2　工程及地质概况

2.1　新街台格庙矿区斜井工程

2.1.1　工程概况

台格庙矿区位于鄂尔多斯市境内，行政隶属鄂尔多斯市伊金霍洛旗和乌审旗。矿区规划总面积771.0km2，规划总资源量14427.72Mt，整装配置由神华集团公司勘查开发。矿区可采煤层共15层，埋藏深度519～919m，地质结构简单，为近水平煤层，煤层赋存较稳定、煤质优良、开采技术条件较好，适合建设大型安全高效矿区。

矿区划分为六个井田，设计生产能力总计85.0Mt/a。矿区南部呈“田”字形划分为四个井，先期开发，设计生产能力均为15.0Mt/a。南部四个井田在中部集中布置缓坡主、副斜井，实现集中管控，共享基础设施。如图2-1所示。

根据矿区规划将1号矿井的主、副斜井分别作为试验工程的1号、2号示范井筒，并作为国家科技支撑计划项目的示范工程。新街台格庙矿区一号井的主斜井，自上而下依次穿越第四系、白垩系和侏罗系安定组、直罗组与延安组。斜井坡度-10.5％（6°下坡），长度为6553m，最大埋深685m，斜井开挖直径7.62 m，净直径6.6 m，管片厚350 mm，环宽1500m。斜井包含明槽段及盾构掘进段两部分，其中明槽段长150.309m，盾构掘进段长6402.691m。采用双模式盾构（具有闭式和开式两种掘进模式）掘进施工。

工程明槽主体结构断面和盾构施工段井筒断面如图2-2、图2-3所示。

2.1.2　地质概况

1.工程地质

根据勘探成果分析，示范工程穿越地层由老至新发育有：侏罗系中统延安组（J1-2y）上段，侏罗系中统直罗组（J2z）、安定组（J2a），白垩系下统志丹群（K1zh），第三系上新统（N2）和第四系（Q4）。现分述如下：

（1）侏罗系中统延安组（J1-2y）

1）示范工程落底于侏罗系中统延安组上部。岩性为灰白色高岭土质胶结的细砂岩、粉砂岩，局部相变为砂质泥岩和泥岩。岩石基本物理指标具体如表2-1所示。

2）岩石中SiO2含量

粗粒砂岩中SiO2含量为67.10％，中粒砂岩中SiO2含量为61.70％～67.80％，砂岩与泥岩互层SiO2含量为61.50％～64.60％，砂质泥岩SiO2含量为58.60％～60.60％。

3）岩石中所含矿物

岩石中所含矿物以石英为主，含斜长石、钾长石、方解石、铁白云石、方沸石、赤铁矿、蒙脱石、伊利石、绿泥石。粗砂岩中石英含量为46.5％，中粒砂岩中石英含量为36.8％～49.8％，砂岩与泥岩互层石英含量为，砂质泥岩石英含量为。

4）岩石耐磨性

岩石耐磨性是采用与岩石单轴抗压强度相关性较好的专用钢针CAI针头的模式值Ab（单位为1/10mm）的大小进行描述，粗粒砂岩Ab值为1.60，中粒砂岩Ab值为1.81～2.03，砂岩与泥岩互层Ab值为1.31～1.37，砂质泥岩Ab值为1.63～1.78。

5）岩石强度

如表2-2所示。

6）岩石完整性

岩石完整性以RQD值来表征，粗粒砂岩RQD值为61％～66％，中粒砂岩RQD值为51％，砂岩与泥岩互层RQD值为83％～86％，砂质泥岩RQD值为64％～69％。

（2）侏罗系中统直罗组（J2z）

1）该地层岩性组合上部为灰绿色砂质泥岩、粉砂岩呈互层出现；下部为灰绿、青灰色中～粗砂岩，中夹粉砂岩、砂质泥岩。在矿区北部一带底部为砾岩或含砾粗粒砂岩。钻孔揭露该组地层厚度平均143m，与下伏地层呈平行不整合接触。

基本物理指标如表2-3所示。

2）岩石中SiO2含量

粗粒砂岩中SiO2含量为68.40％，砂岩与泥岩互层SiO2含量为57.90％，砂质泥岩SiO2含量为60.90％。

3）岩石中所含矿物

岩石中所含矿物以石英为主，含斜长石、钾长石、方解石、铁白云石、方沸石、赤铁矿、蒙脱石、伊利石、绿泥石。粗砂岩中石英含量为35.3％，砂岩与泥岩互层石英含量为32.0％～49.5％，砂质泥岩石英含量为33.1％。

