【正文】 水含水層段（H2）上段（J2x2）：巖性為河湖相的灰綠——灰色砂礫巖、粗中砂巖及粉砂巖、泥巖組成。其中含有三層巨厚——厚層狀砂礫石及粗砂巖構(gòu)成含水層，井田中段（17—18線）一般最厚，可達(dá)100米，東西兩邊變薄，最小厚度80米，含水層約占地層總厚度的63%，其中上部砂礫巖（H21）為鈣、泥質(zhì)膠結(jié)，質(zhì)地較硬；中部及底部的粗砂巖、砂礫巖為泥質(zhì)膠結(jié)，質(zhì)地松脆，遇水呈豆渣狀，構(gòu)成本區(qū)之頂板直接充水含水層，特別是底部砂礫巖層（H23）。下段（J2x1）：巖性為湖沼相的灰—灰黑色的中細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥巖和煤組成，含可采煤層2—3層。其中含有1—2層中、細(xì)砂巖構(gòu)成含水層，該層向西過(guò)渡為粗砂巖或砂礫巖，，剖面上呈透鏡狀，該層僅占地層總厚度的4—11%，但它們是礦坑的直接充水含水層（H2H25）。據(jù)18—1孔對(duì)西山窯組含水段綜合抽水資料：，；，米。，總硬度（CaCO3）計(jì)1578毫克/升，水質(zhì)屬SO4Cl—Na型咸水。東部7—1及11—1孔抽水試驗(yàn)得知：—，— L/sm，—。含水層巖性為細(xì)—中粗粒砂巖和煤層。東7—，水化學(xué)類型為ClSO4—Na型，味咸苦。西部區(qū)頭屯河附近23—3孔， L/sm。礦井中涌水量一般都很小，據(jù)2003年7月底調(diào)查，東部陶瓷廠煤礦二號(hào)立井運(yùn)輸巷設(shè)于+，巷道走向長(zhǎng)520米，礦坑涌水量100—125米3/日，冬季水小，春秋水大，1992年前涌水量為80—100米3/日，巷道及采區(qū)涌水方式主要為淋水。另外西部縣煤礦在采至+950米水平時(shí)，涌水量也僅100米3/日，礦坑涌水量均不大。西山窯組（J2x）中的隔水層（G）隔水層分布于西山窯組各含水層之間，巖性由泥質(zhì)膠結(jié)的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及粘土巖組成。這種泥質(zhì)巖石厚度較大，約占西山窯組地層總厚度的70%左右，隔水性較好，但由于含水層段本身的透水性能也不好，故不在單獨(dú)劃分隔水層段。但值得特別指出的是，位于915煤層底板的粘土巖則是很好的隔水層（G）。—。加上其它泥質(zhì)巖石總厚度約14米左右，形成了良好的隔水屏障。燒變角礫巖裂隙水（H3）巖性由自燃的煤層及燒結(jié)圍巖組成，形成了具有非常密集的似松散堆積物的燒變角礫巖層，在其基地低洼部位極易積聚地下水，當(dāng)井巷一旦觸及該含水層時(shí)，以突然大量涌水而淹井為其主要特征，它是本礦區(qū)透水性很強(qiáng)、危害性極大的一個(gè)特殊含水層。該含水層大面積裸露地表，依據(jù)磁法測(cè)量和鉆孔驗(yàn)證資料，火燒深度66米（垂深），最深的可達(dá)240米左右，標(biāo)高為1070—900米左右。淺部火燒范圍大，深部火燒范圍變小，在空間分布上呈一楔形?；馃龑游恢饕獮?煤層及圍巖，局部有45煤層及頂板巖石。經(jīng)調(diào)查建材陶瓷廠二號(hào)斜井（現(xiàn)風(fēng)井），在1072米水平，運(yùn)輸大巷處在火燒層段。在1968年建井初期，巷道開(kāi)拓至1080米水平左右有大量地下水涌出，后經(jīng)長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月左右的抽排才將其疏干，目前該層段無(wú)水，僅在春末溶雪或雨季才有少量雨雪水下滲潤(rùn)濕巷道，沿火燒層段裂隙中有涼風(fēng)外泄現(xiàn)象。