(羊场煤矿) 矿床开采技术条件

1、第六章 矿床开采技术条件第一节 工 作 概 况按照全国危机矿山接替资源找矿项目2010年度任务书2010042号文件的要求：初步查明矿区水文地质条件、裂隙含水层的性质、规模、发育程度、分布规律、充填情况及其富水性；含、隔水层的组合特征；大致了解矿床充水因素；大致了解延深矿区开发建设的水文、工程、环境地质条件；大致了解主要可采煤层顶、底板的工程地质特征；煤层瓦斯、煤的自燃趋势、煤尘爆炸危险性及地温变化，对勘查区内可供利用的供水水源的水量、水质作出初步评价。本次勘查共完成6个钻孔简易水文观测及工程地质编录，采取了主要可采煤层的瓦斯样15件，煤尘爆炸性、煤的自燃倾向试验样各2件，采取了卡以头及煤层顶

2、、底板岩石物理力学试验样20组，完成了2个钻孔的简易测温，调查访问地表井、泉情况，对矿区的水文地质、工程地质及环境地质进行初步了解。第二节 水文地质一、区域水文地质概况（一）、地形地貌及气候特征勘查区位于云贵高原乌蒙山脉南段，山脉走向近南北，与地层走向基本一致，地形切割强烈，属低中山地貌，区内最高点位于裸佑箐西侧，标高2264.50m，最低点位于勘查区南部深凹子河出口处，标高1750.00m，相对高差514.50m，有利于地表水及地下水的排泄。勘查区属亚热带季风气候，由于矿区海拔较高，垂直气候变化明显，矿区具温带气候特征。据宣威市气象局1958年以来气象资料统计，年平均气温13.3，最高气温3

3、3.9（1969年5月10日），最低气温为14.9（1977年2月9日）。年降雨量708.401343.80mm，多年平均1065 mm，月最大降雨量是293.70 mm，降雨量多集中在610月，占年降雨量的80以上。每年11月次年5月中旬，主要受大陆性气团控制，气温低、晴天多、光照足、蒸发大、降水少，其间降水为164.3毫米，占全年总降水量的16.8%，为干季，故冬春多旱。大气降雨是地下水的主要补给来源。年蒸发量为1971.42627.7mm。年最多风向南及南南西风，最大风速达25m/s。（二）、区域地表水体勘查区无较大的河流或地表水体，仅有季节性河流，旱季流量小，雨季流量较大，常形成短时的

4、山洪，地表水由南向北流入马场河，汇入赤那河，属珠江水系，北盘江流域。（三）、区域含、隔水层简述按岩性及地下水赋存空间特征可分为孔隙含水层组、裂隙含水层组及岩溶含水层组。现分述如下：（1）、第四系（Q）孔隙含水层组：根据其成因分述如下：河流、沟谷沉积第四系孔隙含水层组以冲积、洪积的砂质、砂砾石层为主，仅分布在河道或冲沟两侧。由于矿区地形陡峻、河谷狭窄、冲、洪积层分布面积小，厚度薄，对矿床水文地质影响不大。其次为岩溶洼地第四系砂土，粉砂土及粘土沉积，该层只限于岩溶洼地局部且含水性较弱。而风化残、坡积层分布面积较大，但厚度较薄，水土易流失，无实际水文地质意义。（2）、裂隙含水层组1）、碎屑岩类裂隙含

5、水层区域内裂隙含水层组主要由粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩等薄层状结构砂岩类岩石组成。区域内多呈条带状出露。主要包括：下三叠统飞仙关组、卡以头组，宣威组（P2x）。按岩石裂隙成因及地下水的赋存特征和埋藏条件，将裂隙含水层分为层状型和风化型两类。、层状裂隙含水层：主要包括P2x、T1k、T1f含水层。岩性多以脆性砂岩为主，泉水流量0.020.22L/s动态较稳定，富水性弱。、风化裂隙含水层：岩性以泥岩、泥质粉砂岩为主，层理发育，、级结构面如原生软弱夹层和层间错动，结构面多为泥膜。含水空间小，富水性弱。2）、火成岩类裂隙含水层主要分布在矿区西缘，呈南北向条带状分布，岩性为黑褐色及灰绿色玄武岩为主，具气

6、孔及杏仁状构造，柱状节理发育。3）、岩溶含水层组区域内主要为下三叠统永宁镇组。其岩溶发育程度受区域构造的控制。区域地下水径流方向严格受区域构造的制约。（四）、区域地下水补给、径流、排泄特征本区地处云贵高原山区，各含水层主要接受大气降水的入渗补给，碳酸盐岩区局部地段接受溪沟水(河水)补给，地下水动态变化受大气降水的控制。沟谷中众多季节性泉水的出露及附近矿井涌水量动态变化调查充分证实本区地下水主要接受大气降水的入渗补给，同时也说明高原山区的碎屑岩分布区地下水补给条件较差，地形起伏变化大，大气降水极易形成地表径流流走(雨季的山洪)，仅少部分渗入地下，形成一些流量不大长年性泉水出露地表(山区仅有的生活

