矿井水害防治研究.pdf

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1、中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 姓 名：王 强 王 强 摘 要 国家庄井田位于肥城市以西 2 5 K m，处于山东省肥城市湖屯镇内，在肥城煤田的西南部。由于井田所处的地理位置，断裂构造发育，水文地质条件复杂，水害威胁严重。矿井直接充水含水层为四灰、五灰，受区内构造控制，奥灰在 3 1 0 0 m 长地段和四灰、五灰对口接触，为矿井的主要充水含水层。出水几乎全部与断层有关,因此本文介绍了防隔水煤柱的留设。对于底板突水问题可以通过斯列萨列夫公式和突水系数计算出安全隔水层厚度。由于矿井生产受水害威胁严重，因此，水害问题急需解决。在弄清矿井充水水源、充水通道和充水程度以及生产活动对矿井充水的影

2、响之后，对矿井涌水量进行预测，制订矿井水防治措施。根据水文地质条件、放水试验成果和以往工作经验，找到了以注浆堵水为主，其他手段相结合的矿井水防治方法。关键词：关键词：水文地质条件；水害特征；矿井水防治；充水条件；ABSTRACT The mine of GuoJiaZhuang is located in the west of FeiCheng far away in the distance of 25km,which is in the southeast of feicheng coalfield in TunHu town of feicheng in shangdong provi

3、nce.Because of the location,there is a lot of faultage and the condition of hydraulic conductivity is complicated which leads to much water inrush.The direct water-bearing aquifers in coal mines are the Quaternary limestone and the fifth limestone.The Ordovician limestone gets in touch with the Quat

4、ernary limestone and the fifth limestone in the 3100m site,influencing by construct of the area.It is the main water-bearing aquifer.Water inrushes are almost all having something to do with faults.In this paper how to set up coal pillars to prevent water inrushes is in troubled.In order to solve wa

5、ter inrushes from aquifer under coal seams,safety impermeable strata thickness is computed by empirical formula,such as the slesarev-equation and inrush-coefficient.The water harms needed to be solved as quickly as possible because the problems affect the production of the pit seriously.Based on the

6、 investigations of the wellhead、routeway、degree in water-filling and the influences during the production activities,the author prodicts the quantity of mine water discharge and makes the measures of the mining water prevention and cure.Then after the hydrogeological conditions、experiment results an

7、d the experiences of the past are analyzed,the mearsures of the mining water prevention and cure are put forward,the optimum measure to solve it is pouring slurry to tifled mine water,and of course other methods should take into account to combine with.Keywords：Condition of Hydrogeology;Characterist

8、ic of water inrush;Mine water prevention and cure;The condition of water-filling;目 录 1 矿井概况目 录 1 矿井概况1 1.1 矿区地理位置及范围1 1.1.1 井田位置1 1.1.2 井田范围1 1.2 矿区自然地理1 1.3 矿井基本情况1 2 矿井地质及水文地质2 矿井地质及水文地质4 2.1 矿井地质4 2.1.1 地层4 2.1.1 含煤地层7 2.1.3 矿井构造7 2.2 矿井水文地质 1 3 2.2.1 地表水系 1 3 2.2.2 含水层 1 3 2.2.3 各含水层间的水力联系 1 6 2

9、.2.4 隔水层 1 8 2.2.5 断层导水性 1 8 2.2.6 相邻生产矿井对本矿井的影响 1 9 2.2.7 水文地质块段划分 2 0 2.2.8 国家庄水文地质特征 2 1 3 矿区充水因素 3 矿区充水因素 2 2 3.1 矿井充水水源 2 2 3.1.1 地表水 2 2 3.1.2 含水层水 2 2 3.2 矿井充水通道 2 3 3.2.1 断裂构造 2 4 3.2.2 采动裂隙 2 5 3.2.3 钻孔突水 2 9 4 矿井涌水特征 4 矿井涌水特征 3 1 4.1 历年矿井涌水量及其变化 3 1 4.2 矿井涌水因素分析 3 1 4.3 矿井涌水特点及变化规律 3 1 5 矿

10、井水害特征分析 5 矿井水害特征分析 3 2 5.1 突水类型划分 3 2 5.2 历史突水资料的统计分析 3 4 5.2.1 -7 0 m 生产水平3 4 5.2.2 -2 1 0 m 生产水 3 4 5.3 矿井水害隐患分 3 7 5.3.1 地表水 3 8 5.3.2 老空水 3 8 5.3.3 灰岩含水层水 3 8 5.3.4 断层水 3 9 5.3.5 相邻矿矿井水害 3 9 5.3.6 钻孔水 4 0 5.4 矿井突水特征分析 4 0 6 矿井水害的防治方法 6 矿井水害的防治方法 4 2 6.1 国庄矿井水害防治思路和途径4 2 6.1.1 四灰水文地质条件和防治途径 4 2 6

