【正文】 水源條件 礦井可供選擇利用的水 源有兩個(gè)：一個(gè)是第三、四系沙礫石含水層的潛水，據(jù)調(diào)查本井田工業(yè)場(chǎng)地 300～ 700m 左右的北 ～ 北西方向和南 ～ 南西方向上共分布有 7眼水井，井深均為 30～ 40m，單井流量 80～ 120m3 /h，水質(zhì)好，可作為礦井生產(chǎn)生活用水水源。另一個(gè)是處理后的礦井排水，由于礦井排水量較大，為節(jié)約水資源，處理后的礦井排水可作為井上下灑水用水。 中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 地質(zhì)特征 地質(zhì)構(gòu)造 一 地層 本區(qū)上部為巨厚的第三、四系地層，下部為二迭系、石灰系及奧陶系等老地層。據(jù)鉆孔揭露資料，地層分布具有以下特點(diǎn)： 二 1 煤上覆基巖長(zhǎng)期受風(fēng) 化，二迭系大部分地層被剝蝕，故井田內(nèi) 二 1 煤頂板基巖較薄，基巖之上的第三、四系地層較厚，平均厚度 。 二 構(gòu)造 焦作煤田位于華北板塊的南部太行構(gòu)造亞區(qū)，煤田分布受太行山斷隆和開(kāi)封坳陷的直接控制，煤田構(gòu)造以高角度正斷層為主，伴有褶皺。程村井田位于焦作煤田東北部，主要受北東向區(qū)域斷層（ F1 F15）及西北向區(qū)域斷層（ F20）切割，井田內(nèi)地層抬升，構(gòu)成了本井田低壘型構(gòu)造單元。井田基本構(gòu)造形態(tài)為一向南西傾伏的寬緩背斜。井田構(gòu)造復(fù)雜程度為中等偏簡(jiǎn)單。 1 背斜構(gòu)造 背斜軸部寬緩，軸線(xiàn)位于 100 3001及 5204 孔連線(xiàn)附近， F21 斷層斜交軸部穿過(guò)。背斜北西翼地層走向近南北，傾向西，傾有 3o 左右，該翼受 F21 、 F23 、 DF2 三條斷層的切割，煤層呈條塊分布，連續(xù)性較差。南東翼地層走向北西，傾向南西，傾角一般為 4o～ 5o ，伴有次一級(jí)的小向斜構(gòu)造，使地層產(chǎn)狀局部有一定變化。 2 斷層 井田共發(fā)現(xiàn)有 9條正斷層，其中 4 條為井田邊界斷層，落差介于 50～ 700m 之間。另外 5 條屬井田內(nèi)斷層，除 F21 斷層落差為 27～ 44m 外，其余 4 條井田內(nèi)斷層落差均小于 30m。井田內(nèi)斷層基本上為東西向延展，呈相對(duì)集中發(fā)育 。 詳見(jiàn)斷層特征表 121。 中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 斷層特征表 121 斷層 名稱(chēng) 斷層位置 性質(zhì) 走向 傾向 傾角（度） 落差（ m） 延展長(zhǎng)度（ km） 控制情況 九里山斷層（ F14） 西北邊界 正 NE NW 70 50～650 60 控制較差，位置有一定擺動(dòng) 峪河 斷 層（ F20） 西南邊界 正 N60oW SW 70 300～700 35 東耿村斷層（ F15） 東南邊界 正 N60oE SE 60 60～140 30 2 35 物探線(xiàn)均有明顯反映， 5202 孔、與502 孔煤底標(biāo)高明顯不連續(xù)控制較好 F21斷層 井田內(nèi) 正 近 EW N 65 約 44 6 3 J J4 物探線(xiàn)控制，4401 孔穿見(jiàn)， 35 物探線(xiàn)以西控制較好，以東則無(wú)控制 F23斷層 井田西 正 S85oE S 20～30 30 物探線(xiàn)反映明顯，100 4801 兩孔穿斷層控制較好 DF1斷層 井田西南 正 N75oE SE 65 11 100 物探線(xiàn)反映明顯，別無(wú)工程控制，故控制較差，擺動(dòng)較大 DF2斷層 井田西 正 近 EW S 65 約 30 35 物探線(xiàn)有明顯顯示，無(wú)其他控制位置及方向擺動(dòng)性較大 F211斷 層 井田東部 正 N53oW SW 70 12 1 200 物探線(xiàn)線(xiàn)上反映明顯，后 3001 孔在在該處穿見(jiàn)得以 驗(yàn)證，仍屬一點(diǎn)控制，有較大擺動(dòng) F22斷層 東南邊界 正 N40oE SE 70 60 依據(jù)三個(gè)鉆孔煤底標(biāo)高不連續(xù)推斷，無(wú)直接控制，對(duì)井田內(nèi)煤層開(kāi)采無(wú)影響 煤層與煤質(zhì) 一 煤層 本區(qū)含煤地層為石炭二迭系。