郑煤集团登封矿教学二矿水文地质报告.docx
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郑煤集团登封矿教学二矿水文地质报告
郑煤集团（登封）教学二矿有限公司
矿井水文地质类型报告
编制报告单位：
郑州祥隆地质工程有限公司
提交报告单位：
郑煤集团（登封）教学二矿有限公司
二零一零年六月
郑煤集团（登封）教学二矿有限公司
矿井水文地质类型报告
（2010年6月）
提交单位：
郑煤集团（登封）教学二矿有限公司
技术负责：
刘建军
单位负责：
路聚堂
编制单位：
郑州祥隆地质工程有限公司
编制：
徐永红李金海
审核：
张保国
技术负责：
张秋成
单位负责：
刘丙申
甲：
文字
乙：
附表
附表1教学二矿矿井涌水量台帐
丙：
附图
1．教学二矿矿井充水性图（1：
5000）
2．教学二矿矿井涌水量与水位相关曲线图
3．教学二矿矿井综合水文地质图（1：
5000）
4．教学二矿矿井综合水文地质柱状图（1：
500）
5．教学二矿108勘查线矿井水文地质剖面图（1：
5000）
1矿井及井田概况
1.1矿井及井田基本情况
郑煤集团（登封）教学二矿有限公司（以下简称教学二矿）位于河南省登封市南郊境内，为一家隶属于郑州煤炭工业（集团）有限责任公司的国有中型煤炭企业，是在原国投能源开发有限公司登封教学煤矿（包括一井、二井）基础上经扩大边界后形成的，2005年10月根据河南省小煤矿资源整合精神，郑州煤炭工业集团对登封教学煤矿、国投郑州煤炭能源有限公司进行资产重组成立教学二矿，设计生产能力45万吨/年，开采二叠系下统山西组二1煤层。
矿井采用立井单水平上下山开拓，中央并列式通风，采煤方法为炮采。
现划分为4个采区，即西部的26下山采区，东部的27下山采区，南部的22采区和北部的31采区。
为提升生产能力，2006年4月开始对教学二矿进行井底技术改造，技术改造完成后，全矿井正常保持一个炮采放顶煤工作面和二个掘进工作面进行生产，采区设计平均回采率为75%。
为了矿井安全生产需要，按照《煤矿防治水规定》，郑煤集团（登封）教学二矿有限公司委托郑州祥隆地质工程有限公司对其矿井水文地质条件进行分析，并编制水文地质类型划分报告。
依据《煤矿防治水规定》有关规定，确定本次工作任务为：
（1）收集矿井最新的水文地质及采掘资料，对水文地质资料重新进行分析研究，总结成果，编写水文地质类型划分报告。
（2）确定矿井水文地质类型，对生产后水文地质条件进行预分析与评价。
（3）对矿井今后的防治水工作及防治水措施，提出意见和建议。
1.2位置、交通
1.2.1位置、范围
矿区位于河南省登封市白坪乡缸沟村境内，属登封市白坪乡管辖。
地理坐标为东经113°05′16″～113°07′19″，北纬34°18′45″～34°20′24″。
整个矿区为一不规则的多边形，东西长897～3175m，南北宽162～2500m，面积3.53km2。
2006年8月经河南省国土资源厅批准其东北部与郑煤集团建业煤炭有限责任公司的边界进行了调整，2007年10月河南省国土资源厅颁发了采矿许可证（证号：
4100000730559）有效期限10年。
矿区范围由采矿证规定的23个坐标点依次连接圈定（详见表1-1）。
表1-1郑煤集团（登封）教学二矿有限公司矿区边界拐点一览表
序号
X
Y
序号
X
Y
3
3799868.00
38416067.00
15
3799720.00
38418200.00
4
3799710.00
38416061.00
16
3800330.00
38419200.00
5
3799670.00
38416390.00
17
3800144.00
38418660.00
6
3799610.00
38416415.00
18
3800376.00
38418556.00
7
3799635.00
38416520.00
