,采煤深度在地表露头线到沿倾向30至50m之间。2003年后被当地政府依法查封。
1、新兴煤矿
矿区东南方向的新兴煤矿年产原煤5万吨,坑口距探矿证东南界约500m,为平坑,坑口坐标为X:3037511.35、Y:35499630.58、H:1814.06m,目前已采深300m。煤层厚度1.5~1.9m。采矿证范围由4个拐点坐标圈定,1:X 3037950.00,Y 3500555.00, 2:X 3037625.00,Y 35499937.00,3、X 3037626.00,Y 35499403.00,4、X 3038195.00,Y 35500256.00。面积为:0.4494 Km2,开采标高为1860.00—1800.00m。2007年矿井瓦斯绝对涌出量0.674m3/min,相对涌出量3.648m3/t,矿井瓦斯等级低瓦斯矿井,2007年度瓦斯等级亦为低瓦斯矿井。
2、刘家坡煤矿
矿区东偏北方向为刘家坡煤矿,坑口在采矿证东北方向,离探矿证东北边2Km以上。由4个拐点组成,坐标1:X 3042425.00、Y 35500650.00,2:X 3040975.00、Y 35501988.00,3、X 3038980.00,Y 35499580.00,4、X 3041795.00,Y 3598910.00。面积为:5.741 Km2,开采标高为2100.00~1040.00m。2007年矿井瓦斯绝对涌出量0.58m3/min,相对涌出量7.05m3/t,矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井,2007年度瓦斯等级鉴定亦为低瓦斯矿井。
目前在镇雄县境内的煤矿山达101个,开采规模年产3~15万吨,2006年原煤产量420万吨,原煤主要向省外出售,少量供给当地居民作生活用煤。正在建设的东源煤矿年产120万吨
矿区与邻近生产矿井其相邻矿权分布详见图2-1-2。
2.2 外部建设条件
2.2.1 交通运输条件
asdf煤矿位于镇雄县城80°方向,平距10-13Km处。镇雄县位于云南省东北部,其南至东南与贵州省毕节地区接壤,北部与威信县接壤。镇雄县城至毕节二级公路从矿区南部通过,矿区内为镇雄县一期和二期火电厂的专用线,为二级路面;镇雄县城至asdf村公路里程18Km,南至贵州水城火车站约240Km,西至昭通市区280Km,镇雄县至昆明631Km,交通方便。
2.2.2 电源条件
本矿井采用35kV电压等级供电,其一回35kV电源线路引自乌峰110kV变电站,另一回35kV电源线路引自屏桥110kV变电站,矿区外部供电电源已经具备双回电源供电条件,能为矿井提供可靠的两回路供电电源。
2.2.3 水源条件
矿区偏西部有泼机河由北向南迳流,北部电厂专用水库—林口水库已经建成库容1750万m3,能满足矿山开发的生产生活用水。
2.2.4 其它建设条件
一、通信
中国电信、中国移动、中国联通等网络早已覆盖了本区。
二、迁村及土地占用情况
矿区开发将有少量农户迁移,并占用一部分土地,镇雄县政府将给予大力支持。
三、城镇规划
矿区附近没有大的城镇规划。
四、劳动力来源
本区人口密度较小,经济较落后,收入低下,但劳动力资源比较丰富。
五、主要建筑材料的来源
矿井建设的材料来源本着因地制宜、就地取材
2.3 资源条件
2.3.1 地质构造及煤层
一、地层及地质构造
(一)井田地层
asdf煤矿出露地层自老至新有上二叠统龙潭组、长兴组,下三叠统卡以头组、飞仙关组、第四系。上二叠统峨嵋山玄武岩组地表未出露,但有2个钻孔揭露到该层位。龙潭组地层(C5b煤系地层)出露于矿区南部边缘,其它出露地层绝大部分为三叠统和第四系。
1、上二叠统峨眉山玄武岩组(P2β)
出露于asdf煤矿北东外围,ZK302、ZK602揭露到该层。为灰绿色致密块状玄武岩,间夹杏仁状玄武岩与凝灰岩,其顶部以灰色含鲕状黄铁质凝灰岩与下伏茅口组呈假整合接触。厚40~70m。
2、上二叠统龙潭组(P2l)
出露于矿区南部边缘。为细碎屑岩含煤建造,C5b煤层以下多被第四系覆盖。
上部:为灰色、灰白色粘土岩、粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩及菱铁矿结核、菱铁岩薄层。含煤7~10层,一般8层,其中C5b为主要可采煤层,C6a为次要可采煤层,其余为厚度小于0.5m的不可采煤层, C5b煤层上层夹矸为高岭石泥岩I4标志层,下层夹矸为水云母粘土岩I3标志层。以浅灰色钙质细砂岩与中下部分界。
中、下部:为浅灰色粘土质泥岩、泥质粉砂岩,夹灰绿色粉砂岩、钙质细砂岩及菱铁岩薄层。其中钙质细砂岩为中下部分界的I2标志层。
底部的C10b煤层底板粘土岩或菱铁质粘土岩为I1标志层,与下伏峨眉山玄武岩组呈整合接触。
本组区域厚度163.72m。矿区有2个钻孔揭穿该层,厚度165.19~170.11m,平均167.65m。
3、上二叠统长兴组(P2c)
出露于矿区的南部边缘。由深灰色泥质灰岩、粉砂岩、细砂岩及薄煤交替组成的一套浅海相灰岩夹陆相碎屑岩含煤沉积,以三个海退旋迥组成,夹C1、C2、C3、C4等个薄煤层。煤层厚0.1~0.3m。
中下部I6标志层:居C4煤层顶板,厚7-10m,为深灰色泥质灰岩,含腕足类及筳科化石。
底部I5标志层:为深灰色泥质灰岩,厚2.10m,稳定性好,为本组底部标志层,与龙潭组呈整合接触。
本组区域厚度42.88m,矿区厚度44.60~52.43m,平均厚度48.74m。
4、下三叠统卡以头组(T1k)
分布于本煤矿南部。
上部:为灰绿色含钙质粉砂岩、粉砂质泥岩夹灰紫色粉砂岩及薄层细砂岩,含钙质结核。
下部:为灰绿色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩。
底部为浅灰色细晶灰岩,厚2m,为I7标志层,下与长兴组中假整合接触。本组厚度65.10~87.10m,平均厚度74.68m。
5、下三叠统飞仙关组(T1f)
广布于矿区,下与卡以头组呈整合接触,总厚480m。据岩性及古生物特征可分为六个岩性段。
(1)第一段(T1f1)
顶部为I8标志层,由两层厚层状鲕状灰岩夹钙质细砂岩或钙质粉砂岩组成,厚12~20m;上部为浅灰色厚层状、鲕状灰绿紫色钙质细砂岩及泥质粉砂岩;下部为灰绿色钙质细砂岩与紫色细砂岩、粉砂岩互层,夹粉砂质泥岩;底部以灰绿色厚层状细砂岩与卡以头组分界。本段区域厚度68.57m。钻孔揭露的厚度在32.86-56.28m之间变化,平均46.74m。
(2)第二至第三段(T1f2-3)
