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矿井水文地质调查报告

矿井水文地质调查报告
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山西玉和泰煤业有限公司
矿井水文地质调查报告

 

 


山西省煤炭地质144勘查院
2009年11月


山西玉和泰煤业有限公司
矿井水文地质调查报告

 

 

 

 

 


主     编:谢汝明
总     工:张学彦
院     长:郝风鸣
提交报告单位: 山西省煤炭地质144勘查院
报告提交日期:2009年11月

编    制    人    员

地质:谢汝明   李刚 
煤质:陈桃花
水文:谢汝明
微机成图:赵新丽  孟庆菊  谢文华  陈永侠  江平彬  高卫红
文字录入:白伟英
审核:张学彦  牛仰杰
目            录
第一章  概况 1
第一节  目的和任务 1
第二节 煤矿位置、交通 3
第三节 自然地理 4
第四节 以往地质工作概况 6
第五节  本矿及周边矿井生产情况 8
第二章  水文地质调查工作及质量评述 12
第三章 地质概况 13
第一节  地层 13
第二节  构造 17
第四章 煤层与煤质 18
第一节 含煤性 18
第二节  可采煤层 18
第三节  煤质 19
第五章  水文地质 22
第一节  区域水文地质概况 22
第二节  矿井水文地质条件 24
第三节  充水因素分析及水害调查 28
第四节  水害防治措施 31
第五节  矿井排水系统及涌水量预算 32
第六章  结论及建议 35

附  图  目  录

图号   顺序号   图名                                 比例尺
001    0001     地形地质及水文地质图                   1:5000
002    0002     山西玉和泰煤业有限公司3号煤层充水性图     1:5000

附         件

附件1、地质勘查资质证书                                        复印件
附件2、采矿许可证                                              复印件
附件3、临汾市煤炭工业局文件临煤工发[2008]493号文                 复印件
附件4、安全生产许可证                                          复印件
附件5、煤炭生产许可证                                          复印件


第一章  概况
第一节  目的和任务
为认真贯彻落实《国家安监总局,国家煤矿安监局关于进一步加强煤矿水害防治工作的通知》的通知,进一步加强水害防治工作,使防治水害工作超前防范,有的放矢,确保安全,临汾市煤炭工业局以临煤工发[2008]493号文《关于在全市煤矿开展水文地质调查的通知》,为此,矿方委托山西省煤炭地质144勘查院编制《山西省玉和泰煤业有限公司矿井水文地质调查报告》。
一、工作目的
通过水文地质调查,模清矿井井田范围内及周边、采空区、承压水、构造分布情况和危害程度,指导煤矿制定切合实际的采掘计划,采取切实有效防范措施,预防和消除水害隐患,确保煤矿安全生产,杜绝透水事故的发生,而提供水文地质依据。
二、调查的主要内容及任务
1、老空、采空区范围及积水情况;
2、奥灰岩溶含水层、含(隔)水岩层赋存状况及对开采的影响;
3、收集、调查水文地质钻孔、水井、泉水、地表水等资料;
4、矿井正常涌水量;
5、地质构造特征;
6、历史上矿井透水事故或探出水的情况;
7、矿井井筒所处位置与老空、采空区的关系。
三、主要依据
1、山西玉和泰煤业有限公司委托山西省煤炭地质144勘查院进行矿井水文地质调查委托书;
2、国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局安监总煤调[2008]60号《关于进一步加强煤矿水害防治工作的通知》;
3、临汾市煤炭工业局临煤工发[2008]493号《关于在全市煤矿开展水文地质调查的通知》;
4、1984年山西煤田地质勘探144队编制的《山西省沁水煤田霍东找煤勘探地质报告》;
5、1998年山西省煤炭地质144勘查院编制的《山西省沁源—安泽煤炭普查地质报告》;
6、《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215-2002);
7、《矿区水文地质工程地质勘探规范》(GB12719-91);
8、本次矿井水文地质调查成果和收集的玉和泰煤业有限公司矿井地质报告、储量核实报告、煤矿超层越界实测报告,矿方提供的采掘工作平面图。
四、编制本报告的主要地质任务及技术要求
1、查清井田水文地质条件,论证煤层开采的技术经济上的合理性。
2、查清矿坑充水因素、充水水源、充水方法、途径和范围等,为煤矿设计、基建、生产的防治水工作积累资料,为开发煤炭资源,提高资源回收率、降低生产成本创造条件。
3、结合开拓方案,比较准确地预计矿井涌水量,为矿井排水能力,排水设备的选择提供依据。
4、预测和评价矿井疏排地下水以后可能产生的水文地质和工程地质问题,及其性质、程度范围及防治建议,包括地面塌陷,浅部水源枯竭,水质污染等。
第二节 煤矿位置、交通
  一、位置
山西玉和泰煤业有限公司位于安泽县城北西方向的唐城镇梨八沟村与北三交村之间,距安泽县城直距32.5km,南东距唐城镇约4.5km,行政区划隶属于唐城镇管辖。
地理坐标为:
北纬:36°24′01″—36°26′40″      
东经:112°04′53″—112°06′44″
矿区范围拐点坐标:
(6°带)
1、X=4035500   Y=19597000  
2、X=4035500   Y=19598500    
3、X=4033500   Y=19598500    
4、X=4033500   Y=19599765    
5、X=4032425   Y=19599765   
6、X=4032425   Y=19597000   
7、X=4032700   Y=19597000
8、X=4033000   Y=19597300   
9、X=4033500   Y=19597000
井田为不规则多边形,东西宽2765m,南北长3075m。井田面积为5.8524km2。
批准开采2、3号煤层(沁安普查报告对比为1、2号煤层,相邻矿或1、2号煤层)。
二、交通
山西玉和泰煤业有限公司东部紧邻县级公路,向南约35km可达安泽县城,与国道309线相接,沿此线向西约70km至临汾市,与南同蒲铁路临汾车站相接,交通十分方便。(见交通位置图1-2-1)。
第三节 自然地理
一、地形、地貌
本井田地处太岳山区,地形西北高东南低,区内有人家凹和石重阳两条较大的沟谷,最高点位于矿区中部的山梁上,标高约为1470.5m,最低点位于矿区北部沟谷中,标高约1175m,最大相对高差295.5m。
井田内基岩出露良好,植被不发育,纵观该井田所处的自然地理条件,属于侵蚀强烈的中山区。
二、水系
本区为沁河支流的蔺河流域,地表水属黄河水系,区内两大沟谷平时水流极小,若遇暴雨时节,常有洪水发生,但数小时后,流量即减至消失,区内水流方向为向东流入蔺河,蔺河向东南汇入沁河。
三、气象
本区属暖温带半干旱大陆性季风气候,据安泽县气象站1988年-1997年观测资料,