19
3800490.00
38418500.00
8
3799570.00
38416554.00
20
3801540.00
38418500.00
9
3799702.00
38416840.00
21
3801460.00
38418170.00
10
3799630.00
38416874.00
22
3801810.00
38417960.00
11
3799664.00
38417118.00
23
3801665.00
38417270.00
12
3799180.00
38417265.00
24
3801165.00
38417270.00
13
3799300.00
38417500.00
25
3799870.00
38416390.00
14
3799550.00
38417700.00
1.2.2交通
矿区及附近的交通以公路为主，中心西北距登封市直线距离17km。
以登封市区为起点，北距郑州市75km，南至白坪乡26km，西北距洛阳市80km，南距许昌市100km，东至京广铁路线新郑—新密支线的新密车站50km，西南至焦枝线临汝站60km。
矿区至白坪镇以及其它乡镇均有柏油公路，纵横成网，交通极为方便（见图1-1）。
1.3地形地貌
白坪井田位于嵩箕山区中段南部，为构造剥蚀低山丘陵区。
本矿区位于白坪井田的南部露头附近。
矿区内地势东高西低、北高南低，主井井筒标高409.733m，副井井筒标高404.380m；地面标高为+398.00～+683.00m，最大相对高差为285.00m。
1.4气象、水文
1.4.1气象
矿区地处华北的南部，属暖温带大陆性季风气候，气温适中，四季分明。
解放后年最大降水量为1059.3mm（1956年），年最小降水量为381.1mm（1965年），六～九月份降水量占全年的64.6%；年最大蒸发量为2297.3mm（1966年），年最小蒸发量为1637.8mm（1980年）。
图1-1交通位置图
据登封市气象站资料，最高气温40.5℃，最低气温-14.1℃，年平均气温13.6℃。
风向变化季节性强，夏、秋季多东南风和南风，冬、春季多西北风和北风；历年最大风速24～40m/s（1955年），风力一般1～5级，阵风达5级以上；霜冻期为11月到翌年4月，历年最长霜冻期162天；12月到翌年3月为降雪期，最大积雪深度为20cm，最大冻土深度为25cm。
1.4.2水文
白坪井田东部有颍河、双洎河，属淮河水系；西部有伊河及上游支流白降河，为黄河水系。
界内有颍河支流白江河（季节性溪流）和券门水库。
在教学二矿界内没有河流和水库等地表水体。
1.5地震
据河南省地震局资料，登封市及邻近地区未发生大的破坏性地震；长葛、许昌、鄢陵、杞县、兰考以及巩义、郑州等地区曾发生过6～7级地震，对矿区产生一定影响。
在明、清时期，登封市、新密市发生过五次地震，烈度不清。
1974～1975年有过两次二级以上地震，烈度5～6度，震级最大2.8级。
发生于1992年1月14日的一次地震烈度最强，登封市和禹州市之间为4.7级，据记载“强烈有感，少数房屋有瓦片掉落现象”，但未造成重大经济损失。
详见表1-2。
根据国家质量技术监督局发布的“中华人民共和国国家标准GB18306—2001《中国地震动参数区划图》（河南省部分）”，本区地震动峰值加速度为0.10g，相应的基本烈度为Ⅶ度，其地震设防应为Ⅶ。
表1-2地震基本情况调查表
发生时间
地点
地震记载
情况
资料
来源
公历
旧历
1484年
明成化二十年
登封
大旱及地震
登封县志
1695年5月13日
清康熙三十四年四月
登封
地震
登封县志
1814年1月10日
清嘉庆19年12月19日
新密
地震
嘉庆22年密县志
1815年11月
清嘉庆20年10月
新密
大地震
嘉庆22年密县志
1911年秋
清宣统三年秋
新密
地震
民国12年密县志
