陕北某煤矿地质灾害评估报告

PAGE前言0.1任务由来为了矿山建设的安全运营、办理工程建设征用土地和采矿许可证等有关事项，按照相关规定，必须进行地质灾害危险性评估。为此，陕西电力银河集团有限公司招标委托煤炭科学研究总院西安分院对xx煤电基地xx煤矿建设工程与生产过程中可能产生、诱发、加剧和遭受地质灾害的可能性，进行专项地质灾害危险性评估工作，即《xx煤电基地xx煤矿建设工程地质灾害危险性评估》。随着国家西部大开发战略步伐的加快，为了实施国家“西电东送”大战略，配合xx煤电基地神木电厂煤电一体化建设，陕西电力银河集团有限公司为了响应西部大开发的号召，寻求新的经济增长点，实现集团的可持续发展战略，同时为了发展地方经济，决定投资开发建设xx煤矿。本项目起止时间为：2002年11月10日～2002年12月底。0.2目的任务本次评估工作的目的是：查明xx煤矿建设工程区的地质环境条件，防止与减轻地质灾害对拟建矿井的危害；评估建设工程可能诱发或加剧地质灾害发生可能性和建设工程本身可能遭受地质灾害的危害程度，并提出防治措施。具体任务是：（1）查明xx煤矿建设工程区的地质环境条件，主要地质灾害类型的分布、现状和发展趋势，并评价其对建设工程的危害程度。（2）结合建设工程项目类型、规模，预测建设工程在施工过程中和以后的矿井生产过程中对地质环境的影响、工程建设可能诱发和加剧地质灾害发生的可能性及其地段、灾害类型和危险性，并进行现状评估、预测评估和综合评估。（3）分析评价工程建设本身可能遭受地质灾害的危险性。对地质灾害的危害性进行等级划分，对建设用地进行适宜性评估。（4）提出防治地质灾害的措施和建议。0.3评估依据及参考文献（1）国务院办公厅转发国土资源部（国办发[2001]85号）《关于进一步治理整顿矿产资源管理秩序意见的通知》；（2）国土资源部颁布的《地质灾害防治管理办法》；（3）国土资源部颁布的《建设用地审批管理办法》；（4）国土资源部国土资发[1999]392号文件《关于实行建设用地地质灾害危险性评估的通知》及附件《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》（试行）；（5）国土资源部颁布的《矿山地质环境影响评估技术要求》（征求意见稿）；（6）《陕西省榆神矿区xx煤矿建设预可行性研究报告》，煤炭工业西安设计研究院，2002.5；（7）《陕西省榆神矿区xx煤矿建设工程项目建议书》，陕西电力银河集团有限公司，2002.5；（8）《陕西省xx侏罗纪煤田榆神矿区xx井田Ⅰ期勘查区勘探地质报告》；185煤田地质队，2002.1；（9）国家计委关于陕西榆神矿区二期规划区总体规划的批复，计基础[2002]2074号；（10）《煤矿安全规程》、《煤矿工业矿井设计规范》等有关规程、规范、规定等。0.4技术路线与工作方法0.4.1技术路线按照“目的任务”与“评估依据”，本次工作的技术路线是在充分收集和利用已有资料的基础上，结合建设工程区主要地质灾害的特征，进行必要的地面调查，经综合分析研究，进行地质灾害危险性评估。本次地质灾害评估的技术路线见图0-1。提交报告提交报告结论与建议防治措施接受评估委托建设项目初步分析及现场踏勘地质环境条件基本特征分析建设项目工程分析划分评价级别、确定评价范围地质灾害调查地质灾害类型确定及评价要素选择现状评估预测评估综合评估图0-1地质灾害危险性评估技术路线框图0.4.2工作方法根据建设项目的特点，本次工作主要采用收集现有资料、地面调绘及挖探取样相结合、室内进行综合分析评估的工作方法。（1）开展工作前，项目有关技术人员认真学习国土资源部《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》（试行），统一认识，熟悉了工作程序，明确了本次工作的重点。（2）在调查前，收集并详细阅读《陕西省榆神矿区xx煤矿建设工程项目建议书》、《陕西省榆神矿区xx煤矿建设预可行性研究报告》、《陕西省xx侏罗纪煤田榆神矿区xx井田Ⅰ期勘查区勘探地质报告》和《国家计委关于陕西榆神矿区二期规划区总体规划的批复》等文件，了解了区内地质环境条件和建设工程规模。（3）野外调查采用1:50000地形图做底图。（4）评估范围的确定根据地形地貌及其各类地质灾害种类特征，评估范围在设计开采范围（东西长约12km，南北宽约12.5km）的基础上，四周向外延伸200m，即实际井田调查范围为155km2。由于该矿山开采为电厂服务，工业广场布置在电厂附近，因此，评估范围比原招标书中要求的评估范围增加了4km2（5）评估内容由于矿区现有煤田勘探（精查）地质报告，其资料详实、全面、可靠，所以本次评估的重点是各类地质灾害的分布现状、规模及稳定程度等，以便为评估提供基本的依据。（6）室内资料整理在综合分析研究既有资料和实地调查资料的基础上，编制了“xx煤电基地xx煤矿建设工程环境地质图”和“xx煤电基地xx煤矿建设工程地质灾害评估分区图”。以图件形式反映各类地质灾害分布以及地质环境的相互关系。按《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》（试行）工作程序，进行地质灾害危险性现状评估、预测评估和综合评估，并提出相应的防治工程措施和建议。0.5工作概况及完成的工作量我院于2002年11月11日接受任务后，即组织人员开展工作；2002年11月11日～11月15日编写工作计划；2002年11月16日～11月25日进行野外综合调查，并充分搜集了已有的地质及环境地质、地质灾害文献、地质勘查报告、小煤窑开采等资料；11月26日～12月5日进行资料整理和报告编制。完成的工作量详见表0-1：工作量完成一览表表0-1项目单位工作量评估面积km2159调查线路km158调查点点98小煤窑调查处9调查照片张36取原状样组4室内试验项40收集已有资料份15室内资料整理份30最终成果报告份15参加本项目工作的技术人员有xx等专业技术人员。报告由xx整理和图件编制工作。项目进行期间得到了陕西xx银河集团有限公司、xx煤电基地xx煤矿筹建处、xx5煤田地质队、陕西省xx环境监测总站等单位的领导与有关专业技术人员的热切关怀和支持，在此表示最真诚的感谢。1建设工程概况1.1建设工程名称及交通位置建设工程名称为：xx煤电基地榆神矿区xx煤矿建设工程。xx井田位于xx煤田中段榆神矿区中部，榆林市东北部的神木县西侧、瑶镇乡东侧。地理坐标为：东经110°06′04″～110°24′26″，北纬38°46′32″～38°53′15″。建设中的210国道榆蒙段高速公路从本区西侧通过，榆神府公路（二级）从井田东南角通过，距煤矿工业广场不足1km，交通十分方便。包头～西安铁路神延段并行于榆神府公路，从井田东南角通过，并已于2001年11月开始临管运营。在附近设有马王庙、凉水井两个中间站及黄土庙会越站，为矿区矿区至附近各主要城市的公路里程如下：xx——神木县城30xx——包头市340xx——榆林市区83评估区交通位置示意见图1-1。xx矿区地处xx黄土高原北缘与毛乌素沙漠接壤地带，区内大部为典型的风成沙丘及风沙滩地地貌，以固定沙及半固定沙为主，植被覆盖较好。地势平坦开阔。含煤地层属侏罗纪延安组。主采煤层为3-1、4-2、4-3、4-4、5-2三个煤层。本次开发建设工程的范围，按计基础[2002]2074号文《国家计委关于陕西榆神矿区二期规划区总体规划的批复》，东西长约12km，南北宽约12.5km，总面积约150km2。矿区范围评估区交通位置示意见图1-1。标见表1-1。建设矿井范围坐标表表1-1点号XY点号XY123454306150.004295100.004295100.004294000.004294000.0019422000.0019422000.0019428000.0019428000.0019429670.0067894294700.004295000.004295700.004306450.0019430350.0019432550.0019434000.0019434000.00必须说明，对于矿区建设，征地范围主要是指地面建设工业广场需要征地。