巴里坤三塘湖山南火石泉生产地质报告

PAGEPAGE1第一章概况第一节目的和任务随着市场经济的发展，新疆巴里坤哈萨克自治县对工业用煤、民用煤的需求量迅速增加，原有煤矿的生产能力不能满足经济增长和人民生活的需求，特别是民用煤缺口更大。为解决全县经济发展对煤炭紧张、需求这一矛盾，巴里坤山南火石泉农牧开发有限责任公司向巴里坤县人民政府提出了在三塘湖煤田兴办煤矿的申请报告。县人民政府及县矿管局、县煤炭局对该公司的申请报告进行了研究，同意在巴里县北部三塘湖乡奎苏二矿和乡镇企业煤矿之间扩建一座年产6万吨的生产矿井。为保证建井的需要，须进行煤矿生产地质工作。为支援地方煤矿工业，为煤矿生产提供可靠的地质资料，受巴里坤山南火石泉农牧开发有限责任公司煤矿筹建处委托，新疆哈密矿务局勘察设计院承担了生产地质报告的编制工作。根据《矿井地质规程》和《煤炭资源地质勘探规范》的要求，本次生产地质工作的主要任务是：1、查明区内地层层序及含煤地层时代；2、查明区内地质构造形态，了解并掌握可采煤层层数、层位、厚度、结构及分布变化规律；查明了瓦斯、煤尘、煤层顶、底板岩石物理力学性质，煤的自燃规律；3、了解区内的自然地理条件，第四纪地质及水文地质状况；4、计算B+C+D级储量，其中B/B+C+D不少于20—30%。根据上述任务和山南火石泉农牧开发有限责任公司三塘湖煤矿筹建处的委托，该项目自九七年八月十三日开赴工作区野外作业，十月上旬转入室内报告编制，十月底完成了生产地质报告的编制工作，现报请上级有关主管部门审批。第二节位置和交通工作区位于新疆维吾尔自治区巴里坤哈萨克自治县三塘湖西，东距三塘湖乡人民政府17公里，南距巴里坤县城110公里，东南距哈密市240余公里。工作区范围东起奎苏乡第二煤矿西边界；西至乡镇企业局煤矿东边界；南起2号煤层底板露头线以南400米；北至2号煤层底板以北400米。工作区东西长2.26公里，南北宽0.85公里，面积1.92平方公里。（详见附图DS97—02）地理坐标：东经93°13′30″--93°16′30″北纬44°20′--44°21′工作区至三塘湖乡人民政府及巴里坤县城均有简易砂石公路相通，即将修通的巴里坤县至老爷庙口岸的公路将给煤矿生产带来福音，由巴里坤县城至哈密市有沥青公路通达，交通比较方便。（详见附图DS97—01）第三节自然地理工作区位于三塘湖盆地南缘，属戈壁准平原地貌，海拔高最高为899米，最低为871.7米，相对高差25.3米，地势较为平坦。区内无地表迳流，也无地下水露头分布，临近三塘湖乡上湖地带石炭系有天然泉点分布，属裂隙泉水，当地农民筑坝蓄水，用于农业灌溉和发电，驻军某部在石炭纪地层钻井取水饮用，水质尚好。本区属于大陆性干旱气候，冬季严寒无雪，夏季酷热有阵雨，降雨量稀少，蒸发量特大，为降水量的112倍。（其详细气象资料见表1—1）。注：此资料由巴里坤县气象局提供，为三塘湖气象站1960年—1980年资料（详见附表二），1980年以后，原三塘湖气象站已撤销。气象资料统计表表1—1气温（°C）降水量(mm)蒸发量(mm)风情冰冻最高最低平均天数(七级以上)最大风速(m/s)平均风速(m/s)风向上冻日期解冻日期冻土深度平均平均最多频率40.3-28.5833.91785.5115.5275.9西2110月20日次年3月25日1.5米三塘湖乡为农业区，分上湖、中湖、下湖三个居民点，人口约二千人，其中以下湖居民点人口和耕地最多，农作物主要为哈密瓜、玉米和小麦，居民区内建有小型水电站一座，供居民照明用电。另根据自治区地震局资料，工作区地处6度地震烈度带。第四节矿井和小窑工作区东部边界以东1.5公里处，有奎苏乡第二煤矿，该煤矿建于一九九二年，年产量约3万吨，立井开拓，采深110米。共开采2层煤，其中2号煤为主采煤层。开采长度约2000米，采煤方法落后，回采率仅为45%，矿井涌水量为240m3/d。工作区西部边界以西500米处，有巴里坤县乡镇企业局煤矿一座，该煤矿始建于一九八五年，年产煤量约1—1.5万吨，立井开拓，采深110米，共开采3层煤，其中2号煤为主采煤层。开采长度约1000米，采煤方法为后退式仓柱法，回采率较低为30%。矿井涌水量为30m3/d。工作区中部有许多小立井，但由于各种原因开采20—30米左右被迫停产，这些小窑已全部封死。第五节以往地质工作1959年新疆煤炭工业管理局地质勘探局158队在三塘湖一带进行过区域地质调查工作。并编绘有1/20万地形地质图（详见附图DS97—02）。对区内地质构造、地层及煤层分布状况有过概略性的评述，并将其含煤地层确定为中下侏罗系的上八道湾层（J1—22上）。1992年由新疆煤田地质局一六一地质队，在工作区边界以东2公里的奎苏乡第二煤矿进行了煤田地质工作，编制了新疆维吾尔自治区巴里坤县三塘湖煤矿的生产地质报告，对奎苏乡第二煤矿的地层、煤层和煤质进行了详细的评述和论证。