潘三煤矿井田地质特征.docx

1、潘三煤矿井田地质特征1 矿区概述及井田地质特征矿区概述 矿区地理位置潘三矿位于淮南市西北部，距洞山约34公里，地处淮南凤台县城北约15公里，地理坐标为东经11641451164845，北纬324730325230，本井田交通方便，合阜铁路在矿区南缘通过，南行10km可接淮河水运，每天定点班车凤台、合肥、蚌埠、南京、六安等地，市内有11、12、13、112路公交车出租车与各井田及市区相连。(见图1-1)。图1-1 交通位置图1.1.2 地形、地貌本区为淮河流域的泥、黑河支流域，属淮河冲积平原，地形平坦，标高+19.50+23.50左右。淮河在淮南段，一般水位标高十15mm。堤面标高+。泥河系淮河

2、左岸的支流，发源于凤台县朱集，自西北向东南方向穿过丁集、潘三、潘一、潘二四个井田，由淮南市尹家沟入淮，全长60km，流域面积原为710 km2，茨淮新河开挖以后减为606km2。流域内一般地面高程为+19+24m，下游为开阔洼地，高程为16m。雨季淮河水位上涨易成内涝。黑河位于井田北缘，由西北向东南流入淮河，河床宽2-10m，系人工挖掘浇灌农田季节性水渠。1.1.3 矿区气候条件本区为过渡型气候，以东南风为多，年降雨量最大为，最小为，年均，多集中在7、8月份；最高气温，最低气温，平均气温15；最大冻土深度，最大降雪量。1.1.4 地震据有关资料记载，淮南地区地震活动强度不大，以轻度破坏和有感地

3、震为主， 1917、1931、1937、1954、1976年均有地震波及，震级在36级之间；据建筑抗震设计规程（GB50011-2001），本区地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为。1.1.5 矿区的水文情况本区为淮河冲积平原，地势平坦，地面标高+19.5+23.5m，西北高，东南低，平均坡降l：10000。淮河为流经本区的主要河流，在淮南段一般水位标高为+15m，最高水位可达+25.93m(1954年7月21日鲁台洪水水位)，堤面标高27.07m，可以防洪患。淮河平均流量正阳关以下2000m3/s。矿区内有泥河自西北向东南流入淮河，近平行地层走向横贯本矿区，河床形态上游窄，下游宽，枯水

4、期水位为+18m，最高水位可达+22.40m。本矿区新生界沉积物厚度大，矿区地表水系对矿井充水无直接影响。只与新生界松散层上部含水层组有一定的水力联系。当雨季汛期时，淮河水位高于泥河水位时，尹家沟闸关闭，泥、黑河流域内洪水无法排出，形成关门淹，可能威胁矿井安全(如1991年的大汛期)。一般丰水年内涝时间3045天，较大洪水年漫滩时间长达140天左右。井田地质特征本矿井东起九线与潘一矿毗邻，西至十五线与丁集勘探区相接，西段为潘四井田南边界，南部以13-1煤-900m等高线地面投影为界，东西走向长10.3km，南北倾向宽6.1km，面积61.3km2。井田内发育一组向西倾伏的次一级褶曲，即董岗郢次

5、级向斜及叶集次级背斜，两者轴向大致平行，近东西向，贯穿全井田与潘集背斜轴呈1520夹角相交。向西倾伏，倾伏角35。a. 董岗郢向斜董岗郢次级向斜为一不对称向斜，十一线以东轴面倾向北，该线以西两翼地层逐渐对称，轴面大致垂直，北翼地层走向NWW-NW，南翼地层走向NE-SW，地层倾角一般为1020北翼东段受构造影响，地层倾角达3050，甚至直立。b. 叶集背斜叶集次级背斜位于董岗郢向斜南侧，向斜的南翼过度为背斜的北翼，两翼地层基本对称，轴面大致垂直，北翼地层走向NESW，南翼地层走向NWNWW，两翼地层平缓，倾角一般小于10。井田内岩浆岩侵入层位C38煤(主要为1、3煤层层位)，集中在井田北部靠近

