11020回采工作面水文地质情况分析报告2

郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司11020回采工作面水文地质情况分析报告编制：孙少旭审核：秦献标科长：孙少旭总工程师：袁满仓2013年6月10日郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司会审单位领导意见地质防治水科：年月日生产科：年月日调度室：年月日安全科：年月日技术科：年月日总工程师：年月日郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司1郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司11020回采工作面水文地质情况分析报告一、概况11020工作面位于宏鑫煤业风井的南部，该工作面东部距矿井田边界处50m，南部距井田边界保安煤柱20m，西部为11040接替工作面，东部为21采区+185轨道巷。区内煤层全部为复采煤，煤层走向50°，倾向140°，倾角5～8°。煤层厚度在1.8～3.2米之间，平均煤厚2.5米，局部发育有夹矸（炭质泥岩或泥岩）。根据已有地质条件分析，本区施工范围内不会有大的断裂构造发育。二、水文地质条件分析1、矿区水文地质①矿区主要含水层（组）A、二1煤层顶板砂岩含水层在二1煤层之上60m范围内发育3～6层细、粗粒砂岩，累计厚度为20m左右。砂岩岩性致密坚硬，裂隙不甚发育，且多被方解石脉充填。据矿井生产情况，该含水层水量较小，富水性也不均一，主要以顶板淋水形式向矿坑充水。据登封煤田白坪井田地质资料，钻孔单位涌水量为0.0062～0.0181L/s·m，渗透系数为0.00141～0.297m/d。B、二1煤层底板灰岩含水层为太原组上段L7～L8石灰岩组成的含水层组，其中L7灰岩发育较郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司2厚，层位稳定，厚度一般在10m左右，裂隙岩溶发育，但不够统一。据区域钻孔抽水资料，单位涌水量为0.014～0.664L/s·m，渗透参数为0.08～9.44m/d，水质为HCO3-Ca·Mg型，矿化度一般小于0.5g/L。C、一3煤层顶板灰岩含水层主要由太原组下段L3和L4灰岩组成，其中L3灰岩较发育，层位较稳定，厚度5.5m左右。据抽水试验资料，单位涌水量为0.00491～1.651L/s·m，渗透参数为0.0362～6.58m/d，水质为HCO3-Ca或HGO3-Ca·Mg型，矿化度一般小于0.5g/L。该含水层富水性、导水性弱～中等且极不均一，裂隙较发育，为一3煤层顶板直接充水含水层。D、一3煤层底板灰岩含水层由太原组下段L1和L2灰岩组成，层位稳定，一般厚度3m左右，裂隙较发育。其中L1灰岩为厚层状石灰岩，局部地段含泥。据以往勘探资料，钻孔单位涌水量为0.00491～0.1591L/s·m，渗透参数为0.031～0.604m/d，水质类型为HGO3-Ca·Mg型水，矿化度位0.292g/L。该含水层富水性、导水性弱～中等且不均一。E、寒武～奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层区域内揭露该层厚度为50m，具有自西向东逐渐增厚的趋势，岩性主要为石灰岩、白云质灰岩、白云岩夹薄层或厚层石灰岩组成。岩溶发育，但极不均一。据浅部钻孔抽水资料，钻孔单位涌水量为0.0096～1.86L/s·m，渗透参数为0.1567～5.85m/d，水位呈逐年下降趋势。水质类型为HGO3-Ca·Mg型水，矿化度位0.3～0.4g/L，富水性不均一。郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司32、矿区主要隔水层（组）在含水层之间广泛分布着隔水岩层或弱透水岩层，它们都具有一定的阻水性能，其阻水能力取决于岩性、岩层结构、厚度及稳定性，在后期构造作用的破坏下，可大大削弱隔水层的阻水性能，甚至使其起不到隔水作用，现对本矿区主要隔水岩层叙述如下：A、二叠系石盒子组隔水层自二1煤层之上60m起，上至基岩面的二叠系石盒子组地层，岩性主要为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩。层位稳定，裂隙不发育，透水性差，隔水性能较好。