7矿井防治水详解Word文档格式.docx
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井田属黄河流域，主斜井井口标高1492m，井口附近洪水位1510m；
副井口标高1489m，井口附近洪水位1483m；
风井井口标高1631m，井口附近洪水位1585m，不存在洪水对井口及工业广场的影响。
山西省水文水资源勘测局漳泽水库水文站，2010年8月“沁源县煤矿百年一遇洪水水面线《分析报告》”，和善煤矿100a一遇设计洪峰流量为101.1m3/s，校核300a一遇设计洪峰流量为132.2m3/s，经河道水面线计算，防洪断面设计洪水位分别为1486.209m，1486.330m。
（二）含水层
1、第四系砂砾层孔隙潜水含水层
第四系全新统Q4及上更新统Q3，分布在井田中北部河谷地带，岩性为灰白色砂质粘土、亚粘土砂砾层及砾石层，厚度变化大，层位不稳，依地形而异，该层渗水性含水性均好，由于受大气降水和地表水补给条件好，但埋藏厚度薄,不易形成强含水层,因此,属弱富水性孔隙潜水含水层。
2、上石盒子组底部（K10砂岩）裂隙含水层
砂岩含水层较稳定，多呈透镜体，岩性为黄绿色，浅灰绿色中－细粒厚层状石英长石砂岩，埋藏浅时，风化裂隙及节理发育，局部含小砾。
钻进消耗量达5.5m3/h，一般钻进消耗量在0.5m3/h以下，泉水流量0.11L/s，因此，该层为富水性弱砂岩裂隙含水层。
3、下石盒子组（K9、K8）砂岩裂隙含水层
砂岩含水层位于1号、2号煤层以上，K8为煤层直接充水含水层，岩性为灰白色、灰绿色、黄绿色厚层状石英长石砂岩，多为钙质胶结，裂隙稍发育，钻进消耗量在1.00m3/h以下，一般在0.2－0.5m3/h之间，HS9-2号孔抽水试验，单位涌水量0.0021L/s.m，水位标高1247.87m，为弱富水性含水层，但在西侧局部地段受王陶河补给出现富水地段，井田北1Km处2023号钻孔单位涌水量可达0.177L/s.m，因此，属富水性弱—中等砂岩裂隙含水层。
4、太原组石灰岩（K4、K3、K2）岩溶裂隙含水层
K4石灰岩为7号煤直接充水含水层，厚度2.88m，岩性为深灰色，致密、块状，裂隙较发育。
K3石灰岩为8号煤直接顶板，厚度3.95m，裂隙较发育，随埋深增加裂隙逐渐不发育。
K2石灰岩为9+10号煤层直接充水含水层，也是太原组的主要含水层，岩性为深灰色，致密、坚硬、性脆石灰岩，一般含有燧石层及透镜体。
厚2.80～11.45m,平均厚8.21m，局部较发育，钻进消耗量一般在1.00m3/h以下，井田HS2-2、HS9-2号钻孔抽水试验单位涌水量分别为0.0018L/s.m和0.0013L/s.m水位标高为1405.22m和1239.72m，区内未出现泉水出露，属弱富水性岩溶裂隙含水层。
5、峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层
奥陶系峰峰组岩溶裂隙含水层是煤系地层下伏的主要含水层，可成为是开采下组煤（9＋10、11号）的主要威胁。
井田内本次勘查施工的HS2-2号钻孔上段厚27.01m,岩性为质纯、致密、性脆，上部裂隙发育或较发育多层，但厚度多在1-2m之间,下部岩层多为完整，裂隙不发育,下段为泥灰岩夹石膏层,可见有角砾状石灰岩，棱角状灰岩碎块被泥灰岩胶结，厚129.18m,钻进时冲洗液消耗量一般在0.5m3/h以下，为相对隔水层。
HS2-2、HS9-2号孔抽水试验，单位涌水量为0.0025L/s.m和0.0015L/s.m，水位标高为1168.23m和1181.32m，属弱富水性岩溶裂隙含水层。
6.上马家沟组石灰岩岩深裂隙含水层。
马家沟组是奥陶系主要含水层，岩性主要是石灰岩，豹皮灰岩角砾状灰岩，夹有薄层的白云质灰岩，泥质灰岩，井田内仅揭露上马家沟组上段，钻孔揭露上马家沟组时，均出现了12-15m3/h和冲洗液漏失，HS2-2号孔抽水试验（O2f+O2S）单位涌水量0.075L/s·
m，水位标高1105.52m，属弱富水性岩溶裂隙含水层。
（三）隔水层
