江安县工农煤矿矿井水患现状调查报告.doc

四川省江安县红桥至五矿矿段五矿段工 农 煤 矿矿 井 水 患 现 状 调 查 报 告四川省安全科学技术研究院二0一一年五月四川省江安县红桥至五矿矿段五矿段工 农 煤 矿矿 井 水 患 现 状 调 查 报 告院 长：施富强审 核：项目负责： 技术负责： 报告编写： 四川省安全科学技术研究院二0一一年五月调查报告编制承诺书本调查报告使用测绘局出版的地形图为底图，采掘工程平面图等矿图由矿方提供。现场井下及地面测绘工作在矿方领导、技术人员参与下完成。资料来源真实可靠。四川省安全科学技术研究院2011年4月15日 内 审 意 见四川省江安县红桥至五矿矿段五矿段工农煤矿矿井水患现状调查报告由我院防治水研究室编制。经我院组织相关技术人员进行认真审查后认为，防治水研究室认真开展野外地面及井下水患调查工作，资料收集较为丰富、翔实。在编制报告过程中，能依据采集资料做出较为深入的综合分析。四川省江安县红桥至五矿矿段五矿段工农煤矿矿井水患现状调查报告能基本反应本矿当前水患现状，能基本满足相关规定的要求并达到了合同约定的目标，同意呈送省级专家组审查。本报告不能替代1:5000地质及水文地质测绘工作。四川省安全科学技术研究院2011年4月20日 四川省江安县红桥至五矿矿段五矿段工农煤矿矿井水患现状调查报告目 录1 概 述11.1 目的任务和工作成果11.2 主要工作依据21.3 位置与交通31.4 企业及矿权设置概况51.5 矿井采掘概况71.6 相邻煤矿及废弃小窑81.6.1 相邻煤矿81.6.2 废弃老窑及采空塌陷91.7 以往地质工作102 区域地质及水文地质112.1 自然地理112.2 区域地质122.2.1 区域地层122.2.2 区域构造122.3 区域水文地质132.4 区域及场地稳定性153 煤矿区地质163.1 地形地貌163.2 矿区构造163.3 矿区地层岩性和开采煤层164 煤矿区水文地质194.1 地表水194.2 煤层、硫铁矿层及矿井直接充水含水层194.2.1 煤层194.2.2 矿井直接充水含水层204.3 矿井涌水状态214.3.1 坑道涌水现状214.3.2 矿井涌水量预算224.4 矿井排水系统224.4.1 主井排水系统234.4.2 副井排水系统234.5 地下水的补、径、排条件245 矿井水患分析255.1 老空积水255.2 洪汛期地表水265.3 相邻原五八煤矿闭井采空积水275.4 相邻联吉煤矿老空水285.5 顶板裂隙承压水285.6 场地设施受不良地质作用的影响296 结论297 防治水工作建议348 遗留的主要问题36附 图 目 录图 号图 名比例尺0统一图例1江安县红桥至五矿矿段综合地层柱状图1:20002江安县工农煤矿地形地质及水文地质图1:50003-1江安县红桥至五矿矿段12-12水文地质剖面图1:50003-2江安县红桥至五矿矿段13-13水文地质剖面图1:50003-3江安县红桥至五矿矿段14-14水文地质剖面图1:50003-4江安县红桥至五矿矿段15-15水文地质剖面图1:50004工农煤矿水患警示图1:5000附 件 目 录1、四川省江安县工农煤矿采矿许可证2、四川省江安县工农煤矿煤炭生产许可证3、四川省江安县工农煤矿安全生产许可证4、四川省江安县工农煤矿营业执照5、矿长资格证书6、矿长安全资格证书四川省安全科学技术研究院 1四川省江安县红桥至五矿矿段五矿段工农煤矿矿井水患现状调查报告1 概 述1.1 目的任务和工作成果为进一步加强煤矿防治水工作，国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监察局下达了煤矿防治水规定（安监总令200928号），四川省安全生产监督管理局、四川煤矿安全监察局颁发了关于印发“四川省煤矿水患调查技术要求(试行)”的通知（川安监2008376号）和关于印发“四川省煤矿防治水细则”的通知（川安监2010157号）。在四川省安监局（四川煤监局）矿山防治水中心的指导、领导下，经宜宾市及江安县安监局的指导、组织、协调，受江安县工农煤矿委托，由四川省安全科学技术研究院承担江安县工农煤矿矿井水患现状调查工作。本次工作的主要目的任务是：通过开展煤矿区地面1:5000地质、水文地质调查及井下水文地质编录工作，基本查明矿井水文地质条件，分析判断矿井主要水患及其透（突、溃）水水害水源、过水通道及透（突、溃）水容易发生的部位，指出水患的危险性及其可能导致水害事故发生的主要原因，提出矿井防治水的具体建议措施，为煤矿企业制定矿井防治水方案和进一步做好矿井防治水工作提供必要的水文地质资料。在江安县安监局具体指导和工农煤矿积极支持配合下，于2010年10月至2011年5月共八个月时间内，水患现状调查工作历经了现有图件、资料收集及工作策划、地面及井下地质、水文地质调查、综合分析研究、水患现状调查报告编制、报告初稿送审和最终报告出版等六个阶段的工作，完成了四川省江安县红桥至五矿矿段五矿段工农煤矿矿井水患现状调查报告(附电子版)。