年平均气温9.2℃,最高气温36.7℃(1997年7月21日),最低温度-26.6℃(1990年2月1日);年平均降水量535.6mm,最小为288.4mm(1997年),最大为661.8mm(1996年);年平均蒸发量1448.4mm,最小为1315.6mm(1990年),最大为1668.6mm(1997年);结冰期多在十月至次年三月,最大冻土深度66cm(1993年);夏秋季多东南风,冬春季多西北风,最大风速13m/s。
四、地震
   据山西省颁发的山西省地震基本烈度表,本区抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g。
第四节 以往地质工作概况
一、以往地质工作
1、1975年山西省地质局区调队在该区进行1:20万区域地质调查,属“沁源幅”范围内。
2、1982-1984年144煤田地质队在霍东矿区1109km2范围内进行找煤勘探,1984年11月提交了《山西省沁水煤田霍东找煤勘探区地质报告》。由省煤田地质勘探公司1986年5月批准地质储量8710万吨。
3、自1996年至1998年,144煤田地质队在上述工作的基础上,采用以钻探为主,配合物探测井,辅以1/2.5地质填图、生产矿井调查及山地工作和采样测试分析等一系列地质工作手段,先后对包括本井田在内的沁安勘探区进行了普查地质勘探工作,并编制提交了《山西省沁(源)—安(泽)煤炭普查地质报告》,1999年1月18日中国煤田地质总局以“煤地准字(1999)001号”文批准。
山西玉和泰煤业有限公司位于“霍东找煤区”的中部,该区提交过D级储量43亿吨。省煤勘144队曾于1983年前后在本区内部及东部外侧分别施工过ZK26及ZK27号钻孔。两钻孔煤芯采取率均大于85%,岩芯、采取率大于80%,孔斜小于2°,均为甲级孔,未做过测井工作。两钻孔所取成果为本次工作所利用。
二、以往地质报告
1、2000年6月临汾地区煤管局地测队对该矿井巷工程以及周边生产矿井进行了实地调查与测量。并采取了煤样,对顶底板岩样进行了化验和分析,进行了顶底板岩石力学试验。并提交有《安泽县唐城镇三交村煤矿地质报告》,作为矿山实际生产指导资料。由于该报告未经有关单位评审认定,本次工作仅做为参考资料加以利用。
2、2002年11月山西煤田地质勘探144队编制了《山西省安泽县三交村煤矿地质报告》。
3、2004年7月山西克瑞通实业有限公司编制了《山西省安泽县三交村煤矿扩界地质报告》。该报告扩界后井田面积为4.38km2。该报告经有关部门审批通过,并在山西省国土资源厅储量处备案,备案文号为晋国土资储备字[2004]295号文,储量(111b+122b)合计1249万t。
4、2005年1月山西煤田地质勘探144队编制了《山西省安泽县三交村煤矿矿井地质和矿井水文地质报告》。
5、2007年1月144勘查院单位编制了山西玉和泰煤业有限公司资源/储量核查地质报告。
第五节  本矿及周边矿井生产情况
山西玉和泰煤业有限公司1996年3月建井,1999年3月投产,原井田面积3km2,批准开采2、3号煤层。后经申请扩界,扩界后井田面积4.38km2,经2006资源整合,该矿现井田面积扩大为5.8524km2。
一、开拓方式
目前,采用三个立井开拓,2号、3号煤层联合开采,采煤方法为走向长壁工作面,机采落煤,顶板管理为单体支护,全面垮落放顶;运输方式为大巷采用800mm皮带的落地式皮带运输机运输,工作面采用SGZ-630/150型刮板机运输,主井口双箕斗提升;回风井装有两台对旋轴流主扇,其中一台运转,一台备用。
井下各工作点全部安装了消防、洒水防尘设施。矿井双电源分别引自太岳发电厂811线和安泽亢驿变电所516线,另备有350KW发电机组做备用电源,保证通风机不间断供电。该矿现核定生产能力60万吨/年,煤炭为优质主焦煤,畅销晋、翼、鲁、豫四省八市。
二、邻近矿井
周围生产矿井较多,井田北部为安鑫煤业公司,西部为古县老母坡煤业有限公司和安吉欣源煤业公司,南部为梨八沟详查,东部为玉华煤业公司(详见相关位置图1-5-1)。
1、老母坡煤业有限公司
为古县二轻局集体企业,设计生产能力15万t/a,经2004年采改,现生产能力21万t/a。
该矿批采2、3号煤层,现联合开采2、3号煤层。采用斜井、立井开拓,采煤方法为走向长壁式,工作面采用单体支柱配以铰接顶梁支护,一次性采全高,全部跨落法管

 

 

