山西介休義棠安益煤業(yè)有限公司礦井水患調(diào)查報(bào)告

礦井水患調(diào)查報(bào)告山西介休義棠安益煤業(yè)礦井水患調(diào)查報(bào)告調(diào)查人員調(diào)查人單位簽字房志猛山西義棠煤業(yè)有限責(zé)任公司梁冬友山西介休義棠安益煤業(yè)羅四鎖山西介休東泉煤業(yè)有限責(zé)任公司李兆輝山西介休大佛寺、桃園煤業(yè)有限責(zé)任公司山西介休義棠安益煤業(yè)礦井水患調(diào)查報(bào)告一、礦井位置、范圍及四鄰關(guān)系，自然地理情況山西介休義棠安益煤業(yè)位于介休市義棠鎮(zhèn)白岸村，距介休城10公里，東依銀錠山，遠(yuǎn)眺千年寶塔虹霽寺，與風(fēng)景秀麗的綿山相望。南傍汾河，緊臨108國道、大運(yùn)公路、介汾公路；與南同蒲鐵路、孝柳鐵路相隔不遠(yuǎn)，地理位置優(yōu)越，交通運(yùn)輸便利。公里，可采煤層5層，分別為1號(hào)、2號(hào)、9號(hào)、10號(hào)和11號(hào)煤層。井田地理坐標(biāo)為：東經(jīng)：111°45′39″——111°49′33″北緯：36°58′38″——37°00′00″井田東鄰南溝煤礦（已關(guān)閉），西鄰東泉煤礦（已關(guān)閉），南鄰山西介休大佛寺桃園煤業(yè)，北鄰山西義棠煤業(yè)有限責(zé)任公司。本區(qū)屬大陸性半干旱季風(fēng)氣候，冬寒夏暖，春季多風(fēng)，秋季涼爽，四季分明。年平均最高氣溫℃，年平均最低氣溫℃，年平均氣溫℃，極端最高氣溫為38℃，極端最低氣溫℃㎜，集中在6、7、8、9月份，㎜㎜㎜㎜本區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，冬季多為西風(fēng)、西北風(fēng)，夏季多為東風(fēng)、東南風(fēng)，年平均風(fēng)速2.1m/s，最大風(fēng)速m/s。本區(qū)凍結(jié)期一般始于10月下旬，終于次年4月上旬，冰凍期可達(dá)170天，最大凍土深度為80cm。初霜期為10月上旬，終霜期為次年4月中旬，全年無霜期170天左右。井田位于呂梁山脈與晉中盆地交接部位的山前丘陵地帶，汾河河床位于井田邊界東側(cè)。井田范圍溝谷發(fā)育，間有黃土梁峁綿延展布，呈現(xiàn)為黃土高原特有的低山丘陵侵蝕地貌，地形比較復(fù)雜。井田總的地勢為西高東低，地形最高點(diǎn)位于井田西部山梁，標(biāo)高，地形最低點(diǎn)為井田東南邊界處溝谷，標(biāo)高，最大相對高差。二、礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)㈠礦井地質(zhì)地層本井田位于霍西煤田北部邊緣，霍州國家規(guī)劃礦區(qū)靈石礦區(qū)。井田內(nèi)大面積黃土覆蓋，僅在溝谷中有基巖出露，出露地層有二疊系上下石盒子組及山西組。根據(jù)鉆孔揭露，現(xiàn)將井田地層由老至新分述如下：1.奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f為煤系地層之基底。巖性主要為深灰色厚層石灰?guī)r，局部夾白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r條帶，含方解石脈，頂部裂隙中有黃鐵礦小晶體。距侵蝕面下60m左右見有扁豆?fàn)钍鄬?-2層，形成穩(wěn)定的石膏帶。石膏質(zhì)軟，未經(jīng)風(fēng)化者呈淺灰色，外表與灰?guī)r相似，風(fēng)化后多呈白色或灰白色。本組厚約100m左右。2.