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****有限公司 防治水论证报告 ****有限公司 2011年8月 项目名称 ****有限公司防治水论证报告 完成单位 参研人员 报告编写 报告审核 38 前言 ****有限公司位**煤矿设计生产能力0.15Mt/a，位于**市**村东约0.5km处，由**煤矿、**煤矿、**煤矿资源整合而成。矿区形状为一不规则多边形，地理坐标东经11246′33″～11247′56″，北纬3403′40″～3404′52″，东西长约3080m，南北宽约50～720m，面积0.9214km2。 矿井开采山西组底部二1煤层。主要含水层组有寒武系上统灰岩含水层、太原组石灰岩含水层、山西组砂岩含水层、下石盒子组砂岩含水层、第四系砂砾石含水层。主要隔水层有本溪组隔水层、太原组中段砂泥岩隔水层、二l煤层底板隔水层、二1煤层顶板隔水层、石盒子组泥岩类隔水层。本矿井开采的二1煤层底板下7.0m为太原组灰岩含水层，该含水层导水性极不均一，寒武系灰岩水位标高242.33m，上距二1煤层70m左右，如在隔水层薄弱地段或遇构造破坏，可能将寒武系灰岩岩溶裂隙承压水联通，构成对二1煤层开采的水患威胁。地表水，主要来自**河和大气降水形成的短时山间洪流，通过煤层露头、地面塌陷区和地裂缝对矿井充水，会对矿井安全生产造成一定的威胁。矿井老窑采空区面积大，开采时间长，部分地段积水情况不明，井下巷道及采空区范围又不清，也会对矿井安全生产造成一定的威胁。靠井田西南边界煤层露头带附近因为塌陷，地势明显较低，附近还可看到串珠状塌陷坑，和井下采空区连通较好。这一带容易汇集降水，积水排不出去可渗透到卵石层，也容易导入井下采空区。 矿井水害严重影响了矿井安全生产和经济效益，大大地制约了**煤矿发展，严重地威胁着煤矿的安全，要求对该矿井水文地质条件的复杂性进行重新认识。由于井下防治水是个系统工程，公司和该矿的管理人员和技术人员共同认为对矿井防治水工作进行可靠性论证势在必行，实施过程中收集了矿井已有地质、水文地质资料，分析了矿井水文地质条件以及矿区存在的主要水文地质问题，并针对**煤矿的水文地质特点，结合矿井开采计划，确定了**煤矿防治水策略。 具体内容包括①评价矿井水文地质条件，论证水害防治工程的必要性；②对矿井矿井充水因素与规律进行分析；③矿井地表水的防治工程；④矿井老空水的防治水工程；⑤矿井承压水的防治水工程；⑥矿井防治水工作安全评价。 目 录 前言I 1 井田概况4 1.1 交通位置4 1.2 地形地貌及河流4 1.3 气象4 1.4 地震4 1.5 地温5 1.6 矿井工程地质特征5 1.7 矿井排水系统5 1.8 邻近矿井6 2 地质矿产特征6 2.1 区域地质背景6 2.2 矿区地质特征7 2.2.1 底层7 2.2.2 构造9 2.2.3 岩浆岩9 3 区域水文地质特征9 3.1 水文地质单元的划分及分区9 3.2 地表水特征10 3.3 主要含水层11 3.4 主要隔水层14 3.5 地下水的补给、径流和排泄14 4 矿井水文地质特征16 4.1地表水特征16 4.2主要含水层16 4.3主要隔水层18 4.4 构造对煤矿水文地质条件的影响19 5 矿井充水因素与规律分析19 5.1 充水水源19 5.2 充水通道20 5.3 矿井受水害的影响程度分析21 5.4 矿井水文地质类型21 5.5 矿井存在的主要水文地质问题21 6 矿井防治水工程22 6.1 矿井地表水的防治23 6.1.1 矿井地表水防治方案23 6.1.2 矿井地表水防治措施24 6.1.3 矿井地表水防治资金投入25 6.2 矿井老空水的防治25 6.2.1 矿井老空水防治方案25 6.2.2矿井老空水防治措施25 6.2.3 矿井老空水防治资金投入27 6.3 矿井承压水的防治27 6.2.1 矿井承压水防治方案27 6.2.2 矿井承压水防治措施28 6.2.3 矿井承压水防治资金投入35 7 矿井水文地质保障系统35 7.1 矿井排水工程35 7.2 防治水机构设置36 7.3 防治水制度化与标准化37 7.4 防治水设备与人员配备37 7.5 防治水预案37 7.6 安全文化建设和人员培训38 8 矿井防治水工作安全评价39 8.1 矿井地表水的安全评价39 8.2 矿井老空水的安全评价39 8.3 矿井承压水的安全评价39 1 井田概况 1.1 交通位置 ****有限公司位于**市**村东约0.5km处。