理顶板,采用中央并列机械抽出式通风,为低瓦斯矿井。矿井涌水量不大,约100—200m3/d。现无发现越界开采现象。
2、安吉欣源煤业有限公司
该矿井田面积3.4253km2,批采2、3号煤层,现开采3号煤层,矿井保有储量1055万吨,设计生产能力30万t/a。采用一斜、两立混合开拓方式,采煤方法为走向长壁式,工作面采用单体支柱配以铰接顶梁支护,一次性采全高,全部跨落法管理顶板,采用中央并列机械抽出式通风,为低瓦斯矿井。矿井涌水量不大,约100—200m3/d。现无发现越界开采现象。
3、安鑫煤业有限公司
原为安泽县村上庄村办集体企业,现为私营企业,设计生产能力30万t/a,现生产能力21万t/a。
该矿批采2、3号煤层,现开采3号煤层。采用立井开拓,采煤方法为走向长壁式,工作面采用金属摩擦支柱配以铰接顶梁支护,一次性采全高,全部跨落法管理顶板,采用中央并列机械抽出式通风,为低瓦斯矿井。矿井涌水量不大,约4—6m3/h。现无发现越界开采现象。
4.玉华煤业有限公司
山西玉华煤业有限公司1997年9月建井,2002年投产,原井田面积2.998km2,批准开采1、2号煤层。(相邻矿井或称2、3号煤层)
目前,采用主、副两个,立井开拓,1号、2号煤层联合开采,采煤方法为走向长壁工作面,机采落煤,顶板管理为单体支护,全面垮落放顶;运输方式为大巷采用800mm皮带的落地式皮带运输机运输,工作面采用SGZ-630/150型刮板机运输,主井口双箕斗提升;回风井装有两台对旋轴流主扇,其中一台运转,一台备用。

