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某矿水文地质类型划分报告
矿井水文地质类型划分报告
二O一O年六月
目录
一、矿井所在位置、范围及四邻关系,自然地理等情况1
1、矿井及井田基本情况4
2、位置、交通4
3、范围及四邻关系5
4、地形地貌5
5、气象、水文5
6、地震5
7、矿井排水设施能力现状5
二、以往地质和水文地质工作评述6
(一)普查、详查、勘探阶段地质和水文地质报告………6
(二)地震勘探及其它物探工作报告7
三、地质概况7
(一)地层7
(二)、矿井构造9
(三)、岩浆岩10
四、区域水文地质10
五、矿井水文地质11
(一)井田边界及其水力联系11
(二)含水层11
(三)隔水层12
(四)矿井充水条件12
(六)矿井充水状况15
六、对矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易程度评价17
(一)对矿井开采受水害影响程度的评价17
(二)对矿井防治水工作难易程度的评价17
七、矿井水文地质类型划分及防治水工作建议。
17
(一)矿井水文地质类型划分17
(二)对防治水工作的建议18
八、结论19
一、矿井所在位置、范围及四邻关系,自然地理等情况
1、矿井及井田基本情况
×××矿是××××××××的二级单位,19××年12月建成投产,设计生产能力100万吨/年,2008年实际产量100万吨,矿井开拓方式为阶段斜井。
开拓系统由主、副斜井、皮带斜井、阶段斜井、中央石门、分水平大巷,上山及各种峒室等组成。
全井分三个水平,第一水平1712以上,第二水平1712—1612,第三水平1612—1510,矿井的主要可采煤层分别为一层煤、二层煤,目前开采水平为1510水平。
2、位置、交通
×××矿矿井位于××市境内,
矿区交通位置图
矿区北部,距×××政府所在地26km(见矿区交通位置图)。
地理座标东经105°42′45″—105°74′30″,北纬38°41′50″—38°43′45″。
铁路专用线经××站至×××站与包兰铁路接轨,柏油公路向西与109国道相连,交通便利。
3、范围及四邻关系
×××矿井田位于矿区北部,与邻矿的关系是:
东北为×××矿,西南是××××矿井,北界是人为边界,南界以煤层风化露头为界,东南(深部)是以煤层零点边界和人为边界为界,走向长7500m,倾斜长平均2680m,面积××km2。
4、地形地貌
×××矿井范围内地面地形为黄土梁峁和冲沟,海拔高度在2880~2970m之间。
5、气象、水文
矿区气候属内陆干旱型,年平均降水量为238mm,年平均蒸发量为1763.8mm,月平均最高气温21.4℃,平均最低气温-8.6℃。
一年四季有风,最大风力达8级。
最大冻结深度为0.9m。
区内无常年地表流水。
6、地震
本区属强地震区,地震烈度为5度。
7、矿井排水设施能力现状
现矿井排水设施主要布置在三个水平,主排水系统采用二级分段排水即1510水平将水排至1612水平;再由1612水平主排水泵将水集中排至地面灌浆站和防洪渠流入沙河。
1612水平,水仓容积2100m3,排水泵型号MD280-65×7,水泵3台,其中一台工作,一台备用,一台检修;排水管路直径219mm,排水管路2趟,排水管路长度3180m。
1560阶段,水仓容积824m3,排水泵型号150D-30×3,水泵3台,其中一台工作,一台备用,一台检修;排水管路直径108mm,排水管路3趟,排水管路长度200m。
1510水平,水仓容积6640m3,水泵房安装有多级离心式水泵,排水泵型号150D-30×5,水泵3台,其中一台工作,一台备用,一台检修;排水管路直径108mm,排水管路1趟,排水管路长度350m。
