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矿井水文地质 实训手册 淮南职业技术学院采矿工程系地测教研室 二00六年八月 目录 淮南矿区水文地质条件及水害防治技术2 第一节 淮南矿区概况2 第三节 淮南矿区矿井充水因素及水害14 第四节 淮南矿区水文地质补勘及水害防治工作20 第五节 淮南矿区A组煤的疏水限压开采29 第六节 复合水体下急倾斜A组煤层开采水害防治方法40 第七节 淮南矿区水体下采煤试验研究成果介绍48 第八节 淮河下采煤试验67 第九节 建筑物下、铁路下和水体下采煤技术措施90 第十节、减小覆岩破坏和地表变形的采矿措施114 淮南矿区水文地质条件及水害防治技术 第一节 淮南矿区概况 淮南煤田是华东地区资源丰富，地理位置优越，可大规模开发的整装煤田，但同时又是受水害威胁较为严重的煤田。由于淮南煤田水文地质条件复杂，针对新区上覆150～450m厚的松散含水层，普遍留设了80m防水煤柱，以致压煤约10亿吨。同时，因下含水压高，浅部煤层及顶板工程地质条件发生变化，造成选用4000～4400KN的综采支架被压。新区A组煤储量高达约16亿吨，但因底板岩溶水威胁，矿井设计留在后期研究开发，同时受岩溶水水温高的影响，将带来热害问题。为此，必须对影响矿井安全生产的矿井水害防治技术及矿井水文地质条件进行深入研究，为矿业集团在煤炭资源的开发利用中，做到资源开发与水害防治并举。依靠科技进步，走可持续发展路子，建立合理开发资源，确保矿井生产安全的技术保证体系。 一、概况 淮南煤田东西长约100km，南北宽约30km，含煤面积约3000km2。淮南煤田是安徽省煤炭资源勘探开发最早的煤田之一，远在1927年前就对舜耕山，上窑两地进行地质调查。解放后直至80年代对淮南潘谢矿区进行大规模地质勘探工作，探明-1000m以上保有储量153亿吨，为大规模开发利用提供了资源保证。 1．地理位置及矿区范围 淮南煤田位于北纬2740分界线以北安徽省淮北平原南部、淮河中游两岸。其地理位置为东径11550～11745,北纬3225～3310。东起郯庐断裂，西至阜阳、北抵明龙山、上窑一带，南止舜耕山、八公山。跨凤台、颖上、利辛、阜阳、淮南等县市。以淮河为界，淮河以北为潘谢矿区、淮河以南为淮南矿区（素有五大煤矿之美称）。 2．地形地貌与水文气象 （1）地形地貌 淮南煤田位于江淮丘陵与淮海平原的交界面、地貌类型兼有平原和丘陵的特点，总地势为西高东低，南高北低。淮河及其支流由西北向东南流迳矿区，沿河两岸为低洼河谷平原。淮河以北为黄淮海平原的一部分，海拨大都在21～26m之间，有大平小不平的地貌特点。淮河以南为江淮丘陵的北缘，海拔25～241m，地貌为丘、岗相间。 ①残丘 主要分布在淮河以南，由上窑山、舜耕山、八公山、大山四部分组成，残丘大部分为基岩裸露，组成残丘的地层主要有震旦 、寒武、奥陶系的灰岩、砂岩、页岩。残丘海拔高度为50～250m之间，坡度15～30度。最高点白鹗山为241.2m。 ②岗地 分布于淮河及其支流西淝河、港河、架河、东淝河、泥河、窑河沿岸的二级阶地上，一般海拔为20～25m，相对高度为5～10m，坡度5～15度，淮河以北岗地比较平缓，岗、塝、冲微地貌发育完整，自西向东呈带状分布。 ③河谷平原 分布在沿河及其支流西淝河、东淝河两侧。 ④河间浅洼平原 位于淮河以北的平原地区,分布面积广，地形平坦，标高20～25m。 （2）水文气象 淮南地理环境属于亚热带与暖温带的过渡地带，是暖温带、半湿润季风气候区。其气候特点是四季分明，季风显著，光照充足，热量丰富，降雨量较为适中，无霜期较长。 ①降水总量 淮南矿区由于地处淮北平原的南端，且具有平原工矿城市的环境特征，因此降水量年际变化较大，季节变化不均匀，夏季多雨。据1955年至1985年31年的气象资料统计，年平均降水量为941.4mm，其中雨量最多的年份是1956年,达1428.3mm；雨量最少的年是1966年,仅有471.9mm,为1956年的三分之一。