XX煤矿水文地质报告Word格式文档下载.docx
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有限责任公司。
嵩阳西施（登封）煤业有限公司于2010年10月换发了新的采矿许可证，采矿许可证证号为为C410000************7962《采矿许可证》，有效期自2010年10月至2015年2月，矿区面积0.6569km2，开采深度：
由280m至45m标高，地下开采二1煤层。
经河南省国土资源厅豫国土资储备（小）字[2005]369号矿产资源储量备案证明保有储量为318万吨，可采储量177万吨，矿井设计年产原煤15万吨，批准服务年限7年零10个月。
2.2交通嵩阳西施（登封）煤业有限公司位于河南省登封市大冶镇南部，行政隶属登封市大冶镇西施村。
地理坐标为东经113°
12′12″～113°
13′9″，北纬34°
26′25″～34°
26′52″。
该井田东西宽1.445km，南北长0.837km，矿区面积0.6569km2。
具体由以下14个拐点圈定而成（表1-1）。
表1-1嵩阳西施（登封）煤业有限公司矿区范围拐点坐标表
拐点号
井田范围拐点坐标（1954北京坐标系）
纬距X
经距Y
1
3813390.00
38426790.00
2
3813380.00
38427140.00
3
3813135.00
38427138.00
4
3813175.00
38427578.00
5
3813492.00
6
3813489.00
38427663.00
7
3813685.00
38427703.00
8
3813687.00
38427860.00
9
3813647.00
38428000.00
10
3813635.00
38428235.00
11
3813474.00
12
38428167.00
13
3813050.00
38428170.00
14
3812850.00
本区西北距登封市区约21Km，西南距焦枝铁路汝州车站和汝州市区约25Km。
登封～汝州公路从矿区南部边界通过，登封～洛阳公路从区外北部通过，新郑～朝阳沟地方小铁路从区外东部通过，区内乡村间均有公路与其相通，交通较为便利。
（图1-1）。
图1-1西施煤矿交通范围示意图
2.3自然地理条件
2.3.1地形地貌
矿区属于低山丘陵地貌。
区内地面标高最高为+331.80m，最低为+272.40m，相对高差59.40m，总体地势呈西北高东南低，地面坡度较大，冲沟发育，有利于大气降水的径流和排泄。
2.3.2水系
本区处于淮河流域颖河水系。
区内季节性冲构较发育，平时干涸无水，雨季细流成小溪，暴雨时节洪流滚滚，自北向南，自西向东汇入双洎河，向东经大冶、超化、新郑、扶沟等地后又折向南，于周口市汇入颖河。
矿区附近主要常年性地表水体为西施水库，位于矿区外西北部，为一小型塘坝，几乎常年干枯，仅在大雨过后有短暂蓄水。
2.3.3气象
本区属暖湿带半湿润半干旱季风气候，年降水量主要受季风影响，秋、冬、春三季干旱少雨。
据登封市气象站2005年-2010年观测资料，雨季集中在7-9月份，年降水量为181.50-365.50mm，平均277.37mm，年蒸发量为15.07-148.20mm，平均113.95mm，6-7月气温较高，最高温度可达40.10℃（2005年6月24日），1月气温较低，最低温度-9.8℃（2008年1月14日），年平均气温为14.83℃。
年平均相对湿度52～60%。
春、夏、秋三季以东风，东北风为主，冬季以西风为主，风力以冬、春季较大，最大风速28～40m/s。
2.3.4地震
据河南省地震局资料，登封境内曾发生过多次地震（详见表1-3），根据国家质量技术监督局发布的“中华人民共和国国家标准GB18306—2001《中国地震动参数区划图》（河南省部分）”，本区地震动峰值加速度为0.05g，相应的基本烈度为Ⅶ度，其地震设防应为Ⅵ。
2.4煤矿生产建设情况
本矿区于二十世纪八十年代开始开发，首先开采二1煤层，建了三个立井，西施村二矿主副井及风井，该井于2011年2月，井型15万t/a，地质储量318万t，剩余可采储量177万t。
以上三井均属西施煤矿，设计生产能力合计15万t/a。
西施煤矿为郑煤集团控股下的国有煤矿企业，2010年根据河南省煤炭资源整个有关政策，郑煤集团与原西村二矿签订协议对该矿进行兼并重组。
