三采区地质说明书.docx

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三采区地质说明书

三采区工作面水文地质说明书

郑州登电阳城煤业有限公司

二0一一年元月

三采区地质说明书

1概况

三采区位于矿井1号变电所西北部，该采区巷道设计断面为梯形工字钢支护，断面6.16㎡。

2地质特征

2.1地层

根据矿区范围内地表出露及生产矿井和钻孔揭露情况，本区地层自老而新有：

奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系（C）、二叠系（P）及第四系（Q），石炭系及二叠系中下部含有煤层，先将本区地层由老至新叙述如下：

2.1.1奥陶系中统马家沟组（O2m）

岩性下部为黄色薄层状泥质石灰岩，夹黄绿色，上部为深灰色厚层状致密石灰岩及角砾状石灰岩，含少量黄铁矿结核，具裂隙及溶蚀现象。

本组地层钻孔揭露最大厚度38.22m，与下伏寒武系地层呈假整合接触。

2.1.2石炭系（C）

下统缺失，上统太原组、本溪组发育，平均厚60.87m。

（1）上统本溪组（C2b）

由浅灰、深灰色铝土质泥岩组成，具鲕状、豆状结构，具水平及缓波状层层理，含黄铁矿结核及团块，局部含植物化石碎片。

本溪组与下伏奥陶系地层呈平行不整合接触。

该组厚度3.67～14.50m，平均厚度7.42m。

（2）上统太原组（C2t）

为一套海陆交互相的含煤地层，俗称一煤段，本组厚31～87m，平均厚53.45m，按其岩性组合特征可分为三段：

下段：

下自本溪组铝土质泥岩顶起，上至L4石灰岩顶，平均厚约15.45m。

主要岩性为灰岩、泥岩互层，灰岩一般分为四层，中厚层状为主，含丰富的植物化石，泥岩多为深灰、灰黑色，含植物化石碎片，泥岩顶部与灰岩接触面多为炭质泥岩或煤层、煤线。

一1煤层位于L1-2灰岩底部，厚度为0.36～1.88m，平均厚0.79m，属局部可采煤层，其余煤层均不可采。

中段：

下自L4灰岩顶起，上至L7灰岩（或一7煤层）底，一般厚14～34m，平均厚22m，主要为一套碎屑岩，岩性为灰色中细粒砂岩，含较多白云母片，俗称“胡石砂岩”，间夹砂质泥岩及泥岩等。

局部夹2-3层不稳定性生物碎屑泥灰岩，泥岩中含有较多的植物化石碎片，局部夹薄层炭质泥岩。

上段：

下自L7灰岩（或一7煤层）底起，上至最上层灰岩（或菱铁质泥岩）顶，该段厚7～25m，平均厚16m。

为灰岩与泥岩或砂质泥岩互层，主要为L7和L8两层石灰岩。

灰岩一般为深灰色，含燧石团块，顶部灰岩含硅质成分较高，局部可为燧石层，灰岩中多含生物蜓科化石。

泥岩多为深灰色、灰黑色，局部发育有炭质泥岩及煤线。

2.1.3二叠系（P）

区内仅出露二叠系下统山西组和下石盒子组地层，包括五个煤段（二煤段～六煤段），各煤段之间均以砂岩标志层分界，现自下而上予以叙述：

（1）山西组（P1s）

下自菱铁质泥岩顶，上至砂锅窑砂岩底，为一套以灰至深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中细粒石英长石砂岩为主的含煤地层。

该组主要含二1煤层，全部大部可采，位于该组下部，厚0.75～8.48m，平均厚2.89m，为黑色粉状、碎粒状煤层。

上部砂岩岩性为灰色细粒石英长石砂岩，泥、硅质胶结，具交错层理，层面富含白云母片及炭质，层位稳定，为二1煤层间接或直接顶板，俗称大占砂岩（Sd），属主要标志层之一。

