09Mt煤矿带压开采安全性评价与防治水设计.doc

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1、0.9Mt煤矿带压开采安全性评价与防治水设计项目负责：审 核：报告编写：参加人员：某某研究院某某年某月目 录1前言12矿井概况42.1 位置与交通42.2 矿井基本情况52.3 自然地理概况72.3.1 地形地貌72.3.2 河流水系82.3.3 气象水文82.3.4 地震82.4 以往地质及水文地质工作情况93 地质及水文地质概况123.1 矿井地质123.1.1 地层123.1.2 构造173.1.3 煤层183.2 区域水文地质概况193.3 矿井水文地质203.3.1井田主要含水层203.3.2井田主要隔水层233.3.3地下水补、径、排条件234 矿井充水因素254.1 矿井充水水源

2、254.2 矿井充水通道264.3 矿井充水的影响因素274.4 矿井涌水量预计284.5 矿井水文地质类型295 3、15号煤层奥灰水上带压开采安全性评价325.1 全国有关矿区奥灰突水特征及研究现状325.1.1 奥灰水突水特征325.1.2 奥灰突水研究现状335.2 本矿井奥灰含水层的水文地质特征355.2.1 奥灰含水层富水性分析355.2.2 补、径、排关系375.3 煤层至奥灰隔水层性能分析385.4 带压开采安全性分析405.4.1带压区的划分405.4.2巷道掘进安全性评价415.4.3回采过程中安全性评价426 带压开采技术路线及工作重点486.1 带压开采技术路线486.

3、2工作重点497 带压开采防治水工程507.1水文地质补充勘探507.1.1 奥灰水文观测钻孔设计507.1.2 水文地质自动观测系统557.1.3 水文地质试验567.2 底板扰动破坏深度探测607.3 工作面布置及要求667.4 防水煤柱留设677.4.1 断层防水煤柱留设677.4.2 陷落柱保护煤柱留设687.5 掘进巷道防治水工作707.6 工作面防治水工程748 带压开采的技术装备778.1 矿井排水能力778.2 钻探、注浆能力798.3 水位遥测、水情水害监测监控系统798.4 矿井水文地质信息管理系统818.5 其他配套措施839 结论与建议899.1结论899.2建议90附

4、图：1.奥灰等水位线图2.3号煤层突水系数图3.15号煤层突水系数图4.3、15号煤层隔水层等厚线图5.3、15号煤层充水性图6.综合水文柱状图7.排水系统图前言山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司于2009年由山西煤炭运销集团有限公司作为主体企业对其进行兼并重组整合，侯甲煤业有限公司属单独保留矿井。整合前的矿井井田面积3.6381km2，批准开采3号煤层，生产规模30万t/a。整合后的矿井井田面积不变，新增批采了下组煤层，生产规模90万t/a。地理坐标：北纬353727353904，东经11218081122004。于2009年11月22日领取了采矿许可证（证号为C1400002009111

5、220044536），批准开采3、15号煤层，开采深度由+410m至+130m标高，生产规模90万t/a，有效期自2009年11月22日至2011年11月22日。井田内奥灰水位标高在+695+700m，3号煤层底板标高为+240+380m，15号煤层底板标高为+140+280m。奥灰岩溶水位最大标高高于3号、15号煤层底板最低标高约460m、560m，所以开采3号、15号煤层全区均存在带压开采问题，为保证在奥灰承压水上开采安全，有必要对其进行评价和研究。为了完善煤矿防治水基础工作，预防煤层底板承压含水层突水事故，确保3、15号煤在奥灰承压水上的安全开采，山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司委托

6、中煤科工集团重庆研究院对其3、15号煤层受奥灰水影响情况进行调查研究，并对其开采安全性进行评价，提出合理的开采意见和措施，保障安全开采。本次研究的主要任务是：（1）综合分析侯甲煤业公司所在区域及本井田地质和水文地质条件；（2）根据现有的资料，详细分析井田内奥陶系灰岩的赋水层位及其富水性；（3）综合分析侯甲煤业公司3、15号煤顶底板岩层及含水层，特别是底板含水层、隔水层及其相互联系，对本矿带压开采的安全性作出合理的评价；（4）针对矿井的开拓开采方案、矿井构造带特征、充水条件以及与奥灰岩含水层的关系，提出带压开采防治水技术方案；本次编制奥灰承压水上带压开采设计的依据，主要参考资料为：（1） 山西煤

