赵集井检孔地质报告.docx
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赵集井检孔地质报告.docx
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赵集井检孔地质报告
一、工程概况
赵集煤矿为亳州众和煤业有限责任公司计划筹建的矿井,矿井设计由煤炭工业合肥设计院进行承担,本矿井采用立井开拓方式,设主井、副井和风井3个井筒。
为进一步查明各井筒及井底车场周围水文地质情况,煤炭工业合肥设计院并提出《关于赵集矿井补充地质钻孔工作的建议》。
受亳州众和煤业有限责任公司(甲方)的委托,安徽省煤田地质局第三勘探队(乙方,以下简称三队)负责相关钻孔的施工。
2010年4月7日,双方签订了《赵集矿井补充地质孔及检查孔工程施工合同》,根据合同要求,我队及时组织编写了《赵集矿井补充地质孔及检查孔施工组织设计》,并通过甲方审查。
2010年4月7日,我队开始野外钻探施工。
至2010年8月3日所设计的4全钻孔全部施工结束,其中钻孔1终孔深度1050.73m;钻孔2终孔深度966.58m,钻孔3终孔深度1144.81m,钻孔4终孔深度1157.10m。
由于本区地质条件较为复杂,按照设计要求,本次检查孔施工是分两个井口方案同时进行,分别为井口位置方案I1(南部方案)和
井口位置方案H2(东部方案)。
根据勘探后的具体地质情况,7月26合肥设计院发函确定井口位置方案为“方案I1(南部方案)”同时
再增加一个主井检查孔。
东部方案做补充地质孔使用。
根据甲方要求提出的地质报告包括:
各钻孔的综合柱状图;风井、副井的井筒预想柱状图;钻孔3、钻孔4之间的连线地质剖面图;-900m井底车场的岩性切面图;井温曲线图;抽水试验综合成果图以及报告文字说明。
本检查孔地质报告为“井口位置方案I1”即“南部方案”。
由于主井检查孔目前正在施工中,报告中暂不包括主检孔相关内容。
二、主要技术要求
根据煤炭工业合肥设计院提出的《关于赵集矿井补充地质钻孔工
作的建议》及《矿山井巷工程施工及验收规范》(GBJ213-90),本次施工的主要地质技术要求如下:
1、3个井筒均需穿过约为750m厚的新生界地层,为适应冻结法施工及井壁结构设计的需要,须对主要砂、土层取样做常规土工试验和冻结状态下的物理力学性能试验。
2、各井筒检查孔要查明新生界松散地层各含水、隔水层(组)的情况,查明各含水层(组)地下水的流向和流速,埋藏条件、静止水位、水质、水温,含水层间及与地表水的联系情况。
3、应切实做好水文观测工作,检查钻孔须探明各基岩含水层(包括风化带),尤其是可能遇到的富水性强的含水层和导水断层。
主要含水层(组)应分层(段)进行抽水试验,以确定各含水层厚度,层位水压,岩石渗透系数,岩石孔隙度,以及各含水层(组)的预计井筒涌水量。
4、3个井筒均需在-900m处设置车场和有关巷道及硐室,考虑到-850.0m以下还设置装载硐室、煤仓及有关巷道,今后二水平-1200.0m设置车场的需要。
为此,3个井筒在标高-630m--780m之间和风化带以下50m,以及主井在标咼-830m以下,副井和回风井在标咼-880m~920mi之间及标高-1180m以下岩层需加密取样进行岩石物理力学性质测试。
5、查明井筒穿过的层段内有无断层及其它地质构造。
并查明断层的产状,落差等有关参数。
