地质调查及水文分析报告

1、陕西省神木县麻家塔乡敖包沟煤矿地质调查及水文分析报告神木县麻家塔乡敖包沟煤矿 2014年2月陕西省神木县麻家塔乡敖包沟煤矿地质调查及水文分析报告一、井田位置及交通神木县麻家塔乡敖包沟煤矿位于陕西省神木县县城西北方向10 km处，行政区划隶属陕西省神木县麻家塔乡。神(木)延(安)铁路及S204省道从煤矿区东部通过。煤矿北距包(头)神(木)朔(州)铁路孙家岔集装站50km，东南距神木县城约10km，交通较为方便。井田交通位置见图1-1-1。井田交通位置见图111。二、地形地貌整合区地处黄土高原北部，毛乌素沙漠南缘，整合区地地表大部被第四系风积沙覆盖。地势总体西高东低，海拔标高10751175m，相

2、对高差100m。三、河流与水系整合区内无大的河流，南部边界为水磨河，由西向东流经本区南部边界，中部敖包沟属季节性河流，由北向南穿过本区流入水磨河后向东汇入窟野河。本区河流属季节性河流，主要由大气降水补给，明显受季节控制，夏、秋季洪水期流量较大，冬、春季枯水期流量甚微。四、气象与地震本区为典型的北温带干旱、半干旱大陆性季风气候，冬季严寒，春季多风，夏季酷热，秋季凉爽，昼夜温差悬殊，四季冷热多变。常年干旱少雨，年蒸发量较大。全年无霜期较短，一般十月初上冻，次年四月初解冻。多年平均气温8.4（19571990），极端最高气温38.9（66年6月21日），极端最低气温-28.4（58年1月16日），多

3、年平均降水量435.7mm(1957-1991年)，枯水年降水量108.6mm（65年），丰水年降水量918.1mm（67年），多年平均风速2.2m/s(1957-1989年)，极端风速25m/s（70年7月18日），年最多风向NW，年最大冻土深度146cm（68年2月），多年平均气压910毫巴（1974-1989年），全年降水量分配很不均匀，多以暴雨形式集中在7-9月份，约占降水量的68%。不同年份降水量变化明显。本区隶属华北地台鄂尔多斯向斜东翼陕北斜坡，历史上地震灾害较少。公元1448年、1621年府谷、榆林、横山发生过五级地震，此后再未记录过4级以上的地震。根据国家地震局中国地震反应普特

4、征周期区划图（GB18306-2001）B1图和中国地震动峰值加速区划图（GB18306-2001）A1图，榆林地区地震反应普特征周期Tm为0.35s，地震动峰值加速度PGA0.05g，相当于中国地震局1990年发布的中国地震烈度区划图（50年超越概率10）地震烈度度。三、矿区经济发展状况 整合区地处神木县城西北，人口稀少，人口密度15-20人/km2。由于水土严重流失，农村生活条件相对落后。农作物以谷物、豆类、玉米为主，经济作物有土豆、葵花等，畜牧业以猪、羊为主。随着神府矿区的开发和包(头)神(木)朔(州)铁路的建成通车，资源开发已极大带动了本区经济发展和社会进步，尤其西部大开发和神府矿区的

5、建设，使煤炭工业迅速成为地区的主导产业，拉动了区域经济的飞速发展。整合区内的大多居民已搬迁到较平坦的河流两侧，从事商贸经营，居民生活、收入及生产条件都有了很大改观。本井田范围内无文物古迹旅游区及自然保护区。 四、电源条件我矿设双回LGJ-95，10kV供电线路至本矿工业场地10/0.4kV变电所。一回电源引自上榆树峁35kV变电站的10kV母线，距离约9km；另一回电源引自泥河35kV变电站的10kV母线, 距离约6km。全线采用钢筋混凝土单杆，线路两端均装设避雷器。正常情况下，双回路同时分列运行，故障情况下单回路运行带矿井全负荷时，电压损失均小于5%，满足规范要求。五、水源条件本煤矿生产、生

