孙村二号矿井初步设计

孙村二号矿井初步设计说明书 设 计 人: 院 系： 二xx年四月 3目 录1 矿区概况及井田地质特征11.1 矿区概况11.2 井田地质特征31.3 煤层特征242 井田境界和储量302.1 井田境界302.2 矿井工业储量302.3 矿井可采储量313 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限333.1 矿井工作制度333.2 矿井设计生产能力及服务年限334 井田开拓354.1 井田开拓的的基本问题354.1 巷道开拓方案的确定384.2 矿井基本巷道415 准备方式、采区巷道布置485.1 煤层的地质特征485.2 采区巷道布置及生产系统495.3 采区车场选型设计516 采煤方法536.1 采煤工艺方式536.2 采煤方法546.3 采煤工作面参数的确定和生产能力的计算57 6.4 安全技术措施587 井下运输627.1 概述627.2 采区运输设备选择628 矿井提升648.1 主井提升设备648.2 主副井提升设备选型659 矿井通风及安全技术679.1 矿井通风系统选择679.2 矿井所需风量计算679.3 矿井通风阻力计算709.4 通风机选型739.5 矿井特殊灾害预防安全措施7510 设计矿井基本技术经济指标811 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 地理位置及交通条件 本区东北距新泰市区3km，隶属新泰市市中办事处和西周乡管辖，地理坐标东经11742151174630，北纬355300355515。南边界为孙村二号煤矿各煤层露头，北边界为各煤层的-1500m等高线，西边界为原F8断层位置与新矿集团良庄煤矿为邻，东边界与新矿集团汶南煤矿、华源公司（张庄煤矿）相临。东西走向长约1.29.0km，南北倾斜宽约6.0km，面积约26.21km2。（详见表1-1边界拐点坐标）孙村二号煤矿运煤专用铁路早已建成，与磁（窑）莱（芜）铁路相接，可畅通全国各地。区内有新（泰）泰（安）公路通过，另外附近还有蒙（阴）馆（陶）路和京沪高速公路，交通十分方便（见图11交通位置示意图）。1.1.2 地形地貌及水系1.1.2.1 地形地貌本区位于蒙山与莲花山山脉两大分水岭之间的凹地内，构成东西条带半缓阶地型丘陵，地面标高+170+220m。1.1.2.2 水系区内冲沟比较发育，西部西周河和东部平阳河分别自北而南流经本区，在南部汇入小汶河，属季节性河流。1.1.3 气候条件本区属北温带大陆性季风气候，历年最高气温42.5（55年6月27日），最低气温-21.6(57年1月27日)。雨季为7、8、9三个月，降雪期自11月上旬至次年4月上旬，历年最大降水量1395.4mm(1964年)，最小降水量294.5mm(2002年)，平均799.70mm。历年平均年蒸发量为213.00378.84mm，结冰期11月至次年3月，冻结深度0.40.80m。大风季节一般在35月，多为东南风。1.1.4 地震本区地震动峰值加速度（g）为0.1，地震基本烈度属7度区。1.1.5 供电条件两回路电源来自伊昭煤矿110KV变电站35KV侧两段不同母线，选用LGJ120架空电源线路，两路同塔架设，长度10km。1.1.6 水源条件目前孙村二号煤矿需水量较大，总需水量约4000m3/d，其中工业用水2000m3/d左右，生活用水2000m3/d左右。由于该矿为正常生产多年的老矿井，水源地早已建成，供水问题早已解决。供水水源主要由为集团公司三级泵站集中供水，日供水量约2500m3/d；此外部分生活用水采用北立井2个松散层水井，日供水量约1500m3/d；部分工业用水采用井下-400m水平后组煤的外排水（经过处理），能够满足用水需要。但随着矿井生产规模的扩大和第三产业的发展，需求量逐步增大，当前供水量稍显不足。为解决用水问题，今后应进一步加强矿井水的综合利用，以充分利用地下水资源，缓解用水紧张的局面。1.1.7 建筑材料及供应条件常用建筑材料如水泥、砂、石、砖等，地方建材均有供应。其他市场买。1.2 井田地质特征1.2.1 地层及地质构造1.2.1.1 井田地层孙村井田含煤地层属华北型石炭二叠系海陆交互相含煤沉积，假整合于奥陶系中下统石灰岩之上。现将本区地层由老至新分述如下：1.2.1.2 煤系基底奥陶系中下统（O2+1）：为煤系地层基底，总厚度约800m。下统以灰至灰白色白云岩及白云质灰岩为主，夹泥岩、泥灰岩、竹叶状灰岩、豹皮状灰岩；中统以厚层状灰岩、豹皮状灰岩及白云质灰岩为主，夹泥灰岩及泥岩，含珠角石、盘角石等化石。1.2.1.3 含煤地层本区含煤地层为华北型石炭二叠系海陆交互相含煤沉积，厚度253.08380.95m，平均317.02m。