[理学]万年矿水文地质特质及矿井水防治.doc

万年矿水文地质特质及矿井水防治摘 要煤炭在今后很长时间里仍然四我国利用的主要能源之一。充分发挥煤炭资源优势，立足煤炭、立足国内，是我国能源工业发展的现实和必然选择。矿井水害一直是岩溶矿区煤矿安全生产面临的主要问题之一。万年矿是一座年产量为300多万吨的国有大型煤矿，随着浅部煤层的开采殆尽，大部分矿区都将面临矿井向深部延伸和开采下组煤的现实问题。随着开采深度的增加，水文地质条件越来越复杂，矿井受水害威胁加大，矿井防治水工作难度增加，防治水形势严峻。因此，对万年矿进行水文地质条件的评价和水害防范是反映矿井开采条件的重要内容，也是进行资源评价的基础，更是影响煤炭资源开发的主导因素之一。本文通过对矿井水文地质条件的分析研究，结合矿井的实际情况，对矿井主要含水层的分布规律、矿井充水水源、充水因素、矿井涌水量和主要影响因素进行了详细论述和分析，并对全矿井涌水量进行了预测。关键词：万年矿 水文地质 矿井突水 防治措施 36目 录1 矿井概况31.1 井田位置与交通31.2 地形及地貌41.3井田地层特征41.3 水文地质概况101.4 气象102矿井水文地质条件102.1 区域水文地质102.2 矿井充水条件122.2.2 含水层及隔水层特征132.2.3 区域地下水补给、径流、排泄对本井田的影响172.2.4 断层带水文地质特征192.2.5 相邻矿井的开采和报废对本井田的影响192.2.6井田内小煤窑充水分析233 矿井涌水量及预计243.1矿井涌水量观测及构成243.2矿井涌水量与采深、降水量、产量、开采面积的相关关系253.3 矿井涌水量预计方法、依据及结果264 矿井主要水害及其防治措施284.1矿井开采受水害影响程度284.2矿井水防治304.2.1 矿井防治水原则304.2.3水害防治措施34结论35参考文献35致 谢361 矿井概况1.1 井田位置与交通河北省峰峰集团有限公司万年矿位于峰峰矿区北部，隶属武安市伯延、磁山、午汲三个乡镇和峰峰矿区和村镇管辖，北距武安市10km，东南距峰峰集团有限公司驻地（峰峰镇）20km，东距邯郸市35km。该井田范围，为采矿许可证所确定的范围，西部以F1号断层为界；南部以F11号断层与通二矿为界；东部以F15号断层、F49号断层、F14号断层、岩浆岩侵入体、F44号断层及-750m等高线为界。井田南北长约9km，东西宽14km，面积约21.1674km2。矿井开采标高为325m-750m。井田边界地理坐标为北纬363357363844，东经11407141140959，井田边界拐点坐标详见表11。主井口地理坐标为北纬363525，东经11408。见图1-1。 图1-1 井田位置交通图1.2 地形及地貌万年矿井田位于太行山东麓中段，西以磁山为屏，东以鼓山为嶂。属于丘陵地区，地形起伏不大，地表为第四系地层广泛覆盖，仅有零星基岩露头。井田内冲沟发育，多呈“V”字型，有十条冲沟分布在南洺河东岸，鼓山西麓，其走向多为NWW向，切割深度20m30m之间，仅有一条冲沟发育在南洺河西岸，走向EW，切割深度20m左右，区内地面标高在200330m，南高北低。东部地表西倾，西部地表东倾，中间低洼地带为南洺河河床。1.3井田地层特征万年矿井田是太行山东麓煤田中峰峰煤田的一部分，含煤地层为上古生界石炭系中统的本溪组、上统太原组和二叠系下统山西组，属海陆交替相及陆相沉积，井田为半隐蔽煤田，基岩零星出露，主要分布于井田的北部和西南部。井田界内的小煤窑的生产过程中对上古生界的二叠系、石炭系的地层有广泛的揭露。现将井田内发育的地层由老至新叙述如下：中元古界（pt2）长城系常州沟组（Chc）：出露于井田界外东南部仙庄村东山口，顶部为浅红色薄层石英砂岩夹薄层红色粉砂岩，有龟裂现象。中部为浅红色薄层石英砂岩或石英岩，内含铁质及海绿石，底部为灰白色细致坚硬的石英岩，波痕及交错层理发育。本区地层出露厚度平均18m。假整合下古生界（Pz1）寒武系（）下统（1）馒头组（1m）：出露于井田东部界外鼓山底部，岩性为紫红、灰绿页岩，夹数层板状泥灰岩。呈薄片状，层理清晰，含三叶虫化石，一般厚65m。中统（2）毛庄组（2mz）：岩性为紫红粽红色页岩夹泥灰岩及竹叶状灰岩，含馒头褶颊虫化石，一般厚52m。出露于井田东部界外。徐庄阶（2x）：出露于井田东部界外鼓山上，岩性为钙质页岩，夹鲕状石灰岩及泥灰岩。颜色为黄绿，含毕雷氏化石，厚度一般为85m。张夏阶（2z）：岩性为灰色，厚层鲕状石灰岩，下部为结晶灰岩和花斑灰岩，含德氏虫化石，厚度一般为165m。出露于井田东部界外鼓山。上统（3）：出露于井田东部界外鼓山。崮山阶（3g）：岩性为灰色泥质带状石灰岩，致密灰岩夾竹叶状灰岩，含有蝙蝠化石，层厚一般60m。长山阶（3c）：岩性为紫色竹叶状灰岩，浅灰色薄层灰岩及泥质条带灰岩，含满苏虫，庄氏虫化石，厚42m。凤山阶（3f）：岩性为灰色中厚层结晶白云岩，白云质灰岩和藻灰岩，含泰勒氏虫，卡尔文虫化石，厚度82m.整合奥陶系（O）下统（O1）：出露于井田东南部边界外，双玉泉村一带。冶里组（O1y）：岩性为灰色结晶白云岩及板状白云岩，偶含燧石结核，厚15m.