第二章  水文地质调查工作及质量评述
本次水文地质调查工作接到矿方的委托,144勘查院立即组织有关工作技术人员,到煤矿的现场进行了实地考察,然后将矿方的有关工程技术人员组织起来,问询和调查有关、水文地质调查的内容,并对重要的事项实地观测,查明了井田范围内地面的有关水文地质现象,对井下的水文地质特征、出水点、水仓、排水系统均进行了调查和观测;通过调查基本查明了井田的矿井充水因素、充水水源、充水方法、途径和范围,回院后又查阅相关地质勘探资料,经过上述工作后可以满足了编制水文地质调查地质报告要求。
144勘查院是由山西省国土资源厅注册登记的地质勘查资质证书,证书编号14200511100068,业务范围、勘查工程施工(钻探)为甲级、固体矿产勘查、气体矿方勘查、气体矿产勘查为乙级;水文地质、工程地质、环境地质勘查、地球物理勘查为丙级。
第三章 地质概况
第一节  地层
一、区域地层
井田位于沁水煤田西部。区域地层走向北东,倾向南东。由北西至南东、由老到新依次出露古生界(寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系)、中生界(三叠系)地层,新生界(上第三系、第四系)松散沉积物覆盖于不同时代的地层之上。
二、矿井地层
矿区内地层出露较好,出露有三叠系下统刘家沟组、二叠系上统上石盒子组、石千峰组地层,第四系中更新统黄土主要分布在山梁上。现结合钻探揭露资料,对矿区内的地层由老至新分述如下:
1、奥陶系中统峰峰组(O2f)
本组为含煤地层的沉积基底。主要由灰—深灰色中厚层状的石灰岩、泥质灰岩组成,少量白云质灰岩。顶部含较多的星散状黄铁矿,下部常夹有薄层状、似层状石膏层,为浅海相沉积地层。顶部为古风化壳。
2、石炭系(C)
(1)中统本溪组(C2b)
岩性为灰色、灰黑色铝土岩、泥岩、石英砂岩及石灰岩组成,间夹不稳定的不可采煤层2—3层,底部沉积有山西式铁矿,其厚度和品位很不稳定。由于奥陶系中统古风化壳剥蚀程度不同,该地层厚度变化较大,依据钻孔揭露资料,本井田内该组地层厚度为6.60—17.82m,平均为13.70m。平行不整合于峰峰组地层之上。
(2)上统太原组(C3t)
该组地层为主要含煤地层,本组自K1砂岩底至K7砂岩底,地层厚度为50.44-60.21m,平均56.50m。与下伏地层呈整合接触。岩性主要为灰白色、灰黑色的砂岩、粉砂岩、泥岩、石灰岩和煤组成。含煤4-12层。含丰富的动物化石,旋回结构清楚,横向稳定性好,易于对比。全组可划分为4-5个沉积旋回,属于海陆交互相沉积。旋回韵律清楚,每个沉积旋回都始以陆相沉积,结束于海相灰岩沉积。依据岩性、岩相特征,可自下而上划分为三段:
下段(C3t1):
从K1砂岩底至K2石灰岩底,地层厚度17.50-24.08m,平均21.35m。岩性主要为灰白色砂岩,灰—灰黑色泥岩、铝质泥岩、粉砂岩及稳定可采的9、11号煤层所组成。底部K1砂岩,厚度2.00—3.40m,为灰白色薄层状细—中粒石英砂岩,岩性特征明显,致密坚硬,是一种很好的地层划分对比标志。
中段(C3t2):
从K2石灰岩底至K4石灰岩顶。地层厚度14.38-18.02m,平均16.75m。岩性主要由三层深灰色石灰岩及灰白色砂岩、灰黑色粉砂岩、泥岩间夹三层薄煤层。底部为深灰色,巨厚层状致密坚硬的K2石灰岩。含有丰富的有孔虫、蜒科、腕足类化石和燧石结核,中、下部常夹有薄层灰岩及泥岩。自K2向上为灰黑色泥岩及其具波状层理的粉砂岩、细粒砂岩,多受黄铁矿浸染,其上发育有不可采的8号煤层。其顶板为深灰色厚层状的K3石灰岩。K3石灰岩全区稳定,易于对比。K3至K4石灰岩间,为灰、灰黑色的砂岩、粉砂岩和泥岩,间夹层位稳定不可采的7号煤层,其顶部即为深灰色中厚层状致密坚硬的K4石灰岩。
上段(C3t3):
从K4石灰岩顶至K7砂岩底,地层厚度为16.77-20.14m,平均18.40m。岩性主要为灰黑色、黑色的泥岩、粉砂岩组成,灰色、灰白色中、细粒砂岩组成,含煤2-3层,为不可采煤层。下部为灰黑色、黑色薄层状铁质泥岩。中部为灰色、灰白色钙质石英长石砂岩,称为K5砂岩。上部为黑色厚层状泥岩,含5号和6号薄煤层。顶板为灰黑色薄层钙质泥岩,含动物化石。本段依据相旋回分析,应为泻湖海湾相沉积。
3、二叠系(P)
(1)下统山西组(P1s)
K7砂岩底至K8砂岩底,地层厚度34.10-49.00m,平均厚度46.50m。与下伏太原组地层为整合接触,为本区主要含煤地层之一。
岩性以灰色、灰白色细粒砂岩,深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩为主,含煤2层,本区内2、3号煤层均为稳定可采煤层。
(2)下统下石盒子组(P1x)
本组自K8砂岩底至K9砂岩底,与下伏地层呈整合接触,地层厚度94.62-136.65m,平均厚度116.48m。依岩性、岩相特征划分为上、下两段,分述如下:
下段(P1x1):K8砂岩底至K9砂岩底,地层厚度40.00-60.25m,平均为52.48m。下部K8砂岩为灰白色中粒砂岩,含炭屑及白云母碎片,圆状,分选中等,基底式钙质胶结,具交错层理。中、上部由深灰色粉砂岩夹细砂岩组成。
上段(P1x2):K9砂岩底至K10砂岩底,地层厚度54.62-76.40m,平均64.00m。底部K9砂岩为浅灰色中粒砂岩,下部为深灰色、灰色中粒砂岩、粉砂岩、泥岩组成,上部为灰绿、紫红色泥岩、粉砂岩夹细粒砂岩,顶部有一层位稳定灰色含紫红色斑块的铝质泥岩,具鲕状结构,俗称“桃花泥岩”,是确定上覆K10砂岩的良好辅助标志。
(3)上统上石盒子组(P2s)
本组自K10砂岩底至K14砂岩底,与下伏地层呈整合接触,地层厚度419.91-464.58m,平均435.00m。依据性、岩相特征划分为上、中、下三段,分述如下:
下段(P2s1)
K10砂岩底至K12砂岩底,地层厚度为159.07-190.76m,均为165.40m。以灰色、紫色泥岩、黄绿色粉砂岩和灰绿色、灰色砂岩组成,泥岩和粉砂岩多呈互层,砂岩中多含砾石,砾径15-10mm,交错层理发育,常夹2-3层铁锰结核。底部为K10中粒砂岩,厚度为1.00-10.40m,为灰白色,岩性一厚度变化大,常为泥质钙质胶结,有时为粘土质胶结,底部有时含泥质体。
中段(P2s2)K12砂岩至K13砂岩底,地层厚度为119.25-140.37m,平均为127.74m。由灰绿、黄绿、紫红、灰紫、兰紫色粉砂岩、泥岩及灰白、黄绿色砂岩组成,砂岩多为中—细粒,厚层状,石英质砂岩及长石质石英砂岩,交错层理发育,常含砾石。底部含少量白云母片和暗色矿物,钙质胶结,斜层发育,有时夹细砂岩薄层,底部常变为粗砂岩。
上段(P2s3)K13砂岩底至K14砂岩底,地层厚度125.70-171.59m,平均厚度141.86m。绿灰、灰白色中细粒砂岩夹灰紫、紫色、兰紫色泥岩。顶部有一层黄绿色砂岩和两层灰白肉红色燧石层为辅助标志层。底部K13中粒砂岩为灰白、黄绿色,中厚层状,厚度为6.20-9.40m,长石为主,石英次之,次棱角状,分选中等,孔隙式泥质胶结。
(4)上统石千峰组(P2sh)
本组自K14砂岩底至K15砂岩底,与下伏地层呈整合接触,地层厚度103.00-140.00m,平均120.00m。由紫红、浅红色粉砂岩、泥岩组成,夹黄绿色、灰红色长石质砂岩,泥岩中常含钙质结核。底部为K14砂岩中粒砂岩,厚度17.20-24.00m, 灰黄色,厚层状,石英长石砂岩,次棱角状,分选中等,孔隙式泥质胶结,交错层理发育,夹细砂岩薄层,底部含小砾石。
4、三叠系(T)
下统刘家沟组(T1l)
井田内出露不全,出露厚度约100m左右。以浅紫红、紫红色细粒长石砂岩为主,夹不稳定紫红色粉砂岩、砾岩等。砂岩交错层理发育,偶见泥裂与波痕,钙质胶结。底部K15为中粒砂岩,暗紫色,次棱角状,分选中等。
本组系干旱气候条件下形成的—套陆相河流沉积。
5、第四系(Q)
井田内主要为第四系中更新统(Q2)黄土,厚度变化较大,一般为0-20m。其岩性主要为褐色、棕黄色砂质亚粘土和淡黄色亚砂土以及洪、冲积堆积物。
第二节  构造
本井田范围较大,总体构造表现为一倾向南东的单斜构造。据钻孔资料、巷道揭露资料及地表岩层产状,推测井下煤层倾角为3°-5°。
未在井下开采中未发现断层,仅发现两个小型陷落柱,构造应属简单类型。


