地质结构的太原组是什么

A. 太原组古植物特征——早期中州华夏植物群

4.3.4.1 太原组古植物

本书保留“太原组”作为该套岩石地层单位的名称。其底界为下灰岩段之底,上界为上灰岩段之顶。不含朱屯组（杨关秀等,2006）的铝土质岩层。太原组分为下、中、上3个段,即下灰岩段（大涧段）,胡石砂岩段（中段）和上灰岩段（猪头沟段）。认为太原组是一个从晚石炭世晚期逍遥期（斯蒂芬期）—早二叠世晚期隆林期的穿时地质体。

太原组中段的碎屑岩中及灰岩夹层中产丰富的植物化石,在黄河以北,厚层灰岩之下一段砂、泥岩称乔沟段（王德有等,1987）,其中也产有植物化石。现将太原组中的植物化石列出,计约25个属53个种。（太原组至上石盒子组化石名单除“调查评价”项目外,主要引自杨关秀等,2006；席运宏,1977,1987；杨景尧,1991；王军,1996；等等）,内容如下：

1）鳞木类（Lepidodendrales）：Lepidodendron oculus-felis,L.szeianum（图4.30）,L.posthumii,L.polygonale,L.cf.rhodeanum,L.ruyangense,Cathaysiodendron nanpiaoense,C.cf.nanpiaoense Lee,C.acutangulum,C.incertum,Lepidostrobus coneaides,Stigmaria ficoides。

2）楔叶类（Sphenophyllales）：Sphenophyllum oblongifolium,S.laterale,S.emarginatum,S.cf.yiyangensis,S.sp.1,Bowmanites laxus。

3）瓢叶类（Noeggerathiales）：Tingia hamaguchii,T.carbonica。

图4.30 梭鳞木 Lepidodendron szeianum Lee（据席运宏等,2008）

4）楔羊齿类（Sphenopterids）：Sphenopteris tenuis,S.cf.nystrotmii。

5）（栉羊齿类Pecopterids）：Pecopteris arborescens,P.candolleana,P.cf.candolleana,P.（Ptych-ocarpus）arcuata,P.arcuata,P.ncorinii。

6）种子蕨类（Pteridospermophytes）：Neuropteris plicata,N.ovata,N.spp.,Emplectopteridium ala-tum,Alethopteris huiana,A.cf.huiana,A.norinii,A.cf.norinii,A.ascendens,A.shengii,A.densissima,A.sp.。Callipteridium koraiense。

7）松柏类（Cordaitopsida）：Cordaites principalis,C.schenkii,C.curtus,C.spp.,Cordaicarpus cor-dai。

8）木贼类（Eqisetales）：Calamites sp.1,Asterophyllites longifolius,Asterotheca arborescens,Annu-laria stellata,A.pseudostellata,A.papilioformis。

9）苏铁类（Cycadales）：Taeniopteris jiyuanensis,T.mucronata,T.multinervis,T.nystroemii,Aphlebia（T.）shanxianensis,Coniferous sp.。

10）种子（Semina）：Cornucarpus sp.,Samaropsis wongii,S.sp.,Dicranophyllum sp.。

4.3.4.2 太原组古植物特征

太原组中的古植物,归属于早期中州华夏植物群。其组合代表是梭鳞木Lepidodendron szeianum-斜方鳞木L.posthumii-卵脉羊齿Nenropteris ovata-南票华夏木Cathaysiodendron nanpiaoense,该组合及主要成员多分布于太原组下、中部及豫中小区的本溪组层位,其地质时代拟为逍遥期（晋祠期、斯蒂芬期）—太原期早期（紫松期）。

其特征是以东方型鳞木（李星学,1980）为主体。而且出现地方性分子,如汝阳鳞木等,斜方鳞木可能和中州华夏植物群的雏期和最早期的鱼鳞木有密切演化关系,在本期内十分繁盛,分布广泛,茎干粗大。楔叶类较发育,其他植物尚有科达类、种子蕨和真蕨类也较繁盛。Emplectopteridiumalatum开始出现,瓣轮叶与束羊齿尚未出现（杨关秀等,2006）。最早期的Linopteris和Conchophyllum已不见踪迹。

主要植物化石有：Lepidodendron oculus-felis,L.posthumii,L.szeianum,Cathaysiodendron cf.nanpi- aoense,Lepidostrobus sp.,Stigmaria fecoides,Sphenophyllum oblongifolium,Sphenopteris tenuis,Pecopterisarcuata,P.orientalis,Tingia hamaguchii,Neuropteris ovata,Cordaites principalis。

B. 谁知道太原重工的组织结构和设备负责人的电话啊

姓名 李迎魁抄
联系地址 太原市万柏林区玉河街53号
电话 0351—6361155
传真 0351—6362554
电子信箱 [email protected]

C. 矿井水文地质

（一）含水层

1.第四系砂、砾石孔隙含水层

本区第四系发育厚度为0～45.26m。上部为黄土或砂质粘土，厚0～45.26m，平均18.37m，对大气降水对下部各含水层的淋漓、渗漏补给起阻隔作用。下部为砂砾石（或卵石）厚0～39.8m，平均7.65m，全区发育，其厚度变化主要受古地形地貌及现代流水堆积作用控制，基本规律为矿区北部较南部发育，东部较西部发育。该含水层主要由流砂、砂（卵）石组成，呈未胶结或半固结，导（富）水性较好，富含孔隙潜水。q=0.0074L/（s·m），k=0.0406m/d。水位标高225.15m，其水位水量变化动态不稳。与二₁煤层间无稳定水力联系，对二₁煤层的开采影响不大，但在隐伏露头地段，当开采煤层后形成的冒落破碎裂隙带与该含水层沟通时，则构成直接充水水源。

2.二₁煤层顶板砂岩裂隙含水层

二₁煤层以上60m范围内，为煤层采动后的冒落破裂影响带，在该影响带内发育的中粗粒砂岩含水层的承压水，将首先充入矿坑，是二₁煤层顶板的直接充水含水层。据统计，该范围内发育的中—粗粒砂岩3～5层，主要为大占砂岩和香炭砂岩，厚0～32.87m，平均15.75m，该砂层组多为硅质胶结，致密坚硬，裂隙较发育，但多被方解石脉所充填，多以顶板淋水形式向矿坑充水。

3.太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层

主要由太原组上段灰岩组成，其中L₇和L₈灰岩较发育，层位较稳定，厚2～13.9m，平均6.32m。灰岩致密坚硬，岩溶不发育，裂隙较发育，但多被方解石脉所充填。q=0.0024～0.038L/（s·m），k=0.015～3.72m/d，水质类型为HCO₃-K·Na型。该含水层厚度小，出露及补给条件差，岩石空隙不发育，导、富水性差，且及不均一，但在断层构造作用下，使其与下部强含水层产生水力联系时，富水性则会相应增强，为二₁煤层底板直接充水含水层。