7、炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告（晋城市煤田地质勘探队 2010.4）（2）山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计（山西省煤炭规划设计院 20111）（3）山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司兼并重组整合项目初步设计安全专篇（山西省煤炭规划设计院 20113）（4）侯甲煤业公司提供的井上下对照图、采掘工程平面图及相关的地质、水文地质资料。（5）侯甲煤业公司提供的相关区域及周边相邻矿井的地质、水文地质资料。（6）山西省阳城县侯甲煤矿物探工作报告（山西煤田地质勘探114队物探分队 2003.12）此外，本报告主要以煤矿安全规程（2011年版）、煤矿防

8、治水规定（2009年版）以为编写依据。在本报告编制过程中，得到了矿领导、技术部门及有关人员的大力支持和通力协作，在此表示深切的感谢。2矿井概况2.1 位置与交通山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司井田位于阳城县北西约20km处的芹池镇侯甲村东侧，行政区划隶属阳城县芹池镇管辖。其地理坐标为北纬353727353904，东经11218081122004。井田位于阳城县北西约20km处的芹池镇侯甲村东侧，陵（川）沁（水）公路从井田内及西侧边界处通过，向西可达沁水、侯马等地；向东可达阳城、晋城等地，并与长晋高速公路相连。阳翼高速公路从井田外东侧通过，东部约18km处的侯月铁路经过沁水、加丰、八甲口等地

9、，且均有车站，区内村与村之间有简易公路相通，交通运输条件方便（图1）。图1 矿区地理位置图（1:300000）2.2 矿井基本情况山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司属单独保留矿井，兼并重组整合后企业名称由山西阳城侯甲煤业有限公司变更为山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司。整合后井田面积3.6381km2，山西省国土资源厅于2009年11月22日颁发了采矿许可证（证号为C1400002009111220044536），批准开采3、15号煤层，开采深度由+410m至+130m标高，生产规模90万t/a。图2 井田四邻关系图整合后矿区范围由以下4个拐点坐标圈定（见表1）：拐点号北京54坐标系（6带

10、）西安80坐标系（6带）XYXY13947330.0019618660.003947280.5519618591.4123947710.0019620000.003947660.5619619931.4133946230.0019620880.003946180.5519620811.4243944700.0019619460.003944650.5419619391.42表1 矿区范围控制点坐标整合前本矿井情况：本矿井原名为阳城县侯甲煤矿，2005年9月8日山西省国土资源厅下发了采矿许可证（证号：1400000530769），批准开采3号煤层，井田面积3.6381km2，生产规模30万t/a

11、。2006年资源整合时为单独保留矿井，名称变更为山西阳城侯甲煤业有限公司，2007年1月16日山西省国土资源厅换发了采矿许可证（证号：1400000721217），批准开采3号煤层，井田面积不变，仍为3.6381km2，生产规模30万t/a。2009年由山西煤炭运销集团有限公司对其进行兼并重组，侯甲煤业有限公司属单独保留矿井，兼并重组整合后名称变更为山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司。整合后井田面积不变，山西省国土资源厅于2009年11月22日颁发了采矿许可证（证号为C1400002009111220044536），批准开采3、15号煤层，开采深度由+410m至+130m标高，生产规模90万

12、t/a。据整合地质报告资料，井田内除本矿外无其它小窑开采，区内3号煤层埋藏较深，亦未发现报废井筒存在。整合后情况如下：目前，本矿井尚未生产，正处于基建阶段，3号煤层的生产系统尚未完成，正在施工井底车场及大巷掘进工程。根据初步设计资料，设计中只设计了3号煤层的开拓开采方式，设计服务年限为10.3年。由于15号煤层为带压开采煤层，且原煤硫份大于3%，设计中未考虑开拓开采。整合后矿开拓方式为：立井开拓，设有主立井、副立井、1号回风立井和2号回风立井。设计采用一个水平开采全井田3号煤，水平标高+353.5m。矿井通风系统采用中央并列，通风方法为机械抽出式。其中主立井、副立井进风，回风立井回风。3号煤层

13、设计布置一个单翼采区，即301采区。矿井移交生产及达到生产能力时，在3号煤层301采区上分层布置一个综采工作面。工作面长度为160m，平均采高2.50m，掘进工作面为2个，采掘比为1：2。工作面布置在采区内采用前进式，回采工作面采用后退式开采。由于本矿井现为基建矿井，井底车场、主副水仓等都未建成，主立井东侧设立了临时的水仓一座，使用两台（一台工作，一台备用）EB2-28M-2型水泵（扬程500m，电机功率90KW），接管道经主立井直接排至地面，排水管路设一趟，直径为75mm。据调查和矿方介绍，现涌水量约为1050m3/d。矿井生产规模达到90万t/a时，预计3号煤层矿井正常涌水量27.25m3

