南凹寺煤矿水文地质及瓦斯管理情况汇报.doc

山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司关于水文地质情况及瓦斯治理方面的情况说明水文地质情况我矿目前使用由晋城市煤田地质勘探队于2008年4月编制的机械化采煤升级改造矿井地质报告和由山西煤炭地质水文勘查研究院于2011年4月编制的矿井水文地质报告，根据以上地质报告内的叙述我矿的主要地质情况如下：一、地层该井田地面大部分为黄土所覆盖，仅井田北部及西南部有二叠系上石盒子及下石盒子组地层出露，井田内赋存地层由老到新依次有：奥陶系中统峰峰组（O2f）；石炭系中统本溪组（C2b）；石炭系上统太原组（C3t）；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）；第四系中更新统（Q2）、上更新统（Q3）。现依次叙述如下：（1）、奥陶系中统峰峰组（O2f）为含煤地层之基底，厚层状灰色致密石灰岩组成，质纯、性脆、夹泥质灰岩，节理发育，多为方解石充填。（2）、石炭系中统本溪组（C2b）厚约11.9316.76m，平均14.34m。岩性以深灰色铝土质泥岩为主，底部为极不稳定的紫红色、褐红色赤铁矿层。上部铝土质泥岩中赋存星散状、鲕状及结核状黄铁矿，呈似层状。与下伏峰峰组呈平行不整合接触。（3）、石炭系上统太原组（C3t） K1砂岩底至K7砂岩底，为区内主要含煤地层，厚94.50107.42m，平均厚100.96m。主要由石灰岩、煤层、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成。灰岩一般有56层，灰岩中常夹有燧石结核或团块，富含海相生物化石，层位稳定，是煤层对比的重要标志层。含煤8层，下部的15号煤层，全区稳定可采， 9号煤层不可采；其余煤层均不稳定，不可采。根据岩性组合特征及沉积旋回可将在组分为三段。一段（C3t1）：K1砂岩底至K2石灰岩底，厚17.525.88m，平均21.69m。由浅灰灰白色粉砂岩，灰色泥岩、砂质泥岩夹中细粒砂岩及煤层（15号）组成，含少量植物化石碎片，含星点状黄铁矿。底部K1砂岩为灰白色中细粒石英砂岩，交错层理发育。顶部含主要可采煤层（15号）。二段（C3t2）：K2石灰岩底至K4石灰岩顶，厚28.534.54m，平均31.52m。由深灰色石灰岩（K2、K3、K4）、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩及薄煤层（11号、12号）组成。石灰岩中含大量动物化石。三段（C3t3）：K4石灰岩顶至K7砂岩底，厚4748.5m，平均47.75m。以碎屑岩发育为特征。主要由灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩（K2、K3）及煤层（5、7、8-1、8-2、9、10号等）组成。（4）、二叠系下统山西组（P1s）K7砂岩底至K8砂岩底，厚39.8452.34m，平均44.35m。含全区稳定可采的3号煤层，一般含1层夹矸，偶含2层。底部以K7砂岩与下伏太原组地层整合接触，主要由砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩组成。（5）、二叠系下统下石盒子组（P1x）厚57.2778.13m，平均67.31m，底部以K8砂岩整合于山西组地层之上，主要有砂岩、粉砂岩、泥岩、石英岩等组成。该组的中上部有12层灰色铝土质含鲕粒泥岩沉积，鲕粒成分多为铁质，因其在地表风化后似桃花状，俗称“桃花泥岩”。 层位稳定，特征明显，为本区上、下石盒子组地层分界的辅助标志。（6）、二叠系上统上石盒子组（P2s）残留厚度约0260.20m左右，岩性主要为岩屑石英杂砂岩，长石岩屑砂岩、粉砂岩、泥岩等，砂泥岩相间分布，泥岩所占比例要远大于砂岩，下部砂岩以灰绿色为主，上部则以灰白色为主，泥岩以杏黄色、黄绿色为主，夹紫色斑团，层位愈高，紫红色比例愈大。上石盒子组地层沉积环境主要为大陆湖泊环境。（7）、第四系1）、中更新统（Q2）厚023m，一般厚13m，岩性为浅红色亚粘土，含钙质结核。该地层广泛分布于山梁及沟谷中。2）、上更新统（Q3）主要为残积黄土，由当地风化壳剥蚀而沉积。黄土颗粒及颜色受当地影响，在河谷两旁偶见有搬运沉积粘土和砂。厚约0.08.0m，平均5.0m。二、构造本井田位于马庄背斜的东翼，马庄背斜轴部位于井田西部边界外永安村，轴向近SN向，两翼对称。井田为一走向NNW，倾向NEE的单斜构造，倾角68。井田内断层不发育，未见陷落柱，井田总体构造属简单类型。三、矿井区域水文地质井田地表河流属黄河流域沁河水系。