第四章 煤层与煤质
第一节 含煤性
本区的主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组,总厚约103m,一般含煤8层,煤层总厚在7.13m左右,含煤系数6.93%。其中,主要可采煤层4层,煤厚5.23m,可采含煤系数5.09%。
太原组平均厚度56.50m,含煤6层,煤层厚度4.89m,含煤系数8.65%,其中含9、11号两层可采煤层,总厚约2.99m,可采含煤系数5.29%;
山西组平均厚度为46.50m,所含2、3号煤层均可采煤层,煤层厚度2.33m,可采含煤系数4.83%。
第二节  可采煤层
井田内含煤8层,其中可采煤层为山西组2、3号和太原组9、11号煤层,分述如下:
2号煤层
位于山西组中上部,厚度0.74-1.22m,平均0.99m。含0-1层夹矸,结构简单。其顶板为泥岩、粉砂岩,底板为泥岩、粉、细砂岩,属稳定全区可采煤层。
3号煤层
位于山西组中部,上距2号煤层平均13m左右,厚度1.06-1.47m,平均1.25m,结构简单,含0-1层夹矸,顶板为泥岩、粉细砂岩,底板为泥岩、局部为中砂岩,属稳定全区可采煤层。
9号煤层
位于太原组下段顶部,为9、10号煤层的合并层,厚度0.75—1.63m,平均1.19m,结构简单,含1层夹矸,顶板为K2石灰岩,底板为泥岩,属稳定全区可采煤层。
11号煤层
位于太原组下部,距K1石英砂岩约13m,厚度1.60-2.00m,平均为1.80m,结构简单,不含夹矸,顶板为泥岩、砂质泥岩,底板为泥岩。
第三节  煤质
一、煤的物理性质
颜色和条痕均为黑色、强玻璃光泽、性脆、比重中等,硬度小、阶梯—参差状断口、裂隙发育。
宏观煤岩组分以亮煤为主,暗煤次之,含少量镜煤,条带状结构、层状构造,煤岩类型属光亮型及半亮型煤。
二、煤的化学性质、工艺性能及煤类
(一)煤层化学性质
1、2号煤(据两个钻孔煤芯煤样资料)
①水分(Mad)原煤:0.65—0.86%,平均0.76%;浮煤:0.96—1.06% ,平均1.01%。
②灰分(Ad)原煤16.62—18.29%,平均17.46%;浮煤6.25—6.72%,平均6.49%。
③挥发分(Vdaf)原煤:19.73—21.41%,平均为20.57%;浮煤:19.41—20.60%,平均20.01%。
④发热量(Qgr. d)原煤29.64—29.72MJ/kg,平均29.68MJ/kg;
⑤全硫(St,d)原煤:0.38—0.43%,平均0.41%;浮煤:0.34—0.41%,平均0.38%。
⑥粘结指数(G.RI):82.2。
⑦磷(Pd)原煤0.006—0.01%。
⑧胶质层最大厚度(Y)10mm。
⑨原煤元素分析
Cdaf为90.36%;Hdaf为4.72%;Odaf为3.14%;Ndaf为1.42%。
另2006年6月2日由临汾市煤炭中心化验室对本矿2号煤层采样化验,化验结果为:水分(Mad)原煤0.62%;灰分(Ad)原煤8.49%;挥发分(Vdaf)原煤20.02%;全硫(St,d)原煤0.36%;焦渣特征(CRC)7;真密度(TRD)1.32。
2.3号煤(据两个钻孔煤芯煤样资料)
①水分(Mad)原煤:0.92—1.02%,平均0.97%;浮煤:0.86—1.04% ,平均0.95%。
②灰分(Ad)原煤:20.73—33.83%,平均27.28%;浮煤:5.27—7.68%,平均6.28%。
③挥发分(Vdaf)原煤:21.38—22.26%,平均为21.82%;浮煤:18.47—20.01%,平均19.24%。
④发热量(Qgr.d)原煤:22.75—28.36MJ/kg,平均25.56MJ/kg;
⑤全硫(St,d)原煤:0.28—0.62%,平均0.45%;浮煤:0.34—0.43%,平均0.39%。
⑥粘结指数(G.RI)76.9。
⑦胶质层最大厚度(Y)16.5mm。
⑧原煤元素分析
Cdaf为90.77%;Hdaf 平均为4.66%;Odaf 平均为2.85%;Ndaf 平均为1.36%。
另2006年9月4日由临汾市煤炭中心化验室对本矿2号煤层采样化验,化验结果为:水分(Mad)原煤0.42%;灰分(Ad)原煤6.51%;挥发分(Vdaf)原煤21.37%;全硫(St,d)原煤0.39%;焦渣特征(CRC)7;真密度(TRD)1.38。
(二)煤的工艺性能
2、3号煤层粘结指数(G.RI)在76.9—82.2之间,胶质层最大厚度10—16.5mm,属中等粘结性煤,焦炭特征曲线多呈之字型和微波型。
(三)煤类和煤的工业用途
1、煤类的确定
根据《中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)》划分,本区煤类划分指标为浮煤的干燥无灰基挥发分(Vdaf)和粘结指数(GR,I)。
根据其煤类和主要煤质特征,本区2号、3号煤层均属焦煤。
2、煤的工业用途
本次依据钻孔煤芯煤样资料进行评述。
依据《煤炭质量分级》GB/15224—2004标准,井田2号煤层属低灰、特低硫—低硫、特高热值之焦煤;3号煤属特低灰—低灰、特低硫—低硫、中热值—高热值之焦煤。
根据其煤质特征,2号、3号煤均为良好的炼焦用煤。

 

 


