矿井突水危险区、突水危险区、非突水危险区划分报告要点

鹤煤六矿
非突水危险区、突水威胁区、突水危险区
划分报告
鹤煤六矿地测科
二O一六年六月
鹤煤六矿非突水危险区、突水威胁区、突水危险区划分报告
根据《河南能源〔2016〕176号-关于印发河南能源化工集团进一步加强煤矿重大灾害防治有效防范重特大事故工作方案的通知》水害防治方面第四条要求，对受承压水威胁的矿井划分“非突水危险区，突水威胁区，突水危险区”。

一、编制目的与编写依据
目的：通过计算分析O2m含水层、C3t L2含水层的突水系数，划分“非突水危险区，突水威胁区，突水危险区”，采取相应的安全技术措施，确保矿井安全开采。

依据：依据《煤矿防治水规定》（国家安全生产总局监督管理总局（第28号））、《河南煤业化工集团矿井防治水管理办法》等规定、文件。

二、矿井水文地质条件概况
鹤煤六矿开采煤层为二叠系山西组二1煤层，平均煤厚7.8m，现阶段矿井回采范围为-300m～-450m地区，开拓范围-450m～-600m地区，随着矿井采掘水平延伸，地压逐渐增大，构造较复杂，矿井由南至北排列有多条大中型断层和褶曲，分别为6F15、6F7、6F12、6F13断层和张庄向斜、682-11背斜、71-14-82-4向斜、44-3向斜等构造。

二1煤下奥陶系（O2）灰岩含水层、C3L2灰岩含水层为矿井主要底板承压威胁含水层，
奥灰水水位海拔标高为+118m，年升降幅度0.5 m～2m，奥灰顶界面上距二1煤层底板143m，矿井现采掘活动在海拔标高-300～-600m之间，二1煤层底板承受奥灰水压41.5kg/cm2～71.9kg/cm2；二灰水水位海拔标高为+101m，年升降幅度2m～5m，二灰含水层顶界面上距二1煤层底板110m，二1煤层底板承受二灰水压40.1kg/cm2～70.1kg/cm2。

根据《煤矿防治水规定》中分类标准，矿井充水类型为以底板岩溶含水层进水为主，顶底板间接进水的水文地质条件中等的矿井。

三、矿井充水水源及承压含水层
根据以往矿区勘探资料结合矿井开采资料，按岩性特征、水力性质、富水空间及对可采煤层的影响等因素，矿井范围内可划分为5个含水层，分别为奥陶系中统马家沟石灰岩（O2m）、石炭系上统太原组上段和太原组下段石灰岩、二叠系下统山西组砂岩和新生界砾岩含水层。

对底板承压水对矿井存在威胁的有2个，分别为：奥陶系中统马家沟石灰岩（O2m）、石炭系上统太原组下段石灰岩（C3t L2）含水层。

1、奥陶系中统马家沟组（Ｏ2m）石灰岩岩溶裂隙承压含水层
含水层为厚、巨厚层状石灰岩及白云质灰岩，其次为花斑灰岩、泥灰岩等。

O2m石灰岩含水层位于二1煤层下51.25m（76-32孔）～183.50m(14-2孔)，矿区西部山区广泛出露，补给条件好。

区内有20个钻孔揭露该层，揭露最大厚度123.4m（76水源孔）。

据区域资料：O2m
石灰岩含水层厚度397.97m。

岩溶发育的大致规律是，0～100m以裂隙为主，有少量溶洞，洞内充填有铝土质泥岩；100～200m以裂隙和溶洞都不发育；200～300m以岩溶发育，以溶洞为主。

据76水源孔抽水试验资料：q=0.541L/s.m，水质类型为HCO3—Ca型水，矿化度0.3998g/L，pH值为7.3。

马庄小煤窑1981年5月16日突水后稳定水位标高+115m，2008年12月5日观测水位标高+113.80m，27.5年水位下降1.20m。

据区内观测孔资料：该含水层水位标高＋115.49（682-O2-1孔2010年6月）～＋139.56m（马庄主井2010年7月）。

奥陶系石灰岩于矿区西部山区广泛出露，直接受大气降水的补给，补给充足，富水性强；岩溶地下水自西向东径流，越过矿区后，以岩溶泉的形式集中排泄区外；在区内则通过断层直接或间接补给C3t L2、C3t L8灰岩含水层和二1煤顶、底板砂岩（S9、S10）含水层，对矿井构成严重的威胁。

