各矿防治水准备材料 2.docx
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各矿防治水准备材料2
一、材料的主要内容：
1、矿井水文条件简介：
本矿的水文地质条件：
（一）区域水文地质条件
双柳矿区位于柳林单斜构造之上，在水文地质单元上属柳林泉域岩溶水系统。
矿区主要含水层以承压水为主，含水层在矿区外围主要接受大气降水补给，受西北地区干旱气候的影响，降雨量比较少，所以地下水补给条件较差。
但是在井田内的沟谷中二叠系上统砂岩广泛出露，在井田外围东部，二叠系下统石盒子组砂岩、太原组灰岩、奥陶系灰岩广泛出露，直接接受大气降水补给，砂岩出露区风化裂隙发育，有利于大气降水补给下部含水层。
因矿区各含水层大致为单斜构造，地层东高西低，黄河为本区地表水的最低排泄基准面，地下水自东向西径流。
煤系地区地下水水力坡度大于奥灰水，以山西组最大。
地下水由浅部顺含水层向深部运动，径流强度越来越小，最后可能停滞，沿地层薄弱带排泄，如断层和裂隙带等，补给上部或下部含水层，或在地表以泉的形式排泄于沟谷中。
本区奥陶系灰岩水属柳林泉域岩溶地下水系统，径流方向主要向南—南东，从柳林泉排泄，排泄处水力坡度较小，只有0.2%。
从地下水流向及水质变化看出，矿区外浅部地下水径流条件好，在区内受含水层埋深及岩溶发育程度的影响，并可能受聚财塔断层阻水影响，奥灰水流缓慢，到西部几乎过渡到停滞状态。
受采矿及工农业生产的影响，地下水的补、径、排条件也随之发生变化，采矿活动直接或间接揭露含水层后，矿井涌水成了本区地下水新的排泄点。
奥陶系灰岩含水层作为本区富水性最强的含水层，是本区工业及城市居民生活用水的主要来源，柳林泉流量近十年来逐年减小，主要原因一是大气降水的减少，二是采矿工农业居民生活对地下水的过度开采。
总的来说，由于山川河流的侵蚀深切及西部滞流区的阻水作用，岩溶地下水仍主要以泉的形式排泄。
（二）井田水文地质条件
1、含水岩组
根据岩性组合、含水介质、空隙类型及含水特征，可划分为四大含水岩组。
1）松散岩类孔隙水含水岩组
（1）第四系松散岩类孔隙水含水岩组
双柳井田及西部低山丘陵区，含水层为中上更新统洪积层，局部夹透镜状砂砾石层或底砾，赋存孔隙潜水，水位埋藏与地形切割深度有关，以大气降水入渗补给为主，地下水径流方向与地形一致。
由于地形切割，地下水补、蓄条件差，不少地区基本不含水形成干谷。
调查表明，地层分布稳定且沉积较厚的塬区，以及有稳定隔水底板地势平坦和地形较低地段，富水性稍好，但单位涌水量一般小于0.1L/s·m
（2）第三系松散岩类孔隙水含水岩组。
上第三系上新统仅在较大沟谷局部出露，沉积较薄，含水层岩性为半胶结砂砾岩，结构相对较疏松，砂、砾、泥混杂，分选性及磨圆度差，含水介质以孔隙为主，局部裂隙发育。
据调查，在深切沟谷可见砂砾石层出露，因沟谷切割形成透水不含水地层。
在地形相对平坦或堆积较厚的地段，含有孔隙潜水。
大部分地段此层孔隙水与第四系孔隙水混合开采利用，仅作为当地居民生活用水来源。
泉流量一般小于0.5L/s，单位涌水量0.1～0.5L/s·m左右，水量较贫乏。
水化学类型为HCO3—Ca·Mg（或Ca·Na）型，矿化度小于1.0g/L。
2）碎屑岩类裂隙水含水岩组
（1）碎屑岩类裂隙含水岩组
广布于低山丘陵区。
含水层以二叠系细、中、粗粒砂岩为主，赋存裂隙潜水—承压水。
由于含、隔水层呈叠置结构及基岩出露面积有限，加之含水层储水空间小，一般富水性较弱，泉流量一般为0.01～0.5L/s，水质类型为HCO3·SO4—Ca·Mg型，矿化度小于0.5g/L
本区石千峰组（P2sh）、上石盒子组（P2s）及下石盒子组（P1x）无抽水试验钻孔控制，据收集资料，仅有个别钻孔做过K4砂岩与山西组混合抽水试验，含水层由K3等细－粗粒砂岩组成，节理裂隙发育不均匀，且多被方解石脉或钙质膜所充填，连通性与开启性较差，因此富水性极弱，单位涌水量为0.0005～0.10L/s·m，渗透系数K为0.0012～0.05m/d。
