克爾堿煤礦區(qū)五號(hào)井田工程地質(zhì)特征分析

盧 福 光

(福建省121地質(zhì)大隊(duì)，福建 龍巖 364021)

克爾堿煤礦區(qū)五號(hào)井田工程地質(zhì)特征分析

盧 福 光

(福建省121地質(zhì)大隊(duì)，福建 龍巖 364021)

通過對(duì)五號(hào)井田51個(gè)鉆孔的資料收集，統(tǒng)計(jì)分析了孔內(nèi)各巖層的物理力學(xué)指標(biāo)，并對(duì)井田工程地質(zhì)特征進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，認(rèn)為八道灣組中段圍巖穩(wěn)定性差。

五號(hào)井田，工程地質(zhì)，穩(wěn)固性評(píng)價(jià)，巖石

五號(hào)井田勘探階段施工了51個(gè)鉆孔，本文利用鉆孔巖芯的物理力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)成果，對(duì)五號(hào)井田工程地質(zhì)特征進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)，為五號(hào)井田初步建井設(shè)計(jì)和施工提供了可靠的工程地質(zhì)參數(shù)。

1 第四系松散土體

2 基巖工程地質(zhì)條件

2.1 中侏羅統(tǒng)頭屯河組層狀巖類半堅(jiān)硬巖組

出露于井田的中部和南部，巖性為淡紅色、肉紅色礫巖、砂礫巖和粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖互層為主，厚度大于502.37 m。節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙率一般3條/m～5條/m，巖石飽和抗壓強(qiáng)度一般介于30 MPa～60 MPa之間，屬半堅(jiān)硬巖石。鉆孔巖芯RQD值57%～85%，平均74%，巖芯多呈長(zhǎng)柱狀，總體巖石質(zhì)量屬中等，巖體完整性為中等，巖組總體穩(wěn)固性中等，對(duì)礦床開采有一定影響。

2.2 中侏羅統(tǒng)西山窯組上段層狀巖類半堅(jiān)硬與軟弱相間巖組

本段地層自5-2號(hào)煤組下部的砂巖至頭屯河組底界。該段巖性為灰～灰白色、灰綠色粉、細(xì)砂巖為主、粗砂巖、砂礫巖、炭質(zhì)泥巖和煤層。本井田內(nèi)共有16個(gè)鉆孔控制全了該段地層，地層厚度127.76 m～187.37 m，平均厚度149.52 m。巖芯較破碎，完整性較差，RQD值平均43%，根據(jù)巖石物理力學(xué)測(cè)試成果，砂巖飽和抗壓強(qiáng)度28.0 MPa～69.9 MPa，平均47.25 MPa，平均軟化系數(shù)0.66，屬半堅(jiān)硬巖石。粉砂巖及泥巖飽和抗壓強(qiáng)度3.9 MPa～37.8 MPa，平均14.06 MPa，軟化系數(shù)0.4，屬軟巖石。總體全層粉砂巖為主，是具多層軟弱層的巖組，Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖芯完整性差～中等，巖體基本質(zhì)量差，巖體穩(wěn)定性差，巖組不甚穩(wěn)固，礦井開采巷道易發(fā)生冒落等圍巖變形破壞。對(duì)礦床開采有直接的影響。

2.3 中侏羅統(tǒng)西山窯組下段層狀巖類半堅(jiān)硬巖組

本段地層自三工河組頂界至5-2號(hào)煤下部的粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖，局部為粉砂巖。該段巖性以灰～灰白色粉、細(xì)砂巖為主，中部夾薄層粗砂巖、砂礫巖、炭質(zhì)泥巖和薄煤層。井田內(nèi)共有10個(gè)鉆孔控制全了該段地層，地層厚度148.56 m～197.83 m，平均厚度173.14 m。巖芯較破碎，完整性較差，RQD值平均55%～75%，飽和抗壓強(qiáng)度一般35.0 MPa～65.0 MPa，屬半堅(jiān)硬巖石。巖芯多呈長(zhǎng)柱狀～短柱狀，總體巖石質(zhì)量屬中等，巖體完整性為中等，巖組總體穩(wěn)固性中等，對(duì)礦床開采有一定影響。