隶属**市**乡管辖，东距**至**市公路4.5km，有碎石公路通往该矿，交通便利。矿区地理坐标东径1124633-1124756，北纬340340-340452。 1.2 地形地貌及河流 1、地形地貌本区属山前丘陵地带，地势南北南中间低，地面最高峰位于矿区东南部，海拔标高位316.2m，最低点位于中部**河河床处，标高位254m，相对高差位62.2m。 2、河流区内较大的河流为**河，在矿区中部自南向北横穿矿区而过，季节性冲沟发育，泄水条件良好。 1.3 气象 据**市、**县气象站历年观测记载，年平均降雨量为772.7mm，最大降雨量为1235.5mm，最小降雨量为550mm，降雨多集中在6～8月份，年平均蒸发量1955mm，最大蒸发量为2297.3mm，最小蒸发量1637.7mm。年平均气温14℃，最高气温42℃，最低气温-11.7℃。年平均风速2.9m/s。冬季多西北风，夏季多东南风。霜冻期一般为当年10月上旬至次年3月上旬，最大冻土深度22cm，该区属大陆性季风气候。 1.4 地震 矿区目前自然地质环境保持良好状态，未出现滑坡、塌陷、边坡崩塌等不良地质现象。 根据**县记载，1809年夏地震，汝水溢，伤人无数。1827年3月23日曾发生过地震。经国家地震局河南省物测队鉴定，前一次地震烈度小于Ⅵ度，后一次为有感地震。 1972年5月开始对地震进行系统观测，在1972年12月2日和1973年12月1日各发生一次地震，震级为1.2～1.3级。 本区属于三级地震区，地震烈度小于Ⅵ度。 1.5 地温 据原**矿煤田地质二队编制储量报告中资料，本区地温梯度为1.63～2.00℃/100m，平均为1.82℃/100m，低于地壳平均值3～3.3℃/100m，属地温梯度区，无热害。 1.6 矿井工程地质特征 本矿二1煤层伪顶板伪砂质泥岩、炭质泥岩，直接顶板为砂质泥岩、细砂岩，直接底板岩性为砂质泥岩、泥岩为主，其强度较低，工程地质条件较差。因此预计本矿在开采时易出现冒顶、掉块、片帮与底鼓等不良工程地质现象与不良水文地质工程现象。生产中应加强顶板支护、巷道管理、疏排水及其它超前预防工作。 1.7 矿井排水系统 矿井正常涌水量300m3/h，最大涌水量500m3/h。 在主、副井井底车场均已有二条水仓，水仓净断面7.3m2，长度共441.8m，其中主井水仓206.8m；水仓总容量3225.1m3，其中主水仓1509.6 m3，可满足煤矿安全规程要求的8小时正常涌水量。 水仓清理采用人工清仓的方式，装入1.0t矿车，经井底车场，由副井井筒提至地面。 根据矿井开拓布置、副井井筒直径和矿井涌水量及现有排水系统的实际情况，确定主排水系统采用一级排水，利用主井底现有排水泵房现有排水泵房只能安装三台水泵，将现有3台D155-308型离心水泵更换为3台MD450-605型耐磨离心水泵；同时将主井井筒现有的两趟Φ159mm排水管更换为Φ325mm排水管。 副井底现有排水设备仍然保留，并将主井底更换下来的2台D155-308型离心水泵安装至副井底泵房，另在副井井筒新增一趟Φ1595mm无缝钢管，作为矿井的抗灾排水设备，以增大矿井抗水灾能力。副井底抗灾排水设备总排水能力可达到500m3/h左右。 矿井正常涌水时期单泵单管工作，排水能力440m3/h，每天排水时间16.36h；最大涌水时期两泵二管工作，排水能力880m3/h，每天开泵时间13.64h，均满足煤矿安全规程的要求。 采区排水采区回采工作面的涌水，由工作面的上、下顺槽自流采区上山经51m水平轨道大巷流至主井井底水仓，由主排水泵房经主井井筒排至地面进行处理。 1.8 邻近矿井 本区邻近生产矿井北部有**矿井。**矿井生产能力60万t/a，主要开采二1煤、四3煤、五2煤、五3煤，矿井采用一对斜井、一个立风井单水平上下山开拓；主、副井口位于**市**街乡境内**村西部约300m处，井口标高＋226.0m；主斜井井筒落底于-250m 水平，斜长1331m，倾角24～21，采用1000mm胶带运输机运输；副斜井采用1.0t矿车双钩串车提升。