水害调查报告

山西离柳焦煤集团有限公司佳峰煤矿

矿井水害调查报告佳峰煤矿水害防治中心二O—六年五月TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、矿井概况及水文地质情况 31、 目的与任务 3\o"CurrentDocument"2、 矿井概况 33、 矿井水文地质情况 5二、矿井水害调查报告 41、 调查时间 72、 参加调查人员 73、 调查路线 74、 调查情况 75、 矿井水害分析 86、 目前矿井需防范的水患 8佳峰煤矿水害调查报告第一章、矿井概况及水文地质情况一、 水害调查的目的与任务根据《吕梁市煤炭工业局关于进一步加强全市资源整合矿井水患补充调查工作的通知》（吕煤行发[2016]174号）文件精神，进一步查清本矿区范围内的水害情况，为矿井防治水工作提供可靠的资料，为探放水设计提供科学依据，确保我矿采掘活动的安全。经矿务会研究决定组织技术人员对矿区范围内的水害情况进行一次全面细致的调查，对存在的问题及时整改，有效防止我矿水害事故发生。2016年5月份通过对矿井水文地质资料的搜集、矿井涌水量的调查分析，相邻矿井的资料搜集，编写此报告。二、 矿井概况（一） 、交通位置山西离柳焦煤集团有限公司佳峰煤矿位于山西省孝义市兑镇镇石践村，东北距孝义市城区22km。行政区划属兑镇镇管辖。其地理坐标为北纬37°02/53〃-37°05/28〃，东经111°33/39〃~111°35/46〃。中心坐标点：X=4104387.58、Y=19552435.12。孝（西）一柳（林）铁路从南同蒲铁路介休站接轨，自孝柳线孝西车站至阳泉曲铁路支线从本井田北侧通过。孝义〜交口公路平行于铁路亦由本井田北侧通过，本矿井铁路专用线在兑镇车站与孝（义）〜阳（泉曲）铁路支线接轨，全长2.8km，年装运能力2.8Mt，交通运输十分便利。（二） 、自然地理条件1、地形地貌佳峰井田位于吕梁山区，为侵蚀中低山丘陵地貌。井田范围沟谷纵横，梁峁绵延，地形复杂。总的地势为南高北低，地形最高点为南界附近山梁，标高为1142m，地形最低点为东北边界处兑镇河河床，标高900m，最大相对高差242m。井田地表河流主要为北部边界处的兑镇河，属季节性河流。兑镇河矿井工业广场处的最高洪水位为906〜908m。矿井工业场地位于兑镇河东南侧，场地较开阔。主、副及回风井并排建在兑镇河东南侧的山坡台地上。兑镇河河床两岸与河床相对高差10.0m以上，已砌筑河坝。煤矿主斜井井口标高942.038m，副斜井井口标高941.441m，回风斜井井口标高927.355m，均高于最高洪水位标高（908m）,故矿井受洪水威胁小。2、 地形地貌本区属黄河流域汾河水系，井田河流主要为北部边界处的兑镇河，由西向东沿井田北界流过，一般流量为0.20-0.30m3/s，雨季流量增大，据1964年7月28日暴雨后观测，洪水流量最大达200m3/s，但数小时后流量即下降变小。冬季流量微弱，甚至干涸。边界附近最高洪水位906-938m，高出河床3-5m，兑镇河为季节性河流。井田内发育多条冲沟、谷平时均为干沟，唯雨季时才有洪水流泄。3、 气象情况本区为大陆性季风气候，属暖温带半干旱地区，全县年平均气温11-12°C,1月零下4-5C，7月24-25C。根据孝义市气象局资料，本区年降水量291.9-561.2mm，年均降水量416.76mm。风向及风速：风向多为西北风，最小风速（8月）为2.1m/s,最大风速（3—5月）为21m/so霜期、冻土期：初霜期在10月上旬，终霜期在翌年4月中旬。平均无霜期160天左右。井田内最大冻土深度约120cm。（三）矿井开采概况佳峰煤矿井田面积为5.3211km2,矿井生产能力为76万t/a,批准开采煤层为3#—10+11#煤，现开采10+11#煤，截止2015年底矿井剩余可采储量20060Kt,采用斜井开拓，采用倾斜长壁综合机械化采煤方法，全部垮落法管理顶板。（四）周边矿井1、井田周边矿井井田东侧为汾西矿业集团新峪煤矿，西侧、南侧为山西离柳焦煤集团有限公司兑镇煤矿。井田北侧为空白区。见井田四邻关系图（图1）。山西离柳焦煤集团有限公司兑镇煤矿原为瓜沟煤矿，始建于1955年，斜井开拓，生产规模1.2Mt/a，井田面积，划界前矿区面积13.3326km2，划界后矿区面积8.011km2，开采9、10+11号煤层，2012年瓦斯绝对涌出量1.71m3/min,相对涌出量0.70m3/t,属瓦斯矿井。9、10+11号煤层煤尘均具有爆炸性；9号、10+11号煤层自燃等级均为II类，为自燃煤层。3号煤层与本矿南部接壤处存在越界开采，9、10+11号煤层与本矿无越界开采行为，3号煤层积水对本矿生产有一定影响，9、10+11号煤层采空区积水对本矿生产有影响。2、井田内小窑开采情况井田内及周边小窑开采历史悠久，开采秩序混乱，给本矿井安全开采带来很大安全隐患。随着近年来省内煤矿关井压产、资源整合、兼并重组整合等矿业秩序的整顿，井田内及周边生产小窑均已关闭。