石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）平行不整合于峰峰組灰?guī)r之上。底部為鋁土泥巖（即G層鋁土），直接覆蓋于奧陶系風(fēng)化剝蝕面上。多為灰色或深灰色，質(zhì)地較堅(jiān)，結(jié)構(gòu)致密，具鮞狀結(jié)構(gòu)，層位穩(wěn)定。之上為深灰色泥巖、深灰或褐黑色海相灰?guī)r以及灰色泥巖、深灰色砂質(zhì)泥巖，含有海相動(dòng)植物化石。該組厚0，平均厚8.32m。3.石炭系上統(tǒng)太原組（C3t），平均厚。依據(jù)標(biāo)志層本組可分為上、中、下段。(1)下段（C3t1）包括自太原組底部晉祠砂巖（K1）底至（K2）灰?guī)r底之間的一段地層，除K1，平均厚約；(2)中段（C3t2）從K2石灰?guī)r底至K4石灰?guī)r頂之間的一段地層。由深灰色灰?guī)r(K2、K3、K4)、中細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、粘土巖組成，含有7上，平均厚約；(3)上段（C3t3）從K4石灰?guī)r頂至K7，平均厚約。下統(tǒng)山西組（P1s），平均厚55.55m。下統(tǒng)下石盒子組（P1x）為一套陸相沉積。以一層灰白色或灰色底砂巖（K8）與山西組整合接觸。巖性可分為上下兩段。下部以灰色或深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及灰色細(xì)粒砂巖為主，上部則以灰綠色或灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及灰綠色細(xì)至中粒砂巖為主，頂部偶夾有紫色泥巖。底部K8砂巖為灰白色或灰綠色細(xì)至中粒砂巖，常夾有砂質(zhì)泥巖或薄層砂巖與砂質(zhì)泥巖互層，個(gè)別被砂質(zhì)泥巖所代替。中部的K9，平均厚75.67m。（P2s）出露于井田內(nèi)沖溝中，與下石盒子組連續(xù)沉積，主要由紫色泥巖、黃綠色泥巖、黃色泥巖、鋁土泥巖及黃綠色砂質(zhì)泥巖、砂巖組成。其底界砂巖（K10-8.14m，平均3.40m。井田內(nèi)本組上部多被剝蝕，僅殘留其下部層段，最大殘留厚度260m。7.上第三系上新統(tǒng)（N2）區(qū)內(nèi)沖溝內(nèi)有出露，巖性為棕紅及灰褐色粘土、亞粘土夾鈣質(zhì)結(jié)核。厚度0，平均厚10.0m。8.第四系中上更新統(tǒng)（Q2+3）區(qū)內(nèi)廣泛分布，巖性為灰黃色亞砂土，疏松，具大孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，常形成獨(dú)特的黃土地貌。底部往往具一層灰褐色、棕紅色古土壤層。厚度為0-82.00m。9.第四系全新統(tǒng)（Q4）區(qū)內(nèi)東部溝谷中有沉積，為近代沖、洪積物。由砂、卵礫層組成。厚度為0。構(gòu)造本井田位于靈石礦區(qū)東北部邊緣，井田內(nèi)主要構(gòu)造為一背斜構(gòu)造，中軸位于井田的西東部，軸向東西，向東仰起，兩翼傾角平緩，兩翼基本對稱，地層傾角一般1°-4°，根據(jù)井下巷道揭露，井田內(nèi)發(fā)育有12條小斷層。1、F1正斷層：該斷層位于井田東部，原安益礦井口西北側(cè)250m處，斷層走向NE，傾向NW，傾角75°，斷層落差10-15m，井田內(nèi)延伸長度560m左右。2、F2正斷層：位于原安益井田東南邊界處，F(xiàn)1正斷層?xùn)|南部，該斷層走向NE，傾向NW，傾角70°，落差7m，走向延伸長度460m。3、F3正斷層：位于F1正斷層西北部，該斷層走向NE，傾向NW，傾角70°，落差5m，延伸長度395m。