1、山西介休鑫峪沟东沟煤业有限公司矿井防治水设计第一章 水文地质第一节 井田含水层1、奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层段本组为煤系地层之基底，岩性为海相厚层状石灰岩，主要成分为碳酸钙，因其易为水侵蚀溶解，在深部岩溶、裂隙十分发育，甚至使上部岩层塌陷而成柱状陷落。从区域特征来看，本层段是主要的地下含水层段。本次勘探在井田内施工 2-1 号水文孔，钻孔抽水试验结果，峰峰组上马家沟组含水层段水位标高 919.96 m，单位涌水量为0.07146 L/sm,渗透系数为 0.02547m/d，水温 13，水质类型为重碳酸钾钠型，矿化度 0.426 g/L。富水性强。据分层抽水试验结果，峰峰组含水层水位标高
2、985.62m，单位涌水量 0.00791 L/sm,渗透系数为 0.008002m/d，水质类型为HCO3-，SO 42-，Cl -Ca2+，Mg 2+型水。本井田奥灰水位标高 919.96 m，2-1 钻孔以西 11 号煤层底板标高为 540 m-920 m，为奥灰水位带压区。2、石炭系上统太原组的碳酸盐岩岩溶裂隙含水层段本层段仅在井田南部有小面积出露，以 34 层石灰岩夹泥岩、砂岩及煤层为主，其中最下一层 K2石灰岩一般厚 2.40 m-3.00 m，岩溶较为发育，富水性较好；其余三层石灰岩（K 2 上 、K 3 和 K4）富水性稍差。 3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层段含水层以细中粒
3、砂岩为主，属弱富水含水层。2-1 号水文钻孔对山西组和太原组进行了混合抽水试验，水位标高 1052.30 m，单位涌水量 0.001092 L/sm,渗透系数为0.001428m/d,总硬度 1245.48mg/L，PH 值 8.26，水温 12，水质类型 SO42-.HCO3-.Cl-Ca2+.Mg2+.K+Na+。4、二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层段岩性以泥岩、砂岩互层或泥质岩类夹砂岩为主，由于遭风化剥蚀，风化裂隙发育，为大气降水的入渗补给创造了条件，大部分泉水都出露于该地层中，单泉流量 0.046 L/s0.8 L/s。据区域钻孔抽水资料，单位涌水量 0.019 L/sm ，属弱富水
4、含水层。5、第四系松散层类孔隙含水层段第四系中、上更新统地层零星分布于井田内的梁峁地段，含水层岩性主要为砂、砾石层，连续性较差，补给条件较好，但多为透水不含水岩层，局部地段含水，含水微弱。三、主要隔水层1、二叠系上、下石盒子组泥岩隔水层二叠系石盒子组地层为一套泥岩、砂岩交互沉积地层，泥岩厚度大，且连续稳定，隔水性能好，是浅层地下水与煤系地层之间较好的隔水层。 2、本溪组泥岩隔水层本组岩性以铝土质泥岩、砂质泥岩、灰白色细粒砂岩及灰黑色薄层灰岩组成，平均厚 41.93 m，无明显含水层存在，为煤系含水层段与奥陶系岩溶含水层段间的重要隔水层。4、地下水的补、径、排条件岩溶水井田位于洪山泉域北部、泉水
5、重点保护区南缘，其补给主要通过断裂带接受大气降水与地表水的入渗补给，水位标高约 919.96 m左右。地下水接受补给后，沿层面裂隙和断层破碎带深部和侧向径流，补给洪山泉，加入区域地下水的循环。在沟谷切割处以泉的形式排出地表，补给松散岩类孔隙水。碎屑岩类裂隙水碎屑岩类裂隙水的补给主要来自裸露区大气降水和上覆松散层的入渗补给。受区域构造控制，地下水在重力作用下沿岩层裂隙顺层运动，或沿构造破碎带向深部和侧向径流，在沟谷切割处以泉的形式排出地表，或补给第四系松散岩类孔隙水。另外，主要排泄方式还包括生产矿井的矿坑排水和人工开采。松散岩类孔隙水松散岩类孔隙水除大气降水的垂直入渗补给外，有地表水入渗补给和基
6、岩裂隙水的侧向补给。地下水的流向一般与地表水的流向大致相似，排泄方式除蒸发外，主要是人工开采或补给深层基岩裂隙水。5、矿井充水因素分析1、地表水体对矿井开采的影响井田位于洪水泉排泄区，地表无大的水体。由于井田内地形坡度大，沟谷深切，加之煤矿采空导水裂隙带在局部通达地表，故存在地表水在局部向矿井充水的可能。2、直接充水含水层对煤层的充水影响井田内的 9、11 号煤层的直接充水含水层为富水的 K2、K 3、K 4灰岩含水层，该含水层是对下组煤开采影响较大的含水层。在断层附近，由于构造对隔水层的破坏，使各含水层间产生横向及垂向水力联系。因此开采各煤层时矿井充水条件将发生较大转变，给矿井安全带来隐患。
