煤矿水文地质重大危险源安全措施

1、煤矿水文地质重大危险源安全措施 一、矿井概况山西寿阳段王集团平安煤业有限公司位于寿阳县城 西北部平舒乡平舒村附近，距寿阳县城 15Km向西南2Km达太（原） -阳（泉）307国道，向东可达寿阳、阳泉，向西可达省会太原。至 矿区有榆盂柏油公路相通，井田附近有寿阳-开元公司、段王煤矿的 铁路专用线和煤运站，经寿阳站可通全国各地，交通十分便利。是 山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发 200958号文件批复的单独保留矿井，主体企业为山西寿阳段王煤 业集团有限公司。井田内含煤地层主要为太原组。太原组含8、9、11、14、15、15下、16、17号煤层共8层，其中15号煤层为全区稳定

2、可采煤层，其余为不稳定不可采煤层。本组平均厚度129.75m,煤层平均总厚度7.80m,含煤系数为6.01%,可采煤层平均总厚5.10 m,含煤系数为3.93%。本井田可采煤层为太原组15号煤层，煤层厚度3.856.49m,平均5.10m,属全区稳定可采煤层，含1-5层夹研， 煤层结构复杂，夹研岩性为泥岩、炭质泥岩，该煤层顶板为砂质泥 岩，底板为泥岩、砂质泥岩。井田内地质构造简单，水文地质类型定为中等类型， 目前矿井井下正常涌水量约120m/h,最大涌水量约150m/h。15号煤 层直接充水含水层为太原组砂岩及灰岩岩溶裂隙含水层，富水性较 弱，其中15号煤层上距K2下灰岩含水层约19.7m,上

3、距K2灰岩含水 层39.75m,上距K3灰岩含水层55.7m。奥灰水水位标高+587-+590m, 煤层最低标高为+840m井田内15号煤层不存在奥灰水带压开采情 况。二、水文地质情况1、地表水井田内无大的地表水体，太安河属季节性河流，在 井田内从北向南流过，属黄河流域汾河水系。本区位于娘子关泉岩溶水文地质单元的北部径流区,其地下水在该单元内由西北流向东南，单元具有独立的补给、径流 与排泄系统的岩溶含水地块。井田北部发育15号煤层隐伏露头，贯穿井田东西部, 地表水和大气降水容易下渗补给各含水层，导入井下，因此靠近煤 层露头处的含水层富水性增强，对矿井涌水产生明显的影响。因此， 在生产过程中要加

4、强探放水工作。2、含水层井田内的含水层主要有奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水层、山西组砂岩裂隙含水层、松散 岩类砂砾石层含水层。2.1 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层井田内奥陶系灰岩分上、下马家沟组及峰峰组，马 家沟组富水性强，峰峰组富水性较弱。下马家沟组：据坪头详查区内 S8孔（距井田北东部 约1km）资料，裂隙岩溶均不发育，地下水位埋深 481.85m,标高 623.01m。上马家沟组：岩性为深灰色白云质灰岩、深灰灰 色厚层状石灰岩夹薄层泥灰岩和石膏，岩溶发育不均一。距井田西部约7km的段王1号水井水位标高611.60m, 段王二号水井水位标高598.93m。峰峰组：二段岩

5、性为厚层状石灰岩、花斑状灰岩和 白云质灰岩，裂隙岩溶均不发育，而且裂隙多被方解石充填。一段 岩性为白云质灰岩、角砾状灰岩、角砾状白云质灰岩、泥质灰岩间 夹石膏薄层，不同岩性多成互层结构，因而不容易形成连通性较好 的裂隙，属弱含水层或相对隔水层。2008年段王补充勘探时在 D6号钻孔进行了奥灰水位观测，该孔597.54m （O2大漏，不返水。奥陶系顶面埋深 395.45m, 标高755.23m,揭露厚度211.03m,峰峰组和上马家沟组混合水位埋 深 530.48m,水位标高 620.20m。据上述钻孔抽水资料，结合区域岩溶水资料，奥灰 水流向为由西向东，推测本井田内奥灰水位标高约587590.