本组厚度59～104m，平均厚78.67m。

与下伏太原组地层呈整合接触。

（2）下石盒子组（P1x）

下自砂锅窑砂岩（Ss）底起，上至第四系砾石层底部，因风化剥蚀残留不全，按其煤岩层组合规律，自下而上分为三、四、五、六四个煤段，总厚度大于300m。

与下伏山西组地层呈整合接触。

各煤段自下而上叙述如下：

①三煤段：

下自砂锅窑砂岩（Ss）底界，上至四煤段底板砂岩（S4）底界。

岩性由浅灰色、深灰色、紫红色泥岩、砂质泥岩和灰色细中粒砂岩及煤层、炭质泥岩组成。

该段中上部偶见薄煤条带，本段厚度69.65～82.85m，平均厚70.29m。

底部为一层浅灰－灰白色中粗粒长石石英砂岩，中厚层状，硅质胶结，分选性差，具交错层理及递变层理，含较多暗色岩屑。

底部常含石英质及燧石细砾和泥质包体，具定向排列，局部为细砾岩，俗称砂锅窑砂岩（Ss），厚13.46～26.66m，平均厚约14.10m，普遍发育，为主要标志层之一。

砂岩上部为浅灰色、灰绿色、紫红色泥岩，鲕状、豆状结构，鲕粒多为菱铁质，局部呈集合体状。

含大量紫斑、暗斑，俗称大紫泥岩，为辅助标志层。

②四煤段：

下自四煤段底板砂岩（S4）底界，上至五煤段底板砂岩（S5）底界。

岩性由浅灰、灰绿色泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、中粒砂岩及煤层、炭质泥岩组成。

厚72.59～76.87m，平均厚70.90m。

底部为浅灰色中厚层状中细粒长石石英砂岩（S4），硅质胶结，分选中等，具交错层理，层面含少量白云母碎片，偶含泥质包体及石英质细砾。

该段中部含薄煤一般2层（四2、四6煤），均不可采，局部被炭质泥岩所替代。

上部泥岩、砂质泥岩中含菱铁质假鲕，具较多紫斑。

③五煤段：

下自五煤段底板砂岩（S5）底界，上至六煤段底板砂岩（S6）底界。

岩性由浅灰、灰绿色泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、中粒砂岩及煤层、炭质泥岩组成。

厚60～85m，平均厚75.32m。

底部为浅灰色中厚层状中粒长石石英砂岩，硅质胶结，分选中等，具交错层理，层面含少量白云母碎片，偶含泥质包体及石英质细砾。

该段中部含薄煤5层（五1—五5），一般2层（五2、五3），其中五2煤层厚0～0.96m，平均厚0.27m，五3煤层厚0～1.38m，平均厚0.63m，均为偶尔可采煤层，其它煤层均不可采。

