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北京消防|第四系底界粘土巖性對(duì)提高開(kāi)采上限的影響分析|消防檢測(cè)|電氣檢測(cè) 發(fā)布日期:2019-02-05 04:18:19

1概況

淄博礦業(yè)集團(tuán)公司在濟(jì)(寧)北礦區(qū)建成投產(chǎn)的許可廠、貸莊、葛亭煤礦,現(xiàn)在全部開(kāi)采下二迭統(tǒng)山西組3(3或3)層煤,在礦井不同范圍內(nèi),3煤層與四系底界間距較小,局部更有煤層露頭直接伏于第四系之下,開(kāi)采過(guò)程中,采煤工作面的導(dǎo)水裂隙帶可達(dá)第四系之中,受到第四系水的威脅,在《建井地質(zhì)報(bào)告》中,上級(jí)批復(fù)的基巖防水保護(hù)煤柱為60m,按此要求進(jìn)行,防水煤柱總壓覆資源里將達(dá)3716.5萬(wàn)t。

為了合理開(kāi)發(fā)利用煤炭資源,延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限,提高經(jīng)濟(jì)效益,自1998年開(kāi)始,各礦通過(guò)各種手段和方法,主要針對(duì)第四系底界粘土層進(jìn)行補(bǔ)充勘探,利用第四系底界粘土層與基巖共同作用作為防水煤巖柱,開(kāi)展了提高開(kāi)采上限研究工作。

1.1第四系沉積特點(diǎn)

濟(jì)(寧)北礦區(qū)屬于濟(jì)寧煤田。第四系屬?zèng)_積河,湖相沉積地層,與基巖呈不整合接觸。其特點(diǎn):一是厚度大,存度變化也大,在許廠、岱莊、葛亭井范圍內(nèi),從127.1~282.74m;二是含隔水層大多相間沉積;三是第四系沉積所處的沖積、洪積扇部位不同而富水性各有差異。濟(jì)寧煤田處于泗河沖積、洪積扇前沿,第四系總厚度加厚,但砂層粒度較細(xì),含水層變少而隔水層增多。第四系下組砂礫層含水性弱到等,砂礫層下有較穩(wěn)定的厚層含水性弱到中等,砂礫層下有較穩(wěn)定的厚層狀粘土、砂質(zhì)粘土及石膏粘土,隔離砂礫層與基巖接觸,使之與基巖含水層聯(lián)系不密切。

1.2第四系地質(zhì)水文特征

按照富水性、沉積特征及巖性組合不同,第四系可劃分上、中下3組。

(1)上組:厚度58.9~173.9m,平均98.06m。巖性以暗黃色砂質(zhì)粘土及中、細(xì)粒砂為主,含砂量達(dá)42%~49.5%,透水性好,單位涌水量仍在2.29~10.33L/g%uB7m,滲透系數(shù)最大可以達(dá)到30.165m/d,本組為富水性強(qiáng)的孔隙含水層。

(2)中組:厚度24.5~125.1m,平均68.03m,巖性以褐色粘土及粘土質(zhì)砂為主,粘土層隔水性能良好,鉆孔由于長(zhǎng)期風(fēng)化,含粘土量高達(dá)25%,透水性也變?nèi)?,本組為相對(duì)隔水層。

(3)下組:厚度25.1~92.5m,平均58.95m,又可分為上下兩段。上段:厚度7.5~50.5m,平均27.05m。巖性主要為灰白色粘土長(zhǎng)石、石英砂礫巖,夾灰綠、灰白粘土,粘土質(zhì)砂礫巖層占本段厚度的72%。含水層主要為中細(xì)砂層,單位涌水量在0.43!~0.848L/s%uB7m,滲透透系數(shù)在1.0011~4.0514m/d,屬中等含水層。下段:厚度1.4~63.27m,平均28.91m。巖性主要以灰綠、灰白雜色粘土巖為主,偶含固結(jié)較好的粘土質(zhì)砂礫巖,底部普遍分布石膏粘土巖,粘土層占未段的90%,厚度大且分布連續(xù),粘土層與砂質(zhì)粘土的塑料性指數(shù)為17.7~31.8,單位涌水量在0.000878~0.0139L/ s%uB7m,滲透系數(shù)在0.03125~0.723m/d,是良好的隔水層。下段:厚度1.4~63.27m,平均28.91m。巖性主要以灰綠、灰白雜色粘土巖為主,偶含固結(jié)較好的粘土質(zhì)砂礫巖,底部普遍分布石膏粘土巖,粘土層占本段的90%,厚度大且分布連續(xù),粘土層與砂質(zhì)粘土的塑性指數(shù)為17.7~31.8,單位涌出量在0.000878~0.01319L/s%uB7m,滲透系數(shù)在0.03125~0.723m/d,是良好的隔水層。