11、.1.2 五灰水文地质条件和防治途径 4 3 6.1.3 奥灰水文地质条件和防治途径 4 4 6.2 排水系统 4 5 6.2.1 -7 0 m 中央泵房 4 5 6.2.2 -2 1 0 m 水平泵房4 5 6.2.3 -8 0 m 水平泵房 4 6 6.3 矿井防水（隔离）设施及其可靠性分析 4 6 6.4 矿井防水煤柱留设 4 6 6.4.1 各矿井边界煤柱 4 7 6.4.2 断层防水煤柱 4 7 6.4.3 其他煤柱 4 7 6.5 矿井井下探放水 4 8 6.5.1 探水钻孔的布置原则 4 8 6.5.2 探水与掘进配合 4 9 6.6 疏干降压 4 9 6.7 注浆改造 5 0

12、6.7.1 注浆材料 5 0 6.7.2 注浆工艺 5 3 6.7.3 动水条件下“三段式组合注浆”研究 5 7 6.7.4 注浆技术的展望 5 7 6.7.5 其他矿井水害防治措施 5 8 7 结论与建议 7 结论与建议 6 0 参考文献 参考文献 6 2 英文原文 英文原文 6 4 中文译文 中文译文 8 8 致谢致谢1 0 5 中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 1 页1 矿区概况 1 矿区概况 1.1 矿区地理位置及范围 1.1.1 井田位置1.1.1 井田位置 肥城矿区位于山东省肥城市境内，东距泰安 4 0 k m，有太平公路及新建的泰肥国家一级公路相通，泰湖铁路专用线经泰安与京

13、沪铁路线相连；北到济南 7 5 k m，有济兖公路从肥城市穿过；向西至聊城有京九线通过，交通十分便利（见图 1.1：肥城矿区交通位置图）。矿区东起肥城市老城镇，西至肥城市石横镇，东西走向长 2 2 k m，南北倾斜宽 2 7 k m，面积 9 8 k m2，矿区地理坐标：东经 1 1 6 4 1 0 5，北纬 3 6 1 2 4 5。矿区四面环山，区内地面标高 6 7.6 1 2 0.5 m，地势比较平坦，村庄及零星建筑物稠密。国庄矿的位置位于本井田位于肥城市以西 2 5 K m，处于山东省肥城市湖屯镇政区内，在肥城煤田的西南部。1.1.2 井田范围1.1.2 井田范围 井田东南以 F 7 断

14、层与白庄矿和平阴小井分界；西北以 F 3、F 2 5 断层与查庄矿为界；F 3-F 2 5 间以湖屯至查庄煤矿专用铁路线与查庄矿为界；南部以人为边界与隆庄矿相邻。井田走向长 6.0 K m,倾斜宽 0.5 1.8 K m ，面积8.5 6 6 7 平方公里。地理坐标：东经 1 1 6 3 2、1 1 6 3 5、，北纬 3 6 1 1、3 6 1 4、。如图 1.1 1.2 矿区自然地理 肥城矿区为四面环山，北高南低，东高西低，向西南开阔的盆地地形，四周出露的中低山高程为+3 0 0+5 4 0 m，为盆地的自然分水岭。盆地内地形比较平坦，为第四系冲积平原。盆地中部地表有汶河水系的康王河经矿区

15、南侧由东流向西南。本区处暖带半湿润季风性气候区，属于大陆性与海洋性气候的过渡型，但偏重于大陆性气候。历年平均降水量为6 6 2.4 6 m m，全年的降水主要集中在7 8 月份；历年平均蒸发量为4 4 2 m m；历年极端气温-2 0+3 9.6oc，历年平均气温为1 3 oc；历年平均相对湿度6 8.2%；历年最大冻土深度4 8 m m；百年一遇最高洪水位为+8 8.2 m，5 0 年一遇最高洪水位为+8 6.5 m；矿区地震强度为里氏六级。1.3 矿井基本情况 国家庄矿 1 9 7 0 年 4 月 1 5 日主井破土兴建，1 9 7 5 年 7 月 1 日投产，设计 能力 4 5万吨/年，

