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矿井水文地质划分报告

来源:意榕旅游网
前 言

内蒙古星光煤炭集团有限责任公司一号井(以下简称“星光一号井”),2011年11月由原“伊盟西部煤炭工业运销公司一矿”更名,该矿井隶属于内蒙古星光煤炭集团有限责任公司,行政隶属鄂托克旗棋盘井镇管辖。

星光一号井是一座生产矿井,矿井设计生产能力60万t/a。根据国家安监总局、煤矿安全监察局《煤矿防治水》相关规定,矿井应当对本单位的水文地质情况进行研究,编制矿井水文地质类型划分报告,并确定本单位的矿井水文地质类型。

矿井水文地质类型及其复杂程度决定了矿井开采受水害威胁程度,也决定了矿井防治水工作的难易程度。它关系到矿井开拓方式的选择和采掘系统的布置,从而影响到矿井的总体规划和设计,防治水工作的投入直接影响到矿井建设和运行成本,因此开展矿井水文地质类型划分工作具有十分重要的现实意义。

开展矿井水文地质类型划分,分析和评价矿井开采受水害危害程度,排查矿井水害隐患,防患于未然,经济合理地搞好矿井防治水工作,可大幅提升矿井防治水技术能力,实现矿井安全、有序、高效生产。为此,内蒙古星光煤炭集团星光一号井依据《煤矿防治水规定》,编制《星光一号井矿井水文地质类型划分报告》。

本报告是在内蒙古星光煤炭集团星光一号井初步设计、井田内钻孔勘察、中国地震动参数区划图、水文物探工程及钻探验证等获得的地质、水文地质资料的基础上编制的。严格依据《煤矿防治水规定》中矿井水文地质类型划分的具体要求,对各项内容认真进行分析研

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究,使矿井水文地质类型划分更加符合本矿的实际情况,编写了矿井水文地质类型划分报告。矿区地质构造中等,直接、间接充水含水层的含水空间以裂隙为主,富水性弱~中等;补给源为贫乏的大气降水,据此将矿区水文地质类型划分为第二类第一~第二型,即裂隙充水矿床,水文地质条件中等型。

第一章 井田概况

一、交通位置

内蒙古星光煤炭集团星光一号井位于内蒙古鄂尔多斯市鄂托克旗棋盘井镇,行政区划属鄂托克旗管辖。

井田交通条件方便,北距乌海市海渤湾区约33KM,西北距离乌海市海南区约16KM,东至鄂托克旗棋盘井镇约8KM。

本矿井的主要外运通道为109国道和215省道,井田中部已有运煤公路与上述公路相连,井田距离东侧109国道约5KM,西北距离215省道约15km,公路均为沥青路面。井田距离主要铁路集装站分别为:碱柜65km,新地50km,公乌素8km,拉什仲庙3.5km。

交通位置详见图1-1-1。 二、地形地貌

井田内地形总体北高南低,东高西低,最高点位于井田北部,海拔标高1327.8m,最低1258.6m,最大海拔标高差69.2m,一般相对高差30m左右。井田内地貌具侵蚀性丘陵地貌特征。

三、水系

地表水除少量补给地下水外,其余沿白云乌素沟流向北西,经阿不且亥沟注入黄河。东部黑龙贵沟宽60~70m,向南与棋盘井沟相汇,流向西南注入黄河。本区大小沟谷均为干谷,但在雨季山洪暴发时有洪流。

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交通位置图1-1-1

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四、气象及地震

本区属半沙漠干旱高原大陆性气候;冬季寒冷,夏季炎热,春秋干燥,日温差大。最高气温36.2℃,最低气温-30.4℃,年平均降水量 247.7mm,且多集中在7、8、9三个月内,年蒸发量3132.1mm~3919.3mm,平均3486.1mm,蒸发量是降水量的10倍以上。常年以西北风为主,平均风速3.2m/s,最大风速24m/s,最大冻土深度1.24m。

根据《中国地震动参数区划图》(GB-18306-2001),本区地震动峰值加速度(g)为0.20,对照烈度8度。1976年9月23日在北纬39º59′30″,东经106º27′00″的巴音木仁发生过一次6.2级地震,震源深35km,乌海市一带有强烈震感。 五、矿井周边煤矿情况

星光一号井的周边矿井很多,与其相邻的矿井南有正兴白云乌素煤矿,设计生产能力1.20Mt/a,矿井目前正开采下煤组16号煤层,矿井目前实测正常涌水量30m3/h;东南有正丰双欣煤矿,设计生产能力0.90Mt/a,矿井目前正开采上煤组8、10号煤层,井下最大排水量小于2000m3/d;南有双欣正丰井工煤矿,该矿井高程低于我矿井,北有东风前矿八号井、鄂托克旗金欧煤矿,均为露天煤矿;西有荣兴西来峰煤矿、中科宝诚煤矿矿。

