辰溪矿业公司大坪煤矿水害(白沙)

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1、湖南省煤业集团辰溪矿业有限公司大坪煤矿浅部资源开采水害危险程度评估论证报告1、前言11.1、任务来源11.2、评估依据21.3、工作目的和任务31.4评估范围32、矿井概况32.1、地理位置与交通32.2、自然地理62.3、矿山开采情况62.4矿井开拓系统82.5、矿井供电系统92.6、矿井排水系统93、矿井地质123.1、区域地质概况123.2、井田地层143.3、构造153.4、含煤岩系及煤层顶、底板特征184、矿井水文地质194.1、地表水194.2、岩层含水性204.4断层导水性224.5老窑水分布状况234.6矿井历年突水及涌水量情况244.6.1矿井突水244.6.2大坪煤矿历年涌

2、水量统计274.7井充水因素284.8矿井充水条件304.8.1地面补给条件304.8.2井下补给条件304.9 矿井水文地质类型305、历年矿井水害治理概况315.1地面治理概况及现状315.2井下治理概况325.3治理效果326 .拟开采区域水害危险性因素识别336.1矿井突水水源及涌水源特征规律336.2、地表水水害识别346.3 老窑采空水害识别356.3.1老窑积水水害识别356.3.2采空区积水水害识别356.4岩溶水害识别366.4.1溶洞发育规律366.4.2岩溶水水害危险程度376.5断层水害识别376.5.1断层发育情况376.5.2断层水水害危险程度377、拟开采区域水害

3、评估387.1、拟开采区域水害矿井充水情况评估387.2、拟开采区域透水危险可控性评估387.3、拟开采区域开采矿井供电系统可靠性安全评估397.4、拟开采区域开采矿矿井排水系统可靠性安全评估428、矿井水灾害防治措施518.1地面防治水措施518.2、老窑及采空区积水防治措施528.3、断层带导水防治措施538.4、探放水措施548.5、其他防治水措施579、开采方案建议5810、结论583编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第60页 共63页1、前言1.1、任务来源大坪煤矿隶属湖南省煤业集团辰溪矿业有限公司，自1971年投产以来已有43年的开发史，0m水平以下

4、资源已经基本枯竭。截止2013年末，该矿保有资源储量（122b ）46.0万吨，其中：0m水平以上老窑隔水煤柱39.0万吨、-400m-350m区段33采区保有资源储量 7万吨。且勘探资料表明，矿井深部煤层赋存极差，并出现尖灭，不可采边界自北向南从-250m-400m贯穿全井田，-400m水平以下全部不可采，进行深部扩界和水平延深极不现实。由于33采区的资源储量可采期不足1年，大坪煤矿面临着严重的生存危机，目前只能依靠老区复采、进行护巷煤柱回收来进行维持矿井生产。辰溪矿业公司急大坪煤矿接替之所急，拟解放大坪煤矿0m水平以上老窑隔水煤柱开采，延长矿井服务年限，曾于2013年10月份委托湖南楚湘建

5、设工程有限公司编制了辰溪煤业公司大坪煤矿F3断层南翼水害防治评估技术报告，并上报了湖南省煤业集团。由于该拟开采区域水害威胁极为严重，湘煤集团要求辰溪煤业公司重新委托具有评估资质的中介机构对该开采项目的水害危险程度、是否可控、开采方案的安全可行性等进行安全评估和论证。受辰溪矿业有限公司委托，湖南省煤业集团白沙工程设计有限公司承揽了大坪煤矿浅部资源开采水害危险程度安全评估项目，并于2014年3月11日至3月12日组织采矿、机电、地质、工程概算等相关技术人员在辰溪矿业公司安全部生产技术部、机电运输部等相关人员的大力协助配合下，对大评煤矿进行现场勘察并收集相关技术资料，根据国家法律法规、规定、标准和有

6、关文件要求，现提交湖南省煤业集团辰溪矿业有限公司大坪煤矿浅部资源开采水害危险程度安全评估报告。1.2、评估依据1.2.1规程规范（）煤矿安全规程(2011)（）建设物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（3）矿井水文地质规程 （4）煤矿防治水规定1.2.2辰溪矿业公司提供资料（1）湖南省煤田地质勘探指挥部第五勘探队1972年12月提交湖南省辰溪县大坪井田地质勘探最终报告说明书（2）湘煤集团辰溪矿业有限公司大坪煤矿水文地质图（3）湘煤集团辰溪矿业有限公司大坪煤矿矿井充水性平面图（4）湘煤集团辰溪矿业有限公司大坪煤矿水灾预警系统图（5）湘煤集团辰溪矿业有限公司大坪煤矿采掘工程平面图（6）湖

7、南省煤炭地质勘查院2012年提交的湖南省煤业集团辰溪县大坪煤矿煤炭资源储量核实报告（7）湖南楚湘建设工程有限公司编制的辰溪矿业公司大坪煤矿F3断层南翼水害防治评估技术报告1.3、工作目的和任务（1） 查明评估区域内地质及水文地质情况。（2）评估拟开采区域内水害危险程度。（3）提出大坪煤矿浅部开采的建议方案。（4） 提出大坪煤矿浅部开采水害防治措施（5）为项目立项和设计开采提供水害防治依据。1.4评估范围本次评估范围为矿井南翼0m水平以上，北起F断层上盘，南至矿井边界。面积约为0.49km2。2、矿井概况2.1、地理位置与交通2.1.1地理位置辰溪矿业有限公司大坪煤矿位于湖南省辰溪县城北、距县城

