1602工作面水文地质情况评价报告

乌海市裕隆利胜矿业有限公司1602工作面水文地质情况评价报告地 测 科二0一八年七月一、工作面概况1602工作面为利胜煤矿二水平第二个综采放顶煤工作面，位于矿井二水平南部，为1601工作面的接续面，该工作面回采巷道已形成，为1602回风顺槽、1602进风顺槽及1602开切眼圈定的范围。煤层倾角013，平均煤厚约5 m，走向长度约220m，倾向长为160m，开采面积35200，工作面停采线为距二水平轨道大巷20m，整个工作面标高介于957.6m981.3m之间。地面位置：1602工作面全部位于中科宝诚露天煤矿矸石山下，无其它建筑物。井下位置及四邻情况：1602工作面东侧为二水平三条大巷、西侧为F16-1正断层、南侧为1601采空区，北侧为未采区域。二、工作面地质情况根据利胜煤矿水文地质补充详查报告（中煤科工西安院2012年）和1602工作面掘进实际揭露情况。1602工作面位于F67、F65断层之间，F67逆断层走向NNW，倾向SE，倾角67落差60m；F65逆断层走向NNW，倾向NW，倾角7586，落差5-8米。1602工作面切眼距F67逆断层约373m，F65逆断层在三条大巷东侧，距1602停采线约110m。1602两条顺槽和切眼掘进实际揭露一条正断层，即F16-1正断层：走向NNW，倾向NE，倾角60，落差05m。根据1602工作面井下物探成果及安全回采水害防治评估报告（华安奥特北京科技股份有限公司2018年6月15日）结果，验证了F16-1断层的存在；同时验证了工作面内部无其他隐伏地质构造。根据上述实际情况分析，1602工作面区域内煤层稳定，地质条件相对简单，地质构造对1602工作面回采影响不大。三、工作面水文地质情况1）主要含水层井田内含水层依据岩性可划分为三类，即第四系松散岩类孔隙潜水含水层，基岩裂隙承压水含水层，奥陶系石灰岩岩溶承压水含水层。现叙述如下：山西组（P1s）、太原组（C3t）承压水含水层岩性为灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩，各种粒级的砂岩、粉砂岩及煤层，根据2010年水文地质补充详查施工的HL02号钻孔对本承压含水层的混合抽水试验成果：含水层厚度19.65m,地下水位标高1220.5m,水位埋深8.90m，进行了两次水位降深，钻孔涌水量Q=0.325l /s，单位涌水量q=0.0256 /sm，渗透系数K=0.0534m/d，地下水水温16，pH值11.9，溶解性总固体3138mg/L，F含量0.53mg/l，NO3-含量7.97mg/l，地下水化学类型为SO4Ca型水。因此，含水层的富水性弱，补给条件不良，透水性与导水性能差，地下水水质较差。该含水层是矿床的直接充水含水层。奥陶系中统桌子山组（O2z）石灰岩岩溶承压水含水层岩性为灰色、灰白色石灰岩，局部裂隙发育，根据2010年水文地质补充详查揭露该地层厚度44.1799.78m，平均79.72m，未见底。根据2010年水文地质补充详查施工的HL01和HL05号钻孔对石灰岩含水层进行的抽水试验成果：含水层厚度21.3831.73m，平均26.56m，水位埋深115.70153.44m，水位降深S=3.0510.36m，钻孔涌水量Q=0.8690.544l/s，单位涌水量q=0.2850.0525 l/sm，渗透系数K=1.1710.145m/d，地下水水温20，pH值7.98.3，溶解性总固体438446mg/L，F含量0.440.48mg/l，地下水化学类型为HCO3SO4MgCa及HCO3CaMg型水。根据邻区天誉煤炭有限责任公司四矿煤炭勘探报告中的BKS11号钻孔对石灰岩含水层进行的抽水试验成果：地下水位标高1096.65m，水位埋深143.00m，水位降深S=22.26m，钻孔涌水量Q=0.202 l/s，单位涌水量q=0.00910 l/sm，渗透系数K=0.225m/d。