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1、山西高平科兴平泉煤业有限公司关于过周边相邻矿井、采空区的安全技术措施第一节区域水文地质概况该区处于沁水盆地东部， 区域水文地质单元属高平晋城盆地三姑泉域。区域北部的高平丹朱岭山脊为分水岭，岭南为黄河流域丹河水系，岭北为海河流域浊漳河水系南源。区域西北部以武神山、虎头山、 尹侯山的丹河与沁河地表分水岭为界。西南以晋获断裂带断层为界，与延河泉域毗邻；东至太行山麓隔水层隆起地带。晋城三姑泉为区域岩溶地下水的最终排泄点，出露丹河河谷中，泉水出露标高为302.33m，流量约 33.5m3/s 。此外，在焦作以北一带， 由于下寒武系隔水岩层隆起阻水，使地下水以潜流或泉的形式流出地表。近年来，由于矿区排水和
2、工农业用水增加，造成地下水位下降，泉水干枯，因而人工排泄代替了自然排泄。科兴平泉煤业井田位于三姑泉域西北部，为近泉域西北部补给区边缘末端、泉域径流区上游。区域内河流为黄河流域丹河水系，丹河发源于高平市的丹朱岭南侧，支流呈树枝状，流量不大，故在干旱季节多断流。丹河在河南境内汇入沁河，后汇入黄河。其在山西境内河段长121.50km，流域面积为2949km2。由于地形和构造条件的影响，随着地形由北向南降低，地下水由北向南迳流过程中， 遇有特定条件的地段地下水便以上升泉的形式排泄于地表，如白洋河泉、郭壁泉等区域含水层按介质可分为碳酸盐岩类含水岩组，碎屑岩类夹碳酸盐岩类含水岩组、 碎屑岩类含水岩组及松散
3、岩类含水层组四类，自下而上分述如下：一、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组区域内主要以奥陶系中统石灰岩岩溶、溶洞裂隙发育， 泥灰岩相对隔水。 据区域资料， 钻孔单位涌水量0.0045-45.50L/s.m，水质属 HCO3SO4或 HCO3型。富水性强，地下水总的流向是由北向南。由于丹河的切割，形成大量裂隙泉，排泄地下水。二、石炭系上统太原碎屑岩类夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组由 K1等数层砂岩裂隙水及K2、K3、K5石灰岩岩溶裂隙含水层组成，其中以K1、K2、K3、K5发育稳定，是主要含水层，但一般富水性弱，单位涌水量为0.00049-0.0027 L/s.m，水质类型为HCO3SO4或 HCO3型水
4、。三、二叠系山西组及上、 下石盒子组碎屑岩类砂岩裂隙含水岩组主要由 K7、K8等数层粗、中、细砂岩裂隙含水层组成，单位涌水量 0.012-0.024 L/s.m，渗透系数为0.01-0.032m/d 。该含水岩组埋藏于松散层之下，与上部孔隙含水层水力联系密切，水化学特征相似，水质类型为HCO3型水。四、第四系冲积层松散岩类孔隙含水层组孔隙潜水，由砂土、砂及砾石组成，一般含水层厚约2-5m，分布于河谷地带，含水层埋深2-15m不等。一般在河谷地带，当松散层之下有相对隔水层时，形成较富水的含水层；在坡梁处，一般透水而不含水。 水井涌水量小于100m3/d ，受大气降水补给，随季节变化大，据调查，富
5、水期79 月，贫水期 14 月，为当地居民主要用水水源。 水质类型为 HCO3型水， 矿化度小于 0.5g/L 。第二节矿井水文地质一、地表水井田河流水系较多，南部有一小型水库东宅水库。井田西北边界外 2.2km 有许河，由西南向东北流过， 最高洪水位 898.6m，最终汇入丹河，属黄河流域沁河水系。井田内沟谷多为“ V”字型黄土冲沟，一般无水，雨季沟谷可有溪水，其北部沟谷汇水流入许村河，南部汇水东宅水库。区内各井口中原平泉煤矿的主、副井标高位于当地最高洪水位以下，要防止雨季洪水直接涌入井筒，造成水害事故。二、含水层井田含水层自下而上有奥陶系中统马家沟组石灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系上统太原组砂