4、F4正斷層：位于F1正斷層西北部，斷層走向NE，傾向NW，傾角70°，落差5m，延伸長度530m。5、F5正斷層：位于井田東部，（原北井煤礦中部F1斷層），斷層走向?yàn)镹E，傾向NW，傾角70°，落差5m，延伸長度320m。井下巷道及采掘發(fā)現(xiàn)。6、F6正斷層：位于F1正斷層西北部，斷層走向NE，傾向SE，傾角60°，落差5m，延伸長度490m。7、F7正斷層：位于井田西部，斷層走向NE，傾向SE，傾角60°，落差5m，延伸長度250m。8、F8：位于井田南部，正斷層。走向NE，傾向NW，傾角70°，斷距6m，礦區(qū)內(nèi)延伸880m。巷道掘進(jìn)中遇到該斷層。9、F9：位于井田南部，正斷層。走向NE，傾向NW，傾角70°，斷距6m，礦區(qū)內(nèi)延伸410m。巷道掘進(jìn)中遇到該斷層。10、F10：位于井田南部，正斷層。走向NE，傾向NW，傾角70°，斷距8m，礦區(qū)內(nèi)延伸700m。巷道掘進(jìn)中遇到該斷層。11、F11：位于井田北部，正斷層。走向NE，傾向SE，傾角45°，斷距8m，礦區(qū)內(nèi)延伸450m。巷道掘進(jìn)中遇到該斷層。12、F12：位于井田南西部，正斷層。走向NW，傾向SW，傾角58°，斷距15m，礦區(qū)內(nèi)延伸660m。巷道掘進(jìn)中遇到該斷層。井田內(nèi)的正斷層，落差小，對井田煤層開采影響不大，同時(shí)井田內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)陷落柱和巖漿巖體侵入現(xiàn)象?？偵纤觯飪?nèi)構(gòu)造復(fù)雜程度劃屬為簡單構(gòu)造。斷層特征表表2-2-1斷層編號(hào)性質(zhì)走向傾向傾角（°）落差（m）延伸長度（m）F1正NENW7510-15560F2正NENW707460F3正NENW705395F4正NENW705530F5正NENW705320F6正NESE605490F7正NESE605250F8正NENW706880F9正NENW706410F10正NENW708700F11正NESE458450F12正NWSW5815660㈡礦井水文地質(zhì)地表水井田位于汾河西北，井田內(nèi)沒有大的地表積水和河流，沖溝發(fā)育，地勢西高東低，發(fā)育的沖溝多屬雨季排泄通道，平時(shí)干涸無水。井田主要含水層（組）1、松散巖類孔隙含水層賦存于第四系沖積洪積層內(nèi)，含水層由砂礫組成，間夾淤積粘土。據(jù)井田內(nèi)水井調(diào)查資料，埋藏深度3-11m-724.99m，由山麓向河谷逐漸降低，涌水量2.75L/s.m，單位涌水量0.22L2、二疊系碎屑巖類砂巖裂隙含水層組指二疊系上統(tǒng)上石盒子組、下統(tǒng)下石盒子組、山西組砂巖裂隙含水層。上石盒子組最大殘留厚度260m，含砂巖5-6層，厚度變化不定，一般5-15m；-82.39m，含砂巖兩層，即K8、K9砂巖。K8砂巖厚8-11m，K9砂巖不穩(wěn)定，厚0-22m，含不穩(wěn)定砂巖4-5層，其中以K7砂巖較穩(wěn)定，厚一般0-12.44m。據(jù)下石盒子組下部單獨(dú)抽水（井田北處師6-3孔）試驗(yàn)結(jié)果，單位涌水量0.065L/s.m，滲透系數(shù)為0.00001m/d。據(jù)師6-3、8-3（井田北處）對山西組進(jìn)行單獨(dú)抽水試驗(yàn)：水位標(biāo)高685m-0.15m-0.307L/s.m。3、石炭系上組太原組碎屑巖裂隙夾碳酸鹽裂隙巖溶含水層含三層穩(wěn)定的石灰?guī)r，即K2、K3、K4石灰?guī)r。K4，與K7砂巖相距28m左右，以泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖相隔。