本次工作收集利用了2008年11月离柳焦煤公司对井田内及周边小窑调查成果资料（见表1-6、表1-7）。井田内小煤矿调査分布一览表 表1序号煤矿名称井筒类型坐标（54坐标6度带）主采煤层现是否关闭XYH1茹莱煤矿主井4105263.1119552190.18982.933#9#是付井4105219.3519552202.78980.9413#9#是2天胜煤矿主井410328619552737988.8683#9#是付井4103300.78919552349.69987.9073#9#是回风井是安全出口是3乔麦沟小井主井4106374.79919552422.273#是付井4106410.66419552391.73#是4恭家圆煤矿主井4105760.89719551816.633#是付井4106022.1919551919.153#是5塔子沟煤矿主井4106113.16619551995.093#是付井4106154.16519551988.083#是人行斜井是6大掌沟小井主井4103280.99319551812.212#3#是付井4103377.94819551771.362#3#是7分则沟主井4103071.02619552329.563#是

小井付井4103650.91819552359.423#是8地道沟小井主井4103554.93319552949.412#3#是付井4103560.93919552879.392#3#是9柳务沟煤矿主井4104422.01819552116.912#3#是付井4104392.02419552083.042#3#是10石土沟煤矿主井2#是付井2#是11大凹村煤矿4101853.00019552784.000是4102437.00019552249.000是12中兴腐煤矿主井4102119.85119551754.3622#3#是付井4102134.95619551714.3832#3#是13王八沟煤矿主井4104358.69319551492.1333#是佳峰井田外小煤矿调查分布一览表表2序号煤矿名称井筒类型坐标（54坐标6度带）主采煤层现是否关闭XYH1青河沟煤矿主井4102729.34419553011.0572#3#是风井4102747.67219553077.6622#3#是2寨沟煤矿主井4103774.94819551048.7993#是付井4103800.89619551095.3863#是主井4104945.47919550644.5263#9#是风井41050057753#9#是主井4104578.70819550687.0083#9#是小井4104595.00019550800.0003#是主井4104574.74219550682.2533#9#是小井4104595.00019550800.0003#是3后肖沟煤矿主井4105188.82919551210.7863#是付井4105244.61419551164.0773#是4西沟村煤矿主井4104197.02019549914.5483#是付井4104018.55019549948.7003#是迁移井4103985.94319550432.5863#是安全出口4103664.67419550174.8243#是付井4103475.85919550230.2103#是主井井筒4103417.54619550447.43511#是辅助井4103357.30419550086.8073#是风井4103010.50019550158.2003#是

辅助井4103357.30419550086.8073#是主井4103417.54619550447.4359#是付井4103476.31119550230.6623#是安全出口4103664.11919550175.6863#是一坑付井4104018.55019549948.7003#是一坑主井4104197.02019549914.5483#是5后河煤矿主井4101027.90319552930.3423#9#是付井4101075.01219552960.2203#9#是6孟家庄村煤矿主井4103567.75619551149.4473#是风井4103233.07619550888.8233#是风井4103234.04219550888.1973#是新凿竖井4102960.10719551140.381是新凿竖井4102959.86819551139.929是主井4103356.83119550586.2813#是风井4103233.07619550888.8233#是7渔湾村煤矿风井4102114.52919550598.0519#是4102198.00019549998.0002#是主井41026672139#是风井4102692.82219550078.035是安全出口4102706.62519550079.714是付井4102352.00019550690.0009#8材料井4104847.71219550383.