11号煤至O2含水层之间隔水层，由铝土泥岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩等致密岩层组成一般厚42.73m，其间的石英砂岩、致密、坚硬，裂隙不发育，具有良好的隔水性能，在无断裂贯通情况下垂直方向上11号煤以上含水层与O2含水层不发生水力联系。
峰峰组下段泥灰岩石膏层隔水层，厚度129.18m，深灰色、灰白色，以深灰色块状石膏为主，含不规则纤维状石膏，局部为角砾状，多与泥灰岩交织在一起，岩芯较完整，为相对隔水层。
2号煤至K4石灰岩之间隔水层，由致密的粉砂岩、泥岩组成，一般厚76.40m，具有良好的隔水性能，在无断裂及陷落柱贯通情况下，垂直方向使2号煤以上含水层与K2含水层不发生水力联系。
2号煤以上各砂岩含水层，由于其间存在厚度较大的粉砂岩、泥岩，且各砂岩含水层富水性弱，因此，垂直方向2号煤以上各砂岩含水层不发生水力联系。
（四）矿井水文地质类型
（1）1号煤层矿井充水含水层主要为煤层顶板及以上砂岩裂隙含水层，其补给条件差，以大气降水为主，单位涌水量q＜0.1L/s·
m，富水性弱，下组煤层9+10、11号煤层的主要充水含水层为太原组石灰岩裂隙含水层，其补给以大气降水补给为主，其次是上覆含水层侧向补给，弱富水性。
（2）1号煤层在井田内存在采空区积水，其采空区位置和积水范围初步圈定，积水量进行了预测估算，下组9+10、11号煤层主要为上覆煤层采空区积水的威胁。
（3）据该矿及周边矿井生产开采涌水量调查，开采1号煤层矿井涌水量较小，邻近尚未开采下组煤层矿井。
（4）在东部局部的井田除1号煤层外其余各煤层均处于奥灰峰峰组水位（1181.32m）之下，存在带压开采煤层，但突水系数均在0.06Mpa/m以下。
（5）经矿井充水因素分析，1号煤层矿井主要水害为煤层顶板砂岩裂隙和采空区积水，下组煤9+10、11号煤层矿井主要水害为顶板石灰岩和砂岩裂隙水，上覆采空区积水的威胁。
（6）根据矿井生产实践和水害情况分析，1、6号煤层矿井防治水工作简单，下组煤层9、10、11号矿井防治水工程量较大。
综上所述，依据《煤矿防治水规定》关于矿井水文地质类型划分原则，确定各煤层矿井水文地质类型为中等类型。
二、矿井冲水因素分析、可能发生突水的地点和涌水量预计
（一）矿井充水因素分析
1、地表水体对矿井开采的影响
井田西部为王陶河的上游地段，为东西向折北贯穿井田，并在松罗店处有两冲沟河水、汇入王陶河，井田西部王陶河大部为1号煤层埋藏浅地段，在单斜构造的影响下，王陶河水流或潜水则补给井田西部地段含水层，或在导水裂隙带作用下，进入巷道或采空区，因此，王陶河将对井田东部开采产生较大的影响，应引起矿方的高度重视。
2、构造对矿井充水的作用和影响
井田南北两侧发育有松罗南断层（井田北部边界）和百草断层（井田南部边界），落差为100～200m落差，其他断层落差10～30m的正断层5条。
据生产矿井调查，巷道见断层和陷落柱一般无水文异常，偶有少量渗水。
说明断层导水性不明显，由此分析，小型构造对井田水文地质条件不会有明显影响。
但由于两侧大型断裂构造破坏了地层的完整性，使得东部局部带压开采区域突水的可能性增大，11号煤层在断层附近突水系数可达0.06Mpa/m，具有突水的危险，应引起矿方的高度重视。
3、含水层对矿井开采的充水影响
综合本区各含水层与开采煤层的关系，对矿井开采有直接充水影响的主要有：
（1）K8砂岩含水层：
为1号煤层的顶板，弱—中等富水性，对矿井开采具有一定的影响，东部K8层位以上砂岩，由于有厚层的泥岩、粉砂岩隔水层存在，且一般富水性弱，因此不会影响矿井开采。
根据“三下”采煤开采规程中硬岩石导水裂隙带高度计算公式：
H1=20
+10，计算出1号煤层导水裂隙带高度：
+10=28m，因此K8砂岩在井田西部，松罗村以南河谷地带导水裂隙带，埋藏浅，将影响到地面，再风化裂隙发育，河水及大气降水为主要充水水源，对矿井开采将产生影响；
在王陶河东侧，河水及潜水将补给含水层，成为矿井开采的主要充水水源，通过开采导水裂隙带与上覆砂岩体发生水力联系及王陶河潜水发生水力联系，而对矿井开采产生影响。
（2）K2石灰岩含水层：
为9+10号煤层的顶板，为直接充水含水层，一般厚8.21m，9+10号煤上距1号煤层底板约108m左右，下距O2含水层约65m。