本矿井与周边矿井无矿界纠纷,也无越界开采现象。

第二章 地质特征

一、区域地质 1、地层

桌子山煤田是石炭二叠纪含煤建造,主要含煤地层为石炭系上统太原组(C2t)和二叠系下统山西组(P1s)。其区域地层特征见表1-2-1。

2、构造

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本区大地构造单元属以千里山、桌子山为主体,出露长度80余公里,轴向近于南北,背斜西翼地层出露较完全,在千里山沟中见有NEE向之断层将背斜横切,致使太古界千里山群地层突起。背斜轴部由于后期剥蚀、冲刷,北部的千里山群形成沟壑纵横的低山,而南部则发育为陡峭的高峰,其上均覆盖奥陶系桌子山组灰岩。背斜西翼产状平缓,倾角小于15°,东翼被桌子山东麓大断裂切割牵引,地层较陡,倾角大于25°,形成一个东陡西缓的不对称背斜。

区域构造纲要详见图1-2-1。 二、井田地质

(一)井田地层

井田位于白云乌素Ⅰ勘探区的东北部,根据内蒙古义民资源勘查与环境检测有限责任公司编制的《内蒙古自治区桌子山煤田白云乌素Ⅰ勘探区伊西一矿(整合)煤炭资源储量核实报告》,本矿井地质特征简述如下:

1、奥陶系下统(O1):为石炭~二叠系煤层之基底。按岩性特征及动物化石,分下部岩段及上部岩段。桌子山组(O11):分布在本井田东北侧煤层露头外的山上,为兰灰色厚层状石灰岩,致密质纯,含有直角石等头足类化石,约厚200m以上。三道坎组(O12):分布在本井田西侧西来峰逆断层以西。为深灰色薄层石灰岩、黄绿色薄层状砂泥岩、钙质泥岩及薄层灰岩。全层厚大于400m。

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桌子山煤田区域地层表

表1-2-1 界 系 统 组 安定组 中侏罗系 生界 三叠系 中统 直罗组 下统 上统 中下统 延安组 延长组 石千 峰组 符号 Q R J3~K1zh 厚 度(m) 0~>400 0~>300 625 岩 性 描 述 风积砂、亚粘土、砂砾岩等 中粗粒砂及砂砾岩组成,不含煤 新第四系 生界 第三系 侏罗 志丹群 白垩系 胶结疏松的中粗粒砂岩组成,泥岩、粘土岩互层 灰白浅黄色粗砂岩为主,夹泥岩和煤J2a 188 线 灰白色细砂岩为主,含煤,主要可采J2z 92~260 层3~5层 J1y 238 粗砂岩为主,夹煤线,最下部为砾岩 T3y >200 棕红色粉砂岩、砂质泥岩夹中细砂岩 浅灰色中~细砂岩,粗砂岩夹砂质泥T1-2 1755-2060 岩条带 85-315 以粗砂岩为主的中细砂岩组成,下部有猪肝色粘土岩 灰白色厚层状含砾粗砂岩、砂岩等组成 灰绿色泥岩、砂泥岩、细砂岩、上下部为粗砂岩 灰黑色砂泥岩与砂岩互层,含煤1~11号共11层煤,中部有菱铁矿结核,含植物化石 深灰色泥岩、砂泥岩为主,夹砂岩含煤12~18号六层煤,16号煤为主采层,顶部有薄层灰岩,含腕足类化石 三叠系 三叠系 下统~ ︱ 二叠系二叠系 上统 上统 二叠系 古 生 界 石炭系 下统 T1~P2sh P2s2 P2s1 P1s 石盒 子组 229 123 113 山西组 68 上统 太原组 C2t 西来峰断层 上部含3层薄煤层,灰白色细砂岩,东 西 下部为铁质砂岩,中部多为软质粘土岩3-54 400- 和泥岩,南厚北薄 23 1200 117~422 290~794 266~653 127~>694 1296~2344 泥岩、灰岩、砂岩互层 钙质泥岩组成 竹叶状、鲕状薄层石灰岩,间夹大量泥岩 灰色石英岩、石英砂岩组成 上部岩段 奥陶系 中统 下部岩段 O22 O12 ∈ Z 寒武系 元古震旦系 长城统 界 太千里 古山群 界 Ar 花岗片麻岩,穿有不同时代的侵入岩 6

2、石炭系(C):本井田的主要含煤地层。

本溪组(C2b):以灰白色致密坚硬的石英砂岩及薄层灰黑色泥岩组成,夹薄煤1~2层,一般不可采。底部与奥陶系平行不整合的接触面上有鸡窝状山西式铁矿。砂岩颗粒由下而上有变细趋势,厚度变化较大,全层厚度6.61~34.63m,平均厚23.04m。

太原组(C2t):为本井田主要含煤地层。组成岩性为砂泥岩,煤层及中、细砂岩。本组下段地层含煤丰富,共含煤五层,13、14、15、16、17号层,称丙煤层。本段岩石粒度较细。上段地层含煤较少,煤层也薄,细中砂岩逐渐增多。厚度由56.57~87.04m,平均67.46m。

