论文 浅析孔庄煤矿矿井涌突水的原因及预防

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1、09届毕业论文地质工程专业毕业论文论文题目：浅析孔庄煤矿矿井涌突水的原因及预防指导教师 ： 学生姓名 ： 年级班级 ： 地质07 学 号： 日 期： 2009-11-04摘要孔庄煤矿是一座年产180万吨的国有重点煤矿,水文地质条件比较复杂。随着开采深度的增加,水害威胁越来越大,防治水害工作比较严峻。因此,开展孔庄煤矿的水害防范对策研究具有一定的理论意义和实际应用价值。 本论文的主要研究内容如下: 1.在对孔庄煤矿水文地质条件的分析,对孔庄煤矿开采煤层、构造和地表积水进行了分析和总结。 2.在研究煤矿水害和突水危险做了分析,提出了基于事故的煤矿水害危险性评价方法。 3.利用上述研究成果对孔庄煤矿

2、进行了危险性评价, 4.针对孔庄煤矿的不同水害类型及危害程度提出了煤矿水害防治措施。通过对矿井水文地质条件的分析研究，得出了井田内各主要含水层的分布规律及其对煤炭开采的影响，进一步分析了矿井的充水因素及突水规律，得出了矿井主要水害类型有：第四系底含水、分界砂岩水、7号煤层顶底板砂岩水、太原组L4灰岩水、断层水等，特别是7号煤层的顶板砂岩水和太原组四灰水是目前矿井充的主要含水层，其涌水量占矿井总涌水量的七成以上通过对矿井水文地质条件分析，得出了孔庄煤矿开采山西组煤层时水文地质条件为中等类型，并提出了各主要含水层水害防治的方法；运用含水系数法，预计了开采山西组煤层时，矿井年产量为180万吨时正常涌

3、水量为343m3/h，最大涌水量为405m3/h。关键字：孔庄煤矿；涌突水；水害防治目 录前言 4第一章位置交通及自然地理5第二章地质勘查与采矿6第一节地质勘查工作评述6第二节开采现状8第三节矿区地质概况9第四节矿体特征 10第三章矿井水文地质11第一节区域水文地质 11第二节矿井水文地质 13第四章矿井突水的原因及防治28第一节突水原因综合分析 28第二节对不同含水层的治理方法 29第三节矿井涌水量预测 31第四节煤矿开采对环境的影响 34结论36参考文献 37致谢38前言煤矿开采多为地下作业，在井巷开拓和煤层的回采过程中，不可避免地要接近、揭露或波及破坏某些含水层（体）。只要这些工程的作业

4、场所处于含水层（体）的水位以下，水体就会因失去原有的平衡，在重力作用下，以各种形式向井巷或采场涌出。这既可以是一般性的滴淋水，也可以是突破性的大量涌出，形成水害。这主要决定于作业场所所处的地质构造部位，含水层的富水性、可能的补给水量和水压，以及工程对各含水层的揭露、贯穿或波及破坏程序。因此，煤矿生产建设的整个过程，都存在着与地下水的斗争，矿井的生存与发展，都与这一斗争息息相关。水害是煤矿的五大自然灾害之一。水害的严重程序，受多方面因素影响，如矿井水文地质条件，矿井开拓、开采对地下水源平衡条件的破坏等。新中国建立60年来，随着煤炭工业的迅猛发展，我国煤矿的防治水工作也在不断地探索前进。在学习和引

5、进国外有关技术的同时，根据自身的条件和特点进行了研究和试验，已初步形成一套有中国特色的矿井防治水理论、对策、方法、手段和有关的管理制度。认真总结这些宝贵的经验教训，必将对我国煤炭工业的进一步发展起到重要的作用。现代水文地质学的特征，主要表现为：与现代科学的新理论新学科紧密结合，如系统论、信息论、控制论与相应产生的系统科学、环境科学、信息科学等，对水文地质学的发展发生了重大影响。近年来正在发展的开放复杂巨系统理论、非线性动力系统理论、以及耗散结构理论等，都会对今后水文地质学的发展，发生深远影响。现代应用数学与水文地质学的结合，特别是数值模拟方法得到普遍应用，模型研究成为水资源研究的主要内容，使水

6、文地质学从定性研究发展到定量研究的新阶段。地下水的研究，从地下水系统与自然环境系统相互关系的研究，扩大到与社会经济系统相互关系的研究。地下水资源的研究，也从数学模型发展到管理模型与经济模型的研究。许多新的分支学科的产生与发展，如区域水文地质学，岩溶水文地质学、遥感水文地质学、环境水文地质学、医学环境地球化学、污染水文地质学，以及数学水文地质学、水资源水文地质学等。新技术、新方法的应用，除计算机技术外，如遥感技术、同位素技术、自动监测技术、室内模拟技术，以及有关水质分析技术等，都得到普遍应用，对推动水文地质学的发展，发挥了重要作用。第一章 位置、交通及自然地理一、井田位置孔庄煤矿位于江苏省徐州市

7、西北大约80Km处，井田位于江苏省沛县和山东省微山县境内，其东为山东省微山县金源煤矿，南、北分别是江苏天能集团的沛城煤矿和上海大屯能源股份有限公司的徐庄煤矿。其主井地理坐标为东经116 5713，北纬34 5020。井田采矿登记边界东西走向长约为12.98Km，南北平均宽约为3.40Km，总面积约为44.13 Km2。二、交通矿区交通方便，有徐（州）沛（屯）铁路专用线，在沙塘与陇海铁路接轨，全长82.87Km，有矿区支线到达孔庄煤矿。区内公路四通八达，徐州济宁省级公路纵贯矿区南北，矿区内连通中心区和各矿的公路、铁路通畅。京杭大运河从矿区东部通过，可供100吨级机船常年航行，水路交通也较方便，详

8、见矿区交通位置图(图11)。三、自然地理孔庄井田地貌属黄淮冲积平原，为第四系地层覆盖地区，地势较平坦，地表广泛分布古黄河泛滥的砂质粘土，地形西高东低，陆地地面高程大部分在33.035.5m之间，东部昭阳湖湖底高程为32.0m左右，井田内湖堤高程为38.840.0m，历年最高洪水位为37.01m（1957年）。本区属黄河流域与长江流域过渡性气候，为季风型大陆性气候，冬季严寒干燥，夏季炎热多雨。据沛县气象站资料：历年来平均降雨量738.2mm，最大降雨量1290.1mm（2003年），最小降雨量425.9 mm（1988年），最大日降雨量为340.7mm（1971年8月9日），大气降水多集中在7、

