带压安全评价

山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司

矿井奥灰水带压开采安全评价山西浩博工程咨询有限公司

二O一^b年九月山西煤炭运销集团帽帽山煤业有责任限公司

矿井奥灰水带压开采安全评价报告主编： 李嘉晟技术负责： 李刚审核： 王耀忠总工程师： 李刚总经理： 李保富编制单位：山西浩博工程咨询有限公司编制日期：2017年9月目录TOC\o"1-5"\h\z1前言 1任务的由来 1目的任务 22矿井概况 42.1矿井生产建设情况 42.2井田位置 73交通 74自然地理 95以往工作情况 193地质概况 251区域地质 252矿井地质 284区域水文地质条件 381区域水文地质单元 382区域含水层特征 413区域地下水补、径、排条件 434区域主要隔水岩组 445.井田水文地质条件 451含水层及其特征 452井田隔水岩组 483井田地下水的补、径、排条件 484底板承压含水层充水分析 496底板隔水性能分析与带压开采安全性评价 521煤层地板隔水岩组特征 526.2煤层顶底板岩石的物理力学性质 626.3奥灰水水文地质特征 636.4突水系数计算 656.5奥灰突水影响因素分析 676煤层带压开采分区及安全性评价 716.7安全隔水层厚度计算 786.8安全水头压力值得计算 819突水量预算 857、带压开采技术路线及防治措施 871带压开采技术路线 872带压开采防治措施 898结论和建议 991结论 992建议 100

顺序号图号图名比例尺11矿井水文地质图1:500022矿井水文地质剖面图1:500033矿井综合水文地质柱状图1:50044-1山4号煤层底板隔水岩组厚度等值线图1:500054-22-1号煤层底板隔水岩组厚度等值线图1:500064-32号煤层底板隔水岩组厚度等值线图1:500074-43号煤层底板隔水岩组厚度等值线图1:500084-55号煤层底板隔水岩组厚度等值线图1:500094-68号煤层底板隔水岩组厚度等值线图1:5000105-1山4号煤层奥灰水突水系数等值线及带压开采分区图1:5000115-22-1号煤层奥灰水突水系数等值线及带压开采分区图1:5000125-32号煤层奥灰水突水系数等值线及带压开采分区图1:5000135-43号煤层奥灰水突水系数等值线及带压开采分区图1:5000145-55号煤层奥灰水突水系数等值线及带压开采分区图1:5000155-68号煤层奥灰水突水系数等值线及带压开采分区图1:5000166矿井岩溶奥灰水水位等值线图1:50001、水文孔施工情况一览表；2、钻孔抽水试验成果表；3、岩石力学样试验结果统计表；4、水质分析成果表。附件1、矿方委托书；2、编制单位承诺书；3、矿方承诺书；4、采矿许可证5、编制单位资质证书6、2010年《山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司兼并重组整合矿井地质报告》批复；7、2011年《山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司矿井水文地质类型划分报告》批复。1前言任务的由来山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司是经山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办法[2009]9号文《关于大同市市直和左云县、大同县煤矿企业兼并重组整合方案的批复》批准，以山西煤炭运销集团为主体企业，兼并重组原左云县水窑乡帽帽山煤矿和原左云县水窑乡芦草沟煤矿而成。2015年11月20日山西省国土资源厅为该矿发放了Cl####21220047226号采矿许可证，有效期自2015年12月9日至2018年12月9日，批准开采山八2~2、3、5、8\8号煤层，批采标高由1165m至805m标高，井田面积17.4209km2,批准生产规模180万t/ao井田内可采煤层为山八2\2、3、5、8号煤层，现井田内除2号煤层以往存在小范围采动外，其他山八2\3、5、8号煤层均未开采。根据矿井水文地质资料，井田内奥灰岩主要含水层为下马家沟组，富水性中等，水位标高在1110T190nl之间。矿井地质资料显示:井田内山4号煤层底板标高为920-1100m,2T号煤层底板标高为910-1140m,2号煤层底板标高为910-1140m,3号煤层底板标高为890-1140m,5号煤层底板标高为850-1100m,8号煤层底板标高为810To80m,各可采煤层均存在奥灰水带压开采。根据区域及井田水文资料，煤矿在将来生产过程中，将不同程度地受到山西组、太原组砂岩水及奥灰岩溶水的威胁。尤其煤层下伏有奥灰承压含水层，故开采下组煤层时将面临严重的水害威胁。因此查清矿区水文地质条件是企业亟待解决的水文地质问题。为了系统的分析评价本区的水文地质条件，做好矿井防治水工作，山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司委托山西浩博工程咨询有限公司，为帽帽山煤业编制《山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司矿井奥灰水带压开采安全性评价》。目的任务2.1目的本次工作的主要目的是根据矿区地质条件及水文地质条件，奥灰及太灰岩溶水赋存规律，立足于紧密结合矿井生产，加强矿井水害防治与保证矿井安全生产，为矿井防治水技术措施和安全开采各煤层技术保障提供依据。实现企业可持续发展的目标。2.2任务本次工作的主要任务是在搜集整理以往地质及水文地质资料的基础上，经过认真的分析和研究，采用定性与定量相结合的方法，结合矿井地质构造，对井田可采煤层底板奥灰岩溶水水文地质条件进行分析评价。并根据评价结果，有针对性地提出防治底板突水的对策与措施。具体的工作内容主要包括：1）详细分析井田内含水层的岩性、厚度、分布、埋藏条件、富水性等水文地质特征，隔水岩组的分布、厚度、岩性组合及隔水性能等。2）通过对矿井水文地质条件的分析研究，分析矿井底板承压含水层充水分析。3）通过对奥灰岩溶含水层水文地质特征的研究，分析各可采煤层底板突水特征，确定影响煤层底板突水的主要控制因素，包括地质构造、煤层底板隔水岩组厚度和承压含水层作用于隔水岩组底板的水头压力等。4）通过对钻孔数据的采集、统计和分析，对煤层底板突水的主要影响因素进行量化分析，绘制奥灰岩溶水等水位线图、煤层底板隔水岩组厚度等值线图、带压开采分区图等专题图件。5）根据煤层底板隔水岩组是否承受奥灰岩溶水水头压力，确定各可采煤层带压开采区和不带压区，并通过突水系数的计算，对带压区进行突水危险性评价。6）提出防治底板突水的对策与措施等。本次报告编制的主要依据1、《煤矿防治水规定》（2009年11月）；2、《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》（MT/T1091-2008）；3、《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）；4、《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002）；5、《煤矿安全规程》（国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监督局，2016年版）；2.1矿井生产建设情况山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司为2009年兼并重组矿井。井田内除2号煤层小范围开采外，其余煤层均未动用。目前矿井处于基建阶段。根据太原市明仕达煤炭设计有限公司提供该矿的先期开采地段范围即原左云县水窑乡帽帽山煤矿井田范围，面积9.0162km2,其范围由9个拐点连线圈定组成，各拐点坐标详见表2-1。