8、km,行政区划隶属城郊乡，矿井地理坐标东经11014401101624，北纬280225280549。蒋家坪煤矿2.1.2交通区内以公路为主，铁路、水路交通极为方便。矿井有乡村公路约4km与省道1845线相连，可与国道320、209及319线相接，南至辰溪县城5km，怀化市区75km。矿山经1845线至辰溪站22km、麻阳站56km。水路运输以沅水为主，辰溪至常德可航行百吨拖轮，顺江而下可通长沙及外埠。见交通位置图（图2-1-1）。交 通 位 置 图 图2-1-1大坪煤矿2.2、自然地理2.2.1地形地貌本区大部分为低山丘陵岩溶地貌，东部山岭最高点海拔533.0m，西部双溪河谷地形，最低侵蚀基

9、准面标高129m(王家坪)，地表岩溶极为发育，大坪溶蚀洼地中分布众多的岩溶塌陷，漏斗成串珠状分布，石芽、溶沟、溶槽处处可见。仅西南部为碎屑岩组成的侵蚀构造缓坡丘陵地形。井田内相对高差100150m。2.2.2气象条件 本区属大陆型亚热带季风气候。阳光充足，雨量充沛，四季分明，春季寒潮频繁，仲夏多雨易涝，夏末秋初多旱，冬寒期短。据辰溪县1952年至2004年气象资料，本区主要气象参数：平均气温17.3，极端最高气温40.3（1974.7.23），极端最低气温-5（1976.1.27）；年蒸发量1098.6 mm1573.7 mm，平均1326.53 mm，年降雨量1089.7mm2095.6 m

10、m，平均1398.39mm；月最大降雨量598.3mm（1998.7）；日最大降雨量211.8mm（1998.7.7），平均降雨日160.6天；风向多为西北风或东南风，年平均风速1.69m/s。2.3、矿山开采情况大坪煤矿建于1968年1月，1971年12月建成投产。开采许可证由湖南省国土资源厅颁发，其证号为C4300002009121120049501，有效期为2010年12月21日至2014年1月21日；开采矿种：煤；开采方式：地下开采；生产规模：6.00万吨/年；矿区面积：6.354平方公里；矿区范围由23个拐点圈定，其拐点坐标见下表2-3-1；开采深度：由250m至-400m标高。矿区

11、范围拐点坐标表（1980西安坐标系） 表2-3-1点号XY点号XY13103734.25374226833.99103103102984.2437426123.9823104164.2537426948.99113103029.2437425893.9833104604.2537426743.99123103114.2437426013.9843105894.2637426598.98133103084.2437426133.9853106299.2737426023.98143104944.2537426933.9863106614.2737425583.97153104144.253742

12、5933.9873104229.2537424763.97163103879.2437425433.9883103019.2437424413.97173103144.2437425433.9893102264.2337424863.97面积6.354km2大坪煤矿采用斜井开拓，采煤方法为前进式房柱式采煤法，全部垮落法管理顶板。通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式，掘进头为局部通风机压入式通风。矿井以F3正断层为界分南北两翼。北翼已开采至-164.2m水平，于2003年开采结束彻筑水闸墙封闭。现矿井开采区域为南翼F3正断层上盘至F正断层下盘。划分三个水平： 矿井一水平标高0m，总回风水平+1

13、30m。四号正断层上盘为水淹区保护煤柱。一级暗斜井延深至-75m水平，二级暗斜井延深至-150m水平，分别向五号正断层上、下盘作三级暗斜井延深至-280m。上盘暗斜井由-280m往下四级暗斜井已延深至-400m水平，第一水平：m水平，已结束（为保护煤柱），第二水平：m-150m水平,21采区水平已快回采完，第三水平：-150m m-400m水平，布置个采区，32采区已至-280m水平：33、34采区已至-400m水平。 根据大坪煤矿开采现状，21采区150至m 已快回采完成， -280m水平以下的煤层赋存极差。现生产区域集中33、34采区的-350m水平以下,开采最低深度已至-400m水平。只

14、能布置一个完整回采工作面,可采储量7万t。因矿井深部资源已近枯竭,为延长矿井开采年限，辰溪矿业公司欲回收南翼m水平以上老窑积水压覆地质资源储量(122b)39.0万t。2.4矿井开拓系统大坪煤矿采用斜井开拓，设有主斜井、副斜井、技改井、排水井、风井五个井筒，其井筒参数见表2-4-1。矿井各井筒特征 表2-4-1井筒名称坐 标方位坡度斜 长（m）落底标高（m）XYH主斜井3105748.637426415.2239.9270025567.70副斜井3105526.25370296360.8528748220技改井3105723.837026389.35240.02403117820.90排水井3

15、105545.137026033.25219240风井3103658.737426375.559063027200.0130.0提升系统为三级提升，其中：第一提升区间为（地面+2400m水平），第二提升区间为（0m-150m水平），第三提升区间为（-150-400m水平）。2.5、矿井供电系统 大坪矿井地面设35kV变电所一座（狮子山降压站），共三路电源线，其中两回路电源线路引自35kV炮台110kV变电所，线路截面均为LGJ-150，每回线路长分别为5km和5.5km。另一路线引自田湾35kV变电所，线路截面为LGJ-95架空线路，线路长为1.5km。狮子山35kV变电所安装3台主变压器，型

