连昌煤矿水文地质报告.doc

贵州省威宁县连昌煤矿 水文地质调查报告水文地质调查报告 报告提交单位 威宁县连昌煤矿威宁县连昌煤矿 报告编制单位 重庆坤奇地质勘查有限公司重庆坤奇地质勘查有限公司 报告提交时间 二二 一一 年十二月年十二月 贵州省威宁县连昌煤矿 水文地质调查报告水文地质调查报告 委托单位 贵州省威宁县连昌煤矿 承接单位 重庆坤奇地质勘查有限公司 资质等级证书 水文 工程 环境地质调查 项 目 负 责 王大超 报 告 编 写 王大超 审 核 杜昌乾 总 工 程 师 刘启伟 总 经 理 许志君 提交报告单位 威宁县连昌煤矿 提交报告时间 二提交报告时间 二 一一 年十二月年十二月 目目 录录 第一章第一章 概概 况况 1 第一节 目的与任务 1 第二节 矿井位置与交通 2 第三节 自然地理 4 第四节 矿井的生产概况 5 第五节 以往地质工作评述 6 第六节 本次工作情况 6 第七节 报告编制主要依据及参考文献 7 第二章第二章 井田地质特征井田地质特征 8 第一节 区域地质 8 第二节 矿井地质 9 第三节 煤层及煤质 10 第三章第三章 矿井水文地质矿井水文地质 12 第一节 区域水文地质 12 第二节 井田水文地质条件 14 第三节 矿井充水因素分析 17 第三节 矿井涌水量预测 22 第四节 矿井水文地质条件类型 24 第五节 矿井供 排水系统 24 第四章第四章 矿井水害防治矿井水害防治 26 第一节 矿井水害防治技术措施 26 第二节 矿井水害防治保障措施 27 第三节 矿区环境保护措施 29 第五章第五章 结论 存在问题及建议结论 存在问题及建议 30 第一节 结论 30 第二节 存在问题及建议 31 附图 附图 顺序号图号图名比例尺 11 贵州省威宁县连昌煤矿地形地质及井下对照图 1 5000 22 贵州省威宁县连昌煤矿水文地质图 1 5000 33 贵州省威宁县连昌煤矿 M2 煤层充水性平面图 1 2000 44 贵州省威宁县连昌煤矿 M9 煤层充水性平面图 1 2000 55 贵州省威宁县连昌煤矿 M11 煤层充水性平面图 1 2000 66 贵州省威宁县连昌煤矿水文地质剖面图 1 2000 77 贵州省威宁县连昌煤矿综合水文地质柱状图 1 1000 附件 附件 1 矿山业主委托书 2 贵州省威宁县连昌煤矿采矿许可证 复印件 3 审查意见书 4 报告编制单位资质证书 复印件 第一章第一章 概概 况况 第一节第一节 目的与任务目的与任务 为深入推进煤矿安全生产专项整治 逐步建立安全生产长效机制 落实 安全第一 预防为主 的方针 加强防治水工作 贵州省威宁县 连昌煤矿特委托我单位开展对该矿水文地质调查的工作 其目的是查清 矿井的水文地质条件 查清地表水及地下水对矿井的影响程度 了解矿 井充水因素 预测矿井涌水量 基本掌握矿井的水文地质规律 为矿井安 全建设及合理利用 保护地下水资源 提供水文地质资料 并编制本报 告 此次调查的主要任务是 一 收集矿区以往勘探资料及矿井开采的有关资料 二 了解调查矿区地表水体 气象水文情况及其它地质 水文地质 情况 三 了解矿井矿界范围内及矿界以外 100 米内老窑 废弃井巷 开 采范围 开采年限 并对积水情况进行预测 四 调查矿区内水文地质特征 含水层和隔水层 井上下出露断层 及隔水类型 涌水通道情况 五 分析区域与井田主要含水层空间分布特征的赋水性 赋水规律 及地下水的补给 径流与排泄条件 垂向与横向上的水力联系 六 分析矿井充水因素 主要充水水源 充水途径 充水量及其动 态变化特征 继而确定矿井水文地质条件类型 七 为矿方制定地面和井下防治水措施提供基础资料 八 采用切实可行的方法对矿井涌水量进行分析计算 并实地进行 矿井涌水量观测 九 提交矿井水文地质调查报告及相关图件 第二节第二节 矿井位置与交通矿井位置与交通 一 矿井位置一 矿井位置交通交通 威宁县炉山镇连昌煤矿位于威宁县城区东面 直线距约 25 公里处 行政区划属威宁县炉山镇管辖 矿山有约 2 公里的简易公路经罗里河下 游与威宁至炉山公路相接 西 10 公里有内昆铁路和威 水公路 省道 南东 20 公里有大烟公路 省道 交通较为方便 详见交通位置图 图 1 二 矿界范围二 矿界范围 矿区地理坐标 东经 105 36 15 105 37 14 北纬 26 35 59 26 36 55 根据贵州省国土资源厅颁发的采矿许可证 采矿许可证号为 5200000830810 连昌煤矿矿权范围由 13 个拐点坐标圈 定 该矿山矿界范围拐点坐标表见表 1 1 威宁县炉山镇连昌煤矿威宁县炉山镇连昌煤矿矿界拐点坐标矿界拐点坐标 表 1 1 坐 标 拐点编号 XY 0297159535441478 1297160835441985 2297160835442191 3297150635442291 4297144635442254 5297121435442914 6297054935442135 7297013135441819 8297039335441485 9297070435441730 10297095735441764 11297116235441585 12297117435441439 拐点编号 坐 标 XY 矿区面积 1 0969km2 开采标高 2025 1825m 