祁南概述和井田地质特征.docx

1、祁南概述和井田地质特征1 矿区概述及井田地质特征矿区概述地理位置、及交通祁南煤矿位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境内。北距宿州市约23km，南距蚌埠市约70km。矿井北部以第10勘探线与淮北矿业集团桃园矿毗邻，东部与皖北矿务局祁东煤矿分界，浅部止于二叠系山西组8煤层露头；深部以8煤层-700m水平地面投影为界，走向长约，宽约，矿井面积约24km2。图矿区交通位置图本矿井交通极为方便，京沪铁路从本区东北通过，北距宿州站约23km，东距芦岭站；青芦支线从矿井北部通过，矿井铁路运输专用线在宋庄站与青芦铁路接轨；206国道宿（州）蚌（埠）段从矿井中部穿过，公路可直通徐州、阜阳、淮北、淮南、河南省永城等地。

2、矿井内有淮河支流浍河通过，搭船可进入淮河和洪泽湖。地形与建筑物概况和地表水淮北煤田位于淮北平原的北部，在地貌单元上属于华北大平原的一部份，为黄河、淮河水系形成的冲积平原。除肖县、濉溪、宿县北部有震旦、寒武、奥陶系岩层出露形成剥蚀残丘低山外，绝大部份地域被第四、第三系松散层覆盖，形成平原地形。低山的海拔标高为180408m，平原地域标高一般为2050m。地势整体上由西北向东南微微倾斜。祁南矿周围村落建筑物大多为砖石结构，片石基础，砖墙，人字形屋顶或平屋顶，砌筑时多采用黄泥石灰浆砌筑，水泥砂浆勾缝，抗变形能力较弱。部份衡宇为一层砖木结构，毛石基础，砖墙和机瓦屋面，门和窗户采用平砌砖碹和钢筋砖过梁

3、，一般3间或4间连在一路，长度不超过20m。还有少数衡宇为泥土墙草顶，年久失修，抗变形能力极差。祁南矿地势较为平坦，北高南低，地面标高，一般22m左右，矿内人工开挖数条近南北向泄水沟，最大的为澥浍新河，其作用主如果防洪排涝，它们自北向南或由南向北汇于浍河集中排泄。矿内的最大地表水体是浍河，它从本矿的中北部斜穿而过，河水自西北流向东南。浍河及其支流和人工沟渠组成了密如蛛网的地表水系。浍河属淮河的支流，为一季节性河流。河床蜿延曲折，宽50150m，深35m，两岸有人工河堤，每一年79月为雨季，一般流量510m3/s，枯水季节每一年10月至次年3月，干旱严重季节乃至断流。历史上浍河最高洪水位为，近几

4、年据水文资料记载，丰水期最高洪水位祁县闸上游达，下游达(1984年)，枯水期最低水位上游，下游。历年最大洪峰流量临涣站865m3/s(1965年)，固镇闸1340m3/s(1954年)，历年最低流量为零，历年平均流量临涣站s，固镇闸为s。浍河发源于河南省商丘地域，上游由东沙河与包河在临涣集周围汇合而成，属中小型季节性河流，五十年代以来曾发生过三次较大水患，别离为1954年7月17日，1963年6月30日和1965年7月16日，其中1965年水患最大，浍河洪峰达最大流量，本矿所在范围内普遍积水1m左右。1967年新汴河开挖以后，增强了区域内泄洪能力，浍河水从未溢出河床，肃除区域内水患。从水文地质

5、图上看，浍河与各主采煤层露头线投影成3060的角度斜交，但由于有隔水层特别是新生界第三隔水层的存在，使地表水（包括河水）与煤系含水层没有水力联系。目前地表水对煤矿开采和矿区建设没有危害。气象条件本区气候温和，属北温带季风区海洋大陆性气候。气候转变明显，四季分明，冬季酷寒多风，夏日酷热多雨，春秋两季温和。据宿州市气象局19801998年观测资料，平均气温，最高气温，最低气温。年平均降雨量756mm，雨量多集中在7、8月份。最大冻土深度，年平均风速s，最大风速20m/s，主导风向为东东北风。无霜期210240天。冻结期一般在12月上旬至次年2月中旬。水文条件本矿自精查报告提出以后，在1986年和1

