【正文】 年鉆井增加到 2982 口，產(chǎn)量上升到 100 億立方米；2022 年煤層氣生產(chǎn)井約 3 萬口，產(chǎn)量超過 540 億立方米。本文旨在通過系統(tǒng)研究陽煤集團(tuán)三礦瓦斯資源的分布與防治，拋磚引玉，為這一問題的解決發(fā)表自己的觀點(diǎn)。通過對陽煤三礦礦井瓦斯較為系統(tǒng)的研究，可以對陽煤集團(tuán)三礦瓦斯的分布與防治做出初步的認(rèn)識，對今后的瓦斯防治利用提供借鑒。截止 2022 年底，陽泉集團(tuán)的總資產(chǎn) 639 億元，凈資產(chǎn) 183 億元，下屬 36 個分公司，39 個控股子公司（包括山西國陽新能股份有限公司和山西三維華邦集團(tuán)有限公司 2 個 A 股上市公司） ，員工 萬人。其地理坐標(biāo)為：東經(jīng) 113176。55′43〞。礦區(qū)四周均有公路直通各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，形成網(wǎng)狀交通運(yùn)輸系統(tǒng)，交通條件及其便利。 河流水系井田河流屬海河流域滹沱河水系，桃河是區(qū)內(nèi)最大的河流。中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁其支流有：蒙村河、馬家坡及蘆湖河溝。（二） 、蒸發(fā)量：全年平均 ，最大可達(dá) ，最小為 。年平均風(fēng)速 417m/s，最大風(fēng)速 24m/s。 本區(qū)經(jīng)濟(jì)社會狀況陽煤三礦位于山西省陽泉市之西部，地處山西省最東部，井田所轄范圍內(nèi)共有 14 個自然村莊。井田南部有 307 國道和太舊高速公路，東至石家莊（112km ） ，西至太原（119km ） 。區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)是西部的王天垴，海拔標(biāo)高為+ 米，最低點(diǎn)為東南部的桃河，海拔標(biāo)高為+700 米，一般相對高差 200—500 米。（2）2022 年 1 月～2022 年 7 月底，礦井生產(chǎn)年能力為 350 萬噸/年。中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁三礦原設(shè)計能力為 255 萬噸/年。三礦生產(chǎn)的煤層涉及到 3煤及 15煤。根據(jù)地表的出露和井下巷道及鉆孔揭露的地質(zhì)資料，將井田內(nèi)地層由老至新敘述如下：奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)上部主要為深灰色厚層泥晶石灰?guī)r，含方解石脈及黃鐵礦結(jié)核；下部主要為深灰色角巖狀泥質(zhì)灰?guī)r和角巖狀石灰?guī)r，夾三層灰色硬石膏及三層鋁質(zhì)泥巖和石膏組成的角礫巖。含石灰?guī)r 1—3 層，底部一層石灰?guī)r最為穩(wěn)定，厚 37 m，有時夾燧石層。巖性為深灰—灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖，灰色粗、中、細(xì)粒砂巖，三層深灰色石灰?guī)r及 7—10 層煤層。在井田東部的一些溝谷內(nèi)有出露。①下段（P1x1 ）：底部為一層灰白色中粒砂巖（ K8） ，膠結(jié)堅硬。本段地層厚度 －，平均 。頂部為一層灰綠色含紫斑的鮞粒鋁質(zhì)泥巖（俗稱桃花泥巖） ，一般厚度 3ｍ左右，是上、下石盒子組的分界標(biāo)志層。①下段（P2s1）：底部為一層灰白色中－細(xì)粒砂巖（K10） ，厚度 － m，平均 m，其上由黃紅色、灰綠色砂質(zhì)泥巖、泥巖及細(xì)砂巖組成，泥巖中含有大量紫斑。底部為一層灰綠色的中－粗粒砂巖（K11） ，亦稱中間砂巖，厚度一般為 10 m 左右成分以石英為主，膠結(jié)較好，但分選性差。本段地層厚度 90－105m，平均 97m。由于硅質(zhì)膠結(jié)，巖石堅硬，耐蝕力強(qiáng)，常呈斷崖陡壁。