9、8月份，年平均蒸发量为1475.1mm。年平均气温为14.2，日最高气温为40.3（1972年6月11日），日最低气温为-15.7(1990年2月1日)。历年最大冻土层深度19.0cm（1969年），平均为12.0cm。该地区多季节风，春夏季多东南风，秋冬季多偏北风，全年以东南偏东风为主，平均风速2.1m/s，最大风速20.0m/s,湖区风力一般在5级左右，雷暴期在49月份。图1-1大屯矿区孔庄矿交通位置示意图第二章 地质勘查与采矿第一节 地质勘查工作评述自1958年开始，先后已完成了七次地质勘探工作，现分述如下：1、江苏煤炭局169煤田地质勘探队，在孔庄井田施工了52个钻孔，完成钻探工程量1

10、7214米，于1960年3月提交沛县煤田孔庄矿区精查地质报告，1962年复审该报告降为详查，批准储量12272万吨。2、1971年和1973年上海水文队和大屯地质队施工4个钻孔，完成钻探工程量1668m。3、1972年冬至1973年春，湖南、江西两省煤田地质勘探公司所属地震队在井田内进行了地震工作，完成测线长108km。4、1974年至1975年，原煤炭部147勘探队和大屯地质队在井田内共同进行精查勘探，东界到16勘探线，勘探面积约22平方公里，共施工钻孔80个，工程量40329m，1975年12月由147勘探队提交江苏省沛县大屯矿区孔庄井田地质勘探精查报告（最终），经煤炭工业部地质局（76）

11、煤地字第46号文批准，获表内储量A+B+C储量14311万吨。5、1977年2月到7月，大屯地质队以普查为目的，在21线以西完成钻孔9个，钻探工程量3707.69m，同时新组建的地震队完成测线22.655km，350个物理点，于同年10月提交了控制范围为8Km2的普查报告。6、大屯地质队按照1979年1月编制的并经大屯煤指（79）70号文批准的孔庄井田东部（湖下）勘探区地质勘探设计，于1979年完成12个钻孔，工作量4955.04m，同年9月提交了孔庄井田东部（湖下）地质报告，计算了21勘探线以西6.9Km2范围内B+C+D级储量8623万吨。7、1981年10月，大屯地质队根据该队编制的大屯

12、矿区湖下地质勘探设计于1985年再次进入湖下施工，至1988年8月基本完成了野外施工任务，共完成钻孔41个，钻探工程量25045.87m，于1988年12月提交了大屯矿区孔庄井田（山东省微山湖区）勘探地质报告，获B+C级储量11566万吨，暂不能利用储量1240万吨，两项总计12806万吨。经山东省矿产储量委员会1989年鲁矿储决字第11号批准，表内储量（B+C）为11566万吨，其中B级储量2984万吨，C级储量8582万吨，表外储量（B+C）为1240万吨，其中B级储量273万吨。上面总结的地勘工作均为采矿权范围内所做的工作，没有采矿权范围外的地勘工作。第二节 开采现状一、矿区开采设计方案

13、及开采现状1970年6月，大屯煤矿工程指挥部设计组完成了沛县煤田总体规划方案（初稿），初步确定了矿区建设规模、建设项目、建设方针和总投资，并经上海市革委会报国务院审批。1970年10月9日，国务院以（70）国发电34号文批复上海市革委会，原则同意关于建设沛县煤田的意见。1972年5月，大屯煤矿工程指挥部设计室完成了姚桥、孔庄、大屯（徐庄）矿井的初步设计。当年6月，燃化部在沛县对三矿的初设进行了审查，10月，以（72）燃煤开字52号文同意三对矿井按设计施工。孔庄矿井于1973年10月1日由大屯煤指二十七工程处筹建开工，于1977年7月1日正式竣工投产。该矿采用立井多水平开拓方式，井田内有四个立井

14、，分别为主井、副井和东、南两个风井。开采深度从-130m-1300m。全区共划分为四个开采水平，第一水平标高为-375m，第二水平标高为-620m，第三水平标高为-785m，第四水平标高暂定为-1000m。其中第一水平（-375m水平）为1t矿车主运煤系统，第二水平（-620m水平）为煤水提升主运输系统，第三水平（-785m水平）为皮带主运煤系统。矿井主要生产水平为-375m水平和-785m水平，-620m水平为辅助运输和煤水提升水平。目前该矿-375m上、下山生产水平主要采区有4、5、6、3、4、5等六个采区，其中4采区为村庄压煤，暂不可采。-785m上、下山生产水平主要采区有1、2、3、4

15、、5、2、3下、4下、5下等九个采区，其中1采区为村庄压煤，暂不可采，4采区为村庄压煤，部分可采。该矿现在采用的采煤工艺有水采、轻型综采放顶煤和综采，正常情况下有3个工作面生产，以轻放工艺为主，综采和水采为辅，矿井80%以上产量为旱采产量，其余为水采。工作面编号，第一位代表煤层号，第二位数代表开采水平，第三位代表开采区段，第四位代表工作面编号。2005、2006年主要回采了2采区7431综放面、3采区7351、7352综放面、4采区8178、7174、7176水采面、5采区7193、8191水采面、6采区7109综采面。 二、矿产资源储量利用情况： 2006年，孔庄煤矿按照矿产资源开发利用方案

16、要求，回采了-130-840m水平（四水平）。2006年采出量117.86万吨，产生矸石14.7万吨，开采损失38.36万吨，主要为工作面落煤损失、厚度损失、采区巷道顶煤损失、采区煤柱损失，另外还有地质及水文地质损失21.0万吨，全矿性永久煤柱摊销损失0.2万吨，采区回采率75.4%。对生产的原煤，孔庄煤矿从采掘、运输、地面筛选三道关卡进行煤质管理，2006年，该矿生产原煤产生的矸石14.7万吨，堆放于矸石厂，用于铺路、充填塌陷区等。三、2008年度拟采工作面2008年拟回采6采区7109综采面、2采区8333综采面、3采区7353综放面、6采区7201面、5采区8191水采面、7193西水采