该层上覆于二1煤层之上，为其顶板的相对隔水层。B、二1煤层底板隔水层自二1煤层底板至太原组上段灰岩顶界间的碎屑岩段，岩性主要为砂质泥岩或粉细粒砂岩，厚度一般15ｍ左右，其分布连续，层位稳定，裂隙不发育，透水性差，隔水性能较好，为二1煤层与太原组上段灰岩含水层间的良好隔水层。C、太原组中部砂泥岩隔水层自L4灰岩顶至L7灰岩底，岩性主要为泥岩、砂质泥岩砂岩等，厚度一般22.50ｍ左右。该层段在地表呈零星出露，补给条件不佳，裂隙不发育，透水性差，隔水性能较好，是太原组上、下段灰岩含水层之间的良好隔水层。C、本溪组铝土质泥岩隔水层由浅灰色铝土岩及铝土质泥岩组成，具鲕状和豆状结构，含黄铁郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司4矿结核及团块，局部呈层状，平均厚10m，厚度不均一，隔水性能一般。3、矿井充水因素分析A、大气降水、地表水及第四系潜水大气降水是地下水的主要补给来源，通过基岩裂隙及松散堆积物空隙渗入地下，在裂隙沟通的情况下进入矿坑，矿井涌水量受大气降水季节变化影响具有明显的动态变化特征。本区为低山丘陵地形，地面坡度较大，冲沟发育，大气降水迳流排泄条件好，无常年性地表水体。区内第四系地层以坡积、洪积及冲击于沟谷、坡脚处，厚度较小，岩性复杂，富水性差。加之下部石盒子组隔水层较厚，地表水及第四系潜水对二1煤层开采无影响，仅在井筒揭穿该层段时有少量淋漓现象。B、含水层水（1）二1煤层顶板砂岩裂隙承压水二1煤层顶板砂岩含水层直接覆盖于二1煤层之上，在矿井生产中，当回采落顶后，顶板砂岩裂隙承压水将首先充入矿坑，是矿井主要充水水源之一。由于该含水层单层厚度小，裂隙不甚发育，补给条件差，含富水性弱，故开采过程中易于疏排。（2）二1煤层底板灰岩岩溶裂隙承压水该含水层厚度较小，岩溶裂隙发育极不均一，富水性较弱，是矿井重要的充水水源。由于受构造张应力影响，底板小裂隙发育，使煤层底板隔水性能有所降低，并产生渗水。在受到构造破坏或采矿活郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司5动破坏严重时，或与下伏太原组下段灰岩及奥陶系灰岩强含水层沟通时，则有可能造成突水淹井事故。（3）太原组下段灰岩承压水包括L1-2灰岩水和L3-4灰岩水，在断裂构造作用下会对开采二1煤层造成一定影响。但据周边相邻生产矿井井下观察，一3煤层顶底板灰岩岩溶裂隙不发育，地下水以渗水、淋水和滴水方式向矿坑充水，对矿井生产影响不大。（4）寒武～奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层该含水层（组）是二1煤层底板的间接充水含水层，上距二1煤层超过70m，据抽水资料，水位呈逐年下降趋势，富水性不均一，正常情况下不会对矿井构成充水威胁。但在开采一3煤层时由于煤层底板隔水层厚度变化不均（本溪组隔水层厚度为10m），有可能在薄弱部位发生突水，成为矿井充水水源。C、勘探钻孔对矿床充水的影响区内以往的勘探钻孔均为“文革”期间施工的，其封孔厚度、钻孔封孔灰浆样固结程度等情况不详。由于钻孔揭露并沟通了各个含水层，使之相互间产生了水力联系，构成了未来矿井开采时矿井充水的人为通道。生产中，当回采落顶后冒落破裂带与钻孔沟通时，钻孔即成为泄水通道而向矿坑充水。故在未来矿井生产中，钻孔将是二1煤层顶板的充水通道之一，生产中应加强以往勘探钻孔的监测工作，避免揭露或穿越钻孔，并要采取有效的防治水措施以防患于未然。郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司6D、老空、老塘水本矿区浅部为二1煤层采空区，推测会积存有老空老塘水。其浅部采空区是威胁矿井后期生产的潜在危险因素，当顶板冒落破裂带与矿坑相沟通时，将会危及矿井生产安全。E、断裂构造对矿床充水的影响矿区内发育的断裂构造主要为中部的F9、F10和矿区边界附近的F5断层，断层走向均呈北东向。其中，F10落差30～70m，使下盘煤层层位与上盘的二叠系碎屑岩段相对隔水层对接，而上盘煤层层位与下盘太原组的灰岩含水层岩段相对接；F5断层落差20～80m，使区内煤层层位与区外寒武、奥陶及太原组灰岩含水层岩段相对接，构成矿区南部的供水边界；一般情况下，在较大的断裂构造形成过程中，由于受应力牵引、拖拉作用而在断裂带两次形成较密集的羽状断裂，破坏了底层的连续性，使各个含水层间产生不同程度的水力联系。