【文章內(nèi)容簡介】 組鋁土質泥 巖或鋁土巖， 2 號煤層底板至 K2 灰?guī)r之間的粉砂巖、泥巖等；山西組頂界以上由泥巖、粉砂巖等組成。 第二節(jié) 礦井水文地質 一、井田地表水及河流 井田地表屬黃河流域沁河水系，井田內(nèi)多為沖溝，較大沖溝位于井田西部邊圪桶峪村附近和東北角處，雨季可出現(xiàn)短時洪水流，南流或西南流入李元河，圪桶峪附近洪水位為 ，低于井口標高 49m 以上，不存在洪水位對井田口及工業(yè)廣場的影響 ,但要防止井口附近坡流灌入礦井中。 二、井田含水層 井田的含水層自上而下有： 第四系砂礫層孔隙潛 水含水層 第四系全新統(tǒng) Q4 及上更新統(tǒng) Q3，分布在井田中北部河谷地帶，巖性為灰白色砂質粘土、亞粘土砂礫層及礫石層，厚度變化大，層位不穩(wěn)，依地形而異，該層滲水性含水性均好，由于受大氣降水和地表水補給條件好，但埋藏厚度薄 ,不易形成強含水層 ,因此 ,屬弱富水性孔隙潛水含水層。 上石盒子組底部（ K10 砂巖）裂隙含水層 19 砂巖含水層較穩(wěn)定，多呈透鏡體，巖性為黃綠色，淺灰綠色中－細粒厚層狀石英長石砂巖，埋藏淺時，風化裂隙及節(jié)理發(fā)育，局部含小礫。鉆進消耗量達 ，一般鉆進消耗量在 ，泉 水流量 ，因此，該層為弱富水性裂隙含水層。 下石盒子組（ K K8）砂巖裂隙含水層 砂巖含水層位于 1 號、 2 號煤層以上， K8 為煤層直接充水含水層，巖性為灰白色、灰綠色、黃綠色厚層狀石英長石砂巖，多為鈣質膠結，裂隙稍發(fā)育，鉆進消耗量在，一般在 － ，因此，局部地段受李元河補給出現(xiàn)富水地段，因此，含水層為中等富水性裂隙含水層。 太原組石灰?guī)r（ K K K2）巖溶裂隙含水層 K4 石灰?guī)r為 7 號煤直接充水含水層，厚度 ，平均 ，巖性為深灰色，致密、塊狀，裂隙較發(fā)育。 K3 石灰?guī)r為 8 號煤直接頂板，厚度 ，平均 ，裂隙較發(fā)育，隨埋深增加裂隙逐漸不發(fā)育。 K2 石灰?guī)r為 9 號煤層直接充水含水層，也是太原組的主要含水層，巖性為深灰色，致密、堅硬、性脆石灰?guī)r，一般含有燧石層及透鏡體。厚 ,平均厚 ，局部較發(fā)育，本礦施工的 201 號水文孔抽水試驗單位涌水量為 ，水位標高為 ，屬弱富水性裂隙含水層。 中奧陶統(tǒng)峰峰組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層 奧陶系峰峰組巖溶裂隙含水層是煤系地層下伏的主要含水層，井田內(nèi)本次勘查施工的 201 號鉆孔上段厚 ,巖性為質純、致密、性脆，上部裂隙發(fā)育或較發(fā)育多層，但厚度多在 35m之間 ,鉆進時大多出現(xiàn) 1215m3/h的全漏，下部巖層多為完整，裂隙不發(fā)育 ,下段為泥灰?guī)r夾石膏層 ,可見有角礫狀石灰?guī)r，棱角狀灰?guī)r碎塊被泥灰?guī)r膠結，厚 ,鉆進時沖洗液消耗量一般在 ，為相對隔水層。 201號鉆進峰峰組 85m 時，觀測靜止水位時，水位在孔底，說明峰峰組在井田內(nèi)屬于透水層。根據(jù)井田東 位，水質重碳酸鹽硫酸鹽鈣鎂型，推斷本井田水位為 950m左右。 三、主要隔水層 20 11 號煤至 O2 含水層之間隔水層，由鋁土泥巖、粉砂巖、泥巖、石英砂巖等致密巖層組成一般厚 ，其間的石英砂巖、致密、堅硬，裂隙不發(fā)育， 具有良好的隔水性能，在無斷裂貫通情況下垂直方向上 11 號煤以上含水層與 O2 含水層不發(fā)生水力聯(lián)系。 