第五章  水文地质
第一节  区域水文地质概况
    一、水文地质单元划分
矿区位于沁水盆地的西部边缘,西临霍山隆起,地层走向北东,北北东向,倾向南东,地层由西向东,从老到新依次出露,由太古界变质岩系,寒武、奥陶碳酸盐类,到含煤地层的海陆交互相沉积,最后接受了第三、四系沉积,大面积的碳酸岩类地层成为区域地下水的补给区,根据水文地质单元划分,本区属于广胜寺泉域。泉水位于洪洞县城东北15km,霍山山麓与平原交接处的坡积物中,标高581.6m,出水点较为集中,1990年流量3.44m3/s,水化学类型为重碳酸盐—硫酸盐型,泉域面积800km2。
    二、区域含水层
1、碳酸盐岩裂隙岩溶含水层组
(1)寒武系中、上统含水层组
由白云质鲕状灰岩、竹叶状灰岩、白云岩、泥灰岩等组成。在裸露区,石灰岩、白云岩中裂隙岩溶发育,为地表水、大气降水入渗创造了有利条件;在覆盖区,裂隙岩溶发育情况不明。
(2)奥陶系中统含水层组
主要由石灰岩、白云岩等组成。在裸露区,裂隙岩溶发育:在覆盖区钻探时发现有溶洞,属富水性强的含水层。但往东随着埋深的增加,岩溶发育可能逐渐减弱。
该含水层在区域西部广泛出露,是本区的主要含水层组,主要接受大气降水入渗补给及地表水的渗漏补给。
上述二岩溶含水层,受断层的切割,可成为统一含水系统。地下水的流向在平面上具有二维特点,即由西向东,由北向南迳流,这样在东侧南部形成强迳流带,该带在南端沿断层涌出,形成广胜寺泉,泉口标高+581.60m,多年平均流量为4.03m3/s,水温14℃,水化学类型属HCO3·SO4—Ca·Mg型。
2、碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组
为上石炭统一套海陆交互相沉积地层。主要含水层由其间的3—7层灰岩组成,属岩溶裂隙水,富水性取决于岩溶裂隙发育程度。区域中部出露地区,接受大气降水的直接补给,受断裂构造影响,也可接受其它含水层的补给,受地形的切割及构造的影响,局部以泉的形式排泄,部分地下水可能向深部运移。
3、碎屑岩类含水层组
主要为二叠系、三叠系一套陆相、过渡相碎屑岩,含水层主要由砂岩组成。泉流量0.02-3.40L/s。
该含水层组含水空间以风化裂隙和构造裂隙为主,在区域东部出露,主要接受大气降水、地表水的补给,除少部分地下水可能沿破碎带向深部运移外,大部分沿地层走向运移,在适当的条件下又以泉的形式排泄于地表。
4、松散岩类含水层组
该含水层组沉积厚度不厚,分布范围不广,分布在山涧河谷地带,由砂土,砂砾层及砾石层组成。
该含水层组主要接受大气降水及地表水的补给,富水性差异较大,单位涌水量为2.6-10.11L/s·m。
三、区域隔水层
1、寒武系下统及元古、太古界隔水层组
由寒武系下统泥岩及元古、太古界变质而岩组成,在区域西边界大片出露,构成了泉域西边界和其上覆碳酸盐岩裂隙岩溶含水层的隔水底板。
2、石炭系中统隔水层组
由铝质泥岩、泥岩、砂质泥岩等组成,阻隔下伏奥灰裂隙岩溶水层与上覆各含水层的水力联系。
3、碎屑岩层间隔水层
主要由具塑性的泥岩组成,呈层状分布于各砂裂隙含水层之间,使各含水层垂向水力联系受阻。
四、地下水的补给、径流、排泄
1、岩溶地下水的补给主要是西部裸露区,接受大气降水和地表水流补给,其它上部砂岩含水层,通过地质构造 流补给,向南或北径流,于大泉处排泄。
2、砂岩地下水的补给,在裸露地带接受大气降水补给,或接受风化基岩带裂隙水的补给,经短距离径流,在地形切割地段以泉的形式排泄或补给其它含水层。
3、冲洪积含水层的补给主要是大气降水补给或矿坑排水,一般向河流的下游径流排泄。
第二节  矿井水文地质条件
一、井田水文地质特征
本区受区域构造的影响,形成大致为走向北东南西向的单斜构造,地面出露上石盒子组、石千峰组、刘家沟组地层,构成了以砂岩为主体的储水层,成为大气降水渗漏补给地下水的自然因素。另外砂岩体储水岩层的主要特点是,厚度变化较大。常相变或变薄尖灭,在地形切割较深的情况下,大气降水、地表水体易流失、地下水的补给量有限,且易排泄。
二、井田地表河流
矿区东邻地表河流主要为沁河,沁河常年有溪流,雨季水量有所增大。属黄河水系。由于地质构造为单斜在局部地段沁河谷及潜水将补给含水层,因此,将对矿井开采产生一定的影响。
  三、含水层
本区共有五大含水层组,从上到下,分别叙述各含水层的特征如下:
1、第四系砂砾石层孔隙潜水含水层
分布在山间河谷地带,岩性由黄白色砂质粘土、砂砾层组成,厚度变化大、含水性好。厚度大时可成较丰富的含水层。因此,该层属于弱—中等孔隙潜水层。
2、基岩风化带裂隙含水层
内地形复杂,基岩裸露面积较大,造成基岩风化带裂隙发育,可形成丰富的含水层。
3、三叠系刘家沟组(K15)砂岩裂隙含水层
井田内出露不全,以细粒砂岩为主,夹不稳定粉砂岩、砾岩等。底部K15为中粒砂岩,在地层赋存地段,其富水性相对较好。
4、二叠系上统(K10、K11、K12、K13、K14)及下统(K7、K8、K9)砂岩裂隙含水层
主要为中、细粒砂岩,垂直裂隙发育,3102号钻孔涌水,涌水量为0.045l/s。涌水层位在K10砂岩上49m处,在一定的构造条件下成为相对富水地段,属弱—中等裂隙含水层。下石盒子组(K8、K9)砂岩裂隙含水层,砂岩含水层位于2、3号煤层以上,为煤层直接充水含水层,主要为中、细粒砂岩,裂隙稍发育至较发育,富水性与蓄水构造有关,一般则为含水性较弱的含水层。
5、太原组(K2、K3、K4)石灰岩溶隙含水层
K4、K3、K2石灰岩,为9+10号煤层的直接充水含水层,厚度变化大,裂隙不甚发育,为弱—中等裂隙含水层;峰峰组石灰岩溶隙含水层,峰峰组为煤系地层下伏的主要含水层,构成下组煤开采的主要威胁,随埋深加大,裂隙岩溶发育变差,因此,该含水层为中等溶隙含水层。
6、峰峰组灰岩岩溶含水层
峰峰组为煤系地层下伏的主要含水层,因自西向东,随埋深加大,岩溶裂隙发育变差,因此,该含水层为中等岩溶裂隙含水层。据区域资料推算,本井田奥灰水位标高590m左右。
  四、隔水层
井田内隔水岩层主要为石炭系与二叠系层间隔水层。中石炭系本溪组主要隔水岩层为铝质泥岩,一般厚度2.67m左右,系一较好的隔水层。上石炭统及二迭系隔水层主要由具有可塑性泥岩,砂质泥岩组在,各层砂岩间及灰岩间均有泥岩分布,一般厚2.00m至数米不等,可起到良好的层间隔水作用。
  五、地质构造与地下水的关系
本井田地层走向NE,倾向NE的单斜构造,西部埋藏浅,风化裂隙发育,是承受大气降水及地表水渗漏补给地下水的良好自然环境,特别是二叠系上石盒子组地层,在矿区大面积出露,接受大气降水和地表水补给,集聚形成地下水。这部分地下水受构造影响,在适宜的地形条件下以泉的形态又排出地表形成地表水,砂岩体储水岩层的特点是:含水砂岩不稳定,常相变、尖灭;地形切割较深,地下水补给量有限,水量较小,易排泄。
