九矿地质类型划分报告

济源煤业有限责任公司九矿地质类型划分报告编制：韩东鸣审核：高利波编制时间：2015年4月编制单位：济煤煤业有限责任公司九矿目录 TOC\o"1-2"\h\z\u1绪论 III类瓦斯矿井。5水文地质5.1含水层和隔水层分布规律和特征5.1.1含水层分布规律和特征根据岩性及富水性，井田内自上而下含水层主要有第四系孔隙含水层、二叠系砂岩孔隙裂隙含水层、石炭系灰岩岩溶裂隙含水层及断层水。1、第四系砂砾石孔隙水含水层·m。为本区二1煤层的顶板的间接含水层。2、二叠系砂岩孔（裂）隙水含水层·m，渗透系数为0.02399m/d。该含水层为本区二1煤层的顶板的直接充水含水层。根据矿井排水量调查，其顶板砂岩孔（裂）隙水多以雨滴式和串珠式渗入巷道。3、石炭系太原组L8灰岩岩溶裂隙含水层··m。该含水层是本区二1煤的底板直接充水含水层。由于煤层与含水层之间约20m的泥岩和砂质泥岩的阻隔，该含水层对本区二1煤开采影响不大。4、奥陶系岩溶裂隙含水层根据河南省济源煤业有限责任公司一矿资料：奥灰含水层天然水位标高+158.25m。1981年苗庄、懂庄、崔庄等农村打两眼O2灰岩吃水井，井深483m，抽水试验水井涌水量为50m³/h。该含水层富水性强，虽然该层距二1煤层较远，对开采二1煤层影响较小，但该矿北部井田边界谭庄大断层及破碎带附近，应留足防水煤柱，以防该含水层高压水突出。5、断层水矿区北部边缘为谭庄断层，该断层同蟒河连通。若断层导水性良好，可能有较大的水量通过构造补给矿坑，对本区二1煤的开采影响较大，应引起足够的重视。5.1.2隔水层特征1、煤层顶板隔水层·m。岩石含水微弱，是煤层顶板水的良好隔水层。2、煤层底板隔水层煤层底板至L8灰岩含水层之间为厚约20m的泥岩和砂质泥岩，岩石裂隙不发育，含水微弱。区内开采煤层的运输大巷均布置在该段岩层上，是本区煤层底板水的隔水层。4.2.4地下水补给、径流与排泄条件区内地下水的补给途径主要来自于大气降水的渗透补给，次为引沁济蟒渠水的漏水下渗补给。地下水大部分通过第四系含水层向济源盆地径流，排泄，少量向下补给二叠系砂岩水和风化带裂隙水，多沿岩层层面和构造裂隙径流，并通过矿井抽水排泄。5.2充水因素分析、煤矿及周边老空区分布状况1、奥陶系灰岩水奥陶系石灰岩含水层，厚度580m，为底板承压水，该含水层富水性强，虽然该层距二1煤层较远，对开采二1煤层影响较小，但该矿北部井田边界谭庄大断层及破碎带附近，应留足防水煤柱，以防该含水层高压水突出。2、石炭系太原组L8灰岩岩溶裂隙水··m，目前水位标高为+161m左右。据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》提供的公式，分析底板L8灰岩含水层突水的可能性，计算公式：P＝Ts（M-Cp）式中：P——安全水压MPaM——隔水层厚度20mTs——Cp——煤层开采后底板破坏扰动深度，根据济源煤业有限责任公司生产矿井经验，设计取4m。即L8灰岩至二1煤底板之间的20m隔水层能抗住0.96～2.4MPa的水压。本矿L8灰水水位标高为+161m左右，本矿开采范围内最深部-175m处的L8灰水压为3.36MPa，大于0.96MPa，大于2.4Mpa。即该含水层对二1煤开采有着直接的影响，开拓时要引起高度注意，以防止底板突水。2）、二1煤层顶板砂岩裂隙承压水顶板砂岩裂隙·m，渗透系数为0.02399m/d。形成的导水裂缝带高度约44m（计算过程详见下段），二1煤层开采后形成的导水裂缝将破坏煤层顶板隔水层，并导通煤层顶板砂岩裂隙含水层。在矿井生产过程中，顶板砂岩裂隙承压水多以顶板淋水的方式涌入到矿坑，构成顶板直接充水水源。3）、大气降雨与第四系砂砾石层孔隙潜水第四系冲积层含水层主要为卵石、砾石组成，厚度20～55m，主要靠大气降雨补给，水量丰富。