万鑫煤矿突水分析Word格式文档下载.docx
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上部为灰色中厚层状灰岩。
井田范围内大面积出露。
地表调查发现1个泉点出露，流量为0.23L/s，地下水化学类型为HCO-、SO42-－Ca2+型水。
矿化度为0.28g/L，该层属岩溶裂隙含水层，富水性强。
3、溶孔－裂隙水
主要赋存于二叠系上统长兴组（P3c）、吴家坪组二段（P3w2+3）,下部为灰至深灰色中至厚层砂泥质灰岩，上部为深灰色薄至中厚层燧石灰岩，井田范围内大面积出露。
地表调查发现2个泉水点，流量分别为0.18L/s、0.08L/s，泉水为灰岩岩溶裂隙水。
地下水化学类型为HCO-―Ca2+、SO42-－Ca2+型水，矿化度为0.34－1.57g/L。
富水性中－强，属岩溶裂隙含水层。
4、基岩裂隙水
赋存于三叠系下统大冶组一段（T1d1）、二叠系上统吴家坪组一段（P3w1）中。
呈条带状分布于矿区中部和西部，岩性为粘土岩、粉砂岩、砂岩及煤层等，含水介质为基岩裂隙和构造裂隙，富水性弱。
二叠系上统吴家坪，基岩裂隙含水层，含煤岩系为二叠系上统吴家坪组一段（P3w1），含煤层一层，平均厚度1.50m，该含水层泉点出露较少，流量为0.01—1L/s，地下水枯季径流模数0.05-2.7L/s·
km2，该层补给条件差，富水性差，并具近源补径排特征。
为相对隔水层。
但在二叠系吴家坪组二、三段含碳酸盐岩，存在局部含水，开采应引起重视。
5、孔隙水
赋存于第四系（Q4el）松散岩类地层中，零星分布于矿区低势低洼处及白水河河谷地带，主要为残坡积土，具透水性，一般仅季节性含水，富水性弱。
（二）、地表水、地下水运动特征
区内发育季节性冲沟，在自然状态下对矿床充水影响小,但在开采条件下地表河水可通过塌陷、裂隙、落水洞、构造带渗入矿坑而成为充水水源,对矿山开采构成威胁。
矿区地下水总体上由北向南径流排泄，最终汇入白水河。
本区地表水、地下水受大气降水影响，其流量、水质变化均与降水的季节和强度相对应，雨季流量增大，矿化度减少，枯季则相反。
地下水以泉或分散流形式补给溪沟，各含水层无直接的水力联系，且地下水动态变化显著，周期性较明显，并具滞后现象。
（三）、地下水动态特征
地下水动态变化与大气降水关系密切，呈线性相关。
地下水峰、枯水期与雨、旱季相对应。
每年5月下旬地下水流量、水位开始回升，5～8月为高值期，其间流量、水位出现2～３次峰值，12～4月进入贫水期，随后流量、水位明显衰减，直到第二年3、4月份达到最低值。
（四）、地下水径流、排泄特点
地下水补、径、排主要受降水、地形地貌、岩性、地质构造等控制，大气降雨是区内地下水主要的补给来源，补给期集中在每年雨季。
其补给方式为大气降水通过岩石中的溶蚀裂隙、洼地、落水洞等形式渗入地下，补给地下水，受地下分水岭的控制，径流于裂隙和岩溶管道中，于地势低洼处以泉的形式排泄，最后沿白水河一线，在切割较强烈处以泉的形式排泄。
该区地下水总体由向斜两侧向向斜轴部径流后，然后由北向南径流，以白水河河谷（约1042m）为排泄基准面排入河谷。
最终由北向南运移，从矿区西部流出。
地下水运移表现为分散径流型，矿区内在最低侵蚀基准面，高于主采煤层的标高，煤层开采标高为+1170～+400m，矿区内大部分煤层位于最低侵蚀基准面之下，因此地下水对煤矿开采有一定的影响，就目前的水文地质条件，区内水文复杂程度为中等。
三、井田水文地质特征
1.主要含隔水层
