矿井水文地质类型划分及防治-精品文档.docx

矿井水文地质类型划分及防治本文根据（煤矿防治水规定），通过分析矿井受采掘毁坏影响的含水层性质及补给条件、富水性、矿井及周边老窑水分布状况，矿井涌水量、突水量，受水害影响程度，对矿井水文地质类型进行划分。以内蒙古乌海市海南区路天煤矿为例，简单分析了矿井水文地质类型划分的要点，并对煤矿防治水措施提出建议。【关键词】矿井；水文地质；防治水措施一、矿井大概情况路天煤矿位于内蒙古自治区乌海市东南45km，处于桌子山煤田公乌素精查区317号勘探线之间，行政区划从属乌海市海南区公乌素镇管辖。矿区内地表大部为第四系风积砂覆盖，只在局部地区零星出露石炭系上统太原组、二叠系下统山西组地层。主要含煤地层为石炭系上统太原组C2t和二叠系下统山西组P1s。根据钻孔揭露及区域地层资料，区地层由老至新有：中奥陶统O2；石炭系上统太原组C2t；二叠系下统山西组P1s；第四系Q。井田位于桌子山煤田南部，西来峰逆断层以西拉僧仲庙背斜向南倾没部分，次一级的褶曲为矿区基本构造形态，断层也比拟发育，主要构造线方向为北北东向。区内无火成岩活动，根据地质勘探及矿区揭露的资料，现将本区的主要构造分述如下：1褶曲公乌素背斜:位于矿区中部，走向北北东向，自南向北倾没，矿区出露3公里。西翼倾角10°15°，东翼倾角15°18°，其轴部煤层赋存较浅，有利于露天开采。公乌素向斜:位于公乌素背斜之东与其相邻，向斜轴北北东向，全长6.5公里，东翼被公乌素逆断层所毁坏，西翼倾角15°18°，开阔平缓适于露天开采。S3向斜:位于矿区南部，全长2.2公里，西翼倾角4°9°，东翼倾角5°10°。2断层井田断层发育，按其走向分为两类，一类是北北东向，多为逆断层，落差较大，另一类为北东向或东西向，多为正断层，倾角比拟大，但落差不大本区构造以舒缓的背向斜为主体，伴有近南北向的逆断层和东西向的正断层，断层数量虽多但不密集，故本区构造复杂程度为中等类型。目前主采16#煤层，厚度为平均7.96m，煤层倾角为716°，采用综采放顶煤开采，采2.63m，其余为放顶煤。在矿井内16#煤层埋深基本在200m以内，开采构成的塌陷区采用填埋。二、矿井水文地质类型划分一区域水文地质大概情况桌子山煤田北起千里山之北部，南至雀儿沟以南。南北长近100公里，东西宽约525km，总面积约300km2。煤田东西两侧之桌子山、岗德尔山呈南北向延伸，构成中高山地。煤田内地形以宽谷洼地为主，其间山丘起伏，阶地发育。其总体地形呈东高西低之势，沟谷发育。受地形影响，水流由东向西注入黄河。各沟谷均为季节性迳流，平常干涸无水，雨季山洪爆发，可构成洪流，历时短，雨后数小时即近于干涸。黄河距本区约12km，为煤田附近的唯一地表水体，水位标高平均1065m，比煤田标高低100m左右。煤田与黄河之间赋存着巨厚的隔水岩层，因而，黄河与煤田无直接水力联络。二含水层根据1989年（内蒙古自治区伊克昭盟桌子山煤田公乌素矿区精查地质报告）水文地质资料，本区的含水层条件如下：1松懈岩层孔隙潜水含水岩组第四系Q:岩性为风积砂、黄土状亚沙土，残坡积和人工堆积物，一般呈零星分布。冲积洪积层以粒度不匀之砂砾石为主，分布与间歇河谷内，厚度1.0010.00m，q=0.4381.44L/sm，中等富水强富水。2坚硬岩类孔隙裂隙承压水含水岩组据原报告资料，该含水岩组可分为三个含水带。第含水带P1s2和P1s1上部：含水层岩性为灰白色砂岩，厚度约60m，含水层厚度38.74m，q=0.00865L/sm，弱富水。第含水带C2t2C2t1上部：厚度70m。含水的砂岩和石灰岩厚31.04m。q=0.0369L/sm，K=0.138m/d，弱富水。