【文章內(nèi)容簡介】 NWSW70300~700444403控制差三、煤層與煤質(zhì)㈠、煤層井田含煤地層為石炭系太原組、二疊系山西組和下石盒子組。，劃分5個煤組段，含煤21層，%。山西組和太原組為主要含煤地層，山西組下部的二1煤層和太原組底部的一2煤層為主要可采煤層，其余煤層偶爾可采或不可采。二1煤層：賦存于山西組下部，～，～，；～，其層位穩(wěn)定。井田內(nèi)計有38孔穿過二1煤層，全部可采，～，～，%。，可采性指數(shù)100%，屬全區(qū)可采的穩(wěn)定型厚煤層。二1煤層厚度變化小，且變化規(guī)律明顯。井田南西部厚度較小，~，其余塊段除斷層邊緣零星分布有4點(diǎn)煤厚小于4m外，~。初期采區(qū)統(tǒng)計見煤點(diǎn)22個，~，除去一個最厚點(diǎn)和一個最薄點(diǎn)。38個鉆孔中有24孔見二1煤層有夾矸，其中夾矸1層者有16孔，2層有5孔，3層有3孔，~，多為炭質(zhì)泥巖和泥巖，故煤層結(jié)構(gòu)簡單。二1煤層賦存標(biāo)高330~780m，埋藏深度410~860m。一2煤層：賦存于太原組底部，～，～。全區(qū)41孔中，14孔穿見，全區(qū)可采，～。煤層結(jié)構(gòu)簡單～較復(fù)雜，一2煤局部分叉為一2一2一23，分叉后下部兩層煤屬局部可采或偶爾可采煤層。，其直接頂板又為L2強(qiáng)灰?guī)r含水層，處于兩強(qiáng)含水層之間，水文地質(zhì)條件極復(fù)雜，且煤質(zhì)屬中灰、高硫煤，屬政策限采煤層，未列為勘探對象，設(shè)計暫不考慮開采。㈡、煤質(zhì)二1煤以塊煤為主，夾有少量粒狀煤。塊煤強(qiáng)度大，堅硬，鉆孔煤芯資料統(tǒng)計，%，平面分布大致有自西向東、從北向南逐漸增高的趨勢。～%，%，屬低中灰煤；～%，%，屬特低硫煤形態(tài)以有機(jī)硫為主，次為硫化鐵硫；%，為低磷煤?！?，％，%，~。二1煤屬高強(qiáng)度煤，%＞65％，可磨性指數(shù)為34＜40，屬難磨煤。二1煤屬弱結(jié)渣性，高熔灰分煤。綜上所述二1煤層為低中灰、特低硫、低磷、高熔融性、高強(qiáng)度、弱結(jié)渣性，不易破碎的高發(fā)熱量三號無煙煤。其塊煤產(chǎn)率較高，塊煤可做化工造氣，末煤可用作高爐噴吹、動力或民用燃料。二1煤風(fēng)氧化帶推定為基巖面以下垂深10m。四、水文地質(zhì)㈠、區(qū)域水文地質(zhì)特征焦作煤田地處太行山復(fù)背斜隆起帶南段東翼，其北部為太行山區(qū)，天然水資源量38541萬m3/a，山區(qū)出露的石灰?guī)r面積約1395km2，廣泛接受大氣降水補(bǔ)給， m3/s。區(qū)內(nèi)寒武系、奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育，為地下水提供了良好的儲水空間和徑流通道，巖溶地下水總體流向在峪河斷裂以北（含趙固一礦井田）為SE、SW向，以南為NW向，一般在斷裂帶附近巖溶裂隙發(fā)育，常常形成強(qiáng)富水、導(dǎo)水帶，如鳳凰嶺斷層強(qiáng)徑流帶，朱村斷層強(qiáng)徑流帶、方莊斷層強(qiáng)徑流帶等。統(tǒng)計資料顯示，巖溶地下水動態(tài)大致經(jīng)歷了三個階段，即：五十年代中期到六十年代中期的基本天然狀態(tài)；六十年代中期到七十年代末期的平水期過量開采狀態(tài)；七十年代末到二十世紀(jì)初的枯水期過量開采狀態(tài)，各期數(shù)據(jù)變化詳見表122?？偟膩砜?，如果沒有豐水年的降水補(bǔ)給，區(qū)域巖溶地下水平衡狀態(tài)基本已被打破，水位連年下降已成定勢。 焦作煤田巖溶地下水變化歷時統(tǒng)計表 表122 水文年年代歷時（年）降雨量（mm）排水量（m3/s）水位降低（m）最低水位（m）水位年變幅(m)豐水期52~64121008~16平水期65~771391枯水期78~86885㈡、井田水文邊界條件及水文地質(zhì)勘探類型趙固勘探區(qū)北東向斷層發(fā)育，自西而東有F1F1F1F1F1F19六條斷層，呈近平行展布，將區(qū)內(nèi)煤層分割成多個斷塊，諸斷塊由西而東呈階梯狀逐級下降，埋深加大，加上勘探區(qū)最西部九里山斷層為區(qū)域性導(dǎo)水大斷層，其余北東向斷層亦均為導(dǎo)水?dāng)鄬?