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与二叠系上石盒子组砂岩含水层组(Ⅸ)之间的岩层隔水性能良好,天然状态下不会发生水力联系。
二叠系上石盒子组二段砂岩含水层组(Ⅸ)与二叠系下石盒子组砂岩含水层组(Ⅷ1+Ⅷ2)之间隔水层二叠系下石盒子组砂岩含水层组的顶部为厚10~20m的灰绿、紫色、紫花斑色铝质泥岩,具有明显的鲕粒结构(桃花泥岩);二叠系上石盒子组砂岩含水层组的下部为上石盒子组一段地层。上石盒子组一段地层厚度150m左右,其下部以深灰色、浅绿灰色粉砂岩、泥质粉砂岩为主,夹少量灰白色中~细粒砂岩及灰黑色泥岩。由此可见,二叠系上石盒子组砂岩含水层组(Ⅸ)与二叠系下石盒子组砂岩含水层组(Ⅷ1+Ⅷ2)之间存在巨厚层的粉砂岩及砂质泥岩,两含水层组之间岩层的隔水性能良好,天然状态下不会发生水力联系。
二叠系下石盒子组砂岩含水层组(Ⅷ1+Ⅷ2)与二叠系山西组2号煤顶板砂岩含水层(Ⅶ)之间隔水层
二叠系下石盒子组砂岩(骆驼脖砂岩)至二叠系山西组2号煤层顶板砂岩含水层含水层(Ⅷ1)平均间距50m左右,岩性由黑色、黑灰色粉砂岩、砂质泥岩、细粒砂岩组成,粉砂岩、砂质泥岩占岩层厚度的65%左右(见图5-4),两含水层组之间岩层的隔水性能良好,天然状态下不会发生水力联系。
二叠系山西组2号煤顶板砂岩含水层(Ⅶ)与石炭系野青石灰岩含水层(Ⅵ)之间隔水层
两含水层间距47m左右,岩性由深灰、灰黑色泥岩、粉砂岩、细粒砂岩组成,泥岩及粉砂岩占岩层厚度的75%左右,两含水层组之间岩层的隔水性能良好,天然状态下不会发生水力联系。
石炭系野青石灰岩含水层(Ⅵ)与石炭系伏青石灰岩含水层(Ⅳ) 之间隔水层
两含水层间距49m左右,两含水层之间岩性由灰黑色、黑色泥岩、粉砂岩、深灰色细粒砂岩及煤层组成,泥岩及粉砂岩占岩层厚度的 45%左右,天然状态下两含水层不会发生水力联系。
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石炭系伏青石灰岩含水层(Ⅳ)与石炭系大青石灰岩含水层(Ⅱ)之间隔水层
两含水层间距40m左右,岩性由深灰色粉砂岩、泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩及薄层石灰岩和煤层组成,泥岩、粉砂岩占岩层厚度的55%左右,天然状态下两含水层不会发生水力联系。
石炭系大青石灰岩含水层(Ⅱ)与奥陶系石灰岩含水层(Ⅰ)之间隔水层 两含水层间距21.58~24.96m,含水层之间岩性由深灰、灰白色粉砂岩、铝土泥岩及煤层组成,粉砂岩、铝土泥岩占岩层厚度85%左右,隔水性能良好,天然状态下两含水层不会发生水力联系。 1.3.3地表水与地下水之水力联系
矿井北部位于岳城水库上游最高洪水水位线内,最高洪水位线内漳河河床常年有水。经钻孔揭露,新生界发育有静水条件下形成的粘土层,其下伏的基岩风氧化带为二叠系上石盒子组地层,风化壳裂隙被粘土介质充填,形成相对隔水层,阻止地表水下渗补给潜水及基岩水。《河北省邯郸地区磁县申家庄煤矿岳城水库洪水位下试采研究报告》表明,“库区水不补给潜水及基岩含水层”。矿井相邻的申家庄矿西翼1221工作面位于洪水位边缘,开采深度80~120m,采高4.0~4.30m,采区上新生界覆盖层厚度0~10m,开采后地表出现裂缝宽度250~300mm,随即洪水位线以下水库全部蓄水,经井下观测,采区工作面涌水量未增加,表明地表水体与下伏基岩含水层无水力联系。
2004年11月,中国水利水电科学研究院提交了《关于磁县六合工业有限公司在岳城水库下采煤的可行性专题研究报告》,该报告经水利部海河委漳卫南运河管理局审查批复。上述批复意见均认为,矿井在库区开采时,库区水不会补给下伏的含水层,不会对矿井的开采造成威胁。
多年来,矿井在开采过程中对井下出水点进行采样化验,分析水质,判断水源,根据分析结果,经计算比对,矿井水水源均为二叠系下统山西组2号煤层顶板砂岩裂隙水。见表5-1。
综上所述,矿井内地表水体与潜水及基岩含水层无水力联系。 1.4煤层特征 1.4.1煤层
矿井内主要含煤地层为二叠系下统山西组、石炭系上统太原组及中统本溪组地层。含煤地层平均总厚228.27m,含煤14层,煤层平均总厚11.04m,含煤系数4.84%,其中稳定可采的煤层为2、7、8、92号煤层,局部可采煤层为3、6号煤层,可采煤层平均总厚度为7.46m,可采含煤系数为3.27%(见表4-1)。
井田内主要可采特征如下: 2号煤层(大煤)
