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福兴煤矿地质特征与煤层煤质

时间:2017-05-16 地理毕业论文 我要投稿

  福兴煤矿的煤系基底是巨厚的奥陶系石灰岩,下面是一篇关于福兴煤矿地质特征分析探讨的论文范文,供大家阅读借鉴。

  山东韩台煤田福兴煤矿在枣庄市市区东南约20km,位于华北陆块(Ⅰ)鲁西隆起(Ⅱ)鲁中隆起区(Ⅲ)枣庄断褶带(Ⅳ)河头集凸起(Ⅴ,Ⅱ4a10)的西北部。煤田为东西向狭长含煤条带,地处秦岭东西复杂构造带北支及新华夏系第二沉降带的复合部位。该区又为徐州弧形构造带北缘,受多期多次构造运动的强烈作用,区域构造比较复杂。因此,探1条件、工程地质条件、环境地质条件,对于其安全生产,非常重要。

  1、福兴煤矿地质特征分析

  1.1地层

  井田煤系地层基底为奥陶系石灰岩,属华北型含煤岩系,由本溪组、太原组、山西组、石盒子组构成。上覆地层为古近系、第四系。地层走向NE,倾向NW,现由老到新简述如下:

  (1)奥陶系马家沟组(OM):厚约600m,为煤系地层沉积之基盘,区内上奥陶统缺失,岩性为深灰色厚层致密质纯灰岩及豹皮灰岩,夹白云质灰岩。顶部含珠角石化石,白云质灰岩中可见少许白色燧石,底部有一层角砾状灰岩与下奥陶统分界。根据区域资料,矿井内中奥陶统分为五段,其中二、四段含水丰富。据出露区找水经验,在垂深180m内因有数段岩溶发育而含水丰富。

  (2)石炭系本溪组(CyB):平均厚度约23m左右,主要由灰~深灰色、杂色泥岩,G层铝土岩及奥陶系石灰岩风化侵蚀面上残余铁质泥岩(山西式铁矿)组成。G层铝土、山西式铁矿为本组之标志层。与奥陶系呈假整合接触。

  (3)石炭-二叠系太原组(C-PyT):平均厚度约209m,为典型的海陆交互相沉积,由灰至灰黑色泥质岩、灰至灰白色细、中粒砂岩、石灰岩和薄煤层组成。含海百合茎、单体珊瑚及蜓类化石。

  (4)二叠系(P)由山西组及石盒子组组成。①石盒子组(PXii=1,2,3,…,()40):井田内推断最大残厚约900m,钻孔揭露最大残厚为791.16m.由于上、下石盒子组中的区域性标志层A层铝土、中粗粒厚层状奎山石英砂岩等在本井田内均无明显沉积,依据其岩性特征划分为上下两段,其中:

  上段:主要由黄、绿、灰、紫、红、杂色和灰~深灰色泥岩,绿灰色粉、细粒砂岩、灰白色中粒砂岩及少量粗粒砂岩组成。碎屑岩成分以石英为主、长石次之及少量白云母片、岩屑、黑色矿物,多为泥质胶结及局部硅质胶结,纯硅质胶结者甚少。

  下段:杂色泥岩、砂泥岩层数较上段相对减少,颜色深度变浅或呈斑状,深灰及灰褐~灰黑色层相对增多。所含植物化石渐趋完整,含菱铁矿鲕粒渐增。中下部灰黑色泥岩中夹柴煤0~5层,厚度多在0.30m左右,层位不稳定,难以对比,无开采利用价值。底部以一层中~细粒底部含砾砂岩与山西组整合接触。本段多为内陆湖泊相、内陆河流相沉积,厚度变化较大。

 、谏轿髯(PyXii=1,2,3,…,()40):厚度99.27~127.25m,平均106.00m,为二叠系主要含煤组段,由深灰色至灰黑色泥质岩、灰白色中、细粒砂岩、砂泥岩互层及2、3煤层两层中厚煤层组成。受燕山期岩浆活动影响较剧,岩浆岩在2、3煤层层位呈岩床式侵入煤层,将煤层全部吞蚀取代或将煤层上部变为薄层天然焦。岩浆岩楔入山西组中,造成山西组地层加厚。福兴井田为岩浆侵入扩散区,井下探2煤层钻孔仅在F2断层以南局部见岩浆岩沿2煤层底板侵入,使2煤层下部成为天然焦。