根据岩性组合，岩层的富水性和可采煤层赋存空间等因素，矿区内共划分3个含水段。
直接充水含水段吴家坪组含水段，间接充水含水层三叠系下统大冶组二段、三段和二叠系中统茅口组石灰岩含水段。
据其地层的岩性特征及含（隔）水层性能分述于下：
矿区出露地层从老到新为下二叠统茅口组（P2m）、二叠统吴家坪组（P3w）、长兴组（P3c）、三叠系大冶组（T1d）及第四系（Q）。
按其岩性富水性划分为4个含水层和2个隔水层，各含、隔水层的水文地质特征由下至上描述如下：
（1）茅口组（P2m）
灰至浅灰色厚层—块状泥晶至粉晶灰岩，含少量不规则燧石结核，并含大量生物碎屑岩。
岩溶化作用强烈，地下水均一性较差，排泄集中，属岩溶溶洞水，富水性较强，泉流量0.25L/s，地下水化学类型为HCO3-Ca型水，厚40-160m，为主要强含水层。
（2）吴家坪组一段（P3w1）
为含煤地层，顶部为煤层，主要为灰白至灰色粘土岩与砂质粘土岩，夹浅灰、绿灰色鲕状泥岩、角砾状泥岩及炭质页岩。
厚16-32m，该层为隔水层。
（3）吴家坪组二段（P3w2）
深灰、黑灰色中至厚层生物屑燧石灰岩，间夹中厚层生物屑泥质灰岩、生物屑含砂质灰岩、泥灰岩、泥岩。
底部为一套厚约2-8m的泥灰岩，层面平整，水平层理极为清晰，区内分布稳定，为D煤层的直接顶板，厚82-115m，该层为中等含水层。
（4）吴家坪组三段（P3w3）
暗灰色中厚层生物屑砂泥质灰岩，夹薄至中厚层泥灰岩、泥岩局部减燧石灰岩。
厚102-118m，富水性中等偏强，该层为中等含水层。
（5）长兴组（P3c）
中上部为厚至中厚层燧石灰岩；
下部为深灰色中厚层生物屑泥沙质灰岩，偶夹薄层状燧石。
厚20-48m，富水性中等偏强，该层为中等含水层。
（6）大冶组（T1d）：
主要分布在矿区的水井坎至黄土坎一带，矿区的西南部大面积出露，根据岩性特征分为三段：
大冶组一段（T1d1）：
灰绿色泥岩夹薄层页岩，厚45-50m，在矿区呈带状分布，含基岩裂隙水，富水性弱，属隔水层。
大冶组二段（T1d2）：
灰色中厚层细晶灰岩，层间夹薄层泥灰岩、泥岩，厚85-115m富水性强，泉流量一般0.80-1.75L/s，地下径流模数22.059L/s•km2。
属岩溶洞水，富水性强。
地下水化学类型为HCO3-Ca.Mg型水，属含水层。
大冶组三段（T1d3）：
顶部为灰色厚至中厚层白云质灰岩，中上部为灰白色厚至中厚层灰质粗晶白云岩，重晶石化强烈；
下部为厚至中厚层细晶灰岩；
底部为2-3m条带状灰岩。
厚100-300m。
富水性强，属强含水层。
（7）第四系（Q）
残留于山谷、溪沟、洼地及山间斜坡一带。
碎屑岩的残积、坡积及冲积物厚度一般小于10m，仅含微弱孔隙潜水，调查未发现泉点，总体上该层为一弱含水层。
①煤层上部大冶组第二、三段含水层含水性强，但有大冶组第一段隔水层相隔，且距离D煤层较大，对D煤层开采影响较小。
②底板吴家坪组一段，顶部为煤层，煤层的直接底板为主要为灰白至灰色粘土岩与砂质粘土岩，夹浅灰、绿灰色鲕状泥岩、角砾状泥岩及炭质页岩，遇水易软化，水力性质弱，为隔水层，容易产生积水。
2.矿井主要含水层或积水区与主要开采煤层之间的关系
（1）顶板含水层
吴家坪组第二、三段及长兴组（P3w2+3+c）：
岩性为灰岩及燧石灰岩，岩溶化作用强烈，岩溶漏斗，落水洞及溶洞发育。
泉流量0.14-4.56L/s，地下径流模数2.459L/s.km2，属岩溶溶洞水及岩溶裂隙水，富水性中等偏强。
大冶组第二、三段（T1d2+3）：
岩性为灰岩、白云质灰岩。
泉流量一般0.80-1.75L/s，地下径流模数22.059L/s.km2。
