三李矿二1煤层水文地质特征及充水因素分析
三采区二层探放水设计解读

三采区二层探放水设计技术科2014-6-16三采区二层探放水设计一、采区内水文地质情况分析二煤层开采的充水含水层为第四系含水砂砾层、第三系官庄组砾岩、煤层顶底板砂岩及奥陶系石灰岩含水层。
其中,煤层顶底板砂岩为2煤层开采的直接充水含水层,其它均为间接充水含水层。
依据现有资料及开采实践,复采区2煤层开采的主要充水含水层为第三系官庄组砾岩及奥陶系石灰岩含水层。
1、1)第三系砂砾岩水文地质特征砾石直径0.01~1.0m,呈次棱角状,钙质和红色泥质胶结,井田内广泛分布(仅局部地段不连续),局部山西组中厚煤层(2煤层、3煤层)被侵蚀。
原禹村煤矿在1975年对砾岩下压煤量进行回收时,曾发生砾岩漏水(突水),最大突水量126m3/h,三个月后降至24m3/h,半年后降至6~12m3/h。
原禹村煤矿闭坑前,砾岩涌水量在66m3/h 左右。
九龙山煤矿自1993年建成投产以来,未曾发生过突水。
原禹村2号井在开采2煤层时,曾经在-200东翼运输巷打钻探砂砾岩,结果显示无水,说明局砂砾岩赋水性不均一,以静储量为主。
2)奥灰水文地质特征厚度800m左右,构成煤系之基底,与上覆煤系地层呈假整合接触。
井田的东南西三面均有分布。
该含水层岩溶发育,大量接受大气降水补给,含水极其丰富。
奥灰为承压含水层,静储量大,在边界留设足够的防水煤柱的情况下,奥灰的补给较差,但其静储量大,水头高,且上距草灰较近,略有断层错动,易与徐、草灰发生水力联系。
根据原禹村矿五十年代地质报告,奥灰含水层水文1号孔和2号孔单位涌水量为1.805~2.455L/s.m,为强富水含水层。
原禹村2号井在开采2煤层时,曾经打钻揭露奥灰,水压约2.4Mpa,另矿井在井田南部曾经两次揭露奥灰,其中一水井奥灰水压约2Mpa,水量约200m3/h。
也说明在复采区范围内奥灰富水性较好。
2、充水通道矿井充水通道是连接充水水源与矿井之间的通道,它是矿井充水因素中最关键,也是最难以准确认识的因素。
教学三矿水情水害报告

国投登封教学三矿水文地质分析报告我矿位于白坪井田东南隅、新峰背斜偏南翼。
井田形状东西长南北宽,面积3.95KM2。
井田构造格架由新峰背斜和横贯矿井的箕F7、箕F4、箕F17、三条走向北东~南西的正断层组成。
其中箕F7、箕F4断层将矿井切割成三个条形断层;即箕F7断层以北的北段块、箕F7到箕F4之间的中段块、箕F4断层以南的南段块,南北断块相对下降、中段块相对抬升,形成地垒构造组合。
南段块在箕F4与箕F17之间发育一条低角度滑动构造(箕F4—2),切割层位限于二1煤层上覆岩层,对二1煤层没有直接影响,滑动系统呈片状岩体。
矿井范围内二1煤层顶板与下伏煤层及其底板之间,普遍发育层间滑动构造。
位于滑动面附近的煤层顶底板派生了一系列小型断层和小型褶曲。
矿井构造复杂程度为中等,属二类构造。
第一部分矿井水文地质一、井口及矿区地表情况我矿主井、副井的井口标高为+348.5m,高于当地历年最高洪水位。
矿区地表无河流穿过。
二、煤层顶底板1、煤层顶板直接顶为细粒,中粒砂岩,局部以泥岩为主,平均厚度7m,层面富含炭质及白云母。
老顶以灰色、浅灰色中粒砂岩,裂隙发育。
顶板岩性为稳定型,工程地质条件较好。
2、煤层底板直接底板主要为泥岩及炭质泥岩,平均厚5.0m。
呈黑灰色,鳞片状,可见点状云母和黄铁矿结核,老底为中粒砂岩、砂质泥岩、深灰色夹砂质条带,含菱铁质结核,平均厚6.0m。
底板岩性属极软~松软类型,工程地质条件较差。
3、地层综合柱状图4、水文地质二 1煤层底板的直接充水含水层为太原组上段L7—L8灰岩层段地层,岩溶裂隙的发育程度和富水性不仅受自身条件的制约同时也受地质构造的影响,在箕F4北部含水层富水性弱—中等。
二1煤层顶板直接充水含水层为山西组砂岩裂隙,高度为55.68米,砂岩主要在小紫泥岩以下,在断层发育地段和背斜轴部岩石破碎,节理裂隙发育富水性弱。
正常涌水量为5—10m3/h,最大涌水量为15m3/h。