水质类型为HCO3－Na型，矿化度1.26～1.89g/L。
（2）碎屑岩类夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组
地下水补给、运移条件不佳，加之裂隙发育程度差，因此含水层富水性明显减弱，且富水性不均一。
据施工的五个C3t水文孔资料，单位涌水量较低，证实富水性较弱（施工期间因煤矿风井长期排水影响，自然水位标高与区域水位标高存在较大差异）。
水质类型为HCO3·SO4－Na·Ca型，矿化度大于1g/L。
3）碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水岩组
据已有资料分析，本区中奥陶统富水性最强，构成主要含水结构体。
其中，以中统上马家沟组三段、二段富水性最强，峰峰组次之，下马家沟组最弱。
下奥陶统富水性弱，视为相对隔水层。
上寒武统及中寒武统出露面积有限，富水性一般较弱。
（1）中奥陶统岩溶裂隙水含水岩组
峰峰组（O2f）岩溶裂隙地下水：
该组岩溶裂隙不发育，且多被方解石所充填，岩溶以溶蚀为主，溶孔稀少，连通性不好，地下水补、蓄条件及径流条件差，因此富水性弱，水质也明显变差。
据简易水文地质观测，该组钻井液未出现明显消耗。
据抽水试验，Ms4孔和Ms6孔，自然水位标高分别为789.85m和796.63m，抽水水位降深分别为53.33m和71.29m，单位涌水量分别为0.00133L/s·m和0.00028L/s·m。
水质类型分别为HCO3－Na型和Cl·SO4－Na·Ca型，矿化度分别为1.41g/L和2.15g/L。
上马家沟组（O2s）岩溶裂隙地下水：
该组岩溶裂隙较发育，岩溶以溶蚀和溶孔为主，溶孔多呈蜂窝状，连通性较好，有利于地下水的补给、运移和富集，因此富水性较强，但不均一。
另外，由于井田地处埋藏区，地下水交替缓慢，径流条件差，经长期与围岩发生溶滤作用，溶解含水层中的化学成分，由此造成水质恶化。
据简易水文地质观测资料，Ms4孔和Ms6孔，钻探进尺分别揭露到孔深782～800m和640～656m钻井液全部漏失。
据抽水试验，Ms4孔和Ms6孔，自然水位标高分别为799.29m和798.30m，抽水水位降深分别为1.98m和48.96m，单位涌水量分别为2.838L/s·m和0.0102L/s·m。
水质类型为Cl·SO4－Na·Ca型，矿化度分别为1.41g/L和2.305g/L。
下马家沟组（O2x）岩溶裂隙地下水：
厚度100m左右，由于岩溶裂隙不发育，加之地表出露面积有限，地下水补给条件不佳，富水性普遍较弱，单位涌水量小于0.01L/s·m。
（2）寒武系岩溶裂隙水含水岩组
据收集资料，寒武系厚度208～253m左右，为一套碳酸盐岩浅海相沉积，以中统鲕状灰岩和上统石灰岩、白云岩为主要含水层。
岩溶裂隙发育程度受地质构造及埋深控制，在地质构造有利地段，岩溶裂隙发育，地下水补给、运移条件良好，则富水性较强，随埋深增大，岩溶裂隙发育程度变弱。
在覆盖区，岩溶裂隙较发育，单位涌水量为1.92～7.60L/s·m；在深埋区，富水性变弱，单位涌水量为0.0015～0.0035L/s·m。
裸露及覆盖区水质类型为HCO3—Ca·Mg型，矿化度0.23～0.37g/L。
4）侵入岩变质岩类裂隙水含水岩组
岩性为元古界及太古界变质岩及侵入岩组成。
经长期构造变动及风化剥蚀，浅部风化裂隙较发育，接受大气降水补给，微含裂隙潜水。
因裂隙开启程度差，加之地形陡峭，沟谷切割剧烈，不利于地下水的贮存，具有埋藏浅、富水性差等特点。
2、隔水层
（1）上组煤底板隔水层