7、水源)。区内各含水层在浅部可分为碎屑岩裂隙潜水和岩溶溶蚀潜水，但都直接接受大气降水的补给，地下水交替循环强烈。但随深度的增加，岩溶裂隙含水层富水性逐渐过度为承压含水层，地下水交替循环缓慢。浅部地下水以垂向交替为主，侧向交替较弱形式径流，即排泄条件较好的畅流型地下水径流；深部则与此相反。而在可溶岩分布区深部则与碎屑岩区不近相同，主要表现为：可溶岩区深部地下水径流以侧向交替为主，垂向交替相对较弱的特点。区域内较多的地下暗河充分证明了这一特点，同时也进一步说明可溶岩区地下水径流较好而畅流的特点。各裂隙含水层受地形地貌控制，风化导水裂隙发育深度有限，大气降水入渗大多没经过深部循环(可溶岩含水层深部迳流

8、循环相对较远)便以下降泉的形式排泄出地表，泉水最小值出现在雨季来临前35月间，最大值出现在79月间，具有雨季补给常年排泄的特点，形成了既是补给区又是排泄区的特点，即排泄条件好。二、矿区水文地质（一）矿区地形地貌及地表水特征矿区地处云贵高原乌蒙山脉南段，山脉走向近南北，与地层走向基本一致。本区属低中山区，地形切割较强烈，区内总体地形南西高、北东低，最高点位于矿区南部（海拔2164.50米），最低点位于矿区东北部的钢河与矿界交汇处（海拔1755.00米）。相对高差409.50米。属于低中山地貌，溪沟较发育，地形有利于地下水、地表水的排泄。矿区内及附近地表水体主要有大河、钢河、胶水河、舍树河、法着河

9、及其交错溪沟，汇入北盘江，属珠江水系。舍树河旱、雨季流量8.00388.40L/s，钢河旱、雨季流量35.0275.10L/s、大河旱、雨季流量37.0083.10L/s，法着河旱、雨季流量17.581980.00L/s。地表水、地下水动态变化主要受大气降水控制。（二）矿区含（隔）水层矿区内地层由老到新依次为：第四系(Q)、永宁镇组(T1y)、飞仙关组(T1f)、三叠系下统以头组（T1k）、二叠系上统宣威组（P2x）、峨眉山玄武岩组。据地层出露泉点的流量，将矿区的含、隔水层由新到老分述如下： （1）第四系(Q)孔隙含水层为残积、坡积、冲积、崩积物、岩性主要为砂岩、砾石等组成，胶结性差，最大厚度

10、约30m，分布面积较大，含孔隙水，主要受大气降水补给，该含水层与下伏地层均为不整合接触，对矿床充水无直接影响。（2）三叠系下统永宁镇组（T1y）灰岩、砂泥岩岩溶裂隙含水层出露于勘查区东部矿界边缘，出露厚度约258m。下部岩性主要以浅灰色泥灰岩、灰白色厚层状结晶灰岩夹少量黄灰色粉砂岩夹泥岩为主，灰岩中可见大小不均的溶蚀空洞，节理、裂隙发育；中部以紫红色细砂岩、粉砂质泥岩、钙质砂岩为主，夹薄层泥灰岩，节理、裂隙不发育；上部岩性为浅灰色中厚层状灰岩及薄层泥灰岩组成，具水平层理及微波状层理，致密坚硬，岩溶发育，地表易形成悬崖地貌，含岩溶裂隙水，富水性中等，地下水以泉的方式排出地表，主要接受大气降水补给

11、，对矿床充水无直接影响。（3）三叠系下统飞仙关组（T1f）砂、泥岩裂隙含水层勘查区均有出露，地层厚度一般为452m，岩性为紫色薄层状粉砂岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩。下部以紫红色泥岩及粉砂质泥岩为主，夹薄层粉、细砂岩、泥质粉砂岩。节理、裂隙较发育，上部为紫红色泥岩及深灰色泥岩互层，具水平层理，富水性弱，起隔水作用，该含水层岩性形成砂、泥岩互层，组成含、隔水层相间，整体看，地层的富水性及导水性均弱，对矿床充水影响较小。（4）三叠系下统卡以头组（T1k）砂岩裂隙含水层出露于勘查区的外侧，厚102.72m，以粉砂岩、细砂岩为主，夹泥质粉砂岩，节理、裂隙较发育，厚26.4979.79m，据原报告ZK1

12、3-1号钻孔抽水试验成果，静止水位为11.92m，水位标高1852.841918.03m，钻孔单位涌水量0.0220.271L/s.m，渗透系数为0.002530.292m/d，为富水性弱中等的顶板间接充水含水层，对矿床充水有间接影响。（5）二叠系上统宣威组（P2x）砂、泥岩裂隙含水层出露于勘查区的西部外侧，地层厚度一般195.80m，岩性为泥岩、粉砂质泥岩夹粉、细砂岩及煤组成，根据岩性组合特征可分为两个弱含水段（即从K9煤层底板分为上、下两个弱含水段）。下段岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主，厚116.89m，间夹细砂岩、粉砂岩，含水层累计真厚12.3836.40m，占本段地层厚度20左右，含裂隙承

13、压水，据ZK10-1号钻孔抽水试验成果，水位标高为1915.44m，钻孔单位涌水量（q）为0.0245L/s.m，渗透系数（K）为0.0741m/d，富水性弱；上段一般厚78.91m，岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主，夹细砂岩、粉砂岩及可采煤层，据统计含水层累计真厚8.4643.07m，含水层厚度占本段地层厚度的15.7，含裂隙承压水，据ZK12-1号孔抽水试验成果，静止水位15.06m，水位标高1879.971901.77m，钻孔单位涌水量为0.00777L/s.m，渗透系数为0.0163m/d。下段较上段富水性强，为富水性弱的直接充水含水层，对矿床充水影响大。（6）二叠系上统峨眉山组（P2）玄武

