1533998853長治市煤礦采煤采空區(qū)及沉陷區(qū)調查報告

1、長治市煤礦采煤采空區(qū)及沉陷區(qū)調查報告第一章 前言一、任務的提出根據(jù)長治市水污染防治工作方案（長政發(fā)20162 號）中“嚴控地下水超采”的安排，要求“開展全市地面沉降區(qū)調查、監(jiān)測工作、劃定地面沉降區(qū)范圍，2016年底前編制并實施長治市地面沉降區(qū)地下水壓采方案”。長治市水利局、長治市國土資源局是此項工作的牽頭負責單位。為配合市水利局完成長治市地面沉降區(qū)地下水壓采方案，作為全市礦山地質環(huán)境行政管理部門，決定煤炭資源開采造成的采空范圍和塌陷范圍進行調查，調查以縣（市市區(qū)）為單位，以地下開采煤炭礦山為重點，以2015年底持證礦山為調查對象，以期查明采空范圍、塌陷范圍、礦井排水量等，為編制長治市地面沉降區(qū)

2、地下水壓采方案提供相關資料。二、報告編制依據(jù)1、長治市水污染防治工作方案（長政發(fā)20162 號）；2、國土資源部地質災害危險性評估技術要求（2008年）；3、國家煤炭工業(yè)局建筑物、水體、伏牛路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程（2006年6月）；4、國家煤炭工業(yè)局mt/t1901-2008煤礦床水文地質、工程地質及環(huán)境地質勘查評價標準（2007年1月）; 5、礦區(qū)水文地質工程地質勘探規(guī)范gb/t 12719-1991；6、地下水監(jiān)測規(guī)范sl/t183-2005；7、長治市人民政府長治市礦產資源總體規(guī)劃2006年-2020年8、相關礦山礦山地質環(huán)境保護與恢復治理方案第二章 長治市自然地理長治市位于

3、山西省東南部，全境位于由太行山太岳山環(huán)繞而成的上黨盆地中?？偯娣e13896平方公里，地理坐標為東經11158031124404，北緯35493708。轄10個縣2個區(qū)1個縣級市，總人口335.36萬人。全市地區(qū)生產總值1195.1億元（2015年）。一、 地形地貌長治市為太行山、太岳山所環(huán)繞，構成高原地形，通稱“沁潞高原”，又稱“上黨盆地”。平川、丘陵、山地分別占總面積的15.9%、33.4%和50.7%，平均海拔高度為1000米，東部太行山的黎城縣歷峪山最高點為2012米，西部太岳山的沁源縣石膏山最高點為2541米。二、氣象長治屬典型暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，全年冬無嚴寒，夏無酷暑，雨熱同

4、季。年平均溫度9. 7度，年平均降水549.2毫米，年平均濕度61%，年日照時數(shù)2311.5-2664.5小時，年平均無霜期在156.8-181.9天，年平均風速為1.1-2.3米/秒。三、水文長治是華北地區(qū)相對富水區(qū)，主要河流有海河流域的濁漳河、清漳河，黃河流域的沁河支流。全市水資源總量為22.96億立方米，其中地表水量為19.86億立方米，地下水量為10.83億立方米，重復水量為7.73億立方米。全市漳澤、后灣、關河3座蓄水一億立方米以上的大型水庫和105座中小型水庫，總庫容量10億立方米。第三章、長治市地質概況一、地層（含煤地層下伏地層至地表地層）各地層由老至新分述如下：（一）奧陶系中統(tǒng)

5、峰峰組（o2f）：僅見于鉆孔中，巖性為深灰色厚層塊狀石灰?guī)r，質地較純，頂部具角礫狀構造，并含方解石細脈和浸染狀黃鐵礦，鉆孔最大揭露厚度29.42m。（二）石炭系1、中統(tǒng)本溪組（c2b）：巖性為灰色鋁土質泥巖，具鮞狀結構，有滑感。底部含黃鐵礦、菱鐵礦細粒和結核，局部富集成山西式鐵礦，厚度變化不大，一般西厚東薄，自北向南尖滅，與下伏峰峰組地層呈平行不整合接觸，厚022.00m，平均9.13m。2、上統(tǒng)太原組（c3t）評估區(qū)東南部外圍局部出露，是本區(qū)主要含煤地層之一，厚99.25139.11m。根據(jù)沉積旋廻、巖性組合特征及含煤性，自下而上可劃分為為c3t1、c3t2、c3t3三個巖性段。（1）第一巖