上部泥岩、砂质泥岩中含菱铁质假鲕，具较多紫斑。

④六煤段：

下自六煤段底板砂岩（S6）底界，上至第四系砾石层底界。

岩性由浅黄色、灰绿色、灰色、紫灰色泥岩、砂质泥岩、细中粒砂岩、炭质泥岩组成。

因上部受风化剥蚀的影响，本段残留不全，厚度大于73.61m。

底部为灰、浅灰色厚层状中粒长石石英砂岩，含少量泥质包体，硅钙质胶结，分选中等，具交错层理。

该段煤层不发育，仅见到薄层炭质泥岩。

泥岩、砂质泥岩及粉砂岩中含菱铁质假鲕，具紫斑，偶产植物化石。

2.1.4第四系（Q）

区内大面积分布，厚度0～20m，平均厚8.27m，主要为粉砂质亚粘土、砂质粘土及耕植土等，底部为砾石层。

2.2采区构造

采区总体构造为一走向90°左右，倾向180°左右，倾角8～13°左右的单斜构造。

矿区构造程度中等，在矿区的西北部和东南部边界发育有三条正断层（箕F7、箕F7-1、箕F5），现对其简述如下：

（1）箕F7正断层

为本矿区西北部边界断层，沿西独山—冯家—磨石咀—东蒋庄一线展布，区域延伸规模6km，区内延伸长度2.2km。

断层走向58°左右，倾向328°左右，倾角70°左右，断层落差20～80m，为一向西北方向倾斜的正断层。

该断层由ZK11711钻孔和地表露头控制，控制严密。

（2）箕F7-1正断层

位于矿区西北部边界附近，为箕F7之分支断层，断层性质为正断层。

断层走向85°左右，倾向355°左右，倾角70°左右。

断层落差0～10m，延伸长度约0.6km。

（3）箕F5正断层

位于本矿区东南部，沿东独山—王家沟—王窑—水峪一线展布，其西端在郭家沟与箕F4断层相交，区域发育规模5km，区内延伸长度2.2km。

断层走向27～56°左右，倾向117～146°左右，倾角70°左右，落差40～80m，断层性质为正断层，由地表露头控制，控制较严密。

3水文地质特征

3.1区域水文地质特征

3.1.1区域含水层（组）

根据各含水组的含水空间特征，水力性质及空间展布特征，将区域含水层（组）分为三大类，第一大类为岩溶与岩溶裂隙含水层（组），该组又分为寒武系、奥陶系白云质灰岩岩溶含水层（组）和太原组灰岩岩溶裂隙（以裂隙为主）含水层（组）；第二大类为砂岩裂隙含水层（组）；第三大类为松散层孔隙类含水层（组）。

3.1.2地下水补给、径流和排泄

地下水、地表水的补给来源主要为大气降水，三者关系密切。

本区东部大面积出露碳酸盐岩地层，地表溶蚀裂隙、溶洞、落水漏斗等溶蚀现象比较发育，可直接接受大气降水的补给，而太原组灰岩及二叠系砂岩含水层除部分接受大气降水的补给外，大部分靠断层对口部位含水层的补给，新生界含水层亦主要接受大气降水的补给。

大气降水转化为地表水以后，一部分由北东向西南径流，一部分向东径流排泄，如东部的超化泉群和石羊泉群等。

本区为地下水径流带的上游，新生界孔隙地下水一般为沿地势走向往低处径流。

3.2.1主要含水层

（1）奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水含水层

岩性主要由角砾状石灰岩组成，据矿区资料，该含水层最大揭露厚度38.22m，一般10～30m。

岩溶裂隙较发育，富水性和导水性较强，但含水不均匀，据区域资料，静水位标高+428.62～+229.25m，单位涌水量（q）为0.0962～1.863L/s·m，渗透系数（K）为0.1567～5.85m/d，水化学类型HCO3-Ca型和HCO3-Ca·Mg型，矿化度0.256～0.371g/L，PH值7.25～7.7。

该含水层距二1煤层底板平均间距70m左右，为二1煤层底板间接充水含水层。

（2）太原组下段石灰岩岩溶裂隙承压水含水层

一般由L1-4石灰岩组成，其中L1和L4石灰岩相对稳定，分布连续，含水不均，富水性、导水性较强，厚度13～20m。

据区域资料，静水位标高+407.31～+263.01m，单位涌水量（q）为0.0021～0.0049L/s·m，渗透系数（K）为0.0362～0.222m/d，水化学类型为HCO3-Ca型，矿化度0.316-0.470g/l。

该含水层距二1煤层底一般40～60m，为二1煤层底板间接充水含水层。

（3）太原组上段石灰岩岩溶裂隙承压水含水层

由L7-9三层石灰岩组成，其中以L7、L8两层石灰岩较发育，岩性为深灰色含生物屑泥晶灰岩，含燧石团块，具裂隙和溶蚀现象，含水不均，富水性和导水性较强，厚度7～14m，平均厚9.40m左右。

据该区西北部的新登煤矿2009年9月对该含水层抽水试验资料显示，静水位标高+166.61m，单位涌水量（q）为0.0147L/s·m，渗透系数（K）为0.1249m/d，水化学类型为HCO3-Ca·Mg型，矿化度为0.47g/l。

该含水层距二1煤底平均厚度为10.0m左右，为二1煤底板直接充水含水层，对开采二1煤层有直接影响，是矿井疏排的首要对象。

（4）山西组砂岩孔隙裂隙承压水含水层

二1煤层以上至下石盒子组底部，赋存有细中粒砂岩2-3层（俗称大占砂岩和香炭砂岩），为含水层，砂岩厚2.45～38.23m，平均厚20.11m。

据该区西北部新登煤矿2009年11月对该含水层抽水试验资料显示，静水位标高+218.54m，单位涌水量（q）为0.00049L/s·m，渗透系数（K）为0.006494m/d，水化学类型为HCO3-（K+Na），矿化度为0.66g/l。