同时，断裂破碎带为地下水的运移、富集提供了通道和空间场所。因此，推测在F10、F9和F5断层及其附近为地下水的相对强迳流带或相对富集区。生产中当井巷接近上述断层时，应采取先探后采等防水措施，并留设足够的防水煤柱，以确保矿井安全生产。4、地下水的补给、迳流、排泄和动态变化①地下水的补给矿区地下水的补给主要有：大气降水的补给、地表迳流的补给、地下迳流补给和老空区的补给等四种形式。大气降水的补给：本区为大陆性半干燥气候区，大气降水多集郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司7中在7～9月份，补给时间较短。虽然区内基岩出露条件较好，但因地形高低起伏变化较大，地表迳流、排泄条件好，其渗入补给作用弱，补给量有限，加之二1煤层顶板有较厚的隔水层的阻隔，故一般情况下，大气降水对开采二1煤层影响不大。地下水迳流补给：受各含水层储水条件（或水压力状态）的改变、及隔水层厚度变化和矿区范围内断裂构造的影响，各主要含水层之间常常发生水力联系，形成含水层之间的补给即地下迳流的补给或“越流”补给。由于F5断层的存在，使区内煤层层位与区外寒武、奥陶及太原组灰岩含水层岩段相对接并产生水力联系，使得边界及开采区水文地质条件复杂化。生产中当开拓回采井巷接近断层时，应采取先探后采等防水措施，并留设足够的防水煤柱，以确保矿井安全生产。矿区及井田外存在小窑或老空区，它们的存在对矿井安全生产是个隐患，亦构成矿井地下水的一个补给途径。②地下水的排泄在矿井开采条件下，各个煤矿的开采排水成为矿区地下水排泄的唯一途径。③地下水的动态变化根据对多个矿井的调查证实，在开采二1煤层时，雨季矿井涌水量显著增大，且常常是枯水季节涌水量的1.5～2倍；矿井井筒在雨季淋水较大，可达3m³/h左右，而在枯水季节则很小。以上两方面的情况均说明，区内地下水受大气降水的影响比较显著。④断层带水文地质特征根据断层性质、断距大小、上下盘岩层接触关系，以及对煤层开郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司8采的影响，可分为两种情况：（一）可采煤层与强含水层(组)直接接触或被其掩盖时，对煤层开采有较大的威胁。建议开采煤层时，应按煤矿安全生产规程留设防水安全煤柱。（二）可采煤层与弱含水层或隔水层直接接触，断层两盘的岩性基本相似，富水性差异较小，易于疏干，对煤层开采影响不大。根据本矿实际开采条件，矿区断层类型属于第一类，因此断层涌水对矿井的开采影响较大，为了保证矿井安全生产，在巷道接近或穿过断层带以及隔水层厚度较薄地区，应采取有疑必探、先探后掘的探水前进措施，查明前方水害情况，超前距不小于20m；如果探测前方有突水威胁，应超前预注浆封堵。要做到避免误揭露落差大于5m的断层。对于探测到的落差大于5m的断层，应根据水压、水量大小留设防水煤柱。三、水害评价：11020回采工作面位于新登煤矿井田北部，新登煤矿开采时采用的是疏干降压采煤，对本区影响开采二1煤的含水层进行疏干降压，所以影响本矿二1煤开采的含水层已进行了有效地疏放，矿井涌水量较小，预计施工期间无有顶板涌水。3、老空水：本矿浅部为大面积的老空区，可能积存有老空水，在接近这些区域进行采掘活动时，必须进行探放水，防止老空水溃出，形成水害威胁。11020工作面全部在采空区内回采，预计回采期间正常涌水量小于3m3/h，最大涌水量小于5m3/h。郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司9综上所述，11020工作面回采期间可能会有少量的底板水及老空水，而老空水已在上下副巷掘进期间进行了物探与钻探工作，少量的顶板淋水是影响工作面回采的主要水害类型。四、水害防治措施1、11020工作面回采前注意观察，煤层顶底板水文地质变化情况，可根据11020采面上下副巷物探结果报告，进行钻探验证，探明老空水水害威胁后，方可正常回采。2、加强排水设施管理，11020采面上下副巷均设临时水仓，排水泵保证一备一用并定期检修，尤其加强雨季降水集中期的矿井探放水工作，切实坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则进行矿井防治水管理。3、每月认真进行水害分析评价，评价合格后方可施工，严格按评价要求进行安全生产。4、回采期间加强水文地质条件观测。5、矿井严格按地测防治水科编制的《11020采煤工作面探放水安全技术措施》要求进行探放水，确保矿井