马蹄煤矿水文地质类型划分

遵义县马蹄煤矿遵义县马蹄煤矿 水文地质类型划分报告水文地质类型划分报告 遵义县马蹄煤矿遵义县马蹄煤矿 二二 一二年三月一二年三月 0 遵义县马蹄煤矿遵义县马蹄煤矿 水文地质类型划分报告水文地质类型划分报告 编编 写写 胡旭东 审审 核核 毛世泽 总工程师总工程师 毛世泽 矿矿 长长 罗树强 遵义县马蹄煤矿遵义县马蹄煤矿 二二 一二年三月一二年三月 1 目目 录录 第一章 前言 1 第二章 区域水文地质条件 3 第三章 矿区水文地质 7 第四章 矿井充水因素分析 13 第五章 矿坑涌水量预测 14 第六章 矿坑涌水量现状 16 第七章 矿井水文地类型划分 17 2 第一章第一章 前前 言言 1 1 目的任务目的任务 为了煤矿企业的安全生产 在基本查明矿区水文地质条件及主要 水害隐患的基础上 从矿区水文地质条件和井巷充水特征出发 根 据矿井及其周边存在老空积水 矿井受采掘破坏或影响的含水层性 质和容水性及补给条件 矿井涌水和突水分布规律及水量大小 煤 矿开采受水害威胁程度以及防治水工作难易程度等进行水文地质类 型划分 1 2 位置交通位置交通 遵义县马蹄煤矿 位于贵州省遵义县马蹄镇 隶属遵义县马 蹄镇所辖 矿区距遵义县城 52 公里 紧临 326 国道 距鸭溪电厂 20 公里 交通方便 遵义县马蹄煤矿矿区为一四边形 东西长约 1 42km 南北宽约 0 66km 面积 0 9422km2 由 8 个拐点坐标圈定 其地理坐标 北纬 27 32 22 27 32 46 106 26 38 106 27 34 第二章第二章 区域水文地质条件区域水文地质条件 2 1 区域水文地质概况区域水文地质概况 区域构造以褶皱为主 地层以碳酸盐岩与碎屑岩相间展布 碳 3 酸盐岩岩溶水 碎屑岩裂隙水 第四系松散堆积层零星分布 微含 孔隙水 岩溶水主要靠大气降水通过岩溶漏斗 落水洞及溶隙等补给 其运动方向受地质构造及地貌等因素的控制 往往具有较大面积和 较长途径的迳流 排泄于当地最低侵蚀基准面之沟谷中 裂隙水主 要靠大气降水通过地表节理裂隙补给 多为近源排泄 泉水流量一 般较小 西洛河主要富集于一些较开阔的向斜地段 另外 两种构 造复合交接部位 向斜转折端 背斜倾伏端等处岩溶较发育 岩溶 水较密集 裂隙水的年变化幅度小于 5 倍 岩溶泉水及地下河流量年变化 幅度较大 一般 2 40 倍 地下水化学成分简单 多为 HCO3 Ca 及 HCO3 Mg Ca 型水 矿 化度多小于 0 5g l 总硬度多小于 20 德度 多为弱碱性 水质良 好 可供生活及工农业用水 2 2 区域含水岩组及富水性特征区域含水岩组及富水性特征 区域出露地层主要有三迭系下统茅草铺组 T1m 夜郎组 T1y 二迭系上统长兴组 P3c 龙潭组 P3l 二迭系中统茅口组 P2m 栖霞组 P2q 寒武系中上统娄山关组 2 3ls 现从新至老将各 地层的岩性及富水性分述于下 1 茅草铺组 T1m 上部为灰岩 中 下部为灰白色薄至中厚层灰岩夹角砾状灰岩 4 厚度 368 688m 溶洞 地下暗河发育 为碳酸盐岩岩溶水含水层 富水性强 地下河流量大于 360m3 h 泉流量一般为 72 360m3 h 地下迳流模数 0 2 0 3m3 h m2 水化学类型为 HCO3 Ca 类型水 2 三迭系下统夜郎组 T1y 出露有下统夜郎组九节滩段 黄村坝段 沙堡湾段 第三段 T1y3 称九节滩段 为紫红色页岩夹褐黄色 褐灰 色钙质页岩 中上部见一层厚约 20m 