某煤矿防治水安全技术措施(全套资料)

某煤矿防治水安全技术措施第一节矿井水文地质一、水文地质情况一)区域水文地质本矿位于向斜蓄水构造的次一级水文地质单元—马圈泉域水文地质单元中部。

井田河流属滹沱河水系，井田东部为阳武河支流－玉林河，为季节性河流，平时干涸无水，雨季为排洪通道，各沟谷的水向东汇集，然后向北流入阳武河，阳武河由西北向东南转向东汇入滹沱河。

马圈泉域总的地势是南北高、中部低，下马圈一带最低。

该泉域东北部以恒山隆起带五台群片麻岩及寒武奥陶系岩层地表分水岭为补给边界；东南部以云中山隆起带出露的变质岩为主要隔水边界；西南部羊圈岭倾伏背斜五台群变质岩构成与任家庄泉域的地下分水岭，寒武系至二叠系地表分水岭为补给边界。

下马圈泉域三面为封闭的隔水边界，唯有阳武河谷能够向外泄水，因此是一个相对独立的水文地质单元。

该矿处于本水文地质单元西南径流区。

区域含水岩组按其含水介质划分为三种类型：松散岩类、碎屑岩类和碳酸盐岩类。

各类含水岩组受岩层、地质构造及裂隙发育程度的控制和影响而具有不同的含水特征。

1．区域内主要含水岩组有：⑴松散岩类含水岩组主要分布在河谷及其两侧，含水层由细粉砂、砂砾石及卵石组成，厚度20～40m。

静止水位年变幅2.5m，丰水年与枯水年水位相差10m。

水质类型为HCO3·SO4－Ca·Mg型或SO4·HCO3－Ca·Mg型。

松散岩类孔隙水补给来源主要为大气降水，局部可接受基岩风化裂隙水的侧向补给。

地下水流向与地表水基本一致，水力坡度3‰左右。

通过焦家寨煤矿副斜井降1疏干孔测定渗透流速为9.75m/d。

天然条件下，地下水以径流方式向下游河谷排泄，埋藏深度较大，基本不受蒸发影响。

孔隙水排泄以人工开采为主。

⑵碎屑岩类含水岩组主要由石炭系、二叠系多层砂岩和灰岩组成。

本溪组和太原组共有砂岩和灰岩含水层6～11层，单层厚0.6～12m。

二叠系主要有山西组K2砂岩、下石盒子组K 3砂岩、上石盒子组K4砂岩等含水层，单层厚0.7～16.16m。

所有砂岩含水层皆属裂隙含水类型，各层之间常有砂质页岩、泥岩和煤层等岩层，这些岩层隔水性强，在无断层和裂隙沟通的情况下，各含水层之间水力联系弱，形成多层裂隙承压含水层。

