环境影响评价技术方法：水文地质图
　　水文地质图
　　水文地质图是反映某地区的地下水分布、埋藏、形成、转化及其动态特征的地 质图件，主要表示地下水类型、性质及其储量分布状况等，它是某地区水文地质调查、勘查研究成果的主要表示形式。水文地质图按其表示的内容和应用目的，可概 括为综合性水文地质图、专门性水文地质图和水文地质要素图三类。
　　（1） 综合性水文地质图。
　　反映某一区域内总的水文地质规律的为综合性水文地质图。以区域内的地质、 地形、气候和水文等因素的内在联系为基础，综合反映地下水的埋藏、分布、水质、水量、动态变化等特征，以及区域内地下水的补给、径流、排泄等条件。综合性水 文地质图的比例尺常小于1 ： 10万。
　　（2） 专门性水文地质图。
　　为某项具体目的而编制的为专门性水文地质图。如地下水开采条件图、供水水 文地质图、土壤改良水文地质图等。这类图的内容以水文地质规律为基础，同时又考虑应用目的的经济技术条件。专门性水文地质图多用大于1 ： 10万的比例尺。
　　（3） 水文地质要素图。
　　表示某一方面水文地质要素的为水文地质图。例如，水文地质柱状图、地下水 等水位线图、地下水水化学类型图、地下水污染程度图等。
　　①水文地质柱状图是指将水文钻孔揭示的地层按其时代顺序、接触关系及各层 位的厚度大小编制的图件。编制水文地质柱状图所需的资料是在野外地质工作中取得的，并附有简要说明。图中标明有钻孔口径、深度、套管位置、地层时代、地层 名称、地层代号、厚度、岩性和接触关系等信息，它含有含水层位置、厚度、岩性、 渗透性，隔水层的位置、岩性和厚度等水文地质信息。
　　②地下水等水位线图就是潜水水位或承压水水头标高相等的各点的连线图。 在专业水文地质图中，等水位线图既含有地下水人工露头（钻孔、探井、水井）和 天然露头（泉、沼泽）信息，还可能含有地层岩性、含水层富水性、地面标志物等信息。等水位线图主要有以下用途：
　　确定地下水流向：在等水位线图上，垂直于等水位线的方向，即为地下水的流向。
我来说两句 ()
考试热门下载
热门考试新闻
Copyright & 2007 - 2012
All Rights Reserved.
MSN: civilcn#163.com E-mail: 手机：当前位置： >>
永安水文地质报告
沁和能源集团有限公司永安煤矿矿井水文地质报告山西煤炭地质水文勘查研究院 二○一一年四月沁和能源集团有限公司永安煤矿矿井水文地质报告主 总 院编：潘会斌 工：杨 展长：张晓峰山西省煤炭地质水文勘查研究院二零一一年四月目第一章 绪录论........................................................................................................ 1第一节 目的和任务 ................................................................................................................. 1 第二节 位置及交通 ................................................................................................................. 2 第三节 煤矿生产建设情况 ................................................................................................... 8 第四节 周边煤矿及小窑 ..................................................................................................... 10 第五节 以往地质工作及水文地质工作 ......................................................................... 14 第二章 矿井地质......................................................................................................... 17 第一节 区域地质概况 .......................................................................................................... 17 第二节 矿井地质 ................................................................................................................... 21 第三章 煤 层......................................................................................................... 24第一节 含煤性 .......................................................................................................................... 24 第二节 可采煤层 ................................................................................................................... 24 第四章 水文地质......................................................................................................... 26 第一节 区域水文地质 .......................................................................................................... 26 第二节 矿井水文地质条件 ................................................................................................. 32 第三节 矿井充水因素分析及水害防治措施 ................................................................ 37 第四节 矿井涌水量预算 ..................................................................................................... 46 第五节 供水水源 ................................................................................................................... 47 第六节 对矿井开采水害影响程度和防治水工作难易程度的评价 ...................... 47 第七节 矿井水文地质类型 ................................................................................................. 48 第五章 3、15 号煤层带压开采条件分析 ............................................................... 51 第一节 煤层底板隔水岩柱特征 ....................................................................................... 54 第二节 断裂构造的水文地质意义 ................................................................................... 60第三节 矿山压力破坏影响分析 ....................................................................................... 64 第六章 带压开采安全性评价 ................................................................................... 67 第一节 突水系数的计算 ..................................................................................................... 67 第二节 带压开采危险区的划分 ....................................................................................... 70 第七章 防治水措施与建议 ....................................................................................... 71 第一节 古空及采空积水的防治措施 .............................................................................. 71 第二节 断层和陷落柱水害防治 ....................................................................................... 74 第三节 调整开采方法及工作面布置 .............................................................................. 78 第四节 采用工程手段加固隔水层 ................................................................................... 79 第五节 加强矿井防治水工作管理 ................................................................................... 79 第八章 结论及建议 .................................................................................................... 80 第一节 结 论 ......................................................................................................................... 