沉积环境由中石炭统的海陆交互相逐渐过渡为二叠系的陆相。含煤地层由老至新依次为：（a）中石炭统本溪组（C2）：厚度58.1566.95m，平均厚度61.17m；该组在孙村井田浅部厚3493m，一般为54m左右。岩性以杂色粘土岩、石灰岩、深灰色粉砂岩为主，夹灰至灰绿色或杂色砂岩，徐灰（徐家庄灰岩）底部有时发育一层不稳定薄煤。岩相以海相为主，在灰岩中含有珊瑚、海百合茎、腕足类等海相生物化石。本组的徐灰、草灰（草埠沟灰岩）岩性、厚度发育稳定，为良好的区域性对比标志层。底部以G层铝土岩或山西式铁矿（有时仅为鲕状结构的杂色粘土岩）与中奥陶假整合接触，上界为煤17老底中细砂岩底部，与太原组整合接触。（b）上石炭统太原组（C3）：厚度168.65186.55m，平均厚度177.60m；另外汶南井田2-1号钻孔揭露该层厚度为194.60m；该组在孙村井田浅部厚147238m，一般厚188m。岩性主要为深灰色粘土岩、粉砂岩及浅灰色砂岩，夹石灰岩两层（一灰和四灰）。本组共含煤12层（第5至17层），其中可采者3层（11、13、15层煤），为本区主要的含煤地层。本组属典型的海陆交互相沉积，旋回结构及粒度韵律清晰而明显，岩相齐全，动植物化石丰富。其中一灰、四灰岩性、厚度稳定，含丰富的珊瑚、蜓科、海百合茎等海相生物化石，为地层及煤层对比的良好标志层。在粉砂岩中含鳞木、芦木、苛达、蕨类、轮叶等植物茎、叶部化石。上界为煤5间接顶板（或煤4间接底板）厚层砂岩底部，与山西组整合接触。（c）二叠系下统山西组(P11 )：厚45.25167.65m，平均95.00m。岩性以灰白至灰色中细砂岩、深灰至灰黑粉砂岩及浅灰色粘土岩为主，含煤四层（第1至4层），其中可采者3层（第2、3、4层），为本区主要含煤地层。本组为陆相含煤沉积，在粉砂岩中含大量羊齿类、苛达、轮叶、楔叶、芦木、蕨类等植物化石，在煤层底板岩石中，常见植物根部化石。本组煤4顶板灰白色厚层状中细砂岩发育稳定，一般厚10m以上，特征明显，是煤层对比的重要辅助标志。上界为煤1间接顶板砂岩底部，与石盒子组整合接触。本组地层在第7勘探线以东煤2遭受剥蚀。（d）二叠系中下统石盒子组（P12 +P21 ）：残厚6.80116.00m，平均44.88m。岩性以杂色粘土岩，灰灰绿或黄褐色（风化色）砂岩为主，底部夹深灰色粉砂岩或灰色粘土岩，属干燥环境下的陆相沉积物，一般不含煤。本组底部的厚层状中细粒长石石英砂岩发育较稳定，下距煤1一般2040m , 是煤层对比的可靠辅助标志层。与下二叠山西组整合接触，上部与第三系或侏罗系不整合接触。1.2.1.4 煤系上覆地层（a）侏罗系上统蒙阴组(J3)：厚7.40298.35m，平均79.36 m，自西向东逐渐变厚。岩性以褐红色粉砂岩及泥质、钙质胶结的细砂岩为主，夹数层砾岩，交错层理发育。为干燥陆相沉积，不含煤，以角度不整合覆于煤系地层之上。（b）第三系下统官庄组（R）：自西向东变厚，厚度834.801355.00m，平均1055.82m，以角度不整合覆于侏罗系上统蒙阴组之上。岩性以砖红色粘土质粉砂岩为主，中下部呈深灰色。夹数层砾岩，胶结较松散，砾石成分简单，主要为石灰岩，其次为长石石英砂岩及片麻岩。（c）第四系（Q）：厚0.309.32m，平均4.65m ,以角度不整合覆于第三系下统官庄组之上。1.2.2 井田地质构造1.2.2.1构造形态总体构造形态为一倾向北东的单斜构造，地层倾角2434，走向120140，倾向NE。区内发育断层以NW、NE向为主，其中NW向F15断层组、NE向的F8断层组、以及NWNE向F10-5断层是区内主要断层。1.2.2.3 断层特征及控制情况本区构造复杂程度中等，全区共有断层31条，全部为正断层，其中查明断层22条（F8，F8-2，F15，F15-1，F15-2，F18，F9，F11，F11-1，F12，DF1，DF3，DF4，DF6，DF7，DF8，DF11，F10-5，F10-7，F10-8、汶F15），占71%；基本查明断层9条（F8-1，F10-3，DF2，DF5，DF9，DF10，DF12，DF13，DF14），占29%。按走向分：NW向12条、NE向10条，这两组断层一般落差较大，延展较长，为区内主要断层；另有NNW向5条、NEE向4条，一般落差较小，延展较短，受NW、NE向断层控制，属次要断层。按落差分：大于30m的断层6条（F10、F8、F8-2、F15、F10-5、汶F15、），1130m断层10条（F15-2，F9，F11，F12，DF1，DF2，DF4、DF6，DF11、F10-7），510m断层14条（F8-1，F15-1，F15-3，F18，DF3，DF5，DF7，DF8，DF9，DF10，DF12，DF13，DF14、F10-6），小于5m断层1条（F11-1）。