煤矿水文地质类型划分报告

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1、神木县嘉元煤业集团有限责任公司水文地质类型划分报告编 制：审 核：神木县嘉元煤业集团有限责任公司二一五年8月2-目录第一章绪论3第一节目的、任务及依据3第二节井田位置、范围及交通条件4第三节自然地理7第四节矿井开采简况及排水能力8第二章以往地质及水文地质评述10第三章地质概况12第一节地层12第二节含煤地层及资源储量14第三节地质构造16第四章区域水文地质18第五章矿井水文地质19第一节地表水19第二节含水层19第三节矿井充水条件21第四节矿井充水状况23第六章矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易程度的评价26第一节矿井开采受水害影响程度分析26第二节矿井防治水工作难易程度评价26第七章水文

2、地质类型划分及防治水工作建议27第一节水文地质类型划分27第二节防治水工作建议28附图目次顺序号图号图名比例尺11矿井充水性图1：5000第一章绪论第一节目的、任务及依据一、任务来源为加强煤矿的防治水工作，防止和减少水害事故，保障煤矿职工生命安全，国家安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局组织有关人员编定了煤矿防治水规定，2009年8月17日经国家安全生产监督管理总局局长办公会议通过，自2009年12月1日起施行。2014年12月，神木县嘉元煤业集团有限责任公司正式进入联合试运行阶段。根据煤矿防治水规定的要求， 2015年8月，神木县嘉元煤业集团有限责任公司编制神木县嘉元煤业集团有限责任公司

3、水文地质类型划分报告。二、目的任务为了落实煤矿防治水规定的有关要求，根据矿井建设及联合试运行期间掘进、开采过程中所发生的实际水文地质问题，对矿井防治水工作进行总结分析，编制神木县嘉元煤业集团有限责任公司水文地质类型划分报告。三、报告编制依据1规程及标准（1）矿井地质规程（试行）（煤炭工业部1984年）；（2）煤矿防治水规定（国家安全生产监督管理总局2009年）；（3）煤矿安全规程（国家安全生产监督管理总局2011年）；（4）煤、泥炭地质勘查规范DZ/T0215-2002（国土资源部2002年）；（5）煤、泥炭地质勘查规范实施指导意见（国土资发【2007】40号）；（6）固体矿产资源/储量分类G

4、B/T17766-1999（1999年）；（7）中国矿业权评估师协会矿业权评估准则指导意见CMV130512007固体矿产资源储量类型的确定（2007年）；（8）中国煤炭分类GB5751-2009（中国国家标准化管理委员会2009年）（9）建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（国家煤炭工业局2000年）；（10）煤矿地质、测量图例及有关现行图例、图式等。2资料依据（1）陕西省神木县嘉元煤业有限责任公司枣稍沟煤矿（整合区）勘探报告（陕西省煤田地质局一八五队 二八年五月）；（2）陕西省神木县嘉元煤业有限责任公司矿井开采设计变更说明书（山西威德睦方煤矿设计咨询有限公司、陕西华雁工程设计

5、咨询有限责任公司 二一四年五月）；（3）2015年8月神木县嘉元煤业集团有限责任公司编制的神木县嘉元煤业集团有限责任公司建井地质报告；（4）矿井井下开拓过程中所获得的地质、水文地质等有关的实际揭露资料。第二节井田位置、范围及交通条件一、井田位置、范围神木县嘉元煤业集团有限责任公司 (以下简称“嘉元煤矿”) 位于陕西省榆林市北部的陕（西）、（内）蒙两省（区）边界的陕西省境内，榆神煤炭国家规划矿区的东北角。行政区划隶属陕西省神木县中鸡镇管辖。嘉元煤矿为整合煤矿，依据陕西省人民政府关于榆林市煤炭资源整合实施方案的批复（陕政函2007167号），神木县嘉元煤矿整合区（Z71）由原神木县瑶镇乡枣稍沟煤矿

6、整合而成。根据陕西省人民政府陕政函2007172号及陕西省国土资源厅关于划定神木县瑶镇乡枣稍沟煤矿矿区范围的批复陕国土资矿采划2008172号文件的批复，本整合区的拐点范围由16个拐点组成，批复的开采对象为2-2煤层及以上各煤层。整合区地理坐标为：北纬391146391421；东经11002511100637。整合区拐点坐标见表1-1。整合区东西长约45km，南北宽约35km，面积为14.7344km2，由16个拐点坐标圈定，矿井范围内无非法小窑生产。矿井东侧为板定梁塔煤矿，西侧为益东煤矿，南侧为清草界煤矿。表1-1 整合区范围拐点坐标表序号横坐标纵坐标序号横坐标纵坐标143414593741

7、76849434407437420235243435073741768410434408737420493343435743741827011434421337420559443436373741848812434465237420593543439923741900813434513337420873643441323741907414434527337421066743443643741937615434549737421221843444293741975016434069037423077二、交通本矿交通主要是以公路运输为主，矿区交通比较便利。包神二级公路从煤矿东部通过，包（头）神（木

8、）铁路、神（木）朔（州）铁路从煤矿东北部通过，与京包线、神（木）黄（骅）线连接，使本区东可经大秦、神黄两条西煤东运大通道与京九、京广线相通，南与陇海线相连，沟通了本区与华北、华东、华南和沿海地区。榆林新机场已开通榆林至西安、包头、北京航线，太原、银川等大城市航班也即将开通。距本区较近的鄂尔多斯机场也开通至西安、包头、北京航线。本区铁路、公路、空运交通网已经形成，交通便捷。交通位置见图1-2-1。图1-2-1交通位置图第三节自然地理一、地形地貌整合区地处陕北黄土高原的北端和毛乌素沙漠东南缘的接壤地带，地表被第四系黄土及风积沙所覆盖，地形特点为南高北低。最高点位于置换区南部的纳林梁，标高1313.

