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文档简介
1、目 录第一章 矿井及井田概况1第一节 矿井及井田基本情况1第二节 位置与交通2第三节 自然地理3第四节 矿井排水设施能力现状5第二章 以往地质和水文地质工作评述7第一节 勘探工作简介7第二节、矿井地质工作8第三节、矿区地震勘探工作9第四节、矿井水文地质工作10第三章 地质概况12第一节 区域地质背景12第二节 调查区地质特征12第四章 区域水文地质18第一节 含水层的水文地质特征18第二节 地下水的补给、径流、排泄条件19第五章 矿井水文地质21第一节 井田边界及水力性质21第二节 含水层与隔水层21第三节 矿井充水条件24第四节 矿井充水状况28第六章 矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易
2、程度30第一节 对矿井开采受水害影响程度30第二节 防治水工作难易程度32第七章 矿井水文地质类型划分及防治水工作建议35第一节 矿井水文地质类型的划分35第二节 对防治水工作的建议38第一章 矿井及井田概况第一节 矿井及井田基本情况ss煤矿是由原登封电厂集团有限公司的ss井田(小井)和玉皇池井田合并而成的,属登封煤田、箕山井田一部分。ss井田(小井)于1995年勘查完毕后由郑州煤炭工业设计研究院设计,设计生产能力15万t/a,经河南省煤炭厅批准,2002年5月建井(双斜井),开采二1煤层。后郑州煤炭工业设计研究院又在玉皇池井田内初步规划有一口立井,设计生产能力30万t/a。2005年11月,
3、登封电厂集团有限公司将ss井田(小井)与玉皇池井田合并为ss集团ss煤矿,经河南省国土资源厅批准,生产规模为45万t/a,限采二1煤层,限采标高为+250-400m,现开采深度为0-200m。第二节 位置与交通ss煤矿位于河南省登封市东南25公里处,区内现有交通以公路为主,其中双向四车道许(昌)洛(阳)省级公路从勘查区东北斜穿而过。从东南部的郑庄到矿、勘查区中南部的徐庄之间有一双向四车道水泥公路。徐庄往北纵贯本区的还有一条简易路通往教学三矿,徐庄西往北经石门沟通往教学三矿还有一条柏油路。另外,许(昌)洛(阳)公路向东南到许昌与107国道、京广铁路、京珠高速路相接,煤炭由此可销往东南缺煤地区;向
4、北到卢店与郑(州)洛(阳)公路相交,由此可通达郑州、洛阳等城市,也可联通陇海、焦枝铁路及310国道、连霍高速路等;本区东北直距约10km到大冶乡也有公路连通并有由此通往豫东的地方铁路;正在建设中横贯登封、新密连接京广、焦枝两铁路的专线本区北5km处的告成镇,本区交通便利。(见交通位置图1-2-1)。图1-2-1交通位置图ss集团ss煤矿位于登封市箕山井田玉皇池煤田,根据该矿采矿许可证,井田面积为10.8674k,限采二1煤层,限采标高为+250-400m,共有46个拐点圈定,各点坐标值见表1-1。表1-1 ss集团ss煤矿矿区范围拐点坐标点号纬距(x)经距(y)点号纬距(x)经距(y)1380
5、2500.0038425600.00243800115.0038420773.0023802760.0038424935.00253800106.0038421770.0033802310.0038424685.00263801031.0038421778.0043801934.003842393.00273801027.0038422187.0053801930.0038424853.00283801952.0038422195.0063801006.0038424846.00293801939.0038423754.0073801009.0038424462.00303802550.003
6、8423265.0083800084.0038424455.00313803404.0038424246.0093800087.0038424071.00323803469.0038424245.00103799792.0038424071.00333803800.0038424200.00113799792.0038423926.00343803784.0038424020.00123799453.0038423927.00353804000.0038424020.00133799453.0038424064.00363804028.0038424113.00143799163.003842
7、4064.00373804005.0038424102.00153799182.0038423470.00383804005.0038424340.00163799280.0038423475.00393804098.0038424340.00173799248.0038423335.00403804112.0038424363.00183799169.0038423330.00413803885.0038424700.00193799169.0038423297.00423803965.0038424768.00203798245.0038423289.00433803503.0038425
