高平市神农镇故关煤矿水文地质说明书.doc

一、工作目的及任务 高平市神农镇故关煤矿始建于1985年，1990年正式投产，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故关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神农镇故关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，最终编制高平市神农镇故关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 高平市神农镇故关煤矿位于高平市北19km的神农镇故关村境内，西距申家庄煤矿6.5km，东距长晋二级公路2Km，据2003年山西省国土资源厅颁发的采矿许可证（证号1400000330602），批准开采3号煤层，井田面积为0.4896km2，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 3977780.00 19680380.00 2 3977060.00 19680380.00 3 3977060.00 19679700.00 4 3977780.00 19679700.00 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 3977082.00 19679928.00 风井 3958326.00 19679740.00 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，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一个填图单元，完成填图面积0.96Km2，其中井田内填图面积0.4896km2；调查生产矿井1个，民井1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成图中心完成。 四、井田地质 （一）、地形地貌 井田地貌类型为高平山间盆地边山黄土丘陵区，地势呈北高南低之势，相对高差85m，黄土冲沟发育。 煤层底板标高为830920m。 （二）、地层及构造 1、地层 井田内均被第四系松散层所覆盖，现结合地表及区域资料，井田内地层由老至新简述如下 （1）、奥陶系中统上马家沟组（O2s） 本组为一套浅海相化学碳酸盐沉积地层，上部岩性为灰色厚层状石灰岩.下部岩性为灰色浅灰厚层状石灰岩、白云岩夹泥质白云岩，泥质灰岩及白云质灰岩。据区域地层资料，其厚度为230m，为煤系地层之基底，井田内未出露。 （2）、奥陶系中统峰峰组（O2f） 据区域地层资料，该层厚140m左右，岩性为中厚层状豹皮状灰岩，灰白色、灰黄色的薄层白云质灰岩夹灰黑色中厚层状灰岩。 （3）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021m，平均厚约5.9m，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。 （4）、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91.23m，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15.7m，该段顶部含全区可采的15号煤层，上距3号煤约90m，煤层厚约4m。 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、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57.0m，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。 （5）、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，厚约5.5m左右，局部可采2号煤层，含煤系数12。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。 （6）、第四系（Q） 井田内均被第四系松散层覆盖,不整合于基岩之上,厚030m,主要为灰黄色亚砂土及浅红色粘土. 2、构造 井田位于太行山块隆西缘，晋获褶断带东侧，井田内构造简单，为一宽缓的单斜褶曲,倾角平缓，仅在该井田西南角有一落差约30m的庙村正断层通过，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，井田地貌类型为高平山间盆地边山黄土丘陵区，地势呈北高南低之势，相对高差85m，黄土冲沟发育，这有利于地表水在沟谷中自然排泄。在井田西北部矿界有一水池，现已干涸。在矿界的东部边界约40m处为换马水库，水库仅雨季有水，水可存35天；在矿区的西部发育有一南北向的季节性河流，河流断面最大宽度约1.20m，水深0.20m，H01断面流量为13.8L/s，该河流在暴雨季节有洪水，但延续时间很短；井田东部矿界边缘的民井S01井深9.50m，但现已干涸。除此之外，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，该含水岩组水位埋深浅，受大气降水补给，季节性变化明显。 2、二叠系下统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，大气降水为其主要的补给来源。据调查生产矿井资料，风化带排水量为为16.70m3/d，矿坑涌水量为150200m3/d，季节性变化明显，主要水源为大气降水及地表水入渗补给。3煤层水流方向为自西北向东南方向。 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、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。据邻近地区资料，本区岩溶地下水位标高为628.0m低于3号煤层底板标高（底板标高为830920m），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5.90m ，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50m处有滴水，含水层为二叠系下统下石盒子组砂岩，涌水量为16.7m3/d；风井及各采掘工作面顶板潮湿，无渗水、滴水现象；采掘巷道顶板滴水。据本次调查资料矿坑涌水量为150230m3/d。据邻近地区资料，本区岩溶地下水位标高为628.0m，低于3号煤层底板标高（底板标高为830920m），在没有其它导水构造沟通的情况下，岩溶地下水不具备向3号煤层底板充水的条件。但随着采空区的增大，采空区范围将逐渐增大，采空区积水将成为矿井生产的隐患，故应注意对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。 （五）、矿坑充水因素分析 故关煤矿的主采煤层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号煤层埋深95m，平均厚度为5.5m，经计算采空冒落裂隙带最大高度为58.5m。因此采空区冒落裂隙带将导通3号煤层以上各含水层之间的水力联系，采空区积水、风化带裂隙水、第四系松散层孔隙水、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，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7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 在矿界的东部边界约40m距离为换马水库，水库仅雨季有水，水可存35天；在矿区的西部发育有一南北向的季节性河流，河流断面最大宽度约1.20m，水深0.20m，H01断面流量为13.8L/s，该河流在暴雨季节有洪水，但延续时间很短，井田中南部有采空区，冒落导水裂隙可达地表，因此在暴雨季节，河流流水可能垂向补给造成采空区积水，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 随着井田范围内采空区面积加大，采空区如同“水仓”一样存蓄地下水，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时，采空区积水就会对采掘巷道构成威胁。 4、井筒水对矿坑充水的影响 主井井壁局部段有滴水现象，但渗水量不大，涌水量为16.7m3/d，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。 6、奥灰水对矿坑充水的影响 本区岩溶地下水位标高为628.0m，而3号煤层底板标高在830920m之间，3号煤底板标高远远高于奥灰水位，不存在底板突水问题。 7、断裂结构对矿坑充水的影响 在井田的西部展布一条正断层，断距不大，但在断层附近，原始裂隙发育，导通了3煤层上部各含水层及下部石炭系层间承压裂隙岩溶水，采掘道首通过时，应加强构造裂隙水的探查，防止水害发生。 （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，矿坑涌水量150200m3/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；矿坑涌水量150200m3/d，受季节变化影响，雨季大、旱季小。大气降水、丰水季节地表水的侧向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、高平市神农镇故关煤矿矿井地质和水文地质图 1∶2000 2、高平市神农镇故关煤矿水文地质图说明书 -5-