K4灰?guī)r埋藏距地表95-470m，層位標(biāo)高660-280m，據(jù)井田北2km處師201孔資料，靜止水位標(biāo)高732.925m，單位涌水量為0.00037L/s.m，滲透系數(shù)0.0046m/d，按靜止水位推斷與上部砂巖含水層無水力聯(lián)系。K3-6.11m，與K4灰?guī)r距8.50m，以煤、泥巖、砂巖相隔，灰?guī)r埋藏距地表110-480m，層位標(biāo)高625-270m。師201孔注水試驗(yàn)測得靜止水位標(biāo)高554.315m-1.704m/d。按靜止水位推斷與上部石灰?guī)r含水層無水力聯(lián)系。K2-11.08m，距K3灰?guī)r20-30m左右，以煤、泥巖、砂巖相隔，灰?guī)r埋藏距地表140-500m，相對標(biāo)高600-250m，師201孔注水試驗(yàn)測得靜止水位標(biāo)高553.32m-3.123m整個(gè)太原組地層，經(jīng)師8-3孔注水試驗(yàn)求得，其滲透系數(shù)為0.149m/d。水位標(biāo)高600-660m-0.444L4、奧陶系中統(tǒng)峰峰組碳酸鹽巖溶裂隙含水層該含水層組在井田內(nèi)沒有出露，主要為中奧陶統(tǒng)的峰峰組、上馬家溝組。由于該地層巖溶比較發(fā)育，故以中奧陶統(tǒng)峰峰組之石膏帶為界，在上部灰?guī)r與下部灰?guī)r(屬馬家溝)中形成的兩個(gè)大的含水層，位于上部的峰峰組(即石膏帶以上含水層)巖溶不發(fā)育，裂隙均為方解石及石膏充填，據(jù)鄰區(qū)義棠煤礦師201水文孔鉆進(jìn)25m，經(jīng)注水試驗(yàn)，求得滲透系數(shù)為/d，水位標(biāo)高為560m；上馬家溝組(即石膏帶以下含水層)中、上部巖溶發(fā)育，可見巖溶灰?guī)r，據(jù)崔家溝村施工的3號(hào)水源井(位于井田南10km)揭露，該含水層靜止水位標(biāo)高550m，單位涌水量可達(dá)。根據(jù)2007年9月-2008年3月，地礦邢臺(tái)地質(zhì)工程勘察院在南尾溝煤礦施工一供水深井，井深661m，打到奧陶系下統(tǒng)，水位埋深314m，水位標(biāo)高，涌水量600m3/d以上，水質(zhì)類型HCO3·SO4-Ca·Mg型?；咎幱诒揪锿骄€上。根此推測出井田內(nèi)奧灰水位為532-533m。（見南尾溝煤礦水井柱狀圖）。三、井田水文地質(zhì)及含水層和隔水層分布特征1、井田隔水層(一)井田內(nèi)的中上更新統(tǒng)其巖性主要為黃色亞粘土，含大量鈣質(zhì)結(jié)核，覆蓋于各含水層上成為良好的隔水層。(二)井田內(nèi)各含水層之間的泥巖、砂質(zhì)泥巖為各含水層之間的主要隔水層，但由于采空塌陷的影響而產(chǎn)生垂直裂隙，有時(shí)會(huì)成為各含水層的直接的水力聯(lián)系通道。(三)井田內(nèi)本溪組隔水層，為一套泥巖、粘土巖為主夾砂巖、灰?guī)r和鐵鋁巖地層，厚約35m。隔水性能好，是太原組和奧陶系含水層間水力聯(lián)系的天然屏障。2、含水層的補(bǔ)給、徑流、排泄（一）與風(fēng)化帶的關(guān)系。兩者甚為密切，由于風(fēng)化作用產(chǎn)生大量的裂隙，地下水易于富集。井田內(nèi)沿風(fēng)化帶有泉水出露，泉水不僅從砂巖中涌出，甚至從泥巖中涌出。泉水涌水量受大氣降水影響甚大，泉水降雨前后涌水量差別明顯，故風(fēng)化帶成為地下水滲透良好途徑。（二）與構(gòu)造帶的關(guān)系。井田內(nèi)斷層皆為正斷層，傾角陡，落差2-15m。巷道中所見斷層裂隙中有滲水或滴水現(xiàn)象。