  (5)古近系固城组(E1):固城组厚度297.10~554.80m,平均418.83m,东南薄、西北厚。其岩芯全为铁锈红色,由厚层砾岩、砂砾岩、砂泥岩组成,岩性变化较大。砾岩成分以石英砾为主,石灰岩砾含量较少。多呈次圆状,长轴有定向排列现象。分选极差,铁泥质及少量的钙质孔隙充填式胶结。砂砾岩层及砂泥岩层均为铁泥质胶结,较砂岩胶结强度差、易风化破碎。

  (6)第四系(Q):厚度9.20~33.30m,平均20.60m.由黄褐色耕植土、棕黄色至黄褐色砂质粘土、姜结石及底部砂砾或薄层灰色粘土组成。耕植土中多见淡水贝壳,属湖泊相沉积。

  1.2构造

  根据钻孔揭露、地震勘探以及井下实际揭露资料,总体为一走向北东,倾向北西的单斜构造,但东南部伴有次一级褶曲,地层倾角变为急倾斜甚至直立、局部发生倒转,使煤层局部出现反倾向现象,给工作面的回采工作增加了难度。现南区采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法?缶诙狭压乖旖衔⒂,断层走向多以近EW或NE走向为主。以高角度正断层为主,并有少量逆断层,见图1.

  1.3岩浆岩

  福兴煤矿3煤层-123m水平巷道揭露点发现岩浆沿3煤层上部侵入,造成3煤层上部煤层变质为天然焦0.80m,下部为正常煤层1.20m;在3煤层-99m大巷中施工7个井下探2煤层钻孔中,有3个孔揭露发现岩浆沿2煤层底部侵入,造成2煤层下部煤层变质为天然焦。

  1.4岩溶陷落柱

  福兴煤矿的煤系基底是巨厚的奥陶系石灰岩,裂隙岩溶均较发育,具备形成陷落柱的地质条件。目前尚未揭露陷落柱。但今后应进一步加强对岩溶陷落柱位置及其富水性的探测研究工作,采取必要的防范措施,确?缶踩。

  2、煤层煤质

  2.1煤层

  2.1.1含煤性该区含煤地层为二叠系山西组、石炭-二叠系太原组,煤系平均厚度315m,共含煤10层(2、3、6、9、10、13、14、15、16、17),煤层累计平均厚度11.01m,含煤系数3.50%.其中山西组2煤层为大部可采煤层、3煤层为全区可采煤层。太原组14、16、17煤层为局部可采煤层。

  南区东翼含太原组可采煤层三层(14、16、17煤层),煤层平均总厚度1.94m,太原组煤层北区无钻孔揭露,外围14、16、17煤层偶达可采。

  山西组含可采煤层二层(2、3煤层),煤层平均总厚度6.63m,含煤系数为6.25%.

  2.1.2可采煤层

  (1)2煤层。位于山西组的中部,上距石盒子组底界砂岩46.56~97.73m,平均为83.98m.煤层厚度1.37~4.88m,平均2.92m.煤层厚度变异系数为39.40%.煤层结构较简单,为大部可采的较稳定煤层,可采区位于南区北翼和北区。

  (2)3煤层。位于山西组的底部。上距2煤层10.07~29.64m,平均为20.84m.全部可采,煤层厚度1.72~5.10m,平均3.71m.煤层结构简单,为全区可采的稳定煤层。(3)14煤层。位于太原组中部,上距3煤层110.00~126.00m,平均在113.00m左右。厚度0.51~1.92m,平均1.08m.煤层结构较简单,为大部可采的较稳定煤层。

  (4)16煤层。位于太原组下部,上距14煤层37.15m~74.25m,平均64.00m.煤层厚度0.68~0.95m,平均0.86m.煤层中部多含一层炭质石英砂岩夹矸,结构较简单,为大部可采的较稳定煤层。