16、设计服务年限 7 5.4年。为地下开采，采煤方法为走向长壁冒落采煤法。1 9 9 0 年 9 月矿井重新核定能力为 6 5 万吨/年，核定服务 中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 2 页 年限 5 2 年；1 9 9 7 年矿井重新核定能力为 4 5 万吨/年，核定服务年限 2 7 年；2 0 0 2 年矿井重新核定能力为 5 0 万吨/年，尚可服务年限 2.8 年。矿井为立井两水平暗斜井开拓，一水平（-7 0 m）为已结束水平，开采第 1、2、3、3、4 层煤，开采范围+1 0-2 2 0 m ;二水平（-2 1 0 m）为现生产水平，开采第 5、五里垢通泰安曹庄矿杨庄矿新 城泰湖线肥城

17、站路穆庄站公平陶阳矿泰兴隆矿白庄矿平阴县查庄矿陶山中心医院市城肥城矿业集团公司湖屯站肥隆庄矿国家庄矿2.0 k m平阴矿陶阳站大封矿王瓜店镇穆柯寨 图1.1 肥城矿区交通位置图石横电厂聊城矿N公泰临路去临清通泰安中一井田中三井田中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 3 页6、7、8、9、1 0、1 0层煤，开采上下界标高+1 6-3 6 0 m。2 0 0 3 年实际产量为 3 0.1 万吨。2 0 0 3 年底资源量为 1 1 1 为 1 9 8.1 万吨；1 1 1 b 为 3 0 2.4 万吨；2 M 1 1 为 8 4.3 万吨；2 S 1 1 为 2 8 3 9.8 万吨；2 S

18、2 2 为 3 9 4 8.8万吨。其中国庄矿井的基本情况如下表：表 1.1 国庄矿区矿井储量表 可采储量中 矿别 工业储量（万吨）可采储量（万吨）受水威胁 村庄压煤 井巷煤柱 有效可采储量（万吨）国庄矿 3 8 7.6 1 9 8.4 1 6 0.1 _ _ 3 8.3 2 矿井地质及水文地质 2 矿井地质及水文地质 2.1 矿井地质 2.1.1 地层 2.1.1 地层 肥城矿区地层区划属于华北地层区鲁西地层分区，对于，国家庄矿区，地层沉积稳定，岩层厚度、岩性变化、地层接触关系等均与鲁西地层分区基本一致。地层自上而下分别为新生界的第四系、第三系；古生界的二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系；太古界

19、泰山群（见图 2.1：肥城地层综合柱状图）。各地层具体情况分述如下：1.第四系（）黄色，以砂质粘土、粘土质砂砾、含砂砾粘土、粘土砂姜层为主，上部为表土,下部为含砂砾粘土和粘土层。厚约 7.5 1 2 0 m,一般为 3 5 6 5 m,平均5 5.0 6 m，呈南薄北厚、西薄东厚的变化趋势。不整合于下伏基岩地层之上。2.老第三系 仅在陶阳井田内有残留，残留厚度最大为 1 5 4 m，主要岩性为浅灰色粉砂岩，夹少量粘土岩。该段地层在陶阳井田西部 1 0 2 5 孔见到。3.三叠系 仅在陶阳井田内有残留，残留厚度最大为 2 0 9 m。主要岩性为紫红色酱紫红色粉砂岩、泥岩及中性细砂岩。该段地层仅在

20、陶阳井田西北深部 1 0 1 7孔见到。4.二叠系（）该地层在矿区内局部存在，残留地层有南往北逐渐增厚，靠近南部区域由于被剥蚀而造成地层缺失。(1)上石盒子组（P21）：厚约 0 3 9 6 m。本组分三段。自下而上为：万山段，厚 0 1 0 4 m；奎山段，厚 0 7 9 m；孝妇河段，厚 0 2 1 3 m。岩性主要为中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 4 页浅黄色、灰白色中粒砂岩与杂色泥质岩以及粉砂岩互层，底部为紫色、青灰色的铝土岩（层）。(2)下石盒子组（P12 ）：厚约 5 5 m。岩性主要为灰灰白色中、细砂岩、粉砂岩及泥岩等，不含煤。底部为灰绿色中、粗粒砂岩，含砾石，为与山西组

21、的分界层。(3)山西组（P1 S）：厚约 1 0 3 1 3 5 m，平均 1 2 3 m。为过度相沉积含煤地层。岩性主要为灰灰白色中粒砂岩和砂泥岩互层。上部以粉砂岩、泥岩为主，砂岩较少；中部和下部以砂岩为主。为主要含煤地段，含煤层，都集中在中部。其中 31煤为主要可采厚约 1 0 3 1 3 5 m，平均 1 2 3 m。为过度相沉积含煤地层。岩性主要为灰灰白色中粒砂岩和砂泥岩互层。上部以粉砂岩、泥岩为主，砂岩较少；中部和下部以砂岩为主。为主要含煤地段，含煤层，都集中在中部。其中 3 1 煤为主要可采煤层，3 I I 煤、煤为局部可采煤层。在煤层及顶底板岩层中主要产苛达木、楔叶木、轮木、细羊

