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1、第一章 井田概况及地质特征第一节 井田概况一、交通位置矿区中心地理坐标为东径1114205，北纬311433。该矿位于远安县城以西约32Km，有简易矿山公路与远安南漳公路连通，交通运输较为方便。（见交通位置示意图）漂水岩煤矿黑虎垭煤矿图1-1煤矿交通位置图二、地形地貌煤矿矿区区内地势西北高，东南低，矿区属低山丘陵地形，区内海拔标高为650874.7m，地形相对高差224.7m。三、气象水文矿区开采范围内地表水系不发育，多为季节性汇水沟谷，流量受大气降水控制，地下水主要靠大气降水渗入补给。本区属于亚热带大陆性气候，78月最高气温40，元月份最低气温零下-5.6，平均16.4；大气降水集中在59月
2、，年平均降雨量1024.8mm，年最大降雨量1220.6mm，最大蒸发量1708.8mm。平均湿度76%，湿润系数0.310.99，属山地温带湿润亚区。四、地震根据中国地震烈度区划图（1990年1/400万）和湖北省建设厅关于确定我省地震基本烈度区划的通知，该矿区属度烈度区。五、矿区开采现状黑虎垭煤矿建于1992年，1994年建成投产。矿井主采煤层为三叠系上统晓坪组周家山含煤亚段3煤层，矿山原设计生产规模4.0 万吨/年，实际生产能力4.6 万吨/年，在籍职工150人。矿山为地下开采，矿井开拓方式采用平硐下山开拓，采煤方法采用壁式采煤法，爆破落煤；工作面之间采用自上而下顺序开采，采用人工装载，
3、人力推车方式。巷道掘进采用YT24型凿岩机，W2.6型空压机供气，梯形木支架支护。矿井大巷运输采用柴油机车牵引方式，装载容器为0.75m3U型翻斗式矿车。 矿井采用“三八”工作制，两采一准的作业形式。矿井瓦斯等级为低瓦斯，煤层不易自燃，煤尘无爆炸性。矿井主电源引自茅坪变电站10k高压输电线路，自备两台柴油发电机组，生产生活用水取自地表水。黑虎垭煤矿于2004年10月在省国土资源厅领取采矿许可证。 黑虎垭煤矿井田范围拐点坐标表拐点号XY13459217.0037567060.0023458745.0037567365.0033458220.0037567035.0043457765.003756
4、6880.0053458417.0037565575.0063459217.0037565575.00开采深度780m540m，井田面积1.8296km2。六、矿区经济及产品需求预测区内以农业为主，农作物有水稻、玉米、土豆等，经济作物有油菜、茶、烤烟、等。工业以煤炭资源开发为主。该矿区煤炭资源开发，经济效益好，原煤生产、销售成本160元/ T左右，原煤售价平均每吨300元/T，吨煤利润140元左右。该煤矿的开发，不仅经济效益可观，同时对天然林保护和退耕还林起到积极作用，是解决山区富余劳动力转移和当地农民奔小康的重要途径之一。煤炭作为一种不可再生的矿产资源，预测其价格在300元/吨左右基础上仍可
5、继续上涨。七、地面建筑矿区附近无文物古迹，无旅游区，山上住户稀少，矿区地表上无住房。第二节 地质特征一、矿区地层构成荆当向斜地层由老到新为三叠系中统巴东组、上统九里岗组、晓坪组，侏罗系下统香溪组、中统自流井组、上统重庆组，白垩系上统罗镜滩组、红花套组、跑马岗组，第三系上统掇刀石组及第四系。该区位于荆当向斜西南翼，荆当向斜轴线北北西向，向北西部收敛，向南东逐渐开阔，北半部出露地表，南半部倾没于江汉平原新生代沉积层之下，形如“簸箕”。向斜两翼除边缘在断层作用下局部可达4580外，一般为520，向斜两翼次级褶曲肌断裂构造较发育。黑虎垭煤矿出露地层由老到新依次为三叠系上统九里岗组上段（T3J2）、晓坪
