煤矿采空区与火烧区地质环境恢复治理毕业论文 下载本文

砂岩组 (1)松散沙层组

煤层基本顶及延安组各段中部 块状结构 分布于矿区低洼沟谷部位,大西沟、崔家沟沟谷中,厚度小,范围小,孔隙率大,承载力低,稳定性差。 (2)土层组

包括第四系中、上更新统离石组、新近系上新统静乐组。区内黄土受水流侵蚀作用,梁峁区冲沟发育,坡陡谷深,地形支离破碎,谷坡多见坍塌形成陡坎,沟头可见潜蚀现象。据区内施工资料,塑限19.3%,液限33.2%,天然含水率29.5%,液性指数0.76,为粉土或粉质粘土。黄土孔隙比大,结构疏松,垂直节理发育,一般多不具湿陷性,但易被地表水流冲蚀而引起坍塌,浸水易失稳。

红土层分布于黄土下部,多出露于沟谷、谷坡一带,钻孔揭露厚度10.3~4.9m,一般厚32m左右,较致密,可塑性强于黄土,承载力低,稳定性差。加之弱面,分布于边坡地段时易发生变形。据有关资料,红土渗透系数仅4.47×10-3cm/s,孔隙率6.0%,隔水能力强。 (3)烧变岩组

包括不同烧变程度的砂岩、粉砂岩、泥岩等,蜿蜒锯齿状断续分布于煤矿西部沟谷~两侧,一般自燃深度20~50m。煤层自燃后,引起的破碎带和裂隙密集带厚度一般达10~30m。发育的张性裂隙纵横交错,由片状、块状、渣状等烧变岩块共同组成的烧变岩体。岩块之间无粘结力,岩石质量极劣,稳定性很差,单块岩体具有较好的力学强度,随烧变程度的不同,岩体的工程地质性质亦有所差异,据邻区资料,岩石烧变后容重减少,比重增大,孔隙率增加,熔融岩的抗压、抗剪强度增大,烧变较严重的岩石抗压、抗拉、抗剪强度减小。 (4)风化岩组

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据钻孔统计风化岩组厚度5.4~25.5m,平均厚度11.3m,由上到下风化程度逐渐减弱,强风化带原岩结构破坏,疏松破碎,孔隙率大,含水率高,粘土矿物含量逐渐增加,在岩体结构面中富集粘土矿物形成软弱夹层,对岩体的强度和破坏具有控制作用。遇水易膨胀,多数岩石遇水短时间内全部崩解或沿裂隙离析,岩体完整性差。 (5)煤岩组

5-2煤层平均饱和抗压强度为4.03MPa,平均干燥抗压强度为14.32MPa,软化系数0.28,平均饱和抗拉强度为0.77MPa。 (6)粉砂岩、泥岩及互层岩组

本岩组是煤系地层的主要岩组,与煤层开采有直接关系,由粉砂岩、泥岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩及薄煤层等组成,多出现于煤层顶底板。岩石含有较高的粘土矿物和有机质,发育较多的水平层理、小型交错层理、节理裂隙等结构面。干燥状态下单轴抗压强度为16.01~88.50MPa,平均值为47.63MPa,饱和抗压强度5.78~47.51MPa,平均值为26.28MPa,属半坚硬岩石。浸水或长时间暴露于空气中岩石多沿层理方向离析成薄片,软化系数平均值0.57,表现出稳定性较差的特点。RQD值平均为54.4%,岩石质量中等,岩体质量中等完整。 (7)砂岩组

本岩组以中、细粒砂岩为主,次为粗粒砂岩,多形成煤层的老顶或老底。原生结构面一般有块状层理、大型板状交错层理,单层厚度大,构造结构面不发育。饱和抗压强度为4.24~47.94MPa,平均28.46MPa,软化系数0.43~0.76。RQD平均值89%,岩石质量优,岩体较完整,为区内稳定性较好的岩组。