16、号分别为S11-M-6300/35，S11-M-3150/35和S11-M-3150/35，其中一台工作，两台备用。狮子山35kV变电所6kV侧采用单母线分段式供电，通过三回路6kV架空线路送电至大坪工区地面开关房，两趟线路均为LGJ-120架空线路，线路全长为1.5kM。2011年新架设了一路LGJ-240架空线路，线路全长为1.45kM。大坪煤矿的井下高压电缆，经过安全改造，全部更换为矿用交联电力电缆，大坪矿井地面至0m中央变电所为三路高压电缆下井，沿排水井筒敷设至0m水平中央变电所，型号均为MYJV223120mm2电力电缆。每回路长440m。大坪矿井装机容量为7641kW，井下最大涌水

17、时的总用电负荷3759kW,井下负荷3150kW。2.6、矿井排水系统 大坪煤矿矿井排水为四级排水，即-435泵房排至-350泵房，33采区的-350泵房排至-150泵房，32采区的-280泵房和-210泵房排至-150泵房，-150泵房排至0泵房，0泵房排至地面。0m水泵房：共安装6水泵，其中5台D600-555型水泵，配用电动机型号JSQ158-4，功率680KW、电压6KV；1台200D-437型水泵，配用电机型号JS147-4，功率360KW、电压6KV，为生活用水泵，在应急情况下也可作污水排水泵用；水泵电控采用电抗器综合启动屏，并安装了无人值守水泵控制装置，在地面调度窒可对水泵进行监

18、控。其中2台工作，3台备用，1台检修；0m水泵房的水仓容量为5500m3；沿管子道安装3778排水管1趟，3258排水管路3趟，长度630m，一趟377和一趟325排水管工作，两趟325排水管备用。 -150m水泵房：该泵房共安装水泵6台，其中有4台MD600-604P自平衡型水泵，配用电机JSQ1410-4，500KW，6KV，电控采用PBG-6A；2012年在-150m水泵房增加2台MD580-707水泵，配备YB2-5604-4 6kV 1120kW电动机，增加一路37710无缝钢管沿-150m管子道经五上山敷设至矿井南翼地面，将-150m水平的涌水至接排到地面；其中1台工作，3台备用，

19、2台检修；-150m水平的水仓总容量为4000m3；-150m排水井中安装有1趟3778排水管，2趟2798排水管，长度为470m，其中377管路工作，2趟279排水管备用。-210m水泵房：共安装3台200D-432型水泵，配用电机型号YBK2315S-4，功率110KW、电压6KV，其中1台工作，1台备用，1台检修；-210m水泵房的水仓容量为850m3；沿管子道安装1趟37710排水管，长度217m。-280m水泵房：共安装4台水泵，其中3台MD280-435型水泵，配用电机型号YB400M2-4，功率280KW、电压6KV，1台D600-553水泵，配用电机JS147-4，360KW，

20、6KV，其中1台工作，1台备用，1台检修；-280m水泵房的水仓容量为1200m3；沿管子道安装1趟37710排水管，排水管长度400m，1趟2738排水管，排水管长度600m。-350m水泵房：共安装3台水泵，其中1台MD280-437型水泵，配用电机型号YB450S2-4，功率355KW、电压6KV，2台200D-437水泵，配用电机JS136-4，360KW，6KV，其中1台工作，1台备用，1台检修；-350m水泵房的水仓容量为1200m3；沿管子道安装2趟2198排水管，排水管长度800m。-435m水泵房：共安装3台150D-304型水泵，配用电机型号YBK2280M-4，功率90K

21、W、电压660V，其中1台工作，1台备用，1台检修；-435m水泵房的水仓容量为600m3；沿管子道安装1趟1598排水管，长度365m。3、矿井地质3.1、区域地质概况大坪矿井区域构造位置处于雪峰台背斜中的沅江复向斜的北段，构造轮廓主要以米家人背斜、牛楠溪背斜、孝坪复式向斜及三角坪背斜组成。大坪井田位于牛楠溪背斜和米家人背斜之间，原为一向南倾伏的向斜构造，因受F1正断层切割，西冀破坏东冀保存，呈单斜构造。地层走向近南北，倾向西，倾角1826。（详见：辰溪矿区地质图）。3.2、井田地层大坪井田内出露的地层由新至老为：第四系(Q)、侏罗系下统(J1)、三叠系下统(Tld)、二叠系上统(P2)和二

22、叠系下统(P)。（1）第四系(Q)分布于区内低凹地区及沟谷两侧。岩性为灰褐色砂土，亚砂土及褚黄色含砾亚粘土，厚016m。与下伏地层呈不整合接触。（2）侏罗系下统(J1)：主要分布于井田西南部。分为三段，岩性以砂岩为主，其次是砾岩，粉砂岩、泥岩、炭质泥岩。厚370m。（3）三叠系下统(Tld)：出露于井田中部罗家人至进马溪一带，岩性以青灰色略带肉红色的薄层致密灰岩为主，夹薄层钙质泥岩。厚约91m 。（4）二叠系上统(P2)：长兴组(P2c)：分布于井田中部，根据岩性可分上下二部分。上部：灰白色厚层状石灰岩夹白云质灰岩。下部：深灰色灰黑色薄层状石灰岩与硅质灰岩互层，底部含两层生物泥灰岩，厚164m

