【導(dǎo)讀】3礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能

　　

【正文】 層上部隔水性較好，下部含水微弱。井田內(nèi)有 3 個(gè)鉆孔揭露該層，厚度 ～ m，平均 m。 （ 2）碎屑巖類含隔水層特征 ① 侏羅系上統(tǒng)～白堊系下統(tǒng)志丹群（ J3～ K1zh）：零星出露于井田西部、西南部和井田最北部，由于受后期沖刷剝蝕，致使地層西厚東薄，南厚北薄，在井田東北部一帶造成缺失。井田內(nèi) 22 個(gè)鉆孔揭露該層，厚度 m，平均 m。地層巖性以巨厚層狀紫紅色砂巖、砂礫巖、含礫粗砂巖為主，其次為中、細(xì)粒砂巖及砂質(zhì)泥巖。巖石成分：礫 巖為花崗巖，花崗片麻巖，石英巖等；砂巖以石英、長(zhǎng)石為主。均以泥質(zhì)膠結(jié)，較松散，分選差，磨圓度中等，具大型斜交層理，為典型河床相沉積。該層段砂巖類為相對(duì)含水層，砂質(zhì)泥巖為相對(duì)隔水層，但該層多被剝蝕、切割，僅局部起隔水作用。 ② 侏羅系中統(tǒng)安定組（ J2a）：地表未見(jiàn)出露，由于受后期沖刷剝蝕，厚度變化較大，在井田東北角一帶缺失該組地層。井田內(nèi) 20 個(gè)鉆孔揭露該層，厚度 ～ m，平均 m。巖性為一套紫紅、磚紅、黃棕色中細(xì)粒砂巖夾灰紫色砂質(zhì)泥巖，底部為淺黃色，向上變?yōu)闇\紫色的巨厚層狀砂巖。 該層含水微弱。 ③ 侏羅系中統(tǒng)直羅組（ J2z）：該組地層在井田最北部零星出露，巖性為一套雜色的細(xì)、中粒砂巖，粉砂巖，砂質(zhì)泥巖，局部夾粗砂巖和含礫粗砂巖。上部以灰紫、灰黃為主，下部以灰綠、灰蘭為主。砂巖成分以石英、長(zhǎng)石為主，泥質(zhì)或粘土質(zhì)膠結(jié)，較疏松，巖心暴露地表易風(fēng)化破碎，尤其砂質(zhì)泥巖。井田內(nèi) 34 個(gè)鉆孔揭露該層，厚度 ～ m，平均 m。該層含水微弱。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) ④ 中下侏羅統(tǒng)延安組（ J12y）：該組為本井田的含煤地層 ,全井田均有分布，地表未見(jiàn)出露。巖性為灰色、深灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、灰白色 砂巖、灰色細(xì)砂巖、粉砂巖及黑色炭質(zhì)泥巖、煤等組成。該組地層厚度為 m，平均 m。 本組地層為一套以內(nèi)陸盆地沉積為特征的碎屑巖含煤建造。依據(jù)其巖性、巖相及含煤特征，將該組地層劃分為上、中、下三個(gè)巖段。自下而上分述如下： A、 上巖段（ J1～ 2y 3）：本段位于延安組上部，即 21 煤頂界至 3 號(hào)煤頂砂巖。巖性以灰白色的各粒級(jí)石英砂巖為主，局部有砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤組成。本段地層中，含有大量的植物化石碎片，發(fā)育水平層理、斜層理及小型波狀層理。砂巖中偶見(jiàn)槽狀層理，該巖段發(fā)育 2 號(hào)煤組， 其中 22 中上、 22 中煤為本井田的主要可采煤層之一。 B、 中巖段（ J1～ 2y2）：本段位于延安組的中部，即 3 號(hào)煤頂部砂巖底至 51 上煤頂部砂巖底。本段底部以灰白～灰黑色的粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤組成，局部發(fā)育有各粒級(jí)的砂巖。大部發(fā)育斜層理、水平層理及小型波狀層理。該段地層中發(fā)育 4 兩個(gè)煤組，其厚度大、分布廣，雖然存在不同程度的變薄、尖滅現(xiàn)象，但其變化規(guī)律明顯，是本礦的主要可采煤層。 C、 下巖段（ J1～ 2y 1）：該段位于延安組下部，巖性中上部為一套灰至灰黑色的砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤組成的含煤沉積 物，其中砂巖的厚度較小，且連續(xù)性較差、發(fā)育有槽狀交錯(cuò)層理。其底部主要為一套灰白色的粗、中粒砂巖，局部相變?yōu)楹[粗砂巖。