并根据郑州煤炭工业（集团）工程设计有限公司编制的初步设计对矿井进行技术改造，技术改造完成后矿井采用两立井，走向长臂后退式采煤，矿井通风方式为中央分列式，通风方法为机械抽出式。
安装FBCDZ—6—№：
14防爆轴流式通风机2台，一备一用，风量满足矿井生产需要。
2010年10月河南省国土资源厅颁发了采矿许可证（证号：
c41000020101120077962），设计生产能力15万t/a，现为六证齐全矿井。
批准二1煤层开采标高为+280～45m，二1煤层按低瓦斯矿井进行设计。
2.5周边煤矿生产情况
井田周围有向阳煤矿、西施村第一煤矿。
据矿方提供资料，没有越界开采，但井田边界周围多处有采空区，积水情况不详，对本区生产安全具有潜在的威胁。
故当采掘工程向井田边界推进时，应打超前探放水钻，并留设足够的防水煤柱，以避免发生老窑老空水突水淹井事故。
⑴向阳煤矿
该矿属大冶镇办集体企业，原为东施煤矿，位于矿区北深部，建于1974年，1975年10月投产，目前该矿分为四个井区开采，其中四井已停产，现生产能力为27万吨/年。
采煤方法为走向长壁式，炮采。
机械通风。
煤层结构简单，不含夹矸。
煤层顶、底板均为黑色泥岩或砂质泥岩。
现开采水平在+50m左右，矿井正常涌水量25m3/h，最大涌水量40m3/h，主要为顶板淋水，其生产疏排水对西施煤矿也可起到疏水降压的效果，有利于本矿的生产。
⑵西施村第一煤矿
位于该矿井东部，1991年建矿，立井开拓，设计生产能力3万吨/年，主要开采二1煤层，瓦斯相对涌出量4.68m3/h，由于时采时停，管理不善，于2001年5月3日发生瓦斯爆炸事故，被迫停产。
2.6以往地质工作及水文地质工作
2.6.1地质
⑴抽水试验
本区处在平陌～超化勘探区东风井田内，该井田以往曾进行过抽水试验工作，其中，奥陶系灰岩含水层抽水2层次，太原组上段灰岩含水层抽水3层次，二1煤层浅部基岩风化带含水层抽水1层次，质量均达到合格标准。
⑵水文地质调查
本区水文地质调查是1965～1966年中南局125队利用原中南煤田地质局物探队施测的1：
5000地形图为底图进行的。
调查了地下水露头，第四系松散含水层的分布、厚度等；
对基岩含水层的岩性、厚度及裂隙岩溶发育情况、地表水洪流量和洪水位等进行了观测调查工作，调查面积190Km2,本矿区均处在其调查范围内。
⑶简易水文地质观测
本区内以往施工的钻孔均进行了简易水文地质观测工作，均达到甲乙级评定标准。
⑷钻孔封孔情况
西施煤业有限公司矿区内以往仅施工了2个钻孔，1966年施工的0202钻孔，按设计要求于二1煤层顶板以上30～40m至终孔封闭，封闭层段较薄，封孔质量也未进行检查；
1982年施工的补2钻孔封闭质量相对较好。
⑸矿井水文地质报告
2009年8月，河南省煤田地质局一队受登封市西施煤业有限公司，利用矿井生产资料和以往勘查资料，于2009年9月编制提交了《登封市西施煤业有限公司矿井水文地质报告》。
。
2.6.2水文地质
井田内地层有奥陶系、石炭系、二叠系及第四系。
地下水类型可分为岩溶裂隙水、碎屑岩裂隙水和孔隙水三类，主要有6个含水层组，自下而上分述如下：
⑴奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙承压水含水层（Ⅰ）
为奥陶系中统马家沟组，岩性为中厚层状石灰岩，厚度＞50.20m，局部有溶蚀现象。
该含水层岩溶裂隙发育，补给径流条件好，突水性强，但极不均一，是开采一1煤时的底板直接充水含水层和二1煤层底板间接充水含水层，也是本区重要含水层。
据区域钻孔抽水资料，单位涌水量2.182L/s.m，渗透系数0.192m/d，水位标高在+227.50m，水化学类型为HCO3-Ca·
Mg型，矿化度为0.294～0.305g/L。
⑵石炭系太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水含水层（Ⅱ）
由L1～L4灰岩组成，灰岩累计厚度25.30m，L1及L4灰岩较发育，层位稳定，岩溶裂隙发育，溶蚀作用比较强。
据区域钻孔抽水资料，静水位标高+224.14～+226.22m，单位涌水量1.17～1.65L/s.m，渗透系数5.802～6.35m/d，水质属HCO3·
SO4-Ca·
Mg·
（K+Na）型，矿化度0.238～0.283g/L。
⑶石炭系太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水含水层（Ⅲ）
