一井田概况及地质特征ok.docx

一井田概况及地质特征ok.docx

《一井田概况及地质特征ok.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一井田概况及地质特征ok.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

一井田概况及地质特征ok

第一章井田简况及地质特征

第一节井田简况

一、位置与交通

四井位于赤峰市元宝山区五家镇西北部，西露天煤矿南侧。

地理坐标：

东经119°12′23.4″～119°13′2.6″，北纬41°59′57.3″～42°01′01.8″。

矿井距赤峰市55km，距叶柏寿～赤峰铁路线平庄站10.0km，距平庄～双井公路4.0km，距平庄～赤峰公路10.0km，交通便利，铁路可直通赤峰、通辽、锦州、沈阳，另有等级公路四通八达。

见图1-1-1。

二、地形与河流

矿区地貌为丘陵山地，地势以喷出玄武岩山脊为最高，山脊走向北东—西南，最高标高+714m，地形相对高差180m左右。

地表水系位于辽河水系网内，老哈河流经矿区东南部，五家干河和哈尔脑干河分别流经矿区的东南和西北部。

老哈河发源于河北平泉七老图山，流经甸子、天义、乃林和平庄煤田的东部,该河常年有水，距矿井最近距离10km，为矿区地下水排泄区。

哈尔脑干河发源于楼子店以西的白塔沟，在矿区北部境界外流向东南，经马架子、北七家、喇嘛地流入老哈河。

全长50km，河宽50～380m，河床坡降10‰～15‰，为季节性河流，是矿北部砂砾石含水层的重要补给水源。

五家干河发源于扎兰营子一带，流经五家、望甘池，在矿区东南境界外4km流过,经前七家、孤山子流入老哈河,全长30km，河面宽270m，为季节性河流。

五家干河与露天矿坑之间为砂质粘土层，渗透性差，且南区排土场形成固定排土台阶远高于河床，洪水和地表水的渗入不会对矿坑构成威胁，该河已成为南区地下水排泄区。

三、气候与气象

本区属中温带半干旱大陆性季风气候，年气温变化大，据赤峰气象台资料，平均气温6.9℃,最高气温为7月，42.5℃，最低气温为1月，-31.4℃，冬、春两季干燥多风沙，年最大降雨量564.0mm，最小为205.9mm，平均371.2mm，年蒸发量最大2315.3mm，最小1311.6mm，多年平均相对湿度为48.7%，每年10月至翌年4月为冻结期，最大冻土深度2.01m，最大风速33.3m/s。

四、地震烈度

本区地震动峰值加速度

五、煤田开发简史及邻近生产矿井

1．矿区开发及规划

西露天矿由沈阳煤矿设计院设计，是我国第一座自行设计施工的山坡与凹陷相结合的露天煤矿，于1958年开工建设，1965年移交生产，年产销原煤1.8Mt，煤种为老年褐煤，发热量在3500大卡，属优质动力煤，现有员工3519人。

