新大地水文地质类型划分报告.doc

阳煤集团新大地煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告阳泉新宇岩土工程有限责任公司地址：阳泉市矿区西河路18号 邮编：045000联系电话煤集团新大地煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告总 经 理：石 晓 红总工程师：杨 其 全经 理：李 俊 堂审 核：李 俊 堂编 制：王 如 江 编制单位：阳泉新宇岩土工程有限责任公司编制日期：2010年11月阳泉新宇岩土工程有限责任公司地址：阳泉市矿区西河路18号 邮编：045000联系电话录1矿井及井田概况11.1矿井及井田基本情况11.2位置与交通11.3地形地貌31.4气象、水文31.5地震41.6矿井排水设施能力现状52以往地质和水文地质工作评述72.1以往勘查地质和水文地质工作72.2矿区地震勘探及其他物探工作评述92.3矿井地质和水文地质工作93地质概况103.1地层103.2构造143.3岩浆岩184区域水文地质205矿井水文地质225.1井田边界及其水力性质225.2含水层235.3隔水层265.4矿井充水条件265.5井田及周边老窑水分布情况385.6矿井充水状况416矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易程度评价426.1矿井开采受水害影响程度的评价426.2对矿井防治水工作难易程度的评价427矿井水文地质类型的划分及对防治水工作的建议467.1矿井水文地质类型的划分467.2对防治水工作的建议48附图1、矿井综合水文地质图2、15号煤层充水性图3、矿井地层综合柱状图4、15号煤层井上下对照图阳煤集团新大地煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告1矿井及井田概况1.1矿井及井田基本情况阳煤集团新大地煤业有限公司原名和顺县义兴镇后沟联营煤矿，始建于1984年，1988年投入生水产，属村办集体企业，2007年更名为山西新大地煤业有限公司，2009年阳煤集团将其收购后更名为阳煤集团新大地煤业有限公司，现开采15号煤层。原后沟联营矿曾在井田东部对8号、15号煤层进行了部分开采，后因开采区北部和西部煤层变薄不可采，东部又遇到断层，故暂停开采。该矿目前采用斜、立井混合开拓，主井为立井，风井和副井均为斜井。主井采用非标双箕斗提升，大巷皮带运输，工作面刮板机运输，机械抽出式通风，走向长壁综采放顶煤，一次采全高，全部垮落法管理顶板，一般12小时即来压。现开采15号煤。属低瓦斯矿井。该矿主、副、风井坐标如下:主井: X=4139232.05 Y=19728092.07 H=1300.49m副井: X=4139140.10 Y=19728183.03 H=1296.33m风井: X=4139306.68 Y=19728087.80 H=1299.08m1.2位置与交通阳煤集团新大地煤业有限公司位于和顺县义兴镇后沟村，距离和顺县城北直距2.0km，行政区划隶属和顺县义兴镇和李阳镇管辖。地理坐标为：东经11333191133529，北纬372054372300。井田东南5km处有207国道通过，3km处有阳（泉）涉（县）铁路通过。井田南侧1km处有乡级公路通往和顺县城与207国道相通，交通条件较为方便。见矿井交通位置图(图1-2-1)。2009年12月，山西省国土资源厅为阳煤集团新大地煤业有限公司颁发新的采矿许可证，证号为C1400002009121220048980，生产规模为90万t/a，批采8号、15号煤。井田呈不规则多边形，其南北最长约3.85km，东西最宽约3.20km，井田面积为6.5352km2，井田范围由12个拐点坐标连线圈定。见矿井拐点坐标一览表(表1-2-1)。矿井拐点坐标一览表 表1-2-11、X4139600.00Y19729600.002、X4138390.00Y19728730.003、X4138850.00Y19728050.004、X4139210.00Y19727420.005、X4139358.00Y19727564.006、X4139540.00Y19727240.007、X4139410.00Y19727134.008、X4140150.00Y19726400.009、X4141100.00Y19727200.0010、X4142240.00Y19727960.0011、X4141240.00Y19729500.0012、X4140132.00Y19728748.00图1-2-1矿井交通位置图1.3地形地貌井田地处太行山中段西侧，属中低山侵蚀地貌，井田内沟谷纵横，地形复杂、地表有大片基岩裸露，第四系黄土零星分布。井田地势总体表现为北高南低，最高处位于井田北部山梁标高为1493m，最低处位于井田南部边界处沟谷中，标高为1280m，最大相对高差为213m。