永安水文地質(zhì)報告

沁和能源集團有限公司永安煤礦

礦井水文地質(zhì)報告

山西煤炭地質(zhì)水文勘查研究院

二○一一年四月

沁和能源集團有限公司永安煤礦

礦井水文地質(zhì)報告

主編：潘會斌總工：楊展院長：張曉峰

山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院

二零一一年四月

目錄

第一章緒論........................................................................................................1第一節(jié)目的和任務.................................................................................................................1第二節(jié)位置及交通.................................................................................................................2第三節(jié)煤礦生產(chǎn)建設情況...................................................................................................8第四節(jié)周邊煤礦及小窯.....................................................................................................10第五節(jié)以往地質(zhì)工作及水文地質(zhì)工作.........................................................................14第二章礦井地質(zhì).........................................................................................................17第一節(jié)區(qū)域地質(zhì)概況..........................................................................................................17第二節(jié)礦井地質(zhì)...................................................................................................................21第三章煤層.........................................................................................................24第一節(jié)含煤性..........................................................................................................................24第二節(jié)可采煤層...................................................................................................................24第四章水文地質(zhì).........................................................................................................26第一節(jié)區(qū)域水文地質(zhì)..........................................................................................................26第二節(jié)礦井水文地質(zhì)條件.................................................................................................32第三節(jié)礦井充水因素分析及水害防治措施................................................................37第四節(jié)礦井涌水量預算.....................................................................................................46第五節(jié)供水水源...................................................................................................................47第六節(jié)對礦井開采水害影響程度和防治水工作難易程度的評價......................47第七節(jié)礦井水文地質(zhì)類型.................................................................................................48第五章3、15號煤層帶壓開采條件分析...............................................................51第一節(jié)煤層底板隔水巖柱特征.......................................................................................54第二節(jié)斷裂構造的水文地質(zhì)意義...................................................................................60

第三節(jié)礦山壓力破壞影響分析.......................................................................................64第六章帶壓開采安全性評價...................................................................................67第一節(jié)突水系數(shù)的計算.....................................................................................................67第二節(jié)帶壓開采危險區(qū)的劃分.......................................................................................70第七章防治水措施與建議.......................................................................................71第一節(jié)古空及采空積水的防治措施..............................................................................71第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第五節(jié)第八章第一節(jié)第二節(jié)

斷層和陷落柱水害防治.......................................................................................74調(diào)整開采方法及工作面布置..............................................................................78采用工程手段加固隔水層...................................................................................79加強礦井防治水工作管理...................................................................................79結論及建議....................................................................................................80結論.........................................................................................................................80建議.........................................................................................................................81

附圖目錄順序號1234567891011圖號1234567-17-28-18-29圖名區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)圖礦井綜合水文地質(zhì)圖礦井綜合水文地質(zhì)柱狀圖1-1′礦井水文地質(zhì)剖面圖奧陶系灰?guī)r水位等值線圖奧陶系灰?guī)r頂面等值線圖3號煤層底板隔水層厚度等值線圖15號煤層底板隔水層厚度等值線圖3號煤層底板突水系數(shù)等值線及帶壓開采安全分區(qū)圖15號煤層底板突水系數(shù)等值線及帶壓開采安全分區(qū)圖3號煤層充水性圖比例尺1：1000001：50001：5001：50001：50001：50001：50001：50001：50001：50001：5000附表目錄

附表一揭露奧灰鉆孔情況一覽表附表二鉆孔抽水試驗綜合成果表

附表三Zk8-1煤層底板隔水巖柱巖性及厚度成果表

附件目錄

1、《報告》評審意見及評審專家名單2、編制單位資質(zhì)證書3、采礦許可證書4、煤炭生產(chǎn)許可證書

第一章緒論

第一節(jié)目的和任務

201*年山西省煤炭資源整合，沁和能源集團有限公司永安煤礦為單獨保留礦山，是晉城沁和能源集團有限公司下屬煤礦。山西省國土資源廳頒發(fā)新采礦許可證，批準開采3#～15#煤層，井田面積3.8587km2，生產(chǎn)規(guī)模由45萬t/a擴大到60萬t/a。

井田位于原陽城礦區(qū)町店（詳查）勘探區(qū)內(nèi)。華北煤田地質(zhì)局調(diào)查隊、144隊、114隊、山西省煤炭地質(zhì)公司、晉城市煤田地質(zhì)勘探隊等單位先后進行過煤田概查、普查和詳查以及相關地質(zhì)報告編制工作，歷經(jīng)多次地質(zhì)勘查工作，研究程度較高，但在歷次勘探中，投入的水文地質(zhì)工作量較少，對井田內(nèi)的水文地質(zhì)情況了解的不夠。在近年來該礦的生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)井田水文地質(zhì)情況較為復雜。為全面系統(tǒng)的分析整理現(xiàn)有各類地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，評價礦井水文地質(zhì)類型和帶壓開采條件，201*年4月，沁和能源集團有限公司永安煤礦委托山西煤炭地質(zhì)水文勘查研究院對本井田進行水文地質(zhì)評價，山西煤炭地質(zhì)水文勘查研究院組織有關技術人員對井田內(nèi)的前期勘查工作及礦井建設中的礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)工作進行全面分析總結，編制完成了《沁和能源集團有限公司永安煤礦礦井水文地質(zhì)報告》。為礦井安全生產(chǎn)及下一步礦井防治水工作提供切實依據(jù)。

根據(jù)雙方簽定的協(xié)議和《煤礦防治水規(guī)定》等相關規(guī)定，確定本次工作的主要任務是：以以往地質(zhì)工作及礦井生產(chǎn)建設中補做的基礎地質(zhì)

工作等成果為基礎，結合井田內(nèi)勘探孔資料和周邊相鄰生產(chǎn)礦井資料，從礦井水文地質(zhì)條件、井巷充水因素、含水層性質(zhì)、富水性、補給條件、涌水量等方面對礦井水文地質(zhì)類型及帶壓開采條件進行綜合分析和評價。

本次工作的主要任務為：

1、對本礦礦井水文地質(zhì)類型進行劃分。

2、對礦井帶壓開采條件進行分析，并提出相應的防治措施。3、編制礦井綜合水文地質(zhì)圖、礦井充水性圖、礦井綜合水文地質(zhì)柱狀圖、礦井水文地質(zhì)剖面圖、帶壓開采安全性分區(qū)圖等圖件。

主要依據(jù)為：

（1）《煤礦防治水規(guī)定》（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局201*.12）（2）《煤礦防治水規(guī)定釋義》（國家煤礦安全監(jiān)察局201*.12）（3）《煤礦安全規(guī)程》（國家煤礦安全監(jiān)察局201*.3）（4）《井下探放水技術規(guī)范》（MTT632-1996）

（5）《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》（煤行管字[201*]第81號）。

（6）201*年4月，晉城市煤田地質(zhì)勘探隊編制的《沁和能源集團有限公司永安煤礦生產(chǎn)礦井地質(zhì)報告》。

（9）礦方提供的采掘工程剖面圖。（10）礦方提供的其他資料。

第二節(jié)位及交通

一、井田位置與交通

該井田位于沁水縣城東南約60km處的嘉峰鎮(zhèn)永安村附近，其地理坐標為東經(jīng)112°27′11″～112°28′33″，北緯35°32′59″～35°34′48″。201*年11月6日，山西省國土資源廳為該礦換發(fā)采礦許可證，證號為C140000201*1112201*2096，批準開采3#～15#煤層，生產(chǎn)規(guī)模為60萬t/a，井田面積3.8587km2。3#煤層井田范圍由表1-1拐點坐標連線圈定,9#、15#煤層井田范圍由表1-2中拐點坐標連線圈定（1980西安坐標系，6度帶）。批準開采深度標高：564.971m～299.971m。

表1-13#煤層井田范圍拐點坐標

點號135791113國家6°帶坐標X3939019.543939354.543939438.543939401.543938390.543937564.533937805.53Y19631581.4819632791.4919632847.4919633654.4919633645.4919633253.4919631999.49點號2468101214國家6°帶坐標X3939423.543939372.543939451.543939399.543937700.533936645.533937681.53Y19632762.4919632883.4919633654.4919633543.4919633639.5019633347.5019631701.49

表1-29#、15#煤層井田范圍拐點坐標

點號1357國家6°帶坐標X3939019.543939451.543937564.533937805.53Y19631581.4819633654.4919633253.4919631999.49點號2468國家6°帶坐標X3939438.543937700.533936645.533937681.53Y19632805.4919633639.5019633347.5019631701.49

沁和能源集團有限公司永安煤礦位于沁水縣東南部嘉峰鎮(zhèn)永安村附近，西北距沁水縣城約60km。侯馬～月山鐵路從井田東部約3km處通過，嘉峰站距井田4km左右，陽城～端氏公路從井田東部外自南向北穿行。煤炭經(jīng)侯月鐵路可發(fā)往全國各地，礦井地理位置優(yōu)越，交通較為便利（詳見交通位置圖）。

