11513运输巷掘进工作面水文地质分析报告.docx

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11513运输巷掘进工作面水文地质分析报告

镇雄县宝树煤矿

11513运输巷掘进工作面

水文地质分析报告及水害防治措施

编制：

审　　核：

总工程师：

编制单位：

地测科

2020年6月10日

11513运输巷掘进工作面水文地质分析报告

一、概况

一盘区11513运输巷及辅助工程开口点位于一盘区集中运输巷皮带机尾南约5米处开口，布置于C5a煤层顶板岩层中，见煤后沿C5a煤层顶板掘进。

巷道设计长度共计534m，其中11513运输巷426米，11513回风联络巷108米，开口方位角a=205°0′0″，该巷北侧为未采区，东侧为一盘区集中运输巷，南为F30断层边缘，西为矿井边界，故对周边无大的影响。

二、水文地质情况

1、地形地貌

矿区属构造侵蚀剥蚀低中山地貌，地势总体呈中部与东北面高、西北部、南西部及南东部低，最高点为矿区东北部老鹰嘴山头，海拔+2104.6m，最低点在矿区北部，海拔+1810.30m，相对高差276.30m。

地形坡度15～55°，局部陡立，一般为30～45°。

2、地表水

本区域地处云贵高原乌蒙山系北段，矿区地表水属乌江水系，位于赤水河和乌江的上游分水岭地带，地表水系不发育，矿区内仅发育3条溪沟，据调查，旱季其流量1.41～2.25L/s，雨季流量较大，流出矿区后汇入木纳湾河，向南进入贵州后，注入六冲河，进入乌江上游。

矿区地表水对矿床开采影响不大。

三、水文地质情况分析

1、主要含（隔）水层

根据地层岩性组合、富水性、地下水类型等特征，将矿区地层划分为以下含（隔）水层。

现由新至老分述如下：

（1）第四系（Q）砂砾石土弱-中等孔隙含水层

分布于矿区西南及西北部，厚0－15m。

岩性为残坡积、崩积、冲积、滑坡物堆积之砾石、砂、亚砂土和粘土组成，结构松散，透水性较好，含孔隙潜水。

矿区内无泉水出露，据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告，泉水旱季流量0.022-5.860L/s、一般小于1.0L/s，泉水雨季流量0.253-7.600L/s、一般0.600-1.700L/s，富水性弱-中等，并随季节变化而变化。

主井、风井井口附近有少量该含水层分布，但由于其分布范围与厚度有限、且富水性弱，对矿井充水有一定影响。

（2）飞仙关组第三段（T1f3）砂泥岩弱裂隙含水层

主要出露于矿区东北部和东部矿界附近，厚109－129m，平均厚116m。

岩性为紫红色薄－中厚层状粉砂质泥岩，泥质粉砂岩夹粉砂岩、细砂岩，粉砂岩与细砂岩具水平层理、斜层理和交错层理。

裂隙较发育，含裂隙水，矿区与区域内无泉水出露，其富水性弱，对矿井充水无直接影响。

（3）飞仙关组第二段（T1f2）砂泥岩弱裂隙含水层

出露于矿区中部和东部，厚59－87m，平均厚70m。

上部为紫红色薄－中厚层状粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩；下部为黄绿、灰绿色薄－中厚层状粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹紫红色粉砂岩、细砂岩，底部夹3－7层透镜状灰白色薄－中厚层鲕状灰岩和薄层状泥灰岩。

本段裂隙较发育，含裂隙水，矿区与区域内无泉水出露，其富水性弱，对矿井充水无直接影响。

（4）飞仙关组第一段（T1f1）灰岩砂泥岩类弱-中等岩溶裂隙含水层

出露于矿区北部、西部、中部和东南部，厚40－64m，平均50m。

上部为浅灰－灰色中－厚层状细晶鲕状灰岩，夹灰绿色、紫红色泥质粉砂岩，细砂岩；下部为灰绿色、紫红色细砂岩与泥岩粉砂质、粉砂质泥岩夹薄层鲕状灰岩。

鲕状灰岩一般有3层，最厚的一层为B9标志层，厚18m左右，全区稳定，质较纯，岩溶中等发育，可见较大的溶蚀裂隙、溶洞。

据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告，地表出露泉水较多，泉水流量0.022~15.000L/s，一般0.300~1.800L/s，钻孔单位涌水量0.01508-0.37515L/s·m、渗透系数0.3977-1.81376m/d（见表5.3-1），富水性弱—强。

