環(huán)境管理_地表水和大氣降水

1 前 言11.1 目的與意義11.2 主要任務21.3 工作情況22 礦井概況32.1 位置、范圍與交通32.2 自然地理42.2.1 地形地貌42.2.2 氣象、水文52.2.3 自然災害、地震52.3 礦井生產(chǎn)建設概況62.3.1 礦井開拓開采、生產(chǎn)能力和服務年限62.3.2 井筒特征72.3.3 采區(qū)布置、采煤工藝及主要設備72.3.4 提升、排水、壓縮空氣系統(tǒng)82.3.5 供電92.3.6 供水93 地質(zhì)特征113.1 區(qū)域地質(zhì)特征113.2 井田地層123.2.1 奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）123.2.2 石炭系（C）123.2.3 二疊系（P）133.2.3 新近系（N）163.2.4 第四系（Q）163.3 礦井構造特征163.3.1 斷層163.3.2 褶皺183.4 煤層、煤質(zhì)193.4.1 煤層193.4.2 煤質(zhì)213.5 煤層頂、底板情況243.5.1 二2煤層243.5.2 三22煤層254 水文地質(zhì)條件274.1 水文地質(zhì)邊界條件特征274.2 含水層與隔水層284.2.1 含水層284.2.2 隔水層304.3 斷層水特征324.4 地下水補給、徑流與排泄334.5 地下水動態(tài)345 礦井充水因素分析355.1 充水水源355.1.1 含水層水355.1.2 斷層水355.1.3 地表水和大氣降水365.2 充水通道365.2.1 斷裂構造365.2.2 采動裂隙375.2.3 封閉不良鉆孔395.4 涌水量預測396 二2煤層水害防治436.1 防治水原則436.2 頂、底板水防治措施436.2.1 頂板砂巖裂隙水436.2.2 底板水防治對策436.3 斷層水防治措施456.3.1 加強探放水的力度466.3.2 堵塞導水通道466.3.3 選擇合理的采煤方法467 結論和建議477.1 結論477.2 建議47致謝49參考文獻51努力了的才叫夢想，不努力的就是空想！如果你一直空想的話，無論看多少正能量語錄，也趕不走滿滿的負能量！你還是原地踏步的你，一直在看別人進步。1 前 言2.2.1 地形地貌本礦區(qū)處于黃淮沖積平原東部，黃河故道南緣，地勢西北高東南低，呈微傾狀，地面標高+31.0左右，相對高差13.5m。本區(qū)被新近系、第四系覆蓋。2.2.2 氣象、水文本礦區(qū)屬暖溫帶、半濕潤、大陸性季風氣候，四季分明，春季氣溫回升較快，風速大，光照充足，蒸發(fā)強烈常發(fā)生干旱。夏季炎熱多雨，高溫高濕，盛東南及南風，秋季氣溫下降迅速，降雨量較夏季減少。冬季多偏北風受干冷空氣影響，氣溫低，降水少。年平均氣溫14.3，其中一月平均氣溫0.5，七月平均氣溫27.6。年降水量為874mm，降水集中在7、8、9三個月，占全年平均量的60%左右。無霜期為207天，初霜日一般在每年的10月20日以后，終霜日一般在每年的4月11日以前。本區(qū)年平均風速3.3m/s，月平均風速4月最大，9月最小。最多的風向為東南風。年平均相對濕度為71%，月平均相對濕度最高是7、8月份，平均為80%，最低為6月份，為64%。年平均蒸發(fā)量為1388.5mm。區(qū)內(nèi)極端最高地溫為70，極端最低地溫為-23.7，各月地溫之值比氣溫高，地溫的逐年變化比氣溫小。年最大凍土深平均19.5cm，最薄凍土深7cm。該區(qū)屬淮河流域，區(qū)內(nèi)有小運糧河、王引溝及曹溝等季節(jié)性河流通過，均由西北向東南流入安徽省境內(nèi)。除雨季河水位抬升補給地下水，沿河低洼地段常積水內(nèi)澇成災外，平時河水位一般低于地下水，成為排泄地下水的通道。1964年8月1日，在王引溝測得最大洪水流量為12.278m3/s。2.2.3 自然災害、地震該礦區(qū)主要自然災害為氣象災害，由于降雨多集中在6、7、8三個月，雨量大時，往往容易造成洪澇災害。據(jù)“中國地震目錄第二集”（1960年版）記載，自公元925年以來，永城縣東部，安徽省肖縣、宿縣一帶微震頻繁，強震不斷，曾發(fā)生強烈地震38次之多，1668年，郯城發(fā)生8.5級強烈地震，永城縣屬郯城廬江地震帶范圍，為6度地震區(qū)。2.3 礦井生產(chǎn)建設概況2.3.1 礦井開拓開采、生產(chǎn)能力和服務年限（1）000擴大區(qū)儲量地質(zhì)儲量擴大區(qū)（000井田）通過地質(zhì)勘探，共獲得地質(zhì)儲量69890kt，其中暫不能利用儲量2560kt，能利用的地質(zhì)儲量67330kt?？刹蓛α繑U大區(qū)井田能利用的地質(zhì)儲量67330kt，扣除井筒、大巷煤柱、斷層煤柱，邊界煤柱，開采損失后，可采儲量40989kt。（2）礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限000現(xiàn)生產(chǎn)能力為0.90Mt/a，由于原生產(chǎn)區(qū)儲量所剩無幾，礦井生產(chǎn)能力需逐步向000擴大區(qū)轉(zhuǎn)移，擴大區(qū)將逐步承擔整個礦井0.90Mt/a的生產(chǎn)能力。因此擴大區(qū)最終生產(chǎn)能力為0.90Mt/a。擴大區(qū)生產(chǎn)能力是一個由小到大的過程，根據(jù)000生產(chǎn)接替情況，設計000擴大區(qū)初期生產(chǎn)能力為0.45Mt/a，和000原生產(chǎn)區(qū)配采，共同保證礦井0.90Mt/a的生產(chǎn)能力。