第含水带C2t1下部和C2b上部：岩性为砂岩、泥岩和17、18号煤组成，厚度30米。q=0.01100.0304L/sm，K=0.07531.67m/d，弱富水。煤系地层下部有巨厚的C2本溪组地层，岩性为黑色泥岩，厚度180m，是良好的隔水层，其下为陶系含水层。奥陶系的苏勒泰组地层O13和桌子山组(O12)的岩溶裂隙水为矿区的主要供水水源。根据宁夏回族自治区水文地质队1966年提交的（桌子山煤田公乌素精查区反封区供水水源勘察报告）中的结论奥陶系灰岩富水性强。三隔水层矿区内隔水层能够分为两类：煤系内部的泥质隔水岩层；煤系下部的本溪组隔水层。1煤系内部的泥质隔水岩层第隔水层P1s1底部：为9号煤和其泥质夹石组成，一般厚3.83m，隔水性能较好。第隔水层C2t1中部，为16号煤及其泥质夹矸组成。全区发育稳定，隔水。2本溪组隔水层煤系地层下部有巨厚的C2本溪组地层，岩性为黑色泥岩，厚度180m，是良好的隔水层，其下为陶系含水层。四矿井充水因素分析1.突水水源目前，矿井涌水水源主要由两个一是顶板坚硬岩类孔隙裂隙承压水含水岩组、二是小窑和老空积水。顶板涌水通道为采矿构成的顶板导水裂隙带，矿井揭露的断层等可以构成导水通道。区内无地表水体，矿井可能的突水水源为松懈岩层孔隙潜水、煤系地层顶部的孔隙裂隙承压水、煤层底部的奥灰水老空水。这些突水根据含水层的位置和开采煤层的关系，分为顶板突水、底板突水。1顶板水目前国内对于一次采全高的裂隙带计算公式构成统一认识，但是对于综采综放还没有一个统一的认识。根据我国其他地区的实测资料综合考虑采用裂采比值12计算露天矿16#煤顶板冒裂带发育高度。矿井主采16#煤层，煤层顶板岩层的抗压中等强度，选择裂采比12来计算16#煤开采后顶板冒裂带发育高度。2底板水煤系地层底部唯一的含水层，也是矿井范围内部唯一的强含水层奥灰含水层，由于资料缺乏，没有准确的数据，但是根据周围矿井资料及前期工作可知。煤系底部本溪组的泥质岩隔水层，厚度在180左右，是隔水性能良好的隔水层。奥灰水标高根据+1195m计算假设奥陶系裂隙水和溶洞水水头高度与矿区地面持平，矿井开采最低标高为+1024m，隔水层厚度为180m，那么隔水层底板承受的水压为3.55MPa，突水系数最大为0.0197MPa/m。根据（煤矿防治水规定），本矿的突水系数远远小于正常区域的0.1MPa/m，也小于构造发育地段的0.06MPa/m。可知底板受采动影响，导致突水可能性较小。2.突水通道顶板采动裂隙：开采构成的导水裂隙带发育高度为102m，导通了16#煤层上部的山西组和太原组砂岩裂隙含水层，也有可能导通上部煤层开采后构成的采空区。封闭不良钻孔：矿井在初勘、详勘的各个阶段，布置了不少钻孔，由于时间过久，封闭资料不全，这些钻孔也有可能封闭不良，构成导水通道。导水断层及构造：全区26个钻孔穿过不同的正、逆断层，破碎带厚度1.7779.51m。简易水文观测未见异常，水位变化趋势均和所在孔之正常层位一致，普遍是随着孔的加深而逐步下降。消耗量一般值是0.010.12m3/h，没任何涌水迹象。三个孔抽水试验得q=0.009770.0290L/sm，K=0.04450.0205m/d。由上述资料来看，钻孔已见的断层带导水性并不强，其富水性及裂隙发育程度应属较好。目前矿井主采的1602和1603、1604由公乌素逆断层F公逆分开，目前公乌素逆断层的位置控制不强，矿井布置40米宽的隔水煤柱。能够由于断层位置不清，所以留设煤柱的作用不大。公乌无素逆断层最大断距有120m，断层的基本条件不清，可能构成奥灰突水。矿井潜在的突水灾祸水源为老空水和奥灰水，可能的突水通道为开采裂隙、封闭不良钻孔、导水构造。