图图 1 1 贵州省威宁县炉山镇连昌煤矿交通位置图贵州省威宁县炉山镇连昌煤矿交通位置图 第三节第三节 自然地理自然地理 一 地形地貌一 地形地貌 矿区属侵蚀 剥蚀地貌 地形起伏变化较大 山脉整体呈北西 南东 向展布 区内最高点为矿界外南侧的山脊 海拔高程 2156 1 米 最低点 为矿界北部的罗里河 海拔高程为 1906 4 米 相对高差 249 7 米 矿界 北侧罗里河河床为矿区最低侵蚀面海拔高程 1906 4m 见照片 1 照片 1 矿区地貌 二 二 气象气象 井田属亚热带高原型气候 年平均气温 14 C 左右 最高气温 32 C 最低气温 5 C 气温变化不大 形成冬无严寒 夏无酷署的特征 年平 均降水量 1004mm 每年 5 月中旬 10 月中旬为大雨 暴雨季节 常有冰 雹 其降雨量占年降雨量的 75 1 月份多为凝冻期 无霜期较长 为 315 天 三 水文三 水文 矿区位于乌江水系流域 矿区北东侧的罗里河 经炉山 大湾流入 乌江 地表水系呈树枝状分布于河流的两侧 且多为季节性溪沟 流量 随季节的变化而变化 暴雨时流量骤然增大 雨停时则迅速减小 地下 水补给源主要为大气降水 其次为地表水 地表水体对煤矿地下开采影 响较小 四 地震四 地震 据 中国地震烈度区划图 1990 及 中国地震动峰值加速度区划 图 井田地震烈度为 度 地震动峰值加速度为 0 10g 本区及邻近区 域近年来未发现有强震活动 井田属无震害区 区域稳定性良好 第四节第四节 矿井的生产概况矿井的生产概况 根据贵州省煤炭管理局黔煤办字 2006 97 号 关于毕节地区八县 市 煤矿整合 调整布局方案的批复意见 精神 威宁县连昌煤矿由 原 连昌煤矿 木厂沟煤矿 王龄煤矿 贵成煤矿 常宏煤矿 火电厂煤矿 新兴煤矿 通过煤炭资源整合组建而成 开采二叠 系上统宣威组 P3xn 可采煤层 M2 M9 M11 三层煤 整合后该矿山年生产 能力为 15 万吨 年 于 2008 年 10 月开始技改 现新主井和副井正在建 设中 整合前原王龄煤矿 新兴煤矿 常宏煤矿 贵成煤矿 火电厂煤 矿 木厂沟煤矿和连昌煤矿生产能力均为 3 万吨 年 采用斜井开拓 石门联结煤层 走向长壁式长壁后退采煤方法 垮落法管理顶板 技改 后 井田范围内非利用井筒全部充填 达到关闭要求 整合前七个矿山 累计采空量为 272 万吨 整合后周边无其他煤矿分布 井田内及其相邻区内已进行过多年的开采 罗里河水经覆盖层破坏 裂隙 煤层顶底板赋水性 小向斜聚水性 断层破碎带导水性突变 以 及老空区富水性都是煤矿防治水工作的重点 尤其是老空水是构成矿井 安全生产的主要隐患 截止 2010 年 11 月 12 日 在该矿矿界范围内及越界共形成了面积约 3 97 105平方米的采空区 估算充水体积约 2 08 105立方米 详细情 况见表 3 1 采空区充水体积估算表 整合前各矿井涌水量较小 浅部开采的木厂沟 新兴 王龄煤矿三 矿的涌水量一般在 5m3 h 左右 合计约 15m3 h 火电厂 贵成 常宏煤矿 三矿合计约 25m3 h 连昌煤矿现在 28m3 h 各矿山全部是以顶板淋水为 主 次为底板渗水 第五节第五节 以往地质工作评述以往地质工作评述 连昌煤矿开展地质工作较早 1958 年省地质局威水队 省煤田地质 局 142 队在该区进行过踏勘 七十年代 省煤田地勘公司所辖地质队在 区内进行了煤矿调查工作 基本查清了煤层赋存状态和地质构造 2003 年贵州省有色地质勘查局二总队在该矿区范围内进行过地质勘查工作 并于 2003 年 9 月提交了原王龄煤矿 新兴煤矿 常宏煤矿 贵成煤矿 火电厂煤矿 木厂沟煤矿和连昌煤矿地质简测报告 上述地质简测报告 已经毕节市国土资源局组织专家评审通过 第六节第六节 本次工作情况本次工作情况 我单位接受委托后 组织了有关专业工程技术人员 于 2010 年 11 月 12 日对该矿进行了矿井水文地质调查 本次调查按照 矿井水文地质 规程 收集了威宁县煤矿矿山区域范围内水文地质资料及资源储量核实 报告 使用矿方提供的 1 2000 矿井井上下对照图 地质界线采用原储 量核实报告附图放大 新填地质点采用袖珍经纬仪实地交汇定点 对矿 山与外围含水层及隔水层的分布 井泉 出水点 溪沟 水仓 老窑和 废弃井巷等位置及其特征进行现场详细调查 踏勘 共采集地质点 水 文地质点 9 个 通过上述工作所取得的基础资料 基本满足了本次提交报告的需要 完成实物工作量见表 1 2 现场调查完成实物工作量表现场调查完成实物工作量表 表 1 2 序号工作项目名称单位数量备注 1 1 5000 水文地质调查 Km21 2 踏勘剖面条 33km 4 调查地表河流 溪沟条 3 罗里河和沟谷小溪 5 调查点点 3 矿井涌水 淋水 6 老矿调查处 3 新兴煤矿等 7 调查照片张 3 8 收集已有资料份 1 储量核实报告 9 室内资料整理份 7 10 最终成果报告份 1 第七节第七节 报告编制主要依据及参考文献报告编制主要依据及参考文献 本次矿井水文地质报告的编制侧重对水文地质条件的分析 并根据 分析结果提出对水害防治技术措施 报告编制的主要依据及参考文有 1 煤矿防治水规定 国家安全生产管理总局令第 28 号 2009 年 2 贵州省煤矿水害防治规定 贵州省人民政府办公厅文件黔府 