第一节 区域水文地质概况
区域水文地质单元东起峄山断层，西至聊考断裂，北至汶泗断层，南至凫山断层，东西长约160km，南北宽约80km，面积10000多km2。
区域内地势较平坦，地表水系发育，主要有万福河、洙赵新河、洙水河、赵王河、京杭运河、光府河、泗河、白马河等，自北向南流入微山湖。南部凫山有寒武系及奥陶系灰岩零星出露，北部滋阳山有奥陶系灰岩零星出露，其他区域均被第四系覆盖。
一、边界条件
1、峄山断层：区域正断层，位于区域东部，倾向西，落差＞2500m。东升西降，使区内奥灰与区外泰山岩群、寒武纪地层接触，总体上是煤田东部阻水边界。此断层是重要的区域地质分界线。
2、聊考断裂：正断层性质，位于区域西部，是一条完全被新生界沉积物所覆盖的隐伏断裂。控制着新近系的发育及构造形态的发展。新近系地层明显受断裂错断，断裂两侧第四系沉积厚度存在差异。
3、汶泗断层：区域正断层，位于区域北部，走向近东西，倾向北，倾角75°，落差大；北盘上升，南盘下降。区外泰山岩群、寒武纪地层零星出露，区内有奥陶系灰岩零星出露，是重要的区域地质分界线。
4、凫山断层：区域正断层，位于区域南部，走向近东西，倾向南，倾角75°，落差2000m左右，北升南降，在孙氏店店断层以东寒武系及震旦系地层出露，在孙氏店断层以西，区内奥灰与区外上二叠统或侏罗系接触，形成阻水边界。
二、含水层及隔水层
1、主要含水层
①第四系下组、新近系底部砂砾层孔隙含水层，为各基岩含水层的补给水源。 ②侏罗系上统砂砾岩裂隙承压含水层。
③3煤层顶、底板砂岩裂隙含水层，是区域内开采3煤层的直接充水含水层。 ④太原组三灰岩溶裂隙含水层，是区域内开采3煤层的直接充水含水层。 ⑤十下灰岩溶裂隙含水层。是区域内开采太原组下部煤层的直接充水含水层。
⑥奥陶系灰岩为含煤地层基底含水层，属强含水层。区域内很多矿井因下组煤与奥灰间距较小，不足以抵抗奥灰水压力，而成为底板进水直接充水含水层。
2、主要隔水层
区域内隔水层主要为新生界地层中的粘土、砂质粘土层，侏罗系泥岩、粉砂岩，上石盒子组泥岩、下石盒子组杂色泥岩、粉砂岩，太原组泥岩、粉砂岩及本溪组铁铝质泥岩等，它们大都与含水层相间沉积，阻隔了含水层间的水力联系。
三、断层导水性
区域内含煤地层中断层导水情况各有不同，主要与断层的性质、断层两盘接触部位的岩性等有关，隔水层与隔水层对接时，断层带多不导水；断层两盘含水层对接时则具导水性。先期不导水断层在矿井开采排水的影响下也有可能导水。
四、地下水的补、泾、排条件
地下水主要以三种形式得到补给，其一为侧向补给，本水文单元东南的凫山，有约300平方公里的寒武系灰岩露头区，地表溶沟、溶槽及节理较发育，较易得到补给，其所含地下水向北迳流侧渗补给奥灰；其二为降水补给，凫山北缘及滋阳山的灰岩裸露区直接接受大气降水的补给；其三是上覆第四系水的下渗。
地下水的迳流方向基本与地表水迳流方向一致，由东北向西南，南部凫山的寒武系灰岩、奥灰裸露区接受的补给水，顺岩层的倾斜方向向北运动，与向南运动的水在露头附近汇合，形成强迳流带而入湖区。
地下水的排泄主要以泉的形式泄出地表或泄入湖区，但随着奥灰水开采量及矿井排水量的增加，区域范围内原有的地下水流场已发生较大的改变，人工排泄成为地下水的主要方式。
第二节 矿区水文地质条件
兖州煤田为一全隐蔽式煤田，上为第四系所覆盖，下以奥陶系灰岩为基底。构造形态为一不完整的向斜盆地，东部为峄山断裂，落差大于2500m，东升西降，为阻水边界。西、北、南部为奥灰隐伏露头。盆地内除第四系上组和奥陶系灰岩外，其他含水层补给、径流、排泄条件均不好。
一、主要含水层特征
兖州煤田对煤矿生产有影响的主要含水层自上而下有：第四系砂砾层、侏罗系砂岩、山西组3煤层顶底板砂岩、太原组三灰、十下灰及奥陶系灰岩含水层。
其中3煤层顶底板砂岩和太原组三灰为开采上组煤的直接充水含水层；十下灰为开采下组煤的直接充水含水层，奥灰是严重威胁下组煤开采的间接含水层。
各含水层主要接受第四系下部孔隙水补给，除奥陶系灰岩外，其余含水层均以静储量为主。
1、第四系松散层孔隙含水层
第四系地层全区分布，与下伏地层呈不整合接触，厚度18.47～236.00m，平均141.84m，东南薄西北较厚，泗河与白马河之间区域厚度较大。沉积物主要来自东北部和东部山区；含水的砂、砾层与隔水的粘土、砂质粘土层相间沉积，各层结构分叉尖灭，透镜体发育，岩性变化复杂；故上部水向下渗透微弱，垂直运动缓慢，以水平运动为主。
按岩性变化及含水性差异，第四系可划分为上、中、下三组。其中：