14、岩裂隙含水层出露于勘查区外侧的西南部，地层一般厚度为240314m，岩层柱状节理发育，近地表裂隙发育，主要接受大气降水补给，含裂隙水。在沟谷处泉水出露较多，流量在0.130.60L/s，富水性弱，对矿床充水影响小。（三）生产矿井水文地质概况1、煤矿矿井调查该矿已经开采多年，主要开采K3、K9煤层，矿井采空区最低标高1760.00m,巷道控制面积2512900m2。（1）杨家立井井口标高1908.00m，矿井采空区最低标高1760.00m。穿煤巷道毛断面顶宽1.80m，底宽2.20 m，毛高2.20m，用T型棚工字钢支护，K9煤层局部地段用T型木棚密集支护。矿井从P2X1地层开始掘进，岩性以粉砂

15、岩、粉砂质泥岩为主，在200m处见水，水位标高1865.00m，在掘进初期巷道多处淋水及渗水，采用不定时排水。此外，井下顺层煤巷及运输大巷中一般无较大涌水点及大的渗水现象，仅局部小断裂破碎带有渗水及淋水现象。（2）矿井水仓据矿方介绍，旱季（35月）汇入水仓流量一般8L/s左右，雨季实测为10L/s左右。水仓设有水泵站，备用泵型号为AS80-50-30型水泵，设有内径24cm管道两条将矿井水排除，据调查旱季排水每天45小时，最多6小时，雨季一般为810小时，调查时日排水8小时，按调查结果，该矿井最大排水量：Q旱=691m3/d，Q雨=864m3/d，雨季是旱季的1.25倍。（3）矿井巷道内出水点

16、矿井调查点8个，为裂隙巷段、淋水巷段及涌水点，据矿井调查，裂隙带长0.86.0m，淋水段长3.88.0m，两者联系密切，流量一般均小于1.4L/s，最大涌水点流量3.67L/s。矿井充水来源主要为裂隙带及巷道涌水点。2、矿井水文地质特征（1）矿井开拓面积：巷道范围面积为2512900m2。（2）矿井水位标高及水位降深：杨家立井初见水位标高1865.00m，采空区最低标高1760.00m，矿井水位降深105m。（3）矿井涌水量：据调查访问，雨季最大日排水量Q雨=864m3/d（2010.8.10）；旱季最小日排水量691m3/d（2010.1.15）。（4）矿井单位涌水量特征值：矿井单位面积、单

17、位降深涌水量为QF0雨=0.00000327 m3/d.m2.m。（四）、断层带富水性、导水性及对矿床充水的影响根据地面调查及钻孔揭露主要断层导水性和富水性如下：1、F101逆断层：为走向逆断层，出露于勘查区东南部，走向北东，倾向南东，倾角60°，特征是上盘卡以头组中上部地层与下盘飞仙关组中部地层直接接触，断层落差440650m，一般500m左右，南北两端伸出区外，区内长500m，断层破碎带为断层角砾岩，钙、泥质胶结充填，胶结程度好，导水性和富水性差。层间结合差，地下水对其软化和泥化，稳定性差。 2、F12正断层：出露于勘查区中部（5勘探线附近），走向北东，倾向南东，倾角65

18、6;80°，断层落差2080m，南北两端伸出区外，区内长175m，据原井田报告，该断层地面有4个探槽控制，深部有5-2、5-3钻孔控制，断层破碎带为断层角砾岩，钙、泥质胶结充填，宽1m3m。胶结程度较好，导水性和富水性差。对煤矿床的充水和开采影响较小。 3、F4正断层：出露于勘查区南部（2勘探线以南），走向北东，倾向南东，倾角80°，断层落差2545m，南北两端伸出区外，区内长150m，据原井田报告，该断层地面有3个探槽控制，深部有1-3、1-1钻孔控制，属探明断层，位置可靠，该断层横穿矿区，断距较大，对K3、K9煤层开采有一定影响。由于落差至深部逐渐变小，地表出露沿走向距

19、离较短（约100 m）即消失，断层角砾由泥岩和泥质粉砂岩组成，泥质胶结，胶结程度较好，导水性和富水性差,层间结合差，地下水对其软化和泥化，稳定性差。对煤矿床开采有一定的影响。4、F11正断层：出露于勘查区中部（5勘探线附近），走向北东33°，倾向南东，倾角75°，断层落差22m，两端伸出区外，区内长160m，据原井田报告，该断层地面有2个探槽控制，深部有5-3、4-1钻孔控制，属探明断层，位置可靠，该断层横穿矿区，断距较大，对K3、K9煤层开采有一定影响。断层破碎带为断层角砾岩，钙、泥质胶结充填，宽2m3m。胶结程度较好，导水性和富水性差。对煤矿床的充水和开采影响较小。（五