6、989年由安徽煤田地质三队施工了8个井口检查孔。松散层均进行了全取芯，取芯质量较高，并进行了二次抽水实验，别离为23煤间砂岩和324煤间砂岩（K3），抽水实验，抽水实验质量均为合格。在4个孔取样做了岩石物理力学性质实验，在2个孔取样做了粘土类土工实验。1991年又由安徽煤田地质水文队进行了水源勘探，共施工钻孔33个。其中抽水孔5个，观测孔19个，专门取芯孔4个。钻探进尺，取芯进尺，取芯总长度，平均采取率83%。这28个孔综合验收均为优质。同时作抽水实验5次，其中一含一次，二含二次，三含上段抽水2次（一次为大口径抽水）。按现行供水水文地质勘探质量验收标准验收，5次抽水实验均为优质。表 祁南煤矿水

7、文、工程地质工程量统计表 时间工程量 项 目精查期及以前井口检查孔水源勘探孔合计钻孔抽水试验(次)新生界第一含水层（组）112新生界第二含水层（组）224新生界第三含水层（组）224新生界第四含水层（组）442-3煤含水层（段）113-4煤含水层（段）3146-9煤含水层（段）2210煤上下含水层（段）11太原组1-4灰含水层（段）11断层（F8、F9）22合 计182525松散层取芯孔(个)全 取 芯2583366底 含 取 芯132132全 取 芯2583366底 含 取 芯132132界 面 取 芯5252无 芯124124岩、土 样（组）5611水 样 （个）21526水质细菌分析样（

8、个）358建矿以后，进行了矿井涌水量观测。对较大的突水点进行了记录，有的取样进行了水质化验。1997年矿方施工了四含观测孔97-观1，进行了注水实验。1999年在井下工作面施工了1021-探1、1021-探2及1021-探3三个探水孔和102-观1、102-观2两个观测孔。前三者为太原组二灰探查孔，后二者为太灰上段观测孔,钻探进尺共计558m。同时对受灰岩水要挟的10煤层1023、1024工作面进行电法勘探工作，主要目的是查明隐伏导水构造及可能突水区。另外还在祁县闸对浍河水位进行了观测，取得了两年的浍河水位观测资料。祁南矿井主要充水含水层为：新生界第四含水层（组）、煤系砂岩裂隙含水层（段）和1

9、0煤层底板灰岩岩溶裂隙含水层（段）。底板埋深，含水层厚0，平均。在矿井西北部砾岩散布区，砾岩的厚度为，平均。第四含水层厚度转变大，界面形态波状起伏，岩性也各不相同，富水性强弱不同较大，第四含水层大部份地段属弱含水层，水量较小，但砾岩散布区西部边界不清，在矿区内散布面积虽不大，但水量较为充沛。矿井涌水水源主如果煤系砂岩裂隙水。新生界四含砾岩水在留设防水煤柱的情况下，不会成为矿井直接充水水源。灰岩岩溶裂隙水在突水时会对矿井涌水量产生较大影响。估计一水平矿井正常涌水量为190m3/h，最大涌水量为400m3/h；目前每一个月观测的矿井涌水量约为180m3/h。据本矿1998年以来矿井涌水量观测资料，

10、1998年矿井涌水量月平均h，1999年月平均181m3/h，1998年8月2000年7月两年内矿井正常涌水量月平均为h，最大涌水量为1999年9月的涌水量h。表 98年至2000年矿井涌水量观测统计表 单位：m3/h月Q年123456789101112199810110410810810811011211312016017619519991742000地震宿县矿区位于华北板块东南缘。东有郯庐大断裂，西有阜阳-麻城断裂，北有秦岭纬向构造带，南有五河-利辛断裂。据历史资料记载，安徽北部一带，自公元925年以来发生有感地震40余次，其中1960年以来本区发生较大的地震有7次。按照安徽省地震局199