14、/h，最大涌水量53.42m3/h。2.3 自然地理概况2.3.1 地形地貌井田位于太行山南段西侧，区内沟谷纵横，地形起伏较大，西部与南部主要为黄土丘陵区，东部与北部主要为侵蚀强烈的低山区。综观井田地势为东部高西部低，井田内最高点位于东部山梁上，标高为+973.4m，最低点位于西南部（井田范围4号拐点处），标高为+742.5m，相对高差230.9m。2.3.2 河流水系本区属黄河流域沁河水系芦苇河支流，井田内无常年性河流和大的地表水体，井田外西部的下河为芦苇河支流，属季节性河流，雨季有短暂洪流，旱季长期断流，地表水汇集于下河后向南经芹池流入芦苇河，最终汇入沁河。2.3.3 气象水文本区属东亚暖

15、温带大陆性气候，一年内四季分明。据阳城县气象部门资料：无霜期184天左右，气候干燥，多年平均降水量583.9mm，最大年降水量为895.7mm(2003年)，最小年降水量为335.2mm(1965年)，最大日降水量为144.7mm(1982年8月1日)，最大每小时降雨量为49.3mm。雨季多集中于七、八、九月，多年平均蒸发量1735.7mm，超过降水量的近三倍；旱季为12月到翌年2月，多年平均气温11.8，68月气温最高，极端最高温度可达40.2(1966年6月22日)，7月份温度约35，12月至翌年2月气温最低，极端最低温度为19.9(1958年1月16日)，1月份温度约10；每年11月至次

16、年3月为冰冻期，最大冻土深度为39cm，结冻期与降雪从11月至翌年3月,最大积雪厚度17cm；冬春多为西北风，夏秋多为东南风，风力一般34级,最大风速17m/s。2.3.4 地震据历史记载地震台网监测，阳城县历史上共发生有感地震23次，表现为震级小、频率低。根据中国地震动峰值加速度区划图GB183062001，该地区地震动峰值加速度和地震动反应谱周期分别为 0.05g和0.45s。根据国家地震局 1：400万中国地震综合等震线图，本区地震基本烈度值为VI。2.4 以往地质及水文地质工作情况井田位于沁水煤田南部，以往地质工作开展较早，但系统的地质勘探工作是在新中国成立以后开展起来的，主要有：（1

17、）1957年，华北煤田地质局调查队在晋城阳城一带进行了1/5万地质填图，提交了概查地质报告。（2）1959年，山西煤管局152煤田地质勘探队在上述填图范围内作浅部普查勘探，提交了沁水煤田阳城普查报告。（3）1966年，山西煤管局勘测队在阳城县443km2范围进行了1：2.5万地质测量工作和在80km2范围进行了1/5万地质测量工作，于1967年提交了阳城区地面地质普查报告。（4）1971年，山西省地质局第二水文队在阳城开展了水文地质调查，提交了阳城县地下水源勘察报告。（5）1972年1973年，山西省煤炭化工局地质勘探一队在沁水普查勘探施工过程中，在本井田西部边界外施工一钻孔，孔号为32号，进

18、尺548.44m，该孔质量甲级。同时还进行了包括本井田在内的1/25000的地质填图，于1973年提交了山西省沁水煤田沁水勘探区普查勘探地质报告。本井田位于该普查区的东南部D级储量区内。（6）2003年5月7月，山西煤田地质勘探114地质队在本井田内进行了精査勘探，施工了钻孔4个，钻探总进尺2628.39m，同年7月提交了山西省阳城县侯甲煤矿勘探（精査）地质报告。2003年8月21日经山西省地质矿产科技评审中心评审通过。估算3号煤层井田面积3.636km2，获得A+B+C+D级储量2719万t，其中A级储量853万t，B级储量1343万t，A+B级占总储量的80.8；估算15号煤层井田面积3.

19、645km2，获得A+B+C+D级储量1819万t，其中A级储量226万t，B级储量736万t，A+B级占总储量的52.9。（7）2005年3月，长治市高原综合勘探工程有限公司在本矿主井北侧施工了一井筒检查孔，于6月提交了山西省阳城县侯甲煤矿井筒检查孔竣工报告。（8）2010年4月，由晋城市煤炭地质勘探队编写了山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告。结合以往的地质资料，通过进一步调查、核实进行必要的补充和修正，对煤层底板等高线局部不合理处进行了修正。在此基础上对整合井田的地层、构造、煤层、煤质、水文地质条件和其他开采技术条件等进行综合分析和论述，并综合各煤矿资料重新绘制了

