09Mt煤矿带压开采安全性评价与防治水设计

1、0.9mt 煤矿带压开采煤矿带压开采安全性评价与防治水设计安全性评价与防治水设计项目负责：项目负责：审审 核：核：报告编写：报告编写：参加人员：参加人员：某某研究院某某研究院某某年某月某某年某月i目目 录录1 前言前言.12 矿井概况矿井概况.42.1 位置与交通.42.2 矿井基本情况.52.3 自然地理概况.72.3.1 地形地貌.72.3.2 河流水系.82.3.3 气象水文.82.3.4 地震.82.4 以往地质及水文地质工作情况.93 地质及水文地质概况地质及水文地质概况.123.1 矿井地质.123.1.1 地层.123.1.2 构造.173.1.3 煤层.183.2 区域水文地质

2、概况.193.3 矿井水文地质.203.3.1 井田主要含水层.203.3.2 井田主要隔水层.233.3.3 地下水补、径、排条件.234 矿井充水因素矿井充水因素.25ii4.1 矿井充水水源.254.2 矿井充水通道.264.3 矿井充水的影响因素.274.4 矿井涌水量预计.284.5 矿井水文地质类型.295 3、15 号煤层奥灰水上带压开采安全性评价号煤层奥灰水上带压开采安全性评价.325.1 全国有关矿区奥灰突水特征及研究现状.325.1.1 奥灰水突水特征.325.1.2 奥灰突水研究现状.335.2 本矿井奥灰含水层的水文地质特征.355.2.1 奥灰含水层富水性分析.355

3、.2.2 补、径、排关系.375.3 煤层至奥灰隔水层性能分析.385.4 带压开采安全性分析.405.4.1 带压区的划分.405.4.2 巷道掘进安全性评价.415.4.3 回采过程中安全性评价.426 带压开采技术路线及工作重点带压开采技术路线及工作重点.486.1 带压开采技术路线.486.2 工作重点.497 带压开采防治水工程带压开采防治水工程.507.1 水文地质补充勘探.50iii7.1.1 奥灰水文观测钻孔设计.507.1.2 水文地质自动观测系统.557.1.3 水文地质试验.567.2 底板扰动破坏深度探测.607.3 工作面布置及要求.667.4 防水煤柱留设.677.

4、4.1 断层防水煤柱留设.677.4.2 陷落柱保护煤柱留设.687.5 掘进巷道防治水工作.707.6 工作面防治水工程.748 带压开采的技术装备带压开采的技术装备.778.1 矿井排水能力.778.2 钻探、注浆能力.798.3 水位遥测、水情水害监测监控系统.798.4 矿井水文地质信息管理系统.818.5 其他配套措施.839 结论与建议结论与建议.899.1 结论.899.2 建议.90附图：1.奥灰等水位线图2.3 号煤层突水系数图iv3.15 号煤层突水系数图4.3、15 号煤层隔水层等厚线图5.3、15 号煤层充水性图6.综合水文柱状图7.排水系统图1前言前言山西煤炭运销集团

5、阳城侯甲煤业有限公司于 2009 年由山西煤炭运销集团有限公司作为主体企业对其进行兼并重组整合，侯甲煤业有限公司属单独保留矿井。整合前的矿井井田面积 3.6381km2，批准开采 3 号煤层，生产规模 30 万 t/a。整合后的矿井井田面积不变，新增批采了下组煤层，生产规模 90 万 t/a。地理坐标：北纬 353727353904，东经 11218081122004。于 2009 年 11 月 22 日领取了采矿许可证（证号为c1400002009111220044536） ，批准开采 3、15 号煤层，开采深度由+410m至+130m 标高，生产规模 90 万 t/a，有效期自 2009

6、年 11 月 22 日至 2011年 11 月 22 日。井田内奥灰水位标高在+695+700m，3 号煤层底板标高为+240+380m，15 号煤层底板标高为+140+280m。奥灰岩溶水位最大标高高于 3 号、15 号煤层底板最低标高约 460m、560m，所以开采 3 号、15号煤层全区均存在带压开采问题，为保证在奥灰承压水上开采安全，有必要对其进行评价和研究。为了完善煤矿防治水基础工作，预防煤层底板承压含水层突水事故，确保 3、15 号煤在奥灰承压水上的安全开采，山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司委托中煤科工集团重庆研究院对其 3、15 号煤层受奥灰水影响情况进行调查研究，并对其开采

7、安全性进行评价，提出合理的开采意见和措施，保障安全开采。本次研究的主要任务是：（1）综合分析侯甲煤业公司所在区域及本井田地质和水文地质条件；2（2）根据现有的资料，详细分析井田内奥陶系灰岩的赋水层位及其富水性；（3）综合分析侯甲煤业公司 3、15 号煤顶底板岩层及含水层，特别是底板含水层、隔水层及其相互联系，对本矿带压开采的安全性作出合理的评价；（4）针对矿井的开拓开采方案、矿井构造带特征、充水条件以及与奥灰岩含水层的关系，提出带压开采防治水技术方案；本次编制奥灰承压水上带压开采设计的依据，主要参考资料为：（1） 山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告 （晋城市煤田地质勘

8、探队 2010.4）（2） 山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计（山西省煤炭规划设计院 20111）（3） 山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司兼并重组整合项目初步设计安全专篇（山西省煤炭规划设计院 20113）（4）侯甲煤业公司提供的井上下对照图、采掘工程平面图及相关的地质、水文地质资料。（5）侯甲煤业公司提供的相关区域及周边相邻矿井的地质、水文地质资料。（6）山西省阳城县侯甲煤矿物探工作报告（山西煤田地质勘探 114队物探分队 2003.12）此外，本报告主要以煤矿安全规程 （2011 年版） 、 煤矿防治水规3定 （2009 年版）以为编写依据。在本报告编制过