四井于1986年由原平庄矿务局设计院设计，设计能力210kt/a，开拓方式：

片盘斜井。

工作面布置：

+350m水平以上采用走向长壁布置，+350m水平以下采用倾斜长壁布置。

该井于1986年8月开工建设，1987年11月投产，经过技术改造，生产能力有较大提升，2005年核定生产能力300kt/a。

2．邻近生产矿井

四井东部与西露天煤矿相邻，西部与五家镇联营煤矿、上马架村煤矿相邻；南部为煤层露头，北部至井田边界。

如图1-1-2所示。

六、区内经济状况

赤峰市元宝山区含九镇一乡，人口29万人，主要工业为煤炭生产与发电业，是赤峰市的重要能源基地，煤炭开发占主导地位。

区内人口密集，劳动力过剩，有较多人从事煤炭业及辅助产业。

农业也较发达,主要种植粮食与蔬菜，是赤峰市经济比较发达的地区。

区内水、电、交通等基础设施齐全。

图1-1-2与邻近矿井位置关系图

七、煤炭运销和经济效益情况

平庄煤业<集团）公司的煤炭销售以电煤为主，其中固定用户有：

元宝山电厂5.0Mt/a，朝阳电厂1.2Mt/a，双辽电厂0.3Mt/a，滦河电厂0.2Mt/a。

相对松散用户有：

锦州二热、朝阳热电、葫芦岛热电、盘锦热电、金州热电厂等。

随着本地区经济的发展，周边大板电厂、克什克腾旗电厂、煤炭液化厂的建设和东北老工业基地的振兴，从2008年～2018年，本区的煤炭需求量将大幅增加，且煤炭产品仍以供褐煤电厂的燃料煤为主，2018年～2020年，本区将加工部分褐煤，为煤炭液化厂及煤化工提供褐煤原料，因此本区煤炭前景看好。