正常年累计降雨量为744.2～1102.2mm。 ②降水量的时间分配 淮南地区的降水量从时间分配来看，一般夏季降水量最多，平均占年降水量的50；春秋两季次之，分别占年降水量的22.7和19.8；冬季降水最少，平均只占年降水量的7.7。一年中以七月份的降水量最多，平均为200.9mm；十二月份的降水量最少，平均只有17.1mm。累计年平均降水日数一般在107天，年内平均分配降水状况是夏季6～8月平均在32.6天；春季3～5月平均在31.6天；秋季9～11月平均在23.2天；冬季12～2平均在19.3天。 历年各季、月雨量分配表 表 411 单位mm 季节 春 夏 秋 冬 月份 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 月雨量 53.9 75.9 83.9 131.5 200.9 136.6 88.8 55.1 42.1 17.1 22.7 31.3 季雨量 213.6 469.0 186.0 72.9 季雨量 占全年 22.7 49.8 19.8 7.7 相对平 均变率 48 52 50 54 47 42 47 60 70 72 53 54 由表4-1-1可见10月、11月、12月平均降水变率最大，降水多少不稳定，造成易旱易涝。 ③蒸发量 年平均蒸发量为1613.2mm，最大年份2008.1mm，最小年份710.7mm。一年内蒸发量以6月份最大，为222.2mm；1月份最小，为53.3mm。除雨季外，月蒸发量一般都超过降水量，特别是4～6月和10～12月份，地表蒸发量远大于降水量。 ④气温及其分布和变化 年平均气温在15.2-15.3C之间，七月份最热，平均气温为28-28.4C之间；元月份最冷，平均气温在1.2C左右。极端最高气温为41.4C，年平均最高气温为38C；极端最低气温为零下22C，年平均最低气温为零下11.6C。年平均无霜期为215.5～223天。日平均气温稳定超过0C的天数为300～310天，活动积温达5414.3-5439.5C保证率为80，下同；日平均气温稳定超过3的天数为276天，活动积温为5345.6C左右；日平均气温稳定超过5C的天数为250-257天，活动积温达5130-5210C；日平均气温稳定超过10的天数为213天，活动积温为4752.1-4755.7C。如表4-1-2所示。 历年月平均气温、土温 表412 单位C 月份 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均 月平均 气温 1.2 3.2 8.6 15.0 20.5 25.6 28.1 27.5 22.1 16.7 9.8 3.5 15.21 月平均 土温 1.7 3.9 10.3 17.7 24.2 30.0 32.5 32.8 25.1 18.3 10.7 3.8 17.6 10m地温 15.6 25.6 26.1 29.4 30.2 28.8 18.8 11.5 ⑤河流 自然河流均属淮河水系，有淮河、西淝河、架河、港河和泥河；人工开挖的河道有茨淮新河、黑河、窑河、东淝河、永幸河等。淮河发源于河南桐柏山、流经河南、安徽、江苏、山东等四省，全长1000km，是我国五大水系之一。淮河流经淮南段全长87km，水域面积21.5 km2。河道宽一般在400m左右，丰水期河道宽度为400～800m，枯水期河道宽度为250～300m。 淮南洪水年份最高水位表 表413 站名 年份 鲁台孜 峡山口 田家庵 西淝河 闸上 焦岗 闸上 青年闸上 窑河闸上 李嘴孜 水位 m 流量 m3/h 1950年 24.32 12770 23.82 22.56 1954年 25.93 12700 25.36 24.03 24.82 24．53 1956 24.85 7320 24.02 22.94 21.53 22.47 1963 25.37 6440 24.39 23.35 21.20 23.03 1968 25.92 8940 25.16 23.82 24．