，故本區(qū)西北部成為供水邊界和主要來水方向；東南部邊界應(yīng)屬疏水邊界；南部峪河斷層(F20)落差300～700m，使本區(qū)煤層底板灰?guī)r含水層與鄰區(qū)新生界地層對接，成為本區(qū)一條橫向阻水邊界。北東部為煤層及灰?guī)r隱伏露頭區(qū)，由于斷層切割，使得奧陶系、太原組灰?guī)r含水層在此成為一個復(fù)雜的含水系統(tǒng)，天然狀態(tài)下北東部露頭地帶不是來水方向，但是人工疏排時有回補(bǔ)礦區(qū)的可能，因此應(yīng)視為一自然邊界。太原組上段L8石灰?guī)r為二1煤層主要充水含水層，綜合邊界條件和礦區(qū)構(gòu)造控水特點(diǎn)分析，本區(qū)二1煤層水文地質(zhì)勘探類型為第三類第二亞類第二型，即以底板進(jìn)水為主的巖溶充水條件中等型礦床。㈢、井田主要含水層及隔水層含水層①、中奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層由中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r組成，一般揭露厚度8~12m，~，上距L2灰?guī)r一般19m，~，正常情況下不影響煤層開采，但在斷裂構(gòu)通情況下對礦井威脅大。該含水層在古剝蝕面的巖溶裂隙發(fā)育，鉆孔漏失量12m3/h， l/。②、太原組下段灰?guī)r含水層由LL3灰?guī)r組成，其中L2灰?guī)r發(fā)育較好，厚度由西向東、由淺而深變厚，一般厚15m，(7203)。據(jù)18個鉆孔統(tǒng)計，遇巖溶裂隙涌漏水鉆孔3個，%，涌、漏水鉆孔主要分布在斷層兩側(cè)和附近，區(qū)內(nèi)近似水位標(biāo)高+。，為富水性較強(qiáng)的含水層。該含水層直接覆蓋于一2煤層之上，～，為二1煤層間接充水含水層。③、太原組上段灰?guī)r含水層主要由LLL7灰?guī)r組成，其中L8灰?guī)r發(fā)育最好，據(jù)揭露該層灰?guī)r含水層的34個孔統(tǒng)計，含水層厚度一般8～11m，（7603孔），灰?guī)r巖溶裂隙較發(fā)育，連通性較好，在傾向上好于走向。統(tǒng)計漏水6孔，%，漏水鉆孔主要分布在古剝蝕面、北東面斷層及露頭附近，～ m3/h。，～，～，比前兩年水位升高3~6m，為中等富水含水層。~?！瑸槎?煤層底板主要充水含水層。L8灰?guī)r含水層天然與人工流場圖見圖121。④、二1煤頂板砂巖含水層主要由二1煤頂板大占砂巖和香炭砂巖組成，～（1~13層）,揭露34孔未發(fā)生涌、漏水現(xiàn)象。，，屬弱富水含水層。⑤、風(fēng)化帶含水層由隱伏出露的各類不同巖層組成，厚度15～50m，一般20～35m，除石灰?guī)r風(fēng)化帶含水層富水性較強(qiáng)外，其它砂巖、砂質(zhì)泥巖等巖層屬弱含水層到隔水層，局部為弱透水層。11901孔抽水，m，滲透系數(shù)＜。⑥、新近系中底部砂礫石含水層新近系中部存在1~3層中、細(xì)砂，含乘壓水， l/， m/d，屬中等富水含水層。本井田范圍內(nèi)，新近系底部未見砂礫石層（俗稱“底含”）含水層，底部礫石為古河床相，主要分布在勘探區(qū)西、東部，由礫石、砂礫石組成，呈半固結(jié)狀態(tài)，其滲透率介于含水與弱透水之間，屬弱富水含水層，對礦床影響不大。⑦、第四系含水層主要由沖積礫石和細(xì)至中粗砂組成，級配差別大，多位于中上段。普查區(qū)西部山前多為礫卵石層，含水層埋藏較淺，～，含水豐富；中、東部多為砂、礫石含水層，多層相間分布，～，富水性較強(qiáng)。區(qū)內(nèi)民用機(jī)井簡易抽水試驗，單井單位涌水量1～；～，pH值呈中性。