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勘探区位于闪电河河谷平原,地势平坦,第四系松散层广厚、疏松透水,大气降水易下渗。
闪电河河漫滩及一级阶地,因地下水位埋深浅,且可能受到洪水的冲袭,故不宜进行工程建筑,二级阶地高出一级阶地10-15m,地下水位埋深普遍大于10m,地基承载力较强,可布置工业场地及开凿井筒。区内新构造运动的表现比较显著,以沉降作用为主,主要表现为第四系堆积厚度最大达250m,河床“蛇曲”状。故进行大型工业设施建筑时应考虑新构造运动导致地震的影响。
一、岩、土物理力学性质概况
1、第四系冲、洪积砂砾石,湖积粉、细砂,疏松、松散、透水,压缩性较大。普遍稳定性差,尤其是粉、细砂因其富水性较好,持水性较强,不易疏干,且易随水流动形成流砂。
2、第四系湖积粘土、砂质粘土,第三系红色、杂色粘土,砂质粘土属松软岩类。特点是干燥状态下压缩性较小,承载力较高,但遇水后常呈软塑或流塑状态,强度随之降低,压缩性显著增大,承载力降低。具可塑性,隔水性好,为良好隔水层。
据土质试验成果:粉土:视密度1930Kg/m3 — 2070Kg/m3,平均2000 Kg/m3,孔隙比0.49—0.57,平均0.53,压缩系数0.07—0.11 MPa-1,平均0.09MPa-1,属密实的低压缩性土。凝聚力0.13 MPa,内摩擦角33.48ˊ—35.06ˊ,液性指数 -0.88—-0.40,平均 -0.64,呈坚硬状态。
粉质粘土、粘土:视密度1810Kg/m3—2100Kg/m3,平均1979 Kg/m3,孔隙比0.46—0.82,平均0.60,压缩系数0.04—0.20 MPa-1,平均0.13MPa-1,属密实的中等压缩性土。凝聚力0.11—0.14MPa,内摩擦角29.30ˊ—36.06ˊ,平均33.42ˊ液性指数-0.82—-0.16,平均 -0.39,呈坚硬状态。
3、下白垩统砂岩、泥岩、煤层以软岩类为主。据施工的六个岩样孔岩石物理力学性质测试结果:自然状态单轴抗压强度30<R<60MPa的占1.5%,岩性为粗砂岩、细砂岩、砂质泥岩、泥岩;15≤R≤30MPa的占9.8%,岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩;6<R<15MPa的占55.6%,岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩、少量煤;R≤6MPa的占33.1%,岩性以煤、泥质岩类为主,少量砂岩。自然状态单轴抗压强度R≤30MPa的软岩占98.5%。详见岩石物理力学性质统计表(表6-2-1)
二、煤层顶、底板岩性特征、物理力学性质及稳定性
1、煤层顶、底板岩性特征。煤层伪顶、底板以泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩为主,直接顶、底板以砂质泥岩为主。其中A3、A5、A7煤层顶、底板以泥岩为主占57%,砂质泥岩占25%,炭质泥岩占12%,余为砂岩。B2煤层顶底、板以砂质泥岩为主占64%,泥岩占18%,余为炭质泥岩、中砂岩。B3煤层顶、底板以泥岩为主占48%,砂质泥岩占35%,炭质泥岩占13%,余为砂岩。
2、煤层顶、底板物理力学性质及稳定性。据岩样孔岩石物理力学性质统计:A3煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占48.65%,6MPa<R<15MPa占51.35%, 软化系数0.20 — 0.82;A5煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占36.83%, 6 MPa<R<15MPa占52.16%,15 MPa<R<30MPa 的占11.01%,软化系数0.03 — 0.57;A7煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占42.86%,6 MPa<R<15MPa占57.14%,软化系数0.03—0.50;B2煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占25.51%,6 MPa<R<15MPa占74.49%,软化系数0.19—0.50;B3煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度6 MPa<R<15MPa占85.71%,15 MPa<R<30MPa占14.29%,软化系数0.09— 0.82。其它煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占32.70%,6 MPa<R<15MPa占48.90%,15 MPa<R<30MPa占18.40%。