8、304.00213798254.0038422138.00443803060.0038425040.00223799641.0038422150.00453803005.0038425193.00233799652.0038420769.00463802860.0038425600.00第三节 自然地理一、地形地貌区内地形起伏不平,地势西高东低、北高南低,总体西北高、东南低。矿区内最高在西北高坡处为484.9m,最低在东南马峪川河底,标高为260.0m,两者相对高差224.9m,平均坡度约为450。本区地貌成因类型属构造剥蚀地貌,地貌单元为低山丘陵。区内基岩裸露平面积约占核实区总面积的50%,
9、其它均为第四系松散堆(沉)积物所掩盖,因此本区也可称为松散层半掩盖区。区内沟谷发育,东南部多u形谷,西北部多v形谷,局部可见悬崖峭壁。二、水文本区属淮河流域。淮河的主要支流颖河从本区北侧流入白沙水库。据告成水文站资料,颖河多年平均流量为0.9461108m/a,最大洪峰流量5131m/s(1956.6),最小为断流(1988.6.8,1995.7)。白沙水库总库容为29500104m,正常蓄水标高221m。距本区最短直距约5km。区内最大河流为南部的马峪川河,从西南向东北流入东部的白沙水库。该河床宽约50m,坡降约1/100,最低侵蚀基准面约为260m标高。该河为一季节性河流,冬春季节枯水,夏
10、秋丰水,每年7、8、9三月时有洪水,最高洪水位线标高在293.0m左右,淹及河漫滩两岸。该洪水来势凶猛,消失也快,一般延续35天。该河西南上游5km处有一王屯水库,最大库容约12104m,常年静水面标高在300m左右。另外,该河两侧多发育有nw和ne向的羽状泄洪冲沟。三、气象本区属暖温带半干旱大陆性季风气候区。年平均气温9.114.6,最高达44.6,最低为18.2;年降雨量381.31059.6mm,平均606.2mm,降雨多集中在7、8、9三个月,并常伴有雷电;年蒸发量9081976.2mm;年平均相对温度60-70%;风向主要为东南向、西北向和西南向,风力在冬春季最大,最大风速达40m/
11、s;最大积雪深度23cm(1964.12.31);最大冻土深20cm(1966.12.30);霜冻期11、12、1、2四个月。四、地震据建筑抗震设计规范(gb500112001),登封市抗震设防烈度为6度,总体具有强度小、频度低的特点。登封地区地震历史见表1-2。表1-2 登封地震记录表发生时间发生地点地震情况资料来源公历旧历1484年明咸化二十年三月登封大旱及地震, 祷中岳登封县志1695年5月13日清康熙三十四年四月登封四月初六戌时,地震登封县志1974年5月6日登封震级2.2级,深度30km河南省地震局1975年11月2日登封震级2.8级河南省地震局1992年1月8日登封震级4.7级河南
12、省地震局 其它地质灾害如大的滑坡、崩塌、泥石流等未见披露。第四节 矿井排水设施能力现状根据调查,目前矿井实际涌水量90110/,在-160m水平设置有容量为1900m3主副水仓,目前井下中央泵房安装四台md300-658型多级离心泵,功率710kw,单台流量300m3/h,扬程520m;井筒配备有2趟273mm排水管路。采掘工作面配备bqg-375/0.5矿用气动泵。11采区水经东大巷水沟自流至井底水仓,在采区低洼处设小水泵,排至大巷水沟。采掘工作面配备bqg-375/0.5型气动小水泵2台,技术参数如下:口径s15,高度宽度深度(mm )548423314,最大流量401l/min,固体处理
13、能力6mm,扬程70m 重量24kg。经验算,矿井现有的排水系统能满足矿井生产需求,符合规定。为确保水泵、排水管路的正常运行及水仓容积的蓄水量,加强了对排水设施的维修、维护及水仓淤泥的清理,具备了抗灾能力,满足疏水降压的要求。第二章 以往地质和水文地质工作评述第一节 勘探工作简介一、以往地质勘探工作上世纪五十年代起有多家煤田地质单位在此进行煤炭资源的初查、精查、补充勘探工作。矿井在开采过程中收集整理地质构造、煤厚、水文地质资料并标注采掘工程平面图上。以往开展的工作见下表(历年勘查工作情况简表2-1)二、生产期间补充地质勘探工作随着建井、生产、开拓所获地质资料的逐渐增多,对矿井地质条件的认识逐步
14、深入,由于井田内构造、水文地质条件相对较复杂,而且邻矿开采历史悠久,各矿均存在不同程度的采空区,各采空区也不同程度地存在老采空区积水。因此,在矿井生产的近几年间,为适应矿井采、掘生产及改建、扩建的需要,矿方对区内水对矿区的地质条件、开采煤层及其煤质特征、开采技术条件等进行了较为详细的分析,对矿井生产正常生产起到了积极作用。表2-1 历年勘查工作情况简表阶段/勘查单位工作量说 明钻探(孔/m)测井(孔/m)其它登封详精查/煤田一队、煤田四队84040.8863764.10煤芯样9个,其中二1煤5个。河南省煤炭管理局审查,批准箕山区二1煤 b+c+d级储量26563.314104t,f4以北为详查
