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山西焦煤汾西矿业集团双柳煤矿

水文地质报告

太原理工大学继续教育学院

姓名：

常海宾

学号：

10415940063

指导老师：

李国瑞

日期：

2012年7月

摘要

本文主要对双柳矿井的地质构造，地下水等的研究，目的使之能更好服务生产进而取得良好的效益，研究的方法主要是实地观察，测量和参考文献。

取得较详细的地质资料，提出了地质工作的重要意义，轻视地质工作必定带来不利局面，提醒煤矿必须重视地质工作。

目录

摘要 1

前言 3

第一章矿井基本概况 4

1.1矿区交通地理概况 4

1.2矿区地理 5

1.3矿井生产概况 6

1.4矿井以往水文地质工作 6

第二章井田地质、水文地质 8

2.1区域构造 8

2.2井田构造 9

2.3井田内主要含水层 11

2.4井田内主要隔水层 16

第三章矿井水文地质条件及其水害类型 21

3.1水文地质条件分析 21

3.2矿井开采水文地质特征 23

3.3煤层受水害威胁程度评价 29

第四章结论与建议 34

第五章主要参考文献 35

前言

煤矿水害是与瓦斯、火灾等并列的矿山建设与生产过程中的主要安全灾害之一，长期以来，因为煤矿水害而给国家和人民带来的人身伤亡和经济损失极为惨重。

近年来，煤矿重特大水害事故、突水淹井、淹采区事故多发，并有逐步上升的趋势。

为遏制煤矿重特大水害的事故的频繁发生，国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监察局就加强大煤矿防治水工作提出了《关于加强煤矿水害防治工作的指导意见》（安监总煤矿（2006）98号），明确要求煤矿企业要认真编制并组织实施矿井中长期防治水规划和年度防治水计划。

2006年6月15日，国家煤矿安全监察局局长赵铁锤在全国煤矿水害防治工作座谈会上再次要求各煤矿企业和有关单位要针对当前及今后一个时期煤矿水害防治工作的实际情况，认真编制煤矿防治水规划和水害应急预案，建立矿井水害防治工作长效机制。

这一方面表明了国家有关部门在对煤矿水害的高度关注，另一方面表明了煤矿中长期防治水规划在防治水工作中的重要性。

双柳煤矿是汾西矿业集团主力矿井之一，双柳井田地处河东煤田中部，在水文地质单元中属柳林泉域系统。

现年产原煤250万吨，目前开采二叠系山西组3#、4#煤层（上组煤）。

在未来5年内，双柳煤矿计划开采石炭系8#、9#、10#煤（下组煤），由于开采深度增大，面临的水文地质问题更加严重。

上组煤和下组煤层都存在带压开采问题。

上组煤距离太原组灰岩含水层20～30M，承受太灰水压2～5MPa，下组煤距离奥灰含水层平均60m，煤层底板承受奥灰水压2～7.28MPa。

同时由于下组煤层的直接顶板为太原组灰岩，在开采过程中受到顶板灰岩水的影响。

已探明和未探明的断层及陷落柱的导水性也是双柳矿现存的较大水文地质问题。

鉴于以上存在的诸多水文地质问题，汾西矿业集团委托煤炭科学研究总院西安研究院为双柳煤矿编制防止水5年规划，合理地安排矿井防治水工作，避免矿井防治水工作的盲目性，合理而有计划、有步骤地安排防治水的工程和科研项目，确保煤矿安全和高产高效。

本项目在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，确定了矿区存在的水文地质问题，并针对双柳煤矿的水文地质特点，结合双柳煤矿的采掘计划，提出了双柳煤矿的防治水规划总体思路，确定了双柳煤矿防治水策略，论证了各项探查工程的必要性，合理性和可行性。

