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【摘 要】舒兰矿业(集团)有限责任公司东富区煤矿位于吉林省舒兰市朝阳镇境内,属于丘陵地区,矿区内地下水类型主要有第四系冲积砂砾石孔隙水、第三系砂岩及砾岩孔隙裂隙水。该矿井以第三系孔隙裂隙水为直接充水水源的水文地质条件中等类型的矿井。该矿床属矿层及其顶、底板均为软弱岩层的工程地质条件复杂类型矿井。由于矿坑排水过程中易形成水砂混流;开采及疏干易引起地面下降;煤尘属强爆炸型;煤的自燃倾向属Ⅱ类自燃;瓦斯含量不高的低瓦斯区。故该矿床地质环境质量属于复杂类型。
【关键词】开采技术条件;煤矿;东富区;吉林舒兰矿业
Discusstion about extract skill by sulan mining group in east wealth district of jilin province
Chun Hua-xu1, Qiang Chen2, Guo liang-mei3, Yao Qin-ding2
(1. Jilin Provincial First Geologic Survey Institute Changchun Jilin 130033;2. Jilin Provincial Exploration Geophysical Institute Changchun Jilin 130012;3. Land and Resources Bureau ofFusong County in Jilin Province Fusong Jilin134500)
【Abstract】The east wealth district coal mine, which is belong to Sulan Mining (Group) Limitied. Co, seats in Chaoyang Town, Sulan City, Jilin Province. The geology of the district is hilly. Underwater in the district mainly is quaternary alluvial calcirudite rock pore water and tertiary sandstone and conglomerate rock fissure water. The water supply of this mine mainly and directly is tertiary fissure water as the hydrogeololgy. It is a medium mine. The mine strata and the top and the bottem geology of this mine is weak and complex. The water and sand mixing flow is happened in drainage, and landface drop happened during extracting and drying process. The coal steam is highly explosion. The natual tend of the coal is Ⅱ natual style. The gas is low. The geology of this mine is complex.
【Key words】Extract skill; Coal mine; East weath district;Jilin sulan mining
1. 水文地质
1.1 地形地貌水文及气象特征。
本区处于丘陵地区,地势由北向南逐渐降低,区内最高海拔标高341m,位于矿区西北部,最低海拔标高235.5m,当地侵蚀基准面标高为+235m。
本区内棒槌沟河,自东北向西南流去,河谷平缓,流量随季节变化大,枯水期无水,最大流量为6.58m3/s, 一般流量为2.21m3/s,该区最高洪水位标高为230.0m。当地侵蚀基准面标高为235m。
本区属大陆性季风气候,冬季较冷,最低可达-38℃,长达6个月之久,冻结深度在1.6~2.0m。夏季较热,最高气温为+36℃,7~8月间为雨季,年平均降雨量为672.2 mm,全年总降水量500~1000 mm。历年10月末至翌年4月为降雪期,平均降雪量80~100 mm。西南风为主,最大风速20m/s。
1.2 含水层及隔水层特征。