井田东邻沁河在单斜构造影响下,沁河水或潜水通过含水层入渗补给,使得含水层富水性有所增强,在煤层开采矿井涌水量相对比较大。
六、地下水的补给、径流、排泄
区内第四系砂砾层孔隙含水层分布不广,沉积不厚,地下水主要接受大气降水补给,同时接受矿坑排水的补给,地下水沿河谷向下径流排泄。
二叠系砂岩裂隙含水层区内大面积出露,主要接受大气降水、第四系及地表水补给,主要以层间运移为主,在适宜的条件下又以泉的形式排泄于地表或第四系含水层。
山西组、太原组含水层在北部沟谷埋藏浅,补给条件好,以层间运移为主,在一定条件下以泉的形式排泄或向深部奥灰排泄。
奥灰岩溶裂隙含水层,主要在西部裸露区直接接受大气降水和地表水补给,其次是在覆盖区其上覆含水层通过构造的补给,沿地层走向运移为主,最后至广胜寺泉而排泄。
  七、井田水文地质类型   
K8砂岩含水层是开采上组煤层的直接充水含水层,并通过开采塌陷裂隙与上覆砂岩体发生水力联系,或在浅部与风化裂隙水发生水力联系,成为矿井充水因素,但由于各砂岩体含水层均多为弱富水性,充水方式均以顶板淋水为主,因此,上组煤层矿井充水为简单类型。
K2石灰岩含水层是开采下组煤层的直接充水含水层,局部地段可能通过开采产生的塌陷裂隙带接受上部砂岩的充水补给,由于含水层均为弱富水性,且充水方式以顶板淋水为主。下伏奥灰岩溶地下水位标高(±600m),均低于开采煤层,因此,下组煤层矿井充水为简单类型,但应在构造破坏地段防止奥灰岩溶水突水。
第三节  充水因素分析及水害调查
一、矿井充水因素分析
1、地表水对矿井的充水影响
井田内地表河流均为季节性河流,平时为溪流或无水干涸,只有在雨季发生短时水流,很快变为溪流或断流。由于煤层上覆较厚的泥岩、粉砂岩隔水层,因此,地表水对矿井的开采充水影响不大。地表水对矿井的充水影响不大。
2、含水层对矿井的充水影响
2号煤层的直接顶板充水含水层为K8砂岩,富水性较弱,主要为顶板滴水或淋水,或在浅部与巷岩风化带裂隙水发生水力联系,随着开采深度的增加,涌水量增加不是很明显,对矿井有影响意义是西北部的浅部地带,受风化裂隙的影响,矿井涌水量会明显增大,雨季更为突出,矿方开采时应加强排水工作,防止事故发生。
下组煤层的直接充分水含水层为K2灰岩,埋深较大,接受补给条件较差,一般为弱富水性,局部可达到中等富水性,对矿井会产生一定的影响,下伏奥灰岩溶水,富水性可达中等以上,水位标高低于煤层,不存在带压开采,对矿井开采影响不大。
3、地质构造对矿井的充水影响
井田内目前尚未发现断层,因此,地质构造的水文地质意义不大。
二、临近生产矿井的水文地质特征和充水因素
周围生产矿井较多,井田北部为安鑫煤业公司,西部为古县老母坡煤业有限公司和安吉欣源煤业公司,南部为梨八沟详查,东部为玉华煤业公司。
1、老母坡煤业有限公司
同时开采2、3号煤层,充水水源为顶板砂岩裂隙水,充水方式为淋水为主,矿井涌水量为120-160m3/d,由于埋藏浅,大气降水是主要来源,采空区主要集中在其井田北部地带,积水不是很严重,且与本矿界有一定距离,对本矿井开采影响不大。但是随着开采范围增大,采空区积水将顺岩层渗漏到本井田,增大本井田的矿井涌水量,应引起矿方的注意,该矿井与本井田无越界开采。
2、安吉欣源煤业公司
同时开采2、3号煤层,充水水源为顶板砂岩裂隙水,充水方式为淋水为主,矿井涌水量为120-160m3/d,由于埋藏浅,大气降水是主要来源,采空区主要集中在其井田北部地带,积水不是很严重,且与本矿界有一定距离,对本矿井开采影响不大。由于其井田相对本井田高,开采产生的采空积水或矿井水将可以顺岩层渗漏到本井田的巷道,增大本矿井的涌水量,应引起矿方的注意。该矿井与本井田无越界开采。
3、安鑫煤业公司
批准开采1、2号煤层,充水水源为顶板砂岩裂隙水,充水方式为淋水为主,弱富水性,矿井涌水量为100-160m3/d,其井田尚属基建矿井,主要为掘进大巷,尚不存在积水,因此,对本矿井基本不存在影响。
4、玉华煤业公司
同时开采1、2号煤层,充水水源为顶板砂岩裂隙水,充水方式为淋水为主,矿井涌水量为280-330m3/d,大气降水是主要来源,采空区主要集中在其井田北部地带,积水不是很严重,且与本矿界有一定距离,由于埋藏低于本井田,对本矿井开采影响不大。
三、古空及采空区积水调查
井田内已开采多年,采空区主要集中在井田的西北角,由于主巷道和井底车场位置较低,巷道及西北部采空区大部积水均能顺巷道流入水仓,而及时排至地面,因此,井田内积水不是很严重,只在东部采空区存在有积水,积水量约1500m3,因此,开采靠近时一定要引起矿方的高度重视,做好防范,防止发生突水事故。
1、2号煤层开采形成的导水裂隙带约33m左右,井田大部地段盖层均较厚,地表水对其影响不大。但在西北部随着埋藏深度变浅,沟谷中地表水或基岩风化带水将可能通过导水裂隙带进入巷道,因此,矿方要加强观测,做好防范措施。
四、以往水害事故或探出水情况
1、以往水害事故
据调查,该矿井自1997年建井以来,未发生过水害事故,邻近矿井也未发生突水事故。
2、采掘过程中出水情况
据调查,采掘过程中,巷道及工作面仅有少量淋水,大多地段无水,大多出水地段出现在标高变低或岩层出现破碎的地段,目前矿井正常涌水量为280m3/d,最大涌水量330m3/d,属小型涌水量矿井。
五、矿井井筒所处位置与老空、采空区的关系
矿井为斜井开拓,井筒位置均远离采空区位置,最近位置也在100m以上。目前采空区对井筒的影响不大。
第四节  水害防治措施
从本井田的水文地质特征来分析,采空区积水和砂岩裂隙水是矿井的主要水害,只要在开采过程中加以防范,就不会造成大的事故,防范措施是:
1、顶板砂岩裂隙水
在盖层厚度变薄的沟谷地段,其煤层顶板砂岩裂隙发育,含水性增强,易出现顶板砂岩涌水,因此,务将排水设施跟上,特别要注意岩层出现低凹的地段,注意观测并尽可能多建临时水仓,具有一定应急作用。
2、采空区积水及断层导水带
(1)必须布置探水钻孔
探水孔不少于三个,一个为中心眼,另外两个为斜眼,与中心眼成一定角度的扇形布置,并根据巷道的坡角,采用不同仰角和俯角,这样对巷道前方中心及其上下或左右都能控制。并尽可能增大邦距的长度。探水孔探测深度应为60m,容许掘进长度为30m,超前距为30m。
(2)井下采煤时,必须掌握突水征兆
1)煤层发潮发暗,正常情况下煤层是干燥光亮的,当有水渗入时,使之潮温变暗,说明附近有积水。
2)煤壁出汗,煤层是隔水的,当煤层附近和其上方存在积水,使得煤壁温度低于巷道空气温度,在冷热交换作用下而出汗。
3)工作面温度低,迎头必有积水区,当煤层渗透进水后,吸收热量而使工作面温度降低。