6、背斜轴附近，从东向西侵入层位逐渐升高，表现为冲开或吞蚀煤层，使煤变质程度增高，直至变为天然焦。1.2.1 煤系地层本井田为新生界松散层覆盖的全隐蔽区，井田内发育一组向西倾伏的次一级褶曲，即董岗郢次级向斜及叶集次级背斜，两者轴向大致平行，近东西向，贯穿全井田与潘集背斜轴呈1520夹角相交。向西倾伏，倾伏角35。经钻探揭露井田内地层有奥陶系、石炭系、二叠系、第三、四系地层，现分述如下：（1）奥陶系中下统(0)钻探揭露厚度，仅见顶部岩层，岩性为灰色、致密厚层状硅质灰岩、局部夹泥质条带。（2）石炭系上统太原组(C3) 厚度123m，假整合于奥陶系地层之上。由灰深灰色灰岩，泥岩及细中砂岩组成，其中含12

7、13层灰岩，夹510层不稳定薄煤层及炭质泥岩，该组地层化石丰富，产腕足类、珊瑚、海百合茎及蜓蝌化石。（3）二叠系(P)厚度，整合于石炭系太原组之上。自下而上分为山西组、上石盒子组、下石盒子组和石千峰组。现叙述如下：a. 山西组厚度约79m。由灰黑色泥岩、灰色粉砂岩组成，下部含煤13层。井田内局部煤层受岩浆岩影响变为天然焦。产植物化石，如科达、芦木、斜羽叶、丽羊齿、蕉羊齿等。b. 下石盒+子组厚度左右，以灰、深灰色泥岩及细砂岩为主，夹灰白色细中粒砂岩，含煤1011层，其中8煤较稳定，为主要可采煤层之一；4-1煤下的铝土质泥岩发育良好，分布较稳定，为主要标志层之一，该煤层组局部受岩浆岩侵入使部分煤

8、层变成了天然焦，含丰富植物化石。c. 上石盒子组：厚度左右，以灰深灰色泥岩、砂质泥岩为主，次为浅灰灰白、灰绿色砂岩。含煤1727层，其中可采及局部可采煤层5层，富含植物化石。d. 石千峰组：井田内已揭露的最大厚度为。主要由紫红、褐红、褐黄、浅灰深灰、灰绿等杂色砂质泥岩，花斑状砂质泥岩、含砾中粗砂岩、泥质砂岩等组成，分选及磨圆度均较差，中上部有较单一的石英砂岩薄层，层理不清，该组不含煤，下部偶见炭质泥岩。（4）新生界(KZ)该区新生界地层与下伏古生界地层呈不整合接触，厚度为186.54483.55m，平均厚度为可分为上第三系和第四系两部分。 上第三系（N）a.上第三系中新统下段（N 1 1）厚0

9、99.05m，平均，岩性以含泥砂砾层为主，砾石为石英岩、石英砂岩、岩浆岩、偶见灰岩砾，局部夹有少量砂质粘土。结构疏松。属残坡积相沉积，与下伏地层呈不整合接触。b.上第三系中新统上段（N 2 1）厚0101.05m，平均厚 m，以浅灰绿夹棕黄色粘土为主，间夹粉、细砂13层，局部砂层较厚，但其砂层含泥质较高。属河湖相沉积全区分布稳定，只在南部十二线以南部分钻孔缺失。c.上第三系上新统（N2）厚67.68190.40 m，平均 m，岩性以浅灰绿色中砂为主。其次为细砂及粗砂，局部夹由钙质胶结成砂岩盘，质坚硬。结构疏松松散。夹砂质粘土或粘土35层，局部粘土层较厚。属河湖相沉积全区分布稳定。1.2.2 水

10、文地质特征矿内主要含水层为新生界松散层孔隙含水层组、煤系砂岩裂隙含水层组及石灰岩岩溶裂隙含水层组三部分组成。现由新至老分述如下：新生界第四、第三系松散层沉积厚度为186.54水(三)3孔 (十四十五5孔)，平均厚度为。总体由东南向西北增厚，工广附近古地形隆起处最薄。按地层对比和岩相组合特征分为四个含水层组和三个隔水层组，其主要特征如下：（1）第四系含、隔水层（组）a. 上部含水层（组）（原上部含水组上段）底板埋深19.8534.98m，含水砂层厚1.4530.05 m，平均厚。自地表510m以下，以灰黄色、褐色，粉、细砂及粘土质砂为主，夹薄层砂质粘土。砂层颗粒较细，呈疏松状，属潜水弱承压水，受