11、6年编制出版的安徽地震烈度区划图查得，本区属4-6级地震区，地震烈度为7度。表近 年 来 淮 北 地 区 有 感 地 震 统 计 表时 间震中位置固镇灵壁临涣固镇固镇菏泽利辛地震级别水源及电源祁南矿井电源取自南坪集变电站。该变电所以220V输电线踟与淮北电厂相联，淮北电厂与淮南电厂职网。矿井供水水源为新生界松散层一、二含水层，该层埋藏深度较浅，散布广，一落千丈比较丰硕，水质符合要求。为了充分利用地下水资源，设计采用井下排水处置后，作选煤厂补充水及工业场地的生产及部份生活用水。矿井地质特征井田地质构造祁南煤矿位于宿南向斜西南部，为一走向近似南北转至东西、向西南凸出、偏向东至北的弧形单斜构造，中部

12、及东部发育次一级褶曲，轴向大体上与地层走向一致。矿井内地层倾角西部及北部略陡，一般为；中部及东部较缓，一般为10。按照矿井勘探及生产揭露的地层情况分析，矿井构造较为发育，已查出褶曲为张学屋向斜，落差20m及20m以上的断层3条，其中F8及F9断层落差70m，错断新生界地层，为一新构造运动。祁南煤矿属于淮北煤田宿县矿区，宿县矿区周围被大的断裂切割，东南西北方向别离为固镇长丰断裂、光武固镇断裂、丰涡断裂和宿北断裂，它们均为正断层，大多充填较好，一般能起到隔水作用，形成网格状水文地质单元，其水文地质条件受周围的大断裂所控制，宿县矿区位于该水文地质单元的东部。祁南矿则位于宿县矿区宿南向斜西翼南部的转折

13、端，为一走向近似南北转至东西，向西凸出，偏向东至北的弧形单斜构造，其地表为巨厚的新生界松散层所覆盖，以下地层依次为二迭系石千峰组，上、下石盒子组、山西组，基底为石炭系太原组及奥陶系石灰岩。（1）断层1）F8断层正断层，为北二采区南部边界。走向北西西，偏向南南西，倾角70，落差由浅向深逐渐变小，直至尖灭。走向长度。地震有12条测线控制，断点异样显示清楚；有14一、141八、1417三孔穿过，其中141和1418两孔为断层产状控制孔，视倾角为37，为查明断层。另外，在断层露头周围新地层厚度转变很大，可能为F8断层的新构造运动造成的陡坎。陡坎的走向长度约1000m。2）F9断层正断层，为南三采区南一

14、带区边界。走向北北东,偏向北西西,倾角4570，由南向北逐渐变陡，落差070m，由南向北变小，走向长度。有36条地震测线控制，时间剖面上标准反射波同相轴发生相位错动明显，有15-16六、16-17八、补213、补22二、补223、补212六孔穿过，其中补213和补212两孔为断层产状的控制孔，8条地质剖面控制，为查明断层。3）BF34断层逆断层，位于本矿的东南角。走向北东，偏向北西，倾角55，落差050m，由南往北逐渐变小，控制长度。有6条地震测线控制，D3线断点，在时间剖面上T10反射波同相轴发生重复。该断层由D3线两个钻孔定层位，L2线引导同层位和其它测线闭合而推断出来的。 图煤层综合柱状

15、图（2）地层矿井范围无岩层出露，均为巨厚松散层覆盖，经钻孔揭露地层有石炭系、二叠系、第三系和第四系，地层厚度大于1400m，由老至新概述如下：1）石炭系上统太原组（C3t）本矿未完全揭露，据邻区祁东矿26-276钻孔资料，厚度。岩性由浅海相石灰岩及过渡相的灰色砂岩、深灰色粉砂岩、泥岩和薄煤层组成。其中以石灰岩为主、占本组地层厚度的40%左右。石灰岩有814层，一般1112层。石灰岩编号自上而下为一灰十二灰。其中三灰、四灰、十二灰三层灰岩厚度较大，全区较为稳定。顶部一灰厚度一般23m，顶部含泥质，富含动物化石及其碎屑，细晶粗晶结构，是下部煤组对比的重要标志层。2）二叠系（P）下统山西组（P1s）

