吕梁离石炭窑坪煤业股份有限公司矿井水文地质类型划.docx

山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司兼并重组整合矿井
水文地质补充调查与勘探报告

山西省煤炭地质水文勘查研究院
二O一O年十一月

项目名称：山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司
兼并重组整合矿井水文地质补充调查与勘探设计
编制单位：山西省煤炭地质水文勘查研究院
院 长：张晓峰
总工程师：杨 展
项目负责：陆家河
编制人员：陆家河 慕秀琴 崔少华 王 静
李 霞 闫 宇 冯 杰 杜竹林琪
编制日期：二〇一〇年十一月

目 录
前 言 1
一、矿井及井田概况 3
（一）矿井及井田基本情况 3
（二）位置与交通 6
（三）地形、地貌 7
（四）气象、水文 9
（五）地震 10
（六）矿井排水设施能力现状 10
二、以往地质和水文地质工作评述 11
（一）不同勘探阶段地质和水文地质工作成果评述 11
（二）矿井地质及水文地质工作 14
三、地质概况 16
（一）地层 16
（二）构造 21
（三）岩浆岩 24
四、区域水文地质 25
（一）概况 25
（二）区域含水岩组的划分及其水文地质特征 25
（三）区域地下水的补给、径流、排泄条件 30
五、矿井水文地质 33
（一）井田边界及其水力性质 33
（二）含水层 33
（三）隔水层 36
（四）矿井充水条件 38
（五）井田及周边地区老窑水分布状况 46
（六）矿井充水状况 49
六、对矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易程度的评价 51
（一）对矿井开采受水害影响程度的评价 51
（二）对矿井防治水工作难易程度的评价 54
七、矿井水文地质类型的划分及对防治水工作的建议 56
（一）矿井水文地质类型的划分 56
（二）对防治水工作的建议 59

附 图 目 录

顺序号
图号
图 名
比例尺
1
1
区域综合水文地质图
1:100000
2
2
山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司综合水文地质图
1:5000
3
3
综合水文地质柱状图
1:500
4
4
Ⅰ-Ⅰ′水文地质剖面图
1:5000
5
5-1
4号煤层矿井充水性图
1:5000
6
5-2
5号煤层矿井充水性图
1:5000
7
5-3
10号煤层矿井充水性图
1:5000