04 22.00 20.80 1969 25.40 6940 24.37 23.12 19．18 1975 25.90 7990 24.91 23.46 22．30 20.57 20.35 1982 25.97 7560 25.17 23.90 22.54 20.60 20.99 21.83 1983 24.82 6960 23.98 22.45 22，29 20.56 20.29 1991 26.00 7430 25.20 23.82 24.02 21.77 21.94 23.27 24．29 2003 24．73 24.72 ⑥洪水 淮南位于淮河中游，地跨淮河两岸，总面积的91位于历史最高洪水位以下。淮河洪水大小决定于淮南以上河段汇水量淮南境降雨过多，将造成境内涝灾。淮南境淮河沿岸有六处行洪堤，可御三至五年一遇洪水；沿淮的淮北大堤和城市工矿圈堤，群众习惯称为确保堤，可防40年一遇洪水。1954年是淮南境内被淹面积最大的一年，李嘴孜水位24.53m，2003年7月4日为24.72m。如表4-1-3所示。 3.地质与水文地质 1）区域地质 淮南煤田位于秦岭纬向构造带东亚带的北缘，东与新华夏系郯城-庐江断裂相交，西连周口凹陷，北连蚌埠隆起，南邻合肥凹陷。 ①地层 淮南范围内的地层区划属华北地层区，两淮分区，淮南小区。区内地层发育良好，出露较全，除第四系地层外，出露的地层还有白垩系K、三迭系T、二迭系P、石碳系C、奥陶系0、寒武系E、青白口系Eg和下元古界Pt，地层总厚度大于5590m。 ②构造 淮南煤田为一复向斜构造，由于南北压应力的挤压作用，使淮南复向斜主体构造形迹呈东西向展布,并在复向斜南北两翼部分地层直立倒转。由于新华夏系构造复合干扰而使主体构造形迹稍有变动,呈北西西～南东东向展布。这一纬向构造带经过燕山运动的改造形成了现在的构造轮廓。燕山运动不仅表现为褶皱、断裂,并有岩浆活动。新华夏系构造在本区以断裂为主,褶皱不发育,断裂一般截接东西向构造。 ③潘集-陈桥中心隆起背斜，位于淮南复向斜中偏北部，全被150-450m厚的新生界地层覆盖，经勘探查明为一走向东西、由二迭系太原群及部分奥陶系组成的背斜构造，一般倾角10-400，为略有起伏的宽缓背斜，轴部地层近水平，两翼两端略不对称。区内主要断层为北北东向斜切断层，背斜向东西两端倾没。局部有火成岩侵入。 煤田内断裂大致可分为三组，以东西向和北北东向两组断裂为主，北西向断裂次之。 ④岩浆岩 本区岩浆岩主要分布在明龙山北侧，上窑山东南角以及定远，怀远等山区，岩性主要为喷发的安山岩类及侵入的花岗斑岩类。在实施潘集矿区详查勘探阶段时,发现岩浆岩侵入太原群，二迭系的山西组及石盒子组地层中,揭露最大厚度达164.45米,岩性主要为细晶正长岩，正长斑岩、正长煌斑岩、细晶岩等。测定其绝对年龄为1.1亿年。本区火成岩侵入震旦纪、二迭纪地层中,其特点是沿断层带成带状分布。 从断裂总的分布来看，当轴线与地层走向一致或交角较小时，构造简单，以单一断裂为主，当轴线与地层走向交角较大时，构造比较复杂，断裂成组出现。 2）区域水文地质 淮南煤田位于淮北平原水文地质区，据1/50万安徽省水文地质图位于淮河以北、庐江嘉山以西，舒城独山以北。矿井水文地质区划上位于南方区与北方区的交界地带，湿润系数0.58～0.94，大于北方区的代表徐州0.512，小于南方区的南桐1.165。 区内主要含水岩组有 ①碳酸岩溶裂隙含水岩组单孔水量为1350 m3/h或大于50m3/h，由震旦亚界中、上部碳酸盐岩，中寒武，下奥陶系碳酸盐岩组，上石炭太原群碳酸盐岩组组成。岩溶发育深度约在150米以内。 ②元古界深变质岩裂隙含水岩组中的大理岩夹层，单孔水量可达20～30 m3/h。 ③全新统河床粉砂层孔隙含水岩组浅层地下水，厚0.5～30m，顶板埋深2～20.4m，单孔水量10-50 m3/h。 ④新生界中新统下段下部含水组，以棕色灰绿色砂砾层，泥质砂砾为主，间夹多层粘土，呈带状分布，该含水层组在潘集矿区沉积较厚、丁集、顾桥仅见薄层细砂，而张集、谢桥、刘庄完全缺失。 ⑤新生界上新统中、下段中部含水层组，厚0～240m，潘集矿区平均厚90m，谢桥、张集矿平均厚201.6m～240m，以灰绿、灰白色含砾中砂、粗中砂为主，间夹多层粘土及砂质粘土。 此外，该区近东西向和南北向正断层为地下水的主要汇集带，发育于红层中的断裂富水性也相对较好。 本区地下水埋藏情况变化较大，波状平原区水位埋深1.6～8.0m，局部大于10m。河床地带为0.5～2.0m，水质均属于低矿化度的重碳酸盐淡水。仅在深部有矿化度大于3g/L的C1S04-Na水。其动态受气候制约，水位年变幅为波状平原与河谷地带1～7 m，基岩区的为1～2 m，区域地下水流向大致以江淮分水岭为界分属淮河、长江两大地下迳流区。 4.矿区开发历史、现状 淮南煤矿开采历史悠久，明清时期舜耕山下即有民窑开采，1909年林文瑞等人在 大通建立淮南第一座矿井，年产1.4万吨。后在1930年初先建九龙岗矿，1947年5月建新庄孜矿。解放后国家对淮南煤田进行大规模的勘探和开发，可归纳成三个阶段。第一阶段为20世纪50～60年代初截止1964年开发建设了淮河以南的孔集、李嘴孜、毕家岗、谢一、二、三矿、李一、二矿，加上原九龙岗、大通、新庄孜等三对老矿井共11对生产矿井，1960年产煤量达1614万吨。第二阶段为20世纪70～90年代初开发建设淮河以北的潘一、二、三矿及谢桥矿，老区有的矿井相继报废，如大通、九龙岗、谢三矿等，截止1998年新区为3对生产矿井，在建一对张集，老区为7对生产矿井，矿井年产量在800～1300万吨徘徊，1996年为该时期最高年产量1357万吨。进入21世纪初集团公司又进入了新一轮大开发的时期，继2001年张集矿建成投产后2002～2003年相继又有张北、顾桥、顾北、丁集、潘北、望峰岗煤矿等6对矿井开工建设。 2003年共有9对生产矿井，即老区的4对，新区5对，共出煤2677.94万吨，其中老区681.56万吨，新区1996.38万吨。如表4-1-4所示。 表414 2003年产量万吨 全矿区 2677.94 其中水体下及A组煤产量 1528.22 57.1 其中 新区 1996.38 1397.47 70水体下 老区 681.56 130.75 19.2A组煤 其 它 二、淮南矿区充水含水层（体）及矿井水文地质类型 淮南矿区充水含水层（体）及矿井水文地质类型如表4-1-5。 淮南矿区充水含水层（体）及矿井水文地质类型 表4-1-5 分区 充水含水层（体） 全局 1.新生界松散（空隙）含水层； 2.煤系底版岩溶水含水层（倒转矿井为顶板）； 3.煤层顶板砂岩裂隙含水层； 4.地表水体（淮河、塌陷区积水）； 5.老空（塘）区积水； 充水类型 水文地质类型 单位涌水量{L/s.m} 李郢孜 李二 李一 岩溶水（顶板） 岩溶水（顶板和底板） Ⅱ（中等） Ⅱ 4.36 4.36 新谢 谢一 新庄孜 岩溶水（底板） Ⅲ Ⅲ 4.85 1.73 孔李 李嘴孜 孔集矿 孔隙（含水砂层）水，岩 水（底版）淮河复合含水体 Ⅲ（复杂） Ⅳ（极复杂） 3.9 13.93 潘谢 潘一矿 潘二矿 潘三矿 谢桥矿 张集矿 孔隙（含水砂层）水及底板 岩溶水复合含水层 Ⅲ Ⅲ（复杂） Ⅲ Ⅲ（暂定） Ⅲ（暂定） 注1.煤层顶板砂岩裂隙含水层各矿均存在，但对矿井安全不造成威胁故在因素中不再填写。老塘水害各矿均存在，故不在 表中出现。 2.淮南矿区矿井水充水与Ａ、Ｂ、Ｃ煤层开采有关，前期为Ｂ、Ｃ组煤层顶板砂岩水及新地层孔隙水，后期为Ａ组煤底 板岩溶水。 第二节 全国煤矿成煤时代差异及水文地质分区 一、成煤时代的差异 成煤时代的差异是形成矿井水文地质条件分区一个重要因素。 煤层的生成时代不同，围岩的成岩程度也不同，其中含水层的含水空间特征及其控制因素显示较大的差异，常具有不同的矿井水文地质特征．第三系煤田一般为孔隙充水矿井侏罗系、三叠系煤田属裂隙充水矿井北方石炭二叠系上太原统煤田及许多南方二叠系煤田则属岩溶充水矿井。不同时代的煤层在区域分布上特点，见下表4-2-1。 