1974年5月6日
登封
震级2.2
河南省地震局
1975年11月2日
登封东
震级2.8
河南省地震局
1992年1月14日
登封、禹
州之间
震级4.7
河南省地震局
1.6矿井排水设施能力现状
郑煤集团（登封）教学二矿有限公司于2010年4月30日进行了井下水泵联合试运转。
1.6.1中央泵房排水设施现状
矿井设计正常涌水量：
60m3/h，矿井设计最大涌水量：
120m3/h，矿井实际总涌水量：
31.8m3/h。
水仓内环容积：
235m3，外环容积：
615m3，水仓总容积：
850m3。
2010年4月30日前对井下水仓进行清挖，容量850m3，大于8小时正常涌水量480m3,故水仓容量符合《规程》要求。
中央泵房安装有3台水泵，1#、2#、3#泵均为MDM155-67×3型，额定排水量均为155m3/h，其中1#泵为工作泵，2#泵为备用泵，3#泵为检修泵。
运行时，1#泵排水量为145m3/h，2#泵排水量125m3/h，工作泵和备用泵联合运转总排水量270m3/h。
水泵的综合效率为87%。
正常排水能力：
工作泵20小时内排水量145×20=2900m3,大于24小时内矿井正常涌水量60×24=1440m3。
最大排水能力：
工作泵和备用泵20小时内排水量270×20=5400m3，大于24小时内最大涌水量120×24=2880m3。
排水管路有两趟，外径为159mm，壁厚4.5mm，其中1#为工作管路，2#为备用管路。
敷设途径由泵房→管子道→东副井筒→地面水池。
单趟管路的排水能力：
（取经济流速VP=2.2m/s）Qe1=3600πR2VP=3600×3.14×0.0752×2.2=139.89m3/h；双趟管路20小时的排水能力：
139.89×2×20=5595.6m3/h，大于24小时内最大涌水量2880m3。
1.6.231采区排水设施现状
采区设计正常涌水量：
40m3/h，采区设计最大涌水量：
80m3/h，采区实际总涌水量：
25m3/h。
水仓内环容积：
180m3，外环容积：
318m3，；水仓总容积：
498m3。
2010年4月30日前对井下水仓进行清挖，容量498m3，大于8小时采区正常涌水量320m3,故水仓容量符合《规程》要求。
31泵房安装有3台水泵，1#、2#、3#泵均为MDM85-45×8型，额定排水量85m3/h，其中1#泵为工作泵，2#泵为备用泵，3#泵为检修泵。
运行时，1#泵排水量为62m3/h，2#泵排水量58m3/h，工作泵和备用泵联合运转总排水量120m3/h。
水泵的综合效率为70%。
工作泵正常排水能力20小时内排水量：
62×20=1240m3,大于24小时内采区正常涌水量40×24=960m3。
最大排水能力，工作泵和备用泵20小时内排水量：
120×20=2400m3，大于24小时内采区最大涌水量80×24=1920m3。
排水管路有两趟，外径为159mm，壁厚4.5mm，其中1#为工作管路，2#为备用管路。
敷设途径由31泵房→31轨道→27轨道→22轨道→井底车场水沟。
单趟管路的排水能力：
（取经济流速VP=2.2m/s）Qe1=3600πR2VP=3600×3.14×0.0752×2.2=139.89m3/h，双趟管路20小时的排水能力：
139.89×2×20=5595.6m3/h大于24小时内最大涌水量1920m3。
1.6.326采区排水设施现状
采区设计正常涌水量：
20m3/h，采区设计最大涌水量：
40m3/h，采区实际总涌水量：
1.15m3/h。
水仓内环容积：
232m3，水仓总容积：
232m3。
26水仓无淤积，容量232m3，大于8小时正常涌水量160m3,故水仓容量符合《规程》要求。
26泵房安装有3台水泵，1#、2#、3#泵均为MDM46-50×4型，额定排水量46m3/h，其中1#泵为工作泵，2#泵为备用泵，3#泵为检修泵。
