矿井突水预兆与充水条件分析

山西省沁城煤矿奥灰水水文地质特征及突水因素分析1 基本概况山西省沁城煤矿位于山西省沁水煤田的南部，沁水县城东部，龙港镇李家山—西庄村一带，行政区划隶属于山西省晋城市沁水县龙港镇管辖。

批准开采2号、3号、15号煤层，2生产规模90万吨/年，矿区面积18.835km。

本次勘探完成施工3个水文孔，3个钻孔均进行抽水试验，共抽水11层次。

2 勘探区地层地表出露有二叠系上统上石盒子组二、三段、石千峰组等地层、第四系松散沉积物在本区大面积分布。

3 抽水试验本次勘探完成施工3个水文孔，3个钻孔均进行抽水试验，共抽水11层次。

主要针对奥灰水进行抽水试验。

水试验设备采用深井潜水泵，水位测量采用电测水位计，涌水量测量采用三角堰板法。

4 区域奥灰水特征井田所在区域位于沁水煤田西南部，延河泉域岩溶水系统的北部，总体上属于下河泉群子系统的西北部岩溶水滞留区。

延河泉是山西省较大的岩溶泉之一，泉口位于阳城县东冶乡延河村北沁河西岸，出露层位奥陶系中统上马家3沟组，1982—1989年平均流量3.39m/s。

泉口出露标高463.33m。

从补给、径流到排泄，延河泉域是一个完整的岩溶水系统。

中奥陶统厚层石灰岩是延河泉域的主要含水层。

受地质构造的影响，泉域内地层总体倾向为：南部向北，东西两2侧向中部倾斜的储水构造，泉域总面积2990km，灰岩出露面2积1316km。

主要含水层段的岩溶裂隙较发育，富水性一般较好。

其主要补给来源为西南部大片灰岩裸露山区的大气降水补给及地表水与上部含水层中地下水通过断裂带向深部的垂向渗漏补给。

据区域岩溶水资料，井田附近岩溶水属相对滞留区，总体流向东南，与大范围的区域岩溶水汇集于沁河河谷下游阳城县八甲口附近以岩溶大泉（下河泉）形式排泄出地表。

5 矿区奥灰水特征及突水因素分析根据区内水文地质孔资料和区域岩溶水资源分布图，井田位于延河泉岩溶水系统与北部滞留区，井田在中部区域存在标高较高的水位滞留区，区内奥陶系灰岩岩溶含水层埋深486.94-515.40m，主要岩性为灰岩、泥灰岩及泥质灰岩。

056地质勘探DI ZHI KAN TAN1 矿井基本概况贺西煤矿地处鄂尔多斯盆地东缘、河东煤田中段，吕梁市柳林县陈家湾乡一带。

本区地貌类型属黄土丘陵区，地表水属黄河流域三川河水系，多发育季节性河流。

井田主体为一走向北西、倾向南西的单斜构造，地层倾角一般3-6°。

上组煤采掘过程中揭露断层168条，以小型正断层为主；三维地震勘探、物探推断小型疑似陷落柱4个、正断层5条。

井田大面积被第四系地层覆盖，零星出露二叠系地层，以往钻探揭露地层有：奥陶系中统上马家沟组、峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组、石千峰组，新近系上新统和第四系。

主要可采煤层为山西组3、4号煤层和太原组8、10号煤层，平均总厚11.9m，采用斜—立混合开拓、综合机械化一次采全高采煤，全部垮落法管理顶板，生产规模300万t/a。

2 水文地质条件2.1 含水层1）第四系松散孔隙含水层主要赋存于井田沟谷冲洪积层中，含水层以透镜状砂砾石层为主，厚0-5m，属潜水，直接接受大气降水及地表径3流补给，弱富水，单井涌水量20-50m/d，矿化度一般小于500mg/L。

2）二叠系砂岩裂隙含水层含水层主要由山西组K砂岩、下石盒子K、K砂岩、上345石盒子K、K砂岩及石千峰组K砂岩含水层组成。

据钻孔抽678水试验资料，单位涌水量0.0001-0.0009L/s·m，渗透系数0.00032-0.0074m/d，水化学类型有HCO-Na型、HCO·CL-Na33型，矿化度大于1000mg/L，属弱富水性。