不同时代的煤层在区域分布上特点 表4-2-1 煤系 地层 时代 Ｃ－Ｐ Ｐ Ｔ Ｊ Ｎ 主 要 分 布 区 山东、北京、 河北、山西、 陕西、河南、 苏北、皖北、 辽宁及吉林 的部分地区 贵州、云南、 宁夏、内蒙、 甘肃部分地区 四川、广西、广东、湖南、湖北、江西、福建、浙江、苏南、皖南 福建、江西、新疆、四川、云南、陕西。 甘肃、新疆、 青海、辽宁、 吉林、黑龙江 北京、山东、 山西、河北、 陕西、内蒙、 宁夏、四川。 广东、云南、黑龙江、 吉林、辽宁、河北、广西、山东。 二、中国煤矿矿井水文地质区划 见表4-2-2，图4-2-1。 三、划分类型的主要条件及防治水工作难易程度 划分矿井水文地质类型，主要是区分同矿区生产矿井之间水文地质复杂程度上的差别。一个生产矿井，随着开采时间和开拓煤层（系）的不同，矿井水文地质类型还可能发生改变。具体划分条件有下列五项 1.受采掘破坏或影响的含水层性质及其富水性（以钻孔抽水试验或井下放水试验的单位涌水量q表示； 2.矿井主要充水因素及来水充沛程度； 3.单井涌水量大小（指一个生产矿井的涌水量大小，以小时立方米的年平均涌水量和最大涌水量表示）； 4.开采受水害影响程度； 5.防治水工作难易程度。 中国碳酸盐类岩石及矿井水文地质分区图 图4-2-1 中国煤矿矿井水文地质区划 表4-2-2 分区 北方区 南方区 西部区 主要标志 １.自然地理状况 ２.煤田地质构造特征 区划 界线 秦岭～淮河以北， 大兴安岭、六盘山以东 秦岭～淮南以南， 青藏高以东 北方区以南，南方区 的西北广大地区。 行政区 东北三省、河北、山东、河南、苏北、皖北、晋南、关中等地（以东北、华北平原为主体） 秦岭～淮河以南的南方诸省和滇，黔，川等省（以低山丘陵和平原为主）。 西北诸省和西藏，内蒙古，晋北，陕北等省（以黄土高原，内蒙古高原和山地为主） 地理 位置及 气侯 居暖温带和温带，属温带大陆性季风气候。汛期短。 居亚热带和热带，属亚热带季风性湿润气候及热带季风气候，雨量丰富，水系发育 居中温带和寒温带，属温带大陆性气候。枯不干旱蒸发强烈。 年降水量（mm） 500～900 1200～2000 小于400（50～200） 湿润 系数 0.3～0.6 小于1 小于0.9 地层 北相地层，石炭～二叠纪煤系，盆地规模大，多埋藏在太平原之下。 南相地层，以龙潭煤系为主，盆地规模小煤田多布在高原山区低山丘陵 贺兰山以东与北方区相同以西属中生代地槽型沉积。主要是侏罗纪煤系。 贮水 构造 形成一些大型的单斜和向斜贮水构造 形成一些较小的贮水构造 三大区部分煤矿年降水量及湿润系数表 表4-2-3 大区 矿务局名 年降水量 （Ｘ）mm 年蒸发量 （Ｎ）mm 湿润系数 （ＫＢ） 北方区 北京 650．200 1961.600 0.331 南票 600 1800.000 0.300 舒南 661.600 1114.800 0.593 双鸭山 521.500 1174.800 0.443 蛟河 708.800 1107.100 0.640 峰峰 587.300 1701.400 0.346 焦作 790.000 2039.00 0.387 阳泉 689.800 1828,800 0.333 韩城 545.100 1791.500 0.304 铜川 610.100 1671.800 0.365 平顶山 735.300 1194.400 0.616 淄博 763.300 1518.300 0..485 徐州 878.400 1716.700 0.512 淮南 941.400 1613.200 0.580 南方区 南桐 1413.100 1213.200 1.165 六枝 1466.500 1352.500 1.084 涟邵 1436.600 1284.400 1.118 萍乡 1546.110 1311.900 1.178 丰城 1702.900 1514.000 1.125 西部区 窑街 330.000 1691.500 0.195 大同 400.000 1880.000 0.212 平庄 362.000 1867.300 0.194 扎赉诺尔 299.500 1549.100 0.193 注ＫＢ＝Ｘ／Ｎ；ＫＢ＞１，为湿润地区ＫＢ＝０．