【文章內(nèi)容簡介】 按地質(zhì)力學觀點，本煤田為祁呂賀山字型構造脊柱東側盾地與東翼內(nèi)帶之間一沉積煤盆地，由于受各時期構造運動的影響，形態(tài)比較復雜，而東翼以北北東向的新華夏系構造為主。離石礦區(qū)位于河東煤田中部，基本上是一向西傾斜的單斜構造，東部發(fā)育大的寬緩褶曲，成為礦區(qū)控制性構造。褶曲自東而西有離石—中陽向斜東翼、離石礦區(qū)以北和以南，構造應力較為強烈，發(fā)育了漢高山斷層帶和紫荊山斷層帶。而中部產(chǎn)生了離石鼻狀構造，本構造以離石—聚財塔一線為轉折線，形成了一個弧頂向西突出的弧狀褶曲。這個弧狀褶曲在三交、柳林區(qū)表現(xiàn)明顯，在轉折線以北的三交區(qū)，地層走向由北東轉向北北東至南北向，而轉折線以南的柳林區(qū)，則由南北轉向北北西至北西。在鼻軸(轉折線)部位由于張力作用產(chǎn)生了一個東西向的張性斷裂帶，即聚財塔斷層和聚財塔南斷層組成的地塹構造，落差130～255m。炭窯坪井田位于河東煤田中段，區(qū)域構造位置處于呂梁山復背斜之次級構造王家會背斜西翼，受其影響井田范圍總體呈一走向北東，傾向北西的單斜構造，局部有次級起伏。其中較大的次級起伏在井田南部表現(xiàn)為井田西部的S1向斜和井田東部的S2背斜及S3向斜。井田地層傾角大部比較平緩，為3176?！?2176。左右，東北局部地段較陡，地層傾角可達15176?！?0176。，另外，根據(jù)地表出露和井下巷道揭露，井田內(nèi)還發(fā)現(xiàn)6條正斷層，見井田構造綱要圖31?，F(xiàn)將井田主要次級褶曲和斷層敘述如下：圖31 井田構造綱要圖褶曲（1）S1向斜（劉家灣向斜）位于井田西部，軸向N5176。～15176。E，斜穿井田，向斜兩翼基本對稱，傾角比較平緩，其西翼傾角多在3176?！?176。之間，井田內(nèi)延伸長度2700m左右。（2）S2背斜（大土河背斜）位于井田東南部，軸向N20176。～50176。E，斜穿井田東南部。背斜兩翼北段基本對稱，地層傾角在5176?！?176。之間，其南段東翼平緩，地層傾角在4176?！?176。，兩翼較陡，地層傾角在6176?！?2176。左右，井田內(nèi)延伸長度3100m左右。（3）S3向斜位于井田東南部，斜穿井田，其軸向呈N15176?！?0176。E，背斜兩翼不對稱，其西北翼較陡，地層傾角為8176?！?0176。左右，其東南翼較緩，地層傾角為3176。～6176。左右，井田內(nèi)延伸長度2200m左右。斷層（1）F1正斷層位于井田北部邊界附近，為原張家莊煤礦井下揭露斷層，斷層走向S70176。W轉N50176。W, 呈弧形延度，斷層傾向S，傾角75176。，落差40m左右，井田內(nèi)延伸長度約1200m（10號煤層處）。（2）F2正斷層位于井田北部邊界附近，為原張家莊煤礦井下揭露斷層，斷層走向N50176。W，傾向NE，傾角75176。，落差10m，延伸長度約1000m。（3）F3正斷層位于井田東部，為原王家莊煤礦井下揭露斷層，該礦在開采4號煤層時發(fā)現(xiàn)煤斷層，斷層走向N35176。W，傾向SW，傾角75176。，落差5m，延伸長度1300m左右。據(jù)原炭窯坪煤礦開采10號煤層資料，該礦在該地段未見斷層，初步分析，該斷層規(guī)模不大，垂向延伸可能未到10號煤層。（4）F4正斷層位于井田東南部，為地表出露斷層，斷層走向N20176。W，傾向SW，傾角76176。，落差5m，延伸長度約200m。（5）F5正斷層位于井田西部，為地表出露斷層，斷層走向N25176。W，傾向SW，傾角70176。，落差3m，延伸長度約270m。（6）F6正斷層位于井田西部，為地表出露斷層，斷層走向N20176。 E, 傾向NW，傾角75176。，落差3m，延伸長度約270m。陷落柱據(jù)井田內(nèi)以往勘探及開采資料，未發(fā)現(xiàn)有陷落柱構造發(fā)育。（三）巖漿巖井田內(nèi)未見有巖漿巖侵入。