上部为灰紫色泥质粉砂岩或钙质粉砂岩与细砂岩互层,夹灰绿色粉砂岩、粉砂质泥岩条带及泥灰岩生物灰岩。灰绿色条带自上而下逐渐增多、增宽。由于抗风化强,常形成陡壁。近中部I9标志层位置,富含大个体瓣鳃化石,向上个体变小。常见射饰克氏哈、同心克氏哈、克氏克氏哈等化石。
中部为灰紫色泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩,夹灰绿色粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩条带,条带向上逐渐增多增宽。
下部为灰绿色粉砂质泥岩、粉砂岩夹鲕状灰岩、紫色细砂岩含肢皱克氏哈。
I9标志层在矿区内不明显,因此,第二段、第三段合并(T1f2-3),厚度197.42m。
(4)第四段(T1f4)
顶部以浅色层厚度大、粒度细,由紫灰色构成花斑状为其组合特征,上与T1f5易于划分;上部为灰绿色泥质粉砂岩、粉砂岩,夹紫色泥质粉砂岩、生物灰岩、细砂岩薄层及条带,其中灰岩达余层,单层薄仅0.03~0.2m;下部为紫色粉砂岩、钙质粉砂岩夹钙质细砂岩;底部为I10标志层,厚3.5~7.0m,为桔黄色(灰绿色)泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。段厚91.99m。
(5)第五段(T1f5)
分布于本煤矿北部山顶地带,形成山脊平台。上部为紫色泥质粉砂岩与钙质粉砂岩互层,夹粉砂质泥岩;下部为灰绿色泥质粉砂岩、细砂岩,与灰紫色细砂岩互层;底部为I11标志层,厚2.0~2.8m,为灰紫色厚层状泥质细砂岩,以含紫色泥岩砾石为特征,易与T1f4相区分。段厚66.67m。
(6)第六段(T1f6)
残存于本煤矿北部山头地带。上部为灰紫色薄层状钙质粉砂岩、泥质粉砂岩,夹薄层状泥质灰岩;下部为紫色与灰紫色泥质粉砂岩互层,夹薄层状粉砂质泥岩;底部为紫色中厚层状钙质粉砂岩(细砂岩)夹粉砂质泥岩薄层。主要产瓣鳃类正海扇、光海扇等化石。段厚57.73m。
6、第四系(Q)
主要分布于矿区南部及河谷地带。由残积、坡积、洪冲积层组成。由砂、砂土、砂质粘土、粘土及砾石和粉砂岩、砂岩碎块组成。矿区南部边缘掩盖了大部分龙潭组(P2l)地层。厚度1~22.37m。不整合覆盖于各地层之上。
矿区范围内分布的地层总体走向约50°~75°,倾角4°~23°,多数小于15°,属缓倾斜或水平分布地层。
(三)构造
asdf煤矿位于镇雄复式向斜南部东段。主要构造线呈北东和北北东向展布,与区域构造线一致。矿区范围内没有明显的褶皱构造,仅表现为向北西缓倾的单斜构造。矿区北西边的F1断层为控制性断层,另在矿区边缘有8条次级断层。由此组成矿区的主要构造格架。
1、褶皱
本区褶皱为一向北西缓倾的单斜构造,出露的地层主要为下三叠统飞仙关组(T1f)各段,南部出露卡以头组(T1k)、上二叠统龙潭组(P2l)及长兴组(P2c),地层产状平缓,倾向多在290~335°之间,倾角7~23°不等,多数地段小于12°。局部可见地层有小起伏。在矿区南部、东部和东北部分布有庙山背斜、月亮山向斜、大河光背斜。
2、 断层
对矿区起控制性作用的断层为矿区北部边缘的F1逆断层,另有F3、F4正断层及小断层F6、F7、F8、F9、F10、F11。各断层特征如下:
(1)F1逆断层
位于矿区北部边缘。全长9000m,走向65°,倾向北西,倾角大于80°。在西端断距大于400m,向东断距减为100m,断层带宽10m以上。断层下(南)盘为飞仙关组(T1f)、卡以头组(T1k)与上(北)盘的龙潭组(P2l)、峨眉山玄武岩组(P2β)、茅口组(P1m)呈断层接触,即上(北)盘的较老地层被推覆于下(南)盘较新的地层之上,属成煤后的逆断层,由于该断层的存在,使本矿区地层及煤层向北西方向倾没,矿区北西角煤层最大埋深达405m。该断层上(北)盘的煤层(其它矿区)随其抬升而露出地表。
(2)F3逆断层
位于矿区北东部边缘。出露长750m,走向北东,倾向北西,倾角66°。表现为飞仙关组第四段(T1f4)底部I10标志层(桔黄色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩被错断,上盘下降15m。
(3)F4正断层
位于F3断层之南,长1200m,走向北东,倾向北西,倾角69°。表现为下三叠统飞仙关组第四段(T1f4)底部I10标志层(桔黄色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩)被错断,上盘下降15Om。F3、F4断层位于矿区北东部边缘,对矿区煤层影响很小。
(4)F6、F7、F8、F9、F10、F11断裂。
分布于矿区北部边缘及北西角,为发育于F1断裂南侧的二次张裂面、挤压面,其终止于主裂面,远离主裂面逐渐消失,如小正断层、小褶曲轴等,属二次张裂面,与主断面呈锐角相交,其尖端指向北东、北,显示主断层南盘相对运动方向。
F6正断层:走向长约250m,走向134°,倾向225°左右,倾角56°。卷入地层有T1f2-3、T1f4,断距极小,对煤层无影响。
F7逆断层:走向长约380m,走向110°,倾向20°,倾角55°左右。卷入地层有T1f2-3、T1f4,断距不清,对煤层无影响。
F8正断层:走向长约200m,走向近南北向,倾向88°,倾角38°左右。卷入地层有T1f2-3、T1f4,断距不清,对煤层无影响。
F9正断层:走向长约420m,走向自北而南在26°~52°间变化,倾向北西,倾角较陡70°左右。卷入地层有T1f2-3、T1f4,断距不清,对煤层无影响。
F10正断层:其南东(上)盘为F10之上盘,走向长约200m,走向自北而南在45°,倾向北西约310°,倾角57°。卷入地层有T1f2-3、T1f4,断距不清,对煤层无影响。
除此之外,矿界范围内尚未发现其它的断层及褶皱,矿区构造简单。
二、煤层
矿区含煤地层有龙潭组(P2l)和长兴组(P2c)。
上二叠统龙潭组(P2l):为矿区主要含煤地层,区域厚度163.72m,矿区厚度165.19~170.11m,平均167.65m。含煤7~10层,一般8层,其中C5b为主要可采煤层,煤层稳定,C6a为次要可采煤层,煤层较稳定。C5b、C6a分别计算了资源量。C5b煤层上层夹矸为高岭石泥岩I4标志层,下层夹矸为水云母粘土岩I3标志层。钙质细砂岩为中下部分界的I2标志层。底部的C10b煤层底板粘土岩或菱铁质粘土岩为I1标志层。
上二叠统长兴组(P2c)
为矿区含煤地层之一,区域厚度42.88m,矿区厚度44.60~52.43m,平均厚度48.74m。