2523#9#是9一坑主井4102564.33319550429.7699#是10仲家山煤矿主井4102870.00019549921.0009#是11后头河煤矿主井4102949.56719550569.0973#9#是付井4104392.02419552083.0403#9#是12梁上庄煤矿4101379.00019552294.0003#是4101340.00019552400.0003#是4101306.00019552232.0003#是4101261.00019552275.0003#是主井4101524.31019551622.2103#是付井4101504.28019551629.0403#是主井4101851.27619551052.2943#是付井4101826.87319551094.8613#是13宏楼煤矿风井4100885.85719551345.9053#9#是付井4100839.70419551402.9453#9#是付井4100853.09619551322.8183#9#是14孝柱煤矿主井4101177.60119550298.8193#9#是付井4101217.29719550245.8533#9#是安全出口4101172.34019550194.6993#9#是15庄里村煤矿主井4101523.00019549673.000是付井4102979.38119550569.097是16仲家山煤矿4102885.00019549611.0002#是4102794.00019549645.0002#是4102825.00019549763.0002#是4102803.00019549806.0002#是风井4102663.00019549788.0002#是主井4102656.00019549814.0002#是17小青河煤矿主井4102119.31219553885.531是付井4102093.00719553943.024是18寺沟煤矿主立井4106317.90019553086.0009#是回风井4106216.69019553071.5489#是19大凹村煤矿原大队部院内4101853.00019552784.0002#3#是三、矿井水文地质3・1井田地表河流井田地表河流主要为北部边界处的兑镇河，属季节性河流，据精查勘探时河流动态观测数据，常年流量变化于0.10〜0.99m3/s间，其中7、8、9月雨季河水流量较大，为0.42〜0.99m3/s,冬春季流量为0.10〜0.30m3/s。据观测资料，1964年7月28日最大洪水流量达到201.4m3/s，为历史上少有的特大洪水。兑镇河矿井工业广场处的最高洪水位为906〜908m。矿工业场地位于兑镇河东南侧，场地较开阔。主、副及回风井并排建在兑镇河东南侧的山坡台地上。兑镇河河床两岸与河床相对高差10.0m以上，已砌筑河坝。煤矿主斜井井口标高942.038m,副斜井井口标高941.441m，回风斜井井口标高927.355m,工业场地最低标高为931m，均高于最高洪水位标高。因此，井口及工业场地受洪水威胁小。3.2井田边界及其水力性质井田四周边界均为人为边界。北边界与南边界：井田内奥陶系灰岩含水层水位在北边界处约为536m，南边界处约为535m，奥灰水由北向南径流，井田北边界可视为奥陶系灰岩含水层补给边界，南边界可视为奥陶系灰岩含水层排泄边界。西北边界：井田西北边界处兑镇河由西向东流动，河床两侧有太原组灰岩及山西组砂岩地层出露，并且此处有煤层出露，河水可通过河床入渗补给煤系地层含水层，成为井田所处水文地质单元补给边界，煤层露头或隐伏露头也可能成为线状补给边界。井田北部煤层埋深浅，应特别注意界外相邻煤矿、小煤矿、古井老窑越界开采及采空区积水情况。采空区积水在采掘过程中一旦揭露，将会成为人为的强补给边界。因此，周边小煤窑采掘边界及积水范围探测及防治应为本矿井重点的防治水工作。3.3含水层1、 碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组区内碳酸盐岩主要是中奥陶统，岩性为灰-深灰色石灰岩、泥质灰岩，夹薄层泥岩和石膏层。根据区域水文地质图件资料，井田奥陶系岩溶水水位在565m左右。而据精查钻孔资料，揭穿奥灰175.17m后仍未见含水层，亦未测得其水位，该深度标高为550m，说明奥陶系灰岩含水层尚在标高550m以下，另据该矿7号水源井水取自奥灰水，井深728m，静止水位536m，出水量70m3/h，奥陶系中统上马家沟组含水层富水性强，可见本区奥陶系岩溶水水位近年呈下降趋势。本次据煤矿最新资料推测井田奥陶系岩溶水水位标高为535.00〜536.00m。2、 碎屑岩类裂隙含水岩组区内碎屑岩类地层主要为石炭系、二叠系地层，碎屑岩类裂隙水依据其含水介质的不同又可分为石炭系碎屑岩夹碳酸盐岩类层间岩溶裂隙水和二叠系砂岩裂隙水。