矿井水文地质

矿井水文地质（精选12篇）

矿井水文地质 篇1

0 引言

中国矿井水害主要分布在华北和华南地区。大部分地区矿井水文地质条件复杂, 水害情况十分严重。随着煤炭资源的不断开采, 开采深度也越来越深, 矿井水文地质条件也变得更加复杂, 水害的发生概率也加大, 防治难度也越来越高, 严重影响煤矿的生产安全。中国矿井水害可分为以下几个区域:华北石炭二叠系岩溶—裂隙水害区、华南晚二叠统岩溶水水害区、东北侏罗系裂隙水水害区、西北侏罗系裂隙水水害区、西藏—滇西中生界裂隙水水害区和台湾第三系裂隙—孔隙水水害区。近年来, 水害事故频繁发生, 造成了很大的人员伤亡和经济损失, 随着煤矿资源的整合, 水害事故发生率虽然有所下降, 但是发生规模较大水害的概率在变大。因此, 做好井下水害防治工作尤为重要。

1 地下水基本知识

1.1 地下水的概念

地下水是指埋藏在地表以下、储存于岩石空隙之中的水。通常以多种形式存在:1) 气态水;2) 吸着水;3) 薄膜水;4) 毛细水;5) 重力水等。重力水是我们研究的主要对象。

1.2 地下水的分类

按埋藏条件可分为:1) 上层滞水;2) 潜水;3) 承压水。按含水层空隙性质可分为:1) 孔隙水;2) 裂隙水;3) 喀斯特水。

2 矿井充水条件

在矿井开拓、采掘过程中, 因井巷、工作面接近或直接沟通充水水源 (含水层、地表水体、老空) 或充水通道 (导水裂隙带、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等) , 各种水渗入、滴入、淋入、涌入和溃入井巷或工作面, 简称矿井充水。影响矿井充水的主要因素包括:矿井水的来源、通道和充水强度。掌握这些资料, 对计算涌水量、预测矿井突水的可能性及制定防治水措施具有重要意义。

2.1 矿井充水水源

矿井充水水源主要有:大气降水、地表水、地下水和老空积水。地表水体包括江、河、湖、海、水库、沼泽、水渠等, 地下水体包括孔隙水、裂隙水、岩溶水等。水源不同其性质和特点也不同, 影响因素也不同, 对矿井产生水害的概率和影响程度也不同。

2.2 矿井充水通道

矿井水源是发生矿井充水的根源, 但是要发生矿井充水, 还得有矿井充水通道。常见的矿井充水通道有:1) 构造断裂带;2) 冒落裂隙带;3) 含水层的露头区;4) 煤层底板岩层采动破坏带;5) 封闭不良钻孔;6) 导水陷落柱和地表塌陷。通道不同充水的特征也不同, 其危害性也不一样。因此, 充分了解充水通道很重要, 根据不同的充水通道采取相应的防治措施, 才能有效避免水害的发生。

2.3 矿井充水强度

地下水储存在不同的充水含水层中, 含水层的埋藏条件不同和岩石性质不同, 决定了它们含水强度的不同, 当掘巷一旦接近或揭露含水层时, 涌入矿井中的水量是不一样的, 有的很大, 有的却很微弱, 在煤矿生产中, 把地下水涌入矿井内水量的多少称为矿井充水程度, 用来反映矿井水文地质的复杂程度。

矿井充水程度的大小一般可以用含水系数和矿井涌水量来表示。根据含水系数的大小, 将矿井充水程度划分为4个等级:充水性弱的矿井、充水性中等的矿井、充水性强的矿井和充水性极强的矿井;根据涌水量大小也可分为4个等级:涌水量小的矿井、涌水量中等的矿井、涌水量大的矿井和涌水量极大的矿井。影响矿井涌水量大小的因素有:1) 充水岩层的出露条件和接受补给条件;2) 矿井的边界条件;3) 地质构造条件。

3 矿井水害防治

3.1 矿井水害产生的原因及总体防治要求

矿井水害发生的原因主要有:地面防洪措施不当、井下水文地质资料不清盲目施工、井巷位置设计不合理、探放水设备没有效发挥作用、施工措施不力工程质量差、乱采挖破坏了防水煤柱、井下排水系统不到位、麻痹大意违章作业和管理不重视。

矿井防治水工作应该以坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则。采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。根据具体的水文地质条件, 选择有针对性的防治水措施进行综合治理。

3.2 地面防治水措施

地面防治水是指在地表修筑排水工程或采取其他措施, 以防止井筒灌水、地表渗水和地面积水, 从而减少矿井涌入量, 防止井下灾害事故的发生。具体措施有:挖沟排截洪、河流改道、整铺河底和堵塞通道。

3.3 井下防治水措施

煤矿井下水害防治措施是结合地质勘查资料和井下检测工作, 采用采掘前的钻孔探水, 防水闸门、防水墙或注浆阻断水源, 排水疏干降压等方法。

排水疏干降压方法包括地面钻孔疏干、井下钻孔疏干、利用巷道疏干。根据地下水位、水量和补给条件, 确定疏干层段和顺序, 控制排水流量, 排水前加固巷道, 正式排水前进行水压和透水实验, 发现问题应及时处理。

3.3.1 井下探放水

探放水是指采矿过程中用超前勘探方法, 查明有采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等, 目的是为有效的防治矿井水害做好准备。主要包括:探放老空水、探放断层水、探放陷落柱水、导水钻孔的探查与处理和探放含水层水[1]。

3.3.2 顶、底板含水层中水的疏放

当煤层上覆或下伏有含水层, 并对采掘作业有威胁时, 可采取疏干或降低水位的方法解除地下水对煤层的威胁, 以保证采掘作业的正常进行。通常有巷道疏放、放水钻孔和疏放降压钻孔。

3.3.3 井下设防水柱、防水闸门和防水墙

在井下水害高发地段, 留有一定宽度和高度的煤层不得开采, 目的是使采煤工作面和水体隔离开来, 并保持一定的距离, 从而起到隔水的作用, 这部分不采的煤层叫防水煤柱。根据防水煤柱所起的作用可分为:井田隔离煤柱、被淹井巷之间的煤柱、断层防水煤柱、防止潜水及流砂等流入巷道而留下的煤柱。此外在井下各要道出入口设置防水闸门和防水闸墙[2]。

3.3.4 注浆堵水

注浆堵水是将注浆的材料配制成浆液, 用压送设备将其灌入地层缝隙内使其扩散、胶凝或固化, 以此达到加固堵漏的目的。按注浆材料划分通常有水泥注浆、化学浆液注浆和粘土注浆。

4 结语

在实际煤矿开采过程中, 针对水害的防治措施往往不是单一的, 而是综合防治措施。提高防治意识和管理水平, 加大水害预测技术的应用, 才能从根源上减少水害事故的发生。同时要做好井下水害应急预案, 一旦发生水害, 把人员伤亡和经济损失降到最低。

参考文献

[1]张学军.矿井水害治理实践与探讨[J].给水排水, 2005 (2) :31-33.

[2]袁长青.矿井水患的防治[J].煤炭技术, 2007 (4) :55-57.

矿井水文地质 篇2

淮北矿区矿井水文地质条件初探

从成煤时代、沉积建造、隔水层组厚度、新生界覆盖层等方面详细论述了淮北矿区矿井水文地质情况,对其它矿区防止水害有一定指导借鉴作用.

作 者：胥国富 崔丽茹 郑玉华 XU Guo-fu CUI Li-ru ZHENG Yu-hua 作者单位：安徽省煤田地质局,第三勘探队,安徽,宿州,234000刊 名：煤质技术英文刊名：COAL QUALITY AND TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(z1)分类号：P641关键词：含水层 隔水层 水文地质条件 迳流

赵固一矿矿井水文地质条件分析 篇3

关键词：地质条件 突水 问题分析

1 矿井概况

赵固一矿为设计年生产能力240万吨的新建矿井，2005年开工建设， 2009年5月10日竣工投产。矿井为立井开拓，井底车场水平标高-525m，采用走向长壁倾斜分层全部垮落式采煤方法、综采工艺。

矿井主采二1煤层，煤层平均厚度为5.3m，倾角2～6°，煤炭总储量373490kt，剩余可采量为176877kt。埋藏深度为410～860m。煤层顶板基岩薄，表土层厚，底板灰岩水压4.4～8.3Mpa，二1煤顶板砂岩含水层、风化带含水层和新近系中、底部砂、砾石含水层等是主要的含水层。全矿井正常涌水量预计2377.36m3/h，最大涌水量2971.1m3/h。

2 井田内主要含水层和隔水层

2.1 含水层

①中奥陶统灰岩岩溶裂隙承压含水层

该层的组成主要包括：中厚层状白云质灰岩和泥质灰岩，在本区最大揭露厚度为100.79m，一般8～12m，含水层顶板埋深437.26～834.61m，该含水层在古剥蚀面的岩溶裂隙发育。

②太原组下部灰岩承压含水层

该含水层由L2、L3灰岩组成，其中L2灰岩发育较好，由西向东厚度逐渐变厚，一般厚度为15m，最厚18.98m，该含水层具有较强的富水性。

③太原组上部灰岩承压含水层

该含水层由L9、L8、L7灰岩组成，其中，L8灰岩发育最好，含水层厚度为8～11m，平均8.75m，最厚11.50m（7603孔），岩溶裂隙较发育，该含水层水位标高87.92～88.85m，渗透系数为9.82～10.94m/d，为二1煤层底板主要充水含水层。

④二1煤顶板砂岩含水层

该含水层由二1煤顶板大占砂岩和香炭砂岩组成，厚度一般2.80～67.99m（1～13层），该含水层的富水性比较弱。

⑤风化带含水层

该含水层由隐伏出露的各类不同岩层组成，厚度15～50m，一般20～35m，除石灰岩风化带含水层外，其它砂岩、砂质泥岩等岩层属弱含水层到隔水层，局部为弱透水层（k<1.12m/d）。

⑥新近系中、底部砂、砾石含水层

新近系中部存在1～3层中、细砂，含承压水，属中等富水含水层。底部砾石为古河床相，其含水层主要分布在勘探区西、东部，由砾石、砂砾石组成，富含泥质或夹有粘土薄层，半固结状态，厚度2.6～28.70m，其渗透率介于含水与弱透水之间，属弱富水含水层，对矿床影响不大。

⑦第四系含水层

该含水层主要由冲积砾石和细至中粗砂组成，级配之间差别比较大，多位于中上段。普查区西部山前多为砾卵石层，呈二元结构，含水层埋藏较浅，厚度5.0～16.1m，含水丰富；中、东部多为砂、砾石含水层，呈多层相间分布，不同含水层埋藏深浅不一，富水性较强。

2.2 隔水层

①本溪组铝质泥岩隔水层

该隔水层通常情况下是指铝质泥岩层、局部薄层砂岩、砂质泥岩层等覆盖在奥陶系含水层上，属于全区发育，并且厚度一般在2.80～28.85m，分布稳定，并且比较连续，该隔水性具有良好的隔水性，但是，厚度较薄以及构造部位其隔水性能比较薄弱。

②太原组中段砂泥岩隔水层

该隔水层通常情况下是指L4顶至L7底之间的砂、泥岩、薄层灰岩及薄煤等岩层，该层厚度在28.94～53.25m之间，其主体是泥质岩层，总体为隔水层，为太原组上下段灰岩含水层之间的主要隔水层。

③二1煤底板砂泥岩隔水层

系指二1煤底板至L8顶板之间的砂泥岩互层段，以泥质类岩层为主，分布连续稳定，是良好的隔水层段，构造变薄处，隔水性明显降低。

④新近系泥、泥质隔水层

由一套河湖相沉积的粘土、砂质粘土组成，厚度215～571m，呈半固结状态，隔水性良好，可阻隔地表水、浅层水对矿床的影响。

3 矿井突水特征

3.1 采动裂隙水

长走向大采高全部垮落式管理顶板，这种方法对顶板破坏较大，其采动裂隙发育高度向上延伸，同样底板破坏裂隙向下的发育厚度变大，同时煤层下的隔水层具有一定的原始导升和递进导升高度，这样煤层底板有效隔水层的厚度变薄，在高水压开采条件下，底板有可能被高水压突破，造成水害威胁。采动裂隙和由此引起的岩层破坏沟通煤层顶底板多个含水层，使得顶板含水层水和底板灰岩含水层水涌入矿坑。

3.2 导水断层

断层错动切割隔水层，减小有效隔水层厚度，增加下伏含水层突水的可能，特别是底板高压灰岩水的突水；或者由于断层错动，引起煤层与含水层对接，含水层水直接涌入矿坑。目前赵固一矿在采掘活动中揭露100余条大小不一的断层，断层对该矿工作面采掘活动影响较大，如12011工作面轨道顺槽在掘进过程中揭露的D20断层出现滞后出水，涌水量最大时2.0m3/min，稳定时1.0m3/min，水压6.0Mpa，水质化验为L8灰岩水，底板鼓起，随后依照工作面底板加固方案进行了封堵，水量变小，约3.0m3/h，工作面回采至断层附近出现了水量为0.09～0.33m3/min的出水点6个；胶带顺槽在掘进过程中揭露的D21断层出现滞后出水，涌水量最大时0.67m3/min，稳定时0.17m3/min，水压6.0Mpa，水质化验为L8灰岩水，巷道底鼓量较小，随后依照工作面底板加固方案进行了封堵，突水点消失。建议12011工作面在采下层煤时采用帷幕注浆的方式对工作面进行加固，以确保回采安全性。

实践证明，在断层破坏带多发生煤层底板突水。自建井来揭露的19个突水点分析，均为底板突水，水源经水质化验多为L8灰岩水，多和断层有关，部分突水点属采动裂隙水。一般来说，断层引起的突水多为中小型断层，对于大型断层由于较易勘探，可预先采取必要的防治方法如留取足够的防隔水煤柱等，突水事故较易避免。

3.3 顶板突水

影响赵固一矿二1 煤开采的顶板含水层主要包括：新近系中底部砂、砾石含水层，风化带含水层和二1煤顶板砂岩含水层，其中，风化带含水层和二1煤顶板砂岩含水层为含水量较小的含水层，易于处理并且对安全开采影响轻。

而新近系底部砂砾含水层达到了含水中等的含水层，能否防治溃水溃砂实现放顶煤开采主要取决于其底部粘土隔水层的厚度和性质，是本矿防控顶板水的重点。以东一盘区11191工作面为例，送巷期间上顺槽1200m～1350m处顶板淋水量最大时30～40m3/h，之后逐渐减小，工作面回采至该区段时淋水已基本消失；据回采前施工的顶板孔资料统计，基岩厚度最小的21.1m，最大65m，出水量最大的孔为轨顺13顶3孔，成孔水量35m3/h，经疏放水量逐渐减少为0，其他顶板钻孔水量较小。

另外，部分顶板钻孔成孔后有出砂现象（钻孔施工时冲积层注入大量冲洗液，使冲积层中的砂活性增大，顺钻孔孔壁流出）。

4 矿井目前存在的水文地质问题

根据对该矿水文地质条件、突水类型和特征、水量等因素的分析，赵固一矿在采掘活动中存在以下问题：

4.1 地下水动态观测网不完善

目前整个矿井能够正常观测的地面长观孔五个（奥灰观测孔两个：12203、观1；L8观测孔三个：12206、11604、11603）、井下长观孔6个（L8观1、L2观1、L8观3、 L8观2、O2观1、L8观6），其中L2观测孔只有一个，这样建立的含水层观测网是不能详尽的涵盖整个矿井的地下水活动状态的，难以从宏观上对采区地下水的补、径、排条件进行详细准确的分析。

