郑州矿区水文地质基本情况及防治水措施
第一节 郑州矿区区域地层及煤系地层简介
一、区域地层
郑州矿区属于华北型地层，缺失古生界志留系、泥盆系和中生界侏罗系、白垩系，其它各系皆有发育，详见郑州矿区区域地层表。
表2—1—1 郑州矿区区域地层表 界 系 统 新 生 界 第 全新统 四 系 上中更 新统 上 第 三 系 下 第 三 系 组 代号 煤组 地层厚度(m) Q42 Q41 Q3 Q2 大营 ND 组 洛阳 NL 组 陈宅 EC 沟组 0-2 10 0-75.6 4-46.6 0-145.6 12?83 47.5主要岩性特征 河床及河漫滩沉积。 亚沙土、亚粘土，底部为漂砾石。 灰黄色粉砂质亚粘土，底部为砂砾石。 红色亚粘土和黄色亚粘土互层，局部为青灰色砾石层。 辉石安山岩，玄武岩夹泥质粘土、泥岩、泥灰岩。 棕红色砂质泥岩、夹泥质灰岩、玄武岩、砂砾岩。底部 为黄白色砂砾岩夹砂质泥岩与钙质结核层。 以砖红色砂岩、砂质泥岩为主。夹薄层泥灰岩、炭质泥 岩与透镜状砾岩。底部为砾岩。 中上部为黄、黄绿、土黄色石英砂岩，长石石英砂岩与砂 质泥岩互层，下部为厚层状黄绿色中粒长石石英砂岩，具 虫孔构造，含钙质砾岩。 以紫红色钙质粉砂岩、砂质泥岩、黄绿、土黄色细砂岩 为中、顶部为肉红色厚层石英长石砂岩，底部具透镜状 砾岩。 上部为浅紫色中粒砂岩与砂质泥岩互层，中部为紫红色 细砂岩、粉砂岩。具虫孔构造。底部为紫红色厚层中细 粒石英砂岩夹薄层砂岩。 上部：以青灰色粉、细砂岩为主。 中部：紫色泥岩与砂质泥岩为主。 下部：主要为浅灰－灰绿色中细粒砂岩。 灰白色厚层状细－粗粒长石石英砂岩，致密坚硬，底部含 砾石。 上部以深灰色、黑色泥岩、砂质泥岩为主，夹薄煤一层。 下部为中细粒砂岩夹泥岩，含紫斑及铁锰质结核。 0?1100 985.58中 三 二马 T2 生 叠 中 统 营组 系 圈门 界 T1 下 统 组 古 生 土门 3F2 组 平顶山2P2 组 上 石 盒 子 组 延长 T3 上 统 组 ＞751.3 341.6 602.1 298.74 44.05?99.92 70.24 二 叠 系 上 统 九 八 0?126.6 60.34P21-2 51.87?127.08 以青灰色砂质泥岩为主，夹深灰色泥岩、含铝土质，局 102.19部具紫斑。中部薄煤两层。下部夹薄层硅质泥岩。 60.90?130.89 部夹薄层硅质泥岩。中部含煤七层，其中仅七2煤普遍 99.17以青灰色、灰绿色细砂岩、泥岩为主，局部具紫斑，上 发育，局部可采，底部为中粗粒含砾石英砂。 七 1
界 P21-1 六 62.16?119.27 以青色、灰绿色泥岩为主，上部常具紫斑，中、下部为 89.62厚层状中粗粒石砂岩。含煤四层，其中仅六2煤偶尔可采。 44.79?95.61 仅五3煤普遍发育，局部可采。下部为泥岩、粉砂岩、 70.91中、上部以深灰、灰黑色泥岩为主。夹薄煤八层，其中 局部具紫斑。 五 四 下石 盒子 P12 组 下 统 山西 1P1 组 二 49.95?96.14 斑，底部为灰色中粒砂岩夹黑色泥岩，含薄煤层10层， 69.07由青灰色砂质泥岩、细砂岩、黑色泥岩组成。局部具紫 仅四5煤局部可采。 三 上部以深灰色砂质泥岩为主夹细砂岩薄层，局部具紫斑， 45.47?103.46 中部以灰绿色紫斑泥岩为主具鲕状结构。下部为灰色厚 72.27层状中粗粒砂岩。 由深灰、黑灰色泥岩、砂质泥岩、灰色厚层状中粗粒砂 53.3?122.59 岩及煤层组成，顶部具少量紫斑，含煤十一层，其中 78.6二1煤普遍发育，煤厚0－18.23m，为主要可采煤层。 