峰峰組下段泥灰?guī)r石膏層隔水層，石膏層厚度 ，深灰色、灰白色，以深灰色塊狀石膏為主，含不規(guī)則纖維狀石膏， 局部為角礫狀，多與泥灰?guī)r交織在一起，巖芯較完整，為相對隔水層。 2 號煤至 K4 石灰 巖之間隔水層，由致密的粉砂巖、泥巖組成，一般厚 ，具有良好的隔水性能，在無斷裂及陷落柱貫通情況下，垂直方向使 2 號煤經(jīng)上含水層與 K2 含水層不發(fā)生水力聯(lián)系。 2 號煤以上各砂巖含水層，由于其間存在厚度較大的粉砂巖、泥巖，且各砂巖含水性又不強，因此，垂直方向 2 號煤以上各砂巖含水層不發(fā)生水力聯(lián)系。 第三節(jié) 礦井充水因素分析及水害防治措施 一、礦井充水因素分析 井田西部邊緣為圪桶峪沖溝，雨季出現(xiàn)水流，可以補給沖積層含水層或淺埋藏地段含水層，在導水裂隙帶作用下，可進以入下組煤層巷道 或采空區(qū)， 對礦井開采 有一定的影響，應引起礦方的高度重視。 構造對礦井充水的作用和影響 井田總體地導走向為北北東，傾向南東的單斜構造，斷層稀少，僅在井田東南角發(fā)育一條落差為 30m 的正斷層，使得井田東南部邊 緣地帶煤層埋藏較淺，風化裂隙發(fā)育，以大氣降水為主要充水水源 ，將可能在雨季 大氣降水成為 礦井的主要充水水源，應引起礦方的重視。 含水層對礦井開采的充水影響 綜合本區(qū)各含水層與開采煤層的關系，對礦井開采有直接充水影響的主要有： （ 1） K8砂巖含水層：為 2號煤層的頂板，弱 — 中等富水性，對礦井開采具有一定的影響，北部 K8 層位以上砂巖，由于有厚層的泥巖、粉砂巖隔水層存在，且一般含水性弱，因此不會影響礦井開采。根據(jù)“三下”采煤規(guī)程中硬巖石導水裂隙帶高 21 度計算公式： H1=20 M? +10，計算出 3 號煤層最大導水裂隙帶高度：H1=20 +10=29m，因此 K8 砂巖在井田東南部，埋藏淺，風化裂隙發(fā)育，在導水裂隙的影響下，大氣降水為主要充水水源。另有在李元河南側，河水及潛水將補給含水層，成為礦井開采的主要充水水源， 通過開采導水裂隙帶與上覆 砂巖體發(fā)生水力聯(lián)系及李元河潛水發(fā)生水力聯(lián)系， 而對礦井開采產(chǎn)生影響。 （ 2） K2石灰?guī)r含水層：為 9 號煤層的頂板，為直接充水含水層，一般厚 ，9+10 號煤上距 3 號煤層底板約 73m 左右，下距 O2含水層約 63m。根據(jù)“三下”采煤規(guī)程堅硬巖石導水裂隙帶高度計算公式： H1=30 M? +10，計算出 10號煤層導水裂隙帶高度： 10 號煤層 H1=30 +10=55m；小于 9號至 3號煤層間距，一般不會導通上組煤層 的采空區(qū)積水，但在井田東南部煤層埋藏較淺，以大氣降水為主要充水水源及在導水裂隙和構造裂隙疊加作用下，可以滲入到巷道，對煤礦生產(chǎn)造成威脅。 （ 3） O2 石灰?guī)r含水層：為下組煤層的底板間接含水層，富水性表現(xiàn)弱 — 中等，一般不會對煤層開采產(chǎn)生威脅，在井田區(qū)內(nèi)南東部 10 號煤層最低標高 990m，不存在帶壓開采， 但要注意南東北部 F1 斷 層及其他隱伏構造， 斷層帶 內(nèi)巖石 較脆弱，易成奧灰突水。 采空區(qū)及老窯積水對礦井開采的充水影響： （ 1）采空區(qū)積水 井田內(nèi)開采 2 號煤層，充水水源主要為頂板砂巖裂隙水，由于地層總體向東南傾斜，西 南部埋藏較淺，并在井田內(nèi)出現(xiàn) 2 號煤層露頭，這樣頂板砂巖裂隙水與基巖風化帶裂隙水發(fā)生水力聯(lián)系，頂板裂隙水與降水有一定影響，礦井涌水量 90130 m3/d。