山东省济东煤田玉山煤矿矿井水文地质类型划分报告2010[.doc

山山东东省省济济东东煤煤田田 玉玉山山煤煤矿矿 矿矿井井水水文文地地质质类类型型划划分分报报告告 章丘矿业有限公司玉山煤矿章丘矿业有限公司玉山煤矿 2010 年年 06 月月 山东省济东煤田玉山煤矿山东省济东煤田玉山煤矿 矿矿井井水水文文地地质质类类型型划划分分报报告告 编写单位 山东省地质矿产勘查开发局第五地质大队 项目负责 杨仁忠 编 写 人 杨仁忠 唐正睿 夏学生 审 查 人 周绍智 曹启亮 李振峰 总工程师 周绍智 队 长 赵长河 报告提交单位 章丘矿业有限公司玉山煤矿 报告提交时间 2010 年 06 月 目目 录录 前前 言言 1 0 1 任务由来 1 0 2 目的任务 1 0 3 编制依据 2 第第 1 章章 矿井及井田概况矿井及井田概况 3 1 1 矿井及井田基本情况 3 1 2 位置 交通 4 1 3 地形地貌 5 1 4 气象 水文 6 1 5 地震 6 1 6 矿井排水设施能力现状 6 第第 2 章章 以往地质和水文地质工作评述以往地质和水文地质工作评述 8 2 1 矿井地质工作 8 2 2 矿井水文地质工作 9 第第 3 章章 地质概况地质概况 10 3 1 地层 10 3 2 构造 11 3 3 岩浆岩 14 第第 4 章章 区域水文地质区域水文地质 15 第第5章章 矿井水文地质矿井水文地质 18 5 1 井田边界及其水力性质 18 5 2 含水层 19 5 3 隔水层 22 5 4 矿井充水条件 23 5 5 井田及周边地区老窑水分布状况 26 5 6 矿井充水状况 27 第第6章章 对对矿矿井井开开采采受受水水害害影影响响程程度度和和防防治治水水工工作作难难易易程程度度的的评评价价 29 6 1 对矿井开采受水害影响程度的评价 29 6 2 对矿井防治水工作难易程度的评价 30 第第7章章 矿矿井井水水文文地地质质类类型型划划分分及及防防治治水水工工作作建建议议 31 7 1 矿井水文地质类型划分 31 7 2 对防治水工作建议 33 附附 图图 目目 录录 顺序号 图号 图 名 比例尺 1 1 山东省济东煤田玉山煤矿水文地质图 1 5000 1 前前 言言 0 1 任务由来任务由来 为加强煤矿的防治水工作 防止和减少水害事故 保障煤矿职 工的生命安全 根据 安全生产法 矿山安全法 国务院关于 预防煤矿生产安全事故的特别规定 煤矿防治水规定 等法律 法规要求 受章丘矿业有限公司玉山煤矿委托 山东省地质矿产勘 查开发局第五地质大队对章丘矿业有限公司玉山煤矿水文地质类型 划分报告进行编制 使用的资料截至时间为 2009 年 12 月 31 日 0 2 目的任务目的任务 编制本报告的目的是 根据矿井水文地质及相关资料 对井田 内的地质 水文地质条件进一步分析研究 总结水文地质规律 依 据 煤矿防治水规定 划分矿井水文地质类型 并编制矿井水文地 质类型划分报告 以指导矿井防治水工作 通过有效的防治水措施 确保煤矿安全生产 具体任务是 1 系统搜集 整理 分析地质 水文地质资料 编制水文地质 资料汇总表及图件 2 研究井田水文地质条件及矿井充水特征 总结充水规律 3 明确矿井主要水害类型 分析水害对开采的影响 评价防治 水工作的难易程度 4 确定矿井水文地质类型 编写类型划分报告 2 0 3 编制依据编制依据 1 中华人民共和国安全生产法 中华人民共和国主席令第七 十号 2002 年 11 月 1 日起施行 2 中华人民共和国矿山安全法 中华人民共和国主席令 七 届第 65 号 1993 年 5 月 1 日起施行 3 国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定 国务院令 第 446 号 2005 年 9 月 3 日起施行 4 煤矿防治水规定 国家安全生产总局令 第 28 号 5 山东省济东煤田玉山煤矿生产矿井地质报告 2008 08 6 玉山煤矿地面控制测量平面坐标系采用 1954 北京坐标系 高程采用 1956 黄海高程 3 第第 1 章章 矿井及井田概况矿井及井田概况 1 1 矿井及井田基本情况矿井及井田基本情况 章丘矿业有限公司玉山煤矿隶属章丘矿业有限公司 矿井始建 于 1978 年 早期为村办煤井 主要开采 3 4 煤 2001 年收归曹范 镇办企业 并先后兼并小驼沟煤矿和宋家埠煤矿 2004 年资源整合 为地方国有企业 隶属章丘矿业有限公司 2007 2008 年进行矿井 技术改造 其工程的主要内容 技改后设计能力 18 万 t a 对提升井筒进行优化和改造 保留四个井口 关闭两个井口 并对提升绞车 钢丝绳和井架进行更换和改造 延深了现有采区上 下山 并对矿井进行开拓方案设计 采 区上 下山延深至矿井深部 220m 新水平 布置上 下山采区 优化了矿井通风系统 对两个风井的风机进行更换 并新掘 总回风巷 改造矿井排水系统 新打地面排水孔 2 个 