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矿区地质环境

一、煤田

(一)煤田水文地质类型

新疆含煤系地层的地质时代,主要是侏罗纪。按介质空隙性质分有孔隙水、孔隙一裂隙水、裂隙水三种水。地层含水性受煤田所处的构造部位控制。

1.山前凹陷煤田含水性

新生代以来,山前正处在构造剥蚀地带,含水层主要是煤系地层本身的裂隙水,其次是与字眼地理或与新构造运动有关的第四纪地层的孔隙水。经在库车山前凹陷的俄霍布拉克矿区含水段的上部地层的浅部抽水证实,单位涌水量0.506升/秒·米;中、深部单位涌水量0.0036升/秒·米~0.0095升/秒·米。在含煤段浅部抽水证实,单位涌水量0.16升/秒·米;中、深部单位涌水量0.0027升/秒·米~0.0093升/秒·米。第四系砾石层中的孔隙水仅见于被切割的现代沟谷一带。在乌鲁木齐山南凹陷的铁厂沟矿区,在含煤浅部抽水证实,单位涌水量0.0306升/秒·米;中、深部单位涌水量0.0062升/秒·米~0.0089升/秒·米。第四系砾石层中的孔隙水,只限于现代沟谷一线和新构造运动所形成的沉降区含水带。

2.山间盆地煤田含水性

山间盆地煤田含水性有两种,其一是受构造抬升的煤田,基岩表露,煤系地层为裂隙水。在吐鲁番盆地的艾维尔沟矿区抽水证实,单位涌水量0.001升/秒·米一0.378升/秒·米,最大达3.591升/秒·米。其二是位于山前平原的煤田,上部覆盖层有第四系孔隙水、第三系孔隙一裂隙水、煤系地层裂隙水等含水层系,补给条件差。哈密盆地三道岭矿区,第四系含水层最大厚度15.94米,单位涌水量0.23升/秒·米一2.56升/秒·米,此含水层组分布,有其局限性。第三系地层厚度200多米,含水层厚度一般100米左右,抽水证实单位涌水量0.0118升/秒·米~0.0133升/秒·米,在侏罗系含煤段分别抽水证实,单位涌水量0.00334升/秒·米。

(二)主要煤田分述

1.库尔勒市塔什店煤田二井田 (1)井田水文地质

井田第四系孔隙水分布于哈满沟谷之中。第四系厚20~25米,潜水位埋深10.9米,水位标高234.8米。单位涌水量109.21立方米/日·米。

上第三系(N2P)平均厚度81米,为隔水层。下第三系渐新统一上第三系中统桃树园组(E3~Nt),赋存着孔隙裂隙层间水。水位埋深49.7米,标高1 130.54米。含水层厚度86.51米,单位涌水量1.30立方米/日·米。

侏罗系中统塔什店组第一段上部孔隙裂隙层间水,水位埋深40米,标高1 151.42米,单位涌水量0.32米/日·米。第一段下部孔隙裂隙层间水,水位埋深27.81米,标高1163.55米,单位涌水量1.73立方米/日·米。

侏罗系下统哈满沟组孔隙裂隙层间水,水位埋深3.58米,标高1 198.25米,单位涌水量1.81立方米/日·米。

井田水文地质类型,井田直接充水含水层以孔隙裂隙含水层为主,出露条件极差,无常年地表水体,以降水形成的地表洪流为主要充水来源,降水稀少,含水层单位涌水量为0.32立方米/日·米~1.81立方米/日·米。水文地质条件简单,类型属二类一型。

(2)矿井涌水预测

未来矿层开采设计两个水平,+900米和十700米。主要充水含水层是孔隙水,利用富水系数法计算出8、9、11煤组,矿坑涌水量为1076.71立方米/日,利用单位涌水量法计算出8、9、11煤组矿坑涌水量为1625.51立方米/日。利用地下水动力学法计算出,按圆形体计算矿坑涌水量为1749.68立方米/日~2490.09立方米/日,按矩形体计算矿坑涌水量为3190.04立方米/日一3 741.53立方米/日。