矿井为低瓦斯矿井，二1煤-250m水平正常涌水量为930m3/h，最大涌水量1370 m3/h。矿井正常涌水量1021m3/h，最大1479.2m3/h。通风系统采用中央并列式，即主、副斜井进风，风井回风，矿井以二个采区、一个综采工作面、一个炮采工作面保证矿井设计生产能力。 2 地质矿产特征 2.1 区域地质背景 本矿区域上属华北板块西南缘，属**煤田**矿区**井田。地层属**－**小区，地层划分与华北聚煤盆地相同。由于本井田位于接近伏牛古陆部分，中间缺奥陶～下石炭系，故中上石炭系沉积较薄，并直接超覆于寒武统之上，整个矿区煤系均较豫东地区薄。 本矿区位于**矿区的西南缘，**井田内，构造以断裂为主，煤系地层呈急倾斜产出，倾角平均为56～70，给生产系统布置造成困难，本矿区主要矿产有煤炭、铝土、高岭土、石灰岩等，均具有一定的开发远景，井田内的严和店村为古汝瓷遗址，现本区除煤矿外，铝土矿、高岭土、石灰岩均有开发。 2.2 矿区地质特征 2.2.1 底层 本矿属半隐伏型井田，据地表出露、钻孔和井巷揭露，由老至新地层有寒武系、上石炭系太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组、第四系，现分述如下 ㈠ 寒武系上统崮山组（∈3g） 浅灰色至灰白色白云质灰岩，显晶质、巨厚层状，夹鲕状白云岩及泥质白云岩和白云质灰岩，为含煤地层基底，与下伏地层连续沉积，区域厚度94.00～227.00m。 ㈡ 石炭系上统太原组（C3t） 底部为灰白～紫红色铝质岩，铝土质泥岩，含黄铁矿结核。平均厚约7m，与下伏地层呈平行不整合接触。 1、下部灰岩段自一1煤层底板根土岩之底至L4灰岩顶界，由灰至深灰色石灰岩及砾屑灰岩夹薄层泥岩、煤层（一1～一2）组成，厚度18.00m左右。 2、中部砂泥岩段自L4灰岩顶界至L5灰岩底界，为灰白色薄层状细粒砂岩及透镜状石灰岩、深灰色泥岩及砂质泥岩，含黄铁矿结核，中夹不稳定薄煤层一层。平均厚15.27m。 3、上部灰岩段自L5底界至L8灰岩顶界，自下而上岩性为一4煤层为偶而可采煤层，其顶板为深灰色燧石灰岩，局部夹薄层状硅质条带，层位稳定，全区发育，底板则为泥岩、砂质泥岩。燧石灰岩顶为一薄层灰黑色硅质泥岩，含有海绵骨针，向上为灰黑色泥岩、砂质泥岩及不稳定的石灰岩，夹薄层硅质泥岩2～3层，本段平均厚12.49m。 太原组为一海陆交互相地层，平均厚52.76m左右，与下伏地层呈平行不整合接触。 ㈢ 二叠系（P） 1、下统山西组（P1s） 自而1煤层底板砂岩之底之砂锅窑砂岩之底，本组平均厚59.59m。按岩性特征分四段叙述如下 ⑴二1煤层段自二1煤层底板砂岩底至大占砂岩底，岩性为灰～深灰色泥岩、砂质泥岩及砂岩、粉砂岩和煤层。底板砂岩中含炭质条带及黄铁矿结核，含煤3层，煤层直接顶板为砂质泥岩，底板为泥岩。二1为本矿主采煤层。本段厚约13m。 ⑵大占砂岩段自大占砂岩底至香炭砂岩底。岩性主要为砂、泥岩互层，含煤2层，极不稳定。底板大占砂岩以石英砂岩为主，较稳定。层面含大量炭屑、白云母片。本段厚约20m。 ⑶香炭砂岩段自香炭砂岩底至瑶岭砂岩底。主要岩性为灰～浅灰色泥岩、砂质泥岩、细～中粒砂岩，偶夹二4煤层。本段厚约12.39m。 ⑷小紫泥岩段自瑶岭砂岩底至砂锅窑砂岩底。岩性主要为紫灰及浅紫色泥岩、砂质泥岩、中～细粒砂岩。泥岩中铝至成分较高。本段厚约14.20m。 2、下统下石盒子组（P1x） 自砂锅窑砂岩底界至田家沟砂岩底。厚270.00～310.00m，平均厚度297.50m。共有三、四、五、六4个煤组段，含煤34层，均为不可采煤层，与下伏山西组地层整合接触。 ⑴三煤段平均厚93.10m。按岩性组合划分为三个差异明显岩性段、下部大紫泥岩段及中上部含煤段。煤层赋存于中上部含煤段，含煤17层（三1～三17），岩性主要为灰～深灰色泥岩、砂质泥岩夹细～中粒砂岩组成，植物化石丰富，主要有粗枝栉羊齿、东方栉羊齿等。 ⑵四煤段顶界止于四、五煤段分界砂岩底界面，平均厚度61.87m，由灰色中～细粒砂岩、灰绿～深灰色泥岩、砂质泥岩组成，底部三、四煤段分界砂岩为浅灰～灰色细粒岩屑石英砂岩。该段含煤6层（四1～四6），含剑瓣轮叶植物化石。 ⑶五煤段顶界止于田家沟砂岩，厚80.0～90.0m，平均86.50m，由灰白～细粒砂岩和深灰～灰绿色泥岩、砂质泥岩组成，底部为浅灰色细中粒砂岩（四、五煤段分界砂岩）。