福興煤礦地質(zhì)特征與煤層煤質(zhì)

時(shí)間：2024-08-18 14:48:55 地理畢業(yè)論文我要投稿

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　　福興煤礦的煤系基底是巨厚的奧陶系石灰?guī)r，下面是一篇關(guān)于福興煤礦地質(zhì)特征分析探討的論文范文，供大家閱讀借鑒。

福興煤礦地質(zhì)特征與煤層煤質(zhì)

　　山東韓臺(tái)煤田福興煤礦在棗莊市市區(qū)東南約20km,位于華北陸塊(Ⅰ)魯西隆起(Ⅱ)魯中隆起區(qū)(Ⅲ)棗莊斷褶帶(Ⅳ)河頭集凸起(Ⅴ，Ⅱ4a10)的西北部。煤田為東西向狹長(zhǎng)含煤條帶，地處秦嶺東西復(fù)雜構(gòu)造帶北支及新華夏系第二沉降帶的復(fù)合部位。該區(qū)又為徐州弧形構(gòu)造帶北緣，受多期多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈作用，區(qū)域構(gòu)造比較復(fù)雜。因此，探1條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件，對(duì)于其安全生產(chǎn)，非常重要。

　　1、福興煤礦地質(zhì)特征分析

　　1.1地層

　　井田煤系地層基底為奧陶系石灰?guī)r，屬華北型含煤巖系，由本溪組、太原組、山西組、石盒子組構(gòu)成。上覆地層為古近系、第四系。地層走向NE,傾向NW,現(xiàn)由老到新簡(jiǎn)述如下：

　　(1)奧陶系馬家溝組(OM):厚約600m,為煤系地層沉積之基盤(pán)，區(qū)內(nèi)上奧陶統(tǒng)缺失，巖性為深灰色厚層致密質(zhì)純灰?guī)r及豹皮灰?guī)r，夾白云質(zhì)灰?guī)r。頂部含珠角石化石，白云質(zhì)灰?guī)r中可見(jiàn)少許白色燧石，底部有一層角礫狀灰?guī)r與下奧陶統(tǒng)分界。根據(jù)區(qū)域資料，礦井內(nèi)中奧陶統(tǒng)分為五段，其中二、四段含水豐富。據(jù)出露區(qū)找水經(jīng)驗(yàn)，在垂深180m內(nèi)因有數(shù)段巖溶發(fā)育而含水豐富。

　　(2)石炭系本溪組(CyB):平均厚度約23m左右，主要由灰~深灰色、雜色泥巖，G層鋁土巖及奧陶系石灰?guī)r風(fēng)化侵蝕面上殘余鐵質(zhì)泥巖(山西式鐵礦)組成。G層鋁土、山西式鐵礦為本組之標(biāo)志層。與奧陶系呈假整合接觸。

　　(3)石炭-二疊系太原組(C-PyT):平均厚度約209m,為典型的海陸交互相沉積，由灰至灰黑色泥質(zhì)巖、灰至灰白色細(xì)、中粒砂巖、石灰?guī)r和薄煤層組成。含海百合莖、單體珊瑚及蜓類化石。

　　(4)二疊系(P)由山西組及石盒子組組成。①石盒子組(PXii=1,2,3,…，()40):井田內(nèi)推斷最大殘厚約900m,鉆孔揭露最大殘厚為791.16m.由于上、下石盒子組中的區(qū)域性標(biāo)志層A層鋁土、中粗粒厚層狀奎山石英砂巖等在本井田內(nèi)均無(wú)明顯沉積，依據(jù)其巖性特征劃分為上下兩段，其中：

　　上段：主要由黃、綠、灰、紫、紅、雜色和灰~深灰色泥巖，綠灰色粉、細(xì)粒砂巖、灰白色中粒砂巖及少量粗粒砂巖組成。碎屑巖成分以石英為主、長(zhǎng)石次之及少量白云母片、巖屑、黑色礦物，多為泥質(zhì)膠結(jié)及局部硅質(zhì)膠結(jié)，純硅質(zhì)膠結(jié)者甚少。