9、7m，最低处位于置换区东南部的活鸡兔沟，标高1150.0m，相对高差约163.7m。该区地貌单元可分为风沙区和河谷区两大类，以风沙区为主。风沙区多位于梁、卯之上，多为半固定沙，植被覆盖率较低，多生长有沙蒿、沙柳、柠条和杨树，坡面平缓区为耕田，其余主要为草地；河谷区为第四系冲洪积层，河谷及较大沟谷两侧有基岩出露，主沟活鸡兔沟沿东西展布，沟谷两侧基岩断续出露，沟底开阔地带形成一级阶地和河床漫滩。河床漫滩高于河床约24m左右，漫滩平缓，与河床以陡坎形式连接，由第四系全新统冲积层组成。区内较大支沟有朱家沟、石场沟、李家沟和公格沟，其沟流均由南向北流入活鸡兔沟，常在侧沟口形成堆积阶地，宽约310m，长约

10、100300m不等，高出河床24m，由第四系全新统冲积层组成。二、地表水系井田内较大的河流有活鸡兔沟和公格沟，活鸡兔沟位于煤矿北部，发源于神木县中鸡乡胡家壕，自南西向北东沿煤矿北界汇入乌兰木伦河。该沟为陕西省与内蒙古自治区的分界线，在区内长度约4km，宽约300m700m，坡度一般在1.3，流量03.6026m3/s，流速 0.40 m/S，最高洪水位线在11521175m，即高出现在河床1.52m。公格沟南北向展布，区内沟宽约200300m，余皆为活鸡兔沟流的次级岔沟，较大的有朱家沟、石场沟、李家沟，均南北展布，发育在整合区内，长度13km。其余沟流河谷宽5100m，为常年性溪流。溪水无色无

11、嗅无味，清沏透亮，没有污染。水源主要为降雨和泉水补给。三、气象、水文本区地处我国西部内陆，为典型的中温带半干旱大陆性气候。气候特点为：冬季寒冷，春季多风，夏季炎热，秋季凉爽，四季冷热多变，昼夜温差悬殊，干旱少雨，蒸发量大，降雨多集中在七、八、九三个月。全年无霜期短，十月初上冻，次年四月解冻。据神木县气象站近年气象资料，主要气象参数如下：极端最高气温 38.9（1996.6）；极端最低气温 -29.0（2003.1）；多年平均气温 8.6（1961-2003）；多年平均降雨量 434.1mm（1961-2003）；日最大降水量 141.1mm（1991.7.21）；枯水年降水量 108.6mm（

12、1965）；丰水年降雨量 819.0mm（1967）；多年平均蒸发量 1712.0mm（1961-2003）；多年平均相对湿度 56% （1961-2003）；多年平均风速 13.4m/s（1961-2003）；极端最大风速 19.0m/s（1970.7）；最大冻土深度 146mm（1968）三、地震本区地壳活动相对微弱。近百年来从未发生大的地震，虽有几次小震，烈度仅在2.5度，属地震微弱区。第四节矿井开采简况及排水能力一、矿井开采简况嘉元煤矿于2011年4月开工建设，于2014年10月主要生产系统基本建设完成，目前正在进行联合试运转，设计矿井年生产能力为150万吨，服务年限为52.08年。矿

13、井采用斜井开拓，本区主要可采煤层为1-2煤、2-2煤。1-2煤埋深在171.73229.65m，底板标高变化在9701040m之间，平均厚度为3.14m。2-2煤埋深在206.52302.01m，底板标高变化在9401010m之间，平均厚度为4.76m。整合区面积14.733km2，地质储量153.67Mt，设计可采储量101.55Mt。中央并列式通风系统，抽出式通风方式。二、排水能力矿井在2-2煤层井底车场设中央排水系统：内外环水仓有效容量为2433m3；主排水泵房内安装3台MD85-45*6型矿用耐磨单吸多级分段式离心水泵，每台水泵选配YB2 315S2型隔爆电动机一台。其功率为110kW

14、，电压660V,转速2950r/min。排水管路沿主斜井井筒敷设两趟，选用1594.5无缝钢管，管路铺设长度9002m。矿井正常涌水量时，一趟工作，一趟备用；最大涌水量时，两趟同时工作。矿井每年都要进行一次水泵联合试运行，并有试运行记录、排水记录。水泵按要求进行测试，并有水泵性能测试报告。11第二章以往地质及水文地质评述井田位于神木北部矿区，以往地质工作简述如下：1、19811982年，原陕西省一八五队煤田地质勘探队（现陕西省煤田地质局一八五队）进行榆神府区大面积找煤，进行了1：50000地质填图。提交有陕北侏罗纪煤田榆神府勘探区普查找煤地质报告，该报告经原煤炭部审查通过，并获部优质报告。2、

15、19831987年，原陕西省一八五队煤田地质勘探队（现陕西省煤田地质局一八五队）进行神木北部矿区详查勘探，于同年10月提交了陕北侏罗纪煤田神木北部矿区详查地质报告。1988年6月8日经全国矿产储量委员会以全储决字1988166号文件审查批准。本次工作在整合区内施工钻孔2个（279、54两钻孔）。工程量 828.65米，质量可靠。3、1991年，原陕西省一八五队煤田地质勘探队提交了陕西省陕北侏罗纪煤田神木北部矿区活鸡兔井田勘探（精查）地质报告，该报告于1992年11月27日经全国矿产储量委员会以全储发（1992）202号文件审查批准。4、1998年，原陕西省一八五队煤田地质勘探队提交了神华集团神