办发 2009 64 号文件 3 水文地质手册 银声音像出版社 2006 年 4 最新煤田 矿 地质工程技术实用手册 科大电子出版社 2004 年 10 月 5 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 6 地方煤矿实用手册 1989 年 地质出版社 7 贵州省威宁县炉山镇连昌煤矿资源储量核实报告 贵州省煤 矿设计研究院 2007 年 7 月 8 贵州省威宁县连昌煤矿水文地质调查报告委托书 9 煤矿安全规程 煤矿工业矿井设计规范 等有关规程 规范 规定等 第二章第二章 井田地质特征井田地质特征 第一节第一节 区域区域地质地质 一 区域构造一 区域构造 连昌煤矿所在区域大地构造位置处于杨子准地台 I 级 黔北隆起 级 六盘水断裂 级 威宁北西向构造变形区 级 表现为 一系列北西向 北北西向断裂及北西向的褶皱构造 二 区域地层二 区域地层 区域内出露的地层由老至新有石灰系 玄武岩系 二叠系 三叠系 侏罗系 第三系 第四系 其中以二叠系 三叠系地层分布较为广泛 各地层厚度 岩性见表 2 1 区区 域域 地地 层层 简简 表表 表 2 1 地层厚度 m 主要岩性 第四系 Q 0 20 冲积砾石 砂砾及亚粘 土 中统 J2 郎岱群 J2ln 0 1038 泥岩 页岩夹石英砂岩 侏罗系 J 下统 J1 龙头山群 J1l 0 311 泥岩 页岩 石英砂岩 上统 T3 沙镇溪组 T3s 0 275石英砂岩 关岭组二段 T2g2 0 205白云岩夹灰岩 页岩 中统 T2 关岭组一段 T2g1 12 570白云岩 灰岩 页岩 永宁镇组 T1yn 0 485灰岩 页岩 三叠系 T 下统 T1 飞仙关组 T1f 0 658 页岩夹砂岩 粉沙岩 泥质灰岩 宣威组 P3x 0 219砂岩夹页岩 煤 上统 P3 峨嵋山玄武岩组 P3 10 800玄武岩 凝灰岩 中 统 P2 茅口组 P2m 50 533灰岩 二叠系 P 下统 P1 栖霞组 P1q 50 127灰岩 梁山组 P1l 0 2 109夹页岩 煤 石炭系至 二叠系过 渡层 C P 53 55砂岩 上统 C3 马平群 C3mp 0 155灰岩夹白云岩 中统 C2 黄龙群 C3hn 0 295灰岩夹白云岩 摆佐组 C1b 0 548灰岩 白云岩 大塘组上司组 C1d2 0 500灰岩 石炭系 C 下统 C1 大塘组旧司组 C1d1 0 992 灰岩 泥质灰岩 页岩 石英砂岩 第二节第二节 矿井矿井地质地质 一 构造一 构造 在矿山南部有 F1 逆断层 断层倾向 45 55 左右 倾角 70 80 左右 断距 15m 左右 北东有一 F2 逆断层 断层倾向 40 50 左右 倾角 75 左右 断距 50m 左右 南西有一 F3 逆断层 断层倾向 135 145 左 右 倾角 60 70 左右 断距 15m 左右 二 地层二 地层 矿区出露地层有上二叠统宣威组 P3xn 下三叠统飞仙关组 T1f 及第四系 Q 残坡积 冲洪积层 现由老至新分述如下 1 上二叠统宣威组 P3xn 分布于矿区北部 由浅灰色至深灰色 细砂岩 粉砂岩 黑色泥岩 灰黑色砂质泥岩及煤层等组成 厚 220 240 米 一般 230 米 与上覆地层呈假整合接触 根据岩性组合及 含煤情况等划分为三个岩性段 区内仅出露第二段 P3x2 和第三段 P3x3 第二段宣威组 P3xn2 灰 灰白色粘土岩 粉砂质泥岩 泥质粉 砂岩夹粉砂岩 含薄煤层 1 3 层 及透镜状 结核状 似层状菱铁矿 第三段宣威组 P3xn3 顶部有 0 1 0 3 米的炭质泥岩 灰绿 灰 色泥质粉砂岩 粉砂岩 粘土岩夹细砂岩 含煤 2 7 层 其中 M2 M9 M11 为全区可采 M11 煤层厚 1 8 2 5 米 平均 1 90 米 M9 煤 层厚 2 8 3 7 米 平均厚 3 20 米 M2 煤层厚 1 3 1 8 米 平均厚 1 50 米 其余煤层不稳定 变化大 结构复杂 属不可采或局部可采煤层 2 下三叠统飞仙关组 T1f 以暗紫 紫红色泥质粉砂岩为主 夹紫灰 暗紫红色中厚层细砂岩 底部为灰绿色钙质泥岩及细粒砂岩 上部以紫红色粘土质粉砂岩及紫红色泥质灰岩为主 中夹薄层细粒砂岩 区内出露不全 总厚 350 470 米 与上覆地层呈整合接触 3 第四系 Q 主要为残坡积 冲洪积层 分布于沿河两岸地形 低凹地段沉积 主要为粘土 粉质粘土 砂砾石 碎石土等组成 厚 0 10 米 与下伏地层呈不整合接触 第三节第三节 煤层及煤质煤层及煤质 一 煤层特征一 煤层特征 矿区含煤岩系为二叠系上统宣威组 P3xn 为一套陆相及海陆交互相 为主的含煤沉积建造 平均厚230米 含煤9 10层 可采总厚6 02米 其中矿区内已巷道揭露可采煤层3层 现分别叙述如下 1 M2 煤层 俗称 草皮灰 煤层厚度 1 30m 1 70m 平均厚度 1 50 米 煤层厚度较稳定 煤层结构简单 无夹矸 为矿内内全区可采 煤层 煤层顶 底板岩性均为中厚层状细砂岩 2 M9 煤层 俗称 厚荒炭 上距 M2 煤层 33 米 煤层厚度 1 50m 2 10m 平均厚度 1 80 米 煤层厚度较稳定 煤层结构简单 无 夹矸 为矿内内全区可采煤层 顶板岩性为泥质粉砂岩 底板岩性为粘 土岩 3 M11 