22、齿、芦木等化石。5.石炭系（C）国家庄矿区下石炭统（C1）地层缺失，只有上石炭统太原组（C3）和中石炭统本溪组（C3），中、上石炭统为海陆交互相的含煤沉积，中石炭统本溪组（C3）假整合于中奥陶统地层之上。（1）石炭统太原组（C3）：厚约 1 4 3 1 6 5 m，平均 1 5 5 m。岩性以灰灰黑色粉砂岩为主，浅灰深灰色泥岩、灰灰绿色中、细粉砂岩、粉砂岩与细砂岩互层等相间出现，含石灰岩 5 层，其中一、二、四灰为标志层。石灰岩中主要产腕足类、腹足类、海百合、珊瑚、长身贝、蜓科等化石。一灰上部的中、细砂岩层位为石炭系和二叠系的分界线，两者呈整合接触。太原组共含煤 1 3 层，其中 7、8、9、

23、1 02层煤为主要可采煤层，5上、6、1 01为局部可采煤层，煤层总厚 5.8 3 m，含煤系数为 3.7 4%，煤层顶、底板中含丰富的植物化石。（2）石炭统本溪组（2 b）：厚约 1 5-3 5 m，平均 2 6.4 m。岩性以石灰岩和浅灰深灰色泥岩、砂岩为主，间夹 1 2 层煤线。石灰岩有五灰和不稳定的六灰两层，其中，五灰又称徐家庄灰岩，石灰岩中主要产蜓科、腕足类等化石。本溪组底部含有褐红色铁质泥岩及杂色灰白色铝土质泥岩。6.奥陶系（）厚约 8 0 0 m 左右，上统（O3）缺失，中、下统（O2、O1）主要岩性为青青灰色厚层状灰岩，间夹泥灰岩和角砾岩等，下部为白云质灰岩。含珠角石等化石。主

24、要分布于矿区四周的中低山区，特别是在矿区南部大面积出露，直接接受大气降雨的补给，该层灰岩质纯、致密，裂隙、溶洞特别发育，富水性 中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 5 页群系奥陶灰O2C2奥煤1 0泥灰岩五灰煤1 1无名灰煤8炭系界本溪C3煤9生石原煤6群煤7四灰太二灰煤5煤煤煤层地层系统一灰志层及标系古叠P煤4组西煤3煤2第新界生二四系界系山煤1统综合柱状1.5 8 灰至深灰色,岩性稳定，上部含泥质。岩性为青至青灰色厚层灰岩，间夹泥灰岩，下部为白去质灰岩。极不稳定，局部可采。1 4 3-2 6.2 01 7.4 41 7.3 21.7 64.8 2-1 4.79.0 00.7 0-2.8

25、 41.2 70.8 5-2.01.8 80.5 7-2.63.1 07.8 70-1.3 44.9 31.7 6-8.61.3 30.4 5-2.00.6 51.9 60.7 3-4.6 50.4 80-2.0 12 5.7岩性以石灰岩和浅灰至深灰色泥岩为主。为主要可采煤层，层位稳定。为主要可采煤层，层位稳定。为主要可采煤层，层位稳定。质纯坚硬，含较多的蜒科化石。为主要可采煤层，层位稳定。极不稳定，为局部可采煤层，有时分层。灰至深灰色,层位稳定，上部含泥质。3 58 0 0 1 5-2 4 0极不稳定，局部可采。全井田主要可采煤层，煤层标志层间距(m)0-1.8 00.8 2-4.0 90.

26、5 80-1.5 03.5 00-6.0 80.4 22 1.07.5-1 2 00-1.4 10.5 23 5-6 5厚度(m)层位较稳定。极不稳定，常尖灭特 征主要标志层可采厚度点极少地层1 3 51 0 3-7.5-1 2 0厚度(m)图 2.1 国庄综合地层柱状图 强，为强含水层。其下部的竹叶状灰岩是奥陶系与下伏寒武系的分界线，两中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 6 页者地层呈整合接触。7.寒武系()厚约 600 多米。上部主要为青色厚层竹叶状灰岩及鲕状灰岩，下部主要为紫色页岩及薄层灰岩。主要含三叶虫等化石。分布于矿区北部山区。与下伏地层呈不整合接触。8.太古界泰山群（A r）厚