20、）、矿区地表水对矿床充水的影响矿区内地表水体主要大河、钢河、法着河。分述如下：1、大河位于勘查区北部，流经三叠系下统飞仙关组地层及F22断层，河床标高1790m,流量35.5-57.5 L/s，巷道经过或接近时对矿床充水有一定的影响。2、钢河位于勘查区中部，流经三叠系下统飞仙关组地层，河床标高1750m,流量35.02-75.1 L/s，巷道经过或接近时对矿床充水有一定的影响。3、法着河位于勘查区中东部外围，流经三叠系下统飞仙关组地层及F4断层，河床标高1800m,流量17.58-1980 L/s，巷道经过或接近时对矿床充水有一定的影响。综上所述，上述地表溪沟，在局部地段巷道经过或接近时，地表

21、水体可能沿冒落裂隙带渗入矿井，产生涌水现象，生产时应加强防范。（六）、矿区地下水补给、径流、排泄特征矿区各含水层主要接受大气降水的入渗补给，地下水动态变化受大气降水的控制。据调查，沟谷中季节性泉水的出露及附近矿井涌水量动态变化说明区内地下水主要接受大气降水的入渗补给，同时也说明高原山区的碎屑岩分布区地下水补给条件较差，地形起伏变化大，大气降水极易形成地表迳流流走（雨季的山洪），仅少部分渗入地下。受地形地貌控制，风化导水裂隙发育深度有限，大气降水入渗大多没经过深部循环便以下降泉的形式排泄出地表，最小值出现在雨季来临前35月间，最大值出现在79月间。具有雨季补给常年排泄的特点。形成的一些流量不大长

22、年性泉水出露地表为山区仅有的生活水源。各含水层在浅部直接接受大气降水的补给，地下水交替循环强烈，随深度增加含水层富水性逐渐过度为弱裂隙承压水，地下水交替循环缓慢。浅部地下水以垂向交替为主，侧向交替较弱形式径流，即排泄条件较好的畅流型地下水径流；深部则与此相反。（七）、矿区水文地质勘查类型矿区内地势南西高、北东低，外围以二叠系上统玄武岩高中山为主，构成矿区地表分水岭，地表水排泄条件好。矿体大部份位于当地最低侵蚀基准面（标高1755米）以下，但煤系地层富水性弱，上覆直接充水含水层卡以头组富水性及断层导水性弱中等，地表水体对矿床充水有影响，矿区水文地质勘查类型为以裂隙含水层充水为主的简单中等类型。（

23、八）、矿床充水因素分析根据本次水文地质勘查结果显示，矿区内水文地质条件简单中等，充水因素主要为五部分。1、矿床充水含水层（P2x）：砂、泥岩弱裂隙含水层地下水直接进入矿井的水量（静储量）； 2、矿床充水含水层接受大气降水补给所补充的水量（补给量）；3、T1k矿床顶板间接充水砂岩裂隙含水层，通过采空冒落产生的裂隙进入矿井的水量； 4、断层带含水及导通地表水和其它含水层进入矿井的水量。5、老窑积水及探矿井积水对未来矿坑充水。综上所述，由于矿区煤系地层以泥岩及粉砂岩为主，裂隙充水空间不发育，含水性极弱。而上覆直接充水含水层卡以头组为弱-中等含水层，富水性弱-中等，故矿井坑道充水以疏干地层裂隙含水介质

24、中地下水的静储量为主，浅部矿坑正常涌水量一般为691.00864.00 m3/d。由于大气降水量的变化和采空塌陷裂隙的存在，雨季时矿坑涌水量明显增加，其增加幅度一般为正常涌水量的1.11.3倍。三、矿井涌水量预测（一）预测原则及范围羊场煤矿矿权内煤炭资源分布标高为1650m1200m，最低开采标高1000m。结合资源量估算统计方法，本次勘查涌水量预测最低标高为1200m水平，由于矿权范围内均有煤层赋存，本次勘查涌水量估算范围西以1650m水平为界、北以矿界为界、南以矿界为界、西以矿界为界,总面积4.65km2。本次勘查矿井涌水量预测层位为卡以头组（T1k）和宣威组（P2x）裂隙含水层。（二）计

25、算方法及公式选择本煤矿矿井涌水量与开拓面积和水位降深关系均为曲线型，故本区采用比拟法计算矿坑涌水量时，选用以下公式： .（1） .（2）式中参数为：Q预测矿坑涌水量（m3/d）。Q0已知羊场煤矿井、巷系统排水量。旱季排水量=691 m3/d；雨季排水量=864 m3/ d。F0羊场煤矿井巷回采及井巷控制面积2512900m2。S0羊场煤矿杨家立井掘进时，含水层的水位降深值。采用羊场煤矿杨家立井初见水位标高与羊场矿区井田精查钻孔水位标高之和的平均值与矿井采空区最低控制标高（1670.00 m）之差。（见表6-2-2）羊场矿区井田精查钻孔水位情况一览表表6-2-2钻孔号水位标高(m）备 注ZK10

26、-11915.44羊场煤矿杨家立井初见水位标高1865m1860mZK12011890.87ZK13-11885.43平均水位标高=1889.18m即：S0=-1670=219.18m。F羊场煤矿涌水量估算面积。矿区为单斜构造，本次接替资源勘查在深部，但原采空区的水会向深部流，故本次涌水量估算范围为原羊场煤矿资源量估算范围与本次接替资源勘查资源量估算范围。即F= 46572002 。S预算矿井水位降深。采用羊场煤矿杨家立井初见水位标高与羊场矿区井田精查钻孔水位标高之和的平均值与涌水量预算最低标高(1200m)之差。即: S =1889.181200.00=689.18m。比拟法矿坑涌水量预测成

