田庄煤矿16上煤开采上限与17煤底板采动破坏规律研究.pdf

分类号分类号TD32TD32密密级级公公开开 U U D D C C单位代码单位代码1042410424 工工 程程 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 田庄煤矿田庄煤矿 1616上上煤开采上限煤开采上限 与与 1717 煤底板采动破坏规律研究煤底板采动破坏规律研究 杨杨 春春 林林 申请学位级位申请学位级位工程硕士工程硕士领域名称领域名称矿业工程矿业工程 指导教师姓名指导教师姓名谭谭 云云 亮亮职职称称教教授授 副指导教师姓名副指导教师姓名张张 明明职职称称高级工程师高级工程师 山山 东东 科科 技技 大大 学学 二零零六年十月二零零六年十月 论文题目论文题目 田庄煤矿田庄煤矿 1616上上煤开采上限煤开采上限 与与 1717 煤底板采动破坏规律研究煤底板采动破坏规律研究 作者姓名作者姓名杨杨 春春 林林入学时间入学时间2004 年年 3 月月 领域名称领域名称矿业工程矿业工程研究方向研究方向矿山压力与控制矿山压力与控制 指导教师指导教师谭谭 云云 亮亮职职称称教教授授 副指导教师副指导教师张张 明明职职称称高级工程师高级工程师 论文提交日期论文提交日期 20062006 年年 1010 月月 论文答辩日期论文答辩日期 20062006 年年 10 月月 授予学位日期授予学位日期 RESEARCH ON IMPROVING MINING LIMIT OF COAL SEAM NO.16UPPERAND THE FLOOR FAILURE REGULARITY OF COAL SEAM NO.17 OF TIAN ZHUANG MINE Adissertation ted in fulfillment of the requirements of the degree of ENGINEERING MASTER OF PHILOSOPHY from Shandong University of Science and Technology by Yang chunlin Supervisor Professor Tan Yunliang College of Natural Resources and Environmental Engineering October, 2006 声声明明 本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所 公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交 于其他任何学术机关作鉴定。于其他任何学术机关作鉴定。 工程硕士生签名工程硕士生签名 日日期期 AFFIRMATION I declare that this dissertation, ted in fulfillment of the requirements for the award of master of philosophy in Shandong university of science and technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The document has not been ted for qualification at any other academic institute. Signature Date 山东科技大学工程硕士学位论文摘要 摘摘要要 提高煤层的开采上限，掌握底板破坏规律，对于解放煤炭资源、提高资源回收率、 提高煤矿生产效益以及矿井防治水具有重大意义，因此成为当前我国乃至世界煤炭开采 业及地质学界共同关心的课题。本文结合田庄煤矿具体开采条件，对提高煤层开采上限 和底板破坏规律进行了一系列的研究，并得出了一些重要结论。 合理留设防水煤岩柱是提高开采上限的关键问题。煤层采场的覆岩破坏可分为垮落 带、裂隙带和缓沉带，其中垮落带和裂隙带的产生对于上覆含水层的控制影响起着决定 性的作用。通过理论计算及数值模拟分析以及打钻过程中所记录的岩性和钻孔涌水方面 的情况来看，裂隙带高度并未达到第四系，其裂隙带高度为 15.5m，防水煤岩柱尺寸为 23.5m。 采用数值模拟及声波测试技术，研究 17 煤层底板采动破坏规律，对煤层开采过程中 煤层底板的应力分布、位移、破坏规律及破坏深度进行模拟和观测研究。结果表明，中 间破坏深度为 11m，两侧破坏深度为 13m。 