23、。吴家坪组(P2w)：岩性为一套海陆相的碎屑沉积为主的含煤地层。根据岩性组合和含煤性可分为上、中、下三段。上段：为浅棕灰色灰白色厚层状石灰岩，含大量燧石结核，厚35m。中部：为灰深灰色厚中厚层状石灰岩夹薄层泥灰岩，厚32m。下部：为主要含煤岩系，厚1620m。含煤一层，编号为煤层，属中灰、高硫、低磷、高热值肥煤。煤层厚02.5m，呈藕节状、鸡窝状分布，为较稳定煤层。 （5）二叠系下统(P1)茅口组(P1m):广泛出露于井田北部及东部。岩性以灰白色厚层状灰岩为主夹白云质灰岩，厚l36m。栖霞组(P1ch)：分布于矿区东部及北部。以深灰色厚层状灰岩为主，其次为灰黑色灰岩和薄层状硅质灰岩，厚601l

24、Om。黔阳组(P1q)：出露於丫鬓山、黄花洞及麻疯病院一带。岩性以灰黑色粉砂岩为主，其次是泥岩和细砂岩，厚050m。3.3、构造3.3.1井田基本构造大坪煤矿位于牛栏溪背斜和米家人背斜之间，原为一向南倾伏的向斜构造，因受F正断层切割，将西翼破坏，东翼保存，成为单斜，地层走向近于南北，倾向西，倾角1826，井田内主要构造以断裂为主，仅北部边缘有幅度不大的摺邹出现。3.3.2褶曲（1）桥儿岭向斜：位于肖家村与荆家湾之间，为一轴向东西的平缓向斜长1200m宽300m，主要由吴家坪组成，中部因受十二号断层破坏，出露茅口组上部地层。（2）对家向斜：位于对家坡附近，为一轴向北50西的短轴向斜出露长500

25、m，宽300 m，轴部由长兴组组成，两翼出露吴家组，中部受二号正断层切割，轴部产生错移，北翼倾角16，南翼倾角22。（3）大岩坡背斜：位于井田东部，主要由茅口组组成，为一轴向北30东的短轴背斜，长500 m，宽400 m，两翼地层倾角18263.3.3断层井田内断裂较发育，以倾向正断层为主，使煤层沿倾向形成阶梯状赋存。较多的断层组合，沿煤层倾向切割煤体，严重地破坏了矿井内煤层的赋存。勘探及生产已查明落差大于20m的断层13条，其中对大坪煤矿煤层赋存影响较大有9条，矿井构造复杂程度应属复杂类别。主要断层见下表3-3-1： 大坪井田断层一览表 表3-3-1断层名称地表位置性质产状规模走向倾向倾角落

26、差(m)走向长(m)F1正断层井田西部边缘正1540SE45554006000F2正断层井田北部正65SE60301300F3正断层井田中部正1660SE57611054500F4正断层井田中部正30SE60431300F5正断层井田中部正1070SE60582400F6正断层井田东南部正6065SE50601505000F7正断层兰家湾一带正70SE701005000F8正断层跑马岭一带正70SE65201000F9逆断层大坪村逆340SW451401500F10正断层井田东侧正350NE70701200F11逆断层井田北侧逆210300NE50501000F12正断层井田北侧正300NE6

27、0602000F13逆断层冲溶-沟口一带逆300NE505015003.4、含煤岩系及煤层顶、底板特征3.4.1含煤岩系大坪矿井主要含煤岩系为二叠系上统吴家坪组（P2w），该组在矿井内总厚85m左右，按岩性可分为上部灰岩段和下部含煤段。灰岩段厚约67m，含煤段厚约18m，从上至下为：（1）灰黑色薄层状泥灰岩，具明显水平层理，含生物碎屑及黄铁矿结核，厚1.90m。（2）深灰色石灰岩，含大量燧石结核，厚7.20m。（3）兰灰色至深灰色薄层状硅质灰岩，底部夹钙质泥岩及泥灰岩，厚5.80m。（4）8煤层：黑色，块煤玻璃光泽，粉煤土状光泽，以光亮煤为主。生产井实测煤厚点25个，煤厚02.50m，平均厚度

28、1.25m，点可采率90%，煤层结构较简单，呈藕节状、鸡窝状分布，为较稳定煤层。（5）灰褐色块状铝土岩，含黄铁矿结核及植物根部化石，厚03.77m。产网格长身贝、米克贝、瓦刚鱼鳞贝等化石。与下伏茅口组灰岩为平行不整合接触。3.4.2煤层顶、底板特征（1）伪顶：为一层厚00.2m的黑色炭质泥岩，发育不普遍，性脆易碎，回采时常随煤层垮落，不用专门放顶。（2）直接顶：直接顶为灰黑色薄层状泥灰岩或钙质泥岩，局部地区为硅质灰岩，厚04.61m，变化较大，其规律与煤层变化大致吻合，岩性结构均一，具明显水平层理，硬度一般47级，抗压性较强，在本区及邻区生产井中掘进与回采时多不用支架，顶板不易垮落，属级顶板。

29、（3）老顶：为兰灰色薄层状硅质灰岩及厚层状石灰岩，岩性稳定，各矿井在回采中常采用陷落法管理顶板。（4）直接底：直接底为灰褐色块状铝土岩，厚02.77m，变化较大，结构致密，吸水性及膨胀性均较差，在生产巷道中极少见底鼓现象。（5）老底：（茅口组灰岩）为灰白色，厚层状石灰岩，抗压强度较大。煤层顶板为级顶板，工程地质条件为中等类型。4、矿井水文地质4.1、地表水沅水从本区东部蜿蜒北流，多年平均水位111.5m（1973-1975年），为最低侵蚀基准面。矿区内溪流有双溪河、大坪溪和湾溶溪。 （1）双溪河：发源于北部云雾山南麓，自北向南流，流量0.16.4m3/s,属于季节性河流。因周边小煤矿采煤，致使