第四系冲积砂砾石孔隙含水层:主要分布于矿区棒槌沟河谷区,主要由砂、砾石组成,砾石主要为花岗岩,粒径3~10cm,分选性中等,磨圆度较好,砂成分主要由石英、长石等。厚度2~8.5m,水位埋深4.00~5.20m, 砂砾石层透水性较强,与煤层露头直接接触时,为矿井充水的主要来源。据抽水资料,单位涌水量为0.021l/s•m。渗透系数0.552m/d,富水性较弱,水质一般为HCO3-Ca-(Na+K)型水。
第三系渐新统水曲柳组(E3s)砂岩风化裂隙孔隙含水层:分布于矿区北部,覆盖于含煤地层之上,岩性主要为深绿～浅灰绿色泥质胶结的砂、砂砾岩,岩石总体胶结不好,松软易碎,最大厚度86m,富水性中等。
第三系始新统舒兰组主要含煤段(E2s2)砂岩风化裂隙孔隙含水层:该层为本区的含煤地层,在矿区中部大面积分布,岩性由暗灰色(粗、中、细粒、粉)砂岩、砂砾岩组成,厚度3～70m,一般岩石松软、层理不明显,该组内含煤二十层,其中可采十二层,含水层渗透系数0.0156~1.90m/d,水质为HCO3-Mg-Ca型水。
第三系始新统舒兰组绿色岩段(E2s1)砂岩风化裂隙孔隙含水层:本层分布于矿区南部,为主采煤层的下部层位,岩性以浅灰绿色的粗砂岩为主,少部分为粉砂岩,砂岩一般分选性不好,磨圆度较差。据抽水资料,单位涌水量为2.35l/s•m。渗透系数0.413m/d,富水性较强。
构造断裂带脉状裂隙含水层:本矿区内有三条断层,F0:走向50°,倾向NW,F2:走向30°~40°,倾向NW,断距30~50m, F6:走向0°~10°,倾向N,断层破碎带宽50米左右,据生产井揭露情况,断层涌水量很小。
第四系粘土隔水层:分布于砂砾石层上部,厚度2~15m, 是良好的地表隔水层。
第三系主要含煤段页岩、砂页岩隔水层:一般分布于煤层的顶、底板,厚度一般在1.5~36m。
第三系水曲柳组页岩、砂页岩隔水层:本组覆盖于含煤地层之上,岩性主要为深绿～浅灰绿色页岩、砂页岩。
1.3 地下水补给、迳流、排泄条件。
第四系砂、砾石含水层的主要补给来源是大气降水的渗入补给,丘陵区上部大部分覆盖2~15米厚的粘土和腐植土,阻隔大气降水的直接渗入,局部出露区直接接受大气降水的补给。第三系风化裂隙水是煤系地层的主要补给来源。上覆第四系含水层和第三系风化裂隙含水层之间有密切水力联系。第四系含水层直接接受大气降水补给后,间接补给风化裂隙含水层。本区地表排泄条件较好,另外,垂直蒸发排泄也是矿区地下水的另一种主要排泄途径。
1.4 矿井充水因素分析。
第四系冲积砂砾石孔隙水、第三系孔裂隙含水层,在开采条件下由于冒落裂隙而导致矿井渗水。
通过本区的季节性河流及水渠,其水量受季节控制,在其下开采时,冒落至地表时,引起矿井渗水量增加。
废旧钻孔及报废矿井封闭不佳,会造成巷道充水。故在开采时应引起注意和采取预防措施。
目前本区老窑较多,存在老窿积水问题,采矿时应注意老窿突水。
1.5 矿井涌水量。
据调查,本区二矿已开采至-200m标高,井口标高为254.0m,矿井最大涌水量150m3/d,一般为60m3/d。本区六矿已开采至-20m标高,井口标高为268.5m,矿井最大涌水量40m3/d,一般为25m3/d。
综观上述水文地质条件,矿层位于当地侵蚀基准面以下,第三系孔隙裂隙含水层是矿井的直接充水水源。由于含水层结构疏松,排水过程中易形成水砂混流,所以该矿井的水文地质条件复杂程度为:以第三系孔隙裂隙水为直接充水水源的水文地质条件中等类型的矿井。
2. 工程地质
2.1 矿区工程地质条件。
根据该矿地层岩性、结构、构造、等条件,将矿区分为4个工程地质岩组。分述如下:
松散结构岩组:主要为第四系腐植土、冲积砂、砾石,厚度2~20m,分布在河流两侧的阶地、漫滩及沟谷低洼处,分选性中等。
厚层状结构岩组:主要岩性为第三系水曲柳组、舒兰组砂岩、页岩、砂页岩等。本组覆盖于含煤地层之上部及下部,最大厚度468m,岩性主要为深绿～浅灰绿色页岩、砂页岩。
薄层状碎屑结构岩组:主要由第三系主要含煤段砂岩、中、细粒砂岩、粉砂岩、页岩、砂页岩组成。
(1)薄层状砂岩及砂砾岩组:主要由第三系砂岩、中、细粒砂岩、粉砂岩、砂砾岩组成。厚度2~46m,局部厚度70m,为煤层的顶、底板,分布稳定,为松散、半胶结状态,过饱和时为流砂,在水砂分离上,使疏干工作复杂化,砂层内部产生空洞,使矿体及围岩稳定性降低,抗压强度为37~123Kg/cm2,属软弱岩组。
(2)薄层状页岩类岩组:其岩性主要为第三系页岩、砂页岩,多为煤层的直接顶、底板。岩层厚度1.5~36m,页岩类水平层理发育、易碎,抗压强度19.2~124.5Kg/cm2,属软弱岩组。
总观上述二岩组,煤层顶、底板大都为砂岩、页岩、砂页岩类。岩石质软,顶底板均属不稳固型。
