【正文】 板偶見基于非線性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 10 頁 10 灰黑色炭質泥巖。下部大占砂巖厚 0～，平均厚 ，為灰、深灰色中～細粒巖屑石英砂巖，層面含大量白云母片及炭屑，交錯層理；上部為 灰黑色砂質泥巖、泥巖、含菱鐵質結核及植物化石。 ④ 小紫泥巖段 由馮家溝砂巖（ Sf）底至砂鍋窯巖（ Ss）底，厚 ～ ，平均厚度為 。由下向上可劃分為四個沉積旋回： a、第 Ⅰ 旋 回 基于非線性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 11 頁 11 底部在太原組瀉湖相沉積的基礎上，形成了河口砂壩相砂巖、潮坪相砂質泥巖、泥巖夾砂巖、粉砂巖薄層及透鏡體，具透鏡狀層理、波狀層理和水平紋理，塊狀黑色泥巖以泥坪為主，含黃鐵礦結核，或與瀉湖相共生。分流河道相的大占砂巖為該旋回的起始，其底部常見泥巖碎塊或泥巖包裹體，具大型交錯層理，對下伏二 1 煤層局部有沖刷現(xiàn)象。 d、第 Ⅳ 旋回 位于山西組頂部，由河流相砂巖到河漫灘相砂質泥巖、泥巖構成。二 1煤是在以瀉湖相、潮坪相構成的旋回內(nèi)形成的，聚煤作用發(fā)育在海灣障壁島陸的風坪和漲潮三角洲前緣低洼處。由于瀉湖、潮坪與濱海砂壩環(huán)境的穩(wěn)定持續(xù)，所以形成了全區(qū)發(fā)育的二 1煤段旋回和上覆巨厚的濱海相砂巖層。 ，總體為具有一定起伏的單斜構造。 ～ 110176?？梢?，東西向構造在安鶴煤田發(fā)育較早，對區(qū)內(nèi)煤礦床的形 成起著控制作用。煤田內(nèi)構造形跡以斷裂為主，其延伸長度 2～ 10km，多西傾，傾角 50176?？梢姡媳毕驑嬙斓男纬赏碛跂|西向構造，早于其它構造。E ，且成組出現(xiàn)而形成多字形斜裂。 （四） 、 北北東向構造 北北東向構造集中安鶴煤田北部白蓮坡井田和崗子窯井田中，是 由近百條大小不等的斷層組成，斷層延伸方向 N5176。而多數(shù)構造延伸相對較短，落差不大。 ～ 28176。 ～ 70176。 （一）、 斷層 礦區(qū)內(nèi)共發(fā)育斷層 30 條，其中落差大于 100m 的有 2 條（ F FB58）；落差 20～ 50m 的有 5 條（ F3 F33 、 F21 F1 F407）；其余 23 條 落差均小于 20m，且多為大斷層派生的。 ， 南東盤下降，北西盤上升，落差 150～基于非線性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 14 頁 14 200m，區(qū)內(nèi)斷層 延伸 長度約 ，為一高角度正斷層。個別溝底有第三、四系泉水出露。 本區(qū)處于新華夏系第三隆起帶 太行山復背斜的東翼。認為 NNE 向高角度正斷層屬壓性斷裂、導水性差。所以對斷層導水和影響程度，應視其性質和具體部位而定。這個問題是勘探階段無法查明的，建議生產(chǎn)過程中應引起注意。下部為白云巖和白云質灰?guī)r。本礦區(qū)缺乏完整的揭露資料，雖然有 12 孔揭露該層，但除 10－ 2 孔揭露 ，其它鉆孔揭露厚度都小于 16m。上述資料表明該區(qū)富水不均和巖溶發(fā)育具有多水平的特征，假整合面下 50m 范圍內(nèi)巖溶發(fā)育程度，對礦井充水影響較大。 