第二部分充水因素分析一、二1煤层顶、底板水分析山西组二1煤层为我矿开采煤层,太原组上段灰岩溶裂隙含水层是二1煤层底板的直接充水含水层,山西组砂岩裂隙含水层是二1煤层顶扳直接充水含水层,太原组下段灰岩是二1煤层的间接充水含水层,中奥陶统灰岩和上寒武统白云质灰岩岩溶裂隙含水组是二1煤层又一间接充水含水层。
三李煤矿二1煤层底板形态与断裂构造特征

三李煤矿二1煤层底板形态与断裂构造特征采用三维地震勘探技术方法,经过勘探设计、野外采集、资料解释等工作,得出三李煤矿二1煤层的底板形态总体上为一走向近NW,倾向NE的单斜构造,倾角10°~16°,浅部陡,深部相对较缓;以DF5断层为界西部较陡,东部较缓。
所解释的断层均为正断层,大于100m的断层1条,即三李断层;落差小于100m、大于30m的1条,即DF5;落差小于30m(包括30m)、大于10m的2条,即DF3、DF6;落差小于10m(包括10m)、大于5m(包括5m)的2条,即DF1、DF2;其余为落差小于5m的断层5条,即DF4、DF7、DF8、DF9、DF10。
标签:三李煤矿;底板形态;断裂构造;三维地震1 概述三李煤矿位于郑州市西南,位于107国道西侧,郑州至密县公路从勘探区西缘穿过,勘探区东约10km有京珠高速及京广铁路线,区内各乡村间均有简易公路相连,交通十分方便。
矿区属于丘陵地形,地形有一定起伏,相对高差近95m,沟壑较为发育,纵横交错,在勘探区的北部和南部有两条东西向落差20~30m的深沟,大部分被第四纪耕土覆盖。
2 主要煤层本区为石炭二叠系煤系,自下而上划分为四组九个煤段,太原组为一煤段,山西组为二煤段,下石盒子组含三、四、五、六煤段,上石盒子组含七、八、九煤段,总厚690.0m。
共含煤23层,煤层总厚15.33m,含煤系数为2.2%。
其中山西组(二煤段)下部二1煤全区可采,太原组(一煤段)一1煤大部可采,山西组(二煤段)二2煤及太原组(一煤段)一3煤局部可采,七4、五3煤局部可采。
3 二1煤层的底板形态二1煤层的底板形态与勘探前基本相同,总体上为一走向近NW,倾向NE 的单斜构造,倾角10°~16°,浅部陡,深部相对较缓;以DF5断层为界西部较陡,东部较缓。
区内二1煤层埋深表现为南部和西部较浅、东部和东北部较深的特点,在测区西南部边界最浅,二1煤底板标高为±0m;东北部最深,二1煤底板标高为-420m。
掘进工作面水文地质情况分析报告及水害防治实用措施.doc

禹州神火隆源矿业有限公司11011 工作面水文地质情况分析报告及水害防治措施一、工作面概况1、工作面地面位置工作面对应地表位于张湾村西南处农田,地表为第四系所覆盖,地势较为平坦,设计巷道最低处与地表间隔 167m。
2、井下位置及四邻采掘情况11011 工作面北部为西高村一矿、二矿采空区,南部为本矿 11031 工作面(未采),西侧为 11 采区轨道、皮带上山,东侧为矿井井田边界。
3、巷道布置11011 风巷工程 359m,工作面开口于原 11011 工作面二联巷上口,沿二1煤层顶板,按方位角 74°掘进与 11011 切眼贯通。
巷道由西向东为 2°~ 4°上坡。
11011 机巷工程量 397m,工作面开口于原11011 工作面二联巷下口,沿二 1 煤层顶板,按方位角74°掘进与11011切眼贯通。
巷道由西向东为2°~4°上坡。
11011 切眼工程量 83m,工作面开口于原 11011 风巷里口,沿二1煤层顶板,按方位角 164°掘进与 11011 风巷。
巷道由西向东为 15°~ 17°下坡。
二、地质构造情况1、工作面主要沿着二叠系山西组二 1 煤层掘进,二 1 煤层直接顶为中细粒长石石英砂岩,含白云母及黄铁矿结核。
厚度约25m,局部夹二3煤,厚度()。
二 1 煤底板为深灰色砂质泥岩、泥岩及灰色细粒砂岩或粉砂岩。
细砂岩薄层状,含较多小白云母及炭质,含菱铁质结核,夹不规则泥质条带,具波状、透镜状、槽状层理,平均厚 5m。
煤(岩)层倾角 15~17°,平均 16°。
2、根据矿井地质报告,结合附近巷道实际施工揭露情况分析,预计工作面掘进范围内无断层,工作面局部底板可能有轻微褶存在。