煤系地层地下水为层间承压水,以静储量为主。未来开拓前期弹性释放水量稍大,随着不 断的开拓采区,含水层水被不断排放,使开采前的承压水而转化为无压水,水量趋向稳定。由于(E3~N1)t是矿床的直接充水盖层,未来开采时ZK005号孔南1000米左右处以北的上山煤层不应开采,可防采空崩落,裂隙直接与孔隙含水层连通,孔隙水直接进入矿坑,开采时还要注意煤层底板的防护,防止沟通下部承压水的顶托补给。

(3)井田开采技术条件

①顶底板围岩稳定性 井田内各主要煤层直接顶板多为粉砂岩,炭质泥岩和泥岩,其抗压强度低,岩石易软化易破碎,顶板极易冒落,属易冒落松软型一中等冒落型顶板。底板为炭质泥岩,局部有粉砂岩。底板抗压强度低,岩石易软化遇水膨胀,极易产生底鼓。

②瓦斯 属一级低瓦斯井田。

⑧煤尘 具有剧烈爆炸的危险。

2.伊宁县皮里青煤矿河东区I井田

(1)井田水文地质

首采区第一开采水平南为700米,北为750米,C1~C6煤层均处于最低侵蚀基准面以下,井田储量计算的最低标高为620米,有上山储量也有下山储量。

井田分布有中等富水的第四系冲洪积孔隙潜水含水层和弱富水的中侏罗统孔隙隙层间水含水层。第四系坡残积黄土质亚粘土及碎石和上侏罗统齐古组为隔水层。断层带为压性断裂,胶结性好,并有糜棱岩与泥质角砾岩充填,透水性极差。

(2)矿坑涌水预测

利用大井法计算预测排水量为416.18立方米/日;利用富水系数法计算,年产30万吨,平均日排水量480立方米。

(3)开采技术条件

①工程地质条件 井田工程地质属中等偏复杂类型。建议开采时应留有护顶煤层,地表应有防洪措施。

②瓦斯 含量不高,瓦斯分带属二氧化碳至氮气带。

⑧煤尘 属爆炸性煤尘,不容忽视。

①其他 为易燃煤,燃点271℃,一般在253℃~265℃,地温梯度每百米不足2℃。

3.乌苏县四棵树煤矿七号平硐

(1)井田水文地质

七号硐矿井早已建成,主要开采A煤组。开采A煤组的还有五号硐、一号斜井、夹皮沟—号井。五号硐开采水平1 545米,一号斜井开采水平1 464.87米,七号硐平采水平1434米。至少1545米标高以上的地下水已被疏干,标高1 434米以上的地下水自然流场,已转化为人工流场。

五号硐生产正常排水量每日为80—530立方米。1978~1982年进入V、Ⅵ含水段,顶底板距烧变岩含水层厚度小于40米地段,曾发生三次突水,前两次突水量分别为1 080立方米川、时(延续24小时)、400立方米川、时~500立方米川、时(延续16小时)。突水点都发生在A煤组烧变岩底界附近,距烧变岩含水层底界面厚度仅有20米左右。

七号硐主要开采A5煤层,七号硐集水主要来自疏干区外的同层侧向地下水,水量很小,自1986年开采以来排水量比较稳定,坑道正常流量每天156—80立方米。据1991年10月一1992年2月连续监测,正常排水量平均每天90.71立方米,月最大排水量平均每天124.19立方米。至勘查时,生产井控制范围内剩余储量已是疏干地段,继续采排水量将大大减小。

(2)矿井涌水预测

利用富水系数法进行矿井涌水量计算,重点计算扩大开采区的涌水量。分东西两个区。经计算求得西采区上山段正常涌水为107.67立方米/日,最大涌水量为170.40立方米/日;下山段正常涌水量为96.16立方米/日,最大涌水量131.50立方米/日。东采区上山段正常涌水量821.92立方米/日,最大涌水量1 231.2立方米/日;下山段正常涌水量为428.22立方米/日,最大涌水量为632.87立方米/日。预测结果是在现状条件下计算的,所以1号斜井和五号硐必须保持现状排水效果;西采区顶板必须保留同Ⅵ含水段底界线大于30米的厚度。

(3)开采技术条件

①顶底板稳定性

A5顶板泥质粉砂岩抗压强度为61.8MPa~83.1MPa,为较好老顶直接顶。A5炭质泥岩伪顶,易冒落,单向抗压强度天然状态为10.31MPa,饱和状态为0.22MPa,为好的老顶和直接顶,伪顶普氏硬度系数约为2级。

