大湾煤矿111113工作面水文地质情况分析报告.doc

大湾煤矿 111113工作面水文地质情况分析报告 编 制 单 位地质测量科 编 制 人王 贵 安 编 制 日 期2014-07-09 一、111113工作面概况 111113工作面位于大湾煤矿东井东翼，第19勘探线与补7勘探线之间；上限标高1524.695米，下限标高1487.987米；工作面以北为111105工作面采空区，西为三岔河支流保护煤柱线，工作面上部局部对应2煤层110207、110209工作面采空区，平均垂距60米。 111113工作面对应地表无重要建筑和保护物，地表为荒山陡坡地形，标高1830-1932.7米。 二、煤、岩层情况 111113工作面回采11煤层，该煤层赋存于二叠系龙潭组下段，是井田主要可采煤层之一。11煤层黑色块状、以亮煤为主、条带结构为半亮煤、内生裂隙发育、含矸2-5层，平均倾角10，111113工作面平均煤厚2.94m,容重1.39。 111113工作面，11煤层伪顶为灰色薄层状炭质泥岩，平均厚0.4m；直接顶为深灰色薄层状泥质粉砂岩夹菱铁矿结核，平均厚2m；基本顶为灰白色薄层状细砂岩显水平层理，平均厚5m；底板为灰色薄层状泥岩及泥质粉砂岩平均厚1m，显水平层理。 三、工作面地质构造 矿区内断层破碎带胶结较好，含水性和导水性较差，断层对矿井的充水影响较小。 111113工作面轨巷回采至296米处时，将受断层FB19影响，该断层落差7.1米，倾角32，从轨巷一直延伸至机巷，将工作面煤层切断，影响工作面回采；机巷回采至74.5米处时见该断层，此处断层落差9.5米，倾角29。在掘进111113机、轨巷过程中揭露断层FB19时，该断层无出水现象。 四、水文地质概况 （一）含水层 111113工作面回采11煤层，该煤层赋存于二叠系上统龙潭组下段（P2L1。该组系矿区含煤地层，由浅灰至深灰色细砂岩、粉砂岩、黑色泥岩、灰黑色砂质泥岩及煤层组成，底部为暗紫色铁质泥岩及灰绿色角砾状凝灰岩。地层仅在井田东界出露，为砂岩、泥岩、碳质泥岩、粘土岩及煤层，厚180～240米，平均厚234.32米，露头处地形平缓，有较厚第四系松散堆积物覆盖，地面所见井泉多为风化裂隙潜水，而真正基岩地下水露头在井田内未见。 据1959年赫威水队CK201、CK508、CK1501等孔抽水试验资料该组地层单位涌水量0.00055～0.125升/秒米。据1968年及补勘11个孔的静止水位观测，除82外，水位均高出三岔河水面，含裂隙承压水。水质类型为SO4HCO3Ca型，矿化度0.380～0.790克/升，PH值7.9。另有CK401号钻孔对飞仙关组地层与煤系地层作混合抽水实验，单位涌水量0.00329～0.00072升/秒米。 煤系地层为弱含水层，对工作面的采掘布置无较大影响。 （二）隔水层 1、三迭系下统飞仙关组（T1f） 三迭系下统飞仙关组（T1f），与下伏龙潭组煤系地层呈假整合接触，由紫、紫灰色，薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩组成，以细砂岩、粉砂岩为主。该层在井田内广泛分布，厚440～550米，平均厚495米，在井田内大面积出露，分布处地形切割甚剧，起伏较大，山坡坡度角在20以上，风化裂隙发育，沟谷密布，并有水流，地面所见地下水露头以下降泉为主，多沿深切沟谷两壁或沟头裂隙流出，一般流量0～0.0391升/秒，最大流量0.186升/秒，为层间裂隙水。 据赫威水队CK803、CK1103号孔及补勘的P194号孔抽水资料T1f3层段单位涌水量0.00137升/秒米，T1f2层段单位涌水量0.0072升/秒米，水质类型为HCO3Na及C1HCO3KNa型，矿化度0.838克/升，硬度5.69～9.68，PH值8.8～9.1。