1990年前原烏縣甘溝鄉(xiāng)煤礦當(dāng)立井深達(dá)190米（標(biāo)高約在940米）時(shí)，在井下泵房見(jiàn)有火燒巖層，曾發(fā)生過(guò)井下突水事故，用75kw電機(jī)帶動(dòng)的往復(fù)式水泵24小時(shí)抽水抽不下去，當(dāng)停抽后立井水位每小時(shí)上升8米，涌水量可達(dá)42米3/小時(shí)以上，因未能疏干礦井水，而棄井遷移到頭屯河?xùn)|側(cè)另建新井。（原廢井位19線甘1孔旁）另外，在礦區(qū)西南界外頭屯河旁105團(tuán)3號(hào)井1992年前也曾觸及火燒區(qū)，積水進(jìn)入礦坑，后經(jīng)抽排兩個(gè)多月，才將火燒區(qū)積水疏干。粘土礦區(qū)6—2孔、6—5孔試抽無(wú)水，西部烏縣聯(lián)合煤礦南郊工委斜井都曾打穿火燒層段，但因均未達(dá)低洼匯水部位而無(wú)積水涌出。鉆孔中泥漿大量漏失，礦坑中燒變巖裂隙發(fā)育，都說(shuō)明火燒區(qū)段透水性強(qiáng)，具有一定的貯水空間。在其低洼部位貯有豐富的地下水，其最大特征是以積水（儲(chǔ)存量）為主。根據(jù)現(xiàn)有資料，將南部火燒區(qū)積水厚度列表如下，（）供生產(chǎn)和設(shè)計(jì)部門注意。 南部火燒區(qū)積水情況一覽表 勘探線編 號(hào)火燒底界 埋深（m）火燒底界 標(biāo)高（m）水位標(biāo)高（m）積水厚度（m）備 注15661070東31孔水位17194922推斷水位18240900181孔水位19200940推斷水位21180960推斷水位231151100頭屯河233孔水位從上表可明顯看出：火燒區(qū)積水主要集中于1719線南部，—；東南部較薄。三、 地質(zhì)構(gòu)造的控水作用本區(qū)大地構(gòu)造隸屬天山褶皺帶北緣烏魯木齊山前波狀拗陷區(qū)。準(zhǔn)南煤田就處在該拗陷區(qū)內(nèi)，井田位于其西南部。頭屯河大橋逆斷層、頭屯河向斜等均為拗陷帶的次級(jí)構(gòu)造。井田西南的頭屯河大橋斷層（F5）為一組疊瓦式的逆沖斷層。其中F53斷層延至井田西部，斷層傾向北東，傾角50176?！?0176。呈一北凸的弧形，其弧形頂部構(gòu)造裂隙較為發(fā)育，僅在該斷層與烏廟公路交會(huì)處見(jiàn)有泉水溢出，僅4—9月有水，因F5為壓性斷層，對(duì)地下水一般僅起阻水作用。 四、地下水的補(bǔ)徑條件及各含水層間的水力聯(lián)系西山窯組含水段，出露面積較小，除礦區(qū)西南部沖溝見(jiàn)有露頭外，其它僅在中部淺水河兩岸溝坡有所出露。它主要依賴大氣降水（含春末融雪水）通過(guò)上覆第四系砂礫石層垂直滲透補(bǔ)給，次為淺水河之河溪水側(cè)滲補(bǔ)給。，水化學(xué)為SO4Cl—Na型微咸水；—，—，化學(xué)類型一般為SO4Cl—Na或ClSO4—Na型咸水，甚至變成Cl—Na型鹽水。這都說(shuō)明二者有著必然的水力聯(lián)系，地表河溪水對(duì)煤系地下水具有一定的補(bǔ)給作用。礦區(qū)西南部大面積裸露的燒變角礫巖含水層，大氣降水和春末融雪水同樣是其主要補(bǔ)給水源。該含水層距淺水河較遠(yuǎn)，并無(wú)明顯直接水力聯(lián)系，但對(duì)煤層頂?shù)装甯浇母骱畬觿t有一定的側(cè)滲補(bǔ)給作用，但補(bǔ)給量并不大。從現(xiàn)有生產(chǎn)礦井來(lái)看，當(dāng)?shù)V坑未直接揭穿燒變巖含水層時(shí)礦坑涌水量?jī)H在100—125米3/日左右，這足以證明了這個(gè)結(jié)論。