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1矿井概况与地质特征1.1矿井概况1.1.1地理位置与交通城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。南北长约4.km，东西宽约7km，勘探面积约28km2。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为：东经116º17′30″～116º25′21″，北纬33º53′52″～34º00′35″。井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95km，夏邑东站62km；东北至京沪铁路徐州车站约100km，东南至宿州车站约75km，距京九铁路的亳州车站55km，且均有柏油公路相通。矿井交通位置图见图1-1。城郊矿勘探区公路铁路图例宿县淮北市涡阳茴村薛湖徐州市商丘市砀山芒山亳州夏邑永城市顺和33°00′20′40′34°00′20′40′117°00′116°00′117°00′116°00′33°00′20′40′34°00′20′40′省南河江苏省省徽安山东省图1-1矿井交通位置图1.1.2动力供应井田内第三、第四系含水量比较丰富，可作为矿井供水水源。矿区内现有永城县电厂，装机容量1.5万kW，供本县工农业用电。在建的永城县140kV变电站，是由地方集资兴建的，经夏邑、虞城到商丘，主要供地方用电。矿区永久电源由商丘220kV变电站供给。1.1.3地形与河流城郊井田位于淮河冲积平原的东部，地势平坦，海拔标高在+21~+24m之间，相对高差2~3m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为220m左右。工业广场标高+24.6m。城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北—中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水位标高+30.39m，最大流量384m3/s（1963年8月9日），年平均流量一般为1~2m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。夏季多东南风，冬季多西北风，平均风速3.4m/s，最大风速20m/s。降雪期和冰冻期为11月至翌年3月。冻土深度一般10cm左右，最大19cm。1.1.4气象本区地处中纬34º附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温14.3℃，日最高气温41.5℃，日最低气温为-23.4℃。年平均降水量962.9㎜，年最大降水量1518.6㎜，年最小降水量556.2㎜。大气降水量多集中在7~8月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸发量1808.9㎜。1.1.5自然地震按照《中国地震烈度区划图（1990）》的使用规定，永城地区受地震影响不大，地震烈度小于6度。经河南省地质局建议，对于特别重要的工程和建筑物，可提高一度设防。1.2井田地质特征1.2.1井田地形及煤系地层概述本井田位于淮河冲积平原北部，地面自然标高在+31～+34m之间。地形微向东南倾斜，地势平坦。精查地质报告基本查明了井田的煤层赋存情况、构造情况、煤质以及水文地质条件。本井田属华北上古生界聚煤区，为新生界沉积物所掩盖。据钻孔揭露下伏地层由老至新有：中下奥陶统（O1-2）、中上石炭统（C2-3）及二叠系（P）。（柱状图见附图）。1）中下奥陶统（O1-2）本地层主要由灰色厚层状石灰岩、砾状石灰岩、豹皮状石灰岩以及白云质灰岩所组成。灰岩主要特征是质纯而致密，具多组极为发育的裂隙，被方解石岩脉充填。在井田内只有少数钻孔揭露本地层，揭露最大厚度为117.6m。2）石炭系（C）a．中石炭统本溪组（C2）：本组地层下部主要为灰色铝土质泥岩，厚度一般为6m。上部主要为深灰色～灰色铝土质泥岩，灰色砂质泥岩以及一层不稳定的石灰岩，厚度6～20m，一般厚14m。b．上石炭统太原组（C3）：本组为一套典型的海陆交互沉积岩系。