煤矿中长期防治水规划培训资料文档格式.docx

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本规划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XXX煤矿的水文地质特点，结合矿井2011年2015年的采掘计划，提出了XXX煤矿防治水规划基本原则，确定了XXX煤矿防治水技术路线。

从矿井日常水文地质工作要求、矿井地下水观测网建设、矿井水文地质条件补充勘探、工作面水文地质条件探查、防治水工程安排、矿井防突水保障信息系统以及防治水技术难题研究等方面全面规划了XXX煤矿今后的防治水工作。

但由于原有的水文地质勘探程度较低，观测资料不足，井下揭露面积较小，开拓范围有限，因此有些认识不一定准确，需要进一步证实。

由此导致的工程布置的不适当性在所难免，敬请批评指正。

第一章矿井概况第一节矿井自然地理概况郑煤集团XXX煤矿位于登封市东南大冶镇XXX村，行政隶属大冶镇管辖。

其地理座标为东经11312181131305，北纬342505342604。

北距登封市卢店镇约5km，东北距郑州市约85km。

矿区西南部有登封杞县的地方小铁路和沥青公路通过，该公路向北与汝州郑州公路相接，矿区附近简易公路相互连接，交通条件便利。

本矿区地势呈东北高西南低，区内最高海拔+356.2m，最低海拔+301.4m，相对高差54.8m，属低山丘陵区，区内冲沟发育，有利于大气降水的排泄。

本区地处淮河水系，XXX河在矿区西南部流过，XXX河受上游水库控制，据观测1985年7月1986年8月最大流量1315.4m3h，正常流量200400m3h，水库截流则干枯。

该区西北距XXX水库900m，库容400万m3，为本区工农业生产提供了水源。

本区位于大陆性半干燥湿度不足带，夏秋两季炎热多雨，冬、春低温干旱。

年平均气温9.114.6，元月份最冷，气温为-3.3-18.2，七月份最热，气温24.437.1，日最高温度为44.6。

11月到翌年2月气温较低，为霜冻期，最大冻结深度20cm（1966年12月30日），最大积雪厚23cm（1954年2月3日）。

年降水量为419.51002.5mm，日最大降水量153.5mm（1956年6月21日）。

年蒸发量为9081976.2mm。

春、夏、秋三季以东北风、东风为主，冬季以西风为主，最大风速可达2840m/s。

根据河南省地震局资料，本区近期未发生过大的破坏性地震，仅在明、清时期发生过五次地震，烈度不清，19741975年有过两次二级以上地震，震级最大4.7级，未造成损失。