据钻孔资料，上组煤厚度较稳定，其底板岩性为泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、细粒砂岩、中粒砂岩、粗粒砂岩互层，总厚度约为26m左右，其中泥质岩占整个底板厚度45%左右，砂岩占55%左右。
其下伏地层至奥灰岩顶板除夹L1～L5薄层石灰岩外，也同为砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩、粗粒砂岩、泥岩及铝质泥岩等互层，厚度120m左右。
这种软硬岩层相互叠置的地层组合结构，据初步分析，在无构造裂隙或采动裂隙沟通的情况下，预测下伏奥灰含水层承压水头很难突破其上覆隔水岩体。
岩层的隔水性能、隔水层厚度及其抗拉、抗压强度对上组煤的安全开采是较为有利的。
（2）下组煤底板隔水层
下组煤底板到奥陶系灰岩顶板50m左右，岩性以砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩、粗粒砂岩、铝质泥岩及泥岩等互层为主，底界为山西式铁矿，呈透镜状、鸡窝状分布，其上为黑色粘土岩。
其中，隔水层占整个底板岩层厚度的46%左右。
下组煤开采最大水患威胁来自奥陶系灰岩水。
从目前勘探资料分析，奥陶系峰峰组以其上部（二段）灰岩及泥质灰岩为含水层，但富水性很差，其下部（一段）岩性为泥质灰岩、泥灰岩夹石膏层，隔水性能较强。
上马家沟组富水性强，是矿区下组煤开采的主要水患威胁。
可将峰峰组下部（一段）视为隔水层，那么下组煤底板到上马家沟组顶板的隔水层厚度约140m左右（不含O2f2）。
带压开采程度：
在以往地质及水文地质工作的基础上可知，双柳井田在水文地质单元上属柳林泉域岩溶地下水系统，奥灰水水位标高789.85—796米，太灰水水位标高557.087—650.155米，而双柳矿今后开采的区域内，上组煤底板标高为135—500米，下组煤底板标高为65—605米，因此，随着上组煤的不断延伸以及下组煤开采，带压程度加剧，无疑会导致矿井水文地质条件逐趋复杂，从而矿井的生产必将面临奥灰岩溶水和太灰岩溶水的威胁。
地质构造复杂程度：
1、区域构造
河东煤田主要处在鄂尔多斯板块、兴县—石楼南北向褶皱带中段。
煤田总体上是一个基本向西倾斜的单斜构造，属于吕梁山复背斜西翼的一部分，由于受新华夏系构造运动的影响，煤田中部的离柳矿区产生幅度较大的宽缓褶皱，成为矿区控制性构造。
褶曲自东向西为离石—中阳向斜、王家会背斜、三交—柳林单斜，其间伴生有数条较大的断层。
王家会背斜隆起部位由于受长期剥蚀，其上煤系地层荡然无存，再加上湍水头断层作用，使煤田连续性遭到破坏，分出离石煤产地。
由于作用于离柳矿区的东西向应力不均衡，因而产生了离石鼻状构造，即以离石—聚财塔的东西方向轴线，形成一个弧形向西突出的弧状构造。
鼻轴以北的三交区地层轴线由南北—北北东—北东；以南的青龙区则由南北—南南东—南东。
恰在鼻轴部位，由于张力作用产生了一个东西向张裂带，即聚财塔断层组成的地堑构造。
2、矿井构造
本区位于聚财塔北断层以北，区内构造简单，大致为一自东向西倾斜的单斜构造。
地层走向南北，倾角5—10°。
褶曲较为平缓，断层稀少，在近几年开采的约10Km2的范围内揭露约30条断层，在靠近聚财塔大断层附近时，地层受断层影响，产状多有变化，伴生次级羽状小断层和短轴褶曲。
从近几年开采得出：
矿井地质条件类型大致为Ⅱ-ⅡabⅠdⅡe，井田南部发育有聚财塔南、北断层，落差102—132米，构成一地堑，对三采区的采掘布置影响极大，也是双柳煤矿防治奥灰水的重点区段。
另外在生产中揭露29条断层，多为高角度中、小正断层，落差0.5—3.5米。
在实际观测中发现，基本不存在破碎带，断层面具有明显的擦痕和镜面现象，通常不导水也不含水。
井田水文地质类型划分：
井田内主要可采煤层为山西组4（3+4）号煤层，太原组8、9（8+9）号煤层。
井田内山西组煤层处于中—深埋区，主要可采煤层为4（3+4）号煤层，以其顶板砂岩为直接充水含水层，含水层埋藏深，地下水补给条件差，富水性弱。