4.2 开采水文地质意义重要

随着煤层开采盘区拓展，石炭系太原组灰岩含水层的开采水文地质意义愈加重要，希望领导在生产决策、技术部门在生产规划设计时，将该含水层的影响放在重要位置。

4.3 二1煤底板隔水层厚度较小，一般在20～30m，除去采动破坏带和太灰水的导升高度，有效隔水层很薄

12041工作面回采62m时工作面切眼出现四个出水点，总水量在300m3/h左右，水压1.5Mpa，持续一个月的观测无衰减迹象，水质化验结果分析，为灰岩水，突水原因分析：回采初期矿压显现剧烈，可能为矿压引起底板原生裂隙扩张延伸，导致下覆含水层水导升，也不排除底板加固钻孔受采动干扰套管断裂引起突水。

另外，该工作面为负坡度回采，故造成支架前汇水，给回采造成困难。所以应加强对太灰富水性探查，利用钻探、物探手段勘察，进行富水性分区，并对富水区进行超前探放。

4.4 应加强对奥灰水的重视程度

奥灰含水层在本区揭露最大厚度100.8m，一般8～12m，含水层顶板埋深437.26～834.61m，上距二1煤层118～142m，该含水层岩溶裂隙发育，L8群孔抽水试验奥陶系的12203孔水位出现小幅下降，反映了奥灰含水层和其它含水层之间的水力联系，因此加强对煤层底板隔水层及带压开采配套措施研究。

4.5 采区地质构造控制问题

赵固一矿井下揭露断层100余条，褶曲1条，这些构造均有可能成为潜在的导水通道，随着采掘工程的逐步推进，潜在导水通道存在进一步活化的可能，而这些断层和陷落柱极有可能成为矿井突水的重要通道，因此对其加强探测是矿井防治水的一项重要任务。

4.6 应配备系统的观测仪器

井下突水点的水量、水温观测及水化学测试等日常水文地质工作应进一步加强，配套的硬件设施不够完善。由于井下条件限制，涌水量的观测难于取得较为精确的数据，需要配备系统的观测仪器。

5 总结

总的来说，赵固一矿水文地质条件极为复杂，受顶、底板水害威胁十分严重，虽然采取了一系列的防范措施（顶板水采取施工顶板钻孔疏放，底板通过改造L8灰岩含水层及封堵L8灰岩层下伏含水层与上覆煤岩层的导水通道），但是煤岩层受回采扰动影响产生的裂隙极有可能导通含水层引起突水，尤其在断层带附近，这种影响更为明显，因此，工作面回采前一定要对断层带附近区域、裂隙发育密集区域加强富水性探测，制定合理的加固方案和防范措施，确保工程质量，防止回采时滞后出水。

参考文献：

[1]张良，赵明坤，赵月华，王心义.赵固井田水文地质条件浅析[J].矿业工程，2009（04）.

[2]门金龙.基于基岩的煤层瓦斯富集区识别方法及其应用[D].河南理工大学，2012（06）.

赵家寨矿井水文地质条件浅析 篇4

赵家寨煤矿位于郑州市南约40千米, 京广铁路线西侧的新郑市西部, 行政隶属新郑市的城关镇、辛店镇和新密市的大隗镇, 年产300万吨的大型现代化矿井;井田范围西起煤层底板-800米等高线, 东到贾梁断层及煤层露头 (一1煤层为区块边界) , 北从大隗断层, 南止欧阳寺断层及区块边界;本区属华北地层区、华北平原地层分区之嵩箕小区, 区内仅西部及其外围的许岗-三岔口一带有二叠系上统平顶山砂岩和三叠系下统金斗山砂岩出露, 绝大部分为新生界地层掩盖, 缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系和石炭系下统, 区内地层从老到新依次为寒武系上统、奥陶系中统、石炭系中上统、二叠系及第三、四系。

1 区域构造

1.1 断层

本区主体构造为一两翼地层产状平缓, 倾角3~15°, 轴向NWW~SEE的宽缓背斜构造。井田内共有断层18条, 除温泉、宁沟两条小逆断层外, 其它均为正断层。其中落差大于100米的5条, 落差100~50米的5条, 落差50~30米的7条, 落差小于30米的有1条。大隗断层、贾梁断层、欧阳寺断层构成本区自然边界。断层走向除大隗断层为近东西向外, 其余均为北西~南东向, 并以南升北降正断层为主, 全区构造复杂程度属中等。

1.2 褶曲

本区主要褶曲滹沱背斜。位于307、401、603、验1 (大2-1) 、1253、1120钻孔一线, 背斜轴走向120°, 延展长度约12千米, 西北倾伏端被大隗断层切割, 向东南至14勘探线仰起, 轴面近直立。北翼地层走向145°~160°, 倾向55°~70°, 倾角6°~15°, 南翼地层走向115°~140°, 倾向205°~230°, 倾角3°~12°。背斜轴被徐庄断层 (F11) 切断。该背斜已被8J3、9J1、10、10J2、11J2、12、12J2、13、13-1、13-3、14-2、14-3等12条地震线及多个钻孔严密控制。

2 区域水文地质特征

2.1 含水岩组划分及特征

基岩裂隙含水岩组:包括下元古界 (Pt1) 和上元古界震旦系中统马鞍山组 (Z2m) 各变质岩层。出露于本区西部风后岭背斜和荥巩背斜轴部地区, 平均总厚2487米, 面积约150平方千米。地下水主要以潜水形式埋藏于30~50米深的风化带中, 最深一般不超过100米。含弱裂隙潜水, 泉点流量多在0.34~0.994升/秒之间, 最大可达5.61升/秒。地下水化学类型以HCO3—Ca型为主, 次为HCO3—Ca.Mg型, 矿化0.2~0.3克/升。该组风化层以下岩体为区域隔水边界。

碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组:包括寒武系、奥陶系碳酸盐岩含、隔水层。出露于本区西部山区, 面积约230平方千米, 含岩溶裂隙承压水, 其富水性主要取决于岩溶裂隙发育程度。寒武系含水层主要出露于荥巩背斜南、北两翼和密县盆地, 出露总面积约190平方千米。其水化学类型为HCO3—Ca.Mg, 矿化度0.5克/升。奥陶系中统马家沟组 (O2m) 含水层出露于本区西部, 以密县盆地出露最好, 总面积约40平方千米, 东部平原区埋藏深度一般200~1000米。该层可溶性较强, 岩溶裂隙发育, 地表溶沟溶槽密布, 含水较丰富但不均匀。水化学类型以HCO3—Ca.Mg为主, 矿化度0.246~0.647克/升。

碎屑岩夹碳酸岩盐类岩溶裂隙含水岩组:该组主要是指本溪组、太原组铝土质泥岩、砂泥岩类与石灰岩互层。西部山区有零星小面积露头, 东部平原埋藏深度200~1000米以上。该套灰岩可溶性较强, 相对溶解度大于1, 岩溶裂隙发育。水化学类型以HCO3—Ca型为主, 次为HCO3—Ca.Mg型。该组底部、中部、上部均为砂泥岩隔水层。

碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组:主要指二叠系和三叠系 (P~T) 砂岩、砂泥岩互层, 出露于西部山区及山前岗地。含水层以大占砂岩, 砂锅窑砂岩, 田家沟砂岩, 平顶山砂岩以及金斗山砂岩等层位较稳定, 面积约50平方千米, 总厚大于313.51米。孔隙裂隙较发育, 均不同程度地含孔隙裂隙承压水, 各砂岩之间因存在砂质泥岩和泥岩隔水层而无明显的水力联系。水化学类型以HCO3—Na型为主, 次为HCO3—Ca.Mg型。

松散岩类孔隙含水岩组:系指第三、四层系砂、砾石含水层与粘土、砂质粘土互层。该组分布在山间洼地、山前岗地和东部平原区, 其富水性主要取决于砂及砂砾的厚度及颗粒级配情况。

2.2 岩溶裂隙富水规律

岩溶形态以溶蚀裂隙为主, 溶洞次之, 寒武系白云质灰岩中常发育密集的溶孔;岩溶以埋藏型和覆盖型为主, 裸露型次之, 前者主要分布于区域的中、东部, 后者主要分布于西部山区;不同时代的石灰岩中, 岩溶发育程度随深度增加而减弱。钻孔岩溶裂隙涌和漏水点, 随深度增加而逐渐减少。埋藏型岩溶发育标高, 东部平原区一般在-120.28~-589.31米, 西部山区一般在+261.59~-289.46米;褶曲轴部纵张裂隙发育, 是岩溶发育的良好场所。断裂为地下水运移提供了通道, 使得岩溶在断裂带发育, 岩溶发育深度往往比一般地区较深;碳酸盐岩新、古剥蚀面上岩溶发育。但由于奥陶系上覆铝土质泥岩或粘土充填, 一定程度上降低了其富水性。

2.3 地下水的补给、径流、排泄

大气降水是本区地下水的主要补给来源, 河流、水库等地表水对地下水的补给仅限于局部地段, 且补给量很小, 本次不予考虑。本区地势西高东低, 构造导致区域地下水主要由北西向南东径流, 断裂带多是主要径流带, 由西部补给区到东部赵家寨井田其间水力坡度约3‰左右。由于双洎河切割深度较浅, 第四系含水层暴露面积较小, 排泄流量不大。雨季随着河水水位上涨, 还会出现短时间的回补含水层现象。新密煤田水文地质单元南起风后岭背斜, 北到荥巩背斜, 西部边界距离五指岭自然分水岭约3~10千米, 东部边界为八千背斜轴部。以大隗断层为界, 又将该单元划分为断层以北的荥巩背斜南翼单斜及断裂构造水文地质区和断层以南的密县~新郑褶皱断裂水文地质区。赵家寨井田位于密县~新郑褶皱断裂水文地质区下游的灰徐沟~超化泉域东段, 处在径流排泄区部位, 补给区位于其西部山区。

3 区域含水层、隔水层

3.1 含水层

长山组 (∈3ch) 白云质灰岩岩溶承压水含水层。井田内共13孔揭露该层, 占总孔数7.5%。该含水层大体上沿滹沱背斜轴部地带, 埋藏深度400米左右, 向北东方向逐渐增加到1400米。揭露厚度一般10~30米。

马家沟组 (O2m) 灰岩岩溶裂隙承压水含水层。有82孔揭露 (穿) 该层, 占总孔数47.40%。厚度25.33~79.95米, 平均厚度54.70米。该层上段为厚层状灰岩, 下段泥质成分增高。

太原组下段 (C3t L1-4) 灰岩岩溶裂隙承压水含水层。井田内共有86个钻孔揭露 (穿) 该层, 占总孔数49.71%。该层由1~4层灰岩组成, 间夹薄层泥岩, 砂质泥岩及薄煤, 厚13.86~42.99米, 含水层埋深在贾梁断层以东450~1250m。其中灰岩厚度7.4~34.91米;平均18.79米, L1、L2常合为一层, 二者一般厚10~13米, 该套灰岩厚层呈块状, 隐晶质结构, 含黄铁矿结核与燧石结核。

太原组上段 (C3t L7-8) 灰岩岩溶裂隙承压水含水层。井田内有163孔揭露 (穿) 层, 占总孔数94.2%。该层主要由L7、L8两层厚层状、隐晶结构灰岩组成, 该含水层埋藏深度一般250~850米, 含水层厚度0~18米, 一般厚10米左右, 含黄铁矿结核和燧石结核。

山西组 (P1sh) 二1煤层之上砂岩孔隙裂隙承压水含水层。由大占砂岩和香炭砂岩组成, 该含水层埋深一般250~850米。大占砂岩厚度0.96~31.90米, 平均17.05米;香炭砂岩厚14.23米, 孔隙裂隙一般不发育, 且多被方解石脉充填。

第四系孔隙潜水含水层。中更新统 (Q2) 含水层主要分布在井田西部贾咀、辛店一带, 岩性上部为亚砂土夹亚粘土, 下部亚粘土夹砾石, 底部常见棱角状分选差的碎石层。上更新统 (Q3) 含水层主要分布井田东部双洎河两岸的平原区, 岩性上部以亚砂土为主, 含钙质胶结, 下部为亚粘土夹砾石层, 底部为河床粗砂砾层;全新统 (Q4) 含水层主要分布于双洎河沿岸及新郑市区以东平原区的浅表部, 岩性为粉砂土, 亚砂土, 粉细砂, 夹透镜状粘土层, 双洎河沿岩岸河流一级阶地的底部具河床相砂砾石层。

3.2 隔水层

一1煤层底板铝土质泥岩, 砂泥岩隔水层。位于奥陶系灰岩顶面至一1煤层底面之间, 厚度1.87~33.84米, 该层层位较稳定, 岩性致密, 隔水性良好, 但因该层在局部地段很薄, 如1202, 7012, 1009, 201等钻孔中厚度均不超过5米, 尤其在受断裂错动的情况下, 奥陶系灰岩高压岩溶水将对一1煤层的开采有直接影响。

太原组中段砂泥岩隔水层。该层系指L4灰岩顶面到L7灰岩底面之间的砂质泥岩为主, 夹细粒砂岩、薄煤层和不稳定的L5及L6灰岩, 厚16.83~68.33米, 该层层位较稳定, 隔水性较好, 为C3t L1-4灰岩与C3t L7-8灰岩之间的隔水层, 但在断裂切割处以及背斜轴部张裂带上, 将会形成上、下含水层间的水力联系。

二1煤层底板砂泥岩隔水层。系指L8灰岩顶面到二1煤层底板之间的砂、泥岩段, 据本区揭露该层厚度1.61~43.82米, 平均厚10.96米, 该层有一定的隔水作用。0954、1253等孔附近, 以及508~0752、0951~1051、1253~1351等之间, 隔水层厚度<5米, 以及断裂破碎之处, 将会造成底板突水。

石千峰组上段细粒砂岩、砂质泥岩隔水层。该层在井田西缘有零星出露, 大部分被第三、四系掩盖。全区揭穿该层的仅210孔, 厚度341.98米。岩性为砂质泥岩和细粒砂岩, 孔隙裂隙不发育, 对上覆下伏含水层起隔水作用。

上第三系 (N1l) 砂质粘土及粘土隔水层。由厚度为0~656.85米, 平均厚255.02米砂质粘土和粘土组成。由于厚度大, 层位较稳定, 所以是第四系含水层与下伏基岩含水层之间良好的隔水层。

4 结论

在做好水文地质勘查与监测工作基础上, 实施有效的综合防治水手段, 制定水灾应急预案, 实施有效的矿井水害防治。

加强各采掘工作面物探和钻探工作, 做到“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”。掌握矿井水水质特征, 查清矿井内各含水层和采空区的水质特征及季节性变化规律, 自建井以来共采集水样52个, 通过水质分析, 了解矿井水质特征及分布规律。