浅灰色中厚层生物碎屑灰岩 厚 117 41 185 10m 为碎屑岩裂隙水含水层 富水性弱 第二段 T1y2 称黄村坝段 下部岩性为灰色薄板状泥晶灰岩 夹泥质条带泥晶灰岩 泥质灰岩 粉晶灰岩 底部夹钙质粘土岩 中部为中厚层状泥晶灰岩 泥质条带灰岩夹生物屑灰岩 上部为灰 色厚层 块状亮晶砂砾屑灰岩 豆鲕粒灰岩夹泥质灰岩 砂屑灰岩 厚 157 44 198 17 m 溶洞 地下暗河中等发育 地下河流量一般 小于 100l s 泉流量一般 36 72m3 h 地下迳流模数 0 1 0 2m3 h m2 水化学类型为 HCO3 Ca 型水 富水性强 为碳酸盐岩岩溶水含水 层 第一段 T1y1 沙堡湾段 主要为灰 暗灰色 灰绿色薄层状 粉砂质粘土岩 粘土岩 钙质粘土岩夹泥灰岩 厚 8 00 18 00m 含碎屑岩裂隙水 含水性差 为相对隔水层 3 二迭系上统长兴组 P3c 为浅灰色厚层生物屑灰岩 含泥质条带及燧石团块 下部为深灰 色中厚层含燧石泥晶灰岩 厚 50 00 68 00m 富水性较强 为岩 5 溶裂隙含水层 4 二迭系上统龙潭组 P3l 主要为灰白色 黄褐色簿 中厚层状粘土岩 粉砂岩 石英砂岩 黑色薄层状硅质岩 黑色薄层状炭质粘土岩及煤层 厚 95 93 119 48m 为区内含煤地层 含碎屑岩裂隙水 含水性弱 为相对隔水层 5 二迭系下统栖霞组至茅口组 P2q m 茅口组为厚层灰岩 栖霞组为中夹薄层灰岩 厚度 230 400m 溶洞 地下暗河强烈发育 含裂隙溶洞水 富水性强 地下河流量 一般大于 360m3 h 泉流量一般为 72 360m3 h 地下迳流模数 0 2 0 3m3 s m2 水化学类型为 HCO3 Ca 型水 为碳酸盐岩溶水含 水层 6 寒武系中上统娄山关组 2 3ls 为灰色中厚层白云岩 区内未见底 厚度大于 100m 岩溶裂隙 水含水层 富水性中等 泉流量一般为 72 360m3 s 地下迳流模数 0 2 0 3m3 h m2 水化学类型为 HCO3 Ca Mg 型水 2 3 区域地下水的补 迳 排条件区域地下水的补 迳 排条件 矿区区域水文地质单元位于接受大气降水的补给区 地势总体上 为两边高中部低 大气降水至地表后 沿地表的溶蚀洼地 岩溶漏 斗 落水洞及岩溶裂隙 直接汇入地下 主要沿地下垂直岩溶形态 向下运动 至地下深部后 沿溶蚀管道 裂隙以管流 脉流及隙流 6 的形式进行水平迳流 由南西向北东运动 流入石桥河 最终流入偏 岩河 2 4 区域地质构造区域地质构造 1 褶皱 矿区位于鸭溪向斜中段北翼 地层单斜产出 地层走向近东西 向 倾向南 倾角较陡 平均倾角 86 区内未见对煤层有影响的 断裂 2 断裂 区域上未见大的断裂构造 区域地质构造条件简单 第三章第三章 矿区水文地质矿区水文地质 3 1 矿区水文地质概况矿区水文地质概况 3 1 13 1 1 地形地貌特征及地表水的补给 迳流 排泄地形地貌特征及地表水的补给 迳流 排泄 矿区在区域水文地质单元中处于补给区位置 地表水来源完全 靠大气降水 矿区位于偏岩河上游支流石桥河 属乌江水系 矿区 内地势总体为西南高北东低 南北两面高 中部低 地表水沿沟谷 向北东排泄 矿区附近的河流为石桥河 河水流入偏岩河 3 1 23 1 2 地下水的补给 迳流 排泄地下水的补给 迳流 排泄 3 1 2 13 1 2 1 含水岩组的划分及特征 含水岩组的划分及特征 7 A 含水层及特征 矿区内出露的地层有第四系 Q 三迭系 茅草铺组 夜郎组 沙堡湾段 T1y1 黄村坝段 