工作区的煤田地质工作是在以往地质工作的基础上，进行了大量的野外地质调查，结合钻探、槽探、测井和野外地质填图，通过煤质化验、岩石力学性质试验等手段，掌握了大量的第一手资料的基础上，进行综合分析后编制了这份生产地质报告。勘探工作第一节勘探方法一、勘探手段的选择区内含煤地层出露零星。第四系大面积覆盖，厚度小于3米，地形较平坦，且分布有封闭的小窑几处。据此条件本次生产地质工作采用1/2000比例尺地形填图、槽探、岩芯钻探、地球物理测井、采样及矿井调查等相结合的方法。采用槽探对地表煤层露头及浅部地层、构造、煤层厚度及结构进行揭露。钻探工程对深部地层及煤层变化进行控制掌握，并完成煤芯采样工作。孔深在100米以上的钻孔均进行测井验证，进行全孔岩煤层解释，提供钻孔偏斜和方位角资料。本次工作遵循由已知到未知，先地表后地下，由浅而深，由疏而密逐步控制的施工原则，取准了第一手资料，达到了勘探的目的，满足了规范要求，获得了良好的地质效果。二、勘探类型和工程布置原则根据地质填图、槽探和矿井地质调查资料，本区为一向北倾斜的单斜构造，地层倾角57°--60°，主要可采煤层（2号）结构单一，厚度分布较为稳定，因此勘探类型确定为一类二型，按照煤炭资源地质勘探规范要求，本次生产地质工作基本线距确定为1000米，圈划B级储量。最大控制垂深225米，储量计算最低水平+600米，对主要可采煤层（2号）底板控制在+675米水平左右。用450米线距的槽探控制露头的摆动范围。由于通过奎苏二矿及西部500米的乡镇企业局煤矿的调查，判定在2号煤层下部的3号煤层不可采。所以在钻孔设计时，对3号煤层没有进行考虑。各项勘探工程布置原则具体为：1、钻探工程：在工作区布设勘探线二条，钻孔3个，其中以西部的Ⅳ线为主剖面线。布设钻孔2个，分别控制浅部及深部地层和煤层变化状况，并取得对煤层风化带确定的指标。在东部Ⅲ线布设钻孔一个，用以控制掌握深部地层及煤层变化，并在此线布设槽探，用以控制煤层露头及其摆动范围（详见附图DS97—03）。2、槽探工程：主干槽探布设于Ⅳ勘探线附近，并且通过奎苏二矿的二条主槽探，揭露煤层厚度、结构及地层接触关系，并依据规范要求，沿煤层走向布设了加密短槽，间距为225—450米，控制煤层露头摆动范围。在侏罗系与石炭系的断层接触面上，布设槽探1个，了解其接触关系及断层产状（详见附图DS97—03）。本次生产地质工作布设探槽10条，其中探煤探槽9条，探构造探槽1条。3、其它工程：施工钻孔全部进行也简易的水文观测，对其中的两个超过100米深的钻孔进行了测井验证，对1号、2号煤层采集了煤样14个，进行物理性质和化学性质等项目的测定和分析工作。第二节勘探工程量及质量评价一、勘探工程量本次生产地质工作量完成情况见表2—1：工作量完成情况一览表表2—1项目单位工作量备注控制测量Km23.52地形测量Km21.921/2000地形地质填图Km21.921/2000槽探M3475.00共10处岩芯钻探m438.34钻孔3个煤芯样个14岩石力学样粘土样小窑调查个2瓦斯样二、勘探工程质量评述：1、地形测量施测高程及平面点500余个，编绘了（1/2000）地形图。经检查验收，所施测的地形图轮廓清晰，各种地物及地貌准确，图上各种符号较为规范，精度满足了1/2000—1/500大平板仪测量规范要求。2、控制测量利用工作区附近国家一、二、四等三角点，作为工作区平面和高程控制的依据，坐标系统为1954年北京坐标系，1956年黄海高程系统（详见附表一）。区内9701、9702、9703三个控制点采用小三角法、蔡司010经纬仪，水平角观测三个测回，图根控制各点采用北光厂J6级仪器，水平角观测一个测回，图型为线型锁和单三角形，高程控制均采用北光S3水准仪进行等外水准测量。测量精度均达到测量规范要求。共完成控制测量3.5Km2.3、工程测量（1）剖面测量：采用北光J3经纬仪进行测量，用交会法求得起始点与控制点间的距离和方位，用北光J3经纬仪极坐标法布施于实地，距离二次读数、正倒镜定向，水平角、垂直角用一个度盘测定。剖面长度闭合差可达1：2000，高程校差为0.2米，检查角观测值与坐标反算值差为42秒。（2）钻孔及其它地质点、井点测量：均在首级图根控制点的基础上，利用北光J2级经纬仪定位，其精度达到二级图根点的要求。4、地质填图在建立地层层序，掌握地层标志的基础上，布置地质观测点，填绘地质地形图。填写图比例尺为1：2000，填图方法采用走向追索和剖面穿越相结合的全仪器法进行，即用经纬仪测定方位，红外测距仪测距离，配合小平板仪在野外圈定地质露头、地层界线和构造线，填图地质点密度根据地质勘探范围和地层变化情况而定，在地层变化处及地形较复杂地段适当加密，在大面积第四纪掩盖及地形平缓处适当稀疏，各地质点观测内容均有卡片详细记录。本次地质填图，对第四纪划分到统，对含煤地层划分到段，非含煤地层划分到组。