【文章內(nèi)容簡介】 軸部，地表覆蓋薄，屬典型的低山丘陵地貌，黃土覆蓋率低，植被稀少，降水少且強(qiáng)度集中，不利于大氣降水的入滲補(bǔ)給，區(qū)內(nèi)無常年地表水體，地表泄水條件良好；井田內(nèi)煤層屬于深部開采煤層；目前僅采 4 號煤層，礦井涌水量小于 100m3/h；防治水工作較易進(jìn)行。采掘工程受水害影響，井田內(nèi)無古空區(qū)，41 號煤層采空區(qū)大部分位于井田中部的上山部分，除見有少量滲透水外，無大量的采空區(qū)積水。目前對煤礦開采不構(gòu)成大的威脅；據(jù)區(qū)域灰?guī)r巖溶水位標(biāo)高 1065m，高于井田內(nèi)所有煤層底板，全井田煤層均為帶壓開采煤層。井田內(nèi) 8 號煤層其突水系數(shù)小于，正常地段灰?guī)r水不對其構(gòu)成威脅，屬水文地質(zhì)條件簡單類型。井田內(nèi) 9 號煤層最大突水系數(shù) ，11 號煤層最大突水系 ，灰?guī)r水對其開采構(gòu)成威脅，屬水文地質(zhì)中等類型。4. 礦井充水因素分析1）地表水對礦井充水影響馬關(guān)河位于蘆家窯西部邊界，河面開闊，河道松散層厚度 8m 左右，雖平水期流量較小，但洪水期流量不容忽視，河道松散層及風(fēng)化層總厚度 ～ ，平均 ；河床附近 41 號煤層煤層埋深 ～，煤厚 ～；8 號煤層埋深～，煤厚 ～，9 號煤層埋深 ～，煤厚～，11 號煤層埋深 ～，煤厚 ～，其 41 號煤層上覆未風(fēng)化基巖厚度為 100～172m。41 號煤裂隙帶最大高度計(jì)算：公式一：＝＝＝裂 ????公式二： ＝＝＝裂式中：H 裂——41 號煤采后形成的裂隙最大高度；∑M——41 號煤的最大采厚，；按 41 煤層厚度計(jì)算其導(dǎo)水裂隙帶高度 ，不溝通馬關(guān)河與井下的水力聯(lián)系。2）采空區(qū)積水采空區(qū)形成以后，由于煤層埋藏淺采空后易產(chǎn)生大量的地面塌陷及地面裂縫，在地形低洼地段，匯集降水形成的暫時性洪流順開采裂隙進(jìn)入采空區(qū)，經(jīng)過多年后，形成相當(dāng)可觀的采空區(qū)積水，由于地形、采空時間等原因，采空區(qū)積水量大小不一。采空區(qū)積水對下部煤層開采影響不可忽視。該礦曾開采 9 號煤層，據(jù)調(diào)查，井田內(nèi)無古空區(qū)，41 號煤層采空區(qū)大部分位于井田中部的上山部分，除見有少量滲透水外，無大量的采空區(qū)積水。目前對井田開采不構(gòu)成威脅。3）底板突水性分析底板突水主要指煤系地層下伏含水層水由于煤層開采引發(fā)底鼓變形破壞以致進(jìn)入礦井，對煤層開采造成危害。對本礦而言，煤系地層下伏主要含水層有砂巖裂隙含水層與巖溶裂隙含水層。砂巖裂隙含水層正常地段由于節(jié)理裂隙不發(fā)育，一般富水性弱。故下面主要分析巖溶裂隙含水層的突水性。礦井底板灰?guī)r巖溶水突水是在地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等方面的自然因素和采礦活動等人為因素影響下發(fā)生的。巖溶水的突水能力取決灰?guī)r水的水頭壓力、富水性、構(gòu)造破壞程度等因素?？刂粕鲜鲆蛩刈璧K其突水的主要為隔水層厚度、采礦活動對隔水層的破壞程度。這些因素中，最主要的是構(gòu)造、巖溶水的水頭壓力及隔水層厚度。井田內(nèi)未進(jìn)行過專門的水文地質(zhì)試驗(yàn)，據(jù)鄰區(qū)水文地質(zhì)資料，灰?guī)r水位 ，11號煤層均位于灰?guī)r水位之下，灰?guī)r水位高于 41 號煤層底板 ～ ，高于 42 號煤層 ～，高于 8 號煤層 ～，高于 9 號煤層 ～，高于 11 號煤層 ～。井田內(nèi)開采 41 號煤層時，其等效隔水層厚度 ，據(jù)突水系數(shù)公式：Ts=P/(M－Cp)式中：Ts——突水系數(shù)，MPa/m；P——隔水層底板所能承受的最大靜水壓力，MPa；M——底板隔水層厚度，m；Cp——煤層開采時對底板擾動破壞的深度 m，取經(jīng)驗(yàn)值 16m。計(jì)算得出 Ts＝。在井田內(nèi)開采 42 號煤層時，其等效隔水層厚度 ，據(jù)突水系數(shù)公式計(jì)算得出Ts＝。