3、二叠系(P):是本井田含煤地层之一,根据岩性特征,颜色等将其分为上下两统。下统(P1):根据岩性特征及含煤情况又分为山西组及下石盒子组。

(1)山西组(P1s):为本井田主要含煤地层段,含煤四层,7、8、9、10号层,合称乙煤组,富煤层段在本组下段,含煤稳定,中上部多以中、粗砂岩夹砂质泥岩组成。根据富煤情况及岩性特征,将此组又分为四个岩性段(P1s1~P1s4),各段岩性分述如下:

第一岩段(P1s1):其岩性下部为灰色、灰白色砂岩、粘土岩及砂质泥岩,与煤层互层,含8、9、10号三个煤层,称为“乙煤组”或“中煤组”。上部岩性以灰色、灰白色砂质泥岩及灰黄色中粗粒砂岩为主,含砂质泥岩。井田内该岩段厚度约23m。

第二岩段(P1s2):岩性以灰白色中粗粒砂岩为主,夹灰黑色砂质泥岩、泥岩,含煤线,层位相当于5号煤层,很不稳定,仅局部发育,呈薄煤层或煤线。该岩段底部粗砂岩局部含砾。核实区内零星出露,厚度约34m。

第三岩段(P1s3):据区域资料,岩性以灰黄绿色砂质泥岩、泥岩

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为主,夹细砂岩、粉砂岩及1~2层薄煤,相当于2、3号煤层位,局部发育,呈薄煤或煤线,称甲煤组(或上煤组)。核实区范围内厚度约15m。

第四岩段(P1s4):据区域资料,其岩性下部以灰白色、局部风化面呈浅褐红色中粗粒砂岩为主,该层砂岩底部含砾石。中上部岩性为灰黑色粉砂岩、砂泥岩互层夹不稳定的砂质粘土岩。零星出露厚度约20m。

(2)下石盒子组(P1x):为灰白色巨厚层状中~粗粒砂岩夹少量灰绿色砂质泥岩组成。根据岩性将此组分为三个岩性段(P1x1~P1x3)。本组不含煤。本组厚度较稳定,总厚在200m左右。

上统(P2):为一套紫红、灰紫、灰绿等杂色砂泥岩,砂质粘土岩及中、粗砂岩组成。由于本统岩层胶结松软,易风化剥蚀,只在中部分水岭的山上有零星残存。

4、第四系(Q):本井田北部的白云乌素沟、黑龙贵沟及其它本井田内小的冲沟内多被此层覆盖。洼地上多为黄土、砂土及风积砂。阶地上为半胶结及松散砾石层。河床内多为沉积砾石或砂粒,厚度0~10m。

(二)构造

白云乌素I勘探区位于桌子山煤田南部,星光一号井井田位于白云乌素Ⅰ勘探区的东北部,井田范围内地质构造因受区域地质构造的控制,由两个次级背斜和一个向斜组成,总体为一向南西倾斜的单斜构造。地层倾角平缓,一般6~10°,局部受断层影响可达40°。褶曲是井田构造形态的主要控制因素。井田周边断层稀少,以高角度正断层为主,走向为近东西向。

1、褶曲

(1)A5背斜:即黑龙龟背斜位于井田东部边界和黑龙龟逆断层

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西侧。走向NNE至SEE,为一东陡西缓的不对称背斜,在井田内长约1300m,西翼平缓倾角5°~10°,东翼可达20°以上,地表出露完整,控制程度较好。

(2)S5向斜:位于井田中部,相距黑龙龟背斜1300m。走向近似于黑龙龟背斜,东翼倾角9°,西翼倾角5°,在井田内长约2000m,地表出露完整,控制程度较好。

(3)A6背斜:位于井田西部,与S5向斜相距530m~700m,走向近SN,井田内长约830m。东翼倾角9°,西翼倾角5°,地表出露完整,控制程度较好。

2、断层

(1)黑龙龟逆断层:位于井田东边界,走向近SN,倾向W,倾角51 °~67°。落差38~32m,向南逐渐变小,地表北段出露明显,有钻孔和探槽控制。

(2)F58正断层:位于井田东北外30号钻孔南,走向EW,倾向S,倾角75°,最大落差12m,地表出露明显,有构65和构222号孔控制。

(3)F25正断层:位于井田北部外8557号钻孔西,走向NE50°,倾向NW,倾角62°,最大落差12m,向两端逐渐消失。有构219和构220探槽揭露。

(4)F59正断层:位于井田西北部边界8520号钻孔南,走向EW,倾向北,倾角78°,落差3m,走向长950m。

(5)F40正断层:位于井田南部8530钻孔南,走向SW80°,倾向N,倾角73°,落差3m,走向长300m,在井田内尖灭。

(6)F26正断层:位于井田南部边界外,8566钻孔附近,走向SW80°,倾向N,倾角82°,落差3m,走向长2600m。

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(7)F64正断层:走向NW55°,倾向W,倾角87°,H=3m,走向长260m。同时,在矿井开采1601工作面过程中,揭露井田西部F1逆断层,走向近SN,倾向W,倾角∠15°,落差H=25m。