4)煤壁挂红毒气增生,注意积水老窑,积水年久,煤质变松,裂隙面生绣,由于积水年长日久,水渗入裂隙中挤出气体,这些气体如硫化氢,沼气等在未采掘前被迫压缩于裂隙中,巷道开拓后,获得释放,溢出巷道。
上述突水征兆一经呈现,应立即报告有关部门及时组织查明情况,以便及早采取有效措施,妥善处理。
第五节  矿井排水系统及涌水量预算
一、矿井排水系统
矿井在主斜井底部车场设有主水仓和副水仓,主水仓容积100m3,副水仓容积为70m3,建有井下中央水泵房,安装有IS100-65-250型水泵3台,使用1台,检修1台,备用1台,配备φ100mm,长度240m管路2趟,工作面到水仓配备φ77mm的管路,用水泵将工作面矿井排至水仓,然后再排至地面的静水沉淀池,静水沉淀池容积为200m3,现矿井满足目前矿井涌水量的排水能力。
二、矿井涌水量预算
开采2、3号煤层主要充水水源为顶板砂岩裂隙水,根据本矿排水记录,涌水量一般100m3/d,最大涌水量为160m3/d,拟采用常规的水文地质比拟法,为采空区面积富水系数法,有关参数用本矿井调查及统计,对2、3号煤层涌水量予以预算。
Q0-生产矿井排出的总水量m3/d
Q-设计矿井涌水量m3/d
F0-采空面积及巷道面积1.25km2
F-设计矿井开采面积5.8524km2
本矿生产矿井排水量Q
一般涌水量  100m3/d
最大涌水量  160m3/d
(二)计算公式和预测结果
2号煤层:
     Q0     100
KF=------=--------=80
     F0     1.25
    Q正常=KF×F=80×5.8524=468.19m3/d
Q最大=KF×F=128×5.8524=749.11m3/d
三、预测结果评述
计算所采用的水文地质参数,均系生产矿井水文地质资料,应用水文地质比拟法进行预算,预计了正常开采条件下矿井涌水量及最大涌水量,预测方法合理,结果正确。随着开拓范围的扩大,致使塌陷裂隙的发展。上覆基岩风化带含水层,大气降水等的影响,矿井涌水量将可能发生变化,因此,必须在生产过程中,加强水文地质工作及时指导矿井安全生产。
第六章  结论及建议
1、本报告编制为实地调查和收集矿井资料编制而成,编制质量可靠。
2、井田总体构造为走向NE,倾向SE的单斜构造,井田内断层断距小于3m,未发现岩浆岩活动,构造属简单类。
3、阐述了矿井的水文地质特征,评价2、3号煤层水文地质条件为简单类型。
4、据采空区范围,调查了采空区积水情况及积水量。
5、提出本井田主要水害是南东角采空区乳化液积水,并指出了防治水害的措施。
6、本矿周边煤矿采空区距本矿现采区较远,对本矿目前开采不会产生水害影响。
存在问题及建议
矿井在开采过程中应进一步加强水文地质工作,做到“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”。

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