煤层 俗称 高炭 上距 M9 煤层 26 米 煤层厚度 1 50m 2 15m 平均厚度 1 95 米 煤层厚度较稳定 煤层结构简单 无 夹矸 为矿内内全区可采煤层 顶板岩性为泥质粉砂岩 底板岩性为粘 土岩 连昌煤矿可采煤层为 M2 M9 和 M11 煤层 各可采煤层的主要特征见 下表 2 2 可采煤层主要特征表可采煤层主要特征表 表 2 2 顶底板岩性 序 号 区域 组 煤 层 编 号 煤层厚度 m 最小 最大 平均厚度 煤层 间距 m 煤层 夹矸 数 煤 层 结 构 稳定 性 煤层 平均 倾角 度 顶板底板 1M2 1 301 70 1 50 简 单 较稳 定 8 细砂岩细砂岩 33 2M9 1 502 10 1 80 简 单 较稳 定 8 泥质粉 砂岩 粘土岩 26 5 上二 叠 统宣 威 组 M11 1 502 15 1 95 简 单 较稳 定 8 泥质粉 砂岩 粘土岩 2 2 煤岩类型 煤岩类型 连昌煤矿矿区内所采煤层新鲜面都为黑色 条痕褐黑色 条带状 透镜状结构 层状构造 根据连昌煤矿业主提供资料 主要可采煤层煤 质指标见表 2 3 主要可采煤层煤质指标汇总表主要可采煤层煤质指标汇总表 表 2 3 工业分析煤层 编号 煤样 类别 Ad Vdaf St d Qnet d MJ kg M2 原煤 17 7727 850 3426 44 M9 原煤 17 4228 080 3825 99 M11 原煤 17 9528 880 7624 17 根据煤炭分类国家标准 GB T15224 1 2004 确定矿区内可采煤层 均为焦煤 动力用煤 各煤层的煤质为中灰 低 中低硫 高热值焦煤 3 3 有益有害组分及含量 有益有害组分及含量 有益组分为瓦斯 煤尘气 但现在由于技术原因未能加以回收利用 希望以后提高技术加以回收利用 以节约能源 提高经济效益 有害组分含量 磷一般均小于 0 01 砷一般为 2 4 10 6 属低磷 低砷煤 第三章第三章 矿井水文地质矿井水文地质 第一节第一节 区域水文地质区域水文地质 一 区域水文地质概况一 区域水文地质概况 井田地处长江流域乌江水系罗里河支流补给区 地形以侵蚀 剥蚀型 低中山为主 年降水量 1000 1800mm 以向斜宽 背斜窄的 隔档式 梳状褶皱构造发育为特点 断裂多为高角度正断层 逆冲断层次之 由 于煤系地层宣威组与下伏的茅口组 栖霞组灰岩之间有不整合接触的峨 眉山玄武岩 厚度约 50 200m 隔绝了煤系地层与茅口组 栖霞组强含 水层的水力联系 使得煤系地层水文地质条件趋于简单化 煤系地层以 上地层飞仙关组以砂岩 粉砂岩 泥岩为主 其单位涌水量 0 02L s m 煤系地层岩性以泥岩 砂岩 泥灰岩为主 其单位涌水量 0 269L s m 渗透系数 0 375m d 总体上讲煤系地层及其上覆地层含水 层含水弱 本区降雨量比较大 但由于地形陡峭 降雨以地表迳流形式 流走 很少能补给地下水 煤系地层及其以上盖层由于含水微弱 构造 形式为向斜或单斜 二 区域地下水类型与含水层岩组二 区域地下水类型与含水层岩组 1 基岩裂隙水 基岩裂隙水主要赋存于二叠系上统宣威组中的砂岩 粉砂岩及粘土岩 及三叠系下统飞仙关组砂岩 粉砂岩及粘土岩 碎屑岩靠近地表时风化作 用较强烈 风化裂隙较发育 含风化裂隙水 深部发育构造裂隙地段 含 构造裂隙水为主 二叠系上统宣威组 P3x 岩性为细纱岩 粉砂岩 泥质粉砂岩 粉砂 质泥岩 泥岩 炭质泥岩 富水性弱 弱含水层 三叠系下统夜郎组 T1y 上部为紫 暗紫色细纱岩 粉砂岩 泥质粉 砂岩 粉沙质泥岩 泥岩 该岩组风化裂隙及垂直构造裂隙较发育 透水 性较好 岩石含泥质成分多 因而岩石普遍抗风化能力弱 露头区有较厚 的强 中风化带 易渗入大量大气降水 地下水具当地补给 当地排泄的 特点 本组地层富水性弱 透水性差 可视为相对隔水层 2 碳酸盐岩岩溶水 碳酸盐岩岩溶水主要赋存于二叠系中统茅口组及三叠系下统永宁镇 组的灰岩等 碳酸盐岩分布面积广 分布区多属裸露及半裸露的基岩山 区 地表岩溶洼地 落水洞 溶斗 岩溶潭 岩溶大泉等较发育 地下 局部发育溶洞 暗河 大气降水容易通过地表大量的负地形渗入岩溶裂 隙 管道 暗河之中 岩层中赋存着丰富的岩溶水 富水性强 3 松散岩类孔隙水 以残积 坡积为主 直接覆于上述诸地层之上 为黄色 褐黄色风 化土及基岩碎块 厚度小于 15 米 主要分布于低洼处 具透水性 一般仅 季节性含水 富水性弱 三 区域隔水层岩组三 区域隔水层岩组 区域内宣威组煤矿床下伏的中 强岩溶含水层之间具有多层较好的 隔水层 含水层之间水力联系较弱 对煤矿床开采影响较小 只是当导 水断层或其它导水通道沟通下伏含水层与矿床水力联系时 下伏含水层 才会成为矿井的充水水源 从而威胁到煤矿床的开采 四 区域地表水 地下水运动特征四 区域地表水 地下水运动特征 区内无大的地表水体 地表水系不发育 在自然状态下对矿床充水 影响小 但在开采条件下可通过塌陷裂隙渗入矿坑而成为充水水源 对煤 层的开采构成威胁 五 区域地下水动态特征五 区域地下水动态特征 区域内岩溶水和碎屑岩裂隙水均以大气降水作为主要补给来源 地 下水动态变化与大气降水关系密切 一般每年 5 月地下水流量 水位开 始回升 6 9 月为最高值 其间出现 1 3 次峰值 10 12 