A5煤层底板为泥质粉砂岩,一般普氏硬度系数为4—6级,单向抗压强度天然状态为28.43MPa,饱和状态为0.53MPa。A3顶板为粉砂质泥岩,坚硬程度差,单向抗压强度天然状态为6.84MPa饱和状态为0.33MPa,为较易冒顶的顶板。A3煤层底板为泥质粉砂岩,与粉砂岩互层,单向抗压强度天然状态为18.02MPa,饱和状态为1.17MPa。A5、A3煤层顶板底板属中等稳定的地层。

②瓦斯、煤尘及其他

煤田瓦斯含量较低,属低沼气矿井。煤尘具有爆炸性。地温正常,井下煤层燃点较低,易自燃,但在采取相应防范措施下不易发生火患。

二、天湖铁矿1号矿体

(一)区水文地质

据勘查结果,矿区水文地质条件简单,地层含水极其微弱,矿坑涌水量预算结果为75.28吨/日,属疏干型含水。矿床位于当地侵蚀基准面以上,矿床充水因素清楚,充水方式简单,除防止暂时性地表洪流流入矿井、冲溃矿井设施外,不存在其它突水途径。因此,地下水对矿床开拓
不具影响。

(二)矿区工程地质

矿区除近地表第一工程地质岩段的花岗岩及少量大理岩、片岩、片麻岩较破碎外,其余Ⅱ、Ⅲ、IV52程地质岩段的片岩、片麻岩、磁铁矿等裂隙不甚发育,完整程度较高、质量较好,;物理力学性质均较好,一般自然抗压强度在400千克力/平方厘米~1000千克力/平方厘米,软化系数在0.60以上,为坚硬、半坚硬岩石。属构造简单、岩石完整程度和稳定性较高、物理力学性质较好的较优工程地质区。

(三)矿区供水

矿区供水需外地调水。最近处是借助于天湖火车站供水系统的有利条件解决供水问题。

三、尉犁县且于布拉克蛭石磷灰石矿

(一)矿区水文地质

矿区分布有基岩裂隙水和第四系孔隙水。

基岩裂隙水赋存于晋宁期侵入岩、蛇纹岩、透辉石、碳酸岩体之中,含水段厚11米。断裂脉状水单位涌水量一般在0.864立方米/日·米;网状裂隙水单位涌水量一般在0.0864立方米/日·米一8.64立方米/日·米。水量贫乏,岩体透水性差,渗透系数0.005米/日,水位埋深57米。第四系孔隙水,主要赋存于上更新统冲洪砂砾石之中,水位埋深25—30米,含水厚度5.22米,渗透系数12.81米/日,矿化度1.3克/升,属S04·C1一Na型水。矿床水文地质类型属裂隙充水为主直接进水的水文地质条件简单的二类一型。

(二)矿坑涌水量预测

蛭石矿拟定露天开采,按年产10万吨利用大井法计算出矿坑涌水量为40.93立方米/日,磷灰石矿硐采,按1250米、1200米标高两个开采段开采,利用大井法和水均衡法分别计算出矿坑涌水量。计算结果表明,矿坑涌水量贫乏。

(三)开采技术条件

主要是工程地质问题

1.岩石工程地质特征

矿体产于深成岩体之中,岩体与围岩呈侵入接触,界线清楚。岩体原生裂隙不发育,影响岩体工程地质特征的因素主要是风化作用和构造作用形成的形迹。F1断层为活断裂,对矿区区域稳定性具有极大影响。F2、F4断层对岩石力学性质影响较少。F3断层对岩石力学性质具有一定的影响。

蛭石矿属块状矿体,软弱岩石,抗压强度小于300千克力/立方厘米;透辉石岩体受裂隙切割多呈棱角状,抗压强度饱和状态时为304千克力/立方厘米,干燥状态时为541千克力/立方厘米,软化系数为0.56,属抗风化能力弱的中硬岩石;混合片麻岩及其他岩脉,力学强度较高,抗压强度饱和状态时大于800千克力/立方厘米,但沿片理方向抗压强度较低,总体上来看,此种岩石还是属抗风化能力较强的坚硬岩石。