碎裂结构岩组:主要为各类岩石的风化带及构造破碎带。该区岩石风化带厚度一般4~5m,构造破碎带一般50m左右,均含有不同程度的潜水,使本来就属于不稳固型的煤层顶、底板更加不稳固。易发生水砂混流、坍塌、掉块和冒顶。
纵观上述各组,矿层顶底板,在构造、地下水活动以及开采条件下,易发生不良的工程地质问题,如水砂混流、坍塌、掉块、冒顶等。故该矿床属矿层及其顶、底板均为软弱岩层的工程地质条件复杂类型矿床。
3. 环境地质
本区位于地震稳定的丘陵地区,地震烈度为Ⅵ度。
煤层的顶、底板多为松散、半胶结状态的中细粒砂岩,过饱和时为流砂,疏干时在渗透压力下易形成水砂混流。
根据实测资料,本区二矿为低瓦斯矿井,全矿井瓦斯相对涌出量为1.273m3/t,绝对涌出量为0.998m3/min。采区一翼最大瓦斯相对涌出量为0.302m3/t 。六矿为低瓦斯矿井,全矿井瓦斯相对涌出量为0.57m3/t,绝对涌出量为0.326m3/min。采区一翼最大瓦斯相对涌出量为0.15m3/t 。
本区二矿煤尘爆炸指数为50%,属强爆炸型;煤的发火期较短(6~12个月),属Ⅱ类自燃。六矿煤尘爆炸指数为53.6%,属强爆炸型;煤的发火期较短(6~12个月),属Ⅱ类自燃。
综合各种环境地质条件,结论如下:矿坑排水过程中易形成水砂混流;易引起地面下降;煤尘属强爆炸型;煤的自燃倾向属Ⅱ类自燃;瓦斯含量不高的低瓦斯区。故此,该矿床地质环境质量属于复杂类型。
4. 结论
纵观上述,本区水文地质条件为中等类型;工程地质、环境地质条件均为复杂类型。故该矿井的开采技术条件为以工程地质和环境地质为主的复合问题复杂类型矿床。
参考文献
[1] 《舒兰煤田棒槌沟区最终补充勘探报告》
[2] 矿山实际调查
[文章编号]1006-7619(2010)06-28-590
【关键词】开采技术条件;煤矿;东富区;吉林舒兰矿业
Discusstion about extract skill by sulan mining group in east wealth district of jilin province
Chun Hua-xu1, Qiang Chen2, Guo liang-mei3, Yao Qin-ding2
(1. Jilin Provincial First Geologic Survey Institute Changchun Jilin 130033;2. Jilin Provincial Exploration Geophysical Institute Changchun Jilin 130012;3. Land and Resources Bureau ofFusong County in Jilin Province Fusong Jilin134500)
【Abstract】The east wealth district coal mine, which is belong to Sulan Mining (Group) Limitied. Co, seats in Chaoyang Town, Sulan City, Jilin Province. The geology of the district is hilly. Underwater in the district mainly is quaternary alluvial calcirudite rock pore water and tertiary sandstone and conglomerate rock fissure water. The water supply of this mine mainly and directly is tertiary fissure water as the hydrogeololgy. It is a medium mine. The mine strata and the top and the bottem geology of this mine is weak and complex. The water and sand mixing flow is happened in drainage, and landface drop happened during extracting and drying process. The coal steam is highly explosion. The natual tend of the coal is Ⅱ natual style. The gas is low. The geology of this mine is complex.