15、,但f4以南仅达普查ss详查/煤田一队92868.4692760.95ss水井孔3ch抽水一层次。提交有河南登封电厂ss井田(小井)地质勘探总结报告。河南省煤炭工业厅以豫煤基字1996第282号文审查通过,批准b+c+d级储量1807104t。社会补钻/豫中一公司3442.9930玉皇池详查/煤田一队64011.5463946.90二1煤煤芯样10个、瓦斯样10个/6孔;二1煤煤尘样、煤燃点样各3个;二1煤层顶底板岩石力学样4组20块;11514孔c2tl7-8抽水一层次。提交有河南省登封市玉皇池井田二1煤层详查地质报告,经河南省矿产资源储量评审中心评审通过,批准文号为豫储评字2003015号
16、;后经河南省国土资源厅备案,备案文号为豫国土资储备200315号ss补钻/煤田一队73696.6573646.40岩石力学样20组91块;风井检查孔c2tl7-8及p1s二1煤顶板各抽水一层次。河南省煤田地质局一队对矿区的地质条件、开采煤层及其煤质特征、开采技术条件等进行了较为详细的分析,核实了矿区范围内的二1煤层资源储量。依据国土资源部下发的固体矿产资源储量核实报告编写规定(国土资发200726号),并进行了认真分析研究。于2007年12月底编制提交了河南省登封市ss煤矿二1煤层资源储量核实报告。第二节、矿井地质工作一、地质编录与说明书的编制依据矿井生产地质规程及实际生产需要,编制了各采区设
17、计说明书、掘进巷道和回采工作面说明书,并随生产进度,对巷道、回采工作面进行测量、编录,做到及时上图与建立台帐,此项工作,为指导矿井建设和生产、地质条件的分析及制定各项措施奠定了基础。二、地质图件编制除按矿井生产地质工程编制了:地形地质图、煤系地层综合柱状图、煤岩层对比图、矿井地质剖面图、煤层底板等高线与资源/储量估算图、采掘工程平面图、巷道剖面图等,还依据生产实际需要,编制了构造纲要图、煤厚等值线图、矿井涌水量与相关因素曲线图,此项工作,不仅为指导矿井生产布局、采区与采面设计,以及合理开发、利用煤炭资源提供了基础依据,同时为矿井生产规范化管理奠定了基础。三、井下探测为查明煤层赋存特征、厚度变化
18、规律,准确确定断层位置,该矿采用了井下巷探、物探、钻探等方法和手段,对矿井进行了补勘,该项工作,对正确指导生产布局、采掘生产,避免采掘过程中产生不必要的损失、提高生产效率和资源回收率及矿井安全生产起到了良好效果。四、矿井地质管理建立与完善了图件、文字、报表和台帐等文献资料及资源/储量的规范化管理,为指导煤炭资源合理开发、利用,保证煤矿稳产、高产持续发展起到了积极作用。第三节、矿区勘探工作本核实区内共建立了iv等三角点2个;完成1/5千地形测量、地质填图20km2;累计施工钻孔33个,均为河南省煤田地质局一队施工,钻探工作量15060.52m。共进行4层次单孔抽水试验;完成物理测井14118.3
19、5m。详见表2-2。表2-2 本区以往勘查工作完成情况一览表 报告(阶段)/勘查单位工作量钻探(孔/m)测井(孔/m)其它登封详精查/煤田一队、煤田四队84040.8863764.1煤芯样9个,其中二1煤5个。河南省登封电厂ss井田(小井)地质勘探总结报告(ss详查)/煤田一队92868.46 92760.95 ss水井孔3ch抽水一层次。社会补钻/豫中一公司3 442.9900河南省登封市玉皇池井田二1煤层详查地质报告(玉皇池详查)/煤田一队64011.546 3946.4 二1煤煤芯样10个、瓦斯样10个/6孔;二1煤煤尘样、煤燃点样各3个;二1煤层顶底板岩石力学样4组20块;11514孔
20、c2tl7-8抽水一层次。ss补钻/煤田一队、豫中一公司7 3696.6573646.4岩石力学样20组91块;风井检查孔c2tl7-8及p1s二1煤顶板各抽水一层次。合计3315060.522814118.35第四节、矿井水文地质工作一、水文地质补充勘探据不完全统计,矿井生产以来,先后共施工水文地质长期观测孔6个,其中2009年至2011年打了1#、2#、3#和8#寒武系灰岩含水层观测孔4个。通过此项工作,对查明区内含水层富水性、含水层间的水力联系起到了主导作用。二、水文观测自矿井生产以来,坚持了对各含水层水文观测孔以及地表水体的动态观测,为分析研究地下水的充水因素、补径流条件及采取有效的防
21、治措施提供了可靠的依据。三、水文地质条件分析研究通过研究分析矿区与矿井水文地质特征,确定了3ch和o2m白云质灰岩、灰岩岩溶承压水含水层、c2t下段灰岩岩溶承压水含水层、c2t上段灰岩岩溶承压水含水层之间的水力联系、断层的导水性及地下水的补径排条件,对矿井涌水量与变化情况的确定,以及制定矿井水防治措施奠定了良好的基础。第三章 地质概况第一节 区域地质背景登封煤田位于秦岭纬向构造带北支东段,处于新华夏系第二沉降带与第三隆起带交接部位,本区属华北板块板内之嵩箕构造区,基本构造格架为印支期近ew向构造,位于嵩山、箕山两大区域性背斜间的,颖阳卢店向斜的东端。另外登封煤田还大量发育有独特的面状构造即重力
