1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置、及交通祁南煤矿位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境内北距宿州市约23km,南距蚌埠市约70km矿井北部以第10勘探线与淮北矿业集团桃园矿毗邻,东部与皖北矿务局祁东煤矿分界,浅部止于二叠系山西组8煤层露头;深部以8煤层-700m水平地面投影为界,走向长约7.8km,宽约0.93~3.55km,矿井面积约24km2图1.1 矿区交通位置图本矿井交通极为方便,京沪铁路从本区东北通过,北距宿州站约23km,东距芦岭站12.5km;青芦支线从矿井北部通过,矿井铁路运输专用线在宋庄站与青芦铁路接轨;206国道宿(州)蚌(埠)段从矿井中部穿过,公路可直通徐州、阜阳、淮北、淮南、河南省永城等地矿井内有淮河支流浍河通过,乘船可进入淮河和洪泽湖1.1.2地形与建筑物概况和地表水淮北煤田位于淮北平原的北部,在地貌单元上属于华北大平原的一部分,为黄河、淮河水系形成的冲积平原除肖县、濉溪、宿县北部有震旦、寒武、奥陶系岩层出露形成剥蚀残丘低山外,绝大部分地区被第四、第三系松散层覆盖,形成平原地形低山的海拔标高为180~408m,平原地区标高一般为20~50m地势总体上由西北向东南微微倾斜。
祁南矿周围村庄建筑物大多为砖石结构,片石基础,砖墙,人字形屋顶或平屋顶,砌筑时多采用黄泥石灰浆砌筑,水泥砂浆勾缝,抗变形能力较弱部分房屋为一层砖木结构,毛石基础,砖墙和机瓦屋面,门和窗户采用平砌砖碹和钢筋砖过梁 ,一般3间或4间连在一起,长度不超过20m另有少数房屋为泥土墙草顶,年久失修,抗变形能力极差祁南矿地势较为平坦,北高南低,地面标高17.20~23.80m,一般22m左右,矿内人工开挖数条近南北向泄水沟,最大的为澥浍新河,其作用主要是防洪排涝,它们自北向南或由南向北汇于浍河集中排泄矿内的最大地表水体是浍河,它从本矿的中北部斜穿而过,河水自西北流向东南浍河及其支流和人工沟渠组成了密如蛛网的地表水系浍河属淮河的支流,为一季节性河流河床蜿延曲折,宽50~150m,深3~5m,两岸有人工河堤,每年7~9月为雨季,一般流量5~10m3/s,枯水季节每年10月至次年3月,干旱严重季节甚至断流历史上浍河最高洪水位为24.5m,近几年据水文资料记载,丰水期最高洪水位祁县闸上游达20.75m,下游达20.70m(1984年),枯水期最低水位上游17.22m,下游16.70m历年最大洪峰流量临涣站865m3/s(1965年),固镇闸1340m3/s(1954年),历年最低流量为零,历年平均流量临涣站7.85m3/s,固镇闸为23.2m3/s。
浍河发源于河南省商丘地区,上游由东沙河与包河在临涣集附近汇合而成,属中小型季节性河流,五十年代以来曾发生过三次较大水灾,分别为1954年7月17日,1963年6月30日和1965年7月16日,其中1965年水灾最大,浍河洪峰达最大流量,本矿所在范围内普遍积水1m左右1967年新汴河开挖以后,增强了区域内泄洪能力,浍河水从未溢出河床,根除了区域内水患从水文地质图上看,浍河与各主采煤层露头线投影成30~60的角度斜交,但由于有隔水层特别是新生界第三隔水层的存在,使地表水(包括河水)与煤系含水层没有水力联系目前地表水对煤矿开采和矿区建设没有危害1.1.3气象条件本区气候温和,属北温带季风区海洋~大陆性气候气候变化明显,四季分明,冬季寒冷多风,夏季炎热多雨,春秋两季温和据宿州市气象局1980~1998年观测资料,平均气温14.6℃,最高气温40.3℃,最低气温-12.5℃年平均降雨量756mm,雨量多集中在7、8月份最大冻土深度0.17m,年平均风速2.2m/s,最大风速20m/s,主导风向为东~东北风无霜期210~240天冻结期一般在12月上旬至次年2月中旬1.1.4水文条件本矿自精查报告提出以后,在1986年和1989年由安徽煤田地质三队施工了8个井口检查孔。
松散层均进行了全取芯,取芯质量较高,并进行了二次抽水试验,分别为2~3煤间砂岩和32~4煤间砂岩(K3),抽水试验,抽水试验质量均为合格在4个孔取样做了岩石物理力学性质试验,在2个孔取样做了粘土类土工试验1991年又由安徽煤田地质水文队进行了水源勘探,共施工钻孔33个其中抽水孔5个,观测孔19个,专门取芯孔4个钻探进尺4014.3m,取芯进尺2901.03m,取芯总长度2406.42m,平均采取率83%这28个孔综合验收均为优质同时作抽水试验5次,其中一含一次,二含二次,三含上段抽水2次(一次为大口径抽水)按现行《供水水文地质勘察质量验收标准》验收,5次抽水试验均为优质表1.1 祁南煤矿水文、工程地质工程量统计表时间工程量项 目精查期及以前井口检查孔水源勘探孔合计钻孔抽水试验(次)新生界第一含水层(组)112新生界第二含水层(组)224新生界第三含水层(组)224新生界第四含水层(组)442-3煤含水层(段)113-4煤含水层(段)3146-9煤含水层(段)2210煤上下含水层(段)11太原组1-4灰含水层(段)11断层(F8、F9)22合 计182525松散层取芯孔(个)全 取 芯2583366底 含 取 芯132132全 取 芯2583366底 含 取 芯132132界 面 取 芯5252无 芯124124岩、土 样(组)5611水 样 (个)21526水质细菌分析样(个)358建矿以后,进行了矿井涌水量观测。
