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（2）中侏罗统西山窑组孔隙裂隙承压中等富水含水层（II）
出露于井田中南部，伏于第Ⅲ弱含水层之下。
含水层岩性主要由粗砂岩、中～粗砂岩、泥质粉砂岩、泥岩及煤组成。
其地下水主要受白杨沟河远距离的河床渗漏顺层补给。
据ZK301孔的混合涌水试验，其地下水位高出地面14.07m（地面测得水头压力为0.1407Mpa）。
水位降深（S）13.78m，渗透系数（K）0.143m/d，钻孔单位涌水量（q）0.23L/s·
m（0.1<
q<
1.0L/s·
m）；
另据ZK302孔及ZK5孔涌水试验的资料：
q在0.24～0.25L/s·
m之间，K在0.14～0.324m/d之间，此含水层富水性中等。
钻孔平均水位标高+1464.41m。
（3）中侏罗统头屯河组弱含水层（Ⅲ）
广布于井田北部，由砂岩、泥岩组成，厚度11.27～220.53m，该岩组出露位置较高，四周裸露地表。
此层属弱含水层，对矿区的水文地质影响不大。
4、第四系含水层、隔水层特征、补给来源和与地表水的联系
第四系含水层分布于井田南界外白杨沟河两岸，由冲洪积砾石、卵石、砂粒组成，分选性差，层厚4～18m，地下水以孔隙潜水的形式赋存于冲洪积层中，主要受白杨河水的渗漏补给，次为大气降水补给，水位埋深0.98～2.08m，水量丰富。
井田范围内第四系覆盖较少，地形高差变化大有利于自然排放大气降水。
井田地表无常年流动的地表水。
（二）矿井正常涌水量及最大涌水量
地质勘探采用大井法对矿井（精查区）+1250m水平以浅进行了涌水量预算，预算结果涌水量为15204.37m3/d（633.5m3/h）。
设计时矿井的涌水量应按一水平（+1255m）的涌水量进行考虑，故设计引用地质报告中的计算方法和水位标高、含水层厚度等参数对矿井一水平的涌水量进行了预算，预算结果为一水平（+1255m）正常涌水量为1043m3/h，最大涌水量1471m3/h。
（三）地表水体
井田范围内无地表水系，沟谷平时干涸无水，雨雪融化时有暂时性泻流。
井田南部边界之外1～1.6km处的白杨沟河发源于天山雪峰，从井田南部边界之外由西向东横贯汇入井田东部边界之外1～2km处的呼图壁河。
白杨沟河常年有水，其出口处距季节变化流量为30m3/s～0.27m3/s，月平均迳流量4.34～6.44m3/s。
呼图壁河为一常年性河流，流量变化在72.10m3/s～1.46m3/s，月平均迳流量33.83m3/s～50.46m3/s。
（四）老窑及老空区积水
本矿井为一在建的新建工程项目，井田范围内无老窑和采空区，井田南部边界之外煤层浅部先后有12个生产小井开采煤炭资源，这些小煤矿产量一般在3～9万t/a，开采煤层为B1、B2、B41三层煤，其中B1煤层开采较多，B0、B3、B42、B5、B6煤层尚未开采。
由于这些小窑位于井田南部边界之外，由对浅部小窑调查（见表1—1—1）可知，小窑目前与本矿井尚有一定的距离，地方小井的开采对本矿井今后的生产没有影响。
但在今后的生产过程中，仍应加强监测，防止小窑越界开采，其采空区与本矿井井巷连通，造成水患事故。
矿区内未见火烧现象，据各勘探线控制的情况，矿区南部边界距煤层露头火烧区较远（300～1000m），对矿井生产不会产生影响，井田边界之外浅部煤层火烧下限见表1－2－4。
二、水患类型及危害程度
据地质勘探报告分析研究，矿井水患类型及危害程度如下所述：
1、矿井地质构造简单，不存在构造出水、突水现象；
2、井田地表无水体，大气降水因地表坡度大、出露基岩经风化后柔软不透水且以陡坎状存在对地下补给甚微，不足以影响井下开采；
3、主煤段由中～粗砂岩组成的含水层（Ⅱ），该砂岩类岩石虽具备坚硬、裂隙不发育之特点，但其露头在井田之外沿白杨沟河北岸展布受河水侧向和垂向渗露补给，富水性较强，对煤系地层及主煤段可直接充水，是井下开采的主涌水源。
该含水层的水以渗透方式补给井下，虽不会造成突发性水害，但因其渗透水量较大会对生产造成一定影响，或因排水设施能力不足或出现故障时，可能造成矿井水灾。
