隐蔽致灾因素水害分析报告2

1郑州市慧祥煤业有限公司隐蔽致灾因素水害调查分析报告一．矿井基本情况：郑州市慧祥煤业有限公司井田位于河南省登封市东南大冶镇，距登封市17km。井田地理坐标为东经113°12′25″～113°15′23″，北纬34°27′40″～34°29′09″。井田东西长4.5km，南北宽2.7km，面积7.5138km2，限采二1煤层。开采标高270m至-533m。勘查深度自二1煤层底板标高+300～-550m范围。本区主要可采煤层为二1煤层。二1煤层煤层埋深40～965m，标高+300～-545m，厚度为0～20.38m，平均4.94m，结构简单，一般不含夹矸，局部含1～2层夹矸。局部受滑动构造影响，煤层被铲薄或铲失，属全区可采煤层。结合周边二1煤层发育情况，综合评价本区二1煤层应属较稳定煤层。二1煤为低灰、特低硫、低磷分、特高发热量、高熔灰分之粉状贫煤，可做为火力发电用煤和动力用煤，也可做为民用燃料。本区二1煤矿床主要充水水源为二1煤层底板太原组上段L7-L8石灰岩岩溶裂隙承压水，次为顶板山西组砂岩段破碎带裂隙水。矿井-300m水平正常涌水量为195.66m3/h,最大涌水量为313.06m3/h。-533m水平正常涌水量为263m3/h，最大涌水量为420.98m3/h。结合本矿并参考区域资料综合分析直接充水含水层的含水空间特征、富水性和补给条件，确定本矿二1煤矿床的水文地质勘查类型为第三类二亚类第二型，即以底板岩溶充水为主的水文地质条件中等的煤矿床类型。二1煤层顶板岩性主要为深灰色泥岩和砂质泥岩，局部为粉2砂岩和细粒砂岩。为软弱岩，属不稳定～中等稳定类岩石。二1煤层底板为半坚硬岩石，属中等稳定～稳定类岩石。局部底板变薄处可能出现底鼓现象。矿床工程地质条件复杂程度属中等。二．矿井中长期发展规划全井田划分为五个采区：-118m水平以上为两个上山采区（11采区、12采区），-250m水平为一个下山采区（13采区），-250m水平以下为两个下山采区（14采区、15采区）。采区开采顺序本着先近后远的原则安排，先开采上山，后开采下山。采区接替顺序：12采区--11采区--13采区--14采区--15采区。由于历史原因造成本矿井采掘严重失调，目前，采掘活动均布置在12采区，有12091首采工作面和12081备采工作面，所以在最近三到五年要奔照快掘慢采的方针，加快掘进和开拓速度，尽快扭转采掘失调的局面。三．隐蔽致灾水害因素分析1、井田水文地质工作及矿井涌水量1、矿井2010年10月进行了地面瞬变电磁勘探，本次勘探面积7.5138km2。勘探任务圈定二1煤层顶、底板含水层情况。勘探成果二1煤层顶板共圈定异常区6处，主要分布在井田范围的中南部，分别在老王楼采空区、嵩枫采空区、井田东南部、中西部两处、老王楼西北部。详见瞬变电磁报告附图。二1煤层底板共圈定异常区4处，主要分布在井田范围的中南部。分别在老王楼采空区、嵩枫采空区西3部、井田东南部、井田北部。2、慧祥煤业井田内以往由河南省煤田一队及河南省煤田三队施工的钻孔均严格按《煤田勘探钻孔简易水文地质观测规程》的规定进行了简易水文地质观测工作，经验收评定，甲级孔33个，乙级孔23个，甲、乙级孔孔率100%。区内施工水文孔6个工程量4403.53m，其中以往生产勘探施工水文孔两个，其孔号为14404和井检孔，工程量1473.30m，进行抽水试验4层次，其中二1煤层底板太原组上段L7-L8石灰岩含水层2次，二1煤层顶板破碎带含水层和平顶山砂岩段裂隙含水层各1次，经验收均为合格。最近生产勘探施工水文孔4个，分别是：14406、14504、14604、14703孔，工程量2930.23m，完成抽水试验7层次，其中二1煤层顶板砂岩2层次，二1煤层底板太原组上段L7-L8石灰岩3层次，C2tL1-4+O2灰岩1层次，奥陶系灰岩1层次。经验收5层次因达不到抽水条件，不予评级；达到抽水条件进行验收评级的2层位分别为14703孔奥陶系灰岩含水层，抽水质量评级为优质，14604孔煤层顶板含水层抽水质量为合格。