矿井水灾因素分析及水害预测

水城县玉舍中寨煤矿

矿井水灾因素分析及水害预测

编制：

矿长：

总工：

中寨煤矿生产技术科

二〇一七年二月二十八日

水城县玉舍中寨煤矿

矿井水灾因素分析及水害预测

一、矿井概况

水城县玉舍乡中寨煤矿位于格目底向斜南西翼西段，由水城县玉舍乡中寨煤矿（3万t/a）、仙水沟煤矿（3万t/a）、罗家营煤矿（3万t/a）和海子湾煤矿（3万t/a）整合而成。原中寨煤矿为私营矿井，于2008年9月获得由贵州省国土资源厅颁发的《采矿许可证》（副本）证号5200000330913，矿山名称变更为水城县玉舍乡中寨煤矿，生产规模15万吨/年，矿区范围由6个拐点坐标圈定，矿区面积1.2823km2，准采标高+2000～+1620m。矿井于2011年六月开始矿井联合试运转。

二、水文地质情况

1、区域水文地质条件

矿区位于杨子准地台黔北台隆六盘水断陷威宁北西向构造变形区，位于格目底向斜南西翼西段，地下水总体流向为北西向，最终排入玉舍河。

矿区所处地势较高，内无地表河流，地表水系不发育，位于矿山中部为一南西-北东向分水岭，矿山北西侧为一南西流向的冲沟，地表水通过坡面或沟谷向南西汇入季节性小冲沟，然后向矿区南东外侧排出，矿区内仅有三条季节性沟溪，在矿界南西侧的玉舍河一般流量为786～1027L/s，其流量均受大气降水影响，因此，地表水对矿井开采影响较小。矿区中部的仙水沟溪水，其枯季断面流量为6.25L/s。

区域内岩层主要为碳酸盐岩和碎屑岩两大类。碳酸盐岩岩溶裂隙水含水岩组主要为三叠系下统永宁镇组第一段至第二段（T1yn1-2）。主要分布于矿区北东部外围的山岭地带，地表岩溶较发育，含水层接受大气降水补给后，地下水通过岩溶裂隙、溶洞集中运移，含水性能好，富水性强。

区域内碎屑岩分布面积较小，碎屑岩靠近地表时风化作

用较强烈，风化裂隙较发育，含风化裂隙水，深部发育构造裂隙地段，含构造裂隙水为主，碎屑岩区地下水运动受地形、地貌、岩性、构造控制，富水性总体较弱，主要依靠大气降水补给，受地势影响，一般为近源补给、就近排泄。

区域内岩溶水和碎屑岩裂隙水均以大气降水作为主要补给来源，地下水动态随季节变化明显，一般每年5月地下水流量、水位开始回升，6～9月为最高值，其间出现1～3次峰值，10～12月份进入平水期，水位、流量开始逐渐递减，到次年三、四月份降为最低值。区域内龙潭组煤矿层上覆的中～强岩溶含水层之间一般具有较好的隔水层，含水层之间水力联系较弱，对煤矿床开采影响较小，只是当导水断层或其它导水通道勾通上覆含水层与矿床水力联系时，上覆含水层才会成为矿井的充水水源，从而威胁到煤矿床的开采。龙潭组煤矿床下伏上二迭统峨眉山玄武岩组（P3β），为深灰至暗绿色玄武岩，具气孔状、杏仁状构造，厚度大于100m，与上伏地层呈假整合接触，为很好的隔水层。

2、含(隔)水层的划分

矿区面积1.2823km2，地层富水性简述如下：

1）碳酸盐岩岩溶裂隙水含水岩组：主要为三叠系下统永宁镇组第一段至第二段（T1yn1-2）。主要分布于矿区北东部外围的山岭地带，地表岩溶较发育，含水层接受大气降水补给后，地下水通过岩溶裂隙、溶洞集中运移，含水性能好，富水性强。