上组：主要由砂质粘土及砂层组成，夹砂砾层，透水性强，含水丰富。据东滩煤矿抽水资料，单位涌水量1.78～8.87L/s.m，水化学类型以HCO3-Ca为主，矿化度为0.25～0.37g/L。本组含水层为工农业用水主要供水水源。
中组：主要由砂质粘土、粘土及砂层组成，夹粘土质砂砾层，属湖泊相沉积。据东滩煤矿“Q中-6”孔抽水试验，单位涌水量0.0016L/s.m，透水性较弱，属于弱含水层。
下组：厚度较薄，平面上厚度变化较大，以砂质粘土、粉砂及砂砾为主，属洪积相、坡积相，多呈半固结状态。总体上含水层富水性弱～中等。据古城煤矿7-6号孔抽水试验，单位涌水量0.204～0.220L/s.m，水化学类型为HCO3-K-Na-Ca型，矿化度0.391g/L。该组含水层是侏罗系砂岩含水层的主要补给源。
2、侏罗系砂岩含水层
主要分布于煤田中东部，岩性以泥岩、粉砂岩及细砂岩为主，夹薄层砾岩。煤田西、南大部剥蚀，煤田内残留厚度0～1220m。本组地层结构较松散，局部孔隙发育。从整体看透水性较弱，富水性差，但局部孔隙、裂隙发育处富水性较好，为一富水性不均一的孔隙裂隙承压含水层。为3煤开采时的间接(或直接)充水含水层。据南屯煤矿侏罗系砂岩9次抽水资料，单位涌水量0～0.0186 L/s·m。南屯煤矿曾发生因冒落裂隙带影响到侏罗系地层而发生井下突水事故（最大突水量413m3/h）。
3、山西组3煤层顶、底板砂岩裂隙含水层
该含水层为开采3煤层的直接充水含水层。3煤层顶、底板砂岩厚度一般在
4.14～49.69m之间，平均厚度约25m，以中、细砂岩为主，局部有粗砂岩，矿物
成分以石英为主，长石次之，含少量暗色矿物，泥质或钙质胶结。各井田裂隙发育程度不均，多为较发育，煤田中北部以裂隙发育程度较差为主。据各井田抽水资料，总体上单位涌水量0.0000469～0.342 L/s.m，矿化度0.204～1.46g/L，水化学类型以HCO3-K+Na-Ca为主。3煤层顶、底板砂岩富水性在平面上变化较大。各井田3煤层顶、底板砂岩裂隙水主要指标见表5-2-1。
各井田3煤层顶、底板砂岩裂隙水主要化验指标一览表 表5-2-1
4、太原组三灰岩溶裂隙含水层
三灰除煤田南部边缘遭剥蚀外，其余区域均稳定分布，厚1.27～11.20m，平均5.50m，浅灰至深灰色，多为隐晶质结构，致密坚硬。
据初步统计，煤田南部岩溶裂隙相对较发育；煤田中部岩溶裂隙较发育；煤田北部岩溶相对不发育，局部具裂隙，多被方解石充填。
据兴隆庄井田勘探抽水资料：三灰含水层钻孔水位标高38.85～40.64m，单位涌水量为0.00123～0.242L/s.m，矿化度为0.387～0.694g/L，水化学类型为HCO3--Na+、HCO3--Na+.Ca2+型。
三灰上距3煤层40.00～56.00m，平均47.07m，是开采3煤层时底板进水的直接充水含水层。三灰补给来源主要为第四系，主要通过其隐伏露头部位补给。总体上，全煤田三灰岩溶裂隙含水层富水性弱至中等。
5、十下灰岩溶裂隙含水层
厚2.12～11.36m，平均5.39m，层位、厚度均较稳定，全区发育。岩性为深灰色灰岩，致密坚硬，下部含泥质条带。为16上煤层直接顶板，是开采下组煤的
直接充水含水层。
该含水层在平面上富水性不均一，总体属富水性弱。一般情况下，在浅部或断层构造发育区域附近，裂隙较发育，富水性较好。深部裂隙多被方解石充填，富水性弱，属溶蚀裂隙承压水。据里彦井田勘探资料，钻孔漏水孔率为8.8%，漏失量2.82m3/h～全漏，漏水点多分布于浅部。
据兴隆庄井田勘探抽水资料：十下灰单位涌水量0.000184～0.096L/s.m，渗透
系数0.00376～2.564m/d。水化学类型为HCO3--Ca2+、HCO3-.Cl--Ca2+.Na+型，矿化度0.27～0.419g/L。
总体上，全煤田十下灰含水层富水性弱至中等。
6、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层
奥陶系灰岩为含煤地层的沉积基底，除煤田东部外，其北部、西部、南部均存在隐伏露头，并构成煤田的自然边界。奥灰厚度大，全区发育，浅灰至棕灰色，呈厚层状，岩溶裂隙发育不均一，有的被方解石充填或半充填。因岩溶裂隙发育程度不同而使得奥灰富水性在水平上、垂向上均表现出极不均一性。
据南屯井田抽水资料：单位涌水量0.00209～1.855L/s.m，矿化度0.35～
2.948g/L，水化学类型为HCO3-.SO42--Ca2+.Mg2+，SO42-.HCO3--Ca2+.Mg2+和SO42--Ca2+.Mg2+型。