属岩溶洞水，富水性强。
地下水化学类型为HCO3-Ca.Mg型水。
第四系（Q）：
碎屑岩的残积、坡积及冲积物厚度一般小于10m，仅含微弱孔隙潜水，总体上该层为一弱含水层。
（2）底板含水层
吴家坪组一段（P3w1）：
该层为含煤地层，顶部为煤层，煤层的直接底板为主要为灰白至灰色粘土岩与砂质粘土岩，夹浅灰、绿灰色鲕状泥岩、角砾状泥岩及炭质页岩，遇水易软化，力学性质差，为不稳定岩组。
茅口组（P2m）：
岩性为灰岩，在矿区北侧外围出露，强含水层。
是含煤岩系的下覆地层，虽与其上的D煤层间有16-32米的距离相隔，但由于其属于岩溶裂隙含水层，且含水性较强，对D煤层开采影响较大。
各地层含隔水情况及与开采煤层之间关系表
地层系统
代号
厚度（m）
与可采煤层距离
含、隔水性及对煤层开采的影响
第四系
Q
＜10
＞700
含微弱孔隙潜水,总体上该层为一弱含水层
三叠系
下统
大冶组第二、三段
（T1d2+3）
185—415
414—698
属岩溶洞水,富水性强。
有大冶组第一段隔水层相隔，影响较小。
大冶组第一段
（T1d1）
45—50
229—283
相对隔水层
二叠系
上统
吴家坪组第二、三段及长兴组
（P3w2+3+c）
184—233
岩溶溶洞水及岩溶裂隙水，富水性中等偏强。
对D煤层影响较大。
吴家坪组第一段
P3w1
16—32
煤系地层
含水性较弱，为一相对隔水层
中统
茅口组（含水层）
P2m
＞40
距D煤层16～32m
岩溶裂隙含水层，含水性较强，对D煤层影响较大
①煤层顶板大冶组第二、三段含水层含水性强，有大冶组第一段隔水层相隔，由于距离D煤层较大，对D煤层开采影响较小；
吴家坪组第二、三段及长兴组，是煤层的直接顶板，为矿井的直接充水含水层，其岩溶溶洞水及岩溶裂隙水发育，富水性中等偏强。
②底板茅口组为强含水层，与D煤层距离16～32m，但由于其属于岩溶裂隙含水层，且含水性较强，对D煤层开采影响较大。
随着开采深度的增加，煤层底板突水危险性就会越来越大，所以开采深部煤层要做好防水工作。
3.隔水层及其特征
隔水层主要是指二叠系上统吴家坪组一段的粘土岩与砂质粘土岩，多为矿区内煤层底板，于浅部岩石风化强烈、节理裂隙较发育，隔水性能较差，于深部风化较弱，节理裂隙不发育或弱发育，隔水性能较好，但经采矿工程破坏后，隔水性能稍差，本次经地下开拓井巷和采空区调查，D号煤层顶板出现5处渗漏点（见表1-5），其水量为0.50-35.56L/s。
4.断层带水文地质特征
工作区内断裂构造弱发育，在北面见一断层F1，该断层南北走向，向西倾，倾角75°
，断距小，约15m左右，断层破碎带宽1-2m,经煤矿井下开采生产验证，对区内的煤层破坏性小，该断层属正断层，该断层具有张开拉伸现象，地表多被第四系覆土掩盖。
分析认为该断层导水性较好，且矿区D号煤层底板距下伏茅口组（P2m）岩溶水含水层仅16-32m，该断层导致下伏茅口组（P2m）岩溶水与煤层直接接触或相隔较近，该岩溶水可能成为未来矿井的充水水源。
而且由于D号煤层与上覆吴家坪组二、三段（P2w2+3）仅相距8-10m，该断层可能使上覆吴家坪组二、三段（P2w2+3）岩溶水成为未来的充水水源。
应加强预防及探水。
在雨季，大气降水会沿该断层补给矿井，故会引起矿井涌水量的增加。
另外，经矿山井巷开拓和生产证实，矿区内小断裂构造较发育。
长10-20m,断距1-2m，井巷开拓过程中会有少量积水，根据本次实际调查，未发现积水，但应加强预防及探水。
5.地下水的补给、径流、排泄条件
（1）补给