6、5m左右，井田内15号煤层最低底板标高约799m因此奥灰岩溶地下水对 煤层开米无影响。2.2 石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水层太原组主要含水层为K2下、K2、K3、K4等灰岩，单 层厚度一般13m岩溶裂隙不发育，据2008年山西寿阳段王煤业 集团有限公司（井田西部约5km）补充勘探时对D6号水文孔进行抽 水试验，单位涌水量为 0.00023L/S m,渗透系数0.000548m/d, 水位标高1077.74m。水质类型属HCO3- CINa理。井田内富水性 弱。2.3 山西组砂岩裂隙含水层山西组含水层主要为山西组底部 K7砂岩，岩性主要为中一细粒砂岩，厚6m左右，本组地层井田内大部被剥蚀，仅南部

7、 残存。据区域资料，本组砂岩富水性弱。2.4 松散岩类砂砾石层含水层本井田内广泛分布，厚度1080m以亚粘土、亚砂 土、砂砾层为主，砂砾层富水性较强。3、主要隔水层井田内隔水层较多，各基岩含水层之间都有厚度稳 定的泥岩、砂质泥岩发育，可起到隔水作用。15号煤至奥灰间本溪组隔水层组，厚度80m左右，底部有一层沉积稳定、分布全区的铝 土泥岩，钻孔冲洗液消耗量极微。无论从岩性上，还是从厚度上讲， 可以起到隔水作用，为隔水层。另太原组及其之上的岩层段，主要 由泥岩、砂质泥岩、石灰岩及各种粒级的砂岩组成，中间的具有可 塑性的泥岩、砂质泥岩可起到良好的层间隔水作用。4、矿井充水因素分析矿井充水条件主要包括

8、 2个方面，一个是充水水源, 另一个是充水通道。根据地质报告、水文地质类型划分报告及其批复提供：4.1矿井充水水源太安河在井田内历年的洪水位标高为+1063m该井田主、副井及工业场地位于井田内的南部，太安河的东部，矿井主斜井井口标高+ 1076.321m,副立井井口标高+ 1074.00m,回风立井井井口标高+ 1074.00m,井口及工业场地标高均高于最高洪水位标该井田内有十多处流沙层，流沙层位于上更新统地层、中更新统地层，属于表土层。因此流沙层对现开采15号煤层采掘无影响。15号煤层之上K2下、K2、K3、K4灰岩是开采15号煤的间接充水含水层，据抽水资料，富水性弱，由于灰岩岩溶发育 的不

9、均一性，含水层不均，局部地段富水性较强，如邻近的开元矿、 友众矿等，井下涌水量均在50m3/h以上。开元矿开采3、9煤层，自 开采以来，井下一直有水，9号煤层开采主要受老窑水的影响，曾发 生三次透水事故，据了解，自本矿建矿开采以来，井田西部的开元 煤矿井下排水量明显减少，说明两矿地下水有着密切的联系。因此， 在今后的生产过程中，要加强探放水。该井田内推测奥灰水位标高约 587590.5m左右， 井田内15号煤层最低底板标高约799.9m,因此奥灰岩溶地下水对煤 层开米无影响。该矿现开采15号煤层，上部无其它煤层的采空区,因此不存在本井田上部采空区积水问题。井田内15号煤层埋藏较浅，在其北部有隐

10、伏露头, 贯穿井田东西部，地表水和大气降水容易下渗补给各含水层，导入 井下，因此，采至露头附近时一定要随时观察地表有无裂缝及井下 涌水情况，加强探放水。该矿南、北部无煤矿，井田西部与阳煤集团寿阳开 元矿业有限责任公司相邻，东邻山西寿阳段王集团友众煤业有限公 司。阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司：该矿主采 3、9号煤层，曾在其井田东部开采15号煤层，矿井涌水量70m3/h。15 号煤层采空积水区主要分布在矿井西北部，据调查现未发现与本矿 有越界开采现象，采空区积水对平安煤矿暂无影响。山西寿阳段王集团友众煤业有限公司：为兼并重组矿井，是由原寿阳县友众煤业有限公司、寿阳县宗艾煤业有限公司 整合而成。