  (5)17煤层。上距16煤层6.58~17.41m,平均12.60m.下距十二灰平均在16m左右?刹汕蛭挥谀锨段,煤层厚度0.53~0.89m,平均0.73m.可采区位于南区南翼,煤层不含夹矸,结构简单,为大部可采的较稳定煤层。

  2.2煤质

  2.2.1煤的物理性质各煤层颜色均为黑色,褐黑色、黑褐色条痕。2、3煤层为玻璃光泽、沥青光泽,阶梯状、贝壳状断口;14、16煤层为玻璃光泽、油脂光泽,阶梯状、参差状断口。各煤层内、外生裂隙较发育,14、16煤层裂隙常被黄铁矿、方解石充填。视密度值采用:2煤层1.35g/cm3;3煤层1.38g/cm3;16煤层1.46g/cm3;14、17煤层1.33g/cm3.

  2.2.2煤岩特征(1)宏观煤岩特征:各煤层均以亮煤、暗煤为主,夹少量镜煤及丝炭。条带状结构、层状构造,半亮煤为主,其次半暗煤。(2)显微煤岩特征:根据以往资料,各煤层有机显微组分含量均以镜质组为主,其次为惰质组,少量壳质组,有机组分总量占90%以上;无机组分主要是粘土类矿物,少量硫化物。显微煤岩结构以条带状结构为主,显微煤岩类型多为微镜煤。(3)镜质组最大反射率、变质程度及变质类型:2煤层镜质组最大反射率0.85%,3煤层0.82%,变质程度属Ⅲ阶段。14煤层平均0.66~0.70%;16煤层平均0.69~0.82%,变质程度均属Ⅱ~Ⅲ阶段。各煤层变质类型以区域变质作用为主,局部叠加了岩浆接触变质作用。

  2.2.3煤的可选性根据煤芯煤样浮煤回收率划分等级标准,2、3煤层浮煤回收率分别为70.15%、88.14%,均属优等选煤;14煤层为30.25%,属低等选煤。

  2.2.4煤类2煤层以气煤、1/3焦煤为主、其次为弱粘煤、1/2中粘煤、天然焦等;3煤层以1/3焦煤为主,其次为1/2中粘煤、弱粘煤(2、3煤层局部受岩浆影响煤类复杂化);14煤层为气煤、气肥煤;16、17煤层为气煤。

  2.2.5煤的风化和氧化本矿区基岩风化带内的岩石具有一定的膨胀性,泥岩遇水,可崩解为泥状,具有一定的隔水作用;曳缁疃纫话阍10~20m左右,本区地面标高+33.77~+34.30m,为此,本区岩层的风化带深度确定标高为+20m.煤层氧化带高度:福兴煤矿在开凿风井时和北翼开拓3煤层±0平巷道时,巷道曾发生过冒落,冒落高度至+3m~+5m.在这个高度上下均发现煤的外观有明显不同,在+3m~+5m之上,煤的光泽变弱,结构松散,裂隙发育,硬度变小,易碎或成粉末状。而在这个高度之下,煤层外观正常。因此,煤的氧化带高度确定为+3~+5m.

  2.2.6煤的工业用途炼焦配煤:2、3煤层煤类主要为气煤、1/3焦煤,浮煤为低灰、特低硫~低硫、特高发热量、特低磷,浮煤回收率达70%以上,具有中粘结性、燃烧性能好,因此,2、3煤层是良好的炼焦配煤。另外14、16、17煤层浮煤也可用作炼焦配煤,但硫分均较高,经过洗选后要控制配煤比,或应用“缚硫焦”等工艺,使其硫分符合炼焦配煤的要求。