4）岩石耐磨性

岩石耐磨性是采用与岩石单轴抗压强度相关性较好的专用钢针CAI针头的模式值Ab（单位为1/10mm）的大小进行描述，粗粒砂岩Ab值为2.06，砂岩与泥岩互层Ab值为1.40～1.60，砂质泥岩Ab值为2.01。

5）岩石强度

岩石强度包括天然抗压强度和抗拉强度、单轴饱和抗压强度、抗剪断强度、弹性模量、软化系数、泊松比、普氏硬度，如表2-4所示。

6）岩石完整性

岩石完整性以RQD值来表征，粗粒砂岩RQD值为55％～75％，砂岩与泥岩互层RQD值为71％～86％，砂质泥岩RQD值为65％～76％。

（3）侏罗系中统安定组（J2a）

1）岩性组合为降紫色或棕红色细～粗粒砂岩夹薄层紫红色、灰绿色泥岩、砂质泥岩。砂岩中含大量青灰色泥质包裹体。钻孔揭露该组地层厚度平均120m。与下伏直罗组地层为整合接触。

基本物理指标包括岩性、密度、含水率、孔隙率、颗粒密度、粘粒含量，如表2-5所示。

2）岩石中SiO2含量

粗粒砂岩中SiO2含量58.40％～62.70％，砂岩与泥岩互层SiO2含量61.90％，砂质泥岩SiO2含量56.40％～60.20％。

3）岩石中所含矿物

岩石中所含矿物以石英为主，含斜长石、钾长石、方解石、铁白云石、方沸石、赤铁矿、蒙脱石、伊利石、绿泥石。粗砂岩中石英含量为29.2％～52.3％，砂岩与泥岩互层石英含量为37.2％，砂质泥岩石英含量为33.0％～36.0％。

4）岩石耐磨性

岩石耐磨性是采用与岩石单轴抗压强度相关性较好的专用钢针CAI针头的模式值Ab（单位为1/10mm）的大小进行描述，粗粒砂岩Ab值为1.08～1.37，砂岩与泥岩互层Ab值为1.46，砂质泥岩Ab值为1.44～1.84。

5）岩石强度

岩石强度包括天然抗压强度和抗拉强度、单轴饱和抗压强度、抗剪断强度、弹性模量、软化系数、泊松比、普氏硬度，如表2-6所示。

6）岩石完整性

岩石完整性以RQD值来表征，粗粒砂岩RQD值为57％～83％，砂岩与泥岩互层RQD值为62％～88％，砂质泥岩RQD值为55％～71％。

（4）白垩系志丹群（K1zh）

1）岩性组合为一套浅紫、粉红色细砂岩与灰白色中～细砂岩互层，砂岩成分以石英、长石为主，分选及磨圆度较差，泥质胶结，具大型槽状、板状斜层理。底部局部为黄绿色粗砂岩及灰黄绿色砾岩、砂砾岩，含砾粗砂岩互层，局部夹泥岩，具平行层理，泥质和钙质胶结。钻孔揭露地层厚度335～425m，平均376m。受后期侵蚀作用，地层厚度变化较大，总体呈由东南向西北变厚。与下伏地层呈角度不整合接触。

岩石基本物理指标如表2-7所示。

2）岩石中SiO2含量

砾岩中SiO2含量为69.9％，粗粒砂岩SiO2含量为65.8％～66.1％，中粒砂岩SiO2含量为58.6％～76.5％，细粒砂岩SiO2含量为62.4％～70.8％，砂质泥岩SiO2含量为56.9％～59.0％。

3）岩石中所含矿物

以石英为主，含斜长石、钾长石、方解石、铁白云石、方沸石、赤铁矿、蒙脱石、伊利石、绿泥石，如表2-8所示：

4）岩石耐磨性

岩石耐磨性是采用与岩石单轴抗压强度相关性较好的专用钢针CAI针头的模式值Ab（单位为1/10mm）的大小进行描述。砾岩Ab值为1.43，粗粒砂岩Ab值为1.45～1.64，中粒砂岩Ab值为0.79～1.94，细粒砂岩Ab值为1.23～1.96，砂质泥岩Ab值为0.75～1.08。