故斷層破碎帶是地下水活動(dòng)的通道，因水源補(bǔ)給不足斷層破碎帶含水性較弱。（三）與地表徑流的關(guān)系。井田位于汾河西岸，溝谷中無常年流水，僅雨季有洪水流泄。據(jù)井田及鄰區(qū)小窯水文地質(zhì)調(diào)查證實(shí)，二者沒有水力聯(lián)系。生產(chǎn)小窯中幾乎無水，僅在遇到斷層裂隙時(shí)才有滴水或小股水流涌入巷道。但在雨季時(shí)，煤層頂板有涌水和滴水現(xiàn)象，涌水量均不大。故證實(shí)地下水與地表徑流聯(lián)系較弱。綜上所述，井田地下水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水。地下水的排泄一是礦坑排水，二是泉水或滲流。四、礦井充水因素分析，井田內(nèi)及周邊各煤層采（古）空分布狀況㈠地表水對礦井開采的影響井田內(nèi)沒有大的地表積水和河流，沖溝發(fā)育，地勢西高東低，發(fā)育的沖溝多屬雨季排泄通道，平時(shí)干涸無水。經(jīng)調(diào)查井田內(nèi)各個(gè)井口所在位置歷年最高洪水位線遠(yuǎn)低于各井口標(biāo)高，井口不會(huì)受到洪水威脅。㈡構(gòu)造對煤層開采的影響井田為一背斜構(gòu)造，斷層較發(fā)育，落差小，但井田內(nèi)斷層均為張性正斷層，開采時(shí)因留設(shè)防水煤柱，以防斷層構(gòu)造導(dǎo)水而引起突水事故發(fā)生。㈢、采（古）空區(qū)積水對煤層開采的影響1.采（古）空區(qū)積水的影響井田現(xiàn)分別開采山西組1號(hào)煤層和太原組9、10（10+11）號(hào)煤層，井田內(nèi)9、10（10+11）號(hào)煤層已形成大面積的采空區(qū)，9、10（10+11）號(hào)煤層有2處采空區(qū)積水，積水區(qū)1總面積約為16500m2，積水區(qū)2總面積約為23040Q靜＝S×M×K1×K2；Q靜——預(yù)測采空區(qū)積水量，m3；M——煤層采厚，m；S——采空區(qū)水平投影積水面積，k(m2)。K1——采空區(qū)積水系數(shù)（0.3）；K2——回采率20%9、10（10+11）號(hào)煤層采空區(qū)積水區(qū)1的積水量約4270m3；積水區(qū)2的積水量約5660m采空區(qū)積水情況表表4-3-1煤層號(hào)編號(hào)積水區(qū)面積S（m2）積水量Q（m3）9、10（10+11）11650042702230405660開采形成的最大導(dǎo)水裂隙帶：井田內(nèi)煤層為綬傾角，煤層頂板主要為泥巖、砂巖，采用中硬巖層導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算公式，其公式為：………(3-1)……………(3-2)式中：HIi—導(dǎo)水裂縫帶高度m;∑M—煤層累計(jì)采厚m，按式3-1計(jì)算，計(jì)算時(shí)式中取“+”，（1）1號(hào)煤層1號(hào)煤層頂板主要為泥巖、砂巖，采用中硬巖層導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算公式。煤層厚度為。按式3-1計(jì)算，計(jì)算時(shí)式中取“+”。本次采用式3-2計(jì)算結(jié)果，導(dǎo)水裂縫帶最大高度為。（2）10（10+11）號(hào)煤層10（10+11）。按式3-1計(jì)算，計(jì)算時(shí)式中取“+”。本次采用式3-2計(jì)算結(jié)果，導(dǎo)水裂縫帶最大高度為。