平山湖矿区工程地质特征及其他开采技术条件分析

第34卷第15期2018年8月

甘肃科技

Gansu Science and Technology

Vol.34 No.15

Aug. 2018

平山湖矿区工程地质特征及

其他开采技术条件分析

蒲丽君，李晓君，侯典炯

(甘肃煤炭地质勘查院，

甘肃兰州730000)

摘要：

开采技术条件对矿井生产的影响至关重要。本文以甘肃省平山湖矿区勘探成果为基础，

分析了矿区的煤炭 开采技术条件，

给出了开采建议和注意事项，

分析结果表明，

平山湖矿区煤炭开采技术条件属中等偏复杂型，

在平 山湖矿区规划及未来建设中，

井巷设计可定为稳定性差的类围岩；

主采煤层煤7-2顶板岩性以粉砂岩为主，局部有细砂、中砂岩和粗砂岩呈条带状沿北西西走向分布。顶板大部属极不稳定一不稳定型；

瓦斯分带属二氧化 碳一氮气带，

瓦斯含量低；

煤尘具有燃烧性和爆炸性；

矿区大部属地温正常区，

南部存在零星分布的一级高温区 (31~37!)。

预测了矿井开采后可能出现的塌陷区大致位置和塌陷深度。

该研究为平山湖矿区的总体规划，

矿井建设

以及矿床开采等方面提供了基础性资料，具有指导意义。

关键词：

平山湖矿区；煤炭;开采技术条件

中图分类号：P641.4+61

甘肃省平山湖矿区位于甘肃省张掖市甘州区 平山湖乡以西50km处，面积约200km2。中侏罗统 青土井群地层是区内的主要煤系地层，可采煤层有 5层，其中煤7-2层为主采煤层，该矿区于2004- 2015年陆续开展过煤炭普查、详查、勘探工作，目前 已完成勘探，获得的煤炭资源量逾4.6亿.，资源量 较大，且历次的勘查工作为矿山开采技术条件的评 价积累了一定的基础资料，为此，本文以区内近年 的煤炭勘探成果为基础，分析了矿区未来矿井建设 和生产的开采技术条件，并给出了开采建议和注意 事项，为平山湖矿区的总体规划，矿井建设以及矿 床开采等方面提供了基础性资料，具有指导意义。1煤田地质特征

1.1 地形地貌

平山湖矿区地处潮水盆地之西端，北大山南缘 的山前冲洪积倾斜戈壁滩上，面积约300km2。本区 地貌为广阔平坦的戈壁荒漠，地形平坦简单，地势 呈东南高而西北低的特点，地面标高在1585— 1700m，最大相对高差115m左右。区内及其附近无 常年地表迳流，区内中西部有一些近南北向和东西 向的季节洪水造成的冲沟、沙河。

1.2地层

矿区发育的地层自下而上有：成冰系、侏罗系、白垩系、新近系中新统和第四系。新近系和白垩系 地层在区内有零星出露，其余大面积被第四系覆 盖。其中中侏罗统青土井群为主要含煤地层。

1.3地质构造

平山湖区域上总体呈一北西西一南东东走向，略向西逐渐仰起，向东倾伏的褶曲构造01]。勘查区自 北而南横跨了 2个区域性构造单元：中部凹陷带和 南部断陷带。受后期断裂构造挤压的影响，自北而 南表现为平山湖背斜、黄沙梁一马鞍山向斜、南部 背斜、南部次级向斜。（图1)勘查区内断裂较发育，据地质及地震解释资料统计，区内共发现70条断 层，落差50$560m、走向延伸4$20km的大断层有9 条。区内断层走向多为近东西向和北东向。落差较大 的近东西向断层为一系列近似平行的高角度（50。~ 80。)逆断层，被北东向断层DF12和DF13所错断，大

致构成了勘查区的剥蚀边界和划分井田的边界线。

20甘肃科技第34卷

2工程地质特征

2.1岩石工程地质特征

依据岩体质量指标法对矿区岩体质量进行评杂程度属中等，煤层顶、底板岩石力学强度低，大多 为不坚固岩石+中等坚固岩石，工程地质勘查类型 属第三类(层状岩类），即中等偏复杂型[34]。