本矿二1煤层埋藏较浅，第四系潜水下距二1煤层较近，根据矿方提供资料，设计开采范围内二1煤层埋藏深度在+120m～-175m，开采厚度在平均5.29m。根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，采用全部冒落法开采时，冒落带和导水裂缝带最大高度计算如下：冒落带最大高度Hm式中，ΣM——煤层累计采厚。导水裂缝带高度HL式中，ΣM——煤层累计采厚，5.29m。经计算：冒落带最大高度：Hm=14m导水裂缝带最大高度：HL=44m开采形成的导水裂缝带最大高度约44m，煤层埋深取最小值160m，二1煤层开采形成的导水裂缝带上界面距第四系砂砾石含水层下界面之间的最小距离约78m。分析可知，当煤层开采厚度在5.29m时，开采形成的导水裂缝带将不会到达第四系含水层，但矿区北部的潭庄正断层落差大，导水性强，有可能导通第四系含水层与煤层之间的水力联系。因此，本矿要加强对北部断层带附近地表裂缝的观察，对地表裂缝要及时进行充填和进行防渗处理，防止地表水通过裂缝与断层破碎带渗入到矿坑。4）、断裂构造水本井田内主要的断裂构造为井田北部的潭庄正断层，该断层走向88度～268度，区内出露长度4km，倾向南，倾角70～80度，为井田北部自然边界。断层北盘由寒武系、奥陶系地层组成，南盘由山前第四系黄土堆积物及石炭系、二叠系地层组成，地表断层清楚，断距约400m。为一北盘上升、南盘下降的高角度正断层。据区域资料，该断层导水性强，局部区域使二1煤层直接与奥陶系强含水层接触，给二1煤层的顶、底板含水层充水和补给提供直接的作用，在其附近开采会导通奥陶系灰岩水，因此在断层附近开采，要留足防水煤柱。5）、老窑、老空水该区二1煤层开采时间较长，本矿属于资源整合矿井，矿区内老窑较多，这些老窑位置、开采深度、开采范围及停采时间等都已经查明，推测部分区域可能积存有老窑老空水，尤其是顶板老空水，当顶板冒落时，破碎带与二1煤层顶板相沟通时，将会危及矿井安全生产。6）、井筒淋漓水由于井筒揭露并沟通了煤层顶板各含水层，使之相互间产生了水力联系，构成了未来矿井开采对矿井充水的人为通道。井筒虽都进行过泥浆护壁，但在生产中，当回采落顶后冒落破裂与井筒沟通时，井筒即将为泄水通道向矿井涌水。故本矿在生产中，井筒将会是二1煤层充水通道之一，特别是原小矿的报废井筒在开采过程中要时时观测。5.2.2煤矿及周边老空区分布状况1）矿井周边老窑分布本区小窑开采历史悠久，在西起克井村，东至大社以东沿煤层露头一带，经中南煤田地质局一二五队1957年和1958年二年度调查计有小窑191个，开采深度为50～80m，所采多为大煤层，部分为中格煤层。1951年在大社村252号小窑进行扩建生产，1953年3月因排水设备简陋，被水淹没而停采，1953年10月济源县政府在克井与原昌村之间恢复小窑，并扩建成年产10万吨小型生产矿井，1954年4月投入生产，同年8月因矿井东部小窑积水倾泄，由南而北淹没全区，迫使停止生产进行排水疏干等措施，直至1954年11月方恢复生产。老窑调查：矿区老窑调查先后进行过三次，在1985年地质补充勘探中，调查老窑116个，这是仅能放在图上的（测出坐标的）。由于老窑过于密集，有时选择其中的一个为代表，如按井口计算达600多个，多分布于克井、石河、大社一线。凡探过的地区，沿走向多呈长条形塌陷区，老窑多采第五层煤，其采掘范围一般沿走向100m左右，沿倾向50m～60m左右,井筒一般都在20m～30m左右.采掘过程中，用油灯照明，但未发生瓦斯爆炸的事故，可见瓦斯含量很小，老窑一般都有积水，济源煤矿在克井老矿开采时，（五四年八月），因矿井东部老窑积水倾泄，淹没了矿井，直到同年十一月才恢复生产。二矿井田和一矿井田的露头部分，均有老窑采空区，其积水对今后的开发仍是一个威胁，所以在生产过程中应进行探放水，确保安全生产。