【文章內(nèi)容簡介】 煤系主要標志之一，含紡錘蟲等化石。 1泥巖 — 粉砂巖 — 砂巖 — 第 6 層煤：巖石厚 7— 9m，煤厚 。 1 粉砂巖 — 砂巖，殘余厚度約 3m，沉積間斷，地殼上升遭受沖刷，侵蝕，古河流沖刷深度將近一灰 ，造成第 6層煤的無煤區(qū)。 三、下二疊系山西 組：厚度為 65— 130m，平均 98m，主要由淺色砂巖、粉砂巖及少量泥巖組成，有極少量的粘土巖，大多是陸相產(chǎn)物，屬河湖相、沼澤相。 井田東部遭侏羅系前風化沖蝕，第四層以上地層缺失厚度 達 90— 100m。含第 1— 5 層煤，可采者為第二、三、四層煤。底面與太原組是假結合接觸，但局部存在侵蝕角度，不過侵蝕范圍與深度較小而已。自下而上分述如下： 砂巖：厚 3— 8m，淺灰色，有底礫巖。 第 5 層煤：頂?shù)變蓷l煤線厚 ，中夾 — 2m粉砂巖。 泥巖 — 粉砂巖 — 砂巖 — 小煤 — 第四層煤：中有三個沉積旋回共厚 35m，小煤與 四煤間距 ，四煤厚 — 。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 5 頁 砂巖 — 粉砂巖 — 第三層煤 — 炭質(zhì)油頁巖：巖石厚 6— 28m，西厚東薄，一般 15m，煤厚 — ，時有夾石，半穩(wěn)定薄煤層，良莊區(qū)不可采。炭質(zhì)油頁巖厚 ，比重小，能燃燒，是重要標志層之一，普遍存在于井田內(nèi)。 粉砂巖 — 砂巖 — 第二層煤：巖石厚 5m，有 3m淺色較堅硬的砂巖做二煤底板。煤厚— ，一般 。 粉砂巖 — 砂巖 — 第一層煤：巖石厚 5— 9m，砂巖多，煤厚 。 砂巖 — 少量粉砂巖：淺灰色，以砂巖為主，厚 31m，頂部含 兩條煤線，相隔 5m，煤線厚 2公分。 附： 煤系地層綜合柱狀圖如圖 121 所示： 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 6 頁 圖 121 煤系地層綜合柱狀圖 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 7 頁 三、 構造 區(qū)域地質(zhì)構造 區(qū)域地質(zhì)構造特點： 為向、背斜相間存在自北向南，有泰萊向斜，新蒙向斜，新汶煤田處新蒙向斜南翼。新蒙向斜，西起天寶寨，東經(jīng)新泰而轉向東南直達蒙陰。北翼地層殘缺不全，南翼平緩，為新汶各煤礦。此構造骨架屬海西運動末及燕山期造山運動產(chǎn)物，在漫長地史年代中，地殼升降頻繁，升高剝蝕，降低沉積，使礦區(qū)地層造成上奧陶至 下石炭上二疊至中侏羅及白堊紀 沉缺，石炭二疊紀相對穩(wěn)定，接受了海陸交互相煤系地層沉積。同時，燕山運動第三幕以劇烈褶皺，與大斷層為主，動力方向 有北東、南西向所支配，形成北西向構造線與蓮花山斷層基本一致，確立了井田中的 F10 斷層組為第一期，另兩組北東向斷層，一組以 F2 斷層為代表符合或切割北西向斷層，多數(shù)落差由淺入深減小，另一組喜山期有繼承性活化，落差由淺入深增大。 井田地質(zhì)構造 井田構造形態(tài)基本上屬于一簡單的單斜構造。地層走向變化在 300176。 330176。之間，傾角 33176。 12176。在西部因受 F2 斷層牽引影響，地 層走向變大，局部變陡變緩?？偟?趨勢傾角是由淺入深，由東向西逐漸變小。 影響礦井生產(chǎn)的主要構造是斷層，共有 10 余 條斷層。 幾條大斷層分述如下： (1)F1斷層 ： 近似走向斷層， 平均落差 180m，橫亙礦區(qū)，把礦區(qū)分成南、北兩區(qū)。 (2)F11 斷層： 是 F1斷層的分支斷層，平均落差 10m。 (3)F2斷層：南區(qū)的傾向斷層，平均落差 40m。 (4)F6斷層：位于井田東部，以此 臨界于張莊煤礦。 構造對煤層、煤質(zhì)的影響 (1)近傾向斷層較多，致使將煤層沿走向分割成若干塊段，造成采區(qū)走向短，開拓量大，搬家頻繁，接替緊張。 (2)增加地質(zhì)儲量損失，降低工效。 (3)地質(zhì)構造使意外事故增多，降低經(jīng)濟效益。 四、 礦井水文地質(zhì)特征 井田上部為巨厚第三、侏羅系地層 所關閉，下部被厚 — 122m 左右的鐵鋁質(zhì)巖、粘土質(zhì)粉砂巖等 隔水層所阻隔，東西兩側邊界斷層 以及淺部煤層露頭均留設了防水煤柱，從而認為地保持了井田原有的自然狀態(tài)。其主要進水邊界一為西部邊界 F1 斷層，對盤奧灰 抬起，奧灰水直接補給煤系薄層灰?guī)r，二為南翼淺部埋藏于古河床含水砂礫巖下的煤系地層露頭，第四系含水砂礫巖層水可直接通過灰?guī)r露頭，砂巖裂隙或采動裂隙進入礦井，正是 這種天然狀 態(tài)下的自然搭配和人為意識的重塑構造了孫村井田這一獨特的水文地質(zhì)框架結構。 一、 含水層與隔水層：井田主要含水層自上而下為第四系含水砂礫巖 ，第三系礫巖，侏羅系砂巖，山西組砂巖，太原群一灰、四灰，本溪群徐草灰，以及煤系基盤，奧灰。主要隔水層為第三系下部粘土質(zhì)粉砂巖，侏羅系下部粘土質(zhì)粉砂巖，石盒子組雜色粉細砂巖、粘土巖，煤系地層內(nèi)各含水層與 各可采煤層之間的粉細砂巖、粘土巖、鐵鋁質(zhì)巖等。 各主要含、隔水層的水文地質(zhì)特征如下： 含水層 : ：厚 0～ 15m，平均 8m ，為古河床及河漫灘相沉積，主要為半膠中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 8 頁 結 沖積、坡積，次生多孔性黃土，砂質(zhì)粘土及含水砂礫組成。該層靠大氣降水補給，與河水聯(lián)系密切，互相補排，沿煤系地層露頭補給礦井。為淺部礦井充水的主要補給水源之一。 ，厚 ～ ，平均 ，上部為巨厚礫巖層，中下部以紅色粉砂巖為主，礫巖以薄層形式間夾其中。該層分布于大河莊以北，主要靠大氣降水補給。由于第三系中下部，侏羅系中下部，巨厚的粘土質(zhì)粉砂巖，石盒子組雜色粘土巖的屏閉作用，該層屬間接充水含水層。對煤層開采無影響。 ：厚 ～ ，平均 ，以紅色中細砂巖為主，內(nèi)夾粉砂巖。下部含水微弱。該含水層露頭位于汶河現(xiàn)代河床之下，水位標高 +～ +，接受第四系潛水補給，依漏水程度分析富水性較強。但因漏水點距 2煤層法線距離 ～，（ H/M≥ 60 倍），故該層對煤層開采無影響。 ：厚 21～ 46m，平均 ，為 4煤層頂板。由 3～ 4層中粒砂巖組成，巖性一般為淺灰至灰白色中粒長石、石英砂巖，有時為細砂巖，分選良好，鈣泥質(zhì)膠結，堅硬，裂隙發(fā)育，多被方解石脈充填。該層 800 水平之上已經(jīng)多處揭露，其中 淺部 75水平以上裂隙發(fā)育，隨著礦井開采深水平的加深，含水性變?nèi)?。對礦井開采無影響。 ：露頭位于汶河古河床含水砂層之下，厚度 ～ ，平均 。質(zhì)不純，多含泥質(zhì)及燧石。淺部 +60m 以上巖溶裂隙較發(fā)育，隙寬達 10～ 35mm，半充填，內(nèi)含完整的方解石晶體，分布不均一；深部巖溶裂隙不發(fā)育，致密，局部具有少量細小線狀方解石脈，斷層附近裂隙較發(fā)育，并有淋水出現(xiàn)。