巖石成分以石英為主，具有明顯的正粒序韻律，發(fā)育水平層理、波狀層理及小型交錯(cuò)層理，碎屑的圓度，分選性較好。該段地層中賦存 6 兩個(gè)煤組。為本礦的主要可采煤層。 本次施工的 LB8 號(hào)鉆孔抽該組及以上地層水，抽水試驗(yàn)結(jié)果：?jiǎn)挝挥克?q=～ L/s m，含水層屬弱富水性。水位標(biāo)高 ～ m，水質(zhì)為 HCO3～ Ca Mg型水；礦化度 ～ ，屬低礦化度淡水； PH 值 ，屬中性水。 ⑤ 三疊系上統(tǒng)延長(zhǎng)組（ T3y）：該組為煤系地層基底，井田內(nèi)無(wú)出露，鉆孔內(nèi)所見(jiàn)巖性一般為灰綠色中粒砂巖，其次為粗砂巖和細(xì)砂巖等。砂巖成分以石英為主，長(zhǎng)石次之，含白云母及暗色礦物，粘土質(zhì)膠結(jié)，層理不明顯，分選性較好。有 21 個(gè)鉆孔揭露該層，揭露厚度 ～ m，平均 m。地層含水情況不清。 3）充水因素分析 （ 1）大氣降水：本區(qū)氣候干旱，降水稀少，年蒸發(fā)量是降水量的 5～ 8 倍，降水多集中在 9 三個(gè)月，且地形切割強(qiáng)烈，地形、地貌均不具備儲(chǔ)水條件 ，易形成集中排泄，滲入地下很少。但礦井開(kāi)采時(shí)應(yīng)對(duì)溝谷地帶，引起高度重視，提前做好防御工作，以免雨季地表水順裂隙帶或井口灌入礦井。 （ 2）地質(zhì)構(gòu)造：本井田地層平緩，地層傾角＜ 10176。，其構(gòu)造輪廓為一平緩的單斜構(gòu)造。無(wú)斷層及巖漿巖侵入，構(gòu)造簡(jiǎn)單，故因構(gòu)造引起礦井大量充水的可能性較小。 （ 3）地下水：煤系地層為沉積碎屑巖，鉆孔抽水試驗(yàn)單位涌水量 q=～ m，滲透系數(shù) K=～ m/d，含水層屬弱富水性，加之礦區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，切割較深，淺部地下水多沿溝谷滲出。深部 地層由于地下水補(bǔ)給貧乏，形成了靜水 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 壓力大，水頭高，水量小，以靜儲(chǔ)量為主要儲(chǔ)水條件的地下水，造成礦井大量充水的可能性較小。 （ 4）地表水：東烏蘭木倫河是流經(jīng)本井田附近較大的地表水，經(jīng)調(diào)查分析，對(duì)本井田構(gòu)不成危害?？伎紴跛販鲜橇鹘?jīng)本井田北部邊緣較大的溪流，雨季易暴發(fā)洪水，雖然洪水歷時(shí)短促，也應(yīng)提前做好防御工作，避免洪水灌入礦井。在該溝谷附近開(kāi)采時(shí)，地表水將可能成為礦井充水的主要因素，應(yīng)引起注意。 （ 5）老窯積水：據(jù)調(diào)查，李家塔煤礦南鄰補(bǔ)連塔煤礦，北側(cè)是霍洛灣煤礦，其間沒(méi)有廢棄的老窯。但在本礦井開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng) 對(duì)本礦井周邊礦井的監(jiān)察工作，不可越界開(kāi)采，防止礦區(qū)附近有廢棄的老窯及相鄰礦井開(kāi)采時(shí)帶來(lái)的不良隱患。 4）礦井涌水量預(yù)算 本次設(shè)計(jì) LB8 號(hào)鉆孔為專門(mén)水文孔，對(duì)煤系及以上地層進(jìn)行抽水試驗(yàn)?，F(xiàn)以 LB8 號(hào)鉆孔抽水試驗(yàn)資料為依據(jù)，對(duì)李家塔煤礦主要開(kāi)采的 3 號(hào)煤層，先期開(kāi)采范圍進(jìn)行礦井涌水量預(yù)算。 本次計(jì)算采用的解析“大井”法，是假設(shè)“大井”（即巷道系統(tǒng)）已經(jīng)形成，是整個(gè)礦井開(kāi)采到中后期階段時(shí)的涌水量，可以認(rèn)為是開(kāi)采過(guò)程中的最大涌水量。 “比擬”法是利用已有生產(chǎn)礦井已開(kāi)采范圍及涌水量，再根據(jù)設(shè)計(jì)礦井開(kāi)采面積計(jì)算未來(lái)生產(chǎn)礦 井的涌水量，計(jì)算結(jié)果比較接近于生產(chǎn)礦井的正常涌水量。故本次涌水量計(jì)算參數(shù)基本可靠，方法正確。 