22、滑动构造。登封煤田含煤地层为华北地层嵩箕小区,石炭系至二叠系含煤地层,总厚度约600m。其中太原组(c3t)、山西组(p1s)、下石盒子组(p1x)和上石盒子组(p2s)普遍含煤,它们共可划分为九个煤段。山西组(p1s)二煤段下部二1煤层为本区主要可采煤层。本区大地构造位置具体位于嵩山、箕山两区域性背斜之间颖阳芦店向斜南翼东段东南边部。核实区主体构造形态为颖阳芦店向斜中次一级褶曲徐庄向斜。本区构造几何组合特征主要为一组ewne方向的褶皱和断裂。褶皱主要是徐庄向斜、旗杆岭背斜,断层主要为王屯正断层(f1)、申家门正断层(f4)、水峪正断层(f5)、徐庄正断层(f17)、f12、f45正断层等。此
23、外,在王屯正断层(f1)与申家门正断层(f4)之间还发育有两条滑动断层,分别为f76-1及f76-2。岩浆岩:根据钻孔资料,区内无岩浆岩分布。第二节 调查区地质特征一、地层本矿区丘陵地形,据区内基岩出露及钻探工程揭露,地层由老到新依次为寒武系上统长山组(3ch)、奥陶系中统马家沟组(o2m)、石炭系上统本溪组(c2b)、上统太原组(c2t)、二叠系下统山西组(p1s)、二叠系下统下石盒子组(p1x)、二叠系上统上石盒子组(p2s)、二叠系上统石千峰组(p2sh)、三叠系下统圈门组(t1q)、第四系(q)。现分述如下:1、寒武系()主要分布于本区东部边缘。岩性以浅灰色、黄灰色白云质灰岩为主,局部
24、含泥质条带、铝质泥岩和燧石结核等。本区区域厚109213m,平均161m,区内钻孔揭露最大厚度32.20m(11513孔)。与下伏地层整合接触。2、奥陶系(o)中统马家沟组(o2m),出露于本区东部外围及北部地区,总体约在117线东北部有分布,以西尖灭。岩性主要为灰色、深灰色、兰灰色石灰岩,具溶蚀现象,溶洞中充填有铝质泥岩。产oistodus sp.箭牙形刺、cordylodus sp.肿形牙形刺登化石。区内钻孔揭露最大厚度35.74m(ss水井孔)与下伏寒武系地层平行不整合接触。3、石炭系(c)(1)上统本溪组(c2b):岩性主要以浅灰色铝质泥岩为主,具鲕粒结构,含黄铁矿结核。本组属古风化壳
25、沉积。钻孔揭露厚1.8610.00m,平均5.48m,与下伏奥陶系或寒武系地层平行不整合接触。(2)上统太原组(c2t)从本溪组顶至l9灰岩或菱铁质泥岩顶。岩性主要由含生物屑石灰岩、砂质泥岩、粉细砂岩和煤组成。石灰岩八九层,每层石灰岩下一般均对应一层煤。本组又名一煤段,煤层多集中在下部。按其岩性组合不同,又可细分为下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段。 下部灰岩段:从c2b铝质泥岩顶到l4灰岩顶。厚18.1623.99m,平均18.24m 。岩性主要由四层深灰色含蜓等生物屑石灰岩(l1l4)和四层煤(一1一4)组成,偶夹砂质泥岩和泥岩薄层。一1、一3煤较发育,局部见煤点达到可采厚度。四层石灰岩
26、发育稳定,每层石灰岩均对应为煤层顶板,其中l1-2石灰岩为泥晶生物屑灰岩,生物种类较多,是底部一1煤层对比的良好标志。 中部砂泥岩段:从l7石灰岩或一7煤底面到l4石灰岩顶面,厚17.8722.98m,平均21.87m。以灰、深灰色泥岩、砂质泥岩及细、中粒砂岩为主,夹l5、l6薄层石灰岩,含煤两层(一5、一6)。其中l6石灰岩较稳定,中、细粒石英砂岩,含较多白云母,分选较好,硅质胶结,具波状层理,俗称“胡石砂岩”,为煤岩层对比的辅助标志层之一。上部灰岩段:从l9石灰岩或菱铁质泥岩顶面至l7石灰岩底面,厚5.8124.37m,平均厚约13.70m。以深灰色石灰岩(l7l9)为主,间夹黑色泥岩、砂
27、质泥岩及粉、细粒砂岩薄层,后者水平互层层理发育。泥岩致密,含硅质及针状黄铁矿,局部夹三层(一7一9)薄煤层、煤线或炭质泥岩。l7石灰岩中厚层状,生物屑泥晶结构,含燧石结核及条带,层位稳定,为一对比良好标志层。l8石灰岩局部泥质较高。l9石灰岩极不稳定,常相变为泥质灰岩或菱铁质泥岩。本组区内钻孔穿见厚度为47.5654.07m,平均厚约53.81m。与下伏本溪组整合接触。4、二叠系(p) 下统山西组(p1s)西南外围天河煤矿附近有少量出露。自l9灰岩或菱铁质泥岩顶至砂锅窑砂岩底。岩性主要由浅灰、灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩及煤层组成,局部含铝质泥岩和炭质泥岩。富产羊齿类植物化石
28、。本组又名二煤段,为区内主要含煤地层,共含煤五层,其下部二1煤层为本区主要可采煤层。按其岩性组合特征不同,本组又可自下而上划分为:二1煤层段、大占砂岩段、香炭砂岩段和小紫泥岩段。二1煤层段:上止于大占砂岩底面,厚5.7617.14m,平均厚约10.94m。二1煤层底板多为深灰色泥岩砂质泥岩、粉(细)砂岩等,具水平、透镜状及脉状层理等潮坪沉积特征,局部含黄铁矿结核。二1煤层位于该段中上部,厚0.7614.51m,平均4.24m(28点次)。二12煤位于二1煤之上,厚01.54m,平均0.15m(28点次)。大占砂岩段:上止于香炭砂岩底面,厚11.0737.16m,平均厚约23.61m。岩性主要为