1.4气象、水文1.4.1气象井田地处太行山西麓，各处海拔均在1100m以上，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，春季干燥多风，夏季温和多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷而少雪。年平均气温为6.30C，1月份气温最低，极端最低气温为零下24.80C；7月份气温最高，极端最高气温为35C。霜冻期为11月底至次年3月中旬，约115天，最大冰冻深度为110cm。年平均降水量592.80 mm ，降水集中在7、8月份，占全年总降水50.50%，最大降水量为1069mm ；年平均蒸发量为1584.10mm，是降水量的2倍左右。1.4.2水文井田内无常年地表河流，沟谷中一般无水，只在汛期可见一些短暂性水流，井田范围有井玉沟、西后沟、东后沟、温源沟4条沟和井玉沟水库。井玉沟水库早已不蓄水，水库干涸。井玉沟、西后沟、东后沟、温源沟冬春季节基本断流无水，仅在局部地点有少量泉水出露，但也未形成地表泾流。在夏秋季节降雨量较大时方有短暂性洪流发生。当地最高洪水位为1270m，地表水系属清漳河支流，海河流域。井口标高在1296m以上，工业场地位于井田南部山坡处，标高在1282m以上，均高于洪水水位，只要做好雨季排水工作，一般不会造成淹矿事故。1.5地震根据中华人民共和国建筑抗震设计规范（GB500112001）（2008版），山西省地震基本烈度区划分，和顺县为度区，地震动峰值为0.1g。据历史记载，康熙六十年（1721年），雍正八年（1730年）和宣统六年二月初二（1909年2月21日）曾发生过5级以下地震。据和顺县志记载，和顺县范围内历史上曾发生过不同程度的地震，1909年2月和1971年6月在城关与李阳间曾发生过5.0级和4.3级地震。1.6矿井排水设施能力现状排水设备选用3台MD155-67B5型多级离心泵，配套电机型号为YB-355ML2-2，功率为220KW，转速为2985r/min。排水管路2趟，沿副斜井敷设，1趟工作，1趟备用。泵房内选用D1945无缝钢管，采用法兰连接。井筒及地面排水管路选用D1685无缝钢管，采用套管焊接连接。排水系统年电耗、吨煤电耗及吨水百米电耗见表1-6-1，水泵运行特性曲线见图1-6-1。 排水设备选型表 表1-6-1矿用多级离心耐磨泵MD155-67B5，3台排水管路1685，2趟吸水管路1945运行时期初期后期管网静扬程(m)335335管网阻力系数0.0016940.002880水泵样本必需汽蚀余量(NPSH)r(m)3.73.7水泵允许吸上真空高度(Hs)(m)6.36.3工况点参数流量(m3/h)170152扬程(m)327345效率(%)7976电机计算轴功率(KW)219215正常涌水运行台数11排水时间4.85.3最大涌水运行台数11排水时间7.17.9电动机电机型号YB-355ML2-2电机功率(KW)220电压(KV)0.69转速r/min2985年电耗(MWh)545.2490.6吨水百米电耗(KWh/thm)0.420.44吨煤电耗(KW/h)1.211.09图1-6-1 水泵运行特性曲线排水设备的供电由中央变电所低压660V不同母线供给，为双回路供电。2以往地质和水文地质工作评述2.1以往勘查地质和水文地质工作本区以往进行过几次勘探工作，按时间先后顺序论述如下：11958年原煤炭部119队进行了包括本井田在内的昔阳左权间地质普查工作，并于同年12月提交了山西省沁水煤田昔阳左权间地质普查报告书。后经1962年山西煤管局组织复审认为，该次普查钻探质量不高，地质测量精度差，C级储量比例达不到普查规范要求，报告不予批准，储量注销。219591962年，119队在完成上述昔阳-左权间普查勘探基础上，相继在李阳、三奇、泊里、玉沟井田进行了精查勘探，施工钻孔29个，进尺8045.00m。31972年山西省地质局区域地质测量队完成了包括该矿区内的1：20万左权幅区域地质矿产调查工作。41981年煤炭部西安航测大队对和顺区进行了航空摄影，1982-1983年山西煤田地质普查队进行了外业调绘，1984年煤炭部西安航测大队内业成图，提交有1：5000地形地质图。该图地形测绘精度高，地层划分合理，图纸质量较好。51987年由山西煤田地质勘探148队对包括本井田在内的和顺勘探区进行普查勘探，1988年8月结束野外施工，1989年9月提交普查报告，该报告经山西省储委评审获批准。该次勘探共施工钻孔19个，进尺19485.18m。该次勘探在后沟井田内及附近施工有4个钻孔（601号、604号、701号和702号孔），各钻孔煤芯采取率均在80%以上，煤层质量均属合格，可供利用。61990年4月-1993年8月，山西省煤炭地质勘探二队对和顺县上元、南窑、李阳煤矿进行了地质勘探工作，分别提交了详查或精查地质报告，后沟井田位于李阳井田西南部，其报告资料可供参考或利用。