　　下段：雜色泥巖、砂泥巖層數(shù)較上段相對(duì)減少，顏色深度變淺或呈斑狀，深灰及灰褐~灰黑色層相對(duì)增多。所含植物化石漸趨完整，含菱鐵礦鮞粒漸增。中下部灰黑色泥巖中夾柴煤0~5層，厚度多在0.30m左右，層位不穩(wěn)定，難以對(duì)比，無(wú)開(kāi)采利用價(jià)值。底部以一層中~細(xì)粒底部含礫砂巖與山西組整合接觸。本段多為內(nèi)陸湖泊相、內(nèi)陸河流相沉積，厚度變化較大。

　　②山西組(PyXii=1,2,3,…，()40):厚度99.27~127.25m,平均106.00m,為二疊系主要含煤組段，由深灰色至灰黑色泥質(zhì)巖、灰白色中、細(xì)粒砂巖、砂泥巖互層及2、3煤層兩層中厚煤層組成。受燕山期巖漿活動(dòng)影響較劇，巖漿巖在2、3煤層層位呈巖床式侵入煤層，將煤層全部吞蝕取代或?qū)⒚簩由喜孔優(yōu)楸犹烊唤�。巖漿巖楔入山西組中，造成山西組地層加厚。福興井田為巖漿侵入擴(kuò)散區(qū)，井下探2煤層鉆孔僅在F2斷層以南局部見(jiàn)巖漿巖沿2煤層底板侵入，使2煤層下部成為天然焦。

　　(5)古近系固城組(E1):固城組厚度297.10~554.80m,平均418.83m,東南薄、西北厚。其巖芯全為鐵銹紅色，由厚層礫巖、砂礫巖、砂泥巖組成，巖性變化較大。礫巖成分以石英礫為主，石灰?guī)r礫含量較少。多呈次圓狀，長(zhǎng)軸有定向排列現(xiàn)象。分選極差，鐵泥質(zhì)及少量的鈣質(zhì)孔隙充填式膠結(jié)。砂礫巖層及砂泥巖層均為鐵泥質(zhì)膠結(jié)，較砂巖膠結(jié)強(qiáng)度差、易風(fēng)化破碎。

　　(6)第四系(Q):厚度9.20~33.30m,平均20.60m.由黃褐色耕植土、棕黃色至黃褐色砂質(zhì)粘土、姜結(jié)石及底部砂礫或薄層灰色粘土組成。耕植土中多見(jiàn)淡水貝殼，屬湖泊相沉積。

　　1.2構(gòu)造

　　根據(jù)鉆孔揭露、地震勘探以及井下實(shí)際揭露資料，總體為一走向北東，傾向北西的單斜構(gòu)造，但東南部伴有次一級(jí)褶曲，地層傾角變?yōu)榧眱A斜甚至直立、局部發(fā)生倒轉(zhuǎn)，使煤層局部出現(xiàn)反傾向現(xiàn)象，給工作面的回采工作增加了難度。現(xiàn)南區(qū)采用偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法。礦井內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，斷層走向多以近EW或NE走向?yàn)橹�。以高角度正斷層為主，并有少量逆斷層，�?jiàn)圖1.

　　1.3巖漿巖

　　福興煤礦3煤層-123m水平巷道揭露點(diǎn)發(fā)現(xiàn)巖漿沿3煤層上部侵入，造成3煤層上部煤層變質(zhì)為天然焦0.80m,下部為正常煤層1.20m;在3煤層-99m大巷中施工7個(gè)井下探2煤層鉆孔中，有3個(gè)孔揭露發(fā)現(xiàn)巖漿沿2煤層底部侵入，造成2煤層下部煤層變質(zhì)為天然焦。

　　1.4巖溶陷落柱

　　福興煤礦的煤系基底是巨厚的奧陶系石灰?guī)r，裂隙巖溶均較發(fā)育，具備形成陷落柱的地質(zhì)條件。目前尚未揭露陷落柱。但今后應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)巖溶陷落柱位置及其富水性的探測(cè)研究工作，采取必要的防范措施，確保礦井生產(chǎn)安全。

