康永明，张永贵

（北方魏家峁煤电有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯017000）

魏家峁露天煤矿地质情况研究

康永明，张永贵

（北方魏家峁煤电有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯017000）

以魏家峁露天煤矿勘探报告为基础，结合2016年开采区域，详实的介绍了矿区得生产地质、水文地质，形成了地质开采说明书。形成的地质说明书可作为魏家峁露天煤矿年度设计的依据，亦可成为其他露天煤矿编制地质说明的一种参考。

露天煤矿；地质说明；生产地质；水文地质

0 引言

地质工作是煤矿建设、生产中至关重要的组成部分，应贯穿于煤矿建设、生产直至报废的全过程。对于生产煤矿而言，可靠详实的地质说明有利于采矿设计的科学合理，从而使生产安全高效，实现企业终极目标。

不同矿区地质情况千差万别，不可简单照搬照抄；同一矿区不同采区地质情况不尽相同，不可简单拿来使用，地质说明必须以地质勘探报告为基础，必要时进行补充勘探[1－3]。

为了更加科学合理的进行设计，以地质勘探报告为基础，对魏家峁露天煤矿2016年度开采区域的地质情况进行详细说明。

1 魏家峁露天矿地质概况

2016年魏家峁露天煤矿的开采范围内整体地质情况简单。无较大、较复杂地质变化，无大的断层、岩浆岩、陷落柱，生产主要受到罐子沟向斜影响。在罐子沟向斜影响下，采场北帮和西南工作帮北部岩石顶板起伏较大，对生产、设计造成一定困难。另外，采场上部大面积分布第三系红色、棕红色粘土和钙质结核层，对生产和地质管理工作造成一定影响。

煤层赋存稳定，平均厚度在18 m，西北部较厚，东南部接沿帮公路处变薄。煤层顶板为灰黑色砂质泥岩，其次可见灰白色粉、细砂岩，底板多为灰白色粗砂岩，偶见泥岩、细砂岩。

采区水文地质条件为简单型，6＃煤层顶板二叠系下统山西组砂岩裂隙含水及石炭系上统太原组砂岩裂隙含水为主要影响采剥含水层。涌水量补给来源主要为大气降水。

区内共经历6次地质勘查勘测，以2004年内蒙古煤田地质勘查153地质队勘查最为详细，详细查明了本区主要含煤地层为太原组，地层倾角一般在5°左右，发育宽缓褶曲，未发现断裂构造和岩浆岩活动，水文地质条件简单，开采技术条件较好。主要可采煤层为太原组的6＃煤层，具有煤层埋藏较浅、层位、厚度稳定、厚度大、均为长焰煤。洗选、加工性能简单，是良好的动力用煤，总资源储量97 718万t[4]。

2 生产地质情况

2.1 地层及地质构造

露天矿区大部分地区被第四系黄土和风积沙所覆盖，只有局部的梁顶或冲沟中才有基岩出露。

2016年露天矿开采所涉及的钻孔有H56、H57、H58、H59、H60、H65、H66、H67（如图1）。由北向南选取H56、H58、H60三个典型钻孔进行分析。

图1 2016年开采范围涉及的钻孔

钻孔H56由上到下依次为51.98 m的黄土、28.82 m的粘土、20.15 m的粗砂岩、13.67 m的砂质泥岩、11.74 m的粗砂岩、10 m的泥岩、7.30 m的粗砂岩、8.80 m的砂质泥岩、24.3 m的煤（含有矸石层）。土岩分界面标高为1 090.92 m，岩煤分界面标高为1 021.92 m，煤底板标高为1 001.56 m。该区域2015年底为1 096 m水平，2016年底计划剥离到1 064 m水平。

钻孔H58由上到下依次为93.80 m的黄土、5.40 m的粉砂岩、0.18 m的细砂岩、4.27 m的中砂岩、5.35 m的含砾砂岩、1.40m的细砂岩、21.30 m的中砂岩、19.5 m的煤。土岩分界面标高为1 074.88 m，岩煤分界面标高为1 036.98 m，煤底板标高为1 017.28 m。该区域2015年底为1 064 m水平，2016年底计划剥采到煤底板。

钻孔H60从上到下依次为69.41 m的黄土、15.05 m的粗砂岩、3.60 m的砂质泥岩、17.55 m的6号煤。土岩分界面标高为1 064.23 m，岩煤分界面标高为1 045.58 m，煤底板标高为1 028.14 m。该区域2015年底为1 080 m水平，2016年底计划剥离到1 048 m水平。

