水文地质类型划分报告.doc

庆业煤炭有限责任公司煤矿水文地质类型划分报告技术科二一二年十月目 录一、矿井及井田概况31、矿区位置交通32、地形地貌、气象、水文3二、以往地质工作评述61、矿井地质工作72、矿井水文地质条件0三、矿井地质概况31、含水层42、矿井水文地质条件5四、矿区水文地质条件类型的划分6五、矿井防治水措施71、防治水措施72、防水安全煤岩柱留设8六、存在问题及建议9一、矿井及井田概况1、矿区位置交通庆业煤炭有限责任公司位于兴安盟突泉县突泉镇东南20km处，西南距科右中旗白音胡硕镇45km。行政隶属突泉县溪柳乡管辖。其极值地理坐标如下：东经：12143381214510北纬： 451602 451733矿区与突泉镇有柏油路相通，突泉镇至盟府乌兰浩特100km，有省际大通道相通，乌兰浩特有铁路通白城、阿尔山。矿区与科右中旗白音胡硕镇有柏油路相通，白音胡硕有铁路南通通辽市，北通霍林河市，交通方便，见交通位置图 (图1-1-1)。井田对应地表为沼泽地带，无建筑物。2、地形地貌、气象、水文1）地形地貌 本区地处突泉河下游丘陵草原地带，位于突泉河开阔平坦的河漫滩之中。海拔标高213.42203.80m，相对高差为9.62m左右。2）水系突泉河属季节性河流，河道浅而窄，旱季干枯，雨季有连续水流，水量不稳定。洪水期河水常溢出河道，大洪水时，突泉河洪水可漫及整个矿区的北半部。洪水流向东南，于牤牛海煤田2区、1区以南排出区外。洪水持续时间310天不等，主要受降雨量控制。 交通位置图3、气象本区属大陆性寒温带季风气候区，冬春干旱寒冷，夏季炎热，气温变化大，年最高气温+40.4，年最低气温-30.2，年平均降水量440mm，多集中在79月份，年蒸发量1820mm。常年刮四至五级以上的西北风，大风日为38天，最大风速17m/s；霜冻期67个月，无霜期146天，最大冻土深度2.0m。4、地震根据中国地震动参数区划图(GB-18306-2001)，该区地震动峰值加速度(g)为0.05，比照中国地震烈度区划图(1990),对照烈度为度。5、区域经济区内以农业为主，牧业为辅，工业不发达，平原区适宜发展农业生产，是国家商品粮基地之一。本区附近居民点稀少，定居居民不足百人，矿区南2km有海代哈斯嘎牧场，隶属于科尔沁右翼中旗。矿区附近工业较发达，西50km有孟恩套勒盖银铅矿，西南有布敦化铜矿，北有莲花山铜矿。国家动力电网已通往牤牛海矿区。6、矿井电源突泉县牤牛海四区内现设一座变电所（以下简称四区变电所），位于庆业煤矿原一号井工业场地内，为四区煤矿及三区煤矿提供主、备电源，其前端双回路电源分别取自突泉220kV变电站10kV侧及牤牛海变电站。7、供水水源生活区水源：根据调查，生活区现有深井一口，做为矿井生活区生活供水水源。生产区水源：根据该区水文地质报告，工业场地内地下水水质较好，水量丰富，补给稳定，因此本设计采用地下水作为水源。8、建设材料矿井建设所用的砂、石、水泥及钢材等建设材料，除砂、石可在本地就地取材外，其它均需外购，本区靠近乌兰浩特及白城等工业城市，建设材料货源充足，采购方便。二、以往地质工作评述1、1974年吉林省地质局区调队完成了突泉幅1：20万地质调查，建立了地层层序，指出了找矿方向，为以后的工作打下了良好的基础。2、1981年-1983年地矿部第二综合物探大队在兴安盟地区4640以南（包括忙牛海地区）进行了1：20万重力测量，编有相应比例尺的布格重力异常平面图。为后期的找矿工作打下了良好的基础。3、1966年-1969年，吉林省煤田地质勘探公司普查大队电法队在鲁北突泉一带开展1：10万电测深工作，以了解煤系基底起伏，圈定煤系分布范围，指出有望地段，于1970年提交了鲁北突泉勘探区电法普查找矿报告。4、1975年115地质队在铬铁矿普查时发现牤牛海煤田，1977年-1978年开展普查找煤工作。