鄭州礦區水文地質基本情況及防治水措施
第一節鄭州礦區區域地層及煤系地層簡介
一、區域地層
鄭州礦區屬於華北型地層，缺失古生界志留系、泥盆系和中生界侏羅系、白堊系，其它各系皆有發育，詳見鄭州礦區區域地層表。
表2—1—1 鄭州礦區區域地層表
（一）寒武系（∈）
在礦區區域性有出露。平均厚度約770m，厚薄不均。
1、下統（∈1）
上部由紫紅色砂質泥岩、泥灰巖及粉砂岩組成，中部以紫紅、黃綠色泥質灰岩為主夾薄層灰岩、砂質泥岩，下部由深灰色厚層灰岩，白雲質灰岩、豹皮狀灰岩、燧石團塊狀白雲岩及含磷砂礫巖組成。厚度87～234m，平均厚203.72m。
2、中統（∈2）
上部為灰－深灰色泥質灰岩與黃綠色泥岩互層，區域性夾黃綠色海綠石砂岩，下部以暗紫色粉砂岩為主，夾透鏡體灰岩。厚度200～473m，平均厚316.72m。
3、上統（∈3）
以深灰色厚層狀白雲質灰岩為主，區域性為白雲質、鮞狀、團塊狀白雲岩，夾薄層泥灰巖。厚度195～420m，平均厚251.98m。
（二）奧陶系（o）——中統馬家溝組（o2）
在鄭州礦區，奧陶系缺失上下統，僅發育有中統。中統馬家溝以深灰色厚層狀灰岩為主，區域性夾白雲質灰岩及碎屑灰岩。厚度為0～43.
6m，平均厚13.67m。與下伏寒武系地層呈假整合接觸。
（三）石炭系（c）
在鄭州礦區，石炭系缺失下統，僅發育有中上統。下面分別加以簡單介紹。
1、中統－本溪組（c2）
岩性以灰、淺灰色鋁土岩及鋁土質泥岩為主，具鮞狀、豆狀結構，含較多透鏡狀、似層狀黃鐵礦結核，區域性夾有砂質泥岩、泥岩、赤鐵礦和煤層。本組厚1.76～42.
37m，平均厚9.68m。與下伏奧陶系地層呈假整合接觸。
2、上統－太原群（c3）
由灰、深灰色石灰岩、泥岩、砂質泥岩、砂岩和煤層組成，共含灰岩9層，灰岩編號自下而上分別表示為l1～l9，大部分灰岩之下賦存有煤層。本組厚94.52～95.
59m，平均厚68.82m。與下伏本溪組地層整合接觸。
（四）二疊系（p）
本系地層自太原群頂部菱鐵質泥岩（及l9灰岩）頂介面，至三疊系金斗山砂岩底面，分上、下兩統。
1、下統（p1）
由山西組與下石盒子組構成。
（1）山西組（）
由深灰、黑灰色泥岩、砂質泥岩、灰色厚層狀中粗粒砂岩及煤層組成，頂部具少量紫斑，含煤十一層，其中下部二1煤普遍發育，為主要可採煤層。本組厚53.3～122.
59m，平均厚78.6m。與下伏太原群整合接觸。
（2）下石盒子組（）
上部以深灰色砂質泥岩為主夾細砂岩薄層，區域性具紫斑；中部以灰綠色紫斑泥岩為主具鮞狀結構；下部為灰色厚層狀中粗粒砂岩。本組厚45.47～103.
46m，平均厚72.27m。與下伏山西組地層呈整合接觸。
2、上統（p2）
包括上石盒子組、平頂山組和土門組。
（1）上石盒子組（）
下起四煤組底板砂岩底介面，上至平頂山砂岩底面，厚269.67～695.59m。
由灰、灰綠、深灰色砂岩、砂質泥岩、泥岩、炭質泥岩和煤層組成，以七煤下一層中粗粒砂岩底界將本組分為上、下兩段。下段含
四、五、六三個煤組，厚112.77～384.57m，平均厚76.5m。上段含
七、八、九三個煤組，厚156.9～311.02m，平均厚87.2m，與下伏下石盒子組地層整合接觸。
（2）平頂山組（）
灰白色厚層狀細－粗粒長石石英砂巖，緻密堅硬，底部含礫石。厚44.05～99.92m，平均厚70.24m。與下伏上石盒子組地層假整合接觸。
（3）土門組（）
本組相當於區域地層中的石千峰組，平均厚度為298.74m。與下伏平頂山組地層呈整合接觸。
根據岩性及其組合特徵本組可劃分為上、中、下三部分。上部以深灰色砂質泥岩為主夾細砂岩薄層，區域性具紫斑，中部以灰綠色紫斑泥岩為主具鮞狀結構。下部為灰色厚層狀中粗粒砂岩。
二、煤系地層
煤系地層是指含有煤層的一系列地層，在鄭州礦區主要是石炭紀和二疊紀形成的一系列地層。煤層主要賦存於石炭系太原群和二疊系山西組，從石炭系到二疊系共含煤九組，其中一煤組賦存於石炭系，二煤組賦存於二疊系下統山西組，是全區主要可採煤層，三～九煤組賦存於二疊系上、下石盒子組。目前，礦區絕大多數礦井在開採二煤組中的二1煤。
一1煤在全區大部可採，但受下部奧灰水的影響，僅在區域性有採動。
第二節鄭州礦區主要含水層與隔水層
一、含水層與隔水層的概念