5）岩石强度

岩石强度包括天然抗压强度和抗拉强度、单轴饱和抗压强度、抗剪断强度、弹性模量、软化系数、泊松比、普氏硬度，如表2-9所示。

6）岩石完整性

岩石完整性以RQD值来表征，砾岩RQD值为28％～48％，粗粒砂岩RQD值为33％～55％，中粒砂岩RQD值为24％～75％，细粒砂岩RQD值为50％～84％，砂质泥岩RQD值为31％～37％。

（5）第三系上新统（N2）

零星出露于试验区外北部平缓山顶和沟掌。其岩性为紫红色粉砂岩与粉砂质泥岩互层，类似层状泥灰岩透镜体、灰质结核，底部为灰黄、灰白色砂砾岩、砾岩。不整合于K1zh地层之上。

（6）第四系（Q4）

按其成因，区内第四系可分为湖积物（）、（）、风积层（）三类。

湖积物（）：分布于现代洼地和河谷两岸，主要在高黎沟发育。沉积物为黄色含细砾砂土层，灰黑色黏土、灰黑粉砂黏土，为湖相堆积。

湖积物（）：主要分布在湖泊及较大的干涸洼地中。主要沉积物为白黑色、灰黑色淤泥，含结晶碱、盐、芒硝、各种粒级的砂组成。其上与第四系风成砂连续沉积。

风积层（）主要由砂和亚砂土组成。普查区地表广泛分布。沉积物为滚圆良好的黄褐、浅红色中细粒石英为主，长石次之，含少量暗色矿物。多形成沙丘、砂岗、砂垅。不整合于老地层之上。

根据地勘资料，场区内岩体的物理力学参数统计如下：

1）抗压强度：吸水状态4.3～37.7MPa，平均23.9MPa；自然状态10.8～102.0MPa，平均42.4MPa。抗压强度不高，多在20～60MPa之间。

2）RQD值：14％～93％，平均60％。

3）内摩擦角32.8°～37.22°，凝聚力2.24～6.97。

4）岩石孔隙率8.86％～26.67％，含水率0.21％～5.49％，吸水率1.44％～9.07％。

5）普氏系数：1.1～5.3，平均2.8。

6）石英含量：54.6％～69.3％，平均62.21％。

7）耐磨值Ab：0.77～2.03，平均1.5。

8）颗粒含量：粒径0.075～0.005mm：40.6％～83.3％，平均62.7％；

粒径0.005～0.002mm：2.6％～8.9％，平均4.9％；

粒径0.002mm以下：1.4％～15.7％，平均4.6％。

9）抗拉强度1.04～3.66MPa，平均1.70MPa。

10）泥岩类软化系数0.27～0.84，平均0.60。

岩石的力学强度不高，岩体质量较差，稳固性也较差。岩石均以软弱岩石～半坚硬岩石为主，泥岩类遇水软化变形，甚至有崩解破坏现象。

2.水文地质

本工程北部发育有通格朗沟河，通格朗沟河北部发育有活刀兔河和楚鲁图河等次一级沟谷，北部地表水流由东南向西北，这些沟谷均属季节性流水沟谷，只在丰雨期形成短暂洪流。试验区的南部发育有高黎庙沟，地表水流由西、东北向高黎庙沟内聚集，这些沟谷也均属季节性流水沟谷，只在丰雨期形成短暂洪流，汇合于高黎庙沟后向东南注入沙漠。试验区地表无水系。

煤田区域内地表水体不发育，多旋回的碎屑岩沉积物中富含泥质及有机质，区内断裂构造发育程度低，碎屑岩类空隙发育差，地下水径流条件不良。地下水的补给源以大气降水为主，第四系松散潜水含水层直接接受大气降水的补给，基岩含水层在浅部可接受大气降水及潜水的补给，在深部接受侧向径流补给。

潜水的径流明显受地形控制，一般沿沟谷方向径流；承压水径流受煤田整体构造形态控制，一般沿岩层倾向即西南方向径流，进而排泄出煤田外。

煤田内主要发育中生界的陆相碎屑岩，次为新生界的半胶结岩类及松散岩类。根据地下水的不同含水特征，区域含水岩组可划分为三大类：松散岩类孔隙含水岩组、半胶结岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类裂隙—孔隙含水岩组。各含水岩组的水文地质特征如表2-10所示。