主要由12～15层薄～中厚石灰岩、泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩、砂岩以及4～5层薄煤线交互沉积而成，厚度130～147m，一般137m。3）二叠系（P）a．下二叠统山西组（P1）：本组主要由砂岩、砂质泥岩，泥岩以及1～3层煤（二煤组）所组成。厚度82～120m，平均厚度96m。b．下二叠统下石盒子组（P2）：本组主要由深灰色～灰色泥岩、铝土质泥岩、砂质泥岩、砂岩及4～6层煤（三煤组）组成，厚度45～95m，平均厚度84m。c．上二叠统上石盒子组（P21）：本组地层厚约729m，主要由灰色砂质泥岩、铝土质泥岩、砂岩以及6～9层薄煤线交互而成。d．上二叠统石千峰组（P22）：本组地层主要由平顶山砂岩段，泥灰岩性和石膏钙核段组成，欢度为706m。井田内仅有少数几个钻孔揭露，此地层为不连续地层。4）上第三系（N）：本地层属河湖相沉积a．中新统：本组厚度30～145m，平均厚度101m。主要由米黄～褐黄色中细砂岩、粉砂、粘土质砂及砂质粘土组成。b．上新统（N2）：本统厚37～88m，平均厚70m。主要由砂质粘土夹褐黄细砂、粉砂及粘土质砂组成。5）第四系a．更新统：本组厚度22～48m，平均厚度33m。主要有粉～细砂、粘土，局部为粘土。b．全新统：本组厚度14～32m，平均厚度21m。上部为黄色粘土质砂为主，下部为土黄～褐黄粉细砂。1.2.2构造特征城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧，见图1-2《城郊井田构造纲要图》。整个井田以近北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造。晚古生代中基性岩浆岩活动比较强烈，并对煤层有一定的破坏作用。四洪岗背斜向堂四里禅禅里四城永斜向郊城F30曹楼断陷曹楼F9F6F3F16柏F4洪岗屈庄F3F4小莫庄小莫庄向斜F28F2F7F20蒋阁F5F17F1F14马岗蒋阁向斜马岗背斜背斜轴向斜轴正断层二2煤层露头井田边界二2F12堂柏窑楼四陈斜向楼陈F2二2屈庄向斜窑背斜F21N图1-2城郊井田构造纲要图1.2.3水文地质1）含水层、隔水层及其特征井田内主要有9个含水层组，4个隔水层组。其中，新生界4个含水层组，1个隔水层组；二叠系石盒子组1个含水层组，1个隔水层组；二叠系山西组1个含水层组，1个隔水层段；石炭系太原群2个含水层组，1个隔水层段；奥陶系中下统1个含水层组。a．第四系全新统松散孔隙潜水含水层：此层厚21m左右，砂岩较发育，单位涌水量0.152～4.167×10-3/s.m2，渗透系数0.654～23.06m/d，水位受大气降水影响，属强含水层。b．第四系全新统松散孔隙承压水含水层：此层厚33m左右，中砂层厚21m，单位涌水量0.594×10-3/s.m2，属中等含水层。c．上第三系上部松散孔隙承压水含水层：此层厚70m左右，单位涌水量0.198～0.468×10-3/s.m2，渗透系数为0.476～0.87m/d，属中等含水层。d．新生界底部隔水层：此层厚31m左右，其中粘土层厚25m，可塑性好，分布广泛且稳定，为一良好隔水层。在16线以北变薄，起不到隔水作用。e．下石盒子组三煤组顶板砂岩裂隙承压水含水组：此组厚45m左右，含水层为中、细砂岩，单位涌水量0.000431～0.0399×10-3/s.m2，渗透系数为0.00616～0.361m/d，属弱等含水层。f．山西组二2煤层顶板砂岩裂隙承压水含水组：此组厚52m左右，含水层为中、细砂岩，单位涌水量0.000367～0.0804×10-3/s.m2，渗透系数为0.00172～0.0338m/d，属弱等含水层。g．石盒子与山西组间隔水层：下石盒子组三煤组顶板砂岩含水层山西组二2煤层顶板砂岩含水层之间有厚38m的泥岩、砂质泥岩、铝土岩，且分布稳定，起到了良好的隔水作用。h．山西组与太原群间隔水段：二2煤层底板太原组之间有50m左右的细、粉砂岩和泥岩，岩石致密，为良好的隔水层。i．太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水含水组：此组厚32m左右。全井田发育稳定，岩溶裂隙最为发育，单位涌水量0.125～0.793×10-3/s.m2，渗透系数为0.801～4.904m/d，水量相对丰富，但不急条件不良，属中等含水层。