矸石排放地可与当地政府协商，是回填复垦还是征用土地。而对于矿井地下开采煤层的地面可不征地，地面可继续耕种，一般不影响耕作。矿井建设规模为10.0Mt/a，其中初期为3.0Mt/a。井田范围内共获资源量为20.33亿吨，扣除煤柱和矿井开采损失后，可采储量为13.41亿吨。预计服务年限为100年以上(按10.0Mt/a计算)。项目估算总投资108541.38万元。其中矿建工程10930.20万元、土建工程4798.29万元、设备购置68295.81万元、安装工程4496.82万元、其它基本建设工程费用7533.20万元、基本预备费12487.06万元。建设利息2506.00万元，项目总资金113927.38万元，吨煤投资140.00元，原煤设计经营成本估算每吨52.004元。全部投资回收期12.56年。建设工程区工业落后，经济欠发达，主导产业以农业为主，农作物主产玉米。建设区居民居住分散，村庄狭小，房屋以砖混结构为主，砖瓦结构为副。区内共分布5个村庄、618户、2780人、2462间房屋。人口平均密度18.5人/km2。每间房屋造价约7000～12000元/间。人均收入约1735元/年（2001年）。矿区范围见图1-21.2建设工程概况（1）工业场地建设工程xx煤矿工业场地位于榆神府公路南侧的xx开发小区中部神木电厂东侧原规划的电解铝厂位置。本区地势平缓开阔，地面高程一般1183m左右。紧靠榆神府公路，交通十分方便。工业场地紧邻电厂，与电厂结合紧密，便于煤电一体化布置，节约投资，方便管理。据现场了解，工业场地处盛行偏西风和西北风，由于该区近毛乌素沙漠，时常遭受沙尘暴的袭击。工业场地占地面积约0.291km（2）斜井开凿工程矿井建成投产时共开凿一对斜井，井口位于工业场地中央，距井田南部边界约3.4km。主斜井以16°坡角，斜长370m后，进入4-2煤层，沿煤层布设运输大巷，进入井田范围后布设盘区和采区。副斜井井筒倾角6°，斜长约976m，中间设置50～100m水平缓冲段，以适应无轨绞轮车长距离爬坡的需要。主副井井口设计标高约1183.00m。主井承担矿井的煤炭提升任务，同时，主副井均作为矿井的进风巷和安全出口。一号回风斜井井筒倾角20°（3）大巷布置及其运输方式本井田内可采煤层为3-1、4-2、4-3、4-4、5-2（5-2下）、5-3六层煤，分上下两个煤组，上煤组为3-1、4-2、4-3煤层，下煤组包括4-4、5-2（5-2下）、5-3三层煤。3-1煤层厚2.93～3.51m，平均厚3.31m；4-2煤层厚约1.91～3.72m，平均厚2.83m；4-3煤层厚约0.85～1.76m，平均厚1.29m；4-4煤层厚约0.80～1.24m，平均厚1.06m；5-2煤层厚约0.80～4.51m，平均厚3.47m。该区煤层储量丰富，结构比较简单，赋存稳定，倾角一般在1°左右。33-1、4-2、5-2煤层为中厚～厚煤层；4-3、4-4、5-3煤层为薄～中厚煤层。煤层倾角１°左右，煤质坚硬，顶底板稳定，设计将各水平的开拓大巷均布置在煤层中。各水平的开拓大巷均布置成三条，其中一条为胶带输送机大巷，担负运煤任务；一条为辅助运输大巷，担负井下人员、矸石、材料和设备的运输任务；一条为回风大巷，担负矿井回风任务。各水平的三条主要巷道由东向西沿走向平行布置在设计范围倾斜方向的中央，原则上均布置在各主采煤层中。（4）井下开采①盘区划分及开采顺序：根据井田范围、煤层赋存特征、生产规模、开拓方式、装备水平等因素，设计确定盘区内合理的工作面推进长度为３～6km将各可采煤层均划分为两个盘区，全区共划分为12个盘区。矿井设两个开采水平，一水平开采3-1、4-2、4-3三煤层，主要水平大巷布置在4-2煤层中，在3-1煤层内设辅助水平；二水平开采4-4、5-2（5-2下）、5-3三煤层，主要水平大巷布置在5-2煤层中。初期开采一水平上部的3-1煤层，通过煤仓及斜巷与一水平集中大巷相连。②开采方法与工作面参数：矿井初期开采3-1煤层南部的3101盘区，该煤层厚度为2.58～3.51m，平均厚3.40m。其覆盖层厚约0～188m，平均100m，下距4-2煤层一般为32.97～45.设计认为工作面合理的长度在200～280m之间，工作面的推进长度为3～6km，初期4.3km。回采方式为后退式由盘区边界向大巷方向回采（见图1-3）。工作面的布设，根据本井田的地质条件、井型和煤炭工业技术政策，设计确定回采工作面在矿井初期按3.00Mt/a布设，10年后按10.00Mt/a的生产能力开采（见图1-4）。（5）供水工程xx矿区供水采用分质供水，地面生产生活用水由神木电厂供给；井下消防用水由井下排水复用解决。（6）建设用地概况因井田内煤层埋藏不深，井田开拓方式以地下水平开拓为主，故占用土地主要为工业场地区，前已叙述，工业场地0.291km2，且多为沙漠地。其中，建筑物占地5.32公顷（0.0532km2），道路专用场地占地10.70公顷（0.1.3建设项目类型及平面布置1.3.1建设项目类型本项目类型属矿山建设和采矿工程，根据矿山建设的规模（10.00Mt/a）分析，为大型矿山，属重要建设项目。1.3.2矿井建设平面布置矿井建设总体上分地面工程和井下工程。地面工程指工业广场和矸石堆放场。工业广场位于榆神府公路北侧的沙漠地带，地面标高1177～1185m，占地约0.291km2图1-3井田开拓开采方式图图1-4矿井后期盘区巷道布置图1-5工业场地总平布置图联合建筑、原煤仓、污水处理站等）；场前附属设施区（变电所、控制中心、汽车库、日用消防水池及泵房、回水泵房、热力站、材料库棚、油脂库、机修车间、胶轮车库、门卫和传达室等）；电厂储煤区（从原煤仓出来的煤，运至筛选破碎车间，加工后运到转运站，直接向西侧电厂输煤或运往储煤场存储）；行政福利区（行政办公楼(内含化验室)、任务交待室、更衣室、浴室、矿灯房联合建筑、班中餐及食堂、职工公寓、卫生所、汽车库及门卫室组成）；动力区（xx煤矿紧邻待建的神木电厂，一期装机容量为4×600MW，xx煤矿作为该电厂的配套煤矿，其主供电源引自神木电厂。另距xx煤矿约2km处有电力部门待建的xx110/35/10KV变电站一座，可作为xx煤矿的备用电源）；矸石堆放场。场区绿化：为改善及美化矿井生产工作环境，在满足工艺布置合理的前提下，进行场区绿化，绿化采用点线面相结合的方式。重点绿化场前区，使人进入场区有一个美观整洁之感觉。线上绿化道路两旁、种植行道树、绿篱；面上绿化场区内的空闲地，在不影响管线的情况下，扩大绿化面积。树种以长青灌木为主，配以花卉。除此之外还可利用预留之空闲地初期绿化。场区绿化系数按18％设计。场内运输：场内运输均采用胶带输送机运输，外来材料、设备和场内的材料、设备中转均采用道路运输。2地质灾害评估级别与评估范围2.1地质灾害评估工作级别的确定《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》（试行）3﹑4条明确规定，评估级别的确定要根据地质环境条件复杂程度与建设项目重要性来划分。2.1.1地质环境复杂程度分类xx井田地处毛乌素沙漠与黄土高原的过渡地带。地形总体西北高东南低，地貌形态为风沙地貌、黄土地貌和沟谷地貌三大类。结构比较简单，类型较单一，岩土体工程地质条件较差，风沙地貌区大多为沙丘和滩地，沟谷地貌分布有烧变岩、砂性土、少量湿陷性黄土等，且矿区基岩各岩层的饱和抗压强度较高，多属稳定性较差的岩层，按照《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》中地质环境条件复杂程度分类，其地质环境复杂程度属于简单～中等类型。