【文章內(nèi)容簡介】 西省晉城市河西鄉(xiāng)孔莊村東北5km的丹河河谷兩岸，泉域范圍包括晉城、高平、陵川等縣市，泉域西北邊界以丹河流域分水巖為界，北部為辛安泉域，南部為三姑泉域，西邊界南段以高平—晉城斷裂為界，西部為延河泉域，東部為三姑泉域。三姑泉為區(qū)域地下水的最終排泄點，出露丹河河谷中，（2000年）。區(qū)域地表水主要是黃河流域丹河支流。丹河發(fā)源于高平縣丹朱嶺，由北向南流經(jīng)高平—晉城市向東匯入白水河于河南境內(nèi)入黃河，流域面積2949km2。區(qū)域內(nèi)主要地下水(按含水介質分)有：松散巖類含水巖組、碎屑巖類含水巖組、碎屑巖夾碳酸鹽類含水巖組、碳酸鹽類含水巖組。1．松散巖類含水巖組由上第三系、第四系松散沉積物組成，分布于高平、晉城盆地及丹河河谷地帶，其中含水層段主要由含砂粘土、粉細砂及礫石組成。含水差異性大，水位埋藏淺，受地形地貌控制明顯?！?，～，水質屬HCO3或HCO3?SO4型。地下水主要補給來源為大氣降水，水位受季節(jié)影響變化較大。徑流區(qū)及排泄區(qū)不明顯，一般以排泄于地表為主，局部也可通過構造等導水通道補給下伏含水層。2．碎屑巖類含水巖組主要包括二疊系的一套陸相、過渡相碎屑巖層。由砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤層組成，含水空間以風化裂隙和構造裂隙為主，含裂隙水。～ L/，～，水質屬HCO3或HCO3?SO4型。由于受構造影響，該含水巖組在高平、晉城地區(qū)有較大面積出露，直接接受大氣降水的補給。另外，通過構造通道等也可接受其它含水層水的補給。含水層組內(nèi)各含水層一般相對獨立，其間水力聯(lián)系微弱，具有各自不同的水壓值。地下水的運動一般以層間徑流為主，在徑流過程中，因溝谷切割、徑流受阻，常形成泉排泄于地表。3．碎屑巖夾碳酸鹽類含水巖組指石炭系太原組砂巖及灰?guī)r含水巖組，由砂巖、泥質巖、煤層和3～5層石灰?guī)r組成，厚度約90m左右。其中石灰?guī)r、砂巖為主要含水層，含層間砂巖及巖溶裂隙水，富水性取決于巖溶和裂隙發(fā)育程度?！?L/，～，水質屬HCO3或HCO3?SO4型。4．碳酸鹽巖類含水巖組指奧陶系碳酸鹽巖含水巖組，為本區(qū)最主要的含水層，具有埋藏深，厚度大，承壓水頭較高的特點。從區(qū)域水文地質條件來看，含水層巖溶裂隙較發(fā)育，富水性一般較好，水質良好，水質類型為HCO3 Ca?Mg型水，主要接受裸露灰?guī)r山區(qū)大氣降水補給，其次為地表水及上部含水層地下水通過斷裂向深部的滲漏補給，經(jīng)徑流區(qū)向三姑泉排泄。(二)礦井水文地質條件地表水井田地處太行山中南段的澤州盆地北部，屬中低山區(qū)，溝谷及山梁發(fā)育，地形切割劇烈，井田內(nèi)總的地勢東高西低，井田東部及西北部的西河水庫和云華水庫現(xiàn)已干涸，無常年地表逕流和大的地表水體，主要水源為大氣降水，雨季時節(jié)溝谷流水徑流不長，大氣降水沿溝谷自然排泄。含水層 依據(jù)區(qū)內(nèi)分布含水層的時代、巖性、地下水類型等，井田內(nèi)綜合劃分以下主要含水層(組)：(1) 松散巖孔隙含水巖組該含水層主要由具孔隙的亞粘土、砂、礫石等組成，區(qū)內(nèi)大面積出露。水位埋藏一般較淺，主要接受大氣降水補給。該含水層滲透性好，僅局部含水，屬富水性弱的孔隙含水層。地下水動態(tài)變化較大，而地下水的補給、排泄條件及水質類型與前述相應的區(qū)域含水層組的情況基本一致。(2) 碎屑巖裂隙含水巖組該含水巖組主要指二疊系上、下石盒子組、山西組砂巖及基巖風化帶裂隙含水層，富水性取決于巖石裂隙的發(fā)育程度與所處構造條件，一般為弱富水性。受區(qū)域廣泛開采3號煤的影響，煤層以上山西組與石盒子組的部分（或全部）含水層已遭破壞，地下水在部分地段主要以潛水或上層滯水形式賦存，局部風化帶以下含水層具一定承壓性，在部分地段則僅有非飽和帶“過路水”。