4.太原组下段灰岩含水层

即指太原组下段L_1-4灰岩，一般L_1-3灰岩较发育，层位较稳定，厚4.75～23.79m，平均厚度10.08m。L_2-4灰岩局部可相变为砂岩或与L₁合并为一层，致密坚硬，岩溶裂隙也不甚发育，且多被方解石脉或黄铁矿细脉所充填，导、富水性较差。L_1-4灰岩为一₁煤层顶板直接充水含水层。

5.中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层

该层厚度为2.05～73.5m，单位涌水量q=0.0141～18.79L/（s·m），渗透系数k=0.0285～119.27m/d。该含水层水水质类型为HCO₃-Na·Ga或HCO₃-Ga·Mg型，pH值为7.4～7.7，矿化度为0.574g/L。目前水位标高为171m左右（观₁孔资料），岩溶裂隙发育，补给条件好，富水性强，但极不均一，为本区重要含水层，是一₁煤层底板直接充水含水层。

主采煤层和含水层关系详见图4-2。

（二）隔水层

1.石盒子组砂泥岩隔水层

自基岩风化面下至二₁煤层顶板60m之间，厚100～300m，由泥岩、砂质泥岩、砂岩等碎屑岩组成，以泥岩、砂质泥岩为主，间夹数层中厚层状粗粒砂岩含水层，富存有一定的水量。但各含水层挟持于厚层泥质岩之间，且距开采煤层较远，又因含水层砂岩胶结致密坚硬，在该段中起到骨架作用，相对增强了泥质岩层的抗压强度，故该岩层段裂隙不发育，透水性差，再加上其在地表呈零星出露，补给条件不佳，岩段厚度大，抗压强度较高，故能对上部第四系砂砾石潜水含水层和下部二₁煤层顶板砂岩承压含水层之间的水力联系起到一定的阻隔作用。但在煤层露头区或煤层开采引起导水裂隙高度较大时，可能会失去阻水能力，使得地表水和第四系砂砾石潜水充入矿井。

图4-2 主采煤层与主要含水层示意图

2.二₁煤层底板砂泥岩隔水层

系指二₁煤层底板至L₈灰岩顶界之间的砂泥质岩段。据统计，厚度5.25～48.93m，平均为12.41m。岩层以泥岩、砂质泥岩、粉细粒砂岩为主，底部夹一灰岩薄层（或灰岩透镜体），分布连续、稳定，其裂隙不发育，透水性差，隔水性能良好。由于该隔水层的存在，有效地防范了二₁煤层在回采过程中太原组L_7-8灰岩水直接涌入矿井。在局部地区由于断裂构造和采动影响，其隔水性能相对降低。

3.太原组中段砂泥岩隔水层

太原组中段即自L₇灰岩底至L₄灰岩顶之岩段，平均厚46.95m，岩性以泥岩、砂质泥岩、细中粒砂岩为主。间夹灰岩层（L₅），岩石裂隙不发育，透水性差，隔水性能良好，有效地切断了太原组下部薄层灰岩与上部L_7-8灰岩之间的水力联系，使二₁煤层底板的多个薄层灰岩复合式含水层之间的整体性和连续性大大减弱。同时，该隔水层的存在也有效地阻隔了奥陶系灰岩含水层与太原组薄层灰岩含水层之间的水力联系。

4.本溪组铝土岩、泥岩隔水层

由本溪组铝土岩、铝土质泥岩组成，厚度为0.58～16.65m，平均9.36m，其岩性致密，强度中等，透水性差，具有良好的隔水性能，该隔水层的存在有效地阻隔了奥陶系灰岩水与太原组薄层灰岩含水层之间的水力联系。但在断裂破碎带和沉积薄弱地段或受到采动破坏影响，该隔水层将失去或降低其隔水性能。

（三）地下水动态特征

1.矿井涌水量逐年增加

大平煤矿1986年投产初期，年平均涌水量为134.44m³/h。1987年至1988年4月份，水量急剧增大至561.7m³/h，除因开采面积相应增加外，推断有第四系潜水和老窑水成分。之后，涌水量恢复至150m³/h，并随着回采面积的扩展，涌水量逐渐增加至2004年的424.6m³/h。大平矿历年矿井涌水量曲线见图4-3。

图4-3 大平煤矿历年矿井涌水量曲线图

2.涌水量与大气降水的关系

大平矿矿井涌水量与大气降水密切相关，据多年统计资料，每年最大降水月份为7～8月，而矿井涌水量最大月份为每年的10月份，与最大降水月相比，相应延迟约2～3个月，最小涌水量为来年的7月份，表现出集中补给逐渐消耗的补给排泄特征，大平矿月平均涌水量与降雨量关系曲线见图4-4。

3.奥陶系灰岩水位变化趋势

通过对1987～1992年13-补27孔奥陶系灰岩水位和1997年5月～2005年5月对观₁孔中奥陶统灰岩水位观测，大平矿奥陶系灰岩水位呈逐年下降趋势，降幅每年近1.5m（图4-5，图4-6）。中奥陶统灰岩水位由建井初期至今已经由199.88m下降至171.29m，表明该矿区地下水降落漏斗在逐渐扩展和形成过程中。

（四）地下水补给径流排泄

区域地下水运移规律是由西北向东南流动，荥密背斜南翼及矿区西部山区是寒武系—奥陶系及石炭系含水层出露地区，为地下水之补给区，大气降水渗入形成地下水后向东南方向运移，一部分由超化泉群及灰徐沟泉群泄出，其余均运移到新郑矿区的八千背斜轴部地带由寒武系—奥陶系含水层隐伏露头区排出泄入第三、四系冲积层中。

图4-4 大平矿月平均涌水量与降水量关系曲线图

图4-5 13-补27孔奥陶系灰岩水位变化曲线图

图4-6 观1孔奥陶系灰岩水位变化曲线图

大平井田位于新密煤田西南，井田南、北、西三面环山，组成一个向东开阔的箕形汇水盆地，周边为寒武系—奥陶系灰岩或二叠系碎屑岩组成的低山丘陵区。煤矿床隐伏于第四系冲、洪积扇堆积物之下，矿区地势西高东低。大平井田构造特征为一轴向近东西的向斜构造。矿区大致以大冶向斜为对称轴由南北中马家沟组、本溪组、太原组逐次出露，成为地下水的主要补给区，大气降水是其主要补给来源。但由于矿区内沟谷发育，地表高差大，植被稀少，排泄条件好，故不利于地下水入渗补给。二₁煤层顶板含水层与上部冲、洪积层之间有水力联系，富水性较强。