16、厚度120165m，平均135m，以125150m为多。本组岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。含10、11两个煤组，10煤层上偶含薄煤线。10煤层为本矿井主要可采煤层之一，11煤层一般不可采且不稳定。与下伏地层整合接触。下统下石盒子组（P1x）地层厚度转变较大，两极值为215260m，平均232m，全区以220230m为主。含4、六、7、八、9五个煤层（组），含煤1013层，煤层总厚。本组为本矿井主要含煤段。岩性主要由砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩和煤层组成。砂岩多在639煤层（组）间和4煤（组）上。4煤层（组）周围可见保留较完整的植物叶部化石，且多含鲕粒。底部铝质泥岩是本区稳定的岩煤层对比的

17、标志层。与下伏地层呈整合接触。上统上石盒子组（P2ss）地层厚度大于680m，含煤一、二、3三个煤层（组）。岩性主要由浅灰、灰、灰绿、灰紫色细砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。成煤条件自3煤层（组）向上经2煤层（组）至1煤层（组）逐渐变差，煤层的可采性从主采到可采到不可采。岩石粒度由细变粗。层理类型由下部缓波状层理渐变成交织层理。岩石中的黑云母含量，自下而上也逐渐增多。中、下部可见较多植物化石碎片。与下伏地层整合接触。3） 第三系（R）据钻孔岩性岩相组合特征，化石孢粉资料与有关地层剖面对比，划分区内第三系如下： 渐新统（E3）与下伏二迭系呈不整合接触，厚度0，平均40m。岩性较复杂，主要为砾石、砂

18、砾、砾岩、粘土夹砾石、粘土质粘、钙质粘土及泥灰岩等。本统为残积、坡积、堆积物，其岩性受基岩古地形控制。低洼地带形成迴水湾湖相物质，以钙质粘土、泥灰岩、粘土为主，含少量粘土质砂层，泥灰岩、钙质粘土水平性强，在必然范围内散布稳定，可作为对比依据。本统上段（顶部）棕黄色粘土、砂质粘土中可明显见有沉积中断所形成的剥蚀淋滤淀积层，组成沉积中断古剥蚀面，可作为本统组合特征，也为与其上地层分界标志。 中新统（N1）厚，以灰绿色粘土和砂质粘土为主，塑性强，散布稳定，具45静压滑面，在下部砂质粘土中富含钙质团块和少量铁锰质结构。本统为广漠的湖心相和湖边缘相沉积物，岩相组合特征与江苏泗洪下草湾下段一致，其层位相当

19、。上新统（N2）总厚。下部厚，以细砂、中细砂、中砂为主，次为粉砂及粘土质砂，夹37层粘土和砂质粘土。含有13层钙质胶结的细砂岩，其下含泥量增高，混杂粘土碎屑及粘土球，为河湖交替相沉积物中的标志。上部厚，以棕红色粘土和砂质粘土为主，可塑性好，散布不稳定，顶部含有较多铁锰质结核和钙质结核，淋滤网纹发育，组成一较大的沉积中断古剥蚀面，可作为第三、第四系的界限。4）第四系（Q）更新统（QP）总厚80m左右，与第三系呈假整合接触。下部厚，砂层与粘土、砂质粘土呈互层状，以河间阶地沉积物为主，砂层不发育，且多呈薄层状，只在河漫滩地段砂层发育，组成34个沉积旋迴。上部厚7，以暗黄色、棕黄色粘土和砂质粘土为主，