月份进入平 水期 水位 流量开始逐渐递减 到次年三 四月份降为最低值 六 区域地下水迳流 排泄特点六 区域地下水迳流 排泄特点 基岩裂隙水补 径 排主要受降水 地形地貌 岩性 地质构造等 控制 大气降雨是区内地下水主要的补给来源 补给期集中在每年雨季 其补给方式为大气降水通过岩石中的基岩裂隙 洼地 落水洞等形式渗 入地下 补给地下水 并径流于裂隙和岩溶管道中 于地势低洼处以泉 的形式排泄 碳酸盐岩岩溶水长途径流 最后以岩溶大泉 岩溶泉群或暗河等形 式集中排泄于当地河谷中 第二节第二节 井田水文地质条件井田水文地质条件 一 井田内含水层岩组一 井田内含水层岩组的划分的划分 由老至新的地层其含水性分别描述如下 1 二叠系上统宣威组 P3x 碎屑岩类孔隙裂隙弱含水层岩组 为浅灰色至深灰色细纱岩 粉砂岩 泥质粉砂岩 粉砂质泥岩 泥 岩 炭质泥岩 含煤 9 10 层 该组厚度 220 5 264 3m 平均为 230m 地形上多形成缓坡 槽谷 或呈树枝状冲沟 该组岩层多为砂泥 岩互层 砂岩较致密 仅地表附近风化裂隙较发育 具有一定透水性 含少量风化裂隙水 泥岩普遍透水性很差 地下水的主要补给来源为罗 里河水 大气降水 补给方式以采空裂隙 面状渗透为主 补给条件较 差 由于浅部风化溶蚀裂隙发育 透水性较好 地下水接受补给后 经 短途迳流 部分排泄于斜坡及冲沟边缘 部分进入深部地层 本组含基 岩裂隙水 水位埋深 0 76 6 40m 标高 1840 1950m 单位涌水量 0 15 0 3L s m 矿化度小于 0 5g L 水质类型主要为 HCO3 Ca Mg 富水性弱 2 第四系 Q 孔隙弱含水层 仅残留于山谷 溪沟 洼地 为碎屑岩的残积 坡积及冲积物 厚 度一般小于 15m 该层含孔隙潜水 透水性好 单位涌水量 0 53 2 15L s m 矿化度小于 0 5g L 水质类型主要为 HCO3 Ca Mg 水 富水性弱 二 矿井主要隔水层岩组二 矿井主要隔水层岩组划分划分 由老至新的地层其隔水性分别描述如下 1 二叠系上统峨眉山玄武岩组 P3 隔水层 为暗绿 暗灰绿 灰黑色玄武岩 顶部为凝灰岩 厚度大于 200m 该组岩层地面多为陡峻山坡 岩层倾角大 岩石普遍致密坚硬 透水能 力差 近地表岩石成岩节理和风化裂隙较发育 含风化裂隙水 往深部 风化程度减弱 岩层透水性 含水性很低 该组岩层含水性弱 透水性 差 可视为隔水层 井田未见该隔水层 2 三叠系下统飞仙关组 T1f 相对隔水层 上部为紫 暗紫色细纱岩 粉砂岩 泥质粉砂岩 粉沙质泥岩 泥 岩 厚度 440 54 479 26m 一般 460m 井田内出露不全 下部为黄绿 灰绿色泥岩 粉沙质泥岩 厚度 72 14 85 14m 一般 70m 该组岩层地 表多为斜坡或单面山 坡上冲沟较发育 岩层浅部易遭受风化剥蚀 风 化裂隙 节理发育 深部发育程度减弱 地表坡脚及冲沟转折端 底端 有泉水出露 地下水具当地补给 当地排泄的特点 本组地层富水性弱 透水性差 单位涌水量 0 01 0 03L s m 矿化度小于 0 5g L 水质类型主 要为 HCO3 Ca Mg 水 可视为相对隔水层 三 煤层顶底板富水性三 煤层顶底板富水性 M2 煤层顶板粉砂岩 底板粉砂岩 富水性弱 M9 煤层顶板泥质粉砂 岩 底板粘土岩 富水性弱 M11 煤层顶板泥质粉砂岩 底板粘土岩 富 水性差 可采煤层与上覆隔水层直接接触 富水性差 易于疏干 四 地下水补给 迳流 排泄条件四 地下水补给 迳流 排泄条件 分水岭位于矿区南部 走向与罗里河同向 地下水补 径 排主要 受降水 地形地貌 岩性 地质构造等控制 向北东迳流至矿区罗里河 大气降雨是区内地下水主要的补给来源 补给期集中在每年雨季 其补 给方式为降水通过岩石中的基岩裂隙 洼地等形式渗入地下 补给地下 水 在矿井开采条件和地形下 地下水迳流途径较短 径流于裂隙和岩 溶管道中 矿井主要排泄方式为坑道排水 其次是地下水在地势低洼 沟谷中以泉的形式排泄 实地调查本地多为季节性泉眼 地下水对煤矿 开采影响较小 五 地下水的动态变化五 地下水的动态变化 根据对调查证实 在开采煤层时 雨季矿井涌水量显著增大 且常 常是枯水季节涌水量的 1 5 3 倍 矿井井筒在雨季淋水较大 可达 2m h 左右 而在枯水季节则很小 以上两方面的情况均说明 区内地下 水受大气降水的影响比较显著 六 水力联系六 水力联系 连昌煤矿矿区边界条件主要受岩性和地表水体控制 矿区位于节里 至炉山向斜北东翼中部褶皱地带 区域上称炉山小向斜 矿山位于小向 斜中部地带 向斜轴向约北西 305 两翼地层倾角约 5 在矿山南部 有 F1 逆断层 断层倾向 45 55 左右 倾角 70 80 左右 断距 15m 左 右 北东有一 F2 逆断层 断层倾向 40 50 左右 倾角 75 左右 断距 50m 左右 该断层穿过罗里河 南西有一 F3 逆断层 断层倾向 135 145 左右 倾角 60 70 左右 断距 15m 左右 断层带挤压致密 不导 水 为井田形成一个天然的保护屏障 矿区以上述断层为界从而构成一 个独立水文地质小单元 罗里河从矿区北东部自西向东径流 河水通过 第四系沙砾石层补给地下水 为矿区北部敞口补给区 第三节第三节 矿井充水矿井充水因素分析因素分析 