从矿井地下水观测网建设、矿井水文地质补充勘探、工作面水文地质条件探查、防治水工程安排以及矿井日常水文地质工作要求等方面，全面规划了双柳煤矿今后的防治水工作。

规划的制定将对双柳煤矿以后的防治水工作有很大指导作用，其实施将保障矿井的安全高效生产。

第一章矿井基本概况

1.1矿区交通地理概况

汾西矿业集团双柳煤矿位于山西省河东煤田中部。

南距柳林县城17km，行政区划属吕梁地区柳林县。

井田面积31.03km2，其范围北至三交三号井田精查区13剖面线，南至聚财塔北断层，东至精查区东界。

区内交通较为便利，柳林县有铁路和公路与全国各地相通，县城通往孟门镇的油路从矿区中部穿过，距307国道16Km。

图1-1交通位置图

1.2矿区地理

本区属吕梁山系，为典型的黄土高原地貌。

地形形态主要为侵蚀地形，表现为强烈切割的梁峁状低中山黄土丘陵，冲沟密集而窄、河床基岩出露。

区内植被稀少，水土流失严重。

纵观区内地形，东高西低，沟谷基本呈东西向垂直黄河分布。

区内地形最高点位于白家坡南，标高+1000.5m，最低点为西南角的黄河滩，标高+644.0m。

本区属黄河水系，区内无大的河流，只有数条东西向的季节性流水的冲沟向西汇入黄河。

雨季水流量大，7~9月份流量占全年的50～70%。

黄河从区西缘流过，流经距离约10km，河床高程约+610～+650m，年平均流量924.4m3/s，最大流量19500m3/s。

本区地处晋西北黄土高原，为大陆性季风气候，暖温带半干旱地区。

年平均气温8.8℃，1月份最低，平均为-7.6℃，7月份最高，平均22.6℃。

多年平均降水量519.3mm，最大降水量在7月份，为1299mm，最小在12月份，为3.6mm。

蒸发量年平均值为2141.9mm，最大在6月份，平均为362.3mm。

1.3矿井生产概况

双柳煤矿前身是柳林的白家焉煤矿，为年产15万吨的地方小煤矿。

1999年，汾西矿务局在国家煤炭工业局以煤规字[1999]第129号《关于成立汾西矿务局双柳煤矿的请示》和国家计委以计[1999]第946号《关于汾西矿务局双柳煤矿扩界问题的批复》的基础上，对原有井田进行扩界后开始技改扩建，从1998年9月18日开始建井，2001年6月29日开始投产，2002年5月28日正式挂牌成立双柳煤矿，隶属汾西矿业集团有限责任公司，原设计生产能力150万吨/年，经过多次技改扩建，目前主采山西组煤层，实际生产能力300万吨/年。

矿井采用立、斜井混合开拓方式，采区是大巷中央开拓，双翼布置工作面回采；工作面采用长壁后退式进行回采。

2005年产量146.7万吨，2006年产量196.1万吨，2007年产量达到241.8万吨。

计划2012年开采下石炭系组煤。

1.4矿井以往水文地质工作

1989、1995年148地质队提交的详查、精查报告分别于己1990、1997年被山西省煤管局和中国煤田地质总局审查批准，涉及本区钻孔共9个，其中井田内6个。

1999年，汾西矿务局生产勘探队在上述工作的基础上，完成了双柳煤矿地质报告，报告认为初步查清了本区水文地质条件，确定了水文地质条件为简单的裂隙岩溶充水矿床，指出了奥灰水潜在威胁，同时报告还指出钻孔工程偏稀，还需在生产建设中进行补充勘探。

2005年3月，煤炭科学研究总院西安分院完成了《双柳煤矿开采水文地质可行性论证研究》，该报告认为双柳煤矿上组煤开采水文地质条件相对简单，充水水源主要为山西组裂隙含水层，经采掘活动可逐渐疏干，底板太原组灰岩含水层在无垂直导水通道沟通奥灰的情况下，仍以静储量为主。

下组煤开采矿井充水水源为顶板太灰含水层和底板奥灰含水层水，具备奥灰突水的不利因素，带压开采方法及其配套措施是防治奥灰突水的基本技术体系。

该报告明确提出了双柳煤矿防治水技术路线以及补充勘探的具体要求。

2006年11月，山西省煤炭地质148勘查院提交了《山西省柳林县汾西矿业集团公司双柳煤矿补勘地质报告》，该报告是在井田内各阶段地质勘探资料及三交三号井田精查地质报告的基础上，进行认真的综合分析整理编制而成的，达到了精查报告的研究程度。