含C1、C2、C3、C4等4个薄煤层。煤层厚0.1~0.3m。
中下部I6标志层:居C4煤层顶板,厚7~10m,为深灰色泥质灰岩,含腕足类及筳科化石。
底部I5标志层:为深灰色泥质灰岩,厚2.10m,稳定性好,为本组底部标志层。
矿区可采煤层有两层,C5b为主要可采煤层,煤层稳定;C6a为次要可采煤层,煤层较稳定。
C5b为主要可采煤层:位于龙潭组(P2l)上部,距煤系顶部3.67~9.76m,一般为4~6m,煤层结构中等,夹矸1~5层,厚0.01~0.35m,岩性为含炭泥岩、泥岩。煤层顶板为含炭质泥岩或粉砂质泥岩,煤层底板为深灰色泥岩。
C5b煤层厚0.81~2.71m,平均真厚1.92m,厚度稳定,全区可采。煤层为低~中灰分、高热值、约1/3为高硫煤,2/3为低硫煤,高硫煤主要分布在1500m标高以上。
C6a为次要可采煤层:位于龙潭组(P2l)上部,距C5b煤层底部1.47~6.89m,一般为3~4m,少有夹矸,仅ZK501有1层夹矸,厚0.1m,岩性为含炭泥岩。煤层顶板为含炭质泥岩或粉砂质泥岩,煤层底板为深灰色泥岩。
C6a煤层厚0.20~3.52m,可采煤层平均真厚1.51m,厚度较稳定。主要可采煤1500m标高以上分布于2~6线间,1500m标高以下,主要可采储量分布于3~5线之间。煤层为低~中灰分、高热值、低硫煤。
2.3.2 水文地质条件
一、矿区地形、地貌及水系
asdf煤矿矿区位于镇雄县城北东,镇雄煤矿区南部井田东段之北西角,泼机河以东,镇雄断裂以南(林口河以南)。矿区最高点为矿界东侧的大岩处,海拔高程2151.8m,最低点位于矿区西南角煤层露头线与泼机河交叉处,海拔高程1500m,为矿区最低侵蚀基准面,相对高差为651.8m。山脉走向近于东西向展布,东南高、北西两侧低洼,地形极有利于地表水排泄,泉水出露极少,地貌特征属高原侵蚀剥蚀中山地貌。
矿区冲沟、河流较发育,小冲沟多为季节性小溪,大的河流主要有泼机河、林口河,裸梭沟,摩朗沟、朗家沟。泼机河由北向南流,林口河、裸梭沟、摩朗沟、朗家沟由东向西流并最终汇入泼机河,流出矿区。其中泼机河流量为3675 l/s,林口河流量为1958 l/s,裸梭沟流量为43.79 l/s,摩朗沟流量为43.67 l/s,朗家沟流量为12.12 l/s。矿区北西部有一正在修建的林口水库,坝顶高1585m,坝顶长168m,坝顶宽8m,库容1725万m3。
二、矿区含、隔水层
矿区出露地层岩性及富水性特征自上而下分述于后:
1、第四系松散堆积孔隙含水层(Q)
第四系残坡、冲洪堆积孔隙潜水含水层,主要由残坡积物、砂卵石、碎块、粘土等组成,结构松散,钻孔控制厚度1.25~22.37m,平均厚度为10.23m。矿区南部边缘及其以南分布于残坡积、崩积物,掩盖了大部分龙潭组(P2l)地层,不整合覆盖以各地层之上,为当地居民之耕地,无泉水出露。矿山河流低洼地分布少量冲洪积层,钻孔揭露此层时有漏水、掉块等异常现象,矿山南部分布的第四系孔隙水将对矿床充水影响小。
2、三叠系下统飞仙关组第六段(T1f6)砂泥岩相对隔水层
岩性为:上部为灰紫色薄厚层状钙质粉砂岩、泥质粉砂岩,夹薄层状泥质灰岩;下部为紫色与灰紫色泥质粉砂岩互层,夹薄层状粉砂质泥岩;底部为紫色中厚层状钙质粉砂岩夹粉砂质泥岩薄层。仅残存于矿区北部山头地带,分布面积狭小,节理裂隙较发育,未见泉点分布,富水性微弱,为相对隔水层,对矿床充水影响小。
3、三叠系下统飞仙关组第五段(T1f5)砂泥岩相对隔水层
岩性为:上部为紫色薄层状泥质粉砂岩与钙质粉砂岩互层,夹粉砂质泥岩;下部为灰绿色泥质粉砂岩、细砂岩,与灰紫色细砂岩互层;底部为灰紫色厚层状泥质细砂岩以含紫色泥岩砾石,段厚67m,主要分布于矿区山顶地带,形成山脊平台。地表多被灌木覆盖,泉水出露稀少,仅出露SH12泉,雨季泉流量0.01 l/s,富水性弱,为相对隔水层,对矿床充水影响小。
4、三叠系下统飞仙关组第四段(T1f4)砂岩弱裂隙含水层
岩性为:上部为灰绿色泥质粉砂岩、粉砂岩,夹紫色泥质粉砂岩、生物灰岩、细砂岩薄层及条带,其中灰岩达十余层(0.03~0.20m),下部为紫色粉砂岩、钙质粉砂岩夹钙质细砂岩。仅在ZK601孔揭露此层,揭露厚度为3.40m,RQD=36.1%,因风化作用,裂隙较发育,岩石质量劣,岩体完整性差。段厚92.0m,广泛分布于矿区两北东向山脉之两侧,主要接受大气降水补给,是矿区汇水面积最大之地层,泉水多出露于该层,雨泉流量0.03~1.83 l/s,地下水类型为HCO-3-Ca2+型,钻孔中尚未发现有掉块和坍塌,无涌、漏水异常现象。富水性弱,为砂岩灰岩弱裂隙含水层。
5、三叠系下统飞仙关组第二、第三段(T1f2+3)砂泥岩相对隔水层
岩性:上部为灰紫色泥质粉砂岩或钙质粉砂岩与细砂岩互层,夹灰绿色粉砂岩、粉砂质泥岩条带及泥灰岩和生物灰岩。由于抗风化能力强,常形成陡壁;中部为灰紫色泥质粉砂岩、粉砂岩,灰绿色粉砂质泥岩、粉砂岩;下部为灰绿色粉砂质泥岩、粉砂岩夹鲕状灰岩紫色粉砂岩含肢皱克氏蛤。分布于矿区大部地区,呈带状分布,裂隙较不发育,钻孔揭露厚度不全,仅在ZK601孔揭露全,其厚度为156.09m。RQD=15.6~89.5%,平均RQD=63.9%。总体岩石质量及岩体完整性中等。钻孔中无掉块和坍塌,无漏水、涌水水文异常现象。主要接受大气降水补给。泉水出露稀少,雨季泉流量0.02~0.40 l/s,水质类型为HCO-3-Ca2+型,富水性微弱,为砂泥岩相对隔水层。
6、二叠系上统飞仙关组第一段(T1f1)砂岩灰岩弱裂隙溶隙含水层
岩性为:顶部由两层厚层状鲕状灰岩夹钙质细砂岩或钙质粉砂岩,厚度12~20m,上部为浅灰色厚层状灰岩,灰绿紫钙质细砂岩及泥质粉砂岩及泥质粉砂岩;下部为灰绿色钙质细砂岩与紫色细砂岩、粉砂岩互层,夹粉砂质泥岩;底部以灰绿色厚层状细砂岩与卡以头组分界,段厚69m。主要分布于矿区南部,裂隙不发育,钻孔揭露厚度为41.82~72.27m,平均53.24m,RQD=46.8~95.8%,平均RQD=73.7%,总体岩石质量中等,岩体完整性中等。钻孔中无掉块、坍塌,无涌、漏水等异常。接受大气降水补给,泉水出露稀少,雨季泉流量0.05~2.17 l/s,富水性弱,为砂岩弱裂隙含水层,对矿床充水影响较小,地下水类型为HCO-3•SO42+-Na+型。
7、三叠系上统卡以头组(T1k)砂泥岩弱裂隙含水层