6、岩裂隙及石灰岩岩溶裂隙含水层、二叠系下统山西组、 下石盒子组砂岩裂隙含水层及第四系松散岩类孔隙含水层。1中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层井田内无出露，埋藏较深，为溶洞裂隙水，由厚层石灰岩及薄层泥灰岩组成，全厚约400 余 m 。据大阳井田勘探成果及邻近的野川井田勘探成果，该含水层组有4 层溶洞层， 单位涌水量在0.7 45.50L/s m ，水质为 HCO3 SO4CaMg型水。据本次勘探施工S203号孔水文孔， 其静止水位进行了观测，静止水位标高为535.95m。据此推断该井田应在535537m之间，由西北流向东南。2上石炭统太原组碎屑岩类夹石灰岩岩溶裂隙含水层主要由太原组K2、K3、K4、K5
7、等灰岩岩溶裂隙各含水层组成。K2K3灰岩岩溶裂隙含水层为石灰岩层间溶洞裂隙水，据本次勘探资料，一般厚度K2为 8.42m，K3为 3.38m，岩层发育稳定，岩溶裂隙发育不均一, 钻进时冲洗液消耗量为0.10-5.67m3/h 。据大阳井田勘探资料，浅部（马村、东周、东大阳一带），岩性破碎，消耗量大于12m3/h ，未见水位，说明具有一定的充水空间，由于下部铝土泥岩、受上述强烈溶蚀作用及构造影响，易于风化，失去隔水作用，因此溶洞大部分没有藏水，深部则岩性较完整，单位涌水量为0.000044 0.00044L/s m 。渗透系数为0.00031 0.0081m/d ，水 位标高782.12 782
8、.13m，水质为HCO3ClCaNa型水，含水微弱，但本层为15 号煤的直接顶板，开采时仍将为主要充水水源，特别是浅部，为溶洞裂隙发育及浅层水的直接渗透补给地段，应予重视。另外据邻近的野川勘探资料，其浅部溶洞发育，Y34 孔溶洞高度0.10 0.65m，钻进时冲洗液全部漏失，最大消耗量达10.20L/h 。深部岩芯完整，裂隙发育较差，水量很小。 K4灰岩岩溶裂隙含水层岩性为黑灰色石灰岩， 一般厚 1.73m， 岩溶裂隙发育不均一，据本次勘探资料，钻进时冲洗液消耗量为0.02 5.97m3/h 。K5灰岩岩溶裂隙含水层为石灰岩层间溶洞裂隙水，K5一般厚 3.13m，岩层稳定，含水层强弱与赋存深浅
9、有密切关系，岩溶裂隙发育不均一，钻进时冲洗液消耗量为0.02-5.30m3/h 。据大阳勘探资料， 含水性浅部与深部差异很大，钻孔单位涌水量大者 24 L/s m ，小者 0.000149 L/sm ，本井田与区域相似，深部845 号孔单位涌水量为0.00015 L/sm ，渗透系数为0.0028m/d ，水位标高813.35m，浅部受断层及风化影响，渗透系数大于 80m/d，水位标高847.25m，富水性决定于裂隙发育程度及补给条件。总体看，太原组本次钻孔揭露岩芯较完整，水蚀现象不普遍，均进行了简易水文地质观测，由于以上灰岩岩溶裂隙较发育，充填物较少，钻探在揭露它们时部分发生漏水或冲洗液消耗
10、量大、水位下降等现象。据S203号孔抽水试验资料，降深S=116.24m，单位涌水量q0.00374L/s m ，水质类型为HCO3SO4CICaMg KNa型，富水性弱。3二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层为层间裂隙水，以中粒砂岩为主，一中间砂岩般厚度为5.19m，K8为 2.64m，厚度变化较大，含水性较弱，据邻近的野川勘探单位涌水量0.0008 L/s m，渗透系数 0.00548m/d, 水位标高 887.36m，水质类型HCO3SO4(CI) Ca,Mg型, 矿化度 467 德国度。4二叠系下统石盒子组砂岩裂隙含水层为层间砂岩裂隙水，裂隙发育，据大阳勘探资料，一般以2h 均能抽干，单位涌
11、水量0.0001530.00042 L/s.m3，渗透系数 0.00152 0.00510m/d ，水位标高829.62 880.72m。水质为HCO3SO4CaNa或 Mg型水。5. 基岩风化壳孔隙含水层为裂隙潜水，局部承压，根据大阳勘探资料，一般低处及浅部的风化壳要比高处及深部的风化壳富水性强，风化深度3050m ， 其涌水量 0.00056 0.265 L/s.mL/s.m ， 0.00135 2.68m/d ，水质为 HCO3 SO4（或 Cl） Ca Mg型水、 硬化度一般小于500mg/L，地下水位变化幅度在0.9 1.3m，富水期为 810 月，贫水期在14 月。6. 第四系松散
