A06第六章矿井防治水

大峪沟矿务局将军煤矿改扩建初步设计安全专篇第六章矿井防治水-139-第六章矿井防治水第一节矿井水文安全条件分析一、矿井水文地质情况1．水文地质资料（1）矿井水文地质类型及变化规律依据《煤、泥炭地质勘查规范》，本矿井二1煤层水文地质条件简单，直接充水含水层为裂隙岩溶水，属二类一型或三类一型。一1煤水文地质条件为三类二型。在浅部，大气降水、地表水及第四系潜水会通过各种裂隙、孔隙渗入地下，或通过回采落顶后的塌陷破裂带充入矿坑：在矿井井巷开拓回采过程中，煤层顶板砂岩含水层首先得以揭露和破坏，其砂岩裂隙水(开采二l煤层时)或灰岩岩溶裂隙水(开采一1煤层时)将会充入矿坑，构成矿井主要充水水源；还有区外浅部生产井及废弃老窑，积存大量老空老塘水，当未来矿坑回采落顶后的塌陷破裂带或采掘工程一旦与之沟通，就有可能造成溃水事故；一1煤层底板灰岩岩溶裂隙含水层中所含地下水，在其底板隔水层沉积薄弱地段或在断裂构造发育地段，多会以突水形式充入矿坑，具有水压高、水量大、破坏性强，以动积存水量为主，不易疏排等特征。但本矿井一1煤层已经过了多年开采，积累了较丰富的治水经验；等矿井改扩建投产时，一1煤层开采已接近尾声，矿井主采二1煤时预计矿井涌水量不会增加而可能减小。（2）断层等构造的导水性本井田位于秦岭纬向构造带北亚带嵩山大背斜的北翼。总的构造形态为一走向280～290º，倾向10～20º，倾角7～14º,单斜构造，大峪沟矿务局将军煤矿改扩建初步设计安全专篇第六章矿井防治水-140-区内褶皱不甚发育，构造以断裂为主，主要为东西向断裂，倾角平缓(7～14º)的单斜构造,由近东西向、北东向和北西向三组断裂组成。近东西向断裂是与区域纬向构造体系相平行的一组主干断裂，以走向正断层为主，局部伴生有小型的逆冲断裂，并多呈阶梯式或地堑式相间排列，构成了井田内构造的基本格架。北东和北西向断裂多发育于井田东西两端以压扭性正断层为主。此外，井田内尚发育有近东西及北西～南东向起伏不大的小型宽缓褶皱。井田内分布的主要断层有将军岭滑动构造(F9)、F104断层、F6断层等，均切割二1煤层，同时也破坏了岩石的连续性，可能使不同的含水层发生水力联系。地质报告未对断层导水性做出评价，但由于构造裂隙发育形成地下水径流通道，从而对矿井开采构成威胁。（3）主要含水层水位标高和单位涌水量等参数特性及隔水层分布。主要含水层情况：①寒武～奥陶系灰岩含水层寒武系含水层主要有白云质灰岩、灰岩构成，分布于南部山区，因远离煤系地层，对矿床充水影响不大。奥陶系灰岩含水层，由泥质灰岩、泥灰岩、灰岩组成。广泛出露于煤系地层以南的低山丘陵，是煤系地层的基地。据实测剖面厚141.86m。含裂隙岩溶承压水，局部含水丰富，是一l煤底板直接充水含水层。出露于本层的泉水较少，流量0.05～0.982L／S，标高+190～+622.18m。多为季节性泉水。据2601孔抽水结果，单位涌水量q=O．0183L／s·m，渗透系数K=0.219m/d，水位标高H=+288.45m。水化学性质比较稳定，一般为HC03-Ca-Mg型，矿化度0.20～0.30g大峪沟矿务局将军煤矿改扩建初步设计安全专篇第六章矿井防治水-141-／L。PH值为7～7．5。②太原群下段灰岩含水层由L1～L4灰岩组成。其中L1～3不发育，L3～4发育较好，质地较纯，层位稳定，局部含泥质和燧石结核，为一1煤顶板直接充水含水层。据10个孔的统计资料，灰岩厚度占太原群下段地层厚度的59.6％。该层由于受厚度和出露条件的限制，至今尚未发现天然地下水露头。据井下所见，溶隙发育，但不均匀，且多被粘土物质充填。揭见该层有142个孔，占全区钻孔68.9％，揭穿124个孔，占揭见87.3％。其中遇漏水10孔，占揭见孔7％。漏水钻孔的分布，多集中于浅部，标高在+200m以上，中深部则少见。说明该层裂隙岩溶发育是不均匀的，多以风化裂隙漏水为主，小溶洞漏水则次之。该层最大厚度16.42m(1105孔)，最小厚度3.92m(3304孔)，一般8～13m。