卡以头组主要分布于矿区的南部,呈带状东西向分布,其次出露于倮梭沟上游,其余地带未出露。岩性上部为:灰绿色含钙质粉砂岩、粉砂质泥岩夹灰紫色粉砂岩及薄层细砂岩,含钙质结核。下部为:灰绿色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩。底部为:浅灰色细晶灰岩,厚2m,与长兴组呈整合接触。钻孔揭露厚度64.21-87.01m,平均厚度72.71m。RQD=20.8~95.6%,平均RQD=65.3%,总体岩石质量及岩体完整性中等。受地形和出露面积的影响,区内无泉点出露,据ZK302和ZK303孔该层抽水试验成果,该层钻孔单位降深涌水量为q=0.0038~0.0110 l/s.m,平均为q=0.0074 l/s.m。渗透系数K为K=0.0091~0.0154m/d,平均K=0.0122m/d。水质类型为SO2-4.CO2-3-K+.Na+。富水性弱,为砂泥岩弱裂隙含水层,为矿床间接充水来源。
8、二叠系上统长兴组(P2c)、龙潭组(P2l)砂泥岩弱裂隙含水层
长兴组和龙潭组分布于矿区的南部,呈东西向带状分布,P2c由深灰色泥质灰岩、粉砂岩、细砂岩及薄煤交替组成的一套浅海相灰岩夹陆相碎屑岩含煤沉积。龙潭组岩性上部为灰色、灰白色粘土岩、粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩及菱铁岩薄层。含煤7~10层,其中C5b为主要可采煤层,厚度0.73~2.78m,平均为1.965m,C6a为次要可采煤层,局部,其余均为不可采煤层。中下部为浅灰色粘土质泥岩、泥质粉砂岩,夹灰绿色粉砂岩、钙质细砂岩及菱铁岩薄层。据钻孔揭示,此地层RQD=39.3~82.5%,平均RQD=58.1%,总体岩石质量及岩体完整性中等,裂隙较发育,主要发育一组与倾向近一致的陡倾角裂隙,裂隙面较平直,充填薄层钙质,具水蚀迹象,裂隙主要发育与灰岩岩石中,在灰岩中层理较发育,层理面上常见钙质,并见溶蚀现象。矿区ZK302和ZK303孔抽水试验,其结果为:单位降深涌水量q=0.0026~0.0028 l/s.m,平均为q=0.0027 l/s.m。渗透系数K=0.0012~0.0022m/d,平均K=0.0017m/d。区内出露泉水点5个,雨季泉流量为0.01~2.17 l/s,富水性弱,地下水水质为SO2-4.HCO-3-Ca2+。层厚207 m,为裂隙弱含水层,为矿床直接充水弱含水层。
9、二叠系上统峨嵋组(P2β)玄武岩相对隔水层
岩性为灰绿色致密块状玄武岩间夹杏仁状玄武岩与凝灰岩,其顶部以灰色含鲕状黄铁质凝灰岩。主要分布于矿区的南及北东外围,矿区内未出露,矿区仅ZK302孔和ZK602孔揭至此层,钻探揭露厚度11.74~27.78m,岩芯破碎,多为机械破碎,碎块表面无明显水蚀现象,含水性弱,为相对隔水层,对矿床充水无影响。
三、断裂带富水性、导水性及对矿床充水的影响
除矿界的北部、林口河以北发育有F1断层外,仅在矿区的北西部发现5条逆断层F7~F11。北东部的两条逆断层F3、F4,各断层含、隔水特征:
1、F1逆断层
F1逆断层出露于矿区北西外围,走向65°,倾向北西,倾角大于80°,走向长约9000m,西端断距大于400m,向东断距减为100m,断层破碎带宽10m以上。断层破碎带主要由粉砂岩、细砂岩角砾组成,钙泥质胶结,胶结较紧密,未见明显含水迹象,断层富水性弱,属相对隔水断层。F1断层下盘(南盘)为飞仙关组(T1f)、卡以头组(T1k)、龙潭组(P2l)与上盘(北盘)的龙潭组(P2l)、峨眉山玄武岩组(P2β)、茅口组P1m呈断层接触,即上(北盘)盘的较老地层被推覆于下盘(南盘)较新地层之上,属成煤后的逆断层。其上盘P1m灰岩岩溶含水层对矿床充水具间接影响,为矿床间接充水层。
2、F6~F11断层
F6~F11逆断层出露于矿区西北部,呈北东向、北西向发育于F1逆断层以南的二次张裂面、挤压面,终止于主裂面,远离主裂面逐渐消失。其中:
F6正断层:走向延伸长度小,长约250m,走向134°,倾向225°左右,倾角56°。断距极小,错动地层为T2f2+3和T2f4,对煤层无影响。
F7逆断层:走向延伸短,延伸长约380m,走向110°,倾向20°,倾角55°左右,断距不清,错动地层为T2f2+3和T2f4,对煤层无影响。
F8正断层:走向延伸短,长约200m,走向近南北向,倾向88°,倾角38°左右,错动地层为T2f2+3和T2f4,断距不清,对煤层无影响。
F9正断层:走向延伸短,长约420m,走向自北而南在26°~52°间变化,倾向北西,倾角70°左右,错动地层为T2f2+3和T2f4,断距不清,对煤层无影响。
F10正断层:走向延伸长约200m,走向45°,倾向南东,错动地层为T2f2+3和T2f4,断距不清,对煤层无影响。
F11逆断层:走向延伸长约200m,走向45°,倾向310°,倾角57°,错动地层为T2f2+3和T2f4,断距不清,对煤层无影响。
以上各断层发育规模小,断层破碎带窄,其富水性微弱,且对煤层无影响,为相对隔水断层,断层对矿床充水无影响。
3、F3-F4逆断层
F3正断层:位于矿区北东部边缘,出露长度750m,走向北东,倾向北西,倾角66°,表现为飞仙关组第四段(T2f4)底部标志层被错断,断距15m,对煤层无影响。
F4正断层:位于F3断层以南,走向延伸长约1200m,走向北东,倾向北西,倾角69°,表现为飞仙关组第四段(T2f4)底部标志层被错断,断距15m,对煤层无影响。
各断层发育规模小,断层破碎带窄,其富水性微弱,且对煤层无影响,断层对矿床充水无影响。
四、矿坑道水文地质
矿区原有开采坑道以当地居民开采小煤窑为主,尚无大的生产巷道,在矿区的南东侧,现有两个生产坑道,开采规模较小,分别是新兴煤矿和兴旺煤矿,年产原煤约2~5万吨。
其中新兴煤矿为平硐开采,井口高程1800m,位于地下水位以上,开采C5b煤层,矿坑雨季涌水量测得Q=0.155 l/s,即13.39m3/d,据调查访问旱季约6~8m3/d。
兴旺煤矿采用斜井开拓,斜井坡度为-6°,主井斜长约1000m,四周延伸长约100m,开采面积约31400平方m,水位降深采用井口与斜井最低处之差,即104.52m,开采C5b、C6a两煤层,涌水量旱季约为15m3/d,单位面积涌水量为0.00048m3/d.m2,单位面积单位降深涌水量为0.0000046m3/d.m2.m;雨季流量约为旱季的1.2~1.5倍,约18~23m3/d。矿山除尘等生产用水尚不购使用。两个生产坑道均处于半停产状态,其数据均根据调查访问得来,数据准确性较低,仅供计算参考。
五、矿区地下水补给、径流、排泄条件
