水文地质报告

贵州未来矿业有限公司富祥煤矿矿井水文地质总结报告二O一二年一月一日一、水文地质情况1、井田水文地质条件,主要含（隔）水层类型，矿井水文地质条件、水文地质类型（1）井田水文地质条件矿区内无大的河流，在吹聋河谷有一山泉，距离矿区西南边界直线距离1.45公里，长观旱雨季流量分别为0.069及2.82公升/秒，石碑田有一山泉，流量0.12公升/秒。但地表冲沟较发育，且多呈树技状分布，切割较深，沟水流量变化较大，雨季常发生山洪，枯季流量小至干涸，动态变化明显。富祥煤矿地处长江上游的乌江流域上游的化冲河支流，区内的第四系和含煤地层，其岩性多为泥岩、粉砂质泥岩，粉砂岩，有一定的隔水性，大气降水不易渗入地下，地表水系不甚发育，矿区地表水大多为“V”型冲沟水。冲沟流程短，流量受季节性控制明显，大多在雨季时增大，旱季时减小甚至干涸。矿井最低侵蚀基准面标高+1410m，该矿开采深度+1300m～+1625m，矿界范围内6煤层最低开采标高约+1523m，16煤层最低开采标高约+1412m，23煤层最低开采标高约+1368m，27煤层最低开采标高约+1342m，30煤层最低开采标高约+1316m。6、16煤层均位于当地最低侵蚀基准面标高以上，23、27、30煤层部分位于当地最低侵蚀基准面标高以下。（2）主要含（隔）水层类型矿区内主要的地层由老至新依次有茅口组(P1m)，龙潭组(P21)、大隆长兴组(P2c+d)，飞仙关组(T1f)、第四系，现由新到老叙述如下：1）茅口组灰岩(P1m)―强含水层：由生物灰岩，燧石灰岩、硅质岩等组成，厚390米，该段岩溶遍布，地下岩溶管道发育，垂直循环带厚，沿AF7断层带漏斗发育。地下水靠大气降水、地表水补给，水量丰富，地下水具有埋藏深，径流远，以伏流集中排泄的特点。据2074号孔长观资料，水位埋深190.85—216.72m，水位标高1365.22—1336.35米，无压(水压值)。据织金县城附近抽水资料，单位涌水量一般0.5—1.5升／秒·米。茅口组距上覆30煤层底界约52m,茅口灰岩水对煤层开采影响不大，当自然流场受到破坏后，茅口灰岩可能对矿井造成突水危害。2）龙潭组(P21)－弱含水层：以粉、细砂岩、泥岩为主，夹石灰岩及煤层，厚290米，含水层由数层石灰岩及砂岩组成，厚约30m，属层间裂隙水。3）大隆长兴组(P2c+d)－中等含水层：由硅质岩，石灰岩夹砂岩组成，厚34m，沿山坡陡坎分布，富含岩溶裂隙水。下距6煤层顶界约35m。4）飞仙关组(T1f)－弱、中含水层：①飞仙关一段(T1f1)－弱含水段：岩性为钙质粉砂岩，钙质泥岩，厚100m，分布于煤系顶部山坡上，地下水补给条件差，泉眼稀少，浅部见风化裂隙水，深部裂隙不发育，富水性弱。②飞仙关组二段（T1f2）－中等含水层：由石灰岩夹泥质灰岩组成，漏斗发育，地下水补给条件好。地下水为裂隙、溶洞水，水量丰富，动态变化与大气降水密切相关。5）第四系－弱含水层：由坡积、残积粘土等松散沉积物组成，厚一般5～15m，含孔隙水，渗透性强，含水性弱。（3）矿床水文地质条件1）地下水补给、迳流、排泄该区雨量较丰沛，地下水主要靠大气降水补给。除1～4月份降水量过少，蒸发量偏大，引起地下水消耗，其余月份均可获得适当的补给。区内地形较复杂，山高谷深，含水岩组被切割，基岩裸露面积较大，植被稀疏，不利于地下水积聚。大气降水补给地下水的途径是通过第四系松散堆积层、岩石节理裂隙、风化裂隙、断层破碎带、岩溶漏斗、洼地等渗入地下。各类型地下水受岩性、构造、地貌等因素控制，不同岩性，不同地段富水性差异较大。区内地形高差大，切割较深，有利于地下水排泄。区内含水性中—强的含水段有灰岩及煤系下伏的茅口组灰岩。它们中间隔着较厚的碎屑岩弱含水段，中—强含水层与相对隔水层相间分布，地下水径流、排泄自成系统运动，各层之间水力联系差。区内新构造运动较弱，可溶岩中易形成水平管道岩溶，地下河发育，地下水运动受局部侵蚀基准面控制不明显，显示出地下水集中排泄的特点。