由L7～L9三层灰岩组成，其中L7～L8两层较发育，单层厚度大，分布连续，层位稳定，一般厚7.72～14.59m，平均厚10.50m。
该含水层在本矿区内没有进行抽水试验，据邻区向阳煤矿内0201孔在1966年抽水试验资料，静水位标高+217.09m，单位涌水量0.0182L/s.m，渗透系数0.15m/d，水质属HCO3·
Mg型。
在矿区北部马鸣寺井田2005～2006年4个钻孔对该含水层做了抽水试验，均无水。
⑷二叠系山西组二1煤层顶板砂岩孔隙裂隙承压水含水层（Ⅳ）
以二1煤层上部的大占砂岩、香炭砂岩为主，岩性为细～中粒砂岩，一般发育2～3层，累计厚度10～15m，由于矿区处在煤层浅部，该含水层基岩风化较严重，裂隙较发育。
在勘探阶段，本区未对该含水层段进行抽水试验工作。
据北部邻区马鸣寺井田及慧祥煤矿抽水资料：
静水位标高+236.13～+261.90m，单位涌水量0.00011～0.04837L/s.m，渗透系数0.00012～0.0497m/d，水质属HCO3-（K+Na）型，矿化度0.26g/L。
⑸二叠系下石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水含水层（Ⅴ）
主要由下石盒子组底部细、中粒砂岩组成（砂锅窑砂岩），一般厚5.14～12.40m，平均厚8.71m，该含水层水力联系差，补给条件不佳，水量微弱。
⑹第四系松散层孔隙潜水含水层（Ⅵ）
该含水层以角度不整合覆盖于各基岩地层之上，主要由冲、洪、坡积物组成，厚度10～18m，厚度变化主要受地形地貌及现代流水堆积作用所控制，其底部的砂砾石层为主要含水层，厚度一般小于10m,呈松散或半胶结状。
该含水层厚度稳定性差，富水性极不均一，其水源主要以接受大气降水为主，其水位、水量动态不稳，具有明显的季节性变化特征。
隔水层
⑴石炭系本溪组铝质泥岩隔水层
由鲕状铝质岩和铝质泥岩组成，沉积连续，层位稳定，厚度为3.36～14.31m，平均厚度8.47m，岩石致密，裂隙不发育，正常情况下可阻隔寒武、奥陶系灰岩和太原组下段灰岩含水层的水力联系，但遇厚度较薄或构造破坏地段，隔水能力将会降低或失去隔水作用。
⑵石炭系太原组中段细碎屑岩隔水层
指L4和L7灰岩之间的泥岩、砂质泥岩和细粒砂岩，一般厚22.76～42.45m，平均厚34.19m，层位稳定，裂隙不发育，透水性差，正常情况下可阻隔太原组上、下灰岩含水层的水力联系。
⑶二1煤层底板细碎屑岩隔水层
该层赋存于太原组顶与二1煤层底之间，岩性主要为泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩，一般厚10m左右，分布连续，层位稳定，裂隙不发育，透水性差，隔水性能良好，正常情况下可阻止太原组上段灰岩含水层的承压水进入二1煤层矿床。
但遇厚度较薄地段或受构造破坏地段，隔水能力将会降低，甚至起不到隔水作用。
⑷二叠系山西组细碎屑岩隔水层
由山西组香炭砂岩顶部至砂锅窑砂岩底部的岩层组成，主要岩性为砂质泥岩、泥岩及粉砂岩，一般厚30～40m，由于厚度大和岩石的不透水性，所以隔水条件较好。
⑸二叠系下石盒子组细碎屑岩隔水层
主要有下石盒子组三煤段砂质泥岩、粉砂岩和泥岩组成，一般厚40～50m，通常情况下具有良好的隔水能力。
主要含水层的补给、径流、排泄条件
井田内地表有第四系松散层含水层、石炭系太原组碳酸盐岩溶含水层、奥陶系马家沟组碳酸盐岩溶含水层及寒武系碳酸盐岩溶含水层。
大气降水入渗是本区地下水的主要补给来源，另外还有工农业生产废水的渗入补给等。
地下水由南向北及北东流动，在运移过程中，一部分在地质构造及地形适宜地段溢出地表，构成天然排泄点，一部分则继续向深部径流排泄。
由于登封～新密矿区内生产矿井较多，大量的地下水被抽排，改变了以自然径流为主的状态，地下水位呈逐年下降趋势，矿井疏水已经成为矿区的主要排泄方式。
断裂构造对水文地质条件的影响
矿区主要断裂构造为矿区西部边界断层山槐正断层,断层北东盘下降，南西盘上升，使二1煤层与奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压水含水层相接触。
矿区东部有西施村正断层，断距一般为10～20m,未发现充水现象。
由于断裂破坏了地层的连续性，使煤层上下各含水层间产生了一定的水力联系，断裂构造带是地下水运移和赋存空间，也是矿床充水的主要通道，故生产中当井巷采掘工程接近断层时，应打超前探、放水钻，并留设足够的防水保安煤柱，以避免遇断裂突水淹井。
矿井充水条件分析
充水水源
大气降水、地表水
