高平市陈区镇魏庄煤矿水文地质说明书.doc

一、工作目的及任务 高平市陈区镇魏庄煤矿始建于1983年，1985年9月投产，设计年生产能力为3万吨/年。主采3号煤,为斜井开拓，采煤方式为壁式高落法回采，据调查回采率可达35。为进一步查明矿区地质和水文地质条件，二OO四年十二月高平市陈区镇魏庄煤矿委托山西省地质矿产勘查开发局二一二地质队对该井田进行水文地质调查。 根据矿区水文地质工程地质勘探规范及魏庄煤矿的要求，本次工作的主要任务是通过对井田内及周边的井、泉、地表水体等进行详细调查，对煤矿矿坑涌水量进行调查访问，查明井田地质和水文地质条件，最终编制高平市陈区镇魏庄煤矿矿井地质和水文地质图及其煤矿水文地质图说明书。 二、井田位置及交通 魏庄煤矿位于高平市陈区镇北东13.3km外，系陈区镇魏庄村村办煤矿，西邻南河新建煤矿，东邻王村煤矿。其地理坐标为东经11302′03″11301′33″，北纬3551′52″3552′35″。据1991年由山西省煤炭资源管理委员会、山西省地质矿产局颁发的采矿许可证，证号为采证字[1991]N41203号，准采3号煤，井田面积为0.81km2，井田范围以下6个拐点圈定（6带） 点号 X Y 1 3973820 19683730 2 3972500 19683730 3 3972500 19683000 4 3973300 19683000 5 3973300 19683300 6 3973820 19683300 该煤矿主井为斜井，副井为竖井，其井口坐标分别为 X Y H 主井 3973190 19683268 970.817 副井 3973240 19683330 959.09 井田南距曲辉路仅5km，距晋长二级公路4km，其间均有乡村公路相连，交通十分方便。 三、工作概况 本次工作自2004年12月1013日开始进行资料收集和野外调查，随后转入室内资料整理、图件编制及说明书编写，12月26日完成最终成果。矿井地质和水文地质填图比例尺为12000，地形图由魏庄煤矿提供，填图内容包括地层划分与分布，地表洪水位线、民井、泉水、地表水体等调查。共划分出Q和P1s两个地层单元，完成填图面积1.35km2，其中井田内面积0.81km2；调查生产矿井、民井及深井各1个，主要调查其位置、标高、涌（出）水量等。 最终成图工作由山西省地质矿产勘查开发局二一二地质队计算机成图中心完成。 四、井田地质 （一）、地形地貌 井田为低山丘陵区，地势呈东高西低，相对高差105.0m，沟谷较为发育，基岩仅沿井田中东部山梁零星出露，沟谷及低洼平缓地带均为第四系松散沉积物。 （二）、地层及构造 1、地层 井田东部山梁零星出露有二叠系下统下石盒子组地层，其余均被第四系所覆盖，现依据本次调查资料及魏庄煤矿地质报告资料，对相关地层由老至新简述如下 ⑴、奥陶系中统峰峰组（O2f） 本组为一套浅海相化学碳酸盐沉积地层，其岩性为灰深灰中厚层状石灰岩夹泥质灰岩、角砾状泥灰岩组成。为煤系地层之基底，该区未出露。 ⑵、石炭系中统本溪组（C2b） 主要为一套海陆交互相沉积的铁铝岩段，岩性为灰色砂质泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、铝土质泥岩组成，厚约6.50m，具鲕状结构，有滑感，底部常富集成窝子状“山西式铁矿”层，与下伏地层峰峰组呈平行不整合接触，本井田未出露。 ⑶、石炭系上统太原组（C3t） 为本区内主要的含煤地层之一，为一套海陆交互相含煤沉积，厚105.20m，主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成。该组含稳定的灰岩56层，以K2、K3、K5、K6较稳定，含煤68层，自上而下编号为515号，可采煤层为15号，9号为局部可采煤层。据其岩性组合特征，自上而下可划分为三个岩性段 一段（C3t1）（K1砂岩底K2灰岩底）。