(1)石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层组石炭系中含水层可以分为两类,一类是石灰岩含水层，另一类是砂岩含水层，根据资料，砂岩含水层富水性微弱，且横向变化较大，其富水性远不如石灰岩含水层，下面主要对石灰岩含水层做一简述。太原组地层含石灰岩4〜5层，其中K2、K3、K4石灰岩厚度较大，层位亦较稳定，单层厚度平均3〜5m,局部岩溶裂隙较发育。为本矿区内主要含水层，尤其是以k2灰岩富水性最强，构成矿井水的直接水源。在井田外西部广大地区，三层灰岩在地表均有出露，为主要补给区，补给来源主要是大气降水，地下水顺层向东径流进入矿区，井田内水文钻孔较少，据相邻新峪煤矿资料分析如下：a、K2灰岩：9号煤层顶板，其厚度达6.85〜13.70m，平均厚度为11.50m，为青灰色、质较纯之厚层石灰岩，为矿井充水的直接水源，属承压含水层，具有一定的水头压力，根据勘探中的抽水试验成果资料来看，单位涌水量及渗透系数均比K3、K4灰岩要大，旺一11#孔单位涌水量0.12〜1.61L/s・m，富水性中等-强，旺一25#孔单位涌水量0.0029〜0.003L/s・m，富水性弱，水位标高为854.14〜912.38m，钻探中冲洗液消耗量100%漏失，如水一1#、水一16#、水一18#、水一22#、水一25#等孔，造成上述原因的情况是该层裂隙溶洞比较发育所致。根据井下获得的资料来看，在k2灰岩出露地区，大部分都有淋头水，为裂隙溶洞出水,在开拓井筒时，涌水量逐渐增加，由K4的36m3/h到K2的120m3/h,说明有较强的富水性，但其富水性的分布是不均匀的，这主要是k2灰岩岩溶裂隙的发育不均匀所致。也就是说，其富水性受k2灰岩岩溶裂隙的发育与否所控制。水化学类型为HCO3・SO4—Ca・Mg型水，总矿化度为1.704〜1.878g/L,PH值为6.8〜7.4。硬度78.95〜79.51德国度。b、K3—K4灰岩：K4灰岩厚2.7〜6.80m，平均厚约3.72m，在区内有呈尖灭现象或相变为砂岩。K3灰岩厚4.20〜8.25m，平均厚约5.55m，青灰色、质较纯,裂隙溶洞比较发育，富水性仅次于k2灰岩，从抽水试验结果看，旺一11#孔k4单位涌水量为1.23L/s・m,富水性强，K3、K4混抽单位涌水量为0.16〜0.72L/s・m,富水性中等，旺一25#孔K3、K4混抽单位涌水量为0.036〜0.042L/s・m,富水性弱，水位标高866.66〜910.57m。从邻区水文资料以及本区简易水文资料分析，K3灰岩比K4灰岩富水性要强一些。其水化学类型多为HCO3・SO4—Ca・Mg型水，总矿化度为0.876〜0.919g/L,PH值为7.30〜7.60。据井田东北部2-1号水文孔抽水试验数据，单位涌水量为0.432L/s.m，富水性中等，渗透系数2.39m/d，水位标高910.78m，为井田主要含水层，水化学类型为HCO3・SO4—Ca・Mg型和HCO3—K型。矿化度0.592〜0.822g/L。(2)二叠系砂岩裂隙水含水岩组二叠系砂岩含水组主要包括山西组和上、下石盒子含水组。山西组平均厚度48m，含多层中粗粒砂岩，本层厚度3m〜6m,但裂隙发育差，含水性弱，据钻孔抽水试验数据，单位涌水量本井田总体为0.007L/s.m，富水性弱，渗透系数K=0.05m/d，水化学类型为HCO3—K型，矿化度0.832g/L。二叠系上、下石盒子组地层厚度150m〜180m,含多层中粗粒砂岩，单层厚度可达6m〜15m，但大多裂隙不发育，补给条件差，据钻孔抽水试验数据，单位涌水量为0.001-0.01L/s.m，富水性弱，渗透系数为0.01m/d，水化学类型为HCO3—Ca・Mg型，矿化度0.432g/L。3、松散岩类孔隙含水岩组松散岩类孔隙含水岩组主要包括第四系冲积、洪积层含水层。主要分布于兑镇河河床，由砂土和砾石组成，厚度3m〜12m，含有丰富孔隙水，据水井筒易抽水数据，单位涌水量为6.67L/s.m，渗透系数为139.40m/d，水化学类型为HCO3—Ca・Mg型，矿化度0.758〜1.3Og/L。3.4隔水层1、 石盒子组、山西组隔水层石盒子组、山西组隔水层为各砂岩含水层之间的粉细砂岩、泥岩。一般发育稳定，致密坚硬，具有良好的隔水性能。但当其位于浅部时，因受风化作用影响，隔水性能受到不同程度破坏。2、 太原组隔水层太原组灰岩含水层之间的泥岩、粉细砂岩是灰岩含水层隔水层，无采动破坏时，是灰岩含水层之间良好隔水层。最下层煤层至本溪组之间的泥岩、粉细砂岩及铝质泥岩，和本溪组地层共同组成奥灰含水层与煤层之间隔水层。3、 本溪组隔水层井田内本溪组地层厚度平均22m，岩性由铝土岩、铝质泥岩、泥岩、粉砂岩和石灰岩等组成，其中大多属泥质岩，质地细腻，致密，具有良好的隔水作用，为井田主要隔水层。此外，相间于石炭系太原组各灰岩和二叠系各砂岩含水层间的泥岩、砂质泥岩，由于其岩性致密，亦可起到层间隔水作用，但当其位于浅部时，因受风化作用影响，隔水性能受到不同程度破坏。3.5井田地下水的补给、径流和排泄井田位于郭庄泉域的东北部，属郭庄泉域的径流区，岩溶水补给主要是郭庄泉域的西北部裸露基岩，岩溶水流经井田内由西北向东南最终向郭庄泉域运移排泄。