矿井主采煤层,位于山西组下部,上距“骆驼脖砂岩”47m左右,下距“北岔沟砂岩”14m左右。煤层在矿井范围内南北两端厚,东北部厚度4。56~5.45m,平均5.25m,西南部厚度3.90~6.50m,平均5.00m。中部薄,厚度3.30~4.40m,平均3.82m,无伪顶,细粒砂岩直接顶板。局部含厚度为0.02~0.15m的夹矸,夹矸岩性为粉砂岩或炭质泥岩,结构简单,稳定可采。
7号煤层(小青煤) 位于太原组中下部,上距2号煤层110m,距伏青石灰岩14m。煤层厚度0.34~1.54m,平均0.87m,含夹矸一层,夹矸厚度0.27m,岩性为粉砂岩,结构简单。顶板岩性为石灰岩,底板岩性为泥岩。全区稳定,大部可采。
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8号煤层(大青煤)
煤 层 特 征 一 览 表 (表4-1) 煤 层 号 1 1下 2上 2 3 4 4下 5 6 6下 7 8 91 92 位于太原组下部,上距7号煤层25m左右,直接顶板为大青石灰岩。煤层厚度0.64~0.92m,平均0.79m。结构简单,大部分可采。
92号煤层(下架煤)
位于太原组底部,上距91号煤层6m,距8号煤层7.69m,煤层厚度1.13~3.14m,平均1.58m。煤层中普遍含一层夹矸,夹矸厚度0.24m,夹矸岩性为泥岩,结构简单,稳定可采。
其它煤层特征见(表4-1)。
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煤层 名称 小煤 大煤 一座煤 野青煤 山青 小煤 山青煤 伏青煤 小青煤 大青煤 下煤架 下煤架 厚 度 最小~最大 平均 0.24 0.21-0.39 0.30 0.21-0.48 3.06 4.12-5.85 5 0.41-0.81 0.59 0.35-0.53 0.42 0.32-0.96 0.51 0.29-0.39 0.34 0.31-0.53 0.39 0.22-0.38 0.31 0.84-1.51 1.18 0.64-0.92 0.78 0.33-0.52 0.38 1.32-1.65 1.48 顶板 岩性 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 粉砂岩 粉砂岩 石灰岩 粉砂岩 粉砂岩 粉砂岩 石灰岩 石灰岩 石灰岩 石灰岩 粉砂岩 底板 岩性 泥岩 粉砂岩 粉砂岩 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 粉砂岩 细砂岩 泥岩 粉砂岩 粉砂岩 粉砂岩 结构 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 可采性 不可采 不可采 不可采 可采 不可采 不可采 不可采 不可采 不可采 不可采 可采 可采 不可采 可采 稳定性 不稳定 不稳定 不稳定 稳定 稳定 稳定 较稳定 不稳定 不稳定 不稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 间距 最小~最大 平均 8.50-15.58 12.85 35.40-41.13 37.76 8.42-11.81 10.59 2.78-3.99 10.59 15.28 27.43-27.53 27.48 8.32 15.48-16.08 15.99 24.47-27.78 24.83 2.90-3.23 3.06 5.78-6.65 6.12
1.4.2 煤质
一、煤的物理性质和煤岩特征
矿井内可采煤层呈黑色,中等硬度,以镜煤和亮煤为主,性脆,条带状~均一状结构,层状~块状构造,内生裂隙较发育,玻璃光泽,阶梯状断口,黑褐色条痕,宏观煤岩类型为光亮型,少量半亮型。密度1.59~1.64。
主要可采煤层煤岩组份以镜质组为主(含量75.8~80.4%),其形态分子和矿物质均匀分布其中,均匀基质体为主,其次为镜质体,少量不均匀基质体。次为惰质组(含量14.6~18.5%),为碎屑丝质体和氧化丝质体及少量的粗粒体、微粒体。半镜质组含量占3.6~5.0%,为团块状或透镜状。壳质组含量占0.7~1.4%。见有小孢子和角质体。无机组份以粘土类为主,其含量4.2~11.5%,其次为硫化铁类,其含量为0.5~1.2%,碳酸盐类含量约占0.4%,氧化硅类含量约占0.9%。