asdf煤矿矿区位于镇雄县城北东,镇雄煤矿区南部井田东段之北西角,泼机河以东,镇雄断裂F1以南(林口河以南)。矿区最高点为矿界东侧的大岩处,海拔高程2151.8m,最低点位于矿区西南角煤层露头线与泼机河交叉处,海拔高程1500m,为矿区最低侵蚀基准面,相对高差为651.8m。山脉走向近于东西向展布,东南高、北西两侧低洼,地貌特征属高原侵蚀剥蚀中山地貌。矿区冲沟、河流较发育,小冲沟多为季节性小溪,大的河流主要有泼机河、林口河,裸梭沟、摩朗沟、朗家沟。
含隔水层(组)相间组合,一般不发生水力联系,故各含水层(组)仅在露头区接受大气降水的补给,且地形陡峻,补给微弱,在沟谷切割处以渗流小泉或季节性泉分散排泄,为就地补给、就地排泄的弱裂隙水特征。区内泉水、季节性沟水经汇集后汇入矿区的林口河、泼机河,并流出区外。地下水主要靠大气降水补给。
据矿区ZK202、ZK501、ZK503、ZK602孔T1k和P2l+P2c静止水位观测,其地下水位标高呈北东高向南西逐渐降低之势。地下水流向由北东向南西径流。
矿区有可采煤层2层,其中C5b煤层全区可采,平均厚度为1.97m,C6a煤层厚度平均1.25m,C5b煤层至顶部T1k地层底界平均厚度48.58-59.09m,平均为54.72m。按下式计算导水裂隙带高度。
式中M-煤层厚度(m),M=3.22m
n-煤层数(层)n=2
M按全区C5b+C6a煤层平均厚度3.22m计,
n=2代入上式计算得:Ht=36.06m﹤54.72m,计算导水裂隙带高度未到达T1c地层,故T1k地层地下水对矿坑不进行补给。
六、矿床充水因素
未来矿坑的采掘工程是在煤系地层中推进,煤系地层地下水是未来矿坑的直接充水水源,开采后期计算导水裂隙带高度未达到T1k地层。T1k地层地下水将不通过导水裂隙带对矿坑进行补给,T1k 地层地下水对矿坑充水影响微弱。
矿区内分布有泼机河、林口河、裸梭沟、摩朗沟、朗家沟五条主要沟河,其中泼机河流经地层由T1f2+3和T1f1、T1k、P2c+P2l,主要流经T1f2+3和T1f1地层,仅在矿区西南角流经T1k和P2c+P2l地层;林口河、裸梭沟、朗家沟主要流经T1f2+3地层;摩朗沟则主要流经T1f1地层、其上游部分流经T1k地层;矿区所分布的几条河流,其地表水对矿坑充水影响较小。
区内地表煤层出露区,当地居民的私挖乱采,多数老硐的积水情况不清楚,因硐口被炸或封闭,地表已无开采洞口之形迹,积水量无法估算,也是今后矿坑开采突水的主要来源之一。开采期间应加强矿坑突水的防治工作。
F1断层是规模最大的断层,但位于矿区北部外围,其上盘P1m灰岩岩溶含水层对矿床影响小。
区内仅北部及北西部发育7条小正断层和逆断层,仅在T1f1顶至T1f2+3底间内错动,断距仅15m左右,对矿床充水无影响。
镇雄asdf煤矿,地形陡峻,地形有利地表水、地下水排泄,矿坑位于当地侵蚀基准面之上,构造简单。所发育断裂规模小,仅在T1f1顶和T1f2+3底间错动,断层对矿床充水无影响,矿坑直接充水和间接充水地层均为弱裂隙含水层,富水性微弱,矿区水文地质条件确定为以弱裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单类型。
综上所述,该矿区地形地貌为侵蚀剥蚀中山地貌,地表常流溪沟为泼机河、林口河、裸梭沟、摩朗沟、朗家沟,其他为季节性溪沟,地层富水性微弱,地下水主要靠大气降水补给,断层发育规模小,对矿床充水无影响。综合确定,该矿区水文地质条件为以弱裂隙含水层充水为主的简单类型。
七、矿坑涌水量估算
(一)计算原则
依据矿区查明的水文地质条件,勘探报告按开采331+332储量为计算范围,分别按1300m和1500m开采水平估算矿坑涌水量。
(二)矿坑涌水量估算范围及边界条件
计算水平为1500m,计算范围南部、西部以C5b煤层露头线为界,东部以矿界及6勘探为界,北部以C5b煤层1500m底板等高线为界所围成的范围(以331资源量为主)。边界条件:矿区涌水量计算边界为无限补给边界。
计算水平为1300m,计算范围南部以C5b煤层露头线为界,东部以矿界及332储量边界为界,西北部以C5b煤层1300m底板等高线为界,西部以矿界为界所围成的范围。边界条件:(包括331及332资源量)矿区涌水量计算边界为无限补给边界。
(三)矿坑涌水量计算
根据水文地质条件,矿坑涌水量计算拟采用地下水动力学法(大井法)和水文地质比拟法,大井法按承压转无压公式计算。
大井法计算公式为: ○1
比拟法计算公式为: ○2
两方法分别计算如下:
1、大井法
A:1500m计算水平:
P2c+P2l裂隙含水地层进入矿坑涌水量计算
式中,
Q:预计涌水量,m3/d。
K:P2c+P2l地层渗透系数,采用ZK302、ZK303孔抽水试验资料,取其算术平均值K=0.001715m/d
M:P2c+P2l地层含水层厚度, 取C5b煤层以上至P2c顶板的厚度M=61m
H:水头高度、采用全区P2c+P2l 层平均水位标高1574.92m与计算水平1500m之差,
H=1574.92-1500=74.92m
r:引用半径 取r=903.4m
R0:引用影响半径,影响半径 R=53.7m R0=R+r=957.1m
λ:进水边长系数为C5b煤层露头线(进水边界)长度与计算边界长度之比,λ=0.57,由图上测得:
将上述参数代入上式得:
Q雨=289.45 m3/d×1.5=434.18m3/d
B:1300m计算水平:
P2c+P2l裂隙含水地层进入矿坑涌水量计算
式中,
Q:预计涌水量,m3/d。
K2:P2c+P2l地层渗透系数,采用ZK302、ZK303孔抽水试验资料,取其算术平均值K=0.001715m/d
M2:P2c+P2l地层含水层厚度, 取C5b煤层以上至P2c顶板的厚度M=61m,
H:水头高度、采用全区P2c+P2l 层平均水位标高1574.92m与计算水平1300m之差,
H=1574.92-1300=274.92m
r:引用半径 取r=1293.1m
R0:引用影响半径,影响半径 R=377.5m, R0=R+r=1670.6m
λ:进水边长系数进水边长系数为C5b煤层露头线(进水边界)长度与计算边界长度之比,λ=0.45,由图上测得:
将上述参数代入上式得:
Q雨=285.78 m3/d×1.5=428.67 m3/d
地下水动力学(大井法)计算结果见下表2-3-1:
表2-3-1 地下水动力学法涌水量计算结果表
计算参 数 K(m/d) M(m) H(m) r(m) R(m) R0(m) 进水边长系数 Q旱季(m3/d) Q雨季(m3/d)
1500m 0.001715 61 74.92 903.4 53.7 957.1 0.57 289.46 434.18
