勃利煤田马场区煤矿工程地质岩组特征分析

勃利煤田马场区煤矿工程地质岩组特征分析

李灵琳

黑龙江省地质矿产测试应用研究所黑龙江哈尔滨150000

马场勘查区位于七台河市东北方向，距七台河市最近点8Km，最远点22Km。勘查区倭肯河以北范围（约191Km2）隶属于七台河市金沙新区（原勃利种畜场），倭肯河南更生村范围（约30Km2）隶属于七台河市茄子河区，勘查区东部倭肯河南及小顺河东范围（约8Km2），隶属黑龙江红兴隆农场管理局北兴农场。其地理坐标为东经131°05′00″-131°17′00″，北纬45°50′00″-46°01′00″，勘查区面积为229.33km2。

本区第四系残、坡积层及冲洪积层的主要岩性为亚粘土含砾石层。煤系地层相变较大，岩性主要由不同粒级的砂岩、泥岩及煤等组成，岩石坚硬致密，工程地质条件良好。

工程地质岩组特征

a、第四系工程地质特征

第四系松散层为残积层、坡积层和冲洪积层，分布广泛，岩性为腐殖土、亚粘土、亚粘土、砂土、流砂及砾石等，厚度0.5-15米。残坡积层多分布于低山丘陵区，地形坡度较陡，植被发育，坡面较稳定，冲洪积层分布于河谷冲沟处，地形平坦，沼泽湿地发育，因第四系层较薄，枯水期大部分无水，工程地质条件简单。对矿床开采影响不大，仅在修筑地表工程时应注意。

b、风化带工程地质特征

风化带为于地层上部，发育深度80米左右，在该带中岩石裂隙极发育，上部岩石颜色均为黄褐色，岩石为半坚硬的，锤击易碎，富水性中等，RQD值均小于33%，岩石由上至下逐渐完整。工程地质条件简单。

c、煤系地层工程地质特征

本区部分煤系地层处于半裸露和裸露状态，地层为下白垩统鸡西群城子河组。煤系地层上部风化裂隙带发育较深，在此带中岩石比较破碎，往下岩石裂隙随着深度增加而减弱。在水1、水2号钻孔分别对87、97、106、112、117、118号煤层的顶板30米以内和底版20以内连续采取岩样进行物理力学试验。共计采取岩样20组，根据岩石力学试验成果报告，①粗砂岩平均单向抗压强度为84.42MPa、平均抗拉强度2.43MPa、平均抗剪强度：内摩擦角29.32°内聚力15.2MPa、RQD值大于85%，确定岩石质量等级为Ⅱ级、岩体质量为第Ⅲ类、岩石属坚硬的；②细砂岩平均单向抗压强度为90.3MPa、平均抗拉强度3.01MPa、平均抗剪强度：内摩擦角25°内聚力14.3MPa、RQD值大于70%确定岩石质量等级为Ⅱ级、岩体质量为第Ⅲ类、岩石属坚硬的；③粉砂岩平均单向抗压强度为76.31MPa、平均抗拉强度3.19MPa、平均抗剪强度：内摩擦角24.48°内聚力8.33MPa、RQD值大于60%，确定岩石质量等级为Ⅲ级、岩体质量为第Ⅳ类、岩石属坚硬的；④泥岩岩平均单向抗压强度为120.75MPa、平均抗拉强度5.47MPa、平均抗剪强度：内摩擦角22.5°内聚力16.55MPa、RQD值大于72%，确定岩石质量等级为Ⅱ级、岩体质量为第Ⅲ类、岩石属坚硬的。可以说明，各类岩石很坚硬，岩石硬度达4-6级，从生产矿井的工程地质条件看，矿井顶底板各类岩石稳定性良好，易于维护。

d、煤层顶底板岩石结构及岩性特征

本区煤层顶底板以粗砂岩、细砂岩、粉砂岩及泥岩为主，从岩性特征来看没有对顶底板稳定性有影响的特殊岩石存在，现将本区主要可采煤层顶底板岩石特征分层叙述如下：

87号煤层：

直接顶由粉砂岩及细砂岩等组成，厚度3.50m，细砂岩石英含量较高，胶结致密；取样位置：10-193

号钻孔，取样深度154.10～155.20m，细砂岩的单向抗压强度72.MPa，抗剪强度：内摩擦角23.1°，内聚力13.3Mpa。岩石为坚硬的，岩石质量为好的，岩体较完整。底板由粉砂岩和粗砂岩组成，厚度2.50-6.60m，岩石裂隙较发育，取样深度为159.23～160.86m，粗砂岩的单向抗压强度75.8MPa，抗拉强度2.77MPa，抗剪强度：内摩擦角28.1°，内聚力11.6MPa。岩石为坚硬的，岩石质量为好的，岩体较完整。

97号煤层：

顶板岩性为粉砂岩及粗砂岩，厚度1.40-5.00m，深灰—灰白色，坚硬致密。

底板岩性由粉砂岩和粗砂岩组成，取样位置：10-193号钻孔，取样深度309.12～312.40m，粗砂岩，岩石较完整，RQD值大于80%，单向抗压强度98.1MPa，抗拉强度3.39MPa，抗剪强度：内摩擦角29.3°，内聚力12.4MPa；306.4—306.93m，岩石为坚硬的，岩石质量为好的，岩体较完整。粉砂岩，岩石完整性差，RQD值小于50%，单向抗压强度23.2MPa，岩石隐蔽裂隙发育。岩石为半坚硬的，岩石质量为劣的，岩体完整性差。