地质填图面积为1.92Km2,地质点340个，密度达177个/Km2。经野外实地验收，质量合格，基本达到1/2000地质填图规程要求（详见附图DS97—03）。5、钻探工程施工钻孔3个。工程量438.34米，均按设计要求进行施工，并对超过100米深的钻孔进行了测井验证。使用水泥砂浆对钻孔进行封闭。依照部颁煤田勘探钻孔质量标准，对3个钻孔进行质量评定，其中特级孔1个，甲级孔2个，特甲级孔率达到100%；各钻孔质量状况详见表2—2、表2—3，技术资料详见附图DS97—10、DS97—11、DS97—12和附表四。钻探工程质量一览表表2—2孔号煤层岩芯采取率孔斜终孔层位简易水文钻孔封闭原始记录其它钻孔级别优质合格不合格合计Ⅲ-0122特甲甲甲甲甲Ⅳ-0122特特特特特特特特Ⅳ-0222甲甲甲甲甲甲甲甲钻孔煤层质量一览表表2—3孔号煤层号煤厚（米）煤芯长度采取率（%）缺失量（m）钻探与测井（m）煤层质量顶末底初深度差厚度差Ⅲ-0112.05830.180.050.100.10合格223.06930.000.150.540.74合格Ⅳ-0113.84920.020.000.940.00优质225.67960.000.040.710.00优质Ⅳ-0214.13850.100.20合格226.42940.150.15合格6、槽探工程施工主干探槽1条，加密探槽5条，探3号煤探槽3条，探构造探槽1条，工程总量475立方米，探槽深度一般为0.5—3.5米，见基岩后下挖深度以保证清晰观测煤层顶底板、岩层分界面、接触关系并能以准确测定产状为准。各探槽与岩层走向基本垂直，竣工后随即进行地质编录，编录厚度大于0.5米的岩层均单独分层记录，并绘制了槽探素描和帮底展开图（详见附图DS97—13、DS97—14及附表三）。7、地球物理测井对超过100米深度的Ⅲ--01、Ⅳ--01两钻孔进行了地球物理测井。对这两个钻孔钻探质量进行了评价，对全孔地层进行分析。测井使用的仪器是渭南煤矿专用设备厂生产的模拟系列测井仪器。施测曲线有：伽玛伽玛（GG）人工放射曲线1条、天然伽玛（GR）放射曲线1条、视电阻率（NR）电性曲线1条、自然电位（SP）电性曲线1条。Ⅲ--01、Ⅳ--01两孔相距较近，测井参数基本相同。两测井钻孔的2号煤层较厚，煤质稳定，按部颁规范煤层大于3.5米并无夹矸可不作1：50放大曲线。从已测的测井、测斜资料来看，该两孔资料完全按照[93]地部颁发的测井规范要求。测井质量均达乙级以上。该测井施测的三种物性参数定性可靠；深度、厚度等误差均符合甲级标准（详见附图DS97—15、DS97—17及附表五）。8、采样及分析化验工作各种样品采集工作均按照煤炭资源地质勘探规范和采样规程进行，对所有施工钻孔见至可采煤层均采集了煤样；各样品均使用铁筒、塑料袋、蜡封包装并及时送交化验部门，样品质量达到规范要求。所采集样品全送到有化验资质的化验室进行分析测试，测试成果可靠（详见附表六）。9、水文地质工作本区干旱少雨，无地表水系，水文地质条件简单，按照煤炭资源地质勘探规范普查阶段对水文地质工作的要求，本次生产地质报告对工作区水文地质工作主要以分析施工钻简易水文资料为主，并在地质填图中对地表粗颗沉积物进行了较详尽的描述。通过对钻孔简易水文资料的分析，初步掌握和了解了漏水段地层的厚度、深度和岩性，并结合地层岩性分层记录，初步划分了含水层的层位和厚度。对邻近生产矿井和旧井进行了调查和访问，获得了较系统的水文地质资料，采用水文地质比拟法预测了首采区第一水平+780米矿坑涌水量，分析了充水因素，指明了矿井供水水源方向。第三章地层在1959年由158队进行的区域地质调查中，将三塘湖区的侏罗系地层自上而下划分为中上侏罗系齐古统（J2—3），中下侏罗系头屯河统（J1—2），中下侏罗系上八道湾层（J1—2）及中下侏罗系下八道湾层（J—2），但经本次野外实地调查，结合区域地质煤田预测资料及161队1992年所编制的生产地质报告资料，对地层层序、岩性及含煤性等特征研究分析，认为原地层划分与标准地层剖面不统一，此次地质工作把标准剖面与实测地层认真对比，对地层进行了统一划分（见表3—1）。表3—1新疆煤管局地质勘探局158队（一九五八年）新疆哈密矿务局勘察设计院（一九九七年）第四系全新统（Q4）第四系全新统（Q4）上更新统（Q3）上更新统（Q3）第三系（N）第三系（N）侏罗系中上侏罗系齐古统（J2-33）侏罗系石树沟群上侏罗统喀拉扎—齐古组中上侏罗系头屯河统（J1-22）中侏罗统头屯河组（J2t）中下侏罗系上八道湾层（J1-22上）水西沟群中侏罗统西山窑组（J2X）上段（J2X2）下段（J2X1）中下侏罗系下八道湾层（J1-22下）下侏罗统三工河组（J1S）石炭系C石炭系下石炭统黑山头组（C1h）第一节区域地层三塘湖地区出露地层，由老到新有石炭系、侏罗系、第三系和第四系（详见附图DS97—04），现分别简述如下：1、石炭系（C）分布广泛，在三塘湖至察尔汗一带均有大片出露，属二石炭统黑山头组（C1h）。