后期原生產(chǎn)區(qū)回采完畢后，整個礦井0.90Mt/a的生產(chǎn)能力由擴大區(qū)承擔。（3）礦井服務年限根據(jù)礦井可采儲量和生產(chǎn)能力，考慮1.4的儲量備用系數(shù)，則礦井服務年限為34.8年。（4）原生產(chǎn)水平開拓方式原生產(chǎn)礦井開拓方式為一對立井單水平上、下山開拓，水平標高為-225m，主井直徑3.5m，井深257.5m，裝備一對非標6t箕斗、鋼罐道梁并設有梯子間；副井直徑4.5m井深257.5m，裝備一對一噸雙層二車標準罐籠，鋼罐道梁設有梯子間，礦井通風系統(tǒng)為混合式，主井、副井進風，北翼風井回風。原井田可采儲量約為285萬t，現(xiàn)已進入殘采和回采煤柱階段。（5）000擴大區(qū)開拓方式東副井、東風井均已建成，東副井與-680m水平軌道運輸大巷已貫通，東風井通過總回風斜巷與-680m水平回風大巷已貫通，具體開拓方式如下：擴大區(qū)輔助運輸利用已有的東副井和-680m水平軌道運輸大巷，投產(chǎn)采區(qū)為已施工完成的北22采區(qū)，采區(qū)軌道上山通過下部車場與-680m水平軌道運輸大巷連接。擴大區(qū)煤炭運輸通過采區(qū)運輸上山至-680m水平膠帶運輸大巷，通過皮帶運輸斜巷、-600m水平膠帶運輸大巷接原生產(chǎn)系統(tǒng)通過原主井提至地面。擴大區(qū)利用東副井、原主副井進風，東風井回風。2.3.2 井筒特征根據(jù)000及000擴大區(qū)開拓部署，擴大區(qū)投產(chǎn)時共有四個井筒，其中擴大區(qū)新建東副井和東風井，另外利用000原主井和副井。井筒特征見表2-2。表2-2 井筒特征序號名稱單位主井副井東副井東風井1井口坐標經(jīng)距Ym緯距Xm標高Zm+32.5+32.5+32.5+32.52提升方位角度27090902703井筒深度或斜長m257.5257.5715.5548.54井筒直徑凈m3.54.56.54.5掘進m4.15.49.3/7.76.3/5.25井筒斷面凈m29.615.933.215.97井筒裝備一對非標準6t箕斗，金屬罐道梁、木梯子間一噸礦車雙層罐籠金屬罐道梁，金屬梯子間1t礦車單層雙車罐籠，玻璃鋼梯子間2.3.3 采區(qū)布置、采煤工藝及主要設備根據(jù)擴大區(qū)開拓布置，擴大區(qū)二2煤層和三煤組共劃分為11個采區(qū)，其中二2煤層5個采區(qū)，三煤組6個采區(qū)，上山采區(qū)5個，下山采區(qū)6個。采區(qū)開采順序以先近后遠的原則排序。根據(jù)-680m水平二2煤層賦存條件，首采區(qū)（北22采區(qū)）位置位于2026勘探線之間、二2煤-680m等高線以淺，采區(qū)下部車場緊靠-600-680m水平車場。采區(qū)內(nèi)裝備一個炮采工作面，采用走向長壁后退式采煤法，一次采全高?；夭晒ぷ髅嬷饕獧C械配備：二2煤層布置一個炮采工作面，根據(jù)近年來炮采設備的發(fā)展和實際應用情況，結合本礦井煤層條件，回采面設備選型為：回采工作面采用風煤鉆爆破落煤，人工裝煤，SGB-630/150C型刮板輸送機、SGB-620/40T型刮板轉(zhuǎn)載機運煤。2.3.4 提升、排水、壓縮空氣系統(tǒng)（1）提升設備東副井井筒凈直徑6.5m，井口軌面標高+32.5m，井底水平大巷軌面標高-680.0m。裝備一對1t礦車單層二車鋼罐道四繩罐籠（寬、窄各一個）。提升機選用JKMD-3.54（）E型落地式多繩摩擦輪提升機一臺，提升機配一臺760kW低速直聯(lián)直流電機。（2）排水設備礦井正常涌水量672 m3/h，最大涌水量1211m3/h，井筒深度712.5m。-680m水平主排水設備選用PJ200B9型礦用離心式排水泵5臺，配用YB2560-4，1600kW，6kV，1480r/min三相異步防爆電動機，水泵正常涌水期2臺工作，2臺備用，1臺檢修，最大涌水期4臺工作。（3）壓縮空氣設備本礦地面工業(yè)廣場設置空壓機站。站內(nèi)選用4臺SA250W-6k型地面螺桿式壓縮機，3臺工作，1臺備用檢修。單臺壓縮機排氣量40.5m3/min，排氣壓力0.85MPa。配套電機功率250kW，電壓6kV。壓風管路各段管徑根據(jù)相應的輸氣量及輸送距離通過查表可獲得。其規(guī)格分別為：地面至井筒主干管選用2198mm，-680m水平軌道大巷選用2198mm，軌道上山選用1594.5mm，壓風自救管路選用2焊接鋼管。2.3.5 供電擴大區(qū)東風井工廣內(nèi)現(xiàn)有一座35kV變電所，35kV電源共兩回，其35kV主供電源引自光明220kV變電站，線路導線型號為LGJ-240，線路長度為4.1km。35kV備用電源引自新莊礦35kV變電所，線路導線型號為LGJ-240，線路長度為1.2km。擴大區(qū)的供電電源電壓為35kV，下井供電電壓為6kV。2.3.6 供水目前礦方已打有一眼水源井，成井深度為60m，單井出水量為20m3/h ，水質(zhì)較好，經(jīng)過消毒后其水質(zhì)、水量就可滿足礦井工業(yè)廣場生產(chǎn)、生活用水要求。3 地質(zhì)特征3.1 區(qū)域地質(zhì)特征永城礦區(qū)地處黃淮沖積平原東南部、黃河故道南緣。地勢西北高、東南低。流經(jīng)礦區(qū)的河流主要有王引河、沱河、澮河等。洪水期河水補給地下水，平時地下水補給河水。本區(qū)上復新生界松散物厚105260m，下伏為二疊系、石炭系及奧陶系。區(qū)內(nèi)構造斷層比褶皺發(fā)育，落差大的斷層構成井田邊界，構造是控制地下水的主要因素。