奥陶系灰岩总体上含水丰富，属溶蚀裂隙承压水，是开采下组煤的间接充水含水层。与煤层间距较小时容易发生底板突水；受构造影响时，容易与十四灰、十下灰发生水力联系。该含水层巨厚，分布面积广，是下组煤开采时的重点防治
对象。
二、主要隔水层特征
兖州煤田各含水层间的隔水层较多，主要有：第四系粘土层、新近系粘土层、石盒子组隔水层、太原组隔水层、本溪组隔水层等。
1、第四系粘土隔水层
第四系全区分布，以粘土、砂质粘土为主，特别是第四系中下部粘土含量较高，达70%以上，且含较稳定的粘土3～5层，透水性差，隔水层性能良好。
2、新近系粘土隔水层
新近系主要分布于煤田北部，揭露厚度为0～312.95m。以粘土、砂质粘土为主，下部地层固结程度较高，具有较好的隔水性能。
3、石盒子组泥岩、粉砂岩隔水层
石盒子组主要分布煤田东部，西部多被剥蚀，主要由泥岩、粉砂岩、粘土岩、砂岩等组成，间夹1～2层铝质泥岩。该组泥质岩含量较高，厚度大，隔水性能良好，能有效阻隔上部含水层向开采煤层的直接充水含水层的补给。
4、太原组泥岩、粉砂岩隔水层
太原组三灰至十下灰平均间距在100m以上。该段地层以粉砂岩、泥岩及砂
岩为主，夹薄层不稳定石灰岩及煤层多层。其中的粉砂岩、泥岩具良好的隔水性能，可有效地阻隔三灰与十下灰之间的水力联系。
5、本溪组铝土岩隔水层
本溪组以泥岩、砂岩、铝土岩为主，厚度为15～20m，全区发育，隔水性能好。本溪组的泥岩、铝土岩与其上至16上煤层之间的泥岩、粉砂岩，共同组成一
个较好的隔水层组，压盖在奥灰之上，形成一套良好的隔水层组，在地层正常区域，可有效阻隔奥灰与十四灰的水力联系。但在奥灰顶界距16上煤层底板间距较
小情况下，开采下组煤时仍难以抵抗奥灰底鼓水压力，另外，在断层构造发育部位容易形成与奥灰水的水力联系。
三、断层的导水、富水性
1、断层导水性评价依据
评价断层导水性包括两方面：
①断层两盘含水层地下水是否通过断层带发生水平补给；
②断层同一盘含水层地下水能否通过断层带或附近裂隙发生垂直补给。 决定断层是否导水的主要因素是断层的力学性质、断层带破碎程度及充填物的胶结程度、断层两盘含水层接触关系及含水层的富水性等。另外，在空间上同一断层在不同部位或地段，其导水性和富水性往往存在较大差异；在时间上，矿井生产活动也会破坏地下水的平衡而引起断层导水性发生变化。未来生产过程中应注意这种差异性，及时做出最新评价，预先采取措施，保证生产安全。
2、主要断层导水性评价
煤田内断层较发育，多为高角度正断层，少量逆断层。以往勘探多有揭露断层的钻孔，从揭露断层点的简易水文观测资料看，多无冲洗液明显漏失现象，煤田内多数断层富水性反映为较弱。主要断层导水性评价如下：
（1）峄山断层：正断层，为兖州煤田东部边界断层，倾角75°左右，落差＞2500m。并发育多条支断层。从煤田东南部及中东部钻探揭露或抽水资料反映，该断层导致含煤地层与对盘太古界片麻岩接触，煤田东南部岩溶裂隙发育，钻孔最大漏失量大于15m3/h，单位涌水量为2.047～3.349L/s.m，水量丰富，补给良好，为富水和导水断层；煤田中东部裂隙不发育，钻孔冲洗液消耗量仅0.02～0.24 m3/h，属导水性较差断层。总体上，峄山断层为导水断层，其导水性在空间上有一定变化。
（2）滋阳断层：正断层，位于兖州煤田中北部，该断层有多条分支断层，落差变化较大。倾向北东，倾角60°～70°，落差240～660m。在煤田中部，南盘的含煤地层与北盘的侏罗系对接，据简易水文资料，钻孔冲洗液消耗量仅0.02～0.24 m3/h。该断层总体上导水性较弱。
（3）皇甫断层：逆断层，位于兖州煤田西南部，倾向南东，倾角60°～70°，落差0～65m。发育支断层。皇甫断层两盘裂隙发育，断层破碎带多为角砾状粉砂岩及石灰岩。部分地段皇甫断层使南盘十二灰与北盘的十四灰及奥灰对口或接近对口接触。据勘探及生产资料：南屯井田内穿过该断层的钻孔漏水量0.05～0.45 m3/h；位于皇甫断层与皇甫支断层之间的太平矿在建井初期，矿井最大涌水量曾达838m3/h。评价皇甫断层总体上为弱导水～导水断层。
（4）马家楼断层：正断层，位于兖州煤田西南部，倾向南西，倾角70～80°，落差0～150m，发育多条支断层。断层结构较复杂。煤田西南部十下灰、16上、17煤层与奥灰对口接触或接近对口接触，断层带的充填物多为角砾状的粉砂岩和石灰岩块，胶结疏松，断层上、下盘裂隙发育。该断层在空间上其导水性并不均一，总体上马家楼断层导水性南大北小。从矿井生产所形成的降落漏斗范围，也证明马家楼断层为导水断层。