先期开采地段拐点坐标 表2-1拐点编号西安1980坐标系6°带北京1954坐标系6°带XYXY14416492.51966167844165391966174924415592.51966169344156391966176434414804.51966240644148511966247744414770.51966040644148171966047754413570.51966042644136171966049764413572.51966052644136191966059774413372.51966053044134191966060184413335.51965833044133821965840194416435.519658278441648219658349首采区布置在井田南部先期开采地段，开采2\2号煤层及3号煤层运输大巷，其中2T号煤层采用长臂一次性采全高综合机械化采煤法，2号煤层采用综采放顶煤采煤，顶板管理采用全部垮落法。工业场地设在井田南部，利用原井筒进行刷大。开拓方式为斜井开拓，布置4个井筒，即主斜井、副斜井、进风立井、回风立井（井筒各参数如表2-2）o井筒特征表 表2-2井筒名称主斜井副斜井进风立井回风立井井口坐标1980年西安坐标系(6°)X4413902.6624413970.0004414311.0074415637.000Y19660053.82219659800.00019659593.94719660337.000井口标高(m)+1357.807+1386.000+1383.561+1447.000落底标高(m)+1060.917+1070.000+1068.561+1030.000提升方位角125°39'48"75°井筒倾角24。1「25”6°90°90°井筒垂深或斜长(m)797.343142.34315.0420.0井筒直径或宽度(m)净5.05.53.86.0掘进5.85.37.15.84.64.47.06.8井筒断面(m2)断面形状半圆拱半圆拱圆形圆形净17.3120.1211.3428.26掘进22.4819.5029.5823.6416.6115.2038.4736.30井筒支护支护形式碎硝锚网喷碎诡锚网喷料石硝砂硝支护厚度(mm)表土/基岩400150500150400300500400井筒装备带式输送机、台阶、扶手无轨胶轮车装备梯子间备注刷大新建利用新建主斜井：利用原有副斜井刷大改造，倾角24。。井筒净宽5.0m,墙高1.5m,表土段采用混凝土砌硝支护，井壁厚度500mm,基岩段采用锚网喷支护，喷浆厚度为150mm,井筒斜长883.7m。主斜井装备带宽1.2m大倾角带式输送机，另一侧设台阶、扶手及检修轨，担负全矿井的煤炭提升任务并兼作一进风井口及安全出口。副斜井：新建，倾角6°。井筒净宽5.5m,斜长3405m,表土段采用混凝土砌石宣支护，井壁厚度500mm,基岩段采用锚网喷支护，喷浆厚度为150mm,井筒内运行无轨胶轮车，担负全矿井的下料、行人、进风任务，兼并安全出口。进风立井：利用原有主立井刷大改造，井筒直径5.0m,井筒垂深315.0m,。回风井担负矿井一水平初期开采的回风任务，并装备梯子间兼作为矿井安全出口回风立井：在井田中部新建一个直径6.0m的井筒，装备梯子间，担负全矿井的回风任务。水平划分及开采顺序根据煤层赋存特征，设计采用斜井多水平开拓方式开拓井田内各煤层。一水平开采2工2、3号煤层，水平标高+1045m,二水平开采5号煤层，水平标高+995m,三水平开采8号煤，水平标高+945m。矿井以一个生产水平、一个生产采区、一个综采工作面、三个综掘工作面来保证矿井180万t/a的设计生产能力和正常生产接替，工作面长度为200m。采煤方法根据井田各可采煤层赋存特征，2号煤层厚度小于4m的区域采用综合机械化一次采全高的采煤方法，大于4m的区域采用放顶煤采煤方法，全部垮落法管理顶板。通风系统矿井通风系统为中央分列式。矿井通风方法采用机械抽出式。山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司井田位于大同市左云县水窑乡杨家窑村东部一带，其地理坐标为：东经112°51'01〃-112°53'56〃,北纬39。50'21〃-39°53'24〃。2015年11月20日山西省国土资源厅发放的Cl####21220047226号采矿许可证，批准开采煤层为山4、2T、2、3^5、8-1>8号煤层,批准开采方式为地下开采,批准生产规模180万t/a,有效期限自2015年12月9日至2018年12月9日，共叁年，开采深度：由1165m至805m标高，井田平面形态呈不规则状，总体上南北长约5.5km,东西宽约4.1km,面积为17.4209km2o井田范围由以下11个拐点圈定（见表2-3）。井田拐点坐标一览表 表2-3拐点编号西安1980坐标系6°带1980西安坐标系（3°带）XYXY14419032.5019661614.674417913.5138405016.2424416492.4919661677.674415373.3638404993.9434415489.4819661691.674414370.6538404974.2844414805.4819662433.684413662.2938405692.7754414770.4819660405.674413695.3538403665.1564413884.4719660418.674412809.5838403648.4274413884.4719660173.674412817.8038403403.6184413376.4719660149.674412310.9938403362.5994413348.4719658329.664412344.0538401543.02104416435.4819658277.664415430.4838401594.62114418975.4919658234.654417970.0238401636.892.3交通井田西南有左云经马道头、吴家窑的省210公路通过，在陈家窑与大运二级公路相接，大同至王家村的运煤专线从本区北东部通过，距离约15km,距北同蒲铁路约40km,至大同约52km,朔州市77km,交通较为便利。（见图2-1交通位置图）图IT图例 矿区位置通位置比例尺1:300000图2-1交通位置图2.4自然地理.4.1地形地貌矿区属低中山区，微地貌以黄土郎及冲沟为主，中北部发育一条主要沟谷（沙沟湾）将矿区分为两部分，主沟谷走向近北西一南东。井田内大面积黄天覆盖，地势总体北西高，南东低，最高点位于井田中部睡佛寺山，海拔标高1706.2m,最低点位于井田东南沙沟湾沟谷内，海拔标高1330m,相对高差376.2m。.4.2水文气象1、气象本井田区域属于高原地带干旱大陆性气候，冬季严寒，夏季炎热,气候干燥，风沙严重。现将大同市左云县气象台1983T987年观测资料，和大同气象台1988-1992年的资料分述如下：①气温:气温一般较低，以年温差大为特点，年平均气温为5.1℃,极端最高温度在39.9℃,极端最低温度在-35℃,年度最低温差可达60℃以上，一般日温差20℃。②降水量：年降水量分配极不均匀，暴雨强度大，降水多集中在7、8、9三个月，约占年降水量的60%-70%o年最大降水量为628.3mm,年最小降水量为259.3mm,年平均降水量432.44mm,日最大降水量为79.90mmo③蒸发量：全年日照时间2880-3140小时，平均为3011.4小时,年日照率为68%,历年蒸发量大于降水量，一般蒸发量为降水量的3-4倍。年蒸发量在1644-2105mm之间，年平均蒸发量为1847.8mm,4-7月间，月蒸发量为200-300mm,最大日蒸发量为19.2mm。④风：大同地区一向以风沙多而著称，西北风几乎贯穿全年，每年有风时间占全年总时间73.2%。多集中于冬春季节，年平均风速为3.2m/s,最大风速可达17m/s。⑤湿度：历年平均相对湿度为53%,最大相对湿度为100%,最小相对湿度为0。⑥冻土：历年冻土月份为11月至翌年4月，最大冻土深度为1610mm。本区属暖温带大陆性季风半干旱气候。气候变化昼夜悬殊，四季分明，春季多风干旱，风向多为西北，夏季炎热多暴雨，秋季雨水集中，冬季雪少寒冷。年平均气温10.5℃,极端最高气温38. （1985年7月180）,极端最低气温-21℃（1984年12月24日）。历年最大降水量577.7mm,最小为373.5mm,平均年降水量464.2mm,降水多集中在6—9月份，尤以7月份最多。年最大蒸发量217L7mm,最小为1766.2mm,蒸发量大于降水量。