基于非線性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 18 頁 18 表 31 AAAAA 與鄰區(qū)奧陶系灰?guī)r含水層水位資料對比表 井田 孔號 水位標高（ m） q（ L/s?m） K（ m/d） 李珍鐵礦 水源孔 ～ ～ ～ 觀臺井田 1202 12080 ～ ～ ～ 紅嶺井田 10~2 抽水資料為廢品 （ 2）石炭系本溪組鋁土質泥巖隔水層： 由鋁土巖、鋁土質泥巖、泥巖、砂質泥巖偶夾薄層煤和薄層灰?guī)r組成。如本區(qū) 9 個揭露 O2 灰?guī)r10m 以下鉆孔，均未發(fā)現(xiàn)巖溶就是例證。 m，滲透系數(shù)為 ～，水位標高 ～ 。區(qū)內(nèi)有井檢孔 1 孔漏水，占揭露該層的 6％。 ② 、太原組中段砂、泥巖隔水層 本段系指 L4～ L7 之間的碎屑巖沉積，其間偶夾中粗粒砂 巖，薄層煤和薄層灰?guī)r（ L5），厚度 左右，本段巖性變化較大，各類巖石相對硅質成份較高，厚度穩(wěn)定，透水性差，隔水性能良好，所以對阻隔太原組上下兩段含水層間的水力聯(lián)系有著重要作用。所以其富水性較弱，據(jù)礦區(qū)抽水資料，單位涌水量為 L/s總共 1－ 8 層，總厚度為 ，一般10～ 30m，厚度變化規(guī)律性不明顯。區(qū)內(nèi)有井檢、鄰區(qū)有 4－ 4 兩孔在 P1 S 進行混合抽水資料：單位涌水量 ～ L/s厚度為 ～ ，一般為 200m 左右。據(jù)原紅嶺井田精查補充總結中 67 孔資料統(tǒng)計，厚度為 ；一般為 左右。靠近基巖風化面附近，有層厚 礫石（巖）層，呈透鏡狀，透水性好，賦存一定水量。水位標高 200m 左右，水質為 HCO3Ca 型水。 （ 1）大氣降水 本區(qū)屬大陸性半干燥氣候區(qū)，大氣降水多集中于每年的 79 月份，補給時間較短，雖然區(qū)內(nèi)基巖出露條件較好，但因地形高低起伏變化較大，地表逕流、排泄條件好，其滲入補給作用弱，補給量有限，加之二 1煤層頂板有較厚的隔水層的阻隔，故一般情況下，大氣降水對開采二 1煤層影響不大。 （ 3）二 1煤層頂板砂巖裂隙水 二 1煤層頂板砂巖含水層組單層厚度小，補給條件差，含富水性弱。但在受構造破壞或隔水層沉積薄弱地段或深部開采，礦壓增大的條件下，則有可能造成突水淹井事故。經(jīng)調查，本區(qū)周圍無老窯分布，不會發(fā)生老窯突水事故。從以上 四 個生產(chǎn)礦井的生產(chǎn)實踐看，水文地質條件均相對簡單，礦井 受到 突水 的 威脅較小，簡述如下： ① 白蓮坡煤礦：位于井田 南 部，與本井田相鄰的淺部生產(chǎn)礦井。 ③ 積善 煤礦：位于井田 西 部， 1963 年投產(chǎn)，開采最低標高 350m，礦井正常涌水量 80m3/h， 主要 為頂板砂巖水 ， 礦井涌水量較穩(wěn)定，對礦井開采影響不大。 礦井充水狀況 AAAAA 現(xiàn)開采二 1煤層，礦井充水水源主要為二 1煤層頂板砂巖水，多以淋水、滴水為主，水量較小，全礦建井至今除頂板淋水外，遇構造破碎帶共發(fā)生頂板突水 4 次，發(fā)生在 15081 炮采工作面，均為揭露同 一斷層 FB57時，發(fā)生頂板突水，水量 1020m3/h，宜于疏干（各突水點位置見礦井充水性圖）。 計算公式 在《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與 壓煤開采規(guī)程》（以下簡稱《 “ 三下 ” 開采規(guī)程》）中規(guī)定冒落帶高度的計算公式如表 41，裂隙帶高度的計算公式如表 41?