该段含煤4层，（五1～五4），含羊齿及鳞木化石。 ⑷六煤段由深灰～灰色泥岩及砂质泥岩、砂岩组成，中部含有不稳定的薄煤层货炭质泥岩1～2层。底部以灰白色的中厚层状中～细粒砂岩（俗称田家沟砂岩）与五煤段分界，砂岩层位稳定，全段厚85m左右。 3、上统上石盒子组（P2S） 自田家沟砂岩底至平顶山砂岩底。厚107～152m，平均厚度138m。共有七、八、九3个煤组段，含煤19层，均为不可采煤层，与下伏下石盒子组地层为整合接触。 4、上统石千峰组（P2Sh） 自平顶山砂岩至二叠系顶部剥蚀面，厚约200～350m，底部为豫西普遍发育的平顶山砂岩，属中粗粒石英长石砂岩，为煤系顶部标志层，其上主要为紫红色砂岩夹砂质泥岩，本组不含煤层。 ㈣第四系（Q） 厚20.00～58.00m，主要由褐色、黄色粘土夹砂石及砾石组成。 2.2.2 构造 本矿区位于华北板块南部的崤熊构造区，**煤田的**弧形构造西段，整体为一斜构造。地层走向130～135，倾向40～45，倾角平均56～70。 井田范围内未发现较大断层，构造属中等类型。但据本矿开采及周边矿井了解，小断层较为发育，断距一般小于3～5m。 2.2.3 岩浆岩 本井田范围内为见岩浆岩出露或侵入。 3 区域水文地质特征 3.1 水文地质单元的划分及分区 **矿区位于**煤田水文地质单元****水文地质亚单元。该水文地质亚单元主要分布于**以南，包括**、**、**、**等四矿区，总面积550km2。本亚单元石灰岩岩溶裂隙较发育，地层受断层切割较强，因而地下水联系密切，水量较丰富。同时，寒武系和石炭系太原组的溶洞较发育，局部极为发育，溶洞大者可达19m。地下水补给来源除大气降水外，其它含水层越流补给也占较大比例。地下水总体流向自西南向东北，排泄途径除以泉水的形式泄出外，大部分通过生产矿井排出，汇入河流、水库等。 本区为弧形的单斜构造，南侧弧顶西翼出露寒武系毛庄组和馒头组隔水岩系，总厚度约320m，构成相对的隔水边界，东北侧的刘洼断层属正断层，倾向北，落差千米以上，使下盘的寒武系灰岩与上盘的三叠系地层对接，形成阻水边界。**矿区东西长约20km，南北宽7km，面积140km2。寒武系岩溶裂隙含水层出露面积15km2。 **煤矿位于**矿区**井田西北部，区域水文地质单元划分属**煤田水文地质单元****水文地质亚单元**水文地质段。 3.2 地表水特征 本区的地表水体主要是河流及水库，属于淮河流域**水系。水系发育一般为树拉状，局部为倒树枝状。水库主要位于矿区西南部、西部。主要地表水体分述如下 一、主要河流 本区内发育的主要河流有**及**河，其中**为主要河流，**河为**支流。 1** 发源于伏牛山区，**车村附近，流经**、**、**、**等地，于**县孔门附近汇入沙河，为常年性流水。据紫罗山水文站1952年观测资料，最大流量7050m3/s，最小流量0.22m3/s，年流量1.239～13.58亿m3，洪水位标高294.83～288.25m。 **呈北西南东向流经矿区的东北部边界，河谷两侧主要为震旦系石英砂岩及第三系砂砾岩，河床为全新统砾石和卵石。一般情况下距二l煤层较远，对二1煤层开采影响较小。 （2）**河 发源于本区西南部的西齐沟村附近，由南西向北东流经矿区西北部，于纸坊村附近汇入**，一般流量为0.24～1.02m3/ｓ，最大洪水量可达5000m3/s，洪水位标高188.6～320.0米。据1961年4月测量，矿区内河床渗透量为0.45－0.97 m3/s.km。 该河流流向与含煤地层斜交，河谷两侧出露有寒武系、含煤地层及第三系地层，河流对矿区二1煤层开采的影响主要体现在 ①河水通过二1煤层给直接充水含水岩组的直接补给，在二1煤层浅埋地段的采空区冒落裂隙可影响矿井生产； ②河水补给第三系含水岩组及寒武系含水岩组，间接影响矿井生产。 3蒋公河 发源于磨富附近，流经**、**、李湾、范湾，在**北注入**，流量 0.390-300m3/s。在**村西南河道上有安坡寺水库。该河流距本区南东6km，对本矿井开采无大的影响。 二、水库 1安坡寺水库 位于**村西南约lkm，建于1958年，大坝呈一折线型，为土石坝，坝顶宽6m，坝底宽60m，坝顶标高244．