圖1-2-1交通位圖

二、自然地理（一）地形地貌

井田地處太行山南段西側，地貌屬剝蝕、侵蝕低山區(qū)。井田內(nèi)溝谷縱橫，溝谷及山梁總體走向北西，總的地勢為西北高、東南低。地形最高點位于井田西北，地面高程773m，最低點位于井田東南部的張溝，地面高程595.94m，最大相對高差177.06m。區(qū)內(nèi)大面積覆蓋第四系上更新統(tǒng)黃土，溝坡處基巖出露，松樹、灌木叢生，地表植被覆蓋率20～40%。

（二）、氣象水文

沁水縣屬暖溫帶季風氣候，大陸性氣候特征明顯。四季分明，冬長夏短，雨熱同季，季風強盛。春季干燥多風，夏季炎熱多雨，秋季涼爽宜人，冬季氣候寒冷。根據(jù)沁水縣氣象臺多年觀測資料(1951－201*年)：多年平均氣溫為10.3℃，一月份最冷，平均氣溫－4.8℃，極端最低溫度為1958年1月16日的－19.9℃；七月份最熱，平均23.3℃，極端最高溫度為1966年6月22日的37.8℃。多年平均蒸發(fā)量為1820mm，無霜期173天。冬季多西北風，夏季多南風，最大風力10級；最大凍土深度0.61m。

多年平均降水量643.7mm，年最大降水量為986.3mm（1958年），最小降水量357.4mm（1965年），最大7日降水量為411.8mm(1982年7月29日至8月4日)，日最大降水量220.5（1982年8月1日-2日），時最大降水量60.6mm，10分鐘最大降水量34.5mm。降水量年內(nèi)分配極不均勻，6至9月份的降水量占全年降雨量的55%左右，因此汛期是造成地質(zhì)

災害的關鍵時期。

井田內(nèi)河流屬黃河流域沁河水系蘆葦河。

蘆葦河：沁河較大的支流之一。它發(fā)源于沁水縣張村鄉(xiāng)的石溝河，流經(jīng)沁水縣張村、陽城縣羊泉、芹池、町店、八甲口等地，在潤城鎮(zhèn)匯入沁河。蘆葦河全長49km，其中陽城縣境內(nèi)長度為38.8km，流域面積291.3km2，河床平均寬度約180m，年逕流總量為1501萬m3，最大洪峰流量1500m3/s。該河從礦區(qū)西南部約3km處由西向東流過，在礦區(qū)一帶，河床寬約80～150m，河水呈黑色，水面寬約3～15m，水深0.1～0.3m。

礦區(qū)內(nèi)河谷屬蘆葦河支溝張溝，均屬季節(jié)性河溝，平時干涸無水，雨季有短暫洪流。主、副斜井均位于張溝支溝中，井筒口標高高出當?shù)睾訙献罡吆樗�位線3m以上。

（三）、地震

據(jù)歷史記載及地震臺網(wǎng)監(jiān)測，上世紀70年代之前，晉城地區(qū)共發(fā)生過5級以上地震1次，5級以下地震44次，最大地震是1303年9月發(fā)生在高平的5.5級地震。根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011201*《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-201*，該地區(qū)地震動峰值加速度和地震動反應譜周期分別為0.05ｇ和0.45s。根據(jù)國家地震局1:400萬《中國地震綜合等震線圖》，本區(qū)地震設防烈度為6度區(qū)。

第三節(jié)煤礦生產(chǎn)建設情況

沁和能源集團有限公司永安煤礦屬單獨保留煤礦。始建于1954年，性質(zhì)屬縣辦煤礦，1956年正式投產(chǎn)，設計能力9萬t/a；采用斜井開拓，開采一水平3#煤層，標高470m。采煤方法1956年為房柱式采煤法，爆破落煤，木柱支護，回采率低。1981年由于管理不善，曾發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成人員傷亡，影響生產(chǎn)。1990年進行9～30萬t/a改擴建設計，利用井田南部原主井改為副井，重新在井田東北部開拓一主斜井，在后期工程中，又在井田北部五里廟開鑿一眼立井作為回風井。201*年12月10日由山西省國土資源廳換發(fā)采礦許可證，證號為1400000720423，批準開采3#、9#、15#煤層，井田面積3.8586km2，載明生產(chǎn)規(guī)模45萬t/a；201*年1月20日山西省煤炭工業(yè)局換發(fā)煤炭生產(chǎn)許可證，證號為201*05210232，批準開采3#煤層，開拓方式為斜井開拓，生產(chǎn)能力45萬t/a，采煤工藝為炮采，有效期201*年1月20日至201*年1月31日；201*年10月23日，山西省煤炭工業(yè)局批準變更采煤工藝，由炮采變更為高檔普采；201*年4月13日山西煤礦安全監(jiān)察局為該礦換發(fā)了安全生產(chǎn)許可證，編號為(晉)MK安許證字[201*]GW007。

201*年11月6日由山西省國土資源廳換發(fā)采礦許可證，證號為C140000201*111201*2096，批準開采3#、9#、15#煤層，井田面積3.8587km2，載明生產(chǎn)規(guī)模60萬t/a；201*年12月22日山西省煤炭工業(yè)局換發(fā)煤炭生產(chǎn)許可證，證號為201*05210232，批準開采3#煤層，

開拓方式為斜井開拓，生產(chǎn)能力60萬t/a，采煤工藝為高檔普采，有效期201*年12月22日至201*年12月31日；201*年11月19日山西煤礦安全監(jiān)察局為該礦換發(fā)了安全生產(chǎn)許可證，編號為(晉)MK安許證字[201*]GW007Y1B1，許可范圍為煤炭開采，有效期限201*年11月19日至201*年11月6日。

礦井采用斜井開拓，201*年以來井下布置有三條大巷，即皮帶運輸大巷、材料運輸大巷和回風大巷，井下布置有一個3210下分層高檔普采工作面，采用走向長壁分層后退式機械化的采煤方法，偽頂隨采隨落，直接頂為泥巖或粉砂巖，全部垮落法管理頂板，采用中央邊界式通風，皮帶運輸，無極繩運料，箕斗串車提升，機械排水。該礦井采用斜井開拓，布置有主斜井、副斜井、回風立井、安全出口各一個（表1-3）。井田內(nèi)3#煤層目前除去礦界、村莊等保安煤柱外，可采儲量已近枯竭，9#煤層不可采，15#煤層未采，無小煤礦開采。

礦井建有獨立完善的排水系統(tǒng)，礦坑各處涌水集中排放到主水倉后，再排到井上水處理站。井下實際正常涌水量為340.8m3/d，最大涌水量為758.4m3/d。礦井井下中央水泵房設有主、副水倉，其中主水倉容量約為600m3，副水倉容量約為700m3，總有效容量1300m3。泵房配有三臺D8545×5型水泵，兩趟管徑為108*4mm水管。采區(qū)泵房設有800m3水倉一個，配置三臺80D-30*10型水泵，敷設兩趟管徑為108*4mm水管。201*年1月21日進行了主排水泵的常規(guī)檢驗。

表1-3永安煤礦礦井井筒特征表

井口坐標(X/Y)高程(m)方位坡度長度(m)347井筒形狀凈斷面2（m）12.7主斜井3938533.56660.2019633563.723937402.13620.7019633131.28356°25°三心拱形副斜井350°22°126半圓拱形7.9回風立井安全出口斜井3939034.59738.90308°55′57″90°19632451.013937695.83631.2019633060.74300°22°285圓形12.56250三心拱形5.4第四節(jié)周邊煤礦及小窯

該井田周邊相鄰六座礦井，東北為山西晉煤集團沁水永安煤業(yè)有限公司，東南為山西沁和能源集團南凹寺煤業(yè)有限公司，西南與山西陽城蘆河煤業(yè)有限公司張溝井口井田相鄰，西為山西金海能源有限公司陽城大寧金海煤礦井田，北西為沁水五里廟煤業(yè)有限公司（現(xiàn)整合到晉煤集團永安煤業(yè)），北東部為晉煤集團寺河煤礦井田�，F(xiàn)簡要介紹如下：

1、山西晉煤集團沁水永安煤業(yè)有限公司

位于井田東北邊界外,該礦始建于1985年，1986建成投產(chǎn)，201*年12月省國土資源廳換發(fā)采礦許可證，證號為14000008201*7，核定生產(chǎn)能力210kt/a，斜、立井綜合開拓，開采3#煤層，面積1.2504km2，中央并列式通風，走向長壁式炮采，采用懸移支架支護，全部垮落法管理頂板，刮板機輸送，皮帶運輸，礦井一般涌水量不大，機械排水，

屬高瓦斯礦井。1995年曾越界開采永安井田，后經(jīng)國土部門調(diào)整，重新核發(fā)采礦證，部分采空區(qū)仍位于永安井田內(nèi)，按小窯破壞區(qū)對待。

2、山西沁和能源集團南凹寺煤業(yè)有限公司

位于井田東南邊界外,始建于1976年，1978年投產(chǎn)。201*年11月

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日省國土資源廳換發(fā)采礦許可證，證號為

C140000201*1112201*2271，批準開采3#-15#煤層，井田面積為2.488km2，礦井正在進行60萬t/a升級改造。該礦為斜井開拓，走向長壁分層炮采，采用懸移支架支護，全部垮落法管理頂板，刮板機輸送，皮帶運輸，中央并列式通風，機械排水，屬高瓦斯礦井。礦井正常涌水量為200m3/d，最大涌水量為380m3/d。