各含水层富水性具有明显的不均一性，在断层和裂隙发育的层位，富水性相对较强。

碎屑岩类含水层以大气降水补给为主，同时接受地表水和孔隙水补给，水质类型为HCO3·SO4－Na·Mg型或HCO3·SO4－Na型。

各含水层厚度薄，出露面积小，渗入条件差。

受地形切割和构造破坏的影响，含水层分布不连续，迳流途经短，多以散泉形式向沟谷排泄。

⑶碳酸盐岩类含水岩组由厚层状灰岩、白云岩、白云质灰岩、竹叶状灰岩和鲕状灰岩等岩层组成，层位稳定，在本井田属于埋藏型岩溶裂隙含水岩组。

以网状溶蚀裂隙含水为主，溶洞次之。

主要含水层段有寒武系张夏组、崮山组和凤山组，奥陶系亮甲山组、下马家沟组、上马家沟组。

不同含水层段因其所处构造部位及埋藏深浅的不同，富水性有显著差异。

在含水层段埋藏浅、断裂构造发育区，富水性强；随含水层段埋藏深度的增加，富水性逐渐减弱。

碳酸盐岩类含水层以大气降水补给为主，其次为河水在局部河床的渗漏补给。

奥灰水是本区工业和生活用水的主要水源，也是矿井充水的主要因素。

水质类型为HCO3·SO4－Ca·Mg型，水质良好。

2．区域主要隔水层:1)石炭系本溪组隔水岩组岩性主要为泥岩、炭质泥岩、石英砂岩、灰岩或煤层，底部为铝土岩、铁铝岩，层位稳定。

总体来讲为主要可采煤层与下伏奥陶系岩溶裂隙含水岩组的良好隔水层。

2)煤系地层砂岩间粉砂岩、泥岩组成的层间隔水层组煤系地层之间的标志层(砂岩及石灰岩)沉积厚度稳定，其间夹的泥岩、粉砂岩致密，沉积稳定，构造裂隙不发育，为良好的隔水层。

二)井田水文地质条件：1．含水层1)第四系松散岩类含水岩组主要由分选及磨园度较差的卵砾石组成，中夹隔水和半隔水的亚粘土、亚砂土层，含水较丰富，单位涌水量0.196L/s.m，渗透系数0.369m/d。

水质类型为HCO－CaMg型水。

本含水层为中等富水性含水岩组。

32)二叠系下统下石盒子组裂隙含水岩组主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，由于埋藏浅，风化裂隙发育，单位涌水量为0.0333L/s.m，渗透系数为0.128m/d 。

本含水层为弱富水性含水岩组。

3)二叠系下统山西组裂隙含水岩组砂岩较稳定，一主要含水层为砂岩、砂质泥岩及1－3层薄煤层组成，以K2般3.16m左右，单位涌水量0.230L/s.m，渗透系数2.556m/d。

本含水层为中等富水性含水岩组。

4)石炭系上统太原组裂隙含水岩组主要由粉－粗砂岩及1－2层薄层灰岩组成，主要含水层为砂岩，单位涌水量0.0425L/s.m，渗透系数平均0.239m/d，水质类型HCO－Ca·Mg。

本含水层为3弱富水性含水岩组。

5)奥陶系岩溶裂隙含水组奥陶系灰岩为煤系地层的基盘，岩性为石灰岩、泥灰岩、白云岩，灰岩裂隙溶洞比较发育，含水层结构以溶蚀裂隙为主，溶洞次之，两者相互连通构成了具有统一地下水面的含水体。

由于受岩性、构造及水文网控制，岩溶裂隙发育具有不均一性，也可称之为不均一的含水体。

据轩岗矿区钻孔抽水试验：单位涌水量0.04－61.40L/s.m，渗透系数0.68－62.72m/d。

本含水层为弱-极强富水性含水岩组。

本井田属马圈泉岩溶区域，根据刘家梁矿专门水文地质勘探地面观测孔OC9＃和OC4＃奥灰水位观测资料(OC9＃孔位于本井田东北距本矿500m，该孔测得奥灰水位标高1214.48m， OC4＃孔位于本井田东距本矿1100m，该孔测得奥灰水位标高1223.23m)，并结合区域奥灰水流向，推测本井田奥灰水位标高为1230-1225m，奥灰水流向北东，水力坡度5‰。

2.隔水层1)本溪组厚28－45m，隔水层以泥岩为主，尤其底部有数米厚的铁铝质岩赋存，使得本组成为主要的隔水层组，能使奥陶系与其上含水层隔离。

2)太原组含煤地层主要由煤层、泥岩、砂质泥岩、砂岩组成，其上山西组、下石盒子组主要由泥岩、砂质泥岩组成，砂岩为含水岩层，泥岩、砂质泥岩以及煤层为相对隔水层。

3．矿床充水因素分析1)地表水：本井田东部为阳武河支流－玉林河，为季节性河流，平时干涸无水，只有雨季时水量较大，据调查，玉林河历史最高洪水位标高为1400.05m。

本次兼并重组后只保留原大万梁煤矿井口，其余井口均已封闭。

大万梁煤矿主井井口标高1450.138m，副井井口标高1450.327m，风井井口标高1438.622m，均高于玉林河历史最高洪水位标高，所以一般情况下地表水对煤矿生产影响不大。