6、段（c3t1）k1砂巖底至k2灰?guī)r底，由石英砂巖、泥巖、砂質泥巖及煤層組成，頂部含15號、14號煤層，是一套穩(wěn)定的海進等程序沉積，本段厚10.1734.96m，平均18.68m。（2）第二巖段（c3t2）k2灰?guī)r底至k4灰?guī)r頂，由砂質泥巖、薄層砂巖、34層石灰?guī)r及數(shù)層薄煤層組成，是一套多旋廻結構的海陸交替相含煤地層，本段厚28.3164.81m，平均33.88m。（3）第三巖段（c3t3）k4灰?guī)r頂至k7砂巖底。由厚層砂巖、泥巖、灰?guī)r及薄煤層組成，本段厚38.5077.36m，平均61.54m。（三）二疊系1、下統(tǒng)山西組（p1s）本組與太原組形成環(huán)境不同，是一套陸相含煤巖系，與下伏地層連續(xù)沉積

7、，整合接觸。巖性有砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層等，含煤34層，其中3號煤為穩(wěn)定可采煤層，厚41.5260.70m，平均51.75m。2、下統(tǒng)下石盒子組（p1x）下部為灰白黃綠色中粒長石石英砂巖及砂質泥巖，并夾泥巖或薄煤線；中部為砂質泥巖夾砂巖；上部為砂質泥巖及鋁土質泥巖，底部砂巖中常含鐵質暈圈，多呈球狀風化；頂部“桃花泥巖”含鐵質鮞粒，風化后呈小孔洞，色澤鮮艷，分界清楚，是劃分上下石盒子組，對比和預測3號煤層見煤深度的良好標志。厚56.2885.50m，一般厚69.31m左右。整個下石盒子組地層巖性由粗到細粒度韻律明顯，與下伏山西組連續(xù)沉積，整合接觸。3、上統(tǒng)上石盒子組（p2s）廣泛分布于評估區(qū)內

8、各個山梁，出露厚300余m。上石盒子組地層按巖性組合特征可劃分為三個巖性段（p2s1、p2s2、p2s3）。（1）第一巖段（p2s1）下部為黃綠色、杏黃色夾紫紅色砂質泥巖、泥巖及砂巖；底部常為一層不太穩(wěn)定 的黃綠色中粒砂巖，碎屑成分以長石、石英為主，含巖屑成分高，有時見鐵質鮞粒和泥礫，可做輔助標志層；中部為黃綠色砂巖夾砂質泥巖；砂質泥巖中見錳鐵礦透鏡體或結核；上部為杏黃色砂質泥巖夾紫色泥巖，并見數(shù)層不穩(wěn)定的砂巖，厚117.6180.0m，平均125.61m。本段地層以下石盒子組“桃花泥巖”的頂面為標志，與下石盒子組分界，呈整合接觸。（2）第二巖段（p2s2）巖性為杏黃色、暗紫色砂質泥巖夾砂巖，

9、底部以一層中-粗粒長石石英砂巖與第一巖性段分界。厚148.45182.30，平均厚168.80m。（3）第三巖段（p2s3），巖性為杏黃色泥巖、砂巖夾略暗紫色砂質泥巖、泥巖，底部為一層中粗粒長石英砂巖與第二巖性段分界，該段出露不全，僅出露于北部及中部山包上，殘留厚約40m。（四）第四系1、中更新統(tǒng)離石組（q2l）主要巖性為淺紅色亞砂土，常含鈣質結核，夾古土壤層，底部有時見砂、礫石，與下伏地層呈不整合接觸，厚055m，一般厚27.00m。2、上更新統(tǒng)馬蘭組（q3m）廣泛分布于評估區(qū)大小山梁及溝谷兩側，主要巖性為淺黃、黃褐色亞砂土及亞粘土，局部夾鈣質結核，與下伏中更新統(tǒng)為漸變接觸，厚020m，一般

10、厚8.00m。3、全新統(tǒng)汾河組（q4f）主要分布在鮑寨河河谷，以細砂、砂土、礫石為主，是一套近代河床沉積物，厚010m，一般厚3.00m。二、水文地質條件（一）含水層按含水介質的不同，含水地層可綜合劃分為松散巖類、碎屑巖類、碎屑巖夾碳酸鹽巖類及碳酸鹽巖類不同類型的含水巖組。根據(jù)本地區(qū)以往井田勘探地質報告及其它巖溶水資料，長治區(qū)域各含水巖組的水文地質特征簡述如下：1、松散巖類孔隙含水組該含水巖組指第四系松散沉積物。其中主要含水層為發(fā)育于溝谷底部的全新統(tǒng)砂、礫、卵石層與局部地段的上更新統(tǒng)亞砂土層，其它時代的松散堆積物多為隔水層、透水不含水層或弱含水層。上述含水層的厚度對不同等級的水系沉積物而言，差