3、陽城縣蘆河煤炭有限公司張溝井口

位于井田西南端邊界外,為陽城縣町店鎮(zhèn)辦煤礦,始建于1982年4月，于1984年10月建成投產(chǎn)，屬町店鎮(zhèn)鎮(zhèn)辦集體企業(yè)。201*年10月25日，山西省國土資源廳頒發(fā)的采礦許可證，證號為1400000622282，批準開采3#煤層，礦區(qū)面積1.9214km2，生產(chǎn)規(guī)模為150kt/a。采用斜井開拓，中央并列式通風，長壁分層炮采，全部跨落法管理頂板，木棚支護，主運輸大巷為無極繩循環(huán)絞車礦車運輸，回采工作面為刮板運輸機運輸，機械排水，屬瓦斯突出礦井。礦井水源主要來自3#煤層采空區(qū)積水，采空區(qū)位于井田東北部，和永安煤礦采空區(qū)相鄰，井底建有主、副水倉，主水倉容量為200m3，副水倉容量為100m3，礦井一般涌水量90m3/d，最大可達120m3/d。

4、山西金海能源有限公司陽城大寧金海煤礦

與本井田西北部相連，采礦許可證號為140000410465，設計生產(chǎn)能力4500kt/a，井田面積為53.69km2，該礦正在籌建。

5、沁水五里廟煤業(yè)有限公司

位于井田北西部邊界外,現(xiàn)整合到晉煤集團永安煤業(yè)有限公司。201*年10月省國土資源廳換發(fā)采礦許可證，證號為C1400000622302，核定生產(chǎn)能力210kt/a，面積0.8519km2，斜、立井綜合開拓，開采3#煤層，中央并列式通風，走向長壁炮采，采用懸移支架支護全部垮落法管理頂板，刮板機輸送，皮帶運輸，一般礦井涌水量不大，機械排水，屬高瓦斯礦井。未開采區(qū)主要分布在井田東北部和西部。

圖1-4-1四鄰關系圖

6、晉煤集團寺河煤礦

位于井田北東部邊界外,該井田跨陽城、沁水兩縣，1996年12月

30日正式開工建設，全井田面積為91.2km2，可采煤層為3#、9#、15#煤層，為斜井分盤區(qū)開拓，綜合機械化開采，采用分區(qū)式通風，開采方法為一次采全高長壁采煤法，全部垮落法管理頂板，屬高瓦斯礦井。

據(jù)調(diào)查，周邊礦井以往開采時未曾發(fā)生過井下突水事故。

第五節(jié)以往地質(zhì)工作及水文地質(zhì)工作

一、以往勘查地質(zhì)工作

井田位于原陽城礦區(qū)町店（詳查）勘探區(qū)內(nèi)，在陽城礦區(qū)上黃崖井田精查勘探區(qū)東部A+B級儲量區(qū)內(nèi)。

1957年，華北煤田地質(zhì)局調(diào)查隊完成晉城陽城1：50000地質(zhì)填圖，并提交了概查報告。1959年原152隊在上述填圖范圍淺部普查勘探后，提交了沁水煤田陽城礦區(qū)普查地質(zhì)報告，施測了1：10000地形地質(zhì)圖，1962年復審降為概查。

山西煤田地質(zhì)勘探144隊于1975年8月提交了陽城礦區(qū)町店（詳查）勘探區(qū)地質(zhì)報告，在永安煤礦井田范圍內(nèi)施工鉆孔3個(120、124、125)，完成鉆探進尺912.43m，范圍外1個（119），完成鉆探進尺177.29m；1977年12月提交了《山西省沁水煤田陽城礦區(qū)上黃崖井田精查勘探地質(zhì)報告》，在永安煤礦井田范圍內(nèi)施工鉆孔3個（2041、2051、2069），完成鉆探進尺1067.88m，范圍外2個鉆孔（2025、2086），進尺826.03m。山西煤田地質(zhì)勘探144隊1973～1977年先后在永安煤礦井田范圍內(nèi)施工鉆孔6個，總計鉆探進尺1980.31m，各鉆孔均進行了測井，范圍外3個，總計鉆探進尺1003.32m。

1996年由山西煤田地質(zhì)勘探114地質(zhì)隊提交《永安煤礦地質(zhì)報告》，提交的井田工業(yè)儲量為3290.7萬噸，井田面積為4.6km2。

201*年4月由山西省煤炭地質(zhì)公司提交《山西省晉城沁和煤業(yè)有限公司永安煤礦生產(chǎn)礦井地質(zhì)報告》，提交的井田工業(yè)儲量為3205萬噸，井田面積為3.8586km2。

201*年4月晉城市煤田地質(zhì)勘探隊編制的《沁和能源集團有限公司永安煤礦生產(chǎn)礦井地質(zhì)報告》；

上述普、詳、精查各階段在井田內(nèi)（包括井田邊界鉆孔）共施工鉆孔6個，并完成了其它相應的地質(zhì)工作量。

以往地質(zhì)勘查工作為沁和能源集團有限公司永安煤礦的開采提供了基礎性資料，如可采煤層、煤層厚度、埋深、頂?shù)装鍘r性特征等。經(jīng)過開采驗證，以往地質(zhì)勘查成果基本與實際情況相符，地質(zhì)可靠程度較高。

二、礦井地質(zhì)工作及水文地質(zhì)工作

該礦自建井以來，積累了一定的礦井地質(zhì)與礦井水文地質(zhì)資料，經(jīng)分析資料真實可靠，能夠為本次報告參考使用。

1.井巷測量

為了隨時掌握生產(chǎn)進度和便于開采規(guī)劃，對井田和井下巷道進行了詳細測量。井口和主要巷道用J2經(jīng)緯儀和NTS352全站儀進行了實測，次要巷道采用半儀器法進行了簡單測量，并將測量成果、工程進度、停頭位置及時繪制在采掘工程平面圖和井上下對照圖上，并將采

掘進度及采空區(qū)及時繪制在采掘工程平面圖和井上下對照圖上，為井下煤層開采設計規(guī)劃提供了依據(jù)。

2.地質(zhì)現(xiàn)象編錄

本次報告利用以往地質(zhì)報告中3號煤層井下見煤點的厚度、結構，將其標注于采掘工程平面圖上，為報告編制提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。

3.水文地質(zhì)觀測

對井下涌水量及涌水部位進行了觀測分析，并根據(jù)涌水量情況及時向地面抽排，保證了井下安全生產(chǎn)。

4.瓦斯監(jiān)測

整合礦界內(nèi)原先各礦鑒定均為高瓦斯礦井，已建立健全了瓦斯實時監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，按安全規(guī)程分別測定了井下瓦斯含量、瓦斯涌出量。認真監(jiān)測井下瓦斯含量變化，做好通風工作，并按照有關要求進行年度瓦斯等級鑒定，為防范瓦斯事故，確保礦井安全生產(chǎn)提供了保障。

5.煤質(zhì)化驗

對3號煤的工業(yè)指標、煤塵爆炸性、自燃傾向性做了相應的化驗，為了解本井田的煤層、煤質(zhì)情況提供了詳實的資料。

總之，在生產(chǎn)過程中做了一定的礦井地質(zhì)工作和礦井水文地質(zhì)工作。今后還需進一步做好這方面的工作，認真總結經(jīng)驗，重視和搞好礦井地質(zhì)編錄工作，積極為礦井的安全生產(chǎn)提供更多更有效的服務。

第二章礦井地質(zhì)

第一節(jié)區(qū)域地質(zhì)概況

一、區(qū)域地層

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，沁水縣地層由老到新為中元古界震旦系，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三疊系及新生界第四系地層。區(qū)域地層分布特征見表2-1-1。

二、區(qū)域構造

井田位于沁水構造盆地南端，地層總體向北傾伏。沁水構造盆地是山西省最大的四級構造單元，總體呈北北東向展布。

沁水盆地是一個被斷裂包圍的斷塊，主體部分出露二疊系和三疊系，周邊翹起，出露下古生界地層。沁水盆地形成于中生代，是受水平擠壓形成的凹陷。相對周邊構造單元來說，沁水盆地比較穩(wěn)定，變形強度由邊緣向內(nèi)部減弱，盆地主體部分發(fā)育開闊的北北東向短軸褶曲，兩翼巖層傾角一般小于20度，邊緣斷裂多為逆沖性質(zhì)，尤其是東西兩側均向外側逆沖，突出了水平擠壓的特征。沁水盆地東側以晉（城）－獲（鹿）斷裂帶與太行山隆起相接，該斷裂在山西省內(nèi)延伸超過320公里，總體走向NNE，有跡象表明該斷裂帶生成時間較早，中生代燕山運動中又有活動，表現(xiàn)為地層由東向西的逆沖。由于變形強度和后期隆起被剝蝕改造的差異，晉獲斷裂帶表現(xiàn)為分段特征。黎城以北基巖露頭區(qū)，逆斷裂保存良好，變質(zhì)基底就逆沖于下古生界之上。黎城以南線性構造仍