前 言
山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司2009年重组整合后批准矿井生产能力120万t/a。根据国家安监总局、煤矿安全监察局《煤矿防治水规定》（2009年）第29条、矿井有下例情形之一的，应当进行水文地质补充勘探工作，由于炭窑坪煤业有限公司属于重组煤矿，设计生产能力有较大提高、井田面积增大较多，第29条第5款规定；矿井开拓延深、开采新煤系（组）或者扩大井田范围设计需要的，应当进行水文地质补充调查与勘探工作，本报告就是依据这一条款规定，开展水文地质补充调查报告编制工作。
矿井水文地质类型及其复杂程度决定了矿井开采受水害威胁程度，也决定了矿井防治水工作的难易程度。它关系到矿井开拓方式的选择和采掘系统的布置，从而影响到矿井的总体规划和设计，防治水工作的投入直接影响到矿井建设和运行成本，因此开展矿井水文地质补充与调查勘探工作具有十分重要的现实意义。
开展矿井水文地质补充与调查，分析和评价矿井开采受水害危害程度，排查矿井水害隐患，防患于未然，经济合理地搞好矿井防治水工作，可大幅提升矿井防治水技术能力，实现矿井安全、有序、高效生产。为此，受山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司的委托，山西省煤炭地质水文勘查研究院依据《煤矿防治水规定》，编制《山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告》。
本报告是在系统整理、综合分析炭窑坪井田勘探、矿井建设生产各阶段所获得的地质、水文地质资料的基础上，主要从矿井开采受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿井及周边老空水分布状况、矿井涌水量分布规律、矿井开采受水害影响程度以及防治水工作难易程度等方面，按照矿井水文地质类型划分各项要求，确定矿井水文地质类型。严格依据《煤矿防治水规定》中矿井水文地质类型划分的具体要求，对各项内容认真进行分析研究，使矿井水文地质类型划分更加符合本矿的实际情况，在此基础上编写了炭窑坪矿井水文地质类型划分报告。综合确定山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司山西组4号、5号煤层矿井水文地质类型为中等，10号煤层矿井水文地质类型为中等。
一、矿井及井田概况
（一）矿井及井田基本情况
山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司位于离石市城南约5km处，井田属河东煤田离石勘探区。2009年11月5日，山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发〔2009〕25号文件同意山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司由原山西离石鹏宇煤业有限公司、山西大土河永盛煤业有限公司、山西大土河永兴煤业有限公司和山西大土河永娜煤业有限公司等4个生产煤矿重组整合而成，其重组整合主体企业为山西大土河焦化有限责任公司，其中山西大土河永娜煤业有限公司确定为2010年底关闭矿井，即兼并重组期间的过度期生产矿井。
山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司采矿许可证为2009年11月21日山西省国土资源厅发放的C1400002009111220046087号，井田面积13.9851km2，批准开采3~10号煤层，矿井设计生产能力为120万t/a。
本次兼并重组整合设计井田开拓方案为在井田西部重新拓建一对斜井组成新的生产系统对全井田进行开拓，首采区规划在井田中北部，大巷沿东西方向布置，向两侧布置顺槽和工作面。现在井田中部王文庄村北侧拓建了新主斜井，井筒已到+587.5水平，计划开采5、10号煤层，预计2011年底首采工作面形成回采煤量。