16、东公司活鸡兔煤矿建井地质报告。5、2008年，陕西省煤田地质局一八五队对神木县嘉元煤业集团有限责任公司煤矿整合区进行了地质勘探，2008年5月提交了陕西省神木县嘉元煤业有限责任公司枣稍沟煤矿（整合区）勘探报告，陕西省国土资源厅以陕国土资评储发【2008】152号对陕西省神木县嘉元煤业有限责任公司枣稍沟煤矿（整合区）勘探报告进行了评审备案。本次勘探共完成1：10000地质及水文地质填图21km2。完成控制测量定测钻孔10个，GPS控制点8个。竣工钻孔10个，工程量2873.81m，其中探煤孔9个，工程量2593.49m，水文、工程兼探煤孔1个，工程量280.32m。地球物理测井10个孔，实测28

17、42.45m。抽水试验2层次。共采集各类样品59组（件），其中：岩石样19个，各类水样12组（个），各类煤样28件。陕西省煤田地质局物探测量队承担了本整合区的地震勘探工作，共完成地震测线8条，地震测线总长25.36 km，地震剖面总长23.24 km，获地震物理点873个。对整合区范围内1-2、2-2共2层可采煤层的资源量进行了估算，共获得煤炭资源量总计16272万吨。其中探明和控制的资源量为7190万吨。第三章地质概况第一节地层据钻孔揭露和地质填图资料，整合区范围内地层从老到新依次为：上三叠统永坪组（T3y）、下侏罗统富县组（J1f）、中下侏罗统延安组(J2y)、中侏罗统直罗组(J2z)中侏

18、罗统安定组（J2a）、第四系中更新统离石组（Q2l）和第四系全新统风积沙（Q4eol），现由老至新分述如下。1、三叠系上统永坪组（T3y）煤矿内未出现。钻孔所揭露最大厚度25.58m。岩性为巨厚层状浅灰绿色中细粒长石砂岩，含大量白云母及绿泥石，分选性及磨园度中等，具大型板状交错层理、楔状层理及块状层理，局部含石英砾、灰绿色泥质包体及黄铁矿结核。2、侏罗系下统富县组（J1f）本组地层地表无出露，钻孔揭露，厚010.26m。该组地层是在上三叠统永坪组凹凸不平的古地形上起填平补齐作用的陆相沉积物。岩性组合是：上部为灰色、灰绿色、紫杂色粉砂岩、泥岩夹薄层灰白色长石石英砂岩。中、下部为巨厚层状白色长石石

19、英砂岩。与下伏延安组地层呈假整合接触。3、侏罗系中统延安组（J2y）延安组（J2y）为煤矿区的含煤地层，煤矿区内未出露，在活鸡兔沟下游及乌兰木伦河有出露。上部因遭受直罗期河流冲刷剥蚀，有不同程度的缺失。厚度175.35195.63m，平均370.98m。该地层为一套陆源碎屑岩沉积，岩性以灰色灰白色中细粒长石砂岩、灰色灰黑色粉砂岩、砂质泥岩为主，泥岩、煤层次之，炭质泯岩含量较少，偶含蒙脱质粘土岩及泥灰岩透镜体。与下伏富县组（J1f）呈假整合接触。煤系宏观上有如下特征：（1）砂岩以中细粒为主，粗粒及含砾者少见。粗碎屑多集中于上、下部，而各段的粗碎屑则多集中于各旋回的下部。（2）煤系中部以细碎屑为主

20、，细碎屑以粉砂岩为主，泥岩含量较少。且多集中于层位。（3）偶见粘土岩及泥灰岩透镜体。砂岩多钙质胶结。沉积上反映弱碱性水介质环境。4、侏罗系中统直罗组（J2z）煤矿区内未出露，在活鸡兔沟下游有出露。因受后期剥蚀。大部仅残存下部地层，厚度变化大，钻孔揭露厚度63.09135.69m，平均97.47m。上部岩性以灰绿色粉砂岩为主，夹黄绿色泥岩和细粒砂，具水平及缓波状层。下部为绿灰色、白色巨厚层状中粗粒长石石英砂岩。分选差，棱角次棱角状。夹灰色细粒砂岩、粉砂岩和砂质泥岩，局部夹灰绿色厚层状泥岩。含球形菱铁质包体及石英砾、泥砾。局部地段相变为粉砂岩。具板状、楔状交错层理。泥质胶结。本组假整合于延安组之上

21、，冲刷延安组地层普遍，在区内则直接为1-2上煤层顶板或甚至将1-2上煤层全部冲刷掉。5、侏罗系中统安定组（J2a）出露于活鸡兔沟及其支沟，因受后期录蚀，残存厚度不一，钻孔揭露最大厚度152.59m。上部岩性以砖红、紫红、浅棕色粉砂岩，夹薄层含褐色泥质包体的钙质胶结的砂岩。水平及波状层理。下部为紫红色、砖红色、浅棕色和灰褐色厚层状中细粒砂岩，含泥砾，具似砾状构造。泥质胶结。与下伏直罗组整合接触。6、第四系（Q）中更新统离石组（Q2l）：主要分布于整合区的梁卯上，由于受风积沙覆盖，极少出露，厚度010m。岩性以灰黄色、棕黄色亚粘土为主，夹亚砂土，其中夹多层古土壤层，含大小不等形态各异的分散状钙质结

22、核。具有柱状节理。偶含动物骨骼化石及碎片。与下伏地层呈角度不整合接触冲积层（Q4al）：主要分布于活鸡兔沟、公格沟及较大支沟。岩性以灰黄色、褐黄色细砂、粉砂、亚砂土和亚粘土为主，河床中则为粗沙砾层，多为砂岩砾，砾径510cm，最大可达30cm。磨圆、分选均差。砾石层厚度08m，一般1.00m。底部多含有砂岩、粉砂岩角砾。风积沙层（Q4eol）：本区梁峁上不规则分布，主要为浅黄色、褐黄色细沙，其成份以石英为主。厚度05m。与下伏地层呈不整合接触第二节含煤地层及资源储量一、含煤地层侏罗系中统延安组为本区的含煤地层（J2y），延安组是大型内陆湖泊三角洲沉积，沉积旋回结构清晰，故可将含煤岩系划分为五个