（3）9號(hào)煤層井田內(nèi)煤層為緩傾角，煤層頂板主要為石灰?guī)r巖，采用堅(jiān)硬巖層導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算公式，其公式為：…………(3-3)………………(3-4)式中：HIi—導(dǎo)水裂縫帶高度m∑M—；。按式3-3計(jì)算，計(jì)算時(shí)式中取“+”。本次采用式3-2計(jì)算結(jié)果，導(dǎo)水裂縫帶最大高度為。㈣周邊礦井采空區(qū)積水狀況（1）山西義棠煤業(yè)該井田2號(hào)煤層1998年11月—2001年7月采空區(qū)內(nèi)有積水，積水量79063m310號(hào)煤層在2007年9月—2008年4月采空區(qū)內(nèi)有積水，積水量31315該礦位于本礦的下山部位，與本井田之間為實(shí)體煤，其采空區(qū)積水對義棠安益煤業(yè)煤層的開采無影響。（2）山西介休東泉煤業(yè)有限責(zé)任公司該井田2010年底關(guān)閉，經(jīng)礦方管理技術(shù)人員調(diào)查該礦采空區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)積水，并收集了該礦采空區(qū)的調(diào)查資料。（3）介休南溝煤礦該井田已關(guān)閉，目前未發(fā)現(xiàn)該礦與本礦之間有越界層開采現(xiàn)象，該礦于2007年關(guān)閉，立井內(nèi)有積水，現(xiàn)有專人24小時(shí)排水，現(xiàn)對本礦無水患影響。（4）山西介休大佛寺桃園煤業(yè)由于目前沒有收集到該礦采掘工程平面圖，未能掌握該礦采掘活動(dòng)情況。但據(jù)我們走訪調(diào)查，該礦靠近我公司井田范圍無積水情況，并且大佛寺桃園煤業(yè)公司的井田處在一個(gè)背斜軸的下部，為此該礦采掘活動(dòng)對我礦不會(huì)造成影響。綜上所述，本礦井田處于背斜構(gòu)造上部，鄰近煤礦的開采對本礦無水患影響；井田與井田之間均留設(shè)有隔離煤柱，對本礦井開采沒有影響。㈤、含水層對礦井充水影響1、煤系地層含水層對礦井充水影響1號(hào)煤層為頂板進(jìn)水為主的孔隙裂隙充水礦床，上覆含水層富水性弱，該礦井下基本無水。9、10（10+11）號(hào)煤層為頂板進(jìn)水為主的裂隙-巖溶充水礦床，煤層上覆含水層富水性不強(qiáng)，該礦井下涌水量甚小。2、奧灰水對礦井充水影響井田內(nèi)奧灰水位標(biāo)高為532-533m。1號(hào)煤層最低底板標(biāo)高為660m，奧灰水位標(biāo)高低于1號(hào)煤層最低底板，9號(hào)煤層在本井田范圍內(nèi)標(biāo)高最低處為565m；10（10+11）號(hào)煤層在本井田范圍內(nèi)標(biāo)高最低處為5五、礦井涌水量的構(gòu)成分析，主要突水點(diǎn)、突水量及處理情況井田現(xiàn)分別開采山西組1號(hào)煤層和太原組9、10（10+11）號(hào)煤層，據(jù)開采情況，井下涌水量不大。根據(jù)原介休安益煤炭有限責(zé)任公司和山西欣隆煤業(yè)開采1號(hào)和9、10（10+11）煤層礦井涌水量情況如下表4-4-1。整合礦井礦井涌水量調(diào)查表4-4-1。煤礦名稱開采煤層生產(chǎn)能力

（萬t/a）產(chǎn)量

（t/d）正常涌水量

（m3/d）最大涌水量

（m3/d）含水系數(shù)

（m3/t）介休安益煤炭有限責(zé)任公司1.（10+11）454560山西欣隆煤業(yè)1.（10+11）303050根據(jù)比擬法涌水量計(jì)算公式：K=Q0/P0，Q=P×K其中：K-富水系數(shù)；Q0-目前涌水量，m3/d；P0-實(shí)際生產(chǎn)能力，t/d；Q-預(yù)計(jì)涌水量，