本层浅部水质类型为HCO3Mg型，矿化度0.079～0.144克/升，硬度3.51～5.51，PH值6.7～6.85，与深部有显著差异，深部地下水Na离子增高，矿化度增大，显碱性，表明地下水化学成分的垂直分带现象。长期观测水位在13.8米到9.10之间，变化幅度4.7米，自然状态下富水性弱，可视为相对隔水层。 2、峨眉山玄武岩（P2β） 峨眉山玄武岩（P2β），平行不整合于下二迭统茅口灰岩之上，与上覆龙潭组含煤地层呈假整合接触关系，广泛出露于井田外围，灰黑色、墨绿色、隐晶、细晶结构，上部具气孔壮或杏仁壮构造。间夹凝灰岩、粉砂岩、泥岩。自然状态下富水性弱，可视为相对隔水层。 （三）工作面充水因素 1、大气降水 本区近40年以来平均年降雨量1234.7毫米，最多年降雨量1551.8毫米，最低年降雨量844.8毫米，降雨多集中在59月，降雨量为938.6毫米，占全年降雨量的77.3，其中7月份尤为偏高，可占全年雨量的20，最大极端值达到75.5mm/d，10月至次年4月降雨量为276毫米，占全年降雨量的22.7。 矿井为裂隙充水矿井，矿井以大气降水为矿床充水主要来源。大气降水通过地表裂隙渗入井下，成为井下雨季期间主要的充水来源，是一种季节性、周期性的影响水源，矿井涌水雨季稍大，旱季稍小。 矿井的煤系地层为直接充水含水层，单位涌水量小于0.1升/秒米，为弱含水层，该层上覆（T1f）及下伏地层（P2β）在自然状态下均起着相对隔水层作用。 由于本区大面积为裸露基岩，岩石裂隙不发育，不利于大气降水沿岩层层面下渗，根据近年来矿井涌水量变化情况分析，降水量对工作面回采影响不大。 2、地表水 1）地表水分布情况 大湾井田内河（溪）流发育，主干河流三岔河发源于西部香炉山，由阳新灰岩洞穴流出，属长江水系的乌江支流。该河自井田西部鲁章河附近切割煤系进入井田，大致平行向斜轴部，流经三叠系飞仙关组，在二塘附近切割煤系至杨家寨流出区外，水流终年不断，河宽28至135米，一般宽40米，深0.8～1.5米左右，由于河曲发育，形成了250米至300米宽的条带冲积平地。洪峰出现在每年的6～9月，在进入井田的鲁章河附近观测量为33.286米3/秒～2.645米3/秒；在井田的出口附近观测流量为54.934米3/秒～3.321米3/秒；另据威宁农水局记载50年一遇的洪流达790米3/秒，沿途受溪流补给、动态变化大，水量受降水控制。洪水位调查上游洪水位标高1791.51m，下游洪水位标高1785.77m。拱桥河、拖罗河常年性水流均汇入三岔河，流量动态变化大。 2）地表水对矿井含水层补给的影响 二叠系上统龙潭组煤系地层多为砂岩、泥岩和煤层组成，为井田直接充水含水层，为弱含水层，富水性弱。煤系地层与上覆三迭系下统永宁镇组（矿区仅向斜轴附近有零星分布）、飞仙关组含水层在自然状况下有弱水力联系，可视为相对隔水层存在。 1111113回采工作面对应地表为荒山陡坡地形，与地表垂距在300米以上，上部无导水裂隙带存在，且该区域内无常年性河流，河流都留设有保安煤柱，在矿界、保安煤柱的堵截下，地表水不会补给井下。地表水对工作面回采不造成影响。 3、地下水 第四系（Q），井田内主要为冲积层、洪积层、残积层、坡积层次之。分布于河谷两岸及较大水沟口，沿三岔河两岸分布的宽度在250米以上。分布面积4.64km2，占井田面积的16.7。由亚砂土、卵石、砾石组成，一般厚6～7米，最厚可达10.55米，含孔隙潜水，透水性较强、具稳定的地下水面，与河水有密切联系，地下水流向与河流一致，洪水淹没范围内的冲积层、洪积层动态受其影响，可视为一完整水体。 