2.1.2建设项目重要性分类根据国家计委计基础[2002]2074号文，《关于陕西榆神矿区二期规划区总体规划的批复》，xx井田东西长约12km,南北宽约12.5km,总面积约150km2。xx矿井为地方国有大型矿井，现设计生产能力为10.00Mt/a（初期为3.00Mt/a）。属于2.1.3地质灾害评估分级由于评估区地质环境条件属于简单～中等类型，建设项目属于重要建设项目，根据《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》（试行）表3-1的规定和国土资源部关于《矿山地质环境影响评估技术要求》（征求意见稿），本项目建设工程地质灾害危险性评估分级属一级评估。2.2地质灾害危险性评估范围本次评估范围是在185煤田地质勘探队原精查勘探范围的基础上，根据煤层埋深和采厚采掘方式所形成采空区影响地表变形范围的经验公式推断，上覆基岩厚120m，土层厚60m，影响传播角基岩中68°～72°，土层中40°～45°，经计算该采空区地表拉伸裂隙带影响宽度为100～130m，因此，为了安全，评估范围为矿井（井田）范围各向外扩展200m，即评估范围为：井田东西长约12.2km，南北宽约12.7km，面积约155km23地质环境条件3.1气象与水文本井田属于暖温带半干旱大陆性季风气候区。气候特点是：冬季寒冷，夏季炎热，春季多风，秋季凉爽，冷热多变，温差悬殊，干旱少雨，蒸发量大。全年无霜期短，10月初上冻，次年4月初解冻。多年平均气温8.4℃，极端最高气温38.9℃（1966年6月21日）；极端最低气温-28.4℃（1958年1月16日）。冰冻期一般在10月上旬至次年4月上旬，最大冰冻层厚度为146cm（1968年2月）。境内自然降水具有明显的季节性，降水量的年变化和降水变率较大。据1980年至2001年降水资料：全县年际平均降水量为440.8mm。每年7～９月降水最多，平均降水量为该区盛行西北和偏西风，全年平均大风日数14天，最大风速大于25m/s。由于本井田西北部为毛乌素沙漠，加之黄土丘陵土质疏松，每当大风天气，沙尘翻卷，漫天飞扬，有时竟为咫尺不见的沙尘暴，年平均沙尘暴11次，最多达22次，且有恶化的趋势。xx井田河流属于黄河水系。过境河流主要有青草界沟～沙母河和秃尾河，均属于黄河二级支流。秃尾河由北向南，流经井田的西部边界，洪峰最大流量为2120m3/s，年径流量为3.08亿m3，年输沙量为7.69×106t。青草界沟～沙母河流量为282.58L/s。另外还发育一条长年性沟流——河则沟，流量较小，一般为降雨量等值曲线图见（图3-1）3.2地形地貌榆神矿区xx井田地处xx黄土高原北端、毛乌素沙漠东南缘。即毛乌素沙漠与黄土高原的过渡地带。地形总体西北高东南低，最高处位于琉璃壕东侧，高程为1313.0m；最低处位于青草界沟的白家湾一带，标高为1155m，最大高差158m。井田北部标高一般为1240～1260m，南部一般为1200m。按地貌成因类型，可划分为风沙地貌、黄土地貌和沟谷地貌。风沙地貌：亦称沙漠滩地区，占井田总面积的4/5以上，风力作用是风沙地貌的主要成因，物质组成以第四系粉砂、细砂及中粗砂为主，黄色砂质黄土、亚粘土次之。风沙地貌可划分为风沙滩地和风成沙丘。风沙滩地较为平坦，粒度较细，常为农业耕作区。大多风沙滩地因四周被沙丘包围，地表水不能外泄而形成，沙丘形态各异，大小不等，高低从几米至几十米。风沙地貌以固定和半固定沙丘为主，植被覆盖较好，地势平坦开阔。黄土地貌：仅分布于黄土庙和马场梁一带。梁顶平缓，常被薄层片沙覆盖，冲沟陡深，一般15～35m，地形高差较大，植被稀疏，为较典型的黄土冲蚀地貌。沟谷地貌：青草界沟～沙母河沟、枣稍沟均为地表水侵蚀堆积形成的侵蚀冲积地貌。上游狭窄，下游宽畅，谷坡呈斜坡状，两侧不对称，谷底平坦，河床较窄，河水蜿蜒流淌其中，两岸的河漫滩和阶地较为肥沃，是区内主要的农业耕作区。3.3地层岩性榆神矿区地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区。根据地质填图及钻孔揭露，矿区地层由老至新有三叠系上统永坪组（T3y）；侏罗系下统富县组（J1f）、中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、第三系及第四系。本井田地表大部分被第四系、第三系沉积物覆盖，仅在青草界小沟脑及西侧见有基岩零星出露。根据地质填图及钻孔揭露，xx井田勘探区地层见井田综合柱状图（图3-2），由老到新为：3.3.1三叠系上统永坪组（T3y）该地层是xx侏罗纪煤田含煤岩系的沉积基底，全区分布，未出露，椐区域资料，厚度为80～200m。其岩性为一套巨厚层状灰～灰绿色中～细粒长石石英砂岩，含大量云母及绿泥石，分选性及磨圆度中等，具大型板状交错层理、楔状层理及块状层理，局部含石英砾、灰绿色泥质包体和黄铁矿结核。3.3.2侏罗系（J）下侏罗统富县组（J1f）：下部岩性为砂岩及泥岩角砾，上部为紫杂色铝土质泥岩。地层厚度一般小于15m，最大厚度33.25中侏罗统延安组（J2y）：为该区含煤地层，全区分布，未出露，与下伏三叠系上统永坪组呈平行不整合接触。该组为一套陆源碎屑沉积，其岩性以灰色粉细砂岩、灰白色～浅灰色细砂岩、中粒长石砂岩、岩屑砂岩及钙质砂岩为主，砂质泥岩、泥岩及煤层次之，炭质泥岩少见，局部地段夹有透镜状泥灰岩及黄铁矿结核。宏观上有如下特征：（1）砂岩以细～中粒砂岩居多，少量粗粒或含砾砂岩，砂岩以长石砂岩、石英砂岩为主。（2）细碎屑岩以粉砂岩为主，砂质泥岩、泥岩较少，多集中于煤层顶板和底板。（3）粘土岩类较少，呈薄层出现。煤系中部常见泥灰岩，砂岩多钙质胶结，沉积上反映弱碱性水介质环境。（4）煤系中部砂岩相对较少，泥质砂岩较多。共含可采煤层六层，井田综合柱状图（图3-2）该组岩层因受直罗河冲刷及新生界的剥蚀，上部地层均有不同程度缺失，残存厚度112.34～184.27m，平均148.27中侏罗统直罗组（J2z）：该地层在区内广泛分布，仅在青草界小沟脑及井田西部零星出露，残存厚度0～79.10m，平均39.55m。岩性以巨厚层状中～粗粒长石砂岩为主，分选中等，次棱角状。上部多为紫杂色、灰绿色、黄绿色、浅灰色粉砂岩及细砂岩。底部多数含有一薄层砾岩，厚度0.30～0.64m，粒径1～10cm。3.3.3第三系上新统静乐组(N2j)据钻孔揭露，厚度约为0～48.20m。岩性主要为浅红色、棕红色粘土及亚粘土，含不规则的钙质结核，呈层状分布。局部地段底部为10～30cm的砾石层，成份多为石英砂岩、砾岩等，钙质胶结，坚硬致密。本组地层因含三趾马及其它动物骨骼化石而被称为“三趾马红土”。与下伏侏罗系中统直罗组呈不整合接触。粘性土、砂性土的物理力学性质见表3-1。3.3.4中更新统离石组(Q2L)：主要出露于南部马场梁、黄土庙、小西梁，中部大曼梁及东北部白家庙一带。厚度为0～73.70m，平均厚36.85m。以亚粘土、亚砂土为主，夹多层古土壤层。具垂直裂隙，发育小型冲沟，与下伏地层不整合接触。上更新统萨拉乌素组(Q3s)：主要出露于青草界沟两侧及沙丘间低滩地。以细砂、中砂为主，夹亚砂土、亚粘土和泥炭层。厚约0～53.98m。全新统冲积层(Q4al)及风积沙层(Q4eol)：冲积层(Q4al)：分布于青草界沟之中，以细砂、中砂为主，夹亚砂土、亚粘土为主，含少量腐植土，底部多数含有砾石层，厚约0～9.76m。粘性土、砂性土的物理力学性质见表3-1风积沙层(Q4eol)：分布广泛，主要以质地均一，分选较好，磨圆较差的浅黄色、褐黄色细砂、粉砂，以固定沙丘、半固定沙丘和流动沙形式覆盖于其它地层之上。厚约0～21.90m。3.3.5如前所述，该区含煤地层为侏罗系中统延安组，区内无出露。虽然岩性在横向上变化较大，但在垂向上具有明显的层序韵律结构。该组含可采煤层六层，分别为：3-1、4-2、4-3、4-4、5-2（5-2下）、5-3六层煤。分上下两个煤组，上煤组为3-1、4-2、4-3煤层；下煤组包括4-4、5-2（5-2下）、5-3三层煤。