9、程中，得到了矿领导、技术部门及有关人员的大力支持和通力协作，在此表示深切的感谢。42 矿井概况矿井概况2.1 位置位置与交通与交通山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司井田位于阳城县北西约20km 处的芹池镇侯甲村东侧，行政区划隶属阳城县芹池镇管辖。其地理坐标为北纬 353727353904，东经 11218081122004。井田位于阳城县北西约 20km 处的芹池镇侯甲村东侧，陵（川）沁（水）公路从井田内及西侧边界处通过，向西可达沁水、侯马等地；向东可达阳城、晋城等地，并与长晋高速公路相连。阳翼高速公路从井田外东侧通过，东部约 18km 处的侯月铁路经过沁水、加丰、八甲口等地，且均有车站，区

10、内村与村之间有简易公路相通，交通运输条件方便（图 1） 。5图1 矿区地理位置图（1:300000）2.2 矿井基本情况矿井基本情况山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司属单独保留矿井，兼并重组整合后企业名称由山西阳城侯甲煤业有限公司变更为山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司。整合后井田面积 3.6381km2，山西省国土资源厅于2009 年 11 月 22 日颁发了采矿许可证（证号为c1400002009111220044536） ，批准开采 3、15 号煤层，开采深度由+410m至+130m 标高，生产规模 90 万 t/a。四邻关系示意图山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司山西阳城阳泰集团

11、伏岩煤业有限公司山西阳城阳泰集团晶鑫实业股份有限公司武甲分公司图 2 井田四邻关系图6整合后矿区范围由以下 4 个拐点坐标圈定（见表 1）：表 1 矿区范围控制点坐标整合前本矿井情况：整合前本矿井情况：本矿井原名为阳城县侯甲煤矿， 2005 年 9 月 8 日山西省国土资源厅下发了采矿许可证（证号：1400000530769） ，批准开采3 号煤层，井田面积3.6381km2，生产规模 30 万 t/a。2006 年资源整合时为单独保留矿井，名称变更为山西阳城侯甲煤业有限公司，2007 年 1 月 16 日山西省国土资源厅换发了采矿许可证（证号：1400000721217） ，批准开采3 号煤

12、层，井田面积不变，仍为3.6381km2，生产规模 30 万 t/a。2009 年由山西煤炭运销集团有限公司对其进行兼并重组，侯甲煤业有限公司属单独保留矿井，兼并重组整合后名称变更为山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司。整合后井田面积不变，山西省国土资源厅于 2009 年 11 月 22 日颁发了采矿许可证（证号为 c1400002009111220044536） ，批准开采 3、15 号煤层，开采深度由+410m 至+130m 标高，生产规模 90 万 t/a。据整合地质报告资料，井田内除本矿外无其它小窑开采，区内 3 号煤层埋藏较深，亦未发现报废井筒存在。整合后情况如下：整合后情况如下：目

13、前，本矿井尚未生产，正处于基建阶段，3 号煤层的生产系统尚未北京 54 坐标系（6带）西安 80 坐标系（6带）拐点号xyxy13947330.0019618660.003947280.5519618591.4123947710.0019620000.003947660.5619619931.4133946230.0019620880.003946180.5519620811.4243944700.0019619460.003944650.5419619391.427完成，正在施工井底车场及大巷掘进工程。根据初步设计资料，设计中只设计了 3 号煤层的开拓开采方式，设计服务年限为 10.3 年。

14、由于 15 号煤层为带压开采煤层，且原煤硫份大于3%，设计中未考虑开拓开采。整合后矿开拓方式为：立井开拓，设有主立井、副立井、1 号回风立井和 2 号回风立井。设计采用一个水平开采全井田 3 号煤，水平标高+353.5m。矿井通风系统采用中央并列，通风方法为机械抽出式。其中主立井、副立井进风，回风立井回风。3 号煤层设计布置一个单翼采区，即 301 采区。矿井移交生产及达到生产能力时，在 3 号煤层 301 采区上分层布置一个综采工作面。工作面长度为 160m，平均采高 2.50m，掘进工作面为 2 个，采掘比为 1：2。工作面布置在采区内采用前进式，回采工作面采用后退式开采。由于本矿井现为基

15、建矿井，井底车场、主副水仓等都未建成，主立井东侧设立了临时的水仓一座，使用两台（一台工作，一台备用）eb2-28m-2 型水泵（扬程 500m，电机功率 90kw），接管道经主立井直接排至地面，排水管路设一趟，直径为 75mm。据调查和矿方介绍，现涌水量约为1050m3/d。矿井生产规模达到 90 万 t/a 时，预计 3 号煤层矿井正常涌水量27.25m3/h，最大涌水量 53.42m3/h。2.3 自然地理概况自然地理概况2.3.1 地形地貌地形地貌井田位于太行山南段西侧，区内沟谷纵横，地形起伏较大，西部与南8部主要为黄土丘陵区，东部与北部主要为侵蚀强烈的低山区。综观井田地势为东部高西部低

16、，井田内最高点位于东部山梁上，标高为+973.4m，最低点位于西南部（井田范围 4 号拐点处） ，标高为+742.5m，相对高差230.9m。2.3.2 河流水系河流水系本区属黄河流域沁河水系芦苇河支流，井田内无常年性河流和大的地表水体，井田外西部的下河为芦苇河支流，属季节性河流，雨季有短暂洪流，旱季长期断流，地表水汇集于下河后向南经芹池流入芦苇河，最终汇入沁河。2.3.3 气象水文气象水文本区属东亚暖温带大陆性气候，一年内四季分明。据阳城县气象部门资料：无霜期 184 天左右，气候干燥，多年平均降水量 583.9mm，最大年降水量为 895.7mm(2003 年)，最小年降水量为 335.2