并且各含水层之间均有沉积稳定的隔水层，形不成水力联系。
井田东部外围生产矿井富水性均很弱，结合井田内山西组抽水试验，确定煤矿床水文地质类型属二类一型，即水文地质条件简单的裂隙充水矿床。
井田内8号煤层顶板L1石灰岩为直接充水含水层，其上还赋存有L2、L3、L4、L5石灰岩含水层，富水性弱—中等。
太原组煤矿床以L1—L5石灰岩为直接含水层，井田内太原组煤矿床大部分地段属三类一型，即水文地质条件简单的裂隙—岩溶充水矿床，局部地段属三类二型，即水文地质条件中等的裂隙—岩溶充水矿床。
2、近年来矿井防治水工程完成情况或在矿井防治水方面所作的工作
据以往双柳井田水文地质条件论述，开采上组煤的水文地质条件为简单—中等复杂，开采下组煤的水文条件为中等复杂—复杂，为实现矿井的安全生产，我矿自成立以来，先后进行了以下工作：
1、于2004—2005年由西安煤科院水文地质研究所进行了双柳矿带压开采可行性论证，并与2005年5月提交《双柳煤矿开采水文地质可行性论证研究》基本上确定了防治水路线。
2、2005—2006年由陕西148地质勘探队进行了双柳井田地质补充勘探，施工地质勘探孔12个，并于2008年7月提交勘探报告。
3、2006—2007年由山西第六地质工程勘察院对井田南部的聚财塔断层进行了综合勘探，施工抵制钻孔3个，并与2007年2月提交勘察报告。
4、2006—2007年由中国煤炭地质总局华盛水文地质勘察工程公司对井田进行了水文地质补充勘探，共施工8个水文地质钻孔，并于2007年2月提交报告。
5、2007—2008年由西安煤由西安煤科院水文地质研究所进行了水文地质补充勘探总报告的编制，并于2008年7月提交，确定了双柳矿带压开采的基本方法。
通过以上的勘探，加上以往的勘探工程，井田内先后共施工28个钻孔，其中地质孔19个，水文地质孔9个，水文地质孔中有4个钻孔是奥陶系灰岩水勘查孔，由此可见勘探程度基本达到了开采的要求。
存在的问题主要是各个时期的勘探孔在局部较为密集，造成了其它区域的勘探程度不足。
3、井下防排水情况：
包括矿井主排水系统能力、水平（采区）排水能力及评价，防水闸、墙设置以及防水煤柱的留设等情况。
目前，双柳井下排水系统较为薄弱，特别是三采区，仅能满足日常的正常用水量的排放，基本上没有抗灾抢险能力，为此，加强井下排水能力，完善排水系统也是今后防治水工作的重点之一，关键是建立井田西部即三采区独立的排水系统。
同时还必须考虑、研究是否需要增设强排水泵房，增加矿井的抗灾能力。
经过近几年的努力，双柳井下排水系统基本趋于完善，今后的工作主要是进一步完善小区域的排水设施，2009年我矿计划进行以下工作：
1）对各大水仓淤泥进行两次处理，雨季前和十月份前后各进行一次，同时清理排水沟。
2）修葺三采区轨道巷排水沟2000米。
3）三采区水仓及其配套设备均已完工，但由于排水设备的局部问题，尚未投入使用，我矿将在2009年抓紧三采水仓排水系统的调试工作，争取尽快投入使用。
我矿对井田边界统一留设了40米的煤柱，并对南部聚财塔大断层进行了二维地震勘探（山西省第六地质工程勘察院·2007.2），根据计算对聚财塔F1断层隔水保安煤柱自东向西由75米逐步增大，到井田西南角增到141米。
4、小煤矿对矿井影响程度分析、存在问题以及以采取的措施。
2009年，双柳井田东部开采的小煤矿仅剩下三座，可能对双柳煤矿安全构成威胁的为武家山小煤矿，所以2009年我矿在这方面的重点工作是加强对武家山小煤矿的监督，并且查明其采掘范围、矿井涌水情况及集水区域、积水量，保证209工作面的安全采掘。
另外，吉家塔煤矿目前开采下组煤，我矿在2009年计划与该矿保持联系，一方面督查其保证不越界进入双柳煤矿非法开采，另一方面取得该矿在下组煤开采过程中对我矿将来开采下组煤有意义的水文地质资料，为我矿今后的开采做好准备。
