矿井开拓与开采

2 矿井开拓与开采2.1 煤层埋藏及开采条件2.1.1 地质构造及特征1、地层及地质构造（1）地层特征矿区地表出露的主要地层为第四系（Q）、石炭系下统摆佐组（C1b）、上司组（C1s）、旧司组（C1j）、详摆组（C1x）、汤耙沟组（C1t）。

由新至老简述如下：1）第四系（Q）黄色、黄褐色粘土、亚粘土及植物根系，含砾砂、砂岩、泥岩碎块，主要分布在缓坡及沟谷地带，厚0～20m。

2）摆佐组（C1b）地表掩盖强烈，未出露完全，地层剖面仅测制其底部地层；浅灰、灰白色厚层至块状燧石结核灰岩，顶部为细晶白云岩。

以白云岩与下伏上司组泥晶灰岩分界。

厚大于40m。

3）上司组（C1s）上部灰岩页岩段：岩性主要由灰色中厚～厚层状生物碎屑灰岩、泥质灰岩、黑色页岩组成。

含燧石条带或团块。

含丰富的动物化石，主要有双壳类、珊瑚等。

中下部砂岩页岩段：由石英砂岩、页岩组成，以页岩为主，中夹多层泥质灰岩薄层，底为细粒石英砂岩。

下部灰岩段：主要岩性组合为泥晶灰岩、泥质灰岩夹页岩，以泥晶灰岩为主，含燧石团块，产丰富的动物化石，主要为双壳类、菊石、珊瑚等。

底部为泥质灰岩，与旧司组页岩分界。

本组厚420～500m左右。

4）旧司组（C1j）分布于矿区南西部，岩性以深灰～灰黑色中厚层状泥质灰岩、黑色页岩、泥晶灰岩、生物碎屑灰岩。

以底部中厚层状泥晶灰岩、泥质灰岩与下伏祥摆组页岩分界，属整合接触。

本组厚约150～210m。

下部以泥质灰岩与页岩组成，向上页岩增多。

中部以泥质灰岩及泥晶灰岩为主，夹页岩薄层，含少量燧石团块，产双壳类化石。

上部以页岩夹泥晶灰岩为主，含燧石团块。

5）详摆组（C1x）本区的主要含煤地层，以页岩、砂岩为主，上部夹泥灰岩（或泥质灰岩）薄层。

厚230～452m。

含煤8～9层，单层煤厚0.1～1.90m，多以煤线及透镜体产出。

根据岩性组合及含煤特征可分为三段。

第三段（C1x3）：厚140～204m，平均厚172m，主要岩性组合为：中～厚层状石英砂岩、泥质粉砂岩、页岩薄煤层及煤线组成，含菱铁矿团块及条带。

上部主要岩性黑色页岩夹泥质灰岩，含少量菱铁矿团块，产双壳类、腕足、珊瑚等化石。

中部主要为黑色页岩、砂质页岩，局部夹石英粉砂岩薄层，含较多菱铁矿团块及条带，厚度较大，岩性单一。

下部主要由石英砂岩、石英粉砂岩、泥质粉砂岩、页岩、煤层组成，含煤层三层：M1、M2、M3；其中M3为局部可采煤层，其余煤层不可采。

以底部M3煤层底板石英砂岩与下伏页岩分界，标志清楚，属整合接触。

第二段（C1x2）：厚125~215m，平均厚度170m，主要岩性组合为：石英砂岩、石英粉砂岩、泥质粉砂岩、页岩组成旋回性韵律。

上部夹薄煤层或煤线，页岩中含菱铁矿团块及条带，产双壳类，海百合化石，以及生物遗迹化石。

以底部厚层状石英砂岩与下伏页岩、砂质页岩分界，标志清楚，属整合接触。

第一段（C1x1）：厚113～147m，平均厚130m，为主要的含煤段，主要岩性组合为：石英砂岩、石英粉砂岩、泥质粉砂岩、页岩、煤层或煤线。

产双壳类、海百合化石，生物遗迹化石，以及碳化植物茎叶化石碎片等。

矿区含煤层八层，有可采及局部可采煤层三层，编号为M5、M5、M9。

M5、M9在矿区内较为稳定，属全区可采煤层，M3为极不稳定煤层，属局部可采煤层。

6）汤耙沟组（C1t）本组总厚560.2m。

主要岩性为灰～深灰、灰黑色中厚—厚层状致密灰岩及结晶灰岩，下部夹硅质灰岩、页岩、炭质页岩；顶部为泥质灰岩，局部为燧石结核。

自下而上颜色变浅，硅质含量减少，泥质成分增多。

产丰富的动物化石。

主要有双壳类、珊瑚、腕足、海百合等。