29、灰浅灰色中细粒砂岩、泥岩、砂质泥岩等,含不可采薄煤两层(二2、二3)。下部大占砂岩为灰深灰色中厚层状细、中粒长石岩屑石英砂岩,次棱角次圆状,分选中等,硅质胶结,含菱铁矿和黄铁矿结核,层面富含炭质及白云母片,底部局部含泥砾、炭屑,个别地段夹薄层泥岩、砂质泥岩。大占砂岩层位稳定,厚0.8522.07m,平均厚约8.44m,富含白云母片,特征明显,是对比二1煤层的最主要标志层。本段产丰富植物化石。香炭砂岩段:上止于小紫泥岩底面,厚5.1841.02m,平均厚约17.00m。中下部香炭砂岩为灰浅灰色中粒岩屑长石石英砂岩,厚1.1614.30m,平均厚约5.28m,含菱铁质鲕粒及少量云母,次棱角次圆状,
30、分选中等,硅质胶结,少量钙质胶结,具小型板状和楔形交错层理。香炭砂岩是二1煤层对比辅助标志层之一。该段夹炭质泥岩,含丰富植物化石碎屑,偶含煤线。小紫泥岩段:上止于砂锅窑砂岩底界,厚5.0735.51m,平均厚约18.69m。岩性主要为深灰色泥岩、砂质泥岩,含植物化石,偶夹煤线。上部为灰绿色泥岩、砂质泥岩,局部夹薄层细粒砂岩,具紫斑和暗斑,含铝质及菱铁质鲕粒,俗称“小紫泥岩”,为煤岩层对比的辅助标志层之一。本组钻孔揭露厚61.9183.30m,平均厚约71.44m,与下伏太原组整合接触。下统下石盒子组(p1x)本组在本区东部边缘、西北和西南外围有少量出露。下自砂锅窑砂岩底面上至田家沟砂岩底面,含
31、三、四、五、六煤段。岩性主要由灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中-细粒砂岩和煤组成。三煤段:底部为灰白微显绿色中、粗粒长石石英砂岩,俗称“砂锅窑砂岩”。该砂岩底部含小砾石及泥质团块,全区稳定,厚3.7724.24m,平均13.12m,为本区煤岩层对比主要标志层之一。其上为灰绿色具紫斑之泥岩,俗称“大紫泥岩”,厚6.2744.18m,平均20.25 m,全区普遍发育,为辅助对比标志层。上部为灰绿色砂质泥岩等,局部上部偶见薄煤(三2煤)或炭质泥岩薄层。本段厚59.2187.12m,平均厚70.69m。四煤段:岩性由灰色深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及煤层组成,局部为含绿色或紫色斑块铝质泥岩和砂质泥岩
32、。含煤一层(四3)煤,极不稳定,局部相变为炭质泥岩。底部的三、四煤分界砂岩为青灰灰绿色中厚层状中粗粒砂岩,主要成分为石英,次为长石及岩屑,含菱铁质鲕粒分选性和磨圆度均较差,具波状层理,硅质胶结,有时相变为粉砂岩。厚度2.0321.32m,平均7.97m,为本区辅助标志层之一。本段厚61.8286.75m,平均厚64.86m。五煤段:主要由深灰、灰绿、浅灰色泥岩、砂质泥岩、灰色粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩组成。其铝质泥岩、泥岩或砂质泥岩局部为紫红色或灰紫色。底部四、五煤分界砂岩为浅灰色中厚厚层状中、粗粒砂岩,成分以石英为主,次为长石及岩屑,分选及磨园性均较差,具交错及波状层理,硅质胶结,厚2.65
33、19.33m,平均9.50m。本段中部一般含煤四层(五1、五2、五3、五4),其中五3煤厚02.28m,平均0.57m,普遍发育,局部可采,其他煤层均不可采。本段厚62.98101.29m,平均厚81.50m。六煤段:底部五、六煤分界砂岩为灰色、灰绿色中、细粒砂岩,主要成分为石英、长石及岩屑,具交错及波状层理,厚4.0927.09m,平均11.82m;中部为灰、灰绿色泥岩及砂质泥岩,局部夹炭质泥岩薄层;上部为灰黄色粉砂岩夹紫斑泥岩。本段厚62.5984.84m,平均厚72.60m。下石盒子组厚254.85325.80m,平均厚289.65m,与下伏山西组整合接触。 上统上石盒子组(p2s)在本
34、区东南边部及西南外围均有出露。下自田家沟砂岩底面上至平顶砂岩底面。岩性主要由一套绿灰、青灰及灰色砂质泥岩和中、细粒砂岩组成,中夹煤层(线)。按岩煤性组合可分为七、八、九3个煤段。七煤段:下自田家沟砂岩底面上至七、八煤分界砂岩底面。岩性主要由青灰色、灰白色中、细粒砂岩、砂质泥岩和煤层组成。底部田家沟砂岩为灰绿灰白色厚层状中粒砂岩,含黑色燧石岩屑和灰黑色泥质包体,为上、下石盒子组地层分界砂岩,也为煤(特别是七2煤)、岩层对比之主要标志层之一,厚1.7913.33m,平均7.60m。中下部发育1-4层煤(七1七4),其中七2煤厚01.21m,平均0.14m,全区较发育,偶而可采,其它均为薄煤层(线)
35、或炭质泥岩,不可采。中、上部砂质泥岩中往往发育1-4层薄层灰黑色硅质海绵岩,坚硬,比重大,特征明显,普遍发育,为煤、岩层对比的辅助标志层。本段厚86.27108.95m,平均厚95.77m。八煤段:下自七、八煤分界砂岩底面上至八、九煤分界砂岩底面,岩性主要由青灰色中、细粒砂岩、砂质泥岩等组成。七、八煤分界砂岩为青灰色中、细长石石英砂岩,含少量杂基,胶结程度差,厚1.6524.12m,平均5.60m。下部也常夹1-3层硅质海绵岩,亦为煤、岩层对比辅助标志层。中部夹薄煤层(线)。上部砂质泥岩常具紫斑并含少量鲕粒。本段厚61.06103.83m,平均厚76.90m。九煤段:下自八、九煤分界砂岩底面上
