xx煤矿水害调查报告.docx

xx矿业有限公司x煤矿水害调查报告目 录第一章矿井及井田概况2第一节矿井及井田基本情况2第二节矿井所在井田位置、范围及四邻关系，自然地理3第三节 地形地貌5第四节 气象、水文5第五节 地震5第六节矿井排水设施能力现状5第二章以往地质和水文地质工作评述6第三章 地质概况7第一节 矿区地层7第二节 矿区构造8第三节 岩浆岩9第四节 煤层9第四章 区域水文地质12第五章 矿井水文地质15第一节 地形地貌15第二节 矿区地表水15第三节 矿区含（隔）水层组15第四节 断层水文地质特征16第五节 坑道及老窑水文地质特征16第六节 采空区积水调查17第七节 地下水补给，径流、排泄条件24第一章矿井及井田概况第一节矿井及井田基本情况x煤矿始建于2002年、x煤矿于2006年10月已经通过项目核准批复（云发能源【2006】631号文件）煤矿由3扩9万吨/年，于2013年年底申请投产验收，并于2014年取得项目综合竣工验收批复。在资源整合中我矿属单独保留型矿井，目前正在机械提能升级改造。第二节矿井所在井田位置、范围及四邻关系，自然地理xx矿业有限公司x煤矿位于x县城330方向，平距24km处。隶属x县阿岗镇管辖。地理坐标：东经：10407241040745 北纬： 250126 250159矿区有12km简易公路至阿岗镇，至x县城65km，至昆明市238km，矿区至南昆铁路x火车站60km，交通尚属方便。详见：x煤矿交通位置图（图1-1-1）表1-1 矿区范围拐点坐标表拐 点X坐标Y坐标矿12769966.4135412045.27矿22768991.4035411805.27矿32769271.4035411440.27矿42769991.4135411548.27矿区面积0.3918km2开采标高+1990m+1600m煤矿西为煤层露头，无矿井；西南接阿岗四矿，东接兴源煤矿探矿权，东南接大田煤矿，北部无矿井。以上各矿井均有国地资源厅颁发的采矿许可证以及生产许可证，周边矿界清楚，无矿界纠纷。x煤矿图1-1 交通位置图第三节 地形地貌矿区属高原低中山地形，主要山脉呈近南北向展布。区内地势总体为东高西低，最高点在南部一个小山顶，标高+2018.00m，最低点在矿区西部小溪口处，标高+1895m，相对高差123.00m。第四节 气象、水文区内无大的地表水体，仅在矿区中西部有一季节性沟溪分布，由北向南流出矿区，流量02.13l/s，流量受季度性变化，对矿床充水影响不大。该区气候为亚热带山地季风气候。每年12月至次年2月为霜冻期，510月份为雨季，尤以7月降雨量最大，约占全年降雨量的40%，全年平均降雨量为1169mm，日最大降雨量为87.5mm。全年蒸发量为2312.1mm,年最高气温34.9，最低气温-6，年平均气温15。矿区冬春干旱，气侯干燥，夏秋多雨湿润，具冬寒夏温，春暖秋凉的气候特点。全年主导风向为西南风，最大风速为7级（风速15m/s）。 第五节 地震据史料记载，区域未出现过大的破坏性地震。根据国家GB500112001抗震设计规范，矿区按7度地震区设防。设计基本地震加速度值0.10g，设计地震分组为第三组。第六节矿井排水设施能力现状矿井正常涌水量8m3/h，最大涌水量10m3/h。+1775水平布置了主、副水仓，主水仓容积450m3，副水仓容积为450m3，安装了3台D85-454型水泵，扬程180m，流量为85 m3/h，电机功率75kW，电压660V；敷设了2趟排水管，均为1334mm无缝钢管，沿管子道经副斜井铺至地面。经过计算水泵的排水能力远远大于矿井24h最大涌水量。因此，排水系统完全能够满足排除最大涌水量的要求。第二章以往地质和水文地质工作评述据调查该矿已开展的地质勘探工程如下：1、xx矿业有限公司x煤矿位于属圭山煤矿区北部，2005年12月，云南省一四三煤田地质勘探队提交了云南省x县x煤矿资源储量核实报告。