4、随着矿井开采，地面产生的塌陷有可能出现裂缝勾通地表与采空区，不及时处理会使地表暂时性大气水灌入井下。
5、井田浅部边界之外有地方生产矿井和老窑，据目前掌握资料，小窑距井田尚有一定距离，设计在井田边界处留有足够的防水煤柱，但今年内后生产其间要随时了解掌握小窑开采情况，保持井田境界煤柱的完整性，若境界煤柱被破坏将可能出现小窑采空区的透水事故发生。
三、矿井水文质及安全条件评价
1、由地质勘探抽水试验资料分析，抽水钻孔的位置不同，孔内涌水量大小变化和水的矿化度变化均较悬殊，其规律为由白场沟河自近而远钻孔中的涌水量减小，水的矿化度增高。
由此说明中～粗砂岩组成的含水层（Ⅱ）的地下水在运移过程中，水量逐渐变小、速度变缓，地下水的补给方式是按地层渗透性能进行缓慢补给。
2、从建井施工实际分析，矿井已施工完毕主、副、风三条反向斜井、采区轨道上山并进入回采巷道，施工井巷已穿透煤层顶板的全部地层，通过对地层揭露，井巷穿过中～粗砂岩组成的含水层（Ⅱ）时出现淋水现象，淋水量的变化规律是先大后小。
淋水量先大后小的现象说明中～粗砂岩组成的含水层（Ⅱ）中的水量是由两部分组成。
其一为该地层经过长期渗透而充满裂隙的静储水量；
其二为由白杨河沟水补给通过地层裂隙缓慢渗透的径流运移水量。
当井巷初期穿过该地层时二者水量全部涌出，故而淋水量较大。
当经过一段时间后井巷淋水量变小并且稳定，说明裂隙中的静储水量已经释放仅剩地层裂隙渗透的径流运移水量。
矿井建设期涌水量实测见表6—1—1。
由表6—1—1涌水量变化可知，2006年1—10月，随着井下巷道总进尺量的增加，对含水地层揭露的范围不断扩大，井下涌水量亦呈增大趋势，当含水地层水量释放一段时间后，静储水量得到排放，仅剩裂隙渗透的运移水量，此时虽然井下的井巷工程总进尺不断增加，南明井下涌水量反而会减少。
宽沟煤矿井下排水量统计表
表6—1--1
时间
2006年
1月
2月
3月
4月
5月
6月
平均涌水量（m3/h）
124
110
112
167.5
100.5
353.5
7月
8月
9月
10月
11月
12月
310.5
340.5
300.5
271.5
181
2007年
155
145
166
3、矿井水文地质类型分析。
由含水层的性质分析，西山窑组孔隙裂隙承压含水层（Ⅱ）是由中～粗砂岩组成的稳定的、无构造影响的、岩石坚硬裂隙不发育的含水层。
尽管其露头补给水源充沛，但地层充水方式是通过远距离裂隙缓慢渗透，故含水层性质为水文地质条件中等；
由钻孔涌水试验资料分析单位涌水量q=0.23～0.247L/s.m，渗透系数为K=0.14～0.324m/d，应属水文地质条件中等类；
由地质勘探和设计预算的首采区与一水平水量均大于150m3/h，应属水文地质条件复杂类。
综上条件，地质部门将矿井水文地质条件划为中等～较强富水的矿床比较恰当。
但从实际施工揭露含水层的情况和基建期间井下涌水变化情况分析，矿井的实际涌水量可能要小于理论计算水量。
说明涌水量预算时选取的参数存在一定误差，建议矿井在生产与建设期间不断收集和总结水文地质参数，重新核算矿井涌水量，以便正确指导施工生产。
第二节矿井防治水措施
一、矿井开拓、开采所采取的安全保证措施
矿井采用斜井开拓，采区巷道实行分组联合与分层布置相结合的混合布置方案。
勘探资料证明矿井不存在构造导水威胁，煤系地层无强岩溶承压含水层。
井下主要巷道布置不受上述因素影响。
本矿井开采是以裂隙含水层为主的直接进水型的充水特征，且含水层的富水性较强。
虽井下不会发生突水现象，但因含水层富水性较强，涌水量较大，会给回采工作面生产带来一定影响。
宽沟煤矿井下涌水量相对于疆内其它矿井较大，针对矿井水文地质特征设计结合国内矿井防治水主要技术对宽沟煤矿的防治水措施提出如下观点。
目前矿井防治水主要技术措施有疏、堵、截、排，既疏水降压、注浆堵水、帷幕截流和井下排放。
设计认为疏水降压、注浆堵水、帷幕截流的防治水措施不适宜于宽沟矿井的实际，主要理由为：