主要由深灰色灰黑色泥岩、粉砂岩、砂岩及煤组成，厚15.7m，上部15号煤为稳定可采煤层。与下伏本溪组地层整合接触。 二段（C3t2）（K2灰岩底K4灰岩顶）。主要由砂岩、泥岩、煤层及石灰岩组成，厚32.50m，含不可采煤层11、12号煤。 三段（C3t3）（K4灰岩顶K7砂岩底）。主要由砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层和石灰岩组成，厚57.0m，煤层有5、8、9号，其中9号煤层为局部可采煤层，其余均不可采。 ⑷、二叠系下统山西组（P1s） 为井田主要含煤地层之一，主要由黄色砂岩、黄灰色砂质泥岩、灰色泥岩及煤层组成，上部为灰色、灰黄色砂质泥岩及砂岩互层，局部夹有二层不可采煤层，中部为黄灰色砂岩，砂质泥岩及3号可采煤层，下部为灰色砂质泥岩，有时变为黄灰色细砂岩夹黄铁矿层及灰黑色泥岩。本组厚度45.5m，底界以K7砂岩及下伏太原组呈整合接触。 ⑸、二叠系下统下石盒子组（P1x） 岩性主要为砂岩、泥岩、砂质页岩组成，底部为浅灰色中细粒长石石英砂岩，分选差，泥质胶结，中部以灰绿色，黄绿色砂岩为主，间夹砂质泥岩，顶部为灰色、灰紫色及杂色铝土质泥岩，具铁锰质鲕新诗结构，即“桃花泥岩”，层位稳定，特征明显，为一良好标志层。本组平均厚度52.5m，底界以K8砂岩与下伏山西组呈整合接触。 ⑹、第四系（Q） 为松散覆盖层，不整合于基岩之上，20.030.0m，主要为马兰组灰黄色亚砂土及离石组浅红色粘土。 2、构造 井田位于矿行山块隆西缘，晋获褶断带的东侧，本区表现为一倾向南西的单斜构造，倾角45，煤层底板标高在890930m，地质构造简单。 五、水文地质条件 （一）、 水文地质概况 本区属黄河流域丹河水系，地貌类型为低山丘陵区，地势东高西低，相对高差105.0m，井田内东部山梁零星出露二叠系下统下石盒子组地层，其余均被第四系所覆盖，沟谷较为发育，这有利于地表水在沟谷中自然排泄。井田内地表水体为西南角的南河水库，据调查为常年有水，水位埋深78m，主要接受大气降水补给；地下水为第四系松散岩类孔隙潜水及基岩裂隙水，其补给主要靠大气降水的入渗补给及南河水库渗漏补给，受季节性影响较大。 （二）、井田内的含水层 1、第四系松散岩类孔隙含水岩组 主要分布于井田东部，主要岩性为灰黄色亚砂土及浅红色粘土组成。该含水层富水性差异较大。 2、二叠系下统下石盒子组及山西组砂岩裂隙含水岩组 主要含水层为基岩风化带裂隙含水层，风化带厚度受地形起伏及岩性的影响变化较大。基岩仅在井田东部沿山梁零星出露，主要接受大气降水补给和含水层之间的垂向渗透补给以及同一含水层沿地层倾向的横向补给。地下水的埋藏条件在长期开采3号煤疏排矿坑水的影响下，主要以潜水形式赋存，地下水动态随季节变化较大。其富水性主要决定于风化裂隙的发育程度。根据本次调查资料3号煤层矿坑涌水量为160240m3/d。 3、石炭系太原组砂岩及灰岩裂隙水含水岩组 该含水岩组埋藏较浅，含水层以K2、K3、K4、K5等几层灰岩为主，呈层分布且被泥岩隔水层分隔，相互之间水力联系较弱，各含水岩组富水性受岩石完整程度、岩溶裂隙发育程度及其补给条件等因素影响较大，故不同地层富水性相差较大。 4、中奥陶统灰岩岩溶含水岩组 该含水层埋藏深度较大，主要含水岩性为厚层灰岩，岩溶裂隙发育，富水性较强。据区域资料该含水岩组地下水位埋深为612.04m。 （三）、井田内主要隔水层 1、本溪组及太原组底部泥岩、铝土质泥岩隔水层 位于3号煤层之下，平均厚度6.5m ，在正常情况下阻隔或减弱了3号煤奥水之间的水力联系。 2、石炭系、二叠系泥岩、砂质泥岩隔水层 该隔水层分布于各灰岩、砂岩含水层之间，其单层厚度差别较大，埋藏较深时在含水层之间起到较好的隔水作用，但在煤层开采后形成的导水裂隙带内的泥岩减弱或失去隔水性能。 （四）、井田水文地质类型 井田内主采煤层为3号煤层，一般是以顶板砂岩为直接充水含水层的裂隙充水矿体，其含水层富水性差。