高平市神农镇东沙煤矿水文地质说明书.doc

一、工作目的及任务 高平市神农镇东沙煤矿设计年生产能力为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四年十二月高平市神农镇东沙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，最终编制高平市神农镇东沙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 高平市神农镇东沙煤矿位于高平市北约10km的神农镇境内，北面及东面紧邻口则煤矿。据2002年山西省国土资源厅颁发的采矿许可证（证号1400000221219），准采3号煤，井田面积为0.5km2，井田范围由以下4个坐标拐点连圈定（6带） 点号 X Y 1 3973900 19679260 2 3972900 19679260 3 3972900 19678760 4 3973900 19678760 该煤矿主、副井均为斜井，其井口坐标分别为 X Y Z 倾斜角度 主井 3973723.000 19679145.000 909.5 17 风井 3973728.497 19679139.188 902.8 23 井田西距晋长二级公路0.5km，晋长高速公路自西南向东北从井田东南角穿过，交通十分便利。 三、工作概况 本次工作自2004年12月58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10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两个填图单元，完成填图面积0.7552km2，其中井田内面积0.5km2；调查生产矿井1个、民井1眼、河流断面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，地势呈东及东南高、中间河谷地区低、西北高之势，中部为一条南西向河流，相对高差45m，冲沟较为发育。 （二）、地层及构造 1、地层 井田在东部零星出露有二叠系上统上石盒子组地层，其余均被第四系所覆盖，现据区域地层资料，对相关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，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，厚约5.90m，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91.23m。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32.5m，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。 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46.81m，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70.0m，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。底界以K9砂岩与下伏下石盒子组呈整合接触。在井东部零星出露。 （7）、第四系（Q） 为松散覆盖层，不整合于基岩之上，0.030.0m，岩性主要为亚砂土、粉质粘土及砂砾石层。 2、构造 井田位于太行山块隆西缘，晋获褶断带东侧，井田为一宽缓单斜褶曲，倾角平缓；在井田西北角有一正断层穿过，断层断距3040m，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，地势呈东及东南高、中间河谷地区低、西北高之势，中部为一条南西向河流，相对高差45m，冲谷较为发育，这有利于地表水在沟谷中自然排泄。 井田西北角自东北向西南向分布一常年性河流口则河，该河河谷相对开阔，一级阶地宽度可达180m，河漫滩均为沙滩其宽度可达100m，上游煤矿坑道排水为其主要水源之一。据调查H01河流断面流量目前可达11.1L/s，水面宽0.8m，水深0.1m；分布在河流一级阶地上的民井S01含水层为第四系松散岩类孔隙含水层，涌水量为20m3/h。 （二）、井田内的主要含水层 1、第四系松散岩类孔隙含水岩组 在井田内广泛分布，主要岩性为灰黄色亚砂土及砂砾层，在山坡地带大部分为透水不含水层，在冲沟一带富水性较好，尤其沿河流一级阶地及河漫滩富水性最好；该含水层沿河流阶地及河漫滩地下水水位埋藏较浅，其它地方则相对较深，主要靠大气降水补给，季节性变化明显。据调查民井S01涌水量为20m3/h，水位埋深为3.2m，为当地村民生活及生产灌溉用水主要水源。 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。基岩仅在井田东部零星出露，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。根据本次调查资料斜井风化裂隙水涌水量为45m3/d，3号煤层矿坑涌水量为200400m3/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，主要含水岩性为厚层灰岩，岩溶裂隙发育，富水性较强。据邻近岩溶深井资料该含水岩组地下水位埋深为628.0m。 （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5.9m ，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。据煤矿调查主井及风井斜井在40m处有风化带砂岩裂隙水渗出，底板有渗水，顶板潮湿，越往下顶底板均潮湿，涌水量为45m3/d；采掘工作面顶板滴水，底板潮湿；3号煤层地下水流向自东向西流，采掘巷道的涌水量为200400m/d。本井田3号煤层底板标高为790850m，而该区奥灰水位标高为628.0m，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；井田内西北角的正断层附近岩性破碎，裂隙相对发育，易使口则河河水沿裂隙渗入坑道，从而对3号煤层开采构成潜在威胁；此外风化壳水和老窑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中等。 （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，水文地质条件简单中等，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4.83m，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52.0m，主斜井口附近煤层埋深62.86m，风井中3号煤层埋深58.5m。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、老窑采空区积水、坑道水、地表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可达地表，再加之井田内西北角的正断层的影响，井田内西北角的口则河河水，可通过裂隙向采空区、巷道渗入，从而造成巷道或采空区积水，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、采空区积水对矿坑充水的影响 本井田属风化带，埋藏浅，老窑多，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 据本次调查，主井和副井局部地段有渗水，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。 6、奥灰水对矿坑充水的影响 本区奥灰岩溶水位标高约为628.0m左右，而区内3号煤底板标高790850m，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号煤矿井水文地质条件简单中等，矿坑充水主要为风化带砂岩裂隙水、老窑和采空区积水等沿煤层巷道的横向补给，矿坑涌水量为200400m3/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中等；矿坑涌水量200400m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。大气降水、地表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、高平市神农镇东沙煤矿矿井地质和水文地质图 1∶2000 2、高平市神农镇东沙煤矿水文地质图说明书 -5-