27、果表表6-2-3计 算 参 数预测标高1650-1200mF0（m2）S0(m)矿坑涌水量(m3/d)F(m2)S(m)预算结果(m3/d)旱季雨季干季雨季2512900219.186918644657200689.181663.372079.82（三）涌水量预测结果评述1、因现仅是勘查阶段，矿区水文地质工作程度低，无专门水文地质孔，故无法用地下水动力学法预测。 2、比拟法建立在水文地质条件相同的井巷系统的实测数据的基础上，在综合分析涌水量与主要充水因素的相关关系后矿井涌水量与开拓面积和水位降深关系均为曲线型的比拟公式。矿井井巷系统位于矿区北西部，故采用矿井井巷系统控制的开拓面积和排水量观测资

28、料预测羊场煤矿矿坑涌水量是比较合理的。3、只用一种方法进行计算，难以进行对比，可信度较低。此计算仅供矿山参考。综上所述，因现仅是普查阶段，矿区水文地质工作程度低，采用比拟法计算结果仅供矿山参考，不可作为设计的依据。相关部门在应用此数据时，应结合矿上实际情况进行综合分析。四、供水水源方案一：钢河从矿区中部流过，因上游有不少大小煤矿抽排矿坑水、生活污水排于河中，有一定污染。可作矿山生产用水，如需作饮用水，尚需作净化处理，并经过专门化验后，达到饮用水标准后，方能饮用。方案二、矿区东边出露永宁镇灰岩，含丰富的岩溶水，但地表未见泉水出露，推测地下水位较深。据区域资料水化学类型HCO3- Ca2+型水。可

29、考虑机井取水，满足矿山生活用水之需。但需作必要的供水勘察，选择合理的位置，确保成井的成功率。第三节 工程地质一、矿区工程地质岩组特征井田及井田原报告均未提供岩石力学试验资料，现仅根据原地质七队提交的井田详勘报告提供的岩石力学试验资料简述如下：飞仙关组：砂岩类抗压强度11.8750.45MPa，平均31.56 MPa；泥岩类抗压强度14.98 MPa。砂岩类抗剪强度 2.187.28 MPa，平均4.73 MPa。卡以头组：砂岩类抗压强度1.5747.89 MPa，平均28.83 MPa。抗剪强度7.04 MPa。宣威组（不包括煤层顶底板）砂岩类抗压强度0.5977.50 MPa，平均19.20

30、 MPa；泥岩类抗剪强度3.26 MPa。据羊场煤矿沙背冲井储量核实报告提供的可采煤层顶底板岩石力学试验资料简述如下：各煤层的直接顶多为粉砂岩，老顶多为砂岩，其干抗压强度为16.41107.17MPa;湿抗压为3.2981.00MPa。极限抗拉强度为1.09 MPa；极限抗剪强度为3.3040.41 MPa。煤层直接底多为泥质岩或粘土岩，少数为泥质粉砂岩，其干抗压为6.37106.57 MPa；湿抗压为2.3354.52 MPa。根据煤层顶底板岩石抗压试验资料分析，可采煤层顶底板岩石稳定性均较好，与井巷揭露情况基本一致。但K7、K9煤层直接顶均为深灰色致密粉砂岩夹薄层菱铁矿，性脆，节理较发育，

31、顶板管理难度较大；直接底为粘土岩，遇水易膨胀，巷道底鼓现象普遍，累计高度最多可达2米以上，煤矿一般采用卧底或挑顶等处理方法，巷道片邦、顶压现象均较明显，滑底（俗称“推磨”）现象较常见。根据本次勘查钻孔工程地质编录及所采岩石物理力学试验将矿区的工程地质岩组特征叙述如下：1、第四系(Q)砂砾石土松散软弱工程地质岩组主要为残积、坡积、冲积、崩积物，其岩性主要为砂岩、砾石、粘土等组成，分布面积较大，结构松散，厚度大于30m，分布零星，本层岩土体结构松散，胶结性差，遇水极易软化，稳定性差，井巷建设中易垮塌。2、三叠系下统永宁镇组 (T1y)灰岩、砂、泥岩坚硬半坚硬工程地质岩组出露于勘查区东部矿界边缘，出

32、露厚度约258m。下部岩性主要以浅灰色泥灰岩，灰白色厚层状结晶灰岩夹少量黄灰色粉砂岩夹泥岩为主，灰岩中可见大小不均的溶蚀空洞，该层为层状可溶盐岩类坚硬半坚硬工程地质岩组。但岩溶裂隙和岩溶孔洞对岩体的完整性和稳定性大为降低。该岩组对煤矿开采和巷道掘进都无大的工程地质影响。中部以紫红色细砂岩、粉砂质泥岩、钙质砂岩为主，夹薄层泥灰岩，节理、裂隙不发育。3、三叠系下统飞仙关组（T1f）砂、泥岩层状岩类半坚硬至软弱工程地质岩组勘查区均有出露，地层厚度一般为452m，岩性为紫色薄层状粉砂岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩。下部以紫红色泥岩及粉砂质泥岩为主，夹薄层粉、细砂岩、泥质粉砂岩。节理、裂隙较发育，上部为紫