（2）地质构造矿区主要构造单元为六盘水断陷威宁北西向构造变形区，主要构造形迹位于龙街向斜南部扬起端与北西向翻努背斜交汇部位，总体呈单斜构造，次级褶皱不发育。

地层总体走向近北西西，倾向南西，地表倾角10～39°，一般10～20°左右。

矿区共发现断层13条，在南西部老锅厂以南一带，特别是浅部大小断层较多。

1）褶皱构造翻努背斜：位于矿区北东，轴向310～320°，核部地层为上泥盆统地层（D3）。

因翻努背斜位于拟建矿井边缘，对煤层开采影响不大。

2）断裂构造F1断层（呢起崖断层）：位于矿区外北东部，断层呈北西～南东向展布，全长近5000m，倾向南西，倾角较陡，断于汤粑沟组灰岩之中。

为区域性正断层，该断层对本矿区范围内煤层无直接影响。

F2正断层发育于矿区东部，走向100°～120°，倾向北东，倾角约70°，落差20－40m。

对井下的开采有一定影响。

F3断层：位于矿区北东部，呈北西南东向延伸，北西起于山后头汤粑沟组灰岩，推测与F4相交。

向南东延伸，斜穿矿区后在王家院子逐渐减弱，消失于旧司组灰岩之中，全长3800m。

断层倾向北东，倾角较陡推测大于60°。

是一条南西盘（下盘）下降，北东盘（上盘）上升的逆断层。

受此影响，在锅泥沟附近造成区内各煤层错断。

井下见该断层上盘煤层下挫近30m，对矿区东部煤层影响较大，造成对煤层的连续性破坏。

F4断层：位于矿区西部边界处，呈北东～南西延伸再转向近南北向，全长近4500m。

断层倾向西，倾角约45°。

断层沿地层倾向切割矿区所有地层，造成煤层错动变形，据地表岩性判断短距在60m以上，上盘（西）上升，为逆断层，断层向南东方向逐渐减弱，南东不消失于上司组灰岩中。

下一步有待查明该断层对煤层的影响程度，本次以该断层作为矿区西部自然边界。

F5正断层发育于矿区南部，走向30°～50°，倾向北西，倾角约70°，落差20～40m。

断层沿地层倾向切割矿区所有地层，造成煤层错动变形，对矿区东部煤层影响较大，造成对煤层的连续性破坏。

对井下的开采有一定影响。

另外ZK9－1、ZK1－1钻孔中均揭露了次级小断层。

综上所述，区内受以上断层影响，发育较多次级小断层，其断层走向多为北东至南西向，这些次级断层对煤层的稳定性皆有不同程度的影响。

矿区总体属单斜构造，地层倾角平缓至中等，区内褶皱构造发育，大小断层较为发育，断层走向以北西向为主，并伴生较多次级小断裂，对煤层的稳定性、连续性有不同程度的破坏作用，造成煤层的重复或缺失，其地质构造复杂程度为中等类型。

2.1.2 煤层及煤质1、含煤地层矿区含煤地层为详摆组（C1x），厚260～320m，岩性为页岩、砂岩、泥岩及煤层，按含岩性组合特征分为三段，由新至老描述如下：第三段（C1x3）：岩性为灰黑色页岩、砂质页岩、炭质页岩和石英砂岩等，含局部可采煤层（M3）及煤线三层，厚度45.6～56.1m。

以M3底板与C1x2分界，标志清楚。

第二段（C1x2）：岩性为褐灰、灰黑色砂质页岩、炭质页岩、泥质砂岩、砂质泥岩和石英砂岩等，厚度为91.5～112.7m。

以一层厚4～5m的粉砂岩与C1x1分界。

第一段（C1x1）：岩性为灰黑色页岩、炭质页岩、粉砂岩等，含有煤层及煤线4层，可采煤层为二层，既M5、M9，其中M5平均厚度为1.60m，M9平均厚度为1.0m。

本段厚度122.9～151.3m。

2、可采及局部可采煤层矿区含煤岩系为石炭系下统详摆组（C1x），为一套以滨海相为主的含煤碎屑岩沉积建造。

岩性为石英砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、炭质页岩、泥岩、夹灰岩及煤层，出露较完整，平均厚352m。