72007年11 月-2008年6月，山西克瑞通实业有限公司在井田北中部进行了地质补充勘探工作，共施工钻孔3个，进尺1422.53m，施工钻孔均进行了物探测井验证，煤层质量可供使用。新大地煤业有限公司未提交过专门水文地质报告，在前述勘探各阶段均按照相应的勘探规范开展了孔内简易水文地质观测等水文地质工作，工作质量符合相应规范要求，近段时间开展的水文地质勘查工作主要有以下：12008年6月-2009年10月，山西省勘查设计研究院在厂区门口开凿水井一口，终孔深度为846.00米，终孔层位为下马家沟组二段，水井具体情况如下表2-1-1。 新大地1号水源井情况一览 表 2-1-1孔号新大地1号水源井钻孔坐标X=4138819.04；Y=19728176.63；Z=1282.40开竣工日期2008年6月10日-2009年10月18日孔深（m）846.00洗井时间2009年10月28日抽水时间2009年10月31日累计稳定时间（h）45水位恢复时间（h）2降深（m）66.50单井涌水量(m3/d)576.00静止水位埋深（m）554.00静止水位标高（m）728.4022009年12月，阳煤集团和煤炭科学研究总院西安研究院共同编制了阳泉煤业（集团）有限责任公司昔阳和左区防治水中长期规划（2010-2014），规划适用于阳煤集团昔阳、和顺及左权各矿，通过对昔阳和左区地质、水文地质资料的认真分析，对矿区各矿水害问题充分总结，进而提出了该矿区主要防治水对策，防治水技术装备及配套措施等。2.2矿区地震勘探及其他物探工作评述据查以往的地质资料，该矿井没有进行过地震勘探工作，在井下回采工作面形成以后，为探测工作面内部的构造发育情况，委托阳泉新宇岩土工程有限责任公司采用无线电波坑道透视仪进行过坑透工作。2.3矿井地质和水文地质工作 该矿自建井以来，配合井巷掘进，其矿井水文地质工作也在不断地进行着，积累了一定的矿井水文地质资料。但水文地质工作和矿井防治水工作相对薄弱，在生产建设阶段未进行过专门的水文地质补充勘探工作，阳煤集团接管该矿后，地质技术人员按照煤矿防治水规定的要求，加强了这方面的工作。3地质概况3.1地层3.1.1井田地层井田位于沁水煤田和顺矿区中部，井田基岩大片出露，间或有第四系黄土覆盖区，结合区域地质资料，井田内地层由老到新依次为：奥陶系中统下马家沟组、上马家沟组、峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组以及新生界第四系。现根据地面地质调查、生产矿井揭露的地质情况及钻探资料并结合区域地质资料，将井田地层层序、厚度、岩性及其变化情况自下而上、由老到新简述如下：奥陶系中统下马家沟组（02x）该地层在区内未出露，厂区门口1号水源井揭露厚度为146m，其岩性以白云质灰岩为主，夹薄层角砾状泥灰岩及灰黄色泥灰岩，该层段岩溶裂隙发育较好。与下伏地层整合接触，该组地层未揭穿。奥陶系中统上马家沟组（02s）该地层在区内未出露，1号水源井揭露厚度为320m，其岩性以豹皮状灰岩为主，夹少量泥质白云岩及角砾状泥灰岩，该层段岩溶裂隙发育较好。与下伏地层整合接触。奥陶系中统峰峰组（02f）该地层在区内未出露，1号水源井揭露厚度为160m，为含煤地层基底，其岩性主要为青灰色石灰岩及角砾状泥灰岩。底部含薄层纤维状石膏层，与下伏地层整合接触。石炭系中统本溪组（C2b）本组地层在井田内无出露，根据区域地质资料，其平行不整合于下伏中奥陶统峰峰组之上，下部主要岩性为深灰灰色砂质泥岩、泥岩及浅灰色铝土质泥岩、铝土岩，底部发育一层浅灰色鲕状铝土岩；中上部夹薄层状灰色石灰岩；上部以褐灰色中厚层长石石英砂岩、浅灰色砂质泥岩夹薄煤层为主。该组地层层位稳定，含煤线3层，均不可采。本组厚19.8031.21m，平均24.16m。石炭系上统太原组（C3t）该组连续沉积于本溪组地层之上。主要岩性由灰色砂岩、深灰-黑灰色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及煤层组成，富含动、植物化石，为海陆交互相沉积，是主要的含煤地层之一。含区域稳定的标志层石灰岩3层（K2、K3、K4），含煤7层（15号、14号、13号、12号、11号、9号、8号）。其中8号煤层为不稳定局部可采煤层，9号煤层为不稳定不可采煤层，15号煤层为全区稳定可采煤层，其余为不可采煤层。全组厚85.00-137.00m，本组平均厚108.07m。二叠系下统山西组（P1s）本组为井田另一主要含煤地层，连续沉积于太原组之上。主要岩性由灰色灰黑色砂质泥岩、泥岩、灰灰白色中细粒砂岩和煤层组成。为陆相含煤沉积，含植物化石。其底部K7砂岩为中粒砂岩，局部为细粒砂岩、粉砂岩，分选中等，次圆状，硅质胶结，交错层理发育。该组共含煤4层（1号、2号、3号、4号），均为不可采煤层。本组厚54.5058.90m，平均56.70m。