33、红色泥岩及深灰色泥岩互层，具水平层理，地表裂隙呈二组“X”节理。岩石质量中等，岩体中等完整，RQD值为42100%，平均62.97。粉砂岩、细砂岩为半坚硬岩石，泥质粉砂岩、泥岩为软弱岩石。4、三叠系下统卡以头组（T1k）砂岩层状岩类半坚硬岩组出露于勘查区的外侧，厚102.72m，以粉砂岩、细砂岩为主，夹泥质粉砂岩，节理、裂隙较发育。岩石质量中等，岩体中等完整，RQD值为1594%，平均65.04。自然抗压强度42.5053.60Mpa，平均50.80Mpa，饱和抗压强度32.849.9Mpa，平均41.34Mpa，软化系数0.81，为半坚硬岩石。细砂岩、粉砂岩组成半坚硬岩组。总体较稳定。5、二

34、叠系上统宣威组（P2x）砂、泥岩软弱至半坚硬岩组出露于勘查区的西部外侧，厚116.89m，岩性为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹粉、细砂岩及煤组成。裂隙较发育，岩石质量劣，岩体完整性差， RQD值为096%，平均38.25。（P2x）砂岩类：根据岩石物理力学测试资料，岩石自然抗压强度42.8062.20Mpa，平均为53.60Mpa，饱和抗压强度29.3054.60Mpa，平均为43.92Mpa；粘聚力10.0018.20 Mpa，平均为14.50 Mpa；内摩擦角2835.2°，平均为32.29°，（其余指标见附表及附件）多属于半坚硬岩石。（P2x）泥岩类：根据岩石物理力学

35、测试资料，岩石自然抗压强度34.6036.10Mpa，平均为35.50Mpa，饱和抗压强度21.5025.80Mpa，平均为23.65Mpa；粘聚力11.1011.50Mpa，平均为11.30Mpa；内摩擦角30.2031.70°，平均为30.95°，（其余指标见附表及附件）多属于软弱岩石。综上所述,该工程地质岩组由软硬相间的砂、泥岩类互层组成，总体上，砂岩类物理力学强度较高，多为半坚硬岩，岩石软化性弱，抗风化能力较强，岩石质量中等，稳定性较好，巷道或采掘工作面揭露时不易发生工程地质问题。泥岩类为软弱岩石，物理力学强度低，在地下水的作用下易发生软化和泥化、变形和膨胀等不良现

36、象，总体稳固性差。巷道或采掘工作面揭露时易发生垮塌、冒顶、底鼓等工程地质问题, 给顶板支护和开采工作面造成不良影响。二、矿区断裂带工程地质特征及对开采的影响1、F101逆断层：为走向逆断层，出露于勘查区东南部，走向北东，倾向南东，倾角60°，特征是上盘卡以头组中上部地层与下盘飞仙关组中部地层直接接触，断层落差440650m，一般500m左右，南北两端伸出区外，区内长500m，断层破碎带为断层角砾岩，钙、泥质胶结充填，层间结合差，稳定性差。 2、F12正断层：出露于勘查区中部（5勘探线附近），走向北东，倾向南东，倾角65°80°，断层落差2080m，南北两端伸出区外

37、，区内长175m，据原井田报告，该断层地面有4个探槽控制，深部有5-2、5-3钻孔控制，断层破碎带为断层角砾岩，钙、泥质胶结充填，宽1m3m。断层破碎带岩体属层状结构类型。存在软弱夹层，可能会发生层间错动。对矿床的开采有一定的影响。 3、F4正断层：出露于勘查区南部（2勘探线以南），走向北东，倾向南东，倾角80°，断层落差2545m，南北两端伸出区外，区内长150m，据原井田报告，该断层地面有3个探槽控制，深部有1-3、1-1钻孔控制，属探明断层，位置可靠，该断层横穿矿区，断距较大，对K3、K9煤层开采有一定影响。断层影响带地层破碎、裂隙发育，有挤压揉皱现象。对煤层开采局部有影响。4

38、、F11正断层：出露于勘查区中部（5勘探线附近），走向北东33°，倾向南东，倾角75°，断层落差22m，两端伸出区外，区内长160m，据原井田报告，该断层地面有2个探槽控制，深部有5-3、4-1钻孔控制，属探明断层，位置可靠，该断层横穿矿区，断距较大。断层破碎带为断层角砾岩，钙、泥质胶结充填，宽2m3m。断层破碎带岩体属层状结构类型。存在软弱夹层，可能会发生层间错动。地下水对其软化和泥化，稳定性差。羊场煤矿岩石物理力学性质检测成果表表6-3-1孔号取样层位岩 石 名 称取 样 深 度（m）块体密度（g/cm3）孔隙率（）抗压强度（Mpa）软化系数自 然自然抗拉强度（Mpa）

39、抗剪切饱 和粘聚力(Mpa)内摩擦角（°）弹性模量(Mpa)泊松比 自然饱和弹性模量（Mpa）泊松比0-2T1k泥质粉砂岩494.20-494.802.7253.6041.80.782.81×1040.2113.1032.802.17×1040.255-4T1k泥质粉砂岩610.00-610.802.760.7247.7039.200.822.57×1040.243.3814.8032.4010-3T1k泥质粉砂岩501.00-501.652.710.7358.4049.900.852.82×1040.223.8117.1034.2017-3T