井田内奥陶系灰岩水流向基本以地层倾向相同，由井田南、北、西三面向中心汇集，并由井田西南部流出井田。二₁煤层顶板砂岩水及太原组灰岩岩溶裂隙地下水，主要以井下排水的形式进行人工排泄。

D. 山西组、太原组是什么地层

二叠系啊。下统

E. 煤地质中的山西组太原组什么意思

对地层的划分，这两层通常含煤，都属二叠系
我国早期二叠系是二分，后内来与国容际接轨改为三分，所以山西组太原组与三分的界限存在交叉
以前学过，忘得差不多了。你可以参照一下，古生物地层学，最好用中国矿业大学出版社的那本，因为与煤炭相关，煤层会介绍的比较详细

F. 太原有剧组吗

楼主是想应聘临时演员吧
基本上没有的
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比你这样问安全多了
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G. 鹤壁矿区地质与水文地质条件

一、气象水文

鹤壁矿区属北温带大陆性半干旱型气候，春秋多风。20世纪50年代至今，平均气温13.5°C，年平均降水量659.5mm，年蒸发量2195.9mm。

矿区内长年性河流有南部的淇河和北部的善应河，流量分别为2.4～3.7m³/s和6～7m³/s，最大流量分别为2572m³/s和1055m³/s。

与矿区地下水有直接水力联系的地下水域有南部的许家沟泉域和北部的小南海泉域。许家沟泉位于矿区南部淇河北岸，出露于奥陶系灰岩中，由8个泉组成，流量0.9～1.4m³/s。小南海泉出露于善应河两岸的奥陶系灰岩中，出露标高130～135m，由50余个泉组成，总流量5.5～7.09m³/s。

二、地形地貌

鹤壁矿区位于河南省北部的鹤壁市境内，属太行山东麓煤田的一部分。矿区西依太行山区，东邻京广铁路，东西宽5km，南北长30km，面积约150km²。

矿区地貌属侵蚀剥蚀低山向剥蚀堆积丘陵岗阜区的过渡带，以丘陵岗阜地貌为主。山脉总体延伸方向受新华夏系构造控制呈NNE向绵延分布。由于组成山体岩性的差异和地层平缓的影响，阶梯状山坡极为明显。抗风化力强的白云质灰岩、微晶灰岩、泥晶灰岩形成3°～50°的陡坡或70°～80°的陡崖。寒武系—奥陶系抗风化力弱的页岩和角砾状灰岩形成10°～30°的缓坡。低山区位于矿区西部，最高标高+763.5m，一般标高+503～+576m，相对高度509m。

矿区岗阜地貌东与华北平原相接，西起西山断层。在第三系砂砾岩和泥岩分布区，形成高差50～70m的丘陵地貌。靠近西山狭长地带呈零星分布的石炭系含煤地层和局部的奥陶系灰岩形成海拔+250～+350m、相对高度50～150m的浑圆状丘陵地貌。

三、地层构造

1.地层

矿区出露的地层有下奥陶统的冶里组—亮甲山组白云岩，中奥陶统的峰峰组—马家沟组的泥晶灰岩、白云质灰岩、角砾状灰岩；中石炭统的本溪组泥岩—砂岩隔水层，上石炭统太原组含煤（下夹煤）地层下二叠统山西组的含煤地层（二₁煤）；上第三系的砾岩、砂岩和泥灰岩，第四系的黄土、砂砾层。

下夹煤包括下夹上煤（六煤），下夹中煤（七煤）和下夹下煤（八煤），赋存于太原组含煤地层的底部。六煤与八煤相距9～10m，它的间接底板是本溪组隔水层，它的直接顶板是太原组的L₂灰岩。

2.构造

本矿区在构造上位于新华夏系第二沉降带与第三降起带的过渡带上，东邻汤阴拗陷，西依太行山隆起。总体上是以中寒武统为核心的倾伏背斜的一翼所构成的单斜构造，地层走向大致呈南北，倾向东，一般倾角8°～30°，局部可达到50°～60°。东部被第三系和第四系覆盖，西部山区寒武-奥陶系则广泛出露。

据统计，NW向断层少且落差小，延走向方向延伸不远；与断裂构造相伴生的还有一组走向NE、背向斜相间发育的倾伏褶曲，沿倾伏背斜发育的纵张断层成为各井田的自然边界；落差大于20m的断层有百余条，大于100m的断层有30余条。矿区以断裂构造为主，多为走向NE或NNE的高角度正断层。

本矿区有两期火成岩体，在矿区南东的庞村一带有喜马拉雅期的橄榄玄武岩沿NNE向断层带呈现零星分布，与第三系砾岩的接触面上有明显的烘烤现象。西北部白石山背斜有燕山期的闪长岩、二长岩和斜长岩侵入，大致沿NW40°方向伸延。

四、含水层组和隔水层组

本矿区含水系统可分为寒武系—奥陶系含水层组，石炭系—二叠系含水层组，上第三系含水层组和第四系含水层组。寒武系—奥陶系含水层组是本矿区最主要的含水层组，按其富水性可分为中奥陶统含水岩组和中寒武—下奥陶统含水岩组。石炭系—二叠系含水层组由4对含水岩、隔水岩组组成，即下石盒子组页岩夹砂岩弱含水层、山西组砂岩含夹页岩隔水层、太原组薄层灰岩含水层与页岩隔水层组、本溪组泥岩夹灰岩及砂岩隔水层。第四系含水层组按岩性和含水性、透水性分为全新统泥岩隔水层夹砾石、砂岩、泥灰岩含水岩组和中新统粘土夹粉砂岩弱含水岩组。由于第四系含水层组和上第三系含水层组与高承压水上采煤水害影响不大，下面分别将中奥陶统灰岩含水岩组、本溪组隔水层和石炭系—二叠系含水层组中的太原组薄层灰岩含水层概述如下。

1.中奥陶统灰岩含水岩组

中奥陶统灰岩含水岩组按其岩性、化学成分、结构和富水性强弱划分为贾汪页岩隔水层，角砾状灰岩和白云质灰岩弱含水段（

，

，

），泥晶-砂屑灰岩中等含水段（

）和微（细）泥晶灰岩强含水段（

，

），现分述如下。

（1）

贾汪页岩隔水层厚7m，区域分布稳定，厚度薄，隔水性弱。

（2）

弱含水段厚14～30m，主要为角砾状灰岩，喀斯特不发育，含微弱溶孔裂隙水。

（3）

中等含水段厚89m，主要由泥晶灰岩，砂屑灰岩和灰质泥晶白云岩组成，喀斯特中等发育，在有利的水动力条件下也可以发育成大溶洞，例如矿区西部山区的雪花洞。据调查，机井涌水量可达700～1500m³/d。