2、其他断层导水性评价
兖州煤田中小型断层较发育，多为正断层，靠近断层附近构造裂隙发育，尤其是较大断层支断层或较大断层附近的次生断层，对矿井水文地质条件有极大影
响，矿井生产过程中，有时通过小断层会发生突水现象。例如：煤田中北部兴隆庄煤矿，因小断层导水而发生多次井下涌水，水量一般在40m3/h以下，最大为81.72m3/h，断层涌水量总体不大；煤田中西部杨庄煤矿1992年曾发生工作面十下灰突水，其突水点靠近F34断层，并通过断层与奥灰水连通，最大水量达
5000m3/h；煤田南部的北宿煤矿也曾发生过因井下小断层导致十下灰突水，造成
巷道被淹的事故。
总体上，中小断层的存在使煤层顶、底板隔水性降低。造成部分中小断层导水、涌水、甚至突水的主要原因有以下几点：
①断层的存在缩短了煤层与顶或底板含水层之间的距离，近断层开采易引起底板突水。
②断层及构造裂隙使煤层顶底板岩石受到破坏，降低了顶或底板隔水层的隔水性能。尤其是在底板小断层发育区或节理密集区，往往也是底板含水富水区，易发生底板渗水甚至突水。
③煤田内中小断层多为不导水断层，但在空间分布上，因各种地质现象组合可导致导水性不均一，不排除因小断层局部导水而发生重大突水事故的可能。
第三节 充水因素分析
矿床充水条件好坏的根本因素取决于其充水水源的规模和充水途径的导水性能。本区开采上组煤时的主要充水水源为3煤层顶、底板砂岩裂隙水和太原组三灰水，它们接受补给的能力均较差；开采下组煤的主要充水水源为太原组十下灰和奥灰水，其中尤以奥灰水对下组煤的开采威胁最大。
主要的充水途径有断裂带、接触带、采空区冒落裂隙带、底板裂隙带。
一、断裂带
断裂带是地下水进入矿井的重要途径之一，它们在矿井充水中具有特殊的重要意义。据有关统计资料表明，矿井突水事故大多与它们有关。煤田内断裂构造较发育，多数断层富水性弱，导水性也较差，但断裂构造的存在破坏了底板隔水的完整性，导致岩层透水性增强，各方向断裂裂隙间相通导水，常常成为地下水的汇集带，使富水性弱的含水层成为强的充水含水层。生产过程中接近或触及这些地段时，矿井涌水量往往会突然增大，有时甚至造成突水淹井事故。在断层密
集地段、断层交叉处或断层尖灭处，往往岩层破碎严重，大大降低了隔水层的抗张强度，易发生突然涌水。煤田内的断裂构造是影响矿井涌水的重要因素。
二、接触带
自东北流向西南的第四系孔隙水，在基岩含水层与第四系直接接触地带,通过基岩风化带补给各含水层，其联系程度是取决于第四系下部岩性及其富水性大小和基岩风化带的渗透性强弱，而第四系下部的富水性又取决于第四系各组之间的水力联系程度。
含煤地层各含水层之间有粘土岩和泥质岩相隔，在正常地区没有水力联系，含煤地层各含水层除接受第四系下部渗透补给外，其它补给条件均不良好。第四系与含煤地层、含煤地层与十四灰或奥灰之间有否水力联系是影响矿井充水的主要问题。
在新近系覆盖地区，第四系及含煤地层各含水层一般不发生水力联系。
三、采空区冒裂带
采空区上方冒裂带是地下水进入矿井的又一重要途径。采空区上方岩层因其下部采空失去平衡，引起岩层破坏和断裂，使得原有的裂隙扩张、延伸，亦会造成矿井涌水量的增大。采空区冒裂带影响第四系时，第四系含水层水将直接充入矿井，甚至和地表水发生水力联系，造成淹井。
相邻矿井采空区积水，也是矿井开采时的重要隐患。
四、底板突破
各矿井生产过程中，存在底板突破导致地下水涌入矿井的可能。开采下组煤时，可能出现奥灰水由于强大的水压力向上冲破煤层至奥灰顶界面之间的压盖隔水层而涌入矿井。
奥灰水能否底鼓受多种因素制约，主要为：
①奥灰岩溶发育程度和奥灰水压力的大小;
②奥灰压盖隔水层的厚度、岩性组合关系、抗张强度;
③地质构造发育程度;
④采煤方法等。
兖州煤田含煤地层基底含水层（奥灰）岩溶裂隙较发育，富水性较强，水压高，对下组煤的开采威胁较大，生产过程中应采取有效的预防措施，加强防范，
以保证生产安全。
第四节 水文地质条件类型
兖州煤田上组煤的直接充水含水层为3煤层顶、底板砂岩含水层、太原组三灰含水层。其中，3煤层顶、底板砂岩含水层富水性弱，三灰岩溶裂隙含水层富水性弱至中等，两层含水层的补给条件较差。煤田范围内上组煤的水文地质类型综合确定为裂隙、岩溶类中等类型。
下组煤的直接充水含水层为太原组十下灰含水层，奥灰含水层为开采下组煤
的间接充水含水层。其中，十下灰含水层富水性弱至中等，但基底奥灰含水层的
厚度大、分布广、富水性总体较强，开采下组煤时有底鼓突水威胁。因此，下组煤水文地质类型综合确定为岩溶类中等类型。
