掘进工作面水文地质情况分析报告及水害防治实用措施.doc

禹州神火隆源矿业有限公司11011 工作面水文地质情况分析报告及水害防治措施一、工作面概况1、工作面地面位置工作面对应地表位于张湾村西南处农田，地表为第四系所覆盖，地势较为平坦，设计巷道最低处与地表间隔 167m。

2、井下位置及四邻采掘情况11011 工作面北部为西高村一矿、二矿采空区，南部为本矿 11031 工作面（未采），西侧为 11 采区轨道、皮带上山，东侧为矿井井田边界。

3、巷道布置11011 风巷工程 359m，工作面开口于原 11011 工作面二联巷上口，沿二1煤层顶板，按方位角 74°掘进与 11011 切眼贯通。

巷道由西向东为 2°～ 4°上坡。

11011 机巷工程量 397m，工作面开口于原11011 工作面二联巷下口，沿二 1 煤层顶板，按方位角74°掘进与11011切眼贯通。

巷道由西向东为2°～4°上坡。

11011 切眼工程量 83m，工作面开口于原 11011 风巷里口，沿二1煤层顶板，按方位角 164°掘进与 11011 风巷。

巷道由西向东为 15°～ 17°下坡。

二、地质构造情况1、工作面主要沿着二叠系山西组二 1 煤层掘进，二 1 煤层直接顶为中细粒长石石英砂岩，含白云母及黄铁矿结核。

厚度约25m,局部夹二3煤，厚度（）。

二 1 煤底板为深灰色砂质泥岩、泥岩及灰色细粒砂岩或粉砂岩。

细砂岩薄层状，含较多小白云母及炭质，含菱铁质结核，夹不规则泥质条带，具波状、透镜状、槽状层理，平均厚 5m。

煤（岩）层倾角 15～17°，平均 16°。

2、根据矿井地质报告，结合附近巷道实际施工揭露情况分析，预计工作面掘进范围内无断层，工作面局部底板可能有轻微褶存在。

三、水文地质情况1、地表水本工作面位于补给径流区，李楼河从工作面上部流过，河流流量随季节性变化在～ s 之间。

地表水会通过冒落裂隙带向深部微弱下渗，由于煤层顶板有厚层砂泥岩隔水层阻隔，因此地表水体对巷道掘进影响微弱。

2、小窑、古空、采空区积水据以往地测资料及工作面迎头物探报告，工作掘进过程中需穿老巷，可能存在少量积水。

工作面北部为西高一村二矿采空区，因该采面开采产生的顶板沉降及裂隙，局部可能有少量顶板砂裂隙水经老巷渗透至工作面，对工作面掘进施工可能有一定影响。

3、其他无疏水钻孔、暗河、溶洞和导水陷落柱，不接近有积水的灌浆区。

4、主要含水层、隔水层1）主要含水层（1）寒武系灰岩岩溶裂隙承压含水层根据矿井 2018 年 7 月竣工的井下寒武系灰岩含水层观测孔（ 3#孔），寒武系灰岩水水位标高 +，渗透系数 m/d ，单位涌水量 L/(s·m)，目前该水位标高已降至+。

从数据结果看，该含水层相比于勘探时期富水性有所减弱，已经属于弱富水含水层，但在生产过程中，仍要主要防治该含水层通过断层、采动裂隙等通道向矿井突水。

（2）太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水层组由太原群下段中的 L1～L4 石灰岩组成，厚～，一般 13 米左右。

其中 L1 与 L2 岩溶裂隙发育差且极不均一。

在矿区北部露头区可直接接受大气降水和第四系潜水补给，该层上距二 1 煤层～，为二 1 煤层底板间接充水含水层。

（3）太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层组由太原组上段中的L10～L7 石灰岩组成，厚～，平均。

其中L7 石灰岩层位稳定，厚度～； L8、L9 石灰岩常合并为一层，图所示，矿井西北角石灰岩厚度超过 8m，约占矿井面积的 5%，其余均小于 8m。

0534 孔抽水试验，水位标高＋，降深，涌水量 s，最大单位涌水量 L/(s· m)，渗透系数 d；据 2003～ 2007 年该矿巷道底板 3 个突水点资料，水量均小于 20m3/h ；上述资料均说明太原组上段含水层的富水程度弱。

