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1、 薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 1 -第一章 采区概况及地质特征第一节 采区概况本区位于淮河冲积平原北部，地势平坦开阔，总体为西南高，北东低。最高海拔标高+40.2m，最低+32.3m，一般+36+38m。23 采区位于薛湖井田东部，地面有薛湖镇、聂小庄、王庄、裴寺、傅楼等村庄。23 采区西接东 21 采区，东至矿井东翼薄煤带，北至 27采区，南至 DF116、DF5断层保护煤柱，采区内共布置 11 个工作面，采区走向长度约 3.4km，倾斜长度 1.02.1km，面积约 3.06km2，经计算可采储量 1108kt，采区生产能力以 0.6Mta ，采区回采率按 80计算，23

2、采区服 务年限为 16a。23 采区拐点坐标如下：（1）y=39446536.2 x=3778838.7（2）y=39446536.2 x=3777000.0（3）y=39448205.5 x=3777926.2（4）y=39449537.0 x=3778714.0（5）y=39449373.6 x=3779625.9（6）y=39447789.4 x=3778826.4区内先后有安徽 325 队、省建委地勘公司三队、中南煤田地质局物探普查队、煤炭部煤田地球物理勘探队、河南省地质十一队、煤炭工业部一二九队等单位在本区进行过勘探工作。2007 年 1 月4 月中国煤炭地质总局物测队完成了薛湖煤矿

3、 21 采区三维高分辩地震勘探，勘查面积 6.0km2。于 2007 年 5 月提交了河南神火煤电股份有限公司薛湖煤矿 21 采区三维地震勘探报告。第二节 地质特征一、地层及标志层采区内发育地层由老至新有奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组与下石盒子组、二叠系上统上石盒子组及石千峰组、新近系、第四系，其中太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组为含煤地层。现将发育地层自下而上分述如薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 2 -下：(一) 、奥陶系中统马家沟组（O 2m）本组主要为浅灰、灰色隐晶质细晶质中厚厚层状石灰岩，上部含黄铁矿，岩溶裂隙较发育，最大厚度

4、 38.86m。(二) 、石炭系（C）1、石炭系中统本溪组（C 2b）本组上部由灰深灰色砂质泥岩及泥岩组成，中偶夹二层薄层泥灰岩；下部为灰灰白色铝土质泥岩或铝土岩，含菱铁质鲕粒，具滑感；底部有紫花色铝土泥岩，含较多的铁质鲕粒和结核，相当于山西式铁矿层位。本组地层厚 1623m，平均厚 19m，与下伏马家沟组呈平行不整合接触。2、石炭系上统太原组（C 3 t）本组为含煤地层，即一煤段。由薄中厚层状石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩组成，含薄煤 34 层，据区内 钻 孔揭露,未见到可采煤厚点，各煤层 基本上无经济价值。全组共含石灰岩 911 层、单层一般厚 35m，厚者可达 14m。本组地层厚 1351

5、42m ，平均 139m。与下伏本溪组呈整合接触。根据岩性特征该组可分为上、中、下三段：(1) 下段：自本溪组铝土质泥岩顶至 L2灰岩 顶界，厚 30m 左右。该段下部为细粒砂岩夹粉砂岩、泥岩，砂岩底界为本组与本溪组界线，具水平纹理及波状层理，富含黄铁矿结核，含少量植物化石碎片及炭屑；上部为灰色厚层状石灰岩(L 2)，富含动物化石及燧石结核，为 K2标志层。(2)中段：自 L2灰岩顶至 L7灰岩底，厚 60m 左右，主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、薄层 石灰岩及薄煤层组成，煤层均不可采，灰岩中含大量动物化石，泥岩多具鲡状结构。(3) 上段：自 L7灰岩底至山西组底，厚 50m 左右，以石灰岩为主

6、，夹薄层泥岩、 细粒砂岩及煤层，灰岩中含蜓类等动物化石，顶部第一层灰岩厚 1m 左右，层位稳定，为 K3标志层。中部常发育一层厚 9.0m左右的灰岩(L 9)，含 较 多燧石结核，厚度稳定。(三) 、二叠系（P ）1、二叠系下统山西组（P 1sh）薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 3 -该组为本区主要含煤地层，即二煤段。自二 1煤底板砂岩至下石盒子组底鲕状铝土质泥岩（K 4）底，由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成。含煤 34 层，分布于中下部，其中二 2煤是本区主要可采煤层。本组地层厚 68109m，平均 92m，与下伏太原组呈整合接触。以二 2煤层为界分为上、下两段：(1)下段（即