本区地震设防烈度应为6度。

第二节矿井生产概况一、矿井开发历史与生产现状XXX煤矿1996年建成投产，因资金不到位及市场原因，常常处于停产状态。

2005年作为单独保留块段与郑煤集团公司签订整合协议，目前设计生产能力30万吨/年。

该矿地质储量477.1万t。

原设计生产能力6万t/a，改扩建成30万t/a。

技术改造后采用斜井单水平上山采区开拓方式，开采水平标高+91m。

二、矿井开拓、开采现状矿井采用斜井单水平上山开拓，矿井共有两个井筒，主副斜井井筒断面均为半圆拱形，净宽3.8m，中心净高3.2m，净断面积10.6。

采煤方法为走向长壁后退式回采，一次采全高放顶煤。

工作面运煤巷、运料巷、切巷均沿煤层底板布置。

矿井目前布置了11一个生产采区，布置了11001一个回采工作面，11060一个备用工作面，上探巷、下探巷及11060上付巷三个掘进工作面。

三、矿井排水系统及防排水能力XXX矿排水系统为一级排水，即11采区涌水由主斜井排水管道排入井底水仓，再由副井排到地面。

井底车场设置井底水泵房和水仓等硐室，泵房设计安装主排水泵3台。

排水泵向上排水至地面，形成矿井一级排水系统。

该矿预计正常涌水量200m3/h，最大涌水量400m3/h，按煤矿安全规程规定，主要水仓容量应不小于2008=1600m3。

因此设计主仓容量1100m3，副仓容量550m3，主要水仓有效总容量为1650m3，符合煤矿安全规程的规定。

水泵房选用200D-439型离心泵3台，参数：

扬程367.2m，单台流量288m3/h，效率80。

配YB450M1-4型防爆电动机，功率450KW，电压6000V，转速1480r/min。

排水管路选用2196mm无缝钢管2趟。

排水管沿副斜井井筒敷设至地面。

XXX煤矿排水系统能力符合规程要求，能够满足安全生产需要，水仓容量按目前正常涌水量符合规程要求。

第二章第二章矿井地质与水文地质矿井地质与水文地质第一节矿区地层本矿区位于登封煤田郜城井田东部，华北板内区嵩箕断隆南端，发育地层主要为奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系和第四系，构造简单，无岩浆活动。

根据河南省登封煤田郜城井田精查地质报告资料，本区为低山丘陵地形，基岩多被第四系覆盖，据钻孔及生产井资料，本矿区地层从老到新发育有：

奥陶系中统马家沟组（O2m），石炭系上统本溪组（C3b）、上统太原组（C3t），二叠系下统山西组（P1sh）、下石盒子组（P1x），上统上石盒子组（P2S）、石千峰组（P2sh）和第四系（Q）。

（一）奥陶系（O2）中统马家沟组（O2m）奥陶系中统马家沟组为深灰、兰灰色结晶石灰岩，上部常含黄铁矿晶体与结核，下部为灰色角砾状灰岩，底部含泥质。

厚度7.0143.60m。

与下伏寒武系地层呈平行不整合接触。

（二）石炭系（C）

（1）上统本溪组（C3b）石炭系上统本溪组主要为灰、浅灰色铝质泥岩，具鲕、豆状结构，含大量黄铁矿结核。

平均厚9.50m，与下伏地层呈平行不整合接触。

（2）上统太原组（C3t）石炭系上统太原组由由灰、深灰、灰黑、黑色石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层等组成，厚度40.28m。

本组岩性组合特征明显，自下而上可分为下部灰岩段，中部砂泥岩段和上部灰岩段三段。

下部灰岩段主要由L1L4四层石灰岩和黑色泥岩等组成，发育两层薄煤层（一l、一3煤），不可采；

中部砂泥岩段主要由深灰色细中粒砂岩，灰黑色泥岩、砂岩泥岩等组成，偶夹两层不稳定的深灰色石灰岩（L5、L6）：

上部灰岩段由深灰色石灰岩、灰黑色泥岩和煤层组成，发育石灰岩二层（L7、L8），石灰岩中具大量蜒类、腕足类动物化石，全区稳定，为主要标志层。

与下伏本溪组整合接触。

（三）二叠系（P）

（1）下统山西组（P1sh）二叠系下统山西组地层下起太原组菱铁质泥岩顶，上至砂锅窑砂岩底，为本地区主要含煤段。

中下部由灰黑色泥岩、深灰色细粒砂岩及煤层组成，包括两层砂岩标志层：

香炭砂岩为泥、钙质胶结，普遍含白云母片、炭质及菱铁质鲕粒，全区普遍发育，厚36m：

大占砂岩以硅泥质胶结为主，层理较发育，层面含大量白云母片和炭质，厚2.412.43m。

本组下部的二1煤层厚度较大，层位稳定，全区可采；

其余煤层不稳定，偶尔可采或不可采。

顶部以浅灰色含紫斑或暗斑的泥岩为主，夹砂质泥岩和砂岩。

本组厚度77.42m。

与下伏地层整合接触。

受芦店滑动构造铲蚀影响，本区保留厚度010m。

（2）上统下石盒子组（P1x）、上石盒子组（P2S）本区二叠系上统下石盒子组以滑体形态存在，属于滑动构造上覆系统，受芦店滑动构造铲蚀影响，区内保存最大厚度80m左右，由灰、灰绿色泥岩、砂质泥岩夹薄层细粒砂岩、粉砂岩组成，含薄层炭质泥岩及不可采煤层。

下与下伏山西组为滑动构造接触。

二叠系上统上石盒子组厚度225m左右，由青灰、灰绿色泥岩、砂质泥岩夹薄层细粒砂岩组成，底部田家沟砂岩为本区标志层，平均厚7.81m，为浅灰发绿色中粗粒石英砂岩，显大型斜层理。