关键词关键词 提高开采上限，底板破坏，声波测试，断层煤柱，数值模拟 山东科技大学工程硕士学位论文摘要 ABSTRACTABSTRACT Increasing the pillars within the upper limit of mining and mastering the floor failure regularity do much better on releasing coal resource, increasing recovery percent ,better economic returns and mine water control. So that it has become the hot topic and be paid close attention by experts not only in but also out. In this paper, in response to the specific mining condition of Tianzhuang Colliery, we did series of research and get a lot of important conclusions. The key point of increasing the pillars within the upper limit is now to design the rational placement of pillars. The upper broken rock stratums can be classed three straps, and they are caving strap, crack strap and slow- subsidence straps. According to theoretical calculate, numerical simulation and water surge and lithology condition when digging into 16upper,the maximal height of the crack strap is not attach to Quaternary alluvium. Its height of the crack strap is 15.5m, and the dimension of the waterproof pillar is 23.5m. Adopting the of numerical simulation, similar material simulation, simulating the distribution and the displacement characteristics of coal seam floor stress in mining, the authors introduced the study of failure regularity and failure depth of coal seam floor. The results show that, the failuredepthis 11minthemiddist,13minthewings,andthefirst weighting is much bigger than the periodic weighting. Key words increasing the pillars within the upper limit, the floor failure, sonic test, pillar around the fault, numerical simulation 山东科技大学工程硕士学位论文目录 目目录录 1 绪论绪论................................................................................1 1.1 课题的研究意义..........................................................................1 1.2 国内外研究现状..........................................................................1 1.3 课题研究的主要内容..........................................................................4 1.4 研究方法与技术路线......................................................................5 2 1616上上煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究................................6 2.1 矿井概况.......................................................................... 6 2.2 地质构造与水文地质........................................................................ 