综合分析以上3个钻孔，钻孔内的岩性有黄土、红土、钙质结核、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、砾砂岩、砂质泥岩，红土含量北多南少，土岩分界面由北向南依次降低，6#煤层顶板由北向南逐渐抬高，岩层由北向南逐渐变薄。2016年剥离主要是岩石剥离，所以岩层的下倾、6#煤层的抬高成为2016年剥采的主要影响因素[5]。

2.2 地质构造

露天矿区地处老赵山粱背斜北侧，罐子沟向斜南北横贯全区大部，西与沙沟背斜相邻，无断裂构造和岩浆岩活动，地质构造类型简单。2016年开采范围内遇到的主要构造为罐子沟向斜和老赵山背斜[6]。

1）老赵山梁背斜：位于煤田南部老赵山梁—马场咀一带，轴向近E～W，由东向西倾伏，背斜轴部出露奥陶系灰岩，两翼出露煤系地层，产状平缓，延伸约20 m。

2）罐子沟向斜：位于煤田南部罐子沟西侧，走向近S～N，向北倾伏，贯穿全区，两翼地层倾角5°左右，十分宽缓，形态特征不太明显。轴部位于84、156、245、H67号孔连线一带，褶曲幅度北部40～80 m，南部20～40 m，先期开采地段20 m，南北延伸约8 km。先期开采地段煤层底板高程在1 020～1 080 m，大部分在1 020～1 060 m，罐子沟向斜对煤层底板形态影响不大。魏家峁露天矿区地质构造示意图如图2。

2.3 煤层、煤质及风氧化情况

2016年采煤范围在首采区内，主要开采6#煤层。6#煤层为低中灰分、低中硫、低磷高热值长焰煤。2.3.1煤层厚度

首采区6#煤层厚度0.20～23.85 m，平均12.89 m。大多在10～18 m，煤层厚度稳定，变化不大，靠近煤层露头及风化煤分布区煤层厚度变小。6#煤层见煤点数151个，可采点数146个，分布面积51.13 km2，可采面积50.52 km2，属较稳定煤层。该煤层结构复杂，夹矸层数0～13层，平均5层；夹矸总厚度0.10～5.10 m，平均1.62 m；夹矸的岩性多为泥岩、粘土岩。6#煤层顶底板岩性大部分为泥岩、粉砂岩、粗砂岩，其次为砂质泥岩。6#煤层厚度变化如图3。

图2 魏家峁露天煤矿地质构造示意图

图3 2016年开采范围内6号煤厚度等值线

在2016年开采范围内，6#煤层厚度为8~20 m，平均开采厚度为18.82 m。南部地势偏高，北部地势偏低，煤底板标高为1 003.5~1 037.5 m，底板平均标高为1 016.7 m，煤顶板标高为1 023.7~1 050.5 m，顶板平均标高为1 039.7 m。

2.3.26#煤煤质

1）物理性质。6#煤呈黑色，风化后呈褐色～黑褐色，条痕色呈褐黑～黑褐色，沥青光泽，局部可见油脂光泽，丝炭发育的层段显丝绢光泽。贝壳状及参差状断口，外生和内生裂隙不发育，脆性差。节理中，局部充填有黄铁矿薄膜及方解石脉、薄膜。由于煤岩组分的差异，常见条带状结构，块状构造。燃点一般为300℃左右，燃烧试验为剧燃。残灰呈粉状～块状，灰白～灰色。煤风化后煤质疏松，呈土状，燃烧时火焰不大。

2）灰分。6#煤层灰分产率为9.57%～37.32%，平均为17.62%。标准差为4.55，变异系数为26%，灰分变化小。其灰分产率主要集中在10%～25%。平面上，区北东部灰分相对偏高，其它大部分区域灰分摆动在15%～20%。属低灰～中高灰分煤，平均为低中灰分煤。6#煤层灰分等值线如图4所示。

图4 6#煤层灰分等值线

3）硫分。6#煤层：全区硫分波动在0.29%～1.32%，平均值为0.69%，标准差为0.41，变异系数为59%，硫分变化小，硫含量主要集中在0.5%～1.0%。平面上，含量变化稳定。全区为特低硫～低中硫分煤，平均为低硫分煤。6#煤层硫分等值线如图5所示。