（4）

弱含水段厚36～43m，主要由角砾状灰岩组成，角砾成分为泥晶灰岩，胶结物为方解石，喀斯特不发育，以不规则溶孔为主，泉的流量甚小，民用机井流量小于100m³/d。

（5）

强含水段厚108m，岩性以巨厚、厚层状泥晶灰岩为主，喀斯特发育，在有利的水动力条件下能发育成大的溶洞，例如四矿西部的黄龙洞，该洞宽1～2.5m，高0.5～3m，长53m。小南海泉和许家沟泉中流量最大的均出露于本段。本段地下水循环条件比

段好，硬度比

段低，水质为

型水。鹤壁市工矿企事业单位供水多以此段为目的层，单井流量1200～1900m³/d，个别可达4500m³/d。

（6）

弱含水段区域性厚度60～70m，岩性为白云质、泥质角砾状灰岩，白云质灰岩，喀斯特不发育，以蜂窝状溶孔为主，含裂隙喀斯特水，为一弱含水段。

（7）

强含水段区域厚度52～80m，为青灰色巨厚、厚层状灰岩，溶洞和溶隙发育，富水性强。在掩盖地区的一些地段，因其上部溶洞裂隙被粘土岩充填，含水性大大减弱，形成弱含水带。在小南海泉群中该段下部沿断裂带出露的泉的流量可达200 L/s。

2.本溪组隔水层组

本溪组隔水组为矿区防止奥灰水突入矿井的可以值得利用的隔水层。由泥岩隔水层夹砂岩、灰岩弱含水层组成，厚11.3～50.6m。

3.太原组含水层组

太原组总厚101～167m，含水层组由C₃L₁—C₃L₉九层灰岩含水层，S₁—S₈八层砂岩弱含水层和页岩组成。薄层灰岩含水层总厚20～25m，其中C₃L₂和C₃L₈分布稳定，厚度分别为7～11m和5～6m，含较丰富的喀斯特裂隙水，其中C₃L₂灰岩的单位涌水量可达5.88～7.39m³/h·m。因受补给条件限制，在矿井疏干条件下，它们接受奥灰水补给，矿化度稍有减少。该两层灰岩含水层径流条件差、水交替不强，水质类型为

-Ca²⁺型水和

型水。

五、奥陶系灰岩地下水特征

从鹤壁矿区奥陶系灰岩地下水动态的多年观测资料可知，因受曹家倾伏背斜的影响，在四矿附近，奥陶系灰岩喀斯特水形成一个高水位带，自此以南则由北向南径流，集中排泄于许家沟泉群；另一方面，使矿区北部的九矿和四矿的一部分奥陶系灰岩喀斯特水自南向北径流，排泄于小南海泉群。将矿区分划为中部和南部属许家沟泉域，北部属小南海泉域。

鹤壁一矿和相邻的二矿同属于许家沟泉域，由于二矿南部自然矿界F₃断层落差达390～600m，造成断层两侧奥陶系灰岩含水层不连续，在断层的北侧中奥陶统灰岩地下水位标高为+135m，在断层南侧水位标高为+127m，地下水自北向南流经F₃断层时受到很大阻力，产生明显的水位跌降。因此，F₃断层可能是一条阻水断层，它将鹤壁矿区分为两个相对独立的水文地质分区，即一、二矿为一个水文地质分区，三、五、六、八和十矿为另一水文地质分区。

在枯水季节，南部水文地质分区水位标高为+118.9～124.4m，一、二矿水文地质分区内的中奥陶流灰岩水位标高为+135.4m，在雨季前者水位标高为+129.67～135.9m，后者为+144.7m。矿区奥陶系灰岩含水层主要接受西部山区露头部分大气降水入渗补给，掩伏露头部分的第四系潜水补给和河流、沟渠、库区等渗漏补给，因此，地下水位动态表现为受降水影响明显的特征。

六、奥陶系灰岩顶部特征

众所周知，自奥陶纪沉积了马家沟灰岩和峰峰组之后至中石炭世沉积本溪组之前的漫长地质年代里，华北地区广大奥陶系灰岩裸露于地表经受了风化剥蚀和溶蚀作用，在奥陶系灰岩中形成了古喀斯特，在其表面形成了古剥蚀-溶蚀面，古剥蚀-溶蚀面存在相对低洼的沟谷或封存洼地，宽度数十米或百米。当中石炭世华北地台开始沉降，古剥蚀面接受本溪组沉积的最初阶段，一些粗碎屑、分选不良的砾石或砂首先在低洼沟谷中沉积，把这些低洼沟谷“填平补齐”。当华北地台断续下降、海水进一步漫延的时候，细碎屑的铝质粘土沉积于那些早先已被粗碎屑填平了的低洼沟谷之上和那些相对隆起的古剥蚀-溶蚀面之上。对于那些被粗碎屑“填平补齐”了的低洼沟谷地段，当中石炭世开始沉积铝质粘土时，因为有粗碎屑砂或砾石的阻隔，奥陶系灰岩顶部的古喀斯特或风化裂隙没有被铝质粘土充填或充填不佳或者古喀斯特裂隙已被早期的粗碎屑砂充填，例如九矿的3-6孔的奥陶系灰岩顶有5m之裂隙被粉砂岩充填（如图2-2）^［19］。

图2-2 奥陶系灰岩顶部溶隙-裂隙充填示意图

1—被铝质粘土充填的溶隙；2—未被充填或被砂岩充填的溶隙；3—铝质泥岩；4—页岩；

因此，使奥陶系灰岩顶部只有很薄或者缺失被粘土充填的弱含水带。相比之下，原古剥蚀-溶蚀面相对隆起地段，铝质粘土直接沉积其上并充填到奥陶系灰岩的溶洞裂隙之中，形成富水性弱、连通性差的具有一定厚度的弱含水带。但其水文地质意义巨大，一般认为，奥陶系灰岩顶面以下30～50m喀斯特发育，这个规律可以作为供水和注浆堵水中重要的参考依据。

七、安阳矿区地质与水文地质条件

1.矿区概况

安阳矿区位于河南省安阳市区西约25km处，矿区南北长35km，东西宽5km，总面积155km²。区内下二叠统山西组二₁煤层为主要开采煤层，厚度稳定，一般4～6m，普遍可采。矿区开采范围内地质储量4.5×10⁸t，可采储量3×10⁸t。

2.地形地貌

安阳矿区为一典型丘陵地带，冲沟发育，有利于大气降水的径流、排泄，具有明显的季节特征，相对高差150m左右，对矿井充水无大影响。

3.地层构造

矿区范围内基本构造形态为向东倾斜的单斜构造并伴有宽缓的小型褶曲，地层倾角一般15°～25°。井田内构造主要以NNE走向的断裂为主，断层走向一般为NE10°～35°，且多为正断层。本区主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，含煤系数为7.51%。