30、河床塌陷河水断流（1981年），小窑突水淹井后河水复流。大坪煤矿在2003年实施技术改造，改造前因大量疏排岩溶矿井水，出现了河水补给地下水的现象。矿井技术改造后，堵塞了井下突水点，地下水位恢复上升，2003年月24日9号泉水（花林）开始涌水（水位标高为+161.0m），2009年4月25日实测9号泉水（花林）流量为34.9L/s，矿井北冀封闭后，泉水流量明显增大，双溪河又成为地下水的排泄通道。（2）大坪溪：发源于东部山岭冲沟，自东向西流，经罗家村汇入双溪河，流量04.812m3/s,属于季节性河流。因煤矿开采产生大量地面塌陷，河水断流（2001-2003年月）。2003年月，于井下实施堵水，砌

31、筑4座水闸墙，堵水成功。2009年月27日实测报废老井口涌水量为606m3/h，分析认为该出口排泄了老窑水、岩溶水和部分地表水，成为塌陷区内积水的主要排泄通道。（3）湾溶溪为季节性小溪，仅在下大雨时间较长时才有流水，大部分时间干涸。4.2、岩层含水性（1）第四系冲积层主要分布于大坪村一带，双溪河谷两侧，岩性为砂质粘土、砂砾、卵石等组成，厚56m，透水性较强，为含水性较弱的孔隙潜水，主要补给来源为大气降水及下伏基岩水。泉流量0.52.8L/s，出露标高+139.0+196.51m。（2）侏罗系砂砾岩层广泛出露于井田西部，其中主要含水层为由中粗粒砂岩、砾岩等组成，砾粒分选不良，砾径0.54cm，成

32、份以来岩及燧石灰岩为主，多为硅质胶结。钻孔穿该层段发现涌现象，泉水多沿山坡脚地带呈下降泉出露，流量0.025088公升/秒，出露标高为130.0245.32 m，主要补给来源为大气降水。（3）三叠系下统大冶组石灰岩广泛出露于矿区西南部及中部，主要泥质胶结的粉砂岩、砂岩、泥岩、薄层灰岩、泥灰岩、钙质泥岩等组成，厚约400m，岩性致密，裂隙节理不甚发育，岩层含水性差，一般可视为隔水组。可以阻挡其上部含水层向矿坑充水。（4）二叠系上统长兴组石灰岩广泛出露于井田中部，主要含水层为厚薄层状灰岩、白云质灰岩、硅质灰岩，一般厚164m。底部岩性较致密，普遍存在有28m厚的泥灰岩，起隔水作用。加之在矿井范围边

33、缘，不会对矿坑充水起显著作用。泉水多沿山坡裂隙溶洞发育带呈下降泉出露，泉流量0.978.91 L/s，出露标高+160.12+192.38m，为含水性中等的裂隙溶洞承压水。（5）二叠系上统吴家坪组灰岩出露于井田北部六冲溶、界儿坡、大坪及东部桃子坨地带。含水层主要为厚层状灰岩，一般厚83m，地表岩溶裂隙现象发育。有3个钻孔见溶洞3个，总高为15.8m，发育深度位于+100m以上。泉水多沿山坡脚灰岩裂隙溶洞发育带呈下降泉出露，泉流量0.1054.10 Ls（1972年），为富水性中等-极强的裂隙溶洞承压水。该组为8煤层的顶板,由于岩溶裂隙发育和断裂构造错动，形成吴家坪组灰岩与茅口组灰岩两个含水层间

34、水力联系，构成了复杂的水文地质条件。（6）二叠系下统茅口、栖霞组灰岩广泛出露于井田的东部和东北部。主要含水层为厚层状石白云质石灰岩。地表裂隙、溶洞、岩溶漏斗发育。该组为煤层底板，虽中间相隔有O2.77m的铝土岩，但不具普遍隔水作用。随着深度加大，岩溶溶洞由溶洞转为裂隙，并随深度增加裂隙减少。根据矿井开采资料，在-150m和-300m有两个分界线。即-150m以上岩溶发育，-300m以下裂隙变弱。泉水沿山坡脚灰岩裂隙溶洞发育地带呈灰岩夹下降泉出露，流量0.30100 LS（1972年）。钻孔岩层裂隙溶洞率62.1%，出露标高176.65-350.0m。4.3含、隔水层分析（1）隔水层：三叠系下统

35、大冶组石灰岩；二叠系上统长兴组石灰岩底部，岩性较致密的泥灰岩，厚为28m。 （2）含水层：第四系冲积层；侏罗系砂砾岩层；二叠系上统长兴组石灰岩；二叠系上统吴家坪组灰岩；二叠系下统茅口、栖霞组灰岩。4.4断层导水性大坪井田基本构造为岩层产状倾向向西的单斜构造，东侧为地下水补给区，西侧因含水层上覆隔水层而具承压性质。井田内断裂构造发育。其中含、导水性好的断层主要有F3、F4、F5、F8，局部导水有F1。大坪矿井大致以F3断层为界，F3断层以北巷道突水点少，且涌水量不大；F3断层以南突水点较多，涌水量相对较大，且突水点均位于断层附近，说明F3南翼水文地质条件较复杂，断层含、导水性好。各断层含水、导水