根据“三下”开采规程坚硬岩石导水裂隙带高度计算公式：
H1=30
+10，计算出9+10、11号煤层导水裂隙带高度：
H9+10=30
+10=54m，H11=30
+10=46m，井田西部埋藏浅，将影响到地面，大气降水为主要充水水源，中部河谷地段，在导水裂隙和构造裂隙叠加作用下，可以导通上组煤层的采空区积水，或在井田西段王陶河，在导水裂隙带作用，潜水或河谷潜水而渗入到巷道，对煤矿生产造成威胁。
另在西部，发现陷落柱2个，这样就不能排除井田内存在有其它陷落柱的可能，因此奥灰岩溶水将有可能在带压开采区通过陷落柱与K2含水层贯通或底板突水给矿井开采造成威胁。
（3）O2f石灰岩含水层：
为下组煤层的底板间接含水层，富水性表现弱，在井田区内东部11号煤层最低标高1080m，东部边缘存在带压开采，因此，应该在构造破坏地段引起注意。
4、采空区及老窑积水对矿井开采的充水影响
（1）采空区积水
井田内开采1号煤层，充水水源主要为顶板砂岩裂隙水，由于地层总体向东南倾斜，西部埋藏较浅，并在井田西部出现1号煤层露头，这样顶板砂岩裂隙水与基岩风化带裂隙水发生水力联系，顶板裂隙水相对较大，随着埋深的增加，顶板裂隙水将减弱。
开采范围和采空区主要集中西部地段及东部的原善朴煤矿范围；
9+10、11号煤层只存原花坡煤矿开采，开采范围较大，但由于地形切割强烈采空区易流失，因此积水不是很严重。
经过向原矿方工程技术人员及老工人调查，矿井周围各矿与本矿无越界现象，对井田内采空区所处地质条件和井巷相对位置，根据调查对采空区积水进行了预测估算，其预测结果详见下表。
采空区积水估算采用公式：
式中：
Q——采空区积水量（m3）
S——采空区投影面积（m3）
α——煤层倾角
M——煤层平均厚度（m）
K——充水系数（0.2）
由以上采空区积水，可以得知，井田内由于开采范围较大，积水较为严重，因此在开采6号煤层、以及下伏煤层时一定要引起高度重视，采取防范措施，防止事故的发生。
1号煤层采空区积水量汇总表
位置
采空区积水区编号
采空区积水面积
（m2）
采空区积水量
（m3）
原善朴煤业
JS-1
38200
7800
JS-2
39800
8100
JS-3
33800
6900
JS-4
42600
8700
JS-5
43100
8800
JS-6
JS-7
51600
10500
原善朴煤业（古空区）
GJS-1
7000
1500
合计
299200
61100
原松罗煤矿
JS-8
44100
9000
JS-9
21600
4400
JS-10
51300
10400
原井道沟煤矿
JS-11
80200
16400
原百草永胜煤矿
JS-12
52200
JS-13
93100
19000
原井沟煤矿
JS-14
52400
10700
394900
80400
9+10、11号煤层采空区积水量汇总表
原花坡煤矿
（9+10）JS-1
98200
20000
（11）JS-1
12800
2600
（11）JS-2
9800
2000
46800
9600
167600
34200
（2）周边矿井积水情况
井田北面为山西沁源森达源煤业公司，南面为黄土坡鑫能煤业公司和马军峪常信煤业有限公司，由于本井田边界为松罗南断层和百草断层，属较大断距断层，因此，三煤矿开采均离断层较远，这就离本井田边界较远。
其采空区积水对本井田开采影响不大。
（二）矿井突水性分析
井田批采的1号煤层的直接充水含水层是下石盒子组砂岩裂隙含水层，间接充水含水层主要为上石盒子组砂岩裂隙含水层、太原组岩溶裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层。
6、9+10、11号煤层的直接充水含水层是太原组岩溶裂隙含水层，间接充水含水层主要为下石盒子组砂岩裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层。
井田东部HS9-2号附近除1号煤层外其余各煤层均位于奥陶系中统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层水位1181.32m之下，根据突水系数来计算奥灰岩溶水对各可采煤层的影响。