3、岩浆岩

井田及邻矿区在开采过程中均无岩浆岩活动迹象。

综上所述,矿井内及周边断层较为发育,区内未见岩浆岩侵入, 确定本矿构造复杂程度为中等类型。

图1-2-1 区域构造图

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三、煤层

(一)含煤地层

本井田内煤层自上而下编号为2~18号。按各煤层在地层中所占空间位臵及组合,将其分为三个煤组,即甲、乙、丙煤组。甲、乙煤组在二叠系山西组的中部及底部,丙煤组在石炭系太原组的下部。甲煤组含2、3、4三个煤层,为薄煤层或煤线。乙煤组含7、8、9、10四个煤层,其中8、9号两层煤较为发育,为井田内主要可采煤层。丙煤组包括14、15、16、17、18号五层煤,其中16号煤层全井田发育,为主要可采煤层。

井田内可采煤层为:8-1、9-2、16-1、16-2、17号五个煤层,各煤层特征见表1-2-2。

各可采煤层特征表

表1-2-2

煤层厚度 (m) 煤 层 最小~最大 煤层间距 (m) 最小~最大 度 顶:砂泥岩或细、粉砂岩。 底:粘土岩或炭泥岩 顶:粘土岩或炭泥岩 底:泥岩或粘土层 顶:细砂岩 底:泥岩或炭泥岩 顶:泥岩或炭泥岩 底:细、粉砂岩或砂泥岩 顶:细、粉砂岩或砂泥岩 底:细砂岩或砂泥岩 夹矸层数 顶底板 岩性 稳定 程度 可采 程度 倾角 (度) 容重 3(t/m) 厚8-1 9-2 16-1 16-2 17 平均(点数) 平均(点数) 层数 0.30~1.540.18~1.91 0.93〈29〉1~42.22~7.42 5.04 0.75~3.340~0.94 45.76~79.66 1.17〈28〉0~364.34 0.51~3.810~4.73 2.16<29>0~80.97~7.92 0.82~4.750~2.082.22 2.26〈29〉0~8 0.31~1.17 0.69 0.40~1.500 0.86<22>较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 不稳定 大部可采 全井田可采 全井田可采 全井田可采 局部可采 <8 <8 <6 <6 1.55 1.45 1.45 1.53 <6 1.58

1、井田内8-1号煤层、9-2号煤层西翼已采空。

2、16-1号煤层:本矿井主要可采煤层,全井田可采。厚度0.51~

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3.81m,平均2.16m,一般厚度为1.70~2.00m以上,夹矸0~8层,一般2~3为层结构较复杂的较稳定煤层。

3、16-2号煤层:本矿井主要可采煤层,全井田可采。厚度0.82~4.75m,平均2.26m,一般在2.30m以上。夹矸0~8层,一般为3层,属结构较复杂的较稳定煤层。

4、17号煤层:厚度0.40~1.50m,平均0.86m,仅西部区外补37及8566孔达不到可采厚度,但插点后不影响区内,属厚度煤质变化较大的不稳定煤层。 (二)含煤性

1、16-1号煤层

由于硫分含量高,有H2S气味,原煤灰分24.16~36.43%,平均29.48%,属中~中高灰煤,硫分1.39~4.63%,平均2.52%。以中高硫煤为主。从可选性看硐探资料,精煤回收率平均30.4%,灰分11.39% ,硫2.00%,中煤含量32.6%,属回收率低等,可选性难选煤层,工艺性能从煤种看属36数码FM为主,本层煤属中~富灰,富硫为主的中高热值,结焦性良好的肥煤。

2、16-2号煤层

原煤灰分19.55~37.26%,平均26.88%,为中~中高灰煤为主,硫分含量1.14~3.87%,平均2.41%,中硫~中高硫煤,从硐探资料看精煤回收率平均37.6%,灰分10.41%,硫分1.72%,中煤含量28.5。属回收率低等,可选性难选,工艺性质焦结性良好,为36数码FM煤,本层煤应属中~富灰,富硫,可选性难选,中高热值的肥煤。

井田内各可采煤层的煤质综合分析表见表1-2-3(后附)。

第三章 水文地质

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(一)地表水系

本井田位于桌子山背斜西翼南部的转折端。为半干旱的半沙漠区,少量的降水集中在7、8、9三个月。强烈的蒸发,地形高差的限制,地表水系很难形成。井田内小型干沟较多,主要有北部的白云乌素和南部的棋盘井沟,只在雨季偶发洪流,经阿布且亥沟和拉僧庙沟注入黄河。矿区北部为低山丘陵地,南部地形较低,为荒漠化平地,区内一般海拔标高在1270~1330m,黄河水面标高为1065m。