第一节 区域水文地质概况
区域水文地质单元东起峄山断层，西至聊考断裂，北至汶泗断层，南至凫山断层，东西长约160km，南北宽约80km，面积10000多km2。
区域内地势较平坦，地表水系发育，主要有万福河、洙赵新河、洙水河、赵王河、京杭运河、光府河、泗河、白马河等，自北向南流入微山湖。南部凫山有寒武系及奥陶系灰岩零星出露，北部滋阳山有奥陶系灰岩零星出露，其他区域均被第四系覆盖。
一、边界条件
1、峄山断层：区域正断层，位于区域东部，倾向西，落差＞2500m。东升西降，使区内奥灰与区外泰山岩群、寒武纪地层接触，总体上是煤田东部阻水边界。此断层是重要的区域地质分界线。
2、聊考断裂：正断层性质，位于区域西部，是一条完全被新生界沉积物所覆盖的隐伏断裂。控制着新近系的发育及构造形态的发展。新近系地层明显受断裂错断，断裂两侧第四系沉积厚度存在差异。
3、汶泗断层：区域正断层，位于区域北部，走向近东西，倾向北，倾角75°，落差大；北盘上升，南盘下降。区外泰山岩群、寒武纪地层零星出露，区内有奥陶系灰岩零星出露，是重要的区域地质分界线。
4、凫山断层：区域正断层，位于区域南部，走向近东西，倾向南，倾角75°，落差2000m左右，北升南降，在孙氏店店断层以东寒武系及震旦系地层出露，在孙氏店断层以西，区内奥灰与区外上二叠统或侏罗系接触，形成阻水边界。
二、含水层及隔水层
1、主要含水层
①第四系下组、新近系底部砂砾层孔隙含水层，为各基岩含水层的补给水源。 ②侏罗系上统砂砾岩裂隙承压含水层。
③3煤层顶、底板砂岩裂隙含水层，是区域内开采3煤层的直接充水含水层。 ④太原组三灰岩溶裂隙含水层，是区域内开采3煤层的直接充水含水层。 ⑤十下灰岩溶裂隙含水层。是区域内开采太原组下部煤层的直接充水含水层。
⑥奥陶系灰岩为含煤地层基底含水层，属强含水层。区域内很多矿井因下组煤与奥灰间距较小，不足以抵抗奥灰水压力，而成为底板进水直接充水含水层。
2、主要隔水层
区域内隔水层主要为新生界地层中的粘土、砂质粘土层，侏罗系泥岩、粉砂岩，上石盒子组泥岩、下石盒子组杂色泥岩、粉砂岩，太原组泥岩、粉砂岩及本溪组铁铝质泥岩等，它们大都与含水层相间沉积，阻隔了含水层间的水力联系。
三、断层导水性
区域内含煤地层中断层导水情况各有不同，主要与断层的性质、断层两盘接触部位的岩性等有关，隔水层与隔水层对接时，断层带多不导水；断层两盘含水层对接时则具导水性。先期不导水断层在矿井开采排水的影响下也有可能导水。
四、地下水的补、泾、排条件
地下水主要以三种形式得到补给，其一为侧向补给，本水文单元东南的凫山，有约300平方公里的寒武系灰岩露头区，地表溶沟、溶槽及节理较发育，较易得到补给，其所含地下水向北迳流侧渗补给奥灰；其二为降水补给，凫山北缘及滋阳山的灰岩裸露区直接接受大气降水的补给；其三是上覆第四系水的下渗。
地下水的迳流方向基本与地表水迳流方向一致，由东北向西南，南部凫山的寒武系灰岩、奥灰裸露区接受的补给水，顺岩层的倾斜方向向北运动，与向南运动的水在露头附近汇合，形成强迳流带而入湖区。
地下水的排泄主要以泉的形式泄出地表或泄入湖区，但随着奥灰水开采量及矿井排水量的增加，区域范围内原有的地下水流场已发生较大的改变，人工排泄成为地下水的主要方式。
第二节 矿区水文地质条件
兖州煤田为一全隐蔽式煤田，上为第四系所覆盖，下以奥陶系灰岩为基底。构造形态为一不完整的向斜盆地，东部为峄山断裂，落差大于2500m，东升西降，为阻水边界。西、北、南部为奥灰隐伏露头。盆地内除第四系上组和奥陶系灰岩外，其他含水层补给、径流、排泄条件均不好。
一、主要含水层特征
兖州煤田对煤矿生产有影响的主要含水层自上而下有：第四系砂砾层、侏罗系砂岩、山西组3煤层顶底板砂岩、太原组三灰、十下灰及奥陶系灰岩含水层。
其中3煤层顶底板砂岩和太原组三灰为开采上组煤的直接充水含水层；十下灰为开采下组煤的直接充水含水层，奥灰是严重威胁下组煤开采的间接含水层。
各含水层主要接受第四系下部孔隙水补给，除奥陶系灰岩外，其余含水层均以静储量为主。
1、第四系松散层孔隙含水层
第四系地层全区分布，与下伏地层呈不整合接触，厚度18.47～236.00m，平均141.84m，东南薄西北较厚，泗河与白马河之间区域厚度较大。沉积物主要来自东北部和东部山区；含水的砂、砾层与隔水的粘土、砂质粘土层相间沉积，各层结构分叉尖灭，透镜体发育，岩性变化复杂；故上部水向下渗透微弱，垂直运动缓慢，以水平运动为主。
按岩性变化及含水性差异，第四系可划分为上、中、下三组。其中：