1979年吉林省地质局在牤牛海地区组织普查会战，可采厚度按0.50m计算，获远景储量2294万吨。1983年在上述工作的基础上，开展了4区1井初步勘察工作，共施工了38个钻孔（其中13个露头孔），总工作量9140.71m，汽车浅孔93个，工作量1728.1m。于1983年7月提交了牤牛海煤田4区1井初勘地质报告，获C+D级煤炭储量904.48万吨，其中C级资源量258.63万吨；该报告获内蒙古自治区矿产储量委员会83第016号决议书批准。1984年开展了牤牛海4区北延初勘工作，施工钻孔20个，总工作量4680.53米，于1985年4月提交了牤牛海煤田4区一井北延初勘地质报告，获B级储量279万吨，C级689万吨，D级190万吨，B+C+D级合计1158万吨。该报告已获内蒙古治自区矿产储量委员会以85第24号决议书批准。1、矿井地质工作（一）地层矿区位于牤牛海煤盆地西南缘，最老地层为二迭系灰色变质砂岩、灰黑色板岩及少量炭质板岩组成，厚度不详。分布于矿区南缘区外，为煤盆地的直接基底。盆地内充填地层有中下侏罗统含煤地层，晚侏罗统玛尼吐组及第四系。现自上而下叙述如下：1、第四系（Q）：上部多为亚粘土及亚砂土；中部以含泥砂及砂砾石层为主；下部为亚粘土及含砾亚粘土。全区分布，厚度18m，不整合覆盖各时代地层之上。2、晚侏罗统玛尼吐组（J3mn）分布于矿区北部，岩性主要为灰黑灰绿色安山质熔凝灰岩及安山岩、夹薄层砂岩、泥岩。钻孔最大控制厚度368.33m（415ZK3），与下覆含煤地层呈不整合接触。3、中下侏罗统含煤地层（J1-2）根据岩性组合明显分上下两段。上段（含煤段J1-22）：为本区主要含煤段。分布全区，主要岩性为灰色、灰黑色及黑色炭质泥岩、泥岩、粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩及砾岩夹层。含十个煤层组，自下而上编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10煤组。3、6、7、8、9、10煤组连续性差，为零星可采煤层。含煤段最大控制厚度221.71m（415ZK3），与下伏砾岩段整合接触。含植物化石及少量动物化石，属湖沼相沉积建造。下段（砾岩段J1-21）：分布于矿区南部，其岩性主要为灰白、灰绿色砾岩组成，夹砂岩、泥岩及炭质泥岩薄层。控制厚度大于195.60m（400ZK4）。与下伏地层呈不整合接触。（二）构造牤牛海煤盆地是被晚侏罗统玛尼吐组和第四系掩盖的煤盆地，并且现在盆地是侏罗纪形成以后受燕山运动的多次改造破坏的残留盆地。走向近南北，倾向东。矿区位于盆地西缘，北段地层走向360，倾向90。南段走向北东，倾向南东，倾角10-25, 呈单斜构造，沿走向及倾向有不同程度的波状起伏。根据钻探取得的资料，含煤地层中，煤层及附近的炭质泥岩等相对较软弱岩层倾角突然变陡，甚至有倒转现象，原报告认为是层间滑动造成的。据矿井采矿实际验证该区小构造是很发育的。 (三)岩浆岩本区岩浆活动比较频繁而强烈，主要有超基性岩，闪长玢岩及花岗斑岩等。1、超基性岩主要见于玛尼吐组地层中，呈脉状产出，并已全蛇纹石化。2、闪长玢岩主要侵入在中下侏罗统煤系地层及玛尼吐组地层之中，多呈大小不等的脉状产出，对煤层破坏较大，使煤层变质程度增高，甚至变成天然焦，侵入到煤层中的侵入体，形成煤层的顶底板或夹石。部分甚至全部吞食煤层。3、花岗斑岩仅见呈小的岩脉侵入于晚侏罗统玛尼吐组火山岩地层中，规模小，分布不广泛。综上，本区构造复杂程度当属简单中等。（四）含煤地层及含煤性中下侏罗统含煤地层为本区主要含煤地层。矿区范围内控制厚度221.71m。含10个煤层组，自下而上编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 共见38个煤层，单层厚度0.09-10.00m，累计总厚度33.88 m，含煤系数15.28%。