对较大的突水点进行了记录,有的取样进行了水质化验1997年矿方施工了四含观测孔97-观1,进行了注水试验1999年在井下工作面施工了1021-探1、1021-探2及1021-探3三个探水孔和102-观1、102-观2两个观测孔前三者为太原组二灰探查孔,后二者为太灰上段观测孔,钻探进尺共计558m同时对受灰岩水威胁的10煤层1023、1024工作面进行电法勘探工作,主要目的是查明隐伏导水构造及可能突水区另外还在祁县闸对浍河水位进行了观测,取得了两年的浍河水位观测资料祁南矿井主要充水含水层为:新生界第四含水层(组)、煤系砂岩裂隙含水层(段)和10煤层底板灰岩岩溶裂隙含水层(段) 底板埋深190.00~403.75m,含水层厚0~33.80m,平均10.1m在矿井西北部砾岩分布区,砾岩的厚度为3.09~28.80m,平均16.53m第四含水层厚度变化大,界面形态波状起伏,岩性也各不相同,富水性强弱差异较大,第四含水层大部分地段属弱含水层,水量较小,但砾岩分布区西部边界不清,在矿区内分布面积虽不大,但水量较为充沛矿井涌水水源主要是煤系砂岩裂隙水新生界四含砾岩水在留设防水煤柱的情况下,不会成为矿井直接充水水源。
灰岩岩溶裂隙水在突水时会对矿井涌水量产生较大影响预计一水平矿井正常涌水量为190m3/h,最大涌水量为400m3/h;目前每月观测的矿井涌水量约为180m3/h据本矿1998年以来矿井涌水量观测资料,1998年矿井涌水量月平均126.3m3/h,1999年月平均181m3/h,1998年8月~2000年7月两年内矿井正常涌水量月平均为167.36m3/h,最大涌水量为1999年9月的涌水量199.8m3/h表1.2 98年至2000年矿井涌水量观测统计表单位:m3/h月Q年12345678910111219981011041081081081101121131201601761951999162.7164.4174172.1173.4176.4177.9175.4199.8199.5198.4197.62000197.4196.4134.5135.4137.2139.3140.81.1.5地震宿县矿区位于华北板块东南缘东有郯庐大断裂,西有阜阳-麻城断裂,北有秦岭纬向构造带,南有五河-利辛断裂据历史资料记载,安徽北部一带,自公元925年以来发生有感地震40余次,其中1960年以来本区发生较大的地震有7次。
根据安徽省地震局1996年编制出版的安徽地震烈度区划图查得,本区属4-6级地震区,地震烈度为7度表1.3 近 年 来 淮 北 地 区 有 感 地 震 统 计 表时 间1965.3.151971.7.131973.9.221979.3.21981.12.201983.11.71999.1.12震中位置固镇灵壁临涣固镇固镇菏泽利辛地震级别4.03.34.55.03.05.94.21.1.6水源及电源祁南矿井电源取自南坪集变电站该变电所以220V输电线踟与淮北电厂相联,淮北电厂与淮南电厂职网矿井供水水源为新生界松散层一、二含水层,该层埋藏深度较浅,分布广,江河日下比较丰富,水质符合要求为了充分利用地下水资源,设计采用井下排水处理后,作选煤厂补充水及工业场地的生产及部分生活用水1.2矿井地质特征1.2.1井田地质构造祁南煤矿位于宿南向斜西南部,为一走向近似南北转至东西、向西南凸出、倾向东至北的弧形单斜构造,中部及东部发育次一级褶曲,轴向基本上与地层走向一致矿井内地层倾角西部及北部略陡,一般为9.5~12.4;中部及东部较缓,一般为6.4~10根据矿井勘探及生产揭露的地层情况分析,矿井构造较为发育,已查出褶曲为张学屋向斜,落差20m及20m以上的断层3条,其中F8及F9断层落差70m,错断新生界地层,为一新构造运动。
祁南煤矿属于淮北煤田宿县矿区,宿县矿区四周被大的断裂切割,东南西北方向分别为固镇—长丰断裂、光武—固镇断裂、丰涡断裂和宿北断裂,它们均为正断层,大多充填较好,一般能起到隔水作用,形成网格状水文地质单元,其水文地质条件受四周的大断裂所控制,宿县矿区位于该水文地质单元的东部祁南矿则位于宿县矿区宿南向斜西翼南部的转折端,为一走向近似南北转至东西,向西凸出,倾向东至北的弧形单斜构造,其地表为巨厚的新生界松散层所覆盖,以下地层依次为二迭系石千峰组,上、下石盒子组、山西组,基底为石炭系太原组及奥陶系石灰岩1)断层1)F8断层正断层,为北二采区南部边界走向北西西,倾向南南西,倾角70,落差由浅向深逐渐变小,直至尖灭走向长度1.8km地震有12条测线控制,断点异常显示清晰;有141、1418、1417三孔穿过,其中141和1418两孔为断层产状控制孔,视倾角为37,为查明断层另外,在断层露头附近新地层厚度变化很大,可能为F8断层的新构造运动造成的陡坎陡坎的走向长度约1000m2)F9断层正断层,为南三采区南一带区边界走向北北东,倾向北西西,倾角45~70,由南向北逐渐变陡,落差0~70m,由南向北变小,走向长度2.1km。
有36条地震测线控制,时间剖面上标准反射波同相轴发生相位错动明显,有15-166、16-178、补213、补222。