11、別較大，水位埋深一般較淺，富水性差異也較大，地下水埋藏類型以潛水為主。該含水巖組地下水直接接受大氣降水、河水與碎屑巖裂隙水的補給，往溝谷下游逕流與排泄，在河谷底部尚可下滲補給基巖風化裂隙含水層。地下水的水位、水量、水溫等具有明顯的季節(jié)性動態(tài)變化特征。據(jù)本次工作及附近區(qū)域資料，民井與機井的單井出水量一般為0.0415.00 l/s，單位涌水量為0.011.50 l /s.m。水質類型主要為hco3-camg型、hco3-ca型水，少數(shù)為hco3so4-camg型水等，礦化度一般小于500mg/l。2、碎屑巖類裂隙含水組指以二疊系為主的一套砂巖及泥巖含水巖組。含水層為砂巖，隔水層為泥巖、粉砂質泥巖

12、等。地下水埋藏類型為潛水及承壓水。地表或埋藏較淺的含水層地下水主要為潛水，主要接受降水補給，在溝谷低洼地帶也可接受地表水及第四系孔隙水的補給。其富水性取決于砂巖裂隙發(fā)育程度，一般為弱富水性，局部為中等富水性。地下水位受地形影響因地而異。排泄方式多在地勢低洼處以下降泉的形式排出地表。據(jù)本次工作及鄰區(qū)旱季井泉調查資料：泉涌水量一般為0.0140.5 l /s，水質類型主要為hco3-ca型、hco3-camg型、hco3-cak+na型水；較深部含水層地下水為承壓水，據(jù)鉆孔抽水試驗資料，鉆孔單位涌水量一般為0.00110.10l/sm之間，富水性一般較差，水質類型主要為hco3-camg型、hco

13、3-k+na型水，少數(shù)為hco3so4-camg型水。本含水巖組的淺部含水層地下水水位、水量、水溫等季節(jié)性動態(tài)變化特征顯著。3、碎屑巖夾碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水組指石炭系太原組砂巖、泥巖及灰?guī)r構成的含水巖組，一般埋藏較深。含水層巖性為砂巖及灰?guī)r，隔水層為泥巖與粉砂質泥巖等。地下水埋藏類型主要為承壓水，一般補給條件較差（淺埋時補給條件稍好），砂巖及石灰?guī)r的裂隙與巖溶發(fā)育程度不佳。鉆孔單位涌水量一般為0.000040.065 l/sm，含水層滲透系數(shù)為0.000310.1561m/d，一般富水性很弱，但局部受構造等因素的影響，也有富水性較強的情況。（4）碳酸鹽巖類巖溶含水組指奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r含水巖組

14、，為區(qū)域最主要的含水層。其特點是含水層厚度大，埋藏深、承壓水頭較高。據(jù)延河泉域巖溶水位等值線圖（2003年），辛安泉巖溶水取水工程及開發(fā)利用分布圖（2005年）及長治市水資源評價（2006年）等最新成果區(qū)域水文地質資料，辛安泉域與其以南的巖溶水系統(tǒng)之間區(qū)域巖溶分水嶺（移動性），目前位于長治縣北呈、韓店一帶。井田附近區(qū)域位于上述移動性分水嶺之南，介于延河泉域東北部與三姑泉域西北部之間的接合帶，根據(jù)上述資料分析，應歸屬于三姑泉域，巖溶水位標高600648m，總體流向南東。一般情況下奧陶系峰峰組及上馬家溝組上部灰?guī)r富水性很弱，往深部主要含水層段的巖溶裂隙較發(fā)育，富水性一般較好。該含水組主要靠區(qū)域上灰

15、巖裸露區(qū)或淺埋區(qū)接受大氣降水地表水與上部含水層中地下水通過斷裂帶等途徑向深部的垂向滲漏補給。（二）隔水層1、上第三系、第四系粘土隔水層此類隔水層透水性很差，在上下相鄰含水層之間可起到隔（或相對隔水）作用。2、二疊系砂巖含水層層間隔水層主要由泥巖、粉砂巖等組成，呈層狀分布于各砂巖含水層之間，形成平行復合結構，構造裂隙不甚發(fā)育。無構造溝通情況下構成各含水層間的良好隔水層組。3、石炭系上統(tǒng)太原組上段隔水層由k7砂巖底至k4灰?guī)r頂之間的泥巖、粉砂巖組成，該段地層厚一般24.58m,若無構造溝通或遭受破壞，可成為2號煤層底板良好的隔水層。4、本溪組隔水層主要由該地層中鋁質泥巖、泥巖等組成，厚度約40m，

