矿井水文安全条件分析与防治水措施

第六章矿井防治水

第一节矿井水文安全条件分析

一、矿井水文地质情况

（一）水文地质资料

1、矿井水文地质类型

依据地质报告，井田划分了三个含（隔）水层（段），即：第四系冲洪积孔隙潜水强含水层（Ⅰ）、中侏罗统西山窑组孔隙裂隙承压中等富水含水层（Ⅱ）、中侏罗统头屯河组弱含水层（Ⅲ）。

本区属中山地形，基岩裸露，第四系覆盖较少，地势总体南高北低，地形有利于自然排水。井田范围内地表无常年流动的地表水。区内气候干燥，蒸发强于降水。井田南部边界之外的白杨沟河及河床孔隙潜水是中侏罗统西山窑组孔隙裂隙承压中等富水含水层（Ⅱ）的主要补给源。由于地层岩石裂隙不甚发育，且泥质充填、夹层较多，加之

井田地质构造简单，故地下水的补给不存在直接通道和直接灌入，补给方式是按地层渗透性能进行缓慢补给。

地质部门依据地层各含水层的性质(中、粗砂岩)；含水层补给条件（白杨河远距离渗透性补给）；钻孔抽水试验单位涌水量（q=0.23～0.247L/s.m）；渗透系数（k=0.14～0.324m/d）及矿床充水方式（顶底板直接或间接）和井下涌水量预测，综合评定矿井水文地质条件为中等—较强富水的矿床。

2、断层、裂隙、陷落柱等构造的导水性

井田地层总体形态为一向北倾斜的单斜构造，地层倾角10～18°左右。地质勘探没有发现断距大于20m的断层及大的裂隙、陷落柱及其它构造，属地层稳定，构造简单类型。

通过在首采及其外围共2.99km2的三维地震补充勘探，共发现14条断层。其中；落差0～5m的断层12条，落差0～15m的断层1条（DF2），落差0～40m的断层1条（DF19）。由断层性质可知，多数断层落差较小，其延展长度有限，根本涉及不到与白沟河或河床冲洪积孔隙潜水强含水层，故断层不导水。目前井下实际已揭露了落差较大的DF2和DF19断层，证实井下断层不存在导水现象。

3、主要含水层水位标高和单位涌水量等参数特性及隔水层分布

井田划分了三个含水层（段），即：第四系冲洪积孔隙潜水强含水层（Ⅰ）、中侏罗统西山窑组孔隙、裂隙承压中等富水含水层（Ⅱ）、中侏罗统头屯河组弱含水层（Ⅲ）。

各含水层（段）特征如下：

（1）第四系冲洪积孔隙潜水强含水层（Ⅰ）

分布于井田南界之外白杨沟河两岸，由冲洪积砾石、卵石、砂粒组成，分选性差，层厚4～18m，地下水以孔隙潜水的形式赋存于冲洪积层中，主要受白杨河水的渗漏补给，次为大气降水补给，水位埋深0.98～2.08m，水量丰富。据《新疆呼图壁县白杨沟煤矿详查报告》中QJ1、QJ2抽水试验资料：水位降深0.84～1.07m，单位涌水量0.62～1.42L/s·m。

（2）中侏罗统西山窑组孔隙裂隙承压中等富水含水层(II)

出露于井田中南部，伏于第Ⅲ弱含水层之下。含水层岩性主要由粗砂岩、中～粗砂岩、泥质粉砂岩、泥岩及煤组成。

其地下水主要受白杨沟河远距离的河床渗漏顺层补给。据ZK301孔的混合涌水试验，其地下水位高出地面14.07m（地面测得水头压力为0.1407Mpa）。水位降深（S）13.78m，渗透系数(K)0.143m/d，钻孔单位涌水量（q）0.23L/s·m（0.1

（3）中侏罗统头屯河组弱含水层（Ⅲ）

广布于井田北部，由砂岩、泥岩组成，厚度11.27～220.53m，该岩组出露位置较高，四周裸露地表。此层属弱含水层，对矿区的水文地质影响不大。

4、第四系含水层、隔水层特征、补给来源和与地表水的联系

第四系含水层分布于井田南界外白杨沟河两岸，由冲洪积砾石、卵石、砂粒组成，分选性差，层厚4～18m，地下水以孔隙潜水的形式赋存于冲洪积层中，主要受白杨河水的渗漏补给，次为大气降水补给，水位埋深0.98～2.08m，水量丰富。据《新疆呼图壁县白杨沟煤矿详查报告》中QJ1、QJ2抽水试验资料：水位降深0.84～1.07m，单位涌水量0.62～1.42L/s·m。井田范围内第四系覆盖较少，地形高差变化大有利于自然排放大气降水。井田地表无常年流动的地表水。区内气候干燥，蒸发强于降水。

（二）矿井正常涌水量及最大涌水量

地质勘探采用大井法对矿井（精查区）+1250m水平以浅进行了涌水量预算，预算结果涌水量为15204.37m3/d（633.5 m3/h）。

设计时矿井的涌水量应按一水平（+1255m）的涌水量进行考虑，故设计引用地质报告中的计算方法和水位标高、含水层厚度等参数对矿井一水平的涌水量进行了预算，预算结果为一水平（+1255m）正常涌水量为1043m3/h，最大涌水量1471m3/h。

（三）地表水体

井田范围内无地表水系，沟谷平时干涸无水，雨雪融化时有暂时性泻流。井田南部边界之外1～1.6km处的白杨沟河发源于天山雪峰，从井田南部边界之外由西向东横贯汇入井田东部边界之外1～2km处的呼图壁河。白杨沟河常年有水，其出口处距季节变化流量为30m3/s～0.27m3/s，月平均迳流量4.34～6.44m3/s。呼图壁河为一常年性河流，流量变化在72.10m3/s～1.46m3/s，月平均迳流量33.83 m3/s～50.46m3/s。

（四）老窑及老空区积水

本矿井为一在建的新建工程项目，井田范围内无老窑和采空区，井田南部边界之外煤层浅部先后有12个生产小井开采煤炭资源，这些小煤矿产量一般在3～9万t/a，开采煤层为B1、B2、B41三层煤，其中B1煤层开采较多，B0、B3、B42、B5、B6煤层尚未开采。

由于这些小窑位于井田南部边界之外，由对浅部小窑调查（见表1—1—1）可知，小窑目前与本矿井尚有一定的距离，地方小井的开采对本矿井今后的生产没有影响。但在今后的生产过程中，仍应加强监测，防止小窑越界开采，其采空区与本矿井井巷连通，造成水患事故。

矿区内未见火烧现象，据各勘探线控制的情况，矿区南部边界距煤层露头火烧区较远（300～1000m），对矿井生产不会产生影响，井田边界之外浅部煤层火烧下限见表1－2－4。

二、水患类型及危害程度

据地质勘探报告分析研究，矿井水患类型及危害程度如下所述：

1、矿井地质构造简单，不存在构造出水、突水现象；

2、井田地表无水体，大气降水因地表坡度大、出露基岩经风化后柔软不透水且以陡坎状存在对地下补给甚微，不足以影响井下开采；

3、主煤段由中～粗砂岩组成的含水层（Ⅱ），该砂岩类岩石虽具备坚硬、裂隙不发育之特点，但其露头在井田之外沿白杨沟河北岸展布受河水侧向和垂向渗露补给，富水性较强，对煤系地层及主煤段可直接充水，是井下开采的主涌水源。该含水层的水以渗