建立了水文观测系统, 自2007年以来对煤层底板进行了有效疏放, L7-8灰水位下降了210m、l1-4灰水位下降了152m、O2灰水位下降了142m, 目前L7-8灰对采掘面已无威胁, l1-4灰和、O2灰水位随着降落漏斗的逐渐增大, 水位降深逐渐减小, 尤其是进入2013年后, 9个月时间水位下降了不到4m, 可以判断伴随着降落漏斗增大, 疏补逐渐趋于平衡状态, 只有增大疏水量才能进一步达到疏水降压的效果。

摘要：本文介绍了赵家寨矿井区域构造、水文地质特征、含隔水层等方面情况, 揭示了矿井的充水水源, 阐述了矿井水害综合防治措施。

矿井水文地质 篇5

八连城煤矿2006年12月建成投产，设计生产能力90万吨/年，服务年限74年。一对立井开拓，单一水平上下山开采，生产水平标高-420米，开采19、19-2、20、23和26等5个主要可采煤层，现已生产3年6个月。根据《煤矿防止水规定》第十三条“矿井水文地质类型应当每3年进行重新确定。当发生重大突水事故后，矿井应当在1年内重新确定本单位的水文地质类型”的规定，为确保矿井安全生产，有针对性地做好矿井防治水工作，编制本矿矿井水文地质类型划分报告。

一、矿井所在位置、范围及四邻关系，自然地理等情况

（一）位置

八连城煤矿位于吉林省珲春市境内，行政区划隶属珲春市三家子满族乡。地理坐标东经130°13′07″至130°20′37″，北纬42°46′15″至42°53′45″。

（二）范围及四邻关系

西以图们江为界、南至珲春河防洪堤，东与城西煤矿井田为邻，北部及东北部与英安煤矿井田相接。井田南北平均长8.0公里，东西平均宽4.5公里，面积36平方公里。

（三）交通

距珲春市区5公里。通过本井田的公路有珲春—西崴子乡村公路、珲春—沙陀子中朝口岸公路和正在建设中的长春—珲春高速公路；铁路有珲春煤业集团公司铁路专线与国铁相接，距图们火车站64公里；距珲春96公里的延吉机场位于延吉西南；长春—珲春客运专线铁路项目正在建设；珲春至俄罗斯边境14公里，通过珲春中俄铁路口岸可以直达俄罗斯哈桑区波谢特港和扎鲁比诺港，距波谢特港45公里，扎鲁比诺港72公里；通过珲春中朝圈河公路口岸可以直达朝鲜先锋港、罗津港和清津港。距朝先锋港86公里，罗津港93公里，清津港171公里，这些港口都是深水不冻港口，为借港出海提供了天然条件。

（四）地形地貌

八连城井田位于珲春煤田河北区西部，全井田处于图们江和珲春河冲积平原地带，标高一般在20—35米。工业广场主要建筑物有主井、副井、办公楼、联合建筑、机电厂、变电所和在建主井，其地面标高主井为31.50米、副井为31.50米、办公楼为30.62—31.00米、联合建筑为31.06—32.97米、机电厂为31.72—32.02米、变电所为30.32米、在建主井为31.5米。流经井田西部的图们江宽50—100米，河床切割较深为5—10米；流经井田南部的珲春河为一老年期河流，河床切割不深，一般在0.5—2.0米左右。珲春河由东北向西南注入图们江，其河床为第四纪沉积。

（五）气象、水文

1、气象

矿井、井田所属气候区为中温带季风气候区，海洋性特征较明显，温和潮湿，与同纬度内陆地区相比冬暖夏凉，雨量充沛，多阴寡照，易发生洪涝灾害和低温冷害。多年平均气温5.6度，极端最高气温为36.3度（1967、7、20），极端最低气温为-32.5度（1972、2、6）。最高气温多出现在8月份，平均21.2度；最低气温多出现在1月份，平均-11.7度。多年平均日照2322小时，多年平均活动积温为2584.4度。无霜期126—156天，初霜9月20日至10月5日，终霜5月1日至5月17日。11月初封冻，一般于翌年4月初解冻，最大冻深1.5m左右。多年平均降水量为606.8毫米，平均降雪为30毫米，6至9月多年平均降水总量为434.7毫米，占全年降水量的71%。降水集中，时空分布不均，降水量最多为842.9毫米（1959年），降水量最少为365毫米（1977年），多雨年是少雨年2.3倍。夏季多东南风，秋冬多西北风，风力一般5-6级，7级以上大风每年出现5-10次左右。

2、水文

流经本井田西部和南部的河流有图们江和珲春河

珲春河。发源于汪清县复兴镇杜荒子屯西南，海拔1356.7米。流向东南，到春化镇转向南西。流域面积为3581平方公里。一般流量为8—20立方米/秒，20年一遇洪水流量为4300立方米/秒。该河流在本井田南部由东向西注入图们江。

图们江。图们江发源于长白山脉主峰东麓，全长525公里，珲春市境内流长163.7公里，流域面积5141.95平方公里，由本井田西部流过后注入日本海。最大洪水流量2290立方米／秒，年均流量65.3立方米／秒，4月左右为春汛，7～8月为夏汛。封冻期(12月上中旬～翌年3月底)100～120天。水深一般1.3～4米。

多年来，图们江工程指挥部和珲春河工程指挥部对图们江和珲春河修建了堤防，可使防洪标准由以前的不足20年一遇提高到50年一遇。特别是2005年9月开工建设的以防洪、供水为主，结合灌溉兼顾发电的综合大型老龙口水利枢纽工程。可使防洪标准由以前的不足20年一遇提高到50年一遇。

井田地面有水田灌溉排渠，受季节控制。

（六）地震

本井田是珲春煤田的一部分，地处环太平洋地震带，东隔日本海的日本群岛是地震多发地区。据地震史料记载，1902年7月3日在珲春邻县汪清县附近发生过6.6级地震；延边朝鲜族自治州地震局提供：1998年10月8日和2001年9月10日相续发生地震，震级达7级，地面有强烈震感；2006年2月亦发生地震，震级约6级，因震源较深，地面无震感。井田所在地珲春设防抗震烈度为VI度，动峰值加速度为0.05个。

（七）矿井排水设施能力现状

井下排水设施：甲、乙水仓容积 1457立方米；水泵有3台，型号为 MD280-65＊8，每台排水能力为 280 立方米/小时。2台工作，1台备用；排水管路直径200 毫米，有 2 趟；井下最大排水能力为 840立方米/小时。

经对3.6年生产期间矿井充水性观测、收集、整理与分析，矿井充水主要为井筒淋水、含煤地层中承压含水层水和施工用水。经统计矿井涌水量最大为 80.1立方米/小时，正常涌水量为56.5～65.0立方米/小时（正常涌水量小于1000立方米/小时）。甲、乙水仓有效容量为1457 立方米，能够容纳8小时的正常涌水量；2台工作水泵的能力为560立方米/小时，能够在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。-420水泵房在井底车场，有2个安全出口，用平巷通到井底车场。在通到井底车场的出口通路内，设有易于关闭的防水防火密闭门。水泵房底板-419.3 米，甲水仓底板标高-424.3米，乙水仓标高-424.1米。以上排水设施能力现状符合《煤矿防治水规定》，具有抗灾能力和满足疏水降压的要求。

二、以往地质和水文地质工作评述

（一）地质和水文地质

1960年203地质队在原井田内进行了普查勘探，施工10个钻孔，完成工程量4600米。冲积层调查施工24个钻孔，完成工程量305.13米。1960年8月提出了八连城普查报告，共获得储量14855.7万吨（现井田内6个钻孔，工程量3139.31米）。经审查八连城普查报告评为基本合格。

1963年至1964年由新组建的203地质队在珲春煤田河北区再行详查勘探，在本井田共施工13个钻孔，完成工程量6630.73米。

1974年至1975年蛟河煤矿在珲春河北区勘探，在本井田施工30个钻孔，完成工程量15213.48米。

1975年至1976年吉林省煤田地质勘探公司112地质队在本井田施工36个钻孔，完成工程量19995.96米。冲积层调查19个钻孔，完成工程量234.15米。

1977年5月本井田转为精查勘探，吉林省煤田地质勘探公司112队再施工73个钻孔，完成工程量41037.89米，并于1978年8月提出精查地质报告。

报告主要内容 报告采用吉林省煤田地质勘探公司112队施工钻孔73个，历年施工钻孔85个，共158个钻孔，钻探工程量86017.37米，对主要含水层第四纪冲积洪积含水层含水量进行了调查和抽水。冲积层抽水群孔5号，抽水1段，冲积层调查19个孔，234.05米；利用203队60年施工的基岩抽水孔232号水文孔，抽水3段，303.39米。冲积层抽水孔群孔3，抽水1段，冲积层调查孔24个孔，305.13米；利用电测井曲线解释弱含水层厚度39个孔。

通过新旧资料的分析研究，在祥查勘探的基础上，寻找到了K1、K2标志层（凝灰岩），解决了主要可采煤层的对比问题；进一步掌握了井田内可采煤层的厚度、煤质及其变化规律，确定本井田的煤质牌号；对井田内的断层用工程量予以控制；计算了可采煤层储量；查明了本井田内含水层、隔水层及岩性特征，主要含水层间的水力联系，提出了初采区矿井预计涌水量。

报告结论

本井田历年来共施工158钻孔个，钻探工程量86017.37米。通过新旧资料的分析研究，基本解决了井田内的地质问题。

1、煤层对比：区内发育第三纪始新世至渐新世含煤沉积，平均厚度532.06米，含煤80余层，可采与局部可采16层，属簿至中厚煤层，可采煤层可采平均厚度12.19米，可采含煤系数2.32%。经过大量而细致的岩煤层综合对比工作认为：13、19、191、20、21、23、23下煤层对比基本可靠；192、22、26、26下煤层对比比较可靠；28、30、30下、31、32号煤层对比可靠性差。

2、煤质：通过采样送验和资料研究，除13号煤层属高灰、低硫、硬质褐煤外，其他各层均为长焰煤；可供发电和民用，精煤可供火车机车用煤。

3、构造：查明本区：褶曲以NE向向SW倾伏的宽缓背斜为主；伴有NWW和NNE两组不同断距之断层，断层较多，规律明显，地层平缓（倾角小于15）；乃属中等构造。

4、水文地质：该区水文地质条件比较简单，主要含水层为第四纪冲积洪积含水层（7—17.27米），单位涌水量4.23公升/秒.米，渗透系数65.917米/日；其次为风化裂隙含水带（55.00—57.00米左右），最大单位涌水量0.187公升/秒.米，渗透系数0.378米/日；此外，还有煤系层间承压含水层（77.14米），但富水性很小；煤系地层可以看作是相对隔水层。

5、储量：通过储量计算，全区共获得储量（万吨）：

可利用储量；21077.051 表 内：A＋B＋C1＋C2:17222.561 A＋B＋C1: 13602.736

0 A＋B: 3006.026 A＋B级储量占工业储量：22.09% 本井田精查自1977年5月初至1978年7月19日，历时14个月19天的时间，对勘探设计中所提出的各项任务业已完成，并在1978年8月底正式提出精查地质报告，基本能够满足矿井设计的需要。但仍存在以下问题：

1、本区钻探施工存在一定薄弱环节，其表现为：打丢、打薄煤层较多，在531个可采见煤点中，打丢20层、打薄77层，占总层次的18%（按0.80米以上统计）；封孔质量也有不足之处，1977年10月底以前所封钻孔经检查，虽然水泥柱胶结坚硬，但因封孔材料不足，100米之上可能未封住；1977年11月开始有所好转。经抽查上部30米—40米未封住；瓦斯样虽然采了6个，但大多数采取器漏气，采样方法不当而没有化验价值，仅有839号孔一个瓦斯样可供参考利用，致使缺乏评价井田瓦斯含量的准确数据。

2、区内因煤层变化较大，断层发育直接影响了高级储量的圈定；加之施工后期在井田西南部新加的841、842、843号孔扩大了算量面积；另外，煤层采取率低、煤层丙级点较多，在739个参予表内量计算点中有202个丙级点，这对高级量的圈定也有所影响；致使高级量的比例较少，仅占工业储量的22.09%。

3、从设计到报告编制的整个过程中，由于客观和主观上的原因，地质、设计、生产三结合作的不够，使我们对设计和生产部门的意图吃的不透；对水平划分、井筒位置、先期采区了解不够，这对勘探中有的放矢、重点突出的解决问题肯定是不足之处。

4、本区煤层多而薄、标志层少、对比难度大，因此，在岩煤层对比方面个别分煤层对比可能有串层现象。

5、本区全掩盖地区，在断层组合方面难免有不合理的地方。

1989年至1990年珲春矿区建设指挥部勘探队补充勘探施工10个钻孔（包括主井、副井检查孔）。

1992年3月至1992年6月由东煤公司地质局哈尔滨科学技术研究所结合《八连城煤矿首采区开发地震勘探报告》编制完成了《八连城煤矿综合地质报告》（矿井建设、生产采用此报告）。

报告主要内容

重新研究煤层对比、煤层赋存及变化规律；综合研究分析地质构造特征；在煤层对比、构造特征新认识的基础上，对资源予以重新评价和储量计算。

报告结论 本报告是在原精查报告和首采区开发地震报告的基础上编制的。充分综合利用了地质、地震成果，经过深入研究煤层对比、综合分析构造特征。对煤层赋存、变化规律、煤质特征及构造形迹和特征都有了完整较正确认识，反映了井田地质构造的客观实际，重新对煤资源进行了评价及储量计算。报告的内容、质量、及精度都达到了合同和珲春矿区建设指挥部具体要求，可作为修改矿井设计的依据。

1、提高了煤层对比的可靠程度：以测井曲线物性组合特征、岩性标志、地震标准波及构造多种综合对比方法，对本区煤层作了充分研究分析对比。12—28下号煤层对比可靠，12号煤层以上和28下号煤层以下的煤层基本可靠。

2、客观评价了煤质特征：根据规范（1986）和中国煤炭分类国家标准（GB5751—86）和煤质化验成果，本区煤层均为长焰煤，可供发电和民用煤，精煤可作为火车机车用煤。

3、正确反映了井田地质构造特征：区内断裂发育，在近东西向复式背斜之上，发育了一系列平行背斜轴向的主干断裂，构成了3—4个地垒地堑相间及阶状断块和构造形迹特征。全区共有大、小断层53条，其中落差大于100米的有6条，大于50米小于100米的有13条。精查区（7—17线）地震范围内的煤层产状和大于15米的断层已查明；而南部和北部区的煤层产状和大于30米落差的断层已基本查明。普查区（1—7线）的煤层产状和断层为初步查明。

4、重新评价了煤资源和储量计算：除对原精查报告16个煤层进行了评价及计算储量外，又新增加了9个局部可采煤层的评价及计算。

精查区共获A＋B＋C级18268.2万吨 其中：表内A＋B＋C级15049.7万吨 保安煤柱 C级：619.2万吨 表 外 A＋B＋C级3218.5万吨 普查区共获 B＋C＋D级7647.5万吨 其 中： B级 ：67.4万吨 C级：3316.4万吨 D级：4263.7万吨

5、存在的问题：

(1)由于原精查报告F3断层已不存在，所以东界的北段井界只能以原F3断层作为垂直的人为边界。（2）本区含煤地层的特点是：煤层多，且变化大，岩相、岩性标志及物性特征反映不甚明显，加之构造复杂等因素，尽管我们在煤层对比上划了很大力气，煤层对比大部分可靠和基本可靠，但个别煤层点也难免存在串层问题。

