高平市陈区镇郭家沟煤矿水文地质说明书.doc

一、工作目的及任务 高平市陈区镇郭家沟煤矿为郭家沟村办煤矿。设计年生产能力为3万吨/年，主采3号煤,采煤方式为高落式采煤，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郭家沟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郭家沟煤矿的要求，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郭家沟煤矿矿井地质和水文地质图及其水文地质图说明书。 二、井田位置及交通 郭家沟煤矿位于高平市东北部18km处，郭家沟村村南，系陈区镇郭家沟村村办煤矿，矿区北接遊仙山煤矿，西邻王家山煤矿，南邻浩庄煤矿。2002年12月由山西省国土资源厅颁发的采矿许可证，证号为1400000231164，准采3号煤，井田面积为0.626km2，井田范围以下6个拐点圈定（6带） 点号 X Y 1 3969850.00 19681600.00 2 3969270.00 19681600.00 3 3969270.00 19680400.00 4 3969750.00 19680400.00 5 3969750.00 19681000.00 6 3969850.00 19681200.00 该煤矿主井为斜井，斜井长度为380m，副井为竖井，专供通风，另有一安全出口。 井田南距曲辉路仅3km，距米山铁路专用线集煤站9km，交通十分方便。 三、工作概况 本次工作自2004年12月1518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22日完成最终成果。矿井地质和水文地质填图比例尺为12000，地形图由郭家沟煤矿提供，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、P2s、P1s三个填图单元，完成填图面积0.98km2，其中井田内面积0.626km2；调查生产矿井一个、泉水一眼，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制图中心完成。 四、井田地质 （一）、地形地貌 井田为们于太行山南段西侧沁水向斜的东翼，其西南部为七佛山，东面为东仑河，属低山丘陵区，地势呈西北高东南低之势，标高最高为1125.0m，最低为915.0m，相对高差为210m。在矿区中部发育有两条冲沟，基岩仅在井田的西南部山梁出露，其它地带均为第四系松散沉积物。 （二）、地层及构造 1、地层 在井田的西南部出露二叠系上统上石盒子组地层，南部可见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郭家沟煤矿地质报告资料，对相关地层由老至新简述如下 （1）、奥陶系中统（O2） 岩性主要为深灰色的灰岩、泥质灰岩及泥灰岩，含方解石细脉，顶部破碎，本区未出露。 （2）、石炭系中统本溪组（C2b） 石炭系下统在本区缺失。本溪组地层主要为一套海陆交互相沉积的铁铝岩段，岩性为杂色铝土质泥岩，多含铁质，底部局部出现山西式铁矿，褐铁矿或黄铁矿，品位不稳定，层厚012.13m。与下伏地层呈平行不整合接触，本井田未出露。 （3）、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，主要由砂岩、燧石灰岩、杂色铝土质泥岩、煤层等。厚90.2m。该组含稳定的灰岩48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，上部15号煤为稳定可采煤层，厚12.01m。上般厚34m。与下伏本溪组地层呈整合接触。 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32.23m，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45.86m，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。 （4）、二叠系下统山西组（P1s） 本组地层主要为砂岩、泥岩、铝土质泥岩、页岩组成。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。煤层一般有三层，即1、2、3，3号煤层为本区主要可采煤层，厚46m。2号煤层在本区0.4m，局部可采，1号煤层厚约0.10.3m，不可采。 本组厚度44.5m，底界以K7砂岩及下伏太原组呈整合接触。 （5）、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，具铁锰质鲕状结构，即“桃花泥岩”，层位稳定，特征明显，为一良好标志层。本组厚4070m，底界以K8砂岩与下伏山西组呈整合接触。 （6）、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。本组出露的最大厚度为130170m，底界以K9砂岩与下伏下石盒子组呈整合接触。 （7）、第四系（Q） 为松散覆盖层，不整合于基岩之上，厚015m，主要为马兰组灰黄色亚砂土及离石组浅红色粘土。 2、构造 井田位于太行山块隆西缘，晋获褶断带的东侧，本区总体构造为一单斜构造，倾向北西，倾角59。在井田的东部分布有一个无炭柱,对煤矿开采无大的影响.煤层底板标高在840910m，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，地势呈西北高东南低之势，标高最高为1125.0m，最低为915.0m，相对高差为210m。井田在西南及南部山梁上出露有二叠系上统上石盒子组和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。井田内北部和中部分别有一冲沟，暴雨季节易形成洪流，延续时间12天，流量不大。 矿区附近的主要河流为东仑河，位于矿区东约3km处，由北向南流，为季节性河流，东仑河的上游附近有陈区镇南河水库，该水库位于陈区镇南河东南，库容278万m3，对东仑河有一定的控制调节作用。东仑河中游附近有米山水库，由于基底建在O2侵蚀面上，库水很快沿灰岩的裂隙或溶洞流失于灰岩之中，一年中，干枯期长于存水期。 （二）、井田内的含水层 1、第四系松散岩类孔隙含水岩组 广泛分布于分布于井田中东部，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。基岩仅在井田西南部及南部山梁上出露，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，钻孔单位涌水量为0.020.47L/s.m，山梁上出露有泉水，泉水流量为0.694L/s，富水性弱至中等。根据本次调查资料3号煤层矿坑涌水量为128320m3/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。据调查，钻孔单位涌水量为0.050.42L/s.m，富有水性弱至中等。 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。据煤矿调查主井筒及副井筒的风化带涌水量均为0.020.06m3/d；采掘工作面顶板干燥，底板潮湿；采空区内积水涌水量为240m3/d；3号煤层地下水流向自东向西流，采掘巷道的涌水量为128320m3/d。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。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 郭家沟煤矿主要开采煤层3号煤层的直接充水含水层为其底板砂岩，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4.3m，按风化岩石、页岩、泥质砂岩、粘土岩及第四系松散层组合经验公式计算，冒落带导水裂隙带最大高度为46.85m，主斜井附近煤层埋深33.59m，风井中3号煤层埋深24.83m。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 在井田中部发育两条冲沟，暴雨季节易形成洪流，当通过巷道、采空区时，由于冒落带导水裂隙可达地表，因此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、采空区积水对矿坑充水的影响 该矿是开采3号煤时间较长的老矿，采空区主要分布在矿区的东部，采空区面积较大，据本次调查，采空区积水的涌水量为240m3/d，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，对矿井生产行成较大的水灾威胁。 4、井筒水对矿坑充水的影响 据本次调查，主井井筒及副井井筒均为风化带渗水，涌水量0.020.06m3/d，井筒对矿坑充水的影响不大。 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底板的岩石裂隙、冒落导水裂隙带。 6、奥灰水对矿坑充水的影响 本区奥灰岩溶水位标高约为612.04m左右，而区内3号煤底板标高840910m，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，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128320m3/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；矿坑涌水量128320m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。大气降水、地表水通过东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、高平市陈区镇郭家沟煤矿矿井地质和水文地质图 1∶2000 2、高平市陈区镇郭家沟煤矿水文地质图说明书 -5-