矿区处于新华夏系第三隆起带——太行山复背斜的东翼，因此NNE向构造对地下水起着控制作用。与煤系地层走向一致的NNE向正断层，沿倾向由东向西逐级抬起，形成一些交替出现的近南北向的狭长地垒地堑，破坏了基岩含水层的连续性，形成多块独立的水文地质单元。

区内发育有NEE及NWW向断层，一般认为，这两组近东西向的断层为张性断层，为导水断层；NNE向高角度正断层属压扭性质，反而导水性差，大量井巷工程穿过断层水量不大证实该点。

4.含水层和隔水层

这里主要研究煤层底板主要含水层和隔水层。自上而下可划分3个含水层和3个隔水层：奥陶系灰岩喀斯特承压含水层，本溪组铝质岩隔水层，太原组下段灰岩喀斯特裂隙承压含水层，太原组中段砂、泥岩隔水层，太原组上段喀斯特裂隙承压含水层，二₁煤至L₈灰岩隔水层，现详述如下。

（1）奥陶系灰岩喀斯特承压含水层：厚度400m以上，顶面以下200m范围内为深灰色、浅灰色厚层状和巨厚层状微晶质灰岩和花斑状灰岩，下部为白云质灰岩，喀斯特发育，有统一的地下水面，静水位标高+135m左右，可与其他含水层通过断裂构造发生水力联系，是二₁煤开采时间接充水含水层。

（2）本溪组铝质岩隔水层：由铝土层、铝土质泥岩、泥岩、砂质泥岩和薄层灰岩组成，其中以下部铝土质泥岩最稳定，厚8.3～22.75m；该层假整合于奥陶系灰岩之上，正常情况下能阻止奥灰水进入煤层。

（3）太原组下段灰岩喀斯特裂隙承压含水层：厚30～35m，内含2～4 层灰岩（L₁、L₂、L₃、L₄），灰岩厚4.25～9.70m，一般6.00m左右，其中L₂灰岩稳定，厚度一般在5m左右，单位涌水量0.043～1.34L/s·m，渗透系数0.95～30.27m/d，水位标高135.28～135.38m。

（4）太原组中段砂、泥岩隔水层：该段指L₄—L₈灰岩之间的碎屑岩，其中偶夹中粗粒砂岩、薄层煤和薄层灰岩，厚55m 左右；岩性变化较大，硅质成分较高，厚度稳定，透水性差，隔水性能良好，能阻止太原组上、下段灰岩之间的水力联系。

（5）太原组上段灰岩喀斯特裂隙承压含水层：该段由L₈灰岩及中粗粒砂岩组成，以L₈灰岩为主，普遍发育，层厚0.33～6.85m，一般3m左右；L₈灰岩单位涌水量0.07L/s·m，渗透系数3.787m/d，水位标高136.77m，喀斯特裂隙发育较弱，为弱含水层。

（6）二₁煤至 L₈灰岩隔水层：该层由泥岩、砂质泥岩、砂岩和薄层灰岩组成，厚26.71～50.40m，一般为35m左右，能有效阻止L₈灰岩水进入二₁煤层。

5.水害事例及防治对策

（1）铜冶煤矿淹井事故：1965年8月25日，铜冶煤矿103工作面下顺槽打钻时，超前孔钻进43m时，孔内涌水，涌水量开始为32.4m³/h，后增至1400m³/h淹井，突水原因为超前孔钻遇与奥陶系强含水层相通的喀斯特陷落柱，经注浆堵水后，1968年6月恢复生产。

（2）龙山煤矿淹井事故：1976年1月，龙山煤矿在掘进15采区首采面时，遇断层与奥陶系灰岩喀斯特承压含水层沟通，涌水量最大达2520m³/h，淹井；突水原因为掘进钻头遇到F₁₆₅断层的支断层，而F₁₆₅断层为边界导水断层，该断层位置不清楚；1977年6月，龙山煤矿在堵水过程中再次发生断层突水，涌水量达4000m³/h。

H. 井田水文地质概述

新峰矿务局一矿区域上位于禹州矿区东北部，地质构造处于白沙向斜的东北部。矿区北、西、南三面环山，为一向东南开阔的箕形向斜汇水盆地。区内地层走向90°～125°，倾向南西南，北翼为寒武奥陶系灰岩及二叠系碎屑岩组成的低山丘陵区，南部为第三、四系冲、洪积坡地。

根据地层岩性、厚度、含水空间特征及埋藏条件，区域上将含水岩组主要划分为:寒武奥陶系和石炭系地层灰岩岩溶裂隙含水岩组，二叠系及三叠系地层砂岩孔隙裂隙含水岩组，第三、四系砂、卵砾石孔隙含水岩组。

地下水的补给水源有大气降水、地表水和含水层之间及其侧向补给，另外还有工农业生产及废水的渗入补给等，其中降水补给是本区地下水的主要补给水源。地下水在运移过程中，一部分在地质构造及地形适宜地段溢出地表，构成天然排泄点，一部分则继续向深部径流排泄;而区内各矿井则为主要的人工排泄点。由于近年来矿井大量疏排地下水，造成区域地下水位呈逐年下降趋势。

1.主要含水层

新峰矿区水文地质条件较复杂，根据勘探资料的成果，共有6个含水层，由上而下分别为:

(1)新生代第四系含水层;(Ⅰ)

(2)六₄煤层顶板砂岩含水量水层;(Ⅱ)

(3)三₁₄煤层顶板砂岩含水层;(Ⅲ)

(4)二₁，二₃煤层顶板砂岩含水层;(Ⅳ)

(5)太原组石灰岩含水层;(Ⅴ)

(6)寒武系白云质灰岩含水层:(Ⅵ)

Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ含水层较远，且富水性弱，对开采影响不大。二₁、二₃煤层顶板砂岩含水层，裂隙不甚发育，属富水性弱的裂隙含水层，对煤层开采略有影响。太原组上段灰岩含水层段上距二₁煤层底板12～16m，该含水层段属富水性弱的裂隙岩溶承压水，但其－200m以上已基本被疏干;太原组下段灰岩含水层段上距二₁煤层底板42m，该含水层段虽富水性较弱，但其联通性较好，补给也相对较丰富，是开采二₁煤层的主要水患。

2.主要隔水层

(1)太原组铝质泥岩:位于太原组底部，是寒武系白云质灰岩含水层段与太原组下部石灰岩含水层段间的隔水层。该层泥岩岩性和厚度均比较稳定，隔水性能良好。

(2)太原组中部砂泥岩段:由泥岩、砂岩和煤层组成，厚10～15m，层位稳定，是太原组上部和下部石灰岩含水层段间的隔水层。

(3)二叠系含煤地层中的泥岩和粉砂岩段:均具有一定的厚度，隔水性良好，因此二叠系砂岩含水层间一般无水力联系。

(4)第四系中部粘土段:厚约55m，以砂质粘土、粘土为主，夹2～5层细砂和砂砾，单层厚2～3m，多呈固结状。该隔水层可有效地隔阻大气降水与地表水对下伏各含水层的补给。

