防治水方案201202

1邻水县葛麻湾煤矿水患防治方案一、概况（一）区域地貌、地质及水文地质概况1、区域地形地貌区内地形是向斜形成高山，背斜形成槽谷，东高西低，平均海拔在＋600m以上，最高点标高1451.7m。李子垭北井田内山势高巍、沟谷纵横、坡陡谷深，山脉走向与构造线一致，呈N30°E，属构造侵蚀中高山地貌。2、地层岩性特征区域上，主要出露地层为二叠系(P)和三叠系(T)，从新至老分述如下：（1）三迭系(T)：上统须家河组(T3xj)：岩性以灰白、黄灰色长石石英砂岩为主，间夹深灰色泥岩、砂质泥岩，并夹黑色泥岩、炭质泥岩及薄煤层，厚338—650m。与下伏地层呈假整合接触。中统雷口坡组(T2l)：上部为灰色灰岩、泥质灰岩，中部为灰色泥质灰岩与钙质泥岩互层，下部为褐灰、灰色白云质灰岩夹角砾状灰岩，底部为绿灰色含砾钙质泥岩，为分界标2志层，厚435m。下统嘉陵江组(T1j)：上部为灰色薄层夹中厚层灰岩，间夹数层白云质灰岩及角砾状灰岩，并夹一层灰色钙质泥岩。下部为灰色薄层泥质灰岩，夹少量白云质灰岩，厚607．03m。与下伏地层呈整合接触。下统飞仙关组(T1f)：暗紫色钙质泥岩与灰色中至厚层灰岩呈间层，厚497．26m。与下伏地层呈整合接触。本组平均厚497.26m，分五个岩性段：五段(T1f5)：本段平均厚27.44m。绿灰、紫色钙质泥岩，上部夹深灰色粗晶灰岩，厚0.40m，下部夹灰色泥灰岩。四段(T1f4)：本段平均厚170.67m，灰色中厚至厚层灰岩，局部为鲕状灰岩下部常夹暗紫色钙质泥岩一层。三段(T1f3)：本段平均厚112.63m，暗紫色薄层钙质泥岩，局部中厚层．上部及中部夹数层灰色泥灰岩，最厚者位于中部，与下伏地层呈过渡接触。二段(T1f2)：本段平均厚69．69m，以浅灰、灰色中至厚层灰岩为主，上、中部常夹一层暗紫色钙质泥岩及泥灰岩，下部为薄层暗紫色钙质泥岩。一段(T1f1)：本段平均厚116．83m，上部中厚层暗紫色钙质泥岩，间夹薄层泥质灰岩及泥灰岩，下部为薄层暗紫色钙质泥岩。（2）二迭系(P)：上统长兴组(P2c)：深灰、棕灰色中厚、块状夹薄层灰岩，中下部夹2～3层钙质泥岩及泥岩，含燧石结核，厚144．09m。3一般分为四个岩性段，由于各段分层界线不甚明显，合并划分为三、四段(P2c3＋4)和一、二段(P2c1＋2’)。总厚180．18m。长兴组三、四段(P2c3＋4)：深灰、灰色中至厚层状泥—粉晶含生物碎屑灰岩，局部夹一层生物礁灰岩。平均86.96m，与下伏地层呈整合接触。四段（P2C4）厚平均段52m，深灰色薄——中厚层状灰岩含燧石结核，以顶部为多。三段（P2C3）厚平均段35m，浅灰色中厚层至厚层状灰岩钙质泥岩含燧石结核。二段（P2C2）厚平均段15.81m，深灰色中厚层至厚层状灰岩，含少量燧石结核，底为灰岩。一段（P2C1）厚平均段49.81m，灰、深灰、浅灰色中厚~厚层状灰岩，含有少量燧石结核。上统龙潭组(P2l)：本组为含煤岩系，岩性以砂质泥岩、泥岩、汾砂岩夹薄层灰岩与含燧石结核灰岩相间组成，下部为主要含煤段，本组平均厚约110m，可分五个岩段，从新到老依次为：五段(P2l5)：本段平均厚37．8m，黑灰、灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩为主，间夹细砂岩、砂质灰岩及钙质泥岩。全段夹深灰、灰色灰岩、泥质灰岩、泥灰岩，近底部灰岩中常含燧石结核。四段(P2l4)：本段平均厚23m，深灰、灰色中厚层灰岩，富含燧石结核砂质泥岩、泥岩，间夹薄层泥质粉砂岩、钙质粉砂岩、泥质灰岩。三段(P2l3)深灰色泥岩、砂质泥岩粉砂岩，常夹薄层深灰色泥质灰岩,该段平均厚6.9m。二段(P2l2)：本段平均厚12.7m，深灰、灰色4中厚层灰岩。一段(P2l1)：本段平均厚31m。深灰色泥岩、粉砂岩夹薄层灰岩，顶部含煤一层（K3），中部含煤1—3层（K2、K11、K12），与下伏地层呈假整合接触。下统茅口组(P1m)：本组见于南井田内双叉河剖面。