期煤科技对三河尖煤矿开采太.pdf

禾 ／ 雾 蓐 佯， 芡 殷 徐煤科技 1 9 9 3 年第 1 期 ， ， 对三河尖煤矿开采太原组煤 层 水文地质条件的初步l评价 Y - 河尖煤矿 璧重量 江苏豫州2 2 l 6 l 3 匆 ． 卉 【 』 撬蔓{ } 析研究了井 田水文地质诸 园素 ’ 论证了太 厨 c 组煤层开采 的可行性 ， 并提 出了对太原组灰岩 水的防治意见． 美■调 太原衄 水文 地质 条件 岩溶 富术 性 安全 开采 防治水 三河尖煤矿位于苏鲁边界丰沛煤田北 部 ， 开采 石炭 、 迭 系煤 层 ， 其 中太原 组煤 层 占 总 储 量 的 3 8 ， 目前 开 采 山 西 组 7 媒 ． 由于地 面建筑物 压煤 多、 拆迁竣慢等 因 素的影响． 生产接续十分紧张。 为了缓和生 产接续． 实现厚薄煤层同步开l栗及解决建 筑物就近搬迁问题 ， 亟待开采太原组煤层． 开采太原组煤层的关键是水文地质条 件．通过对 巳获水文地质资料进行综合分 析 、 研 究 ， 我 们认 为 太原 组 煤 层具 备安 全 开采条件 。 1 含水层及富水特征 1 ． 1 第四系冲积层孔骧吉水层 该系 厚 1 8 4 ． 7 ～2 6 2 ． 2 5 m， 西厚 东 薄 ， 由厚层粘土央蔫砂层组成 。赋存 4 个含水 层和 3个隔水 层 ．第三个 隔水层可阻隔地 表水、 中浅部孔嗽水与基岩古水层之 闻的 直接水力联系。 随着深度的增加 ， 各古水层 水循环特缸为 畜水性逐渐减弱， 矿化度逐 步升高 ， 水质由H C O 一 一a № 转化为s -- N a 型 。 1 ． 2 白垩传罗系和迭系砂岩吉水层 该段地 层总厚 2 8 5 ． 9 5 1 0 4 4 ． 2 4 m， 由 粗、 中、 细、 糟砂岩夹泥岩和薄煤组成． 砂岩 裂嗽发育但多被方解石充填。裂嗽发育程 度受构造控制不均。 涌水量以静储量为主。 漏 水 钻 孔 占 2 2 ．9 7 ， q 为0 ．0 0 9～ 0 ． 0 2 4 L ／ s m， 属古水小 的古水 层 。矿化度 为 3 ． 8 6 ～ 5 ． 5 8 g ／ L， 属 a S 0 ． 一N a- 型水 ． 1 ． 5 太原组灰岩溶骧吉水层 该组 一般 厚 1 2 7 ． 9 m， 由泥岩 ， 粉砂 岩 ， 砂岩、 薄层灰岩及媒组成。 赋存 l 3 层灰岩， 为溶瞎 c 言水 层 ． 其 中质纯 的有 4灰和 8灰 ； 厚度太的有 l灰和 l 2灰， 其余一般小于 3 m。各层灰岩的溶嗽发育极不均一， 计有 6 3个钻 孔 穿过 ， 发 现 9个 漏水 ， 漏 水孔 占 1 4 ． 2 8 ．q为 0 ． 0 2 ～0 ． 9 3 3 L ／ g m。属含 水小至中等的古水层． 矿化度为 4 ． 4 9 s ／ L ， 水质 为 s 0 | c l K- - N aC a型水 ．井筒 穿过 l ～8灰时 ， 涌水 量为 5 ． 0 m。 ／ h 。 1 ． 4 本溪组灰岩裂骧含水层 该组灰岩厚 2 9 ． 4 ～l 7 ． 0 m， 由灰岩 、 铝 土泥岩、 中粗粒砂岩及铙质泥岩组成。 灰岩 为 隐 晶质 古 泥质 ， 区 内 2 2个 钻孔 无 一 漏 水 。属古水极小 的台 水层 。 1 ． 5 奥陶 系灰岩岩溶含水层 该地层厚 7 0 0 m， 由厚层致密石 灰岩 央 薄层泥岩组成 ． 井田内有 8个钻孔揭露 ， 藩 嗽发 育较差 } q为 0 ． 0 1 9 L ／ s-m， 属古 水 小 的台水层 ． ● l I 维普资讯 1 9 9 3年 第 1期 徐煤科技 2 太原 组水 文地质条件 2 ． 1 太原组岩溶发1 | 特征 2 ． 1 ． 1 岩溶点育状况 区内地下 水的循环条件 差。