3）石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水层含水层主要为其中段所夹5层灰岩（L-L），厚约30m，15裂隙弱发育。

据抽（放）水试验，单位涌水量0.000066-0.0182L/ s·m，渗透系数0.00247-0.01013m/d，水位标高810-630m，属承压水，水化学类型以HCO-（Na+K）型为主，矿化度800-31450mg/L。

矿井及相邻煤矿和废弃老窑的开采范围、积水调查情况一、矿井充水因素分析：1、地表水对矿井的充水影响：大气降水及矿坑排水形成的地表水作为充水水源，对本矿充水影响一般不大，这是由于煤层距地表具有隔水层存在，且地表径流条件好，因而不会造成矿坑充水影响，但平时应注意加强井口上游拦洪堤坝的稳固性，当开采井田河谷地带时，在开采塌陷导水裂隙带（最大高可达40米左右）与风化裂隙发生水力联系时，河水将可能进入矿井，造成矿井突水事故，应引起高度重视。

2、含水层对矿井的充水影响：6号煤层的直接充水含水层为砂岩，富水性较弱，主要为顶板淋水，或在浅部与基岩风化带发生水力联系，随着开采深度，涌水量增加不是很明显，采空区积水量很少，原因是矿井内下部煤层已开采，采空区沿开采塌陷裂隙进入下部开采煤层的巷道内，但可以使少量积水积存在采空区的低处，应在开采过程引起注意。

下组煤层的直接充水含水层为K2灰岩，埋藏较浅，主要接受大气降水补给，由于井田地形较陡，水流排泄条件好，再者由于地势高，含水层地下水沿层间运移到低处，井田内多为透水层，一般对矿井充水影响不大，而奥灰上马家沟组岩溶发育，富水性强，水位标高950—990米，井田10、11号煤位于奥灰水位以上，不存在带压开采。

3、地质构造对矿井的充水影响：井田内断层稀少，目前发现2条断距均小于5米的正断层，对矿井开采影响不大，另在井田东南发现9个陷落柱，没有对煤层开采产生影响。

因此，地质构造对矿井充水影响不大。

4、临近生产矿井的水文地质特征和充水因素：本井田北、西部毗邻汾西矿务局正新煤焦有限公司，东临马军峪煤业有限公司，南邻开采9+10号煤层的黄土坡鑫运煤业有限公司，现分别叙述如下：（1）汾西矿务局正新煤焦有限公司：汾西矿务局正新煤焦有限公司是由位于我矿区北部的和达煤矿和西部的花坡煤矿兼并重组整合新建矿井；和达煤业有限公司矿井原开采2号煤层，受百草大断层影响，该井田与本矿井不是直接相邻，因此，采空区对本矿井开采无影响。

矿井发生突水的因素在煤矿生产建设过程中常常遇到水害，发生不同程度的突水事故，因此找出水灾事故发生的原因，从中吸取教训，对指导以后的矿井地质和矿井防治水工作，避免矿井水患事故的发生，会起到积极的促进作用。

造成矿井突水灾害的因素归纳起来有以下几方面：1. 地面防洪、防水措施不当，或因对防洪设施管理不善，暴雨山洪冲毁防洪工程，使地面水涌入井下，造成灾害。

如某矿由于山洪爆发，矿防洪堤决口，工业广场积水深达2m，大水从副井口进入矿井，造成淹井事故。

2. 缺乏调查研究，水文地质条件不清，井巷接近老窑区、充水断层、强含水层、陷落柱、封闭不良钻孔等，不事先探放水，盲目施工；或探放水，但措施不当，而造成淹井或伤亡事故。

3. 井巷位置不合理，如布置在不良地质条件中或强含水层附近，施工后在矿山压力与水压力共同作用下，发生顶板或底板突水。

4. 施工措施不力，工程质量低劣，致使井巷严重坍塌冒顶，导致强含水层透水或地面水体灌入井下，造成淹井事故。

如某矿巷道和采掘工作面位于水库之下，由于运输道绞车房砌碹质量低劣，碹壁壁后充填不实，加上顶板压力大，结果造成大冒顶，并和地面冒通，导致水库里的水大量灌入井下，很快将矿井整个矿井淹没。