矿井充水因素既决定于水文地质条件 又决定于开拓方式 充水强 度受充水水源和通道的影响 一 充水水源一 充水水源 1 大气降水对矿井充水的影响 矿井内宣威组岩石裸露或浅埋 由于温差大 造成岩石强风化 主 采煤层普遍埋藏较浅 风氧化带沿倾向深度普遍达 50 米左右 补给面积 较大 植被发育较差 尽管岩层富水性弱 由于大气降水的直接补给 可沿节理 裂隙等渗入矿井 当矿井煤层开采后 易对顶部岩层造成破 坏 产生导水裂隙带 增大地表水对矿井的渗入 2 地表水对矿井充水的影响 区内无大型池塘和水库 在矿区东侧罗里河部分流经含煤地层出露 区 枯季时河水水量小 河水面窄 此外区内树枝状 羽状小溪 冲沟 较发育 多数横切含煤地层 雨季时冲沟 小溪内常汇集了上游多组地 层的地表水 地下水 水量大 冲刷 下渗能力强 也极易通过风化裂 隙带或采矿冒落带涌入矿井 1 罗里河水 通过含煤地层风化裂隙带渗入含煤地层的水量少 雨季山洪暴发 河水水位上升 河水面宽 水量很大 此时河水可能通过含煤地层风化 裂隙带 采空区冒落破坏带大量渗入含煤地层 在接近罗里河挖掘巷道 或采煤时 应留设一定防水煤柱 并提前探水 查明附近地段含水性 导水性 因此地表河水 溪水 冲沟水为矿床间接充水水源 2010 年 11 月 12 日用浮标法测得最大洪峰流量为 6 5m3 min 见照片 2 照片 2 矿区罗里河 目前罗里河水位标高约为1910m 矿区北部边界中部地段M11煤风氧化 带位于罗里河附近 地面建筑物为连昌煤矿和原木厂沟煤矿的工业场地 M11煤赋存标高比罗里河水位低0 50m 安全水压在0 5Mpa 煤柱主要是 顺层受压时 常以下述计算公式计算煤柱宽度 0 53 pLKMp k 式中 L 防水煤柱宽度 m K 安全系数 一般取2 5 取值5 M 煤厚或采高 m P 水头压力 Mpa P 0 5 KP 煤的抗张强度 Mpa KP取0 9 则 LM2 0 5 5 1 5 4 8 m 3 0 5 0 9 LM9 0 5 5 1 8 5 8 m 3 0 5 0 9 LM11 0 5 5 1 95 6 3 m 3 0 5 0 9 考虑到在煤层露头附近煤的强风化 煤的抗张强度比正常变低 在 煤层风氧化带50米范围内划可能充水区 在可能充水区边缘和F2断层附 近各煤层留设20m安全隔离煤柱 2 第四系孔隙水 井田内局部地表覆盖了第四系 多为砂土 砂粘土等松散体 它们 含水性弱 透水性大 接受降水补给后 这些孔隙水会迅速沿含煤地层 裂隙渗入矿井中 但水量一般较小 对煤矿开采影响小 主要分布在罗 里河床及地表冲沟一带 3 含水地层地下水对矿井充水的影响 二叠系上统宣威组 第四系为区内弱含水层 二叠系上统峨眉山玄 武岩组 三叠系下统飞仙关组为区内隔水层 茅口组强含水层位于含煤 地层下部 中间有厚度大 隔水能力强的峨眉山玄武岩组阻隔 一般对 煤矿开采不构成威胁 4 采空区积水对矿井充水的影响 老窑内存在着一定的积水 是连昌煤矿开采后期的重要充水水源 在开采深部煤层时 采空区积水易渗入矿井而成为矿井直接充水水源 区内老窑和小煤矿分布广泛 其采空区积水对矿井生产构成较大隐 患 矿井由于缺少资料 采空区及老窑积水情况不详 采空区和老窑内 可能存在积水 在进行采掘活动时如不加强探放 有可能发生矿井突水 事故 由公式 式中 V 积水量 m3 L 积水区长度 V 2 m KLD m D 积水区宽度最大值 m M 采高 m 取值 1 9 K 充水系数 0 15 0 4 取值 0 15 根据连昌煤矿提供的 威宁县连昌煤矿采掘工 程平面图 截止 2010 年 11 月 12 日 在该矿矿界范围内及越界共形成 了面积约 3 97 105平方米的采空区 估算充水体积约 2 08 105立方米 详细情况见表 3 1 采空区充水体积估算表 采空区充水体积估算表采空区充水体积估算表 表 3 1 M2M9M11 采高 m面积 m2体积 m3采高 m 面积 m2体积 m3采高 m 面积 m2体积 m3 木厂沟煤矿 1 53499015745 常宏煤矿 1 51461165751 819895107431 951985911617 连昌煤矿 1 52799913059 贵成煤矿 1 52657911960 1 95165809699 火电厂煤矿 1 541839188271 859589321781 956109435740 新兴煤矿 1 83328817975 王龄煤矿 1 954068723800 合计11277260896估算位于矿区南侧原火电厂煤矿和贵成煤矿深部的采空区由于没有 排泄通道 存在积水的可能性很大 该采空位于井田深部比邻本矿井的 未开采区 提醒矿方注意 查明此处的详细情况 估算后该处最大积水 量为 108404 m3 二 充水通道二 充水通道 1 岩石天然节理裂隙 井田内的宣威组含煤地层在接近地表附近 岩石风化节理 裂隙很 发育 而深部则发育成构造节理 裂隙 它们是地下水活动的良好通道 2 采煤冒落裂隙 井田内含煤煤层较多 煤层间距小 煤层顶底板力学性质不好 未 来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙 这些人为裂隙也会沟通上覆含水 层与含煤地层的水力联系 在雨季会成为地下水活动的良好通道 特别 是在开采罗里河附近时 