永娜矿井近几年开采情况及未来三年开拓计划：该矿为过渡期生产主矿，现采用单水平开采10号煤层，水平标高为+820m，近几年按照政府有关规定安排生产，2010年核定矿井生产能力为78万t/a。因此，今后三年的生产接续安排仍按照省市有关政策执行。据矿井地质报告永娜井资源储量估算截止日期为2009年12月底，剩余可采储量为264.6万t，剩余服务年限2.4a。
本次兼并重组整合前，参与重组整合各煤矿基本情况：
（1）山西离石大土河永娜煤业有限公司（原炭窑坪煤矿）：原井田面积1.4739 km2，批采4、6、10号煤层，因该矿原井田范围上部4、6号煤层大部不可采，建井后直接开采10号煤层，该矿于1996年建井，矿井生产能力21万t/a，采用斜立井开拓，采煤方法采用长壁高档普采。通风方式为中央并列式，回风立井， 工作面采用SGZ630/220型刮板输送机运煤，采用单体液压支柱和π型梁支护，主排水泵房安装三台P85-45×5型矿用泵，1台运行，1台备用，1台检修。该矿属高瓦斯矿井，井下涌水量13~25m3/h，现开采10号煤层。
（2）山西离石鹏宇煤业有限公司(原杨家掌煤矿):该矿于1997年建井，1998年投产，原井田面积1.2570 km2，批准开采4号煤层，生产能力15万t/a采用立井开拓，采煤方法为短壁式。双箕斗提升，大巷皮带运输，顺槽工作面刮板机运输，边界并列式通风，风机型号为BK554-N013型，电机功率55 kW×2。该矿原井田范围4号煤层南部不可采，北部地段已基本采空。该矿属低瓦斯矿井，矿井下风井北侧建有水仓和水泵房，水泵房安装三台D25-30×7型矿用水泵抽排水，其中一台工作，一台备用，一台检修。该矿现已关闭。井下涌水量5-8m3/h，该矿已于2009年关闭。
（3）山西大土河永盛煤业有限公司（原王家庄煤矿）：原井田面积2.1505 km2，批准开采4、10号煤层，该矿于1992年建井，1994年投产，投产后开采4号煤层。矿井生产能力15万t/a，采用斜井开拓，采煤方法采用短壁炮采。在立斜井底西侧建有主、副水仓和水泵房，主水泵房安装三台D46-50×4型水泵，其中一台工作，一台备用，一台检修。原井田内4号煤层已进行大片开采，10号煤层未开采。属低瓦斯矿井，井下涌水量8-10 m3/h。该矿已于2009年关闭。
（4）山西大土河永兴煤业有限公司（原张家庄煤矿）：原井田面积3.644 km2，批准开采4、10号煤层，该矿于1994年建井，1997年投产，投产后开采4号煤层。矿井生产能力15万t/a，采用立井开拓，采煤方法采用短壁炮采。矿井通风方式为中央并列式，采用带式输送机和矿车运输。在立井底建有主、副水仓和水泵房，主水泵房安装三台D4650×4型水泵，其中一台工作，一台备用，一台检修。原井田内4号煤层已进行大片开采，井田南部4号煤层不可采，其北部可采地段已采空。10号煤层未开采。属低瓦斯矿井，井下涌水量5~10 m3/h。该矿已于2009年关闭。
（5）据了解，井田内除参与整合的4个煤矿外，在东南部有1个关闭矿井，即王文庄煤矿，该矿井开采4号煤层，开拓方式为斜井开拓，2003年瓦斯爆炸事故后关闭。关闭前王文庄煤矿对原井田内4号煤层已进行大片开采，井下涌水量10~15 m3/h，已分布多处采空区。有积水区3处，合计积水量25106 m3。
井田内现新开拓井口及整合前原煤矿井口坐标及特征见表1-1。本次重组整合井田面积139851km2，包括上述4个煤矿原井田总面积8.5254 km2和新增区面积5.4597 km2。
表1-1 现新斜井及原各煤矿井筒特征表
煤矿
井筒
类型
54坐标
X / Y
井口标高（m）
净宽
（m）
净断面
(m2)
倾角
(°)
斜长/垂深
（m）
永盛煤业公司
（关闭）
主斜井
4151140.0000
19514507.0000
994.000
2.6
8.9
23
170
付斜井
4150988.0000
19514562.0000
984.000
2.5
5.7
30
130
鹏宇煤业公司
（关闭