7、二 2煤以下）：为一套层理非常发育的粉、细粒砂岩互层，呈明显 的缓波状水平层理，含 23 层薄煤（二 1煤），底部以条带状的细粒砂层或砂质泥岩与下伏太原组海相泥岩呈整合接触，有时分界不明显，本段厚约 40m。(2)上段（二 2煤以上）：以砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。砂岩中有时交错层理发育，以含岩屑为特征，顶部砂岩富含较大棕色的云母片，钙、泥质胶 结。本段厚约 50m。2、二叠系下统下石盒子组(P 1x)该组为本区含煤地层，自 K4鲕状铝土质泥岩底至 K7中粒砂岩底，为本区主要含煤地层之一。由泥岩、铝土泥岩、砂岩、粉砂岩与煤层组成。本组地 层平均厚 404m，与下伏山西组呈整合接触。据煤、岩层组合

8、特征可分为三、四、五三个煤段。(1)三煤段：为本区主要含煤地层，底部为灰白色铝土泥岩，局部为紫花色，含菱铁质中粗鲕粒（K 4），局部具同心 圆结构，层位稳定，厚约 5m 左右， 为本区主要标志层（K 4）；中部为细粒砂岩、砂质泥岩夹煤层，砂岩中岩屑含量较高，常具黑白相间的微波状水平层理；顶部砂岩中含菱铁质成分,局部较集中,普遍含铁质鲕粒。煤层主要分布于本段中上部，含煤 56 层，其中三 2 2 煤与三 3煤为本区大部可采煤层。本段地 层厚 55100m，平均 78m。(2)四煤段：由紫花色、灰色、深灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、粉砂岩及少量细粒砂岩组成，紫花色泥岩中含菱铁质鲕粒。底部为

9、细粒砂岩或粉砂岩，含菱铁质成分，为 K5标志层。本段地层厚 100150m，平均 126m。 (3)五煤段：由黑灰色、紫花色泥岩、绿灰灰色中、细粒砂岩及粉砂岩组成。底部一般为灰白色中、细粒砂岩，成分以石英为主，硅质胶结，一般厚 约 9m，为 K6标志层，但 84 线以西， K6 往往相变为粉砂岩薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 4 -或砂质泥岩。K 6之上 75m 左右含煤线或炭质泥岩，为五煤层位，为辅助标志层。煤层之下紫色泥岩中含粗菱铁质鲕粒。本段地层厚178223m，平均 200m。3、二叠系上统上石盒子组（P 2s）该组为本区含煤地层，自 K7中粒砂岩底至“平顶山砂岩”底，主要

10、由灰绿色、灰色、紫花色泥岩、砂质泥岩、砂岩、煤 线组成，地 层厚约 350m，与下伏下石盒子组呈整合接触。据煤、岩层组合特征分为六、七两个煤段。(1)六煤段：由灰绿色、紫花色砂质泥岩、粉砂岩及薄层砂岩等组成。底部为 中细粒砂岩，含较多云母片，厚一般 5m 左右，为 K7砂岩标志层；下部含数层灰黑褐色硅质海绵岩，其菱形节理发育，坚硬，为一辅助标志层，岩石主要由硅质及钙质海绵骨针组成，其主要成分为玉髓及方解石，基质为粘土。本段地层厚 187m 左右。(2) 七煤段：由灰绿、紫花色砂质泥岩，粉砂岩及灰绿色、灰白色中细粒砂岩组成，含铁质结核，局部夹黑色泥岩及铝土岩，底部为灰白灰绿色中粗粒砂岩，含小砾石

11、，厚一般 5m，为 K8砂岩标志层。本段地层厚 171m。本段自然 曲线呈大锯齿状的低值反映。4、二叠系上统石千峰组（P 2sh）本区石千峰组地层揭露极少，地层厚度不详。区内仅发育石千峰组第一段地层，其与豫西地区的“平顶山砂岩 ” 相当。该段地层以灰灰白色，厚层状，中粗粒石英砂岩为主，夹有灰绿色细砂岩及粉砂岩，砂岩中石英含量占 95%以上，硅质胶 结为主，坚硬，颗粒为次棱角及次圆状，常含有燧石小砾石，局部具交错层理。该段地层厚107121m，平均 114m，与下伏上石盒子组地层呈整合接触。(四) 、新生界（KZ ）1、新近系（N）(1)新近系下部（N 1）：属河湖相沉 积，厚度 180250m

12、 ，与下伏各地层呈角度不整合接触，可分为上下二段。下段以土黄、棕黄、灰绿色粘土、亚粘土 为主。底部普遍发育一层灰白色，俗称“ 钙质层”的亚粘土，含 14 层粉砂、 细 砂，厚度 变化幅度为 030m，呈透镜体状。该段地层厚 35127m，平均 90m，埋藏深度 280 300m。上段由浅黄、薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 5 -棕黄色中细砂、亚砂土和灰黄、灰绿色亚粘土、粘土组成，含钙质和铝土质。砂层松散,单层厚度大,粒度粗,泥质含量少,砂层 510 层，厚度 60100m。该段地层厚 110160m，平均 135m。埋藏深度165300m。(2)新近系上部（N 2）：属河湖相沉 积