36、性分述如下： F1：出露于大坪井田的西部边界，区内主要河流双溪河沿断裂发育。F3：位于井田中部,据省煤勘五队资料，钻孔7-4号孔孔深287.0m，遇F3断层后出现涌水，水位高出地面36.29m，静水位标高197.59m。据放水试验：水位降低36.29m，单位涌水量0.158L/sm，渗透系数0.108m/d。断层两盘含水层具有水力联系，尤其是浅部岩层岩溶发育， F3具有较好的含、导水性。 F4：位于井田中部,据省煤勘五队钻孔资料，钻孔6-3孔孔深227.97m遇F4后出现涌水，水位高出地面8.46m，静水位标高195.52m，放水试验水位降低7.76m，单位涌水量0.25lL/sm，渗透系数0

37、.209m/d。 F5：位于井田中部,长2.4Km。南部走向北东1015，往北至大坪村变为北东70，倾向南东，倾角60，断层落差最大58m，往南交于F1，往北被F10切割。具有较强的含、导水性。F8：含导水性较好，并且沟通两盘含水层的水力联系。4.5老窑水分布状况区内老窑分布较多，非法小窑常以游击式开采，具有开采位置不清，范围不明。采后地表塌陷严重，并导致复塌，且采空区内积聚大量的地下水。老窑采空区与地表浅部岩层风化裂隙、岩溶漏斗相沟通，形成矿井浅部积水的补给通道。4.6矿井历年突水及涌水量情况4.6.1矿井突水由于矿井直接充水含水层为灰岩溶洞、裂隙水。据统计，建矿40多年以来，本矿井共发生过

38、43次矿井突水，涌水量大于100m3/h的突水点主要分布在0m标高以上，个别在0m -150m标高之间，-150m标高以下突水点涌水量在260m3/h，涌水量较小。另周边小煤窑突水对大坪井产生影响的有8次。具有代表性实水分述如下：（1）庙头湾井、张华珍井小煤窑在近F1断层上盘，发生突水事故，造成双溪河潭木岭段溪水断流，导致大坪矿井被淹。突水点距F1 650m。之后大坪矿井井下水量由90年代初期300m3/h，增至90年代末的1200m3/h，雨季达到2500 m3/h。（2）据区域水文地质普查报告（1/20万沅陵幅）和省煤勘五队资料，大坪矿井1972年8月26日在开采+107m中段时F3断层发

39、生突水，8小时后地面井泉干涸，地面产生塌陷8处，影响范围1km2。（3）矿井早期许多工作面在F5断层发生突水事故。1988年，一水平0m南四上山在+100m北平巷时该断层造成淹水平事故;21采区在掘-150南副平巷时遇断层突水时最大涌水量1000m3/h,正常涌水量420m3/h；原-150m集中下山的-220m北平巷遇该断层裂隙水造成淹水平事故。（4）1988年8月21日大坪井南翼+100巷道近F8断层突水，瞬时涌水量5000m3/h，稳定后正常涌水量200 m3/h，造成F8两盘地面发生大面积塌陷。（5）2001-2003年月期间，煤矿开采产生大量地面塌陷，河水断流。2003年月，于井下实

40、施堵水，砌筑4座水闸墙，堵水成功。注：2009年月27日实测报废老井口涌水量为606m3/h，此涌水量比矿井初期开采时的涌水量增加了100倍，分析认为该出口排泄了老窑水、岩溶水和部分地表水，成为塌陷区内积水的主要排泄通道。大坪煤矿井下突水情况详见表5-5-1。大坪煤矿井下突水情况 表4-5-1突水点编号突水时间突水点位置瞬时突水量（m3/h）备注TS11972.8.25+107mTS21973.6.30+85m570TS31978.12.150南大巷300TS41987.8.27-110m平巷200TS51988.8.21+100m南翼5000淹井，地面产生塌陷18个，死亡2人。TS61994

41、.1.24-150m南副平巷1600TS71995.8 +38m1500TS82009.2.12-280南大巷10遇溶洞水TS92009.2.23-245北平巷，40掘煤层时遇断层突水TS102009.3-2802TS112009.4.2-310北平巷探巷30遇五号断层、裂隙水TS122009.7.15-265南平巷2#探巷10回采工作面透水TS132009.8.13-330北平巷采空区65回采工作面透水TS142009.9.9-280回风上山10掘进工作面透水TS152009.9.13-245上山5掘进工作面透水TS162009.10.15-435北平巷5掘进工作面透水TS172009.12

42、.3-280北平巷40掘进工作面透水TS182010.2.15-260南平巷10掘进工作面透水TS192010.3月-296平巷1.5TS202010.3.15-265m南二副平巷30掘进工作面顶板岩石破碎，溶洞多透水TS212010.7-295平巷80TS222010.7.5-215m南二副平巷20回采工作面顶板岩石破碎，溶洞多透水TS232010.8.15-295m南平巷10回采工作面顶板岩石破碎，溶洞多透水TS242010.9.17-281m南平巷40工作面顶板岩石破碎，溶洞多透水TS252011.2-2806TS262011.3-2806TS272011.8-28010TS282011

43、.10-160平巷2TS292011.10-160北西平巷6TS302012.1-200平巷3TS312012.1.15-200m平巷10TS322012.1.17-400m南平巷40工作面顶板岩石破碎，溶洞多透水TS332012.2-190平巷60TS342012.2-400北平巷12TS352012.2.17-190m平巷40工作面顶板岩石破碎，溶洞多透水TS362012.2.17-280m北西平巷10工作面顶板岩石破碎，溶洞多透水TS372012.3-2654TS382012.3-280北西平巷6TS392012.3.21-265m南二副平巷6回采工作面顶板岩石破碎，溶洞多透水TS40-