更换了增加了 50 和 220 泵房排水泵 对水仓容量进行扩大 实现了矿二级集中排水 优化和完善了矿井双回路供电系统 改造了矿 T 接线路 改 造了地面变电所 新建 91011 913 采区及 220 水平变电所 副井新 打 2 个电缆孔 井下由 6kv 改为 10kv 供电 更换了国家明令禁止的 逃汰设备 4 矿井采用立井开拓 现有主井 副井 1 号风井 2 号风井等 4 个立井 采用分区式通风 主井 副井进风 1 号风井和 2 号风井 回风 现主要开采 9 10 1 煤 设计生产能力 18 万 t 年 2009 年实 际产量 16 1 万吨 现开采水平 220m 截止 2009 年底矿井地质储量 690 8 万 t 可采储量 157 万 t 矿井累计动用资源储量 609 5 万吨 其 中 采出量 509 8 万吨 损失量 99 7 万吨 历年平均回采率 83 6 1 2 位置 交通位置 交通 玉山矿区位于山东省章丘市曹范镇境内 北距 309 国道 济南 王村公路 3km 距胶济铁路枣园火车站 14km 距章丘市政府驻 地 16km 距曹范镇 1km 左右 有简易公路通往枣园 莱芜公路 09 公路 并与 309 国道 济南 王村 106 国道 济南 青岛 及 067 公路 明水 莱芜 相连接 交通方便 详见交通位置图 图 1 1 5 36 30 36 30 118 00 118 00 30 30 梁庄 雪野 茶叶口 博山区 山头 八陡 崮山 源泉 东坪 西河 夏家庄 白塔 域城 龙泉 昆仑 城南 磁村 寨里 双沟 黄家铺 淄川区 章丘市 历 城 区 岭子 南定 杨寨 萌水 傅家 南郊 马尚 房镇 北郊 石桥 长山 城北路 周村 西董 临池 普集 青阳 相公庄 王村 官庄 阎家峪 刁镇 绣惠 宁家埠 党家 枣园 白云湖 圣井 双山 埠村 曹范文祖 唐王 遥墙 龙山 崔寨 济南遥墙 国际机场 老僧口 董家 郭店 王舍人 华山 孙村 彩石 港沟 西营 柳埠 雪野水库 白云湖 济南市 玉山煤矿 图图 1 1 玉山煤矿矿区交通位置图玉山煤矿矿区交通位置图 玉山煤矿位于章丘市的西南部 曹范镇北部 行政区划隶属曹 范镇 东北距章丘市政府所在地明水镇 16km 极值地理坐标东经 117 23 38 117 25 37 北纬 36 37 36 36 38 44 2010 年 2 月省国土资源厅下发的采矿许可证号 采矿许可证证 号为 C3700002010021110056449 有效期 2010 年 2 月 10 日 2011 年 2 月 10 日 井田边界由 10 个拐点圈定 拐点坐标见表 1 1 井田 面积约 3 549km2 表表 1 1 玉山煤矿井田范围拐点坐标表玉山煤矿井田范围拐点坐标表 点 号 XY点号XY 14057320205352306405553520536037 24056850205352807405553520538185 34056850205356608405674020537430 6 44055236205354379405665720536448 54055216205600610405731920536631 标高 30 228m 备注 采用北京 54 坐标系 1 3 地形地貌地形地貌 矿区地处山丘地带 总的地势是西高东低 地面标高在 146 246m 之间 在矿区西部有两座小山 北为黄旗山 南为青 旗山 前者最高点标高 216 6m 后者 246 01m 两山呈南北向延 伸 区内无地表水系 山坡地带冲沟发育 地表径流通畅 玉山煤 矿主井井口标高 157 63m 副井井口标高 156 49m 1 号风井井口 标高 158 2m 2 号风井井口标高 159 72m 位于本区东部的巴漏河 历史最高洪水位 131 54m 1935 年 7 月 最大流量 900m3 s 1 4 气象 水文气象 水文 本区为温带半温润季风区 属大陆性气候 气候变化显著 四 季分明 夏炎冬寒 年平均气温 12 8 6 8 月气温最高 平均 25 27 12 月至翌 年 2 月气温最低 平均 0 8 3 2 年最高温度 41 1 最低温度 26 8 结冰期为 12 月至翌年 3 月 冻土深度 10 49cm 全年主要风向 春夏季多东风 东南风 秋冬多东北风 西北 风 北风 西南风较少 最高风速 18m s 年平均降雨量 610 4mm 以 7 8 月份为最大 平均合计 314 6mm 约占全年降雨量的 1 2 11 月至翌年 3 月份降雨量最小 月平均不超过 13mm 7 亭山水库位于井田的东北部 为井田内最大地表水体 积水面 积 58000m2 常年积水 水位标高最大值 134m 井田内无河流 地 表冲沟发育 大气降水径流通畅 1 5 地震地震 根据国家地震局和建设部震发办 1992 160 号文 关于发布 中 国地震烈度区划图 1990 和 中国地震烈度区划图 1990 使用规定 的通知 该区的地震烈度为 级 根据 