应按煤矿安全生产规程留设防水安全煤柱 根据 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 表 6 1 按煤层顶板泥岩粉砂质和细砂岩 岩石等级 4 6 级 硬度中硬 计算 采用全部冒落法开采时 冒落带和导水裂缝带最大高度计算如下 1 冒落带最大高度 Hm m 100M H2 2 4 7M19 式中 M M2 煤层采厚 1 5m mm 100 1 5 H2 27 96 4 7 1 519 2 导水裂缝带高度 HL L 100M H5 6m 1 6M3 6 式中 M M2 煤层采厚 1 5m m 100 1 5 H5 630 6 1 6 1 53 6 L 即M2煤层开采后 导水裂缝带高度为30 6m 冒落带高度最大为 7 96m 依次计算得知 M9煤层开采后 导水裂缝带高度为36 7m 冒落带高 度为9 6m M11煤层开采后 导水裂缝带高度为39 8m 冒落带最大为 10 3m 根据表 2 2 的煤层间距 M9 M11 煤层开采后导水裂缝带高度均会大 于各自的煤层间距 从而在空间上形成连贯的采空导水裂缝带 从而使 得上覆飞仙关组 T1f 隔水层变成相对隔水层 矿方在雨季时要重点调 查地裂缝 防止暴雨时 雨水倒灌 3 断层破碎带 井田外围逆断层挤压致密不含水 不导水 通过调查 井下揭露断 层有数处 但只有一处发生淋水 滴水 且流量不大 但由于 F2 断层位 于罗里河附近 受采矿活动影响可能会发生导水 因此要严格在此断层 两侧留足 20 米防水煤柱 三 实际充水因素三 实际充水因素 主要为采空区老窖积水及罗里河水通过裂隙 采矿冒落带进入井巷 采煤工作面 应特别注意巷道掘进时击穿采空区 老窑里的积水 造成 井巷突水 雨季应注意冲沟 小溪内汇集的上游多组地层的地表水 地 下水 水量大 冲刷 下渗能力强 也极易通过风化裂隙带或采矿冒落 带涌入矿井 第三节第三节 矿井涌水量矿井涌水量预测预测 一 预测方法及公式一 预测方法及公式 本矿井煤系地层含水性弱 据矿山开采过程中的实际测量及本次调 查 整合前各矿井近年平均正常涌水量为 60m3 h 本次调查实测现连昌 煤矿涌水量为 28m3 h 该矿是暗斜井开拓 主采 M2 M9 M11 煤层 主 井口标高 1931 米 现最低开采煤层标高 1861 米 计算公式为 1 11 mn FS QQ FS Q 预测矿井未来涌水量 m3 h S 未来开采区垂直深度 m F 未来开采井田面积 km2 Q1 已知原各矿井实测平均涌水量 m3 h S1 已采矿井垂直深度 m F1 已知矿井采区面积 km2 指数取经验数值 m 4 n 2 二 计算参数的确定二 计算参数的确定 已知原各矿井实测涌水量 Q1 近年平均正常涌水量为 60 m3 h 已知原各矿井采区面积 F1 本矿井已开采面积 0 61 km2 已采原各矿井垂直深度 S1 本矿生产矿井井口标高 1931m 现 有工作面采掘标高 1861m 故开采矿井垂直深度为 70m 未来开采井田面积 F 井田开采限于矿界范围 从 M11 煤层底 板等高线上读取 约为 0 36km2 未来开采区垂直深度 S 从 M11 煤层储量估算图上底板等高线 上读取最低标高为 1861m 若开采 1861m 之上的煤炭资源量 则未来开 采矿井垂直深度为 70m Q正常 60 52 6m3 h 4 1 11 FS Q FS 4 0 36 0 61 70 70 矿井最终正常涌水量为 52 6m3 h 考虑到本矿井煤层赋存半裸露于地表 埋藏浅 考虑雨季增强系数 塌陷带 地裂范围扩张和入渗系数变大 对最大涌水量按正常涌水量三 倍计算 即矿井最终最大涌水量为 157 8 m3 h 比拟法矿井涌水量计算表比拟法矿井涌水量计算表 表 5 1 计算公式 1 11 mn FS QQ FS 取值 S未来开采区垂直深度 m 70 F未来开采井田面积 km2 0 36 Q1已知各矿井实测平均涌水量 m 3 h 60 正常 S1已采各矿井平均垂直深度 m 70 计 算 参 数 F1已知原各矿井采区面积 km2 0 61 计算结果Q 正常 52 6 m3 h 需要说明的是 本次涌水量估算仅预测正常涌水量和雨季可能发生 的最大涌水量 但井田内存在断层和采空区 且采空区积水情况不清 故此次预测的矿井涌水量不包括断层 采空区等瞬间涌水量 因此 本 次预测涌水量结果仅供参考 建议矿方在实际开采过程中注意井下涌水 量的动态变化 坚持有疑必探的原则进行生产 以防突水淹井 对采空 区老窖异常带应进行预注浆加固处理 要确保注浆效果 避免突水事故 保证安全生产 第四节第四节 矿井水文地质条件类型矿井水文地质条件类型 煤矿开采煤层的上部处于当地侵蚀基准面以上 而下部则处在该面 以下 基准面以上含水层的水无压 基准面以下有一定压力 直接充水 水源主要为宣威组裂隙水 老窑采空区积水 间接充水水源为罗里河水 地表冲沟水 故本矿山属于以裂隙充水为主的煤矿床 本矿及其周边矿井长期的开采 对含水层水已有较大的疏放 第四 系潜水及雨季地表水对矿井开采影响不大 采空区的问题使得水文地质 条件变得较为复杂 矿井最终涌水量 52 6 m3 h 矿井垂直深度 70m 经 计算得到矿井单位涌水量 q 0 209 L s m 根据国家安全生产监督管理 