上组：主要由砂质粘土及砂层组成，夹砂砾层，透水性强，含水丰富。据东滩煤矿抽水资料，单位涌水量1.78～8.87L/s.m，水化学类型以HCO3-Ca为主，矿化度为0.25～0.37g/L。本组含水层为工农业用水主要供水水源。
中组：主要由砂质粘土、粘土及砂层组成，夹粘土质砂砾层，属湖泊相沉积。据东滩煤矿“Q中-6”孔抽水试验，单位涌水量0.0016L/s.m，透水性较弱，属于弱含水层。
下组：厚度较薄，平面上厚度变化较大，以砂质粘土、粉砂及砂砾为主，属洪积相、坡积相，多呈半固结状态。总体上含水层富水性弱～中等。据古城煤矿7-6号孔抽水试验，单位涌水量0.204～0.220L/s.m，水化学类型为HCO3-K-Na-Ca型，矿化度0.391g/L。该组含水层是侏罗系砂岩含水层的主要补给源。
2、侏罗系砂岩含水层
主要分布于煤田中东部，岩性以泥岩、粉砂岩及细砂岩为主，夹薄层砾岩。煤田西、南大部剥蚀，煤田内残留厚度0～1220m。本组地层结构较松散，局部孔隙发育。从整体看透水性较弱，富水性差，但局部孔隙、裂隙发育处富水性较好，为一富水性不均一的孔隙裂隙承压含水层。为3煤开采时的间接(或直接)充水含水层。据南屯煤矿侏罗系砂岩9次抽水资料，单位涌水量0～0.0186 L/s·m。南屯煤矿曾发生因冒落裂隙带影响到侏罗系地层而发生井下突水事故（最大突水量413m3/h）。
3、山西组3煤层顶、底板砂岩裂隙含水层
该含水层为开采3煤层的直接充水含水层。3煤层顶、底板砂岩厚度一般在
4.14～49.69m之间，平均厚度约25m，以中、细砂岩为主，局部有粗砂岩，矿物
成分以石英为主，长石次之，含少量暗色矿物，泥质或钙质胶结。各井田裂隙发育程度不均，多为较发育，煤田中北部以裂隙发育程度较差为主。据各井田抽水资料，总体上单位涌水量0.0000469～0.342 L/s.m，矿化度0.204～1.46g/L，水化学类型以HCO3-K+Na-Ca为主。3煤层顶、底板砂岩富水性在平面上变化较大。各井田3煤层顶、底板砂岩裂隙水主要指标见表5-2-1。
各井田3煤层顶、底板砂岩裂隙水主要化验指标一览表 表5-2-1
4、太原组三灰岩溶裂隙含水层
三灰除煤田南部边缘遭剥蚀外，其余区域均稳定分布，厚1.27～11.20m，平均5.50m，浅灰至深灰色，多为隐晶质结构，致密坚硬。
据初步统计，煤田南部岩溶裂隙相对较发育；煤田中部岩溶裂隙较发育；煤田北部岩溶相对不发育，局部具裂隙，多被方解石充填。
据兴隆庄井田勘探抽水资料：三灰含水层钻孔水位标高38.85～40.64m，单位涌水量为0.00123～0.242L/s.m，矿化度为0.387～0.694g/L，水化学类型为HCO3--Na+、HCO3--Na+.Ca2+型。
三灰上距3煤层40.00～56.00m，平均47.07m，是开采3煤层时底板进水的直接充水含水层。三灰补给来源主要为第四系，主要通过其隐伏露头部位补给。总体上，全煤田三灰岩溶裂隙含水层富水性弱至中等。
5、十下灰岩溶裂隙含水层
厚2.12～11.36m，平均5.39m，层位、厚度均较稳定，全区发育。岩性为深灰色灰岩，致密坚硬，下部含泥质条带。为16上煤层直接顶板，是开采下组煤的
直接充水含水层。
该含水层在平面上富水性不均一，总体属富水性弱。一般情况下，在浅部或断层构造发育区域附近，裂隙较发育，富水性较好。深部裂隙多被方解石充填，富水性弱，属溶蚀裂隙承压水。据里彦井田勘探资料，钻孔漏水孔率为8.8%，漏失量2.82m3/h～全漏，漏水点多分布于浅部。
据兴隆庄井田勘探抽水资料：十下灰单位涌水量0.000184～0.096L/s.m，渗透
系数0.00376～2.564m/d。水化学类型为HCO3--Ca2+、HCO3-.Cl--Ca2+.Na+型，矿化度0.27～0.419g/L。
总体上，全煤田十下灰含水层富水性弱至中等。
6、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层
奥陶系灰岩为含煤地层的沉积基底，除煤田东部外，其北部、西部、南部均存在隐伏露头，并构成煤田的自然边界。奥灰厚度大，全区发育，浅灰至棕灰色，呈厚层状，岩溶裂隙发育不均一，有的被方解石充填或半充填。因岩溶裂隙发育程度不同而使得奥灰富水性在水平上、垂向上均表现出极不均一性。
据南屯井田抽水资料：单位涌水量0.00209～1.855L/s.m，矿化度0.35～
2.948g/L，水化学类型为HCO3-.SO42--Ca2+.Mg2+，SO42-.HCO3--Ca2+.Mg2+和SO42--Ca2+.Mg2+型。