T1y2 九节滩段 T1y3 二迭系 长兴 组 P3c 龙潭组 P3l 茅口组 P2m 其中 Q T1m T1y2 P2m 为含水层 a 三迭系夜郎组黄村坝段 T1y2 主要出露于矿区中部 为碳酸盐岩岩溶水含水层 为灰色中至 厚层灰岩 该组地层岩溶较发育 b 二迭系长兴组 P3c 含水层 上部为灰 深灰色薄至中厚层燧石灰岩夹泥灰岩 下部为深灰 色薄至中厚层灰岩夹灰黄色泥 页 岩 该层厚 60m 左右 为岩溶裂 隙水含水层 c 二迭系茅口组 P2m 含水层 主要出露于矿区西北部 呈近东西向带状分布 为碳酸盐岩溶水 含水层 为含煤地层的直接底板 岩性主要灰色中至厚层灰岩 该 组地层岩溶强烈发育 富水性强 煤层底部有一层厚约 10 0 米的泥 岩 粘土岩 导致煤层开采发生底板突水的可能性小 B 隔水层及特征 a 夜郎组九节滩段 T1y3 主要出露于矿区东南部山坡 距矿区较远 分布面积大 为紫红 色页岩 为碎屑岩裂隙水含水层 b 三迭系夜郎组沙堡湾段 T1y1 8 灰 灰绿色泥岩 夹少量的泥质灰岩 主要出露于矿区中部 为碎屑岩裂隙水含水层 c 二迭系龙潭组 P3l 龙潭组 P3l 为矿区唯一的含煤地层 属滨海沼泽相沉积 由灰 深灰 黑色的粉砂岩 细砂岩 砂质泥岩 硅质灰岩 粘土岩 煤等 组成 共含煤层及煤线 15 层 编号从上到下为 C1 C2 C3 C14 C15 据工程揭露及相邻矿山调查 C1 C3 C7 C8 C10 C11 C12 C13 C14 C15厚度小 0 05 0 5m 为不可采煤层 C2 C5厚度 0 30 1 10m 为局部可采煤层 C4 C6 C9三层煤厚度为 1 10 1 90m 为矿区范围内的可采煤层 3 1 2 23 1 2 2 构造对地下水的影响 构造对地下水的影响 矿区范围内未见大于 10 米的断裂构造 矿区内破碎带中有裂隙 水涌出 3 1 33 1 3 地下水对矿坑的影响地下水对矿坑的影响 地下水的主要补给来源是大气降水 但大气降水以集中降落形 式为主 且由于矿区地形起伏大 地表排泄条件良好 绝大部份大 气降水通过山坡直接向溪沟排泄 有一部份地表水渗入到第四系 茅口灰岩及断层形成地下水 因此上述含水层的地下水对矿井产生 充水的可能性较大 在断层破碎带附近地下水对矿井产生充水造成 矿区的煤层不能开采 由于该区地表水不发育 矿区范围内无地表 水体存在 据本次调查 在矿区北部有一溪沟 石桥河 河水流量 9 约 108m3 h 河水流出矿区的标高约 900m 推测该区地下水水位标高 在 900m 左右 虽然矿区岩溶管道发育 地下水丰富 由于煤层的直 接底板与 P2m 灰岩有 10m 的粘土 泥 岩相隔 在地貌上常呈峰岭 接受大气降水的补给有限 故该含水层地下水对矿井充水的可能性小 但随着开采深度的增加 加之受地下隐伏断层的影响 当煤层开采 标高低于 900 米标高 发生底板突水的可能性较大 矿区内无地表水系 地下水埋藏较深 地表在接受大气降水后 向北东方向流动 3 2 矿区含水岩组水文地质特征矿区含水岩组水文地质特征 矿区含水岩组根据出露的地层的水文地质特征 主要分为碳酸盐 岩岩溶水及碎屑岩裂隙水两种类型 现将其水文地质特征分述如下 3 2 13 2 1 碳酸盐岩溶水碳酸盐岩溶水 矿区碳酸盐岩溶裂隙含水层包括三迭系黄村坝段 二迭系上统长 兴组 二迭系中统茅口组 1 黄村坝段 为薄至中厚层状灰岩 下部以薄至中厚层状灰岩 为主 时夹钙质泥岩 上部为鲕状灰岩 位于矿区中部带状分布 厚 120 275 