17、面、4采区7174水采工作面。7109工作面煤层平均倾角18，煤层厚度2.6米，设计采厚2.6米，工作面面积119530m2，资源储量42万吨；8333工作面煤层平均倾角28，煤层厚度2.6米，设计采厚2.6米，工作面面积74550m2，资源储量26.2万吨；7201工作面煤层平均倾角18，煤层厚度2.6米，设计采厚2.6米，工作面面积152725m2，资源储量53.6万吨；7353工作面煤层平均倾角25，工作面面积14500m2，资源储量94.0万吨；8191工作面煤层平均倾角25，煤层厚度2.78米，设计采厚2.78米，工作面面积30540m2，资源储量11.46万吨；7193西工作面煤层

18、平均倾角25，煤层厚度5.14米，设计采厚5.14米，工作面面积78403m2， 7174工作面煤层平均倾角25，煤层厚度5.0米，采厚5.0米，工作面面积31867m2，资源储量23.7万吨。第三节 矿区地质概况本区为全掩盖式煤田，为华北型石炭二迭系含煤建造，属于山东地台“鲁西穹折”的丰沛背斜之北翼，靠近背斜轴部，构造形态为一倾向北西的单斜构造。全区在太古界的结晶基底上沉积了震旦系、寒武系、中下奥陶统，在中奥陶统的剥蚀面上广泛沉积了中上石炭统、二迭系、侏罗白垩系、第三系及第四系的地层。孔庄井田位于大屯矿区最南端，陆地部分地层走向一般在60左右，湖下扩区部分的地层走向变化较大，主要原因是受井田

19、内大断层的影响，地层走向从NE5090E，倾向北西，地层倾角1532，在断层附近的产状稍有变化，沿走向在井田的中部倾角较大，向两边倾角逐渐变缓，沿倾向上变化无明显规律可循。根据该矿在勘探以及采掘过程中揭露的断层统计资料，落差大于10m的断层41条，其中逆断层2条，正断层39条，落差30m的断层23条，落差30m的断层18条。矿井地质条件分类为类。孔庄井田无褶曲存在。到目前为止，已经揭露两个陷落柱，陷落柱弱含水，最大长轴为70m左右、短轴为50m左右，成直立的筒状，充填物由分选极差、以棱角状为主、松散胶结的各种碎屑沉积岩组成，碎屑沉积岩的种类丰富，包括砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩。

20、工作面遇到陷落柱时无法正常推采，只能跳采或收面。本区含煤地层有太原组、山西组、下石盒子组，平均地层总厚度264.67m，含煤20余层，煤层平均总厚度17.8m，含煤系数6.7；可采煤层5层(7,7下、8、17、21)，可采煤层平均总厚度10.92m，可采含煤系数4.1。勘探类型为II类一型。 孔庄井田为一倾向NW缓倾斜单斜构造，地层走向NE60，井田深部边界以北为徐庄断层，南部与西部被石楼-沛城断层、徐庄断层所切割，有效的阻隔了地表水，第四系中上部砂层水与基岩地下水的水力联系，第四系底部含水砂砾层发育，各基岩含水层通过第四系底部砂砾层及断层的导水部位相互渗透补给，因而本井田是一个独立的封闭、半

21、封闭的水文地质块段。第四节 矿体特征孔庄煤矿主要采7、8煤层，7号煤层位于山西组，上距下石盒子组底界54.890.5米、平均约73.0m，下距太原组顶界平均37.0m。煤层全区发育，10线以西，煤层大部分受岩浆岩侵入破坏，煤质变为天然焦或被岩浆岩所代替，10线以东，煤层两极厚度2.056.80m，平均4.56m。厚度变化总趋势沿倾向由浅逐渐向深部增厚，可采性指数为1，煤厚变异系数为21%，7号煤为全区可采的稳定性煤层。7,7下、8、17、21号煤层的埋藏深度为-90m-1300m 。 7下煤层位于山西组，7号煤层以下2.0811.09m。其间距由东往西逐渐变小。7下煤层主要分布在井田的西部，面

22、积约5 Km2，煤层厚度0.321.27m、平均0.87m，厚度变化规律不明显，在69勘探线的浅部较厚些，煤层顶板为砂岩，底板为泥岩或砂质泥岩，煤层结构单一，为不稳定煤层。 8号煤层位于山西组底部，上距7号煤层4.1740.18m，平均为20.28m，层间距由西往东逐渐减小。煤厚0.295.85m，平均3.09m，除在1013勘探线范围内因靠近冲刷带附近煤层厚度变化较大外，一般都在2.53.5m，由浅部往深部逐渐变薄，8号煤层结构简单，有夹矸12层，大都分布在中、西部，夹矸厚度为0.143.23m，夹矸岩性为泥岩、砂质泥岩。顶板多为砂质泥岩或砂泥岩互层，底板为砂岩、砂质泥岩。煤厚变异系数为53

23、%，可采性指数为0.77，8号煤层为全区较稳定的中厚煤层。第三章 矿井水文地质第一节 区域水文地质大屯矿区位于黄淮冲积平原西北部的丰沛平原，其区域构造形态是：以近东西向构造发育，被南北向断裂切割的东西成条、南北成块的断块复式向斜构造。北面的滕县煤田北部和东部、南面的徐州九里山煤田的东部和南部均零星分布着一些以寒武系、奥陶系岩溶地层组成的低山丘陵，相对高差3050m，构成天然分水岭，接收大气降水的补给，形成区域基岩水的补给区。矿区所处的区域水文地质单元，北起凫山断层，南至沛县断层，东以峄山断层为界，西至嘉祥断层。这些断层落差都在1000m以上，断层导水性不良，第四系地层不整合地覆盖在全区基岩面上

