克爾堿煤礦區五號井田工程地質特征分析

盧 福 光

(福建省121地質大隊，福建 龍巖 364021)

克爾堿煤礦區五號井田工程地質特征分析

盧 福 光

(福建省121地質大隊，福建 龍巖 364021)

通過對五號井田51個鉆孔的資料收集，統計分析了孔內各巖層的物理力學指標，并對井田工程地質特征進行了分析評價，認為八道灣組中段圍巖穩定性差。

五號井田，工程地質，穩固性評價，巖石

五號井田勘探階段施工了51個鉆孔，本文利用鉆孔巖芯的物理力學試驗數據成果，對五號井田工程地質特征進行綜合分析和評價，為五號井田初步建井設計和施工提供了可靠的工程地質參數。

1 第四系松散土體

2 基巖工程地質條件

2.1 中侏羅統頭屯河組層狀巖類半堅硬巖組

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、細砂巖互層為主，厚度大于502.37 m。節理裂隙較發育，裂隙率一般3條/m～5條/m，巖石飽和抗壓強度一般介于30 MPa～60 MPa之間，屬半堅硬巖石。鉆孔巖芯RQD值57%～85%，平均74%，巖芯多呈長柱狀，總體巖石質量屬中等，巖體完整性為中等，巖組總體穩固性中等，對礦床開采有一定影響。

2.2 中侏羅統西山窯組上段層狀巖類半堅硬與軟弱相間巖組

本段地層自5-2號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、細砂巖為主、粗砂巖、砂礫巖、炭質泥巖和煤層。本井田內共有16個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%，根據巖石物理力學測試成果，砂巖飽和抗壓強度28.0 MPa～69.9 MPa，平均47.25 MPa，平均軟化系數0.66，屬半堅硬巖石。粉砂巖及泥巖飽和抗壓強度3.9 MPa～37.8 MPa，平均14.06 MPa，軟化系數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、Ⅳ級、Ⅴ級結構面發育，巖芯完整性差～中等，巖體基本質量差，巖體穩定性差，巖組不甚穩固，礦井開采巷道易發生冒落等圍巖變形破壞。對礦床開采有直接的影響。

2.3 中侏羅統西山窯組下段層狀巖類半堅硬巖組

本段地層自三工河組頂界至5-2號煤下部的粗砂巖、中砂巖、細砂巖，局部為粉砂巖。該段巖性以灰～灰白色粉、細砂巖為主，中部夾薄層粗砂巖、砂礫巖、炭質泥巖和薄煤層。井田內共有10個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%，飽和抗壓強度一般35.0 MPa～65.0 MPa，屬半堅硬巖石。巖芯多呈長柱狀～短柱狀，總體巖石質量屬中等，巖體完整性為中等，巖組總體穩固性中等，對礦床開采有一定影響。

2.4 下侏羅統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，層位穩定，巖性均一為良好標志層。井田內共有13個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%，巖芯多數呈短柱狀，泥巖類自然抗壓強度12.5 MPa～32.0 MPa，軟化系數0.45，多屬軟弱巖石、易風化，巖體完整性差，穩定性差，對礦床開采有一定影響。

2.5 下侏羅統八道灣組上段薄層狀巖類半堅硬與軟弱相間巖組

本段地層自KB號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，偶夾炭質泥巖，本段地層含4-2，KB號煤層。井田共有8個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%，根據巖石物理力學測試成果，砂巖飽和抗壓強度30.2 MPa～34.9 MPa，平均32.6 MPa，平均軟化系數0.45，屬半堅硬巖石。粉砂巖及泥巖飽和抗壓強度3.1 MPa～22.9 MPa，平均12.31 MPa，軟化系數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、Ⅳ級、Ⅴ級結構面發育，巖芯完整性差，巖體基本質量差，巖體穩定性差，巖組不甚穩固，礦井開采巷道易發生冒落等圍巖變形破壞。對礦床開采有直接的影響。

