矿井水害因素分析报告

1、山东裕隆矿业集团唐阳煤矿矿井水害因素分析报告（2009年度）编写：刘运启科长：总工：间:2008年12月28日唐阳煤矿2009年矿井水害因素分析报告一、矿井水文地质概况矿井开采3#煤层，水文地质类型为简单型。根据唐阳煤矿初步设计说明书提供，矿井正常涌水量为195m3/h，最大涌水量410m3/h。在矿井生产过程中，经实测，正常涌水量为6080n3/h,最大涌水量为140m3/h,目前矿井正常涌水量为75m3/h。（一）地表水系井田内河流属南四湖水系，但地表无大的河流，仅有一条大寨沟横贯东西，沟渠水量受大气降水控制，雨水季节水位较高，旱季水位较低，甚至干涸。但总的来看，地表水对矿井开采影响不大。

2、（二）含水层特征1、第四系含水层特征自地表下35mg为第一含水层，底板深度29.9m44.1m,平均363砂层厚度约13ml本组透水性好，富水性强；第二含水层底板埋深88.5m108.5m,平均组厚41nl本组砂层厚度大，粒度粗，富水性较强；第三含水层底板埋深202.2m228.1m,平均组厚83nl上部粘土类较多，下部则以砂层为主，本组富水性中等；第四含水层砂层厚度3.1m10.4m,在本井田内分布不普遍，只在局部地带发育。2、煤系地层含水层3煤顶底板砂岩裂隙含水层在全井田发育，平均厚度50.1m,以细粒和中粒砂岩为主，局部夹粉砂岩或泥岩，有砂岩27层，裂隙发育不均一；水位标高32.8m33

3、.6m,单位涌水量0.0130.023L/s.m,渗透系数0.03940.0814m/d,PH17.98.1,矿化度0.5360.660g/l,水质类型为重碳酸？氯化钠型水；该含水层以存储量为主，富水性较弱，为开采2煤和3煤的直接充水水源。太原组三灰岩溶裂隙含水层在全井田发育，平均厚度3.86m,上距3煤136mi-58ml平均49ml下距16煤层105m,该含水层裂隙发育不均一，表现为浅部富水性大于深部，在不同部位具富水性也不同；水位标高38.63m39.89m,单位涌水量为0.003020.0657L/s.m,渗透系数0.0848m/d,PHg7.78.3,矿化度0.4700.695g/l

4、,水质类型为重碳酸一钠型水；该含水层以存储量为主，富水性较弱。太原组十下灰岩溶裂隙含水层平均厚度5.18m，岩溶裂隙发育不均一；水位标高33.72m,单位涌水量0.00177L/s.m,渗透系数为0.052m/d,PH7.4,矿化度3.347g/l，水质水型为氯化?硫酸钠钙型水；该含水层富水性较弱，为16和17煤层的直接充水水源。奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层总厚度大于800m，上距17煤层38m；该含水层岩溶裂隙较发育，水位标高31.97m32.68m,单位涌水量0.0490.132L/s.m，渗透系数0.0940.1169m/d,PHg7.6,矿化度1.0525.366g/l,水质类型为硫酸？

5、氯化一钙钠镁型水，该含水层富水性弱中等，对煤层开采尤其是下组煤开采具有威胁性。（三）隔水层特征1、第四系隔水层特征第一隔水层底板埋深48.4m59.2m,平均组厚18ml由砂质粘土、粘土夹13层砂或粘土质砂组成，该组一般隔水性较好，但在部分地段，粘土类较薄，致使一、二含水层有水力联系；第二隔水层底板埋深113.1m129.8m,平均组厚29nl由粘土、砂质粘土类13层砂层组成，该组分布较稳定，隔水性能较好；第三隔水层底板埋深227.6m297.9m,厚度25.4m73.5m,平均厚度为50.3m,隔水层纯厚13.6m56.9m,由砂质粘土、钙质粘土、粘土夹14层砂或粘土质砂组成，该组在井田内分