2）、矿井老空区分布情况（1）、15采区位于矿区南部，采空区形成时间：1979年5月—1991年8月，采空区面积：m2，采煤单位是原老二号井。根据我矿m；m2；m2；m2；m2；m2；m2；m2；m2；（2）、11采区位于矿区北部，在矿井西部和济源煤业公司六矿交接处，有两条老空废弃巷道，此巷道为原济源煤矿二号井五下山两条下山岩巷，在巷道下山底部掘有水仓。原二号井五下山掘成后而未投入使用即作废，变为废弃巷道。在五下山中部往东有一条废巷，东西方向和原二号井四下山贯通。此巷为两条下山之间轨道运输巷，掘进在煤巷底板之中，为岩巷，现我矿已揭露将此巷积水引出至井底水仓，约为35m3/h左右。11采区11011工作面，我矿2012年11月至2013年7月在此采煤，采用综采放顶煤工艺，采空区面积约0.135km2，无积水。12采区12011工作面，我矿2009年2月至2010年5月在此采煤，采用炮采工艺，采空区面积为0.0243km2，回采时有约10m3/h左右顶板水，可能会存在少量积水。我矿采空区的积水状况清楚，均按要求标绘在采掘工程平面图和充水性图上，并建立有相关资料台账。5.3矿井涌水量构成，主要突水点位置、突水量及处理5.3.1矿井涌水量构成为了及时掌握矿井涌水量的动态变化，对矿井水文观测站采取了定期的观测方法，每站每月观测三次，但在特殊情况和遇有新突水点时，要加密观测次数。观测方法主要采用浮标法。矿井涌水量观测站共设了3处，即：副井底水仓通道（1号观测站）、轨道下山一联巷（2号观测站）、下山采区水仓通道（3号观测站）。观测方法主要采用浮标法，结合泵房排水记录综合确定矿井、采区的当月涌水量。目前矿井正常涌水量100m3/h，最大涌水量130m3/h。涌水量的构成主要有本矿井地表大气降水的渗入、顶板砂岩水及底板灰岩水。详见表5-1涌水量统计表表5-1矿井历年涌水量统计表时间时间时间2012年总水量（m3/h）2013年总水量（m3/h）2014年总水量（m3/h）11110622233344455566677788288120999101010117811105111251212125.3.2矿井主要突水点位置、突水量及处理情况矿井内分布着原二号井巷道，其空间分布、积水标高等已查清，其五下山位于我矿矿区西部边界，经皮带下山揭露，巷道内有积水，约35m3/h，至今仍在流水。我矿已通过疏、排将其排出地面。12051工作面回采时造成顶板破碎，出现顶板渗水约15m3/h，现已通过架设排水管路排至井底水仓。11001工作面回采时造成顶板破碎，出现顶板渗水约10m3/h，现已通过架设排水管路排至下山水仓。九矿井下水害水源主要为顶板水、底板水、老空水和断层水，根据历年观测及工作面掘经验知道，顶底板裂隙水对矿井安全生产影响程度小。老空水是九矿水害防治工作的重点，矿井今后必须加强探放水工作，严格按照“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，确保矿井安全生产。依据2009年新颁布的《煤矿防治水规定》矿井水文地质类型划分方法：九矿井下主要含水层为冲积层含水层，大煤顶板砂岩含水层、石炭系灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层等几个含水层，奥陶系含水层富水性比较强，但距大煤底板平均80米以上，采掘活动不会对含水层造成破坏。石炭系含水层具有高水头小水量的特点，不会对采掘造成影响。第三系、第四系冲积层含水层和顶板砂岩含水层富水性强，但水量不大，对采掘无大的影响，值得注意的是将来随着采煤工作面投产，采空区面积增大，顶板各隔水层遭到破坏，含水层之间形成一定的水力联系，计税范围也会增大，并具有一定的补给水源。根据《煤矿防治水》矿井水文地质类型划分规定，矿井水文地质类型为简单。九矿周边分布的煤矿有济煤七矿、济煤六矿、鹤济磨庄矿。