30m，坝顶与溢洪道高差4．30m，溢洪道宽28m，长75m，总库容190104m3。 该水库距本区南东6km，对本矿井开采无大的影响。 2**水库 水库建于1970年，位于**村东**河上，为土石坝，坝顶宽5m，底宽约40m，坝址基岩平顶山砂岩之上，水库主体位于上石盒子组和下石盒子组地层之上。本水库于2009年5月调查时已干涸，雨季暴雨后可蓄水，总库容约20104m3。 该水库距本区南东2．5km，对本矿井开采影响不大。 3.3 主要含水层 **煤矿矿区范围内与煤层开采关系密切的含水层自下而上为 一、寒武系中、上统灰岩、白云质灰岩岩溶裂隙含水层 岩性主要为鲕状石灰岩、灰岩、白云质灰岩、白云岩，平均厚度250-300m。 本区顶部岩溶裂隙发育，泉水出露较多，区外有上红沟62号泉，**的凉水泉、蜂涯泉。**井田的半扎村泉、牛庄井田的丁堂村西11号泉，泉水流量0.02-70.10L/s。 本区内以往施工的钻孔中，涌水位置标高250.94～257.07m岩溶裂隙发育深度一般在-250m水平以上，个别在-415m以下仍可见溶洞存在。 17-2孔抽水资料显示单位涌水量0.285L/s.m，渗透系数1.629m/d，静止水位标高172.60m。 10-4孔抽水资料显示单位涌水量13.504L/s.m，渗透系数14.24m/d，静止水位标高179.13m。显示东部与中部富水性的明显差异。 区域上钻孔抽水资料显示单位涌水量0.0414～23.8L／s.m，渗透系数0.137～14.3m/d，富水性、导水性均强。 根据1983年在区内地下水动态观测资料，年变幅为lOm。 本含水层为二l煤层的间接充水含水层，在断裂的影响下，常与二l煤层底板直接充水含水层产生水力联系，成为太原组含水层稳定补给水源，在**矿区，本层与太原组石灰岩岩溶裂隙含水层一起形成多次底板突水，形成水害 1、1977年5月6日5时，**煤矿-lOm水平标高二l煤层底板突水，水量由小变大，最终增至250m3/h，导致淹井停产。 2、1978年，**煤矿在巷道掘进中，在太原组上段石灰岩发现一小溶洞，标高60m，出水300m3/h。 3、1988年7月20日，原**煤矿系**煤矿前身在斜上山55m水平相交点巷道底鼓并突水，水量460m3/h，造成淹井事故，静止水位标高为240m。 4、**矿一号井在建井过程中，底板多次突水，最大一次为1973年10月24日西风井44m水平巷道淹井，水量为1045m3/h，淹井后水位标高176.83m。1978年10月开始排水降压，至1979年12月，共排水1624万m3，水位降至20m水平，并于1980年元月移交生产，至2003年，地下水位已降至-lOm水平，影响范围东西长约lOkm，南北宽约6km，形成大面积“平盘式”’降水漏斗。 本层地下水为重HC03-Ca型，总矿化度小于0.5S／L，水质良好。 二、太原组灰岩岩溶裂隙含水层 岩性主要为灰色厚中厚层状生物碎屑灰岩、燧石灰岩，距二1煤层8.37m，厚度包括上段灰岩L7-L8，下段灰岩L1～412.32m。 从本区内已获的资料上看，浅部岩溶裂隙发育，富水性强，-200m水以下岩溶裂隙锐减，区内13线以东岩溶裂隙发育。 结果显示，本层富水性及导水性弱一中。 从18-90孔动态观测结果看，地下水位年变幅大，水位标高57.07m1983年10月29日～12.83m1983年4月30日，年变幅达44.24m。 从本区的开采历史看，该含水层也多次突水，形成小的水害，有代表性的是 1、**煤矿 1970年3月24日，并下十152.40m标高突水，水量达140～150m3/h，静止水位标高为174.74m。 1977年元月27日，二1煤层底板0标高突水，水量40m3／h。 1990年二l煤层底板-38m水平突水，水量80m3／h。 1992年二1煤层底板标高100m水平突水，水量100m3/h。出水后静止水位标高约-35m。 2、**煤矿 1988年7月10日，在60m水平石门出水水量50m3／h 三、二l煤层顶板砂岩裂隙含水层 主要由大占砂岩和香炭砂岩以及二1煤顶板中粗粒砂岩组成，厚度变化较大，12～45m不等，一般厚度30m左右，砂岩中裂隙发育不均一，是二1煤层顶板直接充水含水层，抽水资料显示富水性弱。 **井田12-63孔抽水资料显示单位涌水量0.212L/s．