本次调查工作完成主要实物工作量如表1-1。 工农煤矿水患现状调查完成主要工作量一览表 表1-1序号工作内容单位数量1地层岩性剖面观测Km/条7.3/321:5000航测地形图描绘及矢量化成图Km2/幅10/131:5000地质及水文地质测绘Km2 9.94石门地质及水文地质观测编录Km/条1.6/25巷道地质及水文地质观测编录Km5.04本次系矿井水患现状调查工作，收集、调查资料及报告编制成果能基本反映本矿当前水患现状，能基本满足相关规定要求并达到了合同约定目标。本报告不能替代1:5000地质及水文地质测绘工作。1.2 主要工作依据(1)煤矿安全规程ISBN7-5020-2562-6/TD7； (2)关于加强煤矿水害防治工作的指导意见安监总煤矿200698号；(3)关于加强煤矿水害防治工作的通知川煤监2007219号；(4)关于加强煤矿水害隐患治理的通知川安监2007277号；(5)煤矿防治水规定国家安全生产监督管理总局第28号令。(6)关于印发“四川省煤矿水患调查技术要求(试行)”的通知（川安监2008376号）；(7)关于印发“四川省煤矿防治水细则”的通知川安监2010157号；(8)煤田地质填图规程DZ/T0175-1997； (9)矿区水文地质工程地质勘探规范GB12719-91；(10)煤炭资源地质勘探地表水、地下水长期观测及水样采取规程煤炭工业部(80)煤地字第638号；1.3 位置与交通红桥至五矿矿段是江安县煤及硫铁矿生产基地。它位于江安县南部省道309线沿线，有两百余年的矿业历史，现有良朋、祥益、振兴、工农、金茨、联吉、腾龙、腾飞、煤矿公司、和平、石桥及兴文县新益十二个合法生产矿井，年生产能力约120140万吨。另有原龙凤、江远、五八、胜利及兴文县银丰五个淹井闭坑矿井。红桥至五矿矿段以红桥河为界，河西称红桥段（西段），河东名五矿段（东段）。见图1-1。工农煤矿行政隶属四川省宜宾市江安县五矿镇金星村所辖，位于江安县红桥至五矿矿段之五矿段（东段）。地理坐标:东经1050429，北纬282459。矿区内有约0.9Km矿山公路接309省道，红桥镇北行约50Km的三级公路达江安县怡乐镇长江水运码头，交通方便，见图1-2。图1-2 交 通 位 置 图1:3000001.4 企业及矿权设置概况工农煤矿为集体所有制企业，由原工农煤矿整合原光明煤矿而成，目前正在进行6万吨/年技改9万吨/年的扩能施工建设。根据宜宾市煤炭资源矿业权设置方案（不包括筠连煤矿区）及四川省人民政府办公厅关于宜宾市煤炭资源整合方案的复函川办函200716号中确定江安县五矿镇工农煤矿为主体整合矿井整合区内光明煤矿。工农煤矿于2007年9月27日向四川省国土资源厅提出划定矿区范围申请，2008年4月29日四川省国土资源厅批准了工农煤矿“划定矿区范围申请审批书”。原工农煤矿于2005年8月5日由四川省国土资源厅颁发的采矿许可证，证号为5100000520396，有效期为2005年8月至2009年2月。允许开采区内+2000m标高带内的K2煤层，矿区面积约0.0541Km2，矿权范围由16号拐点予以圈闭，详见表1-2。原工农煤矿矿权范围一览表 表1-2拐点编号坐标拐点编号坐标XYXY131446953550694543144525355076352314476035506950531446253550725533144620355076606314463735507260矿区面积（km2）：0.0541；开采煤层：K2；开采深度标高（m）：+200+0原光明煤矿于2005年9月16日由四川省国土资源厅颁发的采矿许可证，证号为5100000520489，有效期为2005年9月至2008年9月。允许开采区内+225-20m标高带的K2煤层，矿区面积约0.0538Km2。矿权范围由14号拐点予以圈闭，详见表1-3。原光明煤矿矿区范围拐点坐标 表1-3拐点编号坐标拐点编号坐标XYXY1314478535506280331447753550693023144865355062954314469035506910矿区面积（km2）：0.0538；开采煤层：K2；开采深度标高（m）：+225-20整合后的工农煤矿矿区范围在平面上呈近东西向展布，允许开采区内+225-100m标高带的K2煤层，矿区面积约0.3019Km2，矿权范围由16号拐点予以圈闭，详见表1-4。 整合后工农煤矿矿权范围一览表 表1-4拐点编号坐标拐点编号坐标XYXY131449823550631843144726355076912314492035506692531445073550763033144819355071236314477335506276矿区面积（km2）：0.3019；开采煤层：K2；开采深度标高（m）：+225-100整合后的工农煤矿矿权范围内包括原工农煤矿和原光明煤矿矿权范围，当前技改阶段，暂分主井(原工农煤矿+350.397m主斜井)和副井(原光明煤矿+334m主斜井)两个提升运输及排水系统。