1、疏水降压一般分为预疏干、并行疏干和联合疏干三种，预疏干一般采用地面垂直钻孔，潜水泵预先疏干；
并行疏干是在井下开拓过程中利用疏干巷道、放水钻孔等；
联合疏干是同时采用地面和井下两种疏干方式。
疏水降压主要用于构造和岩溶发育含水，以及没有保护层或保护层不够的矿床，以达调节流入矿井采场的水量。
本矿井地面地形复杂，水、电、路外部条件有限，若采用地面预先疏干外部条件不具备势必造成投资高不经济。
若采用平行疏干在井下设疏干巷道，因本矿是一新建井将导致井巷工程量大、投资高、工期长。
最关键的问题是本矿井的水文地质条件不适宜疏水降压条件，其既无导水构造又无保护层。
如果说疏干是为了减少煤系地层含水层的水量降低采场涌水，而本矿井井下含水层渗透系数仅为k=0.14～0.324m/d，疏干效果肯定不理想。
前苏联的经验，采用疏干降水时要求含水层渗透系数最好在k=5～150m/d之间，欧美一些国家的实践是渗透系数大于3m/d时可取得较好效果，与之相比宽沟煤矿渗透系数仅为0.14～0.324m/d，故设计不推荐该防治水措施。
2、注浆堵水和帷幕截流是我国矿井防治水的主要措施之一，其原理是将配制的浆液注入含、隔水层的空隙或地下水的迳流水口，浆液与围岩固结成不透水或微透水的整体而起到堵塞水源通道或加固隔水岩层强度的作用。
该防治水措施主要应用于封堵突水口恢复被淹矿井、截流堵源减少矿井排水量、井巷堵水过含水层或断层带、井筒注浆等堵水工程。
对于本矿井而言，若采用注浆堵水帷幕截流，只能说是在地下水迳流的上游拦截白杨沟河及河床冲洪积孔隙潜水向地下的渗漏补给，堵塞补给水源。
经分析认为白杨沟河在井田南部边界之外为一顺层河流，河流走向与井田几何形状的长轴方向基本一致，说明补给源的宽度泛围很大。
若为减少井下涌水而花费巨资采用长距离帷幕截流，对于本矿井将是得不偿失。
再则，从本矿井的含水层岩性分析，地层构造简单，岩石裂隙不发育，即便注浆截流，浆液扩散受限，注堵效果不会明显。
故设计不推荐该防治水措施。
鉴于宽沟煤矿地下水的补给方式是按地层渗透性能进行缓慢补给，不存在直接通道和直接灌入。
预算井下正常涌水量正常涌水量为1043m3/h，（排水高度230m），设计采用井下直排的防治水安全措施。
与内地一些矿井相比：
邢台东厐矿设计正常涌水量2600m3/h，（排水高度600m），邯郸陶二矿设计排水量1470m3/h，（排水高度830m），开滦钱营矿设计正常涌水量1600m3/h，（排水高度660m）。
宽沟煤矿采用设计正常涌水量1043m3/h，（排水高度230m）采用井下直排的防治水措施是完全可行的。
在井下开采布置时设计总结开滦钱家营矿井的生产经验，遇煤层顶底板含水量较大时将首采工作面安排在采区的最下一个区段，通过最下区段工作面的生产和采空区顶板垮落对地层水的释放，可减少上部其它工作面的涌水量。
故设计采区布置时将首采工作面安排在最上部B42煤层的最下区段中。
B42煤层最下一区段采完后，其它区段实行下行式顺序开采。
矿井生产时的采掘工作，必须遵照“先探后掘、探后再采”的原则，并应有专门的防水作业规程，并制定发生水灾时应采取的治水措施和避灾路线。
在回采（掘进）工作面接近钻孔前，应严格检查封孔质量，对于未完全封闭或封闭不合格钻孔，应采取相应措施防止通过钻孔导水涌入井下。
在接近井田浅部边界对老窑采空区范围或积水情况不明时，或对井下构造有可疑时必须按照矿井水文地质规程，采用钻探、物探等或其它方法确切掌握水文地质情况，为防治水提供科学依据，做到有针对性的防治。
设计配备了MYZ-150型探水钻机。
及时密闭废弃的巷道，在有积水巷道的密闭墙上留设反流水孔，以便排出采空区积水，避免采空区及废弃的巷道中的积水给矿井生产造成安全隐患。
每次降大到暴雨时和降雨后，及时观测井下水文条件变化情况，并及时向矿主管安全的领导报告。
二、防水安全煤柱留设与计算结果
1、地表水体煤柱
井田范围内地表没有水体，矿井煤层埋藏较深地表大部基岩出露，故不涉及留设地表水体和冲积层防水煤柱。
2、断层煤柱
