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1、矿井水害应急救援预案第一部分 水害类型及危害程度分析矿井水害是指影响矿井正常生产活动，对矿井安全生产构成威胁，增加生产成本以及使矿井局部或全部被淹的矿井水。一、水害类型： （一）矿井水文地质条件、矿井水文地质类型及充水因素： 1、井田内主要含水层：井田含水层可大致分为如下四个含水岩组：即松散岩类孔隙含水岩组；碎屑岩类裂隙含水岩组；碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组；碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组。（1）松散岩类孔隙含水岩组：第四系松散岩类孔隙含水岩组，主要分布在河谷中，其岩性以中、细砂及砂砾石层为主，含水层厚度为020m左右，渗透系数在2090m/d之间，地下水位埋深为4.0065.00m，矿化度
2、为0.3g/L。近年来因降雨量减少及大量开采，水位下降，水量逐渐减少，水质也呈逐年恶化的趋势。（2）碎屑岩类裂隙含水岩组：岩性主要由二叠系地层中的细、中、粗粒砂岩组成。上、下石盒子组地层中粗粒砂岩富水性中等，山西组地层中细粒砂岩富水性弱，由于砂岩间沉积有泥岩、砂质泥岩、粉砂岩这些相对隔水岩层，形成层间隔水层，因此各层砂岩间缺乏水力联系。据夏店详查资料，1703号钻孔抽水试验，水位标高为845.61919.00m, 单位涌水量为0.02870.005L/sm，渗透系数为0.067m/d，水质类型属HCO3ClK+Na型，下部地层中的砂岩含水层，对山西组煤层开采有直接影响，但富水性弱，基本不影响煤
3、矿生产。（3）碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组：岩性以石炭系地层中的石灰岩、中粗粒砂岩为主，太原组四层灰岩岩溶裂隙不太发育，据夏店详查资料，1703号钻孔抽水，该层静止水位标高为820.24m，单位涌水量为0.004L/sm，渗透系数为0.016m/d，水质类型属HCO3SO4KNa型，说明本组含水层富水性弱，透水性弱。本含水岩组对太原组煤层开采有直接影响，但由于富水性弱，基本不影响煤矿生产。（4）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组该含水岩组起于寒武系中统张夏组，止于奥陶系中统峰峰组。主要由石灰岩、泥灰岩、白云质灰岩等可溶性岩组成。在东部山区，该含水岩组大面积出露，其地下水的运移明显受构造的控制，而
4、运移方向取决于补给区与排泄区的相对位置，是区域上的一个主要含水岩组，可分为如下4个含水层段：寒武系中统张夏组鲕粒灰岩含水层段：该含水层段厚130350m。地表出露的该层中，岩溶裂隙发育，且当此层被地表水系切割后常有大泉出露。据黄碾、辛安一带钻孔揭露，该段岩溶主要在其中、下部发育，富水性极不均衡，单位涌水量为0.21115.8611L/sm。寒武系上统石灰岩、竹叶状灰岩及白云质灰岩含水层段该含水层段厚度为38104m。因泥质含量较高，岩溶裂隙不甚发育。单位涌水量为0.08331.6861L/sm。奥陶系下统白云岩含水层段：该含水层段厚64209m，一般为130m。岩溶裂隙在垂向上具有成层发育之特
5、点。据南流水源勘探资料，在其底部3040m范围内，岩溶最为发育。该段单位涌水量0.05568.1 L/sm。奥陶系中统石灰岩含水段该含水层段厚400600m，其间夹810层薄层状泥灰岩，岩溶裂隙发育，但部分被铝质泥岩、黄铁矿、菱铁矿等充填。泉水多沿最下层泥灰岩顶部发育，流量一般为0.08332L/sm。资料表明，此层地下水位标高600800m,虽含丰富的岩溶裂隙水，但极不均一。根据其岩性组合特征、岩溶裂隙发育程度及富水性，可细分为：峰峰组含水亚段：含水层厚6.40121.65m，平均为43.45m，一般为3070m。其中在该组一段和二段上部、中部的石灰岩、角砾状灰岩中岩溶裂隙最为发育（钻孔揭露