（3）由于12号以上28下号煤层以下的煤层发育不稳定，且变化大，对比可靠程度差些，致使对断层的认识和判别不是十分准确，很有可能漏掉个别断点、断层。

（4）本报告编制工作量较大、时间仓促，尽管我们做出了最大努力，但图件、附表校对工作难免有误。

2006年5月吉林省煤田地质112勘探公司对本井田西部采区（1—7线）补充勘探，施工2个钻孔，钻探工程量1554.40米。

2008年2月至2008年10月，吉林省煤田地质112勘探公司对本井田西部采区（1—7线）补充勘探，施工32个钻孔，钻探工程量22294.05米，并在2008年10月末编制完毕了《八连城煤矿西部采区补充勘探报告》。

报告主要内容

在南北平均长3.113公里，东西平均宽3公里，面积9.34平方公里范围内，施工32个孔，投入钻探工程量22294.05米；施工水文孔1个652.20米，抽水1段，单6号孔孔深15.85米，抽水3次。区外232号孔，孔深478米，抽水3次；采水样2件、岩样18组、煤心煤样258个、夹矸样72个、瓦斯样13个、煤岩煤样12个，煤对CO2化学反应样7个；利用老孔12个孔8348.62米。

根据以上工程和参考《八连城煤矿综合地质报告》重新研究煤层对比、煤层赋存及变化规律；综合研究分析地质构造特征；在煤层对比、构造特征新认识的基础上，对资源予以重新评价和储量计算，确定了水文地质类型,预算了矿井涌水量，确定了地质类型。

报告结论

1、查明本区构造形态：走向近东西，向南西倾斜略有起伏的单斜构造，查出一组北东向的张扭性正断层，落差大于30米的6条，小于30米的2条。

2、查明了区内煤层赋存状况及分布规律。

3、查明了本区地层层序和岩、煤层对比标志层。

4、查明了区内7个估量煤层的分布范围和资源/储量，总的煤炭资源/储量5331.6万吨；其中：探明的（可研）经济基础储量111b为1660.8万吨；控制的经济基础储量122b为1606.1万吨；推断的内蕴经济资源量333级2064.7万吨。

5、查明本区煤质牌号为长焰煤，了解了煤质特征、煤的工艺性能及其工业用途。

6、基本查明水文地质及工程地质类型，属被第四系强含水层覆盖下的新生界第三系孔隙裂隙含水层矿床。水文地质条件简单，工程地质条件复杂。本区矿床开采地质条件定为：以工程地质问题和环境地质问题为主的复合复杂类型Ⅲ类四型。

7、查明了区内主要含、隔水层的分布及变化规律。

8、预算出本区在自然状态下正常涌水量是255.27M3/h。存在问题

1、煤层对比，是一项长期的工作，从普查一直到矿山闭坑，每个阶段都要做这项工作。对于那些煤层层数少或特厚煤层地区，这项工作就比较简单了。补充勘探区，标志层少、煤层多，分叉、合并、变薄、尖灭现象时有出现，给煤层对比带来困难。我们虽然花了很长时间，集中技术力量，采用了多种方法，尽最大大努力做这项工作，但个别钻孔对比串层现象在所难免。

2、补充勘探区是一个煤层隐伏地区，用钻孔控制了落差大于30米的断层，对于落差小的断层用钻探手段就难于控制了，今后生产过程中将会遇到这些问题。建议用三维地震解决这一难题。

3、我们钻孔中取得的瓦斯样，经检测，得出的瓦斯含量远远低于煤炭科学研究总院抚顺分院的实测结果，8.18m/t。我们分析原因是：从煤层揭露到地表装罐，时间太长，煤层瓦斯损失太多。在此，瓦斯含量应以抚顺分院测得的含量为准。以抚顺分院测算，当年产90万吨时，采区瓦斯相对涌出量24.97 m3/t；全矿瓦斯绝对涌出量为54.8 m3/min,应定为高级瓦斯矿井。

（二）地震勘探及其他物探 1、1990年11月至1991年9月东煤地质局第三物测队在井田首采区进行了开发地震勘探，并提出了《八连城煤矿首采区开发地震勘探报告》（目前矿上还没有此报告）。2、2007年4月 17日至2007年5月3日由黑龙江省煤田地质物测队在井田东部进行了三维地震勘探。勘探范围为：北起F22号断层、南到410和648号钻孔连线；东以17勘探线为界、西以工业广场为界，控制面积2.2平方公里。完成三维地震测线16束，参加时间剖面品质抽查评级的三维剖面总长84.775公里。共完成试验点2个，试验物理点19个，生产物理点1483个，总计物理点1502个。2007年11月提交了《八连城煤矿东部三维地震勘探报告》。

主要地质成果如下：

3（1）1全区共组合断层38条。按控制程度划分，控制程度可靠断层27条，较可靠断层2条，控制程度较差断层1条；按落差划分，落差大于等于3米小于5米的断层4条，落差大于等于5米小于10米的断层3条，落差大于等于10米小于30米的断层15条，落差大于等于30米的断层8条。断层均为正断层。断层的走向以近EW、NEE向为主，NW向次之。（2）查明了区内主要可采煤层（20、23、26、30号煤层）的底板起伏形态和深度。

（3）查明测区内波幅大于10米的褶皱并解释了其形态。3、2008年11月1日至2008年12月8日由吉林省煤田地质物探公司在井田（七线以西）深部区进行了三维地震勘探。勘探范围为：西至图们江，东以七勘探线为界，南至珲春河防洪堤，北以 八连城煤矿，控制面积9.1平方公里。与板石一矿深部区合并完成三维地震测线束32束，参时间剖面品质抽查评级的三维剖面总长（与板石一矿深部区合并）259.7公里（原报告没有把八连城井田单分），完成生产物理点5302个。2009年5月提交了《吉林省珲春矿业集团八连城（七线以西）深部区三维地震勘探报告》（此报告没有批复）。

主要地质成果如下：

（1）全区共组合断层109条。按控制程度划分，控制程度可靠断层98条，较可靠断层9条，控制程度较差断层2条；按落差划分，落差小于等于5米的断层39条，落差5～20米之间的断层40条，落差大于20米的断层30条，组合可疑断层22条。断层均为正断层。

（2）查明了区内主要可采煤层（19、20号煤层）的底板起伏形态和深度。对区内其他在地震时间剖面上有反映主要可采煤层（18、23、26号煤层）进行了解释。

（3）控制了区内大于10米的褶皱。

（三）矿井建设、开拓、采掘、延伸、改扩建时期的水文地质补充勘探、试验、研究资料或专门报告评述

说明：八连城煤矿在矿井建设、开拓、采掘、延伸、改扩建时期没有做水文地质补充勘探、试验等工作，在此不予评述。

三、地质概况

（一）地层

本井田含煤地层为下第三系珲春组（E2-3H）,基底为上侏统屯田营组（J3t）,上覆第四系（Q）。

自下而上分述

1、上侏统屯田营组（J3t）屯田营组（J3t）为一套火山碎屑岩系，构成了含煤地层的基底。井田内95%以上钻孔均见到这套地层。主要由火山碎屑岩、灰绿色、暗紫色凝灰岩、安山岩、安山集块岩、凝灰集块岩等构成。

2、下第三系珲春组（E2-3H）

珲春组（E2-3H）为井田含煤地层，根据岩相、岩性及含煤特征划分为上、中、下三段。上段：19号煤层以上，以灰～浅灰色粉砂岩、砂质泥岩为主，细砂岩次之，夹有4～5层细腻质純的褐色泥岩和凝灰岩（K1）标志层。本段含有9、12、13、15、18、18-2等6个局部可采煤层和20余个薄煤层。

13、17号煤层之上含有动物化石。本段厚度380—800米，一般厚度450—650米。

中段：19号煤层至28下 号煤层为中段，是主要含煤段。以灰、浅灰色粉砂岩、细砂岩为主，中粗砂岩、泥岩次之，夹有薄层钙质中粗砂岩和凝灰岩（K2）标志层。水平波状、镐状及混浊层理发育。含19、19-

1、19-2、20、23、26号等6层主要可采煤层和21、23-

1、23-

2、26下、28、28下号等6个局部可采煤层。含有丰富植物化石，20、21、28号煤层之下含动物化石。本段厚度0—130米，一般70—90米。

下段：28下号煤层至基底，以深灰色粉砂岩、中粗砂岩为主，泥岩次之，局部见有砾岩，含煤层多，但厚度及媒质变化大。含有30上、30、30下、32、32下、33、34号等7个局部可采煤层。本段特点是由上至下颜色逐渐加深，凝灰物质成分逐渐增多。本段厚度0—280米，一般厚度50—100米左右。与屯田营组呈不整合接触。

含煤地层中的可采与局部可采煤层储量（能利用储量）见附表1。

3、第四系（Q）

全井田被第四系覆盖，上部为腐殖土、砂质粘土、亚粘土。中部为砂砾及中、细沙。底部为砾石及含砾沙质粘土。厚度7—28米。

（二）构造

本井田构造比较复杂，与东邻的城西立井井田的构特征基本一致。可以看作是城西立井井田主体构造向西的延续，以断裂为主，褶皱宽缓起伏，略向西平缓起伏，地层走向总体为近EW～NEE,倾角小于15°。

1、褶皱

本井田为一轴向近东西、向西倾伏的宽缓背斜。背斜轴位于在F13～F21断层之间。背斜两翼平缓，并有次一级波状起伏，组成一个宽缓复式背斜。

2、断裂 本井田断裂构造发育，以近东西向走向断层为主，伴有北东、北西向两组断层，均为正断层。近东西向走向断层（主干断层）发育在复式背斜之上，由一系列倾向相反近似平行背斜轴的断层，如F7、F52、F13、F58、F55、F21等断层，构成与背斜轴向近平行的地堑和地垒及伴有阶状断层，为本井田只要构造形迹和特征。

（详见：八连城煤矿19号煤层底板等高线图、主要断层一览表2）

3、岩浆岩

本井田岩浆岩是以岩墙和岩床的形态存在，岩性为辉绿岩。

（1）岩墙。岩墙位于井田西部邻近0515和0503号钻孔，延伸长约1100米，宽度100—170米，走向北北西，倾向北东东，倾角58°—90°，该岩墙穿过所有目的煤层，没有到地面。虽然穿过风化裂隙含水层，但不导水。

（2）岩床。岩床位于岩墙的东部区域，FD159和FD162号断层以北，0515、0503、784、504、、0713、74—22号钻孔均有揭示，厚度分别为 26.85米、5.6米、16.65米、15.30米、5.95米、2.90米。分布约1平方公里。岩床倾向西南，倾角15°—30°。该岩床由岩墙与下含煤段的上部侵入，向远处（东北方向）变薄、变浅，岩床侵蚀部分目的煤层和附近煤层因受到强烈烘烤变质程度显著增加。

[祥见：吉林省珲春矿业集团八连城（七线以西）深部区19号煤层底板构造图]

四、井田水文地质条件及含水层和隔水层分布规律和特征

（一）井田水文地质条件

本井田虽然有西部图们江，东部有珲春河，北部有英安河，煤系地层之上全部覆盖有富水性强的的第四纪冲积层，由于可采煤层埋藏较深，开采煤层不受主要含水层水危害，精查地质报告确定本井田水文地质条件为简单型。

（二）含水层

本井田按岩性、地下水类型、裂隙发育程度和埋藏条件，含水层可以划分为第四纪冲积洪积含水层、风化裂隙带含水层和煤系层间承压含水层及隔水层。第四纪冲积洪积含水层、风化裂隙含水层是本井田的主要含水层，与河流的关系是地下水补给河流。

1、第四纪冲积洪积含水层

该含水层是本井田全区发育的主要含水层，中部厚度17米左右，靠近图们江及珲春河变薄10左右，有的只7米。岩性以砂砾为主，局部夹有薄层细沙，向北部逐渐变细，且泥质增多。砾石成分主要为花岗岩、安山岩和少量的变质岩砾，磨圆度较好，分选不佳，砾径2～4厘米。向深部砂砾石内，粘土逐渐增多，局部则有薄层粘土含砾。所含砾石为次棱角状，因此该层的富水性也有随深度变小的趋势。中部群3号孔的单位涌水量1.90公升/秒米，渗透系数53.30米/日；南部群5号孔的单位涌水量平均4.23公升/秒米，渗透系数平均65.917米/日，补给来源主要是城西及英安的冲积层水。其上虽广布水田，但有1～3米厚的粘土层不利于大气降水及水田水的渗透，只局部没有粘土层的旱田地，接受降雨的补给。水位平均标高24米。水质为重碳酸钙镁水，总矿化度小于0.05克/升。

2、风化裂隙带含水层

第四纪含水层之下是风化裂隙含水带，风化裂隙戴深度为60米。富水性由于本井田为疏松半胶结的岩层，而岩性多为泥岩、粉砂质泥砚、粉砂岩及泥质胶结的细砂岩、中砂岩、粗砂岩，所以本井田风化裂隙含水带富水性很小。由于风化裂隙随着深度的增加逐渐变小，其富水性也随着深度的增加而变小。根据232号孔的抽水资料，单位涌水量仅0.187公升/秒米，渗透系数0.378米/日，补给来源为第四纪冲积洪积层水补给。水质为重碳酸钙镁水，总矿化度小于0.5克/升。

3、煤系层间承压含水层

风化裂隙含水带以下整个煤系地层中，岩性多为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩，其中夹有透镜状分布的细砂岩、中砂岩、粗砂岩，属弱含水层。厚度0～10米，成份以长石石英为主，有少量的安山岩及变质岩碎屑。分选性不好。而19号煤层以下的砂岩中大部为凝灰质胶结，不含水。弱含水层大部在19号煤层之上。根据39个孔的统计资料，19号煤层至风化裂隙带底板，弱含水层厚度平均65.46米。19号煤层至基底弱含水层厚度平均11.68米，富水性很小，各含水层之间及风化裂隙含水带之间的水力联系不好。根据232号孔的抽水资料，单位涌水量0.0069～0.0127公升/秒米。渗透系数0.021～0.046米/日，水位标高22.47米。水质为重碳酸钠水，总矿化度小于0.5克/升。

（三）隔水层

本井田风化裂隙带以下，主要为泥岩、粉砂质泥岩及粉砂岩等良好隔水层，其中没有主要含水层，只有透镜状分布的富水性极弱的层间承压含水层。渗透系数很小，与风化裂隙带渗透系数相比，相差16倍，与冲积层的渗透系数相比，相差2000多倍。所以风化裂隙含水带以下全可定为相对隔水层。19号煤层以上到风化裂隙含水带底板，相对隔水层厚度大部分为240～400米，局部为200～220米。本井田大面积开采，冒落和裂隙高度也不至于破坏该层的隔水作用。靠近图们江和珲春河此层厚度增大。

（四）断层 本井田为老第三纪含煤地层，属于疏松半胶结的岩层，而且泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩较多。虽然有细砂岩、中砂岩及粗砂岩，但煤层发育部分的粗砂岩多为凝灰质胶结不含水，上部虽然有第四纪冲积洪积及风化裂隙含水带主要含水层，但距可采煤层较深。断层又都是张扭性，勘探中所见断层点多为泥岩，其中挤压所造成的滑面明显。通过井巷实见断层虽有破碎带，但都为泥质岩、粉砂质泥岩，不导水。