11、大气降水及地表水体渗入补给，富水性较弱，水质属HC03-CaMg型。b. 中部隔水层（组）（原上部含水组的夹层）底板埋深47.1765.51m，隔水层厚2.3240.90m，平均厚度，以棕黄、灰黄夹灰绿色砂质粘土为主夹04层砂，顶部富含砂礓块和铁锰质结核，粘土分布稳定，可塑性强，隔水性较好。c. 下部含水层（组）（原上部含水组的下段）底板埋深101.35132.45m，含水层厚度25.8571.20m，平均厚度，以下以浅灰及灰黄色中、细砂为主，局部为含砾中粗砂，砂层占该段厚的84。成份以石英为主，多含白云母片及黑色矿物，呈松散状。据水(三)2和十上含-2两孔抽水试验资料：水位标高为16.402

12、0.18m，q=0.4761.588 l/sm，k=3.6563.896m/d，水质为HCO3-CaMgNa和HCO3Cl-Na型，矿化度0.3701.023g/l，水温1619.5，水量充沛，水质良好，为生活饮用水主要水源。（2）上第三系含、隔水层（组）a. 中部（上新统）含水层（组）（原中部含水组）底板埋深207.95310.75m，含水层厚度23.50158.40m，平均厚度，砂层占组厚74，以浅灰绿色中砂为主，次为细砂及粗砂，局部夹由钙质胶结成岩的坚硬“砂岩盘”数层，其间夹粘土及砂质粘土017层，厚度061.06m。据水(三)3孔混合抽水试验资料：水位标高为，q=0.269 l/sm，

13、由于未完全揭露该含水层组，故水量较小，此水量不能代表该含水层的水量，仅供参考，估计可能水量较大，水温18，矿化度/l，水质属Cl-Na类型。本组在十二线南部附近隆起部位变薄，并直接覆盖在基岩上。 b. 中部(中新统上部)隔水层（组）（原中部隔水组）底板埋深289.30392.65m，隔水层厚度O，平均厚度，本组全区分布稳定，仅在古地形隆起处变薄或缺失，岩性以浅灰绿夹棕黄色粘土及砂质粘土为主，致密、粘韧、具膨胀性。其间夹分布不稳定的砂，砂砾层08层，累厚O，占组厚24左右，据邻近矿井水34孔抽水试验资料：水位标高为，q=0.00181 l/sm，富水性弱，水温24，矿化度/l，水质属Cl-Na类

14、型，该组隔水性较好。c.下部（中新统下部）含水层（组）（原下部含水组）该含水层组厚099.05m，平均厚，其中砂和砂砾层厚085.80m，平均厚 。直接覆盖于煤系地层之上，由东南往西北，沿基岩低凹面分布。向南北两侧延展变薄，且在古地形隆起处尖灭。岩性以含泥砂砾层为主，其次粉细砂，砾石为石英岩、石英砂岩及岩浆岩，偶见灰岩砾石，砾径在520mm左右，结构疏松。据检水43及十下1+2-2等5孔抽水试验资料：水位标高-9.4925.18m，q=0.4141.0123 l/sm，k=1.1803.288 m/d，矿化度2.3862.605g/l，水温2628.5，水质均为Cl-Na类型，说明补给水源贫泛

15、，以储存量为主。由于受开采影响，现已在矿井内形成降落漏斗，目前水位邻近潘一矿的东四采区已下降到标高为-10m左右，十一线以西也下降到标高为-7m。（3） 二叠系砂岩裂隙含水(组) 正常砂岩分布于煤层与泥岩、砂质泥岩之间，砂岩裂隙不甚发育，全区共有189个孔揭露，其中有8个钻孔漏水，漏水孔率4.2，主要漏水层位为11煤顶、底板砂岩及18煤以上部分层段砂岩。据十三十四3孔11煤顶底板砂岩漏水段抽水试验资料：水位标高为，q=0.0133 l/sm，k=/d，矿化度/l，水温29，水质属HCO3Cl-Na类型。流量呈衰减变化趋势，停止抽水后水位恢复三天，还比原水位低。中央风井检查孔和主井检查孔对23煤