从太原群下段灰岩水文地质图中可以看出，中部较厚，向两翼有逐渐变薄的趋势。据1404孔抽水结果(包括下段中粒砂岩)，单位涌水量q=0.0198L/s·m，渗透系数K=0.0379m／d，水位标高H=+340.96m。水质为HC03-Ca-Mg型，PH值7.35，矿化度0.378g／L。该层上距二1煤底板平均约69m。③太原群上段灰岩含水层上段灰岩由L6～L9灰岩组成。其中L7灰岩发育较好，L8灰岩次之，L6和L9仅局部存在，各层灰岩之间被泥岩所分割，成为独立的分层，相互之间水力联系较差。L6和L9灰岩，层位不稳定，厚度薄，岩溶裂隙不发育，从水文地质角度来看，视为相对隔水层。L7和L8虽然厚度较大，层位稳定，但被砂泥岩分割。该层上距二1煤底板平均约7m。该层的灰岩化学成份：Si02含量0.72～30.04％，平均含量14.94％，Al03含量0.18～8.16％,平均含量1.22％，Fe203含量0.79～大峪沟矿务局将军煤矿改扩建初步设计安全专篇第六章矿井防治水-142-36.55％，平均含量4.03％，一般1～3％。CaO·MgO含量7.21～52.82，平均含量42.82％，从分析结果，Si02含量高，可溶性盐类含量较低，不利于岩溶的发育。该层揭露厚度0.00m(上段灰岩缺失)～37.60m(1909孔)，一般5.00～15.00m。从太原群上段灰岩水文地质图中可以看出，厚度由中部向东西两翼有变薄的趋势。据1909孔抽水结果，涌水量趋近于零，水位下降27.69m，经三天后尚未恢复稳定，充分说明本段灰岩含水微弱。据相邻谷山井田8803孔资料，单位涌水量q=0.00043L/s·m，水位标高H=+200.21m，渗透系数K=0.012m／d。据7603孔水质HC03-K+Na型，矿化度0.712g／L，PH值7.3。④二1煤顶板砂岩含水层系指开采二1煤顶板冒落裂隙带内(二1煤上60m)的中、粗粒砂岩。其中层位比较稳定是大占砂岩、香炭砂岩，均为二1煤顶板直接充水含水层。据钻孔揭露，砂岩一般3～4层，最多为14层(2706孔)，最少为零；厚度0.00～32.49m(2303孔)，一般10.00～20.00m。从二1煤上砂岩水文地质图和19线水文地质剖面可见，在短距离内有尖灭和增厚的特点。厚度变化规律性不明显。据三个孔抽水结果，单位涌水量q=0.0000532～0.00797L／s·m，渗透系数K=0.000530～0.0352m/d，水位标高H=287.57～212.65m。水质为HC03-K+Na型，PH值8.1，矿化度0.746g／L。⑤三煤组砂岩含水层由三煤组中粗粒砂岩组成。砂岩多被泥岩和砂质泥岩分割成互不发生水力联系的含水层。其中以底部砂锅窑砂岩发育较好，层位稳定，大峪沟矿务局将军煤矿改扩建初步设计安全专篇第六章矿井防治水-143-一般厚度8～15m。由于出露条件和补给条件不佳，区内尚未发现地下水天然露头和漏水钻孔。从钻孔简易水文地质观测，该煤组漏失量0～12m3／h。(2013孔)含裂隙承压水，含水性微弱。因距二1煤层位较远，超过了开采二1煤的冒落裂隙带高度，故对二1煤开采影响不大。⑥四煤组砂岩含水层由中粗粒砂岩组成，其中以四煤底板砂岩比较稳定。据2808、1709孔的资料统计，含水层厚度8.70～21.67m，含水层占层段厚21.7％，砂岩层多被泥岩和砂质泥岩所分隔，形成互无水力联系的含水层。由于相变或尖变及补给条件的不好，使之含水微弱。该层距二l煤较远，对二1煤矿床没有影响。⑦五煤组至七煤组底板砂岩含水层由中～粗粒砂岩组成。其中以七煤组底板砂岩(田家沟砂岩)比较稳定，其它均在短距离内有尖灭和变薄的趋势。据2808孔的资料，厚度37.55m，占整个层段27％。在区内未发现漏水钻孔，仅在巴家沟、阴沟、张山洼有泉水出露，标高+274～+302m，其流量均小于0.5L/s。该层含裂隙承压水，因远距二1煤层，对二1煤开发没有影响。