初霜期一般在10月上旬，终霜期在翌年3月下旬，无霜期150—200天。初雪期为11月中、下旬,终雪期为翌年3月中、下旬。冻土期在11月至来年3月，最大冻土深度为1m,最大积雪厚度0.30m。本区多刮西北风，风速2-5m/s,最大风速21m/so2、水文本井田属海河流域桑干河水系。井田南部主要河流有大峪河，大峪河发源于左云县葫芦峪、布山沟、马道头乡分水岭一带，流域面积78km2,汇入桑干河，全长22.5km,河床宽100-450m,河流弯曲系数1.24,水力坡度0.02210%,树枝状水系，据吴家窑水文站观测资料,最大洪水量为208m'/s,最高水位可达1358.19m-1328.79m,河水在平常年份只有小细流，枯水期往往河床干枯，冬季河床有结冰。井田内沟谷自北向南分布主要沟谷有沙沟湾、新道沟，区内无其它大的地表水体，沙沟湾在井田南部由北西向东纵贯全井田。新道沟：该沟在井田内长约3.8km,走向以北西一南东为主，沟底宽25-170m,两侧边坡高约86-146m,上游标高约1500m,下游标高约1378m,相对高差122m,沟谷纵坡比为3.21%,最高洪水位约1412m。该沟谷内存在原芦草沟煤矿副斜井，现已关闭，井口标高1427.044,不受洪水威胁。沙沟湾：位于井田南部，在井田内长约2.6km,走向以北西一南东为主，沟底宽15-186m,两侧边坡高约53-90m,上游标高约1450m,下游标高约1332m,相对高差118m,沟谷纵坡比为4.53%,最高洪水位约1335m。该沟谷内分布有目前矿井的主斜井、副斜井、进风立井三个井筒，各井筒井口标高分别为1357.80m、1386m、1383.56m,各井口标高均高于洪水位标高，不受洪水威胁。2.4.3地震历史上记载的地震多发生于大同及周围：1962年6月15日左云县发生地震，震中位于北纬40°0',东经112°6',震级4.5级。1989年10月18日01时01分34秒，大同-阳高发生6.1级地震。震中位置东经39.8°,北纬113.8。，震中烈度MU度。这是一次中强震群，5级以上地震多次发生。大同、阳高、浑源、广灵等县以及河北省阳原县、内蒙丰镇县遭到不同程度的破坏，其中，大同、阳高两县乡村破坏严重。地震造成19人死亡，193人受伤，牲畜死亡1957头。由于房屋多为沙黄土砌造，因此破坏最为严重，数万间倒塌，其中受灾严重地区的房屋倒塌达到80%以上。。1999年11月1日21时24分58秒，山西省大同市大同县西册田乡至阳高县友宰乡之间连续发生4.0级以上地震4次，最大地震MS5.6。这次地震是继1989年10月18日大同一阳高6.1级地震、1991年3月26日5.8级地震后，大同一阳高老震区又发生的一次中强地震，也是山西省内发生的最大破坏性地震。1999年11月2日在山西省浑源县至河北省阳原县之间发生5.6级地震，震中位于北纬39.8°,东经113.9°。据初步了解，震区震感强烈。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010,2016版)，该区地震基本烈度值VD,设计地震动峰值加速度值0.15g。2.4.4周边矿井及小窑山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司北东为大同市焦煤有限责任公司煤矿二号井，东部为山西怀仁中能芦子沟煤业有限责任

公司煤矿、东南部为山西煤炭运销集团东沟煤业有限责任公司煤矿、西南为山西煤炭运销集团簸箕掌煤业有限责任公司煤矿、西北为山西煤炭运销集团全羊头煤业有限责任公司煤矿(批采侏罗系大同组煤层)。(见图2-2四邻关系图)+批采侏罗系大威1、II、14号+批采侏罗系大威1、II、14号煤层大山西煤炭运销集团金羊头.煤业有限责任公司 .十山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司批采石炭泰山⑹、2,2(18),3(19),5(22)、8工8(25)号煤层山西煤炭运销集团东沟煤业有限责任公司批采石炭系2(18)、3(19)、4(20)、5(22)、8(25)号煤层山西赢运销集团簸箕掌煤业有限责任公司 ;批采石炭系山*(16)、3(19)5(22),8(25)号煤层图2-2四邻关系图1、周边矿井生产建设情况(1)大同市焦煤有限责任公司煤矿二号井该矿前身系“一五”期间苏联援建我国156项重点工程之一鹅毛口二号井由115地质勘探队提出精查报告，北京煤炭设计院设计，后因经济结构调整而下马，1970年又重新建矿时，取名为大同市焦煤矿。二号井田由晋煤资开发(1984)第149号文件批准，井田范围由8坐标点连线圈定，未开采的二号井田井宽2.82km,长4.6km,井田面积14km2,地质储量56857.8万t,可采储量26079.2万t,共有可米煤层山八2、3、5、8、9号6层可米煤层。该矿目前正在进行基建工程，没有越界行为。(2)山西怀仁中能芦子沟煤业有限责任公司该矿前身为山西省怀仁县地方国营芦子沟煤矿，是山西省地方国有重点煤矿之一，2004年进行了企业改制，名称变为山西怀仁中能芦子沟煤业有限责任公司。矿井始建于1970年，井田位于大同煤田中部的东南边缘，井田面积17.0634km?,批准开采2、3、5、8号煤层,设计生产能力为120万t/a,保有地质储量4.2亿t,保有可采储量2.2亿t,尚可服务年限为95年。该矿井现开采3号煤层。采用平碉-斜井混合开拓方式，近距离煤层联合开采。矿井布置有主平碉、草沟进风斜井和西楼沟回风斜井三个井筒，矿井通风方式为中央并列式。目前采用综合机械化放顶采煤方法开采3号煤层，井下布置一个回采工作面，一个备用回采工作面，两个综合机械化掘进工作面。矿井主提升由平碉采用10t架线电机车牵引3t底卸式矿车完成，主运输采用带式输送机完成，辅助运输采用液压绞车及调度绞车完成。回采工作面采用长壁式综合机械化低位放顶煤一次采全高的采煤方法，液压支架支护采场顶板，采空区采用全部垮落法管理。利用平胴及草沟斜井进风，西楼沟斜井回风，三个井筒均兼做全矿井的安全出口。矿井通风方式采用中央并列式，通风方法为机械抽出式。矿井总进风量为5790m3/min,其中：平嗣进风量3266m3/min,芦草沟斜井进风量2524nl3/min,西楼沟斜井回风量5947m3/min0矿井正常涌水量40m3/h,最大涌水量60nl3/h,属于含水性弱的矿井。根据排水需要，安装MD85-67X5耐磨型离心泵3台，一台工作，一台备用，一台检修。为低瓦斯矿井。该矿采空范围距本矿界约2.5kmo（3）山西煤炭运销集团东沟煤业有限责任公司该矿由原左云县水窑乡东沟联营煤矿（批采18、19、20、22、25号煤层，井田面积2.5468km\生产能力为30万t/a）与原左云县水窑乡柏山煤矿（批采18+19、20、22、25号煤层，井田面积1.9084km2,生产能力为21万t/a）进行兼并重组，重组后经济类型为有限责任公司，山西省国土资源厅于2009年12月9日为其颁发了新的采矿许可证，证号Cl####21220047212,批采18+19、20、22、25号煤层，矿井生产规模为90万t/a,矿区面积为4.4579时2。开拓方式为斜井-立井混合开拓，主井用原东沟联营煤矿主井，副井新掘，斜长766m,回风立井新掘，井深334m,行人进风井利用原柏山煤矿主斜井。该矿兼并重组后正常涌水量为30m7d,最大涌水量为150m3/d；该矿为低瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，各煤层为自燃-容易自燃煤层;据调查该矿2008年、2009年3月18+19号合并煤层40202、40203工作面因煤层自燃发生火灾，后封闭，当时无有害气体涌出。18+19号煤层采空区积水量为4734m3,采空区内聚集有一定量的有害气体。该矿在2004年前曾越界开采本矿2号煤层，现已密闭退回。(4)山西省煤炭运销集团簸箕掌煤业有限责任公司该矿前身为山西省左云县簸箕掌煤矿，属国有企业。原簸箕掌煤矿于1984年兴建，由左云县马道头、小京庄两乡联合开办，并以省煤资委(89)264号文件批准，井田面积为5.5km2,地质储量12000万t,年生产能力为30万t/a,主采19、22、25号煤层，并颁发了Y11047号采矿许可证。由于两乡财力不足，被迫于1989年停工，截止1989年总投资80万元，主井掘进150m,副斜井掘进120m。