亮甲山组（O1l）：岩性下部为白色，含燧石白云岩及白云质石灰岩。上部为钙质页岩与板状白云岩互层。本组地层厚度一般45m。中统（O2）：出露于井田西南部磁山铁路大桥，井田西北部西万年村西以及井田东部界外鼓山双玉泉村附近。马家沟组（O2m）第一段（O2m1）：岩性为灰色角砾状灰岩，呈薄层团块状，角砾成份以石灰岩块为主，厚度35m。第二段（O2m2）：岩性为灰色纯灰岩，夹有白云质角砾岩和花斑石灰岩，中部深灰色花斑灰岩为浆红色浸染性，明显呈云雾状，俗称云雾灰岩，可作为标志层。顶部深灰色中厚层纯石灰岩中发育有23mm的石膏，石膏假晶称“麻点灰岩”，岩性层厚稳定，含五角石、马氏螺化石，厚度110m。磁县组（O2c）第一段（O2c1）：岩性为棕黄夹灰红色白云质角砾岩，颜色浅而杂，角砾多为白云质，次为石灰质，厚度43m。第二段（O2c2）：岩性为灰色纯石灰岩及灰白、桔黄色团块状花斑石灰岩，层面常发育链状及斑块状硅质小瘤，含珠角石及螺类化石，厚125m。第三段（O2c3）：岩性以纯灰岩和白云质角砾岩为主，上部分布浅肉红色条带状、花斑状和褐红色团块花斑，中部夹土黄色豹皮状、斑状及“层瘤”状构造，下部为巨块状角砾岩和凝块状角砾岩，厚度74m。峰峰组（O2f）第一段（O2f1）：岩性以白云质角砾岩为主，中间呈薄层纯石灰岩，颜色浅多呈黄、灰黄色，成岩性差，发育着丰富而连通的蜂窝状与网状小溶洞，厚度55m。第二段（O2f2）：岩性以花斑灰岩和纯灰岩为主，颜色浅、岩性单一质纯，发育有较多的团块状灰白至浅灰色花斑，其中部用锤击石灰岩有腐鸡蛋臭味，厚度85m。第三段（O2f3）：岩性以白云质角砾岩为主，夹薄层纯灰岩，其上、下部具浅肉红色与暗褐灰色纤维状，水平纹理，称“稿纹”状灰岩或“道袍”灰岩，厚度18m。假整合上古生界（Pz2）石炭系（C）：出露于杨二庄南洺河东岸及上洛阳村，西万年村西，黄路岗东坡一带，均为零星出露。中统（C2）本溪组（C2b）：岩性为灰色粉砂岩、泥岩、细粒砂岩及其鲕状铝质泥岩组成，偶夹薄层石灰岩一层，含薄煤一层，极不稳定。底部为一层浅灰色或紫红色铁质鲕粒铝土泥岩（山西式铁矿）呈结核或透镜状赋存。平行不整合于峰峰组第三段侵蚀面上。一般厚度521m，平均13.30m。常见有植物化石linpteris brongncart,neuroperis sp,calamites sp。上统（C3）太原组（C3t）：以一层相当于“晋祠砂岩”的中细粒砂岩做为底界，整合于本溪组地层之上。全组为海陆交互相沉积，以海相石灰岩、泻湖相粉砂岩、砂质泥岩、砂岩、煤的旋回交替为特征。主要岩性为黑灰、深灰色泥岩、粉砂岩及灰色砂岩，夹48层海相薄层石灰岩，其中稳定的有四层，即野青、伏青、中青、大青灰岩，不稳定的有四层，即一座、山青、小青、下架灰岩。石灰岩含动物化石，以伏青、大青石灰岩为最多，野青石灰岩次之，且种类繁杂，包括有虫筵科、珊瑚、腕足类等，是煤岩层对比的重要标志。全组含薄、厚煤层共九层，即3、4、5、5下、6、6下、7、8、9号煤层，总厚8.20m，其中可采及局部可采煤层五层（4、6、7、8、9号煤），这几层煤除9号煤为较稳定煤层外，4号、6号、7号均为不稳定煤层，8号为极不稳定煤层。根据钻孔资料分析6号煤层局部有古河床冲刷，4号煤层局部有岩浆岩侵入。可采煤层的顶底板含有丰富的柯达木等植物化石。本组地层一般厚度90122m，平均厚度106m。整合二叠系（P）：地层零星出露于杨二庄村西，南洺河东岸，下洛阳村东，南洺河北岸。下统（P1）山西组（P1s）：岩性以灰、黑色粉砂岩及灰色砂岩为主，上部为灰、绿灰色砂质铝土泥岩及深灰色中粒砂岩，砂质铝土泥岩中多具鲕粒结构，下部以黑色砂质泥岩为主，夹灰色砂岩，含煤36层，其中可采煤层为2号煤层，本煤层为中厚煤层，而且分布比较稳定，是矿井的主要开采煤层。其余煤层为不稳定的薄煤。本组含有丰富的轮木、卢木、羊齿等植物化石，以2号煤层下部灰色厚层中粒砂岩（相当于北岔沟砂岩）底界与太原组的分界。本组地层厚4282m，平均厚62m。下石盒子组（P1x）：主要岩性为灰、深灰、灰绿、紫花斑薄层粉砂岩，细粒和中粒砂岩以及数层铝土质泥岩，具鲕粒结构其底部以一层中粗粒砂岩底面作为山西组的分界，砂岩厚度变化较大，界限不甚明显，本层位上相当于“骆驼脖子砂岩”。顶部有一层28m厚，颜色以肉红、桃红色为特征的页岩，称之为“桃花页岩”。本组一般厚度75m。上统（P2）上石盒子组（P2s）第一段（P2s1）：主要岩性以灰、深灰、灰绿、紫花斑色砂岩泥岩为主，夹有三组1015m厚的浅灰、灰绿色中、粗粒石英砂岩，中下部粉砂岩呈浅灰、紫花斑色，含较多的铝质，并有鲕粒结构。本段一般厚度133m。第二段（P2s2）：岩性以浅灰、灰绿色厚层状中粗粒石英砂岩为主，粗粒砂岩中含燧石砾，砂岩以石英、长石成份为主，多为泥质胶结，也有硅质胶结，砂岩层之间夹有薄层灰紫色砂质泥岩和粉砂岩。本段底部有一层粗粒砂岩，厚度可达10m40m，以本层砂岩的底界作为本段与第一段的分界。本段一般厚度118m。第三段（P2s3）：岩性以暗紫、灰绿、灰黄、灰绿紫斑色泥岩及砂质页岩为主，夹45层极不稳定的浅黄褐色及灰绿色中细粒砂岩，其底部为黄灰、黄绿或浅绿色含砾中粗粒砂岩，以本层作为本段与其下第二段的分界，砂岩占本组砂质泥岩的20左右，厚112m。