　　2、煤層煤質(zhì)

　　2.1煤層

　　2.1.1含煤性該區(qū)含煤地層為二疊系山西組、石炭-二疊系太原組，煤系平均厚度315m,共含煤10層(2、3、6、9、10、13、14、15、16、17),煤層累計(jì)平均厚度11.01m,含煤系數(shù)3.50%.其中山西組2煤層為大部可采煤層、3煤層為全區(qū)可采煤層。太原組14、16、17煤層為局部可采煤層。

　　南區(qū)東翼含太原組可采煤層三層(14、16、17煤層),煤層平均總厚度1.94m,太原組煤層北區(qū)無(wú)鉆孔揭露，外圍14、16、17煤層偶達(dá)可采。

　　山西組含可采煤層二層(2、3煤層),煤層平均總厚度6.63m,含煤系數(shù)為6.25%.

　　2.1.2可采煤層

　　(1)2煤層。位于山西組的中部，上距石盒子組底界砂巖46.56~97.73m,平均為83.98m.煤層厚度1.37~4.88m,平均2.92m.煤層厚度變異系數(shù)為39.40%.煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，為大部可采的較穩(wěn)定煤層，可采區(qū)位于南區(qū)北翼和北區(qū)。

　　(2)3煤層。位于山西組的底部。上距2煤層10.07~29.64m,平均為20.84m.全部可采，煤層厚度1.72~5.10m,平均3.71m.煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。(3)14煤層。位于太原組中部，上距3煤層110.00~126.00m,平均在113.00m左右。厚度0.51~1.92m,平均1.08m.煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，為大部可采的較穩(wěn)定煤層。

　　(4)16煤層。位于太原組下部，上距14煤層37.15m~74.25m,平均64.00m.煤層厚度0.68~0.95m,平均0.86m.煤層中部多含一層炭質(zhì)石英砂巖夾矸，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，為大部可采的較穩(wěn)定煤層。

　　(5)17煤層。上距16煤層6.58~17.41m,平均12.60m.下距十二灰平均在16m左右。可采區(qū)域位于南區(qū)范圍內(nèi)，煤層厚度0.53~0.89m,平均0.73m.可采區(qū)位于南區(qū)南翼，煤層不含夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為大部可采的較穩(wěn)定煤層。

　　2.2煤質(zhì)

　　2.2.1煤的物理性質(zhì)各煤層顏色均為黑色，褐黑色、黑褐色條痕。2、3煤層為玻璃光澤、瀝青光澤，階梯狀、貝殼狀斷口;14、16煤層為玻璃光澤、油脂光澤，階梯狀、參差狀斷口。各煤層內(nèi)、外生裂隙較發(fā)育，14、16煤層裂隙常被黃鐵礦、方解石充填。視密度值采用：2煤層1.35g/cm3;3煤層1.38g/cm3;16煤層1.46g/cm3;14、17煤層1.33g/cm3.

　　2.2.2煤巖特征(1)宏觀煤巖特征：各煤層均以亮煤、暗煤為主，夾少量鏡煤及絲炭。條帶狀結(jié)構(gòu)、層狀構(gòu)造，半亮煤為主，其次半暗煤。(2)顯微煤巖特征：根據(jù)以往資料，各煤層有機(jī)顯微組分含量均以鏡質(zhì)組為主，其次為惰質(zhì)組，少量殼質(zhì)組，有機(jī)組分總量占90%以上;無(wú)機(jī)組分主要是粘土類礦物，少量硫化物。顯微煤巖結(jié)構(gòu)以條帶狀結(jié)構(gòu)為主，顯微煤巖類型多為微鏡煤。(3)鏡質(zhì)組最大反射率、變質(zhì)程度及變質(zhì)類型：2煤層鏡質(zhì)組最大反射率0.85%,3煤層0.82%,變質(zhì)程度屬Ⅲ階段。14煤層平均0.66~0.70%;16煤層平均0.69~0.82%,變質(zhì)程度均屬Ⅱ~Ⅲ階段。各煤層變質(zhì)類型以區(qū)域變質(zhì)作用為主，局部疊加了巖漿接觸變質(zhì)作用。