五、矿井充水因素分析，井田及周边老控区分布状况

（一）矿井充水因素分析

按矿井的充水水源和充水方式可划分为：顶板透水、底板涌水、井筒涌水和施工充水四种类型。

1、顶板透水。有的煤层老顶局部为透镜状分布的细砂岩、中砂岩、粗砂岩，既煤系层间承压含水层，由采动影响下形成的冒落裂隙移动带“三带高度”沟通含水层引发透水，含水层水直接补给矿井。

2、巷道涌水。开拓、掘进巷道有的局部直接顶底板为煤系层间承压含水层，巷道揭露含水层水直接补给矿井。

3、井筒涌水。由于井筒壁后封闭不好沟通风化裂隙带含水层水和第四纪冲积洪积含水层水，流入井下。

4、施工充水。在井巷施工和工作面回采过程中，机械用水和降尘用水通过管线把地面水倒入井下。

（二）充水通道

1、井筒导水。由于井筒壁后封闭不好沟通风化裂隙含水带水和第四纪冲积洪积含水层水，成为矿井充水重要通道。

2、有可能导水钻孔

历史上封闭不良和的废弃钻孔往往成为含水层的导水通道，这样的例子很多。本井田精查阶段施工的73个钻孔和祥查阶段的36个钻孔，均采用国产500号水泥和细沙成1：1之比例配制砂浆予以封闭。其中有796、810、514、631号孔封孔之材料数量不明；777号孔封孔所采用水泥有变质现象；764、815、504号孔封孔之水泥数量不足；510号孔在封孔时因天气寒冷，钻杆冬塞，二次下钻具封孔，封孔质量较差。在精查阶段对祥查时所施工的钻孔封孔质量进行了抽查。抽查了569、609和560号孔。569号孔钻具下入孔深71.07米开始扫孔见水泥柱，透至至90米上来水泥柱6米，水泥柱凝固较好且坚硬；609号孔从71.07米至82.67米上来水泥柱，凝固硬度大于围岩硬度；560号孔在71米见到水泥柱水泥柱亦很坚硬。抽查钻孔的封孔质量对于本井田1977年10月26日以前所施工钻孔的封闭质量具有代表性，百米以上可能未封住，有可能导水。

从掘进工作面和工作面回采实见钻孔封孔质量良好，不导水。特别是11915工作面在回采中实见777号孔，不导水。

3、巷道导水。采掘工程揭露煤系地层中透镜状分布的富水性极弱的层间承压含水层水。

4、施工管线导水。在井巷施工和工作面回采过程中，机械用水和降尘用水通过管线把地面水导入井下。

5、探访水钻孔导水。井下探放水钻孔导采空区积水。

（三）井田及周边老空区分布状况

本井田北部及东北部为英安矿井，东部为城西矿井（停产），相隔至远。井田内没有老空区、小煤窑采空区废弃的老空积水，仅个别采空区有积水，井巷工程已控制。

六、矿井涌水量的构成分析，主要突水点的位置、突水量及处理情况

1、矿井涌水量的构成分析

①风化裂隙含水带水和第四纪冲积洪积含水层水 %以上； ②煤系层间承压含水层水（顶板透水、巷道涌水）%； ③工程用水排泄水 %；

2、矿井涌水量

据统计矿井涌水量：最大涌水量为80.1立方米/小时，正常涌水量为56.5～65.0立方米/小时

3、主要突水点的位置、突水量及处理情况 无

七、对矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易程度的评价

（一）对矿井开采受水害影响程度的评价

1、风化裂隙带含水层和第四纪冲积洪积含水层水。由于本井田的煤层埋藏较深，煤层开采后形成的顶板冒落带和导水裂隙带不能导通风化裂隙带含水层和第四纪冲积洪积含水层，因此不受风化裂隙带含水层和第四纪冲积洪积含水层主要含水层水的威胁。

2、煤系层间承压含水层水。井巷工程和工作面回采随然可以导通部分煤系层间承压含水层，其含水量极小，从生产实践中看不对煤层开采构成威胁。

3、采空区积水。采空区积水虽然动储量不大，但其巨大的静储量和突水时的瞬时水量，透水时往往是灾难性的。但采掘工程已控制。

4、断层。断层是薄弱的地质体，它往往成为地下水进入矿井的通道，但本矿断层由钻探和物探已控制，钻探、采掘工程实见断层具有不导水性。

5、煤系层间承压含水层。富水性很小，各含水层之间及风化裂隙含水带之间不具水力联系。

6、钻孔封闭。本井田1977年10月26日以前所施工钻孔百米以上可能未封住。这个深度也基本上是第四纪冲积洪积层和风化裂隙带的厚度，不对煤层开采工程构成威胁。

7、矿井涌水量。正常涌水量和最大用水量（Q1、Q2）均小于180m3·h-

18、突水量。无。

（二）防治水工作难易程度的评价

八连城煤矿防治水的重点工作有两项，一是采空区积水，二是井筒壁后封闭切断导水通道。

采空区积水。采掘工程已控制，待掘送采空区下伏煤层回采工作面时，用钻探工程予以疏放。工程简单、容易、经济。

井筒壁后封闭切断导水通道。从技术和经济都是可行的，这涉及到停产施工，所以这项工作是比较难的。即使不封闭采掘工程也不会受水害影响。

八、矿井水文地质类型的划分及对防治水工作的建议

根据以上所述，本矿井受采掘破坏或影响的空隙、裂隙不会同风化裂隙带含水层和第四纪冲积洪积含水层建立水力联系，也只能沟通部分煤系层间承压含水层，补给条件差，补给来源极少。矿井正常涌水量和最大用水量（Q1、Q2）均小于180m·h，没有突水和老空积水，采掘工程不受水害影响，防治水工作相对简单。与《煤矿防治谁规定》（国家安全生产监督管理总局2009年9月21日第28号令）表2-1矿井水文地质类型所列内容相比较，确定八连城煤矿矿井水文地质类型为简单型。

八连城煤矿根据现有煤炭储量再建设一对立井，把生产能力由90万吨/年提升到300万吨 /年。为了矿井安全生产和减耗增效，有针对性地做好矿井防治水工作，在新井筒建设中建议对井筒100米深之内的壁后全面封闭，切断风化裂隙带含水层水和第四纪冲积洪积含水层水流入井下通道。

珲春矿业集团八连城煤矿

矿井水文地质类型划分报告

矿井水文地质 篇6

【关键词】复杂地质条件；安全高效开采；地质保障技术

煤炭在我国现阶段使用的能源中占有很大的份额，由于煤矿长时间开采使得我国一些大型煤矿的浅部资源日益减少，这就需要增加对煤矿的开采深度，而煤矿深层的地质条件非常复杂，甚至无法建立巷道。在有些矿井所在的矿区地质条件很复杂，存在着发育较为强烈的地质灾害、复杂的地形地貌、岩性岩相变化大、水文地质条件不良以及人类工程活动强烈等复杂地质条件，这些复杂地质条件严重威胁了矿物开采过程中开采人员的安全，所以需要对矿井周围的地质条件予以勘察。而且随着机械开采程度的进一步普及，将使得巷道和开采区的建设变得更加困难，只有不断的完善地质保障技术才能在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采。

1.研究地质保障技术对复杂地质条件下矿井安全高效开采的意义

煤炭作为我国的主体能源，对于我国的经济发展有着很大的影响作用，而浅层煤矿储量正在减少，若要继续开采将会面临许多复杂地质条件。据调查数据显示目前已有数百个矿井的开采深度超过了600米，如果按照这样的开采速度矿井开采深度将在20年内达到1500米，意味着要对矿井进行难度较大的深度开采。不过我国深层煤矿储量却非常丰富，但是没有进行系统性的勘察，而且深层开采没有很好的地质优势。据我国第三次全国煤炭储量统计，我国的大型的煤矿在地底2000米以上的达到五万多亿吨，已确定煤矿储量为一万多亿吨，预测煤矿储量达到四万多亿吨，不过这些煤矿都位于地底深层。我国的常规煤矿开采深度一般在600米以内，对于地底2000米的深部煤矿没有系统的勘探工作，甚至没有好的勘探思路，在开采技术上还不够成熟。另外科研人员也很少涉及地底深处的地质环境勘探，所以贸然对深处矿藏进行开采势必带来安全上的威胁。而随着我国浅层煤炭资源的告罄，开采深度将会越来越深，地质条件也变得更加复杂，只有进行大规模、全方位、系统性的地质勘测工作才能保障复杂地质条件下矿井安全高效开采。[2]

2.影响矿井高效开采的地质因素

能够危害矿井安全并且高效挖掘的地质因素有很多种，这些因素主要有矿井煤层的分布，矿区地质环境、高瓦斯地质区、地底温度和压力以及水文地质，在这些影响因素中对于不同的矿井都有着不同的比重，但是矿区地质构造环境对于任何矿井的安全高效开采都有很大程度的影响。

2.1地质构造

煤矿地质构造环境极其复杂，这些复杂的地质环境包括断层和陷落柱。断层对于矿井安全高效开采存在着极大的威胁，如果在煤矿开采过程中前方出现地质断层轻则造成上千万元的财产损失，严重时将危害开采人员的生命安全。断层的出现将使得开采工作停滞，并要寻找新的矿区进行开采，断层的落差对于开采的人员有着较大的危险性，如果不能及时撤离将会造成严重的煤矿安全事故。[3]

2.2陷落柱

陷落柱主要影响是破坏了可开采煤层的构造并使得煤炭的储量大量减少，对于矿井的正常开采工作有着较大的影响。陷落柱主要存在于石灰岩地层环境中，是由于地下水长期流动而造成岩石溶蚀，这样就形成了空洞的洞穴。在上层物体的重力作用下，溶洞坍塌，在溶洞上面的煤层也随之陷落，从而造成煤层被破坏。陷落柱可造成煤层被大规模破坏，被破坏的煤层的煤矿储量将急剧减少，严重时造成矿井提前报废的后果。在开采过程中一般不会为了避免陷落柱而转弯开辟巷道，而是坚持原施工方案，通过顶板的方式来直接穿过陷落柱。而在原方案的实施中，不仅要对顶板进行管理还要对巷道进行通风运输，这将极大地影响了矿井的开采效率。陷落柱还会阻碍机械化采矿，在陷落柱较多的矿区采煤机器和液压支架将无法使用，严重时会跌落到陷落柱内。[4]

2.3水文地质条件

水文地质主要指的是自然界中地下水的变化和运动现象，在矿区进行开采过程中，会出现含水层与煤层非常接近，有的含水层在煤层之上，中间仅隔着砂砾层。如果开采不慎则会造成砂砾层断裂并使得上层的含水层跌落，造成矿井出现大规模的水淹，对于这些积水要通过长时间的抽取才能重新进行开采。在以前煤矿开采技术落后的情况下，为了防止已开采煤层发生自燃现象可以采用向其灌浆的措施，即出现了大量人为的含水层，现阶段为了重新开采下层煤矿必须要对这些灌浆水排空消除水害危害。因此在矿井挖掘之前要对所开采区域进行全方位的水文地质勘探，避免在有大规模的含水层进行开采，这将在很大程度上影响了矿井的安全高效开采。

3.复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术

通过前面对影响矿井安全高效开采的地质因素的分析，目前已进行了相关研究来降低这些因素的影响，下面将介绍复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术。

3.1高分辨率三维地震勘探技术

高分辨率三维地震勘探技术是集多学科为一体的综合性应用技术，也是目前对煤炭的主要勘探技术。三维地震勘探技术能将矿区内的断层直接反应出来，完全可以避免较大落差的断层，通过对断层的控制将能很好的完成安全高效的煤矿开采工作。通过勘探可以判断此矿区是否适合机械化开采作业，这项技术以其优秀的性能被广泛的运用于国内煤矿的探测中。

3.2地质雷达探测技术

地质雷达探测技术主要是利用高频电磁波对所属矿井的地质予以探测，通过电磁波的反射信号可以全面的分析地层的特征信息，地质雷达对于断层极为敏感，利用地质雷达探测技术将能够极大的加快施工速度，地质雷达探测比高分辨率三维地震勘探技术所探测的断层信息更为准确。

3.3钻探超前探测技术

在煤矿开采过程中会对施工的巷道打孔以排放瓦斯，通过瓦斯的排放情况进行分析便能够预测前方巷道的构造。这样就可以在前方结构较小的情况下预先采取措施，避免在小构造的环境中出现瓦斯超限的事故。

3.4无线电波坑透技术

无线电坑透技术主要功能是查明前方巷道的地质构造情况，通常大功率的坑透仪能够对巷道前方的工作面进行探测，以便对前方可能出现的情况采取相应的措施，这将有效的防止矿井中的瓦斯事故。

3.5覆岩破坏探测技术

在煤矿的开采过程中往往会导致其上方的岩石遭到破坏，岩石结构遭到破坏极有可能会出现坍塌的情况，另外岩石坍塌还可能导致含水层破裂对矿井造成了水灾的威胁。网络并行电法CT探测将能够利用预埋电极对所在施工面进行探测，避免岩层及含水层断裂而威胁开采的安全高效性。

3.6远距离超前探放老空区水

在煤矿开采过程中会采用探放水工程来建立巷道，而探放水工程会对施工造成较大的影响，并可能会导致老空区的煤层自燃，这将严重危害巷道工作面的安全施工。所以在巷道建立的时候通常采用探放和挖掘同时进行的方式，并根据老空区水的实际存在情况采取相对应的高效快捷的排水方式，即可以利用老空区水下方的巷道来开凿合适的放水孔，远距离超前探放老空区水将能够有效的避免煤层自燃并最大限度的减少对巷道施工的影响。

在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采需要很好的地质保障技术，随着未来矿井深度的不断增加，对于地质保障技术的要求将变得更高。

【参考文献】

[1]张世阔，曹思华.复杂地质条件下矿井安全高效开采地质保障技术[J].煤矿安全，2010-04-10.

[2]毕杰，张蕾.地质保障技术遏制煤矿事故的关键.煤矿安全高效开采的基础[J].中华合作时报，2011-10-18.