二叠系下统下石盒子组（P1x）井田内有成片出露，分上下两段，上段岩性由灰、灰绿色泥岩、砂质泥岩、砂岩组成，顶部有一层紫斑色铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”。下段岩性由灰白、灰黄色砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，局部夹12层煤线，底部K8砂岩以中粒砂岩为主。本组地层厚度88.81-137.50m，平均117.57mm。与下伏地层整合接触。二叠上统上石盒子组（P2s）井田内大片出露，岩性由黄绿、灰绿、灰黄色泥岩、砂质泥岩和各粒级砂岩组成，底部K10砂岩为一层黄绿色厚层状中粗粒砂岩，成分以长石、石英为主，井田内仅赋存其中下部层段，上部多被剥蚀，最大残留厚度220m左右。与下伏地层整合接触。第四系中上更新统（Q2+3）井田内发育第四系中、上更新统离石组和马兰组，覆盖于山顶、山坡和沟谷之中，不整合于各时代基岩之上。主要岩性下部为浅黄、浅红色砂质亚粘土和亚砂土夹红褐色古土壤（亚粘土）及黄白色钙质结核层。上部为灰黄色亚粘土、亚砂土。一般厚0-54m。第四系全新统（Q4）沟谷中分布有全新统冲积、洪积层，岩性由沙土、砾石等组成，厚度约0-67m。与下伏地层角度不整合接触。3.1.2煤系地层及可采煤层井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，含煤地层总厚度164.77m，含煤11层，煤层总厚度11.42m，含煤系数6.90%。太原组平均厚度108.07m，共含煤7层，分别为8、9、11、12、13、14、15号煤层，其中15号煤层为全区稳定可采煤层，8号煤层为不稳定局部可采煤层，9号煤层为不稳定不可采煤层，其余为不稳定不可采煤层。煤层总厚平均为10.40m，含煤系数为9.6%。山西组平均厚度56.70m，含煤4层，分别为1、2、3、4号煤层，均为不可采煤层。煤层总厚平均为1.02m，含煤系数为1.80%。批采煤层特征见表3-1-2-1： 批采煤层特征表 表3-2-1-1地层单位煤层编号厚度最小最大平均（m）间距最小最大平均（m）煤层结构可采性稳定性顶板岩性底板岩性C3t8号0.50-1.891.4468.54-79.6074.50简单局部可采不稳定砂质泥岩砂质泥岩泥岩15号5.10-6.075.66简单全区可采稳定砂质泥岩泥岩砂质泥岩井田内的批采煤层为太原组的8、15号，现将其特征简述如下：8号煤层位于太原组上部，通过调查了解，井田内8号煤层属不稳定局部可采煤层，煤层厚度0.50-1.89m，平均1.44m。煤层结构简单，含0-1层泥岩夹矸，煤层顶板为砂质泥岩，底板为砂质泥岩、泥岩。原井田范围该煤层已进行部分开采，开采中在采区西北和东北部均出现煤层变薄为不可采的情况。15号煤层位于太原组下部，煤层厚5.10-6.07m，平均厚5.66m，为井田稳定可采煤层。煤层一般含1层夹矸，局部含2-4层夹矸，煤层结构较简单。煤层顶板为砂质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。阳煤集团新大地煤业有限公司现在正开采此煤层。3.2构造3.2.1区域构造沁水盆地属于吕梁-太行断块上最大的次级构造单元沁水块坳，其总体呈北北东向展布，主体为一大型复式向斜。其东侧以晋获断裂带与太行山块隆相接，区域构造线方向为北北东向，地层总体向北北西倾斜。区域构造形态大致可分为东部以大逆断裂为主的太行断裂带，中部平缓开阔的波状褶曲带及西中部密集型断裂区。新大地煤业有限公司即位于沁水坳陷与太行山块隆带的接壤部位。见图3-2-1-1。3.2.2井田构造根据井田地质填图资料和井下揭露情况，井田内现发现3条褶曲、4条断层及6个陷落柱，分述如下：褶曲(1). S1背斜：位于井田西部，轴向N15-20E，西翼倾角12-18，东翼倾角10-16，纵穿井田，延伸长度50000m以上。图3-2-1-1 沁水煤田构造纲要图(2). S2后沟向斜：位于井田中部，轴向N15-20E，西翼倾角10-16，东翼倾角10-13，纵穿井田，延伸长度50000m以上。(3). S3东后沟背斜：位于井田东部，轴向N10-30E，西翼倾角10-13，东翼倾角21-24，纵穿井田，延伸长度5000m以上。总体而言，本区褶皱构造发育程度较低，对煤矿生产的影响不大。但在褶曲轴部部位，可能会因应力集中，发育裂隙或构造煤，形成地下水导通的通道或瓦斯聚集，对安全生产造成威胁，在这些部位开采时，应予以注意。褶曲情况见表3-2-2-1。 褶曲情况一览表 表3-2-2-1区域褶曲名称轴向两翼倾角延展长度(m)翼倾角翼倾角井田西部S1背斜N1520E西1218东10165000井田中部S2后沟向斜N1520E西1016东10135000井田东部S3东后沟背斜N1030E西1013东21245000断层(1). F44正断层：位于井田南部，断层走向N20E，倾向NW，倾角60，落差5m，井田内延伸长度约200m。