９９～０．３，为半湿润地区ＫＢ＜０．２９，为半干旱地区ＫＢ＜０．１２，为干旱地区。 119 全国煤矿矿井水文地质区划与分类表 表4-2-4 区型 项目 北 方 区 南 方 区 西 部 区 简单型 中等型 复杂型 极复杂型 简单型 中等型 复杂型 极复杂型 简单型 中等型 复杂型 受采掘破坏或影响的含水层性质及其富水性 含水层性质 孔隙、裂隙含水层 孔隙、裂隙、溶隙含水层 溶隙溶洞含水层、含水砂层、砂砾石含水层 溶洞溶隙含水层 孔隙、裂隙、溶隙含水层 孔隙、裂隙含水层，岩溶含水层 溶隙溶洞含水层、含水砂层 岩溶暗河或溶洞含水层。 孔隙、裂隙含水层 孔隙、裂隙含水层 砂砾石含水层 单位涌水量qL/s.m q0.1 0.130 q0.1 0.1q≤2 q30 q≥100 q0.1 K0.01 0.11～10 q≤30 K30～100 矿井主要充水因素及来水充沛程度 矿井主要充水因素为潜水、降水。含水层露头区被粘土类土层覆盖；被断层切割封闭；或地表泄水条件良好；或属于深部井田等。进水条件差，来水量小。 矿井主要充水因素为潜水或降水，进水条件一般，来水量较充沛。 矿井主要充水因素为潜水、降水，或断裂带导水，充水因素复杂，进水条件好，来水量充沛。 矿井主要充水因素是直接或间接受煤层底部奥灰溶洞溶隙水的威胁。经常存在着高压水突破隔水底板，或因断层、裂隙带贯通而涌入矿井的危险。来水量极充沛。 矿井主要充水因素为降雨，但泄水条件好，进水条件差，来水量小。 矿井主要充水因素为降雨和地表水，但地表泄水条件较好，地表水体较少，或因地层倒转，长兴灰岩为煤层底板，不突大水，进水条件一般，来水量较充沛。 高原山地煤矿主要充水因素为降雨和岩溶暗河；丘陵平原煤矿主要充水因素为降雨和地表水体。进水条件好，来水量大。 高原山地煤矿，向斜正地形，岩溶落水洞遍布，形成许多暗河系统，降雨和河水汇集于封闭汇水洼地转给暗河，暴雨后井下水量暴涨暴落；丘陵平原煤矿主要充水因素为地表水和降水，河溪水网发育，山塘水库众多，地下水交替运动条件良好，溶洞发育，岩溶裂隙沿走向勾通串珠状溶洞系统。进水条件好，来水量极充沛。 矿井主要充水因素为降水，雨量小，充水因素简单，来水量小。 矿井主要充水因素为降水，或地表水体较严重的渗透补给，充水因素一般，来水量较充沛。 矿井主要充水因素为解冻砂砾层水、厚层的砂砾石层水。受采掘影响造成的来水或溃水，来水量大。 单井涌水量m3/h 年平均最大 180 180～1800 180 180～600 600～2100 1200～3000 0～100 100～150 300～1200 300 3000 300 4000 0～300 120～300 600～3000 开采受水害影响程度 采掘极少受影响。 采掘受影响，但不威胁矿井安全 采掘受影响较严重，矿井有时被淹。 采掘受严重威胁,极易淹井。 采掘极少受影响。 采掘受影响，但不威胁矿井安全。 采掘受威胁常发生人身事故和淹井事故。 矿井突水频繁，来势凶猛，含泥砂多，采掘受威胁，极易淹井。 采掘极少受水害影响。 采掘受水害影响，矿井不受威胁。 采掘受影响较严重矿井有时被淹 防治水工作难易程度 防水工作简单 防治水工作较简单 防治水工程量大或工程难度大，工作比较困难。 防治水工作极其艰难，甚至无治本可能。 防水工作简单。 防治水工作较易进行。 防治水和处理岩溶塌陷工程量大，工作较难进行。 防治水工程量大，难度大， 费用高，往往影响煤层开采价值或矿井区开采前途。 防治水工作简单。 需防探水和修防渗漏工程。 防治水工程量大，工作比较困难。 第三节 淮南矿区矿井充水因素及水害 一、淮南矿区在全国煤矿水文地质区划上特点 1．自然地理 位于淮河两岸，是北方区与南方区的分界线；位于东径1162121“～1171159“ 北纬323245“～33024“之间，地处三个结合部①南方多雨气候和北方干旱气候的结合部②北半球亚热带和温带的结合部③沿海和内陆的结合部。 