2.4 下侏羅統(tǒng)三工河組層狀巖類軟弱巖組

在井田的中北部少量出露，其巖性為深灰～黑灰色粉砂巖，地表風(fēng)化呈黃色和褐色相間的條帶，似虎皮狀，俗稱“虎皮層”，顏色突出，層位穩(wěn)定，巖性均一為良好標(biāo)志層。井田內(nèi)共有13個(gè)鉆孔控制全了該組地層，地層厚度99.09 m～137.49 m，平均厚度117.56 m。鉆孔巖芯RQD值45%～60%，巖芯多數(shù)呈短柱狀，泥巖類自然抗壓強(qiáng)度12.5 MPa～32.0 MPa，軟化系數(shù)0.45，多屬軟弱巖石、易風(fēng)化，巖體完整性差，穩(wěn)定性差，對(duì)礦床開采有一定影響。

2.5 下侏羅統(tǒng)八道灣組上段薄層狀巖類半堅(jiān)硬與軟弱相間巖組

本段地層自KB號(hào)煤層至三工河組底界。本段地層以灰～深灰色粉砂巖和泥巖為主，偶夾炭質(zhì)泥巖，本段地層含4-2，KB號(hào)煤層。井田共有8個(gè)鉆孔控制全了該段地層，地層厚度46.41 m～68.87 m，平均57.45 m。巖芯較破碎，完整性較差，RQD值平均40%，根據(jù)巖石物理力學(xué)測(cè)試成果，砂巖飽和抗壓強(qiáng)度30.2 MPa～34.9 MPa，平均32.6 MPa，平均軟化系數(shù)0.45，屬半堅(jiān)硬巖石。粉砂巖及泥巖飽和抗壓強(qiáng)度3.1 MPa～22.9 MPa，平均12.31 MPa，軟化系數(shù)0.35，屬軟巖石。總體全層粉砂巖為主，是具多層軟弱層的巖組，Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖芯完整性差，巖體基本質(zhì)量差，巖體穩(wěn)定性差，巖組不甚穩(wěn)固，礦井開采巷道易發(fā)生冒落等圍巖變形破壞。對(duì)礦床開采有直接的影響。

2.6 下侏羅統(tǒng)八道灣組中段層狀巖類半堅(jiān)硬與軟弱相間巖組

本段地層自1號(hào)、2號(hào)煤組上部的砂礫巖至KB號(hào)煤層下部砂礫巖。本段地層下部以淺灰色、灰綠色砂巖、礫巖、粉砂巖為主，夾少量泥巖，含3號(hào)煤組，井田共20個(gè)鉆孔控制全了該段地層，控制厚度121.19 m～199.38 m，平均厚度約136.54 m。巖芯較破碎，完整性較差，RQD值平均45%，根據(jù)巖石物理力學(xué)測(cè)試成果，砂巖飽和抗壓強(qiáng)度20.2 MPa～54.5 MPa，平均35.14 MPa，平均軟化系數(shù)0.54，屬半堅(jiān)硬巖石。粉砂巖及泥巖飽和抗壓強(qiáng)度2.6 MPa～39.4 MPa，平均19.01 MPa，軟化系數(shù)0.42，屬軟巖石。該段巖體完整性差，巖組總體不穩(wěn)固，巖石質(zhì)量劣，是造成礦床工程地質(zhì)問題的主要層組。

