康永明，張永貴

（北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017000）

魏家峁露天煤礦地質(zhì)情況研究

康永明，張永貴

（北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017000）

以魏家峁露天煤礦勘探報(bào)告為基礎(chǔ)，結(jié)合2016年開采區(qū)域，詳實(shí)的介紹了礦區(qū)得生產(chǎn)地質(zhì)、水文地質(zhì)，形成了地質(zhì)開采說(shuō)明書。形成的地質(zhì)說(shuō)明書可作為魏家峁露天煤礦年度設(shè)計(jì)的依據(jù)，亦可成為其他露天煤礦編制地質(zhì)說(shuō)明的一種參考。

露天煤礦；地質(zhì)說(shuō)明；生產(chǎn)地質(zhì)；水文地質(zhì)

0 引言

地質(zhì)工作是煤礦建設(shè)、生產(chǎn)中至關(guān)重要的組成部分，應(yīng)貫穿于煤礦建設(shè)、生產(chǎn)直至報(bào)廢的全過(guò)程。對(duì)于生產(chǎn)煤礦而言，可靠詳實(shí)的地質(zhì)說(shuō)明有利于采礦設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，從而使生產(chǎn)安全高效，實(shí)現(xiàn)企業(yè)終極目標(biāo)。

不同礦區(qū)地質(zhì)情況千差萬(wàn)別，不可簡(jiǎn)單照搬照抄；同一礦區(qū)不同采區(qū)地質(zhì)情況不盡相同，不可簡(jiǎn)單拿來(lái)使用，地質(zhì)說(shuō)明必須以地質(zhì)勘探報(bào)告為基礎(chǔ)，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充勘探[1－3]。

為了更加科學(xué)合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)，以地質(zhì)勘探報(bào)告為基礎(chǔ)，對(duì)魏家峁露天煤礦2016年度開采區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1 魏家峁露天礦地質(zhì)概況

2016年魏家峁露天煤礦的開采范圍內(nèi)整體地質(zhì)情況簡(jiǎn)單。無(wú)較大、較復(fù)雜地質(zhì)變化，無(wú)大的斷層、巖漿巖、陷落柱，生產(chǎn)主要受到罐子溝向斜影響。在罐子溝向斜影響下，采場(chǎng)北幫和西南工作幫北部巖石頂板起伏較大，對(duì)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)造成一定困難。另外，采場(chǎng)上部大面積分布第三系紅色、棕紅色粘土和鈣質(zhì)結(jié)核層，對(duì)生產(chǎn)和地質(zhì)管理工作造成一定影響。

煤層賦存穩(wěn)定，平均厚度在18 m，西北部較厚，東南部接沿幫公路處變薄。煤層頂板為灰黑色砂質(zhì)泥巖，其次可見灰白色粉、細(xì)砂巖，底板多為灰白色粗砂巖，偶見泥巖、細(xì)砂巖。

采區(qū)水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單型，6＃煤層頂板二疊系下統(tǒng)山西組砂巖裂隙含水及石炭系上統(tǒng)太原組砂巖裂隙含水為主要影響采剝含水層。涌水量補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水。

區(qū)內(nèi)共經(jīng)歷6次地質(zhì)勘查勘測(cè)，以2004年內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)勘查153地質(zhì)隊(duì)勘查最為詳細(xì)，詳細(xì)查明了本區(qū)主要含煤地層為太原組，地層傾角一般在5°左右，發(fā)育寬緩褶曲，未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造和巖漿巖活動(dòng)，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，開采技術(shù)條件較好。主要可采煤層為太原組的6＃煤層，具有煤層埋藏較淺、層位、厚度穩(wěn)定、厚度大、均為長(zhǎng)焰煤。洗選、加工性能簡(jiǎn)單，是良好的動(dòng)力用煤，總資源儲(chǔ)量97 718萬(wàn)t[4]。

2 生產(chǎn)地質(zhì)情況

2.1 地層及地質(zhì)構(gòu)造

露天礦區(qū)大部分地區(qū)被第四系黃土和風(fēng)積沙所覆蓋，只有局部的梁頂或沖溝中才有基巖出露。

2016年露天礦開采所涉及的鉆孔有H56、H57、H58、H59、H60、H65、H66、H67（如圖1）。由北向南選取H56、H58、H60三個(gè)典型鉆孔進(jìn)行分析。