6、查明可采煤层的瓦斯含量、成分、压力及煤质情况,测定各可采煤层的物理力学性质(抗压强度、硬度等),并检测煤与瓦斯突出的危险性。
根据检查钻孔成果,提交检查钻孔地质报告和测井资料,此外还应提交沿井筒中心线的完整的预测地质柱状图及剖面图,提供各检查钻孔连线的地质剖面图,并结合区域(矿井)资料分别提供-900m和-1200m水平井底车场的岩性切面图,预测马头门及井底车场处岩石的破碎情况及稳定性。
三、任务完成情况及工程质量评价
(一)任务完成情况
1、钻孔
本次施工钻孔2个,其中钻孔3(风井检查孔)按地质孔施工,钻孔4(副井检查孔)按井检孔施工。
井筒、钻孔特征见下表2。
井筒、井筒检查孔特征表
表3-1
序号
井筒及钻孔号
坐彳
标(m)
终孔深度
(m
纬距(X)
经距(Y
1
风井
3697588.226
39477910.860
2
钻孔3设计座标
3697605.796
39477897.620
3
钻孔3复测座标
3697605.916
39477897.444
1144.81
4
副井
3697470.000
39478028.000
5
钻孔4设计座标
3697451.343
39478039.658
6
钻孔4复测座标
3697451.333
39478039.728
1157.10
2、钻探施工
(1)钻探设备及施工工艺
本次钻探施工所采用的设备为:
TXB-1000A型钻机,NBB-250/60泥浆泵,4135柴油机,古尔兹16GS-75T潜水泵等。
根据设计要求,钻孔3按地质孔施工,松散层及红层局部取芯,基岩段全取芯;钻4孔自10m以下开始全取芯。
施工过程中,第四、新近系、古近系及风化基岩段先用巾110mn孔径钻至完整基岩,测井后及时提出中间资料。
终孔完钻后进行了简易测温、数字测井工作。
测井工作完成后,为保证抽水试验的完成,按照抽水设计要求先后采用①110mm①127mm①146mm①168mm扩孔器逐级扩孔,进行粘土止水、下套管、检查止水、洗井、稳定水位、抽水试验等工作。
在抽水试验的同时进行流量测井工作。
抽水试验结束后起拔套管并用水泥砂浆对钻孔进行全孔封闭。
检查孔冻土取样位置及试验内
序
深度/m
土性
单轴抗压
三轴剪切
单轴蠕变
-5C
-10C
-15C
-20C
-5C
-10C
-15C
-20C
-5C
-10C
-15C
-20C
号
围压
(MPa)
2~6
2~8
2~8
4~8
1
150〜160
粘土
■
■
«
■
2
200〜220
粘土
■
■
*
■
■
■
3
260〜280
粘土
■
■
*
*
*
*
■
■
■
4
310~320
粘土
■
*
*
■
■
■
5
330~340
粘土
4
*
*
6
360~370
粉砂岩
■
4
*
*
*
>
>
•
7
470~500
粉砂岩
■
■
*
*
8
600~620
巨砾石
■
■
«
9
710~720
粉砂岩
■
■
«
*
各项试验组数小计
5>3
9X3
9>3
4X3
1X3
4X3
4X3
3X3
3X4
8X4
8X4
5X4
各项试验组数合计
81
36
96
备注:
除了进行表中的冻土力学性能测定外,还进行如下内容的测定:
1•测定所取土样的结冰温度;2•测定所取土样冻土导热系数、比热或比热容;3•测定所取土样的冻胀率和冻胀力;4.测定所取土样的弹性模量和泊松比;4