十分清楚，南段莊頭斷層至晉城之間出露為由古生界組成的線性褶皺，而白馬寺斷層即是其組成部分。

本井田位于沁水煤田盆地南緣。本區(qū)的區(qū)域地層出露較全，由老到新為古生界寒武系、奧陶系、石炭系、中生界，新生界和第四系地層。

沁水縣地層情況表表2-1-1

界系統(tǒng)全新統(tǒng)組段二段中統(tǒng)中三生疊界系下統(tǒng)劉家溝組石千峰組T1lP2shP2s3P2s2P2s1P1xP1s二馬營組一段符號Q4Q3Q2T2e2T2e1T1h厚度0-390.5-345-3789-107巖性描述淺黃、灰黃色砂礫石、砂、亞砂土及粘土互層。上部：淺黃色黃土狀粉土、粉質(zhì)粘土；底部淺黃色砂礫石。淺綜紅色亞粘土夾透鏡狀砂礫石及褐紅色古土壤層。分布情況東峪、樊莊、龍渠河一帶，縣河、沁河、端氏河一帶樊村河信王必楊家河一帶新第生四上更新統(tǒng)界系中更新統(tǒng)和尚溝組黃綠色厚層狀細粒、中粒長石砂巖與紫紅色泥巖互層；底部呈巨厚層狀達30余米，地貌上形成陡坎。頂部：泥巖或粉砂巖；上部：黃綠色�。�厚層狀細粒長石砂巖，夾粉砂巖；149-161中部：褐紅色砂質(zhì)泥巖夾長石砂巖、粉砂巖；下部：黃綠色中厚層狀細粒長石砂巖夾灰綠、綜紅色頁巖、紫紅色泥巖薄層。223-231棕色細粒長石砂巖與紫紅色頁巖、泥巖互層。棕色細粒長石砂巖夾紫色頁巖及數(shù)層同生礫石，砂巖中常含園度極好的“砂球”。黃綠色厚層狀長石砂巖與紫紅色泥巖、頁巖互層，近頂部常有透鏡狀淡水灰201-217巖，泥巖中普遍含鈣質(zhì)團塊。464-484上二古疊生系界上統(tǒng)三段二上石盒子組段一段下石盒子組下統(tǒng)山西組十里、柿莊、固縣、鄭村、胡底、樊莊、117-137杏黃、紫色砂巖、砂質(zhì)泥巖，頂部夾透鏡狀燧石，上部具一層安山質(zhì)凝灰?guī)r。必底、鄭莊、王寨、黃、杏黃色為主，少量紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖、頁巖、砂質(zhì)頁巖及黃綠色砂樊村河、113-171杏峪、下川、巖。底部常為一層黃白色厚層狀含砂粗粒砂巖。黃、杏黃色泥巖、砂質(zhì)泥巖、頁巖及砂巖，夾一至兩層雜色含鮞粒錳鐵質(zhì)鋁城關、中村、156-191土沃、張村等土頁巖或一至兩層透鏡狀錳鐵礦。34.73-黃綠、杏黃色頁巖、砂質(zhì)頁巖及砂巖，近頂部平一至二層雜色含鮞粒錳鐵質(zhì)大部分地區(qū)93.71鋁土頁巖或一至二層透鏡狀錳鐵礦。27.9-上部灰色砂質(zhì)頁巖、頁巖及砂巖，含煤層（香煤等）；下部灰色頁巖、砂質(zhì)頁67.25巖夾燧石層、二至三層薄煤。

沁水縣地層情況表續(xù)表2-1-1

界系上石古炭生系界奧陶系統(tǒng)上統(tǒng)中統(tǒng)組太原組本溪組峰峰組中統(tǒng)上馬家溝組下馬家溝組亮甲山組冶里組鳳山、長山、崮山組張夏組寒武系中統(tǒng)徐莊組毛莊組下統(tǒng)中震元旦古系界汝陽群饅頭組北大尖組白草坪組段符號C3tC2bO2fO2sO2xO1∈3∈2z∈2x∈2m∈1mZbdZd厚度57.95-131.67巖性描述分布情況中村、下川與翼城交界和土沃、臺亭以東地帶下川大部地區(qū)和土沃、唐坪一帶下古生界下統(tǒng)上統(tǒng)上部灰色細粒砂巖、頁巖夾二至三層灰?guī)r及煤層（半香煤等）；中部二至三層灰?guī)r、頁巖及煤層（臭煤等）；下部褐灰色鋁土巖，粘土巖夾煤線及透鏡狀灰?guī)r或燧石層；底部灰白色石英砂巖。4-37.52黃綠及褐灰色粘土巖、鋁土巖、偶夾砂巖、煤線；底部山西式鐵礦。上部灰黃色泥巖夾泥質(zhì)白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r；中部淺灰色中厚50-114－厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r夾少許灰?guī)r；下部灰黃色薄層狀泥灰?guī)r及質(zhì)純灰?guī)r。上部灰色薄－厚層狀含泥質(zhì)白云巖夾灰?guī)r；中部青灰、灰黑色中厚－巨厚層狀灰223-260巖，豹皮狀灰?guī)r；下部薄層狀泥灰?guī)r，角礫狀泥灰?guī)r。青灰色中－巨厚層狀白云巖，白云質(zhì)純灰?guī)r；下部灰黃色薄層狀泥灰?guī)r，角礫狀82-92泥灰?guī)r。淺灰色中厚－巨厚層狀白云巖，含燧石條帶及結合白云巖。底部二至三層厚僅十61-209余厘米的黃綠色頁巖。98-154132-209中厚－厚層狀結晶白云巖，下部薄層狀泥質(zhì)條帶細晶白云巖夾竹葉狀白云巖。下川小河灣至東川一帶上部�。�巨厚層狀鮞狀白云質(zhì)灰?guī)r；中部厚－巨厚層狀鮞狀灰?guī)r；下部厚－巨厚層狀灰?guī)r；底部薄層泥質(zhì)灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r夾紫紅色頁巖。上部中厚－厚層狀灰?guī)r、豆鮞狀灰?guī)r夾紫紅色頁巖；中下部紫紅色頁巖夾中厚層96-133狀致密灰?guī)r、薄層狀細砂巖。紫紅色薄層狀含白云母小片泥巖、頁巖夾薄層狀、透境狀灰?guī)r；頂部青灰色厚－32-42巨厚層狀結晶灰?guī)r�；尹S色薄層狀灰?guī)r、泥頁巖夾薄－中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r，泥質(zhì)白云巖，頂部夾少許39-69竹葉狀灰?guī)r。底部白云巖、白云質(zhì)石英砂巖。中上部紫、紫紅色中厚－厚層狀中粗粒石英巖狀砂巖夾三層白色巨厚層狀石英巖下川舜王坪118-460狀砂巖；下部淺紫色中厚層狀石英巖狀砂巖與紫紅色頁巖互層；底部紫紅色厚－一帶與垣曲巨厚層狀中粒石英巖狀砂巖。交界處紫紅、紫、暗紫灰、磚紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾淺紫色薄－中厚層狀石英巖狀砂巖。68-217上部夾粘土質(zhì)白云巖一層。

第二節(jié)礦井地質(zhì)

一、地層

礦區(qū)地表大部分被第四系黃土覆蓋。零星出露二疊系上統(tǒng)上石盒子組，二疊系下統(tǒng)下石盒子組、山西組和石炭系上統(tǒng)太原組、中統(tǒng)本溪組及奧陶系地層呈埋藏型�，F(xiàn)將礦區(qū)內(nèi)鉆孔揭露及地表出露地層由老至新分述如下：

1、奧陶系中統(tǒng)（1）上馬家溝組(O2s)

井田東部永安村深水井揭露厚度207.98m。巖性主要為灰、深灰色巨厚層狀石灰?guī)r夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r。裂隙較發(fā)育。

（2）峰峰組(O2f)

埋藏于井田深部，為煤系地層的基底。主要為深灰、黑灰色厚層狀石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r組成，頂部含星散狀黃鐵礦及其結核。井田內(nèi)勘探鉆孔揭露最大厚度16.7m，永安村巖溶深井揭露厚度66.91m。

2、石炭系(C)（1）中統(tǒng)本溪組(C2b)

本組厚度4.0～37.52m，平均厚12.53m，厚度變化大。巖性主要為灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及淺灰色粘土質(zhì)泥巖，局部鮞粒發(fā)育，底部一般有一層鐵質(zhì)粉砂巖或鐵質(zhì)泥巖，與下伏奧陶系地層呈平行不整合接觸。

（2）上統(tǒng)太原組(C3t)

連續(xù)沉積于下伏本溪組之上，為一套海陸交互相含煤建造，井田主要含煤地層之一，主要以深灰～灰黑色砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層及石灰?guī)r為主。其中含煤10層，以下部煤層發(fā)育較好，發(fā)育有石灰?guī)r、泥灰?guī)r8層，其下部灰?guī)r穩(wěn)定且厚度較大，底部以K1砂巖與下伏地層呈整合接觸。本組厚度57.95～131.67m，平均92.05m。