2.7 下侏羅統(tǒng)八道灣組下段層狀巖類半堅(jiān)硬與軟弱相間巖組

表1 煤層頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

表2 巖石堅(jiān)硬程度分類表 MPa

表3 西山窯組地層RQD值統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

表4 八道灣組地層RQD值統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

表5 巖體Z值范圍及其優(yōu)劣分級(jí)表

本段地層自三疊系頂界至3-1號(hào)煤層下部的砂礫巖。該段巖性下部以灰色巨厚層狀粉、細(xì)砂巖為主，夾薄層砂礫巖、炭質(zhì)泥巖和薄煤層，地層膠結(jié)堅(jiān)硬，不易風(fēng)化。井田內(nèi)共5個(gè)鉆孔控制全了該段地層，地層厚度90.30 m～143.41 m，平均121.33 m。巖芯較破碎，完整性較差，RQD值平均43%，根據(jù)巖石物理力學(xué)測(cè)試成果，砂巖飽和抗壓強(qiáng)度30.4 MPa～42.7 MPa，平均36.6 MPa，平均軟化系數(shù)0.75，屬半堅(jiān)硬巖石。粉砂巖及泥巖飽和抗壓強(qiáng)度3.3 MPa～22.9 MPa，平均16.2 MPa，軟化系數(shù)0.44，屬軟巖石。巖芯完整性差～中等，巖體基本質(zhì)量差，巖體穩(wěn)定性差，巖組不甚穩(wěn)固，礦井開采巷道易發(fā)生冒落等圍巖變形破壞。對(duì)礦床開采有直接的影響。

3 各煤層頂?shù)装鍘r石穩(wěn)固性評(píng)價(jià)

勘探階段分別在33-6,33-7,34-6,37-5,37-6,37-7和37-8鉆孔中對(duì)可采煤層頂?shù)装遢^系統(tǒng)地采集了巖石物理力學(xué)試驗(yàn)樣51組，并收集詳查勘探階段巖石力學(xué)樣49組。各煤層頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)分析見表1，巖石堅(jiān)硬程度分類見表2。

表6 礦床圍巖巖體質(zhì)量系數(shù)法評(píng)價(jià)表

表7 巖體質(zhì)量分級(jí)表(GB 12719—1991)

表8 礦床圍巖巖體質(zhì)量指標(biāo)法評(píng)價(jià)表

4 礦床井巷圍巖穩(wěn)固性評(píng)價(jià)

對(duì)勘探區(qū)內(nèi)西山窯組及八道灣組地層巖組，采用巖體質(zhì)量系數(shù)法和巖體質(zhì)量指標(biāo)法進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

西山窯組及八道灣組地層RQD統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3,表4。

1)巖體質(zhì)量系數(shù)法。

采用巖體質(zhì)量系數(shù)Z對(duì)礦床圍巖進(jìn)行評(píng)價(jià)，其公式為：

Z=I×f×S。

礦床圍巖巖體Z值范圍及其優(yōu)劣分級(jí)見表5，礦床圍巖巖體質(zhì)量系數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果見表6。

2)巖體質(zhì)量指標(biāo)法。

采用巖體質(zhì)量指標(biāo)M，對(duì)礦床圍巖進(jìn)行評(píng)價(jià)，其公式為：

M=Rc×RQD/30。

其中，M為巖體質(zhì)量指標(biāo)；Rc為巖塊飽和軸向抗壓強(qiáng)度(用試驗(yàn)成果平均值)；RQD為全部鉆孔相應(yīng)層位的RQD平均值。

巖體質(zhì)量分級(jí)見表7，礦床圍巖巖體質(zhì)量指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果見表8。

5 井田工程地質(zhì)類型

井田地層為碎屑巖沉積巖為主，層狀巖類，礦區(qū)工程地質(zhì)類型為第三類。地形地貌條件簡(jiǎn)單，地質(zhì)構(gòu)造中等，巖體結(jié)構(gòu)以層狀結(jié)構(gòu)為主，巖體質(zhì)量中等～差，巖體完整性中等～差，巖體穩(wěn)定性中等～差，局部易發(fā)生礦山地質(zhì)問題，露天開采地段注意邊坡保護(hù)，防治邊坡滑塌，未來礦井工程地質(zhì)條件中等。

[1] 福建省121地質(zhì)大隊(duì).新疆托克遜縣克爾堿煤礦區(qū)五號(hào)井田勘探地質(zhì)報(bào)告[R].2017.

[2] 李增學(xué).礦井地質(zhì)工作手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1981.

Analysis on engineering geological characteristics of No.5 mine field in Ke’erjian coal mine

Lu Fuguang

(The121GeologicalTeaminFujianProvince,Longyan364021，China)

Based on the analysis of 51 borehole data in No.5 field and statistical analysis of the physical and mechanical indexes of the strata in the hole, the geological characteristics of the field are analyzed and evaluated, and the stability of the middle rock in the middle of the Badaowan formation is poor.

No.5 mine field, engineering geology, stability evaluation, rock

1009-6825(2017)22-0066-03

2017-05-24

盧福光(1962- ),男,工程師

P642

A