2、侏罗系（J）出露稀少，发育地层有侏罗系上中统石权沟群喀拉扎组、齐古组、头屯河组及水西沟群西山窑组和三工河组地层，岩性为山麓相、河流相、湖滨相、湖滨沼泽相及湖泊相的褐红、紫红、灰绿、灰黑、色砾岩、粗砂岩、中砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩及煤层，西山窑组为含煤地层，各组之间均为整合接触，在地表未发现三工河组出露。侏罗系中统西山窑组地层与下伏石炭系呈断层接触。侏罗系地层总厚度达1000余米。3、第三系（R）发育地层有上、下第三系，其中下第三系（F）主要出露分布于条湖以东察汗泉一带，岩性为绿色、黄绿色泥岩为主，地表呈风蚀地貌，厚度约50米，与下伏地层呈角度不整合接触。上第三系（N）在三塘湖东、西、北均有分布，岩性为一套棕色、浅红色泥岩组成，可见厚度100米，常超覆不整合于其它地层之上。第四系（Q）区内分布广泛，超覆沉积于各组地层之上，发育地层有上更新统Q3和全新统Q4。上更新统（Q3）岩性为紫色戈壁砾石，成份复杂，其中混杂有白色、黄色、浅红色玛瑙石。岩层松散未胶结，厚约15米，与下伏地层呈超覆不整合接触。全新统（Q4）：分布于现代冲沟、灌木杂草周围，厚度约3米，为现代冲洪积物和风成砂土，与下伏地层呈假整合或超覆不整合接触。第二节工作区地层区内出露地层有石炭系黑山头组（C1h）、侏罗系水西沟群西山窑组（J2x）、石树沟群头屯河组（J2t）、第四系上更新统（Q3）（详见DS97—06、DS97—07），现由老到新分述如下：一、下石炭统黑山头组（C1h）：该地层分布于工作区南缘，岩性为灰色、灰绿色和灰褐色砂质灰岩、钙质砂岩、粉砂岩为主，底部为角砾岩、中性火山碎屑岩及碎屑岩。与下伏地层接触关系不明，厚度不详。二、中下侏罗统水西沟群三工河组（J1s）：该地层在工作区未见出露，根据以住资料，其岩性以湖相灰绿色粉砂岩为主，夹淡红、绿色泥岩，与下伏地层呈断层接触，厚度不详。三、中下侏罗统水西沟群西山窑组（J2X）：分布于工作区中部，地表有零星出露，为含煤地层。根据煤层露头和槽探工程素描及岩性特征，将其分为上、下两段，并分述如下：1、下段（J2X1）：为本区含煤段，岩性以深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩为主，夹薄层硅质胶结坚硬细砂岩、中砂岩和菱矿，含煤层3层，其中含可采的和大部分可采的煤层2层。煤层厚度12.37米，其中2号煤层结构单一，煤层稳定，厚度为11.53—13.21米，可作为工作区的标志层。根据区测资料，该段底部普具一层灰白色中粒砂岩，与下伏三工河地层呈整合接触，本段地平均总厚度116.40米。2、上段（（J2X2）：岩性以湖相、湖滨相灰、灰绿色细、粉砂岩、泥岩及中砂岩为主，夹有不稳定的粗砂岩或砂砾岩，底部有一灰黄色泥质胶结厚层粗砂岩和中砂岩，岩性稳定，厚2.0—2.5米，可作为工作区的标志层，进行煤岩层对比，与下伏地层分界，本段地层平均总厚度34.00米。四、中上侏罗统石树沟群头屯河组（J2t）：分布于本工作区北部，仅有零星出露，为非含煤地层。岩性灰绿、黄绿色砂岩、杂色泥岩、粉砂岩为主，中夹砾岩、泥灰岩及菱铁矿层，含有硅化木，属河流相及干旱湖相沉积，底部具一厚层砂岩，与下伏西山窑组分界，呈整合接触，地层平均总厚度89.50米。五、第四系上更新统（Q3）：区内分布较广泛，岩性为戈壁砂砾石和其它碎石组成，成分杂，中含白色、黄色、浅红色劣质玛瑙石，该地层呈松散状，厚0—5米，与下伏地层呈超覆不整合接触。第四章地质构造第一节区域地质构造三塘湖区位于天山褶皱带东段北侧三塘湖拗陷南缘，其拗陷最早形成天海西期，其基底由石炭纪地层组成，该拗陷历经燕山运动和喜马拉雅运动，褶皱和断裂构造不断发生，使得区内地层和矿产受到不同程度的破坏，其主要构造有（详见附图DS97—02）：1、三塘湖复式向斜：展布于三塘湖区北部，向斜轴向呈北西—南东向，发育有不同褶曲幅度的次一级向、背斜，向北可延至中蒙边界。该复式向斜地层组成以中新生代地层为主，地层倾角不南翼缓北翼陡。2、F1逆断层：断层东起察汗泉，向西延至西庙一带，断层走向北西西—南东东向，断层面倾向南西，倾角53°--70°，此断层切割了中下侏罗统地层，在地表及浅部致使下石炭统黑山头组地层与为侏罗统西山窑组地层接触。在乡镇企业局煤矿西区，F1断层将3号煤层切割，断距约4米，倾向204°，倾角45°，在东庙以西，受断层牵引，致使局部含煤地层直立或倒转现象。3、F2平推断层：分布于三塘湖区上、下湖之间，走向北东—南西向，平推断距在下湖为6Km。在上湖为1Km，并使得F1逆断层错开。