三、水文地质情况1、地表水本工作面位于补给径流区,李楼河从工作面上部流过,河流流量随季节性变化在~ s 之间。
地表水会通过冒落裂隙带向深部微弱下渗,由于煤层顶板有厚层砂泥岩隔水层阻隔,因此地表水体对巷道掘进影响微弱。
煤矿涌水排水工作总结(1)

**矿XX工作面涌水、排水工作总结XX工作面XX-5巷在掘进至里程2062-2298米段、XX-2巷在掘进至里程2060-2253米段出现不同程度的顶板淋水、煤壁渗水、底板涌水等现象。
后经全力排水,目前已基本稳定。
本次事件肯定了我矿在地测防治水工作方面的成绩,检验了我矿在应对矿井突水等紧急情况下的应急能力,但也反应出“三单”执行不力、水文地质条件不清等问题。
通过对事件过程进行深刻分析,认真总结经验,吸取教训,进一步健全和完善矿井防治水管理体系,提高矿井防治水工作能力。
一、XX工作面慨况XX工作面位于二盘区西南部,设计长度3101米,倾向230.5米。
煤层厚度14.29 24.38米,平均19.18米,煤层倾角1-3°,对应上覆无侏罗系小煤窑采空区。
盖山厚度359-610米,平均479米。
两顺槽巷道设计宽5.5米,巷高3.6米,沿石炭系3-5号煤层底板掘进。
工作面东北部1150米处为8218回采工作面,东南以二盘区三条盘区大巷为界,北西至四盘区边界。
巷道掘进区域位于带压开采区,底板隔水层厚度80米,底板突水系数为0.02Mpa/m,小于构造破坏段临界值0.06Mpa/m,评价报告显示该区域底板突水危险性为安全区。
受二盘区煤层底板整体走势控制及西南方向落差30米的F1686正断层牵引作用影响,巷道异常段区域为二盘区相对低洼处。
二、工作面涌水排水情况受构造及水文地质等条件影响,XX-5巷在掘进至2062米处、XX-2巷在掘进至2060米开始,巷道均出现不同程度的顶板淋水、煤壁渗水、底板涌水等现象,且随着巷道的掘进逐渐增大,XX-5巷最大涌水量107.6 m3/h,XX-2巷最大涌水量296 m3/h 。
1、XX-5巷涌水情况XX-5巷于2016年8月27日掘进至2062米处时,工作面迎头底板处出现裂隙涌水,水质清澈,透明无色无味,水温30°,涌水量为0.13 m3/h。
掘进至2121米时在巷道右帮部施工的150米超前探查钻孔出水,水量为1.2 m3/h,后逐渐减小,目前水量为0.2 m3/h。
河南新密煤田二1煤层充水特征分析

中 国 煤 炭
地 质
C0AL GEoLoGY OF CHI NA
V 0 1 . 2 5 No . 0 9 S e p. 2 01 3
河 南 新 密 煤 田二 煤 层 充水 特 征 分 析
申明剑 , 郗 国增 , 陈荔荔
( 1 . 河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院 , 河南 许 昌 4 6 1 0 0 0 ; 2 . 河南省地质矿产勘查开发局测绘地理信息院 , 河南 郑州 4 5 0 0 0 6 ) 摘 要: 新密煤 田在开采二 , 煤 层时 , 矿井涌水量从每小时数立方米 到上千立方米 , 差别极大 , 个别矿井 因水量太大多 年达不到设计开采能力 。在研究矿区水文地质条件的基础上 , 分析 了煤层 的充水特征 , 认为煤层 的顶板直接充水含 水层是二叠系下统下石盒子组底部 的砂岩 裂隙水 , 底板直接充水含水层是石炭 系太原组灰岩岩溶裂 隙含水层 , 奥陶 系岩溶裂隙含水层 是煤 层底 板间接充 水含水层 ; 通常情况下顶板水不会对采煤构成威胁 , 灾害性突水主要来源于煤 层底板 ; 石炭系灰岩含水层与奥 陶系灰 岩含水层水力联系较 密切 , 通常矿井大 的涌水都有奥 陶系灰岩水参与 ; 大隗 断层使得 区内寒武 系中上统灰岩直接与二叠 系石 千峰组砂 、 页岩接 触 , 隔断 了南北 两侧 的水 力联 系 , 并将 矿区分割
为两个水文地 质亚 区; 矿井在开采 深度在+ 5 0 m标高 以上 时 , 充水水 源主要来源于煤层顶 板 , 底板 无水, 在开采 深度