綜上所述，井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)陷落柱等其他構造，未見巖漿巖侵入體，井田構造總體上屬簡單類。 四、區(qū)域水文地質(zhì)（一）概況本區(qū)位于鄂爾多斯盆地東緣，地層總體上由東向西傾斜，呈單斜構造，從東到西出露地層有前寒武系變質(zhì)巖，寒武系、奧陶系碳酸鹽巖，石炭系、二疊系、三疊系砂巖、石灰?guī)r、泥巖及新生界上第三系紅粘土和第四系沖洪積物。以地貌形態(tài)和成因類型可劃分為剝蝕構造變質(zhì)巖中山地形，剝蝕、溶蝕灰?guī)r中低山地形，構造剝蝕低山丘陵地形和侵蝕堆積河流谷地四個地貌形態(tài)。區(qū)域內(nèi)屬黃河流域，主要河流為三川河。三川河由北川河、東川河、南川河分別從北向南、從東向西、從南向北在離石縣境內(nèi)匯流，由東向西經(jīng)柳林在兩河口匯入黃河。三川河也為季節(jié)性河流，據(jù)觀測站資料，～，最大流量2260m3/s。本井田屬柳林泉域的南部徑流區(qū)，見柳林泉域地質(zhì)略圖41。著名的柳林泉出露于柳林縣城東約3km的薛家灣—寨車村之三川河河谷中，以泉群的形式出露，大小泉點近百個，泉點標高790～80l m，水質(zhì)類型為HCO3 SO4一Na Ca型，～，(以CaCO3計)，水溫15～18℃。據(jù)1983～2000年長期觀測資料，，屬穩(wěn)定型泉。據(jù)分析，泉流量與2～3年前降水量有關。（二）區(qū)域含水巖組的劃分及其水文地質(zhì)特征含水巖組是按地下水含水介質(zhì)以及賦存條件、水動力特征以及地圖41 柳林泉域地質(zhì)略圖層界線劃分的，現(xiàn)將各含水巖組的水文地質(zhì)特征分述如下：前寒武系變質(zhì)巖類風化裂隙含水巖組主要出露于區(qū)域東部和北部紫金山一帶，地下水賦存于巖漿巖和變質(zhì)巖構造裂隙及風化裂隙中，風化帶厚10～30m，富水性弱，～m，溝谷中出露泉點較多，～，含水層主要接受大氣降水補給，在地表分水嶺向兩側徑流。水質(zhì)以HCO3—CaMg型為主。寒武系碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組寒武系厚度208～253m左右，為一套碎屑巖一碳酸鹽巖淺海相沉積，以中統(tǒng)鮞狀石灰?guī)r和上統(tǒng)石灰?guī)r、白云巖為主要含水層，本統(tǒng)含水層地下水出露點有吳城泉群、車鳴峪泉和關口泉，流量分別為200～500L/s、55L/s、50L/s，根據(jù)鉆孔資料，在0～180m深度范圍內(nèi)巖溶發(fā)育，～m，180m以下巖溶發(fā)育較差，富水性弱，m；總體來講，本組富水性弱。水質(zhì)類型為HCO3—CaMg型，～／L，～，～。 奧陶系碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組奧陶系為一套以灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽巖為主的海相沉積層。本組分布在離石—中陽、信義—陽坡向斜盆地，馬頭山、漢高山、南川河以西，中陽南部和離石吳城等地區(qū)。含水巖組由灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r組成，總厚450～680m。下奧陶統(tǒng)含水層由白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r組成，厚132m，巖石結構致密，巖溶裂隙一般不太發(fā)育，富水性弱于中統(tǒng)。據(jù)鉆孔資料，～2cm的孔洞，淺部巖溶率一般不大于5%，局部溶蝕成蜂窩狀，淺部巖溶率20%左右， L/sm，富水性弱。在斷裂構造部位，巖石破碎，巖溶裂隙發(fā)育，富水性中等， L/sm。