23、中级旋回（二级），自下而上划分为岩段，含51号煤组。由于本井田批准对象为2-2煤层以上，故对其它岩段（延安组、）及煤层不作评述。1、延安组第四段（J2y4）自3-1煤层顶板至2-2煤层顶部。据钻孔揭露，厚度18.8632.89m，平均26.72m。下部以厚层状中粗粒砂岩为主，灰色粉砂岩、细粒砂岩次之；底部有时含深灰色砂质泥岩和泥岩；上部以灰色细粒砂岩为主，夹灰色深灰色粉砂岩、泥岩和砂质泥岩，偶见灰黑色黑色炭质泥岩。该段水平层理发育，微波状层理及块状层理。2、延安组第五段（J2y5）自2-2煤层顶板至直罗组底界。由于受直罗期古河流冲刷剥蚀作用，地层厚度变化大，一般27.5066.93m，平均53

24、.52m。根据其岩性组合，可分为三个亚旋回；下亚旋回，2-2煤层顶板至1-2煤层顶板，一般21.3638.66m,平均29.86m。岩性以灰色细粒砂岩和粉砂岩为主，灰白色中粗粒砂岩次之，夹灰色泥岩和砂质泥岩，偶见薄煤层及炭质泥岩。中亚旋回，1-2煤层顶板至1-2上煤层顶板，一般厚027.97m。岩性以灰色灰白色中粗粒砂岩为主，灰白色粗粒砂岩次之，夹灰色粉砂岩，偶夹砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及薄煤层。上亚旋回，1-2上煤层至直罗组底部，一般厚07.50m。岩性以灰色细粒砂岩为主，灰色粉砂岩、灰白色中粗粒砂岩次之，夹深灰色灰色砂质泥岩，偶夹泥岩、炭质泥岩。该段发育波状层理及斜层理。（1）主要可采煤层

25、1-2煤层：位于延安组第五段中上部。区内施工钻孔12个，全部见到可采煤层，可采面积15.33km2，可采率概率100%。该煤层全区可采，煤层厚度1.854.18m，平均厚度3.14m，以中厚煤为主。总体上煤层厚度自南而北渐变厚。该煤层一般无夹矸，仅有两个钻孔见到夹矸，厚度0.160.26m，岩性为粉砂岩。煤层顶底板多以砂质泥岩及粉砂岩为主。埋深在171.73229.65m，底板标高变化在9701040m之间煤类以不粘煤31号（BN31）为主。少量长焰煤41号（CY41）。该煤层为一全区可采的中厚厚煤层，结构简单，厚度变化较大但规律性明显，煤类单一，属稳定型煤层。2-2煤层：位于延安组第四段顶部

26、。区内施工钻孔12个，全部见到可采煤层，可采面积15.33km2，可采率概率100%。该煤层全区可采，煤层厚度3.645.56m，平均厚度4.76m，煤层为厚煤层。总体上煤层厚度自东南而西北渐变厚。一般有一到二层夹矸，厚度0.110.44m，岩性为粉砂岩、砂质泥岩。煤层顶底板多以砂质泥岩及粉砂岩为主。埋深在206.52302.01m，底板标高变化在9401010m之间。煤类以不粘煤31号（BN31）为主，部分长焰煤41号（CY41）。该煤层为一全区可采的厚煤层，结构简单，厚度变化小，规律性明显，煤类单一，属稳定型煤层。二、资源储量陕西省人民政府陕政函2007172号及陕西省国土资源厅关于划定神

27、木县瑶镇乡枣稍沟煤矿矿区范围的批复陕国土资矿采划2008172号文件的批复的矿区范围，既划定整合区范围内2-2及以上煤层。本次参加资源量计算的煤层有1-2、2-2两层煤。根据陕西省煤田地质局一八五队提供的陕西省神木县嘉元煤业有限责任公司枣稍沟煤矿（整合区）勘探报告所提供的资料，井田内12煤和22煤两可采煤层计入储量，全井田共获得资源量总计162.726Mt。矿井地质储量详见矿井地质资源量汇总表。矿井地质资源量汇总表序号煤 层编 号地质资源量（Mt）地质储量331332333合计11-216.65112.59835.72264.97164.97122-223.49719.38254.87697.

28、75597.755合 计40.14831.9890.598162.726162.726。第三节地质构造1、缓波状起伏井田地质构造形态与神木北部矿区基本一致，地层总体形态呈走向NNE，倾向NWW的单斜构造。从煤层底板等线图上可以看出，整合区呈“马鞍”状起伏，低凹面位于ZS2号和ZS5号钻孔，在ZS1、ZS4、ZS7、ZS9一线近4km距离，2-2煤层底板标高相差不足5m，坡降1/1000，倾角不到1，已是水平煤层状态。在“马鞍”的东翼，ZS2与ZS1、ZS3钻孔距离1km，煤层底板相差约39m，在“马鞍”的西翼，ZS5与279钻孔距离1km，煤层底板相差约42m，坡度角23。1-2、2-2煤层底