矿区内见3个泉水（Q3、Q4、Q5），流量0.220~1.180L/s，富水性弱-中等。

对矿井充水有一定影响。

表5.3-1　飞仙关组第一段（T1f1）地层抽水试验成果表

钻孔编号

水位降深S

（m）

涌水量Q

（L/s）

单位涌水量q

（L/s·m）

渗透系数k

（m/d）

ZK3803

5.05

1.8945

0.37515

1.81376

ZK4200

8.27

0.1247

0.01508

0.3977

（5）三叠系下统卡以头组（T1k）砂泥岩弱裂隙含水层

出露于矿区北面、西面和南面矿界内，厚47－68m，平均厚56m。

岩性为灰绿色中厚层状泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹细砂岩、薄层灰岩。

本组以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主（占78.01~99.06%），夹细砂岩（占0~19.21%）或灰岩透镜体（仅占0.09~2.80%），见表5.3-2。

表5.3-2镇雄煤矿区北部井田西段T1k岩性组合特征表

线号

分层粒度百分比

4线

6线

8线

10线

12线

14线

16线

细砂岩

厚度（m）

2.49

1.94

4.25

8.64

6.67

0

0

（%）

4.61

3.50

7.42

19.21

12.30

0

0

泥质

粉砂岩

厚度（m）

28.03

44.14

36.06

12.76

33.41

27.92

43.09

（%）

51.93

79.70

62.98

28.37

61.62

58.67

80.43

粉砂质

泥岩

厚度（m）

22.02

7.75

15.71

22.33

13.02

19.22

9.70

（%）

40.79

13.99

27.44

49.64

24.01

40.39

18.11

灰岩

厚度（m）

1.44

1.55

1.24

1.25

1.12

0.45

0.78

（%）

2.67

2.80

2.17

2.78

2.07

0.09

1.46

本组在矿区及区域内未见泉水出露，据钻孔抽水试验资料:

单位涌水量0.0019-0.01667L/s·m，渗透系数0.0073-0.04475m/d（见表5.3-3），富水性弱。

表5.3-3　　卡以头组（T1k）地层抽水试验成果表

孔号

水位降深S

（m）

涌水量Q

（L/s）

单位涌水量q

（L/s·m）

渗透系数k

（m/d）

ZK1003

22.54

0.043

0.0019

0.0073

ZK1810

28.43

0.474

0.01667

0.04475

开采浅部煤层时，采空区冒落带导水裂隙可到达该含水层，其地下水对矿井直接充水。

为矿床顶板含水层。

对矿井充水影响较大。

（6）长兴组（P2c）灰岩砂泥岩弱-强岩溶裂隙含水层

为次要含煤地层，出露于矿区北面和南面矿界附近，厚36－55m，平均厚45m。

岩性由浅－深灰色薄－中厚层状泥质灰岩、钙质细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和煤层组成。

含煤4－7层，编号煤层4层（C1、C2、C3、C4），其中C1煤层在区域上局部可采外，其余均不可采。

泥质灰岩一般分为5个单层，总厚20m左右，约占全组的50%，单层一般厚5.0－7.0m，最厚11.0m左右，以B

、B

标志层较为稳定，B

标志层厚度最大，为主要含水层。

浅部岩溶中等发育，局部发育小型溶蚀裂隙、溶洞，含裂隙岩溶水。

据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告，本组出露泉水较多，旱季流量0.027－2.50L/s、雨季流量0.033－26.000L/s，钻孔单位涌水量0.000106－0.106L/s·m，渗透系数0.0004－0.503m/d（见表5.3-4），富水性弱-强。

表5.3-4　　长兴组（P2c）抽水试验成果表

钻孔编号

降深S

（m）

涌水量Q

（L/s）

单位涌水量q

（L/s·m）

渗透系数k

（m/d）

ZK401

17.07

0.0338

0.00198

0.011

ZK1003

21.39

0.00226

0.000106

0.0004

SK2

17.88

1.90

0.106

0.503

该含水层位于C5a煤层之上，为矿井直接充水含水层，对矿井充水影响大。

（7）龙潭组（P2l）砂泥岩弱裂隙含水层

本组为矿区主要含煤地层，仅在矿区西北面矿界外出露，据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告，地层厚度133－163m，平均厚145m。

岩性为灰色薄－中厚层状泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩；含煤10－18层，自上而下编号煤层有12层（C5a、C5b、C5c、C6a、C6b、C6c、C7、C8a、C8b、C9、C10a、C10b），其中可采煤层有C5a、C5b、C6a、C6c共4层。