j．太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水含水组：此组厚24m左右。单位涌水量0.121～1.216×10-3/s.m2，渗透系数为0.703～7.473m/d，水量大，属中等含水层。k．太原组上段与下段间隔水层段：太原组上段灰岩含水组与下段灰岩含水组之间主要由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成，为良好的隔水层。h．奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水含水组：此组厚度不详。单位涌水量0.00843～0.704×10-3/s.m2，渗透系数为0.0561～1.878m/d，岩溶裂隙发育不均，富水性明显差异，属中等～强含水层。2）矿井涌水量地质报告中预计矿井涌水量：正常180m3/h最大220m3/h3）井田水文地质类型本井田主要开采下石盒子组三煤组和山西组二2煤层。三煤组以岩层裂隙水为主，水文地质条件简单；二2煤以底板岩溶裂隙水为主，水文地质条件属中等类型。1.2.4开采技术条件1）煤层顶底板三煤组煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，抗压强度一般小于600kg/cm2（局部大于600kg/cm2），稳定性差，管理有一定困难。二2煤层直接顶，底板多为细中粒砂岩，厚层状泥岩（厚度一般大于5m），局部为砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度一般大于600kg/cm2，岩石的完整性，稳定性较好，顶板易于管理，底板一般不易发生底鼓。2）瓦斯、煤尘等井田中各煤层沼气含量15m3/t为高沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。3）地温井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地浊梯度为2.670C/100m，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件及围岩性质本井田主要含煤地层为下二叠统山西组（含三煤）及下石盒子组（含煤4～6层）。两组地层平均总厚177m，含煤7～9层。煤层总平均厚度4.2m。主要可采煤层为二2、三22、三3、和三4煤层。煤层风氧化带深度，通过煤芯煤样化验、分析定为由基岩顶界向下垂深20m。本井田内石炭系、二叠系均为含煤地层。各可采煤层具体埋藏特性如下：1）二2煤层：位于山西组中下部，可采厚度为0.8～5.2m，平均厚度4.2m。煤层结构简单，仅有一层厚度小于0.41m的夹矸，煤层赋存稳定，煤层顶板多为砂质泥岩及中细砂岩，底板多为砂质泥岩及细砂岩。砂岩抗压强度316～1063kg/cm2，泥岩抗压强度433～612kg/cm2。2）三22煤层：位于下石盒子组中部的三煤组中，可采厚度为0.8～4.7m，平均厚度3.8m。结构较简单，含夹矸1～2层，煤层比较赋存稳定，煤层顶板多为砂质泥岩及粉砂岩，底板多为炭质泥岩及砂质泥岩。砂质泥岩抗压强度222～314kg/cm2。砂岩抗压强度312～859kg/cm2。3）三3煤层：位于下石盒子组中部的三煤组上部，可采厚度为1.5～5.2m，平均厚度4.4m。结构比较简单，为较稳定煤层，煤层顶板多为泥岩及砂质泥岩，底板多为砂质泥岩。泥岩抗压强度386kg/cm2。砂岩抗压强度498kg/cm2。4）三4煤层：位于下石盒子组中部的三煤组顶部，可采厚度为0.8～4.6m，平均厚度3.7m。结构比较简单，为局部可采煤层，煤层顶板多为泥岩及砂质泥岩，底板多为砂质泥岩。具体城郊矿可采煤层特征见表1-1。表1-1城郊煤矿可采煤层特征表煤层名称煤层厚度/m(最小-最大)/平均与下煤层间距/m稳定程度煤层结构顶板底板三4(0.8-5.2)/4.28不稳定泥岩夹矸0～1层泥岩及炭质泥岩砂质泥岩三3(0.8-4.7)/3.88-10比较稳定局部有1层泥岩夹矸泥岩及砂质泥岩砂质泥岩三22(1.5-5.2)/4.480比较稳定1～2层泥岩夹矸粉砂岩或砂质泥岩炭质泥岩或泥岩二2(0.8-4.6)/3.7比较稳定局部有1层泥岩夹