中奧陶統(tǒng)含水巖組主要由灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r組成，厚320～550m。由于其巖性和出露面積大等條件，含有豐富的巖溶水，成為本區(qū)最主要的含水巖組。O2x組淺部巖溶發(fā)育，隨埋深增大而富水性變?nèi)酢?jù)鉆孔資料，～m左右。O2s組巖溶發(fā)育，富水性強，為區(qū)域最主要含水層，據(jù)鉆孔資料，單位涌水量在裸露區(qū)、～m，最大可達44L/sm，～m，在深埋區(qū)局部地段，巖溶依然發(fā)育?？傮w來講，本組在全區(qū)巖溶均很發(fā)育，富水性強極強。O2f組富水性普遍較差，僅在淺部富水性較強，而在深埋區(qū)富水性弱，見表41。表41 峰峰組（O2f）富水性特征表埋藏區(qū)位置孔號單位涌水量（L/sm）富水性淺埋區(qū)柳林泉區(qū)JD31中—強深埋區(qū)青龍城詳查區(qū)1弱深埋區(qū)三交三號井田311弱一般來講，奧陶系含水層的富水性隨埋深增大，有減弱的趨勢，巖溶發(fā)育規(guī)律亦如此。在淺部徑流條件較好，水循環(huán)交替迅速，水質(zhì)較好，為HCO3SO4一NaCa型，而在深埋區(qū)，地下水水循環(huán)交替緩慢，漸呈滯流狀態(tài)，水質(zhì)差，地下水各離子背景值較高，水質(zhì)為C1—Na型(青龍城29號孔)。石炭系太原組碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙含水巖組石炭系出露范圍零星，含水層主要為間夾于碎屑巖中的4～5層石灰?guī)r，其分層厚度3～7m，灰?guī)r賦存段距40m左右。含水層出露范圍很小，只限于煤層露頭邊緣地段。其富水性在平面上有明顯的分帶性，在淺部含水層出露區(qū)，接受大氣降水補給，富水性較強，單位涌水量1～2L/sm；而在遠離補給區(qū)的深部，地下水富水性則弱，例如，三交三號井田311號孔，m，富水性弱。深部局部構造破碎帶附近，富水性則較強，m。地下水流向受地層產(chǎn)狀控制，向深部緩慢運移。本組水質(zhì)一般為HCO3SO4一NaCa型，硬度小于150mg/L，礦化度lg/L。二疊系碎屑巖類砂巖裂隙含水巖組本組主要為砂巖風化裂隙水及構造裂隙水，三疊系僅分布于青龍城詳查區(qū)以西和湫水河以西等地區(qū)。溝谷中淺部風化裂隙發(fā)育，易接受大氣降水和地表水的補給，富水性較好，在溝谷邊緣常以侵蝕下降泉的形式出露，～。而在深部裂隙不發(fā)育，地下水補給差，～m，富水性一般較弱。水質(zhì)類型為SO4HCO3—CaMg型，礦化度大于lg/L。第三系、第四系松散巖類孔隙含水巖組松散巖類含水層主要分布在河谷及溝谷中，地下水賦存于砂礫石孔隙中，主要接受大氣降水和地表水入滲補給，徑流條件好、富水性強、徑流途徑短，排泄于河谷中，部分消耗于人工開發(fā)。本區(qū)主要河流三川河河谷松散層較發(fā)育，厚度約10m左右，兩岸分布有12級河流階地。局部地段富水性強，m，三川河河谷沖積層地下水極為豐富，離石縣城附近泉水流量達20～30L/s，水質(zhì)良好，為HCO3SO4—CaMg型，礦化度小于lg/L。由于地下水埋藏淺，局部地段受工農(nóng)業(yè)等污染，如工礦企業(yè)排放廢渣及廢液污染，農(nóng)業(yè)化肥及生活污水等污染，使得地下水中N0Cl、P03含量增高，局部F含量較高，水質(zhì)較差。（三）區(qū)域地下水的補給、徑流、排泄條件巖溶水本區(qū)巖溶水是柳林泉域的一部分。泉域北界、東界為元古界、太古界變質(zhì)巖構成的地表分水嶺，東界南端及南界為古生界碳酸鹽巖構成的地表分水嶺，西界為埋藏于石炭、二疊、三疊系下巖溶裂隙不甚發(fā)育的寒武、奧陶系地層構成的隔水邊界或相對隔水邊界。大氣降水和地表水的入滲是巖溶水的主要補給來源，灰?guī)r裸露區(qū)分布在泉域的東部、南部及北部，裸露面積1415km2，裂隙溶洞較發(fā)育，有利于降雨的入滲補給?