二1煤层顶板为中细粒砂岩。 95.59?94.52 供8－9层，一般每层灰岩之下有一煤层。中部以砂泥 68.82太原 C3 石 上 统 群 炭 系 本溪 C2 中 统 组 奥 马家 O2 陶 中 统 沟组 系 上 统 ∈3 以深灰色石灰岩为主，砂质泥岩、泥岩及煤层。石灰岩 岩为主。 1.74?42.37 9.680?43.6 13.67195?420 251.98200?473 316.72灰色铝土岩、铝土质泥岩为主，具鲕状、豆状结构。 以深灰色厚层状灰岩为主，局部夹白云质灰岩及碎屑 灰岩。 以深灰色厚层状白云质灰岩为主，局部为白云质、鲕 状、团块状白云岩，夹薄层泥灰岩。 上部为灰－深灰色泥质灰岩与黄绿色泥岩互层，局部夹 黄绿色海绿石砂岩，下部以暗紫色粉砂岩为主，夹透镜 体灰岩。 上部由紫红色砂质泥岩、泥灰岩及粉砂岩组成，中部以 紫红、黄绿色泥质灰岩为主夹薄层灰岩、砂质泥岩，下 部由深灰色厚层灰岩，白云质灰岩、豹皮状灰岩、燧石 团块状白云岩及含磷砂砾岩组成。 上部由白色－灰白色厚层状白云岩、灰岩、泥灰岩及砂 质泥岩组成，下部以紫红、灰黄色厚层中粗粒石英砂岩 为主，底部为砾岩。 上部以砂质页岩为主，夹薄层粉砂岩，下部为中粗粒 砂岩及砂砾岩，底部为泥质砂岩。 上部以杂色千枚状绢云石英片岩为主，夹薄层状石英岩、 白云岩及厚层状中粗粒石英岩。下部以灰白色厚－居厚 层状石英岩为主，夹绢云时样片岩。底部夹数层变砾岩， 局部侵入由灰绿岩。 寒 中 统 武 系 下 统 ∈2 ∈1 87?234 203.72373?424 398.5上 震 元 Z2 旦 中 统 古 系 界 兵马 Z1 下 统 沟组 下 嵩 元 山 古 群 界 上 统 Z3 139?775 457559 Pt1 1739?3101 2421 2
太 登 古 封 界 群 Ar ＞1145 以黑色云母斜长片麻岩为主，上部夹黑云母片岩，下部 夹斜长角闪石片麻岩、二云片岩及混合岩。 （一）寒武系（∈）
在矿区局部有出露。平均厚度约770m，厚薄不均。
1、下统（∈1）
上部由紫红色砂质泥岩、泥灰岩及粉砂岩组成，中部以紫红、黄绿色泥质灰岩为主夹薄层灰岩、砂质泥岩，下部由深灰色厚层灰岩，白云质灰岩、豹皮状灰岩、燧石团块状白云岩及含磷砂砾岩组成。厚度87～234m，平均厚203.72m。
2、中统（∈2）
上部为灰－深灰色泥质灰岩与黄绿色泥岩互层，局部夹黄绿色海绿石砂岩，下部以暗紫色粉砂岩为主，夹透镜体灰岩。厚度200～473m，平均厚316.72m。
3、上统（∈3）
以深灰色厚层状白云质灰岩为主，局部为白云质、鲕状、团块状白云岩，夹薄层泥灰岩。厚度195～420m，平均厚251.98m。
（二）奥陶系（O）——中统马家沟组（O2） 在郑州矿区，奥陶系缺失上下统，仅发育有中统。中统马家沟以深灰色厚层状灰岩为主，局部夹白云质灰岩及碎屑灰岩。厚度为0～43.6m，平均厚13.67m。与下伏寒武系地层呈假整合接触。
（三）石炭系（C）
在郑州矿区，石炭系缺失下统，仅发育有中上统。下面分别加以简单介绍。 1、中统－本溪组（C2）
岩性以灰、浅灰色铝土岩及铝土质泥岩为主，具鲕状、豆状结构，含较多透镜状、似层状黄铁矿结核，局部夹有砂质泥岩、泥岩、赤铁矿和煤层。本组厚1.76～42.37m，平均厚9.68m。与下伏奥陶系地层呈假整合接触。
2、上统－太原群（C3）
由灰、深灰色石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成，共含灰岩9层，灰岩编号自下而上分别表示为L1～L9，大部分灰岩之下赋存有煤层。本组厚94.52～95.59m，平均厚68.82m。与下伏本溪组地层整合接触。 （四）二叠系（P）