五老空水现状四采区上部有神海公司五号及神海公司七号井，南部有神海公司六号井，北部有神海四号井，目前均已关闭，各小井原开采方式为房柱式开采，采空区有积水隐患，积水巷内水量不详，各煤矿矿界范围划分清楚，不存在边界纠纷。本矿井的二采区、1601工作面均采空，煤层底板标高均高于1604工作面，可以对1604工作面构成威胁。矿井对于老空含水体的边界清楚，但是对其的富水性不清，且在探放的经过中，多数钻孔无水。六对矿井开采受水害影响程度目前在开采的经过中，主要的防治水工作有地面防排水、井下建立排水系统、建立探放水队伍、留设防水煤柱等基础性防治水工作。矿井涌水量主要来自顶板水，矿井涌水量较小。主要水害老空水主要采用钻孔或是泄水巷和钻探相结合的方式进行疏放。矿井开采安全受老空水水害威胁，但是对于老空水而言目前采用疏放的治理方式结合及时观测，能够避免水害威胁。七水文地质类型划分综上所述，16#煤层采掘影响到的顶板主要含水层有坚硬岩第含水带层和第含水带，第含水带P1s2和P1s1上部：含水层岩性为灰白色砂岩，含水层厚度38.74m，q=0.00865L/sm0.1L/sm，第含水带C2t2C2t1上部，含水的砂岩和石灰岩厚31.04m。q=0.0369L/sm0.1L/sm。由于公乌素逆断层基本条件不清，16#煤层开采时布置的1603工作面横穿该断层，可能构成奥灰突水。奥灰含水层的水文地质赋存条件也没有准确资料，水文地质条件不清，根据六十年代资料“奥灰富水性强，的结论，受采掘影响的含水层的补给量不清，含水层性质及补给条件属于复杂，单位涌水量分类属复杂。矿井内部及周边存在老窑，采空区有积水隐患，积水巷内水量不详。本矿井的二采区、1601工作面均采空，煤层底板标高均高于1604工作面，可以对1604工作面构成威胁。矿井对于老空含水体的边界清楚，但是对其的富水性不清。按根据矿井防治水规定的分类，本矿井水文地质类型属于复杂。三、矿井防治水措施一条件探查及措施1对于断层发育空间分布位置的探查。地面三维地震勘探：由于区内的公乌素逆断层发育条件不清，1603工作面开采时势必面临断层影响。2对于导水构造、老空区的探查。地面瞬变电磁：瞬变电磁法属于电磁感应类探测法，该方法通过观测和研究二次场的空间特性，揣测地质目的的几何和物理特征。由于该方法对低阻体异常敏感，因而能较好地确定与低阻异常有关的地质问题。3井下防治措施。对于物探方法测出的富水区段，根据规范要求留设防水煤柱。井下巷道掘进靠近该断层时，应采取下面几个技术措施：A、直流电法超前探，探测掘进头前方80m有无低阻异常；B、对探测出的异常体进行钻探探放水对于在井下异常区的钻探在对老空积水探放中进行讲明；C、若探放水时水量、水压大，长时间难以疏干，则有导通奥灰水的可能，在查明充水水源的基础上，建议注浆封堵；D、合理留设断层防水煤柱。在计算煤柱留设宽度时，注意应从断层边界算起，而不能以断层中心为计算起点。二老空水探放，封闭不良钻孔老空水的探查应遵循“有疑必探、物探先行、钻探验证的方针。物探方法主要以直流电法为主，探测16#煤顶板太老空水的富水区分布范围。富水区探明后，利用钻探进行探放。老空水是矿井防治水工作的重要内容。本矿钻探技术、设备较弱，无法知足16#煤生产要求。因而，建议矿井增加钻探设备，招聘、培养钻探技术人员，建立专业探放水队伍。在探放的经过中，需编制探放水设计。三对防水煤柱留设进行专门设计、探测防水煤柱的留设没有专门的设计，留设的尺寸过于笼统。且防水煤柱的位置，大小需进行巡查，不得开采。主要采用留设合理的、安全的防水煤柱，需进行专门的设计。四管理措施完善防治水制度、机构，加强防治水专业培训，建立、完善防治水技术资料，建立水害应急预案及配备抢险救灾设备。