当主副井两个系统在井下连通之后，形成一个采掘系统。目前，工农煤矿采矿许可证、煤炭生产许可证已换发，安全生产许可证沿用原证件，待技改完成验收合格后换发新证。矿长资格证书、矿长安全资格证书、企业营业执照等齐全，见附件。1.5 矿井采掘概况工农煤矿由原工农煤矿、原光明煤矿整合而成，当前处于整合技改阶段。原工农煤矿为斜井开拓，通往地面的井筒有+350.397m主斜井和+365.439m风井。全矿划分+234m、+98m和0m三个水平并设置有+20m东阶段运输巷，各水平运输巷沿K2煤层布置。其中，+50m标高带以上资源已全部采空。全矿分三级排水，分别在+234m、+98m和0m设置水仓、水泵、水管等排水设备设施。原光明煤矿为斜井开拓，通往地面的井筒有+334m主斜井和+336m风井。全矿划分+247m、+110m和+32m三个水平并设置有+53m西阶段运输巷。各水平运输巷沿K2煤层布置。其中，+78m标高带以上资源已全部采空。全矿分四级排水，分别在+247m、+110m、+53m西阶段运输巷和+32m设置有水仓、水泵、水管等排水设备设施。矿井采用双回路供电，机械抽出式通风。矿井现有探水钻机一台，型号为MYZ-150，功率15kw，运行正常。按技改设计要求，技改工程利用原工农煤矿和原光明煤矿已有系统进行改造，即通往地面的井筒有+350.397m主斜井(原工农煤矿主斜井)、+365.439m一采区风井(原工农煤矿风井)和+334m副斜井(原光明煤矿主斜井)、+336m二采区风井(原光明煤矿风井)。投产时交付使用0m水平，后期再延深开拓-100m水平。投产时采用0m、+90m、+234m三级排水。1.6 相邻煤矿及废弃小窑1.6.1 相邻煤矿工农煤矿西接原五八煤矿(已于2006年关闭)，东与联吉煤矿(开采K2煤层)和金茨硫铁矿(开采K1煤层和K1煤层底板硫铁矿层)毗邻，南为金茨硫铁矿拟扩矿权范围。如图1-3。图1-3 工农煤矿与相邻煤矿位置关系示意图(1)原五八煤矿原五八煤矿东与工农煤矿相接，行政隶属江安县五矿镇管辖，原五八煤矿与现整合后的工农煤矿矿权平面范围有重叠。矿井采用斜井开拓开采区内的K2煤层(大汉炭)，已于2006年关闭。据初步调查访问，原五八煤矿采掘下界在0m附近，其他情况不详。(2)联吉煤矿联吉煤矿位于工农煤矿东侧，行政区隶属江安县五矿镇管辖。矿井采用平硐暗斜井开拓方式。现为三级提升，布设有+185m、+120m、+60m三水平。其中，+120m水平以上煤炭资源已基本采空。联吉煤矿于1990年始建，1991年投产。该矿于2005年9月由四川省国土资源厅颁发了采矿许可证，核定矿山生产规模为6吨年。2009年6月原联吉煤矿整合金星煤矿和盐井煤矿，并变更矿山名称为江安县宜锋煤业有限公司联吉煤矿。当前，该矿正在进行9万吨/年技改15万吨/年独立扩能施工建设。矿权平面范围呈南东东向展布，走向长0.57km,横向宽0.19km，矿区面积约0.1015km2，批准开采+250m-100m标高带中的K2煤层。(3)金茨硫铁矿金茨硫铁矿位于工农煤矿南东侧，行政隶属江安县五矿镇管辖。矿权范围由16号拐点圈闭，矿区面积0.0938Km2, 批准开采区内+300+100m标高带中的K1煤层和K1煤层直接底板硫铁矿层。该矿拟向北西西方向增扩矿权范围。矿井采用斜井开拓方式，现为三级提升，布设有+260m、+200m、+140m三个水平和+305m、+180m两个阶段。1.6.2 废弃老窑及采空塌陷红桥矿段采煤历史久远，经坑采井采，浅部煤层全部采空。因煤层急倾斜产出，沿K2煤层露头发生的采空塌陷十分严重。在本次调查追索时见到，在工农煤矿矿权范围之内，沿K2煤层露头线发育大小采空塌陷坑达9处，呈串珠状展布。塌陷坑最大长约60m，宽约10m，深15m，最小长约4m，宽约2m，深5m。1.7 以往地质工作(1)二十世纪六十年代由原四川省地矿局202地质队在红桥井田进行过普查找煤工作，编制了四川省双河煤田红桥井田地质普查找煤报告；(2)1973年由原四川省地质局第一区测队开展过1:20万区域及矿产地质调查工作；(3)1987年由原川东南地质队开展过1:5万区域及矿产地质调查工作；(4)19801987年由四川煤田地质局135队在该区进行了普查工作；(5)2004年6月，四川省地质矿产勘察开发局202地质队为原工农煤矿编制了江安县五矿镇工农煤矿矿产资源储量核实报告；(6)2004年6月，四川省地质矿产勘察开发局202地质队为原光明煤矿编制了江安县五矿镇光明煤矿矿产资源储量核实报告；(7)2007年，由四川省地质矿产勘察开发局202地质队为原工农煤矿编制了四川省江安县红桥井田江安县五矿镇工农煤矿2007年度矿产资源储量核实报告；(7)2007年，由四川省地质矿产勘察开发局202地质队为原光明煤矿编制了四川省江安县红桥井田江安县五矿镇光明煤矿2007年度矿产资源储量核实报告；以上地质成果初步查明了工农煤矿地层层序、含煤岩系与煤炭资源的赋存情况，提供的井巷系统基本准确。