石钱滩勘探工程地质 - 图文

第六章 其它开采技术条件 第一节 工程地质条件

一、工程地质岩组特征

井田主要有第四系松散岩类及侏罗系沉积碎屑岩类。 （一）松散岩组（A）

井田大面积被第四系覆盖，厚度1.20—29.62米，以松散砂土、砾石为主，无胶结，散体结构，结构体呈颗粒碎屑状，遇水塌陷、地基沉降，边坡坍塌位移，属极不稳固型。

(二)风化岩组（B）

侏罗系石树沟群浅部风化层，风化深度一般25—30米，个别低洼处钻孔控制的风化层深度达50米。岩石完整程度遭受破坏，成碎块状、薄饼状及短柱状，近散体结构（Ⅳ），风化裂隙较发育，一般岩石结构未发生改变。经风化后岩石力学性质有所降低，略低于新鲜岩石，属不稳固型。

（三）无煤岩组(C)：

未风化的侏罗系中上统石树沟群组地层为无煤岩组，该岩组不含煤（C煤组不可采）。为碎裂结构（Ⅲ），Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级结构面均发育，彼此交切的结构面多被充填，或为泥夹碎屑、或为泥膜。结构面光滑度不等，形态不一。结构体形态为碎屑和大小不等、形态不同的岩块。易形成小型岩层滑动，易软化泥化。结构面摩擦系数一般0.20－0.40。岩石的机械强度低于同类岩石的正常范围，属不稳固型。

（四）含煤岩组（D）

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该组为未风化的西山窑组赋煤地层，以灰白色、暗灰色、浅黄绿色粉砂岩、泥岩夹砂岩、砾岩为主，泥质或粉砂质胶结。岩石为薄层或中厚层状结构，结构体呈块状、楔状。Ⅳ、Ⅴ级结构面为主，结构面摩擦系数一般小于0.20。基本为软质岩石，易软化，坍塌、滑移、压缩变形均可产生。岩体的变形破坏受软弱结构面的规模、数量、特性及其组合特征所决定。应加强支护，采取措施预防巷道膨胀、底鼓。

本次工作对ZKJ1103、ZKJ1401、ZKJ1501、ZKJ1502、ZKJ1503、ZK1602孔RQD值进行了统计，并利用了前期ZK902、ZK1203、ZK1303、ZK1304、ZK1306、ZK1307、ZK1308、ZK1403、ZK1507、ZK1603、ZK1701、ZK1706、ZK1707、ZK1803孔RQD值统计成果。由RQD值统计成果可知：井田岩体完整性为中等完整－完整性差－岩体破碎，岩石质量等级为Ⅲ－Ⅳ－Ⅴ。钻进中个别回次的泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩的RQD值超过90%，岩体完整，岩石质量等级为Ⅰ。浅表部岩石已不同程度风化，RQD值小于50%，部分中粗砂岩、砾岩的RQD值小于25%，完整性差－岩体破碎，岩石质量等级为Ⅳ－Ⅴ。RQD值综合统计成果见第七章水工环质量评述。

二、岩石物理力学性质及煤层顶底板岩石稳固性评价

为详细查明井田开发建设的工程地质条件和煤的开采技术条件，在ZKJ1501、ZKJ1502、ZKJ1503孔中，在主要可采煤层顶板以上30米至底板以下20米范围内，较系统地分层采集了B2、B1煤层顶、底板岩石物理力学试验样7组，采集了B2煤层煤芯物理力学试验样3组，利用了详查阶段在ZK1203、ZK1306、ZK1307、ZK1308、ZK1403、ZK1507、ZK1603、ZK1705、ZK1706、ZK1803孔中采集的岩石（煤）物理力学试验成果31

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组，还利用了普查阶段在ZK902、ZK1303、ZK1304、ZK1701孔中采集的岩石物理力学试验成果9组。煤层顶底板岩石物理力学试验成果见表6－1。

由表6－1可知：

所采B2煤层顶板以泥岩为主，少数为含砾粗砂岩、细砂岩、粉砂岩，个别粗砂岩、粉砂质泥岩、含炭泥岩,为软质岩石，由于泥质含量高，其吸水率略高于同类岩石的经验值，其耐冻耐风化能力差，易软化。岩石内部聚合力小，层间结合力差，易沿软弱面层间滑动。