24、，阻隔了大气降水、地表水体与基岩地下水之间的水力联系，只是第四系底部砂砾层水与浅部基岩水进行缓慢交替，从而形成一个补给不良、排泄不畅的封闭、半封闭水文地质单元。孔庄井田位于区域水文地质单元的南部，井田范围内地表为古黄河泛滥区，广泛分布粉砂土堆积物，地面标高33.035.5m，地势西高东低，地表水系较发育，主要有昭阳湖、京杭运河、挖工庄河、苏北堤河。井田的东延扩区处于昭阳湖区内，丰水期水深2m以内，枯水期为沼泽地，湖底高程为32m左右。历史上最高洪水位是1957年的37.01m。京杭运河自北而南流经井田东部，河面宽约800m，挖工庄河自西南至东北经井田北部汇入京杭运河、苏北堤河、顺堤河由北而南横

25、贯井田中部，河宽3040m。从建井至现今的矿井涌水量观测成果表明：矿井涌水量与降雨量、地表河流关系不大，详见相关曲线图。区内主要含水层有：第四系砂层（局部为砂含砾）、上侏罗统砾岩、下二叠统下石盒子组砂岩、下二迭统山西组煤层顶板砂岩、上石炭统太原组灰岩和奥陶系灰岩，由于各矿投产时间不同，各含水层深度以及开采条件的不同，对矿井开采影响的程度也有所不同，但存在一个共同的特点就是：各含水层的水位均随时间的推移呈不同程度的下降趋势，个别含水层（如7煤顶板砂岩以及四灰等）已呈局部疏干状态。（一）、第四系砂（砾）层本区为黄淮冲积平原之一部分，地势平坦第四系两极厚度66.85-304.9m，由东向西逐渐增厚，

26、基底局部起伏明显岩性主要为粘土、砂质粘土、混粒土及不同粒度的砂组成。据岩性组合特征分为6个含水组和5个隔水组。、含分布稳定，含水丰富，水质良好，是矿区供水及农业生产的主要开采层位；含较薄，分布不稳定，局部地段缺失；含分布尚稳定，是第四系下部的主要含水层；V、含分布不稳定，富水性不均，局部地段合并，直接覆盖于基岩面上，是开采浅部煤层的主要充水水源，也是制约矿井提高开采上限的主要因素。（二）、下白垩上侏罗统底部砾岩厚度大，裂隙发育，水蚀现象严重，富水性强，矿区内钻孔揭露该层时普遍漏水。该层距可采煤层较远，且多分布在深部，对矿井开采基本无影响。（三）、下石盒子组底部分界砂岩裂隙发育，钻孔揭露该层时有

27、不同程度的漏水。主要通过巷道揭露或通过封闭不良钻孔对矿井充水，但随着综放回采工艺普遍采用，“两带”高度增大，该层水开始通过导水裂隙带渗入矿井，涌水量较小，且存在明显的区域差异。（四）、山西组砂岩是开采山西组煤层的直接充水水源，砂岩裂隙不甚发育，一般涌水量较小，含水性微弱，以静储量为主，水文地质条件较简单。由于浅部与风氧化带及第四系底含相连，所以在开采浅部煤层时涌水量较大，持续时间长，但随着时间的推移涌水量变小至疏干。（五）、太原组灰岩是开采太原组各可采煤层的主要充水水源，其富水性受灰岩岩溶裂隙发育程度、构造破坏后的断层导水性及补给途径等因素的制约，呈现出明显的非均质性。其中四灰岩厚度大，分布稳

28、定，岩溶裂隙发育，含水丰富，是井巷开拓主要充水水源，由于矿井的长期开采疏放，各井田的水位均有较大幅度下降，局部处于疏干状态。（六）、奥陶系灰岩厚度大，为区域性强含水层，但岩溶裂隙发育程度极不均一，富水性更呈现出非均质性。由于距太原组可采煤层较远，一般情况下对矿井开采山西组煤层无充水影响，但在构造及其他因素影响下，有可能对矿井造成威胁。第二节 矿井水文地质孔庄井田为一倾向NW缓倾斜单斜构造，地层走向N60E，倾角1532,井田深部边界以北为徐庄断层，南部与西部被石楼沛城断层、徐庄断层所切割。这些断层落差均在数百米以上，导水性弱，井田西部北部被透水性较弱的上侏罗下白垩统、石盒子组地层所环绕。上覆较

29、厚的第四系地层，第四系底部含水砂砾层发育。井田浅部边界以南有较大面积的奥陶系灰岩隐伏出露，各基岩含水层通过第四系底部砂砾层及断层的导水部位相互渗透，形成一个独立的封闭半封闭的水文地质块段。 一、历次完成的水文地质工程量及质量简述本井田历次完成的水文地质工程量见表3-1。表3-1 水文地质工程量表项 目孔 数小计合 计第四系取芯全 部4393中 下 部50抽（注）水试验3333采 样水 样1768土 样17岩 样物理力学山西组19太原组8本溪组1灰岩化学成份分析6钻孔简易水文观测8787完成的专题水文地质勘探项目有：7111工作面、8111工作面“两带”观测。2000年8月由中煤大屯特殊基础工程

30、公司地勘处施工了5上车场底含放水孔1个，工程量92.10m，提交了孔庄井下底含1号放水孔施工总结一份，达到放水目的。2001年3月至4月由中煤大屯特殊基础工程公司施工的7192工作面“两带”观测孔1个，工程量190.91m，2001年4月中煤科技集团公司通过钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视摄像观测两种方法观测两带高度，提交了孔庄煤矿“两带”孔总结，并根据该总结提交了孔庄煤矿7192工作面（西段）开采可行性分析评价报告一份。2003年8月由中煤大屯建筑安装工程公司施工了5水采区两带观测孔3个，工程量242.63m，并协助山东科技大学人员做了3次压水试验，分别提交了孔庄煤矿5水采区“两带”观测孔

31、施工总结和孔庄煤矿水采区“两带”高度观测分析研究报告各一份。2003年9月由中煤大屯特殊基础工程公司施工了6底含观测放水孔1个，工程量89.78m，提交了孔庄煤矿6底含观测放水孔施工总结一份，达到放水目的。井田内共建立长期水文长观孔15个，其中观1、观2、观5是含水位观测孔，观4、观6是含水位观测孔，观3是含水位观测孔， 83-1、91-1、KSG-1、DFJ-1、GG-1是第四系底含水位观测孔，90-1、91-2是四灰水位观测孔，东风井奥灰孔、8703孔是奥灰水位观测孔。由于采煤影响和地面人为破坏等因素影响，观1、观2、观3、观4、观5、观6、KSG-1、83-1、90-1、91-1、91-