106号煤层：

顶板由细砂岩组成，厚度4.80m，灰色，坚硬致密，底板为粉砂岩，深灰色，RQD值70%，取样位置：10-141号钻孔，取样深度202.8～206.63m，粉砂岩单向抗压强度54.9MPa，抗拉强度，2.10MPa，抗剪强度：内摩擦角29.9°，内聚力6.5MPa。属半坚硬岩石，岩石质量为中等的，岩体中等完整。

112号煤层：

顶板由细砂岩等组成，细砂岩为灰白色，以石英、长石为主要矿物成分，坚硬，RQD值为92%。取样位置：10-141号钻孔，取样深度245.72～247.05m，单向抗压强度101.5MPa，抗拉强度，3.48MPa，抗剪强度：内摩擦角29.2°，内聚力16.3MPa。岩石属坚硬的，岩石质量为极好的，岩体完整。底板由粉砂岩、细砂岩、粗砂岩组成，厚度1.80～6.5m，灰黑—灰白色，致密坚硬，裂隙发育，局部有构造破碎现象。取样位置：10-141号钻孔，取样深度265.01～266.32m，粉砂岩，单向抗压强度112.7MPa，抗拉强度，4.41MPa，抗剪强度：内摩擦角22.1°，内聚力17.7MPa；岩石属坚硬的，岩石质量为极好的，岩体完整。取样位置：10-193号钻孔，取样深度443.26～450.00m，粗砂岩，单向抗压强度79.6MPa，抗拉强度，2.36MPa，抗剪强度：内摩擦角29.2°，内聚力29.2Mpa。岩石为坚硬的，岩石质量好的，岩体较完整；取样深度442.5～443.00m，细砂岩，单向抗压强度75.4MPa，抗拉强度，2.37MPa，抗剪强度：内摩擦角26.5°，内聚力26.5MPa。岩石为坚硬的，岩石质量好的，岩体较完整。

117号煤层：

顶板由泥岩、粉砂岩及细砂岩组成，厚度为18.5m，黑灰色，胶结致密，含丰富的植物及种子化

石，隐蔽裂隙发育，局部破碎，取样位置为10-141和10-193号钻孔，取样深度分别为309.15～310.74m和493.75～492.60m，岩性为泥岩，单向抗压强度124.9MPa，抗拉强度5.89MPa，抗剪强度：内摩擦角20.4°，内聚力18.9Mpa。岩石为坚硬的，岩石质量为中等的，岩体中等完整。取样深度分别314.02～315.64m和508.00～512.45m，岩性为细砂岩，灰白色，岩石坚硬致密，单向抗压强度108.3MPa，抗拉强度4.40MPa，抗剪强度：内摩擦角31.5°，内聚力21.6MPa。岩石为坚硬的，岩石质量好的，岩体较完整。

底板由含砾粗砂岩及细砂岩组成，厚度为3.25灰白色，以石英、长石为主要矿物成分，分选差，

坚实。取样深度为333.18～336.43m，岩性为含砾粗砂岩，RQD值96%，单向抗压强度87.9MPa，抗拉强度3.19MPa，抗剪强度：内摩擦角30.7°，内聚力15.8MPa。岩石为坚硬的，岩石质量为极好的，岩体完整

118号煤层：

顶板由细砾岩组成，厚度为5.10m，灰白色，以石英、长石为主要矿物成分，分选差，胶结致密，

岩石完整。取样位置为10-141号钻孔，取样深度分别为337.67～339.03m，单向抗压强度80.7MPa，抗拉强度3.41MPa，抗剪强度：内摩擦角30.7°，内聚力15.8MPa。岩石为坚硬的，岩石质量好的，岩体较完整。取样深度分别314.02～315.64m和508.00～512.45m，岩性为细砂岩，灰白色，岩石坚硬致密，单向抗压强度108.3MPa，抗拉强度4.40MPa，抗剪强度：内摩擦角31.5°，内聚力21.6MPa。岩石为坚硬的，岩石质量为极好的，岩体完整底板由含砾粗砂岩及细砂岩组成，厚度为3.25m，灰白色，以石英、长石为主要矿物成分，分选差，坚实。取样深度为333.18～336.43m，岩性为含砾粗砂岩，RQD值92%，单向抗压强度87.9MPa，抗拉强度3.19MPa，抗剪强度：内摩擦角30.7°，内聚力15.8MPa。岩石为坚硬的，岩石质量为极好的，岩体完整。

断裂构造工程地质特征

本区的含煤地层为白垩系鸡西群城子河组，勘探区内总体为一北东向展布的向背斜构造，被北西向及北东向两组断层切割。含煤地层全区分布，断层较发育，构造复杂程度为中等，属二类偏复杂。背斜轴部，断层破碎带附近，由于节理裂隙发育，特别是岩石倾角大的地带在施工过程中严加注意塌方和冒落。勘查中钻孔通过断层带岩心破碎严重，有漏涌水现象，但没有塌孔现象，在施工和测井工程中较稳定。邻区矿井开拓，目前还没有严重的塌方和冒落，故推断本区新构造不发育，可谓稳定区或近稳定区。