含水层是二1煤底板的间接充水含水层。

2、太原组下段（C3t下）石灰岩岩溶裂隙承压含水层
太原组下段石灰岩由L1~4共4次灰岩组成，含水层厚5～16.57m。

区内一般发育L2石灰岩，层位、厚度稳定，厚5～8.5m，平均7.72m。

上距二1煤层83.90～135.32m，平均118m。

为灰色，显晶结构，上部夹串珠状燧石，下部炭质增加，富含动物化石。

1988年9月二水平撤煤斜巷放水孔稳定自流量65m3/h，对二1煤层开采有一定威胁。

据大35
孔抽水试验资料：水位标高112.86m，q=0.0146L/s.m，K=0.0978m/d，水质类型为HCO3—Ca型水。

C3t L2灰岩，仅在矿井西部有零星出露，大气降水补给量不大，但由于断层的切割（F40、F41）可与Ｏ2m灰岩发生水力联系，接受补给；含水层岩溶裂隙发育中等，富水性中等，含岩溶裂隙承压水，是二1煤底板充水的间接含水层。

四、非突水危险区、突水威胁区、突水危险区划分
1、“非突水危险区，突水威胁区，突水危险区”划分标准：
（1）非突水危险区:处在灰岩含水层水位以上的区域，不存在底板灰岩水的突水危险性。

（2）突水威胁区:处在灰岩含水层水位以下，（正常地段突水系数T ＜0.1Mpa/m；底板受构造破坏地段突水系数T＜0.06Mpa/m）存在有突水威胁的区域。

（3）突水危险区:处在灰岩含水层水位以下，正常地段突水系数T≥0.1Mpa/m，底板受构造破坏地段突水系数T≥0.06Mpa/m，有突水危险的区域。

2、底板承压水三区划分计算
（1）“非突水危险区”划分
根据勘探成果及矿井地质报告，Ｏ2灰岩、C3L2灰岩含水层分别位于
二1煤层下平均143m和110m；通过多年实际观测，井田内奥灰水平均水位标高为+118m、二灰水平均水位标高为+101m，井田内最浅部煤层底板标高为+60m，最深部煤层底板为-840m，依据上述划分标准矿井不存在非突水危险区，均为突水威胁区或突水危险区。

（2）“突水威胁区与突水危险区”划分计算
根据《煤矿防治水规定》第七十七条及附录四，利用突水系数分析带水压开采情况，其公式如下：
P（公式一）
T=
M
式中T——突水系数，MPa/m；
P——底板隔水层承受的水头压力，MPa；
M——底板隔水层厚度，m（取区内底板隔水层的平均厚度）。

按照上述标准，处在灰岩含水层水位以下，正常地段突水系数T＜0.1Mpa/m，底板受构造破坏地段突水系数T＜0.06Mpa/m，划分为有突水威胁的区域；正常地段突水系数T≥0.1Mpa/m，底板受构造破坏地段突水系数T≥0.06Mpa/m，划分为突水危险的区域。

A、奥陶系石灰岩含水层
对于奥灰含水层，底板完整处于正常块段时，突水系数取0.1 MPa/m，反算得出底板隔水层承受的水压为0.1×143=14.3Mpa，底板隔水层底部标高为118-1430=-1312m，可推出煤层底板标高为-1312+143=-1169m；底板受构造破坏地段，突水系数取0.06 MPa/m，反算得出底板隔水层承受的水压为0.06×143=8.58Mpa（1Mpa等于100m水头高度压强值），底板隔水层底部标高为118-858=-740m，则
可推出煤层底板标高为-740+143=-597m。

根据上述计算，针对奥陶系石灰岩含水层，正常块段煤层底板等高线高于-1169m时为突水威胁区，低于或等于-1169m时为突水危险区；底板受构造破坏地段，煤层底板等高线高于-597m时为突水威胁区，低于或等于-597m时为突水危险区。

B、太原组下段（C3tL2）石灰岩岩溶裂隙承压含水层
对于二灰含水层，底板完整处于正常块段时，突水系数取0.1 MPa/m，反算得出底板隔水层承受的水压为0.1×110=10.0Mpa，底板隔水层底部标高为101-1000=-899m，可推出煤层底板标高为-889+110=-789m；底板受构造破坏地段，突水系数取0.06 MPa/m，反算得出底板隔水层承受的水压为0.06×110=6.6Mpa，底板隔水层底部标高为101-660=-559m，则可推出煤层底板标高为-559+110=-449m。