突水系数计算公式：
Ts=
T—突水系数，MPa/m；
P—底板隔水层承受的水头压力，MPa；
M—底板隔水层厚度，m；
奥灰岩溶水峰峰组水位标高（H0）1181.32m。
各煤层最大突水系数见表
根据经验:
具有构造破坏的地区，安全突水系数为0.06（MPa/m）。
无构造破坏的地区，安全突水系数为0.10（MPa/m），本井田为有构造破坏地区。
9+10、10下、11号煤层最大突水系数均小于临界突水系数（0.06MPa/m）。
因此，在断裂构造地带开采过程中一定要加强水文地质工作，加以防范，防止事故发生。
突水系数计算表
煤层
煤层底板最低标高m
隔水层厚度m
水头压力MPa
最大突水系数（MPa/m）
6
1148
132
1.65
0.0125
9+10
1080
64
0.025
10下
1070
54
0.030
11
1065
49
0.033
（三）矿井涌水量预算
根据矿井开拓面积，开采各煤层主要充水水源为顶板砂岩或石灰岩裂隙水，根据生产矿井及邻近生产矿井调查，矿井涌水以顶板淋水为主，并在局部以裂隙缝出水，矿井经过排水渠流到水仓，排水量测量方法以泵量乘以排水时间得，矿井涌水量的变化规律是水量的增大与降雨量有关系的是在西部浅部地带，由于风化裂隙以及开采塌陷裂隙，使得矿井涌水量在雨季有所增大。
2009年1号煤层矿井正常涌水量为220m3/d，最大涌水量为290m3/d,9+10号煤层矿井正常涌水量235m3/d，最大涌水量305m3/d。
。
因此，根据矿井生产能力。
预算各煤层涌水量。
（一）预算方法及参数
拟采用常规的水文地质比拟法，为产量富水系数法，有关参数采用本矿生产矿井调查及统计。
Q0-生产矿井涌出的总水量m3/d
Q-设计矿井涌水量m3/d
P0生产矿井的开采量（833t/d）
P-设计矿井的开采量（5000t/d）
生产矿井涌水量Q0
1号煤层：
（和达矿）正常涌水量220m3/d最大涌水量290m3/d
9+10号煤层：
（花坡矿）正常涌水量235m3/d最大涌水量305m3/d
（二）计算公式和预测结果
Q=
×
P
1号煤层预测的涌水量
Q正常=
P=
5000=1320m3/d
Q最大=
5000=1741m3/d
9+10、11号煤层预测的涌水量
5000=1411m3/d
5000=1831m3/d
（三）预测质量评述
计算所采用的水文地质参数，均系生产矿井水文地质资料，应用水文地质比拟法进行预算，预计了正常开采条件下矿井涌水量及最大涌水量，预测方法合理，结果正确。
随着开拓范围的扩大，致使塌陷裂隙的发展。
上覆基岩风化带含水层，大气降水等的影响，矿井涌水量将可能发生变化，因此，必须在生产过程中，加强水文地质工作及时指导矿井安全生产。
井田北面为山西沁源康伟森达源煤业有限公司，南面为山西黄土坡鑫能煤业有限公司和马军峪常信煤业有限公司，由于本井田边界为松罗南断层和百草断层，属较大断距断层，因此，三煤矿开采均离断层较远，离本井田边界较远。
含水层、隔水层分布发育情况及其变化规律；
含水层的富水性（水位、渗透系数、单位涌水量）、补给来源及其与地表水的联系；
井田内小窑及采空区积水情况，断层、陷落柱等裂隙导水性，钻孔封孔情况。
（四）矿井涌水量预测（正常、最大涌水量）。
矿井涌水量初期最大时为同时生产花坡采区、中部采区；
中后期同时开采二水平和三水平。
根据地质报告预测矿井正常涌水量最大时期为114m3/h，矿井最大涌水量为148m3/h，考虑矿井局部突水、灌浆水等确定矿井正常涌水量为160m3/h，矿井最大涌水为300m3/h。
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
1、井下开拓巷道均沿煤层布置，并尽量减少对煤层底板的破坏，主要巷道尽量布置在隔水层或弱含水层中。
2、主排水泵房通道内设置密闭门，以防万一井下发生突水时不致危及水泵房。
3、装备KDL-2型防爆地质雷达仪（探测深度30～40m）、WKT-F型防爆型坑透仪（探测距离150～250m）及2台槽波地震仪，用于探测井下断层、陷落柱及其它地质构造。