13、，厚度 4573m ，平均厚60m。主要由土黄、灰黄、棕黄、亚粘土、粘土夹砂层透镜体组成，富含大小不一的砾石与姜结石。本段地层以高可塑性粘土为主，砂层一般 24 层，厚度 625m，埋藏深度 100165m。2、第四系（Q）(1)更新 统（ Q13）：属冲洪 积相沉积，厚度 4678m ，平均厚65m，与下伏新近系地层呈整合接触。以土黄、黄褐、浅黄色亚粘土为主，夹亚砂土及粉砂、细砂透镜体。含砂 层 37 层，厚度 1235m，亚粘土中姜结石富集。埋藏深度 35100m。(2)全新 统（ Q4）：属冲积 相沉积，厚度一般为 2030m ，平均厚25m。由灰黄、土黄色亚 砂土夹灰黄、褐黄色 亚粘土

14、、粘土组成,含小砾石及姜结石,薄层粉、细砂层呈透镜体状,亚粘土中夹 12 层灰褐色含腐植质的“ 黑土” ，含田螺、蜗牛化石。二、构造(一) 、井田构造：薛湖煤矿位于区域构造永城复背斜北部仰起端、次一级构造聂奶庙背斜的北翼，总体构造形态呈一走向北西西的单斜构造，由于受东西向构造和北北东向构造的控制和影响，而使其构造形态局部复杂化。本井田断裂构造较发育，主要发育北北东向、北东向和近东西向三组断层，均 为高角度正断层，东部以北北东向断层为主；中部发育北东向和近东西向断层；西部以近东西向为主。全井田共发育断层 65条，其中落差大于 100m 的 9 条；落差 100 50m 的 5 条；落差5020m

15、 的 10 条；落差小于 20m 的 41 条。大断层主要分布于井田东、西边缘的两侧，呈相互平行状展布，形成阶梯状或地垒、地堑状组合的特点，构成本井田边界。(二) 、采区构造：薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 6 -采区为一地层走向近东西，倾向北的单斜构造，倾角 417，平均 12。采区主要受 F116和 DF5断层及其伴生断层的影响，断层性质均属正断层， F116断层规 模较大，延伸 较长，自采区东缘向西延伸至采区中部，延展长度 1.85km，走向近 NE，倾向 SE，倾角为 65，落差030m；DF 5断层位于采区南部，延展 长度 1.35km，断层走向近NEE，倾向 SSE，倾

16、角 60，为一北升南的正断层，最大落差 29m。区内构造展布方向以近东西向和北东向断裂为主，其次为近南北向。地质探明的断层有 21 条。其中对回采造成较大影响的有 9 条 DF116 、DF21 、DF22、DF23、DF25、DF31 、DF32、DF33、DF34 、详见断层成果一览表（表 1-2-1）。其中最大落差为 DF116断层落差在 529m；其余8 条断层落差均在 3m10m 之间。表 1-2-1 开拓区小断层情况一览表断层名称断层性质最大落差(m)倾角()走向倾向延展长度(km)错断煤层 控制依据 控制程度DF21 正 8 62 EW S 0.54 三 3、三 、二 2 722

17、2 孔穿 见，三维地震控制 可靠DF22 正 4 65NWWSSW 0.26 三 3、三 、二 2 三维地震控制DF23 正 5 65 SN E 0.2 二 2 三维地震控制 可靠DF25 正 9 70 NW NE 0.32 三 3、三 、二 2 三维地震控制 可靠DF31 正 15 70 EW S 0.20 二 2 71-3 孔穿见，三维地震控制 可靠DF32 正 5 63 N E NW 0.54 三 3、三 、二 2 三维地震控制 可靠DF33 正 4 70 NW SW 0.18 二 2 三维地震控制DF34 正 8 66 NEE NNW 0.22 二 2 三维地震控制 可靠开拓区内小断层

18、对煤层开采影响较大。断层使工作面煤层突然断失，使其运输条件复杂化。在巷道掘进遇断层时，由于断层处岩石破薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 7 -碎，易塌落（如轨道大巷中央风井至一车场段），给巷道顶板支护带来很大困难，在今后的生产过程中也存在不安全隐患；同时对煤层厚度也有影响，断层发育处煤层厚度变薄 （如 73 线 732 孔处受断层 DF20 影响煤 层变薄），使将来工作面回采推进速度变慢，产量下降，工作面回收以及初次放顶次数增加，顶板管理难度加大。另外断层处岩石破碎，裂隙发育，使其含水层富水性增强，使煤层顶底板产生淋水、突水现象（如 F501 断层处顶板淋水严重），影响了煤矿的正常生