矿井正常涌水量358m3/H,矿井最大涌水量820m3/H,矿井最大排水能力880m3/H,20h能排出矿井24h的正常涌水量和最大涌水量,符合《煤矿安全规程》要求,排水能力较大,能够满足疏水排水的要求。
二、以往地质和水文地质工作评述
在以往的地质和水文地质工作中,矿井积累了丰富的地质勘探资料、矿井地质资料、水文地质资料和实测小窑资料,本次报告采用的成果资料主要有:
(一)普查、详查、勘探阶段地质和水文地质报告
1、×××。
2、×××。
3、×××。
4、×××。
5、×××。
上述报告大致对××矿地质条件划分为Ⅰ--ⅠaⅠdⅡef型矿井,水文地质条件划分为Ⅱ类中等类型矿井。
(二)地震勘探及其它物探工作报告
1、×××(煤田地质局综合普查队、2002.10)。
2、《三维地震勘探报告》(煤田地质局综合普查队、2003.5)
三、地质概况
(一)地层
地层从老到新简述如下:
1、古生界寒武系:
为浅灰色及灰绿色石英片岩和变质砾岩等组成,厚度不详。
2、中生界上三叠统(T3):
底部为灰色、紫灰色砾岩。
下部为灰绿色及灰紫色砂岩与紫红色及杂色泥岩互层,以含一层砖红色结构致密的凝灰质粉~细砂岩为标志,其中产出有植物化石。
上部为灰绿色厚层状中~粗砂岩、砾岩夹灰绿色泥岩,其中含煤线,产植物化石。
全层厚度不详。
以上两个地层和花岗闪长岩构成煤系基底。
3、中生界侏罗系:
包括中统和上统两个层组,缺失下统。
(1)中侏罗统窑街组(J2y):
以灰白色砾岩、砂砾岩、粗砂岩、灰色细砂岩,粉砂岩及泥岩组成,中间含煤层,可分为两个回段,层厚10~154m。
产动植物化石。
与下伏基底呈不整合关系。
(2)中侏罗统新河组(J2x):
暗紫色厚层状泥岩,砂质泥岩,水平层理发育,伴有微波状层理,含泥质和铁质结核,层厚500~800m。
与下伏J2y地层呈假整合接触。
4、下侏罗统苦水峡组(J2k):
下部为蓝灰色薄层状泥岩夹少量油页岩和粉砂岩;中部为紫红色厚层状泥岩;上部为紫红色,砖红色厚层状中砂岩夹粗砂岩,泥岩,厚400~800m。
与下伏地层呈不整合接触。
5、第四系(Q):
(1)上更新统(Q3):
下部为钙质胶结的角砾岩及砾石(俗称拉牌层),中部为砂砾石、砾石夹黄土,上部为黄土。
在矿区大面积覆于老地层之上,厚2~95m。
(2)全新统(Q4):
为冲积、洪积砾石、沙及粘土,厚0~163m。
(二)、矿井构造
矿区内大型褶皱包括马家宽沟向斜、背斜、向斜和4号至53号钻孔向斜,大型断层有F5逆断层(矿井编号为F2断层)、F15逆断层(矿井编号为F3断层)、F98断层(矿井编号为F5断层)。
褶皱形态和断层(F15、F98)构成近似斜列形。
(见红会矿区构造纲要图附图三)。
矿区内这种构造形态,明显地是受到西南部的F5逆冲断层、东北部的F18逆冲断层和东西两块加里东期花岗闪长岩隆起区的联合作用造成的。
***矿矿井处在矿区上述构造联合体的北部,矿井在F15(F2)断层和F98(F3)断层之间,矿井内只有西格拉向斜这一基本形态,其上展布有大小不等的断裂构造。
1、西格拉向斜:
位于矿井中央偏东南,轴向由西南部的N10°E到中部的N10°~40°E,东北部逐渐转化为近E-W向,形成“弓形槽”。
向斜的西北翼为较宽单斜层,有次一级波状起伏,其走向随向斜轴变化,地层倾角15°~35°。
向斜的东南翼变化很大,其上有次一级背斜和向斜,形成“马鞍型”,并被若干条断层切割成许多块段,固而是不完整的一翼。
地层产状变化很大,其走向随次一级背斜和向斜轴向而变动,地层倾角为10°—40°。
2、F2断层:
位于矿井西南部,为逆断层,走向N17°W,倾向SW,倾角51°~75°,落差100m以上。
49#钻孔同时穿过上下两盘,落差120m。
3、F3断层:
位于矿井东北部,为平移正断层,北起于大堡子沟以东,在出露地表的花岗闪长岩中有明显平移破碎现象,以S20°E走向经过40#和新68#钻孔之间,断面接近直立,略倾向西南,东北盘上升,西南盘下降。