在+ 5 0 m以下时 , 矿井涌水 量相对较大 , 随着开采深度 的增加 , 矿井涌水量有逐渐减小的趋势。该研究 对确定 矿井充 水 因素 , 进行突水 预防具有指导 和借鉴意义 关键词 : 二. 煤层 ; 水文地质特征 ; 含水层 富水性 ; 矿井充水 ; 构造控水 ; 新密煤 田
平煤十三矿水文地质特征及充水因素分析
摘要:本文通过对平煤十三矿含、隔水层及断层带水文地质特征的分析,对现开采二1煤层有影响的主要为地表汝河水、第四系含水层水、二1煤层顶板砂岩水、石炭系灰岩溶岩水和寒武系灰岩水。
地表汝河水、第四系含水层水和二1煤顶板砂岩水对煤层的开采影响较小。
受采掘活动的影响,煤层底板下的石炭系灰岩溶岩水对矿井安全生产威胁最大,在遇断层时,寒武系灰岩水可能会通过断层带参与补给,要特别注意预防底板灰岩水突入矿井。
关键词:水文地质充水因素十三矿平煤十三矿位于平顶山煤田的东北部,距平顶山市17km,辖区属许昌市襄城县紫云镇,归襄、郏两县管辖。
矿区东西走向长15km,倾向宽2.3~5km,面积53.6km 2。
2008年核定年生产能力为210万吨/a,主采二1(己15、17)煤层,开采深度由-100m 至-800m 标高。
矿井开拓方式采用一对立井、两个水平(-525m、-800m)分区开拓,采区上下山开采,采煤方法为走向长壁式采煤法,现有己一、己二、己三3个生产采区和己四准备采区。
1区域水文地质条件平顶山煤田构造形态呈现出地垒型的复向斜构造,其座落在汝河和沙河之间的分水岭地带,平顶山煤田的四周受到接近南北和接近东西向两组张性断裂的控制,构成的地垒型断块呈现多边形。
其褶曲以李口向斜为主体,向斜西部倾向状张寨;东部翘起收敛,轴向为北西-东南方向。
十三矿井田处在李口向斜的东北翼,襄郏一号正断层以南。
详细构造如图1-1所示:南西九重山沙河湛河一矿平顶山张寨李口向斜郑家寨灵武山向斜平十三矿汝河北东图1-1平顶山煤田九里山-十三矿地质剖面示意图受平顶山煤田的构造控制相对抬起的影响,导致含水层的水力联系被切断,使平顶山煤田成为相对独立的水文地质单元。
李口向斜的北东翼浅部高,深部低,西北高,东南低,具有自流水向斜盆地的径流特征。
总的排泄方向为南东,但是由于断裂构造的干扰,可能会出现局部复杂情况。
天然水位动态变化,越近补给区变化幅度越明显。
三李矿二1 煤层水文地质特征及充水因素分析
三李矿二1 煤层水文地质特征及充水因素分析发表时间:2014-11-25T15:30:59.217Z 来源:《价值工程》2014年第9月上旬供稿作者:刘范[导读] 河南省荥巩煤田三李矿区位于荥巩煤田东部,地理位置处于郑州市西南约5km,荥阳市东南约10km。
On the Hydrogeological Characteristics and Water Filling Factors of Sanli Mine 二1 Coal Seam刘范LIU Fan曰张媛ZHANG Yuan(河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院,郑州450000)(No.2 Institute of Henan Bureau of Geo-exploration & Mineral Development,Zhengzhou 450000,China)摘要院对主要充水含水层、隔水层进行了分析、划分,对主要断裂构造的水文地质特征进行了论述。
在此基础上,对未来二1 煤矿井的充水影响因素进行了分析,指出太原组上部灰岩岩溶裂隙水、奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水和断裂构造是本区未来二1 煤矿井的充水的重要因素。