本系地层自太原群顶部菱铁质泥岩（及L9灰岩）顶界面，至三叠系金斗山砂岩底面，分上、下两统。
1、下统（P1）
由山西组与下石盒子组构成。 （1）山西组（P1）
由深灰、黑灰色泥岩、砂质泥岩、灰色厚层状中粗粒砂岩及煤层组成，顶部具少量紫斑，含煤十一层，其中下部二1煤普遍发育，为主要可采煤层。本组厚53.3～122.59m，平均厚78.6m。与下伏太原群整合接触。
（2）下石盒子组（P1）
上部以深灰色砂质泥岩为主夹细砂岩薄层，局部具紫斑；中部以灰绿色紫斑泥岩为主具
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21鲕状结构；下部为灰色厚层状中粗粒砂岩。本组厚45.47～103.46m，平均厚72.27m。与下伏山西组地层呈整合接触。
2、上统（P2）
包括上石盒子组、平顶山组和土门组。 （1）上石盒子组（P2）
下起四煤组底板砂岩底界面，上至平顶山砂岩底面，厚269.67～695.59m。由灰、灰绿、深灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成，以七煤下一层中粗粒砂岩底界将本组分为上、下两段。下段含四、五、六三个煤组，厚112.77～384.57m，平均厚76.5m。上段含七、八、九三个煤组，厚156.9～311.02m，平均厚87.2m，与下伏下石盒子组地层整合接触。
2P2（2）平顶山组（）
1灰白色厚层状细－粗粒长石石英砂岩，致密坚硬，底部含砾石。厚44.05～99.92m，平均
厚70.24m。与下伏上石盒子组地层假整合接触。
3P2（3）土门组（）
本组相当于区域地层中的石千峰组，平均厚度为298.74m。与下伏平顶山组地层呈整合接
触。根据岩性及其组合特征本组可划分为上、中、下三部分。上部以深灰色砂质泥岩为主夹细砂岩薄层，局部具紫斑，中部以灰绿色紫斑泥岩为主具鲕状结构。下部为灰色厚层状中粗粒砂岩。
二、煤系地层
煤系地层是指含有煤层的一系列地层，在郑州矿区主要是石炭纪和二叠纪形成的一系列地层。煤层主要赋存于石炭系太原群和二叠系山西组，从石炭系到二叠系共含煤九组，其中一煤组赋存于石炭系，二煤组赋存于二叠系下统山西组，是全区主要可采煤层，三～九煤组赋存于二叠系上、下石盒子组。目前，矿区绝大多数矿井在开采二煤组中的二1煤。一1煤在全区大部可采，但受下部奥灰水的影响，仅在局部有采动。
第二节 郑州矿区主要含水层与隔水层
一、含水层与隔水层的概念
1、含水层：含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。
2、隔水层：隔水层是指不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩层。 应该提到的是，上述定义中并没有给出区分含水层与隔水层的定量指标，而是因为它们的定义具有相对性。在各种不同的情况下，人们所指称的含水层与隔水层在涵义上有所不同。岩性相同，渗透性完全一样的岩层很可能在有些地方被当作含水层，而在另一些地方当作隔水层。
严格地讲，自然界中并不存在绝对不发生渗透的岩层，只不过某些岩层（如缺少裂隙的致密结晶岩）的渗透性特别低罢了。从这个角度说，岩层是否发生透水（即地下在其中是否发生具有实际意义的运移）还取决于时间尺度。当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时，任何岩层有可视为可渗透的。