根據(jù)井田勘探報(bào)告，采用穩(wěn)定流“大井法”預(yù)測(cè)礦坑涌水量，設(shè)計(jì)采用本次“大井”法計(jì)算的涌水量為 1994 m3/d，即最大涌水量為 83 m3/h，作為未來(lái)生產(chǎn)礦井最大疏干排水的設(shè)計(jì)依據(jù)。礦井正常涌水量參照“比擬”法計(jì)算的涌水量 1249 m3/d，即正常涌水量為52 m3/h。 5）水文地質(zhì)類型 本井田附近較大的地表水是東烏蘭木倫河，流量隨季節(jié)變化較大，經(jīng)調(diào)查分析，對(duì)本井田構(gòu)不成危害。井田內(nèi)較大的溝谷為考考烏素溝，基本為常 年有地表溪流，流量隨季節(jié)變化較大，雨季易暴發(fā)洪水，雖然該溝位于井田北部邊緣，但在該溝谷附近開(kāi)采時(shí)，地表水將可能成為礦井充水的主要因素，應(yīng)引起注意。井田地形有利于自然排水，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層平緩，無(wú)斷層及巖漿巖侵入。淺部新生界松散層被溝谷切割嚴(yán)重，含水較弱。煤系地層為沉積碎屑巖，含有少量裂隙水，因地下水補(bǔ)給貧乏，鉆孔單位涌水量小于 L/s m，礦井直接充水含水層富水性較弱。 綜合分析，本區(qū)水文地質(zhì)勘探類型為二類一型，即以裂隙含水層為主的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦床。 煤層特征 煤層 1）含煤 地層 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 井田內(nèi)主要含煤地層為中下侏羅統(tǒng)延安組（ J12y），該組地層厚度為 m，平均厚度為 m，全井田發(fā)育，由于遭受剝蝕，厚度有一定變化。據(jù)巖性、巖相組合特征及含煤性分析，將該組地層細(xì)化為 3 個(gè)巖段，自下而上為：下巖段 J12y1（含 6煤組）、中巖段 J12y2（含 4 煤組）和上巖段 J12y3（含 2 煤組）三個(gè)巖段。 該組地層含煤 11～ 17 層，具有對(duì)比意義的 14 層。即 2 22 上、 22 中上、 22 中、22 下、 3 上、 4 上、 4，可采 6 層，不可采 4 層。 3 煤為全部可 采煤層； 22 中上、 22中、 4 為大部可采煤層； 22 上、 3 上為局部可采煤層，其余煤層為不可采煤層。中上部煤層發(fā)育較好，厚度較大，含煤性較好；下部煤層發(fā)育較差，煤層較薄，且連續(xù)性差。單孔煤層總厚度為 ～ m，平均為 m，平均含煤系數(shù)為 %，含煤性較好。 總體上井田東部比西部含煤性較好。 2）可采煤層 井田內(nèi)可采煤層有： 22 上、 22 中上、 22 中、 3 上、 共六層，現(xiàn)自上而下分述如下： 22 上煤層 位于延安組上巖段的上部，見(jiàn)煤鉆孔 26 個(gè)，可采見(jiàn)煤點(diǎn) 9 個(gè)，與 22 中 上煤層間距為～ m，平均 m；煤層厚度 0～ m，平均 m；，不含夾矸，可采區(qū)僅為礦區(qū)東部一角，為不穩(wěn)定煤層。 22 中上煤層 位于延安組上巖段的中上部，主要分布于井田中部，見(jiàn)煤鉆孔 27 個(gè)，可采見(jiàn)煤點(diǎn) 22個(gè)，煤層厚度為 0～ m，平均 m，煤層由西北向東南有變薄的趨勢(shì)；與 22 中煤層間距為 m，平均 m；很少有夾矸，頂?shù)装鍘r性主要為砂質(zhì)泥巖；大部可采，為較穩(wěn)定煤層。 22 中煤層 位于延安組上巖段的中部，分布甚廣，見(jiàn) 煤鉆孔 39 個(gè)，可采見(jiàn)煤點(diǎn) 31 個(gè)，層位穩(wěn)定，與 22 下煤層間距為 ～ m，平均為 m；煤層厚度為 0～ m，平均 m，厚度變化較大，但規(guī)律性明顯，夾矸 0～ 1 層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頂?shù)装鍘r性主要為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。大部可采，為較穩(wěn)定煤層。 