4、F3平推断层：该断层位于三塘湖以东沈家庙一带，与F2平推断层近平行，为北东—南西向。平移断距不大于2Km。第二节工作区地质构造工作区位于三塘湖复式向斜中次一级西庙向斜之南翼及F1逆断层北盘，为北倾单斜构造，地层组成为西山窑组、头屯河组及齐古组、喀拉扎组，地层倾角51°--60°，构造简单（详见附图DS97—02、DS97—06、DS97—07）。F1断层位于勘探区南部，断层走向为北西—南东向，断层面倾向南西。依据本次生产地质工作对该断层的槽探揭露，断层倾角为50°--55°。该断层在勘探区对西山窑组含煤层未发生影响，但切割了下部三工河组。第五章煤层、煤质及其它有益矿产第一节煤层一、含煤性：本区含煤地层为西山窑组，含煤建造位于该组下段（J2X1）。一共含煤3层，自上而下编号为1、2、3号（见表5—1）：表5—1煤层编号煤层真厚度（米）最小—最大平均（点数）夹矸层数煤层真间距（米）最小—最大平均（点数）备注10.85—2.071.54(8)0或11.73—4.332.96(8)局部可采，较稳定28.08—13.2110.15(9)0全区可采，稳定30.50—33.3031.80(3)30．56—0.770．68（3）2不可采极不稳定1号煤层由于沉积和构造作用的影响，在地表部分探槽揭露为不可采层，向深部煤层增厚。平均厚1.54米，为局部可采煤层，煤层较稳定。２号煤层根据探槽和钻孔控制，反映出浅部较深部厚，西区比东区厚，沉积环境好，是工作区稳定的特厚煤层。平均厚度为10.15米，为主采煤层。１号和２号两煤层的间距较稳定，而无大变化。在Ⅲ线以东间距约3.5米，以西约2.8米。３号煤层主要以极薄煤层夹矸为主的结构式，并且整个勘探区煤层结构式并未变化。平均厚度为0.68米，煤层级不稳定，不可采。工作区煤层总厚度为12.37米，含煤地层总厚度172.40米，其含煤系数为7.18（见表5—2）含煤特征表表5-2含煤地层总厚（米）煤层层数可采厚度（米）煤层总厚度（米）可采含数系数（%）可采不可采总数172.4021311.6912.377.28二、煤层对比：本区煤层对比是通过钻探、槽探和测井所取得的资料，经综合分析研究，结合煤层所具有的形象特征和间距变化经及底板岩性特征等进行对比（详见附图DS97—05），现分述如下：1、煤层厚度特征：1号煤层平均厚1.54米，属薄煤层；2号煤层平均厚度10.15米，属特厚煤层，两煤层厚度具有明显的差异。2、煤层间距特征：1号煤层和2号煤层之间间距最小为1.73米，最大为4.33米；间距较稳定，层间岩性为深灰色泥岩夹薄层坚硬灰色细砂岩。3、煤层顶底板岩性特征：2号煤层底板为一层灰白色含粘土质的泥岩，细腻，具滑感，是一标志层。4、测井曲线形态特征：由于本区煤层和围岩物性差异明显，测井曲线一目也然，1号煤层为高幅值系带状，2号煤呈高值系箱形。三、可采煤层：本区可采煤层两层，自上而下为1号煤层和2号煤层。平均煤层总厚度为11.69米。1号煤最小厚度0.85米，最大厚度2.07米，平均厚度1.54米，为局部可采煤层，煤层结构简单，属较稳定煤层。该煤层由于受沉积和构造作用的影响，在倾向上浅部薄而深圳特区部厚，在走向上，表现为东部薄而西部厚，煤层顶棉线为湖沼相泥岩或者粉砂岩，底板多为粉砂岩夹薄层泥岩。通过槽探、钻探工作可知，煤层控制程度较严，研究程度较高。2号煤层最小厚度7.28米，最大厚度13.21米，平均煤厚10.15米，属全区均可采煤层，结构单一，属稳定的特厚煤层。煤层变化规律是沿倾向浅部薄而深部较厚，沿走向东部薄而西部较厚。煤层顶板岩性为灰黑色粉砂岩夹薄层泥岩、细砂岩；底板为灰白色含粘土质泥岩；分布普遍并且较稳定，是一标志层。该煤层是主要可采煤层，控制严密，研究程度亦较高。可采煤层的控制程度和煤层厚度及间距变化情况见表5—3：表5—3见煤点TC8TC9Ⅲ-01TC10TC11Ⅳ-01Ⅳ-02TC12TC13TC14平均1号煤0.851.911.081.911.301.922.071.001.54层间距2.491.734.334.332.862.802.792.802.962号煤8.0810.5711.538.348.7612.8413.2112.737.2810.15第二节煤质一、物理性质及煤岩特征：1、肉眼观测：结构及构造：成规划层状产出，以条带状和线理状结构为主；颜色及光泽：黑色，条痕呈黑褐色，呈块状，风化后变为灰黑色，呈粉沫状；含丝炭高者黑度深，极易污手，光泽暗淡；燃烧情况：易燃，火焰为黄红化，烟少，无沥表味，膨胀不明显，燃烧后为灰白色粉沫无煤渣；节理：节理较发育，有两组，充填有次生的黄铜矿、黄铁矿；致密度：比较致密而坚硬，脆度小；断口：呈参差状和平整状，或贝壳状；显微类型：为半光亮型和暗淡型。2、煤岩特征：2号煤的有机质主要由丝炭化组分和凝胶化组分组成，而半凝胶组分和稳定组分含量较少。