3、二疊系(P)（1）下統(tǒng)山西組(P1s)

為一套陸相碎屑巖含煤地層，井田主要含煤地層之一，連續(xù)沉積于下伏太原組之上。主要由灰色粉砂巖、淺黃色中細砂巖、深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成，一般含煤1～2層，以石英砂巖（K7）與太原組分界，本組地層厚度41.57～56.16m，平均47.89m。（2）下統(tǒng)下石盒子組(P1x)

本組厚57.72～93.71m，平均71.17m。主要由黃綠色、淺灰色砂巖，灰綠色、淺灰色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖組成。頂部為淺灰色、夾紅褐色斑，含大量菱鐵礦球粒及黃鐵礦團塊的泥巖，俗稱“桃花泥巖”，上部和下部為中細粒砂巖和粉砂巖，間夾泥巖，含大量菱鐵礦鮞粒，底部以K8砂巖與下伏地層呈整合接觸。

（3）上統(tǒng)上石盒子組(P2s)

主要出露于礦區(qū)東、西兩側溝坡上，其上部層段被剝蝕，本井田鉆孔揭露最大厚度為146.00m，僅存有下部地層，巖性主要為砂巖夾雜

色泥巖，為灰綠色、黃褐色砂巖,局部夾紫色泥巖與灰綠色、灰白色砂巖層，局部泥巖中含菱鐵質(zhì)結核，中上部夾鐵質(zhì)砂巖及錳鐵質(zhì)結核。與下伏下石盒子組呈連續(xù)沉積。

4、第四系中、上更新統(tǒng)(Q2+3)

井田內(nèi)分布廣泛，主要為淺紅色砂質(zhì)粘土，上部為黃灰色，含鈣質(zhì)結核；下部夾砂礫層。厚0～50.20m，平均25.00m。與下伏地層呈角度不整合接觸。

二、構造

井田內(nèi)以寬緩的褶曲為主要構造形跡，褶曲軸向近南北向，地層走向北東向，巖層傾角4～6°。井田斷層不發(fā)育，未見陷落柱和巖漿巖體。

張溝背斜：軸向近南北，背斜軸位于井田東部，井田大部分處在背斜的西翼，井田內(nèi)延伸長度2500m，產(chǎn)狀平緩，兩翼巖層基本對稱，傾角4～6°。

綜上所述，該井田構造條件簡單，為寬緩的褶曲構造，地層較平緩，井田構造屬簡單類。

第三章煤層

第一節(jié)含煤性

井田主要含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組，二者合計地層平均總厚139.94m，共含煤12層，煤層平均厚度12.29m，含煤系數(shù)為8.8%。其中批采的3號、15號煤層平均總厚9.31m，含煤系數(shù)為6.65%。

山西組地層厚度41.57～56.16m，平均厚度47.89m，共含煤2層，自上而下編號分別為1號、3號煤層，含煤平均總厚6.63m，含煤系數(shù)13.8%。其中1號煤層位于本組頂部，層位不穩(wěn)定，不可采，不具工業(yè)價值；3號煤層位于本組下部，厚度大且穩(wěn)定，是該井田主要可采煤層。

太原組地層厚度57.95～131.67m，平均總厚92.05m，共含煤10層，自上而下編號分別為5、7、8-1、8-2、9、10、11、12、13、15號煤層，煤層平均總厚5.66m，含煤系數(shù)6.1%，其中15號為全井田穩(wěn)定可采煤層，9號煤零星可采，其余均屬不可采煤層。

第二節(jié)可采煤層

礦區(qū)內(nèi)可采煤層有3、15，共2層煤，其余為零星可采或不可采煤層�？刹擅簩犹卣饕姳�3-2-1。

（1）3#煤層：賦存于山西組的下部，全區(qū)穩(wěn)定可采，為該礦現(xiàn)開采煤層，煤層埋深一般80～310m，底板標高410～560m。煤層厚6.23～6.66m，平均6.43m，夾矸1～4層，結構中等，偽頂為泥巖，直接頂為

24#

#

泥巖或粉砂巖，厚度2.56～8.24m，老頂為砂質(zhì)泥巖或中細砂巖，厚度0～5.55m，平均4.24m。底板為泥巖或粉砂巖，厚5.62～8.92m，平均7.49m。

（2）15#煤層：位于太原組一段頂部，上距3#煤底75.94～86.74m，平均79.92m，煤層埋深一般160～390m，底板標高300～480m。煤層厚1.65～2.90m，平均2.12m。一般含夾矸0-3層，結構簡單～復雜，煤層偽頂為泥巖、局部為炭質(zhì)泥巖，厚度0～0.20m，直接頂、老頂為K2石灰?guī)r，石灰?guī)r厚度7.16～12.19m，平均9.26m。屬全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。

可采煤層情況一覽表表3-2-1

煤層編號煤層厚度（m）煤層間距(m)層位最小-最大平均山西組3#最小-最大平均穩(wěn)定程度及可采情況含夾矸層數(shù)1-4頂板巖性底板巖性6.23-6.666.431.65-2.9079.94-86.7479.92全區(qū)穩(wěn)定可采泥巖泥巖粉砂巖粉砂巖砂質(zhì)泥巖泥巖砂巖灰?guī)r太原組15#2.12全區(qū)穩(wěn)定可采0-4

第四章水文地質(zhì)

第一節(jié)區(qū)域水文地質(zhì)

井田地表河流屬黃河流域沁河水系。沁河是晉東南最大的河流，發(fā)源于長治市沁源縣霍山東麓的二郎神溝，由河南省濟源市五龍口出太行山，于武涉縣南側嘉應關注入黃河。干流全長485km，流域面積13532km2。沁河流域以石質(zhì)山區(qū)為主，土質(zhì)山區(qū)次之，干流河道大部分為砂巖地層，水量滲漏較少。井田內(nèi)無地表水體，雨季降水沿溝谷向沁河水系支流蘆葦河排泄。

井田位于沁水盆地南緣太行山復背斜西翼，沁水復向斜東翼，晉獲褶斷帶西側，所處區(qū)域水文地質(zhì)單元為二疊系碎屑巖分布區(qū)和低山丘陵水文地質(zhì)區(qū)，井田所在地處在奧陶系巖溶水延河泉域徑流區(qū)。延河泉是我省少數(shù)的幾個巖溶大泉之一，位于陽城縣馬山村沁河河谷西側，是沁河河谷近20km范圍內(nèi)一系列泉群出露地的最大露頭。據(jù)19821989年監(jiān)測資料，多年平均流量為3.39m3/s，最大流量6.32m3/s（1984.9.15），最小流量2.36m3/s（1988.3.10），泉水出露高程為463.33m。延河泉域是一個從補給、徑流到排泄的完整的地下水流域，主要含水層為中奧陶厚層狀石灰?guī)r，沁水向斜使泉域地層構成南部向北，東西兩側向中間傾斜的儲水構造。

東部邊界：分南、北兩段。南段以晉獲褶斷帶與三姑泉為界，該段晉獲褶斷帶由一組壓扭性斷裂及側轉的背斜組成呈北北東走向與地表分水嶺一致；北段與丹河和沁河地表分水嶺一致，地表出露石炭、

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二疊系地層，下伏中奧陶統(tǒng)灰?guī)r含水層，是一個可移動的地下分水嶺，局部導水。

西部邊界：以沁河與汾河地形分水嶺為界，海拔2100－2300m，由于斷層作用，使斷層西側長城系砂頁巖與東側寒武、奧陶系含水層接觸，形成阻水邊界。

北部邊界：位于東溝-朝陽地-嘉峰鎮(zhèn)-賈寨村一線，地表分布二疊系、三疊系沙泥巖，寒武系、奧陶系碳酸鹽巖埋深380－450m，巖溶地下水處于滯留或緩流狀態(tài)，并由于沿寺頭等兩條斷層形成地塹，使煤系地層與奧陶系碳酸鹽巖接觸，起到阻水作用，為阻水邊界。

南部邊界：與地表分水嶺一致，沿衙道-范洼-雙窩溝-西交-陽坡-小河灣一線，地面分布長城系及下寒武統(tǒng)隔水巖層，為一阻水邊界。

以上劃定延河泉域范圍，包括陽城縣及澤州縣西部和沁水縣南部，面積2765km2，其中可溶巖裸露區(qū)面積1084.8km2（圖4-1）。

一、區(qū)域內(nèi)主要含水層

區(qū)域內(nèi)主要含水層地下水(按含水介質(zhì)分)有：松散巖類含水巖組、碎屑巖類含水巖組、碎屑巖夾碳酸鹽類含水巖組、碳酸鹽類含水巖組。

1、松散巖類含水巖組

含水巖組主要為第四系松散沉積物，呈帶狀分布于沁河及其支流，由砂質(zhì)粘土夾砂及卵礫石組成，厚5－40m。富水性因地而異，河谷區(qū)一般中等～強，單位涌水量q=0.2－11.8L/sm；丘陵山區(qū)富水性一般