7 2.3 研究区域地质条件..........................................................................1 2 2.4 覆岩破坏规律及开采上限研究............................................................1 5 2.5 本章小结.24 3 17 煤开采底板破坏规律研究煤开采底板破坏规律研究..............................................25 3.1 地质背景.......................................................................... 25 3.2 11703 工作面底板采动破坏深度的数值模拟......................................... 28 3.3 声波测试....31 3.4 本章小结..37 4 主要研究结论主要研究结论......................................... ............ 38 参考文献参考文献....................................................................40 致谢致谢..........................................................................42 山东科技大学工程硕士学位论文目录 Contents 2Introduction..........................................................................1 2.1Meaning of subject studies........................................................................1 2.2Research current situation in domestic and overseas............................1 2.3The main contents of the thesis........................................................4 2.4 Research s and technical routes........................................................................5 3Research on improving the mining and the damage law of the cover rock of the 16uppercoal seam.........................6 3.1 General situation..........................................................6 3.2 Geological structure and hydrological geology.............................................7 3.3 The geological conditions of the researching areas.............................12 3.4 Analysis of improving mining and damage of cover rock...................................15 3.5 Conclusionofthischapter. ..24 4Researching on the failure regularity of 17 coal seam’s floor...............25 4.1 Geologic background..............................25 4.2 The numerical simulation of the failure regularity of the floor of 11703 working face........28 4.3Sound testing. 31 4.4Conclusion of this chapter. 