（3）上统石千峰组（P2sh）本区二叠系上统石千峰组以滑体形态存在，属于滑动构造上覆系统，区内保存最大厚度400m左右，上段（旧称土门组）由灰绿色细粒砂岩、粉砂岩组成，夹多层浅灰色同生砾岩，顶部以灰紫色中细粒砂岩为主：

下段为灰白色中粗粒长石石英砂岩，厚58m左右，为本区标志层，俗称平顶山砂岩。

（四）三叠系下统圈门组（T1q）三叠系下统圈门组由紫红色细粒砂岩、粉砂岩及泥岩组成，底部细砂岩敛密坚硬，俗称金斗山砂岩，为区内良好标志层。

（五）第四系（Q）第四系广布全矿区，上部为土黄色耕植土，下部夹卵石。

厚度010m。

与下伏地层呈角度不整合接触。

一、构造本矿区位于嵩箕构造区嵩箕断隆西南部颖阳芦店向斜南翼东段。

总体走向为203225、倾向293315，倾角1722的单斜构造。

该区主要构造形式为芦店滑动构造。

滑动构造由主滑面芦F1和次滑面（又称上滑面）芦F1-2组成，滑面倾向NW，主滑面芦F1倾角1325，次滑面芦Fl-2倾角538，两滑面在剖面上形态为犁形，南陡北缓，至深部两滑面相交合并为一个滑面芦F1，主滑面芦F1存在于二1煤层顶板附近，距离煤层05m，局部地方下扎造成滑动薄、无煤带。

上覆系统为二叠系石盒子组和石千峰组及三叠系下统圈门组，下伏系统为山西组二1煤层顶板至以下地层，矿区北部及东部边界外即为大面积煤层铲蚀区。

滑面附近具明显构造破碎带。

滑动断裂面为上、下盘的过渡带，沿二1煤附近的软弱层的展布，其两侧岩性主要为断层泥、断层角砾岩，原岩特征遭到破坏，挤压揉搓，流变现象明显，强度较低。

缺失地层厚度200400m左右。

矿区内滑动面下盘发育断层4条，上盘发育断层2条。

（一）滑动面下盘断层

（1）郜F4断层为本区西部边界逆断层，位于13402钻孔附近，长约2.1km。

走向NE26，倾向NW，倾角48，落差015m。

该断层有13402孔和区外2个钻孔控制，13402孔309.17m见断点，上盘太原组L2灰岩与下盘一5煤层接触，重复地层15m，该断层基本控制。

（2）郜F7断层为本区西北部边界正断层，位于134071350513602钻孔一线，长约5km。

走向NE26，倾向NW，倾角4565，落差3551m。

该断层有13407、13505、13602等五个钻孔控制，13407孔448.66m见断点，上盘太原组L7灰岩与下盘L2灰岩接触，落差42m。

13505孔448.90m见断点，上盘太原组L8灰岩与下盘L3灰岩接触，落差35m。

13602孔369.00m见断点，上盘太原组L9灰岩与下盘L3灰岩接触，落差51m。

该断层已控制。

（3）F1断层：

位于13202钻孔南，长约1.2km。

走向NE72，倾向NWl8，倾角50，落差1025m，为逆断层。

13202孔211.75m见断点，上盘太原组L7与下盘L8灰岩接触，重复地层15m，该断层控制程度较差。

（4）F2断层：

位于Fl断层南，长约1.4km。

走向NE67，倾向NW23，倾角38，落差512.5m，为逆断层。

该断层有13202钻孔控制，13202孔276.08m见断点，上盘太原组一l煤层与下盘L2灰岩接触，重复地层12.50m，该断层控制程度较差。

（二）滑动面上盘断层为滑体内正断层，不切穿滑动面，也不破坏二1煤层的连续性。

（1）郜F15位于XXX村东，为正断层，长约0.8km。

走向NE64，倾向NW，倾角、落差不详。

为推断断层，不可靠。

（2）郜F16位于XXX村东，为正断层，长约0.6km。

走向NE61，倾向NW，倾角、落差不详。

第二节主要含水层

（一）主要含水层

（1）二1煤层顶板砂岩含水层受滑动构造影响，二1煤层顶板大都破碎带取代，滑动破碎带厚度变化较大，两极值为0.45113.44m。

据河南省登封煤田郜城井田精查地质报告中抽水资料，单位涌水量0.00001780.00054L/s.m，渗透系数为K=0.0000620.0025m/昼夜，水位标高+254.80+298.05m。