地表无常年迳流,因此矿区的地下水补给来源主要为大气降水。但由于降水期集中,偶发洪流下泄迅速,只有很少部分可补给地下水,致使井田内的各含水层含水性贫弱。

(二)含水、隔水层带

1、松散的第四系孔隙潜水含水组

风积砂、黄土状亚砂土、半胶结的阶地砾石层分布零散,厚度0~10米,透水而不含水。南部平缓地区较厚,1966年施工的168号钻孔抽水试验q=0.679L/s〃m,K=26.02m/d,硬度为8.58德国度,矿化度0.295g/L,为HCO3-1-Ca2+〃K++Na+型水。

2、坚硬岩层裂隙孔隙承压水含水层

第Ⅰ含水带(P23):紫红色、砖红色的砂泥岩及灰白色、深绿色中细砂岩互层,厚度0~150m,含水微弱,抽水试验q=0.109l/s〃m,K=0.119m/d。本井田内基本无此层出露。

第Ⅱ含水带(P1s4—P1s3):上部为灰白色粗中砂岩,下部为中细砂岩、泥岩夹粘土岩,岩层大部分裸露于地表,风化裂隙较发育,地面坡度较大。含水层平均厚104m,155号钻孔资料q=0.0639L/s〃m,K=0.476m/d,矿化度0.211k/L,总硬度为6.38德国度,水质类型为HCO3-Ca〃K+Na。

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第一隔水带(P1s3下部):砂泥岩粘土岩及2号煤,一般厚6m。层位较稳定,隔水性较好。

第Ⅲ含水带(P1s2—8号煤顶):灰白色粗中砂岩及细砂岩,平均厚26.87m,含水微弱。

第二隔水带(P1s1及8、9号煤层):主要为粘土岩、砂泥岩,8、9号煤层厚9.85m且较稳定,隔水性能良好。

第Ⅳ含水带(C2t2及16号煤层顶板岩层):灰白、浅灰色细砂岩局部中砂岩含砂泥岩,平均厚度15.63m。含水弱,抽水试验资料:q=0.000442L/s〃m,K=0.00362m/d,总硬度24.6,矿化度1.126g/L,类型为SO4〃HCO3〃Cl-K+Na〃Ca型。

第三隔水带(16号煤层及砂泥岩):一般厚6m。靠近西来峰断层一带含水层变薄,但总体隔水性较好。

第Ⅴ含水带(16号煤底~O2):灰白色细砂岩、中砂岩、局部为含砾粗砂岩,平均厚度18.51m。8531钻孔内含水层5m,弱含裂隙孔隙水。q=0.000254~0.00217L/s〃m,K=0.00139~0.545m/d,总硬度72.1~14.66德国度,矿化度3.675~0.776g/L,水质类型为Cl〃SO4-K+Na〃Mg。该层含水性弱,局部地段变薄,下有奥陶系灰岩岩溶裂隙水,有沿裂隙顶托补给的可能,生产中我矿积极排查消除隐患。

各隔水层层位稳定性较好,但在断层附近或乙煤组、丙煤组采空区,各含水层的水力联系被破坏,有可能造成局部涌水量加大,应予以注意。

(三)奥陶系石灰岩岩溶裂隙水

地质报告揭露奥陶系灰岩钻孔很少,未作抽水试验。一般含水微弱,但在西来峰断层以西的拉僧庙水源区含水较丰富,据106号钻孔

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抽水试验资料,q=O.551L/s〃m,K=7.88m/d。105号钻孔抽水试验 q=O.581L/s〃m,K=1.32m/d,该钻孔已成为公乌素矿区供水水源孔。但由于岩溶裂隙发育程度很不均一,赋水程度往往相差悬殊。总的看西来峰两侧含水差异性很大,西南部较丰富,东部含水较微弱。

参照中国矿业大学2010年5月编制的《伊盟西部煤炭工业运销公司一矿16煤层奥灰带压开采安全性评价》、《中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院》报告,本井田内无揭露奥陶系的钻孔,已作过正式抽水试验,白云乌素Ⅰ区内只有145、8523及4号孔进行过抽水试验,其单位涌水量为0.00353~0.50598L/s.m,另有华泰洗煤厂水源井揭露奥陶系灰岩153m,Q=28m3/h;星光一号井副斜井水仓中揭露奥灰,厚度不详,估算涌水量约11 m3/h。

本矿区(10号、8523、145号钻孔)16号煤层底板至奥灰顶界厚度27.39~50.73m,岩性包括石英砂岩、泥岩、砂质泥岩、细砂岩(见表1-2-4),从综合柱状图(见图1-2-2),16煤与奥灰之间以砂岩为主。

16号煤层至奥灰顶部岩性组合表

表1-2-4 孔号 10 8523 145 隔水层总厚度(m) 50.73 27.39 27.61 硬岩厚度(m) 37.45 5.06 9.31 硬岩比例 74% 18% 34% 软岩厚度(m) 13.28 22.33 18.30 软岩比例 26% 82% 66%

参照该评价报告结论资料:

(1)我矿于2014年10月份委托中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院为我矿实际勘探了水1井流量测井。根据实际勘探的流量的测井报告得出:1井流量测井得到奥灰水的静水位高程为1055.45,奥灰

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水深度为260m.