m 岩溶现象比较发育 一般泉水流量 36 72m3 h 暗河及大泉流量一般小于 360 m3 h 枯季地下迳流模数 0 1 0 3m3 h m2 富水性强 为碳酸盐岩岩溶水含水层 下伏地层 10 为沙堡湾段 由薄层状泥岩 钙质泥岩夹灰岩 白云质灰岩等组成 厚 8 18 米 一般厚 15m 为相对隔水屋 由于隔水层厚度较小 黄村坝段灰岩地下水对矿床充水有一定的影响 但影响不大 2 长兴组 为灰 深灰色厚层至块状灰岩 燧石灰岩 夹少量 钙质泥岩 顶部为薄至中厚层状硅质岩 厚 50 68m 出露于矿区 中部 富水性较好 矿区内未出露泉点 为岩溶裂隙含水层 该含 水层为煤系地层的直接顶板含水层 对矿床充水有一定的影响 3 茅口组 岩性为灰色中至厚层灰岩 从区域上看 该岩组溶 洞管道强烈发育 并且规模大 暗河流量大于 360 m3 h 泉流量 72 360 m3 h 枯季地下迳流模数 0 2 0 3m3 h m2 富水性极强 且富水性极不均匀 为碳酸盐岩岩溶水含水层 矿区地势较高 地 下水埋藏较深 一般大于 100m 3 2 23 2 2 碎屑岩裂隙水碎屑岩裂隙水 矿区碎屑岩裂隙水包括三迭系下统沙堡湾段及二迭系龙潭组 1 沙堡湾段 由薄层状泥岩 钙质泥岩夹灰岩等组成 厚约 15m 呈条带状出露于矿区中部 出露面积小 未见泉水出露 含水 性差 为相对隔水层 2 龙潭组 主要由泥岩 炭质泥岩 粉砂质泥岩 粉砂岩 岩 屑砂岩及灰岩组成 含可采煤层 3 层 是区内含煤地层 总厚 95 93 119 48m 出露于矿区中部 矿区内主采煤层三层 C4 C6 C9煤层 11 C4煤层 产于龙潭组中下部 下距 C5煤层 5 8 米 厚 1 71 2 05 米 平均厚 1 85 米 上距长兴灰岩底界约 40m C6煤层 产于龙潭组中下部 下距 C9煤层 5 8 米 厚 1 10 1 65 米 平均厚 1 50 米 C9煤层 产于龙潭组下部 下距茅口组 10 15 米 厚 1 10 2 05 米 平均厚 1 5 米 龙潭组地层岩性以含煤砂页岩 粘土岩为主 泉水流量一般小 于 3 6 m3 h 枯季地下迳流模数 0 001 0 002m3 h m2 含碎屑岩 裂隙水 含水性弱 为相对隔水层 3 3 矿区地质构造矿区地质构造 矿区位于鸭溪向斜中段北翼 地层单斜产出 地层走向近东西 向 倾向南 倾角较陡 平均倾角 86 区内未见对煤层有影响的 断裂 3 4 煤层顶底板岩性煤层顶底板岩性 C4煤层 顶板为灰岩 较稳定 底板为粉砂质泥岩 C6煤层 顶板为粉砂质泥岩 不稳定 底板为泥岩 C9煤层 顶板为粉砂质泥岩 不稳定 底板为含黄铁矿结核粉砂 岩 矿区 3 层主采煤层顶底板均为软弱至半坚硬工程地质岩组 岩石 饱和单轴抗压强度一般小于 30Mpa 抗风化 抗氧化能力弱 水稳 定性差 为不稳定工程地质岩组 煤层顶 底板不稳定 12 3 5 老窑采空区及积水情况老窑采空区及积水情况 马蹄煤矿为整合在建矿井 为 2006 年由原马蹄煤矿和原金马煤 矿整合而成 区内全区可采煤层 3 层 其中 C4 C6 C9煤层为全区 主采煤层 整合前开采消耗煤炭资源量约 20 万吨 矿区的采空区较 大 大气降水在老窑中汇集 易形成老窑积水 由于该区老窑围岩均为龙潭煤系地层 岩性主要为泥岩 页岩及 粉砂岩 属相对隔水层 透水性较差 故老窑积水无有效的透渗通 道 一般均汇集着一定水量的老窑积水 对矿山开采潜在着老窑水 突水的水灾隐患 第四章第四章 矿井充水因素分析矿井充水因素分析 4 