第四段（P2s4）：颜色以黄紫、暗灰、紫斑、黄绿、暗紫色为主，岩性以砂质泥岩及泥岩为主，期间夹有56层浅黄灰及灰白色含砾粗粒砂岩，多以泥质及硅质胶结，普遍含大量小砾石，以石英、燧石砾、正长石为主，砾径一般小于1.0cm。本段正长石的含量高于其它段砂岩层，正长石含量高为本段的最大特征之一，并以一层3.0m左右的灰色钙质胶结的中粒砂岩与下段分界。厚度一般为130m。石千峰组（P2sh）第一段（P2sh1）：由紫灰、紫、灰绿、紫红色中、细粒砂岩与粉砂岩相间沉积而成，含大量的钙质结核，顶部为厚约十余米的灰绿、浅灰色泥灰岩俗称“淡水灰岩。本段地层厚度124.88175.12m，平均厚度150m。第二段（P2sh2）：由紫红色、紫红带绿斑的粉砂岩、细粒砂岩组成，上部为紫红、浅紫红色细粒砂岩，下部为紫红色粉砂岩及砂质泥岩。该段地层厚度7581m，平均厚度78m。整合中生界（Mz）三叠系下统刘家沟组（T1l）：由浅紫红色、细粒砂岩及暗紫色泥岩及粉砂岩组成，全层含同生砾石。本组地层厚度50.7144.38m，平均厚度97.54m。不整合新生界（Kz）第三、第四系（Q+R）：广泛覆盖于井田基岩地层之上。岩性以灰绿色砂质粘土、黄绿色、黄色砂质土、黄色中细砂为主，质地松散不胶结，用手一捏就可以粉碎，夹厚层变化较大的砾石层及砾岩层，砾径一般为0.10.5m，胶结物为钙质，砂质粘土有可塑性。厚度0.0m355m，一般为177.5m。见图12。 图1-2 井田综合柱状图1.3 水文地质概况井田内有季节性河流南洺河横贯全区，其于西南角磁山铁路桥处自西向东进入井田后，折向北北北东向，呈蛇曲流径罗峪、下洛阳、西万年、城二庄出井田。河床标高约为233（西南端）202m（东北端），平均坡度万分之三点五。河床宽200400m，铁路桥处最窄50m。河床切割深度525m。河床沉积物为冲洪积砂砾石，厚033m。铁路桥处出露一段约80m长的奥陶系中统马家沟组石灰岩。南洺河为一季节性河流，平时由于小窑排水和工业废水排放，南洺河铁矿排水10.0m3/min，上游干涸，唯洪水时有短暂表流。井田内的十一条冲沟除南部的三条冲沟有基岩裸露外，其余均为第四系冲积层内冲沟，以泄洪为主，对回采无多大影响，但南部的三条冲沟洪水期内，可能通过小窑对井田构成威胁。1.4 气象本区属大陆性季风气候区，四季变化显著，历年日最高气温42.6、最低气温-24.3，年平均气温14。历年平均降水量560mm左右，蒸发量1800mm左右，气压0.1Mpa、最大冻土深度42.0cm，年内风向多为南风和西北风，最大风速20m/s。2矿井水文地质条件2.1 区域水文地质峰峰集团有限公司万年矿井田位于邯邢水文地质单元百泉泉域西南部。百泉泉域北界由黄庵垴至胡家山，以地表分水岭为界，标高+1773.80+209.10m，西高东低；西界北段由黄庵垴至青岩寨，以太行山地表分水岭为界，标高+1898.701445.20m，南段由列江至磁山附近，以下寒武统区域性隔水层为界，北洺河部分地段以地表分水岭及岩浆岩隔水岩体为单元边界；南界由西苑城地堑组成隔水边界；东界北段以内丘大断裂及邯邢深大断裂为界，南段以鼓山紫山大断裂为界。面积约3823.60km2，其中石灰岩祼露面积369.93km2。依据地层时代、岩性组合特征、地下水的赋存条件、运移规律、其含水层介质的不同，本泉域内的含水层可划分为新生界砂、卵、砾石孔隙含水层组，二叠系砂岩裂隙含水层组，石炭系薄层石灰岩及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层组。新生界砂、卵、砾石孔隙含水层组，在区域上，地下水的补给、径流、排泄条件明显受地形、地貌、地质构造和岩性等因素的制约。对于新生界孔隙含水层，其地下水的主要补给来源是接受大气降水和河流侧向补给，径流区与补给区基本一致，在冲沟及河流切割含水层之后，形成泉排泄或侧向排泄于河流。二叠系砂岩裂隙含水层补给来源以大气降水补给为主，由于砂岩含水层的出露面积有限，加之含水层裂隙不发育，其接受的补给量有限，往往以储存量的形式赋存于含水层之中，无明显的排泄区，故以人工排泄为主。二叠系砂岩裂隙含水层主要为山西组砂岩和石盒子组粗粒砂岩组成，单位涌水量0.0120.060L/sm。山西组砂岩为2号煤层的顶板，为直接充水含水层，富水性较弱，对矿井的采掘活动影响有限。石盒子组粗粒砂岩含水层距2号煤层较远，对矿井生产无较大影响。石炭系薄层石灰岩岩溶裂隙含水层除接受大气降水直接补给外，主要接受奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层侧向及越流补给，其补给量的大小受出露面积、地质构造及本含水层溶隙发育程度等条件的制约，区内无明显的天然排泄区，一般人工排泄为主。石炭系薄层石灰岩岩溶裂隙含水层组由大青、伏青、野青石灰岩含水层组成。伏青、野青石灰岩为6下煤和4号煤的顶板，局部有裂隙，单位涌水量为0.0060.070L/sm。