大气降水是区内地下水的主要补给来源，其补给方式和补给强度受岩性、地貌及地质构造的综合影响，其次矿区分布的溪沟呈线状入渗补给，在非可溶岩分布地带，大气降水部份沿裂隙或孔隙补给地下，大部份则形成地表径流排入白水河，流量随降雨和季节的变化而变化。
（2）径流
区内地下水的径流方向严格受构造、区域水文网及地下分水岭的控制，首先受区域构造应力作用，其次受次级分水岭的控制，以南西侧白水河为侵蚀基准面汇流，该区地下水总体由向斜两侧向向斜轴部径流后，然后由北向南径流，以白水河河谷（约1042m）为排泄基准面排入河谷，以岩溶裂隙流为主。
（3）排泄
区内地下水的排泄主要是以泉或深部渗流的形式排泄。
6.矿井充水因素分析
一、充水因素分析
矿井充水因素既取决于水文地质条件，同时又取决于开拓方式。
充水强度受充水水源、通道以及方式的影响。
（一）充水水源
通过对万鑫煤矿井田范围内地表及井下水文地质调查，矿井充水水源主要有大气降水、地表水、地下水、采空区积水及老窑积水。
1、大气降水
大气降水是主要的充水水源，大多顺坡面及冲沟自然排泄，小部分沿近地表的开采裂缝、风化裂隙、构造裂隙和岩溶裂隙、落水洞等渗入地下，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。
2、地表水
白水河自南向北流从万鑫煤矿西侧流过，流量0.5-2.5m3/s。
区内发育有小溪沟，流向自东向西流入白水河，调查期间流量较小，约为0.65-0.90L/s,为典型的山区雨原型溪沟，溪沟流程短，水量较小，旱季时干固。
白水河横穿矿区出露的所有地层，易与下伏吴家坪组第二、三段、长兴组及茅口组所形成的岩溶溶孔、溶隙、风化裂隙或采矿裂隙渗入或突入矿井，为矿井浅部开采的直接充水水源。
矿区内地形大多为斜坡地带，地势较陡，有利于地表水的排泄。
但矿区中部地势较低，为地表水（尤其是大气降水）的主要汇集地；
主井口距离河流较近，且高差较小，因此，应注意地表水的排泄工作，防止地表水流流入矿井。
泉水点：
经本次调查井田内发现4个泉点分布，但流量在0.08-0.18L/s之间，主要受降雨影响，对煤矿开采影响较小，调查结果如下：
泉点调查统计表
点号
位置（X.Y）
流量（L/s）
泉水类型
所在地层
Q1
3000002
36453546
0.25
岩溶裂隙水
Q2
3000704
36455140
0.08
P3w2+3
Q3
2999672
36454087
0.18
P3c
Q4
2998971
36454367
0.23
T1d2+3
3
=
3、地下水
矿区内的地表水为白水河及东部的小型河流，冒落带导水裂隙、煤层地面出露带是矿井生产充水的主要通道，大气降水是主要的补给来源。
区内地下水类型可按含水层的岩土性质分为松散岩层孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶水。
（1）松散岩层孔隙水
碎屑岩的残积、坡积及冲积物厚度一般小于10m，仅含微弱孔隙潜水，调查未发现泉点。
（2）基岩裂隙水
矿区基岩裂隙水主要分布于三叠系大冶组一段（T1d1）、吴家坪组一段（P3w1），出露于矿区大部分地区。
岩性以灰黄色泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质粘土岩、炭质粘土岩、泥岩为主。
调查未发现泉点，为相对隔水层。
（3）碳酸盐岩岩溶水
矿区碳酸盐岩岩溶水主要分布于三叠系大冶组二至三段（T1d2+3）、吴家坪组二至三段（P3w2+3）、二叠系长兴组（P3c））、茅口组（P2m）。