17、mm(1965 年)，最大日降水量为 144.7mm(1982 年 8 月 1 日)，最大每小时降雨量为 49.3mm。雨季多集中于七、八、九月，多年平均蒸发量 1735.7mm，超过降水量的近三倍；旱季为 12 月到翌年 2 月，多年平均气温 11.8，68 月气温最高，极端最高温度可达 40.2(1966 年 6 月 22 日)，7 月份温度约 35，12 月至翌年 2 月气温最低，极端最低温度为19.9(1958 年 1 月 16 日)，1 月份温度约10；每年 11 月至次年 3 月为冰冻期，最大冻土深度为39cm，结冻期与降雪从 11 月至翌年 3 月,最大积雪厚度 17cm；冬春多

18、为西北风，夏秋多为东南风，风力一般 34 级,最大风速 17m/s。92.3.4 地震地震据历史记载地震台网监测，阳城县历史上共发生有感地震 23 次，表现为震级小、频率低。根据中国地震动峰值加速度区划图gb183062001，该地区地震动峰值加速度和地震动反应谱周期分别为 0.05g 和 0.45s。根据国家地震局 1：400 万中国地震综合等震线图 ，本区地震基本烈度值为 vi。2.4 以往地质及水文地质工作情况以往地质及水文地质工作情况井田位于沁水煤田南部，以往地质工作开展较早，但系统的地质勘探工作是在新中国成立以后开展起来的，主要有：（1）1957 年，华北煤田地质局调查队在晋城阳城一

19、带进行了 1/5万地质填图，提交了概查地质报告。（2）1959 年，山西煤管局 152 煤田地质勘探队在上述填图范围内作浅部普查勘探，提交了沁水煤田阳城普查报告 。（3）1966 年，山西煤管局勘测队在阳城县 443km2范围进行了 1：2.5万地质测量工作和在 80km2范围进行了 1/5 万地质测量工作，于 1967 年提交了阳城区地面地质普查报告。（4）1971 年，山西省地质局第二水文队在阳城开展了水文地质调查，提交了阳城县地下水源勘察报告 。（5）1972 年1973 年，山西省煤炭化工局地质勘探一队在沁水普查勘探施工过程中，在本井田西部边界外施工一钻孔，孔号为 32 号，进尺548

20、.44m，该孔质量甲级。同时还进行了包括本井田在内的 1/25000 的地质填图，于 1973 年提交了山西省沁水煤田沁水勘探区普查勘探地质报告 。本井田位于该普查区的东南部 d 级储量区内。10（6）2003 年 5 月7 月，山西煤田地质勘探 114 地质队在本井田内进行了精査勘探，施工了钻孔 4 个，钻探总进尺 2628.39m，同年 7 月提交了山西省阳城县侯甲煤矿勘探（精査）地质报告 。2003 年 8 月 21 日经山西省地质矿产科技评审中心评审通过。估算 3 号煤层井田面积3.636km2，获得 a+b+c+d 级储量 2719 万 t，其中 a 级储量 853 万 t，b级储量

21、 1343 万 t，a+b 级占总储量的 80.8；估算 15 号煤层井田面积3.645km2，获得 a+b+c+d 级储量 1819 万 t，其中 a 级储量 226 万 t，b级储量 736 万 t，a+b 级占总储量的 52.9。（7）2005 年 3 月，长治市高原综合勘探工程有限公司在本矿主井北侧施工了一井筒检查孔，于 6 月提交了山西省阳城县侯甲煤矿井筒检查孔竣工报告 。（8）2010 年 4 月，由晋城市煤炭地质勘探队编写了山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告 。结合以往的地质资料，通过进一步调查、核实进行必要的补充和修正，对煤层底板等高线局部不合理处进行

22、了修正。在此基础上对整合井田的地层、构造、煤层、煤质、水文地质条件和其他开采技术条件等进行综合分析和论述，并综合各煤矿资料重新绘制了整合井田地形地质图、地层综合柱状图、煤层底板等高线及资源/储量估算图，并调查了井田开采煤层采空区积水、积气和火区情况，估算了采空区积水量，编写了采空区积水、积气及火区调查报告。前文述及，2003 年 114 地质队精査勘探时施工了 4 个钻孔，孔号为h1、h2、h3、h4，钻探总进尺 2628.39m，h1、h3 终孔至奥陶系地层，h4 终孔至太原组底部 k1细砂岩处，h2 钻至太原组三段顶部。精査勘探11时施工的 4 个钻孔均进行了评级验收，验收等级均达到了甲级

23、。精査勘探时施工的所有钻孔全部进行了简易水文地质观测，均达到了甲级。其中h1 钻孔为水文孔，揭露奥陶系地层共 100.14m，其中峰峰组地层揭露厚度为 64.22m，上马家沟组地层揭露厚度为 35.92m。该孔对下石盒子组及山西组采用 w-10/60 型压风机组进行了混合抽水试验，采用 w-10/60 型压风机组进行抽水试验，抽水前采用扩散法进行水文测井，检查套管止水情况，止水合格后进行了抽水试验，抽水试验合格。但未对太原组及奥陶系进行抽水试验。本次利用竹林山井田的 zk3-2 号水文钻孔资料，为 1992 年 212 地质队勘探时提供的资料，终孔至奥陶系地层，该孔质量验收等级为特级。并对奥灰

24、含水层进行了抽水试验。总之，本次利用的钻孔资料质量较高，能够为本次报告所使用。123 地质地质及水文地质概况及水文地质概况3.1 矿井地质矿井地质3.1.1 地层地层井田内基岩出露主要为二叠系上统石千峰组、上石盒子组，第四系分 布于山梁、沟谷及其两侧阶地， 现根据地表出露及钻孔揭露情况，将井田内地层由老至新简述如下：（1）奥陶系中统峰峰组（02f）为含煤地层之基底，据区内 h1 钻孔揭露，厚 64.22m。由灰深灰色中厚层石灰岩、泥质灰岩、泥灰岩、角砾状灰岩和白云质灰岩组成，下部泥质灰岩、白云质灰岩中见脉状、薄层状石膏，顶部常见细粒状、星散状黄铁矿，与下伏地层呈整合接触。（2）石炭系中统本溪组