遗留的主要问题，一是缺少专门水文地质工作；二是地形图精度较差，不能满足矿山用图要求；三是对矿区内的地质构造查明程度不够。2 区域地质及水文地质2.1 自然地理工农煤矿所在红桥至五矿矿段之五矿段地处四川盆地与云贵高原过渡带。五矿段海拔标高703m(尖岗山)310m(红桥河)，相对高差393m，属中等切割的低山区。在五矿矿段内，由三叠系下统飞仙关组(T1f)和三叠系上统须家河组(T3xj)顺岩层走向构成北西南东向山脊，其两侧分布三叠系下统嘉陵江组(T1j)和二叠系下统茅口组(P1m)岩溶槽谷。五矿段西邻红桥河，东抵江安县与兴文县县界。矿段北侧是玉屏沟，南侧为红桥河，属长江南岸永宁河上游的分支河流。在五矿段内，沿嘉陵江组岩溶槽谷和茅口组岩溶槽谷形成常年流水冲沟，其两侧羽状分支冲沟多为时令沟。五矿矿段属永宁河水系。工农煤矿所在区域属亚热带季风气候区，具四季分明、温暖潮湿、雨量充沛等特征。夏季多暴雨，冬季多雨雾，年均无霜期347天。多年平均气温18，极端气温-2.539.0；年均降水量约1132mm，极端年降水量8501350mm，其中78月降水量约占全年降水量的三分之一，910月多梅雨。较为丰富的大气降水为形成地表水、地下水提供了较为充足的补给水源。2.2 区域地质2.2.1 区域地层五矿段出露地层由老至新有自留系中统韩家店组(S2h)、二叠系下统梁山组(P1L)、栖霞组(P1q)、二叠系下统茅口组(P1m)、上统宣威组(P2x)，三叠系下统飞仙关组(T1f)、下统嘉陵江组(T1j)、中统雷口坡组(T2L)、上统须家河组(T3xj)及第四系(Q)。2.2.2 区域构造五矿段位于珙长背斜北翼中段的一组次级尖岗山背斜和垮岩湾向斜发育部位。尖岗山背斜与垮岩湾向斜平行展布，轴线走向NWWSEE。两轴线间相距约8001100m。尖岗山背斜为一向SEE方向倾伏、轴部开阔及平缓起伏、北翼陡而南翼缓的不对称背斜。背斜轴部宽约500800m，有再次级揉皱现象，煤岩层倾角一般为510。背斜北翼，自NWW至SEE方向，煤岩层倾角由7872逐渐变缓至3017；背斜南翼煤岩层一般倾角为1525。垮岩湾向斜为一向NWW方向扬起、轴部相对紧凑、两翼基本对称的向斜。煤岩层倾角，向斜北翼一般为1525，向斜南翼一般为1530。五矿段内，发育F5、F6、F7三条主要逆断层，井下曾揭露多条小型隐伏断层。其中，F5断层规模较大，并破坏了煤层和硫铁矿层的连续性。而F6、F7断层仅破坏了浅部采空区矿层。F5逆断层位于尖岗山背斜北翼，为走向逆断层。断层倾向NNE，倾角约7075，NNE盘为上升盘。断层切割了飞仙关组(T1f)、宣威组(P2x)和茅口组(P1m)地层，并切割了K1、K2煤层和硫铁矿层。五矿段地质构造复杂程度属简单类型。2.3 区域水文地质在红桥至五矿矿段之五矿段内，所出露的自留系中统韩家店组(S2h)至三叠系上统须家河组(T3xj)的地层厚度大于2000m。其中，栖霞茅口组(P1q+m)、嘉陵江组(T1j)和雷口坡组(T2l)主要由碳酸盐岩组成，其余组段主要由碎屑岩组成。经对岩石的水理性质、地下水露头、矿井采掘揭露的出水状态等的综合分析后，划为含水层的有：富水性中等的T3xj6、T3xj4、T3xj2裂隙含水层；富水性较强的T2L、T1j岩溶含水层；富水性较弱中等的T1f裂隙含水层；富水性强的P1q+m岩溶含水层；视为相对隔水层的有：P2x(含P2x1和P2x2)、T3xj5、T3xj3、T3xj1及P1L。详见表2-2。五矿段内，各煤矿分别开采宣威组(P2x)顶部的K2煤层或底部的K1煤层及硫铁矿层。由表2-2可知，K2煤层与上覆富水性较强的嘉陵江组(T1j)岩溶含水层之间隔富水性较弱至中等或富水性较弱的飞仙关组(T1f)裂隙含水层，彼此相距约607m；K2煤层与下伏富水性强的茅口组(P1m)岩溶含水层之间隔富水性弱的宣威组(P2x)相对隔水层，相距约110m。由于岩溶含水层距K2煤层间的间距较大，在无断层切割沟通时，上覆与下伏岩溶水一般不会构成矿井充水的主要水源。顶板裂隙水是开采K2煤层矿井的主要充水水源。由表2-2可知，K1煤层及硫铁矿层的顶板为宣威组(P2x)相对隔水层，底板为富水性强的茅口组(P1m)岩溶含水层。底板岩溶水是开采K1煤层及硫铁矿层的主要充水水源。在天然状态下，降水补给地表水及地下水，地下水沿岩体裂隙运移并于斜坡及坡脚、沟谷处出露成泉，形成地下水补、径、排的天然流场。煤矿硐室系统是一个良好的集水廊道，它不断地改造着原地下水天然流场，形成在硐室采动条件下的矿井水人工流场。受降水及地表水补给的裂隙水、岩溶水，在井巷降压作用的驱动下，地下水的运动速度增快并不断向硐室系统汇集，汇集后的矿井水经抽排及平硐水沟自流重新回到地面。随着采动范围的延伸（深），所形成的地下水疏干范围将逐渐扩大，矿井涌水量会不断增大；受降水状态、强度及季节变化控制，矿井水在同一年份中会出现枯水期平水期丰水期不同大小的涌水量。区内气候温暖潮湿，降水量较丰富，植被覆盖率较高、降水补给地下水的调节能力较强，地下水接受降水补给条件较好。