对某矿井水文地质勘察特征的探讨 篇7

某矿井田南北长约6km, 东西宽约3.2km, 面积约为19km2。井田为一走向近南北、南部略转向南东、向西倾的单斜构造, 属二叠系山西组、石盒子组煤系, 含可采煤层6层, 总厚约10.1m, 其中81, 82煤为主采煤层的较稳定煤层, 厚约7.5m。矿井初步设计生产能力为90万t/a。

井田煤系地层隐伏于巨厚的新生界冲积层之下, 在可采煤层露头上方, 松散层厚度一般在400m左右, 最深可达450m, 受古地形所控制, 总体上呈自东向西逐渐增厚的趋势。由于第四纪底部含水层直接覆盖于煤系露头之上, 而且分布范围变化大, 故对其水文地质特征的研究, 以及对各含水层的赋水性评价将直接关系到矿井的安全高效生产, 同时对水体类型的划分和防水煤柱的合理留设等问题起着指导作用。

2 水文地质特征

2.1 含水、隔水层

勘探资料揭示, 矿井田松散层两极厚度约为378.8~445.4m, 平均厚约为404.28m, 按其岩性组合及区域资料对比, 自上而下可分为4个含水层 (组) 和3个隔水层 (组) 共7个部分, 分别简称为一含、二含、三含、四含, 一隔、二隔和三隔。一含为潜水一弱承压含水层。底界埋深平均34左右, 主要以浅黄色细砂、粉砂及黏土质砂层为主, 夹2~3层薄层状砂质黏土, 其中含水砂层均厚约20.8m。一隔底界埋深平均为48m, 由浅黄色及棕黄色黏土及砂质黏土组成, 夹粉细砂, 富含钙质结核;隔水层均厚10右, 分布稳定, 隔水性能较好。二含为承压含水层。底界埋深平均91m左右, 由浅黄色细砂、粉砂夹砂质黏土组成, 其中含水层均厚21m, 但砂层单层厚度小, 变化大。二隔底界埋深平均121m, 由棕黄灰、黄色砂质黏土及黏土组成, 夹细砂和黏土质砂;隔水层均厚22.7m, 分布稳定, 隔水性能好。三含为承压含水层。底界埋深平均269.7m, 由深黄至棕黄色中砂、细砂、粉砂及黏土质砂组成, 含水层均厚100.6m;该含水层 (组) 可分为上下两段, 中间被一厚黏土层隔开, 其上段砂层厚度一般大于50m, 含水丰富, 而下段砂层较上段薄且泥质含量高, 一般厚为20~40m, 含水性稍差。三隔底界埋深平均403m, 由灰绿、棕红色黏土、砂质黏土及钙质黏土组成;隔水层均厚为93.9m。四含直接覆盖在煤系地层上, 其岩性较复杂, 多由半固结及固结状砾石和黏土质砂组成, 其厚度变化主要受古地形控制, 约在0~11.35m内, 平均厚为3.43m, 分布极不稳定。

2.2 水文地质特征

根据勘探抽水资料, 松散层各含水层水文地质特征参数见表1。

由表1分析可知, 松散层一含富水性属中等, 二含富水性属弱一中等, 三含下段比上段的含水性差, 而四含的富水性较弱。

2.3 松散层含水层之间的水力联系

在自然条件下, 一含地下水, 其上部为潜水, 下部属弱承压水, 两者之间的水力联系密切, 其主要补给来源为大气降水入渗, 以及少量蓄水入渗及地下水侧向径流等。其主要排泄途径是以人工开采和蒸发等垂直排泄方式为主。二、三含水层 (组) 均属多层结构的承压含水层, 以区域层间径流补给为主, 但在一隔局部变薄地段隔水层具有弱透水性, 从而构成了一、二含水层 (组) 间的越流补给关系。且三含存在城市供水, 水位会持续下降。处于半封闭状态, 主要补给来自有限的侧向补给和弱透水层的压密释水。四含上部有隔水性良好的三隔存在, 致使四含与上部各含水层无水力联系。由于四含相对不发育, 含水层厚度薄, 分布不稳定, 但在局部地段又直接覆盖在煤系地层和太原组及奥陶系石灰岩上, 四含水不仅与煤系砂岩裂隙水有一定的水力联系, 而且还是沟通基岩各含水层 (段) 地下水的通道。

2.4 水环境质量特征

根据矿井地下水的现状, 结合水质分析资料, 采用水环境综合指数评价法对松散层各含水层环境水文特征加以分析。在此采用N.L.Nemlvow (尼梅罗) 指数公式计算地下水环境质量系数:

式中:I为综合污染指数;Pi地下水污染物i的污染指数, Pi=Ci/Coi;Ci为污染物i的实测浓度, mg/L;Coi为地下水中污染物的对照值 (按国家生活饮用水卫生标准) ;maxP为污染因子的最大分指数;aveP为各污染因子的平均指数。Pi表示某项所造成的相对污染情况, 其值大于1, 为已造成污染, 水需要加以适当处理;其比值越小, 说明水质越好。maxPi (或aveP) 值越大, 水质污染越严重。选取对水环境产生主要影响的几种污染因子:总固形物、总硬度、COD, CL-, SO42-, F-, 得出的具体评价结果见表2。

一含地下水是农村饮用和灌溉用水的主要水源, 评价结果均符合生活饮用水标准, 反映出受污染程度较轻。但随着矿区开采的进行, 应加强对浅层地下水的管理和合理利用, 以避免矿井生产给水源带来的污染。深层三、四含水层与地表水的水力联系微弱, 受入为活动因素的影响较小。由于区内各含水层埋藏较深, 处于较封闭状态, 补、排、径流各方面条件较差, 因此从部分采样分析来看, 矿化度、总硬度及一些离子含量都偏高。其主要是受沉积环境及地下水缓慢径流补给不畅所造成的。

3 三隔与四含的隔水、含水性分析

3.1 三隔特征分析

三隔在本区层 (组) 厚度大, 分布稳定, 黏土多为厚层状, 可塑性好, 塑性指数为l8.24~35.47, 膨胀性强, 该层 (组) 为矿井内重要的隔水层, 使其上部的地表水及一至三含水与下部四含及煤系砂岩裂隙水无直接水力联系。但其底部存在泥灰岩层分布, 其厚度不等, 在穿过新地层的钻孔中, 有46个钻孔见泥灰岩层, 全井田对该层控制密度为2.4个/km2, 其钻孔控制程度较高。从整个矿井来看, 泥灰岩层厚0-32.3m, 平均为l0.59m, 局部直接沉积在煤系古地表之上, 沉积厚度与岩性受到古地形控制。全区泥灰岩层厚度总体变化趋势为南厚北薄, 东薄西厚。在6~12号勘探线沉积分布相对较厚, 对泥灰岩分析后得到的具体分布状况见图1。泥灰岩层的岩石学特征, 主要根据钻探取芯观测, 对岩石鉴定, 并结合测井资料进行分析研究, 确定为灰色至灰白色, 呈岩块体, 钙质、泥质胶结, 局部纯度高, 溶蚀现象明显, 为化学沉积的产物。

受工程量的限制, 勘探精查阶段未能对泥灰岩层进行专门的抽水试验与评价工作, 单从钻探时泥浆消耗量观测来看, 仅有13, 83, 84, 94, 95等5个钻孔发生漏水现象, 漏水孔率为11%。可以认为是局部泥灰岩层存在岩溶裂隙发育特性。

3.2 四含特征分析

根据精查资料分析, 勘探区内共有24个钻孔揭露四含, 该层位直接覆盖在煤系地层上方, 厚度变化相对较大。其中在4号勘探线和l0号勘探线间局部地段呈透镜状分布, 总体上从西北向东南逐渐增厚。根据勘探取芯观测, 四含的岩性特征较为复杂, 总体上以砾石或黏土夹砾石为主, 其组成大致分为 (1) 角砾石层:由大岩块组成, 块径为2~20cm, 岩块之间充填黏土;岩块岩性组合简单, 多以棱角状、次棱角状的紫红色中细砂岩为主, 硅质胶结, 坚硬。 (2) 含岩块砾石层:由大小不等岩屑组成, 块径2~10cm, 分选性差, 砾石之间充填黏土;砾石以紫红色细砂岩为主, 其次为石英砾石、杂色岩屑。 (3) 黏土夹砾石:砾石粒径较小, 一般为2~5cm, 黏土含量占20%~50%, 局部砂质黏土, 砾石一般为紫红色细砂岩, 形状不规则。 (4) 硬砂岩:又称砂岩盘, 呈固结状, 硅质胶结, 坚硬。 (5) 黏土质砂:浅黄色, 局部较密实, 以粉细砂为主。精查阶段仅对四含做过1次抽水试验, 未对底砾石层进行物理力学试验, 但从l07孔抽水资料分析, 其赋水性不强。

3.3 存在的问题

目前, 勘探阶段将泥灰岩层作为三隔底部进行划分, 实际上其局部溶蚀现象较为发育, 笔者认为应将其与底含水层合并作为同一岩层划分为四含更为合理。其一, 从水文地质特征上分析, 两者均具有含水和贮水的可能性, 而且两者均有与煤系地层接触区, 对煤矿开采过程中矿井充水影响较大;其二, 两者合并后累计厚度约为5.5~24.7m, 分布范围更广, 主要集中在8号~l2号勘探线, 从生产角度考虑利于进行抽水试验等专项研究, 可全面评价底部含水层的赋水性特征;其三, 利于四含长观孔的水位动态观测, 分析其水位动态变化过程, 为煤矿安全生产提供丰富的水文资料。

4 结束语

基于矿井水的水文地质观测分析 篇8

1 水位观测

1.1 预报透水事故的发生

例如开滦矿业集团唐山矿, 地表被百余米厚的冲积层所覆盖, 冲积层下部是厚卵石层, 含水极其丰富。为了开采冲积层下面的急倾斜煤层, 避免冲积层水突然溃人矿井而造成事故, 在采煤工作面上方打了观测孔, 派专职人员进行水位观测工作, 观测人员发现观测孔内水位突然下降1m, 这是井下突水的明显预兆。观测人员立即向矿领导作了汇报, 采取了紧急措施, 将人员全部撤出, 第二天果然大量的地下水夹杂着泥砂涌人矿井。一个钻孔的水位变化, 准确地预报了透水事故的发生, 对保证安全生产起了重大作用。

1.2 了解断层的导水性

例如焦作某矿, 在巷道掘进过程中发现许多小断层, 而且都有涌水现象出现, 有些小断层被揭露后涌水还相当大。如果巷道继续掘进, 前方将遇一较大的断层, 其落差超过20m。巷道能否安全穿过, 要看是否会有大量透水。为查明断层导水性, 在断层两盘分别布置了观测孔, 观测两盘同一含水层的水位变化。经过对两个钻孔水位的长期观测, 发现两钻孔水位差别很大, 这说明断层两侧无水力联系, 此断层不导水。由于断层的导水性确定了, 就大胆地继续进行施工, 巷道穿过断层时, 果然无水。

1.3 了解突水水源

例如淄博矿务局某矿回采十行头炭过程中, 工作面底板突然透水, 涌水量达5m3/min, 部分巷道被淹没。突水后发现打在本溪组徐家庄灰岩中CK1钻孔水位明显下降, 而奥陶系灰岩的CK2观测孔水位没有变化。说明这次突水主要是徐家庄灰岩水, 而与奥陶系灰岩含水层无关。

1.4 了解地下水与地表水的补给关系

例如某矿在掘进位于煤层底板茅口灰岩中的运输大巷时, 发生了突水事故, 涌水量高达8000m3/h。开始怀疑水源为附近地表河流, 为证实这一推断, 在河流的岸边打了两个钻孔CK1、CK2。经过对钻孔水位的观测, 发现CK1钻孔中水位高于河流水面, 而CK2钻孔中水位又高于CK1钻孔。根据地下水由高处向低处流的规律, 证明此处地下水补给地表水——河流, 井下突水与河流无关。后来经过多方调查, 终于查明这次突水主要是掘到了地下暗河———一条独立的水系, 从而为制定防水措施提供了可靠的依据。

2 流量观测

2.1 矿井涌水量与降雨量的关系

1) 一年中各月的降雨量虽有不同, 但矿井涌水量变化幅度不大, 基本稳定, 这表明降雨对矿井涌水量的影响很小。前面曾经提到北方某矿煤层开采后, 地表有许多塌陷裂缝, 通过对矿井涌水量观测, 发现这些塌陷裂缝与井下并不连通, 降雨季节雨量再大, 对井下不产生直接影响。后来, 该矿用水泵有意识地向地表裂缝中灌水, 发现矿井涌水量仍未增加, 所以填堵地表裂缝没有实际意义。

2) 矿井涌水量随降水量多少而明显地变化。降雨量大, 矿井涌水量也大;反之, 矿井涌水量就小。这类矿井在雨季前必须做好防洪工作, 其中包括填堵地表裂缝, 否则将会影响正常生产。

3) 这种情况一般常见于开采深度较大, 但仍受大气降水直接影响的矿井。由于巷道、回采工作面距地表较远。降雨后, 雨水向下渗透, 需要一定的时间才能流人井下, 所以矿井涌水量最高峰出现在降水量最大月份之后1~2个月。

2.2 利用河流流量观测资料确定对矿区的影响

对于流经矿区或矿区附近的河流, 应设河流观测站, 观测河流流量变化。观测站一般设置在河流出入矿区、采区、含水层露头的上下游, 根据上下游流量比较就可了解河流对矿区影响大小。如河流流入矿区的流量与流出矿区的流量相近, 这表明河流的影响较小;如流人矿区的流量大于流出矿区的流量, 则河流的影响较大, 必要时应采取防水措施。

3 水质的观测

河北某矿1190工作面回风巷的掘进过程中, 中班放炮后, 突然出水, 水量达0.8m3/min。水文地质人员根据水化学分析资料, 对涌水动态变化进行了估计, 认为涌水量还要增加, 然后减少, 三天后涌水量将趋向稳定, 约为0.25m3/min。事实证明, 这个推断完全符合实际情况。

1 1 9 1工作面位于采空区下方, 工作面距冲积层较远, 但其右上方有奥陶纪灰岩倒转覆盖。

根据这种情况初步作了如下的推断, 出水水源不外乎有两个:采空区积水或奥陶纪石灰岩含水层的水。如果水源为前者, 流量将由大变小。经过水质化验的结果, 发现涌出的水中SO42-;离子很高, 是采空区积水的典型特点。从而肯定了水源, 作出了正确的推断。

采空区积水涌出的一般规律是:涌水后, 出水口逐渐冲大, 水量比开始时有所增加, 但在积水量或静储量 (大致相当原来采出煤炭的体积) 流完后只有动储量了, 即采空区原来工作面涌水量。经查阅资料得知原工作面涌水量记录为0.25m3/min。这就是推断三天后稳定流量为0.25 m3/min的根据。

实际上自然界中的水, 无论是大气降水、地表水、地下水还是老窑水, 都具有比较复杂的成分和不同的特点。其中以大气降水矿化度最低, 地表水次之, 地下水较高而老窑水最高。

对地下水来说, 不同含水层中的水, 其化学成分也常有区别。这是由于地下水埋藏、运动于地下不同岩石的孔隙之中, 不断地与周围的介质相互作用, 溶解了岩石中的可溶盐分, 所以造成各含水层水化学成分的不同。如果井下一旦发生突水, 先进行水化学分析, 然后与各含水层化学成分作对比, 往往能为判断矿井突水的原因提供可靠的依据。

水化学资料的获得, 一般在出水地点取水样, 送化验室由专门化验人员进行化验分析而得。

水温变化也反映了地下水变化的一个侧面, 对分析矿井水的来源具有一定参考价值, 其变化规律此处不再赘述。

摘要：煤矿水源的分析正确与否, 主要取决于观测资料的全面性和可靠性, 如果没有把必要的观测结果作为依据, 分析问题往往会出现错误。煤矿水源的研究主要包括水位观测, 流量观测, 水质观测三方面的研究。

关键词：水文地质,观测,矿井水

参考文献

[1]庞渭舟等.煤矿水文地质学[M]北京:煤炭工业出版社, 1995 (10) .

