高平市建宁鱼仙山煤矿水文地质说明书.doc

一、工作目的及任务 高平市建宁乡鱼仙山煤矿始建于1984年，1985年正式投产。年生产能力为5万吨/年，主采3号煤。井田西北部有小窑破坏区。采煤方法为开拓采煤，高落式回采，回采率为35。为进一步查明矿区地质和水文地质条件，二OO四年十二月高平市建宁乡鱼仙山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建宁乡鱼仙山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，最终编制高平市建宁乡鱼仙山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 鱼仙山煤矿位于高平市北东18.5Kｍ的北社村西侧，其地理坐标东径为11304′32″－11305′40″，北纬3551′04″－3551′46″。矿区北接东窑头煤矿、北社煤矿，西邻北兆庄煤矿，南接后庄沟、建 北煤矿。矿区内交通便利，向南2500ｍ与曲辉路相接。1989年由山西省地质矿产局颁发的采矿许可证（采证字【1989】N41210号），批准开采3号煤层，矿区面积为1.064km2，井田范围由以下8个拐点圈定（6带） 点号 X坐标 Y坐标 1 3972400 19688400 2 3972180 19688400 3 3972180 19688800 4 3971340 19689400 5 3971340 19688400 6 3971550 19688400 7 3971550 19687840 8 3972400 19687840 该煤矿主、副井均为斜井，其井口坐标分别为 X坐标 Y坐标 H 倾斜角度 主井 3971383.271 19689041.307 1066.681 18 副井 3971350.422 19689102.541 1061.914 20 三、工作概况 本次工作自2004年11月2527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12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和P2S、 P1x三个地层单元，完成填图面积2.04Km2，其中井田内填图面积1.064km2；调查水井四个，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 矿区为低山丘陵区，地势西高东低，相对高差110ｍ，区内大面积为第四系所覆盖，沟谷较为发育，基岩仅沿山梁出露，沟谷及低洼平缓地带均为第四系松散沉积物。 （二）、地层与构造 1、地层 矿区内被第四系松散堆积物广泛覆盖，在矿区中部出露有二叠系下统下石盒子组，矿区西南部出露有二叠系上统上石盒子组地层，现依据本井田收集资料及邻区资料，对相关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，，该区未出露。 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6.50m，底部见透镜状的“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105.20m，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15.70m，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32.50m，含不可采煤层11、12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57m，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。 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砂岩与下伏太原组呈整合接触。 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砂岩；中下部以深灰色泥岩为主，间夹砂岩；中上部以灰绿色、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70m左右，底界以K8砂岩与下伏山西组呈整合接触。 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。 本组厚度约为60m，底界以K9砂岩与下伏下石盒子组呈整合接触。 ⑺、第四系（Q） 为松散覆盖层，不整合于基岩之上，厚20.030.0m，主要为马兰组灰黄色亚砂土及离石组浅红色粘土组成。 2、构造 井田位于太行山块隆西缘，晋获褶断带的东侧区域，区域构造线总体方向为北东向，区内构造主要表现为一北东向的向斜构造，倾角5 8。 煤层为东高西低，底板标高最高1020m，底板最底1010m，构造较为简单。 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，地势西高东低，相对高差110ｍ。沟谷较为发育，基岩仅沿山梁出露，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，矿区内地下水的补给主要靠大气降水的入渗补给，受季节性影响较大。 （二）矿区内的含水层 1、第四系松散岩类孔隙含水岩组。 主要分布于井田西部及西南部，在山坡地带大部分为透水不含水层，在山沟一带富水性较好。主要岩性为灰黄色亚砂土及浅红色粘土组成，大部分民井干枯。 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。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， 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。 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。 （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6.50m ，在正常情况下阻隔或减弱了3号煤与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，其含水层富水性弱。据煤矿调查，主井附近3号煤层埋深仅41.18m，副井中煤层埋深36.41ｍ。煤层开采后的导水裂隙带可达地表，对煤矿安全构成威胁。据煤矿调查主井斜井筒在长度90ｍ处顶板略有渗水现象，含水层为二叠系下统下石盒子组砂岩，涌水量为10ｍ3/d；副井长度60m处顶板有淋水，涌水量为20ｍ3/d；采掘工作面顶板潮湿，底板往上渗水，涌水量为30ｍ3/d；采掘巷道中涌水量为180m3/d。3号煤地下水流向由东向西流。奥灰水水位（635.50m）远低于煤层底板，一般不会对3号煤层开采构成威胁，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。本次调查，在矿区的东部北社村内有四眼水井，S01号水井井深11.50ｍ，井口标高1055ｍ，水位埋深10.30ｍ，含水层为第四系松散岩类含水岩组；S02号水井井口标高为1040ｍ，井深12ｍ，成井初期水位埋深 8.50ｍ，调查期间已干枯；S03水井井口标高1056ｍ，井深15.10ｍ，成井初期水位埋深13.70ｍ，现已干枯；S04号水井井口标高1044ｍ，井深11.80ｍ，成井初期水位埋深8.40ｍ，现已干枯。综上所述，3号煤层矿床水文地质条件简单。 （五）矿坑充水因素分析 鱼仙山煤矿的主采煤层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号煤层平均厚度5.60m，按砂质页岩、泥质砂岩、页岩组合经验公式计算，冒落带导水裂隙带最大高度为83.97m，主井口附近煤层埋深41.18m，副井中煤层埋深36.41ｍ，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、老窑水对矿坑充水的影响 该矿是开采3号煤时间较长的老矿，现井田范围内采空区面积较大，采空区如同“水源”一样存蓄地下水，在由于种种原因煤层采掘巷道和老窑积水沟通而产生水力联系，老窑积水就会对采掘巷道构成严重威胁。小窑破坏区积水曾进行疏干，放水6小时，抽水2天，总排水量3360m3。 3、井筒水对矿坑充水的影响 据调查，主井、副井井壁中均有流水现象，但涌水量较小，井筒充水对矿坑充水不会产生大的影响。 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顶板岩石裂隙中裂隙水、冒落导水裂隙带、井筒内含水层的横向补给及开采扰动后的底板岩石裂隙，采掘面及采掘巷道顶板板均有渗水，矿坑涌水量为180m3/d。 5、奥灰水对矿坑充水的影响 本区奥灰岩溶水位标高约为635.50m左右。矿区内3号煤底板标高10101020m，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及底板砂岩裂隙水，井筒内二叠系下统下石盒子组砂岩含水层中的裂隙水横向补给，矿坑涌水量为180m3/d。 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属中等－简单；矿坑涌水量180m3/d。主要充水因素为大气降水及顶板砂岩渗水、井筒内横向补给和采空区积水。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、高平市建宁乡鱼仙山煤矿矿井地质和水文地质图 12000 2、高平市建宁乡鱼仙山煤矿水文地质图说明书 -5-