八、现有水源、电源情况

矿区附近主要有三条河流，老哈河、哈尔脑干河、五家干河。

五家干河为矿井供水主水源。

根据多年井下观测，四井现在最大涌水量为50m3/h，正常涌水量为35m3/h。

井下水量稳定，经矿井水处理站处理后可作为生活生产水源，不足部分打一眼深井取上部砂岩潜水含水层水源。

矿井电源来自平煤公司西露天矿变电所，其总容量28500kVA，其中，运行容量：

12500kVA，备用容量：

16000kVA，供电线路型号：

LGJ-120，供电线路长度为6.3km。

第二节地质特征

一、地质构造

1．区域地层

矿区周边有前震旦系古老的变质岩存在，矿区内沉积地层为晚侏罗系的陆相沉积地层，区域自下而上为九佛堂组、阜新组。

含煤地层为九佛堂组的杏园段、阜新组的元宝山段和水泉段。

这些地层组成了平庄煤田的含煤层系。

水泉段之上为不整合接触的产状近于水平的第三系中新统的哈尔脑组

哈尔脑组为一套分选较好，胶结较差，层理发育的页岩和砂岩组合。

上更新统的玄武岩，区域上多分布于各河流的两岸，形成较高的山脊，具有层状构造及气孔杏仁状构造。

区域上还分布有第四系地层，主要为：

下更新统

灰绿色砂砾石层及绿泥层,为辉绿岩及玄武岩残坡积的风化产物，多呈带状分布于山角、低洼处，有的覆盖在煤层露头之上，厚度0～19.7m，平均厚10m。

中更新统的赤峰黄土

区域上大量分布。

根据地形差异，其层数和厚度都不一样，多为土黄色和棕红色，土黄色的颗粒较粗，棕红色者为粘土和亚粘土，内含钙质结核，二者互层交替出现，厚度0～30m，平均15m。

上更新统马兰黄土

为灰黄色黄土，具柱状节理，大孔隙，也含有钙质结核，底层含有砾石及卵石，厚度0～30m，平均15m。

中新统

为现代的冲洪积砂砾石，主要分布于干河的河床、沟谷之中。

2.井田地层

自下而上的地层为：

⑴上侏罗系九佛堂组杏园段

该段地层主要由灰白色中—粗粒砂岩，灰黑色页岩及少量灰白色砂砾岩所组成。

灰黑色页岩致密，较坚硬，水平层理发育，页岩内含银杏等植物化石及淡水动物化石。

该段厚度不祥，大于405m。

该段上部在4300剖面以北，1煤底板之下18～35m普遍赋存一可采煤层，厚度0.39～3.6m，平均2m左右，共18个见煤点。

⑵上侏罗系阜新组元宝山含煤段

该段厚度97～186m，平均140m，可分为3个小层段。

下部砂岩层段：

以灰白色细—中粒砂岩为主，夹薄层泥岩，该层段南厚北薄，厚度2～26m。

该段组成煤层的底板。

中部含煤层段：

含有1、2-1、2等3个煤层，其中1煤及2煤为特厚煤层，2-1煤为薄煤层<仅分布于矿井南部）。

煤层之间夹层以灰白色砂岩及灰色泥岩为主，含少量灰白色砾岩，本层段厚50～100m。

上部砂泥岩层段：

为灰色砂岩、砂质泥岩，夹1—6个薄煤层，局部可采，本层段厚度45～60m。

本层段下部，2煤顶板之上夹有侵入辉绿岩岩床，厚度0～80m。

⑶上侏罗系阜新组水泉段

灰绿、棕黄色砂岩、砂砾岩、灰绿色砂岩泥岩互层，以有数层棕色砂砾岩为其特点。

砾石成分为花岗岩、花岗片麻岩、石英岩等，砾径一般2～10cm，分选不好，胶结松散。

厚30～170m，平均103m左右。

⑷第三系中系统哈尔脑组

上部为灰黄色砂岩、砂质泥岩，砂岩极松散，呈半胶结或未胶结状态；中部为灰黑色页岩，细腻柔软，具塑性，层理发育，风化后成碎片状；下部为粗砂质泥岩、砂砾岩。

胶结松散，砾石成分为花岗岩片麻岩，以含辉绿岩砾石为特征，砾径2～10cm。

上部砂岩及中部页岩中含有丰富的被子植物化石。

该组厚20～49m，平均40m。