11、兼并重组整合前友众煤业、宗艾煤业为生产矿井，开采 15煤层。井田东邻原宗艾煤业有限公司，生产能力21万t/a ,开采15号煤层时矿井最小涌水量为224m3/d,最大涌水量约为428m3/d。 据调查该矿曾在其井田西部开采15号煤层，现未发现与本矿有越界 开采现象。经友众煤矿充水性图及其它资料查知，友众15号煤层采空区积水偏少、标高与平安煤矿15号煤层基本持平，另外有保安煤 柱的留设，因此友众煤矿采空区积水对平安煤矿暂无影响。但井田将来开采15号煤层至井田边界附近时要随时 调查了解邻矿采空区及积水情况，一定做好探放水工作，井田边界 处留足保安煤柱。根据地质报告及其水文地质划分报告提供，该矿在15

12、号煤层开拓过程中，主要充水通道：构造、顶板导水裂隙带、封 闭不良的钻孔等。构造对矿床充水作用的影响:井田内断层及陷落柱较发育，在今后的开采中一定要注意断层陷落柱的导水性，并对断层和陷落柱的导水性定期进行观测。在临近开采时，一定要密切注意矿井涌水量的变化，做到“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则。断层：F1、F2正断层位于井田中西部，在今后的开采中一定要注意断层的导水性。另井田瞬变电磁勘探中解释断层F3位于相对强富水区内，推断断层上盘富水，为导水断层。陷落柱：井田内陷落柱较多，目前井下揭露陷落柱27个，虽现阶段未发现陷落柱渗水现象，但不排除将来沟通各含水层之间水力联系的可能性。另外瞬

13、变电磁勘探中解释陷落柱28个,与井下揭露陷落柱无重复。其中陷落柱 T1、T9、T1R T11位于相对强富水区域，该处陷落柱富水性较强；T3、T6、T7、T8、T18、T19、T28位于相对弱富水区域，富水性较弱；其余陷落柱均不富水。今后应加强此方面的工作。顶板导水裂隙带井田内15号煤层开采后，由于打破了原有岩石的稳 定性，形成采空垮落及导水裂缝带，导水裂缝带向上延伸会沟通煤 层上覆各含水层水，增加矿井涌水量。15号煤层顶板为砂质泥岩， 属中硬岩石。根据水文地质类型划分报告提供，该井田 15号煤层 最大垮落带高度为15.31m,最大导水裂缝带高度为60.95m。由此可 见，井田北部煤层埋藏较浅，

14、有隐伏煤层露头出露，故地表水及大 气降水会通过煤层露头及导水裂缝带导入井下，补给各含水层，因 此靠近煤层露头处的含水层富水性增强，开采时一定要做好探放水 工作。井田内地表地裂缝是导通上部各含水层的导水通道， 并与大气降水、部分季节性地表水发生联系，同时向井下采空区充 水。故对地表地裂缝的定期调查、填埋、压实工作，及时对地表地 裂缝和塌陷进行填埋。封孔不良的钻孔某些钻孔常因封孔质量不佳变成了人为导水通道， 当掘进巷道或采区工作面经过没有封好的钻孔时，顶、底板含水层 地下水将沿着钻孔补给矿层，造成涌（突）水事故。封闭不密的关闭井口封闭不密的关闭井口也可变成导水通道，当地表洪 水水位标高超过关闭井口

15、标高时，地表洪水将沿着井口补给矿层， 造成涌（突）水事故。5、水文地质类型及涌水量根据根据2014年资质单位山西地宝能源有限公司为 本矿提交了矿井水文地质类型划分报告及其批复，该矿井水文地 质条件为中等类型。根据地质报告及实际采掘过程中涌水观测资料显示， 矿井开采15号煤层，矿井生产能力达到90万t/a时，矿井正常涌水 量为120m3/h,最大涌水量为150m3/h。三、矿井水灾危险有害、因素的辨识及安全措施1、矿井水灾危险、有害因素的辨识矿井水害是煤矿五大灾害之一，矿井发生水害事故 轻则影响生产、增加排水费用、恶化生产工作环境，重则造成淹井 伤人重大恶性事故，造成经济效益、社会效益的巨大损失。矿井造成水害的充水水源分为地表水和地下水两类， 地表水包括大气降水、河流水、水库池塘存水等；地下水主要有含 水层水、断层、陷落柱导水、老窑积水、采空区积水、钻孔水等。造成水害的导水通道有自然通道