3-1、4-2、5-2煤层为中厚～厚煤层；4-3、4-4、5-3煤层为薄～中厚煤层。各可采煤层特征见下表3-2。3.4地质构造与地震xx侏罗纪煤田位于鄂尔多斯台向斜东翼～xx斜坡上。据区域资料，基底中主要存在吴堡～靖边EW向、保德～吴旗NE向、榆林西～神木西NE向构造带。构造带对煤田的形成及分布具有一定的控制作用。榆神矿区地层总体为水平岩层。历次构造运动在该区主要表现为垂向升降运动，形成了一系列假整合面，局部地段地层有大小不等的波状起伏，但未发现较大的断层，没有明显的褶曲构造，区内无岩浆活动，构造简单。井田东南角底板等高线相对密集，疑有小断层存在，其余地段地层平缓过渡。据记载，自明朝以来，本区共发生地震8次，其中4级以上地震7次，5级以上地震1次。近百年来本区及附近未发生过大于2.5级的地震，井田内属无震害区，区域稳定性好。根据〈中国地震烈度区划图〉（1990）（1：400万），神木县地震烈度为Ⅵ度区。可采煤层特征一览表表3-2煤层号煤层厚度特征（储量计算厚度）结构层间距可采类型稳定类型两极值平均值（点值）可采概率（%）两极值一般值3-198.7一般无夹矸,26、J503孔有一层夹矸,厚0.35～0.55m,岩性为泥岩、炭质泥岩。基本全区可采稳定4-299.9一般一层夹矸,少数孔无夹矸或二层夹矸,厚0.05～0.60m,岩性为泥岩、炭质炭泥岩。全区可采稳定4-399.9一般无夹矸,少数孔一层夹矸,厚0.01～0.20m,岩性为粉砂岩。全区可采稳定4-474.6一般无夹矸,少数孔一层夹矸,厚0.10～0.50m,岩性为泥岩、炭质泥岩。大部可采稳定5-2(复核区)99.9分岔区一般无夹矸,复核区一般有一层夹矸,少数孔无夹矸或2～3层夹矸厚0.02～0.70m,岩性为粉砂岩、泥岩、炭质泥岩。全区可采稳定5-2(分岔区)99.75-2下92一般一层夹矸,少数孔无夹矸,厚0.01～0.25m,岩性为粉砂岩。局部可采稳定5-365.4一般一层夹矸,少数孔无夹矸或二层夹矸,厚0.02～0.41m,岩性为泥岩、炭质泥岩。大部可采稳定3.5矿区水文地质条件本区地表多为第四系风积沙覆盖，地表高程1155～1313.00m（琉璃壕附近），一般标高1240～1260.00m，南部地段1200m半固定沙丘为主，植被覆盖较好，地势平坦开阔，有利于降水入渗补给地下水。东南部为黄土冲蚀地貌，梁顶较平缓，沟谷受水力冲蚀较深，一般15～35m。基岩仅在小沟沟脑及西侧零星出露。以马场梁、路家梁、呼家梁为分水岭，西北部属青草界泉域水文地质单元，西南部属井田南部外部小啊包泉域水文地质单元。秃尾河自井田西南边界流过，井田属秃尾河流域。地表水系主要包括河则沟、青草界沟流和小型水库。河则沟、青草界沟有常年性流水，据观测资料，流量为24415m3/d，长胜彩当水库库容量约25000m3。据神木县高家堡水文资料，秃尾河最大流量1.83×107m3/d（1971年7月21日），年输沙量7.69×106t，2001年10月3日测得，秃尾河流量为2.93×10按地下水赋存条件及水力特征，将区内含水层划分为新生界松散层孔隙潜水和中生界烧变岩裂隙孔隙潜水及基岩承压水两大类型，区内主要含隔水层如下：3.5.1含（隔）水层水文地质特征3.5.1.1第四系松散岩类孔隙潜水第四系全新统冲积层（Q4al）潜水：主要分布于青草界沟谷两岸阶地及沟谷漫滩区，上部为黄灰色亚砂土及粉砂，中下部为粗砂、细砂、砂砾层。卵砾石呈次圆状，粒径2～20mm，卵石呈不规则圆状，直径30～40mm，分选差～中等。卵砾成份主要为石英岩及砂岩等。含水层水位埋深一般2～3m，厚度一般5～6m，渗透性极不均匀。自该组地层出露的泉流量为6.983L/S，J605号孔抽水试验，降深为8.0m时，涌水量为0.483L/S，单位涌水量0.06038L/S·m，渗透系数0.833m/d，富水性中等到弱。水质为HCO3～Ca型水，矿化度0.393g第四系上更新统萨拉乌素组（Q3S）潜水：主要分布于区内地势相对低洼处，多被风积沙掩盖，与其构成同一含水层，极易接受大气降水补给。该含水层厚度变化较大，最大厚度分布于青草界沟一带（厚度20m以上）。岩性多为黄褐色中细砂及粗砂，夹有粉砂及泥质条带和透镜体，底部局部含小砾石。潜水位埋深0～15.40m，含水层厚0～22.40m，富水性差别较大。青草界泉域，该含水层富水性最好，崖沟泉流量为18.64L/S，富水性强。分水岭附近富水性弱或不含水。北部含水层厚度变化大（0～18.00m），富水性中等，局部弱。3.5.1.2第四系中更新统离石黄土（Q2l）及第三系上新统三趾马红土隔水层（N2j）除J405号钻孔附近缺失外，基本全区分布，出露于大曼梁和小西梁—马场梁—黄土庙一带，厚度一般20～30m，勘探区中部小于10m，东北部厚度可达73.70m，最薄处厚度仅3.70m。岩性上部为亚砂土和亚粘土，下部为粘土和亚粘土，含钙质结核层，结构较致密，干钻不易钻进，为良好隔水层。据大保当井田测试成果，液限21.23%，塑限35.7%，塑性指数14.7，渗透系数0.00167m/d。3.5.1.3中侏罗系直罗组（J2Z）孔隙裂隙承压含水层因受后期剥蚀仅保留下部地层，出露于J405号钻孔附近及小沟脑，厚度最大为54.24m，一般20～25m。岩性为一套黄绿、灰黄色中粗粒砂岩、粉细砂岩及泥岩。含水层为中下部中粗粒砂岩，强烈风化，结构疏松，裂隙较发育，据本次钻孔简易水文观测，该层消耗量1～12m3/h，且部分钻孔至该层段冲洗液全部漏失（表3-3）。漏水钻孔较均匀分布在先期开采地段，漏水层岩性均为粗粒砂岩，漏失量>3.3L/S。分析认为本区直罗组粗砂岩岩性为黄绿、灰黄色，颗粒分选性差～中等，磨圆度呈圆～中等，经后期风化作用形成结构疏松，孔隙裂隙发育的风化岩带，具备较好的储水条件，富水性中等～强，是煤矿开采时主要的直接充水水源。其水质为HCO3～Ca型水，矿化度＜0.3g漏水钻孔统计表表3-3孔号孔口标高（m）漏水深度（m）漏水层标高（m）漏水层时代漏水层岩性漏水量（L/S）备注J2031266.2774.921191.35J2Z含砾粗砂岩3.3漏水量为泥浆泵最大泵量全部漏完J3031276.0181.001195.01J2Z粗粒砂岩3.3J5011249.5873.791175.79J2Z粗粒砂岩3.3J5041227.5874.301153.28J2Z粗粒砂岩3.3J5071224.9241.351183.57J2Z粗粒砂岩3.3J6031206.9357.001149.93J2Z粗粒砂岩3.3J7011226.9767.621159.35J2Z粗粒砂岩3.33.5.1.4中侏罗系延安组（J2y）孔隙裂隙承压含水层含水层岩性主要为中、细砂岩，局部粗粒砂岩，泥质胶结或钙质胶结，裂隙发育较差，据野外调查裂隙密度为1～2条/米，裂隙被方解石充填。泥岩、粉砂岩细腻致密为煤系相对隔水层。煤系抽水试验表明：各含水岩段富水性均极弱，水质由浅变深逐渐变差，浅部为HCO3～Ca型水，中部为HCO3～Ca·Na型水，深部为HCO3～Na·Ca型水，矿化度亦呈增加趋势（表3-4）。抽水试验成果表表3-4抽水层段孔号涌水量（L/S）单位涌水量（L/S，m）渗透系数（m/d）矿化度（q/L）水化学类型Q2Z-3-1J6050.7170.027560.078910.289HCO3～Ca·NaJ2Z+3-1段J4051.2430.075670.099580.255HCO3～Ca3-1～5-3J4050.1280.0047710.060790.247HCO3～Na·Ca3.5.1.5烧变岩裂隙孔洞潜水仅分布于先期开采地段西界，其富水性极强。从该含水层出露的冒泡泉流量较大，水质良好，属HCO3～Ca型水。3.5.3.5.2.1第四系松散层孔隙潜水补径排条件地表沙层以接受大气降水直接补给（入渗系数0.10～0.40）和区域侧向补给为主，凝结水补给微弱。