第11讲邢台矿5煤评价

河北金牛能源股份有限公司邢台矿5#煤开采水文地质条件评价及防治水设计煤炭科学研究总院西安分院河北金牛能源股份有限公司邢台矿河北金牛能源股份有限公司科技部汇报人：靳德武CCRI.XI’ANBRANCH立项背景邢台矿自1968年10月投产以来，已有近40年的开采历史，现已形成200万吨/年的生产能力(2004年)。主采煤层为二叠系山西组的2#煤、石炭系太原组的5#煤和9#煤，目前主要开采2#煤，5#煤仅局部开采。目前，2#煤面临资源枯竭的严峻形势，9#煤因受底板奥灰水的威胁暂列为D级储量，为了保证邢台煤矿持续、稳定地发展，迫切需要开发5#煤煤炭资源。邢台矿委托煤炭科学研究总院西安分院在研究矿井以往水文地质资料的基础上，对恢复5#煤开采的水文地质条件做出评价CCRI.XI’ANBRANCH（1）对西翼-320m水平以下、东翼未采区5#煤开采的充水条件进行分析,提出主要水患因素；（2）绘制5#煤突水系数等值线图,进行带压开采条件分区；（3）对大青灰岩进行富水性分区,并对大青灰岩与奥灰之间的水力联系通道,边界断层导水性进行分析,提出5#煤带压开采防治水重点区段和范围；（4）针对5#煤开采受地下水威胁程度及特征,对西翼-320m水平以下、东翼5#煤未采区提出防治水技术工作内容、防治水工程项目、进度安排、费用概算。本次评价工作的主要任务CCRI.XI’ANBRANCH409545403540954100410041054540410535王村西北留工人村市台邢五钟洛阳张宽电厂百泉南陈庄张家营田井台邢河里七先贤井田东片贤北小郭周公村南石门CCRI.XI’ANBRANCH5#煤采掘情况大青放水试验以前5#煤已回采完毕5101~5104，5201~5204等8个工作面，共采出煤炭资源19.5万吨，放水试验结束后至2004年5501、5503、5505、5507、5511、5509等6个工作面已回采完毕。到目前为止共采出100.4万吨，保有可采储量为1017.4万吨。CCRI.XI’ANBRANCH2井田地质条件F6CPO409600038542000409700038543000385410004095000杨3854000038539000385380003853700038536000385350004103000410200041010004100000409900040980004097000409900040980004094000409300040920004092000409300040940004095000409600038534000385340003853500038536000385370003853800038539000385440003854000041000004101000410200038541000385420003854300038544000CCRI.XI’ANBRANCH（1）断层邢台矿井田控制性断层一览表断层名称走向倾向倾角落差（m）延伸长度（Km）F1正断层NE35°NW305°70°30～200m955.9F2正断层NE25°295°200m6F10正断层NE25°～40°115°～130°35m～60m1.7F12正断层NE85°355°大于200m5.7F13正断层NE25°～60°115°～150°7.5CCRI.XI’ANBRANCH（2）褶皱邢台井田主要褶曲位置及产状要素位置褶皱名称地面井下轴向方位轴向倾角备注卧庄、洛阳向斜卧庄、洛阳之间主要褶曲马鞍形背斜悟思村北东翼六采区东翼北区向斜七里河下和北部东翼八采区NE40°洛阳西向斜洛阳村西部近东西向西风井背斜西风井处SE70°9°CCRI.XI’ANBRANCH（3）岩浆岩本区有岩浆岩侵入体存在，集中区内中部小型盆地的盆底部位，对9#煤层影响最大，该区域8#、9#煤层大部分合并为一层，层间距一般小于0.5m，故推断8#煤可能部分遭受岩浆岩侵入。