有编号的煤层27层，其中大部分可采和局部可采煤层4层，其编号自下而上为：1-2、2-1、2-2、5-2，零星可采煤层9层，其编号自下而上为：3-2、3-3、4-1、4-2、5-1、6-2、8-1、8-2、9-1。可采煤层平均总厚度14.04 m，可采含煤系数6.33%。煤层总体走向四区北延近南北,倾向正东, 倾角1025,局部倾角在45，四区走向北东向,倾向南东,倾角1025。（五）煤层达到可采程度参与储量计算的煤层分别为1-2、2-1、2-2、4-2、5-2煤层，现自下而上分叙如下：1-2煤层：平面上分布于408-411线，位于砾岩上部，与砾岩间2-8 m左右，厚度0.70-2.83 m，可采平均厚0.99 m。结构简单，含0-3层夹石，夹石岩性多为泥岩、炭质泥岩。顶板以泥岩，粉砂岩及炭质泥为主，局部见零星砂岩及侵入岩，该煤层资源储量估算面积0.83km2，属局部可采的不稳定煤层。2-1煤层：位于含煤段下部，厚度0.70-4.33 m，可采平均厚1.32 m，结构比较简单，含夹石0-2层，岩性多为炭质泥岩，泥岩。顶板岩性多为炭质泥岩，粉砂岩，局部细砂岩，个别点出现砾岩。底板岩性多为泥岩，粉砂岩，炭质泥岩及少量砂岩，该煤层资源储量估算面积1.52km2，属大部分可采不稳定煤层。距下部1-2号煤层间距8-25 m。2-2煤层：位于含煤段下部，厚度变化大，0.70-5.91 m，可采平均厚1.32 m，结构简单，含0-2层夹石，夹石岩性多为泥岩，含炭泥岩。顶底板岩均为炭质泥岩，泥岩及粉砂岩。该煤层资源储量估算面积1.12 km2，为大部分可采的不稳定煤层，距下部2-1煤层间距3-7 m。4-2煤层：分布在400-407线之间，剖面上位于含煤段中部，厚度0.70-3.37 m，可采平均厚为1.41 m，结构简单，不含夹石，顶板岩性多为粉砂岩、泥岩、砂岩，底板岩性为泥岩，炭质泥岩、粉砂岩，该煤层资源储量估算面积0.39 km2，属零星可采的不稳定煤层，距下部2-2煤层间距30-45 m。5-2煤层：全区均有分布，剖面位于含煤段中部，厚度0.70-7.86 m，可采平均厚为1.18 m。结构简单，顶底板岩性为炭质泥岩，泥岩及粉砂岩。该煤层资源储量估算面积1.51 km2，属大部分可采的不稳定煤层，与下部4-2煤层间距20-28 m。各可采煤层特征见表1-2-1。（六）煤质1、煤的物理性质（1）物理性质本区所见均为钻孔煤芯，多为黑色，条痕亦为黑色，深棕色色调，碎块状及粉沫状，条带状及线理状，镜煤见沥青蜡状玻璃光泽，贝壳状，参差状断口，性脆，内生裂隙发育。（2）煤层容重经采样测试，本区各可采层煤的容重值如下表： 2、煤岩特征（1）宏观煤岩特征本区煤宏观煤岩特征多为半亮型及光亮型，与部分半暗及暗淡型煤交替出现，其物理性质为密度值较低。（2）显微煤岩组分通过显微煤岩组分鉴定结果显示，本区煤主要为腐植煤类，部分含少许腐泥煤物质，并含有少量丝炭组分。3、化学性质、工艺性能和煤类（1）化学性质：根据本区生产勘探钻孔煤芯煤样测试成果进行分析总结，其结果见下表 主要煤层煤质主要指标统计一览表煤层洗选情况工业分析发热量S%P%粘结性元 素 分 析容 重C灰 成 份W%A%V%QQC%H%N%O%SIO%FO%AlO%CO%MO%SO%KO%NO%5-2原煤0.71-2.109.5-58.597.62-50.643025-77727391-84480.11-0.740.002-0.141-780.72-90.304.43-6.360.76-1.713.11-11.92.1.35-1.8032.80-66.721.35/2425.00/2435.93/245938/238083/230.39/230.028/1583.28/113.60/111.33/119.26/111.49/1344.30/2461.715.1817.476.083.590.902.130.49精煤0.75-1.585