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掘进工作面水文地质分析报告一、概况该掘进工作面位于1号变电所东北，属于5采区范围内，作为3采区回风兼材料运输，固命名为5采区回风巷，该段巷道设计掘进526m,梯形工字钢支护，断面6.12m²，均能满足运料及回风使用。二、水文地质情况矿区内属丘陵地貌，地形总体形势为南高北低，冲沟发育，便于大气降水的自然排泄。据了解，当地正常地下水位在+250米左右，矿山周围无大的河流及水库等地表水体，也无法发现大的断裂构造与远处水体沟通。矿山东部虽有白沙水库，但距矿山尚有4000米，因此，地表水不构成对矿床充水的水源，但是，该矿床主要位于当地最低侵蚀基准面以下，其地下水必须靠机械外排。本区地层区划属华北地层区域西嵩箕小区，区域地层出露从老到新为太古宇登封群，下元古界嵩山群，中远古界无佛山群以及寒武系、奥陶系、石灰系、二叠系、三叠系、古近系、新近系和第四系地层。大地构造属华北地台嵩箕中台隆，构造形态主要表现为褶皱及断裂构造。区内矿产以煤、铝土矿为主，二1煤层基本全区可采，其他煤层局部可采，是地方的支柱矿产。石灰岩也是区内重要的矿产之一，铝土矿局部可采。本矿区位于荣阳一芦店向斜南翼东段，矿区总体构造为一走向90度左右，倾向180度左右，倾角8－13度左右的单斜构造。三、水文地质情况分析本矿区有主要含水层3个1、第四系松散层含水层：矿山内新生界第四系砂质粘土，厚度0—20米。富水性弱，局部底洼处富水，一般不含水，为松散孔隙型弱含水层。2、二1煤层上部二叠系砂岩裂隙含水层组：主要有二1煤层顶板砂岩下石盒子组底部砂岩等数层含水层构成，累计厚度20米左右。矿山内含水层主要有山西组大占砂岩段、香炭砂岩段；下石盒子组砂锅窑砂岩；下盒子组底部老君庙砂岩；期间均有厚层泥岩相隔阻。上述砂岩多为中－粗粒砂岩，泥硅质胶结，裂隙不发育，富水性及透水性较弱。属孔裂隙承压水，为二1煤层顶板直接充水含水层。据矿井生产情况，该含水层主要以顶板淋水形式向矿井充水。另据登封煤田区域资料，钻孔单位涌水量为0.00016—0.019L/s.m，渗透系数为0.00072—0.06m/d。3、二1煤层底板水层：可以分为直接底板含水层和间接底板含水层两类。（1）直接底板含水层：为太原组上段灰岩含水层，有L7、L8两层灰岩组成，其中L7灰岩较发育，平均6米左右。该含水层富水性较弱，但极不均一，涌水量为10－50m³/h，一般为20m³/h。在雨季可增加30－50﹪.据抽水资料表明，单位涌水量为0.00487—0.302L/s.m渗水系数为0.08-2.93m/d.据矿井生产情况，多数矿井无底板水，说明该含水层补给、径流条件差，富水性也较弱。但该含水为二1煤层底板直接充水含水层，属岩溶裂隙承压水，对二1煤层开采有直接影响。（2）间接充水含水层：有太原组下段L1-L4灰岩及奥陶系灰岩组成，其中L1、L4灰岩相对较稳定，较发育，岩性为含燧石生物灰岩，厚度3.5-35.0米平均13米。富水性强，该含水单位涌水量为0.59L/s.m，为二1煤层底板间接充水含水层，属岩溶裂隙承压水，富水性、导水性不均一，局部地段具较强的富水性和导水性。属岩溶裂隙承压水，该区地下类型为HCO3-Ca型和HCO3-Ca.Mg。4、主要隔水层充水因素分析在含水层之间广泛分布着隔水岩层或弱透水岩层，它们都具有一定的阻水性能，其阻水能力取决于岩性、岩层结构、厚度及稳定性，在后期构造作用的破坏下，可大大削弱隔水层的阻水性能，甚至使其起不到隔水作用，从矿井防治水的角度出发，对本矿区主要隔水岩层叙述如下：1、二1煤层顶板隔水层：有二1煤层顶至砂锅窑砂岩底间的泥岩、砂质泥岩组成，厚度40-70米。