6、布稳定，粘土厚度大，可塑性好，膨胀性强，隔水性能好，为井田内重要的隔水层，能阻隔其上各含水层及地表水、大气降水向矿坑充水。2、基岩隔水层2煤上隔水层层厚13m-80ml一般由泥岩、粉砂岩组成，裂隙不发育，含水性弱，一般能起到隔水作用，该层可以防止上部裂隙水和基岩界面风化带之水的下渗。3煤层至太原组三灰岩间隔水层厚度为30.7m57.4m,一般厚40怯右，主要由粉砂岩、泥岩、砂岩组成，一般能起到隔水作用，若受断层影响，使三煤和三灰间距缩短，在开采3煤层时，这一地带三灰水有可能成为矿坑的直接充水或补给水源。17煤层底板至奥灰间隔水层厚度25.4m46.2m,平均厚度38.9m,主要是由泥岩、粉砂岩

7、组成，由于该层平均厚度不大，易发生奥灰水突水事故。（四）断层导水性及含水性通过对唐阳断层、辛庄断层抽水试验，井下对DF断层、DF嘶层、DF5断层、辛庄断层打钻探测以及采掘工程实际揭露DF嘶层、DF蝴层、DF断层、辛庄断层来看，井田内断层的导水性和含水性都很弱，从井田揭露断层带的简易水文地质观测资料看，无循环液大的漏失现象，这也证明了这一点。但是，由于井田内断层落差较大，落差大多在50m-200mL间，有的大于200m,且多为张性断层，使得可采煤层的直接充水含水层与奥灰对口接触或间距变小，奥灰水可能通过破碎带成为煤层开采的补给水源。（五）含水层间水力联系1、边界条件唐阳井田位于鲁西南断陷区水文地

8、质单元的西部，单元边界断层中，嘉祥断层和凫山断层与奥陶系、寒武系石灰岩接触，构成侧向补给边界，郓城断层和峄山断层封闭良好，构成隔水边界。区域构造对岩溶水起着明显的控制作用，控制了含水构造的形成和水文地质单元的划分。单元内具有独立的补给、径流和排泄区。2、含水层间水力联系新生界第一含水层主要靠大气降水和地表水垂直渗透补给，循环交替条件好，动态随季节变化大，主要排泄途径为蒸发或人工开采；第二、三含水层以区域层间径流补给为主，在一隔和二隔部分薄弱地带，将构成一、二含和二、三含的越流补给关系；第四含水层受第三隔水层的影响，使其与上部地表水及一、二、三含地下水基本上无水力联系，但与基岩风氧化带水有一4定

9、的水力联系。3煤顶底板砂岩裂隙含水层渗透性弱，主要受层间径流补给，局部与太原组三灰间距较小或对口接触地带有可能接受三灰水补给,由于巷道的开挖和煤层的开采，砂岩裂隙水以突水、淋水和滴水的形式向矿坑排泄。太灰和奥灰岩溶裂隙含水层以各自的层间径流补给为主，但在局部灰岩对口接触地带有可能存在补给关系。二、本年度采掘工作面分布情况我矿现生产水平为-305m水平，开采煤层为3煤层，生产主要集中在一采区和二采区浅部，接续采区为二采区深部和六采区。生产格局为两个采煤队，六个掘进队，在正常块段布置正规工作面，采用中型支架放顶煤开采工艺，一次采全高，在边角块段或复杂地带，采用分层炮采工艺开采。本年度采掘工作面的分

10、布主要集中在一采区、二采区和六采区。其采掘工程接续及分布情况如下：(一)回采工作面1、综放工作面：232综放工作面、233综放工作面、631综放工作面(1)232综放工作面：位于二采区XZ-4断层以东，DF1断层以南，DFH-1断层以西的块段，该工作面剩余走向长度160米，倾向120米，储量12万吨，计划回采时间为2009年1月3月，共计3个月。 2) 233综放工作面：位于二采区XZ-4断层以东，DF1断层以南，DFH-1断层以西的块段，该工作面走向长度440米，倾向120米，储量42万吨，计划回采时间为2009年10月2010年5月，共计8个月。 3) 3)631综放工作面:为六采区第一个

11、综放工作面，位于六采区浅部西侧，北部以DF5断层为界与一采区(已开采)相隔，深部及左右侧均为六采区未采部分。该工作面走向长度520米，倾向160米，储量67万吨，计划回采时间为2009年2月2010年2月，共计12个月。2、炮采工作面：东1313工作面、1312西工作面(1)东1313工作面：位于辛庄断层以西、DF4断层以北、DF4-2断层以南块段内，该工作面剩余走向65米，倾向130196米，储量3万吨，计4划回采时间为2009年1月2个月，共计2个月。（2）1312西工作面：位于DF5-1断层以东、DF5断层以北、DF3断层以东、132西区段以北的块段内，该工作面剩余走向长度320米，倾向