20、整合井田地形地质图、地层综合柱状图、煤层底板等高线及资源/储量估算图，并调查了井田开采煤层采空区积水、积气和火区情况，估算了采空区积水量，编写了采空区积水、积气及火区调查报告。前文述及，2003年114地质队精査勘探时施工了4个钻孔，孔号为H1、H2、H3、H4，钻探总进尺2628.39m，H1、H3终孔至奥陶系地层，H4终孔至太原组底部K1细砂岩处，H2钻至太原组三段顶部。精査勘探时施工的4个钻孔均进行了评级验收，验收等级均达到了甲级。精査勘探时施工的所有钻孔全部进行了简易水文地质观测，均达到了甲级。其中H1钻孔为水文孔，揭露奥陶系地层共100.14m，其中峰峰组地层揭露厚度为64.22m，

21、上马家沟组地层揭露厚度为35.92m。该孔对下石盒子组及山西组采用W-10/60型压风机组进行了混合抽水试验，采用W-10/60型压风机组进行抽水试验，抽水前采用扩散法进行水文测井，检查套管止水情况，止水合格后进行了抽水试验，抽水试验合格。但未对太原组及奥陶系进行抽水试验。本次利用竹林山井田的ZK3-2号水文钻孔资料，为1992年212地质队勘探时提供的资料，终孔至奥陶系地层，该孔质量验收等级为特级。并对奥灰含水层进行了抽水试验。总之，本次利用的钻孔资料质量较高，能够为本次报告所使用。3 地质及水文地质概况3.1 矿井地质3.1.1 地层井田内基岩出露主要为二叠系上统石千峰组、上石盒子组，第四

22、系分布于山梁、沟谷及其两侧阶地，现根据地表出露及钻孔揭露情况，将井田内地层由老至新简述如下：（1）奥陶系中统峰峰组（02f）为含煤地层之基底，据区内H1钻孔揭露，厚64.22m。由灰深灰色中厚层石灰岩、泥质灰岩、泥灰岩、角砾状灰岩和白云质灰岩组成，下部泥质灰岩、白云质灰岩中见脉状、薄层状石膏，顶部常见细粒状、星散状黄铁矿，与下伏地层呈整合接触。（2）石炭系中统本溪组（C2b）与下伏地层峰峰组呈平行不整合接触，厚3.3413.35m，一般厚7.73m。以浅灰色铝土质泥岩为主，夹砂质泥岩、浅灰色粘土质泥岩，局部具鲕粒结构，底部偶夹透镜状赤褐铁矿层。（3）石炭系上统太原组（C3t）为井田内主要含煤地

23、层之一，厚84.68149.13m，一般厚122.95m。以K1砂岩为底，与下伏本溪组整合接触。本组为一套海陆交互相沉积，旋回结构明显，由多层石灰岩、不同粒级的砂岩、灰黑色泥岩及煤层组成。灰岩中含蜒、腕足、海百合茎动物化石。含煤57层，下部含煤性较好，有灰岩45层，含丰富的动物化石及其碎屑。中部砂岩发育。泥岩及粉砂岩中富含黄铁矿、菱铁矿结核，含丰富的植物化石及碎片。根据岩性组合以及与区域对比将本组分为三段。一段(C3t1)Kl底K2底，厚15.7047.92m，一般厚38.50m。由灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、煤层等组成。K1砂岩厚0.456.48m，一般厚4.10m，灰白色、灰色中厚薄层状

24、，成份以石英为主，硅质胶结，脉状、波状层理，夹泥岩条带，局部底部含砾，为砂坪沉积。Kl顶15号煤顶：灰灰黑色泥岩、粉砂岩、含铝泥岩，中夹细粒砂岩，含星散状黄铁矿，见不完整植物化石。顶部具有15号煤层，井田内厚3.303.80m，平均厚3.55m，全区可采，为黑色中条带状结构，以亮煤为主，暗煤次之；中下部局部见一层深灰色石灰岩、泥灰岩。为泻湖、潮坪及砂坝沉积。15号煤顶局部含黑灰色炭质泥岩，厚00.30m，一般厚0.26m。二段(C3t2)K2底K4顶，厚35.2052.51m，一般厚43.31m。为石灰岩、泥岩、粉砂岩、中细砂岩和薄煤层组成。本段以海侵石灰岩发育为特征，由K2、K4等深灰色石灰

