鸳鸯湖矿区2号煤层顶板岩性及物理力学性质关系研究

宁夏宁东煤炭基地是“国家级煤化工基地”之一,鸳鸯湖矿区是宁东煤炭基地的重要组成部分,位于宁东煤田中北部,拥有5座现代综合机械化生产矿井,近几年为当地和国家煤炭工业经济做出了突出贡献。与此同时,各煤矿巷道也不同程度出现了冒顶、片帮、底鼓等一系列工程地质问题,矿区也出现了大面积的地面沉陷等环境地质问题。本文以鸳鸯湖矿区2号煤层顶板岩性及物理力学性质关系为研究对象,通过分析生产矿井煤层埋藏深度、顶板岩层沉积相,顶板岩性分布及岩性组合特征,岩石矿物显微特征、物理力学性质特征,研究岩石颗粒粗细与真密度之间的关系,物理性质与力学性质之间的相关关系。研究表明:鸳鸯湖矿区2号煤层顶板岩性以灰和浅灰色长石石英、石英粉砂岩及泥质粉砂岩为主,含铝质黑灰、黑色泥岩,遇水容易软化;岩石单项抗压强度总体很低,平均饱和单项抗压强度均小于10MPa,多属于软弱、极软弱岩层的容易冒落顶板;岩石物理、力学性质关系密切,相关性强,浅埋深煤层开采后,导水裂隙带高度能够发育导通至地面。文章从煤层顶板岩性及岩石物理力学性质方面研究了矿区面临的工程地质和环境地质问题,为现代化煤矿生产与资源环境协调发展提供理论依据参考,对黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设具有指导意义。

鸳鸯湖矿区延安组煤岩煤质特征及成煤环境研究

为了揭示不同煤岩煤质的形成条件,采用煤岩学和地球化学等方法,基于煤岩、工业分析和灰成分数据分析,探讨了鸳鸯湖矿区延安组主采煤层的煤岩煤质特征及成煤环境。研究结果表明:延安组煤以半暗煤为主,富惰质组,以低灰、低硫、低磷、特低氯为主,煤灰成分以Si O2、Al2O3为主。垂向上,由下至上镜质组含量先增后减,惰质组含量先减后增,成煤环境表现为氧化型—弱氧化型~还原型—氧化型。下段和上段煤层惰质组含量高,灰分高,主要受古河道影响;中段镜质组与惰质组相当,聚煤程度具有周期性变化的特点。平面上,北部靠近物源区,灰分、硫分高,发育河道和三角洲平原环境;中部为区域沉降中心,富镜质组,灰分、硫分较低,表明由三角洲平原向三角洲前缘、湖泊环境过渡;南部的灰分、硫分最低,富惰质组,碎屑物质减少,发育三角洲平原环境。

鸳鸯湖矿区延安组含煤地层沉积特征及聚煤规律

分析了宁夏鸳鸯湖矿区中侏罗统延安组地层沉积特征,说明其整体呈现出明显的三段式充填特点,可划分为5个岩性段和9个充填层序,各岩性段以沉积间断面或稳定煤层的顶界面作为分界。煤层沉积主要受古地理环境影响,局部受构造控制明显,沉积环境为以河流作用为主的湖泊三角洲,聚煤作用主要发生于废弃的三角洲平原上,在第1、第3岩性段形成区内具有工业价值的主要煤层。通过分析鸳鸯湖矿区延安组地层沉积环境演化及聚煤规律,说明延安组沉积特征垂向上显示浅湖三角洲体系分布在含煤地层中部,而河流体系分布在含煤地层的下部和顶端,总体上构成聚煤程度随充填演化过程具有周期性变化的特点。

宁夏鸳鸯湖矿区煤的可选性特征

鸳鸯湖矿区以不粘煤为主,长焰煤次之,是良好的煤化工和动力用煤。从煤岩特征,煤的筛分、浮沉、煤及矸石的泥化程度试验等方面,对矿区及各井田煤的可选性特征进行了研究,研究表明:清水营井田煤中粘土类矿物较多,可选性较差,其它井田可选性相对较好;矿区煤中粘土矿物多呈细胞充填状,惰质组含量较高,难选出灰分很低的煤;当浮煤灰分控制在6.00%～11.00%,浮煤产率大于80%,煤为中等可选—易选;煤遇水易泥化,矸石为高泥化程度。研究结果可为煤的洗选工艺设计提供依据。