20、夹有23层砂层，富含钙质结核和铁锰质结核，为一沉积中断的古剥蚀面，为目前淮北地域区分更新统与全新统的界限。 全新统（Qn）厚28m，与更新统呈假整合接触。下部以细粉砂层为主，夹薄层粘土，中、上部以粘土夹薄层砂为主，垂深1822m地段的灰色砂层或黑灰色粘土质砂层中富含腐植质及螺蚌碎片。本统在矿内属于平原超河漫滩相及牛轭湖相沉积物。近地表为褐黑色耕植土壤，垂深35m为砂质粘土，含钙质砂礓结核。沿浍河两岸低洼地带，沉积有棕红色近代黄泛淤积的粘土层。本总共有24个较明显的沉积旋迴组合。（3）含煤地层本矿井含煤地层为石炭二叠系，钻孔揭露总厚度达1000m以上，为一套持续的海相、过渡相及陆相碎屑岩和可燃有

21、机岩沉积。因石炭系煤层在本区不稳定且不可采，不作为研究对象1）二叠系下统山西组（P1S）下段（一灰11煤层）厚度2233m，平均27m。以深灰色灰黑色泥岩和细粉砂岩为主，夹不稳定浅灰色砂岩或砂泥岩互层。细粉砂岩和泥岩为均一块状，夹细砂岩薄层可见水平层理。细粉砂岩中常含长条状菱铁质结核，底部泥岩中偶见动物化石碎屑。所含11煤层在本区为不稳定薄煤层。中段（1110煤层间）厚度2540m，平均33m，全区比较稳定。岩性以砂岩和砂泥岩互层（叶片状砂岩）为主，少量粉砂岩。砂岩为浅灰白色，矿物组分以石英为主，含长石，分选一般，磨园较差，具缓波波状层理。砂泥岩互层以灰白色细砂岩与灰黑色粉砂岩或泥岩，呈薄层状

22、交互组成，多呈缓波水平状层理，局部波状层理，具底栖动物通道等为其特征。砂岩中局部菱铁质富集。所含10煤层（组）为不可采煤层上段（10煤层之上）该段厚度4568m，平均58m。岩性以砂岩为主，夹粉砂岩和泥岩。砂岩主要为浅灰灰白色细中粒长石石英砂岩，具交织层理。接近10煤层常见一层岩屑砂岩，胶结松散，中粗粒结构，交织层理，局部见平行层理。2）二叠系下统下石盒子组（P1X）中、下部富煤段，6煤层（组）至9煤下铝质泥岩。厚度90125m，平均110m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩和煤组成，植物化石丰硕，含煤层数多，含煤性好，是本矿井主要含煤段，含六、7、八、9四个煤层（组）。其中72和8号煤层为

23、主要可采煤层，其余均为不可采煤层。底部为铝质泥岩，其颜色为浅灰白色，夹有紫、黄、绿色花斑，具鲕状结构，鲕粒散布不均匀，成份为菱铁质。由于本段以三角洲平原相沉积为主，所含煤层在局部区域不同层位蒙受到不同程度的分流河道侵蚀，致使煤层不稳定或大面积缺失或不可采。上部含煤段，本段自6煤层（组）以上至K3砂岩底。厚度108132m，平均117m左右，岩性主要由灰深灰色泥岩、粉砂岩、浅灰色砂岩及煤层组成。在粉砂岩和泥岩中，含较多鲕状和姜状菱铁质结核。本段含煤性较差，仅含4煤层（组），不可采。在4煤层（组）周围见较多植物化石。3）二叠系上统上石盒子组（P2S）本矿井范围内未见顶界面，揭露地层厚度600m。岩

24、性由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成。含一、二、3个煤组，均为不可采煤层。 3煤组下,自K3砂岩底3煤组。厚度1750m，平均30m左右，自北向南该段厚度略有增大趋势。岩性以砂岩和泥岩为主，少量粉砂岩。底部K3砂岩为灰白色，中粗粒，成份以石英为主，次为长石，硅质胶结，具交织层理，层面可见蜂窝状构造，矿井内大部发育。泥岩中含少量铝质。该段不含煤，偶见薄煤层或炭质泥岩。32煤组间，3煤组底2煤组。厚度65126m，平均110m。3煤组上、下所含35层薄煤层均不可采。本段岩性由砂岩、灰紫或灰绿色粉砂岩、泥岩和煤层组成。砂岩相对较少，砂泥岩比一般为，上下部泥岩中含少量菱铁鲕粒。21煤组间，2煤组底1煤组。