；诜蔷€性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 24 頁 24 4 冒落帶、導水裂隙帶高度計算 計算理由 在回采過程中，上覆巖層會形成 “ 三帶 ” ，即冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶，其中，冒落帶和裂隙帶導水。 ④ 大眾煤礦：位于井田西南部， 于 1978 年投產(chǎn)，已開采面積 ，開采最低標高 270m，全礦正常涌水量 100m3/h， 主要為頂板水、部分為底板 L8灰?guī)r水。 ② 主焦 煤礦：位于井田 北 部與本井田 緊 鄰。但本區(qū)落差較大斷層，可使深部的石炭系和奧陶系的灰?guī)r水與煤層直接接觸，會對本區(qū)水文條件造成一定影 響，開采中應引起注意。北部為主焦煤礦， 1980 年曾發(fā)生淹井事故，據(jù)該礦技術人員分析，可能是由于 L5灰?guī)r巖溶水通過 NW 向小斷裂涌入巷道所致。據(jù)礦井生產(chǎn)資料，礦井充水多以頂板淋水方式充入礦坑，開采過程中易于疏排。又因礦區(qū)處于低山丘陵區(qū)，地面坡度大，降水排泄條件好，含水層補給條件差。 基于非線性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 21 頁 21 礦井充水條件 AAAAA現(xiàn)開采二 1煤層，礦井充水水源主要為二 1煤層頂板砂巖水，多以淋水、滴水為主，水量較小，全礦建井至今除頂板淋水外，遇構造破碎帶共發(fā)生頂板突水 4 次，發(fā)生在 15081 炮采工作面，均為揭露同一斷層 FB57時，發(fā)生頂板突水，水量 1020m3/h，宜于疏干 （各突水點位置見礦井充水性圖）。據(jù)民井抽水資料：單位涌水量 L/s它受基巖風化面的起伏和構造控制（如 F1斷層兩盤厚度懸殊）。其間個別厚層中 粗粒砂巖含有一定的水量，如部分鉆孔在田家溝砂巖附近漏水，因其遠離煤層，對開采無影響。說明該含水層組裂隙發(fā)育范圍和補給條件有限，所以富水性較弱，它是開采二 1煤從頂板向礦坑充水的直接水源。大占砂巖多相變?yōu)榧毩Ｉ皫r、薄層粉砂巖或砂質泥巖。 （ 4）二 1煤層底板隔水層 本層由泥巖、砂質泥巖、砂巖和薄層灰?guī)r組成，厚度 ～ ，除中部井檢孔附近較薄外，一般為 ～ ，本段厚度大而且穩(wěn)定，其中砂巖抗壓強度較強，泥巖抗壓強度 ～ ，砂質泥巖抗壓強度～ ，所以對阻隔 L8灰?guī)r水進入二 1煤礦坑有重要的作用。區(qū)內(nèi)有 22 個孔揭露本層，無一孔漏水。 m，滲透系數(shù) ～ ，水位標高 ～ ，反映了該層含水豐富但不均勻的特征?；?guī)r總厚度 ～ 米，一般 左右，富含裂隙－巖溶水，其中 L L L4 發(fā)育不好，薄且不穩(wěn)定，除 L4 局部可達 外，其余均在 以內(nèi)； L2 發(fā)育較好，普遍穩(wěn)基于非線性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 19 頁 19 定，富水性好。 （ 3）石炭系太原組含水、隔水層 石炭系太原組地層為一套海陸交互相沉積，由泥巖、砂質泥巖、細砂巖、砂巖、中厚層灰?guī)r及薄煤層組成，厚度 ～ ，平均 。全區(qū)有 15 孔揭穿本層，厚度為～ 。同時為二 1煤底板進水的間接含水層。但北部相鄰的觀臺井田 1202 孔，在假整合面下 20m 附近抽水，單位涌水量達 在 400m 水平水壓可達 。分述如下： （ 1）奧陶系灰?guī)r巖溶承壓含水層： 區(qū)內(nèi)無出露。對于這些地段，灰?guī)r巖溶水基于非線性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 16 頁 16 將直接威脅著二 1 煤的開采。 