实习报告矿井水文地质.doc

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1、第一章 前 言第二章 井田概况第一节 井田基本情况开元公司前身是晋中市寿阳县县办黄丹沟煤矿，批准开采煤层：3#、6#、8#、9#、11#、15#、15下#、16#煤层。开采深度由1134m至620m标高。井田形状近长方形，南北长约5.5km，东西宽约5.0km，矿区面积27.903km2。目前，开元公司主要在南部920水平进行采掘活动，主采3#和9#煤层，主要生产采区为3#煤八采区、3#煤七采区和9#煤八采区，生产工作面为3805和9804工作面。主要掘进采区为3#煤七采区和9#煤八采区。开元煤矿3#煤开采最低标高710m，9#煤开采标高650m，15#煤开采标高620m。第二节 位置及交通一

2、、地理位置阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司位于寿阳县城西北14km处，行政区划属寿阳县平舒乡及南燕竹乡管辖。其地理位置为东经1125924-1130247，北纬375506-365835。307国道、段王-寿阳专用铁路在井田中部通过；太旧高速公路在井田外南部6km处通过，井口至石太铁路线上的寿阳站有专用铁路支线相连，并有货台，全长约13km；各乡村间均有简易公路相通，交通极为便利。二、井田内及周边小煤矿开采情况本矿东邻寿阳县平安煤矿，西邻寿阳县段王煤矿，南接新元煤矿、西北邻北河坡煤矿，北为煤层露头线。井田内关闭小窑有三坑、二坑、旧井、双凹沟小窑、黑泥沟小窑、奶泉沟小窑和北石沟小窑，第三节 自然

3、地理井田大面积为第四系黄土及第三系红土所覆盖，黄土梁、峁比较发育且平坦，沟谷多呈“U”字形宽谷，冲沟中有基岩出露。地势西高东低，北高南低，最高点在井田西南的寺儿沟北梁。井田内的河流属黄河流域汾河水系。较大的河为龙门河，自北西向南东流经井田东部，为季节性河流；龙门河在白家庄与人字河汇合，向南东至寿阳折向南西入潇河，向西注入汾河。井田地处黄土高原，气候干燥，昼夜温差变化大，蒸发量为降水量的3.5倍，属暖温带大陆型季风气候区域。四季分明、冬长夏短、气候温和适中。冬季寒冷、雨雪稀少；春季干燥多风、春旱频繁；夏季炎热多雨；秋季温和凉爽。年内常有干旱、霜冻、冰雹、暴雨、大风等灾害性天气发生。第四章 可采煤

4、层一、3#煤位于山西组中部，K8砂岩下20m左右。井田北部被剥蚀，西部210、23、东南部K-27号3个孔尖灭。见煤点厚0.302.80m,平均1.69m。煤厚变化趋势是东厚西薄，西北部不可采，东南部局部区域不可采，其余大部可采。二、9#煤位于太原组上部，K4灰岩上20m左右。西部、南部与8#煤合并，称9#煤，煤层明显增厚，合并区煤厚4.917.05m，平均5.57m。独立分布区煤厚0.757.05m，平均3.74m。上距8#煤层0.7018.85m，平均7.89m。结构简单复杂，含夹石04层，岩性为泥岩或炭质泥岩，厚0.080.75m，一般小于0.20m。顶板为泥岩或砂质泥岩，局部为中、细粒

5、砂岩。底板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩或细粒砂岩。本层属可采的稳定煤层。三、15#煤位于太原组下部，K2下石灰岩为其直接顶板，局部有薄层炭质泥岩伪顶。本层为本区赋存最好的一层煤。东北角与15下#煤合并为一层，称15#煤。煤厚1.368.45m，平均4.42m；独立分布区煤厚1.364.68m，平均3.93m。全区稳定可采。结构简单复杂，含夹石03层，岩性为泥岩，厚0.050.40m，一般小于0.20m。底板为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩或细粒砂岩。本层属稳定可采煤层。四、15下#煤位于太原组下部，为太原组最下一层可采煤层。煤厚0.504.47m，平均1.92m。东北角与15#煤合并，本次合并