主立井
4151793.8890
19513414.8600
993.430
4
12.56
90
310
付立井
4151731.2190
19513499.1720
981.800
3
7.1
90
350
永兴煤业公司
（关闭）
主立井
4152025.2400
19512891.2900
998.180
4
12.56
90
360
付立井
4151950.2500
19512878.4000
998.810
3
7.1
90
351
王文庄
煤矿
（关闭）
主斜井
4149842.0000
19513569.0000
977.000
3.4
8.95
22
380
付斜井
4149749.0000
19513690.0000
935.000
2.4
6.58
30
120
永娜煤业
主斜井
4149524.1760
19514351.6210
1007.459
2.6
8.9
25.5
396
付立井
4149386.0280
19513902.6650
1001.461
4.2
13.84
90
176
风立井
4149565.0520
19514197.6180
1017.796

新斜井
主斜井
4150899.6820
19511814.5920
953.384
4.8
14.8
22
947
（二）位置与交通
井田位于吕梁市离石区南3km处的刘家湾-杨家掌一带，行政区划属离石区莲花街道办事处管辖。其地理坐标为东经111°06′44″～111°10′28″，北纬37°28′05″～37°30′03″。划定的井田范围由以下11个坐标拐点连线圈定，见表1-2。

表1-2 炭窑坪井田境界控制点坐标一览表
点号
北京54坐标系
西安80坐标系
纬距X
经距Y
纬距X
经距Y
1
4151410.00
19510000.00
415136141
19509929.76
2
4151410.00
19510830.00
1951019510830.00 19510830.00

4151361.42
19510759.77
3
4152190.00
19511260.00
4152141.42
19511189.77
4
4152190.00
19514128.00
4152141.43
19514058.47
5

4151890.00
19514200.00
4151841.43
19514129.79
6
4151890.00
19515420.00
415184143
19515349.80
7
4150020.00
19515280.00
4149971.42
19515209.80
8
4148540.00
19514925.00
4148491.40
19514854.81
9
4148500.00
19513800.00
4148451.40
19513729.80
10
4149600.00
19513800.00
4149551.41
19513729.79
11
4149600.00
19510000.00
4149551.40
19509929.77
井田呈不规则多边形，井田东西长约5.24km，南北宽3.69km，面积13.9851km2。
井田东与山西吕梁离石贾家沟煤业有限公司相邻，南与山西坤龙煤业有限公司和山西吕梁中阳付家焉煤业有限公司交界，东北界外为山西吕梁离石王家庄煤业有限公司。
井田西北距离石城区3km，307国道、汾离高速公路均由井田北侧通过。井田与307国道和汾离高速公路之间有柏油公路相连，井田距孝柳铁路交口站2km，交通运输较为便利，见交通位置图1-1。
（三）地形、地貌
本井田地处吕梁山区，为典型的黄土高原侵蚀地貌，地表切割强烈，黄土梁峁绵延起伏，冲沟密集而狭窄，形态多呈“V”字形，冲沟与黄土梁、峁、垣相间分布，常见陡崖、黄土残柱及陷穴等微地貌景观。综观井田地形，总体为东高西低。井田内地形最高点位于井田东部山梁，标高1146.4m；最低点位于井田西北边界处，标高920.0m，最大相对高差226.4m。
图1-1 井田交通位置图