29、板等高线平面图反映了本次勘探区内主要构造情况，从主要煤层底板等高线平面图上可以看出，各煤层起伏形态基本一致，总的趋势为轴向NE的马鞍型构造。马鞍型构造轴向为近NE，NE部倾角为1.5，WS部倾角为1.4；两翼近NW向，NW方向倾角为1.3，ES方向倾角1.8。受断层F1的影响，F1断层南部地段为一极为平缓的单斜构造，轴向近NE，倾向近NW，倾角小于1。2、断 层整合区在内野外地质填图时发现，在279和ZS5号钻孔之间的活鸡兔沟南侧无名小沟内有一走向NWSE，断面倾向SW，倾角约70，断距5m的小断层名为F2断层。本区地震勘探共解释断点6个，A级断点2个，B级断点5个，组合断层两个，断层具体叙述

30、如下：（1） F1断层： 为勘探区西南部正断层，由L1、D2、DJ2三条测线控制，断点级别分别为B、A、B。断层走向为N63W，倾向NE，倾角约60，落差约1113m，区内延伸约2km里,为较可靠断层。（2） F2断层：正断层，由L1、D3、DJ3线控制，断点级别均为B。位于勘探区西北部，走向N50W，倾向NE，落差68m，倾角60，区内延伸约1.3km，为较可靠断层。根据鄂尔多斯聚煤盆地形成与演化，燕山期本区的构造应力场（主应力轴产状：1=3104，2=6883，3=2397）来看，本区断层与神木北部矿区发现的断层皆与主压应力迹线平行，表明了构造应力控制了本区断层发育的方向及组合关系。本区小

31、断层较为发育，究其原因，小断层受沉积作用和构造应力的共同影响，本区含煤地层由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成，由于细碎屑岩和煤具有较强的塑性，砂岩具有较强的脆性和较高的强度，砂岩作为整个煤系岩层变形的骨架，在砂体之间有泥岩和粉砂岩分布，而这些不同岩石的交接处及软弱岩层本身，易引起局部应力集中并发生相对位移形成断层的部位。总之，煤矿地层沿走向、倾向的产状变化不大，没有大的断裂，小断层较为发育，没有岩浆活动，属简单构。第四章区域水文地质本区地形总的趋势是东南高而往西北逐渐降低，区内最高点在54号孔以北，白家梁以南之山包，海拔最高1321m，而最低处为活鸡兔沟内东端河床，海拔最低1149.2m，相对高差1

32、71.80m。由于本区位于毛乌素沙漠东缘，上部安定组地层，多为紫红，紫灰色泥岩、粉砂岩夹细粒砂岩。泥质胶结，结构疏松，所以形成冲沟和梁峁相间的地貌景观。梁峁地形一般较平缓，多为风积沙所覆盖，而冲沟深切，两侧悬崖峭壁陡立，基岩裸露甚好，沟底多宽缓平坦，当地居民多在较宽处修建水库，拦蓄雨水，以作灌溉用水，较大冲沟自东向西有朱家沟，石场沟，李家沟和公格沟。29第五章矿井水文地质第一节地表水整合区内北部为活鸡兔沟，又名石灰沟，发源于中鸡乡胡家壕，沟长20Km，流域面积327.2 km2，该河系陕西省和内蒙古自治区的界河。区内有流水的朱家沟，流量为4.459L/S，李家沟流量为1.243L/S，公格沟流

33、量为0.644l/s。它们均由南往北流入活鸡兔沟，而该沟向东流到大柳塔镇注入乌兰木伦河。由于活鸡兔沟系季节性河流，平时流量很小，稍为天旱即断流，而当七、八、九月雨季时往往又泛滥成灾。5月13日我们观测时，河水断流，有涓涓细流也都潜入地下。据活鸡兔井田精查勘探资料，活鸡兔沟在沟口处流量为194316224m3/d，平均65044m3/d，随着沿沟小煤矿的开采及其它工程活动，沟流量呈递减趋势。有时甚至断流，据9397年长观资料其流量为0.00188524m3/d，平均16848m3/d。第二节含水层（一）新生界松散层孔隙潜水含水层1、第四系全新统风积沙层含水层（Q4eol）分布于各冲沟之间的梁峁区

34、，厚度大者34m，一般0.51.0m，岩性为粉、细沙，疏松，孔隙度大，透水性好，有利于降水入渗，多为透水不含水层。2、第四系全新统冲积层含水层（Q4al）分布于活鸡兔沟内，该沟河源较长，区内宽处约100m，窄处2030m，沟两侧发育有一、二级阶地，呈不对称分布于河道两侧，一般高出河床1.5m左右，其岩性上部为冲积沙层，下部为砂砾石层，砾石多为砂岩，磨圆度较好，一般厚度45m。因砂砾石层中含有淤泥，故富水性为弱中等。3、松散层中相对隔水层离石组黄土在区内分布较薄，厚度111.06m，一般5.90m左右，岩性为亚粘土，为松散含水层与煤系地层之间的相对隔水层。（二）基岩裂隙潜水含水层1、侏罗系中统安

35、定组风化裂隙潜水含水层（J2a）安定组为一套紫红、紫灰色泥岩、粉砂岩夹细粒砂岩，含大量铁泥质包体及菱铁矿结核，砂岩多为紫红色长石石英砂岩，含泥砾，巨厚层状，泥质胶结，豆状结构，近地表处经长期风化及地下水浸蚀，多成疏松状，手捏即碎。当地居民多于附近打井取该层水做为生活用水及灌溉。据民井调查老乡挖井深度多为618m。亦有在此层打机井者，深度可达几十米。2、侏罗系中统直罗组底部砂岩裂隙承压含水层（J2Z）在整合区本组地层厚63.09135.69m，岩性多为灰绿色砂、泥岩，而下部为一层灰白色巨厚层状中、粗粒长石、石英砂岩，分选磨园甚差，富含炭屑及泥砾，交错层理发育，泥质胶结，岩石疏松。据Zs4号孔抽水