12、岩类孔隙含水层可直接接受大气降水补给，部分向下补给基岩含水层，部分于沟谷低洼处以潜流的形式补给地表水。由于井田内厚度薄、 面积小，虽直接接受大气降水补给，但冲沟发育，排泄条件好，加上又有石盒子组较厚的泥岩隔水层，所以对下部煤层开采影响很小。主要分布在沟梁处，全厚约15m ，地下水位高，埋藏浅，为当地主要民用水源，据大阳勘探区资料，单位涌水量为0.00351.78L/s.m ， 渗透系数为0.046 16.5m/d ， 富水期为 810 月，贫水期为 14 月，水质为 HCO3SO4CaMg型水。三、地下水补给、迳流、排泄条件区内各含水岩层除第四系普遍出露外，其它岩层大部分被黄土覆盖，故造成深部
13、地下水补给、迳流、排泄自然条件非常不明显。奥陶统石灰岩岩溶裂隙地下水于区域东部外围有出露，补给来源除大面积接受大气降水及地表水外，还有上部含水层通过构造带渗入水。石炭系石灰岩裂隙岩溶和二叠系碎屑岩地下水，其间有厚度不等的泥岩阻隔， 相互间水力联系微弱，主要以相互平行的层间径流为主，仅在构造部位或浅埋区才可能发生直接的水力联系。基岩风化带地下水， 区内普遍为第四系粘土及少量砂砾石所覆盖，由于风化壳底部多为泥岩及粉砂岩类，起到一定的隔水作用，构成风化基岩承压水面，接受大气降水及地表水外补给，其承压面高于河床水面，且北岸压力水头高于南岸，并有逐渐向下游降低之趋势， 非常有利于地下水循环运动，可畅通无
14、阻地排泄于区外。第四系松散砂砾层孔隙地下水，含水层主要为砂砾卵石类，主要分布于浊漳河两岸，接受为大气降水补给，该含水层地下水与浊漳河河水关系密切，在不同时期可互为补给，据观测在雨季中，井、泉水均有明显的增加，一般情况下在枯水期，在基岩较低处地下水通过砂砾卵石迳流带大量补给河流水，而在洪水期河流两侧河漫滩又接受河水所补给，尤其在无雨季节中较明显。四、隔水层1中石炭统本溪组隔水层本溪组铝土泥岩、泥岩、砂泥岩岩性致密，不透水，平均厚度 6.0m 左右，是良好的隔水层。2. 石炭系太原组和二叠系山西组及下石盒子组层间隔水层组本隔水层组由泥岩、砂质泥岩、粘土质泥岩及煤层等组成。分布于各层石灰岩和各层砂岩
15、含水层之间，起到层间相对隔水的作用。3第四系松散层隔水层第四系的粘土层、亚粘土、砂质粘土均为良好的隔水层。第三节井田内小窑及以往矿井采空区积水分析整合前各矿内存在一定面积的采空区和小窑采空破坏区，其采空区中有与之相连接生产巷道留有排水出口，位臵高于采空区的积水可由排水口自巷道导入水仓后集中排出，但低于排水口凹处的存在积水。采空区及采空破坏区预测积水量统计表采空区煤层调查关闭时间调查关闭前涌水量（m3/d）积水区面积（ m2） 积水量（m3）采3 号/ / 23959 13537 采/ / 36455 20597 采/ / 16635 9399 采/ / 532 302 采/ / 85477 4
16、8479 采/ / 39249 22176 采空区煤层调查关闭时间调查关闭前涌水量（m3/d）积水区面积（ m2） 积水量（m3）采/ / 1165 661 采/ / 293 166 东牛庄小窑采空破坏区/ / 98641 55732 东牛庄小窑采空破坏区/ / 2887 1640 原南岭煤矿采空区2002 年20 215201 51110 原回山小窑采空破坏区2003 年20 25841 43800 小计546335 267599 西牛庄小窑采空破坏区9 号2003 年15 19381 32850 张家庄小窑采空破坏区2003 年15 19381 32850 东牛庄小窑采空破坏区2001 年15 25841 43800 沟头小窑采空破坏区2002 年15 22611 38325 毕家庄小窑采空破坏区2001 年15 25841 43800 崔家庄小窑采空破坏区2001 年15 25841 43800 南岭小窑采空破坏区20