12、155米，储量14.8万吨，计划回采时间为2009年3月11个月，共计9个月。（二）掘进巷道本年度施工的巷道主要有：开拓巷道：23轨道下山、二采区猴车下山及63轨道大巷、63皮带大巷采准巷道：1303回风巷、1303溜子道及1303切眼、233轨道顺槽、234皮带顺槽探巷、632轨道顺槽、632皮带顺槽三、本年度水害因素分析（一）地表水1、地表水及大气降水矿井位于黄河中下游平原，地表地势平坦，地面标高+41.0m左右。区内无大的河流，小的沟渠较多，沟渠水量受大气降水影响，雨季水位较高，秋冬季水位较低，甚至干涸，一般起排涝和灌溉作用，对矿井开采影响不大。据实测，我矿主副井井口标高+42.1m,其

13、它建筑物平场标高在+41.8m左右，高于本区历年最高洪水位（+38.7m），因此，矿井位置不受洪水侵袭。我矿工业场地道路一侧设有0.4m宽的矩形雨水沟，雨水顺平场坡度经盖板泄水孔汇集到沟内，然后排出场外，因此大气降水对矿井安全生产影响较小。（二）第四系含水层井田内一、二含水层富水性中等强，是区内城镇、农村的工业和生活用水，其下有一、二隔水层分布。第三含水层厚度较大，平均达83nl富水中等，但其下的第三隔水层厚度较厚，平均厚度为50.3m,隔水层纯厚13.6m56.9m,且分布稳定，粘土厚度大，可塑性好，膨胀性强，为区内重要的隔水层，它阻隔了其上的地表水和一、二、三含水层与下伏第四含水层及基岩含

14、水层的直接水力联系。第四含水层在井田内分布不普遍，为零星分布，对矿井煤层的开采影响不大。（三）基岩含水层1、三煤顶底板砂岩裂隙含水层三煤顶底板砂岩裂隙含水层平均厚约50m，由细粒、中粒砂岩组成，裂隙发育不均一，是开采3煤的直接充水水源。该含水层富水性弱，以静储量为主，含水不丰富。根据巷道揭露和井下钻探实际情况知，3煤顶底板砂岩裂隙水不丰富，以静储量为主，一般在地质构造发育的地段和局部裂隙发育区，以顶板淋水形式出现，涌水量一般在04m3/h之间，较少集中涌出。在1301工作面和033工作面下顺梢曾施工过四个放水孔，钻孔深30m-50ml其中两个钻孔无水，一个钻孔有少量滴水，一个钻孔出现少量涌水（

15、涌水量小于1m3/h）；在施工134轨道顺梢时，锚索孔孔深5m，出现过15.3m3/h的最大涌水。在施工其它巷道时，只在构造发育的少数地段出现淋水、滴水，最大涌水量在2m3/h左右。从回采工作面实际回采的情况分析，在工作面初采期间，由于顶板砂岩大面积垮落，导致砂岩裂隙相互连通，易发生集中涌水，其涌水形式主要表现为采空区涌水、采场控顶区淋水和底板渗水。其中，采场控顶区淋水和底板渗水占总涌水量的3%-20%其余则为采空区涌水。初采期间涌水与地质构造及节理的发育程度密切相关，一是在初采期间采空区位于断层交汇处或小构造较发育处易发生集中涌水，二是若在施上下顺槽时受断层或褶曲的影响有淋水现象，且淋水一直

16、持续到工作面起采时，在回采工作面初采期间，则不易发生集中涌水。工作面周期来压期间涌水量增加不明显或无水，其原因为初采期间，采空区降落漏斗已达到数百米，而周期来压步距一般在20m左右，其降落漏斗范围缩小，涌水量相应减少。0311工作面为矿井投产的第一个回采面，老顶来压期间出现涌水，最大涌水量20m3/h，五天后减小到8m3/h；在0331工作面初次来压期间，出现了40m3/h的涌水，三天后涌水量减小到8m3/h，这次涌水是目前为止回采工作面在初次来压期间出现的最大涌水；其余的回采工作面，有的到工作面结束后也没有出水，有的只有每小时几立方米的涌水量。综上所述，3煤层顶底板砂岩裂隙含水层裂隙不发育，