B2煤层底板兼B12煤层顶板以泥岩、炭质泥岩、高炭泥岩为主，少数细砂岩、粉砂岩、含炭泥岩、粉砂质泥岩、含砾粗砂岩,为软质岩石，易软化，吸水率略高于同类岩石的经验值，其耐冻耐风化能力差，岩石内部聚合力小，层间结合力差，抗拉抗剪断能力偏低。

B12煤层底板兼B11煤层顶板以泥岩为主，少数为含炭泥岩、炭质泥岩、高炭泥岩，个别粉砂岩，为软质岩石，均易软化。岩石层间结合力差，抗剪断能力一般。

B11煤层底板以泥岩、炭质泥岩为主，少数含炭泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩，个别粗砂岩、高炭泥岩为软质岩石，易软化。岩石层间结合力差，抗剪断能力一般偏低。

B12、B11煤层较薄，内生裂隙发育、易碎，未能取得煤芯的物理力学样。B2煤层易碎、内生裂隙发育，孔隙率20.25-25.00%，吸水率25.22-38.99%，天然抗压强度12.0-23.8 MPa，饱和抗压强度1.7-13.2 MPa，干燥抗压强度12.7-28.1 MPa，抗拉强度0.1-0.22 MPa，凝聚力0.42-3.34 MPa，内摩擦角33.9-41.1 °，属抗拉抗剪断能力偏低的煤岩类。

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岩 石 物 理 力 学 试 验 成 果 表 表6-1

采 样 位 置 层位 工程 ZK1507 ZK902 ZK1203 ZK1303 ZK1304 ZK1306 ZK1308 B2 + B12+ B11顶 ZK1603 ZK1701 ZK1705 ZK1706 ZK1803 ZKJ1501 ZKJ1502 ZKJ1503 ZK1306 ZK1307 ZK1308 深度 （m） 491.03-493.85 510.27-516.08 394.63-400.54 290.95-294.55 294.55-297.16 297.16-298.21 302.16-303.76 305.11-309.01 284.96-291.86 285.84-291.81 351.00-356.00 357.00-360.00 377.00-381.00 261.14-268.31 280.00-283.00 281.00-283.00 275.65-280.18 260.00-261.30 304.54-313.04 313.04-316.97 单向抗压强度岩石 岩石 抗剪断强度（MPa） 抗拉 （MPa） 颗粒 块体 孔隙率 吸水率 软化 备岩石名称 强度 天然 饱和 干燥 密度 干密度 （%） （%） 系数 注 （MPa） 内摩擦角 凝聚力（C） 33状态 状态 状态 （g/cm） （g/cm） Φ（°） （MPa） 细砂岩 2.64 2.30 12.88 23.51 22.3 12.3 28.2 0.31 33.4 7.07 0.44 含砾粗砂2.41 2.22 7.88 7.84 18.1 9.90 21.0 0.25 30.9 4.01 0.47 岩 粉砂岩2.40 2.27 5.42 6.54 17.7 1.8 21.4 0.7 38.3 1.54 0.08 粉砂岩 2.72 2.40 11.76 29.26 22.0 3.1 64.5 0.1 35.2 3.34 0.05 细砂岩 2.54 2.34 7.87 8.08 20.6 12.2 29.7 0.1 37.1 1.35 0.41 中砂岩 2.47 2.28 7.69 7.72 16.7 1.7 21.7 0.4 34.0 2.55 0.08 含砾粗砂2.32 2.24 3.45 3.42 16.7 1.8 25.8 0.1 37.4 1.88 0.07 岩 细砂岩2.51 2.39 4.78 5.88 32.4 10.8 32.3 0.2 38.0 2.52 0.33 细砂岩 2.55 2.39 6.27 6.91 23.8 8.8 29.7 0.4 33.0 2.93 0.30 细砂岩 2.48 2.35 5.24 5.30 29.0 7.5 36.5 0.2 37.6 2.30 0.21 细砂岩 2.45 2.30 6.12 6.38 26.9 6.8 28.7 0.3 37.8 2.78 0.24 粉砂岩 2.72 2.44 10.29 14.72 22.4 4.2 41.9 0.2 38.3 2.51 0.10 粉砂岩 2.65 2.36 10.94 12.60 26.8 2.4 27.2 0.2 36.4 3.33 0.09 粉砂质泥2.62 2.26 13.74 15.17 24.4 1.8 27.8 0.1 38.0 1.51 0.06 岩 泥质粉砂2.63 2.44 7.22 7.88 47.5 10.8 48.0 0.4 37.5 2.21 0.22 岩 中砂岩2.54 2.46 3.15 2.94 32.5 22.2 51.0 2.5 32.3 6.13 0.44 细砂岩 2.41 2.22 7.88 7.98 22.7 7.4 27.9 0.1 38.0 1.47 0.27 细砂岩 2.59 2.50 3.47 3.53 40.8 14.4 60.2 3.6 33.5 4.89 0.23 粉砂岩 2.62 2.32 11.45 11.92 29.8 4.66 31.2 0.61 34.8 2.69 0.15 细砂岩 2.45 2.22 9.39 9.34 23.0 6.58 26.4 0.17 37.3 3.35 0.25 细砂岩 2.36 2.31 2.12 1.86 34.6 10.2 38.8 1.92 5.58 0.26 32.1 泥岩 2.48 2.20 11.29 11.36 13.0 3.22 15.4 0.14 1.81 0.21 38.5 煤 1.68 1.26 25.00 35.20 23.8 3.3 25.1 0.1 40.9 0.42 0.13 煤 1.64 1.26 23.17 35.45 22.7 13.2 28.1 0.22 34.4 2.35 0.47 0煤 1.66 1.25 24.70 25.00 13.0 8.0 13.6 0.2 39.4 0.69 .59 4

