【正文】 淺灰色、灰綠色粗～中粒砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)，含深灰色泥巖包體，具交錯層理；中上部為深灰、灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖，含鋁質(zhì)具紫斑及菱鐵質(zhì)鮞粒，局部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 6 頁 6 夾砂巖、粉砂巖透鏡 體。與下伏太原組呈整合接觸。 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 4 頁 4 （ 2） 上統(tǒng)太原組（ C2t） 從一 11 煤層底到 L9灰?guī)r頂，如 L9灰?guī)r不發(fā)育，則以二 1煤層下的一層厚砂巖為界。 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 3 頁 3 2．地質(zhì)概況 地層 因基巖在區(qū)內(nèi)沒有出露，僅據(jù)礦井和鉆孔揭露資料情況，本區(qū)發(fā)育地層有：古生界奧陶系中統(tǒng)馬家溝組 (O2m)，石炭系上統(tǒng)本溪組 (C2b)、太原組(C2t)，二疊系下統(tǒng)山西組 (P1sh)、下石盒子組 (P1x)，上統(tǒng)上石盒子組 (P2s)、石千峰組 (P2sh)，新生界新近系、第四系 (N+Q)。 根據(jù)以上的工作面接替按排，備采工作面 1501 將在瓦斯抽放達標后回采。目前，正在進行 90 萬噸 /年改擴建工作。 E，傾向 NW，傾角 57176。上部夾少許角礫狀灰?guī)r，呈淺灰～深灰色，角礫間充填有淺灰色鋁土質(zhì)泥巖及深灰色泥巖透鏡體，具黃鐵礦晶體及結(jié)核，發(fā)育有溶洞和裂隙，裂隙多被次生方解石脈充填。一般含 7～ 9 層灰?guī)r (即 L1～ L9)。與下伏山西組呈整合接觸。 ④ 六煤段 從六煤底砂巖（ S6）底至田家溝砂巖（ St）底，厚 ～ ，平均為 。上部為灰色、紫灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖，具紫斑。巖性為灰白～淺灰色中、粗粒長石石英砂巖， 主要礦物成分為石英，次為長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 8 頁 8 石及暗色礦物， 長石呈肉紅色或灰白色，硅質(zhì)膠結(jié)，具大型交錯層理，分選性差，含綠色礦物、泥巖包體及石英細礫石，硅質(zhì)膠結(jié)。據(jù)其巖性組合及沉積特征，自下而上分為三段： ① 下部灰?guī)r段 自 11一 煤層底到 L4石灰?guī)r頂，厚 ～ ，平均厚 ，以石灰?guī)r為主，夾灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖薄層，含灰?guī)r 4 層（ L LL L4）。 （ 2）沉積旋回特征 據(jù)太原組巖性組合、沉積特征及生物組合規(guī)律，本組應(yīng)為碎屑～碳酸鹽巖濱岸沉積體系，下部及上部石灰?guī)r沉積時為淺水、溫暖、清澈、古鹽度正常的陸表海碳酸鹽臺地環(huán)境，中部石英砂巖 (俗 稱胡石砂巖 )成分單一，成熟度高，為沙坪、潮道 ~潮溝亞相沉積，頂部的硅質(zhì)泥巖為潮坪、瀉湖海灣、障壁島相沉積。 ② 大占砂巖段 由大占砂巖（ Sd）底至香炭砂巖（ Sx）底，厚度 ～ ，平均厚 ，由砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及薄煤層組成。其下部的二 1 煤段主要由潮坪相、濱湖沼澤相沉積構(gòu)成，向上逐漸過渡到分流河道相、河床相和河漫灘相。該旋回平均厚度 。在該瀉湖、潮坪旋回沉積后期，沉積區(qū)又很快為海水覆蓋，形成了巨厚的海濱砂壩的砂巖沉積?