风化层,矿区深成岩体易风化。东部风化层厚度一般在30米左右,最厚大于50米;西部风化层厚度一般在10~15米。沿F1断层两侧风化程度较高,其中剧风化层厚4~6米,呈泥状物,侵水崩解;强风化层一微风化层厚度约有25米,蛭石矿段厚度可达35米以上。强风化带一微风化带,岩石呈碎块状,扁柱状、短柱状,裂隙面有薄膜附着。岩石由于风化作用使其力学性质大大降低,由原中硬岩石降为软岩石。但片麻岩、斜长角闪岩、混合花岗岩,表层风化厚度在 0.8~1.0米,对原来力学强度影响较少。

2.露天开采采矿场边坡

蛭石矿露采坑边坡角的确定利用旧采矿坑风化形成的自然边坡角和矿坑的高度推算未来露采矿坑边坡角,结果为64.57度。

磷灰石矿露采矿坑边坡角的确定,是利用实地测定地表透辉石岩体风化剥落坡角和高度推算1250米水平和1 200米水平矿坑边坡角,结果1 250米水平为33.40度,1200米水平为49.92度。

四、伊宁县阿希金矿

(一)矿床水文地质

矿床位于东西两侧克希阿希河与琼阿希河两河间地块分水岭之上。

松散岩类孔隙水,分布于矿区中部、北部,含水层为黄土状亚砂土、细砂、粉砂层。泉水出露·标高1420~1 660米,大多在l 500米以上,水量贫乏,单泉流量0.01升/秒~0.68升/秒。砂砾岩风化裂隙水,分布于矿区的中北部,以及矿区北部地区。风化带厚度0~36.65米,低洼之处泉水出露,出露标高1 470—1 575米,泉水流量0.071升/秒~0.794升/秒。安山岩、英安岩、英安质角砾熔岩中酸性火山岩风{匕裂隙水,风化带厚度0一25.5米。分布于矿床之南以及克希河以北斜坡地带。泉出露点很少,共有3处,分布标高1390~1 450米,泉水流量0.05升/秒~0.68升/秒。

基岩断裂脉状水,赋存于F2断层,其他规模较小的断裂未见含水。F2断层为含金石英脉蚀变岩及相伴的小破碎带组成,裂隙发育但多闭合。水量贫乏11991年8月至1993年2月,于平铜观测水点,测得流量为0.01升/秒~0.054升/秒,矿化度为L 71克/升一1.89克/升,属咸水。完整的阿恰勒组砂砾岩、大哈拉军山组的火山岩属隔水岩组。

(二)矿坑涌水预测

阿希金矿北段1450米标高以上的矿体,拟定露采,1450~1 210米标高以下的矿体,拟定井港开采。由于3号平硐的开凿,1410米标高以上的矿床已被疏干而无水。

阿希金矿床北段处于阿希河水文地质单元分水岭地带,矿体大部分埋藏于当地侵蚀基准 面以上,有利于排水。矿区除分布有少量的断裂脉状水外,其他岩组都可视为不含水岩组或微若水岩组,海拔1410米以上地下水已被勘探中疏干,因而首采期矿坑涌水只有大气降水,水量很小。另据远离矿床的ZK5105号孔抽水试验结果表明,克希阿希河水,开采中亦不能进入矿坑。

该矿床为裂隙充水水文地质条件简单的矿床,属Ⅱ类一型水文地质类型。但应注意大暴雨的矿坑防洪问题。

(三)开采技术条件

矿区主要工程地质问题:

1.矿区区域稳定性属不稳定区(地震强度为8~7度)。

2.矿床工程地质岩组

(1)散体黄土岩组,厚度0~23.59米。

(2)阿恰勒河组的砂岩、砾岩,岩石质量不好,岩体完整性中等,产状平缓,岩石密度较大岩石力学强度高,坚硬。

(3)大哈拉军山组火山岩一角砾熔岩、英安岩、安山岩、凝灰岩,岩石致密坚硬,岩体呈块状结构,密度较大,岩石力学强度较高。

(4)Fz断层带内的含金石英脉及蚀变岩矿体小破碎带及断层泥,多呈角砾岩、碎裂岩及泥等状态,岩体呈碎裂结构。含金石英脉两侧蚀变破碎带,坚硬呈镶嵌结构和碎裂块状结构。 3.矿床结构面及结构体