续上表

（1）主要含水层

1）第四系（Q）松散层潜水含水层包含全新统风积砂层孔隙潜水含水层（）和全新统湖积物泥砂层孔隙潜水含水层（）。

①全新统风积砂层孔隙潜水含水层（）

潜水含水岩组，为现代砂丘地形，在丘间洼地中含有丘间洼地潜水，不具大型供水价值。岩性为灰白色中细砂、粉细砂，结构松散，沉积厚度1～10m不等，遍布全区。据1978年的《内蒙古自治区乌审旗水文地质普查报告》显示，地下水位埋深0.50～3.00m，单位涌水量q=0.25～1.00L/（s·m）。该含水层的富水性中等，透水性能良好，地下水水质良好。

②全新统湖积物泥砂层孔隙潜水含水层（）

潜水含水岩组，湖积物主要分布在湖盆及较大的积水凹地中，在丘间洼地中含有丘间洼地潜水，不具大型供水价值。岩性为灰白色、灰黑色淤泥及不同粒级的砂组成，沉积厚度0～10m不等。据2012年《内蒙古自治区东胜煤田台格庙矿区煤炭详查报告》，该含水层地下水位埋深1.50～4.00m，水位标高1269.13～1318.45m，地下水化学类型为HCO3-—Ca2+型水，矿化度350mg/L，透水性能良好，地下水水质良好。

2）白垩系下统志丹群（K1zh）孔隙裂隙含水层。

该含水层岩性以紫红色细—粗粒岩、粉砂岩为主，中夹薄层砂质泥岩、粉砂岩，具大型交错层理。含水岩组岩性以中—粗—细粒砂岩为主，泥质胶结，裂隙不发育，孔隙率2.62％～30.56％，全区赋存。白垩系顶部岩性为中、细砂岩、砂质泥岩，该含水层与上部第四系含水层间的隔水层发育较差，所以与上部含水层有一定的水力联系。

根据勘查，该含水层水位标高1297.43～1312.22m，含水层厚161.61～217.42m，均厚178.96m，单位涌水量q=0.0424～0.1319L/（s·m），渗透系数K=0.05574～0.08637m/d，矿化度484～532mg/L，pH值为8.12～8.6，水化学类型为型水。

3）侏罗系直罗组（J2z）孔隙裂隙含水层。

该含水层下部岩性为青灰色、灰绿色中粗粒砂岩，杂色粉砂岩及砂质泥岩；上部岩性为紫红色、灰绿色中粗粒砂岩、砂质泥岩夹粉砂岩及细粒砂岩。含水岩组岩性以中粗砂岩为主，泥质胶结，裂隙不发育，含水层连续性较好。

对该层与安定组（J2a）进行了混合抽水试验，试验最大降深为14.57m，涌水量0.513L/s，水位埋深25.73m，水位标高1282.57m，单位涌水量q=0.03521L/（s·m），渗透系数K=0.05616m/d。

勘查区内直罗组含水层富水性中等。水质资料显示，矿化度1199mg/L，pH值为8.58，水化学类型为型。

4）延安组顶部孔隙裂隙含水层。

该层主要由中粒砂岩、粗粒砂岩组成，含水层基本全区分布，连续性较好。

根据钻孔资料，该含水层的水位埋深27.05m，水位标高1276.107m，单位涌水量q=0.05089L/（s·m），渗透系数K=0.06767m/d，该含水层地下水矿化度1731mg/L，pH值为8.34，水化学类型为型。

（2）主要隔水层

1）白垩系下统志丹群（K1zh）隔水层。

该地层以砾岩、粗砂岩、中砂岩细砂岩为主夹砂质泥岩、泥岩互层沉积为特点，砂质泥岩、泥岩为相对隔水层，其水平及垂向上的空间展布变化大，单层厚度变化范围为3.50～22.70m，为隔水、半隔水岩层，对该地层含水层之间的水力联系具一定的控制作用。

2）安定组（J2a）隔水层。

区内地层岩性以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等泥质岩类为主，中、粗粒砂岩以透镜体形式存在于泥质岩类中，连续性相对较差，是白垩系志丹群含水层与煤系地层含水层之间分布较稳定的隔水层。