见表3-1区内断层特征及控制情况一览表区内主要断层性质及控制程度分述如下：(a) F8正断层：位于勘查区西北部，为孙村矿与良庄矿的分界断层。断层走向NE，倾向SE，倾角80，落差083m，随深度的增加落差变大，由86-2号孔向东北尖灭，区内延展长度890m。孙村二、四层-494.7m回风巷及六采大巷揭露；深部86-3孔和五采四层轨道巷（-557.4）对控，距离260m；86-2与630号孔对控，相距450m。该断层切割第三系底界、煤2、煤11；地震勘探线26条控制，其中A级断点21个，B级断点5个。属查明断层。(b) F8-2正断层：位于勘查区北部，西南端交于F8断层。断层走向NE，倾向SE，倾角75，落差298m，由西南向东北落差增大，区内延展长度680m。该断层切割第三系底界、煤2和煤11；有21条地震线控制，其中A级16个，B级5个，属查明断层。(c) F15正断层：位于勘查区中部，断层走向NW，倾向NE，倾角5580，落差0130m，由中间向两端逐渐减小，区内延展长度2060m。五采巷道揭露，北西南东向贯穿本区。该断层切割第三系底界面、煤2和煤11；共有68条地震线控制，其中A级断点55个，B级断点12个，C级断点1个。属查明断层。(d) F10-5正断层：位于勘查区中部，区内延展长度5000m，走向、落差变化大，走向由NW转为NE向，落差3090m。扩大区二采轨道巷、回风巷揭露，809、805钻孔揭露，孙村二维地震、汶南三维地震控制。属查明断层。(e) 汶F15正断层：位于勘查区东南边界，走向NW，倾向NW，落差30130m。汶南3-1孔揭露，汶南2-3控制，汶南矿井下揭露，汶南三维地震控制。属查明断层。11序号断层名称产状落差（m）影响煤层区内延展长度（m）控制情况控制程度走向倾向倾角()地震线断点级别钻孔及其它ABC1F8NESE80083（2、6）060（6）2、6、11890262150二、四层-494.7m回风巷及六采大巷揭露，深部86-3和五采四轨道巷（-557.4m）对控，86-2与630对控查明2F8-1SNE7007（2）04（6）2、6250761基本查明3F8-2NESE75290（2）292（6）2598（11）2、6、11680211650查明4F9NEESSE70013（6、11）015（2）2、6、112506330-590.3m四层轨道巷及-600孙良六采大巷揭露，-800m西大巷及煤11揭露，509与627对控查明5F11NESE45023（2）023（6）018（11）2、6、1136013661-800m大巷和4420运输巷揭露，检5和80-4对控、4418和4419工作面揭露查明6F11-1NESE70042、6902110-800m大巷揭露查明7F12NESE70611（6）811（2）2、637012156四层轨道巷及-600m孙良改造石门揭露，-800m东大巷揭露，4418、4419、4420运输巷揭露，11层煤掘煤车场揭露，602孔穿过查明8F15NWNE55800120（6）0130（2）0128（11）2、6、1120606855121五采巷道揭露查明9F15-1NWNE6508（2、11）06（6）2、6、112108251五采揭露查明10F15-2NWNE70020（2、11）017（6）2、6、1132012372五采揭露查明11F15-3NWNE65072、63009063四采巷道揭露基本查明12F18NNWSWW6005（6）07（2）2、61404013五采揭露查明13DF1NWNE80515（2）514（6）2、6150431查明 断层特征及控制情况一览表（1） 表3-2 断层特征及控制情况一览表（2） 表3-2 序号断层名称产状落差（m）影响煤层区内延展长度（m）控制情况控制程度走向倾向倾角（）地震线断点级别钻孔及其它ABC14DF2NWSW708222、6140413基本查明15DF3NENW6509（6）010（2、11）2、6、1158016124查明16DF4NENW70030（11）09（2、6）2、6、1158018153查明17DF5NNWNEE6505（6）06（2）2、616055基本查明18DF6SEENNE7009（6）012（2）2、62308431查明19DF7NNWNEE700102、62306321查明20DF8NENW60052、6110321查明21DF9NWNE7008（6）09（2）07（11）2、6、114601239基本查明22DF10NNWNEE70082、629083523DF11NWNE7581311190642查明24DF12EWN7001011280936基本查明25DF13NEESSE700811140321基本查明26DF14NESE700811120321基本查明27F10-5NWNESWSE703090m2、4、1150005131805、809穿过，二采轨道巷，回风巷揭露查明28F10-7NWNE70011m2、4、111500二采区揭露查明29F10-8NWSW706m2、4、111000二采区揭露查明30F10NWSW45220470m2、4、1123008224806穿过、802、803对控、801、805控制其摆动查明31汶F15NWSW7030130m2、4、1120005331汶南3-1孔穿过，汶南2-3孔控制查明(f) F10正断层：位于勘查区南部，是新汶煤田的区域性断层。