水化学类型为S04Na和HC03CaNa型，矿化度0.4081.254g/L。

PH值8.158.3，总硬度5.7114.0德国度。

说明该含水层富水性中等。

是二1煤层顶板直接充水含水层。

（2）二1煤底板灰岩含水层为C3t上段L6L9石灰岩组成的含水层组，厚1015m，其中L7、L8常合并。

岩溶裂隙较为发育，但不够均一。

椐河南省登封煤田郜城井田精查地质报告中抽水资料，单位涌水量0.02320.387L/s.m，渗透系数为K=0.1970.914m/昼夜，水位标高+220.15248.82m。

水化学类型为HC03Ca.Mg型，矿化度0.2380.312g/L。

PH值7.37.5，总硬度11.713.33德国度。

该含水层属富水中等的岩溶裂隙承压水，为二1煤层底板直接充水含水层。

第三节主要隔水层

（1）二1煤层顶板隔水层岩性主要为泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，由于受滑动构造影响，节理、裂隙发育，或较破碎，隔水性不强。

（2）二1煤层底板隔水层二l煤层底下至C3t上段灰岩顶之间，由泥岩、砂质泥岩，组成，厚度5m左右，透水性较差，隔水性较强。

据本矿及周邻矿井生产情况，未发生过二1煤层底板突水事故和底板变形现象。

第四节地下水补给、径流与排泄条件根据前面分析可知，XXX矿井田发育的主要地下含水层有第四系松散沉积孔隙潜水含水层、二1煤顶板砂岩及碎屑岩厚层裂隙孔隙含水层、二1煤底板太原群薄层灰岩岩溶裂隙承压含水层和深部寒武奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

总体上分析，第四系松散沉积孔隙潜水含水层主要接受大气降水的直接补给，同时也接受地表河流及其它水体的补给。

由于该含水层在平面上分布的不连续性，其地下水的大循环系统不完整，基本上具有就地补给就地排泄的特点，其排泄方式主要有蒸发作用，向河流侧向排泄作用及向下伏含水层的垂向入渗排泄作用。

大气降水通过基岩裸露露头直接入渗和第四系潜水通过基岩隐伏露头入渗是本区二1煤层底板下伏各灰岩岩溶含水层和煤层顶板碎屑岩及砂岩类含水层的主要补给来源。

入渗补给量除了受降水强度控制外，尚与各含水层的岩性、厚度、出露条件、浅层风化裂隙、地形、植被覆盖等诸种因素有关。

根据勘探资料，本区域灰岩岩溶地下水的降水入渗补给量约为29.88106m3/年。

应该指出的是各含水层除了接受大气降水和地表水补给外，不同含水层之间由于受垂向构造裂隙的作用，在局部区域也有可能存在相互补排的水交替过程。

大气降水对地下水的补给主要受地形控制。

依地表汇水条件，地表汇水地形可分为汇流地形（低洼谷地）、滞流地形（坡度小，起伏不大的平原和台地）和散流地形（坡度大，切割强列的山脊和山坡）。

不同的入渗条件和地形的结合，会构成不同的降水入渗补给条件，一般汇流地形最有利于大气降水时矿坑水的入渗补给，而散流地形则不利于大气降水对地下含水层的补给。

地表的滞水条件除地形因素处，还常会受到植被、耕土层结构等的影响，一般来说，地表植被越发育，耕土层厚而疏松的地表条件会延长大气降水在原地的滞流时间，从而减少了地表迳流量而增加对矿坑水的补给。