永夏煤田屬華北地層區(qū)魯西分區(qū)徐州小區(qū)，全區(qū)被新生界地層所覆蓋，發(fā)育地層由老至新有奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、石炭系中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組、二疊系上統(tǒng)上石盒子組、新近系和第四系，其中太原組、山西組、下石盒子組和上石盒子組為含煤地層。永夏煤田位于華北古板塊南緣，嵩箕構造區(qū)東部永城斷隆帶，其總體構造形態(tài)為一軸向NNE的復式褶皺，構造線展布方向以NNE向為主，近NW向斷層次之。構造線多呈雁行式、背斜、地壘、地塹構造相間出現(xiàn)。區(qū)域構造示意圖3-1。000擴大區(qū)圖3-1 區(qū)域構造示意圖煤田內(nèi)局部有巖漿巖侵入。其主要構造形跡為燕山晚期（K2E1），華南古板塊與華北古板塊對接后，華南陸塊向北俯沖，華北陸塊向南仰沖，形成板內(nèi)陸殼強烈壓縮，此時該區(qū)區(qū)域應力場為NEE向擠壓，在次應力作用下，形成區(qū)內(nèi)NEE向斷裂及巖體侵入。3.2 井田地層3.2.1 奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）本組為含煤地層沉積基底，為灰淺灰色厚層狀石灰?guī)r與白云質(zhì)石灰?guī)r，隱晶質(zhì)結構，泥質(zhì)成分含量較高，致密，裂隙發(fā)育，具縫合線，含少量頭足類化石。平均厚度為16.02m。3.2.2 石炭系（C）（1）石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）自奧陶系頂界到標志層（K1）頂，據(jù)區(qū)域資料，本組厚639.32m，上部為淺灰色含鋁質(zhì)泥巖，具鮞粒及黃體礦散晶，產(chǎn)植物化石，為本區(qū)主要標志層之一（K1）；下部為暗紫紅色鐵質(zhì)泥巖，含砂質(zhì)，屬古風化殼沉積。與下伏奧陶系為平行不整合接觸。（2）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）從本溪組頂至標志層（K3）頂，主要巖性為石灰?guī)r、深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和薄煤層等組成，局部夾有細粒砂巖和炭質(zhì)泥巖。共含石灰?guī)r12層，夾薄煤7層，其中煤層多集中在本組中下部，均不可采。根據(jù)其巖性組合，本組可分為下部石灰?guī)r段、中部砂泥巖段和上部石灰?guī)r段。本組底部石灰?guī)r層位穩(wěn)定，厚度大，含豐富的動物化石，是太原組的主要標志層（K2），平均為13.84m。頂部為深灰色石灰?guī)r，層位穩(wěn)定，含動物化石，厚0.572.32m，平均1.30m。并為主要標志層之一（K3）。厚132.42m，與下伏本溪組為整合接觸。3.2.3 二疊系（P）（1）山西組（P1sh）自標志層K3頂至標志層K4 底，主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細粒砂巖、中粒砂巖及煤層組成，局部含鋁質(zhì)泥巖和炭質(zhì)泥巖；含煤4層，其中本組中部的二2煤為本次主要研究對象。根據(jù)沉積環(huán)境特征，將其分為三段。下段下起山西組底部，上止大占砂巖頂，厚約45m。由深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、粉砂巖夾細粒砂巖組成，局部夾二1煤線；多含植物根部化石和炭質(zhì)條帶，含菱鐵質(zhì)結核和星散狀黃鐵礦；發(fā)育交錯層理、波狀層理、水平層理。沉積環(huán)境分析認為，其應為海灣瀉湖和潮坪、潮道沉積。中段下起大占砂巖頂，上止香炭砂巖底，厚約515m，由二2煤層、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和中細粒砂巖組成，二2 煤層底板富含植物根部化石，可見發(fā)育良好的脈狀層理；煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為中細粒石英砂巖。二2 煤層是在廢棄的瀉湖和潮坪、潮道沉積物上形成的泥炭沼澤相環(huán)境，煤層頂板則為上三角洲平原沉積環(huán)境。上段下起香炭砂巖底，上止鋁土質(zhì)泥巖底，厚約3545m。為灰深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖和中細粒砂巖組成，局部含二3、二4煤；頂部有一層含菱鐵質(zhì)鮞粒泥巖，可見紫色斑塊（小紫泥巖）。從沉積環(huán)境分析上講，二2 煤層堆積后，三角洲平原上的分流河道以及沖積扇等均對二2 煤層產(chǎn)生過沖刷作用，故有局部砂體與二2 煤層接觸并使之變薄。本組厚97.00117.07m，平均108.29m。與下伏太原組呈整合接觸。（2）下石盒子組（P1x）三煤段： 本組僅保留在本區(qū)東緣、西緣和北部，保留厚度自西南向東北逐漸變厚。由灰深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、中細粒砂巖和煤層組成，揭露最大厚度388.66m。和下伏山西組呈整合接觸。根據(jù)其巖性及含煤組合特征可劃分為三、四、五、六4個煤段：三煤段：巖性為淺灰灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、含鋁土質(zhì)泥巖及煤層，含少量植物碎片化石，中夾砂巖薄層。含煤8層，其中三、三 煤，為全區(qū)大部可采煤層。根據(jù)其巖性組合特征，自下而上分為四個巖性段：第一巖性段：下起下石盒子組底部的鋁質(zhì)泥巖（K4），上止三1 煤底板砂巖。