2)裂隙水：2、5号煤层矿井水主要来源于各煤层以上的砂岩裂隙含水层，太原组含水层为弱富水性含水岩组，山西组含水层为中等富水性含水岩组，一般对煤层开采影响不大。

3)奥灰水：根据焦家寨井田OC4号、OC9号水文孔奥灰水位观测资料，并结合区域奥灰水流向，推测本井田奥灰水位标高为1230-1225m。

本井田2、3、5、6号煤层在井田的西部处于带压开采状态。

现利用奥灰岩溶裂隙水突水系数来计算奥灰岩溶水对开采2、3、5、6号煤层的影响程度，采用公式：T=P/M，其中：S—突水系数(MPa/m)TSP—隔水层承受的静水压力(MPa)M—底板隔水层有效厚度(m)①本井田F1断层以西，2号煤层最低底板标高980m，3号煤层最低底板标高970m，5号煤层最低底板标高940m，6号煤层最低底板标高930m，煤层下部处于承压开采状态。

开采2、3、5、6号煤层，其本溪组与奥灰界面承受的静水压力分别为：=1230-980+90=340(m水柱)P2=1230-970+85=345(m水柱)P3=1230-940+45=335(m水柱)P5P=1230-930+40=340(m水柱)6利用公式计算突水系数为T=340×9.8×10-3/90=0.037(MPa/m)2=345×9.8×10-3/85=0.040(MPa/m)T3=335×9.8×10-3/45=0.073(MPa/m)T5T=340×9.8×10-3/40=0.083(MPa/m)6为安全起见，本井田临界突水系数取0.06MPa/m，在本井田F1断层西侧2、3号煤层处于承压开采安全区，5、6号煤层处于承压开采危险区。

②本井田F1断层以东，2号煤层最低底板标高1100m，3号煤层最低底板标高1090m，5号煤层最低底板标高1060m，6号煤层最低底板标高1050m，煤层底部处于承压开采状态，现利用奥灰岩溶裂隙水突水系数来计算奥灰岩溶水对开采2、3、5、6号煤层的影响程度：开采2、3、5、6号煤层，其本溪组与奥灰界面承受的静水压力分别为：=1230-1100+90=220(m水柱)P2P=1230-1090+85=225(m水柱)3=1230-1060+45=215(m水柱)P5P=1230-1050+40=220(m水柱)6利用公式计算突水系数为=220×9.8×10-3/90=0.024(MPa/m)T2=225×9.8×10-3/85=0.026(MPa/m)T3=215×9.8×10-3/45=0.047(MPa/m)T5=220×9.8×10-3/40=0.054(MPa/m)T6为安全起见，本井田临界突水系数取0.06MPa/m，经计算，在F1断层的东侧，2、3、5、6号煤层在标高1230m以下均为承压开采安全区，在1230m以上均为无承压区。

在F1断层的西侧，5、6号煤层处于承压开采危险区。

6号煤层未批采，在F1断层的西侧5号煤层属于承压突水危险区,暂不布置采区，5号煤层承压危险区煤量已单列，矿井设计开采储量及服务年限应暂不考虑。

今后危险区开采前必须有专门的设计、措施并履行报批手续。

所以在采掘过程中，必须采取必要的措施，给断层留设足够的防水煤柱，并按“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”，的原则进行生产，以防造成突水事故。

4)采空区积水：①积水范围及积水量的确定方法及依据采空区积水范围确定依据采空区泄水的底板标高及采空区的补给及泄水情况。

积水量的确定方法：采(古)空区积水量=积水面积×采高×充水系数(0.25-0.5)÷cosα(α为煤层倾角)巷道积水量=积水巷道原有断面×不同断面的巷道长度×充水系数(一般煤巷取0.5-0.8，岩巷取0.8-1.0)②积水情况本井田范围内2、5号煤层露头处均有采空区，因煤层为单斜构造，采空区积水主要集中在开采煤层的最下部，上部采空区积水基本上顺着煤层的层理及煤层与底板的层理裂隙向下山开采区域渗透，采空区低洼处有少量积水，经调查：本井田原大万梁井田范围内2号煤层1999－2000年形成的采空区内有积水，积水面积1190m2，积水量1990m3； 5号煤层掘进巷道积水长度约为250m，巷道断面平均为5.40㎡，则积水量大约为810m3。