36、至平顶山砂岩底面。岩性主要为青灰、黄灰色粉细砂岩和砂质泥岩组成。八、九煤分界砂岩又名“大风口砂岩“,黄灰色细粒长石岩屑石英砂岩,含杂基,胶结程度差,厚2.7210.87m,平均5.14m。砂质泥岩具紫斑和鲕粒。该煤段因箕山运动抬升,局部地段剥蚀殆尽,所以本段厚095.73m,平均厚39.62m。本组厚169.60258.47m,平均213.41m,与下伏下石盒子组整合接触。 上统石千峰组(p2sh)下段(p2sh1):核实区东北部、西部大面积出露,东南也有零星出露。黄白、灰白色,厚巨厚层状中粗粒长石英砂岩,底部常含砾、泥质团块、黄铁矿风化之褐铁矿等,代表着箕山运动后一次短暂沉积间断,具溶蚀小洞
37、,俗称平顶山砂岩,坚硬,地形上常呈单面山,易于识别,全区发育,是划分煤系地层与非煤系地层的良好分界砂岩,也是煤、岩层对比的一个重要标志层。本段厚64.8178.19m,平均71.37m。上段(p2sh2):核实区中部大面积出露。从平顶山砂岩顶面到金斗山砂岩底面,俗称“过渡层”。按上、中、下岩性组合特征分述如下:下部主要为浅灰黄、灰白色中细粒长石石英砂岩(底部一层俗称“假平顶山砂岩”)和紫红色泥岩、砂质泥岩互层。中部主要为紫红色泥岩、砂质泥岩夹3-4层薄层泥质灰岩。上部主要为青灰、灰褐色粉细砂岩夹1-5层砾屑灰岩,俗称“同生砾岩”,单层厚0.52.0m。砾屑灰岩中,砾石占70-80%,多为同心圆
38、,直径7-15mm,易于识别和对比。本段揭露不全,最大揭露厚度158m。石千峰组地层因遭剥蚀而厚度不全,厚度大于229.37m,与下伏上石盒子组地层平行不整合接触。5、三叠系(t)下统圈门组(t1q) 核实区内仅小面积出露于东南杜沟两侧的山头上。岩性以灰紫、紫红色细粒砂岩为主,次为中粒石英砂岩、长石石英砂岩及钙质粉砂岩,多夹砂质、粉砂岩粘土岩或泥岩,俗称“红层”。底部为紫红色细-中粒长石石英砂岩,厚层状,交错层理,含少量泥砾,硅铁质胶结,特征明显,俗称“金斗山砂岩”。本组因遭剥蚀而厚度不全,6、第四系(q)广泛分布于区内的沟谷中和山坡上。岩性混杂,一般上部为灰黄、褐黄或棕黄色黄土,含粘粒,下部
39、一般含钙质结核和砂砾石等。多为冲积、洪积、坡积和残积成因形成。钻孔揭露厚025.81m,平均7.97m,与下伏各系地层角度不整合接触。二、构造本区大地构造位置具体位于嵩山、箕山两区域性背斜之间颖阳芦店向斜南翼东段东南边部。核实区主体构造形态为颖阳芦店向斜中次一级褶曲徐庄向斜。本区构造几何组合特征主要为一组ewne方向的褶皱和断裂。褶皱主要是徐庄向斜、旗杆岭背斜,断层主要为王屯正断层(f1)、申家门正断层(f4)、水峪正断层(f5)、徐庄正断层(f17)、f12、f45正断层等。此外,在王屯正断层(f1)与申家门正断层(f4)之间还发育有两条滑动断层,分别为f76-1及f76-2。 褶曲徐庄向斜
40、轴部在徐庄杜沟一线,轴面走向近ew向,倾角在徐庄以西近直立,徐庄以东约65。枢纽为ne、sw两端扬起,中部下凹的曲线,倾角47,近水平。向斜两翼对倾。该向斜西北翼较完整,地层倾向se,倾角415,东南和东西两翼扬起端分别被f17、f1断层破坏。旗杆岭背斜该背斜轴部主要在本区南部边缘东南外围一线。轴面走向4055,轴面倾向se,倾角约50。枢纽向ne倾伏,倾角 10。两翼反倾;东南翼倾向se,倾角1430;西北翼倾向nw,倾角33。该背斜长2000m。该背斜核部地层为3ch。该背斜西北翼多被f1、f33断层切割破坏;东南翼保存相对较完整。 断层王屯正断层(f1):为一区域性大断层。东起吴羊沟,向
41、西南经庙庄、六巴湾、官湾、王屯至李楼南插入寒武系地层,区域延伸长13km,在区内5.5km。该断层总体走向4070,倾向nw,倾角50。西北盘下降,东南盘上升。断距5001000m;且东小西大。徐1孔90.07m深见p1x与z2m地层接触,断距1000m;12002孔360.14m见p1x与z2m地层接触,断距1000m。该断层地形地质特征上反差明显,填图和钻孔控制可靠,研究程度较高,摆动幅度不大。因此它又成为本区赋煤区与非赋煤区的自然分界断层。申家门正断层(f4):该断层斜贯矿区西北部。西起南拐,向东经上坡、赵家门、郭家沟、申家门再向东没入第四系并与f1相交。区域上延长约10km,矿区内西北
42、缘长度约为4km。断层走向4060,倾向se,倾角45左右。s和se盘下降,n和nw盘上升。区内断距150250m,在118线断距最大(近250m),向sw和ne两端逐渐变小。10905孔160.30m深见p2s与p1x接触,断距约100m;11205孔见p1x与p1s中部接触,断距约250m;同时地表在申家门村见p2sh2与p2s接触。总之,该断层由地表追踪和钻孔控制基本可靠,但在118、119两条剖面线上仍有一定摆动,为本区西北部一个自然边界断层。徐庄正断层(f17):东北端在王家门、祥峪沟处与f1正断层相交,向西南经杜沟、徐庄、天河煤矿至吴家门西插入3ch地层,区域延长10.5km,在区