32、2都遭到不同程度破坏，已经报废并封孔，只有DFJ-1、GG-1孔2个底含观测孔和东风井奥灰孔、8703孔2个奥灰观测孔还在使用。从各观测孔水位观测结果看，底含、四灰、奥灰水位都在下降。另外，自1976年矿井投产以来，先后在井下施工探放四灰水钻孔7个，巷道揭露四灰12次，有效地消除了四灰水的威胁，保证了生产安全，从而摸清了四灰水的赋存状况和特性，为深部四灰水的防治提供了可靠资料。第四系取芯质量：116勘探线采取率符合砂层不低于30，粘土层不低于60的设计要求，但设计冲积层底砾石取芯的钻孔都未达到要求；湖区前期勘探，对第四系取芯认识不足仅少数钻孔取芯，后期勘探施工的钻孔均进行取芯钻进，岩芯采取率基

33、本符合规程要求的粘性土大于70%，砂类土大于50的标准，且湖区勘探钻孔第四系测井曲线上反映良好，资料可靠，有效地弥补了砂层采取率低的不足。深部勘探施工的钻孔，取芯段岩芯采取率均达到设计要求。抽水试验质量：全井田共进行抽水试验30次，只有3次被评为甲级，1次评为优质，早期勘探抽水试验成果只能作为参考，各钻孔抽水试验成果详见水文地质附表。采样质量：井田内钻孔主要是采集第四系下部地层土样和各可采煤层顶底板岩样，但作为井巷开拓重要层位8煤底板砂岩样在深部勘探以前取样量少，对比性差，不能满足井巷设计需要。深部勘探注意到这点，钻孔布置及取样等工作满足规范和设计要求。简易水文观测质量：1-16勘探线范围内钻

34、孔简易水文观测仅取得部分定性成果，未达到原设计要求；湖区前期勘探由于现场客观原因加之管理不善，质量很差，湖区后期勘探施工的41个钻孔，全部达到质量标准；陆地深部补充勘探所施工钻孔均进行了简易水文观测，达到设计要求；深部勘探钻孔都进行了简易水文观测，观测成果均达特、甲级。钻孔封孔情况:孔庄井田内施工的钻孔大多数封孔质量较好,有个别钻孔因各种原因封孔质量较差,不能满足生产要求,详见封闭不良钻孔台帐。生产中遇到封闭不良钻孔时，能启封的尽量启封，不能启封的留设钻孔保护煤柱，井田内的01-2钻孔、60-1钻孔都留设了钻孔保护煤柱。特别要说明的是，由147队施工的“k”字号钻孔，封孔情况一般是孔口30m，

35、基岩风化带向下30m，七煤顶板上30m至孔底用水泥浆封闭，其他孔段为浓泥浆封闭。在以往七煤层分层开采时，由于导水裂隙带发育较低，这种封孔能满足生产要求，随着综放采煤方法的广泛应用，导水裂隙带发育增高，七煤层顶板封闭30m水泥浆已不能满足生产要求，开采煤层以上的含水层水通过钻孔、导水裂隙带渗入矿井，给安全开采带来威胁（2004年孔庄矿7352工作面内K35钻孔导通分界砂岩含水层出水）。今后遇到“k”字号这类钻孔时应引起高度重视。二、矿井水文地质条件分类孔庄井田为黄淮冲积平原一部分，第四系地层较厚，其中3隔、4隔、5隔厚度大，隔水性能强，有效阻隔了大气降水、地表水以及第四系中上部含水层水与第四系底

36、部含水层水、基岩地下水的水力联系。在开采山西组7、8号煤层时，主要充水含水层为第四系底含、煤层顶板砂岩、四灰含水层。表3-2 矿井水文地质类型表类 别分类依据水文地质条件评价所属类型采掘破坏和影响的含水层含水层性质及补给条件底含水底含较厚，富水性较强，直接覆盖在煤层露头及基岩面上，与基岩各含水层发生水力联系，也是开采浅部煤层时的直接充水水源。湖下区域底含水接近疏干。中等7煤层顶板砂岩水含水性弱，以静储量为主，易疏干，在露头处接受底含水补给，在有些断层附近接受四灰水补给，补给量较差，对矿井安全无威胁。简单四灰水井田内多次揭露，浅部裂隙发育，含水性较强，越往深部裂隙发育越差，含水性也较差。目前6采

37、区-150总回出水点已干枯，-375大巷出水量37m3/h,含水层在露头区接受第四系底含水补给，补给条件较好。中等单位涌水量q(l/s.m)底含水0.076-0.226中等7煤层顶板砂岩水K5号孔：0.06简单四灰水K17号孔：0.536 20-39号孔:0.258中等矿井涌水量（m3/h）年平均185中等最 大345开采受水害影响程度采掘工程受水害影响，但一般不威胁矿井安全中等防治水工作难易程度防治水工作易于进行，防治效果较好，没有发生水害事故中等本井田从投产至今，开采的只是山西组的7、8号煤层，对煤层开采影响较大的含水层主要是7煤顶板砂岩含水层、太原组L4（四灰）含水层和第四系底含。今后很

38、长一段时期内，矿井还只开采山西组7、8号煤层，开采活动主要集中在湖下，因此，各含水层水文地质参数的选用以及各含水层防治水的难易程度均以湖下为首选，经过对影响含水层的富水特性、补给条件、单位涌水量以及矿井涌水量和防治水的难易程度等因素综合评定，孔庄矿矿井的水文地质条件为中等（中煤总生字1992第57号批复结果也是类），详细情况见表3-2三、主要含水层的水文地质特征（一）第四系两极厚为96.30196.0m，平均厚141.35m，自东向西逐渐增厚，岩性结构复杂，主要由粘土、砂质粘土、混粒土和不同粒级的砂层组成，含水砂层变化大，增厚、变薄至尖灭现象屡见，多呈透镜体分布，根据岩性组合特征及全矿区资料，