1、含水層：含水層是指能夠透過並給出相當數量水的岩層。
2、隔水層：隔水層是指不能透過與給出水，或者透過與給出的水量微不足道的岩層。
應該提到的是，上述定義中並沒有給出區分含水層與隔水層的定量指標，而是因為它們的定義具有相對性。在各種不同的情況下，人們所指稱的含水層與隔水層在涵義上有所不同。岩性相同，滲透性完全一樣的岩層很可能在有些地方被當作含水層，而在另一些地方當作隔水層。
嚴格地講，自然界中並不存在絕對不發生滲透的岩層，只不過某些岩層（如缺少裂隙的緻密結晶巖）的滲透性特別低罷了。從這個角度說，岩層是否發生透水（即地下在其中是否發生具有實際意義的運移）還取決於時間尺度。當我們所研究的某些水文地質過程涉及的時間尺度相當長時，任何岩層有可視為可滲透的。
某些岩層，尤其時沉積岩，由於不同岩性層的互層，有的層次發育裂隙或溶洞，有的層次緻密，因而在垂直層面的方向上隔水，但在順層的方向上都是透水的。例如，薄層頁岩和石灰岩互層時，頁岩中裂隙接近閉合，灰岩中裂隙與溶洞發育，便成為典型的順層透水而垂直層面隔水的岩層。
另外，隔水層的阻水能力取決於岩性、岩層結構及其穩定性。某些阻水能強的隔水層，在後期構造作用的破壞下，可大大削弱隔水層的阻水能力，甚至使其起不到隔水的作用。
二、鄭州礦區主要含水層與隔水層
根據含水層與隔水層的含義，考慮到地下水的賦存狀態，結合鄭州礦區的實際，從礦井防治水的角度出發下面分別簡單介紹鄭州礦區主要含水層及地下水在其中的賦存狀態和主要隔水層。
（一）含水層
1、第四系砂、礫石層孔隙含水層：
鄭州礦區第四系厚度變化很大，為0~54m。其岩性為 ：上部為亞砂土、亞粘土，下部為沖積砂卵石層。
該層含水層富水性不均、滲透性好，其中地下水絕大部分為潛水，其富水性受氣候條件影響較大，大氣降水將直接對其補給，雨季含水豐富，旱季水量明顯減少。
該含水層距可採煤層較遠，除煤層露頭地帶外，對煤層開採影響不大。
2、下第三系砂礫巖孔隙裂隙含水層
在鄭州礦區下第三系厚度變化很大，為0~1100m。其岩性主要為磚紅色砂岩底部發育有礫岩，其間夾有砂質泥岩。該含水層富水性不均，在河流兩側及露頭附近含有較豐富的孔隙潛水，個別地段為承壓水。
該含水層距可採煤層較遠，對煤層開採一般影響不大。
3、三疊系下統金斗山砂岩孔隙裂隙含水層
在鄭洲礦區，該含水層由紫紅色厚及中厚層狀中細粒石英砂巖夾薄層粉砂岩組成。該層厚82---136m，平均112m。該層裂隙發育，含孔隙裂隙承壓水，水量不豐富。
由於該含水層下距二1煤較遠，對二1煤開採影響不大。
4、石千峰組砂岩孔隙裂隙含水層
在鄭州礦區，該組上部以青灰色粉、細粒砂岩為主，夾礫屑灰岩4—6層；中部為紫紅色泥岩與砂質泥岩為主，夾數層細中粒砂岩；下部主要為淺灰—灰綠色中細粒砂岩、夾紫色泥岩及1—2層礫屑灰岩。該組厚度234—352m，平均298m。該組地層裂隙較發育，含孔隙裂隙承壓水。
據有關資料，該組厚度雖較大，但富水性較弱，加之它們之間有砂質泥岩及泥岩隔水層，水力聯絡不佳，且下距二1煤較遠，對開採二1煤影響不大。
5、石盒子組砂岩孔隙裂隙含水層
在鄭州礦區，據統計，石盒子組厚度在5公尺以上的中、粗砂岩共8層。岩性為灰、淺灰色區域性為灰綠色長石石英砂巖，裂隙較發育。據有關資料反映，該組砂岩厚度雖較大，但突水性弱，加之它們之間有砂質泥岩及泥岩隔水層，水力聯絡不佳對開採主採煤層二1煤影響不大。
6、山西組砂岩孔隙裂隙含水層
在鄭州礦區該含水層有2-3層灰白及灰色中-粗、中-細粒砂岩組成，俗稱大佔砂岩。其下距二1煤平均6公尺。厚度8~60公尺，平均30公尺，淺部裂隙較發育，深部較緻密堅硬，裂隙不發育。
該層含孔隙裂隙承壓水，水量不豐富。該砂岩除區域性為二1煤層直接頂板外，大部分區域與二1煤層間存在砂質泥岩、泥岩。
該層雖是二1煤層頂板直接充水含水層，因富水性很弱，對二1煤層的開採一般影響不大。
7、太原組上段灰岩岩溶裂隙含水層
該含水層由l7-8兩層灰岩組成，在鄭州礦區其厚度一般為1.6~15m左右。該含水層岩溶裂隙發育極不均一，含岩溶裂隙承壓水。
l7-8灰岩岩溶裂隙發育不均勻，其突水性及透水性差異較大，該層為二1煤層底板直接充水含水層，對其開採有直接影響。
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