.50-33.397.16-46.800.18-0.942-745.02-82.061.32187.50/1839.41/180.38/1854.25/114-2原煤0.92-1.6813.82-44.7017.02-46.7743311-71967883-84270.19-0.440.005-0.0122-782.936.001.429.491.36-1.7029.11-55.711.15/528.64/536.80/55846/58250/50.31/50.009/382.936.001.429.491.49/343.99/5精煤1.10-1.566.27-11.1938.82-41.490.23-1.363-748.88-57.811.29/38.27/338.47/30.61/352.78/32-2原煤0.66-11.4810.10-52.4539.31-51.903599-70685769-85560.19-1.080-0.0171-773.11-86.324.81-6.211.07-1.566.22-18.731.33-1.7226.36-54.912.16/2825.56/2744.15/285923/288056/280.45/260.008/1582.82/125.77/121.28/129.59/121.47/1744.58/28精煤0.83-6.501.11-16.1937.30-45.530.21-0.641-747.82-64.791.45/228.70/2242.34/220.35/2051.63/212-1原煤0.27-2.807.92-48.5336.49-53.183211-77397372-85460.21-1.080-0.1231-776.46-92.215.22-6.580.97-1.596.75-15.191.30-1.8126.48-56.021.26/2723.24/2744.28/276120/277527/270.42/260.016/1583.82/125.94/121.23/129.41/121.49/1341.69/27精煤0.27-2.024.05-11.7235.22-52.290.17-0.520-0.0033-844.53-58.741.13/187.43/1843.26/180.31/160.002/251.97/181-2原煤0.78-1.438.66-56.1236.25-58.133466-76376978-90280.06-0.810.003-0.1941-781.46-85.015.43-6.611.05-1.616.88-11.241.25-1.927.98-481.17/2445.90/245653/228105/220.35/230.036/783.50/96.06/91.25/98.85/91.53/938.02/22精煤0.52-1.655.23-0.9037.31-51.870.25-0.522-843.14-57.271.03/157.43/1544.84/140.44/1149.60/13对各可采煤层钻孔煤芯煤样测试化验，结果表明本区煤种为：中高灰份、中高挥发份、低硫、低磷、中热值煤。（2）煤类：依据中国煤业分类国家标准GB5715-86该区为不粘煤。（3）用途：适用于民用及动力用煤。2、矿井水文地质条件1、含水层(1)第四系孔隙含水层矿区几乎全被此含水层覆盖。岩性主要为含少量泥质的砂砾石夹亚粘土薄层，厚度2-5m。含水层中因普遍含泥，含水性不很强，钻孔单位涌水量为1.25-2.33L/sm，渗透系数为38-46m/d。地下水的矿化度0.4g/L。PH值7.3-8.5。氟含量1.4-1.6mg/L。地下水化原类型属HCO3-Na-Mg-Ca型或HCO3-Ca-Na-Mg型水。地下水的补给来源为大气降水和上游含水层补给。