该含水层为二 1 煤层底板直接充水含水层，一般对开采二1煤层矿井的安全无大的威协。

另据隆源矿业 2018 年 7 月竣工的井下太原组上段灰岩含水层观测孔（1#孔）资料，该孔揭穿太原组上段灰岩时无水。

但因太原组上段灰岩含水层为二 1 煤层的直接充水含水层，在生产过程中，仍要注意观测该含水层水位变化，主要防治该含水层通过断层、采动裂隙等通道向矿井突水。

（4）二 1 煤层顶板砂岩裂隙承压含水层组主要由中～粗粒大占砂岩、香炭砂岩和砂锅窑砂岩组成，层位稳定。

厚～，平均，矿区西部局部区域厚度超过 45m，约占全矿井面积的 10%，中部厚度相对较小，小于 25m，约占矿井面积的 50%。

大占砂岩厚～，为二1煤层直接顶板。

区内0482、0514、0542 三孔在该段循环液漏失量大于 1m3/h 外，其他钻孔均小于1m3/h 。

钻孔抽水试验，单位涌水量为～ L/(s·m)，渗透系数～ d，水温 21℃，水化学类型为 HCO3—Ca·Mg、HCO3—Ca·（K+Na）·Mg，矿化度～ L，水位标高＋～＋。

为富水性弱的裂隙承压含水层。

主要接受大气降水和第四系潜水补给，为二 1 煤层顶板直接充水含水层，在浅部开采煤层时为矿井涌水量构成的主要部分，由于其富水性较弱，在没有强含水层补给的条件下，一般不会对开采二 1 煤层的矿井安全构成威协。

（5）二叠系下石盒子组砂岩裂隙承压含水层由该组地层中的中～粗粒砂岩组成，厚度较大，但裂隙一般不发育。

钻孔抽水试验，单位涌水量～(s·m)，渗透系数～ d，水位标高＋～＋，属富水性弱的裂隙含水层。

（6）第四系潜水含水层由砂夹砾石、卵石组成，厚0～，一般～，分布面积较广。

其中在矿井西北部李楼河两侧，呈条带状分布，且厚度较大。

钻孔抽水试验，单位涌水量为 (s·m)，渗透系数 d，水位标高＋。

为富水性弱偏中等的孔隙潜水含水层。

第四系潜水含水层水质良好，水化学类型为 HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca，矿化度～ L，受大气降水直接补给。

对浅部二 1 煤层开采有一定影响，对本工作面影响不大。

2）隔水层（1）本溪组铝质泥岩隔水层石炭系本溪组铝土岩，厚～，平均，一般～。

层位稳定，对寒武系灰岩水有一定的隔水作用。

但在厚度薄弱处，或遇断层破坏等，将失去隔水作用。

（2）太原组中部砂泥岩段隔水层主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩组成，平均厚。

其中泥质岩类所占比例较大。

层位稳定，隔水性能较好，可有效阻隔太原组上、下段灰岩含水层之间的水力联系。

（3）二1煤层底板隔水层二 1 煤层底板到L10石灰岩之间有一层岩性为泥岩、砂质泥岩与粉砂岩或中粗砂岩互层。

层位稳定，厚～，一般 20m 左右，在自然条件下阻止二1煤层底板水进入矿井。

（4）二叠系地层中的泥岩和粉砂岩段二叠系地层中含有大量的泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，厚度大、层位稳定，可有效阻隔各砂岩裂隙水之间的水力联系，对二 1 煤层开采十分有利。