中国地震动参数 区划图 GB 18306 2001 地震动峰值加速度为 0 05g 根据中 国科学院 中国地震资料年表 记载 本区历史上无强震记录 1 6 矿井排水设施能力现状矿井排水设施能力现状 玉山矿井井下建有中央水仓和中央泵房 各采区开拓有临时水 仓 矿井目前正常排水能力之和为 1954m3 h 大于目前矿井最大涌 水量 474m3 h 矿井有备用排水能力 主井为二级排水 220m 水平排水至井底中央水仓 再经中央 泵房集中排至地面 中央泵房安有 200D43 6 型水泵 1 台 D450 60 4 型水泵 4 台 安设内径 377mm 直排地面的管路 2 条 最大排 水能力 1630m3 h 水仓容量 4200m3 220 水平泵房安有 200D43 6 的水泵 5 台 最大排水能力 1120m3 h 水仓容量为 5000m3 副井为二级排水 70m 水平排水至 35m 水平水仓 再经 35m 水平泵房集中排至地面 35 泵房安装 DA1 150 6 型水泵 3 台 最 大排水能力 324m3 h 水仓容量 1200m3 70m 泵房安装 DA1 150 6 型水泵 3 台 最大排水能力 324m3 h 水仓容量 800m3 玉山煤矿各区都有备用排水能力 有关各区水仓 水泵 管理 8 等情况见表 1 1 表表 1 1 排排 水水 能能 力力 表表 水 泵管 路水 仓 水仓 名称型号 流量 m3 h 扬程 m 台 数 趟 数 外直径 壁厚 环 数 容量 m3 200D43 628817012219 62 主井中央水仓 D450 645024042402 12 5 4200 220 水平水仓200D43 628817042273 625000 副井 35 水仓DA1150 616216332150 62800 70 水平水仓DA1150 616216332150 62800 9 第第 2 章章 以往地质和水文地质工作评述以往地质和水文地质工作评述 2 1 矿井地质工作矿井地质工作 济东煤田调查开发历史悠久 早在二十世纪 20 30 年代 曾有 不少中外地质学家相继续进行过地质调查 1956 年至 1959 年原煤 炭部 121 148 煤田地质勘探队在章丘勘探区进行了地质勘探工作 省煤炭地勘局 121 队曾于 1958 年提交过章丘煤田精查地质报告 1964 年华东煤田地勘局 121 队提交了 埠村煤矿三井田精查地质报 告 1971 1972 年山东省煤田地质勘探队分别提交了 章丘煤田 章西勘探区普查地质报告 济东煤田李福勘探区精查地质报告 济东煤田白泉庄勘探区精查地质报告 济东煤田皋庄勘探区精 查地质报告 1980 年泰安济宁地区煤勘队进行了济东煤田东风煤 矿详查地质勘探 并提交报告 1983 年淄博矿务局勘探队进行了埠 村煤矿三号井精查补充勘探并提交地质报告 1985 年又进行了山后 寨勘探区精查地质勘探并提交地质报告 本矿井之东为埠村勘探区 之西为李福勘探区 但矿井范围内 以往未进行系统的煤炭勘查工作 勘查程度较低 2002 年提交过地 质报告 整合前的三个煤矿主要以 1962 年 12 月提交的 山东省章 丘煤田埠村勘探区第一井田地质报告 最终 为建井依据 2008 年 8 月 由山东科技大学编制了 生产矿井地质报告 11 月 15 日通过了专家评审 2008 年 12 月 15 日 山东省煤炭工业 局以鲁煤规发字 2008 155 号文批复 10 2 2 矿井水文地质工作矿井水文地质工作 根据建井和生产实际情况 按照 矿井水文地质规程 要求 进行了矿井水文地质工作 对矿井涌水量进行了观测和施工底板钻 孔进行 基本掌握了矿井涌水动态 底板的岩性组合 富水性 隔 水层厚度 以及采动条件下矿井充水水源 涌水补给途径 各含水 层之间的水力联系 对掘进巷道和回采工作面积极开展了探放水 水情水害分析和预测预报工作 在掘进时 严格执行 有疑必探 不 探不掘 的原则 从而确保了矿井安全生产 11 第第 3 章章 地质概况地质概况 3 1 地层地层 根据玉山煤矿周边钻探工程和井田内巷道工程揭露情况 井田 内地层自下而上依次简述如下 1 奥陶纪马家沟组 OM 为含煤岩系基底 矿井西部钻孔4 2揭露其埋深203 90m 推断 矿井内范围最大埋深大于430m 岩性以厚层微细晶灰岩为主 夹白 云质灰岩及白云岩 该组灰岩裂隙 岩溶发育 富水性强 为区域 上重要的含水层 2 石炭 二叠纪月门沟群 1 本溪组 CyB 岩性以杂色粘土岩 页岩 粉砂岩为主 局部含铝土岩 底部 G层铝土矿极不稳定 厚度20m左右 与下伏马家沟组呈平行不整合 接触 2 太原组 C PyT 为井田内主要含煤地层之一 全矿井分布 主要组成岩性为深 灰色泥岩 页岩 粉砂岩和浅灰色中细粒砂岩 含煤11 13层 5煤 层 13煤层 可采和局部可采煤层2层 9煤层 10 1煤层 其他 煤层均不稳定 不可采 含灰岩六层 自下而上依次为徐家庄灰岩 一灰 二灰 三灰 