某些岩层，尤其时沉积岩，由于不同岩性层的互层，有的层次发育裂隙或溶洞，有的层
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次致密，因而在垂直层面的方向上隔水，但在顺层的方向上都是透水的。例如，薄层页岩和石灰岩互层时，页岩中裂隙接近闭合，灰岩中裂隙与溶洞发育，便成为典型的顺层透水而垂直层面隔水的岩层。
另外，隔水层的阻水能力取决于岩性、岩层结构及其稳定性。某些阻水能强的隔水层，在后期构造作用的破坏下，可大大削弱隔水层的阻水能力，甚至使其起不到隔水的作用。 二、郑州矿区主要含水层与隔水层
根据含水层与隔水层的含义，考虑到地下水的赋存状态，结合郑州矿区的实际，从矿井防治水的角度出发下面分别简单介绍郑州矿区主要含水层及地下水在其中的赋存状态和主要隔水层。
（一）含水层
1、第四系砂、砾石层孔隙含水层：
郑州矿区第四系厚度变化很大，为0~54m。其岩性为 ：上部为亚砂土、亚粘土，下部为冲积砂卵石层。
该层含水层富水性不均、渗透性好，其中地下水绝大部分为潜水，其富水性受气候条件影响较大，大气降水将直接对其补给，雨季含水丰富，旱季水量明显减少。
该含水层距可采煤层较远，除煤层露头地带外，对煤层开采影响不大。 2、下第三系砂砾岩孔隙裂隙含水层
在郑州矿区下第三系厚度变化很大，为0~1100m。其岩性主要为砖红色砂岩底部发育有砾岩，其间夹有砂质泥岩。该含水层富水性不均，在河流两侧及露头附近含有较丰富的孔隙潜水，个别地段为承压水。
该含水层距可采煤层较远，对煤层开采一般影响不大。 3、三叠系下统金斗山砂岩孔隙裂隙含水层
在郑洲矿区，该含水层由紫红色厚及中厚层状中细粒石英砂岩夹薄层粉砂岩组成。该层厚82---136m，平均112m。该层裂隙发育，含孔隙裂隙承压水，水量不丰富。由于该含水层下距二1煤较远，对二1煤开采影响不大。
4、石千峰组砂岩孔隙裂隙含水层
在郑州矿区，该组上部以青灰色粉、细粒砂岩为主，夹砾屑灰岩4—6层；中部为紫红色泥岩与砂质泥岩为主，夹数层细中粒砂岩；下部主要为浅灰—灰绿色中细粒砂岩、夹紫色泥岩及1—2层砾屑灰岩。该组厚度234—352m，平均298m。该组地层裂隙较发育，含孔隙裂隙承压水。据有关资料，该组厚度虽较大，但富水性较弱，加之它们之间有砂质泥岩及泥岩隔水层，水力联系不佳，且下距二1煤较远，对开采二1煤影响不大。
5、石盒子组砂岩孔隙裂隙含水层
在郑州矿区，据统计，石盒子组厚度在5米以上的中、粗砂岩共8层。岩性为灰、浅灰色局部为灰绿色长石石英砂岩，裂隙较发育。据有关资料反映，该组砂岩厚度虽较大，但突水性弱，加之它们之间有砂质泥岩及泥岩隔水层，水力联系不佳对开采主采煤层二1煤影响不大。
6、山西组砂岩孔隙裂隙含水层
在郑州矿区该含水层有2-3层灰白及灰色中-粗、中-细粒砂岩组成，俗称大占砂岩。其下距二1煤平均6米。厚度8~60米，平均30米，浅部裂隙较发育，深部较致密坚硬，裂隙不发育。该层含孔隙裂隙承压水，水量不丰富。该砂岩除局部为二1煤层直接顶板外，大部分区域与二1煤层间存在砂质泥岩、泥岩。
该层虽是二1煤层顶板直接充水含水层，因富水性很弱，对二1煤层的开采一般影响不大。 7、太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层
该含水层由L7-8两层灰岩组成，在郑州矿区其厚度一般为1.6~15m左右。该含水层岩溶
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