1概况

     淄博矿业集团公司在济（宁）北矿区建成投产的许可厂、贷庄、葛亭煤矿，现在全部开采下二迭统山西组3（3_上或3_下）层煤，在矿井不同范围内，3煤层与四系底界间距较小，局部更有煤层露头直接伏于第四系之下，开采过程中，采煤工作面的导水裂隙带可达第四系之中，受到第四系水的威胁，在《建井地质报告》中，上级批复的基岩防水保护煤柱为60m，按此要求进行，防水煤柱总压覆资源里将达3716.5万t。

     为了合理开发利用煤炭资源，延长矿井服务年限，提高经济效益，自1998年开始，各矿通过各种手段和方法，主要针对第四系底界粘土层进行补充勘探，利用第四系底界粘土层与基岩共同作用作为防水煤岩柱，开展了提高开采上限研究工作。

     1.1第四系沉积特点

     济（宁）北矿区属于济宁煤田。第四系属冲积河，湖相沉积地层，与基岩呈不整合接触。其特点：一是厚度大，存度变化也大，在许厂、岱庄、葛亭井范围内，从127.1~282.74m；二是含隔水层大多相间沉积；三是第四系沉积所处的冲积、洪积扇部位不同而富水性各有差异。济宁煤田处于泗河冲积、洪积扇前沿，第四系总厚度加厚，但砂层粒度较细，含水层变少而隔水层增多。第四系下组砂砾层含水性弱到等，砂砾层下有较稳定的厚层含水性弱到中等，砂砾层下有较稳定的厚层状粘土、砂质粘土及石膏粘土，隔离砂砾层与基岩接触，使之与基岩含水层联系不密切。

     1.2第四系地质水文特征

     按照富水性、沉积特征及岩性组合不同，第四系可划分上、中下3组。

     （1）上组：厚度58.9~173.9m，平均98.06m。岩性以暗黄色砂质粘土及中、细粒砂为主，含砂量达42%~49.5%，透水性好，单位涌水量仍在2.29~10.33L/g·m，渗透系数最大可以达到30.165m/d，本组为富水性强的孔隙含水层。

    （2）中组：厚度24.5~125.1m，平均68.03m，岩性以褐色粘土及粘土质砂为主，粘土层隔水性能良好，钻孔由于长期风化，含粘土量高达25%，透水性也变弱，本组为相对隔水层。

    （3）下组：厚度25.1~92.5m，平均58.95m，又可分为上下两段。上段：厚度7.5~50.5m，平均27.05m。岩性主要为灰白色粘土长石、石英砂砾岩，夹灰绿、灰白粘土，粘土质砂砾岩层占本段厚度的72%。含水层主要为中细砂层，单位涌水量在0.43!~0.848L/s·m，渗透透系数在1.0011~4.0514m/d，属中等含水层。下段：厚度1.4~63.27m，平均28.91m。岩性主要以灰绿、灰白杂色粘土岩为主，偶含固结较好的粘土质砂砾岩，底部普遍分布石膏粘土岩，粘土层占未段的90%，厚度大且分布连续，粘土层与砂质粘土的塑料性指数为17.7~31.8，单位涌水量在0.000878~0.0139L/ s·m，渗透系数在0.03125~0.723m/d，是良好的隔水层。下段：厚度1.4~63.27m，平均28.91m。岩性主要以灰绿、灰白杂色粘土岩为主，偶含固结较好的粘土质砂砾岩，底部普遍分布石膏粘土岩，粘土层占本段的90%，厚度大且分布连续，粘土层与砂质粘土的塑性指数为17.7~31.8，单位涌出量在0.000878~0.01319L/s·m，渗透系数在0.03125~0.723m/d，是良好的隔水层。

    2研究第四系底界粘土层的目的和要求

    提高开采上限的关键在于研究分析第四系底界粘土层的厚度、分布状况、物理力学性质、间隔沉积特征等，从而进一步研究新生界冲积层水透入矿井的条件、途径、与基岩含水层水力联系和制约因素。

    2.1粘土层的厚度

    第四系底界粘土层厚度大小，直接决定了开采上限提高的程度。虽然不同的煤层开采厚度、不同工艺对其有不同的要求，但只要裂隙带高度发育进入第四系时，必须按规范要求，查明其底界面起伏状态、厚度变化规律，做出等厚线图和底界面等高线图。