40、1k泥质粉砂岩463-463.602.721.4542.5032.800.772.16×1040.252.3914.0032.102-3T1k泥质粉砂岩425.20-426.002.7852.0043.000.832.15×1040.2416.7033.40最小-最大T1k平均（点数）2.71-2.782.74(5)0.72-1.450.97(3)42.50-53.6050.80(5)32.80-49.9041.34(2)0.77-0.850.81(5)(2.15-2.81)×1042.50×104(5)0.21-0.250.23(5)2.39-3.38

41、3.19(3)13.1-17.115.14(5)32.10-33.4032.98(5)2.17×1040.2517-3K3顶泥质粉砂岩479.00-479.652.771.0748.2039.300.822.53×1040.242.8615.3032.7017-3K3底细砂岩482.00-482.802.640.7557.8047.300.823.15×1040.213.3816.9034.4017-3K3底粉砂质泥岩524.00-524.702.591.8934.6021.500.621.66×1040.272.2311.1030.2010-3K3底细

42、砂岩526.30-527.202.681.1152.5043.700.832.51×1040.243.2215.9033.5010-3K4底细砂岩531.00-531.802.700.7461.5053.700.873.04×1040.214.0817.8034.8010-3K3底泥质粉砂岩590.00-590.702.720.7362.2054.600.883.12×1040.214.3818.2035.20羊场煤矿岩石物理力学性质检测成果表续表6-3-1孔号取样层位岩 石 名 称取 样 深 度（m）块体密度（g/cm3）孔隙率（）抗压强度（Mpa）软化系数自

43、然自然抗拉强度（Mpa）抗剪切饱 和粘聚力(Mpa)内摩擦角（°）弹性模量(Mpa)泊松比 自然饱和弹性模量（Mpa）泊松比5-4K4底粉砂质泥岩635.60-636.202.671.1136.1025.800.262.05×1040.262.2311.5031.700-1K4底泥质粉砂岩740.00-740.602.690.7461.5053.700.871.67×1040.2611.3028.000-1K9顶细砂岩800.00-800.652.7458.1048.500.873.26×1040.2016.5033.500-2K3顶泥质粉砂岩523.0

44、0-523.602.7454.9044.700.872.71×1040.2215.7033.300-2K3底细砂岩526.30-526.902.7045.2034.100.872.33×1040.2413.6030.702-3K4底泥质粉砂岩452.00-452.602.6942.8029.300.681.87×1040.2610.0029.502-3K9顶细砂岩456.00-456.602.8061.0053.200.872.99×1040.2116.5033.902-3K3顶细砂岩515.00-515.802.7648.8037.800.772.03

45、×1040.2412.0031.102-3K3底泥质粉砂岩517.30-518.002.7243.6031.800.732.06×1040.2510.6030.20最小-最大P2X平均（点数）2.59-2.772.71(15)0.71-1.891.01(8)34.60-62.2051.50(15)21.5-54.6041.26(15)0.26-0.880.77(15)(1.66-3.26)×1042.46×104(15)0.20-0.270.24(15)2.23-4.383.19(7)10.0-18.214.19(15)28.00-35.2032.18(

46、5)三、生产矿井工程地质特征羊场煤矿是开采了多年，上部K3煤层已大面积回采，现仍在使用的井筒为杨家立井，本次调查仅局限于现有矿井巷道，现将调查结果叙述如下：（1）杨家立井井口坐标X：2886450，Y：35422975，H：1908.00m。毛断面上宽1.8 m，下宽2.2 m，毛高2.2 m，建井时用局部水泥砌碹支护。矿井从P2X1地层开始掘进，岩性以粉砂岩及粉砂质泥岩为主。除在风化裂隙及断层破碎带稳固性较差外，在岩石完整巷段岩层较稳固，目前未发生过较大的工程地质问题。（2）井下巷道在煤系地层中由于岩体的差异较大，粉砂岩、细砂岩地段岩体比较完整，但由于裂隙、节理较发育，致使岩体的完整性较差，

47、偶然会发生掉块现象，在泥岩层段岩石的力学性质较差，易发生掉块、垮顶、片帮等工程地质现象，需要加强支护。在运输、回风等永久性系统巷道采用单体液压铰接顶梁支护，在揭露煤层及泥岩等软弱地层采用加密木支护。（3）断裂带在矿井巷道揭露断裂破碎带地段，裂隙发育，岩石破碎，岩石完整性差，易垮塌。采用水泥砌碹支护，局部采用加密木支护、工字钢、U型钢支护，易发生工程地质问题。四、井巷围岩及煤层顶、底板稳固性（一）井巷围岩稳固性评价根据已有岩石物理力学指标试验结果，采用岩体质量系数（Z）法，然后根据GB1271991规范附录E2进行评价。 1、岩体质量系数法： 计算公式：ZI·f·s式中：Z岩