图5 6#煤层硫分等值线

2.3.3 风氧化情况

矿区煤为非炼焦用煤，所以对氧化煤不予考虑，只着重于区分风化煤。2016年采煤范围中只在东部一小块有风化煤，6#煤风化分布情况如图6。

图6 魏家峁露天煤矿6#煤层风化范围示意图

3 水文地质情况

本矿区主要可采煤层的直接充水含水岩组分别为山西组裂隙砂岩含水岩组、太原组裂隙砂岩含水岩组。各含水岩组的岩性由不同粒度的砂岩组成，其不同程度地发育有裂隙，充水空间较发育（由简易水文地质观测的消耗量大可证实），连通性较好。山西组裂隙砂岩含水岩组顶部普遍有1~2层泥岩、粘土岩、砂质泥岩为隔水层与上覆地层相隔。下石盒子组的砂质泥岩、泥岩段亦为较好的隔水层，对阻隔大气降水渗入补给直接充水含水岩组起着良好作用。二直接充水含水岩组间有全矿区稳定分布，厚度大的6#煤相隔，隔水性良好。各直接充水含水岩组补给源为大气降水通过煤系地层露头或隐覆于黄土层之下的露头补给，补给区面积小，分布不集中，降水量少，决定了补给量有限，富水性差。

矿区内施工的76、H18号专门水文地质孔，抽水试验目的段为山西组裂隙砂岩含水岩组：水位埋深26.11～171.68 m，水头标高1 061.03～1 068.90 m，渗透系数0.082～0.404 m/d，单位涌水量0.006～0.468 L/s·m。H22号专门水文地质孔，抽水试验目的段为太原组裂隙砂岩含水岩组：水位埋深5.55 m，水头标高1 055.19 m，渗透系数0.053 9 m/d，单位涌水量0.007 79 L/s·m[7]。

本地区第四系松散岩类贮水条件较差，富水性较弱无涌水量；煤系含水层在开采过程中，其承压含水层转无压含水层采用大井法计算地下涌水量，计算公式为：

式中：Q为预测的矿坑涌水量，m3/d；K为渗透系数，0.08 m/d；H为水柱高度，20 m；M为含水层厚度，13 m；R0为引用影响半径，694 m；r0为引用半径，406 m；预算结果为Q＝131 m3/d。

4 结论

1）介绍了魏家峁露天煤矿2016开采区域地质的总体概况，生产地质和水文地质情况；

2）介绍了魏家峁露天煤矿2016年开采区域生产地质，包括地层、地质构造、煤层、煤质及风氧化情况，分析了充水原因，计算了涌水量；

3）形成的地质说明书有利于采矿设计的科学合理，满足2016年生产需求，可供其他矿区编制地质说明书参考[8]。

［1］司黎，吕贵友.编制矿井开拓地质说明书过程中几个问题的探讨［J］.煤炭技术，2005，24（01）：68-69.

［2］蒋亭.浅谈煤矿巷道掘进地质说明书［J］.经贸实践，2015（15）.

［3］杨静，王二兵.露天煤矿地质素描新方法的应用［J］.露天采矿技术，2013（3）：28-29.

［4］温蕊，宋宇辰.魏家峁露天煤矿地质环境影响评价［J］.内蒙古煤炭经济，2015（9）：105-105.

［5］范红艳，徐宝绩，贾宏君，等.有关加强露天煤矿地质工作的建议［J］.电源技术应用，2013.

［6］叶永祥.魏家峁露天煤矿地质环境问题及防治措施［J］.露天采矿技术，2013（11）：75-77.

［7］刘所林，吴迪，鲁德顺.露天煤矿地质灾害的形成原因及治理措施［J］.露天采矿技术，2014（11）：29-31.

［8］谢仁海.煤矿地质［M］.北京：煤炭工业出版社，1976.

【责任编辑：解连江】

Study on geological condition in Weijiamao Open-pit Coal Mine

KANG Yongming,ZHANG Yonggui
(North Weijiamao Power and Coal Co.,Ltd.,Ordos 017000,China)

In the exploration report,combining with 2016 mining region,the article introduces the producing geology and hydrogeology,forms the geological mining specification,which can be the basis of annual design in Weijiamao Open－pit Coal Mine,or can be the reference for other open－pit coal mine geological description.

open－pit coal mine;geological description;production geology;hydrogeology

T∶824

B

1671－9816（2017）02－0038－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.011

康永明，张永贵.魏家峁露天煤矿地质情况研究［J］.露天采矿技术，2017，32（2）：38－41.

2016－08－17

康永明（1983—），男，陕西渭南人，学士，毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现在魏家峁露天煤矿从事煤炭研究工作。