　　2.2.3煤的可選性根據(jù)煤芯煤樣浮煤回收率劃分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，2、3煤層浮煤回收率分別為70.15%、88.14%,均屬優(yōu)等選煤;14煤層為30.25%,屬低等選煤。

　　2.2.4煤類2煤層以氣煤、1/3焦煤為主、其次為弱粘煤、1/2中粘煤、天然焦等;3煤層以1/3焦煤為主，其次為1/2中粘煤、弱粘煤(2、3煤層局部受巖漿影響煤類復(fù)雜化);14煤層為氣煤、氣肥煤;16、17煤層為氣煤。

　　2.2.5煤的風(fēng)化和氧化本礦區(qū)基巖風(fēng)化帶內(nèi)的巖石具有一定的膨脹性，泥巖遇水，可崩解為泥狀，具有一定的隔水作用。基巖風(fēng)化帶深度一般在10~20m左右，本區(qū)地面標(biāo)高+33.77~+34.30m,為此，本區(qū)巖層的風(fēng)化帶深度確定標(biāo)高為+20m.煤層氧化帶高度：福興煤礦在開(kāi)鑿風(fēng)井時(shí)和北翼開(kāi)拓3煤層±0平巷道時(shí)，巷道曾發(fā)生過(guò)冒落，冒落高度至+3m~+5m.在這個(gè)高度上下均發(fā)現(xiàn)煤的外觀有明顯不同，在+3m~+5m之上，煤的光澤變?nèi)�，結(jié)構(gòu)松散，裂隙發(fā)育，硬度變小，易碎或成粉末狀。而在這個(gè)高度之下，煤層外觀正常。因此，煤的氧化帶高度確定為+3~+5m.

　　2.2.6煤的工業(yè)用途煉焦配煤：2、3煤層煤類主要為氣煤、1/3焦煤，浮煤為低灰、特低硫~低硫、特高發(fā)熱量、特低磷，浮煤回收率達(dá)70%以上，具有中粘結(jié)性、燃燒性能好，因此，2、3煤層是良好的煉焦配煤。另外14、16、17煤層浮煤也可用作煉焦配煤，但硫分均較高，經(jīng)過(guò)洗選后要控制配煤比，或應(yīng)用“縛硫焦”等工藝，使其硫分符合煉焦配煤的要求。

　　動(dòng)力用煤：各煤層原煤揮發(fā)分產(chǎn)率、發(fā)熱量、灰分、硫分、灰熔融性均符合火力發(fā)電固態(tài)除碴煤粉鍋爐用煤要求，也可做蒸氣機(jī)車(chē)用煤。

　　局部因巖漿侵入烘烤變質(zhì)的天然焦可作為燒制水泥和石灰的燃料，也可做民用生活燃料。

　　3、福興煤礦開(kāi)采技術(shù)條件分析

　　3.1水文地質(zhì)條件

　　福興煤礦南區(qū)主采2、3、14煤層，北區(qū)主采2、3煤層。2、3煤層的直接充水含水層為其頂板砂巖裂隙含水層，富水性弱，多以頂板進(jìn)水方式為主，三灰上距3煤層平均41m左右，當(dāng)井巷工程穿過(guò)或接近時(shí)，是開(kāi)采3煤層底板進(jìn)水的直接充水含水層;開(kāi)采14煤層，受采掘破壞或影響的含水層主要有七、八灰。預(yù)算南區(qū)-450m水平開(kāi)采2、3煤層正常涌水量為72m3/h,最大涌水量采用136m3/h;-203m水平開(kāi)采14煤層的正常涌水量為50m3/h,最大涌水量采用75m3/h;南區(qū)全井合計(jì)正常涌水量為122m3/h,最大涌水量采用211m3/h.預(yù)算北區(qū)-680m水平的預(yù)計(jì)正常涌水量為95m3/h,最大涌水量為143m3/h.