7、矿井生产时应予以重视。3、生产矿井充水条件井田外围原分布有 1 个生产矿井，井田内原有 3 座生产矿井，还有为数众多的小煤窑，开采的煤层主要包括 5 号、9 号和 11 号煤层，开采深度一般在 100 m300 m 左右。井田西、南侧为山西介休大佛寺南窑头煤业有限公司，开采 9号和 11 号煤层，各煤层开采水平低于本井田同一煤层标高，一般不会构成对本矿井未来煤层开采的影响。井田内断裂构造较为发育，断层带一般无胶结，富水条件好，往往沟通纵向上不同的含水层和横向上相邻地段的含水层，造成矿井局部集中充水。历史上，井田曾存在众多小煤窑，开采 5 号、9 号和 11 号煤层，形成一定规模的古空区，古空区
8、内有一定量的积水，加之井田岩层倾角较大，节理裂隙和断裂构造发育，雨季时大气降水向深部补给地下水，往往在短期内进入 9 号和 11 号煤层巷道和工作面，给矿井生产带来影响。4、矿坑充水因素分析本井田批准开采 2 号-11 号煤层，其中 5 号煤层零星可采，9 号和 11 号煤层全区稳定可采。主要可采煤层中，5 号煤层以顶板充水为主，因其顶底板均为泥岩（或砂质泥岩） ，充水方式以构造节理裂隙和断层破碎带导水为主。5 号煤层大多位于浅部，地表水和大气降水补给周期短，不同时间段矿井充水规模变化大。由于均为历史上小煤窑开采，顶板大多已冒落，其积水形式以冒落物孔隙积水为主。井田东部、南部有大面积 9 号煤
9、层采空区，受煤层形态和构造特征影响，东部和南部采空区积水可能分别对西部、北部井巷工程造成影响。井田东南部小煤窑古空区均位于浅部，且水平大多高于沟谷底部，接受大气降水补给后，在较短的时间段内顺岩层面排向地表，故积水量较小。六、构造对井田内水文地质条件的影响井田内构造较为发育，东部边界为 S1背斜，规模较大的断层包括 F11（化家窑地垒南断层） 、F M1、F M2、F M4和 FM5等正断层。背斜轴部碎屑岩裂隙发育，一定程度上利于大气降水入渗补给和地下水径流，但由于背斜的分流作用，其主要的水文地质作用在于改变局部的地下水径流方向。由于断裂构造发育，井田内岩层节理裂隙十分发育，尤以泥质岩类为明显。
10、钻孔中岩芯一般较为破碎，矿井下泥质岩类巷道往往出现冒顶、片帮甚至底鼓现象。井下调查发现，在规模较大的断层两侧，一但揭穿断层，往往出现断层带涌水。为此，断裂构造对井田水文地质条件的影响在于断裂带往往沟通地表水及各含水层段，加速地下水的相互补给和径流，并在断层带两侧形成强径流带。七、矿井水文地质类型5 号煤层顶板为砂质泥岩，直接充水含水层为山西组砂岩，间接充水含水层为下石盒子组砂岩含水层，富水性弱，但由于井田构造和岩层节理裂隙发育，便于上覆含水层向矿坑充水，使得 5 号煤层充水条件趋向复杂。矿井水文地质属中等，水文地质勘查类型为二类一型。9 号煤层顶板为石灰岩，直接充水含水层为石炭系碎屑岩酸盐裂隙
11、、岩溶含水岩组。据 2-1 号钻孔抽水试验资料，该含水岩组富水性弱；2-1 钻孔以西范围内属带压开采，该地段西部边缘为岩溶水岩层正常块段突水性安全区；井田东、南部分布大面积采空区。F11正断层使奥灰水贯通各含水层，矿井水文地质条件属复杂。11 号煤层在 2-1 钻孔以西属带压开采，至 FM1正断层部分处于岩溶水岩层正常块段突水性安全区，F M1正断层以西部分属突水性危险区，在矿井生产过程中，往往受 9 号煤层连带影响；北接 F11正断层，该断层导致奥灰含水层与煤系地层直接贯通；西有 FM1正断层，南邻山西介休大佛寺南窑头煤业有限公司；综合各种充水因素，确定该地段矿井水文地质条件为复杂。井田其余
12、地段上覆有较大面积的 9 号煤层采空区和一定规模的 5 号煤层采空区，且与 9 号煤层采掘系统相互关联，综合各种因素，确定其矿井水文地质条件为复杂。八、主要水害及其防治本矿井水害防治措施如下：（1）技术措施1. 矿井开拓工程及层位选择根据本矿井煤层赋存特点、井田内含水层水文地质资料，矿井开拓方式为斜井开拓，主斜井井口(利用)控制标高为 1281.318m；副斜井井口(利用)控制标高为 1292.942m；回风斜井井口(利用)控制标高为 1287.090m。场地最低控制标高为 1262.000m，该工业场地采用台阶式布置，各建、构筑物均在该场地最高洪水位标高之上，符合煤炭工业矿井设计规范要求。在