3.断层导水性

以往勘探钻孔揭露断层点32个(即18条)，断层破碎带厚度2.74～4m，多为弱胶结的断层角砾岩(原岩为泥岩和砂岩)，断层带漏水钻孔1个(F₁₅，3122孔)。距断层50m以内的漏水点5孔，多分布于肖庄正断层(F₃)两侧;其次是连堂正断层(F₁₉)，如3091孔所揭露的太原组石灰岩，不但全漏失，而且岩心异常破碎，岩溶、裂隙非常发育。

在井田西北沿魏庄的正断层，形成了寒武系的两个富水带。桐树张正断层和石龙王正断层是沟通两个富水带的主要途径，并通过断层与太原组灰岩含水层发生水力联系。北和北东向有比较广阔的补给来源。因此，当矿井+30m总回风巷突水时，岳庄水井(太原组下段灰岩水)和北东8km的唐寨水井(寒武系水)都相继干枯。区内的断层破碎带在原始平衡破坏之前，含水性和导水性不佳，但是，断层两侧裂隙发育，含水空间良好，往往形成富水带。尤其是断层尖灭端，应力集中释放产生裂隙，富水性较强。例如，沿F₂₆和F₁₁正断层向东西延伸，正处于F₁₉、F₇正断层和F₁₂逆断层集中尖灭部位，构成了岩溶、裂隙较发育的地带，富水性好。在矿井开采初期，揭露太原组石灰岩含水层后，最大初始涌水量达350m³/h和164m³/h。因补给条件不佳，出水点水量日渐减少至干枯，使得该含水层水位大幅下降，目前开采水平处于半疏干状态，－240m的三采区和四采区的37，38两个出水点几乎无压力便可以证明。

(1)连堂正断层:位于9～23线的1800瞬变电磁测点附近，富水性中等，富水性中等强度的5号富水区与断层相符。断层的存在导通了煤层顶板大占砂岩与寒武系白云质灰岩含水层，即5号富水区主要反映了太原组下段灰岩和寒武系灰岩含水层的富水性。

(2)关庄正断层F₄:位于17线的2000瞬变电磁测点到34线的1800瞬变电磁测点之间，断层西北尖灭端富水性强，6号富水区位于断层处，断层联通了煤层顶板含水层和底板含水层。

(3)魏庄正断层F₅:断层属测区北边界，1，2，7多个富水区位于断层处，断层富水性强。

(4)DF₁:DF₁断层位于33线1300到36线1500瞬变电磁测点间，断层落差0～30m，富水性弱。但它连通了煤层顶板大占砂岩含水层和寒武系灰岩含水层，富水性弱的12号富水区与它相符。

(5)DF₂:DF₂断层位于38线的1480到42线1600瞬变电磁测点间，断层落差0～20m，东部与魏庄正断层相连。断层富水性弱，与DF₁断层一样连通了煤层顶板含水层和底板下的太原组灰岩含水层和寒武系灰岩含水层，并与12号富水区相符。

(6)DF₃:DF₃断层位于36～43线的600瞬变电磁测点附近，断层落差0～40m。富水性弱，但煤层联通了煤层顶板大占砂岩含水层和底板下的太原组灰岩含水层和寒武系灰层含水层，23号富水区与它相符。

(7)DF₄:DF₄断层位于51线980瞬变电磁测点附近，落差0～8m。富水性中等，富水性强的20号富水区与断层基本相符，断层通过20号富水区联通了煤层顶板含水层和底板含水层。

(8)DF₅:DF₅断层位于45，46线1140瞬变电磁测点附近，落差0～9m。富水性强，断层联通了煤层顶板含水层与底板含水层。

(9)DF₆:DF₆断层位于42线1370瞬变电磁测点附近，落差0～5m。富水性弱。

(10)DF₇:DF₇断层位于38线1370瞬变电磁测点附近，落差0～5m。富水性弱。

(11)DF₈:DF₈断层位于29线1470瞬变电磁测点附近，落差0～6m。富水性弱。

(12)DF₉:DF₉断层位于28线1410瞬变电磁测点附近，落差0～4m。富水性弱。

(13)DF₁₀:DF₁₀断层位于34，35线1550瞬变电磁测点附近，落差0～3m。富水性中等，主要表现在35线有异常反应。

(14)F₁₄:F₁₄断层位于7线940瞬变电磁测点到10线1000瞬变电磁测点间，落差0～6m。富水性中等，尤其断层东部端点位于富水性强的17号富水区上。

(15)F₁₆:F₁₆断层位于30～33线的200号点附近。富水性中等，与富水性中等的27号富水区相符，断层联通了煤层顶板含水层和底板太原组灰岩含水层、寒武系灰岩含水层。

4.矿区地下水的补给、径流、排泄特征

矿区地下水水源主要接受降水和西北深部侧向径流补给。矿区北部为二₁煤层和各灰岩含水层隐伏露头分布区。由于松散层底部为砂质粘土，厚度大，含、透水性差，阻隔了第四系水对下部含水层的直接补给，其他各水层之间通过断裂带和基岩风化带有一定的水力联系。区内主体构造为单斜构造，地层倾向南西，控制本区地下水的径流方向为北东—南西。在南部边界黑水河和肖庄断层破碎带储存，潜水流向则受到地势地貌的控制。区内地下水的排泄除矿井疏排、机民井及供水井外，其余部分以侧向径流方式向西南、东南纵深排泄到区外。

I. 永城矿区地质与水文地质条件

永城矿区地处黄淮平原腹部，位于河南省永城市、夏邑县境内，河南煤矿区东部，是国家“八五”、“九五”期间建设的重点矿区。矿区南北长55km，东西宽25km，面积1150km²。矿区所属永城煤电集团、神火煤电集团，目前有6对生产矿井，一对在建矿井，生产能力1500×10⁴t/a。

一、气象水文

永城矿区主要河流有王引河、沱河、浍河、包河等，自西北向东南流过并注入淮河，属淮河水系，河流为季节性河流。

二、地形地貌

永城矿区位于华北冲积平原的东南边缘，淮河冲积平原的北部，A河故道的南侧，矿区地面标高+32m。矿区内被厚度51.30～545.70m、平均厚312.97m的新生界松散沉积物所覆盖，其厚度的变化受古地形、大地构造运动的强度与沉降幅度的制约，同时也控制着地下水的补给、径流与排泄。