孔隙水主要以大气降水补给为主，裂隙水为裸露基岩接受大气降水补给，沿地层倾向径流，其排泄主要为井田开采排放或基岩裸露接触地带溢出。四矿井充水因素分析及水害防治措施根据矿井水文类型划分报告，佳峰煤矿10+11号煤层水文地质类型为中等。4・1矿井充水因素分析4.1.1矿井充水水源1、 大气降水和地表水根据孝义市气象局资料，本区年均降水量416.76mm,雨季集中在6~9月份。本矿煤层埋深较浅，3、7号煤层在井田北部存在露头，在雨季，雨水经地层露头、断层等通道渗入地下，矿井涌水量与大气降水量呈正相关关系。井田内无常年性河流。北部边界的季节性兑镇河即该矿工业广场所在处，根据山西省煤矿设计院的水文调查资料显示，百年一遇洪水流过本矿井工业场地时，流量为626m3/s左右，公路联络桥处洪水位为917.2m。该矿工业场地位于兑镇河东南侧，场地较开阔。主、副及回风井并排建在兑镇河东南侧的山坡台地上。矿井主、副井及风井井口与河床相对高差10.0m以上,且兑镇河河床两岸已砌筑河坝。煤矿主斜井井口标高942.038m，副斜井井口标高941.441m，回风斜井井口标高927.355m,工业场地最低标高为931m，均高于最高洪水位标高。因此，井口及工业场地受地表洪水威胁小。工业广场内雨水采用排水明沟和自然排水相结合的排水方式，沿场地边坡底，场内道路侧均设置有排水明沟，将山坡雨水及场地内汇水有序的引出场外注入沟谷中，零星地段采用自然坡度排水。井田内最上一层2号煤层埋深在50〜150m，采厚1.59m，采煤形成顶板导水裂隙带最大高度约20m,扣除基岩风化带发育深度50m，2号采动导水裂隙带最大高度能达到基岩风化带含水层，在部分沟谷地带大气降水和地表水可能直接成为矿坑充水水源。2、 煤系地层的裂隙水山西离柳佳峰煤业有限公司开采2、3、9、10+11号煤层直接充水含水层为山西组砂岩及太原组灰岩和砂岩含水层。2、3号煤层山西组2、3号煤层的直接充水含水层为顶板以上山西组砂岩裂隙含水层，该含水层埋藏浅，富水性弱，其补给来源主要为大气降水，单位涌水量仅为0.007L/s.m，在河谷地带受地表水或孔隙水补给，局部富水性稍好。2、3号煤层砂岩裂隙充水矿床，矿床充水类型为二类。9号煤层太原组9号煤层的直接充水含水层为煤层顶板以上石灰岩溶裂隙含水层，据钻孔抽水试验资料，太原组灰岩含水层单位涌水量0.0029〜0.432L/s.m,属一般富水性较弱，但在浅部和靠近兑镇河谷地带，受地表水和孔隙地下水补给，富水性较好，如2-1号水文孔抽水试验数据，单位涌水量为0.432L/s.m。直接充水含水层埋藏较深，补给条件差。由于井田及周边长期大量疏排，现状水位已大幅下降，矿井涌水量较小。根据本矿矿井目前开采9号煤层井下涌水情况，矿井水主要来自顶板裂隙渗漏和顶板垮落后上部含水层，水沿冒落带裂隙下渗，包括采空区向巷道渗水亦属采空区顶板以上含水层水顺垮落裂隙渗透汇积后再向巷道渗漏。矿井充水主要表现为顶板的渗水或淋水，主要以释放含水层静储量为主，易被疏干，容易控制，对煤矿的开采影响不大。10+11号煤层10+11号煤层主要充水含水层为太原组下部灰岩含水层(主要为K2灰岩)，据旺T1号孔单位涌水量0.12〜1.61L/s・m,旺一25号孔单位涌水量0.0029〜0.003L/s・m,水位标高为854.14〜912.38m,钻探中冲洗液消耗量100%漏失，如水一1、水一16、水一18、水一22、水一25等孔，造成上述原因的情况是该层裂隙溶洞比较发育所致。根据井下获得的资料显示，％灰岩岩溶裂隙的发育不均匀，其富水性受k2灰岩岩溶裂隙的发育与否所控制。矿井充水含水层中地下水以采煤顶板渗水或淋水的形式直接进入矿坑或以斜井筒揭露的形式间接进入矿坑，主要以释放含水层静储量为主，易被疏干，容易控制，对煤矿的开采影响不大。3、 奥陶系岩溶水根据该矿深水井资料，奥灰水位标高为535〜536m。最下煤层10+11号煤层最低标高为820m，奥灰水水位标高远低于煤层底板标高，故奥灰水对矿井10+11号煤层及其以上煤层开采无影响。4、 采空区积水本矿采空区积水本区开采历史悠久，经过近五十多年的开采，井田内2、3号煤层已基本采空，9号煤层也存在部分采空区。根据2010年山西省煤炭地质水文勘察研究院及2011年、2012年山西省第三地质工程勘察院对本矿进行地面电法勘探资料显示，本矿范围内2、3号煤层采空区内存在44处积水区，积水总面积为63916m2,积水量约为36917m3；9号煤层采空区内存在1处积水区，积水面积8784m2，积水量8344m3。采空积水区分布零散，单个积水体水量不大，应引起充分重视。（2010年采积水区积水量计算公式V=SxHx0.3,2011年积水区积水了计算公式V=SxHx0.25,2012年积水区积水了计算公式V=SxHx0.60。式中。V—积水量，S—积水面积，H—煤层厚度。）。对采空积水区应采取井下探放水措施，做到“有掘必探、边掘边探、探放结合”，确保各勘查区的安全生产。