综上可见煤层顶、底板围岩强度低,且以泥岩、砂质泥岩为主,易软化,稳定性差。
三、区域环境现状
至目前止,在勘探区周边地区未发现有记载的较为严重的灾害性地震,据“中国地震动参数区划图”划分,本区所在地地震动峰值加速度(g)为0.05,地震烈度相当于Ⅵ度,在今后的矿区地面建设及井下施工时,必须采取防震与抗震措施,防患于未然。
区内地形平坦,气候干旱少雨,经济以牧业为主,未发现较严重的环境污染源。区内地面环境的稳定性较好。目前还没发现规模较大的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害和较为严重的环境污染问题。勘探区目前最大的环境问题是春、冬季多风而引发的地面扬尘对大气的污染,环境现状尚好。
四、矿井建设、生产对环境可能产生的影响
1、采矿过程中,疏干排水,采空区放顶均可能形成地表塌陷、裂缝,而造成区域地下水位下降、地表形态改变,后果为土地退化,沙化,大面积草木干枯,庄稼死亡,民井报废。
2、本区气候干燥,风频高。煤炭储、装、运过程中易随风产生大量粉尘、飘尘污染大气。
3、排放的矸石形成矸石山,其既占用土地又易随风产生飘尘及自燃产生的烟尘污染周边空气。
4、本区第四系潜水埋藏浅。矸山堆的空隙大、比表面积大,具一定的储水空间,长期堆放经风、氧化及大气降水淋滤、溶解作用易形成有害成份聚积,渗入地下污染地下水。
5、矿井疏干排放的污水引发地下水污染。
6、工业场地锅炉排放烟尘污染大气。
五、环境保护建议
1、地表塌陷治理。对地表出现的裂缝应及时充填,对塌陷坑、洞应及时填平修复,因地制宜地整治成林、草地等用地。对地表塌陷应进行经常性的监测,对地表塌陷可能带来的危害,采取早防治,早处理的办法,防止事故的发生。
2、污水治理。生活污水、锅炉污水、矿井废水应集中至污水处理站,经处理后可复用于井下洒水降尘,道路洒水、农灌、绿化等。
3、大气污染治理。矿区内所有锅炉均应配置高效消烟除尘器且烟囱高度不小于30m。露天储煤场,矸石排放场的四周应种植防风绿化带,栽种乔木、灌木林以减少扬尘。为防止煤矸石自燃,应尽量回收杂煤。对车流量大的路段应及时洒水降尘。
4、固体废弃物处置。煤矸石排放应以尽量少占土地为原则,且远离河道。煤矸石可回填井下废巷、地表裂缝、塌陷坑、洞和综合利用,如作为水泥建筑材料生产的辅料。生产垃圾应经分类处理,不可乱扔、乱放。
5、矸石堆放场底部应铺设防渗层,周边应建立卫生防护带,防止矸石堆聚集的污水下渗污染潜水。
6、第四系含水组富水性较好,其与煤层直接充水含水层下白垩统砂岩含水组之间有第三系粘土、砂质粘土相隔,在正常情况下隔水性良好。根据《水文地质、工程地质勘探规范》(GB/T12719-91)推荐的冒落带、导水裂隙带计算公式:
Hf =100m5.1n+5.2+5.1
式中Hf — 导水裂隙带、冒落带最大高度
m — 采高、取5m
n — 煤分层层数、取1
将各参数代入上式得Hf = 53.6m
建议:煤层顶板至第四系含水组底板距离小于53.6m范围内的煤层不宜开采,应预留防水煤柱。避免隔水层破坏后,形成导水通道,发生透水事故及伴随的地下水位下降、地表塌陷、土地沙化、退化等环境地质问题的产生。
六、瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温
1、瓦斯。据瓦斯测试结果得知:区内煤层自然瓦斯成分以氮气为主,在8.98%~96.67%之间,次为甲烷(CH4),含量为0~88.30%之间,上中部属二氧化碳~氮气带和氮气~沼气带。下部可属沼气带。
2、 煤尘。根据45件煤芯煤样测定成果整理,本区煤层火焰长度均大于400mm,岩粉填加量在55%~75%之间。结论为煤层具有煤尘爆炸的危险性。望设计和生产部门加以重视。采取防范措施。
3、 煤的自燃倾向。区内共采集煤的自燃倾向样品60件,测试结果△T1-3值在4℃~15℃之间,属易自燃煤。