80 第二节 建 议 ......................................................................................................................... 81附 图 目 录顺序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 图号 1 2 3 4 5 6 7-1 7-2 8-1 8-2 9 区域地质及水文地质图 矿井综合水文地质图 矿井综合水文地质柱状图 1-1′矿井水文地质剖面图 奥陶系灰岩水位等值线图 奥陶系灰岩顶面等值线图 3 号煤层底板隔水层厚度等值线图 15 号煤层底板隔水层厚度等值线图 3 号煤层底板突水系数等值线及带压开采安全分区图 15 号煤层底板突水系数等值线及带压开采安全分区图 3 号煤层充水性图 图 名 比例尺 1：：0 1：00 1：00 1：00 1：00附 表 目 录附表一 揭露奥灰钻孔情况一览表 附表二 钻孔抽水试验综合成果表 附表三 Zk8-1 煤层底板隔水岩柱岩性及厚度成果表附件目录 1、 《报告》评审意见及评审专家名单 2、编制单位资质证书 3、采矿许可证书 4、煤炭生产许可证书第一章第一节绪论目的和任务2009 年山西省煤炭资源整合，沁和能源集团有限公司永安煤矿为单 独保留矿山，是晋城沁和能源集团有限公司下属煤矿。山西省国土资源 厅颁发新采矿许可证，批准开采 3#～15#煤层，井田面积 3.8587km2，生 产规模由 45 万 t/a 扩大到 60 万 t/a。 井田位于原阳城矿区町店（详查）勘探区内。华北煤田地质局调查 队、144 队、114 队、山西省煤炭地质公司、晋城市煤田地质勘探队等单 位先后进行过煤田概查、普查和详查以及相关地质报告编制工作，历经 多次地质勘查工作，研究程度较高，但在历次勘探中，投入的水文地质 工作量较少，对井田内的水文地质情况了解的不够。在近年来该矿的生 产过程中，发现井田水文地质情况较为复杂。为全面系统的分析整理现 有各类地质及水文地质资料，评价矿井水文地质类型和带压开采条件， 2011 年 4 月，沁和能源集团有限公司永安煤矿委托山西煤炭地质水文勘 查研究院对本井田进行水文地质评价，山西煤炭地质水文勘查研究院组 织有关技术人员对井田内的前期勘查工作及矿井建设中的矿井地质及水 文地质工作进行全面分析总结，编制完成了《沁和能源集团有限公司永 安煤矿矿井水文地质报告》 为矿井安全生产及下一步矿井防治水工作提 。 供切实依据。 根据双方签定的协议和《煤矿防治水规定》等相关规定，确定本次 工作的主要任务是：以以往地质工作及矿井生产建设中补做的基础地质1工作等成果为基础，结合井田内勘探孔资料和周边相邻生产矿井资料， 从矿井水文地质条件、井巷充水因素、含水层性质、富水性、补给条件、 涌水量等方面对矿井水文地质类型及带压开采条件进行综合分析和评 价。 本次工作的主要任务为： 1、对本矿矿井水文地质类型进行划分。 2、对矿井带压开采条件进行分析，并提出相应的防治措施。 3、编制矿井综合水文地质图、矿井充水性图、矿井综合水文地质柱 状图、矿井水文地质剖面图、带压开采安全性分区图等图件。 主要依据为： （1） 《煤矿防治水规定》 （国家安全生产监督管理总局 2009.12） （2） 《煤矿防治水规定释义》 （国家煤矿安全监察局 2009.12） （3） 《煤矿安全规程》 （国家煤矿安全监察局 2010.3） （4） 《井下探放水技术规范》 （MTT632-1996） （5） 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》 （煤行管字[2000]第 81 号） 。 （6）2009 年 4 月，晋城市煤田地质勘探队编制的《沁和能源集团 有限公司永安煤矿生产矿井地质报告》 。 （9）矿方提供的采掘工程剖面图。 （10）矿方提供的其他资料。第二节一、井田位置与交通2位Z及交通该井田位于沁水县城东南约 60km 处的嘉峰镇永安村附近， 其地理坐 标为东经 112°27′11″～112°28′33″，北纬 35°32′59″～35° 34′48″。2009 年 11 月 6 日，山西省国土资源厅为该矿换发采矿许可 证，证号为 C，批准开采 3#～15#煤层，生产规 模为 60 万 t/a， 井田面积 3.8587km2。 #煤层井田范围由表 1-1 拐点坐标 3 连线圈定, 9#、15#煤层井田范围由表 1-2 中拐点坐标连线圈定（1980 西 安坐标系，6 度带） 。批准开采深度标高：564.971m～299.971m。表 1-1 点 号 1 3 5 7 9 11 133#煤层井田范围拐点坐标 点 号 2 4 6 8 10 12 14 国家 6°带坐标 X
国家 6°带坐标 X
表 1-2 点 号 1 3 5 79#、15#煤层井田范围拐点坐标 点 号 2 4 6 8 国家 6°带坐标 X
国家 6°带坐标 X
3沁和能源集团有限公司永安煤矿位于沁水县东南部嘉峰镇永安村 附近， 西北距沁水县城约 60km。 侯马～月山铁路从井田东部约 3km 处通 过，嘉峰站距井田 4km 左右，阳城～端氏公路从井田东部外自南向北穿 行。煤炭经侯月铁路可发往全国各地，矿井地理位置优越，交通较为便 利（详见交通位置图） 。4图 1-2-1 交通位Z图5二、自然地理 （一）地形地貌 井田地处太行山南段西侧，地貌属剥蚀、侵蚀低山区。井田内沟谷 纵横，沟谷及山梁总体走向北西，总的地势为西北高、东南低。地形最 高点位于井田西北，地面高程 773m，最低点位于井田东南部的张沟，地 面高程 595.94m， 最大相对高差 177.06m。 区内大面积覆盖第四系上更新 统黄土，沟坡处基岩出露，松树、灌木丛生，地表植被覆盖率 20～40%。 （二） 、气象水文 沁水县属暖温带季风气候，大陆性气候特征明显。四季分明，冬长 夏短，雨热同季，季风强盛。春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽 宜人， 冬季气候寒冷。 根据沁水县气象台多年观测资料( 年)： 多年平均气温为 10.3℃，一月份最冷，平均气温－4.8℃，极端最低温 度为 1958 年 1 月 16 日的－19.9℃；七月份最热，平均 23.3℃，极端最 高温度为 1966 年 6 月 22 日的 37.8℃。 多年平均蒸发量为 1820mm， 无霜 期 173 天。冬季多西北风，夏季多南风，最大风力 10 级；最大冻土深度 0.61m。 多年平均降水量 643.7mm，年最大降水量为 986.3mm（1958 年） ，最 小降水量 357.4mm（1965 年） ，最大 7 日降水量为 411.8mm(1982 年 7 月 29 日至 8 月 4 日)，日最大降水量 220.5（1982 年 8 月 1 日-2 日） ，时最 大降水量 60.6mm，10 分钟最大降水量 34.5mm。降水量年内分配极不均 匀， 至 9 月份的降水量占全年降雨量的 55%左右， 6 因此汛期是造成地质6灾害的关键时期。 井田内河流属黄河流域沁河水系芦苇河。 芦苇河：沁河较大的支流之一。它发源于沁水县张村乡的石沟河， 流经沁水县张村、阳城县羊泉、芹池、町店、八甲口等地，在润城镇汇 入沁河。芦苇河全长 49km，其中阳城县境内长度为 38.8km，流域面积 291.3km2，河床平均宽度约 180m，年迳流总量为 1501 万 m3，最大洪峰流 量 1500m3/s。该河从矿区西南部约 3km 处由西向东流过，在矿区一带， 河床宽约 80～150m，河水呈黑色，水面宽约 3～15m，水深 0.1～0.3m。 矿区内河谷属芦苇河支沟―张沟， 均属季节性河沟， 平时干涸无水， 雨季有短暂洪流。主、副斜井均位于张沟支沟中，井筒口标高高出当地 河沟最高洪水位线 3m 以上。 （三） 、地震 据历史记载及地震台网监测，上世纪 70 年代之前，晋城地区共发生 过 5 级以上地震 1 次，5 级以下地震 44 次，最大地震是 1303 年 9 月发 生在高平的 5.5 级地震。根据《建筑抗震设计规范》GB5《中 国地震动参数区划图》GB，该地区地震动峰值加速度和地震 动反应谱周期分别为 0.05ｇ和 0.45s。根据国家地震局 1:400 万《中国 地震综合等震线图》 ，本区地震设防烈度为 6 度区。7第三节煤矿生产建设情况沁和能源集团有限公司永安煤矿属单独保留煤矿。 始建于 1954 年， 性质属县办煤矿，1956 年正式投产，设计能力 9 万 t/a；采用斜井开 拓， 开采一水平 3#煤层， 标高 470m。 采煤方法 1956 年为房柱式采煤法， 爆破落煤，木柱支护，回采率低。1981 年由于管理不善，曾发生瓦斯 爆炸事故，造成人员伤亡，影响生产。1990 年进行 9～30 万 t/a 改扩 建设计，利用井田南部原主井改为副井，重新在井田东北部开拓一主 斜井，在后期工程中，又在井田北部五里庙开凿一眼立井作为回风井。 2007 年 12 月 10 日由山西省国土资源厅换发采矿许可证，证号为 3，批准开采 3#、9#、15#煤层， 井田面积 3.8586km2，载 明生产规模 45 万 t/a；2008 年 1 月 20 日山西省煤炭工业局换发煤炭 生产许可证，证号为 ，批准开采 3#煤层，开拓方式为斜 井开拓，生产能力 45 万 t/a，采煤工艺为炮采，有效期 2008 年 1 月 20 日至 2018 年 1 月 31 日；2009 年 10 月 23 日，山西省煤炭工业局批 准变更采煤工艺，由炮采变更为高档普采；2010 年 4 月 13 日山西煤矿 安全监察局为该矿换发了安全生产许可证，编号为(晋)MK 安许证字 [2010]GW007。 2009 年 11 月 6 日由山西省国土资源厅换发采矿许可证，证号为 C，批准开采 3# 、9# 、15# 煤层， 井田面积 3.8587km2，载明生产规模 60 万 t/a；2010 年 12 月 22 日山西省煤炭 工业局换发煤炭生产许可证，证号为 ，批准开采 3#煤层，8开拓方式为斜井开拓，生产能力 60 万 t/a，采煤工艺为高档普采，有 效期 2010 年 12 月 22 日至 2014 年 12 月 31 日； 2010 年 11 月 19 日山 西煤矿安全监察局为该矿换发了安全生产许可证，编号为(晋)MK 安许 证字[2010]GW007Y1B1，许可范围为煤炭开采，有效期限 2010 年 11 月 19 日至 2011 年 11 月 6 日。 矿井采用斜井开拓，2008 年以来井下布置有三条大巷，即皮带运 输大巷、材料运输大巷和回风大巷，井下布置有一个 3210 下分层高档 普采工作面，采用走向长壁分层后退式机械化的采煤方法，伪顶随采 随落，直接顶为泥岩或粉砂岩，全部垮落法管理顶板，采用中央边界 式通风，皮带运输，无极绳运料，箕斗串车提升，机械排水。该矿井 采用斜井开拓，布置有主斜井、副斜井、回风立井、安全出口各一个 （表 1-3） 。井田内 3#煤层目前除去矿界、村庄等保安煤柱外，可采储 量已近枯竭，9#煤层不可采，15#煤层未采，无小煤矿开采。 矿井建有独立完善的排水系统，矿坑各处涌水集中排放到主水仓 后，再排到井上水处理站。井下实际正常涌水量为 340.8m3/d，最大涌 水量为 758.4m3/d。矿井井下中央水泵房设有主、副水仓，其中主水仓 容量约为 600m3，副水仓容量约为 700 m3，总有效容量 1300m3。泵房配 有三台 D85―45×5 型水泵，两趟管径为 108*4mm 水管。采区泵房设有 800m3 水仓一个， 配置三台 80D-30*10 型水泵， 敷设两趟管径为 108*4mm 水管。2011 年 1 月 21 日进行了主排水泵的常规检验。9表 1-3井口 坐标 (X/Y)