Abstract: The main water-filled and aquifer, aquiclude are analyzed and classified, and the hydrogeological characteristics of themajor fault structures are discussed. On this basis, this paper analyzed the water filling factors of the 二1 coal well, and presents that theTaiyuan formation upper limestone karst fissure water, Ordovician limestone karst fissures and fault structures are the important water fillingfactors for the 二1 coal well.关键词院含水层;二1 煤;断裂构造;充水因素Key words: aquifer;二1 coal well;fault structure;water filling factor中图分类号院TD745 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2014)25-0042-030 引言河南省荥巩煤田三李矿区位于荥巩煤田东部,地理位置处于郑州市西南约5km,荥阳市东南约10km,行政区划隶属郑州市二七区和荥阳市。
矿井水文地质条件分析及防治水工作情况汇报
矿井水文地质条件分析及防治水工作报告二0一二年三月矿井水文地质条件分析及防治水工作报告一.矿井概况一、地理位置:神木县东梁煤矿(整合区)位于陕北侏罗纪煤田神木北部矿区张家沟井田东南部,地处神木县城以北约35km,行政区划隶属陕西省神木县孙家岔镇管辖。
包(头)—神(木)—朔(州)铁路及省S204省道从井田东部通过,府(谷)—新(街)二级公路从整合区南部通过,整合区距包—神—朔铁路孙家岔集装站约20km,距府(谷)—新(街)二级公路1km,距神木县城约35km,交通较方便。
二、井田范围整合区范围由10个拐点坐标点所组成,开采煤层有5层煤。
整合后井田呈不规则形状,面积为,东西长约2600m左右,南北宽约1200m左右。
3、自然地理整合区位于陕北黄土高原与毛乌素沙漠的交界地带。
整体地形为东部和北部高、西南和南部低,最大高程位于神官梁,高程为+,最低高程位于张家沟,高程为+1110m,海拔标高在+1110~+1237m之间,相对高差。
煤矿区地貌单元属黄土丘陵沟壑区,第四系中上更新统黄土广布,地形支离破碎,梁峁相间,沟谷陡峻狭小。
其特点是黄土覆盖于老地层之上,厚度较大,一般50~100m,由于受外应力的作用,形成一系列特殊的黄土地貌,地形复杂,沟壑纵横,坎陡沟深,地表侵蚀强烈,有疏密不等的短小冲沟,现代地貌作用以流水侵蚀为主,植被稀少,水土流失严重,基岩袒露于沟谷双侧,塬上半固定沙屡见不显。
矿区内发育有一北北西向的主沟—张家沟,沟谷平均宽度40m,注入考考乌素沟;其支沟—尔林兔沟为北西向,平均宽度20m。
整合区位于考考乌素沟以北,乌兰木伦河的西侧。
最低点位于张家沟沟谷,标高约+1110m,即整合区内河流最低侵蚀基准面。
矿区属于窟野河流域,窟野河发源于内蒙古伊金霍洛旗,最后注入黄河。
按照神木县水文观测站资料:该河面积7298km2,连年平均流量s,最小流量s,最大流量13800m3/s (1976年8月2日)。
李村煤勘查区水文地质特征及充水因素解析
矿水文地质类型划分的基本状况和特征。
1 勘查区水文地质条件
1.1 地表水 该区属黄河流域伊河水系。伊河发源于栾川县
西部的伏牛山区,经嵩县、伊川于该区西部流过。本 区分布的人工渠主要有伊东渠。
(1)伊河。伊河受季节影响流量变化较大。据 有关资料,最大流量为 7180m3/s(1937年),最小 流量仅 0.02m3/s(1955年 6月 26日)。自 1958年 在其上游嵩县境内修筑陆浑水库蓄水后,一般流量 为 32.3m3/s。据龙门水文站记载,最高洪水位标高 为 +15450m(1982年8月),最低枯水位标高为
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2019年第 7期
禹志加,等:李村煤勘查区水文地质特征及充水因素解析