2）基岩裂隙水中等含水岩组：主要包括三叠系下统飞仙关组第一段（T1f1）和第二段（T1f2），本含水岩组风化裂隙及垂直溶蚀较发育，透水性较好；基岩裂隙水弱含水岩组：二叠系上统龙潭组（P3l1-4）由碎屑岩、粉砂岩、钙质砂岩、泥质粉砂岩及煤层组成，含少量裂隙水。

3）松散岩类孔隙水含水岩组：主要为第四系（Ｑ），分布于矿区外围低洼和河谷中有洪积和冲积物堆积。矿区内仅有局低洼地带有少分布，厚度变化不大，0～10m，一般厚5.0m

左右。局部松散层厚度较大的地带，含少量孔隙水。

4）峨眉山玄武岩极弱含水岩组：在矿区南部外围分布为相对隔水层。

矿界准采标高范围内有9层可采煤层，煤层编号从上往下依次为K1-b、K9、K10、K13、K18、K26、K35-b、K106-b、K109-b。三叠系下统飞仙关组为基岩裂隙水中等含水岩组，含较丰富的岩溶裂隙水，距K1-b煤层顶界约20m。

K1-b煤层开采时形成的最大裂隙带高度为：

H裂＝100×1.88÷(3.3×1.88+3.8)+5.1＝23.9（m）

经计算K1-b煤层开采时形成的最大裂隙带高度为23.9m ＞20m，因此，K1-b煤层顶板岩溶裂隙水对K1-b煤层开采影响较大。

茅口组岩层中赋存着丰富的岩溶水，富水性强，为强含水层，距K109-b煤层底界约100m以上，中间有峨眉山玄武岩间隔，水力联系差，对K109-b煤层开采影响很小。

（3）矿区充水因素分析

1）充水水源

①地表冲沟水

区内可采煤层倾斜展布全矿区，并在南部的河沟中有露头，季节性的冲沟水沿途接受泉水及煤窑水、山坡紊流的补给，雨季还有较大面积大气降水汇入，水量较大，这些冲沟多位于含煤地层露头地带，冲沟附近的网状、脉状裂隙密集，它们与煤层风化、氧化带直接接触，可能沿风化裂隙、老窑及原矿井浅部采空区渗入或突入矿井，为矿井开采的直接充水水源。

②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。

③断层与裂隙含水层

矿区范围内F40断层为导水断层，横穿矿区各含、隔水层，沟通各含水层，使矿井的水文地质复杂化，在以后生产

过程中要确保断层煤柱的保留。

矿区断层破坏了地层的完整性、连续性，降低了岩石的力学强度，塑性岩石中断层破碎带含水性和导水性不强，刚性岩石中断层破碎带有一定含水性和导水性，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、地下水更可能沿断裂带进入矿井，含煤地层主要为碎屑岩，富水性总体微弱，在构造裂隙带及应力破坏影响的地段，含水量相对会较大，矿床开采到这些地段，矿井出水量会比正常出水量增大。该组为煤矿床开采的直接充水水源，对今后开采具有较大威胁性。

④茅口组强含水层

茅口组灰岩，岩溶裂隙发育，含较丰富的岩溶裂隙水，上距K109－b煤层底界大于100m，对煤矿开采影响小。

⑤采空区积水

原中寨煤矿采空区面积约35800m2，原仙水沟煤矿采空区面积约40800m2，原罗家营煤矿采空区面积约12300m2，原海子湾煤矿采空区面积约5720m2。由于龙潭组以砂、泥岩为主，深部风化裂隙弱，起一定的隔水作用，使采空区易形成积水。整合前四个老矿开采形成的采空区积水均是矿井开采的直接突水水源。

2）充水通道

①岩石天然节理裂隙

矿区内直接充水的龙潭组含煤地层大面积出露于地表，岩石风化节理、裂隙很发育，而深部发育的构造节理、裂隙，它们是大气降水直接进入矿井的通道。

②人为采矿冒落裂隙

K1-b、K9、K10、K13、K18、K26、K35-b、K106-b、K109-b 煤层在中寨煤矿矿区的埋藏深度不少地段小于200m，小于煤层安全顶板安全厚度，处于煤层开采对上覆岩层的开采影响移动范围。采煤活动产生大量的采矿裂隙，可采煤层的上覆