高平市北诗镇石河沟煤矿水文地质说明书.doc

一、工作目的及任务 高平市北诗镇石河沟煤矿系北诗镇镇村联煤矿，该矿始建于1978年，设计年生产能力为20千吨/年，主采3号煤采用高落式采煤。为进一步查明矿区地质和水文地质条件，二OO四年十二月高平市北诗镇石河沟煤矿委托山西省地质矿产勘查开发局二一二地质队为其编制高平市北诗镇石河沟煤矿矿井地质和水文地质图。 根据矿区水文地质工程地质勘探规范及甲方要求，本次工作的主要任务是对井田内及周边的井、泉等进行详细调查，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，最终编制高平市北诗镇石河沟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 高平市北诗镇石河沟煤矿位于高平市北诗镇午村北，其地理坐标为东经11302′56″11203′25″；北纬3547′13″3547′57″。据1985年山西省煤炭资源管理委员会颁发的采矿许可证字【1985】N41080，批准开采3号煤层，井田面积为0.3km2，井田范围由以下来4个拐点坐标连线圈定（6带） 点号 X坐标 Y坐标 1 3964360.00 19685975.00 2 3963935.00 19685975.00 3 3963935.00 19685265.00 4 3964360.00 19685265.00 该煤矿主井风井均为斜井，其井口坐标分别为 X坐标 Y坐标 主井 3963926.000 19685569.000 风井 3963976.207 19685616.448 井田距高平市13km，西距曲辉公路9km，米山煤集站10km，交通较为便利。 三、工作概况 本次工作自2004年12月14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6日完成最终成果。矿井地质和水文地质填图比例尺为12000，地形图由甲方提供，填图内容包括地层划分与分布，地表洪水位线、民井、泉水等调查。共划分出Q、P2s和P1x三个填图单元，完成填图面积0.4km2，其中井田内填图面积0.3km2；调查生产矿井1个，泉点1处，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 井田地貌类型为低山丘陵区，地势西高东低，相对高差99m，沟谷发育。 （二）、地层及构造 1、地层 井田东部被第四系松散层所覆盖，中部出露地层为二叠系下统下石盒子组，西部出露地层为二叠系上统上石盒子组，结合地表及区域资料，井田内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，井田内未出露。 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8.1m，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90.2m，主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成。该组发育48层石灰岩，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。 底部以K1砂岩与下伏本溪组呈整合接触。 根据沉积旋回及岩性组合，自下而上可分为三个岩性段 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10.6m，上部15号煤为稳定可采煤层。 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32.6m，含不可采煤层11、12、13号。 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47.1m，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。 本组地层井田内未出露。 ⑷、二叠系下统山西组（P1s） 是矿区主要含煤地层之一，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23.170.0m，平均厚度45.8m，底界以K7砂岩及下伏太原组呈整合接触。井田内未出露。 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53.7m左右，底界以K8砂岩与下伏山西组呈整合接触。在井田中部出露。 ⑹、二叠系上统上石盒子组（P2s） 主要岩性为杏黄色、黄绿色砂质泥岩及黄色泥岩互层，其中夹不稳定的黄绿色砂岩，页理发育。底界以K9砂岩与下伏下石盒子组呈整合接触，本组地层在井田西部出露。 ⑺、第四系（Q） 为松散覆盖层，不整合于基岩之上，厚025.0m，主要为浅红色粘土、灰黄色亚砂土夹砂砾石层组成。在井田东部出露。 2、构造 井田位于太行山块隆西缘，晋获褶断带东侧，区域地层总体走向北北东,受断褶带的应力影响,该区形成了一较宽缓单斜构造,地层倾角35。 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，井田地貌类型为低山丘陵区，地势西高东低，相对高差99m，沟谷发育。基岩沿中、西部山梁出露，沟谷及低洼平缓地带均为第四系松散沉积物，这有利于地表水在沟谷中自然排泄。井田内无常年性流水；井田有一泉水出露，泉水出露地层为二叠系上统上石盒子组，泉水流量为0.03L/s，可供3050人生活用水；井田内的石河沟水库已经干枯，只在丰水季节有少许积水，但很快漏失；井田内冲沟在暴雨季节可形成一定流量的洪流，但流量不大。井田内地下水主要靠大气降水的入渗补给，受季节性影响较大。 （二）、井田内主要的含水层 1、第四系松散岩类孔隙含水岩组。 含水层岩性主要为灰黄色亚砂土夹砂砾石层，在山坡地带大部分为透水不含水层，在沟谷附近富水性较好。