16、不整合于峰峰組裂隙巖溶層之上。鋁質泥巖及細粒砂巖的k1石英砂巖，隔水性能好，若無構造破壞，能阻隔其上、下含水層之間的水力聯(lián)系，構成奧灰含水層的直接隔水頂板。（三）含水層的補給、徑流、排泄條件1、區(qū)內第四系砂礫層孔隙含水層分布不廣，沉積不厚，地下水主要接受大氣降水補給，同時接受礦坑排水的補給，地下水沿河谷向下徑流排泄。2、二疊系砂巖裂隙含水層區(qū)內大面積出露，主要接受大氣降水、第四系及地表水補給，主要以層間運移為主，在適宜的條件下又以泉的形式排泄于地表或第四系含水層。3、山西組、太原組含水層在北部溝谷埋藏淺，補給條件好，以層間運移為主，在一定條件下以泉的形式排泄或向深部奧灰排泄。4、奧灰?guī)r溶裂隙含

17、水層，主要在西部裸露區(qū)直接接受大氣降水和地表水補給，其次是在覆蓋區(qū)其上覆含水層通過構造的補給，沿地層走向運移為主，以層狀徑流方式順層徑流，以泉和人工開采奧灰?guī)r溶水排泄的形式排泄。第五章 長治市煤礦采空區(qū)塌陷區(qū)調查一、長治煤炭資源開發(fā)基本情況全市含煤面積8500平方公里，占國土面積的61%，地質儲量606億噸，探明儲量274億噸，年生產規(guī)模為14535噸。截止20115年12月，全市共有煤炭礦山122座，分布在9個縣（市區(qū)），其中沁源30座、長治縣32座、襄垣縣19座、潞城市3座、武鄉(xiāng)縣13座、屯留縣5座、長子縣8座、壺關縣5座、郊區(qū)7座。2015年全市煤炭產量為14301.7萬噸（其中地方煤礦

18、煤炭產量為5663.7萬噸）。二、主要開采煤層（一）1號煤層（沁源礦區(qū)）位于山西組上部，上距k8砂巖2.50-15.96m，平均8.07m，煤層厚度0.60-1.61m，平均0.88m。該煤層可采面積占88%，厚度變化系數(shù)（變異系數(shù)）為36%，因此，屬較穩(wěn)定大部可采煤層。（二）2號煤層(沁源礦區(qū))位于山西組中部，上距1號煤層15.72-27.20m，平均間距20.45m，煤層厚度1.30-2.29m，平均1.89m。變化規(guī)律西厚東薄，變化不大。煤層結構簡單，屬穩(wěn)定可采煤層。（三）3號煤層賦存于山西組中下部，是目前開采的第一水平主采煤層，層位與厚度穩(wěn)定，一般距太原組最高一層海相層約1520米，距

19、山西組的底砂巖（k7）約10 15米。煤層厚度在市域內總體上為南厚北薄，襄垣屯留長治間為一富煤中心，厚度最小3.10米，最大8.40，米向南向北向本均變薄，煤層結構簡單。武鄉(xiāng)礦區(qū)厚度在2.204.70米之間，平均1.90米，局部地段不可采；沁源礦區(qū)南部發(fā)育較差，北中部稍好，為不穩(wěn)定局部可，煤層直接頂主要淡泥巖或炭質泥巖，老頂為砂巖，底板多為泥巖、粉砂巖。（四）10（9+10）號煤層（沁源礦區(qū)）位于太原組下段頂部，上距3號煤層平均71.06m，厚度為1.02-1.40m，平均1.23m，變化不大,與9號煤層合并,厚度2.04-3.16m，平均2.64m，在分叉區(qū)10號煤層無夾矸，合并區(qū)9+10號

20、煤層含1-2層夾矸。煤層頂板合并區(qū)為石灰?guī)r，分叉區(qū)為泥巖或粉砂巖，底板為泥巖或粉砂巖，西部為細粒砂巖。屬穩(wěn)定可采煤層。（五）11號煤層（沁源礦區(qū)）位于太原組下段頂部，上距10號煤層17.83-22.80m，平均19.85m，間距變化不大,煤層厚度1.03-2.95m，平均2.05m。厚度變化規(guī)律表現(xiàn)為西南部厚、東部和北部較薄。煤層結構簡單至較復雜，含0-2層夾矸，夾矸巖性多為泥巖。煤層頂板多為泥巖，個別為粉砂巖或細粒砂巖，底板為泥巖、炭質泥巖或粉砂巖，屬穩(wěn)定可采煤層。（六）15號煤層位于太原組下部，上距3號煤層底96.54-114.69m，平均104.75m，埋深127.83-568.9m，煤