39、第四系划分为6个含水组、5个隔水组、各含水层水文地质特征见表3-3。第四系含水砂层中对矿井开采影响较大的是第V含水层，层厚0-14.25m，平均7.14m，该层直接覆盖于基岩之上，由杂色砂砾石组成，俗称底砾石层，砾径2-4mm，大者达5cm,分选性差，磨圆度好，间隙多被泥质充填，富含孔隙承压水，富水性不均，湖下与陆地相接处基底隆起，该层未沉积，平均埋深129.68m。表3-3 第四系各含水层水文地质特征表含水层一般厚度（m）岩 性 主 要 特 征厚始水位标高（m）单位涌水量(l/s.m )渗透系数(m/d）资料来源备注含27.80由浅褐黄、褐灰色粉、细砂及粘土、砂质粘土组成，砂层与粘土层互层。

40、34.351.0312.79沛城井田Pg10号矿区供水的主要开采层位含17.62由褐黄、浅灰绿色的细、中砂组成，夹0-5层粘土层，砂粒成份以石英为主，呈松散状。30.930.2355.09孔庄扩区湖5号孔矿区供水的主要开采层位含孔庄井田内不发育含7.23由褐黄、灰白色中、粗砂组成，砂层厚度变化大，夹0-2层薄层粘土。28.540.0440.23孔庄扩区湖5-2号孔含4.80由棕黄、浅灰绿色的中、粗砂组成，夹0-3层粘土，分布不稳定，时有尖灭或与基岩面相接。该层位井田内没有单独作抽水试验。-22.190.2282.13井检孔含与含混合抽水与矿井开采有关含7.14以杂色砂砾、砾石组成，局部相变为中

41、、粗砂岩性变公大，夹0-2层薄层粘土。16.680.0800.51孔庄扩区湖5-1号孔与矿井开采有关（二）下白垩上侏罗统 该组地层揭露最大残厚623.90m（伪厚），东部钻孔揭露最大残厚209.58m，上部岩性以棕红色泥岩、细粉砂岩为主，夹薄层砾岩，钻孔施工没有漏水现象；下部为厚层的紫红色砾岩，成份以石灰岩为主，砾径1-3cm，最大者达10cm；分选差，次圆状，砂质、铁质充填，致密坚硬，该层溶洞裂隙发育，富水性强，钻孔施工严重漏浆，最大漏失量13.6m3/h，厚度一般在40m左右，湖下扩区勘探时曾有2个孔因此而报废。徐庄矿主井揭露该层曾四次突水，三次淹井，最大突水量达210m3/h。据D62号

42、孔抽水资料：q=0.00915L/s.m,k=0.0129m/d，水质为S042-Ca2+-（K+Na+），矿化度为2.839g/l，2005年孔庄井田施工的井检孔对该地层进行了抽水：Q=0.187L/s,q=0.00314L/s.m,k=0.0282m/d，水质为S042-HCO3-（K+Na+）型，该层距山西组顶界约500m，对煤层开采影响较小。（三）上石盒子组底部奎山砂岩平均厚度51.01m，紫红色，中粗粒结构，夹薄层泥岩，三水平补充勘探中有2个孔漏浆，湖下报告及原精查报告中对此层砂岩认为裂隙不发育。此层距山西组顶界约200m。一般情况下不会对煤层开采造成影响。张双楼煤矿主井开凿至该层时

43、涌水量达127m3/h。（四）下石盒子组底部分界砂岩该层平均厚度9.53m左右，较稳定，底部含石英小砾，全井田共有9个孔在此层位漏水。从漏水资料分析，漏水深度多在垂深300m以上，属于风化构造裂隙水。姚桥矿东风井开掘过程中，分界砂岩曾严重涌水，最大涌水量达80m3/h，孔庄矿-375集中下山揭露该层位时涌水量15m3/h，一部皮带揭露该层位时涌水量20m3/h。此层距七煤顶板54.80-90.50m，平均72.21m。该含水层在有构造影响或综采放顶煤开采的情况下，成为矿井直接充水水源。孔庄煤矿回采7352工作面时发生工作面涌水，最大涌水量达到160m3/h，其中包括该分界砂岩水。孔庄井田200

44、5年施工的井筒检查孔对上盒子组、下石盒子组及山西组的含水层进行了混合抽水，抽水资料：Q=0.0858L/s，q=0.00274L/s.m，k=0.0015m/d,水位埋深70.77m，水质类型Cl-HCO3-SO42-（K+Na+）。（五）山西组 7号煤层以上平均厚72.21m，上部主要为泥岩、砂质泥岩，下部主要为灰白色中细砂岩，分选磨圆好，泥质、钙质胶结，致密坚硬，裂隙不发育，全井田所施工钻孔均无显著漏水现象，为孔隙裂隙承压水。据K5号孔抽水资料：静止水位标高22.06m，q=0.0064L/s.m，K=O.019m/d，总硬度31德国度，矿化度为2.181gl，为SO42-（K+Na+）型

45、水。山西组7煤以下至海相泥岩，平均厚35m左右，主要由砂岩、砂质泥岩及煤组成，据60-18号孔抽水资料：静止水位标高30.04m，q、K值几乎为零，含水性极弱。矿井多年开采情况也表明该层基本不含水，仅局部块段含水较丰富。（六）太原组平均厚度为150m左右，由泥岩、砂质泥岩、灰岩和煤层组成。本组共含17层灰岩，其中分布稳定，对矿井开采有威胁的是 L4、 L-9及L12，分述如下： L4，平均厚9.62m，上距8号煤层底板34.3476.51m，平均50.57m，下距17号煤层顶板33.5254.82m，平均39.16m，其岩性致密坚硬，含隧石结核，钻孔施工普遍漏水，漏水深度一般在4O0m以浅，溶

46、洞裂隙发育，最大溶洞直径1.2m，全井田及东部微山井田共做过四次抽水试验，主要成果见表3-4。K17号孔抽L4水水质为S042-Ca 2+-Mg2+，矿化度为2.588g/l。从1993年到2005年，孔庄矿已探放四灰水7次，巷道揭露四灰12次，其中：1993年在东四采区-375大巷探放四灰水，单孔最大出水量为35m3/h，2003年在东六采区-375大巷，巷道穿四灰125m，巷道最大出水量为60m3/h。在-620大巷及以下巷道见四灰时，巷道仅有少量淋水。邻矿徐庄矿、龙东矿和姚桥矿也曾多次对L4进行了探放水，徐庄矿最大放水量为250m3/h，龙东矿最大放水量为375m3/h。生产实践表明：L

