乡宁矿区煤炭开采地质条件

1、 矿区水文地质条件

（！） 含水层特征

第四系松散层含水层组  该含水层组零星出露于沟谷中。岩性为近代冲积洪积砂层，透水性良好，直接受大气降水及地表径流补给。单位涌水量为0.047～0.91 L/s.m；渗透系数（k值）为2.219～68.74 m/d。对浅部煤层有充水影响。

上、下石盒子组及山西组砂岩裂隙含水岩组  该含水岩组覆于煤层之上，为上煤组煤层的直接充水含水层。在乡宁断挠带以东大部剥蚀，部分位于当地侵蚀基准面以上，为潜水；在其西北部为潜水或承压水；其上部当位于当地侵蚀基准面之上时，以泉水的形式排泄，泉水流量为0.014～092 L/s。水位标高为668～921米，为弱含水层。

太原组碎屑岩夹石灰岩裂隙岩溶含水岩组  该含水岩组出露于乡宁断挠带附近，为下煤组煤层的直接充水含水层。浅部地表有泉水涌水，流量为0.002～0.102 L/s.m；深部为承压水，单位涌水量为0.0002～0.208 L/s.m，水位标高为577.73～802米，为弱含水层。

奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水岩组  该含水岩组出露于乡宁断挠带东南部，裸露面积大，补给范围广，为本区主要含水层。据钻孔抽水试验，单位涌水量为0.0005～0.002 L/s，水位标高在王家岭区为816.24～642.75米，赵家湾区为560～655米。

（2）隔水层  本区隔水层有两类：

1) 石炭系、二叠系层间隔水层  在砂岩、石炭系之间夹有泥质岩和煤层，前两者为含水层，后两者为隔水层，其厚度为几十厘米至20余米。

2) 本溪组隔水层  在10号主煤层与奥陶系石灰岩之间，为铝质泥岩、泥岩和煤层，厚度为30～40米。

（3）地下水补、径、排条件

1) 第四系松散层孔隙水  主要由大气降水补给，部分由河水侧向补给。以潜水形式随地形由高处向低处径流，向沟谷排泄，部分补给下伏基岩裂隙水。

2) 煤系及其上覆碎屑岩裂隙水和碎屑岩夹石灰岩岩溶裂隙水  在裸露区接受大气降水补给，在沟谷还接受河水和第四系孔隙水的补给。在浅埋区为潜水，在当地侵蚀基准面以上径流路程很短，接受大气降水后很快在沟谷中排泄。在侵蚀基准面以下随岩层产状向深部径流而成为层间承压水。在无构造联通的情况下一般上下层间无水力联系。本区岩层产状总体为走向北东向北西倾斜。故总的来看，东南部为碎屑岩裂隙水的补给区，向西或西北径流，西部和西北部为层间承压水，个别钻孔揭露后发生涌水。

3) 奥陶系石灰岩裂隙岩溶水   东南部大面积为裸露区接受大气降水和河水补给，在深埋区为层间承压水。地下水的补、径、排条件在3个水文地质单元中已有叙述。

2、瓦斯

区内生产煤矿多为低沼气矿井，相对沼气涌出量均小于10 m³/t。如老窑头矿，相对沼气涌出量为6.09 m³/t，相对二氧化碳涌出量为11.82 m³/t。

历次勘探钻孔中采集了煤层瓦斯样，并进行了试验，各煤层的瓦斯含量列入下表。

煤层瓦斯成分含量表 (c.c/g.r)

根据钻孔瓦斯分布，在挠褶带附近，甲烷含量很低，甚至不含甲烷，向深部甲烷含量逐渐增高。根据赵家湾区的资料，2、10号煤层“甲烷含量等值线图”显示出与最大镜煤反射率（R_max）等值线图相似的畸变图形，表明煤变质程度与甲烷含量有密切关系，即随煤级升高，甲烷含量也相应增高。按瓦斯成分划分的瓦斯带，浅部为二氧化碳~氮气（CO₂~N₂）带、往深部逐渐演变为氮气—沼气（N₂~CH₄）带至沼气（CH₄），但以氮气—沼气带为主。

由此可见，瓦斯的分布有下列规律性：①在垂向上瓦斯含量山西组煤层一般小于太原组煤层；②同一煤层瓦斯含量随埋深的增大而增加；③矿井相对沼气涌出量与开采深度和产量成正比，浅部开采的低沼气矿井，往深部有可能升为高沼气矿井，所以即便是低沼气矿井也要加强瓦斯的监测工作，强化管理，确保安全生产。

3、 煤尘

    在王家岭区和赵家湾区勘探中，均从钻孔和矿井中采集了煤尘煤样，并进行了煤尘爆炸性试验，结果证实，2号煤层火焰长度50 mm，加岩粉量60~80%，10号煤层火焰长30~45 mm，加岩粉量60%，均具有爆炸性。

4、地温

在王家岭区和赵家湾区勘探中都选择部分钻孔进行简易的地球物理测温工作。地温梯度一般为<3 ℃～4 ℃/100米，1084孔，孔深200米为14℃，孔深300米为18℃，孔深400米为18.5℃，孔深500米为21.4℃，地温梯度为0.5～4℃/100米。ZK123号孔，2号煤层深约408米，地温为23.5℃，10号煤层深约466米，地温为25.8℃，两者深度差约58米，地温差2.3℃，地温梯度为3.98 ℃/100米。