37 5Primary conclusions and suggestions..................................................38 Reference Documents.....40 Thanks.....................................................................................................42 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 1 1 1绪绪论论 1.11.1课题的研究意义课题的研究意义 受地表水体和第四系含水冲积层威胁往往造成煤层浅部大量煤炭资源难以回收，合 理提高开采上限，安全稳妥地缩小防水煤柱，可解放大量呆滞煤量，提高资源回收率， 对煤矿生产具有重大意义。随着煤炭资源的进一步开发，浅部及条件简单地区的煤炭资 源逐渐匮乏，深部复杂地区的煤层开采，已构成了我国目前乃至未来相当长时间内煤矿 企业的攻关课题。为预测和防止矿井煤层底板突水，解放受奥灰水威胁的呆滞储量，进 一步深入研究煤层底板破坏规律是解决问题的有效途径。 如何科学合理的留设防水煤（岩）柱，在具有特殊地质条件的我国煤矿，已越来越 引起各方面的关注和重视。目前煤炭工业所展开的提高矿井开采上限的工程实践主要有 两种类型一是原设计留设煤柱尺寸过大，本身存在一定的设计缺陷；二是原上覆水文 地质工作不够，底界面不清，为安全生产期间，采取多留煤柱的方法，以确保安全。 对田庄煤矿开采上限和底板破坏规律的研究有着重要的实际意义 1 目前矿井发展的实际情况是产量稳定在约 60 万 t/a，服务年限缩短，矿井煤量 急剧减少。如何延长矿井服务年限成为制约矿井发展的主要因素，其中有效途径就是在 尽可能的条件下扩大井田的可采范围； 2 田庄煤矿提高开采上限的研究和实践将为接续矿井的开采提供经验和数据； 3 提高矿井的开采上限以及对底板破坏规律的研究[1]是当前我国乃至世界煤炭行 业及地质学界共同关心的课题。随着世界经济的发展，对能源需求量不断增大，积极寻 求和开发新能源、十分珍惜和合理利用不可再生的一次性能源已经成为一个共识。在当 前的经济技术条件下不断探索提高开采上限，深入研究底板破坏规律[2]，解放呆滞储量 在理论上和实践上的可行性具有重大的现实意义和历史意义。 1.21.2国内外研究现状国内外研究现状 1.2.1 提高开采上限的技术方法提高开采上限的技术方法 影响安全开采上限的主要影响因素为一是上覆岩层的水文地质情况及底界面水平 标高位置；二是可能产生上覆水位联系的断裂构造及地质构造弱面；三是开采形成“两 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 2 带”高度，尤其是导水裂隙带高度，确定安全开采上限的关键技术就是建立在三大主要 影响因素上。 1 为了更好的解放煤炭资源，很多煤矿进行了提高开采上限的研究。在理论和实 测的基础上合理减小防水煤柱、防砂煤柱、防塌陷煤柱的尺寸，取得了明显效果。 2 提高开采上限的开采过程中安全措施更需加强[3]。选择合理的采煤工艺，及时移 架或支护，严防顶板抽冒；尽量做到工作面接续、均匀推采，以减轻上覆岩石破坏程度； 建立畅通的矿井、采区和工作面的疏放水系统，加强排水设备维修与管理，定期清挖水 沟和水仓。 3 采用电视成像探测技术、电法勘探技术、电波坑透勘技术等现场观测手段确定 煤层开采上限。电视成像技术是一种形象直观，可以实现精确定位的探测技术，主要是 通过探头在钻孔中任意位置获得图像信息，传送到计算机或图像采集仪上，直接观测钻 孔中的裂隙发育情况和破坏深度，实现两带高度的精确定位。 4 利用微地震技术确定煤层开采上限。微地震监测是 90 年代国际上发展起来的一 项新的物探技术，它可以应用煤矿“两带”监测、矿山压力监测、地质灾害监测等多个 领域。在国外，微地震监测技术应用比较普遍，而国内还处于起步阶段。最近山东煤田 地质局开发成功的“WZD2000 微震动监测系统” ，经过专家鉴定，其性能达到国际先 进水平，在软件与硬件结合方面达到国际领先水平。这一高新技术，对我国矿业发展具 有巨大的经济价值和重要的社会价值。 1.2.2 采场底板破坏规律研究采场底板破坏规律研究 采场底板变形破坏规律研究，主要是为了防治底板灰岩承压水突水危害而展开的。 目前国内外对底板破坏规律[4]的认识主要有以下几个方面 1 在工作面正常推进阶段，煤层底板岩层具有采场应力升高，采后应力降低及恢 复 3 个阶段，随工作面推进而重复出现。 2 工作面前方一直处于增压状态，底板岩层在超前支承压力的作用下向下移动， 煤体下方的底板岩体处于压缩状态，而工作面后方采空区底板在矿压和承压水作用下向 上移动，在压缩区与膨胀区的交界处，底板岩体容易发生剪切破坏，处于膨胀状态的底 板岩体则容易发生离层裂隙及垂直裂隙，所以在采煤工作面边缘附近容易产生裂隙并发 生破坏。 3 在底板临界破坏深度以上，岩层移动增量、变形梯度大，在此深度以下，岩层 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 3 变形量较小。 1.2.2.1 采场底板变形破坏规律探测 采场底板变形破坏状况探测的目的，是为了掌握采场底板的变形破坏规律，为矿井 水害治理提供科学依据。 