43、内地表长4.3km。该断层走向3570,倾向nw,倾角6080。nw盘下降, se盘上升。断距西小东大,区域上100350m,本区110350m。11302孔397.85m见p1x四煤段顶与三煤段底接触,断距110m;11513孔533.48m见p1x四煤段下部与3ch白云质灰岩接触,断距约210m。黄路沟见p2s与p1x接触;杜沟、秦家沟见p2sh2与p2s接触;祥峪沟见p2sh2与p1x接触。该断层地表追踪控制可靠,但钻孔控制较少,一些产状要素查明程度还不是很高。断层在11302孔以东有一定摆动,但摆动幅度不会很大。三、煤层1、含煤性核实区内含煤岩系为石炭二叠系,含煤岩组为石炭系太原组和二
44、叠系山西组、下石盒子组与上石盒子组,上石盒子沉积缺失部分九煤段。其中太原组又叫一煤段,山西组叫二煤段,下石盒子组包括三、四、五、六煤段,上石盒子组包括七、八、九煤段,从下到上共九个含煤段。含煤地层总厚613.07m,见煤24层。煤层平均总厚8.76m,含煤系数1.43%。24层煤(线)中,其中常见煤层为七2、五3、二1、一3、一1共5层;其中二1煤为全区可采煤层,五3、一3、一1煤为局部可采煤层。2、主要可采煤层二1煤层赋存于山西组下部大占砂岩之下,下距太原组顶部l9灰岩或菱铁质泥岩1.3013.50m,平均4.98m;上距大占砂岩08.50m,平均2.52m;上距砂锅窑砂岩平均约为63.12
45、m。核实区内钻孔揭露二1煤层底板埋深在159.95(0101孔)736.30m(11811孔)。煤层层位稳定,核实区内煤层厚度变化在0.76(11714孔)14.51m(0302孔),平均4.24m(28点),偶含夹矸12层,结构较简单,其上常分叉有 二12煤。其顶板岩性有炭质泥岩、泥岩伪顶,多以砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩为主;底板一般均为泥岩或砂质泥岩。二1煤为本核实区内限采煤层。四、岩浆岩井田及相邻矿井尚未见岩浆岩存在。第四章 区域水文地质第一节 含水层的水文地质特征根据地层岩性、厚度、含水空间特征及埋藏条件,区域上将含水岩组主要划分为:碳酸盐岩类灰岩岩溶裂隙含水岩组、碎屑岩类砂岩孔隙裂隙
46、含水岩组、松散岩类砂/卵砾石孔隙含水岩组。碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层组主要包括:寒武、石炭系太原组灰岩。寒武系灰岩出露于煤田南、北、西部,厚度大,岩溶裂隙发育,为地下水的补给区,含水、富水性强而极不均一。 碎屑岩类裂隙含水层组主要包括:三叠系和二叠系砂岩裂隙含水层。三叠系以金斗山砂岩为主要含水层,其厚度大,裂隙发育,富水性强,水压高。 松散岩类孔隙含水岩组:由第四系不同成因类型的砂、砾石(岩)含水层组成。其发育规律自西向东及东南沉积厚度增大的趋势。含水层为砂、砂砾石(岩)、卵石多元复结构孔隙含水岩组,其间夹亚粘土、粘土等隔水层。含水层厚度变化较大,含、富水性也极不均一,当地居民生产生活用水多凿取
47、于该层段。受区域构造的影响,区内断裂构造发育,其中f1、f4、f17断层不仅破坏了各含水层自身的完整性,又使各含水层之间相互接触而发生水力联系,造成了该区域相对复杂的水文地质条件。第二节 地下水的补给、径流、排泄条件本区地下水的补给水源主要是大气降水和地表水的入渗。地表水和含水层之间及其侧向迳流补给,另外还有工农业生产及废水的渗入补给等,其中降水补给是本区地下水的主要补给水源。地下水在运移过程中,一部分在地质构造及地形适宜地段溢出地表,构成天然排泄点,如翻花泉等;一部分则继续向深部迳流排泄;而区内各矿井则为主要的人工排泄点。由于近年来矿井大量疏排地下水,而造成区域地下水位呈逐年下降趋势。第五章
48、 矿井水文地质第一节 含水层与隔水层根据周边生产矿井资料证实,对二1煤层开采影响较大的含水层为3ch和o2白云质灰岩、灰岩岩溶承压水含水层、c2t上段灰岩岩溶承压水含水层和p1s砂岩孔隙裂隙承压水含水层。 一、区内各主要含水层 根据岩性、岩溶裂隙发育程度、水力性质和富水程度,矿区地层划分为四个含水层,其特征为:1、3ch和o2m白云质灰岩、灰岩岩溶承压水含水层3ch白云质灰岩仅0204、12001、11303和ss水井孔四孔揭露,揭露厚度分别为11.50、5.20、5.00和30.87m,岩性为灰色厚层状白云质灰岩。0204孔揭穿o2m灰岩,因断层错动,厚度仅8.65m。以上白云质灰岩和灰岩岩
49、溶发育,富水性较强,二者水力联系密切,实为一个含水岩组。据区内ss水井孔和邻区钻孔抽水资料,水位标高208.62238.01m,单位涌水量0.0047918.17l/sm,矿化度0.1780.391g/l,ph值7.85,水温19,水化学类型为hco3camg。3ch白云质灰岩和o2m灰岩顶面均发育古剥蚀面,其中古岩溶发育,富水性强。据统计,本含水层距二1煤层5060m,是二1煤层底板较富水的间接充水含水层。2、c2t下段灰岩岩溶承压水含水层由l1-4四层灰岩组成,区内共有0012、12001、11303三个钻孔揭穿该含水层,厚度分别为21.17m、14.81m和9.85m。岩性为深灰色含燧石