总局令 28 号 煤矿防治水规定 表 2 1 对矿井水文地质条件类型的划分 本煤矿属受采掘破坏或影响的孔隙 裂隙 岩溶含水层 补给条件一般 有一定的补给水源 0 1 q 1 0 L s m 矿井偶有突水 采掘工程受 水害影响 但不威胁矿井安全 防治水工作简单或易于进行 因此 该 矿井为以顶底板进水 水文地质条件为中等复杂的裂隙充水矿床 水文 地质勘查类型属 类 型 第五节第五节 矿井供 排水系统矿井供 排水系统 一 供水系统一 供水系统 本矿井可供选择的水源是地表浅水井 用于生活用水 罗里河水和 矿井排水 矿井排水水质除悬浮物较高外 不含其它有毒物质 经处理 后供生产用水和消防降尘用水 二 井下排水系统二 井下排水系统 该矿为斜井开拓 在 1861m 标高布置水仓 并设水泵房集中排水 排水管道经管子道 副斜井将井下涌水量直接排至地面 井底水仓 水泵房及井下变电所均布置在 M11 煤层底板岩石中 现 矿井涌水量 28m3 h 有效容量为 660m3 大于矿井 8 小时正常涌水量 8 28 224m3 并有一定的富裕系数 满足要求 矿井为一级排水 见 照片 3 照片 3 矿井排水及净化池 采用比拟法预算 矿井最终正常涌水量 52 6m3 h 最大涌水量为 157 8m3 h 布置井底主排水泵房安装有 3 台 D46 30 4 型水泵 其中 正常涌水量时 一台泵工作 二台泵备用 最大涌水量时 二台泵工作 一台泵检修 额定流量 Qm 55m3 h 扬程 Hm 101 6m 电压 380 660V 功 率 30kw 效率 m 0 66 排水管路设置内径为 DN150 的无缝钢管排水管 二趟 一趟工作 一趟备用 排水管路敷设在原主井井筒中 另外为了预防意外突水事故 矿上应购置备用水泵和管路设备 第四章第四章 矿井水害防治矿井水害防治 第一节第一节 矿井水害防治矿井水害防治技术措施技术措施 一 水害预测一 水害预测 通过对连昌煤矿范围内地表和井下的调查分析 查明该矿井水害主 要为地下水 罗里河水 地表冲沟水及老窑积水 矿井地下水又集中于巷道顶板裂隙水及断层水 而顶板裂隙水一般 来说流量较小 对矿井威胁较小 是渐进式的 可以预防的 但断层水 就难以防治 一是因为断层既是导水通道 又可能是集水廊道 突发性 强 水量巨大 易造成淹井事故 是煤矿的水患之一 地表冲沟水的危害主要表现在地下坑道距离地表较浅时 地表冲沟 水便渗入冒落带裂隙井入矿井 这时冲沟水的影响是渐进式的 尚可提 前防范 但在发生地表塌陷的时候 地表冲沟水便会顺塌陷溃入矿井 造成淹井事故 老窑积水威胁较大 危害性强 因为一旦揭穿老窑水 便呈骤然性 的溃入 瞬间淹没矿井 老窑水是本矿的主要水患之一 二 防治措施二 防治措施 矿井水的防治必须做大量的防治水工作 如探放水 留设防水煤柱 探明采空范围及积水规模等 1 探放水 坚持 有疑必探 先探后掘 的防治原则 通常在下述情 况下需要超前探水 巷道掘进接近采空区 巷道掘进接近断层 巷道接近或需要穿过强含水层 采掘工作面接近各类防水煤柱时 若 遇采掘工作面有明显出水征兆时 或疏干或设防水墙或疏堵结合并用 将威胁排除 2 留设足够的防水煤柱 巷道或工作面接近积水老窑或导水断层 时应预留足够的防水煤柱 以达到安全生产的目的 严格保护各类煤柱 尤其是边界防水煤柱 断层和采空区防水煤柱 3 重点加强雨季三防工作 若出现暴雨或洪水时 及时巡查并撤 出井下人员 必须制定相应的防洪措施并严格执行 防止地表水渗入到 井下发生淹井事故 4 定期检查泄洪沟 排水沟等设施完好情况 发现淤积排水通道 时 及时进行清理 保证地表水通畅下泄 5 定期检查地面废弃井筒及塌陷裂隙并应及时充填轧实 对于废 弃的井筒 必须进行密闭 浇注一个大于井筒断面的坚实的钢筋混凝土 盖板减少大气降水对矿坑的补给 6 对于容易积水的地方应修筑沟渠 排泄积水 修筑沟渠时 应 避开煤层露头 沟缝和透水岩层 特别低洼地点不能修筑沟渠排水时 应填平压实 7 组织检修供电线路 备用机组 避雷装置 机电设备 保证其畅 通 完好 灵敏可靠 8 清挖井下水仓及排水沟 检修排水设备 排水管路 保证其完好 可靠 安全运行 储水系统畅通 以上所述防治措施都有一定的使用条件和局限性 在采掘过程中 必须综合分析 全面预防 重点治理 第二节第二节 矿井水害防治保障措施矿井水害防治保障措施 1 指导与落实防治水的硬件与软件设施建设 确保防治水技术人员 到位 物质与资金上给予大力支持 2 对防治水制度 方法 措施及日常工作 动态管理等进行监督 监察和检查 3 针对水文地质条件动态变化特征 负责制定当前与中长期的防治 水规划 4 根据矿井年度 季度和月度生产作业计划 进行水害预测预报 确定矿井水害防治的重点 每月要召开一次防治水工作会议 专题研究 矿井防治水问题 制定和落实水害防治措施 5 不断积累和掌握以下资料 1 断层和裂隙的位置 错动距离 延伸长度 破碎带范围和含水 导水性能 2 含水层与隔水层的数量 位置 厚度 各含水层的涌水量 透 水性及开采煤层的距离 3 调查老窑 老空的采动范围 开采经过 开采煤层及深度 积 水区域及分布状况 4 开采过程中围岩破坏及地表塌陷情况 以及采动对涌水量的影 响 判断是否透水等情况 6 探放水物资保障 为防止和避免水害事故的发生 矿方应购置探