井田地质勘探未发现断裂构造，只有在首采区内进行三维补勘发现二条较大断层为DF2落差0～15m，DF19落差0～40m，其它小断层落差均0～5m。
DF2、DF19断层均已揭露并证实断层带无水，设计对其仅留设20m的构造煤柱。
其它断层由于落差较小，回采工作面采煤时，机组可直接割顶、割底过断层，故不留设断层煤柱。
3、井田境界煤柱
井田南部边界之外有地方小窑和白杨沟河，井田东部边界之外有呼图壁河及拟建的呼图壁石门子水库。
因此，井田东部边界煤柱留设时需考虑东部井下开采后地层移动不波及到石门子水库；
南部边界煤柱留设时必须留设足够的防水煤柱，以防白杨河向小窑老空区渗透而对本矿井造成水患威胁。
经自治区国土资源厅协调，宽沟煤矿与井田东部106团煤矿的矿界煤柱，为两矿均在各自井田内侧留设50m防水、防火保安煤柱。
（1）井田东部边界煤柱
准备拟建的呼图壁河石门子水库位于井田东部边界之外500m～820m处，石门子水库与井田东部边界煤层空间关系见表6－2－1。
石门子水库与井田东部边界煤层空间关系表
表6－2－1
井田东部边界煤层
石门子水库
水面标高（m）
边界煤层与水库空间位置
拐点编号
最低标高（m）
水平距离
相对高差（m）
2
+550
+1247.5
820
697.5
3
+890
500
357.5
从井下开采有角度分析，井田东部边界处煤层开采时地表石门子水库的水不得通过导水裂隙带进入井下；
从保护水库堤坝的角度分析，必须考虑井下煤层开采引起的地表沉陷范围不能波及到石门子水库堤坝。
一般侏罗系地层基岩走向移动角与上山移动角为：
δ=γ=73°
，下山移动角为：
β=73－0.6α。
据此，按作图法计算出的井田东部边界煤层开采时，在井田东侧向石门子水库方向地表波的及边界范围与石门子水库堤坝之间相隔水平距离为380～590m可参见插图6－2－1。
由上述计算结果可知，井田东部边界处煤层开采后，地表沉陷波及边界线与石门子水库还有相当的安全距离，井下开采不会对石门子水库产生影响，亦说明了石门子水库
东界煤柱6—2—1
水体不会给井田开采带来威胁。
为进一步增加预防水库水患的安全可靠性，设计在井田东部边界内侧留设50m境界煤柱。
（2）井田南部边界煤柱
井田南部边界煤柱留设时须考虑如下因素：
a、白杨沟河水：
白杨沟河距本井田南部边界水平距离一般在600～1200m以上，由地质勘探资料可知，白杨沟河河床与井田之间无构造沟通，白杨沟河是按地层侧向缓慢渗透补给矿井地下水。
b、浅部火烧区：
地质勘探通过对生产井调查和地面磁法扫描工作，掌握了井田边
界之外浅部煤层火烧下限，见表6－2－2。
由表6－2－2各煤层火烧区的下限推算出火烧区边界距本井田南部边界对应煤层的在3勘线一带水平距离为400m以上，在东南部水平距离为150m，在西南部水平距离为1000m。
按目前资料分析，火烧区及火烧区积水对本矿井南部开采不会产生影响。
c、地方小窑采空区积水：
井田浅部边界之外存有地方小窑开采，其中白石联营煤矿开采相对接近井田东南部边界。
该矿采用斜井开拓，主采B0、B1煤层，其井口标高+1432m，开采下限+1364m（见表1—1—1）。
综上各方面的因素，设计必须在井田南部边界留设足够的防水煤柱，以防白杨河向小窑老空区渗透积水而对本矿井造成水患威胁。
设计根据《采矿工程设计手册》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》有关规定和计算方法进行煤柱留设计算。
①导水裂隙带高度计算及与煤层层间距的比较
因各煤层顶板基本属于中硬类型，故选择Hli=100∑M/（1.6∑M+3.6）+5.6公式计算各煤层导水裂隙带高度，经计算结果见表6－2－3。
②由上表可知，井田内相邻煤层层间距均小于下邻层导水裂隙带，因此根据《采矿工程设计手册》对多煤层综合防水煤（岩）柱的留设原则，“上、下两层煤的层间距小于下层煤开采后的导水裂隙带高度时，下层煤的防水煤柱应根据采动塌陷角和煤层间
井田外浅部煤层火烧深度下限表
表6－2－2
测量方法
观测
煤层