由地质填图发现。(2). F45正断层：位于井田南部，断层走向N20E，倾向SE，倾角82-83，落差7-20m，井田内延伸长度约1100m。由地质填图发现。(3). F46正断层：位于井田东南部边界外，断层走向N40E，倾向NW，倾角70，落差30-35m，延伸长度约5000m以上。由地质填图发现。(4). F47王垴正断层：位于井田东南边界处，断层走向N40E， 倾向NW，倾角80，落差5m，井田内延伸长度约220m，由地质填图发现。虽然区内断层不甚发育，但仍可能对生产造成一定的影响。断层的存在可能使工作面不能正常布置，有时被迫提前搬家，影响产量。断层对煤质、水文地质和其它开采技术条件等也有一定的影响，如断裂带附近煤层顶底板裂隙较发育，易冒落，断层及陷落柱破坏了岩层的完整性，并且有导通地下水的可能性。与褶皱类似，在断层附近可能因应力集中而形成构造煤，导致瓦斯聚集，增加煤与瓦斯突出的危险性，在生产过程中应充分重视。断层情况见表3-2-2-2井田断层情况一览表 表3-2-2-2顺序号断层编号走向倾向倾角落差(m)走向长度(m)资料来源1F44正断层N20ENW605200地质填图2F45正断层N20ESE82837201100地质填图3F46正断层N40ENW7030355000地质填图4F47王垴正断层N40ENW805220地质填图. 陷落柱(1). X-1陷落柱：位于主井东南侧约40m处，形状为椭圆形，大小3040m，为地质填图发现。(2). X-2陷落柱：位于井下15201工作面中部，形状为椭圆形，大小51102m，为井下15号煤揭露。(3). X-3陷落柱：位于井下15201工作面西南部，形状为椭圆形，大小46102m，为井下15号煤揭露。(4). X-4陷落柱：位于井下15201工作面西南部，形状为椭圆形，大小96178m，为井下15号煤揭露。(5). X-5陷落柱：位于井下15201工作面西南部，形状为不规则形，大小54278m，为井下15号煤揭露。(6). X-6陷落柱：位于井下15107工作面西部，形状为椭圆形，大小174237m，为井下15号煤揭露。陷落柱情况见表3-2-2-3。 陷落柱情况一览表 表3-2-2-3编号形状大小(m)资料来源确定陷落柱依据X-1椭圆形3040新大地煤业地质填图X-2椭圆形51102新大地煤业井下15号煤揭露X-3椭圆形46102新大地煤业井下15号煤揭露X-4椭圆形96178新大地煤业井下15号煤揭露X-5不规则形54278新大地煤业井下15号煤揭露X-6椭圆形174237新大地煤业井下15号煤揭露3.3岩浆岩井田内未发现岩浆岩侵入体。总之，井田内构造总体为一向北西缓倾斜的单斜构造，局部地层产状波状起伏，构造宽缓的褶曲构造，其轴向为北北东、北东，复杂程度为简单，属一类。建议煤矿在今后的开采过程中，一定要重视对构造的研究，注意观测陷落柱、断层带间胶结情况以及导水性等，并注意隐伏陷落柱和断层的存在，做到“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”，防患于未然。井田构造纲要图见图3-3-1。 图3-3-1 井田构造纲要图4区域水文地质区域上井田处于太行山背斜隆起区，所处水文单元为娘子关岩溶水系统泉域的东南端，系统边界：东界自东固壁乡向南经白羊峪、闫庄至左权附近，以下奥陶统灰岩区域性相对隔水层为界，由东固壁向北经东回乡、槐树铺至苇泽关断层一带，以地表分水岭为界。北界自苇泽关断层起经黄统岭乡、东庄头、皮夫恼、王村一带，以地表分水岭及断层为界。西北部以东山背斜及断层为界，分布与东梁、大威山一线。西南界自袁家恼、马首一线，大致以奥陶系灰岩顶面埋深1000m为界。西界以地表分水岭为界，自北向南刁乌楞、老庙山、焦山寨、紫荆山一带，标高1495.40-1700.40m，北高南低。南界以左权中学清漳河以南一带，以岩溶地下水分水岭为界。（见图4-1）。碳酸盐岩裸露面积1802.50km2,占总面积的25.6%，主要出露于北部盂县一线以北，东部出露于岩会、北界都、赵壁、闫庄一带，埋藏区碳酸盐岩面积4127.50 km2,占总面积的58.20%，非岩溶面积1104.30 km2，占总面积的15.70%。娘子关泉出露标高360-395m，水化学类型HCO3.SO4-Ca.Mg，矿化度0.59g/L，水温19.2，泉域面积7217km2。区域主要含水层有奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组、石炭系碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙含水岩组、二叠系碎屑岩类裂隙含水岩组以及第四系松散岩类孔隙含水岩组。图4-1 沁水盆地区域水文地质分区图灰岩裸露区接受大气降水的直接入渗补给，其次为流经灰岩区的河流渗漏及少量裂隙水的补给以及河流沿岸第四系松散层孔隙水的补给，中奥陶统岩溶含水层透水能力较强，为一套具有统一水位的综合含水体，具有完整的水动力场。