48、体质量系数； I岩体完整系数（可用RQD值代替）； f岩体主要结构面摩擦系数(在GB1271991规范附录H岩体结构分类表H查得)； s岩块坚硬系数（用s计算）； 2、岩体质量指标法（M法），根据GB1291791规范附录E2确定岩体质量指数（M）分级。 M·RQD式中：岩石饱和轴向抗压强度 RQD岩芯完整系数根据评价岩石的岩体质量指标（M）计算结果，查GB1271991规范附录E3，岩体质量分级表进行评价，现对矿床的几类主要岩石按以上方法分级评价见表631。主要岩类岩石质量评价结果表表631岩 性代 表钻 孔完 整系 数结 构 面摩擦系数岩石饱和抗压强度岩 体 质 量系 数 及 等

49、 级岩 体 质 量 指 标（z）值评级（M值）评级泥质粉砂 岩ZK0-20.600.3044.700.81一般0.89中等（III）粉砂质泥 岩ZK5-40.590.3025.800.45一般0.51中等（III ）细砂岩ZK10-30.700.5043.701.53一般1.02良（II）泥质粉砂 岩ZK17-30.700.3039.300.83一般0.92中等（III）细砂岩ZK2-30.480.5053.201.28一般0.85中等（III）3、井巷围岩岩性及工程地质特征根据矿床埋藏特征，主要井筒巷道、运输大巷和沿煤巷道基本上都是在煤系软、硬相间的地层中掘进。在煤层、炭质泥岩、泥岩中的巷道

50、，由于岩体质量系数和岩体质量指标较低，采煤工作面及沿煤巷道易产生掉块、冒顶、片帮或底鼓等工程地质问题，故需加强支护，局部地段需要加密支护或用混凝土支护。（二）、煤层顶、底板稳固性评价对区内符合工业指标的主要可采煤层有K3、K9煤层，其顶底板稳固性评价如下：1、K3煤层：直接顶板为深灰色粉砂质泥岩，自然抗压强度平均值19.6MPa，饱和抗压强度平均值10.9MPa，为软弱岩石，发育两组近于相互垂直的共轭节理，稳定性稍差，开采时易脱落，支护较困难，易发生冒顶、坍塌等工程地质问题。底板为灰色粉砂岩，自然抗压强度平均值42.8MPa，饱和抗压强度平均值37.6MPa，为半坚硬岩石，不易发生底鼓等工程地

51、质问题。2、K9煤层：直接顶板为灰色泥质粉砂岩，裂隙发育，自然抗压强度平均值32.0MPa，饱和抗压强度平均值20.2MPa。为软弱岩石，易发生冒顶、坍塌等工程地质问题，需要支护。底板为灰色泥质粉砂岩，自然抗压强度平均值27.4MPa，饱和抗压强度平均值16.5MPa，为软弱岩石，易发生底鼓等工程地质问题。五、矿区工程地质勘查类型矿区内岩体以层状或薄层状半坚硬至软、硬相间岩体为主。煤系地层的围岩完整性和稳定性较好，但煤层顶底板稳固性较差，对巷道掘进和煤层开采的工程地质条件有一定影响。地面滑坡及其它不良工程地质作用不显著。矿区工程地质勘探类型为层状岩类软弱至半坚硬岩类为主的中等类型。第四节 环境

52、地质一、矿区区域稳定性及地震羊场煤矿位于小江断裂东侧，瓦房德泽、富源弥勒两条北东向断裂之间，羊场复向斜（羊场向斜及正雄向斜）西南段。据宣威市地震局资料，宣威地区有感有破坏性的地震达77次，其中发生于光绪31年12月31日的一次地震对县城危害较大，1955年4月康定7.5级地震波及宣威致使陈旧房屋倒塌，最近一次地震是1998年12月1日的5.4级，震中部分土木结构房屋发生倒塌或倾斜。宣威市尚未发生过破坏性地震，根据国家标准中国地震动参数区划图GB18306-2001，该区抗震设防烈度为度，地震动反应谱特征周期0.45s,地震动加速度值0.10g,区域属较稳定区。二、矿区环境地质现状区内浅层顺向滑

53、坡较发育，但对深部煤层无影响。矿区范围内，第四系覆盖层厚度较薄，下伏基岩稳定性好，山体总体稳定，现状无崩塌、地面沉降、地裂缝等地质灾害现象。在今后矿山建设及开采过程中，应分析、研究诱发地裂缝、地面塌陷、地面不均匀沉降、危岩体崩塌等地质灾害的可能性并采取相应的防范措施。 三、煤层中有害组份对环境的影响1、全硫（St,d）含量：原煤单样两级值为0.110.37，平均为0.20，主要可采煤层均为特低硫煤，局部硫份含量较高对环境有一定影响。2、磷(P.d)含量：原煤单样两级值为0.0090.025，平均为0.018，主要可采煤层均为低磷煤，故磷对环境影响较小。3、氯(Cl.d)含量：原煤单样两级值为0.0150.045，平均为0.024，主要可采煤层均为特低氯煤，故氯对环境影响较小。4、砷(As.d)含量：原煤单样两级值为28.00g/g，砷含量局部较高，故砷对环境有一定的危害。5、氟 (F.d)含量：原煤单样两级值为62.0093.00g/g，平均为81.00 ug/g，主要可采煤层为低氟煤，故氟对环境影响较小。其次是煤在运输、堆放过程中对环境污染。此情况比较普遍和严重，一方面对矿坑水排放应设置污水沉淀池，不允许随意排放。同时对煤炭的堆放一方面要对地基进行防渗处理，避免大气降水淋漓作用渗透污染地下