确定火烧深度和标高（m）
斜深
垂深
下限标高
白杨沟详查成果
物探磁法
B4－B0
53－100
11-21
生产井调查
B4
100
12
1594
B3
87
18
1583
B2
53－95
11-20
1576－1569
本次勘查成果
B42－B0
300－500
140（Ⅰ线）－210（Ⅶ线）
1514（Ⅰ线）－1390（Ⅰ线）
156
40
1495
B1
40－152
10-39
1536－1478
B0
40－220
10-58
1518－1402
煤层厚度、煤层层间距与导水裂隙带高度表
表6－2－3
编号
煤层厚度
间距（m）
导水裂隙带高度
（m）
极小－极大
平均
B42
1.40—3.63
2.48
9.30
38.37
B41
2.85—4.99
4.16
46.16
3.83—19.84
11.22
0.97—3.22
1.90
34.21
2.98—38.14
17.51
5.05—14.58
9.50
79.80
3.93—37.91
25.78
4.44—9.00
6.68
52.35
16.72—26.14
22.18
0.87—1.66
1.19
27.22
距，从上层煤煤柱边界向下推算”。
最上层煤即B42煤层防水煤柱宽度以经验公式计算如下：
L=MA
=23.6（m）；
式中：
L——煤柱宽度，m；
M——B42煤层厚度，2.48m；
A——安全系数，取5；
Kp——煤的抗张强度，0.5MPa；
P——隔水煤柱所承受的水压，0.605Mpa。
根据地质报告供资料，ZK301孔、ZK302及ZK502孔水位标高分别为+1510.54m、+1440.53m、+1442.16m，以最高水位+1510.54m作为承压水头基准高度（此值高于白石联营煤矿井口标高+1432m；
高于3勘线对应的白杨沟河水位+1463m），按B42煤层在井田浅部开采标高为+1450m，计算的隔水煤柱所承受的水压为0.605MPa。
经计算B42煤层煤柱为23.6m，设计取30m，并按上山基岩地层移动角73°
推算下覆各煤层边界（防水）煤柱宽度，结果为设计在本井田南部边界内侧留设煤柱见表6－2－4、图6－2－2。
设计南部井田边界内侧留设的煤柱已完全满足对浅部老窑采空区的积水防范，加之井田外侧地方矿井留设的矿界煤柱更进一步增加了防水要求的可靠性。
井田南部边界防水煤柱宽度表
表6－2－4
煤层编号
煤柱宽度（m）
30
31
50
56
60
（3）井田西界煤柱
井田西部境界煤柱与井田东侧的矿界煤柱留设宽度相同，即在宽沟井田内侧留设50m矿界煤柱。
4、其它煤柱
其它煤柱主要包括工业场地与风井场地煤柱、主要井巷保护煤柱、采区边界煤柱。
对井田内工业场地、中央风井、西风井和东风井场地保护煤柱留设按I级保护级别围护，围护带范围取20m，保护煤柱留设参数暂按表土层移动角50°
，基岩移动角按
南界煤柱6—2—2
γ=δ=73°
，β=73°
－0.6α（准确数值待实测后确定）计算保护煤柱范围。
主要井巷指主、副井筒、三个风井、井底车场、大巷、石门及上、下山等，其煤柱留设按主要井巷两侧各留设30m保护煤柱，下伏各煤层按γ=δ=73°
－0.6α移动角计算保护煤柱范围。
采区边界煤柱按沿采区边界两侧各留设10m共计20m煤柱为采区隔离煤柱。
三、井下探放水措施
（一）探放水原则
在回采（掘进）工作面接近未完全封闭或封闭不合格钻孔、接近井田浅部边界老窑采空区范围或积水情况不明和可能出水地区时，必须进行先探后掘的探放水原则。
（二）探放水的步骤与方法
1、探放水前应注意的事项
1）检查排水系统，准备好水沟、水仓及排水管路，检查排水泵及电机使之正常运转并达到设计的最大排水能力。
2）在探水地点准备堵水材料，如坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯、斧等，以便出水及来水时能及时处理。
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