17、富水性弱，以静储量为主，补给、径流、排泄条件均较差，是矿井开采3煤层时的直接充水水源。在掘进工作面施工过程，由于具有涌水量小、易疏干、无突然性等特点，故防治水工作简单，对施工构不成威胁。在回采工作面施工过程中，由于在初采期间发生过集中涌水，且有的工作面下顺槽出现低洼点，因此，存在着防治水安全隐患，但其防治水工作简单，只要在工作面生产前，提前安好排水泵，就基本能避免水害事故发生。本年度应做好233综放工作面、631综放工作面起采时顶板砂岩裂隙含水层的防治水工作。2、三灰岩溶裂隙含水层太原组三灰在全井田发育，平均厚度3.8m,层位稳定，岩性致密，裂隙发育不均一，通过对三灰抽水试验、钻探和巷道揭露表

18、明，其富水性弱，以静储量为主，受井田内断层错动的影响，三灰水的补给、径流、排泄条件较差。三灰出水形式表现为集中涌水，初期涌水量相对较大，几天后涌水量就可以减小到3m3/h以下。在-305m水平轨道大巷打钻首次探放三灰水时，共施工3个钻孔，单孔最大涌水量为107nVh,水压0.7MPa,放水10天后，水量减小到5m3/h;在北冀检修巷探放水时，最大水压1.0MPa,但涌水量较小，最大涌水量只有7.8m3/h,且疏干时间短；在-305m水平大巷再次揭露三灰、130总回、13皮带下山以及二采区轨道大巷揭露三灰时的涌水量都小于4m3/h，且喷浆封闭围岩后无水涌出。另外，三灰与3煤平均距离在50m左右，

19、且其间存在着隔水层，若不受落差大于30m的断层和工作面的采动影响，三灰水对三煤顶底板砂岩水没有补给。由于揭露三灰的巷道多为岩石大巷，自然排水条件较好，且三灰初期涌水量较小，总水量较少，易疏干，因而防治水工作面简单，对采掘工作面的威胁较小。但是，若采掘工作面受大断层影响，造成三灰与奥灰对口接触或存在补给关系时，此时若出现突水，其涌水特征就会发生很大改变，造成的危害也将大大增加。本年度二采区猴车下山因断层影响局部与三灰间距较小或直接揭露三灰，前期因附近巷道多次穿过三灰，发现三灰含水层富水性弱，以静储量为主，三灰水的补给、径流、排泄条件较差，对安全生产影响不大，因此二采区猴车下山掘进中不受三灰水威胁

20、。其它各施工的采掘工作面在剖面上距离三灰较远，无三灰含水层与其它含水层对接或间距缩小的情况，因此防治水工作较简单，三灰水对工作面的无影响。3、十下灰岩溶裂隙含水层目前的采掘工作面还没有揭露十下灰岩溶裂含水层，也没有受到该含水层的影响。据精查勘探，十下灰平均厚度5.2m,岩性致密、坚硬，岩溶裂隙发育不均一，富水性较弱，单位涌水量为0.00177l/s.m,钻探时有三孔漏水，漏水量4.210m3/h。由于该含水层上距3煤平均155m,距离远，且本年度采掘工作面附近无大断层或已对断层留设了充足保护煤柱，因此该含水层对本年度采掘工程安全生产无影响。4、奥陶系石灰岩溶裂隙含水层奥灰总厚度大于800m,质

21、纯，岩溶裂发育，钻探时对奥灰进行抽水试验表明，奥灰富水性弱中等，单位涌水量0.0490.132l/s.m。由于奥灰水头压力大，含水丰富，是井田内重要的含水层。我矿主采3#煤层，正常情况下，三煤距奥灰近200m,不会对开采3煤层构成威胁，若受断层错动或断层导水性的影响有可能造成突水。我矿的一采区和二、三采区及六采区，已经分别做了三维地震勘探，已经基本查明大断层的位置，并且在生产过程中，又进行了钻探验证，这样为合理留设断层保护煤柱防治奥灰水提供了强有力的分析平台。本年度各采掘工程均无因断层影响造成3煤与奥灰含水层间距缩小的情况，且揭露的断层均不导水，因此各采掘工程不受奥灰水的威胁。（四）断层水井田