CCRI.XI’ANBRANCH（4）陷落柱①位于井田西南部，9303孔在进入奥灰44.5m时发现陷落柱，深度263.50~295.03m，揭露高度31.53m，其中堆积了太原组地层，并夹有奥陶系灰岩块。②位于十一采区运输石门262测点前44m处。巷道穿过陷落柱40m，估计陷落柱的直径为50m左右。陷落柱充填物中有2#煤、2#煤顶板砂岩及少量的方解石脉，胶结不好。裂隙间有大量的方解石和黄铁矿的伴生结晶体，无水。初步分析巷道所穿过的位置为陷落柱的顶部。CCRI.XI’ANBRANCH3井田水文地质条件3.1含水层主要含水层为奥陶系灰岩、大青灰岩、伏青灰岩、煤系砂岩、下石盒子组砂岩及第四系底部卵石层等。2#、5#、9#主采煤层与井田两个主要含水层—大青灰岩和奥灰之间的距离关系如图所示。26.91～34.2429.816.495.63～7.5370.6168.23～73.5658.38～65.5660.79奥陶系灰岩9煤大青灰岩5煤2煤邢台矿主采煤层与主要含水层层间距简图CCRI.XI’ANBRANCH邢台矿各含水层主要特征一览表特征含水层及编号厚度（m）与煤层关系单位涌水量（L/s·m）渗透系数（m/d）地下水类型水质类型富水性矿化度（g/l）PH值Ⅰ第四系顶部砾石层15～207.278～11.319孔隙潜水HCO3·SO4—Ca·Mg很强0.28～0.4Ⅱ第四系底部砾石层0.52~15.960.00832~0.126孔隙承压水HCO3·SO4—Ca·Na弱0.37~0.59Ⅲ石盒子砂岩含水层8.89～29.412#煤间接顶板~0.0599裂隙水HCO3·Cl—Na·Ca中等0.33~0.43Ⅳ山西组大煤顶板砂岩0～212#煤直接顶板0.000223~0.0479裂隙水HCO3·Cl—Na·Ca弱0.26~0.41Ⅴ野青灰岩0.2~4.424#、5#煤直接顶板与间接顶板0.0135~0.0198岩溶裂隙水HCO3·Cl—Na·Ca弱Ⅵ伏青灰岩0.2~2.916下煤直接顶板距5#煤28.37m岩溶裂隙水弱Ⅶ大青灰岩2.14~10.528#煤直接顶板距5#煤70.61m0.00186~1.626岩溶裂隙水HCO3·Cl—Ca·Na强0.23～0.34Ⅷ本溪灰岩1.5~8.21上距9#煤12~30m0.191~3.438岩溶裂隙水HCO3·SO4—Ca·Mg强0.24～0.29Ⅸ奥陶系灰岩600～800上距9#煤25~35m0.0781~5.045岩溶裂隙水HCO3·SO4—Ca·Mg很强0.3CCRI.XI’ANBRANCH3.3大青灰岩含水层水文地质条件3.3.1补给、径流及排泄条件F4、F15、F12和F2-1断层控制着邢台井田大青灰岩地水的补给和径流条件。大青灰岩的平均厚度为5.60m，断面有限，决定了大青灰岩储存量是有限的。天然状态下，区内岩溶裂隙水大体由北西、西、南3个方向百泉和达活泉汇集。百泉和达活泉为主要的天然排泄区，目前，矿井排水已经逐渐成为井田地下水的主要排泄方式。CCRI.XI’ANBRANCH3.3.2水化学特征及环境同位素特征（1）大青灰岩含水层地下水化学特征①大青水有较高含量的、和，证明大青水主要来源确是奥灰水；②岩溶水各种离子含量普遍较低。自西向东由补给区向径流区水化学类型略有变化：强径流带：HCO3—CaHCO3—Ca•Mg型；弱径流带:HCO3•SO4—Ca和HCO3•SO4—Ca•Mg型，个别地区:SO4•HCO3—Ca•Mg型；③火成岩边界附近水质类型:HCO3—Na型及HCO3—Ca•Mg型；④西单元:地下水中SO42-含量较高，具备北方大水矿区煤系薄层灰岩水的典型特征；⑤中单元:HCO3—Ca•Mg型。2Ca2Mg3HCOCCRI.XI’ANBRANCH（2）大青灰岩含水层地下水环境同位素特征低氚水高氚水氚含量分布西单元中、东两个单元反映特征大青水径流条件差，与奥灰水、大气降水联系程度不密切大青水与奥灰水水力联系密切，径流条件通畅TU20TU30达CCRI.XI’ANBRANCH3.3.3岩溶发育规律分析根据以往勘探钻孔统计，在88个遇大青灰岩的钻孔中有41个漏水，占47%，其中严重漏水者14个，占16%。