淺水河河谷潛水，水層薄流量很小，其運(yùn)動(dòng)方向與河溪水一致，即順地勢(shì)由東南流向西北與頭屯河河谷潛水匯合。該區(qū)煤系地層地下水則自東向西運(yùn)動(dòng)，水位變化規(guī)律如下：東11——東7——東5——東3——中部18——頭屯河23—，水力坡度很小，再者地下水礦化程度較高。均為咸水乃至鹽水，均說(shuō)明煤系地層地下水的循環(huán)條件不甚暢通，流動(dòng)非常緩慢。地下水除向鄰區(qū)和深部繼續(xù)運(yùn)移外，大部流向礦坑，通過(guò)水泵抽水排至地面蒸發(fā)消耗和滲失。第三節(jié) 充水因數(shù)分析和礦床水文地質(zhì)類型一、 礦坑充水因數(shù)分析大氣降水及消融雪水的垂直入滲是礦床地下水的主要補(bǔ)給水源。在礦坑中表現(xiàn)為侵潤(rùn)潮濕或呈滴狀從頂板裂隙中進(jìn)入礦坑。淺水河河溪水及其溝谷潛水的側(cè)向滲透是另一個(gè)充水因數(shù)，且河道狹窄，一般寬度僅2米左右，潛水徑流量有限，雖在暴雨后流量有所增加，但其徑流時(shí)間很短，所以對(duì)礦坑影響不大。前兩種充數(shù)因數(shù)對(duì)礦坑充水起著長(zhǎng)期持續(xù)的作用。燒變角礫巖分布區(qū)（火燒區(qū)）中的多年積水，才是煤礦開(kāi)采的最大隱患。一旦觸及它，就會(huì)導(dǎo)致突水淹井，釀成災(zāi)難。若加大泵量，長(zhǎng)時(shí)期抽排。將積水疏干后，方可恢復(fù)生產(chǎn)。火燒區(qū)積水的特點(diǎn)是突發(fā)性的，但將其疏干后剩余的動(dòng)儲(chǔ)量仍然很小。西山窯組含水段（J2x2）中底部豆渣狀砂礫巖（H23），J2x1含煤組中9—15煤層底板粘土礦以上的各含水層是礦床直接充水的含水層段。二、礦床水文地質(zhì)類型的確定綜上所述：礦區(qū)干旱少雨，附近又無(wú)較大的地表水系，礦床位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面及地下水位以下?！?。均小于0. 1升/秒。礦坑系統(tǒng)現(xiàn)在（+950水平）排水量亦僅100—125米3/日，巖層透水性差，地下水非常貧乏。但考慮到火燒區(qū)積水尚未詳細(xì)查清，仍存在不確定因數(shù)，所以本煤礦確定為，碎屑巖孔隙裂隙水類，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單——中等煤礦床。 第四節(jié) 礦井涌水量計(jì)算本次礦坑涌水量預(yù)測(cè)的范圍為17—19線間9—15至2號(hào)煤層的儲(chǔ)量分布區(qū)段，按+800米和+700米水平分別進(jìn)行預(yù)測(cè)。采用水動(dòng)力學(xué)法和水文地質(zhì)比擬法兩種方法，現(xiàn)分豎井井筒和坑道系統(tǒng)分別預(yù)算礦坑涌水量。一、豎井井筒涌水量預(yù)測(cè)（一）計(jì)算公式及參數(shù)選擇Qy= πK（2HM）M/LnRoLnr。 Ro=R+r； R=2S式中：Qy——井筒預(yù)測(cè)涌水量，單位：米3/日 K——滲透系數(shù)，采用18— M——含水層厚度， R——井筒半徑，H——水頭高度，靜止水位至井底的距離（米）—800=（米）；=(米)S=水位降深（米），礦坑抽水需疏干到底，故S=HR——影響半徑（米）；Ro——引用影響半徑（米），靜止水位：1118線均在1092米左右，故直接采用18—。（二）井筒涌水量計(jì)算結(jié)果將各項(xiàng)參數(shù)代入公式得：+；+。