5.测定冻土单轴应力与应变关系曲线;7.测定冻土单轴蠕变参数;8•测定冻土三轴剪切强度指标(C、©)。
(2)取芯及取样方法
1松散层:
利用巾108mn岩芯管取芯,严格控制回次进尺,保证岩芯采取率。
2基岩:
采用巾89mm取芯管取芯,确保了岩芯直径大于80mm满足了岩石力学的测试要求。
3上钻取芯严格按操作规程操作,取芯后,洗净装箱编号、鉴定、取样。
4冻土样的采取及包装:
在设计冻土样的取样位置由安徽理工大学及三队地质技术人员跟班及时采取样品,装袋后随即装入样品铁桶腊封。
运输采用柳条框装,并在样筒间塞入麦草以防相互碰撞,及时托运到安徽理工大学冻土试验室。
采样及测试情况一览表
表3-2
样品类别
样品数量(个)
委托试验单位
钻孔3
钻孔4
常规土样(组)
0
45
安徽省煤田地质测试中心
冻土样(组)
0
9
安徽理工大学
岩石力学样(组)
25
26
安徽理工大学
煤样
1
0
安徽省煤田地质测试中心
瓦斯样
1
0
安徽省煤田地质测试中心
(3)钻孔垂直度
钻孔垂直度是取得可靠地质资料的基础,也是保证施工顺利的必备条件。
因此我们在施工过程中采取了多种防斜及纠斜措施。
防斜主要是合理掌握钻进参数,增加加重管的数量。
施工中及时掌握钻孔的偏斜情况,发现超偏及时米取措施。
由于采取了有效的防纠斜措施,较好地保证了钻孔的垂直度,满足了设计要求。
2个钻孔终孔偏斜情况如下:
钻孔偏斜情况一览表
表3-3
孑L号
孔深(m)
测深(m)
斜距(m
斜率(%
方向(°)
钻孔3
1144.81
1140.00
15.83
1.39
238°33'
钻孔4
1157.10
1151.00
11.26
0.98
239°27'
(4)钻孔结构
各钻孔钻进至终孔层位后,先后采用①108mm①127mm①146mm及①168mm勺扩孔钻头进行分级扩孔。
(5)水文工作
钻探过程中按施工组织设计要求及时进行了简易水文观测。
两个钻孔均对基岩(包括红层)进行混合含水层抽水1次,并同时进行流量测井工作。
(6)测井工作
按施工设计要求,对所有施工钻孔均进行了数字测井工作。
使用渭南煤矿专用设备厂生产的TYSL-3Q型数字测井仪。
全孔测量了三测向电阻率、自然电位、自然伽玛、人工伽玛等参数曲线。
并测量了井径、井斜、简易井温。
按设计要求在相应的抽水试验过程中进行了流量测井。
为保证测井资料的成果质量,所测参数均在钻孔扩孔前进行。
采样间隔选用0.05m、测量速度小于900m/h,简易井温测量是在测量其它参数前后,分别以20m的间隔点测的方式作两次测量。
流量测井以间隔5m的点测方式进行测量。
所测参数曲线与各岩层的物性特征吻合较好,成果质量可靠。
测井成果质量及工程质量符合《测井规范》的甲级标准。
(7)钻孔封闭
终孔经现场初步验收后,将进行全孔封闭。
封孔材料为32.5R优质硅酸盐水泥、细砂及清水,以120.7的配比配制水泥砂浆,采用泵入法泵入孔内,进行全孔封闭,封孔质量合格。
封孔情况见表3-4。
各钻孔封孔情况一览表
表3-4
孔号
封闭段距(m)
用料(水泥:
砂:
水)
kg
封孔时间
钻孔3
0-1144.81
16550:
33100:
11585
2010.7.5
钻孔4
0-1157.10
16700:
33400:
11690
2010.8.3
(二)工程质量评价
施工过程中,严格执行《关于赵集矿井补充地质钻孔工作的建议》按相关规程及《施工组织设计》规范施工,并自始至终接受甲方负责人的监督检查,保证了工程质量。