1992年7月6日簸箕掌煤矿转为地方国有煤矿，原井田坐标范围、面积均不变，批准开采16、19、22、25号等四层煤层，初期生产能力30万t/a。同年8月27日簸箕掌煤矿向东扩界300m。井田面积变为6.3708km?,地质储量为25060万t,生产能力30万t/a,批准开采16、19、22、25等四层煤层。1992年10月30日，鉴于其井田北部大泉沟煤矿构造复杂，储量少的现实，山西省煤炭工业厅以晋煤计字(1992)第572号文件下发了《关于左云县大泉沟煤矿接替簸箕掌煤矿建设可行性研究报告的审查意见》，同意左云县新建簸箕掌国营煤矿，接替大泉沟煤矿，建井规模初期为30万t/a,最终为60万t/a,服务年限214年。到2009年资源整合为止，簸箕掌煤矿仍属于山西省左云县基建矿井。2009年7月15日山西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[2009]9号文件批准山西煤炭运销集团有限公司兼并重组整合左云县簸箕掌煤矿。2009年12月9日山西省国土资源厅颁发采矿许可证(证号Cl####21220047210)批准开采16、19、22、25号煤层，矿井能力由30万t/a提升至120万t/a,新增90万t/a。矿井建设基本情况：簸箕掌煤矿1984年成立后，在边建设、边筹措资金的情况下，经过近二十年的建设，现已完成了主斜井、副斜井、立风井等三个井筒的掘进和贯通工程，并在井田中央完成了运输大巷、回风大巷及其副巷工程，在井田北部、中南部布置了回采工作面。该矿井现今仍为基建矿井，未正式生产，原矿井开采16、19号煤层，主要采19号煤。供电系统：采用双回路电源供电，电源分别引自马道头35/10KV变电站10KV不同母线段，马铺线和水窑变电站水红线。排洒水系统：主井设有集中水仓，配备三台80D30X8型水泵，电机功率55KW,采空涌水排入中央集中水仓，经主井两趟排水管排出地面。该矿兼并重组后正常涌水量为960m7d,最大涌水量为2880mYd；该矿为瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，各煤层为自燃-容易自燃煤层；据调查该矿未发现火区。19号煤层采空区积水面积为158870m?,采空区积水量为159088m3,采空区内聚集有一定量的有害气体。该矿采空范围最近紧邻本矿西南部矿界。(5)山西煤炭运销集团全羊头煤业有限责任公司煤矿：位于本井田的西北角，是一座由原左云县水窑乡葫芦峪煤矿、原左云县水窑乡全羊头煤矿、原左云县水窑乡大南沟煤矿、原左云县水窑乡黄土坡煤矿及部分空白资源兼并重组整合而成的，批准开采侏罗系大同组7、10、11、14号煤层，批准生产能力45万t/a。该矿利用原葫芦峪煤矿的主、副井筒通过扩大井筒断面，作为整合后将来的主、副井，利用原全羊头主井，通过扩刷井筒作为新井回风井，开拓布置一个水平，开采全井田的11号、14号煤层，目前基建工作正在有序进行中。由于该矿井南部矿界局部与山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司矿界重叠，所以该矿采空积水对帽帽山煤业安全开采会有影响，山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司在开采西北部时要引起注意。2、井田内以往小窑生产情况(1)原左云县水窑乡帽帽山煤矿原左云县水窑乡帽帽山煤矿1984年由山西省煤炭工业局批准，由于种种原因一直未开工建设，1999年换发采矿证后，经各方努力于2002年开工，整合前持有山西省国土资源厅2009年12月9日颁发的采矿许可证，目前正处于基建阶段。建有主立井和副井。主立井现已掘至主要可采煤层5号煤层底板，井底车场正在施工中，副斜井已延伸至5号煤层，正在与主井贯通中。为节约建井投资，减少煤柱压煤，风井拟全部采用立井方式开凿。(2)原左云县水窑乡芦草沟煤矿原左云县水窑乡芦草沟煤矿于1998年由山西煤炭资源管理委员会以晋煤资字(98)第195号文批准，并由山西省地质矿产厅1999年11月10日颁发采矿许可证，2001年开始筹建，2002年正式开工,主竖井已掘至8号煤层，正在与副斜井贯通，为基建井，目前已关闭。2.5以往工作情况2.5.1以往勘查及地质工作山西省煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司井田位于大同煤田东南部。k1955-1957年，山西煤田地质勘探115队在大同煤田鹅四区进行了精查勘探，在本区及邻近施工了鹅303、鹅338号、鹅339号、鹅340号钻孔。2.1980-1981年山西煤田地质勘探115队进行潘家窑普查勘探时，在本区施工钻孔1个(潘12号孔)。3>1985-1993年山西煤田地质勘探115队在包括本井田范围的左云南勘探区进行详查勘探，勘探区面积830km2共施工钻孔52个、工程量25500.30m,1995年12月提交《山西省大同煤田左云南普详查勘探区地质报告》，获C+D级储量1726809万t。山西煤田地质局晋煤地发［1997］第20号文件批准。本次利用钻孔7个，即E304、E421、1901、1902、2001>2002、2003号孔,其中区内5个，即E304、1901、2001、2002、2003号。4、2001年11月，芦草沟煤矿委托115队桩基工程处在区内施工钻孔1个（XI号孔）。5、2008年5月，帽帽山煤矿委托山西煤田地质勘探115队在区内施工钻孔2个（BK-1>BK-2号孔）。6、山西煤田地质勘探115队于2004年10月编制有《山西省大同左云县水窑乡芦草沟煤矿矿井地质报告》。7、山西煤田地质勘探115队于2004年11月编制有《山西省大同左云县水窑乡帽帽山煤矿矿井地质报告》。8、2010年12月山西省地质勘查局二一四地质队共施工钻孔9个，钻探总进尺5117.19m,其中地质孔8个，进尺4501.39m,水文孔1个，进尺615.80mo全部为甲级孔。对9个钻孔均进行了物探测井工作，测量各可采煤层的深度、厚度、结构。地层岩性厚度及标志层位置、孔斜等数据，实测5024.15m,其中地质孔8个，实测4424.00m,水文孔1个，实测600.15m。均为甲级孔。并编制了《山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司兼并重组整合矿井地质报告》。通过估算全井田批采的2,2、5、8号煤层累计保有资源/储量31093万t（其中气煤28939万t,长焰煤1709万t,弱粘煤358万t,不粘煤62万t,1/3焦煤25万t,其中蹬空区气煤196万t)o保有资源/储量中111b类探明的经济基础储量11786万t,占全井田总资源/储量的39%；122b类控制的经济基础储量9417万t,lllb+122b资源/储量为21399万t,占全井田总资源/储量的69%；推断的内蕴经济资源量(333)为9694万t；其中蹬空区资源/储量为196万t5.2以往水文地质工作1、2010年12月山西省地质勘查局二一四地质队为山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司施工有ZK4-3水文钻孔，孔深615.80m,终孔于奥陶系中统下马家沟石灰岩含水层，奥陶系钻孔控制106.16m。抽水试验分三次进行：第一次是二叠系下统山西组(含山4号煤层)及其以上含水层；第二次是石炭系太原组含煤岩系含水层即2,2、3、5、8号煤层含水层；第三次奥陶系碳酸盐岩岩溶含水层。2、2011年12月，山西地宝能源有限公司于编制并提交了《山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司矿井水文地质类型划分报告》。报告依据《煤矿防治水规定》对井田内2号煤层经综合评定，水文地质类型划分为中等。5.3以往物探工作2013年9月中国煤炭地质总局特种技术勘探中心在首采区进行物探探测，圈定采空区积水区，地面瞬变电磁勘查工作野外施工历时近40天，完成瞬变电磁法探测面积为4.54km2,采用40mx20m网度（线距40m,点距20m）,采用480mx480m发射线框，共计完成瞬变电磁物理点7472个。其中基本物理点6002个，加密物理点1039个,试验点127个，检测点304个。