1300m 0.001715 61 274.92 1293.1 377.5 1670.6 0.45 285.78 428.67
2、水文地质比拟法
兴旺煤矿位于asdf煤矿以东约3000m处,其水文地质条件与asdf煤矿较相似,今后的生产条件也较相同,故采用水文地质比拟法进行asdf煤矿的矿坑涌水量预测。
兴旺煤矿采用斜井开拓,斜井坡度为-6°,主井斜长约1000m,四周延伸长约100m,开采面积约31400 m2,水位降深采用井口与斜井最低处之差,即104.52m,开采C5b、C6a两煤层,涌水量旱季约为15m3/d,雨季流量约占旱季的1.2-1.5倍,约18-23m3/d。n值依据ZK302、ZK303孔抽水资料求得,用两孔三次降深资料计算之平均值,n=1.4。
A:1500m水平涌水量:
asdf煤矿设计开采面积F1=2562500 m2,设计开采降深S1=1574.92-1500=74.92m。
各计算参数为:F0: 兴旺煤矿开采面积F0=31400 m2
S0: 开采降深 S0=104.52m
Q0: 矿坑涌水量 Q旱=15m3/d
Q雨=23m3/d
F1: 设计开采面积 F1=2562500 m2
S1: 设计开采降深 S1=74.92m,为矿区P2c+P2l地层平均静止水位标高与1500开采水平之差,即1574.92-1500=74.92m。
n: 系数,采用矿区两个抽水孔资料计算求得n=1.4
Q: 预计矿坑涌水量m3/d
则比拟法计算预测开采矿坑涌水量为:
Q雨=163.73m3/d
B:1300m水平涌水量:
asdf煤矿设计开采面积F1=5250000 m2,设计开采降深S1=1574.92-1300=274.92m
各计算参数为:F0: 兴旺煤矿开采面积F0=31400 m2
S0: 开采降深 S0=104.52m
Q0: 矿坑涌水量 Q旱=15m3/d
Q雨=23m3/d
F1: 设计开采面积 F1=5250000 m3
S1: 设计开采降深 S1=274.92m,为矿区P2c+P2l地层平均静止水位标高与1300开采水平之差,即1574.92-1300=274.92m。
n: 系数,采用矿区两个抽水孔资料计算求得n=1.4
Q: 预计矿坑涌水量m3/d
则比拟法计算预测开采矿坑涌水量为:
Q雨=593.38m3/d
计算结果见表2-3-2
表2-3-2 水文地质比拟法计算结果
兴 旺 煤 矿 开 采 参 数 计算水平 计 算 参 数 计 算 结 果
F0(m2) S0(m) Q0旱(m3/d) Q0雨(m3/d) F1(m2) S1(m) Q旱(m3/d) Q雨(m3/d)
31400 104.52 15.0 23.0 1500 2562500 74.92 106.78 160.17
1300 5250000 274.92 386.99 593.38
(四)计算结果评述
经上述两种方法计算看出:1500m开采水平,动力学法和比拟法计算结果相差较大,其误差为63%,1300m计算水平,动力学法和比拟法计算结果则相差较小,其误差为26%。引起误差较大的原因主要是由于计算采用的兴旺煤矿计算参数是靠访问取得,参数精度低,勘探报告建议采用动力学法计算结果作为设计参考。由于水文地质比拟法比地下水动力学法涌水量计算结果略大,本次设计暂以水文地质比拟法涌水量计算结果为设计依据,即矿井正常涌水量为386.99m3/d,最大涌水量为593.38m3/d。
四、供水水源
asdf煤矿位于镇雄县塘房乡和泼机乡之间,地处泼机旱区,泼机河是当地的主要生产和生活水源来源地,可作为矿山生产用水水源地;现正在修建的林口水库,库容1725万m3,也是矿山建设的主要水源之一,可作为饮用水水源地。大岩子水库库容极小,当地群众饮用尚不能满足,虽离矿区较近,但不能作为矿山的生活饮用水水源来源地。两处水源地水质均能满足生活和生产要求,仅硝酸盐氮超标,长期饮用会导致人体消化道疾病,不宜直接饮用,采取一般的石灰软化、沉淀法难于去除,需采取化学脱氮、催化脱氮等工艺方能去除。其水质见表2-3-3。
表2-3-3 拟用饮用水源水质检测成果统计表
检 测 项 目 检 测 结 果(mg/L) 饮用水标 准 评 定 结 果 备注
HKS1 LSS1 MLS1
细菌总数(个/毫升) 14 1 2 100 合格 HKS1为XG08泼机河,MLS1为大岩子水库,LSS1为林口水库。
Mn 0 0 0 0.1 合格
Cr6+ 0 0 0 0.05 合格
As 0 0 0 0.01 合格
Fe 0.734 0 0.168 0.3 HKS1点超标
Hg 0 0 0 0.001 合格
Cu 0 0 0 1 合格
Pb 0 0 0 0.01 合格
Zn 0 0 0 1 合格
Cd 0 0 0 0.005 合格
挥发酚 0 0 0 0.002 合格
氟化物 0.09 0.07 0.08 1 合格
氰化物 0 0 0 0.05 合格
氯化物 2.86 1.43 3.53 250 合格
硝酸盐氮 17.5 18.7 19.4 10 超标
硫酸盐 132.1 26.1 34.2 250 合格
溶解性总固体 278 108 157 1000 合格
阴离子表面活性剂 0 0 0 0.3 合格
色度 0 0 0 15 合格
浑浊度 7.9 0.4 0.1 1 HKS1点超标
臭和味 无 无 无 无异臭味 合格
肉眼可见物 无 无 无 无 合格
总硬度 175.1 109.1 121.3 450 合格
2.3.3 其它开采技术条件
一、煤层顶底板
C5b煤层:煤层直接顶、底板为灰色、浅棕色泥岩,厚度在0.20~0.50m间,厚度小,岩石软弱,力学强度低,其天然抗压强度为3.12MPa,稳定性差。间接顶、底板为粉砂质泥岩、炭质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩等组成,不同岩石的岩石饱和单轴抗压强度在17.0~56.15MPa,属软弱-半坚硬岩石,岩石稳定性较差。
C6a煤层:煤层直接顶、底板均由灰色、浅棕色、灰黑色泥岩组成,厚度0.20~0.50m,厚度小,岩石软弱,岩石力学强度低,其天然抗压强度为3.12MPa,稳定性差。间接顶、底板为粉砂质泥岩、炭质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩等组成,不同岩石的岩石饱和单轴抗压强度分别为17.0~37.8MPa,属软弱-半坚硬岩石,岩石稳定性较差。
二、瓦斯
1、瓦斯含量