6、组周家山砂岩亚段（T3x11），含煤亚段（T3x12），水井湾砂岩亚段（T3x21）和含煤亚段（T3x22）。现简述如下：（1）三叠系上统九里岗组上段（T3J2）上部浅灰、灰黑色细粒钙质长石石英砂岩，钙质粉砂岩，砂质泥岩夹炭质泥岩，泥岩及煤层，含煤六层，由下而上编号为II1、II2、II3、II5、II6煤层，常呈透镜体；下部灰色中厚层状细砂岩及石英质粉砂岩，少量泥质粉砂岩，局部可见泥炭质泥岩，含云母片，底部有菱铁质结，厚度110210m，一般厚度160m。（2）三叠系上统晓坪组周家山砂岩亚段（T3X11）浅灰色厚层状中、细粒长石石英砂岩、粉砂岩夹砂质泥岩及泥岩组成，局部夹炭质泥岩或煤层小透镜
7、体、含褐色铁质结核，有时含泥岩角砾，厚度101235m，一般厚162m。（3）晓坪组周家山含煤亚段（T3x12）灰色中厚层状细粒长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩，夹炭质泥及薄煤层组成，含煤四层，由下而上编号为III1、III2、III3、III4煤层，呈透镜状，含动物化石。厚度60120m，一般厚度80m。（4）晓坪组水井湾段砂岩亚段（T3x21）下部为灰白色厚层状粗细粒长石石英岩夹粉砂岩，局部含煤层，底部含泥岩角砾，中部为灰色粉砂岩，砂质泥岩夹细粒长石石砂岩，局部含煤屑；上部为灰白色薄中厚层状粗细粒长石石英砂岩夹粉砂岩，局部有泥岩角砾，厚度82250m，一般厚度140m。（5）晓坪组水井
8、湾含煤亚段（T3x22）下部由灰色薄层状细粒长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩夹炭质泥岩及煤组成，沿层面可见较多的白云母碎片；上部以浅灰色中厚层状中-细粒长石石英砂岩为主，夹粉砂岩砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤层。全段含煤六层，由下而上编号为IV1、IV2、IV3、IV4、IV5、IV6煤层，呈透镜状或藕节状发育。厚度95250米，一般厚度130米。二、地质构造 1、区域地质构造荆当向斜呈北西南东向展布，平缓而开阔，北部收敛，向南展开被江汉平原覆盖，状如簸箕，面积约2000km2，向斜两翼除边缘在断层作用下，局部地层倾角达4580外，一般为520，向斜两翼次一级褶曲及断裂构造较发育。2、矿区地
9、质构造该矿位于荆当向斜西南翼，其形态为一单斜构造， 次一级起伏较发育。地层倾向3055，倾角915。F1正断层：位于黑虎垭煤矿东侧，为两矿自然边界。走向25倾向南东，倾角6070，垂直断距4080m，III3煤层露头不连续，巷道中已有控制，为一东盘下降西盘上升的正断层。总之，矿内地质构造属简单类型。三、煤层特征1、含煤地层该区含煤地层为三叠系上统晓坪组周家山含煤亚段（T3x12），出露于区内西南部。晓坪组水井湾含煤亚段（T3x22）出露于区内北部。其岩性叙述如下：（1）晓坪组周家山含煤亚段（T3x12）上部浅灰色、暗灰色、灰黄色粉砂岩，泥质粉砂岩及粉砂质泥岩，夹中层状细粒砂，向下夹层增多，含海
10、百合动物化石及丰富的植物化石。顶部夹III3煤层，煤厚0.40.8m，一般厚0.6m，为较稳定性煤层，一般厚25m；中部为浅灰色厚层状中粒长石石英砂岩，斜层理发育，钙、泥质胶结，间夹23层粉砂岩、泥质粉砂岩，含植物化石，一般厚度45m；下部为灰及深灰色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩或细砂岩，顶夹III2煤层，厚00.5m，一般厚度0.4m。底夹III1煤层，呈透镜状，极不稳定。一般厚度15m。本段厚度85.0m左右。（2）晓坪组水井湾含煤亚段（T3x22）上部由灰白灰黑色厚层状中粗粒长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、炭质泥岩及煤组成，含IV5、IV6煤层，厚27m。中部以灰白色中粗粒长石石英砂岩为主，