13、工业场地内沿道路及边坡坡底修筑了矩形排水沟，排水沟总长度 1600m，断面 0.4m0.4m，采用 M5 水泥砂浆砌 MU30 片石砌筑，并在工业场地下面设置涵洞，涵洞总长度 550m，断面 2.5mx2.0m，采用 M5 水泥砂浆砌 MU30 片石砌筑，以便尽快将雨水排出井田区域之外。因此，井口及场地均不受洪水威胁。该矿主斜井、副斜井和回风斜井都是利用已有井筒，由于主斜井、副斜井煤柱被其它小窑采掉，所以以后在生产过程中井筒中设观测点，建议矿方以后采取措施，严禁开采井筒煤柱。（3）井下配备了小水泵，用以排除巷道积水，确保良好的劳动环境。2. 采掘工程采取的防治水措施根据井田地质水文资料和开采煤
14、层的赋存状况，矿井开拓巷道沿煤层顶板或底板布置，一般不受含水层威胁，但井田内断层教为发育，有可能受断层和陷落柱导水的威胁，因此在这些区域掘进时，必须打超前钻孔探水，做到“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采” ，并采取其它防治水措施。（1）巷道过采空区和断层或在其附近开采时，要采取探放水措施，探清其范围及水力联系，并留有足够的安全煤柱，采取“探、放、堵、截、排”综合防治措施。1）必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则； 2）采用瞬变电勘探查明采空区积水情况；3）开采 9 号煤层时首先对 5 号煤层采空区进行探放水，严格执行“有掘必探，先探后掘”的防治水方针。4）发现疑似积水
15、区域，严格按规定对积水区域进行探放。5）相 邻 矿 井 的 分 界 处 ， 必 须 留 防 水 煤 柱 ， 在 断 层 两 侧 留 防 水 煤柱 ；6）采掘到探水线位置时，必须探水前进；7）每次降雨后，应及时观测井下水文变化情况；8）采掘工作面或其他地点有突水预兆时，必须停止作业，采取措施，撤出所有受水威胁的人员；9）矿井必须做好采区、工作面水文地质探查工作；10）探放水工作必须有专人负责；11）生产中对小型突水采用强排的方式进行排放，但也应建立对较大突水情况的封堵措施，以预防较大突水事故的发生。（2）采区巷道沿煤层顶底板布置，受煤层起伏影响较大，巷道中会出现积水现象，在生产期间应根据实际情况
16、，在巷道适当位置设置水窝，用小水泵将水排至采区水仓，保障采区巷道运输畅通。（3）为了防止钻孔沟通第四系和各含水层，在回采（掘进）工作面接近钻孔前，应严格检查封孔质量。对于未完全封闭或封闭不合格钻孔，应采取相应措施防止通过钻孔导水，涌入井下。（4）针对采区周围小窑老空区较多的情况，生产单位必须采取先进的手段，查清其分布范围，留设安全煤柱。（5）及时清理巷道水沟，保持其畅通与清洁。（6）井底主排水泵房和主、副水仓水仓容量满足矿井 8 小时正常涌水量的要求。定期清理水仓，保证规定的有效容量。在主排水泵房和变电所硐室通道内设有密闭门，要保证开闭正常使用。（7）对于落差较大的断层要严加控制，开采时留足煤
17、柱，对于设计确定的断层煤柱尺寸，在矿井建设与生产中，应视断层和陷落柱导水性及具体水文条件相应调整，以策安全。当掘进工作面接近断层和陷落柱时，必须打超前钻孔探水，做到有掘必探，先探后掘，并采取其它防治水措施。（8）采掘工作面掘进过程中要采用物探、化探和钻探的方法，探测采空区积水及构造的导水性。（9）建议进一步查明井田及周边矿井实际开采情况，积水积气情况，有针对性地制定防治水措施。采用多种手段探查井田内构造分布，构造富水性、导水性，防止构造导水造成水害事故。（10）开拓至设计水平时，只有在防排水系统建成后，才能向其它区域开拓掘进，矿上必须建立专门的防治水队伍。（11）由于本井田奥灰水位标高+919.96m，钻孔以西 9 号、11号煤层底板均底于奥灰水位标高，为奥灰水位带压区。且位于洪山泉保护区范围内，所以对 9 号、11 号煤层底板线标高+920m 以西不进行开采设计。（二）管理措施平时加强防汛宣传，建立探放水管理制度；做好防水计划；成立“ 雨季”三防指挥部，组织雨季前 “三防”大检查；加强职工培训，保证安全生产。（三）物质措施