一般情况下能隔离山西组各砂岩含水层，避免其砂岩水连通并进入二1煤层涌入矿井。但在构造破坏情况下将失去隔水作用。2、二1煤层底板隔水层：由泥岩、砂质泥岩及细砂岩组成，厚约5米。一般情况下可阻隔太原组灰岩水进入二1煤层矿井。但在断裂切割、采掘等引起压裂、震动情况下，此隔水层可能失去隔水作用，诱发淹井事故。3、太原组中段隔水层：由泥岩、砂质泥岩及细砂岩组成，厚约20米。具有一定隔水作用，正常情况下能阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系，避免下段灰岩水进入二1煤层矿井。4、本溪组铝矿质岩隔水层：由铝质岩、铝质泥岩组成，平均厚8米左右。岩性较致密，节理裂隙不发育，正常情况下该隔水层可阻止寒武系与石灰系太原组含水层发生水力联系，如遇厚度变薄、构造破坏等情况，可能失去隔水作用，导致两含水层地下水发生水力联系，对矿井构成潜在威胁。5、矿井充水因素分析1、大气降水：本区大气降水多集中在7、8、9月份，其降水量占全年的70﹪左右。大气降水对地表水、地下水、老窑水等具有补充作用，雨季矿井涌水量一般是正常涌水量的两倍，以往最大可达4-5倍。2、地下水：进入开采二1煤层矿井的地下水主要为顶、底板直接充水含水层。二1煤层底板直接充水含水层含水性一般较弱，且用水源自底板。3、断裂构造对矿床充水的影响：本区发育的断裂构造主要为南北边界断层（箕F7箕F5），二者走向北东，落差40-80米，并使矿区所在块段构成地垒，使区内二1煤层层位与区外二叠系砂泥质相对隔水层相对接，构成相对阻水构造。但一般情况下，在较大的断裂构造形成过程中，由于受应力牵引、拖拉作用而在断裂两侧形成较密集的羽状断裂，破坏了地层的连续性，使各个含水层间产生不同程度的水力联系。同时，断裂破碎带为地下水的运移、富集提供了通道和空间场所。因此，推算在箕F7和箕F5两断层及其附近，为地下水的相对强径流带。在开采过程中，当接近两断层时，应打超前探、放水钻，并留设足够的防水保安煤柱，以防突水造成淹井事故。4、老空水：本矿山浅部和深部均为采空区，推测积存有大量老空、老塘水，时威胁矿井后期生产的潜在危险因素，生产当中，当井巷接近上述区段时，应打超前探、放水钻，并留设足够的防水保安煤柱，以防突水造成淹井事故发生。6、影响和控制矿井水害的主要因素根据对矿井水文地质条件和矿井水害特征的分析研究，可以得出影响和控制本矿井水害的主要因素有：大气降水：大气降水作为本区矿井各个充水含水层的最终补给水源，控制和维持着各含水层长期稳定的充水水量。如果没有大气降水的补给，随着矿井的生产排水，含水层水会逐渐趋于疏干，矿井的涌水量会逐渐减少。但应该明确的是大气降水是一个不可控因素，很难通过人为因素减少和控制。含水层的埋藏条件和构造开启性条件：由于主要充水含水层受大气降水的直接或间接补给，而大气降水的补给强度和补给速度主要受含水层的埋藏条件、构造裂隙发育条件和水循环开启性条件控制。目前的资料已经显现出随着含水层埋藏深度的增加，其富水性具有减弱的趋势。我们要充分研究和利用这一基本规律。构造发育情况特别是导水裂隙的发育与分布规律：裂隙储水、裂隙导水和裂隙突水已成为矿井水害的明显特征，裂隙的发育与否决定了矿井是否具有突水的条件，裂隙的导水性能及其空间联通网络的大小、网络之间水力联系的密切程度决定了单个出水点水量的大小。研究和探查导水裂隙的发育规律、空间展布规律和控制因素对有效预测和防范矿井水害具有重要意义。矿井采掘扰动：从矿井采掘层位与含水层的空间结构关系可知，矿井底板L7-8薄层灰岩含水层与二1煤层之间的相对隔水层厚度大多小于15m，矿井巷道全部在煤层中布置，故不存在含量水层水直接涌入矿井。