47、4为一含水性不均的岩溶、裂隙含水层，浅部裂隙较发育，连通性好，含水丰富，深部裂隙发育不良，连通状况不良。孔庄煤矿通过多年四灰水疏放，局部四灰水已疏干。表3-4 抽水试验成果表孔 号抽水层位水位标高H（m）单位涌水量q(l/s.m)渗透系数K（m/d）备注K17L424.150.5639.16147队K37L413.090.0390.51147队20-39L422.490.2583.01地质队02-1L419.700.84819.83微山井田 L8-9：L8平均厚1.73m，L9平均厚2.67m，两层相距2.80m，L9距17号煤层底板4.10m，是开采17号煤层的直接充水含水层，据K57号孔抽

48、水资料：静止水位标高23.45m，q= 0.064L/s.m，K4.51m/d，矿化度为2.363g/l，总硬度62德国度，PH=7.6，水质为SO42-Ca2+-(K+Na+）型。 L12：平均厚4.57m，浅灰、深灰色，是21号煤层直接顶板，岩性致密坚硬，裂隙多为方解石充填，全井田仅湖5号孔漏浆。据徐庄井田D37号孔抽水资料：静止水位标高24.03m，q0.008L/s.m，K0.245m/d，矿化度4.417g/l，水质为SO42-(K+Na+)-Ca2+型。（七）、本溪组平均厚35.55m，由泥岩、棕色灰岩组成，全井田所有施工钻孔均无漏水现象，区域资料表明该组灰岩含水性弱，可视作相对隔

49、水层。据张双楼矿水补4-1孔抽水资料：静止水位17.17m，q=0.007L/s.m,水质为SO42-Ca2+-(K+Na+）型。（八）、奥陶系井田内揭露奥灰钻孔共有20个，最大揭露厚度为243.19m，上距21号煤50.43m，主要由灰岩、白云质灰岩组成，致密坚硬，裂隙发育并被方解石或泥质充分填，钻孔无严重漏水现象。据东风井奥灰长观孔进行O2b、O2g、O1m混合抽水资料可知：水位标高19.33m，Q=0.140L/s,q0.0025L/s.m,水质为SO42-(K+Na+)-Ca2+型。区域资料表明奥陶系是强含水层，其各组地层溶洞裂隙发育程度不均，富水性差异大，奥灰水压较大，断裂发育时，存

50、在水害威胁，是矿井防治水工作的重点。2002年10月，邻矿区三河尖煤矿21煤首采工作面底板发生奥灰含水层突水，最大涌水量2170m3/h，稳定涌水量1020m3/h左右，造成淹水平的水害事故。据8703钻孔观测资料，奥灰水位略有下降，但水位仍较高，受矿井长期排水影响，奥灰水有补给矿井的可能。姚桥湖区水文地质补充勘探时，揭露了奥灰全部地层，并进行了含水性评价，奥陶系水文地质特征详见表3-5和表3-6。表3-5 区域奥灰含水层抽水试验成果表井田或煤矿钻孔号水位标高抽水时间单位涌水量（l/s.m）水质类型矿化度（g/l）沛城煤矿73-12+31.4373.120.01Cl-Mg2+-Ca2+2.02

51、6李楼井田水52+24.9280.60.00092SO42-Na+-Ca2+1.83水56+31.2780.74.501SO42+-Cl-Na+-Ca2+1.3667-4+19.7104.70.314SO42-Na+-Ca2+3.996金源煤矿4-1+23.6187.80.00322Cl-Ca2+-Mg2+5.068孔庄煤矿8703-7.9387.30.0173SO42-(K+Na+)-Ca2+3.25表3-6 奥陶系水文地质特征表 地层系统厚度（m）岩 性 特 征水文地质参数含水性评价中奥陶统O2八陡组O2b12.8386.76浅灰、灰色中厚层状泥晶灰岩夹豹皮状灰岩，局部夹薄层泥岩，局部发育

52、溶孔、溶蚀裂隙。972号孔：水位高程-40.93m，q=0.091L/s.m， 矿化度2.01g/L。 水质类型SO42-Ca2+-(K+Na+)弱含水层阁庄组O2g92.10120.64浅灰、灰色厚层状白云岩为主，夹豹皮状白云质灰岩、灰质白云岩，局部发育岩溶角砾岩。8701号孔：与O2b混合抽水，水位高程7.15m， q=0.034L/s.m，K=0.057m/d，矿化度4.006g/L，水质类型SO42-Ca2+-(K+Na+)弱-中等含水层下奥陶统O1马家沟组O1m181.61204.82上段：上部主要为灰色白云岩、豹皮状白云质灰岩，夹深灰色灰岩、岩溶角砾岩。下部为深灰色豹皮状灰岩及白云

53、岩。下段：上部主要为深灰色厚层状灰岩；中部为豹皮状含白云质灰岩；下部为深灰色灰岩。溶蚀、溶洞裂隙较发育。976号孔：水位高程5.42 m，q=0.658L/s.m,K=1.909m/d,矿化度4.029g/L，水质类型SO42-Ca2+-(K+Na+)；水49号孔：q=3.695-3.888 L/s.m含水丰富的强含水层肖县组O1x165.30216.11大泉段：上部为灰质白云岩夹角砾状白云岩；下部为岩溶膏溶角砾岩；底部为含钙质泥岩、泥灰岩、夹岩溶膏溶角砾岩。寨山段：上部以白云岩为主，夹浅灰色灰岩、岩溶角砾岩；中部为深灰、灰色豹皮状灰岩；下部青灰色泥晶灰岩、白云质灰岩，夹白云岩、泥晶灰岩，底部