凝胶组分为凝胶化基质体，结构镜煤偶尔可见。半凝胶化组分为半凝胶化基质体和半木质镜煤。丝炭化组分主要有胞腔排列的丝炭及胞腔排列无规则的木质镜煤、丝炭、丝炭化组分和半木质化基质体。无机质中经粘土类居多，呈片状单独存在，有机质呈浸染状或不规则状。1号煤岩显微类型为暗煤类。2号煤为亮煤暗煤类，反射率测定结果确定其变质程度为0变质阶段。煤岩组分鉴定情况见下表5—4：煤岩组分鉴定成果表表5—4采样点号煤层号有机质各组（%）煤的总成份（%）无机质各类反射率%凝胶化组分半凝胶化组分丝炭化组分稳定且分有机质无机质粘土类硫化物类碳酸盐类氧化硅类其它Ⅱ-01-全137.13.242.01.583.816．215．40．20．20．20.20.45Ⅱ-01-2分28.86.478.30.493.96．15．50．40．20.46Ⅱ-01-4分213.98.671.20.494.15．95．10．40．20．20.46加权平均211.27.475.10.494.06．05．30．40．10．20.46Ⅱ-02-4分269.44.538.61.393.86．25．40．60．20.47总平均137.13.242.01.593.816．215．40．20．20．20．20.45总平均240.36.056.90.993.96．15．40．50．10．10.10.473、矿物质：煤层中含有较多的矿物质，有方解石、黄铁矿、黄铜矿和石英碎屑分布于煤层裂隙中。二、化学性质、工艺性能及煤种：1、灰熔点：1、2号煤层灰熔点均属易熔组，酸性炉渣，大致耐火度（DT）1、2号煤层分别为1140℃、1129℃，灰熔点（ST）为1170℃（详见附表六）。2、化学性质（详见附表六）：1号煤层：平均原煤灰分含量为5.09，原煤干燥无灰高位发热量为32.23MJ/Kg，粘结指数为0，原煤全硫含量平均为0.68，各项指标均无明显变化规律。该煤层根据中国煤炭分类标准，按其挥发份指标和粘结指数划分，属不粘结煤种。最新分类数码为21—31。属特低灰、特低硫、高发热量、低灰熔点的动力用煤和民有煤。2号煤层：平均原煤灰分含量为5.66，原煤干燥无灰高位发热量为32.08MJ/Kg，粘结指数为0，原煤全硫含量平均为0.27，据现有资料分析，尚无明显变化规律。该煤层属不粘结煤种；属特低灰、特低硫、高发热量、低灰熔点的良好动力用煤和民用煤。三、煤的风化：由于区内覆盖层较薄，气候干旱少雨。煤的风化主要受物理风化作用的影响。特别是在Tc10—Tc14之间，2号煤层风化特别历害，但煤层在埋深37米左右，各项工业指标趋于正常，煤质稳定而无变化，即达到了煤层风化的下限。据此，煤层内化带深度确定为从地表以下垂深东区为20米，西区为37米。全区平均为30米厚。第三节其它有益矿产煤中稀散元素，依据161队分析资料：镓的含量为0.004，达到一般工业边界品位和指标，除此之外，其它稀散元素含量均无工业价值。煤层底板的铝质泥岩：工作区2号煤层底板铝质泥岩普遍有所赋存，厚度1.50—7.60米，颜色灰白，致密细腻有滑感，遇水膨胀，在露头部分质量较好，根据钻孔所见，含砂量增高，据已往资料：Al203含量20.20,Fe203含量3.79，CaO含量0.23，MgO含量5.72，烧失时6.68。由于Al203含量偏低，且有害杂质偏高，不宜用做耐火陶瓷原料。第六章水文地质第一节区域水文地质概况本区地处天山褶皱带工业区段北侧三塘湖凹陷面缘，属大陆性干燥气候区，区域地下水唯赖量寡的大气降水。地下水迳流按其地势由面西向东北运移。排泄方式除以泉水排泄外，主要耗损于蒸发。其含水状况依据岩性组合和含水层性质分述如下：一、石炭系裂隙含水层：展布于区内南部，岩性主要为钙质细砂岩、粉砂岩、砂质灰岩、中性火山碎屑岩，岩层致密坚硬，裂隙发育。由于F1断层为逆断层，具有阻水作用，因此在本区南部，F1断层以南有天然泉点分布，是当地居民耕种和饮用的唯一水源。二、侏罗系孔隙—裂隙含水层：地层分布主要为侏罗系喀拉扎组、齐古组、头屯河组、西山窑组、三工河组，其岩性为陆相碎屑建造，以粉砂岩、泥岩、中粗粒砂岩为主，其补给来源主要以接受大气降水为主，其次还有通过上覆第四系砂砾石层作为传导垂直渗透补给，给水微弱。三、第四系孔隙含水（透水）层：区内分布广泛，岩性以戈壁冲积砂砾石和砂土层为主，透水性好，局部地段含水，大部区域属透水而不属于含水层。第二节工作区水文地质条件区内第四系广泛分布，其岩性多以戈壁砂砾石为主，厚度0—0.5米，属透水而不属于含水层。主要是接受有限的大气降水作传导，垂直下渗补给下部基岩含水层，无较大水文地质意义。对于侏罗系基岩地层，依据含水层性质和赋存条件，分别叙述如下：一、头屯河组孔隙—裂隙含水层：、地表多呈零散出露于区内北部。岩性以褐红色—紫红色干旱湖相的粉砂岩、泥岩为主。