井田及其附近的3號煤層礦井涌水量一般較小，且主要在雨季涌水量有所增多。據(jù)井田西北部趙莊煤礦Y補2號鉆孔（）對P1x+P1s含水層進行的抽水試驗資料：，，水質類型為HCO3— K + Na?Ca型。(3) 太原組碎屑巖—碳酸鹽巖裂隙水含水巖組 巖性上部以淺灰色砂質泥巖、粉砂巖與灰白色石英砂巖為主，夾有不連續(xù)之薄煤層。下部以深灰色砂質泥巖、泥巖、粉砂巖與薄層灰白色灰?guī)r為主。底部為灰白色砂礫巖為主（即K3標志層），—。據(jù)吳家窯精查勘探（位于本井田外北東部約9km）時所施工的576號水文孔抽水試驗結果，—，富水性弱，基本上屬于隔水層。水質類型為HCO3SO42—Ca2+Mg2+型水。 (4) 奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙水含水層組井田內(nèi)隱伏于煤系地層之下，未見出露。由石灰?guī)r、泥質灰?guī)r及白云巖等組成，為井田內(nèi)主要含水層。據(jù)井田南部GS1水文孔抽水試驗資料，—，—，（），， L/s?m，富水性強。水質化學類型HCO3—Ca型， mg/L。另據(jù)井田北部張壁村深水井資料，該井所揭露之主要含水層為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組中下部及下馬家溝組局部地層，終孔深度440m，含水層厚度30m，水位降深45m， L/s，奧灰水靜水位標高為617m，推測本井田巖溶水水位標高617—615m左右，徑流方向由東北向西南方向流動。隔水層(1) 石炭系上統(tǒng)太原組底部及中統(tǒng)本溪組隔水層該層主要由具塑性的鋁質泥巖、粘土質泥巖及砂質泥巖等組成，位于15號煤層底板與奧陶系石灰?guī)r頂界之間。該層裂隙一般不發(fā)育，透水性差，阻隔其上覆與下伏含水層的水力聯(lián)系。(2) 石炭、二疊系灰?guī)r、砂巖含水層之間的層間隔水層石炭、二疊系各灰?guī)r、砂巖含水層之間，均分布有厚度不等的泥巖、砂質泥巖等泥質巖層，其巖性比較致密，不透水，阻隔了各含水層之問的水力聯(lián)系，起到了層間隔水作用。但在近地表段，由于受風化作用以及構造、斷裂與裂隙發(fā)育的影響，不同程度地破壞了其隔水性能。含水層的補給、徑流、排泄條件中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r為區(qū)內(nèi)富水性相對較強的含水層，主要接受大氣降水補給。三姑泉域在區(qū)域東部及南部灰?guī)r裸露區(qū)，大氣降水是巖溶地下水的主要補給來源。丹河在進入巖溶地區(qū)后，多呈干谷或間歇性河流，大量補給巖溶地下水。此外，其它含水層水通過構造導水通道也可成為巖溶地下水的補給來源。由于地形，地勢及構造條件的影響，地下水在由東北向西南徑流過程中，在特定部位地下水便以上升泉的形式排泄，如白洋河泉、郭壁泉等。晉城三姑泉為巖溶地下水的最終排泄點。近年來由于大量的人工開采，泉流量變小，人工排泄代替了自然排泄。石炭系、二疊系地層由于具有含水層、隔水層相間成層的特點，使大氣降水對地下水的補給存在不利因素，特別是深部巖層裂隙不發(fā)育，接受大氣降水的補給主要受地形控制，在切割較深處以裂隙下降泉的形式排出地表，只有少部分垂向補給深部含水層。第四系松散含水層多沿山坡及溝谷低凹地帶分布，在山麓及基巖附近的第四系殘坡積含水層主要接受大氣降水補給及基巖風化裂隙水補給，向地形低凹處排泄。構造對地下水的影響本井田位于大同煤田中西部，總體為一單斜構造，在單斜的基礎上發(fā)育有2個小褶曲,地層總體傾向向北，產(chǎn)狀平緩，傾角1176。－3176。，目前未發(fā)現(xiàn)陷落柱。 從包括井田較大區(qū)域來說，地層總體向北傾覆，由于井田地下水大部屬層間承壓水，其運移形式基本是沿含水層底板隔水層傾斜方向運移。