本工程原始资料齐全、可靠,测井工程质量为甲级,其它各项指标均达到合同书中规定的技术要求,各单项工程在钻孔完工后,均由甲方代表在现场进行了验收。
综合评定工程质量为优质。
各钻孔主要验收指标见表3-5。
各钻孔主要验收指标一览表
表3-5
孔
号
第四系、新近系深度
(m
古近系深度
(m
孔深
(m
采取率(%)
偏斜率
(%)
测
井
采
样
原始
资料
松散层
基岩
钻孔3
356.95
712.69
1144.81
粘土90%
砂层75%
>红层74%
>基岩82%
1.39
甲
合格
齐全
可靠
钻孔4
357.15
750.65
1157.10
粘土85%
砂层78%
>红层71%
)基岩80%
0.98
甲
合格
齐全
可靠
四、地质成果
(一)地层
赵集矿南部方案钻孔揭露的地层自上而下有:
第四系、新近系、
古近系及二叠系上石盒子组,各钻孔揭露的地层厚度见表4-1,现分
别叙述如下:
地层情况统计表
表4-1
地莓-号-
钻孔3
钻孔4
深度
厚度
深度
厚度
第四、新近系
(Q+N)
第四系(Q)
91.75
91.75
92.30
92.30
新近系(N)
356.95
265.20
357.15
264.85
古近系(E)
712.69
750.65
二叠系(P)
上石盒子组(Rs)
1144.81
1157.10
1、第四系(Q
第四系假整合于下部新近系地层之上,厚度分别为:
钻3
孔:
91.75m,钻4孔:
92.30m。
其粘土类及砂类所占比例见表4-2。
第四系地层砂、粘土厚度统计表
表4-2
孑L号
厚度(m
粘土(m
百分比(%
砂(m)
百分比(%
钻3
91.75
45.70
55.9
36.05
44.1
钻4
92.30
52.15
63.4
30.15
36.6
平均
92.03
48.93
59.7
33.1
40.4
注:
表土层10m未参与统计
(1)全新统(Q)
钻3孔厚度29.05m,钻4孔厚度30.20m。
岩性以褐黄色粉砂、细砂、粘土质砂为主,夹薄层粘土。
含砂层2~4层,厚度分别为
19.05m、15.10m。
砂层结构松散,连续性较好,透水性较强,是第四系的主要含水层。
砂层中见螺丝化石及蚌壳化石碎片。
粘土可塑性较
强,含有砂礓块。
顶部近地表0.50m为褐黄色耕植土,为近代河流泛滥堆积而成。
本统有2〜4个沉积旋回组成,属河流相〜河漫滩相沉积。
(2)更新统(Q〜3)
上段:
钻3孔厚度23.85m,钻4孔厚度23.65m,岩性以褐黄色、红褐色砂质粘土、粘土为主,夹2层细砂及粘土质砂,粘土类厚度分别为17.15m、17.95m。
粘土可塑性强,膨胀量大,含较多钙质结核及少量铁锰质结核。
下段:
钻3孔厚度38.85m,钻4孔厚度38.45m,岩性以红褐色粉砂、细砂与红褐色加少许灰绿色灰白色砂质粘土、粘土呈互层状,含砂2〜3层,砂类厚度分别为10.30m、9.35m,砂层结构松散。
粘土具较强的可塑性,含少许钙质结核及铁锰质浸染。
本统属河漫滩相〜牛轭湖相沉积。
2、新近系(N)
新近系与下伏古近系地层呈不整合接触,新近系厚度钻3孔
265.20m,钻4孔264.85m。
其粘土类及砂类所占比例见表4-3。
新近系地层砂、粘土厚度统计表
表4-3
孑L号
厚度(m
粘土(m)
百分比(%)
砂(m)
百分比(%
钻3
265.20