区内延展长度2000m，走向NW，倾向SW，倾角75，落差220470m，中间落差大，两边小。物探有8条测线穿过，解释断点8个；钻探有806孔穿过，802与803对控。属查明断层。1.2.2.4 对断裂构造规律的认识(a) 区内主要发育北东向和北西向两组断层。北东向断层以F8和F8-2断层为代表，占35%；北西向断层以F15为代表，占31%。整体看南部简单，北部和中部复杂，尤其在F8和F15断层附近，伴生断层发育，构造较为复杂。(b) 从断层延展形式统计，上组煤多呈弧形或直线形断层；下组煤多表现为S形；断层拐弯或分叉时，落差减小后消失。(c) 区内切割煤2的断层比切割煤11的断层多。据统计切割煤2的断层有22条，只切割煤11的断层有4条，即切割煤2又切割煤11的断层有9条。分析其原因为：F15和F8的伴生断层与主断层相距较近，切割煤2的小断层比煤11的多；区内煤系地层倾角较大，赋存深度大，可能存在层滑构造，对上下两组煤构造发育程度有一定的影响。(d) 从断层方向看，70105的最发育占68.1%；3570的占21.8%。(e) 井田内断层多以高角度正断层为主，逆断层少见。采区统计小型断层倾角在7090的最发育，占56.3%，5070的次之占31.7%。(f) 北区断层发育，南区相对较简单，总的趋势，随深度增加，断层条数增多，落差增大。1.2.2.5 岩浆岩根据物探成果和钻探揭露情况看，本井田范围内未见岩浆侵入活动。1.2.3 井田水文地质1.2.3.1水文地质新汶煤田位于莲花山与蒙山山脉两大分水岭之间的山间凹地内，呈东西向展布，区内地势东高西低。煤田中间为侏罗系、第三系红砂岩以及第四系松散层组成的地形较平缓的丘陵地带，地表标高一般100200m；南面是主要由岩溶裂隙较发育的奥陶系、寒武系石灰岩组成的地势较高的丘陵山脉，山顶最大标高为491.1m（玉皇顶）；北面是主要由太古界花岗片麻岩组成的地势较高、山势险峻的中低山，山顶最大标高为1027.8m（太平顶）。煤田内冲沟比较发育，地表排水迳流条件较好，小汶河自东而西横贯煤田南部，连同其支流构成了全区主要地表水系，河床宽约300600m，两岸为宽约10002000m的含水砂砾层，直接覆盖于浅部煤系地层露头之上，为煤系各含水层的主要补给水源。煤田内地质构造复杂程度为中等，发育的主要含水层有：第四系含水砂砾层、第三系砾岩、侏罗系砂砾岩、山西组砂岩、太原组第一、四层石灰岩（以下简称一灰、四灰）、本溪组徐家庄、草埠沟石灰岩（以下简称徐灰、草灰）及奥陶系石灰岩（以下简称奥灰），构成了煤田多层结构地下水类型，属北方型多含水层岩溶裂隙充水矿床。根据地形地貌、岩性组合、地质构造、地下水补给循环条件及含水层赋存状态等特征，将新汶煤田可分为南、北两个水文地质分区。(a) 南区（F10断层以南）煤系地层露头直接伏于小汶河现代河床或古河床含水砂砾层之下，煤系内各主要含水层的补给迳流条件良好。徐灰、草灰及奥灰地面出露广、岩溶裂隙发育，接受大气降水和第四系潜水补给强烈，富水性中等至强，动水量大。加之地质构造的影响，各含水层之间水力联系密切，致使矿井充水条件复杂化，涌水量较大（3001500m3/h），属补给循环条件良好、富水性较强、水文地质条件中等至复杂的矿床类型。汶南、华源公司（原张庄煤矿）、孙村、良庄、协庄、华丰等煤矿或煤矿的浅部（F10断层以南部分）属于这种类型。这些矿井均具有随煤层埋藏深度增加而径流补给循环条件变差、富水性减弱、水文地质条件变简单的普遍规律。(b) 北区（F10断层以北）煤系地层之上为数百m甚至千余m厚的第三系粘土质粉砂岩和侏罗系砂岩所覆盖，地形为丘陵地带，地表迳流排泄条件良好。煤系内各主要含水层无地表水补给或补给微弱，下伏之徐灰、草灰无地表出露，奥灰仅有零星断块露头，岩溶裂隙不发育，接受大气降水或第四系潜水补给较差，富水性弱至中等，地下水循环条件较差，以静储存量为主，只是由于地质构造的影响而使各含水层之间有一定的水力联系。矿井充水条件较差，涌水量较小（小于300m3/h），属补给循环条件不畅、富水性弱至中等、水文地质条件比较简单的矿床类型。F10断层以北的泉沟、翟镇等煤矿以及汶南、孙村、良庄等煤矿的深部（F10断层以北部分）属于此类型。