6、到15#煤合并区。煤厚7.038.42m,平均8.00m。结构简单复杂，含夹石07层，岩性为泥岩。顶板岩性为中、细粒砂岩或砂质泥岩，底板岩性为砂质泥岩、细粒砂岩，局部为炭质泥岩或粉砂岩。本层属稳定可采煤层。第五章 构 造一、区域构造寿阳矿区位于沁水煤田西北端，阳曲盂县纬向构造带南翼，其东西两侧受太行经向构造带和新华夏系构造的控制，南部受寿阳南北向构造带的影响，整个矿区是在纬向与经向和新华夏系构造复合控制之下。开元公司位于寿阳矿区西北部。二、矿井构造矿井内总体构造为走向东西，向南倾斜的单斜构造。地层倾角212，在此基础上发育着次一级的短轴宽缓褶曲；断距大于5m者共20条；陷落柱面积率经测算为2.

7、7%，无岩浆岩侵入影响。总之，构造属简单类型。（一）褶曲1、放马沟向斜位于井田中部，放马沟村南，自西边界外延伸入井田。走向近东西，两翼极不对称。南缓北陡，北翼倾角11度，南翼倾角4-8度。2、上峪背斜位于井田中部，放马沟向斜南，由西边界外延伸入井田。两翼基本对称，倾角4-6度，幅度不大，由西往东渐趋消失。（二）断层矿井内大于或等于5m的断层共有20条，钻探及地表发现断层7条，巷道揭露6条，地震探测7条。另外地震探测小于5m的断层33条，巷道揭露断层也有几十条。（三）陷落柱井田内地表及巷道揭露陷落柱有33个，从其分布特征来看，地表所见陷落柱极少，矿井中所见较多。其规模大小不等，最大者长轴90m，

8、短者20m，形状以圆形和椭圆形为主。通过物探解释还有陷落柱有43个，从其分布特征来看，其规模大小不等，最大者长轴300m，短者20m，形状以圆形和椭圆形为主。最大者长轴300m，短者15m。三、岩浆岩根据区域资料，沁水煤田主要可采煤层中尚未发现岩浆岩的侵入。经过开元煤矿多年开采，未发现岩浆岩侵入。第六章 矿井水文地质第一节 井田边界及其水力性质开元矿井为一倾向南的单斜，北以15#煤露头线为界，南至闫庄保安煤柱线，东西以原地方煤矿即黄丹沟煤矿与邻近煤矿边界线为界。矿井内地表有松散层含水层及上石盒子组砂岩裂隙含水层分布，其余含水层未见出露。松散含水层主要接受大气降水的补给，向地表水及下伏风化带含水

9、层排泄。在局部地段松散含水层与风化带含水层可互为补给含水层。基岩风化带含水层主要接受大气降水补给及松散含水层补给，由于沟谷的切割，局部以泉的形式排泄。山西组、太原组含水层在井田范围内地表无出露，与上覆各含水层、下伏奥陶系含水层均有一定厚度的隔水层相隔，水力联系微弱。从总体来看，含水层接受补给条件较差，迳流主要以层间迳流为主，迳流缓慢，排泄区不明显。中奥陶统含水层，井田内上覆盖层厚度大，补给条件差。由于本区地处区域地下水分水岭地带，地下水迳流缓慢，局部可能滞流，流向总体是由北向南。地下水排泄以人工排泄为主。 第二节 矿井充水条件一、充水水源1、上组煤充水水源开元井田上组煤主要可采煤层为3#煤，3