生產(chǎn)礦井實際揭露資料，該層裂隙率及含水性隨深度增加而明顯減弱。 75m水平以上一灰補給循環(huán)條件較好，富水性中等～強，但隨深度增加，富 水性明顯減弱。至 210m水平及其以下，僅有淋水出現(xiàn)外，對煤層開采無影響。 ：厚 ～ ，平均 ，為 13 煤層直接頂板。質(zhì)不純，含泥質(zhì)，分層明顯，上分層為泥灰?guī)r，厚 2m 左右，中間為 ～ 的泥巖。下部為含黑色燧石條帶的灰?guī)r，厚 1～ 左右。深部除斷層附近巖溶裂隙較為發(fā)育外，其它地段巖溶裂隙發(fā)育程度隨深度增加而明顯減弱。礦井實際揭露資料，該層裂隙及富水性隨深度加大而呈減弱趨勢，沿走向方向，自西向東逐漸減弱，靠近 F2 斷層附近，裂隙率及富水性明顯增強，說明 F2 斷層為一補給邊 界。 600m 水平已干枯無水。西區(qū)因 F2 對盤奧灰水的補給作用 300m 水平以上仍為富水性中等的含水層，至 600m 水平除靠近 F2 斷層有淋水出現(xiàn)外，也基本無水。因此 600 水平及其以下四灰已處于干枯無水狀態(tài)，對礦井開采無影響。 ：徐灰厚 0～ 24m，平均 12m。該層為深灰～灰色，巖性較純，致密堅硬，局部夾綠色粘土巖，分層現(xiàn)象。淺部巖溶裂隙發(fā)育，巖溶裂隙發(fā)育程度隨埋深增大而明顯減弱。 草灰厚 10～ 14m，平均 ，質(zhì)不純，時夾頁巖而出現(xiàn)分層現(xiàn)象，淺部巖溶裂隙發(fā)育程度較徐灰差，下距奧灰 5～ 25m，平均 15m 左右，因徐草灰間距較小，可視為一綜合含水層。但因其下界距奧灰間距較小，只有 5～ 25m，稍有斷層錯動，都會使其與奧灰接近或對口接觸，而斷層附近節(jié)理裂隙發(fā)育，有地下水儲存運移空間，隨著礦井向深部延伸，承壓水頭壓力的增加，有可能以底鼓水的形式影響或危及下組煤層的安全開采。因此，在斷層帶附近應采取超前探查，留設煤柱等措施，以保證后組煤層的安全開采。 ：厚 800 m，厚度大，分布廣，露頭大面積暴露于地表，可直接接受大氣降水補給，淺部巖溶裂隙發(fā)育，富水性強。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 9 頁 奧灰上距 15 煤層 ～ ，平均間距 99m（井田由東向西間距由大變?。┱５囟螌γ簩娱_采威脅較小，生產(chǎn)區(qū)域大面積安全開采十五層也說明這一點。奧灰由于其補給循環(huán)條件的差異，巖溶裂隙發(fā)育程度及富水性顯示出一定的垂直分帶性及分區(qū)性。在大斷層附近應予以高度重視。因為大斷層附近既是地質(zhì)構造薄弱點，又是地下水的匯集點，同時又是礦壓作用的集中點，是地下水儲存、運移的主要徑流部位，往往造成奧灰與煤層間距縮短，生產(chǎn)過程中必須超前探查，留足安全防水煤柱。深部奧灰水涇流帶的不均一性及其高承壓性，加大了徐奧灰水防治難度，也說明了徐奧灰水是威脅礦井深部安全生 產(chǎn)的主要因素。 隔水層： 第三系紅色粘土質(zhì)粉砂巖：厚 ～ ，平均厚度 ，該層北部地區(qū)上部礫巖十分發(fā)育，礫巖主要為石灰?guī)r（下部則主要為粘土質(zhì)粉砂巖），其余地區(qū)主要為紅色粘土質(zhì)粉砂巖組成，厚度穩(wěn)定，該層含水性、透水性極差，阻隔水性較好，為一良好隔水層，切斷了與大氣降水、地表水、第四系潛水以及第三系上部礫巖水與下伏煤系地層之間的水力聯(lián)系，起了良好的隔離屏蔽作用。 