采场底板变形破坏探测技术可以划分为三类， 即水文地质方法、 岩石力学方法和物探方法。目前国内外采用的水文地质方法，最常用的是钻孔（放）水 法。岩石力学方法有钻孔声波法、钻孔无线电透视法、钻孔超声成像法和声频大地的电 场法等。 1钻孔岩移观测 ① 观测原理 在煤层开采中，作用于底板岩层的法向应力会发生变化，就某一时刻来说，在工作 面推进方向上由煤壁前方至采空区，依次形成超前支承压力区、卸压区和应力恢复区。 对于煤层底板岩层的某一断面来说，则要经历压缩膨胀再压缩的一个过程。钻孔岩 移观测法，就是在钻孔内不同深度固定测点，用钢丝一端连接孔内测点，另一端引至钻 孔孔口，当某一深度的岩层与孔口处岩层有相对位移时，在孔口就可测出这一位移值。 ② 观测技术 钻孔岩移观测技术有如下几个方面测点固定方式、位移观测仪器、观测系统安装 技术。钻孔内测点固定式关键技术之一，目前主要有两种方式一是压缩木法、二是钻 孔内钢卡法。压缩木方法最为实用可靠，成本低，测点固定牢固，使用寿命长。 位移观测可以有多种方法，较为实用的有钢尺量测法和机械式多点位移计观测法。 钢尺量测比较简单，在孔口处钢丝端系上重锤，用钢尺量测孔口点与重锤的相对距离即 可。这种方法测量精度低，只能达到1mm。机械式多点位移计，是一种专门用于钻孔位 移测量的仪器，仪器测量精度达0.01mm。 2 应力测量法 地应力测量是岩土工程、工程地质和地震等学科中常用的技术手段。主要的地应力 测量法有应力解除法、应力恢复法和水压致裂法等。在矿井底板突水防治研究中，更重 要的测试内容是开采产生的附加地应力。 底板岩体附加应力场测量， 可以使用专用仪表， 例如煤科院北京开采所的 YJSK85 型便携式数字静态电阻应变仪。采场超前支承压力 观测则采用油压枕和钢弦式压力盒进行观测。 3 钻孔声波仪 声波探测技术被应用到了井下采场底板的变形破坏观测。声波仪的发射探头可以发 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 4 射出高频的声波或超声波， 声波作为一种机械振动波通过岩体传播， 再由接受探头接受， 穿过岩体的声波在均匀弹性介质中，传播速度为 1.1 1 11 2 p E V      式中E弹性模量； 伯松比；  介质密度。  4 钻孔注（放）水观测法 在工作面开采之前，向采场底板岩层中钻一定深度的钻孔。在工作面推进过程中要 通过注（放）水观测钻孔。在工作面推过前后，观测钻孔注（放）水量的变化，其变化 即是底板岩层渗透性或裂隙状况的变化。由此可判断底板岩层在矿山压力作用下的破坏 状况。 1.2.2.2 采场底板变形破坏深度预计 国内外学者根据采场底板岩层的变形破坏机理，优选出了影响底板变形破坏深度 h 的四个主要因素工作面斜长 L，开采深度 H，底板岩层坚固性系数 F 和煤层倾角α。 根据 10 多个采场的现场观测资料成果， 通过回归分析方法， 得出了采场底板岩层扰动破 坏深度的预计公式 1.20.009110.04480.31137.9291ln 24 L hHF 式中h采场底板岩层扰动破坏深度，m； L回采工作面斜长，m； H开采深度，m； F岩石坚固性系数，即普氏系数； α煤层倾角， （0） 。 1. 3 课题研究的主要内容课题研究的主要内容 本次研究采取井下钻探、室内实验、现场原位测试和数值模拟分析相结合的方法， 多种方法的关联论证使研究结果能够在工程实际中进行检验修正，主要对以下几个问题 进行探讨 1 16上煤顶板两带破坏高度的确定 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 5 建立工程地质模型，进行顶板采动破坏规律的数值模拟分析，确定覆岩两带的发育 高度。 2 确定 16上煤开采上限 现场实测“两带”高度，分析覆岩采动变形破坏规律，综合分析确定开采上限。 3 17 煤底板破坏深度的研究 分析 17 煤底板破坏规律，确定其破坏深度。 1.4 研究方法与技术路线研究方法与技术路线 结合田庄煤矿的具体地质条件和岩体力学性质以及煤层的赋存特点， 采用数值模拟 与现场实测的方法对具体煤层条件下确定16上煤顶板采动破坏高度以及17煤底板采动破 坏深度，论文研究的技术路线如下图 1.1 所示。 调研与资料分析 现场实测数值模拟分析 理论分析 初始方案设计 现场实测 矿压观测 形成最终设计方案 观测结果 修正参数 图 1.1 技术路线图 Fig1.1 The sketch of technique route 山东科技大学工程硕士学位论文16上煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究 6 2 21616上上煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究 2.12.1矿井概况矿井概况 田庄煤矿是山东省煤炭工业局的直属煤炭生产企业，位于兖州市王因镇南，井田面 积 8.5km2，南北宽 0.8～2.6km，东北紧邻杨村井田，东南和西南分别与横河井田和辛集 井田相接，矿井始建于 1997 年，目前主采煤层为 16上煤和 17 煤，设计年产量 60 万 t。 