在该组底部普遍有一层厚约数米的钙泥质胶结的砂砾岩，该岩层通过小面积接受大气降水及第四系垂直渗透补给予，而具有微弱含水性，属孔隙—裂隙含水层，是煤矿矿床间接充水含水层。二、西山窑组孔隙—裂隙含水层：地表也多呈零散状出露于勘探区中部。岩性以泥岩、粉砂岩及细砂岩为主。在该组的中上部，根据钻探、地表槽探及地质填图资料，普遍有一层厚3.2米左右泥质胶结中粗砂岩，在小范围内接受大气降水，在上覆第四系垂直下渗及上部岩层风化裂隙作用下，有一定含水性，属孔隙—裂隙含水层。也是未来井下开采之重要充水含水层。对于该含水层，根据岩性相合特征及钻孔简易水文资料，依其地下水循环条件可分为上、下两个含水带：（1）上部水经常循环带因该区域气候干燥，年平均7级以上大风为115天，岩层风化强烈，受大气降水补给。从钻孔简易水文资料分析，Ⅲ--01孔、Ⅳ--02孔在15米以上基本无水位，并且位于工作区西部500米处的乡镇企业局煤矿在建井初期，井筒涌水量最高达700m3/d。其上部水经常循环带厚度达70米。（2）下部水缓慢循环带因风化裂隙埋深减弱，且岩性又多属泥质岩层，显然含水性有逊于上部。根据钻孔简易水文观测资料，在进入煤层段（清水钻井）仍然漏水。通过西部乡镇企业局煤矿调查，矿井向深部延深，未发现有水量增大现象，且随着排水时间的推移，水量逐渐减小。对于工作区南部石炭纪地层，并未发现天然泉水出露，又由于南部的F1逆断层又起一定隔水作用，故对未来矿井充水基本无影响。对于隔水层带的分布，根据外事探及地表槽探资料，在头屯河组含水层及西山窑组含水层之间都有巨厚的泥岩、粉砂岩分布，最大厚度达30米左右，且西山窑组基岩孔隙—裂隙含水层距煤层顶板20米范围内有厚层粉砂岩分布，起到一定隔水作用，但由于本区各种裂隙尤其风化裂隙较为发育，从而使隔水层受到一定程度的破坏，隔水性能减弱。依据上述水文地质条件，按照煤炭资源地质勘探规范要求对水文地质类型划分的标准，本区域属二类一型，水文地质条件简单。第三节充水因素分析井田内既无地表水系，亦无地下水露头。其矿床充水唯赖于有限的大气降水的垂直渗透为主要补给来源（年平均降水量33.9mm），水文地质条件简单。从乡镇企业局煤矿水文地质状况来看：本区含水层对矿磨擦充水不具制约条件，在未来建井初期，对风化裂隙水静储量疏干后，其正常矿坑涌水将不足以影响对矿体的开发。第四节矿坑涌水量预测本工作区水文地质条件简单，同乡镇企业局煤矿同属于一个水文地质单元，水文地质条件基本雷同，现采用水文地质比拟法预算矿坑涌水量。设定首采水平为+780米，水位降低88.10米（钻孔水位21米，地表高程889.10）。乡镇企业局煤矿开采深度70米，水位降低50米，开采面积9900平方米，涌水量为30m3/d，该井已延深至120米垂深，未发现涌水量增大。根据上述条件，工作区首采区矿坑涌水量预测，采用矿坑涌水量与开采面积成直线关系，与开采深度呈非直线关系的计算公式：F1S1Q1=QFS其中：Q1：未来矿坑涌水量（m3/d）；Q：乡镇企业局煤矿矿井涌水量，30m3/d；F1：未来首采区开采面积，206427.25m2；F：乡镇企业局煤矿矿井开采面积，9900m2；S1：未来矿井水位降深，889.10-780-21=88.10米；S：乡镇企业局煤矿矿井水位降深70-20=50米；依此：Q1=830.00m3/d对于该预测成果，我们认为在基本相同水文地质条件下，采用比拟法可基本反映本煤矿矿坑涌水量实际状况，且预测值属于矿坑排水正常范围之内。其预测结果可靠，可作为未来矿井建设的初步设计依据。随着矿井开拓的长期抽排，其正常矿坑涌水量将有所减小。第五节供水水源一、距工作区以东18公里驻军某部，现建有供水井一个，水质尚好，可作为未来煤矿供水水源程序地。二、工作区东南缘石炭纪地层裂隙发育，且F1逆断层又起一定隔水作用，根据区域水文地质条件分析，在F1南侧可以作为寻找第二水源地的方向。第七章开采技术条件三塘湖山南火石泉煤矿，建在三塘湖乡奎苏第二煤矿与乡镇企业局煤矿之间，三个矿的地层、煤层结构变化不大，岩石物理力学性质、瓦斯、煤尘、煤的自然及环境地质变化也不大。因此，本章主要依据1992年新疆宽田地质局161勘探队所收集的资料和这次在工作区所收集的地质资料整理如下。第一节生产矿井末采技术条件概况邻近的乡镇企业局生产矿井为一年产1.5吨的小矿。建矿生产至今，井下采煤技术条件无数据记录，据调查访问和实地观察资料，主要开采2号煤，顶板为粉砂岩，底板为泥质岩。顶棉线粉砂岩坚硬抗压，易于管理，底板铝质泥岩见水膨胀，不易管理，瓦斯含量低微，未发生过瓦斯、煤尘爆炸事故，煤的自燃时有发生，发火期为3—6个月，煤层有微小错力，不影响生产。奎苏第二煤矿的各项开采条件亦和乡镇企业局煤矿相同。第二节岩石工程地质特征区内第四系覆盖层松散无胶结，厚度小。对井筒建设无影响。主要可采煤层（2号）顶板为粉砂岩，不易破碎。厚度达数米，节理裂隙不发育，岩石物理力学试验成果见表7—1。