根据利胜煤矿奥灰长观孔17-1、16-1号钻孔和2018年1月份施工的9-1奥灰孔观测奥灰的水位标高分别为1041.69 m、1048.52 m、1044.7 m；涌水量分别为38 m3/h、37 m3/h、21 m3/h。对17-1号钻孔的奥灰水取样化验，其水质符合饮用水标准，地下水的水质较好。由此可知，含水层的富水性中等弱，地下水位随着桌子山煤田内矿区的疏放、开采，奥灰水位呈下降趋势。但是，石灰岩含水层的富水性很不均一，也可能存在极强富水性的地段。在井田东部地表出露处接受大气降水的补给，因此奥灰含水层储量丰富，补给充足，是威胁下组煤开采的主要含水层。2）主要隔水层9#煤层底部隔水层岩性为灰色、深灰色砂质泥岩，根据2010年水文地质补充勘查施工的HL01、HL02、HL05、9-1号钻孔资料，隔水层厚度0.6513.73m，平均6.34m，隔水层分布连续，隔水性能较好。太原组（C3t）底部及本溪组（C2b）隔水层岩性为深灰色砂质泥岩、泥岩，根据2010年水文地质补充勘查施工的HL01、HL02、HL05、9-1、16-1号钻孔资料：隔水层厚度26.4541.0m，平均34.19m，隔水层厚度较稳定，厚度变化不大。四、工作面充水因素1、大气降水及地表水、大气降水矿区年平均降水量162.4mm，最高年降水量357.6mm(1971年)，最低年降水量54.19mm(2011年)。历年雨季多集中于7、8、9三个月份，最大月降水量为159mm(1973年7月)，最大日降水量123mm(1973年7月)，下雪、降霜一般在每年的11月至次年的3月，最大积雪深度为60mm。大气降水与矿井涌水量变化关系较小。、地表水井田内地表水系不发育，仅发育有小沟谷（无名），沟谷水流方向总体由东南向西北，上述沟谷均为季节性沟谷，旱季干涸无水，雨后可形成短暂洪流。黄河位于矿区西20km处，自南向北流迳，最大流量5150m3/s，一般流量为2303390m3，干枯季节最小流量为48m3/s。、大气降水、地表水与矿井涌水的关系黄河在该地最高水位为1065m，矿井工业广场标高为+1230+1232m，主井井口标高为+1230.44m，副井井口标高为+1232.56m，风井井口标高为+1251.0m，均高于黄河历史最高水位，矿井不受洪水倒灌的威胁。因本区地层主要为砂、泥岩及煤层，泥砂、钙质胶结，节理不甚发育，含水性弱、渗水性较差，据此矿床一般不含有大的充水。将大气降水、地表水资料与矿井涌水量资料对比分析，涌水量与大气降水、地表水的关系不明显，只是雨季期间各含水层水位略有上升，第四系砂层水使主井、副井、风井井筒涌水量略有增加。大气降水对井下各含水层突水点的涌水量影响较小。2、老空水（1）9#煤层采空区积水：利胜煤矿9#层自2009年底回采至2017年6月回采完毕。煤（地）层南高北底，东高西底，工作面均为仰采，煤层走向没有大的起伏且无遗留老巷；工作面区段煤柱为8-10m，受采动影响煤柱已压酥，裂隙发育；且9104、9105、9106三个工作面起采前均在切眼下端头采空区施工泄水孔。5个工作面采空区相互连通，9102工作面切眼处为9煤采空区最低点，采空区积水都向9102采空区切眼方向汇集。为解除9煤采空区积水对开采16煤的威胁，利胜煤矿平行于9102下顺槽，间隔20m煤柱施工1条泄水巷，于2015年11月施工完毕。施工泄水巷前，9102工作面下顺槽联络巷底板有积水，根据测量成果，计算出采空区积水水头标高+1005.3m。自泄水巷施工期间，就在泄水巷通过放水钻孔疏放采空区积水，至今泄水巷1#、2#放水孔（孔口标高+999.1m）已不再出水。截止到2018年5月15日，现三个放水管合计水量约7.5m/h。采空区积水量约14056m，水压约0.08MPa。即目前采空区积水水头高度，圈定采空区积水范围及面积，水量清楚。9#煤组底板距离16#煤组顶板平均厚度60.00m；且1602工作面与9#煤层相对位置处根据9#煤层9104工作面上下顺槽导点标高及实际回采情况明确此处无低洼区积水可能；现1601工作面已回采完毕，回采期间工作面顶板及采空区水量无明显变化。