该地下水埋藏深度浅，一般在2米左右，含水丰富。据浅井抽水资料渗透系数97.5～336.7米/日，单位涌水量一般都大于5升/秒米、水质为HCO3SO4Ca、HCO3Ca型，矿化度0.144至0.176克/升，硬度19.43，PH值6.8。 第四系地表水由于距煤层较远，在飞仙关组巨厚砂岩的隔绝下，一般对工作面充水影响不大。 4、老空水 111113作面北部有11煤层1111105工作面采空区，上部有2煤层110207、110209工作面采空区，平均垂距60米。但采空区无积水，不会对工作面回采造成影响。 5、断层水 矿区内断层破碎带胶结较好，含水性和导水性较差，断层对矿井的充水影响较小。 111113机、轨巷揭露的FB19断层无出水现象。 五、水害威胁情况分析 111113工作面回采11煤层，根据11煤层上覆、下伏岩性特征，并参考区域水文地质资料分析，该回采工作面上部及下部岩层均为隔水层，隔水层厚度稳定，无缺失和尖灭现象，隔水性能良好，并无含水层及承压水的存在；该工作面区段地层层位稳定，顶底板均无岩溶、陷落柱及断层构造发育；根据地质资料及现场情况分析，该工作面在回采范围内上部及四周没有老窑采空区积水、含水层、导水裂隙带、断层裂隙水及陷落柱岩溶水等水害的影响，防治水工作任务较轻，水文地质条件为简单。 预计在回采期间顶板局部有滴水现象，为岩层间裂隙水，但水量较小，对回采基本没有影响，不会造成水害威胁，预计涌水量0.5-1m3/h。 111113工作面在掘进机巷、轨巷及切眼时，均按照“先探后掘，有掘必探”原则进行了探放水工作，未发现有积水赋存。工作面回采前，在机巷、轨巷朝工作面内施工了预抽孔，兼作本煤层探水孔，未发现工作面内部有积水赋存。 根据贵州金锦煤炭勘察设计工程有限公司2014年7月9日瞬变电磁地质探测实验工作结果，工作面内机巷朝轨巷（本煤层）方向70m、右帮60m位置处，存在一低阻区域，该异常区域范围小，物探推测推测为局部富水区域或是地层突变区。（详见贵州水城矿业股份有限公司大湾煤矿（111113机巷）物探探测报告）。 根据现场工作面揭露实际情况及该区域以往打钻资料分析，该低阻区域为断层构造引起，无积水赋存。 六、结论及建议 1、参考区域水文地质资料及工作面周围实际情况分析，111113工作面上下部岩层均为隔水层，且在回采范围内，上部及四周没有老窑采空区积水、导水裂隙带、断层裂隙水及陷落柱岩溶水等水害的影响，水文地质条件为简单。 2、根据贵州金锦煤炭勘察设计工程有限公司2014年7月9日瞬变电磁地质探测实验工作结果，并结合工作面实际情况分析，工作面内及上下部无积水赋存，回采过程中不受水害影响。 3、预计111113工作面在回采期间顶板局部有滴水现象，为层间裂隙水，但水量较小，对回采基本没有影响，不会造成水害威胁，预计涌水量0.5-1m3/h。但工作面低洼处仍需要备足排水设备。 审 批 签 字 地质测量科 安全管理科 生产技术管理科 地测副总 安全副总 总工程师 五、水害评价及分析 根据11010工作面煤层底板标高（40），计算底板隔水层承受的水头压力为 263-40223m2.23MPa。 底板隔水层厚度为15m 带入上式计算11010工作面突水系数为 TP/M2.23/150.15 MPa/m。 式中T突水系数，MPa/m; P底板隔水层承受的水头压力，MPa； M底板隔水层厚度，m； 按照煤矿防治水规定，回采工作面突水系数大于0.1 MPa/m是不安全的，故11010工作面回采期间有突水威胁。 根据以上水害评价分析，地板底板隔水层厚度在23米以上时，回采工作面突水系数小于0.1 MPa/m，工作面回采期间相对安全。因此为保证工作面回采安全，提出以下建议。