177.90
67.1
87.30
32.9
钻4
264.85
157.35
59.4
107.5
40.6
平均
365.03
167.6
63.25
97.4
36.75
(1)上新统(N2)
上段:
钻3孔厚度15.35m,钻4孔厚度14.65m。
为单一粘土层,以棕红色粘土、砂质粘土为主,厚度分别为15.35m,14.65m,粘土
类致密,可塑性强,含钙质结核及铁锰质结核,为一重要的较明显的沉积间断古剥蚀面,是新近系与第四系的分界线。
下段:
钻3孔厚度98.95m,钻4孔厚度101.85m,以棕红色、棕黄色、红褐色细砂、粉砂、砂岩盘及粘土质砂为主,夹红棕色、红褐色、微绿色粘土及砂质粘土。
砂层结构松散,矿物成分以石英、长石为主,次为云母,粘土类致密,可塑性强,本段含有8-13层粘土、砂质粘土,有1层钙泥质胶结的砂岩(盘),厚度0.75m,较坚硬,有水溶蚀现象;砂类厚度分别为34.80m,58.60m,下部砂层单层厚度较大,粘土质含量较低。
本统属河流相沉积,分布比较稳定。
(2)中新统(N1)
上段钻3孔厚度112.80m,检2孔厚度112.50m。
以灰绿色、褐黄色、少许灰白色厚层状粘土、砂质粘土、钙质粘土组成。
粘土类厚度大,致密,可塑性强,局部呈半固结状,含有钙质及较多钙质、铁锰质结核,具静压滑面。
下段钻3孔厚度38.10m,钻4孔厚度35.85m,以褐黄色细砂、粉砂、砾石、砂砾组成,砂类厚度分别为:
20.25m,32.55m,底部发
育有多层砾石及砂砾,成份主要以石英质、砂岩质及灰岩质砾石为主,分选、磨圆较差,棱角-次棱角状,砾径3-5cm。
本段属河流相沉积,分布较稳定。
3、古近系(E)
古近系“红层”揭露厚度分别为钻孔3厚度355.74m,钻孔4厚度393.50m,平均374.62m。
岩性主要为粉砂岩和砾岩。
粉砂岩:
棕红色,含云母矿物,粗砂和少量细砾。
局部具灰绿色花斑,泥质胶结,较疏松。
砾岩层:
以灰色砾岩为主,成分复杂,主要由灰岩、石英砂岩、燧石组成。
次棱角〜次圆状,砾径(3〜15cm大小不等,由紫红、棕红色粉砂质及泥质胶结。
胶结质量差,易崩解。
与下伏二叠系地层呈不整合接触。
其粉砂岩及砾岩所占比例见表
4-4
古近系地层统计表
表4-4
孑L号
深度/厚度
粉砂岩(m)
百分比(%)
砾岩(
百分比(%
钻孔3
712.69/355.74
164.19
46.15
191.55
53.85
钻孔4
750.65/393.50
169.88
43.17
223.62
56.83
4、二叠系(P)
(1)上石盒子组(P2S)
施工钻孔仅揭露地层二叠系上石盒子组,厚度分别为钻3孔
432.12m,钻4孔209.77m。
其中,钻3孑L、钻4孔终孔层位均为1煤(组)下。
主要由泥岩、粉砂岩、砂岩、杂色泥岩、破碎带和煤及炭质泥岩组成。
岩性以泥岩为主,其次为细~粗粒砂岩和粉砂岩,中上部多紫色,灰绿色。
由上而下杂色渐少,下部以灰色为主,砂岩多浅灰〜灰白色。
各类岩性比例详见表4-5。
上石盒子组地层煤岩层厚度统计表
表4-5
孔号
地层揭露
厚度(m)
泥岩
(m
百分比
(%
粉砂岩
(m)
百分比
(%)
砂岩
(m
百分比
(%
煤
(m
百分比
(%
钻孔3
432.122
!
99.68
69.40
44.70
10.30
71.28
16.50
2.03
0.47
钻孔4
406.452
!