(2)通过勘探及30多年开采,井田地质和水文地质条件基本查明。 (3)据井田内1个奥灰水源井及白云乌素Ⅰ区水文钻孔抽水资料,奥灰单位涌水量q=0.00353~505.98L/s〃m,结合该矿副斜井水仓揭露奥灰涌水量为11m3/h,为弱~极强富水性的含水层,说明奥灰富水性极不均一,在局部特别是断层带附近有强径流带存在。近期井田内奥灰水位标高为1056~1145.17m,地下水从东北流向西南。奥灰水质类型为HCO3-〃SO42-〃Cl-—K++Na+型。

(4)16号煤层底板至奥灰顶界间距最小27.39m,岩性包括泥岩、细砂岩,砂质泥岩,它们都可以认为是隔水层或相对隔水层。本矿区的相对隔水层中砂岩具有较强的抗压能力,泥岩和砂质泥岩具有较好的阻水能力,这种岩性的组合既能抗压又能阻水,有利于16号煤层开采。

(5)本井田16号煤层开采标高为1190~1070m,在奥灰水位标高为1145.17m的条件下,经计算,16号煤层开采时,突水系数T都小于0.06MPa/m,在无导水构造的情况下开采是安全的。如果奥灰水位标高采用1056m,则全矿井16号煤层均在非承压区内开采。

(6)根据本矿和邻区水文地质资料,本井田内断层具有一定的导水性能,因此,在带压区内断层附近采掘具有一定危险性,须采取超前探测,查明导水性并视探测结果留设防水煤柱或采取其它防治方法。

(7)井田内16号煤层底板至奥灰顶板距离为27.39m,可视为隔水层,当巷道掘进时,经计算隔水层能够承受的水头压力值为22.79MPa,大于奥灰在16煤最低处1070m的水压1.03MPa,所以在正常地段,巷道掘进是安全的;在构造破坏地带,尤其是断层密集分

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布地带或者断层直接切割含水层的地带,有可能发生突水。

同时,依据内蒙古自治区煤炭工业局文件《关于〈伊盟西部煤炭工业运销公司一矿16号煤层奥灰带压开采安全性评价〉报告的批复》(内煤局字[2011]307号),“16#煤层底板奥灰最大突水系数为0.044MPa/m,因此,在认真执行《煤矿防治水规定》的前提下,可以正常带压开采”。

(四)断层带的水文地质特征

井田内及边界发育多条断层,但断距均比较小,东边缘为黑龙龟逆断层,由118孔抽水试验来看,q=0.000139L/s〃m,K=0.00426m/d,说明其导水性较弱,加上各含水层含水性均比较弱,所以对矿井影响不大。但断层附近裂隙较发育,有利于地下水的运动和贮存,生产中要注意防止通过断层、裂隙而造成涌水事故发生。

(五)老窑水

从所提供的地质资料中,没有提供矿井周边煤矿及废弃小窑、老塘积水情况资料。所以,对邻矿及老窑积水情况不明,建议在矿井生产过程中详细查明小窑及邻矿积水,特别是本矿井采空区积水情况,以便采取有效的防范措施,确保矿井的安全生产。

(六)矿井充水水源及通道 (1) 充水水源

① 大气降水是矿井水的主要补给来源

井田无长年地表水,基岩地层在井田东北部广泛出露,直接接受第四系孔隙水和地表水的垂向渗透补给,而孔隙水、地表水都是来自大气降水。因此,大气降水是矿井水的主要补给来源。

② 煤层顶底板的砂岩水是开采煤层的直接充水水源

开采9号煤层,将分别破坏或影响煤层顶底板的山西组砂岩。故

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破坏或影响的多层砂岩含水层是开采煤层的直接充水水源。

开采16号煤层,将分别破坏或影响煤层顶底板的太原组砂岩。故破坏或影响的多层砂岩含水层是开采煤层的直接充水水源。

③ 奥陶系灰岩岩溶裂隙水是间接充水水源

奥灰在高水位情况下可沿隐伏的断层导水通道、陷落柱导水通道向矿井其它含水层垂向越流补给。因此,奥灰水可能是矿井开采期间的间接补给来源。

④ 受采动影响范围之内的老窑水(老空水)是矿井开采的直接充水水源,特别是在16煤开采过程中,其采动裂隙带波及到9煤采空区,9号煤层采空区的水可以直接溃入16号煤层工作面。在采动影响范围之外的是间接充水水源。