由于井田内3号煤层底板至9号煤层顶板间距在53.8~87.95m之间，9号煤层开采形成的顶板导水裂缝带高度可达55m。综合考虑3号煤层底板采动破坏深度（以10m计）和10+11号煤层采动影响的叠加，下组煤层的开采将导通上部2、3号煤层采空区积水。在3号煤层采空积水区下回采前，应根据积水情况制定专门防排水预案，或提前探放水消除安全隐患。此外，由于本区煤层埋藏较浅，煤质好，容易开采，因此小煤矿数量较多。通过近年来国家加大对小煤矿的整顿，小煤矿已经停产，这些小煤矿年产量不大，从十几万至几万吨，主要以开采浅部煤层为主，但也有少部分小煤矿涉足深部煤层。小煤矿停产后，其采空区内可能有积水存在，而小煤矿一般都位于浅部或井田的上山，开采9号煤层形成的顶板导水裂隙带可能与顶部3号层采空区沟通，积水将顺着通道进入矿井，对矿井带来极大威胁。相邻矿井采空区积水本矿井田西、南部紧邻兑镇煤矿，该矿开采9、10+11号煤层，煤层相邻区域10+11号煤层已大部采空，据调查无越层越界情况。受地层产状向东缓倾控制，在与本井田相邻区域会形成一定的采空积水区，对本矿井9、10+11号煤层开采有一定的影响，矿方在开采9、10+11号煤层时应加强防备。井田东部与新峪煤矿相邻，该矿开采9、10+11号煤层，相邻区域未开采。井田北部为空白区。周边小窑采空区积水本矿及周围矿区开采历史悠久，近50年来小煤窑开采破坏，周边存在一定的小窑采空区积水，对本矿9、10+11号煤层开采存在安全隐患，矿方在开采9、10+11号煤层时应引起重视。4.1.2矿井充水通道1、 断裂及破碎带构造裂隙（断裂），它包括各种节理、断层、断裂破碎带和陷落柱等，是矿井充水和矿井透水的主要通道。构造裂隙对矿井充水的影响，一方面表现在其本身的富水性；另一方面又往往是各种水源进入采掘工作面的天然通道。所以，当采掘工作面和它们相遇或接近时，与它有关的水源则会通过它们涌入井下。山西离柳焦煤集团有限公司佳峰煤矿井田基本以波状褶曲构造为特征，西高东低，井田内发育有高角度张性小型正断层，是地表水及各含水层之间相互联系的良好通道，对井田开采会带来一定的影响。本矿区在井下开采中，遇断层后，大部分都有淋水流出，涌水量增加，随着时间的延长，涌水量逐渐减少，但从未发生较大的断层突水现象。井田内现查明14个陷落柱，根据调查矿技术人员，近几年再生产开采过程中未发生陷落柱透水现象，陷落柱导水性较弱。但建议矿方在今后的生产过程中，仍要密切注意断层和陷落柱构造，加强观测，预防构造导水给矿井造成安全事故。2、 矿井充水人为通道1）顶板垮落带、导水裂缝带顶板破坏会形成另一种人为的充水途径。由于开采矿体在地下形成采空区，采空区上方顶板岩层失去支撑和平衡后，会产生变形，以致破坏，水沿冒落带裂隙下渗。顶板垮落带和导水裂缝带最大高度根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中相关公式计算。3号煤层上覆岩层大部为砂质泥岩、泥岩，局部为砂岩，属软弱-中硬岩石；7号煤层上覆岩层大部为泥岩，属软弱岩石。若采用全部垮落法管理顶板，则选用下式计算垮落带和导水裂缝带：Hm=100YM/（6.2》M+32）±1.5 （1）H]i=100YM/（3.1YM+5.0）±4.0 （2）H二10j工M+5 (3)ii式中：ZM为累计采厚。9号、10+11号煤层上覆岩层主要为灰岩，厚度较大，一般厚6.85~13.70m。属坚硬岩石，采用全部垮落法管理顶板，则选用下式计算垮落带和导水裂缝带:TOC\o"1-5"\h\zHm=100ZM/(2.1ZM+16)±2.5 (4)斗厂100酗(1.2知+2.0)±8.9 (5)H二30.2M+10 (6)li式中：ZM为累计采厚。井田内各可采煤层冒落带高度、导水裂缝带最大高度见下表(表3)。冒落带高度计算表 表3煤层号煤层厚度(m)最小-最大平均顶板岩性计算公式煤层间距(m)最小-最大平均冒落带最大高度(m)最小-最大平均31.05-2.761.52泥岩砂质泥岩Hm100工M二一V +1.56.2乙M+3222.40-46.9533.654.23-7.125.1770.60-1.20泥岩Hm100工M—V +1.56.2乙M+323.18-4.540.9131.10-41.03.9291.40-2.01灰岩Hm100工M——V—-——土2.52.1乙M+1634.679.89-12.441.6811.1010+116.09-9.457.76泥岩砂质泥岩Hm100工M——V 土2.52.1乙M+160.50-1.800.8823.65-28.8626.53表中：M累计采厚(m）。经计算，若采用全部垮落法管理顶板，开采10+11号煤层所形成的冒落带高度为23.65〜28.86m,大于10+11号、9号煤层的最大煤层间距1.80m。开采10+11号煤层形成的冒落带完全进入9号煤层范围内，开采10+11号煤层形成的导水裂缝带最大高度采用上、下层煤的综合开采厚度计算，且10+11号、9号煤层的平均层间距较小，因此10+11号煤层采用厚度按照9号和10+11号煤层累计厚度计算导水裂缝带高度，则开采10+11号煤层时，上覆岩层按照9号上覆岩层计算,