在矿区范围内，含水层上覆有一层1-2m厚的亚粘土、亚砂土层，起到一定的局部隔水作用。(2)侏罗系中下统含煤段裂隙含水层煤层全部位于此含水层中。含水层岩性为泥岩、炭质泥岩、粉砂泥岩、粉砂岩、砂岩、砾岩及煤层。为直接充水含水层。钻孔单位涌水量为0.003-0.015 L/sm，渗透系数0.0026-0.0038m/d，氟含量为7mg/L，地下水化学类为HCO3-SO4-Ca-Na型水。该含水层几乎全部第四系覆盖，二者之间有一层厚1-5m厚的亚粘土（夹砾石）、结构致密、隔水性好，为局部隔水层至范围不定的透镜体存在地层之中。(3)侏罗系中下统砾岩段裂隙含水层位于含煤段含水层之下，为间接充水含水层。矿区西侧露头位置直接与第四系地层接触。岩性主要为砾石，夹少量砾岩及泥岩层。裂隙一般不太发育。含水层的富水性近地表风化裂隙带较深部为好，浅部400ZK12号钻孔单位涌水量为0.017 L/sm，渗透系数为0.031m/d，深部307sk1钻孔单位涌水量仅0.00014 L/sm，渗透系数为0.00077m/d。地下水的矿化度为0.36g/L，PH值8.0-8.3。氟含量1.9mg/L。地下水化学类型HCO3-Na-Mg-Ca型水。2矿区水文地质条件类型的确定区内直接充水含水层为渗透性能很差的一套泥质岩石，钻孔单位涌水量仅0.003-0.015 L/sm，与其上覆第四系孔隙含水层之间有一层厚1-5m的含砾石亚粘土，该层亚粘土结构致密，隔水性较好。矿井正常涌水量一般为2880m3/d，最大涌水量为3840 m3/d。矿区内含煤段中未发现导水性及富水性较好的破碎带。南缘的季节性水流，切割深度1.5m左右，洪水期可能给井口造成威胁。若开采造成地表塌陷，东侧索金布勒格泡水将直接通过第四系进入矿坑使矿坑涌水量增加直至淹井。综上所述，矿田水文地质条件应属中等类型。（二）工程地质条件1、岩石工程地质特征（1）煤层顶底板岩石的工程地质特征井田全部被第四系冲洪积松散沉积物覆盖土层稳定性差。煤层露头区第四系厚在10m左右。煤层顶底板岩性，主要为泥岩、炭质泥岩及粉砂岩，这些岩石稳定性差，易破碎。岩石物理力学试验结果见下表 岩石物理力学试验结果表 单位：MPa岩性抗压强度抗拉强度抗剪强度普氏系数砾 岩13中砂岩11细砂岩9粉砂岩8泥 岩2从以上统计资料看，本区属地质条件中等的矿区。煤层直接顶板稳定性差，岩石硬度属中硬坚硬岩类，多属于类易冒落顶板，部分泥岩湿水后常膨胀，因此，开采中应注意顶板冒落及底板底鼓现象的发生。由于矿区地处大兴安岭褶皱带，构造运动和火山活动剧烈，岩石变质较高，岩性较硬。井下所见局部小构造特别发育，小断层，层间滑动，明显可见，破坏了岩体的完整性，结构面复杂，易破碎，这就给井下支护带来了很大的困难。2、矿区工程地质条件综合评价（1）主要工程地质问题预测及防治意见煤层顶板冒落问题：本区部分煤层顶底板岩石的力学强度低，为软弱岩石，稳定性差。采掘过程中易发生顶板局部冒落及掉块现象，对安全生产有一定影响，应引起足够重视，确保矿井安全生产。本区煤层直接底板多为泥岩，力学强度低，遇水易软化变形，对井下的煤炭生产及安全造成一定的影响。应采取有效措施进行处理。（2）工程地质勘查类型本区岩石以碎屑沉积岩为主，层状结构，岩体各向异性。煤层顶底板岩石的强度低，均为软弱岩石，岩体稳定性差。煤矿开采后，局部地段易发生顶板冒落及底板软化等矿山工程地质问题。按矿区水文地质工程地质勘查规范（GB/2719-1991），将该区工程地质勘查类型划分为三类二型，即层状岩类工程地质条件中等型。三、矿井地质概况 本区含水层可概括为基岩裂隙含水层和松散岩类孔隙潜水含水层两大类。矿区北部的玄武岩，属透水而不含水的岩层。1、含水层 一：基岩裂隙含水层 1：层状岩类裂隙含水层 分布在矿区北部东西两侧。含水层主要为上侏罗统白音高老（J3by），酸性火山岩和玛尼吐组（J3mn）中性火山岩及西部边缘中下侏罗系砾岩和泥质岩。