6、活用水水源利用原工业场地内既有的供水设施，不足部分就近打井取自第四系上更新统萨拉乌素冲洪积层孔隙潜水。井下消防洒水首先考虑井下水处理后复用。总之，本矿井水源可靠。六、建筑材料本区主要建筑材料需从外地运入，砖、瓦、砂、石等建材可就地生产。区内有多处小规模的机砖厂，可提供矿井建设所需的机砖与水泥制品，但当地砂、石多数质量不高，建设中应严把质量关。七、外部协作条件本煤矿距神木县县城约10km，神木县县城有设施齐全的生活居住、商业服务、医疗卫生等，可为本煤矿提供服务。本矿井的机电设备大、中修等可依托大柳塔中心区的机修厂、设备租赁站。因此，本矿井的外部协作条件优越。 八、原有煤矿现状敖包沟煤矿是由原“神

7、木县麻家塔乡敖包沟煤矿”整合扩大而成的。原敖包沟煤矿于2000年9月由神木县麻家塔乡敖包沟煤矿进行了采矿权登记，采矿权人为“神木县麻家塔乡敖包沟煤矿”，于2004年换领了采矿许可证；2007年6月16日又重新换领了采矿许可证，登记的平面范围、拐点坐标如表1-1-1所示，矿区坐标：经度11021051102156、纬度385344385420，矿区东西长约1110m，南北宽约1000m，登记面积1.0831km2，限定开采煤层为5-2号煤层，登记证号为：34，有效期为18个月（2007年6月2008年12月），生产规模为6.00万吨/年。第二节 地 质 特 征一、地层据钻孔揭露和地质填图资料，整

8、合区范围内地层从老到新依次为：三叠系上统永坪组(T3y)、侏罗系中统延安组(J2y)、新近系上新统保德组(N2b)、第四系中更新统离石组(Q2l)、第四系全新统风积砂(Q4eol)、冲积层（Q4al）。1、三叠系上统永坪组(T3y)地表未出露，据钻孔揭露，永坪组岩性为一套灰绿色巨厚层状的中、细砾长石石英砂岩，含有云母和绿泥石，分选性及磨圆度中等，发育大型板状交错层理、楔状交错层理，顶面起伏。露头处因风化而多呈浅灰绿色，向下过渡到灰绿色。2、侏罗系中统延安组(J2y)延安组(J2y)为整合区唯一的含煤地层，与下伏永坪组(T3y)呈假整合接触。顶部遭剥蚀。根据钻孔揭露，区内保存延安组第一段(J2y

9、1)和延安组第二段(J2y2)。（1）延安组第一段(J2y1)全区分布，基岩多沿沟道出露。含5-2、号煤层，平均厚度约26m。岩性以粗、中粒长石石英砂岩为主，次为浅灰色到深灰色细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩夹少量黑色泥岩。（2）延安组第二段(J2y2)整合区仅保留44号煤层层位，冲沟中均有基岩出露，该段上部在部分地段遭受剥蚀。平均厚度约45m。本段地层以灰色粉砂岩、细粒砂岩和粉砂质泥岩为主，夹煤层、炭质泥岩和菱铁质泥岩透镜体。岩性特征：下部以灰白色中、细粒长石石英砂岩为主，局部夹灰色粉砂岩及泥岩。中部和上部以灰色粉砂岩，粉砂质泥岩为主，并与灰白色中细粒岩组成互层，夹泥岩、炭质泥岩和菱铁质泥岩透镜体

10、，粉砂岩中保存垂直层面的虫孔痕迹。3、新近系上新统保德组(N2b)分布于整合区较大沟谷两侧，一般厚度5.0030.00m。岩性为一套浅棕红色粘土、亚粘土、夹钙质结合层，与下伏地层呈不整合接触。4、第四系中更新统离石组(Q2l)分布于整合区沟谷两侧，一般厚度515m。岩性为浅棕黄色亚砂土、亚粘土，夹数层分散状钙质结核，具有柱状节理，与下伏地层呈假整合或角度不整合接触。5、第四系全新统风积砂(Q4eol)整合区内普遍发育，广布于整合区地表，覆盖于其它地层之上，厚度015cm。整合区位于鄂尔多斯拗陷盆地伊陕单斜区之内，地层总体为倾向NWW,倾角不足1的单斜构造。区内没有发现断层，邻近矿井生产也未发现