6、，800m深处，岩溶仍相当发育，但多有钙泥质和石膏充填），具有较好的储水空间，当其位于地下水位以下时富水性较好。单位涌水量为0.00115.23L/sm，一般为2.30L/sm左右。上马家沟组含水亚段：含水层平均厚度为39.55m，一般为2050m。其中在该组一段、三段上部的石灰岩、花斑灰岩、角砾状灰岩中岩溶裂隙发育，含水性中等或中等偏强，局部二段中岩溶裂隙也较发育。三段上部富水性普遍较好，单位涌水量为0.711.09L/sm，自西向东随埋深的增加富水性逐渐减弱。下马家沟组含水亚段：该组底板埋深为485.25854.74m。因埋深较大，除该组三段、一段在东部发育有强或中等含水层外，随埋深的增加
7、中部和西部为弱富水含水层，即富水性由东向西逐渐减弱，单位涌水量为0.06242.00L/sm。 2、矿井充水因素分析：（1）、充水水源分析：大气降水：本井田构造形态总体为向西倾斜的单斜构造，上石盒子组地层在井田中部及西部均有出露，另外井田东部，煤层埋藏较浅，东南部有煤层隐伏露头，大气降水可通过地表塌陷裂缝或隐伏露头直接或间接向矿井充水。地表水体：井田东部有阳泽河水库（已无水），西部有马喊蓄水池（积水4900m3），该处3号煤层埋藏深度为342m以下，计算此处最高导水裂隙带高度为82.50m，未及地表水体，根据2010年中国矿大防治水专家的研究报告，地表至开采煤层之间存在有厚层的软塑性岩层，起隔
8、水作用，地表水不会渗漏到矿井下。地下水：由于矿井采掘活动，会直接破坏或间接影响到煤层顶板或底板含水层，使含水层水进入矿井。另外由于构造原因，可能导通强含水层水，造成矿井充水。老窑水：井田内及邻区3号煤层经过多年的开采，分布有大片采空区，采空区的低洼处积存有老窑水，在有通道时会造成矿井充水。（2）充水通道分析：通过地表风化破碎泥岩、砂岩含水层露头及与第四系松散层底部直接接触处，接受大气降水入渗和基岩风化带裂隙水的补给。通过采掘活动，顶板围岩产生的冒落带、裂隙带，底板围岩产生的破坏裂隙，沟通顶、底板充水含水层的水力联系，导致矿井充水。通过构造断裂带、导水陷落柱，沟通含水层水力联系，导致矿井充水。通
9、过封闭不良钻孔，探放水孔导通含水层及老窑水直接进入矿井。（3）充水强度分析：大气降水及地表水对矿井充水影响：据襄垣县气象资料，本区多年平均降水量为532.80mm，多年平均蒸发量为1768.4mm，蒸发量大于降水量3倍多，降水量主要集中在7、8、9三个月内。由于地表坡降大，大气降水大部分以径流的形式流出本区，入渗补给量较小，据调查，井田范围内第四系地层中水量很小；地表阳泽河水库，现已无水，其距井田现开采区3.6 Km远，井田东部煤层尚未大面积开采，近三年内无开采东部煤层计划，由于煤系地层含水层透水性差，侧向补给不畅，因此即使有水，补给量也非常有限；马喊蓄水池现已基本填平，只残留少量积水（矿方已
10、联系放水），对矿井充水基本无影响。另外，井田东部，原采空塌陷裂缝已回填充实，矿井井口位置均高于历年洪水位，且地面修有排水沟，因此大气降水及地表水对矿井充水影响不大。采（古）空区积水对矿井充水的影响：据三元古韩煤业荆宝有限公司地质员调查，采空区内积水大部分可通过相对低处的巷道排水孔流入水仓，排出地表，仅有少量采空区积水因无空隙排泄，在低凹处聚集成积水窝，以渗流形式向矿井充水，采空区位置范围均有资料可查，已得到控制，因此采（古）空区积水对矿井充水的影响不大。顶板含水层裂隙水对矿井充水的影响煤层开采后，其顶板导水裂隙带高度范围内的水将进入矿井，依据煤矿矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准(M