二迭系山西組含煤 3 層，煤層總厚 ，其中二 1煤全區(qū)發(fā)育，普遍可采，系本井田勘探和開(kāi)采的主要對(duì)象。石炭系太原組含煤 9層，僅一 2 煤層全區(qū)發(fā)育，普遍可采。 二 1煤賦存于山西 組下部，下距 L8 灰?guī)r平均 ，下距寒武系 O2m 灰?guī)r頂平均。區(qū)內(nèi) 19 個(gè)鉆孔穿見(jiàn)該層位，除 4401 及 1004孔斷失、 1002 孔受斷層影響中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 外，其余 16 個(gè)鉆孔穿見(jiàn)煤層全部可采，煤厚為 ～ ，平均 ，屬穩(wěn)定型厚煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，少數(shù)鉆孔見(jiàn)有夾矸，夾矸厚 。 一 2 煤賦存于太原組底部，上距 二 1 煤層 ～ ，平均 ，其直接頂板為太原組 L2 灰?guī)r。區(qū)內(nèi) 5個(gè)鉆孔穿見(jiàn)，煤厚 ～ ，平均 ，屬穩(wěn)定型煤層。一 2 煤結(jié)構(gòu)較復(fù) 雜，普遍含夾矸 1～ 4層，夾矸厚 ～ ，平均 。因該煤層水文地質(zhì)條件 極為復(fù)雜，同時(shí)煤質(zhì)屬中灰高硫，勘探當(dāng)中僅進(jìn)行了一般控制了解，故勘探程度低，目前開(kāi)采條件尚不具備。 詳見(jiàn)可開(kāi)采煤層特征表 122。 可開(kāi)采煤層特征表 122 煤層 煤層厚度 煤層結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性 傾角 視密度 頂?shù)装鎺r性 備注 最小 ～ 最大平均 夾矸層數(shù) 夾矸厚度 煤層結(jié)構(gòu) 頂板 底板 二 1 ～ 17 孔中有7 孔含夾矸1～ 2層 0 ～ 較簡(jiǎn)單 穩(wěn)定型 3o ～5o 較穩(wěn)定型 較穩(wěn)定型 開(kāi)采對(duì)象 1 煤質(zhì)及用途 二 1 煤以粒狀煤為主 ，次為粉狀和塊狀，塊煤強(qiáng)度大，堅(jiān)硬。原煤水分 ％，原煤灰分平均 ％＜ 15％，硫分 ％＜ ％，磷含量 ％，發(fā)熱量，屬低水、低灰、特低硫、低磷、中高發(fā)熱量、不易磨碎極易選的三號(hào)無(wú)煙煤。 二 1 煤是極易良好的化工、冶金及動(dòng)力用煤，亦是良好的民用燃料。 2 風(fēng)氧化帶厚度 對(duì)施工鉆孔的統(tǒng)計(jì)并結(jié)合井檢孔資料，巖層受風(fēng)洋、氧化作用影響的厚度為～ ，平均為 。煤層未作專(zhuān)門(mén)性工作，結(jié) 合巖石的風(fēng)氧化帶的厚度，地質(zhì)報(bào)告 二 1 煤層風(fēng)氧化帶下限為基巖垂深 20m。風(fēng)氧化帶內(nèi)煤層原煤水分、灰分、揮發(fā)分明顯增高，發(fā)熱量降低，結(jié)構(gòu)疏松，密度變小。 煤質(zhì)特征表 123 煤層名稱(chēng) 灰分 硫分 發(fā)熱量 磷含量 煤質(zhì)牌號(hào) 二 1 煤層 ％＜ 15％ ％＜ ％ ％ 無(wú)煙煤 水文地質(zhì)條件 區(qū)域及井田水文地質(zhì)條件 中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 焦作煤田北部為太行山，是地下水的天然補(bǔ)給區(qū)。焦作煤田地處區(qū)域地下水的徑流區(qū)，區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)雜。 本井田地處焦作煤田的東部邊 緣，井田水文地質(zhì)條件相對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件略顯簡(jiǎn)單。井田的地壘型構(gòu)造單元使井田四周的主要含水層均低于本井田，井田三面構(gòu)成了相對(duì)隔水邊界，唯一接受補(bǔ)給的是井田東北部的 二 1 煤層露頭。故本井田形成了相對(duì)孤立的水文地質(zhì)單元。 