2、曲靖霞光地质工程有限责任公司2008年1月提交的云南省x县x煤矿勘探报告。x煤矿勘探报告是在充分分析和研究了前人的资料及矿山开采现状而编制出来的，该报告基本总结了x煤矿的地质特征，矿区勘探基础工作扎实，对可采煤层的工程控制程度和地质研究程度基本符合现行规范勘探要求。初步查明了矿区水文地质、工程地质条件；分析了矿井充水因素，预测了矿山未来开采涌水量,对环境地质、可采煤层顶底板工程地质特征，供水水源及水质作出了初步评价。矿区地质报告编写过程中，认真收集综合了有关资料，对各类原始资料进行认真审查，并按有关规范编制了各类综合图件，报告文图吻合，论述清楚，各项数据正确，达到了预期目的，可以作为该矿资源开发利用方案设计的地质依据第三章 地质概况第一节 矿区地层区内出露地层由老到新，依次为二叠系上统龙潭组（P3l）、长兴组（P3c），三迭系下统卡以头组（T1k）、飞仙关组（T1f）及第四系（Q），区内含煤地层为二叠系上统龙潭组（P3l）、长兴组（P3c），简述如下：（一）二叠系上统龙潭组（P3l）平均厚219.96m，为主要可采煤层分布层位，岩性主要以灰色泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、细砂岩、泥岩及煤层组成，根据含煤特征和岩石类型，将该组自下而上分为二段。（1）龙潭组第一段（P3l1）下至P3玄武岩顶界，上至M9煤层底板。平均厚173.13m。主要岩性为薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩，间夹细砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层。该段含煤611层，其中M14煤层为较稳定的全区可采煤层。（2）龙潭组第二段（P3l2）下至M9煤层底板，上至M7煤层顶板，平均厚47.31m。主要岩性为薄至中厚层状粉砂岩，泥质粉砂岩，间夹细砂岩、泥岩、菱铁质泥岩及煤层。含煤3-5层，其中M9煤层为全区可采煤层，煤质好，煤层稳定。（二）长兴组（P3c）为该区含煤地层一部分，出露于矿区中东部。下至M7煤层顶板，上至T1k底界，平均厚58.84m，岩性以灰色中厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩夹菱铁质泥岩及煤层。含煤5-8层，大部分为小于0.5m的薄煤层，仅M5煤层可采。（三）卡以头组（T1k）：下起距煤层3-4米处泥质粉砂岩中夹3-4层硅质条带并产舌形具、瓣腮类动物化石及植物碎片化石层，上为紫红色泥岩含蠕虫状方解石层，地层厚100米。由灰绿色中厚层状粉砂岩、细砂岩，间夹粉砂质泥岩组成，显水平层理、透镜状层理，总体有下粗上细趋势。（四）飞仙关组（T1f1）：矿区内仅出露该组的下部地层，由紫红色泥岩，泥质粉砂岩组成，泥岩中多含蠕虫状方解石。（五）第四系（）：以杂色坡积、残积、冲积的砂、砾、粘土零星分布于溪沟、坡地和山间凹地。第二节 矿区构造矿区大地构造位置处于扬子准地台（I），滇东台褶带（I3），曲靖台褶束（I34）富源凹褶(I34-3)的南端。矿区总体为一向北东东倾斜单斜构造，地层走向340 355，倾向7085，倾角2550，一般40左右。区内发现断层两条，编号为F12、F16。（1）F12逆断层位于矿区西南部，走向350，倾向80，倾角60，断距80m，P3l地层部分重复，未切割至煤层，故对区内煤层开采影响不大。（2）F16正断层位于矿区东南部边缘，走向25，倾向115，倾角65，断距5090m，P3l地层部分缺失，该断层位于矿区东南边界，与矿区煤层交界于拐点2附近，对区内煤层开采无影响。综上所述F12、F16两条断层对矿区煤层开采影响不大，不排除隐伏断层的存在，区内构造复杂程度属中等类型。