从单向搞压强度41.9Mpa分析，属于中等易冒落性顶板，煤层底板为一层粘土质泥岩，见水膨胀，容易造成“底鼓”现象，造成对巷道的破坏。岩石物理力学试验成果表表7—1项目天然视密度g/cm3含水率（%）孔隙率（%）单向抗压强度Mpa单向抗拉强度Mpa直剪切强度Mpa软化系数K顶板2.461.7012.3241.922.314.320.44底板2.361.7113.7519.751.164.580.08注：岩样由西部乡镇企业局煤矿采集，为2号煤层顶底板。第三节瓦斯、煤尘和煤的自燃根据对钻孔可采煤层取样化验分析：1号、2号煤层瓦斯含量CH4为零，CO2为0.1—0.34（毫升/克可燃物质），属低瓦斯煤层。详见表7—2：煤层瓦斯含量测定成果表表7—2采样地点煤层编号采样深度（米）瓦斯含量ml/克可燃质瓦斯成份（%）煤质分析（%）瓦斯分带CH4CO2CH4CO2N2VdafMadAdI-011119.3-120.300.000.340.0039.9160.0941.443.3421.99CO2-N2I-012123.67-125.070.000.120.006.9293.0828.484.527.38CO2-N2I-013129.27-131.770.000.210.0011.4788.5329.284.086.01CO2-N2注：I-01孔为本井田东边界以东1500米的I勘探线的01钻孔。煤尘：根据分析成果1号、2号煤层火焰长度均为400mm，岩粉含量为50%--65%，评定为具有爆炸性，详见表7—3。煤的自燃倾向：根据分析成果，煤的着火点温度T为43℃—59.5℃。此数值大于40℃，其自燃性等级应属于易自燃发火煤（详见表7—4）。煤尘爆炸试验成果表表7--3煤层号样号火焰长度（MM）岩粉含量（%）结论备注1Ⅱ-01﹥400.0065.00有爆炸性Ⅱ-01为本井田东边界500米Ⅱ勘探线上的01孔2Ⅱ-01-1分﹥400.0050.00有爆炸性2Ⅱ-01-2分﹥400.0050.00有爆炸性2Ⅱ-01-3分﹥400.0065.00有爆炸性煤层自燃倾向试验成果表表7-4煤层号样号着火点（℃）结论氧化样原样还原样﹥T氧化程度（%）2Ⅱ-01-1分266.00305.0059.5035.3易燃2Ⅱ-01-2分282.00298.00325.0043.0062.00易燃第四节环境地质钻孔煤芯采样化验成果中，2号可采煤层中有害元素砷的含量最大为2个ppm，氟的含量最大为35个ppm，最小为18个ppm，氯的含量最大可达0.015，最小为0.008（见表7—5）。对于上述煤层中的有害元素，在后期矿井开采的矿坑排水中，宜将煤中有害物质带出地表，从而对煤矿环境造成危害和污染，建议在今后矿井开发中应将其矿坑废水排出生活区以外，避免对人民生活造成危害。另根据地震局资料，工作区地处6度地震裂度带区，后期矿井对煤层的开采势必会产生采空区，在地震活动作用下，易造成地面下沉和形成采空塌陷破坏煤矿矿区地貌。建议矿方在今后矿井开采中，要合理规划采区，增强地面建筑的提高运输大巷的抗震强度，对地面下沉要定期观测，对采空塌陷坑要及时回填，减少环境危害。煤中有害元素成果表表7--5煤层号采样号F.ad(PPM)AS.ad(PPM)Cl.d(%)备注2I-01-1分24.001.000.011I-01为本井田东边界1500米的I勘探线上的01勘探孔2I-01-2分18.000.000.0102I-01-3分26.001.000.0152I-01-4分29.002.000.0082I-01-5分35.002.000.011第八章储量计算第一节井田范围该井田范围东界为TC8，西界为TC14西30米，南界为2号煤层露头，北界为煤层等高线+600米水平投影至地表界线，井田东西长2.26公里，南北宽0.16公里，面积0.36平方公里。井田四个拐点坐标为：S1：X4911275.00Y520909.00S2:X4912516.00Y518996.00S3:X4912642.00Y519102.00S4:X4911443.00Y521048.00第二节储量计算范围及指标参加储量计算的煤层为1号、2号两层。计算的边界两个煤层相同，南界为煤层+600米水平线，储量计算垂深为289.00米；东界为Ⅲ勘探线往东外延500米，西界为由Ⅳ勘探线以西760米，东西长2260米，南北平均宽度160米（详见附图DS97—08、DS97—09）。对煤层最低可采厚度的确定，因属非炼焦用煤，且倾角为60°，最低可采厚度确定为0.85米，最高可采灰分为40%，风化带下限由煤层露头向下垂深30米。风化带单独参加储量计算，不计入表内储量。第三节储量计算方法计算方法采用煤底板等高线平面投影块段法：分块段、分水平计算储量，用求积仪求面积，拉三次面积后，取算术平均值，块段内煤层厚度采用块