27、度不详，主要为黑云母斜长石片麻岩、角闪岩、黑云母石英片岩、绿泥片岩、伟晶岩等。分布于矿区北部山区。2.1.2 含煤地层 2.1.2 含煤地层 国家庄井田的煤系地层为华北型石炭二叠系晚古生代含煤地层，包括二叠系山西组、石炭系太原群组，含煤地层总厚度为 2 5 0 m 2 7 5 m，含煤 1 7 层，其中可采煤层 1 0 层（1 2 个分层），既。煤系地层上部被第四纪覆盖，煤系基底为奥陶纪、寒武纪石灰岩，为全隐蔽式有限煤层。1.山西组 山西组共含煤 5 层，煤层总厚度为 4.6 2 m。其中 31煤为主要可采煤层，平均厚度 2.1 9 m；32煤、4 煤为局部可采煤层，全厚 1.2 7 m；山西

28、组含煤系数3.7%。1煤与 31煤间距 1 3.3 6 3 1.4 5 m，平均 2 1.0 0 m；31煤与 32煤间距 0 1 2.9 5 m，平均 5.3 6 m，该两层煤在矿区内局部合并；32煤与 4 煤间距 2 7.8 5 5 2.7 8 m，平均 3 9.7 1 m。2.太原组 太原组共含煤 1 3 层，煤层总厚度 9.9 3 m。其中可采煤层 4 层(分别为 7、8、9、1 02煤)，厚 6.2 4 m；局部可采煤层 3层(分别为 5、6、1 01煤)，全厚2.0 1 m。太原组含煤系数为 6.4%。5 煤与 6 煤间距 4.2 0 3 1.3 7 m，平均 1 7.4 4 m；

29、6 煤与7 煤间距1 0.0 6 2 9.2 6 m，平均1 7,3 2 m；7 煤与8 煤间距1 5.7 3 3 2.5 0 m，平均 2 5.7 0 m;8 煤与 9 煤间距 5.0 4 1 1.7 1 m，平均 7.8 7 m；9 煤与 1 01煤间距0.3 2 4.6 1 m，平均 2.0 m；1 01煤与 1 02煤间距 0 3.8 5 m，平均 1.1 0 m。(详见肥城矿区地层综合柱状图)。3.主要可采煤层情况：31煤：为较稳定的主要可采煤层。厚度 0 6.0 8 m，变化较大,平均厚 3.5 m。变异系数为 3 5.7%，可采性指数为 1.0。7 煤：为稳定的主要可采煤层。厚度

30、 0.4 5 2.0 m，平均为 1.3 3 m，可采性指数为 0.9 6，煤厚变异系数 2 3.9 6%。8 煤：为稳定的主要可采煤层。厚度 0.5 7 2.6 m，平均 1.8 8 m。可采性指数为 0.9 6，煤厚变异系数 2 3.8%。中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 7 页9 煤：为稳定的主要可采煤层。厚度为 0.8 5 2.0 m，平均为 1.2 7 m。可采性指数为 1.0，煤厚变异系数为 1 8.3 4%。1 02煤：为稳定的主要可采煤层。厚度为 0.7 0 2.8 4 m,平均为 1.7 6 m。可采性指数为 1.0，煤厚变异系数为 1 5.6%。2.1.3 矿井构造

31、2.1.3 矿井构造 国家庄井田位于鲁西断块肥城断陷盆地内，基本上是受 F 1 大断层控制的单斜构造。煤田西部又受 F 4断层影响，形成了一个产状平缓的大的地堑构造。在区域构造影响下，又形成了次一级的构造，不完整的地堑、向斜等。基本构造特征：矿井东南和西北边界是 F 7、F 2 5 正断层，两者走向近于平行，倾向相反，形成了该矿井的基本构造形态：地堑构造。在地堑内次一级的构造主要是 F 3、F 2 5 正断层构成的地堑构造，落差 1 0 3 0 m 的正断层和小褶曲等。区内背向斜及中小断层发育的地堑构造。地层走向基本稳定，在N 4 0 E 左右，倾向东南，地层倾角 4 1 5,局部(33 0

32、4 孔)达 3 0,一般在 1 0 左右。上组煤开采结束,下组煤新揭露断层 1 5条,落差在 1 0 2 0 m之间,矿井内大中型断层共计有 4 2 条,都为正断层,是断层较发育矿井.井田内构造情况分述如下:1、褶曲（1）船形向斜 为矿井主要构造，轴向与 F 7-1断层大体一致，-8 0 m水平的 N 3 1 0 0采区和-7 0 m 水平 3 3 0 0、3 1 0 0 0 采区已揭露和控制。南起 1 4 3 孔，北至 G 8 3-2 孔附近，延展长度约 3 3 0 0 m，最大埋深 4 2 2.4 2 m。（西补 5 0 孔 1 0 煤底板-3 5 2.7 m）。南部露头为向斜翘起端，向北