本井田范围南部分布两个采空区域，原嵩枫煤矿于2002年4月—2004年8月开采二1煤层；原老王楼煤矿于2000年1月—2006年5月开采二1煤层，东北部为原老王楼煤矿主副斜井及主要运输大巷。其范围与瞬变电磁法勘查成果基本一致。根据2013年1月至6月用浮标法对井下六个涌水点涌水量观测数据显示与井底矿井总涌水量观测数据基本一致，平均涌水量75m3/h。3、本矿在副井底落底-118m标高处建立了井底水仓，这是目前矿井标高最低洼的地方，按设计要求安装足够能力的排水系统。经过数4年的井底疏排，矿井排水量也大大减少。根据近三个月的井底水泵排水记录数据显示，每天累计排水时间在4小时25分，按水泵正常排水量400m3/h计算，每天排水量1700m3，平均每小时出水量70.833m3，与用浮标法观测的涌水量观测数据基本一致。2、水文地质条件（1）区域水文地质概况本区位于区域分水岭嵩山背斜的南翼、箕山背斜北翼的颍阳～芦店向斜岩溶裂隙承压水水文地质单元的东段，属于区域地下水迳流区。区域含水岩组主要有碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组、碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组和松散岩类孔隙含水岩组等，其中对开采二1煤层影响较大的含水岩组主要有太原组上段L7-L8灰岩岩溶裂隙承压含水岩组和二1煤层顶板破碎带孔隙裂隙含水岩组。隔水层主要有二1煤层底板碎屑岩隔水层以及太原组中段的碎屑岩隔水层和本溪组铝土质泥岩隔水层等。区域地形地貌条件总体呈南北高、中间低、西高东低。北部嵩山分水岭以南古老变质岩、火成岩出露面积约470km2，南部箕山分水岭以北和大冶一带碳酸岩类岩石出露面积约220km2，它接受大气降水补给，成为区域地下水的补给区，并成为区域地下水的主要补给来源之一。本区降雨多集中在七、八、九3个月，约占全年降水量的70%，主要以地表径流的形式自北向南、由西向东汇入双洎河，间接补给地下水。本区大气降水、地表水转化为地下水后，在自身重力作用下，首先沿地层倾向由两翼向颍阳～芦店向斜轴部汇集，然后大致沿颍阳～芦店向斜轴向西南方向运移，本区地下水排泄主要有自然迳流排泄和人为抽放排泄两种形式。区内各矿井则为主要的人为排5泄点。由于近年来矿井大量疏排地下水，而造成区域地下水位呈逐年下降趋势。（2）井田水文地质条件慧祥煤业井田地质构造上处在颍阳～芦店向斜南翼东段，为颍阳～芦店向斜汇水盆地的补给～排泄区。矿区内为一单斜构造，地层走向近东西向，向北倾斜。边界主要断裂构造为井田西南部的大杨家门逆掩断层，其走向北西南东向，倾向北东，两断盘南降北升，落差100m左右，构成井田南部的水文地质边界；小沟正断层（F10），其走向北西，倾向北东，两断盘西升东降，落差50～130m。为井田东部水文地质边界。根据勘探钻孔揭露，本区主要含水层有奥陶系石灰岩含水层、石炭系上统太原组下段石灰岩含水层、石炭系上统太原组上段石灰岩含水层、二叠系山西组二1煤顶板破碎带含水层、上、下石盒子组砂岩含水层和平顶山砂岩含水层。3、构造水文地质特征本区地下水的储存、运移受地质构造的控制，本区位于颍阳～芦店向斜南翼，井田地质构造形态主要表现为芦店滑动构造上部系统覆盖下的一个单斜构造，区内发育有NW和NE向两组断裂。本井田位于区域地下水向北、北东运移的径流带内。由于断裂的切割，破坏了本区岩层和矿层的完整性和连续性，致使原本无水力联系的含水层对接而发生水力联系或下部富水的含水层与二1煤层对接而对二1煤矿床直接充水（各断层水文地质特征见表1-1）。①大杨家门逆掩断层（Fd）6大杨家门断层为一逆掩断层，其走向呈北西向，倾向北东，断距20～70m。可阻止西南部地下水向北运移。但造成下盘二1煤层与上盘C2tL7-8石灰岩接触，为一富水导水通道。②柿树林逆掩断层（Fs）其走向呈北西向，倾向北东，断距4～50m。可阻止西南部地下水向北运移，但造成下盘二1煤层与上盘太原组上段L7-L8石灰岩接触，为一富水导水通道。③小沟断层（F10）小沟断层位于矿区东部，为一正断层，其走向北西，倾向北东，两断盘西升东降，落差50～130m。可阻止东部地下水向井田内运移。