孙村煤矿位于新汶煤田南翼中段、F10断层以北，为低缓的丘陵和河流冲积阶地地貌，地表迳流排泄条件良好。小汶河的支流平阳河、东周河分别位于井田的东、西部，两河相距约4.5km，自北向南流经本区，在勘查区以南约3km的孙村、原张庄井田浅部汇入小汶河，为本区要地表水系。两河的河床目前均为规整的人工河床，宽约5070m，两岸古河床沉积的含水砂砾层宽约5002000m，为本区第四系含水层的重要补充水源。区内发育的主要含水层有第四系含水砂砾层、第三系砾岩、侏罗系砂砾岩、山西组砂岩、太原组一灰、四灰、本溪组徐草灰及奥灰，此外11煤层顶板砂岩也有少量淋水（小于6m3/h）。其中山西组砂岩是上组煤（第2、3、4层煤）开采的主要充水含水层；徐草灰和奥灰是下组煤（第11、13、15层煤）开采的主要充水含水层。主要隔水层为第三系、侏罗系和煤系地层中各层粉砂岩、粘土岩、泥质岩，都具有良好的阻隔水性能，有效隔断了各含水层之间以及含水层与煤层间的水力联系。除局部受不整合接触或断层破碎影响导致各含水层之间、或含水层与煤层对接以及隔水层变薄外，正常情况下各含水层间无直接的水力联系。区内影响煤层开采的主要充水含水层埋藏均较深，而且均无露头出露，基本上处于封闭状态，其径流补给循环条件及富水性均较弱；但随着开采深度的加大，含水层的水压增高，特别由于奥灰厚度大、古岩溶发育、静储存水量大，下组煤开采的底鼓突水威胁增大。故综合评价本区属补给循环条件不畅、富水性弱中等、水文地质条件简单中等的岩溶裂隙充水矿床类型：上组煤为二类一型、下组煤为三类二型。301.2.4 井田充水因素分析1.2.4.1 地表水系区内主要地表水系为柴汶河，河宽300m左右，在本井田内长约2700m，沿煤系地层露头自东而西蜿蜒而过，枯水期流量02.5m3/s；洪水期洪峰流量高达2810m3/s，流速1.703m/s。最高洪水+171m。近几十年来，由于上游拦河水库的修建、灌溉用水，河床采砂等对河水流量控制和影响较大，从而形成了雨季有水，枯季近于干涸的季节性河流。1.2.4.2 含水层与隔水层本井田主要含水层自上而下为第四系含水砂砾层，第三系砾岩，侏罗系砂岩，山西组砂岩，太原组一灰，四灰，本溪组徐、草灰，以及煤系基底奥灰。主要隔水层为第三系下部泥质粉砂岩，侏罗系下部泥质粉砂岩，石盒子组杂色泥岩，煤系地层内各含水层与各可采煤层之间的粉细砂岩、泥岩等。各主要含、隔水层的水文地质特征如下：(a) 第四系含水砂砾层第四系全层厚0.309.32m，平均4.65m。其中砂砾层厚03.00m，为古河床及现代河漫滩相所沉积，分布于平阳河两侧，砂砾成分主要为石英及片麻岩残余物，粒径一般为0.515mm，最大6080mm。据抽水试验资料，单位涌水量（q）1.5748.666/s.m，渗透系数（K）84.41243.91m/d，影响半径（R）3931043m，属富水性极强的孔隙潜水含水层，主要靠大气降水补给，与地表河流水力联系密切，径流补给循环条件好，水位随季节变化明显。据水质分析化验资料，总矿化度0.81g/，总硬度20.96mmo/，PH值7.4，水质类型为SO4.HCO3Ca.（K+Na）型。第四系下距煤层间距大，其间有1000m厚的第三系粘土质粉砂岩等隔水层所隔，对煤层开采无直接影响。(b) 第三系砾岩第三系全层厚834.801355.00m，平均1055.82m，岩性主要为砖红红褐色粘土质粉砂岩，夹砾岩层740层，主要分布于上半部分。砾岩单层厚度0.516.57m不等，一般25m，总厚40m左右。砾石成分主要为石灰岩，次为石英砂岩、片麻岩等。据钻孔简易水文观测资料，区内钻孔均未发现砾岩内漏水或明显消耗现象。该层主要靠大气降水补给，富水性极不均一，为弱含水层。据钻孔抽水试验资料，原始水位标高+164.72+208.90m，单位涌水量（q）0.001910.178/s.m，渗透系数（K）0.00270.073m/d，影响半径（R）15.7626.47m。据47#孔水质化验资料：总矿化度0.29g/，总硬度10.762mmo/，水质类型为HCO3Ca型。 区内2煤层平均厚度2.33m，参考原张庄矿三带观测孔资料，裂高采厚比14.7倍，冒高采厚比3.6倍，采用顶板冒落法开采2煤层时，形成的冒落带和裂隙带高度分别为8.39m和34.25m。区内第三系底界下距2煤层83.82224.40m，平均144.07m，开采2煤层时形成的冒落裂隙带波及不到该层，属间接充水含水层，加上粘土质粉砂岩等隔水层的隔水作用，对煤层开采基本无影响。(c) 侏罗系砂砾岩区内侏罗系地层厚7.40298.35m，平均79.36m。岩性主要为紫红色粘土质或钙质粉砂岩、细砂岩，局部夹中粗砂岩或含砾砂岩。砂砾岩以薄层形式夹于粉砂岩当中，砾石成份以石灰岩为主，其次为砂岩、变质岩等。