經(jīng)過向原礦方工程技術人員及老工人調查，礦井周圍各礦與本礦無越界現(xiàn)象，對井田內(nèi)采空區(qū)所處地質條件和井巷相對位置，根據(jù)調查對采空區(qū)積水進行了預測估算，其預測結果詳見下表。 采空區(qū)積水估算采用公式： cossQ KM a? 式中： Q—— 采空區(qū)積水量（ m3） 22 S—— 采空區(qū)投影面積（ m2） α —— 煤層傾角 M—— 煤層平均厚度（ m） K—— 充水系數(shù)（ ） 由以上采空區(qū)積水，可以得知，井田內(nèi)由于開采范圍較大，積水面積較大，因此在開 3 號煤層、以及下伏煤層時一定要引起高度重視，采取防范措施，防止事故的發(fā)生。 2 號煤層采空區(qū)積水匯總表 （ 2）周邊礦井積水情況 山西沁源康偉李城煤業(yè)有限公司南部與山西通洲集團安神煤業(yè)有限公司為鄰，南西部與山西沁源嘉元煤礦有限公司相鄰，山西通洲集團安神煤業(yè)有限公司井田西部有2 處有采空區(qū)；積水量見下表。 周邊 2 號煤層采空區(qū)積水匯總表 南西的山西沁源嘉元煤礦有限公司的采空區(qū)位于嘉元煤礦井田的西南部，距本井田較遠，采空區(qū)積水對礦井影響不大，但也應加強防范，采取 措施，防止事故的發(fā)生。 二、突水性分析 井田批采的 3 號煤層的直接充水含水層是下石盒子組砂巖裂隙含水層，間接充水含水層主要為上石盒子組砂巖裂隙含水層、太原組巖溶裂隙含水層和奧陶系中統(tǒng)石灰位置 采空區(qū)積水區(qū)編號 采空區(qū)積水面積 （ m2） 采空區(qū)積水量 （ m3） 原李城煤業(yè) JS1 167538 22021 原李城煤業(yè) JS2 198000 26000 原李城煤業(yè) JS3 62446 8200 原李城煤業(yè) JS4 83769 11000 原李城煤業(yè) JS5 102808 13500 原李城煤業(yè) JS6 396000 52021 合計 1010551 132700 位置 采空區(qū)積水區(qū)編號 采空區(qū)積水面積 （ m2） 采空區(qū)積水量 （ m3） 井田 東 JS1 80000 1025 井田東南 JS2 7897 12500 合計 87897 13525 23 巖巖溶裂隙含水層。 10 號煤層的直接充水含水層是太原組巖溶裂隙含水層，間接充水含水層主要為下石盒子組砂巖裂隙含水層和奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層。 井 田內(nèi)各可采煤層均位于奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層水位 950m之上，根據(jù)突水系數(shù)來計算奧灰?guī)r溶水對各可采煤層的影響。 突水系數(shù)計算公式： Ts= PM P=（ H0H1+M）179。 式中： Ts— 突水系數(shù)， MPa/m； P— 底板隔水層承受的水頭壓力， MPa； M— 底板隔水層厚度， m； H1— 煤層底板最低標高 H0— 奧灰?guī)r溶水水位標高 奧灰?guī)r溶水水位標高（ H0） 950m。 各煤層最大突水系數(shù)見表 431 根據(jù)經(jīng)驗 :具有構造破壞的地區(qū)，安全突水系數(shù)為 （ MPa/m）。無構造破壞的地區(qū)，安全突水系數(shù)為 （ MPa/m），本井田總體為無構造破壞區(qū)，但在南東部有F1 斷層，為構造破壞地區(qū)。 