2）主要构造破碎带对矿井充水的影响该矿区位于阿弓向斜中段,阿弓向斜为一不对称向斜，轴向北东—南西，煤矿位于南东翼北段，为一简单单斜。地层走向北东—南西，倾向北西，倾角一般5～20度，仅矿区东南部边缘的AF7断层附近，个别地段倾角在60度左右，含煤地层底部(32号煤层以下)局部地层倒转，但最下一个可采煤层之上，地层产状正常。该矿区内断层有AF7、F85、F14、F86、F15A及F83～88等，以落差小于10米的小断层为较发育，对煤矿开采有较大影响的大、中断层不发育，矿区局部地方见有节理裂隙面，节理裂隙弱发育，因此矿区断裂对矿区开采影响较大。3）充水因素矿区内无大的地表水体。地表水排泄条件尚好，矿区内处于台地边缘，近似于由东向西的地表分水岭将大地降水分为南、北两方向排泄。从目前生产矿井和老窑调查的结果看，矿坑的充水水源为大气降水、地表水和老窑积水。矿坑的充水主要是大气降水、老窑积水通过裂隙进入矿坑，裂隙发育地段矿坑充水会有所增加，因此，为了防止老窑积水渗入矿坑，应留足隔水安全煤柱。该矿开采深度+1300m～+1625m，矿界范围内6煤层最低开采标高约+1523m，16煤层最低开采标高约+1412m，23煤层最低开采标高约+1368m，27煤层最低开采标高约+1342m，30煤层最低开采标高约+1316m。6、16煤层均位于当地最低侵蚀基准面标高以上，23、27、30煤层部分位于当地最低侵蚀基准面标高以下。4）水文地质类型根据矿井多年开采实践，煤层上部大隆长兴组(P2c+d)（中等含水层）距离煤层间距达35m，矿井在煤层中回采、掘进时受其影响较小。当地区域最低侵蚀基准面海拔高程为+1410m，煤层下部的茅口灰岩距离煤层底界约52m，底板灰岩溶水对矿井开采影响较小。大气降水是地下水、地表水的主要补给来源，地形有利于排水；含煤地层本身富水性弱，也为今后煤层开采的直接充水含水层。由于矿区内断层较发育，煤层至下伏地层茅口组（P2m）垂直距离约52m；煤层至上覆大隆长兴组(P2c+d)—中等含水层垂直距离35m。矿山内地下水补给水源主要靠大气降水，大气降水地表排泄条件良好，另外，矿井受裂隙水、断层水也是地表水渗入矿井的通道。由于主要可采煤层大部分赋存在当地侵蚀基准面以上。矿井直接充水含水层段，主要是含煤岩系中的砂岩及灰岩夹层，富水性弱，但在煤矿开采条件下，含水层段之间，将可能发生水力联系。是矿床充水的主要因素。综上所述，矿区内无较大地表水体，大气降水是地下水主要的供给水源，大气降水、底板灰岩和老窑积水是矿坑的主要充水水源。根据贵州省煤田地质局地质勘察研究院2007年4月编制的《贵州省贵州未来矿业有限公司织金县富祥煤矿资源储量核实报告》，富祥煤矿矿区水文地质条件复杂程度定为中等类型。由于老窑采空区积水量、积水范围及位置不清，本次设计水文地质条件复杂程度定为复杂类型，建议矿井在建设生产中注意收集有关水文地质资料，对矿井的充水因素，补给条件、涌水量进行分析和测定，以便为矿井的生产提供指导，达到安全生产的目的。2、井田邻近矿井和小（老）窑涌水及积水情况以及地表水体、废弃的矿井、小窑老塘积水情况、地质构造的导水性（1）井田邻近矿井和小（老）窑涌水及积水情况该矿邻近有振兴煤矿，主要开采16煤层，矿井正常涌水量约20m³/h。区内废弃老窑甚多，均属季节性开采。开拓方式一般为斜井，边掘边采随意而行，多因采空积水，通风困难，顶板塌陷而废弃。（2）地表水体矿区内无大的河流，在吹聋河谷有一山泉，距离矿区西南边界直线距离1.45公里，长观旱雨季流量分别为0.069及2.82公升/秒，石碑田有一山泉，流量0.12公升/秒。但地表冲沟较发育，且多呈树技状分布，切割较深，沟水流量变化较大，雨季常发生山洪，枯季流量小至干涸，动态变化明显。富祥煤矿地处长江上游的乌江流域上游的化冲河支流，区内的第四系和含煤地层，其岩性多为泥岩、粉砂质泥岩，粉砂岩，有一定的隔水性，大气降水不易渗入地下，地表水系不甚发育，矿区地表水大多为“V”型冲沟水。