1、矿区水文地质条件
(1)含水层特征
寒武—奥陶系(Є –O)石灰岩裂隙岩溶含水层(组)本区位于晋祠泉域的补给一径流区,单位涌水量0.0091/s.m,水位标高821.13m。晋祠泉位于西山矿区东南缘,泉水流量0.18~2.0 m.3/s,1994年断流。出露标高802~805m。
太原组砂岩间夹石灰岩裂隙岩溶含水层(组) 该含3~4层石灰岩和3~5层砂岩,前者分布稳定,后者为透镜状。富水性不均,单位涌水量0.00667 s.m,渗透系数为0.0314 m/d。
二叠系砂岩裂隙含水层(组)该含水小,单位涌水量0.000469~0.00244 1/s.m,渗透系数0.0036~0.0464m/d。
第四系砂砾孔隙潜水 该分布在山前洪积扇和汾河两岸一带,含水中等,单位涌水量0.677 1/s.m,渗透系数3.62m/d。
(2) 隔水层
1.本溪组(C2b)和太原组底部铝质泥岩及砂质泥岩、泥岩为“奥灰”岩溶水与煤和太原组裂隙岩溶水的隔水层。厚约42m。
2.煤系(C3t、P1s)地层中夹在石灰岩裂隙岩溶含水层和砂岩裂隙含水层间的泥岩,砂质泥岩和煤层,并构成平行复合结构,起层间隔水作用。
(3) 地下水流场条件
寒武—奥陶系石灰岩在煤田北部和西部大面积裸露地表,接受大气降水补给,在西山矿区东南沿边山断裂带溢出成泉(晋祠泉群),本矿区为补给—径流区,地下水的总流向自西北向东南流动,在晋中新断陷盆地西边山带汇集,部分以泉水形式排泄(晋祠泉群),部分补给盆地。太原组裂隙岩溶水和二叠系砂岩裂隙水,浅部露头带接受大气降水补给,部分沿沟谷排泄,水量较大,深部水量很小。
(4)充水条件分析
直接充水含水层6、7、8、9号煤层为石灰岩裂隙岩溶水,1、2、3号煤层为砂岩裂隙水,因含水小,对煤层开采影响不大。下伏“奥灰”岩溶水,含水丰富,矿区东南部随老母、东曲、西曲等井田大多在“奥灰”岩溶水水位和汾河侵蚀基准之上,煤层埋藏浅,水文地质条件简单。矿区西北梭峪,镇底城和东曲西部煤层埋藏深,大多在“奥灰”岩溶水位和侵蚀基准之下,但断层不发育,地面与地下水力联系较弱,属水文地质条件中常。屯兰、马兰及东曲北缘近汾河一带煤层埋藏深,有较大地表水体通过,且较大断层发育,地表水与地下水有一定的水力联系,属水文地质条件复杂区。
2、 矿区工程地质条件
(1)上覆松数层厚度及煤层埋藏深度
上覆松数层厚度0~30m,煤层最大埋藏深度400m。
(2)煤层顶底板条件
直接顶板为泥岩,砂质泥岩,局部夹薄煤层或炭质泥岩,属Ⅰ、Ⅱ类顶板。,老顶6、7、8、9号煤层为石灰岩,9号煤层部分为细砂岩,1、2、3号煤层为中、粗砂岩。当煤层之上直接为老顶时,则属IV类(1、2、3),V类(6、7、8、9),9号煤层部分为Ⅲ类。煤层底板为泥岩,砂质泥岩,粉砂岩,及细、中砂岩,后者顶面平整,易于管理。9号煤层底板多为泥岩,常有底鼓现象。
(3) 煤层顶底板及围岩物理力学性质
岩石物理力学试验结果列入下表。
岩石物理力学特征 (Mpa)
岩石名称 |
抗压强度 |
抗压深度 |
抗剪强度 |
石类岩 |
60.8~194.2 |
10.1~23.8 |
20.6~39.4 |
细粉砂岩 |
47.0~116.4 |
6.4~16.7 |
16.3~18.1 |
砂质泥岩 |
5.1~89.6 |
4.4~14.6 |
4.0~12.5 |
细、中砂岩 |
63.0~126.8 |
2.2~3.0 |
10.0~35.1 |
3、矿区环境地质条件
(1)矿区环境地质条件与地质环境问题
矿区为碎屑岩中低山地,西南边缘为中高山地,汾河为狭窄河谷谷地。年平均降雨量632mm,集中在6、7、8月。地震基本烈度为Ⅵ—Ⅶ度,动峰值加速度(g)为0.05~0. 1。
岩土体、山体为碎屑岩,山顶覆盖黄土,汾河及大川河、原平河、屯兰河等河谷为砂质土。
常见的环境地质问题为崩塌(黄土、基岩)、滑坡(黄土、基岩)及潜在不稳定斜坡,7、8月份为雨季,有形成泥石流可能。
(2) 煤矿开采中的地质环境问题
矿区建设首先造成人口密集,人为工程活动强度增大,加重了地质环境的压力,诱发或发生新的地质环境问题。
1.筑路、采石、地下采煤等破坏了山体斜坡的稳定性,导致已经存在的稳定或基本稳定的崩滑体复活,或引发新的崩滑体。
2.地下采煤诱发“地面变形”,黄土覆盖区引发“地面塌陷”,碎屑岩区产生“地裂缝”。
3.在较大河(沟)两侧建厂(矿)、筑路等,挤占河(沟)道,还将生产设备、材料、废渣,以及生活垃圾随意堆放和倾倒,堵塞了河(沟)道,丰富了固体松散物,造成泥石流灾害的可能性增大。
4.加重水土流失,浅层地下水和地表水的漏失与污染。
(3)煤层瓦斯
目前生产矿井均在浅部开采,相对沼气涌出量均<10m3/t.d,属低沼气矿井。深部瓦斯含量将增加。
(4) 煤尘爆炸危险性
煤层爆炸指数为10~20%,最高达40%。煤层爆炸性试验属有爆炸性,火焰长度220mm,加岩粉量40.0%,各煤层均属有爆炸危险性。
(5) 煤的自燃趋势
接煤种分析肥煤、焦煤为易自燃或自然存在自燃倾向.
4、地温
地温梯度一般为1.4℃~3.0℃ /100m,石膏带达4.6℃ /100m,属地温正常区。