根据国家煤炭行业标准《煤的全水分分级》(MT/T850-2000)全区内各类可采煤层均属于特低全水分煤。
2、灰分(A.d)
各煤层(M3、M13、M15)原煤灰分分别为:M3煤层原煤灰分36.70~39.36%,平均为38.05%,浮煤灰分7.15~9.98%,平均8.81%。M13煤层原煤灰分14.03~31.49%,平均22.23%,浮煤灰分5.19~8.41%,平均7.08%。M15煤层原煤灰分28.51~32.47%,平均为31.15%,浮煤灰分7.27~9.15%,平均8.33%。根据国家标准《煤炭质量分级,第一部分:灰分》(GB/T15224.1-2010),区内各可采煤层中M3和M15煤层属中高灰煤(MHA),全区可采的主采煤层M13属中灰煤(MA)。
3、挥发分(V.daf)
各煤层(M3、M13、M15)挥发分分别为:M3煤层原煤挥发分7.85~9.02%,平均8.28%,浮煤挥发分5.13~7.49%,平均6.18%;M13煤层原煤挥发分7.15~12.09%,平均9.05%;浮煤挥发分6.14~8.52%,平均7.18%。M15煤层原煤挥发分6.95~9.13%,平均8.21%;浮煤挥发分5.87~8.33%,平均7.11%。
根据以往测试结果显示本区内可采煤层浮煤挥发均小于10%,根据国家煤炭行业标准《煤的挥发分产率分级》(MT/T849-2000)全区可采煤层均属特低挥发分煤(SLV)。
4、全硫(St.d)
各煤层(M3、M13、M15) 实测全硫分别为:M3煤层原煤硫分2.06~2.86%,平均2.53%,浮煤硫分1.05~1.17%,平均1.10%。M13煤层原煤硫分1.21~1.90%,平均1.54%;浮煤硫分1.02~1.23%,平均1.15%。M15煤层原煤硫分2.08~2.62%,平均2.44%;浮煤硫分1.14~1.44%,平均1.28%。
根据行业规定,商品煤硫分分级应按发热量进行折算,折算后的基准发热量值规定为24.00MJ/kg。折算公式为:St,d折算=24/Qgr,d实测×St,d实测(其中:St,d折算为折算后的干燥基全硫;Qgr,d实测为实测干燥基高位发热量;St,d实测实测的干燥基全硫)。经折算后矿区内可采煤层硫分如下:
M3原煤折算硫原煤2.11~2.73%,平均2.49%;浮煤折算硫分0.88~0.96%,平均0.91%。M13煤层原煤折算硫分1.20~1.29%,平均1.25%;浮煤折算硫分0.83~0.88%,平均0.86%。M15煤层原煤折算硫分2.14~2.39%,平均2.33%;浮煤折算硫分0.84~1.13%,平均0.96%。
三、区域水文地质
1、区域水文地质概况
矿区地势总体为北西高,南东低。在区域上,矿区处在沙土背斜的南东翼,受地质结构和地形地貌条件控制,沙土背斜北西及南东翼以二叠系上统龙潭组相对隔水层为边界,北东部以地表地下分水岭为界、矿区南西侧偏岩河为地下水排泄边界,构成一个水文地质单元。偏岩河河谷标高720~750m,为该水文地质单元地下水的最终排泄基准面。万顺煤矿区位于沙土背斜水文地质单元的南东翼,处于水文地质单元中地下水的补给径流区。最高点位于矿区北部的舶船顶,海拔标高1228.5m,最低点位于矿区南西角,海拔标高740.0m,最大相对高差488.5m。矿区最低侵蚀基准面位于南部的偏岩河河谷(标高+720m)。