21、層厚2.56-5.97m，平均3.94m，屬穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層，見圖2-5。煤層直接頂板為泥巖或k2石灰?guī)r，老頂為k2灰?guī)r，底板為泥巖、砂質泥巖，局部為炭質泥巖。煤層結構簡單復雜，含04層夾矸，三、調查工作開展情況及調查成果（一）調查工作的組織本次調查以縣（市、區(qū)）為單位，由各縣（市、區(qū)）國土資源局組織本轄區(qū)內礦山自行上報，主要內容包括：1、礦區(qū)范圍（坐標、面積）、開采煤層（層位、厚度、開采工藝）、開采標高（深度）、塌陷規(guī)律、采空（塌陷）區(qū)范圍（坐標、面積、治理面積）；2、礦井涌水（層位、最大涌水量、正常涌水量）資料，礦井排水量資料；3各類保安煤柱留設情況等資料。以上資料由各縣（市、區(qū)）國土資

22、源局負責收集、梳理、匯總相關資料，并統(tǒng)一報市國土資源局。（二）調查成果本次調查對象為122座持有效采礦許可證的煤炭礦山，其中112礦山自行上報了相關資料，10 座停產（建）礦山由所在轄區(qū)國土資源局根據(jù)換發(fā)采礦許可證時的環(huán)境評價報告上報了相關數(shù)據(jù)。本次調收集了山西省第四地質工程勘察院編制的沁源縣煤礦采煤深陷區(qū)地質災害調查報告（30座煤礦）一份，各類圖紙35份，各礦山情況說明書村材料及基本情況表112份，其它相關資料84份。經統(tǒng)計，122座煤礦礦區(qū)面積為1824.099平方公里，采空面積113.6661平方公里（塌陷） 總面積為157.5688平方公里，治理面積為42.2158平方公里。122座煤

23、礦最大涌水量為184745.7立方米/天，正常涌水量為116980立方米/天。第六章、煤礦開采采空塌陷影響分析一、煤礦開采塌陷分析根據(jù)統(tǒng)計，長治市現(xiàn)有煤礦均采用傾斜（走向）長壁后退式，綜采一次采（煤層）全高采煤方法，厚煤層均采用放頂煤工藝，頂板管理采用全部垮落法。根據(jù)”三下”采煤規(guī)程用下式計進行計算：t=2.5h0式中：t地表移動延續(xù)時間，d；h0工作面平均采深，m。長治市煤礦開采后地表移動理論時間隨開采深度的不同為1.5-4.5年不等，。由于采空區(qū)完全充填、冒落物的充分壓密以及煤柱的變形等因素都影響地表移動，因而地表移動變形可能會延續(xù)更長的時間。由于各礦山均未設置深陷觀測點，本次調查未收集到

24、開采后地面變形資料。根據(jù)“三下”采煤規(guī)程中的經驗公式及概率積分法進行開采后地面塌陷的預計，分別計算已有采空區(qū)及未來煤層開采后可能對地表的影響程度，預計煤層開采后地表最大下沉值為開采煤層總采高的75%-85%，特殊情況與采高同值。礦山服務期內礦區(qū)范圍內全部發(fā)生地面沉降，同時礦區(qū)范圍外推不同距離范圍也將出現(xiàn)不同程序的地面沉降。二、煤礦開采對含水層影響分析（一）煤層開采對含水層的影響開采1號煤層，導水裂縫帶最大高度為28.76m，開采2號煤層導水裂縫帶最大高度37.49m，而1-2號煤層層間距介于15.27-27.20m，平均20.45m，開采2號煤層導水裂縫帶會貫通1號煤層，最終形成的導水裂縫帶高度49.21m，采空區(qū)導水裂隙帶影響到k8砂巖含水層，對該含水層結構造成破壞。1、2號煤層形成導水裂隙帶影響到k8砂巖含水層，對其下伏隔水層造成了破壞，進而破壞了含水層結構。開采3號煤層煤影響與破壞的主要為山西組下部砂巖和二疊系碎屑巖裂隙含水層，這些含水層補給條件差，補給來源少。受礦井排水影響及煤層開采后頂板冒落、開裂、下沉、松弛擾動，上部碎屑巖類裂隙含水層和孔隙含水層巖組結構遭到破壞，地下水沿采動裂隙產生垂直下滲，其排泄途