（四）气象、水文
1、气象
井田地处晋西北黄土高原，为大陆性季风气候，属暖温带半干旱地区。气温变化昼夜悬殊，四季分明。降水量有限，多呈干旱状态。冬春两季多西北风少雪雨，而夏季雨量集中，有时出现洪水灾害。
年平均气温12.5℃，1月份最低，平均为―6.9℃，极端最低气温为－20.1℃；7月份最高，平均为24.6℃，极端最高气温达32.5℃。每年11月份开始结冰，来年3月解冻，最大冻土深度091m，最大积雪厚度0.86cm，无霜期100～165天。风向多为西北风，最大风速平均3.1m/s，
据本区水文站资料，多年平均降水量为464.2mm，历年最大降水量为577.7 mm，最小为262.2mm。降雨量时空上的不均一性显著，降雨量多集中于6～9月份，占全年总降水量的70％。多年平均蒸发量为1711mm（4～8月蒸发量最大），蒸发量大于降水量。
2、水文
本井田属黄河流域三川河水系。它的上游是北川河、东川河和南川河，在离石交口镇汇合后，称为三川河，三川河发源于吕梁山脉的最高分水岭（分别为上顶山、骨脊山、赤坚岭），河流全长168km，流域面积 4161 km2，三川河西去柳林，流经军渡注入黄河。
本井田地表水系属三川河上游的东川河支流。井田范围内无常年性的河流，只有两条较大沟谷，井田南部的西北—东南的炭窑沟和西部的南北向的徐家沟，平时干涸无水，雨季遇大雨则洪流暴发，携带大量泥沙向下游直泻，雨后流量锐减。冬、春枯水季节，沟谷基本干涸。
（五）地震
据国家《建筑防震设计规范》（GB50011-2001），本区地震基本烈度为Ⅵ度，设计地震动峰值加速度为0.05g。据历史记载，本区及附近未发生过大地震。只在1829年4月(清道光九年三月)离石发生过5.25级地震，震中位置为北纬37°30′，东经111°12′。
（六）矿井排水设施能力现状
现永娜矿井主水仓容积600m3，副水仓容积550m3，主排水泵房安装三台P85-45×5型矿用泵，1台运行，1台备用，1台检修。采区巷道敷设有两趟排水管路，排至主排水泵房，然后用潜水泵排出地面。
永娜矿井排水能力为135m3/h，现阶段矿井下涌水量为13～25m3/h，排水能力能满足矿井涌水量要求。
新主斜井现已开拓到+587.5水平，井下设立临时水仓容量为80m3，临时水泵型号D25-5×11-90KW，配备水泵2台，上水量20m3/h。目前，矿井平均每天抽水10h左右，抽水量约200m3/d，矿井涌水量平均8.4m3/h。排水设施能力满足矿井涌水量需求。
二、以往地质和水文地质工作评述
（一）不同勘探阶段地质和水文地质工作成果评述
本井田位于河东煤田离石矿区离石详查勘探区南部，属离石国家规划矿区。本区自五十年代以来，煤炭、地质、水利及电力系统进行过不同的地质、水文地质工作，根据其工作目的和范围，对区域地质及水文地质条件均进行了分析研究。现主要将本区以往煤田地质工作情况及质量分述如下：
1957年地质部山西省办事处汾阳地质队张良瑾等编有离石—中阳县一带煤田地质普查报告，地质调查工作量大，地层划分较为准确。
1959年3～10月，山西省煤田地质勘探148队对离石矿区进行了煤田普查工作。
1967年8月至1970年11月，山西省煤田地质勘探148队又对离石矿区进行了详查勘探，填制了万分之一地形地质图，对该区地层进行了详细的划分，并进行了系统的煤、岩层对比，1971年6月提交了《河东煤田离石矿区详查勘探报告》。该报告1971年7月由山西省煤炭化工局验收通过。普查与详查时在本井田内及外围施工了11、14、52、53、54、57、58、65、85、86、87号计11个钻孔。据本次搜集到的钻孔煤层资料看，质量尚可，且钻孔均进行了物探测井验证，综合质量较好，成果均可供利用。
1991年～1994年，山西省煤田水文地质二二九队在离柳矿区进行了供水水源详查野外施工，主要勘探目的层为区域奥灰岩溶水，共完成水文地质勘探钻孔14个，钻探总进尺7859.28m，抽水试验17层次，水文测井实测米7596.90m，1：5万水文地质修测5000km2，并做了其它相应的水文地质工作，受国家宏观政策的影响，从1994年7月起，该项目勘探经费处于停止状态，于1998年10提交《山西省离柳矿区供水水源普查报告》，对柳林泉域岩溶地下水补、径、排条件进行了系统分析研究，其成果资料对分析本井田内奥灰岩溶地下水提供了基础资料。
1991年，山西省地质矿产局215地质队在本井田东北相邻七里滩煤矿进行了扩建勘探工作，并提交了《山西省离石县七里滩煤矿扩建勘探（精查）地质报告》。该报告由山西省储量委员会于1992年6月以晋储决字〔1992〕04号文批准。该扩建勘探地质报告成果资料可供本矿利用和参考。
2007年12月～2008年1月，山西地科勘察有限公司在永兴煤业有限公司井田内施工了2个钻孔，即ZK1、ZK2号钻孔，钻探总进尺995.42m，2个钻孔均进行了物探测井验证，成果可供利用。
2010年5月山西地宝能源有限公司提交了《山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》，2010年8月12 日山西省煤炭工业厅以晋煤规发〔2010〕800号文批复该报告。本次报告本井田内重新补打了5个钻孔，即201、202、203、204和205号钻孔，钻探总进尺1908.81m，5个钻孔均进行了物探测井验证，取得了煤层、煤质资料。井田内以往及本次施工钻孔情况见表2-1。
本次工作在充分搜集以往勘查资料和参与重组整合各煤矿已有地质资料及新的开采资料的基础上，结合新施工钻孔成果，通过综合分析、研究和进一步调查、核实进行必要的补充和修正，并补充调查了部分井下见煤点资料，对煤层底板等高线局部不合理处进行了修
表2-1 井田内钻孔施工情况一览表
孔号
位置
坐标
X / Y
孔口
标高
(m)
终孔
深度
(m)
终孔
层位
表土
深度
(m)
钻孔
质量
施工单位
施工
日期
（年）
203
4150088.96
19512612.98
986.50
388.38
C2b
20.00
乙
山西地宝能源公司
2009
201