16、及24煤顶板砂岩抽水试验资料：水位标高24.0624.20m，q=0.02060.0303 l/sm，k=/d，矿化度2.0052.034g/l，水温24，水质均属Cl-Na类型，抽水后两孔恢复水位时间分别为78h和73.5h，其水位比抽水前静止水位分别低和。综上所述二叠系煤系地层砂岩裂隙含水层富水性较弱，补给水源贫乏，以储存量为主，且导水性差。 （4）石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水(组)太原组上部14层灰岩为l煤层底板直接充水含水层，灰岩纯厚度为17.0119.03m，平均厚， 平均抗拉强度4.17MPa，自然状态下抗压强度为37.797.0MPa，平均抗压强度69.08MPa；CaO含量47

17、.6852.43。揭露1灰或14灰的钻孔42个，一般岩溶裂隙不发育，大多数钻孔未发现漏水，仅在轴部附近的十C311和十01两孔漏水，据十01孔钻进3灰时最大漏失量3/h。据水(三)4孔抽水试验资料：水位标高，q=0.0747 l/sm，k=/d，矿化度/l，水温，水质属ClSO4-Na型。各层灰岩物理力学性质和化学成份均有差异。详见表6-2-2。揭露下部C311C312层灰岩有6个钻孔，岩溶裂隙较发育，局部见有小溶洞，有5个钻孔漏水，漏水孔率占83（详见表6-2-1），据构8孔抽水试验资料：水位标高为，q=0.0187 l/sm，k=/d，矿化度/l，水温32，水质属Cl-Na类型。资料表明：

18、本组灰岩岩溶裂隙发育不均，富水性差异较大，水位恢复缓慢，且低于抽水前静止水位，故补给迳流不畅，以储存量为主。（5） 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水(组)区内有4个钻孔揭露该层，揭露厚度为28.18109.18m不等，岩性以厚层状白云质灰岩为主，次为角砾状灰岩，夹薄层泥质灰岩，浅灰色微带肉红色，块状构造，局部岩溶裂隙发育，见小溶洞。由上述资料表明，奥灰含水层富水性差异较大，由弱强不等。（6）岩浆岩裂隙含水层 见有岩浆岩钻孔51个，厚度为4.0777.79m不等，岩性为细晶岩、正长斑岩及正长煌斑岩等，侵入层位从C38煤，由东向西侵入层位逐渐升高，主要分布在4煤以下。钻进岩浆岩段简易水文观测均无明显漏失现象

19、，说明裂隙不甚发育。据潘四井田十四十五22和水四12孔抽水试验资料：水位标高为19.95219.668m，水位降深53.2655.21m，q=0.01120.00476 l/sm，k=0.04940.0274m/d，矿化度1.8262.504g/l，水质ClSO4Na型。资料表明富水性弱。（7）矿井涌水量：本次矿井涌水量预计水量为413-1煤层间煤系砂岩裂隙水，1煤底板水不考虑在内。由于砂岩含水层富水性弱，水源补给贫泛，易于疏干，但新生界下含水通过砂岩露头缓慢补给，故砂岩含水层具有一定的补给量，补给量的多少，取决于砂岩露头与下部含水层的接触面积及砂岩裂隙含水层的导水性。从淮南各生产矿井排水资料

20、分析；矿井投产初期量较大，当开拓面积达到一定数值后，水量趋于稳定状态，矿井涌水量不再增加。再随开采面积增大和开采水平延深而增加或增加很少。潘集矿区各矿井出水特征亦如此，所以潘三矿预计在开采413-l煤-730m水平时矿井正常涌水量为380m3/h，最大涌水量为641m3/h；开采413-l煤-900m水平时矿井正常涌水量为400m3/h；最大涌水量为688m3/h（本次预算未考虑灰岩水水量）。综合评价本矿井水文地质条件为复杂类型。煤层特征1.3.1 可采煤层本区含煤地层中石炭系上统太原组薄煤层不稳定，不具备可采济价值，历次勘探均不作为勘探对象，本次报告也不作为研究对象。二迭系山西组、上、下石盒