即按坚硬岩层计算。本次采用两种公式分别计算3号、7号、9号、9+10+11号煤层开采后形成的导水裂缝带高度，并取较大值作为最终结果进行分析，见导水裂缝带高度计算表4、5。导水裂缝带高度计算表(一) 表4煤层号煤层采用厚度(m)最小-最大平均顶板岩性计算公式一煤层间距(m)最小-最大平均导水裂缝带最大高度(m)最小-最大平均31.05-2.761.52泥岩砂质泥岩Hm100工M3.1工M+5.0土4.022.40-46.9533.6516.72-24.3619.6570.60-1.20泥岩Hm100工M3.1工M+5.0土4.012.75-17.760.9131.10-41.015.6491.40-2.01灰岩Hm100工M1.2工M+2.0土8.934.6746.94-54.461.6850.7310+117.49-11.469.44泥岩砂质泥岩Hm100工M—1.2工M+2.0土8.90.50-1.800.8877.07-81.6579.73表中：M—累计米厚(m)。3号煤层上覆岩层属软弱顶板，开采3号煤层形成的最大导水裂缝带高度为24.36m,开采该煤层沟通上部含水层，产生水力联系，井田内煤层埋深较浅的区域采动裂隙会延伸到地表。7号煤层上覆岩层属软弱顶板，开采7号煤层时形成的最大导水裂缝带高度为17.76m，7号煤层与3号煤层平均间距为33.65m，考虑到3号煤层开采形成的底板破坏深度，7号煤层与3号煤层可能会产生水力联系。导水裂缝带高度计算表(二) 表5煤层号煤层采用厚度(m)最小-最大平均顶板岩性计算公式二煤层间距(m)最小-最大平均导水裂缝带最大高度(m)最小-最大平均31.05-2.761.52泥岩砂质泥岩H二10」工M+5li 飞22.40-46.9533.6515.25-21.6117.3370.60-1.200.91泥岩H=10訂i工M+5li S12.75-15.9531.10-41.014.5491.40-2.011.68灰岩H二30抠M+10li v34.6745.50-52.5348.8810+117.49-11.469.44泥岩砂质泥岩H二30J工M+10li v0.50-1.800.8892.10-111.56102.17表中：M—累计米厚（m）。9号煤层上覆岩层属坚硬顶板，9号煤层与7号煤层平均间距为34.67m,开采9号煤层时形成的最大导水裂缝带高度为54.46m,开采9号煤层形成的导水裂缝带能达到7号煤层，产生水力联系，同时导水裂缝带能够导通K、K灰岩水2 3力联系，其中K灰岩是9号煤层顶板，平均厚度达11.50m,有较强富水性，煤2矿应引起重视，做好疏排工作。10+11号煤层开采形成的导水裂缝带进行计算评价,10+11号煤层与7号煤层平均间距为35.55m，开采10+11号煤层时形成的最大导水裂缝带高度为111.56m，开采9+10+11号煤层形成的导水裂缝带能达到7号煤层，产生水力联系。10+11号煤层与3号煤层平均间距为69.20m，开采10+11号煤层时形成的最大导水裂缝带高度为111.56m，开采10+11号煤层形成的导水裂缝带能达到3号煤层采空区积水，产生水力联系。10+11号煤层开采形成的导水裂缝带高度大，能够导通太原组4-5层石灰岩水力联系，其中K、K、K三层灰岩厚度大，层位亦较稳定，局部岩溶裂隙较发2 3 4育，尤其是K灰岩，富水性强，构成矿井的重要充水水源。2在开采下部煤层时，上部煤层采（古）空区积水如不及时探放，会沿裂隙导入下部煤层，形成水害。在煤层埋藏浅的井田西南部各煤层开采后，产生的裂隙会波及到地表，使大气降水、地表水沿裂隙导入井下，造成灾害。根据经验，随着井田的大面积开采，都会形成不同程度的地面裂缝、地面塌陷等地表变形现象，这些将成为大气降水及地表水与矿坑之间的导水带。因此应加强对地表变形现象的管理，及时回填治理。4.2矿井涌水量本矿现开采9号煤层，在煤矿采空区和已知巷道中共发现少量涌水点，随着掘进面的前移而移动，出水量不大，水量快速衰减，主要为顶板含水层储存量的释放。据矿方近年来对矿井涌水量的观测统计，本矿2009年〜2013年度矿井涌水情况如下表6。由表可知，本矿2009年矿井涌水量为256〜365m3/d,平均299.08m3/d；2010年矿井涌水量为214〜385m3/d，平均299.08m3/d；2011年矿井涌水量为215〜324m3/d,平均289.08m3/d；2012年矿井涌水量为289〜560m3/d,平均354.92m3/d；2013年矿井涌水量为310〜345m3/d，平均324.75m3/d。综上可知，本矿井涌水量较小，合理配置排水设备，加强排水管理，可确保矿井正常生产安全。