在相邻的河南岗子窑井田,煤呈灰、灰黑色,紫褐色条痕,金刚光泽及玻璃光泽,层状~块状构造,不均匀条带状结构,比重1.35~1.47g /cm3,硬度2~3。红岭井田2号煤以均一凝胶化基质体为主,半凝胶化基质为灰白色,丝炭为黄色,突起明显,可见小孢子,显微结构呈条带状,均一块状。矿物质以粘土为主,含量13~14%,次为碳酸盐及氧化硅类。 红岭井田煤岩化验成果表 (表1-4-2-1) 有 机 组 无 机 组 取样点 半凝胶 凝胶化组 丝质组 稳定组 粘土类 氧化硅类 化组 5-6 67.9 13.9 17.6 0.6 12.7 0.2 12-1 78.9 7.8 13.3 13.5 0.6 二、煤的化学性质、工艺性能和煤类
2.1、水份(Mad%)
矿井内各可采煤层原煤水份在0.59~0.88%之间,平均最大0.81%,变化范围狭小(2.2、灰份(Ad%)
矿井各煤层原煤灰份在8.51~30.01%之间,平均原煤灰份最大值20.94%,低灰~富灰煤。垂向上,2号煤层原煤灰份在8.51~30.01%之间,属中灰~富灰煤。7、8、92号分别为18.65%、11.70%和20.94%,为中灰煤,其灰份增高与夹矸有关。在平面分布上,2号煤层变化较大,由特低灰到中灰煤,7、8、9号煤层稳定,分别为低灰煤和中灰煤。
相邻井田中,红岭井田2号煤原煤灰份在12~25.2%之间,为低中灰煤.太原组煤层灰份为7.21~31.8%,在特低灰到富灰煤之间变化。辛安井田2号煤原煤灰份为16.82%,太原组煤层灰份为16.10%,均为中灰煤。申家庄井田原煤灰份在15~25%之间为中灰煤。六河沟煤矿2号煤灰份13.17%,为低灰煤, 太原组煤层灰份为17.98~24.57%,岗子窑井田为中灰煤。
2.3、挥发份(Vadf%)
矿井各煤层原煤挥发份在21.7~27.53%,平均最大24.70%。各煤层间平均值变化不大。
2.4、发热量(Qgrdaf MJ/kg)
矿井各可采煤层原煤恒温无灰基高位发热量在27.23~35.72 MJ/kg,平
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均29.54 MJ/kg,属特高热值煤层。 2.5、硫份(Std%)
矿井内各可采煤层间硫份含量变化较大。山西组2号煤层以有机硫为主,原煤硫份含量在0.20~0.45%之间,平均0.30%;浮煤硫
份含量在0.25~0.29%之间,平均0.27%,属特低硫煤。太原组可采
煤层以硫化铁为主的无机硫含量较高,原煤硫份含量一般在2.51~3.74%之间,平均2.98%,属中高硫煤层。
相邻井田红岭井田2 号煤全硫含量小于0.70%属特低硫煤,太原组煤层全硫含量均高于2号煤,最高4.09%,多以黄铁矿结核的形式伴生于煤层之中,易于洗选,经洗选后硫含量下降至1.23~1.57%。辛安与申家庄井田2 号煤全硫含量小于1.0%属低硫煤,太原组煤层辛安井田全硫平均含量1.61%,为中高硫煤。六河沟煤矿2号煤全硫含量3.05%,属高硫煤,岗子窑煤矿2号煤全硫含量0.42%属特低硫
煤,太原组煤层全硫含量2.59~4.40%。为中高硫煤或高硫煤。 三、元素分析
矿井井田内钻孔煤层化验结果显示,各煤层的元素含量变化很小,氢(H)、氮(N)元素在垂向上随尝试的增加而减少,其变化与挥发份产率的变化一致,氧(O)和硫(S)则与之相反。有害元素2号煤含量0.0422%为低磷煤,7号和8号煤含量<0.01%为特低磷煤,
井田钻孔煤样原素分析表 (表1-4-2-2) 原 素 分 析 (原煤) % 煤层号 Cadf Hadf Nadf Oadf+Sadf 2 89.04 5.05 1.72 4.20 7 87.81 4.95 1.34 4.72 8 89.29 4.73 1.28 4.71 92 88.35 4.74 1.31 5.10
92煤号含量0.079属中磷煤。各层煤的氯含量均在 >0.05~0.15%之间为低氯煤。各种微量元素均达不到工业品位。
井田钻孔煤样微量原素表 (表1-4-2-3) Ge Ga U Th As F 煤号 V2O5% ppm ppm ppm ppm ppm ppm 2 1.5 5.25 6.75 11.67 0.0333 1 59.67 7 3.5 4.5 8 11 0.017 0.5 35.5 8 3 6 8 6 0.018 0 196 92 5 20.05 7.5 30.05 0.0225 9 208
四、煤灰成份
本区煤灰成份以SiO2和AlO3为主,二者占煤灰总成份的55~82%,其次为Fe2O3和CaO、SO3,占15~38%主要。山西组中Fe2O3和SO3含量明显低于太原组,与山西组全硫低于太原组有关。
煤灰成份化验结果表 (表1-4-2-4)
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