高程 (m)永安煤矿矿井井筒特征表方位 坡度 长度 (m) 347 井筒形状 净断面 2 （m ） 12.7主斜井660.20356°25°三心拱形副斜井620.70350°22°126半圆拱形7.9回风立井 安全出口 斜井738.90308°55′57″90°285圆形12.56631.20300°22°250三心拱形5.4第四节周边煤矿及小窑该井田周边相邻六座矿井，东北为山西晋煤集团沁水永安煤业有 限公司，东南为山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司，西南与山西 阳城芦河煤业有限公司张沟井口井田相邻，西为山西金海能源有限公 司阳城大宁金海煤矿井田，北西为沁水五里庙煤业有限公司（现整合 到晋煤集团永安煤业） ，北东部为晋煤集团寺河煤矿井田。现简要介绍 如下： 1、山西晋煤集团沁水永安煤业有限公司 位于井田东北边界外, 该矿始建于 1985 年，1986 建成投产，2008 年 12 月省国土资源厅换发采矿许可证，证号为 7，核定 生产能力 210kt/a，斜、立井综合开拓，开采 3#煤层，面积 1.2504km2， 中央并列式通风，走向长壁式炮采，采用悬移支架支护，全部垮落法 管理顶板，刮板机输送，皮带运输，矿井一般涌水量不大，机械排水，10属高瓦斯矿井。1995 年曾越界开采永安井田，后经国土部门调整，重 新核发采矿证，部分采空区仍位于永安井田内，按小窑破坏区对待。 2、山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司 位于井田东南边界外,始建于 1976 年，1978 年投产。2009 年 11 月 7 日 省 国 土 资 源 厅 换 发 采 矿 许 可 证 ， 证 号 为C ， 批 准 开 采 3#-15# 煤 层 ， 井 田 面 积 为 2.488km2，矿井正在进行 60 万 t/a 升级改造。该矿为斜井开拓，走向 长壁分层炮采，采用悬移支架支护，全部垮落法管理顶板，刮板机输 送，皮带运输，中央并列式通风，机械排水，属高瓦斯矿井。矿井正 常涌水量为 200m3/d，最大涌水量为 380m3/d。 3、阳城县芦河煤炭有限公司张沟井口 位于井田西南端边界外,为阳城县町店镇办煤矿,始建于 1982 年 4 月，于 1984 年 10 月建成投产，属町店镇镇办集体企业。2006 年 10 月 25 日 ， 山 西 省 国 土 资 源 厅 颁 发 的 采 矿 许 可 证 ， 证 号 为 2，批准开采 3#煤层，矿区面积 1.9214km2，生产规模为 150kt/a。采用斜井开拓，中央并列式通风，长壁分层炮采，全部跨落 法管理顶板，木棚支护，主运输大巷为无极绳循环绞车矿车运输，回 采工作面为刮板运输机运输，机械排水，属瓦斯突出矿井。矿井水源 主要来自 3#煤层采空区积水，采空区位于井田东北部，和永安煤矿采 空区相邻，井底建有主、副水仓，主水仓容量为 200m3，副水仓容量为 100m3，矿井一般涌水量 90m3/d，最大可达 120m3/d。114、山西金海能源有限公司阳城大宁金海煤矿 与本井田西北部相连，采矿许可证号为 ，设计生产 能力 4500kt/a，井田面积为 53.69km2，该矿正在筹建。 5、沁水五里庙煤业有限公司 位于井田北西部边界外,现整合到晋煤集团永安煤业有限公司。 2006 年 10 月省国土资源厅换发采矿许可证，证号为 C2， 核定生产能力 210kt/a，面积 0.8519km2，斜、立井综合开拓，开采 3# 煤层，中央并列式通风，走向长壁炮采，采用悬移支架支护全部垮落 法管理顶板，刮板机输送，皮带运输，一般矿井涌水量不大，机械排 水，属高瓦斯矿井。未开采区主要分布在井田东北部和西部。12图 1-4-1四邻关系图6、晋煤集团寺河煤矿 位于井田北东部边界外,该井田跨阳城、沁水两县，1996 年 12 月1330 日正式开工建设，全井田面积为 91.2km2，可采煤层为 3#、9#、15# 煤层，为斜井分盘区开拓，综合机械化开采，采用分区式通风，开采 方法为一次采全高长壁采煤法，全部垮落法管理顶板，属高瓦斯矿井。 据调查，周边矿井以往开采时未曾发生过井下突水事故。第五节以往地质工作及水文地质工作一、以往勘查地质工作 井田位于原阳城矿区町店（详查）勘探区内，在阳城矿区上黄崖 井田精查勘探区东部 A+B 级储量区内。 1957 年，华北煤田地质局调查队完成晋城―阳城 1：50000 地质填 图，并提交了概查报告。1959 年原 152 队在上述填图范围浅部普查勘 探后，提交了沁水煤田阳城矿区普查地质报告，施测了 1：10000 地形 地质图，1962 年复审降为概查。 山西煤田地质勘探 144 队于 1975 年 8 月提交了阳城矿区町店（详 查） 勘探区地质报告， 在永安煤矿井田范围内施工钻孔 3 个(120、 124、 125)，完成钻探进尺 912.43m，范围外 1 个（119） ，完成钻探进尺 177.29m；1977 年 12 月提交了《山西省沁水煤田阳城矿区上黄崖井田 精查勘探地质报告》在永安煤矿井田范围内施工钻孔 3 个 ， （2041、 2051、 2069） ，完成钻探进尺 1067.88m，范围外 2 个钻孔（） ，进 尺 826.03m。山西煤田地质勘探 144 队
年先后在永安煤矿 井田范围内施工钻孔 6 个，总计钻探进尺 1980.31m，各钻孔均进行了 测井，范围外 3 个，总计钻探进尺 1003.32m。141996 年由山西煤田地质勘探 114 地质队提交《永安煤矿地质报 告》 ，提交的井田工业储量为 3290.7 万吨，井田面积为 4.6km2。 2003 年 4 月由山西省煤炭地质公司提交《山西省晋城沁和煤业有 限公司永安煤矿生产矿井地质报告》，提交的井田工业储量为 3205 万 吨，井田面积为 3.8586km2。 2009 年 4 月晋城市煤田地质勘探队编制的《沁和能源集团有限公 司永安煤矿生产矿井地质报告》 ； 上述普、详、精查各阶段在井田内（包括井田边界钻孔）共施工 钻孔 6 个，并完成了其它相应的地质工作量。 以往地质勘查工作为沁和能源集团有限公司永安煤矿的开采提供 了基础性资料，如可采煤层、煤层厚度、埋深、顶底板岩性特征等。 经过开采验证，以往地质勘查成果基本与实际情况相符，地质可靠程 度较高。二、矿井地质工作及水文地质工作 该矿自建井以来，积累了一定的矿井地质与矿井水文地质资料， 经分析资料真实可靠，能够为本次报告参考使用。 1.井巷测量 为了随时掌握生产进度和便于开采规划，对井田和井下巷道进行 了详细测量。井口和主要巷道用 J2 经纬仪和 NTS352 全站仪进行了实 测，次要巷道采用半仪器法进行了简单测量，并将测量成果、工程进 度、停头位置及时绘制在采掘工程平面图和井上下对照图上，并将采15掘进度及采空区及时绘制在采掘工程平面图和井上下对照图上，为井 下煤层开采设计规划提供了依据。 2.地质现象编录 本次报告利用以往地质报告中 3 号煤层井下见煤点的厚度、结构， 将其标注于采掘工程平面图上，为报告编制提供了可靠的地质依据。 3.水文地质观测 对井下涌水量及涌水部位进行了观测分析，并根据涌水量情况及 时向地面抽排，保证了井下安全生产。 4.瓦斯监测 整合矿界内原先各矿鉴定均为高瓦斯矿井，已建立健全了瓦斯实 时监测监控系统，按安全规程分别测定了井下瓦斯含量、瓦斯涌出量。 认真监测井下瓦斯含量变化，做好通风工作，并按照有关要求进行年 度瓦斯等级鉴定，为防范瓦斯事故，确保矿井安全生产提供了保障。 5.煤质化验 对 3 号煤的工业指标、煤尘爆炸性、自燃倾向性做了相应的化验， 为了解本井田的煤层、煤质情况提供了详实的资料。 总之，在生产过程中做了一定的矿井地质工作和矿井水文地质工 作。今后还需进一步做好这方面的工作，认真总结经验，重视和搞好 矿井地质编录工作，积极为矿井的安全生产提供更多更有效的服务。16第二章第一节一、区域地层矿井地质区域地质概况根据区域地质资料，沁水县地层由老到新为中元古界震旦系，古 生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界三叠系及新生界第四 系地层。区域地层分布特征见表 2-1-1。 二、区域构造 井田位于沁水构造盆地南端，地层总体向北倾伏。沁水构造盆地 是山西省最大的四级构造单元，总体呈北北东向展布。 沁水盆地是一个被断裂包围的断块，主体部分出露二叠系和三叠 系，周边翘起，出露下古生界地层。沁水盆地形成于中生代，是受水平 挤压形成的凹陷。相对周边构造单元来说，沁水盆地比较稳定，变形强 度由边缘向内部减弱，盆地主体部分发育开阔的北北东向短轴褶曲，两 翼岩层倾角一般小于 20 度，边缘断裂多为逆冲性质，尤其是东西两侧 均向外侧逆冲，突出了水平挤压的特征。沁水盆地东侧以晋（城）－获 （鹿） 断裂带与太行山隆起相接， 该断裂在山西省内延伸超过 320 公里， 总体走向 NNE，有迹象表明该断裂带生成时间较早，中生代燕山运动中 又有活动，表现为地层由东向西的逆冲。由于变形强度和后期隆起被剥 蚀改造的差异，晋获断裂带表现为分段特征。黎城以北基岩露头区，逆 断裂保存良好，变质基底就逆冲于下古生界之上。黎城以南线性构造仍17十分清楚，南段庄头断层至晋城之间出露为由古生界组成的线性褶皱， 而白马寺断层即是其组成部分。 本井田位于沁水煤田盆地南缘。本区的区域地层出露较全，由老到 新为古生界寒武系、奥陶系、石炭系、中生界，新生界和第四系地层。18沁 水 县 地 层 情 况 表界 新 生 界 系 第 四 系 统 全新统 上更新统 中更新统 二 段 中统 中 生 界 三 叠 系 下统 刘家沟组 石千峰组 三 段 二 段 一 段 T1l P2sh P2s3 P2s2 P2s1 P1x P1s 464-484 201-217 117-137 113-171 156-191 34..9 67.25 二马营组 一 段 组 段 符号 Q4 Q3 Q2 T2e2 T2e1 T1h 厚 度 0-39 0.5-34 5-37 89-107 149-161 223-231 岩 性 描 述 浅黄、灰黄色砂砾石、砂、亚砂土及粘土互层。 上部：浅黄色黄土状粉土、粉质粘土；底部浅黄色砂砾石。 浅综红色亚粘土夹透镜状砂砾石及褐红色古土壤层。表 2-1-1分布情况 东峪、樊庄、 龙渠河一带， 县河、沁河、 端氏河一带 樊村河信王必 杨家河一带和尚沟组黄绿色厚层状细粒、中粒长石砂岩与紫红色泥岩互层；底部呈巨厚层状达 30 余米，地貌上形成陡坎。 顶部：泥岩或粉砂岩；上部：黄绿色薄－厚层状细粒长石砂岩，夹粉砂岩； 中部：褐红色 砂质泥岩夹长石砂岩、粉砂岩；下部：黄绿色中厚层状细粒长 石砂岩夹灰绿、综红色页岩、紫红色泥岩薄层。 棕色细粒长石砂岩与紫红色页岩、泥岩互层。 棕色细粒长石砂岩夹紫色页岩及数层同生砾石，砂岩中常含园度极好的“砂 球” 。 黄绿色厚层状长石砂岩与紫红色泥岩、页岩互层，近顶部常有透镜状淡水灰 岩，泥岩中普遍含钙质团块。上 古 生 界上统 二 叠 系 上石盒子组下石盒子组 下统 山西组十里、柿庄、 固县、郑村、 胡底、樊庄、 杏黄、紫色砂岩、砂质泥岩，顶部夹透镜状燧石，上部具一层安山质凝灰岩。 必底、郑庄、 王寨、 黄、杏黄色为主，少量紫红色泥岩、砂质泥岩、页岩、砂质页岩及黄绿色砂 樊村河、 杏峪、下川、 岩。