全测区瞬变电磁物理点甲级率达到85%以上，合格率100%,达到《规范》要求。检测点一致性较好，原始记录清楚、齐全，满足电法资料处理解释的需要。物探结果对已有地质资料进行电法综合解释，初步查明了2号煤层采空区含富水情况，5、8号煤层未发现富水情况，分析了测区的构造含导水情况，进行了小煤窑调查，井田内未发现其它未知小煤窑，所取得的成果可以为矿方下一步防治水工作提供参考。首采区物探结论2#煤层采空区富水区按其富水性分为两个等级：I类富水区（编号以I开头）和H类富水区（编号以II开头），I类富水区富水性强,可靠程度高，II类富水区富水性稍弱，可靠程度次之。综合分析2#煤层存在三个I类富水区（编号分别为IT、I-2和I-3）和两个II类富水区（编号为H-1和H-2）：其中I-1号富水区位于测区南侧L40-40号点至L100-800号点之间的区域，位于原东沟联营煤矿柏山井采空区西北侧，异常区域位于已知采空区内，西侧边界与采空区边界重合，且异常突变界线明显，北侧与已知积水区部分重合，低阻异常范围较已知积水区大，特别是强异常峰值位置较已知积水区南移，该富水区内积水可能性极大，生产过程中应加以重视，积水区面积255477m*1-2号富水区位于测区中南部，位于已知采空区东侧，与该采空区内的已知积水区部分重叠，该富水区富水可能性较强，为煤层采空积水，积水区面积160239m2；1-3号富水区位于测区东南部，异常范围和幅值较大，且位于向斜的轴部，构造部位低，地层富水可能性较大，富水区面积319095m2；II-1号富水区位于测区西侧，该异常区中部有盘区巷道和主斜井穿过，低阻异常幅值中等，推测为巷道开掘引起岩层破碎，富水性增强，不排除为巷道内的金属支护和电磁干扰引起的假异常，在生产过程中应予以核实，其富水区面积174530I!?；II-2号富水区位于测区西北侧，异常范围较大，综合现场实测数据分析，不排除受现场地形条件制约，无法水平布设发射线框所致。北侧测区边界处的东西向的陡崖导致北侧的发射线框水平方向的倾角较大，部分发射线甚至沿陡崖垂布设，对实测数据造成影响，可能引入假异常，因此该富水异常区可靠性较差，但异常区位于煤层的低构造部位，其富水性较南部增加的可能性较大，其富水性有待验证，其富水区面积357880m2。详见图2-3

2.5.4本次参考资料本次采用地质及水文地质资料主要有：（1）2010年12月山西省地质勘查局二一四地质队编制了《山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司兼并重组整合矿井地质报告》。（2）2011年12月，山西地宝能源有限公司于编制《山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司矿井水文地质类型划分报告》。3地质概况1区域地质3.1.1区域地层本井田位于大同煤田的中东部，大同向斜的南东翼。大同煤田出露的地层由老到新有：太古界集宁群，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界侏罗系、白垩系，新生界第三系、第四系详见图3-1及表3-1井田地层简表。

表3-1区域地层简表界系统组厚度(m)新生界Kz第四系Q全新统Q40-15上更新统Q3马兰组Q3M0-25中更新统Q2离石组Q210-15下更新统Q1上新统N2中新统N1上统K2下统K1中统J2泥河湾组Qin0-107上第三系N静乐组N2j0-35汉诺坝组Nlh0-126中生界Mz白垩系K助马堡组K2z0-50左云组Klz0-577侏罗系J云岗组J2y0-260大同组J2d0-264下统J1上统P2永定庄组Jly0-211古生界Pz二叠系P石千峰组P2sh0-102上石盒子组P2s0-398下统P1下石盒子组P1X0-91山西组Pls0-96石炭系C上统C3太原组C3t0-138中统C2本溪组C2b0-64奥陶系0中统02上马家沟组02s0-60下马家沟组02x0-185下统01亮甲山组0110-167冶里组Oly0-55寒武系上统G3凤山组G3f0-109长山组G3ch0-26岗山组G3g0-95中统G2张夏组G2z0-141徐庄组G2x0-101下统G1毛庄组e2m0-57太古界Ar上太古界Ar3集宁群Ar3jn3.1.2区域构造大同煤田位于天山-阴山纬向构造带的南侧，新华夏系第三隆起带上。西邻经向构造带的西石山脉，东与大同盆地接壤，再往东则属于祁吕贺山字型东翼反射弧构造，南为洪涛山，再往南为新华夏系北北东向的宁武向斜。大同向斜、宁武向斜组成一个北东向的“S”型

构造。大同煤田为一开阔的、北东向的向斜构造，向北东倾伏，南东翼倾角一般20-60°,局部直立倒转，北西翼倾角较小，由于受东西向构造的影响，其主干构造线呈北东向（见图3-2）。图构造的影响，其主干构造线呈北东向（见图3-2）。图3-2井田所在煤田构造形态示意图大同煤田在区域构造上有如下特征：北界为天山-阴山纬向构造带最南缘的次级构造山海关-乌兰格尔隆起，东为口泉-鹅毛口断裂及洪涛山山前断裂与汾渭裂陷盆地最北部与大同新生代断陷盆地相毗邻，西受吕梁山支脉西石山山前拗陷盆地控制，南以洪涛山背斜与宁武煤田相隔。大同煤田位于山西隆起北端，为一不对称的向斜构造，向斜轴总体为北东30-35°,煤田东南缘地层倾角较陡，一般为30-35°,东部边缘，局部地层直立倒转，煤田中、西部地层倾角较平缓，大都在10°以下。据煤炭地质总局1986T990年“华北晚古生代聚煤规律”大型科研成果和其它方面提供的新资料表明，燕山运动是大同煤田形成的决定时期。沿东缘发生的口泉-鹅毛口逆推断裂，使煤田以东太古界的上覆地层全部遭受剥蚀，因推覆、挤压，使煤田西、北部平缓上升,遭受剥蚀、侵蚀；侏罗系末期的唐河断裂，使西北部复又快速下沉，并为白垩系巨厚沉积所覆盖；喜山运动再次沿口泉山脉东麓发生强烈断陷，形成大同断陷盆地，并最终造就大同煤田今日之景观。3.2矿井地质3.2.1地层本矿位于大同煤田中东部，井田内多为黄土掩盖，基岩仅出露于沟谷底部，根据以往地质资料，井田内发育地层由老到新为：奥陶系中统下马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组、侏罗系下统永定庄组、中统大同组、第四系中上更新统和全新统。现自下而上叙述如下：(一)奥陶系(0)1、中统下马家沟组（02X）厚层状灰色石灰岩夹少量黄色泥灰岩，有时夹一层约2m的角砾状灰岩，含头足类、腕足类化石，井田内本次勘查施工钻孔ZK4-3揭露奥陶系下马家沟组灰岩106.06m。（二）石炭系（C）1、中统本溪组（C2b）上部为灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩、粉、细砂岩；中部多含1-2层灰岩，其中下层灰岩稳定（KJ厚0.40-6.30m,平均3.13m；下部为灰黑色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、砂岩；底部为铝土质泥岩（G层）和铁质泥岩或鸡窝状铁矿。本组地层内含植物化石及大量抱粉，动物化石有腕足类等。本组厚0-34.14m,平均12.5m。与下伏地层呈平行不整合接触。2、上统太原组（Cst）为本井田主要含煤地层，主要由深灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、海相泥岩、泥灰岩、粉砂岩、灰白色砂岩及煤层组成，含煤2T、2、3、5；5、6、8'>8、9等9层，煤层中夹有薄层高岭岩、炭质泥岩，底部为一中粗粒石英砂岩（K2）,层位稳定，厚1.80-3.50m,平均2.48m。本组含有丰富的植物化石。地层厚83.96T12.52m,平均105.59m,与本溪组呈整合接触。（三）二叠系（P）1、下统山西组（PiS）为井田含煤地层，主要由灰色、深灰色砂质泥岩、中、细粒砂岩组成，上部多含一层灰色铝土质泥岩，下部以黑色砂质泥岩、泥岩与薄层灰白色砂岩为主，井田内一般赋存1-2层不稳定的薄煤层，山4为稳定大部可采煤层。厚2.05-4.27m,平均2.93m。底部为灰白色含砾中、粗粒砂岩（L）,厚度为0.60-8.60m,平均厚2.22m。含大量植物化石，与太原组呈整合接触，本组地层厚31.80-60.40,平均43.52m。2、下统下石盒子组（Pix）上部为灰、黄绿色砂岩、砂质泥岩及薄层灰色铝土泥岩，顶部为紫红色斑块状铝土泥岩，鲍状结构（即桃花泥岩）。