本组细砂岩占15.10~25.65%，粉砂岩占12.56~33.10%，泥岩占46.21~60.65%（见表5-3-5）。

表5-3-5　　北部井田西段P2l岩性组合特征表

线号

岩性厚度百分比

2线

4线

6线

8线

10线

12线

14线

细砂岩

厚度（m）

21.52

38.50

34.39

27.67

27.70

25.65

24.86

（%）

15.10

25.42

23.72

18.95

22.59

25.65

16.90

粉砂岩

厚度（m）

47.17

37.22

24.20

39.31

15.40

20.53

29.08

（%）

33.10

24.57

16.60

26.92

12.56

14.77

19.77

泥岩

厚度（m）

67.12

69.99

79.24

73.31

73.18

76.21

89.22

（%）

47.10

46.21

54.64

50.21

59.69

54.82

60.56

煤层

厚度（m）

6.69

5.76

7.18

5.71

6.32

6.62

3.94

（%）

4.69

3.80

4.95

3.91

5.15

4.77

2.68

本组裂隙较发育，含裂隙水。

矿区与区域内无泉水出露，也未进行过抽水试验，据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告，矿区西北在矿界外的老窑涌水量0.022-0.570L/s，富水性弱。

主井、风井和巷道位于该含水层中，为矿床直接充水含水层，对矿井充水影响大。

2.邻近老空水

区内采煤历史悠久，老窑主要分布在可采煤层露头线附近。

老窑均采用平硐暗斜井开拓，巷道延伸长度20～100m，人工运输，自然通风，自然排水。

由于巷道已废弃多年，窑口已坍塌，矿区范围及周边主要的小窑有原福石煤矿、原示范二厂煤矿、原林沟煤矿、原镇雄县洪水槽子煤矿。

宝树煤矿上部采空区有10个，采空区面积为367275.06m2（0.37km2），部分采空区、废巷均有一定积水均会对今后采掘产生一定影响。

3、地质构造的导水性

矿区范围内共发现大小断层5条，规模均较小，落差10~18m，未发现落差＞20m的断层。

除F5断层见2m宽破碎带外，其它断层破碎带不明显。

据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘断层抽水试验，单位涌水量0.000032～0.00198L/s·m，渗透系数0.000052～0.023m/d；井下揭露断层时，出现滴水现象。

说明断裂破碎带的富水性弱，对矿井充水影响小。

4.封闭不良钻孔水

地质报告中未有不良钻孔的情况。

不受封闭不良钻孔水影响。

5.断层水

11513运输巷在掘进范围内没有断层及次一级褶曲或大的裂隙。

因此11513运输巷掘进工作面不受断层水影响。

6、矿井充水因素分析

（1）充水水源

A、大气降水：

是主要的充水水源。

含煤地层裸露，直接接受大气降水补给，其充水强度和降水的强度及持续时间有着密切联系。

B、地表水：

区内冲沟发育，切割较深。

有些冲沟常年有水，枯季流量较小，雨季暴涨。

因此，在上述地表水体下采煤应注意地表水灌入。

C、老窑水：

区内老窑和小煤矿分布广泛，且开采历史悠久，大部分被关闭。

老窑采空冒落造成地表开裂、塌陷，致使地表水及降雨由裂隙渗入老窑积蓄。

因此，老窑大多有积水。

矿井开采或靠近浅部煤层，应预防老窑水涌入。

D、第四系孔隙水：

岩石破碎，透水性较强，特别在雨季期间，第四系松散土层含水饱和度增大。

E、矿井直接充水含水层：

含煤地层为矿井直接充水含水层，虽富水性弱，但具一定的承压性，当煤层采空后，顶板岩层发生变形或开裂，则含水层的水沿裂隙进入井下，应做好排水准备。

（2）充水通道

A、岩石天然节理裂隙

煤矿内的龙潭组含煤地层在接近地表附近，岩石风化节理、裂隙较发育，而深部则发育成岩或构造节理、裂隙，尤其是内部细砂岩等脆性岩石更为发育，是地下水活动的良好通道，并沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系。

B、人为采矿冒落裂隙

采煤活动将产生大量的采矿裂隙，这些人为裂隙也会沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系，成为地下水活动的良好通道。

C、原宝树煤矿采空区

原煤矿内废弃采面或巷道会成为采空区积水，当开采煤层至采空区时，巷道勾通采空区会造成突水。

（3）充水方式

由于矿井直接充水含水层为龙潭组，接受大气降水补给不强，富水性弱，为弱含水层，充水方式以裂隙为主，规模一般不大，少量为断层、采空巷道充水。

因此未来矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主，局部可能发生突水。

8、老空水：

本矿山浅部和深部均为采空区，推测积存有大量老空、老塘水，是威胁矿井后期生产的潜在危险因素，生产当中，当井巷接近上述区段时，应打超前探、放水钻，并留设足够的防水保安煤柱，以防突水造成淹井事故发生。