  动力用煤:各煤层原煤挥发分产率、发热量、灰分、硫分、灰熔融性均符合火力发电固态除碴煤粉锅炉用煤要求,也可做蒸气机车用煤。

  局部因岩浆侵入烘烤变质的天然焦可作为烧制水泥和石灰的燃料,也可做民用生活燃料。

  3、福兴煤矿开采技术条件分析

  3.1水文地质条件

  福兴煤矿南区主采2、3、14煤层,北区主采2、3煤层。2、3煤层的直接充水含水层为其顶板砂岩裂隙含水层,富水性弱,多以顶板进水方式为主,三灰上距3煤层平均41m左右,当井巷工程穿过或接近时,是开采3煤层底板进水的直接充水含水层;开采14煤层,受采掘破坏或影响的含水层主要有七、八灰。预算南区-450m水平开采2、3煤层正常涌水量为72m3/h,最大涌水量采用136m3/h;-203m水平开采14煤层的正常涌水量为50m3/h,最大涌水量采用75m3/h;南区全井合计正常涌水量为122m3/h,最大涌水量采用211m3/h.预算北区-680m水平的预计正常涌水量为95m3/h,最大涌水量为143m3/h.

  按照《煤矿防治水规定》,根据福兴煤矿受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿井及周边老空水分布状况、矿井涌水量或者突水量分布规律、矿井开采受水害影响程度以及防治水工作的难易程度,分析矿井水文地质条件,确定福兴煤矿开采2、3、14煤层水文地质类型为中等。

  3.2工程地质条件

  福兴煤矿各可采煤层的顶底板都较为平整,抗压、抗折强度较高,但断裂附近岩石较破碎,对煤层顶底板稳定性有一定的影响,根据《矿区水文地质工程地质勘探规范》,矿井工程地质条件类型确定为中等。

  3.3环境地质条件

  采矿可产生局部地表变形,目前福兴煤矿塌陷面积约为22.27hm2,主要分布在南区,其中已复垦6.85hm2,最大塌陷深度为1.502m,塌陷区内没有常年积水区域,但塌陷区内农业生产受到影响。

  地面变形与沉降会使区内部分良田雨季积水和渍化,对地质环境有一定的影响;区内无重大污染源,地表水、地下水水质较好?罂优潘啃,对水环境污染较小。煤矸石主要用于填筑工业场地、公路路基及充填塌陷区。本区为湖积平原地貌,地形较平坦,自然状态下无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象,矿山地质环境质量中等。

  3.4开采技术条件综合类型确定

  依据《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T13908-2002)的要求,结合水文地质条件、工程地质条件、环境地质条件,综合确定福兴煤矿开采技术条件中等矿床(Ⅱ类).

  4、结论

  福兴煤矿主要含煤地层为二叠系山西组、石炭系太原组,煤系平均厚度315m,共含煤10层,煤层累计平均厚度11.01m,含煤系数3.50%.2煤层为低灰、低硫、中高发热量的气煤、1/3焦煤,属结构较简单、厚度较稳定、大部可采的中厚煤层;3煤层为低灰、低硫、高发热量的1/3焦煤,属结构简单、厚度稳定、全区可采的中厚煤层;14煤层为中高灰、中硫、中高发热量的气煤、气肥煤,属结构较简单、厚度较稳定、大部可采的薄煤层;16煤层为中灰、中高硫、中高发热量的气煤,属结构较简单、厚度较稳定、基本全区可采的薄煤层;17煤层为气煤,属结构简单、厚度较稳定、大部可采的薄煤层。

  福兴煤矿总体为一走向北东,倾向北西的单斜构造,但东南部伴有次一级的褶曲,地层倾角变为急倾斜甚至直立、局部可发生倒转,使煤层局部出现反倾向现象?缶诙狭压乖旖衔⒂,断层走向多以近EW或NE走向为主?缶刂使乖旄丛映潭仁糁械壤嘈。

  福兴煤矿开采2、3、14煤层的矿井水文地质类型为中等类型?缶咚箍缶,2、3煤层属煤尘有爆炸危险性煤层,2、3煤层属Ⅱ类自燃发火煤层。目前矿井开采煤层较浅,处于地温正常区,无地压影响。

  矿井工程地质类型确定为Ⅱ类,矿山地质环境质量中等。综合确定其开采技术条件中等矿床(Ⅱ类).

  参考文献

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