第 41卷
+14822m(1944年 3月 2日),相对高差 628m, 伊河无断流记载 。 [25]
(2)伊东渠。 伊 东 渠 位 于 偃 师 市 西 南 部,始 建 于清末,经过解放后三期扩建,干渠总长 31.5km, 首渠引水能力 11.7m3/s,设计灌溉面积 72km2,有 效面积 5333km2。伊东渠承担的主要任务包括: ①农田灌溉;②防洪排涝;③灌区补源。伊东灌区包 括洛龙区的郜庄、裴村、伊洛工业园区的诸葛、李村、 偃师的庞村、高龙。因近年的水源紧张加之工程老 化,现灌溉面积仅诸葛镇 10km2 和李村约 2km2 的 灌 溉 区 。2009年 ,灌 溉 引 水95d,完 成 引 水 总 量 2409万 m3,灌溉 36km2次。 1.2 含(隔)水层
第 41卷第 7期 inaEnergyandEnvironmentalProtection
Vol41 No7 Jul. 2019
李村煤勘查区水文地质特征及充水因素解析
禹志加,李倩倩,朱文豪
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三李矿二1煤层水文地质特征及充水因素分析作者:刘范张媛来源:《价值工程》2014年第25期摘要:对主要充水含水层、隔水层进行了分析、划分,对主要断裂构造的水文地质特征进行了论述。
在此基础上,对未来二1煤矿井的充水影响因素进行了分析,指出太原组上部灰岩岩溶裂隙水、奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水和断裂构造是本区未来二1煤矿井的充水的重要因素。
Abstract: The main water-filled and aquifer, aquiclude are analyzed and classified, and the hydrogeological characteristics of the major fault structures are discussed. On this basis, this paper analyzed the water filling factors of the二1 coal well, and presents that the Taiyuan formation upper limestone karst fissure water, Ordovician limestone karst fissures and fault structures are the important water filling factors for the二1 coal well.关键词:含水层;二1 煤;断裂构造;充水因素Key words: aquifer;二1 coal well;fault structure;water filling factor中图分类号:TD745 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)25-0042-030 引言河南省荥巩煤田三李矿区位于荥巩煤田东部,地理位置处于郑州市西南约5km,荥阳市东南约10km,行政区划隶属郑州市二七区和荥阳市。
地理坐标为北纬34°38′11″~34°43′50″,东经113°24′39″~113°39′07″。
区内地层由老到新为奥陶系中统马家沟组;石炭系上统本溪组、上统太原组;二叠系下统山西组、下石盒子组;上统上石盒子组和石千峰组;三叠系下统刘家沟组、和尚沟组、新近系、第四系,其中石炭系上统太原组和二叠系下统山西组为主要含煤地层,区内可采煤层为二1煤层,煤层铅垂厚度1.17~8.78m,平均厚度4.72m,倾角7°~13°。
二1煤层埋藏深度在550m~1800m,底板展布标高约为-300m~-1650m。
区内基本构造形态走向近北西向,倾向北东15~55°,倾角7~13°的单斜构造;构造形迹以高角度正断层和滑动构造为主,即郭小寨断层、贾峪断层、李家台断层,并在二1煤层附近发育3处低缓角度的滑动构造,使区内部分地区煤层变薄和缺失。