二、 坑道系統(tǒng)涌水量預(yù)測(cè)（一） 用大井法預(yù)測(cè)坑道系數(shù)涌水量坑道系統(tǒng)的計(jì)算邊界及范圍：北自2煤層頂板，南至9—15煤層底板，從1119線斷面圖上量得后取平均值：+800米水平寬度b=140米，+700米水平水平寬度b=120米。坑道系數(shù)長(zhǎng)度按9—15煤層儲(chǔ)量計(jì)算平面圖上高級(jí)儲(chǔ)量的分布長(zhǎng)度（a）計(jì)算，+800米水平a=1675米，+700米水平a=1325米。 坑道系統(tǒng)涌水量預(yù)算公式及參數(shù)選擇計(jì)算公式與井筒基本相同，用礦坑系統(tǒng)引用半徑r0代換公式中的井筒半徑r即可。屆時(shí)Ro =R+ r0坑道系統(tǒng)大井引用半徑r0按 r0 =η（a+b）/4確定因b/。影響半徑R與井筒一致。滲透系數(shù)K、含水層厚度M、水位降深S及水頭高度H均與井筒相同。值得說(shuō)明的是：礦區(qū)內(nèi)抽水試驗(yàn)質(zhì)量可靠的為18—1孔落程和11線7—1孔深部抽水的SS3兩個(gè)落程，—，非常接近，故在計(jì)算中直接采用18—1孔之成果。未求取平均值。大井法計(jì)算成果將各參數(shù)代入公式后求得：+。+。（二） 用水文地質(zhì)比擬法預(yù)測(cè)坑道系統(tǒng)涌水量建材陶瓷廠二號(hào)立井位于15—17線間，開(kāi)采9—15煤層，現(xiàn)采最低水平為+，運(yùn)輸巷長(zhǎng)520米。平時(shí)排水量為100米3/日，春末融雪及雨季最大涌水量達(dá)125米3/日。據(jù)此采用面積比擬法對(duì)礦坑系統(tǒng)涌水量+800米水平進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算。計(jì)算公式及參數(shù)說(shuō)明：Qy=Qx(FySy)/FxSx式中：Qy —— 坑道系統(tǒng)預(yù)測(cè)涌水量，單位：米3/日Qx —— 坑道系統(tǒng)現(xiàn)有排水量，單位：100—125米3/日Fy —— 坑道系統(tǒng)預(yù)測(cè)開(kāi)采面積，單位：1097008米2Sy —— 坑道系統(tǒng)預(yù)測(cè)水位降深，單位：Fx —— 坑道系統(tǒng)現(xiàn)有計(jì)算面積，單位：132730米3Sx —— 坑道系統(tǒng)現(xiàn)有水位降深，單位：計(jì)算成果+800米水平，（）；（）。為與大井法對(duì)比起見(jiàn)，預(yù)測(cè)+800米水平巷道開(kāi)拓長(zhǎng)度均采用1675米?？傊?，本次涌水量計(jì)算，選擇公式得當(dāng)，選用的參數(shù)準(zhǔn)確，具有代表性。建議采納水動(dòng)力學(xué)法中的大井法公式計(jì)算結(jié)果為礦井改擴(kuò)建時(shí)的設(shè)計(jì)依據(jù)。值得特別注意的問(wèn)題是：礦區(qū)南部大片火燒區(qū)中的積水，因在前人勘查中未能徹底查清，故本次涌水量預(yù)測(cè)未能考慮到火燒區(qū)面積的水量，現(xiàn)特此聲明以引起警惕。第五節(jié) 供水水源淺水河礦區(qū)位居烏魯木齊市西南數(shù)十千米里以外的山區(qū)，區(qū)內(nèi)貧水，僅在礦區(qū)中部有一小溪流——淺水河，西部界外約1千米處有頭屯河自南向北通過(guò)?，F(xiàn)將其水量，水質(zhì)簡(jiǎn)述如下：一、 淺水河溪水，水質(zhì)屬SO4Cl—Na型微咸水?！?