5. 乱采、乱挖，破坏了防水煤柱或岩柱透水，如某矿由于防水煤柱被小煤窑破坏，造成淹井事故。

6. 出现透水征兆未觉察或未被重视或处理不当造成透水。

7. 测量工作失误导致巷道揭露积水区或含水断层而突水。

如某煤矿，因煤柱厚度测量错误，导致在掘进中老空积水将防水煤柱冲开而发生了严重透水事故。

8. 在水文地质条件复杂，有突水淹井危险的矿井，在需要安设而未安设防水闸门或防水闸门安设不合格以及失修关闭不严，突水时不能起到堵截水作用。

9. 矿井排水能力不足或排水设备平时维护不当，水仓不按时清挖，突水时排水设备失效而淹井。

10.钻孔封闭不合格或没有封闭，成为各水体之间的垂直联系通道，当采掘面和这些钻孔相遇时，发生突水事故。

防治井下涌水、突水安全技术措施为认真贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”方针，规范矿井突水、涌水的应急管理工作，提高井下突水、涌水的事故的能力，保证员工安全、减少财产损失和社会影响。

对井下突水、涌水管理责任明确，措施正确有效，资源准备充分，在发生突水、涌水事故后能快速、有效、有序的实施安全措施，控制事故进一步扩大。

特制定以下措施：一、矿床充水条件及水文地质类型大气降水是地下水、地表水的主要补给来源。

降雨入渗率随深度增加而减小。

矿床上覆隔水层厚度较大，矿区构造复杂程度简单。

矿山大部分矿床位于最低侵蚀基准面以上，直接充水水源主要为龙潭组裂隙水、原小煤矿采空区积水、老窑积水、冲沟水，故本矿山属于以裂隙充水为主，水文地质条件复杂程度为中等，水文地质类型属二类二型。

二、矿井水文地质特征顺发煤矿由原顺发、风华煤矿整合而成，两矿为斜井及平硐开拓，巷道长度约3800.00m；主要开采M2＋5、M15、M20、M25+26、M30煤层，平均厚度1.77、1.00、1.47、2.17、1.07m，顶板岩性为粉砂岩及细砂岩，稳定性较好；井底有临时水仓，主要出水形式为地表水通过浅部裂隙及顶板渗入矿井，其次为老窑及采空区积水。

目前，巷道内有14处出水点：原顺发煤矿4处为顶板滴、淋水，流量为0.008-0.332L/s 。

2处是原风华煤矿为顶板滴、淋水，流量为0.023-0.146L/s。

8处是在顺发煤矿新系统中，其中2处为顶板淋水，流量为0.006-0.444L/s；5处为探放水点，流量为0.056-1.722L/s。

三、为认真贯彻执行党和国家的安全生产方针，进一步加强煤矿防治井下突水、涌水工作，防止重大突水、涌水事故的发生。

成立防治井下突水、涌水工作机构如下：1、组织机构：组长：孙晋成周长鹏副组长：张东强周成平张成君张金洋袁满蒋新全管油发成员：各科室人员领导小组下设办公室,办公室设在生产技术科，主任由张金洋兼任。

2、领导小组职责:1)负责查清采区的水文地质情况,并根据实际编制井下突水、涌水计划并组织实施.2)负责制定顺发煤矿防治井下突水、涌水工作安全管理责任制,并监督实施.3)负责监督落实采区防治水工作的“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八字方针.4)负责每月组织有关人员专门研究、解决水害防治工作中的问题,加大水情水患排查力度，检查水害防治工作的落实执行情况.5)负责制定顺发煤矿重特大水灾事故应急救援预案.6)根据矿防治水部门的安排,负责顺发煤矿防治井下突水、涌水的日常性工作及资料、图纸的整理上报工作。

郭屯煤矿矿井涌水量变化原因及分析治理一、井田水文地质条件区内含水层自上至下依次是Q+N 砂砾层、P 21、P 12砂岩、3煤层顶、底板砂岩、太原组三灰、十下灰及奥陶系灰岩。

其中3煤层顶、底板砂岩和太原组三灰是对开采上组煤的直接充水含水层；十下灰及奥灰为开采下组煤的直接充水含水层。

(一)新生界松散含水层1、 第四系松散孔隙含水层第四系地层为河湖相沉积广布全区,由粘土、亚粘土、砂质粘土和粉、细砂组成，与下伏上第三系地层呈不整合接触,厚100.70～156.40m ，平均厚133.27m,东北薄,西南厚。