由于露頭零星分布，巖性變化甚大，在對比上有些困難，大致分為中上更新統(tǒng)的馬蘭黃土和離石黃土(Q2+3)。（2）上更新統(tǒng)馬蘭組（Q3m）馬蘭黃土普遍分布于山梁和一些比較平緩的山坡上，與中更新統(tǒng)不整合接觸或直接覆于基巖之上。（3）全新統(tǒng)（Q4）主要分布于溝谷的Ⅰ、Ⅱ級階地和河灘中，為現(xiàn)代河床沖洪積和洪積以及一些坡積物，其巖性為砂卵石、碎石及粉砂組成。這些堆積物呈零星分布，厚度不等，應(yīng)屬全新統(tǒng)的堆積。由 4 層巖層和 1 層煤組成，由下向上是 K1 砂巖（灰白色細(xì)－中粒砂巖，屬于太原組的基底砂巖），厚度 －，平均 。本段先期為河床及河漫灘沉積，后又過渡為沼澤相和泥炭沼澤相的沉積。K2 深灰色石灰?guī)r常被 2－3 層鈣質(zhì)黑色泥巖所分割，形成四層薄層狀的石灰?guī)r，俗稱四節(jié)石，厚度－，平均 。 上段（C3t3）自 K4 灰?guī)r頂起至 K7 砂巖底止，厚度 －，平均 。二、山西組（P1s）本組自 K7 砂巖底起至 K8 砂巖底止，厚度 － ，平均 。厚度 ~ m，平均 m。區(qū)域內(nèi)主要構(gòu)造有：（一）桃河向斜：屬于東西向構(gòu)造，是山西地臺陽曲、盂縣東西褶斷帶的南延部分，它的兩端由于受到北東方向構(gòu)造的反接復(fù)合，形成一個輾轉(zhuǎn)彎曲的大“S”形。以上，南翼傾角多在 10176。～15176。東西畛向斜（S1 ）：位于井田的西北部，東西畛北面，由一礦呈南西方向穿過本區(qū)西北角進(jìn)入新景礦井田，呈北東向展布，兩翼基本對稱，傾角 4－7176。李家山、蘆湖向斜（S6）：位于本區(qū)的中部，呈北北東向舒緩的“S ”形展布。與馬家坡向斜基本平行展布，是本區(qū)一條比較大的褶皺構(gòu)造。此構(gòu)造西南端與桃河向斜斷續(xù)相接，中間被一個小型的構(gòu)造盆地所隔斷。這條褶皺往東與大腦梁相接，與賽魚村向斜平行展布，屬于東西向構(gòu)造成份。兩翼地層傾角多在 5－8176。在平面上一般呈群出現(xiàn)。另外，在主干褶皺的翼部比較發(fā)育，軸部次之。從以上特征可以明顯看出：本區(qū)斷層是在褶皺形成過程中生成的，是褶皺變形的產(chǎn)物，受褶皺構(gòu)造的控制。斷面形態(tài)：總的形態(tài)是呈上小下大圓錐狀的柱體，也有個別呈上大下小的，主要因為上部圍巖為松散的沉積物或較軟的泥巖及煤層所致。究其原因有二：一是受后期構(gòu)造運(yùn)動（層滑構(gòu)造）的影響，柱體部分層段產(chǎn)生了水平方向的位移。綜上所述，井田內(nèi)褶皺、斷層以及陷落柱較發(fā)育，井田內(nèi)褶皺屬寬緩型褶皺，斷層皆為小型層間斷層，對礦井的采區(qū)劃分無多大影響；陷落柱常成群出現(xiàn)，一定程度上影響到了采區(qū)的劃分。由于長期地殼的上升，侵蝕基準(zhǔn)面的下降，切割劇烈，基巖裸露,，溝谷縱橫，給地下水的排泄和地表水的逕流，創(chuàng)造了良好的條件。是礦區(qū)供水的主要水源。根據(jù) 686 號鉆孔抽水試驗，單位涌水量 ?m，滲透系數(shù)為 —?；?guī)r巖溶裂隙及蜂窩狀溶孔溶洞較發(fā)育，主要靠大氣降水及地表水滲漏補(bǔ)給，為補(bǔ)給娘子關(guān)泉域的主要含水層。本區(qū)先后施工水源孔 33個，出水量大約 萬 m3/d,是陽泉地區(qū)主要供水水源地。東部奧陶系石灰?guī)r裸露區(qū)和第四系孔隙水含水層，直接接受大氣降水的滲漏補(bǔ)給，地下水位、流量動態(tài)變化與降水關(guān)系特別密切。三礦位于礦區(qū)的西部，由于受壽陽向斜的影響，煤層自東向西埋藏深度逐漸加深，但在井田的東、中部的河溝、山坡有部分含水層出露，地表水的補(bǔ)給條件逐漸變差，井下涌水量變小。其中以桃河河谷含水較豐富，單位涌水量為 ～?m，呈北西～南東向帶狀分布，地下水流由西向東，直接受大氣降水補(bǔ)給，該含水段循環(huán)交替強(qiáng)烈，滲透系數(shù) ，水化學(xué)類型為 HCO3Ca 型水，礦化度 ，水溫 12～13℃。該兩層砂巖在本區(qū)廣泛出露與河谷山嶺的兩側(cè)及山頂，巖性堅硬、裂隙發(fā)育其底部杖常有一層泥巖或粉砂質(zhì)泥巖形成隔水層。