36、资料，降深14.47m，涌水量0.325L/S，单位涌水量0.0225L/s.m，渗透系数0.0276m/d，为富水性较弱含水层。ZS9号孔在施工过程中，当揭露本层后泥浆逐渐稀释，穿过本层后于178m开始涌水，据观测其流量为0.281L/S，水温13C。3、侏罗系中统延安组2-2煤顶板砂岩裂隙承压含水层（J2y）2-2煤是本区主采煤层，由于受直罗期河流的冲刷，2-2煤以上延安组地层保存厚度仅27.566.93m，一般50m左右。含水层为2-2煤上部的中粒和细粒长石、石英砂岩，厚度1.9324.84m，一般14m左右。据ZS4号孔抽水资料，当降深45.28m时，涌水量0.400L/S，单位涌水量

37、0.00883 L/s.m，渗透系数0.000155m/d，此段含水层为2-2煤层的直接充水含水层，按单位涌水量评价，属于弱含水层。第三节矿井充水条件一、生产煤矿（窑）充水情况整合区附近由于主采煤层埋藏较深，目前还没有生产煤矿。据神东公司活鸡兔煤矿掘进过程中的实际观察，1-22-2煤间含水层岩性为灰白色中细粒砂岩，泥质胶结，局部钙质胶结，裂隙发育微弱。05和02工作面巷道掘进时，揭露的顶板裂隙出水点，淋水区有十处，在初始揭露时最大涌水量可达10.24m3/h，顶板裂隙水随时间和巷道的推进而逐渐变小，最终均为淋水状，可见含水层含水微弱。当遇小断层时，会有突然涌水，涌水量可达2530m3/h，通过

38、断层后流量会逐渐减小。二、矿井充水因素分析1、充水水源分析根据本区水文地质条件及煤层覆岩结构类型，未来矿井充水方式有直接和间接两种。矿井直接充水水源主要为地下水，即煤层上覆的延安组第五段砂岩裂隙水。矿井间接充水是直罗组底部之中粒砂岩及安定组浅部之风化岩。再之整合区北部活鸡兔沟雨后有水流。整合区据地震勘探查明区内有二条断层（F1，F2）呈西北东南方向展布。李家沟流在流经断层附近时全部渗漏，从而可使地表水通过断层而渗入矿井，使矿井涌水量骤增。尤其是当遇到周期长的暴雨季节，应予以足够的重视。2、充水通道分析本区矿井充水的主要通道是，基岩风化带裂隙、冒落和冒裂带裂隙。本次采用矿区水文地质工程地质勘探规

39、范（GB1271991）附录F推荐的中硬岩类冒落带、导水裂隙带最大高度计算公式： H冒=（3-4）M，其系数取4，即H冒=4M H裂=100M+5.13.3n+3.8 式中：H冒冒落带最大高度（m）H裂导水裂隙带最大高度（m）M累计采厚（m）n煤分层层数（1-2煤取1、2-2煤取2）为了安全生产，在所计算的导水裂隙带最大高度的基础上，再加上防水安全煤岩柱，即保护层厚度。因松散层底部粘性土层厚度大部小于累计采厚，所以其值取4A（即4倍煤层厚度）。计算结果列于下表。 1-2煤层冒落带、导水裂隙带高度统计表 孔号沙层厚 度（m）1-2煤顶 J2a底厚度（m）1-2煤顶 J2z底厚度（m）1-2煤可采

40、厚度（m）冒 落 带最大 高 度（m）导水裂隙带最 大 高 度 （m）导水裂隙带+保护层厚度 （m）Zs1-80.3803.1912.7650.0362.7911Zs211.06115.9829.643.3313.3252.0065.32Zs34.25104.5332.613.6514.6056.5171.11Zs47.8564.981.892.248.9636.6545.61Zs5-118.3623.783.7915.1658.4873.64Zs62.75118.2421.154.1816.7263.9780.69Zs75.90142.116.422.5910.3641.5851.94Zs8

41、1.00116.6930.822.7210.8843.4154.29Zs90.50127.8119.174.2917.1665.5282.68Zs1016.10142.0024.033.6914.7657.0771.83 2-2煤层冒落带、导水裂隙带高度统计表 孔号沙层厚 度（m）2-2煤顶 J2a底厚度（m）2-2煤顶 J2z底厚度（m）2-2煤可采厚度（m）冒 落 带最大 高 度（m）导水裂隙带最 大 高 度 （m）导水裂隙带+保护层厚度 （m）Zs1-109.2428.865.2821.1255.8776.99Zs211.06149.7963.454.7919.1651.1670.32Z

42、s34.25138.5166.594.8819.5252.0271.54Zs47.8590.5927.504.4417.7647.7965.55Zs5-155.5260.945.1320.5254.4374.95Zs62.75143.7846.695.3821.5251.7373.25Zs75.90183.3647.674.6818.7250.1068.82Zs81.00152.8066.934.7819.1251.0670.18Zs90.50162.3253.685.6922.7659.8182.57Zs1016.10175.3157.345.6722.6859.6282.30由上表可见，1

43、-2煤层冒落带最大度高度为8.9617.16m，除ZS1、ZS4、ZS7号孔已超过延安组基岩顶面而至直罗组地层，其他各孔均不超过。而导水裂隙带最大高度或者导水裂隙带加防水安全煤岩柱保护层后，其高度均已超过直罗组底界而进入直罗组地层内。2-2煤层冒落带最大度高度为17.7622.76m，均不超过延安组基岩顶面，导水裂隙带最大高度为47.7959.81m，除ZS2、ZS3、ZS5、ZS8号孔未触及直罗组底部中粒砂岩含水层外，其他各孔均波及直罗组含水层。而导水裂隙带加防水安全煤岩柱保护层后，其高度均已超过2-2煤顶J2z底厚度，即直达直罗组地层内。将来矿床开采时，直罗组含水层的地下水，有可能通过导水