25、（c2b）与下伏地层峰峰组呈平行不整合接触，厚 3.3413.35m，一般厚7.73m。以浅灰色铝土质泥岩为主，夹砂质泥岩、浅灰色粘土质泥岩，局部具鲕粒结构，底部偶夹透镜状赤褐铁矿层。（3）石炭系上统太原组（c3t）为井田内主要含煤地层之一，厚 84.68149.13m，一般厚 122.95m。以 k1砂岩为底，与下伏本溪组整合接触。本组为一套海陆交互相沉积，旋回结构明显，由多层石灰岩、不同粒级的砂岩、灰黑色泥岩及煤层组成。13灰岩中含蜒、腕足、海百合茎动物化石。含煤 57 层，下部含煤性较好，有灰岩 45 层，含丰富的动物化石及其碎屑。中部砂岩发育。泥岩及粉砂岩中富含黄铁矿、菱铁矿结核，含丰

26、富的植物化石及碎片。根据岩性组合以及与区域对比将本组分为三段。一段(c3t1)kl底k2底，厚 15.7047.92m，一般厚 38.50m。由灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、煤层等组成。k1砂岩厚 0.456.48m，一般厚 4.10m，灰白色、灰色中厚薄层状，成份以石英为主，硅质胶结，脉状、波状层理，夹泥岩条带，局部底部含砾，为砂坪沉积。kl顶15 号煤顶：灰灰黑色泥岩、粉砂岩、含铝泥岩，中夹细粒砂岩，含星散状黄铁矿，见不完整植物化石。顶部具有 15 号煤层，井田内厚 3.303.80m，平均厚 3.55m，全区可采，为黑色中条带状结构，以亮煤为主，暗煤次之；中下部局部见一层深灰色石灰岩、泥

27、灰岩。为泻湖、潮坪及砂坝沉积。15 号煤顶局部含黑灰色炭质泥岩，厚 00.30m，一般厚 0.26m。二段(c3t2)k2底k4顶，厚 35.2052.51m，一般厚 43.31m。为石灰岩、泥岩、粉砂岩、中细砂岩和薄煤层组成。本段以海侵石灰岩发育为特征，由 k2、k4等深灰色石灰岩构成主体格架，与黑灰色泥岩、灰浅灰色中细粒砂岩及 12 号、11 号薄煤层等组成向上变浅的海退层序。石灰岩中含完整及不完整动物化石，化石主要为蜓、孔虫、腕足碎片；泥岩中含黄铁矿结核，含少量植物化石；砂岩为中、14细粒结构，具波状、大型板状交错层理，夹泥岩条带。本段为三角洲前缘砂坝沉积，标志层横向稳定，沉积结构清楚，

28、中部 k3灰岩普遍受后期冲刷缺失。三段(c3t3)k4顶k7底，厚 33.7848.70m，一般厚 41.14m。本段岩性以碎屑岩发育为特征，夹 k5、k6等石灰岩、泥质灰岩及 5 号、8 号、9 号等薄煤层。石灰岩为深灰色，均匀层理为主，含丰富的动物化石，为开阔及局限台地沉积；碎屑岩中砂岩为中、粗粒及细粒结构，脉状、波状层理，大型交错层理，夹泥岩条带，层面含较多植物碎屑；泥岩、粉砂岩为深灰色、黑灰色，具水平纹理，透镜、波状层理，含完整及不完整植物化石，含菱铁矿结核，偶见黄铁矿结核。该段为分流河道沉积。（4）二叠系下统山西组（p1s）井田内主要含煤地层之一，厚 32.2365.08m，一般厚

29、46.39m。底部以 k7砂岩底与太原组地层分界，呈整合接触。岩性主要为岩屑石英杂砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩和煤层。含丰富的植物化石，有二叠枝脉蕨、华北蕉羽叶、星轮叶等。其中 3 号煤层位于本组中下部，井田内煤层厚 4.005.81m，平均厚 5.06m，为全区稳定可采煤层。（5）二叠系下统下石盒子组（p1x）井田内未出露，地层厚 56.5380.10m，一般厚 70.98m，与下伏山西组地层呈整合接触，连续沉积。主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩等组成，顶部为灰白色含铝泥岩，较纯，含较多菱铁质鲕粒，俗称“桃花泥岩”；下部为灰色、黑灰色泥岩，粉砂岩含较多植物化石，中夹灰白15色中粗粒砂

30、岩，较稳定；底部为 k8中细粒砂岩，中厚层状，成份以石英为主，岩屑次之，含长石及菱铁矿鲕粒，具少量云母片，交错层理，波状、脉状层理，下部夹泥岩包体及条带。本组为三角洲平原曲流河湖泊相沉积。（6）二叠系上统上石盒子组（p2s）厚 482.55518.72m，一般厚 504.40m。岩性主要为砂岩及杂质泥岩。根据岩性特征可分为三段。一段(p2s1)厚 223.70226.25m，一般厚 225.43m。为灰绿色、灰色、上部夹紫红色斑块的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部泥岩中含菱铁矿鲕粒，夹浅灰色、灰白色砂岩，中下部夹铁质砂岩及锰铁质结核。底部 k10砂岩厚 3.159.80m，一般厚 6.00m。为灰

31、浅灰色中、细粒砂岩，中厚层状，石英为主，岩屑次之，含长石次棱角次圆状，分选中等，大型交错层理为主，脉状层理次之，与下伏下石盒子组地层呈整合接触。本段为半干旱湖泊曲流河沉积。二段(p2s2)厚 126.65131.60m，一般厚 128.97m。为灰色、局部夹紫色的泥岩及粉砂岩，与黄绿色、灰白色厚层状中粗粒砂岩、含砾砂岩互层。底部 k12砂岩厚 5.058.70m，一般厚 6.97m。岩性为中、粗粒砂岩，含砾粗砂岩，灰白色厚层状，成份以石英为主，长石次之，含岩屑，次棱角次圆状，分选中等较好，大型板状交错层理，底部含泥岩包体，与下伏冲刷接触。16本段为曲流河半干旱湖泊沉积。三段(p2s3)井田内地