主要含水層 （ 1）第三四系砂礫石含水層：砂礫石層累計(jì)厚度 ～ ，平均，占覆蓋層總厚的 ％。砂礫石直徑 2～ 8cm，一般 3cm 左右，呈互層狀發(fā)育，一般在東西方向上發(fā)育較穩(wěn)定，南北方向上不穩(wěn)定且具相變性。垂深 50m 以淺為空隙潛水，井田周?chē){(diào)查資料：井深 30～ 40m，單井流量 80～ 120m3/h，水位埋深 7～ 10m。 50m 以深為承壓水， 483孔抽水資料：?jiǎn)挝挥克?，抽水段高度 ～ 212m，水位 標(biāo)高 。垂深 200m 以深無(wú)抽水資料，從鉆孔取芯結(jié)果看，該段砂礫石層松散無(wú)膠結(jié)、空隙率大，和上部含水層巖性對(duì)比一致，富水性推斷為中等以上。第三、四系底部本井田普遍發(fā)育有含水層，由 沙礫石與砂質(zhì)粘土交替沉積組成，井田部分范圍底部含水層與基巖風(fēng)化帶直接接觸，地質(zhì)報(bào)告稱(chēng)為“底含”。 951孔、 4002 孔（距井筒約 600m）均對(duì)底部含水層包括 “底含”進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，抽水深度分別為 ～ 、 ～ ，抽水結(jié)果：?jiǎn)挝挥克?～ ,滲透系數(shù) ～ ，富水性中等。 （ 2）、 二 1煤頂板砂巖含水量： 二 1煤頂部 60m 高度內(nèi)含砂巖 3～ 5 層，厚 ～，平均厚 。砂巖裂隙不發(fā)育，補(bǔ)給條件較差，富水性弱，易于疏排。 （ 3）、太原組上段 L8 灰?guī)r含水層：為 二 1 煤層底板直接沖水水含層?；?guī)r厚～ ，平均 。井田內(nèi)包括井檢孔在內(nèi)共 13 孔揭穿，僅 4001孔見(jiàn)該層段巖心破碎，巖溶裂隙發(fā)育，沖液量全泵量漏失，經(jīng)抽水試驗(yàn)，單位涌水量 L/，滲透系數(shù) ，水位標(biāo)高 。其余鉆孔均不漏水，說(shuō)明其巖溶裂隙發(fā)育極不均一。該含水層富水性屬中等。 （ 4）、太原組下段 L2 灰?guī)r含水層：灰?guī)r厚 ～ ，平均 。該含水層 巖溶裂隙較發(fā)育，富水性較強(qiáng)，但不均一。據(jù)鄰區(qū) 6002 孔抽水資料，單位涌水量 L/，滲透系數(shù) ，水位標(biāo)高 。在無(wú)較大斷層影響時(shí)，該含水層距 二 1煤層較遠(yuǎn)，平均為 ，且與上段 L8灰?guī)r含水層之間無(wú)水力聯(lián)系，因此對(duì) 二 1煤層開(kāi)采影響不大。 主要隔水層： （ 1）、 二 1煤層底板隔水層：位于 二 1煤層與 L8 灰?guī)r之間，主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖及薄層灰?guī)r組成，厚 ～ ，平均 ，該中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 層段巖性致密，裂隙不發(fā)育，透水性較差，隔水性良好，是阻隔 L8 灰?guī)r水進(jìn)入 二 1煤層礦坑的重要隔水層。 （ 2）、太原組中斷隔水層：由 L8 灰?guī)r底至 L3 灰?guī)r頂之間的泥巖、砂巖、薄層灰?guī)r及薄煤層組成。該段厚 ～ ，是太原組上、下灰?guī)r含水層之間的重要隔水層。 （ 3）本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層：介于 L2 灰?guī)r之下、奧陶系灰?guī)r之上，由鋁土質(zhì)泥巖和鋁土巖組成。鉆孔揭露厚度為 ～ ，平均 。該層段層位穩(wěn)定，具有良好的隔水性，但在斷裂帶或沉積薄弱地帶，將失去或降低其隔水能力。 礦井充水因素分析 鄰近生產(chǎn)礦井有方莊煤礦、白莊煤礦、魏村煤礦、古漢山煤礦，其礦井的充水水源多以底板灰?guī)r水為主。 分析本礦井的充水因素，淺部煤層應(yīng)主要防止第三、四系礫石特別是底部含水層水，中深部煤層開(kāi)采應(yīng)預(yù)防底板灰?guī)r直接突水或通過(guò)斷裂構(gòu)造帶突水。 二 1煤層之上基巖保留厚度較小，部 分井田范圍底部含水層直接與基巖風(fēng)化帶接觸形成“底含” ，故淺部 二 1煤層必須留設(shè)防水煤巖柱，防止“底含”水通過(guò)裂隙潰入礦坑。 