主要成果：

（一）、查明了井田的总体构造形态为一向西倾斜的单斜构造，控制了井田内次级褶曲轴向和产状。

（二）、对含煤地层进行了进一步的研究，查明井田内稳定可采煤层为4（3+4）、8、9（8+9）号煤层，查明了煤层的层位、厚度、结构及分布形态和范围。

（三）、查明直接充水含水层和间接充水含水层的岩性、厚度、埋藏条件、水位、水质、富水性及分布情况，地下水的补给、径流、排泄条件，查明了隔水层的岩性、厚度及隔水性能，基本查明了矿井充水水源及途径，并预计了矿井涌水量。

确定井田水文地质勘探类型为二类一型和三类一型。

即双柳煤矿为以裂隙和岩溶含水层充水为主的水文地质条件简单的矿井。

2008年10月，煤炭科学研究总院西安研究院提交了《汾西矿业集团双柳煤矿水文地质补充勘探报告》，本次水文地质补充勘探共施工水文地质勘探钻孔8个，其中奥灰水文孔3个，太灰水文孔5个，实际完成钻探工程量4854.49m，抽（注）水试验10层次，水文测井4829.65m，水质简分析8件，水质全分析39件，同位素测试5组，岩石力学测试74组，完成了1：

1万水文地质38.6km2。

该报告基本查明了太原组灰岩含水层和奥套系峰峰组、上马家沟组含水层的水文地质条件，探查了太灰与奥灰含水层之间的连通性，运用解析法及数值法预测了矿井涌水量。

第二章井田地质、水文地质

2.1区域构造

双柳煤矿地处河东煤田中部，在构造单元上属于鄂尔多斯断块、兴县一石楼南北向褶皱带中段，同时也属于山西断块，因整个山西断块构造走向均为NE—SW或SN向，所以本区的构造也以NE—SW向为主。

河东煤田处于黄河东岸－吕梁山西翼的南北向构造带上，煤田总体上是一个基本向西倾斜的单斜构造，属于吕梁复背斜西翼的一部分，在单斜上又发育了次一级的褶曲和经向或新华夏系的断裂构造。

新华夏系的断裂构造主要发育于煤田东缘以外，河东煤田北部及南部次级褶曲一般幅度不大，以单斜为主导构造，而在煤田中部的离柳矿区，在单斜上又产生了幅度较大的宽缓褶曲，成为矿区的控制性构造。

从水文地质单元上划分，本区属柳林泉域，横跨吕梁复背斜和鄂尔多斯盆地两大构造单元。

吕梁复背斜轴部主要由太古界变质岩及部分太古界花岗岩组成，其西翼形成一系列的次一级背斜和向斜，其中对区域地下水埋藏、运移影响较大的构造有走向南北的离石—中阳向斜和走向大致南北，呈S形分布的枣林—王家会背斜。

枣林王家会背斜的西翼倾角为10°～20°，缓缓向西、西北倾斜，构成柳林单斜，直抵黄河岸边，成为鄂尔多斯盆地的东翼。

同时，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、地层走向由SN—NNE—NE，以南的青龙区则由SN—SSE—SE。

由于张力作用，在鼻轴部位，产生了一个东西向的张裂带，即聚财塔断层组成的地堑构造。

2.2井田构造

井田南边界为聚财塔断层，西边紧邻黄河。

区内构造简单，为一自东向西倾斜的单斜构造，地层走向南北，倾角5°～10°。

在靠近聚财塔断层附近，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。

从目前开采上组煤的情况看，工作面＋510～＋570m水平揭露有大小17个陷落柱。

在已经揭露的陷落柱附近均伴生有大小不等的断层，断距一般约2~3m。

在216工作面材料巷的掘进过程中揭露一小型陷落柱，编号为X12陷落柱，该陷落柱长轴约10m，宽约5m，在揭露此陷落柱北侧边缘时，有出水现象，水量小于3m3/h，一周内水量逐渐减小至0.5m3/h以下，水压0.3～0.5Mpa，据水质分析结果，该陷落柱出水为太灰岩溶裂隙水。

近期生产过程中又陆续揭露了几个小型陷落柱，边缘地带均有少量出水。

井田内聚财塔地堑由聚财塔北断层（F1）和聚财塔南断层（F2）组成，两者相距450m左右。

断层延伸方向近东西向，相向倾斜，均为正断层。

F1断层向南倾斜，倾角60°~75°,断距150~260m，在其附近伴生多个次级羽状断层，它们与主断层的交角都小于35°，延伸不远即消失。

F2断层平行于F1延伸，倾向北，倾角70°～75°，断距150～180