底部鋁質(zhì)泥巖（K4）為灰色灰白色，厚層狀，含菱鐵質(zhì)鮞粒，層位穩(wěn)定，厚度0.809.10m，平均4.79m。上部為泥巖、砂質(zhì)泥巖和細粒砂巖，薄層狀交錯層理局部見遞變層理。粒度較粗，分選性差，不含煤是其特點。第二巖性段：下起三1 煤底板砂巖底，上止三煤層的頂界。三1煤底板砂巖為灰色細粒長石石英砂巖，具泥巖、砂質(zhì)泥巖、以及變質(zhì)巖巖屑；局部為粉砂巖；分選性好，多為棱角狀。中部為深灰色泥巖，局部含菱鐵質(zhì)鮞粒或黃鐵礦鮞粒。上部由泥巖、炭質(zhì)泥巖、煤層等組成。泥巖中多含植物根部化石，局部夾三1 煤煤線。頂部為三煤層。第三巖性段：從三煤層的頂界到三4煤層頂板砂巖，下部主要為黑灰色泥巖，含粉砂巖、菱鐵質(zhì)泥巖，局部為細粒砂巖。上部由三3 、三4煤層及黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，產(chǎn)植物碎片化石。第四巖性段：從三4 煤頂板砂巖底止K5 砂巖底界，下部為灰色細中粒長石石英砂巖，局部粒度較粗，偶含泥質(zhì)包體。上部為灰深灰色泥巖、灰灰白色砂巖夾薄層煤層組成。含植物碎片化石。本段厚度57.25110.90m，平均88.02m。四煤段：由灰深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和細中粒砂巖、炭質(zhì)泥巖及煤層組成，局部為含綠色或紫色斑塊鋁質(zhì)泥巖和砂質(zhì)泥巖。含煤一層（四1煤），極不穩(wěn)定，局部相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖。底部的四煤底板砂巖（K5）為灰白灰色中厚層狀中細粒砂巖，局部相變?yōu)榉凵皫r，主要成分為石英、次為長石及巖屑，分選性和磨圓度均較差，具波狀層理，硅質(zhì)膠結，厚1.6813.22m，平均5.77m。本段厚74.67151.00m，平均厚117.27m。五煤段：主要由深灰、灰綠、淺灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰色粉砂巖、細粒砂巖、中粒砂巖組成，具鋁質(zhì)泥巖，泥巖或砂質(zhì)泥巖局部為紫紅色或灰紫色。底部五煤底板砂巖（K6）為淺灰色中厚厚層狀中、粗粒砂巖，成分以石英為主，次為長石及巖屑，分選及磨圓性均較差，具交錯及波狀層理，硅質(zhì)膠結，厚1.1010.40m，平均5.64m。本段厚72.58136.24m，平均84.50m。六煤段：由灰色、灰綠色含紫紅色斑塊泥巖及砂質(zhì)泥巖，淺灰色鋁質(zhì)泥巖、粉砂巖、中細粒砂巖組成。中、細粒砂巖主要成分為石英、長石及巖屑，具交錯及波狀層理。本段厚95.44137.54m，平均 98.87m。（3）上石盒子組（P2s）僅保留七、八煤段，揭露最大厚度為220.13 m。七煤段：巖性為灰深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖，灰色中粒砂巖。底部田家溝砂巖（K7）為灰綠色淺灰色厚層狀粗粒石英砂巖，含灰黑色泥質(zhì)包體，具燧石巖屑，為上石盒子組和下石盒子組的分界標志，本段平均厚100.13m。與下伏下石盒子組呈整合接觸。八煤段：底部為灰白色中細粒砂巖，局部為含礫粗砂巖。主為石英、次長石及少量暗色礦物，硅質(zhì)膠結。厚7.9022.29m，平均16.80m，為本區(qū)良好標志層（K8）。中部以細砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，含少量植物化石碎片。上部由細砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖組成。本段厚101.20128.60m，平均110.00m。與下伏地層整合接觸。3.2.3 新近系（N）以粘土、砂質(zhì)粘土為主，為弱固結到半固結狀，中夾砂層，含綠色團塊及少量鈣質(zhì)結核，底部有底礫石層。本系厚45.1103.80m，平均80.01m。與下伏基巖呈角度不整合接觸。3.2.4 第四系（Q）由土黃色、灰黃色粘土、砂質(zhì)粘土、粉砂、細砂等組成，不固結弱固結。夾中砂，上部含鈣質(zhì)結核與細礫石，較松散，透水性強，底部為砂層。本系厚73.80135.70m，平均87.39 m。與下伏新近系呈角度不整合接觸。3.3 礦井構造特征擴大區(qū)位于永城復式背斜東翼，000復背斜東側(cè)，夾持于000（F1）和王莊（F21）兩條相對傾的高角度正斷層之間，基本形態(tài)為一軸向北北東、向北傾伏的地塹式的向斜構造。擴大區(qū)構造以斷裂為主，均為北北東向，存在落差大于和等于30m的斷層八條，計有F1、F21、F101、F102、F103、F104、F22和F28等斷層，現(xiàn)將區(qū)內(nèi)斷裂和褶皺分述如下：3.3.1 斷層本區(qū)斷裂除F102為逆斷層外，大部分為正斷層，斷裂延展方向近乎平行，現(xiàn)將區(qū)內(nèi)主要斷層由西向東分述如下： 000正斷層（F1）：為擴大區(qū)西部自然邊界，總體走向北東16度，在000村南轉(zhuǎn)為近南北，傾向南東，傾角6069度，落差南部240m，向北增大到550m以上，此斷層南、北方向延伸均與豐渦大斷層相交，在區(qū)內(nèi)走向長5km左右，由628、1031、Y268、1813、2200、22-1、斜1、斜2等鉆孔和地震12條主測線2條聯(lián)絡線控制，此斷層控制程度較高，依據(jù)可靠。