本区大气降水多集中在每年7～9月份，大气降水通过不同成因的基岩裂隙及松散堆积物空隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑，成为矿坑充水的间接但重要的补充来源。
雨季矿井涌水量较平时一般涌水量增大1～2倍，说明大气降水对矿井充水有直接影响。
因此在正常生产中，应留设足够煤层露头保护煤柱，以防止雨季因地表塌陷积水而发生突水事故，确保生产安全。
地下水
⑴奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙承压水
该含水层岩溶裂隙发育，补给径流条件好，突水性强，但极不均一，为一1煤层底板直接充水含水层和二1煤层底板间接充水含水层，也是本区重要含水层。
⑵石炭系太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水
由L1～L4灰岩组成，该层含水性及透水性较好，至二1煤层距离32.80～63.02m，其间夹有两个较稳定的隔水层，正常情况下该含水层不能进入二1煤矿床，为一1煤层顶板直接充水含水层及二1煤层底板间接充水含水层。
⑶石炭系太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水
该含水层含水丰富，补给条件好，但岩石裂隙及导、突水性极不均一，在断裂构造作用下，使其与下部强含水层产生水力联系时，突水性则会相应增加，是二1煤层开采过程中的主要底板突水水源，要做好防治水工作。
⑷二叠系山西组二1煤层顶板砂岩孔隙裂隙承压水
二1煤层开采后，该含水层水可通过采掘导水裂隙带进入矿井，给矿井安全生产带来严重威胁，所以要加强顶板的管理。
在矿井生产中，该含水层水多以淋水形式向矿坑充水，偶见突水现象，突水量一般小于5m3/h，突水特征为初始水量大，以后逐渐减小，直至干枯，矿坑正常涌水量13m3/h，最大涌水量为20m3/h，主要为顶板裂隙淋水。
⑸二叠系下石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水
主要由下石盒子组底部细、中粒砂岩组成（砂锅窑砂岩），一般厚5.14～12.40m，平均厚8.71m，该含水层水力联系差，补给条件不佳，水量微弱，为二1煤层顶板间接充水水源，正常情况下对二1煤层影响较小。
⑹第四系松散层潜水
第四系松散层潜水水位埋藏一般较浅，主要接受大气降水补给。
该含水层渗透性好，局部含水丰富。
该含水层下距本区二1煤层0～100m，正常情况下与二1煤层间无水力联系，对二1煤层的开采影响不大。
但在煤层隐伏露头地段及当煤层回采落顶产生的导水裂缝带与该含水层沟通时，则构成直接充水水源，会对矿床产生一定的充水作用。
老窑水
据以往老窑调查资料，在开采煤层的浅部露头地段，有历史上遗留的老窑和生产矿井的采空区，主要分布在矿区南、东部煤层隐伏露头一带，其采掘范围、停采时间、停采原因等情况不详，推测其废弃井巷内已积存有大量的老空水，对本区生产安全具有潜在的威胁。
故当采掘工程向浅部推进时，应打超前探放水钻，并留设足够的防水煤柱，以避免发生老窑老空水突水淹井事故。
㈣、塌陷区积水
区内煤层较厚，对煤层顶板破坏严重。
浅部老窑及废弃井巷冒落塌陷形成的地面塌陷及地裂缝，在雨季则因洪水汇集而积水，再通过导水裂缝带向矿坑充水，故在地表沉陷区边缘应开挖排洪渠道，及时回填塌陷凹地和地面裂缝及其它防排水设施，以确保矿井安全生产。
充水通道
⑴断裂构造带
发育于煤层顶、底板岩层中天然构造裂隙是地下水运移和赋存空间，也是造成煤层开采突水的导水通道，一旦巷道掘进或工作面回采过程中遇到该类导水裂隙就会造成矿井出水。
本矿区西部边界附近有山槐正断层,东部有西施村正断层，由于断裂破坏了地层的连续性，使煤层上下各含水层间产生了一定的水力联系，特别是山槐正断层使二1煤层与奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压水含水层相接触，故生产中应留设足够的防水保安煤柱，并当井巷采掘工程接近断层时，应打超前探、放水钻，以避免遇断裂突水淹井。
⑵导水裂缝带
工作面回采后产生的顶板岩层导水裂缝带会直接导通顶板含水层水、老窑水和地表水，是矿井突水的主要导水通道之一。
若导水裂缝带高度达到水体（或富含水层）时，则会引起矿井涌水量急剧增加。