22、内断层较多，为张性正断层，从井田揭露断层带的简易水文地质观测资料看，断层无循环液大的漏失现象，从抽水试验资料分析，断层的富水性和导水性也较弱，通过巷道实际揭露DF3断层、DF4断层、DF5断层、辛庄断层的情况也证明了这一点。另外，根据已回采区域实际揭露的各类断层情况看，断层带窄，且胶结好，富水性弱。因此，一般情况下采掘工程不受断层水影响，但当采掘工程揭露两条或两条以上断层的交汇处，且断层落差较大时，应做好断层水的防治工作。当开拓巷道在揭露落差较大的断层前应坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，发现异常及时处理，确保安全生产。（五）钻孔水井田内除精查勘探阶段所施工的二采区321钻孔和六采区汶34钻孔

23、为封闭不良钻孔外，其余所有钻孔封孔质量均可靠，封孔材料水泥砂浆已固结呈柱状，强度符合设计要求，采掘工作面从293、283、281、北1、北5钻孔附近穿过时，没有出现涌水现象也说明了钻孔的封孔质量是合格的。321和汶34钻孔不在本年度施工范围内，因此，各含水层的水通过钻孔涌入采掘工作面的可能性很小。在施工中只要加强管理，坚持“有疑必探，先探后掘”的原则就能避免钻孔水水害的发生。（六）老空水由于矿井地质条件较复杂，巷道底板起伏不平，造成采空区和部分旧巷存有积水，该水具有水量大、水压小的特点，在巷道揭露老空前几乎无任何突水征兆，即该水同时具有隐蔽性和突然性的特点，一旦采掘工作面发生突水，大量的涌水夹

24、带着煤泥涌入工作面，直接威胁到人身和矿井的安全，因此，防治老空水是矿井防治水工作中的重点。生产中必须对老空区（或老巷）的积水情况进行调查，并严格按照矿井防治水工作条例、矿井防治水安全监察实施细则的有关规定，在采掘工程平面图上标明积水范围、积水量、外缘标高和探水线、警戒线的位置，在采掘工作面施工到探水线位置时必须停止施工进行超前探水，以确保安全生产。本年度除233综放工作面受232老空水影响外，其余各采掘工作面施工范围附近无老空水，不受老空水威胁。四、水害治理与预防措施（一）三煤顶底板砂岩水水害治理与预防措施1、利用巷道进行疏放利用沿煤层顶板或底板开掘的准备、回采巷道和穿层石门，直接揭露3煤顶底

25、板砂岩，在一定条件下可将煤层顶底板砂岩裂隙水疏放出来。2、利用钻孔进行疏放在巷道疏放顶底板砂岩裂隙水的基础上，回采前在工作面回采巷道中沿走向等距或不等距地再施工一些钻孔。钻孔的深度可根据使用钻机类型的不同而不同，深的可达3050ml浅孔5m左右，这些钻孔可进一步对煤层顶底板砂岩水进行疏放。3、增加排水设备，提高抗灾能力631综放工作面及233综放工作面形成后，应及时施工水仓，完善排水系统，安设大流量排水泵，一旦工作面顶底板砂岩出现集中涌水，可立即启动排水泵，进行强排水，把损失程度降到最小。另外在掘进工作面施工过程中，可在迎头安设风泵排水，在迎头后施工水窝，安设电泵排水以创造良好施工环境。（二）三灰水水害治理与预防措施本年度二采区猴车下山掘进中因断层影响局部与三灰间距缩小或直接揭露三灰。前期因附近巷道多次穿过三灰，发现三灰含水层富水性弱，以静储量为主，三灰水的补给、径流、排泄条件较差，对安全生产影响不大，不会威及安全生产，但在巷道施工中当有少量三灰水时应在迎头应安泵加强排水，以创造良好施工条件。（三）奥灰水水害治理与预防措施因奥灰与3煤间距较大，正常情况下奥灰水不会对采掘工程有影响。本年度采掘工程附近的大断层主要有辛庄断层和DF5断