11、有断裂现象，属构造简单类型。第三节 煤 层 特 征一、煤层整合区内含煤地层为侏罗系中统延安组地层，本区保留一二段地层，共含煤2层（44、5-2）， 5-2号煤层为大部可采煤层，仅整合区南部因煤层自燃而无保留；44号煤在区内属不可采煤层。5-2号煤层可采厚度为3.566.84m，平均厚度4.86m，煤层厚度变化不大，规律性明显，底部含12层夹矸，夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩为主，厚度0.050.20m，属稳定型煤层，底板标高为10741069m，埋藏深度为0105m。二、煤质1、物理性质和宏观煤岩特征区内煤层均为黑色，条痕褐黑色，断口主要为参差状及阶梯状，弱沥青沥青光泽；煤的宏观煤岩类型以半暗型为主

12、，暗淡和光半亮型煤少量。52煤层有机组份变化在88.299.1%之间，平均可达96.3%。镜煤组份半镜煤组份平均含量41.6%，半丝加丝质组平均为52.9%，稳定组分平均为1.1%，无机组分主要为碳酸盐类及粘土类，4-4、5-2煤层有少量硫化物，（0.26.3%），镜煤反射率0.5200.690%，属第变质阶段烟煤，即长焰煤不粘煤范畴。52煤层视密度为： 1.29t/m3。2、煤的化学性质及工艺性能原、浮煤工业分析测试成果综合统计见表1-2-1、1-2-2。 水分（Mad）5-2号煤层原煤水分含量为5.176.74%，平均5.99%；浮煤水分含量为5.376.96%，平均6.13%。 表1-2

13、-1原煤工业分析测试成果综合统计表煤层编号工 业 分 析（%）MadAdVeda5-25.17-6.745.99(3)5.93-8.787.05(3)34.64-36.5035.41(3)表1-2-2浮煤工业分析测试成果综合统计表煤层编号工 业 分 析（%）MadAdVeda5-25.37-6.966.13(2)4.06-4.664.30(3)34.01-36.3135.21(3) 灰分（Ad）5-2号煤层原煤干基灰分产率（Ad）变化在5.938.78%之间，平均7.05%，属特低灰分煤级别；浮煤干基灰分产率（Ad）变化在4.064.66%之间，平均4.30%。 挥发分（Vdaf）5-2号煤层

14、原煤可燃基挥发分产率（Vdaf）变化在34.6436.50%之间，平均35.41%；浮煤可燃基挥发分产率（Vdaf）变化在34.0136.31%之间，平均35.21%。属中高挥发分煤。3、煤的可选性据详查资料，本区煤层属易选煤。4、煤类及工业用途依据中国煤炭分类国家标准（GB5575186），区内52号煤层为不粘煤（BN31号）。本区煤质优良， 5-2号煤层为特低灰、特低硫、低磷、特高发热量、弱结焦、富油、优等易选的不粘煤（BN31号）。可用于低温干馏法生产低温焦油，亦可作为动力用煤及气化、液化等化工工业原料。第四节 水文地质特征一、区域水文地质概况本整合区地处陕北黄土高原北部,毛乌素沙漠的东

15、南缘，地表广布第四系风积沙层，地形较为平缓，地表沙丘、沙地连续不断，极易接受大气降水补给。基岩沿沟谷出露。区内地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙、裂隙潜水；基岩裂隙潜水及碎屑岩孔隙、裂隙承压水。厚层泥岩和粘土为主要隔水层。1. 含（隔）水层按地下水赋存条件及水力特征，将矿区含水层划分为新生界松散层孔隙潜水和中生界碎屑岩裂隙承压水两大类，简述如下： 全新统冲积层、风积沙层孔隙潜水区内冲积层呈条带状分布于各大沟谷的阶地中。岩性以粉砂土、细砂及中沙为主，富水性较弱。第四系风积沙层，地形较为平缓，地表沙丘、沙地连续不断，极易接受大气降水补给。 第四系中更新统黄土弱含水层及新近系红土隔水层离石黄土呈棕黄