底部常为一层黄白色厚层状含砂粗粒砂岩。 黄、杏黄色泥岩、砂质泥岩、页岩及砂岩，夹一至两层杂色含鲕粒锰铁质铝 城关、中村、 土沃、张村等 土页岩或一至两层透镜状锰铁矿。 黄绿、杏黄色页岩、砂质页岩及砂岩，近顶部平一至二层杂色含鲕粒锰铁质 大部分地区 铝土页岩或一至二层透镜状锰铁矿。 上部灰色砂质页岩、页岩及砂岩，含煤层（香煤等） ；下部灰色页岩、砂质页 岩夹燧石层、二至三层薄煤。19沁 水 县 地 层 情 况 表界 上 古 生 界 系 石 炭 系 奥 陶 系 统 上统 中统 组 太原组 本溪组 峰峰组 中统 上马家 沟组 下马家沟 组 亮甲山组 冶里组 凤山、长 山、崮山组 张夏组 寒 武 系 中统 徐庄组 毛庄组 下统 中 元 古 界 震 旦 系 汝 阳 群 馒头组 北大尖组 白草坪组 段 符号 C3t C2b O 2f O 2s O 2x O1 ∈3 ∈2z ∈2x ∈2m ∈1m Zbd Zd 厚 度 57.-37.52 50-114 223-260 82-92 61-209 98-154 132-209 96-133 32-42 39-69 118-460 68-217 岩 性 描 述续表 2-1-1分布情况 中村、 下川与 翼城交界和 土沃、 台亭以 东地带 下川大部地 区和土沃、 唐 坪一带下 古 生 界下统 上统上部灰色细粒砂岩、页岩夹二至三层灰岩及煤层（半香煤等） ；中部二至三层灰 岩、页岩及煤层（臭煤等） ；下部褐灰色铝土岩，粘土岩夹煤线及透镜状灰岩或 燧石层；底部灰白色石英砂岩。 黄绿及褐灰色粘土岩、铝土岩、偶夹砂岩、煤线；底部山西式铁矿。 上部灰黄色泥岩夹泥质白云岩、泥质灰岩，角砾状白云质灰岩；中部浅灰色中厚 －厚层状泥质灰岩夹少许灰岩；下部灰黄色薄层状泥灰岩及质纯灰岩。 上部灰色薄－厚层状含泥质白云岩夹灰岩； 中部青灰、 灰黑色中厚－巨厚层状灰 岩，豹皮状灰岩；下部薄层状泥灰岩，角砾状泥灰岩。 青灰色中－巨厚层状白云岩，白云质纯灰岩；下部灰黄色薄层状泥灰岩，角砾状 泥灰岩。 浅灰色中厚－巨厚层状白云岩，含燧石条带及结合白云岩。 底部二至三层厚仅十 余厘米的黄绿色页岩。 中厚－厚层状结晶白云岩，下部薄层状泥质条带细晶白云岩夹竹叶状白云岩。下川小河湾 至东川一带上部薄－巨厚层状鲕状白云质灰岩；中部厚－巨厚层状鲕状灰岩；下部厚－巨厚 层状灰岩；底部薄层泥质灰岩、鲕状灰岩夹紫红色页岩。 上部中厚－厚层状灰岩、 豆鲕状灰岩夹紫红色页岩；中下部紫红色页岩夹中厚层 状致密灰岩、薄层状细砂岩。 紫红色薄层状含白云母小片泥岩、页岩夹薄层状、透境状灰岩；顶部青灰色厚－ 巨厚层状结晶灰岩。 灰黄色薄层状灰岩、泥页岩夹薄－中厚层状泥质灰岩，泥质白云岩，顶部夹少许 竹叶状灰岩。底部白云岩、白云质石英砂岩。 中上部紫、 紫红色中厚－厚层状中粗粒石英岩状砂岩夹三层白色巨厚层状石英岩 下 川 舜 王 坪 状砂岩； 下部浅紫色中厚层状石英岩状砂岩与紫红色页岩互层； 底部紫红色厚－ 一 带 与 垣 曲 巨厚层状中粒石英岩状砂岩。 交界处 紫红、 紫、 暗紫灰、 砖红色泥岩、 砂质泥岩夹浅紫色薄－中厚层状石英岩状砂岩。 上部夹粘土质白云岩一层。20第二节一、地层矿井地质矿区地表大部分被第四系黄土覆盖。零星出露二叠系上统上石盒 子组，二叠系下统下石盒子组、山西组和石炭系上统太原组、中统本 溪组及奥陶系地层呈埋藏型。现将矿区内钻孔揭露及地表出露地层由 老至新分述如下： 1、奥陶系中统 （1）上马家沟组(O2s) 井田东部永安村深水井揭露厚度 207.98m。岩性主要为灰、深灰色 巨厚层状石灰岩夹薄层泥质灰岩、泥质灰岩。裂隙较发育。 （2）峰峰组(O2f) 埋藏于井田深部，为煤系地层的基底。主要为深灰、黑灰色厚层 状石灰岩、泥质灰岩组成，顶部含星散状黄铁矿及其结核。井田内勘 探钻孔揭露最大厚度 16.7m，永安村岩溶深井揭露厚度 66.91m。 2、石炭系(C) （1）中统本溪组(C2b) 本组厚度 4.0～37.52m，平均厚 12.53m，厚度变化大。岩性主要 为灰色泥岩、砂质泥岩及浅灰色粘土质泥岩，局部鲕粒发育，底部一 般有一层铁质粉砂岩或铁质泥岩，与下伏奥陶系地层呈平行不整合接 触。21（2）上统太原组(C3t) 连续沉积于下伏本溪组之上，为一套海陆交互相含煤建造，井田 主要含煤地层之一，主要以深灰～灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、 泥岩、煤层及石灰岩为主。其中含煤 10 层，以下部煤层发育较好，发 育有石灰岩、泥灰岩 8 层，其下部灰岩稳定且厚度较大，底部以 K1 砂 岩与下伏地层呈整合接触。本组厚度 57.95～131.67m，平均 92.05m。 3、二叠系(P) （1）下统山西组(P1s) 为一套陆相碎屑岩含煤地层，井田主要含煤地层之一，连续沉积 于下伏太原组之上。主要由灰色粉砂岩、浅黄色中细砂岩、深灰色砂 质泥岩、泥岩及煤层组成，一般含煤 1～2 层，以石英砂岩（K7）与太 原组分界，本组地层厚度 41.57～56.16m，平均 47.89m。 （2）下统下石盒子组(P1x) 本组厚 57.72～93.71m，平均 71.17m。主要由黄绿色、浅灰色砂 岩，灰绿色、浅灰色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。顶部为浅灰色、 夹红褐色斑，含大量菱铁矿球粒及黄铁矿团块的泥岩，俗称“桃花泥 岩” ，上部和下部为中细粒砂岩和粉砂岩，间夹泥岩，含大量菱铁矿鲕 粒，底部以 K8 砂岩与下伏地层呈整合接触。 （3）上统上石盒子组(P2s) 主要出露于矿区东、西两侧沟坡上，其上部层段被剥蚀，本井田 钻孔揭露最大厚度为 146.00m，仅存有下部地层，岩性主要为砂岩夹杂22色泥岩，为灰绿色、黄褐色砂岩,局部夹紫色泥岩与灰绿色、灰白色砂 岩层，局部泥岩中含菱铁质结核，中上部夹铁质砂岩及锰铁质结核。 与下伏下石盒子组呈连续沉积。 4、第四系中、上更新统(Q2+3) 井田内分布广泛，主要为浅红色砂质粘土，上部为黄灰色，含钙 质结核；下部夹砂砾层。厚 0～50.20m，平均 25.00m。与下伏地层呈 角度不整合接触。 二、构造 井田内以宽缓的褶曲为主要构造形迹，褶曲轴向近南北向，地层 走向北东向，岩层倾角 4～6°。井田断层不发育，未见陷落柱和岩浆 岩体。 张沟背斜：轴向近南北，背斜轴位于井田东部，井田大部分处在 背斜的西翼，井田内延伸长度 2500m，产状平缓，两翼岩层基本对称， 倾角 4～6°。 综上所述，该井田构造条件简单，为宽缓的褶曲构造，地层较平 缓，井田构造属简单类。23第三章煤层第一节 含煤性井田主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，二 者合计地层平均总厚 139.94m，共含煤 12 层，煤层平均厚度 12.29m， 含煤系数为 8.8%。其中批采的 3 号、15 号煤层平均总厚 9.31m，含煤 系数为 6.65%。 山西组地层厚度 41.57～56.16m，平均厚度 47.89m，共含煤 2 层， 自上而下编号分别为 1 号、3 号煤层，含煤平均总厚 6.63m，含煤系数 13.8%。其中 1 号煤层位于本组顶部，层位不稳定，不可采，不具工业 价值； 号煤层位于本组下部， 3 厚度大且稳定， 是该井田主要可采煤层。 太原组地层厚度 57.95～131.67m，平均总厚 92.05m，共含煤 10 层，自上而下编号分别为 5、7、8-1、8-2、9、10、11、12、13、15 号煤层，煤层平均总厚 5.66m，含煤系数 6.1%，其中 15 号为全井田稳 定可采煤层，9 号煤零星可采，其余均属不可采煤层。第二节# #可采煤层矿区内可采煤层有 3 、15 ，共 2 层煤，其余为零星可采或不 可采煤层。可采煤层特征见表 3-2-1。（1）3#煤层：赋存于山西组的下部，全区稳定可采，为该矿现开 采煤层， 煤层埋深一般 80～310m， 底板标高 410～560m。 煤层厚 6.23～ 6.66m，平均 6.43m，夹矸 1～4 层，结构中等，伪顶为泥岩，直接顶为24泥岩或粉砂岩，厚度 2.56～8.24m，老顶为砂质泥岩或中细砂岩，厚度 0～5.55m，平均 4.24m。底板为泥岩或粉砂岩，厚 5.62～8.92m，平均 7.49m。 （2） #煤层： 15 位于太原组一段顶部， 上距 3#煤底 75.94～86.74 m， 平均 79.92m，煤层埋深一般 160～390m，底板标高 300～480m。煤层厚 1.65～2.90m，平均 2.12m。一般含夹矸 0-3 层，结构简单～复杂，煤 层伪顶为泥岩、局部为炭质泥岩，厚度 0～0.20m，直接顶、老顶为 K2 石灰岩，石灰岩厚度 7.16～12.19m，平均 9.26m。属全区稳定可采煤 层。可采煤层情况一览表煤层 编号 煤层厚度（m） 煤层间距(m) 最小-最大 平均 6.23-6.66 6.43 1.65-2.90 太原组 15#表 3-2-1含夹 矸层 数 1-4 泥岩 粉砂岩 砂质 泥岩 泥岩 粉砂岩 泥岩 砂岩 灰岩 顶板 岩性 底板 岩性层位最小-最大 平均稳定程度及 可采情况山西组3#79.94-86.74 79.92全区稳定可采2.12全区稳定可采0-425第四章第一节水文地质区域水文地质井田地表河流属黄河流域沁河水系。沁河是晋东南最大的河流，发 源于长治市沁源县霍山东麓的二郎神沟，由河南省济源市五龙口出太 行山，于武涉县南侧嘉应关注入黄河。干流全长 485 km，流域面积 13532km2。沁河流域以石质山区为主，土质山区次之，干流河道大部分 为砂岩地层，水量渗漏较少。井田内无地表水体，雨季降水沿沟谷向沁 河水系支流芦苇河排泄。 井田位于沁水盆地南缘太行山复背斜西翼，沁水复向斜东翼，晋 获褶断带西侧，所处区域水文地质单元为二叠系碎屑岩分布区和低山 丘陵水文地质区，井田所在地处在奥陶系岩溶水延河泉域径流区。延 河泉是我省少数的几个岩溶大泉之一，位于阳城县马山村沁河河谷西 侧，是沁河河谷近 20km 范围内一系列泉群出露地的最大露头。据 1982 ―1989 年监测资料，多年平均流量为 3.39 m3/s，最大流量 6.32 m3/s （ ） ，最小流量 2.36 m3/s（） ，泉水出露高程为 463.33m。 延河泉域是一个从补给、径流到排泄的完整的地下水流域，主要 含水层为中奥陶厚层状石灰岩，沁水向斜使泉域地层构成南部向北， 东西两侧向中间倾斜的储水构造。 东部边界：分南、北两段。南段以晋获褶断带与三姑泉为界，该 段晋获褶断带由一组压扭性断裂及侧转的背斜组成呈北北东走向与地 表分水岭一致；北段与丹河和沁河地表分水岭一致，地表出露石炭、26二叠系地层，下伏中奥陶统灰岩含水层，是一个可移动的地下分水岭， 局部导水。 西部边界：以沁河与汾河地形分水岭为界，海拔 m，由 于断层作用，使断层西侧长城系砂页岩与东侧寒武、奥陶系含水层接 触，形成阻水边界。 北部边界：位于东沟-朝阳地-嘉峰镇-贾寨村一线，地表分布二叠 系、三叠系沙泥岩，寒武系、奥陶系碳酸盐岩埋深 380－450m，岩溶地 下水处于滞留或缓流状态，并由于沿寺头等两条断层形成地堑，使煤 系地层与奥陶系碳酸盐岩接触，起到阻水作用，为阻水边界。 南部边界：与地表分水岭一致，沿衙道-范洼-双窝沟-西交-阳坡小河湾一线，地面分布长城系及下寒武统隔水岩层，为一阻水边界。 以上划定延河泉域范围，包括阳城县及泽州县西部和沁水县南部， 面积 2765km2，其中可溶岩裸露区面积 （图 4-1）。