以桃河、温河为界，大体可分为南、北两个补给径流区。南区包括桃河以南的平定县南部、昔阳、和顺、左权广大地区，是岩溶水系统的主要补给径流区，岩溶水自南向北运动，东部灰岩裸露区大气降水入渗后沿岩层倾向方向分散向西运动至昔阳、平定一线向北、北东方向，在平定、昔阳低水位带内，形成南部地区岩溶地下水主要汇水通道和和强径流带，北区包括温河以北的盂县、平定县的大部分地区，岩溶发育程度和富水程度较南部差。由东部和北部灰岩裸露区岩溶水呈散流向南运动。沿宗艾、路家庄强径流带，在阳泉附近汇入阳泉-娘子关泉强径流带。娘子关附近、绵河谷地是岩溶水的集中排泄带，泉水出露于奥陶系下统的顶部，由11个泉点组成娘子关泉群，另外在松溪河河谷有少数的排泄点，水量小，主要出露在寒武系下统顶面，排泄寒武系中、上统岩溶水。5矿井水文地质5.1井田边界及其水力性质阳煤集团新大地煤业有限公司相邻煤矿共有6个，井田东邻温源煤矿、后峪煤矿（关闭）和西河煤矿，南邻河北煤矿、井玉沟煤矿和九京煤矿（关闭）。各矿开采情况为：温源煤矿、西河煤矿、河北煤矿、井玉沟煤矿四座煤矿在资源整合时整合到和顺县煤炭运销公司，目前均未生产，后峪煤矿和九京煤矿几年前已关井。通过调查和查看各矿的采掘图纸，河北煤矿、井玉沟煤矿煤层底板均高于本矿，两矿靠近本矿的8号、15号煤层均已开采，经过预算，两煤矿的15#煤层采空区可容纳水体501100m3；8#煤层可容纳水体115750 m3。采空区的水通过裂缝可进入本矿的15104采空区；也可通过8号煤层进入本矿的旧斜井，于本矿发生水力联系进而对矿井生产造成影响。 通过到各相邻煤矿和县国土局调查走访，未发现废窑破坏及相邻煤矿有越界越层进入本井田开采情况。今后该矿临近边界附近开采时应做好矿界煤柱的留设，并随时调查了解邻近开采情况，防范邻矿采空区积水、积气对本矿开采生产造成危害。5.2含水层按照岩性组合和水文地质特征，矿井含水层的类型由老到新可划分为奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层；石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙及砂岩裂隙含水层；二叠系砂岩裂隙含水层及第四系松散层孔隙含水层。现分述如下：5.2.1奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层该含水层为海相碳酸盐岩沉积建造，厚度较大，局部地段裂隙、岩溶较为发育，为良好的含水层。岩性一般为深灰-灰色石灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩及泥质灰岩，结构致密，地下水水位埋藏较深，水量丰富。厂区门口1号水源井揭露奥陶系石灰岩厚度626m，终孔层位为下马家沟组二段，单井涌水量为576 m3/d，奥灰水位标高728.40m，远低于井田内15号煤层底板标高（940m-1220m），奥灰岩溶水对井田煤层开采无影响。5.2.2. 石炭系上统太原组岩溶裂隙及砂岩裂隙含水层太原组主要含水层有K2、K3、K4灰岩，平均厚度分别为7.13m、2.91m和2.17m灰岩，岩溶裂隙发育，赋存一定地下水，据李阳精查区钻孔抽水资料，单位涌水量为1.80X10-4L/s.m，其水质类型为HC03K.Na 型。本组富水量微弱。砂岩和灰岩间所夹泥岩、砂质泥岩为相对隔水层。5.2.3. 二叠系砂岩裂隙含水层为陆相碎屑岩沉积，其中K7砂岩形成相对富水的含水岩组，泥岩、砂质泥岩为相对隔水层。含水层裂隙相对发育，直接受大气降水及地表水的补给后，以泉的形式排出，泉水流量很小，一般多在0.1L/s以下，富水性弱，水质类型为S04-K.Na型。5.2.4. 新生界第四系松散层孔隙含水层含水层为第四系中更新统及上更新统黄土层，其易于接受降水入渗，因厚度较薄，且不稳定，而又无良好完整的隔水层，多直接下渗补给其它含水层，或被蒸发消耗，富水性微弱。煤层与主要含水层相互关系见图5-2-4-1。图5-2-4-1 煤层与主要含水层相互关系示意图5.3隔水层井田内隔水层自下而上有石炭系中统本溪组隔水层、石炭系上统太原组和二叠系下统山西组及下石盒子组层间隔水层组、第四系松散层隔水层，现分述如下：5.3.1. 石炭系中统本溪组隔水层本组岩性以铝土质泥岩、砂质泥岩、灰白色细砂岩及黑色的薄层灰岩组成，平均厚度24.16m，其中泥质岩岩性细腻，隔水性能好，且连续性良好，为煤系地层与奥陶系灰岩含水层间的重要隔水层。5.3.2. 石炭系上统太原组和二叠系下统山西组及下石盒子组层间隔水层组本隔水层组由砂质泥岩、泥岩、铝土泥岩及煤层组成，由于岩性致密、不透水，可作为各含水层的层间隔水层。但当其受构造或风化作用影响而产生裂隙时，隔水作用将减弱甚至消失。5.3.3. 第四系松散层隔水层 第四系松散层间的粘土层、亚粘土、砂质粘土均为良好的隔水层。