03.44
50.05
159.68
39.3
41.23
10.10
2.10
0.52
(2)风氧化带
风氧化带的厚度,一般受岩性、构造、地下水的流动及古地理环境等多种地质因素影响。
两个钻孔风氧化带深度、厚度均有差别,其中钻孔3强风化带深度720.50m,弱风化带深度745.15m,岩性以灰黄色泥岩、褐紫色细砂岩为主,RQD平均值约为60%钻孔4强风化带深度767.84m,弱风化带深度787.81m,岩性以褐黄色、棕红色及灰绿色泥岩、粉砂岩及粗砂岩主,岩芯较破碎,RQD平均值仅为28%
强风化带岩石松软多为碎块状,裂隙发育,强度降低。
弱风化带只是预呈风氧化状,岩石强度、完整程度均变化不明显,各钻孔风氧化带深度、厚度见表4-6。
强弱风化带深度、厚度表
表4-6
孔号
强风化带
强风化带
弱风化带
弱风化带
RQD(%
岩石稳定性
深度(m
厚度(m
深度(m
厚度(m
钻孔3
720.50
7.81
745.15
24.65
60
不稳定
钻孔4
767.84
17.19
787.81
19.97
15
不稳定
(二)构造
本矿井井筒及检查孔附近构造比较复杂,根据地震资料及钻探揭露分析共有三条断层存在,分别为DFS80断距0-25米、DFS81断距约0-20米和DFS82断距0-10米,均为逆断层。
DFS80穿过钻孔3和钻孔4,其中钻孔3所揭露的1煤为下盘煤层,受该断层影响,在剖面断层穿过处,钻孔3,940米左右,及钻孔4,860米左右,现场钻探岩芯亦破碎严重,RQD匀为0-10%左右,特别在钻孔3,930-980米段,岩芯裂隙发育,呈糜棱状、角砾状破碎,角砾大小不一,棱角分明,并具明显的挤压揉皱现象和挤压破碎特征的张扭性破碎带,与物
探地震反应基本一致。
根据三维地震资料反应DFS81断层切割红层,
穿过钻孔3,由于红层岩性固结程度差,结构较松软,因此该断层在钻探中表现并不明显。
DFS82根据物探资料位于钻孔4约1200米处,钻孔未施工至此深度,未能揭露。
由于两孔未有对比煤层及标志层揭露,因此,在勘探断层对比上,只能通过对钻探岩芯不同程度的挤压破碎等现象进行分析,其破碎特征见表4-7、表4-8。
钻孔3岩石破碎特征表
表4-7
序号
破碎深度(m)
岩性
层位
RQD
值
(%)
岩性特征
1
712.69-717.00
泥岩
风化带
>30
裂隙发育,风化破碎
2
774.00-785.00
细砂岩
1煤上
>10
裂隙发育,碎块状
3
785.00-792.00
泥岩、粉砂岩
1煤上
>40
裂隙发育,局部见糜棱状破碎。
4
827.00-848.00
粉细砂岩
1煤上
>20
垂直裂隙发育
5
870.00-873.00
泥岩
1煤上
>50
揉皱现象,糜棱状破碎
6
893.00-896.00
粉砂岩
1煤上
>20
裂隙及滑面发育
7
899.00-906.00
泥岩
1煤上
>10
揉皱现象,局部糜棱状破碎
8
939.00-944.00
泥岩
1煤上
>50
滑面、裂隙发育,揉皱现象
9
944.00-950.00
泥岩
1煤上
0
揉皱现象,呈糜棱状完全破碎
10
950.00-963.00
泥岩
1煤上
>40
滑面、裂隙发育,揉皱现象
11
1005.00-1015.00
粉砂岩
1煤上
0
裂隙发育,碎块状完全
破碎
12
1015.00-1041.00
粉砂岩
1煤上
>10
裂隙发育,碎块状破碎
13
1061.00-1070.00
泥岩
1煤下
0
裂隙发育,碎块状破碎
14
1099.05-1111.90
破碎带
1煤下
>10
裂隙及滑面发育,碎块状破碎
15
1119.00-1133.00
粉砂岩
1煤下
>10
局部垂直裂隙发育,碎块状破碎
钻孔4岩石破碎特征表
表4-8
序号
破碎深度(m)
岩性
层位
RQD
值
(%)
岩性特征
1
754.00-768.00
泥岩
风化带
>30
裂隙发育,风化破碎
2
779.00-786.00
泥岩
风化带
>10
裂隙发育,风化破碎
3
861.00-876.00
粉砂岩
1煤上
>10
裂隙及滑面
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