三、地层构造

永城矿区属华北型石炭系—二叠系隐蔽式煤田，矿区各井田分布于永城复式背斜两翼，矿区四周几乎被高角度正断层所围限，第三系底部普遍沉积有厚层粘土，阻断了新生界含水层及地表水的补给。含煤地层为下二叠统山西组和下石盒子组，目前主采煤层为山西组二₂煤，煤层赋存稳定，平均厚度2.7m，普遍可采，开采深度从-300m～-700m。矿区各井田内断层较发育，大多为高角度正断层，小断层犹为发育，落差3m以上的断层达20条/km²以上。经钻探和采掘工程揭露证实，大、小断层基本上都不导水。

四、水文地质

永城矿区是一个封闭-半封闭的相对独立的水文地质单元。矿区煤层底板充水的主要水源为太原组灰岩喀斯特裂隙承压水，其次为二₂煤层底板砂岩裂隙承压水。

1.主要含水层组与隔水层组

按含水层岩性特征、空隙性质、地下水的埋藏条件分，将含水层划分为三种类型。

（1）孔隙潜水—承压水含水层组：含水层自上而下由新生界第四系全新统和上第三系5个含水砂层组组成，埋藏深度分别位于0～35m、35～100m、100～150m、150～300m及300m以深。浅层为孔隙潜水，水质类型为

，中深层为承压水，水质属

型。其中第四系全新统和上第三系下部第一段砂层最发育，富水性强，单位涌水量0.0041～6.71L/s·m。覆盖层底部的砂层松散孔隙承压水对开采浅部煤层有一定的影响。

（2）裂隙承压水含水层组：由二叠系石盒子组、山西组中细粒砂岩及燕山期岩浆岩组成。上石盒子组中粗砂岩裂隙相对发育，单位涌水量0.12～0.627L/s·m，下石盒子组三煤组及山西组二₂煤层顶板砂岩裂隙一般不发育，单位涌水量小于0.1L/s·m，富水性弱，以静储量为主。岩浆岩裂隙水的单位涌水量小于0.003L/s·m，富水性差，均不构成煤层开采时充水的主要水源。

（3）喀斯特裂隙承压水含水层组：含水层为上石炭统太原组灰岩和奥陶系灰岩。太原组灰岩共12层，总厚40～50m，编号自下而上为L₁至L₁₂。L₁₁厚1～2m，裂隙不发育，含水很弱。L₁₁上距二₂煤底板约50m，其上部有厚约10m的海相泥岩。L₉、L₁₀均为3～5m，富水性亦较差。其中L₈、L₂灰岩沉积稳定，喀斯特发育，富水性强，静水压力传递快，裂隙发育程度和渗透性能沿垂直方向向下逐渐减弱，具非均质各向异性，单位涌水量可达2.87L/s·m，矿化度2～3g/L，水质类型属

型。L₈上距二₂煤层底板约80m，厚度8～18m，一般13m左右，水头标高+28m，且受L₂厚层灰岩和奥灰水的间接补给，是矿井突水的主要水源，严重威胁着矿井的生产和安全。奥陶系灰岩由石灰岩、白云质灰岩、白云质大理岩、大理岩组成，含丰富的喀斯特裂隙水，富水性强，单位涌水量0.704L/s·m，矿化度1～3g/L，水质类型以

型为主。L₁₁至二₂煤层底板50m左右，其间隔水层由海相泥岩、粉砂岩、细砂岩等组成，一般情况下可起到一定的隔水作用，但在其他因素影响下可诱发底板灰岩突水出现。

2.地下水的补给、径流与排泄

大气降水垂直下渗是潜水主要补给来源。洪水期间地表水补给地下水；平水期、枯水期地下水以补给河水为主要排泄途径。深层水补给主要有两个方面：大面积冲积平原地下水的侧向补给；局部地段隔水层变薄或尖灭，造成含水层越流向下补给。径流方向为NW—SE向。以潜水方式排泄于上部含水层或地表水体之中。

砂岩裂隙水在裸露区直接接受大气降水、潜水、地表水的补给，在新地层掩盖区，底部松散孔隙承压水局部沿风化带或采空塌陷带补给基岩含水层。矿井的长期排水是主要泄水方式。

灰岩喀斯特裂隙水的补给：井田受边界断层切割，使煤系地层形成地垒而构成封闭半封闭相对的独立水文地质单元。区内含水层间水力联系较为密切，局部地段存在越流补给，因而其富水性较好。

3.充水因素分析

地表水：由于覆盖层底部普遍发育有粘土隔水层，地表水及大气降水对煤层开采无影响。

新生界底部松散孔隙承压水：新生界底部的隔水层沿煤层露头一带使上部的含水层垂直下渗受到限制，煤层采后留足防水煤柱时，一般不会充入矿坑。

煤层顶板砂岩裂隙承压水：煤层顶板砂岩层间裂隙水是开采各煤层的主要充水水源，但其水量微弱，补给量有限，易于疏干。

太原组上段灰岩喀斯特裂隙承压水：开采二₂煤层时，虽然隔水层较厚达50m，但由于煤层底板裂隙发育，易造成突水。通过近几年的生产，先后发生数次突水事故，使得太原组上段灰岩喀斯特裂隙承压水成为矿井涌水的主要水源。

太原组下段灰岩及奥陶系灰岩喀斯特裂隙水：L₂和奥陶系灰岩分别位于二₂煤层底板以下150m、200m，一般情况下不会发生直接突水。在断层、裂隙的切割部位具有侧向和垂向补给条件，通过直接充水含水层而间接对矿井充水。

五、突水状况

据统计，自1985年以来，永城矿区所属矿井共发生灰岩突水14 次^［17］（表2-1），其中按采掘地点分类，发生在采煤工作面的突水有8次，掘进巷道中6次。按与断层关系分类，与断层有关的灰岩突水只有两次，其余的12 次突水通道均为二₂煤层底板砂岩裂隙。在突水点附近没有小断层，距落差较大的断层（大于30m）大都在100m以上。与断层有关的两次突水，一次是1994年11月永城陈四楼煤矿北翼轨道及皮带大巷突水，由于落差89m的F₃₉断层的影响，造成北轨、北皮穿越断层后与下盘的L₈灰岩对接，当巷道掘进至距F₃₉断层4m时，北轨、北皮相继突水，总水量860m³/h。另一次是1985年11月神火葛店煤矿15021采煤工作面突水，该采面紧靠落差40m的F₇断层，煤层底板裂隙带已超过L₁₁，工作面推进30m即发生灰岩突水，水量270m³/h。

表2-1 永城矿区煤层底板灰岩突水统计表

续表

六、突水原因

1.原生裂隙突水

煤层底板岩层原生裂隙属于张性裂隙，为较好的导水通道，当掘进巷道或采煤工作面揭露或接近这些裂隙时，容易发生突水。神火葛店煤矿1999年9月12日掘进26采区皮带煤下山时遇一条宽约10cm的裂隙突水，水量110m³/h；1999年10月12日掘进与26皮带下山平行、相距20m的轨道下山遇到该裂隙时，宽20cm，突水量270m³/h。神火葛店煤矿北翼运输大巷位于二₂煤底板下部18m，岩性为细砂岩，1993年6月巷道掘进中，遇到6条宽3～10cm的裂隙而发生灰岩突水，水量370m³/h。