；?guī)r被黃土覆蓋區(qū)一般黃土層厚10～20m，裂隙發(fā)育，透水性好，也是巖溶水接受降雨入滲補給的良好地段。地表水的入滲補給主要是灰?guī)r做為河床基底時，河谷地表水的入滲補給。如從北川河起到三川河共有6處滲漏段，總長度約33km，據(jù)呂梁地區(qū)水文站1986年資料，從1956—。巖溶水的徑流主要受邊界條件和地質(zhì)構造的控制。在接受大氣降水和地表水補給后，沿灰?guī)r裂隙向下入滲，然后順層運移，區(qū)域奧灰水位等值線圖見圖42。 圖42 區(qū)域奧灰水位等值線圖從圖中可看出，離石—中陽、信義—陽坡盆地為巖溶水的徑流區(qū)，離石—中陽盆地的巖溶水呈幅射狀，從周邊向盆地中心（向斜軸部）匯流，后流向金羅一帶繞過王家會—棗林背斜南端流向柳林泉；漢高山、馬頭山以西的巖溶水由N向S流；中陽朱家店、邢家塔、柳林陳家灣、龍門塔一帶的巖溶水由ES向WN流向三川河。三家會—棗林背斜以西為奧陶系淺—深埋區(qū)，巖溶水的總體方向由N向S或WS流。三川河是本區(qū)最低排泄基準面，巖溶地下水在柳林寨東—薛家灣近3km長的三川河河床中以泉群散流的形式排入三川河。此外，巖溶水的排泄還有人工開采，開采量較大。碎屑巖類裂隙水主要是石炭系、二疊系和三疊系砂巖裂隙水，其補給主要來自裸露區(qū)大氣降水和上覆松散層地下水的入滲補給。在區(qū)域構造的控制下，地下水沿層面裂隙向傾斜方向移動。在溝谷切割深處，以泉的形式排出地表，或補給河谷第四系松散巖類孔隙水，另外主要排泄方式還有生產(chǎn)礦井的礦坑排水和民用井人工開采。松散巖類孔隙水松散巖類孔隙水除大氣降水的垂直入滲補給外，還有地表水的入滲補給和較高基巖裂隙水的側向補給。地下水的流向一般與地表水的流向大致相似。排泄方式除蒸發(fā)和以泉的形式排泄外主要是人工開采。五、礦井水文地質(zhì)（一）井田邊界及其水力性質(zhì)井田邊界均為人為邊界。北部及東部邊界：在井田東部、北部山西組以上地層均有出露區(qū)，其外圍有奧陶系地層出露，成為井田所處區(qū)域水文地質(zhì)補給區(qū)域，為奧灰、太灰及砂巖裂隙含水層補給邊界。西部邊界：本井田總體上為一走向北東，傾向北西的單斜構造，受構造影響，井田內(nèi)地下水流向總體上呈自東北向西南徑流，而井田東部為人為邊界，未發(fā)現(xiàn)較大構造，所以井田西部為主要含水層的排泄邊界。南部邊界：通過井田內(nèi)縱向剖面線可知，井田地層呈北東走向，且有連續(xù)起伏變化。奧灰含水層水位北部邊界處為808m，南部邊界處為804m，地下水由北東向南西徑流，而北部為人為邊界，在靠西部分發(fā)育的斷層落差僅40m左右，不能有效阻隔含水層，可視為補給邊界，南部為排泄邊界。應特別注意井田內(nèi)及相鄰煤礦、小煤礦越界開采及采空區(qū)積水情況。這些采空區(qū)采掘范圍及積水邊界等難以查清，在采掘過程中一旦揭露，則會成為人為的強補給邊界。因此，周邊小煤窯采掘邊界及積水范圍及積水邊界探測與防治應為本礦井重點的防治水工作。（二）含水層根據(jù)含水介質(zhì)性質(zhì)特征，炭窯坪井田可劃分四大含水巖組，由上至下依次為第四系、上第三系孔隙含水層、二疊系砂巖裂隙含水層、石炭系砂巖夾薄層灰?guī)r裂隙含水層、奧陶系石灰?guī)r巖溶含水層，現(xiàn)分述如下：松散層孔隙含水層第四系中、上更新統(tǒng)出露高，補給條件差，含水層連續(xù)性差，基本屬透水不含水層。全新統(tǒng)主要分布于井田溝谷中及北部邊緣，含水層以砂礫石層為主，厚度小，富水性也較弱。水質(zhì)屬HCO3SO4—CaMg型。上第三系上新統(tǒng)廣泛出露于井田溝谷中，含水層為砂礫石，民井出水量小于10m3/d。水質(zhì)屬HCO3—Na型，水質(zhì)較好，局部礫石較厚，富水性較好。二疊系砂巖裂隙含水層二疊系地層僅在井田各溝谷中有出露，含水層以細、中粗砂巖為主，由于地質(zhì)和自然地理條件的限制，一般來說含水性差，只是風化裂隙帶的砂巖含水性及透水性較