矿区内大面积分布碳酸盐岩,其次为碎屑岩,发育地貌类型以岩溶峰丛谷地为主。碳酸盐岩分布区地表岩溶较为发育,岩溶槽谷、竖井、落水洞等呈星点状分布,显示了地下有岩溶洞穴系统的存在和分布。由于侵蚀基准面(偏岩河谷)切割深,地形坡度陡,区内地表水系不发育,地下水主要接受大气降水补给。大气降水后多汇集在岩溶槽谷中,一部分沿落水洞渗入地下补给地下水外,另一部分汇集于沟谷形成地表径流顺斜坡快速注入偏岩河。受排泄基准面深切控制,矿区地下水埋深大,地表出露岩溶泉水点绝大部分为表层岩溶泉,受季节性变化影响明显,地表岩溶干旱缺水严重。
2、矿区水文地质条件
1、井田水文含隔水层
(1)地下水及含水岩组类型划分
根据地下水赋存的含水介质及其组合特征、地下水动力条件,矿区地下水可分为岩溶水、基岩裂隙水和第四系孔隙水三大类。相应地,根据不同类型地下水赋存特征,将矿区内含水岩组分为孔隙含水岩组、岩溶含水岩组和基岩裂隙水含水岩组三个类型。
(2)岩层含水性
各含水岩组水文地质特征阐述于下:
①孔隙水含水岩组
为第四系(Q)松散岩类,零星分布于溶蚀槽谷地及斜坡地带,岩性为坡残积粘土、碎石土等,厚0.30~5.00m,局部最厚达20m,含水量贫乏,调查期间未见泉水点出露,对矿床充水影响小。
②岩溶水含水岩组
长兴-夜郎组玉龙山段(P3c-T1y2):
包括二叠系上统长兴组及三叠系下统夜郎组玉龙山段,虽然其间间隔有三叠系下统夜郎组沙堡湾段泥岩,但厚度极小,长兴至玉龙山段岩性及含水性特征相似,故将两者合并视为同一个含水岩组。该含水岩组占矿区90%以上面积,是含煤地层上覆主要含水岩组。该含水岩组岩性以薄至中层状、厚层状灰岩燧石灰岩为主,夹少量的细砂岩、泥质粉砂岩及泥质灰岩。岩石中的层间裂隙、北西向及北东向两组构造裂隙发育。地表发育溶蚀谷地、垂直竖井、落水洞,并在井田区北部及中部沿岩溶槽谷呈串珠状分布,并沿溶蚀槽谷从西向东发育地下岩溶管道,该地下岩溶管道在地表溪沟口形成岩溶泉流出矿区外。根据以往勘探时期钻孔揭露整个含水层平均厚度204.45m,含水岩组上部揭露溶洞1~3层,溶洞高度1~2.7m,最大高度达7.40m;含水岩组下部也多揭露溶蚀孔洞、溶蚀裂隙。矿区内该含水岩组调查7处泉水点,常见泉流0.017~4.00L/s。最大泉流量为矿区外围西侧和矿区内中北部的S9和S010,流量分别为4.00L/s及10.408L/s。据ZK202孔抽水试验,水位降深8.95m时,钻孔涌水量0.98L/s,单位涌水量0.109L/sm,计算渗透系数为0.00070m/d;ZK702孔抽水试验,水位降深21.69m时,钻孔涌水量1.67L/s,单位涌水量0.072L/sm,计算渗透系数为0.00052m/d;ZK402孔抽水试验,水位降深12.40m时,钻孔涌水量1.82L/s,单位涌水量0.1468L/sm,计算渗透系数为0.00072m/d。据1:20万遵义幅区域水文地质报告及本次调查计算,枯季地下水径流模数1.5~3.0L/skm2,丰水期可达3~5.5L/skm2,含水量中等,含水不均匀。地下水化学类型为HCO3—CaMg型及HCO3SO4—Ca型。由于受地形,岩性的影响,地下水埋深从分水岭向河谷有较大变化,总体趋势为北浅南深,在北部ZK702孔附近水位埋深位20.0m, 至中部ZK402孔附近水位埋深位30.0~50.0m,指南部河谷地带的ZK902地下水埋深大于120.0m。
茅口组(P2m)