000逆斷層（F102）：在F1斷層的東側(cè)，基本位于000向斜的軸部，總體走向為北東1520度，傾向北西，傾角5665度，落差0100m，中部大向兩端減小，走向長約3km，略呈弧形展布，224鉆孔見及，另外1831和1833鉆孔煤層底板標高不連續(xù)，此斷層主要有地震10、14、16、18、20、21和22線所控制，該逆斷層破壞了向斜西翼部分的完整性。F103斷層：位于本區(qū)西南部F1斷層的東側(cè)，為F1的伴生正斷層，走向北東15度，傾向南東，傾角7075度，落差030m，向北尖滅于26線附近，向南延伸進入黃集井田，區(qū)內(nèi)走向長約1km，此斷層為地震27和30線所控制。F22斷層為F21的伴生正斷層，位于21線和27線之間，走向長1.5km，略呈弧形，走向北東828度，傾向北西，傾角6472度，落差030m左右，南北分別尖滅于26線和21線附近，由2633、24-3、22-3孔見及，并由22、23、24、25、26五條地震線控制。F101斷層，位于F21斷層的西側(cè)，為一與F21呈“人”字形下陡上緩的伴生正斷層，總體走向北東15度，兩端分別在16線北和24線南與F21交匯，走向長2.5km，傾向北西，傾角5072度，落差2080m，此斷層除181孔見到地層傾角增大6569度外，另有8條地震測線控制。F28斷層，位于本區(qū)東側(cè)18線以北，為F21的伴生正斷層，總體走向北東20度，傾向北西，傾角6470度。區(qū)內(nèi)走向長約3km，向北區(qū)外延伸不明，向南尖滅于16與18線之間，落差050m左右，有107、1034孔見及，地震10、14、16線時間剖面有明顯顯示，位置可靠。F104斷層，位于本區(qū)南部東側(cè)，為F21的伴生斷層，走向北東228度，傾向北西，傾角5061。區(qū)內(nèi)走向長0.3km，落差2030m左右，向南延伸進入南集井田，向北與F21斜交，控制基本可靠。王莊正斷層（F21），為本區(qū)東部邊界斷層，東部與新莊井田毗鄰?？傮w走向北東16度，傾向北西，傾角6271度，落差130340m，區(qū)內(nèi)走向長約6km，南向黃集井延伸，斜交于黃集殷斷層，向北延伸情況不明，斷層的展布略有彎曲，控制嚴密，2635和107孔穿過該斷層，18-1與苗3孔，1034與105孔，22-3與101孔等二2煤底板標高明顯不連續(xù)，18-1孔C3灰?guī)r受擠壓巖芯較破碎。此外，區(qū)內(nèi)還有落差小于和等于20m并穿過主采煤層的斷點31個（其中落差1020m的10個，小于10m的21個），由于僅在部分鉆孔和時間剖面上弧立出現(xiàn)，大多錯斷性質(zhì)及延伸方向不明，構造平面圖未能構組，詳見表3-1。表3-1 000擴大區(qū)主要斷層一覽表斷層位置走向（）傾向傾角（）落差（m）區(qū)內(nèi)走向長度（km）F西部邊界NE16SE60692405505F102F1東側(cè)NE1520NW566501003F103F1東側(cè)NE15SE70750301F222127線之間NE828NW64720301.5F101F21西側(cè)NE15NW507220802.5F2818線以北NE20NW64700503F104南部東側(cè)NE228NW506120300.3F21東部邊界NE16NW627113034063.3.2 褶皺（1）000向斜位于F1和F21兩條斷層構成的地塹之中，為一向北傾伏兩翼不對稱的向斜，軸面向西傾，向斜南北長約4.1km，總體軸向北東10，略有彎曲，軸部位于劉莊、郭邵莊、吉樓一帶，向斜于郭邵莊以北，兩翼基本被F1和F102破壞，底部呈寬緩形態(tài)，略有起伏，軸的傾伏角26，在吉樓以北達10度以上，東翼傾角915，而向斜中段（郭邵莊和劉莊之間）由于受到強烈的擠壓作用形成局部的向斜盆地，軸的傾伏角在此最大約15，向斜西翼傾角一般較大，約30左右，東翼較緩1218，局部為28，而在劉莊以南，向斜軸向轉(zhuǎn)為南東，且在南部區(qū)外向南東方向傾伏，形成兩翼約13左右的馬鞍形向斜構造，區(qū)內(nèi)整個向斜形態(tài)，地震測線全有控制，依據(jù)可靠。除向斜兩翼被F1、F21切割以及F102對軸部和向斜盆處有影響外，尚有F103、F22、F101、F28、F104斷層存在，而向斜的主體部分構造比較完整，向斜軸部由于構造力的作用，巖層間距大多明顯增厚。（2）000背斜為一寬緩向北傾伏的背斜，位于000的中部，南自區(qū)外安徽省的王莊、河南省的000、大魏莊、小魏莊，北端終止于陳大莊，區(qū)內(nèi)延伸長度為5.3km。核部地層為山西組（P1sh），最高處位于1801孔和風井附近，以致二2煤層頂板保留較薄，出現(xiàn)了大面積二2煤層的風化帶。西翼保存較完整，地層為山西組（P1sh）和下石盒子組 （P1x），傾角為610局部30；東翼被F1斷層破壞，地層為山西組（P1sh），傾角為815,該背斜自北往南分別由12、14、16、18、20、22、24、26、28、30線剖面線嚴密控制。綜上所述，礦井地質(zhì)構造復雜程度屬中等。3.4 煤層、煤質(zhì)3.4.1 煤層區(qū)內(nèi)含煤地層有太原群、山西組及上、下石盒子組，總厚度為636.48m，共有6個煤組，計含煤34層，其中4層（二2、三22、三23、三24）可采。煤層平均總厚度為11.32m，含煤系數(shù)1.78，可采煤層總厚度為6.25m，可采煤層含煤系數(shù)0.98。二2煤和三22煤全區(qū)可采，三23、煤為大部分可采，三24煤僅局部可采，其它煤層偶見可采點。各煤組含煤情況及主要煤層特征見表3-2。