；—，；—380毫克/升，—1100毫克/升，中性微具苦咸味。一般不宜飲用，同時(shí)亦不宜做洗滌和鍋爐用水。因該溪水為硬垢很多、劇烈氣泡的水，但其不具腐蝕性。二、 頭屯河河水據(jù)1989年資料：—，水質(zhì)類型屬HCO3—Ca型到HCO3—Ca—Na型淡水。—；—，；，—，中性淡水。經(jīng)細(xì)菌分析：細(xì)菌總量為1490個(gè)/毫升，大腸桿菌8個(gè)/升。從上述水質(zhì)資料看，除細(xì)菌指標(biāo)超標(biāo)外，其它一般化學(xué)指標(biāo)均符合飲用水和生活用水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，該河水為具有軟沉淀、鍋垢很少、不氣泡、非腐蝕性的水，宜于做鍋爐用水。三、 礦區(qū)侏羅系地下水礦區(qū)侏羅系地下水，依據(jù)抽水孔資料，鉆孔單位涌水量很小。水化學(xué)類型為SO4Cl—Na型、ClS04—Na型至Cl—Na型，咸——鹽水，—，僅可做炮泥與滅塵灑水之用，不適宜綠化用水?，F(xiàn)在礦山供水依賴水車從西山農(nóng)場(chǎng)和頭屯河拉運(yùn)。第六節(jié) 幾點(diǎn)建議建議礦山設(shè)立坑道長(zhǎng)期觀測(cè)站，其任務(wù)是逐日詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄抽水的起止時(shí)間，實(shí)際測(cè)量泵量，記錄開(kāi)采水平、開(kāi)拓范圍、涌水特征及水位。以及其它異常變化情況，為冒頂、塌落、底鼓、地表陷落等，以便及時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)礦坑涌水量的變化趨勢(shì)，用以指導(dǎo)生產(chǎn)，制定防治水措施，以保障礦山安全生產(chǎn)。在條件允許時(shí)，進(jìn)一步查清火燒區(qū)的水位、積水厚度、范圍和滲透系數(shù)或給水度。在煤礦開(kāi)拓時(shí)，燒變巖之下必須留足安全防水煤柱，嚴(yán)防觸及火燒區(qū)積水，以防突水淹井、塌方填埋巷道的災(zāi)難事故發(fā)生。第七章 工程地質(zhì)及其它開(kāi)采技術(shù)條件第一節(jié) 巖石工程地質(zhì)特征本區(qū)為半裸露區(qū)，未來(lái)礦井揭露的地層分別為第四系（Q）松散沉積物，洪積相、湖相沉積的侏羅系中統(tǒng)頭屯河組（J2t）陸相碎屑巖以及湖泊——沼澤相沉積的侏羅系中統(tǒng)西山窯組（J2x）碎屑巖。按照巖性結(jié)構(gòu)、水理性質(zhì)及物理力學(xué)性質(zhì)的不同，區(qū)內(nèi)自上而下可以劃分為三個(gè)工程地質(zhì)巖組，分別為松散層巖組、砂巖及砂質(zhì)泥巖互層巖組、砂巖夾砂質(zhì)泥巖及煤層巖。Ⅰ、松散層巖組——第四系及第三系松散及半固結(jié)巖石，為散體結(jié)構(gòu)巖體；Ⅱ、砂巖及砂質(zhì)泥巖互層巖組——西山窯組以上的（頭屯河組）基巖，為塊狀結(jié)構(gòu)巖體；Ⅲ、砂巖夾泥巖及煤層巖組——西山窯組的巖石，以塊狀結(jié)構(gòu)巖體為主，部分為層狀結(jié)構(gòu)巖體；一、第四系含礫亞砂土層（Q3—Q4）：多分布于山地平臺(tái)和河谷斜坡地帶，多位于地下水位之上，不含水，對(duì)煤礦開(kāi)采影響不大。二、頭屯河組（J2t）陸相碎屑巖組：位于含煤巖系西山窯組之上的砂巖及砂質(zhì)泥巖互層巖組，為塊狀結(jié)構(gòu)巖體；其巖體質(zhì)量和巖體完整性中等——良。三、西山窯組