区内构造挤压强烈，岩体节理裂隙、特别是层间、纵张、横张裂隙较发育，利于地下水接受降水、地表水的渗流补给和地下水的储存运移。红桥段内各矿井疏干、汇集地下水所形成的矿井水的补、径、排条件较好。2.4 区域及场地稳定性据中国地震动参数区划图(DB18306-2001)，本区域地震动峰值加速度为0.05g，对应的地震基本烈度为度，地震动反应谱特征周期为0.35S。据记载，本区主要受邻近区地震影响，以小震为主，无破坏性地震。据历次地质工作成果，区内及附近区域未发现活动性断裂。煤矿区区域稳定性尚好。3 煤矿区地质3.1 地形地貌工农煤矿地处四川盆地与云贵高原间的过渡带。煤矿区及其附近地面海拔标高303m(红桥河)510.5m(金子窝)，相对高差达207.5m，属中等切割的低山区。煤矿区内，由三叠系下统飞仙关组(T1f)和三叠系上统须家河组(T3xj)砂岩、泥质岩顺岩层走向构成近东西向山脊，其间分布位于煤矿区北侧的嘉陵江组(T1j)岩溶槽谷和位于煤矿区南侧的茅口组(P1m)岩溶槽谷。3.2 矿区构造煤矿区位于珙长背斜北翼中段的次级尖岗山背斜北翼单斜构造部位。煤岩层走向近NWWSEE，倾向1026，一般倾角5865(浅部)至7280(深部)，属急倾斜煤层赋存区。矿区内未见明显的再次级褶皱和断层。井下见有隐伏小断层，断距多在58m以下。次级尖岗山背斜轴线位于矿区南侧约1Km，沿五矿乡政府蒲家坳一线展布，轴线走向N80WS80E，轴部由栖霞组、茅口组(P1q+m)地层组成，向S80E方向的倾伏角约1013，为一舒缓背斜。本矿地质构造复杂程度属简单类型。3.3 矿区地层岩性和开采煤层矿区出露地层由新而老依次有第四系、三叠系、二叠系。现简述于下。第四系(Q)：一般厚度0.58m，最大可达1020m。其中，位于嘉陵江组(T1j)岩溶槽谷及茅口组(P1m)岩溶槽谷中的冲洪积层，一般厚度28m，主要由含块碎石、砾石的粘土、粉质粘土、粉土、砂土组成；位于斜坡及坡脚的崩坡积、坡残积层一般厚0.52.5m，主要由含块碎石的粉土组成。三叠系上统须家河组(T3xj)：残余厚度100m。分布于矿区以北嘉陵江岩溶槽谷外侧。可分为二、四、六灰色细、中粒砂岩段和一、三、五灰、深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩夹薄层状、透镜状煤层段。三叠系中统雷口坡组(T2L)：厚约48m。由灰、浅灰色中厚层泥质白云岩、白云质灰岩夹泥岩、砂质泥岩、钙质泥岩组成，底部为翠绿色水云母粘土岩(俗称“绿豆岩”)。该组条带状分布于矿区以北嘉陵江岩溶槽谷北侧。三叠系下统嘉陵江组(T1j)：厚度约402m。可分上、下两段。上段(T1j2)厚约240m，由灰、深灰色中厚层泥质灰岩夹白云质灰岩及砂质、钙质泥岩组成；下段(T1j1)厚约162m，上部为灰绿色、紫灰色薄中层状粉砂岩、砂纸泥岩；下部为灰、深灰色薄层状泥质灰岩夹灰绿色粉砂岩，底部有一层12m厚的中层状灰岩。嘉陵江组在矿区以北玉屏沟中形成岩溶槽谷地貌。三叠系下统飞仙关组(T1f)：厚度约607m。该组大面积出露于矿区范围内及矿区以北，可分为五个岩性段。五段(T1f5)厚约136m，紫色薄中厚层状泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩互层，夹数十层扁豆状泥质灰岩及灰岩条带；四段(T1f4)厚约115m，杂色薄中厚层状泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩互层，底部有48m灰绿色泥岩、砂质泥岩；三段(T1f3)厚约190m，紫红、暗紫色中厚厚层状粉砂岩、粉砂质泥岩、夹灰绿色粉砂岩；二段(T1f2)厚约68m，紫色、暗紫色中厚层状粉砂岩、泥岩、粉砂质泥岩互层，夹灰绿色粉砂岩、细砂岩和条带。底部夹泥灰、或假鲕状灰岩12层；一段(T1f1)厚约98m，灰绿色薄中厚层状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩，含较多钙质组份，裂隙发育。该组顺岩石走向形成煤层上覆山体，其中，山体岭脊线位于飞仙关组三段(T1f3)。二叠系上统宣威组二段(P2x2)：为矿区主要含煤地层，厚约30m。由灰、深灰色薄至中厚层状砂质泥岩、粉砂岩夹泥岩、粘土质泥岩组成，含煤23层。其中，位于P2x2顶部的K2(大汉炭)煤层为可采煤层。二叠系上统宣威组一段(P2x1)：为矿区主要含煤地层，厚约82m。以灰、浅灰色粘土岩、砂质泥岩为主，次为泥质粉砂岩、细砂岩，含菱铁质粘土岩，向下砂岩增多，近底部为局部可采K1（细花炭）煤层（厚度0.501.20m），底部为含结核状、星散状黄铁矿粘土岩（厚度0.506.00m），与下伏P1m呈假整合接触。二叠系下统茅口组(P1m):厚约300m。灰色、深灰色厚层状石灰岩。在矿区南部形成岩溶槽谷地貌。二叠系下统栖霞组(P1q)：厚约193m。由深灰色厚层状生物碎屑岩、泥晶灰岩、白云质灰岩组成。在矿区南部以南外围形成岩溶峰丛地貌。