5.4矿井充水条件5.4.1. 充水水源分析.大气降水从严格意义上讲，大气降水是一切矿井充水的最终水源，因为无论是地表水或地下水都直接或间接地来自于大气降水的补给。以大气降水作为主要充水水源的矿坑涌水量及其涌水特点与当地的年降水变化过程和降水强度具有明显的相关性，其主要涌水特点是矿坑涌水的动态与当地降水动态相一致，呈现出明显的季节性变化和多年周期性变化，这主要是因为我国大部分地区受季风气候的影响，大气降水的年分布具有季节性，多年变化具有周期的特点所决定的。年平均降水量592.80mm ，降水集中在7、8月份，占全年总降水50.50%，最大降水量为1069mm ；年平均蒸发量为1584.10mm，是降水量的2倍左右。井田地处太行山中段西侧，属中低山侵蚀地貌，井田内沟谷纵横，地表有大片基岩裸露，不利于大气降水的汇集下渗，只是雨季期间大雨之后在季节性河流沟谷中有河水流动，因此大气降水不具备成为矿井的直接充水水源的条件，但是可以下渗补给基岩含水层，为煤层的间接充水水源。. 地表水井田内无常年地表河流，沟谷中一般无水，只在汛期可见一些短暂性水流，井田范围有井玉沟、西后沟、东后沟、温源沟4条沟和井玉沟水库。井玉沟水库早已不蓄水，水库干涸。井玉沟、西后沟、东后沟、温源沟冬春季节基本断流无水，仅在局部地点有少量泉水出露，但也未形成地表径流。几条沟在夏秋季节降雨量较大时方有短暂性洪流发生。当地最高洪水位为1270m，井口标高在1296m以上，高于洪水水位，只要做好雨季排水工作，一般不会造成淹矿事故。所以地表水为煤层开采的间接充水水源。. 地下水由于大多数采矿活动都发生在地表面以下，所以，地下水往往是造成矿山充水的直接充水水源。矿井内各含水层的补给来源主要为大气降水和老空积水，其特点是受气候变化及地理环境影响很大，在雨季当大气降水渗入地下而成地下径流后，往往顺岩层倾斜方向流动，在被切割的地方就以泉的形式出露，其余即潜向地层深部。二叠系砂岩裂隙含水层主要由石盒子组的K12、K10、K9、K8砂岩含水层和山西组的K7砂岩含水层组成，从区域资料上来看，本组含水层富水性较弱。对煤层的开采影响不大。太原组的K4、K3、K2石灰岩含水层，这三层石灰岩为15号煤层开采的主要充水含水层。在以往钻孔施工至灰岩层位时，冲洗液消耗量均出现不同程度增大，推断该含水层段富水性为弱到中等。 . 老空积水 根据本区的实际情况以及调查邻近小煤矿生产后的情况，在煤层开采过程中，有顶板淋水现象，涌水量不大，但在回采后其采空区都有不同程度的积水，所以在生产过程中要注意采空区积水对生产的危害。本井田现有受威胁采空区积水区域主要分布在8号煤层及15号煤层，积水区域及其威胁区域如下表所示：新大地煤业有限公司8号煤层积水区域统计表 表5-4-1-1编号名称积水区位置及范围积水水 位标高（m）积水 面积（m2）积水最 大深度（m）现积 水量（m3）受积水威胁的区域8-1号2003年采空区积水15103工作面上部8号煤层采空区及空巷113593757235515103工作面8-2号2002年采空区积水15105工作面上部8号煤层采空区及空巷1155194756489315105工作面新大地煤业有限公司15号煤层积水区域统计表 表5-4-1-2编号名称积水区位置及范围积水水 位标高（m）积水 面积（m2）积水最 大深度（m）现积 水量（m3）受积水威胁的区域一采区-00115107采空区15号煤层15107采空区1118等高线以北1118.0393623551887现已基本疏放完毕5.4.2. 充水通道分析矿井充水通道是指连接充水水源与矿井之间的导水通道。它是矿井充水因素中最关键也是最难以准确认识的因素，大多数矿井突水灾害正是由于对充水通道勘探和重视程度不够所致，现将本矿井主采煤层开采的充水通道分述如下：.断裂构造断裂构造极易成为充水水源进入矿井的途径。据统计，在华北地区煤田中由于导水断层所造成的突水占总突水数的84%，即含水层中的地下水，往往通过断裂带突入矿井。断裂构造能否成为充水途径，关键在于其透水性。从力学性质上看，张性和张扭性断层是导水断层，而压性及压扭性断层是阻水断层。导水断层主要是沟通所切穿的各含水层之间或含水层与地表水体之间的水力联系，破坏煤层顶、底板隔水层的连续性，沟通其上下充水岩层，使之与矿坑发生水力联系，成为地下水或地表水的充水途径。导水断层对矿井安全生产威胁程度相当大。本井田已发现断层4条，均为高角度正断层，其中 F45、F46落差较大，分别为720m及3035m， F45断层延伸至温源煤矿， F46断层延伸至后峪煤矿和西河煤矿，具备连通上下含水层的及与上述周边煤矿发生水力联系的能力，但由于各层间裂隙含水层多为弱含水层，加之井下回采面距离断层较远，总体来讲，断层对矿井充水影响不大。. 采矿扰动类导水通道煤层开采过程中会对顶底板岩层造成扰动破坏，形成顶板导水裂隙带及底板采动破坏带，成为开采煤层顶底板含水层的充水通道。(1). 