详见：矿区主要断层特征表（表3-1）表3-1 矿区主要断层特征表编号性质产状（）落差(m)长度(m)断层证据对煤层影响走向倾向倾角F12逆350806080650P3l地层部分重复影响不大F16正251156550-90200P3l地层部分缺失无影响第三节 岩浆岩区内煤系地层底部有喷发性岩浆岩玄武岩的分布，与含煤地层为假整合接触，未发现侵入性岩浆岩及其它性质的岩浆岩分布，故区内煤炭资源的赋存基本不受岩浆岩的影响。第四节 煤层一、含煤性区内含煤地层为二叠系上统长兴组（P3c）及龙潭组（P3l）。长兴组（P3c）含煤58层，大部属不稳定的薄煤层，煤层总厚约2.59m，含煤系数为4.40% 。全区可采煤层为M5煤层一层，厚0.87m，可采含煤系数为1.48%。 二、煤层龙潭组含煤815层，煤层总厚7.26m，含煤系数为3.31%。其中可采煤层有M5、M9、M14三层，可采煤层厚5.06m，可采含煤系数为2.30%。M5煤层：位于长兴组中部，煤层层位稳定，煤厚0.830.91m，平均厚0.87 m，结构简单，属薄煤层，中下部含一层厚0.060.08m灰褐色显晶质高岭石泥岩夹矸，顶板为泥质粉砂岩，底板为含炭泥岩及粉砂岩，属较稳定的全区可采煤层。M9煤层：位于龙潭组第二段底部，煤层层位稳定，煤厚3.213.64m，平均3.45m。中下部夹一层厚0.10m泥岩夹矸。煤层顶、底板为泥岩，属较稳定的全区可采煤层。M14煤层：位于龙潭组第一段上部，煤厚1.561.66m，平均厚1.61m，结构较简单，中部有0.100.15m泥岩夹矸一层，顶底板均为泥岩，属较稳定的全区可采煤层。详见：矿区主要可采煤层特征表（表3-2）表3-2x煤矿主要可采煤层特征一览表煤层编号煤层厚度（m）两极值平均值结 构煤层间距（m）煤层倾角煤层容重(t/m3)可采性稳定性顶、底板岩性M50.83-0.910.870.570.31简 单76451.44全区可采较稳定顶板：泥质粉砂岩底板：泥岩M93.21-3.643.452.550.71简 单1.40全区可采较稳定顶板：泥岩泥岩夹菱铁质粉砂岩30底板：泥岩M141.56-1.661.610.710.81简 单1.44全区可采较稳定顶板：泥岩底板：泥岩二、煤质（一）物理性质各煤层多呈黑至深灰色，以玻璃、脂肪光泽为主，条带式或线理状结构。一般都有硬度小、脆度大，裂隙容易碎为小块或粉末状的特点。（二）煤岩特征煤岩类型以半亮煤、半暗煤为主。成因类型为陆植煤，变质程度为中变质阶段。（三）煤的化学性质区内开采煤层多以低中灰、低挥发分、特低硫、特低磷、高发热量煤为主。(四）煤类M5煤为焦煤，牌号JM15，M9、M14煤为贫瘦煤，牌号PS12。（五）可选性以1.4、1.5比重率进行浮沉，M5煤属中等可选煤，M9、M14煤属易选煤。（六）工业用途根据各可采煤层的工业牌号，主要化学性质、工艺性能，可选性等指标，M5煤宜作炼焦用煤，M9、M14煤宜作炼焦配煤、动力用煤、电厂燃料用煤。详见：矿区主要可采煤层煤质特征表（表3-3）。表3-3 矿区主要可采煤层煤质特征表煤层工 业 分 析Mar(%)Pd(%)St,d(%)Qgr,daf(MJ/kg)Qgr,daf(MJ/kg)煤类Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)焦渣特征(1-8）M5原煤0.66-0.720.6916.45-23.8618.4418.44-18.7718.6151.600.010-0.0210.0160.28-0.560.4226.86-28.5327.70JM15浮煤0.609.9217.63735.50M9原煤0.64-0.960.7613.54-19.2916.7316.51-17.6517.304-52.4-2.42.40.023-0.1180