1、1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1交通位置孔庄煤矿位于江苏省徐州市西北大约80km处，井田位于江苏省沛县和山东省微山县境内，其东为山东省微山县金源煤矿，南、北分别是江苏天能集团的沛城煤矿和上海大屯能源股份有限公司的徐庄煤矿。矿区交通方便，有徐（州）沛（屯）铁路专用线，在沙塘与陇海铁路接轨，全长82.87km，有矿区支线到达孔庄煤矿。区内公路四通八达，徐州济宁省级公路纵贯矿区南北，矿区内连通中心区和各矿的公路、铁路通畅。京杭大运河从矿区东部通过，可供100t级机船常年航行，水路交通也较方便，详见矿区交通位置图(图1-1)。图1-1孔庄矿交通位置图1.1.2地形、地貌孔庄井田地貌
2、属黄淮冲积平原，为第四系地层覆盖地区，地势较平坦，地表广泛分布古黄河泛滥的砂质粘土，水系发育，地形西高东低，陆地地面高程大部分在33.035.5m之间，东部昭阳湖湖底高程为32.0m左右，井田内湖堤高程为38.840.0m，历年最高洪水位为37.01m（1957年）。1.1.3河流及水体孔庄井田位于区域水文地质单元的南部，井田范围内地表为古黄河泛滥区，广泛分布粉砂土堆积物，地面标高33.035.5m，地势西高东低，地表水系较发育，主要有昭阳湖、京杭运河、挖工庄河、苏北堤河。井田的东延扩区处于昭阳湖区内，丰水期水深2m以内，枯水期为沼泽地，湖底高程为32m左右。历史上最高洪水位是1957年的37
3、.01m。京杭运河自北而南流经井田东部，河面宽约800m，挖工庄河自西南至东北经井田北部汇入京杭运河、苏北堤河、顺堤河由北而南横贯井田中部，河宽3040m。1.1.4气象及地震本区属黄河流域与长江流域过渡性气候，为季风型大陆性气候，冬季严寒干燥，夏季炎热多雨。据沛县气象站资料：历年来平均降雨量738.2mm，最大降雨量1290.1mm（2003年），最小降雨量425.9 mm（1988年），最大日降雨量为340.7mm（1971年8月9日），大气降水多集中在7、8月份，年平均蒸发量为1475.1mm。年平均气温为14.2，日最高气温为40.3（1972年6月11日），日最低气温为-15.7(1
4、990年2月1日)。历年最大冻土层深度19.0cm（1969年），平均为12.0cm。该地区多季节风，春夏季多东南风，秋冬季多偏北风，全年以东南偏东风为主，平均风速2.1m/s，最大风速20.0m/s,湖区风力一般在5级左右，雷暴期在49月份。根据国家颁布的地震动参数区划图GB18306-2001标准，大屯矿区地震动峰值加速度处于0.05至0.10g烈度分界线附近，大部分是0.10g，部分是0.05g。1.1.5矿区经济概况沛县为全国重要商品粮生产基地，微山湖大米为优良无公害大米，且本区工业经济发展迅速。已形成机械、食品、化工、纺织四大工业体系。沛县又是全国重要的煤炭生产基地。1.1.6水源及
5、电源矿区内供作水源的有第四系地下水，地表的湖水和河水，水质一般较好。孔庄矿的生活用水取自第四系地下水，生产用水为井下排水经过处理后使用。矿区内水资源可靠、丰富，能满足生产建设的需要。大屯矿区现有装机容量130MW火力发电厂和24MW矸石热电厂，主要供应矿区生产和生活需要，其余部分并入徐州电网。矿井用电接自发电厂，因此用电可靠。1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造本区为全掩盖式煤田，属华北型石炭二叠系含煤地层，地层走向NE60，倾角416，平均14，呈浅部缓，深部陡的单斜构造。地层综合柱状图如图1-2所示。区内钻探揭露的最老地层为奥陶系（O），本区在太古界的结晶基底上沉积了震旦系、寒武系、中