上部岩性为浅灰、灰白色厚层状细晶～粉晶灰岩，不含燧石；中、下部为灰至深灰色中—厚层状粉晶灰岩、泥质灰岩互层，夹泥质条带，含较多似层状透镜状、结核状燧石，具缝合线构造。厚187.00m，与下伏地层呈整合接触。下统栖霞组(P1q)：岩性：顶部深灰色燧石条带灰为分界标志。以下为深灰、棕灰色中至厚层灰岩，夹薄层钙质泥。下统梁山组(P1l)：岩性为黄绿、灰色泥岩、白灰色粘土岩夹劣质薄煤层，厚13．72m，与下伏地层呈假整合接触。3、地质构造特征葛麻湾煤矿位于李子垭向斜东翼和龙王洞背斜西翼，向斜宽阔、背斜紧凑，并伴生数组次级小型褶曲和断层。矿区范围内未见大的断层。井田位于龙王洞背斜东翼，为一单斜构造，岩层产状一般125°∠35～45°，北段倾角较陡直75～80°，局部直立，受区域构造的影响，发育两组裂隙，I组裂隙产状305°∠70～75°，裂面平直，裂隙宽度3～5cm，有少量黄泥充填，间距宽0.8～1.2mm；II组裂隙产状210°∠73°，裂面平直，裂隙宽度2～5mm，无充填物，间距1.0～1.5m，井田范围内破坏煤层的断裂稀少，地质构造简单。本5矿开采范围为龙王洞背斜东翼，基本上为一单斜构造，开采条件较好。煤层倾角为50～60度，为急倾斜煤层。（二）矿区水文地质条件1、矿区展布与采空区分布（1）矿坑展布主井井口标高：+483m，总回风平硐标高：+583m。该矿开采范围由16个拐点坐标圈定，大体呈长条形南北走向分布，走向长3850m，倾斜宽295～530m，面积2.3619km2。具体范围拐点坐标如下（表1）：表1葛麻湾煤矿矿区范围拐点坐标坐标桩点号XY桩点号XY13342749363827009334641036383448233441643638347010334621836383310333449993638388511334526236382790433454793638415012334507036382649533460893638439013334468836383383633461643638427514334338936382683733465153638353915334327436382875833464053638347516334279936382615本矿井位于李子垭北井田，浅部中间以+801m煤层底板6等高线为界，南北两侧以+583m煤层底板等高线为界：深部以+426m煤层底板等高线为界。矿井北部为颜家沟煤矿，井口标高+570m，生产能力为3万t/a：南部为供销社煤矿，井口标高为+600m，生产能力为1万t/a。周围矿井与本矿井边界确定，无纠纷。该矿的开拓方式为平硐开拓：+483m水平主平硐，长1054m，揭穿煤层，设置南北运输大巷回采。全井共划分为两个开采水平：一水平标高+583m，阶段垂高218m；二水平标高+426m，阶段垂高157m。目前主要开采二水平资源，主要为为下山资源，其中南翼资源目前主要开采+483m水平主平硐南翼约1400处的资源，无煤区面积比较大；北翼约700m内为无煤区，目前主要开采北翼约700m处至矿区边界的资源。（2）采空(老窑)区分布目前，本矿的采空区范围主要在南翼，采空区面积约0.075km2（不包括无煤区）。矿区浅部K1煤层已由前人开采，因此矿区上部零星分布较多的老窑，本矿区附近的老窑采空区主要分布在西北部，这些老窑采空区大多埋深较浅，在本矿区及其附近+600m水平以上的煤层基本被采空。2、生态水层与地表水分布特征（1）、生态水层分布特征区内植被比较发育，为针、阔叶混交林，山顶部分植被7覆盖率可达70％以上，山下地势平坦地区有草地和水田分布、植被覆盖率较低，生态水层发育中等，对降雨调储与地下水补给起一定作用。（2）地表水体分布特征区内地形高峻陡峭，切割剧烈，冲沟发育，地势北高南低，发育一系列的次级水沟，为常年流水、暴涨暴落的小河。矿区范围内，有葛麻湾沟和其它三条河依次由北至南横向排列，由西向东流，最后汇入芭蕉河。3、含水层隔水层划分本矿区含水层多为碳酸盐岩，含岩溶水和溶蚀裂隙水。