顶板导水裂隙带煤层开采是人类在复杂的地质空间进行的采矿工程活动。由于采动破坏了煤层与围岩的原始平衡关系，煤层上覆岩层特别是煤层顶板岩体，因自身成份与结构形态的不同而呈现出不同的运移状态，最终形成新的结构与构造形态，以使自身趋于稳定，与周围地质体形成新的平衡。因而，工作面回采在采空区上部就会形成冒落带、裂隙带和弯曲带。其中冒落带和裂隙带组成导水裂隙带，如果导水裂隙带波及到上覆含水层或采空区积水区，将会引起上覆含水层地下水沿裂隙带涌入井下，如果冒落带波及到含水砂层，将会引起矿井突水溃砂事故的发生。因此，导水裂隙带高度的确定对评价矿井充水通道具有重要作用。a. 8号煤层顶板冒落带、导水裂隙带高度8号煤层直接顶板为砂质泥岩，厚度平均3.50m左右，坚硬，属类顶板。底板为泥岩、砂质泥岩，属软一中等坚硬岩石，好管理。8号煤采高按1.89m计算。（）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中的坚硬岩类冒落带、导水裂隙带最大高度的计算公式：（）8号煤层冒落带高度计算Hm=100M(2.1M +16) +2.5=11.96mHm冒落带高度； M累计采厚(取1.89m)（）8号煤层导水裂隙带高度计算Hli=100M(1.2M +2.0) +8.9=53.18mHli裂隙带高度（含冒落带高度）； M累计采厚(取1.89m)（）根据矿井水文地质规程经验公式：（）8号煤层冒落带高度计算Hm=5M=9.45mHm冒落带高度； M累计采厚(取1.89m)（）8号煤层导水裂隙带高度计算Hli=100M(2.4n +2.1)+11.2=53.20mHli裂隙带高度（含冒落带高度）；M累计采厚；n煤分层层数（取1）所以在8号煤层采动影响下产生的导水裂隙带会波及K7 、K8砂岩裂隙含水层，由于该含水层富水性较弱，煤层开采过程中会出现顶板淋水。b. 15号煤层顶板冒落带、导水裂隙带高度15煤层的直接顶板为砂质泥岩，厚度平均8.50m，属类顶板，节理裂隙不发育，半坚硬，块状，水平层理，一般容易维护；老顶为K2石灰岩，厚度平均7.13m，质硬。底板为泥岩、砂质泥岩，节理裂隙不发育，底板为泥岩时可能有底鼓现象。据南窑煤矿取样测试，15号煤层顶板砂质泥岩抗压强度25.4MPa，抗拉强度1.75MPa，抗剪强度为5.35MPa。后沟煤矿采样测试，15号煤层底板泥岩抗压强度12.4MPa，抗拉强度0.54MPa ，抗剪强度为1.55MPa。采用悬移支架放顶，一般12小时即来压。15号煤采高按6.07m计算。（）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中的坚硬岩类冒落带、导水裂隙带最大高度的计算公式：（）15号煤层冒落带高度计算Hm=100M(2.1M +16)+2.5=23.62mHm冒落带高度； M累计采厚(取6.07m)（）15号煤层导水裂隙带高度计算Hli=100M(1.2M +2.0)+8.9=74.28mHli裂隙带高度（含冒落带高度）；M累计采厚(取6.07m)（）根据矿井水文地质规程经验公式：（）15号煤层冒落带高度计算Hm=5M=30.35mHm冒落带高度；M累计采厚(取6.07m)（）15号煤层导水裂隙带高度计算Hli=100M(2.4n +2.1)+11.2=99.17mHli裂隙带高度（含冒落带高度）；M累计采厚；n煤分层层数（取2）所以在15号煤层采动影响下产生的导水裂隙带会揭穿K2、K3、K4灰岩裂隙含水层，形成顶板导水通道，煤层开采过程中会出现顶板淋头水。并可波及8号煤层采空区，即8号煤采空区积水会通过导水通道进入15号煤开采空间。在富水性大的区域需做好顶板水探放工作，改善开采条件，消除水害隐患。(2). 底板采动破坏带根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中的底板采动破坏带深度计算公式：a. 8号煤层底板采动破坏带深度：Hd=0.0085H+0.1665+0.1079L-4.3579=23.27m其中：H设计最大采深，m；根据区内钻孔资料，最大采深418m。煤层倾角，；取15（煤层倾角大部分不超过15）。L工作面斜长，m；取200m。所以， 8号煤层底板采动破坏带深度在23.27m以内，根据勘探资料，在部分地段会波及8号煤层底板K4灰岩含水层，对煤层的开采将会产生一定影响。由于8号煤层标高远远大于奥灰岩溶水水位，因此奥灰水对煤层开采无影响。b. 15号煤层底板采动破坏带深度： Hd=0.0085H+0.1665+0.1079L-4.3579=24.10m其中：H设计最大采深，m；根据区内钻孔资料，最大采深514m。煤层倾角，；取15（煤层倾角大部分不超过15）。L工作面斜长，m；取200m。所以， 15号煤层底板采动破坏带深度在24.10m以内，本井田15号煤层底板含水层主要为奥陶系中统灰岩岩溶裂隙含水层。由于15号煤层底板标高远远高于奥灰岩溶水水位标高，