32、表零星出露，本段一般厚 150m 左右。岩性以暗紫红色、黄色泥岩、粉砂岩为主，夹红褐色细粒及中粒砂岩。上部夹薄层灰绿色硅质泥岩，顶部泥岩中夹彩色燧石条带。底部 k13砂岩厚 2.208.85m，一般厚 5.70m。岩性为中、细粒砂岩，局部为含砾粗砂岩，灰绿灰白色，中厚层状，成份以石英为主，岩屑次之，次棱角状，分选中等，大型交错层理。本段为半干旱湖泊低能河沉积。（7）二叠系上统石千峰组（p2sh）该组地层出露于井田东部及北部，井田内残留厚度一般约 105m，由中、粗粒砂岩夹泥岩组成。砂岩为白黄色、浅灰黄色，中厚层状，正粒序，大型交错层理；泥岩为紫红色，厚层状，均匀层理为主，夹少量钙质结核。底部为

33、厚约 20m 左右的灰白、浅黄色粗粒砂岩（k14） ，厚层状，石英为主，长石次之，含岩屑，次棱角次圆状，分选中等，底部含彩色燧石细砾。硅质胶结为主，大型交错层理，与下伏岩层呈整合接触。（8）第四系中更新统（q2）井田内广泛分布，厚 018.0m，一般厚 15.0m。岩性为棕黄色、浅红色亚粘土、粘土，含钙质结核，局部似波状，与下伏地层呈角度不整合接触，为黄土状堆积。（9）第四系上更新统（q3）主要分布于井田外西部，厚 010.0m，一般厚约 5.0m。井田内西南17侧（井田范围 4 号拐点处）有小面积出露，岩性主要为浅灰褐色、浅黄色亚砂土、砂土，具垂直节理，含菌丝及植物根痕，底部常见砂砾层，砾石

34、直径一般 215cm，壁立性较好。为冲洪积。（10）第四系全新统（q4）厚 010.0m，一般厚约 5.0m。主要分布于井田外西部河床、河漫滩中，井田内西南侧（井田范围 4 号拐点处）有小面积出露，岩性为灰黄色、灰绿色砂岩砾石，砾石直径一般 525cm，最大 0.80m，次棱角状，次圆状，分选差，砂质充填，较疏松，为冲洪积。3.1.2 构造构造井田位于沁水煤田南部，沁水复式向斜的南端，晋获褶断带西侧，井田构造线方向与区域构造线方向基本一致，总体为一走向北西倾向于北东的单斜构造，地层倾角约 26，伴随发育有较宽缓的褶曲和断层构造，井田内目前未发现陷落柱构造，也未见岩浆岩侵入。现将褶曲、断层特征分

35、述如下：（1）西沟背斜：位于陕庄、h2孔、h4孔等一线，井田内南部，轴向为 n48e，向 ne 倾伏，背斜轴西部为黄土覆盖，东部出露 p2s、p2sh 地层，两翼产状一般约 6，区内长约 1.93km。（2）东汉沟向斜：位于陈家庄北、贾家庄南一线，井田内北部，轴向约 n61e，向 ne 倾伏，轴部出露 p2s、p2sh 地层，局部黄土覆盖。两翼产状约 57，区内长约 1.48km。（3）东汉沟正断层：位于井田北部，贾家庄北侧，走向约 n70e，倾向 se，落差约 510m，倾角大于 75，井田内延伸长约 610m，向东延18出区外。该断层由区内，区外露头点控制，较可靠。（4）羊泉正断层：位于井

36、田内南侧，井田内延伸长约 1500m，走向n49en60e，倾向 se，落差约 160m，倾角 65，该断层东西延出井田外，由区内、区外露头点控制，较可靠，但该断层在深部未切到井田内 3号、15 号煤层，对 3 号、15 号煤层的开采无影响。综上所述，井田内褶曲宽缓，发现有两条正断层，未见岩浆岩侵入，地层走向变化不大，井田构造总体属简单类型。3.1.3 煤层煤层井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。太原组为一套海陆交互相含煤地层，含海相灰岩 45 层，含煤 6 层，编号自上而下为 5、8、9、11、12、15 号，煤层平均总厚 5.31m，本组地层平均厚 122.95m，含煤系数

37、 4.32。其中 15 号煤层井田内为全区稳定可采煤层，厚 3.303.80m，平均厚 3.55m，可采含煤系数 2.89。其余煤层均不可采。山西组为一套陆相含煤地层，一般含煤 3 层，编号自上而下为1、2、3 号，煤层平均总厚 5.45m，本组地层平均厚 46.39m，含煤系数11.75。其中 3 号煤层井田内为全区稳定可采煤层，煤层厚4.005.81m，平均厚 5.06m，可采含煤系数 10.91。其余煤层均不可采。含煤地层平均总厚 169.34m，煤层总厚 10.76m，含煤系数 6.35。井田内可采煤层为 3 号、15 号煤层，其余煤层均为不可采煤层。可采煤层特征表如表 2 所示。表

38、2 可采煤层特征表19煤层厚度（m）煤层间距（m）煤层结构煤层编号最小-最大平均最小-最大平均矸石层数类别顶板岩性底板岩性煤层稳定程度可采性34.00-5.815.0601简单砂质泥岩粉砂岩泥岩泥岩稳定全区可采153.30-3.803.5574.06118.0196.0102简单石灰岩泥岩稳定全区可采3.2 区域水文地质概况区域水文地质概况区域位于沁水煤田南部，沁水复式向斜的南端，晋获褶断带西侧，区域水文地质单元为延河泉域，井田即处于延河泉域西北部径流区范围内。延河泉是我省少数的几个岩溶大泉之一，位于阳城县马山村沁河河谷西侧，是沁河河谷近 20km 范围内一系列泉群出露地的最大露头。据 198