4、对巷道开拓及回采所可能遇到的断层提前进行探放水，查明断层的水文地质要素，据此经技术经济比较采取留设防水煤柱、注浆堵水、疏放等措施。
5、根据地质报告，井田附近及井田内有部分钻孔封孔质量差或未封。
矿方务必联系地质部门，对井田附近及井田内有部分钻孔封孔质量差或未封的钻孔进行详查，并委托地质部门对此类钻孔进行重新封闭。
6、对主要含水层建立地下水动态观察系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“查、探、放、堵、截、排”综合防治措施。
7、对矿井采掘工程所影响到的各含水层、断层，必须作出水文地质评价，进行提前预报，以便采取相应的防治水措施。
8、进行群孔抽水试验，掌握各含水层之间、断层与含水层之间的水力联系。
二、防治水煤（岩）柱的留设
针对本井田地质情况，防水煤柱主要有井田边界防水煤柱、采区边界防水煤柱、断层防水煤柱、采空区防水煤柱四类。
根据矿井防水安全煤柱的种类和《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，结合本矿和邻近煤矿留设防水安全煤柱的实际经验，确定本矿防水安全煤柱的尺寸如下：
1、井田边界防水安全煤柱
根据设计规范规定，井田边界防水安全煤柱留设20m。
2、采区边界防水安全煤柱
结合断层防水煤柱留设计算，设计采区边界防水安全煤柱总宽度为20m，采区边界每侧留设10m。
3、采空区周边防水煤柱
为确保安全，避免发生突水事故，同一煤层进行开采时，采空区周边留设的防水煤柱计算同上断层防水煤柱的留设：
均取20m。
以上各种类型的防水煤柱留设均根据经验公式计算和确定，在实际留设防水煤（岩）柱时，应根据具体地点的煤（岩）力学参数，水头压力进一步核算防水煤（岩）柱尺寸，确保安全。
同时设计要求对浅部小窑（或采空区）范围、积水情况以及相应尚未掌握的断层水文地质特征应尽快调查情况，以便在建设及生产中采取有针对性的水害防治措施。
三、井下探放水
1、探放水原则
1）探水的目的
探水系指采矿过程中用超前勘探方法、查明采掘工作面顶底板、侧邦和前方的含水构造（包括陷落柱）、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等，其目的是为有效的防治水害作好必要的准备。
2）探放水的原则
采掘工作必须执行“有疑必探、先探后掘”的原则，因而，遇到下列情况之一时，必须探水。
（1）接近水淹区或情况不明的井巷、老空时。
（2）接近含水层、可疑断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷落柱时，或通过它们之前。
（3）打开隔离煤柱放水前。
（4）接近未封闭又可能出（突）水的钻孔时。
（5）接近有水的采煤工作面或灌浆区时。
（6）采动影响范围内有承压含水层或含水构造、或煤层与含水层之间的隔水岩柱厚度不清，可能突水时。
（7）接近水文地质条件复杂的地段，采掘工作有突（出）水征兆或情况不明时。
（8）采掘工程接近其它可能出（突）水地段时。
（9）对影响采掘工作面生产安全的煤系砂岩局部富水块段，应采取疏放措施，消除对采掘工作面的不良影响。
2、探放水设备选择
（1）探放水设备选择依据
探放水设备选择必须能用于井下探水、放水、煤层注水、断层及巷道底板注浆、灭火、勘探地质构造孔的施工。
必须防爆及获得煤安标志。
（2）井下探放水设备型号及数量
确定积水范围后，探水线应沿积水线外推60～150m，根据这一经验数据，确定探水钻机的钻进深度应达到200m。
据此选择MAZ—200钻机5台，用于工作面超前探放水，除完成探放水工程外，兼顾其它用途。
根据井田地质条件及开拓开采布置，配备共3台这种型号钻机。
水泥砂浆封孔泵选择SLB-2型，共6台，用于钻孔封孔。
并使用HCZ型钻机油枕应力计，共10个。
井下物探设备选用YD（32）超前直流电法探测仪，能够探查掘进巷道前方100m的富水异常区。
四、疏水降压
疏水降压是指对煤层顶板或煤层含水层的疏干，以及煤层底板含水层的降压，使底板含水层水压降低至采煤安全时的水压。
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