⑧平顶山砂岩含水层由灰白色和褐黄色中、粗粒、厚层、石英砂岩组成，硅质胶结，致密坚硬、裂隙发育，出露于区外的北部丘陵区，含裂隙水，在将军岭+352.00m的陡坎上见有泉水出露，其流量0.5L/s。据2808孔揭露，厚度61.27m。因距开采煤层远，对煤层影响不大。⑨金斗山砂岩含水层紫红色、厚层状中粒砂岩，成分以石英为主，硅质胶结，致密坚大峪沟矿务局将军煤矿改扩建初步设计安全专篇第六章矿井防治水-144-硬。出露于北部的山脊，由于出露条件不佳，没有地下水的天然露头，含裂隙水。⑩第四系(Q)砂、砾石含水层分布于王河河谷和区外的沟谷宽阔地段。主要由冲积洪积而成的砂卵石层，含丰富的孔隙水。在王河河谷玉皇庙以北的地段，已成为农灌和大峪沟矿临时水源基地。据以往民井抽水资料，单位涌水量q=0.83～10.54L／s·m，渗透系数K=21.88～88.95m/d，水位埋深6.73～11.75m，水位标高H=167.25～254.77m。水质为S04-HC03-Ca-Mg型。PH值7.5～7.25，矿化度0.675～0.912g／L。主要隔水层情况：①本溪组铝土质泥岩隔水层主要由泥岩、铝土质泥岩、铝土矿等组成。大峪沟井田内有139孔揭见本层，占全区钻孔67.5％，揭穿本群130孔，占揭见钻孔93.5％。最大厚度达33.69m(2402孔)，最小厚度3.52m(2901孔)，一般6～14m。从太原群下段灰岩水文地质图看出，层位稳定，厚度变化规律不明显，该层且充填灌注了奥陶系古剥蚀的溶隙溶洞，因而降低了不整合面附近的富水性，而且增加了阻隔奥灰水进入一1煤矿坑的隔水强度，故视为主要隔水层。②太原群中段砂泥岩隔水层系指L4、L6灰岩之间的碎屑岩沉积，主要由中～细粒砂岩、泥岩及砂质泥岩组成。局部夹薄层L5灰岩。据钻孔揭露，厚22.52(2805孔)～57.81m(1309孔)，一般30～45m，层位稳定，因砂质成分稍高，故具强度大的特点。是太原群上、下段灰岩含水层之间的良好含隔水层。③二l煤底板隔水层大峪沟矿务局将军煤矿改扩建初步设计安全专篇第六章矿井防治水-145-系指二l煤底板至太原群灰岩含水层间的岩层。主要有泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、局部夹L5灰岩等组成。正常情况下，是阻隔太原群上段灰岩水进入二l煤矿床的隔水层，在本区厚度0.40～37.82m。该段厚度变化大，稳定性差。在1511、2603、2903孔以南区段，厚度薄，隔水性能减弱，在二1煤开采过程中，要引起足够的重视。④七煤组～平顶山砂岩底隔水层由一套浅灰色和灰色砂岩、砂质泥岩、细粒砂岩组成。据2808孔的资料，厚度206.27m，其厚度大，层位稳定，岩性均一，是一良好的隔水层。⑤平顶山砂岩至金斗山砂岩底隔水层主要为一套青灰色、紫红色砂质泥岩、泥岩、细砂岩组成，岩性均一，层位稳定，隔水性好，出露于区外北部丘陵区。它对阻隔上下两个含水层的水力联系，起着良好的隔水作用。2．矿井正常涌水量及最大涌水量根据1982年12月河南省煤田地质勘探公司地质三队编写的《河南省巩县荥巩煤田大峪沟井田精查补充勘探地质报告》及结合周边矿井的实际情况，确定本矿井的正常涌水量为116m3/h，最大涌水量为151m3/h。3．地表水体矿区内仅在西部有一条河流，即东泗河，属黄河流域伊洛河水系，发源于南部山区，流向西北，于站街镇东北汇入伊洛河，经神北横切邙岭注入黄河，该河为一季节性河流，以排洪为主，由于附近各煤矿排水的注入，现为常流不断的小溪。该河上游筑有凉水泉水库，位于大峪沟井田19勘探线附近，是本区主要地表水体。据现有资料显示，其蓄水面积1067m2，水深1.5m，库容16008m3，为一小型塘坝，以拦、大峪沟矿务局将军煤矿改扩建初步设计安全专篇第六章矿井防治水-146-蓄洪水，农田灌溉为主。二、水患类型及威胁程度1．水患类型依据《煤、泥炭地质勘查规范》，本矿井二1煤层水文地质条件简单，直接充水含水层为裂隙岩溶水，属二类一型或三类一型。一1煤水文地质条件为三类二型。在浅部，大气降水、地表水及第四系潜水