　　按照《煤礦防治水規(guī)定》，根據(jù)福興煤礦受采掘破壞或者影響的含水層及水體、礦井及周邊老空水分布狀況、礦井涌水量或者突水量分布規(guī)律、礦井開(kāi)采受水害影響程度以及防治水工作的難易程度，分析礦井水文地質(zhì)條件，確定福興煤礦開(kāi)采2、3、14煤層水文地質(zhì)類型為中等。

　　3.2工程地質(zhì)條件

　　福興煤礦各可采煤層的頂?shù)装宥驾^為平整，抗壓、抗折強(qiáng)度較高，但斷裂附近巖石較破碎，對(duì)煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性有一定的影響，根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》，礦井工程地質(zhì)條件類型確定為中等。

　　3.3環(huán)境地質(zhì)條件

　　采礦可產(chǎn)生局部地表變形，目前福興煤礦塌陷面積約為22.27hm2,主要分布在南區(qū)，其中已復(fù)墾6.85hm2,最大塌陷深度為1.502m,塌陷區(qū)內(nèi)沒(méi)有常年積水區(qū)域，但塌陷區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到影響。

　　地面變形與沉降會(huì)使區(qū)內(nèi)部分良田雨季積水和漬化，對(duì)地質(zhì)環(huán)境有一定的影響;區(qū)內(nèi)無(wú)重大污染源，地表水、地下水水質(zhì)較好。礦坑排水量小，對(duì)水環(huán)境污染較小。煤矸石主要用于填筑工業(yè)場(chǎng)地、公路路基及充填塌陷區(qū)。本區(qū)為湖積平原地貌，地形較平坦，自然狀態(tài)下無(wú)滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等。

　　3.4開(kāi)采技術(shù)條件綜合類型確定

　　依據(jù)《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》(GB/T13908-2002)的要求，結(jié)合水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件，綜合確定福興煤礦開(kāi)采技術(shù)條件中等礦床(Ⅱ類).

　　4、結(jié)論

　　福興煤礦主要含煤地層為二疊系山西組、石炭系太原組，煤系平均厚度315m,共含煤10層，煤層累計(jì)平均厚度11.01m,含煤系數(shù)3.50%.2煤層為低灰、低硫、中高發(fā)熱量的氣煤、1/3焦煤，屬結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、厚度較穩(wěn)定、大部可采的中厚煤層;3煤層為低灰、低硫、高發(fā)熱量的1/3焦煤，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度穩(wěn)定、全區(qū)可采的中厚煤層;14煤層為中高灰、中硫、中高發(fā)熱量的氣煤、氣肥煤，屬結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、厚度較穩(wěn)定、大部可采的薄煤層;16煤層為中灰、中高硫、中高發(fā)熱量的氣煤，屬結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、厚度較穩(wěn)定、基本全區(qū)可采的薄煤層;17煤層為氣煤，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度較穩(wěn)定、大部可采的薄煤層。

　　福興煤礦總體為一走向北東，傾向北西的單斜構(gòu)造，但東南部伴有次一級(jí)的褶曲，地層傾角變?yōu)榧眱A斜甚至直立、局部可發(fā)生倒轉(zhuǎn)，使煤層局部出現(xiàn)反傾向現(xiàn)象。礦井內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，斷層走向多以近EW或NE走向?yàn)橹�。礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型。

　　福興煤礦開(kāi)采2、3、14煤層的礦井水文地質(zhì)類型為中等類型。礦井為瓦斯礦井，2、3煤層屬煤塵有爆炸危險(xiǎn)性煤層，2、3煤層屬Ⅱ類自燃發(fā)火煤層。目前礦井開(kāi)采煤層較淺，處于地溫正常區(qū)，無(wú)地壓影響。

　　礦井工程地質(zhì)類型確定為Ⅱ類，礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等。綜合確定其開(kāi)采技術(shù)條件中等礦床(Ⅱ類).

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