3 上煤層 位于延安組中巖段的上部，主要分布于井田的西北角，見(jiàn)煤鉆孔 9 個(gè)，可采見(jiàn)煤點(diǎn) 8個(gè)，煤層厚度 0～ m，平均 m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與 3 號(hào)煤層間距 ～ m，平均 m。局部可采，為不穩(wěn)定煤層。 3 號(hào)煤層 為井田內(nèi)最主要可采煤層。位于延安組中巖段的中上部，見(jiàn)煤鉆孔 37 個(gè)，可采見(jiàn)煤點(diǎn) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 37 個(gè)，與 4 號(hào)煤層間距為 ～ m，平均 m，煤層厚度 ～ m，平均 m；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含夾矸 0～ 2 層，厚度 0～ ，平均 m，巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭泥巖；呈薄層狀；頂板巖性為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖、砂質(zhì)粘土巖等。 該煤層南部厚，向北變薄，全井田可采，厚度變化小，層位穩(wěn)定，為穩(wěn)定煤層。 4 號(hào)煤層 為本井田第二主要可采煤層，位于延安組中巖段的 下部，見(jiàn)煤鉆孔 33 個(gè)，可采見(jiàn)煤點(diǎn)27 個(gè)，與 51 上煤層之間距為 ～ m，平均 m；煤厚 0～ m，平均 m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般不含夾矸，局部含 1～ 2 層，巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚度為 0～ m，平均 m，頂板巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖，底板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。 該煤層因受河口沉積環(huán)境的影響，在西北角 b24 LB4 號(hào)鉆孔無(wú)煤， ZK151 b2415 Hh1 B10 LB1 號(hào)鉆孔不可采，其余地區(qū)，層位穩(wěn)定，為較穩(wěn)定煤層。 該煤層全井 田賦存，大部可采，層位穩(wěn)定，厚度變化小，為穩(wěn)定煤層。 井田內(nèi)煤層情況詳見(jiàn)各煤層基本特征表 121。 表 121 主要可采煤層井田各煤層基本特征一覽表 巖段 煤組 煤層號(hào) 煤層厚度 與下伏煤層間距 可采范圍 穩(wěn)定性 最小～最大 最小～最大 平均（ m） 平均（ m） 上巖段 2 21 0～ 不可采 不穩(wěn)定 (3) ～ 22 上 0～ 局部可采 不穩(wěn)定 (26) ～ (39) ～ 22 下 0～ 不可采 不穩(wěn)定 (14) ～ 中巖段 3 3 上 0～ 局部可采 不穩(wěn)定 (9) ～ 3 ～ 全井田可采 穩(wěn)定 (37) ～ 4 4 上 0～ 不可采 不穩(wěn)定 (16) ～ (33) ～ (9) 煤質(zhì)、煤類與煤的用途 1） 物理性質(zhì) 本礦煤層呈黑色、條痕褐黑色。各煤在垂直序列中其上下呈暗淡或弱瀝青光澤，中部 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 呈瀝青光澤，參差及階梯狀斷口，在鏡煤中可見(jiàn)貝殼狀斷口，性脆，由于煤巖組分的不同各煤層一般呈細(xì)條帶～寬條帶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，在暗淡型煤中可見(jiàn)塊狀構(gòu)造。裂隙發(fā)育，并充填有黃鐵礦與方解石薄膜，各煤層結(jié)核含量不同，一般為黃鐵礦、粘土質(zhì)和菱鐵礦結(jié)核。煤層致密堅(jiān)硬，真密度一般在 ～ t/m3，視 密度 t/m3 左右，燃點(diǎn) 300176。 C左右，燃燒試驗(yàn)為劇燃，殘灰灰白色、粉狀。 2）化學(xué)性質(zhì) ⑴ 水分（ Mad） ①