6、下奥陶统地层。由于加里东运动影响，上奥陶统至下石炭统地层缺失，在中奥陶统的侵蚀面上，广泛沉积了中上石炭统、二叠系、侏罗白垩系（地层不全）、第三系、第四系等地层。现将地层由老到新分述如下：(1)奥陶系（O）该层揭露最大厚度为48.30m，岩性为浅灰色，灰色，灰褐色厚层状石灰岩，白云质灰岩，隐晶质，质较纯，致密坚硬，裂隙发育且被方解石及泥质充填，与上覆地层假整合接触。(2)中石灰组本溪组（C2b）该组地层厚度为23.8746.91m，平均厚度为33.92m，该组底部主要有紫红色含铁质泥岩及铝质泥岩组成。上部以灰白色，棕褐色灰岩为主，间夹灰色，灰绿色泥岩及铝土质泥岩，与上覆地层成整合接触。(3)上石
7、炭统太原组（C3t）该组两极厚度为137161.96m，平均厚度为154.67m。由灰黑色，灰色砂质泥岩，砂岩，灰岩及煤层组成，为一套海陆相互含煤沉积。可采煤层17、21号煤层位于本组的中下部，与上覆地层假整合接触。(4)下二叠统（P11sh）该组为区内主要含煤地层。两极厚度为92.67136.13m。平均厚度为109.29m，由灰色，深灰色砂质泥岩，泥岩，砂岩组成，含煤2层，即7、8煤层，7、8煤层为本区主采煤层，赋存于本组地层中下部。含煤总厚度为9m。与上覆地层整合接触。(5)下二叠统下石盒子组（P21sh）该组地层在安全区发育，两极厚度为187.21293.00m，平均厚度为223.5m
8、，在西部的浅部较薄，深部较厚，由西至东有变厚的总趋势。岩性主要为杂色，灰绿色泥岩及灰白，灰绿色砂岩组成。下部一层为不稳定煤线，与上覆地层呈整合接触。(6)上二叠统下石盒子组（P12ss）本组揭露最大残厚321.56m。因其顶部与侏罗白晋的底界砾岩或第四系呈不整合接触，故厚度变化较大，且西薄东厚的总趋势。岩性为紫红，灰绿色中粗粒石灰砂岩，间杂泥岩，砂质泥岩，杂质，紫红色，灰绿色泥岩，砂质泥岩组成，间夹灰绿色细砂岩，与上覆地层不整合接触。1.2.2地质构造特征矿区内断层北东走向，呈现北西升，南东降的阶梯块段。井田东部有两条大断层，一个可作为井田边界。西部构造比较简单，发育着一些小的可以忽略的断层。
9、地质构造整体比较简单。1.2.3水文地质特征含水层：孔庄井田为黄淮冲积平原一部分，第四系地层较厚，其中3隔、4隔、5隔厚度大，隔水性能强，有效阻隔了大气降水、地表水以及第四系中上部含水层水与第四系底部含水层水、基岩地下水的水力联系。在开采山西组7、8号煤层时，主要充水含水层为第四系底含、煤层顶板砂岩、四灰含水层。表1.1 矿井水文地质类型表类 别分类依据水文地质条件评价所属类型采掘破坏和影响的含水层含水层性质及补给条件底含水底含较厚，富水性较强，直接覆盖在煤层露头及基岩面上，与基岩各含水层发生水力联系，也是开采浅部煤层时的直接充水水源。湖下区域底含水接近疏干。中等7煤层顶板砂岩水含水性弱，以静
10、储量为主，易疏干，在露头处接受底含水补给，在有些断层附近接受四灰水补给，补给量较差，对矿井安全无威胁。简单四灰水井田内多次揭露，浅部裂隙发育，含水性较强，越往深部裂隙发育越差，含水性也较差。目前6采区-150总回出水点已干枯，-375大巷出水量37m3/h,含水层在露头区接受第四系底含水补给，补给条件较好。中等单位涌水量q/ls-1m-1底含水0.076-0.226中等7煤层顶板砂岩水K5号孔：0.06简单四灰水K17号孔：0.536 20-39号孔:0.258中等矿井涌水量/m3h-1年平均185中等最 大345开采受水害影响程度采掘工程受水害影响，但一般不威胁矿井安全中等防治水工作难易程度