井田內(nèi)發(fā)育有S1向斜，各含水層中的水會向向斜軸部聚積，故在臨近向斜軸部開采時，一定要密切注意礦井涌水量的變化，做到“預測預報，有掘必探，先探后掘，先治后采?！彼牡刭|類型3號、9號煤層直接充水含水層為上部砂巖裂隙含水層，15號煤層直接充水含水層為頂板石灰?guī)r巖溶裂隙含水層，灰?guī)r垂直裂隙發(fā)育，有局部富水的可能，井田地表自然排水暢通。奧灰?guī)r溶水位標高（617～615m）低于3號、9號、15號煤層底板標高（3號煤層底板標高為930～1010m；9號煤層底板標高為870～950m；15號煤層底板標高為820～910m），開采3號、9號、15號煤層不存在底板突水問題。井田總體構造類型簡單，井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層、陷落柱構造。長期開采條件下，煤層頂板冒裂帶與基巖風化帶可使大氣降水、含水層地下水等對礦井產(chǎn)生充水影響，同時，采空區(qū)積水對礦井充水也產(chǎn)生一定的影響。綜上所述，井田3號、9號、15號煤層水文地質類型總體應屬中等類型。(三)礦井充水因素分析及水害防治措施綜合上述井田水文地質條件，井田煤層的充水因素主要來自三個方面：大氣降水對礦坑充水的影響。地表水體對礦坑充水的影響。地下水對礦坑充水的影響。采空積水對礦井充水的影響水害防治措施礦井生產(chǎn)開采以來，尚未發(fā)生水害事故。隨著開采面積的擴大，向深部延伸，以及降水量等自然因素變化的影響，可能使礦井涌水量增大，特別是近年來，我省降水量普遍增加，各處水害事故時有發(fā)生。故煤礦在注意井下生產(chǎn)的同時，還要加強采空區(qū)及鄰近礦井采空區(qū)及老窯水的防范意識，并對現(xiàn)采礦井采空區(qū)積水也應注意。并建議做好以下防范水害的工作。本井田現(xiàn)開采3號煤層，煤層采過后，采空區(qū)內(nèi)局部低凹區(qū)易積水，礦井水的防治重點應是采空區(qū)積水。奧灰水對煤層的開采無影響。但礦方也應制定嚴格的防治水安全措施，現(xiàn)提出以下幾點防治措施，供參考：1）掘進巷道堅持“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字探放水原則。2）探水必須有探水設計，并嚴格按設計探水。3）采掘工作面或其它地點發(fā)現(xiàn)掛紅、空氣變冷，出現(xiàn)霧氣，水叫，頂板淋水量加大，頂板來壓，底板鼓起或產(chǎn)生裂縫出現(xiàn)滲水，水色發(fā)渾，有嗅味等突水預兆時，必須停止作業(yè)，采取措施，發(fā)出警報，撤出所有受水害威脅的人員，并立即報告調(diào)度室。4）按照礦井設計留足斷層、陷落柱等各處防水保安煤柱，相鄰礦井留設防水隔離煤柱，嚴禁開采。5）每年汛期前必須對井下排水的所有設施進行二次檢查檢修，并做聯(lián)合排水試驗。經(jīng)常進行檢查和維護。6）及時收集相鄰礦井的采掘、水文等技術資料。每次降大雨或暴雨后，及時檢查井下水文變化情況，并向調(diào)度室報告。7）配有探水鉆和專門的探放水人員。8）做好井下巷道測量與應密閉巷道的密閉工作，做好井下地質與水文地質記錄與觀測工作，井下應有每日礦坑涌水量實測的記錄日志，分析涌水量變化與降雨，開采地質條件變化的關系，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應及時分析原因，采取果斷的技術措施。(四)礦井涌水量預算據(jù)調(diào)查，原高平市象山煤礦3號煤層井下涌水量為55～100m3/d，原山西高平張壁瑞堂煤業(yè)有限公司3號煤層井下涌水量為300～417m3/d，根據(jù)富水系數(shù)法計算：取象山煤礦與張壁瑞堂煤礦涌水量之和355～517m3/d，生產(chǎn)能力之和60萬t/a，按每年330天計算，日產(chǎn)原煤1818t，～ m3/t。