据钻孔简易水文观测资料，区内未发现侏罗系砂砾岩漏水或明显消耗现象。根据以往抽水或注水试验资料，单位涌水量（q）0.0060.322/s.m，渗透系数（K）0.002780.241m/d，影响半径（R）58.22656.49m，富水性极不均一，为弱含水层。据水质分析资料，总矿化度为0. 329g/，总硬度11.9mmo/，PH值7.5，水质类型为SO4Ca.（K+Na）型。 区位于孙村井田深部F10断层以北，本含水层埋藏深度大于900m，上部隔有8001000余m的第三系粘土质粉砂岩隔水层，径流补给循环条件明显变差，属富水性弱的非均质裂隙承压含水层。由于本层底界下距2煤层30.20145.59m，平均74.11m，开采2煤层时形成的冒落裂隙带局部将波及该层，应属直接充水含水层；此外在煤层剥蚀面附近，侏罗系砂砾岩与山西组砂岩含水层有一定的水力联系，可能对煤层开采产生局部影响，生产中应该留足煤层露头煤岩柱。但由于本区属煤田深部，该含水层发育不稳定、厚度薄、无径流补给来源、富水性微弱，对煤层开采影响较小。根据孙村、原张庄等煤矿在煤层剥蚀面附近的实际采煤经验，工作面一般干燥无水，或仅有少量淋水；新汶矿区已有大量井巷工程穿过侏罗系砂砾岩，水的威胁很小。(d) 山西组砂岩勘查区内山西组厚度45.25167.65m，平均95.00m；其中夹24层砂岩，单层厚度一般215m，总厚10.8068.95m，平均38.42m，主要包括第2、4煤层顶板砂岩。岩性主要为浅灰至灰白色中粗粒长石石英砂岩，钙质及泥质胶结，分选良好，较坚硬，斜层理发育，局部裂隙较发育，是开采2、3、4煤层时的直接充水含水层。据简易水文观测资料，区内钻孔未见山西组砂岩漏水或明显消耗现象。据翟镇井田内59号钻孔（在F10断层以北）煤4顶板砂岩抽水试验资料，原始水位标高（H）+183.07m，单位涌水量（q）0.0281/s.m，渗透系数（K）0.168m/d，影响半径（R）148.77m。据水质分析资料，总矿化度2.85g/，总硬度6.57mmo/，PH值8.3，水质类型为ClK+Na型水，说明该处地下水的循环条件相当差、富水性弱。据孙村矿实际揭露资料，600m水平以上裂隙较发育，矿井山西组砂岩总涌水量45.6m3/h，单位涌水量（q）0.054/s.m，为一弱含水层，以裂隙淋水方式进入矿井。但随开采水平加深，特别是进入F10断层以北后该层含水性更加减弱，对矿井开采影响轻微。-800m水平2、4煤层已大面积开采，山西组砂岩水仅为2.4m3/h。F10断层以北的翟镇等煤矿，矿井总涌水量（主要为山西组砂岩水）基本均小于3m3/h，有的尚不能满足生产防尘用水，说明F10断层以北的山西组砂岩含水非常微弱。而且勘探和生产资料均表明，本含水层的漏水点或较大淋水点基本均位于断层附近，具有明显的构造裂隙水特点。井田深部F10断层以北，本含水层埋藏在-800m水平以下，径流补给循环条件差，应属富水性弱的非均质裂隙承压含水层，为上组煤开采最主要的直接充水含水层，但因水量小、易疏干，对煤层开采影响不大。(e) 太原组一灰厚1.005.25m，平均3.58m，层位、厚度稳定。一灰上距6煤层5.209.70m，平均7.39m，为6煤层开采的直接充水含水层。本含水层呈灰色、质不纯，多含泥质及燧石，岩芯较完整，岩溶裂隙不发育。据钻孔简易水文观测资料，未发现漏水或明显消耗现象。据矿井实际揭露资料，一灰属非均质岩溶裂隙承压含水层，其岩溶裂隙发育程度及富水性随埋藏深度的加大而明显减弱：在0m水平以上，尤其+35m水平以上，洞穴发育，富水性强，在生产过程中曾多次发生突水，属强含水层；但到210水平以下已基本干燥无水，揭露时仅见有被方解石脉充填的少量裂隙，仅局部有淋水，对煤层开采已无影响。井田深部F10断层以北，一灰埋藏在-800m水平以下，径流补给循环条件非常差，岩溶裂隙发育程度及富水性明显减弱，应属富水性微弱的岩溶裂隙承压含水层。正常情况下基本无水，仅在构造破碎带附近有少量淋水，对矿井充水基本无影响。(f) 太原组四灰厚3.116.25m，平均5.66m，层位、厚度稳定，为13煤层的直接顶板。深灰色，上部质不纯，含泥质，中部质较纯，下部含燧石结核，坚硬，局部见方解石脉。岩芯完整，岩溶裂隙不发育。据钻孔简易水文观测资料，未见漏水或明显消耗现象。据羊村翟镇井田内350号孔抽水试验资料，基本无水，水位标高+117.81m。另据泉沟二井田抽水资料，单位涌水量（q）0.00130.1286/s.m，水位标高+175.4m，为弱含水层。根据水质分析资料，四灰水的总矿化度0.488g/，总硬度16.22mmo/，PH值7.0，水质类型为HCO3.SO4Ca型。