.00.30-0.530.4128.53-30.9829.6335.58-36.0335.80PS12浮煤0.52-0.740.667.94-10.658.9416.01-16.8216.324-50.012-0.0570.0320.24-0.470.3833.11-33.2933.2036.22-36.4636.34M14原煤0.52-1.200.8115.55-26.3621.4816.92-18.1717.544-51.8-13.08.40.013-0.0320.0220.25-0.490.3428.10-35.7233.6435.09-35.7235.48PS12浮煤0.881.000.937.67-13.9912.2415.77-17.5516.654-50.003-0.0070.0050.21-0.340.2730.61-33.2131.5636.24-36.3536.30第四章 区域水文地质矿区地处滇东高原南部，位于黔西高原过度的斜坡上，地势南高北低，坡向北西变缓，南部地形陡峭，区域地表呈侵蚀构造低中山地貌，山脉走向与主体构造线方向基本一致，大体呈近东西向展布，属区域地表水和地下水的补给区，为构造溶蚀低中山地貌。区内气候温和，冬无严寒，夏无酷暑，最高气温31.09，最低零下5.2，平均14.1；2月4月为风季，主导主导风向西南，最大风速14m/s。年平均降雨量1169mm，510月为雨季，降雨量约占全年降雨量的83以上，为地下水补给的旺盛期。区内沟谷深切，水系较为发育，主要常流河有妥者河及私庄河，均属属南盘江流域珠江水系，见图3-1。图3-1 区域水系图（四）区域含、隔水层及富水性区域含（隔）水层由上至下依次为第四系（Q）松散岩类孔隙弱含水层，永宁镇组（T1y1）下段岩溶含水层，三叠系下统飞仙关组（T1f）碎屑岩类裂隙弱含水层，三叠系下统卡以头组（T1k）碎屑岩类裂隙弱含水层，三叠系下统长兴组-龙潭组（P3c+l）碎屑岩类裂隙弱含水层，二叠系上统峨嵋山玄武岩组（P3）火山岩类孔洞裂隙弱含水层，自上而下分述如下：（1）三叠系下统永宁镇组（T1y1）第一段岩溶强含水层岩性为灰岩、生物灰岩夹泥质灰岩，呈近东西状条带分布，厚度一般125m，岩溶裂隙发育，泉流量一般12.214L/s，富水性强。该地层分布于矿区南部，呈东西状展布，由于其距离可采煤层较远，对矿床充水影响较小。（2）三叠系下统飞仙关组第二段第三段（T1f2+3）裂隙弱含水层组岩性主要为粉砂岩，泥质粉砂岩，泥岩，呈条带状分布，厚度一般271m，出露泉水较多，流量一般0.14.65L/s，多呈季节性泉或沟谷溪流，富水性较弱，主要出露于矿区的南部，呈东西状展布，对矿床充水影响较小。（3）三叠系下统飞仙关组第一段（T1f1）相对隔水层组岩性为泥岩，泥质粉砂岩，厚度一般109m，条带状分布于山坡地带，浅部风化后裂隙较为发育，泉流量一般0.0050.04L/s，具有明显的季节变化性。除风化带外雷系基本不发育，基本无泉出露。主要出露于矿区的中部，呈东西状展布。（4）三叠系下统卡以头组（T1k）裂隙弱含水层组为灰绿色细粉砂岩偶夹泥岩条带，厚度一般100m，常在地形由缓变陡的转折部位条带状产出，泉流量一般0.11.09L/s，其富水性较弱。主要出露于矿区的中部，呈东西状展布，因其距离煤系较近，因此为矿床充水间接水源，对矿床充水有间接影响。（5）二叠系上统长兴组、龙潭组（P3c+l）裂隙弱含水层组为粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、煤层及菱铁岩等呈互层状，广泛分布于山麓缓坡地带，总厚一般268m，易风化，节理裂隙较为发育，泉流量一般0.220.45L/s，富水性较弱。该地层主要出露于矿区的北部，呈东西状展布，由于其为煤系地层，对矿床开采有直接影响。