太原 组灰 岩岩溶形态以溶蚀裂隙为主 ， 溶洞罕见 ， 且 多被 方解 石脉充填．井 田内穿过太灰的 6 3 个钻孔 ． 仅有 2个揭 露溶 洞 ． 7个 见溶 蚀裂 隙 ． 2 ， 1 ． 2岩溶点 育与轰 岩厚度 有关 质纯厚度大的 ● 灰、 l 2 灰和 8 灰岩溶 发 育 。这三层灰岩 见溶 骧的 钻孔占穿过 】 ～1 2 灰溶隙钻孔的 6 6 ． 7 。 2 ． L 3 岩溶 生育 随深度减 弱 岩藩发育有明显的垂直分带性． 随深 度的增加而逐渐减弱。 --6 0 0 m水平以上可 见零 星溶洞， 溶隙较发育， 见溶 隙钻孔 占 5 9 I 一6 0 0 --8 0 0 m水平 岩溶 发育 程度 不 高 ， 仅 见 一 个 溶 洞 ， 揭 露 溶 隙 钻 孔 占 3 3 I 一8 0 0 m 水平以下岩 溶 不发 育 ． 未见 溶洞 ， 见溶嗽钻孔占 8 ． 2 ． 1 ． { 岩溶点育的平 面展 布 岩溶发育的平面展布受地质柑造 的控 制 。 F j 逆断 层切捌 了井 田东西 部的水 力联 系I 西部为单斜构造． 构造简单， 岩溶不发 育． 东部居龙 田背斜轴部 ， 地层起伏， 中小 型张扭性 断层发育 ， 岩溶也较 发育 。 涌水 钻 孔及井巷出水点也多分布于该 区 见图1 ． ‘ ． * | - 挂 飘 图】 井田富水性分区示意图 2 ， 2 井巷揭露太灰浦水规律 井巷共揭穿1 ～1 3 灰 1 8 个点． 其中捅 突 水点 9 个 ， 涌水量为 2 ． 0 ～1 9 ． 4 8 m 见 附表 、 图 1 。 附衰井巷揭■ P Jz 嗣 寞 木镌计衰 序 位 置 出水量 出 水 号 m‘ ， h 量 位 1 主井 | ． 0 1 ～ 8 灰 2 刚井 5 ． 0 1 ～9 灰 3 东一皮带机下山 】 ～2 煤仓 0 4灰 | 一7 0 0 m西大巷轻车墁 0 5灰 5 --7 0 0 m西 大巷 重车墁 0 5灰 6 --7 0 0 m二 、 三横管 问 2 ． 5 4灰 7 --7 0 0 m二、 三横管 问重车绒 0 4灰 8 一 O O m西大巷拐点 0 2灰 9 --7 0 0 m西大巷九、 十横管阃 O 1灰 】 0 求一轨道上 山下车墙 2 ． 0 1 2灰 】 1 东一轨道上山下车墙 0 】 3灰 1 2 东一轨道上山上车墙 I I | 清水 4灰 1 3 一5 3 0 m辅助运输巷三横管 l 9 4 ． | 8 4灰 1 | 一5 3 0 m 炸药 库 0 4灰 1 5 一5 3 0 m运输巷 与 F | | 交点 | B _ 0 4灰 1 6 一5 3 0 m八横管 1 7 ． 6 4灰 1 7 一5 3 0 m辅助运输巷 1 2 ． 8 4灰 1 8 宙风井 0 】 ～2囊 涌 突 水特征 ； 开始来势凶猛 ， 水 量较 大， 一两天达到峰值． 而后逐渐递降， 6 ～l 2 个 月基本 无水 见图 2 。揭示 了太灰 含水 层以静储量为主． 岩溶连通性差， 易于疏 干 。 图 2 辅助运糟 巷三横管 出水点 Ql 曲线圈 2 ． 5 构造控水作 用 龙 田背 斜及次 级 褶 曲变 形强 烈 ， 张扭 性中小童断层及节理发育， 是灰岩水汇集 的场所， 柑成局部富水性较强的区段 。 维普资讯 l 0 徐煤科技 1 9 9 3年第 l 期 井 田内计有大 中塑断层 l 9条 除 为压性 断层外 ． 均 为张扭性断层 。 F l 、 张庄 、 F ． ’ 、 F I 四条大断 层钻孔 穿过不 漏 水。采掘 过 程中多次 揭露 F t 、 F mF nF 等断层未 出水 ．揭示压性 和 张扭性 断层属弱透水或 不透水断层。