高平市东城东山煤矿水文地质说明书.doc

一、工作目的及任务 高平市东城办事处东山煤矿系秦庄村办集体企业，始建于1988年，1990年投产，设计年生产能力为1万吨/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四年十二月高平市东城办事处东山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甲方的要求，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，最终编制高平市东城东山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 高平市东城办事处东山煤矿位于高平市北东约3.6km的秦庄村北，行政区划隶属于高平市东城办事处管辖，该矿南接赵庄井田，其地理坐标为东经11257′17″11257′50″；北纬3548′14″3548′44″。据2004年山西省国土资源厅颁发的采矿许可证（证号1400000231182），准采3号煤，井田面积为0.3505km2，井田范围由以下6个坐标拐点连线圈定（6带） 点号 X Y 1 3966550 19677500 2 3966200 19677500 3 3966200 19676950 4 3965650 19676870 5 3965650 19676700 6 3966550 19676800 该煤矿主井为斜面井，风井均为立井，其井口坐标分别为 X Y Z 主井 3965700.000 19676823.000 903.36 风井 3965932.000 19676847.000 913.31 长晋二级公路自井田西侧边缘通过，井田距太焦铁路高平火车站约4.4km，井田内的公路与外界相通，交通十分便利。 三、工作概况 本次工作自2004年12月13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5日完成最终成果。矿井地质和水文地质填图比例尺为12000，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、P1x三个填图单元，完成填图面积联单1.0km2，其中井田内面积0.3505km2；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制图中心完成。 四、井田地质 （一）、地形地貌 井田地貌类型为低山黄土丘陵区，地形沟壑较发育，区内地势总体上呈东高西低，最高标高在井田东南端，标高为1017m，最低在井田西部，标高为878m，相对高差139m，井田内沟谷较发育，自然排水条件较好。 （二）、地层及构造 1、地层 井田东北部出露有二叠系下统下石盒子组、上统上石盒子组地层，井田内其余部位均被第四系松散层所覆盖，据区域地层资料，井田内地层由老至新简述如下 （1）、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，厚约120m，井田内未出露。 （2）、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012m，平均厚约10m，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。 （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、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成，厚87.0m。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，厚11.0m，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30.0m，含不可采煤层11、12、13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46.0m，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。 本组地层井田内未出露。 （4）、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46.0m，底界以K7砂岩及下伏太原组呈整合接触，井田内未出露。 （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。本组平均厚度75.0m，底界以K8砂岩与下伏山西组呈整合接触，在井田中部出露。 （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。底界以K9砂岩与下伏下石盒子组呈整合接触。在井田东南角出露，出露厚度82m。 （7）、第四系（Q） 为松散覆盖层，不整合于基岩之上，西中部为黄色亚粘土，东中部为亚砂土及砂砾石层，厚度025m，平均厚度18m。 2、构造 井田位于太行山块隆西缘，晋获褶断带东侧，属沁水煤田的一部分。井田位于赵庄向斜西翼，主要构造线走向为北北东，地层倾向南东的单斜构造，倾角5左右，井田内未见大的断裂构造，仅在井田西北角发育一隐伏正断层，该断层走向北东南西，断层面倾向南东，倾角75，据赵庄煤矿详查资料，该断层西北盘太原组k3K5灰岩与山西组3号煤层以下地层接触，断距大于30m，对采矿有一定的影响。总体上井田内地质构造简单。 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，井田地貌类型为低山黄土丘陵区，区内地势总体上呈东高西低，井田内沟谷呈树枝状发育，自然排水条件较好。井田内无常年性流水，只在暴雨季节沟谷内有短暂的洪流，大气降水为该区的主要补给途径。 （二）、井田内的主要含水层 1、第四系松散岩类孔隙含水岩组 含水层岩性主要为第四系全新统黄色亚砂土及砂砾层，该含水层易于接受降雨入渗，因无良好的隔水层，一般直接下渗补给其它含水层，或被蒸发消耗；该含水层富水性较弱，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，主要靠大气降水补给，季节性变化明显。 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砂岩裂隙含水层，风化带厚度受地形起伏及岩性的影响变化较大，泥岩为相对隔水水层。基岩仅在井田中、东南部出露，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。根据本次调查资料风化带砂岩裂隙水涌水量小于1m3/d，井筒（P1x）涌水量为15m3/d，3号煤层矿坑涌水量为3040m3/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。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，主要含水岩性为白云质灰岩及厚层灰岩，岩溶裂隙发育，富水性较强。据邻近岩溶深井资料奥灰水水位标高在599.92616.23m之间。 （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10.0m ，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。据煤矿调查主井井筒从115m处起的45m段内顶板有滴水、底板有渗水现象，在155m处也有滴水现象但水量有所减小，自此再往下干燥，含水层岩性均为砂岩，涌水量为15m3/d；风井井筒3040m中间段有滴水现象，但涌水量小于1m3/d，其余地段干燥；采掘工作面顶底板干燥，整个巷道顶板潮湿；矿坑涌水量为3040m/d。本井田3号煤层底板标高为790840m，而该区奥灰水位标高在599.92616.23m之间，奥灰水水位标高低于3号煤层底板标高差不多200m，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；井田内西北角的正断层附近岩性破碎，裂隙相对发育，易沟通含水层间的水力联系，从而对3号煤层开采构成潜在威胁；此外风化层水、老窑及采空区积水也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 本井田主要开采煤层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号煤层平均埋深为45215m，平均厚度为5.18m，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55.39m，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，风化带裂隙水、第四系松散层孔隙水、老窑及采空区积水、坑道水等均有可能被沟通和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 由于采空区冒落导水裂隙带局部可达地表，再加之井田内西北角的正断层的影响，在雨季沟谷内形成的短暂洪流，可通过裂隙向老窑及采空区、巷道渗入，从而造成巷道或老窑及采空区积水，如果煤层采掘巷道和老窑采空区积水沟通而产生水力联系，老窑及采空区积水就会对矿井生产造成威胁。 3、老窑、采空区积水对矿坑充水的影响 紧邻井田南部的赵庄井田采空区面积较大，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 据本次调查，主井和风井局部地段有渗水，但渗水量不大，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，井田内西北角的正断层形成的构造裂隙也可能成为矿坑充水的通道。 6、奥灰水对矿坑充水的影响 本井田3号煤层底板标高为790840m，而该区奥灰水位标高在599.92616.23m之间，奥灰水水位标高低于3号煤层底板标高差不多200m，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号煤矿井水文地质条件简单，矿坑充水主要为风化带砂岩裂隙水、老窑及采空区积水等沿煤层巷道的横向补给，矿坑涌水量为3040m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。 六、结 论 综上所述，井田地质构造简单，3号煤层矿床水文地质条件简单；矿坑涌水量3040m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。大气降水通过采空区形成的冒落导水裂隙带及构造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、高平市东城东山煤矿矿井地质和水文地质图 1∶2000 2、高平市东城东山煤矿水文地质图说明书 -5-