（6）二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3）裂隙弱含水层组出露于矿区的北部外侧，距离矿区较远，岩性上部5-15米为深灰-灰白色凝灰岩，含菱铁矿鲕粒，地表风化后呈铁帽。中部为暗紫-灰绿色玄武岩，见有石英、绿泥石、黄铁矿结核。具杏仁状构造。层间常夹暗紫色似粉砂质泥岩的铁质玄武岩。下部为厚层状深灰-墨绿色玄武岩，柱状节理发育，总厚度150-180米。第五章 矿井水文地质第一节 地形地貌该区为低中山地貌，地势总体东北部高、西南部低，区内沟谷发育，有利于地表水及地下水的排泄。第二节 矿区地表水地表水：矿区内无大的地表水体，仅在矿区中西部有一季节性沟溪分布，由北向南流出矿区，流量02.13l/s，流量季度性变化大，对矿床影响不大。第三节 矿区含（隔）水层组（1）二叠系上统峨嵋山玄武岩组（P3）裂隙弱含水层：为该区煤系下伏地层。岩性以深灰、灰绿色杏仁状玄武岩及玄武质凝灰岩为主。柱状节理发育，据区域资料，厚度大于300m，近地表风化裂隙发育，浅部含较强风化裂隙水。本区未出露，据邻区资料泉水流量为0.0022-0.3491l/s，深部节理、裂隙多被方解石脉充填，富水性相对较浅部弱，水质类型：HCO3CL-（K+Na），由于距开采煤层较远，对矿床充水无影响。（2）二叠系上统龙潭组（P3l）、长兴组（P3c）裂隙极弱含水层。出露于矿区中西部，岩性以浅灰、深灰色泥质粉砂岩、粉砂岩为主，间夹薄层细砂岩、粉砂质泥岩，厚265.24285.15m，平均278.88m，近地表风化风化呈土状。深部节理，裂隙逐渐闭合且被方解石脉充填，接受大气降水能力较差。浅部一般在50m以内，含风化裂隙水，富水性相对较强，随季节性变化大，中深部富水性极弱。以往及本次矿井调查资料，该层是对矿床开采直接充水极弱裂隙含水层。（3）三叠系下统卡以头组（T1k）裂隙弱含水层，分布于矿区东部及东北部，一般厚约100m。岩性以灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩为主间夹粉砂质泥岩，地表风化裂隙发育。裂隙发育程度随深度增加逐渐减弱，且大多数被方解石脉充填。该层雨季泉水流量0.2210.361l/s。据邻区资料，该层段钻孔单位出水量0.044l/s.m，渗透系数0.037m/d，属富水性渗透性中等的裂隙含水层。也为煤矿床充水的顶板间接含水层。（4）三叠系下统飞仙关组第一段（T1f1）隔水层，分布于矿区东部及外侧，一般厚度100m左右。岩性以中厚层状紫红色泥岩及粉砂质泥岩为主，接受大气降水能力弱，富水性极弱，为相对隔水层，对上覆含水地层向下渗入起到隔水作用。第四节 断层水文地质特征（1）F12逆断层：位于矿区西部，走向350，倾角60，断层落差约为80m。断层带破碎带仅0.5m左右，主要为灰色粉砂岩及粘土组成，富水性及导水性弱，且只在矿区西南角经过，故对矿床充水影响不大。（2）F16正断层：为矿区东南边沿出露的正断层，走向25，倾角65，落差5090m。但断层断层带为0.82.0m且均在上覆卡以头地层及飞仙关(T1f1)地层中。富水性及导水性弱，地表无泉点出露。对矿床充水影响不大。第五节 坑道及老窑水文地质特征区西部沿煤层露头线有零星老窑分布，一般掘进长度2030m，垂深不超过25m。主要采M9煤层，多数已废弃垮塌。据调查，x煤矿原风井关闭，原主井被利用为现在的风井，原风井内有积水，原主井报废段井巷有积水。矿区东北部原有一小窑，由于开采时间较早，开挖范围较小，巷道断面不大，并且基本已废弃被表土及顶板垮落封填，没有空间存积大的积水，预计积水量120m。老窑位于1930m水平以上的M9煤层中。由于老窑主要接受大气降水补给，同时煤系地层为导水性极弱，因此预测大部分老窑都存在积水，且受开采面积、深度增加积水量随之增大，且老窑水中含有大量的SO2、CO等有毒有害气体，一旦发生老窑突水现象，对矿山安全生产影响极大。