四灰 五灰 均为良好的标志层 徐家庄灰 岩较稳定 厚6 0 10 26m 平均7 30m 含燧石结核 本组由最下 12 一层灰岩 徐家庄灰岩 底界面至最上一层灰岩 五灰 顶界面限 定 为一套海陆交互相沉积 厚度210m左右 与下伏本溪组呈整合 接触 3 山西组 Py S 为井田内主要含煤地层之一 自东向西厚度逐渐增大 井田内 最大厚度110m左右 岩性主要由深灰色泥岩 粉砂岩和浅灰色粘土 岩 细砂岩 中砂岩及薄煤层组成 含煤4层 1煤层 4煤层 可 采 局部可采煤2层 3煤层 4煤层 本组属陆相沉积地层 产蕨类等植物化石 与下伏太原组呈整 合接触 3 二叠纪石盒子组 P S 分布于井田的北部 矿井范围内分布石盒子组底部的黑山段 主要岩性为杂色粘土岩 泥岩及粉砂岩等组成 底部以一层灰绿色 鲕状粘土岩 最大残留厚度95m左右 4 第四系 Q 岩性为砂质粘土 含砾砂质粘土 砂砾层等 呈松散状 属残 坡积 冲 洪 积成因 厚度0 15m 3 2 构造构造 玉山煤矿东部发育有亭山断层 F1断层 西部发育有青旗山 断层 这两条断层倾向相向 构成一南北向的地堑构造 玉山煤矿 处于该地堑内 东部的亭山断层与西部的宋家埠断层也是相向倾斜 构成次一级地堑构造 13 井田范围内褶皱构造 断裂构造均较为发育 1 褶皱构造 井田内的褶皱构造有小驼沟背斜和玉山向斜 1 玉山向斜 位于矿井中部 轴向总体近SN 中部向西凸出 褶皱轴向北倾 伏 延伸长度大于2 5km 向斜两翼岩层倾角平均27 左右 浅部开 阔 深部靠近向斜轴部的地段较为紧密 由轴部向两侧倾角略有变 缓 向斜南北部略宽缓 2 小驼沟背斜 位于矿井的西部 为浅部紧密 深部宽缓开阔的小型褶皱 背 斜轴呈NNW SN NW向倾伏 倾伏角6 80 两翼岩层倾向分别 为NW向和NE向 倾角5 6 2 断裂构造 矿井范围内揭露的断层较多 集中分布于玉山向斜以东和井田 西部 矿井范围内的断裂构造以近南北向断层为主 另有少量近东 西向和北东向的断层 断层大多规模较小 规模稍大的断层断层描 述如下 1 近南北向断层 F1断层 亭山断层 位于矿井东部 属区域性断裂 在区 域上位于小冶 邢亭山之间 沿走向弯曲 呈弧形向东凸出 长度 大于10km 产状270 60 80 北段自小冶向北经潘家埠与曹范断 层相交 该断层在玉山一号煤矿井下多处揭露 断层落差 14 21m 43m 倾向西 倾角70 属正断层 F2断层 位于矿井东部 走向NNE 倾向E 倾角70 落 差18m 22m 区内延展长度大于1700m 矿井范围内多次揭露 断 层性质为正断层 F3断层 位于矿井东部 走向NNW 倾向W 倾角70 落 差10m 16m 区内延展长度大于1000m 矿井范围内多次揭露 断 层性质为正断层 F4断层 位于矿井东部 走向NNE 近SN 倾向W 倾角 70 落差13m 40m 区内延展长度大于1500m 矿井范围内多次 揭露 断层向北延伸情况不明 断层性质为正断层 F8断层 位于矿井西部 由910下山巷道控制 控制点断层 走向350 倾向3050 倾角700 属正断层 断距21m 推断断层走向 呈舒缓波状变化 矿井西北部走向变化为北北西 宋家埠断层 位于矿井西部 靠近矿井西边界 走向 0 1000 沿走向呈舒缓波状 倾向东 倾角70 左右 断距60 80m 断层东侧 上盘 地层下落 为正断层 对煤层开采有影响 有4 1钻孔揭露 属初步控制断层 青旗山断层 位于矿井西边界之西150m处 为区域性断层 该断层区域延长大于10km 断裂带宽度25m左右 带内见有棱角状 砾岩 砾径5 19cm 并有闪长岩侵入 走向近南北 倾向东 倾角75 左右 推测落差200m左右 该断层地表有出露 属初步控 制断层 15 F13断层 位于矿井西部 靠近西边界 为巷道揭露的地层 走向与宋家埠断层平行 也可能是宋家埠断层的分枝断层 该断层 倾向东 倾角70 左右 断距30m 2 近东西向和北东向的断层 兴国寺断层 位于矿井北部 走向80 南倾 倾角700 属 正断层 切割煤系地层 推断断距10m 17m 兴国寺断层只是在地 表发现 巷道没有揭露该断层 F5断层 位于矿井中部 走向NE60 倾向S 倾角75 落 差2 5m 5 0m 区内延展长度约130m 断层性质为正断层 该断层 在2001年发生突水淹井 后经注浆堵水成功 F6断层 位于矿井的东南部 走向NEE 倾向NW 倾角 78 落差15m 18m 矿井范围内延展长度不足300m 断层东端与 F3断层相交 西端与F4断层相交 断层性质为正断层 另外 通过实际开采揭露资料 井田内小断层亦较为发育 广 泛分布于井田各个位置 综上所述 将玉山井田构造复杂类型确定为中等 复杂型 3 3 岩浆岩岩浆岩 井田内主要发育有燕山晚期形成的浅成侵入岩 岩性为闪长岩 类 多呈顺煤层产出的岩床 厚度一般0 5m 2 0m 产状平缓 与 煤层产状基本一致 也沿青旗山断裂呈岩脉分布 岩浆岩的发育给 3 9 