10、#煤位于山西组中上部，其顶底板砂岩裂隙含水层组是其直接充水含水层，但因其裂隙发育较弱，渗透性较弱，主要接受层间径流补给，对3#煤开采影响不大。3#煤层在矿区北部埋藏浅，由于地表发育季节性河流，局部地段受风化带和松散层含水层的影响；另外在陷落柱及断层等构造附近，风化带和松散层含水层可能对煤层开采产生影响。2、下组煤充水水源石炭系下组煤主采煤层为9#、15#煤，9#煤位于太原组中上部，与3#煤距离约60m，主要为薄层煤及泥岩，15#煤的直接充水含水层为K2灰，未对其进行专门抽水试验，总体石炭系含水层富水性均弱，通过疏放可解除对15#煤的突水威胁。二、充水通道煤层及其附近虽然有水存在，但只有通过某种

11、通道，它们才能进入采煤巷道形成矿井涌水，充水通道可以根据形成因素分为自然通道及人工通道。地层裂隙及空隙带、岩溶陷落柱、断层等属于自然通道；煤层采后顶板冒裂带、底板破裂、及封闭不良钻孔等属于人工通道。三、充水强度分析3#煤充水因素有新生界松散孔隙含水层，接受大气降水和地面径流补给。煤系风氧化带裂隙含水层也是3#煤的重要充水含水层，该层在局部薄弱处有可能和新生界含水层组发生水力联系导通补给。3#煤的顶底板砂岩裂隙含水层组是其直接充水含水层，但因其裂隙发育较弱，渗透性较弱，主要接受层间径流补给，煤系风氧化带含水层位于新生界松散层之下，井田北区浅部地段新生界松散层与煤系基岩风氧化带含水层可能存在有一定

12、的水力联系。地表季节性河流对3#煤层的充水强度，对井田内第四系地层特征进行分析，中上部更新统为淡红、褐黄色亚粘土、粘土，夹古土壤层及13层钙质结核。底部为淡红色砂砾石层。厚1030m，一般20m，存在导水通道。而底部下更新统下部为黄土、淡红色细粉砂土，中部为灰褐、黄灰色粘土夹泥灰岩薄层，上部为橙红、红褐、深红色粘土、亚粘土，夹多层古土壤层，厚570m。能起到阻隔地表水作用。第三节 矿井充水状况一、以往井口处理情况煤矿兼并后，矿上投入了一定的人力、物力对古空区进行了探放水工作，对废弃风井进行了封闭，对发现的古空区积水进行长年疏排，为今后矿井安全生产奠定了基础。因此古空区积水对矿井涌水量影响较小。

13、 二、矿井涌（突）水状况1、3#煤煤层涌（突）水状况3#煤煤层目前无突水，仅在米家庄风井和3304尾巷发生由上部K8砂岩涌水量分别为5m3/h、6m3/h，3304综采工作面7m3/h，涌水量较小，离1号水仓较近，用排水管引入水仓。2、9#煤煤层涌（突）水状况9#煤煤层发生突水一次涌水两次，造成突水的原因为原黄丹沟煤矿开采浅部6#、8#煤层，由于测量精度低，开采方式为房柱式开采，各采空区之间相互连通，开采的范围及位置历史资料欠缺，当9102工作面老顶初次来压时，采动裂隙与上方采空积水沟通，发生突水。三、矿井积水区状况1、3#煤煤层积水区状况矿井积水区较少，共有两处积水区，其中3806综采工作面

14、存在积水，积水量分别为1026m3、 13554m3；总回风巷中段，通过打钻放水后剩余1032m3引入15#煤一阶段水仓。2、9#煤煤层积水区状况9104工作面存在两处积水，积水量分别为1747 m3、2654 m3，9404工作面积水量21200 m3，9405工作面积水量10546 m3。第四节 矿井涌水量的构成一、矿井涌水概况正常采掘活动中的涌水量主要受下列因素影响：巷道掘进过程中，受含水层富水性影响，如穿越富水性较强的含水层时，涌水量会增大；在煤层回采过程中，受工作面所处水文地质环境影响，如在应力集中带、即顶板破碎带较高处，涌水量也会增大。二、矿井涌水量与大气降水（地表水）的关系从开元