据矿井实际揭露资料，四灰属非均质岩溶裂隙承压含水层，其岩溶裂隙发育程度及富水性随埋藏深度的加大而明显减弱：在0m水平以上，尤其+80m水平以上，洞穴发育，富水性强，在生产过程中曾多次发生突水，属强含水层；但到400m水平以下已含水微弱，仅局部有淋水，对煤层开采影响很小；特别是到600m水平，13煤层已大面积开采，四灰基本全部干燥无水，仅在构造破碎带附近局部有少量淋水、滴水，对煤层开采已基本无影响。井田深部F10断层以北，四灰埋藏在-800m水平以下，径流补给循环条件非常差，岩溶裂隙发育程度及富水性明显减弱，应属富水性微弱的岩溶裂隙承压含水层。正常情况下基本无水，仅在构造破碎带附近有少量淋水，对矿井充水基本无影响。(g) 本溪组徐草灰徐灰厚2.8518.15m，平均7.03m；草灰厚4.5010.75m，平均8.81m；徐草灰间距厚1.817.25m，平均4.10m。由于层间距小，较小的断层错动即可使之发生水力联系，故应作为一个综合不均质岩溶裂隙承压含水层对待。徐灰呈灰深灰色，局部具分层现象；草灰一般呈浅灰灰白色，常夹浅灰绿色粘土岩。据钻孔简易水文观测资料，区内钻孔未发现徐草灰漏水或明显消耗现象。据孙村矿井下实际揭露资料，徐草灰的岩溶裂隙发育程度和富水性随深度增加呈明显的减弱趋势：在30m水平以上，岩溶裂隙、洞穴发育，富水性强，在生产过程中曾多次发生突水，属强含水层；但到100m水平以下已含水较弱，井下探水孔单孔涌水量为612m3/h，对矿井生产影响较小；到600m水平以下已含水微弱，井下探水孔单孔涌水量一般小于1.8m3/h，对矿井生产影响很小，但仍具有一定水量（平均19.2m3/h）。矿井深部徐草灰虽然不接受大气降水或第四系潜水补给、现代岩溶不发育，但由于徐草灰综合厚度较大、下距奥灰仅19.2629.61m、平均25.00m，水力联系较密切，接受奥灰水的一定补给，从而产生一定的岩溶裂隙，存在局部的富水区。探水孔资料表明，矿井深部的徐草灰一般均存在一定的富水性和高水压（孙村矿-800m水平探水孔水量为1.11.2m3/h，水压8MPa）。徐灰上距15煤层仅24.1027.74m，平均25.67m，较小的断层错动，都会使徐草灰与后组煤产生水力联系甚至对口接触，从而使徐草灰水泻入矿井。此外由于深部徐草灰存在一定的富水区，在采动破坏、矿压和高水压等因素的联合影响下，会导致断层活化或煤层底板岩石破裂，在破碎裂隙带延伸到徐草灰时，产生底鼓突水。按新汶矿区底板突水系数经验值0.060.08MPa/m（取0.06MPa/m）推算，本区开采15煤层时的徐草灰安全水压为1.54Mpa，-154m水平以下开采下组煤即具有徐草灰的底鼓突水威胁，必须进行疏水降压。但由于徐草灰水量小，单纯徐草灰的突水对矿井生产威胁不大。但由于徐草灰距奥灰太近，在奥灰的富水区或强径流带，徐草灰突水后随着地下水的逐步循环、导水裂隙不断发展，往往导通奥灰水，造成奥灰的后续突水，形成灾害性事故。良庄煤矿51101W工作面的底鼓突水就是首先徐灰突水、然后矿压显现和水力循环造成裂隙扩展而引发奥灰突水，因此涌水量开始较小并基本稳定在120m3/h以下，随后奥灰水逐渐进入、水量逐步增大到772m3/h。水质化验和水温变化等资料也证明先为徐灰水、后为奥灰水。因此，徐草灰埋藏较深、径流补给循环条件较差、岩溶裂隙发育程度及富水性较弱，属于富水性弱中等的岩溶裂隙承压含水层，但仍然是下组煤开采最主要的直接充水含水层，对煤层开采有一定影响。而且徐草灰作为奥灰的突水通道，易引发奥灰突水。所以在开采下组煤时对徐草灰必须进行探查和疏水降压工作。(h) 奥灰奥灰为煤系地层基底，总厚度800m左右，上部以灰深灰色纯灰岩及灰白、黄褐、粉红色白云质灰岩为主为，中部以豹皮灰岩、泥灰岩、白云岩为主，下部以灰黑灰色中厚层纯灰岩为主，底部为竹叶状灰岩、白云岩、泥灰岩、泥岩，含燧石和同生砾石。勘查区内有2002#、809#钻孔揭露奥灰 51.31107.10m，据钻孔简易水文观测资料，未发现漏水或明显消耗现象。根据矿井奥灰观测孔动态观测资料，奥灰水位标高120+150m。据浅部钻孔抽水试验资料，单位涌水量（ q）0.554.85/s.m，渗透系数（k）0.147.12m/d，影响半径（R）2001062m。据翟镇井田内9#、350#钻孔抽水试验资料，单位涌水量（q）仅0.02020.444/sm。这说明奥灰浅部岩溶裂隙发育、富水性强，随埋藏深度增加交替循环条件变差，富水性逐渐减弱。据深部水质化验资料，总矿化度1.771.82g/1，总硬度35.9338.71mmo/1，PH值7.77.8，水质类型为SO4（K+Na）.Ca型。综上所述，奥灰由于其补给循环条件的差异，岩溶裂隙发育程度及富水性显示出明显的垂直分带性。在浅部露头处，岩溶裂隙较发育，直接接受大气降水补给，径流补给循环条件较好，富水性较强，但随深度增加，岩溶裂隙发育程度及富水性逐渐变差。