1 区域水文地质条件荥巩煤田地处黄河、淮河两大流域,南部的嵩山及汜河东侧的南北向丘陵为黄淮河流域的分水岭。
根据荥巩煤田所处的水文地质条件和地下水赋存特征,区域水文地质划分为孔隙地下水系统和岩溶地下水系统。
其中孔隙地下水系统以索河和汜河分水岭为界,分属淮河地下水系统和黄河地下水系统。
岩溶地下水系统划分为三李泉流域岩溶水系统,该系统由西南部的五指岭断层及沙鱼沟断层、南部的荥巩(密)背斜轴、东部的王宁庄背斜及北部的须水断层所限范围构成该煤田岩溶地下水系统的区域水文地质边界(图1)。
2 水文地质条件分析2.1 含水层2.1.1 第四系、新近系潜水含水层主要由松散的砂土及厚度不等的粘土、砾石和砂质粘土组成,含水层与隔水层厚度均不稳定,含水层厚度为0~10m,靠大气降水补给。
局部区域新近系揭露有泥灰岩层,泥灰岩含水层的岩溶裂隙较为发育,含(透)水性不均匀,单位涌水量为0.00631~1.30L/s·m,渗透系数为0.0084~3.15m/d。
三李煤矿在靠近二1煤层露头采煤时,新近系泥灰岩岩溶裂隙水曾涌入采面,最大涌水量达300m3/h以上,导致矿井停产,目前涌水量稳定在100m3/h左右。
2.1.2 三叠系、二叠系砂岩裂隙含水层比较重要的含水层有大占砂岩、砂锅窑砂岩、田家沟砂岩、平顶山砂岩、金斗山砂岩等,区内该含水层埋藏较深,含水层平均厚度约240m。
该含水层岩芯较完整,裂隙发育较差,含水性弱,但局部裂隙发育段有一定的富水性,钻进过程中出现冲洗液严重漏失现象。
2.1.3 二1煤层顶板砂岩裂隙含水层该含水层为二1煤层顶板直接充水含水层,包括山西组大占砂岩及下石盒子组底部的砂锅窑砂岩,岩性以细、中、粗粒砂岩为主,一般发育3层,平均厚度约26m,据原三李勘探区7-2孔抽水试验资料:二1煤顶板砂岩含水层单位涌水量为0.0135L/s·m,渗透系数为0.1119m/d,水位标高+177.25m,水化学类型为HCO3-K+Na型。
该含水层属弱富水性。
2.1.4 太原组上部灰岩岩溶裂隙含水层平均厚度13m,为灰黑色厚层状燧石灰岩,岩石致密坚硬,可溶物含量较高,岩石裂隙发育不均匀,透水性受岩溶裂隙发育程度和充填程度控制。
钻孔抽水试验资料表明,钻孔单位涌水量为0.00019~3.04L/s·m,渗透系数为0.000135~26.65m/d,水位标高为+175.73~+77.11m,水温33~35.5℃,水化学类型为HCO3-Ca或HCO3·SO4-Ca·K+Na·Mg型。
表明该含水层岩石溶蚀裂隙及导/富水性不均一,为中等富水的承压水含水层。
该含水层与二1煤之间有效隔水层厚22.04m,主要由泥岩、砂质泥岩组成。
正常情况下,煤层底板的有效隔水层厚度不能够满足计算的安全隔水层厚度,在构造发育地段,由于断层导水,是造成二1煤层底板突水的主要水源。
2.1.5 太原组下部灰岩岩溶裂隙含水层平均厚度约8m,该层钻孔单位涌水量为0.01062~5.09L/s·m,渗透系数为0.0819~52.55m/d。
水位标高+178.25~+180.20m;水温26℃,水质为HCO3·SO4-Ca·Mg型,总硬度312.96mg/L。
为中等富水的含水层。
在断裂带附近或岩石溶蚀裂隙发育地段,含水层有极强的富水性。
2.1.6 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层由奥陶系马家沟组白云质灰岩组成,厚度为5.55m~22.56m,本层单位涌水量为0.14~0.21L/s·m,渗透系数为0.347~0.433m/d,水位标高为+61.90m,水温达44℃,水质为HCO3 -Ca·Mg型,矿化度为0.592g/L,具中等富水性。
2.2 隔水层2.2.1 三叠系和二叠系碎屑岩段隔水层由三叠系刘家沟组和二叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组各煤段中的砂泥岩组成,厚度约448m~839m,由西南向东北方向厚度有增厚趋势,受构造影响局部地层缺失约200m。