瓦斯样测定结果校正后,C5b煤层采样7件,相对瓦斯含量2.00~12.92m3/t•dar,平均值为8.10m3/t•dar。其中ZK303、ZK505、ZK601孔瓦斯含量2.00~5.84m3/t•dar,平均值为3.38m3/t•dar,为低瓦斯区;ZK202、ZK301、ZK401、ZK502孔瓦斯含量10.79~12.92m3/t•dar,平均值为11.64m3/t•dar,为高瓦斯区。
C6a煤层采样4件,相对瓦斯含量3.65~15.83m3/t•dar,平均值:10.29m3/t•dar,其中ZK302、ZK601孔瓦斯含量3.65~9.76m3/t•dar,平均值为6.71m3/t•dar,为低瓦斯区;ZK303、ZK501孔瓦斯含量15.82~15.83m3/t•dar,平均值为15.83m3/t•dar,为高瓦斯区。煤层瓦斯含量测定结果详见表2-3-4。
表2-3-4 瓦 斯 测 定 成 果 汇 总 表
煤层编号 样品编号 采样深度(m) 瓦斯含量(m3/t•dar) 自燃瓦斯成份(%) 沼气含量(m3/t•dar) 瓦斯分带 瓦斯等级 水平 媒质分析
CH4 CO2 CH4 CO2 N2 C2H4 校正前 校正后 Mad Ad Vdaf
C5b ZK202W01 171.30-173.92 8.36 0.11 57.04 0.68 42 0.26 8.47 11.86 沼气~ 氮气带 低 1326 0.73 39.40 17.08
C6a ZK303C6a 264.60-266.59 11.30 0.20 59.25 0.55 39.8 0.43 11.50 16.10 高 1241 0.54 22.00 8.55
C5b ZK601C5b 381.60-388.76 4.17 0.20 76.31 0.84 22.7 0.20 4.37 6.12 低 1741 0.63 14.00 7.54
C6a ZK601C6a 387.32-388.76 2.61 0.11 73.28 2.30 24.1 0.31 2.72 3.81 低 1736 0.65 35.50 13.36
C6a ZK302 121.10-124.96 6.97 0.06 57.57 0.49 41.6 0.21 7.03 9.84 低 1428 1.06 46.10 16.59
C6a ZK501 94.18-95.74 11.31 0.14 64.78 0.43 34.5 0.29 11.45 16.03 高 1647 0.55 18.20 8.03
C5b ZK301 225.11-227.41 9.23 0.08 55.85 0.36 43.4 0.38 9.31 13.03 低 1568 0.61 11.50 8.54
C5b ZK401 105.82-107.22 7.95 0.19 68.30 0.40 31.1 0.21 8.14 11.40 低 1542 0.54 13.40 8.31
C5b ZK502 184.10-184.83 7.71 0.09 41.90 0.47 57.2 0.45 7.80 10.92 氮气~沼气带 低 1513 0.37 15.80 9.37
C5b ZK303C5b 259.81-262.59 1.64 0.17 12.84 1.73 84.9 0.49 1.81 2.53 氮气带 低 1245 0.68 11.80 8.61
C5b ZK503 255.23-257.69 1.43 0.05 5.52 0.85 93.2 0.44 1.48 2.07 低 1307 1.38 39.00 16.61
2、瓦斯压力
本矿井在勘探报告中未测定。中国矿业大学2014年11月提供的《云南省镇雄asdf煤矿C5b、C6a煤层煤与瓦斯突出灾害危险性评估报告》煤层瓦斯压力的推算结果,asdf煤矿主采煤层C5b 、C6a的瓦斯压力分别为0.64Mpa和0.68MP,小于煤与瓦斯突出临界值(0.74Mpa),见表5-4-3。
3、煤的真密度、视密度、孔隙率
C5b做了6件视相对密度测定,平均为1.59t/ m3,C6a做了5件视相对密度测定结果1.63t/ m3。
4、瓦斯放散初速度(△P)、坚固性系数(f)
中国矿业大学2014年11月提供的《云南省镇雄asdf煤矿C5b、C6a煤层煤与瓦斯突出灾害危险性评估报告》,asdf煤矿C5b、C6a煤样的瓦斯放散初速度Δp测定结果见表5-4-4。asdf煤矿C5b、C6a煤层取样进行了煤的坚固性系数测定结果见表5-4-5。asdf煤矿C5b煤层的破坏类型属于Ⅱ~Ⅲ类破坏煤;C6a 煤层的破坏类型属于Ⅲ类破坏煤。
5、煤与瓦斯突出危险性
中国矿业大学二〇一四年十一月提供了《云南省镇雄asdf煤矿C5b、C6a煤层煤与瓦斯突出灾害危险性评估报告》,评估结论为“无论通过瓦斯地质法还是单项指标法,asdf煤矿C5b、C6a煤层在+1120m标高以上范围内都没有煤与瓦斯突出危险性,因此,可认为asdf煤矿+1120m标高以上范围C5b、C6a煤层不具有突出危险性”。
综合以上分析,本矿井按无煤与瓦斯突出危险矿井设计,即按高瓦斯矿井设计。
矿井在建设和生产中,必须按《防治煤与瓦斯突出规定》及时测定瓦斯参数,注重瓦斯资料的收集、整理和分析,采取相应的瓦斯防治措施,确保安全生产。
三、煤尘
勘探工作中全区C5b和C6a煤层共计采集5件煤尘爆炸样品,委托重庆市煤炭质量监督检验站作煤的自燃倾向和煤尘爆炸试验。C5b可采煤层灰分(Ad)最大值25.08%,最小值24.53%,平均值24.81%;挥发分(Vadf)最大值8.03 %,最小值为6.95%,平均值为7.49%。其中ZK202H1样品检测自燃等级为Ⅰ级,属容易自燃,其他则为Ⅲ级,属不易自燃,煤尘爆炸性无。
C6a可采煤层灰分(Ad)最大值35.03%,最小值38.62%,平均值36.83%;挥发分(Vadf)最大值7.02 %,最小值为6.90%,平均值为6.96%。自燃等级Ⅲ级,为不易自燃,无煤尘爆炸性。
据测定结果表明镇雄asdf煤矿煤层C5b、C6a均无煤尘爆炸性危险。镇雄asdf煤矿资源估算煤层煤尘爆炸性自然倾向性统计结果见表2-3-6。
四、煤的自燃性
勘探工作中全区C5b和C6a煤层共计采集5件煤尘爆炸样品,委托重庆市煤炭质量监督检验站作煤的自燃倾向和煤尘爆炸试验。C5b可采煤层ZK202H1样品检测自燃等级为Ⅰ级,属容易自燃,其他则为Ⅲ级,属不易自燃。C6a可采煤层自燃等级Ⅲ级,为不易自燃。
据测定结果表明镇雄asdf煤矿煤层C5b、C6a均无煤尘爆炸性危险。见表2-3-6。
五、地温及地压