39、21989年监测资料，多年平均流量为 3.39 m3/s，最大流量 6.32 m3/s（1984.9.15） ，最小流量 2.36 m3/s（1988.3.10） ，泉水出露高程为 463.33m。延河泉域是一个从补给、径流到排泄的完整的地下水流域，主要含水层为中奥陶厚层状石灰岩，沁水向斜使泉域地层构成南部向北，东西两侧向中间倾斜的储水构造。延河泉域范围东北边界以沁河流域分水岭为界；西北部可溶岩区以地形、地下水分水岭为界；东边界北段以高平晋城断裂带为界，南段主要以地表分水岭为界，局部可与三姑泉域勾通（图3）。本区以低山丘陵为主，区域内主要河流为芦苇河及其支流，芦苇河为常年性河流，水量随季节变化

40、，位于井田外南部约3km 处，流向大致为由西向东，发源于沁水县芦坡，流经阳城县羊泉、芹池、町店等乡，至润城20镇下河村汇入沁河,长约 41km，流域面积 291.3km2，流量一般为0.229m3/s，河床平均宽 50100m。井田内无常年性河流和大的地表水体，井田外西部的下河为芦苇河支流，属季节性河流，雨季有短暂洪流，旱季长期断流，地表水汇集于下河后向南经芹池流入芦苇河，最终汇入沁河。区域内主要地下水(按含水介质分)有：松散岩类含水岩组、碎屑岩类含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐类含水岩组、碳酸盐类含水岩组。123481216151413910117652.5km 0 2.5 5km桥上镇西阎镇214

41、9132515521433沁水县中村镇上峪1436138312281463121012951654东沟ccccccqo2ccp10031111102111529911092861929913877666743699o2o2pppppppp土沃乡张村乡芹池镇寺头乡朝阳地固隆乡西河乡演礼乡次营镇董封乡小河湾禹王坪阳坡西交驾岭乡河北镇驾岭乡驾岭乡町店镇芦苇河获泽河阳城县沁河润城镇北留镇白桑乡涧河端氏镇嘉峰镇郑村镇pppo1o1o1o1o1ppo2o2o2o2o1o2cccccccccqqqq218061635202016011069946138215658137271042869691700o2o2

42、o2o2232323232322c232323231283111310671606189017961772147111621198987o1o1o1o1o1o2o2o2o2cccccccccccppppc双窝沟范洼7838231039沁河1052104010511068衙道山河镇南岭乡犁川镇9798949241151759人箕镇李寨乡周村镇河长o2o2o2o2o2ccccrqqro2c78692110121127川底乡五门大东沟镇泽州县晋城市南连氏1097119310281144下村镇甘润大阳镇贾寨村胡底乡1055104511781031河 南 省审图号：晋s(2007)028号山西省测绘局

43、2007年10月23日1-第四系； 2-第三系； 3-二-三叠系； 4-石炭系； 5-中奥陶系； 6-下奥陶统； 7-中上寒武系； 8-前寒武系； 9-火成岩、岩脉；10-正断层； 11-逆断层； 12-性质不明断层； 13-地层界线； 14-泉域边界； 15-岩溶泉水； 16-自左至右，省界、地市界、县界 司图 3 延河泉域岩溶水文地质略图3.3 矿井水文地质矿井水文地质3.3.1 井田主要含水层井田主要含水层井田内主要含水层有第四系松散沉积物孔隙含水层、基岩风化带裂隙含水层、二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层组、二叠系下统山西组砂岩裂隙21含水组、石炭系上统太原组灰岩、砂岩裂隙岩溶裂隙含水层、奥

44、陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层。（1）第四系松散沉积物孔隙含水层区内地层大面积为第四系黄土覆盖，岩性主要为红褐色粉砂质粘土夹细砂层，含水层的厚度、水位埋深及其富水性在不同部位差别较大，地下水的补给、排泄条件、水质类型及其动态特征与前述区域水文地质相应含水岩组的情况基本一致。（2）基岩风化带裂隙含水层风化带厚度受地形起伏的影响，风化带深度一般为 5070m，最深达100m 以下。风化带含水层一般呈潜水性质，局部承压，直接接受大气降水补给，在浅部风化裂隙较发育，富水性较强，随着深度的增加，风化裂隙发育程度越来越差，富水性也随之减弱。据区内 h1、h2 孔资料，钻进过程中最大消耗量为 1.98m3/h（

45、h1 孔） ，最小消耗量为 0.04m3/h（h2 孔） ，一般为 0.19m3/h。另据 32 孔涌水资料，涌水量为 0.8l/s，井田内泉水天然流量一般小于 0.4l/s，属弱富水性含水层，水质属 hco3 -camg 型。（3）二叠系上统上石盒子组、石千峰组及下统下石盒子组、山西组砂岩裂隙含水层为碎屑岩裂隙含水层，主要接受大气降水、基岩风化带地下水和含水层之间的垂向渗透补给。石千峰组及上石盒子组井田内有出露，含水层主要为中粒砂岩，含水空间以构造裂隙为主，直接接受大气降水补给，在沟谷切割较深处多以下降泉的形式排出地表。下石盒子组及山西组砂岩裂隙含水层为层间裂隙水，以中细粒砂岩为主，厚 9.