21、子组含煤地层总厚755m，含定名煤层32层，煤层平均总厚度33.74m，含煤系数4.5。分七个含煤段，含煤性见表1-1。表1-1 各煤层段含煤情况表系统组含煤段煤段厚度(m)煤层平均总厚(m)含煤系数(%)二迭系上统上石盒子组七六102五四106三110下统下石盒子组二山西组一79合 计755各可采煤层分述如下：13-1煤层：位于第四含煤段中下部，为全区可采的稳定煤层。厚度1.384.83m，平均3.00m，为全区可采煤层。结构较简单，一般有12层夹矸，个别有3层夹矸，位于煤层顶部或底部，其岩性为炭质泥岩及泥岩。煤层顶板为粉细砂岩及泥岩，底板为砂质泥岩与泥岩。11-2煤层：位于第三含煤段中上部

22、，冲刷区以外为全区基本可采的较稳定煤层。厚度O，平均。在十东线至十一十二线有一片呈NESW方向展布的冲刷区，该冲刷区范围集中，分布有规律。以冲刷区为界，东部为较稳定煤层，西部为稳定煤层。结构简单，偶含13层夹矸，岩性为炭质泥岩。煤层顶板为砂质泥岩及细中砂岩，底板为砂质泥岩与泥岩。8煤层：位于第二含煤段上部，为局部可采的较稳定煤层。厚度1.10，平均。仅在十五9孔见岩浆岩侵入，煤层吞薄，变质为天然焦，为局部可采煤层。结构较简单，一般具一层夹矸，个别点为23层夹矸，岩性为炭质泥岩及泥岩。煤层顶板为砂质泥岩及细中砂岩，底板为泥岩及砂质泥岩。5-2煤层：位于第二含煤段中部，为全区可采的较稳定煤层。厚度

23、0.00，平均，九线-650m以下有小范围不可采区。十四十五线以西-800m附近，小范围受岩浆岩影响。结构较简单，部分点含1层夹矸，少数点含23层夹矸，岩性为炭质泥岩。煤层顶板为砂质泥岩及粉细砂岩，少量细中砂岩，底板为砂质泥岩及泥岩。表1-2 煤层稳定性评价指标表分 煤 层稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层主要指标辅助指标主要指标辅助指标主要指标辅助指标主要指标辅助指标薄煤层（）Kmr25%Km25%r35%0.8km35%r55%r55%厚和中厚煤层（）r25%Km25%r40%0.95km40%r65%0.8kmr65%特厚煤层（）r30%Km30%r50%0.95km50%r75%

24、0.8kmr75%1.3.2 煤层顶、底板13-1号煤层：直接顶板裂隙较发育，岩层分层厚度小且变化大，强度指数一般约2540，拟属类不稳定顶板或类中等稳定顶板。老顶砂岩有两种：一种直覆于13-1煤层之上，另一种则与直接顶呈冲刷接触。直覆老顶岩性为细中粒石英砂岩。伪底一般为炭质泥岩或泥岩。11-2号煤层：伪顶岩性为炭质泥岩和泥岩，局部为粉砂岩，直接顶结构复杂，主要构成有二种：直接顶板由单一泥岩，砂质泥岩或薄层粉砂岩及少量薄层细砂岩组成，直接底为泥岩、砂质泥岩或粉砂岩。8号煤层：伪顶为炭质泥岩或泥岩，直接顶为泥岩或砂质泥岩，老顶为中细粒长石石英砂岩，伪底仅局部地段发育，岩性为泥岩。直接底泥岩或砂质

25、泥岩，局部粉砂岩。5-2号煤层：伪顶岩性为炭质泥岩或泥岩，直接顶由炭质泥岩、薄煤层、泥岩、砂质泥岩或粉砂岩、薄层细砂岩组合成复合顶板，老顶岩性为粉砂岩、细砂岩、少量中粒砂岩。1.3.3 煤质本区各可采煤层以中低变质的1/3焦煤为主，气煤次之，少量瘦煤、焦煤及天然焦。各煤层均为中灰、中高高挥发分、特低低硫、特低低磷、特低氯、一级含砷煤；较高软化温度灰、结渣、结污指数均为低等；高热值为主(16-1、7-1煤层为中热值煤)、强粘结性(1煤为层中强粘结性)、中等结焦性的富油高油煤；可选性以极难选为主(1煤层易选)。其浮煤是较为理想的炼焦配煤，洗中煤或原煤可作为动力用煤，亦可用于炼油使用。1煤层天然焦可