下部为灰、黄绿色砂质泥岩、泥岩及灰白色砂岩夹不稳定薄煤层，底部为灰白色胶结坚硬的中粗粒砂岩（KO，厚度为4.50T8.79m,平均为10.92m。与下伏山西组地层呈整合接触。本组厚34.30-51.00m,平均厚43.0m。3、上统上石盒子组（Pzs）上部多为紫红色砂质泥岩、中粒砂岩；中部为紫色、灰绿色粉砂岩、中粒砂岩、砂质泥岩；下部以中粗粒砂岩为主，夹有粉砂岩、砂质泥岩，色相呈黄色、紫色、杂色，易于识别。底部为黄绿色厚层状砂岩（心）,厚度2.00—8.50m,平均4.18m。为下伏下石盒子组地层的分界砂岩。本组地层厚197.74-365.42m,平均厚277.9m,呈零星分布于井田范围内。4、上统石千峰组（Pzsh）:成红色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及薄层泥岩、铝土质泥岩，夹1-2层薄层淡水灰岩；底部为一层灰绿色中、粗粒砂岩，含砾砂岩，层位较稳定，平均厚9.00m,为与上石盒子组分界砂岩(()。本组厚0-81.63m,平均30m,主要分布于井田中西部。(四)侏罗系1、下统永定庄组(JM：灰、灰绿、灰黄及灰紫色等杂色砂岩及薄层状砂质泥岩及灰黑色泥岩、含炭泥岩，底部为含砾粗砂岩(%)・，平均厚10m。与下伏地层为不整合接触。本组厚0-81m,平均厚30m,出露于井田北部、中东部。2、中统大同组(，d)主要分布在井田北部。主要以灰色粉砂岩、细砂岩，灰白色中砂岩组成，含煤情况不清，•钻孔中均未见，推测地堑中可能含有大同组底部煤层。本组厚0-26.0m,平均厚5.0m。与下伏永定庄组整合接触，出露于井田北部、中东部。(五)第四系(Q)1、中、上更新统Q+3)为浅红色、•土黄色亚砂土、亚粘土为主，夹有钙质结核，主要分布于低山丘陵之上及沟谷两侧。•本组地层厚2.15-19.86m,平均厚11.14m左右，与下伏地层为不整合接触，大范围分布于井田内。2、全新统Q)为现代河流沉积物，由亚砂土、砂、卵石组成，主要分部在现代沟谷中，厚OTOm,平均5nl左右。3.2.2构造本井田位于大同煤田中东部左云南勘查区东部，大地构造位置属大同向斜的中东部。本井田总体构造形态主要为向西北倾斜的宽缓背向斜构造，背向斜轴部均呈NW向，形态为一波浪形。两翼地层倾角平缓，一般为『5。。根据左云南勘探资料井田内在东北部发育3条正断层，井田局部构造格局受Fl、F2断层控制形成地堑，其特征是:井田北部由断层F1与F2形成走向NW向条形地堑宽约700m,长约3000m。详述如下：S1背斜：分布在井田北部，轴向N25°W,井田内延伸长度约5000m。S2向斜：分布在井田北部，轴向N35°W,井田内延伸长度约1700m。S3背斜：分布在井田北部，轴向N55°W,井田内延伸长度约1200m。见表3-2。表3-2背向斜特征表编号背向斜轴向井田内延伸长度m控制备注s1背斜N25°W5000底板控制向斜N35°W1700底板控制S3背斜N55°W1200底板控制件断层：分布在井田北部，走向N50°W,倾向NE,倾角70°,落差0-30m,井田内延伸长度约2950m。F2断层：分布在井田北部，走向N50°W,倾向SW,倾角75落差80m,井田内延伸长度约3950m。

F3断层：分布在井田北部，走向N30°W,倾向SW,倾角70°,落差15-80m,井田内延伸长度约2350m。见表3-3。表3-3断层特征表编号走向倾向倾角延伸长度断距（m）备注FiN55°WNE70°2950mH=0-30m根据左云南普查地质报告F2N50°WSW75°3950mH=80m根据左云南普查地质报告f3N30°Wsw70°2350H=15-80m根据左云南普查地质报告综上所述，井田内地层平缓，断层发育，但对矿井先期开采地段生产影响不大，因此先期开采地段构造复杂程度为简单类型。详见图3-3井田构造刚要图。图3-3井田构造纲要图3.2.3岩浆岩井田内未发现岩浆岩。一、含煤性本井田含煤地层为二叠系下统山西组及石炭系上统太原组。山西组含煤地层厚31.80-60.40m,平均43.52m,含煤1层,山4号煤层，平均煤厚2.17m,可采含煤系数5.0虬太原组含煤地层厚83.96-112.52m,平均105.59m,由上而下含可采煤层2'、2、3、5、8、号，共计5层煤，总厚19.88m,可采含煤系数为18.8%o二、可采煤层本井田可采煤层有山4、2-1>2、3、5、8号煤层（见表3-4）。表3-4 井田内可采煤层特征表一层称一煨幻煤层厚度最小-最大平均层间距最小-最大岩性层构煤结-夹肝可采性稳定性顶板底板平均山40-4.525.10-23.53炭质泥lLi石泥岩砂质泥岩细砂岩简单-复杂0-4部采大可稳定砂质泥岩中砂岩2.172,0・58-4.292.246.231.37-4.48泥岩砂质泥岩粉砂岩细砂岩炭质泥岩泥岩砂质泥岩简单-复杂0-5部采大川稳定2.720.59-3.7021.05-9.67炭质泥岩泥岩砂质泥石炭质泥岩泥岩砂质泥岩简单-复杂0-7区采全可稳定4.732.5326.63-37.9934.2320.06-38.4329.9131.00-4.00炭质泥岩泥岩砂质泥石泥岩砂质泥岩简单0-2全区可采稳定2.5450.40-12.305.99泥岩砂质泥石粉砂岩细砂岩炭质泥岩泥岩砂质泥岩粉砂岩细砂岩简单一夏柴0-9部采大可稳定8L10-6.944.38泥岩砂质泥石炭质泥岩泥岩砂质泥岩粉砂岩较简单0-4区采全可稳定1、山4煤层:位于山西组下部，上距下石盒子底部K”砂岩27.00-45.30m,平均34.89m,为大部可采煤层。山4号煤层厚度0-4.52m,平均2.17m,煤层结构简单-复杂，含夹肝0-4层，属稳定大部可采煤层，顶板为砂质泥岩及粉砂岩，•有时相变为中粗砂岩，底板为砂质泥岩。在井田中东部钻孔ZK5-1尖灭、钻孔XI可采厚度仅为0.57m；在井田中西部钻孔ZK2-1可采厚度仅为0.22m。井田内该煤层未动用。2、2T煤层:位于山西组底部匕砂岩下0-2.00m,有时L砂岩直接覆盖于2-煤层之上，为大部可采煤层。2T煤层厚度0.58-4.29m,平均厚2.24m,煤层结构简单-复杂，含0-5层夹肝，其顶板为炭质泥岩及砂质泥岩,有时为中砂岩，底板为高岭质泥岩及砂质泥岩。在井田南部钻孔ZK4-3煤层可米厚度仅为0.58m,为稳定的大部可米煤层。井田内该煤层未动用。3、2号煤层：位于2T煤层下1.37-4.48m,平均2.72m,层间距稳定，多为3-5m,煤厚1.05-9.67m,平均厚4.73m,全井田赋存稳定并全区可采，结构简单-复杂，含0-7层夹肝，其顶板为泥岩、高岭质泥岩、细砂岩，底板为砂质泥岩及高岭泥岩。在井田西南边角钻孔1901、1902、BK-2出现上分层；在井田东北钻孔鹅303、鹅338、鹅339附近与3号煤层合并为一层，为本井田稳定全区可采煤层。以往在井田南部形成小范围采空区。4、3号煤层：位于2号煤层下0.59-3.70m,平均2.53m。•煤厚1.00-4.00m,平均2.54m。全井田赋存并全区可采，属稳定煤层，结构简单，含夹肝0-2层，顶板为细砂岩及高岭质泥岩，底板为粉砂岩。井田内该煤层未动用。5、5号煤层位于3号煤下26.63-37.99m,平均34.23m。煤厚0.40-12.30m,平均5.99m,为大部可采煤层，结构简单-复杂，含夹肝0-9层，平均5层，其岩性多为炭质泥岩及高岭质泥岩，顶板为粗砂岩及砂砾岩,底板为粉砂岩及砂质泥岩。在井田中南部钻孔ZK4-2煤层可采厚度仅为0.40m,为全区稳定的大部可米煤层。井田内该煤层未动用。6、8号煤层：位于5号煤层下20.06-38.43m,平均29.91m。煤厚1.10-6.94m,平均4.38m,全井田赋存并可采，结构较简单，有时含0-4层夹肝。顶板为砂质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。为全区稳定可采煤层，井田内该煤层未动用。4区域水文地质条件区域水文地质单元区域地表河流区内神头泉为雁北著名岩溶大泉。位于朔州市东北神头镇一带。出露于洪涛山前源子河两岸及河谷中，为桑干河主要源头。该泉多年平均流量为7.84n?/s,(1958—1984),泉水流量不断减少，1990年平均流量为4.5m3/so泉水位标高1058.99—1063.40m。从气候上来看，高原地带为半干燥的大陆性气候，年降水量很小,蒸发量大于降水量的四倍，这就造成了大气降水不能大量补给地下水之先天条件。井田内的河流除雨季水量较大之外，常年流水很小，只有在雨季及洪水期，大气降水补给河流。但因河流坡度较大，水流速度很快，也影响了地表径流的下渗。(见图4-1神头泉域图)