16、色，以亚粘土为主，含钙质结核，具柱状节理。据邻区资料，该层含水微弱，透水性差，为弱透水层。另特别指出：当土层裂隙极其发育，且在上部含水层补给充分的地方其含水性能也不容忽视。 新近系红土岩性以棕红色粘土、亚粘土为主，大部分地段底部含钙质结核层，总体含水性极差，塑性大，分布较稳定，是区内主要相对良好的隔水层。 中侏罗统延安组裂隙承压水延安组为本区的含煤地层，且连续沉积、连续分布，依据沉积岩石在垂向上的变化，将井田内延安组裂隙承压水可分为风化裂隙水和正常基岩裂隙承压水两大方面进行叙述。 风化基岩裂隙承压水顶部均有一段风化岩石存在，风化岩厚度平均约15m左右。由于受风化后其颜色较复杂，多为灰黄色，黄绿

17、色，黄褐色等，其结构较疏松，裂隙较发育，含水岩性以中、细粒砂岩为主。据钻孔风化岩段抽水试验成果：涌水量0.00290.264L/s，单位涌水量0.000270.00862L/sm，渗透系数0.00240.0199m/d，水化学类型为CL- Na型，矿化度1.1841.509g/l（据详查地质报告资料）。 正常基岩裂隙承压水正常基岩结构较致密，裂隙不发育，渗透性能较差，含水层岩性为灰白色中、 粗、细粒砂岩。延安组I 段岩性以灰白色的中、细粒长石石英砂岩、泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩为主，其结构致密，裂隙极不发育，渗透性能较差，含水微弱。 5-2煤层烧变岩裂隙孔洞潜水沿52号煤层露头形成的火烧岩，多沿

18、沟谷两侧山坡分布，地貌多表现为孤包和陡坎，范围较小且多呈狭窄的条带状分布，因上部沙层较薄补给条件差，两侧冲沟发育，所以含水微弱。2. 地下水的补、迳、排条件松散砂层孔隙潜水主要接受大气降水的入渗补给。据神木县气象局1961年2003年资料统计，多年平均降水量434.1mm，多年平均蒸发量1712.0mm，蒸发量是降水量的4倍，但降水集中，79月份占全年降水量的66%。矿区地表多为松散层覆盖，其入渗系数0.300.60，在接受大气降水入渗补给后，地下潜水沿泉域界线分别向两侧运移并以渗出的形式排泄。蒸发及垂直排泄也是潜水排泄的方式之一。碎屑岩裂隙承压水及5-2煤层烧变岩裂隙孔洞潜水主要接受区域侧向

19、补给及上部地下水的渗透补给，基岩裂隙水一般沿岩层面由高向低运移至河谷区出露或顶托越流排泄。由于裂隙不发育，其迳流速度缓慢，局部低洼处可出现地下水滞流；5-2煤层烧变岩中的地下水一般出露于侵蚀基准面以上，主要接受上部沙层中的潜水垂直渗透补给，局部受地下水侧向补给一般顺隔水层向洼处汇集，而以下降泉排泄给地表水。3. 水文地质勘探类型 本整合区地质构造简单，主要含水层有：第四系松散层孔隙潜水含水层及侏罗系延安组砂岩裂隙潜水含水层。5-2煤层顶板主要充水层为砂岩裂隙承压水(或潜水)及烧变岩裂隙孔洞潜水。上述第四系松散层孔隙潜水含水层、砂岩裂隙潜水及承压水均为弱富水，烧变岩裂隙孔洞潜水在局部地段为中等富

20、水。依据矿区水文地质工程地质勘探规范（GB12719-91）的有关内容确定，本整合区水文地质勘探类型为一类二型。即以裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单的矿床。二、矿床充水因素分析（一）充水水源1. 大气降水区内多年平均降水量434.1mm, 且多集中7-9月份，占全年降水量的66%，最大日降水量141.1mm（91年7月21日）。井田内地表多为第四系松散沙层覆盖，十分有利于接受降水补给，但下伏有红土层和透水极弱的基岩存在。故对矿井的充水在本井田属间接充水水源。2. 地表水常年性河流考考乌素沟处于整合区边部，沟道流水属季节性水流，时有干涸现象，故在雨季将会是矿井主要的地表充水因素。3. 地下水