19、产。综上所述，采区内大、中型断 层较少对采区的正常划分影响不大。三、褶曲开拓区内主要发育的褶曲为薛湖向斜，位于矿井 23 采区中部。向斜轴走向为 NW65，自刘庄经王庄至陈庄西，延展长度 2km，该向斜 SW 翼倾角较陡，约 32；NE 翼平缓， 10左右，褶幅 25m 为一不对称向斜。 该向斜向 NW 撒开，呈 7倾角向 SE 倾伏，向斜轴部及两翼由 P1X地层构成，西南部被 NW 向的 DF5断层切割。该向斜在地震时间剖面上显示明显，三维地震资料控制严密，已查明。四、岩浆岩及其他地质因素矿井内岩浆岩侵入体分布广泛，东、西部较发育，中部个别钻孔也有穿见。据 钻孔揭露岩浆岩侵入最新地层为上石盒

20、子组中、下部，最老地层为奥陶系顶部，但以侵入到下石盒子组和山西组最为广泛，所以对煤层影响较大。(一) 、开拓区岩 浆侵入体对煤层的影响：开拓区内岩浆岩主要发育在东缘，受其影响煤层大部变为天然焦，如东风井检查孔 530m 以深（三煤段往下）受岩 浆岩侵入体的影响，煤层全部变为天然焦，天然焦处见大量霏细岩和少量辉绿岩。区内二 2煤层中以 66 勘探线为界，东部为天然焦西部为煤层，有 7682、6620、6616、东风井检查孔四孔控制；三 煤层中以 71 勘探2线为界，东 部为天然焦西部为煤层，有 71-4、7106、7020、1902、7682、6620、东风井检查 孔 7 孔控制；三 3煤中以

21、73 勘探线为界，东部为天然焦西部为煤层，有 73-4、73-2、73-1、7224、7222、7220、7217、7215、71-4、71-3、71-2、70-1、7019、7017、7682、6620、东风井检查孔 17 孔控制。由此可以看出薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 8 -区内岩浆岩自东向西侵入，对煤层的影响程度，深部较小浅部较大。(二) 、地温：1、矿井地温概况：本矿井恒温带深度为 25m，温度 16.5，据本区钻孔测温资料整理计算，本区平均地温梯度 2.172.79/100m，低于 3/100m，属于地温正常区。2、二 2煤层底板温度特征：矿井内二 2煤层底板埋深 3

22、401037m，底板温度 3543 ，存在、 级 高温区。其中，常温区（ 31）位于 94 勘探线以东，煤层底板埋深550m 水平以浅，面积 9.67km2，占全区的 15.57%；级高温区位于煤层底板埋深550850m 水平之 间，面积 25.59km2，占41.22%，矿井的先期开采地段（包括首采区），均在 级高温区内；级高温区分布在煤层底板埋深850m 水平以深的范围，面积26.28km2，占 43.20%。三个井筒检查孔对二 2煤层底板施测温度校正值为32.7335.28 与周围地温变化趋势基本吻合，没有出现异常现象。本区二 2 煤层大面积为、 级高温区，但先期开采地段的地温低于 37

23、，因此，经过 通风降温后， 对开采环 境影响不大。矿井二 2煤层顶板比较平整，局部节理裂隙发育，稳定性较好；底板属松软类, 矿井深部可能会有底鼓现象。矿井为正常地温区，矿井中深部二 2煤层有、级高温区，深部地压较高。五、煤层(一) 、煤系地层：本区煤层赋存于石炭二叠系含煤岩系，含煤岩系分四组七个煤段，即石炭系上统太原组（一煤段）、二叠系下统山西组（二煤段）与下石盒子组（三、四、五煤段）、二叠系上统上石盒子组（六、七煤段），含煤地层总厚度 993.0m，共含煤 13 层，煤层总 厚度 7.27m，含煤系数0.73%。其中上石炭统太原组与上二叠统上石盒子 组仅含薄煤层及煤线，含煤性 较差；下二叠统

24、山西组和下石盒子组地层含可采煤层及局部可采煤层，含煤性较好，是本区主要含煤地层。(二) 、二 2煤层厚度及煤质：薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 9 -二 2煤层赋存于山西组中下部，上距 K4铝质 泥岩 51m、三 2 2 煤层 89.2m，下距二 1煤层底板砂岩 36.60m、K3石灰岩 47.70m。煤层的直接顶板为砂质泥岩或细粒砂岩，局部为中粗粒砂岩；直接底板为细粒砂岩和砂质泥岩。采区内该煤层厚度变化不大，发育稳定，仅有局部变薄或增厚。煤层厚度 1.03.1m，平均厚约 2.51m，煤厚多集中于 23m 之间。煤层厚度局部有一定变化。二 2煤层为灰黑色，贫煤，以低灰分特低硫、特

25、低磷、低水分、高发热量（27.54MJ/kg）、似金属光 泽，条 带状结构，层状构造，外生裂隙较发育，视 密度为 1.44。二 2煤层的宏观煤岩特征：以亮煤为主，次为暗煤、镜煤，属半光亮光亮型煤。(三) 、三 3煤层概况：三 3煤层上距 K5砂岩 28m，下距 K4铝质泥岩 43m，井田内煤层埋深 330980m，底板标高-300-950m 。煤层 直接顶底板均为砂质泥岩，间接顶 板为细砂岩或粉砂岩，间接底板为砂质泥岩或细砂岩，全区层位较稳定。煤层可采区主要分布在东 21 采区和东 23 采区西部，与 7378勘探线中深部级 8294 线深部，不可和零点主要分布于 70 勘探线以东、 94 勘