較弱，單位涌水量多小于0.1L/sm。

該類水主要接受大氣降水的補給，排泄方式主要是蒸發(fā)或向下滲漏補給下伏含水層。水化學類型一般為HCO3－NaCa型水，局部受煤礦礦坑排水污染，水化學類型為SO4KNa型水。

2、碎屑巖類含水巖組

含水巖組為二疊系上、下石盒子組和山西組，含水層主要為砂巖，與泥頁巖隔水層呈相間分布，含水層間水力聯(lián)系較差。富水性差異較大，不均勻。山西組由泥巖、砂巖及煤層組成，厚34－72m，含裂隙水，單位涌水量q=0.0004－0.003L/sm；上、下石盒子組為泥巖、砂巖組成，厚258－812m，受溝谷切割常有泉水出露，泉流量一般小于1L/s，屬弱富水性含水層。

該類水主要接受大氣降水入滲補給，在沁河河谷局部地段接受上覆孔隙水系統(tǒng)的越流補給，在基巖裸露的溝谷中接受地表水的滲漏補給；地下水運動方向受地層產(chǎn)狀和地形條件的控制，沁水復向斜西翼總體由西向東，由南向北逕流，地面侵蝕作用和深切溝谷破壞了含水巖系的完整性，地下水具多層性，沒有統(tǒng)一的地下水位；地下水排泄途徑主要有：人工開采地下水和以泉的形式轉變?yōu)榈乇硭�及局部地段越流補給下伏巖溶裂隙水系統(tǒng)。

3、碎屑巖夾碳酸鹽巖類含水巖組

含水巖組為石炭系上統(tǒng)太原組，含水層主要為太原組K2－K5灰?guī)r和數(shù)層砂巖，厚76－142m，是太原組各煤層的主要充水水源。由于其

間夾有數(shù)層煤、砂質(zhì)泥巖，將各個含水層分隔成層狀分布的近似獨立的含水層，故相互間水力聯(lián)系較弱。富水程度取決于巖溶裂隙的發(fā)育程度，一般在近地表露頭處含水性較好，隨著埋深增加含水性變?nèi)酰瑔挝挥克��?.001－1.09L/sm。

該類水的主要補給來源是大氣降水和上覆裂隙水的垂直入滲，主要排泄方式是采煤礦坑排水及人工開采。地下水運動方向受地層產(chǎn)狀和地形條件的控制，沁水復向斜西翼，總體由西向東，由南向北逕流。

4、碳酸鹽巖類含水巖組

包括寒武系至中奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖類含水層。其主要含水層段為中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r巖溶含水層，總厚400500m，包括下、上馬家溝組及峰峰組，主要出露于泉域東、南及西部，中部及北部為厚層碎屑巖所覆蓋。主要接受裸露區(qū)大氣降水及局部灰?guī)r裸露河道地表水的補給，中部及北部厚層覆蓋區(qū)有北部地下分水嶺向南西的徑流。排泄出口主要有沿沁河呈線狀排列的延河泉群、河頭泉群及陽城縣附近的開采井群。

泉域內(nèi)中奧陶統(tǒng)灰?guī)r含水層受埋藏深度、巖溶發(fā)育規(guī)律及構造等的影響，含水性具明顯的水平分區(qū)和垂直分帶：在平面上，灰?guī)r裸露區(qū)及薄層覆蓋區(qū)與厚層覆蓋區(qū)巖溶發(fā)育特征、含水性有較大差異，在剖面上，有“上弱下強”的含水規(guī)律。井田處于厚層覆蓋區(qū)的中部。

圖4-1-1延河泉域略圖

30

二、區(qū)域內(nèi)主要隔水層

1、石炭系中、上統(tǒng)泥巖、鋁質(zhì)泥巖隔水層

主要有泥巖、鋁質(zhì)泥巖組成，位于石炭系上統(tǒng)太原組15號煤層底至奧陶系巖溶裂隙含水層頂，為一套以泥質(zhì)巖為主的細碎屑巖地層，特別是本溪組的鋁土泥巖，質(zhì)地細膩，具有良好的隔水性能，為區(qū)域內(nèi)主要隔水層組，對奧灰水起到了重要的阻隔作用。

2、碎屑巖類層間隔水層

主要由具塑性的泥巖組成，呈層狀分布于各砂巖含水層之間，形成平式復合結構，阻隔各含水層的垂向水力聯(lián)系。

三、區(qū)域地下水的補給、徑流與排泄條件

延河泉是我省少數(shù)的幾個巖溶大泉之一，位于陽城縣馬山村沁河河谷西側，是一個從補給、徑流到排泄的完整的地下水流域，主要含水層為中奧陶厚層狀石灰?guī)r，沁水向斜使泉域地層構成南部向北，東西兩側向中間傾斜的儲水構造。

中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r為區(qū)內(nèi)富水性相對較強的含水層，主要接受大氣降水補給，局部接受河道地表水滲透補給及上覆含水層的越層補給，集中向南方向的延河泉排泄。

石炭系、二疊系地層由于具有含水層、隔水層相間成層的特點，對大氣降水及地表水對地下水的補給存在不利因素，特別是深部巖層裂隙不發(fā)育，接受大氣降水及地表水的補給主要受地形控制，在切割較深處以裂隙下降泉的形式排出地表，只有少部分垂向補給深部含水

層。

第四系松散含水層多沿山坡及溝谷低凹地帶分布，在山麓及基巖附近的第四系殘坡積含水層主要接受大氣降水補給及基巖風化裂隙水補給，向地形低凹處排泄。

第二節(jié)礦井水文地質(zhì)條件

一、井田地表水及河流

井田內(nèi)沒有地表水體，主要有蘆葦河支溝張溝。

張溝屬季節(jié)性溝谷。永安煤礦主副井筒均位于張溝溝坡上，井田主副井筒口高出當?shù)刈罡吆樗�水位標�?m以上，一般情況下洪水不會順井筒貫入井下。但為預防河水貫入發(fā)生淹井事故發(fā)生，按《三下采煤規(guī)程》，河谷區(qū)應預留保安煤柱。

二、井田含水層

1、第四系松散沉積物含水層

含水巖組主要由上更新統(tǒng)粉土夾薄層砂卵礫石透鏡體和中更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土夾薄層砂卵礫石透鏡體組成，無相對隔水層，厚0～20m，坡梁上含水層接受大氣降水入滲補給后直接下滲補給下部碎屑巖類裂隙水，透水而不含水。溝谷地帶由于砂卵礫石層分布局限，厚度小，單位涌水量0.029L/sm，富水性弱

2、碎屑巖類裂隙水

井田東、西部有出露，含水巖組為二疊系上、下石盒子組和山西

組，含水層巖性主要為砂巖，與泥頁巖隔水層呈相間分布，含水層間水力聯(lián)系較差。富水性差異較大，不均勻。

二疊系下統(tǒng)山西組含水巖組，埋藏深度140～230m。由中細粒砂巖組成。主要含水層位為3#煤層頂板K8砂巖，次為3#煤底部K7砂巖。頂板砂巖厚度0～33.48m。其富水性主要是受裂隙發(fā)育程度影響。據(jù)鄰區(qū)位于井田以北和以西的317鉆孔與永紅礦3號鉆孔抽水試驗資料，單位涌水量為0.00173L/sm，滲透系數(shù)0.0065m/d，水位標高為549.16m，水質(zhì)類型為HCO3KNa型水。該含水巖組富水性弱。

二疊統(tǒng)下統(tǒng)下石盒子組含水巖組：井田內(nèi)地表未出露，屬埋藏型。含水層以中、粗粒砂巖為主，補給條件較差，富水性弱，單位涌水量為0.0276L/sm，水化學類型為HCO3Na型。

二疊統(tǒng)上統(tǒng)上石盒子組含水巖組：井田東、西部地表有出露。含水層以中、粗粒砂巖為主，靠大氣降水補給，多呈下降泉泄出，最大流量0.50L/s，一般流量不大，季節(jié)性變化極大。該含水巖組富水性弱，單位涌水量為0.0009L/sm，水質(zhì)類型為HCO3KNa型。

3、太原組（C3t）砂巖、灰?guī)r巖溶裂隙含水層

含水巖組為石炭系上統(tǒng)太原組。含水層主要為太原組K2、K3、K5

三層灰?guī)r和數(shù)層砂巖，K2厚7.16～12.19m，平均9.26m，厚度穩(wěn)定；K3厚0.8～4.69m，平均3.34m，為灰色、深灰色含生物碎屑微晶灰?guī)r，斷續(xù)波狀層理發(fā)育，含硅質(zhì)結核；K5石灰?guī)r厚0.70～2.10m，平均1.57m，為深灰色致密生物碎屑泥晶灰?guī)r，層位穩(wěn)定。K4石灰?guī)r厚0.68～

2.85m，平均1.90m，極不穩(wěn)定。該類水是太原組各煤層的主要充水水源。由于其間夾有數(shù)層煤、砂質(zhì)泥巖，將各個含水層分隔呈層狀分布的近似獨立的含水層，故相互間水力聯(lián)系較弱。據(jù)鉆孔揭露情況，含水層富水性和裂隙、巖溶的發(fā)育及構造條件等有關：