21、各煤层顶板砂岩含水层中的基岩裂隙承压水(或潜水)将会是煤层开采的主要充水水源，当导水裂隙带高度沟通此含水层时，将会成为矿井的直接充水含水层。矿井充水水源主要为第四系松散层孔隙潜水、风化基岩裂隙承压水。基岩裂隙承压水含水性极弱，对矿井生产无危害，在此不再赘述。5-2煤层烧变岩裂隙孔洞潜水虽孔洞裂隙发育，但并非全部含水，主要与潜水补给条件，所处位置及地形地貌密切相关，出露位置高则含水甚微或不含水，如处于地形低洼（侵蚀基准现以下），上部为松散层覆盖，并且又有一定的补给范围，则可形成富水地段，成为矿井充水的直接水源。（二）充水通道整合区内各煤层的充水通道主要为煤层开采后形成的冒落带及冒裂裂隙。煤层之上

22、基岩岩性多为中粗、细粒砂岩，属中硬坚硬类岩石，本次按中硬类岩石计算。计算依据利用216、217、223号钻孔资料，采用矿区水文地质工程地质勘探规范（GB12719-19）中的中硬类岩石的冒落带及导水裂隙带最大高度的经验公式：计算公式： Hm 4MHli 式中：Hm冒落带最大高度（m）Hli导水裂隙带最大高度（m）累计采厚（m）(本区取煤层厚度)n：煤层分层开采层数（本区各煤层均按单层开采计算，即n=1）各煤层冒落带高度及导水裂隙带最大高度计算结果见表1-4-1。表1-4-1 52号煤层冒落带高度及导水裂隙带高度计算表钻孔号煤层厚度(m)上覆基岩厚度 (m)冒落带高度(m)导水裂隙带高 度(m)

23、2166.6878.626.7299.182177.1358.0328.52105.522233.9062.4415.660.03计算结果显示52煤的导水裂隙带发育高度大于或接近其上覆基岩厚度。（三）充水强度分析井下采煤时,矿井的充水强度主要受含水层的富水性、煤层上覆基岩的厚度及冒落裂隙沟通含水层的厚度、大气降水的特征、以及采煤方式及开采强度等因素的影响。本区基岩裂隙水由于其裂隙不发育，结构致密，含水微弱，即使导水裂隙带沟通全部的基岩裂隙含水层，使其成为矿井的直接充水含水层，也不会对矿井的正常生产造成危害。而5-2煤层烧变岩裂隙孔洞潜水虽孔洞裂隙发育，但并非全部含水，主要与潜水补给条件，所处位

24、置及地形地貌密切相关，出露位置高则含水甚微或不含水，但对于处于地形低洼（侵蚀基准现以下），上部为松散层覆盖，并且又有一定的补给范围，则可形成富水地段，成为矿井充水的直接水源，在今后的采掘生产中应引起高度重视。三、矿井涌水量预算敖包沟煤矿地层平缓，富水性弱，水文地质条件简单，目前开采52号煤层。2008年4月对敖包沟煤矿进行了煤矿涌水量及煤炭产量调查。调查结果见表1-4-2。表1-4-2煤矿涌水量及煤炭产量调查表煤炭产量（吨/年）矿井涌水量（m3/h）备 注最大一般152.0831.25地质报告根据区内煤矿实际情况和现有的水文地质资料，对整合后矿井涌水量预计选用富水系数法进行了计算，计算过程如下

25、。富水系数：KPQ0/P0KP富水系数（m3/T）Q0矿井年涌水量（m3）P0矿井年产量（T）富水系数的选择：根据原矿井近年来的矿井涌水量及矿井产量，计算出该矿区的最大富水系数为0.1217 m3/T，平均富水系数为0.073m3/T。矿井涌水量计算公式：据公式QKPP可计算出矿井达产后（t/a）的矿井涌水量为：Q（最大）=0.12173010000（36524）4.17（m3/h）Q（一般）=0.0733010000（36524）2.50（m3/h）故矿井达产后最大涌水量为4.17（m3/h），一般涌水量为2.50（m3/h）。本矿水文地质勘探类型为二类一型，即“以裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单的矿床”。第五节 开采技术条件（一） 岩土工程地质井田内岩土体工程地质大致分为三大类型五个岩层组，第一类为土质岩类，包括有黄土及红土组构成的土层；第二类为软弱岩类，包括有烧变岩组河煤岩组；第三类为半坚硬岩类，包括有粉砂岩、泥岩互层岩组和砂岩组。1土质岩类内分布较广，厚度分布极不均匀，含水性微弱，极易因暴雨洪流冲刷剥蚀，地表调查，在