4151490.621
1953639.705
1022.6
451.37
C2b
28.00
乙
山西地宝能源公司
2009
202
4150530.78
19513120.04
986.50
364.00
C2b
23.45
甲
山西地宝能源公司
2009
204
4150052.36
19511486.00
947.19
449.94
C2b
36.50
乙
山西地宝能源公司
2009
205
4151540.05
19514239.47
1001.52
266.10
10#煤下
28.00
乙
山西地宝能源公司
2009
ZK1
4151429.918
19512086.894
964.15
453.66
C3t

乙
地科勘察有限公司
2007
ZK2
4151308.409
19512896.264
1092.50
541.76
C3t

乙
地科勘察有限公司
2007
11
4150556.01
19512440.02
955.63
385.49
10#煤下

山西煤田地质148队
1968
14
4149121.30
19513451.94
955.92
207.10
C2顶

山西煤田地质148队

1968
52
4152481.91
19513137.72
969.39
388.63
10#煤下

山西煤田地质148队
1968
57
4151253.84
19514506.24
993.03
173.32
10#煤下

山西煤田地质148队
1968
58
4149761.67
19510578.86
1012.37
475.05
10#煤下

山西煤田地质148队
1968
85
4149482.24
19514768.01
1014.58
221.76
10#煤下

山西煤田地质148队
1968
87
4151134.44
19511298.93
921.07
430.91
10#煤下

山西煤田地质148队
1968
86
4149070.51
19512016.75
957.25
376.66
10#煤下

山西煤田地质148队
1968
ZK6-1
4150692.72
19515610.11
1125.61
295.35
C3t
114.95

第三地质工程勘察院
2009
ZK7-1
4149503.26
19515195.03
1010.89
213.00
C3t

第三地质工程勘察院
2009

正。同时补充搜集和利用了部分邻近钻孔资料等等。在此基础上对整合井田的地层、构造、煤层、煤质、水文地质条件和其他开采技术条件等进行综合分析和论述，并综合各煤矿资料重新绘制了整合井田地形地质图、地层综合柱状图、煤层底板等高线及资源储量估算图、开采煤层充水性图等图件，调查了井田开采煤层及周边矿井采空区积水、积气和火区情况，估算了采空区积水量，编写了采空区积水、积气及火区调查报告。
本次重组整合矿井地质报告是在以往勘查成果和各矿新近矿井地质报告以及各煤矿实际生产资料的基础上，经过综合分析研究编制完成的，利用各类资料基本可靠。本次矿井水文地质类型划分报告利用了该报告部分成果资料。
（二）矿井地质及水文地质工作
山西吕梁离石炭窑坪煤业有限公司为重组整合煤矿，整合前各煤矿均已进行了多年开采生产，矿上技术人员配合矿井生产需要做了一定的矿井地质工作。近年均新编了矿井地质报告，编制过程中按照有关要求已做了较多的矿井地质调查工作和分析研究工作，取得了较丰富工作成果。
（1）井巷测量工作：根据开采规划需要，整合前各煤矿均对原矿井井口位置和井下巷道全部进行了全仪器或半仪器实测，即井口和主要巷道用Ｊ2经纬仪施测，其它巷道用罗盘定向、皮尺量距进行简易测量，为生产进度计划和图件制作提供了可靠的基础资料。
（2）基本图件绘制：配合生产需要积极搜集以往地质成果，并结合矿井实际生产资料，绘制了一些矿井生产必需的基本图件，如地形地质图、采掘工程平面图、综合柱状图和井上下对照图等，为矿井生产提供了必要的指导作用。
（3）井下地质编录：在开采过程中，对井下巷道揭露的煤层厚度、结构情况进行了认真观测和记录，并及时标在采掘工程平面图上，为下一步开拓布巷提供了规划依据。