F2和F3断层均在现今矿权范围之外,对矿井内煤层无明显影响。
4、DF1逆断层:
位于矿井内60#、深2#、433#、435#等四孔以南,由矿井西南部延展至东北部的西格拉向斜东南翼上,其走向由南向北为N31°E—S89°E—N5°E—N61°E,延展长度1.72km,最大落差87m,倾角47~70°,倾向SE,下盘向西北推移,上盘向东南推移。
5、DF17逆断层:
是一条倾向断层,位于4712机道和4702机道之间,走向S40°E左右,倾向SW,倾角约65°,落差0—31m,延展长度约350m。
6、DF8逆断层:
是一条走向断层,位于4702机道东南边,并与之近似平行。
走向N40°E左右,倾向NW,倾角50°—75°,落差0—28m,延展长度约500m。
7、在西格拉向斜西北翼上,采掘工作中还发现在落差小于10m的断层9条,走向以NW为主。
在西格拉向斜东南翼上,除上述DF1、DF17、DF8三条断层外,还有落差小于20m的断层14条。
(三)、岩浆岩
矿井内煤系基底加里东期花岗闪长岩,对煤系地层无影响。
四、区域水文地质
**矿区地表无常年性天然水流和水体(如河流、湖泊等),只有一面积为1.1万m2的人工水体(人工湖)。
*矿井地表地势平坦,共有头道沟沙河和四道沟沙河通过塌陷区。
黄土丘陵冲沟发育,汇水面积大,雨季山洪暴发,洪水均汇入两沙河,流量大且含泥沙量高。
由于河床坡度大,流速快,对地面建筑物有冲毁能力,但经流时间短,一般只经过几个小时即消失。
五、矿井水文地质
(一)井田边界及其水力联系
*井田南北都是人为边界,浅部以煤层风化露头为界,深部是以煤层零点边界和人为边界为界,井下无水力联系或水力联系弱。
(二)含水层
***矿是一个不对称的较平缓的自流盆地,地层呈西北高,而微向东南倾伏,上部普遍为第四系覆盖,基本可分为四个含水层,现由新到老做一描述。
1、第四系洪积潜水层:
此层主要为砂砾石层、流砂层及亚粘土层组成,平均厚48.7m,最大78m,最小32.2m。
由于有富水层和隔水层之分,差异性大。
因其距煤层远,对煤层影响不大。
2、一层煤顶板含水层
主要为砂砾岩和粗砂岩,是富水岩层,在采掘过程中发现,一般为老顶时对工作面开采有影响,但危害性较小。
在冲刷区以直接顶板出现时,对煤巷掘进及回采均有影响,是矿井充水的主要因素之一。
3、中侏罗统含水层
为二层煤底板之粗砂岩含水层和砂砾岩含水层,平均厚11.95m,最大25.6m,最小2.5m主要运输大巷及井筒均布置于此层中,此层含水较多,在巷道掘进时有淋水影响。
4、基底花岗闪长岩(风化面)含水层:
矿井开拓进入1612水平以后,在五号井主、副井筒,1612水仓,四号主副井车场及1560皮斜车场均揭露基底花岗闪长岩。
与上覆岩层接触面风化严重,岩石裂缝发育破碎,最早揭露的1612水仓及五号主、副井筒及1612车场、1560皮斜车场只有少量淋水。
1996年5月17日四号井副井1612车场在花岗闪长岩中掘进,出现裂隙涌水,涌水量最大为130m3/h。
以上各岩层含水情况,随着矿井开采范围的不断扩大,对矿井产生的是综合影响,而对矿井影响较大的是一层煤顶板含水层和二层煤底板含水层。
(三)隔水层
1、一层煤顶板隔水层
主要为灰白色细砂岩、灰黑色粉砂岩和泥岩互层,是隔水岩层,平均厚3.02m,最大9.94m,最小0.91m,分布于整个井田。
2、二层煤顶板隔水层
主要为灰白色细砂岩、灰黑色粉砂岩和泥岩互层,是隔水岩层,平均厚5.98m,最大15.36m,最小3.5m,分布于整个井田。
(四)矿井充水条件
1、静水贮量水
主要来自于煤层顶、底板含水层,在井筒及大巷掘进中,随深度增加,涌水量增大,到一定程度趋于稳定,经过一定时间后逐渐减少直至疏干,说明为无补给来源的静水贮量。