，F(xiàn)分述如下： （一） 、 東西向構(gòu)造 東西向構(gòu)造分布在安鶴煤田中北部，構(gòu)造線方向為 90176。W ，是該區(qū)域在東西擠壓力作用下形成的經(jīng)向構(gòu)造。E ～ N65176。 北北東向構(gòu)造力學性質(zhì)和北東向構(gòu)造近似，難以區(qū)分。斷層展部方向僅F1一條為 NE 向，其余均為 NNE 向，傾角 55176。 E，傾向 SE，傾角為 70176。由于庫底遠距煤層，正常情況下對開采無影響。因高角度正斷層導(dǎo)水性差，故使本區(qū)水文地質(zhì)條件比較簡單，但應(yīng)指出，斷裂構(gòu)造對地下水活動的控制作用，往往表現(xiàn)為雙重性的，它既可使同一含水層中斷，又可使不同含水層碰合發(fā)生水力聯(lián)系，改變了含水 層、隔水層和煤層三者間的固有組合聯(lián)系。據(jù)區(qū)域資料，厚 400m 左右，奧陶系假整合面以下 200m范圍內(nèi)為深灰色和淺灰色厚層狀和巨厚層狀微晶質(zhì)灰?guī)r或花斑狀灰?guī)r。 m。由于本層假整合于奧陶系灰?guī)r面之上，對奧陶系頂假整合面之下巖溶有一定的灌注、填平作用，客觀上控制了 O2 假整合面附近巖溶的進一步發(fā)育，相應(yīng)增大了它的有效隔水層厚度。據(jù) 17 個孔的完整揭露資料，厚 ～ ，一般 左右，區(qū)內(nèi) 15 線以南較薄，都小于 ，中部大范圍內(nèi)，除個別點外，均在 米以上。說明該層裂隙巖溶發(fā)育 不好和富水不均勻的特征。區(qū)內(nèi)有 40 個鉆孔揭露該層，發(fā)現(xiàn) 12個鉆孔漏水，占揭露孔的 30％，說明該段裂隙發(fā)育，含一定的裂隙水。 （ 7）新近系、第四系砂礫石層孔隙潛水 承壓含水層 主要為沖、洪積及冰積的砂礫石層構(gòu)成，其分選性差，常被粘土、粘土夾礫石分割，多呈透鏡體。 m，滲透系數(shù) 。該含水層下距二 1煤層也較遠，其間有石盒子組砂泥質(zhì)隔水層相阻隔，所含孔隙潛水一般對礦井生產(chǎn)無影響，推測僅當在煤層頂板含水層在回采落頂后，冒落裂隙帶與之溝通時，雨季可構(gòu)成間接或直接充水水源，會對礦井生產(chǎn)有一定影響，故在生產(chǎn)中應(yīng)在煤層隱伏露頭帶留設(shè)一定的防水煤柱，以確保安全。但該礦采空區(qū)距離本區(qū)較遠，對本區(qū)影響不大。于 1972 年投產(chǎn)，已開采面積 ，開采最低標高 350m，全礦正常涌水量 ＜ 50m3/h，最大時約80m3/h，以頂板砂巖 淋 水為主， 均集中在斷層及向斜軸部兩側(cè)，建井至今未發(fā)生過大的突水事故。 若裂隙帶高加上保護層厚度達到水體之下，會給工作安全回采帶來隱患，因此，要計算裂隙帶發(fā)育高度。與我公司有 F1斷層這一天然邊界，且與我公司相鄰處煤田尚未進行開采 。 井田及周邊地區(qū)老窯水分布狀況 與本井田相鄰的生產(chǎn)礦井有 主焦 煤礦、 積善 煤礦 、白蓮坡煤礦、大眾煤礦，均為開采二 1煤層的生產(chǎn)礦井。 （ 4）二 1煤層底板灰?guī)r巖溶裂隙水 二 1煤層底板灰?guī)r含水層主要為 C2上段灰?guī)r和 O2灰?guī)r，其巖溶裂隙發(fā)育不均，富水性也不均一，因與二 1煤層間有較穩(wěn)定的隔水層，故一般情況下，煤層底板灰?guī)r巖溶裂隙水對礦坑充水影響不大。礦井正常涌水量多年來一至保持在 100 m3/h，最大時也僅為 150m3/h，隨開采深度增加，礦井涌水量增加不明顯。水位受地形的控制，無統(tǒng)一的地下水位，一般埋深 520m，受大氣降雨補給。 （ 6）上、下石盒子組隔水層 該含水層自二 1煤上 60m 起至基巖剝蝕面，由泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖組成。 （ 5）二 1煤頂部（ 60m 范圍）中－粗 粒砂巖裂隙承壓含水層組 考慮到未來開采二 1煤頂冒落裂隙帶的影響高度，所以本層（組）限于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 20 頁 20 二 1 煤 60m 范圍內(nèi)中一粗粒砂巖。它是開采一 2 煤頂板直接充水水源。九層灰?guī)r總厚 ～ ，平均厚度 ，據(jù) 12 12井檢孔混合抽水資料：單位涌水量 ～ L/s在構(gòu)造斷裂的影響下，可以與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 17 頁 17 其它含水層發(fā)生水力聯(lián)系，所以該含水層為礦井開采過程中對礦井形成富水威脅的主要含水層。據(jù)《紅嶺井田地質(zhì)勘探最終報告》資料 ，本區(qū)巖溶發(fā)育在假整合面下 40～ 100m 范圍內(nèi)。 此外，斷裂可以使巖溶進一步強化，尤其是次一級小斷層，走向與區(qū)域地下水流向近似一致，所以往往在一些局部地段形成富水帶，造成井下程度不同的突水。 礦區(qū)西部的 FB5南部 F1，東部 FB5 F32 等斷層，將礦井抬起（ 50300m），使其總體處于一個地壘構(gòu)造位置，中斷了主要含水層的連續(xù)性和補給來源?；诜蔷€性理論水體下采煤方案優(yōu)化及安全性研究報告 第 15 頁 15 3. 礦井水文地質(zhì)概況 井田邊界及其水力性質(zhì) AAAAA 區(qū)為一典型丘陵地形，沖溝發(fā)育，相對高差達 150m 左右，逕流條件好，極利于大氣降水的排泄，所以沖溝有明顯的季節(jié)性特征；雨季排洪，平時干枯。該礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度中等。 本區(qū)位于安鶴煤田北部， 總體構(gòu)造形態(tài)為走向近南北，傾向東的單斜構(gòu)造， 地層 傾角一般為 12176。 北東向構(gòu)造中的斷裂構(gòu)造切割深，落差大，對煤層的連續(xù)性有破壞作用，因此，多作為各井田邊界。 南北向斷層切割東西向斷層，與其它構(gòu)造呈反接、截接和斜接的復(fù)合關(guān)系。 東西向構(gòu)造與其它構(gòu)造呈反接、截接和歸并的復(fù)合關(guān)系。 ～ 35176。 ② 二 1煤層與古地理關(guān)系 山西組早期處于瀉湖海灣古地理環(huán)境中。 b、第 Ⅱ 旋回 由分流河道相中粒砂巖及沼澤相泥巖和泥炭沼澤相薄煤層組成。下部為香炭砂巖，厚～ ，平均厚為 ，一般 1～ 2 層，為灰～深灰色中～細粒長石石英砂巖，含大量深色巖屑、菱鐵質(zhì)鮞粒及少量綠泥石，分選性差，具波狀層理；上部為灰～深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖，含植物化石。 ① 二 1煤段 由 L9灰?guī)r頂或二 1煤層下的一層厚砂巖至大占砂巖（ Sd）底，厚 ～，平均厚 ，由泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖和煤層組成。泥巖、砂質(zhì)泥巖為灰黑～黑色，致密性脆，含黃鐵礦結(jié)核及植物化石；砂巖為灰色細粒、中粒石英長石砂巖及硅質(zhì)巖屑砂巖；含灰?guī)r兩層（ L L6），均不穩(wěn)定，多相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖、砂巖。 （四）、新近系＋第 四系 (N+Q) 本井田內(nèi)新生界地層 厚 度為 ～ ，平均 為 。底部九煤底砂巖厚 ～ ，平均為 ，為中粒、細粒砂巖，間夾薄層泥巖，分選較差，泥硅質(zhì)膠結(jié)；中下部為灰綠色、淺灰色細、中粒砂巖，灰綠～紫灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖組成，砂質(zhì)泥巖、泥巖具紫斑，含鋁質(zhì)，砂巖局部夾暗紫色泥巖薄層；上部為暗紫色～紫 紅色泥巖及砂質(zhì)泥巖，具綠斑 、紫斑，含鋁質(zhì)，夾薄層淺灰色中、細粒砂巖。