潜水径流沿黄土顶面向低凹处潜流运移，最终以泉的形式排泄为主，次为蒸发和垂直排泄，本区地下水出露点—青草界泉，补给面积较大，动态较为稳定，沟流量高峰值多出现在9～10两个月。地下水位动态特征是雨季大幅上升，冬季持续下降，但年变幅最大不超过1.5m。3.5.2.2中生界碎屑岩类孔隙裂隙承压水补径排条件主要接受区域侧向补给和上部地下水的渗透补给。在地势较高的沟谷裸露区，则有直接接受降水及地表水沿裂隙向岩层内微弱渗透补给。径流一般沿基岩面由高向底运移至河谷区出渗和顶托越流排泄，钻孔揭露时呈自流水，如J705号孔3-1煤层顶板含水层水头高出孔口8.72m，自流量1.5m33.5.2.3烧变岩裂隙孔洞潜水补径排条件分布范围小，主要是长期接受第四系松散层潜水侧向补给。在地形低凹、烧变岩露头处以泉排泄于沟谷中。3.5.3因本区地下水为大气降水渗入成因型，降水为富含O2和CO2的重碳酸淡水，具有较强的溶蚀能力，降水渗入沙层后，主要溶滤沙层中的碳酸盐类矿物碎屑。在渗入基岩裂隙时，因Ca2+吸附于岩石裂隙面的能力强，水中Ca2+便置换岩石中的Na+，是地下水中Na+增多，同时又有脱碳酸作用，析出CaCO3（基岩裂隙多为方解石充填）。基岩深部水由于流动慢，长期与岩石溶解作用，使水中溶解盐类含量显著增多，故矿化度增高。PH值表明本区水以中性至弱碱性为主（表3-5）。地下水中主要离子含量特征表表3-5分类项目第四系松散层潜水基岩水地表沟流水K+Na+（mg/l）5.06～39.799.43～69.2311.37～16.33Ca2+（mg/l）40.78～74.7322.40～38.8041.22～49.82Mg2+（mg/l）4.95～14.173.21～4.816.82～10.57Cl-（mg/l）1.98～9.887.16～7.903.56～6.84SO42-（mg/l）2.88～41.3717.70～31.2810.29～20.99HCO3-（mg/l）156.86～256.40172.79～213.40181.54～196.68总硬度（mg/l）63.37～137.4038.13～91.9773.46～89.73永久硬度（mg/l）0.00～23.170.00～12.620侵蚀性CO2（mg/l）000PH值7.5～8.37.9～8.77.6～8.0样品数（个）15343.5.4对于3-1煤层，包括青草界沟中4-2煤层，富水性较强的松散层孔隙潜水，直罗组风化基岩孔隙裂隙承压水将以采煤所形成的冒裂裂隙为通道，而成为矿床的直接充水水源。因此，浅埋煤层系以直罗组风化基岩孔隙裂隙含水层为主要充水水源的水文地质条件中等的矿床，初步估算矿井涌水20000余m3/d。深部煤层（主要是4-2、5-2层），直接充水水源为煤层顶板砂岩裂隙承压水，因其富水性弱，不会对矿井造成威胁，故以裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单的矿床。勘察区水文地质勘探类型上部煤矿床应为二类二型，下部为二类一型。3.5.5区内无生产矿井，据邻近生产小窑调查，煤层顶、底板多为粉砂岩和细砂岩，其含水量极弱，矿井涌水量较小，仅在顶板出现淋水现象，4-2煤层矿井涌水量240m3/d，3-1煤层矿井涌水量20～40m3/d（表3-6）。xx井田周边小窑水文地质特征表表3-6编号位置及名称开采煤层顶板岩性开采方式涌水量（m3/d）年产量（万t）含水情况及排水方法X1黄土庙煤矿4-2泥岩竖井2409顶板渗水、水泵排水X2王家沟煤矿3-1泥岩斜井停采顶板渗水、水泵排水X3段家沟煤矿3-1粉砂岩斜井429顶板渗水、水泵排水X4青草界煤矿3-1砂质泥岩竖井309顶板渗水、水泵排水X5电站煤矿3-1砂质泥岩斜井309顶板渗水、水泵排水X6瑶镇煤矿3-1砂质泥岩斜井2010顶板渗水、水泵排水必须特别说明：神东矿区大柳塔矿及瓷窑湾矿在巷道掘进和工作面采煤时，均发生过井下突水溃沙事故，矿井充水水源为松散层孔隙潜水。突水溃沙地段，煤层上覆基岩厚度薄（瓷窑湾不大于2m，大柳塔矿不足10m），受风化作用次生裂隙发育，基岩之上为含水的松散沙层，富水性中等，与本区青草界沟一带较为类似。3.5.6根据本区水文地质条件及煤层覆岩结构类型，矿井充水方式有直接和间接两种。它们分别受大气降水、地表水和地下水等因素的控制，且具有一定的水力联系，对未来矿井生产有不同程度的影响。3.5.6.1充水水源（1）大气降水区内近三年平均降水量仅300.9mm，且降水集中在7～9月，约占全年降水量的70%左右，最大日降水量为136.3mm。据生产矿井调查，矿井涌水量随季节有不同的变化，故降水为矿井充水的间接水源。（2）地表水前述勘察区内地表水体主要为青草界沟（长年流水），顶板冒落后，冒落裂隙必将沟通地表水体，使其成为直接充水水源。（3）地下水区内大部地段浅埋煤层上覆基岩厚度小于冒裂带高度，故直罗组风化孔隙裂隙承压水和煤系裂隙承压水为直接充水水源；松散层潜水，因土层分布广泛，为直接充水水源。3.5.6.2充水通道区内充水通道主要是煤层开采形成的冒落、冒落裂隙，其次为断层裂隙。（1）冒落裂隙由于本区基岩大都属中硬岩类，依据《矿区水文地质工程地质勘探规范》GB12719—91及勘察区煤层顶板的工程地质特征，选择冒落带，导水裂隙带最大高度及保护层厚度的计算公式为：H裂——导水裂隙带最大高度H冒——冒落带最大高度H保——保护层厚度M——煤层厚度N——煤分层开采层数（当≤4.2时，n=1）。经计算本区3-1煤层冒落带高度14.65～19.40m，导水裂隙带最大高度76.31～95.64m，大于3-1煤层上覆正常基岩厚度（2.09～73.81m），冒裂裂隙可直接沟通风化基岩含水层，成为全区主要的充水通道。青草界沟谷地带冒落带可能直接沟通松散含水层而造成突水溃沙。用同样方法计算：4-2煤层冒裂带最大高度57.42～93.87m，5-2煤层冒裂带最大高度43.20～114.53m，均大于煤层间距和上覆煤层顶板导水裂隙相沟通，导致上覆地下水矿坑水进入下部矿坑，因此冒裂裂隙是全区各煤层矿坑主要的充水通道。（2）对本区断层无钻探控制，亦无抽水试验资料，其裂隙发育情况不清。据神北矿井地质资料，破碎带宽度几米～几十米，裂隙较发育，可沟通上部含水层，为局部地段重要的充水通道。3.5.6.3充水强度分析勘察区内充水强度主要决定于直罗组风化基岩孔隙裂隙承压含水层和冲、洪积层潜水含水层的富水性；煤层上覆基岩厚度及冒裂裂隙沟通冲、洪积层潜水程度；大气降水特征和黄土隔水层的隔水性能。区内第四系冲、洪积层潜水富水性不均；黄土隔水层厚度变化较大，并存在透水“天窗”；煤层顶板基岩厚度变化也较大。有利于矿坑充水的各种因素集中发育，即愈是基岩薄弱区，黄土层厚度亦薄，潜水富水性愈好，大气降水易于汇聚。由此分析，充水强度较大区主要在青草界沟谷发育地带，其它地段充水强度相对较弱。充水量一般是由大逐渐变小，其历时受充水水源的储水量大小控制。当松散层潜水和风化层承压水富水性一定时，冒裂通道的大小和多少则决定了充水强度的大小，裂隙密集畅通，充水强度相对就大，反之则小。初次冒裂范围大，充水强度则大。由于本区充水层包括冲洪积层潜水，所以，当冒落裂隙发育较窄小时，初始涌水携带少量泥沙，经过一段时期裂缝变大时，则携带的泥沙量也较大，甚至对生产造成威胁。综上所述，松散层潜水是区内主要含水层，基岩承压水富水性微弱，烧变岩富水性强。本区地下水主要接受大气降水补给，并接受少量凝结水补给及灌溉回渗水、渠水、库水渗漏补给。受地形影响，地下水的径流方向为西南向，在低洼地带转换成沟流向西南汇入秃尾河。井田大部分地段3-1煤层开采后导水裂隙带不会穿透土层，因此，大部分地表水体为间接充水因素，仅在青草界沟附近地段，因3-1煤层上覆基岩较薄，可能成为直接充水因素。区内水文地质勘探类型大部分地区为以裂隙充水为主，属水文地质条件简单的矿床。