根据上述计算，针对太原组下段（C3tL2）石灰岩，正常块段煤层底板等高线高于-789m时为突水威胁区，低于或等于-789m时为突水危险区；底板受构造破坏地段，煤层底板等高线高于-449m时为突水威胁区，低于或等于-449m时为突水危险区。

3、矿井突水威胁区与突水危险区划分
根据矿井水文地质条件，结合对奥灰水和C3tL2灰岩水突水危险性计算结果，以C3tL2石灰岩承压水作为矿井突水威胁区与突水危险区的划分依据，即正常块段煤层底板等高线高于-789m时为突水威胁区，低于或等于-789m时为突水危险区；底板受构造破坏地段，煤层底板等高
线高于-449m时为突水威胁区，低于或等于-449m时为突水危险区。

五、底板受破坏区域突水危险性块段划分
1、矿井断裂构造水文地质特征
六矿井田范围内断层52条，其中落差大于100m的断层2条，50～100m的4条，30～50m的15条，10～30m的16条，5～10m的15条。

另外，尚有落差小于5m的断层80余条，小断层多成组出现，对矿井正常开采有一定影响。

以往勘查所进行的断层抽水试验揭示的断层导水性、富水性均差，这是在天然状态下断层的水文地质特征，然而在生产条件下，因开采而导致原始平衡被打破，在形成新的平衡过程中，某些断层可能会被激活，由不导水转变为导水；根据生产实践所揭示，区内NNE、NE方向断层导水性较好，当断层落差较大沟通C3t L2和O2m灰岩时，将形成富水带，给开采带来威胁。

下面就几组导水性较强的断裂带评价如下：（1）F40、F41、F44断层组：属北东向断层系列，落差10～80m，使奥灰含水层与二1煤层及C3t L8灰岩含水层对接；本矿西部马庄及建设两小煤矿在此断裂带附近发生奥灰突水淹井并向本矿井透水；另外，本矿西部相邻的鹤壁五矿在巷道掘进揭露F41断层破碎带后，发生奥灰含水层通过断层突水，最大突水量13507m3/h，足以说明此断裂带的导水、
富水性均很强；同时该断裂带也是本区基岩地下水的主要补给通道。

（2）6F13断层：属于北东向断层，落差20m；在断层西南端尖灭处构造裂隙非常发育，其附近（相距25m）的10-1孔C3t L8发生漏水，且形成局部一级高温区，显示深部高温水沿此裂隙带向上顶托排泄，亦说明该断层具有一定的导水性。

（3）F46-1、F46-2、F46-3、F46-4断层组：位于矿井中部，属于北北东向断层系列，落差10～80m；该断层系列构造裂隙非常发育，沟通了C3t L2和O2m石灰岩岩溶裂隙水，形成一条一千多米长富水条带。

此外，尚有局部导水的F876-10、6F4、6F6、6F7、6F12、6F14、6F15、6F44与6F46等断层，落差均在20m以上，其断层裂隙带可将C3t L8、C3t L2或O2m灰岩岩溶裂隙水导入矿井。

2、断层对矿井突水危险性划分影响分析
（1）F40、F41、F44断层组（F40-4断层除外），F46-1、F46-2、F46-3、F46-4断层组和F6断层、F876-10断层位于矿井田中上部，周边不再布置工作面，且均位于煤层底板等高线-449m以上区域，因此上述构造按突水威胁区划分。

（2）6F4断层紧邻2141工作面，且2141上顺槽上帮局部揭露了6F4断层，该断层对2141工作面回采水害威胁较大，回采过程中必须加强观测，防止水害事故发生，该区域位于煤层底板等高线-449m以上，
因此上述构造按突水威胁区划分。

（3）6F 7、6F 12、6F 13、6F 14、6F 15、F 40-4断层落差均在20m 以上，对上述断层设计并留设防隔水煤柱，突水危险区圈定为煤层底板等高线-449m 及以下防隔水煤柱内。

3、6F 7、6F 12、6F 13、6F 1
4、6F 1
5、F 40-4断层防隔水煤柱留设计算 根据《煤矿防治水规定》第五十三条要求，在上述大中型断层两盘留设了防隔水煤柱，具体防隔水煤柱留设尺寸及计算公式如下：
L=0.5KM
p
K P
3≥20m 公式一 式中 L ——煤柱留设的宽度，m ； K ——安全系数； M ——煤层厚度，m ； P ——水头压力，Mpa ； Kp ——煤的抗拉强度，Mpa 。

