高平市陈区镇浩庄煤矿水文地质说明书.doc

一、工作目的及任务 高平市陈区镇浩庄煤矿始建于1965年，设计年生产能力为3万吨/年，主采3号煤。为进一步查明矿区地质和水文地质条件，二OO四年十二月高平市陈区镇浩庄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陈区镇浩庄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，最终编制高平市陈区镇浩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 高平市陈区镇浩庄煤矿位于高平市北东20km处，行征区划隶属陈区镇管辖，北邻郭家沟煤矿，南邻西山煤矿，其地理坐标为东经11300′06″11300′59″；北纬3549′42″3550′09″。据1989山西省煤炭资源管理委员会颁发的采矿许可证（证号N41032），批准开采3号煤层，井田面积为1.04km2，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 3969250.00 19682200.00 2 3968450.00 19682200.00 3 3968450.00 19680900.00 4 3969250.00 19680900.00 该煤矿主井风井均为立井，其井口坐标分别为 X坐标 Y坐标 主井 3968789.051 19681802.221 风井 3968794.404 19681645.072 沁辉公路从井田东西穿过，距长（治）晋（城）二级公路仅10km，煤矿同附近各主要村镇均有简易公路相连，交通十分便利。 三、工作概况 本次工作自2004年12月1618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20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、P1x、P1s四个填图单元，完成填图面积1.804Km2，其中井田内填图面积为1.04km2；调查生产矿井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 井田地貌类型为低山丘陵区，地势呈西及西南、中部高东北低之势，相对高差240m，属构造剥蚀和堆积剥蚀山地。 （二）、地层及构造 1、地层 井田内出露地层有二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子组以及第四系。现结合矿井资料，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，厚度一般为012.13m，平均厚约10.0m，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12.01m，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32.23m，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45.86m，煤层有5、6、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44.5m，底界以K7砂岩及下伏太原组呈整合接触。井田内有出露。 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。本组厚度5075.3m左右，底界以K8砂岩与下伏山西组呈整合接触。在井田内有出露。 （6）、二叠系上统上石盒子组（P2s） 分布在井田西部，厚100m以上，井田仅出露厚50m，岩性以杏黄色、黄绿色砂质泥岩、砂岩为主，夹少量紫红色粉砂岩、泥岩，以K7砂岩与下石盒子组分界，呈整理合接触。井田内有出露。 （7）第四系（Q） 为松散覆盖层，不整合于基岩之上，厚030.0m，主要为红色亚砂土，黄色亚砂土、亚粘土及砂、砾石层组成。井田大面积为该组地层所覆盖。 2、构造 井田位于太行山块隆西缘，晋获褶断带东侧，地层总体走向为北北东向，局部具波状褶曲。区内呈走向近南北的单斜构造，东南角地层走向呈北北西向，西南角地层走向呈北北东向，北部地层坡度向近南北，地层产状平缓，倾角在35之间。 区内未见断层，只存在三个陷落柱，一个位于井田的中部，半径约50m，旧主斜井巷道已穿过，煤底板标高912.87m；一个位于井田北东部，陷落柱半径约6075m，呈椭球形；另一个陷落柱位于井田中西部，半径约20m。 总之井田内构造较简单。 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，井田地貌类型为低山丘陵区，地势呈西及西南、中部高东北低之势，相对高差240m，属构造剥蚀和堆积剥蚀山地，井田内沟谷发育，基岩直接出露面积较大，这有利于地表水在沟谷中自然排泄以及地表水沿基岩裂隙向下入渗。井田内无其它地表水体，也无泉水出露，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。 主要含水层岩性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，在沟谷一带富水性较好，总体上该含水岩组富水性差异较大，受季节、埋藏条件的影响，大气降水该含水岩组的主要补给方式。 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，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，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。本含水岩组富水性差异性较大，钻孔单位涌水量为0.0320.057L/sm，富水性弱，大气降水为其主要的补给来源。据调查生产矿井资料，风化带排水量为小于1m3/d，矿坑涌水量为60600m3/d，季节性变化明显，主要水源为雨季大气降水及地表洪流垂向渗入补给。3号煤层水流方向自东向西流。 3、石炭系太原组砂岩及灰岩裂隙岩溶水含水岩组 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、奥陶系中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，奥灰水水位标高612.04m低于3号煤层底板标高（底板标高为830930m），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10m ，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井筒30m处有水渗出，巷道顶板夏季干燥，冬季有滴水现象，风井井壁潮湿，风化带涌水量小于1m3/d；采掘工作面顶板干燥，采掘巷道顶板有滴水现象。据本次调查资料矿坑涌水量为60600m3/d。 本井田3号煤层底板标高为830930m，而该区奥灰水水位标高612.04m，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，一般不会对3号煤层开采构成威胁；井田外小窑开采3号煤形成的矿坑水会对本井田3号煤层开采构成潜在威胁；此外风化壳水、陷落柱和老窑、采空区积水也将成为矿井生产的隐患，故应注意对老窑和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中等。 （五）、矿坑充水因素分析 浩庄煤矿的主采煤层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。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，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号煤层在井田埋深总体趋势是自西向东埋深逐渐减小，在主井、风井及安全出口附近埋深32.1565.0m，在井田东部风化带附近最小埋深仅十几米，在井田西部埋深稍大，最大可达180m，3号煤层平均厚度为5.5m，经计算采空冒落裂隙带最大高度为58.48m。因此采空区冒落裂隙带将局部导通3号煤层以上各含水层之间的水力联系，老窑及采空区积水、风化带裂隙水、第四系松散层孔隙水、坑道水、地表水均有可能被沟通并与3号煤层采掘巷道发生水力联系，尤其是雨季大气降水及洪水的入渗对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、地表水体对矿坑充水的影响 井田虽无常年性地表水体，但沟谷较发育，在暴雨季节，沟谷易形成洪流，洪水可以通过冒落导水裂隙或风化裂隙带下渗，成为老窑和采空区积水的一定补给水源，如果煤层采掘巷道和老窑及采空区积水沟通而产生水力联系，就会对矿井生产造成一定威胁。 3、老窑、采空区积水对矿坑充水的影响 由于老窑较地表低，且年代久，周围裂隙较多，地表水易进入老窑造成老窑积水；井田内采空区面积较大，也容易积水，老窑和采空区如同“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及采空区积水沟通而产生水力联系，老窑和采空区积水将是矿坑涌水的主要来源之一，对矿井生产构成较大的水灾威胁。 4、井筒水对矿坑充水的影响 井壁局部段有淋水现象，但渗水量不大，井筒充水对矿坑充水影响不大。 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。另外不容忽视井田内陷落柱对矿坑充水的影响。 6、奥灰水对矿坑充水的影响 本区岩溶地下水位标高在612.04m之间，而3号煤层底板标高在830930m之间，3号煤底板标高远远高于奥灰水位，岩溶地下水尚不具备向3号煤层底板充水的可能性。 （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风化带砂岩裂隙水、老窑及采空区积水及沿煤层巷道横向补给的地下水，矿坑涌水量60600m3/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中等；矿坑涌水量60600m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。大气降水补给地下水通过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。因此雨季应该做好地表水的排放工作，巷道通过构造破坏区及采空区时应做好前期调查、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、高平市陈区镇浩庄煤矿矿井地质和水文地质图 1∶2000 2、高平市陈区镇浩庄煤矿水文地质图说明书 -5-