【Key words】Extract skill; Coal mine; East weath district;Jilin sulan mining
1. 水文地质
1.1 地形地貌水文及气象特征。
本区处于丘陵地区,地势由北向南逐渐降低,区内最高海拔标高341m,位于矿区西北部,最低海拔标高235.5m,当地侵蚀基准面标高为+235m。
本区内棒槌沟河,自东北向西南流去,河谷平缓,流量随季节变化大,枯水期无水,最大流量为6.58m3/s, 一般流量为2.21m3/s,该区最高洪水位标高为230.0m。当地侵蚀基准面标高为235m。
本区属大陆性季风气候,冬季较冷,最低可达-38℃,长达6个月之久,冻结深度在1.6~2.0m。夏季较热,最高气温为+36℃,7~8月间为雨季,年平均降雨量为672.2 mm,全年总降水量500~1000 mm。历年10月末至翌年4月为降雪期,平均降雪量80~100 mm。西南风为主,最大风速20m/s。
1.2 含水层及隔水层特征。
第四系冲积砂砾石孔隙含水层:主要分布于矿区棒槌沟河谷区,主要由砂、砾石组成,砾石主要为花岗岩,粒径3~10cm,分选性中等,磨圆度较好,砂成分主要由石英、长石等。厚度2~8.5m,水位埋深4.00~5.20m, 砂砾石层透水性较强,与煤层露头直接接触时,为矿井充水的主要来源。据抽水资料,单位涌水量为0.021l/s•m。渗透系数0.552m/d,富水性较弱,水质一般为HCO3-Ca-(Na+K)型水。
第三系渐新统水曲柳组(E3s)砂岩风化裂隙孔隙含水层:分布于矿区北部,覆盖于含煤地层之上,岩性主要为深绿～浅灰绿色泥质胶结的砂、砂砾岩,岩石总体胶结不好,松软易碎,最大厚度86m,富水性中等。
第三系始新统舒兰组主要含煤段(E2s2)砂岩风化裂隙孔隙含水层:该层为本区的含煤地层,在矿区中部大面积分布,岩性由暗灰色(粗、中、细粒、粉)砂岩、砂砾岩组成,厚度3～70m,一般岩石松软、层理不明显,该组内含煤二十层,其中可采十二层,含水层渗透系数0.0156~1.90m/d,水质为HCO3-Mg-Ca型水。
第三系始新统舒兰组绿色岩段(E2s1)砂岩风化裂隙孔隙含水层:本层分布于矿区南部,为主采煤层的下部层位,岩性以浅灰绿色的粗砂岩为主,少部分为粉砂岩,砂岩一般分选性不好,磨圆度较差。据抽水资料,单位涌水量为2.35l/s•m。渗透系数0.413m/d,富水性较强。
构造断裂带脉状裂隙含水层:本矿区内有三条断层,F0:走向50°,倾向NW,F2:走向30°~40°,倾向NW,断距30~50m, F6:走向0°~10°,倾向N,断层破碎带宽50米左右,据生产井揭露情况,断层涌水量很小。
第四系粘土隔水层:分布于砂砾石层上部,厚度2~15m, 是良好的地表隔水层。
第三系主要含煤段页岩、砂页岩隔水层:一般分布于煤层的顶、底板,厚度一般在1.5~36m。
第三系水曲柳组页岩、砂页岩隔水层:本组覆盖于含煤地层之上,岩性主要为深绿～浅灰绿色页岩、砂页岩。
1.3 地下水补给、迳流、排泄条件。
第四系砂、砾石含水层的主要补给来源是大气降水的渗入补给,丘陵区上部大部分覆盖2~15米厚的粘土和腐植土,阻隔大气降水的直接渗入,局部出露区直接接受大气降水的补给。第三系风化裂隙水是煤系地层的主要补给来源。上覆第四系含水层和第三系风化裂隙含水层之间有密切水力联系。第四系含水层直接接受大气降水补给后,间接补给风化裂隙含水层。本区地表排泄条件较好,另外,垂直蒸发排泄也是矿区地下水的另一种主要排泄途径。
1.4 矿井充水因素分析。
第四系冲积砂砾石孔隙水、第三系孔裂隙含水层,在开采条件下由于冒落裂隙而导致矿井渗水。
通过本区的季节性河流及水渠,其水量受季节控制,在其下开采时,冒落至地表时,引起矿井渗水量增加。