33、倾轴位于 6 3-2 4、4 0 6、7 6-1、西检 2、西补 3 3、西补 5 0、3 0 9、G 8 3-2 孔一线、1 4 3-6 3-2 6 孔间轴向为 N 7 0 E 左右，6 3-2 6 6 3-5 8 孔间变为 N 4 0 E，向北至 3 0 9 孔转为 N 2 0 E，消失于 G 8 3-2 孔附近。该向斜的北翼保存完整，煤层走向在 N 4 0 E 左右，倾向 S E，倾角 8-1 5 3 1 1孔附近达 2 0 3 0：向斜南翼，受 F 7断层组切割破坏，仅保存有下半部分，煤层倾向 N W，倾角 8 1 5。（2）小型褶曲 鞍形构造：位于矿井南翼 F 3 F 2 5 之间，

34、上水平五采区已揭露和控制，在 3 5 0 0石门以南为一小背斜，轴向 N 4 0 E，石门以北为一向斜。轴向 N 3 0E，石门处为背向斜联接处，形似马鞍。（3）鼻状构造：位于矿井北翼 F 3 F 2 5 间，上水平四、八采区已揭露和控制。该构造由两个小背斜联接而成，其轴向由南而北为 S N 向转 N 3 5 E，轴部位于 6 3 3 9、6 3 4 3、G 7 7 4、9 0 孔处，煤层倾角 4 8。中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 8 页（4）南翼背斜：位于 F 3 下盘，上水平一采区内，轴向近东西，轴部位于西补 4，6 3 6 0 孔处，煤层倾角 1 0 1 4，已控制。（5）倾状

35、构造：位于高余采区范围内，开采 3、5、6、7、8 煤已揭露和控制。轴向 N 3 5 E 左右，轴部位于 N 4 0 7、N 4 0 4、N 4 0 6、1 8 4 孔处，倾角 1 0 3 5。2、断层 国庄矿区内断层构造十分发育，由于断层的切割，造成四灰、五灰与奥灰地层多处对口接触，并形成多处地堑、地垒构造。在矿区内一般都作为井田边界，成为控制矿井水文地质边界条件的主要因素。矿区内，断裂构造的主要特点是断层展布方向主要为北东、北北东向，北西向断层较少且主要发育在煤田东部；断层延展距离长、数量多、密度大；断层多为高角度正断层，切割深；局部地段层间滑动构造明显；由于断裂构造十分发育，造成主要含水

36、层水力联系密切，断裂构造是奥灰补给四灰含水层和五灰含水层的主要通道。具体断层介绍如下：F 7 正断层：为矿井东部和东南边界，是控制本矿井的最主要的断层之一，走向 N 0 4 0 E，倾向北西，倾角 6 0 7 5，落差 1 0 0 1 9 5 m，南升北降，向北落差变小，在本矿井内的延伸长度为 6 9 0 0 m，有 5 5 0 0 m 地段四灰、五灰与奥灰对口接触，穿过和控制该断层的钻孔还有 6 3 水 1 5、3 1 5、1 3 5、1 4 8 及一水平 3 6 0 0 石门和 3 8 0 0 石门探查孔，该断层上组已控制，下组煤初步控制。F 2 5正断层：为矿井西北边界，北升南降，与 F

37、 7、F 3断层平行，分别构成地堑向斜和次级地堑。其走向为 N 4 0 E 左右，倾向东南，倾角 6 0 7 5，落差 2 0 1 7 5 m，由南向北变小。矿井内延伸长度为 3 3 0 0 m，太原组地层与下盘五灰、奥灰对口接触。有 6 3 1 1、6 3 5 9 及 3 5 0 0 石门探查孔控制该断层。下盘查庄矿均有巷探揭露，根据巷探控制点初步确定断层倾角 6 07 5,一水平部分采区已控制,二水平基本控制.F 3正断层:为矿井北翼与查庄矿分界,国庄矿在下盘,查庄矿井在上盘,其走向为 N 1 0 9 0,倾向南西(与 F 2 5相对倾斜),倾角 5 0 7 0,落差9 0 3 0 m,南