分布于4400剖面以南，玄武岩之下，地层产状平缓，微向北倾斜，与下伏水泉段不整合接触。

该组岩层松散软弱，力学强度低，工作帮多次滑坡多以该层为滑动面。

⑸第三系上新统玄武岩

气孔状喷出玄武岩，最厚96.4m，覆盖于第三系中新统

另外非工作帮北区及煤层露头处，有沿低洼地区带状分布的下更新统的灰绿色砂砾石层及泥岩层。

中更新统的赤峰黄土

3.断层

矿区实见的大断层3条，皆为正断层。

⑴F3断层：

为边界斜交正断层，走向N26°E～N40°E，到1700断面以南，走向南北。

倾角26°～33°，倾向SE，铅直地层断距大于300m，其下盘即为杏园段。

F3在井田内延展3000余m，为区域性大断层，为控矿构造，向南延展不清，向北延展15km以上。

⑵F1断层：

走向N25°E～N60°E，倾向SE，倾角43°～55°，铅直地层断距大于0～90m，南大北小，在3600剖面与F3断层相交。

为实见断层。

近年来在山顶玄武岩中，出现一条大裂缝，以N50°E方向延展1000余m，不与露天边缘平行，推断可能是F1盲露头位置。

⑶F01断层：

浅部非工作帮实见，走向N35°E，倾向NW，倾角66°，铅直地层断距10m左右。

第三系小断层，都是一些断距小于10m的层内小断层，延展不远，方向多变，除个别外，都不切穿下伏地层，是因为上覆玄武岩重力作用的结果。

另外，近几年来，在工作帮轴线附近上侏罗系阜新组，出现了几条断距只有几M的断层，均位于辉绿岩顶板以上砂岩、砂泥岩地层中，应是岩层中的节理裂隙在外力作用下贯通而成。

4.岩浆岩

平庄煤田岩浆活动分为两期，即老第三纪侵入辉绿岩及新第三纪喷出玄武岩，称为“赤峰玄武岩”。

⑴辉绿岩<βμ）：

黑色致密块状，柱状节理发育，成岩床状平行侵入2煤顶板之上。

在3800线以南，距2煤顶板3～5m，在3800线以北，距2煤顶板5～24m。

分布于2100～4800线之间，走向长约2.0km，倾向宽约0.7km。

最厚点为3900线39-4孔，垂厚80.82m，向四周变薄尖灭。

⑵喷出玄武岩

为第三系上新统喷出的玄武岩熔岩流。

在赤峰地区分布广泛，名赤峰玄武岩。

岩石为黑褐色及紫灰色，气孔发育，有的被方解石充填，形成杏仁状构造。

边缘部分有碎块状及角砾状结构。

玄武岩覆盖于前期地层之上，形成山丘盖帽，分布于4700线以南，一直向南延续到五家煤矿以西。

在露天矿延展1700m，宽度230～1040m，平均宽800m，厚度以75-5孔为最厚96.4m，底板有起伏，呈分水岭形。

鞍部大致沿3600线在+612标高东西向延伸，向南北两边倾斜。

二、煤层及煤质

整个矿区走向长3.8km，倾斜宽1.0km，含煤面积3.8km2，为一南宽北窄的三角形，矿体构造形态弧形单斜。

煤层走向在0线以南为N60°E，在0线以北为南北，倾向NW—W，倾角：

露天部分27°～12°，南陡北缓，平均20°。

深部井22°～12°，平均16°，也是南陡北缓，深部10°左右。

2煤、1煤为特厚煤层，全区发育；2-1煤仅分布于南部，为薄煤层。

1煤2煤煤层结构非常复杂，一般含有10～20层夹矸，2煤最多由25个分煤层和24个夹矸层组成，常含有2～3层大于1m的大夹矸。

大夹矸位置出没不定，不能分层对比。

煤层厚度在4200线以南煤层稳定，厚度大，含煤率高，向北含煤性降低。

2煤、1煤夹矸层增厚，含煤率降低，特别是2煤，北部出现不可采点。

1.含煤性

本区共有2个可采煤组，即1、2煤组，煤系地层总厚度平均为168m，可采煤层总厚度平均为40.12m，全井含煤系数平均为15.32%，由南至北含煤系数有逐渐增加趋势。