由以上实际情况分析1602工作面的回采不会受到9煤采空区积水影响。（2）1601工作面采空区积水：16#煤层1601工作面为利胜煤矿二水平第一个工作面，位于1602工作面南部，与2017年7月开始回采至2018年7月回采完毕。工作面整体南高北低，根据实际回采情况可知回采前215米为仰采，剩余段为俯采，1601回风顺槽导线点C8点为最低点。为探明1601采空区积水情况，为1602工作面回采安全，共向1601采空区打设探老空水钻孔6个，经钻孔验证相对应1601采空区均无水（详见具体施工措施、施工总结及钻孔验收单）。根据施工老空水钻孔情况，在矿充水性图上按最大范围圈定1601采空区积水范围，现预计积水面积3961，水量9545m。此处积水距1602工作面146米，故对1602工作面回采无影响。导线点C8点处低洼区域打设探老空水钻孔时，钻孔均无水，1601老空区积水在回采前已探明。根据实际掘进情况1602进风顺槽底板标高整体高于1601回风顺槽，通过对1601工作面回采实际情况及1601回风顺槽标高分析， 1601采空区积水可达最大标高为+971.169，高出此标高积水通过1601回风顺槽流至二水平大巷。所以1601采空区积水对1602工作面回采无影响。（3）周边煤矿老窑水根据调查，周边煤矿采空区积水情况如下：、天誉四矿：位于利胜煤矿北部，现回采8#煤层，双方无超层越界情况，双方煤矿已经预留边界煤柱，目前对本矿井不构成威胁。、源通长富煤矿：由长富煤矿和永安西峰煤矿整合，该矿为露天开采，与本矿间发育有黑龙贵逆断层和F65断层，本矿暂不施工该区域，目前边界间留有200m实体煤及留设的边界煤柱，故该矿采空区积水对本矿井不构成威胁。、鄂海西来峰煤矿鄂海西来峰煤矿位于本矿南部，与利胜煤矿边界相隔了至少400m的实体煤，停采多年，对利胜煤矿无威胁。、中科宝城煤矿：位于本矿南部，与我矿边界相隔400m的实体煤，现为露天开采，对本矿无威胁。根据调查资料，周边矿井采空区积水对1602工作面回采无影响。3、含水层水含水层水是利胜煤矿主要充水水源。井田内对矿井生产有影响的含水层自上而下主要有第四系松散岩类孔隙潜水含水层、第四系底至9煤层顶板承压含水层、山西组太原组承压水含水层和奥陶系石灰岩含水层。其中，直接充水含水层为第四系底至9煤层顶板承压含水层、山西组太原组承压水含水层，间接充水含水层为第四系松散岩类孔隙潜水含水层及奥陶系石灰岩含水层。1602工作面煤层顶板以上砂岩含水层对工作面充水影响主要是以顶板淋水的形式，因砂岩富水性较弱，对1602工作面回采影响不大。根据利胜煤矿施工17-1、16-1、9-1、17-2奥灰钻孔实际资料，奥灰水位标高约为+1048.5m。1602工作面煤层底板标高范围+957.6m981.3m，故1602工作面属于带压开采。依据煤矿防治水细则，选择突水系数法作为本矿井带压开采评价方法。突水系数是指单位隔水层厚度所承受的水压，又称水压比，表达式为： 式中： P 作用于底板的水压，取1.00Mpa-1.23 Mpa M 底板隔水层厚度，取33m根据我矿17-1、16-1、9-1、17-2奥灰钻孔钻孔实际资料计算可知1602回采工作面煤层突水系数介于0.0300.037MPa/m之间。按照煤矿防治水细则，井田内突水系数小于0.06MPa/m区域为带压开采安全区。以突水系数0.06MPa/m反算隔水层厚度为式中： P 作用于底板的水压，取1.00Mpa-1.23 Mpa； T 突水系数安全临界值，取0.06；隔水层厚度介于为16.720.5m1602工作面底板隔水层厚度约33m，大于16.720.5m所以在正常回采区段，1602工作面回采时不会直接沟通奥灰水，故奥灰水属于间接充水水源。五、1602工作面导水通道分析1、导水裂隙带根据二水平1601工作面开采实践证明，16#煤层顶板砂岩水是工作面回采过程中主要充水水源。在开采所形成的顶板导水裂缝带及底板采动破坏带深度发育范围内的含水层中的水将沿着导水裂缝带或底板采动破坏带渗入采空区，矿井在生产过程中的顶板淋水与底板渗水均是由于采动形成的采动裂隙渗入采空区的，是1602工作面回采过程中主要充水通道之一。