大青石灰岩含水层岩溶较发育，单位涌水量0.00071.63L/sm，为8号煤层直接顶板，本含水层通过断裂构造得到奥陶系石灰岩水的补给，富水性中等，对矿井生产有较大影响。泉域内奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层分布范围广，厚度大，水量丰富。以中厚层状的石灰岩、花斑灰岩为主，岩溶裂隙发育，以溶孔、溶隙为主，单位涌水量0.02641.16L/sm，富水性极强。本层为煤系基底，上距9号煤层2040m，是威胁矿井生产的主要充水含水层。 其补给方式主要有裸露石灰岩直接接受大气降水补给和河流渗漏补给，其中河流多年平均渗漏量为6m3/s，是本含水层的主要补给来源。区内北东向构造体系与南北向构造体系成为区域内的主要控水构造，是控制地下水径流与岩溶泉形成的主要因素。北西向构造和东西向构造使得地下水水力联系密切，形成了岩溶水向东径流的总趋势。东部南北向断层断距较大，使岩溶含水层与其它非碳酸盐岩隔水层相接，使地下水运动受阻，再者由于邢台背斜使灰岩埋深变浅，岩溶化程度加剧，使泉水形成更加有利。邢台向斜形成一个小的控水盆地，其盆地两侧受北东向断裂的切割，伴生有众多的横向断裂，地下水的流向沿向斜两端向百泉汇流。区内岩浆岩控制了岩溶的发育程度，因而也控制了地下水径流带的形成和空间分布。奥陶系可溶岩岩溶发育具有水平及垂直分带的规律，在水平方向上西部弱而东部强。垂向上，上部充填物多，中部充填物少，且岩溶极发育，底部岩溶不发育。由于岩溶发育的不均一性，致使含水层具有各向异性，局部岩溶发育形成强径流带。地下水自西北、西、西南沿白马河强径流带、七里河强径流带、沙河强径流带及北洺河强径流带向达活泉和百泉汇集。北洺河一带存在地下分水岭，将区域水文地质单元分为北域和南域两个亚区，致使部分地下水向三柏树村以西的白龙洞泉汇集，形成径流带，白龙洞泉于1966年干涸至今。区域地下水动态有雨季水位上升，旱季持续下降，集中补给，常年消耗，以丰补欠，周而复始的特点。在空间上区内不同地段水位动态有较大的差异性。排泄区与径流区水位变化相对稳定，补给区的变幅较大。排泄区及径流区水位年变幅为13m，补给区水位年变幅为1020m，水位变化与大气降水密切相关。百泉泉群1978年以前流量一般为57m3/s，最大流量9.603m3/s(1963年8月)，达活泉泉群一般流量为0.71.0m3/s。1978年以后，由于降水量减少，人工开采量增加，上游兴建水库等原因，泉群流量逐年减少，达活泉、百泉泉群分别于1982年7月和1986年5月干涸至今。万年矿井田地处百泉泉域南域，北洺河至磁山径流带的东翼。 2.2 矿井充水条件22.1地表水 井田内发育有一条季节性河流南洺河，属子牙河水系，洺河支流，发源于太行山东坡，武安市西部荒庄一带，自西北流向东南至茶口，磁山转向东北，在永和、大油村附近与北洺河、马河汇合组成洺河。南洺河自井田西南角磁山铁路桥自西向东进入井田，之后折向北、北东，呈蛇曲流经罗峪、下洛阳、西万年、城二庄而出矿区，流经长度9.5km，河床覆盖面积2.3km2。河床标高+233m(西南端上游)+202m(东北端下游)，平均坡度万分之三点五，河床宽度200400m，铁路桥处最窄仅50m，河床切割深度525m，河床内由卵石、漂石及泥砂等第四系冲积物组成，厚度030m。根据邯郸水利局19561960年观测统计资料，于1956年8月13日在上游徘徊站测得最大流量为495m3/s，1963年计算洪峰流量为3280m3/s。井田内庄晏村附近流量为4700m3/s，流速3.5m/s，最高洪水位在罗峪村一带为+233m，西万年一带为213m，竹昌村附近为+190m。据近12年（19952006年）洺河罗峪桥观测站资料，最大流量500 m3/s（1996年8月4日），最小流量0.0137 m3/s（1996年1月3日），常有断流现象，干涸最长时间达14月之久（2001年3月2002年7月），罗峪一带最高洪水位228m。南洺河流经磁山铁路桥处有80m段中奥陶系马家沟组石灰岩出露于河床，进入井田后，在井田西南部河床流经各煤层及煤系各含水层的出露区，南段河床发育方向与煤层露头延展方向一致，北段近乎垂直，全段长1500m，河床宽300m，流域面积45万m2。 南洺河作为季节性河流，枯水季节河床干涸，一般年份汛期有短暂洪流，洪峰期短，一般12昼夜即断流，每年汛期约有35次洪峰，特大洪峰年份可持续月余(如1963年)。所以河水对地下水具有短暂集中补给的特点。2.2.2 含水层及隔水层特征（一）含水层井田内主要含水层有奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（），大青石灰岩岩溶裂隙含水层（），伏青石灰岩岩溶裂隙含水层（），野青石灰岩岩溶裂隙含水层（），大煤顶板砂岩裂隙含水层（），石盒子组砂岩裂隙含水层组（），第四系卵砾石孔隙含水层组（）及基岩风化带裂隙含水层。其它如小青石灰岩岩溶裂隙含水层（）、山青石灰岩岩溶裂隙含水层（）因厚度小，且不稳定。第三系卵石砂层含水层（），簿层砂层与卵石多为粘土充填，基本不含水。另外，井田内所见岩浆岩多为致密、裂隙不发育的闪长岩，均可视为隔水岩体，故不叙述。