2.煤层

本矿井煤层赋存于上侏罗系阜新组元宝山段

11煤

厚度23.75～38.26m，平均32.37m，煤层较稳定，全区可采。

结构复杂，夹矸1～26层，夹矸厚度0.35～7.79m。

煤层变化规律，南区分叉变薄，北区增厚；浅部薄，深部厚。

⑵2-1煤

分布于井田南区,北区缺失，煤层不稳定，厚度0.09～0.98m,平均0.57m，全区不可采。

22煤

2煤全区分布,厚度1.65～12.94m，平均7.75m,煤层较稳定，结构复杂，夹矸1-8层，夹矸厚0.06～2.56m。

煤层特征见表1-2-1。

表1-2-1煤层特征表

煤层

厚度

间距

夹矸厚度

最大

最小

平均

最大

最小

层数

2

12.94

1.65

7.75

2.49-18.25

2.56

0.06

1～8

2-1

0.98

0.09

0.57

0.32

0.19

1

0.91-13.6

1

38.26

23.75

32.37

7.79

0.35

1～26

3.煤质

⑴煤的物理性质

煤的颜色为黑褐色-黑灰色，油脂光泽，煤岩组分由镜煤、亮煤、暗煤组成，夹丝炭，属半亮型煤，具贝壳状断口或块状断口，视密度ARD：

1.28t/m3，透光率PM：

48%，煤层中含黄铁矿及方解石等矿物杂质。

⑵煤的化学特征

通过精查和生产补勘采样，经辽宁省煤田地质勘探公司煤质化验所化验：

本区煤层具有挥发分高、中热值发热量、不粘结等特点。

原煤煤质特征见表1-2-2。

⑶商品煤煤质特征。

综合2001-2003年商品煤化验结果，灰份

21.62%、水份

24.87%、挥发份

42.3%、硫份

1.29%、发热量

16.19MJ/kg。

详见表1-2-3。

表1-2-2原煤煤质特征表

项目

1煤

2-1煤

2煤

工

业

分

析

Mad

%

极值

7.01-18.97

7.52-15.58

6.07-19.32

平均

13.79

10.86

13.07

Ad

%

极值

10.46-25.80

18.61-31.61

13.49-37.39

平均

16.71

20.50

23.44

Vdaf

%

极值

39.84-45.43

41.16-45.43

40.13-47.22

平均

42.98

43.29

43.66

Qb,ad

MJ/kg

极值

18.25-27.89

18.95-23.91

16.91-22.21

平均

21.11

19.72

19.63

Qb,daf

MJ/kg

极值

28.14-32.10

28.81-30.39

27.76-31.77

平均

29.97

29.61

29.23

Sd,t

%

极值

0.14-1.55

1.17-2.25

平均

1.30

1.51

元

素

分

析

Cdaf

%

极值

71.85-77.57

71.52-73.56

平均

73.86

72.58

Hdaf

%

极值

3.64-5.37

3.64-4.40

平均

4.26

4.10

Ndaf

%

极值

0.92-1.33

1.12-1.62

平均

1.17

1.39

灰

熔

点

DT

℃

极值

1240-1245

平均

1353

ST

℃

极值

1255-1475

平均

1397

FT

℃

极值

1320-1500

平均

1442

表1-2-3商品煤质量情况表

年度

销售煤量

万t

灰份

Ad％

水份

Mad％

挥发份

Vdaf％

硫份

St,d％

发热量

Qnet,dMJ/kg

2001

118

20.52

25.11

42.0

1.30

16.49

2002

94.0

21.66

24.83

43.0

1.30

16.12

2003

107.5

22.67

24.67

42.0

1.28

15.95

综合

319.5

21.62

24.87

42.3

1.29

16.19

3煤灰成份分析

煤灰成份主要有Si0、Al0、Fe0、Ca0、Mg0、S0。

详见表1-2-4。

表1-2-4煤灰成份表

Si0%

Al0%

Fe0%

Ca0%

Mg0%

S0%

60.54-60.74

22.59-22.80

7.87-9.59

2.70-2.70

1.28-1.42

2.23-3.67

60.57

22.76

8.17

2.70

1.40

3.41

⑸分析基焦油产率

本区分析基焦油产率：

一般1.01%-8.61%。

详见表1-2-5。

表1-2-5分析基焦油产率表

煤层

1煤

2-1煤

2煤

全区平均

极值%

1.01-8.24

1.80-5.36

1.31-8.61

1.01-8.61

平均%

5.76

3.44

4.88

5.24

⑹煤质牌号和煤的可选性及用途

①煤质牌号

根据本区煤的物理性质和化学特征，该区煤质牌号确定为褐煤。

②煤的可选性评价

矿井在开拓过程中，原平庄矿务局做了3个生产煤样的半工业筛分和沉浮实验，结果如下：

1煤有两个煤样进行沉浮实验按中煤<比重1.5～1.8）产率计算在300～1mm粒度级别中3号煤样为6.87%，5号煤样为8.87%，平均7.83%，其中3号煤样在100～50mm粒度级别中煤含量最低为3.84%，5号煤样在50～25mm粒度级别中煤含量最低为4.92%，因此将煤破碎到50mm粒度级别最易去掉杂质。

按精煤回收率分析：

3号煤样精煤回收率为86.28%，其中100～50mm粒度级别高达91.11%，50～25mm粒度级别为89.88%，5号煤样精煤回收率平均67.13%，50～25mm、25～13、13～6粒度级别都在78%以上，按上述二指标划分，该层煤为优等可选。

2煤可选性：

从1个沉浮实验结果看中煤产率平均为14.80%，其中100～50mm粒度级别中煤产率最低为7.84%，按理论精煤率计算平均40.3%，其中50～25粒度级别精煤回收率最高为55.73%，属中等可选。

③煤的用途

煤的用途主要为火力发电，煤化工、取暖锅炉及民用。

三、开采技术条件

1.项目地质

⑴煤层顶、底板岩性

本区煤层顶、底板岩性以中、粗粒砂岩或砂砾岩为主，泥岩或砂质泥岩次之，煤层顶多赋存薄层泥岩，受层间滑动而破碎，遇水泥化膨胀，层位不稳定，易脱落，属软弱结构面。

顶、底板接近辉绿岩时煤层受侵入体的影响有3～5m变质破碎带，结构松散破碎成粉状，顶板压力大，不易管理。

⑵煤系地层岩石项目地质特征

本区煤系地层岩层岩性通过在西露天煤矿采样实验，抗压强度很低，除极少数硅质胶结的砂岩、砂质泥岩外，抗压强度不超过30MPa，普氏系数在1.6以下，煤层的抗压强度一般比围岩要大，泥岩自由膨胀率平均21.71%，属强膨胀岩石。