4、地温。本次勘探选H6号孔测量井温,地温在9.38~18.13℃,地温梯度大约每100米不超过3℃。未见异常高温现象,不会对井下作业产生影响。
闪电河河漫滩及一级阶地,因地下水位埋深浅,且可能受到洪水的冲袭,故不宜进行工程建筑,二级阶地高出一级阶地10-15m,地下水位埋深普遍大于10m,地基承载力较强,可布置工业场地及开凿井筒。区内新构造运动的表现比较显著,以沉降作用为主,主要表现为第四系堆积厚度最大达250m,河床“蛇曲”状。故进行大型工业设施建筑时应考虑新构造运动导致地震的影响。
一、岩、土物理力学性质概况
1、第四系冲、洪积砂砾石,湖积粉、细砂,疏松、松散、透水,压缩性较大。普遍稳定性差,尤其是粉、细砂因其富水性较好,持水性较强,不易疏干,且易随水流动形成流砂。
2、第四系湖积粘土、砂质粘土,第三系红色、杂色粘土,砂质粘土属松软岩类。特点是干燥状态下压缩性较小,承载力较高,但遇水后常呈软塑或流塑状态,强度随之降低,压缩性显著增大,承载力降低。具可塑性,隔水性好,为良好隔水层。
据土质试验成果:粉土:视密度1930Kg/m3 — 2070Kg/m3,平均2000 Kg/m3,孔隙比0.49—0.57,平均0.53,压缩系数0.07—0.11 MPa-1,平均0.09MPa-1,属密实的低压缩性土。凝聚力0.13 MPa,内摩擦角33.48ˊ—35.06ˊ,液性指数 -0.88—-0.40,平均 -0.64,呈坚硬状态。
粉质粘土、粘土:视密度1810Kg/m3—2100Kg/m3,平均1979 Kg/m3,孔隙比0.46—0.82,平均0.60,压缩系数0.04—0.20 MPa-1,平均0.13MPa-1,属密实的中等压缩性土。凝聚力0.11—0.14MPa,内摩擦角29.30ˊ—36.06ˊ,平均33.42ˊ液性指数-0.82—-0.16,平均 -0.39,呈坚硬状态。
3、下白垩统砂岩、泥岩、煤层以软岩类为主。据施工的六个岩样孔岩石物理力学性质测试结果:自然状态单轴抗压强度30<R<60MPa的占1.5%,岩性为粗砂岩、细砂岩、砂质泥岩、泥岩;15≤R≤30MPa的占9.8%,岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩;6<R<15MPa的占55.6%,岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩、少量煤;R≤6MPa的占33.1%,岩性以煤、泥质岩类为主,少量砂岩。自然状态单轴抗压强度R≤30MPa的软岩占98.5%。详见岩石物理力学性质统计表(表6-2-1)
二、煤层顶、底板岩性特征、物理力学性质及稳定性
1、煤层顶、底板岩性特征。煤层伪顶、底板以泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩为主,直接顶、底板以砂质泥岩为主。其中A3、A5、A7煤层顶、底板以泥岩为主占57%,砂质泥岩占25%,炭质泥岩占12%,余为砂岩。B2煤层顶底、板以砂质泥岩为主占64%,泥岩占18%,余为炭质泥岩、中砂岩。B3煤层顶、底板以泥岩为主占48%,砂质泥岩占35%,炭质泥岩占13%,余为砂岩。
2、煤层顶、底板物理力学性质及稳定性。据岩样孔岩石物理力学性质统计:A3煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占48.65%,6MPa<R<15MPa占51.35%, 软化系数0.20 — 0.82;A5煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占36.83%, 6 MPa<R<15MPa占52.16%,15 MPa<R<30MPa 的占11.01%,软化系数0.03 — 0.57;A7煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占42.86%,6 MPa<R<15MPa占57.14%,软化系数0.03—0.50;B2煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占25.51%,6 MPa<R<15MPa占74.49%,软化系数0.19—0.50;B3煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度6 MPa<R<15MPa占85.71%,15 MPa<R<30MPa占14.29%,软化系数0.09— 0.82。其它煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占32.70%,6 MPa<R<15MPa占48.90%,15 MPa<R<30MPa占18.40%。