大气降水对矿井影响只在西北部露头地带,主要补给也是底板含水层。
随着开采深部延伸,补给条件逐渐变差,仍以静水贮量为主。
2、小窑老空水
***矿历史上就有小窑开采,最早只是在浅部边沿,进入八十年代后期,小窑的无序开采遍布全井田,由于***矿井田中浅部煤层赋存稳定,构造简单,给小窑开采提供了有利的条件,因此,遭到的破坏也严重,由于其所采用落后的房柱式和巷采的采煤方法,加之各小窑之间争夺资源,采掘后煤层内形成纵横交错的老空、老巷。
其水文地质情况变的异常复杂,近年来,曾两次发生小窑老空透水事故。
(五)井田及周边地区老窑水分布状况
**矿是受小煤窑破坏严重的矿井。
1999年前井田范围内最多时曾经有673个小煤窑乱采滥挖,近年来,在1612大巷以下水平,在回采工作面掘进过程中,经常因为碰到小煤窑破坏而造成设计更改,工作面不能如期构成的现象。
例如:
(1)、在矿井东北部,4712一层煤工作面机道和4702一层煤工作面机道之间的边界联络上(下)山掘进中,曾三次遇到小煤窑空棚,迫使巷道停掘改变设计。
(2)、4602工作面,在切眼掘进中,遇到小煤窑破坏区两处,出现大量涌水迫使原设计为90m长的切眼掘进工程缩短到44m结束,变更设计后掘进运输机道,使工作面走向缩短了80m。
(3)、在矿井南翼1630中巷掘进上山时,中途遇到小煤窑破坏区,被迫停掘而报废。
(4)、在矿井南翼,1663中巷和1630中巷之间,原本设计的4501二层煤工作面,走向长为580m。
在两道掘进中,均遇到小煤窑破坏区,被迫改变设计,提前掘进切眼,使工作面走向长最后缩短到210m。
并且在该工作面开采中,由于小窑气体涌入造成两死八伤的伤亡事故。
(5)、在矿井南翼,4701一层煤工作面回风巷掘进过程中,曾多次遇到小煤窑破坏区,三次改变设计被迫提前掘进切眼,而且切眼长度由原设计的120m变成70m,工作面走向长缩短了600m。
掘进期间23次遇到小窑空棚空巷,在掘进中疏放出了14万立方米的小窑积水.
(6)、4712工作面回风巷掘进时在2004年6月7日发生突水8万立方米,造成34人被困的安全事故。
(7)、三维地震勘探工作也发现,有两块小煤窑破坏区,都在DF1断层上盘。
(8)、电法勘探矿井南部基本全被小窑破坏,为老空积水区。
(9)、4703工作面在机道掘进中,发现小窑将1.2m煤厚以上的区域全部进行了破坏性开采,报废巷道426m,迫使对矿井采掘接续重新进行了调整。
(10)、4705探巷揭露马立军小窑破坏范围明显加大,2008年9月10日巷道揭露和打钻,累计疏放小窑水48652m3。
采掘揭露资料足以说明,小煤窑对***矿的煤层破坏较为严重,使工作面无法准备和回采,造成大量的资源浪费,且在井田内形成多处小窑积水,瓦斯积聚。
(六)矿井充水状况
1、顶板含水层充水状况
1979年7月29日,四号井1835水平南石门因冒顶使顶板含水层以80m3/H涌入巷道,造成停产;4105-1工作面溜子道(高程1793m)断层冒顶区,分别与一九七二年八月十四日,九月五日,七三年十二月二日,七四年元月九日四次突然涌水。
最大涌水量130m3/h,一九七七年四号井1768水平钻孔探煤时,顶板突然涌水,达110m3/h,一九八七年四月九日,4104-1工作面在切眼掘进时,顶板粗砂岩裂隙突水达12m3/h;以上几次突然涌水均为煤层直接顶粗砂岩或砂砾岩层裂隙水,水源为顶板含水层水。
2、底板含水层充水状况
一九八七年四月二十一日,四号主井1663车场,裂隙破碎带涌水37m3/h,一九八九年七月二十四日,1612付井车场的裂隙花岗岩突水,突水量130m3/h,其水源均来自于二层煤底板含水层水。
3、小窑老空充水状况
二00四年六月七日,在4712工作面回风顺槽发生突水事故,突水量8万立方米,造成34人被困井下,二00五年八月二十一日,在4701工作面回风顺槽发生突水事故,突水量6.7万立方米,其水源均来自于小窑老空积水。