在井田內(nèi)開采 8 號煤層時，其等效隔水層厚度 ，據(jù)突水系數(shù)公式計(jì)算得出Ts＝。在井田內(nèi)開采 9 號煤層時，其等效隔水層厚度 ，據(jù)突水系數(shù)公式計(jì)算得出Ts＝。在井田內(nèi)開采 11 號煤層時，其等效隔水層厚度 ，據(jù)突水系數(shù)公式計(jì)算得出Ts＝。經(jīng)計(jì)算，41 、42 、8 號煤層底板最低處奧灰突水系數(shù)分別為， 、小于構(gòu)造破壞地段臨界突水系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值， 448 號煤層開采處于安全區(qū)域之內(nèi)。 11 號煤層底板最低處奧灰突水系數(shù)分別為 ，大于構(gòu)造破壞地段臨界突水系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值，小于正常地段的臨界突水系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值 ，采取安全防范措施可以開采的過渡區(qū)域。6. 礦井涌水量根據(jù)地質(zhì)報(bào)告預(yù)測，礦井正常涌水量 35m3/h，最大涌水量 70m3/h。 地質(zhì)勘探程度井田位于寧武煤田平朔礦區(qū)東南部，1966 年 6～7 月，山西省 115 隊(duì)在該井田施工一個鉆孔(6 號孔 )進(jìn)尺 ，質(zhì)量合格。1978 年 10 月～1979 年 2 月，省煤勘三隊(duì)在楊澗煤礦擴(kuò)大區(qū)進(jìn)行詳查勘探，在本井田內(nèi)施工兩個鉆孔(Y1Y14) ，進(jìn)尺 ，質(zhì)量合格，同年該隊(duì)普查組在井田南部進(jìn)行了萬分之一地質(zhì)測量，所填繪的地質(zhì)圖達(dá)到優(yōu)良級。1980 年 11 月～1981 年 4 月山西省 228 隊(duì)在馬關(guān)河詳查范圍內(nèi)陶村區(qū)進(jìn)行勘探，井田內(nèi)及周邊施工了三個鉆孔(T5T5T59) ，進(jìn)尺 。鉆孔質(zhì)量均達(dá)到甲、乙級標(biāo)準(zhǔn)。 1981 年 5 月～1981 年 11 月，由山西省 228 煤田地質(zhì)勘探隊(duì)在本井田內(nèi)進(jìn)行勘探，施工鉆孔分別為 PP2 、 PPPP6 、P P8 號孔，鉆孔質(zhì)量均達(dá)到甲級，并提交有《山西省平魯縣蘆家窯煤礦地質(zhì)資料》 。 煤層特征 含煤性井田內(nèi)賦存的主要含煤地層為太原組、次要含煤地層為山西組，現(xiàn)將各含煤地層的含煤性分述如下：（1）山西組(P 1s)本組含煤 3 層，為 3 號煤層，均屬不穩(wěn)定、不可采煤層，煤層平均總厚，本組平均厚度為 ，含煤系數(shù) %（2）太原組(C 3t)為井田主要含煤地層，共含煤 8 層，自上而下分別為 449 和 11號煤層，其中 411 號煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，42 號為較穩(wěn)定的可采煤層，7 號煤層不穩(wěn)定不可采煤層，煤層平均總厚 ，本組平均厚度為 ，含煤系數(shù)為 %。 煤層井田主要可采煤層 4411 號煤層，現(xiàn)分述如下：（1）41 號煤層賦存于太原組頂部，井田內(nèi)分叉為 442 號煤層，41 號煤層厚度 ～ ，平均 ，屬全區(qū)穩(wěn)定可采煤層?？刹尚灾笖?shù) 1，厚度變異系數(shù) %，該煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般含夾矸 0～4 層，夾矸厚度 ～，巖性多為高嶺巖、炭質(zhì)泥巖和砂質(zhì)泥巖。41 號煤層直接頂板為中細(xì)砂巖或泥巖，局部為泥巖、砂質(zhì)泥巖，有時有炭質(zhì)泥巖偽頂。底板為砂巖、局部為砂質(zhì)泥巖。（2）42 號煤層位于 41 號煤層之下，為 4 號煤層分叉煤層，上距 41 號煤層底 ～，平均，煤厚 ～，平均 ，屬穩(wěn)定大部可采煤層?？