B2顶 259.78-267.36 276.92-286.26 300.01-315.96 325.00-334.00 389.92-396.42 B2

岩 石 物 理 力 学 试 验 成 果 表 续表6-1

采 样 位 置 层位 工程 深度 （m） 301.95-320.65 岩石 名称 岩石 岩石块体 颗粒 干密度 密度 （g/cm3） 3（g/cm） 1.65 1.26 孔隙率 （%） 23.64 单向抗压强度软抗剪断强度（MPa） 抗拉 （MPa） 吸水率 化 备强度 天然 饱和 干燥 （%） 内摩擦角 凝聚力（C） 系注 （MPa） 状态 状态 状态 Φ（°） （MPa） 数 0.138.99 16.4 1.7 17.4 0.2 41.1 0.49 0 32.66 12.0 8.06 12.7 0.12 1.22 0.639.3 ZK1706 ZKJ1501 B2 ZKJ1502 ZKJ1503 ZK902 B2 底 B12+ B11顶 ZK1507 ZK1203 ZK1303 ZK1304 ZK1306 ZK1308 ZK1403 ZK1603 ZK1701 B2 + B12+ B11底 ZK1705 ZK1705 ZK1706 ZK1803 ZKJ1501 ZKJ1502 ZKJ1503 ZK902 B12+ B11底 ZK1507 煤 331.14-335.94 煤 284.92-289.50 煤 286.26-301.27 煤 413.61-417.77 粉砂岩 549.84-555.89 细砂岩 331.53-357.21 细砂岩 350.90-354.12 细砂岩 316.44-319.24 细砂岩 319.35-322.34 细砂岩 407.00-416.00 细砂岩 310.65-319.65 细砂岩 315.12-322.44 粉砂岩 305.50-309.00 细砂岩 338.00-340.00 粉砂岩 341.00-342.50 中砂岩 329.18-333.69 细砂岩 335.00-336.50 泥质粉砂岩 343.00-344.50 细砂岩 351.88-361.68 细砂岩 307.44-317.59 细砂岩 310.28-319.48 粉砂岩 437.02-443.37 细砂岩 563.94-570.95 细砂岩 577.01-583.05 中砂岩 1.66 1.58 1.65 2.45 2.68 2.48 2.58 2.39 2.66 2.43 2.52 2.46 2.40 2.34 2.39 2.59 2.55 2.42 2.47 2.44 2.45 2.62 2.45 2.30 1.26 1.26 1.30 2.32 2.30 2.36 2.46 2.26 2.44 2.32 2.38 2.33 2.28 2.20 2.22 2.47 2.40 2.22 2.28 2.31 2.31 2.51 2.36 2.20 5