矿井涌水,主要来自于煤层顶、底板含水层,在井筒及大巷掘进中,随深度增加,涌水量增大,到一定程度趋于稳定,经过一定时间后逐渐减少直至疏干,说明为无补给来源的静水贮量。
大气降水对矿井影响只在西北部露头地带,主要补给也是底板含水层。
随着开采深部延伸,补给条件逐渐变差,仍以静水贮量为主。
第四系洪积层由于距煤层远,中间又有多层隔水层,对矿井影响不大,只在浅部开采时由于顶板垮落裂隙连通地表,影响矿井正常涌水。
但矿区属干旱性气候,降水量小而蒸发量大,地表仅有暴雨后的间歇性沙河水,横穿矿井部分采后塌陷区。
在矿井开采数十年中观测,未发现大气降水与矿井涌水有关的因素。
深部矿井涌水量预计
一九八四年提交的《***矿补充勘探地质报告》中,对深部1600水平涌水量进行了预计,通过现阶段1612水平开采验证基本附合预计值。
其中预计正常涌水量156.50m3/h,实际153-158m3/h,最大涌水量预计185.44m3/h,实际285.44m3/h,其方法采用水文地质类似法,该公式也附合深部1510水平的涌水量预计。
现根据该公式对深部矿井涌水做一预测,公式为:
涌水量(Q)=
Q(正常)=
158.6m3/h
Q(最大)=
291.6m3/h
在西格拉向斜轴部的1510水平,在两翼煤层同时开采时,涌水均流入该水平故对向斜东南翼仍需计算涌水量。
Q(正常)=
207.7m3/h
Q(最大)=
381.9m3/h
但两翼煤层不可能同时进行开采,故1510水平水量仍为Q(正常)=158.6m3/h,Q(最大)=291.6m3/h。
现在矿井开采水平是1510水平,即最低水平,矿井正常涌水量为158-186m3/h,最大为220m3/h。
对于近年来小窑破坏开采所形成的老窑积水,无法摸清水源水量,只为矿井突水隐患进行治理,无法参与矿井最大涌水量计算。
六、对矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易程度评价
(一)对矿井开采受水害影响程度的评价
矿井偶有突水,采掘工程受水害影响,但不威胁矿井安全。
(二)对矿井防治水工作难易程度的评价
防治水工作简单且易于进行。
七、矿井水文地质类型划分及防治水工作建议。
(一)矿井水文地质类型划分
1、受采掘破坏或影响的含水层及水体
根据含水层性质及补给条件
矿井受采采掘或影响的孔隙、裂隙含水层补给条件差,补给来源少或极少,为简单类别。
根据单位涌水量
矿井单位涌水量q≤0.1,为简单类别
2、矿井及周边老空水分布状况
矿井存在大量老空积水,位置、范围、积水量不清楚,为复杂类别。
3、矿井涌水量/m3·h-1
矿井正常涌水量Q1=158m3·h-1,最大涌水量Q2=248m3·h-1,Q1≤180,Q2≤300,为简单类别。
4、突水量Q3
矿井最大突水量130m3/h,Q3≤600,矿井水文地质为中等类别。
(二)对防治水工作的建议
1、小窑的不合理开采,造成了国家煤炭资源的极大浪费,也给矿井的可持续发展带来了负面的影响,在小窑破坏区域内掘进或回采时,必须要坚持“预测预报、有疑必探,先探后掘、先治后采”的原则。
2、井田周边现存的5座小窑矿权范围内的资源早已枯竭,现均在超层越界盗采大矿资源,目前矿井开采还未到达的区域,4703工作面南部、4703煤二工作面、4702煤二工作面工作面北部,小窑破坏情况不清,老空积水无法圈定,同时要加大探、防小窑力度,严格执行探防小窑措施,防止各类安全事故的发生。
八、结论
通过矿井地质类型划分工作,收集整理研究了已往地质勘查、掘进、回采期间的各类资料,特别是矿井开采过程中的水文地质资料,按分类依据,矿井水文地质类型划分为中等类型矿井。
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