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―图4-1井田与神头泉域位置关系图4.1.2水文地质单元划分大同煤田位于大同盆地之西，介于口泉山脉、牛心山脉之间，煤田东南边缘地层倾角较陡，地形及构造较为复杂；西北部宽广，地层平缓，构造简单，断层稀疏。煤田基本呈一北东-南西向的不对称宽缓向斜构造，四周为强烈上升的中高山地形，煤田内部呈低山丘陵地貌，沟谷较为发育，一般相对高差200m—300m。大同矿区地下水资源贫乏，大量的勘探资料表明，除第四系冲洪积层及基岩风化壳含水层富水性相对较好外，下覆中生界、古生界地层的岩石固结坚实，裂隙、岩溶不甚发育，岩石一般不含水或含水微弱。地表水主要为口泉河、十里河河水。地下水补给主要以大气降水补给为主，在口泉河、十里河河谷地段，地表水可以补给地下水。由于大同矿区地表径流条件较好，一般不利于降水入渗，地下水排泄以蒸发和矿井排水为主，随着矿井多年来的大规模开采，地下水原有动态平衡遭受破坏，地下水位普遍下降，岩石的含水性大大减弱，煤田内大量井泉干涸现象就是最好的佐证。总体来说，大同煤田属水文地质条件简单地区。大同煤田含水层根据不同岩层含水特性以及它的组合关系的差异可划分为碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组、碎屑岩裂隙含水层组、风化裂隙含水层、松散岩孔隙含水层组四种类型。按照《中国北方主要煤矿区水文地质图集》的划分，本区属于神头岩溶水系统，泉口标高1044To53m,神头泉多年平均流量6.74m7s(1956-2003),20世纪80年代以来由于降水量等自然因素及人类活动的影响，泉水实测流量已由1956-1979年平均7.96m7s减少为1980-2003年平均流量5.52m7so泉水温度13T5C,水化学类型重碳酸盐硫酸盐型，矿化度285—360mg/L。神头泉位于山西省朔州城区神头镇，大同盆地北部的神头、司马泊、新磨一带，沿桑干河支流源子河河道及两岸出露，分布面积约5"2,大小泉眼100余处，呈散流排泄，水位高程1052-1065m,地面高程1044To53m,为构造上升泉，主要由神头泉组、司马泊泉组,河道泉组3个泉组组成。泉域东北部以源河与十里河、苍头河分水岭为界；西北部应以a地层出露线为界；最北部以三层洞泉断层为界,而三层洞泉已不属本泉域；西部以人马山-虎头山-利民堡一线的背斜轴为界；沿线出露出0「巳地层，西南边界在八角-神池以西；西部为老牛湾及天桥泉域；东东部及东北部以大同断陷盆地的边缘为界；其中东北部由于云岗-平鲁向斜东翘起，老地层出露而成隔水边界，只有东南角形成透水边界。4.2区域含水层特征大同煤田含水层根据不同岩层含水特性以及它的组合关系的差异可划分为：碳酸岩岩溶裂隙含水层组、碎屑岩裂隙含水层组、松散岩孔隙含水层组三种类型。本区内主要含水层如下：一、寒武-奥陶系灰岩，全层厚52()-814m,自下而上为薄层紫红色，灰绿色粉砂岩，砂质页岩，浅灰，紫红色竹叶状灰岩，酗状灰岩,厚层状灰岩，白云质结晶灰岩及块状灰岩，质地坚硬，灰岩顶板、底板均有一层良好的隔水岩组。据几个水文孔揭露灰岩厚度45.63-309.61m,含水层厚度0-40m,裂隙多被方解石脉充填，溶洞少，水位标高1050-1300m,含水量多取决于裂隙，溶洞的发育强度,钻孔抽水试验单位涌水量0.000009-0.70L/s.m,渗透系数0.0008-8m/d,富水性弱,局部达中等。作为岩溶水盆地主体构造的云岗-平鲁向斜，走向北东，为一宽缓的向斜构造向斜轴部位于泉域中心地带，向斜两翼寒武奥陶系石灰岩区域为补给区，奥陶系灰岩出露于大同煤田的西部和东部，面积236km2。直接受大气降水的补给，补给量有限，主要补给源来自北部玄武岩裂隙水，通过断层侧向补给灰岩含水层。轴部石炭二叠系砂页岩分布区是径流区。神头泉为主要排泄点，奥陶系灰岩与盆地第四系接触，而成为另一个透水排泄口。而十里河，口泉河鹅毛口河及小峪河等河流出口处灰岩水位最低为排泄区。即奥灰水向东、向南径流，水力坡度0.003-0.01o二、石炭系本溪组、太原组、二叠系山西组，石盒子组等地层，岩性为由粗碎屑岩组成的含水层和砂质泥岩、泥岩，细碎屑组成的相对隔水岩组组成。单位涌水量0.000004-0.02L/s.m,渗透系数0.44m/d,富水性较弱。三、不同时代风化壳潜水，各时代地层，凡地表下30-90ni之间，裂隙较发育地段富水性弱，河谷两岸与冲积层潜水于地表水有水力联系，富水性强，单位涌水量0.003-1.39L/s.m,渗透系数0.062-7.48m/do四、第四系冲积层：位于河谷两岸一、二级堆积阶地及河漫滩，厚度0.62-11.31m,岩性为砂土与砾岩，单位涌水量1.21-9.47L/s.m,渗透系数5-224m/d,富水性强。3区域地下水补、径、排条件神头泉域水文地质单元地下水分为岩溶裂隙水，砂岩裂隙水和孔隙水三类；它们具有不同的赋存条件。单元地下水的补给为大气补给,并经地下径流向东南部神头泉域集中，并以泉水形式排出地表；砂岩裂隙水为裸露区的砂岩体大气降水直接补给或个别地段岩溶水通过断层导水补给砂岩裂隙水，砂岩裂隙水除地表冲沟砂岩出露地段以下降泉形式排泄外，煤矿开采中以巷道淋水形式排泄，但水量极小；大气降水是第四系孔隙的直接补给源，水量一般，以部分井、泉形式被开采利用。（一）松散岩类孔隙水补给、径流与排泄条件区域内松散岩类孔隙地下水的补给来源有垂向补给为主。垂向补给以大气降水入渗及地表水的渗漏为主，地下水径流方向与地形坡降基本一致，自上游向下游，由地表水分水岭向周边谷地排入地表水体。（二）碎屑岩类裂隙水补给、径流与排泄条件地下水的补给来源及补给方式与含水层的出露条件和埋藏条件有关。在基岩裸露区，可直接接受大气降水和地表水的入渗补给；在隐伏区，主要接受上覆松散层孔隙水的下渗越流补给。该类地下水层次繁多，裂隙不发育，地下水径流滞缓、补、蓄条件差，受构造控制，其径流途径总体上受地势、水系控制，除矿井排水及工农业开采外，最终以泉的形式排泄于河谷（沟谷）或以潜流形式排出区外。（三）岩溶裂隙地下水补给、径流与排泄条件该类地下水以大气降水入渗补给为主，其次是地表水渗漏补给。石炭系太原组所夹几层生物碎屑灰岩（LI—L5）,赋存裂隙（岩溶不发育）潜水一承压水。由于出露宽度与面积不大。由于地形条件复杂,加之出露面积有限，尤其相对深埋区而言，上覆有厚的隔水岩组，岩溶裂隙一般不发育。不利于大气降水的入渗和地表水的渗漏补给，富水性一般较差，仅在构造发育地段或有导水断层的沟通情况下，富水程度稍强。4区域主要隔水岩组一、本溪组和太原组底部隔水岩组本层主要由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩和煤层组成，厚度一般达数米、较稳定，岩石致密，隔水性良好。系奥陶系中统岩溶水与石炭系上统太原组砂岩裂隙水间的隔水岩组。二、石炭系和二叠系砂岩裂隙含水层间的隔水岩组该隔水岩组为泥岩、含铝质泥岩、砂质泥岩和煤层组成。夹在各层砂岩裂隙含水层之间构成平行复合结构，厚度为数米至数十米，起层间隔水岩组作用。煤层采空后，因顶板裂隙发育，其隔水性变差，各含水层及其与地表水之间可相互沟通。井田水文地质条件矿区属属于海河流域桑干河水系，距离最近的河流为井田南部大峪河。井田内无常年性河流，仅有两条较大沟谷，即新道沟、沙沟湾,都属于季节性沟谷，平时基本无水，雨季时有短暂洪水流过。井田内各含水层的补给来源主要为大气降水。各含水层均沿裂隙、岩溶向深部迳流或以泉式形式排泄。井田内地形相对高差376.2m,地表迳流较快，不易积水。含水层及其特征据以往勘探施工的ZK4-3水文钻孔，对山西组及其以上含水层、太原组含水层和奥陶系岩溶水分别做了抽水试验，同时对井田内泉井都做了调查，这些资料的获得，为评价井田水文地质条件提供了可靠依据。井田内含水岩组自下而上分述如下：1、奥陶系下马家沟组石灰岩岩溶裂隙含水层根据施工水文孔ZK4-3揭露，含水层岩性主要以石灰岩、白云质灰岩为主，含水层厚度约80mo施工过程中在583m处漏水，岩性破碎。