据煤矿调查主井筒在雨季有淋水现象，冬季无淋水现象；采掘巷道顶底板有渗水现象，涌水量较小。3号煤层地下水流向由东北向西南。奥灰水水位（612.04m）远低于煤层底板，不具备向3号煤层充水的条件。但随着采空区的增大，采空区积水将成为矿井生产的隐患，应引起足够的重视矿区南部有南河水库，开采时坑道涌水量增多，条件稍复杂。在井男西北部矿界附近分布一个岩溶陷落柱，直径可达128m，但由于岩溶水位3号煤层底板标高低约280m，岩溶水对矿井生产影响不大，但易沟通石炭系层间裂隙岩溶承压水，应引起注意。总的来说，3号煤层矿床水文地质条件简单中等。 （五）、矿坑充水因素分析 魏庄煤矿主要开采煤层3号煤层的直接充水含水层为其顶板砂岩，富水性弱，水文地质条件简单，煤层开采后，随着时间的推移，采空区周围的岩石应力集中、释放而产生的导水裂隙有可能沟通上部几层砂岩，导水裂隙带高度按矿区水文地质工程地质勘探规范中提供的“冒落带、导水裂隙带最大高度经验公式”进行估算，3号煤层平均厚度为5.00m，按砂质页岩、泥质砂岩、页岩组合经验公式计算，冒落带导水裂隙带最大高度为75.52m，主斜井口附近煤层埋深51.89m，风井3号煤层埋深39.09m。风化带裂隙水、第四系松散层孔隙水均有可能被沟通和3号煤采掘巷道的水力联系，对3号煤的安全开采产生不利影响。综合起来，对矿坑充水的因素有以下6点 1、大气降水对矿坑充水的影响 大气降水通过采空冒落导水裂隙可将基岩裂隙水及松散沉积物孔隙水沟通下渗向矿坑充水，成为矿坑充水的间接但重要的补给来源。矿坑涌水量受降水的季节变化影响，具有明显的动态变化特征。 2、地表水体对矿坑充水的影响 在矿区的西南角矿界附近为南河水库，常年蓄水，库区东北侧为采空区，冒落导水裂隙可达地表，因此水库地表水易渗入采空区，造成采空区积水，如果煤层采掘巷道和采空区积水沟通而产生水力联系，采空区积水就会对矿井生产造成威胁。 3、老窑水对矿坑充水的影响 该矿是开采3号煤时间较长的老矿，现井田内中部及南部采空区面积较大，采空区如同“水源”一样存蓄地下水，在由于种种原因煤层采掘巷道和采空区积水沟通而产生水力联系，采空区积水将是矿坑涌水的主要来源之一。 4、井筒水对矿坑充水的影响 据本次调查，主井井壁井筒在雨季有淋水现象而冬季无淋水现象，但渗水量不大，井筒对矿坑的充水是次要的。 5、矿坑充水通道 据井田水文地质条件来看，3号煤层矿坑的充水通道主要为矿坑顶板之上的岩石裂隙、冒落导水裂隙带、井筒及开采扰动后的底板岩石裂隙，采掘巷道顶板渗水。 6、奥灰水对矿坑充水的影响 井田内虽分布有岩溶陷落柱，但由于本区奥灰岩溶水位标高约为612.04m左右。区内3号煤底板标高890930m，远高于奥灰水位，不存在底板突水问题。 （六）、矿坑涌水量 由调查资料显示，现开采3号煤生产矿井水文地质条件简单中等，矿坑充水主要为顶板砂岩裂隙水、采空区积水沿煤层巷道的横向补给，矿坑涌水量为160240m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。 六、结 论 综上所述，井田地质构造中等，3号煤层矿床水文地质条件简单中等；矿坑涌水量160240m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。大气降水、地表水通过中部及南部采空区形成的冒落导水裂隙带在采空区内形成 积水，在各种涌水通道存在的情况下，为矿坑充水的主要因素。因此在雨季应该做好地表水的排放工作，巷道通过构造破坏区及老窑区时应做好前期探查、抽放工作，严防不良事故的发生。另外，在生产时应该注意煤层顶板的支护与管理工作，谨防由于3号煤层开采形成冒落裂隙带导致上覆各含水岩层发生水力联系，对巷道系统产生涌水。 七、主要成果 1、高平市陈区镇魏庄煤矿矿井地质和水文地质图 1∶2000 2、高平市陈区镇魏庄煤矿水文地质图说明书 -5-