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第三章 矿区基本情况及治理的必要性

3.1矿区开采历史

通过调查和现场问询,1和2号治理区各存在1处小煤窑开采5-2煤,生产技术落后,设备简单,开采方式大多为人工刻槽打眼放炮取块煤为主,小四轮拖拉机出煤,露天堆放,一般均为全层开釆。工作面宽度一般6m左右,安全煤柱一般5m左右,采高1.5~2m,小煤窑为10余年内非法开釆所形成,开采深度一般在30m以上,现已被当地政府依法关闭(爆破封口)。

3.2矿区采空区和自燃火烧区现状

1号治理区范围内主要可采煤层为5-2煤层,埋藏深度最深约50m,最浅为20m。煤层底板标高为+1128~+1150m。可采厚度为2.0~2.2m,平均厚度2.1m,煤层厚度变化不大,规律性明显,结构简单,不含夹矸,属稳定型、易自燃煤层。

2号治理区范围内主要可采煤层为5-2煤层,埋藏深度最深约为50m,最浅约为10m。埋藏煤层底板标高为+1130~+1155m。可采厚度为1.5~1.7m,平均厚度1.5m,煤层厚度变化不大,规律性明显,结构简单,不含夹矸,属稳定型、易自燃煤层。

3.2.1采空区分布范围

大路峁煤矿自上世纪90年代进行开釆,目前已经形成多处大范围的采空区,其中在1号和2号治理区内各存在1处釆空塌陷区。

根据现场调查,1号治理区范围的西侧有小煤窑1处,采空区面积为2043m2。在治理区范围的中部有采空塌陷1处,釆空面积为65326.92m2,现场调查发现地表出现地面沉陷及地裂缝等现象。2号治理区范围的北部有小煤窑1处,采空区面积为9016m2。在治理区范围的中部有采空塌陷1处,采空面积为35.47万m2,现场调查发现地表出现地面沉陷及地裂缝等现象。

3.2.2自燃火烧区分布范围

矿区内煤层主要沿沟边自燃,随着向覆盖区的延伸,煤层自燃随之变弱并趋于尖灭。现场调查1号治理区北侧沟道出露大量烧变岩,且在火烧区边界有自燃点存在,根据勘探报告和现场实地调查,自燃区面积约25613m2;2号治理区南侧沟道有大量因煤层自燃而形成的烧变岩,且在火烧区边界有自燃点存在,根据勘探报告和现场实地调查,自燃区面积约31832m2。

3.3剩余残煤储量 3.3.1治理区残煤分布情况

1号治理区内煤层埋藏最深约40m,最浅为10m,平均埋深20m。煤层底板标高为+1150~+1128m。可采厚度为2.00~2.24m,平均厚度2.10m,煤层厚度变化不大,规律性明显,结构简单,不含夹矸,属稳定型煤层。2号治理区内号煤层埋藏最深约30m,最浅为5m,平均埋深22m。煤层底板标高为+1130~+1155m。可采厚度为可采厚度为1.45~1.66m,平均厚度1.50m,煤层厚度变化不大,规律性明显,结构简单,不含夹矸。

3.3.2残煤剩余资源量

根据《陕西省府谷县庙沟门镇大路峁煤矿资源储量核实报告》及1号治理区采空区范围和治理区范围之间的关系,边角煤回收的范围在1号治理区划分为3个区块,有效含煤面积为2.79万m2,煤层厚度取2.1m,煤平均容重1.33t/m3。该治理区实际赋存资源量为7.8万t,由于该区回收资源条件好,可按95%的计算回收率,则可以回收7.4万t。具体计算见表3-1。

表3-1残煤剩余资源量估算表

治理区 ①号治理区 边界煤区块 面积(104m2) 煤厚(m) 1 2

煤量(万t) 回收煤量(万t) 2.5 3.1 7.4 0.90 1.12 15

2.1 2.1