矿山后期如有巷道经过老窑采空区时必须加以注意。表5-1 废弃老窑（井筒）信息一览表序号名称井口坐标高程闭坑时间积水情况XYH1原风井2769580.45235411716.5061903.532012物探期间有积水界内有一条小溪沟及其支沟，径流量不大，一般以渗透补给煤系地层，开采中注意坑道不应直接连通溪沟。开采煤层虽然低于矿界外舍马河，但舍马河发育于矿界以外，最小距矿界有100m的煤系地层阻隔，舍马河对开采影响较小。第六节 采空区积水调查本次采用瞬变电磁法主要是对已有采空区积水位置进行探测验证，同时对于未知老空水位置进行圈定，给出矿井开采警戒线。瞬变电磁法的工作原理在地表敷设不接地线框或接地电极，输入阶跃电流，当回线中电流突然断开时，在下半空间就要激励起感应涡流以维持断开电流前已存在的磁场，并且此涡流场随时间以等效涡流环的形式向下传播、向外扩展，利用不接地线圈、接地电极或地面中心探头观测此二次涡流磁场或电场的变化情况，用以研究浅层至中深层的地电结构，由于是在没有一次场背景的情形下观测纯二次场异常，因而异常更直接、探测效果更明显、原始数据的保真度更高，其工作原理见图3-1-1。图5-1 瞬变电磁原理示意图当地下煤炭局部被采出后，在岩体内形成一定规模的空间，使周围的应力平稳状态遭受破坏，产生局部的应力集中，采空区在地应力的作用下，发生变形、断裂、位移、冒落，这些冒落带、断裂带、变形弯曲带，其影响范围比原采空区要大，且直接影响其电性分布状况，形成一个高阻电性体与围岩电性形成较明显的差异。在地下水的充填及地表水沿裂缝向采空区渗漏的情况下，其电阻率将明显发生变化，形成一个低阻电性体，也与围岩电性形成较明显的差异。这样就为瞬变电磁法勘查矿区采空区和水害提供了前提条件。仪器设备与工程布置本次地球物理勘探使用的仪器为中国地质大学（武汉）高科资源探测仪器研究所生产的CUGTEM-8型瞬变电磁仪。点放样和点采集工作使用上海华测导航公司生产的LT500T型GPS接收机，测量平面坐标系统采用1980西安坐标系，高斯投影3带，高程系统采用1985国家高程基准。瞬变电磁勘探工程布设采用二维测网布置，重叠回线装置测量。本次物探勘查是在地质、水文地质调查的基础上，结合场地地形地貌特征及施工条件，在矿区范围内布设瞬变电磁物探测线19条，点距50m，线距50m，测点152个，检查点5个。测点测线布置示意图见附件1所示。为了获得施工中所需要的一些待定参数，使勘探更加合理有效，结合x煤矿开采实情与CUGTEM-8型瞬变电磁仪设计参数与工程经验选取发射回线边长选5m，发射电流100A。施工前进行了试验工作，试验点选择在测区内人文干扰较小的已知采空区选择一条试验段，共10个试验点，试验结果显示射回线边长选5m，发射电流100A时能达到较好的勘探效果，视电阻率的曲线形态能反映地下主要地质体电性特征。本次工作共完成测线19条，经资料处理软件系统的解释获得断面图19幅，剖面图4幅，断面等值线图和切片等值线图的色标统一调整，以突出在每个等深度突出的高、低视电阻率异常区域。视电阻率颜色色标使用蓝色青色绿色黄色红色表示由低阻到高阻进行标注。结合x煤矿实际采空区位置、断层位置、生产系统主要巷道保护煤柱区域选取L5、L10、L12、L15四条测线生成的断面图（见图5-35-7）结合实际生产情况进行分析，同时在+1825水平、+1775水平、+1750水平、+1700水平生成切片图，从纵向和横向上来分析采空区位置和积水情况。图5-2 x煤矿物探测点测线布置图 图5-4 L10测线视电阻断面图 图5-3 L5测线视电阻断面图 图5-5 L12测线视电阻断面图 图5-6 L15测线视电阻断面图 图5-7 +1825m水平视电阻率断面图与采掘工程平面图对比L3、L5、L10、L1