（1）裂隙的發(fā)育隨埋藏深度增加而減弱，富水性隨埋藏深度增加、裂隙減弱而由強變?nèi)酢?/p>

（2）一般在向斜部位富水性可達中等，單位涌水量為0.36～0.03L/sm；而東部背斜軸部則相反，富水性較差，單位涌水量0.004L/sm，富水性弱。

4、中奧陶統(tǒng)灰?guī)r巖溶裂隙含水層

礦區(qū)位于區(qū)域延河泉巖溶水系統(tǒng)中北部的補給、徑流區(qū)。巖溶水的補給來源主要為二疊系、三疊系碎屑巖類裂隙水和沁河地表水的滲漏補給。地下水徑流方向由西北向東南，水位埋深一般110～265m，水位標高一般在484～514m之間。含水巖層主要為奧陶系中統(tǒng)上、下馬家溝組，富水性一般中等。水化學類型為HCO3SO4CaMg型水。

碳酸鹽巖在井田內(nèi)隱伏于煤系地層之下，據(jù)井田勘探鉆孔揭露資料，頂板埋藏深度一般253.83～398.18m，最大揭露厚度16.7m。

礦區(qū)內(nèi)有巖溶水井1眼（編號永2#），主要取水層位為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組。該水井竣工時間為1992年7月，水井深度480.79m。水井結構及揭露地層情況見表4-1。

該水井竣工時巖溶水靜止水位埋深178.01m，水位標高486.99m。

抽水試驗動水位埋深228.74m，水位降深50.73m，涌水量為9.056L/s，換算單位涌水量為0.178L/sm。水質(zhì)類型為HCO3SO4CaMg，礦化度0.44g/L。

據(jù)《沁水縣加豐鎮(zhèn)永安村巖溶深井說明書》，該水井取水層位主要為奧陶系上馬家溝組�？咨�272.81m時進入上馬家溝組地層，孔深282.00m嚴重漏水，巖芯呈蜂窩狀。根據(jù)鉆探資料分析，主要含水層段位于282.00～385.87m段，含水層總厚度約103.87m。

表4-1永2#巖溶水井揭露地層情況表

序號1234567時代Q2P1xP1sC3tC2bO2fO2s深度（m-m）0-19.4419.44-110.19110.19-141.8141.8-201.6201.6-205.9205.9-272.81層厚（m）19.4491.4631.6159.84.366.91孔徑（mm）500377377377377273219管徑（mm）426325325325325巖性粉質(zhì)粘土砂巖、泥巖互層砂巖、泥巖夾3煤灰?guī)r、泥巖、角礫狀灰?guī)r鋁土質(zhì)泥巖灰?guī)r、泥灰?guī)r互層灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r裂隙發(fā)育#272.81-480.79207.98本次調(diào)查采用手持GPS定位井口坐標為：X=3938036，Y=19633559，H=665m。本次調(diào)查水位埋深185m左右，水位標高約為479.96m。

需要說明的是，與周邊巖溶水井及下河泉出露標高476.8m相比，該井成井時的水位標高明顯偏低。編制區(qū)域巖溶水201*年等水位線圖時，延用了成井時水位標高，一方面考慮成井時一般洗井抽水時間較短，不一定能反映真實區(qū)域水位，另一方面201*年年降水量大，延河泉域徑流區(qū)巖溶井水位大多普遍回升。由此推算出礦區(qū)一帶巖溶水水

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位年下降速率在1m/a左右，與調(diào)查反映情況基本吻合。

三、井田內(nèi)主要隔水層

區(qū)內(nèi)各含水層之間都有良好的隔水層，當其完整性、連續(xù)性未被破壞時，完全可以隔離上下含水層之間的水力聯(lián)系�，F(xiàn)將區(qū)內(nèi)主要隔水層敘述如下：

1、太原組底部及本溪組泥巖、鋁土泥巖隔水層：為15號煤層底板至峰峰組頂界，厚度平均25m左右，由泥巖、鋁土泥巖等塑性巖層夾砂巖組成，可起良好隔水作用。

2、石炭系太原組中上部泥巖隔水層：主要巖性為泥巖和砂質(zhì)泥巖，呈層狀分布于各灰?guī)r、砂巖含水層之間，阻斷了其間的水力聯(lián)系，是15號煤層頂板以上的主要隔水層。

3、二疊系砂巖含水層層間隔水層：位于下石盒子組頂部及上石盒子組中下部，由塑性鋁土泥巖、砂質(zhì)泥巖夾粉砂巖等組成，單層厚度二至數(shù)十米以上，在沒有煤礦采動影響的情況下，可視為3號煤層上的相對隔水層。

四、地下水的補給、徑流與排泄條件

中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r為區(qū)內(nèi)富水性相對較強的含水層，主要接受大氣降水補給，局部接受河道地表水滲透補給及上覆含水層的越層補給，集中向南西方向的延河泉排泄，近年來有下降趨勢。根據(jù)補給區(qū)與排泄區(qū)的分布位置和各鉆孔水位標高分析，井田內(nèi)中奧陶統(tǒng)灰?guī)r

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巖溶地下水總的流向由北西向南東。

石炭系、二疊系地層由于具有含水層、隔水層相間成層的特點，對大氣降水及地表水對地下水的補給存在不利因素，特別是深部巖層裂隙不發(fā)育，接受大氣降水及地表水的補給主要受地形控制，在切割較深處以裂隙下降泉的形式排出地表，只有少部分垂向補給深部含水層。

第四系松散含水層多沿山坡及溝谷低凹地帶分布，在山麓及基巖附近的第四系殘坡積含水層主要接受大氣降水補給及基巖風化裂隙水補給，向地形低凹處排泄。大面積分布的第四系上更新統(tǒng)黃褐色亞粘土，垂直裂隙發(fā)育，透水性強，而富水性較弱，其下覆的第四系中更新統(tǒng)棕紅色亞粘土，透水性較弱，因此在上更新統(tǒng)與中更新統(tǒng)亞粘土接觸帶附近易形成富水帶。河道中呈帶狀分布的第四系全新統(tǒng)砂礫石層主要接受地表水及大氣降水的補給，向下伏地層及地形低凹處排泄。

第三節(jié)礦井充水因素分析及水害防治措施

一、礦井充水因素分析1、大氣降水對礦井充水的影響

大氣降水通過不同成因的基巖裂隙及松散沉積物孔隙在裂隙溝通的情況下進入礦井，成為礦井充水的間接但重要的補給來源。礦井涌水量受降水的季節(jié)變化影響，具有明顯的動態(tài)變化特征。

礦井涌水量與區(qū)域降雨量統(tǒng)計表

201*年月份123456789101112201*年201*年月份123456789101112月平均降雨量28.77.910.244.951.14896.9146.794.316.311.80涌水量（m/d）3月平均降雨量02917.519.8119.850.661.99556.439.833.42.8涌水量月月平均降雨量1148.734.630.133.2106.727348.56.62.10.1涌水量（m3/d）333403345344480540550513327260300259（m3/d）份248261322313345515529519456398354339123456789101112

2、地表水對礦井充水的影響

礦區(qū)穿越河流主要有蘆葦河支溝張溝。

張溝屬季節(jié)性支流。永安煤礦主副井筒均位于張溝溝坡上，礦井主斜井井口標高為+660.2m，副斜井井口標高為+620.7m，安全出口斜井井口標高為+631.2m，回風立井井口標高為+738.9m。井田主副井筒口高出當?shù)刈罡吆樗�水位標�?m以上，一般情況下洪水不會順井筒貫入井下。但為預防河水貫入發(fā)生淹井事故發(fā)生，按《三下采煤規(guī)程》，河谷區(qū)應預留保安煤柱。

從總體情況分析，對本井田今后開采影響較大且最直接的地表水體是井田內(nèi)季節(jié)性排洪沖溝，將來本礦開采至其附近時，應采取有效措施，防止雨季地表水通過采空區(qū)地表塌陷、裂縫涌入井下，造成水災事故。

3、構造對礦井開采充水的作用和影響

井田構造屬于寬緩褶曲帶，未見斷層、陷落柱，組成煤層頂、底板的巖石巖性多為堅硬松軟巖層，遇水后具有離層軟化現(xiàn)象，不可能聚積大量的變形能，可以認為本區(qū)構造應力低，一般不會對巷道采區(qū)造成太大威脅，另外影響礦井充水的主要地質(zhì)構造為向斜構造，煤層之上各含水層水在向斜軸部聚集，對煤層開采有一定影響；在向斜軸部采空區(qū)，有大量積水存在，給生產(chǎn)造成安全隱患。

4、含水層對礦井開采的充水影響

井田內(nèi)對煤層開采有影響的含水層為上、下石盒子組、山西組的砂巖裂隙含水層，太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層和奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層。

開采煤層后，由于存在礦山壓力，使煤層上履巖層形成冒落帶、裂隙帶和緩慢下沉帶“三帶”。對開采煤層上覆含水層造成影響和破壞的主要是冒落帶和裂隙帶。由采煤引起的沉陷變形在垂直方向上引起的覆巖移動影響高度和范圍，主要決定于煤層頂板特征、構造、煤層開采厚度、開采方法，以及上覆巖層的厚度和特性。彎曲帶一般對地下水不造