m，渗透系数0.0325m/d，水位标高195.04m。 三里寨井田913孔抽水资料显示单位涌水量0．0118L/s．m，渗透系数0.0277m/d，水位标高176.34m。 矿井开采资料顶板一般以淋漓水方式进入矿井质类型为重HC03S04-Ca.Mg型。 四、下石盒子组含水层 由下石盒子组三、四、五、六煤段的中、粗粒砂岩组成，厚3356.50m，平均厚44.18m。据20-23孔四3、五3煤段抽水资料，单位涌水量0.00160～0.00190L／s.m，渗透系数0.00705～O.0120m/d。水质为HC03-CaMa型。 抽水资料显示 10-40孔四煤段单位涌水量O.00854L/s.m，渗透系数0.0809m/d，水位标高197.99m。 13-67孔五煤段单位涌水量O.0105L/s.m，渗透系数0.131m/d，水位标高207.27m。 该含水层为孔隙裂隙承压水，富水性弱，导水性差。 五、上石盒子组含水层 该含水层主要为田家沟砂岩、七、八煤段分界砂岩及八、九煤段分舁砂岩，由中粗粒砂岩组成，总厚0462.32m，该层中田家沟砂岩较发育，是主要含水层位。 该层属砂岩裂隙承压水，为二l煤层间接充水含水层。 六、平顶山砂岩含水层 由灰白色厚层状中粗粒或巨粒长石石英砂岩组成，平均厚度95m。 据**矿区5-3孔涌水，涌水量8.69L/s，水位标高189.02m。泉水流量0.506～13.23L/s，水质为HC03-Na型，矿化度0.214～0.338g／sL。 属孔隙裂隙承压水，为二l煤层顶板间接充水含水层。 七、第四系含水层 主要由第四系卵石及砾石组成部分，厚度一般0～25.0m。 主要分布于河流阶地及河床附近，蒋公河及**河河谷地带沉积稍厚，主要为孔隙潜水。据本区西部图外21号井抽水试验资料，单位涌水量5.11L／s.m，渗透系数81.9m／d，矿化度0.284～0.336g／L，水质类型为HC03-Ca型为主。当其为二1煤层间接充水含水层或直接充水含水层时，潜水可直接补给含水层，从而间接影响矿井涌水量。有时其通过采空区塌陷引发的裂隙直接进入矿井，可直接增大矿井的涌水量。 3.4 主要隔水层 一、本溪组隔水层 由灰白、灰绿及紫红色铝质岩及铝质泥岩组成，局部相变成泥岩或砂质泥岩，底部偶夹透镜状菱铁矿，一般厚1.16-13.83m，平均厚5.16m。本区分布广泛，层位稳定，但厚度变化大，属隔水性一般的区域隔水层。 二、二1煤层底板隔水层 二1煤层底板隔水层主要由二l煤层底到太原组上部第一层石灰岩顶部之间的泥岩、砂质泥岩、及硅质泥岩等组成，局部偶夹粉-细粒砂岩，该层分布广泛，层位稳定，厚度一般8.37m，正常情况下，可阻止太原组上段石灰岩水进入二l煤层，如遇地层薄弱地段或构造破碎地段，以及底部含水层中水压较大的情况下，可失去隔水作用。本矿区东部二1煤层底板多次突水，证实其隔水作用是极其有限的。 三、二1煤层顶板隔水层 二1煤层顶板隔水层主要由山西组顶部小紫泥岩段和香炭砂岩段上部灰色、灰绿色含紫斑泥岩及砂质泥岩组成，分布很广，层位稳定，厚度一般大于15m。正常情况下，具有良好的隔水性能。从矿区矿井开采资料看，本层隔水性能良好。 四、下石盒子组隔水层 主要由下石盒子组砂锅窑砂岩至田家沟砂岩之间的泥岩、砂质泥岩及粉～细粒砂岩组成，岩性以泥岩为主，层位稳定，厚度大，为良好隔水层。 五、上石盒子组隔水层 主要由上石盒子组田家沟砂岩至平顶山砂岩之间的泥岩、砂质泥岩及粉～细粒砂岩组成，岩性以泥岩为主，层位稳定，厚度大，为良好隔水层。 3.5 地下水的补给、径流和排泄 一、补给途径 区内地下水的补给来源为大气降水、地表水、地下水，分述如下 一大气降水 本区大气降水对含水层的补给方式有两种，一是通过直接充水含水层的露头直接补给，二是在煤层浅埋地段，由于采空区的冒落及塌陷裂隙发展至地表，大气降水通过裂隙补给直接充水含水层。 二地表水 区内地表水体主要是河流、水库、水渠等。河流补给含水层的主要方式有两种，一种是河流流经含水层的出露地段时，河水直接补给含水层。另一种是采空区塌陷裂隙发展至河道附近时，河水通过裂隙补给含水层，如本区新兴煤矿。水库对含水层的补给不大，雨季水库通过寒武系和石炭系太原组的灰岩岩溶裂隙的漏失补给不很明显。 