44、85平巷40TS410大巷12TS42-25南平巷45TS43-130平巷304.6.2大坪煤矿历年涌水量统计大坪煤矿现生产区在矿井南翼即F3断层以南至矿井边界，开采深度在0 m水平以下。2003年前，矿井年平均涌水量为3381413m3/h。2003年以后，矿井实施堵水治理后，矿井年平均涌水量为226712m3/h，且涌水量与降雨关系不明显，说明实施堵水治理后，破坏了岩层裂隙、断层破碎带导水通道，阻隔了地表与矿井的水力联系。目前开采至-400m，一般涌水量576m3/h，最大涌水620 m3/h。大坪煤矿历年涌水量统计详见表4-6-1。大坪煤矿历年涌水量统计表 单位：m3/h 表4-6-1

45、月年 123456789101112年平均1993450450480520520610650650600550500500540 1994530800820850800100010001000950800620500806 1995480650650650800850850800650650550450669 1996520520540580720850900850800750720700704 1997750750800800850850950900850800750750817 1998750800800850850900900900850830800800836 199985085085

46、090090095011001000950900900850917 2000850850900900100012001300120011001100110010501046 20011200120012001250125013001500150014501400130012501317 20021200120013001300150015801600165015401400139013001413 20031300130013001300500380400450440400390380712 2004380380390390410410420450450420400380407 2006182

47、185302308247245238232240248198192235 2007197198203233243247282261228210210203226 2008195205228230225225240230223220750620299 2009329372345360363407411357339500502426393 2010401415439474539543502505558545530520498 2011558545543596596620605600590595543540576 2012460466494541591491490486493520484490500

48、2013460466494542592491490487493-502说明：（1）2003年5月大坪技改工程完工，井田北翼水被封堵；（2）1994年1月-150m突水，涌水量约300m3/h,1994年11月封堵（3）1995年8月+38m突水，涌水量约1500m3/h，历时10天。（4）2008年11月6日+160m突水。4.7井充水因素矿区地下水是矿坑主要充水源，地下水的主要补给来自气降水对矿井有影响的充水因素主要有：4.7.1大气降水大气降水是矿区内地表水和地下水的主要补给来源，是矿坑水的主要因素。大气降水是通过地表风化残坡积层、风化岩层裂隙带、浅部灰岩溶洞、溶隙、构造带和采空区塌陷裂隙

49、带等渗入补给各含水岩组，然后向矿坑充水，成为矿坑的主要补给来源。地面塌陷见大坪矿井地表塌陷对照表4-7-1。大坪矿井突水与地表塌陷对照表 表4-7-1突水时间突水地点地表影响1972.8.25+107m水平突水后小时，地面产生处塌陷1973.6.30+85m水平地面产生3处塌陷1988.8.21+100m水平造成大坪溪断流，地面产生18处塌陷2008.11.6+130m水平4.7.2地表水体区内地形大部分为低山丘陵岩溶地貌，主要水体有双溪河、大坪溪、湾溶溪等。4.7.3煤层顶底板灰岩溶洞及裂隙水煤层顶、底板均为含水丰富的灰岩，溶洞、溶隙发育。吴家坪组灰岩直接覆盖于煤层之上，煤层底板与茅口组灰岩

50、仅有一层02.77m厚的铝土岩，一般不起隔水作用。区内煤层顶底板灰岩地表出露面积大，大气降水、地表水补给条件好，地下水动、静储量丰富是矿井开采的直接充水因素。4.7.4老窑及采空区积水区内老窑分布较多，采后地表塌陷严重，并导致复塌，采空区内积聚大量的地下水。老窑采空区与地表浅部岩层风化裂隙、岩溶漏斗相沟通，形成矿井浅部积水的补给通道，是矿井开采的直接充水因素。4.8矿井充水条件4.8.1地面补给条件（1）本区为低山丘陵地形，地表植被、地表水系较发育，地下水除接受大气降水补给外，洪水期河流水位抬升，近岸地段河水渗漏补给。（2）碎屑岩裂隙水主要承受大气降水补给外，河流切割地区，地表水的补给也是重要

51、补给来源之一。（3）石灰岩岩溶裂隙发育，地貌为溶丘洼地，构造岩溶发育，除大气降雨渗漏补给是重要的补给源外，地表水的补给也是重要的补给源。4.8.2井下补给条件区内地下水主要在东、北、南部低山丘陵岩溶区承受大气降雨补给，经吴家坪组、茅口组含水层、溶洞、裂隙、断层破碎带、岩溶管道等，顺地层岩溶、裂隙、断层破碎带、岩溶管道发育方向，向矿井补给。4.9 矿井水文地质类型（1）矿井浅部老窑密布，开采范围不明，采空区内积聚了大量的地下水。（2）矿区内含水层主要为长兴组、吴家坪组、茅口栖霞组石灰岩岩溶裂隙含水，吴家坪组灰岩及其底部的茅口灰岩均为含水性强的溶洞裂隙承压水。（3）矿区内断层发育，沟通了主要含水层

52、，矿井巷道掘进至断层附近时，多次发生突水，其含、导水性强。（4）浅部岩溶发育，由于浅部煤层的开采，引起地表大面积塌陷和裂隙，大气降水易通过塌陷区渗入矿井。综上所述，大坪煤矿属于开采煤层顶底板岩溶裂隙充水矿井，含水层富水性为中等极强；断裂构造发育,导水性强，矿区内岩溶漏斗、塌陷较多，并有老窑采空区积水；本区地下水补给来源主要是大气降水、地表水，矿井充水途径为岩溶裂隙、断裂带、老窑采空区。矿井水文地质条件类型为极复杂类型。5、历年矿井水害治理概况5.1地面治理概况及现状（1）2003年5月大坪技改工程对地面塌陷，底部疏松带采取注浆、上部黄泥回填夯实的措施治理。（2）2003年5月以后不定期对地面塌