济煤六矿、济煤七矿为公司所属矿井，各项技术资料齐全，回采范围位置及少量老空积水清楚，会对九矿采掘造成一定影响。克井磨庄矿被鹤煤集团兼并重组，技术资料不全，回采范围位置及老空积水不很清楚，对九矿采掘造成一定影响。根据《煤矿防治水》矿井水文地质类型划分规定，矿井水文地质类型为中等。根据我矿2012年、2013年、2014年三年技改期间矿井涌水量测量统计，最大涌水量，正常涌水量均小于《煤矿防治水规定》中的300m3/h和180m3/h，所以，矿井涌水量为简单。综上所述，根据《煤矿防治水规定》我矿水文地质类型划分应为中等。6工程地质煤层顶板为大占砂岩，中—细粒结构，薄—厚层状构造，泥质胶结。层面含较多的云母和炭质，层厚15～30m，岩石坚硬，裂隙不发育。根据岩石物理力学性质测试结果，其抗压强度为28.3～46.7MPa，抗拉强度为1.520～3.55MPa。稳定性较好。煤层伪顶为泥岩或炭质泥岩，厚3.23～4.49m，岩石遇水易膨胀，易坍塌，稳固性较差。煤层底板由砂质泥岩或粉砂岩组成，厚度8～20m。岩石坚硬，抗压强度为37.3～46.6MPa，抗拉强度1.05～2.6MPa，岩石中节理裂隙不发育。但煤层与底板之间常夹有1.14～2.25m的炭质泥岩伪底，岩石遇水易膨胀、易底鼓，工程地质条件较差。二1煤层围岩中相对的软弱岩层为泥岩类，泥岩类顶板厚约8m，全区发育，吸水率为2.23～2.41%。泥岩类底板厚约2m，全区发育，吸水率为1.74～1.98%。由于济煤九矿为井工开采，对二1煤层围岩性质有影响的为二1煤层顶板砂岩裂隙承压水。顶板砂岩裂隙承压水·m，渗透系数为0.02399m/d。形成的导水裂缝带高度约44m，二1煤层开采后形成的导水裂缝将破坏煤层顶板隔水层，并导通煤层顶板砂岩裂隙含水层。在矿井生产过程中，顶板砂岩裂隙承压水多以顶板淋水的方式涌入到矿坑，构成顶板直接充水水源。由于济煤九矿为井工开采，不存在边坡稳定性问题。程地质条件类型划分二1煤层直接顶板主要为泥岩和砂质泥岩（泥岩类），其次为中粒砂岩。泥岩类的抗压强度28.3～46.7Mpa，泥岩的工程地质性质相对较差，局部可能发生掉块、片邦等现象；砂岩的抗压强度一般比泥岩类高，工程地质性质比泥岩类好。二1煤层底板主要为泥岩，其次为细粒砂岩。泥岩的抗压强度在37.3～46.6Mpa之间，泥岩的工程地质性质相对较差，遇水易发生膨胀或底鼓；细粒砂岩的抗压强度一般比泥岩类高，工程地质性质相对较好。综上所述，二1煤层围岩为层状碎屑岩，围岩的工程地质性质取决于泥岩，泥岩的工程地质性质相对较差，局部可能发生掉块、片帮、底鼓和膨胀变形等现象，确定二1煤层围岩的工程地质条件为中等。7其他开采地质条件二1煤层直接顶板主要为泥岩和砂质泥岩（泥岩类），其次为中粒砂岩。泥岩类的抗压强度28.3～46.7MPa，泥岩的工程地质性质相对较差，局部可能发生掉块、片邦等现象；砂岩的抗压强度一般比泥岩类高，工程地质性质比泥岩类好。二1煤层底板主要为泥岩，其次为细粒砂岩。泥岩的抗压强度在37.3～46.6MPa之间，泥岩的工程地质性质相对较差，遇水易发生膨胀或底鼓；细粒砂岩的抗压强度一般比泥岩类高，工程地质性质相对较好。本区地层走向近东西，倾向北，倾角6～16°。7.3陷落柱、冲击地压、地热和天窗等地质灾害危险程度据济煤九矿实测，矿井深部地温常年在17°左右，对矿井开采没有影响。矿井勘探至今未发现陷落柱和天窗，矿井开采至今未发生冲击地压问题。1、顶底板：顶底板较平整，局部凸凹不平，顶板较完整、裂隙不很发育。2、倾角6～16°。3、未出现陷落柱、冲击地压、地热和天窗等地质危害。综上所述，参照井工煤矿地质类型划分标准，确定其他开采地质条件类型为中等。煤矿地质类型划分结果依据2013年新颁布的《煤矿地质工作规定》矿井地质类型划分方法：根据矿井地质构造复杂程度为中等，依据《煤矿地质工作规定》矿井地质类