1、奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（）奥陶系石灰岩为煤系基底，岩性主要以纯石灰岩，白云质灰岩，花斑状灰岩为主，其厚度在井田西北部午汲选厂一带厚70m左右，庄晏东孔壁村一带厚150m左右，井田南翼杨二庄以西为200m左右，下有闪长岩侵入体托底。奥陶系石灰岩顶界面上距9号煤层间距约25m左右。岩溶主要以溶孔、溶隙、溶洞等形态为主，其富水性具各向异性和空间分带性。根据517队及其它有关抽水试验资料，该含水层单位涌水量介于3.333264.394 l/s.m之间，详见表1。表1孔 号涌水量（m3/s）水位降深（m）单位涌水量（l/sm）渗透系数(m/d)午1大孔0.2337.2032.361E1大孔0.1176.6617.568水6号大孔0.033103.333万6孔0.1160.44264.39451.49从表1中看出，奥灰含水层具有极强的透水性和丰富的含水性以及空间上的差异性。该含水层水位1963年以前在+200m以上，于西部的山区形成泉水(如白龙洞泉)，1966年以后泉水干涸，全属人工排泄。1967年水位为+195.69m，之后由于人工排泄量逐年增加，至1972年水位为+150.13m。1980年，午汲水源孔排水量1.68万m3/d，此外，尚有玉泉岭、上泉、团城等铁矿和农业排水，总计排水量聚增至4.5万m3/d，导致奥灰水位区域性大幅度下降。1980年3月31日，午l孔水位降至+107.23m，与排前相比水位下降99.43m。杨二庄CK19孔，1971年水位+139.65m，1980年3月为+112.30m，水位下降27.35m。1982年后，排水量减少约2万m3/d，水位开始回升，午CK177孔，1982年水位为+105.75m，1985年水位升至+125.20+133.00m。磁供2孔，1982年7月20日水位+107.87m，1985年水位升至+115.77+133m。1985年以来，水位稳定在+130m左右。据万年矿水文地质观测资料，2002年12月水位为+105.42m，2004年5月水位降至+79.00m，2007年12月水位降至+32.00m。说明本区奥灰含水层排泄量大于补给量，地下水位待续下降。详见图2。该层作为巨厚层含水层，接受来自西部山区地下水向东侧向运移作为主要补给来源。此外，在井田西北部万年村以西有较大面积石灰岩出露，在井田西南部河床内和井田东南部有零星出露，接受降水补给。从区域条件看，奥灰被井田南界F11号断层切割与煤系及其以上地层接触，隔绝了与南部黑龙洞泉域奥灰水的联系；东部鼓山隆起，使其与寒武系地层及岩浆岩侵入体接触，形成阻水屏障。西部磁山、东孔壁、下白石一线岩浆岩体形成隔水墙，阻隔了西部地下水的补给。东北部奥陶系石灰岩埋藏深达千米以上。井田基本处于一封闭的水文地质单元。但井田四周奥灰及岩浆岩体裂隙带的大面积出露仍给本区带来了充沛的地下水补给。据517队水文勘探资料，在井田西北部因岩浆岩侵入奥灰，使其变薄，但仍可作为井田侧向补给的通道。历年水位动态表明，奥灰水位虽逐年下降，但每年雨季水位略有升幅（见图3）。说明该含水层仍有丰富的补给源。再该层厚度大，库容量大，透水性强，水量丰富，且结构复杂，对井田开采具有很大的威胁。水质类型： HCO3SO4CaMg型水，矿化度小于0.5g/l。2、大青石灰岩岩溶裂隙含水层（） 大青石灰岩为8号煤层的直接顶板，平均厚4.80m，分布稳定。勘探资料表明：全区漏水钻孔27个，主要分布F10号断层以西，庄晏、下洛阳一线以南。518队在杨二庄西施工的70多个钻孔，多数遇大青石灰岩漏水。井田东南第三勘探线以南有5孔漏水。从井田-240大巷施工的三个大青观测孔分析，位于庄晏村北部的D3孔，涌水量为0.076m3/min， F10号断层以东的D2孔涌水量为0.017m3/min，而F10以西的D4孔涌水量为3.5m3/min。充分证实了大青灰岩富水程度的东西差异性。 根据万5孔抽水试验资料，涌水量3.77 l/s，单位涌水量为0.207 l/s.m，渗透系数为3.78m/d，属含水性中等的含水层。1973年水位标高+174.06m，1987年井田北翼D3孔水位-82.00m，南翼D2孔水位-55.00m，罗峪村以西D1孔水位126.00m。大青与奥灰水力联系的密切程度有明显的地区差异性。大青灰岩在井田西南埋深30m左右，处于风化带内，降水及河水可通过卵石层和风化裂隙带补给。下距奥灰30m，井田内有大于30m的断层29条，即可使其与奥灰接触。根据万87、万5孔水位与奥灰水位一致且该处发育有F3和F5号断层落差均在30m以上，且接近风化带。说明井田西南部两层水的联系十分密切，为矿井灾害性突水的主要水源。水质类型：HCO3SO4NaCa型水，矿化度为0.3g/l。3、伏青石灰岩岩溶裂隙含水层（） 伏青石灰岩为6号煤层的间接底板，平均厚4.50m，分布稳定。井田内漏水钻孔25个，庄晏与下洛阳村北基本无漏水钻孔，F10断层以东漏水孔较少，F10断层以西的43个孔，有20孔漏水，占47%。