奥陶系灰岩总体上含水丰富，属溶蚀裂隙承压水，是开采下组煤的间接充水含水层。与煤层间距较小时容易发生底板突水；受构造影响时，容易与十四灰、十下灰发生水力联系。该含水层巨厚，分布面积广，是下组煤开采时的重点防治
对象。
二、主要隔水层特征
兖州煤田各含水层间的隔水层较多，主要有：第四系粘土层、新近系粘土层、石盒子组隔水层、太原组隔水层、本溪组隔水层等。
1、第四系粘土隔水层
第四系全区分布，以粘土、砂质粘土为主，特别是第四系中下部粘土含量较高，达70%以上，且含较稳定的粘土3～5层，透水性差，隔水层性能良好。
2、新近系粘土隔水层
新近系主要分布于煤田北部，揭露厚度为0～312.95m。以粘土、砂质粘土为主，下部地层固结程度较高，具有较好的隔水性能。
3、石盒子组泥岩、粉砂岩隔水层
石盒子组主要分布煤田东部，西部多被剥蚀，主要由泥岩、粉砂岩、粘土岩、砂岩等组成，间夹1～2层铝质泥岩。该组泥质岩含量较高，厚度大，隔水性能良好，能有效阻隔上部含水层向开采煤层的直接充水含水层的补给。
4、太原组泥岩、粉砂岩隔水层
太原组三灰至十下灰平均间距在100m以上。该段地层以粉砂岩、泥岩及砂
岩为主，夹薄层不稳定石灰岩及煤层多层。其中的粉砂岩、泥岩具良好的隔水性能，可有效地阻隔三灰与十下灰之间的水力联系。
5、本溪组铝土岩隔水层
本溪组以泥岩、砂岩、铝土岩为主，厚度为15～20m，全区发育，隔水性能好。本溪组的泥岩、铝土岩与其上至16上煤层之间的泥岩、粉砂岩，共同组成一
个较好的隔水层组，压盖在奥灰之上，形成一套良好的隔水层组，在地层正常区域，可有效阻隔奥灰与十四灰的水力联系。但在奥灰顶界距16上煤层底板间距较
小情况下，开采下组煤时仍难以抵抗奥灰底鼓水压力，另外，在断层构造发育部位容易形成与奥灰水的水力联系。
三、断层的导水、富水性
1、断层导水性评价依据
评价断层导水性包括两方面：
①断层两盘含水层地下水是否通过断层带发生水平补给；
②断层同一盘含水层地下水能否通过断层带或附近裂隙发生垂直补给。 决定断层是否导水的主要因素是断层的力学性质、断层带破碎程度及充填物的胶结程度、断层两盘含水层接触关系及含水层的富水性等。另外，在空间上同一断层在不同部位或地段，其导水性和富水性往往存在较大差异；在时间上，矿井生产活动也会破坏地下水的平衡而引起断层导水性发生变化。未来生产过程中应注意这种差异性，及时做出最新评价，预先采取措施，保证生产安全。
2、主要断层导水性评价
煤田内断层较发育，多为高角度正断层，少量逆断层。以往勘探多有揭露断层的钻孔，从揭露断层点的简易水文观测资料看，多无冲洗液明显漏失现象，煤田内多数断层富水性反映为较弱。主要断层导水性评价如下：
（1）峄山断层：正断层，为兖州煤田东部边界断层，倾角75°左右，落差＞2500m。并发育多条支断层。从煤田东南部及中东部钻探揭露或抽水资料反映，该断层导致含煤地层与对盘太古界片麻岩接触，煤田东南部岩溶裂隙发育，钻孔最大漏失量大于15m3/h，单位涌水量为2.047～3.349L/s.m，水量丰富，补给良好，为富水和导水断层；煤田中东部裂隙不发育，钻孔冲洗液消耗量仅0.02～0.24 m3/h，属导水性较差断层。总体上，峄山断层为导水断层，其导水性在空间上有一定变化。
（2）滋阳断层：正断层，位于兖州煤田中北部，该断层有多条分支断层，落差变化较大。倾向北东，倾角60°～70°，落差240～660m。在煤田中部，南盘的含煤地层与北盘的侏罗系对接，据简易水文资料，钻孔冲洗液消耗量仅0.02～0.24 m3/h。该断层总体上导水性较弱。
（3）皇甫断层：逆断层，位于兖州煤田西南部，倾向南东，倾角60°～70°，落差0～65m。发育支断层。皇甫断层两盘裂隙发育，断层破碎带多为角砾状粉砂岩及石灰岩。部分地段皇甫断层使南盘十二灰与北盘的十四灰及奥灰对口或接近对口接触。据勘探及生产资料：南屯井田内穿过该断层的钻孔漏水量0.05～0.45 m3/h；位于皇甫断层与皇甫支断层之间的太平矿在建井初期，矿井最大涌水量曾达838m3/h。评价皇甫断层总体上为弱导水～导水断层。
（4）马家楼断层：正断层，位于兖州煤田西南部，倾向南西，倾角70～80°，落差0～150m，发育多条支断层。断层结构较复杂。煤田西南部十下灰、16上、17煤层与奥灰对口接触或接近对口接触，断层带的充填物多为角砾状的粉砂岩和石灰岩块，胶结疏松，断层上、下盘裂隙发育。该断层在空间上其导水性并不均一，总体上马家楼断层导水性南大北小。从矿井生产所形成的降落漏斗范围，也证明马家楼断层为导水断层。