本井田 425m水平灰?guī)r靜水壓力達(dá) 51kg/cm2，而 二 1煤層底板隔水層厚度平均為，即 隔水層將承受 1 kg/cm2壓力。依據(jù)焦作礦務(wù)局開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)， ～ 厚隔水層可承受 1kg/cm2水壓來(lái)推斷，本井田 二 1煤層底板隔水層的承受能力基本處于極限狀態(tài)，未來(lái)生產(chǎn)當(dāng)中，底板灰?guī)r的富水區(qū)域存在有突水可能性，應(yīng)加強(qiáng)防范，一方面要保護(hù)煤層 底板隔水層的完整性，另一方面要根據(jù)實(shí)際 情況，采取底板注漿加固隔水層等有效技術(shù)措施。 井田斷層較多，斷層不僅破壞了煤層底板隔水層的連續(xù)性，而且縮短了煤層與含水層之間的距離，甚至使兩者直接對(duì)接 （ F21斷層局部地段），故斷層為底板灰?guī)r水突入礦坑創(chuàng)造了條件。本井田 1004 孔在 ～ 處揭穿 F21斷層帶，通過(guò)對(duì)斷層帶抽水，其單位涌水量 ～ ，滲透系數(shù) ～ ，說(shuō)明斷層具有一定的富水性。故礦井建設(shè)和生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)引起足夠重視，需留設(shè)斷層煤柱。 井田水文地質(zhì)類(lèi)型及礦井涌水量 原精查地 質(zhì)報(bào)告提供本井田水文地質(zhì)類(lèi)型為三類(lèi)二亞類(lèi)三型，后井檢孔施工補(bǔ)作水文地質(zhì)工作后，地質(zhì)部門(mén)對(duì)井田水文地質(zhì)類(lèi)型重新進(jìn)行了評(píng)價(jià)， 省煤炭工業(yè)技術(shù)委員會(huì)組織評(píng)審后，省煤炭工業(yè)局對(duì)水文地質(zhì)類(lèi)型進(jìn)行了批復(fù)，同意將礦井水文地質(zhì)類(lèi)型變更為三類(lèi)二亞類(lèi)二型，即沖水水源以底板巖溶裂隙水為主的水文地質(zhì)條中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 件中等偏復(fù)雜類(lèi)型。 地質(zhì)報(bào)告對(duì)礦井涌水量的預(yù)算分別采用了“大井法和“比擬法”兩種方法，由于礦井主要含水層僅抽水一次，故“大井法”采用的參數(shù)代表性較差，預(yù)算結(jié)果誤差相對(duì)較大。而采用吳村煤礦生產(chǎn)資料所進(jìn)行的 “比擬法”預(yù)算結(jié)果較為客觀(guān)，可以作 為設(shè)計(jì)依據(jù)，其預(yù)算的礦井涌水量為： 425m 水平 正常涌水量 1260m3/h 最大涌水量 1890m3/h 全井田 正常涌水量 1320m3/h 最大涌水量 1980m3/h 開(kāi)采技術(shù)條件 瓦斯 本井田 二 1煤層瓦斯取樣 9 層次，取樣深度在 ～ 之間瓦斯成分主要以 N2為主，瓦斯含量中 CH4含量甚微，有 4 個(gè)樣 CH4含量為 0，最高為 。故該區(qū) 二 1煤層屬瓦斯風(fēng)化帶，礦井屬低沼。分析井田瓦斯低的原因，主要是 二 1煤層頂部基巖薄，地壘型構(gòu)造有利于瓦斯逸 散所致。 煤塵爆炸性與煤層自燃 經(jīng)測(cè)定，該井田 二 1煤層氧化樣與還原樣燃點(diǎn)之差 8176。 ～ 12176。，屬不自燃煤層，火焰長(zhǎng)度均為零，無(wú)煤塵爆炸危險(xiǎn)性。 地溫 據(jù)地溫測(cè)井資料，最高地溫 ℃（井田內(nèi) 4403 孔），平均地溫梯度 ℃ /百米，屬地溫正常區(qū)。 煤層頂、底板巖性條件 二 1煤層頂板巖性條件：井田內(nèi) 16 個(gè)見(jiàn)煤鉆孔統(tǒng)計(jì)， 二 1煤層直接頂板為泥巖和砂質(zhì)泥巖的各有 6 個(gè)孔，泥巖厚 1～ ，砂質(zhì)泥巖厚 ～ ，另有 4 個(gè)鉆孔直接頂板為砂巖，砂巖厚 ～ 。泥巖和砂質(zhì)泥巖的平均抗壓強(qiáng) 度為～ ，屬較穩(wěn)定型頂板。直接頂板之上為中細(xì)粒砂巖（大占砂巖）老頂，堅(jiān)硬一般不易垮落。 二 1煤層底板巖性條件： 二 1煤層直接底板為泥巖和砂質(zhì)泥巖的各有 7個(gè)孔，