三地下水 本区煤层直接充水含水层厚度较小，出露范围及补给条件均较差，所以下常情况下，对矿井的涌水量影响不大，但由于煤层的间接充水含水层，如寒武系含水层，分布广，厚度大，并且补给条件和导水条件较好，地下水的静储量大，导水性强，在构造破坏条件下，间接充水含水层会通过构造与直接充水含水层发生水力联系，使矿井涌水量大量增加，形成水害。如矿区内底板突水量大时均为寒武系岩溶裂隙水与太原组岩溶裂隙水导通所致。 二、迳流条件 本区为低山丘陵区，断裂及褶曲构造发育。在自然条件下，地下水的径流条件完全受地形条件、构造条件所控制，根据调查资料，埋藏于新生界含水层中的孔隙潜水和承压水，地下水位不统一，地下水一般从地形高处向低处径流，径流方向具多向性。山西组砂岩含水层、太原组石灰岩含水层及寒武系中上统石灰岩含水层地下水径流与构造密切相关，除正常由浅向深径流外，主要沿断层带或断层裂隙及向斜轴部径流。在煤矿开采的条件下，由于矿井长期排水，形成以矿井为中心的降落漏斗，地下水向降落漏斗中心径流。如80年代以来，**一矿寒武系上统石灰岩岩溶裂隙含水层与太原组石灰岩岩溶裂隙含水层的水力联系，涌水量大为增加，达1045m3/h。该矿井为了生产安全，加强了疏排地下水能力，使寒武系中上统灰岩含水层中的岩溶裂隙承压水的天然流场彻底改变。在矿井长期疏排水的情况下，形成了**一矿为中心的降落漏斗。受其影响，地下水主要从四周向降落漏斗中心径流。使**一矿外围其它煤矿地下水位下降，矿井涌水量大量减少。 三、排泄部位 区内直接充水含水层地下水除以泉点的形式排出地表外，大部分为生产矿井排出。据对区内各井田矿井涌水量的统计，矿井正常涌水量为30-150m3／h，最大为60～300m3／h，矿井排泄最为明显。据调查，矿区内的**井田半扎村泉流量11.74L/s和牛庄井田丁唐村西11号泉等，目前已基本干枯。 4 矿井水文地质特征 4.1地表水特征 本矿为低山丘陵区，地势南北高中间低，最低点位于**河河床中，相对高差62.2m，季节性冲沟发育，泄水条件良好。地表除有常年性河流-**河外无其它地表水体。 **河发源于矿区外西南部约10km的焦古山北部，由南西向北东流经本矿中部，于纸坊村附近汇入**，一般流量为0.24～1.02m3/s,最大洪水量可达5000 m3/s,洪水位标高288.6～320.0m，据1961年4月测量，矿床内河流渗透量为0.45～0.97m3/s.km。 该河流流向与含煤地层斜交，河谷两侧出露有寒武系、含煤地层及第三系底层，河流对矿区二1煤开采的影响主要体现在 1. 河流通过对二1煤层给直接充水含水层组直接补给，在二1煤层浅埋地段的采空区冒落裂隙可影响生产。 2.河水补给给第三系含水层组及寒武系含水岩组，间接影响矿井生产。 4.2主要含水层 本矿井为开采山西组底部的二1煤层矿井。矿井主要含水层组有寒武系上统灰岩含水层、太原组石灰岩含水层、山西组砂岩含水层、下石盒子组砂岩含水层、第四系砂砾石含水层。 1寒武系上统灰岩含水层 本地层厚度约为146m，由鲕状灰岩、灰岩、白云质灰岩组成。岩溶裂隙发育，并有小溶洞。根据区域钻孔资料，钻孔钻进到该层位时，多发生漏水，漏水率63％。本层为二1煤层底板的间接含水层，在断裂构造影响下，成为太原组灰岩的稳定补给水源。以往曾导致过本矿东南部的**一号矿井西风井淹井，突水量1045m3/h。区域上钻孔单位涌水量为0.0414～23.8L/s.m，渗透系数为0.137～14.3m/d，据地下水动态观测资料，水位标高为259.331983年8月15日～249.24m1983年4月25日，年变化幅度lOm左右。本水质类型为HC03-Ca.Mg，矿化度0.19～0.5g／L。 该含水层含岩溶裂隙承压水，富水性强，导水性好，水压大。 2太原组石灰岩含水层 本含水层由薄层灰岩和中粗粒砂岩组成，平均总厚12.32m。上距二１煤10.26m，属二１煤层底板直接充水含水层。据23-1钻孔抽水试验资料，单位涌水量O.0159L/s.m，渗透系数0.142m/d，静止水位标高244.61m，水化学类型为HC03-Ca.Mg型，矿化度0.40～0.47S／L。 该层为岩溶裂隙承压水，富水性弱，导水性极不均已，水压较大。 3山西组砂岩含水层 本层由大占砂岩、香炭砂岩等中粗粒砂岩组成，厚度约为14.61m，为二1煤层直接充水含水层，含孔隙裂隙承压水。