2研究第四系底界粘土層的目的和要求

提高開(kāi)采上限的關(guān)鍵在于研究分析第四系底界粘土層的厚度、分布狀況、物理力學(xué)性質(zhì)、間隔沉積特征等,從而進(jìn)一步研究新生界沖積層水透入礦井的條件、途徑、與基巖含水層水力聯(lián)系和制約因素。

2.1粘土層的厚度

第四系底界粘土層厚度大小,直接決定了開(kāi)采上限提高的程度。雖然不同的煤層開(kāi)采厚度、不同工藝對(duì)其有不同的要求,但只要裂隙帶高度發(fā)育進(jìn)入第四系時(shí),必須按規(guī)范要求,查明其底界面起伏狀態(tài)、厚度變化規(guī)律,做出等厚線圖和底界面等高線圖。

2.2粘土層的分布

在第四系沉積過(guò)程中,粘土層在層面或立面上,受各種因素影響,有可能出現(xiàn)砂層的“透鏡體”或“天窗”,如果砂層的“透鏡體”含水,又直接伏于基巖之上且相互之間又能連通,則對(duì)提高開(kāi)采上限是不利的因素。如果砂層的“透鏡體”相對(duì)獨(dú)立,含水性極弱底部,還有粘土層間隔,則對(duì)提高開(kāi)采上限不會(huì)造成大的影響。

2.3粘土層的物理力學(xué)性質(zhì)

第四系底界粘土層的巖性組份決定了基塑性指數(shù)、膨脹率及壓縮性,塑性指數(shù)、膨脹率及壓縮性又決定了粘土層抗采動(dòng)能力和再生隔水能力,因此,應(yīng)對(duì)粘土層的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)取樣分析。

2.4粘土層與砂層間隔沉積條件

在第四系底界層中,要分析是以粘土為主,夾有不同厚度砂層,還是以砂層為主,夾有不同厚度粘土層。同時(shí),分析砂層的含水性如何,以便確定開(kāi)采上限是防水煤柱為主,帶是以防砂或防塌煤柱為主。另外,煤層頂板砂巖含水層及其補(bǔ)給條件也應(yīng)該一并考慮,雖然3煤頂板含水層以靜儲(chǔ)量為主,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間釋放對(duì)工作面的影響大大減弱,但應(yīng)分析有無(wú)受第四系含水層補(bǔ)給的途徑和條件。

3分析研究第四系底界粘土層的手段和方法

為了達(dá)到相述目的和要求,必須通過(guò)綜合措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,我們結(jié)合原來(lái)已有的地質(zhì)資料,再通過(guò)井上下鉆孔許工、抽水實(shí)驗(yàn);二維地震非線性反演、二維三分量、物理力學(xué)性質(zhì)分析等,查明了第四系底界粘土層的特性和分布規(guī)律。

3.1地面鉆探水文補(bǔ)充勘探

以往的礦井勘探鉆孔對(duì)現(xiàn)分階段水文分析而言,密度相對(duì)較小。在實(shí)際開(kāi)采試驗(yàn)過(guò)程中,許廠、葛亭兩礦又在地面專門(mén)施工了6個(gè)鉆孔,鉆進(jìn)工程量達(dá)1592.77m,先后單孔、群孔抽水12次。補(bǔ)勘以后,基本查明了鉆孔控制區(qū)域的第四系底界粘土層的厚度、含砂情況及砂層含水情況。許廠煤礦第四系底界???土層最度在2.77~34.22m,而粘土層較薄的區(qū)域,基巖的厚度又相對(duì)較厚,砂層含水層通過(guò)8次抽水,其單位涌水量為0.002317~0.002626L/s%uB7m,屬弱含水層。葛亭煤礦第四系底界粘土層厚度在42~55m,砂層含水層經(jīng)過(guò)4次抽水,單位涌水量一般在0.002158~0.002636L/s%uB7m,也屬弱含水層。該巨厚粘土層,為葛亭煤礦提到防塌煤柱創(chuàng)造了條件。