2.1.1 第四系

价(表1)。未来井巷需穿越的地层及工程地质岩组 主要为$第四系全新统(Q，)冲洪积砂砾石层；新近 系中新统白杨河砂岩、粉砂岩和泥岩组；白垩系下 统庙沟组砂岩和粉砂岩、泥岩组；中侏罗统青土井 群粉砂岩、泥岩和砂岩含煤岩组；下侏罗统芨芨沟 群粉砂岩、泥岩和砂岩组。岩性较复杂，地质构造复

勘查区全区广泛分布第四系全新统和下更新 统地层，南部沿F3断裂露头隆起遭受剥蚀。岩性为 冲洪积砾石、砂砾石、亚砂土和风成砂。地层厚度7~ 326m,平均135m,总体呈西北薄东南厚之势。卵砾 石层承载力特征值为300~400kPa，可划分为散体结 构的不稳定的V类围岩。

表1岩体质量分级表[2]

类别

<0.010.01-0.12

M值所在区间

0.12-1.0 1.0-3.0>3

等级V$I

岩体质量坏差中等良优

稳定性分类极不稳定不稳定中等稳定较稳定非常稳定注：M)R c.R Q D/30M为岩体质量指标，R c为岩石饱和抗压强度（M pa)，R Q D为钻孔现场买测的岩石R Q D值，％

第四系属散体结构，按不稳定围岩（V类）进行 井工开采设计，掘进时井下巷道应当设置支护、防水、排水等设施。未来矿井建设时，应对黄土分布区 地基进行预处理，砂和砂砾石层分布区的地基须查 明地震液化分布区范围。

2.1.2新近系

新近系中新统白杨河组地层在区内广泛隐伏 分布，地层厚度29~762m,平均135m,总体呈西北薄 东南厚之势。岩性以浅红色的中细粒砂岩为主，粉 砂岩和泥岩次之；泥质胶结，均匀层理，岩石强度 低，为不坚固岩石。根据区域工程地质资料，普遍具 有软化性。按岩体质量指标法判断，该层岩体质量 分级以"级为主，砂体质量为V级，岩体质量差-坏。特别是岩层中可能夹有松散饱水的砂层，井筒开挖 穿过该层时易发生井壁流砂，对施工不利，设计时应 考虑掘进支护、防水、排水、防坍塌等措施，建议井巷 穿越时应及时按设计要求采用冻结法施工。

2.1.3白垩系为V级，岩体质量差-坏。

2.1.4侏罗系

区内侏罗系地层主要为中侏罗统青土井群地 层和下侏罗统芨芨沟群地层。其中中侏罗统青土井 群为主要含煤地层。

中侏罗统青土井群地层岩性主要为灰色、深灰 色粉砂岩、泥岩和砂岩组成，泥质胶结，均匀层理，含煤1组-煤8组；地层厚度75~474m,平均283m,总体呈北部较厚南部较薄的特点。岩芯R Q D值大 多数小于50%，根据岩芯和煤层顶、底板岩样物理 力学试验成果，判定该层总体属软岩！极软岩类，普 遍有较强烈的软化性，岩体质量分级为"！V级，岩 体质量差-坏。

下侏罗统芨芨沟群地层岩性主要为灰色、深灰 色粉砂岩、泥岩和砂岩组成，层状结构，泥质胶结，均勻层理，含煤8组-煤M组；地层厚度今〜万了了爪，平均2H m，总体呈北厚南薄，岩体各向异性、强度变 化大。与下伏成冰系地层变质片岩不整合接触。岩

白垩系下统庙沟组地层在勘查区内仅在南部 有分布。岩性主要为斑状灰绿色、红褐色交替，呈厚 层状、巨厚层状的粗一细粒砂岩和粉砂岩、泥岩组 成；砂质充填，泥质胶结，均匀层理。地层厚度18~ 768m,平均186m,总体呈北薄南厚之势。根据区域 工程地质资料，普遍具有软化性。按岩体质量指标 法判断，该层岩体质量分级以"级为主，砂体质量芯R Q D值大多数小于50%，根据岩芯类比判定总 体属软岩！极软岩类，普遍有较强烈的软化性，岩体 质量分级为"！V级，岩体质量差-坏。

2.2主采煤层顶底板工程地质特征

主采煤层煤7-2层在区内F13断层以北，DF12 断层以西大部被剥蚀。未剥蚀的含煤区其煤7-2层 直接顶板岩性以粉砂岩为主，局部有细砂、中砂岩