本次勘查在ZK501和ZK503孔进行了简易测温,实测结果表明,ZK501和ZK503孔平均地温梯度皆属于正常地温梯度,孔底煤层段温度对开采作业不足以形成热害。
本矿无冲击地压现象,周边矿井也尚未发现有冲击地压。
表2-3-6 asdf煤矿煤尘自然倾向性、爆炸性评价结果表
检 测 项 目 检 测 结 果
煤 层 编 号 C5b C6a
单位 样号 LD101HX1 ZK202H1 HX1(PD501) HX2(PD501) HX3(PD301)
工 业 分 析 水 分 Mad(%) 0.83 0.97 1.08 0.88
灰 分 Ad(%) 24.53 25.08 38.62 35.03
挥 发 分 Rd(%) 8.03 6.95 7.02 6.9
全 硫 St.d(%) 2.57 1.59 1.6 0.85
真 相 对 密 度 (TRD)d 1.64 1.63 1.8 1.74
自 然 倾 向 性 吸氧量 Cm3/g.干煤 1.1
自然等级 等级 Ⅰ级 Ⅲ级 Ⅲ级 Ⅲ级
煤 尘 爆 炸 性 煤尘爆炸试验火焰 焰长(mm) 无 无 无 无 无
抑制煤尘爆炸最低岩粉比 岩粉比(%) 无 无 无 无 无
煤尘爆炸性鉴定结论 鉴定结论 无煤尘爆炸性 无煤尘爆炸性 无煤尘爆炸性 无煤尘爆炸性 无煤尘爆炸性
备 注 煤自然倾向性等级说明:等级Ⅰ级为容易自燃,Ⅱ级为自燃,Ⅲ级为不易自燃。
煤尘爆炸鉴定特别说明:当煤尘有煤尘爆炸性危险时,应积极采取有效防尘灭尘措施,以确保安全。
2.3.4 煤类、煤质与煤的用途
1、煤类
根据矿区煤层煤质特征,本区煤层属中~中高灰、特低挥发分、中~中高固定碳、低~中高硫、特低~低磷、较低~较高软化温度灰、中等~较高流动温度灰,中~高热值、中等结渣性、无粘结性、高热稳定性、较难磨煤。煤类类别为无烟煤,代号WY,数码为03。
2、煤质
矿井可采煤层煤质特征见表2-3-7。
3、煤炭产品用途
矿区内C5b、C6a煤层洗后灰分迅速降低,据镇雄煤矿区南部中段普查资料,粘结性为粉状,Y值为0,后挥发分均在10%以下,属3号无烟煤大类牌号,其中C5b煤层有约1/3为高硫煤。
区内C5b煤层原煤为低全水分、低灰、低挥发分、特高固定碳、高硫、特低磷、特高热值、高热稳定性、较低~中等软化温度灰、较低流动温度灰、不粘结性煤;浮煤为特低全水分、特低灰、特低挥发分、特高固定碳、低硫、低磷、特高热值煤。类别为无烟煤3号(WY303)。
区内可采煤层主要为动力用煤,次为生活用煤,通过选别脱硫后,亦可用于焦化生产。
2.3.5 其它有用矿物
区域有零星分布有铁矿点和铅锌矿点,铜矿化点较多,但均不具规模及开采价值。
见表2-3-7 C5b、C6a煤 层 煤 质 成 果 表
煤层
编号 洗选 工 业 分 析 (%) S.td
(%) 元 素 分 析 (%)
Mad Ad Vadf Fcad 分析样数(件) Cdaf Hdaf Ndaf Sdaf+Odaf
极值 平均值 极值 平均值 极值 平均值 极值 平均值
C5b 原煤 0.75 26.11 11.07 65.14 3.01 6 86.48~
91.34 88.70 3.17~3.51 3.41 0.03~1.20 0.95 1.18~9.27 5.52
浮煤 0.98 10.02 7.62 82.04 1.05 4 91.69~92.57 92.17 3.46~3.55 3.53 1.27~1.39 1.35 2.56~3.49 2.96
C6a 原煤 0.69 31.14 10.94 61.01 0.64 4 86.24~90.32 89.02 3.50~3.73 3.63 1.07~1.21 1.16 4.91~8.87 6.19
浮煤 0.81 11.18 7.70 81.35 0.52 3 92.14~92.66 92.38 3.46~3.59 3.54 1.38~1.27 1.35 2.38~3.13 2.73
2.3.6 井田勘探程度
该区地质工作开展较早,1958~1979年期间,先后有昭通地质队、云南地质局第二区调队、云南地质局第八区调队,对该区均作过不同程度的地质工作。
2007年7月,云南省地质工程勘察总公司,组织施工力量对asdf煤矿进行地质勘探工作。在以往地质工作成果的基础上,通过地质图修测、水文地质、工程地质、环境地质调查、生产井及小窑调查、勘查线地质剖面测量、槽探、钻探、物探测井、采样等方法和手段,按要求编制了勘探报告,达到了如下要求:
1、该勘探报告详细划分了含煤地层的含煤段,对各含煤段层数、含煤性、岩性组合特征、层间距离及赋存状况等作了描述。
2、对区内褶皱、断裂构造的分布、形态、规模、产状、数量等作了描述,评价了矿区构造的复杂程度及对开采的影响。
3、查明了区内可采煤层层数、可采地段分布、厚度变化、结构等;按煤层的稳定程度划分全区可采、不可采类别。对可采煤层的煤类、煤质特征及煤的工艺性能已查明;对C 煤层采小样1件,进行了筛分、沉浮试验,对可采煤层的可选性做了分析评价,并分析评价了煤的工业利用方向。
4、基本查明~查明了矿区水文地质条件要素,取得了主要充水含水组各分层地下水位、富水性、渗透系数等参数。查明了矿床主要充水含水层的岩性、厚度、分布、裂隙发育等情况;对断层带水文地质特征及对矿床充水的影响做了论述;对生产矿井及小窑水文地质情况作了调查,对地表水体对矿床充水的影响和矿床冲水因素作了分析。矿床水文地质条件基本查明~查明。
5、基本查明~查明了矿区工程地质条件要素,划分了工程地质岩组,对与矿床开采有关的主要工程地质岩组的岩性组合特征、厚度、分布、岩石物理力学性质、裂隙发育情况、岩石(岩体)质量、岩体总体稳固性及对开采的影响作了论述;对断裂带工程地质特征及对开采的影响做了评述。采用岩体质量指标法对井巷围岩稳固性及煤层顶底稳固性,以及可能出现的工程地质问题作了评价。矿床工程地质条件已基本查明~查明。
6、在综合矿区水文地质、工程地质条件和地质环境要素的基础上,结合生产矿井采空区地表变形特征,分析阐述了矿区环境地质现状、采矿可能引起的主要环境地质问题和环境影响效应。分析确定了本矿属氮气—沼气与沼气并存的高瓦斯矿井、煤尘无爆炸性危险,煤有自然倾向性、井下无热害。矿区环境地质条件基本查明~查明。
7、资源储量估算指标、参数的选择合理,估算的方法合适,估算结果可靠。先期开采地段的资源储量比例达到中型矿井勘探阶段要求。
综上所述,云南省镇雄县asdf煤矿勘查地质工作程度已达到勘探阶段要求,矿床开采技术条件已查明~基本查明,地质工作质量符合相关规定,编制的地质报告及提交的资源储量已经过评审备案,可作为本可行性研究报告地质依据。