38、部大,北部小,延伸长度为 6 3 0 0 m,国庄矿井内一、二、四、八采区多处巷探实见该断层，西补 6 0、西检 3、西补 1、6 3 2 8、4 8、奥 3、6 3 3 7、西补 1 5、西补 1 4、G 7 7 2 等钻孔穿过并控制，下组煤一、二、五采区钻孔控制。F 7-1 正断层：是 F 7 断层的分支，本矿井内有 N 奥 4、N 奥 2、N 奥 1、中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 9 页N 6 3 水 1 3、6 3 2 6、6 3 5 5、6 3 3 1、1 7 8、6 3 4 0、2 9 4、西补 9 钻孔穿过和控制，一水平三、六、八、七采区有多处巷探和井下钻孔控制，其走向

39、为 N 0 5 0 E，倾向北西，倾角 4 0 7 5，落差 1 5 1 3 5 m，向北变小，延伸长度为 6 5 0 0 m，上组煤已控制，下组煤基本控制。F 7-2 正断层：位于 F 7 F 7-1 之间，其走向为 N 0 4 0 E，倾向西北，倾角尚未控制，断层落差为 3 0 1 0 0 m，向北变小，延伸长度为 2 7 0 0 m，上组煤已控制。F 7-3 正断层：在 3 5 2 钻孔以西，由 F 7 分支出来，其走向为 N 0 2 0 E，倾向东，倾角 5 0，落差 2 0 1 m，向北变小，延伸长度为 5 5 0 m，-7 0 m 水平3 6 1 1、2 6 0 9 面揭露该断层，

40、已初步控制。F 3-1 正断层：位于 F 3 下盘，G 8 0-2 及八采区巷探揭露该断层，其走向为 N 4 0 5 0 E，倾向西北，倾角 5 0 6 0，落差 3 0 1 0 m,西端均交于 F 3断层.G F 2 4 正断层：位于 7 5 0 0 采区，并于 F 3 断层相连接，二水平 7 5 0 0 采区6 个点揭露该断层，其走向 N 3 0 4 0 E，倾向西北，倾角 5 0 8 0，落差 9 2 2 m，延伸长度 9 0 0 m，在 7 5 0 0 采区掘进中 6 处揭露该断层，下组煤控制。N F 2 正断层：位于 N F 4 和 F 7 断层之间，其走向 N 4 5 E，倾向东南

41、，倾角 5 0 6 5，落差 1 5 2 1 m，延伸长度 1 0 0 0 m，南高余在开采过程中 1 0个点揭露该 断层，高余采区控制。G F 3正断层：位于国庄矿井工业广厂保护煤柱与 F 3-1相连接，在-7 0 m水平大巷东南侧。其走向 S 3 5 1 0 E，倾向西北，倾角 3 0 8 0，落差 2 0 3 0 m，延伸长度 2 4 0 0 m，一水平二、四、八采区控制，二水平集中巷 8个点控制。上组煤和下组煤均控制。G F 1 2正断层：位于 F 3断层的下盘，与南风井之间。并与 F 3断层相连接。其走向 N 1 0 2 0 E，倾向西，倾角5 0 6 5，落差1 2 4 m，延伸长

42、度1 3 7 0 m，一水平一、三采区 2 4 个点控制，控制程度为上组煤控制。G F 1 3正断层：位于南风井以南，其走向 N 8 0 2 0 E，倾向东南，倾角 5 0 8 0，落差 3 2 5 m,延伸长度为 1 2 0 0 m，一水平一、三采区 1 6 个点控制，控制程度：上组煤控制。根据以上统计，矿井内H=1 0 1 9 5 m 的正断层有3 1 条，累计长度为5 6 5 5 0 m，平均 5.3 7 条/K m2，由于断层交叉截切，采区划分受断层影响严重，褶曲具有贯穿矿井南北的船形向斜，南北双翼又各有向、背斜小型褶曲，使地层产状中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 10 页 多起

43、伏变化，根据矿井地质规程各项地质因素复杂程度标准，本矿井构造复杂程度评定：断层为类，褶曲为类复杂地质条件。表2.2 国 家 庄 煤 矿 井 田 断 层 统 计 表 序 号 编 号 走 向 倾 向 倾 角（）落 差（m）断 层 性 质 延 伸长 度(m)控 制 点 控 制 程 度 备 注 1 GF1 N60-20E 西 北 50 70 0-10 正 断 层 750 一 水 平 四、八 采 区7个 点 上 组 煤 控 制 弧 形 2 GF2 N0-90E 西 北 50 70 0-18 正 断 层 1160 一 水 平 二、四 采 区21个 点 上 组 煤 控 制 弧 形 3 GF4 S80-90E