53、陷，底部疏松带采取注浆、上部黄泥回填夯实方法治理多次，特别是2013年辰溪县政府投入近1000万元资金对大坪矿区地面塌陷、双溪河堤坝、大坪溪堤坝、湾溶溪防洪渠、环形排水沟等进行专项治理，治理面积达0.7km2。5.2井下治理概况（1）2003年5月大坪技改工程完工，井田北翼水被封堵。（2）2012年来对0以上、F3断层以南区域，采用疏干开采方法。采取突水点实施控制放水、井巷探放水、增加排水能力、保证电力等措施，对矿井灰岩溶隙、溶洞、裂隙水、老窑积水及断层破碎带等承压水，实施探、控、疏、堵、截方法进行治理。尽可能的消除矿井水患危害。5.3治理效果2003年5月大坪技改工程完工后，矿井年平均涌水量

54、从2003年前3381413m3/h，降至226712m3/h，且涌水量与降雨关系不明显。2012年来，对0m水以上、F3断层以南区域，采用疏干开采方法进行了试采。矿井灰岩溶隙、溶洞、裂隙水、老窑积水及断层破碎带等承压水，实施探、控、疏、堵、截方法进行治理，矿井实际排水量没有明显增大，证明涌水量与降雨关系不明显。说明实施探、控、疏、堵、截、排方法治理措施有效，破坏了岩层溶洞、溶隙、裂隙、断层破碎带及老窑导水通道，阻隔了地表与矿井的水力联系，减少了矿井水患危险性程度。通过井上、下的有效治理，切断了大气降水对下部老窑水体、溶洞水、断层水的补给，大坪煤矿自2013年来，杜绝了突水事故的发生，矿井涌水

55、量也控制在500m3/h以下。6 .拟开采区域水害危险性因素识别6.1矿井突水水源及涌水源特征规律6.1.1大气降水为主要水源的涌水特征规律（1）矿井涌水动态与降水动态相一致，具有明显的季节性和多年同期性变化规律。（2）多数矿床随采深增加，矿井涌水量逐渐减少，其涌水高峰值出现滞后的时间增长。（3）矿井涌水量的大小还降水性质、强度、连续时间及渗入条件有密切关系。6.1.2地表水为主要充水水源的涌水特征规律（1）矿井涌水动态隋地表水的丰枯做季节性变化，且其涌水强度与地表水的类型、性质和规模有关。受季节流量变化，其涌水强度也呈季节性周期变化，有常年性大水体补给予时，可造成水头补给稳定的大量涌水并难于

56、疏干。有汇水面积大的地表水补给时，涌水量大且衰减过程长。（2）矿井涌水强度还与井巷到地表水体间的距离、岩性与构造条件有关。一般情况下，其间距越小，则涌水强度越大；其间岩层的渗透性越强，涌水量越大。当其间分布有厚度大而完整的隔水层时，则涌水甚微，甚无影响；其间地层受构造破坏越严重，井巷涌水强度也大。（3）采矿方法的影响。依据矿床水文地质条件选用正确的采煤方法，开采近地表水体的矿床，其涌水强度虽会增加，但不会过于影响生产；如选用方法不但，可造成崩落裂隙与地表水体相通或形成塌陷，发生突水和泥沙冲溃。6.1.3地下水为主要充水水源的矿床涌水特征规律（1）矿井涌水强度与充水层的空隙性及其富水程度有关。（

57、2）矿井涌水强度与充水层厚度和分布面积有关。（3）矿井涌水强度及其变化与充水层水量组成有关。（4）矿井涌水强度与溶洞、层溶体积大水及充水量有关。（4）矿井涌水强度与断层破碎带空隙性及其富水程度有关。6.2、地表水水害识别（1）双溪河：发源于北部云雾山南麓，位于矿井边界西6-8号拐点附近，自北向南流，流量0.16.4m3/s,属于季节性河流。对矿井开采影响较不大。（2）大坪溪：发源于东部山岭冲沟，自东向西流，经罗家村汇入双溪河，流量04.812m3/s,属于季节性河流。对矿井开采有直接影响，危害性大。（3）湾溶溪为季节性小溪，位于贺家垴附近，仅在下大雨时间有流水，大部分时间干涸。对矿井开采有直接

58、影响，危害性大。6.3 老窑采空水害识别6.3.1老窑积水水害识别区内老窑分布较多，非法小窑常以游击式开采，具有开采位置不清，范围不明。采后地表塌陷严重，并导致复塌，且采空区内积聚大量的地下水。老窑采空区与地表浅部岩层风化裂隙、岩溶漏斗相沟通，形成矿井浅部积水的补给通道，对矿井开采有直接影响，危害性极大。6.3.2采空区积水水害识别（1）、依据湖南省煤业集团辰溪矿业公司大坪煤矿充水性图已知0以上F4新断层下盘南翼水淹集水区积水量，封闭时间1997年6月，标高-20m+38 m，积水量4万m3，其他区域存在积水，数据不详。对矿井开采有直接影响，危害性极大。（2）F3正断层下盘水淹集水区，标高-150m+150 m积水量40万m3。已采取封闭措施，对矿井0m水平以上开采没有直接影响，危害性不大。（3