据万6孔、万27孔抽水试验，单位涌水量为0.01411.176 l/s.m，渗透系数为0.2625.51m/d，属含水小中等的含水层。1969年11月，万6孔水位为+196.08m，1970年12月，万87孔水位为+178.97m，1972年8月，万83孔水位为+164.57m。矿井采掘时，伏青灰岩突水6次，突水量0.3510.40m3/min，其中1982年12月4日北三-240大巷揭露一条宽0.30.6m的裂缝突水10.40m3/min，说明其富水性具有空间差异性。 伏青石灰岩在井田南部与第四系地层直接接触，可接受河水及降水补给。伏青石灰岩下距奥灰含水层70m，井田内大于70m的断层有11条，即可使其与奥灰接触，两含水层产生水力联系，使其水文地质条件复杂化，将构成矿井充水的主要水源。水质类型：HCO3SO4CaMg，矿化度0.40g/l。4、野青石灰岩岩溶裂隙含水层（） 野青灰岩为4号煤层直接顶板，平均厚2.70m，分布稳定，全区漏水钻孔8个，分布于井田中部庄晏、罗峪一带。据万6孔抽水试验资料，渗透系数为4.02m/d，单位涌水量为0.0699 l/s.m，属含水小的含水层。多年生产资料证实，揭露含水层初期涌水较大且补给不足，短期内即干涸，以储存量为主。 该层在井田西南部第四系卵石层下出露，可接受降水补给，其下距奥灰105m，井田内有11条落差大于100m的断层，皆可使两者相互接触，矿井建井至今共发生18次突水，突水量0.054.00m3/min，大部可在短期内自然疏干，对矿井采掘活动产生一定影响。水质类型：HCO3SO4CaNa型水。5、大煤顶板砂岩裂隙含水层（）大煤顶板砂岩裂隙含水层为2号煤层间接顶板或直接顶板(直接顶板粉砂岩不稳定04m)，厚027.24m，一般15m，以中粒砂岩为主，局部相变为砂岩互层。全区有20个孔漏水，多数分布于庄晏、罗峪一带。从生产揭露资料知，该层在罗峪、庄晏一线西侧、上洛阳背斜两翼、F6号断层以西的区域富水性良好。根据万70、万27、万5孔抽水资料，渗透系数1.505.30m/d，单位涌水量0.1120.474 l/s.m，属含水中等的含水层。该层水以裂隙孔隙为主，富水性具有明显的不均一性，已开采范田内基本疏干，投产以来共发生过4次较大涌水，最大水量2.0m3/min，一般以淋流水形式充入矿井，恶化生产环境。如有沟通富水含水层的大裂缝也将导致瞬时溃水。水质类型：HCO3SO4CaMg型水，局部为HCO3SO4CaNa型水，矿化度0.7g/l。大煤间接底板砂岩厚15m左右，局部含水，其富水性相对顶板砂岩弱。 大煤顶板砂岩于井田西南部与第四系卵石层直接接触，可接受降水补给，下距奥灰140m，井田内有F1、F2、F3、F15等断层落差大于140m，可使其与奥灰接触。6、石盒子组砂岩裂隙含水层组（）该含水层组由二叠系下石盒子组底部及中上部的灰白色中粒砂岩、上石盒子组一段底部及中部灰白色中、粗粒砂岩、上石盒子组二段底部灰白色中粒砂岩及中部灰白色砂砾岩组成。据钻探揭露，上石盒子组二段砂岩、砂砾岩冲冼液漏水点18处，上石盒子组一段砂岩漏水点9处，下石盒子组砂岩漏水点3处。从冲洗液漏水情况看，富水性相对较好的为上石盒子组二段砂岩含水层，一段次之。本含水层组以上石盒子组二段底部砂岩及中部砂砾岩为主要含水层，底部中粒砂岩厚约16.30m，中部砂砾岩厚约21.30m。相对富水地段大致在城二庄罗峪一线，垂深360m以浅地段。位于风化裂隙带之内的南翼地区其水量尤为丰富。在矿井采掘过程中，1989年土0北翼223工作面回采时曾因顶板沿F8号断层发生抽冒，涉及对盘石盒子砂岩水，出水量0.5m3/min。矿井采掘至今，涉及石盒子组涌水的有3次，涌水量0.050.50m3/min，涌水原因均与断层有关。附近个别地方小窑建井时均有揭露，发生不同程度的涌水，水量0.20.6m3/min。上石盒子组二段底部砂岩下距2号煤层约240m，其间有巨厚层的隔水层，对矿井采掘活动影响较小。该层在庄晏村西北洺河河床内，属风化带，可间接受降水及河水补给。7、第四系卵砾石孔隙含水层（）及基岩风化带裂隙含水层第四系卵石层主要分布于洺河河床及其近岸地段，与河床展布方向大体一致，向河床两岸逐渐变薄，呈透镜状分布。除河床直接出露外，洺河两岸均为黄土覆盖。该层系河流冲积、洪积砾石堆积而成，磨圆度良好，呈次等浑圆状，砾度0.01l.00m，砾间被黄土和砂土充填，直接接受河水和降水的直接补给。该层厚度变化较大，庄晏、罗峪之间厚度15m左右，1971年4月机井抽水试验，单位涌水量为517 l/s.m，渗透系数为4026m/d，取宽度500m潜流断面，天然流量2.4m3/min；城二庄、东、西万年之间卵石层厚度510m，机井抽水试验，单位涌水量为420 l/s.m，渗透系数为50220m/d，500m宽潜流断面，天然流量2.6m3/min。东、西万年、庄晏之间和罗峪上游地段，卵石层变薄，并有基岩出露，富水性也相对减弱。潜水流向基本与南洺河延展方向一致，为北东方向，水力坡度千分之五，水位最高峰值一般出现在九月初。最近几年由于工农业生产大量用水，年水位变化相对较大。 