（4）瓦斯监测工作：根据矿井安全生产规程要求，认真进行井下瓦斯监测工作和年度瓦斯等级鉴定工作，严格按照有关规定认真进行瓦斯管理，为矿井安全生产提供了保障。
（5）煤质检验：为了掌握井下煤层煤质变化情况，各煤矿不定期采取煤层煤样进行了主要煤质指标分析，并进行了煤尘爆炸性和煤自燃倾向性测试，取得了已开采和揭露煤层4、10号煤层的相关试验数据，为采取防范措施，保证安全生产提供了可靠依据。
（6）水文地质工作
开采过程中，各煤矿对井下涌水情况进行了认真观测和分析，并坚持按时向地面抽排，保证了矿井安全生产。
总之，整合前各生产煤矿在开采过程中均做了一定的矿井地质工作，为矿井生产提供了必要的技术指导和服务。
三、地质概况
（一）地层
井田位于河东煤田中段，离石矿区东部边缘，井田内地表大部为黄土覆盖，基岩仅在沟谷中出露，根据钻孔揭露情况，井田范围内赋存地层由老到新分述如下：
1、奥陶系中统上马家沟组（O2s）
该组埋藏于井田深部，为本区主要含水岩层。依其岩性特征分上、中、下三段。
下段（O2s1）：为灰白色角砾状白云质泥质灰岩，上部为薄层泥质灰岩，有时相变为角砾状泥灰岩，厚45～52m，一般47m。
中段（O2s2）: 灰黑色中厚层豹皮灰岩，间夹白云质灰岩及少许白云岩或含泥质白云岩。豹皮灰岩有时相变为白云质灰岩。厚度83～141m，一般厚117m。
上段（O2s3）: 灰白、灰色薄—中厚层灰岩、白云质灰岩、豹皮灰岩、泥质白云岩，常夹四层泥灰岩或角砾状泥灰岩，岩性厚度变化较大，有时泥灰岩相变为灰岩。厚59～93m，一般厚63m。
2、奥陶系中统峰峰组（O2f）
埋藏于井田深部，至下而上分为两段。
下段（O2f1）：下部灰白、灰绿色角砾状白云质泥灰岩；中部为灰黑色中厚层含白云质灰岩夹豹皮灰岩；上部为灰黄、褐红色角砾状白云质泥灰岩，间夹薄层泥质白云岩。一般厚46～103m，平均厚72m。
上段（O2f2）：下部为青灰色厚层灰岩与黄绿色角砾状白云质灰岩互层；上部为青灰色厚层灰岩与致密质纯石灰岩。一般厚21～92m，平均厚43m。
3、石炭系中统本溪组（C2b）
平行不整合于下伏奥陶系灰岩之上。底部为鸡窝状山西式铁矿和浅灰色铝土岩，即铁铝层段；之上为深灰色泥岩、砂质泥岩夹泥岩、粉砂岩、2-3层不稳定石灰岩及1-2层薄煤线。本组厚度16.00～45.00m，平均35.33m。
4、石炭系上统太原组（C3t）
连续沉积于本溪组之上，是井田内主要含煤地层之一，地层厚度59.50～81.00m，平均67.26m。岩性为灰-灰白色砂岩，深灰色泥岩、砂质泥岩间夹3-4层煤层，其中6、10号煤层为井田主要可采煤层。自下而上发育的L1、L2、L3（L1、L2多合并为一层，有时L1、L2、L3合并为一层）、L4、L5石灰岩层位基本稳定，为良好的标志层。本组底部以一层灰白色中细粒石英砂岩（K1）与本溪组分界。根据岩性岩相组合特征，自下而上可分为三段。
（1）晋祠段：由K1砂岩底至10号煤层底，厚度15m左右，岩性以深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹有灰色中、细、粉砂岩和一层极不稳定的11号煤层。底部K1砂岩为一层中-细粒长石砂岩，平均厚度为3.38m。本段为一套海退的泻湖、障壁岛体系沉积，其间有过一次范围不广的泥沼环境，沉积了一层不稳定的薄煤层。
（2）毛儿沟段：由10号煤层底至L3灰岩顶，厚度24m左右。岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩间3层石灰岩（L1、L2、L3，井田内大多合并为一层）和1层煤层（10号）组成，为本组主要含煤段，10号煤层为井田主要可采煤层。该段属湖坪体系沉积，三次海退海进分别形成了砂坪、泥坪、沼泽和泥岩及碳酸盐岩台地沉积环境，沉积了普遍发育的L1、 L2、 L3三层灰岩和10号稳定可采煤层，其中由于前二次海侵间隙较短，只局部出现了其间海退期的泥坪沉积，大部地区则三次海侵叠加，形成历时较长的碳酸盐台地环境，沉积了较厚的灰岩地层。井田内各可采煤层特征见表3-1。
表3-1 井田内可采煤层特征表
地
层
煤层
厚度
最小-最大
平均（m）
层间距
最小-最大
平均（m）
结构
稳定性
可采
性
顶底板岩性
顶板
底板
山
西
组
4
0-1.80
0.72