[2]淮南煤炭学院等.矿井地质及矿井水文地质[M].北京:煤炭工业出版社, 1979 (12) .

矿井水文地质 篇9

1 矿井水文地质分析

荥巩矿区岩溶水是一个四周基本封闭的岩溶水系统,岩溶水主要赋存于寒武—奥陶系白云岩、灰岩岩溶裂隙含水层中,岩溶裂隙发育,有利于岩溶水的赋存。寒武—奥陶系灰岩出露于嵩山背斜北翼,出露面积349 km2,大面积出露有利于大气降水入渗,构成荥巩岩溶水系统的补给区。山前丘陵地区东西向构造带发育,构成了岩溶水地下强径流带,天然状态下,岩溶水自南向北、自西向东径流,经过新中—三李一带的岩溶水强径流带。新中—王河—徐庄—三李一带是岩溶水强径流带和富集带,王河矿处在山前奥灰含水层最富水的区域,因此,王河矿是水文地质条件最复杂的矿井之一。王河矿矿井排水量最大,约占全矿区总排水量的30%,在新中矿西翼到王河矿之间,已经形成岩溶水的水位降落漏斗,漏斗中心最低水位-22 m。

1.1 含水层

(1)奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

奥陶系灰岩岩溶裂隙较发育,但不均匀,在断层破碎地段,岩溶裂隙发育,富水性强。根据钻孔揭露,顶面以下30 m范围内岩溶较发育,岩溶形态包括溶孔、溶蚀裂隙和小溶洞,富含岩溶承压水,上距一1煤层底板10 m左右,是威胁煤矿安全开采的直接充水含水层。王河矿多次发生以奥灰水为水源的突水,最大突水量1 500 m3/h。

(2)太原组L1-2灰岩含水层。

由石炭系太原组L1-2灰岩构成,厚度为10.34~14.37 m,平均10.00 m。岩溶发育程度一般,除浅部风化带及断裂带附近岩溶较发育和富水性较强外,L1-2灰岩距离奥陶系灰岩较近,与奥灰水水力联系密切。

1.2 隔水层

隔水层由位于一1煤层底板的本溪组铝土泥岩组成,层位基本稳定,厚度一般为3~10 m,局部厚度较大。该隔水层虽然有一定隔水作用,但由于三方面的原因,隔水效果有限。主要原因为:①铝土泥岩厚度较小,抗压强度较低;②在采动影响下,隔水层受到破坏,有效隔水层厚度减小;③矿区构造裂隙十分发育,大裂隙常能将煤层与顶底板含水层相互沟通。

2 矿井水害

(1)矿井水害状况。

王河矿自建井以来深受水患威胁,共发生大的突水51次,最大突水量1 500 m3/h。突水造成淹井2次,淹采区4次。历年来主要突水情况:①1979年10月23日,105采区工作面在回采过程中,因底板破碎,致使奥灰水突出,突水量为550 m3/h,由于排水能力不足,造成淹井。②1998年3月23日,西翼大巷掘进和12080工作面回采过程中,同时发生煤层底板奥灰水突水,突水量分别为1 000,1 500 m3/h,造成矿井被淹。③2003年3月以来,113采区113080工作面和113070工作面回采过程中,相继发生4次突水,水源为奥灰水,突水总量达到550 m3/h,加上原有零散涌水量,总水量达到800 m3/h。由于排水能力不足,造成113采区和111采区被淹。④2004年11月,在106060工作面回风巷掘进过程中,遇到顶板大型裂隙,造成突水,突水量为1 000 m3/h,因采区临时排水阵地排水能力不足,导致106采区被淹。⑤2005年11月,在掘109070回风巷时L1-3顶板突水,标高-89 m,突水量在250 m3/h左右。⑥2006年8 月,在109020回风巷掘进时遇裂隙突水,标高在-62 m,突水量80 m3/h左右,小于30 m3/h突水经常出现。⑦2007年,109070工作面连续3次突水,最大突水量550 m3/h左右,工作面被迫切停产6个月。⑧2008年5月-162 m回风巷遇落差1.5 m断层裂隙滞后突水,突水量300 m3/h。

(2)矿井水害分析。

①王河煤矿自建井以来频繁发生突水,其主要原因是一1煤层底板隔水层厚度不够,含煤岩系及下覆奥陶系地层受徐庄滑动构造影响,岩层裂隙发育,致使井巷工程出现逢掘必突水、见裂隙必突水的局面。②矿井防治水基础工作薄弱,对地质构造引起承压含水层水力联系研究分析不够,矿井防治水工程投入不足,矿井排水系统有待进一步完善。

3 矿井防治水对策及措施

3.1 奥灰水害的防治策略

(1)建立奥灰水位(水压)动态观测网,及时掌握日常及突水后水位动态,为预防和治理奥灰水害提供水文地质依据。

(2)采用物探与钻探相结合、地面与井下结合并最后由钻探验证的方式,探查井田奥灰顶面以下50 m岩溶裂隙发育情况和富水性,进行抽(放)水试验,了解奥灰含水层的水文地质参数。

(3)长期开展水文地质动态观测,注意收集突水地点、突水点标高、突水量、水压、隔水层厚度、突水通道等数据,通过对历史资料的分析研究,确定本井田构造正常区底板突水系数的安全临界值。

(4)在106,108,109,111及113采区尚未采掘的区域,进行地面瞬变电磁物探,重点探查奥灰含水层富水区带。采掘生产过程中,采用井下直流电法与钻探相结合的方法,进行超前探测。对有奥灰水突水危险的工作面,回采之前,采用井下瞬变电磁探测工作面顶底板岩溶水分布情况。

3.2 L1-2灰岩岩溶水突水的防治策略

L1-2灰岩含水层富水性较差,补给有限,其补给主要来源于奥灰水的垂向补给,并与奥灰水水力联系密切。单纯以L1-2灰岩岩溶水为水源的突水,突水量一般不大,突水持续时间较短。相对奥灰水害来说,L1-2灰岩岩溶水害不严重。L1-2岩溶水水害的防治仍以疏水降压为主。

3.3 老窑水害的防治策略

106采区深部的井田边界附近、108采区西南部及西部的井田边界处,均分布有小煤窑,存在跨越王河井田边界采煤现象,采空区积水严重威胁两采区安全生产。当前,急需进行两方面工作:

(1)采用地面瞬变电磁或地震勘探手段,查明采空区以及积水范围;

(2)106采区下山-150 m排水泵房、108采区设计或施工时,必须留足防水煤柱。

3.4 防治水主要措施

(1)预防为主,有疑必探,探治结合,探采结合,先探后掘,先治后采;对地面物探和钻探探测出来的低阻异常区(富水区),原则上应预留防水煤柱或对含水层进行预注浆处理。

(2)顶板灰岩水的防治以合理受控疏放为主,局部封堵加固为辅;对底板奥灰水则采取疏水降压与堵水加固相结合的策略。

(3)巷道掘进或工作面回采过程中,发现裂隙、小断层等构造或突水征兆时,必须停止掘进或回采,经探水确定无突水危险后,方能继续生产。

(4)提高矿井排水能力,保证矿井在发生大型突水事故后,能及时将水排出地面,不至于淹井或淹采区。

(5)各采区实施分区隔离,在106采区与108采区之间的-150 m水平巷道、109采区与111采区的-162 m水平巷道设置水闸门。

(6)荥巩矿区奥灰岩溶水是可以疏降的,但由于同属一个岩溶水系统,仅依靠王河矿排水,不仅难以达到降压的目的,而且经济上不合理。对奥灰水仍要采取疏水降压与堵水相结合的策略。发生大型奥灰突水后,要坚决注浆封堵。井下具备施工条件时,在井下注浆,否则,在地面注浆。

(7)建立水害安全保障体系的整体规划,设计整体目标及阶段目标,防治水工程与矿井采掘工程相结合,分阶段实施。探测和监控相结合,合理避让,防治小窑采空水水害。

4 结语

矿井水文地质 篇10

1 矿井水成因及突水方式

1.1 矿井水成因

老空水:水源补给到煤矿采空区内形成老空水, 如果排泄不畅, 就容易形成积水。煤矿被开采后, 地下留下大大小小的采空区, 在灰岩或者泥岩储存的水和地表降水就会进入到采空区内, 形成“老空水”。老空水根据层位关系可分为同层和异层老空水。老空水就是一个地下隐形水库, 一旦误触, 非常容易发生事故, 里面会有大量的水进入矿区, 造成重大的事故。老空水积存时间一般很长, 并且由于长时间静贮, 水量会很大, 水内伴有多种有害气体, 非常危险。当采掘误触到老空水时, 就像水库溃坝一样, 冲垮矿井内的设施, 并且有毒气体会使人窒息。

承压水:两个隔水层之间的含水层中充满的地下水为承压水, 灰岩含水层是煤矿在开采时的承压水。形成承压水的埋藏条件与形成地下水的条件非常相似, 两个隔水层之间夹有含水层, 并且含水层中充满水, 具有一定的压力。煤矿中向斜构造和单斜构造是最适宜于承压水形成的地质构造。一旦误触, 水由于压力作用, 会立马大量涌出, 甚至造成淹没矿井。

1.2 突水方式

老空水突水:老空水的积存时间一般很长, 属于“死水”, 水量的补给能力差, 所以老空水酸度大、水味发涩, 并且含有多种有毒气体。虽然老空水的积存水量不是非常大, 但是较集中, 容易造成不良影响。由于其存在的情况, 在煤矿掘进的过程中, 并没有与老空水直接贯通, 多为掘进期间与老空积水区误触。但所剩煤柱已经达不到要求中的安全煤柱厚度, 掘进工作面发生突水, 突水来得猛, 破坏性强, 冲垮工作面、巷道内的设施, 并产生有毒气体, 使人窒息。

承压水突水:承压水大部分存在于寒武系灰岩溶裂隙中。寒武系灰岩岩溶发育, 富水性强, 补给充沛。如果发生突水, 突水点会有很多, 突水强度也非常大。它们常常被夹在几个可采煤层之间, 与煤层间距很近, 因而在开采下组煤时, 一不小心就会误触, 发生水害事故。

2 矿井的防治水工作

对于矿井防治水工作, 我们要坚持以预防为主, 将防与治相结合的基本方针, 以“预测预报, 有疑必探”为基本的准则, 进行“先探后掘, 先治后采”。在实际操作中, 要根据煤矿矿井的水害程度实施对应措施, 以达到防治结合, 迅速解决矿井危险的目的。其中常见的有“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八项措施。

2.1 遵循“预测预报, 有疑必探, 先探后掘, 先治后采”基本原则

“预测预报”是指对矿井水文条件进行勘察勘测, 根据采集的数据, 对矿井的水文地质类型进行分析研究, 评估水害可能造成的区域, 估计可能造成的损失。将制定的危险区、临街危险区和安全区在图纸上进行明确标注, 在施工时要进行监督指导, 以避免因开采过程盲目而造成不必要的矿井事故。

“有疑必探”是指在预测预报工作的基础上, 对于没有把握的水害疑点或可疑作业区域采用物探、化探、钻探等方法和手段进行探明, 不能抱有侥幸心理。

“先探后掘”是指在勘探的基础上, 确保开采的道路上没有水患威胁时, 实施掘进工作。

“先治后采”是指在勘探的基础上对于有水害隐患的区域, 采取相应的措施, 直到完全消除水害威胁后才能组织正常作业。

2.2 严格执行“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八项措施

“查”就是采用科学可靠的技术手段对矿井的内在充水条件进行监测和查明, 以便于防治水工作的过程中有科学的实际依据。查清矿井水的成因及来源, 并分析各种水之间的关系和关联程度。综合物理探测技术, 采用直流电法和瞬变电磁技术等手段, 确定地表水对矿井水的补给通道及赋存情况。

“堵”即建立并完善堵水技术体系。根据查找到的富水区和导水通道的位置, 预测有突水危险的地段, 确定堵水段。计算出地下水静态储量, 水层压力。采用注浆加固、分层注浆等技术手段, 在水灾来临之前对堵水段实施堵水技术, 确保水压降至安全范围内。

“截”即在开采的浅部地区开掘截水巷, 配套铺设排水设施, 截断上部水向下部的渗流补给。以减少矿井涌水量, 降低采区承压力, 实现节约排水费用, 使矿井中央泵房排水压力减轻。如果地面导水通道封堵之后, 部分水下渗到井田深部时, 并不会对矿井安全构成威胁。

“疏”技术主要包括两方面的工作。一是疏排地表积水区的水时, 地表积水区水量也会相应地减少, 使矿井内下渗的水量得到有效减少和控制。二是在井下开采区设置疏水钻孔或泻水巷道来疏导高压的富水区的水, 以降低水压, 达到安全压力范围之内。并且这样的效果具有稳定性和持久性, 即使误触, 也不会造成重大的损失。

“排”指矿井必须按照正规的煤矿安全生产的相关要求, 采取有效的排水设备和技术, 科学准确地对可采区和矿井的正常涌水量和最大涌水量进行监测。同时必须做到矿井正常用水量、最大用水量与矿井的正常排水能力相匹配。

“探”指对老空区, 如果不清楚积水情况时, 应采取探放水措施, 确保安全。应先收集有关矿区的各种地质资料, 分析老空区水量和影响范围, 估计可能产生的危害及危害程度, 查清水量、水压、积水范围等, 进而施工放水孔, 进行放水, 使水压达到安全范围, 以实现安全开采。

“防”即防治水。在防治水的工作当中必须坚持"以防为主, 防治结合"的方针。使用现代化科学技术手段, 准确地预测水患威胁区、承压水区、老空积水区。根据预测的结果, 制定相关的采煤路线以确保安全生产。在确定安全路线的条件下, 提出多种备选防治水方案, 并在具体情况下对所有方案进行对比、研究, 选择最安全合理的防治水方案。在实施选定的最优防治水方案过程中, 严格进行监控、反馈, 一旦发现问题, 及时进行调整、修改方案, 确保工作顺利安全进行, 防止水灾事故发生。

“躲”对于一些水文地质条件特别复杂的, 暂时不能清楚认识当前水文地质条件的区域, 如果当前的技术条件不能确保施工采煤的安全, 那就暂时避开此区域, 不能抱有侥幸心理盲目地进行开采。避开只是暂时的, 并不是将这片区域放弃。随着这段区域附近的区域被开采, 就会积累大量技术资料, 对这片避开区域的认识会得到深化, 由已知去推测未知地区的水文地质条件, 制定合理有效的开采方法方式, 采取科学可靠的防治水措施进行稳妥的开采工作, 确保安全性, 从而努力达到生产安全、资源可循环利用、经济效益好的良性发展循环。

3 小结

在水文地质条件复杂矿井的相关工作中, 防治水的对策不能简单, 应采取科学的技术手段, 加上科学的开采防治措施, 加强基础水文地质工作, 具体问题具体分析, 确保安全施工。另外矿井必须设有专门的防治水队伍负责矿井的防治水工作, 并进一步加强地测管理人员监督和指导采煤的安全进行, 减少事故的发生。

摘要：中国大部分煤矿矿井水文地质条件复杂, 老空水和灰岩水威胁着煤矿的安全。因此应加强水文地质条件的研究, 特别是复杂矿井防治水技术的研究, 采取具体的防治策略, 减少事故的发生, 增加矿井的经济效益。

关键词：矿井,复杂水文地质条件,技术研究,防治水

参考文献

[1]武强, 董书宁, 张志龙.矿井水害防治[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2007.