该隔水层岩性以泥岩、砂质泥岩为主,致密细腻,隔水性能良好,能对上部新近系泥灰岩含水层和下部二1煤层顶板砂岩承压含水层之间的水力联系,起到良好的阻隔作用。
各厚层泥岩之间的砂岩含水层相互之间没有水力联系,含水性较弱,同时因其岩性坚硬,在各泥质岩层中可起到骨架作用,相对增强了泥质岩层的抗压强度,提高了泥质岩层的隔水性能。
2.2.2 二1煤层顶板碎屑岩段隔水层由大占砂岩和砂锅窑砂岩之间的砂泥岩层组成,厚度约12~45m,沉积比较稳定,岩性由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及部分不含水的细粒砂岩组成,隔水性能良好。
2.2.3 二1煤层底板碎屑岩段隔水层由二1煤层底板至L8灰岩顶界之间的砂泥质岩、砂岩层组成,厚度约14~33m,岩性以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和细粒砂岩为主,沉积稳定,分布连续,其中的二1煤底板砂岩虽然厚度较大,但裂隙不发育,透水性差,具有相对隔水能力,强度大,可增强整体的隔水性。
2.2.4 太原组中段碎屑岩段隔水层由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩等碎屑岩和两层石灰岩组成,厚度约11~28m,间夹数层薄煤层,岩石致密,岩心完整,透水性差。
该段是阻隔太原组上、下段灰岩含水层间水力联系的良好隔水层。
2.2.5 本溪组铝土质泥岩隔水层主要由下自奥陶系灰岩顶面,上至一1煤或相当于一1煤的炭质泥岩底面的铝土质泥岩组成,厚度约7~10m,岩石致密,透水性能差,具有良好的隔水性能。
在原始状态下,该隔水层能够阻隔上部太原组灰岩含水层和下部奥陶系灰岩含水层之间的水力联系。
2.3 断裂构造水文地质特征矿区北部郭小寨断层系一个走向近东西、倾向南的正断层,在区内延展长度约为16km,落差大于400m,倾角约75°,断距较大,致使上盘L7-8灰岩、煤层与下盘O2m灰岩对接,发生较密切的水力联系。
南部贾峪断层为一走向东西~北东,倾向北~北西的正断层,在本区内延展长度为3.5km,断层倾角约66°左右,落差0~150m,亦致使含水层与煤层发生水力联系。
3 矿井充水因素分析全区基本为第四系及新近系地层全掩盖区,仅在红石寨村附近有金斗山砂岩出露,无煤层露头出露;地表冲沟发育,高差较大,有利于大气降水的径流与排泄,渗入补给量较少,不是本区未来矿井主要的充水因素。
第四系孔隙含水层及新近系岩溶裂隙含水层距二1煤层580~1270m,且其间发育有隔水性良好的泥岩和砂质泥岩。
一般情况下,第四系孔隙水及新近系岩溶裂隙水对二1煤的开采影响不大。
三叠系、二叠系砂岩裂隙承压水由金斗山砂岩、平顶山砂岩、田家沟砂岩和砂锅窑砂岩裂隙含水层组成,含水层岩石钙硅质胶结,岩芯较完整,裂隙不发育,含水性弱。
且各含水层之间均被厚度不等的泥质隔水层所分隔,相互之间缺少水力联系。
因此,正常情况下上述砂岩裂隙水不会引起未来矿井突水。
二1煤层顶板砂岩裂隙承压水是煤层顶板直接充水含水层,该含水层裂隙不发育,补给、迳流条件差,含水性弱,同时受南部三李煤矿长期排水的影响,含水层的水位、水量有所减少,引起矿井突水的可能性较小。
太原组上部灰岩岩溶裂隙承压水是本区二1煤层底板直接充水含水层,与煤层之间平均层间距25.24m,岩性为隔水性良好的泥岩、砂质泥岩和砂岩。
-1000m水平以浅水压8.3~11.0MPa/m2,按正常块段2m厚的岩层可以抵抗0.1MPa/m2的水压计算,此距则远不能抵御下部水压的冲击,这将意味着在开采条件下,由于矿压与水压的共同作用,以及次级断裂构造软弱面的存在,煤层底板随时随地都有灰岩岩溶裂隙水突出的可能。
因此,太原组上部灰岩岩溶裂隙水对本区二1煤层的开采有直接的影响,是未来矿井充水的主要水源。
太原组下部灰岩岩溶裂隙承压水是本区二1煤底板间接充水含水层,含水层上距二1煤层40.23~68.64m,与煤层之间岩性为泥岩、砂质泥岩、砂岩和薄层灰岩互层。