54、见膏溶角砾岩。979号孔：水位高程-39.19m ，q=0.817L/s.m，K=0.157m/d，矿化度4.142g/L，水质类型SO42-Ca2+-(K+Na+)含水性丰富-中等含水层贾汪组O1j8.199.67上部为黄色、灰色含泥灰质白云岩；下部为灰色白云岩。岩溶发育微弱。弱-极弱含水层三山子组O1s98.3499.47以浅灰色中厚层状白云岩为主，中部夹多层竹叶状砾屑灰岩，整体岩溶不发育。弱含水层四、各含水层水力联系（一）第四系含水层矿区水文地质资料将第四系分6个含水组和5个隔水组，在孔庄井田含不发育，2隔-3隔常常合并成一个隔水层；第四系中下部隔水层厚度大，分布较稳定，粘土塑性指数高，

55、属坚硬-硬塑状态，能有效阻隔大气降水、地表水及第四系中上部含水层与第四系底部含水层、基岩含水层的水力联系（参见矿井相关曲线图）。据本井田及邻矿钻孔抽水试验资料分析，砂层水迳流以水平运动为主，水质从上到下具有明显分带性。V含与V含统称为第四系底部含水层，底含与各含水层及断层在露头处接触(V含有时直接与基岩接触)，产生水力联系，底含长观5号孔从1978年观测初始水位-27.57m，到1984年初水位-62.1m，水位持续下降了34.5m，后由于地点塌陷报废；底含长观83-1号孔从1984年初水位-31.6m，到1990年报废前水位-51.8m，水位持续下降20.2m；底含长观KSG-1号孔从198

56、8年9月观测初始水位-77.7m到1993年底水位-90.3m持续下降了12.6m，底含长观91-1孔从1995年到2001年水位下降12m，底含长观DFJ-1孔从建孔初的-81.00m到2007年5月水位下降了8m，这些孔均靠近露头，采区首采面回采后顶板冒落产生的导水裂隙沟通基岩风化带，致使底含水渗入矿井所致。以83-1孔为例，年平均水位下降3.1m，而在1987年东三采区首采面7151面回采中该孔一年水位下降5.4m。上述情况证实第四系底部含水层已成为矿井浅部开采的主要充水水源。（二）山西组煤层顶底板砂岩含水层 该层是开采煤层直接充水含水层。根据钻孔抽水试验和矿井开采观测资料，该砂岩含水层

57、富水性较弱，以静贮量为主，补给条件差，水文地质条件较简单，一般涌水量较小,且易于疏干。涌水量大小取决于砂岩裂隙发育程度和补给条件。该层砂岩由于在露头处接受第四系底含水以及由第四系底含水连通的其他含水层水的渗透补给，涌水量大小比深部大，出水时间也长，不如深部易于减小；当受断层影响时，顶底板砂岩含水层直接与对盘四灰（L4）或与其他含水层相接时，四灰溶洞裂隙水可通过断层导水部位与顶底板砂岩含水层产生水力联系；顶底板砂岩含水层还可通过封闭不良钻孔与其他含水层发生水力联系，如7352工作面回采到K35钻孔时，发生钻孔涌水，最大涌水量160m3/h,分析认为除7煤顶板砂岩裂隙水外，还包括其上部分界砂岩等含

58、水层水。（三）太原组四灰含水层四灰厚度较大，分布稳定，富含溶洞裂隙水，一直是矿井开拓和回采过程中的主要影响含水层。它在露头处与第四系底含相接，并通过底含和其他含水层产生水力联系，也通过断层导水部位与山西组7煤顶底板砂岩含水层产生水力联系。自1993年以来，矿井对四灰含水层进行过多次探放，巷道也多次揭露四灰含水层，四灰水已成为矿井主要直接充水含水层之一。多年来，对四灰含水层进行疏放发现：四灰含水层浅部岩溶裂隙发育，含水性强，深部裂隙多被方解石充填，含水性弱，以静储量为主，径流条件差，补给通道不畅，易于疏干，一般初始水量较大，但很快就减小，最终稳定水量很小，6采区-150水平、4采区-375水平四

59、灰水已疏干，6采区-375水平四灰出水量已减小一半；由于F6断层组及F12断层等断裂构造影响，四灰水在平面上表现明显分区性，各块段间水力联系差，利于不同块段四灰水疏干，同一块段内四灰水连通性较好，特别在浅部连通性更好，如6采区-375水平四灰出水，6采区-150水平四灰出水量明显变小，并很快疏干；深部由于裂隙被方解石充填，四灰水连通性差，含水性不均一。随着浅部四灰水的逐渐疏干，深部四灰含水性不均一，四灰对矿井开采的威胁将减小。（四）奥陶系灰岩含水层奥陶系灰岩厚度大，溶洞裂隙发育，是区域性的强含水层。目前孔庄矿只开采山西组7、8号煤层，远未波及到该含水层。据姚桥井田8701号孔、徐庄井田8704

60、号孔以及孔庄井田8703号孔观测奥灰水位每年都以不同幅度下降，说明奥陶系灰岩水已经通过某种通道进行排泄。2002年10月邻近的三河尖煤矿，21号煤首采工作面底板发生奥灰含水层突水，最大涌水量2170m3/h，稳定涌水量1020m3/h左右，造成淹采区的水害事故。孔庄井田揭露奥灰含水层较少，对奥灰含水层认识也较少。总之，本井田内广泛分布的第四系粘土层，隔绝了大气降水、地表水与下部基岩含水层之间的水力联系，第四系含水层之间在隔水层较薄弱的地方相互越流补给。各基岩含水层以第四系底含为纽带，相互发生水力联系，互相补给与循环，通过构造裂隙带、导水裂隙带、封闭不良钻孔，各含水层之间产生水力联系，互为补给。受周围构造条件的限制，基岩水与井田外界含水层之间水力联系相对较差。（五）断层的导水性孔庄井田构造以断裂为主，断层较发育，且多为张扭性正断层。据简易水文观测资料，勘探所见大断层导水性普遍不良，巷道揭露这些断层也进一步证明了其导水性不良。生产中揭露的中小断层，落差小，富水性弱，却是良好的充水通道，巷道揭露时往往发生顶板淋水，工作面回采时发生涌水，如7431工作面回采遇f6、f7断层时涌水量分别为2.5m3/h和4m3/h。断层是否导水，很大程度上取决于断层两盘的岩性及断层带内的充填物和密实度，