圖1 2016年開采范圍涉及的鉆孔

鉆孔H56由上到下依次為51.98 m的黃土、28.82 m的粘土、20.15 m的粗砂巖、13.67 m的砂質(zhì)泥巖、11.74 m的粗砂巖、10 m的泥巖、7.30 m的粗砂巖、8.80 m的砂質(zhì)泥巖、24.3 m的煤（含有矸石層）。土巖分界面標(biāo)高為1 090.92 m，巖煤分界面標(biāo)高為1 021.92 m，煤底板標(biāo)高為1 001.56 m。該區(qū)域2015年底為1 096 m水平，2016年底計(jì)劃剝離到1 064 m水平。

鉆孔H58由上到下依次為93.80 m的黃土、5.40 m的粉砂巖、0.18 m的細(xì)砂巖、4.27 m的中砂巖、5.35 m的含礫砂巖、1.40m的細(xì)砂巖、21.30 m的中砂巖、19.5 m的煤。土巖分界面標(biāo)高為1 074.88 m，巖煤分界面標(biāo)高為1 036.98 m，煤底板標(biāo)高為1 017.28 m。該區(qū)域2015年底為1 064 m水平，2016年底計(jì)劃剝采到煤底板。

鉆孔H60從上到下依次為69.41 m的黃土、15.05 m的粗砂巖、3.60 m的砂質(zhì)泥巖、17.55 m的6號(hào)煤。土巖分界面標(biāo)高為1 064.23 m，巖煤分界面標(biāo)高為1 045.58 m，煤底板標(biāo)高為1 028.14 m。該區(qū)域2015年底為1 080 m水平，2016年底計(jì)劃剝離到1 048 m水平。

綜合分析以上3個(gè)鉆孔，鉆孔內(nèi)的巖性有黃土、紅土、鈣質(zhì)結(jié)核、粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、礫砂巖、砂質(zhì)泥巖，紅土含量北多南少，土巖分界面由北向南依次降低，6#煤層頂板由北向南逐漸抬高，巖層由北向南逐漸變薄。2016年剝離主要是巖石剝離，所以巖層的下傾、6#煤層的抬高成為2016年剝采的主要影響因素[5]。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

露天礦區(qū)地處老趙山粱背斜北側(cè)，罐子溝向斜南北橫貫全區(qū)大部，西與沙溝背斜相鄰，無(wú)斷裂構(gòu)造和巖漿巖活動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造類型簡(jiǎn)單。2016年開采范圍內(nèi)遇到的主要構(gòu)造為罐子溝向斜和老趙山背斜[6]。

1）老趙山梁背斜：位于煤田南部老趙山梁—馬場(chǎng)咀一帶，軸向近E～W，由東向西傾伏，背斜軸部出露奧陶系灰?guī)r，兩翼出露煤系地層，產(chǎn)狀平緩，延伸約20 m。

2）罐子溝向斜：位于煤田南部罐子溝西側(cè)，走向近S～N，向北傾伏，貫穿全區(qū)，兩翼地層傾角5°左右，十分寬緩，形態(tài)特征不太明顯。軸部位于84、156、245、H67號(hào)孔連線一帶，褶曲幅度北部40～80 m，南部20～40 m，先期開采地段20 m，南北延伸約8 km。先期開采地段煤層底板高程在1 020～1 080 m，大部分在1 020～1 060 m，罐子溝向斜對(duì)煤層底板形態(tài)影響不大。魏家峁露天礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造示意圖如圖2。

2.3 煤層、煤質(zhì)及風(fēng)氧化情況

2016年采煤范圍在首采區(qū)內(nèi)，主要開采6#煤層。6#煤層為低中灰分、低中硫、低磷高熱值長(zhǎng)焰煤。2.3.1煤層厚度

首采區(qū)6#煤層厚度0.20～23.85 m，平均12.89 m。大多在10～18 m，煤層厚度穩(wěn)定，變化不大，靠近煤層露頭及風(fēng)化煤分布區(qū)煤層厚度變小。6#煤層見煤點(diǎn)數(shù)151個(gè)，可采點(diǎn)數(shù)146個(gè)，分布面積51.13 km2，可采面積50.52 km2，屬較穩(wěn)定煤層。該煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸層數(shù)0～13層，平均5層；夾矸總厚度0.10～5.10 m，平均1.62 m；夾矸的巖性多為泥巖、粘土巖。6#煤層頂?shù)装鍘r性大部分為泥巖、粉砂巖、粗砂巖，其次為砂質(zhì)泥巖。6#煤層厚度變化如圖3。