10 1煤层造成一定破坏 形成大片无煤区 其中 3煤层受岩 浆岩侵蚀面积达三分之二以上 9 10 1煤层井田南部形成大片无煤 16 区 17 第第 4 章章 区域水文地质区域水文地质 玉山矿区位于济东煤田的东南部 整个济东煤田为一走向近东 西 向北倾斜的水文地质单斜构造 东界为禹王山断层 走向近 SN 西升东降 落差在 1000m 左右 禹王山断层以东为侏罗系粉 砂岩与砂质泥岩互层 导水性和富水性均较差 与煤田内各含水层 基本无水力联系 西至济南以东 煤田走向长约 80km 地层出露由南向北为前震旦系 寒武系 奥陶系灰岩 组成中 低山区 最高点标高 800 余米 构成煤田南部地表分水岭 煤田中 部为上二叠统地层组成的低山残丘 多呈孤山分布 区内重要河流 为小清河 巴漏河 绣江河等水系 由南向北流入小清河 巴漏河 只在雨季起排洪作用 常年多干涸 以上水系由南向北流入黄河 区内主要断裂从东向西有 禹王山断层 宋家庄 明水 文祖 亭山 郭店 卧牛山等断层 这些断层多呈 NE 及 NW 向 倾角在 75 左右 将整个煤田切割为若干地堑 地垒块段 其中明水断层导 水性强 并形成百脉泉 眼明塘等上升泉群 泉水汇成绣江河 水 质清冽可口 现今由于工农业用水 大量超采地下水 导致泉水几 乎干涸 区内主要含水层有 1 中奥陶统灰岩含水层 厚度大于 800m 左右 共分六段 其中顶部 第六段 厚约 100m 含水丰富 其下的第五段多夹泥质灰岩 厚约 70 80m 含 18 水较小 第四段厚约 100m 质纯 含水亦较丰富 第四段及以下灰 岩含水层对矿井生产无影响 故不赘述 奥陶系灰岩在煤田南部广泛出露 组成中低山区 直接接受大 气降水补给 其中第六段在历城 平陵城西芦及明水一带岩溶裂隙 较发育 地下水流向受构造制约 由西南向北东流动 在平陵城白 谷堆 明水一带形成上升泉群 奥陶系灰岩含水层补给条件好 动 储量极为丰富 矿井开采下部煤层受其严重威胁 2 月门沟群太原组灰岩含水层 煤田内太原组含灰岩六层 分别为徐家庄灰岩 一灰 五灰 徐家庄灰岩厚 6m 10m 一般在 9 7m 左右 下距奥灰含水层 11m 左右 在构造发育地段两者可直接接触 因此徐灰与奥灰具有 密切的水力联系 徐灰上距煤10 1约 34m 左右 在构造破坏地段对 其开采影响较大 一灰 五灰在煤田南部有隐伏露头 浅部岩溶裂隙发育 接受 第四系沙砾层水补给 为矿井的直接充水因素 向深部岩溶裂隙迅 速减弱 对矿井生产影响较小 3 月门沟群山西组砂岩含水层 山西组煤 3 煤 4 顶板均发育中 细粒砂岩 有时为粗砂岩 总厚 30m 左右 为裂隙承压含水层 为煤 3 煤 4 开采的直接充水 含水层 4 第四系砂砾层含水层 第四系广布煤田内 厚度数米 数十米 岩性主要为砂土 砂 19 砾石 砾石等透水性好 直接接受大气降水补给 是煤田内各含水 层的重要补给水源 20 第第5章章 矿井水文地质矿井水文地质 5 1 井田边界及其水力性质井田边界及其水力性质 井田范围为 西界为黄旗山断层为界 东界为原埠村公司一号 煤矿相邻 西南以宋家埠断层为界与原于家埠煤矿相邻 南部 浅 部 以煤4露头为界 北部 深部 以原宋上煤矿为界 第四系砂砾层接受大气降水补给 各含水层在露头也直接接受 大气降水补给或通过第四系砂砾层补给 特别是一灰为煤 9 直接顶 在井田南部有露头 可直接接受大气降水补给 徐灰 奥灰可能会 通过 F1及 F2断层得到地表水及老窑水的补给 因太原组灰岩之上普遍存在隔水性能良好的泥岩隔水层 一般 情况下第四系砂砾层及二叠系砂岩含水层与太原组灰岩含水层间不 会形成水力联系 太原组各灰岩间也普遍发育隔水的泥岩或粉砂岩 一般情况下 一 二 三 四灰岩间无水力联系 徐灰与太原组灰岩含水层之间 有多层隔水层 难有水力联系 徐灰与奥灰间因间距小 局部可能 连通 两含水层有密切的水力联系 井田内封闭不良钻孔会连同各 含水层 使含水层间发生水力联系 5 2 含水层含水层 本矿区主要可采煤层有 4 层 即 3 4 9 10 1层煤 3 4 层 煤已开采完毕 目前开采 9 10 1层煤 3 4 层煤位于山西组 直 接充水含水层为 3 4 层煤顶底板砂岩 9 层煤直接顶板为一灰 二 21 灰和一灰相距 10 15m 9 煤开采亦可影响到二灰 因为 9 10 1层 煤开采的主要充水含水层为一灰和二灰 9 煤底板尚发育一至数层 薄层中 细粒砂岩 含水微弱 对矿井生产无影响 对矿井生产有 间接影响的含水层尚有 第四系砂砾层 徐家庄灰岩 奥陶系灰岩 一 直接充水含水层 1 山西组砂岩含水层 为 3 4 层煤开采的直接充水含水层 山西组含砂岩层较多 其 中 3 煤顶板发育一至数层中 细粒砂岩 有时为粗砂岩 总厚度在 20m 左右 裂隙较发育 为裂隙承压含水层 与 3 煤相距 0 5m 间隔粉砂岩或泥岩 矿井生产开采 3 层煤时 涌水量一般在 20 30m3 h 涌水较为稳定 该层砂岩在浅部露头接受第四系砂砾 