侏羅系下部粉砂巖隔水層：侏羅系紅砂巖頂界面以下 140m 為一含水性中等至較強含水層，但 140m 以下基本不含水，井下多次揭 露該層基本無水。說明該層下部不含水，阻隔水作用明顯。 15 煤層～奧灰之間煤層厚 ～ 左右，其中砂巖粉砂巖、泥巖粘土巖等約 39～99m 左右，阻隔水性能良好，隔斷了奧灰水與 15煤層之間的聯(lián)系。 煤系內(nèi)各含水層與煤層之間所夾的泥巖、粉砂巖、粘土巖以及煤系上部石盒子組雜色粘土巖等均具良好的阻隔水性能。 二、 斷層的含導水性 F6 斷層，為本礦東部邊界，斷層帶寬 4～ ，破碎帶寬度高達 16m，為砂質(zhì)及粘土質(zhì)粉砂巖充填，無水。 其他斷層為不含導水斷層。 總之，控制斷層含導水性的主要因素是斷層的性質(zhì)、自然狀 態(tài)、充填程度、采動影響程度、兩盤接觸關系、與強含水層之間的距離以及含水層水壓高低、富水性強弱等。但隔水巖層的阻隔水能力完整性、穩(wěn)定性、空間組合形式等也是重要因素。 本井田內(nèi)主要斷層如 F F F6等斷層。落差大、延深遠，對盤接觸多為強含水層，開拓開采過程中尤其是后組煤開采時必須嚴加防范，及時探查，留足安全煤柱，以保證礦井安全生產(chǎn)。 井田水文特征綜述： 井田水文地質(zhì)勘探類型 井田 600m— 1000m 區(qū)段 ，直接充水含水層為山西組砂巖、太原組一、四灰，間接充水含水層主要為第四系砂礫層、第三系礫巖、侏羅系 砂巖和徐、草灰及奧灰。 上述 直接充水含水層補給條件不暢，一、四灰、徐草灰及奧灰隨埋藏深度加大其富水性逐漸減弱。因此屬三類一至二星，即多含水層、多層結構、水文地質(zhì)條件中等至簡單的巖溶裂隙充水礦床。 礦井水文地質(zhì)類型 按礦井水文地質(zhì)規(guī)程分類標準，屬二類礦井，即水文地質(zhì)條件中等的礦井。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 10 頁 礦井涌水量預計 預計結果詳見下表： 涌水量水平 正常涌水量 m3/min 最大涌水量 m3/min 200m 水平 400m 水平 600m 水平 礦井總計 表 121 礦井涌水量預計 另外，預算了 400m、 600m 水平奧灰突水量分別為 。同時考慮到今后孫村、張莊兩礦深部合理集中生產(chǎn)時，將有 （正常涌水量）和（最大涌水量） 水流入本礦，上述預計結果供礦井延深設計時一并考慮。 第 三 節(jié) 煤層特征 一、各煤層地質(zhì)特征 井田主要可采煤層， 1 13 層為穩(wěn)定煤層， 15層屬較穩(wěn)定型， 6層為不穩(wěn)定， 9層煤 400m 以下均不可采?，F(xiàn)將各煤層地質(zhì)特征及可 采 情況分述為： 第二層煤 煤層賦存不完整。井田東部被侵蝕，西部存有一沖刷條帶，除此全井田均可采。煤層厚度變化較大，有薄、中厚及厚煤層三種。煤層最大厚度 ，厚煤層主要圈定在 1至 4剖面線，最小煤厚 ，平均厚度 。下距第三層煤 ，上距第三系紅色砂巖 。 第三層煤 該煤層井田東部邊界附近被侵蝕，其余范圍內(nèi)局部開采，最大煤厚 ，賦存在 2與 3剖面線左右。 煤層上部結構復雜，下部較純。因含矸較厚，致使大部分地區(qū)不可采至煤線，平均厚度 ，下距四層煤 16m。 第四層 煤 此煤層賦存穩(wěn)定，結構簡單，全井田范圍均可采，最大 煤厚 ，最小厚度 ，井田平均厚度 。下距六層煤 37m。 第六層煤 六層煤因受沖刷和侵蝕作用，有局部