25、岩构成主体格架，与黑灰色泥岩、灰浅灰色中细粒砂岩及12号、11号薄煤层等组成向上变浅的海退层序。石灰岩中含完整及不完整动物化石，化石主要为蜓、孔虫、腕足碎片；泥岩中含黄铁矿结核，含少量植物化石；砂岩为中、细粒结构，具波状、大型板状交错层理，夹泥岩条带。本段为三角洲前缘砂坝沉积，标志层横向稳定，沉积结构清楚，中部K3灰岩普遍受后期冲刷缺失。三段(C3t3)K4顶K7底，厚33.7848.70m，一般厚41.14m。本段岩性以碎屑岩发育为特征，夹K5、K6等石灰岩、泥质灰岩及5号、8号、9号等薄煤层。石灰岩为深灰色，均匀层理为主，含丰富的动物化石，为开阔及局限台地沉积；碎屑岩中砂岩为中、粗粒及细粒

26、结构，脉状、波状层理，大型交错层理，夹泥岩条带，层面含较多植物碎屑；泥岩、粉砂岩为深灰色、黑灰色，具水平纹理，透镜、波状层理，含完整及不完整植物化石，含菱铁矿结核，偶见黄铁矿结核。该段为分流河道沉积。（4）二叠系下统山西组（P1s）井田内主要含煤地层之一，厚32.2365.08m，一般厚46.39m。底部以K7砂岩底与太原组地层分界，呈整合接触。岩性主要为岩屑石英杂砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩和煤层。含丰富的植物化石，有二叠枝脉蕨、华北蕉羽叶、星轮叶等。其中3号煤层位于本组中下部，井田内煤层厚4.005.81m，平均厚5.06m，为全区稳定可采煤层。（5）二叠系下统下石盒子组（P1x）井田内

27、未出露，地层厚56.5380.10m，一般厚70.98m，与下伏山西组地层呈整合接触，连续沉积。主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩等组成，顶部为灰白色含铝泥岩，较纯，含较多菱铁质鲕粒，俗称“桃花泥岩”；下部为灰色、黑灰色泥岩，粉砂岩含较多植物化石，中夹灰白色中粗粒砂岩，较稳定；底部为K8中细粒砂岩，中厚层状，成份以石英为主，岩屑次之，含长石及菱铁矿鲕粒，具少量云母片，交错层理，波状、脉状层理，下部夹泥岩包体及条带。本组为三角洲平原曲流河湖泊相沉积。（6）二叠系上统上石盒子组（P2s）厚482.55518.72m，一般厚504.40m。岩性主要为砂岩及杂质泥岩。根据岩性特征可分为三段。一段(

28、P2s1)厚223.70226.25m，一般厚225.43m。为灰绿色、灰色、上部夹紫红色斑块的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部泥岩中含菱铁矿鲕粒，夹浅灰色、灰白色砂岩，中下部夹铁质砂岩及锰铁质结核。底部K10砂岩厚3.159.80m，一般厚6.00m。为灰浅灰色中、细粒砂岩，中厚层状，石英为主，岩屑次之，含长石次棱角次圆状，分选中等，大型交错层理为主，脉状层理次之，与下伏下石盒子组地层呈整合接触。本段为半干旱湖泊曲流河沉积。二段(P2s2)厚126.65131.60m，一般厚128.97m。为灰色、局部夹紫色的泥岩及粉砂岩，与黄绿色、灰白色厚层状中粗粒砂岩、含砾砂岩互层。底部K12砂岩厚5.05

29、8.70m，一般厚6.97m。岩性为中、粗粒砂岩，含砾粗砂岩，灰白色厚层状，成份以石英为主，长石次之，含岩屑，次棱角次圆状，分选中等较好，大型板状交错层理，底部含泥岩包体，与下伏冲刷接触。本段为曲流河半干旱湖泊沉积。三段(P2s3)井田内地表零星出露，本段一般厚150m左右。岩性以暗紫红色、黄色泥岩、粉砂岩为主，夹红褐色细粒及中粒砂岩。上部夹薄层灰绿色硅质泥岩，顶部泥岩中夹彩色燧石条带。底部K13砂岩厚2.208.85m，一般厚5.70m。岩性为中、细粒砂岩，局部为含砾粗砂岩，灰绿灰白色，中厚层状，成份以石英为主，岩屑次之，次棱角状，分选中等，大型交错层理。本段为半干旱湖泊低能河沉积。（7）二

30、叠系上统石千峰组（P2sh）该组地层出露于井田东部及北部，井田内残留厚度一般约105m，由中、粗粒砂岩夹泥岩组成。砂岩为白黄色、浅灰黄色，中厚层状，正粒序，大型交错层理；泥岩为紫红色，厚层状，均匀层理为主，夹少量钙质结核。底部为厚约20m左右的灰白、浅黄色粗粒砂岩（K14），厚层状，石英为主，长石次之，含岩屑，次棱角次圆状，分选中等，底部含彩色燧石细砾。硅质胶结为主，大型交错层理，与下伏岩层呈整合接触。（8）第四系中更新统（Q2）井田内广泛分布，厚018.0m，一般厚15.0m。岩性为棕黄色、浅红色亚粘土、粘土，含钙质结核，局部似波状，与下伏地层呈角度不整合接触，为黄土状堆积。（9）第四系上更