2、导水构造1602工作面所揭露的F16-1断层，走向北北西，倾向北东，倾角60，断距05m，表现为西南升东北降的正断层，预计工作面推进30米后通过此断层。根据井下实际揭露断层为不导水断层。3、相邻威胁区域过水通道、2017年8月19日在矿井1602工作面回风顺槽在掘进过程中，巷道迎头位置左帮底板突水，突水量稳定在37m3/h。后经打钻探测距出水点前24米为一疑似陷落柱边界，向西部延伸。现出水点已封堵完毕，底板无水。1602开切眼位置距此疑似陷落柱边界104米，1602工作面正常回采不会沟通此处疑似陷落柱。、根据实际掘进情况1602进风顺槽底板标高整体高于1601回风顺槽，通过对1601工作面回采实际情况及1601回风顺槽标高分析， 1601采空区积水可达最大标高为+971.169，高出此标高积水通过1601回风顺槽流至二水平大巷。所以1601采空区积水对1602工作面回采无影响。、1602工作面北部1603进风顺槽及东部三条大巷均为探明区域，未发现存在水害威胁情况。六、回采前防治水工程概况1、1602顺槽、切眼有掘必探钻孔13个；探1601老空区钻孔6个；堵水工程钻孔31个，注入水泥463.3吨。（祥见探水设计及验收单，堵水工程施工总结）2、物探两次：1602工作面底板及1602回风顺槽迎头井下瞬变电磁探测成果报告（山东煤田地质局第一勘探队2017年11月）；1602工作面井下物探成果及安全回采水害防治评估报告（华安奥特科技股份有限公司2018年6月15日）。3、涌水量预测1602顺槽及切眼掘进期间巷道顶板有少量淋水结合1601工作面回采时水量情况，预计1602工作面正常回采期间水量约5m/h，最大水量约10m/h。4、工作面排水系统在1602回风顺槽安设一趟4寸排水管路，1602回风顺槽低洼处挖设集水窝，安设额定排水量30m/h水泵两台（一备一用），随工作面回采前移，通过排水管直排至二水平回风大巷水沟。5、矿井排水系统中央泵房水仓容量为1000m，安设MD155-676型水泵4台，配备3路直径200mm排水管路。每台泵的设计排水能力155m3/h，扬程402m。并实现地面远程控制。七、水文地质情况分析1、根据1602回风顺槽掘进情况分析，1602回风顺槽掘进至350处时工作面突水，经过一系列钻孔验证，出水点前方约24m处有未发育到9#煤层的疑似陷落柱，通过注浆堵水工程已完全封堵出水点。为1602工作面安全回采，避免此疑似陷落柱的威胁，距此疑似陷落柱边界104米重新开切眼，对1602工作面回采不构成威胁。2、巷道揭露了F16-1断层与1601工作面出现断层一致，无论在1601工作面回采中还是1602切眼、顺槽掘进中未出现此断层导水现象，故此断层对1602工作面回采不构成威胁。3、通过1602工作面回采巷道实际情况，顶板出水形式最大为淋漓状，一般为滴状，水量较小，工作面回采后顶板裂隙发育可能会使顶板淋水加大，但顶板砂岩含水层富水性及充水条件较弱，故对1602工作面回采不构成威胁。4、根据我矿奥灰17-1、16-1、9-1、17-2钻孔实际资料，通过计算1602工作面煤层突水系数介于0.0300.037MPa/m之间。突水系数小于0.06MPa/m的安全值。所以1602工作面属于带压开采安全区域。5、1602工作面底板及1602回风顺槽迎头井下瞬变电磁探测成果报告（山东省煤田地质局第一勘探队2017.11），且已对工作面内部异常区进行打钻验证，验证结果此处无异常。6、根据1602工作面井下物探成果及安全回采水害防治评估报告（华安奥特科技股份有限公司2018年6月15日）结论，1602工作面回采是安全的。7、矿井水量及受水害威胁程度综合分析矿井水文地质条件、矿井水害的影响和控制因素、矿井目前的水害现状和水害特征，可以初步得出我矿顶板含水层为典型的裂隙型出水特点，且直接充水含水层与主采煤层之间隔水层不发育，含水层的富水性偏弱，所以矿井充水的特点将会是突水频率低、单