46、8048.11m，一般厚 31.67m，厚度变化较大，含水空间以构造22裂隙为主，是 3 号煤层顶板直接充水含水层。据精査资料，钻进过程中最大消耗量为 0.48m3/h（h4 孔） ，最小消耗量为 0.01m3/h（h1 孔） ，一般为0.10m3/h，水位无明显的变化。据 h1 孔对山西组及下石盒子组进行的混合抽水试验资料，单位涌水量为 0.002l/sm，渗透系数为 0.0043m/d，水位标高为 719.40m，为弱富水性含水层，水质属 hco3k+na 型。（4）石炭系上统太原组灰岩、砂岩裂隙岩溶含水层为碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶含水层，井田内未出露，主要含水层由数层砂岩及 k2、k4、

47、k5石灰岩岩溶裂隙含水层组成，其中 k2灰岩为 15号煤层顶板直接充水含水层，厚 8.479.50m，一般厚 9.10m。k2、k4、k5石灰岩见垂直裂隙及不规则裂隙，均被方解石充填，偶见小溶孔。据精査资料，钻进过程中最大消耗量为 7.80m3/h（h3 孔） ，最小消耗量为 0.01m3/h（h1 孔） ，一般为 0.06m3/h，h3 钻孔钻进至 k2灰岩时，冲洗液全漏失，漏失量达 7.8m3/h，水位由 17.25m 下降至 60.40m。k2灰岩垂直裂隙发育，方解石半充填。根据上述资料，该井田 k2灰岩有局部富水的可能。（5）奥陶系中统石灰岩岩溶含水层井田内奥陶系中统灰岩埋藏较深，岩性

48、为灰色厚层状石灰岩，厚度一般约 600m。区内 h1 钻孔揭穿峰峰组，厚 64.22m，上马家沟组只揭露35.92m，未做抽水试验，钻进过程中消耗量和水位无明显的变化，消耗量最大为 0.02m3/h（h3 孔） ，消耗量最小为 0m3/h（h1 孔） ，一般为0.01m3/h。据勘探资料揭露岩芯完整，岩溶裂隙不发育，仅见少量闭合的垂直裂隙，经对该层段进行静止水位观测，水位仅为 44.28m。峰峰组含水层富水性弱，井田内上、下马家沟组未揭穿，其富水性不明，但靠近羊泉23正断层、东汉沟正断层时富水性可能变好。据位于本井田外西南部约 2.0km 的竹林山井田 zk3-2 水文孔资料，该孔于 298.

49、84360.28m 处揭露奥陶系峰峰组地层 61.44m，奥陶系水位标高+695.40 m。该孔在孔深 288.69m 到 360.28m 于峰峰组地层中用压风机抽水，抽水 20 分钟水位即降至风头，后改作注水试验，水位抬高 15.37m，注水量为 0.0446 l/s，为弱含水层。另据芹池刘西 ys15 号钻孔（井田东南部，距离约 3.5km）资料，在上马家沟组灰岩含水段抽水，降深47.32m，涌水量为 2.16l/s，水质类型为 hco3-na 型，矿化度 0.95g/l；下马家沟组灰岩含水段降深 22.3m，涌水量 6.279l/s，水质类型为 so4 -camg 型，矿化度 1.24g

50、/l。由以上资料推测本井田内奥灰水静水位标高约为 695700m，向南东径流。3.3.2 井田主要隔水层井田主要隔水层（1）本溪组及太原组底部泥岩、铝土质泥岩隔水层组由 15 号煤底板至奥陶系灰岩顶面，为一套以泥质岩为主的细碎屑岩地层，厚 15.7457.17m，平均厚 42.42m，岩性致密，不透水，特别是本溪组的铝土泥岩，质地细腻，具有良好的隔水性能，为井田主要隔水层组，对奥灰水起到了重要的阻隔作用。（2）石炭、二叠系灰岩、砂岩含水层之间的层间隔水层石炭系、二叠系各灰岩、砂岩含水层之间，均分布有厚度不等的泥岩、砂质泥岩等泥质岩层，其岩性比较致密，不透水，阻隔了各含水层之间的水力联系，起到了

51、层间隔水作用。但在近地表段，由于受风化作用以及裂隙发育的影响，不同程度地破坏了其隔水性能。243.3.3 地下水补、径、排条件地下水补、径、排条件中奥陶统马家沟组灰岩为区内富水性相对较强的含水层，主要接受大气降水补给，集中向南东方向的延河泉排泄。根据补给区与排泄区的分布位置分析，中奥陶统灰岩岩溶地下水总的流向为由北西向南东。石炭系、二叠系地层由于具有含水层、隔水层相间成层的特点，使大气降水对地下水的补给存在不利因素，特别是深部岩层裂隙不发育，接受大气降水的补给主要受地形控制，在切割较深处以裂隙下降泉的形式排出地表，只有少部分垂向补给深部含水层。第四系松散含水层多沿山坡及沟谷低凹地带分布，在山麓

52、及基岩附近的第四系残坡积含水层主要接受大气降水补给及基岩风化裂隙水补给，向地形低凹处排泄。254 矿井充水因素矿井充水因素4.1 矿井充水水源矿井充水水源（1）大气降水是矿井水的主要补给来源大气降水通过不同成因的基岩裂隙及松散沉积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿井，成为矿井充水的间接但重要的补给来源。矿井涌水量受降水的季节变化影响，具有明显的动态变化特征，一般降水后约 1015 天矿井涌水量即显著增加。因此，大气降水是矿井水的主要补给来源。（2）煤层顶板的砂岩水是开采煤层的直接充水水源二叠系石千峰组、石盒子组由多层中、粗、细不同粒级砂岩构成，直接接受大气降水补给和上部第四系松散孔隙水渗透补给，该

53、含水层及第四系松散孔隙水含水层一般构成 3 号煤层的间接充水水源。二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层含多层中细粒砂岩，局部裂隙发育，该含水岩组砂岩裂隙水为 3 号煤层开采的主要直接充水水源。石炭系上统太原组砂岩、灰岩层间裂隙岩溶水为 15 号煤层的直接充水水源。26（3）奥陶系灰岩岩溶裂隙水是间接充水水源奥灰在高水位情况下可沿底板隐伏的断层导水通道、陷落柱导水通道向矿井其它含水层垂向越流补给。因此，奥灰水可能是矿井开采期间的间接补给来源。（4）老空区积水是矿井重要的充水水源目前该矿基建的 3 号煤层生产系统还未完成，未形成回采，区内无采空区分布，无采空积水现象。现井田外西侧为山西阳城阳泰集团晶鑫实