50、团块灰岩,岩溶发育,透水性强,富水性不均匀。邻区11904孔抽水试验,静水位标高223.83m,单位涌水量0.347 l/sm,渗透系数2.8m/d,水质类型为hco3k+namg,矿化度0.511g/l。该含水层是二1煤层底板间接充水含水层。3、c2t上段灰岩岩溶承压水含水层由l6l9四层灰岩组成,其中l7、l8灰岩较发育,区内共有13孔穿过该层,厚度5.70(11902孔) 25.36m(0010孔),平均厚12.14m。岩性为深灰色含燧石团块灰岩,裂隙发育。区内11514孔抽水试验,单位涌水量小于0.000038 l/sm,静水位标高238.17m,水温21。矿区西部邻区10202孔抽水
51、试验,静水位标高274.05m,单位涌水量0.3021 l/sm渗透系数2.93m/d,水化学类型为hco3ca,矿化度0.252g/l,ph值7.70,水温15。该含水层为二1煤层底板直接充水含水层,勘查阶段水位标高如前所述,由于受后来采矿过程中煤层底板突水的影响,近年来水位标高呈下降趋势,目前已降至-150m水平。4、p1s砂岩孔隙裂隙承压水含水层指p1s细、中、粗粒砂岩,厚3.00(风检孔)36.69m(0201孔),平均厚17.46m。岩性为灰白色长石石英砂岩,钙质胶结,孔隙裂隙发育,含水较丰富,据邻区抽水试验资料,静水位标高269.48m,单位涌水量0.034 l/sm渗透系数0.2
52、81m/d,水化学类型为hco3camg型,矿化度0.415g/l。该含水层为二1煤层顶板直接充水岩层。勘查阶段水位标高如上所述,由于后来采矿过程中顶板突水的影响,近年来水位标高呈下降趋势,目前已降至-150m水平。5、p1x、p2s砂岩孔隙裂隙承压水含水层岩性主要为灰、灰绿色中、粗粒砂岩,一般48层,岩性多有相变,厚度变化较大,合计平均厚度20m左右,区内11312孔p2s上部砂岩裂隙漏水,漏失量4.32l/h。近似稳定水位标高344.50m。教学三矿抽水试验资料,其静水位标高344.42m,单位涌水量0.009l/sm,渗透系数0.02877m/d,矿化度0.216g/l,水化学类型为hc
53、o3ca型。该含水层由于其间有众多泥质岩类的阻隔,致使各砂岩相对孤立存在,水力联系差,补给条件不佳,水量不丰富,对二1煤层开采影响不大。6、p2sh砂岩孔隙裂隙承压(局部无压)水含水层主要指平顶山砂岩,其层位稳定,分布广泛,层厚一般64.8178.19m,岩性主要为粗、中粒长石石英砂岩,厚巨厚层状,孔隙裂隙及小溶洞发育。区内出露下降泉三处,流量0.380.442l/s,水位14。凿于其中的民井也较多,井水位标高多在283.8426.7m之间,11513孔该层涌水,近似稳定水位标高279.00m,据教学三矿井检孔抽水试验,该层风氧化带的静止水位标高341.22m,单位涌水量0.00241 l/s
54、m,渗透系数0.004453 m/d,矿化度0.3g/l,水化学类型为hco3mgk+naca型。该含水层富水性中等且较均匀,具有一定的供水意义,因距下部煤层较远,对采煤影响不大。7、q孔隙潜水含水层本区第四系厚025.81m,平均厚7.97m,岩性上部为黄土,下部或底部为砂砾石层,含孔隙潜水,水位标高277.7279.4m。该含水层距下部煤层甚远,对采煤无甚影响。二、区内各主要隔水层根据井田地质勘探、水文地质勘探揭露及井筒揭露,在含水层之间均有一定厚度的隔水层。其特征分述如下:1、本溪组铝质泥岩隔水层 上覆于寒武、奥陶系灰岩含水层之上,层位稳定,厚2.939.58m,平均6.26m。岩性主要
55、为灰白色铝质泥岩,致密,隔水性能良好,有效阻隔下部强含水层岩溶、裂隙承压水对一煤组矿床充水的影响,但局部较薄处(11303孔2.93),可诱发寒武、奥陶系灰岩含水层与太原组下段灰岩含水层之间的水力联系。2、太原组中部砂泥岩段隔水层:指l4顶至l7底之间地层。钻孔揭露厚17.8722.98m,平均20.37m。岩性主要为砂质泥岩、粉砂岩等。该层位稳定,正常情况下对太原组上、下段灰岩含水层有良好隔水作用。3、二1煤层底板隔水层:一般指 l7-8灰岩至二1煤层底板,平均厚度8.08m左右,主要为泥岩、砂质泥岩和少量的粉砂岩组成,在正常情况下,当沿二1煤掘进时下伏含水层水头压力较小时,能起到一定的隔水作用,当下伏含水层水头压力较大时,就起不到隔水作用。4、上、下石盒子组细碎屑岩隔水层指上、下石盒子组中、粗粒砂岩含水层之外的大多数砂质泥岩、泥岩、粉砂岩等。它们占该套地层岩类中的大多数,且厚度较大,一般能有效阻隔其中所夹含水层之间及其含水层与p2sh含水层和二1煤顶板砂岩含水层之间的水力联系。第三节 矿井充水条件矿井充水因素主要有以下几个方面:地表水、潜水,二1煤顶板水;二1煤底板水主要为l7l8溶岩裂隙水、寒武系灰岩水、断层水,小窑老空水、钻孔水、临界煤矿水等,现分别叙述如下:一、地表
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