10.20-15.30
12.69

13.15-19.20
16.92

38.10-46.60
44.10

0-7.40
3.71
简单
(0)
不稳定
局部
可采
泥岩
砂质泥岩
中细砂岩
泥岩
砂质泥岩

5
0-2.06
1.21
简单
0-1)
稳定
大部
可采
泥岩
砂质泥岩
中细砂岩
泥岩
砂质泥岩
太
原
组
6
0-1.45
1.09
较简单
(0-2)
不稳定
局部
可采
泥岩
砂质泥岩
粉砂岩
泥岩
砂质泥岩

8
0.79-2.4
1.70
简单
(0-1)
稳定
分叉区
可采
石灰岩
砂岩
泥岩
砂质泥岩
10
3.51-8.55
5.92
复杂
(0-5)
稳定
全井田
可采
泥灰岩
泥岩
泥岩
砂质泥岩
10号煤层位于太原组下部，见表3-1，上距8号煤层0-7.40m，
为9号、10号合并层，煤层厚度351～8.55m，平均5.92m。该煤层在井田中东部与上部8号煤层合并为一层，合并区厚度5.8～8.55m，平均6.55m；井田西部为分叉区，分叉区10号煤层厚度3.51～5.75 m，平均4.93m。该煤层为井田稳定可采煤层，煤层结构复杂，一般含2～3层夹矸，局部含4～5层夹矸或不含夹矸。煤层顶板大部为石灰岩，局部为泥岩。底板大部为泥岩、局部为砂质泥岩。井田东南部该煤层已进行部分开采。
（3）东大窑段：由L3灰岩顶至K3砂岩底，厚度28.26m左右，岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩，2层石灰岩（L4、 L5）和2层煤层（6、7号）组成。本段亦属潮坪体系沉积，两次海退海进分别经历了由潮间坪-泥炭坪环境的演变过程。由于泥炭坪环境相对稳定性差，致沉积煤层多不可采。
6号煤层赋存于太原组上段，上距5号煤层平均16.92m。煤层厚度0～1.45m，平均1.09m。为不稳定局部可采煤层。可采地段为井田南部和东部，南部202、204、205号孔处分布尖灭区。煤层结构较简单，一般含1层夹矸，局部不含夹矸，偶含2层夹矸。煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩或粉砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩。
5、二叠系下统山西组（P1s）
井田主要含煤地层之一，为一套陆相碎屑岩含煤地层，地层厚度62.30～73.85m，平均68.32m。岩性由深灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩间3～4层中、细粒砂岩和6-8层煤层组成，其中3、4、5号煤层为不稳定局部或大部可采煤层，底部分界砂岩（K3）为一层灰白色中细粒砂岩。本组属三角洲体系沉积，随着晚石炭世最后一次海侵的结束，早二叠世早期，井田一带逐渐过渡为三角洲沉积环境，而三角洲沼泽化就成为山西组主要煤层堆积的良好基础，故而沉积了井田内3、4、5号煤层。
4号煤层：位于山西组下部，煤层厚度0～1.80m，平均0.72m。为不稳定局部可采煤层，可采地段为井田中东部，井田西部和中北部及东北部分布尖灭区。该煤层结构简单，不含夹矸。煤层直接顶板大多为泥岩、砂质泥岩，局部为中细砂岩，底板大都为泥岩，局部为砂质泥岩。井田内该煤层已被大片开采。
5号煤层：位于山西组底部，上距4号煤层10.20～15.30m，平均12.69m。煤层厚度0～2.06m，平均1.21m。属井田稳定大部可采煤层。井田内除东部ZK6-1、 ZK7-1号孔尖灭和85号孔不可采外，其他地段均可采。煤层结构简单，大部含1层夹矸，有时不含夹矸。煤层直接顶板大多为泥岩，中细砂岩局部为砂质泥岩，底板多为泥岩和砂质泥岩。该煤层在井田东部分布剥蚀无煤区。
6、二叠系下统下石盒子组（P1x）
连续沉积于山西组之上，岩性为灰-灰绿色砂岩夹深灰色粉砂岩、泥岩、砂质泥岩，下部偶夹1～2层煤线，顶部有一层浅灰、紫红斑杂色铝质泥岩，俗称：桃花泥岩，为良好辅助标志层。底部以一层灰绿色中粗粒砂岩（K4）与山西组分界。本组厚度70.50～104.55m，平均81.46m。
7、二叠系上统上石盒子组（P2s）
岩性由灰绿、黄绿、紫红色泥岩，砂质泥岩和黄绿、灰绿色砂岩互层，井田内该组上部多被剥蚀，最大残留厚度约250m左右。
8、上第三系上新统（N2）
岩性由棕红色粘土、亚粘土组成，含有钙质结核。与下伏基岩呈角度不整合接触。厚度0～64.00m，平均20.00m。
9、第四系中、上更新统（Q2+3）
广泛分布于井田内，上部为第四系上更新统黄色亚砂土，下部为中更新统浅红、红黄色亚粘土，垂直节理发育，厚度0～112.00m，平均71.00m。
10、第四系全新统 （Q4）
分布于井田内较大沟谷中，为近代冲积、洪积层，由砾石、卵石、砂、砂土组成。厚度0～20.00m，平均5.00m左右。
（二）构造
河东煤田属鄂尔多斯盆地东部边缘，按地质力学观点，本煤田为祁吕贺山字型构造脊柱东侧盾地与东翼内带之间一沉积煤盆地，由于受各时期构造运动的影响，形态比较复杂，而东翼以北北东向的新华夏系构造为主。
离石矿区位于河东煤田中部，基本上是一向西倾斜的单斜构造，东部发育大的宽缓褶曲，成为矿区控制性构造。褶曲自东而西有离石—中阳向斜东翼、离石矿区以北和以南，构造应力较为强烈，发育了汉高山断层带和紫荆山断层带。而中部产生了离石鼻状构造，本构造以离石—聚财塔一线为转折线，形成了一个弧顶向西突出的弧状褶曲。这个弧状褶曲在三交、柳林区表现明显，在转折线以北的三交区，地层走向由北东转向北北东至南北向，而转折线以南的柳林区，则由南北转向北北西至北西。在鼻轴(转折线)部位由于张力作用产生了一个东西向的张性断裂带，即聚财塔断层和聚财塔南断层组成的地堑构造，落差130～255m。
炭窑坪井田位于河东煤田中段，区域构造位置处于吕梁山复背斜之次级构造王家会背斜西翼，受其影响井田范围总体呈一走向北东，倾向北西的单斜构造，局部有次级起伏。其中较大的次级起伏在井田南部表现为井田西部的S1向斜和井田东部的S2背斜及S3向斜。井田地层倾角大部比较平缓，为3°～12°左右，东北局部地段较陡，地层倾角可达15°～20°，另外，根据