矿床有5级结构面4种类型的结构体。岩体质量存在着特好、好的、极坏的3种岩体。

4.露采场边坡稳定性及边坡角

各边坡下部均由岩体质量好的岩石组成。露采场各边坡角分别为:东侧高度为120米,边坡角55°30′;西侧高度为100米,边坡角为63°30′;北侧高度200米,边坡角为角41°48′。

5.矿床工程地质类型

属块状岩类工程地质条件简单偏中等的矿床。

五、哈巴河县阿舍勒一号铜锌矿床

(一)矿区水文地质

第四系松散岩类孔隙潜水含水层,分布于布滚勒河河谷和别斯铁热克溪流漫滩地带。前者冲积砂卵砾石层含水层宽40~200米,地下水埋深0~20米。后者冲洪积砂砾石层含水层宽10—100米,厚度0.5—5米。

基岩裂隙潜水承压水含水岩组:

层状岩类裂隙潜水承压水含水岩组,地下水赋存于构造裂隙和风化裂隙之中。浅部为潜水,深部具有承压性,部分钻孔水位高出地表0.01~2.6米。水量贫乏,单位涌水量小于0.03升/秒·米。据探建结合硐探资料,竖井深407米,最大涌水量为41.85立方米/日,稳定涌水量为12.15立方米/日,平巷最大涌水量为289.00立方米/日,稳定涌水量为111.97立方米/日。地表基岩泉水流量0.027升/秒~1.142升/秒。

块状岩类裂隙潜水承压水含水岩组,地下水赋存于海西期次英安斑岩和泥盆系玄武岩、安山岩、流纹岩等火山熔岩和矿体之中。裂隙水由风化裂隙水、构造裂隙水构成。据钻孔抽水资料,单位涌水量小于0.03升/秒·米。玄武岩类单位涌水量为0.0008升/秒·米~0.009升/秒·米,次英安斑岩单位涌水量为0.000077升/秒·米,实为隔水层。次英安斑岩地表泉水流量为0.022升/秒。

(二)矿坑涌水预测

矿体的矿头最浅埋深距地表120~140米,矿体底部埋深为海拔一20米,大部分矿体处于当地侵蚀基准面以下。矿床开采主要采取竖井平巷方式。

利用解析法分别计算不同水平段的竖井和平巷坑道的涌水量。标高500米、600米为首采水平,其他都为预采水平。

该矿床属顶底板直接充水矿床,围岩含水微弱,导水性能差。已建成的500米深的竖井和平港,实测排水量和矿坑涌水量计算结果都表明矿坑涌水量都不大。该矿床属水文地质条件简单偏中等裂隙充水矿床,勘探类型属二类二型。

(三)矿区工程地质

1.岩土体工程地质特征

矿区分布着古老的层状和块状岩类。经历多次构造变动,形成高角度的紧密歪斜褶皱构造。具有发育的断裂裂隙,岩石变质,地层破碎。形成层状、块状、碎裂结构岩体。

2.矿区岩体结构面和结构体特征

矿区岩体结构面有原生、构造、次生三种不同成因结构面。

有区域性大断裂,破碎带,不整合面、软弱夹层,层理、片理、节理,微小的裂隙、冷凝裂隙五级不同规模的结构面。

矿区存在着断块、地块、块体、岩块四级结构体。

3.矿区(床)岩体质量

除致密块状的矿石岩体质量为特好的岩体外,其它各类岩体质量都属一般质量的岩体。对矿床岩体结构面、结构体和岩体质量特征综合分析以及探建过程中对已建矿井矿坑的工程地质观测,该矿体无重大不良工程地质问题,仅局部有冒顶、坍塌掉块现象,岩石物理力学性质变化较大。矿床含水性弱,对矿床开采不会产生大的影响。故该矿床工程地质条件属二加三类二型矿床。

(四)矿区环境地质

1.矿区属地震多发区。国家地震局确定该区地震烈度属小于6度区。

2.矿床开采对环境水文地质的影响 矿区深部承压水水化学成分矿化度、硫酸盐、水氟含量严重超标。矿床开采矿坑排水对地表水可能产生污染问题。矿床开采加速地下水水循环,对地下水水化学成分可能产生影响。

3.矿床开采对环境工程地质的影响 矿体围岩存在着软弱结构面,开采过程中可能产生局部性的冒顶、坍塌问题,但不会产生大面积的不良工程地质问题。

 

摘自《新疆通志》

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