26、作为动力、民用燃料，亦可作为化工、电器工业原料。本区各主要可采煤层为黑色，沥青弱玻璃玻璃光泽，条带状结构，内生裂隙比较发育，断口一般为不平整状，局部为贝壳状，裂隙中充填黄铁矿及方解石等物质。其宏观煤岩成分为：11-2煤层及其以上各煤层以暗煤为主，夹少量亮煤和镜煤条带；11-2煤层以下各煤层以亮煤和暗煤为主，夹镜质条带。其宏观煤岩类型为暗淡型，暗淡半亮型和半暗半亮型三种，详见表1-3。密度详见表1-4.表1-3 各煤层物理性质表煤层颜色构 造光 泽煤岩组分煤岩类型17-1黑色粉末状和鳞片状暗淡光泽，少量玻璃光泽以暗煤为主，少量亮煤暗淡型16-2黑色粉末状暗淡光泽以暗煤为主，少量亮煤暗淡型16-1

27、黑色粉末状和鳞片状暗淡光泽以暗煤为主，少量亮煤暗淡型13-1黑色粉末状和块状为主，部分鳞片状玻璃光泽为主，部分暗淡光泽以暗煤为主，夹亮煤和镜煤条带暗淡半亮型11-2黑色粉末状和块状为主，部分鳞片状沥青光泽、油脂光泽、丝绢光泽以暗煤为主，夹亮煤和镜煤条带暗淡半亮型8黑色粉末状和块状玻璃光泽为主，部分暗淡光泽以亮煤和暗煤为主，夹镜煤条带半暗半亮型7-1黑色粉末状为主，块状和粒状次之油脂光泽，沥青光泽以亮煤和暗煤为主，夹镜煤条带半暗半亮型6-1黑色粉末状和块状为主油脂光泽，土状光泽以亮煤和暗煤为主，夹镜煤条带半暗半亮型5-2黑色粉末状和块状为主，少量粒状油脂光泽，玻璃光泽以亮煤和暗煤为主，夹镜煤条带

28、半暗半亮型4-2黑色粉末状为主，少量块状油脂光泽，沥青光泽以暗煤为主，亮煤次之半暗半亮型4-1黑色粉末状为主，少量块状油脂光泽，暗淡光泽以暗煤为主，亮煤次之半暗半亮型1黑色钢灰色粉末状和块状油脂光泽，丝绢光泽，金刚光泽以亮煤和暗煤为主，夹镜煤条带半暗半亮型表1-4 煤层视密度一览表煤层号名称17-116-216-113-111-287-1容重煤层名称6-15-24-24-111天然焦容重1.3.4 瓦斯本次利用各可采煤层合格瓦斯样点212个，瓦斯含量小于5的点有153个，大于5的点59个，高点与低点相间分布，规律性不强，但董岗郢向斜轴附近瓦斯含量一般较高，在向斜轴南翼也有分布有少量高点。这是因

29、为煤层瓦斯含量的分布主要受地质构造、煤层埋藏深度(即距基岩面深度)以及煤层顶板盖层所控制。向斜轴部围岩压力大，瓦斯不易散出，向斜轴南翼煤层埋藏较深，地层平缓，上覆基岩厚度大，无大断层发育，瓦斯缺少运移通道，因此瓦斯含量也较高。表1-5 97报告中主要可采煤层瓦斯平均含量表煤 层13-111-284-1平均值瓦斯含量(m3/t燃）标高(m)最大值孔 号十五东9十四西5十二东7十十一3标高(m)距基岩界面深度(m)瓦斯含量(m3/t燃)瓦斯成分(%)表1-6 主要可采煤层瓦斯平均含量表煤层基岩盖层平均厚度(m)瓦斯成分(%)瓦斯含量(m3/t)CH4+C2H6CO2N2CH4CO213-1282.54(52)58.52(52)6.69(52)34.45(52)4.31(52)0.48(52)11-2335.55(39)60.02(39)6.15(39)34.57(38)3.71(39)0.31(39)8400.39(37)56.80(37)8.08(37)34.82(37)4.59(3