四、工作面充水因素分析1、充水水源11011 工作面掘进煤层，其上有多个隔水层的存在，地表水、大气降水对矿井影响不大，地下水为矿井主要充水水源。

对工作面掘进有影响的含水层主要有二 1 煤层顶板砂岩裂隙含水层、太原组岩溶裂隙含水层。

寒武系岩溶水的水压较低，正常情况下寒武系含水层对该工作面影响不大。

11011 风、机巷向东掘进可能要穿过老巷，会受到老空水影响。

二 1 煤层顶板直接充水含水层（B4）为中粒砂岩，厚度约25m，为弱含水层，掘进过程中有滴、淋水现象，水量 1～5m3/h ，预计回采期间随着顶板冒落，水量可能有增大趋势。

特别是上述描述的老巷的动、静态水是该工作面的主要充水水源。

2、充水通道充水通道主要有两种，渗入性通道和溃入性通道。

1）渗入性通道：水源以较小的流量进入工作面的通道，主要是指细小的裂隙，通过渗入性通道的水量一般较小。

通过渗入性通道的水多以淋水、滴水方式进入工作面中。

二 1 煤层顶板砂岩裂隙水多以此种方式进入工作面，预计顶板淋水 1～5m3/h 。

2）溃入性通道：水源以较大的流量进入工作面的通道，主要是指宽大的裂隙，如构造破碎带以及由于高水压引起的煤层底板隆起所产生的裂隙等。

通过溃入性通道的水量一般较大，多以股状方式进入工作面。

二1煤层底板岩溶裂隙水主要是通过溃入性通道进入工作面的。

当然，渗入性通道有时也可发展成为溃入性通道。

工作面掘进过程中如果采空区、老巷动水治理不当，就会造成大的突水事故的发生。

五、工作面突水危险性分析根据水文地质情况分析，在巷道掘进过程中，太原组上、下段灰岩含水层均不会发生突水事故，预计局部巷道顶板会受滴、淋水影响。

对寒武系灰岩突出危险性进行分析：1、安全隔水层厚度计算-100 轨道二联巷水文观测孔当前水位，根据水文观测孔资料与区域内水文地质资料进行综合分析， 11011 机巷最低标高 -18m，寒灰水压约为，预测11011 工作面二 1 煤层底板隔水层承受寒灰水压最大约为。

按照《煤矿防治水规定》中附录四公式（4-1）计算安全隔水层厚度。

t=L〔 (γ2 L2+8 K p P)1/2-γ L〕/4 K p式中 t-安全隔水层厚度；P-底板隔水层承受的水头压力，取最大值；L-巷道宽度；实际巷道宽度4m+破坏影响带宽度 (建议一侧加，两侧共计 1m）取 5m；γ-取底板隔水层中重度最小的泥岩重度m3。

K p-底板隔水层的平均抗拉强度，巷道沿二 1 煤底板掘进时取～。

取最小值；①-④段设计巷道安全隔水层厚度计算为：t=L〔(γ2 L2 +8 K p P)1/2-γL〕/4 K p=5×〔× 52+8××1/×5〕÷（ 5×）≈（ m）2、实际隔水层厚度选取根据钻孔揭露资料进行综合对比分析，判断寒武系灰岩顶界上距二 1煤层底板约为79m。

太原组底部铝土质泥岩隔水层厚度较小，完整性和连续性差，往往失去隔水性能，使得寒灰与太原组下段L1～L3含水层导通，其他灰岩部分因易有岩溶发育，因此根据岩石强度比值系数工作面底板到寒灰含水层实际隔水层厚度t应取工作面底板到寒灰含水层的等值隔水层厚度 36m。

3、工作面突水危险性分析1）掘进巷道寒灰水突水危险性分析经计算并对比分析，设计工作面标高大部分在寒灰水位以上，设计巷道实际隔水层厚度大于安全隔水层厚度，在做好老空水防治的前提下，巷道掘进过程中寒武系灰岩水突水可能性不大，但在接近断层处或裂隙发育地带不排除有突水的可能性。

2）工作面回采突水危险性分析按照《煤矿防治水细则》中附录五公式（附5-2）计算突水系数。

T=P/M式中 P-底板隔水层承受的水头压力，取最大值；M-底板隔水层厚度，取二 1 煤层底板至寒灰的距离76m 与本区域工作面回采底板破坏深度18m 的差值 58m。