11、T/T 10912008)附录D中导水裂隙带最大高度计算公式进行计算。根据煤层倾角、岩石的抗压强度、顶板岩性、顶板管理方法选用下式进行计算：式中： Hf导水裂隙带(m)；M累计采厚（m）；n煤分层层数。参数取值：M 取钻孔所见煤层伪厚度（3号煤层最小为4.50m,最大为6.30m平均为5.63m）；n 取1进行计算。经计算：开采3号煤层时，一次采全高时产生的导水裂隙带最大高度为68.4893.80m，平均84.39m。直接充水含水层为3号煤层顶板砂岩含水层（），间接充水含水层为K8砂岩含水层（）、号含水层,含水层富水性弱，故顶板裂隙水一般较小，对矿井充水影响不大。底板含水层水对矿井充水的影响：
12、井田内3号煤层底板标高在500m930 m之间，煤层处于承压无压状态，煤层最低点处及奥灰水位最高点处均位于井田西北角，采用煤矿防治水规定附录四中的突水系数计算公式进行计算。 T=P=（H0-H1+M）0.0098式中： T突水系数，MPa/m；P隔水层底板所能承受的最大静水压力，MPa；M底板隔水层厚度m；H1煤层底板最低标高m；H0奥灰岩溶水水位标高m。 结合奥灰等水位线图，计算突水系数见下表：煤层底板奥灰水突水系数计算表 煤层编号煤层底板标高 (m)奥灰水位标高 (m)水头压力(MPa)底板隔水层厚度(m)突水系数T (MPa/m)3500(最低点)653.802.881400.02根据经
13、验：受构造破坏的地区，安全突水系数临界值为0.06（MPa/m）；正常地段安全突水系数临界值为0.10（MPa/m）。从上表可看出，开采井田内3号煤层时，一般情况不会发生奥灰突水，但如井田内有大的导水构造存在，则存在导通奥灰水引发奥灰突水的可能，应引起煤矿的高度重视。本井田3号煤层已大面积采空，最低标高处也于2009年回采完毕，回采过程中未发生过底板含水层突水，底板水对矿井3号煤层开采充水影响不大，但应预防因构造导通下伏奥灰含水层而引起矿井充水。当井下生产经过奥灰疑似富水区的时候，需采用物探、钻探等手段提前对该区域煤层底板进行探查，确保煤层底板隔水层完整，就可以保证矿井安全生产。 附图：15号
14、煤层底板奥灰水突水危险区示意图构造对矿井充水的影响：井田内发育有2个向斜、1个背斜构造，向斜构造有利地下水的汇集，采掘活动接近这一地段时井下涌水量会增加，背斜构造顶端裂隙发育，容易出水，但含水层补给来源有限，主要为静储量，对矿井充水影响较小。 井田内现揭露8个陷落柱，均不含水，但井田西部，煤层处于奥灰水承压开采区，若有隐伏陷落柱或断层导通下伏奥灰强含水层时，对矿井充水影响较大。井田内在3205回采工作面发现的1条正断层，落差仅4m，不含水，也不导水，对矿井充水无影响。综上各种充水因素分析，矿井水文地质条件简单，充水来源主要为煤层顶板裂隙水，应预防采空区水及构造导水。建议对未采取物探探测的区（带
15、）采用三维地震、瞬变电磁等物探及钻探手段，探测煤层底板是否隐伏赋存在导水断裂带和导水陷落柱的水害隐患。3、矿井水文地质类型： 根据2011年7月山西潞安环保能源开发股份有限公司地质勘查大队编制的山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告,矿井开采3号煤阶段时，矿井水文类型属中等类型矿井。 4、目前矿井正常涌水量为30m3/h，最大涌水量50m3/h，根据矿井实际开采资料分析，主要充水水源为煤层顶板砂岩水和部分老空水。 （二）矿井排水系统及排水能力：目前，矿井现开采水平为850m水平，下山开拓方式，排水方式为二级排水。 1、中央水仓位于副立井底附近的835m水平，水仓有效容积1000m3,中央水仓泵房安装有三台MD155-675（P）排水泵，电机功率分别为220KW，单台水泵排水能力155m3/h，沿副立井筒敷设2趟直径均为6吋钢丝网骨架PE型排水管，排水扬程230m，该水泵将矿井水直接排到地面。采区水仓位于三采区2皮带下山底部，设有主、副2个水仓，水仓有效容积800m3,。采区水仓泵房安装有三台D46-509型离心