m，及紅嶺斜（風）井穿過 FB58，水量不大的實際資料證實了這一點。如與煤系地層走向近似一致的 NNE 向的正斷層，沿傾向由東向西逐級抬起，形成一些交替出現(xiàn)的近南北向的狹長地壘、地塹，破壞了基巖含水層的連續(xù)性，因而來自西部山區(qū) O2 灰?guī)r地下水的正常運移被多次中斷，改變了地下水的正常排泄條件，形成一塊塊獨立的、補給條件不同的次一級水文地 質單元。其標高 152m 洪水位線是本井田北部邊界。該斷層在區(qū)內(nèi) 西部達到 查明 程度 ，東部未查明 。 現(xiàn)將礦區(qū)內(nèi)的主要斷層描述如下： （ 1） F1斷層： 位于礦區(qū)東南部，為 AAAAA 與大眾煤礦的邊界斷層 ，走向 N55176。此外，礦區(qū)西南部還受到巖漿巖的影響。區(qū)內(nèi)構造 受太行山隆起與湯陰斷陷直接控制， 斷層較為發(fā)育， 均為正斷層。 本區(qū)位于安煤田的北部見圖 31。E ，斷裂在西部較稠密，東部較稀疏。力學性質多為壓性，也有受后期運動疊加呈現(xiàn)扭性。 （三） 、 北東向構造 北東向構造在本區(qū)發(fā)育較多，分布廣，構造線方向為 N45176。 。E ～ N10176。主要以褶曲為主，局部伴有少量斷裂。按構造展布方向可分為東西向構造、南北向構造、北東向構造、北北東向構造和北西向構造五種。區(qū)域地層走向近南北，傾向北東，傾角 8176。當泥炭堆積速度與控制海平面的基底沉降速度協(xié)調時，就形成了較厚的泥炭堆積層；兩者速度不協(xié)調時，局部泥炭堆積則為沼澤、瀉湖的粘土和砂質沉積替代覆蓋，形成泥炭堆積變薄和復雜結構。該旋回平均厚度 。 c、第 Ⅲ 旋回 位于山西組的中上部 ，從分流河道相的香炭砂巖起到沼澤相、泥炭沼澤相砂質泥巖、泥巖夾薄煤層構成。該旋回平均厚度 。 （ 2）山西組巖相古地理特征 ① 沉積旋回特征 據(jù)山西組巖性組合、沉積特征及生物組合規(guī)律，認為本組是在太原組碎屑 ~碳酸鹽巖濱岸沉積體系的基礎上形成的以過渡相為主的一套陸源碎屑含煤巖系。 ③ 香炭砂巖段 由香炭砂巖（ Sx）底至馮家溝砂巖（ Sf）底，厚 ～ ，平均厚度為 ，主要由砂巖、砂質泥巖、泥巖組成。厚度變化原因是北岔溝砂巖不穩(wěn)定，局部相變?yōu)樯百|泥巖、泥巖。據(jù)其巖性組合及沉積特征，分為四段。石灰?guī)r發(fā)育三層（ L L L9），其中 L8全區(qū)發(fā)育，厚 ～ ，平均厚，為深灰色石灰?guī)r，含燧石結核，富含動物化石，本段含煤 4 層，即18一 、 28一 、一 19 ，一 29 ，但均為局部發(fā)育的不可采煤層。 ② 中部砂泥巖段 由 L4石灰?guī)r頂?shù)?L7石灰?guī)r底，厚 ～ ，平均厚 m，主基于非線性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 9 頁 9 要由泥巖、砂質泥巖、砂巖、薄層灰?guī)r及薄煤層組成。 ㈠ 石炭系上統(tǒng)太原組（ C2t） （ 1）地層特征 從一 11 煤層底到 L9灰?guī)r頂，如 L9灰?guī)r或二 1煤層下的一層厚砂巖為界，平均厚度為 ，與下伏本 溪組呈整合接觸。巖性以紫紅色、灰綠色砂質泥巖、泥巖為主，夾灰綠色、紫紅色砂巖。 ① 平頂山砂巖段：井田內(nèi)僅 9－ 7 孔見及，其揭露厚度為 。 ③ 九煤段：由九煤底砂巖（ S9）底至 平頂山 砂巖（ Sp）底，厚 (僅一孔見全 )。下部為灰色、深灰色泥巖、砂質泥巖，夾砂巖透鏡