[2]陈兆炎, 苏文智, 郑世书.煤田水文地质学[M].北京:煤炭工业出版社, 1992.

矿井水文地质 篇11

【摘 要】Mapgis 软件是一个集当代先进图形、图像、地质、地理、遥感、测绘、人工智能、计算机科学为一体的大型智能软件系统。在地图图形制作、地图投影变换、数据管理、数据分析、数据应用等多方面都可满足地质制图各项任务需要，现已广泛运用于数字化地质制图中，为地质数字化工作起到了重要作用。本文主要探讨Mapgis 技术在煤矿矿井地质测量体系建立中的应用。

【关键词】Mapgis 技术；煤矿；矿井地质；测量

在过去的十几年当中，不论是计算机技术和制图技术，还是地理信息系统和遥感测量技术，这些科学技术都在不断地发展和壮大，这就大大推进了很多行业的创新与变革，其中比较显著的就是测绘制图行业，而 Mapgis 软件的出现就是其发展的核心力量，这种制图软件因其完善的制图程序，全面的性能特征以及简易便捷的修正功能而受到了越来越多单位以及个人的青睐。在这种发展背景之下，Mapgis 制图软件的种类以及性能都得到了巨大的发展，不仅加快了软件工具的更新完善的进程，而且也大大提高了用户的可选择性。

1.Mapgis这一地理信息系统的相关涵盖

所谓的Mapgis地理信息系统，指的是自主版权方面将数字集合在一起，进行制图、空间分析、数据管理等功能而形成了大型基础性地理信息系统软件的整合。其有着自身特有的功能，数据的收集、整理、分析、理论的管理及数据的输入等都与此功能有密切的联系，同时，这些功能还可以再原有数据的基础上进行条件检索，找寻出与之相近的具体数值。另外，还可以进行空间方面的数据叠加及分析，或是对各种数据的具体属性进行进一步的整合、统计及分析。对于Mapgis的广泛应用上，以及上述讲到的相关领域，也都没有准也的技术人员进行技术工具方面的科学研究，但是却已经成为了相关人士所研究的一个重点。对于Mapgis这一软件来讲，其具备国际化的先进水平，它是地理信息系统服务的总体集合，一般包含：图形编辑的子系统、数字化系统、数字高程模型系统、拓扑结构处理的子系统、专顶属性的定义和管理子系统、地图减边建库的子系统、数据库管理子系统、图像分析子系统、空间分析子系统以及图形输出中用来交换的子系统等一系列相关功能模块所组成的。在这其中，每个系统之间都存在着一定的联系，同时又保持的相互的独立性能，在信息与数据方面的资源能够一定程度上的达到共享这一特点，能够真正意义上的实现信息资料的综合检查与咨询等特点。它独有自己的一系列特点，无论是在它的结构上还是在它的应用上。

2.Mapgis 制图软件的图形绘制应用

Mapgis 制图软件的图形绘制包括两个方向：一个是辅助制图，另一个是数字地图。辅助制图是通过地理信息系统完成了计算机制图，大大减少了制图所需要的时间，在修改图形和存储更新资料方面具有很大的优越性。而数字地图是在相关图件的基础之上，通过地理信息系统的强大功能，先进行图形属性的确定，然后再进行整体制作，最终得到数字地质图，并且将图形输出，这种信息系统还能够满足用户查询以及检索的需求，具有很大的实用性。辅助制图的具体程序：

第一，信息输入。绘图之前需要到野外去采集地理以及空间信息，并且将其绘制成手工图，然后再通过大型的扫描仪器把这种手工图转变为栅格图像，需要运用矢量跟踪技术来进行实体的空间位置定位，还要进行图像预处理，以确保所确定位置的合理性与准确性，比较常见的矢量跟踪方式就是交互式跟踪。

第二，对于相关的数据进行处理以及编辑。人们一般所绘制的地质图形所涉及到的要素都非常的多，而且内容也非常的复杂，所以进行绘制的时候就需要人们能够做到统筹兼顾，在进行图形制作的时候，充分考虑众多影响因素，使用的文件格式可以是多点线面状态，最终形成一个统一的整体。

第三，收集并且制作图形材料，形成一个服务资料库。在制图过程中，往往会重复使用一些线型、花纹以及符号等，为了使用方便可以对这些常用资料进行采集和编制，最终形成一个比较系统的子图库，这样不仅方便了工作人员查询和使用，而且加强了制图的统一性。另外，还需要进行颜色库的建立，可以以国际标准以及地质图册等为参考资料。

第四，输出成品图形。这一步骤使用的输出形式就是Mapgis 的文件格式，并且通过绘图仪进行彩色地质图的喷绘制作，很多制作都是通过 Mapgis 制图软件完成底图以及专题图的套合制作，对于这两种图形的扫描和录入都需要分别进行，形成独立体系。最后还需要使用 Mapgis软件的图形处理功能把专题地质图中的内容进行一个详细的编制和形成，得到所需要的专题图，并且转化成为地质图的标准比例尺（1/5 万）。

3.Mapgis技术在煤矿矿井地质测量体系建立中的应用

Mapgis 测绘制图过程主要分为资料准备、图形输入、图形编辑、颜色设计和图形输出等几个阶段。而且其所能够提供的图形输入方式还包括两类，其中第一类就是数字化的输入方式，也就是利用数字化的仪器，利用人工手动跟踪的方式，将原图中的各类数据转化成为图形的方式；第二类则是扫描矢量化，这种方法就是利用扫描仪对原图进行扫描，并且利用栅格的形式进行存贮，作为图像文件保存起来，这一过程也就是将矢量转变为矢量数据。待等相关的数据被录入计算机后，就要开始进行图像数据的误差校正、图像的PS、剪辑、误差的去除以及坐标的转换等。测绘地图的一个主要的表现因素就是颜色，其对地图的表现力以及画面效果有着直接影响。Mapgis 对测绘地图提出颜色的要求，基于分析了测绘地图印刷的特点，设计了一套灵活、简洁、精准的颜色定义和色标系统。图形输出是Mapgis 地质制图的最后一道工序，通常是把显示出的图形数据，经过上述步骤，由 Mapgis 的输出系统将编辑好的图形显示到屏幕或指定的设备上。经以上处理过的数据，可以实现测绘图件的数字化，并建立图形和属性数据相结合的数据库。测绘信息数据全部存储于计算机中，可以将具有同一特性的图形要素放在同一层中，即是将图形数据分幅录入这样易于管理和查询，而且可灵活地进行分幅检索、添加图幅、删除图幅。

4.结论

随着计算机技术的不断发展，Mapgis 软件的不断完善，熟练掌握和运用 Mapgis 制图方法不但可以减轻繁杂的手工制图过程，而且能大幅度提高图件精度，为生产工作提供更加可靠的保障。

【参考文献】

[1]李莉英.浅析Mapgis K9的应用技术[J].科技资讯，2013，07：15-16.

[2]高原，申姗姗，常娟.Mapgis软件在绘制地质图件中的应用[J].黑龙江科技信息，2013，18：23.

[3]李享.Mapgis技术的优缺点及其在测绘地图中的应用[J].科技创新与应用，2013，19：56.

矿井水文地质 篇12

中国资源丰富, 地域辽阔, 煤矿作为重要自然资源之一, 目前在很多生产领域发挥着不可替代作用, 在新形势下, 煤矿开采力度不断加大, 人们对于煤矿安全生产的问题也愈发重视, 首先对煤矿水文地质特征做了分析和介绍, 进而对常见矿井水害进行了研究, 并提出了相关防治技术, 希望能够为人们提供一些帮助[1]。

1 煤矿的水文地质特征及其评价标准

这里所说的水文地质条件是指自然界中地下水的各种变化和运动现象。全面了解矿区水文地质特征, 是保证煤矿生产顺利进行及人们生命安全的前提。在市场对煤矿需求量不断增大形势下, 合理、有效地对矿区地下水文地质条件进行分析研究是非常必要的。

进行煤矿开采过程中, 需要依据地下水情况及其循环规律, 同时结合地质特点, 为开采工作提供依据, 进而保障生产安全, 确保生产稳定、有序进行。a) 准备好矿区水文地质条件资料, 为安全生产做准备;b) 结合自然因素与相关资料对矿井地下水进行综合分析, 矿井建立要依据地下水分布特点及其是否具有腐蚀性等情况进行, 通常情况下, 不同土质和岩层地下水对于土体和岩石的腐蚀程度也不同, 因此, 我们需要根据实际情况进行分析, 然后对其开采安全性做出准确预测评价, 从而确定矿井主系统建立位置。

对于承压含水层的水动力应该提早进行测算, 煤矿开采是否带压对安全影响是很大的, 所以提前估算是十分必要的。具体开采前, 就需要考虑人工活动影响, 还需要进行渗透和富水测试等一系列相关工作。

在地下水与岩土之间相互作用和影响下会使岩土呈现出不同性质, 使得岩土形态和强度都会有所变化。岩石物理性质变化会直接影响到煤矿生产过程是否安全, 那么对岩土层的勘查工作就显得极为重要。目前, 矿井实际施工中对此项工作的勘察存在很多问题和缺陷, 由于施工中的各种因素和条件制约与影响, 导致很多煤矿施工前对岩土的地质评价不够全面, 会使水文性质和岩土性质存在明显差异问题[1]。

2 矿井水害发生的原因

煤矿开采是一项综合性较强的工作, 由于其工作环境复杂, 其灾害治理难度也相对较大, 煤矿水害治理也是如此, 中国在这个领域研究多年, 也取得了一些成绩, 但是近些年来, 中国的煤矿水害事故频繁发生, 对于这种情况我们必须要加以重视, 造成中国矿井水害的原因有以下几个方面:

a) 全面掌握矿区的地下水文情况是建立矿井的基本前提, 但是目前中国很多矿井在建设之前, 没有对其进行充分了解和分析, 匆忙选址, 盲目施工, 从而造成事故发生;

b) 造成矿井水害的原因还包括对矿井位置、分布及地质特点的预测, 勘探不全面, 勘探精度达不到要求, 这是一个最主要原因。导致煤矿水害的最主要因素有水源、水量及导水通道。含水层主要是水源和水量的关键, 它的补给和排放具有地域性, 因此技术人员必须要对其进行全面勘测和掌握, 但是, 从目前中国矿井对这些因素的勘测情况来看, 效果并不乐观, 并且对于开采前的勘测工作执行并不彻底, 勘测设备也相对陈旧, 勘测手段单一, 无法达到实际要求, 从而降低勘测精度, 导致了人们对于地下水动态的了解存在误差, 进而造成矿井水害;

c) 在多雨季节, 地面积水就会过多, 如果对地表水处理不好, 也会导致积水过多灌入地下井内部, 从而造成水害, 在矿井井下, 需要建设必备防水设施, 如果建设数量不够, 管理人员的管理力度薄弱, 那么就极其容易出现水害问题;

d) 矿井露头区域老空 (老窑) , 年代久远, 面积、积水量等资料不清, 隐蔽性较强, 日常调查、勘测比较粗劣, 一旦思想上放松警惕就会造成重大水害事故。

3 矿井水害的防治措施

煤矿开采工作是一项危险系数较高的工作, 由于地质环境复杂, 多发水害, 因此其安全问题是人们一直关注的热点问题, 这就需要相关部门和管理人员, 加大管理力度, 在煤矿开采之前, 严格执行相关规定, 对矿区的地下水文特征进行全面勘测, 尤其是对地下水的分布特点和位置, 要全面掌握, 从而最大限度降低矿井水害的爆发, 具体措施如下:a) 煤矿开采工作对工作人员的专业技能要求较高, 为了保障生产安全和工作效率, 在上岗之前, 企业需要对煤矿工人组织岗前培训, 以采矿过程中的技术问题及安全问题为重点, 对水害危险性及水害识别进行普及, 并使矿工掌握一定自救、互救知识;b) 进行煤矿开采之前, 技术工作人员需要对矿区地质水文情况进行全面, 系统勘测, 同时做好记录, 将水害威胁区域进行标记, 从而加强防范力度, 降低危险指数;c) 建立完善管理体制, 矿工在采矿过程中, 要严格按照规定进行开采, 严禁违法乱采, 这样才能够做到防患于未然, 保障自身的生命安全;d) 进行水量观测时需要对水的位置、深度、流向、压力、水质等进行全面检测和记录, 同时对通风情况和瓦斯也要全面检查, 保持排水畅通, 各个部门、施工单位随时要保持联系。对于防水煤柱的预留工作落实责任, 确定严禁开采防隔水煤柱这根红线, 这是目前使用最为普遍的一种防预措施, 水害爆发时, 由于工作位置与水害位置中间留有防水煤柱, 足够的安全岩柱就能有效阻隔水源接近工作人员, 从而避免人员伤亡;e) 运用堵截的方法治理矿井水患。堵截就是使用堵水材料对出水位置及相关通道进行围堵, 这种方法能够将水拦截住, 避免水源接近人群, 从而降低危险性, 这种方法在中国矿井水害的防治中曾经有所使用, 效果比较让人满意;f) 建设相应水闸墙和水闸门。水闸门作用在于矿下发生水灾时, 可控制水流并把水害控制在一定范围内, 使得其它开采区免受水灾, 并且可保护矿井中的中央配电室等设备机房的安全。水闸墙有两种形式, 一是临时的, 二是永久性的。顾名思义, 临时性就是暂时抢险作用, 事后需要重修;永久性就是永久关闭的挡水建筑墙;g) 对雨季地表水的防治。地表水治理是保证矿井安全的首要防线, 可在地表修筑排水设施, 防止雨季时大量地表水渗入矿井中。所以在每年雨季来临时, 都会成立防洪小组, 组织做好这一工作;h) 老空 (老窑) 积水的主要防治对策就是严格执行探放水制度以根除水患。在特定条件下可先隔后放, 排水系统允许时进行疏干。

煤矿资源分布辽阔, 结构复杂, 不但会阻碍煤矿生产, 同时还会对人们的生命财产安全造成一定威胁。对煤矿的水文地质特征进行全面了解分析, 做好预测和防范工作, 这样就能够最大限度避免水害事故的发生, 保证职工生命安全, 维护企业和职工利益。

4 结语

煤矿作为中国重要自然资源, 在人们生产和生活中随处可见, 这足以证明其在中国的地位和重要性, 煤炭为中国创造了巨大经济效益, 同时也为人们的生活带来了巨大便利, 但是由于目前中国市场经济改革深入, 市场需求不断增加, 使得传统开采手段无法与当今社会的要求相适应, 因此, 必须要进行改革和创新, 煤矿开采与水文地质联系紧密, 并且水害已经成为一个多发事故, 为了保障煤矿安全生产, 提高勘测水平及监管力度, 提高工人技能及安全意识, 是必然之举。

摘要：对煤矿的水文地质特征、评价标准、矿井水害发生原因进行了研究, 提出矿井水害的防治措施。在煤矿生产过程中, 技术人员需要对其水文地质特征进行全面分析和研究, 从而有效规避矿井水害, 降低采矿风险, 进而保障作业人员的生命财产安全。

关键词：煤矿,水文地质特征,矿井水害

参考文献