成影響，所以只考慮到導水裂隙帶的高度。通過對裂隙帶最大高度的預計，可以預測井下采煤對地下含水層、地表水體等產(chǎn)生的破壞及影響，同樣可以預測開采煤層以上水體對開采活動的影響程度。

沁和能源集團有限公司永安煤礦煤層一次采全高，頂板管理方式采用全部垮落，根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》附錄六經(jīng)驗公式，開采煤層時的冒落帶、導水裂隙帶發(fā)育高度計算結果如表4-3-1。

表4-3-1各煤層冒落帶、導水裂隙帶最大高度計算表煤層間煤層距(m)379.926.66中硬煤厚(m)計算值(m)頂板類別計算公式Hm100M2.24.7M1915.44Hli20M10Hm2.1M16100M2.561.6114.0661.09152.90堅硬Hli30M10注：Hm冒落帶高度(m)，Hli導水裂隙帶高度(m)，M采厚(m)由上表可知3號煤層開采引起的地下水疏干最大高度可達到77.05m，在其影響范圍內(nèi)上覆的砂巖含水層以及基巖風化帶含水層、第四系含水層之間相互導通，開采引起的頂板出水點的裂隙張開性好，無泥質(zhì)充填，一般通過放頂后所形成的裂隙帶向采面充水，在大面積開采的條件下，頂板水點多呈滴、淋水狀態(tài)，易自然疏干。K8砂巖含水層是3號煤采空區(qū)的主要涌水水源，受補給條件及徑流通道不暢限制，其充水的強度較弱，含水層富水性弱，對煤層開采影響不大。

由上表可知15號煤層開采引起的地下水疏干最大高度可達到

75.15m，在3號煤層底板破壞深度疊加作用下，其導水裂隙帶要大得多，可導通3號煤層積水區(qū)，礦方要引起高度重視。K2石灰?guī)r是開采15號煤層的直接頂板充水含水層，K3、K4是間接充水含水層。據(jù)抽水資料，富水性較弱。但由于石灰?guī)r巖溶發(fā)育的不均一性，局部地段富水性較強，因此開采15號煤層時應認真做好探放水工作。

本區(qū)奧灰?guī)r溶水位標高約為486～512m，據(jù)煤層底板等高線圖，其井田內(nèi)3號煤層底板標高為400～570m，15號煤層為300～490m，奧灰?guī)r溶水位標高高于大部分3號煤層和全部15號煤層底板最低標高，所以開采3號、15號煤層井田內(nèi)大部分地段存在帶壓開采問題，底板突水問題不容忽視。

依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》附錄4公式對奧灰水的突水危險性進行預測，計算公式如下：

T上式中

T突水系數(shù)（MPa/m）

P水頭壓力（MPa）；

M煤層底板至奧灰頂界面隔水層厚度。

經(jīng)計算（第六章有詳細計算），3號煤層最大突水系數(shù)為0.019

MPa/m；15號煤層最大突水系數(shù)為0.087MPa/m。

PM按全國實際資料看，底板受構造破壞塊段突水系數(shù)一般不大于0.06MPa/m，正常塊段不大于0.1MPa/m。據(jù)上述計算，3號煤層最大突水系數(shù)小于底板受構造破壞塊段、正常塊段內(nèi)底板臨界突水系數(shù)值，因此，在沒有構造導通的情況下開采3號煤層不會發(fā)生突水危險；但15號煤層最大突水系數(shù)大于0.06MPa/m，但小于正常塊段內(nèi)底板臨界突水系數(shù)值0.1MPa/m，正常情況下開采15號煤層發(fā)生突水危險性中等，礦方一

定要引起高度重視。

區(qū)內(nèi)峰峰組灰?guī)r含水層巖溶發(fā)育不均一，其含水性受巖溶發(fā)育程度的影響，在對奧灰水勘探不足的情況下，無法準確判斷其富水性及導水性。因此建議今后應做帶壓開采的可行性研究。本井田斷層、陷落柱構造發(fā)育，如斷裂構造及裂隙破碎帶與奧灰水溝通，將會對礦井充水產(chǎn)生影響，因此，在靠近斷層、陷落柱地帶開采時，要留足保安煤柱�？傊�，礦方今后應加強地質(zhì)觀察與分析，堅持“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字探放水原則。此外，打穿奧陶系灰?guī)r的鉆孔也可能成為底板突水通道，都應予以重視。

5、采空區(qū)及老窯積水對礦井開采的充水影響：

井田為開采3號煤時間較長的礦井，3號煤層采空區(qū)較多，由于各礦排水系統(tǒng)完善，正常排水，所以井田內(nèi)已形成的采空區(qū)積水量都不大。井田內(nèi)各礦采空區(qū)積水調(diào)查情況如下：

采空區(qū)積水量采用以下公式進行估算：W靜=KMF/cosα

W靜采空積水的靜儲量（m3)

K采空區(qū)充水系數(shù)，依本礦開拓規(guī)模取0.20

M采厚

α煤層傾角

采空區(qū)積水量估算表

采空區(qū)積水編號JS-1JS-2JS-3JS-4水平投影面積（萬m）0.301.012.100.61平均采高（m）煤層傾角（°）6.436.436.436.43435555估算積水量（萬m）0.391.302.710.JS-5JS-6JS-7JS-8JS-9JS-10合計1.741.130.774.471.160.8014.096.436.436.436.436.436.4355552.241.360.995.761.501.0318.0715號煤層：15號煤層沒有開采,無采空積水區(qū)。（2）相鄰煤礦采空區(qū)積水對本礦井充水影響

現(xiàn)井田相鄰煤礦均開采3號煤層，留設有礦井保安煤柱，無越界開采情況，現(xiàn)階段對本礦的開采無影響，但在接近井田邊界采掘時，一定要加密探放水。

采空區(qū)積水也是煤礦開采中一個重要的水害威脅。查明采空區(qū)范圍及積水量是煤礦水文地質(zhì)工作重點，并且在接近采空區(qū)、老空區(qū)時必須要進行加密探放水工作，防止透水事故的發(fā)生。

另外，在井田內(nèi)3號煤層造成大面積采空區(qū)，裂隙帶局部已達地面，故古空、采空區(qū)易于積水。古空區(qū)、采空區(qū)積水，既是下伏各含水層的補給源，又是直接水患所在；井田內(nèi)褶皺發(fā)育，向斜構造的核部易于地下水富集；15號煤層導水裂隙帶勾通了上覆含水層及采空積水，使得15號煤層涌水量增加，甚至造成突水，礦方在采掘過程中要保持高度警惕。

二、礦井主要水害及其防治措施1、本井田主要水害有：

大氣降水、地表水、上覆砂巖裂隙含水層水及基巖風化帶裂隙水、采（古）空區(qū)積水、奧灰?guī)r溶水。

該礦目前開采3號煤層，其礦井涌水量主要為大巷基巖裂隙水、采

空區(qū)積水、開采煤層頂板裂隙淋頭水，礦井際正常涌水量為340.8m3/d，最大涌水量為758.4m3/d，通過正常抽排，即能保證礦井安全生產(chǎn)。目前礦井未發(fā)生過任何水害，礦井井口不受洪水影響。礦井充水水源主要為大氣降水，其大氣降水通過松散層孔隙下滲到基巖裂隙，并通過基巖裂隙下滲到煤層開采采空區(qū)，增加礦井涌水量。

2、礦井防治水害措施：

礦井防治水害的原則，本礦井直接充水含水層含水性弱，一般不產(chǎn)生水害事故，對礦井產(chǎn)生突水事故的主要可能為煤系地層含水層水、奧灰水以及老空積水，開采靠近時應引起注意，并在井下采煤時，掌握突水征兆，其征兆有以下幾點：1、煤層發(fā)潮發(fā)暗，正常情況下煤層是干燥光亮的，當有水滲入時，使之潮濕變暗，說明附近有積水。2、煤壁出汗，煤層是隔水的，當煤層附近和其上方存在有積水，使得煤壁溫度低于巷道空氣溫度，在冷熱交換作用下而出汗。3、工作面溫度低，迎頭必有積水區(qū)，當煤層滲透進水后，吸收熱量而使工作面溫度降低。4、煤壁掛紅毒氣增生，煤質(zhì)變松，裂隙面生銹，由于積水年長日久，水滲入裂隙中擠出氣體，這些氣體如硫化氫、沼氣等在未采掘前被迫壓縮于裂隙中，巷道開拓后，獲得釋放，溢入巷道。上述突水征兆一經(jīng)呈現(xiàn)，應立即報告有關部門及時組織查明情況，以便及早采取有效措施，妥善處理。

礦井水防治方法：

1、井口要建在歷年最高洪水位線以上，并在井口周邊建好防洪提壩及水流通道。

2、必須按礦井設計留設礦界煤柱。

3、堅持“預測預報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的方針，對可疑地段、特別是在采空區(qū)附近，要提前進行加密探放，防止造成突水事故。

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