根据陕西省国土资源厅对榆神矿区主要水源地地下水资源的调查资料，青草界为矿区主要水源地之一，面积约50km2，主要含水层为第四系粉细砂。天然补给量8.58×104m3/d，可开采量4.47×104m3/d。该水源地目前尚未开采，矿山建设应对该水源地采取适当保护措施。3.6矿区工程地质特征3.6.1岩（土）体结构类型及质量等级3.6.1.1据组成岩体的结构面和结构体特征，从矿山生产应用的角度出发，把井田岩体划分为散体结构、碎裂结构、层状结构和块状结构四大岩体结构类型。（1）散体结构岩土类指土质岩类，亦包括构造破碎带和风化岩中最上的强风化岩体，其中的各种原生和次生结构面均呈无序状，沙土体呈松散或半固结状，岩土体无强度或强度极弱，是工程地质特征最差的岩体结构，近似松散介质，容易引起较多的工程地质问题。（2）碎裂结构岩类由烧变岩和风化岩及断层破碎带组成。据神北矿区资料，此类岩体结构面间距一般小于0.5m，且互相切割。结构体为大小不等、形态不同的岩块，且呈不规则状，或岩块的孔隙度增大并隐藏微小风化裂隙网络。据大保当精查勘探化验数据：抗压强度风化岩层为18.5MPa，烧变岩组为24.60MPa，反映出组成岩体的岩块结构内部物质结构和机械力学性质的变化。作为开采煤层覆岩的一部分，易造成顶板压力增大和老顶初次及周期来压步距的缩短，特别是在松散含水层下近风化带采煤时，井巷围岩容易失稳破坏，工作面采空区顶板易大面积切顶垮落，较难形成冒落岩体碎胀充填采空区。（3）层状结构岩类具粉砂岩、（砂质）泥岩岩组的典型结构，为薄～中厚层结构，夹一些软弱夹层，如泥岩、煤、灰质泥岩等，局部夹有中厚层砂岩。此种岩体结构特点是岩体分层多，受沉积因素影响，剖面上厚度和平面上的分布变化也大。受各种结构面的相互影响，结构体形态以长方体、板状体为主，抗压强度平均94.16MPa，饱水后40.44MPa，为相对隔水层，但失去原岩应力平衡状态后，以离层或沿滑动面滑脱失稳为主要表现形式。（4）块状结构岩类主要指砂岩岩组之岩体结构，包括厚度较大、层理不甚发育的粉砂岩。岩体分层厚度一般大于0.15m，大部为中厚～厚层状。结构面较层状结构岩体为少，其中层面为槽状，层理特征是不连续的交错层理或波状层理、平行层理。岩石受地下水的影响较层状结构岩体小，为孔隙—裂隙含水层，稳定性较好，是各种结构中岩体完整性和稳定性最好的。3.6.1.依《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719—91）中推荐的几种方法对各种结构岩体进行如下定量评价：（1）岩体质量等级和岩体完整性RQD值评价法（2）岩体质量系数法（Z值）Z=I·f·SS=RC/10（3）岩体质量指标法（M值）M=RC·RQD/30式中：Z——岩体质量系数I——岩体完整系数（以RQD值计）f——结构面摩擦系数S——岩块坚硬系数RC——岩块饱和抗压强度M——岩体质量指标各岩体RQD值、Z值、M值评价列于表3-7。从表中可以看出，三种定量评价方法所得结构基本一致，而且各种结构岩体定性评价与定量评价结论相吻合，表明报告对岩体结构类型的划分反映了井田岩体的工程地质特征。岩体质量等级定量评价表表3-7岩体结构分类岩石饱和抗压强度（MPaRC）结构面摩擦系数f（经验）岩体质量等级评价RQD值法岩体质量系数法岩体质量指标法RQD值（%）岩体完整性Z质量等级M散体结构破碎极破裂结构岩体烧变岩24.60.2岩体破碎极坏差风化岩18.50.335完整性差0.19坏0.22中等层状结构岩体41.60.474中等完整1.23一般1.0中等块状结构岩体41.10.558中等完整1.19一般0.79中等3.6.3.6.2出于xx井田与神木矿区地层结构、煤层埋深、构造特征、矿井开拓方法较为相似，在榆神矿区没有任何有关矿压显现规律的条件下，比拟神北矿区详细观测资料是十分必要的，对本井田矿井设计，开拓方式上具有一定参考意义。（1）大柳塔1203工作面覆岩破坏模拟结果西安科技学院和神东公司针对该工作面岩性指标和埋深等地质条件进行相似材料模拟得出：煤层开采覆岩破坏至少具有如下规律：a．过程迅速，冒落无明显碎胀现象。当覆岩大面积临空后，回采面中部应力集中，矿压最大，顶板首先沿煤壁剪切断裂，继而弯曲，产生层间离析和断裂，连续下落或整体下滑。b．顶板初次全厚切落时，矿井涌水溃沙最严重。c．矿井最大涌水溃沙发生在裂隙最发育、基岩下沉量最大处，水沙亦会沿工作面煤壁附近基线生产的切落裂缝直接涌入工作面。d．顶板初次全厚切落后，顶板周期性全厚破坏，贯通基岩的导水裂隙带宽度上部张开度大下部小，并随采高的减小开裂度减小以至闭合，这有利于泥沙的阻滞。f．冒裂带高度比一般开采条件下大，覆岩破坏垮落呈规则状。（2）矿压显现规律在1203工作面回采过程中，矿井工作人员对回采工程中的矿压显现特征进行了观测，其主要特征为：a．直接顶初次垮落步距为9.5m。b．基本顶初次来压步距为23.6m，最大悬顶面积3600m2c．基本顶周期来压步距9.6～11.2m。d．周期来压时支柱平均载荷为20.3MPa。e．基本顶分级：基本顶来压不明显属=1\*ROMANI级。f．覆岩破坏后，经勘探直接顶冒落高度6.7m，直接顶垮落后的碎胀系数1.43。g．直接顶分类：直接顶为=2\*ROMANII类中等稳定顶板。3.6.2.2（1）煤层顶板结构以钻孔岩芯鉴定为基础，结合地球物理测井综合确定直接顶和基本顶厚度。确定原则是以部颁《缓倾斜煤层工作面顶板分类方案》的基本顶定义为标准，即“位于直接顶之上厚度大于3m，单轴抗压强度大于60～80MPa，节理和裂隙及层理不甚发育的较为均质的整体岩层”。对于直接顶下部厚度不大于0.5m的泥岩、炭质泥岩等视为伪顶。3-1煤层：直接顶板为粉砂岩和中砂岩，厚约0.5～6.54m，平均2.7m。饱和抗压强度为36.8MPa，干燥抗压强度为107.3MPa，抗拉强度3.22MPa。底板为粉砂岩和细砂岩，饱和抗压强度为39.0MPa，干燥抗压强度为112.7MPa，抗拉强度3.53MPa。伪顶主要分布于井田西部及中部，约占全期勘察区面积的18%；直接顶约占55%；基本顶分布面积较大，约占45%。4-2煤层：直接顶板为粉砂岩和细砂岩，厚约1.0～4.00m，平均2.15m。饱和抗压强度为46.4MPa，干燥抗压强度为105.9MPa，抗拉强度2.58MPa。底板为泥质粉砂岩和细砂岩，饱和抗压强度为40.7MPa，干燥抗压强度为108.35MPa，抗拉强度3.94MPa。伪顶分布面积约占18%，主要分布于井田北部；直接顶约占45%；基本顶约占55%。5-2煤层：直接顶板为粉砂岩和细砂岩，厚约0.51～5.27m，平均2.06m。饱和抗压强度为47.5MPa，干燥抗压强度为98.85MPa，抗拉强度2.31MPa。底板为泥质粉砂岩和细砂岩，饱和抗压强度为39.7MPa，干燥抗压强度为101.0MPa，抗拉强度1.22MPa。伪顶零星分布，面积约占10%，直接顶面积约占65%；基本顶面积约占35%。综上所述，3-1、4-2、5-2煤层的顶板岩性分布规律，砂岩分布面积较大，主要为粉砂岩、细砂岩、中砂岩及互层。伪顶零星分布，岩石裂隙不发育，富水性、渗水性较差，岩石抗压强度较大，属于Ⅱ～Ⅲ类中等冒落性顶板～难冒落顶板。其中3-1煤层一次采全高，基本顶全区属Ⅰ～Ⅱ级，即压力显现明显；4-2煤层一次采全高，大部地段基本顶全区属Ⅰ～Ⅱ级，即压力显现明显，但局部地段属Ⅰ级，即压力显现不明显；5-2煤层一次采全高，勘察区北部地段基本顶全区属Ⅱ级，即压力显现明显，南部地段基本顶属Ⅰ级，即压力显现不明显。煤层底板岩石稳定，结构简单，抗压强度大，除局部地段有泥岩外，大多为粉砂岩、细砂岩，属Ⅳ类中硬底板，不易形成底鼓现象。3.6.4人为工程活动的影响xx井田为全掩盖式井田，3-1煤层埋深0～180m，下部各煤层的间距平均在4～40m之间。矿井范围内仅有青草界沟内一处废弃的白家湾小煤窑。在井田南部外缘至工业广场范围内，分布着9家小煤窑，这些小煤窑都开采3-1煤层。