硫磺沟煤矿采空区工程地质勘察及其对工程影响的分析

作者：王锋

来源：《科技创新导报》2012年第11期

摘要:通过对硫磺沟煤矿场地的勘察,分析了其地层特征、钻探过程中的漏浆现象以及空洞成因,并对场地的适宜性进行了评价。

关键词:采空区地质勘察适宜性

中图分类号:TD1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(b)-0063-01

1 引言

硫磺沟煤矿地处天山隆起带北坡地带,大地构造位于阿克德向斜南翼,地层走向为北东-南西走向,为一向西北倾斜的单斜构造。兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿进行改扩建工程,需要增设一处工业场地,以备地面建筑设施之用。场址选定后,考虑到矿井四周多有采空区的存在,而本场地下是否也存在巷道及采空区,因无资料可查,给地面建筑的建设造成了隐患。

2 场地地层

采空区调查勘察揭露的地层由新至老主要为人工回填层、河床相沉积的卵砾石层以及侏罗系西山窑组泥质岩类及煤系地层。

(1)人工回填层。地表0～2.0m厚度内多见有黑色的煤渣、煤矸石和少量粉砂、粉土物。其下至8.0m左右以河床相卵砾石(含漂砾)回填。该回填层在不同位置回填物质不尽相同,但大部分回填物以卵砾石(含漂砾)、煤矸石为主。

由于煤场运行已多年,运煤车辆的碾压等已使回填层处于稍密-中密状态,钻孔进尺难度较大,钻孔的孔壁除靠近头屯河防洪堤一线有塌孔和泥浆渗漏外,其它地段回填层中一般无漏浆和坍塌现象。

由钻孔资料显示,该回填层在场地内皆有分布,场地南段和中段较厚,北段较薄,回填层厚度3.0～8.0m不等。

(2)河床相含漂砾的卵石层。青灰色,中密-密实,稍湿-饱和,颗粒的磨圆度较好,多呈近圆状,分选一般,多含漂砾。地表可见漂砾直径可达60cm,砂泥质充填。此层在场地内皆有分布,沉积厚度5.0m左右,钻进难度较大。

(3)侏罗系地层。以泥质钙质的泥岩、泥质砂岩为主,浅灰色,除与第四系接触面有厚度不大的呈破碎状的强风化体存在外,其下均呈中等和微风化状态。岩芯成柱型较好,柱体一般在10～25cm左右,最长可达60cm。

(4)煤层。根据硫磺沟煤田地质资料与本次采空区勘察钻孔揭露的岩芯资料可知,硫磺沟煤矿井田范围内主要存在3层可采煤层:①为4～6号煤层,厚度约5～6m。②为7号煤层,厚度约1～2m。③为9～15号煤层,厚度约30～35m。

调查区在靠近河床防洪堤一带的4-6号、7号煤层因河床水流的冲刷剥蚀,大部分已缺失。而远离河床区段其它钻孔中都可见到4-6号煤层、7号煤层,而9-15号煤层除15#钻孔缺失外,其他钻孔中都有出现,且厚度完整。

3 漏浆现象及空洞成因分析

(1)根据1号、2号钻孔揭露的深度、岩性、见煤状况、空洞的高度以及采煤巷道在地面上的投影和对六号竖井参加采煤工作的老工人的询问等情况综合分析可知:硫磺沟煤矿六号竖井采掘工作是严格和正规的,采煤的主巷道和回风巷基本上是沿煤层走向而行。在地面上的投影是沿煤矿北侧山体的山脚一线搌布,主巷道和回风巷之间的地段则是六号竖井采掘工作面。运输巷基本垂直于主巷道和回风巷道布置。而回风巷的布置则在采煤工作面一侧的上方,煤矿严格要求回风巷与采煤工作面之间必须留有15～20mm的安全煤柱,以此来保证回风巷的正常运行和正常的安全生产,否则属犯规作业。据了解,主巷道和运输巷的宽度和高度一般都在2.0～2.5m,而回风巷的巷道高度和宽度在1.0～1.5m。采煤高度基本为煤层厚度。

根据钻孔揭露的深度,煤层厚度、煤质可以确定,钻孔所遇掉钻位置处的煤层属9-15号煤层无疑。

由钻孔揭露的空洞高度、回风巷在地面的投影位置以及硫磺沟煤矿六号竖井回风巷高度位置相一致的特征,可以确定1#、2#钻孔出现的空洞不是采空区而是六号竖井的回风巷道。

其次,由钻机施工泥浆渗漏的情况,岩芯较完整的情况分析,六号竖井回风巷顶部还未出现塌落与滑移破坏现象,巷道保持完好。

(2)由于9-15号煤层在工业场地沿河床一带多出露于地表,属易开挖煤层,采煤的方法无规划和统一性,为乱采区,采掘后留有大量的采坑,这些留有的采坑随年代的延续、人为的活动、头屯河洪水期洪水的淹没,洪水中携带细颗粒物的堆积,以及后期人为的回填,最后使采坑至平。而后期硫磺沟煤矿和早期用于农用耕地、平整耕地时在其上又大量的回填了卵砾石和煤矸石等物质。这些物质颗粒粗大,留有大量的空隙,因此当钻孔进尺到该层面时便出现了大量的漏浆、孔壁坍塌,但不掉钻的现象。由此我们认为工业场地沿防洪堤一线是私人露天采煤的挖掘区,采煤的最大深度自现场地面下约16.0～19.0m,漏浆深度即为前期回填和后期回填的分界面,同时可以确定该区间没有采空区,只为回填区。