3.2井下鉆孔補(bǔ)充勘探

在這3個(gè)礦所有涉及提高開(kāi)采上限的工作面中,均在井下布置了不同數(shù)量的仰上孔,以探明基巖的厚度、含中性、第四系底界粘土層的厚度、含砂情況等,總共施工了43個(gè)孔,總進(jìn)尺達(dá)2453m,總體達(dá)到了200m?0m鉆孔網(wǎng)度。摸清了第四系底界面的起伏狀態(tài)、基巖的厚度變化規(guī)律。

3.3非線性二維地震反演

第四系底界多為砂、粘土相同沉積的地質(zhì)結(jié)構(gòu),由于兩者密度與速度的差異波阻抗則不同,其分界面上能形成反射波。非線性反演的目的是控制井間地層地質(zhì)構(gòu)造幾何形態(tài)的細(xì)微變化,利用測(cè)井資料,通過(guò)小波奇數(shù)、時(shí)頻、神經(jīng)元和分形分析,對(duì)非線性地震演參數(shù)進(jìn)行非線性標(biāo)定,結(jié)合巖層地震剖面特征,求出物性參數(shù)分布信息。許廠煤礦委托山東物探隊(duì),通過(guò)對(duì)6條地質(zhì)剖面,結(jié)合21條地震測(cè)線,1711個(gè)物理點(diǎn),對(duì)控制區(qū)域的速度、密度、波阻抗進(jìn)行了3種剖面反演,從面上解釋了4工作面區(qū)域的第四系底界粘土層的分布沉積規(guī)律、厚度變化規(guī)律。

3.4二維三分量地震補(bǔ)勘

葛亭煤礦在牽扯提高開(kāi)采上限的首采區(qū)曾經(jīng)做過(guò)三維地震,通過(guò)三維地震對(duì)淺表土層的高保真處理,提高信噪比,初步確定了第四系底界粘土層是連續(xù)分布的。但為了實(shí)現(xiàn)對(duì)粘土層的精細(xì)解釋和粘土層內(nèi)的富水性定性解釋,又進(jìn)行了二維三分量地震勘探工作,完成4條濺線,266個(gè)物理點(diǎn)。綜合查明了第四系底界粘土層未見(jiàn)“天窗”現(xiàn)象,厚度在42~55m,整體形態(tài)為一馬鞍型,粘土層內(nèi)富水性較弱。

3.5粘土層物理力學(xué)鑒定

為了掌握第四系底界粘土層的物理力學(xué)性能,在地面鉆孔施工過(guò)程中,對(duì)底界粘土層先后取了16個(gè)巖芯進(jìn)行送鑒,對(duì)密度、孔隙比、液限、塑限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、凝聚力、膨脹率等10幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了鑒定,總體主伙底界粘土層屬半固結(jié)膨脹飽和粘土、液性指數(shù)及膨脹率大,有良好的隔水性和再生性。

4實(shí)施效果

利用上述方法和手段,濟(jì)(寧)北礦區(qū)的3個(gè)礦,自1999年開(kāi)始已經(jīng)先后有13個(gè)工作面進(jìn)行了提高開(kāi)采上限的開(kāi)采,采出壓覆煤量約558萬(wàn)t。許廠煤礦在5m厚煤層綜放工作面,已經(jīng)??開(kāi)采上限提高到35m左右;葛亭煤礦在煤厚8m的1307綜放工作面,利用42~55m巨厚粘土層,已經(jīng)將開(kāi)采上限提高到2.89m,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

(孫???馬光軍 徐新啟)

要請(qǐng)有資質(zhì)的檢測(cè)單位到場(chǎng)進(jìn)行消防安全評(píng)估-電氣檢測(cè),還要出檢測(cè)報(bào)告,具體可見(jiàn)消防方面的法律要求。

電氣消防檢測(cè)是一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)的工作。

電氣檢測(cè)安全互保,嚴(yán)格按照安全規(guī)程執(zhí)行,熟悉各類設(shè)備的安全巡視方式!

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