由于含水層埋藏淺易受環(huán)境污染，所采三組水樣的大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)均嚴(yán)重超標(biāo)。隔水層①、本溪組鋁質(zhì)泥巖隔水層系指奧陶系含水層上覆的鋁質(zhì)泥巖層、局部薄層砂巖和砂質(zhì)泥巖層，全區(qū)發(fā)育，～，分布連續(xù)穩(wěn)定，具有良好的隔水性能。②、太原組中段砂泥巖隔水層系指L4頂至L7底之間的砂巖、泥巖、薄層灰?guī)r及薄煤等巖層，～，以泥質(zhì)巖層為主體，為太原組上下段灰?guī)r含水層之間的主要隔水層。③、二1煤底板砂泥巖隔水層系指二1煤底板至L8灰?guī)r頂之間的砂泥巖互層，以泥質(zhì)類巖層為主?！浞植歼B續(xù)穩(wěn)定，是良好的隔水層段，但遇構(gòu)造處隔水層變薄，隔水性明顯降低。④、新近系泥質(zhì)隔水層由一套河湖相沉積的粘土、砂質(zhì)粘土組成，厚度215～571m，呈半固結(jié)狀態(tài)，隔水性良好，可阻隔地表水、淺層水對礦床的影響。㈣、礦床充水因素分析地表水和新生界孔隙水距二1煤層間距大，其間有366～594m粘土相隔，對礦床無充水意義。表土段底部在本井田未見“底含”分布，勘探區(qū)西、東部存在的底部礫石層多被粘土膠結(jié)，其滲透率介于含水與弱透水之間，屬弱富水，對礦床影響不大，但在基巖厚度較薄處應(yīng)引起重視。二1煤層頂板砂巖裂隙含水層富水性弱，易疏排。太原組上段灰?guī)r含水層為二1煤層底板直接充水含水層，其水量較豐富，水頭壓力大，補(bǔ)給強(qiáng)度中等。正常情況下，由于二1煤層底板隔水層（24～40m）的存在，不會造成直接充水，但在構(gòu)造斷裂帶和隔水層變薄區(qū)，底板灰?guī)r含水層具充水威脅。本井田北東向斷裂構(gòu)造較發(fā)育，斷層均為導(dǎo)水?dāng)鄬?，富水性?qiáng)，對開采威脅大。井田北淺部灰?guī)r隱伏露頭地帶，匯集了豐富的巖溶裂隙水，未來礦井大降深排水時，會形成回流，成為二1煤層充水水源。㈤、預(yù)算礦井涌水量勘探報告對二1煤層頂、底板充水含水層進(jìn)行了抽水試驗，共抽水9層次，其中奧灰1層次、太原群上段4層次，頂板1層次，、。另外，、?？傮w認(rèn)為，公式法預(yù)算與比擬法預(yù)算結(jié)果比較接近，但還存在有差距，主要原因勘探報告認(rèn)為是古漢山礦井下暴露條件還不夠充分，而吳村煤礦開采水平較淺。故勘探報告推薦以解析法計算的涌水量結(jié)果，～，故趙固一礦預(yù)算涌水量為： 正常涌水量 最大涌水量510m水平 m3/h m3/h全礦井 m3/h m3/h設(shè)計利用全礦井涌水量作為井底主排水設(shè)備選型的依據(jù)。需要指出，上述預(yù)算的涌水量與實際難免會有出入，生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)根據(jù)實際暴露情況，不斷進(jìn)行修正、完善。五、其它開采技術(shù)條件㈠、瓦斯本區(qū)以往地質(zhì)工作二1煤層集氣式采瓦斯樣5個，解吸法采瓦斯樣3個，本次地質(zhì)勘探解吸法采瓦斯樣9個，~，并進(jìn)行了瓦斯成分、含量測定，測定結(jié)果見表123。由表123可知，二1煤層瓦斯成分中以N2為主，%，%，通常情況下，瓦斯成分中CH4成分小于80%，稱為瓦斯風(fēng)化帶，本井田CH4成分遠(yuǎn)小于80%，二1煤層處在CH4成分極小的瓦斯風(fēng)化帶之中。瓦斯含量中CH4含量在0~，二1煤層15個瓦斯取樣點(diǎn)測試，除1孔位于井田最深部（11807），。根據(jù)CH4含量按照最新頒發(fā)的礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法（AQ行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），絕對瓦斯涌出量31m3/min，礦井應(yīng)屬低瓦斯礦井。