层水补给 3 4 煤层之间亦发育一至数层中细粒砂岩 裂隙较发育 为裂隙承压含水层 厚度可达 10 余米 亦是 3 4 煤开采的直接充 水含水层 2 第一层石灰岩含水层 为 9 煤顶板 在本区厚 3 00 4 50m 一般在 3 88m 左右 据邻 区抽水资料 水质类型为 SO4Cl CaMg 型水 单位涌水量在 0 002 0 49L s m 富水性不均匀 在本矿区于家埠 宋家埠 玉山 煤矿均开采 10 1 层煤 矿井涌水量一般在 30 60m3 h 目前该含水 层水位已疏降至 220m 左右水平 3 第二层石灰岩含水层 22 位于 9 层煤之上 下距 9 煤 12m 左右 灰岩厚 1 30 3 60m 一般在 2 50m 左右 其含水性弱于一灰 目前该含水层水位已疏降 至 220m 左右水平 二 间接充水含水层 1 第四系砂砾层含水层 广布于矿区范围内 厚度 0 15m 为冲积洪积物 中下部为砂 砾石层 为孔隙含水层 直接接受大气降水补给 该含水层可通过 煤系中各含水层露头及构造带补给煤系各含水层 故对矿井涌水有 间接影响 2 本溪组徐家庄灰岩 位于煤 10 之下 上距煤 10 1平均 35m 左右 下距奥灰 11m 左 右 厚 7 50 10 26m 平均 9 7m 岩溶裂隙较发育 根据抽水试验 资料 单位涌水量 q 在 0 02 1 17L s m 之间 开采煤 10 1时 由于 水压及底板采动影响 在隔水层较薄或构造薄弱带 可能造成底板 突水 为煤 10 1开采的间接充水含水层 根据矿观测资料其水位低 于奥灰水位 10m 以上 水质类型为 HCO3 Ca Mg 型或 HCO3 SO4 Ca Mg 型 2002 年 9 月山东科技大学地科学院 章丘市煤炭局 章丘市曹 范镇经委编制的 山东省章丘市曹范镇玉山煤矿 宋家埠煤矿 于 家埠煤矿 小驼沟煤矿生产矿井地质报告 按突水系数法对本含水 层进行了评价 计算煤 9 煤 10 1 的突水系数 Ts 分别为 0 55 1 2 煤 9 在 220m 以上开采正常情况下没有徐灰突水威胁 23 煤 10 1 在 150m 以上开采时突水系数在矿井地质规程规定的临界值 附近 存在徐灰突水危险 尤其在构造破坏地段 这种威胁更加严 峻 徐家庄灰岩突水系数采用公式 CpM P Ts 式中 Ts 突水系数 P 徐灰 水头压力 MPa M 隔水层厚度 m Cp 矿压破坏深度 m 当徐灰水位标高在 50m 左右 10 1 煤开采水平最深为 150m 矿压破坏带深度 按本地区多年实践经验 取 10m 于是得 Ts 1 0 按矿井地质规程 临界突水系数 0 6 1 0 该区 10 1 煤徐灰 水突水系数接近临界值 存在突水危险 尤其在构造破坏地段 其 突水威胁更大 煤 9 在 220m 以上开采 用上述方法计算突水系数为 0 6 在正 常情况下没有徐灰突水威胁 但在构造发育地带 临近突水临界值 因此在煤 9 开采时 应注意构造发育地带的水文地质变化情况 玉 山一号煤矿 在开采煤 10 至 90m 巷道时 曾遇断层发生徐奥水突 水淹没矿井事件 因此应引以为戒 3 奥陶系灰岩含水层 奥陶系灰岩为煤系基底 据区域资料 其厚度在 800m 左右 其上部层段岩溶裂隙发育 富水性极强 含水层单位涌水量 q 在 24 3L s m 左右 本区奥灰上距徐灰 11m 左右 在构造破坏地段 两者 水力联系密切 根据近十年的观测资料 最高水位 95 2m 目前水 位标高约 50m 左右 水质类型为 HCO3 Ca 型 5 3 隔水层隔水层 以上各含水层间都有粉砂岩 泥岩等隔水层 五灰顶板有一层 海相泥岩 局部相变为粉砂岩 厚度达 10 余米 全区稳定 隔水性 良好 因此 山西组裂隙砂岩水与其下的太原组灰岩含水层无水力 联系 太原组各薄层灰岩之间 也夹有粉砂岩 泥岩等隔水层 正 常情况下其相互之间无水力联系 一灰至 10 1 煤 平均厚约 20m 为主要隔水岩层 因此一灰对 10 1 煤开采影响并不大 10 1 煤至徐 灰间为砂质页岩 粉砂岩 泥岩等隔水层 正常地质条件下 隔水 性较好 但在构造发育部位 其强度减弱 其中 10 1 煤下 12m 左右 发育一层厚 3 5m 的中 细粒砂岩 裂隙较育 一般含水 要进一 步查清其富水性和补给条件 徐灰至奥灰之间以铝土岩和砂质页岩 为主 为良好的隔水层组 但由于两者间距较小 且本区构造发育 其隔水性能大大降低 5 4 矿井充水条件矿井充水条件 1 地表水系 玉山煤矿位于济东煤田西南部 井田属丘陵地貌 地势西高东 低 井田内除北部有一处小水库外 地表无大的水系 冲沟较发育 径流条件好 亭山水库常年有水 玉山煤矿抽出的矿坑水 全部排 入该水库 25 2 断层的含 导水性 区内控制性断层以近 SN 向为主 玉山煤矿井下揭露的断层也 多呈近 SN 向 少量 NW 向和 NE 向断层 据井下揭露断层资料 近 SN 向断层一般含水性较差 导水也微弱 但本矿区断层均为张 性断层 