运行时，1#泵排水量为34.5m3/h，2#泵排水量31.2m3/h，工作泵和备用泵联合运转总排水量65.7m3/h。
水泵的综合效率为：
65.7/92×100%=71.4%。
正常排水能力：
工作泵20小时内排水量：
34.5×20=690m3,大于24小时内采区正常涌水量20×24=480m3。
最大排水能力：
工作泵和备用泵20小时内排水量：
65.7×20=1314m3，大于24小时内采区最大涌水量40×24=960m3。
排水管路有两趟，外径为108mm，壁厚3.5mm，敷设途径由26泵房→26轨道→井底车场水沟。
其中1#为工作管路，2#为备用管路。
单趟管路的排水能力：
（取经济流速VP=2.2m/s）Qe1=3600πR2VP=3600×3.14×0.052×2.2=62m3/h，双趟管路20小时的排水能力：
62×2×20=2480m3/h，大于24小时内最大涌水量960m3。
1.6.4结论
中央泵房、31采区及26采区的水泵能力、排水管路能力、水仓容量、电缆负荷、吨水百米电耗等均能满足要求，符合《煤矿安全规程》第二百七十八条：
（一）工作泵能力应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量。
工作泵和备用泵的总能力，应能在20h内排出矿井24小时的最大涌水量。
（二）水管必须有工作和备用水管。
工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。
工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵关20h内排出矿井24h的最大涌水量。
（三）配电设备能够同时开动工作和备用水泵。
2以往地质和水文地质工作评述
2.1以往地质工作
本矿区为白坪井田一部分，自1937年起先后有多家地质勘查单位和地质工作者在白坪井田进行勘查和科研工作，主要有：
（1）1955～1973年，中南煤田地质局125队、127队分别在箕山、新新区进行1：
5000和1：
10000地形地质图测绘工作；
（2）1978年～1982年河南煤田地质公司一队在登封煤田进行钻探、物探、地质测量等详查工作，其中完成钻探工作量27379.16m/57孔，提交了《河南省登封煤田详查地质报告》，河南省煤管局于1982年6月组织审批通过；
（3）1985年1月～1993年9月，河南省煤田地质局四队在登封煤田白坪井田进行勘探，提交了《河南省登封煤田白坪井田勘探（精查）地质报告》，1994年1月河南省矿产储量委员会以“豫储决字（1994）03号”文予以批准。
2.2矿区地震勘探及其他物探工作评述
（1）1980～1981年河南煤田地质公司物探测量队在登封煤田进行电法找水工作，完成物理点175个、电法剖面10km，提交了《河南省登封大金店—东金店电法找水资料总结》。
（2）1983年河南煤田地质公司物探测量队在登封煤田进行电法找水工作，完成物理点124个、电法剖面11.12km，提交了《白坪地区水源电法找水报告》，河南煤田地质公司于1984年1月主审通过。
（3）为了探明教学二矿31101工作面底板富水情况，以便制定针对性的防治水措施，教学二矿聘请专业人员，于2009年2月27日对此工作面进行了直流电法物探。
使用煤炭科学研究总院西安分院生产的YDZ（A）直流电法仪，采用对称四极布极法。
上巷从31行人下山联巷口处开始布极至上切口处共布置19个物探测点，下巷从31轨道联巷口西40m处开始布极至下切口共布置18个物探测点。
上、下巷物探测点间距以32m为原则，部分区段作适当调整。
物探最大测深45m，最小测深9m。
对于31101工作面下巷直流电法探测平剖面图中部分区域显示的低阻区，分析应为底板相对富水所致。