礦井建設(shè)到目前為止，已掘進(jìn)煤巷數(shù)千米，巷道瓦斯涌出量很小，～。二1煤層瓦斯測試結(jié)果表表123 煤層統(tǒng)計結(jié)果瓦斯成分（%）瓦斯含量（ml/gr）O2（%）煤質(zhì)分析（%）CO2CH4N2CO2CH4N2自然加熱MadAd二1最大值最小值平均值點(diǎn)數(shù)13131314141413141414分析本井田瓦斯較低的原因是：井田構(gòu)造以斷裂為主，斷裂構(gòu)造具有多期活動性，使煤系地層經(jīng)歷了長期暴露和強(qiáng)裂剝蝕，原始含氣量降低，加之煤層上覆基巖殘留較薄，覆蓋松散地層巨厚，斷層形成的斷塊和張性裂隙較發(fā)育，為瓦斯逸散又提供了良好通道，從而造成本井田瓦斯普遍較低。㈡、煤塵爆炸性測定5個點(diǎn)8個樣，無火焰產(chǎn)生，二1煤鑒定無煤塵爆炸危險性。㈢、煤的自燃傾向測定5個點(diǎn)8個樣，還原樣與氧化樣著火點(diǎn)溫度之差為9~16176。，均小于25℃，故二1煤層屬不易自燃煤層。㈣、地溫趙固勘探區(qū)普查階段進(jìn)行了8個孔簡易測溫，最大測溫深度760m（4403孔），℃（11602），℃/百米，~℃，全區(qū)二1煤層無熱害，地溫正常。㈤、頂、底板工程地質(zhì)條件新生界沖積層條件，上部第四系為一山前沖積沉積，第四系底部為沖、洪積卵石層，富水程度較強(qiáng)；下部新近系大部分為粘土、粉砂質(zhì)粘土，其次為中、細(xì)砂，部分受上覆土層自重壓力影響，部分呈半固結(jié)狀態(tài)。粘土、~，~ MPa，~%，~%，~，~%。煤層頂板基巖保留層條件煤層頂板基巖主要為山西組和下石盒子組地層，厚度一般大于30m，不足30m的范圍：在F16斷層以北分布于11201孔東側(cè)；F16和F17之間分布有三處，一是12205~11901孔一線，寬度800~1500m，第二處是7304孔至F17之間，第三處是煤層露頭附近，寬度200~500m?？傮w趨勢是由東向西逐漸增厚，煤層頂板基巖厚度小于30m范圍多為破碎狀態(tài)，結(jié)構(gòu)疏松，30m以下基本保留原巖特征。煤層頂、底板工程地質(zhì)條件二1煤頂板：直接頂厚度一般3～6m，巖石完整性與穩(wěn)定性均較好，頂板易于管理。巖性有砂質(zhì)泥巖及粉礦巖、泥巖和少部分砂巖。分布情況為：F16～F17塊段中部（含首采區(qū)）和F15～F16塊段淺部6004孔以淺，直接頂為砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，11602孔和11902孔周圍直接頂為砂巖，其余范圍包括F16～F17塊段淺部和整個井田深部均為泥巖頂板。按面積統(tǒng)計，砂巖頂板占5％，粉砂巖和砂質(zhì)泥巖占35％，泥巖占60％。~，屬半堅硬巖類。~，隨采隨落。老頂多為8~12m中粗粒砂巖（大占砂巖），局部相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖，~，巖石堅硬、穩(wěn)定性較好。二1煤底板：底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，~，一般10~15m，底板巖層總體完整性較好，但部分泥巖底板有泥化現(xiàn)象。與頂板大占砂巖相對應(yīng)，底板有中細(xì)粒砂巖。巷道圍巖穩(wěn)定性評價（1）巖石RQD指標(biāo)統(tǒng)計：首采區(qū)內(nèi)4個孔統(tǒng)計結(jié)果以中等~差為主，其他區(qū)域5個孔統(tǒng)計RQD指標(biāo)中等~好為主。分析首采區(qū)指標(biāo)低的原因是這些鉆孔多數(shù)靠近斷層分布。（2）泥巖和砂質(zhì)泥巖吸水后強(qiáng)度明顯降低，泥巖干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度24~30MPa，~，砂質(zhì)泥巖干燥狀態(tài)下強(qiáng)度13~36MPa，吸水后6~24MPa。但在長達(dá)10~30天的巖石浸水試驗觀測中，各類巖塊沒有泥