沁河是晋东南最大的河流，发源于长治市沁源县霍山东麓的二郎神沟，由河南省济源市五龙口出太行山，于武涉县南侧嘉应关注入黄河。干流全长485 km，流域面积13532km2。沁河流域以石质山区为主，土质山区次之，干流河道大部分为砂岩地层，水量渗漏较少。井田内无地表水体，雨季降水沿沟谷向沁河水系支流芦苇河排泄。井田位于沁水盆地南缘太行山复背斜西翼，沁水复向斜东翼，晋获褶断带西侧，所处区域水文地质单元为二叠系碎屑岩分布区和低山丘陵水文地质区，井田所在地处在奥陶系岩溶水延河泉域径流区。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。东部边界：分南、北两段。南段以晋获褶断带与三姑泉为界，该段晋获褶断带由一组压扭性断裂及侧转的背斜组成呈北北东走向与地表分水岭一致；北段与丹河和沁河地表分水岭一致，地表出露石炭、二叠系地层，下伏中奥陶统灰岩含水层，是一个可移动的地下分水岭，局部导水。西部边界：以沁河与汾河地形分水岭为界，海拔21002300m，由于断层作用，使断层西侧长城系砂页岩与东侧寒武、奥陶系含水层接触，形成阻水边界。北部边界：位于东沟-朝阳地-嘉峰镇-贾寨村一线，地表分布二叠系、三叠系沙泥岩，寒武系、奥陶系碳酸盐岩埋深380450m，岩溶地下水处于滞留或缓流状态，并由于沿寺头等两条断层形成地堑，使煤系地层与奥陶系碳酸盐岩接触，起到阻水作用，为阻水边界。南部边界：与地表分水岭一致，沿衙道-范洼-双窝沟-西交-阳坡-小河湾一线，地面分布长城系及下寒武统隔水岩层，为一阻水边界。以上划定延河泉域范围，包括阳城县及泽州县西部和沁水县南部，面积2765km2，其中可溶岩裸露区面积1084.8km2（一）、区域内主要含水层按含水介质可分为四类：碳酸盐岩类含水层组，碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组，碎屑岩类含水层组和松散岩类含水层组。1、碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组：包括寒武系至中奥陶统碳酸盐岩类岩溶含水层。是区域的主要含水层，以厚度大，埋藏深，富水性较好为特点，属延河泉泉域，其主要含水层段为中奥陶统石灰岩岩溶含水层，总厚400500m，包括下、上马家沟组及峰峰组，主要出露于泉域东、南部，中部及北部为厚层碎屑岩所覆盖。主要接受裸露区大气降水及局部灰岩裸露河道地表水渗漏补给，中部及北部为二、三叠系碎屑岩厚层覆盖区，由其北部地下分水岭向南径流，东西向中部径流，排泄出口主要为沿沁河呈线状分布的延河泉群。泉域内中奥陶统灰岩岩溶含水层受埋藏深度、岩溶发育程度及构造等因素影响，含水性具明显的水平分区和垂直分带：在平面上，灰岩裸露区及薄层覆盖区与厚层覆盖区岩溶发育特征、含水性有较大差异，在剖面上，有“上弱下强”的含水规律。井田处于厚层覆盖区的北部。地下水位标高约500m（北部）460m（南部）。2、碳酸盐岩夹碎屑岩类岩溶裂隙含水层组：上石炭统太原组为一套海陆交互相沉积，由砂岩、泥岩、煤层和石灰岩组成，厚76142m，富水程度取决于岩溶裂隙的发育程度，一般在近地表露头处含水性较好，随着埋深增加含水性变弱，单位涌水量q=0.0011.09L/sm。3、碎屑岩类裂隙含水层组：主要包括二叠三叠系一套陆相沉积的碎屑岩类。山西组由泥岩、砂岩及煤层组成，厚3472m，含裂隙水，q=0.00040.003L/sm。上、下石盒子组为泥岩、砂岩组成，厚550780m，受沟谷切割常有泉水出露，流量一般在3L/s以内。4、松散岩类孔隙含水层组：主要为第四系松散沉积物。呈带状分布于沁河及支流，由粉质粘土夹砂及卵砾石组成，厚540m，含水性因地而异，q=0.25.03L/sm。接受大气降水及侧向基岩裂隙水的补给，排泄补给河水。（二）、区域内主要隔水层1、石炭系中、上统泥岩、铝质泥岩隔水层主要有泥岩、铝质泥岩组成，位于石炭系上统太原组15号煤层底至奥陶系岩溶裂隙含水层顶，为一套以泥质岩为主的细碎屑岩地层，特别是本溪组的铝土泥岩，质地细腻，具有良好的隔水性能，为区域内主要隔水层组，对奥灰水起到了重要的阻隔作用。2、碎屑岩类层间隔水层主要由具塑性的泥岩组成，呈层状分布于各砂岩含水层之间，形成平式复合结构，阻隔各含水层的垂向水力联系。（三）、区域地下水的补给、径流与排泄条件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。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，局部接受河道地表水渗透补给及上覆含水层的越层补给，集中向南方向的延河泉排泄。