冲沟流程短，流量受季节性控制明显，大多在雨季时增大，旱季时减小甚至干涸。（3）废弃的矿井、小窑老塘积水情况该煤矿属整合矿井，矿井范围内已形成的采空区主要有：原富祥煤矿开采16煤层形成的采空区；原兴源煤矿开采16煤层形成的采空区；原核桃坝煤矿开采16煤层形成的采空区；区域上老窑形成的采空区。原富祥煤矿采用斜井开拓，布置有主斜井和回风斜井，主采16煤层，2007年已开采至+1485m标高，形成采空区面积约18.5万m²，估算采空区积水量约10.2万m³。原兴源煤矿紧邻于富祥煤矿北部边界上，采用斜井开拓，走向壁式采煤法，主要集中在+1444m标高往上的16煤层，布置有主斜井和回风斜井两条井筒，+1444m标高往上的16煤层基本采空，采空区面积约27.2万m²，估算采空区积水量12.3万m³。原核桃坝煤矿紧邻于兴源煤矿北部边界上，采用斜井开拓，壁式采煤法，主要集中在16煤层，布置有主斜井和回风斜井两条井筒，整合前16煤层基本采空，采空区面积约12.2万m²，估算采空区积水量4.7万m³。区域上已封闭的老窑，均为当地村民开采生活用煤所形成，主要开采16煤层，多沿煤层露头掘进，斜井开拓，开采深度一般＜50m，形成了一定范围的采空区，前几年由于国家产业政策的调整，煤窑被强行关闭，浅部部分废弃巷道及采空区已积水。由于老窑均为乱采乱挖，没有图纸资料可查，加上关闭时间已长老窑井口垮塌封闭，难以取得煤矿系统资料。矿井在采掘之前，必须对全矿区小窑进行全面的调查，对其分布范围、老窑的积水性及积水量做出调查及预测并标注在矿井采掘平面图及井上下对照图上，以指导矿井实际防水工作。（4）地质构造的导水性该矿区位于阿弓向斜中段,阿弓向斜为一不对称向斜，轴向北东—南西，煤矿位于南东翼北段，为一简单单斜。地层走向北东—南西，倾向北西，倾角一般5～20度，仅矿区东南部边缘的AF7断层附近，个别地段倾角在60度左右，含煤地层底部(32号煤层以下)局部地层倒转，但最下一个可采煤层之上，地层产状正常。该矿区内断层有AF7、F85、F14、F86、F15A及F83～88等，以落差小于10米的小断层较为发育。其中F85断层含、导水性较强，对矿界范围内6、16、23、27、30煤层的开采有较大的影响；AF7、F14、F86、F15A、F83～88等断层导水性较差，对矿界范围内的煤层开采影响较小，但是当井巷穿越时，由于周围岩层的风化节理裂隙较发育，有利于大气降水的渗入，井巷可能发生渗水、淋水和涌水现象。3、第四系含（隔）水层特征及积水情况以残坡积、冲红积层为主的碎石土，砂、粘土及亚粘土组成，含孔隙水，富水性弱。4、封闭不良钻孔情况根据业主提供的资料和现场考查，矿区范围内不存在封闭不良钻孔。5、矿井主要含水层或积水区与主要开采煤层之间的关系该矿共有5层可采煤层，煤层编号从上往下依次为6、16、23、27、30。大隆长兴组(P2c+d)富水性中等，为岩溶裂隙水，距6煤层顶界约35m，对矿界范围内的煤层开采影响较小；茅口组（P2m）富水强，距30煤层底界约52m，对矿界范围内的煤层开采影响较小。16煤层采空范围及积水情况：F85断层东北侧+1496m标高以上的16煤层均被采空，形成的采空区面积约18.5万m²,采空区积水量约10.2万m³；F85断层西南侧+1496m标高以上的范围内形成了三块采空区，其中靠近F85断层形成的采空区面积约27.2万m²,采空区积水量约12.3万m³，靠近F14断层形成的采空区面积约2.6万m²,采空区积水量约1.4万m³，中间位置形成的采空区面积约9.6万m²,采空区积水量约3.3万m³。对开采+1496m标高以下的16煤层影响较大。27煤层采空范围及积水情况：三条井筒东北侧约+1482m标高以上的27煤层被老窑开采或破坏，采空区面积约4.98万m²,采空区积水量约3.47万m³。本次设计掘进12703回风巷时留设了采空区防水煤柱，对12703采煤工作面开采影响较小。