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作者:黃金榮單位:神華寧夏煤業集團梅花井煤礦生產技術科
煤層巖組。本巖組是含煤地層的主要巖組,屬軟弱巖石類。與煤層開采關系密切,含有較高的粘土礦物和有機質,粉砂巖為泥質、鋁土質膠結,局部鈣質膠結。巖石具有水平層理、緩波狀層理、斜層理,局部巖石段的節理、裂隙和滑面發育。巖石遇水多易發生泥化、崩解、碎裂。泥巖類巖石因粘土礦物含量高、親水性強,水穩定性較差;粉砂巖類則含水穩定性較強。RQD值15~75%,平均46%,巖石質量劣,巖體完整性評價為巖體完整性差。
粉砂巖與泥巖互層組。粉砂巖與泥巖互層組是由粉砂巖、泥巖、泥質粉砂巖、砂質泥巖及薄煤等組成,位于各主要煤層之間,泥質膠結,局部鈣質膠結,含有較高的粘土礦物和有機質。巖石以發育較多的水平層理、小型交錯層理、節理裂隙和滑面等結構面為特點,多出現于沉積旋回上部及煤層直接頂底板。泥巖類巖石由于粘土礦物親水性強,水穩定性較砂巖類差,一般新鮮巖石水穩定性比已遭受風化的巖石水穩定性高得多。RQD值35%~76%,平均42%,巖石質量劣,巖體完整性評價為巖體完整性差。
巖(土)體結構類型
從礦山生產應用的角度出發,據組成巖體的結構面和結構體特征,把井田巖體結構劃分為散體結構、碎裂結構、層狀結構和塊狀結構四大巖體結構類型類型。
1散體結構。指第四系粉土、古近系底部礫巖、風化基巖中最上部的強風化巖體;沙土體呈松散或半固結松散狀態,巖土體無強度或強度極弱,是工程地質巖體質量最差的巖體結構;各種原生和次生結構面均呈無序狀,近似松散介質,容易引起較多的工程地質問題。
2碎裂結構。由風化巖組成,包括現代風化層和古風化殼。此類巖體結構面間距一般小于0.5M,結構為大小不等、形態不同的巖塊,且呈不規則狀,或巖塊的孔隙度增大并隱藏微小風化裂隙網絡,巖塊破碎,RQD值25~35%左右;飽和抗壓強度變化較大,反映出組成巖體的巖塊內部物質結構和機械力學性質的變化。作為開采煤層覆巖的一部分,易造成頂板壓力增大和老頂初次及周期來壓步距的縮短。
3層狀結構。是粉砂巖、(砂質)泥巖巖組的典型結構,微薄———中厚層結構,夾一些軟弱夾層,如泥巖、煤、炭質泥巖等。此種巖體結構特點是巖體分層多,受沉積因素影響,剖面上厚度和平面上的分布變化也大,多構成煤層頂底板。受各種結構面的相互影響,結構體形態以長方體、板狀體為主,為相對隔水層,易受地下水對巖石的軟化、崩解、離層等。在煤層頂板多以復合結構產出,失去原巖應力平衡狀態后,以離層或沿滑面滑脫失穩為主要表現形式。
4塊狀結構。主要指砂巖巖組之巖體結構,包括厚度較大、層理不甚發育的粉砂巖、泥質砂巖等。巖體分層厚度一般大于1.5M,大部為中厚-巨厚層狀。結構面較層狀結構巖體為少,層理特征是不連續的交錯層理或波狀層理、平行層理。巖石受地下水的影響較層狀結構巖體小,為孔隙-裂隙含水層,水穩定性較好。是各種結構中巖體完整性和穩定性最好的。
巖體質量
巖體質量的好壞,取決于巖體的完整性、結構面的抗剪性和巖體的堅強性。依據《礦區水文地質工程地質勘探規范》(GB12719-91)中推薦的幾種方法對各種結構巖體進行如下定量評價:
a.巖體質量等級和巖體完整性RQD值評價法
b.巖體質量系數法(Z值)Z-巖體質量系數;
I-巖體完整系數(以RQD);
f-結構面摩擦系數;
S-巖塊堅硬系數;
RC-巖塊飽和抗壓強度(Mpa);
M-巖體質量指標。
該區巖體組合主要是由砂巖組成的沉積碎屑巖體和以由粉砂巖、泥巖及其互層為主的含粘土砂泥巖體。結束語梅花井煤礦巖(土)體工程地質分為松散沙層組、土層組、風化巖組、煤層巖組、粉砂巖與泥巖互層組以及砂巖組。巖(土)體結構類型分為散體結構、碎裂結構、層狀結構、塊狀結構,整體結構屬于中等穩定性巖層。