5、分水平、分采区进行水情水害分析，并说明以采取和拟采取的措施
每月、每季度对工作面编写《水文地质预报》，不定时的对可能发生水害的地方编写《水情水还水害通知单》，队组按照相关规程要求采取了相应的措施。
6、矿井防治水措施、水灾预案的编制和执行情况
我矿先后编制了《汾西矿业（集团）有限责任公司双柳煤矿2007—2012年防治水规划》、《带压开采防治水措施》、《煤矿重特大井下水灾事故抢险应急预案》、《雨季山体滑坡事故应急预案》、《水害事故应急救援预案演习计划及报告》、《2009年双柳煤矿防治水计划》等
7、防治水机构、人员及技术力量以及现有的防治水设备的配备情况（物探、钻探等）
做好防治水工作，必须进行符合我矿情况的投入，对于双柳矿而言，真正意义上的带压开采防治水刚刚开始，包括防治水队伍和防治水装备、工程两方面的投入。
1、防治水队伍的建立
在以往的开采过程中，由于上组煤的开采区段水平较高，水文地质条件较为简单，带压开采的矛盾尚未完全显露，所以水文地质工作的工作量较小，但随着向具有突水威胁的区段的延伸，水文地质条件趋于复杂，且今后即将开采下组煤的水文地质条件比上组煤复杂，因此在这方面的工作随之加大，就目前我矿的人员配置不能满足今后安全生产的需要，所以在今后的两到三年内还应增加3—5名水文地质专业技术人员，2—3名物探方面的专业人员。
同时建立防治水施工队伍，主要是建立探放水队伍和注浆队伍，按照施工过程中的实际需要，施工时每班需要6名钻探工人，三班共需要18名，按照80%的出勤率计算，探放水队伍应该配备22—23人，另外，探放水队伍还应该配备正、副队长及钻探技术员。
注浆队伍的施工工人可由探放水施工队伍兼职，但应配1—2名技术员。
2、我矿的防治水装备、工程在今后需要完成的主要项目如下。
1）防治水工程
目前，我矿仅采上组煤，防治水工程中的大项为三采直排地面的防排水系统（目前按照串联式和二采、中央水仓一路排往地表）。
下组煤设计带压开采的工程相对较多，祥见水文地质工程概算表：
水文地质工程概算表
工程名称
单位
数量
单价
（万元）
总计
（万元）
施工位置
上组煤三采水仓排水系统
400
三采水泵房配套排水设施（包括地表水处理站）
太灰水调研与疏放
60
在上组煤大巷内布置太灰水探放水的疏放钻孔，
下组煤水仓及排水系统
800
三采水泵房配套排水设施（包括地表水处理站）
下组煤隔离开采防水闸门
个
4
40—60
160—240
2）技术装备
由于我矿的防治水技术装备较差，需要补充的项目较多，详细情况如下表：
防治水设备及仪表
名称
规格型号
单位
数量
单价（万元）
总计（万元）
地下水动态观测系统
套
1
50
50
水文地质钻机
台
4
12—15
48—60
泥浆泵
台
4
12—15
48—60
搅拌机
台
4
6
24
便携式矿井地质超前勘测仪
台
1
35
35
瑞利波探测仪
YTR（A）型
台
1
26
26
防爆超声波流量仪
台
4
4
16
8、目前防治水工作中存在的问题隐患及急需解决的问题，包括防治水技术层面上需要探讨和研究解决的问题。
1、建立地下水动态观测系统
2、对303工作面进行综合勘探
3、防治水装备较少，包括超前探测仪器及探放水、注浆等相关设备。
4、专业人员缺乏，尚未形成专业的防治水队伍，不能满足矿井日常生产之需。
5、井下的防治水设施不完善，除了集中排水的三个较大的水仓外，还没有其他抗灾设施。
6、随着下组煤的开采应该提前对太灰水进行疏放
7、结合矿井生产现状，加强对井田范围内隐伏构造及导水性探查，继续深入探查聚财塔断层的导水性。
8、进一步查明太灰含水层与奥灰含水层之间的联系。
9、积极开展开采条件下顶板与底板破坏规律的研究工作。
10、编制并组织实施中长期防治水规划，使矿井防治水工作处于有序而主动的工作状态。
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