废旧钻孔及报废矿井封闭不佳,会造成巷道充水。故在开采时应引起注意和采取预防措施。
目前本区老窑较多,存在老窿积水问题,采矿时应注意老窿突水。
1.5 矿井涌水量。
据调查,本区二矿已开采至-200m标高,井口标高为254.0m,矿井最大涌水量150m3/d,一般为60m3/d。本区六矿已开采至-20m标高,井口标高为268.5m,矿井最大涌水量40m3/d,一般为25m3/d。
综观上述水文地质条件,矿层位于当地侵蚀基准面以下,第三系孔隙裂隙含水层是矿井的直接充水水源。由于含水层结构疏松,排水过程中易形成水砂混流,所以该矿井的水文地质条件复杂程度为:以第三系孔隙裂隙水为直接充水水源的水文地质条件中等类型的矿井。
2. 工程地质
2.1 矿区工程地质条件。
根据该矿地层岩性、结构、构造、等条件,将矿区分为4个工程地质岩组。分述如下:
松散结构岩组:主要为第四系腐植土、冲积砂、砾石,厚度2~20m,分布在河流两侧的阶地、漫滩及沟谷低洼处,分选性中等。
厚层状结构岩组:主要岩性为第三系水曲柳组、舒兰组砂岩、页岩、砂页岩等。本组覆盖于含煤地层之上部及下部,最大厚度468m,岩性主要为深绿～浅灰绿色页岩、砂页岩。
薄层状碎屑结构岩组:主要由第三系主要含煤段砂岩、中、细粒砂岩、粉砂岩、页岩、砂页岩组成。
(1)薄层状砂岩及砂砾岩组:主要由第三系砂岩、中、细粒砂岩、粉砂岩、砂砾岩组成。厚度2~46m,局部厚度70m,为煤层的顶、底板,分布稳定,为松散、半胶结状态,过饱和时为流砂,在水砂分离上,使疏干工作复杂化,砂层内部产生空洞,使矿体及围岩稳定性降低,抗压强度为37~123Kg/cm2,属软弱岩组。
(2)薄层状页岩类岩组:其岩性主要为第三系页岩、砂页岩,多为煤层的直接顶、底板。岩层厚度1.5~36m,页岩类水平层理发育、易碎,抗压强度19.2~124.5Kg/cm2,属软弱岩组。
总观上述二岩组,煤层顶、底板大都为砂岩、页岩、砂页岩类。岩石质软,顶底板均属不稳固型。
碎裂结构岩组:主要为各类岩石的风化带及构造破碎带。该区岩石风化带厚度一般4~5m,构造破碎带一般50m左右,均含有不同程度的潜水,使本来就属于不稳固型的煤层顶、底板更加不稳固。易发生水砂混流、坍塌、掉块和冒顶。
纵观上述各组,矿层顶底板,在构造、地下水活动以及开采条件下,易发生不良的工程地质问题,如水砂混流、坍塌、掉块、冒顶等。故该矿床属矿层及其顶、底板均为软弱岩层的工程地质条件复杂类型矿床。
3. 环境地质
本区位于地震稳定的丘陵地区,地震烈度为Ⅵ度。
煤层的顶、底板多为松散、半胶结状态的中细粒砂岩,过饱和时为流砂,疏干时在渗透压力下易形成水砂混流。
根据实测资料,本区二矿为低瓦斯矿井,全矿井瓦斯相对涌出量为1.273m3/t,绝对涌出量为0.998m3/min。采区一翼最大瓦斯相对涌出量为0.302m3/t 。六矿为低瓦斯矿井,全矿井瓦斯相对涌出量为0.57m3/t,绝对涌出量为0.326m3/min。采区一翼最大瓦斯相对涌出量为0.15m3/t 。
本区二矿煤尘爆炸指数为50%,属强爆炸型;煤的发火期较短(6~12个月),属Ⅱ类自燃。六矿煤尘爆炸指数为53.6%,属强爆炸型;煤的发火期较短(6~12个月),属Ⅱ类自燃。
综合各种环境地质条件,结论如下:矿坑排水过程中易形成水砂混流;易引起地面下降;煤尘属强爆炸型;煤的自燃倾向属Ⅱ类自燃;瓦斯含量不高的低瓦斯区。故此,该矿床地质环境质量属于复杂类型。
4. 结论
纵观上述,本区水文地质条件为中等类型;工程地质、环境地质条件均为复杂类型。故该矿井的开采技术条件为以工程地质和环境地质为主的复合问题复杂类型矿床。
参考文献
[1] 《舒兰煤田棒槌沟区最终补充勘探报告》
[2] 矿山实际调查
[文章编号]1006-7619(2010)06-28-590