2．煤田构造位置 位于2740分界线以北江西南昌、浙江金华以北聚煤地规模大，褶皱比较平缓，埋藏在大平原下，形成单斜和向斜贮水构造，煤田沉积建造属南型北相。 3．安徽省水文地质分区位置 以淮河为界,北为淮北平原水文地质区,南为江淮丘陵水文地质区,亦是两区边界过渡带。因此淮南矿区水文地质类型也介于两区之间。 综上所述淮南矿区各矿均有自己独特的水文地质类型，矿井水文地质条件复杂，极复杂孔集井田属全国14对极复杂类型之一防治水工作难度大，需投入的防治水工程量较多。 二、淮南矿业集团防汛工作地面防治水 集团公司在同行业中不同于淮北、皖北、新集等煤炭企业。汛期防汛、排涝工作任务繁重，责任重大，主要原因一是，因李嘴孜、新庄孜在淮河下、淮堤下开采，省政府把工矿圈堤的黑李下段及老应段的修防管理任务交给矿业集团负责大堤的修、防、管理，在安徽同行业独此一家，在全国也少有。二是，老区西部李郢孜、谢、新、孔李地区的排涝工作全部是矿业集团承担。这是因为淮南是先有煤矿、后建市，西部煤矿在50年代中期开发建设过程中同步建设防洪排涝工程。随着城镇的发展及开采塌陷范围的扩大，排涝任务繁重，耗电量巨大，这在全国同行业也是少有的。三是，位于洞山的老龙眼水库，在1976年移交原基建局，后并入矿业集团，该库所处位置重要，下游人口密集，单位众多。该水库坝高10m，当水位为51.5m时，库容水量为275000m3，目前由国能建筑公司移交给农工商公司负责修、防、管理同样在全国同行业少见。四是，潘一矿及生活区位于潘集汇水洼地泥河两侧极易产生内涝。五是，小井影响老区的新庄孜矿、谢一矿、谢李公司的一、二两井安全度汛的潜在威胁严重。 另淮南市是全国重点防洪城市之一安徽省五个，而淮南煤矿又是淮南市城市的主要组成部分，因而地面防治水工作在全省同行业属独树一帜。 三、矿井充水因素及水害 1．矿井水害 淮南矿区新老区矿井存在的水害主要有 （1）地表水体（淮河、塌陷区积水）水害； （2）新生界松散砂层（孔隙）含水层水害； （3）煤层顶板砂岩裂隙含水层水害； （4）煤系底板（局部地层倒转为顶板）太原群薄层灰岩、奥陶系厚层灰岩岩溶含水层水害； （5）老空（塘）水水害。 2．矿井煤层组开采程序及充水因素 淮南矿区开采煤层赋存于二迭系上、下石盒子组、山西组，自上而下划分A、B、C三个煤层组，按照煤层组开采程序，矿井充水可分为前期和后期。前期开采B、C组煤层时，主要充水含水层有B、C组煤层顶板砂岩裂隙含水层，在孔李煤矿公司井田和潘谢矿区煤系上覆新生界松散砂层孔隙含水层，同时在孔李公司李井和新庄孜井田还存地表淮河、塌陷塘积水威胁；各矿后期开采A组煤时其底板太原群、奥陶系灰岩岩溶含水层也构成矿井水害之一。全矿区各矿井均存在着老空（塘）水充水危害。 全矿区矿井主要充水水源一是煤系上覆新生界松散砂层孔隙含水层水，二是煤系底板（局部地层倒转为顶板）太原群、奥陶系灰岩岩溶含水层水。按此二种充水水源可将全矿区矿井充水类型划分为 （1）李郢孜井田区，即谢李公司一、二井，因地层倒转，煤系底部太原群、奥陶系灰岩变为煤系顶板，开采B4～B8煤层时为顶板岩溶水充水类型矿井，一井局部为底板岩溶水充水类型。 （2）新庄孜、谢一井田主要为底板岩溶水充水类型矿井。 （3）孔李煤矿公司井田区（含孔井、李井）为淮河、上覆新生界松散砂层孔隙水与底板岩溶水三种复合含水层充水类型的矿井，水文地质条件极为复杂，是全国十四对水文地质条件极为复杂矿井之一。 （4）潘谢矿区，辖已投产的潘一、三、谢桥、张集矿与潘东公司井田，为煤系上覆巨厚（300～500m）新生界松散砂层孔隙水与底板岩溶水复合含水层充水类型的矿井，水文地质条件较为复杂。 3．矿井水害对安全生产的影响及程度 （1）煤层底板灰岩岩溶含水层水对矿井生产安全影响情况 因A组煤层底板灰岩岩溶含水层水的危害，淮南老区生产矿井1978年以前共发生对生产有影响的采掘工作面出（突）水28次，其中最大一次突水为1977年10月14日的谢一矿33113工作面出水，瞬时水量1002m3/h，稳定水量772 m3/h，造成33采区和三水平被淹。 