26、探 线以西和中部 7782 勘探线间中浅部区域；其它区域即使有可采点也是零星分布。三 3煤层的煤类为贫瘦煤、贫煤、无烟煤，煤层层位较稳定，结构简单， 为大部可采薄煤层，可采范围内厚度有一定变化。其煤层稳定程度为不稳定型煤层。(四) 、三 2 2 煤层概况：三 2 2 煤层上距 K5砂岩 40.0m、距三 3煤层 11.0m；下距 K4铝质泥岩 37.0m，下距二 2煤层 89.20m，井田内煤层埋深 330990m ，底板标高-300-960m 。煤层的直接顶板为砂质 泥岩或细粒砂岩，直接底板为细粒砂岩，间接顶板为细砂岩或粉砂岩，间接底板为砂质泥岩或细粒砂岩， 层位较稳定。煤层可采区主要分布于

27、 87 勘探线以东中深部，其中 7787 线浅薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 10 -部为沉积尖灭零点和不可采区；7175 线中深部有不可采区；东部 71线以东中浅部为岩浆岩入侵区形成的天然焦多为不可采；87 勘探线以西基本全为煤层不可采或相变成炭质泥岩乃至尖灭沉积尖灭零区。开拓区内中西部可采；东缘为煤层不可采和天然焦不可采区。三 2 2 煤层层位较稳定，结构较简单较复杂，为大部可采薄煤层，可采范 围内厚度有一定变化。三 2 2 煤由 贫瘦煤、贫煤、无烟煤三个煤类组成。三 2 2 煤层为不稳定型大部可采薄煤层。第三节 矿井水文地质一、水文地质边界条件矿井位于永城复背斜北部扬起端，处

28、于基岩地下水的迳流带。东部的滦湖正断层系，以 F110和 F112为主将外 围地层抬升 70200m ，使得外部岩溶强含水层与矿井内煤系地层对接，构成矿井东部供水边界；西部太灰含水层埋深1000m，富水性渐 弱，但距首采区超过7km，可视为 无限边界；北部太灰含水层埋深亦1000m ，地下水迳流条件微弱，再加之八里庄断层的阻水作用，可视为隔水边界；南部为太灰含水层隐伏出露区，可接受上覆新近系孔隙水的微弱补给，可视为弱补给边界。二、主要含水层和隔水层(一) 、主要含水 层：区内主要含水层自上而下划分为：新生界含水层（组）：基岩风化带含水层；二叠系下石盒子组、山西组砂岩含水层；石炭系太原组上段灰岩

29、含水层；石炭系太原组下段灰岩含水层；奥陶系灰岩含水层。共计六个含水层，描述如下：1、新生界孔隙水含水组新生界松散岩类含水层西部厚，东部薄，厚度110.67m445.10m，平均值 358.08m。主要砂 层含水层埋藏深度分别为第四系全新统 035m 和新近系含水层 150300m 。2、基岩风化带裂隙含水层含水层厚 2035m，其中顶部 20m 风化裂隙较发育，富水性较好。区内 117 个钻孔简易水文地质观测统计，有 18 孔漏水，漏水率15.4%，8016 孔山西组二 2 煤顶板风化带抽水， 单位涌水量薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 11 -0.000388L/sm，渗透系数 0

30、.00182m/d，富水性极弱。3、下石盒子组与山西组砂岩裂隙含水组由中粒、细粒砂岩组成，厚度 915m，属弱富水含水层。二 2煤底板有一层中细粒砂岩，厚度一般 8m 左右，具有一定富水条件，富水程度较弱。4、太原组上段灰岩岩溶裂隙水含水层由 56 层灰岩组成，厚度 17.5525.85m，平均 22.13m，太原组顶部 L12（K3）灰岩呈薄层状，平均厚度 1.30m，富水性弱。L 8灰岩赋存稳定，一般厚度 10m。灰岩致密完整，岩溶裂隙不发育，L 8灰岩含水层为区域主要含水层，是矿井防治水工作的重点。5、太原组下段灰岩岩溶裂隙水含水层含水段为 L7灰岩底至 L12灰岩顶的太原组上段地层，含

31、水层为L7灰岩 L12灰岩共 6 层，一般为 24 层，累厚 17.5525.85m，平均 22.13m。其中 L12灰岩（K 3）为薄层灰岩较稳定，平均厚 1.30m；L8灰岩全区稳定且发育，一般厚度 8m，局部岩芯裂隙较发育，但多为方解石脉充填，岩溶裂隙不发育，单位涌水量0.000004660.000865L/sm，渗透系数 0.00004410.00580m/d，含水组富水性弱，迳流条件差，地下水以静储量为主；其中 L8灰岩为二2煤巷道充水的主要含水层。6、中奥陶统马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层井田最大揭露厚度 38.86m，无抽水资料，富水性不详；据区域抽水资料，单 位涌水量 0.0084