采厚3.3m，采深约为70～110m之间。另外在井田东南角近边缘部位，分布着黄土庙小煤窑（有部分地域位于井田内），该小煤窑开采4-2煤层，采厚3.1m，采深约为100～110m4地质灾害危险性现状评估根椐国土资源部颁发的《地质灾害防治管理办法》，地质灾害是指由于自然产生和人为诱发的对人民生命和财产安全造成危害的地质现象，主要包括崩塌﹑滑坡﹑泥石流﹑地面塌陷﹑地裂缝和地面沉降等。根据国土资源部（1999）392号文附件《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》。建设用地地质灾害危险性评估的灾种有崩塌﹑滑坡﹑泥石流﹑地面塌陷﹑地裂缝和地面沉降6种。xx井田属于掩埋式井田，煤层埋深0～180m，采取地下开采，主井单水平开拓。在井田南部边界有小煤窑采空区塌陷隐患；在青草沟沟谷地带，有高边坡失稳滑塌隐患；整个井田存在土地沙漠化地质问题；由于该区煤层夹矸少，且大多无夹矸，因而，小煤窑堆放的矸石一般形不成泥石流灾害，这些对本建设工程威胁不大。现对建设工程区地质灾害进行如下现状评估。4.1小煤窑采空区塌陷隐患现状评估如前所述，井田范围内，在青草界沟内仅有白家湾煤矿和井田东南角部位的黄土庙煤矿。井田南部外缘分布9家小煤窑，分别为三一煤矿、枣稍沟煤矿、讨老乌素煤矿、沙母河煤矿、青草界煤矿、瑶渠煤矿、王家沟煤矿、段家沟煤矿、马场梁煤矿（见图4-1）。白家湾煤矿1996年建矿，以斜井（斜坡坡角30°）形式向南东方向开拓，井筒斜长约80m，原计划开采3-1煤层，井筒见煤后，因未办理采矿证而关闭。在井筒掘进过程中，井筒四周有漏水现象，仅一处从风化基岩裂隙中涌水，其涌水量约为30～60m黄土庙煤矿部分位于井田内，1996年建矿，2000年9月投产，年图4-1xx井田南部小煤矿分布图产量9万吨。主采4-2煤层，采深100m，采厚3.1m。采掘方式为房柱式和巷道式开采，均为人工及炮采。矿井涌水量240m3/d，日用2寸泵排水14小时即可。工作面长度为260～300m，宽度为80～100m。推进速度为1～1.5年回采完一个工作面。开矿至今采出量约为8～10万吨。该矿现在正准备向3-1煤层送巷（距井口约64m分布于井田南部外缘至工业广场附近的三一煤矿、枣稍沟煤矿、讨老乌素煤矿、沙母河煤矿、青草界煤矿、瑶渠煤矿、王家沟煤矿、段家沟煤矿、马场梁等煤矿，建矿时间均在1993年至1997年之间，年产量大多在6～15万吨之间。这些煤矿均开采3-1煤层，采厚约3.1～3.5m，开采深度为70～100m。采掘方式多为房柱式和巷道式，工作面长度为260～300m，宽度为80～100m。开矿至今采出量约8～10万吨。矿井涌水量为30～42但是，三一煤矿在火烧岩区工作面推进时，有涌水发生，涌水量用2寸泵昼夜排水可保持生产，现涌水处用4寸泵每天排泄12小时即可。黄土庙煤矿采空区可能会给xx煤矿东南部煤层开采带来突水溃沙等灾害现象，应当予以注意。井田南部外缘一带的小煤窑采空区可能对主副井工程带来一定影响。4.2高边坡失稳塌陷隐患现状评估评估范围内仅发育2条沟谷，区内边坡主要分为沙丘边坡、土体边坡、松散土质边坡。青草界沟谷高边坡共有5处，一般坡高30～60m，最高大100m左右，自然坡度40°～60°不等，均由半固定沙和固定沙组成。许多边坡由于受自然与人类工程活动等因素的影响，目前正处于活动状态和极限稳定状态，加之长期受地质外营力的作用影响，风化与水土流失严重，给滑塌、斜坡变形灾害创造了有利的地形条件。随着矿区人类工程活动的日益加剧，势必成为危害矿区地表耕作环境的潜在灾害。它与自然地质作用相互交织，彼此重叠，致使相对稳定的古老滑塌体失稳，同时亦产生新的滑塌。评估区斜坡变形灾害的孕育发生，时间上取决于季节性降水过程，空间上取决于人类工程活动等外部诱发扰动因素。从地质环境条件和破坏动力因素综合分析认为：砂质边坡（1）沙丘边坡：为第四系风积沙，属松散状态，强度较低，易于流动。在风力、雨水作用下，坡度较大的容易形成沙层流动，边坡高度一般在0～25m，坡度大小不等，迎风面坡度较小，一般小于12°，背风面较陡，一般在35°左右。沙丘与沙丘形成的沙丘链在风力作用下互补，以使路面铺沙，河道变窄，河水含沙量增大，长期剥蚀将使边坡失稳。这是本区出露于沙层泉水，溯源侵蚀和沙丘移动等灾害的主要成因。（2）土体边坡：多分布于马场梁、大曼梁、呼家梁黄土梁峁沟壑区，由于其岩性、结构不同，产生边坡的机理亦不同。其形成与失稳主要受大气降水，岩性的影响。雨水沿梁峁向沟谷汇集，上冲下蚀，使冲沟变宽坡脚变大。离石黄土柱状节理发育，在水潜蚀和液化下易湿陷，形成垮塌。马兰黄土含沙较大，受降水影响，地表易被雨水剥蚀，形成次一级堆积地貌。（3）松散土质边坡：多分布于沟谷两侧，上部均被风积沙覆盖，由于受风蚀、水侵蚀作用的影响，强度降低，坡度变大，在重力作用下易形成剥落、滑塌。滑落体成块状及粉末状，扇形堆积，扇形体坡脚不明显，滑落面近似直立。萨拉乌素组在风化作用下易形成粉细砂堆积。4.3土地沙漠化问题现状评估井田及工业广场地主要为半固定沙、固定沙、冲积层和离石黄土。由于植被覆盖率相对较高，基岩裸露较少，又无生产矿井及其他工业，因而地质环境条件相对较好。但存在土地沙漠化问题。评估区是典型的风沙地貌形态区，沙丘大小不等，形态各异。高度差较大，主要表现为新月形沙丘、沙滩和平缓沙地。植被发育较好，主要植被类型为沙柳、沙蒿、沙打旺、沙蓬、沙竹，大都呈散生状态。土地沙漠化面积141.32km2，占评估区面积的84%。根据植被覆盖率及固化程度分为潜在沙漠化、轻度沙漠化、中度沙漠化和重度沙漠化综上所述，评估区地质灾害现状比较简单，主要为小煤窑采空区塌陷隐患、高边坡失稳滑塌隐患和土地沙漠化问题三大类。由于该区大多为风沙地貌，村庄、人口分布稀疏，因此地质灾害的危害程度不大。井田沙漠化土地分区表表4-1沙漠化土地类型植被覆盖率（%）面积（km2）占填图面积（%）风沙地貌特征潜在沙漠化土地>408.224.52地貌保持原生景观或经过人工治理，但存在发生沙漠化的条件，主要分布于滩地、冲积层、耕地、海子附近及大型沟谷滩地中和萨拉乌素组风化露头区。轻度沙漠化土地>35103.7461.6地貌景观开始发生变化，有斑点状流沙或吹扬的灌丛沙滩。开垦的农田受到风蚀，呈点状、片状分布在滩地边缘、河流附近，人工种植平沙地。中度沙漠化土地>15～3537.5722.3地貌景观已有明显变化，原生表土被风蚀流动。沙丘或吹扬的灌丛沙滩成片庄与固定沙相互交错分布，生态系统退化。分布在河流阶地边缘、沙丘及沙漠边缘丘陵区。重度沙漠化土地<150.01地貌景观上为黄色的各型沙丘、沙袭，表面沙纹发育，植被稀少或无植被，并以风力作用下发生移动。

5地质灾害危险性预测评估5.1工程建设诱发﹑加剧地质灾害的可能性由于本建设工程主要为矿井井下采矿工程，工程建设可能诱发加剧主要灾害为地裂缝、地面沉陷等灾害；采矿会造成含水层疏干，导致水源地破坏；地面沉陷可能诱发或加剧的主要灾害有边坡滑塌，沙、砂土质高边坡失稳；由于废弃矿渣（矸石）的不合理堆放，可能堵塞沟谷而引发泥石流；矿井废水的排放会引起部分地段地表水、地下水的环境污染等问题。5.1.1煤层采空区地面沉陷变形预测评估5.1.1.1（1）地表沉陷变形的形式：根据该评估区开采煤层与覆岩结构特征，煤层采深与采厚比介于18～31之间的特征分析，该矿井开采后地表变形以形成沉陷盆地为主。同时不排除在矿井范围内的青草界沟谷的沟底及边缘地带，出现地表裂缝、漏斗状流沙口和塌陷坑的可能性。该矿井范围内6层可采煤，每层煤划分为2个盘区，共设计12个盘区，每个盘区资源量分别为：234.54Mt、300.88Mt、214.95Mt、274.11Mt、60.40Mt、89.83Mt、76.84Mt、193.31Mt、398.25Mt、183.22Mt。设计计划每个盘区开采年限大约为12～15年。