44、裂隙带进入矿坑。3、充水强度分析本区各大冲沟内均有水库分布，北部又有活鸡兔沟流经边界，这些地表水体，可通过导水裂隙带或者是断层破碎带的勾通，而涌入矿坑，而且开始将是突发式的对生产带来级大的破坏。但随着时间的推移，涌水量将逐渐减小。所以采掘中应加强监测，或者采取提前疏放，以防止突水事故的发生第四节矿井充水状况1、矿井涌水量2014年6月，矿井12101首采工作面形成。随意抽取矿井三天涌水情况，2014年6月25日，1-2煤12101工作面涌水量平均15m3/h、顺槽2 m3/h、大巷5 m3/h、井筒3 m3/h，总涌水量25 m3/h； 2014年7月10日，1-2煤12101工作面涌水量平均

45、13 m3/h、顺槽2 m3/h、大巷4.6 m3/h、井筒2.8 m3/h，总涌水量22.4m3/h； 2011年7月25日，1-2煤12101工作面涌水量平均12 m3/h、顺槽2 m3/h、大巷5 m3/h、井筒2.5 m3/h，总涌水量21.5 m3/h。可以看出，12101工作面涌水有减小的迹象，总体涌水量不大。据此估算，1-2煤12101工作面总涌水量约为14m3/h，大巷涌水基本维持在5 m3/h，井筒涌水量基本维持在33.5 m3/h，1-2煤系统总涌水量约23 m3/h；。2、矿井涌水量预计（1）大井法预计矿井涌水量如上所述，本区水文地质条件简单，开采对象主要是1-2和2-2

46、煤层，矿井涌水量主要是来自2-2煤层上覆延安组第五段砂岩含水层，利用大井法，将采区看做是一个大的集水井，利用本次ZS4号孔抽水资料。采用大井法予以计算，由于承压水位应降至隔水顶板以下，所以选用承压转无压公式，即： （2HM）Mh2 Q=1.366K LgR0lg0由于巷道轮廓为不规则圆形，0确定采用下式： F r0= R0=R+0 将各参数取值及计算结果列于下表（见表） 全区矿井涌水量计算表 代号参数单位取值备注K渗透系数m/d0.000284H水柱高度m222.12M含水层厚度m20.05S水位降深m222.12F计算区面积m215330000R影响半径m112r0引用半径m2209Ro引用

47、影响半径m2321Q涌水量m3/d154经计算，本区矿井涌水量为154m3/d。（2）比拟法预计矿井涌水量本区由于煤层埋藏较深，已往没有小窑开采，邻近生产矿井开采过程中，一般涌水量都不大，如哈拉沟煤矿开采2-2煤，年产量30万吨，矿井涌水量75100m3/d，最大200m3/d。另外神东公司活鸡兔煤矿在建井期间，副一平硐在掘进过程中，通过F6断层时突然涌水，涌水量2530m3/h，随后水量越来越小。12202工作面由于煤层裂隙发育，开始涌水量18m3/h，经过14天后涌水量减小为3m3/h。12205工作面回风外巷最大涌水量28.62m3/h，回风内巷涌水量42 m3/h。运输巷煤层裂隙水最大

48、43.59m3/h，由于05工作面回风巷前方接近火烧区，为防止突然涌水，采取了提前疏放水，掘进过程中涌水量明显减少，涌水量仅2.92m3/h。建井期间井巷所见涌水点水量都不大，仅为煤层裂隙水和小断层点出水，经过疏排，出水点水量均变小为淋水或渗水。本矿井虽距上述生产矿井有一定距离，但其主采煤层一样，直接充水含水层相似，地质构造雷同。因此借鉴哈拉沟矿涌水资料利用富水系数法，比拟本整合区将来矿井涌水量为150m3/d，最大涌水量开始可达300m3/d，开始水量较大过后可能逐渐减小。3、矿井涌水量计算结果评价水文地质比拟法，基本是根据已有生产矿井排水资料，按扩大规模后利用比拟法计算的，应该较为接近实际

49、，且已考虑了一定的安全系数。采用大井法是将整合区的巷道系统看作一个园形大井，利用地下水动力学公式来计算矿井涌水量。与水文地质比拟法计算结果很相近。本区水文地质条件简单，各项参数选择基本合理，预算结果比较符合实际，建议以大井法预算结果作为矿井正常涌水量。应指出的是以上只是计算了2-2煤层上覆砂岩含水层的涌水量。由前面矿井充水 因素的分析，矿床开采后，导水裂隙带将波及直罗组砂岩含水层，使该含水层的水渗漏至矿坑，从而使矿井涌水量增加。所以在设计矿井涌水量时，除考虑2-2煤顶板砂岩含水层的水量外，还应考虑直罗组含水层的水量。建议设计部门及煤矿对此问题应予重视，采取充分有效的预防措施，在水库及较大沟流处

50、留设保安煤柱或采取提前疏放，以保障矿井安全生产和可持续发展。第六章矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易程度的评价第一节矿井开采受水害影响程度分析1、老窑水：区内无老窑及采空区。2、井田内断层有两处，但并未构成独立的含水带，巷道施工揭露断层时，局部有断层水出现，但一般呈淋水，滴水现，总出水量一般不大。3、矿井日正常涌水量50m3/h、最大涌水量75m3/h，根据煤矿防治水规定矿井涌水量的影响程度为简单。第二节矿井防治水工作难易程度评价1、探放煤层顶底板水将来在煤层开采之前，可通过对煤层主要充水含水层施工探放水钻孔，可有效地对含水层水进行疏放，煤层的开采过程中则无充水危害。矿井在井下施工探放水钻