含煤层或煤线8—9层，单层煤厚0.1～1.90m，多以煤线及透镜体产出。

煤层总厚4.9～6.4m左右，含煤系数1.8%。

其中单层厚大于0.8m的全区可采煤层2层（M5、M9），其中M3在F5断层以东达到可采厚度，西部根据钻探和小窑开采见煤情况看均为不可采，因此M3为局部可采煤层。

其余煤层均不可采。

M3煤厚0.4～1.6m，平均厚度1.00m。

M5煤厚1.3～1.9m，平均厚度1.60m。

上距M3煤层130m左右。

M9煤厚0.7～1.4m，平均厚度1.05m。

上距M5煤层45～50m左右。

区内可采煤层M5、M9厚度较稳定，M3为不稳定煤层，结构简单至复杂，煤类简单，可采范围内煤质变化不大，各可采煤层主要特征见表2－1－1。

威宁县锅泥沟煤矿综合地层柱状见图AZ1129－107－13、煤层顶、底板岩性特征、物理力学性质、结构及变化规律1）M3煤层直接顶板为厚0.6～0.8m泥质粉砂岩，之上为厚层状细粒石英砂岩。

直接底板为泥质粉砂岩或石英粉砂岩，局部地方有少许黑色含炭页岩。

2）M5煤层直接顶板为深灰色炭质泥岩，其上为厚3～13m深灰色页岩夹灰白色石英粉砂岩细条带，其直接底板为黑色含炭页岩，之下为泥质粉砂岩或石英粉砂岩。

表2－1－1 可采煤层主要特征表3）M9煤层直接顶板为厚1～3m深灰色页岩，在其底部见黄铁矿条带或团块（为3号标志层），老顶为石英砂岩，底板为黑色页岩。

因此，三煤层的顶、底板属于一般稳固性顶底板岩性，须在开采过程中加强两邦及顶、底板的支护。

4、煤层露头（含隐露头）及风化带情况在地表及以下0～10m深度范围内，煤表现为黑色粉末状、细颗粒状，呈土状光泽，局部表现为粘土、煤华，见大量粘土充填于裂隙中。

地表以下10～20m 深度范围内，肉眼观察煤呈黑色，硬度增大，裂隙面光泽较暗，新鲜面呈玻璃、似金属光泽，裂隙发育，裂隙面见粘土沿裂隙充填痕迹。

地表以下50m深度后，肉眼观察呈黑、灰色，具有粉状、粒状和鳞片状断口，煤中裂不明显。

根据原资料斜井取样结结果，煤层的风化带宽约15～18m，氧化带宽度10～14m，风氧化带宽25～32m左右。

5、煤质及煤种煤质资料来源于四川省地质矿产勘查开发局二○二地质队威宁项目部二○一○年三月编制的《贵州省威宁县锅泥沟煤矿补充勘查地质报告》。

矿区含可采煤层二层M5、M9煤层，局部可采为M3煤层。

1）煤的物理性质M3煤层为灰黑色半亮～光亮型煤，光泽较强。

以亮煤为主，镜煤次之。

中～细条带状结构，层状、块状构造。

参差状、阶梯状断口。

比重小，性脆、松散。

见少量黄铁矿颗粒或粒状集合体。

M5煤层为灰黑色半亮～光亮型煤，光泽较强。

以亮煤为主，暗煤、镜煤次之。

中条带状结构，层状、粉状构造。

参差状、阶梯状断口。

比重小，性脆、松散。

见少量黄铁矿颗粒或粒状集合体。

M8煤层为灰黑色半亮型煤，光泽较强。

以亮煤为主，暗煤次之，条带状结构，上分层具块状构造，下分层具粉状构造。

参差状、阶梯状断口。

比重小，性脆、松散。

上分层顶部见黄铁矿颗粒或粒状集合体。

M9煤层为灰黑色半亮型煤，光泽较强。

以亮煤为主，暗煤次之，条带状结构、粉状构造。

参差状、阶梯状断口。

比重小，性脆、松散。

上分层顶部见黄铁矿颗粒或粒状集合体。

2）煤的化学性质（1）水分（Mad）矿区内可采煤层M5煤层原煤水分为1.30%，属特低全水分煤。

M9煤层原煤水分为1.54%，属特低全水分煤。

（2）灰分（Ad）矿区内可采煤层M5煤层原煤灰分为12.00%，属低灰煤。