地表沉陷变形将随采掘工作面、盘区的推进，地表逐渐形成沉陷盆地。沉降中心预计基本上与开采中心相同。地表裂缝和塌陷坑可能出现在青草界沟和河则沟沟谷、沟底及沟谷边缘。（2）地表变形量预测评估：根据国内相似煤田矿井开采地表沉陷变形的经验，尤其是根据神北矿区大柳塔矿采空区地面塌陷监测的经验，预计该矿井采空区地表最大沉陷量、倾斜位移和水平位移变形量与煤层采厚密切相关，一般成正比例关系。单层采动的下沉系数为：q=0.55～0.60重复采动的下沉系数为：q=0.60～0.65水平移动系数：b=0.31影响传播角：θ=80°～85°（在基岩中θ=80°～85°，若在土中θ=40°～45°）主要影响角正切：tgβ=2.0重复采动的正切值：tgβ=2.4影响半径：r=H/tgβ地表变形量初步按以下预测模式进行预测：最大下沉值：W0=qmcosα最大倾斜值：I0=W0/r最大曲率值：K0=1.52W0/r2最大水平变形值：ε0=1.52bI0最大水平移动值：U0=bW0上式中：m为采厚,H为采深，α为煤层倾角，r为开采影响半径（约为55～65m）。即当先期开采3-1煤层时，沉陷盆地中心的最大沉陷量大约为采厚的0.55～0.60倍，若平均采厚按3.31m计算，则最大沉陷量约为1.82m～1.83m；最大倾斜值约为0.028～0.033；最大曲率值约为0.00077～0.00121m/m2，最大水平变形值约为0.0132～若后期重复开采4-2、5-2煤层，平均采厚按10.0m计算，则矿区最终最大沉陷量约为5.46m～6.02m；最大倾斜值约为0.084～0.109；最大曲率值约为0.00196～0.00302m/m2，最大水平变形值约为0.0396～0.0沉降盆地中心部位以垂向下沉为主，水平位移、倾斜位移量较小；而盆地边缘及外缘裂隙拉伸带则以倾斜位移和水平位移变形为主。上述预测计算模式仅是初步的或大概的，从某种意义上讲,不是很准确。在矿井开采过程中，应根据该矿的实际情况，对每一盘区内主采区的主剖面在地表布设观测点，进行长期观测，总结该矿地表变形的规律，以便指导矿井生产和地表变形预测。沉陷盆地各部位变形值可用煤炭部门常用的变形预计法（概率积分法）去预测求得；还可以对采空区地面沉降塌陷变形进行数字化模拟研究。因开采煤层厚度在开采过程中，随煤层厚度的变化而变化，在各个部位有所不同，所以，只能根据采厚及开采顺序，由矿井地质技术人员在开采过程中进行量化预测评估，这里不再详细叙述。（3）地表变形范围及变形规律预测评估：采空区影响地表变形范围比采空区本身在平面上各外扩展200m。这些扩展带主要以拉伸变形、水平位移和倾斜位移为主，而沉降盆地中心则以垂向沉降变形为主，水平位移、倾斜位移为辅的变形规律。地表变形的时间上与井下采掘工作面的推进速度、距离密切相关。一般地，当回采工作面自开切眼开始向前推进的距离相当于1/4～1/2H0(H0为平均采深)时，开采影响即波及到地表，引起地表下沉。当工作面开采结束后的3～10个月内为地表的剧烈变形期，1～2年内为地表的缓慢变形期，3～5年之后则为地表变形的相对稳定期。但是，在出现地表裂缝和塌陷坑的部位，变形期相对要长，其影响程度相对要严重些。特别是开采多层煤及重复采动时，地表变形周期将会变长。5.1.1.2采空区地表变形诱发地质灾害现象的预测评估（1）滑塌体复活及加剧发生预测评估矿井范围内，在青草界沟谷现有滑塌5处，且存有沟谷沙丘、土和松散土质边坡多处，其中2处滑塌点有人居住，各有1户，房子共有12间。随着开采范围的不断扩大，矿区会陆续出现大面积不均匀下沉的地表变形现象。由于矿井区地表主要发育青草界和河则沟两条沟谷，其他地域均为风沙滩地和沙丘，因此大多地域基本无人居住，仅在青草界～沙母河沟和河则沟两条沟谷内，有较多的人家居住。青草界～沙母河沟谷、河则沟沟谷，相对切割较深（30~100m），沟坡自然坡度50°～70°，且均由风积沙组成，结构疏松，具一定的高位势能。因此，采空塌陷区在地表沟谷边缘部位，会引起沙丘边坡失稳，使老滑塌体复活，并会引发新的滑塌体发生。从而影响沿沟谷（2）采空区地面变形使得土地沙漠化进程加快预测评估随着开采煤层的进程加快，采空范围也越来越大，随之而来的矿区地面变形愈来愈严重。地表会出现大面积的沉陷盆地及沟谷地带的不规则塌陷坑、地裂缝和漏斗状流沙口等。这便会破坏原有的生态平衡，破坏植被发育状态，使得有的植物失去生存环境，从而加快了土地沙漠化进程，应当引起高度重视。（3）采空区地表变形引起村庄、住户、人口、房屋变形预测评估矿井范围内，人烟稀少，村庄村民主要分布在青草界～沙母河沟和河则沟沟谷一带。随着地下开采范围的扩大和变化，采空区地表变形势必影响地表村民的生命财产的安全。应引起足够的重视，采取相应的防治措施，将采空区地表变形的损失减少到最低限度。xx煤矿范围内村庄、住户、人口和房屋情况见表5-1。位于采空区地表沉陷盆地中心部位的地面建筑物，尤其是以砖混结构为主、砖木结构为辅的民房。地表抗变形能力差。在沉陷盆地形xx煤矿范围內村庄、住户、人口、房屋情况表表5-1村庄住户（户）人口（人）房屋（间）耕地（亩）备注黄土庙村62262250600沙母河村39178160220公草湾村68293272620长胜采当村254112610802300青草界村1959218001510合计618278024625750注：矿区内人均收入1735元/年（2001）；新建房屋达一半以上，均为砖混结构，造价7000~12000元/间。成过程中，可能随着地面的总体下陷过程中的波浪状地表的活动而出现裂隙或裂缝，形成不同程度的损伤、损坏或微弱破坏现象；有的可能出现毁坏变形。位于沉陷盆地边缘拉伸裂隙带部位的地表居民民房建筑，则可能出现破裂或破坏性变形现象。因此在井下开采过程中，同时应进行地表变形观测，总结该矿地表变形的规律。对采区地表变形量及变形方式进行预测评估。对地面村民住户房屋的变形程度，真正做到提前告知。最大限度的降低采空区地表变形引起的损伤破坏程度、减少人民生命的损失。根据上述预测评估结果和三下采煤规程中关于砖混结构建筑物损坏等级的判别标准，本矿区采空区地表变形可能引起居民住房出现不同程度的损伤、损坏变形，矿山建设方应按规定，采取相应的防治工程措施，并进行适当的维修、维护和搬迁，确保人民生命财产的安全。5.1.2采空区覆岩移动变形可能波及上覆含水层疏干危及水源地采空区覆岩变形的三带概况：采空区冒落带高度主要取决采出煤煤层的厚度和覆岩的结构，一般为采厚的3～5倍。由于本区煤层覆岩大多属中硬岩类，按煤炭工业局煤行管字[2000]第81号《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中提供的冒落、裂隙带计算公式：H保=3AA=ΣM(Hm—冒落带高度，Hli—裂隙带高度，H保—保护层厚度，ΣM—累计采厚，k—碎胀系数，α—煤层倾角)估算该矿冒落带、裂隙带高度如下：冒落带：该矿井开采3-1煤层时，设计院按上述公式计算的冒落带高度约为10.90～11.90m。而勘探单位按，计算开采3-1煤层时，冒落带高度约为12.90～19裂隙带：采空区上覆岩层中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的岩层称为裂隙带，位于冒落带之上。该矿井开采3-1煤层时，设计院计算的冒落裂隙带最大高度为43.20～46.90m。而勘探单位按，计算开采3-1煤层时的冒落裂隙带最大高度为68.53～95.64m。说明大于3-1煤层正常基岩厚度（2.09～73.81m），冒落裂隙可直接沟通风化基岩含水层，成为全区主要的充水通道。青草界沟谷地带冒落裂隙带可能直接沟通松散含水层造成含水层疏干。开采4-2煤层时，冒落裂隙带高度约为57.42～93.87m；开采5-2煤层时，冒落裂隙带高度约为43.20中国矿业大学资源与环境工程学院与陕西煤田地质局185队等四家生产与科研单位，1998年对榆神府矿区保水采煤进行了