24.10 20.25 21.21 5.31 14.18 4.84 4.65 5.44 8.27 4.53 5.56 5.28 5.00 5.98 7.11 4.63 5.88 8.26 7.69 5.33 5.71 4.20 3.67 4.35 37.33 16.1 7.96 17.2 35.23 17.9 10.3 25.4 6.65 25.99 4.85 4.20 5.26 8.74 4.59 5.33 5.63 5.94 5.79 7.16 4.70 6.02 8.26 7.59 5.30 5.63 5.08 3.69 4.54 24.8 27.6 25.0 34.8 24.2 27.4 30.0 26.5 25.8 33.0 14.8 19.6 23.4 25.2 18.6 20.7 26.0 24.0 34.0 30.0 19.3 2.4 4.96 12.6 9.2 7.4 4.7 11.6 11.8 7.7 7.4 10.8 9.0 10.8 11.0 5.8 8.00 14.6 3.61 10.9 18.7 10.7 34.7 33.9 36.8 43.0 36.6 37.3 35.8 26.9 31.4 43.2 17.6 20.6 42.4 31.5 26.2 26.6 27.8 27.1 51.5 37.2 30.6 0.14 0.10 0.5 0.23 0.1 0.3 0.2 0.1 0.3 0.21 0.2 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.22 0.12 0.20 1.8 0.24 0.18 33.9 39.3 38.9 38.7 35.5 41.0 38.2 39.0 36.0 34.1 36.6 34.6 32.6 39.1 33.2 33.4 35.7 2.45 1.96 1.64 3.83 3.27 2.11 3.54 2.83 2.45 5.02 3.31 3.28 3.19 1.95 2.23 3.56 2.63 2.69 2.42 2.56 3.66 6.61 6.31 3 0.46 0.41 0.033.0 35.8 39.3 37.4 33.3 34.1 7 0.15 0.34 0.21 0.20 0.13 0.32 0.44 0.25 0.17 0.61 0.44 0.25 0.35 0.22 0.30 0.53 0.13 0.21 0.50 0.35

另据《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719—91）岩体质量指标（M）法中公式（5）：M=

Rc?RQD并参照附录E3岩体质量分级表，对井300田可采煤层顶底板岩石岩体质量的优劣评价见表6－2。

岩体质量（M）分级表 表6-2

煤层编号 孔号 ZK902 ZK1203 ZK1303 ZK1304 ZK1306 ZK1308 ZK1403 ZK1507 ZK1603 ZK1701 ZK1705 ZK1706 ZK1803 ZKJ1501 ZKJ1502 ZKJ1503 岩体分类 岩体质量 顶板 0.0038 0.0019-0.0159 0.0248 0.0208 0.0150 0.0064-0.0166 / 0.0149-0.0308 0.0015 0.0223 0.0407 / 0.0336 0.0053-0.0118 0.0238 0.0060 Ⅳ-Ⅴ 差-坏 B2 底板 0.0051 0.0273 0.0212 0.0175 0.0118 0.0271 0.0299 0.0097 0.0185 0.0175 0.0165-0.0259 0.0270 0.0137-0.0337 / 0.0321 / Ⅳ-Ⅴ 差-坏 顶板 0.0051 0.0019-0.0159 0.0248 0.0208 0.0150 0.0064-0.0166 / 0.0097 0.0015 0.0223 0.0407 / 0.0336 0.0053-0.0118 0.0238 / Ⅳ-Ⅴ 差-坏 B12 底板 0.0243 0.0273 0.0212 0.0175 0.0118 0.0271 0.0299 0.0196-0.0468 0.0185 0.0175 0.0165-0.0259 0.0270 0.0137-0.0337 / 0.0321 / Ⅳ 差 顶板 0.0051 0.0019-0.0159 0.0248 0.0208 0.0150 0.0064-0.0166 / 0.0097 0.0015 0.0223 0.0407 / 0.0336 / 0.0238 / Ⅳ-Ⅴ 差-坏 B11 底板 0.0243 0.0273 0.0212 0.0175 0.0118 0.0271 0.0299 0.0196-0.0468 0.0185 0.0175 0.0165-0.0259 0.0270 0.0137-0.0337 0.0088 0.0321 0.0069 Ⅳ-Ⅴ 差-坏 通过上述在井田所采各煤层顶底板岩石物理力学样定量—半定量、定性的综合对比分析，可知井田各煤层的顶底板岩石饱和状态下抗压强度及其它力学指标均较差，顶底板岩石稳固性属差－坏的类别，其工程地质勘探类型为三类二型。

井田各煤层的顶底板岩石主要结构体形式为薄层状、碎块状，层理、节理等结构面较发育，泥质含量高，岩石内部聚合力较小，层间结合力较弱，且煤层位于地下水位以下，在此状态下，煤层顶底板岩石因受地下水

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的影响，强度降低，极易软化。因此，在今后矿山基建及开采过程中，应采取有效措施，加强煤层顶板及其煤层自身的管理力度，在施工中，应短掘短砌，防止围岩的移动，特别在采区跨度大于10米时，应及时支护和衬砌，严防顶板坍塌冒顶。同时还应注意加强排水，防止煤层底板底鼓现象的发生。

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