据钻孔抽水试验资料，单位涌水量0.0258～0.5L/s.m，渗透系数0.1151～1.08m/d。水化学类型为HC03-Na.Mg、HC03-Ca-Mg型，矿化度0.297～0.6g/L。 该含水层为裂隙承压水，富水性弱，导水性差，水压较大。 4下石盒子组砂岩含水层 由三、四、五、六煤段间中粗粒砂岩组成，平均厚38.18m，裂隙不发育。据区域内20-23孔四、五煤段抽水试验资料，单位涌水量0.0016040～0.00190L/s-m，渗透系数0.00705～0.0120m/d。水质为HC03-Ca-Mg型。 该含水层为孔隙裂隙承压水，富水性弱，导水性差。 5上石盒子组砂岩含水层 主要田家沟及其七、八煤段分界砂岩组成，平均约28m左右隙裂隙承压水，富水性弱，导水性差，区内及周边无抽水资料。 6石千峰组平顶山段砂岩含水层 该含水层为孔平顶山砂岩为硅质胶结的中粗粒砂岩，平均厚95m。分布于煤矿北东部，赋存裂隙承压水。据**矿区张庄牛庄**井田地质勘探总结报告，5-3孔涌水，涌水量8.69L/s，水位标高189.02m。泉水流量0.506～13.23L/s，水质类型为HC03-Na水，矿化度0.214～0.338S/L。 7第四系砂砾石含水层 由坡积物和冲洪积物组成，厚度0-25.Om，含孔隙潜水，含水性弱，水位随季节变化较大。 4.3主要隔水层 主要隔水层有本溪组隔水层、太原组中段砂泥岩隔水层、二l煤层底板隔水层、二1煤层顶板隔水层、石盒子组泥岩类隔水层。 1本溪组隔水层 由铝质岩及铝质泥岩组成，局部相变成泥岩或砂质泥岩，一般厚1.17～11.65m，平均厚7.00m。本区分布广泛，层位稳定。正常情况下，可阻隔寒武系上统含水层与太原组石灰岩含水层的水力联系，但在地层薄弱地段或构造破坏地段，将失去隔水作用。 2二1煤层底板隔水层 二l煤层底板隔水层主要由二l煤层底到太原组上部第层石灰岩顶部之间的泥岩、砂质泥岩、及硅质泥岩等组成，局部偶夹粉～细粒砂岩，该层分布广泛，层位稳定，厚度一般10.26m，正常情况下，可阻止太原组上段石灰岩水进入二1煤层，如遇地层薄弱地段或构造破碎地段，以及底部含水层中水压较大的情况下，可失去隔水作用。 3二1煤层顶板隔水层 二l煤层顶板隔水层主要由山西组顶部小紫泥岩段和香炭砂岩段上部灰色、灰绿色含紫斑泥岩及砂质泥岩组成，分布很广，层位稳定,厚度一般大于15m。 正常情况下，具有良好的隔水性能。从矿区矿井开采资料看，本层隔水性能良好。但在冒裂带达到石盒子组砂岩含水层底部时，将失去隔水作用。 4下石盒子组隔水层 主要由下石盒子组大紫泥岩至砂锅窑砂岩之间的泥岩、砂质泥岩及粉～细粒砂岩组成，厚约288.58m，岩性以泥岩为主，层位稳定，厚度大，是山西组砂岩含水层与；石盒子组砂岩含水层间的良好隔水层。 5上石盒子组隔水层 主要由上石盒子组泥岩、砂质泥岩及粉～细粒砂岩组成，厚约110．Om，岩性以泥岩为主，层位稳定，厚度大，是山西组砂岩含水层与石盒子组砂岩含水层间的良好隔水层。 4.4 构造对煤矿水文地质条件的影响 **煤矿矿井地质构造中等。总体构造形态为单斜构造。矿区范围内未发现较大断层，井下仅发育小断层，落差一般为3-5m。就目前已获资料看，断层对矿井涌水影响不大。 5 矿井充水因素与规律分析 矿井的充水因素主要取决于充水水源和充水通道两个方面。 5.1 充水水源 1、大气降水 地下水动态观测和生产矿井水文地质观测情况都可说明大气降水是地下水和矿井充水的主要补给来源。地下各含水层不同程度地在地表都有出露，大气降水通过各含水层的孔隙、采空区地面塌陷所引发的裂隙、地裂缝向地下渗透，观测资料表明，丰水季节的矿井涌水量是矿井正常涌水量的2～4倍。 2、地表水 莽川河自南西向北东流经本矿中部，常年有水，但通过河道治理，大大改善了对矿井充水产生的影响。除此之外，地表水仅有大气降水短时的山间洪流，通过煤层露头、地面塌陷区和地裂缝对矿井充水有一定的影响,据生产矿井调查，雨季矿井涌水量是正常涌水量的2～4倍，最大涌水量均出现在雨季。 3、地下水 本矿井为开采二1煤层的矿井，矿井的直接充水含水层有太原组灰岩含水层和山西组砂岩含水层。山西组砂岩含水层水常以淋水方式进入矿井，一般富水性弱，水量小，易于疏干。太原组灰岩含水层静储量有限，一般水量不大，不会