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，对大气降水及地表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，接受大气降水及地表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，向地形低凹处排泄。井田水文地质一、井田地表水及河流井田内无河流，有一条季节性沟溪近SN向汇入芦苇河，井田主副井筒口高出附近最高洪水水位标高3m以上，一般情况下洪水不会顺井筒贯入井下。但为预防河水贯入发生淹井事故发生，按三下采煤规程，河谷区应预留保安煤柱。二、井田含水层1、奥陶系中统石灰岩岩溶含水层组：据东邻煤矿永红煤矿资料奥陶系中统灰岩一般埋藏较深，据钻孔揭露情况，埋深最大为371.10 m（永5号孔），最小为361.73 m（109号孔），区内勘探孔仅揭露至峰峰组顶部，最大揭露厚度仅为4.47m，埋深400490m。据邻区资料含水性有“上弱下强”的垂直分带规律，可分为上马家沟组，峰峰组两个层段，上马家沟组中、下部局部地段岩溶较发育并富水，峰峰组岩溶裂隙不发育，富水性较差；水位标高为480542.15m，q=0.00359.01L/sm，水质属型SO4CaMg型。据永红煤矿2003年1月竣工的岩溶供水深井资料（长治市高源综合勘探工程有限公司施工），井深700.64m，为无芯钻进，奥陶系顶板埋深293.14m。井位位于主、副井东侧工业广场内（X=3938625，Y=19637055，H=548m）293.14400.00m为峰峰组，厚106.86m；400.00610.00m为上马家沟组，厚210.00m；610.00700.64m为下马家沟组，揭露厚度90.64m。钻进中在602.75处大量漏水，水位降至66m（标高494m），终孔稳定水位65.60m（标高494.40m）。经抽水试验，延续时间72小时，降深0.50m，涌水量Q=22.22L/s，单位涌水量44.44L/sm，为强富水性，据该井资料，峰峰组岩溶裂隙不发育，富水性差，上马家沟组中下部岩溶裂隙发育，属强富水性，为本区主要含水层，并与区域富水层位相一致，水质类型SO4CaMg型水。距井田SW7km处的永安村岩溶深井资料，岩溶裂隙带在282385m之间，层位为马家沟组，涌水量9.06L/S，单位涌水量0.179L/S.m，渗透系数0.1733m/d，为中等富水性 ，水质类型HCO3SO4CaMg型，矿化度0.44g/L，水位标高481.00m；井田北侧五里庙岩溶井水位标高495.00m。由本矿深井和永安深井水量水质资料比较，矿井附近一带富水性、水质变化较大。2、石炭统太原组灰岩、砂岩岩溶裂隙含水层组：为碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶含水层组，在井田内未出露，一般埋藏较深，由数层砂岩与K2、K3、K4、K5石灰岩含水层组成，是太原组15号和9号煤层的主要充水来源。由于其间夹有数层泥岩、砂质泥岩，将各个含水层分隔，故相互间水力联系微弱。其中K2石灰岩含水层，富水性较其它含水层好，据邻区资料，水位标高为542.86644.80m，q=0.0030.067L/sm，弱富水性。K5灰岩水位标高539.79m，q=0.003L/s.m，K=0.031m/d，弱富水性，水质属HCO3KNa型水或HCO3SO4CaMg型水。3、山西组砂岩孔隙裂隙含水层组：为碎屑岩裂隙含水层组，在井田内未出露，由中、细粒砂岩构成裂隙含水层，系3号煤层的主要充水来源。据永3号钻孔混合抽水试验资料：水位标高为569.13549.16m，q=0.001730.00206L/sm，k=0.0065m/d为承压水，弱富水性。水质属HCO3KMg型 。4、石盒子组砂岩裂隙含水层组：为碎屑岩裂隙含水层组。在井田内主要仅在东部、南部小范围出露，可接受大气降水和基岩风化带地下水的补给，多在沟谷低洼地段有下降泉排泄，流量一般较小，为0.0081.00L/s。埋藏较深处，由于各个含水层间由泥岩、砂质泥岩等塑性岩类相隔，相互间水力联系较弱，富水性差。随着矿井开采面积的扩大，产生的导水裂隙有可能沟通各含水层组而成为煤层开采的间接充水水源，据邻区的抽水试验资料：水位标高为550.61m，q=0.0276L/sm，水质属HCO3KNa型水。5、基岩风化带含水层：风化带发育深度因岩性、地形地貌的差异而不同，最大深度可达100m以下，主要接受大气降水的补给，雨季沟谷中有小泉水出露，流量0.0081.00L/s，其富水性受风化裂隙发育程度及地形地貌影响。