在矿区近南北走向呈带状分布，岩性均以灰色、深灰色中厚层状灰岩为主，岩溶发育，富水性中等-强，为中等-强含水层。
D煤层上距吴家坪组二段（P3w2）底界5m～10m,吴家坪组二段、三段（P3w2+3）灰岩为矿床的直接充水水源。
茅口组（P2m）为岩溶含水层，岩性为厚层状泥晶灰岩，岩溶发育，含岩溶裂隙水和岩溶洞隙水，富水性强，强含水层，与D煤层距离16-32m，下伏茅口灰岩富水层对矿床充水的可能性比较大。
随着开采深度的增加底板突水危险性随之越大。
所以开采深部煤层时有突水可能前必须进行“有掘必探，先探后掘”的防治水原则。
4、采空区积水
未来矿山开采，随着开采的加深，开采面积的扩大，上层地下水的疏干，地表泉水将干涸，如果垮塌（帽顶）延伸至地表，将产生地裂缝，塌陷井，形成地表水与地下水的连通管道，将大大增加矿井涌水量，因此在矿山开采过程中，经常巡视地表，对出现的地裂缝塌陷井及时填塞、夯实，避免大气降水、白河水沿溶隙、溶洞等岩溶管道、地裂缝塌陷进入矿井，增大矿井涌水量乃至淹矿井造成矿山水害事故。
采空区积水是万鑫煤矿矿井充水的主要充水水源之一。
该矿由原开坪煤矿和新房子煤矿而成，开拓方式采用斜井开拓，该矿开采D煤层，该矿开采的最低标高为+400m。
根据业主所提供的资料及现场调查资料，已形成采空区面积约为1025800m2,积水量约为307740m3，采空区多已密闭。
但对井巷水量大的出水点位置调查（见表1-5），有两处水量较大的CS2和CS5出水位置均来自采空区，其水流量分别为35.56L/s和18.6L/s，因此，采空区积水是矿区的主要水害。
5、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蓄积。
因此，老窑大多有积水。
开采浅部煤层，应预防老窑水涌入。
根据矿山提供的分布资料和本次实际调查，矿区范围内及矿区外100m范围内分布较大的老窑有5处（见表1-4），深度在48-96m之间，估计积水量465-820m3，经调查，老窑内均有积水。
其老窑积水成为未来开采中向矿井充水的充水水源，是矿区的主要水害。
6、第四系孔隙水
矿区内覆盖的第四系，含水性弱，加之厚度不大，蓄水量有限，对煤矿开采影响小。
万鑫煤矿老窑及采空区以渗水、滴水、淋水及局部顶、底板进水方式进入矿井，煤层顶板为吴家坪组二、三段，其岩性主要为中至厚层状灰岩、燧石灰岩，富含岩溶裂隙水，富水性强，为煤矿矿床开采的直接充水水源；
底部为吴家坪第一段，主要为碎屑岩，富水性总体微弱，为相对较好的隔水层，深部风化裂隙弱，使采空区易形成积水，之下为二叠系中统茅口灰岩，岩溶发育强烈，富水性强，是矿井的间接充水水源。
充水地层受季节性影响，雨季时增大。
（二）充水通道
（1）岩石天然节理裂隙
矿区内的吴家坪组含煤地层在接近地表附近，岩石风化节理、裂隙发育，而深部则发育成构造节理、裂隙，它们是地下水活动的良好通道，并沟通上覆含水层与含煤地层发生水力联系。
（2）人为采矿冒落裂隙
未来的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。
（3）老窑积水
矿区老窑开采历史较长，以斜井为主，见煤后沿煤层掘进，由于井口垮塌、排水困难、通风困难等原因而停采。
老窑经天长日久内部积存着一定的矿井水。
（4）老窑采空区积水
矿区内老窑，其废弃采面或巷道会成为老窑水、采空区积水，是浅部矿井开采的重要充水因素，在浅部开采煤层时，采空区积水易渗入矿井而成为矿井直接充水水源。
（5）断层（裂）导水