（3） 、下石盒子組砂巖裂隙含水層含水層主要由下石盒子組底部綠色巖層段的灰白色中粗砂巖 K8，有時相變?yōu)榉凵硯r或粉沙質(zhì)泥巖，穩(wěn)定性較差，厚度在 ，平均厚度 ；中部為黃色巖層段的灰白色中 粗粒砂巖 K9，泥質(zhì)膠結(jié)，易風(fēng)化，厚度在 ，平均厚度 。（4） 、山西組砂巖裂隙含水層為本區(qū)主要含煤地層之一。單位涌水量 ，滲透系數(shù) 。 中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r廣泛出露于陽泉礦區(qū)東北部外圍的廣大地區(qū)，屬干旱區(qū)裸露型巖溶地貌，厚度約 420760 米，是礦區(qū)強(qiáng)含水層，為煤系地層基巖。礦化度一般小于 ，屬 HCO3 –CaMg 和 HCO3 –SO4CaMg 及 SO4 NO3 CaMg 型水，總硬度為 12～25 德國度，水溫 1218℃。三礦現(xiàn)開采 15煤層，底板標(biāo)高在 420—810 米之間，而奧灰水承壓水位在 390—410 米間，故奧灰水對本井田的開采無影響。在井田內(nèi)，地表水體對礦井的影響在東部、東南部較明顯（特別是二號井） 、向西次之。本區(qū)含水層與隔水層相互成層狀分布，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較少，規(guī)模較小，一般情況下含水層之間互不發(fā)生水力聯(lián)系。（5） 、采空積水影響本礦井安全生產(chǎn)的充水水源主要為。上石炭統(tǒng)太原組發(fā)育四節(jié)石灰?guī)r（K2） 、錢石灰?guī)r（ K3） 、猴石灰?guī)r（K4）三層含水層，總厚度 米。據(jù)近年來在馬家坡河設(shè)水文站的觀測資料表明，上游測得流量為 米 3/時，中游流量為 米 3/時，但流至馬家坡村附近一帶時，由于受采動力的影響較大，致使河水 15%下滲，造成二號井涌水量增大（特別是雨季） ，與此同時，采空區(qū)內(nèi)大量充水，對下部煤層開采構(gòu)成了的嚴(yán)重威脅，如二號井三、五采區(qū)蓋山厚度僅 80120m 左右，在回采期間曾出現(xiàn)大量涌水，涌水量最大可達(dá) 1030 m3/h，給生產(chǎn)帶來了較大影響，可見其采動裂隙與地表水水力聯(lián)系密切中出現(xiàn)大面積淋頭水、涌水現(xiàn)象，目前在采空區(qū)低洼處形成大量積水，水量約 萬 m3，占 3煤層總水量的 %。（2） 、地表水地表水體主要是季節(jié)性河流、蓄水池等，它們受大氣降水所控制。礦井充水因素分析礦井主要充水水源為大氣降水、地表水、砂巖和灰?guī)r弱含水層、采空積水。其主要含水段的巖性為上、下馬家溝組的厚層角礫狀灰?guī)r，峰峰組灰?guī)r多處于區(qū)域水位之上的垂直入滲帶。（5） 、巖溶裂隙含水層上石炭統(tǒng)太原組發(fā)育四節(jié)石灰?guī)r（K2） 、錢石灰?guī)r（ K3） 、猴石灰?guī)r（K4）三層含水層，總厚度 米。本層厚度變化大，有時相變?yōu)榧?xì)砂巖和粉砂泥巖，常下切 3煤直接頂及煤層。據(jù) 686 號鉆孔簡易放水實(shí)驗表明，單位涌水量，滲透系數(shù) ，水質(zhì)類型 HCO3Ca 型水，礦化度 ，PH 為。在向斜部位或溝谷底部有一定的承壓性，但水頭壓力和水量均不大，以 350、362鉆孔較大，水量在 。（2） 、上石盒子組砂巖裂隙含水層 含水層主要為上石盒子組紅黃色巖層上段底部的灰白、黃綠色的粗中粒砂巖K11（中間砂巖） ，都分為上下兩層，有時互為沖缺或增厚，厚度 ，平均 。含水層的劃分及其水文地質(zhì)特征據(jù)含、隔水層在垂直序列上的沉積特征，自上而下劃分為五個含水層，對其含水性、導(dǎo)水性分別加以闡述如下：（1） 、第四系孔隙含水層主要分布于桃河及其支流的河床、兩側(cè)階地以及其它低洼溝谷中的沖積、洪積及坡中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁積層中，厚度 5—20 米左右，由卵石、礫石、砂粒、砂質(zhì)粘土、亞粘土等組成。