（4）2010年3月河南创安电子科技有限公司工程技术人员到郑煤集团公司教学二矿矿区进行踏勘，根据踏勘了解的物探地质条件，结合勘查目的，确定采用天然电磁波SYT法进行勘查。
于2010年3月15日进行现场正式测点及数据采集工作，先后对矿井26211采空区设计的5个测点及现场补充的3个测点进行了数据的采集，完成勘查方案确定的全部数据采集工作。
2010年3月15日至22日，经过对郑煤集团公司教学二矿矿区SYT数据的处理与分析，最终编写完成《郑煤集团公司教学二矿天然电磁波（SYT）法研究报告》。
取得成果：
完成郑煤集团公司教学二矿26211采空区内8个测点的数据采集任务，每个测点测试深度为500m；在所有测点上，经分析测区内含水量较弱。
2.3矿区水文地质工作
教学二矿自建井后，曾于1992年10月将矿井边界西部的付10309孔扩建为水井，抽取寒灰水作为生活用水。
2006年1月由郑州祥隆地质工程有限公司在22平巷水仓附近施工一井下水文钻孔，孔深130.00m，终孔层位为寒灰，但全孔无水。
在采掘过程中均按水文地质规程对回采工作面及上部的老空区进行了探放水工作，并且进行了“三防”工作。
详查阶段以前在登封煤田曾进行过水文地质及工程地质工作，白坪井田没有进行过专门的水文地质及工程地质工作。
勘探（精查）阶段在白坪井田进行了专门的水文地质工作。
简介如下：
（1）在登封煤田详查报告“区域水文地质控制点分布图”的基础上编制了《登封煤田区域地质及水文地质图》（比例尺1：
5万），精度达到规程同比例尺的要求。
由于该图比例尺较小，其成果仅可供本次报告编制时参考。
（2）在1：
5000地形地质图的基础上，对地下水天然揭露点、井泉，生产矿井、水库溪流、洪泛点进行了调查，编制了《白坪井田水文地质图》（比例尺1：
1万）,精度达同规范比例尺要求。
其成果可供本次报告编制时利用。
（3）抽水试验
白坪井田勘探的初期在本矿范围内有3个孔（付10301、10605、10703孔）进行了稳定流抽水试验，在其西南部边界附近有1孔付10309孔进行了单孔非稳定流抽水试验。
10703孔由于太原组上段灰岩含水层的水位埋深较大，其2次抽水试验受抽水机械和孔径限制，抽水成果仅可作定性评价。
10605孔在做二1煤层顶板砂岩抽水试验时被抽干，无法评级，仅可定性评价含水层的富水性。
（4）钻孔简易水文观测
在白坪井田勘探阶段,本区所施工的27个钻孔均进行了简易水文观测。
（5）动态观测
白坪精查勘探阶段在本矿区范围内施工10605孔作为二1煤顶板砂岩动态观测孔，观测记录至1990年5月。
2009年从1～12月，每月三次对付10309孔的寒灰水位进行了动态观测。
3地质概况
3.1地层
本区属白坪井田的一部分，属于华北沉积型地层，自下而上发育有古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，第四系地层。
现分述如下：
一、寒武系（∈）
寒武系上统长山组（∈3ch）在白坪井田区域平均厚度为128.00m，本矿区界内有6个钻孔（10708孔、10810孔、10303、10401孔、10408孔、10602孔）揭露，揭露厚度为4.73～54.45m，由浅灰～灰色薄～中厚层状白云质石灰岩、泥灰岩组成，局部夹泥质条带，含燧石结核。
与下伏寒武系崮山组整合接触。
二、奥陶系（O）
奥陶系中统马家沟组在白坪井田区域平均厚度为19.00m。
本矿区仅有西部边界的10303孔揭露，揭露厚度为9.05m，灰色，厚层状，隐晶质结构。
与下伏寒武系上统长山组平行不整合接触。
三、石炭系（C）
由上统本溪组（C2b）和太原组（C2t）组成，平均厚度66.87m。
1、本溪组（C2b）
寒武系石灰岩顶或奥陶系灰岩顶至一1煤层底，本矿区界内有6个钻孔揭露（10303、10401孔、10408孔、10602孔、10704孔、10810孔）厚2.74～25.42m，平均10.44m。
