【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 煤系主要標(biāo)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(fēng)化沖蝕，第四層以上地層缺失厚度 達(dá) 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(jié)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(gè)沉積旋回共厚 35m，小煤與 四煤間距 ，四煤厚 — 。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 砂巖 — 粉砂巖 — 第三層煤 — 炭質(zhì)油頁(yè)巖：巖石厚 6— 28m，西厚東薄，一般 15m，煤厚 — ，時(shí)有夾石，半穩(wěn)定薄煤層，良莊區(qū)不可采。炭質(zhì)油頁(yè)巖厚 ，比重小，能燃燒，是重要標(biāo)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(jiān)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(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 圖 121 煤系地層綜合柱狀圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 三、 構(gòu)造 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)： 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(zhuǎn)向東南直達(dá)蒙陰。北翼地層殘缺不全，南翼平緩，為新汶各煤礦。此構(gòu)造骨架屬海西運(yùn)動(dòng)末及燕山期造山運(yùn)動(dòng)產(chǎn)物，在漫長(zhǎng)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(jì) 沉缺，石炭二疊紀(jì)相對(duì)穩(wěn)定，接受了海陸交互相煤系地層沉積。同時(shí)，燕山運(yùn)動(dòng)第三幕以劇烈褶皺，與大斷層為主，動(dòng)力方向 有北東、南西向所支配，形成北西向構(gòu)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(gòu)造 井田構(gòu)造形態(tài)基本上屬于一簡(jiǎn)單的單斜構(gòu)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。總的 趨勢(shì)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(gòu)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(gòu)造對(duì)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(chǔ)量損失，降低工效。 (3)地質(zhì)構(gòu)造使意外事故增多，降低經(jīng)濟(jì)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(guān)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(cè)邊界斷層 以及淺部煤層露頭均留設(shè)了防水煤柱，從而認(rèn)為地保持了井田原有的自然狀態(tài)。其主要進(jìn)水邊界一為西部邊界 F1 斷層，對(duì)盤奧灰 抬起，奧灰水直接補(bǔ)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(dòng)裂隙進(jìn)入礦井，正是 這種天然狀 態(tài)下的自然搭配和人為意識(shí)的重塑構(gòu)造了孫村井田這一獨(dú)特的水文地質(zhì)框架結(jié)構(gòu)。 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(xì)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(xì)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(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 結(jié) 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(bǔ)給，與河水聯(lián)系密切，互相補(bǔ)排，沿煤系地層露頭補(bǔ)給礦井。為淺部礦井充水的主要補(bǔ)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(bǔ)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(duì)煤層開采無影響。 ：厚 ～ ，平均 ，以紅色中細(xì)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(biāo)高 +～ +，接受第四系潛水補(bǔ)給，依漏水程度分析富水性較強(qiáng)。但因漏水點(diǎn)距 2煤層法線距離 ～，（ H/M≥ 60 倍），故該層對(duì)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(zhǎng)石、石英砂巖，有時(shí)為細(xì)砂巖，分選良好，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)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)?。?duì)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(dá) 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(xì)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(shí)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(bǔ)給循環(huán)條件較好，富水性中等～強(qiáng)，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(duì)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(shí)際揭露資料，該層裂隙及富水性隨深度加大而呈減弱趨勢(shì)，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(qiáng)，說明 F2 斷層為一補(bǔ)給邊 界。 600m 水平已干枯無水。西區(qū)因 F2 對(duì)盤奧灰水的補(bǔ)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(duì)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(jiān)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(shí)夾頁(yè)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(cuò)動(dòng)，都會(huì)使其與奧灰接近或?qū)诮佑|，而斷層附近節(jié)理裂隙發(fā)育，有地下水儲(chǔ)存運(yùn)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(yīng)采取超前探查，留設(shè)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(bǔ)給，淺部巖溶裂隙發(fā)育，富水性強(qiáng)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 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?duì)煤層開采威脅較小，生產(chǎn)區(qū)域大面積安全開采十五層也說明這一點(diǎn)。奧灰由于其補(bǔ)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(yīng)予以高度重視。因?yàn)榇髷鄬痈浇仁堑刭|(zhì)構(gòu)造薄弱點(diǎn)，又是地下水的匯集點(diǎn)，同時(shí)又是礦壓作用的集中點(diǎn)，是地下水儲(chǔ)存、運(yùn)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(qiáng)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(dǎo)水性 F6 斷層，為本礦東部邊界，斷層帶寬 4～ ，破碎帶寬度高達(dá) 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(dǎo)水?dāng)鄬印? 總之，控制斷層含導(dǎo)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(dòng)影響程度、兩盤接觸關(guān)系、與強(qiáng)含水層之間的距離以及含水層水壓高低、富水性強(qiáng)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(yuǎn)，對(duì)盤接觸多為強(qiáng)含水層，開拓開采過程中尤其是后組煤開采時(shí)必須嚴(yán)加防范，及時(shí)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(bǔ)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(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件中等至簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)，屬二類礦井，即水文地質(zhì)條件中等的礦井。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 礦井涌水量預(yù)計(jì) 預(yù)計(jì)結(jié)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(jì) 表 121 礦井涌水量預(yù)計(jì) 另外，預(yù)算了 400m、 600m 水平奧灰突水量分別為 。同時(shí)考慮到今后孫村、張莊兩礦深部合理集中生產(chǎn)時(shí)，將有 （正常涌水量）和（最大涌水量） 水流入本礦，上述預(yù)計(jì)結(jié)果供礦井延深設(shè)計(jì)時(shí)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。現(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(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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