基岩风化带的范围与卵石层含水地段基本一致，在南洺河下及其两岸邻近地段，风化带发育深度较大，风化带包括煤系地层到上石盒子组二段地层，其中石灰岩及砂岩等脆性岩石裂隙比较发育，粉砂岩等塑性岩石则较弱。钻孔抽水试验，单位涌水量为0.903.67 l/s.m，渗透系数5m/d。根据附近地方小窑建井资料，基岩风化裂隙均有发育，程度不一，富水性呈各向异性，该层水质HCO3SO4CaMg型水，矿化度0.5g/l。对于洺河及近岸浅部煤层开采尤其是浅部河下采煤构成威胁。（二）隔水层井田内奥陶系石灰岩含水层（）顶界至大青石灰岩含水（）层约30m，大青石灰岩含水（）上距伏青石灰岩含水层（）约35m，伏青石灰岩含水层（）上距野青石灰岩含水层（）约50m，野青石灰岩含水层（）上距2号煤层顶板砂岩含水层（）约40m，各含水层之间均存在一定厚度的粉砂岩和泥岩，这些岩层是良好的隔水层，同时还存在厚度不等的岩浆岩，这些岩浆岩虽然与围岩接触带间发育有成岩裂隙，具有弱富水性，但由于岩浆岩致密坚硬，在很大程度上还是增强了两含水层之间的隔水能力。在天然状态下，这些隔水岩层阻隔了上、下两含水层的水力联系，使各含水层水位、水质有较大差异，形成独立的含水层。值得指出的是大青石灰岩含水层与奥陶系石灰岩含水层层间距较小，且奥陶系石灰岩含水层水量丰富、水压大，在开采过程中易发生底板底鼓突水现象，遇断层或陷落柱时易产生水力联系，应引起高度重视。2.2.3 区域地下水补给、径流、排泄对本井田的影响万年矿井田地处百泉水文地质单元的南域，西有磁山闪长岩岩体隆起，东有鼓山断层为屏，北以北洺河地下水分水岭为界，南以西苑城地堑阻隔，基本形成一个具有补给、径流、排泄的独立水文地质亚单元。奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层补给区位于崇义、上泉、北洺河一带，该带以西奥陶系石灰岩裸露面积大，直接接受大气降水的补给。在井田西北部小贺庄及上洛阳一带，南部磁山铁路桥至CK2孔一线均有奥陶系石灰岩零星出露，铁路桥处，石灰岩裸露于洺河河床，接受河流的渗漏补给。地下水接受大气降水和河流渗漏补给后，向东径流的过程中，在北洺河一带分为南北两支，北支向矿山村方向径流，于百泉、达活泉排泄；南支向本井田径流，排泄区位于三柏树村以西的白龙洞泉，由于工农业大量排水，1966年白龙洞泉水枯，由排泄区转化为径流区，径流带延至本井田一带，使本井田由相对滞流区，转化为排泄区。奥灰地下水由裸露、覆盖型转为埋藏型，水力性质由潜水逐渐过渡到承压水。奥灰地下水向东受鼓山断层的阻隔，南受西苑地堑的阻隔，无明显的自然排泄区，以本区的工农业排水为主。地下水位由1963年+200m以上，逐渐降低到2007年+32m左右，说明奥灰水的补给量小于工农业的排水量，形成水位呈逐年下降的趋势。奥陶系石灰岩为煤系地层沉积基底，该含水层具有水量丰富及承压水头高的特点。随着采煤深度的增加，突水机率增大。井田内断裂构造发育，北北东向断裂多为压扭性高角度正断层，往往构成阻水或弱透水边界；而北西向断层规模小，多为张性或张扭性，往往构成奥陶系石灰岩岩溶水的良好通道。当底板隔水层中有断层存在，下伏奥灰承压水在高水头压力作用下，直接涌入矿井。未来开采下组煤层时，奥灰含水层是影响矿井开采的主要因素之一，矿井将承担排泄奥灰含水层补给量的大部。万年矿井田整体上是向东倾斜的单斜构造。在井田南翼西部有部分煤系含水层露头及煤系含水层直接与河床冲积层接触，形成煤系含水层的补给来源。基岩风化裂隙带是浅部区开采时涉及地表水体造成矿井充水的良好途径，本区基岩风化裂隙带发育深度45100m，厚度2575m左右，在南洺河河床及两岸大型冲沟下部发育厚度均在50m以上。根据建井和附近小煤窑涌水资料，该带的裂隙发育程度和充填程度随深度增加而减弱，其导水和充水集中于该带的中上部地段，是非煤系含水层的补给通道。断层的切割，造成煤系含水层与奥陶系石灰岩强含水层接触，形成地下水的侧向弱越流补给，如F3断层两盘奥陶系石灰岩与煤系地层对接，F13和F17断层使煤系的野青石灰岩以下含水层与奥陶系石灰岩接触，产生局部的奥灰水补给。井田内煤系地层的含水层，在西部露头区等补给范围内接受大气降水和地表水体渗漏补给，地下水沿单斜构造顺含水层向东部埋藏区运移，到东部井田边界断层受阻，且无明显的天然排泄区，地下水以储存量的形式赋存于含水层之中。煤系地层中的含水层受补给条件的制约，其补给量较小，对矿井开采影响较小，含水层易于疏干，如本井田-240m水平以上的大煤顶板砂岩水已基本被疏干，0水平以上的野青石灰岩水也基本被疏干。综上所述，不同含水层的补、径、排条件对井田开采有不同程度的影响。奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层补给面积大，岩溶裂隙发育，富水性强，井田内属埋藏型的岩溶承压水，水压大，对矿井采掘活动影响大。煤系地层中的含水层其补给范围有限，相应补给量较小，并以储存量形式赋存于含水层之中，易于疏干，对矿井采掘活动影响较小。2.2.4 断层带水文地质特征本区断层密集，落差大于100m以上的断层有：F1、F2、F3、F4、F11、F13、F14、F15、F20、F41、F44、F52-1等12条，30m以上断层有18条。