32、33.152L/sm，富水性强，但不均一，为二 2煤层底板充水间接含水层。(二) 、主要隔水 层：1、新生界隔水层新生界新近系上部与下部隔水层：新近系上部厚度 3050m，下部 50100m，岩性以粘土为主，分别为第四系与新近系上部含水层（组）、新近系下部第二段含水层与第一段含水层之间的良好隔水层。2、下石盒子组和山西组隔水层下石盒子组和山西组的含水层之间普遍发育三层隔水层，上石盒子组底部 K5砂岩至三 2 2 煤顶板层段，二 2煤顶板砂岩以上至三薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 12 -煤组底板层段，由砂质泥岩、粉砂岩及薄层砂岩互层组成，厚度分别为 30m，5070m ，隔水性能良

33、好，为区域性 赋存稳定的隔水层。3、二 2煤底板隔水层太原组顶部第一层灰岩至二 2煤底板，主要由泥岩和粉砂岩、细砂岩组成， 总厚度 23.1661.89m，平均厚度 42.56m，该层分布连续、稳定，正常情况下，为 良好的隔水层。4、太原组中段隔水层L8与 L2灰岩之 间，隔水层厚度间距 6777m ，岩性主要由砂 质泥岩、中粒砂岩、薄层 灰岩组成， 赋存稳定，分布 连续，能有效阻隔太原组上下段灰岩含水层的水力联系。5、本溪组隔水层隔水层厚度 15.7024.02m，平均厚度 19.73m，该层分布稳定、连续，隔水性能好，正常情况可阻止奥陶系含水层水与上部的水力联系。三、采区水文地质(一) 、

34、采区水文地 质概况：从揭露两条大巷水文地质资料显示，巷道掘进主要以顶板砂岩水为主，其水量大约在 30m3/h。采区内各个含水组的水文地质条件与区域情况基本一致，但基岩地下水的补给、径流、排泄条件及其赋存状态，均受 边界断层的控制和影响。(二) 、断 层对采区地下水的控制与影响：受边界断层影响，基岩含水组遭到了严重的连续性破坏，地下水的赋存状态，运动条件发生了变化。断层切断了地下水的侧向水平补给，改变了原有的层间运动及径流方向，致使地下水系统处于近似停滞的封闭状态，循环交替条件差，水质也随之变坏。因此，该采区可视为一个相对稳定、独立的水文地质单元。(三) 、二 2煤与其上、下主要含、隔水层尺度关

35、系：二 2煤层上距 K4 砂岩底平均间距 51.51m， 煤层 89.51m， 下2三距二 1煤层底板砂岩 36.60m、K3石灰岩（L 12）47.20m。主要为灰色细粒砂岩，夹 深灰色砂质泥岩，夹二 1煤层。二 2煤距离太原群上段灰岩（L8）岩溶裂隙承压水含水组 79m，距离奥灰 顶 198m。薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 13 -二 2煤层底板岩性以砂质泥岩、粉砂岩为主，岩性比较单一，在岩性组合上很少有软弱夹层，底板老底多，直接底少，虽偶有断层通过，但规模均 较小，故对底板的稳定性影响亦不大。因此从整体上看，底板的隔水性较好。(四) 、充水条件分析：1、采区主要充水水源：按

36、照充水水源不同，采区充水水源主要有第三、四系孔隙水、基岩风化带孔隙裂隙水、二叠系二 2煤顶板砂岩裂隙承压水、石炭系太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水、石炭系太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水。除了各主要含水层构成矿井充水水源外，采空区积水也是矿井充水水源之一。随着采区的开采，采空区面积越来越大，采空区积水的防治问题也不容忽视。2、采区主要含水层富水性分析：煤系地层的二叠系砂岩裂隙含水层是危害矿井生产的主要含水层，是矿井日常涌水的主要组成部分，通常以追踪工作面顶板淋水形式出现。根据 矿井及邻区实际资料表明，该含水层多以静储量为主，含水性弱，径流滞缓，通常在矿井生产初期水量很大，随着

37、生产的进行，顶板砂岩水多被疏干，对生产的安全不会造成很大的影响。上石炭统碎屑岩夹石灰岩岩溶裂隙含水层由石炭系太原组的砂泥岩类碎屑夹 1112 层石灰岩组成，为含隔水互层形式，石灰岩含岩溶裂隙水。该组分上下两段，上段含 56 层石灰岩含水层（L7 L12），其中 L8、 L12等两层分布稳定，岩溶裂隙发育，富水较强，随埋藏深度的增大，岩溶裂隙发育程度显著减弱；另据矿井水文观测孔观测，L 8灰岩富水性较弱，一般情况下对矿井生产没有太大威胁。下段含 56 层含水层（L 1L 6），其中 L2赋存稳定，裂隙多被充填，岩溶不发育，地下水循环交替困难，属弱含水层。该组石灰岩含水层之间虽有隔水层相隔，但断裂