15、矿井2002年到2010间的井涌量看出：矿井最大涌水量多出现在当年的7-10月份；矿井最小涌水量多出现在每年的12到次年的5月份。而每年的大气降水多集中在6-9月份（丰水期），说明矿井涌水量与大气降水具有大约1月的滞后性。降水量较少的枯水期，矿井涌水量较少。因此，矿井涌水量与大气降水（地表水）有一定的关联性。三、矿井涌水量与开采量的关系矿井2003年设计产量120万吨/年，在此之前产量较小。2003年后，产量从120万吨/年扩大到2009的302万吨/年。随着矿井开采量的增加，开采面积和汇水面积也相应不断增大。而相应的矿井涌水量有变大的趋势，但增加不明显。说明矿井涌水量与开采面积关系不大，而与

16、煤层顶板砂岩裂隙水的静储量有关。 四、矿井涌水量的组成矿井涌水量的变化往往与其采空面积、产量、采掘深度、及所处单元水文地质条件有关。但从开元矿区多年的防备区水文地质资料反映，其涌水量与产量、采空面积及采掘深度相关性却不明显。矿井主要充水含水层为山西组砂岩裂隙含水层及太原组石炭系石灰岩岩溶裂隙含水层。据矿井水文地质及相关资料：15下#煤层西二采区，开采期间正常涌水量为8m3/h，最大为12m3/h左右；15#煤层西六采区，开采期间正常涌水量为14m3/h，最大为18m3/h左右；二水平3304工作面3#煤层首采面，开采期间正常涌水量为18m3/h，最大为22m3/h左右。矿井涌水量观测点分布在水

17、仓入口处，观测方法为梯形堰堰测法。坚持每月定期观测3次，实测结果结合泵房排水记录综合确定当月矿井平均涌水量。近期矿井平均涌水量一直保持在5065m3/h左右(表6-7)。目前矿井实际涌水量为40.6570.70m3/h，根据矿方统计，其中10%来自井壁及巷道淋水；10%来自生产工艺环节；30%来自3#煤层顶、底板砂岩裂隙含水层的淋水、滴水，50%来自9、15#煤巷道涌水。五、矿井涌水量计算1、矿井涌水量计算原矿井开采3、9及15#煤层，年产量为80、100、50万吨，矿井涌水量分别为20、15、15m3/h。现开采地段面积为20.620km2， 2009年产量为300万吨。由于不是同一层煤层开

18、采，已有的水文地质条件已发生了较大的改变，因此不宜用地下水动力学法进行涌水量计算。而依据目前矿井的生产实际，更接近实际情况。因此在此仅用比拟法进行涌水量计算，本矿井2007年生产原煤230万吨，前九个月矿井涌水量统计：最大为1555m3/d，最小为1136m3/d，平均为1307m3/d， 2009年产量为300万吨。按平均值计算吨煤富水系数，采用公式为：式中：生产矿井正常涌水量（m3/d）含水系数（m3/td） 矿井设计产量（t/d） 2009年矿井涌水量：最大为2028m3/d，最小为1483m3/d，平均为1704m3/d。综合其它因素，矿井最大涌水量为2100m3/d，正常（平均）涌水量为1700m3/d。2、计算结果与实际对比评价本矿正在开采，采用平均值法计算了吨煤富水系数，对矿井实际生产有指导意义。因此矿井正常涌水量（年产原煤300万吨）取1700m3/d，最大涌水量取2100m3/d。与矿井历年月份统计实际涌水量相比，实际每天平均正常矿井涌水量987m3/d，实际每天平均最大矿井涌水量1788m3/d。由于各种因素综合影响，矿井实际涌水量年度差别较大，最大涌水量差别不大。值得注意的是，计算矿井正常涌水量，未考虑断层或陷落柱的影响，也不包括老窑的突水量。当导水断层或陷落柱沟通了基岩风化带或第四系含水层时，矿井涌水量可能会大增。