2.6 下侏羅統八道灣組中段層狀巖類半堅硬與軟弱相間巖組

本段地層自1號、2號煤組上部的砂礫巖至KB號煤層下部砂礫巖。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號煤組，井田共20個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%，根據巖石物理力學測試成果，砂巖飽和抗壓強度20.2 MPa～54.5 MPa，平均35.14 MPa，平均軟化系數0.54，屬半堅硬巖石。粉砂巖及泥巖飽和抗壓強度2.6 MPa～39.4 MPa，平均19.01 MPa，軟化系數0.42，屬軟巖石。該段巖體完整性差，巖組總體不穩固，巖石質量劣，是造成礦床工程地質問題的主要層組。

2.7 下侏羅統八道灣組下段層狀巖類半堅硬與軟弱相間巖組

表1 煤層頂底板巖石物理力學試驗成果統計表

表2 巖石堅硬程度分類表 MPa

表3 西山窯組地層RQD值統計結果表

表4 八道灣組地層RQD值統計結果表

表5 巖體Z值范圍及其優劣分級表

本段地層自三疊系頂界至3-1號煤層下部的砂礫巖。該段巖性下部以灰色巨厚層狀粉、細砂巖為主，夾薄層砂礫巖、炭質泥巖和薄煤層，地層膠結堅硬，不易風化。井田內共5個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%，根據巖石物理力學測試成果，砂巖飽和抗壓強度30.4 MPa～42.7 MPa，平均36.6 MPa，平均軟化系數0.75，屬半堅硬巖石。粉砂巖及泥巖飽和抗壓強度3.3 MPa～22.9 MPa，平均16.2 MPa，軟化系數0.44，屬軟巖石。巖芯完整性差～中等，巖體基本質量差，巖體穩定性差，巖組不甚穩固，礦井開采巷道易發生冒落等圍巖變形破壞。對礦床開采有直接的影響。

3 各煤層頂底板巖石穩固性評價

勘探階段分別在33-6,33-7,34-6,37-5,37-6,37-7和37-8鉆孔中對可采煤層頂底板較系統地采集了巖石物理力學試驗樣51組，并收集詳查勘探階段巖石力學樣49組。各煤層頂底板巖石物理力學分析見表1，巖石堅硬程度分類見表2。

表6 礦床圍巖巖體質量系數法評價表

表7 巖體質量分級表(GB 12719—1991)

表8 礦床圍巖巖體質量指標法評價表

4 礦床井巷圍巖穩固性評價

對勘探區內西山窯組及八道灣組地層巖組，采用巖體質量系數法和巖體質量指標法進行定量評價。

西山窯組及八道灣組地層RQD統計結果見表3,表4。

1)巖體質量系數法。

采用巖體質量系數Z對礦床圍巖進行評價，其公式為：

Z=I×f×S。

礦床圍巖巖體Z值范圍及其優劣分級見表5，礦床圍巖巖體質量系數法評價結果見表6。

2)巖體質量指標法。

采用巖體質量指標M，對礦床圍巖進行評價，其公式為：

M=Rc×RQD/30。

其中，M為巖體質量指標；Rc為巖塊飽和軸向抗壓強度(用試驗成果平均值)；RQD為全部鉆孔相應層位的RQD平均值。

巖體質量分級見表7，礦床圍巖巖體質量指標評價結果見表8。

5 井田工程地質類型

井田地層為碎屑巖沉積巖為主，層狀巖類，礦區工程地質類型為第三類。地形地貌條件簡單，地質構造中等，巖體結構以層狀結構為主，巖體質量中等～差，巖體完整性中等～差，巖體穩定性中等～差，局部易發生礦山地質問題，露天開采地段注意邊坡保護，防治邊坡滑塌，未來礦井工程地質條件中等。

[1] 福建省121地質大隊.新疆托克遜縣克爾堿煤礦區五號井田勘探地質報告[R].2017.

[2] 李增學.礦井地質工作手冊[M].北京：煤炭工業出版社，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

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