表3-2 主要可采煤層特征表煤層編號見煤情況厚度（m）結構層間距（m）可采情況穩(wěn)定程度穿見點最小最大見煤點（可采點）平均三241814（6）0.001.270.58局部見一層夾矸上距K528.9112.585.8182.20下距K348.41局部可采較穩(wěn)定三231818（16）0.552.101.18局部見一層夾矸大部可采較穩(wěn)定三221919（19）1.114.052.24局部見一層夾矸全區(qū)可采穩(wěn)定二21717（17）0.983.232.18未見夾矸全區(qū)可采穩(wěn)定（1）二2煤層二2煤層為本區(qū)主要可采煤層，賦存于山西組中下部，上距砂鍋窯砂巖49.10m，至K4標志層54.84m，下距K3（L13灰?guī)r）47.06m。區(qū)內(nèi)共穿過17個點，全部可采。煤層厚度0.983.23m，平均2.18m，煤層穩(wěn)定，結構簡單，煤層直接頂板大部分為厚層砂巖，占47，其余為砂質(zhì)泥巖及泥巖，泥巖占35，泥巖厚13m，煤層底板大部分為泥巖和少部分砂巖。全區(qū)煤層厚度變化不大，據(jù)數(shù)理統(tǒng)計，煤厚集中于1.512.00m之間，在224242281孔方向有NW向的變薄帶，但煤厚均在0.98m以上，煤層在走向及傾向上厚度變化不大，未見厚及特厚煤帶。（2）三22煤層三22煤層賦存于三煤組中部，上距K5砂巖45.69m，下距K4高嶺石泥巖25.73m。煤層頂板巖性大部為灰黑色泥巖，局部為砂質(zhì)泥巖，底板巖性為灰黑色泥巖。煤層厚度為1.114.05m，平均厚度2.24m，局部含夾矸一層，厚度為0.070.75m，平均為0.1m，煤層層位穩(wěn)定，全區(qū)可采，結構簡單，對比可靠。該煤層在傾向上由東向西有變薄現(xiàn)象，沿走向變化規(guī)律不明顯，在擴大區(qū)東南部22線附近有變薄現(xiàn)象。在24-1孔見4.05m厚煤點。（3）三23煤層三23煤層賦存于三煤組中部，下距三2煤層5.81m，上距三4煤層12.58m，煤層頂板巖性一般為灰黑色泥巖，局部為砂質(zhì)泥巖，底板為灰黑色泥巖，局部偶見細粒砂巖，煤層厚度0.552.10m，平均為1.18m，局部含夾矸一層，厚度0.250.49m，三23煤區(qū)內(nèi)大部分可采，層位較穩(wěn)定，結構簡單，對比可靠。據(jù)數(shù)理統(tǒng)計，三23煤厚集中于0.901.20m之間，在走向上由北向南變薄，在傾向上無大的變化，在22-2孔附近及28-1孔以南出現(xiàn)不可采帶，不可采面積占擴大區(qū)面積的4.5。（4）三24煤層三24煤層賦存于三煤組的中上部，上距K5砂巖28.91m，下距三23煤層12.58m，頂板巖性一般為灰黑色泥巖，局部為砂質(zhì)泥巖，底板巖性為灰黑色泥巖，砂質(zhì)泥巖，局部偶見粉砂巖。三24煤層為局部可采層位發(fā)育穩(wěn)定、結構簡單、厚度較穩(wěn)定的薄煤層，據(jù)數(shù)理統(tǒng)計，煤厚多集中于0.30.6m之間，在26和28線附近出現(xiàn)小面積可采區(qū)，僅占擴大區(qū)面積的16.7。3.4.2 煤質(zhì)擴大區(qū)各煤層牌號均屬三號無煙煤，二2煤以粒狀為主，次為塊狀和粉狀，且含大于25mm級塊煤占25.07，三煤組的煤以粉狀為主，次為粒狀及碎塊狀，偶見塊狀和鱗片狀。（1）灰分由煤巖、煤質(zhì)資料得知，各煤層灰分在垂向上基本按二2、三22、三24和三23煤順序依次增高，用1.4比重液洗選后，降灰率可達6070，精煤回收率為20左右，在平面上，各煤層灰分變化標準差（S）為2.75.6，其中二2煤在18線以北和1824線東部以中灰煤為主，其它為低灰煤；三23煤在19線以北及24-1、2631孔一線附近的大面積范圍內(nèi)以富灰煤為主，其它地段以中灰煤為主；三22和三24煤灰分在平面上變化不甚明顯。見表3-2。表3-2 各煤層灰分化驗結果表煤層灰分Ag（）灰分等級原 煤精 煤三2417.0328.7223.125.348.716.52中富三2318.2735.1025.974.648.866.31中富三2214.7527.0620.865.2610.766.90中二210.2420.6614.313.8510.006.43低中（2）揮發(fā)分各煤層揮發(fā)分見表3-3。（3）硫分二2煤硫分（SgQ）平均為0.38，三煤組煤層硫份（SgQ）為0.420.48，各煤層硫份分布穩(wěn)定，均屬特低硫煤，硫成分以有機硫為主；硫化鐵硫和硫酸鹽硫微量，且多呈星點狀分布于有機硫中，脫硫困難。（4）有害元素各煤層均屬特低磷煤、砷、氯含量較低，符合各種工業(yè)用煤的要求，但氟含量較高，平均200PPM左右，應引起用煤單位注意，有害元素測試結果。見表3-4。表3-3 各煤層揮發(fā)分結果表煤層二2三22三23三24揮發(fā)分V（）7.008.897.637.169.327.977.429.518.007.928.808.32（5）水分各煤層水分（Wf）一般為1左右，其中二2煤全水分（WQ）為2.55.23，故本區(qū)煤層屬低水分煤。表3-4 有害元素測試結果表煤層磷（）砷（PPM）氟（PPM）氯（PPM）三240.0072.03.42.718010三230.0060.0080.0071.13.62.015032823920三220.0060.0080.0072.04.62.89027721362011二20.0040.0050.00501.40.83040818002011（6）發(fā)熱量由測試和用經(jīng)驗公式計算得知，本區(qū)原煤除三23煤因灰分較高，屬中等發(fā)熱量煤外，其它均屬中高發(fā)熱量煤，見表3-5。