此外，辉绿岩抗压强度为117.6MPa，极其坚硬。

煤系岩层物理力学性质指标详见表1-2-6。

表1-2-6西露天矿区岩石物理力学性质指标表

岩

性

物理性质

力学性质

视密度

g/cm3

含水率

%

孔隙率

%

抗压强度MPa

抗拉强度MPa

凝聚力

MPa

泥岩

1.90-2.69

2.95-37.7

18.65-36.75

0.43-4.51

0.03-0.92

0.18-0.32

2.28

12.67

26.88

2.28

0.69

0.25

粗粒

砂岩

2.25-2.63

0.55-3.65

2.65-26.55

4.62-74.9

0.31-6.19

2.61

0.65

21.18

20.28

2.42

煤

1.28

20.47

23.06

21.85

3.47

辉绿岩

2.39

1.33

12.22

117.6

10.32

中粒

沙岩

2.02-2.57

0.66-14.6

6.55-32.10

0.33-32.1

0.57-4.90

0.09-0.92

2.30

7.19

20.75

20.28

2.53

0.71

砂砾岩

2.25-2.32

4.61-6.20

14.94-20.00

3.82-5.49

0.27-1.55

1.28-1.41

2.27

5.11

17.07

4.66

1.01

13.75

2.瓦斯

根据2009年赤峰瑞安矿业有限责任公司四井瓦斯等级鉴定结果：

矿井相对瓦斯涌出量5.61m3/t，绝对瓦斯涌出量3.35m3/min，属低瓦斯矿井。

3.煤尘

2007年9月，经赤峰矿安检验检测有限责任公司鉴定，本矿井可采煤层煤尘爆炸指数为42.28%，具有爆炸性。

4.煤层自燃

2007年9月经赤峰矿安全检验检测有限责任公司鉴定，本矿井可采煤层为自燃煤层，自然发火期1～3个月。

5.地温

井下大巷实测温度为17℃～19℃，正常情况下工作面温度为19℃～21℃。

根据本矿区相关资料，地温梯度2.8℃/100m，为地温正常区。

四、水文地质条件

1.地表水系

矿区附近主要有三条河流，老哈河、哈尔脑干河、五家干河。

老哈河常年有水，距矿井最近距离10km，为矿区地下水排泄区。

哈尔脑干河在矿区西北部境界外流向东南，经马架子、北七家、喇嘛地流入老哈河，全长约50km，河宽50～380m，河床坡降10‰～15‰，为季节性河流，是矿北部砂砾石含水层的重要补给水源。

五家干河发源于扎兰营子一带，流经五家、望甘池，在矿区东南境界外4km流过，经前七家、孤山子流入老哈河，全长30km，河面宽270m。

2.含水层

⑴第三系含水层

第三系共有两个含水层，上部砂岩潜水含水层和下部砂砾石孔隙、裂隙承压含水层。

①上部砂岩潜水含水层

厚度6.97～22.21m，一般厚20m，以粗砂岩、粉砂岩为主，细砂岩和砂砾岩次之。

分选固结较差，上粗下细、结构松散，上部富水性及渗透性较下部强，据抽水实验资料，单位涌水量为0.119L/s.m，渗透系数为1.5m/d，地下水的补给源为大气降水和上覆玄武岩的渗漏补给。

②下部砂砾石孔隙、裂隙承压含水层。

本层南薄北厚，钻孔揭露厚度为4.2～5.84m，由砾岩、砂砾岩和细砂岩组成，结构松散，胶结一般；富水性和渗透性不好，据87-5号孔简易抽水资料，单位涌水量为0.012l/s.m，渗透系数为0.16m/d，因为第三系地层中小断层发育，上部含水层对下部形成越流补给。

⑵侏罗系复杂结构层状含水层

本含水层为上侏罗系阜新组水泉段，水泉组岩性以砂岩、砂泥岩互层岩组和泥岩、砂泥岩互层岩组为主，包含粗砂岩、中砂岩泥岩、砂泥岩、砂砾岩等九种岩性；纵向上呈频繁互层，单层厚度大于10m的很少，砂岩、砂砾岩富水性较好，但泥岩及软质泥岩隔水性能良好，形成复杂结构的层状含水单元。

据37-10号孔在深度为76.54～109.78m砂岩段注水实验，渗透系数为1.12×10-8m/d，该层下部全区发育，层间水力联系以断层和裂隙为主。

下部元宝山组辉绿岩与煤层表现为裂隙—孔隙含水特征，辉绿岩以裂隙含水为主；煤层兼有裂隙、孔隙特征，砂砾岩夹层呈孔隙含水，富水性强，本段岩层渗透性稍大于上部复杂结构含水层。

3.断层