51、孔，对含水层进行疏放，可以有效的降低矿井充水危害，同时获得其水文地质资料，为矿井防治水工作提供依据。2、封闭不良钻孔在靠近封闭不良钻孔开采煤层时，提前对其进行启封，从而排除矿井充水隐患。3、断层及陷落柱对有疑问的断层和陷落柱，可采取物探、钻探、巷探等有效手段确定其位置和范围，并严格按照矿井设计及有关规范留设保护煤柱。可见矿井防治水工作防治水工作简单，矿井防治水工作难易程度为简单类型。第七章水文地质类型划分及防治水工作建议第一节水文地质类型划分由于嘉元煤矿现主要开采1-2煤层，本报告对开采1-2煤层的水文地质类型进行划分。矿井水文地质类型表7-1-1分类依据类别简单中等复杂极复杂受采掘破坏或影响

52、的含水层及水体含水层性质及补给条件受采掘破坏或影响的孔隙裂隙、岩溶含水层，补给条件差，补给来源少或极少。受采掘破坏或影响的孔隙裂隙、岩溶含水层，补给条件一般，有一定的补给水源。受采掘破坏或影响的岩溶含水层、厚层砂砾石含水层、老空水、地表水，其补给条件好，补给水源充沛。受采掘破坏或影响的岩溶含水层、老空水、地表水，其补给条件很好，补给来源极其充沛，地表泄水条件差。单位涌水量q(Ls-1m-1q0.10.1q1.01.0q5.0q5.0矿井及周边老空水分布状况无老空积水存在少量老空积水，位置、范围、积水量清楚存在少量老空积水，位置、范围、积水量不清楚存在大量老空积水，位置、范围、积水量不清楚矿井涌

53、水量(m3h-1)正常Q1最大Q2Q1180（西北地区Q190）Q2300（西北地区Q2210）180Q1600（西北地区90Q1180）300Q21200（西北地区210Q2600）600Q12100（西北地区180Q11200）1200Q23000（西北地区600Q22100）Q12100（西北地区Q11200）Q23000（西北地区Q22100）突水量Q3(m3h-1)无Q3600600Q318001800Q3开采受水害影响程度采掘工程不受水害影响矿井偶有突水，采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全矿井时有突水，采掘工程、矿井安全受水害威胁矿井突水频繁，采掘工程、矿井安全受水害严重威胁防治

54、水工作难易程度防治水工作简单防治水工作简单或易于进行防治水工程量较大，难度较高防治水工程量大，难度高1-2煤层水文地质类型1、受采掘矿坏或影响的含水层及水体1-2煤层上覆的延安组第三、四段及第二段砂岩裂隙含水层富水性弱，开采时将涌入井下，但对开采影响不大，水位逐年下降且降幅有增大的趋势，说明含水层补给条件一般。根据矿井水文地质类型划分依据（表7-1-1），1-2煤层按受采掘破坏或影响的含水层划分的水文地质类型为简单类型。2、矿井及周边老空水分布状况矿井及周边无老空积水分布。根据矿井与周边老空水分布状况划分的水文地质条件类型为简单类型。3、矿井涌水量预计的1-2煤层的正常涌水量为50m3/h，最

55、大涌水量为75m3/h。根据矿井涌水量划分的水文地质类型为简单类型。4、矿井突水量自建矿以来，嘉元煤矿从未发生过突水现象。根据矿井突水量划分的水文地质类型为简单类型。5、开采受水害影响程度由前章可知矿井从未突水，采掘工程不受水害影响，根据矿井开采受水害影响程度划分的水文地质类型为简单类型。6、防治水工作难易程度由前章可知矿井防治水工作简单，根据矿井防治水工作难易程度划分的水文地质条件类型为简单类型。综上所述，嘉元煤矿水文地质类型为简单类型。第二节防治水工作建议1、将来在煤层开采之前，对煤层主要充水含水层做好超前探放水工作，可有效地对含水层水进行疏放，确保煤层的开采过程中无充水危害。2、对于井田

56、内的水文长观孔，应定期检查井口装置，如有损坏，及时更换，确保矿井安全。待水文长观孔废弃后应及时按照规范封闭。3、煤矿开采过程中，要在井田边界附近密切关注周围矿井的采掘情况，防止勾通邻近采空区而发生涌水事故。对未来矿井开采形成的采空区及废旧巷道首先应查明其范围及积水情况。扎实做好井下超前探工作，采用物探、钻探相结合、以钻探为主的方法进行超前探，在有足够帮距、超前距和控制密度的钻孔掩护下掘进，严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水制度。对老空区坚决探放，以根除水患。探放前，应根据采空区积水范围、水头高度、积水量等编制合理和确保安全的探放水设计，设计中应充分考虑隔离系统、排水系统

57、、安全撤人系统等因素。4、在生产中要建立健全井上下水文地质观测系统，以便分区、分块段、分工作面掌握矿井涌水量及动态特征，以了解各含水层地下水在开采影响下的动态变化规律及与开采之间的关系，为生产决策和矿井安全管理提供准确的水文地质资料。5、对存有疑问的、赋水情况不明确的工作面有针对性采用物探、钻探、巷探和化探等方法以查清工作面内断层、陷落柱和含水层富水性等水文地质情况，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，确保矿井安全生产。6、从预防做起，必须首先提高工作人员的意识水平，对下井工作人员进行培训，让他们了解一些基本的判断突水前兆的一些方法。掘进工作面或其它地点突水前，一般都有以下预兆：挂红、挂汗、煤壁变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压底板鼓起、水色发深有臭味、工作面有害气体增加、裂隙出现渗水。当发现上述突水预兆时，必须停止作业，判明情况，向矿有关部门或领导报告。如果情况紧急，必须立即发出警报，撤出所有受水威胁所在地的人员。7、完善防治水基础台账，为矿井防治水工作提供资料依据。