本區(qū)含水層與隔水層相互成層狀分布，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較少，規(guī)模較小，一般情況下含水層之間互不發(fā)生水力聯(lián)系，由于奧陶系灰?guī)r地下水位埋藏深，低于煤層的開采水平，石炭、二疊系基巖裂隙含水層為弱裂隙含水層，除局部地段外，對煤礦開采一般影響不大。其中以 15煤層老頂四節(jié)石灰?guī)r厚度最大，為 6～12 米左右，在東部地區(qū)埋藏淺，補(bǔ)給條件較好，巖溶裂隙較為發(fā)育，含水較豐富，單位涌水量可達(dá) —?m，滲透系數(shù) ～，但在西部地區(qū)，埋藏較深和補(bǔ)給條件不好，含水微弱，單位涌水量僅 —?m，滲透系數(shù) ～。陽泉礦區(qū)位于娘子關(guān)泉域的西部，補(bǔ)給逕流區(qū)內(nèi)，具有較為統(tǒng)一的地下水位（+390 +410 米） ，水力坡度小于 1‰，富水性較好，具有巖溶水地下水庫的特征。根據(jù) 686 號鉆孔抽水試驗，單位涌水量 ?m，滲透系數(shù) ，屬弱裂隙水含水層?；鶐r孔隙、裂隙含水層:分布于二疊系山西組、石盒子組地層中，主要由砂巖，粉砂巖組成。按含水層巖性特征、孔隙性質(zhì)、地下水的埋藏條件分，將含水層劃分為三種類型：孔隙水含水層:主要分布于河流及其支流的河床、兩側(cè)階地以及其它低洼溝谷中的沖積、洪積及坡積層中，厚度 1—35 米左右，由卵石、礫石、砂粒、砂質(zhì)粘土、亞粘土等組成。綜合分析， 井田內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜程度簡單偏中等構(gòu)造。二是由于陷落時，上覆巖層的物理力學(xué)性質(zhì)在豎向上的不均性和力學(xué)結(jié)構(gòu)面（節(jié)理、裂隙、層理、斷層等）在不同方向上的切割，造成陷落柱向巖層相對軟弱或裂隙相對發(fā)育的一側(cè)偏移。以上。本區(qū)陷落柱的特征：1）陷落柱體內(nèi)組成特征：一般陷落柱體內(nèi)巖性復(fù)雜，巖石棱角分明，形狀不規(guī)則，排列無規(guī)律，雜亂無章，常被一些泥質(zhì)物充填膠結(jié)，但膠結(jié)性差，柱體內(nèi)一般干燥無水，只在極個別地區(qū)發(fā)現(xiàn)有細(xì)小的淋頭水出現(xiàn)。斷層的傾角以 40－60176。2）斷層的分布規(guī)律：在垂向上，上部 3 號煤層發(fā)育，下部 15 號煤層相對較少，中間的 9 號煤層介于二者之間。（二） 、斷層本井田大型斷層幾乎沒有，只有落差小于 5m 的層間小斷層。井田內(nèi)延展長度 2600 m，兩翼基本對稱，地層傾角 6－9176。南翼地層傾角 11176。南起張家?guī)r村，呈東北延至馬家坡村，轉(zhuǎn)向北北東和近南北向展布，延至界外。左右。井田內(nèi)延展長度 3100 m，兩翼對稱，地層傾角 7176。這些不同形態(tài)、不同組合的褶皺群，構(gòu)成了區(qū)構(gòu)造的主體。（二）馬郡頭向斜：屬于北東方向的構(gòu)造，位于三礦井田南部的六礦井田，它從六礦井田西部穿過，經(jīng)段家溝、油房溝、柳林背一直到東南溝，全長 20 km。該構(gòu)造的的中段，由三礦至礦務(wù)局約長 6 km，基本沿桃河展布，故名桃河向斜，由三礦往西一段，又名賽魚村向斜。 構(gòu)造概況 區(qū)域構(gòu)造陽泉礦區(qū)位于沁水煤田的東北邊緣地帶，太行隆起的中段西側(cè)，北部為五臺地塊，處于祁呂弧和山西中部一系列塹式多字型構(gòu)造的東翼，與新華夏太行隆起及山西中部緯向構(gòu)造帶陽曲、盂縣東西褶斷帶的復(fù)合部位，同時還介于壽陽西洛經(jīng)向構(gòu)造與太行經(jīng)向構(gòu)造之間。所含 3 號煤層屬井田穩(wěn)定大部可采煤層，6 號煤層屬井田不穩(wěn)定局部可采煤層，其余屬不穩(wěn)定不可采煤層。所含 9 號煤層屬井田不穩(wěn)定局部可采煤層，所含 8 上、9 上號煤層屬井田不穩(wěn)定不可采煤層。K4 ：深灰色石