在谢桥矿建井期间，因东一、二风井超前小井位于A1槽煤顶板，先后造成五次灰岩水出（突）水，2次淹井，其中发生在1993年10月3日的突水，最大水量为642 m3/h，因抢险及时未造成淹井事故。经历时22个月注浆封堵，当前出水量仍稳定在300 m3/h左右。另外，近期在谢桥矿发现有隐伏构造体（岩溶陷落柱），将来对矿井安全影响程度尚不清楚。 （2）煤系上覆新生界松散含水砂层对矿井生产安全影响情况。 潘谢新区及老区孔李煤矿公司在开采B、C组煤层受上覆新生界含水砂层水的危害。 ①孔李煤矿公司的孔井（原为孔集矿）、1964年建成投产设计能力为90万吨/年，由于受上覆砂层水及底板岩溶水害威胁，原华东煤炭工业公司决定以年产30万吨的试采矿井移交生产，在历经40年的开采过程中曾2次发生透砂透水事故，地面产生9个塌陷坑。 ②潘谢新区，尤其是潘集矿区在建井及生产期间发生下含充水近10次之多。 1978年4月9日潘一东风井溃水（砂）量5000 m3/h,4小时全部井巷被淹。 潘一、三矿在基建期间，掘进总回风道时下含水通过11－2、13－1煤顶底板砂岩充入矿井，目前潘一矿－380m回风道水量为17 m3/h，潘三－480m回风道水量为80 m3/h。 生产过程中采煤及掘进工作面均发生过下含水充入矿井并造成危害。 如潘三矿1221（3）掘开切眼时（防水煤柱100m），于1997年8月22日下含水充入掘进工作面、水量19.1 m3/h，稳定在16 m3/h。 潘一矿1111（3）、1402（3），潘三矿17110（3）工作面防水煤柱为62.7～80m进行综采时造成五次压架，下含水充入工作面出水量18.6～40 m3/h,平均35 m3/h，造成巨大经济损失。综上所述在潘谢新区下含水对矿井正常安全生产危害严重。 （3）老空（塘）水对矿井生产安全影响情况 新老区生产矿井均存在着老空水的危害，尤其是新区矿井，其产量高，单面回采面积大，加之有下含高水头补给，如潘一矿1661（3）工作面面的采空区积水量高达60000m3 ，其它工作面,平均都在10000 m3以上。如此大的积水量稍有不慎其后果难以预料，尤其是自1997年以来在原潘二、李嘴孜、新庄孜等矿相继发生老空透水事故4起，造成9人死亡，详见表4-3-1。 综上所述,老空水水害是关系井下作业人员生命安全的水害之一。 淮南1997年～2002年透老空积水伤亡统计表 表43-1 矿 别 工作面名称 出水点 标高（m） 透水点名称 伤亡人 时间 新庄孜 5613SⅡ －525 C13槽老下山 2 2000年10月19日 补套五号风井 －243 －240mA1-B4石门 1 2002年5月5日 李嘴孜 W1W270～320B11b工作面 －254.6 －247.3m以上老塘 3 1999年1月17日 潘二 11218切眼 －388.7 －382.1B槽轨道巷 2 1997月1月31日 （4）煤层顶板砂岩裂隙水对矿井生产安全影响情况 潘谢新区因煤层顶板砂岩裂隙富水，加之工作面下顺槽跟中线施工，巷道有低洼处，常因顶板砂岩出水，由于排水能力小，造成下顺槽被淹，严重影响矿井正常生产（少则7天），尤其是谢桥矿已发生三次因煤层顶板砂岩出水淹下顺槽的经历。 （5）地面水对矿井生产的影响 淮南矿业集团承担修防管理任务的淮河确保堤12.3km，占淮南市工矿圈堤总长的30；淮河下六坊堤8.7km，泥河堤6km，淮河干堤涵闸三座，坝身高于10m的小型水库一座。 集团公司二道河农场位于淮河流域重要行洪区下六坊行洪区内，也是淮南市境内的6个行蓄洪区之一，有耕地、养殖面积8200余亩，职工家属750多人。矿区内部有排涝泵站32座117台排水泵，其中石涧湖、新应台孜、码头村、李嘴孜、孔集西四等5个排涝站，承担望峰岗以西至凤台大桥以东的城镇排涝任务、汇水面积约73.55km2。淮河以南新、谢、李井田塌陷区地势低洼，且分布着54对小井，这些小井开采浅、管理乱，对大井安全渡汛构成严重威胁。 新庄孜、孔李公司位于黑李下段、下六坊堤下开采