矿区内除存在一条南北走向的断层F1外,在矿井开采过程中遇见一些小型的断裂，这些的断层（裂）会破坏了地层的完整性、连续性，降低了岩石的力学强度。
含煤地层主要以塑性岩石为主，受力后发生塑性变形，破坏以剪断为主，常形成微张开甚至闭合的裂隙，断层带岩石胶结性中等，缺少对地下水储存和运动的有效空间，含水性和导水性不强，但上覆地层断层带有一定含水性，导水性较好，可能连通含煤地层上部的中-强含水层或地表水，加之未来矿床开采中，人工采矿裂隙大量出现，改变了断层带附近应力场和地下水的天然流场，地表水、地下水就有可能沿断裂带流入矿井。
（6）岩溶管道
矿区内吴家坪组第二、三段及长兴组灰岩含水层局部地段可能发育岩溶管道，当它们被断层沟通与下伏煤层联系时，也会成为矿井充水通道。
（7）不良钻孔情况
根据本矿区储量核实报告可知矿区范围内无封闭不良钻孔。
若在开采过程中遇到不良钻孔情况，应及时封孔，按不良钻孔留设安全煤（岩）柱。
（三）充水方式
由于矿井直接充水含水层露头分布不广，接受大气降水补给不强，为中等～弱含水层，充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主，规模一般不大，少量为断层、老窑巷道、岩溶管道导水，因此未来矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主，局部顶、底板可能发生进水、突水。
四、工作面基本情况
1、1103工作面地面位于万鑫煤矿井田东部，地形均为荒坡，沟壑纵横，地面无建筑物。
井下位于井田范围东翼，上部为原始煤层，下部为原始煤层，无采空区。
工作面范围内岩溶、裂隙较为发育。
顶板为灰岩，岩层相对稳定，底板为粘士岩，厚度约在7米，易膨胀。
给开采工作带来一定难度。
顶底板均为含水层，水患突出，矿区内有数条走向不一的小断层，褶皱构造不发育。
2、1103工作面出水经过：
2014年11月30日夜班,1103运输巷安排2个作业点：
①4上山掘进工作面；
②1103运输巷掘进工作面。
2:
00时，当班管理人员发现3上山有黄水从3上山流出，立即安排矿井所有井下人员撤出到井底水泵房，作业工人全部升井，管理人员待命，在水泵房外水沟处建立临时观测站观测水情，并及时向调度室和矿领导汇报情况。
水沟流量：
300—350m3/h,标尺高度36—43mm（11.30---12.9）,目前水位基本保持在36—37mm位置。
五、突水情况分析
12月8日早9:
00弘达公司总工，副总、相关工程技术人员及煤矿矿长、总工深入突水点现场观察突水点地质构造、图水量等情况，并对工作面突水点相对地面位置进行调查。
经过井下、地面的调查分析如下：
1、通过1103工作面突水点与地表相对应位置调查了两个入水溶洞及一个出水溶洞内，通过现场调查观察，入水溶洞与出水溶洞的水量基本无变化。
与1103工作面突水关系不大。
2、通过采掘工程平面图，井上、下对照图及相关资料上了解，1103工作面突水点周边400米范围无采空区，采空区积水与工作面突水关系不大。
3、通过对1103工作面突水点现场观察，突水点位置在1103运输巷3石门斜上120米位置，突水点处有落差0.8-1.0米的断层，本矿底板为灰岩、砂岩、粉沙岩，富水性中等，为中等至强岩溶含水层。
通过采矿过程中，由于煤层底板或断层应力场发生了变化，承压水的入侵高度沿断层带、裂隙或破断的底板向上发展产生递进导升现象
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