6、23、30煤层采空范围及积水情况：6煤层属最上面一层可采煤层，23煤层在矿区范围内属局部可采煤层，30煤层属最下面一层可采煤层，这三层煤均没有大面积开采，只有当地村民开采生活用煤所形成采空区，多沿煤层露头掘进，斜井开拓，开采深度一般＜50m，形成了一定范围的采空区，前几年由于国家产业政策的调整，煤窑被强行关闭，浅部部分废弃巷道及采空区已积水。由于老窑均为乱采乱挖，没有图纸资料可查，加上关闭时间已长老窑井口垮塌封闭，难以取得煤矿系统资料。详见图2矿井开拓方式平面图、图22织金县城关镇富祥煤矿采掘工程平面图。6、矿井正常涌水量和最大涌水量该矿为整合矿井，整合前形成了部分采空区，根据整合前开采现状图，采空区积水对开采影响较大，开采时，必须留设防水煤柱，采、掘面探放水设施、设备齐全，措施到位。矿区内老窑，其废弃采面或巷道会成为老窑水、采空区积水、部分地表水进入矿井的通道。老窑内存在着一定的积水，是浅部矿井开采的重要充水因素，在开采浅部煤层时，采空区积水易渗入矿井而成为矿井直接充水水源。由于由于小窑开采，已形成较多采空区，冒落带会造成地表开裂、塌陷，致使地表水及降雨由裂隙渗入老窑蓄积，因此，开采浅部煤层时，必须采用超前钻孔探放水等防范措施，预防老窑突水。勘探期间施工的钻孔，由于封孔影响，也可能成为突水的地点。所以开采时钻孔必须留设煤柱。根据该矿井水文条件，存在小窑突水淹井危险。根据我国现行《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002）B.2.7款规定，对矿井涌水量进行预测。该矿区内无大的地表水体，地表水排泄条件尚好，矿区内处于台地边缘，近似于由东向西的地表分水岭将大地降水分为南、北两方向排泄。根据织金县富祥煤矿已掘巷道实测的涌水量，正常涌水量15m3/h，雨季最大涌水量45m3/h，考虑到随着开采深度的增加，涌水量增加，选择水文地质比拟法，预测其矿区正常与最大涌水量。矿井涌水量预算采用以下比拟法，其预算公式：Q＝F×KF式中：Q—矿井涌水量（m³/h）；F—预算面积（m²），矿区面积2.9758×106m²，一采区水仓布置在+1425m标高，+1425m标高以上的有效开采面积约0.8048×106m²，本次预算采空区面积取0.8048×106m²×106m²；KF—单位面积含水率（m3/m2）。KF为6.8588×10-4m3/m2（枯水季节时）：Q＝F×KF＝0.8048×106×6.8588×10-4＝552m3/d＝23m3/hKF为20.8747×10-4m3/m2（雨季时）：Q＝F×KF＝0.8048×106×20.8747×10-4＝1680m3/d＝70m3/h经比拟法矿井涌水量计算：整合后矿井正常涌水量取23m³/h，雨季最大涌水量取70m³/h。在今后的开采过程中，根据此公式可对采空区积水量及矿井涌水量进行粗略的估算，为了更准确的估算涌水量，需在今后的工作中加强井下涌水量观测和记录，观察涌水量的变化情况，根据涌水量记录情况，进一步修改和预计矿井涌水量。二、矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点和突水量预计。1、矿井水文地质特点矿井为顶底板进水的裂隙充水矿床。2、矿井水害类型该矿水文地质条件属复杂类型，矿井水害类型主要有岩溶水、老窑及采空区积水。表7－1－1水患威胁程度表水患类型特征威胁程度备注小窑水、老空水浅部小窑和老空，采空客观存在主要水患突水底板岩溶水强含水层茅口组距煤层底界约52m主要水患突水顶板裂隙水采掘活动形成顶板裂隙，形成充水通道次要水患顶板岩溶水渗入矿坑而造成涌水量增大3、可能发生突水的地点和突水量预计（1）可能发生突水的地点该矿可能发生突水的地点为：16煤层采空区、老硐附近、底板岩溶水。（2）突水量预计原富祥煤矿主采16煤层，形成采空区面积约18.5万m²，估算采空区积水量约10.2万m³。原兴源煤矿主要开采1