38、构造，已将诸灰岩含水层在一定程度上沟通，形成一个含水系统。3、开采二 2煤时主要充水水源：二 2煤为该采区的主采煤层，其直接充水水源为二叠系二 2煤层薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 14 -顶板砂岩裂隙承压水；间接充水水源为二 2煤层底板太原群灰岩岩溶裂隙承压水和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水。采区内既无较大的地表水体，也无老窑老井，加之第三、四系盖层很厚，所以地表水、老空水和新生界孔隙承压水，对二 2煤的开采没有太大的影响。根据井田水文地质条件分析，对二 2煤开采的主要充水水源分别叙述如下：(1)、二 2煤层顶板砂岩裂隙承压水：通过矿井水文地质调查和精查勘探，73-2、 7708 孔抽

39、水试验反应，含水层 地下水径流条件不畅，属弱富水含水层，排泄方式以矿坑水排出，消耗静储量为主，易疏干，对矿山开采，不会构成大的威胁。(2)、二 2煤层底板太原群灰岩岩溶裂隙承压水，尽管是一间接充水含水岩组，由于富水性较强，水压大，在断层影响的情况下，L 8至二 2煤层间距缩短，甚至发生对接，岩石完整性遭到破坏，强度降低，特别是随着开采掘进破坏了断层破碎带的原始稳定状态，容易导致高压岩溶裂隙水突入井巷造成事故，具有突水初期来势猛、水压大，以消耗储存量为主的特点，随着时间的推移，突水量逐渐变小。在正常情况下，二 2煤底板至 L8的间距一般 7590 米，K 3上层位岩性一般为厚层的泥岩和砂质泥岩，

40、隔水性能比较好，一般不会发生突水事故。(3)、开采二 2煤时主要导水通道：采区内二 2煤的导水途径主要有三种：断层、裂隙和封闭不良钻孔。对于煤层顶板的砂岩水，由于顶板砂岩含水层处于导水裂隙带内，其中的裂隙水必然要涌入矿井。底板砂岩裂隙含水层处于底板破坏范围内，在采掘的过程中也将有少量涌出。而对安全真正有威胁的导水通道是断层，当断层沟通太原群灰岩裂隙水、太原群灰岩裂隙水甚至奥陶系灰岩地下水时，对矿井危害极大。采区内断层较多，并且伴生断层较为发育，采区工作面布置和回采将过断层 DF21 、DF22、DF23、DF25、DF31 、DF32、DF33、DF34 。由于断层及伴生断层较多，断层断距、落

41、差较大，使采区的生产边界受到了控制，同时也造成底板灰岩与二 2煤层距离缩短，造成煤层底板薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 15 -突水系数增大，存在太灰水突水危险。因此在开采过程中需要对薛湖煤矿断层的发育特点、规律，断层的导水特征、探查及防治手段进行研究。封闭不良钻孔也是矿井突水的通道之一，包括未封堵或封闭不良钻孔，特 别是与奥灰含水层相连通的钻孔，生产中应预先处理。据调查，本采区不存才封闭不良钻孔，但在施工遇钻孔时还是应先探测，再施工，以防万一。四、采区涌水量计算(一) 、矿井涌水量变化及其构成：薛湖煤矿排水系统比较简单，经常观测的位置是-780 主、副井井筒、-780 水仓及东风

42、井井筒四处。根据 20072009 年观测资料，薛湖煤矿涌水量主要由煤层顶底板砂岩水及底板太灰水组成。涌水量变化不大，基本稳定在 110m3/h 左右。薛湖煤矿的生产系统变化对矿井涌水量有很大的影响，随着掘进工作面的增加及回采面积的增大，涌水量会逐渐增大，但到一定时期后，应该可以稳定甚至逐渐减少。(二) 、采区涌水量 计算：1、采区水文地质模型：矿井东部的 F116断层使得 矿井二 2煤层与外部奥灰含水层相对接，可视为进 水边界；西部为二 2煤层倾伏区，1000m 弱迳流带距23 采区8.5km，可视为无限边界；南部为含水 层的隐伏出露区，具有一定补给作用，可视为无限边界；北部为二 2煤埋深1

43、000m 的深埋区，含水层迳 流条件极弱，可视为相对隔水边界。总之 23 采区可概化为一边进水，一边隔水，另二边无限的水文地质模型。2、计算公式选取：(1)、二 2煤层顶板砂岩裂隙含水组涌水量选用承压无压井流公式：Q= （2）(2)、二 2煤底板砂岩含水层与太原组上段灰岩含水层涌水量选用承压井流公式：()rdMHK211ln+薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 16 -Q= （3）上（2）、 （3）式中：K分别为顶底板砂岩含水层与 C2t 上段灰岩含水层渗透系数（m/d）M分 别为顶底板含水层与 C2t 上段含水层厚度（m）H顶板砂岩含水层从底板算起的水柱高度（m）S底板砂岩与 C2t