一、区域内主要含水层 区域内主要含水层地下水(按含水介质分)有：松散岩类含水岩组、 碎屑岩类含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐类含水岩组、碳酸盐类含水岩组。 1、松散岩类含水岩组 含水岩组主要为第四系松散沉积物，呈带状分布于沁河及其支流， 由砂质粘土夹砂及卵砾石组成，厚 5－40m。富水性因地而异，河谷区 一般中等～强，单位涌水量 q=0.2－11.8L/s?m；丘陵山区富水性一般27较弱，单位涌水量多小于 0.1L/s?m。 该类水主要接受大气降水的补给，排泄方式主要是蒸发或向下渗 漏补给下伏含水层。水化学类型一般为 HCO3－Na?Ca 型水，局部受煤 矿矿坑排水污染，水化学类型为 SO4―K?Na 型水。 2、碎屑岩类含水岩组 含水岩组为二叠系上、下石盒子组和山西组，含水层主要为砂岩， 与泥页岩隔水层呈相间分布，含水层间水力联系较差。富水性差异较 大，不均匀。山西组由泥岩、砂岩及煤层组成，厚 34－72m，含裂隙水， 单位涌水量 q=0.L/s?m；上、下石盒子组为泥岩、砂岩组 成，厚 258－812m，受沟谷切割常有泉水出露，泉流量一般小于 1L/s， 属弱富水性含水层。 该类水主要接受大气降水入渗补给，在沁河河谷局部地段接受上 覆孔隙水系统的越流补给，在基岩裸露的沟谷中接受地表水的渗漏补 给；地下水运动方向受地层产状和地形条件的控制，沁水复向斜西翼 总体由西向东，由南向北迳流，地面侵蚀作用和深切沟谷破坏了含水 岩系的完整性，地下水具多层性，没有统一的地下水位；地下水排泄 途径主要有：人工开采地下水和以泉的形式转变为地表水及局部地段 越流补给下伏岩溶裂隙水系统。 3、碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组 含水岩组为石炭系上统太原组，含水层主要为太原组 K2－K5 灰岩 和数层砂岩，厚 76－142m，是太原组各煤层的主要充水水源。由于其28间夹有数层煤、砂质泥岩，将各个含水层分隔成层状分布的近似独立 的含水层，故相互间水力联系较弱。富水程度取决于岩溶裂隙的发育 程度，一般在近地表露头处含水性较好，随着埋深增加含水性变弱， 单位涌水量 0.001－1.09L/s?m。 该类水的主要补给来源是大气降水和上覆裂隙水的垂直入渗，主 要排泄方式是采煤矿坑排水及人工开采。地下水运动方向受地层产状 和地形条件的控制，沁水复向斜西翼，总体由西向东，由南向北迳流。 4、碳酸盐岩类含水岩组 包括寒武系至中奥陶统碳酸盐岩类含水层。其主要含水层段为中 奥陶统石灰岩岩溶含水层，总厚 400―500m，包括下、上马家沟组及峰 峰组，主要出露于泉域东、南及西部，中部及北部为厚层碎屑岩所覆 盖。主要接受裸露区大气降水及局部灰岩裸露河道地表水的补给，中 部及北部厚层覆盖区有北部地下分水岭向南西的径流。排泄出口主要 有沿沁河呈线状排列的延河泉群、河头泉群及阳城县附近的开采井群。 泉域内中奥陶统灰岩含水层受埋藏深度、岩溶发育规律及构造等 的影响，含水性具明显的水平分区和垂直分带：在平面上，灰岩裸露 区及薄层覆盖区与厚层覆盖区岩溶发育特征、含水性有较大差异，在 剖面上，有“上弱下强”的含水规律。井田处于厚层覆盖区的中部。29图 4-1-1延河泉域略图 30二、区域内主要隔水层 1、石炭系中、上统泥岩、铝质泥岩隔水层 主要有泥岩、铝质泥岩组成，位于石炭系上统太原组 15 号煤层底 至奥陶系岩溶裂隙含水层顶，为一套以泥质岩为主的细碎屑岩地层， 特别是本溪组的铝土泥岩，质地细腻，具有良好的隔水性能，为区域 内主要隔水层组，对奥灰水起到了重要的阻隔作用。 2、碎屑岩类层间隔水层 主要由具塑性的泥岩组成，呈层状分布于各砂岩含水层之间，形 成平式复合结构，阻隔各含水层的垂向水力联系。 三、区域地下水的补给、径流与排泄条件 延河泉是我省少数的几个岩溶大泉之一，位于阳城县马山村沁河 河谷西侧，是一个从补给、径流到排泄的完整的地下水流域，主要含 水层为中奥陶厚层状石灰岩，沁水向斜使泉域地层构成南部向北，东 西两侧向中间倾斜的储水构造。 中奥陶统马家沟组灰岩为区内富水性相对较强的含水层，主要接 受大气降水补给，局部接受河道地表水渗透补给及上覆含水层的越层 补给，集中向南方向的延河泉排泄。 石炭系、二叠系地层由于具有含水层、隔水层相间成层的特点， 对大气降水及地表水对地下水的补给存在不利因素，特别是深部岩层 裂隙不发育，接受大气降水及地表水的补给主要受地形控制，在切割 较深处以裂隙下降泉的形式排出地表，只有少部分垂向补给深部含水31层。 第四系松散含水层多沿山坡及沟谷低凹地带分布，在山麓及基岩 附近的第四系残坡积含水层主要接受大气降水补给及基岩风化裂隙水 补给，向地形低凹处排泄。第二节一、井田地表水及河流矿井水文地质条件井田内没有地表水体，主要有芦苇河支沟―张沟。 张沟属季节性沟谷。永安煤矿主副井筒均位于张沟沟坡上，井田 主副井筒口高出当地最高洪水水位标高 3m 以上，一般情况下洪水不会 顺井筒贯入井下。但为预防河水贯入发生淹井事故发生，按《三下采 煤规程》 ，河谷区应预留保安煤柱。 二、井田含水层 1、第四系松散沉积物含水层 含水岩组主要由上更新统粉土夹薄层砂卵砾石透镜体和中更新统 粉质粘土夹薄层砂卵砾石透镜体组成，无相对隔水层，厚 0～20m，坡 梁上含水层接受大气降水入渗补给后直接下渗补给下部碎屑岩类裂隙 水，透水而不含水。沟谷地带由于砂卵砾石层分布局限，厚度小，单 位涌水量 0.029L/s?m，富水性弱 2、碎屑岩类裂隙水 井田东、西部有出露，含水岩组为二叠系上、下石盒子组和山西32组，含水层岩性主要为砂岩，与泥页岩隔水层呈相间分布，含水层间 水力联系较差。富水性差异较大，不均匀。 二叠系下统山西组含水岩组，埋藏深度 140～230m。由中―细粒砂 岩组成。主要含水层位为 3#煤层顶板 K8 砂岩，次为 3#煤底部 K7 砂岩。 顶板砂岩厚度 0～33.48m。其富水性主要是受裂隙发育程度影响。据邻 区位于井田以北和以西的 317 钻孔与永红矿 3 号钻孔抽水试验资料， 单位涌水量为 0.00173L/s?m，渗透系数 0.0065m/d，水位标高为 549.16m，水质类型为 HCO3―K?Na 型水。该含水岩组富水性弱。 二叠统下统下石盒子组含水岩组：井田内地表未出露，属埋藏型。 含水层以中、粗粒砂岩为主，补给条件较差，富水性弱，单位涌水量 为 0.0276 L /s?m，水化学类型为 HCO3―Na 型。 二叠统上统上石盒子组含水岩组：井田东、西部地表有出露。含 水层以中、粗粒砂岩为主，靠大气降水补给，多呈下降泉泄出，最大 流量 0.50L/s， 一般流量不大， 季节性变化极大。 该含水岩组富水性弱， 单位涌水量为 0.0009L/s?m，水质类型为 HCO3―K?Na 型。 3、太原组（C3t）砂岩、灰岩岩溶裂隙含水层 含水岩组为石炭系上统太原组。含水层主要为太原组 K2、K3、K5 三层灰岩和数层砂岩，K2 厚 7.16～12.19m，平均 9.26m，厚度稳定； K3 厚 0.8～4.69m，平均 3.34m，为灰色、深灰色含生物碎屑微晶灰岩， 断续波状层理发育，含硅质结核； K5 石灰岩厚 0.70～2.10m，平均 1.57m， 为深灰色致密生物碎屑泥晶灰岩， 层位稳定。 4 石灰岩厚 0.68～ K332.85m，平均 1.90m，极不稳定。该类水是太原组各煤层的主要充水水 源。由于其间夹有数层煤、砂质泥岩，将各个含水层分隔呈层状分布 的近似独立的含水层，故相互间水力联系较弱。据钻孔揭露情况，含 水层富水性和裂隙、岩溶的发育及构造条件等有关： （1） 裂隙的发育随埋藏深度增加而减弱， 富水性随埋藏深度增加、 裂隙减弱而由强变弱。 （2）一般在向斜部位富水性可达中等，单位涌水量为 0.36～0.03 L/s? 而东部背斜轴部则相反， m； 富水性较差， 单位涌水量 0.004 L/s? m， 富水性弱。 4、中奥陶统灰岩岩溶裂隙含水层 矿区位于区域延河泉岩溶水系统中北部的补给、径流区。岩溶水 的补给来源主要为二叠系、三叠系碎屑岩类裂隙水和沁河地表水的渗 漏补给。地下水径流方向由西北向东南，水位埋深一般 110～265m，水 位标高一般在 484～514m 之间。含水岩层主要为奥陶系中统上、下马 家沟组，富水性一般中等。水化学类型为 HCO3?SO4―Ca?Mg 型水。 碳酸盐岩在井田内隐伏于煤系地层之下，据井田勘探钻孔揭露资 料，顶板埋藏深度一般 253.83～398.18m，最大揭露厚度 16.7m。 矿区内有岩溶水井 1 眼（编号永 2#） ，主要取水层位为奥陶系中统 上马家沟组。该水井竣工时间为 1992 年 7 月，水井深度 480.79m。水 井结构及揭露地层情况见表 4-1。 该水井竣工时岩溶水静止水位埋深 178.01m，水位标高 486.99m。34抽水试验动水位埋深 228.74m，水位降深 50.73m，涌水量为 9.056L/s， 换算单位涌水量为 0.178L/s?m。水质类型为 HCO3?SO4―Ca?Mg，矿 化度 0.44g/L。 据《沁水县加丰镇永安村岩溶深井说明书》 ，该水井取水层位主 要为奥陶系上马家沟组。孔深 272.81m 时进入上马家沟组地层，孔深 282.00m 严重漏水，岩芯呈蜂窝状。根据钻探资料分析，主要含水层段 位于 282.00～385.87m 段，含水层总厚度约 103.87m。表 4-1序号 1 2 3 4 5 6 7 时代 Q2 P1x P1s C3t C2b O2f O2s 深度 （m-m） 0-19.44 19.44-110.19 110.19-141.8 141.8-201.6 201.6-205.9 205.9-272.81 272.81-480.79永 2#岩溶水井揭露地层情况表层厚 （m） 19.44 91.46 31.61 59.8 4.3 66.91 207.98 孔径 （mm） 500 377 377 377 377 273 219 管径 （mm） 426 325 325 325 325 岩 性粉质粘土 砂岩、泥岩互层 砂岩、泥岩夹 3 煤 灰岩、泥岩、角砾状灰岩 铝土质泥岩 灰岩、泥灰岩互层 灰岩、泥质灰岩 裂隙发育#本次调查采用手持 GPS 定位井口坐标为：X=3938036，Y=， H=665m。本次调查水位埋深 185m 左右，水位标高约为 479.96m。 需要说明的是，与周边岩溶水井及下河泉出露标高 476.8m 相比， 该井成井时的水位标高明显偏低。编制区域岩溶水 2003 年等水位线图 时，延用了成井时水位标高，一方面考虑成井时一般洗井抽水时间较 短，不一定能反映真实区域水位，另一方面 2003 年年降水量大，延河 泉域径流区岩溶井水位大多普遍回升。由此推算出矿区一带岩溶水水35位年下降速率在 1m/a 左右，与调查反映情况基本吻合。 三、井田内主要隔水层 区内各含水层之间都有良好的隔水层，当其完整性、连续性未被 破坏时，完全可以隔离上下含水层之间的水力联系。现将区内主要隔 水层叙述如下： 1、太原组底部及本溪组泥岩、铝土泥岩隔水层：为 15 号煤层底 板至峰峰组顶界，厚度平均 25m 左右，由泥岩、铝土泥岩等塑性岩层 夹砂岩组成，可起良好隔水作用。 2、 石炭系太原组中上部泥岩隔水层： 主要岩性为泥岩和砂质泥岩， 呈层状分布于各灰岩、砂岩含水层之间，阻断了其间的水力联系，是 15 号煤层顶板以上的主要隔水层。 3、二叠系砂岩含水层层间隔水层：位于下石盒子组顶部及上石盒 子组中下部，由塑性铝土泥岩、砂质泥岩夹粉砂岩等组成，单层厚度 二至数十米以上，在没有煤矿采动影响的情况下，可视为 3 号煤层上 的相对隔水层。