天然状态下本井田岩溶地下水和二1煤层顶板滑体破碎带及上覆碎屑岩类含水层与XXX河流向一致。

二1煤层顶板滑体破碎带及上覆碎屑岩类含水层地下水接受大面积大气降水入渗后，循着风化裂隙、层面裂隙、构造裂隙等组成的不规则网状裂隙系统自北向南运移。

这种不规则网状裂隙系统既是碎屑岩类含水层重要的贮水场所，又是该含水层地下水径流的主要通道。

受XXX河及其它沟谷等河流切割，碎屑岩类含水层中的地下水以泉的形式分散地排泄于上述河流、沟谷的低洼处。

应该明确的是C3L78灰岩岩溶含水层地下水和二1煤顶板碎屑岩类含水层地下水由于受矿井开采的影响，矿井排水已经构成了其主要排泄方式。

它们的水位呈明显下降趋势，改变了以自然迳流排泄为主的状态，根据矿井不同含水层突水点的水量动态和水质特征和稳定同位素分析，大气降水通过露头区大面积入渗仍然是二1煤层顶板碎屑岩类水和底板灰岩岩溶水的主要补给源，在浅部的部分采动塌陷裂隙区二1煤层顶板碎屑岩类含水层也接受地表径流渗入补给。

第五节地下水动态特征对地下水进行动态监测和动态特征的分析是矿井防治水工作的重要方面，它有助于我们掌握井田所在区段地下水运移规律，分析各含水层之间是否存在水力联系，尤其是对分析含水层与矿井之间是否有充水关系有着重要的意义。

本区地下水观测网络尚未建立，第三章矿井充水条件一、矿井水害情况的统计分析二、矿井充水水源及其特征一般情况下，矿井的充水水源主要包括大气降水、地表水、地下水和老空积水。

从严格意义上讲，大气降水是一切矿井充水的最终水源，因为无论是地表水或地下水都直接或间接地来自于大气降水的补给。

但这里所指的是大气降水本身成为矿坑充水的直接或唯一的充水水源。

以大气降水作为主要充水水源的矿坑涌水量及其涌水特点与当地的年降水变化过程和降水强度具有明显的相关关系，其主要涌水特点是矿坑涌水的动态与当地降水动态相一致，呈现出明显的季节性变化和多年周期性变化，这主要是因为我国大部分地区受季风气候的影响，大气降水的年分布具有季节性，多年变化具有周期的特点所决定的。

地下水：

由于大多数采矿活动都发生在地表面以下，所以，地下水往往是造成矿山充水的最主要水源。

地下水作为矿坑充水水源时，可依其与煤层的相互位置关系及其充水特点分为间接式充水水源、直接式充水水源和自身充水水源三种最基本形式：

所谓间接充水水源是指充水含水层主要分布于煤层的间接顶板或底板，但和煤层并未直接接触的充水水源，常见的间接充水水源含水层有间接顶板含水层、间接底板含水层、间接侧邦含水层或它们之间的某种组合。

应该指出间接充水水源的水只有通过某种导水构造穿过隔水围岩进入矿井后才能使其作为充水水源的事实得以实现。

所谓直接充水水源是指含水层与煤层直接接触或矿山生产与建设直接揭露含水层而导致含水层水进入矿井的充水含水层。

常见的直接充水水源含水层有煤层直接顶板含水层、直接底板含水层。

直接含水层中的地下水并不需要专门的导水构造导通，只要采矿工程进行，其必然会通过开挖或采空面直接进入矿坑。

所谓自身充水水源主要是指煤层本身就是含水层。

一旦对煤层进行开发，赋存于其中的地下水或通过某种形式补给煤层的水就会涌入矿坑形成充水，该类型矿坑在我国并不多见，但在国外许多矿井中经常遇到。

以地下水作为主要充水水源的矿坑充水有如下规律和基本特点：

矿井充水的强度与充水含水层的空隙性及其富水程度有密切关系，不同的岩性决定着不同岩体中的空隙发育特征，按空隙性质可把地下水水源分为孔隙水，裂隙水和岩溶水三种基本形式。

一般地说，受裂隙水充水的矿床，其充水强度小于受孔隙水和岩溶水充水矿床，而受卵砾石层潜水和强岩溶含水层水充水的矿床，多成为大水矿床。

岩溶水突水时，一般水量大、来势猛、不易疏干，会给矿井带来巨大灾害。

而砂岩裂隙水充水时，主要以淋水、渗水为主、突水的瞬间冲击力不大，不会给矿井带来灾难。

矿井充水特点与充水量变化规律与充水含水层中地下水的性质及其水量有关：

流入矿井的水往往包含两个性质完全不同的组成部分：

一部分在矿床水文地质学中称为静贮量，指充水含水层中贮存的水的体积，这部分水量大小及其对矿井充水的能力主要取决于含水层厚度，分布规模、空隙性质以及贮存水的给出能力。