但各张扭性断层在与含水层 接 触 ， 断层带处 在 尖灭和 交叉部 位 可以形 戚 局部带 状或脉 状 富水带 ， 同时 断 层带 具 有导水性 。 2 ． 4 地下水变 瞽运 动 太原 组 灰 岩 水 的 补 给来 源 有 两 个 途 径 t 一是奥灰 水通过 F - 、 张庄 、 F 等断 层弱 渗透 补给 I 二是通 过 导水 断层带 、 陷落柱 、 切軎 I 探的张 开裂 隙、 封 闭不 良钻 孔和 采掘 后 的导水裂 醵带使各 吉水层的水相互越 流 补给 ． 太原 组 灰岩水 在未 开 采之 前 ， 处 于饱 和及承 压的水 力均衡状态 。虽未开采太原 组 ， 但井巷 已揭 穿波及 了太灰吉 水层 ． 引起 各区段食水介质的水向汇集中心运移 、 排 I 世． 使水位不断下 降或疏干 ． 形成一个 个降 落漏斗， 改变了静态的地下水流场 。 2． 5 太原组水文地质分区 根 据井 田地 质牛 每 造 条件 ． 太原组 灰 岩 岩溶发育 程度及 富 水性 ， 结 合井巷 出水 点 涌水动态 ， 动水 补给条件等 因素归纳分析 ． 按照井 田水文地质条件可 划分 为三个 分区 见图 1 。 I区 东起 F 断 层 ， 西 至 F z断层 ， 南 到 F - 、 F l | 断 层 ， 为 较弱 富水 区。该 区位 于 F 断层下盘 的龙 固背 斜部位 ． 断 层和褶 曲 都 很发育 ， 岩溶和 构造 裂蟊c 发 育 ， 有 零星 洞穴 ， 多被 充填 。太灰 8 9 的赫 水钻孔 和 大 于 1 0 m。 ／ h的井巷 太灰 出水 点都分 布 于 本 区 。 I区 东起 断层 ， 西至张庄断层 。 南 自 F “断 层 ． 北 到 一 1 0 0 0 m 煤 层底 板 等 高 线 ， 为弱富术 区 。该 区为单斟 构造 ， 中小型 断层发育 ． 岩 溶裂 蟊 c 和构造 裂蟊 c 较发育 ． 多 被充填 ． 本区只有一个漏水钻孔 ， 井巷出水 点涌水量均小 于 5 m。 ／ b 。由于 F z 压性断层 的切割 ． 地下水补给 条件较 差。 I区 东起 张庄 断 层 ． 西 至井 田边 界 ． 南 自 断层 ． 北到 一l 0 0 0 m煤 层底板 等高 ‘ 线 ， 为撅弱 富水区 。该区为单斜 构造 ， 中小 型断 层较发 育 ， 岩 溶裂 酵和构 造 裂 隙较 发 育 ， 多被充填 。 本区有 2 5个钻孔穿 过太灰 ， ’ 没有一个潺水 。由于该 区处于边界断层的 上盘 ， 地下水补给条件很差 。 3 对太 原 组水 文地 质 条件 的初步 评价 1 矿 区覆盖有特 厚的松散层 ， 赋 存四 含兰隔 。 第 三个隔 水层可隔大气降 水、 地 表 水和 浅层孔蟊 c 水 一 、 二 、 三古 同基岩含水 层直接 的水力联系 ， 形 成一个隔水盖层 ． 2 边 界断 层 吉水 、 导 水性 羞 或 不导 水 ， 使井田成 为封闭式的水文地质单元 。 3 太 原组 灰岩岩 溶发育 程 度差且极 不均 一．吉水 层富 水性弱 ． 地 下 水径流 不 畅 。 水质 以 S O C I KN a C a型为 主 ， 矿化度3 9 s ／ L ， 反映其水文地 质条件 比较 简单 。 4 在山西组煤 层采掘过程 中 ． 先后揭 露太原 组灰岩 l 8个 点 ， 出水点 占 5 0 ． 而 多数 出水点 涌水 量为 2 0 m ／ h ， 足 以揭示 太原组 灰岩 水动 水补给 量不 充沛 ． 储 存以 睁储量为主， 且易于疏干的规律 。 综上 所述 ． 笔者认 为本 井 田上部 有隔 水 盖层 ， 周 围被断层 切割呈 封 闭的 水环境 状态。太原组灰岩涌水特征与正开采的山 西组相似 ． 水文地 质条件基本清楚 ， 已具备 安全开采条件 。 4 防治水工作建 议 下转 第 4 2页 维普资讯