四、地下水的补给、径流与排泄条件 中奥陶统马家沟组灰岩为区内富水性相对较强的含水层，主要接 受大气降水补给，局部接受河道地表水渗透补给及上覆含水层的越层 补给，集中向南西方向的延河泉排泄，近年来有下降趋势。根据补给 区与排泄区的分布位置和各钻孔水位标高分析，井田内中奥陶统灰岩36岩溶地下水总的流向由北西向南东。 石炭系、二叠系地层由于具有含水层、隔水层相间成层的特点， 对大气降水及地表水对地下水的补给存在不利因素，特别是深部岩层 裂隙不发育，接受大气降水及地表水的补给主要受地形控制，在切割 较深处以裂隙下降泉的形式排出地表，只有少部分垂向补给深部含水 层。 第四系松散含水层多沿山坡及沟谷低凹地带分布，在山麓及基岩 附近的第四系残坡积含水层主要接受大气降水补给及基岩风化裂隙水 补给，向地形低凹处排泄。大面积分布的第四系上更新统黄褐色亚粘 土，垂直裂隙发育，透水性强，而富水性较弱，其下覆的第四系中更 新统棕红色亚粘土，透水性较弱，因此在上更新统与中更新统亚粘土 接触带附近易形成富水带。河道中呈带状分布的第四系全新统砂砾石 层主要接受地表水及大气降水的补给，向下伏地层及地形低凹处排泄。第三节矿井充水因素分析及水害防治措施一、矿井充水因素分析 1、大气降水对矿井充水的影响 大气降水通过不同成因的基岩裂隙及松散沉积物孔隙在裂隙沟通 的情况下进入矿井，成为矿井充水的间接但重要的补给来源。矿井涌 水量受降水的季节变化影响，具有明显的动态变化特征。37矿井涌水量与区域降雨量统计表2008 年 月 份2009 年2010 年月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12月平均 降雨量 28.7 7.9 10.2 44.9 51.1 48 96.9 146.7 94.3 16.3 11.8 0涌水量 （m3/d）月平均 降雨量 0 29 17.5 19.8 119.8 50.6 61.9 95 56.4 39.8 33.4 2.8涌水量月月平均 降雨量 1 14 8.7 34.6 30.1 33.2 106.7 273 48.5 6.6 2.1 0.1涌水量 （m3/d） 333 403 345 344 480 540 550 513 327 260 300 259（m3/d） 份 248 261 322 313 345 515 529 519 456 398 354 339 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1238392、地表水对矿井充水的影响 矿区穿越河流主要有芦苇河支沟―张沟。 张沟属季节性支流。永安煤矿主副井筒均位于张沟沟坡上，矿井主 斜井井口标高为+660.2m，副斜井井口标高为+620.7m，安全出口斜井井 口标高为+631.2m，回风立井井口标高为+738.9m。井田主副井筒口高出 当地最高洪水水位标高 3m 以上， 一般情况下洪水不会顺井筒贯入井下。 但为预防河水贯入发生淹井事故发生，按《三下采煤规程》 ，河谷区应 预留保安煤柱。 从总体情况分析，对本井田今后开采影响较大且最直接的地表水体 是井田内季节性排洪冲沟， 将来本矿开采至其附近时， 应采取有效措施， 防止雨季地表水通过采空区地表塌陷、裂缝涌入井下，造成水灾事故。 3、构造对矿井开采充水的作用和影响 井田构造属于宽缓褶曲带，未见断层、陷落柱，组成煤层顶、底板 的岩石岩性多为坚硬―松软岩层，遇水后具有离层软化现象，不可能聚 积大量的变形能，可以认为本区构造应力低，一般不会对巷道采区造成 太大威胁，另外影响矿井充水的主要地质构造为向斜构造，煤层之上各 含水层水在向斜轴部聚集， 对煤层开采有一定影响； 在向斜轴部采空区， 有大量积水存在，给生产造成安全隐患。 4、含水层对矿井开采的充水影响 井田内对煤层开采有影响的含水层为上、下石盒子组、山西组的砂岩裂 隙含水层，太原组灰岩岩溶裂隙含水层和奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。 开采煤层后，由于存在矿山压力，使煤层上履岩层形成冒落带、裂 隙带和缓慢下沉带“三带” 对开采煤层上覆含水层造成影响和破坏的 。 主要是冒落带和裂隙带。由采煤引起的沉陷变形在垂直方向上引起的覆 岩移动影响高度和范围，主要决定于煤层顶板特征、构造、煤层开采厚 度、开采方法，以及上覆岩层的厚度和特性。弯曲带一般对地下水不造40成影响，所以只考虑到导水裂隙带的高度。通过对裂隙带最大高度的预 计，可以预测井下采煤对地下含水层、地表水体等产生的破坏及影响， 同样可以预测开采煤层以上水体对开采活动的影响程度。 沁和能源集团有限公司永安煤矿煤层一次采全高，顶板管理方式采 用全部垮落，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开 采规程》附录六经验公式，开采煤层时的冒落带、导水裂隙带发育高度 计算结果如表 4-3-1。表 4-3-1 煤层间 煤层 距 (m) 煤厚 (m) 各煤层冒落带、导水裂隙带最大高度计算表 计算值 (m)顶板类别计算公式3 79.926.66中硬Hm ?100? M ? 2.2 4.7 ? M ? 1915.44Hli ? 20 ? M ? 10Hm ? 2.1? M ? 16 100 ? M ? 2 .561.6114.06152.90坚硬H li ? 30? M ? 1061.09注：Hm――冒落带高度(m)，Hli――导水裂隙带高度(m)，M――采厚(m)由上表可知 3 号煤层开采引起的地下水疏干 最大高度可达到 77.05m，在其影响范围内上覆的砂岩含水层以及基岩风化带含水层、第 四系含水层之间相互导通，开采引起的顶板出水点的裂隙张开性好，无 泥质充填，一般通过放顶后所形成的裂隙带向采面充水，在大面积开采 的条件下，顶板水点多呈滴、淋水状态，易自然疏干。K8 砂岩含水层是 3 号煤采空区的主要涌水水源，受补给条件及径流通道不畅限制，其充 水的强度较弱，含水层富水性弱，对煤层开采影响不大。 由上表可知 15 号煤层开采引起的地下水疏干最大高度可达到4175.15m， 3 号煤层底板破坏深度叠加作用下， 在 其导水裂隙带要大得多， 可导通 3 号煤层积水区，矿方要引起高度重视。K2 石灰岩是开采 15 号煤 层的直接顶板充水含水层，K3、K4 是间接充水含水层。据抽水资料，富水性 较弱。但由于石灰岩岩溶发育的不均一性，局部地段富水性较强，因此开 采 15 号煤层时应认真做好探放水工作。 本区奥灰岩溶水位标高约为 486～512m，据煤层底板等高线图，其 井田内 3 号煤层底板标高为 400～570m， 15 号煤层为 300～490m， 奥灰 岩溶水位标高高于大部分 3 号煤层和全部 15 号煤层底板最低标高，所 以开采 3 号、 号煤层井田内大部分地段存在带压开采问题， 15 底板突水 问题不容忽视。 依据《煤矿防治水规定》附录 4 公式对奥灰水的突水危险性进行预 测，计算公式如下： T? 上式中 T――突水系数（MPa/m） P――水头压力（MPa） ； M――煤层底板至奥灰顶界面隔水层厚度。 经计算（第六章有详细计算） ，3 号煤层最大突水系数为 0.019MPa/m；15 号煤层最大突水系数为 0.087 MPa/m。P M按全国实际资料看， 底板受构造破坏块段突水系数一般不大于 0.06 MPa/m，正常块段不大于 0.1MPa/m。据上述计算，3 号煤层最大突水系 数小于底板受构造破坏块段、正常块段内底板临界突水系数值，因此， 在没有构造导通的情况下开采 3 号煤层不会发生突水危险；但 15 号煤 层最大突水系数大于 0.06 MPa/m， 但小于正常块段内底板临界突水系数 值 0.1MPa/m，正常情况下开采 15 号煤层发生突水危险性中等，矿方一42定要引起高度重视。 区内峰峰组灰岩含水层岩溶发育不均一， 其含水性受岩溶发育程度 的影响，在对奥灰水勘探不足的情况下，无法准确判断其富水性及导水 性。因此建议今后应做带压开采的可行性研究。本井田断层、陷落柱构 造发育，如断裂构造及裂隙破碎带与奥灰水沟通，将会对矿井充水产生 影响，因此，在靠近断层、陷落柱地带开采时，要留足保安煤柱。总之， 矿方今后应加强地质观察与分析，坚持“预测预报、有掘必探、先探后 掘、先治后采”的十六字探放水原则。此外，打穿奥陶系灰岩的钻孔也 可能成为底板突水通道，都应予以重视。5、采空区及老窑积水对矿井开采的充水影响： 井田为开采 3 号煤时间较长的矿井，3 号煤层采空区较多，由于各 矿排水系统完善， 正常排水， 所以井田内已形成的采空区积水量都不大。 井田内各矿采空区积水调查情况如下： 采空区积水量采用以下公式进行估算： W 静=K?M?F/cosα W 静――采空积水的静储量（m3) K――采空区充水系数，依本矿开拓规模取0.20M――采厚α ――煤层倾角采空区积水量估算表采空区积水编号 JS-1 JS-2 JS-3 JS-4 水平投影面积 （万 m?） 0.30 1.01 2.10 0.61 平均采高（m） 6.43 6.43 6.43 6.4343煤层倾角（°） 5 5 5 5估算积水量 （万 m?） 0.39 1.30 2.71 0.79JS-5 JS-6 JS-7 JS-8 JS-9 JS-10 合计1.74 1.13 0.77 4.47 1.16 0.80 14.096.43 6.43 6.43 6.43 6.43 6.435 5 5 52.24 1.36 0.99 5.76 1.50 1.03 18.0715 号煤层： 15 号煤层没有开采,无采空积水区。 （2）相邻煤矿采空区积水对本矿井充水影响 现井田相邻煤矿均开采 3 号煤层，留设有矿井保安煤柱，无越界开 采情况，现阶段对本矿的开采无影响，但在接近井田边界采掘时，一定 要加密探放水。 采空区积水也是煤矿开采中一个重要的水害威胁。 查明采空区范围及积 水量是煤矿水文地质工作重点，并且在接近采空区、老空区时必须要进行 加密探放水工作，防止透水事故的发生。 另外，在井田内 3 号煤层造成大面积采空区，裂隙带局部已达地面， 故古空、采空区易于积水。古空区、采空区积水，既是下伏各含水层的 补给源，又是直接水患所在；井田内褶皱发育，向斜构造的核部易于地 下水富集； 15 号煤层导水裂隙带勾通了上覆含水层及采空积水，使得 15 号煤层涌水量增加，甚至造成突水，矿方在采掘过程中要保持高度警 惕。二、矿井主要水害及其防治措施 1、本井田主要水害有： 大气降水、地表水、上覆砂岩裂隙含水层水及基岩风化带裂隙水、 采（古）空区积水、奥灰岩溶水。 该矿目前开采 3 号煤层，其矿井涌水量主要为大巷基岩裂隙水、采44空区积水、开采煤层顶板裂隙淋头水，矿井际正常涌水量为 340.8m3/d， 最大涌水量为 758.4m3/d，通过正常抽排，即能保证矿井安全生产。目 前矿井未发生过任何水害，矿井井口不受洪水影响。矿井充水水源主要 为大气降水，其大气降水通过松散层孔隙下渗到基岩裂隙，并通过基岩 裂隙下渗到煤层开采采空区，增加矿井涌水量。 2、矿井防治水害措施： 矿井防治水害的原则，本矿井直接充水含水层含水性弱，一般不产 生水害事故，对矿井产生突水事故的主要可能为煤系地层含水层水、奥 灰水以及老空积水，开采靠近时应引起注意，并在井下采煤时，掌握突 水征兆，其征兆有以下几点：1、煤层发潮发暗，正常情况下煤层是干 燥光亮的，当有水渗入时，使之潮湿变暗，说明附近有积水。2、煤壁 出汗，煤层是隔水的，当煤层附近和其上方存在有积水，使得煤壁温度 低于巷道空气温度，在冷热交换作用下而出汗。3、工作面温度低，迎 头必有积水区，当煤层渗透进水后，吸收热量而使工作面温度降低。