井田深部F10断层以北，奥灰无露头出露，埋藏深度较大，径流补给循环条件不良，富水性较弱，应属富水性弱中等的岩溶裂隙承压含水层，是下组煤开采的间接充水含水层，一般作为徐草灰的补充水源。但资料证明，奥灰厚度大、区域富水性较强，纵向和横向含水性极不均一。而且由于在地质历史中奥灰遭受了长达1亿年的风化剥蚀（在地层上表现为O3C1的缺失），造成古岩溶发育（大量矿井深部物钻探资料已证实，奥灰界面以下3580m一般古岩溶发育、富水性强）、静储存水量大，即使是井田深部，局部仍能存在富水区和较强的径流带，并通过古岩溶或构造裂隙与浅部产生一定的水力联系。而且随着开采深度的加大，奥灰水压不断增高，在下组煤开采时受矿压和高水压的联合影响，会导致底板隔水层的破坏，具有奥灰的底鼓突水威胁。本区奥灰上距15煤层69.1783.24m，平均74.42m，奥灰水位标高120150m。按新汶矿区底板突水系数经验值0.06MPa/m推算，本区开采15 煤层时的奥灰安全水压为4.47MPa，在-327m以下开采下组煤时即有奥灰底鼓突水的可能，应进行疏水降压。近年来，孙村矿41118、41119工作面突水、良庄煤矿51101W、51302工作面（水平标高-580m）突水表明即使按理论估算安全煤岩柱厚度足够（11煤层至奥灰间距110130m）或无明显透水通道，在矿压和水压等的多重作用下仍能发生奥灰的灾害性突水。如2000年6月27日良庄煤矿51101W工作面（F10断层以北，标高-403459m）开采11煤层时揭露了落差2.4 m的小断层，受采动影响和周期来压等多方面的因素，导致徐草灰、奥灰水突破底板隔水层突入工作面，最大涌水量达772m3/h（最后稳定在600m3/h左右，动水位-147m，），造成工作面停产，不得不进行注浆治理，给矿井带来了数千万元的巨大经济损失，治理后目前涌水量仍为37.2m3/h左右。2004年8月5日良庄煤矿51302工作面（F10断层以北，标高-429488m）开采13煤层时在没有断层的情况下，工作面下方采空区突然出现底板突水，涌水量在7小时内即达到最大1920m3/h（最后稳定在600m3/h左右，动水位-80m），相距1000余m的孙村41118工作面奥灰突水点水量、水位均发生变化。经过对水质、水温的测定比较和物、钻探探测以及水文观测网的动态观测，证明上述突水点水源均为奥灰。因此，本区开采下组煤时必须对奥灰富水性应进行探查，特别在隔水层薄弱地带或构造破碎带附近必须进行超前探放水或疏水降压，并留设合理防水煤岩柱，不能盲目开采，以保证矿井安全生产。(i) 隔水层除上述各含水层以外，第三系粘土质粉砂岩、侏罗系粉砂岩、石盒子组杂色泥岩、15煤层与奥灰之间的粉砂岩、泥岩及煤系地层内各含水层之间所夹的粉砂岩、泥岩等，都具有良好的阻隔水性能，隔断了各含水层之间和含水层与煤层之间的水力联系。井田内山西组地层50以上、太原组地层60以上、本溪组地层50以上由粉砂岩、粘土岩、泥质岩组成，广泛发育在各含水层之间和含水层与煤层之间，厚度比较稳定。它们主要由粘土矿物组成，结构致密、裂隙不发育，具有较好的吸水膨胀性，为良好的隔水层，正常情况下切断了各含水层之间的水力联系；煤层开采时形成的导水裂隙进入这些岩层时，会因吸水膨胀而导致裂隙闭合、阻止裂隙继续发展而起到隔水作用。1.2.4.3 断层含、导水性井田内构造复杂程度中等，断层较发育，区内落差大于或等于100m的断层2条、30100m的断层4 条、1030m的断层9 条，均为高角度正断层。区内所有钻孔穿过断层带时均未发现泥浆有明显消耗或漏水现象，断层带一般由两盘地层破碎物和断层泥组成，松软、易碎、采取率低。F10断层为新汶煤田的一条区域性大断层，落差较大。由于断层的切割作用，使得F10以南的第三系巨厚的粘土质粉砂岩与F10以北的煤系地层相接，客观上起了隔水作用。目前孙村、良庄、汶南等煤矿井下均有多处揭露F10断层，均既不含水也不导水。F15断层为勘查区内的另一条主要断层，与煤层走向斜交分布。孙村矿在采掘过程中，于前五石门和5219探巷2处揭露该断层，倾角较陡，近乎直立。断层带较窄，既不含水也不导水。此外孙村煤矿井下累计揭露落差大于5m的断层200余次，除少数断层揭露部位距强含水层较近或对接外，基本均干燥无水或仅有少量淋水、滴水及破碎物质冒落。因此新汶矿区勘探和生产资料表明，本区断层的含、导水性及对矿床的充水影响主要取决于断层带的自然状态、两盘的岩性、含水层的空间位置及富水性强弱，与强含水层的相互关系及采矿生产影响等。其规律如下：(a) 断层带在自然状态下本身结构致密，具有一定的隔水性能。当揭露部位皆为非含水层、远离较强含水层（大于安全隔水层厚度）时，则该部位断层带多是封闭式的，既不含水也不导水，处于隔水状态。揭露处遇弱含水层时，则此处断层带含、导水性弱，只有少量淋水及断层带松软物质冒落现象。(b) 当揭露部位距强