31、新统（Q3）主要分布于井田外西部，厚010.0m，一般厚约5.0m。井田内西南侧（井田范围4号拐点处）有小面积出露，岩性主要为浅灰褐色、浅黄色亚砂土、砂土，具垂直节理，含菌丝及植物根痕，底部常见砂砾层，砾石直径一般215cm，壁立性较好。为冲洪积。（10）第四系全新统（Q4）厚010.0m，一般厚约5.0m。主要分布于井田外西部河床、河漫滩中，井田内西南侧（井田范围4号拐点处）有小面积出露，岩性为灰黄色、灰绿色砂岩砾石，砾石直径一般525cm，最大0.80m，次棱角状，次圆状，分选差，砂质充填，较疏松，为冲洪积。3.1.2 构造井田位于沁水煤田南部，沁水复式向斜的南端，晋获褶断带西侧，井田构造

32、线方向与区域构造线方向基本一致，总体为一走向北西倾向于北东的单斜构造，地层倾角约26，伴随发育有较宽缓的褶曲和断层构造，井田内目前未发现陷落柱构造，也未见岩浆岩侵入。现将褶曲、断层特征分述如下：（1）西沟背斜：位于陕庄、H2孔、H4孔等一线，井田内南部，轴向为N48E，向NE倾伏，背斜轴西部为黄土覆盖，东部出露P2s、P2sh 地层，两翼产状一般约6，区内长约1.93Km。（2）东汉沟向斜：位于陈家庄北、贾家庄南一线，井田内北部，轴向约N61E，向NE倾伏，轴部出露P2s、P2sh 地层，局部黄土覆盖。两翼产状约57，区内长约1.48Km。（3）东汉沟正断层：位于井田北部，贾家庄北侧，走向约N

33、70E，倾向SE，落差约510m，倾角大于75，井田内延伸长约610m，向东延出区外。该断层由区内，区外露头点控制，较可靠。（4）羊泉正断层：位于井田内南侧，井田内延伸长约1500m，走向N49EN60E，倾向SE，落差约160m，倾角65，该断层东西延出井田外，由区内、区外露头点控制，较可靠，但该断层在深部未切到井田内3号、15号煤层，对3号、15号煤层的开采无影响。综上所述，井田内褶曲宽缓，发现有两条正断层，未见岩浆岩侵入，地层走向变化不大，井田构造总体属简单类型。3.1.3 煤层井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。太原组为一套海陆交互相含煤地层，含海相灰岩45层，含煤6层

34、，编号自上而下为5、8、9、11、12、15号，煤层平均总厚5.31m，本组地层平均厚122.95m，含煤系数4.32。其中15号煤层井田内为全区稳定可采煤层，厚3.303.80m，平均厚3.55m，可采含煤系数2.89。其余煤层均不可采。山西组为一套陆相含煤地层，一般含煤3层，编号自上而下为1、2、3号，煤层平均总厚5.45m，本组地层平均厚46.39m，含煤系数11.75。其中3号煤层井田内为全区稳定可采煤层，煤层厚4.005.81m，平均厚5.06m，可采含煤系数10.91。其余煤层均不可采。含煤地层平均总厚169.34m，煤层总厚10.76m，含煤系数6.35。井田内可采煤层为3号、1

35、5号煤层，其余煤层均为不可采煤层。可采煤层特征表如表2所示。表2 可采煤层特征表煤层编号煤层厚度（m）煤层间距（m）煤层结构顶板岩性底板岩性煤层稳定程度可采性最小-最大平均最小-最大平均矸石层数类别34.00-5.815.0674.06118.0196.0101简单砂质泥岩粉砂岩泥岩泥岩稳定全区可采153.30-3.803.5502简单石灰岩泥岩稳定全区可采3.2 区域水文地质概况区域位于沁水煤田南部，沁水复式向斜的南端，晋获褶断带西侧，区域水文地质单元为延河泉域，井田即处于延河泉域西北部径流区范围内。延河泉是我省少数的几个岩溶大泉之一，位于阳城县马山村沁河河谷西侧，是沁河河谷近20km范围内