含水砂层以中、细砂为主,局部有粉砂和粗砂。

一般含砂层4～6层,砂层厚度19.1～77.10m,含砂率15.4～58.8%,砂层比较松散,连续性较好,透水性较强；顶部以粉质沙土为主,透水性好。

属中等富水松散孔隙含水层,直接接受大气降水的补给。

浅层水水位标高34.41～43.73m,2、上第三系上第三系地层厚227.80～542.75m ，平均443.74m ，由粘土、砂质粘土和砂砾层相间沉积组成。

上第三系可分为上、下两段:上段（N 2）:厚91.80～385.60m,平均285.97m 。

由中、细砂层与杂色粘土、砂质粘土相间沉积而成。

一般含砂层7～15层,砂层厚度70.0～149.2m,砂层厚度占25.2～55.1%,砂层单层厚度较小,成犬牙交错状相连，砂层较松散,富水性较强，为松散孔隙承压水。

下段(N 1):厚85.80～229.50m,平均157.77m 。

以厚层粘土为主,粘土呈杂色,呈现半固结状。

砂层以灰白、棕黄色的中、细砂为主,据井田内J-7、J-10号孔抽水试验资料,抽水层段砂层累厚21.15～25.3m,水位标高38.18～39.10m,单位涌水量0.0857～0.1717L/s.m,渗透系数0.45～0.7692m/d ,属富水性中等的松散孔隙承压含水层。

(二)二叠系上、下石盒子组砂岩含水层主要分布于井田中、东部，有36孔揭露，含水层为中、细砂岩，砂层单层厚度2.0～33.9m.，漏水孔率58.3%。

矿区充水水源分析判别一、简介在我国矿井重特大事故中，矿井突水事故已经成为超过矿井瓦斯事故，造成的经济损失一直居各类矿井灾害之首。

随着矿井开采深度的增加，矿井突水事故居高不下，在过去的20年内，有250多对矿井被水淹没，经济损失高达350多亿元人民币，同时，对矿区水资源与环境也造成巨大的破坏。

《矿井防治水规定》中明确提出了“物探先行、化探跟进、钻探验证”的综合测探验证制度。

建立水质分析成果台账，井下水文地质勘探应采用井下物探、钻探、监测、测试等手段。

建立矿区突水水源快速识别系统及水化学分析实验室，对矿井内淋水、滴水等的可能的突水水源进行快速检测和识别，是矿井防治水工作中非常重要的依据。

外部检测机构送检时间较长，不能有效的起到“化探跟进”的效果。

选择的地方检测机构缺乏煤矿水检测经验，测试指标不齐全。

外部检测机构均不能给出水化学类型并识别突水水源。

而已有的水源快速识别仪，测试时间较短，但是精度并不是很高，且数据的好坏与操作者素质紧密相关，不能很好的控制数据的质量。

另外，部分水源识别仪厂家建立的水源数据库的数据量存在问题。

目前逐步建立起来的水化学实验室硬件设施以水源识别仪为主，大型实验室设备配备较少。

因此，建立起矿区水化学专业实验室，配备以水源识别仪为快速检测设备，以大型实验室设备为精确检测设备，并配备专业技术人才，煤矿突水水源快速识别系统将能够有效为煤矿防治水提供专业的水化学服务。

二、技术原理水化学方法是研究各含水层地下水质的主要方法之一，水化学数据是地下水最本质的特征，是判别矿井突水水源的重要依据。

通过分析水化学数据，能够迅速、准确地查明地下水的补给来源和径流条件，确定含水层间的水力联系、分析突水水源、预测突水危险区段等等。

三、矿井突水水源快速识别系统赋存于岩石圈中的地下水不断与岩石发生化学反应，在与大气圈、水圈和生物圈进行水量交换的同时，交换化学成分。

地下水中含有各种气体、离子、胶体、有机质以及微生物。

神达栖凤煤业有限公司矿井水情水害调查分析报告2013年3月矿井水情水害调查分析报告第一章矿井概况及水文地质情况一、目的与任务根据《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》要求，进一步查清本矿区范围内的水害情况，为矿井防治水工作提供可靠的资料，为探放水设计提供科学依据，确保我矿采掘活动的安全。