(2) 充水通道

① 煤层开采时,顶板覆岩产生不规则的冒落带、导水裂隙带作为通道,底板破坏带也可以作为通道,这些通道沟通了各砂岩含水层之间的水力联系,导致各层砂岩裂隙水涌(突)入回采工作面。

② 本矿井断层可能是将奥灰导入矿井的重要通道。

③ 封闭不良钻孔,特别是钻进到奥灰的封闭不良钻孔是奥灰或其它含水层的水进入矿井的通道。

④ 在雨季,地表水可通过老空区裂隙带直接进入矿井。 (七)矿床充水因素及复杂程度分析

本井田属半沙漠干旱气候,年降水量不足173mm,但蒸发量很大(>20000mm),地表无迳流。矿区地势北高南低,7~9月暴雨由冲沟很快流出区外,也是不可忽视的淹井水源。又因本井田内地层主要为砂、泥岩及煤层,泥岩为钙质胶结,节理不甚发育,含水性弱、渗透性较差。在地层钻进中冲洗液消耗量一般不大。但下伏下奥陶统含

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水较丰富且距17号煤层较近,本溪组地层含水弱,视为隔水层,但在节理裂隙发育、厚度薄等易积水地段应注意矿床充水。另外,经勘查区的断层抽水试验证明,断层一般含水性弱,渗透性能不强,对矿床开采影响不大。如对F14(Ⅱ勘探区)断层抽水的153号孔(核实区的西部)的抽水资料:q=0.000976L/s〃m,K=0.00249m/d,其含水量贫弱。但是西来峰逆断层落差较大,使煤系地层与富水性较强的下奥陶统灰岩直接沟通,使各含水层含水丰富,导水性强,其抽水资料为q=0.286L/s〃m,K=1.06m/d,采矿时必须引起足够重视。整合区及周边老窑、采空区的分布和积水情况不清,是矿井潜在突水因素之一。同时:

(1) 本井田由于距露头较近,矿井涌水量明显受季节影响,雨季水量较大,旱季水量较小。

(2) 构造不仅矿区的含水层分布有控制作用,也对含水层有沟通作用,因此构造也是井田充水的重要影响因素。

(3)采掘活动是矿井充水的人为影响因素,本矿的采掘活动形成的顶板裂隙带、底板破坏带是导水的重要通道,本矿采掘活动所引起的矿山压力的变化也是矿井出水的影响因素。本矿和邻近矿区历史上采掘活动所形成的采空区积水,也是矿井生产中的重要威胁。

(八)矿井水害历史、现状及排水设施

我矿自建井以来未发生重大水害事故。井下现场存在3处出水点,一是副斜井16号煤层顶板处右邦有数个淋水点和小流水点,实际涌水量约0.3~0.5m3/h。二是1601回风顺槽从切眼起向上方70m有淋流水,煤层发潮,估算涌水量0.8m3/h。三是副斜井下水仓内曾揭露奥陶系灰岩,长期出水,实际涌水量1.0m3/h。

目前,该矿9号煤层已开采结束,16号煤层正在回采,矿井实

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际涌水量约2.3m3/h。

(九)水文地质类型划分 1、划分依据

按照国家安监总局、煤矿安全监察局《煤矿防治水规定》,根据矿井受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿井及周边老空水分布状况、矿井涌水量或者突水量分布规律、矿井开采受水害影响程度以及防治水工作难易程度,矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、极复杂等4种,如表3-1。分类依据就高不就低的原则,确定矿井水文地质类型。

表3-1 矿井水文地质类型划分表

分类依据 受采掘破坏或影响的含水层及水体 单位涌水量q/L·s-1·m-1 含水层性质及补给条件 类别 简单 受采掘破坏或影岩溶含水层,补给条件差,补给来源少或极少 q≤0.1 中等 受采掘破坏或影响溶含水层,补给条件一般,有一定的补给水源 0.1<q≤1.0 存在少量老空积无老空积水 Q1≤180 矿井涌水量/m3·h-1 (西北地区Q1≤正常Q1 最大Q2 90 ) Q2≤300 (西北地区Q2≤210) 突水量Q3/m3·h-1 开采受水害 影响程度 防治水工作 难易程度 无 采掘工程不受水害影响 水,位置、范围、积水量清楚 180<Q1≤600 (西北地区 90<Q1≤180) 300<Q2≤1200 (西北地区 210<Q2≤600) Q3≤600 矿井偶有突水,采掘工程受水害影响,但不威胁矿井安全 防治水工作简单 防治水工作简单或易于进行 复杂 受采掘破坏或影响的主要是岩溶含水层、厚层砂砾石含水层、老空水、地表水,其补给条件好,补给水源充沛 1.0<q≤5.0 存在少量老空积水,位置、范围、积水量不清楚 600<Q1≤2100 (西北地区1800<Q1≤1200) 1200<Q2≤3000(西北地区600<Q2≤2100) 600<Q3≤1800 矿井时有突水,采掘工程、矿井安全受水害威胁 防治水工程量较大,难度较高 Q3>1800 矿井突水频繁,采掘工程、矿井安全受水害严重威胁 防治水工程量大,难度高 Q1>2100 (西北地区Q1>1200) Q2>3000 (西北地区Q2>2100) 极复杂 受采掘破坏或影响的是岩溶含水层、老空水、地表水,其补给条件很好,补给来源极其充沛,地表泄水条件差 q>5.0 存在大量老空积水,位置、范围、积水量不清楚 响的孔隙、裂隙、的孔隙、裂隙、岩矿井及周边老 空水分布状况 2、矿井水文地质类型划分