與下伏地層呈整合接觸。 ② 四煤段 由四煤底砂巖（ S4）底至五煤底砂巖（ S5）底，厚 ～ ，平均為 。含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 5 頁 5 煤 6 層（二 0、二 二 二 二 二 6），二 1煤層為全區(qū)主要可采煤層。 與下伏奧陶系中統(tǒng)馬家溝組呈平行不整合接 觸。 技術(shù)方法和路線 ①利用非線性理論，根據(jù)實測資料， 研究上覆巖層主要影響半徑的分布形態(tài)； ②利用上覆巖層內(nèi)主要影響半徑的分布形態(tài)，研究覆巖內(nèi)裂隙帶的發(fā)范圍； ③利用數(shù)字標高投影法、臨界變形值法劃定煤層回采時的保護范圍； ④ 在劃定的范圍內(nèi)，設(shè)計各回采方案并進行優(yōu)化，最終達到安全回采的目的。采煤方法均為走向長壁放頂煤，全部垮落法管理頂板。 礦井開拓方式為斜井開拓，多水平分區(qū)式開采，布置 1 15 兩個采區(qū)。鄰接 F19 斷層處地表位置有西柏澗村西蓄水池，蓄水量不大，通過測量及地理信息系統(tǒng)計算，蓄水量為 8857m3。 本組產(chǎn)主要動物化 石： Actinoceras 珠角石 Armtnoceras 門角石 （二）、石炭系（ C） （ 1） 上統(tǒng)本溪組（ C2b） 由奧陶系石灰?guī)r頂?shù)揭?11 煤底，地層厚度為 ～ ，平均厚度為。其中 L8 、 L2灰?guī)r全區(qū)發(fā)育，層位穩(wěn)定，為井田內(nèi)主要標志層。 ① 三煤段 由砂鍋窯砂巖（ Ss）底至四煤底砂巖（ S4）底，厚 ～ ，平均為 。底部為六煤底砂巖，厚 ～ ，平均為 ，為灰白色、淺灰色的 中粒砂巖，交錯層理，含泥質(zhì)包體，局部夾紫斑泥巖；其上為灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖，具紫斑，含鋁質(zhì)及鮞粒，產(chǎn)植物化石，局部夾鋁質(zhì)泥巖及砂巖、粉砂巖透鏡體。 ② 八煤段：由八煤底砂巖（ S8）底至九煤底砂巖（ S9）底，厚 ～ ，平均為 m。據(jù)鉆孔及基巖出露 資料，巖石多已被風化，風化后顏色呈褐黃色 、 淺紅色， 局部中間夾1 層紫紅色、灰綠色泥巖薄層。 L2全區(qū)發(fā)育，厚 ～ ，平均 ，為灰色～深灰色中厚～厚層狀隱晶質(zhì)石灰?guī)r，含燧石結(jié)核及大量動物化石，為該 區(qū) 主要標志層之一。 ㈡ 二疊系下統(tǒng)山西組（ P1sh） （ 1）地層特征 由 L9灰?guī)r頂或二 1煤層下的一層厚砂巖底至砂鍋窯砂巖（ Ss）底，平均厚 ，由砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖和煤層組成。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(zhì)泥巖、泥巖、含菱鐵質(zhì)結(jié)核及植物化石。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(chǔ)上，形成了河口砂壩相砂巖、潮坪相砂質(zhì)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(jié)核，或與瀉湖相共生。 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(zhì)泥巖、泥巖構(gòu)成。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。 ～ 110176。煤田內(nèi)構(gòu)造形跡以斷裂為主，其延伸長度 2～ 10km，多西傾，傾角 50176。E ，且成組出現(xiàn)而形成多字形斜裂。而多數(shù)構(gòu)造延伸相對較短，落差不大。 ～ 70176。 ， 南東盤下降，北西盤上升，落差 150～基于非線性理論