根據(jù)井田水文地質條件類比分析，本礦生產(chǎn)能力達90萬t/a后，設定生產(chǎn)規(guī)模2727t/d計算，預測礦井兼并重組后3號煤層礦坑涌水量為545～764m3/d。另調(diào)查井田南部的山西高平東南煤業(yè)有限公司，原3號煤層井下涌水量為90～140m3/d，生產(chǎn)能力為30萬t/a，按每年330天計算，日產(chǎn)原煤909t，～，類比本井田生產(chǎn)能力達90萬t/a后，設定生產(chǎn)規(guī)模2727t/d計算，預測礦井兼并重組后3號煤層礦坑涌水量為270～420m3/d。根據(jù)兩種預算結果對比，結合井田水文地質條件分析，采用富水系數(shù)法預測結果符合今后生產(chǎn)能力60萬t/a實際情況，故本次報告3號煤層兼并重組后礦井涌水量預測545～764m3/d。(五)供水水源第四系及地表水井田第四系地層分布面積不大，是當?shù)剞r(nóng)業(yè)及生活用水的主要來源，富水性一般，受季節(jié)的影響明顯。礦坑排水對3號煤層礦井涌水進行凈化處理后，綜合利用，不失為一種較好的供水水源。奧陶系石灰?guī)r含水層水目前，該礦井下涌水經(jīng)抽到地面后，入靜壓水池處理，再用于井下防塵等使用，生活用水取自奧灰?guī)r溶水，該含水層含水豐富，是區(qū)域重要的供水水源。礦山供水可采取充分利用礦坑排水與水井取水的綜合方案，這樣完全能滿足礦山用水需要。、電源條件本礦井位于高平市境內(nèi)，在該礦兼并重組整合改造后，其供電電源采用雙回35KV架空線：一回引自市區(qū)110KV變電站，供電距離為18km；另一回引自周邊城鎮(zhèn)110KV變電站，供電距離為16km。兩回電源均采用預應力鋼筋混凝土砼桿敷設，兩回電源采用分列運行方式，一回工作另一回帶電備用，以保證礦井供電的連續(xù)性。、水源條件本設計利用礦井現(xiàn)有淺層砂巖含水層，取水點位于副斜井井筒中上部，出水量130m3/d，由潛水泵將水提升至地面蓄水池，再通過離心泵將水提升至辦公樓樓頂水箱，然后通過管道靜壓供給地面各用水點，干管采用環(huán)狀布置，其余為枝狀布置。水質、水量滿足要求。、其他建設條件兼并重組整合礦井對外通訊依托電信局網(wǎng)，以程控電話與全國各地聯(lián)系，礦井建設所需要的材料，除鋼材需要從外地購進外，其余如磚瓦、砂、石、灰等土產(chǎn)材料由當?shù)夭少?。、其它開采技術條件(一)頂?shù)装鍡l件開采方法該礦批準開采15號煤層，本設計開采3號煤層，采煤方法為綜合機械化一次采全高采煤方法，全部垮落法管理頂板?？刹擅簩禹?shù)装瀣F(xiàn)根據(jù)本礦鉆孔資料對井田內(nèi)可采的3號煤層頂?shù)装鍡l件加以敘述如下：據(jù)鄰近趙莊煤礦詳查地質報告資料及本次施工的ZK3ZK4ZK42號鉆孔測試資料，各煤層的頂?shù)装骞こ痰刭|特征分析如下：3號煤層：，無夾矸，煤層直接頂板為泥巖或粉砂質泥巖，局部為粉砂巖，底板為粉砂質泥巖、泥巖，局部為細粒砂巖。據(jù)趙莊詳查地質報告資料，頂板為砂質泥巖時，～，～，屬極軟弱—軟弱巖石，為粉砂巖時，～，～，屬軟弱—中硬巖石。底板為中粒砂巖時，～，～，屬中硬—堅硬巖石。表113 3號煤層頂、底板巖石物理力學性質試驗結果類型巖石名稱抗壓強度(MPa)軟化系數(shù)抗拉強度(MPa)抗切強度(MPa)真密度(kg/m3)視密度(kg/m3)含水率(%)孔隙率(%)飽和自然頂板砂質泥巖269127792725267027022686粉砂巖28282708細粒砂巖27032646底板中粒砂巖26942592(二)瓦斯1．原高平市象山煤礦據(jù)高平市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局高安監(jiān)字[2004]159號文《關于我市2004年度地方國有煤礦和