综上可见煤层顶、底板围岩强度低,且以泥岩、砂质泥岩为主,易软化,稳定性差。
三、区域环境现状
至目前止,在勘探区周边地区未发现有记载的较为严重的灾害性地震,据“中国地震动参数区划图”划分,本区所在地地震动峰值加速度(g)为0.05,地震烈度相当于Ⅵ度,在今后的矿区地面建设及井下施工时,必须采取防震与抗震措施,防患于未然。
区内地形平坦,气候干旱少雨,经济以牧业为主,未发现较严重的环境污染源。区内地面环境的稳定性较好。目前还没发现规模较大的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害和较为严重的环境污染问题。勘探区目前最大的环境问题是春、冬季多风而引发的地面扬尘对大气的污染,环境现状尚好。
四、矿井建设、生产对环境可能产生的影响
1、采矿过程中,疏干排水,采空区放顶均可能形成地表塌陷、裂缝,而造成区域地下水位下降、地表形态改变,后果为土地退化,沙化,大面积草木干枯,庄稼死亡,民井报废。
2、本区气候干燥,风频高。煤炭储、装、运过程中易随风产生大量粉尘、飘尘污染大气。
3、排放的矸石形成矸石山,其既占用土地又易随风产生飘尘及自燃产生的烟尘污染周边空气。
4、本区第四系潜水埋藏浅。矸山堆的空隙大、比表面积大,具一定的储水空间,长期堆放经风、氧化及大气降水淋滤、溶解作用易形成有害成份聚积,渗入地下污染地下水。
5、矿井疏干排放的污水引发地下水污染。
6、工业场地锅炉排放烟尘污染大气。
五、环境保护建议
1、地表塌陷治理。对地表出现的裂缝应及时充填,对塌陷坑、洞应及时填平修复,因地制宜地整治成林、草地等用地。对地表塌陷应进行经常性的监测,对地表塌陷可能带来的危害,采取早防治,早处理的办法,防止事故的发生。
2、污水治理。生活污水、锅炉污水、矿井废水应集中至污水处理站,经处理后可复用于井下洒水降尘,道路洒水、农灌、绿化等。
3、大气污染治理。矿区内所有锅炉均应配置高效消烟除尘器且烟囱高度不小于30m。露天储煤场,矸石排放场的四周应种植防风绿化带,栽种乔木、灌木林以减少扬尘。为防止煤矸石自燃,应尽量回收杂煤。对车流量大的路段应及时洒水降尘。
4、固体废弃物处置。煤矸石排放应以尽量少占土地为原则,且远离河道。煤矸石可回填井下废巷、地表裂缝、塌陷坑、洞和综合利用,如作为水泥建筑材料生产的辅料。生产垃圾应经分类处理,不可乱扔、乱放。
5、矸石堆放场底部应铺设防渗层,周边应建立卫生防护带,防止矸石堆聚集的污水下渗污染潜水。
6、第四系含水组富水性较好,其与煤层直接充水含水层下白垩统砂岩含水组之间有第三系粘土、砂质粘土相隔,在正常情况下隔水性良好。根据《水文地质、工程地质勘探规范》(GB/T12719-91)推荐的冒落带、导水裂隙带计算公式:
Hf =100m5.1n+5.2+5.1
式中Hf — 导水裂隙带、冒落带最大高度
m — 采高、取5m
n — 煤分层层数、取1
将各参数代入上式得Hf = 53.6m
建议:煤层顶板至第四系含水组底板距离小于53.6m范围内的煤层不宜开采,应预留防水煤柱。避免隔水层破坏后,形成导水通道,发生透水事故及伴随的地下水位下降、地表塌陷、土地沙化、退化等环境地质问题的产生。
六、瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温
1、瓦斯。据瓦斯测试结果得知:区内煤层自然瓦斯成分以氮气为主,在8.98%~96.67%之间,次为甲烷(CH4),含量为0~88.30%之间,上中部属二氧化碳~氮气带和氮气~沼气带。下部可属沼气带。
2、 煤尘。根据45件煤芯煤样测定成果整理,本区煤层火焰长度均大于400mm,岩粉填加量在55%~75%之间。结论为煤层具有煤尘爆炸的危险性。望设计和生产部门加以重视。采取防范措施。
3、 煤的自燃倾向。区内共采集煤的自燃倾向样品60件,测试结果△T1-3值在4℃~15℃之间,属易自燃煤。
4、地温。本次勘探选H6号孔测量井温,地温在9.38~18.13℃,地温梯度大约每100米不超过3℃。未见异常高温现象,不会对井下作业产生影响。