其导水裂缝带高度采用国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（煤行管字〔2000〕第81号）和国家安全生产监督管理总局发布的《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》（MT/T1091-2008）中的公式进行计算。
井田内煤层倾角较缓，煤层顶板主要为泥岩、砂岩，采用中硬岩层导水裂缝带高度计算公式，其公式为：
（式一）
（式二）
（式三）
式中：
HIi、Hf—导水裂缝带高度m；
ΣM、M—煤层累计采厚m，取本区煤层平均厚度7.25m；
n—煤分层层数；
按式一计算，计算时式中取“+”，全井田煤层一次采全高开采时，产生的导水裂缝带高度为53.30m；
按式二计算，全井田煤层一次采全高时，产生的导水裂缝带高度为63.85m。
按式三计算，全井田煤层一次采全高时，产生的导水裂缝带最大高度为107.21m。
本次采用式三计算结果，导水裂缝带最大高度为107.21m。
综合分析，二1煤层井田埋藏浅，最深仅为150m左右,并且矿井南部分布有二1煤层露头，故矿井生产时产生的导水裂缝带有可能导通松散层含水层及地表水体，可能成为二1煤层的直接充水含水层，而使矿井涌水量增大。
故在矿井生产中，应加强顶板管理，采用充填法充填采空区，可以减轻围岩的破坏，对矿井涌水量影响较小。
⑶底板岩层破坏突水
煤层底板以下含水层中，赋存的地下水是具有一定压力水头的承压水。
由于采掘工作破坏了岩层的天然受力状态，一定条件下底板水在水压和矿山压力作用下突破底板进入矿井，造成矿井突水。
本区现采二1煤层底板标高在+60～+260m之间，该煤层底板含水层是石炭系太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水含水层，此含水层在本矿区内没有进行抽水试验，据邻区大平煤矿内0201孔在1966年抽水试验资料，静水位标高+217.09m。
煤层底板标高在+217.09m为带压开采边界线。
带压开采是个复杂的问题，影响的因素较多，在岩石裂隙、断裂构造及底板岩层破坏作用下，有可能发生突水，要做好防治水工作。
⑷封闭不良钻孔
封闭不良钻孔不仅会使垂向上不同层位的含水层之间发生水力联系，而且当井下活动接近或揭露时，会发生突发性的突水事故。
由于封闭不良钻孔在垂向上串通了多个含水层，所以一旦发生该类导水通道的突水事故，不仅突水初期水量大，而且还会有稳定的水量补给。
本区内施工的钻孔封孔情况不详。
当巷道开掘至钻孔附近，若钻孔封闭不好，上部含水层的水则会沿钻孔向矿井充水，所以当巷道掘进至封闭不良钻孔时要做好探放水工作，以确保不会因封闭不良钻孔而引起突水事故。
⑸地面塌陷
该矿东北部发现有一地面塌陷区，有可能为大气降水和地表积水提供直接进入矿坑的途径，增加矿坑充水水源和水量。
第三章矿井地质
3.1区域地质
区内基岩大部分被第四系覆盖，仅在矿区西北部及北部有零星出露。
据钻孔揭露，地层由老至新依次为：
奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系上统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C2t）、二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）和第四系（Q）。
3.2矿井地质
⑴奥陶系中统马家沟组（O2m）
为煤系地层沉积基底，以浅灰色厚层状石灰岩为主，隐晶质结构，局部夹泥质灰岩及薄层泥岩，上部具溶蚀现象及缝合线，下部夹角砾状灰岩。
钻孔揭露最大厚度为60.94m。
⑵石炭系上统本溪组（C2b）
以浅灰色铝土质泥岩为主，局部为铝土矿，具鲕状和豆状结构，含黄铁矿结核及团块，局部呈层状出现。
在HG曲线上呈下低上高的异常反映，主要是该组地层中镓元素含量较高所致。
该层铝土质泥岩是对比一1煤层的主要标志层。
本组厚度为3.36～14.31m，平均8.47m，以滨海泻湖相沉积为主。
本溪组与下伏马家沟组为平行不整合接触。
⑶石炭系上统太原组（C2t）
为区内主要含煤地层之一，由灰、深灰色中～厚层状石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成，厚67.87～73.08m，平均69.99m。
共含煤7层，仅底部的一1煤层为大部可采煤层，其它煤层均不可采
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