100m以上断层使煤系地层与奥灰接触，30m以上断层可使煤层与下部含水层接触或接近。这些断层破坏了隔水层的连续性，使局部地段含水层发生水力联系，是矿井突水的主要影响因素之一。 从建井和投产初期揭露资料可知，因断层导致发生矿井涌水或突水共10次占70%以上。F9号断层为一较强的导水断层，1984年8月在0井底车场附近断层落差100m，使大煤与大青灰岩对接，巷道掘进至距断层70m时底板突水，水量2.10m3/min。1987年第二水源奥灰孔(万W2)，在断层对盘(下盘)施工放水后该突水点水量减至0.25m3/min，目前已基本干涸，说明F9号断层在该区是大青与奥灰两含水层发生水力联系的良好通道。在二水平北翼-150石门和-240大巷施工中接近或揭露穿越断层，由于断层落差变为3045m，沟通不同水源而发生不同程度、不同类型的涌水。此外，矿井范围内由生产和小窑揭露的F4、F5、F6、F8，等断层均发生不同程度涌水。1985年12月17日，矿井投产至今，共发生涌水事故51次，经统计由断层因素引起的涌水事故达27次，约占53%，说明断层具有局部导水或含水以及采动破坏后的滞后出水现象。 从整个矿井资料综合分析：F10F8号断层之间的所有断层均有导水和局部导水性质，而断层的导水性又增加了该区域各含水层水文地质条件的复杂性，同一条断层在风化带内由于受到地下水长期的冲蚀和溶蚀，其导水性明显增强，而向深部则呈现减弱或增强无规律的变化，这主要受断层切割与含水层所形成的空间几何关系制约。以上说明井田内断层导水性在走向上、倾向上其有复杂多变的特征。尤其是主干断层两盘附近的次生断层和裂隙带，使断层水文地质条件更趋复杂化，体现了地区性和分带性的特征，断层是井田内各含水层越流补给发生水力联系的主要通道，随着矿井的不断揭露其影响程度会越来越大。2.2.5 相邻矿井的开采和报废对本井田的影响万年矿井田南部以西苑城地堑自然边界与通二矿相邻，贺庄煤矿位于万年矿井田的西北部，以F1断层与万年矿为邻。通二矿井田位于万年井田的南部，两井田以西苑城地堑为界，使两井田分别处于黑龙洞泉域和百泉泉域，二者之间无水力联系。故通二矿对万年矿采掘无影响。贺庄井田位于F1断层北部的西侧。该矿1958年建矿，1960年投产，开采2号煤层，1985年核定生产能力为年产21万吨，由于国补投资缩减，煤炭价格低廉，井下涌水量较大等原因导致付不起电费，煤炭生产成本增高，严重亏损，于1991年5月被迫停产至今。目前，贺庄煤矿淹井未生产。该矿与万年矿之间的F1断层落差达200m左右，使F1断层西侧的奥陶系石灰岩含水层与万年井田煤系地层接触，奥陶系石灰岩含水层侧向补给煤系地层中的含水层，对万年矿有较大影响。贺庄井田内煤系地层中的含水层与万年井田非煤系地层对接，阻隔了煤系含水层向东部万年井田的运移。两井田之间留有隔水煤柱，故贺庄煤矿对万年矿的生产无影响。位于本矿西南部的南洺河铁矿，由于其特殊位置及开采方式，可能对万年矿的生产造成影响。现将具体情况叙述如下：1、南洺河铁矿问题的由来南洺河铁矿原隶属于冶金部华北冶金矿山建设公司，始建于1970年，后由于受奥灰水、上覆煤层尚未开采以及压缩基本建设规模等因素的影响，于1979年停建下马，停建下马时只完成了地面设施及主、副井井筒。1983年5月，冶金部华北冶金矿山建设公司致函峰峰矿务局（峰峰集团有限公司前身，下同），愿将停建下马的铁矿全部资产折价转卖给当时正在进行基建的峰峰矿务局万年矿二号井。考虑到煤铁两矿生活区相连，以及铁矿床都在万年煤矿井田范围内的实际情况，为减少万二矿井重复征地和建设，经原煤炭部批复同意，峰峰矿务局万年矿购买了原南洺河铁矿全部资产和征购的土地。自此以来十几年间，这部分资产和土地一直由万年矿管理和使用。自上个世纪九十年代开始，武安市政府为获得南洺河铁矿开采权，一直在向市和省政府有关部门积极争取。2001年3月省国土资源厅领导为南洺河铁矿开采问题召开了现场办公会。在上级政府相关部门的支持下，武安市政府多次主动与峰峰矿务局和万年矿联系，要求开发建设南洺河铁矿。与此同时，从2000年3月开始，在煤、铁矿重叠井田范围内相继有五个小铁矿竖起井架，投入生产，对万年矿安全生产构成威胁。鉴于上述情况，峰峰矿务局及万年矿不得不与武安市政府及武安市冶金矿山集团有限公司就南洺河铁矿开采问题进行谈判，并于2001年9月，双方签署了峰峰矿务局万年矿、武安市冶金矿山集团有限公司关于武安市冶金矿山集团有限公司恢复开发建设南洺河铁矿相关问题的协议以及关于南洺河铁矿厂区及设施的租赁协议，2002年1月，为解决矿区范围重叠问题，双方又签署了补充协议；2002年7月，武安市冶金矿山集团有限公司办理了南洺河铁矿采矿许可证，取得了采矿权，恢复了南洺河铁矿的建设。2、万年煤矿和南洺河铁矿的相互关系（1）、地理位置：南洺河铁矿位于万年矿井田西南部，是万年矿原井田的一部分。其井田范围与万年矿原0水平南翼一、二采区煤层采空区重叠，重叠部分长1000m，宽925975m。在煤、铁矿井田地表范围内发育有一条季节性河流南洺河，自南洺河铁矿所处西南角，由西向东流经万年矿井田，流经长度