表3-5 煤炭發(fā)熱量測試、計算結果表煤層原煤（卡/克）QgDTQgGWQgDW等級三24635964736186中高三23613462175948中等三22663066786249中高二2727672337042中高3.5 煤層頂、底板情況3.5.1 二2煤層頂板巖性分布情況，據(jù)本區(qū)16各鉆孔統(tǒng)計，老頂直接壓煤者有8孔，占50，以單一的中粒砂巖為主，分層厚度3.3921.36m，一般10m左右，硅質(zhì)膠結，致密堅硬，穩(wěn)定性好。有偽頂者5孔，占31，直接頂直接與煤層接觸者3孔，占19，直接頂厚度一般1.510m，與000冒落高度相近，巖性主要為泥巖，次為粉砂巖，裂隙不發(fā)育，穩(wěn)定性較好。煤層底板除24-3、18-1、14-1孔附近有0.30.5m的泥巖（偽底）和22-3孔附近有3.58m的細砂巖（老底）分布外，其余地段大部分為泥巖和少部分粉砂巖（直接底）底板穩(wěn)定。煤層頂?shù)装鍘r性見圖3-2。圖3-2 二2煤層頂?shù)装鍘r性柱狀圖3.5.2 三22煤層頂板巖性情況據(jù)本區(qū)17個鉆孔統(tǒng)計，均系直接頂與煤層接觸，其厚度一般為515m，平均13.86m，穩(wěn)定性較差，但從對其穩(wěn)定性起主導作用的下位巖層看，2m以內(nèi)以泥巖為主，次為粉砂巖，僅見于24-3及24-2兩孔，分層厚度由0.43.58m，平均1.78m，巖性較穩(wěn)定，分層厚度較大，尤其是下位第一層厚度大于2m者約占67，是頂板穩(wěn)定的有利因素，因此，頂板尚較穩(wěn)定。煤層底板除22-2和28-1孔附近有0.350.40m厚的含炭泥巖（偽底）分布外，其余地段大部分為泥巖（直接底），由煤層往下第一分層厚度為0.553.14m，一般12m，巖性均一，分層厚度較大，底板穩(wěn)定。4 水文地質(zhì)條件4.1 水文地質(zhì)邊界條件特征據(jù)永城礦區(qū)地質(zhì)圖，南部邊界附近下伏基巖隆起，形成局部近東西向延伸的地下分水嶺，基巖面由分水嶺向北傾斜，地下水富水性、水質(zhì)及運動條件，則隨之由好逐漸變差。擴大區(qū)東、西兩側(cè)分別以F21和F1斷層為界，落差較大（F1落差240550m，F(xiàn)21落差130340m）。破壞了層狀含水層的連續(xù)性，導致邊界水文地質(zhì)條件復雜化，其復雜程度取決于斷層的導水性及斷層兩側(cè)對接巖層的富水性。F1和F21斷層兩側(cè)巖層的對接情況復雜，斷層帶的巖性差異性大，所以斷層各部位的導水性必然強弱不均，據(jù)統(tǒng)計，1828線之間，邊界斷層兩側(cè)巖性對接如下幾種形式：A型：斷層落差大，區(qū)內(nèi)的弱含水層與區(qū)外的強含水層接觸廣泛，補給條件好，斷層的含、導水性好。分布地段是：F1斷層的1820線之間及24線附近；F21斷層的24線附近。B型：斷層落差較大，區(qū)內(nèi)的弱含水層與區(qū)外的強含水層接觸較廣泛，補給條件較好，斷層的含、導水性也較好，分布地段是：F1斷層的1828線之間。C型：斷層落差較小，區(qū)內(nèi)的弱含水層與區(qū)外的強含水層接觸不廣泛，補給條件及斷層的含、導水性較差，分布地段是：F1斷層的628線之間及22線附近 。總之，F(xiàn)1斷層的水文地質(zhì)條件差異性較大，F(xiàn)1斷層較小，F(xiàn)21斷層兩側(cè)強、弱含水層接觸較廣泛，對區(qū)內(nèi)地下水的補給條件較好。4.2 含水層與隔水層4.2.1 含水層（1）新生界松散層孔隙含水層系由第三、四系沖、湖積砂、砂礫石及粘土、砂質(zhì)粘土、粘土質(zhì)砂等交互沉積形成的多層含水層。沉積厚度105260m，自東向西、自南向北由薄逐漸變厚。自上而下分為四個含水層，各含水層之間均有穩(wěn)定的粘性土相隔，其中、含水層富水性強。水質(zhì)自上而下由好逐漸變差。見表4-1。表4-1 新生界松散層孔隙含水層 含水層 特征含水層編號含水層埋深（m）巖性層數(shù)層厚（m）水位埋深（m）單位涌水量（升sm）礦化度（g/L）水化學類型20粉細砂132417.450.504.00.13576.7130.201.571HCO3- NaMg2060粉細砂細砂232.4726.132.00.6711.2681.958HCO3 SO4-Na60140細中砂58平均30.781.673.050.007981.4951.471SO4 HCO3-Na140以下細中砂砂卵石255.5731.5210.0390.1411.683.22SO4-Na（2）三22煤層頂板砂巖裂隙承壓含水層（V）煤層頂板往上60m內(nèi)，由砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖、砂巖及薄煤層組成。隔水層一般2030層，厚4555m。含水層一般2-6層，厚520m，自22勘探線向北、向南逐漸變厚，1833、24-3孔附近最厚。巖性以細粒砂巖為主，巖芯完整，裂隙不發(fā)育。據(jù)20-1孔，見四層中，細粒砂巖，厚20.67m，巖芯多呈長柱狀（20cm），柱狀（1020cm），次為塊狀（510cm）。僅見4條裂隙，裂隙寬35mm，均被方解石脈充填。抽水單位涌水量0.0065L/sm，滲透系數(shù)0.0321m/d，水位標高9.91m。水化學類型為HCO3-Na型，礦化度1.75g/L。此抽水資料說明含水層微弱，透水性差，補給源不足。（3）二2煤層頂板砂巖裂隙承壓含水層（）煤層頂板往上60m內(nèi)，由砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖及砂巖組成。隔水層一般1020層，厚3050m。