2.活化裂隙突水

煤层底板岩层原生裂隙属于闭合或半闭合，受到采动影响，在矿压和灰岩水压作用下，原生闭合裂隙张开，加之产生新的裂隙，导致灰岩突水。这种突水表现为先来压力，巷道发生变形，裂隙逐渐张开而突水。压力通过裂隙的逐渐张开得以逐渐释放，水量的增大呈现一个渐变的过程，有时裂隙一旦连通也可发生突变。永城车集煤矿2401 工作面，2111工作面，2106轨道顺槽等几处的突水都属于这种类型。2401综采工作面2001年9月10日开始采煤，发现底板砂岩中有一组与工作面斜交的裂隙渗水。该工作面采深700m，太原组灰水压力6 MPa。随着工作面的推进，采场压力增大，裂隙逐渐张开，16日采空区内涌水量增至100m³/h，21日工作面推进65m，18时水量增至140m³/h，工作面内有一条宽约10cm的突水裂隙，24小时逐渐增大到550m³/h，突水点附近的液压支架所承受的压力也由28 MPa逐渐增至45 MPa。

3.原始导高突水

灰岩上部岩层中的裂隙未达到煤层底板，形成承压水原始导高带。煤层开采后由于矿山压力作用，底板以下形成采动破裂带。在矿压和水压的联合作用下，原始导高裂隙会向上发展，与底采动破裂带贯通之后，就形成了新的导水通道，造成所谓的原始导高突水。由于各种裂隙的突然连通，这种突水往往来势猛，造成恶性突水事故。永城车集煤矿2107综采工作面、永城陈四楼煤矿2301 工作面的突水就属于这种类型。永城车集煤矿2107综采工作面，于2000年7月28日出现底鼓，巨大的压力使工作面底板鼓起近1m，形成多处垂直于工作面的裂隙，造成40多架液压支架严重损坏，十几根大立柱折断，二十几根大立柱穿透顶部钢板，1h后发生突水，水量达855m³/h，突水点集中在3处。当时该工作面采深570m，水压5MPa。

七、突水实例

陈四楼井田位于永城隐伏背斜的西翼，第三系和第四系冲积层厚度300～400m。区内主要含煤地层为山西组和下石盒子组，主采煤层为山西组二₂煤层。煤系下伏地层为石炭系（含薄层石灰岩11层），编号自下而上为L₁—L₁₁，奥陶系灰岩喀斯特溶洞裂隙承压含水层发育。据统计，陈四楼煤矿自1991年开工建设，1997年投产至今，发生突水10 余次，其中严重影响生产与施工且突水量大于150m³/h 的煤层底板突水两次，第一次为1994年11月15日北翼皮带大巷，最大突水量860m³/h；第二次为1995年北翼轨道大巷，最大突水量160m³/h。其突水机理如下分析。

1.地质构造特征

图2-1 陈四楼井田走向（A-A′）地质剖面示意图

（据侯士宁，2001）

经过多期构造运动，在燕山期形成现在的构造格局。陈四楼井田内构造以断裂为主，褶皱为辅。主要发育EW向断裂5组，该5组断裂控制了SN向断层的发展，将井田割成6个块段。井田内绝大多数断裂表现为高角度正断层，因此在剖面上多呈地垒与地堑构造（图2-1）。地垒与地堑构造形态形成了承压水在井田内分布的不均一性，因而不同地点受水害威胁的程度不一样，井田北部以-440m标高以下受水害威胁较为严重。高角度正断层深切太灰、奥灰，直接引导灰岩水进入煤层，有的造成灰岩与煤层相接。如此构造特征，使断裂间的连通较好，北翼皮带大巷和北翼轨道大巷就是二₂煤层与太原组上段灰岩（L₈）强含水层对接而发生的2起突水事故的地点。断裂构造发育，使各含水层具有良好的水力联系，断层及岩石裂隙构造发育，突水机率较大。

2.水文地质边界

陈四楼井田地层总体上是一个向西倾斜的单斜构造，井田北、西、南边界由断层构成，东边界为煤层露头。在永城背斜轴部有奥陶系、石炭系及二叠系掩伏露头。由于冲积层的阻隔，井田内不接受大气降水的补给；在井田北部芒山、荡山有奥灰出露，直接接受大气降水补给，为补给边界。井田北部及东部露头接受地下水沿各种通道的补给，为导水边界，井田西部为阻水边界，使得地下水得以储存，井田属于一个封闭—半封闭的水文地质单元，静储量丰富，富含承压水。

3.原生裂隙

陈四楼井田小断层较为发育，伴随煤层及其顶底板岩石裂隙也发育。裂隙是在水平剪切力作用下形成“X”型剪切节理基础上，彼此之间连通性好。受灰岩高承压水（5 MPa）作用，太灰水充填裂隙，形成原生导高。据统计，北四采区三维高分辨率地震勘探发现，错断二₂煤层落差3m以上断层89条，断层密度22条/km²；首采区在采掘过程中实见落差1m以上的断层120余条，均为正断层，断层密度60 条/km²；南五采区三维地震勘探发现，错断二₂煤层落差3m以上断层46条，断层密度21条/km²。

4.采动裂隙

人为破裂是采动矿压对底板破坏所产生的底板岩层破裂。其破裂深度与岩石的坚固系数、工作面宽度、开采深度、煤层倾角等因素有关。根据邻区资料，建立了预计破坏深度的多元非线性回归方程为：

h=7.9291 ln（L/24）+0.009 H+0.0448α-0.3113f

式中：h——底板破坏深度/m；

L——工作面斜长/m；

H——开采深度/m；

α——煤层倾角/°；

f——底板岩石的坚固性系数^［7］。

根据上式计算出陈四楼煤矿在-440m标高、190m宽的综采工作面采动底板破坏深度为20m。在断裂带附近，如果人为破裂与充水的原生裂隙通道导通将会发生突水事故。例如，永城车集煤矿2107综采工作面在2000年7月28日突水850m³/h。

5.隔水层特征

永城陈四楼煤矿开采煤层为二叠系山西组底部二₂煤，煤层底板岩性为砂质泥岩、粉砂岩和中、细粒砂岩，据下伏太原组最上一层灰岩L₁₁平均为50m，据较强含水层L₈灰岩约80m。因而，受各种裂隙影响，降低了隔水层的强度，增加了突水危险程度。正常情况下可以阻抗太原组薄层灰岩突水。