各断层参数取值如下：
6F 7断层：根据该断层周边地质勘探钻孔72-12、72-15、76-31、70-18、686-1、后3，煤层平均厚度为7.72m ，断层位置处煤层底板标高最低-550m ，O 2灰岩含水层水位标高为+118m ，故断层位置煤层底板承受水头压力为6.68Mpa ，根据断层导水性及矿井水文地质资料综合分析，安全系数K 取值2，煤的抗拉强度取值1.4Mpa 。

6F 12断层：根据该断层周边地质勘探钻孔687-14、687-15、13-24，
煤层平均厚度为6.05m，断层位置处煤层底板标高最低-740m，O2灰岩含水层水位标高为+118m，故断层位置煤层底板承受水头压力为8.58Mpa，根据断层导水性及矿井水文地质资料综合分析，安全系数K 取值2，煤的抗拉强度取值1.4Mpa。

6F13断层：根据该断层周边地质勘探钻孔686-9、13-23、687-16，煤层平均厚度为8.28m，断层位置处煤层底板标高最低-640m，O2灰岩含水层水位标高为+118m，故断层位置煤层底板承受水头压力为7.58Mpa，根据断层导水性及矿井水文地质资料综合分析，安全系数K 取值2，煤的抗拉强度取值1.4Mpa。

6F14断层：根据该断层周边地质勘探钻孔15-17、687-19、687-20，煤层平均厚度为7.87m，断层位置处煤层底板标高最低-670m，O2灰岩含水层水位标高为+118m，故断层位置煤层底板承受水头压力为7.88Mpa，根据断层导水性及矿井水文地质资料综合分析，安全系数K 取值2，煤的抗拉强度取值1.4Mpa。

6F15-1断层：根据该断层周边地质勘探钻孔682-12、后4、687-24，煤层平均厚度为8.02m，断层位置处煤层底板标高最低-780m，O2灰岩含水层水位标高为+118m，故断层位置煤层底板承受水头压力为8.98Mpa，根据断层导水性及矿井水文地质资料综合分析，安全系数K 取值2，煤的抗拉强度取值1.4Mpa。

6F15-2断层：根据该断层周边地质勘探钻孔687-8、686-16、686-14，煤层平均厚度为10.74m，断层位置处煤层底板标高最低-560m，O2灰岩含水层水位标高为+118m，故断层位置煤层底板承受水头压力为
6.78Mpa，根据断层导水性及矿井水文地质资料综合分析，安全系数K 取值2，煤的抗拉强度取值1.4Mpa。

6F40-4断层：根据该断层周边地质勘探钻孔14-2、17-32，煤层平均厚度为8.60m，断层位置处煤层底板标高最低-700m，O2灰岩含水层水位标高为+118m，故断层位置煤层底板承受水头压力为8.18Mpa，根据断层导水性及矿井水文地质资料综合分析，安全系数K取值2，煤的抗拉强度取值1.4Mpa。

各个断层参数取值见下表：
将以上数据代入公式一得断层两侧防隔水煤柱宽度L如下表：
六、安全技术措施
1、对确定的突水危险区在矿井充水性图上进行标识，并充填颜色（井田范围内其它区域均为突水威胁区不再充填颜色），并向生产技术科、安检科等相关业务部门备案，根据矿井生产需要需要在突水危险区进行采掘布置的，必须进行专项水害评价论证，可行的制定专项的底板注浆加固等安全技术措施，确保安全施工。

2、底板受破坏区域突水危险区，根据超前钻探、物探等技术手段确定构造延伸范围、大小、位置等发生变化的，进行专项的构造破坏区域突水危险性计算，对突水危险区进行合理修改并报矿总工程师审批。

3、完善矿井排水系统，增强矿井的综合排水能力。

定期对矿井水平及采区水仓清淤，每年进行一次矿井排水系统联合试运转，确保水泵、排水管路等排水系统的可靠运转；加快施工三水平水仓、泵房及配套设施的施工步伐。

4、奥灰水水压高、水量大，裂隙发育，富水性强，一旦发生突水，大部分情况是灾难性的，对奥灰突水后必须进行注浆封堵，切断突水水源的防治水措施。

5、加强职工防治水知识的安全培训，对施工区队和业务科室主要负
责人及技术人员进行培训，学习《煤矿防治水规定》，各区队结合工作面实际现场情况，利用班前会重点讲述水害避灾知识，使每位矿工熟悉井下突水预兆、避灾路线等相关知识。