在-300m标高以上，漏水钻孔占总漏水钻孔的73%，而在-300m标高以下，漏水孔占总漏水孔的27%，从垂向上看，岩溶发育主要集中在-300m标高以上。大青灰岩富水性垂向分带统计表底板标高(m)漏水钻孔(孔)占本层漏水率(%)平均单位涌水量(l/s•m)(最小～最大)-200以浅1843.90.156～0.0527-200～-3001229.30.0078～1.694-300~-400614.60.000487～0.120-400以深512.2总计41100CCRI.XI’ANBRANCH放水过程中主要的补给区段为:F2-1断层南段、F10和F21断层在DF4和DF5一线所代表的井田北部、西北部地区，高水位区:F30断层和DD2、DD6钻孔分布区。最大降深条件下DF123降落漏斗中心标高在-160m左右，低于另外三个降落漏斗5204突水点、DF4、DF5中心标高-140m左右约20m左右。从等水位线分布特征来看，在DF123漏斗附近，北部流线较密，南部流线稀疏，北部水力梯度大于南部，地下水补给源位于该漏斗的北部和东北部；与此类似，DF4、DF5疏降漏斗补给区位于两个漏斗的西北方向；5204突水点地下水补给源位于F2-1南段F30进水口附近。3.3.4大青灰岩地下水流场特征CCRI.XI’ANBRANCH3.4大青灰岩放水试验水文地质条件分析•放水试验于1990年12月1~14日进行；•井下专门施工的放水孔6个:DF1~DF6；•井下大青观测孔19个:即DG1~DG18、-210m水平井底泄水孔1个;•地面奥灰水位观测孔9个:8602、8702、8801、9#、DO2、DO4、DO5、DD2、DD6。CCRI.XI’ANBRANCH大青灰岩放水试验水文地质单元划分表单元范围地层产状备注西单元西边界：F4东边界：F10北边界：F3南边界：F12地垒中单元西边界：F10东边界：F13北边界：F10南边界：F12单斜中南部有闪长岩侵入体东单元西边界：F13东边界：F14北边界：F13与F14断层交叉点南边界：F12地堑CCRI.XI’ANBRANCH从放水试验初始流场的展布情况可以看出：（1）在放水试验前的突水和钻孔涌水条件下，存在5个降压漏斗区：①东单元5204工作面突水点（-140m等水位线圈定区域）②中单元主、副井附近水井与泄水孔（-20m等水位线圈定区域）③邢15孔（-20m等水位线圈定区域）④西单元3#水文孔（+20m等水位线圈定区域）⑤-320m西大巷三石门（+20m等水位线圈定区域）（2）中单元DF4、DF5、DG15一线，东南部F30、F29断层附近，大青灰岩水位标高在+60m左右，接近区域奥灰水位，为奥灰水与大青水水力联系最为密切的地段。CCRI.XI’ANBRANCH不同单元观测孔在放水试验期间水位响应情况分析表放水试验阶段试验阶段水位、水量变化(时间段)1(4d)2(2d)3(3d)4(1d)5(2d)水位恢复状况DF1DF2放水孔DF3DG1+1.02-72.604-8.056-3.467-7.852-7.138DG2+0.714-75.97-9.687+1.326-6.119-2.856DG3+1.02-90.449-7.648-0.306-7.75-1.53DG40+0.4080+0.1020+0.51DG5+1.02-109.11-7.138-3.059-9.178-3.059DG60-110.13-8.158-2.039-8.668-4.079DG7+0.552-82.843-16.622+4.283-6.118-7.138DG11-1.02-154.079-7.546-8.872-5.488-2.814DG12+1.02-133.584-8.769-4.895-6.73-1.02DG13+0.61