刹尚灾笖?shù) ，厚度變異系數(shù) 39%，結(jié)構(gòu)簡單，僅 T5T58（區(qū)外）兩鉆孔不可采，頂板為泥巖或細(xì)砂巖，底板為中砂巖。（3）8 號煤層位于太原組中下部，上距 42 號煤 ～ 平均 ，煤厚 ～，平均 ，結(jié)構(gòu)簡單，為穩(wěn)定可采煤層。可采性指數(shù) 1，頂板為泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖。（4）9 號煤層位于太原組下部，上距 8 號煤層 ～ 平均 。煤層厚度～，平均 ，為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，可采性指數(shù)為 1，厚度變異系數(shù)為14%。該煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾矸 1～6 層。夾矸巖性多為泥巖、炭質(zhì)泥巖。底板為中、細(xì)砂巖，頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。（5）11 號煤層位于太原組底部，上距 9 號煤層 ～，平均 。煤層厚度～，平均 。為井田穩(wěn)定可采煤層，可采性指數(shù) 1，厚度變異系數(shù) 5%，該煤層結(jié)構(gòu)簡單，含夾矸 0～3 層，夾矸巖性為高嶺巖或炭質(zhì)泥巖。該煤層直接頂板為泥灰?guī)r或中細(xì)砂巖，底板為中細(xì)砂巖或砂質(zhì)泥巖。詳見煤層特征見表 。表 可采煤層特征一覽表煤層厚度 煤層間距 頂?shù)装鍘r性煤層號最小最大平均(m)最?。畲笃骄?m)結(jié)構(gòu)(夾矸數(shù)）穩(wěn)定性可采性 頂板 底板41 ～ 復(fù)雜（04） 穩(wěn)定 全區(qū)可采中粗砂巖泥巖泥巖細(xì)砂巖42～8～較簡單（02）較穩(wěn)定大部分可采泥巖細(xì)砂巖 粗砂巖8～911～簡單（02）穩(wěn)定全區(qū)可采砂質(zhì)泥巖 ～9～9復(fù)雜（16）穩(wěn)定全區(qū)可采泥巖砂質(zhì)泥巖泥巖砂質(zhì)泥巖11 ～～ 較簡單（03）穩(wěn)定全區(qū)可采泥巖泥灰?guī)r中細(xì)砂巖砂質(zhì)泥巖 煤層頂、底板（1）41 號煤層直接頂板為中細(xì)砂巖或泥巖，厚度 ～，裂隙發(fā)育，屬中等堅(jiān)硬頂板，有時有 ～ 炭質(zhì)泥巖偽頂，易垮落，有時局部為 左右，砂質(zhì)泥巖頂板，底板為砂巖、局部為砂質(zhì)泥巖，厚度 左右，質(zhì)散。據(jù)采掘?qū)嵺`，頂?shù)装逡子诠芾?。?）42 號煤層直接頂板為砂巖、泥巖，厚 ～，屬中等冒落頂板，底板為中砂巖、砂質(zhì)泥巖。（3）8 號煤層直接頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，厚 ～ 屬中等冒落頂板，底板為砂質(zhì)泥巖，少數(shù)為泥巖。（4）9 號煤層直接頂板為細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，厚 ～，裂隙發(fā)育，屬中等冒落型頂板，底板為泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚度 ～，平均 。據(jù)巖石力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，9 號煤層頂板為泥巖時，其含水率 ～%，平均 %；孔隙率 ～%，平均%；抗壓強(qiáng)度 18～，平均 ；底板砂質(zhì)泥巖、粉細(xì)砂巖時，含水率～% ，平均 %；孔隙率 ～%，平均 %；抗壓強(qiáng)度 70～，平均 。（5）11 號煤層直接頂板為泥巖或泥灰?guī)r，厚 ～，裂隙發(fā)育，屬中等冒落型頂板，底板為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖。據(jù)巖石力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，頂板為泥炭巖時，含水率 ～%，平均%；孔隙率 ～%，平均 %。