二叠系下统梁山组(P1L)：厚约10m，由灰色石英砂岩、泥质岩、粘土岩，夹煤线及薄煤层组成。在矿区南部以南外围线状分布。志留系中统韩家店组(S2h)：厚度150m。由灰绿、黄灰、蓝灰色泥岩、粉砂质泥岩组成。分布于矿区南部以南外围区的珙长背斜轴部附近。4 煤矿区水文地质4.1 地表水在矿区附近，长年流水溪沟顺煤系(P2x)上覆嘉陵江组(T1j)岩溶槽谷和煤系(P2x)下伏茅口组(P1m)岩溶槽谷发育，其羽状分支的横向冲沟多为时令沟。在嘉陵江组(T1j)岩溶槽谷中发育玉屏沟，沟水由东而西在矿区以西玉屏乡乡政府所在地汇入红桥河。本次观测玉屏沟流量95L/S，访问洪汛期流量可达10001500L/S。在茅口组(P1m)岩溶槽谷中发育红桥河，河水由南东流向北西后北行经红桥镇再西行于三江口汇入长宁河，长宁河北行于江安县城外汇入长江。矿区位于红桥河中上游，本次观测红桥河流量1200L/S，访问洪汛期流量可达1200015000L/S。在五矿镇，红桥河东侧有一分支溪沟五矿沟，本次观测五矿沟流量15L/S，访问洪汛期流量可达150180L/S。本矿地处长江南岸的长江级支流长宁河水系。4.2 煤层、硫铁矿层及矿井直接充水含水层4.2.1 煤层工农煤矿开采的K2煤层位于宣威组二段(P2x2)顶部，厚约0.802.10m，煤层中含一层夹矸（厚00.25m），将K2煤层分成上、下两个分层。上分层（俗称“棚炭”）一般厚度0.30.5m，为块状结构的半亮型煤，含菱铁矿结核及方解石脉；下分层（俗称“腰炭和底炭”）厚0.502.00m，为鳞片状半亮型煤，以粉煤为主。K2煤层位于单斜构造部位，倾角6575，矿井开采的K2煤层为急倾斜煤层。4.2.2 矿井直接充水含水层根据各地层岩性组合、岩石水理性质及富水性，将矿区出露地层第四系(Q)零星或线状分布的松散堆积层视为孔隙含水体；将T3xj2、4、6视为富水性中等的砂岩裂隙含水层，T3xj1、3、5为相对隔水层；T2L和T1j为富水性较强的岩溶含水层；T1f为富水性较弱中等的裂隙含水层；P2x和S2h为相对隔水层。详见表2-2。K2煤层位于相对隔水层宣威组(P2x，厚约112m)顶部，宣威组(P2x)下伏为富水性强的茅口组(P1m)岩溶含水层。K2煤层上覆依次为富水性较弱中等的飞仙关组(T1f，厚约607m)裂隙含水层、富水性较强的嘉陵江组(T1j，厚约402m)岩溶含水层。K2煤层上距富水性较强的嘉陵江组(T1j)岩溶含水层约607m，其间为富水性较弱或较弱中等的裂隙含水层；K2煤层下距富水性强的茅口组(P1m)岩溶含水层约110m，其间为富水性弱的宣威组(P2x)相对隔水层。分析认为，矿井主采的K2煤层为急倾斜(6575)中厚(0.802.10m)煤层，煤层采空后顶板临空，卸荷作用明显，造成顶板岩层层间剥离，剥离裂隙带进入飞仙关组一段(T1f1，厚80m),甚至影响到飞仙关组二段(T1f2，厚50m),飞仙关组一段(T1f1)、二段(T1f2)裂隙充水，成为矿井水的常年补给水源。而上覆嘉陵江组(T1j)、下伏茅口组(P1m)相距煤层较远，岩溶水对矿井充水无直接影响。本矿属顶板裂隙充水矿床。4.3 矿井涌水状态当前，工农煤矿处于整合技改阶段。为形成投产时的0m水平煤层运输巷，暂使用原工农煤矿系统(称“主井系统”)和原光明煤矿系统(称“副井系统”)进行掘进施工。本次分别对主井、副井系统的涌水状态进行了观测，并分别预算投产时(0m水平)和生产后期(-100m水平)的矿井涌水量。4.3.1 坑道涌水现状主井系统为三级提升，布设有+234m、+98m、0m三个水平和+20m东阶段运输巷。当前，+50m标高以上资源已经全部采空，正在掘进0m水平煤层运输巷。副井系统为三级提升，布设有+247m、+110m、+32m三个水平和+53m西阶段运输巷。当前，+78m标高以上资源已经全部采空，正在掘进+320m水平煤层运输巷。本次观测技改中的工农煤矿涌水量为68.68m3/h。其中，主井系统涌水量为11m3/h，副井系统涌水量为57.68m3/h。井下主要涌(出)水点有八处，总涌水量为63.36m3/h，占矿井涌水量的92.25%。见表4-1。以上八个涌(出)水点水源主要来自于上部采空区水，其次为顶板裂隙水。 本 次 观 测 矿 井 涌 水 量 一览 表 表4-1序号主、副井系统涌水点位置涌水量占矿井涌水量比例(%)L/sm3/hm3/h1主井系统+50m标高以上采空水0.62.16913.102+20m东阶段运输巷采空来水1.13.963+50m东煤层回风巷采空来水0.82.884副井系统+32m水平下车场采空来水4.014.4054.3679.155+53m西阶段运输巷采空来水7.025.206+78m西回风平巷采空来水2.910.447+110m水平采空来水0.51.808+247m水平采空来水0.72.52合计(矿井涌水量63.36m3/h)17.663.3663.3692.254.3.2 矿井涌水量预算本次于2010年10月实测当前矿井涌水量为68.68m3/h，矿方提供近年矿井涌水量为2560m3/h。