2.1.1 井田范围井田范围 所处部位为兖州煤田西北部的鲍家店勘探区西部中段，井田西北有各煤层露头，北 及东北以马家楼支二断层为界与兖州矿业集团公司杨村井田相接， 西以马家楼断层为界 与辛集井田为邻，南部与邹城市横河井田以田 16、田 14 钻孔连线的垂直下切面为界。 2.1.2 井田已有的地质工作井田已有的地质工作 1 井田地质勘探情况 ① 1958 年华东煤田地质勘探局 123 队进行了普查勘探，提交了兖州煤田综合普 查地质报告 1963 年1964 年，由 122、123、169 队进行了详查，提交了兖州煤 田详查地质报告 1965 年华东煤炭工业公司基本建设公司第一勘探队进行了鲍家店勘 探区精查勘探，提交兖州煤田鲍家店勘探区精查（最终）地质报告 。 ② 建井前的补充勘探 山东省地质勘探公司第二勘探队 1975 年进行了补充勘探，并于 1975 年 12 月提交 了田庄井田补充勘探地质资料简要说明书 。本次补充勘探共施工钻孔 18 个，井田边 界调整后， 现田庄井田范围内有 6 个。 1992 年省劳改局建井时委托兖州矿务局地质工程 公司补打钻孔 3 个补 1、主检孔、副检孔。 截止精查时期，田庄井田共施工钻孔 24 个，工程量 5771.19m；截止建井，井田范 围内共施工钻孔 33 个，平均每平方公里 3.9 个。 2 水文地质抽水试验 勘探阶段仅鲍 34 号孔进行过抽水试验，92 年主、付井检查孔施工时仅对十下灰 、 十三灰进行了简易抽放水试验。 主、 付检十下灰岩抽水时抽出钻孔内静水后持续不上水、 未能形成稳定流量抽水试验，因此抽水质量不予评级。付检孔十三灰抽水时因单位流量 山东科技大学工程硕士学位论文16上煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究 7 小只做一次水位降低的抽水试验，抽水质量评为二级。 3 测井工作 1962 年的钻孔（主要是 D 字） ，由华东地质勘探公司 123 队使用半自动纪录仪测井 （测量参数仅有电法） ，参数包括视电阻率、电流自然电位和电解电位等。 1965 年 2 月～10 月（鲍字）由华东煤炭工业基本建设公司第二勘探队在进行精查 勘探时开始使用全自动记录仪，并增加测井参数。 上述测井成果经建井、生产证实煤层的稳定性、厚度均比较准确。 2.2地质构造与水文地质地质构造与水文地质 2.2.1矿井地质矿井地质 田庄井田为第四系覆盖的隐蔽型井田，位于兖州向斜的西部边缘地带，含煤底层为 石炭系大原群，下伏为奥陶系石灰岩。 1 地层 地层由上面下层序为 ① 第四系 井田内第四系厚度在 125.40～187.35m 范围，其厚度变化总体呈井田浅部薄，深部 厚，由西北向东南逐渐增厚。在层位结构上可分上、中、下三个层组上组主要由棕黄 色黏土、粘土质砂、砂砾层等组成，厚度平均为 58.40m，砂及砂砾层多呈透镜状；中组 主要由粘土、砂质粘土、砂和砂砾层组成，以粘土为主，厚度一般在 70m 左右；下组由 粘土质砂、砂及砂砾层组成，厚度一般为 50.10m。 ② 石炭系太原群 井田内的第四系厚度在 45.41～147.94m 范围， 平均 79.82m， 由深灰～灰黑色泥岩、 粉砂岩、灰色粘土岩及灰一灰绿色砂岩组成，中夹石灰岩 8 层和薄煤层 12 层，主要标 志层有八灰、九灰、十下灰岩等 ，主要可采煤层为 16上、17 层煤，15上、18上层煤局部 可采。 ③ 石炭系本溪群 平均厚度 20.85m 左右，厚度由南往北逐渐变薄。主要由杂色粘土岩、灰色石灰岩、 紫色铁质泥岩和铝土岩组成，偶夹煤线和薄层砂岩。十四灰为主要标志层，岩性为乳白 色灰岩，含筵科和小螺化石，层位稳定，但厚度变化大。 山东科技大学工程硕士学位论文16上煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究 8 ④ 奥陶系 厚度在 450～750m 范围， 据钻孔揭露， 顶部为青灰色石灰岩， 质纯， 夹有绿色粘土， 洞穴发育。 2构造 田庄井田位于兖州向斜的西北翼边缘地段， 主体呈单斜构造， 煤岩层总体倾向东南， 倾角为 3～10，一般在 6左右，见图 2.1（田庄矿构造要图） 。 ① 断层 矿井建设以来通过生产揭露和地震勘探发现井田内断层构造与原勘探结论有较大 出入，目前已查明落差大于 1.5m 的断层共 40 条，其中落差大于 20m 的断层 7 条，落 差 10～20m 的断层 4 条，落差 5～10m 的断层 4 条，其中落差大于 20m 的断层在井田 中呈 NNE 向分布，将井田切割成几个块段。 ② 褶曲 井田内分布有一组轴向 NNESSW 的褶曲 ，主要向、背斜构造包括 齐家村背斜轴向 N45～80E，向 NE 倾伏，幅度 80m。幅宽 300～1050m。有 钻孔和第一次地震勘探控制。 