岩溶裂隙发育不均，单位涌水量0.7624L/s.m,影响半径9.58m,渗透系数0.5968m/d,矿化度0.44g/L,水质类型HCO^—Ca・Mg,富水性中等。实测水文孔水位标高为1137.47m。本次收集井田西南部簸箕掌煤矿一个个水文孔资料如下：簸箕掌煤矿为本井田南部相邻煤矿，该井田内ZK4-5号水文孔开孔标高1367.02m,对本组含水岩组进行了抽水试验，其中试验段深度553.22m,静水位埋深266.82m,静止水位标高1099.22m,抽水试验得出该孔单位涌水量1.406L/s.m,渗透系数1.906m/d,属强富水性含水层。根据上述水文孔资料，综合区域资料推测本井田奥灰水水位在1110-1190m之间，奥灰水位流向北东向南西径流，奥灰水位标高高于所有煤层底板标高，井田内可采煤层均属奥灰水带压开采煤层。图5-1水文孔及奥灰水位略图2、石炭系上统太原组碎屑类岩溶裂隙含水层含水层主要是太原组的中-粗粒砂岩，根据钻孔揭露，含水层厚度约8.3m.,岩芯较完整，裂隙不发育，富水性弱，单位涌水量0.000443L/s.m,影响半径14.06m,渗透系数0.001854m/d,矿化度0.66g/L,水质类型HC03・Cl-K+Nao3、二叠系下统山西组碎屑岩类裂隙含水层根据水文钻孔揭露，含水层主要是中-细粒砂岩，厚度约为14m。埋藏较深岩层裂隙不发育，含水性弱，单位涌水量0.00024L/s.m,影响半径15.05m,渗透系数0.000424m/d,矿化度1.45g/L,水质类型HC03-C1—Na。4、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层根据水文钻孔揭露，含水层岩性主要为中、细砂岩，岩石胶结致密，厚度约为20.35m。裂隙不发育，单位涌水量0.00131L/s.m,影响半径15.05m,渗透系数0.000424m/d,含水性极弱，水质类型为HC03—Ca・Mg型水，矿化度0.2—0.3g水,为值7.5。5、二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层浅部岩层风化裂隙发育，地形较高处地层大多导水不含水。在地势低洼处有风化壳水会汇集，单位涌水量0.1—0.6L/S.m,富水性中等。深部地层岩石胶结较为致密，裂隙不发育，单位涌水量0.0013L/s.m,影响半径15.05m,渗透系数0.000424m/d,含水性极弱，水质类型为HC03—Ca-Mg型水，矿化度VO.5g/L,PH值7.5—7.7。6、第四系上更新统松散岩类孔隙含水层含水层主要是底部卵石混合土层即砂质粘土层及基岩强风化碎屑岩层，厚度OTOm。在出露较高地区，连续性差，很少有泉水形成,富水性极弱。在河谷区松散孔隙含水层连续好，透水性强，埋深浅，水位波动变化较大。单位涌水量约为L21L/s.m,其含水层主要接受大气降水补给，向沟谷区下游排泄。为周边居民主要生活用水来源。2井田隔水岩组井田内各含水层之间都有良好的隔水岩组，当其完整性，连续性未被破坏时，完全可以隔离上下含水层之间的水力联系。区内各含水层之间基本上都有隔水岩组相间，主要隔水岩组如下：1、石炭系本溪组隔水岩组主要由泥岩、铝土质泥岩、砂质泥岩等组成，裂隙不发育，透水性差，为煤系地层良好的隔水岩组，隔水底板隔断了其上部含水层与下伏奥陶系岩溶含水层之间的水力联系。2、石炭系太原组上段隔水岩组组由“砂岩底至K3砂岩底部之间的泥岩、粉砂岩组成，呈层状分布，若无构造沟通或遭受破坏，为上、下组煤层的隔水岩组。5.3井田地下水的补、径、排条件1、岩溶水本井田深层岩溶水属神头泉水文地质单元，大气降水和地表水通过灰岩裸露区垂直补给是其主要的补给方式。另外其它含水层的地下水通过断层、裂隙等构造通道向深部补给，也是岩溶地下水的补给来源之一。岩溶地下水接受补给后，由南西向北东，最终于神头泉等泉群排泄，近年来人工开采也成为岩溶地下水的排泄方式之一。2、裂隙水石炭系和二叠系砂岩裂隙水，在接受裸露区大气降水补给和上覆松散层的入渗补给后，顺岩层倾斜方向运动。现采煤矿矿坑排水和民井开采也是其排泄方式之一。3、孔隙水松散岩类孔隙水，主要接受大气降水的垂直入渗补给和基岩裂隙水的侧向补给，地下水流向和地表水基本一致。排泄方式主要是蒸发排泄和人工开采。5.4底板承压含水层充水分析5.4.1煤层底板承压含水层煤系地层底板主要承压含水层为奥灰水为奥陶系下马家沟组灰岩含水层，根据井田内及井田周边水文孔结合区域资料，该含水层水位标高在井田内介于1110〜1190m左右，奥灰水位标高高于所有煤层底板标高，井田内可采煤层均属奥灰水带压开采煤层，因此碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层水对井田内所有批采煤层开采均有影响。根据井田内水文孔ZK4-3揭露，含水层岩性主要以石灰岩、白云质灰岩为主，单位涌水量0.7624L/s.m,渗透系数0.5968m/d,矿化度0.44g/L,富水性中等。因此煤层底板承压含水层为矿井主要充水水源之一。4.2构造及封闭不良的钻孔.断层破碎带根据左云南勘探资料在井田东北部发现3条断层，其特征如下：E断层：分布在井田北部，走向N50°W,倾向NE,倾角70°,落差0-30m,井田内延伸长度约2950m。F2断层：分布在井田北部，走向N50°W,倾向SW,倾角75°,落差80m,井田内延伸长度约3950m。F3断层：分布在井田北部，走向N30°W,倾向SW,倾角70°,落差15-80m,井田内延伸长度约2350m。断层势必成为地下水和地表水的导水通道，尤其是在地堑构造位置，煤层底板低于岩溶水水位标高60-260m,一旦断层形成导水通道,就会使地表水或岩溶水涌入矿井，造成危害，因此一定要加强对断层的发现和研究。在发现的断层两侧，及陷落柱周围必须要留足保安煤墙，以防断层导水，造成危害。.封闭不良的钻孔封闭不良钻孔是一种人为造成的垂向导水通道，该类导水通道隐蔽性强，很可能会造成垂向多个含水层的贯通，当采矿活动接近或者揭露时，可能会造成突水事故。它可能使其周边区域含水层富水性增强，造成矿井涌水量增大；也有可能直接导通含水层水，形成含水层水进入矿井的充水通道。封闭不良钻孔及关闭不实的井口可能导通多个含水层，若发生突水，起初水量大，且会有比较稳定的补给量。据《山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司兼并重组整合矿井地质报告》，本次所利用钻孔均按规范要求进行了水泥封孔工作，封孔按封孔设计施工分三段进行。第一段由孔底至最上一层可采煤层（山4号煤层）之上150nl用水泥砂浆封孔，封闭材料水泥、砂、水按1：1：0.7比例用钻具注入。第二段由孔口下5m至第一层可采煤上150m,用黄泥钻机注入封闭。第三段孔口下5m至孔口为水泥砂浆封闭，孔口埋设标桩，符合设计要求，封孔质量均合格。但不排除矿山开采后，矿山压力重新分布，破坏各钻孔及井筒的封孔质量，应防备封闭不良的钻孔、水井及井筒构成导水通道，开采时要确认各钻孔的封闭情况,留足保护煤柱。6底板隔水性能分析与带压开采安全性评价井田面临最大的问题是各煤层奥灰带压开采，井田能否实现带压安全开采，决定于本区的水文地质条件、构造条件、隔水岩柱厚度及其隔水、抗水性能。在底板隔水岩柱薄弱的地带或断裂、陷落柱等构造破碎带，存在着岩溶水突破相对隔水岩组溃入矿井的可能性。主要目的为：确定主采煤层的直接充水含水层、水害含水层等；分析煤层底板岩性及岩性组合，评价其保护性能；计算突水系数并确定临界突水系数；评价主采煤层的安全性，进行安全分区。本井田可采煤层自上而下为山4、2\2、3、5、8号煤层，所以针对各可采煤层进行带压分区。煤层地板隔水岩组特征矿井水文地质概化模型通过对山西煤炭运销集团帽帽山煤业有限责任公司井田地质及水文地质条件的分析，矿井水文地质概化模型见图6-1。

6.1.2煤层底板隔水岩组厚度及分布特征1、隔水岩组厚度根据各煤层隔水岩柱厚度、空间分布规律、岩性组合特征及隔水岩柱的力学性质，对井田内煤层底板隔水岩组进行分析。煤层底板隔水岩组的厚度是决定于地层沉积时的古地理环境及后期地质构造运动的改造，判断隔水岩柱的厚度钻孔是最好的资料。本次收集井田内的6个钻孔资料，钻孔终孔于奥陶系中统马家沟组，分别为ZK2-3、ZK3-1>ZK3