9、影响和控制矿井水害的主要因素

根据对矿井水文地质条件和矿井水害特征的分析研究，可以得出影响和控制本矿井水害的主要因素有：

大气降水：

大气降水作为本区矿井各个充水含水层的最终补给水源，控制和维持着各含水层长期稳定的充水水量。

如果没有大气降水的补给，随着矿井的生产排水，含水层水会逐渐趋于疏干，矿井的涌水量会逐渐减少。

但应该明确的是大气降水是一个不可控因素，很难通过人为因素减少和控制。

含水层的埋藏条件和构造开启性条件：

由于主要充水含水层受大气降水的直接或间接补给，而大气降水的补给强度和补给速度主要受含水层的埋藏条件、构造裂隙发育条件和水循环开启性条件控制。

目前的资料已经显现出随着含水层埋藏深度的增加，其富水性具有减弱的趋势。

我们要充分研究和利用这一基本规律。

构造发育情况特别是导水裂隙的发育与分布规律：

裂隙储水、裂隙导水和裂隙突水已成为矿井水害的明显特征，裂隙的发育与否决定了矿井是否具有突水的条件，裂隙的导水性能及其空间联通网络的大小、网络之间水力联系的密切程度决定了单个出水点水量的大小。

研究和探查导水裂隙的发育规律、空间展布规律和控制因素对有效预测和防范矿井水害具有重要意义。

矿井采掘扰动：

从采掘层位与含水层的空间结构关系可知，C5a煤层底板岩性：

直接底板为粉砂泥质岩，间接底板为粉砂岩，含水层与C5a煤层之间的相对隔水层厚度大多大于15m，11513运输巷巷道全部在煤层中布置，故不存在含量水层水直接涌入巷道。

10、矿井水量及受水害威胁程度

综合分析矿井水文地质条件、矿井水害的影响和控制因素、矿井目前的水害现状和水害特征，可以初步得出宝树煤矿无典型的裂隙型出水特点，且充水含水层与主采煤层之间隔水层不发育，含水层的富水性属偏弱，所以矿井充水的特点将会是突水频率低、单点突水量相对小、突水后水量会很快衰减直至稳定于一定的值、不同出水点之间会有一定的水量相互干扰，特别是发生于同一含水层的突水点。

只要矿井具备一定的排水能力和地下水疏导系统，一次突水一般不会造成淹井事故，但矿井水害会给生产带来严重影响。

四、工作面需采取的水害防范措施

1、在掘进过程中必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，同时坚持“有疑必停”的原则，确保安全生产。

2、要对矿井水文地质类型进行划分，定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下工程对照图、采掘工程平面图和矿井充水性图上标出其井田位置、开采范围、开采年限、积水情况。

矿井应当建立水文地质观测系统，加强水文地质动态观测和水害预测分析工作。

矿井水文地质条件中等类型，应当每月至少开展1次水害隐患排查及治理活动。

3、掘进巷道位于各煤层中，均未穿过强含水层。

但要针对老窑水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。

④坚持“有疑必停”的原则，掌握水文情况，井巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析，防止滞后突水。

4、掘进工作面或其他地点发现有煤层变湿、挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板来压、片帮、淋水加大、底板鼓起或产生裂隙、出现渗水、钻孔喷水、底板涌水、煤壁溃水、水色发浑、有臭味等透水征兆时，应当立即停止作业，报告矿调度室，并发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。

在原因未查清、隐患未排除之前，不得进行任何采掘活动。

5、井下和地面排水设施保证完好，水沟要及时进行清理，每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查，成立防洪抢险队伍，并储备足够的防洪抢险物资。

6、应加强对地面小窑、老窑的调查并标注在实测的采掘工程图中，划定其探放水红线，在接近探放水线时，必须采取探放水措施。

7、矿井应当查清矿区及其附近地面河流水系的汇水、渗漏、疏水能力和有关水利工程等情况；掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，建立疏水、防水和排水系统。

8、工业场地内建筑物，必须修筑防洪沟渠或采取其它防、排水措施。

六、11513运输巷掘进工作面水文地质分析结论

按照设计方位、倾角进行掘进，半煤岩巷掘进，局部地段为全岩。

结合一盘区集中运输巷巷道揭露情况分析，该段巷道掘进范围内，不会有顶板淋水及底板涌水，水文地质条件简单。

但也不能麻痹大意，在实际工作中，应采用“物探先行，钻探验证”的方法进行验证，做到预防为主。

七、建议：

1、必须坚持“物探先行，钻探验证”的原则，利用好瞬变电磁探测仪圈定的前方顶底板异常区，然后采取钻探进行验证，确保万无一失。

2、若发现顶地板存在异常区，且岩层厚度小于30米或在30米钻探范围内有突水异常，必须采取地板注浆加固。

3、局部顶底板加固后要进行钻探验证，水害效果评价，确认无威胁后方可组织生产。

4、坚持预测预报，对工作面可能的出水水源要及时进行分析预报，提出合理化建议。

加强水文地质观测，确保安全生产。