经矿委研究决定组织技术人员对矿区范围内的水害情况进行一次全面的摸底。

本季度通过对水文地质资料的搜集、我矿老井采空区清查，与历史老窑调查，相邻矿井的采掘情况进行整理上图，特编制本报告。

二、矿井概况1、地理及交通位置山西忻州神达栖凤煤业有限公司位于宁武县城西北直距约3km处，行政区划属宁武县凤凰镇管辖，西南与石碣上煤矿相接，东部有宁苛、朔黄铁路通过。

井田东部有水泥路通往宁武县城，交通较为方便。

北纬：39°00′18″─39°02′01″，东经：112°14′57″─112°16′53″。

2、地形地貌井田地处宁武轩岗矿区（北部），井田内地形起伏较大，总体地形为西高东低。

井田最高处位于井田西北部，海拔为1798m，最低处位于井田内东部的沟中，海拔为1447m，最大相对高差351m，属中高山区。

区内局部地段被黄土覆盖层受到强烈的侵蚀、切割、多形成土梁、峁地形，一般呈南北向展布，同时发育近东西向冲沟，冲沟两侧分支沟谷发育，沟谷底大部分比较开阔，多呈“U”字型，部分地段狭窄，呈“V”字型出现。

3、地表水区内无大的河流。

矿区内无地表水体，有季节性溪沟，但对矿床充水性影响较小。

4、气象井田属于暖温带大陆性气候。

气候干燥，昼夜温差较大，四季分明。

全年气温最低在1月份，为-27.2℃；最高34.8℃，在7月份，年平均气温 6.2℃。

春季干旱多风，冬季寒冷少雪，年平均降水量为468.1mm，降水量最少在1月份，平均为15mm，年平均蒸发量为1902.3mm，最大在5、6月份，最小在1月份。

霜冻期为11月上旬至次年3月上旬，无霜期约189天。

矿井突水源及涌水特征在矿山开采过程中，矿井突水水源主要有地表水、溶洞-溶蚀裂隙水、含水层水、断层水、封闭不良的钻孔水、采空区形成的人工水体等。

矿井水质分析方法有多种，其中用得较多的是重量法、容积法和比色法。

重量法主要用于杂质含量较多的水样。

容积法适用于中等杂质含量的水样。

比色法适用于微量含量的水样。

1．大气降水为主要充水水源的涌水特征这里主要指直接受大气降水渗入补给的矿床，多属于包气带中、埋藏较浅、充水层裸露、位于分水岭地段的矿床或露天矿区。

其充（涌）水特征与降水、地形、岩性和构造等条件有关。

（1）矿井涌水动态与当地降水动态相一致，具明显的季节性和多年周期性的变化规律。

（2）多数矿床随采深增加矿井涌水量逐渐减少，其涌水高峰值出现滞后的时间加长。

（3）矿井涌水量的大小还与降水性质、强度、连续时间及入渗条件有密切关系。

2．以地表水为主要充水水源的涌水特征地表水充水矿床的涌水规律有：（1）矿井涌水动态随地表水的丰枯作季节性变化，且其涌水强度与地表水的类型、性质和规模有关。

受季节流量变化大的河流补给的矿床，其涌水强度亦呈季节性周期变化，有常年性大水体补给时，可造成定水头补给稳定的大量涌水，并难于疏干。

有汇水面积大的地表水补给时，涌水量大且衰减过程长。

（2）矿井涌水强度还与井巷到地表水体间的距离、岩性与构造条件有关。

一般情况下，其间距愈小，则涌水强度愈大。

其间岩层的渗透性愈强，涌水强度愈大。

当其间分布有厚度大而完整的隔水层时，则涌水甚微，甚或无影响。

其间地层受构造破坏愈严重，井巷涌水强度亦愈大。

（3）采矿方法的影响。

依据矿床水文地质条件选用正确的采矿方法，开采近地表水体的矿床，其涌水强度虽会增加，但不会过于影响生产。

如选用的方法不当，可造成崩落裂隙与地表水体相通或形成塌陷，发生突水和泥沙冲溃。

3．以地下水为主要充水水源的矿床能造成井巷涌水的含水层称矿床充水层。

当地下水成为主要涌水水源时，有如下规律：（1）矿井涌水强度与充水层的空隙性及其富水程度有关。