4、 煤壁挂红毒气增生，煤质变松，裂隙面生锈，由于积水年长日久，水渗 入裂隙中挤出气体，这些气体如硫化氢、沼气等在未采掘前被迫压缩于 裂隙中，巷道开拓后，获得释放，溢入巷道。上述突水征兆一经呈现， 应立即报告有关部门及时组织查明情况，以便及早采取有效措施，妥善 处理。 矿井水防治方法： 1、井口要建在历年最高洪水位线以上，并在井口周边建好防洪提坝 及水流通道。 2、必须按矿井设计留设矿界煤柱。 3、坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的方针，对 可疑地段、特别是在采空区附近，要提前进行加密探放，防止造成突水 事故。454、发现透水预兆必须停止作业，采取措施，并向调度室报告。 5、经常清挖井下水仓，保证水仓有足够的容量。 6、配备足够的排水设施，并确保能正常使用。 7、井田内 3 号煤层埋藏较浅，且已大面积采空，随着时间推移，可 能引起地面裂缝、塌陷。这样会使大气降水直接通过裂隙、裂缝、塌陷 坑直接入渗到 3 号煤层采空区，增加矿井涌水量，给矿井带来隐患。由 此应组织人员定期查看地表， 雨季来临前要及时用碎石、 黄土予以封填， 并夯实确保安全。 8、加强职工培训，提高工人素质。定期组织学习安全技术知识，贯 彻三大规程，灾害预防措施、预案等。第四节1、3 号煤层矿井涌水量预算据矿井调查，现矿井正常涌水量 340.8m /d，最大涌水量为 758.4m /d。矿井预计开采面积约为 2.49km ，拟采用水文地质比拟法， 进行矿井涌水量预算。 Q = Q 0 ×F/F0 3 3 23式中：Q ――预计矿井涌水量（m /d）； Q 0 ――目前矿井涌水量，取 340.8m /d～758.4m /d； F ――预计矿井开采面积约 2.49km (扣除工业广场、井筒、 村庄压盖及保安煤柱) ； F 0 ――目前矿井已开采面积 2.023km 。 经计算，该矿 3 号煤层全部开采后预计矿井正常涌水量为 419 m /d （17.46 m /h） ，最大涌水量为 933m /d（38.88 m /h）。此计算不包括3 3 3 3 2 2 3 346古空突水。矿井涌水量不能局限于以上预算，应根据矿井实际情况正确 对待。第五节供水水源该矿井下涌水大部分外排，经过一级处理后排入河沟，基本上达到 了环境保护要求。作为供水水源，该矿在永安村凿深井一眼，取水层位 为奥灰水，水位标高 481m，涌水量 32.6m /h，水质优良，该井基本解决 矿井生产与居民生活用水要求。3第六节对矿井开采水害影响程度和防治水 工作难易程度的评价一、 对矿井开采受水害影响程度的评价 井田 3 号煤直接充水含水层以砂岩裂隙含水层为主， 号煤直接充 15 水含水层以煤系地层含水层为主，这些含水层的补给条件都差，富水性 较弱，单位涌水量较小，并且相互间无水力联系。关于深部奥灰水，其 水位在井田高于各煤层底板标高，对井田煤层开采构成一定威胁。3 号 煤层矿井主要水害为煤层顶板砂岩裂隙、采空区积水和奥灰水，采掘工 程受水害影响较小； 15 号煤层矿井主要水害为顶板石灰岩、砂岩裂隙 水、奥灰水和上覆采空区积水的威胁，采掘工程受水害影响，但在矿方 重视的情况下不会影响正常生产。 矿井以往采掘工程基本受水害影响较小。该矿井历史上从未发生过 矿井透水事故。二、对矿井防治水工作难易程度的评价47该矿在掘进过程中一直坚持“有掘必探、先探后掘”的原则，有效 的预防了井下水害对生产的影响。采空区积水已基本掌握清楚，该矿防 治水工作要针对采空区、废弃巷道和煤层顶板砂岩、灰岩岩溶裂隙水进 行防、疏、排。 该矿现阶段主要是在留足防水保安煤柱的情况下保证排水能力、排 水系统的正常运转，在开采时一定要对采区构造进行探查，研究构造的 富水、导水特征和对煤层开采影响程度。 在开采 15 号煤层时一定要对奥灰水高度重视，按采区进行带压开采 专题研究。 3 号煤层防治水工作量较小，简单易行；15 号煤层防治水工作较复 杂。第七节矿井水文地质类型（一）矿井水文地质类型的划分依据 按照国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局《煤矿防治 水规定》 （2009 年） ，根据矿井受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿 井及周边老空水分布状况、矿井涌水量或者突水量分布规律、矿井开采 受水害影响程度以及防治水工作难易程度，矿井水文地质类型划分为简 单、中等、复杂、极复杂等 4 种。各项分类依据为《煤矿防治水规定》 表 2-1 内容。分类依据就高不就低的原则，确定矿井水文地质类型。 （二）矿井水文地质类型的划分 1、 3 号煤层矿井充水含水层主要为煤层顶板及以上砂岩裂隙含水 层，其补给条件差，以大气降水为主，单位涌水量 q＜0.1L/s.m，富水 性弱，15 号煤层煤层的主要充水含水层为太原组石灰岩裂隙含水层，太48原组石灰岩裂隙含水层其补给以大气降水补给为主，其次是上覆含水层 侧向补给，弱富水性，奥灰水对 3 号煤层开采影响一般，对 15 号煤层 开采影响较大。 2、 3 号煤层在井田及周边存在采空区积水，其采空区位置和积水范 围初步圈定，积水量进行了预测估算，其采空积水区也对下组煤层开采 造成一定的威胁。 3、据该矿及周边矿井生产开采涌水量调查，开采 3 号煤层矿井涌水 量较小。经估算 15 号煤层矿井涌水量也较小。 4、经矿井充水因素分析，3 号煤层矿井主要水害为煤层顶板砂岩裂 隙、采空区积水、奥灰水，15 号煤层矿井主要水害为顶板石灰岩、砂岩 裂隙水、奥灰水和上覆采空区积水的威胁。 6、根据矿井生产实践和水害情况分析，矿井以往采掘工程受到一定 程度的水害影响，3 号煤层防治水工程量简单易行，15 号煤层防治水工 作较复杂。 综上所述，依据《煤矿防治水规定》关于矿井水文地复杂类型。49沁和能源集团有限公司永安煤矿水文地质类型划分表 分类依据 受采 掘破 坏或 影响 的含 水层 及水 体 条件说明表 6-1 类别含水层 该矿受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层， 性质及 补给条件一般，有一定的补给水源。奥灰水对 3 号煤层开 补给条 采影响一般，对 15 号煤层开采影响较大。 3#中等， 件 15#复杂 q 煤系及以上含水层单位涌水量 0.L/s?m (l/s.m 奥陶系含水层 q =0.75-3.86L/s.m，富水性中等-强。 ) 3 号煤层在井田内存在少量采空区积水， 其采空区位置和 积水范围初步圈定，积水量进行了预测估算，其采空积 水区也对下组煤层开采造成一定的威胁。 3 号矿井正常涌水量 17.46 m3/h， 最大涌水量 38.88 m3/h， 预计 15 号煤层正常涌水量、最大涌水量也较小 无突水发生矿井及周边老 空水分布状况 矿井涌水量 Q （m3/h） 突水量 Q3（m3/h） 开采受水害 影响程度中等简单 简单3 号煤层矿井主要水害为煤层顶板砂岩裂隙、 采空区积水 和奥灰水， 采掘工程受水害影响较小； 15 号煤层矿井主 3#简单， 要水害为顶板石灰岩、砂岩裂隙水、奥灰水和上覆采空 15#复杂 区积水的威胁，采掘工程受水害影响。防治水工作 难易程度3 号煤层防治水工作工作量一般，简单易行；15 号防治 3#简单， 水工作较复杂。 15#中等综合评定3#中等， 15#复杂50第五章3、15 号煤层带压开采条件分析煤层带压采掘含义，指利用煤层底板以下相对隔水岩柱的隔水性 能，采取综合防探、防治措施，在不触及或少触及岩溶水天然流场条件 下，带着全部岩溶水水头压力进行岩溶充水型煤层的开采。沁和能源集 团有限公司永安煤矿批采的 3、15 号煤层底板标高在 300～570m 之间， 井田内下伏奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层水位标高为 486～512m（见图 5-1） 。在井田大部区域 3 煤层和全区 15 号煤层底板位于奥陶系岩溶水 水位以下，属带压开采煤层。奥陶系灰岩顶面标高在 290～480m 之间 （见图 5-2） ，带压水头西北部大于东南部，最大位于井田西北部。在底 板隔水岩柱薄弱地带或构造（断裂、陷落柱）破碎带，存在着岩溶水突 破相对隔水层溃入矿坑的可能性。能否带压开采 3、15 号煤层，决定于 本区的构造条件、隔水岩柱厚度及其隔水、抗压性能。515253第一节煤层底板隔水岩柱特征由于本项目的研究对象是 3、15 号煤层的带压开采问题，所以本文所 述的隔水岩柱指 3、15 号煤层底板至奥陶系顶面之间的岩层厚度。 一、隔水岩柱的厚度 岩柱的厚度决定于沉积时的古地理环境， 后期构造的改造作用对地 层厚度也产生一定的影响，如褶皱变薄带，断裂构造破碎带等。判断隔 水岩柱厚度变化情况，区内钻孔是最好的资料。 本次共收集沁和能源集团有限公司永安煤矿揭露 O2 钻孔共 7 个， 见表 5-1-1。 3、15 号煤层与奥陶系灰岩顶面之间隔水岩柱厚度及奥陶系顶面标高表表 5-1-1 孔号 119 120 124 125 69 3 号煤层 隔水岩柱厚度 90.82 134.70 97.56 94.23 121.45 102.81 105.37 15 号煤层 隔水岩柱厚度 11.83 39.78 19.8 20.53 33.3 20 22.52 奥灰顶面标高 479.84 399.84 377.19 327.46 370.33 380.69 411.86 水位标高 490 502 501 510 505 504 496 3 号不带压 备注 3 号不带压 3 号不带压从表中可以看出，3 号煤层隔水岩柱最厚的钻孔是 120 号孔 134.70m，最薄的长 119 号孔 90.82m； 15 号煤层隔水岩柱最厚的钻孔 120 孔 39.78m，是最薄的 119 号孔 11.83m。从隔水层等厚线图可看出， 3、 号煤层隔水层厚度变化情况基本一致： 井田东北部隔水层厚度最 15 ： 厚，往井田南、西、北三个方向呈发散状由厚到薄（见图 5-1-1、5-1-2） 。545556二、隔水岩柱的空间分布 隔水岩柱的空间分布规律是与区内构造作用相匹配的， 由于井田位 于晋东南山字形构造体系的背斜部分南端和马蹄形盾地的东侧， 新华夏 系之二级构造武（乡）－阳（城）凹褶带内的构造薄弱地段。对井田其 主要作用的应为晋东南山字形构造体系，但也受新华夏体系的影响。井 田内断裂构造不发育，主体构造以宽缓的背向斜为主。主要构造形迹有 张沟背斜。矿区勘探及矿井采掘中未发现断层及陷落柱、岩浆岩。井田 整体构造以褶曲构造为主。由于褶皱的存在，区内隔水岩柱的空间分布 形态大致为波状起伏的褶面形态，厚度上一般为均匀分布，厚度变化较 小。 三、煤层底板隔水岩柱的岩性组合特征 对于本区 3、15 号煤层底板隔水岩柱的岩性组合，本文主要介绍从 3 号煤层底至奥陶系顶面的地层岩性组合（因 15 号煤层底板包含在 3 号煤层之内） ，其为一套海陆交互相的含煤沉积建造。岩性以砂岩、泥 岩、石灰岩、煤层相间出现为特征，这套岩层为柔性的泥岩、硬脆性的 砂岩、 可溶性的石灰岩等三类岩石组成， 受沉积环境和后期构造的影响， 在不同部位各类岩层厚度比例各不相同。 １、本溪组 C2b 本组厚度 4.0～37.52m，平均厚 12.53m，厚度变化大。岩性主要为 灰色泥岩、砂质泥岩及浅灰色粘土质泥岩，局部鲕粒发育，底部一般有 一层铁质粉砂岩或铁质泥岩，与下伏奥陶系地层呈平行不整合接触。 根据邻区分析资料当时为海湾咸水环境， 因本区地势较高海水基本 未侵入，故沉积厚度很薄或未接受沉积。该组地层具良好的隔水性能。 ２、太原组 C3t 连续沉积于下伏本溪组之上，为一套海陆交互相含煤建造，井田主 要含煤地层之一，主要以深灰～灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、57煤层及石灰岩为主。其中含煤 10 层，以下部煤层发育较好，发育有石 灰岩、泥灰岩 8 层，其下部灰岩稳定且厚度较大，底部以 K1 砂岩与下伏 地层呈整合接触。本组厚度 57.95～131.67m，平均 92.05m。永 2#岩溶水井揭露地层情况表序号 1 2 3 4 5 6 7 时代 Q2 P1x P1s C3t C2b O2f O2s 深度 （m-m） 0-19.44 19.44-110.19 110.19-141.8 141.8-201.6 201.6-205.9 205.9-272.81 272.81-480.79 层厚 （m） 19.44 91.46 31.61 59.8 4.3 66.91 207.98 岩5-1-2性粉质粘土 砂岩、泥岩互层 砂岩、泥岩夹 3 煤 灰岩、泥岩、角砾状灰岩 铝土质泥岩 灰岩、泥灰岩互层 灰岩、泥质灰岩 裂隙发育#综上所述，3 号煤层以下至奥陶系顶面隔水岩柱地层有，本溪组平 均 12.53m 左右，太原组 3 号煤层之下大约 92.05m 左右，山西组 3 号煤 层之下大约 2.13m 左右，总厚约为 106.71m；15 号煤层以下至奥陶系顶 面隔水岩柱地层有，本溪组平均 12.53m 左右，太原组 15 号煤层之下平 均 7.43m，总厚约为 27.96m 左右。隔水岩柱岩性主要为泥岩，其次是 石灰岩、砂岩层和煤层煤线，柔性岩层占主导地位，其次为脆性岩层。 无论从厚度上还是岩性上看，该岩柱均具有良好的隔水性能。四、隔水岩柱的力学特征 井田范围内 3、15 号煤层底板隔水岩柱的岩性和厚度，见表 5-1-3 中，这些成果（因缺本矿钻孔资料，取自东部南凹寺矿井 113 孔资料） 基本可以反映本区隔水岩柱岩层力学性质特征。58113 孔煤层底板隔水岩柱岩性及厚度成果表序号 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 层底深 度 321.36 329.19 331.78 332.38 332.63 334.28 334.94 344.50 346.06 346.78 348.53 353.22 353.59 354.9 357.15 359.05 层 厚 5.97 7.83 2.59 0.5 0.35 1.65 0.66 9.56 1.53 0.72 1.75 4.69 0.37 0.77 2.25 1.50 岩石名 称 3煤 粉砂岩 泥岩 炭质泥 岩 5煤 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 石灰岩 煤 粉砂岩 泥质灰 岩 煤 石灰岩 粉砂岩 泥岩 K6 K5 7# 备注 3# K7 序号 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 层底深度 359.36 364.55 365.2 366.31 368.66 368.81 369.41 373.91 374.16 379.36 395.10 401.60 403.45 403.850 408.29 409.00 层厚 0.31 5.19 0.65 1.11 2.35 0.15 0.6 4.50 0.25 5.20 15.74 6.50 1.85 0.35 2.49 0.71附表 5-1-3岩石名 称 煤 粉砂岩 煤 泥岩 粉砂岩 煤 石灰岩 细粉砂 岩 石灰岩 粉砂岩 细中砂 岩 石灰岩 煤 泥岩 中砂岩 细砂岩备 注 8#9#10# K4K2 15#59第二节断裂构造的水文地质意义一、断裂构造对矿井充水的影响 断层的形成，一般总是先从产生节理开始。节理继续发展，岩层沿 节理密集带产生位移，则形成断层。断层两盘相对位移时，各自克服对 盘上凸凹不平的障碍，将凸起部分刮掉和碾碎，积聚在断裂带中形成构 造岩。断层两盘位移时的强大摩擦阻力作用，导致断层面附近的两盘岩 石破裂，产生大量羽状的扭裂隙和张裂隙，甚至出现分支（次）断层。 于是，在断层两盘形成裂隙发育带。 一个典型的断层破碎带，它的横剖面可以分为性质不同的两个带： 内带―构造岩带；外带―断层影响带。但在实际上，这两个带并不一定 发育得很典型，只有一些大断层才表现得比较清楚，一些小断层和泥质 岩石中的断层，常常只是一条或数条简单的断裂面，两盘的岩石紧密接 触，没有构造岩带，断层影响带也不明显。 1、断层的水文地质分类 断层按其水文地质特点可以分为以下五种类型：富水断层、导水断 层、阻水断层、储水断层、无水断层。 富水断层：发生在厚层含水岩层中的张性断层，其断层破碎带的透 水性大于两盘岩石的透水性。因此，断层含水丰富，能汇集两盘含水层 的地下水，具有充沛的补给来源，如发生在石灰岩、白云岩、大理岩及 某些脆性透水岩层中的张性断层， 只要断层破碎带的孔隙和裂隙不被后 期物质充填胶结，一般都是富水断层。 导水断层： 发生在强透水岩层与弱透水或不透水岩层互层的地层之 中的，并在各含水层之间起导水作用。能沟通各层含水层的断层，即为 导水断层。这种断层本身是含水的。由于它切穿了不同层位含水层与隔 水层，使各层含水层发生水力联系，例如，发生在砂岩、页岩夹灰岩地60层（如我国北方的石炭―二叠系含煤地层）的张性和张扭性断层，常常 就在各层灰岩之间起导水作用。导水断层的地下水以径流水量为主，断 层破碎带本身储存的水量不多， 地下水主要是来自两盘被切割的含水层 之中。 阻水断层：就是对地下水起阻隔作用的断层，可分为两种：断盘阻 水的断层和构造岩阻水的断层。 断盘阻水的断层：因断层错动使含水层与隔水层相接触，造成地下 阻水墙幕，这种断层本身可以是含水的，也可以是不含水的。但是，它 可以阻挡含水层中的地下水流，使含水层的地下水富集。 构造岩阻水的断层：透水岩层中的断层，尤其是压性断层，当其构 造岩的透水性远比两盘岩层的透水性小时，即形成地下阻水墙幕，它也 能阻挡含水层地下水流，使地下水富集。 储水断层：这种断层是含水的，其破碎带具有一定的储水空间，但 地下水是处在封闭条件下， 与附近含水层或含水带没有水力联系或水力 联系极微弱，地下水缺乏补给来源和途径，所以断层破碎带的地下水是 主要储存量，在天然条件下几乎没有径流量或径流量极小。当钻孔揭露 到这种地下水时，开始时涌水量很大，但以后越来越小，逐渐趋于稳定 或消失。 无水断层：发生在厚层塑性岩石中的压性或压扭性断层，当断层面 紧密闭合（无构造岩带）或构造岩胶结致密，影响带极为发育时，这种 断层是不含水的；发生在脆性岩石中的断层，如果断层早已停止活动， 其构造岩带和影响带的孔隙、裂隙完全被后期物质充填胶结，则这种断 层也是不含水的。 2、断层突水 （1）突水量特点分析 通常来说，属于揭露型突水的断层要么是富水断层，要么是导水断61层。如果是富水断层，则说明断层破碎带的节理、裂隙及孔洞联成的突 水通道不仅十分通畅，而且常常与富水性强的含水层联系密切。因此， 一旦突水，在很短的时间内就会达到最大突水量，然后有所回降，并在 相当长的时间内突水量稳定于一个较大值。 由于富水型断层的突水通道 通畅一般为大型、特大型突水。 如果突水断层为一般的导水断层，则说明断层带导水是以节理、裂 隙及孔洞联成的网状突水通道不很通畅，突水水源为地下水的径流量。 一旦发生突水，要在较长的时间内达到最大突水量，然后在相当长的时 间内突水量稳定于一个相对较小的数值。 由于导水型断层的突水一般为 中型、小型突水。 （2）掘进沟通断层型突水 在掘进巷道（石门、运输大巷、回风巷、煤切眼等）过程中，揭露 或沟通导水断层时发生的突水，一般不受矿山压力的影响或影响极小。 掘进型断层突水通常有预兆。肉眼能观察到的宏观预兆主要有：顶板淋 水、两帮及底板渗水或“出汗”、底鼓、片帮。淋渗水的水量随巷道的推 进有增大的趋势、水质逐渐变浑等现象。微观预兆主要有应力场及温度 场的异常。 （3）回采影响断层型突水 回采工作面的导水性断层可分为两种情况： 一是断层原先就为导水 断层；二是断层原先为非导水断层，受到矿山压力影响，非导水断层经 过活化后，转化为导水断层。矿山压力对该类断层的突水具有重要的控 制作用。 在采场支撑压力作用下，采场断层的上、下盘相互错动的过程称为 “采场断层活化”。在矿山压力作用下，断层活化过程实际上是断层的开 采盘沿断层面产生剪切运动，进而在断层的一端或两端产生新的断裂， 使得断层得以扩展，同时，断层带的裂隙，特别是位于开采盘的裂隙也62产生相应变化的过程。 对于非导水断层来说， “活化”可起到两个重要作用。 一是通过活化， 断层面上的胶结物被“剪开”，使得断层上、下盘之间由“粘接”状态转化 为“断开”状态，从而为断层面成为突水通道奠定基础；二是通过活化， 断层两端扩展，使得断层向含水层进一步延伸，从而增加了断层连接含 水层的可能性。 二、本井田断裂构造的水文地质特征 1、断层 井田位于晋东南山字形构造体系的背斜部分南端和马蹄形盾地的 东侧，新华夏系之二级构造武（乡）－阳（城）凹褶带内的构造薄弱地 段。对井田其主要作用的应为晋东南山字形构造体系，但也受新华夏体 系的影响。井田内断裂构造不发育，主体构造以宽缓的背向斜为主。矿 区勘探及矿井采掘中未发现断层及陷落柱、岩浆岩。 沁和能源集团有限公司永安煤矿在以后生产中可能会揭露出新断 层，且不能排除以后揭露的断层就是阻隔水断层，因此，在今后生产中 应适时补充地质勘查和物探工作，查明断层的富水和导水条件，留设好 防隔水煤柱，为各采区的开拓生产提供切实可行的防治水措施。 2、陷落柱 决定陷落柱能否发生底板突水的因素比较复杂， 如陷落柱岩块的混 杂胶结程度，陷落柱发育的高度及发生的时间、活动性、柱体与围岩接 触特点、间接底板岩溶水的水头值及岩溶水富水性。 虽井田内地表无陷落柱显现但煤矿企业决不可麻痹大意， 在今后生 产中应加强陷落柱的探查研究，防治陷落柱突水特别是滞后突水的发 生。63第三节矿山压力破坏影响分析一、矿山压力对底板的破坏分析 底板突水是由采动矿压和底板承压水的共同作用而产生的。 由于开 拓和采动，原来的地应力平衡状态被打破，地应力重新分布，在地应力 达到新的平衡状态时，必然有应变能释放，会使岩体结构发生变化。 我国煤矿的观测结果表明， 底板采动破坏程度主要取决于工作面的 矿压作用，其影响因素有开采深度、煤层倾角、煤层开采厚度、工作面 长度、开采方法和顶板管理方法等。其次是底板岩层的抗破坏能力，包 括岩石强度、岩层组合及原始裂隙发育状况等，底板导水破坏带的深度 主要与工作面的斜长，底板岩性及其结合状况，采深和煤层倾角等因素 有关。规程中列出了与煤层底板采动破坏深度关系最密切的工作面斜 长、 采深、 采厚和倾角等因素的实测参数， 其统计范围为工作面斜长 30～ 200m，采深 100～1000m，倾角 4～30° ，一次采高 0.9～5.4m（分层开 采总厚＜10m） 。采用回归分析，只考虑工作面斜长，得出下述统计公 式（ 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》附录 六） ： h1=0.5α+0.1079L－4.3579 式中：h1―底板采动导水破坏带深度，m； L―壁式工作面斜长（以 110m 计） ，m； H―开采深度（以 300m 计） ，m； α―煤层倾角（以 5° ， ） 计）（° 。 断层带附近的采动导水破坏带深度比正常岩层中增大约 0.5～1.0 倍。本煤矿正常地段，正常块段底板采动破坏深度约 10.89m；断层带 }