抗壓強(qiáng)度 ～，平均 。底板為粉細(xì)砂巖時，其含水率 ～%，平均 %；孔隙率 ～%，平均%；抗壓強(qiáng)度為 ～%Mpa，平均 。 煤質(zhì)（1）物理性質(zhì)和煤巖特征各煤層的物理性質(zhì)相近，一般為黑色—深黑色，條帶狀結(jié)構(gòu)較多，少數(shù)均一結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。弱玻璃光澤或?yàn)r青光澤，斷口多為不規(guī)則狀，少數(shù)有貝殼狀或階梯狀，致密堅(jiān)硬，內(nèi)生裂隙較發(fā)育并充填碳酸鹽礦物，11 號煤層可見硫鐵礦結(jié)構(gòu)或顆粒。442 、9 、11 號煤層視密度分別為、。宏觀煤巖類型按平均光澤劃分，各煤層以半光亮型煤或半暗型煤為主。半光亮型煤以亮煤較多，暗煤次之，少量的鏡煤呈細(xì)條帶狀，絲炭呈透鏡狀。半暗型煤以暗為主，亮煤為輔，鏡煤呈細(xì)條帶狀或線理狀，絲炭呈透鏡狀。暗淡型煤僅在局部分布，特征以均一狀暗煤為主夾線理狀煤或透鏡狀絲炭，比重較大，韌性較大。光亮型煤較少，以寬條帶狀亮煤為主，細(xì)條帶狀鏡煤、暗煤為輔，絲炭以透鏡狀分布。顯微煤巖特征，根據(jù)東露天詳查地質(zhì)報(bào)告資料，有機(jī)顯微組分特征各煤層均以鏡質(zhì)組含量最高，平均在 ～%。其次為惰質(zhì)組，含量平均在 %。殼質(zhì)組含量平均在 ～%。鏡質(zhì)組以 9 號煤層最高，最低 11 號煤層；惰質(zhì)組以 11 號煤最高%， 9 號煤層最 %，各煤層的各有機(jī)組分大于 5%，顯微煤巖類型屬于微三合煤。鏡質(zhì)組最大反射率為 ～%之間，反射率隨煤層埋深增加而呈遞增規(guī)律，煤的變質(zhì)在 I—II 階段，相當(dāng)于長焰煤—?dú)饷弘A段。顯微硬度以 11 號煤相對較大為 ，9 號煤相對較小，分別為、。無機(jī)顯微組分主要以粘土為主，一般呈薄層狀或透鏡狀，有時呈微粒狀散布在有機(jī)物質(zhì)中，粘土組含量占無機(jī)顯微組總量的 90%以上。碳酸鹽一般呈方解石充填于裂隙，鏡下觀察為脈狀。硫化鐵以結(jié)核狀或浸染狀為主，石英鏡下未檢出。（2）化學(xué)性質(zhì)1）41 號煤層：水分（Mad ）： 原煤在 ～%之間，平均為 %；浮煤 %之間，平均為 %。灰分（Ad）： 原煤 %～%，平均 %；浮煤 %～% ，平均 %。全硫（）： 原煤 %～%，平均 %；浮煤 %～% ，平均 %。揮發(fā)份（Vdaf）：原煤在 ～% 之間，平均為 %；浮煤 %～% ，平均 %。膠質(zhì)層最大厚度（Y）：。發(fā)熱量（）：原煤 ～，平均 。屬低灰—中灰，低硫分—中低硫，低熱值—中熱值的氣煤。2）42 號煤層水分（Mad ）： 原煤 ～%之間，平均為 %；浮煤 ～%之間，平均為 %?；曳郑ˋd）： 原煤 %～%，平均 %；浮煤 %～% ，平均 %。全硫（）： 原煤 %～%，平均 %；浮煤 %～% ，平均 %。揮發(fā)份（Vdaf）：原煤在 ～% 之間，平均 %，浮煤 %～% ，平均 %。膠質(zhì)層最大厚度（Y）：。發(fā)熱量（）：原煤 ～，平均 。屬低灰—中灰，中低硫—高硫分，低熱值—高熱值的氣煤。3）8 號煤水分（Mad ）： 原煤 ～%之間，平均為 %；浮煤 ～%之間，平均為 %。灰分（Ad）： 原煤 %～%，平均 %；浮煤 %～% ，平均 %。全硫（）： 原煤 %～%，平均 %；浮煤 %～% ，平均 %。揮發(fā)份（Vdaf）：原煤 ～% 之間，平均 %；浮煤 %～% ，平均 %。膠質(zhì)層最大厚度（Y）：。發(fā)熱量（）：原煤 ～，平均 。屬低灰—中灰，高硫分，低熱值—高熱值的氣煤。4）9 號煤層水分（Mad ）： 原煤 ～%之間，平均為 %；浮煤 ～%之間，平均為 %。灰分（Ad）： 原煤 %～%，平均 %；浮煤 %～% ，平均 %。全硫（）： 原煤 %～%，平均 %；浮煤 %～% ，平均 %。揮發(fā)份（Vdaf）：原煤 ～% 之間，平均 %，浮煤 %～% ，平均 %。膠質(zhì)層最大厚度（Y）：。發(fā)熱量（）：原煤 ～，平均 。屬低灰—中灰，高硫分，低熱值—高熱值的氣煤。5）1