7、矿井水量及受水害威胁程度综合分析矿井水文地质条件、矿井水害的影响和控制因素、矿井目前的水害现状和水害特征，可以初步得出阳城矿无典型的裂隙型出水为特点，且充水含水层与主采煤层之间隔水层不发育，含水层的富水性属偏弱，所以矿井充水的特点将会是突水频率低、单点突水量相对小、突水后水量会很快衰减直至稳定于一定的值、不同出水点之间会有一定的水量相互干扰，特别是发生于同一含水层的突水点。只要矿井具备一定的排水能力和地下水疏导系统，一次突水一般不会造成淹井事故，但矿井水害会给生产带来严重影响。8、矿井水害特征及需要查明的主要水文地质问题一般情况下，矿井水文地质工作需要查清的重点任务有：（1）查明和控制矿区区域水文地质条件，确定矿区所处的水文地质单元的位置，详细查明矿区发育的主要含水层及其各个含水层地下水的补给、径流、排泄条件，区域地下水对矿区充水含水层的补给关系，矿区地表水系及气象因素与地下水的相互关系及其相互影响。（2）详细查明矿区含（隔）水层的岩性、厚度、产状，分布范围、边界条件、埋藏条件，含水层的富水性，矿床与顶底板含水层之间隔水层的厚度及稳定性。着重查明矿区主要充水含水层的富水性、渗透性、水位、水质、水温、动态变化以及地下水径流场的基本特征，特别是主采煤层顶底板隔水层所承受的静水头压力，确定矿区水文地质边界位置及其水文地质性质。（3）详细查明矿区或附近对矿坑充水有较大影响的构造破碎带的位置、规模、性质、产状、充填与胶结程度、风化及溶蚀特征、富水性和导水性及其变化、沟通各含水层以及地表水之间相互补给关系的程度，分析构造破碎带及其可能诱发的引起突水的地段，提出开采中对构造水的防治方案原则性建议。（4）详细查明对煤层开采有影响的地表水的汇水面积、分布范围、水位、流量、流速及其季节性动态变化规律、历史上出现的最高洪水位、洪峰流量及淹没范围。详细查明地表水对井巷可能的充水方式、地段和强度，并分析论证其对煤层开采的影响，提出开采过程中对地表水的防治方案原则性建议。（5）对于煤层与含（隔）水层多层相间的矿床，应详细查明开采煤层顶、底板主要充水含水层的水文地质特征和隔水层的岩性、厚度、稳定性和隔水性，不同含水层之间的水力联系情况，断裂与裂隙发育程度、位置、导水性以及沟通各含水层的情况，分析不同的采矿方式对隔水层的可能造成的破坏情况。当深部有强含水层或采区地表有水体时，应查明主要充水的中间含水层从底部或地表获得补给的途径和部位。（6）对已有多年开采历史的老矿区，应重点调查废弃矿井、周边地区小煤窑、已经采掘的老空区的分布位置、范围、埋藏深度、积水和塌陷情况，与地表及其它富含水的含水层之间的水力联系情况，大致圈定采空区，估算积水量，提出开采中对老空水的防治措施建议。（7）在水文地质条件勘探的基础上，应根据矿井采掘条件和矿井采掘规划，建立矿井涌水量预测预报模型，选择适合矿井水文地质条件的涌水量预测和计算方法，对全矿井涌水量、分水平涌水量、分采区涌水量进行计算预测。在条件许可的条件下还应对矿井可能形成的突水水量进行分析评估，为矿井防排水系统和能力设计提供基础资料。（8）对于深部开采的矿井，应详细查明主要充水含水层的富水性及导水断裂破碎带向深部的变化规律。对矿井采掘过程中可能出现的高地应力、高温热害、有毒气体等进行勘探和分析，初步查明地应力、地热场的成因、分布及其对矿床开采可能带来的的危害。9、掘进工作面水文地质分析结论该巷道方位角为46º，与副斜井平行，间距30米，按照设计方位、倾角进行掘进，半煤岩巷掘进，局部地段为全岩。因该巷道在副斜井北侧30m处，在已探明区域内掘进，副斜井巷道掘进时，顶板无淋水，底板也无涌水现象，结合副斜井巷道揭露情况分析，该段巷道掘进范围内，不会有顶板淋水及底板涌水，水文地质条件简单。虽在探明区域内掘进，但也不能麻痹大意，在实际工作中，应采用钻探的方法进行验证，做到预防为主。掘进工作面水文地质分析报告郑州登电阳城煤业有限公司二0一一年元月