含水層一般58層，厚1030m，自22勘探線向北、向南由薄逐漸變厚，14-1、24-1孔附近最厚（見二2煤礦床水文地質(zhì)圖）。含水層巖性為中、細粒砂巖，粗粒砂巖次之，裂隙不發(fā)育，弱含水。鉆孔沖洗液消耗量一般小于0.1m3 /h。鄰區(qū)新莊403孔單位涌水量0.04268L/sm，滲透系數(shù)0.371m/d，水位標高28.02m。水化學類型一般為SO4-Na型，礦化度1.1983.874g/L。（4）太原組灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水組太原組由灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖組成，總厚度121.34m（18-1孔）。本區(qū)有13個孔揭露，其中穿過者2孔：18-1孔見灰?guī)r16層，累厚44.41m；2633孔見灰?guī)r12層，累厚32.80m，單層厚度變化大，從0.206.45m，無鉆孔漏水?；?guī)r化學成分以CaO為主，含量一般50%左右，為易溶性灰?guī)r。上段灰?guī)r從L13、L6（含水層），厚15.6023.10m，其中L9、L8、L7三層較厚且穩(wěn)定，以密度的網(wǎng)狀裂隙為主，垂直裂隙次之。據(jù)統(tǒng)計平均21條/m，裂隙一般寬1cm（大者3cm，小者1mm），均被方解石脈充填，無溶蝕現(xiàn)象，鉆孔揭露該層（段）亦不漏水，鄰區(qū)抽水資料明顯地反映了灰?guī)r富水性大小不均，如新莊井田309孔共揭露4層灰?guī)r。由上而下第2層（孔深212.43m）開始漏水，巖溶裂隙發(fā)育，富水性強，抽水盡機械最大能力才降深2.32m，單位涌水量3.69L/sm；而本孔北1480m的308孔亦見4層灰?guī)r，裂隙少見，無溶蝕現(xiàn)象（K3灰?guī)r埋深、455.42m），抽水降深84.53m，單位涌水量0.L/sm。下段灰?guī)r從L5-L1（含水層），厚17.2021.31m，其中L3、L2兩層較厚且穩(wěn)定，垂直裂隙較發(fā)育，多被方解石脈充填。據(jù)茴村勘探區(qū)資料：單位涌水量1.216 L/sm，滲透系數(shù)4.73m/d，水位標高30m。太原組頂部K3灰?guī)r與二2 煤層間的巖性為泥巖，砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和粗粒砂巖，其中泥巖層和粉砂巖約占31100%，平均71%；距離44.4157.96m，平均52.29m，分布與變化情況是：22勘探線以北，間距自東向西由45m漸變?yōu)?5m；以南自東向西由近60m漸變?yōu)?2.50m，比北部偏大，但是，局部地段因受斷層影響，間距變小，如24-3及2633及1831孔附近為10.1226.60m。是礦床充水的主要因素。鄰區(qū)太原群二段灰?guī)r（含）抽水情況表4-2。關于太原組灰?guī)r的富水性，相對來說比鄰區(qū)差。其原因與含水層埋藏較深，巖石所受環(huán)境圍壓大，巖溶裂隙不發(fā)育有關。（5）奧陶系碳酸鹽巖巖溶承壓含水巖組奧陶系灰?guī)r層厚、質(zhì)純，巖溶裂隙發(fā)育，富水性強，但不均一。鉆孔揭露其甚少，且揭露厚度小，僅據(jù)茴村勘探區(qū)803孔資料，揭露灰?guī)r113.35m，上部42m巖溶裂隙發(fā)育，單位涌水量0.633L/sm，滲透系數(shù)1.77m/d，水位標高30.28m。水化學類型為SO4-NaCa，礦化度3.5g/L。表4-2 鄰區(qū)太原組二段灰?guī)r（含）抽水情況表孔號含水層編號抽水質(zhì)量單位涌水量（L/sm）滲透系數(shù)（m/d）水位標高（m）礦化度（g/L）水化學類型2202主合格0.0.0051831.0924.096HCO3-NaY217-1不合格0.00590.019529.31主檢不合格0.9672.7230.782.10SO4-Na、Mg301、合格1.0732.2528.934.014SO4-Ca、Na308合格0.0.埋深20.412.37SO4-Na309合格3.699.064埋深19.523.66SO4-Ca、Na4.2.2 隔水層（1）新生界孔隙水含水組間隔水層、含水組間隔水層為粘土及砂質(zhì)粘土，隔水層主要賦存于第四系中部含水段之上部，厚度幾米到十幾米，正常情況下，可以隔斷含與含間的水力聯(lián)系，但在隔水層變薄或相變處，二者間會產(chǎn)生較弱的水力聯(lián)系。含與含間隔水層主要為粘土，在含水段的頂部發(fā)育有23層粘土、砂質(zhì)粘土、粘土組合的穩(wěn)定隔水層，正常情況下它切斷了、含間的水力聯(lián)系。新近系底部粘土、砂質(zhì)粘土隔水層，主要為致密、細膩的湖積粘土，平均厚約17m，隔水性能良好，夾間12層細粉砂薄層透鏡體，不影響其隔水作用。正常情況下它完全隔斷了上覆孔隙水與下伏砂巖裂隙水間的水力聯(lián)系，但在隔水層較薄或尖滅處，上下層地下水間會發(fā)生一定水力聯(lián)系。（2）二疊系砂巖裂隙水各含水組間隔水層K6與K5砂巖裂隙含水組間的隔水層（段）厚逾百米，尤其四1四3煤層間近80m段內(nèi)全部為泥巖、砂質(zhì)泥巖地層組合，間夾23層薄層細砂巖，隔水效果良好。含與含間的隔水層有二段，上段為三1三4煤間厚約30m的泥巖夾煤地層組合，下段為四煤段底部厚約6.50m的鋁土質(zhì)泥巖隔水層，這兩段為礦區(qū)內(nèi)相當穩(wěn)定的良好隔水層。二2煤底板隔水層（段），上起二1煤層底板下止K3頂界，厚41.5565.75m，平均厚55.29m。隔水段中上部為一套厚約40m以泥巖為主夾23層中、細砂巖地層組合；下部為C3t