该含水层富水性较弱，为二1煤层顶板直接充水含水层。

（5）下石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水含水层

主要为下石盒子组细-中粒砂岩，包括三、四、五、六煤组，底部为细-粗粒砂岩，其间均有厚层砂质泥岩和泥岩相阻隔，裂隙不发育，富水性和导水性均较弱，为二1煤层顶板间接充水含水层，对二1煤层的开采影响不大。

（6）第四系松散层孔隙潜水含水层

矿区内新生界第四系砂质粘土，局部底部含砾石，厚度0～20m，平均厚8.27m。

富水性弱，局部低洼处富水，随着季节的变化而变化。

3.2.2主要隔水层

（1）本溪组铝土质泥岩隔水层

由鲕状铝土岩和铝土质泥岩组成，沉积连续，层位稳定，厚度3.67～14.50m，平均厚7.42m。

岩性致密，节理、裂隙不发育，正常情况下该隔水层可阻止奥陶系灰岩水与石灰系太原组灰岩水发生联系，如遇厚度变薄、构造破坏严重等情况，隔水能力将会降低，甚至起不到隔水作用。

（2）太原组中段砂质泥岩隔水层

系指L4和L6石灰岩之间的泥岩、砂质泥岩和细砂岩，平均厚度20.0m左右。

全区分布，层位稳定，正常情况下，可阻止太原组上、下段石灰岩含水层的水力联系。

（3）山西组二1煤层底板砂质泥岩隔水层

该层赋存于太原组上段石灰岩与二1煤层之间。

岩性主要为砂质泥岩和细粒砂岩，平均厚度8.57m，正常情况下，可阻止太远组上段灰岩水进入二1煤层矿床。

但遇厚度较薄地段或构造破坏较严重时，隔水能力将会降低，甚至起不到隔水作用。

（4）下石盒子组砂质泥岩隔水层

主要为泥岩、砂质泥岩和部分粉砂岩组成，泥岩、砂质泥岩厚度较大，岩石透水性弱，一般情况下，隔水条件较好。

4矿井充水因素

4.1采区充水条件

4.1.1充水水源

（1）地表水

区内发育两条冲沟，即朱家沟和王窑沟，属季节性河流，雨季两沟有较大洪水，流经水峪村而注入颖河。

大气降水对地表水、地下水、老窑水等具有补充作用，雨季矿井涌水量一般是正常涌水量的两倍。

（2）地下水

开采二

煤层时，能够进入矿床的地下水水源，主要为山西组砂岩含水层和太原组上段石灰岩含水层中的地下水。

前者一般通过顶板裂隙以淋水的形式直接进入矿床，因含水性弱，所以对矿床充水影响不大，易于疏排。

后者因有一定厚度的隔水层存在，一般不会直接进入矿床，但该含水层水头压水高，遇到富水带、隔水层薄和受构造破坏和人工破坏的地段，该含水层水将会涌入矿床，开采时对底板水要引起足够重视。

（3）老空水

本区开采时间较长，浅部遗留有较大面积的采空区，虽然已基本查清，但在每年雨水季节，还应对老空水有所防范，确保安全生产。

（4）构造带水

本区构造属中等发育的断裂构造，主要为南北边界断层（箕F7、箕F5）,二者走向北东，落差40～80m，并使矿区所在块段构成地垒，使区内二

煤层层位与区外二叠系砂泥质相对隔水层相对接，构成相对阻水构造。

但一般情况下，在较大的断裂构造形成过程中，由于受应力牵引、拖拉作用在断裂两侧形成较密集的羽状断裂，破坏了地层的连续性，使各个含水层间产生不同程度的水力联系。

同时，断裂破碎带为地下水的运移、富集提供了通道和空间场所。

因此，推测在箕F5和箕F7两断层及其附近，为地下水的相对强径流带。

在开采过程中，当接近两断层时，应打超前探、放水钻，并留设足够的防水保安煤柱，以防突水造成淹井事故。