岩溶管道水含水岩组为茅口组(P2m)出露于矿区南西侧偏岩河河床一带,岩性为巨厚层至块状灰岩,厚度大于100m,岩性质纯,岩溶强烈,地表溶洞、落水洞、漏斗发育,区域水位地质调查资料表明本层中地下河和地下岩溶管道极为发育,地下水主要集中赋存运移于岩溶管道之中,以地下河及岩溶大泉形式排泄于偏岩河中,岩层含水量丰富,但含水性极不均匀。矿区内泉水点1处,流量为0.022L/s。据以往勘探工作抽水试验,据ZK702孔抽水试验,水位降深12.30m时,钻孔涌水量4.56L/s,单位涌水量0.3707L/sm,计算渗透系数为0.7871m/d,水位降深21.37m时,钻孔涌水量14.33L/s,单位涌水量0.6706L/sm,计算渗透系数为1.4237m/d。由于地处偏岩河河谷北东岸坡河床地带,岩层向东倾斜形成承压含水层,调查未见泉点出露,但地下河岩溶管道及其发育。矿区及相邻区内地下水位埋深15~150m,局部地带地下水位埋深大于250 m。
③基岩裂隙含水岩组
矿区内为龙潭组(P3l)。呈带状出露于区内南西侧黄枫林-水净坪一带。岩性为粉砂岩、细砂岩夹泥质灰岩及煤层。厚120~140m。岩层浅表层间裂隙、风化裂隙发育,地下水主要储存和运动在各类成因的裂隙中。据钻孔揭露在深部岩石处于中风化至微风化状态,裂隙多为闭合型。矿区调查水点1个,流量0.044L/s;据邻区煤矿勘探资料,该层位钻孔单位涌水量0.001~0.05L/sm,平均渗透系数0.011~0.059m/d。据与矿区条件相似相邻的永利煤矿和黄水沟煤矿开采资料,井巷各长300余m,昼夜渗水量约15~80m3;据对上述矿井调查,两矿采空区共约0.04km2,从矿坑中流出水量平均为28.43~141.27m3/d。均说明龙潭组具有枯季含水量较差、透水性弱,而雨季含水量较好丰、透水性较强的特点。地下水枯季径流模数0.10~1.50L/skm2,雨季地下径流模数可达40.88L/skm2。地下水化学类型多为SO4—Ca型。据以往勘查资料表明,矿区在局部分水岭一线以北地下水位埋深小于30m,以南大于120m。
3、断层导水性
根据调查,矿区未发现明显的大于30m以上的构造断裂。但由于处于背斜核部,走向北西和走向北东的两组节理极为发育,综合分析可看出,地表溪沟沿这些节理裂隙带发育,溪沟两旁泉点呈串珠状露头,一般都具有导水的特征,在开采条件下,将成为含煤层上覆和下伏岩溶含水层中地下水向矿井充水的主要通道。
4、地下水的补给、径流、排泄条件
(1)充水水源
1) 地表冲沟水
区内两层可采煤层位于北东东向展布的缓坡及冲沟口,季节性的冲沟水沿途接受泉水及煤窑水、山坡紊流的补给,雨季还有较大面积大气降水汇入,水量较大,这些冲沟多位于含煤地层露头地带,冲沟附近的网状、脉状裂隙密集,它们与煤层风化、氧化带直接接触,冲沟水可能沿风化裂隙、老窑及原矿井浅部采空区渗入或突入矿井,为矿井开采的直接充水水源。
2) 第四系孔隙水
矿区内覆盖的第四系,含水性弱,加之厚度不大,蓄水量有限,对煤矿开采影响小。
3) 龙潭组弱裂隙含水层
该组主要为碎屑岩,富水性总体微弱,在构造裂隙带及应力破坏影响的地段,含水量相对会较大,矿床开采到这些地段,矿井出水量会比正常出水量增大。该组为煤矿床开采的直接充水水源。
4) 采空区积水
整合的两个煤矿已经过6余年的开采,加之众多老窑的开采,M13、M15煤层浅部已形成较大面积的采空区,由于龙潭组以砂、泥岩为主,深部风化裂隙弱,起一定的隔水作用,使采空区易形成积水。现矿山正常生产,不断抽水,使矿井内积水不多。而新矿井一旦重建,废弃原有的开采系统,采空区开始积水。按目前调查的矿井涌水量(枯水期5 m3/d、丰水期20 m3/d、平水期10~15 m3/d)计算,老矿井废弃后1年内可能积存老窑水1~1.5万m3,是拟开采矿区范围内的水患,成为矿井直接突水水源。