1 大气降水对矿床充水的影响大气降水对矿床充水的影响 大气降水是矿区地下水的主要补给来源 因此 大气降水对矿 床充水有着较大的影响 矿区主采煤层上覆地层厚度 0 400m 覆岩 厚度均小于煤层开采安全深度 整个矿区煤层顶板均为不稳定顶板 矿区大面积采煤时 顶板岩层将产生不同程度的岩层移动及变形 地面将产生采空塌陷 地裂缝 塌陷裂隙 冒落裂隙等 采掘系统 上伏地面位处地势低洼处 大气降水及地表迳流向低势低洼处汇集 后 经地裂缝 塌陷裂隙 冒落裂隙直接渗入采掘系统 形成矿坑 涌水 13 4 2 地表水对矿井充水的影响地表水对矿井充水的影响 矿区无地表水系 地表水对矿井充水影响较小 但是 在夜郎组 黄村坝地层于芭蕉沟发育有两个落水洞 岩溶塌陷 暴雨时可直接 向岩溶管道补给水源 形成矿坑涌水 4 3 地下水对矿床充水的影响地下水对矿床充水的影响 对矿床充水影响较大的地下水为顶板煤系地层及间接顶板长兴 灰岩地下水 煤系地层及长兴灰岩的地下水通过采空塌陷裂隙 冒 落裂隙直接进入矿井 形成矿井涌水 4 4 老窑积水对矿床的充水的影响老窑积水对矿床的充水的影响 矿区主采 C4 C6 C9煤层 因此 矿区的采空区较大 大气降水 在老窑中汇集 形成老窑积水 当矿山进行生产时 在生产矿井掘进过程中 若沟通老窑积水 会形成老窑突水 当突水量较大时 将产生老窑积水淹没矿井 冲 毁矿井的采矿设备 造成人生伤亡及财产损失的安全事故 4 5 构造破碎带对矿床充水的充水的影响构造破碎带对矿床充水的充水的影响 矿区内未见大于 10 米的断层 但小断层破碎带对矿井充水有一 定影响 14 第第 5 章章 矿坑涌水量预测矿坑涌水量预测 5 1 矿坑涌水量预测方法的确定矿坑涌水量预测方法的确定 矿区接受大气降水的补给区 矿床充水主要因素为龙潭组煤系地 层 煤系地层无其它含水层地下水的补给 矿坑涌水量采用大气降 水入渗法计算 原则是根据矿区的地貌 岩性 构造的差异确定矿 区汇水面积及有关水文地质参数 按公式进行计算 大气降水的渗 入量即为矿坑涌水量 5 2 水文地质参数的确定水文地质参数的确定 大气降水入渗法计算公式为 Q 2 74 F H 式中 Q 大气降水渗入量 t d 降水渗入系数 碎屑岩地区 植被中等发育 地形坡 度中等 取值为 0 02 F 汇水面积 km2 以矿区地表分水岭围成的面积为汇 水面积 H 平均年降雨量 mm 采用当地气象站多年平均降雨 量 1243mm 2 74 计算单位换算系数 15 5 3 矿坑涌水量计算结果矿坑涌水量计算结果 计算结果 Q 2 74 F H 2 74 0 02 0 9422 1243 64t d 根据计算结果 矿区矿坑涌水量为 64t d 该矿坑涌水量为一般 矿坑涌水量 不含在特殊水文地质条件下的矿坑涌水量 5 4 矿井发生突水可能性及地段预测矿井发生突水可能性及地段预测 矿区开采时主要的水文地质问题是老窑透水 据调查 老窑采空 面积较大 有一定的老窑积水 当开采至老窑附近时 存在老窑透 水的可能性 当矿区开采水平向深部延伸时 如开采标高低于茅口灰岩地下水 位标高 900 米时 由于茅口灰岩富水性强 应防止茅口灰岩突水 第第 6 章章 矿坑涌水量现状矿坑涌水量现状 6 1 矿矿坑涌水量情况坑涌水量情况 遵义县马蹄煤矿新井于 2009 年 3 月份开工建设 2012 年 2 月份 永久排水系统建成投入使用 历年涌水量情况见下表 遵义县马蹄煤矿历年涌水量情况统计表遵义县马蹄煤矿历年涌水量情况统计表 年份年份最大涌水量最大