圖2 魏家峁露天煤礦地質(zhì)構(gòu)造示意圖

圖3 2016年開采范圍內(nèi)6號(hào)煤厚度等值線

在2016年開采范圍內(nèi)，6#煤層厚度為8~20 m，平均開采厚度為18.82 m。南部地勢(shì)偏高，北部地勢(shì)偏低，煤底板標(biāo)高為1 003.5~1 037.5 m，底板平均標(biāo)高為1 016.7 m，煤頂板標(biāo)高為1 023.7~1 050.5 m，頂板平均標(biāo)高為1 039.7 m。

2.3.26#煤煤質(zhì)

1）物理性質(zhì)。6#煤呈黑色，風(fēng)化后呈褐色～黑褐色，條痕色呈褐黑～黑褐色，瀝青光澤，局部可見油脂光澤，絲炭發(fā)育的層段顯絲絹光澤。貝殼狀及參差狀斷口，外生和內(nèi)生裂隙不發(fā)育，脆性差。節(jié)理中，局部充填有黃鐵礦薄膜及方解石脈、薄膜。由于煤巖組分的差異，常見條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。燃點(diǎn)一般為300℃左右，燃燒試驗(yàn)為劇燃。殘灰呈粉狀～塊狀，灰白～灰色。煤風(fēng)化后煤質(zhì)疏松，呈土狀，燃燒時(shí)火焰不大。

2）灰分。6#煤層灰分產(chǎn)率為9.57%～37.32%，平均為17.62%。標(biāo)準(zhǔn)差為4.55，變異系數(shù)為26%，灰分變化小。其灰分產(chǎn)率主要集中在10%～25%。平面上，區(qū)北東部灰分相對(duì)偏高，其它大部分區(qū)域灰分?jǐn)[動(dòng)在15%～20%。屬低灰～中高灰分煤，平均為低中灰分煤。6#煤層灰分等值線如圖4所示。

圖4 6#煤層灰分等值線

3）硫分。6#煤層：全區(qū)硫分波動(dòng)在0.29%～1.32%，平均值為0.69%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.41，變異系數(shù)為59%，硫分變化小，硫含量主要集中在0.5%～1.0%。平面上，含量變化穩(wěn)定。全區(qū)為特低硫～低中硫分煤，平均為低硫分煤。6#煤層硫分等值線如圖5所示。

圖5 6#煤層硫分等值線

2.3.3 風(fēng)氧化情況

礦區(qū)煤為非煉焦用煤，所以對(duì)氧化煤不予考慮，只著重于區(qū)分風(fēng)化煤。2016年采煤范圍中只在東部一小塊有風(fēng)化煤，6#煤風(fēng)化分布情況如圖6。

圖6 魏家峁露天煤礦6#煤層風(fēng)化范圍示意圖

3 水文地質(zhì)情況

本礦區(qū)主要可采煤層的直接充水含水巖組分別為山西組裂隙砂巖含水巖組、太原組裂隙砂巖含水巖組。各含水巖組的巖性由不同粒度的砂巖組成，其不同程度地發(fā)育有裂隙，充水空間較發(fā)育（由簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)的消耗量大可證實(shí)），連通性較好。山西組裂隙砂巖含水巖組頂部普遍有1~2層泥巖、粘土巖、砂質(zhì)泥巖為隔水層與上覆地層相隔。下石盒子組的砂質(zhì)泥巖、泥巖段亦為較好的隔水層，對(duì)阻隔大氣降水滲入補(bǔ)給直接充水含水巖組起著良好作用。二直接充水含水巖組間有全礦區(qū)穩(wěn)定分布，厚度大的6#煤相隔，隔水性良好。各直接充水含水巖組補(bǔ)給源為大氣降水通過(guò)煤系地層露頭或隱覆于黃土層之下的露頭補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)面積小，分布不集中，降水量少，決定了補(bǔ)給量有限，富水性差。