44、 南 41 50 2-15 正 断 层 350 一 水 平 六、八 采 区6个 点 上 组 煤 控 制 4 GF5 N40-50E 西 北 50 85 10-20 正 断 层 750 一 水 平 六 采 区10个点 上 组 煤 控 制 5 GF6 N30-40E 东 南 60 70 10-15 正 断 层 350 一 水 平 六 采 区7个点 头 上 组 煤 控 制 6 GF7 N10E 东 南 60 65 15-20 正 断 层 1150 一 水 平 六 采 区3个点 上 组 煤 控 制 与F7平 行 7 GF8 N30-40E 东 南 63 75 1-15 正 断 层 550 一 水 平

45、六 采 区8个点 上 组 煤 控 制 8 GF9 N10-20E 东 60 10-20 正 断 层 860 一 水 平 十 采 区2个点 上 组 煤 控 制 9 GF10 N40-60E 西 48 60 1-15 正 断 层 780 一 水 平 五 采 区8个点 上 组 煤 控 制 10 GF11 N30E 西 北 57 65 1-10 正 断 层 700 一 水 平 五 采 区7个点 上 组 煤 控 制 11 GF14 N30-40E 西 北 60 85 0-10 正 断 层 600 一 水 平 三 采 区8个点 上 组 煤 控 制 12 GF15 N10-40E 西 北 42 75 1-1

46、5 正 断 层 1700 一 水 平 三 六、十 采 区16个 点 上 组 煤 控 制 13 GF16 N30-80E 东 南 60 75 1-10 正 断 层 700 一 水 平 四 采 区14个点，二 水 平 二 采 区 已 控 制 14 GF17 N20-50E 东 南 50 60 4-10 正 断 层 1080 一 水 平 五 采 区11个点 上 组 煤 控 制 15 GF18 N50-60E 北 45 60 0-15 正 断 层 1100 二 水 平7100采 区5个 点 下 组 煤 控 制 16 GF19 N0-40E 西 北 30 45 20-0 正 断 层 700 二 水 平

47、北 大 巷 出 水点1个 点 下 组 煤 北 大 弧 形 中国矿业大学 2007 届毕业设计 第 11 页 17 GF20 N0-15E 西 北 50 65 0-14 正 断 层 700 一 水 平7200采 区5个 点 下 组 煤 控 制 18 GF21 N20-30E 西 北 06 0-6 正 断 层 750 二 水 平7300采 区8个 点 下 组 煤 控 制 19 GF22 N15-20E 西 北 018 0-18 正 断 层 780 二 水 平7200采 区5个 点 下 组 煤 控 制 20 GF23 N20-30E 东 南 0-13 0-13 正 断 层 450 二 水 平7200

48、采 区6个 点 下 组 煤 控 制 21 GF24 N30-40E 西 北 9-22 9-22 正 断 层 900 二 水 平7500采 区6个 点 下 组 煤 控 制 弧 形 22 GF25 N70-80E 北 3-10 3-10 正 断 层 220 二 水 平7500采 区6个 点 下 组 煤 控 制 23 GF26 N20-30E 西 北 3-12 3-12 正 断 层 250 二 水 平7500采 区4个 点 下 组 煤 控 制 弧 形 24 GF27 N20-30E 东 南 16 10 正 断 层 450 二 水 平8100采 区 泄 水巷 揭 露1个 点 下 组 煤 控 制 弧 形

49、 25 GF15-1 N30-40E 西 北 10-0 10-0 正 断 层 750 一 水 平 十 采 区3个 点 上 组 煤 控 制 26 f3-7 N40-50E 西 北 8 8 正 断 层 700 一 水 平 三 采 区3个 点 上 组 煤 控 制 27 f3-8 N30-45E 西 北 10 10 正 断 层 350 一 采 区 三 采 区2个 点 上 组 煤 控 制 28 NF1 N30-40E 西 北 0-10 0-10 正 断 层 600 南 高 余 矿 开 采 揭 露12个 点 南 高 余 矿 控 制 29 NF4 N35-30E 西 北 8-15 8-15 正 断 层 10

50、00 南 高 余 矿 开 采 揭 露12个 点 南 高 余 矿 控 制 30 F隆 正 东-正 西 北 10 10 正 断 层 1250 一 水 平 二 水 平 揭 露20个 点 上 下 组 煤 控 制 31 F隆1 N40-50E 西 北 0-10 0-10 正 断 层 500 隆 庄 矿 开 采 揭 露3个 点 隆 庄 矿 控 制 合计 31条 180个 点 3、岩浆岩 矿井在生产期间，-7 0 m水平四、六采区、2、3、3、4层巷道见一条自东西向的岩墙，具体位置在 F 3 F 7-1、纬线 4 0 1 0 0 0 0 4 0 1 0 1 0 0 间，该岩墙岩性为灰绿岩，实见宽度为：0.5