局部断层的不导水并不能说明断层的导水性 玉山煤矿 10 1煤层 90m 水平巷道突水充分说明了这一点 原玉山一号煤矿 2001 年开采煤 10 1时 F4 断层的次生断层 F5 曾发生了断层导水 使矿井被淹停产 后经矿山努力 最终 采取注浆堵水成功 并于 2002 年重新恢复生产 以此看来井田范围 内的小断层导水的可能性也是有的 生产开拓时要应密切注意小断 层的导水情况 不能忽视 本矿井构造发育 存在小驼沟向斜和玉山向斜 褶皱轴部应力 集中 裂隙发育 岩石破碎 存在水害威胁 原玉山煤矿井下揭露 情况 玉山向斜轴向总体近 SN 其东翼走向 NE 西翼走向 NW 底部平缓处宽约 30m 2004 年施工采区水仓泵房 位置距离底部向 上 25m 采用 1m 厚的料石墙 22 矿用工字钢支护 根据施工现场 情况 该处有淋水现象 顶板裂隙发育 破碎 压力集中 矿井向 斜轴部施工两个探水孔 两个钻至垂深 8m 左右时 涌水量均达到 了 50m3 h 由于该向斜向北倾伏 向北部变深 水压变大 对开采 影响也变大 现在正常掘进时有底板渗水现象 因此该处地下水丰 富 受承压水威胁较突出 根据向斜东翼巷道揭露 向斜底部附近 构造较集中 压力大 小断层多 顶板破碎 易冒落 26 矿井西部呈南北走向的宋家埠断层 倾向东 倾角 70 为正断 层 东盘 上盘 下落 60 80m 断层切断石炭二叠系及基底奥陶系 断层规模较大 是开采各煤层的主要导水 充水因素 除留设足够 宽度的防水保护煤柱外 在各煤层开采接近断层时需严加防范 在 开采各煤层时要坚持 逢掘必探 不探不掘 的原则 由此看来断层导水是本矿井存在突水的最大隐患 在生产过程 中要密切注意断层导水 加强探防工作 防止类似淹井情况再度发 生 根据上述实际资料分析 本矿区断层含 导水性主要取决于断 层本身的自然状态 与强含水层的相互关系以及采矿活动的影响 存在如下规律 断层带在自然状态下本身致密无水 具有一定的隔水性能 当揭露处皆为非含水层地层相接触 远离强含水层 大于安全隔水 层厚度 时 则此处断层带多是封闭的 处于隔水状态 即不含水 也不导水 当揭露处遇弱水层 如砂岩含水层 时 则此处断层含 导水性弱 只有少量淋水 但当揭露处距强含水性 如徐 草灰及 奥灰 较近 小于安全隔水层厚度 时 由于采矿活动影响 使断 层带自然状态遭到破坏而处于导水状态 而可能造成突水 这种突 水的可能性主要取决于对盘含水层富水性强弱 水头压力大小及断 层附近隔水岩层的力学强度 并随着含水层的疏水降压而逐渐减小 断层带揭露处与对盘中 强含水层直接接触时 断层带往往 27 导水而导致井下突水 突水量大小取决于对盘含水层的富水性强弱 及水头压力大小 大断层附近的派生小断层往往是充水断层 生产 中应充分重视 3 各含水层的补给条件及水力联系 矿井范围内第四系砂砾岩含水层分布较广 厚 0 15m 中 下部砂砾石层为孔隙含水层 直接接受大气降水补给 含水丰富 第四系含水层与下伏各含水层露头均有接触 为煤系各含水层的补 给水源之一 煤系地层中由于各含水层及各煤层之间均有粉砂岩 泥质岩 和粘土岩间隔 正常情况下各含水层无明显的水力联系 矿井边缘及矿井范围内规模较大的断层将各含水层切割得支 离破碎 造成了太原组灰岩含水层与奥灰之间多处对口接触 落差 大于 20m 的断层足以造成徐灰与奥灰的对口接触 落差大于 50m 的 断层可以使徐灰 奥灰和下组煤直接接触 徐灰 奥灰是矿井开采 下组煤 煤 9 煤 10 1 主要充水来源 宋家埠断层落差大于 50m 以致 徐灰 和 奥灰 直接接触 两含水层发生直接联系 使两含水 层水位近于一致 对断层的导水性应该引起足够重视 5 5 井田及周边地区老窑水分布状况井田及周边地区老窑水分布状况 矿区及周边废弃矿井中存在老空积水 位于矿区西南部的原黄 河西井积水 18000m3 矿区南部的高家埠井积水 32000m3 矿区东 南部的潘家埠东井积水 41220m3 矿区东部 9 层积水 23000m3 10 层积水 43000m3 中北部 3 4 层积水分别为 7800m3 8800m3 矿 28 区东部 10 层积水 7500m3 邻矿原埠村一号废弃矿井存在积水约 89280m3 相邻矿井有原于家埠煤矿 翟家庄煤矿和原高家埠煤矿 与本 矿井属同一水文地质单元 水文地质条件相似 相邻矿井同时开采 同时长期疏水 使各含水层水位明显下降 能够起到了疏水降压的 作用 但是现在三个矿井全部闭坑 因此应该注意预防关井后的古 空区积水但对本矿井煤层开采的潜在威胁 翟家庄煤井 原埠村公司一号煤矿 为设计 3 万吨的小型矿井 以亭山断层相隔 主采 3 4 9 10 1 煤层 3 4 层煤已开采完毕 9 10 1 煤也已开采饴尽 现已关闭 该矿与其南的玉山一号煤矿和 其西的玉山三号煤矿为断层相隔 属同一水文地质单元 水文地质 条件相似 翟家庄煤矿开采下组煤矿井正常涌水量在 80m3 h 左右 其长期对各含水层疏水 