36、一系列泉群出露地的最大露头。据19821989年监测资料，多年平均流量为3.39 m3/s，最大流量6.32 m3/s（1984.9.15），最小流量2.36 m3/s（1988.3.10），泉水出露高程为463.33m。延河泉域是一个从补给、径流到排泄的完整的地下水流域，主要含水层为中奥陶厚层状石灰岩，沁水向斜使泉域地层构成南部向北，东西两侧向中间倾斜的储水构造。延河泉域范围东北边界以沁河流域分水岭为界；西北部可溶岩区以地形、地下水分水岭为界；东边界北段以高平晋城断裂带为界，南段主要以地表分水岭为界，局部可与三姑泉域勾通（图3）。本区以低山丘陵为主，区域内主要河流为芦苇河及其支流，芦苇河为常

37、年性河流，水量随季节变化，位于井田外南部约3km处，流向大致为由西向东，发源于沁水县芦坡，流经阳城县羊泉、芹池、町店等乡，至润城镇下河村汇入沁河,长约41km，流域面积291.3km2，流量一般为0.229m3/s，河床平均宽50100m。井田内无常年性河流和大的地表水体，井田外西部的下河为芦苇河支流，属季节性河流，雨季有短暂洪流，旱季长期断流，地表水汇集于下河后向南经芹池流入芦苇河，最终汇入沁河。区域内主要地下水(按含水介质分)有：松散岩类含水岩组、碎屑岩类含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐类含水岩组、碳酸盐类含水岩组。图3 延河泉域岩溶水文地质略图3.3 矿井水文地质3.3.1井田主要含水层井田内主

38、要含水层有第四系松散沉积物孔隙含水层、基岩风化带裂隙含水层、二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层组、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水组、石炭系上统太原组灰岩、砂岩裂隙岩溶裂隙含水层、奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层。（1）第四系松散沉积物孔隙含水层区内地层大面积为第四系黄土覆盖，岩性主要为红褐色粉砂质粘土夹细砂层，含水层的厚度、水位埋深及其富水性在不同部位差别较大，地下水的补给、排泄条件、水质类型及其动态特征与前述区域水文地质相应含水岩组的情况基本一致。（2）基岩风化带裂隙含水层风化带厚度受地形起伏的影响，风化带深度一般为5070m，最深达100m以下。风化带含水层一般呈潜水性质，局部承压，直接接受大气降水补

39、给，在浅部风化裂隙较发育，富水性较强，随着深度的增加，风化裂隙发育程度越来越差，富水性也随之减弱。据区内H1、H2孔资料，钻进过程中最大消耗量为1.98m3/h（H1孔），最小消耗量为0.04m3/h（H2孔），一般为0.19m3/h。另据32孔涌水资料，涌水量为0.8L/S，井田内泉水天然流量一般小于0.4L/S，属弱富水性含水层，水质属HCO3 -CaMg型。（3）二叠系上统上石盒子组、石千峰组及下统下石盒子组、山西组砂岩裂隙含水层为碎屑岩裂隙含水层，主要接受大气降水、基岩风化带地下水和含水层之间的垂向渗透补给。石千峰组及上石盒子组井田内有出露，含水层主要为中粒砂岩，含水空间以构造裂隙为主

40、，直接接受大气降水补给，在沟谷切割较深处多以下降泉的形式排出地表。下石盒子组及山西组砂岩裂隙含水层为层间裂隙水，以中细粒砂岩为主，厚9.8048.11m，一般厚31.67m，厚度变化较大，含水空间以构造裂隙为主，是3号煤层顶板直接充水含水层。据精査资料，钻进过程中最大消耗量为0.48m3/h（H4孔），最小消耗量为0.01m3/h（H1孔），一般为0.10m3/h，水位无明显的变化。据H1孔对山西组及下石盒子组进行的混合抽水试验资料，单位涌水量为0.002L/sm，渗透系数为0.0043m/d，水位标高为719.40m，为弱富水性含水层，水质属HCO3K+Na型。（4）石炭系上统太原组灰岩、砂

41、岩裂隙岩溶含水层为碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶含水层，井田内未出露，主要含水层由数层砂岩及K2、K4、K5石灰岩岩溶裂隙含水层组成，其中K2灰岩为15号煤层顶板直接充水含水层，厚8.479.50m，一般厚9.10m。K2、K4、K5石灰岩见垂直裂隙及不规则裂隙，均被方解石充填，偶见小溶孔。据精査资料，钻进过程中最大消耗量为7.80m3/h（H3孔），最小消耗量为0.01m3/h（H1孔），一般为0.06m3/h，H3钻孔钻进至K2灰岩时，冲洗液全漏失，漏失量达7.8m3/h，水位由17.25m下降至60.40m。K2灰岩垂直裂隙发育，方解石半充填。根据上述资料，该井田K2灰岩有局部富水的可能。（5