其中，正常涌水量约45m3/h，最大涌水量出现在每年79月。2010年10月实测矿井涌水量接近最大涌水量。在矿权范围之内，本次将矿井当前正常涌水量视为45m3/h，最大涌水量视为75m3/h，采用面积比拟法分别预算投产生产期(0m水平)矿井涌水量和生产后期(-100m水平)矿井涌水量。预算投产生产期(0m水平)矿井涌水量，正常为52.5m3/h，最大为87.5m3/h。预算生产后期(-100m水平)矿井涌水量，正常为60.0m3/h，最大为100.0m3/h。4.4 矿井排水系统处于技改施工阶段的工农煤矿，当前暂设主、副井两个系统排水。待东、西相向施工的0m水平煤层运输巷竣工时，为主井一个排水系统。4.4.1 主井排水系统主井排水系统为三级排水，分别在+234m水平、+98m水平、0m水平设置水仓、水泵、水管等排水设备设施。矿井水主要汇集于0m水平水仓由机械抽排至+98m水平水仓，再从+98m水平水仓由机械抽排至+234m水平水仓，尔后由机械抽排至主斜井井口外泄。+234m水平水仓容量约200m3，三台型号为100D454的工作泵、备用泵、检修泵各一台,电机功率75kw，扬程180m，平时一台泵一天抽排2.5h抽干，洪汛期一台泵一天抽排4h。+98m水平水仓容量240m3，三台型号为100D454的工作泵、备用泵、检修泵各一台,电机功率75kw，扬程180m，平时一台泵一天抽排2.5h抽干，洪汛期一台泵一天抽排4h。0m水平水仓容量约540m3，三台型号为100D453的工作泵、备用泵、检修泵各一台,电机功率55kw，扬程135m，平时一台泵一天抽排2.5h抽干，洪汛期一台泵一天抽排4h。当前，+234m、+98m和0m水平工作泵16h内能排出矿井24h的正常涌水量，工作泵、备用泵、检修泵能力能力相等；水仓的有效容量能容纳8h的正常涌水量；工作和备用水管的总能力配合工作和备用泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。4.4.2 副井排水系统副井排水系统为三级级排水，分别在+247m水平、+110m水平、+32m水平设置水仓、水泵、水管等排水设备设施。矿井水主要汇集于+32m水平水仓由机械抽排至+110m水平水仓，再从+110m水仓由机械抽排至+247m水平水仓(中转水仓)，然后尔后由机械抽排至主斜井井口外泄。+247m水平水仓容量约150m3，三台型号为100D454的工作泵、备用泵、检修泵各一台, 电机功率75kw，扬程180m，平时一台泵一天抽排68h，洪汛期抽排12h。+110m水平水仓容量200m3，三台型号为100D454的工作泵、备用泵、检修泵各一台,电机功率75kw，扬程180m，平时一台泵一天抽排68h，洪汛期抽排12h。+32m水平水仓容量约300m3，三台型号为100D452的工作泵、备用泵、检修泵各一台,电机功率55kw，扬程135m，平时一台泵一天抽排68h，洪汛期抽排12h。当前，+247m、+110m、+32m水平工作泵16h内能排出矿井24h的正常涌水量，工作泵、备用泵、检修泵能力能力相等；水仓的有效容量能容纳8h的正常涌水量；工作和备用水管的总能力配合工作和备用泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。技改完成时，应按煤矿防治水规定和设计要求设置矿井排水系统。4.5 地下水的补、径、排条件在天然状态下，受降水和地表水补给的飞仙关组(T1f)裂隙水在斜坡坡坎处浸出或流出，裂隙水补给地表水。煤矿硐室是一个地下水人工流场，矿井井巷系统成为良好的地下集水廊道。K2煤层采空导水裂隙已经进入顶板飞仙关组一段(T1f1)、二段(T1f2)。飞仙关组一段(T1f1)、二段(T1f2)裂隙水在水压、重力等作用下不断汇入矿井成为矿井水，矿井水经人工抽排又补给地表溪沟水，构成井工采矿状态下的地下水人工流场。原裂隙水天然流场被逐渐改造，新的裂隙水人工流场逐步形成，并随着井巷的延伸(深)采掘，裂隙水补给矿井水的通道会加大，补给作用将增强。工农煤矿属顶板裂隙充水矿床。K2煤层直接顶板飞仙关组一段(T1f1)、二段(T1f2)裂隙水含水层厚约130m，露头面积约1.2Km2，植被覆盖率约80%，在采动影响状态下的岩体体积裂隙率可达35%，降水入渗系数可达0.150.18，裂隙水赋存空间较大，地下水有一定静储量和调节储量。矿区降水量较丰富（年均1132mm，极端1350mm），裂隙水补给水源充足。同时，因裂隙水受岩层露头区高位补给和井巷区低位排泄控制，裂隙水具有承压性，最大水压可达2Mpa。5 矿井水患分析老空积水、洪汛期地表水、相邻原五八煤矿闭井采空积水、相邻联吉煤矿采空水、K2煤层顶板裂隙承压水是工农煤矿主要水患。5.1 老空积水五矿矿段采煤历史久远，经坑采井采，现矿权西翼+78m、东翼+50m标高以上煤炭资源已基本采空，采空面积约0.14km2。