11、夹粉砂岩、砂质泥岩，并含煤屑及泥质角砾，下部为灰深灰色细粒砂岩、石英砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩及煤层。至下而上编号为IV1、IV2、IV3、IV4煤层，厚度58m。本段厚度一般130米。2、煤层特征（1）煤的物理性质3煤层为黑色块状及粉状，似金属光泽，上分层条带状结构，夹条带状炭质泥岩，为半暗暗淡型煤；下分层主要为粉状煤，以亮煤和半亮煤为主夹暗煤条带，为半亮型煤。（2）煤的化学性质表 煤质特征表煤层编号水份（Mt%）灰份（Ad%）挥发份（Vdaf%）硫（Std%）固定碳（Cdaf%）发热量（Qgr,dafg）31.4742.678.640.8672.9523.61MJ/Kg综上所述，矿区煤炭
12、属高灰低硫高发热量无烟煤，可作一般动力用煤和民用煤。第三节 开采技术条件一、水文地质条件区内最高点位于矿区中部，高程874.7m，最低点高程650.0m，相对高差224.7m，属低山地形。区内无水体及径流，地表水与地下水来源均靠大气降水，地表水排泄条件极佳，地下水排泄径流条件较差。矿内由三叠系上统晓坪组水井含煤亚段中部砂岩层、水井湾砂岩亚段、周家山含煤亚段中部砂岩层和周家山砂岩亚段为含水层，含煤地层为细碎屑沉积，裂隙不发育，为相对隔水层。1、含水层1）晓坪组水井湾含煤亚段中部砂岩裂隙含水层为灰白、灰色长石石英砂，中粗粒结构，泥质及硅质胶结，裂隙发育，中部时夹粉砂岩及砂质泥岩，一般厚度45米左右
13、。2）晓坪组水井湾砂岩亚段（T3x21）裂隙含水层为浅灰灰白色，巨厚层状中粗粒长石石英砂岩，硅质及钙质胶结，分选中等，为III3煤层顶板含水层。厚80190 m，一般厚40米。3）周家山含煤亚段中部砂岩裂隙含水层浅灰色灰白色厚层状中粗粒长石石英砂岩，分选中等，泥质及硅质胶结，夹薄层粉砂岩或泥质粉砂岩，为III2煤层顶板含水层与III3煤层间接底板含水层。一般厚140米。2、隔水层该矿地层除上述含水层外，以细碎屑为主，裂隙一般不发育，当巷道穿过此类地层时，一般干燥无水。3、地下水补给、迳流、排泄条件区内地层总体向北东倾斜，地下水主要靠大气降水补给，但由于多系细粒碎屑地层，直接补给条件较差，据勘探
14、资料地下水流向与岩层倾向一致，地下水迳流条件较差。综上所述，黑虎垭煤矿充水水源主要为顶板裂隙水、老空水及大气降水，矿井涌水量依据该矿实际情况进行抽水试验得到的数据，正常情况下涌水量5.0m3/h，矿井最大涌水量12.0m3/h。4、矿区水文地质条件评述煤矿区地表无水体和径流，地表水来源靠大气降水，雨天地表水向冲沟汇集，并向东南排出区外，地表水径流条件尚佳。综上所述，该区水文地质条件属简单类型。二、工程地质1、坑道顶板冒落带、导水裂隙带的预测（1）根据斯列沙夫经验公式，预测冒落带高度h1=m/(K1)cos式中：h1采空区顶板冒落带的高度（m）；m煤层采厚（采取坑道高度2.2m）；k顶板岩石的碎
15、胀系数（取经验值1.3）；煤层倾角（10计算）。h1=2.2/(1.31)cos10=7.45m (2)导水裂缝带高度根据经验值，导水裂隙带高度一般为冒落带的1.52倍，考虑顶板岩石强度，采用2倍计算。导水裂隙带高度=7.452=14.9m2、坑道顶板压力预测根据采矿工程设计手册（煤炭工业出版社）下册表6-1-30，估计巷道顶板压力。p=4/3b2/fr式中： p巷道顶板压力(t/m2)；b巷道宽度之半（按巷道宽度2.6m计算）；f普化系数（按岩石类别经验值0.6计算）；r岩石容重（t/m3）(取粉砂岩经验值2.7)。p=4/31.32/0.62.7=10.11t/m23、工程地质类型3煤层顶板为浅灰色中粒砂岩，岩石强度较高，有薄层泥岩伪顶，伪顶厚度0.20.4m，老顶为厚层状细砂岩，直