区内含水层为灰岩；隔水层主要为泥岩、砂质泥岩等。按地层从老到新区分为：P1m岩溶含水岩层、P2l隔水岩层（此层含有所开采的k1煤层）、P2c岩溶含水岩层以及T1f1隔水岩层、P2c岩溶含水岩层。其中P2c岩溶含水岩层中等富水，为煤层的间接充水顶板，对煤层的开采影响较大；P1m为富水性强的岩溶含水岩组，为煤层的间接接充水底板。煤层的直接顶底板均为P2l的泥岩、砂质泥岩隔水岩层（见图）。8矿区范围含水层、隔水层剖面示意图4、水文地质单元划分采区位于李子垭北井田中部龙王洞背斜东翼，呈单斜构造，山脊一般在1000m以上，龙王洞背斜东翼成单面山地貌形态。区内近东西向的沟谷发育，但多为干沟，孙家湾河与碑家桥鲁家岩河为常年河流，一般流量为71.4～85.83l/s,其它沟谷均为季节性沟谷。孙家湾河上游称桐木沟，坡度大，水流湍急，多跌水。枯季流量200m3／h，洪水流量大于57474m3／h。鲁家岩沟位于井田北侧，汇集各溪沟流入芭蕉河，最终流向长江。李子垭向斜位于龙王洞背斜的东面，因河流切割甚剧，迳流，排泄条件良好，大的落水洞、漏斗、溶洞、地下暗河几乎都集中于此部位。向斜核部的岩溶较多，大的泉水也多在此带出现，而矿区范围所属的龙王洞背斜东翼呈单面山地貌形态，岩溶、泉水数量少，且规模较小，流量不大。9孙家湾河与北边的鲁家岩河都发源于李子垭向斜西翼阳新灰岩中，沿途接受地下水的补给，由西向东流出，汇入芭蕉河。两条河流横切井田，组成一“河间地块”型的水文地质单元（见图4），以纵向山岭为界，亦是地下水的分水岭，形成横向迳流，河谷低处，常见大泉，是地下水的排泄区。分水岭附近地下水位标高约在950m左右，河谷区的地下水位标高约550m左右，此间是地下水的垂直补给区，其特征是：泉水出露位置较高，水量小。此区间以下至当地侵蚀基准面(标高467.67m)是地下水的水平径流区，含水丰富。大气降水是地下水的主要补给来源，雨季流量增大，枯季流量减小。（三）矿井充水条件1、充水水源（1）大气降水：据气象资料，该地区年大气降水量约905．3～1551．4mm，在一般情况下，大气降水不能成为该矿乃至该地区煤矿的直接充水水源，因为该矿属于地下开采，且有隔水层的存在，但持续大雨或暴水，会增加对地下水的补给，而导致地下水的增加，大气降水沿溶蚀裂隙渗透补给P1m、P2c含水层，因而降水是矿床充水的间接水源；（2）地表水：在矿区范围内分布的沟谷主要为孙家湾河，在天然条件下该河长年有水，其水量受季节影响较大，今年水量与往年相比明显偏小。该矿开采水平在＋426m以10上，孙家湾河河谷水位约+600m左右，地表水可能向下微弱渗透，但由于P2l的泥岩、砂质泥岩隔水岩的存在，故从整体分析该地区地表水在常规条件下不构成有影响的直接充水水源；（3）老窑水：由于该矿附近存在较多的老窑采空区，大气降水比较容易进入老窑采空区，渗入老窑区的大气降水部分沿原开拓平硐流出，部分沿煤层底板渗透至回采区，是回采区涌水的主要水源；（4）地下水：P2c、P1m含水层中的地下水为矿床主要的充水水源。底板P1m岩溶发育一般，富水性中等；顶板P2c由于受到P2l1－5隔水层的阻隔，一般不易入渗到矿井中，但由于矿区上方老窑分布普遍，冒落裂隙发育，有利于大气降水的入渗至矿坑中，因此顶、底板含水层中的地下水是矿坑充水的主要充水水源。综上所述，矿坑充水主要补给来源为含水层中的地下水和来自老窑的入渗水。2、充水通道该矿坑的主要充水通道为采空区的冒落裂隙带和岩层中的溶蚀裂隙。由于矿区上方老窑分布普遍，且随着本矿开采面积的扩大，冒落裂隙发育，P2l的隔水性减弱，增大了大气降水和间接充水顶板P2c溶蚀裂隙水的入渗，因此采空区的冒落裂隙带成为矿坑的主要充水通道。另外，由于岩溶发11育的不均一性，矿坑中的岩溶水主要表现为溶蚀裂隙充水，尽管在矿区范围内有四条溪沟流过，P1m灰岩在河谷附近（地质构造上属龙王洞背斜东翼）岩溶溶蚀还是比较发育的。在矿坑石巷的开拓中也没有遇到大的溶洞，也证明了P1m的