沙河向斜轴向 N45～80E，幅度 70m，幅宽 800m。有钻孔和第一次地震勘探 控制。 娘娘庙背斜轴向 N80E，幅度 60m，幅宽 1000m。在 F1、F6之间。由钻孔控制 和生产揭露。 梁家营向斜轴向 N30E，向 NE 倾斜，幅度 30m，幅宽 300～600m，生产揭露。 高家村向斜轴向 S40E，向 SE 南东向倾斜，幅度 40m，幅 600～1000m。生产 揭露。 程家街向斜 在马家楼断层和 F1断层之间， 轴向 S40W， 向南西向倾斜， 幅度 50m， 幅宽 500m，由钻孔和第一次地震勘探控制。 山东科技大学工程硕士学位论文16上煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究 9 程家街向斜 梁家营向斜 沙河向斜 高家村向斜 齐家村背斜 马家楼支二断层 1360 马家楼支二断层 5 17 2 10 4 12 29 9 18 6 45 3 12 娘娘庙 背斜 马家楼断层 50100 马家楼支一断层 8 20 煤层露头 断 层 向 斜 背 斜 井田边界 7 25 图 2.1 田庄煤矿构造要图 Fig2.1 The sketch map of coalfield structures of Tianzhuang coal mine 山东科技大学工程硕士学位论文16上煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究 10 2.2.2 矿井水文地质矿井水文地质 2.2.2.1 地表水系 对田庄井田影响较大的地表水系为泗河。泗河发源于泗水泉林，属于季节性河流， 河床常年干涸，仅在洪水期有水，河床沉积物以中、细砂为主。河流全长 142km，流域 面积 2570km2， 河床宽 100～1000m ，最高洪水位＋41.6m，最大流量 3380m3/s ，向 西南至济宁三号井田流入南阳湖，它从井田东南 3Km 处由北向南流过，河水与第四系 上组潜水有互补关系，由于第四系中组的阻隔，与基岩不形成直接的补给关系。 2.2.2.2 含隔水层 1井田含水层 第四系上组、下组砂及砂砾层。石炭系太原组第十下层石灰岩与本溪组第十四层石 灰岩，奥陶系石灰岩等。上述含水层中，直接充水含水层为太原组第十层石灰岩，各含 水层间隔有粘土、粉砂岩、铝质泥岩和泥岩等隔水层，水力联系较差。井田位于兖州煤 田煤系露头区，各含水层与第四系下组在露头区有直接的补给关系。 ①第四系上组和下组砂层 第四系是本次课题研究的重点之一，第四系总厚 125.40～187.35m，平均厚度 160.24m，西北薄东南厚。含水层与隔水层相互交错，砂层透镜体比较发育，岩性变化 比较为复杂。按岩性和富水性划分为上、中、下三个层组，其中上组和下组为含水层组。 第四系上组厚 44.63～65.91m，平均厚 58.40m，呈南厚北薄、东厚西薄之变化趋势。 由棕黄色粘土、砂质粘土与粘土质砂、砂砾等相间组成，含稳定的含水层砂层 3～5 层， 不稳定的含水砂层 3～4 层，含水砂层结构松散，透水性强，受地表径流和大气降水垂 直渗透补给，粘土类隔水层厚度占上组总厚度的 55左右。 本组含水丰富，补给和排泄条件良好，属孔隙型潜水、承压水，是主要供水水源。 上组与下组、基岩含水层之间无直接的水力联系，采动对上组水动态基本无影响。 第四系下组厚 37.02～57.30m，平均 50.01m，由浅灰、白色、灰绿色粘土、砂质粘 土和粘土质砂、砂砾相间组成。砂土类厚度占下组厚度 45左右，主要由石英、长石等 组成，结构较松散、富水性中等。本组含较稳定的含水层 3～4 层，属孔隙型承压水。 单位涌水量 0.0450～0.1114L/S.m，渗透系数 0.234～1.252m/d。 第四系下组在本井田可划分为上段和下段两部分。上段由砂质粘土、粘土质砂及砂 砾层组成，厚度 23.50～38.90m，含水层厚度 2.60～8.80m；下段由砂质粘土、粘土质砂 及砂砾层组成，厚度 22.30～35.50m，含较稳定的含水层 1～3 层，厚度 13.30～20.70m， 尤其下部发育 1～2 层厚度较大的砂、砂砾含水层，但横向上厚度不稳定。 山东科技大学工程硕士学位论文16上煤开采覆岩破坏规律及开采上限的研究 11 从岩层接触关系看，底部砂层通过风化带与基岩各含水层之间有直接水力联系，是 煤系含水层的主要补给资源。 ②太原组第十下层石灰岩 厚 3.32～7.40m，平均 5.19m，灰色，厚层状，局部含有燧石。受构造的影响，十下 灰裂隙溶穴发育不均，局部见小溶洞（直径 6～12mm） ，透水性强、连通性好，为中等 富水性含水层， 属溶洞裂隙承压水。 单位涌水量 0.0027～0.285L/s.m， 渗透系数 0.0463～ 6.133m/d. 十下灰是 16上煤开采的直接充水含水层，且主要与构造有关，构造发育程度的大小 直接关联涌水量的大小。 ③ 本溪组第十三、十四层石灰岩 十三层灰岩厚度 5.30～7.10m，一般为 6.0m 左右，浅灰色，层位、厚度较稳定，但 厚度变化较大