本含水岩组水位埋深浅，大气降水为其主要的补给来源。 2、二叠系上统上石盒子组、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。基岩仅在矿区东部沿山梁出露，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，以泉点形式或向3号煤矿坑排泄。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。据调查井田内出露的泉水，出露地层为二叠系上统上石盒子组，泉水流量为0.03L/s，泉水流量受季节性的影响。本含水岩组富水性差异性较大，大气降水为其主要的补给来源。据调查生产矿井资料，矿坑涌水量为小于1m3/d，季节性变化明显，主要水源为侧向补给，煤层水流方向为自西南向东北向。 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。含水层一般接受上部含水层及3号煤矿坑水的越流渗透补给。 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和泥灰岩，岩溶裂隙发育，富水性较强。据邻近地区资料，本区岩溶地下水位标高599.5642m低于3号煤层底板标高（底板标高为970985m），岩溶地下水尚不具备向3号煤层底板充水的可能性。 （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，平均厚度约8.1m ，在正常情况下阻隔或减弱了3号煤与奥灰水之间的水力联系。 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，其含水层富水性弱。据本次调查资料主井巷道5060m顶部有砂岩裂隙渗水，渗水量小于1m3/d，往下干燥；风井干燥没有渗水；采掘工作面以前顶板有淋水，目前工作面干燥。据本次调查资料矿坑涌水量为小于1m3/d。据邻近地区资料，本区岩溶地下水位标高在599.5642m之间，远远低于3号煤层底板标高（底板标高为970985m），在没有其它导水构造沟通的情况下，岩溶地下水不具备向3号煤层底板充水的条件。但随着采空区的增大，采空区范围将逐渐增大，采空区积水将成为矿井生产的隐患，故应注意对采空区积水的探明及疏通，避免突水事故的发生，总的来说，3号煤层矿床水文地质条件简单。 （五）、矿坑充水因素分析 石河沟煤矿的主采煤层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。据本次调查资料主井局部段有渗水，但渗水量不大；风井干燥；采掘工作面目前干燥，总体上其涌水量都不大，对3号煤层充水是微不足道的。但在煤层开采后，由于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，并导致3号煤层顶板以上地层中形成冒落裂隙带，其冒落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号煤层埋深29.345.7，平均厚度为5.0m，经计算采空冒落裂隙带最大高度为75.5m。因此采空区冒落裂隙带将导通3号煤层以上各含水层之间的水力联系，采空区积水、风化带裂隙水、第四系松散层孔隙水均有可能被沟通并与3号煤层采掘巷道发生水力联系，对3号煤的安全开采产生不利影响。因此3号煤层矿坑充水主要来源为采空区地段的3号煤层以上各含水层，同时在雨季大气降水也是3号煤层矿坑充水主要来源之一。另外奥灰水水位标高远低于3号煤层底板标高，不具备向3号煤层充水的条件。综合起来，对矿坑充水的因素有以下5点 1、大气降水对矿坑充水的影响 大气降水通过不同成因的基岩裂隙及松散沉积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑，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、老窑采空区积水对矿坑充水的影响 随着井田范围内采空区面积加大，采空区如同“水仓”一样存蓄地下水，在由于种种原因煤层采掘巷道和老窑采空区积水沟通而产生水力联系，老窑采空区积水就会对采掘巷道构成威胁。 3、井筒水对矿坑充水的影响 井壁局部段有渗水现象，但渗水量不大，井筒充水对矿坑充水影响不大。 4、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，采掘工作面及巷道干燥均没有渗水现象，底板渗水量不大，巷道通过水库库区时，雨季库区有短暂蓄水，应引起注意，避免水库水下渗造成坑道突水。 5、奥灰水对矿坑充水的影响 本区岩溶地下水位标高599.5642m低于3号煤层底板标高（底板标高为970985m），3号煤底板标高远高于奥灰水位，在没有其它导水构造沟通的情况下，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，矿坑充水主要为顶板砂岩裂隙水、老窑采空区积水及沿煤层巷道横向补给的地下水，矿坑涌水量小于1m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。 六、结 论 综上所述，井田地质构造比较简单，3号煤层矿床水文地质条件简单；矿坑涌水量小于1m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。主要充水因素为大气降水，但由于各种涌水通道的存在，在雨季应该做好地表水的排放工作，巷道通过采空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伏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、高平市北诗镇石河沟煤矿矿井地质和水文地质图 1∶2000 2、高平市北诗镇石河沟煤矿水文地质图说明书 -5-