44、 上段灰岩含水层的疏排降深（m ）d1、d2分别为疏干区中心至供水、隔水边界距离（m）r设计 疏排区的折算半径（m），r= F=1.56km2。3、计算参数确定：(1)、顶 板砂岩含水层涌水量预算参数渗透系数（K）：井田在 732 孔对顶板含水层抽水试验，校正渗透系数值 0.0027m/d，但该孔处于弱富水地段，不能代表全井田水文条件，邻区 陈四楼矿水文参数 K=0.0363m/d，认为取二者平均值较适宜，即取 K=0.0195m/d；含水层厚度（M）：取其含水层平均厚度，M=12m；水柱高度（H）：取静止水位标高+27.67m 减去 780m 水平含水层底板标高777.70m 得 H=805

45、.37m；疏排区大井折算半径 r= =720m；d1=1950m+720m=2670md2=650m+720m=1370m(2)、底板砂岩含水 层涌水量预算参数渗透系数（K）：取顶板预算参数 K=0.0195m/d；含水层（M ）：取其含水层平均厚度，M=8m；疏排降深 S=27.67(780)=807.67m；疏排大井折算半径 r 与 d1、d2值同上。(3)、底板 C2t 上段含水层涌水量预算参数()rdKMS211ln+FF薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 17 -渗透系数（K）：，因井田抽水试验孔远离富水区，其参数 难以代表井田水文地质条件，仍借用邻区陈四楼矿抽水参数平均值K

46、=1.03m/d；含水层厚度（M）取全区稳定的 L12与 L8灰岩相加之平均值M=11.30m；疏排降深取含水层水位标高+38.00m 减去疏排标高780m 得S=818.00m；其它 r、d1、d2值同上。4、涌水量计算：(1)、顶 板砂岩含水层涌水量正常涌水量：Q= =488.6m3/d=20.3m3/h最大涌水量：Q max=1.2Q=24.4m3/h (2)、底板砂岩含水 层涌水量正常涌水量：Q= =348m3/d=14.5m3/h最大涌水量：Q max=1.2Q=17.5m3/h (3)、底板 C2t 上段含水层涌水量正常涌水量：Q= =22440.5m3/d=935.9m3/h最大

47、涌水量：Q max=1.2Q=1142.8m3/h(三) 、矿井涌水量预算结果及评价：1、矿井涌水量预算结果：本次采用解析法预算矿井二 2煤层680m 水平 23 采区正常涌水量、最大涌水量结果见表 1-3-1。表 1-3-1 780m 水平以浅先期开采地段矿 井涌水量预算一览表稳 定 流 解 析 法煤层顶板 底板 全区()rdMHK211ln+()rdKMS211ln+()rdKMS211ln+薛湖煤矿二 2 煤 23 采区设计说明书- 18 -砂岩 砂岩 石灰岩正常 23.2 15.2 779.9 935.9二 2最大 24.4 17.5 952 1142.82、矿井涌水量评价：上述预算的

48、矿井涌水量为煤层顶底板直接充水含水层对矿井的充水量，二 2煤底板下伏奥灰间接含水层一般不会影响矿井生产。但在遇大型断裂构造时仍应引起注意。五、采区防治水工作(一) 、采区防治水原 则与思路：采区防治水设计应该在河南神火集团有限公司薛湖煤矿防治水规划的统一指导下、充分结合采区水文地质特征的基础上进行，重点作好单项采区防治水工程的设计、实施和总结工作，注重依靠先进科学技术，扎 实做好与矿井、采区防治水有关的水文地质基础工作，科学、细致地探查和分析采区水文地质环境，深入贯彻落实煤矿水害防治“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的十六字原则和以防为主，堵、疏、排、截相结合的综合治理措施坚持安全发展

49、指导原则， 坚持安全第一、 预 防为主、 综合治理方针 ，坚持标本兼治、重在治本。(二) 、二 2煤层开采的主要水害威胁：通过上述分析我们了解到，二 2煤层顶板砂岩裂隙承压水一般情况下不会对采区的采掘活动构成大的威胁。二 2煤层底板太原群灰岩岩溶裂隙承压水，尽管是一间接充水含水岩组，由于富水性较强，水压大，在断 层影响的情况下，L 8至二 2煤层间距缩短，甚至有可能发生对接，岩石完整性遭到破坏，强度降低，特别是随着开采掘进破坏了断层破碎带的原始稳定状态，容易导致高压岩溶裂隙水突入井巷造成事故。(三) 、二 2煤层开采的防治水工作：1、顶板出水形式一般为工作面顶板淋水，使工作面环境恶化。二 2煤顶板砂岩裂隙水为矿井主要涌水量，该含水层以静储量为主，含水层含水性弱，径流滞缓，通常在矿井生产初期水量较