另一部分在矿床水文地质中称为动储量，指含水层中获得的补给水量，该部分水量是以一定的补给和排泄为前提，以地下径流的形式在充水含水层中不断地进行着水交替。

若充水含水层中的水以静贮量为主，则矿坑涌水的特点是：

初期矿坑涌水量较大，随着排水时间的延续，矿井涌水会逐渐减少。

该类矿床易于疏干；

若矿坑充水含水层以动贮量为主，则矿坑涌水量相对比较稳定，矿坑涌水量的动态特点往往会受充水含水层补给量的动态变化的影响。

该类型充水水源水不易疏干。

老窑积水主要是指矿床体开采结束后，封存于采矿空间的地下水，近年来由于小煤窑开采和关闭矿井的迅速增加，许多正在生产的矿井周边及邻近往往分布有很多废弃和关闭的小煤窑或矿井，而这些矿井由于排水停止而成为地下的积水空间，并积存了大量的地下水，这些水体通过某种途径一旦进入生产矿井，便形成了老窑积水充水水源，特别是一些非法开采的小煤窑由于缺乏合理的设计和准确的测量资料，其井下巷道的分布特征往往不清楚，很容易和生产矿井构通形成水害。

传统意义上的老窑积水一般为封存的“死水”，属静贮量，但具有一定的静水压力，所以其充水特点是突发性强，来势猛，持续时间短，有害气体含量高，对人身和设备的伤害较大。

但对于近年来频繁发生的小煤窑和相邻废弃矿井突水，除了具有上述特征外，由于废弃矿井或小煤窑往往与地表水或某种地下含水层水勾通并接受补给，所以一旦发生突水，也可持续较长时间，并且很难疏干。

根据矿井充水水源的基本类型和告成矿基本水文地质条件分析，可以得到如下认识：

XXX矿的主要充水含水层为顶板相对较厚且分布稳定的碎屑岩及砂岩孔隙裂隙间接顶板（有些区域可视为直接充水含水层）充水含水层、二1煤层底板L7-8薄层灰岩岩溶裂隙直接含水层和奥陶系灰岩岩溶裂隙间接充水含水层。

大气降水作为各个充水含水层的最终补给水源，但其对不同含水层的补给速度和补给量不同，根据对多种信息的综合分析可以发现大气降水对各个含水层的补给速度快慢和补给强度特点是顶板碎屑岩砂岩得到补给的速度最快和补给强度最大，奥陶系灰岩其次，L7-8薄层灰岩最差。

大气降水对各个含水层的补给由于受含水层渗透性能的影响，补给方式以缓慢渗入式为主，补给的水量要经过较长时间的渗流才能进入矿井。

所以短时间的集中降水不会造成矿井涌水量的明显增加。

同样，大气降水也构不成矿井的直接充水水源。

各充水含水层的动态补给水量不够充分，矿井充水在短时间内主要以静储量疏干为主，所以一旦发生突水，突水量往往会在短时间内很快减少，单点突水量的大小主要取决于突水裂隙的空间延展度和与其它裂隙的网络连通条件。

根据目前资料分析，二1煤直接顶板逆推断层碎屑岩具有汇集其上覆砂岩下渗水并导入矿井的作用。

各含水层的富水性由于受循环条件和补给条件的限制，随着埋深的增加，补给条件变差，富水性变弱。

但这种减弱速度在顶板随屑岩砂岩和底板L7-8灰岩中表现的更为明显。

在矿区浅部地区，分布有多个小煤窑，要高度重视这些小煤窑的开采状况和积水情况。

小煤窑的积水有可能形成矿井的隐患突水水源。

三、矿井充水途径及其特征矿坑充水途径是指连接充水水源与矿井之间的流水通道，它是矿井充水因素中最关键，也是最难以准确认识的因素，大多数矿井突水灾害正是由于