由浅灰～深灰色铝质岩、铝质泥岩组成，具鲕状、豆状结构，含黄铁矿结核及团块，具水平、缓波状及小型交错层理，局部含植物化石。
与下伏寒武系呈平行不整合接触。
2、上统太原组（C2t）
自一1煤层底至L9石灰岩或菱铁质泥岩顶,厚度为50.39～69.16m,平均厚度为56.43m，主要由灰～深灰色泥岩、砂质泥岩、细～中粒砂岩、石灰岩及煤层组成。
其中L7～8、L1～3灰岩岩溶发育，是地层对比的重要标志。
与下伏本溪组呈整合接触。
在含煤地层称一煤段，含一1、一2、一3、一4、一5、一6、一7、一9煤共计8层煤。
根据其岩性组合特点，由下而上分为下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段：
（1）下部灰岩段：
自一1煤层底至L4灰岩顶，本矿区界内有6个钻孔（10401孔、10408孔、10602孔、10704孔、10708孔、10810孔）揭露至此段，揭露厚度为10.31～28.19m，平均厚度17.44m。
由L1～L4四层深灰色隐晶质灰岩和砂质泥岩、细粒砂岩及一1、一2、一3、一4煤组成。
据钻孔揭露资料L1、L2、L3灰岩在本矿区发育稳定，各煤层均有相应的石灰岩顶板。
L1灰岩厚3.63～6.91m，平均厚为5.17m，其底部发育一1煤，厚0.10～1.73m，平均0.27m；L2灰岩厚0.87～5.50m，平均厚为3.32m其底部发育一2煤，厚0～0.34m，平均0.13m；L3灰岩厚0.87～6.60m，平均厚为2.77m，其底部发育一3煤，厚0.10～1.32m，平均0.26m；本段的顶部发育一4煤，厚0～0.52m，平均0.16m。
（2）中部砂泥岩段：
自L4石灰岩顶至L7石灰岩底（或者一7煤），据钻孔揭露资料厚8.93～22.04m，平均20.64m。
以灰～深灰色泥岩、砂质泥岩、细～中粒砂岩为主，夹L5、L6薄层石灰岩及煤线。
L5、L6灰岩不稳定，其各自底部偶尔发育一5、一6煤。
一5煤厚0～0.49m，平均0.15m；一6煤厚0.10～0.44m，平均0.13m；两层煤均不可采。
L5、L6石灰岩之间的中、细粒石英砂岩（俗称“胡石砂岩”），含较多的白云母片，分选性好，硅质胶结，含植物碎片化石及黄铁矿结核，具平行层理，平均厚度为2.48m,为本区的标志层之一。
（3）上部灰岩段：
自L7石灰岩底至L9石灰岩顶，厚14.01～23.10m，平均18.35m。
由深灰色隐晶质灰岩（L7～L9）、泥岩、砂质泥岩、细粒石英砂岩及两层不稳定薄煤层组成。
石灰岩间夹黑色泥岩、砂质泥岩及粉细粒砂岩薄层，泥岩致密，含硅质及较多针状黄铁矿。
L7、L8灰岩发育稳定，两层灰岩之间一般相隔薄层的泥岩。
L7灰岩为中厚层状，隐晶质结构，含燧石条带和结核，具不规则的方解石脉，厚7.92～11.12m，平均厚9.26m，其底部偶尔发育一7煤，在本矿区有4个钻孔穿见，厚度为0.24～0.53m,末见可采厚度；L8灰岩厚1.26～2.18m，平均厚1.67m；L9石灰岩极不稳定，多相变为含硅质泥岩或菱铁质泥岩，其底部偶夹薄煤层，本矿区仅有10909孔穿见一9煤，煤层厚度为0.29m。
四、二叠系（P）
分为上、下两个统，下统包括山西组和下石盒子组；上统包括上石盒子组、平顶山组。
上统上石盒子组总厚度为608.87m。
1、山西组（P1s）
下起L9石灰岩顶，上止砂锅窑砂岩（Ssh）底界面，在含煤地层称二煤段，据本矿区钻孔揭露厚度59.75～105.42m，平均厚74.66m。
主要由浅灰～深灰色砂质泥岩、细～中粒砂岩、粉砂岩和煤层组成，含二1、二2、二3三层煤，其中二1煤层为矿区内主要可采煤层，发育稳定，二2煤、二3煤层仅有个别钻孔揭露，发育不稳定。
与下伏太原组整合接触。
根据岩性组合
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