表1-1构造水文地质特征简表断层名称断层性质富水性导水性影响大杨家门逆掩断层压性弱弱阻止南部地下水向北运移柿树林逆掩断层压性弱弱阻止南部地下水向北运移小沟正断层张性较强较强阻止东部地下水向井田内运移滑动构造（F1）浅部张性、深部压性较强～中等中等导通地表水、地下水的联系，并通过断层及采空区进入矿床⑸地下水的补给、迳流和排泄井田处于区域地下水的补给和径流区。区内二1煤层主要充水含7水层为其顶、底板含水层，该含水层在浅部接受大气降水的补给，并沿地层走向和倾向向北、北东方向迳流排泄。矿井和机民井抽排水是主要排泄方式之一。4、矿井水文地质类型综合所述，本区二1煤矿床主要充水水源为二1煤层底板太原组上段L7-L8石灰岩岩溶裂隙承压水，次为顶板破碎带裂隙水。结合本区并参考区域资料综合分析直接充水含水层的含水空间特征、富水性和补给条件，确定本区二1煤矿床的水文地质勘查类型为第三类二亚类第二型，即以底板岩溶充水为主的水文地质条件中等的煤矿床类型。5、矿床充水因素分析⑴充水水源①大气降水大气降水是区域地下水的主要补给来源，但在本区直接补给地下水或对矿床直接充水的可能性不大,因为本区地势总体呈北高南低，西高东低，地表沟谷发育,有利于地表径流的运移，本区大气降水主要以地表径流的形式由北向南、自西向东汇入双洎河。②地表水本区地形为丘陵地形，处于双洎河、颍河流域的分水岭地带，区内冲沟发育，在矿区北部边界附近有季节性溪流，在井田东北部有一小型水库，蓄水量较小。因本区较厚的隔水层存在，地表迳流、排泄条件较好，不易进入矿床。③地下水8二1煤层顶板破碎带裂隙承压水含水层是二1煤层直接充水含水层，本区该含水层发育在二1煤层顶底板附近的F1断层造成的破碎带，F1断层为一滑动断裂构造，其滑面呈缓波状，滑面上部普遍分布着断层泥、碎裂岩、断层角砾岩，厚度3.95～12.50m，一般8.5m，构成断裂破碎带，该带挤压揉皱现象明显，由于其泥质组分较高，一般含、导水性差，富水性也弱。当滑动构造带处在开采煤层顶板时，一般水量较小，以往勘查钻孔在该层段的漏失量也仅为0.8～1.9m3/h，也例证了其水文地质特征。当二1煤层被该断层铲失，与下部灰岩含水层形成“天窗”时，则会沟通底板岩溶裂隙水，使二1煤层顶板破碎带裂隙承压水与二1煤层的岩溶裂隙水共同成为矿床充水主要水源，也是矿井水疏排的对象。二1煤层底板石炭系太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水、太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水及奥陶系中统马家沟组灰岩岩溶裂隙承压水。其中太原组上段L7-L8石灰岩岩溶裂隙承压水是二1煤层底板直接充水水源，富水性、导水性弱-中等，是矿井水疏排的主要对象。太原组下段L1-L4石灰岩岩溶裂隙承压水和寒武～奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压水为二1煤层底板间接充水水源，虽距其较远，但有可能通过导水断层而对二1煤矿床充水，对13采区有较大的威胁，应给予足够的重视。④老窑老空水慧祥煤业南部有登封市向阳煤业有限公司，与慧祥煤业有限公之间有大路南断层相隔，大路南断层为一正断层，走向北东南西向，在向阳煤业东北部转折为近东西向，倾向北西，倾角70°，断层落差20-180m。采空区多在井田中南部，浅部煤层露头附近，东北部采空9区边界在矿井范围内，距矿区边界大于200m，因此对慧祥煤业无影响。慧祥煤业东部有郑煤集团老君堂煤矿，因与慧祥煤业之间有小沟断层相隔，小沟断层为正断层，其走向为315°，倾向NE，倾角60～70°，断距50～130m。老君堂煤矿采空区对慧祥煤业影响不大。慧祥煤业西部为河南登电马鸣寺煤业有限公司，该矿井为新建矿井，与慧祥煤业相邻边界还没有开采，无采空区，现阶段对慧祥煤业无影响。井田东南煤层露头附近有一些老窑及原王楼煤矿采空区，有些采空区其采掘范围、停采时间、停采原因等情况不详，推测其废弃井巷内已积存有老空水，对本矿生产安全具有潜在的威胁，故当南三（11）采区和12042工作面采掘工