25、厚度转变大50120m，一般在80m左右。岩性以杂色粉砂岩、泥岩、砂岩和煤层组成。2煤组含煤39层，煤分层间距较大，煤层一般不可采。该段上部岩性多为灰绿色细砂岩，夹紫斑泥岩，下部为灰绿色夹紫斑泥岩，底部含少量菱铁鲕粒。1煤组上，包括1煤组及其以上地层。矿井内地层厚度400m。岩性为一套杂色泥岩、粉砂岩、砂岩组成。粉砂岩中具以颜色和成份不同而显示的缓波状层理，砂岩中可见交织层理，中上部砂岩粒度较下部粗且杂质增多。本段下部1煤组含煤27层，均不可采。井田水文地质特征（1）含水层情况1）新生界第四含水层（组）本矿大部份地带四含富水性较弱，但砾岩区含水性强。四含水可通过浅部裂隙带，断层破碎带和塌陷裂隙

26、带进入矿坑，与煤系砂岩裂隙水有必然的水力联系，是浅部煤层开采的主要补给水源。正常地段在合理留设防水煤柱的情况下对矿坑无突水要挟，但要避免砾岩水直接进入矿井。对四含水的防治，采取合理留设防水煤柱，控制回采上限标高的方式。2）煤系砂岩裂隙含水层（段）煤系砂岩裂隙水是矿井的直接充水水源，由于砂岩裂隙发育不均一，一般富水性较弱，以静储量为主，补给量不足，近几年发生几回砂岩裂隙突水，呈现出衰减趋势，后逐渐变成淋水、滴水。但随着矿井长期开采，要避免老塘积水溃泄要挟矿井安全生产。3）灰岩岩溶裂隙含水层（段）太灰和奥灰岩溶裂隙发育不均，富水程度不一，但整体上讲，是富水含水层，正常情况下对煤层开采无直接充水影响

27、，但当遇断层使煤层与灰岩对口接触或其间距缩短或是遇封锁不良钻孔等情况，灰岩水有可能突入矿井。随着采掘的延深，加上灰岩水压高的影响，灰岩的可能突水性大大增加，对灰岩可能突水地带，隔水层薄弱地带，开采10煤时必需采取疏水降压或底板加固等办法。太灰和奥灰水的防治是本矿防治水工作的重点和难点。（2）涌水量预算结果评述矿井涌水水源主如果煤系砂岩裂隙水。新生界四含砾岩水在留设防水煤柱的情况下，不会成为矿井直接充水水源。灰岩岩溶裂隙水在突水时会对矿井涌水量产生较大影响。估计一水平矿井正常涌水量为190m3/h，最大涌水量为400m3/h。煤层特征煤层本矿井含煤地层属二叠系下统山西组，下石盒子组和上石盒子组。

28、含煤地层厚度约940m，含一、二、3、4、五、六、7、八、九、10、11等11个煤层（组），含煤30余层。可采煤层为8煤层。可采煤层平均总厚度为。 按照本矿井对距基岩界面垂深10m之内27个点的综合分析结果，肯定风化带下界为距基岩界面垂深5m。据基岩界面垂深20m之内32个煤芯煤样测试资料，各煤层的氧化程度随其与基岩界面的垂深距离作有规律转变，距基岩界面2840312388146简单表煤层特征表主采煤层围岩性质各主采煤层围岩性质参见表。表主采煤层围岩性质煤层煤层特征顶板主要岩性底板主要岩性岩性厚度(m)岩性厚度(m)8较稳定，全矿可采，结构简单，少数孔见一层夹矸伪顶少，泥岩直接顶：砂岩、粉砂岩老顶:细、中砂岩1-0.98直接底：泥岩、粉砂岩老底：泥岩、粉砂岩煤的特征本矿井各可采煤层主要为中灰、高灰融点、低硫、低磷的中变质阶段的气煤、肥煤及1/3焦煤等。其粘结性能较好，可选性一般较差