该含水层富水性不均匀，因岩性及裂隙发育程度不同而异。一般风化裂隙带较为富水，民井涌水量一般为0.1-0.2升/秒渗透1.5-16.6m/日。 该含水层主要接受大气降水和邻区含水层补给。地下水的流向与地形吻合，自西北流向东南。 2：块状岩类裂隙含水层 该含水层主要为超基性岩体，分布在索金布勒格泡以南和忙牛海南及东侧，标高200-225m，富水段为风化裂隙带，民井（MJ88）涌水量为0.4升/秒，渗透系数6.1m/日。 二：松散岩类孔隙潜水含水层 此类含水层即第四系孔隙潜水含水层。主要分布在矿区南部和西部，东北部的河谷中也有小面积分布。覆盖在侏罗系中下统含煤地层之上及侏罗统部分火山之上。原度一般2.5-15米，由北向南厚度逐渐增大，局部达40余米，岩性大体可分为三层；表层主要为亚砂土及亚粘土，厚度一般1-3米，中部为砾石层，夹亚粘土薄层，局部有细砂土，厚度一般3-5米；底部为亚粘土夹砾石层，钻孔单位涌水量为0.3-0.9升/秒.米，渗透系数8-23米/日。 地下水的矿化度一般0.30-0.7克/升，PH值7.3-8.5，氟含量一般为1.5-5毫升/升。含水层的补给为气降水和上游含水层，向东南方向排泄。还可通过蒸发方式排泄。2、矿井水文地质条件 一：含水层1：第四系孔隙含水层矿区几乎全被此含水层覆盖。岩性主要为含少量泥质的砂砾石夹亚粘土薄层，厚度2-5m。含水层中因普遍含泥，含水性不很强，钻孔单位涌水量为1.25-2.33升/秒.米，渗透系数为38-46米/日。地下水的矿化度0.4克/升。PH值7.3-8.5。氟含量1.4-1.6毫克/升。地下水化原类型属HCO3-Na-Mg-Ca型或HCa3-Ca-Na-Mg型水。地下水的补给来为大气降水和上游含水层补给。在矿区范围内，含水层上覆有一层1-2米厚的亚粘土、亚砂土层，起到一定的局部隔水作用。2：侏罗系中下统含煤段裂隙含水层煤层全部位于此含水层中。含水层岩性为泥岩、炭质泥岩、粉砂泥岩、粉砂岩、砂岩、砾岩及煤层。为直接充水含水层。钻孔单位涌水量为0.003-0.015升/秒.米，渗透系数0.0026-0.0038米/日，氟含量为7毫升/升，地下水化学类为HCO3-SO4-Ca-Na型水。该含水层几乎全部第四系覆盖，二者之间有一层厚1-5米厚的亚粘土，（夹砾石），结构致密，隔水性好，为局隔水层，至范围不定的透镜体存在地层之中。3侏罗系中下统砾岩段裂隙含水层位于含煤段含水层之下，为间接充水含水层。矿区西侧露头位置直接与第四系地层接触。岩性主要为砾石，夹少量砾岩及泥岩 层。裂隙一般不太发育。含水层的富水性近地表风化裂隙带较深部为好，浅部400ZK12号钻孔单位涌水量为0.017升/秒。米，渗透系数为0.031米/日，深部307sk1钻孔单位涌水量仅0.00014升/秒.米，渗透系数为0.00077米/日。地下水的矿化度为0.36克/升。PH值8.0-8.3。氟含量1.9毫克/升。地下水化学类型Hco3-Na-Mg-Ca型水。四、矿区水文地质条件类型的划分区内直接充水含水层为渗透性能很差的一套泥质岩石，钻孔单位涌水量仅0.003-0.015升/秒.米，与其上覆第四系孔隙含水层之间有一层厚1-5M的含砾石亚粘土，该层亚粘土结构致密，隔水性较好。矿区内含煤段中未发现导水性及富水性较好的破碎带。南缘的季节性水流，切割深度1.5米左右，洪水期可能给井口造成威胁。若开采造成地表塌陷，东侧索金布勒格泡水将直接通过第四系进入矿坑使矿坑涌水量增加直至淹井。综上所述，矿田水文地质条件应属中等类型。五、矿井防治水措施1、防治水措施1）设计在原井位重新开凿新井，利于先期疏排水及探明老井积水情况，采区由上至下逐渐的疏排措施；2）尽量利用原有巷道，以减少积水隐患；3）开采老井下部煤层时必须对老井采空区、废巷内积水提前疏干。4）配备足够数量的探、放水设备；5）留设足够的井田边界煤柱、防水煤柱和采区隔离煤柱；6）井下排水系统包括排水泵房