10 號煤層最大突水系數(shù)均小于臨界突水系數(shù)（ ），故奧陶系灰?guī)r巖溶水對井田內(nèi)上述煤層突水的可能性小，但要注意南東北部 F1斷 層及其他隱伏構造， 斷層帶 內(nèi)巖石 較脆弱，易成奧灰突水。 突水系數(shù)計算表 表 431 煤層 煤層底板最低標高 隔水層厚度 水 頭 壓力 最大突水系數(shù) 3 1040 130 10 990 56 三、礦井 水文地質類型 K8 砂巖含水層是開采上組煤層的直接充水含水層，并通過開采導水裂隙帶與上覆砂巖體發(fā)生水力聯(lián)系，李元河潛水發(fā)生水力聯(lián)系，并存在采空區(qū)積水，因此，上組煤層礦井水文地質條件為中等類型。 K2 石灰?guī)r含水層是開采下組煤層的直接充水含水層，弱富水性，但局部地段可能通過開采產(chǎn)生的塌陷裂隙帶接受上部砂巖的充水補給，使富水性增強，下伏奧灰?guī)r 24 溶地下水位標高 950m， 10 號煤層最低標高 1210m，不存在帶壓開采，但要注意南東部 F1 斷層，由于斷層帶內(nèi)巖石較弱，易造成奧灰突水。因此，下組煤 層礦井水文地質條件為中等類型。 四、礦井主要水害及其防止措施 本井田主要水害有： (1)采空區(qū)積水：該礦自投產(chǎn)以來， 3 號煤層均有不同程度開采，在采空區(qū)低洼處有一定積水。 (2)井田各煤層雖然不帶壓，但要預防隱伏導水構造存在，造成的水害事故的發(fā)生。 礦井防治水害措施： 礦井防治水害的原則，本礦井直接充水含水層含水性弱，一般不可能產(chǎn)生水害事故，對礦井產(chǎn)生突水事故的主要可能為老窯、采空區(qū)積水，開采靠近時應引起注意，并在井下采煤時，掌握突水征兆，其征兆有以下幾點： 煤層發(fā)潮發(fā)暗，正常情況下煤層是干燥光亮 的，當有水滲入時，使之潮濕變暗，說明附近有積水。 煤壁出汗，煤層是隔水的，當煤層附近和其上方存在有積水，使得煤壁溫度低于巷道空氣溫度，在冷熱交換作用下而出汗。 工作面溫度低，迎頭必有積水區(qū)，當煤層滲透進水后，吸收熱量而使工作面溫度降低。 煤壁掛紅毒氣增生，注意積水老窯，積水年久，煤質變松，裂隙面生銹，由于積水年長日久，水滲入裂隙中擠出氣體，這些氣體如硫化氫、沼氣等在未采掘前被迫壓縮于裂隙中，巷道開拓后，獲得釋放，溢水巷道。上述突水征兆一經(jīng)呈現(xiàn)，應立即報告有關部門及時組織查明情況，以便及早采取有效措施， 妥善處理。 礦井水防治方法： 井口要建在歷年最高洪水位線（ ）以上，并在井口周轉建好防洪提壩及水流通道。 按規(guī)程在河床兩側留設河床保護煤柱。 必須按礦井設計留設礦界煤柱。 堅持“預測預報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的方針，對可疑地段進行探放水，特別是在采空區(qū)附近和下部煤層開采時，要提前進行探放，防止造成突水 25 事故。 發(fā)現(xiàn)透水預兆必須停止作業(yè)，采取措施，并向調度室報告。 經(jīng)常清挖井下水倉，保證水倉有足夠的容量。 配備足夠的排水設施，并確保能正常使用。 第四節(jié) 礦井涌水量預算 根據(jù)礦井開拓面積，開采各煤層主要充水水源為頂板砂巖或石灰?guī)r裂隙水，根據(jù)生產(chǎn)礦井及鄰近生產(chǎn)礦井調查，礦井涌水以頂板淋水為主，并在局部以裂隙縫出水，礦井經(jīng)過排水渠流到水倉，排水量測量方法以泵量乘以排水時間得，礦井涌水量的變化規(guī)律在雨季有所增大。李城煤礦現(xiàn)開采 3 號煤層，正常涌水量 87m3/d，最大涌水量 125m3/d。因此，根據(jù)礦井生產(chǎn)能力。預算各煤層涌水量。 預算方法