11、防治水工作易于进行，防治效果较好，没有发生水害事故中等本井田从投产至今，开采的只是山西组的7、8号煤层，对煤层开采影响较大的含水层主要是7煤顶板砂岩含水层、太原组L4（四灰）含水层和第四系底含。今后很长一段时期内，矿井还只开采山西组7、8号煤层，开采活动主要集中在湖下，因此，各含水层水文地质参数的选用以及各含水层防治水的难易程度均以湖下为首选，经过对影响含水层的富水特性、补给条件、单位涌水量以及矿井涌水量和防治水的难易程度等因素综合评定，孔庄矿矿井的水文地质条件为中等（中煤总生字1992第57号批复结果也是类），详细情况见表1.1。矿井涌水量：矿井充水水源分析,矿井涌水主要包括第四系底部含水层
12、水、石盒子组分界砂岩水、煤层顶板砂岩裂隙水、四灰水、防尘注浆水，其中第四系底部含水层水12.5m3/h，占6.6%，石盒子组分界砂岩水25m3/h,占13.2%,煤层顶板砂岩裂隙水75.5m3/h，占39.8%，四灰水62m3/h,占32.6%，防尘注浆水16m3/h,占8.4%，合计2006年底矿井涌水量为190m3/h。1.2.4其它有益矿物井田内有益矿产有铝土矿、菱铁矿、石灰岩、煤层及顶底板、夹矸中的稀有分散元素等，根据钻孔采样化验资料可知只有个别样品达到工业品位的要求，均没有工业开采的价值。1.3煤层特征1.3.1煤层井田内主要含煤地层有石炭系太原组及二叠系山西组。山西组含煤4层，其中
13、7、8煤层为本区的主要可采煤层。太原组含煤13层，其中17煤层为局部可采的不稳定煤层，21煤层为全区磕碜的较稳定煤层。各可采煤层分述如下：(1)7号煤层：位于山西组中下部，是主要可采煤层之一。煤层厚度为0.286.46m，平均厚度5.00m，夹矸一般为13层，少数为45层，夹矸岩性多为岩浆岩。(2)8号煤层：位于山西组底部，上距7号煤层4.1740.18m，下距太原组顶界一般厚度为17.26m，厚度0.295.96m，平均厚4.00m，往深部及东部夹矸较少，煤层结构简单。(3)17号煤层：位于太原组中部，上距8号煤层底板一般厚度约100m，厚度0.191.30m，平均厚度0.86m，厚度变化不
14、大，总体形势为西薄东厚。(4)21号煤层：位于太原组的下部，上距17号煤约50m，厚度0.181.68m，平均厚度0.92m，煤层结构较为复杂，在岩浆岩石侵入区夹矸岩性多为岩浆岩，夹矸层数一般23层。各可采煤层特征见表1.2。表1.2 各主要可采煤层特征表 单位：m煤层最小最大平均厚度顶板岩性底板岩性夹矸两极厚度层数夹矸岩性层 间 距区 间间 距72.006.525.00砂质泥岩、泥岩、细砂岩砂质泥岩、泥岩、细砂岩0.051.9712泥岩砂质泥岩炭质泥岩岩浆岩772.2180.295.964.00砂质泥岩、 泥岩、细砂岩砂泥岩、泥岩0.141.0812泥岩砂质泥岩炭质泥岩岩浆岩7816.12170.191.300.86泥岩、炭质泥岩石灰岩、泥岩0.100.6412泥岩岩浆岩817101.58210.181.680.92石 灰 岩砂质泥岩、泥岩、细砂岩0.140.9412砂质泥岩泥岩岩浆岩细砂岩172150.00表1.3 各 煤 层 煤 质 特 征 表煤层编号项目781721原煤灰分/Ad%7.15-25.9114.36(107)6.33-40.3212.64(75)10.83-29.2218.38(17)3.50-29.1112.91(24)全硫/St,d%0.17-1.290.54(92)0.10-2.380.96(