据邻区放水试验资料：水位标高为644.80m，q=0.054L/sm，弱富水性，水质属HCO3CaMg型水。矿区内地表大都为中上更新统黄土覆盖，该层其垂直裂隙和大孔隙发育，透水性好，接受大气降水补给后，下渗补给基岩风化带裂隙潜水层，在沟谷两侧及地形低处该层下部含水层，大部为透水不含水层。三、井田内主要隔水层区内各含水层之间都有良好的隔水层，当其完整性、连续性未被破坏时，完全可以隔离上下含水层之间的水力联系。现将区内主要隔水层叙述如下：1、太原组底部及本溪组泥岩、铝土泥岩隔水层：为15号煤层底板至峰峰组顶界，由泥岩、铝土泥岩等塑性岩层夹砂岩组成，可起良好隔水作用。2、石炭系太原组中上部泥岩隔水层：主要岩性为泥岩和砂质泥岩，呈层状分布于各灰岩、砂岩含水层之间，阻断了其间的水力联系，是15号煤层顶板以上的主要隔水层。3、二叠系砂岩含水层层间隔水层：位于下石盒子组顶部及上石盒子组中下部，由塑性铝土泥岩、砂质泥岩夹粉砂岩等组成，单层厚度二至数十米以上，在没有煤矿采动影响的情况下，可视为3号煤层上的相对隔水层。四、地下水的补给、径流与排泄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，接受河道地表水渗透补给及上覆含水层的越层补给，集中向南西方向的延河泉排泄，近年来有下降趋势。根据补给区与排泄区的分布位置和各钻孔水位标高分析，井田内中奥陶统灰岩岩溶地下水总的流向由北西向南东。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，对大气降水及地表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，接受大气降水及地表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，向地形低凹处排泄。大面积分布的第四系上更新统黄褐色亚粘土，垂直裂隙发育，透水性强，而富水性较弱，其下覆的第四系中更新统棕红色亚粘土，透水性较弱，因此在上更新统与中更新统亚粘土接触带附近易形成富水带。河道中呈带状分布的第四系全新统砂砾石层主要接受地表水及大气降水的补给，向下伏地层及地形低凹处排泄。瓦斯治理情况一、矿井瓦斯等级鉴定和煤尘爆炸根据山西省煤炭工业局晋煤安发【2009】35号关于晋城市2008年度30万吨以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复，山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司属高瓦斯矿井，其中矿井瓦斯绝对涌出量为20.36m/min，相对涌出量为35.38m/min，矿井二氧化碳绝对涌出量为2.11m/min，相对涌出量为3.61m/min。山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司现开采3#煤层，经山西煤炭工业局综合测试中心对该矿3#煤层采样、检验，出具煤尘爆炸性鉴定检验报告。根据该单位20082427检验报告可知：该矿3#火焰长度为0mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量0，煤尘无爆炸危险性。因该矿3#煤层煤尘无爆炸性，故煤尘爆炸防治系统不予评价。二、矿井瓦斯管理制度矿井建立有瓦斯、二氧化碳和其他有害气体检查制度，瓦斯检查地点和检查次数符合规程149条的规定。通风瓦斯日报表经矿长，矿技术负责人审阅签字。井下进行放炮工作时，能够执行“一炮三检制”和“三人连锁放炮制”。三、矿井井下瓦斯情况评价时，该矿井下总回风巷瓦斯浓度为0.28%；30202回采工作面瓦斯浓度为0.22%，回风顺槽瓦斯浓度为0.24%，上隅角瓦斯浓度为0.40%，30401运输顺槽双掘进工作面正巷瓦斯浓度为0.41%，回风顺槽瓦斯浓度为0.42%，副巷瓦斯浓度为0.35%，回风流瓦斯浓度为0.40%。经现场检测和查矿方提供的瓦斯报表，可知井下总回风巷瓦斯浓度一般在0.60%以下，各采掘工作面及回风巷瓦斯浓度一般在0.70%以下，尾巷瓦斯浓度一般在1.60%以下，存在采掘工作面、采面工作面上隅角、采煤工作面回风尾巷部分时间由于井下工作面放炮或其他原因出现浓度较大、超限现象。四、矿井瓦斯抽放系统建立有矿井瓦斯抽放系统抽放方法：该矿井下瓦斯抽放方式主要以实体煤预抽（先抽后采、先抽后掘）为主，采空区抽放为辅。地面抽放设备：该矿地面建成永久发生抽放泵房，泵房内安装水环式真空泵2套4台（2用2备）。其中一套用于该矿3#煤层实体煤预抽，抽放泵为博山真空泵制造有限公司生产