礦區(qū)內(nèi)施工的76、H18號(hào)專門水文地質(zhì)孔，抽水試驗(yàn)?zāi)康亩螢樯轿鹘M裂隙砂巖含水巖組：水位埋深26.11～171.68 m，水頭標(biāo)高1 061.03～1 068.90 m，滲透系數(shù)0.082～0.404 m/d，單位涌水量0.006～0.468 L/s·m。H22號(hào)專門水文地質(zhì)孔，抽水試驗(yàn)?zāi)康亩螢樘M裂隙砂巖含水巖組：水位埋深5.55 m，水頭標(biāo)高1 055.19 m，滲透系數(shù)0.053 9 m/d，單位涌水量0.007 79 L/s·m[7]。

本地區(qū)第四系松散巖類貯水條件較差，富水性較弱無(wú)涌水量；煤系含水層在開采過(guò)程中，其承壓含水層轉(zhuǎn)無(wú)壓含水層采用大井法計(jì)算地下涌水量，計(jì)算公式為：

式中：Q為預(yù)測(cè)的礦坑涌水量，m3/d；K為滲透系數(shù)，0.08 m/d；H為水柱高度，20 m；M為含水層厚度，13 m；R0為引用影響半徑，694 m；r0為引用半徑，406 m；預(yù)算結(jié)果為Q＝131 m3/d。

4 結(jié)論

1）介紹了魏家峁露天煤礦2016開采區(qū)域地質(zhì)的總體概況，生產(chǎn)地質(zhì)和水文地質(zhì)情況；

2）介紹了魏家峁露天煤礦2016年開采區(qū)域生產(chǎn)地質(zhì)，包括地層、地質(zhì)構(gòu)造、煤層、煤質(zhì)及風(fēng)氧化情況，分析了充水原因，計(jì)算了涌水量；

3）形成的地質(zhì)說(shuō)明書有利于采礦設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，滿足2016年生產(chǎn)需求，可供其他礦區(qū)編制地質(zhì)說(shuō)明書參考[8]。

［1］司黎，呂貴友.編制礦井開拓地質(zhì)說(shuō)明書過(guò)程中幾個(gè)問(wèn)題的探討［J］.煤炭技術(shù)，2005，24（01）：68-69.

［2］蔣亭.淺談煤礦巷道掘進(jìn)地質(zhì)說(shuō)明書［J］.經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，2015（15）.

［3］楊靜，王二兵.露天煤礦地質(zhì)素描新方法的應(yīng)用［J］.露天采礦技術(shù)，2013（3）：28-29.

［4］溫蕊，宋宇辰.魏家峁露天煤礦地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2015（9）：105-105.

［5］范紅艷，徐寶績(jī)，賈宏君，等.有關(guān)加強(qiáng)露天煤礦地質(zhì)工作的建議［J］.電源技術(shù)應(yīng)用，2013.

［6］葉永祥.魏家峁露天煤礦地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及防治措施［J］.露天采礦技術(shù)，2013（11）：75-77.

［7］劉所林，吳迪，魯?shù)马?露天煤礦地質(zhì)災(zāi)害的形成原因及治理措施［J］.露天采礦技術(shù)，2014（11）：29-31.

［8］謝仁海.煤礦地質(zhì)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1976.

【責(zé)任編輯：解連江】

Study on geological condition in Weijiamao Open-pit Coal Mine

KANG Yongming,ZHANG Yonggui
(North Weijiamao Power and Coal Co.,Ltd.,Ordos 017000,China)

In the exploration report,combining with 2016 mining region,the article introduces the producing geology and hydrogeology,forms the geological mining specification,which can be the basis of annual design in Weijiamao Open－pit Coal Mine,or can be the reference for other open－pit coal mine geological description.

open－pit coal mine;geological description;production geology;hydrogeology

T∶824

B

1671－9816（2017）02－0038－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.011

康永明，張永貴.魏家峁露天煤礦地質(zhì)情況研究［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（2）：38－41.

2016－08－17

康永明（1983—），男，陜西渭南人，學(xué)士，畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)在魏家峁露天煤礦從事煤炭研究工作。