本次观测时见到，工农煤矿八个主要涌水点出水量为63.36m3/h，占矿井涌水量(68.68m3/h)的92.25%，老空水是本矿常年涌水量的主要组成部分。分析认为，本矿西翼+78m、东翼+50m标高以上采空区已经连成一片，常年接受降水及地表水的补给。作为过水通道的老空区因坍塌、淤塞而形成局部老空积水的可能性很大。当洪汛期老空水补给量突然增大引起淤塞物崩解或积水区发生管涌时，都可能出现老空积水溃出。因煤层急倾斜产出，水力坡降很大，发生老空溃水时，将犹如井下泥石流倾盆而下直奔下部采掘区，造成水害事故。老空积水是危险性大的水害水源。另外，前人曾以斜井开拓方式开采过宣威组(P2x)底部的K1煤层(细花炭)和硫铁矿层，存在老空积水，积水部位不明。5.2 洪汛期地表水煤矿区内未见池塘、水库。位于矿区北侧的嘉陵江组(T1j)岩溶槽谷中长年流水的玉屏沟和位于矿区南侧的茅口组(P1m)岩溶槽谷中长年流水的红桥河远离矿井采掘系统，对矿井充水尚未构成直接水患。矿区内，沿飞仙关组三段(T1f3)岩层走向形成矿区南、北分水岭。在分水岭北侧发育的横向时令冲沟横切飞仙关组三、四、五段(T1f35)。冲沟的常年流量00.10L/s，雨季时节的沟水流量一般为0.52.5L/s，最大洪水短时流量可达510L/s。在分水岭南侧发育的横向冲沟横切飞仙关组三、二、一段(T1f31)和宣威组(P2x)。冲沟的常年流量0.050.25L/s，雨季时节的沟水流量一般为0.21.5L/s，最大洪水短时流量可达48L/s。以上分水岭南侧、次为北侧横向冲沟沟水沿构造裂隙的渗漏，是矿井涌水量的补给来源之一。值得注意的是，分水岭南侧发育的横向冲沟在流经宣威组(P2x)时发生明显漏失。本次调查时看到，K2煤层露头区已经全部采空，采空塌陷、特别是形成的九个大中型采空塌陷坑已成为沟水渗入、注入的通道，通道直接与上部采空区和下部采掘区沟通，沟水、特别是洪汛时的沟水是矿井又一主要水害水源。同时见到，矿方在几条冲沟横切塌陷坑时，已修筑绕开塌陷坑的过水渠引流沟水，但引流工程质量不高，难于有效拦截山洪，洪汛期地表水是矿井主要水害水源之一。5.3 相邻原五八煤矿闭井采空积水工农煤矿西与原五八煤矿相邻，两矿平面(煤层走向)重叠宽度长达2333m。原五八煤矿开采K2煤层，已于2006年关闭，所形成的采掘系统与采空范围不详。据初步访问，原五八煤矿矿权标高可能在+200-50m附近，斜井开拓开采下界可能在0m附近，东翼采掘碛头可能已达两矿矿界重叠区域，见附图4。分析认为，原五八煤矿闭井至今已达四年之久，是闭井采空积水矿井。推测采空积水水位在矿区南侧红桥河侵蚀标高+305m附近，推测采空积水区东边界在两矿矿界重叠区附近，推测采空积水水量在10万m以上。分析认为，由于采空坍塌、淤塞，受降水入渗补给的原五八煤矿采空积水，在+53m标高以上区域，主要以渗流状态汇入工农煤矿西翼采掘区，见附图4-2，即西翼采掘区接受原五八煤矿矿井水动储量的长年补给，是造成当前工农煤矿西翼涌水量(57.68m3/h)远远高于东翼涌水量(11m3/h)的主要原因之一。分析认为，在正常情况下，原五八煤矿闭井采空积水(动储量部分)主要以渗流状态汇入工农煤矿西翼采掘区。但不能排除一旦发生坍塌、管涌时，会造成采空积水(静储量部分)溃入工农煤矿西翼采掘区的可能性。原五八煤矿闭井采空积水量在10万m以上，是工农煤矿的重大水害水源。5.4 相邻联吉煤矿老空水工农煤矿东与联吉煤矿相邻，矿界相距约8590m。联吉煤矿允许开采+250-100m标高带中的K2煤层。矿井采用平硐暗斜井开拓方式，全矿现有+185m、+120m和+60m三个水平。其中，+120m水平以上为煤层采空区，+60m水平为当前采掘区。目前，联吉煤矿正在进行9万吨/年技改15万吨/年的扩能建设。工农煤矿与联吉煤矿+120m标高以上为连片分布的采空区。当前，因工农煤矿延深的0m水平低于联吉煤矿的+60m水平，受水头压力驱动，两矿矿界附近+120m以上的采空水容易向相对低位的工农煤矿0m水平汇集，老空水的袭夺结果，会使工农煤矿东翼老空汇水范围增大。同时，相邻两矿均为整合扩能技改矿井。如果井巷测量的偏差较大，先后延深采掘的一方均有可能越界开采，导致矿井越界汇水甚至透水。5.5 顶板裂隙承压水飞仙关组一段(T1f1)、二段(T1f2)是开采K2煤层的直接顶板充水含水层，裂隙水是矿井充水的主要补给水源。受降水及地表冲沟水的补给条件较好，裂隙水有一定的静储量、调节储量和动储量。受岩层露头区高位补给和井巷区低位排泄的控制，裂隙水具有承压性，最大水压可达2Mpa。在构造裂隙集中发育的裂隙富水区，采掘揭露初始的涌水量较大且带压股状喷出现象可能十分明显，顶板裂隙承压水是矿井的又一水害水源。5.6 场地设施受不良地质作用的影响工农煤矿主井及副井系统的地面设施设备布置场地山体稳定，未见明显的滑坡、泥石流、崩塌、滑塌、塌陷等不良地质现象。工农煤矿采用斜井开拓方式，当前技改阶段暂分主、副井两个系统施工。其中，主井系统通往地面的井筒有+350.397m主斜井和+365.439m一采区风井；副井系统通往地