2、其他断层导水性评价
兖州煤田中小型断层较发育，多为正断层，靠近断层附近构造裂隙发育，尤其是较大断层支断层或较大断层附近的次生断层，对矿井水文地质条件有极大影
响，矿井生产过程中，有时通过小断层会发生突水现象。例如：煤田中北部兴隆庄煤矿，因小断层导水而发生多次井下涌水，水量一般在40m3/h以下，最大为81.72m3/h，断层涌水量总体不大；煤田中西部杨庄煤矿1992年曾发生工作面十下灰突水，其突水点靠近F34断层，并通过断层与奥灰水连通，最大水量达
5000m3/h；煤田南部的北宿煤矿也曾发生过因井下小断层导致十下灰突水，造成
巷道被淹的事故。
总体上，中小断层的存在使煤层顶、底板隔水性降低。造成部分中小断层导水、涌水、甚至突水的主要原因有以下几点：
①断层的存在缩短了煤层与顶或底板含水层之间的距离，近断层开采易引起底板突水。
②断层及构造裂隙使煤层顶底板岩石受到破坏，降低了顶或底板隔水层的隔水性能。尤其是在底板小断层发育区或节理密集区，往往也是底板含水富水区，易发生底板渗水甚至突水。
③煤田内中小断层多为不导水断层，但在空间分布上，因各种地质现象组合可导致导水性不均一，不排除因小断层局部导水而发生重大突水事故的可能。
第三节 充水因素分析
矿床充水条件好坏的根本因素取决于其充水水源的规模和充水途径的导水性能。本区开采上组煤时的主要充水水源为3煤层顶、底板砂岩裂隙水和太原组三灰水，它们接受补给的能力均较差；开采下组煤的主要充水水源为太原组十下灰和奥灰水，其中尤以奥灰水对下组煤的开采威胁最大。
主要的充水途径有断裂带、接触带、采空区冒落裂隙带、底板裂隙带。
一、断裂带
断裂带是地下水进入矿井的重要途径之一，它们在矿井充水中具有特殊的重要意义。据有关统计资料表明，矿井突水事故大多与它们有关。煤田内断裂构造较发育，多数断层富水性弱，导水性也较差，但断裂构造的存在破坏了底板隔水的完整性，导致岩层透水性增强，各方向断裂裂隙间相通导水，常常成为地下水的汇集带，使富水性弱的含水层成为强的充水含水层。生产过程中接近或触及这些地段时，矿井涌水量往往会突然增大，有时甚至造成突水淹井事故。在断层密
集地段、断层交叉处或断层尖灭处，往往岩层破碎严重，大大降低了隔水层的抗张强度，易发生突然涌水。煤田内的断裂构造是影响矿井涌水的重要因素。
二、接触带
自东北流向西南的第四系孔隙水，在基岩含水层与第四系直接接触地带,通过基岩风化带补给各含水层，其联系程度是取决于第四系下部岩性及其富水性大小和基岩风化带的渗透性强弱，而第四系下部的富水性又取决于第四系各组之间的水力联系程度。
含煤地层各含水层之间有粘土岩和泥质岩相隔，在正常地区没有水力联系，含煤地层各含水层除接受第四系下部渗透补给外，其它补给条件均不良好。第四系与含煤地层、含煤地层与十四灰或奥灰之间有否水力联系是影响矿井充水的主要问题。
在新近系覆盖地区，第四系及含煤地层各含水层一般不发生水力联系。
三、采空区冒裂带
采空区上方冒裂带是地下水进入矿井的又一重要途径。采空区上方岩层因其下部采空失去平衡，引起岩层破坏和断裂，使得原有的裂隙扩张、延伸，亦会造成矿井涌水量的增大。采空区冒裂带影响第四系时，第四系含水层水将直接充入矿井，甚至和地表水发生水力联系，造成淹井。
相邻矿井采空区积水，也是矿井开采时的重要隐患。
四、底板突破
各矿井生产过程中，存在底板突破导致地下水涌入矿井的可能。开采下组煤时，可能出现奥灰水由于强大的水压力向上冲破煤层至奥灰顶界面之间的压盖隔水层而涌入矿井。
奥灰水能否底鼓受多种因素制约，主要为：
①奥灰岩溶发育程度和奥灰水压力的大小;
②奥灰压盖隔水层的厚度、岩性组合关系、抗张强度;
③地质构造发育程度;
④采煤方法等。
兖州煤田含煤地层基底含水层（奥灰）岩溶裂隙较发育，富水性较强，水压高，对下组煤的开采威胁较大，生产过程中应采取有效的预防措施，加强防范，
以保证生产安全。
第四节 水文地质条件类型
兖州煤田上组煤的直接充水含水层为3煤层顶、底板砂岩含水层、太原组三灰含水层。其中，3煤层顶、底板砂岩含水层富水性弱，三灰岩溶裂隙含水层富水性弱至中等，两层含水层的补给条件较差。煤田范围内上组煤的水文地质类型综合确定为裂隙、岩溶类中等类型。
下组煤的直接充水含水层为太原组十下灰含水层，奥灰含水层为开采下组煤
的间接充水含水层。其中，十下灰含水层富水性弱至中等，但基底奥灰含水层的
厚度大、分布广、富水性总体较强，开采下组煤时有底鼓突水威胁。因此，下组煤水文地质类型综合确定为岩溶类中等类型。