54、业股份有限公司武甲分公司、山西阳城阳泰集团伏岩煤业有限公司，两矿井现均属基建矿井，井下无采空区分布，巷道中也基本无积水，对本矿的开采无影响。井田内及周边无小窑开采情况。4.2 矿井充水通道矿井充水通道（1）煤层开采时，顶板覆岩产生不规则的冒落带、导水裂隙带作为主要的导水通道。根据地质报告的计算结果，本井田 3 号煤层开采后裂隙导水带高度为 54.99m，15 号煤层开采后裂隙导水带高度为 66.52m。井田内 3 号煤层埋藏较深，约 370670m，导水裂隙带最大只能影响到下石盒子组地层，15 号煤层位于 3 号煤层之下约 96.01m，因此，开采3 号、15 号煤层导水裂隙带一般情况下不会沟

55、通上部砂岩裂隙、灰岩岩溶裂隙等含水层水，但本矿存有断裂构造，如断裂构造与导水裂隙带相互沟通，也将会对矿井充水产生影响，矿井生产时应有所防范。底板破坏带也可以作为通道，这些通道沟通了各砂岩含水层之间的水力联系，导致各层砂岩裂隙水涌（突）入回采工作面。27（2）井田内导水断层和导水陷落柱可能是将奥灰导入矿井的重要通道。本井田构造类型简单，发育有较宽缓的褶曲和断层构造，现未发现陷落柱构造和岩浆岩侵入。井田发育的 2 条断层为东汉沟正断层和羊泉正断层，两断层无钻孔工程控制，其导水性不明，推测断层附近有富水的可能。因此，在靠近断层地带开采时，要留足保安煤柱，防止各含水层地下水甚至奥灰水沿断裂带向矿井充水

56、，造成矿井透水事故的发生。褶曲构造特征对区内地下水的运动、富集也起到重要的控制作用，也将使井田不同地段的富水性产生明显差异，亦有局部赋水的可能。（3）封闭不良钻孔，特别是钻进到奥灰的封闭不良钻孔是奥灰或其它含水层的水进入矿井的重要通道。巷道或工作面临近老钻孔时还是要谨慎对待，或超前探测，或预留煤柱绕避。4.3 矿井充水的影响因素矿井充水的影响因素（1）大气降水对矿井涌水量的大小有一定影响：大气降水是矿井涌水的主要来源，其可通过不同成因的基岩裂隙及松散沉积物孔隙在裂隙通道情况下进入矿坑，成为矿坑充水的间接和重要的补给来源。大气降雨是矿井充水含水层的主要补给水源，大气降水对矿井涌水量的大小有一定影

57、响。（2）直接充水含水层的富水性是影响矿井涌水量大小的重要因素。二叠系砂岩裂隙含水层是 3 号煤层的直接充水含水层，富水性弱，开采 3 号煤层，其导水裂缝带一般不会导通地表，但在隐伏断层及陷落柱附近，以及在沟谷地段等有可能沟通地表，大气降水及地表水会通过裂隙进入矿井，为矿井井下涌水量的主要来源之一。石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水28层是 15 号煤层的直接充水含水层，该含水层富水性弱中等，k2灰岩有局部富水的可能，主要以顶板淋水的形式进入矿井，为矿井井下涌水量的主要来源之一。（3）目前该矿基建的 3 号煤层生产系统还未完成，未形成回采，区内无采空区分布，无采空积水现象。周边矿井也为基建矿井，

58、井下均无采空区分布。因此，采空积水对本矿井影响不大。（4）构造对矿井涌水量也有一定的影响。井田内目前未发现陷落柱和较大的断层。但不排除以后生产过程中揭露新的断裂构造，从而成为矿井充水通道。（5）本井田 3、15 号煤层均属于全井田带压开采，奥灰水对本矿井的安全威胁较大。尤其在有构造的地段，奥灰水可进入工作面或巷道有发生突水的可能。对矿井涌水量产生较大的影响。4.4 矿井涌水量预计矿井涌水量预计（1）3 号煤层涌水量预计根据地质报告的资料，本矿井涌水量现约为 1050m3/d，此数据不能反映采动后的实际矿井涌水量情况。井田外西部两矿井（伏岩煤业、武甲煤业）现亦属基建矿井，东南部约 4km 处的山

59、西阳城宇昌煤业有限公司现正开采 3 号煤层，现采用此矿涌水量数据来类比计算。宇昌煤业有限公司3 号煤层井下实际正常涌水量为 150m3/d，雨季可达 300m3/d，核定生产能力为 21 万 t/a，按每年生产 330d 计算，为 636t/d，则富水系数为0.240.47m3/t。根据井田水文地质条件类比分析，本矿兼并重组整合后生产能力达 90 万 t/a，按每年生产 330d 计算，则 2727t/d，预测本矿 3 号煤29层兼并重组开采后矿井涌水量为 6541282m3/d。同时据调查，井田外西南部约 2.5km 的竹林山煤业现开采 3 号煤层，生产能力亦为 90 万 t/a，矿井实际涌

60、水量数据为 545900 m3/d。由此推测，预测 3 号煤层矿井涌水量数据 6541282m3/d 也比较接近实际情况。故本次报告 3 号煤层预计矿井正常涌水量为 654m3/d（27.25 m3/h） ，最大涌水量为 1282m3/d（53.42 m3/h） 。（2）15 号煤层涌水量预计据矿井水文地质及相关资料：井田 15 号煤层仅侯甲郭河煤业开拓主、副井筒到煤层，井底设置容量 5 m3临时水仓，现正常涌水量 30m3/d，最大涌水量 50 m3/d。该矿井原核定生产能力为 300kt/a，按每年生产 330d 计算，为 909t/d，则富水系数为 0.030.06m3/t。根据井田水文