已使各含水层水位明显下降 对本矿开采 下组煤起到了疏水降压的作用 埠村煤矿为翟家庄煤矿的东邻煤矿 设计能力 90 万吨 年 目 前开采 3 4 9 10 1 煤层 与本矿区亦属于同一水文地质单元 水文地质条件也十分相似 埠村矿开采正常矿井涌水量在 1300m3 h 最大涌水量为 2250m3 h 其上下煤层的开采对本矿区各 煤层的充水含水层同样起到疏水降压的作用 5 6 矿井充水状况矿井充水状况 1 涌水量的构成 目前矿井主要开采 9 10 1煤 矿井涌水量主要来源为山西组砂 29 岩裂隙水 第一 二层灰岩溶裂隙水 以巷道淋水 小股水流形式 涌出 3 4 煤已回采完毕 参与矿井涌水量很小 2 矿井涌水情况 在矿井生产过程中 技术人员对矿井涌水量进行观测 统计和 分析 基本掌握了矿井涌水量动态 表表 5 1 近几年的涌水情况近几年的涌水情况 年份 200420052006200720082009 最大 m3 h 340340340330446 5474 7 最小m3 h 40606090217283 4 平均m3 h 190200200210363 5383 3 根据矿山统计 矿井最大涌水量为 474 7m3 h 正常涌水量为 244 5m3 h 图图 5 1 矿井历年涌水量动态图矿井历年涌水量动态图 0 100 200 300 400 500 2004 2005 2006 2007 2008 2009 年份 涌水量 最大m3 h 最小m3 h 平均m3 h 30 从图 5 1 中可以看出 矿井最大涌水量自 2008 年由于开采 9 10 1煤后 涌水量明显增加 3 主要突水点位置 突水量及处理情况 玉山煤矿曾于2001年发生一次突水 造成淹井事故 带来较大 经济损失 2001年9月4日凌晨4点左右 01石门下山穿采面放第二炮时 90m水平10 1煤层巷道下侧从顶板突然涌水 初时水量在150m h左 右 紧接着伴随着两声 轰隆 巨响 井下突水量急剧增加 启动所 有矿井排水设备 但仍无法抗拒井下特大涌水 以致造成全井淹没 通过初步预算 当时瞬时涌水量在1300m h左右 矿井采取地面堵水 井下排水 井下堵水 静水注浆等一系列 措施 井下共施工注浆孔 9 个 注入水泥 2310 8 吨 堵水效果达 100 次年恢复生产 第第6 章章 对对矿矿井井开开采采受受水水害害影影响响程程度度 和和防防治治水水工工作作难难易易程程度度 的的评评价价 6 1 对矿井开采受水害影响程度的评价对矿井开采受水害影响程度的评价 玉山矿区断裂构造发育 且以正断层为主 井田基本构造形态 为向北倾伏的褶皱构造 由于断裂切割 使矿区呈现出地堑地垒块 断特点 断层构造发育 使井田水文地质条件复杂化 但开采上组 煤时 由于山西组砂岩富水性极弱 开采中仅表现为顶板淋水和构 造裂隙带淋水 对矿井生产基本无影响 1 矿井自投产以来 水害主要表现形式为 31 3 4 层煤顶板砂岩水通过采动裂隙直接涌入矿井 顶板淋 水形式出现 水量不大 断裂破碎带 构造裂隙发育带 在靠近含水层附近形成脉状 涌水 水量不大 开采 9 10 1层煤 一灰 二灰直接顶板水影响较大 巷道 揭露或工作面开采时发生顶板淋水或大量涌水 正常情况下 开采 10 1煤在 200m 以下受徐家庄灰岩承压水 威胁 在构造发育地段 100m 左右即受徐灰水威胁 玉山煤矿在 90m 水平发生徐灰 奥灰 突水 就是其中一例 2 水害的防治措施 专项水文地质补充勘探 9 10 煤开采前首先要进行专项水 文地质补充勘探 进一步查清含水层的富水性 富水条件 隔水层 厚度及岩性组合 为正确评价 9 10 煤水文地质条件 制定合理有 效的防治水措施 提供基础资料 在采区开拓和准备的过程中 要 进一步进行底板水文地质条件的探查 有针对性地实施防治水工程 分区隔离 开拓新采区前选择适当位置建筑水闸门 实行分 区隔离开采 由于本区徐 奥灰水害威胁严重 要尽量缩小隔离区 范围 开采中一旦发生水害 可减小受灾面积 留设断层防水煤柱 从相邻矿井突水资料分析 大多数突水 均与断层构造有关 且突水量大 对已控制和查明的断层要按规定 留设断层防水煤柱 对断层位置或含导水性不清的要进行探查 合 32 理留设断层防水煤柱 注浆改造含水层 本井田徐灰含水丰富且产生越流补给 对 9 10 煤的开采构成严重威胁 因此对采取向煤层底板含水岩层注 浆 使含水岩层富水性减弱 将含水岩层改造成为隔水层 疏水降压 徐灰是影响 9 10 煤开采最直接的含水层 在查 清富水性和补给关系条件下 通过疏水降压 实现安全开采目的 加强探放水工作 坚持 逢掘必探 不探不掘 不探不采 的原则 一是加强掘进工作面超前探查 查明构造分布情况和 含导水情况 二是加强底板探查工作 探查底板隔水层厚度 岩性组合情况及富水性 为 10 1层煤开采提供可靠的开采方法 6 2 对矿井防治水工作难易程度的评价对矿井防治水工作难易程度的评价 由于 9 10 层煤严重受徐灰水威胁 矿井开采时除