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通过前面对矿井水文地质特征的论述,本矿井8、9、16煤层基本一致,结合矿井计划布置安排,综合各单项条件所确定的类别,本矿井各煤层矿井水文地质类型确定为简单,详见表3-2。

表3-2 9、16号煤层矿井水文地质类型划分表

分类依据 受采掘破坏或影响的含水层 及水体 条件说明 类别 9号煤层充水含水层主要是位于二迭系下统山西组第二岩段(P1s2)。岩性以灰白色粗、中、细粒砂岩,中夹薄层砂质泥岩或泥岩,厚度32.07含水-44.21m,据矿区407号孔抽水试验资料;水位标高1113.21m,层性q=0.0000355e/s·m。富水性弱。16号煤层充水含水层主要是位于石炭系质及上统太原组上部(C2t2)。岩性上部以砂质泥岩、泥岩为主,局部为砂岩;简单 补给中部为灰白色中细粒砂岩;下部以砂质泥岩为主,中夹薄层粘土岩。含条 件 水层厚度3.85-18.98m,据报告提供528号孔抽水试验资料:水位标高1200.82m,q=0.0569e/s·m,富水性弱。 q 矿井及周边老 空水分布状况 矿井涌水量 Q(m3/h) 突水量 Q3(m3/h) 开采受水害 影响程度 q=0.0569e/s·m 本矿井无老空水。周边煤矿采空区有一定积水,积水位置、范围及积水量较清楚。 正常涌水量Q1 = 70 <180 最大涌水量Q2 = 105 <300 Q3 =0 中等 简单 简单 煤系围岩主要为岩层节理裂隙水,含水层富水性弱,矿井涌水量小,采掘受水害影响较小。 中等 矿井未来三年开掘工作面距井田内采空区较近且上山回采,矿井偶有涌水,采掘工程受水害一定影响,但不威胁矿井安全。 合理配置排水系统,加强日常防治水管理和排水维护,保证矿井的正常排水;雨季来临前,应加强地面巡查,减少降水入渗。防治水工作简单或易于进行。 中等 防治水工作 难易程度 综合评定 三项简单,三项中等 中等 直接充水含水层补给源以贫乏的大气降水为主。本地区水文地质类型划分为第一~第二类第一型,即孔隙~裂隙充水矿床,水文地质条件简单型。同时,井田内断层虽然落差不大,含水性弱,但对其导

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水性不可忽视,必须给予足够重视。

(十)矿井涌水量预测

核实报告中未对井下涌水量进行预测计算,根据矿方井下实际的涌水量调查,目前,矿井实际涌水量约2.3m3/h。所以,设计考虑井下16煤开采时部分消防洒水以及灌浆回水,并增加一定的富余系数,设计以正常涌水量30m3/h,最大涌水量60m3/h进行排水设计。同时我矿方在矿井生产过程中定期对井下涌水量进行实测,及时调整井下排水系统设计。

(十一)采掘工作面说明及位臵关系

现综采放顶煤工作面为1607工作面、掘进工作面为1608切眼。1607综采放顶煤工作面位于1606综采放顶煤工作面东侧;1606工作面经物探钻、探验证均无水害影响(1606运输顺槽做物探可以向东探测100米);1607工作面在运输顺槽与回风顺槽均做了钻探验证也无水害;1608切眼位于1604工作面北侧;1604工作面经物探钻、探验证均无水害影响(1604回风顺槽做物探可以向北探测100米)。1608回风顺槽、运输顺槽、切眼在掘进过程中经钻探验证均无受到水害影响。

综上所述,矿区地质构造中等,直接、间接充水含水层的含水空间以裂隙为主,富水性弱~中等;补给源为贫乏的大气降水。经实际观测,矿井实际涌水量约2.3m3/h。据此将矿区水文地质类型划分为第二类第一~第二型,即裂隙充水矿床,水文地质条件简单等型。

附:1、矿井四邻关系图 2、煤质特征一览表1-2-3 3、1604工作面物探图 4、1605工作面物探图 5、井田断层一览表 6、水文地质地形图

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7、水害预测图 8、突水预测图 9、钻孔柱状图 10、物探对照图 11、采掘工作面平面图

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