42、）奥陶系中统石灰岩岩溶含水层井田内奥陶系中统灰岩埋藏较深，岩性为灰色厚层状石灰岩，厚度一般约600m。区内H1钻孔揭穿峰峰组，厚64.22m，上马家沟组只揭露35.92m，未做抽水试验，钻进过程中消耗量和水位无明显的变化，消耗量最大为0.02m3/h（H3孔），消耗量最小为0m3/h（H1孔），一般为0.01m3/h。据勘探资料揭露岩芯完整，岩溶裂隙不发育，仅见少量闭合的垂直裂隙，经对该层段进行静止水位观测，水位仅为44.28m。峰峰组含水层富水性弱，井田内上、下马家沟组未揭穿，其富水性不明，但靠近羊泉正断层、东汉沟正断层时富水性可能变好。据位于本井田外西南部约2.0km的竹林山井田ZK3-2

43、水文孔资料，该孔于298.84360.28m处揭露奥陶系峰峰组地层61.44m，奥陶系水位标高+695.40 m。该孔在孔深288.69m到360.28m于峰峰组地层中用压风机抽水，抽水20分钟水位即降至风头，后改作注水试验，水位抬高15.37m，注水量为0.0446 L/s，为弱含水层。另据芹池刘西YS15号钻孔（井田东南部，距离约3.5km）资料，在上马家沟组灰岩含水段抽水，降深47.32m，涌水量为2.16L/s，水质类型为HCO3-Na型，矿化度0.95g/L；下马家沟组灰岩含水段降深22.3m，涌水量6.279L/s，水质类型为SO4 -CaMg型，矿化度1.24g/L。由以上资料推

44、测本井田内奥灰水静水位标高约为695700m，向南东径流。3.3.2井田主要隔水层（1）本溪组及太原组底部泥岩、铝土质泥岩隔水层组由15号煤底板至奥陶系灰岩顶面，为一套以泥质岩为主的细碎屑岩地层，厚15.7457.17m，平均厚42.42m，岩性致密，不透水，特别是本溪组的铝土泥岩，质地细腻，具有良好的隔水性能，为井田主要隔水层组，对奥灰水起到了重要的阻隔作用。（2）石炭、二叠系灰岩、砂岩含水层之间的层间隔水层石炭系、二叠系各灰岩、砂岩含水层之间，均分布有厚度不等的泥岩、砂质泥岩等泥质岩层，其岩性比较致密，不透水，阻隔了各含水层之间的水力联系，起到了层间隔水作用。但在近地表段，由于受风化作用以

45、及裂隙发育的影响，不同程度地破坏了其隔水性能。3.3.3地下水补、径、排条件中奥陶统马家沟组灰岩为区内富水性相对较强的含水层，主要接受大气降水补给，集中向南东方向的延河泉排泄。根据补给区与排泄区的分布位置分析，中奥陶统灰岩岩溶地下水总的流向为由北西向南东。石炭系、二叠系地层由于具有含水层、隔水层相间成层的特点，使大气降水对地下水的补给存在不利因素，特别是深部岩层裂隙不发育，接受大气降水的补给主要受地形控制，在切割较深处以裂隙下降泉的形式排出地表，只有少部分垂向补给深部含水层。第四系松散含水层多沿山坡及沟谷低凹地带分布，在山麓及基岩附近的第四系残坡积含水层主要接受大气降水补给及基岩风化裂隙水补给

46、，向地形低凹处排泄。4 矿井充水因素4.1 矿井充水水源（1）大气降水是矿井水的主要补给来源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井，成为矿井充水的间接但重要的补给来源。矿井涌水量受降水的季节变化影响，具有明显的动态变化特征，一般降水后约1015天矿井涌水量即显著增加。因此，大气降水是矿井水的主要补给来源。（2）煤层顶板的砂岩水是开采煤层的直接充水水源二叠系石千峰组、石盒子组由多层中、粗、细不同粒级砂岩构成，直接接受大气降水补给和上部第四系松散孔隙水渗透补给，该含水层及第四系松散孔隙水含水层一般构成3号煤层的间接充水水源。二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层含多层中细粒砂岩，局部裂隙发育，该含水岩组砂岩裂隙水为3号煤层开采的主要直接充水水源。石炭系上统太原组砂岩、灰岩层间裂隙岩溶水为15号煤层的直接充水水源。（3）奥陶系灰岩岩溶裂隙水是间接充水水源奥灰在高水位情况下可沿底板隐伏的断层导水通道、陷落柱导水通道向矿井其它含水层垂向越流补给。因此，奥灰水可能是矿井开采期间的间接补给来源。