2011〜2015年矿井涌水量统计表（m3/d） 表62011年1月2月3月4月5月6月2592683162953013367月8月9月10月11月12月3473653072752642562012年1月2月3月4月5月6月2892143072993123247月8月9月10月11月12月3343853122542602992013年1月2月3月4月5月6月3172662552842952997月8月9月10月11月12月3093243123052882152014年1月2月3月4月5月6月3433623573433125607月8月9月10月11月12月3473693533122893122015年1月2月3月4月5月6月3103153183123303357月8月9月10月11月12月3373453403223183154.3突水量本矿自开米以来未发生突水事件。4.4水害防治措施4.4.1矿井水害防治工作难易程度评价本矿井主要水害来自三个方面，一是地表水，二是老空区积水，三是煤层直接充水含水层。地表防治水工作主要为雨季工业广场排水，井口挖沟排洪、清除排水涵洞淤泥杂物等，加强地表踏勘工作，及时填埋地表裂隙、塌陷等；井下防治水工作主要有老空积水抽排，采掘工作面接触或接近采空区进行探放水，煤层顶底板承压含水层充水含水层进行疏干降压及隔水煤(岩)柱的留设等。4.4.2防治措施1、防洪排涝矿区洪涝现状井田地表河流主要为北部边界处的兑镇河，属季节性河流。据精查勘探时对河流动态观测资料，常年流量变化于0.10〜0.99m3/s间，其中7、8、9月雨季河水流量较大，为0.42〜0.99m3/s，冬春季流量为0.10〜0.30m3/s。据观测资料，1964年7月28日最大洪水流量达到201.4m3/s，为历史上少有特大洪水。井田内生产井自建矿以来未受过洪水威胁。防洪设计标准根据《煤炭工业矿井设计规范》以及矿井设计规模、服务年限，结合汇水面积和地形地貌特征，本井田工业场地内的井口、主要建筑物以及场地防洪坝墙，均按100a一遇的防洪标准设计，同时井口按300a一遇校核防洪标准。防洪排涝工程本矿工业场地位于兑镇河东南侧，场地较开阔。主、畐IJ、行人及回风井并排建在兑镇河东南侧的山坡台地上。兑镇河河床两岸与河床相对高差10.0m以上，已砌筑河坝。井田内无常年性河流。北部边界的季节性兑镇河即该矿工业广场所在处，根据山西省煤矿设计院的水文调查资料显示，百年一遇洪水流过本井田工业场地时，流量为626m3/s左右，公路联络桥处洪水位为917.2m。该矿工业场地位于兑镇河东南侧，场地较开阔。主、副及回风井并排建在兑镇河东南侧的山坡台地上。兑镇河河床两岸与河床相对高差10.0m以上，已砌筑河坝。煤矿主斜井井口标高942.038m,副斜井井口标高941.441m，回风斜井井口标高927.355m,工业场地最低标高为931m，均高于最高洪水位标高。因此，井口及场地均受洪水威胁小。场内雨水采用排水明沟和自然排水相结合的排水方式，沿场地边坡底，场内道路侧均设置有排水明沟，将山坡雨水及场地内汇水有序的引出场外注入沟谷中，零星地段采用自然坡度排水。也要做好井口和矿区防排洪工作，预防洪水顺井筒进入矿井发生淹井事故。2、老窑积水的防治在井田内3号煤层已经采空，9号、10+11号煤层都有一定的采空区。上覆采空区积水将成为下伏煤层开采的充水因素。因此，3号与9号采空区中的积水成为开采9号、10+11号煤层的最大危害之一。井田附近的煤矿开采造成采空区积水也会对该井田的煤层开采造成危害。本井田受构造控制煤层标高西高东低，易在毗邻本井田的采空区形成积水区，且部分小煤矿开采不规范，可能存在越界开采的情况，为采空区积水的探放带来很大困难。加强采空区积水的探查、探放是水害防治的重点。（1） 建立完备矿井测量及资料管理系统建立完备矿井测量及资料管理系统，是安全生产和矿井防治水工作基础。严格执行矿井测量技术管理的有关规程、规范，矿井井巷工程及时施测上图，严格执行图纸、资料的签字和归档管理。确保图纸资料信息的准确完整。应建立周边煤矿的图纸的定期交换制度，及时掌握井田相邻区域采掘情况，为采空区积水防治工作提供依据。（2） 加强对井田内及周边古空区调查或探查由于井田内及周边开采历史较久，形成了大量古空区，由于缺乏资料记载，

其采空范围不明，是采空区积水防治工作中最大的难点。应根据调查走访，初步

划定可能存在古空区的区域，采用地面物探等手段进一步探查采空区分布状况和

积水情况。编制探放水三线图，为矿井探放水工作指明方向，提高探放水效率。由于物探手段存在物性条件和分辨率的限制，切不可片面依靠物探解译资料，应综合分析，必要时采用钻探等其他手段进行验证。（3） 探放水探水原则采掘工作必须执行“十六字”方针，即“有掘必探，有采必探，先探后掘，先探后采”的原则，遇到下列情况之一时，必须进行执行探放水规定。a、 接近水淹的井巷、老窑或小窑时；b、 接近导水断层和陷落柱时或通过它们之前；c、打开隔离煤柱放水前。探水起点的确定井巷掘进接近积水区时，提前进行探水，其探水起点可按三线推算：a、 积水线：探测的积水区边界线。b、 探水线：沿积水线外推60〜100m的一条线。探水线内掘进必须坚持“